(57)【要約】【課題】光学系の設計自由度を向上させる。【解決手段】入射光をコリメートして出力する入射端側コリメート光学部材２−２と、入射端側コリメート光学部材２−２からの光を集光する集光光学部材４と、前記入射光における光方路上の箇所に設けられ、前記入射光の一部を遮光する遮光マスク部材６と、をそなえる。【選択図】図９
2009282309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光をコリメートして出力する入射端側コリメート光学部材と、
該入射端側コリメート光学部材からの光を集光する集光光学部材と、
前記入射光における光方路上の箇所に設けられ、前記入射光の一部を遮光する遮光マスク部材と、をそなえたことを特徴とする、光装置。
【請求項２】
該入射端側コリメート光学部材は、少なくとも前記入射光を出力する光入射端に応じてそなえられ、それぞれ対応する前記光入射端から入射される前記入射光をコリメートするとともに、
該入射端側コリメート光学部材でコリメートされた光を分光して該集光光学部材に出力する分光素子と、
該集光光学部材で集光された光を波長に応じて反射するとともに前記反射の角度が可変設定可能な複数のミラーと、を更にそなえ、
該遮光マスク部材は、前記光入力端から該ミラーに至るいずれかの光方路箇所に設けられたことを特徴とする、請求項１記載の光装置。
【請求項３】
該遮光マスク部材は、該入射端側コリメート光学部材から該集光光学部材に至るいずれかの光方路箇所に設けられたことを特徴とする、請求項１又は２記載の光装置。
【請求項４】
該遮光マスク部材は、該入射端側コリメート光学部材上に設けられたことを特徴とする、請求項３記載の光装置。
【請求項５】
該遮光マスク部材は、該集光光学部材上に設けられたことを特徴とする、請求項３記載の光装置。
【請求項６】
該遮光マスク部材は、当該箇所における光の透過面上において、該分光素子における分光方向についての実質的な２等分線に対してほぼ線対称となる位置に設けられたことを特徴とする、請求項２記載の光装置。
【請求項７】
該遮光マスク部材は、当該箇所における前記入力光の透過面上において、当該遮光マスク部材の中心と、前記入力光のビーム中心と、がずれた箇所となる位置に設けられたことを特徴とする、請求項１又は２記載の光装置。
【請求項８】
該ミラーで反射した反射光を、該集光光学部材および該分光素子を通じて入力されて、前記反射光を光出射端に導く出射端側コリメート光学部材を更にそなえたことを特徴とする、請求項２記載の光装置。
【請求項９】
該入射端側コリメート光学部材と該集光光学部材との間に、該入射端側コリメート光学部材でコリメートされた光について特定方向へのビーム径を拡大させるビーム拡大光学部材が介装されたことを特徴とする、請求項１または２記載の光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の光装置が搭載されたことを特徴とする、光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本案件は、例えば光通信システムに用いて好適の、光装置および光伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、激増するインターネットトラフィックを収容すべく、波長分割多重通信（Wavelength Division Multiplexing: WDM）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ことは周知の事実である。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することが見込まれている。
【０００３】
そして、ネットワークを構成する各光伝送装置（ノード）では、任意波長の分岐／挿入(Add/Drop)、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および解除が行なわれると考えられている。
【０００４】
波長選択スイッチは、リング型ネットワーク、メッシュ型ネットワークにおける光伝送装置にそなえられ、入力された光について波長ごとに任意の出力ポートに振り分ける機能を有する光装置である。この波長選択スイッチは、上述したような任意波長の分岐／挿入や、電気への変換を介さない全光クロスコネクト等の処理が可能とするための光装置として有望である。
【０００５】
このような波長選択スイッチをなす光装置には、分光素子や集光光学系等に加え方路切り替えのためのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーアレイを含んだものがある。このような波長選択スイッチをなす光装置においては、国際通信連合等での標準化に対応しながら、装置設計自由度の向上とともに、出力される光の特性の改善のための技術が各種開発されている。
【０００６】
または、光ビームをコリメートするコリメート光学系とコリメート光学系に結合される集光光学系とを含む光学系において、設計自由度の向上とともに、光学系が有する特性を改善するための技術が広く求められている。
【０００７】
なお、本案件に関連する文献公知技術としては、下記の特許文献１〜６に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００６−１２６５６６号公報
【特許文献２】特開２００１−８４６２５号公報
【特許文献３】特開平１−１０８５２２号公報
【特許文献４】特開平７−２８４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本案件の目的の一つは、光学系の設計自由度を向上させることにある。
また、光特性を改善することも他の目的として捉えることができる。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成又は作用により導かれる効果であって、従来の技術によっては得られない効果を奏することも本案件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
たとえば、以下の手段を用いる。
（１）入射光をコリメートする入射端側コリメート光学部材と、該入射端側コリメート光学部材からの光を集光する集光光学部材と、前記入射光における光方路上の箇所に設けられ、前記入射光の一部を遮光する遮光マスク部材と、をそなえた光装置を用いることができる。
