JP2005301123A - 光信号処理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境変化等があっても好適な光信号処理をすることができる光信号処理器を提供する。
【解決手段】 光信号処理器１は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理後の光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させるものであり、光学系１１１〜１１３、回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、光路折返し部１４０およびモニタ部１５０を備える。光路折返し部１４０は、入射した光の一部を透過させ残部の少なくとも一部を反射させる。光学系１１３は、光路折返し部１４０を透過した光をモニタする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信システム等において光信号を処理する光信号処理器に関するものである。

光通信システム等において光信号を処理する光信号処理器として、例えば、特許文献１に開示されている分散補償器が知られている。この文献に開示されている分散補償器は、分散調整量が可変であることから、光信号の伝送経路の変更があっても、これに応じて最適な分散補償をすることができる。すなわち、光ネットワークにおいて光信号の伝送経路が変更されると、その光信号が伝送の間に被る分散の影響が変化するが、そのような場合であっても、新たな光信号伝送経路の累積波長分散に応じて分散補償器における分散調整量を変更することにより、最適な分散補償をすることができる。
特開２００２−３０３８０５号公報

しかしながら、設置環境（例えば温度）の変化によっても、上記のような光信号処理器における光の処理量が変化する場合がある。このような場合には、この光信号処理器は、好適な光信号処理をすることができなくなる場合がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、環境変化等があっても好適な光信号処理をすることができる光信号処理器を提供することを目的とする。

第１の発明に係る光信号処理器は、(1) 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、(2) 入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、(3) 第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、(4) 第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、(5) 第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、(6) 変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、(7) 第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、(8) 第２波長分岐素子から出力された光の光路を折返して、第２波長分岐素子、第３光学系、変調部、第２光学系、第１波長分岐素子および第１光学系を順に経て該光を出力ポートから出力させる光路折返し手段と、(9) 第２波長分岐素子から光路折返し手段へ向かう光の一部を取り出して受光し、その受光した光をモニタするモニタ部と、を備えることを特徴とする。

この第１の発明に係る光信号処理器では、入力ポートに入力した光は、第１光学系により出力されされ、第１波長分岐素子により空間的に波長分岐されて、波長によって異なる光路を進み、第２光学系により集光される。第２光学系により集光された各波長の光は、変調部により振幅または位相が空間的に変調された後、第３光学系により出力され、第２波長分岐素子により合波されて出力される。第２波長分岐素子により合波されて出力された光は、光路折返し部により光路が折返され、往路（入力ポートから光路折返し部に至るまでの光路）と逆方向の復路（光路折返し部から出力ポートに至るまでの光路）を経て、出力ポートから出力される。第２波長分岐素子から光路折返し手段へ向かう光の一部はモニタ部によりモニタされ、このモニタ結果に基づいて、光信号処理器による光信号の処理状況が得られる。

第２の発明に係る光信号処理器は、(1) 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、(2) 入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、(3) 第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、(4) 第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、(5) 第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、(6) 変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、(7) 第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、(8) 第２波長分岐素子から出力された光を出力ポートへ導く第４光学系と、(9) 第２波長分岐素子から出力された光の一部を取り出して受光し、その受光した光をモニタするモニタ部と、を備えることを特徴とする。

この第２の発明に係る光信号処理器では、入力ポートに入力した光は、第１光学系により出力され、第１波長分岐素子により空間的に波長分岐されて、波長によって異なる光路を進み、第２光学系により集光される。第２光学系により集光された各波長の光は、変調部により振幅または位相が空間的に変調された後、第３光学系により出力され、第２波長分岐素子により合波されて出力される。第２波長分岐素子により合波されて出力された光は、第４光学系により出力ポートへ導かれて、出力ポートから出力される。第２波長分岐素子から出力された光の一部はモニタ部によりモニタされ、このモニタ結果に基づいて、光信号処理器による光信号の処理状況が得られる。

第３の発明に係る光信号処理器は、(1) 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、(2) 入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、(3) 第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、(4) 第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、(5) 第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、(6) 変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、(7) 第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、(8) 第２波長分岐素子から出力された光の光路を折返して、第２波長分岐素子、第３光学系、変調部、第２光学系、第１波長分岐素子および第１光学系を順に経て該光を出力ポートから出力させる光路折返し手段と、(9) 第１光学系からモニタ光を第１波長分岐素子へ入射させるモニタ用光源部と、(10) モニタ用光源部から出力されて第１波長分岐素子、第２光学系、変調部、第３光学系および第２波長分岐素子を順に経たモニタ光を受光し、その受光したモニタ光をモニタするモニタ部と、を備えることを特徴とする。

この第３の発明に係る光信号処理器では、入力ポートに入力した光は、第１光学系により出力され、第１波長分岐素子により空間的に波長分岐されて、波長によって異なる光路を進み、第２光学系により集光される。第２光学系により集光された各波長の光は、変調部により振幅または位相が空間的に変調された後、第３光学系により出力され、第２波長分岐素子により合波されて出力される。第２波長分岐素子により合波されて出力された光は、光路折返し部により光路が折返され、往路（入力ポートから光路折返し部に至るまでの光路）と逆方向の復路（光路折返し部から出力ポートに至るまでの光路）を経て、出力ポートから出力される。また、モニタ用光源部から出力されるモニタ光は、第１光学系から第１波長分岐素子へ入射し、第１波長分岐素子，第２光学系，変調部，第３光学系および第２波長分岐素子を順に経て、モニタ部によりモニタされ、このモニタ結果に基づいて、光信号処理器による光信号の処理状況が得られる。

第４の発明に係る光信号処理器は、(1) 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、(2) 入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、(3) 第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、(4) 第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、(5) 第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、(6) 変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、(7) 第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、(8) 第２波長分岐素子から出力された光を出力ポートへ導く第４光学系と、(9) 第１光学系からモニタ光を第１波長分岐素子へ入射させるモニタ用光源部と、(10) モニタ用光源部から出力されて第１波長分岐素子、第２光学系、変調部、第３光学系および第２波長分岐素子を順に経たモニタ光を受光し、その受光したモニタ光をモニタするモニタ部と、を備えることを特徴とする。

