CN102077129B - 波长选择开关 - Google Patents

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Abstract

本发明中的波长选择开关通过将像放大率M倍的光路调整用光学部件(90)配置在第二成像位置(B)和反射镜阵列(80)之间，能够在以往一直使用的分光元件、光纤阵列、反射镜阵列不变的状态下将第一透镜(30)以及第二透镜(50)的焦距缩小为1/M，能够提供光路长度缩小了的小型波长选择开关(301)。另外，由于光路长度缩小了，所以能够实现由光路转换中所使用的反射镜类型的减少以及框体的小型化带来的低成本化。

Description

波长选择开关
技术领域
本发明涉及能够在光波分复用通信中将不同波长的光分离或耦合的波长选择开关。
背景技术
随着光波分复用通信的普及，针对每个波长对光信号进行合波或分波的波长选择开关成为光通信的关键部件。
图1是以往的波长选择开关的概略结构图。设输入输出端口101表示输入输出端100中的全部的输入输出端口(在图1以及图2中为输入输出端口101a～101e)。另外，设波导14表示光纤阵列140中的全部的波导(在图1以及图2中为波导14a～14e)。
图1的波长选择开关200包括：将从配置在焦点位置的输入输出端100的输入输出端子101输出的光转换为平行光的透镜阵列102、使来自透镜阵列102的光聚焦的高数值孔径的第一透镜103、被配置为与第一透镜103共用焦点位置的第二透镜104、将来自第二透镜104的光针对每个波长反射到不同角度的分光元件105、以及以任意角度向第二透镜104反射从配置在第二透镜104的焦点位置的分光元件105透过第二透镜104的光的反射镜阵列106(例如，参照专利文献1～3)。
由此，在反射镜阵列106中被以任意角度反射了的光，根据反射镜阵列106的各个微反射镜的倾斜角度针对每个波长聚焦在不同的输入输出端口上。由此，第一透镜103具有改变由反射镜阵列106反射了的光中的由分光元件105再次反射而透过了第二透镜104的光的角度，并且对来自输入输出端口101的光的光轴附加偏移的功能。
图2是将图1的反射型分光元件105置换为透射型分光元件105′的波长选择开关200′的概略结构图。图2(a)表示x-z面上的波长选择开关200′，图3(b)表示y-z面上的波长选择开关200′。其中在图2中为了制图方便将透射型分光元件105的入射角以及衍射角都表现为接近0度的状态，但是实际上入射角以及衍射角都是接近45度的值。对具有与图1的波长选择开关200相同功能的部件标记有相同符号。另外，图2中的第三透镜104′对于从分光元件105′到反射镜阵列106的光具有与图1的第二透镜104相同的功能。
在N输入1输出(Add型)波长选择开关的情况下，将图2的波长选择开关200′的输入输出端口之一作为输出端口、并将其它的输入输出端口作为输入端口即可。在以下的说明中，以输出端口101c、输入端口101a、输入端口101b、输入端口101d、输入端口101e进行说明。
通过光纤阵列140内的波导14的波分复用了的光信号从输入端口101作为发散光而射出。例如，从输入端口101b作为发散光而射出的输入光(点划线)，入射到透镜阵列102并被变换为平行光，入射到第一透镜103。输入到第一透镜103中的光被变换为聚焦光，在第一成像位置A成像，并再次变为发散光而入射到第二透镜104，再次被变换为平行光而输入到分光元件105。在分光元件105中输入光被针对每个波长分光而输入到第三透镜104′，被变换为聚焦光，并在反射镜阵列106中针对每个波长成像。例如，微反射镜106c为了将输出光入射到输出端口101c上而倾斜为必要的倾斜角度θm，并成为输出光(实线)而作为发散光入射到第三透镜104′。在第三透镜104′中输出光被变换为平行光并透过分光元件105，入射到第二透镜104而被变换为聚焦光，并在第一成像位置A成像。在第一成像位置A成像了的输出光变为发散光而入射到第一透镜103，被变换为平行光而入射到透镜阵列102，被变换为聚焦光而耦合到输出端口101c，经由光纤阵列101而被传输。
以往的波长选择开关由两个共焦点光学系统构成。即，由透镜阵列102以及第一透镜103构成的共焦点光学系统I、其后段的共焦点光学系统II。共焦点光学系统II在图1的情况下由第二透镜104、分光元件105构成，在图2的情况下由第二透镜、分光元件105以及第三透镜104′构成。设透镜阵列102的焦距为fo、第一透镜103的焦距为f1时，共焦点光学系统I的像放大倍数M1为f1/fo。这里所说的像放大倍数为横向放大倍数的绝对值。如果设光纤的模场直径为ωo，则在第一成像位置A的光斑尺寸ω1成为数学式1。
ω1＝ωo·f1/fo               (1)
在图1的情况下，光通过同一透镜、在图2的情况下光通过透镜特性相同的两个透镜，所以共焦点光学系统II的像放大倍数＝1，在第一成像位置A和反射镜阵列106处的光斑尺寸相同。即，反射镜阵列106上的光斑尺寸用数学式1′表示。
ωm＝ωo·f1/fo               (1′)
此外，根据数学式1和下述的高斯光束公式，分光元件105上的光束尺寸ωg成为数学式2。
ωg＝λ·f2/(π·ω1)         (高斯光束公式)
ωg＝λ·f2·fo/(π·f1·ωo) (2)
在此，f2：第二透镜104以及第三透镜104′的焦距。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2003-101479号公报
专利文献2：日本特开2006-276216号公报
专利文献3：日本特开2006-284740号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
像这样的波长选择开关能够通过缩短第一透镜103以及第二透镜104的焦距而实现小型化。在此，针对缩短焦距进行探讨。
(第一透镜103的焦距)
由反射镜阵列106反射的光相对微反射镜106c的倾斜角度θm，成为2θm的角度地在图1中入射到第二透镜104，在图2中入射到第三透镜104′。该光被变换为准直光，在图1中由分光元件105反射并再次入射到第二透镜104，在图2中透过分光元件105而入射到第二透镜104。因为在图1中光透过同一第二透镜104，另外，因为在图2中第二透镜104和第三透镜104′是相同的透镜且焦距相同，所以光朝向第一成像位置A的角度也成为2θm。另外，朝向第一透镜103的角度也成为2θm。在要以微反射镜106c的倾斜角度θm向相邻端口切换的情况下，光纤阵列140以及透镜阵列102的间距Pf成为数学式3。