（２）上記（１）の光装置が搭載された光伝送装置を用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、光学系の設計自由度を向上させることができる。
また、光特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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ない。即ち、本実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。
【００１２】
〔Ａ〕第１実施形態
波長選択スイッチは、図３６（ａ）に示すようなリング型ネットワーク１０１や、図３６（ｂ）に示すようなメッシュ型ネットワーク１０２等におけるノード（光伝送装置）１０３にそなえられる光スイッチである。ここに、リング型ネットワーク１０１は、ノード１０３が光伝送路１０４を介してリング状に接続されてなる。又、メッシュ型ネットワーク１０２は、ノード１０３が光伝送路１０４を介してメッシュ状に接続されてなる。
【００１３】
そして、この波長選択スイッチが上述のノード１０３としての光伝送装置に適用されることで、任意波長の分岐／挿入や、電気への変換を介さない全光クロスコネクト等の処理を実現する。波長選択スイッチの概念図を図１に示す。図１（ａ）は波長選択スイッチ１の上面図であり、図１（ｂ）は波長選択スイッチ１の側面図である。波長選択スイッチ１は、入力ポート２ａと出力ポート２ｂとを有する入出力光学系２，分光素子３および集光光学系４をそなえるとともに、分光素子３での分光方向に配列され角度が可変な反射ミラー５をそなえる。
【００１４】
入力ポート２ａおよび出力ポート２ｂは、この図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、例えば分光素子３での分光方向に実質的に垂直となる方向に沿って配列される。図中においては、一例として１つの入力ポート２ａと複数個（図中４個）の出力ポート２ｂとが上述の方向に沿って配列されている。
【００１５】
入出力光学系２をなす各入力ポート２ａおよび出力ポート２ｂは、それぞれ、光ファイバ２−１及びマイクロレンズ２−２をそなえている。波長選択スイッチ１への入力光（導入光）は、入力ポート２ａをなす光ファイバ２−１から入射され、マイクロレンズ２−２でコリメートされて分光素子３に導かれる。
【００１６】
すなわち、入力ポート２ａをなすマイクロレンズ２−２は、少なくとも入射光を出力する光入射端に応じてそなえられ、光ファイバ２−１からの入射光をコリメートする入射端側コリメート光学部材である。又、出力ポート２ｂをなすマイクロレンズ２−２は、後述の反射ミラー５で反射した反射光を、光出射端をなす光ファイバ２−１に導く出射端側コリメート光学部材である。
【００１７】
すなわち、出力ポート２ｂをなすマイクロレンズ２−２では、方路切り替えが行なわれた光を、波長選択スイッチ１からの出力光として、対応する光ファイバ２−１に導く。尚、本実施形態においては、入射端側および出射端側のコリメート光学部材として、光の入出射面がともに球面上のマイクロレンズ２−２を適用している。
【００１８】
分光素子３は、分光素子は、一般的に回折格子が用いられ、入力ポート２ａをなすマイクロレンズ２−２からの光を分光し集光光学系４に導く（出力する）。一方、後段の反射ミラー５で反射され集光光学系４で集光された光について、同等のポート配列方向水準を有する光については各波長を束ねて同じ出力ポート２ｂに結合させる。
【００１９】
分光素子３として用いられる回折格子は、ガラス基板上に、平行な多数の溝を周期的に刻んだ光学素子であり、光の回折現象を利用して、一定の角度で入射される複数の波長成分に対して、波長毎に異なる出射角度を与える。
【００２０】
集光光学系４は、分光素子３で分光した光をそれぞれ波長毎に対応して配列されている反射ミラー５に集光する。この集光光学系４は、例えば、透過型または反射型の集光レンズが用いられる。即ち、集光光学系４は、入力ポート２ａをなすマイクロレンズ２−２からの光を集光する集光光学部材である。
【００２１】
反射ミラー５は、例えば反射角度を可変できる複数のミラーであって、分光素子３での分光方向に対応して配列される。即ち、分光素子３により分離された１波長に対して１ミラーが配置されるようになっている。このように配列された複数の反射ミラー５については、ＭＥＭＳミラーアレイとして一体とすることもできる。以下においては、個々の反射ミラー５をＭＥＭＳミラーという場合がある。
【００２２】
上述のごとく構成された波長選択スイッチ１においては、分光素子３で分光された波長毎の光は、各々独立して反射角度を可変できる反射ミラー５で反射される。このとき、各反射ミラー５での反射角度の設定によって、反射光が集光光学系４および分光素子３を経由して導かれる出力ポート２ｂを、複数のもののうちの任意の出力ポート２ｂに設定することができる。
【００２３】
換言すれば、反射ミラー５は、集光光学系４で集光された光を波長に応じて反射するとともに反射の角度が可変設定可能な複数のミラーである。又、出射端側コリメート光学部材である出力ポート２ｂのマイクロレンズ２−２は、反射ミラー５の反射の角度に応じて規定される前記反射光の光軸に対応してそなえられる。即ち、反射面の角度の設定により、反射ミラー５を反射した反射光を対応の出力ポート２ｂに結合させることが可能となる。
【００２４】
なお、入力ポート２ａおよび出力ポート２ｂは互いに逆の機能を持たせることも可能である。換言すれば、マイクロレンズ２−２は、入射端側コリメート光学部材および出射端側コリメート光学部材としての機能を共用化させることも可能である。
【００２５】
ところで、波長選択スイッチ１において、反射ミラー５上のビームサイズW1は、透過スペクトル帯域幅、クロストーク、透過帯域スペクトルの平坦性に影響を与える重要なパラメータであり、幾何光学的には以下の式（１）により決定される。
W1＝W0×F2/F1                                …（１） 
【００２６】
ここで、図２に示すように、W0は光ファイバ２−１を出射直後のビーム径であり、F1はマイクロレンズ２−２の焦点距離であり、F2は集光光学系４をなす集光レンズの焦点距離であり、F2/F1は幾何光学的横倍率と呼ばれる。このとき、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズW1を変化させたい場合には、一般的にW0は一定であるから、F1、またはF2を変化させれば良いことが解る。