この第４の発明に係る光信号処理器では、入力ポートに入力した光は、第１光学系により出力され、第１波長分岐素子により空間的に波長分岐されて、波長によって異なる光路を進み、第２光学系により集光される。第２光学系により集光された各波長の光は、変調部により振幅または位相が空間的に変調された後、第３光学系により出力され、第２波長分岐素子により合波されて出力される。第２波長分岐素子により合波されて出力された光は、第４光学系により出力ポートへ導かれて、出力ポートから出力される。また、モニタ用光源部から出力されるモニタ光は、第１光学系から第１波長分岐素子へ入射し、第１波長分岐素子，第２光学系，変調部，第３光学系および第２波長分岐素子を順に経て、モニタ部によりモニタされ、このモニタ結果に基づいて、光信号処理器による光信号の処理状況が得られる。

第１の発明の光信号処理器において、光路折返し手段が、第２波長分岐素子から出力された光のうち一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させて光路を折返し、モニタ部が、光路折返し手段を透過した光をモニタするのが好適である。

第１または第２の発明の光信号処理器において、モニタ部が、第２波長分岐素子から出力された光のうち一部を反射させ残部の少なくとも一部を透過させるビームスプリッタと、このビームスプリッタにより反射された光をモニタするモニタ部と、を含むのが好適である。

第１〜第４の何れかの発明の光信号処理器において、第１波長分岐素子および第２波長分岐素子の双方または何れか一方が回折格子素子を含むのが好適である。

第１〜第４の何れかの発明の光信号処理器において、変調部が反射面を含むのが好適である。この場合、反射面の曲率または傾斜が可変であるのが好適であり、第２光学系と第３光学系とが互いに共通の光学系であるのが好適であり、また、第１波長分岐素子と第２波長分岐素子とが互いに共通の素子であるのが好適である。

第１〜第４の何れかの発明の光信号処理器において、モニタ部が、モニタすべき光を集光する集光光学系を含むのが好適である。この場合、集光光学系が結像し得る入射瞳径が、第１光学系により出力されて出力される光の径より小さいのが好適であり、モニタ部が、集光光学系により集光された光を端面に入射して該光を導波させる光導波路を含むのが好適であり、また、モニタ部が複数組の集光光学系および光導波路を含むのが好適である。

第１〜第４の何れかの発明の光信号処理器において、モニタ部が、受光した光のスペクトルまたは特定波長成分のパワーをモニタするのが好適である。この場合、モニタ部が、受光した光のうち特定波長の光を選択的に透過させる光フィルタと、この光フィルタを透過した光のパワーを検出するパワー検出部と、を含むのが好適であり、光フィルタにおける透過波長が可変であるのが好適であり、また、光フィルタにおける透過波長が複数存在するのが好適である。

第１または第２の光信号処理器は、モニタ光を出力するモニタ用光源部と、このモニタ用光源部から出力されたモニタ光を入力ポートに入力させるモニタ光導入手段と、を更に備えるのが好適である。この場合、モニタ用光源部が、処理すべき光の中心波長と異なる波長のモニタ光を出力可能であるのが好適である。

本発明に係る光信号処理方法は、上記の本発明に係る光信号処理器を用いて光を処理する方法であって、モニタ部によるモニタ結果に基づいて、変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調を制御し、入力ポートに入力して出力ポートから出力される光の処理状態を調整することを特徴とする。このとき、予め求めたモニタ結果と処理状態との関係を用いて、モニタ結果に基づいて、変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調をフィードフォワード制御するのが好適である。或いは、モニタ結果に基づいて、処理状態が所望値となるよう、変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調をフィードバック制御するのも好適である。

本発明によれば、環境変化等があっても好適な光信号処理をすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図には説明の便宜のためにｘｙｚ（ｘｙ'ｚ'）直交座標系が示されている。

（第１実施形態）
先ず、本発明に係る光信号処理器の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光信号処理器１の構成図である。この図に示される光信号処理器１は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させるものである。光信号処理器１は、光学系１１１〜１１３、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、光路折返し部１４０およびモニタ部１５０を備える。

光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１の光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。

図１（ａ）は、ｙｚ（ｙ'ｚ'）平面への投影図である。また、図１（ｂ）は、光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

光学系１１１は、光ファイバ１１の端面から出射されて入力した光をコリメートして出力する。この光学系１１１によりコリメートされて出力された光はｚ軸方向に平行に進む。

回折格子素子１２０は、波長分岐素子として作用し、光学系１１１によりコリメートされた光を入力し、その光に含まれる各波長（本実施形態では３波長λ１〜λ３）の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する。この回折格子素子１２０の各格子がｘ軸方向に延びており、このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

光学系１１２は、回折格子素子１２０から出力された各波長の光を集光する。このとき、光学系１１２から集光されて出力された光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。また、各波長の光の集光位置は、ｙ'軸方向に平行な直線上に並ぶ。

反射鏡１３１〜１３３は、光学系１１２により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部として作用する。反射鏡１３１の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ１の光の集光位置にある。反射鏡１３２の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ２の光の集光位置にある。また、反射鏡１３３の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ３の光の集光位置にある。反射鏡１３１〜１３３それぞれは、ｘ軸に平行な軸に対して反射面が湾曲自在であり、反射面の曲率が可変であり、例えばＭＥＭＳ技術により製造される。反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。

光学系１１２は、反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光を入力して、各波長の光をコリメートして出力する。このとき、光学系１１２からコリメートされて出力された光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

回折格子素子１２０は、光学系１１２によりコリメートされた各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して同一光路へ出力する。このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｚ軸方向に平行に進む。

光路折返し部１４０は、回折格子素子１２０から出力された光の光路を折返して、回折格子素子１２０、光学系１１２、反射鏡１３１〜１３３、光学系１１２、回折格子素子１２０および光学系１１１を順に経て、該光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させる。光路折返し部１４０は、波長λ１〜λ３において例えば反射率が９５％程度であり透過率が５％程度である光フィルタであって、ｘｙ平面に平行に配置されている。

一般には、光信号処理器１における信号光の損失は小さいことが望まれるので、光路折返し部１４０の反射率は高いことが好ましいが、その一方で、モニタ部１５によるモニタのためには、光路折返し部１４０の反射率が高いことは好ましくない。そこで、この光信号処理器１が用いられる光通信システムと、モニタ部１５０を含むモニタ系の構成との関係から、光路折返し部１４０の反射率を最適なものとすればよい。

