CN103676009A - 光开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光开关，其能够一边抑制光开关的大型化和成本增加，一边简易地增大光输入／输出的端口数。该光开关具备如下：多个光输入／输出端口，各自具有将光输入或输出的端口群；光路操作部，具有多个光路切换部，且该光路切换部按各光输入／输出端口将从端口群内的输入端口输入的光的光路切换成朝向相同的端口群内的输出端口的光路；聚光透镜，将从多个光输入／输出端口侧输入的光按端口群会聚到多个光路切换部，且使多个光输入／输出端口和光路操作部得以光学性的耦合。相对于聚光透镜之多个光输入／输出端口侧的各输入／输出光路，从与端口排列方向垂直的方向看，在相同的端口群内的各端口间为平行、且在不同的端口群彼此的各端口间为非平行。

Description

光开关

技术领域

本发明涉及光开关。

背景技术

一直以来，在光传输系统中，为了切换信号光的光路而使用光开关。就这样的光开关而言，作为切换信号光的光路的光路转换部，一般具备采用了MEMS(微机电系统：Micro Electro Mechanical Systems)技术的反射镜(以下，称为MEMS反射镜)或LCOS(液晶硅：Liquid Crystal On Silicon)。MEMS反射镜以围着规定的旋转轴的周围可旋转的方式被支承、且经由驱动机构调整其旋转角度。具备MEMS反射镜的光开关，将从某一光路入射的信号光由MEMS反射镜反射，且将该反射的信号光沿特定的光路输出，由此实现光开关动作。另一方面，LCOS是能够使所入射的光的相位由液晶调制、并使之衍射的空间光调制器。具备LCOS的光开关，使从某一光路入射的信号光由LCOS衍射、且沿特定的光路输出，由此实现光开关动作。

还有，作为上述这样的光开关的现有技术，例如有：将波长互不相同的信号光加以了波分复用(Wavelength Division Multiplexing)的WDM信号光输入，且将该WDM信号光所包含的信号光的光路按波长进行切换的波长选择光开关(Wavelength Selective Switch)(参照专利文献1)。在该专利文献1中，公开有将输入/输出信号光的光纤端口一维地排列的波长选择光开关、和二维地排列光纤端口而使光纤端口数增加的波长选择光开关。另一方面，公开了将互不相同的两个波长选择光开关功能组合到一个装置内的波长选择光开关、即所谓2inl波长选择光开关(参照专利文献2)。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2011-65023号公报

【专利文献2】美国专利第7769255号说明书

可是，就光通信系统而言，随着光传输技术的提高，正在从点到点(point-to-point)型朝向环型或网型的网络形态得以发展。在这种形态的光网络的节点，需要用于使任意的信号光在任意的端口输入/输出、且使信号光的光路任意变更的光开关。特别是使用WDM信号光时，需要能够对于任意的波长的信号光任意变更光路的波长选择光开关。近年来，随着光网络的大规模化，越发要求使含有波长选择光开关的光开关的光输入/输出的端口数增大。

然而，在上述现有技术中，在光开关的端口数的增大时，难以回避构成光路切换部或透镜系统等的光开关的光学零件的大型化，因此，招来光开关的大型化和成本增加。

另外，在专利文献2所述的2inl波长选择光开关中，光开关动作上，需要按一群光输入/输出端口阵列将信号光分割开并会聚到光路切换部，为了实现这一点，必须使用具有特殊的光学特性的特殊形状的光学零件。准备这种特殊的光学零件需要极大的时间和成本，因此难以一边抑制成本增加而一边简易地使光输入/输出的端口数增大。

发明内容

本发明鉴于上述而形成，其目的在于，提供一种可以一边抑制装置规模的大型化和成本增加，一边简易地使光输入/输出的端口数增大的光开关。

为了解决上述课题，达成其目的，本发明的光开关，其特征在于，具备如下：多个光输入/输出端口，其分别具有将光输入或输出的端口群；光路操作部，其具有多个光路切换部，且该光路切换部按所述各光输入/输出端口将从所述端口群内的输入端口输入的光的光路切换成朝向相同的所述端口群内的输出端口的光路；聚光透镜，其将从所述多个光输入/输出端口侧输入的光按所述端口群会聚到所述多个光路切换部，并使从所述多个光路切换部侧输入的光按所述端口群光学性地耦合到所述多个光输入/输出端口，相对于所述聚光透镜之所述多个光输入/输出端口侧的各输入/输出光路，从所述端口群内的作为各端口的光波导的排列方向相垂直的方向看，在相同的所述端口群内的各端口间为平行，并且在不同的所述端口群彼此的各端口间为非平行。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述聚光透镜具有单一的光轴。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述聚光透镜至少在与所述排列方向平行的面内聚光。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，还具备歪像光学系统，该歪像光学系统将从所述多个光输入/输出端口输入的各光的射束形状整形为椭圆形状。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，沿所述排列方向配置。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，沿着与所述排列方向垂直的方向配置。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，相对于所述歪像光学系统之所述多个光输入/输出端口侧的各输入/输出光路，从所述排列方向看，相互非平行。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述多个光输入/输出端口之中不同的所述端口群间的各端口，在与所述排列方向平行面内和与所述排列方向垂直的面内的至少一方形成角度。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，还具备如下：第一柱面透镜，其将从所述多个光输入/输出端口输入的各光，在与所述排列方向垂直的面内会聚；第二柱面透镜，其将从所述聚光透镜侧输入的各光，朝向所述光路操作部，在与所述排列方向垂直的面内会聚，所述聚光透镜是在与所述排列方向平行的面内聚光的柱面透镜，由所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜和所述聚光透镜，构成将从所述多个光输入/输出端口输入的各光的射束形状整形为椭圆形状的歪像光学系统。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述歪像光学系统由变形棱镜构成。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，与所述歪像光学系统的光学距离互不相同。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，从所述多个光输入/输出端口至所述歪像光学系统的距离，在入射到所述歪像光学系统的所述输入/输出光路之中的、对所述变形棱镜的入射面的入射角度小的一方的所述光输入/输出端口大。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述歪像光学系统，由2个以上的变形棱镜构成，该变形棱镜具有对置的两个光学面、且按照使该两个光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式配置。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述歪像光学系统由按照使所述两个光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式配置的4个变形棱镜构成。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述聚光透镜由在与所述排列方向垂直的面内聚光的第一柱面透镜、和在与所述排列方向平行的面内聚光的第二柱面透镜构成。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述多个光输入/输出端口之中的至少一个，朝向所述聚光透镜的光轴倾斜。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，从所述多个光输入/输出端口之中的2个以上不同的所述端口群分别输入的各光的光路，在所述聚光透镜的焦点邻域互相交叉。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，还具备将从所述多个光输入/输出端口侧输入的各光进行波长色散的波长色散元件。

另外，本发明的光开关，其特征在于，在上述的发明中，所述波长色散元件的波长色散方向，是相对于所述排列方向大体垂直的方向。

根据本发明，所起到的效果是，能够提供一种可以一边抑制装置规模的大型化和成本增加、一边简易地使光输入/输出的端口数增大的光开关。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的光开关的一个构成例的模式图。

图2是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图1所示的光开关的图。

图3是表示本实施方式1的多个光路切换部的一个构成例的模式图。

图4是表示本发明的实施方式2的光开关的一个构成例的模式图。

图5是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图4所示的光开关的图。

图6是表示本发明的实施方式3的光开关的一个构成例的模式图。

图7是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图6所示的光开关的图。

图8是表示本发明的实施方式4的光开关的一个构成例的模式图。

图9是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图8所示的光开关的图。

图10是表示本实施方式4的多个光路切换部的一个构成例的模式图。

图11是表示本发明的实施方式5的光开关的一个构成例的模式图。

图12是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图11所示的光开关的图。

图13是表示变形棱镜的第一面和LCOS的表面的、光信号的射束点的比较的图。

图14是表示变形棱镜的第一面和LCOS的表面的、光信号的射束点的比较的图。

图15是表示本发明的实施方式6的光开关的一个构成例的模式图。

图16从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图15所示的光开关的图。

图17是表示两个光学面的间隔变窄的方向相同的配置的歪像光学系统的示例的图。

【符号说明】

1、2、3光输入/输出端口

5、45光路操作部

5a、5b、5c光路切换部

5a-1～5a-4、5b-1～5b-4、5c-1～5c-4LCOS

6聚光透镜

6a光轴

7、7A、7B歪像光学系统

7a、7b、7c、7d变形棱镜

8波长色散元件

10、20、30、40、50、60光开关

26、27、28柱面透镜

110、120、130光纤端口群

111～115、121～125、131～135光纤端口

116、126、136准直透镜群

117、127、137支承部

L1～L5、L11～L15、L21～L25信号光

P1、P2、P3成像点

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的光开关的实施方式进行详细的说明。还有，本发明不受本实施方式限定。另外，附图是模式化的，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等，有与实际不同的情况，这一点需要留意。在附图的相互间，也有包含彼此的尺寸的关系和比率不同的部分的情况。另外，图中，适宜使用作为三轴(X轴、Y轴、Z轴)的正交坐标系的XYZ坐标系来说明方向。

(实施方式1)

首先，对于本发明的实施方式1的光开关的构成进行说明。图1是表示本发明的实施方式1的光开关的一个构成例的模式图。图1中图示的是，从XYZ坐标系的Z轴方向正指向观看本实施方式1的光开关。图2是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图1所示的光开关的图。如图1、2所示，该光开关10具备如下：多个光输入/输出端口1、2；光路操作部5；聚光透镜6；歪像光学系统7；波长色散元件8。还有，该光开关10的实际的各光路在波长色散元件8中会大幅弯曲，由此从歪像光学系统7至光路操作部5的各构成要素(实施方式1中为歪像光学系统7、聚光透镜6和光路操作部5)，在波长色散元件8的前后以持有角度的方式配置。但是，在图1、2中，为了简略化而示出各构成要素沿着光路线性地配置。这在图1、2往后的附图也一样。

多个光输入/输出端口1、2，分别具有将光输入或输出的端口群，按每个端口群从外部将光输入、或向外部输出光。具体来说，光输入/输出端口1具备如下：光纤端口群110；由多个准直透镜构成的准直透镜群116；支承光纤端口群110和准直透镜群116的支承部117。光纤端口群110是含有多个光纤端口111～115的光输入/输出的端口群。光纤端口111～115，分别使用作为光波导发挥功能的光纤构成。各光纤端口111、112、113、114、115沿着规定的排列方向即与图2所示的YZ平面平行的方向，以规定的间隔(例如等间隔)排列。

就准直透镜群116而言，由与各光纤端口111～115对应地配置的准直透镜构成。准直透镜群116具有的功能是，使从各光纤端口111～115输出的光成为平行光、或者使输入的平行光会聚到各光纤端口111～115而使之耦合。

光输入/输出端口2具备如下：光纤端口群120；由多个准直透镜构成的准直透镜群126；支承光纤端口群120和准直透镜群126的支承部127。光纤端口群120是含有多个光纤端口121～125的光输入/输出的端口群。光纤端口121～125，分别使用作为光波导发挥功能的光纤构成。各光纤端口121、122、123、124、125沿着规定的排列方向(与图2所示的YZ平面平行的方向)，以等间隔等的规定的间隔排列。

就准直透镜群126而言，由与各光纤端口121～125对应地配置的准直透镜构成。准直透镜群126具有的功能是，使从各光纤端口121～125输出的光成为平行光、或者使输入的平行光会聚到各光纤端口121～125而使之耦合。

在此，光输入/输出端口1、2，如图1、2所示，沿着光纤端口群110、120的排列方向即沿着Z轴方向配置。在这样的光输入/输出端口1、2中，光纤端口群110和光纤端口群120，按光输入/输出端口1、2被分组，且被排列在与YZ平面平行的同一面内。这些光纤端口群110、120内的各光纤端口111～115、121～125，从与其排列方向垂直的方向(即图1、2所示的X轴方向)观看，在相同的端口群内相互平行，并且在不同的端口群间相互非平行。具体来说，如图2所示，属于相同的光纤端口群110的各光纤端口111～115之间相互平行。另外，属于相同的光纤端口群120的各光纤端口121～125之间相互平行。另一方面，在不同的光纤端口群110、120间，各光纤端口111～115和各光纤端口121～125，如图2所示，相互非平行，且在与其排列方向平行的面内(YZ平面内)形成规定的角度。例如，光纤端口群110之中的光纤端口115，如图2所示，相对于光纤端口群120内的各光纤端口121～125为非平行，且在YZ平面内与各光纤端口121～125形成角度θ1。这在其余的光纤端口111～114、121～125中也一样。

还有，上述的光纤端口111～115、121～125，按光输入/输出端口1、2，从外部将光输入或向外部输出光。如此按光输入/输出端口1、2所输入/输出的各光没有特别限定，但例如是波长1520～1620nm的光通信用的信号光。

就光路操作部5而言，具有切换所输入的光的光路的多个光路切换部5a、5b，按各光输入/输出端口1、2对从输入端口至输出端口的光的光路进行操作。光路切换部5a、5b，如图2所示，按互不相同的光输入/输出端口1、2，在Z轴方向上分离地配置。图3是表示本实施方式1的多个光路切换部的一个构成例的模式图。如图3所示，光路切换部5a由沿X轴方向排列的多个LCOS5a-1、5a-2、5a-3、5a-4构成。与之同样，光路切换部5b由沿X轴方向排列的多个LCOS5b-1、5b-2、5b-3、5b-4构成。具有这样的构成的光路切换部5a、5b，将从光纤端口群110、120之中的任意一个光纤端口群内的输入端口输入的光的光路，向朝向该输入端口属于的相同光纤端口群内的输出端口的光路按各光输入/输出端口1、2进行切换。

即，各LCOS5a-1、5a-2、5a-3、5a-4，具有使从光输入/输出端口1的光纤端口群110内的输入端口输入的光发生衍射、且使之朝向相同光纤端口群110内的输出端口输出的功能。另外，各LCOS5b-1、5b-2、5b-3、5b-4，具有使从光输入/输出端口2的光纤端口群120内的输入端口输入的光发生衍射、且使之朝向相同的光纤端口群120内的输出端口输出的功能。还有，光纤端口群110内的输入端口，是光纤端口111～115之中的任意一个；光纤端口群110内的输出端口，是光纤端口111～115之中的除去输入端口的任意一个。另外，光纤端口群120内的输入端口，是光纤端口121～125之中的任意一个；光纤端口群120内的输出端口，是光纤端口121～125之中的除去输入端口的任意一个。