Pf＝tan(2θm)·f1                   (3)
如果缩短第一透镜103的焦距f1则间距Pf减小。但是减小光纤阵列140以及透镜阵列102的间距Pf在制造上非常困难。另一方面，在数学式3中，虽然通过增大微反射镜的倾斜角度θm能够维持Pf而缩短焦距f1，但是由于倾斜角度θm有限度，所以很难维持间距Pf而缩短焦距f1。因此，需要将第一透镜103的焦距f1设为规定的长度以上。
(第二透镜104的焦距)
在此，在图2(a)中示出从XZ面看到的波长选择开关200′。以规定的角度入射到分光元件105的输入光(点划线)被衍射且被分波为各波长间隔dλ，并各自以规定的衍射角度入射到第三透镜104′，在反射镜阵列106上成像。在图2(a)中省略了输出光。如果设中心波长为λo、波长间隔为dλ，则相邻波长能表示为λo+dλ、λo-dλ。当设λo与λo-dλ的衍射角度差为dβ、第三透镜104′的焦距为f2的情况下，能够以数学式4表示反射镜阵列106的微反射镜106c的间距Pm。
Pm＝tan(dβ)·f2                   (4)
缩小间距Pm，不仅对作为波长选择开关的波长透过频带特性的劣化以及端口间串扰的劣化产生影响，而且在制造上难以缩小微反射镜106的间距Pm。因此，需要将间距Pm设为一定以上。因此，如果要减小第二透镜104的焦距f2，需要增大tan(dβ)的值。
以下示出衍射方程式。
g(sinα+sinβ)＝m·λ              (衍射光栅方程式)
在此，g：光栅间距，m：衍射次数，α：入射角，β：衍射角。
根据衍射方程式，因为β＝arcsin(m·λ/g-sinα)，dβ＝m·dλ/(g·cosβ)，所以能够通过缩小光栅间距g而扩大衍射角变化dβ。
但是缩小衍射光栅的间距g在制造上是困难的且导致成品率降低、价格升高。另外，即使缩小光栅间距g，根据衍射光栅方程的关系，光对衍射光栅的入射角度以及衍射角度从光栅面的法线大幅地倾斜而成为接近衍射面的入射射出角度，并导致衍射效率的降低和极化依赖性。因此，很难缩小光栅间距g来扩大衍射角度β。
另一方面，也有使用多个分光元件的方法，但是光轴调整困难，且极化依赖损耗以及插入损耗变大，从而难以扩大衍射角度β。
由此，因为难以扩大dβ或者tan(dβ)，所以很难缩小第二透镜104的焦距f2。如以上的说明那样，因为难以缩短第一透镜103的焦距f1以及第二透镜104的焦距f2，所以有难以将波长选择开关小型化的问题。
(其它问题)
如果缩短第一透镜103的焦距f1则在第一成像位置A以及反射镜阵列106上的光斑尺寸变大。因此，也存在必须扩大微反射镜的面积、反射镜阵列106增大、且难以将波长选择开关小型化的问题。另外，如果缩小第二透镜104的焦距f2，则根据数学式2，照射到分光元件105上的光束尺寸缩小。由此波长分辨率下降，所以也有难以将波长选择开关小型化的问题。另外，如果不改变第一成像位置A的光斑尺寸ω1而缩小第二透镜104的焦距f2，则反射镜阵列106上的线分散成比例地缩小。因此，为了维持相邻波长间隔需要成比例地缩小反射镜阵列106的间隔。另一方面，因为反射镜阵列106上的光斑尺寸ωm与第一成像位置A的光斑尺寸ω1相同，所以在反射镜阵列106的间隔缩小了的情况下，会有通过频带特性以及隔离特性陡峭度劣化的问题，从而产生难以将波长选择开关小型化的问题。
因此，本发明的目的在于解决上述问题，并提供小型的波长选择开关。
(解决问题的方案)
为了实现上述目的，本发明中的波长选择开关配置有缩短第一透镜以及第二透镜的焦距的光路调整用光学部件。
具体而言，本发明中的波长选择开关具有：输入输出端，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入端口以及输出输出光的至少一个输出端口横向排列且设为直线状；透镜阵列，与上述输入输出端对置地配置，将来自上述输入端口的各个输入光转换为平行光，并将输出光耦合到上述输出端口；第一透镜，隔着上述透镜阵列配置在上述输入输出端的相对侧，将来自上述透镜阵列的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到上述透镜阵列上；第二透镜，隔着上述第一透镜配置在上述透镜阵列的相对侧，将来自上述第一透镜的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散并耦合到上述第一透镜上；分光元件，隔着上述第二透镜配置在上述第一透镜的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与上述输入输出端的上述输入端口以及上述输出端口的排列方向平行的多个光栅的光栅面，针对每个波长以不同的角度反射衍射各个输入光并再次耦合到上述第二透镜上，与输入光同样地针对每个波长以不同的角度反射衍射输出光并耦合到上述第二透镜上；反射镜阵列，隔着上述第二透镜配置在上述分光元件的相对侧，且配置为离开连结上述第一透镜和上述第二透镜的中心轴，针对每个波长入射由上述分光元件反射且由上述第二透镜针对每个波长聚焦的入射光，具有各个输入光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照上述第二透镜、上述分光元件、再一次上述第二透镜、上述第一透镜、上述透镜阵列的顺序经过并耦合到上述输出端口；以及光路调整用光学部件，配置在从上述第二透镜向上述透镜阵列的输入光以及从上述透镜阵列向上述第二透镜的输出光的共用光路上，缩短上述第一透镜以及上述第二透镜的焦距。
在本发明中的波长调整开关的其他结构中，具有：输入输出端，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入端口以及输出输出光的至少一个输出端口横向排列且设为直线状；透镜阵列，与上述输入输出端对置地配置，将来自上述输入端口的各个输入光转换为平行光，将输出光耦合到上述输出端口；第一透镜，隔着上述透镜阵列配置在上述输入输出端的相对侧，将来自上述透镜阵列的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到上述透镜阵列上；第二透镜，隔着上述第一透镜配置在上述透镜阵列的相对侧，将来自上述第一透镜的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散并耦合到上述第一透镜；分光元件，隔着上述第二透镜配置在上述第一透镜的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与上述输入输出端的上述输入端口以及上述输出端口的排列方向平行的多个光栅的光栅面，针对每个波长以不同的角度透射衍射各个输入光，与输入光同样地针对每个波长以不同的角度透射衍射输出光并耦合到上述第二透镜；第三透镜，隔着上述分光元件配置在上述第二透镜的相对侧，使针对每个波长分离的来自上述分光元件的各个输入光针对每个波长聚焦，将输出光转换为平行光而耦合到上述分光元件上；反射镜阵列，隔着上述第三透镜配置在上述分光元件的相对侧，针对每个波长入射由上述第三透镜聚焦了的输入光，具有各个输入光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照上述第三透镜、上述分光元件、上述第二透镜、上述第一透镜、上述透镜阵列的顺序经过并耦合到上述输出端口；以及光路调整用光学部件，配置在从上述第三透镜向上述反射镜阵列的输入光以及从上述反射镜阵列向上述第三透镜的输出光的共用光路上，缩短上述第一透镜以及上述第二透镜的焦距。
