(57)【要約】【課題】低コストでありながら広い光波長分散角度を得ること。【解決手段】光デバイス１０は、回折格子１１と、回折格子１１の面ｐ２側に光偏向装置１２を有する。回折格子１１の面ｐ１側に入射する波長多重光ｗ１は、回折格子１１で回折され、波長分散光ｓ１として面ｐ２側から光偏向装置１２に向けて出力される。そして、波長分散光ｓ１は、光偏向装置１２によって反射され、回折格子１１の面ｐ２側に再度入射する。回折格子１１の面ｐ２側に入射した波長分散光ｓ１は、回折格子１１で回折され、波長分散光ｓ２として、回折格子１１の面ｐ１側から出力される。【選択図】        図１
2009134294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
上記回折格子の第１面に入力する光が回折されて上記第２面から回折光が出力され、上記回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第１面に再入力する光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光デバイスであって、上記第１および第２の反射面の間の距離は、上記回折格子の幅より長く構成する光デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の光デバイスであって、前記第２面からの回折光の出力位置と前記第２面に回折光が再入力する位置との距離は上記第１および第２の反射面の間の距離より短く構成する光デバイス。
【請求項４】
光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
前記回折格子の平面方向をｘ軸、上記平面に対する垂直線をｙ軸とし、前記回折格子の第１の面に光が入力する位置を原点とした第１象限から第４象限の空間において、
前記回折格子の前記第１面への入力が左下から右上の原点に向かう光路が第３象限に位置すると想定したときに、
前記回折格子は、前記第１の面に入力された光を回折して第２象限に回折光を出力し、前記第１および第２の反射面は入力された前記回折光の光路を偏向して前記回折格子の第２の面へ再入力し、再入力した回折光をさらに回折して第４象限の方向に出力する光デバイス。
【請求項５】
請求項４記載の光デバイスであって、上記第１および第２の反射面の間の距離は、上記回折格子の幅より長く構成する光デバイス。
【請求項６】
請求項４記載の光デバイスであって、前記第１および第２の反射面の間の距離は、前記第２面からの回折光の出力位置と前記第２面に回折光が再入力する位置との距離は上記第１および第２の反射面の間の距離より短く構成する光デバイス。
【請求項７】
波長単位に光信号のスイッチ処理を行う波長選択スイッチであって、
１つの入力ポートと、
複数の出力ポートと、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
上記回折格子の第１面に前記入力ポートを通じて入力する波長多重光が回折されて上記第２面から第１回折光が出力され、上記第１回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第２面に再入力され、さらに回折された第２回折光を第１面から出力する光デバイスと、
前記光デバイスによって出力された第２回折光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光を反射し、角度を変えることにより第２回折光のうちの任意の波長の光を任意の前記出力ポートに出力させる可動ミラーアレイと、
を有するように構成する波長選択スイッチ。
【請求項８】
光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
前記回折格子の前記第２面側に第１および第２の反射面と、
前記回折格子の前記第１面側に第３の反射面とを備え、
前記回折格子の第１面に入力する光ビームが回折されて前記第２面から回折光が出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に２度目の入力をし、
前記回折格子の第２面に２度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第１面から出力され、前記回折光の光路が前記第３の反射面を介して前記回折格子の前記第１面に３度目の入力をし、
前記回折格子の第１面に３度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第２面から出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に４度目の入力をする構成を有する光デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の光デバイスであって、前記回折格子の第２面に４度目の入力をして回折した後に、前記第１面から出力される回折光の出力角度は、前記回折格子の第１面の垂直線を基準にして、前記光ビームの入力角度と同方向である構成を有する光デバイス。
【請求項１０】
請求項８に記載の光デバイスであって、前記回折格子の第１面に入力する光ビームと、前記回折格子の第１面に４度目の入力をして回折した後に、前記第１面から出力される回折光とが前記第１面側の空間上で重ならないように構成する光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本案件は、光デバイスおよび波長選択スイッチに関する。特に波長分散を行う光デバイスおよび波長単位に光信号のスイッチ処理を行う波長選択スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
激増するインターネットトラフィックを収容するため、波長分割多重通信（ＷＤＭ：Wavelength  Division  Multiplexing）を中核としたネットワークの光化が急ピッチで進んでいる。
【０００３】
現在のＷＤＭは、主にpoint  to  pointのネットワーク形態であるが、近い将来にはリング型ネットワーク、メッシュ状ネットワークへと発展し、ネットワークを構成する各ノードにおいても、任意波長の挿入／分岐（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ）や、電気への変換を介さない全光クロスコネクト（Optical  Cross  Connect：ＯＸＣ）等の処理が可能となり、波長情報を基にしたダイナミックなパスの設定／解除が行われると考えられる。
【０００４】
このような光ネットワークを実現するために、入力された波長を任意の出力ポートに振り分ける機能を有する波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength  Selective  Switch）などが注目されており、波長多重された光を各波長に分散させる機能を有する光デバイスの重要性が高まっている。
【０００５】
波長多重光を各波長に分散させるための素子としては、反射型または透過型の回折格子が広く知られている。図３７は、透過型の回折格子を説明する図である。回折格子１００は、微細な溝が単位長さ毎に刻まれたガラスプレートであって、波長多重光が入射すると、波長λi毎に異なった回折角度θiで波長分散光（回折光）が光ビームを出射する機能（波長分散機能）を有する光学部品である。
【０００６】
λiとθiの関係は、回折格子１００への波長多重光の入射角度をθa、回折格子１００の格子周期（溝の間隔）をｄ、回折の次数をｎとすると、
θi＝arcsin［（ｎ・λi／ｄ）−sinθa］・・・（１）
と表すことができる。
【０００７】
ＷＤＭ通信で使用される波長は、ＩＴＵ（International  Telecommunication  Union：国際通信連合）で標準化されており、その波長はＩＴＵグリッド波長と呼ばれる。また、使用される波長が決まっているため、各チャネル間の波長間隔も決められた値となっている。
【０００８】
一方、波長多重光を各波長に分散させる機能を有する光デバイス（ＷＤＭデバイス）を使用した光通信システムでは、波長分散後に波長毎にパワーをモニタするモニタ機能や、波長毎に光路を切り替えるスイッチ機能などの光学素子を有することが考えられる。
【０００９】
このような光通信システムにおいては、ＩＴＵグリッドによって、波長多重光の波長間隔は決められているが、波長多重光を分散後に、波長毎に装置内部で所定の処理を行う場合には、１チャネル間隔あたりの角分散が大きい方が望ましいことが多い。
【００１０】
なぜなら、１チャネル間隔あたりの角分散が大きいと、回折格子で分散された光信号を受け、上記のような所定の処理を行う各波長毎に配列された光学素子の波長方向配置間隔を広げることができ、実装が容易になるためである。このような光学素子の例としては、波長毎に配列されたＭＥＭＳ：（Micro  Electro  Mechanical  Systems）ミラーなどがある。
【００１１】
従来の波長分散技術として、回折格子を２枚使用して、光を２回回折させることで角分散を広げる技術が提案されている（特許文献１参照）。ここで角分散とは、波長差に対する回折格子で回折後の回折光の角度差のことである。また、複数枚の反射面(reflecting  plane)で挟まれた回折格子を用いて波長分散を行う技術が提案されている（特許文献２参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２７６４８７号公報
【特許文献２】米国特許第６２７８５３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
角分散をより広げるためには、例えば、式（１）により回折格子の格子周期ｄを小さくすれば良いが、この格子周期ｄを小さくするためには主に製造上の理由から限界がある。このため、ＷＤＭデバイスに回折格子を使用した場合に、回折格子１枚だけでは所望の波長分散角度を得られない場合がある。
【００１４】
このような場合の対策として、上記したように、回折格子を２枚使用して２回回折させることで１枚使用時と比べて２倍の波長分散角度を得る方法も存在するが、回折格子を２枚使用する構成では、回折格子自体が非常に高価な素子であるため、ＷＤＭデバイスのコストが増加してしまうという問題があった。
【００１５】
また、複数の反射面を用いて波長分散を実行する場合には、光が回折格子に回折されて反射面に出射される場合の回折格子上の位置と、反射面から回折格子に入射される場合の回折格子上の位置との幅が広くなるので、単数の回折格子を用いたとしても、回折格子の有効口径を広くする必要があり、ＷＤＭデバイスのコストが増加してしまう。