在此，从光输入/输出端口1、2侧输入光路操作部5的各光，以在上述的光路切换部5a、5b中互不干涉的方式，在Z轴方向上分离。例如如图3所示，从光输入/输出端口1侧输入光路切换部5a的LCOS5a-1的光的成像点P1，相对于从光输入/输出端口2侧输入光路切换部5b的LCOS5b-1的光的成像点P2而充分地隔离。即，成像点P1和成像点P2的隔离距离(以下，称为隔离距离d)，比这些各光的射束点(参照图3的斜线部分)的Z轴方向的尺寸大得多。其结果是，可避免这些各光彼此的干涉。这在其余的LCOS5a-２～5a-4、5b-2～5b-4也一样。按照与这样的来自光输入/输出端口1、2侧的各光的成像点对应的方式，将LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4在光路操作部5上排列。

还有，就分别输入上述LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的各光的射束形状而言，在后述的歪像光学系统7的作用下，如图3的斜线部分所例示，被整形为沿X轴方向缩小的椭圆形状。相比这样的椭圆形状的各光的宽度W1，LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的各宽度W2十分大。

就聚光透镜6而言，将从多个光输入/输出端口1、2侧输入的光，按光纤端口群110、120会聚到多个光路切换部5a、5b；使从多个光路切换部5a、5b侧输入的光，按光纤端口群110、120光学性耦合到多个光输入/输出端口1、2。其结果是，多个光输入/输出端口1、2和光路操作部5经由聚光透镜6被光学性耦合。具体来说，聚光透镜6是具有单一的光轴6a的透镜，且被配置在光输入/输出端口1、2和光路操作部5之间。聚光透镜6将来自光纤端口群110的光会聚到一方的光路切换部5a、且将来自光纤端口群120的光会聚到另一方的光路切换部5b。另外，聚光透镜6使来自光路切换部5a的光光学性地耦合到一方的光纤端口群110、且使来自光路切换部5b的光光学性地耦合到另一方的光纤端口群120。无论哪种情况，就聚光透镜6而言，如图2所示，都会在与Z轴方向平行的面内(例如与YZ平面平行的面内)聚光；并且如图1所示，都会在与X轴方向平行的面内(例如与XY平面平行的面内)聚光。在此，Z轴方向是光纤端口群110、120的排列方向，X轴方向是相对于此排列方向垂直的方向。还有，这样的聚光透镜6的焦点的位置，优选与上述光路操作部5的位置大体一致。

就歪像光学系统7而言，将从多个光输入/输出端口1、2输入的各光的射束形状整形为椭圆形状。具体来说，歪像光学系统7由一对变形棱镜7a、7b(即变形棱镜对)构成，且被配置在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间。歪像光学系统7具有的功能是，对于与各光纤端口111～115、121～125的排列方向垂直的方向(即X轴方向)，放大从光输入/输出端口1、2侧输入的各光的射束形状。另外，歪像光学系统7按照从Z轴方向看时使光路通过波长色散元件8的中央附近的方式，使来自光输入/输出端口1、2侧的各光的光路位移(参照图1)。在这样的歪像光学系统7的作用下，来自光输入/输出端口1、2侧的各光的射束形状，在会聚到光路切换部5a、5b时，如图3的虚线部分所示，被整形为在X轴方向上缩小的宽度W1的椭圆形状。另一方面，歪像光学系统7具有对于X轴方向缩小从光路操作部5侧输入的光的射束形状的功能。

就波长色散元件8而言，对于从多个光输入/输出端口1、2侧输入的各光进行波长色散。具体来说，波长色散元件8，例如使用透射型的衍射光栅等构成，且将来自光输入/输出端口1侧的光和来自光输入/输出端口2侧的光的双方沿规定的波长色散方向进行波长色散。在此，波长色散元件8的波长色散方向，是由波长色散元件8进行了波长色散的各光的光路彼此形成角度的面的方向。即，在图1中，该波长色散方向与X轴方向大致平行，是相对于图2所示的各光纤端口111～115、121～125的排列方向大体垂直的方向。这样的波长色散元件8，以使入射的光在LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的排列方向上发生波长色散的方式，配置在歪像光学系统7和聚光透镜6之间。这种情况下，波长色散元件8的位置，优选与聚光透镜6的焦点的位置大体一致。另外，波长色散元件8，优选在其中心部分与聚光透镜6的光轴6a交叉，例如以波长色散元件8作为衍射光栅时，其凹槽与聚光透镜6的光轴6a大体垂直即可。

在具有上述这样的结构的光开关10中，例如，在一方的光纤端口群110中排列在中央的光纤端口113，和在另一方的光纤端口群120中排列在中央的光纤端口123，被设定为光从外部输入的共通的光纤端口(Com端口)。另外，一方的光纤端口群110之中的其余4个光纤端口111、112、114、115，和另一方的光纤端口群120之中的其余4个光纤端口121、122、124、125，被设定为向外部输出光的光纤端口。

在此，光开关10能够以如下方式工作：从一方的光输入/输出端口1内的光纤端口113输入规定的波长的信号光时，从在相同的光输入/输出端口1内的光纤端口111、112、114、115之中的、分配给该波长的光纤端口，输出其信号光。另外，光开关10能够以如下方式工作：从另一方的光输入/输出端口2内的光纤端口123输入规定的波长的信号光时，从在相同的光输入/输出端口2内的光纤端口121、122、124、125之中的、分配给该波长的光纤端口，输出其信号光。即，该光开关10作为2in1光开关发挥功能，即，按光输入/输出端口而不同的1×4的光开关功能在一个装置内具备两个。

特别是，从光纤端口113输入的信号光是含有波长互不相同的4个信号光的4信道的WDM信号光时，光开关10能够以从光纤端口111、112、114、115之中的分配给各信道的光纤端口，输出WDM信号光所包含的各信道的信号光的方式进行工作。另外，从光纤端口123输入的信号光是含有波长互不相同的4个信号光的4信道的WDM信号光时，光开关10能够以从光纤端口121、122、124、125之中的分配给各信道的光纤端口，输出WDM信号光所包含的各信道的信号光的方式进行工作。这种情况下，光开关10作为2in1波长选择光开关发挥功能，即，按光输入/输出端口而不同的1×4的波长选择光开关功能在一个装置内具备两个。

其次，一边参照图1～3，一边对于光开关10的动作进行说明。还有，以下说明光开关10具备的两个光输入/输出端口1、2之中的一方的光输入/输出端口1侧的光开关动作，其后，说明另一方的光输入/输出端口2侧的光开关动作，但这两个光开关动作相互独立进行。即，这两个光开关动作，在光输入/输出端口1和光输入/输出端口2之间按随机顺序进行。

首先，若从外部向光纤端口113输入波长λ1的信号光L1，则准直透镜群116使该输入的信号光L1成为射束形状近圆形的大致平行光。其次，歪像光学系统7，将该作为大致平行光的信号光L1的射束形状沿X轴方向放大而整形为椭圆形。接着，波长色散元件8使该整形后的信号光L1以波长λ1所对应的衍射角发生衍射。之后，聚光透镜6将该衍射了的信号光L1会聚到光路操作部5的光路切换部5a(详细地说就是图3所示的LCOS5a-1)。作为光路切换部5a的一个构成部的LCOS5a-1，使此会聚的信号光L1，以对应波长λ1而设定的衍射角发生衍射，由此，将该信号光L1作为波长λ1的信号光L2进行输出(反射)。聚光透镜6使如此从光路切换部5a输出的信号光L2朝向光输入/输出端口1通过、且使其光路与信号光L1的光路平行。还有，在图1中，光路切换前后的信号光L1和信号光L2的各光路大体重叠。

其次，波长色散元件8使从聚光透镜6输入的信号光L2再次发生衍射。接着，歪像光学系统7沿X轴方向缩小信号光L2的射束形状而恢复成近圆形、且向光输入/输出端口1侧使信号光L2通过。这样的歪像光学系统7和波长色散元件8，例如如图2所示，维持着信号光L1的光路和信号光L2的光路的平行关系。其后，信号光L2被输入到准直透镜群116之中的、分配给波长λ1的光纤端口111所对应的准直透镜。该对应的准直透镜会聚信号光L2使之耦合到光纤端口111。光纤端口111将如此耦合的光即波长λ1的信号光L2输出到外部。

如上，光开关10，能够将从光输入/输出端口1侧的Com端口即光纤端口113输入的信号光的光路，切换成到达分配给该波长λ1的光纤端口111(相同的光输入/输出端口1侧的输出端口)的光路。

另外，如果从外部输入到光纤端口113的信号光L1的波长为λ2、λ3或λ4，则信号光L1与上述的波长λ1的情况一样，在通过歪像光学系统7等后，经由波长色散元件8，以其波长(λ2、λ3或λ4)相应的衍射角被衍射。还有，波长λ1、λ2、λ3、λ4互不相同。该衍射后的信号光L1到达聚光透镜6。聚光透镜6，朝向光路切换部5a之中该信号光L1的波长所对应的LCOS部分，会聚此信号光L1。即，聚光透镜6将波长λ2的信号光L1会聚LCOS5a-2，或将波长λ3的信号光L1会聚到LCOS5a-3，或将波长λ4的信号光L1会聚到LCOS5a-４。LCOS5a-2以对应波长λ2而设定的衍射角使信号光L1发生衍射，将该信号光L1的光路切换成波长λ2的信号光L3的光路。或LCOS5a-3以对应波长λ3而设定衍射角使信号光L1发生衍射，将该信号光L1的光路切换成波长λ3的信号光L4的光路。或LCOS5a-4以对应波长λ4而设定的衍射角使信号光L1发生衍射，将该信号光L1的光路切换成波长λ4的信号光L5的光路。

该光路切换后的信号光(即信号光L3～L5的任意一个)，与上述的波长λ１的情况一样，依次通过聚光透镜6、波长色散元件8、歪像光学系统7和准直透镜群116。该准直透镜通过后的信号光，从光纤端口群110之中的与其波长对应的光纤端口被输出到外部。即，波长λ2的信号光L3，从分配给波长λ2的光纤端口112输出到外部；波长λ3的信号光L4，从分配给波长λ3的光纤端口114输出到外部；波长λ4的信号光L5，从分配给波长λ4的光纤端口115输出到外部。

特别是，从外部输入到光纤端口113的信号光L1是含有波长λ１、λ2、λ3、λ4的信号光的4信道的WDM信号光时，该WDM信号光的光路按照与上述的波长λ1～λ4的各信号光的情况一样的方式，被切换为波长λ1的信号光L2的光路、波长λ2的信号光L3的光路、波长λ3的信号光L4的光路、波长λ4的信号光L5的光路。其后，来自该WDM信号光的各信号光L2～L5，分别从分配给各波长λ1、λ2、λ3、λ4的光纤端口111、112、114、115被输出到外部。如此，光开关10中，就光输入/输出端口1而言，能够实现按波长进行选择的预期光路的切换。

另一方面，就光输入/输出端口2而言，也进行与上述光输入/输出端口1的情况大致一样的光开关动作。即，若从外部向光输入/输出端口2的光纤端口123输入波长λ11的信号光L11，则准直透镜群126使该输入的信号光L11成为射束形状近圆形的大致平行光。其次，歪像光学系统7，将该作为大致平行光的信号光L11的射束形状沿X轴方向放大而将其整形为椭圆形。接着，波长色散元件8使该整形后的信号光L11以波长λ11所对应的衍射角发生衍射。其后，聚光透镜6将该衍射了的信号光L11会聚到光路操作部5的光路切换部5b(详细地说是图3所示的LCOS5b-1)。作为光路切换部5b的一个构成部的LCOS5b-1，使此会聚了的信号光L11以对应波长λ11而设定的衍射角发生衍射，由此，将该信号光L11作为波长λ11的信号光L12输出(反射)。聚光透镜6使如此从光路切换部5b输出的信号光L12朝向光输入/输出端口2通过、且使其光路与信号光L11的光路平行。还有，在图1中，光路切换前后的信号光L11和信号光L12的各光路大致重叠。

其次，波长色散元件8将从聚光透镜6输入的信号光L12再次衍射。接着，歪像光学系统7将信号光L12的射束形状沿X轴方向缩小而使之恢复近圆形，并且向光输入/输出端口2侧使信号光L12通过。这样的歪像光学系统7和波长色散元件8，例如如图2所示，维持信号光L11的光路和信号光L12的光路的平行关系。其后，信号光L12被输入到准直透镜群126之中的分配给波长λ11的光纤端口121所对应的准直透镜。该对应的准直透镜会聚信号光L12而使之耦合到光纤端口121。光纤端口121将如此耦合的光即波长λ11的信号光L12输出到外部。

如上，光开关10能够将从光输入/输出端口2侧的作为Com端口的光纤端口123输入的信号光的光路，切换成到达被分配给该波长λ11的光纤端口121(相同的光输入/输出端口2侧的输出端口)的光路。

另外，如果从外部输入到光纤端口123的信号光L11的波长是λ12、λ13或λ14，则信号光L11按照与上述的波长λ11的情况一样的方式，在通过歪像光学系统7等之后，经由波长色散元件8，以其波长(λ12、λ13或λ14)相应的衍射角发生衍射。还有，波长λ11、λ12、λ13，λ14互不相同。该衍射后的信号光L11到达聚光透镜6。聚光透镜6，朝向光路切换部5b之中的该信号光L11的波长所对应的LCOS部分，会聚该信号光L11。即，聚光透镜6将波长λ12的信号光L11会聚到LCOS5b-2，将波长λ13的信号光L11会聚到LCOS5b-3，或将波长λ14的信号光L11会聚到LCOS5b-4。LCOS5b-2以对应波长λ12而设定的衍射角使信号光L11发生衍射，将该信号光L11的光路切换成波长λ12的信号光L13的光路。或者LCOS5b-3以对应波长λ13而设定的衍射角使信号光L11发生衍射，将该信号光L11的光路切换成波长λ13的信号光L14的光路。或LCOS5b-4以对应波长λ14而设定的衍射角使信号光L11发生衍射，将该信号光L11的光路切换成波长λ14的信号光L15的光路。