通过在第二透镜或第三透镜与反射镜阵列之间配置像放大率M倍的光路调整用光学部件，能够维持分光元件、光纤阵列、反射镜阵列的间距为已有的状态不变地将第一透镜以及第二透镜的焦距缩小为1/M。因此，能够缩短光路长度，能够提供小型的波长选择开关。另外，通过缩小光路长度，能够实现由在光路变换中使用的反射镜类型减少以及由框体的小型化带来的低成本化。
本发明中的波长选择开关的上述光路调整用光学部件，从上述输入光入射的一侧开始依次具有光路调整用第一透镜以及光路调整用第二透镜，利用上述光路调整用第一透镜以及上述光路调整用第二透镜构成共焦点光学系统。能够利用两个透镜的焦距调整像放大率M。
本发明中的波长选择开关的上述光路调整用第二透镜的焦点比上述光路调整用第一透镜的焦点长。能够使像放大率M＞1。另外，能够将上述光路调整用第一透镜设为凸透镜或凹透镜。
在此，当在输入输出端中输入端口位于中心位置、输出端口排列在其两侧的情况下，从输入关口到最外侧的输出端口的距离Pn成为数学式4′。
Pn＝tan(2θm)·f1                   (4’)
因为从中心附近的输入端口以规定的间隔配置有n个输出端口，所以由数学式4′可知，为了增加输出端口数，需要增加反射镜阵列的微反射镜的最大倾斜角度，或者加长第1透镜的焦距。但是，微反射镜的倾斜角度存在限度。另外，如果加长第1透镜的焦距则波长选择开关将大型化。另一方面，虽然也能够缩小各端口间的间距而增加输出端口数，但是可以想到很难对光纤阵列以及透镜阵列窄间距化、成品率下降以及成本提高。因此，增加小型化了的波长选择开关的输出端口数也成为问题。
因此，本发明中的波长选择开关，通过插入像放大率为M的光路调整用光学部件而将缩小为1/M的第一透镜的焦距恢复原状，并将透镜阵列的焦距扩大到M倍。在此，M＞1。
通常，透镜阵列以及第一透镜的焦距相对第二透镜的焦距非常短。因此，即使透镜阵列的焦距变为M倍也能通过将第一透镜的焦距设为1/M的效果来将波长选择开关小型化。另外，即使将缩小为1/M的第一透镜的焦距恢复原状，也能通过将第二透镜的焦距设为1/M的效果来将波长选择开关小型化。因此，本发明能够提供输出端口数多的小型的波长选择开关。
(发明效果)
本发明能够提供低成本且小型的波长选择开关。
附图说明
图1是以往的波长选择开关的概略结构图。
图2是以往的波长选择开关的概略结构图。(a)是x-z面中的概略结构图，(b)是y-z面中的概略结构图。
图3是本发明中的波长选择开关的概略结构图。(a)是x-z面中的概略结构图，(b)是y-z面中的概略结构图。
图4是本发明中的波长选择开关的概略结构图。(a)是x-z面中的概略结构图，(b)是y-z面中的概略结构图。
图5是本发明中的波长选择开关的概略结构图。(a)是x-z面中的概略结构图，(b)是y-z面中的概略结构图。
图6是本发明中的波长选择开关的概略结构图。(a)是x-z面中的概略结构图，(b)是y-z面中的概略结构图。
具体实施方式
以下，具体地示出实施方式来对本发明进行详细说明，但本申请的发明并不限定地解释为以下的记载。另外，在本说明书以及附图中符号相同的结构要素表示相同的要素。
(第1实施方式)
在图3中示出第一实施方式的波长选择开关301的概略结构图。图3(a)示出x-z面中的波长选择开关301，图3(b)示出y-z面中的波长选择开关301。另外，在以下的说明中，所说的输入输出端口11表示输入输出端10中的全部的输入输出端口(图3以及图4中的输入输出端口11a～11c)。另外，所说的波导14表示光纤阵列140中的全部的波导(图3以及图4中的波导14a～14c)。另外，在本实施例中，将输入输出端口11中的11a以及11c作为输入输入光的输入端口，将输入输出端口11b作为输出输出光的输出端口而进行说明。
波长选择开关301为反射型的结构，即，是利用分光元件60反射衍射光的结构。波长选择开关301具有：输入输出端10，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入输出端口11a、输入输出端口11c以及输出输出光的至少一个输入输出端口11b横向排列并且设为直线状；透镜阵列20，与输入输出端10对置地配置，将来自输入输出端口11a以及输入输出端口11c的各个输入光转换为平行光，并将输出光耦合到输入输出端口11b；第一透镜30，隔着透镜阵列20配置在输入输出端10的相对侧，将来自透镜阵列20的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到透镜阵列20上；第二透镜50，隔着第一透镜30配置在透镜阵列20的相对侧，将来自第一透镜30的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散并耦合到第一透镜30上；分光元件60，隔着第二透镜50配置在第一透镜30的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与输入输出端10的输入输出端口11的排列方向平行的多个光栅的光栅面针对每个波长以不同的角度反射衍射各个输入光，使其再次耦合到第二透镜50上，并且与输入光同样地针对每个波长以不同的角度反射衍射输出光并再次耦合到第二透镜50上；反射镜阵列80，隔着第二透镜50配置在分光元件60的相对侧，且配置为离开连结第一透镜30和第二透镜50的中心轴，针对每个波长入射由分光元件60反射且由第二透镜50针对每个波长聚焦的入射光，具有各个入射光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照第二透镜50、分光元件60、再一次第二透镜50、第一透镜30、透镜阵列20的顺序经过并耦合到输入输出端口11b；以及光路调整用光学部件90，配置在从第二透镜50向透镜阵列20的输入光以及从透镜阵列20向第二透镜50的输出光的共用光路上，缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距。