【００１６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、低コストでありながら広い光波長分散角度が得られる光デバイスおよび波長選択スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光デバイスは、第１と第２の面を有する回折格子と、上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、上記回折格子の第１面に入力する光が回折されて上記第２面から回折光が出力され、上記回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第２面に再入力する。
【発明の効果】
【００１８】
この光デバイスによれば、小型の回折格子の使用が可能で、かつ、２枚以上の回折格子の使用に相当する光波長分散角度を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。但し、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図は無い。即ち、本実施形態は、その趣旨に逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。
【実施例１】
【００２０】
図１は、光デバイスの構成例を説明(illustrate)する図である。光デバイス１０は、回折格子１１と光偏向装置１２とから構成されて、波長分散機能を有するデバイスである。
【００２１】
回折格子１１は、波長多重光（ＷＤＭ光）ｗ１が光ビームとして入射する面を第１の面（面ｐ１）とし、波長多重光ｗ１の１度目の回折で波長分散された光である第１の波長分散光（回折光）ｓ１が出射する面を第２の面（面ｐ２）とし、波長多重光ｗ１を波長単位に分波する透過型の回折格子である。光偏向装置１２は、回折格子１１の面ｐ２側に配置されて、面ｐ２から光ビームを出射した波長分散光ｓ１の角度を変化させて、面ｐ２へ再度入射させ、その際の入射角度と入射位置を任意に変化させることのできる１つ、または２つ以上の光偏向器を含む光学装置である。
【００２２】
ここで、光偏向装置１２により第１の波長分散光ｓ１が面ｐ２へ入射されて、回折格子１１により再度回折された光である第２の波長分散光ｓ２は、第１の波長分散光ｓ１が第２の面から回折する際の角分散よりも大きな角分散で、面ｐ１から出射する。なお、第１の波長分散光ｓ１は、波長多重光ｗ１が回折格子１１を１回透過した後に、回折格子１１の第２の面から出射される各波長の回折光のことであり、第２の波長分散光ｓ２は、波長多重光ｗ１が回折格子１１を２回透過した後に、最終的に回折格子１１の第１の面から出射される各波長の回折光のことである。
【００２３】
次に光偏向装置１２の構成および配置位置について説明する。なお、光偏向装置１２は、具体的には反射ミラーを使用する場合が多く、以降では反射ミラーと呼ぶ。図２は、１枚の反射ミラーを使用した光デバイスの構成を説明(illustrate)する図である。
【００２４】
光デバイス１０ａは、１枚の反射ミラー１２ａと、回折格子１１とから構成される。波長多重光ｗ１は、例えば、互いに異なる波長λ１〜λ３が多重された光信号であって、回折格子の面ｐ１に入射して、波長λ１〜λ３毎に波長分散され、面ｐ２から第１の波長分散光ｓ１として出射される。
【００２５】
反射ミラー１２ａは、これらの第１の波長分散光ｓ１を反射して面ｐ２へ再度入射させ、回折格子１１からは、１度目に回折されたときの角分散よりも大きな角分散で各波長λ１〜λ３の第２の波長分散光ｓ２が面ｐ１から出射される。
【００２６】
図３は、１つの波長に注目した光デバイス１０ａの光路を説明する図である。光デバイス１０ａでは、回折格子１１の面ｐ２から出射する、１度目に回折格子１１を透過して波長分散された第１の波長分散光の出射角度（回折角度）と、面ｐ２へ再入射させるときの第１の波長分散光の入射角度とは、回折格子１１の第１の面の垂直線を基準として、同じ方向にある。
【００２７】
例えば、波長λ１に注目すると、面ｐ２から出射する、波長λ１の第１の波長分散光ｓ１ａの出射角度（回折角度）θ１ａと、面ｐ２へ再入射させるときの波長λ１の第１の波長分散光ｓ１ｂの入射角度θ１ｂとは、第１の面の垂直線を基準として同じ方向に傾いた角度になる。
【００２８】
また、このような構成の光デバイス１０ａでは、第２の波長分散光ｓ２ａの出射角度（回折角度）方向が、波長多重光ｗ１の入射角度方向と同じ方向になることがわかる。このため、波長多重光の段階で入射される光学素子と波長分散後に入射される光学素子との実装位置が近接している場合には、光デバイス１０ａを適用することは有効である。
【００２９】
ここで、各光路の位置について記すと、第１の面の垂直線をｙ軸、前記回折格子溝方向と垂直な方向をｘ軸とし、波長多重光ｗ１は、第３象限から面ｐ１へ入射し、第１の波長分散光ｓ１ａは、第２象限から反射ミラー１２ａへ向けて出射する。
【００３０】
また、反射ミラー１２ａで反射された第１の波長分散光ｓ１ｂは、第２象限から面ｐ２に入射し、第２の波長分散光ｓ２ａは、面ｐ１に対して第３象限から出射する。
なお、ｘ軸が正、ｙ軸が正の座標領域が第１象限であり、ｘ軸が負、ｙ軸が正の座標領域が第２象限であり、ｘ軸が負、ｙ軸が負の座標領域が第３象限であり、ｘ軸が正、ｙ軸が負の座標領域が第４象限である。
【００３１】
次に反射ミラー１２ａの座標象限に関する配置位置における各光路を以下の（ａ）〜（ｄ）に記す。
（ａ）第１象限に反射ミラー１２ａを配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第４象限に位置し、面ｐ２から出射する第１の波長分散光の光路は、第１象限に位置し、反射ミラー１２ａで反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第１象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第４象限に位置する。
【００３２】
（ｂ）第２象限に反射ミラー１２ａを配置した場合は、図３で説明したように、波長多重光ｗ１の入射光路は、第３象限に位置し、面ｐ２から出射する第１の波長分散光の光路は、第２象限に位置し、反射ミラー１２ａで反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第２象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第３象限に位置する。
【００３３】
（ｃ）第３象限に反射ミラー１２ａを配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第２象限に位置し、面ｐ２から出射する第１の波長分散光の光路は、第３象限に位置し、反射ミラー１２ａで反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第３象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第２象限に位置する。
【００３４】
（ｄ）第４象限に反射ミラー１２ａを配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第１象限に位置し、面ｐ２から出射する第１の波長分散光の光路は、第４象限に位置し、反射ミラー１２ａで反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第４象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第１象限に位置する。
【００３５】
図４は、２枚の反射ミラーを使用した光デバイスの構成を説明する図である。光デバイス１０は、２枚の反射ミラー１２−１、１２−２と、回折格子１１とから構成される。
【００３６】
互いに異なる波長λ１〜λ３が多重された波長多重光ｗ１が、回折格子の面ｐ１に入射し、波長多重光ｗ１は、波長λ１〜λ３毎に波長分散され、面ｐ２から第１の波長分散光ｓ１として出射される。反射ミラー１２−１は、面ｐ２から出射した第１の波長分散光ｓ１を反射ミラー１２−２へ向けて反射させ、反射ミラー１２−２は、反射ミラー１２−１で反射された第１の波長分散光ｓ１を回折格子１１へ再入射させる。そして、回折格子１１からは、１度目に回折されたときの角分散よりも大きな角分散で、各波長λ１〜λ３の第２の波長分散光ｓ２が面ｐ１から出射される。
【００３７】
図５は、１つの波長に注目した光デバイス１０の光路を説明する図である。光デバイス１０では、面ｐ２から出射して反射ミラー１２−１へ向かう、１度目に回折格子１１を透過して波長分散された第１の波長分散光の出射角度（回折角度）は、反射ミラー１２−２により面ｐ２へ再入射させるときの第１の波長分散光の入射角度と、回折格子１１の第１の面への垂直線を基準にして反対側になる。例えば、波長λ１に注目すると、面ｐ２から出射する、波長分散された波長λ１の第１の波長分散光ｓ１ｃの出射角度（回折角度）θ１ｃは、垂直線を基準にして、面ｐ２へ再入射させるときの波長λ１の第１の波長分散光ｓ１ｄの入射角度θ１ｄと反対側になる。
【００３８】
また、このような構成の光デバイス１０では、第２の波長分散光ｓ２ｂの出射角度方向が、波長多重光ｗ１の入射角度方向と反対方向になることがわかる。このため、波長多重光の段階で入射される光学素子と波長分散後に入射される光学素子とを十分なスペースを持って実装配置することができる（実際には、図４、図５で説明した光デバイス１０の方が、図２、図３で説明した光デバイス１０ａよりも、実装面や光結合効率の面で有利な点が多いので、以降では２枚の反射ミラーを用いた光デバイス１０を中心にして説明する）。
【００３９】
ここで、各光路の位置について記すと、第１の面の垂直線をｙ軸、前記回折格子溝方向と垂直な方向をｘ軸とすれば、種々に配置されうる回折格子の形態において、波長多重光ｗ１は、第３象限から面ｐ１へ入射すると想定する。このような想定において、第１の波長分散光ｓ１ｃは、第２象限から反射ミラー１２−１へ向けて出射する。また、反射ミラー１２−２で反射された第１の波長分散光ｓ１ｄは、第１象限から面ｐ２に入射し、第２の波長分散光ｓ２ｂは、面ｐ１に対して第４象限から出射する。
【００４０】
次に反射ミラー１２−１、１２−２の座標象限に関する配置位置における各光路を以下の（ｅ）〜（ｈ）に記す。
（ｅ）第１象限に反射ミラー１２−１を配置し、第２象限に反射ミラー１２−２を配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第４象限に位置し、面ｐ２から出射し、反射ミラー１２−１へ向かう第１の波長分散光の光路は、第１象限に位置し、反射ミラー１２−２で反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第２象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第３象限に位置する。