该光路切换后的信号光(即信号光L13～L15的任意一个)，按照与上述的波长λ11的情况一样的方式，依次通过聚光透镜6、波长色散元件8、歪像光学系统7和准直透镜群126。该准直透镜通过后的信号光，从光纤端口群120之中的与其波长对应的光纤端口被输出到外部。即，波长λ12的信号光L13，从分配给波长λ12的光纤端口122输出到外部；波长λ13的信号光L14，从分配给波长λ13的光纤端口124输出到外部；波长λ14的信号光L15，从分配给波长λ14的光纤端口125输出到外部。

特别是，从外部输入到光纤端口123的信号光L11是含有波长λ11、λ12、λ13、λ14的信号光的4信道的WDM信号光时，该WDM信号光的光路，与上述波长λ11～λ14的各信号光的情况一样，被切换成波长λ11的信号光L12的光路、波长λ12的信号光L13的光路、波长λ13的信号光L14的光路、波长λ14的信号光L15的光路。之后，来自该WDM信号光的各信号光L12～L15，分别从分配给各波长λ11、λ12、λ13、λ14的光纤端口121、122、124、125被输出到外部。如此，光开关10中，就光输入/输出端口2而言，能够实现按波长进行选择的预期光路的切换。

还有，分别构成上述光路切换部5a、5b的各LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4(参照图3)，具有以下这样公知的构成。即LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4，分别具有如下结构：例如，在形成有液晶驱动电路的硅基板上，依次层叠反射率约100％的作为反射层的像素电极群、作为空间光调制层的液晶层、取向膜、ITO(氧化铟锡：Indium Tin Oxide)电极、保护玻璃。该像素电极群按照在作为光纤端口群110、120的排列方向的Z轴方向上排列大量的像素电极的方式构成。因此，作为优选，以使分别入射LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的信号光的射束形状(参照图3的虚线部分)沿Z轴方向变长的方式，设定聚光透镜6和光路操作部5的位置关系。由此，能够使有助于该信号光的衍射的像素电极的数量更多，因此能够进一步增大衍射效率。另外，通过减小LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的各像素宽度，能够使邻接像素问的相位差缩小，由此，能够抑制每个LCOS的衍射角扩展。

其次，对于上述的光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的光路进行说明。首先，一边参照图1，一边对于从光纤端口群110、120的排列方向(以下，称为端口排列方向)即Z轴方向观看的光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的光路进行说明。

对于多个光输入/输出端口1、2所输入/输出的各信号光L1～L5、L11～L15的光路(以下，称为输入/输出光路)，从Z轴方向看，为图1的实线箭头和虚线箭头所示这样的光路。以下，参照图1说明的输入/输出光路是从Z轴方向观看到的。

如图1所示，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，从Z轴方向看大体上重叠。另一方面，在波长色散元件8和聚光透镜6之间，这些各输入/输出光路，在X轴方向上，即波长色散元件8的波长色散方向上形成规定的角度而相互非平行。在此，这些各输入/输出光路，如图1所示，与波长色散元件8的大致中央部分交叉。另外，波长色散元件8和聚光透镜6之间的各输入/输出光路，处于以聚光透镜6的光轴6a为中心而大致线对称的位置关系。

接着，一边参照图2，一边对于从与光纤端口群110、120的端口排列方向垂直的方向即X轴方向看的光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的输入/输出光路进行说明。以下，参照图2说明的输入/输出光路是从X轴方向观看到的。

如图2的实线箭头和虚线箭头所示，相对于聚光透镜6之多个光输入/输出端口1、2侧的各光输入/输出光路，从与光纤端口群110、120的端口排列方向垂直的方向(X轴方向)看，在相同的光纤端口群内的各光纤端口问为平行，并且，在不同的光纤端口群彼此的各光纤端口问为非平行。即，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在一方的光纤端口群110内的各光纤端口111～115问为平行，另外，在另一方的光纤端口群120内的各光纤端口121～125问为平行。此外，这些各输入/输出光路，在不同的光纤端口群110、120彼此的各光纤端口111～115与各光纤端口121～125之间为非平行。

另外，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，如图2所示，在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的区域，不会从歪像光学系统7和波长色散元件8强烈地受到Z轴方向的光学性的影响。即，在该区域内，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路上的信号光L1～L5、L11～L15，几乎不会经由歪像光学系统7或波长色散元件8在Z轴方向上发生折射或衍射。

此外，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路之中的、光纤端口群110所对应的输入/输出光路和光纤端口群120所对应的输入/输出光路，如图2所示，在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的空间相互交叉。具体来说，分别从多个光输入/输出端口1、2之中的互不相同的两个光纤端口群110、120输入的各光的光路，在聚光透镜6的焦点邻域相互交叉。还有，在本实施方式1中，在该聚光透镜6的焦点邻域配置有波长色散元件8。即，这些各光的光路，如图2所示，在波长色散元件8的邻域相互交叉。

形成以上这样的各输入／输出光路的两个光输入／输出端口1、2彼此的相对的配置，是考虑各输入／输出光路的交叉位置和光路操作部5的成像点间的隔离距离d(参照图3)等而设定的。具体来说，如图2所示，光输入／输出端口1、2，按照使准直透镜群116、126的各光轴和聚光透镜6的光轴6a在光输入／输出端口1、2和光路操作部5之间交叉的方式，朝向该光轴6a倾斜。这种情况下，光输入／输出端口1、2的各光纤端口群110、120彼此相互非平行，在与Z轴方向平行的面内形成规定的角度θ1。该光纤端口群110、120彼此的夹角θ1，其设定既考虑了光输入／输出端口1、2和聚光透镜6和光路操作部5的各相对位置关系，又使隔离距离d达到规定值以上。通过调整该角度θ1，隔离距离d被设定为充分的距离，以防止输入到光路操作部5的来自光纤端口群110的光和来自光纤端口群120的光的干涉。

特别是，光纤端口群110、120以聚光透镜6的光轴6a为中心而相互线对称地配置时，光纤端口群110、120各自相对于该光轴6a为非平行且形成规定的角度(以下，称为偏斜角)。这种情况下，偏斜角θ是光纤端口群110、120彼此的夹角θ1(参照图2)的1／2倍。使用这样的偏斜角θ和聚光透镜6的焦距f，上述的成像点间的隔离距离d由下式(1)表示。

d=2×f×tanθ…(1)

即，偏斜角θ以满足基于该式(1)的下式(2)的方式设定即可。

θ=arctan{d／(2×f)}…(2)

以上，如所说明的，在本发明的实施方式1中，以如下方式构成：在互不相同的两个光输入／输出端口，分别设置将光输入或输出的光纤端口群；按光输入／输出端口对于光纤端口群进行分组，一方的光输入／输出端口的光纤端口群所对应的光路切换部、和另一方的光输入／输出端口的光纤端口群所对应的光路切换部被设置于光路操作部；通过这两个光路切换部按各光输入／输出端口，将从光纤端口群内的输入端口输入的光的光路切换成朝向相同的光纤端口群内的输出端口的光路；通过将从光输入／输出端口侧输入的光按光纤端口群进行划分并会聚到光路切换部的聚光透镜，使这两个光输入／输出端口和光路操作部得以光学性的耦合。另外，其构成方式为，从与互不相同的光纤端口群的端口排列方向垂直的方向看，使相同的光纤端口群内的各光纤端口彼此相互平行，并且，使不同的光纤端口群间的各光纤端口彼此相互非平行，使相对于聚光透镜之两个光输入／输出端口侧的各输入／输出光路，在相同的光纤端口群内的各光纤端口间为平行，并且，在不同的光纤端口群彼此的各光纤端口间为非平行。

因此，能够将在光输入／输出端口和光路操作部之间所形成的各光路占据的空间抑制在所需最小限度，由此，能够抑制各光开关功能共用的各种光学零件的大型化。另外，能够以上述的光路操作部和聚光透镜为首，将歪像光学系统和波长色散元件等、一个光开关功能(含波长选择光开关功能)所需的各种光学零件，在一方的光输入／输出端口侧的光开关功能和另一方的光输入／输出端口侧的光开关功能中共用。由此，能够抑制所需要的光学零件的件数增加，特别是即使在构成2in1波长选择开关时，也不需要使用具有特殊的光学特性的特殊形状的光学零件。以上的结果是，能够抑制光开关的装置规模的大型化和成本增加，并且通过简易的光开关构成就能够使光输入／输出的端口数(例如光纤端口数)增大。

另外，在本发明的实施方式1中，使互不相同的两个光输入／输出端口朝向聚光透镜的光轴倾斜。因此，通过调整这两个光输入／输出端口的各光轴和聚光透镜的光轴所分别形成的角度，能够轻易地减小在光输入／输出端口和光路操作部之间的各光路占据的空间，其结果是，能够促进光开关的装置规模的小型化和成本削减。

此外，因为在聚光透镜的焦点邻域，使从互不相同的两个光纤端口群分别输入的各光的光路交叉，所以能够更容易地抑制聚光透镜的大型化。另外，通过在其焦点邻域配置波长色散元件，使从各光纤端口群输入到波长色散元件的各光的光点容易定位于波长色散元件的规定的中心轴(与Z轴平行的中心轴)上。其结果是，能够使入射光路操作部的波长色散后的光的光点位置稳定，由此，能够抑制光路操作部的大型化。根据以上，能够进一步抑制光开关的装置规模的大型化和成本增加。

(实施方式2)

接下来，对于本发明的实施方式2进行说明。在上述的实施方式1中，由一对变形棱镜7a、7b即变形棱镜对，构成歪像光学系统7，而在本实施方式2中，由多个柱面透镜构成歪像光学系统。

首先，对于本发明的实施方式2的光开关的构成进行说明。图4是表示本发明的实施方式2的光开关的一个构成例的模式图。图4中图示了从XYZ坐标系的Z轴方向正指向看本实施方式2的光开关。图5是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图4所示的光开关的图。如图4、5所示，本实施方式2的光开关20具备柱面透镜26～28，以之取代上述实施方式1的光开关10的聚光透镜6和歪像光学系统7。另外，光开关20的光输入／输出端口1、2，从Z轴方向看，配置在与柱面透镜26的光轴26a大体平行的面内。其他的构成与实施方式1相同，在相同构成部分附加相同符号。

就柱面透镜26而言，将从多个光输入／输出端口1、2侧输入的光，按光纤端口群110、120会聚到多个光路切换部5a、5b；且将从多个光路切换部5a、5b侧输入的光，按光纤端口群110、120光学性地耦合到多个光输入／输出端口1、2，由此，作为使多个光输入／输出端口1、2和光路操作部5得以光学性地耦合的聚光透镜发挥功能。具体来说，柱面透镜26只在Z轴方向具有聚光特性，且被配置在光输入／输出端口1、2和波长色散元件8之间。柱面透镜26将来自光纤端口群110的光会聚到一方的光路切换部5a、且将来自光纤端口群120的光会聚到另一方的光路切换部5b。这种情况下，柱面透镜26如图5所示在与Z轴方向(即端口排列方向)平行的面内聚光。另一方面，柱面透镜26如图4所示在与X轴方向平行的面内不聚光。还有，这样的柱面透镜26的焦点的位置，优选与光路操作部5的位置大体一致。

就柱面透镜27、28而言，双方均只在X轴方向具有聚光特性。柱面透镜27配置在多个光输入／输出端口1、2和柱面透镜26之间，且使从这些多个光输入端口1、2输入的各光，在与端口排列方向(Z轴方向)垂直的面内会聚。另一方面，柱面透镜28配置在波长色散元件8和光路操作部5之间，使从柱面透镜26侧(具体来说是从波长色散元件8)输入的各光，朝向光路操作部5、且在与端口排列方向垂直的面内会聚。还有，这两个柱面透镜27、28双方均在与X轴方向垂直的面内不聚光。

在此，由上述3个柱面透镜26、27、28，构成将从多个光输入／输出端口1、2输入的各光的射束形状整形为椭圆形状的歪像光学系统。这样的柱面透镜26～28构成的歪像光学系统，具有对于与端口排列方向垂直的方向(X轴方向)缩小来自光输入／输出端口1、2的各光的射束形状的功能。另外，该柱面透镜26～28形成的歪像光学系统，具有对于X轴方向放大从光路操作部5侧输入的光的射束形状的功能。还有，柱面透镜26具有单一的光轴26a。柱面透镜27、28分别优选以使其光轴与柱面透镜26的光轴26a大体一致的方式配置。

在具有上述构成的光开关20中，与实施方式1的光开关10一样，光纤端口群110的光纤端口113和光纤端口群120的光纤端口123，作为将光从外部输入的Com端口而设定。另外，光纤端口群110之中的其余4个光纤端口111、112、114、115，和光纤端口群120之中的其余4个光纤端口121、122、124、125，被作为向外部输出光的光纤端口而设定。这样的光开关20，与实施方式1的情况一样，能够进行一方的光输入／输出端口1侧的光开关动作、和另一方的光输入／输出端口2侧的光开关动作。即，光开关20，作为按光输入／输出端口而不同的1×4的光开关功能在一个装置内具备两个的2in1光开关而发挥功能。

特别是，从光纤端口113输入的信号光是含有波长互不相同的4个信号光的4信道的WDM信号光时，光开关20与实施方式1的情况一样，能够进行一方的光输入／输出端口1侧的波长选择光开关动作、和另一方的光输入／输出端口2侧的波长选择光开关动作。这种情况下，光开关20作为2in1波长选择光开关发挥功能，即，按光输入／输出端口而不同的1×4的波长选择光开关功能在一个装置内具备两个。

其次，一边参照图4、5，一边对于光开关20的动作进行说明。还有，以下，说明光开关20具备的两个光输入／输出端口1、2之中一方的光输入／输出端口1侧的光开关动作，之后，说明另一方的光输入／输出端口2侧的光开关动作，但这两个光开关动作相互独立进行。即，这两个光开关动作，在光输入／输出端口1和光输入／输出端口2之间按随机顺序进行。