输入输出端10是设置有光纤阵列140的输入输出端口11的端面。虽然在图3中记载有输入输入光的输入输出端口11a以及输入输出端口11c，但能以两个以上或者两个以下的任意数量配置。同样地，输入输出端口11b也不限为1个而能够为多个。在输入输出端口11中，例如，针对每个端口连接有波导14a～14c。另外，输入输出端口11a以及输入输出端口11c分别输入包括在波导14上传输的一个以上波长的光。输入输出端口11b向波导14b输出光。另外，输入输出端口11b横向排列且设置为直线状。
作为透镜阵列20，例如有微透镜阵列。
作为第一透镜30以及第二透镜50，例如，有凸透镜、为了降低光学像差而将适当的凸透镜和凹透镜接合而组合成的双透镜、以及如三合透镜那样地组合多个透镜而成的透镜。
分光元件60例如为反射型衍射光栅。在分光元件60中，y轴方向的光栅具有平行于x轴方向地形成的多个光栅面62。例如，光栅面既可以是所形成的多个凹凸形状的槽，也可以交互地配置反射光的部分和吸收光的部分。由此，如图3(a)所示，透过第二透镜50的光由分光元件60反射衍射。即，该光在xz面内从分光元件60的光栅面62针对每个波长以不同的衍射角度射出。另外，该光在z轴方向上被原样反射。在图3中，为了简单而使分光元件60的光栅面62与第二透镜50正对着，但是一般以光栅面62的法线处于xz面内的方式相对光轴(z轴)倾斜。
反射镜阵列80具有微反射镜80a～80c。根据包含在输入光中的波长数而针对每个波长配置多个即可。反射镜阵列80能够针对每个微反射镜80a～80c改变倾斜角度θm。作为微反射镜，例如能够应用MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微机电系统)反射镜。微反射镜80a～80c以反射镜间距Pm在X方向上排列配置。
利用透镜阵列20以及第一透镜30构成从输入输出端10到第一成像位置A的共焦点光学系统I。另外，利用第二透镜50以及分光元件60构成从第一成像位置A到第二成像位置B的共焦点光学系统II。
光路调整用光学部件90配置在从第二透镜50向反射镜阵列80的输入光以及从反射镜阵列80向第二透镜50的输出光的共用光路上。光路调整用光学部件90的像放大率M对于输入光为1以上。另外，光路调整用光学部件90从入射光入射侧开始依次具有光路调整用第一透镜91、光路调整用第二透镜92，利用光路调整用第一透镜91和光路调整用第二透镜92构成从第二成像位置B到反射镜阵列80的共焦点光学系统III。
接下来，利用图3(a)、图3(b)说明波长选择开关301的动作。利用点划线表示入射光，利用实线表示出射光。另外，在图3(a)中省略了出射光。另外，在图3(b)中，利用虚线表示从反射镜阵列80到分光元件60的输入光，利用点线表示输出光。在波导14中传输的波分复用了的光，从输入端口11a作为入射光而被射出，由透镜阵列20变为平行光，由第一透镜30聚焦，在第一成像位置A处成像，再次变为发散光而入射到第二透镜50，并被再次转换为平行光入射到分光元件60。各个输入光由分光元件60衍射反射。即，该光有分光元件60的衍射面62在xz面内以针对每个波长而不同的角度反射衍射。在图3(a)中，利用点线、点划线、长虚线示出由分光元件60针对每个波长分波了的光。由分光元件60反射衍射、并针对每个规定的波长分波了的光由第二透镜50聚焦，并在第二成像位置B处成像。
通过第二成像位置B的输入光再次成为扩散光而入射到光路调整用第一透镜91，被转换为平行光并再次入射到光路调整用第二透镜92。此时，在x轴方向上短波长的光路和长波长的光路反转。进而，入射光由光路调整用第二透镜92转换为聚焦光，并且在以规定间隔配置在反射镜阵列80的x方向上的微反射镜80a～80c上成像。
即，来自输入输出端口11的任意的入射光都由分光元件60针对每个波长分光，并且分别入射到微透镜80a～80c的某一个。例如，当输入光是三个波长(λ1、λ2、λ3)波分复用了的光的情况下，来自输入输出端口11a的输入光中的波长λ1的光入射到微反射镜80a，波长λ2的光入射到微反射镜80b，波长λ3的光入射到微反射镜80c。
以使某一个波长的反射光向输入输出端口11b耦合的方式，改变微反射镜80a～80c的倾斜角度θm，调整反射光的角度。反射光的角度是微反射镜80a～80c的倾斜角度θm的2倍的角度(2θm)。反射光成为扩散光而再次入射到光路调整用第二透镜92，被转换为平行光并且再次入射到光路调整用第一透镜91。在此，在x轴方向上短波长和长波长的光路再次反转，并且成为聚焦光而在第二成像位置B处成像。在第二成像位置B处成像了的反射光成为扩散光而入射到第二透镜50上，被转换为平行光并入射到分光元件60，被反射衍射而合波，入射到第二透镜50上成为聚焦光而在第一成像位置A处成像。在第一成像位置A处成像了的光信号再次成为扩散光而入射到第一透镜30，被转换为平行光而入射到与输入输出端口11b对应的透镜阵列20，在输入输出端10处成像，并在波导14中传输。
(第一透镜以及第二透镜的焦距)
在光路调整用光学部件90由光路调整用第一透镜91和光路调整用第二透镜92构成的情况下，光路调整用光学部件90的像放大率M为数学式5所示。
M＝f4/f3               (5)
在此，f3：光路调整用第一透镜91的焦距，f4：光路调整用第二透镜92的焦距。
设光路调整用第二透镜92比光路调整用第一透镜91焦点长，以使像放大率M为M＞1。即，需要以满足f4＞f3的关系的方式选择光路调整用第一透镜91和光路调整用第二透镜92。通过将像放大率M的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II和反射镜阵列80之间，能够将第一透镜30的焦距f1以及第二透镜50的焦距f2分别缩小为1/M。即，因为第一透镜焦距为f1/M、第二透镜的焦距为f2/M，所以能够将波长选择开光301小型化。
(反射镜阵列上的光斑尺寸)
在设共焦点光学系统I的透镜阵列20的焦距为fo、第一透镜的焦距为f1/M的情况下，共焦点光学系统I的像放大率M1为M1＝f1/(M·fo)。如果设光纤的模场直径为ωo，则在第一成像位置A处的光斑尺寸ω1为数学式6所示。
ω1＝ωo·f1/(M·fo)                     (6)