【００４１】
（ｆ）第１象限に反射ミラー１２−２を配置し、第２象限に反射ミラー１２−１を配置した場合は、図５で説明したように、波長多重光ｗ１の入射光路は、第３象限に位置し、面ｐ２から出射し、反射ミラー１２−１へ向かう第１の波長分散光の光路は、第２象限に位置し、反射ミラー１２−２で反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第１象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第４象限に位置する。
【００４２】
（ｇ）第３象限に反射ミラー１２−１を配置し、第４象限に反射ミラー１２−２を配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第２象限に位置し、面ｐ２から出射し、反射ミラー１２−１へ向かう第１の波長分散光の光路は、第３象限に位置し、反射ミラー１２−２で反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第４象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第１象限に位置する。
【００４３】
（ｈ）第３象限に反射ミラー１２−２を配置し、第４象限に反射ミラー１２−１を配置した場合、波長多重光ｗ１の入射光路は、第１象限に位置し、面ｐ２から出射し、反射ミラー１２−１へ向かう第１の波長分散光の光路は、第４象限に位置し、反射ミラー１２−２で反射され、面ｐ２に再入射する第１の波長分散光は、第３象限に位置し、第２の波長分散光の出射光路は、第２象限に位置する。
【００４４】
以上説明したように、光デバイス１０では、１つの回折格子１１と、２枚の反射ミラー１２−１、１２−２とを有し、反射ミラー１２−１、１２−２により第１の波長分散光ｓ１を２回反射させて、回折格子１１に再入射し、最終的に回折される回折光の角分散を回折格子を１枚で構成することにより１回のみ回折する場合の回折光の角分散と比べて拡大する構成とした。これにより、格段に安価な反射ミラー１２−１、１２−２を使用して、角分散を拡大することができるので、コストの低減化を図ることが可能になる（例えば、従来技術（特開２００６−２７６４８７号公報）などと比べて大幅にコストを削減できる）。
【００４５】
一方、式（１）において、ある波長λiのときにθi＝θaとなるとき（回折格子への入射角と回折角が等しいとき）の条件をブラッグ条件と呼び、一般的に回折格子ではこの条件のときに回折効率（回折格子の入射光パワーと所定の次数の回折光パワーの比率）が最大となる（光ロスが最も少ない）。
【００４６】
ここで、光デバイス１０ａのような構成を用いた波長分散処理では、回折格子の周辺に他の光学素子（回折格子への光入射側に配置される光学素子や、回折格子から出射された光を処理（モニタ、スイッチング等）する光学素子）を配置する場合、回折格子に対する入射角度と回折光の回折角度とのずれ（入射角度と回折角度との角度差）を大きくすれば、これら入射側の光学素子および出射側の光学素子を、ある程度の間隔スペースを持って配置することもできるが、この場合は、回折効率が低下してしまう。
【００４７】
これに対し、光デバイス１０の構成では、回折格子１１への波長多重光ｗ１の入射角度と第２の波長分散光ｓ２の出射角度とは、自ずと第１の面に対して垂直な線を基準として反対方向になるので、他の光学素子を配置しやすいといった利点を有しており（波長多重光ｗ１の入力処理に関する光学素子と、回折格子１１から出射された回折光信号の出力処理に関する光学素子との実装間隔を十分空けることができるということ）、回折効率を何ら犠牲にすることなく、光学素子を十分なスペースを持って容易に実装配置することが可能になる。
【００４８】
さらに、光デバイス１０の構成によれば、波長多重光ｗ１と第２の波長分散光ｓ２がともに回折格子１１の同じ面側（面ｐ１側）にあるために、回折格子１１と反射ミラー１２−１、１２−２を、これらビームによる干渉を問題とせずに配置できるため、サイズも最小限の大きさにすることができる。
【００４９】
さらにまた、光デバイス１０では、回折格子１１の片面側のみに反射ミラー１２−１、１２−２を備える構成とし、２枚の反射ミラーの角度を調整することにより、回折格子１１の回折面の任意の位置に任意の角度で波長分散光を入射できるため、回折面上での波長分散光の位置を波長多重光の位置とほぼ一致させることも可能であり、回折格子の両面に反射面(reflecting plane)を備えた従来技術（米国特許第６２７８５３４号明細書）などと比べて、有効口径が広がることはなく、回折格子の有効口径を小さくすることが可能になる。
【００５０】
なお、上記の説明では、波長を分散させる方向のビーム径路について説明したが、光デバイス１０は、逆経路の方向にビームが進むことにより、波長多重方向の機能も有するものである。
【００５１】
図６は、波長多重を行う場合の光デバイス１０の光路を説明する図である。図６は図４に説明した光デバイス１０の光路の向きを示す矢印を、逆向きにしただけの図である。
【００５２】
回折格子１１の面ｐ１は、互いに異なる波長の複数の光が１度目に入射する面であり、面ｐ２は、１度目に回折された回折光が出射する面となる。反射ミラー１２−１、１２−２は、前記回折光の光偏向を行って面ｐ２へ再入射させる。反射ミラー１２−１、１２−２により前記回折光が面ｐ２へ再入射されると、回折格子１１の面ｐ１から、波長多重された１つの波長多重光ｗ１が出射する。
【００５３】
ここで、光路について記すと、波長λ１〜λ３の各光信号が、回折格子１１の面ｐ１に入射して、回折格子１１により回折され、面ｐ２から出射した波長λ１〜λ３の各回折光は、反射ミラー１２−２へ進行する。
【００５４】
反射ミラー１２−２は、波長λ１〜λ３の前記各回折光を反射し、反射ミラー１２−１は、反射ミラー１２−２で反射された前記各回折光を回折格子１１の面ｐ２に入射させることにより、回折格子１１の面ｐ１から波長λ１〜λ３が多重された波長多重光ｗ１が出射することになる。
【００５５】
次に光デバイス１０の変形例について説明する。反射ミラー１２−１、１２−２の代わりにプリズムや凹面鏡を用いて、上記の光デバイス１０と同じ機能を実現することもできる。
【００５６】
図７は、プリズムを用いた光デバイスの構成を説明する図である。光デバイス１０ｂは、プリズム１２ｂと、回折格子１１とから構成される。光デバイス１０ｂは、反射ミラー１２−１、１２−２の代わりにプリズム１２ｂを使用したものであり、機能に関しては光デバイス１０と同じである。
【００５７】
波長多重光ｗ１は、回折格子１１により波長単位に分波されて、面ｐ２から第１の波長分散光ｓ１が出射する。プリズム１２ｂの第１の反射面（反射面１２ｂ−１）は、面ｐ２から出射した第１の波長分散光ｓ１を、プリズム１２ｂ内において第２の反射面（反射面１２ｂ−２）へ向けて反射させる。また、反射面１２ｂ−２は、反射面１２ｂ−１で反射された第１の波長分散光ｓ１を回折格子１１へ再入射させる。そして、回折格子１１からは、１度目に回折されたときの角分散よりも大きい角分散を持ち、波長λ１〜λ３毎に波長分散された第２の波長分散光ｓ２が面ｐ１から出射される。
【００５８】
図８は、凹面鏡を用いた光デバイスの構成を説明する図である。光デバイス１０ｃは、凹面鏡１２ｃと、回折格子１１とから構成される。光デバイス１０ｃは、反射ミラー１２−１、１２−２の代わりに凹面鏡１２ｃを使用したものであり、機能に関しては光デバイス１０と同じである。
【００５９】
波長多重光ｗ１は、回折格子１１により波長単位に分波されて、面ｐ２から第１の波長分散光ｓ１が出射する。凹面鏡１２ｃの第１の反射面（反射面１２ｃ−１）は、面ｐ２から出射した第１の波長分散光ｓ１を第２の反射面（反射面１２ｃ−２）へ向けて反射させ、反射面１２ｃ−２は、反射面１２ｃ−１で反射された第１の波長分散光ｓ１を回折格子１１へ再入射させる。そして、回折格子１１からは、１度目に回折されたときの角分散よりも大きい角分散を持ち、波長λ１〜λ３毎に波長分散された第２の波長分散光ｓ２が面ｐ１から出射される。
【００６０】
次に第２の波長分散光（以下、回折光信号）と非回折光（０次光）とによって生じるクロストークの現象について説明する。なお、０（ゼロ）次光とは、透過型回折格子に光が入射した際に、入射光の入射角度と、出射光の出射角度とが同じで回折しない光のことをいう（すなわち、透過型回折格子をそのまま透過する光のことである。なお、反射型回折格子の場合には、正反射方向に進行する光のことをいう）。
【００６１】
図９は、０次光の光路を説明する図である。光デバイス１０における０次光の光路を示している。波長多重光ｗ１は、回折格子１１の面ｐ１に入射する（矢印ａ１）。波長多重光ｗ１の０次光は、回折格子１１をそのまま透過して（矢印ａ１がなす入射角度θｂと同じ出射角度θｂで進行して）、面ｐ２から出射する（矢印ａ２）。
【００６２】
反射ミラー１２−２は、面ｐ２から出射された０次光を反射ミラー１２−１へ向けて反射し（矢印ａ３）、反射ミラー１２−１は、面ｐ２から回折格子１１に再度入射する（矢印ａ４）。そして、このときの０次光は、入射角度（矢印ａ４がなす入射角度θｃ）と同じ出射角度θｃで直進して、面ｐ１から出射する（矢印ａ５）。
【００６３】
図１０は、クロストークが発生する様子を説明する図である。波長λ１に対して、クロストークが生じる様子を示している。光デバイス１０において、図４で上述したような光線の流れで波長多重光ｗ１が波長分散されるとする（わかりやすいように波長λ１と０次光の光路のみ示した）。
【００６４】
ここで、波長λ１の光信号に対して、１度目の回折においてブラッグ条件が成り立つ（波長多重光ｗ１の面ｐ１への入射角度θ０と、１度目の回折で面ｐ２から出射する波長λ１の回折光の出射角度θ１とが等しくなる（θ０＝θ１））。さらに、２度目の回折においてもブラッグ条件が成り立つ（反射ミラー１２−２で反射されて面ｐ２へ入射する前記回折光の入射角度θ１ｅと、面ｐ１から出射する最終的な波長λ１の回折光信号の出射角度θ２とが等しい（θ１ｅ＝θ２））場合には、波長λ１の回折光信号の出射角度は、０次光の出射角度と同じになる（双方とも出射角度はθ２）。
【００６５】
すなわち、上記の２つのブラッグ条件が成り立つ場合には、最初の回折格子１１への入射角度θ０と、反射ミラー１２−２から２度目に回折格子１１へ入射させる入射角度θ１ｅとが等しくなるので（結局、２つのブラッグ条件が成り立てば、θ０＝θ１＝θ１ｅ＝θ２となる）、波長λ１の最終的な回折光である回折光信号の出射角度は、０次光の出射角度と同じになる。