首先，若从外部向光纤端口113输入波长λ1的信号光L1，则准直透镜群116使该输入的信号光L1成为射束形状近圆形的大致平行光。其次，柱面透镜27沿X轴方向放大作为该近平行光的信号光L1的射束形状。接着，柱面透镜26使来自该柱面透镜27的信号光L1以与实施方式1的聚光透镜6一样的方式朝向光路操作部5的光路切换部5a会聚。接着，波长色散元件8，使来自该柱面透镜26的信号光L1以波长λ1所对应的衍射角发生衍射。其后，柱面透镜28一边使该衍射了的信号光L1的射束形状沿X轴方向缩小、一边朝向光路切换部5a会聚该信号光L1。在此，入射到该光路切换部5a的信号光L1的射束形状，在3个柱面透镜26～28的作用下，以与实施方式1的情况一样的方式被整形为椭圆形状。光路操作部5以与实施方式1的情况一样的方式，在光路切换部5a的作用下，将该信号光L1作为波长λ1的信号光L2输出(反射)。柱面透镜28一边将来自该光路切换部5a的信号光L2的射束形状沿X轴方向放大、一边朝向波长色散元件8使该信号光L2靠近柱面透镜26的光轴26a而进行聚光。还有，在图4中，光路切换前后的信号光L1和信号光L2的各光路大致重叠。

其次，波长色散元件8对于从柱面透镜28输入的信号光L2再次衍射。接着，柱面透镜26使该衍射了的信号光L2朝向光输入／输出端口1并通过、且使其光路与信号光L1的光路平行。之后，柱面透镜27一边使来自柱面透镜26的信号光L2的射束形状沿X轴方向缩小、一边将该信号光L2朝向光输入／输出端口1输出。这种情况下，柱面透镜27如图5所示，维持信号光L1的光路和信号光L2的光路的平行关系。在此，入射到该光输入／输出端口1的信号光L2的射束形状，在3个柱面透镜26～28的作用下，以与实施方式1的情况一样的方式从椭圆形状恢复成近圆形。其后，信号光L2，以与实施方式1的情况一样的方式，通过准直透镜群116，耦合到分配给波长λ1的光纤端口111，从光纤端口111输出到外部。

如上，光开关20能够将从光输入／输出端口1侧的作为Com端口的光纤端口113输入的信号光的光路，切换成到达被分配给该波长λ1的光纤端口111(相同的光输入／输出端口1侧的输出端口)的光路。

另外，如果从外部输入到光纤端口113的信号光L1的波长是λ2、λ3或λ4，则信号光L1与上述的波长λ1的情况一样，在通过柱面透镜27等之后，到达柱面透镜26。柱面透镜26，一边朝向光路切换部5a之中的、该信号光L1的波长所对应的LCOS部分使信号光L1会聚，一边向波长色散元件8输入信号光L1。波长色散元件8以该信号光L1的波长(λ2、λ3或λ4)所对应的衍射角使信号光L1发生衍射。该衍射后的信号光L1通过柱面透镜28，到达光路操作部5。光路操作部5以与实施方式1的情况一样的方式，借助光路切换部5a之中的信号光L1的波长所对应的LCOS部分的作用，来操作光路。即，光路切换部5a，如上述，将波长λ2的信号光L1的光路切换成波长λ2的信号光L3的光路，或将波长λ3的信号光L1的光路切换成波长λ3的信号光L4的光路，或将波长λ4的信号光L1的光路切换成波长λ4的信号光L5的光路。

该光路切换后的信号光(即信号光L3～L5的任意一个)，与上述的波长λ1的情况一样，依次通过柱面透镜28、波长色散元件8、柱面透镜26、柱面透镜27和准直透镜群116。其后，波长λ2的信号光L3，从分配给波长λ2的光纤端口112输出到外部；波长λ3的信号光L4，从分配给波长λ3的光纤端口114被输出到外部；波长λ4的信号光L5，从分配给波长λ4的光纤端口115输出到外部。

特别是，从外部输入到光纤端口113的信号光L1是含有波长λ1、λ2、λ3、λ4的信号光的4信道的WDM信号光时，该WDM信号光的光路，与上述的波长λ1～λ4的各信号光的情况一样，被切换成波长λ1的信号光L2的光路、波长λ2的信号光L3的光路、波长λ3的信号光L4的光路、波长λ4的信号光L5的光路。之后，来自该WDM信号光的各信号光L2～L5，分别从分配给各波长λ1、λ2、λ3、λ4的光纤端口111、112、114、115输出到外部。如此，光开关20中，就光输入／输出端口1而言，能够实现按波长进行选择的预期光路的切换。

另一方面，就光输入／输出端口2而言，也进行与上述光输入／输出端口1的情况大致一样的光开关动作。即，若从外部向光纤端口123输入波长λ11的信号光L11，则准直透镜群126使该输入的信号光L11成为射束形状近圆形的大致平行光。接着，柱面透镜27将该近平行光的信号光L11的射束形状沿X轴方向放大。接着，柱面透镜26使来自该柱面透镜27的信号光L11以与实施方式1的聚光透镜6一样的方式，朝向光路操作部5的光路切换部5b会聚。接着，波长色散元件8使来自该柱面透镜26的信号光L11以波长λ11所对应的衍射角发生衍射。其后，柱面透镜28一边使该衍射了的信号光L11的射束形状沿X轴方向缩小、一边朝向光路切换部5b会聚该信号光L11。在此，入射到该光路切换部5b的信号光L11的射束形状，在3个柱面透镜26～28的作用下，以与实施方式1的情况一样的方式被整形为椭圆形状。还有，共焦光学系统的情况下，像倍率m由两个透镜的焦距的比决定。因此，通过使柱面透镜27的焦距比柱面透镜28的焦距长，可以缩小X轴方向的射束。光路操作部5以与实施方式1的情况一样的方式，在光路切换部5b的作用下，将该信号光L11作为波长λ11的信号光L12输出。柱面透镜28一边将来自该光路切换部5b的信号光L12的射束形状沿X轴方向放大，一边朝向波长色散元件8使该信号光L12靠近柱面透镜26的光轴26a而进行聚光。还有，在图4中，光路切换前后的信号光L11和信号光L12的各光路大致重叠。

其次，波长色散元件8将从柱面透镜28输入的信号光L12再次衍射。接着，柱面透镜26使该衍射的信号光L12朝向光输入／输出端口2通过、且使其光路与信号光L11的光路平行。之后，柱面透镜27一边将来自柱面透镜26的信号光L12的射束形状沿X轴方向缩小，一边将该信号光L12朝向光输入／输出端口2输出。这种情况下，柱面透镜27如图5所示，维持信号光L11的光路和信号光L12的光路的平行关系。在此，入射到该光输入／输出端口2的信号光L12的射束形状，在3个柱面透镜26～28的作用下，以与实施方式1的情况一样的方式从椭圆形状恢复成近圆形。其后，信号光L12以与实施方式1的情况一样的方式，通过准直透镜群126、且被耦合到分配给波长λ11的光纤端口121、并从光纤端口121输出到外部。

如上，光开关20能够将从光输入／输出端口2侧的作为Com端口的光纤端口123输入的信号光的光路，切换成到达被分配给该波长λ11的光纤端口121(相同的光输入／输出端口2侧的输出端口)的光路。

另外，如果从外部输入到光纤端口123的信号光L11的波长是λ2、λ3或λ4，则信号光L11以与上述的波长λ11的情况一样的方式，在通过柱面透镜27等之后，到达柱面透镜26。柱面透镜26一边朝向光路切换部5b之中的该信号光L11的波长所对应的LCOS部分使信号光L11会聚、一边向波长色散元件8输入信号光L11。波长色散元件8以该信号光L11的波长(λ12、λ13、或λ14)所对应的衍射角使信号光L11发生衍射。该衍射后的信号光L11通过柱面透镜28、到达光路操作部5。光路操作部5以与实施方式1的情况一样的方式，利用光路切换部5b之中的信号光L11的波长所对应的LCOS部分的作用，来操作光路。即，光路切换部5b如上述，将波长λ12的信号光L11的光路切换为波长λ12的信号光L13的光路，或将波长λ13的信号光L11的光路切换为波长λ13的信号光L14的光路，或将波长λ14的信号光L11的光路切换为波长λ14的信号光L15的光路。

该光路切换后的信号光(即信号光L13～L15的任意一个)，以与上述的波长λ11的情况一样的方式，依次通过柱面透镜28、波长色散元件8、柱面透镜26、柱面透镜27和准直透镜群126。之后，波长λ12的信号光L13，从分配给波长λ12的光纤端口122输出到外部；波长λ13的信号光L14，从分配给波长λ13的光纤端口124输出到外部；波长λ14的信号光L15，从分配给波长λ14的光纤端口125输出到外部。

特别是，从外部输入到光纤端口123的信号光L11是含有波长λ11、λ12、λ13、λ14的信号光的4信道的WDM信号光时，该WDM信号光的光路，以与上述的波长λ1～λ4的各信号光的情况一样的方式，被切换为波长λ11的信号光L12的光路、波长λ12的信号光L13的光路、波长λ13的信号光L14的光路、波长λ14的信号光L15的光路。其后，来自该WDM信号光的各信号光L12～L15，分别从被分配给各波长λ11、λ12、λ13、λ14的光纤端口121、122、124、125输出到外部。如此，光开关20中，就光输入／输出端口2而言，能够实现按波长进行选择的预期光路的切换。

接着，对于在上述的光输入／输出端口1、2与发挥实施方式1的聚光透镜6大致同样功能的柱面透镜26之间的光路进行说明。首先，一边参照图4，一边对于在从端口排列方向即Z轴方向看到的光输入／输出端口1、2和柱面透镜26之间的光路进行说明。以下，参照图4说明的输入／输出光路是从Z轴方向看到的。

如图4的实线箭头和虚线箭头所示，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在光输入/输出端口1、2和柱面透镜26之间大体上重叠，例如，与柱面透镜26的光轴26a大致平行。

接下来，一边参照图5，一边对于在从光纤端口群110、120的端口排列方向垂直的方向即X轴方向观看的光输入/输出端口1、2与柱面透镜26之间的输入/输出光路进行说明。以下，参照图5说明的输入/输出光路是从X轴方向观看到的。

如图5的实线箭头和虚线箭头所示，相对于柱面透镜26之多个光输入/输出端口1、2侧的各光输入/输出光路，从与光纤端口群110、120的端口排列方向垂直的方向(X轴方向)看，在相同的光纤端口群内的各光纤端口间为平行，并且在不同的光纤端口群彼此的各光纤端口间为非平行。即，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在一方的光纤端口群110内的各光纤端口111～115间为平行，另外，在另一方的光纤端口群120内的各光纤端口121～125间为平行。此外，这些各输入/输出光路，在不同的光纤端口群110、120彼此的各光纤端口111～115与各光纤端口121～125之间为非平行。

另外，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，如图5所示，在光输入/输出端口1、2和柱面透镜26之间的区域，不会从作为歪像光学系统的一构成部的柱面透镜27强烈地受到Z轴方向的光学性的影响。即，在该区域内，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路上的信号光L1～L5、L11～L15，几乎不会经由柱面透镜27在Z轴方向上发生折射。

此外，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路之中的、光纤端口群110所对应的输入/输出光路和光纤端口群120所对应的输入/输出光路，如图5所示，在光输入/输出端口1、2和柱面透镜26之间的空间中相互交叉。具体来说，分别从多个光输入/输出端口1、2之中的互不相同的两个光纤端口群110、120输入的各光的光路，在柱面透镜26的焦点邻域相互交叉。

形成上述这样的各输入/输出光路的两个光输入/输出端口1、2之间的相对的配置，与实施方式1的情况一样，是考虑各输入/输出光路的交叉位置和光路操作部5的成像点间的隔离距离d(参照图3)等而设定的。这种情况下，只在端口排列方向具有聚光特性的柱面透镜26，被认为是与实施方式1中的聚光透镜6大体一样的聚光透镜。

以上，如所说明的，在本发明的实施方式2中，其构成方式为：将端口排列方向具有聚光特性的柱面透镜、和与端口排列方向垂直的方向(例如上述的波长色散方向)具有聚光特性的柱面透镜多个组合，构成将光的射束形状整形为椭圆形状的歪像光学系统，利用该歪像光学系统之中的在端口排列方向具有聚光特性的柱面透镜，将从多个光输入/输出端口侧输入的光按光纤端口群会聚到多个光路切换部，使这些多个光输入/输出端口和光路操作部得以光学性的耦合，其他构成则与实施方式1同样。因此，能够抑制构成歪像光学系统的柱面透镜的大型化和零件件数，并且，使用由柱面透镜形成的歪像光学系统，能够容易地构成与上述实施方式1的情况享有同样作用效果的光开关。

(实施方式3)

接下来，对于本发明的实施方式3进行说明。在上述实施方式1、2中，在与端口排列方向平行的同一面内配置光输入/输出端口1、2，而在本实施方式3中，则在与端口排列方向平行的不同面内配置光输入/输出端口1、2。

图6是表示本发明的实施方式3的光开关的一个构成例的模式图。图6中图示从XYZ坐标系的Z轴方向正指向观看本实施方式3的光开关。图7是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图6所示的光开关的图。如图6、7所示，本实施方式3的光开关30的光输入/输出端口1、2，沿着端口排列方向(即Z轴方向)配置两列，以之取代上述实施方式1、2所例示的一列配置。其他的构成与实施方式1相同，在同一构成部分附加相同符号。

在本实施方式3中，光输入/输出端口1、2，如图6、7所示，沿着Z轴方向配置成两列。这种情况下，光输入/输出端口1、2，如图6所示，从Z轴方向看，相互非平行。即，光输入/输出端口1的光纤端口群110和光输入/输出端口2的光纤端口群120，从Z轴方向看相互非平行，形成规定的角度θ2(参照图6)。在这样的互不相同的光纤端口群110、120间，光纤端口111～115和光纤端口121～125，在与Z轴方向垂直的面内(例如XY平面内)形成角度θ2。另外，光输入/输出端口1、2，如图6所示，相对于聚光透镜6的光轴6a，从Z轴方向看为非平行，分别形成规定的角度。另一方面，这两个光输入/输出端口1、2，沿着与端口排列方向垂直的方向(即X轴方向)配置。例如，如图7所示，在光输入/输出端口1、2之中的、光纤端口群110、120的一部分，以在X轴方向上重叠的方式排列。