【００２７】
しかし、例えばF1を長くした場合には、マイクロレンズ２−２が大きくなってしまうために、ポート方向のモジュールサイズが大きくなってしまう、もしくは、配列できるポート数を減少させる必要が生じる場合がある。又、図３に示すように、光ファイバ２−１の中心とマイクロレンズ中心の位置ずれをΔｘ、マイクロレンズ出射後のビーム角度ずれをΔθとすると、以下の式（２）に示す関係がある。
【００２８】
Δｘ＝F1×TAN(Δθ)                            …（２）
F1を短くしようとすると、上記式（２）から次のような課題がある。即ち、光の損失（Loss）やＭＥＭＳミラー５上のビーム位置ずれなどを抑えるため、Δθをある値以下にする必要がある等の設計上の制約が存在する場合には、必要とされるΔｘの精度が厳格となり、製造上の困難に直面する場合がある。
【００２９】
一方、F2を長くした場合には、光方路長が長くなるためにモジュールサイズが大きくなってしまう。又、図４に示すように、１チャネルあたりの波長の違いによる回折格子透過後の回折角の違いをΔφとすると、１チャネルあたりのＭＥＭＳミラー５の間隔ΔLは、式（３）に示すようにあらわされる。
【００３０】
ΔL  =  F2×TAN(Δφ)                          …（３）
F2を短くしようとすると、上記式（３）から次のような課題がある。即ち、F2を小さくしようとするとΔLが小さくなり、反射ミラー５について製造上の困難に直面する場合がある。
【００３１】
以上のように、F１、F2は長くするにしても短くするにしてもそれぞれに制約があり、それらのトレードオフの関係からF1、F2の値については装置設計の際には既定値となっている場合が多い。この場合には、ＭＥＭＳミラー５上のビーム径W1を変えようとしてもF2/F1に自由度がないので、W1についての適切な調整を加えることに支障をきたす場合もある。
【００３２】
実際の特性に与える影響として、例えば出力ポート２ｂをなす光ファイバ２−１を通じて出力される光の透過帯域スペクトルの平坦性に注目して以下説明する。透過帯域スペクトルは、図５に示すように、出力光の横軸を波長(周波数)、縦軸を透過光強度とした台形状のスペクトルであり、理想的には、システム使用での伝送特性に与える影響から使用波長での平坦性（台形の上底部をなす波長領域の特性）が求められている。
【００３３】
図６に示すように、反射ミラー５上に異物がない理想的な状態では、透過帯域スペクトルは図５のような理想的な平坦特性となる。これに対し、図７のようにＭＥＭＳミラー５上に異物や反射コート抜けＦなどがあると、図８に例示するように、透過帯域スペクトルに凹状や凸状のリップルＲが生じる。これは、図６の場合と異なり、異物や反射コート抜けによる反射ミラー５上のビームＢの回折が生じるため、当該波長の光が導かれる出力ポート２ｂにおいて結合状態が変化するためである。
【００３４】
システム使用時には、このリップルの平坦部分からピーク位置までの差（リップル量）が規定されているが、ＭＥＭＳミラー５の製造時に完全に異物や反射コート抜けを除去することは困難である。ＭＥＭＳミラー５にある異物や反射コート抜けの大きさが同じならば、ＭＥＭＳミラー５上のビームＢのサイズW1は大きいほうが、回折の影響をうけるビームパワーが相対的に小さくなるためリップル量も小さくなる。
【００３５】
このため、リップルを低減させる観点からは、ＭＥＭＳミラー５上のビームサイズW1は大きい方が望ましいが、上述したF2/F1の制限により、ＭＥＭＳミラー５上のビームサイズW1を大きくすることが困難であり、リップル量を効果的に低減させることには困難性がある。
【００３６】
そこで、本案件においては、以下に示すような、幾何光学的横倍率F2/F1の制限なくＭＥＭＳミラー５上のビームサイズを変化させる技術を提案する。即ち、本実施形態の波長選択スイッチ１は、入力ポート２ａをなす光ファイバ２−１から入射される光（入射光）における光方路上の箇所に設けられた、入射光の一部を遮光する遮光マスク部材をそなえる。
【００３７】
第１実施形態においては、図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、上述の図１に示す光装置としての波長選択スイッチ１において、入力ポート２ａにおけるマイクロレンズ２−２上に遮光マスク６を設ける。即ち、図１０に示すように、マイクロレンズ２−２には、その出射面（分光素子３側の面）をなすレンズ球面上に局所的に開口部のない遮光マスク（遮光マスク部材）６が施される。尚、図９（ａ）は第１実施形態における光装置としての波長選択スイッチ１Ａを示す上面図、図９（ｂ）は波長選択スイッチ１Ａを示す側面図である。
【００３８】
マイクロレンズ２−２の球面上に遮光マスク６を施すことにより、図１１に示すように、マイクロレンズ２−２から出射後のビーム波面Ｂが歪み、回折の影響により、ＭＥＭＳミラー５上でのビーム径が遮光マスクのないときに比べて変化することになる。一般的に、ビーム径を変化させるような影響を回折に与えるためには、光のガウスビーム径の２倍の範囲内に遮光マスク６をそなえることが必要である。換言すれば、遮光マスク６としては、マイクロレンズ２−２の球面上におけるガウスビーム径の２倍の範囲内にそなえることとすればよい。
【００３９】
つぎに、遮光マスク６のマイクロレンズ２−２の球面上での位置および形状の例について、ＭＥＭＳミラー５上でのビーム形状に基づいて説明する。遮光マスク６の形状、位置によるＭＥＭＳミラー５上でのビーム形状は、以下のようにして求めることができる。
【００４０】
たとえば、遮光マスク６によるマイクロレンズ２−２上の開口領域を積分領域として、フレネル−キルヒホッフの回折公式を解きＭＥＭＳミラー５上のビームの強度分布を導出することにより求めることができる。しかし、フレネル−キルヒホッフの回折公式では積分可能な場合が限られ、可能な場合であってもその計算は非常に困難なものになるため、ビーム伝搬解析法などのコンピュータシミュレーションを用いることも可能である。
【００４１】
一例として、図１２に示すように、遮光マスク６を直径Ammの円形遮光マスクとして、マイクロレンズ上での遮光マスク６の位置を波長分散方向の中心線ＷＤ上でポート方向に移動させた場合において、上述のビーム伝搬解析法によりＭＥＭＳミラー５上のビームサイズを計算した。計算結果を図１３に示す。尚、波長分散方向は、図１（ａ）に示すように、分光素子３での分光によって各波長成分の光が広がる方向をいうものである。