【００６６】
このように、ある使用波長と０次光の出射角度が一致すると、０次光はすべての波長成分を持っているために、クロストークが生じてしまい（この例では波長λ１の光信号にクロストークが発生する）、通信品質の劣化が生じてしまう。
【００６７】
次にクロストークを抑制するための光デバイス１０の特徴について説明する。図１１は、０次光の光路を説明する図である。光デバイス１０における０次光の光路を示している。回折格子１１の面ｐ１に１度目に波長多重光ｗ１が入射するときの入射角度をθin、面ｐ２から反射ミラー１２−２へ出射する０次光の角度をθ２（０）、反射ミラー１２−１から面ｐ２に入射する０次光の角度をθ１（０）、面ｐ１からの最終的な０次光の出射角度をθout（０）とし、Ａを以下の式（２）のようにθ１（０）とθ２（０）との角度の差と定義する。
【００６８】
Ａ＝θ１（０）−θ２（０）・・・（２）
また、θinに対するθout（０）の関係は、以下の式（３）となる。
θout（０）＝θin＋Ａ・・・（３）
図１２は、ある波長λｘによる回折光の光路を説明する図である。回折格子１１の面ｐ１に１度目に波長多重光ｗ１が入射するときの入射角度をθin、面ｐ２から反射ミラー１２−１へ出射するλｘ光の出射角度をθ１（λｘ）、反射ミラー１２−２から面ｐ２に入射するλｘ光の入射角度をθ２（λｘ）、面ｐ１からの最終的なλｘ光の出射角度をθout（λｘ）とする。
【００６９】
ここで、回折格子１１の面ｐ２から反射ミラー１２−１へのλｘ光の出射角度θ１（λｘ）は、以下の式（４）で表せる。なお、ｄは回折格子１１の格子周期、ｎは回折の次数である。
【００７０】
θ１（λｘ）＝arcsin［（ｎ・λｘ／ｄ）−sin（θin）］・・・（４）
また、反射ミラー１２−２から回折格子１１の面ｐ２に入射するλｘ光の入射角度θ２（λｘ）は、以下の式（５）で表せる。
【００７１】
θ２（λｘ）＝θ１（λｘ）−Ａ・・・（５）
一方、回折格子１１の面ｐ１からの最終的なλｘの回折光信号の出射角度θout（λｘ）は、以下の式（６）となる。
【００７２】
θout（λｘ）＝arcsin［（ｎ・λｘ／ｄ）−sin（θ２（λｘ））］・・・（６）
ここで、光デバイス１０での使用波長の最短波長をλａ、最長波長をλｂとすると、最短波長λａの回折光信号の出射角度θout（λａ）と、最長波長λｂの回折光信号の出射角度θout（λｂ）に対して、θout（λａ）〜θout（λｂ）の範囲内に、０次光の出射角度θout（０）が存在しないならば、クロストークの発生を抑制できる。
【００７３】
すなわち、以下の式（７ａ）、（７ｂ）のどちらかの関係が成り立てばよい（不等号の右辺は、式（３）からθout（０）である）。
θout（λａ）＞θin＋Ａ・・・（７ａ）
θout（λｂ）＜θin＋Ａ・・・（７ｂ）
図１３は、０次光の出射角度が最短波長λａの回折光信号の出射角度よりも小さい場合の様子を説明する図である。式（７ａ）が満たされるときの光路を示したものである。０次光の出射角度θout（０）が最短波長λａの回折光信号の出射角度θout（λａ）よりも小さいので、互いの光路は一致せずクロストークは発生しない。
【００７４】
図１４は、０次光の出射角度が最長波長λｂの回折光信号の出射角度よりも大きい場合の様子を説明する図である。式（７ｂ）が満たされるときの光路を示したものである。０次光の出射角度θout（０）が最長波長λｂの回折光信号の出射角度θout（λｂ）よりも大きいので、互いの光路は一致せずクロストークは発生しない。
【００７５】
ここで、式（７ａ）の左辺のθout（λａ）は、式（６）のλｘをλａにして、
θout（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θ２（λａ））］・・・（６ａ）
となり、式（６ａ）のθ２（λａ）は、式（５）から、
θ２（λａ）＝θ１（λａ）−Ａ・・・（５ａ）
であるので、式（５ａ）を式（６ａ）に代入すれば、
θout（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θ１（λａ）−Ａ）］・・・（８）
となる。また、式（８）中のθ１（λａ）は、式（４）から求まる。
【００７６】
したがって、最短波長λａの回折光信号の出射角度θout（λａ）は、格子周期ｄ、回折次数ｎ、波長λａ、０次光における面ｐ２からの出射角度と面ｐ２への入射角度との角度差Ａ、波長多重光ｗ１の入射角度θinの各パラメータ値が決まれば、上記の計算式から算出できる。なお、式（７ｂ）の左辺θout（λｂ）についても、単にλｘを最長波長λｂとすれば同様に算出できる。
【００７７】
次に波長選択スイッチ（以下、ＷＳＳ）について説明する。図１５、図１６は一般的なＷＳＳの構成を説明する図である。図１５は、ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面（上面）から見た図であり、図１６は、ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面（側面）から見た図である。
【００７８】
ＷＳＳ５は、分光素子５１、集光レンズ５２および波長分散方向に配列された複数のＭＥＭＳミラー５３、光をコリメートするマイクロレンズ５４、入力ポートＰin、出力ポートＰoutから構成される（なお、マイクロレンズ５４などのポート周辺の光学素子は入出力光学系とも呼ばれる）。
【００７９】
入力ポートＰinから入力した複数波長が多重された波長多重光は、分光素子５１で分光され、集光レンズ５２によってそれぞれ波長毎に対応したＭＥＭＳミラー５３に集光される。
【００８０】
そして、ＭＥＭＳミラー５３の傾き（角度）を変えることにより、反射光は任意の出力ポートＰoutから出力される。なお、分光素子５１には、一般的に回折格子が用いられ（以下、回折格子５１とする）、この回折格子５１は一般的に偏光依存損失を有する素子であるが、例えばＭＥＭＳミラーの前にλ/４板を設置するとこの偏光依存損失を低減することができる。
【００８１】
また、ＭＥＭＳミラー５３は、回折格子５１により分離された１波長に対して、１ミラーが配置され、傾斜角度が可変な構成となっており、傾斜角度に応じて各波長成分の出力ポートＰoutが定まる。
【００８２】
ここで、図１５において、集光レンズ５２へのビーム波長分散方向の入射角度をθ、集光レンズ５２の焦点距離をＦとし、集光レンズ５２の収差を無視すると、ＭＥＭＳミラー５３上でのビームの波長分散方向位置Ｘは、以下の式（９）で表せる。
【００８３】
Ｘ＝Ｆ×tanθ・・・（９）
次に光デバイス１０を適用したＷＳＳについて説明する。図１７、図１８は光デバイス１０を適用したＷＳＳの構成を説明する図である。なお、図１７はＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図であり、図１８はＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である（図１８は回折格子透過後の波長λ１のみ示している）。
【００８４】
ＷＳＳ１は、１つの入力ポートＰin、複数の出力ポートＰout、光デバイス１０、集光レンズ１３、可動反射部１４、光をコリメートするマイクロレンズ１５から構成される。集光レンズ１３は、光デバイス１０によって出射された回折光信号（回折格子１１の面ｐ１から出射される最終的な回折光）を波長毎に可動反射部１４のミラーに集光する。
【００８５】
可動反射部１４は、分散された波長毎に配列されたミラーを含み、ミラーの角度を変えて、回折光信号の任意の波長を、任意の出力ポートＰoutから出力する（以下、可動反射部１４をＭＥＭＳミラー１４と呼ぶ）。
【００８６】
ＷＳＳ１は、図１５、図１６で上述した一般的なＷＳＳ５の分光素子５１を光デバイス１０に置き換えたものである（光デバイス１０の構成は上述したので詳細な説明は省略する）。なお、図１７、図１８は、１つの入力ポートに対して複数の出力ポートを持った構成の図であるが、複数の入力ポートに対して１つの出力ポートなどという構成とすることも可能である。この構成では、ＭＥＭＳミラー１４の角度を変えることにより、複数の入力ポートのうち任意の１つの入力ポートからの光のみ出力ポートに出力する機能となる。
【００８７】
次にＷＳＳで発生するクロストークについて説明する。図１９、図２０はＷＳＳ５にクロストークが生じる様子を説明する図である。図１９は、ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図であり、図２０は、ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【００８８】
回折格子５１からの０次光の出射角度と波長λ２の回折角度が一致しているとする。このとき、式（９）において０次光と波長λ２とのθが共に同じになるので、ＭＥＭＳミラー５３上でのビームの波長分散方向位置Ｘも同じになる。
【００８９】
したがって、０次光と波長λ２のそれぞれのビームは、ＭＥＭＳミラー５３上の同じ波長分散方向位置に集光する（すなわち、同一ＭＥＭＳミラーに集光する）。このため、図２０からわかるように、０次光は波長λ２と同じ出力ポートＰoutへと出力されることになり、クロストークが発生してしまう。
【００９０】
次にクロストークを抑制するためのＷＳＳ１の特徴について説明する。光デバイス１０単体で見た場合、式（７ａ）、（７ｂ）の関係が満たされるような構成にすればクロストークは防止できる。
【００９１】
しかし、光デバイス１０をＷＳＳに適用する場合には、後段にはＭＥＭＳミラーが配置されるので、０次光がこのＭＥＭＳミラーから外れていないと、図１９、図２０で説明したようなクロストークが生じてしまうことになる。このため、光デバイス１０を適用したＷＳＳ１においても、０次光の進行光路がＭＥＭＳミラーから外れている必要がある。
【００９２】
図２１は、０次光の光路がＭＥＭＳミラー１４から外れている様子を説明する図である。ＭＥＭＳミラー１４の左側が短波長側、右側が長波長側である。完全に０次光によるクロストークを防止するには、図２１に説明するように、０次光のビーム径が短波端のＭＥＭＳミラー１４ａから外れるか、もしくは、長波端のＭＥＭＳミラー１４ｂから外れている必要がある。
【００９３】
すなわち、短波端のＭＥＭＳミラー１４ａのミラー幅をＴａ、長波端のＭＥＭＳミラー１４ｂのミラー幅をＴｂ、短波端側の０次光のガウスビーム径をＷａ、長波端側の０次光のガウスビーム径をＷｂとすれば、一般的にガウスビームではその径の２倍の範囲外ではほとんどパワーが存在しないため、式（７ａ）、（７ｂ）、（９）から、以下の式（１０ａ）、（１０ｂ）のどちらかがが成り立てばよい。
【００９４】
Ｆ×tan（θout（λａ）−θin−Ａ）＞Ｗａ＋Ｔａ／２・・・（１０ａ）
Ｆ×tan（θin＋Ａ−θout（λｂ））＞Ｗｂ＋Ｔｂ／２・・・（１０ｂ）