光ファイバ１１の端面から出射されて光路折返し部１４０に至る往路を経て到達した光のうち光路折返し部１４０により反射された光は、往路と逆方向の復路を経て出力されて光ファイバ１１の端面に入射する。各波長の光は、往路および復路それぞれで曲率が調整された反射鏡１３１〜１３３により反射されることで、波長分散が調整される。

光学系１１３は、往路を経て到達した光のうち光路折返し部１４０を透過した光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部１５０へ導く。モニタ部１５０は、光ファイバ１３により導波された光を受光して、その受光した光をモニタする。

図２は、第１実施形態に係る光信号処理器１における波長λ２の光の処理量のモニタの原理を説明する図である。同図（ａ）は、光ファイバ１１から反射鏡１３２へ至る波長λ２の光の光路について示しており、光ファイバ１１と回折格子素子１２０との間ではｙｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３２との間ではｙ'ｚ'平面への投影図である。また、同図（ｂ）は、反射鏡１３２から光ファイバ１３へ至る波長λ２の光の光路について示しており、光ファイバ１３と回折格子素子１２０との間ではｙｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３２との間ではｙ'ｚ'平面への投影図である。

回折格子素子１２０により波長分岐されて反射鏡１３２に到達する光は、中心波長がλ２であるものの、これを中心にして或る波長幅を有している。そこで、中心波長λ２の光（図中の太い実線）の他に、波長（λ２＋Δλ）の光（図中の細い実線）、および、波長（λ２−Δλ）の光（図中の点線）、をも考える。

中心波長λ２の光が入射する反射鏡１３２の反射面の中心において該反射面の接平面はｘｙ'平面に平行であり、ｙ'ｚ'平面へ投影したときに中心波長λ２の光は反射鏡１３２の反射面に垂直入射する。したがって、光ファイバ１１から反射鏡１３２へ至る中心波長λ２の光の光路に対し、反射鏡１３２から光ファイバ１３へ至る中心波長λ２の光の光路は、ｘ軸方向のみにシフトしたものとなる。

これに対して、反射鏡１３２の反射面が湾曲していると、ｙ'ｚ'平面へ投影したときに波長（λ２±Δλ）の光は反射鏡１３２の反射面に斜めに入射する。したがって、光ファイバ１１から反射鏡１３２へ至る波長（λ２±Δλ）の光の光路に対し、反射鏡１３２から光ファイバ１３へ至る波長（λ２±Δλ）の光の光路は、ｘ軸方向だけでなくｙ軸方向またはｙ'軸方向にもシフトしたものとなる。

このことから、光学系１１３が結像し得る入射瞳径が、光学系１１１によりコリメートされて出力される光の径より小さいと、波長（λ２±Δλ）の光が光ファイバ１３へ結合される程度は、中心波長λ２との差Δλに依存するとともに、反射鏡１３２の反射面の曲率にも依存する。

図３は、第１実施形態に係る光信号処理器１における光学系１１３から光ファイバ１３へ結合する光のパワーの波長依存性を示す図である。この図に示されるように、中心波長λ２の光の結合パワーが最も大きく、中心波長λ２との差Δλが大きいほど結合パワーが小さい。

図４は、第１実施形態に係る光信号処理器１における光学系１１３から光ファイバ１３へ結合する波長（λ２＋Δλ）の光のパワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示す図である。この図に示されるように、反射鏡１３２の反射面の曲率に対して、波長（λ２＋Δλ）の光の結合パワーは一定の相関を有している。

そこで、モニタ部１５０は、受光した光のスペクトル（図３）または特定波長成分のパワー（図４）をモニタする。光のスペクトルをモニタするには、モニタ部１５０として光スペクトラムアナライザが用いられる。また、特定波長成分のパワーをモニタするには、モニタ部１５０として、特定波長成分の光を選択的に透過させる光フィルタと、この光フィルタを透過した光のパワーを検出するパワー検出部と、を組み合わせたものが用いられる。

したがって、本実施形態に係る光信号処理器１では、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率（すなわち、波長λ１〜λ３の光の波長分散の調整量）が得られる。反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率は、図３または図４の特性から算出することもできるし、また、モニタ部１５０によるモニタ結果と反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率との関係を予め求めておいて、この関係に基づいて得ることもできる。そして、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率をフィードフォワード制御またはフィードバック制御することにより、環境変化等があっても好適な光信号処理（分散調整）をすることができる。

上記のように光フィルタとパワー検出部とを組み合わせたものがモニタ部１５０として用いられる場合、光フィルタにおける透過波長が可変であるのが好適である。この場合、各中心波長λ１〜λ３に対して或る差Δλだけ異なる波長の光を光フィルタにより透過させて、その透過させた光のパワーをパワー検出部により検出すればよい。

なお、一般に、波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光通信等において用いられる信号光は、帯域幅が狭く、中心波長から僅かにずれた波長であってもモニタするのに十分なパワーが得られない場合がある。このような場合、図５に示されるように、モニタ光を出力するモニタ用光源部１６０と、このモニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光を光ファイバ１１に導入するモニタ光導入手段としての切替スイッチ１６１と、を設けるのが好適である。

モニタ用光源部１６０は、光信号処理器１が処理すべき光の中心波長λ１〜λ３を含む波長域で十分なパワーを有するモニタ光を出力する。或いは、モニタ用光源部１６０は、各中心波長λ１〜λ３に対して或る差Δλだけ異なる波長のモニタ光を出力する。切替スイッチ１６１は、光信号処理器１が処理すべき光、および、モニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光の、何れか一方を選択的に、光ファイバ１１の端面から出力させ光学系１１１へ入力させる。

また、モニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光を光ファイバ１１に導入するモニタ光導入手段として、切替スイッチ１６１でなく、光カプラが用いられてもよい。光カプラが用いられる場合、光信号処理器１が処理すべき光、および、モニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光の双方が、光ファイバ１１の端面から出力され光学系１１１へ入力する。そこで、光信号処理器１内の光路上の何れかの位置（好適には、復路の何れかの位置）に光フィルタを挿入して、この光フィルタによりモニタ光を除去すればよい。また、モニタ光をＣＷ光としたり、或いは、光信号処理器１が処理すべき光信号の強度変調周波数と異なる周波数でモニタ光を強度変調したりすることで、光信号の受信端においてモニタ光成分を電気的な処理で除去してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る光信号処理器２における波長λ２の光の処理量のモニタの原理を説明する図である。前述の第１実施形態に係る光信号処理器１と比較すると、この図６に示される第２実施形態に係る光信号処理器２は、光ファイバ１１と光路折返し部１４０との間の往路および復路の光学系については同様であるが、光学系１１３に加えて光学系１１４を更に備える点、および、光ファイバ１３に加えて光ファイバ１４を更に備える点、で相違する。