【００４２】
ここで、この図１３において、グラフの横軸は遮光マスク６のマイクロレンズ２−３の中心位置からの（波長分散方向についての）移動量を、遮光マスク直径Aとの比として示している。又、グラフの縦軸は、波長分散方向（Ｇ１）とポート配列方向（Ｇ２）それぞれのビームサイズであり、遮光マスクがない場合のＭＥＭＳミラー５上ビーム径W1との比で表している。
【００４３】
この図１３に示すように、遮光マスク６を形成しない場合に比較して、遮光マスク６を形成することにより、そしてその形成箇所を波長分散方向に適宜移動させることにより、ＭＥＭＳミラー５上のビーム径を変化させることができるようになる。
【００４４】
他の例として、図１４に示すように、直径Ammの２つの円形遮光マスク６ａ，６ｂをポート配列方向の中心線上に波長分散方向に線対称に移動させた場合において、ビーム伝播解析法によりＭＥＭＳミラー５上のビームサイズを計算した。計算結果を図１５に示す。このときのグラフの横軸は２つの遮光マスク６ａ，６ｂの中心間の距離を表している。
【００４５】
上述の双方の例から、遮光マスク６（６ａ，６ｂ）をマイクロレンズ２−２の球面上に形成したことで、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズを大きくしたり（「ビームサイズ／W1」が「１．０」よりも大きくなる範囲）、小さくしたり（「ビームサイズ／W1」が「１．０」よりも小さくなる範囲）することができるようになるということができる。
【００４６】
また、この２つの計算例により、ポート配列方向と波長分散方向のビームサイズがそれぞれ別々に変化していることも解る。つまり、遮光マスク６（６ａ，６ｂ）の大きさや位置を調整することにより、ＭＥＭＳミラー５上のビームサイズについては、円形状を保ったままビームサイズを変化させることができるほか、任意の楕円形状にも変化させることが可能になる。
【００４７】
特に、図１４に示すものにおいては、遮光マスク６ａ，６ｂを、光ファイバ２−１からの入射光における光方路上の箇所における光の透過面上（ここではマイクロレンズ２−２の出射面上）において、分光素子３における分光方向（波長分散方向）についての実質的な２等分線に対してほぼ線対称となる位置に設けられる。
【００４８】
このようにすれば、図１５に示すように、遮光マスク６ａ，６ｂの間隔の増大に対応して、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズ（波長分散方向のビームサイズＧ１、ポート配列方向のビームサイズＧ２）を増大させることができる。即ち、目標とすべきＭＥＭＳミラー５上のビームサイズに対応して、遮光マスク６ａ，６ｂの間隔を容易に与えることが可能になり、光学系の設計の容易化を促進できる。
【００４９】
なお、上述の遮光マスク６（６ａ，６ｂ）の径Ａとしては、上述したようなビームサイズの変化が、光損失や後述のリップル等の特性が適切な値となる範囲で適宜設定することができる。又、マイクロレンズ２−２の球面上の遮光マスク６としては、上述の場合においては分光素子３側（光の出射側）に形成しているが、マイクロレンズ２−２の光ファイバ２−１側（光の入射側）の球面上に形成することとしてもよい。
【００５０】
第１実施形態においては、上述のごとく遮光マスク６をマイクロレンズ２−２の球面上にそなえているので、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズを変化させている。これによって、出力光の透過帯域スペクトルに現れるリップルを低減させることが可能になる。図１６は、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズを変化させることにより得られるリップル低減効果を一例として説明する図である。
【００５１】
ここで、この図１６において、横軸にＭＥＭＳミラー５上のビームについてのポート配列方向のサイズ（／W1）、縦軸にある大きさの異物があるときのリップル量（ｄＢ）を表す。遮光マスク６（６ａ，６ｂ）をそなえない場合においては、ビームサイズはW1であるため、−１．６ｄＢ程度のリップルがある。
【００５２】
これに対し、例えば図１３に示すように遮光マスク６の位置を横軸０．８の位置とする場合には、ポート配列方向のビームサイズをW1の１．１倍程度とすることができるので、リップル量については図１６に示すように−０．８ｄＢ程度することができる。これは、上述の遮光マスク６（６ａ，６ｂ）をそなえない場合と比較して、リップル量を約半分まで減少させている。
【００５３】
ところで、波長選択スイッチ１において、透過帯域特性は重要な要素である。透過帯域特性は、図１８に示すように、透過スペクトル帯域幅（図５の上底部参照）ＢＷとともに、透過スペクトルの波長方向の中心Ｃと、対応するInternational Telecommunication Union grid （ＩＴＵグリッド）の波長ＧＷと、のずれ量(帯域ずれＤ)により決定する。
【００５４】
ここで、ＩＴＵグリッド波長ＧＷとは、国際通信連合で標準化された波長のことである。図１７に示すように、この帯域ずれが０となるのは、ＭＥＭＳミラー５の波長分散方向中心線ＭＣと対応するＩＴＵグリッド波長によるビームＢの波長分散方向中心ＢＣが一致する場合であり、このずれ量が大きくなるほど帯域ずれＤは大きくなる。
【００５５】
このため、例えば図１９に示すように、波長分散方向に配列された各ＭＥＭＳミラー５は、各ＩＴＵグリッド波長のビームにおける波長分散方向中心ＢＣと、対応のＭＥＭＳミラー５の波長分散方向中心ＭＣと、が一致するよう精密に配置される。尚、ＭＥＭＳミラー５の上述のごとき配置は、分光素子３をなす回折格子の分散角度、集光光学系４をなす集光レンズの焦点距離などをパラメータとした幾何光学的解析により定めることが可能である。
【００５６】
しかし、例えば図２２に示すように、遮光マスク６をマイクロレンズ２−２上の波長分散方向中心ＬＣに対して非対称に配置すると、図２３に示すように、ＭＥＭＳミラー５上のビームＢの形状も波長分散方向に非対称（即ち中心線ＭＣについて非対称）となる。このため、ビームの波長分散方向中心ＢＣがＭＥＭＳミラー５の中心線ＭＣからずれてしまうので、前述の図１８に示すような帯域ずれＤが発生することになる。
【００５７】