上記どちらかの条件を満たすときに、ＭＥＭＳミラー１４から０次光ビームが完全に外れるので、クロストークを防止することが可能になる。
【００９５】
図２２は、遮光マスクを有するＷＳＳを説明する図である。ＷＳＳ１ａは、０次光の光路に遮光マスク１６を配置したもので、その他の構成は同じである。式（１０ａ）、（１０ｂ）を満たすような構成にすれば、ＭＥＭＳミラー１４に０次光が入射されなくなるが、ＭＥＭＳミラー１４の近辺にはＭＥＭＳミラー１４を駆動させるための配線基板や、ＭＥＭＳミラー１４を収納するためのパッケージなどが存在する。
【００９６】
このため、これらの部分に０次光が入射し、散乱などの影響でクロストークが生じる可能性もあるので、ＷＳＳ１ａでは、０次光の光路中に遮光マスク１６を設置し、遮光マスク１６で０次光を吸収して、より安全にクロストークを防止するものである。
【００９７】
なお、前述までのクロストークについての議論は、１つの次数の回折光、ここでは最も一般的に回折効率の高い１次光と０次光との関係のみに着目したものであったが、回折格子では２次以降の高次の回折光も存在する。
【００９８】
しかし、光通信分野で使用される光は波長が長く、また光デバイス１０では、前述した通りに回折格子１１の格子周期ｄが小さいほど望ましいために、式（１）より高次の回折光で回折角が大きくなり、回折格子１１内部の裏面上で全反射を起こし、ほとんど透過しなくなる。このため実質的に、クロストーク要因としては０次光の影響のみを考慮すればよい。
【００９９】
以上説明したように、光デバイス１０およびＷＳＳ１の構成によれば、低コストで効率よく角分散を拡大し、かつクロストークの抑制を防止した高品質の波長分散または波長スイッチングを行うことが可能になる。
【０１００】
なお、本明細書では透過型の回折格子により最初に回折された波長分散光を同じ回折格子へ再入射させるときの入射角度と位置を任意に変化させることのできるように構成されたもの、および／または、２つ以上の光偏向部を含んで構成されたものを光偏向装置と呼ぶことがある。
【実施例２】
【０１０１】
次に、本実施例２にかかる光スイッチの構成について説明する。図２３は、本実施例２にかかる光スイッチの構成を示す図である。図２３に示すように、この光デバイス２０は、回折格子２１と、光偏向装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを備え、波長分散機能を有するデバイスである。
【０１０２】
回折格子２１は、波長多重光（ＷＤＭ光）ｗ１が光ビームとして入射する面を第１の面（面ｐ１）とし、波長多重光ｗ１の１度目の回折で波長分散された光である第１の波長分散光（回折光）ｓ１が出射する面を第２の面（面ｐ２）とし、波長多重光ｗ１を波長単位に分波する透過型の回折格子である。
【０１０３】
光偏向装置２２ａは、回折格子２１の面ｐ２側に配置されて、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１の角度を変化させて、波長分散光ｓ１を光偏向装置２２ｂに出射する光学装置である（例えば、反射ミラー）。また、光偏向装置２２ａは、光偏向装置２２ｂによって反射された波長分散光ｓ３の角度を変化させて、波長分散光ｓ３を回折格子２１の面ｐ２に入射する。
【０１０４】
光偏向装置２２ｂは、回折格子２１の面ｐ２側に配置されて、光偏向装置２２ａによって反射された波長分散光ｓ１の角度を変化させて、波長分散光ｓ１を回折格子２１の面ｐ２に入射する光学装置である（例えば、反射ミラー）。また、光偏向装置２２ｂは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ３の角度を変化させて、波長分散光ｓ３を光偏向装置２２ａに出射する。
【０１０５】
光偏向装置２２ｃは、回折格子２１の面ｐ１側に配置されて、面ｐ１から出射した波長分散光ｓ２の角度を変化させて、波長分散光ｓ２を回折格子２１の面ｐ１に入射する光学装置（例えば、反射ミラー）である。
【０１０６】
上記の説明において、波長分散光ｓ１は、波長多重光ｗ１が回折格子２１を１回透過した後に、回折格子の面ｐ２から出射される各波長の回折光である。また、波長分散光ｓ２は、波長多重光ｗ１が回折格子２１を２回透過した後に回折格子の面ｐ１から出射される各波長の回折光である。また、波長分散光ｓ３は、波長多重光ｗ１が回折格子２１を３回透過した後に回折格子の面ｐ２から出射される各波長の回折光である。また、波長分散光ｓ４は、波長多重光ｗ１が回折格子２１を４回透過した後に、回折格子の面ｐ１から出射される各波長の回折光である。
【０１０７】
ここで、光偏向装置２２ａ、２２ｂにより波長分散光ｓ１が面ｐ２に入射され、光偏向装置２２ｃにより波長分散光ｓ２が面ｐ１に入射され、光偏向装置２２ａ、２２ｂにより波長分散光ｓ３が面ｐ２に入射されることで、波長分散光ｓ１が面ｐ２から回折する際の角分散よりも大きな角分散で面ｐ１から波長分散光が出射する。具体的には、波長分散光
ｓ４が面ｐ１から回折する際の角分散は、波長分散光ｓ１が面ｐ２から回折する際の角分散の４倍となる。
【０１０８】
次に、波長多重光が入力された場合の光デバイス２０の光路について説明する。図２４は、１つの波長に着目した光デバイス２０の光路を説明する図である。まず、波長多重光ｗ１が、回折格子２１の面ｐ１に入射する（図２４の（１）参照）。波長多重光ｗ１は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ１として面ｐ２から出射する（図２４の（２）参照）。
【０１０９】
波長分散光ｓ１は、光偏向装置２２ａ、２２ｂで反射して、回折格子２１の面ｐ２に２度目の入射をする（図２４の（３）、（４）参照）。波長分散光ｓ１が面ｐ２に入射する際の入射角度は、回折格子の面ｐ１の垂直線を基準にして、波長分散光ｓ１が、面ｐ２から回折する角度に対して反対方向となる。
【０１１０】
波長分散光ｓ１は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射する（図２４の（５）参照）。波長分散光ｓ２は、光偏向装置２２ｃで反射して、回折格子２１の面ｐ１に３度目の入射をする（図２４の（６）参照）。波長分散光ｓ２は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射する（図２４の（７）参照）。
【０１１１】
波長分散光ｓ３は、光偏向装置２２ｂ，２２ａで反射して、回折格子２１の面ｐ２に４度目の入射をする（図２４の（８）、（９））。波長分散光ｓ３が面ｐ２に入射する際の入射角度は、回折格子の面ｐ１の垂直線を基準にして、波長分散光ｓ２が面ｐ２に入射する角度に対して反対方向となる。
【０１１２】
波長分散光ｓ３は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ４として面ｐ１から出射する（図２４の（１０）参照）。この波長分散光ｓ４が光デバイス２０から出射される最終的な出力光となり、この際の出射角度は、回折格子の面ｐ１の垂直線を基準として、波長多重光ｗ１の入射角度と同方向となる。
【０１１３】
次に、波長λ１〜λ３に着目した光デバイス２０の光路について説明する。図２５は、波長λ１〜λ３に着目した光デバイスの光路を説明する図である。
【０１１４】
図２５に示すように、互いに異なる波長λ１〜λ３が多重された波長多重光ｗ１が、回折格子２１の面ｐ１に入射し、波長多重光ｗ１は、波長λ１〜λ３毎に波長分散され、面ｐ２から波長分散光ｓ１として出射される。光偏向装置２２ａは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１を光偏向装置２２ｂに向けて反射させ、光偏向装置２２ｂは、波長分散光ｓ１を回折格子２１の面ｐ２に入射させる。
【０１１５】
回折格子２１の面ｐ２に入射した波長λ１〜λ３の光（波長分散光ｓ１）は、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射される。光偏向装置２２ｃは、面ｐ１から出射した波長分散光ｓ２を回折格子２１に向けて反射させ、波長分散光ｓ２を回折格子２１の面ｐ１に入射させる。
【０１１６】
回折格子２１の面ｐ１に入射した波長λ１〜λ３の光（波長分散光ｓ２）は、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射される。光偏向装置２２ｂは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ３を光偏向装置２２ａに向けて反射させ、光偏向装置２２ａは、波長分散光ｓ３を回折格子２１の面ｐ２に入射させる。そして、回折格子２１の面ｐ２に入射した波長λ１〜λ３の光（波長分散光ｓ３）は、波長分散光ｓ４として面ｐ１から出射される。
【０１１７】
このように、光デバイス２０は、波長多重光ｗ１が出力される方向に向けて、波長分散光ｓ４を出射することができるので、波長多重光ｗ１を回折格子２１に入射する光学素子と、波長分散光ｓ４を受光する光学素子を同方向に配置することができ、光デバイス２０を格納する装置（例えば、ＷＳＳ）のサイズを縮小することが出来る。
【０１１８】
なお、図２４、図２５に示した光デバイス２０の構成では、入力光である波長多重光ｗ１と、出力光である波長分散光ｓ４とが、回折格子２１に対して同じ面側で同じ角度方向であるため、波長多重光ｗ１と波長分散光ｓ４とが重なってしまうと、波長分散光ｓ４（出力光）の取り扱いが困難になる。図２６は、波長多重光ｗ１と波長分散光ｓ４とが重なった場合を示す図である。図２６において、例えば、波長分散光ｓ４には、波長λ１〜λ３の光が含まれているものとする。
【０１１９】
図２６に示した問題点を解決するためには、波長多重光ｗ１の最短波長をλａ、最長波長をλｂ、波長多重光ｗ１が回折格子２１の面ｐ１に入射するときの入射角度をθin、λａによる波長分散光ｓ４の回折角度をθout（λａ）、λｂによる波長分散光ｓ４の回折角度をθout（λｂ）とした場合に、
θout（λａ）＞θin・・・（１１ａ）
もしくは、
θout（λｂ）＜θin・・・（１１ｂ）
の関係を満たせばよい。
【０１２０】
図２７は、最短波長λａの出射角度が波長多重光ｗ１の入射角度よりも大きい場合の様子を説明する図である。図２７に示すように、最短波長λａの出射角度θout（λａ）が波長多重光ｗ１の入射角度θinよりも大きい場合には、最短波長λａから最長波長λｂまでの光が全て、波長多重光ｗ１の光路と一致しない。
【０１２１】
図２８は、最長波長λｂの出射角度が波長多重光ｗ１の入射角度よりも小さい場合の様子を説明する図である。図２８に示すように、最長波長λｂの出射角度θout（λｂ）が波長多重光ｗ１の入射角度θinよりも小さい場合には、最短波長λａから最長波長λｂまでの光が全て、波長多重光ｗ１の光路と一致しない。