还有，本实施方式3的光输入/输出端口1、2的配置，除了上述的两列配置以外，与实施方式1的情况一样。例如，光纤端口群110、120内的各光纤端口111～115、121～125，从X轴方向看，在相同的端口群内相互平行，并且，在不同的端口群间相互非平行，在与Z轴方向平行的面内形成角度θ1。

接下来，对于本实施方式3的在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的输入/输出光路进行说明。首先，一边参照图6，一边对于从端口排列方向(即Z轴方向)看到的光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的输入/输出光路进行说明。

光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，从Z轴方向看，为图6的实线箭头和虚线箭头所示这样的光路。即，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在光输入/输出端口1、2和变形棱镜7a之间，相互非平行而形成角度θ2。另外，就这些各输入/输出光路而言，从光输入/输出端口1、2侧朝向波长色散元件8侧每通过变形棱镜7a、7b，都会使角度θ2减小。例如，变形棱镜7a、7b间的各输入/输出光路的夹角，成为角度θ2除以变形棱镜7a的像倍率m的值(＝(θ2)/m)。如此，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，一边减少互相形成的角度θ2一边到达波长色散元件8。还有，在变形棱镜7b和波长色散元件8之间，此各输入/输出光路的夹角θ2大体上近似于零值。另外，此各输入/输出光路，以与上述实施方式1的情况大致一样的方式，与波长色散元件8的大致中央部分交叉。

还有，本实施方式3的从Z轴方向观看的光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在波长色散元件8和聚光透镜6之间，与实施方式1的情况一样。另外，光输入/输出端口1、2和变形棱镜7a、7b，以使各输入/输出光路在波长色散元件8中相互交叉的方式，设定相对位置关系(例如光对变形棱镜7a的入射位置和入射角度等)。另一方面，在聚光透镜6和光路操作部5之间，各输入/输出光路分别沿着相互错开的路径行进。因此，该各输入/输出光路的光被会聚到光路操作部5的光路切换部5a、5b时，此各聚光位置在X轴方向有一些(例如数像素左右)偏离。

其次，一边参照图7，一边对于在从端口排列方向垂直的方向即X轴方向看到的光输入/输出端口1、2与聚光透镜6之间的输入/输出光路进行说明。以下，参照图7说明的输入/输出光路，是从X轴方向看到的。

如图7的实线箭头和虚线箭头所示，实施方式3的相对于聚光透镜6之多个光输入/输出端口1、2侧的各光输入/输出光路，以与实施方式1的情况一样的方式，从X轴方看，在相同的光纤端口群内的各光纤端口间为平行，并且在不同的光纤端口群彼此的各光纤端口间为非平行。另外，这些光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，如图7所示，在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的区域，与实施方式1的情况一样，不会从歪像光学系统7和波长色散元件8强烈受到Z轴方向的光学性的影响。此外，这些光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路之中的、光纤端口群110所对应的输入/输出光路和光纤端口群120的对应的输入/输出光路，与实施方式1的情况大体一样，在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间的空间相互交叉。

在此，本实施方式3的光输入/输出端口1、2，如上述，沿着Z轴方向配置成两列。这样的光输入/输出端口1、2以与实施方式1的情况一样的方式互相形成角度θ1时，光纤端口群110的各输入/输出光路和光纤端口群120的各输入/输出光路，如图7所示，与实施方式1的情况相比，在更靠光输入/输出端口1、2的位置交叉。在此各输入/输出光路的交叉位置邻域配置波长色散元件8，在此波长色散元件8和光输入/输出端口1、2之间配置歪像光学系统7。另外，在可以使由该波长色散元件8进行了波长色散的各光入射的位置配置聚光透镜6，在该聚光透镜6的焦点邻域配置光路操作部5。通过这样的配置，能够使光输入/输出端口1、2和光路操作部5之间的各输入/输出光路，相比实施方式1更短。

还有，本实施方式3的光开关30，与实施方式1的情况一样，能够分别进行使用了光输入/输出端口1的光开关动作、和使用了光输入/输出端口2的光开关动作。即，该光开关20，与实施方式1的光开关10一样，作为按光输入/输出端口而不同的1×4的光开关功能在一个装置内具备两个的2inl光开关而发挥功能。特别是含有互不相同的波长的信号光的4信道的WDM信号光被输入时，光开关30与实施方式1的光开关10同样，作为2inl波长选择光开关发挥功能，即，按光输入/输出端口而不同的1×4的波长选择光开关功能在一个装置内具备两个。

以上，如说明的，在本发明的实施方式3中，将按光输入/输出端口而不同的各光纤端口群沿着端口排列方向排成两列，其他构成与实施方式1一样。因此，互不相同的各光输入/输出端口的配置的自由度增加，并且能够使互不相同的分组的各光纤端口群的至少一部分在相对于端口排列方向垂直的方向上重叠，如此来排列此各光纤端口群。由此，能够缩短光输入/输出端口和光路操作部之间的各输入/输出光路，并且通过调整此各光纤端口群彼此的夹角，能够使光输入/输出端口和光路操作部之间的各输入/输出光路占据的空间得以更容易地减小。以上的结果是，能够享有与上述实施方式1的情况同样的作用效果，并且能够更简易地使光输入/输出的端口数增大，并且，能够进一步促进光开关的装置规模的小型化和成本削减。

(实施方式4)

接下来，对于本发明的实施方式4进行说明。在上述实施方式1～3中，例示的是在一个装置内具有互不相同的两个光开关功能的2inl光开关，而在本实施方式4中，则构成在一个装置内具有互不相同的3个光开关功能的3inl光开关。

图8是表示本发明的实施方式4的光开关的一个构成例的模式图。图8中图示的是从XYZ坐标系的Z轴方向正指向观看本实施方式4的光开关。图9是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图8所示的光开关的图。如图8、9所示，本实施方式4的光开关40具备光路操作部45，以之取代上述实施方式1的光开关10的光路操作部5，此外，还具备与上述光输入/输出端口1、2不同的光输入/输出端口3。另外，在此光开关40中，互不相同的3个光输入/输出端口1、2、3，沿着端口排列方向即Z轴方向配置成三列。其他的构成与实施方式1相同，对同一构成部分附加相同符号。

多个光输入/输出端口1～3，分别具有将光输入或输出的端口群，每个端口群从外部输入光、或向外部输出光。光输入/输出端口3具备：光纤端口群130、由多个准直透镜构成的准直透镜群136、支承光纤端口群130和准直透镜群136的支承部137。光纤端口群130是含有多个光纤端口131～135的光输入/输出的端口群。光纤端口131～135分别使用作为光波导发挥功能的光纤构成。各光纤端口131、132、133、134、135，沿着规定的排列方向即与图9所示的YZ平面平行的方向，以规定的间隔(例如等间隔)排列。特别是各光纤端口131、132、133、134、135，如图9所示，沿着光输入/输出端口1、2、3的端口排列方向即Z轴方向排列。

就准直透镜群136而言，其由以与各光纤端口131～135对应的方式所配置的准直透镜构成。准直透镜群136具有的功能是，使从各光纤端口131～135输出的光成为平行光、或者使输入的平行光会聚到各光纤端口131～135使之耦合。

在此，光输入/输出端口1～3，如图8、9所示，沿着端口排列方向(Z轴方向)排成三列。在这样的光输入/输出端口1～3中，光纤端口群110、光纤端口群120和光纤端口群130，按光输入/输出端口1～3被分组，沿着Z轴方向被排列成三列。另外，光输入/输出端口1～3，如图8所示，从Z轴方向看为相互非平行。即，光输入/输出端口1的光纤端口群110和光输入/输出端口3的光纤端口群130，从Z轴方向看，相互非平行而形成规定的角度θ3。光输入/输出端口3的光纤端口群130和光输入/输出端口2的光纤端口群120，从Z轴方向看，相互非平行而形成规定的角度θ4。在这样的互不相同的光纤端口群110、120、130间，光纤端口111～115和光纤端口131～135，在与Z轴方向垂直的面内(例如XY平面内)形成角度θ3，光纤端口131～135和光纤端口121～125，在与Z轴方向垂直的面内形成角度θ4。还有，角度θ3、θ4，与上述实施方式3的情况一样，从光输入/输出端口1～3侧每通过变形棱镜7a、7b就变小，在变形棱镜7b和波长色散元件8之间大致近似于零值。

另外，在互不相同的3个光输入/输出端口1～3中，光纤端口群110～130内的各光纤端口111～115、121～125、131～135，从与该端口排列方向垂直的方向(X轴方向)看，在相同的端口群内互相平行，并且在不同的端口群间相互非平行。具体来说，如图9所示，相同的光纤端口群130所属的各光纤端口131～135之间相互平行。另一方面，在不同的光纤端口群110、130间，各光纤端口111～115和各光纤端口131～135，如图9所示，相互非平行，在与端口排列方向(Z轴方向)平行的面内形成规定的角度。例如，光纤端口群110之中的光纤端口111，如图9所示，相对于光纤端口群130内的各光纤端口131～135为非平行，在与Z轴方向平行的面内与各光纤端口131～135形成角度θ11。这在其余的光纤端口112～115、131～135中也同样。另外，在不同的光纤端口群120、130间，各光纤端口121～125和各光纤端口131～135，如图9所示，相互非平行，在与端口排列方向(Z轴方向)平行的面内形成规定的角度。例如，光纤端口群120之中的光纤端口125，如图9所示，相对于光纤端口群130内的各光纤端口131～135为非平行，在与Z轴方向平行的面内与各光纤端口131～135形成角度θ12。这在其余的光纤端口121～124、131～135中也同样。

此外，这3个光输入/输出端口1～3之中的至少一部分，沿着与端口排列方向垂直的方向(即X轴方向)配置。例如，如图9所示，光输入/输出端口1～3之中的、光纤端口群130其排列方式为，在X轴方向上与光纤端口群110、120的一部分重叠。

还有，上述光纤端口111～115、121～125、131～135，按光输入/输出端口1～3，从外部输入光(例如波长1520～1620nm的光通信用的信号光)或向外部输出光。这3个光输入/输出端口1～3之中的光输入/输出端口1、2的各光纤端口群110、120的配置，与上述实施方式1的情况一样。另外，在本实施方式4中，光输入/输出端口3，从X轴方向和Z轴方向的任意一个方向看，都是以相对于聚光透镜6的光轴6a平行的方式配置。即，光纤端口群130的各光纤端口131～135，从X轴方向和Z轴方向的任意一个方向看，相对于聚光透镜6的光轴6a都大体平行。在这样的光纤端口群130中，例如，其中央的光纤端口133以与该光轴6a大体一致的方式配置。

就光路操作部45而言，其具有将所输入的光的光路进行切换的多个光路切换部5a、5b、5c，且按各光输入/输出端口1～3对从输入端口至输出端口的光的光路进行操作。光路切换部5a、5b、5c，如图9所示，按互不相同的光输入/输出端口1、2、3在Z轴方向上分离配置。图10是表示本实施方式4的多个光路切换部的一个构成例的模式图。如图10所示，光路切换部5c由沿着X轴方向排列的多个LCOS5c-1、5c-2、5c-3、5c-4构成。还有，光路操作部45的光路切换部5a、5b，与上述实施方式1的情况大体同样地构成。这样的光路切换部5a～5c，以与沿着Z轴方向的光纤端口群110～130的排列对应的方式，设置于光路操作部45。例如图9、10所示，朝向Z轴的正向，顺次定位光路切换部5a、光路切换部5c、光路切换部5b。这种情况下，光纤端口群130所对应的光路切换部5c，配置在光纤端口群110所对应的光路切换部5a和光纤端口群120所对应的光路切换部5b之间。

就具有这样构成的光路切换部5a～5c而言，按各光输入/输出端口1～3，将从光纤端口群110～130之中的任意一个光纤端口群内的输入端口输入的光的光路，切换成朝向该输入端口属于的相同光纤端口群内的输出端口的光路。即，各LCOS5c-1、5c-2、5c-3、5c-4具有的功能是，使从光输入/输出端口3的光纤端口群130内的输入端口输入的光发生衍射，且朝向相同的光纤端口群130内的输出端口输出。还有，光纤端口群130内的输入端口，是光纤端口131～135之中的任意一个；光纤端口群130内的输出端口，是光纤端口131～135之中的除输入端口外的任意一个。另一方面，其余的LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的各功能，与上述实施方式1的情况一样。

在此，从光输入/输出端口1～3侧输入到光路操作部45的各光，在上述的光路切换部5a～5c中以互不干涉的方式，在Z轴方向上分离。例如如图10所示，从光输入/输出端口3侧输入到光路切换部5c的LCOS5c-1的光的成像点P3，相对于从光输入/输出端口1侧输入到光路切换部5a的LCOS5a-1的光的成像点P1、和从光输入/输出端口2侧输入到光路切换部5b的LCOS5b-1的光的成像点P2而充分地分离。即，成像点P3与成像点P1、P2的各隔离距离d，与这些各光的射束点(参照图10的斜线部分)的在Z轴方向的尺寸相比要大得多。还有，成像点P1和成像点P2以夹隔成像点P3的方式充分地分离。以上的结果是，可避免这些各光彼此的干涉。这在其余的LCOS5a-2～5a-4、5b-2～5b-4、5c-2～5c-4中也一样。按照与这样的来自光输入／输出端口1～3侧的各光的成像点对应的方式，将LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4、5c-1～5c-4排列在光路操作部45上。具体来说，聚光透镜6和光路操作部45之间的各输入／输出光路沿着相互错开的路径行进，因此分别会聚到光路切换部5a～5c的各光的聚光位置，与上述实施方式3的情况一样，在X轴方向(波长色散方向)上有一些偏离。与这样的聚光位置的偏移相呼应，LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4、5c-1～5c-4在X轴方向上有一些偏移而分别排列在光路操作部45上。

还有，分别输入LCOS5c-1～5c-4的各光的射束形状，与上述LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4的情况一样，在歪像光学系统7的作用下，被整形为在X轴方向上缩小的椭圆形状(参照图10的斜线部分)。与这样的椭圆形状的各光的宽度W1相比，LCOS5c-1～5c-4的各宽度W2十分大。