同図（ａ），（ｂ）それぞれは、反射鏡１３２から光ファイバ１３，１４へ至る波長λ２の光の光路について示しており、光ファイバ１３，１４と回折格子素子１２０との間ではｙｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３２との間ではｙ'ｚ'平面への投影図である。同図（ａ）と同図（ｂ）とは、反射鏡１３２の反射面の湾曲の方向が相違する。これらの図には、中心波長λ２の光（図中の太い実線）の他に、波長（λ２＋Δλ）の光（図中の細い実線）、および、波長（λ２−Δλ）の光（図中の点線）、も示されている。

光学系１１３および光学系１１４それぞれの光軸は、中心波長λ２の光束の中心線に対して対称となるように配置されている。光学系１１３および光学系１１４それぞれは、往路を経て到達した光のうち光路折返し部１４０を透過した光を集光する。光ファイバ１３は、光学系１１３による集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部へ導く。また、光ファイバ１４は、光学系１１４による集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部へ導く。モニタ部は、光ファイバ１３，１４により導波された光を受光して、その受光した光のスペクトルまたは特定波長成分のパワーをモニタする。

同図（ａ）に示されるように反射鏡１３２の反射面が凸形状となっている場合、反射鏡１３２で反射された波長（λ２＋Δλ）の光は、光ファイバ１３への結合が大きく、光ファイバ１４への結合が小さい。逆に、同図（ｂ）に示されるように反射鏡１３２の反射面が凹形状となっている場合、反射鏡１３２で反射された波長（λ２＋Δλ）の光は、光ファイバ１３への結合が小さく、光ファイバ１４への結合が大きい。

図７は、第２実施形態に係る光信号処理器２における光学系１１３から光ファイバ１３，１４へ結合する波長（λ２±Δλ）の光のパワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示す図である。同図（ａ）は波長（λ２＋Δλ）の光の結合パワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示し、同図（ｂ）は波長（λ２−Δλ）の光の結合パワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示す。この図に示されるように、光学系１１３から光ファイバ１３，１４へ結合する波長（λ２±Δλ）の光のパワーは、反射鏡１３２の反射面の曲率に対して一定の相関を有している。

したがって、光学系１１３から光ファイバ１３，１４へ結合する波長（λ２±Δλ）の光のパワーを検出することにより、反射鏡１３２の反射面の湾曲の方向をも知ることができる。なお、光学系１１３から一方の光ファイバ１３へ結合する波長（λ２＋Δλ）または波長（λ２−Δλ）の光のパワーを検出するだけでもよいし、光学系１１３から他方の光ファイバ１４へ結合する波長（λ２＋Δλ）または波長（λ２−Δλ）の光のパワーを検出するだけでよく、これらの場合にも、反射鏡１３２の反射面の湾曲の方向を知ることができる。また、光学系１１３から一方の光ファイバ１３へ結合する波長（λ２＋Δλ）および波長（λ２−Δλ）の双方の光のパワーを検出してもよいし、光学系１１３から他方の光ファイバ１４へ結合する波長（λ２＋Δλ）および波長（λ２−Δλ）の双方の光のパワーを検出してもよい。また、本実施形態でも、光学系１１３から光ファイバ１３，１４へ結合する光のスペクトルをモニタしてもよい。

したがって、本実施形態に係る光信号処理器２でも、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率（すなわち、波長λ１〜λ３の光の波長分散の調整量）が得られる。反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率は、図７の特性から算出することもできるし、また、モニタ部によるモニタ結果と反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率との関係を予め求めておいて、この関係に基づいて得ることもできる。そして、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率をフィードフォワード制御またはフィードバック制御することにより、環境変化等があっても好適な光信号処理（分散調整）をすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る光信号処理器３の構成図である。前述の第１実施形態に係る光信号処理器１と比較すると、この図８に示される第３実施形態に係る光信号処理器３は、光ファイバ１１と光路折返し部１４１直前との間の往路および復路の光学系については同様であり、光学系１１３，光ファイバ１３およびモニタ部１５０の構成についても同様であるが、光路折返し部１４０に替えて光路折返し部１４１を備える点で相違する。

同図は、光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

本実施形態において用いられる光路折返し部１４１は、反射率が略１００％の反射鏡であって、回折格子素子１２０から光学系１１３へ向かう光束の横断面の一部を全反射させ、残部の少なくとも一部を光学系１１３へ通過させる。このように構成される第３実施形態に係る光信号処理器３も、第１実施形態に係る光信号処理器１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第４実施形態について説明する。図９は、第４実施形態に係る光信号処理器４の構成図である。この図に示される光信号処理器４は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させるものである。光信号処理器４は、光学系１１１〜１１３、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、ビームスプリッタ１４２およびモニタ部を備える。

光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１の光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。

図９（ａ）は、ｙｚ（ｙ'ｚ'）平面への投影図である。また、図９（ｂ）は、光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

この第４実施形態における光学系１１１、回折格子素子１２０および反射鏡１３１〜１３３それぞれについては、第１実施形態の場合と同様である。

第４実施形態における光学系１１２は、回折格子素子１２０から出力された各波長の光を集光する。このとき、光学系１１２から集光されて出力された光は、ｚ'軸方向に平行に進む。また、各波長の光の集光位置は、ｙ'軸方向に平行な直線上に並ぶ。

反射鏡１３１〜１３３は、光学系１１２により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部として作用する。反射鏡１３１の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ１の光の集光位置にある。反射鏡１３２の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ２の光の集光位置にある。また、反射鏡１３３の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ３の光の集光位置にある。反射鏡１３１〜１３３それぞれは、ｘ軸に平行な軸に対して反射面が湾曲自在であり、反射面の曲率が可変であり、例えばＭＥＭＳ技術により製造される。反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光は、ｚ'軸方向に平行に進む。