此外，由于共焦点光学系统II通过同一透镜，像放大率为1倍，因此在第二成像位置B处的光斑尺寸ω2和在第一成像位置A处的光束尺寸ω1相同。接下来，由于通过光路调整用光学部件90成像为M倍，所以反射镜阵列上的光斑尺寸ωm为数学式7所示。
ωm＝M·ωo·f1/(M·fo)＝ωo·f1/fo      (7)
数学式7与以往例子中的数学式(1′)相同。即使将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II和反射镜阵列80之间而将第一透镜30以及第二透镜50的焦距缩小为1/M，反射镜阵列80上的光斑尺寸也不变化，不需要增大微反射镜80a～80c。因此，能够在保持反射镜阵列80的大小不变的状态下，通过光路调整用光学部件90缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距，将波长选择开关301小型化。
(分光元件上的光斑尺寸)
在第一成像位置A处的光斑尺寸为数学式6所示，根据前述的高斯光束公式，分光元件上的光斑尺寸ωg为数学式8所示。
ωg＝λ·fo·M·f2/(π·f1·ωo·M)
   ＝λ·fo·f2/(π·f1·ωo)           (8)
数学式8与以往例子中的数学式2相同。即使将像放大率M的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II和反射镜阵列80之间分光元件60上的光斑尺寸也不变，波长分辨率也不变化。因此，能够在保持波长分辨率不变的状态下，利用光路调整用光学部件90缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距，将波长选择开关301小型化。
(光纤阵列以及透镜阵列的间距)
如图3(b)所示，设切换输出反射光的端口时的反射镜阵列80的微反射镜的倾斜角度θm。反射光的光轴相对入射光的光轴具有2θm的角度。反射光由光路调整用第二透镜92转换为准直光。如果设通过光路调整用第二透镜92从入射光的光轴到反射光的光轴的Y轴方向距离为dY，光路调整用第二透镜92的焦距为f4，则Y轴方向距离dY如数学式9所示。
dY＝tan(2θm)·f4                        (9)
另外，第一透镜30的光线视场角为θ1、以及光纤阵列140和透镜阵列20的间距Pf为数学式10所示。
Pf＝tanθ1·(f1/M)
θ1＝arctan(Pf·M/f1)                    (10)
由于光线视场角θ1、第二透镜50的光线视场角θ2、第三透镜70的光线视场角θ2′、光路调整用第一透镜91的光线视场角θ3为同位角，所以数学式10为如下所示。
θ3＝arctan(Pf·M/f1)                    (10’)
另外，如果设光路调整用第一透镜91的焦距为f3，则距离dY变为下式所示。
dY＝tan{arctan(Pf·M/f1)}·f3      (11)
由数学式9以及数学式11可知
tan{arctan(Pf·M/f1)}·f3＝tan(2θm)·f4
Pf＝tan(2θm)·f1·f4/(f3·M)       (12)
将数学式5代入数学式12时，间距Pf为下式所示。
Pf＝tan(2θm)·f1                   (13)
数学式13与以往例子的数学式3相同。即使将像放大率M倍的第三共焦点光学系统配置在第二共焦点光学系统与反射镜阵列之间，光纤阵列140以及透镜阵列20的间距Pf也不变化。因此，能够在保持光纤阵列140以及透镜阵列20的大小不变的状态下，通过光路调整用光学部件90缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距，将波长选择开关301小型化。
(反射镜阵列的间距)
如图3(a)所示，以规定的角度入射到分光元件60的输入光被衍射，被分波为波长间隔dλ而成为规定的衍射角度，入射到第二透镜50并在第二成像位置B处成像。该第二成像位置B是由共焦点光学系统III显示反射镜阵列80的实像位置。
在此，如果设被分波了的输入光的中心波长为λo、波长间隔为dλ，则相邻波长能表现为λo+dλ、λo-dλ。在图3(a)中，利用点划线表示中心波长λo的输入光，分别用点线以及长虚线表示相邻波长λo+dλ以及相邻波长λo-dλ的输入光。例如，设中心波长λo的输入光与相邻波长λo-dλ的输入光的衍射角度差为dβ时，实像的反射镜阵列80′的间距Pm′能够用数学式14表示。
Pm’＝tan(dβ)·f2/M                        (14)
另一方面，反射镜阵列80的间距Pm由共焦点光学系统III变换为M倍，所以变为数学式15所示。
Pm＝M·Pm’＝tan(dβ)·f2                   (15)
数学式15与以往例子的数学式4相同。即使将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II与反射镜阵列80之间而将第一透镜30以及第二透镜50的焦距缩小为1/M，所求出的反射镜阵列80的间距Pm也不变化。因此，能够不使反射镜阵列80的间距Pm变窄，而通过光路调整用光学部件90缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距，将波长选择开关301小型化。
如以上所述，通过将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在第二成像位置B与反射镜阵列80之间，能够将第一透镜30以及第二透镜50的焦距缩小为1/M，能够提供光路长度缩小了的小型波长选择开关301。另外，由于光路长度缩小了，所以能够实现由安装到规定的筐体内时需要的光路转换用反射镜部件类型的减少以及框体的小型化带来的部件成本的降低。另外，因为不缩小以往一直使用的分光元件、光纤阵列、透镜阵列、反射镜阵列的各间距就能实现小型化，所以能够实现低成本化。另外，由于光路长度减小了，所以能够实现由光路转换中所使用的反射镜类型的减少以及框体的小型化带来的低成本化。
(第2实施方式)
图4中示出第2实施方式的波长选择开关302的概略结构图。图4(a)示出x-z面中的波长选择开关302，图4(b)示出y-z面中的波长选择开关302。在图4中，因为标记与图3相同的符号的部件是相同的部件，所以省略了该部分的说明。另外，在本实施例中，将输入输出端口11中的11a以及11c作为输入输入光的输入端口，将输入输出端口11b作为输出输出光的输出端口。