【０１２２】
図２７、図２８に示したように、式（１１ａ）または式（１１ｂ）の条件を満たすことで、波長λａ〜λｂの光路と波長多重光ｗ１の光路とをずらすことができ、例えば、波長λａ〜λｂの光を受光する光学素子と、波長多重光ｗ１を出力する光学素子との配置を容易にすることが出来る。また、波長λａ〜λｂの光路と波長多重光ｗ１の光路とが一致しないのでクロストークの発生を防止することが出来る。
【０１２３】
上述した式（１１ａ）または式（１１ｂ）の条件を満たすためには、光偏向装置と回折格子との角度関係を以下のように設定すればよい。図２９および図３０は、式（１１ａ）または式（１１ｂ）の条件を満たすための、光偏向装置と回折格子との角度関係を説明するための図である。
【０１２４】
まず、式（１１ａ）の場合について説明する。図２９に示すように、波長分散光ｓ１の回折角度をθ１（λａ）とすると、式（１）より
θ１（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θin）］・・・（１２ａ）
となる。
【０１２５】
光偏向装置２２ａ，２２ｂによりこの波長分散光ｓ１は、θ２（λａ）の角度で回折格子２１に再び入射する。このときの光偏向装置２２ａ、２２ｂにより与えられる角度差をＡとすると、θ２（λａ）は、
θ２（λａ）＝θ１（λａ）＋Ａ・・・（１３ａ）
となる。
【０１２６】
波長分散光ｓ２の回折角度θ３（λａ）は、このθ２（λａ）により
θ３（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θ２（λａ））］・・・（１４ａ）
となる。
【０１２７】
光偏向装置２２ｃにより波長分散光ｓ２は、θ４（λａ）の角度で回折格子２１に３度目の入射をする。このときの光偏向装置２２ｃにより与えられる角度差をＢとすると、θ４（λａ）は、
θ４（λａ）＝θ３（λａ）＋Ｂ・・・（１５ａ）
となる。
【０１２８】
波長分散光ｓ３の回折角度θ５（λａ）は、このθ４（λａ）により
θ５（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θ４（λａ））］・・・（１６ａ）
となる。
【０１２９】
光偏向装置２２ａ，２２ｂにより波長分散光ｓ３は、θ６（λａ）の角度で回折格子２１に４度目の入射をする。このとき光偏向装置２２ａ，２２ｂにより与えられる角度差はＡであるから、θ６（λａ）は、
θ６（λａ）＝θ５（λａ）−Ａ・・・（１７ａ）
となる。
【０１３０】
波長分散光ｓ４、つまり最終的な出力光の回折角度θoutは、このθ６（λａ）により
θout（λａ）＝arcsin［（ｎ・λａ／ｄ）−sin（θ６（λａ））・・・（１８ａ）
となる。式（１２ａ）〜式（１７ａ）により、θout（λａ）は、回折格子のパラメータ以外では、光偏向装置２２ａ〜２２ｃによって与えられる角度Ａ，Ｂの関数であることがわかる。このためＡ，Ｂ、つまり回折格子２１と光偏向装置２２ａ〜２２ｃの角度関係の設定により、式（１１ａ）を満足することが可能となる。
【０１３１】
次に、式（１１ｂ）の場合について説明する。図３０に示すように、波長分散光ｓ１の回折角度をθ１（λｂ）とすると、式（１）より
θ１（λｂ）＝arcsin［（ｎ・λｂ／ｄ）−sin（θin）］・・・（１２ｂ）
となる。
【０１３２】
光偏向装置２２ａ，２２ｂによりこの波長分散光ｓ１は、θ２（λｂ）の角度で回折格子２１に再び入射する。このときの光偏向装置２２ａ、２２ｂにより与えられる角度差をＡとすると、θ２（λｂ）は、
θ２（λｂ）＝θ１（λｂ）＋Ａ・・・（１３ｂ）
となる。
【０１３３】
波長分散光ｓ２の回折角度θ３（λｂ）は、このθ２（λｂ）により
θ３（λｂ）＝arcsin［（ｎ・λｂ／ｄ）−sin（θ２（λｂ））］・・・（１４ｂ）
となる。
【０１３４】
光偏向装置２２ｃにより波長分散光ｓ２は、θ４（λｂ）の角度で回折格子２１に３度目の入射をする。このときの光偏向装置２２ｃにより与えられる角度差をＢとすると、θ４（λｂ）は、
θ４（λｂ）＝θ３（λｂ）＋Ｂ・・・（１５ｂ）
となる。
【０１３５】
波長分散光ｓ３の回折角度θ５（λｂ）は、このθ４（λｂ）により
θ５（λｂ）＝arcsin［（ｎ・λｂ／ｄ）−sin（θ４（λｂ））］・・・（１６ｂ）
となる。
【０１３６】
光偏向装置２２ａ，２２ｂにより波長分散光ｓ３は、θ６（λｂ）の角度で回折格子２１に４度目の入射をする。このとき光偏向装置２２ａ，２２ｂにより与えられる角度差はＡであるから、θ６（λｂ）は、
θ６（λｂ）＝θ５（λｂ）−Ａ・・・（１７ｂ）
となる。
【０１３７】
波長分散光ｓ４、つまり最終的な出力光の回折角度θoutは、このθ６（λｂ）により
θout（λｂ）＝arcsin［（ｎ・λｂ／ｄ）−sin（θ６（λｂ））］・・・（１８ｂ）
となる。式（１２ｂ）〜式（１７ｂ）により、θout（λｂ）は、回折格子のパラメータ以外では、光偏向装置２２ａ〜２２ｃによって与えられる角度Ａ，Ｂの関数であることがわかる。このためＡ，Ｂ、つまり回折格子２１と光偏向装置２２ａ〜２２ｃの角度関係の設定により、式（１１ｂ）を満足することが可能となる。
【０１３８】
ところで、上述した光デバイス２０は、光偏向装置（反射ミラー）を用いた場合を例にして説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、反射ミラーの代わりにプリズムや凹面鏡を用いてもよい。
【０１３９】
図３１は、プリズムを用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。図３１に示すように、この光デバイス２０ａは、回折格子２１と、プリズム２３ａ、２３ｂとを有する。光デバイス２０ａは、光偏向装置２２ａ〜２２ｃの代わりにプリズム２３ａ、２３ｂを使用したものであり、機能に関しては光デバイス２０と同じである。
【０１４０】
図３１において、波長多重光ｗ１は、回折格子２１により波長単位に分波されて、面ｐ２から波長分散光ｓ１が出射する。プリズム２３ａ内の反射面２４ａは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１を、プリズム２３ａ内の反射面２４ｂに向けて反射させる。プリズム２３ａ内の反射面２４ｂは、反射面２４ａで反射された波長分散光ｓ１を回折格子２１に入射させる。
【０１４１】
波長分散光ｓ１は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射する。波長分散光ｓ２は、プリズム２３ｂで反射して、回折格子２１の面ｐ１に入射をする。波長分散光ｓ２は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射する。
【０１４２】
プリズム２３ａ内の反射面２４ｂは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ３を、プリズム２３ａ内の反射面２４ａに向けて反射させる。プリズム２３ａ内の反射面２４ａは、反射面２４ｂで反射された波長分散光ｓ３を回折格子２１に入射させる。そして、回折格子２１から、４回回折された波長分散光ｓ４が、面ｐ１から出射される。
【０１４３】
図３２は、凹面鏡を用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。図３２に示すように、この光デバイス２０ｂは、回折格子２１と、凹面鏡２５ａ，２５ｂとを有する。光デバイス２０ｂは、光偏向装置２２ａ〜２２ｃの代わりに凹面鏡２５ａ、２５ｂを使用したものであり、機能に関しては光デバイス２０と同じである。
【０１４４】
図３２において、波長多重光ｗ１は、回折格子２１により波長単位に分波されて、面ｐ２から波長分散光ｓ１を出射する。凹面鏡２５ａ内の反射面２６ａは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１を、凹面鏡２５ａ内の反射面２６ｂに向けて反射させる。凹面鏡２５ａ内の反射面２６ｂは、反射面２６ａで反射された波長分散光ｓ１を回折格子２１に入射させる。
【０１４５】
波長分散光ｓ１は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射する。波長分散光ｓ２は、凹面鏡２５ｂで反射して、回折格子２１の面ｐ１に入射する。波長分散光ｓ２は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射する。
【０１４６】
凹面鏡２５ａ内の反射面２６ｂは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ３を、凹面鏡２５ａ内の反射面２６ａに向けて反射させる。凹面鏡２５ａ内の反射面２６ａは、反射面２６ｂで反射された波長分散光ｓ３を回折格子２１に入射させる。そして、回折格子２１から、４回回折された波長分散光ｓ４が、面ｐ１から出射される。
【０１４７】
図３３は、プリズムおよび反射ミラーを用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。図３３に示すように、この光デバイス２０ｃは、プリズム２７と、反射ミラー２８とを有する。光デバイス２０ｃは、光偏向装置２２ａ〜２２ｃの代わりにプリズム２７、反射面２８を使用したものであり、機能に関しては光デバイス２０と同じである。
【０１４８】
図３３において、波長多重光ｗ１は、回折格子２１により波長単位に分波されて、面ｐ２から波長分散光ｓ１を出射する。プリズム２７内の反射面２７ａは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１を、プリズム２７内の反射面２７ｂに向けて反射させる。プリズム２７内の反射面２７ｂは、反射面２７ａで反射された波長分散光ｓ１を回折格子２１に入射させる。
【０１４９】
波長分散光ｓ１は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射する。波長分散光ｓ２は、反射ミラー２８で反射して、回折格子２１の面ｐ１に入射をする。波長分散光ｓ２は、回折格子２１で回折し、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射する。
【０１５０】
プリズム２７内の反射面２７ｂは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ３を、プリズム２７内の反射面２７ａに向けて反射させる。プリズム２７内の反射面２７ａは、反射面２７ｂで反射された波長分散光ｓ３を回折格子２１に入射させる。そして、回折格子２１から、４回回折された波長分散光ｓ４が、面ｐ１から出射される。
【０１５１】
