JP2014067004A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】光スイッチの大型化およびコスト増を抑制しつつ、簡易に光入出力のポート数を増大できること。
【解決手段】光を入力または出力するポート群を各々有する複数の光入出力ポートと、各光入出力ポート別に、ポート群内の入力ポートから入力した光の光路を同じポート群内の出力ポートに向かう光路に切り替える複数の光路切替部を有する光路操作部と、複数の光入出力ポート側から入力された光をポート群別に複数の光路切替部に集光して、複数の光入出力ポートと光路操作部とを光学的に結合する集光レンズと、を備える。集光レンズに対する複数の光入出力ポート側の各入出力光路は、ポート配列方向に垂直な方向から見て、同じポート群内の各ポート間で平行であり、且つ、異なるポート群同士の各ポート間で非平行である。
【選択図】図２

Description

本発明は、光スイッチに関するものである。

従来から、光伝送システムにおいて、信号光の光路を切り替えるために、光スイッチが使用されている。このような光スイッチは、信号光の光路を切り替える光路切替手部として、一般に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた反射ミラー（以下、ＭＥＭＳミラーという）またはＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を備える。ＭＥＭＳミラーは、所定の回転軸の周りに回動可能に支持され、駆動機構によって、その回転角度を調整する。ＭＥＭＳミラーを備えた光スイッチは、或る光路から入射された信号光をＭＥＭＳミラーによって反射し、この反射した信号光を特定の光路に出力することにより、光スイッチ動作を実現している。一方、ＬＣＯＳは、入射された光の位相を液晶によって変調し、回折させることができる空間光変調器である。ＬＣＯＳを備えた光スイッチは、或る光路から入射された信号光を、ＬＣＯＳによって回折させて、特定の光路に出力することにより、光スイッチ動作を実現している。

なお、上述したような光スイッチの従来技術として、例えば、互いに異なる波長の信号光が波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing）されたＷＤＭ信号光を入力し、このＷＤＭ信号光に含まれる信号光の光路を波長別に切り替える波長選択光スイッチ（Wavelength Selective Switch）がある（特許文献１参照）。この特許文献１には、信号光を入出力する光ファイバポートを１次元的に配列した波長選択光スイッチと、２次元的に光ファイバポートを配列して光ファイバポート数を増加させた波長選択光スイッチとが開示されている。一方、互いに異なる２つの波長選択光スイッチ機能を１つの装置内に組み込んだ波長選択光スイッチ、所謂、２ｉｎ１波長選択光スイッチが開示されている（特許文献２参照）。

特開２０１１−６５０２３号公報 米国特許第７７６９２５５号明細書

ところで、光通信システムは、光伝送技術の向上に伴い、ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ型から、リング型またはメッシュ型のネットワーク形態へと発展しつつある。このような形態の光ネットワークのノードには、任意の信号光を任意のポートに入出力させて、信号光の光路を任意に変更するための光スイッチが必要とされる。特に、ＷＤＭ信号光を用いる場合は、任意の波長の信号光に対して任意に光路を変更できる波長選択光スイッチが必要とされる。近年、光ネットワークの大規模化に伴い、波長選択光スイッチを含む光スイッチの光入出力のポート数を増大させることが益々要求されている。

しかしながら、上述した従来技術では、光スイッチのポート数の増大に際し、光路切替部またはレンズ系等の光スイッチを構成する光学部品の大型化を回避することは困難であり、これに起因して、光スイッチの大型化およびコスト増を招来する。

また、特許文献２に記載の２ｉｎ１波長選択光スイッチでは、光スイッチ動作上、一群の光入出力ポートアレイ別に信号光を分けて光路切替部に集光する必要があり、これを実現するために、特殊な光学特性を有する特殊形状の光学部品を用いなければならない。このような特殊な光学部品の準備には多大な時間およびコストを要するため、コスト増を抑制しつつ簡易に光入出力のポート数を増大させることは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置規模の大型化およびコスト増を抑制しつつ、簡易に光入出力のポート数を増大させることが可能な光スイッチを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光スイッチは、光を入力または出力するポート群を各々有する複数の光入出力ポートと、前記ポート群内の入力ポートから入力した光の光路を同じ前記ポート群内の出力ポートに向かう光路へ前記各光入出力ポート別に切り替える複数の光路切替部を有する光路操作部と、前記複数の光入出力ポート側から入力された光を前記ポート群別に前記複数の光路切替部に集光し、前記複数の光路切替部側から入力された光を前記ポート群別に前記複数の光入出力ポートに光学的に結合する集光レンズと、を備え、前記集光レンズに対する前記複数の光入出力ポート側の各入出力光路は、前記ポート群内の各ポートとなる光導波路の配列方向に垂直な方向から見て、同じ前記ポート群内の各ポート間で平行であり、且つ、異なる前記ポート群同士の各ポート間で非平行であることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記集光レンズは、単一の光軸を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記集光レンズは、少なくとも前記配列方向に平行な面内で集光することを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートから入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記配列方向に沿って配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記配列方向に垂直な方向に沿って配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記アナモルフィック光学系に対する前記複数の光入出力ポート側の各入出力光路は、前記配列方向から見て、互いに非平行であることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの異なる前記ポート群間の各ポートは、前記配列方向に平行な面内および前記配列方向に垂直な面内の少なくとも一方で角度をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートから入力された各光を、前記配列方向に垂直な面内で集光する第１のシリンドリカルレンズと、前記集光レンズ側から入力された各光を、前記光路操作部に向けて前記配列方向に垂直な面内で集光する第２のシリンドリカルレンズと、をさらに備え、前記集光レンズは、前記配列方向に平行な面内で集光するシリンドリカルレンズであり、前記第１のシリンドリカルレンズと前記第２のシリンドリカルレンズと前記集光レンズとによって、前記複数の光入出力ポートから入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系を構成することを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記アナモルフィック光学系が、アナモルフィックプリズムにより構成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記アナモルフィック光学系との光学的距離が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートから前記アナモルフィック光学系までの距離は、前記アナモルフィック光学系に入射される前記入出力光路のうち、前記アナモルフィックプリズムの入射面に対する入射角度の小さい方の前記光入出力ポートの方が大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記アナモルフィック光学系は、対向する２つの光学面を有し該２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された２以上のアナモルフィックプリズムからなることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記アナモルフィック光学系は、前記２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズムからなることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記集光レンズは、前記配列方向に垂直な面内で集光する第１のシリンドリカルレンズと、前記配列方向に平行な面内で集光する第２のシリンドリカルレンズと、からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一つは、前記集光レンズの光軸に向けて傾斜することを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポートのうちの２以上の異なる前記ポート群の各々から入力される各光の光路は、前記集光レンズの焦点近傍において互いに交差することを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記複数の光入出力ポート側から入力された各光を波長分散する波長分散素子をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光スイッチは、上記の発明において、前記波長分散素子の波長分散方向は、前記配列方向に対して略垂直な方向であることを特徴とする。