光学系１１２は、反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光を入力して、各波長の光をコリメートして出力する。このとき、光学系１１２からコリメートされて出力された光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

回折格子素子１２０は、光学系１１２によりコリメートされた各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して同一光路へ出力する。このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｚ軸方向に平行に進む。そして、光学系１１１は、この回折格子素子１２０によりコリメートされて合波された光を光ファイバ１１の端面に集光し、該光を光ファイバ１１の端面に入射させる。

回折格子素子１２０と光学系１１１との間にビームスプリッタ１４２が設けられている。このビームスプリッタ１４２は、回折格子素子１２０から光学系１１１へ向かう光のうち一部を反射させ、残部の少なくとも一部を光学系１１１へ透過させる。このビームスプリッタ１４２の反射率も、この光信号処理器４が用いられる光通信システムと、モニタ部を含むモニタ系の構成との関係から、最適なものとすればよい。

光学系１１３は、ビームスプリッタ１４２により反射された光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部へ導く。そして、モニタ部は、光ファイバ１３により導波された光を受光して、その受光した光をモニタする。

この第４実施形態では、入力ポートから出力ポートに至るまでに光が反射鏡１３１〜１３３の何れかにより１回のみ反射される点で、第１〜第３の実施形態の場合と相違する。このように構成される第４実施形態に係る光信号処理器４も、第１実施形態に係る光信号処理器１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

また、この光信号処理器４では、ビームスプリッタ１４２は、光学系１１１から回折格子素子１２０へ向かう光のうち一部を反射させ、残部の少なくとも一部を回折格子素子１２０へ透過させることができる。したがって、この光信号処理器４は、反射鏡１３１〜１３３により反射された後の光をモニタすることができるだけでなく、反射鏡１３１〜１３３により反射される前の光をモニタすることもできるので、光信号処理（分散調整）の前および後それぞれのモニタ結果に基づいて制御することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第５実施形態について説明する。図１０は、第５実施形態に係る光信号処理器５の構成図である。この図に示される光信号処理器５は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１２の端面に入射させるものである。光信号処理器５は、光学系１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２，１１３、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、ビームスプリッタ１４２およびモニタ部を備える。

光ファイバ１１〜１３と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１Ａの光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。

この図は、光ファイバ１１〜１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

この第５実施形態における光学系１１１Ａ、回折格子素子１２０、光学系１１２および反射鏡１３１〜１３３それぞれについては、第１実施形態の場合と同様である。

回折格子素子１２０と光ファイバ１２との間にビームスプリッタ１４２および光学系１１１Ｂが設けられている。ビームスプリッタ１４２は、回折格子素子１２０から光ファイバ１２へ向かう光のうち一部を反射させ、残部の少なくとも一部を光ファイバ１２へ透過させる。光学系１１１Ｂは、ビームスプリッタ１４２を透過した光を光ファイバ１２の端面に集光する。

光学系１１３は、ビームスプリッタ１４２により反射された光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部へ導く。そして、モニタ部は、光ファイバ１３により導波された光を受光して、その受光した光をモニタする。

この第５実施形態では、入力ポートから出力ポートに至るまでに光が反射鏡１３１〜１３３の何れかにより１回のみ反射される点、および、入力用の光ファイバ１１と出力用の光ファイバ１２とが別個のものである点で、第１〜第３の実施形態の場合と相違する。このように構成される第５実施形態に係る光信号処理器５も、第１実施形態に係る光信号処理器１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第６実施形態について説明する。図１１は、第６実施形態に係る光信号処理器６の構成図である。この図に示される光信号処理器６は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１２の端面に入射させるものである。光信号処理器６は、光学系１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、ビームスプリッタ１４２、モニタ部およびモニタ用光学系を備える。

光ファイバ１１，１２と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１Ａの光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。この図は、ｙｚ（ｙ'ｚ'）平面への投影図である。

前述の第５実施形態に係る光信号処理器５と比較すると、この第６実施形態に係る光信号処理器６は、入力ポートから出力ポートへ至るまで光がｙｚ平面に平行な一平面上を進む点で相違する。すなわち、光学系１１２と反射鏡１３１〜１３３との間において光はｙｚ平面に平行な一平面上を進む。ただし、光学系１１２から反射鏡１３１〜１３３へ向かう光の光路と、反射鏡１３１〜１３３から光学系１１２へ向かう光の光路とは、相違する。

回折格子素子１２０と光ファイバ１２との間にビームスプリッタ１４２および光学系１１１Ｂが設けられている。ビームスプリッタ１４２は、回折格子素子１２０から光ファイバ１２へ向かう光のうち一部を反射させ、残部の少なくとも一部を光ファイバ１２へ透過させる。光学系１１１Ｂは、ビームスプリッタ１４２を透過した光を光ファイバ１２の端面に集光する。

ビームスプリッタ１４２により反射された光は、光学系（不図示）により集光され、光ファイバ（不図示）により導波されて、モニタ部（不図示）によりモニタされる。このように構成される第６実施形態に係る光信号処理器６も、第５実施形態に係る光信号処理器５と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。

（第７実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第７実施形態について説明する。図１２は、第７実施形態に係る光信号処理器７の構成図である。この図に示される光信号処理器７は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させるものである。光信号処理器７は、光学系１１１，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３、透過型の回折格子素子１２０Ａ，１２０Ｂ、透過型の位相制御素子１７１〜１７３、光路折返し部１４０およびモニタ部１５０を備える。

光学系１１１は、光ファイバ１１の端面から出射されて入力した光をコリメートして出力する。回折格子素子１２０Ａは、波長分岐素子として作用し、光学系１１１によりコリメートされた光を入力し、その光に含まれる各波長（本実施形態では３波長λ１〜λ３）の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する。光学系１１２Ａは、回折格子素子１２０Ａから出力された各波長の光を集光する。

位相制御素子１７１〜１７３は、光学系１１２Ａにより集光された各波長の光の位相を空間的に変調して出力する変調部として作用する。位相制御素子１７１の中心は、光学系１１２Ａにより集光された波長λ１の光の集光位置にある。位相制御素子１７２の中心は、光学系１１２Ａにより集光された波長λ２の光の集光位置にある。また、位相制御素子１７３の中心は、光学系１１２Ａにより集光された波長λ３の光の集光位置にある。位相制御素子１７１〜１３３それぞれは、例えば液晶素子であり、透過する光に対して位相変調をすることができ、その変調が可変である。