波长选择开关302为透射型结构，即分光元件65是透射衍射光的结构。第2实施方式的波长选择开关302具有：输入输出端10，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入输出端口11a、输入输出端口11c以及输出输出光的至少一个输入输出端口11b横向排列并且设为直线状；透镜阵列20，与输入输出端10对置地配置，将来自输入输出端口11a以及输入输出端口11c的各个输入光转换为平行光，并将输出光耦合到输入输出端口11b；第一透镜30，隔着透镜阵列20配置在输入输出端10的相对侧，将来自透镜阵列20的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到透镜阵列20；第二透镜50，隔着第一透镜30配置在透镜阵列20的相对侧，将来自第一透镜30的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散并耦合到第一透镜30；分光元件65，隔着第二透镜50配置在第一透镜50的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与输入输出端10输入输出端口11的排列方向平行的多个光栅的光栅面67针对每个波长以不同的角度透射衍射各个输入光，并且与输入光同样地针对每个波长以不同的角度透射衍射输出光并耦合到第二透镜50；第三透镜70，隔着分光元件65配置在第二透镜50的相对侧，使针对每个波长而分离的来自分光元件65的各个输入光针对每个波长聚焦，并将输出光转换为平行光而耦合到分光元件65上；反射镜阵列80，隔着第三透镜70配置在分光元件65的相对侧，针对每个波长入射由第三透镜70聚焦了的输入光，具有各个输入光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照第三透镜70、分光元件65、第二透镜50、第一透镜30、透镜阵列20的顺序经过并耦合到输入输出端口11b；以及光路调整用光学部件90，配置在从第三透镜70向反射镜阵列80的输入光以及从反射镜阵列80向第三透镜70的输出光的共用光路上，缩短第一透镜30以及第二透镜50的焦距。
分光元件65例如为透射型衍射光栅。分光元件65的光栅面67与图3的光栅面62相同。因此，如图4(a)所示，透射第二透镜50的输入光由分光元件65透射衍射。即，输入光在xz面内从分光元件65的光栅面67针对每个波长以不同的衍射角度射出。
波长选择开关302通过第二透镜50以及第三透镜70构成共焦点光学系统II。第三透镜70具有与第二透镜50相同的特性，配置在与第二透镜50和分光元件65的距离相等的位置。
接下来，利用图4(a)、图4(b)说明波长选择开关302的动作。以点划线表示输入光，以实线表示输出光。另外，在图4(a)中省略了输出光。输入光入射到分光元件65之前以及输出光耦合到输入输出端口11b之前与图3的波长选择开关301相同。各个输入光在xz面内在分光元件65的衍射面62针对每个波长以不同的角度透射衍射，并被以规定的波长间隔分波。被分波了的各个光由第三透镜70聚焦，经由光路调整用光学部件90针对每个波长入射到反射镜阵列80的微反射镜80a～80c。
反射镜阵列80的动作以及光路调整用光学部件90的功能与图3的波长选择开关301相同。因此，如在图3的波长选择开关301中所说明的那样，通过将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在第二成像位置B与反射镜阵列80之间，能够将第一透镜30以及第二透镜50的焦距缩小为1/M，能够提供光路长度缩小了的小型波长选择开关302。另外，与在图3的波长选择开关301中的说明同样地能够实现低成本化。
(第3实施方式)
图5中示出第3实施方式的波长选择开关303的概略结构图。与图4的波长选择开关302的不同在于替代光路调整用第一透镜91而使用光路调整用第一透镜96。因此，省略整体结构的详细情况和整体动作的说明，针对光路调整用光学部件90的结构和动作进行说明。
图4的光路调整用第一透镜91是凸透镜，而图5的光路调整用第一透镜96是凹透镜。光路调整用第二透镜92和图4的第2实施方式同样都是凸透镜。光路调整用光学部件90的像放大率为数学式16所示。
M＝f4/|f3|                     (16)
在此，f3：光路调整用第一透镜96的焦距(因为是凹透镜所以为负值)，f4：光路调整用第二透镜92的焦距。
将光路调整用第二透镜92的焦距设置得比光路调整用第一透镜96的焦距的绝对值大，以使像放大率M为M＞1。即，需要以满足f4＞|f3|的等位关系的方式选择光路调整用第一透镜96以及光路调整用第二透镜92。光路调整用第一透镜96在第二成像点B与第三透镜70之间，且配置在距离第二成像点B为光路调整用第一透镜96焦距f3的绝对值大小的位置。另外，光路调整用第二透镜92在光路调整用第一透镜96与反射镜阵列80之间，且配置在距离光路调整用第一透镜96为f4-|f3|大小的位置。由此，第二成像点B的M倍的正立像成像在反射镜阵列80上。
在图4的波长选择开关302中，第二成像点B的M倍的倒立像成像在反射镜阵列80上，但是除了这一点之外，波长选择开关302与波长选择开关303的整体动作相同。
(实施例)
对以往的波长选择开关与在第2实施方式中所说明的波长选择开关302进行比较。以往的波长选择开关，在使透镜阵列焦距fo＝1mm、第一透镜焦距f1＝10mm、第二透镜焦距f2＝150mm的情况下，从光纤阵列输入输出端到反射镜阵列的光路长度L＝622mm。与此相对，波长选择开关302，在设共焦点光学系统III的光路调整用第一透镜91的焦距f3＝5mm、光路调整用第二透镜92的焦距f4＝10mm、即像放大率M＝2倍的情况下，因为将第一透镜30以及第二透镜50的焦距缩小到1/2，所以第一透镜30的焦距f1′＝5mm、第二透镜50的焦距f2′＝75mm，从光纤阵列140的输入输出端10到反射镜阵列80的光路长度L′＝342mm。由此，能够将光路长度缩短45％，能够将波长选择开关小型化。
(第4实施方式)
图6中示出第4实施方式的波长选择开关304的概略结构图。图6(a)示出x-z面中的波长选择开关304，图6(b)示出y-z面中的波长选择开关304。在图6中因为标记与图3以及图4相同的符号的部件是相同部件，所以省略了该部分的说明。波长选择开关304与图4的波长选择开关302的不同点在于波长选择开关304替代输入输出端10、透镜阵列20、以及第一透镜30而具备输入输出端15、透镜阵列25、以及第一透镜35。