なお、図３３では、プリズムと反射ミラーとを組みあわせて光デバイス２０と同様の効果を有する光デバイスを構成する例を示したが、プリズムと反射ミラーの組合せに限らず、例えば、凹面鏡と反射ミラーとを組合せても良いし、凹面鏡とプリズムとを組合せても良い。
【０１５２】
上述した光デバイス２０、２０ａ〜２０ｃは、一枚の回折格子２１で光を４回回折させるために、波長多重された光が１枚の回折格子で１回回折された場合に比べて約４倍の波長分散角度で波長毎に出射されることになる。また、図２３〜図３３では、波長多重された光を分光させる方向の経路のみ光線を記載したが、この光線の逆経路とすることにより、逆の機能、つまり分光された光を波長多重された光に戻す機能も有する。一般的に、反射ミラー、プリズム、凹面鏡などの偏向装置は回折格子に比べて格段に安価なため、光デバイス２０、２０ａ〜２０ｃを用いることで、低コストながら高波長分散角となるデバイスを実現することが出来る。
【０１５３】
なお、上述した光デバイス２０（２０ａ〜２０ｃ）では、光を４回回折させていたが、光偏向装置２２ｃの向きを調整して、３回回折させても構わない。図３４は、光を３回回折させる光デバイスの構成を説明する図である。
【０１５４】
図３４において、互いに異なる波長λ１〜λ３が多重された波長多重光ｗ１が、回折格子２１の面ｐ１に入射し、波長多重光ｗ１は、波長λ１〜λ３毎に波長分散され、面ｐ２から波長分散光ｓ１として出射される。光偏向装置２２ａは、面ｐ２から出射した波長分散光ｓ１を光偏向装置２２ｂに向けて反射させ、光偏向装置２２ｂは、波長分散光ｓ１を回折格子２１の面ｐ２に入射させる。
【０１５５】
回折格子２１の面ｐ２に入射した波長λ１〜λ３の光（波長分散光ｓ１）は、波長分散光ｓ２として面ｐ１から出射される。光偏向装置２２ｃは、面ｐ１から出射した波長分散光ｓ２を回折格子２１に向けて反射させ、波長分散光ｓ２を回折格子２１の面ｐ１に入射させる。回折格子２１に入射した波長λ１〜λ３の光（波長分散光ｓ２）は、波長分散光ｓ３として面ｐ２から出射される。
【０１５６】
図３４において説明した光デバイス２０ｄの波長分散角度は、光デバイス２０の波長分散角度より小さくなるものの、光偏向装置２２ｃの角度を変えることによって、光デバイス２０ｄからの出力光の方向を変更することができ、光デバイス２０ｄに波長多重光を入力する光学素子、光デバイス２０ｄからの出力光を受光する光学素子の配置の自由度が増す。
【０１５７】
次に、光デバイス２０を適用したＷＳＳについて説明する。図３５、図３６は、光デバイス２０を適用したＷＳＳの構成を説明する図である。なお、図３５は、ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図であり、図３６は、ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【０１５８】
ＷＳＳ３０は、１つの入力ポートＰin、複数の出力ポートＰout、光デバイス２０、集光レンズ３３、ＭＥＭＳミラー３４、光をコリメートするマイクロレンズ３５を有する。集光レンズ３３は、光デバイス２０によって出射された回折光信号（回折格子２１の面ｐ１から出射される最終的な回折光）を波長毎にＭＥＭＳミラー３４に集光する。
【０１５９】
ＭＥＭＳミラー３４は、分散された波長毎に配列されたミラーを含み、ミラーの角度を変えて、回折光信号の任意の波長を、任意の出力ポートＰoutから出力する。なお、図３５、図３６では、１つの入力ポートから入力された光を、複数の出力ポートのうちの任意の出力ポートに切り替える構成であるが、入出力光学系を１つの出力ポートと複数の入力ポートという構成にすることにより、複数の入力ポートからの光のうち任意の入力ポートからの光のみを、１つの出力ポートに切り替えるという構成も可能である。
【０１６０】
ここで、ＭＥＭＳミラー３４上でのビームの波長分散方向位置Ｘは、集光光学系へのビーム波長分散方向入射角度をθ、集光光学系の焦点距離をＦとし、集光レンズの収差を無視すると、
Ｘ＝Ｆ×TAN（θ）・・・（１８）
となる。
【０１６１】
前述した通りに、ＩＴＵグリッド波長により各チャネル間の波長間隔も決められた値となっている。このため、焦点距離Ｆを一定とすると光デバイス２０から出射される波長分散角度により式（１８）のＸが決定する。ここで、１ＣＨ間隔あたりのＭＥＭＳミラー間隔は、製造上の制約から、ある間隔以上である必要があり、また、間隔が広いほどＷＳＳの製造が容易となるため、波長分散角度は大きいほうが望ましい。また、ＭＥＭＳミラー間隔を一定として考えると、光デバイス２０の波長分散角度は大きい方がＦを小さく、つまり、従来の構成よりもＦを約１／４とできるために、低コストでありながら、小サイズなＷＳＳの構成が可能となる。
【０１６２】
上述してきたように、本実施例２にかかる光デバイス２０は、回折格子２１と、光偏向装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを備え、光偏向装置２２ａ、２２ｂにより波長分散光ｓ１が面ｐ２に入射され、光偏向装置２２ｃにより波長分散光ｓ２が面ｐ１に入射され、光偏向装置２２ａ、２２ｂにより波長分散光ｓ３が面ｐ２に入射されるので、波長分散光ｓ１が面ｐ２から回折する際の角分散よりも大きな角分散で面ｐ１から波長分散光を出射することができる。
【０１６３】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１６４】
（付記１）光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第１面側に第１および第２の反射面を備え、
上記回折格子の第１面に入力する光が回折されて上記第２面から回折光が出力され、上記回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第２面に再入力する光デバイス。
【０１６５】
（付記２）付記１記載の光デバイスであって、上記第１および第２の反射面の間の距離は、上記回折格子の幅より長く構成する光デバイス。
【０１６６】
（付記３）付記１記載の光デバイスであって、前記第１および第２の反射面の間の距離は、前記第２面からの回折光の出力位置と前記第２面に回折光が再入力する位置との距離は上記第１および第２の反射面の間の距離より短く構成する光デバイス。
【０１６７】
（付記４）付記１記載の光デバイスであって、前記第１面に入力する光ビームと第１面から出力される光ビームは前記第１面側の空間上で重ならないように構成する光デバイス。
【０１６８】
（付記５）付記１記載の光デバイスであって、さらにプリズムを備え、前記第１および第２の反射面は入力した光を反射する前記プリズムにより構成する光デバイス。
【０１６９】
（付記６）付記１記載の光デバイスであって、さらに凹面鏡を備え、前記第１および第２の反射面は入力した光を反射する該凹面鏡により構成する光デバイス。
【０１７０】
（付記７）光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
前記回折格子の平面方向をｘ軸、上記平面に対する垂直線をｙ軸とし、前記回折格子の第１の面に光が入力する位置を原点とした第１象限から第４象限の空間において、
前記回折格子の前記第１面への入力が左下から右上の原点に向かう光路が第３象限に位置すると想定したときに、
前記回折格子は、前記第１の面に入力された光を回折して第２象限に回折光を出力し、前記第１および第２の反射面は入力された前記回折光の光路を偏向して前記回折格子の第２の面へ再入力し、再入力した回折光をさらに回折して第４象限の方向に出力する光デバイス。
【０１７１】
（付記８）付記７記載の光デバイスであって、上記第１および第２の反射面の間の距離は、上記回折格子の幅より長く構成する光デバイス。
【０１７２】
（付記９）付記７記載の光デバイスであって、前記第１および第２の反射面の間の距離は、前記第２面からの回折光の出力位置と前記第２面に回折光が再入力する位置との距離は上記第１および第２の反射面の間の距離より短く構成する光デバイス。
【０１７３】
（付記１０）付記７記載の光デバイスであって、前記第１面に入力する光ビームと第１面から出力される光ビームは前記第１面側の空間上で重ならないように構成する光デバイス。
【０１７４】
（付記１１）付記７記載の光デバイスであって、さらにプリズムを備え、前記第１および第２の反射面は入力した光を反射する前記プリズムにより構成する光デバイス。
【０１７５】
（付記１２）付記７記載の光デバイスであって、さらに凹面鏡を備え、前記第１および第２の反射面は入力した光を反射する該凹面鏡により構成する光デバイス。
【０１７６】
（付記１３）波長単位に光信号のスイッチ処理を行う波長選択スイッチであって、
１つの入力ポートと、
複数の出力ポートと、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
上記回折格子の第１面に前記入力ポートを通じて入力する波長多重光が回折されて上記第２面から第１回折光が出力され、上記第１回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第２面に再入力され、さらに回折された第２回折光を第１面から出力する光デバイスと、
前記光デバイスによって出力された第２回折光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光を反射し、角度を変えることにより第２回折光のうちの任意の波長の光を任意の前記出力ポートに出力させる可動ミラーアレイと、
を有するように構成する波長選択スイッチ。
【０１７７】
（付記１４）付記１３記載の波長選択スイッチであって、
前記波長多重光の前記第１の面への入射角度をθin、前記回折格子によって回折された光の中の０次光に対し、前記０次光による前記第２の面から前記光偏向装置（第２の反射面？）へ向かう出射角度と前記０次光による前記第１および第２の反射面を介して前記第２の面へ向かう入射角度の角度差をＡ、前記波長多重光の最短波長をλａかつ最長波長をλｂ、前記最短波長λａの前記第２の波長分散光の回折角度をθout（λａ）、前記最長波長λｂの前記第２の波長分散光の回折角度をθout（λｂ）、前記集光レンズの焦点距離をＦ、短波端に位置する前記可動反射ミラー幅をＴａ、長波端に位置する前記可動反射ミラー幅をＴｂ、短波端側の前記０次光のガウスビーム径をＷａ、長波端側の前記０次光のガウスビーム径をＷｂとした場合、
Ｆ×tan（θout（λａ）−θin−Ａ）＞Ｗａ＋Ｔａ／２
Ｆ×tan（θin＋Ａ−θout（λｂ））＞Ｗｂ＋Ｔｂ／２
の関係を満たすように構成する波長選択スイッチ。
【０１７８】
（付記１５）付記１３記載の波長選択スイッチであって、
前記回折格子によって回折された光の中の０次光の光路中に、前記０次光を遮光する遮光マスクが配置されように構成する波長選択スイッチ。