在具有上述这样构成的光开关40中，例如，光纤端口群130之中的光纤端口133，作为从外部将光输入的Com端口而设定。还有，光纤端口133，是光纤端口群130中在中央所排列的端口，如图9所示，以与聚光透镜6的光轴6a大体一致的方式配置。另外，光纤端口群130之中的其余4个光纤端口131、132、134、135，作为向外部输出光的光纤端口而设定。还有，光纤端口群110、120的Com端口和输出端口的设定，与上述实施方式1的情况一样。

在此，光开关40能够以如下方式工作，即，在从光输入／输出端口3内的光纤端口133输入规定的波长的信号光时，从在相同的光输入／输出端口3内的光纤端口131、132、134、135之中的分配为这一波长的光纤端口，输出其信号光。另外，光开关40与上述实施方式1同样，从光输入／输出端口1内的光纤端口113输入规定的波长的信号光时，进行使用了光输入／输出端口1的光开关动作；从光输入／输出端口2内的光纤端口123输入规定的波长的信号光时，进行使用了光输入／输出端口2的光开关动作。即，该光开关40作为3inl光开关发挥功能，即，按光输入／输出端口而不同的1×4的光开关功能在一个装置内具备3个。

特别是，从光纤端口133输入的信号光是含有波长互不相同的4个信号光的4信道的WDM信号光时，光开关40能够以如下方式工作，即，从光纤端口131，132，134，135之中分配给各信道的光纤端口，输出WDM信号光所包含的各信道的信号光。另外，光开关40与上述实施方式1同样，从光纤端口113输入的信号光是4信道的WDM信号光时，进行使用了光输入／输出端口1的波长选择光开关动作；从光纤端口123输入的信号光是4信道的WDM信号光时，进行使用了光输入／输出端口2的波长选择光开关动作。这种情况下，光开关40作为3inl波长选择光开关发挥功能，即，按光输入／输出端口而不同的1×4的波长选择光开关功能在一个装置内具备3个。

接下来，一边参照图8～10，一边对于光开关40的动作进行说明。在本实施方式4中，使用了光输入／输出端口1的光开关动作(含波长选择光开关动作)、和使用了光输入／输出端口2的光开关动作(含波长选择光开关动作)，与上述实施方式1同样。因此，以下对于使用了光输入／输出端口3的光开关动作进行说明。还有，这3个光开关动作相互独立进行。即，这3个光开关动作，在光输入／输出端口1～3间按随机顺序进行。

首先，若从外部向光纤端口133输入波长λ21的信号光L21，则准直透镜群136使该输入的信号光L21成为射束形状近圆形的大致平行光。其次，歪像光学系统7将该近平行光的信号光L21的射束形状、沿X轴方向放大而整形为椭圆形。接着，波长色散元件8使该整形后的信号光L21，以波长λ21所对应的衍射角发生衍射。其后，聚光透镜6将该衍射了的信号光L21会聚到光路操作部45的光路切换部5c(详细地说为图10所示的LCOS5c-1)。作为光路切换部5c的一构成部的LCOS5c-1，使该会聚的信号光L21以对应于波长λ21所设定的衍射角发生衍射，由此，将该信号光L21作为波长λ21的信号光L22输出(反射)。聚光透镜6将如此从光路切换部5c输出的信号光L22朝向光输入／输出端口3而通过、并且使其光路与信号光L21的光路平行。还有，光路切换前后的信号光L21和信号光L22的各光路，虽然相互在X轴方向上有一些错开，但在图8中简略化，图示了大体重叠的状态。

其次，波长色散元件8将从聚光透镜6输入的信号光L22再次衍射。接着，歪像光学系统7将信号光L22的射束形状在X轴方向上缩小而使之恢复近圆形、且朝向光输入／输出端口3侧使信号光L22通过。这样的歪像光学系统7和波长色散元件8，例如如图9所示，维持信号光L21的光路和信号光L22的光路的平行关系。其后，信号光L22被输入到准直透镜群136之中的、分配给波长λ21的光纤端口131所对应的准直透镜。该对应的准直透镜将信号光L22会聚而使之耦合到光纤端口131。光纤端口131将如此耦合的光即波长λ21的信号光L22输出到外部。

如上，光开关40，能够将从光输入／输出端口3侧的Com端口即光纤端口133输入的信号光的光路，切换成到达分配给该波长λ21的光纤端口131(相同的光输入／输出端口3侧的输出端口)的光路。

另外，如果从外部输入光纤端口133的信号光L21的波长是λ22、λ23或λ24，则信号光L21与上述波长λ21的情况一样，在通过歪像光学系统7等之后，经由波长色散元件8，以其波长(λ22、λ23或λ24)相应的衍射角被衍射。还有，波长λ21、λ22、λ23、λ24互不相同。该衍射后的信号光L21到达聚光透镜6。聚光透镜6，朝向光路切换部5c之中的该信号光L21的波长所对应的LCOS部分，会聚该信号光L21。即，聚光透镜6将波长λ22的信号光L21会聚到LCOS5c-2，或将波长λ23的信号光L21会聚到LCOS5c-3，或将波长λ24的信号光L21会聚到LCOS5c-4。LCOS5c-2以对应于波长λ22而设定的衍射角使信号光L21发生衍射，将该信号光L21的光路切换为波长λ22的信号光L23的光路。或者，LCOS5c-3以对应于波长λ23而设定的衍射角使信号光L21发生衍射，将该信号光L21的光路切换为波长λ23的信号光L24的光路。或者，LCOS5c-4以对应于波长λ24而设定的衍射角使信号光L21发生衍射，将该信号光L21的光路切换为波长λ24的信号光L25的光路。

该光路切换后的信号光(即信号光L23～L25的任意一个)，与上述波长λ21的情况一样，依次通过聚光透镜6、波长色散元件8、歪像光学系统7和准直透镜群136。该准直透镜通过后的信号光，从光纤端口群130之中的与其波长对应的光纤端口被输出到外部。即，波长λ22的信号光L23，从分配给波长λ22的光纤端口132被输出到外部；波长λ23的信号光L24，从分配给波长λ23的光纤端口134被输出到外部；波长λ24的信号光L25，从分配给波长λ24的光纤端口135被输出到外部。

特别是从外部输入到光纤端口133的信号光L21是含有波长λ21、λ22、λ23、λ24的信号光的4信道的WDM信号光时，该WDM信号光的光路，与上述波长λ21～λ24的各信号光的情况一样，被切换成波长λ21的信号光L22的光路、波长λ22的信号光L23的光路、波长λ23的信号光L24的光路、波长λ24的信号光L25的光路。其后，来自该WDM信号光的各信号光L22～L25，分别从分配给各波长λ21、λ22、λ23、λ24的光纤端口131、132、134、135被输出到外部。如此，光开关40中，就光输入／输出端口3而言，能够实现按波长进行选择的预期的光路切换。

还有，构成上述光路切换部5c的各LCOS5c-1～5c-4(参照图10)，具有与实施方式1所例示的LCOS5a-1～5a-4、5b-1～5b-4同样的公知的构成。因此，优选按照使分别入射LCOS5c-1～5c-4的信号光的射束形状(参照图10的虚线部分)沿Z轴方向变长的方式，设定聚光透镜6和光路操作部45的位置关系。由此，能够使有助于该信号光的衍射的像素电极的数量进一步增多，因此能够进一步增大衍射效率。另外，能够使LCOS5c-1～5c-4的各像素宽度减小，能够使邻接像素间的相位差缩小，由此，能够抑制每个LCOS的衍射角的扩展。

接下来，对于本实施方式4的光输入／输出端口1～3和聚光透镜6之间的输入／输出光路进行说明。还有，在本实施方式4中，光输入／输出端口1、2的各输入／输出光路，与上述实施方式3相同。因此，以下对于光输入／输出端口3的各输入／输出光路进行说明。

首先，一边参照图8，一边对于从端口排列方向(即Z轴方向)看到的光输入／输出端口1～3和聚光透镜6之间的输入／输出光路进行说明。对光输入／输出端口3所输入／输出的各信号光L21～L25的各输入／输出光路，从Z轴方向看，为图8的点线箭头所示这样的光路。以下，参照图8说明的输入／输出光路，是从Z轴方向观看的。

如图8的实线箭头、虚线箭头和点线箭头所示，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，在光输入／输出端口1～3和变形棱镜7a之间的区域，相对于光输入／输出端口1、2的各输入／输出光路为非平行，例如，与聚光透镜6的光轴6a大体平行。具体来说如图8所示，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，相对于光输入／输出端口1的各输入／输出光路形成角度θ3，相对于光输入／输出端口2的各输入／输出光路形成角度θ4。在此，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，与上述实施方式3的情况一样，从光输入／输出端口1～3侧朝向波长色散元件8侧每通过变形棱镜7a、7b，就使角度θ3、θ4减小。光输入／输出端口3的各输入／输出光路，一边如此减小角度θ3、θ4一边到达波长色散元件8，与波长色散元件8的大致中央部分交叉。这种情况下，角度θ3、θ4在变形棱镜7b和波长色散元件8之间大致近似于零值。

另外，在波长色散元件8和聚光透镜6之间，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，在X轴方向即波长色散元件8的波长色散方向上形成规定的角度，相互为非平行。在此，这些各输入／输出光路，如图8所示，与波长色散元件8的大致中央部分交叉。另外，波长色散元件8和聚光透镜6之间的各输入／输出光路，处于以聚光透镜6的光轴6a为中心而大致线对称的位置关系。还有，光输入／输出端口1～3和变形棱镜7a、7b，与上述实施方式3的情况一样，按照使各输入／输出光路在波长色散元件8中相互交叉的方式，设定相对位置关系。另一方面，在聚光透镜6和光路操作部45之间，各输入／输出光路分别沿着相互错开的路径行进。因此，这些各输入／输出光路的光被会聚到光路操作部45的光路切换部5a～5c时，此各聚光位置在X轴方向有一些(例如数像素左右)偏离。

接着，一边参照图9，一边对于在从端口排列方向垂直的方向(即X轴方向)观看的光输入／输出端口1～3和聚光透镜6之间的输入／输出光路进行说明。光输入／输出端口3的各输入／输出光路，从X轴方向看，为图9的点线箭头所示这样的光路。以下，参照图9说明的输入／输出光路，是从X轴方向看到的。

如图9的实线箭头、虚线箭头和点线箭头所示，相对于聚光透镜6之多个光输入／输出端口1～3侧的各光输入／输出光路，从与光纤端口群110～130的端口排列方向垂直的方向(X轴方向)看，在相同的光纤端口群内的各光纤端口间为平行，并且在不同的光纤端口群彼此的各光纤端口间为非平行。即，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，在光纤端口群130内的各光纤端口131～135间为平行。另外，光输入／输出端口1～3的各输入／输出光路，在不同的光纤端口群110、130彼此的各光纤端口111～115和各光纤端口131～135之间为非平行。并且，光输入／输出端口1～3的各输入／输出光路，在不同的光纤端口群120、130彼此的各光纤端口121～125和各光纤端口131～135之间为非平行。

另外，光输入／输出端口3的各输入／输出光路，如图9所示，在光输入／输出端口3和聚光透镜6之间的区域，不会从歪像光学系统7和波长色散元件8强烈受到Z轴方向的光学的影响。即，在该区域内，光输入／输出端口3的各输入／输出光路上的信号光L21～L25，几乎不会经由歪像光学系统7或波长色散元件8在Z轴方向上发生折射或衍射。

此外，光纤端口群110所对应的输入／输出光路、光纤端口群120所对应的输入／输出光路、光纤端口群130所对应的输入／输出光路，如图9所示，在光输入／输出端口1～3和聚光透镜6之间的空间中相互交叉。具体来说，从多个光输入／输出端口1～3之中的互不相同的3个光纤端口群110、120、130所分别输入的各光的光路，在聚光透镜6的焦点邻域相互交叉。还有，在本实施方式4中，在该聚光透镜6的焦点邻域配置有波长色散元件8。即，这些各光的光路，如图9所示，在波长色散元件8的邻域相互交叉。

形成上述这样的各输入／输出光路的3个光输入／输出端口1～3的相对的配置，是考虑到各输入／输出光路的交叉位置和光路操作部45的成像点间的隔离距离d(参照图10)等而设定的。

具体来说，如图9所示，光输入／输出端口1、2，与实施方式1的情况一样，朝向聚光透镜6的光轴6a倾斜；光输入／输出端口3，相对于该光轴6a平行地配置。这种情况下，光输入／输出端口1、3的各光纤端口群110、130彼此相互为非平行，在与Z轴方向平行的面内形成规定的角度θ11。该光纤端口群110、130彼此的夹角θ11，其设定既考虑了光输入／输出端口1、3和聚光透镜6和光路操作部45和的各相对位置关系，又使隔离距离d达到规定值以上。通过该角度θ11的调整，隔离距离d被设定为充分的距离，以用于防止输入到光路操作部45的来自光纤端口群110的光和来自光纤端口群130的光的干涉。另外，光输入／输出端口2、3的各光纤端口群120、130彼此相互为非平行，在与Z轴方向平行的面内形成规定的角度θ12。该光纤端口群120、130彼此的夹角θ12，其设定既考虑了光输入／输出端口2、3和聚光透镜6和光路操作部45的各相对位置关系，又使隔离距离d达到规定值以上。通过该角度θ12的调整，隔离距离d被设定为充分的距离，以用于防止输入到光路操作部45的来自光纤端口群120的光和来自光纤端口群130的光的干涉。

以上，如说明的，在本发明的实施方式4中，其构成为，将按光输入／输出端口而不同的3个光纤端口群沿着端口排列方向排成三列，在一个光开关装置内兼备互不相同的3个光开关功能，其他构成与实施方式1一样。因此，互不相同的3个光纤端口群的配置的自由度增加，并且，能够使这3组各光纤端口群的至少一部分在相对于端口排列方向垂直的方向上重叠，如此排列这3个光纤端口群。通过调整这些各光纤端口群彼此的夹角等，能够使光输入／输出端口和光路操作部之间的各输入／输出光路占据的空间更容易地减少，由此，能够使在按光输入／输出端口而不同的3个光开关功能上所共用的光学零件尽可能地小型化。以上的结果是，能够享有与上述实施方式1的情况一样的作用效果，并且能够简易地构成含有3inl波长选择光开关的3inl光开关，并且能够促进该装置规模的小型化和成本削减。

(实施方式5)