输入输出端15比输入输出端10的输入输出端口多。具体而言，输入输出端15在中心有输入端口11I，在其两侧有输出端口(11h～11k)和输出端口(11m～11p)。因此，透镜阵列25也比透镜阵列20的透镜数多。另外，透镜阵列25的焦距是透镜阵列20的焦距的M倍，即fo·M。
第一透镜35因为向宽度展宽的输出端口(11h～11k、11m～11p)耦合输出光，所以比第一透镜30的直径大。另外，第一透镜35的焦距是第一透镜30的焦距的M倍，即(f1/M)·M＝f1。另外，像放大率M如数学式5所示能够通过光路调整用第一透镜91以及光路调整用第二透镜92调整。
(微反射镜的倾斜角度与多端口化的关系)
根据图6(b)，如果设微反射镜的最大倾斜角度为θm，则反射镜阵列80中的反射角度(输出光的射出角度)为2θm。另外，如果设通过光路调整用第二透镜92转换为准直光的输出光在Y方向的位置为dY、光路调整用第二透镜92的焦距为f4，则有以下关系式成立。
dY＝tan(2θm)·f4                  (17)
另外如果设入射到光路调整用第一透镜91的光线视场角为θ3、光路调整用第一透镜91的焦距为f3，则输出光在Y方向的位置dY为如下关系式。
dY＝tan(θ3)·f3                   (18)
由数学式17以及数学式18能够导出
tan(2θm)·f4＝tan(θ3)·f3
θ3＝2θm·f4/f3                   (19)
由数学式19以及数学式5能够导出
θ3＝2θm·M                       (20)
。因为光线视场角θ1、θ2、θ2′、θ3为同位角所以数学式20为以下所示。
θ1＝2θm·M                       (21)
如果设第一透镜焦距为f1，则可切换端口的最外侧输出端口距离Pn根据数学式21为如下所示。
Pn＝tan(2θm·M)·f1               (22)
如果对数学式22和数学式4′进行比较，则即使微反射镜的最大倾斜角相同，可切换端口的最外侧输出端口距离Pn也增加大致M倍。因此，波长选择开关304与第2实施方式的波长选择开关302相比，不变更端口间距、微反射镜的最大倾斜角度就能多端口化。
(反射镜阵列上的光斑尺寸)
设共焦点光学系统I的透镜阵列21的焦距为fo·M、第一透镜35的焦距为f1的情况下，共焦点光学系统I的像放大率M1为M1＝f1/(fo·M)。另外，如果设波导14的模场直径为ωo，则在第一成像位置A处的光斑尺寸ω1为下式所示。
ω1＝ωo·f1/(fo·M)                    (23)
另外，共焦点光学系统II因为相同的透镜结构所以像放大率为1倍，所以在第二成像位置B处的光斑尺寸ω2与在第一成像位置A处的光斑尺寸ω1相同。
接下来，反射镜阵列80上的光斑尺寸ωm因为由光路调整用光学部件90转换为M倍的像，所以为下式所述。
ωm＝M·ωo·f1/(fo·M)＝ωo·f1/fo     (24)
由此，数学式24与数学式1′等价。这表示即使将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II与反射镜阵列80之间，将透镜阵列25的焦距设为图4的透镜阵列20的焦距的M倍、将第一透镜35的焦距设为图4的第一透镜30的焦距的M倍，反射镜阵列上的光斑尺寸也不变化。因此，波长选择开关304不需要加大反射镜阵列80的微反射镜，能够维持第2实施方式的波长选择开关302的大小不变地增加输入输出端口。
(分光元件上的光斑尺寸)
如果将作为第一成像位置A处的光斑尺寸的数学式23和第二透镜50的焦距f2/M代入高斯光束公式，则分光元件60上的光斑尺寸ωg为下式所示。
ωg＝λ·f2·fo·M/(π·ωo·f1·M)
   ＝λ·fo·f2/(π·ωo·f1)              (25)
数学式25与数学式2等价。即使将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II与反射镜阵列80之间，将透镜阵列25的焦距设为图4的透镜阵列20的焦距的M倍、将第一透镜35的焦距设为图4的第一透镜30的焦距的M倍，分光元件60上的光束尺寸也不变化。因此，波长选择开关304能够维持第2实施方式的波长选择开关302的波长分辨率不变地增加输入输出端口。
(反射镜阵列的间距)
如图6(a)所示，以规定的角度入射到分光元件60的输入光被衍射，被分波为波长间隔dλ，并成为规定的衍射角度而入射到第二透镜50，在第二焦点位置B处成像。该第二焦点位置B是由共焦点光学系统III显示反射镜阵列80的实像位置。
在此，如果设被分波了的光信号的中心波长为λo、波长间隔为dλ，则相邻波长能表现为λo+dλ、λo-dλ。如图3(a)中所说明的那样，实像的反射镜阵列80′的间距Pm′能用下式表示。
Pm’＝tan(dβ)·f2/M                (26)
另外，反射镜阵列80的间距Pm因为由共焦点光学系统III转换为M倍，所以能用下式表示。
Pm＝M·Pm’＝tan(dβ)·f2           (27)
数学式27与数学式5等价。这表示即使将像放大率M倍的光路调整用光学部件90配置在共焦点光学系统II与反射镜阵列80之间，将透镜阵列25的焦距设为图4的透镜阵列20的焦距的M倍、将第一透镜35的焦距设为图4的第一透镜30的焦距的M倍，反射镜阵列的间距也不变化。因此，波长选择开关304不需要加大反射镜阵列80，能够维持第2实施方式的波长选择开关302的大小不变地增加输入输出端口。
另外，第4实施方式的波长选择开关304也和相对第2实施方式的波长选择开关302的第1实施方式的波长选择开关301同样地能够设为通过分光元件折返光路的结构。
(实施例)
对以往的波长选择开关与第4实施方式中所说明了的波长选择开关304进行比较。以往的波长选择开关，在使透镜阵列焦距fo＝0.5mm、第一透镜焦距f1＝25mm、第二透镜焦距f2＝150mm、反射镜阵列的微反射镜的最大倾斜角度±1.5deg的情况下，从光纤阵列输入输出端到反射镜阵列的光路长度L＝651mm。另外，从中心的输入端口到可配置最外侧输出端口的位置的距离Pn＝1.31mm。例如，在将端口间隔设为0.25mm间距的情况下，能够配置10个输出端口。