そこで、例えば図２０に示すように、遮光マスク６を、マイクロレンズ２−２上の波長分散方向中心線ＬＣに対して対称に配置することにより、図２１に示すように、帯域ずれＤの発生を回避することができ、波長選択スイッチ１としての良好な特性を実現することが可能となる。
【００５８】
したがって、図１２，図１４に例示するような遮光マスク６（６ａ，６ｂ）を、マイクロレンズ２−２上の波長分散方向中心線ＬＣに対して対称に配置する。そして、波長分散方向および光伝搬方向とは実質的に垂直となる方向に該当するポート配列方向でその形成位置を調整する。これにより、波長選択スイッチ１としての良好な特性を確保しつつ、透過波長特性を平坦化させることができるようになる。
【００５９】
つぎに、ポート配列方向で遮光マスク６（６ａ，６ｂ）の形成位置を変化させた場合におけるＭＥＭＳミラー５に到達する（又は出力ポート２ｂへ結合される）ビームの損失量について検討する。図２４は、前述の図１２，図１３のビームサイズの計算例の場合における上述のビームパワーの損失の関係を示す図である。この図２４に示すように、マイクロレンズ２−２上の遮光マスク６の形成位置が、波長分散方向での中心にありながらポート配列方向の中心に近づくほど、ビームパワーの損失が大きくなる。
【００６０】
マイクロレンズ２−２を通過する入射光はガウシアンビームと想定できる。そして、ガウシアンビームはその中心付近にパワーが集中している。又、マイクロレンズ２−２の中心（即ち波長分散方向およびポート配列方向の中心）には、ガウシアンビームのパワーが集中することになる。従って、ガウシアンビームのパワーが集中するマイクロレンズ２−２の球面上位置に遮光マスク６を形成することとすれば、ビームパワーの損失も大きくなる。
【００６１】
このため、遮光マスク６の形成位置としては、波長分散方向については対称としつつも、ポート配列方向の中心から外すことが望ましい。即ち、遮光マスク６の中心と、マイクロレンズ２−２の中心（即ちビームの中心）とが一致しないようにして、損失の増大を回避させる。このようにしても、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズを所望のサイズとすることができる。
【００６２】
第１実施形態によれば、入力ポート２ａをなすマイクロレンズ２−２の球面上に遮光マスク６をそなえている。これにより、幾何光学的横倍率に制限されずに、ＭＥＭＳミラー５上のビームのサイズを変化させることができるので、光学系の設計自由度を向上させることができる。又、ひいては、透過波長特性におけるリップルを低減させるという、光特性を改善させることができるという利点もある。
【００６３】
なお、上述の第１実施形態においては、入射端側および出射端側のコリメート光学部材としてマイクロレンズ２−２を適用しているが、これに限定されるものではない。例えば、光ファイバ２−１からのビームをコリメートするレンズとして、図２５に例示するようなラジアル型グレーデッドインデックス（GRIN；GRaded INdex）レンズ２−３を適用することもできる。
【００６４】
すなわち、図２５は入射端側コリメート光学部材として上述のＧＲＩＮレンズ２−３を適用した場合について、ＧＲＩＮレンズ２−３上に形成される遮光マスク６とともに示す図である。尚、図２５中において、光ファイバ２−１およびＧＲＩＮレンズ２−３以外の部材については図示を省略している。ここで、ＧＲＩＮレンズ２−３は、半径方向に屈折率分布を持った円筒上のレンズであり、ビーム出射面、入射面がともに平面である。
【００６５】
遮光マスク６は、図２５に例示するように、分光素子３（図１（ａ），（ｂ）参照）側の出射面上に、ＭＥＭＳミラー５に入射するビームの損失量を比較的大きくしない範囲において、そのビームが変化するような位置、大きさ、範囲を有して形成される。
図２６は、ＧＲＩＮレンズ２−３上に形成する遮光マスク６（径をAmmとする）の波長分散方向上の形成位置に応じたＭＥＭＳミラー５上のビームサイズについて、図１３の場合と同様のビーム伝搬解析法に基づき得られた計算結果の例である。尚、波長分散方向は、図１（ａ）の場合と同様に、分光素子３での分光によって各波長成分の光が広がる方向をいうものである。
【００６６】
ここで、この図２６において、グラフの横軸は遮光マスク６のＧＲＩＮレンズ２−３の中心位置からの移動量を、遮光マスク直径Aとの比として示している。又、グラフの縦軸は、波長分散方向（Ｇ１１）とポート配列方向（Ｇ１２）それぞれのビームサイズであり、遮光マスクがない場合のＭＥＭＳミラー５上ビーム径W1との比で表している。
【００６７】
この図２６に示すように、ＧＲＩＮレンズ２−３上に遮光マスク６を形成しない場合に比較して、遮光マスク６を形成することにより、そしてその形成箇所を波長分散方向に適宜移動することにより、ＭＥＭＳミラー５上のビーム径を変化させることが可能となる。
【００６８】
〔ｂ〕第２実施形態の説明
第２実施形態においては、第１実施形態の遮光マスク６をマイクロレンズ２−２の球面上以外の箇所に配置した場合の例である。即ち、遮光マスク６としては、光入力端をなす入力ポート２ａの光ファイバ２−１の端部からＭＥＭＳミラー５に至るいずれかの光方路箇所に設けられることが可能である。又、このようにしても、第１実施形態の場合と同様に、幾何光学的横倍率にかかわらず、ＭＥＭＳミラー５上のビームのサイズを変化させることができるので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００６９】
図２７は、入力ポート２ａ（図１（ｂ）参照）をなす光ファイバ２−１上からＭＥＭＳミラー５上までの光軸方向各位置（横軸）に遮光マスク６を設置した場合の、ポート配列方向についてのビームサイズの変化（縦軸）を例示する図である。又、図２８は図２７を部分的に拡大した図であり、特に遮光マスク６の設置箇所として、光ファイバ２−１の端部から分光素子３までの範囲（横軸）とした場合のビームサイズの変化（縦軸）に着目した図である。この図２７，図２８は、ともに、ビームサイズの変化量を、遮光マスクを設置しない場合のＭＥＭＳミラー５上のビームサイズＷ１との比として示している。
【００７０】
なお、図２７，図２８に示すものにおいては、前提として、遮光マスク６と当該箇所を伝搬するビームの中心とを一致させており、また遮光マスク６の形状を円形として、遮光マスクの大きさは、光軸方向各位置でのビームサイズ変化に伴い、当該遮光マスク通過後のビームパワーが光軸方向各位置に関わらず一定になるように調整している。
【００７１】