光学系１１２Ｂは、位相制御素子１７１〜１７３それぞれを透過した各波長の光を入力して、各波長の光をコリメートして出力する。回折格子素子１２０Ｂは、光学系１１２Ｂによりコリメートされた各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して同一光路へ出力する。光路折返し部１４０は、回折格子素子１２０Ｂから出力された光の光路を折返して、回折格子素子１２０Ｂ、光学系１１２Ｂ、位相制御素子１７１〜１７３、光学系１１２Ａ、回折格子素子１２０Ａおよび光学系１１１を順に経て、該光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させる。光路折返し部１４０は、波長λ１〜λ３において例えば反射率が９５％程度であり透過率が５％程度である光フィルタであって、ｘｙ平面に平行に配置されている。

光ファイバ１１の端面から出射されて光路折返し部１４０に至る往路を経て到達した光のうち光路折返し部１４０により反射された光は、往路と逆方向の復路を経て出力されて光ファイバ１１の端面に入射する。各波長の光は、往路および復路それぞれで位相制御素子１７１〜１７３により位相調整されることで、波長分散が調整される。

光学系１１３は、往路を経て到達した光のうち光路折返し部１４０を透過した光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光された光を端面に入力してモニタ部１５０へ導く。モニタ部１５０は、光ファイバ１３により導波された光を受光して、その受光した光をモニタする。

本実施形態に係る光信号処理器７では、このモニタ部１５０によるモニタ結果から、位相制御素子１７１〜１７３における位相制御量（すなわち、波長λ１〜λ３の光の波長分散の調整量）が得られる。そして、位相制御素子１７１〜１７３における位相制御量をフィードフォワード制御またはフィードバック制御することにより、環境変化等があっても好適な光信号処理（分散調整）をすることができる。

（第８実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第８実施形態について説明する。図１３は、第８実施形態に係る光信号処理器８の構成図である。この図に示される光信号処理器８は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させるものである。光信号処理器８は、光学系１１１〜１１３，１１５、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、光路折返し部１４３、モニタ部１５０およびモニタ用光源部１６０を備える。

光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１の光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。

この図は、光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

光学系１１１は、光ファイバ１１の端面から出射されて入力した光をコリメートして出力する。この光学系１１１によりコリメートされて出力された光はｚ軸方向に平行に進む。

回折格子素子１２０は、波長分岐素子として作用し、光学系１１１によりコリメートされた光を入力し、その光に含まれる各波長（本実施形態では３波長λ１〜λ３）の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する。この回折格子素子１２０の各格子がｘ軸方向に延びており、このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

光学系１１２は、回折格子素子１２０から出力された各波長の光を集光する。このとき、光学系１１２から集光されて出力された光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。また、各波長の光の集光位置は、ｙ'軸方向に平行な直線上に並ぶ。

反射鏡１３１〜１３３は、光学系１１２により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部として作用する。反射鏡１３１の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ１の光の集光位置にある。反射鏡１３２の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ２の光の集光位置にある。また、反射鏡１３３の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ３の光の集光位置にある。反射鏡１３１〜１３３それぞれは、ｘ軸に平行な軸に対して反射面が湾曲自在であり、反射面の曲率が可変であり、例えばＭＥＭＳ技術により製造される。反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。

光学系１１２は、反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光を入力して、各波長の光をコリメートして出力する。このとき、光学系１１２からコリメートされて出力された光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

回折格子素子１２０は、光学系１１２によりコリメートされた各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して同一光路へ出力する。このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｚ軸方向に平行に進む。

光路折返し部１４３は、回折格子素子１２０から出力された光の光路を折返して、回折格子素子１２０、光学系１１２、反射鏡１３１〜１３３、光学系１１２、回折格子素子１２０および光学系１１１を順に経て、該光を出力して光ファイバ１１の端面に入射させる。光路折返し部１４０は、波長λ１〜λ３において反射率が１００％であって、光を全反射するものであり、ｘｙ平面に平行に配置されている。

光ファイバ１１の端面から出射されて光路折返し部１４０に至る往路を経て到達した光は、光路折返し部１４３により反射され、往路と逆方向の復路を経て出力されて光ファイバ１１の端面に入射する。各波長の光は、往路および復路それぞれで曲率が調整された反射鏡１３１〜１３３により反射されることで、波長分散が調整される。

モニタ用光源部１６０は、モニタ光を出力する。光ファイバ１５は、このモニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光を一端に入射し、このモニタ光を導光して他端から出射する。光学系１１５は、この光ファイバ１５から出射されたモニタ光を入力し、このモニタ光をコリメートして出力する。この光学系１１５によりコリメートされて出力されたモニタ光は、ｚ軸方向に平行に進んで回折格子素子１２０に入力し、この回折格子素子１２０、光学系１１２、反射鏡１３１〜１３３、光学系１１２および回折格子素子１２０を順に経て、光学系１３０に入力する。

光学系１１３は、このモニタ光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光されたモニタ光を端面に入力してモニタ部１５０へ導く。モニタ部１５０は、光ファイバ１３により導波されたモニタ光を受光して、その受光したモニタ光をモニタする。

したがって、本実施形態に係る光信号処理器８では、モニタ光原部１６０から出力されたモニタ光をモニタ部１５０によりモニタすることにより、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率（すなわち、波長λ１〜λ３の光の波長分散の調整量）が得られる。そして、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率をフィードフォワード制御またはフィードバック制御することにより、環境変化等があっても好適な光信号処理（分散調整）をすることができる。

（第９実施形態）
次に、本発明に係る光信号処理器の第９実施形態について説明する。図１４は、第９実施形態に係る光信号処理器９の構成図である。この図に示される光信号処理器９は、光ファイバ１１の端面から出射された光を入力し、この入力した光に対して波長に応じた処理（分散調整）をして、この処理をした後の光を出力して光ファイバ１２の端面に入射させるものである。光信号処理器９は、光学系１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２，１１３，１１５、透過型の回折格子素子１２０、反射鏡１３１〜１３３、モニタ部１５０およびモニタ用光源部１６０を備える。