另一方面，波长选择开关304，在设共焦点光学系统III的光路调整用第一透镜91的焦距f3＝5mm、光路调整用第二透镜92的焦距f4＝10mm、即像放大率M＝2倍的情况下，因为将透镜阵列的焦距放大了M倍、将第2透镜的焦距缩小为1/M倍，所以透镜阵列焦距fo′＝1mm、第2透镜焦距f2′＝75mm，从光纤阵列140的输入输出端10到反射镜阵列80的光路长度L′＝382mm。该光路长度比第2实施方式的波长选择开关302的光路长度L′＝342mm长40mm，能够将以往的波长选择开关的光路长度缩短41％，能够将波长选择开关304小型化。
另外，从中心的输入端口到可配置最外侧输出端口的位置的距离Pn＝2.62mm。例如，当将端口间隔设为0.25mm间距的情况下，波长选择开关304能够配置20个输出端口，能够实现小型且多端口切换。
产业上的可利用性
本发明的波长选择开关能够分离不同波长的光。能够作为实现光波分复用通信网络时的波分复用的光合分波电路、波长再配置型的add-drop波分复用电路而应用。
符号说明
200、200′、301、302、303、304：波长选择开关
10、100：输入输出端
20、102：透镜阵列
30、103：第一透镜
50、104：第二透镜
60、65、105、105′：分光元件
62、67：光栅面
70、104′：第三透镜
80、106：反射镜阵列
80′：实像的反射镜阵列
80a～80c、80h～80p、106a～106c：微反射镜
90：光路调整用光学部件
91、96：光路调整用第一透镜
92：光路调整用第二透镜
101、101a～101g：输入输出端口
11、11a～11c、11h～11p：输入输出端口
140：光纤阵列
14、14a～14e、14h～14p：波导
A：第一成像位置
B：第二成像位置
I、II、III：共焦点光学系统

Claims (5)

1.一种波长选择开关，其特征在于，具备：
输入输出端，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入端口以及输出输出光的至少一个输出端口横向排列且设为直线状；
透镜阵列，与上述输入输出端对置地配置，将来自上述输入端口的各个输入光转换为平行光，将输出光耦合到上述输出端口；
第一透镜，隔着上述透镜阵列配置在上述输入输出端的相对侧，将来自上述透镜阵列的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到上述透镜阵列；
第二透镜，隔着上述第一透镜配置在上述透镜阵列的相对侧，将来自上述第一透镜的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散而耦合到上述第一透镜；
分光元件，隔着上述第二透镜配置在上述第一透镜的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与上述输入输出端的上述输入端口以及上述输出端口的排列方向平行的多个光栅的光栅面，针对每个波长以不同的角度反射衍射各个输入光并再次耦合到上述第二透镜，与输入光同样地针对每个波长以不同的角度反射衍射输出光并耦合到上述第二透镜；
反射镜阵列，隔着上述第二透镜配置在上述分光元件的相对侧，且配置为离开连结上述第一透镜和上述第二透镜的中心轴，针对每个波长入射由上述分光元件反射且由上述第二透镜针对每个波长聚焦了的入射光，具有各个输入光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照上述第二透镜、上述分光元件、再一次上述第二透镜、上述第一透镜、上述透镜阵列的顺序经过并耦合到上述输出端口；以及
光路调整用光学部件，配置在从上述第二透镜向上述反射镜阵列的输入光以及从上述反射镜阵列向上述第二透镜的输出光的共用光路上，缩短上述第一透镜以及上述第二透镜的焦距，
上述光路调整用光学部件从上述输入光入射的一侧开始依次具有光路调整用第一透镜以及光路调整用第二透镜，利用上述光路调整用第一透镜以及上述光路调整用第二透镜构成共焦点光学系统，
上述光路调整用第二透镜的焦距比上述光路调整用第一透镜的焦距长。
2.根据权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，
上述光路调整用第一透镜是凸透镜或凹透镜。
3.一种波长选择开关，其特征在于，具备：
输入输出端，将输入包括一个以上波长的输入光的多个输入端口以及输出输出光的至少一个输出端口横向排列且设为直线状；
透镜阵列，与上述输入输出端对置地配置，将来自上述输入端口的各个输入光转换为平行光，将输出光耦合到上述输出端口；
第一透镜，隔着上述透镜阵列配置在上述输入输出端的相对侧，将来自上述透镜阵列的各个输入光会聚到焦点上并扩散，将输出光转换为平行光而耦合到上述透镜阵列；
第二透镜，隔着上述第一透镜配置在上述透镜阵列的相对侧，将来自上述第一透镜的各个输入光转换为平行光，在将输出光会聚到焦点上后扩散并耦合到上述第一透镜；
分光元件，隔着上述第二透镜配置在上述第一透镜的相对侧，利用在接收输入光的面上形成有与上述输入输出端的上述输入端口以及上述输出端口的排列方向平行的多个光栅的光栅面，针对每个波长以不同的角度透射衍射各个输入光，与输入光同样地针对每个波长以不同的角度透射衍射输出光并耦合到上述第二透镜；
第三透镜，隔着上述分光元件配置在上述第二透镜的相对侧，使针对每个波长分离了的来自上述分光元件的各个输入光针对每个波长聚焦，将输出光转换为平行光而耦合到上述分光元件；
反射镜阵列，隔着上述第三透镜配置在上述分光元件的相对侧，针对每个波长入射由上述第三透镜聚焦了的输入光，具有各个输入光共用的每个波长的微反射镜，将所希望的输入光的所希望的波长的光作为输出光反射，使其按照上述第三透镜、上述分光元件、上述第二透镜、上述第一透镜、上述透镜阵列的顺序经过并耦合到上述输出端口；以及
光路调整用光学部件，配置在从上述第三透镜向上述反射镜阵列的输入光以及从上述反射镜阵列向上述第三透镜的输出光的共用光路上，缩短上述第一透镜以及上述第二透镜的焦距，
上述光路调整用光学部件从上述输入光入射的一侧开始依次具有光路调整用第一透镜以及光路调整用第二透镜，利用上述光路调整用第一透镜以及上述光路调整用第二透镜构成共焦点光学系统，
上述光路调整用第二透镜的焦距比上述光路调整用第一透镜的焦距长。
4.根据权利要求3所述的波长选择开关，其特征在于，
上述光路调整用第一透镜是凸透镜或凹透镜。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的波长选择开关，其特征在于，
设上述光路调整用光学元件的像放大率为M，透镜阵列以及第一透镜的焦距分别替换为权利要求1至4中任一项所述的波长选择开关中的所述透镜阵列以及所述第一透镜的焦距的M倍。
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