【０１７９】
（付記１６）波長単位に光信号のスイッチ処理を行う波長選択スイッチにおいて、
１つの出力ポートと、
複数の入力ポートと、
第１と第２の面を有する回折格子と、
上記回折格子の上記第２面側に第１および第２の反射面を備え、
上記回折格子の第１面に前記複数の入力ポートを通じて入力する波長多重光が回折されて上記第２面から第１回折光が出力され、上記第１回折光の光路が新たに上記第１および第２反射面を介して上記回折格子の上記第１面に再入力され、さらに回折された第２回折光を第１面から出力する光デバイスと、
前記光デバイスによって出力された第２回折光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光を反し、角度を変えることにより第２回折光のうちの任意の波長の光を任意の前記出力ポートに出力させる可動ミラーアレイと、
を有するように構成する波長選択スイッチ。
【０１８０】
（付記１７）付記１６記載の波長選択スイッチであって、
前記波長多重光の前記第１の面への入射角度をθin、前記回折格子によって回折された光の中の０次光に対し、前記０次光による前記第２の面から前記光偏向装置（第２の反射面？）へ向かう出射角度と前記０次光による前記第１および第２の反射面を介して前記第２の面へ向かう入射角度の角度差をＡ、前記波長多重光の最短波長をλａかつ最長波長をλｂ、前記最短波長λａの前記第２の波長分散光の回折角度をθout（λａ）、前記最長波長λｂの前記第２の波長分散光の回折角度をθout（λｂ）、前記集光レンズの焦点距離をＦ、短波端に位置する前記可動反射ミラー幅をＴａ、長波端に位置する前記可動反射ミラー幅をＴｂ、短波端側の前記０次光のガウスビーム径をＷａ、長波端側の前記０次光のガウスビーム径をＷｂとした場合、
Ｆ×tan（θout（λａ）−θin−Ａ）＞Ｗａ＋Ｔａ／２
Ｆ×tan（θin＋Ａ−θout（λｂ））＞Ｗｂ＋Ｔｂ／２
の関係を満たすように構成する波長選択スイッチ。
【０１８１】
（付記１８）付記１７記載の波長選択スイッチであって、
前記回折格子によって回折された光の中の０次光の光路中に、前記０次光を遮光する遮光マスクが配置されるように構成する波長選択スイッチ。
【０１８２】
（付記１９）光デバイスであって、
第１と第２の面を有する回折格子と、
前記回折格子の前記第２面側に第１および第２の反射面と、
前記回折格子の前記第１面側に第３の反射面とを備え、
前記回折格子の第１面に入力する光ビームが回折されて前記第２面から回折光が出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に２度目の入力をし、
前記回折格子の第２面に２度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第３面から出力され、前記回折光の光路が前記第３の反射面を介して前記回折格子の前記第１面に３度目の入力をし、
前記回折格子の第１面に３度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第２面から出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に４度目の入力をする光デバイス。
【０１８３】
（付記２０）付記１９に記載の光デバイスであって、前記回折格子の第２面に４度目の入力をして回折した後に、前記第１面から出力される回折光の出力角度は、前記回折格子の第２面の垂直線を基準にして、前記光ビームの入力角度と同方向である光デバイス。
【０１８４】
（付記２１）付記１９に記載の光デバイスであって、前記回折格子の第１面に入力する光ビームと、前記回折格子の第２面に４度目の入力をして回折した後に、前記第１面から出力される回折光とが前記第１面側の空間上で重ならないように構成する光デバイス。
【０１８５】
（付記２２）付記１９に記載の光デバイスであって、さらにプリズムを備え、前記第１、第２および第３の反射面は入力した光を反射する前記プリズムにより構成する光デバイス。
【０１８６】
（付記２３）付記１９に記載の光デバイスであって、さらに凹面鏡を備え、前記第１、第２および第３の反射面は入力した光を反射する前記凹面鏡により構成する光デバイス。
【０１８７】
（付記２４）波長単位に光信号のスイッチ処理を行う光波長選択スイッチであって、
一つの入力ポートと、
複数の出力ポートと、
第１と第２の面を有する回折格子と、
前記回折格子の前記第２面側に第１および第２の反射面と、
前記回折格子の前記第１面側に第３の反射面と備え、
前記回折格子の第１面に入力する光ビームが回折されて前記第２面から回折光が出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に２度目の入力をし、
前記回折格子の第２面に２度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第１面から出力され、前記回折光の光路が前記第３の反射面を介して前記回折格子の前記第１面に３度目の入力をし、
前記回折格子の第１面に３度目の入力をした回折光が回折されて前記回折格子の第２面から出力され、前記回折光の光路が前記第１および第２の反射面を介して前記回折格子の前記第２面に４度目の入力をして回折した後に、前記第２面から第４回折光を第１面から出力する光デバイスと、
前記光デバイスにより出力された第４回折光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光を反射し、角度を変えることにより第４回折光のうちの任意の波長の光を前記出力ポートに出力させる可動ミラーアレイと、
を有するように構成する光デバイス。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】光デバイスの構成例を説明する図である。
【図２】１枚の反射ミラーを使用した光デバイスの構成を説明する図である。
【図３】１つの波長に注目した光デバイスの光路を説明する図である。
【図４】２枚の反射ミラーを使用した光デバイスの構成を説明する図である。
【図５】１つの波長に注目した光デバイスの光路を説明する図である。
【図６】波長多重を行う場合の光デバイスの光路を説明する図である。
【図７】プリズムを用いた光デバイスの構成を説明する図である。
【図８】凹面鏡を用いた光デバイスの構成を説明する図である。
【図９】０次光の光路を説明する図である。
【図１０】クロストークが発生する様子を説明する図である。
【図１１】０次光の光路を説明する図である。
【図１２】ある波長λｘによる回折光の光路を説明する図である。
【図１３】０次光の出射角度が最短波長λａの回折光信号の出射角度よりも小さい場合の様子を説明する図である。
【図１４】０次光の出射角度が最長波長λｂの回折光信号の出射角度よりも大きい場合の様子を説明する図である。
【図１５】ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面（上面）から見た図である。
【図１６】ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面（側面）から見た図である。
【図１７】ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図１８】ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図１９】ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図２０】ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図２１】０次光の光路がＭＥＭＳミラーから外れている様子を説明する図である。
【図２２】遮光マスクを有するＷＳＳを説明する図である。
【図２３】本実施例２にかかる光スイッチの構成を示す図である。
【図２４】１つの波長に着目した光デバイスの光路を説明する図である。
【図２５】波長λ１〜λ３に着目した光デバイスの光路を説明する図である。
【図２６】波長多重光ｗ１と波長分散光ｓ４とが重なった場合を示す図である。
【図２７】最短波長λａの出射角度が波長多重光ｗ１の入射角度よりも大きい場合の様子を説明する図である。
【図２８】最長波長λｂの出射角度が波長多重光ｗ１の入射角度よりも小さい場合の様子を説明する図である。
【図２９】式（１１ａ）または式（１１ｂ）の条件を満たすための、光偏向装置と回折格子との角度関係を説明するための図（１）である。
【図３０】式（１１ａ）または式（１１ｂ）の条件を満たすための、光偏向装置と回折格子との角度関係を説明するための図（２）である。
【図３１】プリズムを用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。
【図３２】凹面鏡を用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。
【図３３】プリズムおよび反射ミラーを用いた実施例２の光デバイスの構成を説明する図である。
【図３４】光を３回回折させる光デバイスの構成を説明する図である。
【図３５】ＷＳＳを波長分散方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図３６】ＷＳＳをポート配列方向と光軸方向を含む平面から見た図である。
【図３７】透過型の回折格子を説明する図である。
【符号の説明】
【０１８９】
１，５，１ａ，３０    ＷＳＳ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ    光デバイス
１１，２１，１００    回折格子
１２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ    光偏向装置
１２ａ，１２−１，１２−２，２８  反射ミラー
１２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２７  プリズム
２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ  反射面
１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｃ−１，１２ｃ−２  反射面
１２ｃ，２５ａ，２５ｂ  凹面鏡
１３，３３，５２    集光レンズ
１４，３４，５３    ＭＥＭＳミラー（可動反射部）
１５，３５，５４    マイクロレンズ
１６    遮光マスク
５１    分光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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