接下来，对于实施方式5进行说明。在本实施方式5中，光输入／输出端口1、2和歪像光学系统7的距离互不相同。

就是说，本实施方式5的歪像光学系统7和光路操作部5之间的构成与实施方式3一样。因此，在以下的说明中，歪像光学系统7和光路操作部5之间的构成的说明，参照与实施方式3相同的符号，由此省略说明。

图11是表示本实施方式5的光开关50的一个构成例的模式图。图11中图示从XYZ坐标系的Z轴方向正指向观看本实施方式5的光开关50。图12是从XYZ坐标系的X轴方向正指向观看图11所示的光开关的图。就图11、12的XYZ坐标系而言，X轴为与光开关50的端口排列方向垂直的轴，Y轴为光路全体的光轴方向，Z轴为光开关50的端口排列方向。

如图11、12所示，本实施方式5的光开关50的光输入／输出端口1、2，将光输入／输出端口1在输入／输出光路方向上错开位置地配置，以此取代上述实施方式3所例示的配置。

如图11所示，在本实施方式5中，光输入／输出端口1、2的输入／输出光路方向，从Z轴方向看，相互非平行。结果是，两个光输入／输出端口1、2，如图11所示，在X轴方向上位于不同的位置。

另外，光输入／输出端口1的光纤端口群110和光输入／输出端口2的光纤端口群120，从Z轴方向看，相互非平行且形成规定的角度θ2(参照图11)。在这样的互不相同的光纤端口群110、120间，光纤端口111～115和光纤端口121～125，在与Z轴方向垂直的面内(例如XY平面内)形成角度θ2。

但是，在图11所示的本实施方式5中，使光输入／输出端口1、2自身的角度变化，而如果对于歪像光学系统7的各输入／输出光路从Z轴方向看在不同的光纤端口群110、120间的各端口间相互非平行，则能够适当地实施本发明。即，例如，即使光输入／输出端口1、2自身的角度为平行，通过在光输入／输出端口1、2和歪像光学系统7之间配置棱镜等，或者，使光输入／输出端口1、2的准直透镜群一样地偏移，由此也可以成为使输入／输出光路的角度变更的构成。

另外，光输入／输出端口1、2的输入／输出光路方向，如图12所示，相对于聚光透镜6的光轴6a，从X轴方向看为非平行、且分别形成规定的角度。即，光纤端口群110、120内的各光纤端口111～115、121～125，从X轴方向看，在相同的端口群内相互平行，并且在不同的端口群间相互非平行，在与Z轴方向平行的面内形成角度θ1。

如图11、12所示，光输入／输出端口1、2和歪像光学系统7的距离互不相同。具体来说，光输入／输出端口1和歪像光学系统7的距离，比光输入／输出端口2和歪像光学系统7的距离大。在此，所谓光输入／输出端口1，是对于构成歪像光学系统7的变形棱镜7a的第一面(即光输入／输出端口1、2侧的面)的入射角度小之光输入／输出端口。在图11所示的本实施方式5中，光输入／输出端口1和歪像光学系统7的距离是D1，光输入／输出端口2和歪像光学系统7的距离是D2。那么，D1和D2之间，D1>D2的关系成立。

还有，光输入／输出端口1、2和歪像光学系统7的距离D1、D2，也可以不是实际的距离，而是采用光学距离。即，通过在光路上配置折射率比空气高的玻璃等光学构件，变更有效的光输入/输出端口1、2和歪像光学系统7的距离D1、D2也可。另外，通过调整光输入/输出端口1、2具备的准直透镜群116、126的焦距或位置，也能够实现产生与本实施方式5同样作用的构成。

以下，参照图13、14，对于由本实施方式5的构成产生的光学性的作用进行说明。

图13、14是表示，在变形棱镜7a的第一面S1和光切换部5a、5b的表面(LCOS的表面)S0中的、从光输入/输出端口1和光输入/输出端口2所输入/输出的光信号的射束点的比较的图。图13表示光输入/输出端口1、2与歪像光学系统7相互以大致相同的距离配置的情况，相当于没有适用本实施方式5时的比较例。另一方面，图14表示光输入/输出端口1、2与歪像光学系统7以互不相同的距离配置的情况，相当于本实施方式5的例子。

图13、14中的标记α和β，分别是从光输入/输出端口1所输入/输出的光信号的射束点、和从光输入/输出端口2所输入/输出的光信号的射束点。即，由标记α所示的射束点，是从在变形棱镜7a的第一面的、输入/输出光路的入射角度小的一方的光输入/输出端口1所输入/输出的光信号的射束点，由标记β所示的射束点，是从在变形棱镜7a的第一面的、输入/输出光路的入射角度大的一方的光输入/输出端口2所输入/输出的光信号的射束点。

另外，图13、14中的射束点的长径和短径，是由光强度成为1/e²的位置所规定的值。但是，图13、14中所述的射束点的长径和短径的值，不过是用于就其作用进行说明的一例，并不限于图13、14中所述的值，是本实施方式5起到效果的值。

如图13所示，在变形棱镜7a的第一面S1中，α所示的射束点的长径比β所示的射束点的长径短。这是由于，对于变形棱镜7a的第一面S1的入射角度，从光输入/输出端口2入射的信号光，比从光输入/输出端口1入射的信号光的一方大。

说到原因是因为，由于信号光对于变形棱镜7a的第一面S1倾斜入射，即使入射之前的信号光的横截面形状是正圆，射束点的形状也会成为椭圆。而且，就该椭圆的形状而言，对于变形棱镜7a的第一面S1的入射角度越大，长径方向的放大率越大。

如上述，在变形棱镜7a的第一面，射束点的长径不同的结果，如图13所示，在LCOS的表面S0，α所示的射束点的短径比β所示的射束点的短径长。这是由于，由聚光透镜6使信号光会聚到LCOS的表面S0时，入射聚光透镜6的信号光的光束直径大的一方，在LCOS的表面S0上使信号光更强地聚集。

在变形棱镜7a的第一面S1中射束点的长径大的光输入/输出端口2的信号光，在被歪像光学系统7放大后，入射到聚光透镜6时的光束直径的长径也大，结果是，在LCOS的表面S0上被聚光透镜6更强地聚集。还有，在此，因为以定性的说明为目的，所以关于歪像光学系统7的倍率差则认为没有影响。

LCOS的表面S0的射束点的短径，从光开关50的性能的观点出发，对带宽产生影响。这是因为LCOS的表面S0的射束点的短径方向，对应于衍射光栅8的分光方向，越是使LCOS的表面S0的射束点的短径减少，分配给某一信道的像素宽度之中的、不向邻接信道泄漏能量而能够使射束转换的区域越增加。

如果反过来说也就是，图13所示的结果表示，光输入/输出端口1、2与歪像光学系统7以相同距离配置时，从光开关50的带宽这一性能的观点出发，光输入/输出端口1和光输入/输出端口2产生性能差。

另一方面，如图14所示，在本实施方式5中，在变形棱镜7a的第一面S1，α所示的射束点的长径，与β所示的射束点的长径大致相等。这是由于，从光输入/输出端口1到变形棱镜7a的第一面的距离变长。

结果如图14所示，在LCOS的表面S0中，α所示的射束点的短径，与β所示的射束点的短径大致相等。如前述，从光开关50的性能的观点出发，在LCOS的表面S0的射束点的短径影响到带宽。因此，本实施方式5的光开关50，在光输入/输出端口1和光输入/输出端口2，性能差被抑制得很小。

此外，如说明的，在本实施方式5中，光输入/输出端口1、2的输入/输出光路方向，从Z轴方向看相互非平行，光输入/输出端口1、2和歪像光学系统7的距离互不相同。因此，相比前述的实施方式3，成为光输入/输出端口1、2间的干涉更少的构成。因此，通过调整各光纤端口群110、120彼此的夹角θ1，能够使光输入/输出端口和光路操作部之间的各输入/输出光路占据的空间更容易地减少。

根据以上所示，本实施方式5，能够享有与上述实施方式3的情况同样的作用效果，并且能够更简易地使光输入/输出的端口数增加，并且，能够进一步促进光开关的装置规模的小型化和成本削减。

(实施方式6)

接下来，对于实施方式6的光开关60进行说明。在先述的实施方式5中，是具备由以使两个光学面的间隔变狭的方向互不相同的方式配置的两个变形棱镜7a、7b所构成的歪像光学系统7的实施方式，在本实施方式6中，是具备由使两个光学面的间隔变狭的方向互不相同的方式配置的4个变形棱镜7a、7b、7c、7d所构成的歪像光学系统7A的实施方式。

即，本实施方式6的波长色散元件8和光路操作部5之间的构成，与实施方式3同样。另外，本实施方式6的光输入/输出端口1、2的构成，与实施方式5同样。因此，在以下的说明中，歪像光学系统7A以外的构成的说明，参照与实施方式3和实施方式5相同的符号，从而省略说明。

图15是表示本发明的实施方式6的光开关60的一个构成例的模式图。图15中图示从XYZ坐标系的Z轴方向正指向看本实施方式6的光开关60。图16是从XYZ坐标系的X轴方向正指向看图15所示的光开关的图。就图15、16的XYZ坐标系而言，X轴为光开关60的分光方向，Y轴为光路全体的光轴方向，Z轴为光开关60的开关方向。

如图15、16所示，本实施方式6的光开关60中，在光输入/输出端口1、2和聚光透镜6之间所配置的歪像光学系统7A，由按照具有对置的两个光学面并使这两个光学面的间隔变窄的方向相对于输入/输出光路互不相同的方式所配置的4个变形棱镜7a、7b、7c、7d构成。

如图15所示，变形棱镜7a的光学面S1、S2，其间隔变窄的方向相对于输入/输出光路在纸面上方。另外，变形棱镜7b的光学面S3、S4，其间隔变窄的方向相对于输入/输出光路在纸面下方。另外，变形棱镜7c的光学面S5、S6，其间隔变窄的方向相对于输入/输出光路在纸面上方。另外，变形棱镜7d的光学面S7、S8，其间隔变窄的方向相对于输入/输出光路在纸面下方。如此，本实施方式6的歪像光学系统7A，由按照对置的两个光学面的间隔变窄的方向相对于输入/输出光路互不相同的方式所配置4个变形棱镜7a、7b、7c、7d构成。

歪像光学系统7A以外的构成，因为在实施方式3或实施方式5的构成的说明中已经进行了说明，所以，以下对于由本实施方式6的构成产生的光学性的作用进行说明。

光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，从Z轴方向看，成为图15的实线箭头和虚线箭头所示这样的光路。即，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路，在光输入/输出端口1、2和变形棱镜7a之间的区间，相互非平行且形成角度θ2。另外，这些各输入/输出光路，从光输入/输出端口1、2侧朝向波长色散元件8侧每通过变形棱镜7a、7b、7c、7d，光输入/输出端口1、2的各输入/输出光路间的夹角就减小，并且变形棱镜的光的放大率的差变小。

此外，即使构成歪像光学系统7A的变形棱镜的数量相同，也优选变形棱镜的配置，是光学面的间隔变窄的方向互不相同这样的配置。

在本实施方式6中，即使角度θ2大到一定程度，由于构成歪像光学系统7A的变形棱镜的数量多、且采取互不相同的配置，由此仍可以抑制因角度θ2的大小所造成的影响。

以下所示的(表1)，是在由4个变形棱镜构成的歪像光学系统中，在(A)、(B)两种配置的情况下，即(A)光学面的间隔变窄的方向相对于输入/输出光路互不相同的配置；(B)光学面的间隔变窄的方向相对于输入/输出光路相同的配置(图17所示的配置)，对于入射角的差别造成的放大率的变化进行比较的表。(表1)中，mα表示对于变形棱镜的第一面S1的入射角度小时的放大率，相当于本实施方式6的来自光输入/输出端口1的信号光的放大率。另外，mβ表示对于变形棱镜的第一面S1的入射角度大时的放大率，相当于本实施方式6的来自光输入/输出端口2的信号光的放大率。

【表1】

	mα	mβ
			A	18.4	19.45
B	18.4	21.2

如上述(表1)所示，(A)的配置的一方与(B)的配置相比，入射角度不同时的放大率的差小。就是说，(表1)的意思是，(A)的配置的情况的一方，如果入射变形棱镜的第一面S1时的射束点直径相同，则入射聚光透镜6时的光束直径的差也变小。

另外，如果入射聚光透镜6时的光束直径相同，则LCOS的表面S0上的射束点直径也相同，因此(A)的配置的一方与(B)的配置相比，在LCOS的表面S0中，由入射变形棱镜的第一面S1时的入射角度所引起的射束点的短径的差也变小。这意味着，在采用(A)的配置的本实施方式6中，能够抑制在光输入/输出端口1和光输入/输出端口2产生性能差。

此外，本实施方式6，由于具备实施方式5的全部特征，从而也发挥着光输入/输出端口1、2和歪像光学系统7A的距离互不相同所带来的效果。即，本实施方式6具有如下的协同效果：通过使光输入/输出端口1至歪像光学系统7A的距离，比光输入/输出端口2至歪像光学系统7A的距离长，从而能够在变形棱镜7a的第一面中、使光输入/输出端口1和光输入/输出端口2的射束点的长径的大小的差异减小；此外，由于歪像光学系统7A由以光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式所配置的4个变形棱镜7a、7b、7c、7d构成，从而能够将射束点的长径的大小的差异被抑制得很小的光输入/输出端口1和光输入/输出端口2的射束点、在放大率差被抑制的状态下引导至聚光透镜6。

在此，对于基于以下效果的协同效果进行说明，即，使光输入/输出端口1至歪像光学系统7A的距离比光输入/输出端口2至歪像光学系统7A的距离长所带来的效果，和具备以使光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式配置的4个变形棱镜7a、7b、7c、7d所构成的歪像光学系统7A所带来的效果。

以下所示的(表2：例A)是，在由光学面的间隔变窄的方向相同配置的4个变形棱镜所构成的歪像光学系统、且光输入/输出端口与歪像光学系统以相互相同的距离配置时的作为光开关的插入损失和带宽的劣化。另外，(表3：例B)所示的是，在由光学面的间隔变窄的方向相同配置的4个变形棱镜所构成的歪像光学系统、且对歪像光学系统的入射角度小的一方的光输入/输出端口的至歪像光学系统的距离比对歪像光学系统的入射角度大的一方的光输入/输出端口的至歪像光学系统的距离要长20mm时的作为光开关的插入损失和带宽的劣化。