光ファイバ１１〜１３と回折格子素子１２０との間では、ｘｙｚ直交座標系を設定し、光学系１１１Ａの光軸に平行にｚ軸を設定する。回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間では、ｘｙ'ｚ'直交座標系を設定し、光学系１１２の光軸に平行にｚ'軸を設定する。また、回折格子素子１２０における各格子が延びる方向に平行にｘ軸を設定する。

この図は、光ファイバ１１，１３と回折格子素子１２０との間ではｘｚ平面への投影図であり、回折格子素子１２０と反射鏡１３１〜１３３との間ではｘｚ'平面への投影図である。

光学系１１１Ａは、光ファイバ１１の端面から出射されて入力した光をコリメートして出力する。この光学系１１１Ａによりコリメートされて出力された光はｚ軸方向に平行に進む。

回折格子素子１２０は、波長分岐素子として作用し、光学系１１１Ａによりコリメートされた光を入力し、その光に含まれる各波長（本実施形態では３波長λ１〜λ３）の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する。この回折格子素子１２０の各格子がｘ軸方向に延びており、このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

光学系１１２は、回折格子素子１２０から出力された各波長の光を集光する。このとき、光学系１１２から集光されて出力された光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。また、各波長の光の集光位置は、ｙ'軸方向に平行な直線上に並ぶ。

反射鏡１３１〜１３３は、光学系１１２により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部として作用する。反射鏡１３１の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ１の光の集光位置にある。反射鏡１３２の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ２の光の集光位置にある。また、反射鏡１３３の反射面の中心は、光学系１１２により集光された波長λ３の光の集光位置にある。反射鏡１３１〜１３３それぞれは、ｘ軸に平行な軸に対して反射面が湾曲自在であり、反射面の曲率が可変であり、例えばＭＥＭＳ技術により製造される。反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光は、ｘｚ'平面に平行であって、ｚ'軸方向に対して或る角度をもって進む。

光学系１１２は、反射鏡１３１〜１３３それぞれにより反射された各波長の光を入力して、各波長の光をコリメートして出力する。このとき、光学系１１２からコリメートされて出力された光はｙ'ｚ'平面に平行であって互いに異なる方向に進む。

回折格子素子１２０は、光学系１１２によりコリメートされた各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して同一光路へ出力する。このとき回折格子素子１２０から出力された各波長の光はｚ軸方向に平行に進む。

光学系１１１Ｂは、回折格子素子１２０から出力された光を光ファイバ１２の端面に集光する。光ファイバ１１の端面から出射されて光ファイバ１２の端面に到達した各波長の光は、曲率が調整された反射鏡１３１〜１３３により反射されることで、波長分散が調整される。

モニタ用光源部１６０は、モニタ光を出力する。光ファイバ１５は、このモニタ用光源部１６０から出力されたモニタ光を一端に入射し、このモニタ光を導光して他端から出射する。光学系１１５は、この光ファイバ１５から出射されたモニタ光を入力し、このモニタ光をコリメートして出力する。この光学系１１５によりコリメートされて出力されたモニタ光は、ｚ軸方向に平行に進んで回折格子素子１２０に入力し、この回折格子素子１２０、光学系１１２、反射鏡１３１〜１３３、光学系１１２および回折格子素子１２０を順に経て、光学系１３０に入力する。

光学系１１３は、このモニタ光を集光する。光ファイバ１３は、その集光位置に端面が位置しており、その集光されたモニタ光を端面に入力してモニタ部１５０へ導く。モニタ部１５０は、光ファイバ１３により導波されたモニタ光を受光して、その受光したモニタ光をモニタする。

したがって、本実施形態に係る光信号処理器９では、モニタ光原部１６０から出力されたモニタ光をモニタ部１５０によりモニタすることにより、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率（すなわち、波長λ１〜λ３の光の波長分散の調整量）が得られる。そして、反射鏡１３１〜１３３の反射面の曲率をフィードフォワード制御またはフィードバック制御することにより、環境変化等があっても好適な光信号処理（分散調整）をすることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、各実施形態において、第２実施形態の場合の如く、複数波長の光をモニタしてもよい。光ファイバ１１〜１４に替えて、基板上に形成された平面光導波路が用いられてもよい。透過型の回折格子素子に替えて、反射型の回折格子素子が用いられてもよい。また、上記実施形態では、光信号処理器として分散補償器の場合について説明したが、これに限られない。

また、光学系１１３，光ファイバ１３およびモニタ部１５０に替えて、図１５に示されるように、開口を有するマスク１５１と、この開口を通過した光のパワーを検出するパワー検出部１５２と、を備えるモニタ部が用いられてもよい。この場合、モニタ光の波長は単色であるのが好ましい。

第１実施形態に係る光信号処理器１の構成図である。 第１実施形態に係る光信号処理器１における波長λ２の光の処理量のモニタの原理を説明する図である。 第１実施形態に係る光信号処理器１における光学系１１３から光ファイバ１３へ結合する光のパワーの波長依存性を示す図である。 第１実施形態に係る光信号処理器１における光学系１１３から光ファイバ１３へ結合する波長（λ２＋Δλ）の光のパワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示す図である。 第１実施形態に係る光信号処理器１においてモニタ用光源部１６０が設けられた場合の一部構成図である。 第２実施形態に係る光信号処理器２における波長λ２の光の処理量のモニタの原理を説明する図である。 第２実施形態に係る光信号処理器２における光学系１１３から光ファイバ１３，１４へ結合する波長（λ２±Δλ）の光のパワーと反射鏡１３２の反射面の曲率との関係を示す図である。 第３実施形態に係る光信号処理器３の構成図である。 第４実施形態に係る光信号処理器４の構成図である。 第５実施形態に係る光信号処理器５の構成図である。 第６実施形態に係る光信号処理器６の構成図である。 第７実施形態に係る光信号処理器７の構成図である。 第８実施形態に係る光信号処理器８の構成図である。 第９実施形態に係る光信号処理器９の構成図である。 モニタ部の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１〜９…光信号処理器、１１〜１５…光ファイバ、１１１〜１１５…光学系、１２０…回折格子素子、１３１〜１３３…反射鏡、１４０，１４１…光路折返し部、１４２…ビームスプリッタ、１４３…光路折返し部、１５０…モニタ部、１６０…モニタ用光源部、１７１〜１７３…位相制御素子。

Claims (24)