ここで、この図２７，図２８に示すように、マイクロレンズ２−２出射後から集光光学系４まででは、ビームはほぼ平行光であるため、ＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズはこの区間で遮光マスクを形成してもほとんど一定である。しかし、その他の、光ファイバ２−１からマイクロレンズ２−２までの間、集光光学系４からＭＥＭＳミラー５までの間ではビームは拡散光であるため、この区間で遮光マスクを設置する場合には光量の変化が大きい。
【００７２】
このため、遮光マスクは、その設置位置や大きさの誤差に対する安定性の観点から、マイクロレンズ２−２出射後から集光レンズ４までの光方路中にあることが特に望ましい。光学素子２−２，３，４上にそなえない場合には、当該遮光マスクが施された透明ガラス板材を光方路中に設置することとしてもよい。
【００７３】
なお、このときの光軸方向の各光学部材２−１，２−２，３〜５の配置は、遮光マスクを除いて図２９に示すような態様としている。即ち、光ファイバ２−１の端部とマイクロレンズ２−２との距離はＦ１であり、マイクロレンズ２−２から分光素子３までの距離は２×Ｆ１である。更に、分光素子３と集光光学系４との距離、および集光光学系４とＭＥＭＳミラー５との距離をともにＦ２としている。尚、Ｆ１はマイクロレンズ２−２の焦点距離、Ｆ２は集光光学系４の焦点距離である。
【００７４】
遮光マスク６をマイクロレンズ２−２の球面上以外の箇所に配置した場合の一例として、例えば図３０に示すように、マイクロレンズ２−２と分光素子３との間に遮光マスク６を形成することができる。この図３０に示すものは、光ファイバ２−１からの光がマイクロレンズ２−２を通過した後のマイクロレンズ焦点位置に遮光マスク６が設置される場合である。この場合の遮光マスク６については、上述したような遮光マスクが形成された透明ガラス板材を、遮光マスク部材として設置することができる。
【００７５】
そして、このような箇所に設置された遮光マスク６においては、当該箇所を通過するビームに対して垂直な面上において、その形成箇所を調整することにより、前述の第１実施形態の場合と同様に、ＭＥＭＳミラー５上でのビーム径を可変させることができる。
【００７６】
図３１は、図３０に示す箇所に遮光マスク６が形成される場合における、ビーム通過面Ｐ上の遮光マスク６（径をAmmとする）の位置に応じたＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズの関係について例示する図である。つまり、図３１は、遮光マスク６の波長分散方向上の形成位置に応じたＭＥＭＳミラー５上のビームサイズについて、図１３の場合と同様のビーム伝搬解析法に基づき得られた計算結果の例である。
【００７７】
ここで、この図３１に示すグラフの横軸は、ビーム通過面Ｐ上においてビームの中心位置からの波長分散方向での移動量を、遮光マスク直径Aとの比として示している。又、図３１に示すグラフの縦軸は、波長分散方向（Ｇ２１）とポート配列方向（Ｇ２２）それぞれのビームサイズであり、遮光マスクがない場合のＭＥＭＳミラー５上ビーム径W1との比で表している。
【００７８】
図３０に示すような遮光マスク６をそなえる場合においても、第１実施形態の場合と同様の作用効果を奏しうる。即ち、遮光マスク６を形成しない場合に比較して、この図３１に示すように遮光マスク６を当該焦点位置となる箇所に形成することにより、そしてその形成範囲をビーム通過面Ｐ上において波長分散方向に適宜移動することにより、ＭＥＭＳミラー５上のビーム径を変化させることが可能となる。
【００７９】
遮光マスク６をマイクロレンズ２−２の球面上以外の箇所に配置した場合の他の例として、例えば図３２に示すように、集光光学系をなす集光レンズ４上（例えば入射面上）に遮光マスク６を形成してもよい。
【００８０】
そして、このような箇所に設置された遮光マスク６においては、当該集光レンズ４のレンズ面上において、その形成箇所を調整することにより、前述の第１実施形態の場合と同様に、ＭＥＭＳミラー５上でのビーム径を可変させることができる。
【００８１】
図３３は、集光レンズ４上に遮光マスク６が形成される場合における、当該集光レンズ４のレンズ面上の遮光マスク６（径をAmmとする）の位置に応じたＭＥＭＳミラー５上でのビームサイズの関係について、例示する図である。つまり、図３３は、遮光マスク６の波長分散方向上の形成位置に応じたＭＥＭＳミラー５上のビームサイズについて、図１３の場合と同様のビーム伝搬解析法に基づき得られた計算結果の例である。
【００８２】
ここで、この図３３に示すグラフの横軸は、ビーム通過面である集光レンズ４のレンズ面上における遮光マスク６の形成箇所の座標である。ここでは、通過するビームの中心位置からの波長分散方向での遮光マスク６の移動量を、遮光マスク直径Aとの比として示している。又、図３３に示すグラフの縦軸は、上述の遮光マスク６のレンズ面上の形成箇所に応じた、波長分散方向（Ｇ２１）とポート配列方向（Ｇ２２）それぞれのビームサイズであり、遮光マスク６がない場合のＭＥＭＳミラー５上ビーム径W1との比で表している。
【００８３】
図３２に示すような遮光マスク６をそなえる場合においても、第１実施形態の場合と同様の作用効果を奏しうる。即ち、図３３に示すように、遮光マスク６を形成しない場合に比較して、遮光マスク６を集光レンズ４に形成することで、更にその形成範囲を集光レンズ面上において波長分散方向に適宜移動することで、ＭＥＭＳミラー５上のビーム径を変化させることが可能となる。
【００８４】
図３４（ａ），図３４（ｂ）は第２実施形態の変形例にかかる波長選択スイッチ１Ｂを示す図であり、図３４（ａ）は波長選択スイッチ１Ｂの上面図であり、図３４（ｂ）は波長選択スイッチ１Ｂの側面図である。図３４（ａ），図３４（ｂ）に示す波長選択スイッチ１Ｂが図１（ａ），図１（ｂ）に示す波長選択スイッチ１と相違して、アナモルフイックプリズム７がマイクロレンズ２−２と分光素子３との間に介装されている。
【００８５】
波長選択スイッチ１Ｂにおいては、アナモルフイックプリズム７がそなえられているので、ＭＥＭＳミラー５上のビームを楕円状にすることができる。アナモルフイックプリズム７の他には、シリンドリカルレンズ対を適用することも可能である。即ち、上述のアナモルフイックプリズム７やシリンドリカルレンズ対のように、１方向にのみビームサイズを拡大するビーム拡大光学系を介装することにより、ＭＥＭＳミラー５上のビームを楕円状にすることができる。
【００８６】