还有，在(表2：例A)和(表3：例B)中，所谓带宽的劣化，是指在与以作为基准的入射角度向变形棱镜的第一面入射信号光时(相当于实施方式6中从光输入/输出端口2入射信号光)的带宽进行比较的情况下，以比基准的入射角度小的入射角度向变形棱镜的第一面入射信号光时(相当于实施方式6中从光输入/输出端口1入射信号光)的带宽劣化。

【表2】

	α
		插入损失[dB]	-0.81
带宽的劣化[GHz]	-5.67

【表3】

	α
		插入损失[dB]	-0.65
带宽的劣化[GHz]	-0.14

通过比较上述(表2：例A)和(表3：例B)可知，通过使从光输入/输出端口到歪像光学系统的距离增长，能够大幅补偿频带劣化。另外，还能够很大地补偿插入损失。

下述(表4：例C)所示的是，在由光学面的间隔变窄的方向互不相同的配置的4个变形棱镜所构成的歪像光学系统、且对歪像光学系统的入射角度小的一方的光输入/输出端口的至歪像光学系统的距离比对歪像光学系统的入射角度大的一方的光输入/输出端口的至歪像光学系统的距离要长3.5mm时的作为光开关的插入损失和带宽。

【表4】

	α
		插入损失[dB]	-0.08
带宽的劣化[GHz]	-0.12

通过比较上述(表3：例B)和(表4：例C)可知，将光学面的间隔变窄的方向互不相同的配置的4个变形棱镜所构成的歪像光学系统、和从光输入/输出端口至歪像光学系统的距离增长加以组合使用时，频带劣化和插入损失的两方得到大幅补偿。即，实施方式6的光开关60呈现出不仅实施方式5的光开关50具有的频带劣化的补偿、而且也能够大幅补偿插入损失。

此外，通过比较(表3：例B)和(表4：例C)可知，在例B中，从光输入/输出端口到歪像光学系统的距离为20mm，相对于此，在例C中，尽管从光输入/输出端口到歪像光学系统的距离为3.5mm，但在例C的一方，能够更良好地补偿频带劣化。即，在将光学面的间隔变窄的方向互不相同的配置的4个变形棱镜所构成的歪像光学系统、和从光输入/输出端口到歪像光学系统的距离增长加以组合使用时，相比只增长从光输入/输出端口到歪像光学系统的距离而言，即使缩短延长距离，也能够维持性能。

因此，实施方式6的光开关60还起到的效果是，一边达成装置整体的小型化，一边还可以大幅补偿装置的性能劣化。

还有，在上述实施方式1～6中，例示的是具备多个1×4光开关的光输入/输出端口的光开关，该1×4光开关的光输入/输出端口有着一个输入端口(Com端口)和4个输出端口，但本发明不限定于此。即，本发明的光开关具备的多个光输入/输出端口的各自的端口数不限定为5个，多个即可。例如，可以是输入端口数为“1”且输出端口数为“M”的1×M光开关的光输入/输出端口，也可以是输入端口数为“N”且输出端口数为“1”的N×1光开关的光输入/输出端口。或者，也可以是将其加以组合的，即，输入端口数为“N”且输出端口数为“M”的N×M光开关的光输入/输出端口。这种情况下，光路操作部具备的多个光路切换部的配置数，根据光输入/输出端口数调整即可。还有，输入端口数M和输出端口数N均是1以上的整数。

另外，在上述的实施方式1～6中，从光输入/输出端口之中的Com端口输入光，从Com端口以外的其余的端口(光纤端口等)输出光，但本发明并不限定于此。即，也可以从Com端口以外的其余的端口输入光，从Com端口输出光。

此外，在上述した实施方式1～6中，例示的是在一个装置内具有互不相同的两个光开关功能的2inl光开关，或者，在一个装置内具有互不相同的3个光开关功能的3inl光开关，但本发明并不限定于此。本发明的光开关具备的光输入/输出的端口群的数量，不特别限定为2个或3个，2个以上即可。即，本发明的光开关，也可以是在一个装置内具有互不相同的多个光开关功能(含波长选择光开关功能)的J(J为2以上的整数)inl光开关。例如，也可以构成为上述光输入/输出端口在一个装置内具备合计J的量的光开关或波长选择光开关。

另外，在上述实施方式1～6中，多个光路切换部由LCOS构成，但并不限于此，多个光路切换部可以由MEMS反射镜构成，也可以由DMD(数字微镜器件：Digital Micromirror Device)构成。

此外，在上述实施方式1～6中，光输入/输出端口内的各端口由光纤构成，但并不限于此，光输入/输出端口内的各端口由石英波导管等的光纤以外的光波导构成也可。

另外，在上述实施方式1～6中，使相同的光纤端口群内的各光纤端口彼此相互平行，并且，使不同的光纤端口群间的各光纤端口彼此相互非平行，但本发明并不限定于此。即，通过准直透镜群等的透镜系统的配置，使相对于聚光透镜之多个光输入/输出端口侧的各输入/输出光路，从与端口排列方向垂直的方向看，在相同的端口群内的各端口间为平行，并且在不同的端口群彼此的各端口间为非平行即可。这种情况下，端口群内的各端口的配置不特别重要。例如，不同的光输入/输出的端口群间的各端口彼此平行也可。或者，相同的光输入/输出的端口群内的各端口彼此非平行也可。

此外，在上述实施方式1～6中，将互不相同的多个光纤端口群设置于多个光输入/输出端口，但并不限于此，互不相同的多个光输入/输出的端口群也可以并入单一的光输入/输出端口内，也可以在光输入/输出端口单体内，按光开关功能对各端口群进行分组。

另外，在上述实施方式1～6中，在各光纤端口群间使光纤端口数一样多，但并不限于此，光输入／输出的各端口群内的端口数在端口群间也可以不一样多。

此外，在上述实施方式1～3中，互不相同的两个光纤端口群，从与端口排列方向垂直的方向(X轴方向)看，相对于聚光透镜的光轴为非平行，但本发明并不限定于此。即，如果本发明的光开关具备的光输入／输出的各端口群彼此从X轴方向看相互非平行，则这些各端口群之中的至少一个从X轴方向看与聚光透镜的光轴平行也可。这种情况下，互不相同的多个光输入／输出端口之中的至少一个，朝向聚光透镜的光轴倾斜也可。

另外，在上述实施方式3中，互不相同的两个光纤端口群，从端口排列方向看，相对于聚光透镜的光轴为非平行，但本发明并不限定于此。即，如果本发明的光开关具备的光输入／输出的各端口群彼此从X轴方向看相互非平行，则这些各端口群之中的至少一个、从端口排列方向看与聚光透镜的光轴平行也可。特别是全部端口群从端口排列方向看与聚光透镜的光轴平行时，为了在光开关动作中适当地切换各光路，对于来自光路切换部的各光，适宜进行朝向波长色散方向(X轴方向)的相位调制也可。

此外，在上述实施方式1、2中，将互不相同的两个光输入／输出端口沿着端口排列方向配置成一列，在上述实施方式3、4中，将互不相同的2个或3个光输入／输出端口沿着端口排列方向配置成两列或三列，但本发明并不限定于此。例如，沿着端口排列方向配置成一列的光输入／输出端口的数也可以是3个以上。另外，沿着端口排列方向配置成两列的光输入／输出端口的数量也可以是3个以上，沿着端口排列方向配置成三列的光输入／输出端口的数量也可以为4个以上。此外，各光输入／输出端口，可以沿着端口排列方向配置为三列以上，也可以按照使其一部分或大约全部在与端口排列方向垂直的方向(X轴方向)上重叠的方式沿着X轴方向配置。即，互不相同的多个光输入／输出端口的至少一部分，可以沿着端口排列方向排列，也可以沿着X轴方向配置。另外，这些多个光输入／输出端口的端口排列方向的配置数量、X轴方向的配置数量和沿着端口排列方向配置的各光输入／输出端口的列数，在本发明不特别重要。

另外，在上述实施方式1～6中，在互不相同的多个光输入／输出端口的各输入／输出光路的交叉位置的邻域配置有波长色散元件，但并不限于此，波长色散元件在考虑到光路操作部上的各光的成像点间的隔离距离和聚光透镜等的光学特性下在恰当的位置配置即可。

此外，在上述实施方式1～6中，使用的是具有单一的光轴的聚光透镜，但并不限于此，也可以由使用了多个透镜的复合透镜系统构成聚光透镜系，该聚光透镜系的光轴也可以是多个。

另外，在上述实施方式1～6中，使用透射型的衍射光栅构成波长色散元件，但并不限于此，也可以使用反射型的衍射光栅构成波长色散元件，也可以使用色散棱镜等其他的光色散元件构成波长色散元件。还有，由透射型的衍射光栅构成波长色散元件时，因为不需要使光路大幅弯曲，所以不会使构成光开关的各元件与无意识的光路发生干涉，容易进行配置。

此外，在上述实施方式1～6中，以各光纤端口群之中的中央的光纤端口作为Com端口，从该Com端口输入光，将其余的各光纤端口作为输出端口，但本发明并不限定于此。即，在本发明，光输入／输出的端口群之中的Com端口的位置不是特别重要。

另外，在上述实施方式1～6中，将按光路操作对象的光的波长(具体来说是按照光纤端口)所划分的多个LCOS设置于光路操作部，但本发明并不限定于此。即，也可以在光路操作部设置单一的LCOS，按光路操作对象的光的波长(按端口)，划分该单一的LCOS。这种情况下，由所划分的多个LCOS部分，按光输入／输出端口构成不同的光路切换部即可。

此外，在上述实施方式1～6中，例示的是具备按波长使输入光色散的波长色散元件8的光开关，但本发明并不限定于此。即，也可以是不具备波长色散元件8，而适宜具备有着光纤端口等的光的输入端口和输出端口的多个光输入／输出端口、按光输入／输出端口具有单一的光路切换部(例如LCOS)的光路操作部、和聚光透镜和歪像光学系统等的光学元件的光开关。

另外，本发明不受上述实施方式限定。将上述各实施方式的各构成要素适宜组合而构成的光开关也包含在本发明内。例如，也可以在实施方式2的光开关中应用实施方式3、4的光开关的光输入／输出端口的多列配置，将具有由柱面透镜构成的歪像光学系统的光开关的各光输入／输出的端口群沿着端口排列配置成多列。另外，基于上述实施方式，由本领域技术人员等进行的其他实施方式、实施例及运用技术等，全部包含在本发明内。

Claims (19)

1.一种光开关，其特征在于，具备：

多个光输入/输出端口，其分别具有将光输入或输出的端口群；

光路操作部，其具有多个光路切换部，且该光路切换部按所述各光输入/输出端口将从所述端口群内的输入端口输入的光的光路切换成朝向相同的所述端口群内的输出端口的光路；

聚光透镜，其将从所述多个光输入/输出端口侧输入的光按所述端口群会聚到所述多个光路切换部，且使从所述多个光路切换部侧输入的光按所述端口群光学性地耦合到所述多个光输入/输出端口，

相对于所述聚光透镜之所述多个光输入/输出端口侧的各输入/输出光路，从所述端口群内的作为各端口的光波导的排列方向相垂直的方向看，在相同的所述端口群内的各端口间为平行，并且在不同的所述端口群彼此的各端口间为非平行。

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，

所述聚光透镜具有单一的光轴。

3.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，

所述聚光透镜，至少在与所述排列方向平行的面内聚光。

4.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，

还具备歪像光学系统，该歪像光学系统将从所述多个光输入/输出端口输入的各光的射束形状整形为椭圆形状。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，沿着所述排列方向配置。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，沿着与所述排列方向垂直的方向配置。

7.根据权利要求4所述的光开关，其特征在于，

相对于所述歪像光学系统之所述多个光输入/输出端口侧的各输入/输出光路，从所述排列方向看，在不同的所述端口群彼此的各端口间相互为非平行。

8.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，

所述多个光输入/输出端口之中的不同的所述端口群间的各端口，在与所述排列方向平行的面内和与所述排列方向垂直的面内的至少一方形成角度。

9.根据权利要求4所述的光开关，其特征在于，还具备：

第一柱面透镜，其将从所述多个光输入/输出端口输入的各光，在与所述排列方向垂直的面内会聚；

第二柱面透镜，其将从所述聚光透镜侧输入的各光，朝向所述光路操作部，在与所述排列方向垂直的面内会聚，

所述聚光透镜是在与所述排列方向平行的面内聚光的柱面透镜，

由所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜和所述聚光透镜，构成将从所述多个光输入/输出端口输入的各光的射束形状整形为椭圆形状的歪像光学系统。

10.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于，

所述歪像光学系统由变形棱镜构成。

11.根据权利要求10所述的光开关，其特征在于，

所述多个光输入/输出端口之中的至少一部分，与所述歪像光学系统的光学距离互不相同。

12.根据权利要求11所述的光开关，其特征在于，

从所述多个光输入/输出端口至所述歪像光学系统的距离，在入射到所述歪像光学系统的所述输入/输出光路之中的、对所述变形棱镜的入射面的入射角度小的一方的所述光输入/输出端口大。

13.根据权利要求10所述的光开关，其特征在于，

所述歪像光学系统由2个以上的变形棱镜构成，该变形棱镜具有对置的两个光学面、且按照使该两个光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式配置。

14.根据权利要求13所述的光开关，其特征在于，

所述歪像光学系统由按照使所述两个光学面的间隔变窄的方向互不相同的方式配置的4个变形棱镜构成。

15.根据权利要求11～14中任一项所述的光开关，其特征在于，

所述聚光透镜由在与所述排列方向垂直的面内聚光的第一柱面透镜、和在与所述排列方向平行的面内聚光的第二柱面透镜构成。

16.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，

所述多个光输入/输出端口之中的至少一个，朝向所述聚光透镜的光轴倾斜。

17.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于，

从所述多个光输入/输出端口之中的2个以上不同的所述端口群分别输入的各光的光路，在所述聚光透镜的焦点邻域互相交叉。

18.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，

还具备：将从所述多个光输入/输出端口侧输入的各光加以波长色散的波长色散元件。

19.根据权利要求18所述的光开关，其特征在于，

所述波长色散元件的波长色散方向，是相对于所述排列方向大体垂直的方向。

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