1. 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、
   前記入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、
   前記第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、
   前記第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、
   前記第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、
   前記変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、
   前記第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、
   前記第２波長分岐素子から出力された光の光路を折返して、前記第２波長分岐素子、前記第３光学系、前記変調部、前記第２光学系、前記第１波長分岐素子および前記第１光学系を順に経て該光を前記出力ポートから出力させる光路折返し手段と、
   前記第２波長分岐素子から前記光路折返し手段へ向かう光の一部を取り出して受光し、その受光した光をモニタするモニタ部と、
   を備えることを特徴とする光信号処理器。
2. 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、
   前記入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、
   前記第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、
   前記第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、
   前記第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、
   前記変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、
   前記第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、
   前記第２波長分岐素子から出力された光を前記出力ポートへ導く第４光学系と、
   前記第２波長分岐素子から出力された光の一部を取り出して受光し、その受光した光をモニタするモニタ部と、
   を備えることを特徴とする光信号処理器。
3. 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、
   前記入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、
   前記第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、
   前記第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、
   前記第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、
   前記変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、
   前記第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、
   前記第２波長分岐素子から出力された光の光路を折返して、前記第２波長分岐素子、前記第３光学系、前記変調部、前記第２光学系、前記第１波長分岐素子および前記第１光学系を順に経て該光を前記出力ポートから出力させる光路折返し手段と、
   前記第１光学系からモニタ光を前記第１波長分岐素子へ入射させるモニタ用光源部と、
   前記モニタ用光源部から出力されて前記第１波長分岐素子、前記第２光学系、前記変調部、前記第３光学系および前記第２波長分岐素子を順に経たモニタ光を受光し、その受光したモニタ光をモニタするモニタ部と、
   を備えることを特徴とする光信号処理器。
4. 入力ポートに入力した光に対して波長に応じた処理をして、この処理をした後の光を出力ポートから出力する光信号処理器であって、
   前記入力ポートに入力した光を受光して出力する第１光学系と、
   前記第１光学系により出力された光を入力し、その光に含まれる各波長の光を空間的に分岐して、その分岐した各波長の光を互いに異なる光路へ出力する第１波長分岐素子と、
   前記第１波長分岐素子から出力された各波長の光を集光する第２光学系と、
   前記第２光学系により集光された各波長の光の振幅または位相を空間的に変調して出力する変調部と、
   前記変調部から出力された各波長の光を受光して出力する第３光学系と、
   前記第３光学系により出力された各波長の光を入力し、これらの各波長の光を合波して出力する第２波長分岐素子と、
   前記第２波長分岐素子から出力された光を前記出力ポートへ導く第４光学系と、
   前記第１光学系からモニタ光を前記第１波長分岐素子へ入射させるモニタ用光源部と、
   前記モニタ用光源部から出力されて前記第１波長分岐素子、前記第２光学系、前記変調部、前記第３光学系および前記第２波長分岐素子を順に経たモニタ光を受光し、その受光したモニタ光をモニタするモニタ部と、
   を備えることを特徴とする光信号処理器。
5. 前記光路折返し手段が、前記第２波長分岐素子から出力された光のうち一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させて光路を折返し、
   前記モニタ部が、前記光路折返し手段を透過した光をモニタする、
   ことを特徴とする請求項１記載の光信号処理器。
6. 前記モニタ部が、
   前記第２波長分岐素子から出力された光のうち一部を反射させ残部の少なくとも一部を透過させるビームスプリッタと、
   このビームスプリッタにより反射された光をモニタするモニタ部と、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号処理器。
7. 前記第１波長分岐素子および前記第２波長分岐素子の双方または何れか一方が回折格子素子を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光信号処理器。
8. 前記変調部が反射面を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光信号処理器。
9. 前記反射面の曲率または傾斜が可変であることを特徴とする請求項８記載の光信号処理器。
10. 前記第２光学系と前記第３光学系とが互いに共通の光学系であることを特徴とする請求項８記載の光信号処理器。
11. 前記第１波長分岐素子と前記第２波長分岐素子とが互いに共通の素子であることを特徴とする請求項８記載の光信号処理器。
12. 前記モニタ部が、モニタすべき光を集光する集光光学系を含む、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光信号処理器。
13. 前記集光光学系が結像し得る入射瞳径が、前記第１光学系により出力される光の径より小さい、ことを特徴とする請求項１２記載の光信号処理器。
14. 前記モニタ部が、前記集光光学系により集光された光を端面に入射して該光を導波させる光導波路を含む、ことを特徴とする請求項１２記載の光信号処理器。
15. 前記モニタ部が複数組の前記集光光学系および前記光導波路を含むことを特徴とする請求項１４記載の光信号処理器。
16. 前記モニタ部が、受光した光のスペクトルまたは特定波長成分のパワーをモニタする、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光信号処理器。
17. 前記モニタ部が、
    受光した光のうち特定波長の光を選択的に透過させる光フィルタと、
    この光フィルタを透過した光のパワーを検出するパワー検出部と、
    を含むことを特徴とする請求項１６記載の光信号処理器。
18. 前記光フィルタにおける透過波長が可変であることを特徴とする請求項１７記載の光信号処理器。
19. 前記光フィルタにおける透過波長が複数存在することを特徴とする請求項１６記載の光信号処理器。
20. モニタ光を出力するモニタ用光源部と、
    このモニタ用光源部から出力されたモニタ光を前記入力ポートに入力させるモニタ光導入手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光信号処理器。
21. 前記モニタ用光源部が、処理すべき光の中心波長と異なる波長のモニタ光を出力可能である、ことを特徴とする請求項２０記載の光信号処理器。
22. 請求項１〜２１の何れか１項に記載の光信号処理器を用いて光を処理する方法であって、
    前記モニタ部によるモニタ結果に基づいて、前記変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調を制御し、前記入力ポートに入力して前記出力ポートから出力される光の処理状態を調整する、
    ことを特徴とする光信号処理方法。
23. 予め求めた前記モニタ結果と前記処理状態との関係を用いて、前記モニタ結果に基づいて、前記変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調をフィードフォワード制御する、ことを特徴とする請求項２２記載の光信号処理方法。
24. 前記モニタ結果に基づいて、前記処理状態が所望値となるよう、前記変調部における各波長の光の振幅または位相の空間的な変調をフィードバック制御する、ことを特徴とする請求項２２記載の光信号処理方法。
    

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