そして、このようなビーム拡大光学系において遮光マスク６をそなえることとしてもよい。上述の場合と同様の機能を有する遮光マスク６がアナモルフイックプリズム７上（ここではマイクロレンズ２−２からの光の入射面上）に形成されている。これにより、図３４（ａ），図３４（ｂ）に示すものにおいても、遮光マスク６によりＭＥＭＳミラー５上のビーム径を変化させることが可能となり、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００８７】
〔ｃ〕第３実施形態の説明
図３５は第３実施形態にかかる光装置を示す図である。この図３５に示す光装置１０においては、光ファイバ２−１，光ファイバ２−１からのビームをコリメートするコリメート光学系としてのマイクロレンズ２−２およびコリメート光学系２−２からのビームを集光する集光光学系３をそなえる。
【００８８】
このような光装置１０においても、遮光マスク６を形成しないことを想定すれば、前述したように、集光光学系３による集光面でのビームサイズは、幾何光学的横倍率であるＦ２／Ｆ１に制限されるところである。しかしながら、遮光マスク６を、光ファイバ２−１の出射端から集光光学系３による集光面に至る光方路範囲において形成することで、前述したように、集光面でのビーム径を変化させることが可能になり、光学系の設計自由度を向上させることができるようになる。
【００８９】
また、マイクロレンズ２−２出射後から集光光学系４までの光方路範囲において遮光マスク６を形成することにより、実質的に平行光の範囲箇所において遮光マスク６をそなえることになるので、他の光方路範囲の箇所に設置する場合に比べて集光面でのビームの損失を抑制させることもできる。図３５に示すものおいては、遮光レンズ６はマイクロレンズ２−２の出射側直近（典型的にはマイクロレンズ２−２の出射面上）にそなえられているので、集光面での損失を抑制しながらビーム径を変化させることができる。
【００９０】
また、ビーム通過面上における遮光マスク６の形成箇所についても、前述の各実施形態に倣って適宜調整することが可能である。
このように、第３実施形態においては、波長選択スイッチに限定されない、コリメート光学系２および集光光学系３を含む光装置１０において、集光面でのビーム径を調整することができるので、前述の各実施形態の場合と同様に、光学系の設計自由度を向上させることができるようになる。
尚、前述までは、遮光マスク６が円形である場合について説明してきたが、当然、楕円や多角形などのその他の形状でも、ビーム波面を歪ませることが可能なので、同様の効果がある。
【００９１】
〔ｄ〕付記
（付記１）
入射光をコリメートして出力する入射端側コリメート光学部材と、
該入射端側コリメート光学部材からの光を集光する集光光学部材と、
前記入射光における光方路上の箇所に設けられ、前記入射光の一部を遮光する遮光マスク部材と、をそなえたことを特徴とする、光装置。
【００９２】
（付記２）
該入射端側コリメート光学部材は、少なくとも前記入射光を出力する光入射端に応じてそなえられ、それぞれ対応する前記光入射端から入射される前記入射光をコリメートするとともに、
該入射端側コリメート光学部材でコリメートされた光を分光して該集光光学部材に出力する分光素子と、
該集光光学部材で集光された光を波長に応じて反射するとともに前記反射の角度が可変設定可能な複数のミラーと、を更にそなえ、
該遮光マスク部材は、前記光入力端から該ミラーに至るいずれかの光方路箇所に設けられたことを特徴とする、付記１記載の光装置。
【００９３】
（付記３）
該遮光マスク部材は、該入射端側コリメート光学部材から該集光光学部材に至るいずれかの光方路箇所に設けられたことを特徴とする、付記１又は２記載の光装置。
【００９４】
（付記４）
該遮光マスク部材は、該入射端側コリメート光学部材上に設けられたことを特徴とする、付記３記載の光装置。
【００９５】
（付記５）
該遮光マスク部材は、該集光光学部材上に設けられたことを特徴とする、付記３記載の光装置。
【００９６】
（付記６）
該遮光マスク部材は、当該箇所における光の透過面上において、該分光素子における分光方向についての実質的な２等分線に対してほぼ線対称となる位置に設けられたことを特徴とする、付記２記載の光装置。
【００９７】
（付記７）
該遮光マスク部材は、当該箇所における前記入力光の透過面上において、当該遮光マスク部材の中心と、前記入力光のビーム中心と、がずれた箇所となる位置に設けられたことを特徴とする、付記１又は２記載の光装置。
【００９８】
（付記８）
該ミラーで反射した反射光を、該集光光学部材および該分光素子を通じて入力されて、前記反射光を光出射端に導く出射端側コリメート光学部材を更にそなえたことを特徴とする、付記２記載の光装置。
【００９９】
（付記９）
該出射端側コリメート光学部材は、該ミラーの前記反射の角度に応じて規定される前記反射光の光軸に対応してそなえられたことを特徴とする、付記８記載の光装置。
【０１００】
（付記１０）
該入射端側コリメート光学部材および該出射端側コリメート光学部材は、該分光素子による分光方向とは異なる方向に配列されたことを特徴とする、付記９記載の光装置。
【０１０１】
（付記１１）
当該箇所における光の透過面上において、該遮光マスク部材は、該分光素子による分光方向については線対称となる形状を有するとともに、該遮光マスク部材の中心が、該入射端側コリメート光学部材および該出射端側コリメート光学部材の配列方向について、該光の透過中心からずれた位置に設けられていることを特徴とする、付記１０記載の光装置。
【０１０２】
（付記１２）
該入射端側コリメート光学部材と該集光光学部材との間に、該入射端側コリメート光学部材でコリメートされた光について特定方向へのビーム径を拡大させるビーム拡大光学部材が介装されたことを特徴とする、付記１または２記載の光装置。
【０１０３】
（付記１３）
該遮光マスク部材は、該ビーム拡大光学部材上に設けられたことを特徴とする、付記１２記載の光装置。
【０１０４】
（付記１４）
該遮光マスク部材は、当該箇所での光のガウスビーム径の実質的に２倍の範囲内となる位置に設けられたことを特徴とする、付記１又は２記載の光装置。
【０１０５】
（付記１５）
付記１〜１４のいずれか１項記載の光装置が搭載されたことを特徴とする、光伝送装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（ａ）は波長選択スイッチの上面図であり、（ｂ）は波長選択スイッチの側面図である。
【図２】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図３】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図４】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図５】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図６】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図７】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図８】本案件において解決する課題を説明するための図である。
【図９】（ａ）は第１実施形態における光装置としての波長選択スイッチを示す上面図、（ｂ）は波長選択スイッチを示す側面図である。
【図１０】遮光マスクが施されたマイクロレンズを示す図である。
【図１１】遮光マスクによりビーム波面が歪むことを説明する図である。
【図１２】マイクロレンズ上での遮光マスクの位置を移動させた場合のＭＥＭＳミラー上のビームサイズを説明するための図である。
【図１３】マイクロレンズ上での遮光マスクの位置を移動させた場合のＭＥＭＳミラー上のビームサイズを説明するための図である。
【図１４】マイクロレンズ上での遮光マスクの位置を移動させた場合のＭＥＭＳミラー上のビームサイズを説明するための図である。
【図１５】マイクロレンズ上での遮光マスクの位置を移動させた場合のＭＥＭＳミラー上のビームサイズを説明するための図である。
【図１６】ＭＥＭＳミラー上のビームサイズの変化によるリップル量の低減効果を説明する図である。
【図１７】ＭＥＭＳミラーの波長分散方向中心線と対応するＩＴＵグリッド波長によるビームの波長分散方向中心とのずれを示す図である。
【図１８】ＩＴＵグリッド波長に対する透過光の帯域ずれを示す図である。
【図１９】ＭＥＭＳミラーの設計について説明する図である。
【図２０】遮光マスクの配置例を示す図である。
【図２１】図２０に示す遮光マスクの配置によるＭＥＭＳミラー上のビーム位置を説明する図である。
【図２２】遮光マスクの配置例を示す図である。
【図２３】図２２に示す遮光マスクの配置によるＭＥＭＳミラー上のビーム位置を説明する図である。
【図２４】遮光マスクの配置に応じたビームパワーの損失を説明するための図である。
【図２５】第１実施形態の変形例を示す図である。
【図２６】第１実施形態の変形例の作用効果を説明する図である。
【図２７】第２実施形態を説明するための図である。
【図２８】第２実施形態を説明するための図である。
【図２９】第２実施形態における波長選択スイッチをなす各光学部材の配置を示す図である。
【図３０】第２実施形態における第１態様を示す図である。
【図３１】図３０に示す態様での作用効果を説明する図である。
【図３２】第２実施形態における第２態様を示す図である。
【図３３】図３２に示す態様での作用効果を説明する図である。
【図３４】（ａ）は第２実施形態における変形例の波長選択スイッチの上面図であり、（ｂ）は第２実施形態における変形例の波長選択スイッチの側面図である。
【図３５】第３実施形態における光装置を示す図である。
【図３６】（ａ）はリング型ネットワークを示す図であり、（ｂ）はメッシュ型ネットワークを示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１Ａ    波長選択スイッチ（光装置）
２    入出力光学系
２ａ    入力ポート
２ｂ    出力ポート
２−１    光ファイバ
２−２    マイクロレンズ（入射端側コリメート光学部材、出射端側コリメート光学部材）
２−３    ラジアル型ＧＲＩＮレンズ
３    分光素子
４    集光光学系（集光光学部材）
５    反射ミラー
６，６ａ，６ｂ    遮光マスク（遮光マスク部材）
７    アナモルフイックプリズム
１０    光装置
１０１    リング型ネットワーク
１０２    メッシュ型ネットワーク
１０３    ノード
１０４    光伝送路
【図１】
2009282309.tif 000003
【図２】
2009282309.tif 000004
【図３】
2009282309.tif 000005
【図４】
2009282309.tif 000006
【図５】
2009282309.tif 000007
【図６】
2009282309.tif 000008
【図７】
2009282309.tif 000009
【図８】
2009282309.tif 000010
【図９】
2009282309.tif 000011
【図１０】
2009282309.tif 000012
【図１１】
2009282309.tif 000013
【図１２】
2009282309.tif 000014
【図１３】
2009282309.tif 000015
【図１４】
2009282309.tif 000016
【図１５】
2009282309.tif 000017
【図１６】
2009282309.tif 000018
【図１７】
2009282309.tif 000019
【図１８】
2009282309.tif 000020
【図１９】
2009282309.tif 000021
【図２０】
2009282309.tif 000022
【図２１】
2009282309.tif 000023
【図２２】
2009282309.tif 000024
【図２３】
2009282309.tif 000025
【図２４】
2009282309.tif 000026
【図２５】
2009282309.tif 000027
【図２６】
2009282309.tif 000028
【図２７】
2009282309.tif 000029
【図２８】
2009282309.tif 000030
【図２９】
2009282309.tif 000031
【図３０】
2009282309.tif 000032
【図３１】
2009282309.tif 000033
【図３２】
2009282309.tif 000034
【図３３】
2009282309.tif 000035
【図３４】
2009282309.tif 000036
【図３５】
2009282309.tif 000037
【図３６】
2009282309.tif 000038