本発明によれば、装置規模の大型化およびコスト増を抑制しつつ、簡易に光入出力のポート数を増大させることが可能な光スイッチを提供できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図２は、図１に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図３は、本実施の形態１における複数の光路切替部の一構成例を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図５は、図４に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図７は、図６に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図８は、本発明の実施の形態４にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図９は、図８に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図１０は、本実施の形態４における複数の光路切替部の一構成例を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態５にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図１２は、図１１に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図１３は、アナモルフィックプリズムの第１面およびＬＣＯＳの表面における、光信号のビームスポットの比較を示す図である。 図１４は、アナモルフィックプリズムの第１面およびＬＣＯＳの表面における、光信号のビームスポットの比較を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態６にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。 図１６は、図１５に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。 図１７は、２つの光学面の間隔が狭くなる方向が同一である配置のアナモルフィック光学系の例を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明にかかる光スイッチの実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の直交座標系であるＸＹＺ座標系を適宜用いて方向を説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる光スイッチの構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。図１には、本実施の形態１にかかる光スイッチをＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図２は、図１に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図１、２に示すように、この光スイッチ１０は、複数の光入出力ポート１、２と、光路操作部５と、集光レンズ６と、アナモルフィック光学系７と、波長分散素子８とを備える。なお、この光スイッチ１０における実際の各光路は波長分散素子８において大きく曲げられるので、アナモルフィック光学系７から光路操作部５までの各構成要素（実施の形態１ではアナモルフィック光学系７、集光レンズ６、および光路操作部５）は、波長分散素子８の前後で角度を持って配置される。ただし、図１、２においては、簡略化のために各構成要素を光路に沿って直線的に配置して示している。このことは、図１、２以降の図面においても同様である。

複数の光入出力ポート１、２は、光を入力または出力するポート群を各々有し、ポート群毎に、外部から光を入力し、または外部に光を出力する。具体的には、光入出力ポート１は、光ファイバポート群１１０と、複数のコリメータレンズからなるコリメータレンズ群１１６と、光ファイバポート群１１０とコリメータレンズ群１１６とを支持する支持部１１７とを備える。光ファイバポート群１１０は、複数の光ファイバポート１１１〜１１５を含む光入出力のポート群である。光ファイバポート１１１〜１１５の各々は、光導波路として機能する光ファイバを用いて構成される。各光ファイバポート１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、所定の配列方向、すなわち図２に示すＹＺ平面に平行な方向に沿って、所定の間隔（例えば等間隔）で配列される。

コリメータレンズ群１１６は、各光ファイバポート１１１〜１１５に対応して配置されるコリメータレンズから構成されている。コリメータレンズ群１１６は、各光ファイバポート１１１〜１１５から出力した光を平行光にする、または、入力された平行光を各光ファイバポート１１１〜１１５に集光して結合させる機能を有する。

光入出力ポート２は、光ファイバポート群１２０と、複数のコリメータレンズからなるコリメータレンズ群１２６と、光ファイバポート群１２０とコリメータレンズ群１２６とを支持する支持部１２７とを備える。光ファイバポート群１２０は、複数の光ファイバポート１２１〜１２５を含む光入出力のポート群である。光ファイバポート１２１〜１２５の各々は、光導波路として機能する光ファイバを用いて構成される。各光ファイバポート１２１、１２２、１２３、１２４、１２５は、所定の配列方向（図２に示すＹＺ平面に平行な方向）に沿って、等間隔等の所定の間隔で配列される。

コリメータレンズ群１２６は、各光ファイバポート１２１〜１２５に対応して配置されるコリメータレンズから構成されている。コリメータレンズ群１２６は、各光ファイバポート１２１〜１２５から出力した光を平行光にする、または、入力された平行光を各光ファイバポート１２１〜１２５に集光して結合させる機能を有する。

ここで、光入出力ポート１、２は、図１、２に示すように、光ファイバポート群１１０、１２０の配列方向、すなわちＺ軸方向に沿って配置される。このような光入出力ポート１、２において、光ファイバポート群１１０および光ファイバポート群１２０は、光入出力ポート１、２別にグループ分けされ、ＹＺ平面に平行な同一面内に配列される。これら光ファイバポート群１１０、１２０内の各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５は、その配列方向に垂直な方向（すなわち図１、２に示すＸ軸方向）から見て、同じポート群内において互いに平行であり、且つ、異なるポート群間において互いに非平行である。具体的には図２に示すように、同じ光ファイバポート群１１０に属する各光ファイバポート１１１〜１１５同士は互いに平行である。また、同じ光ファイバポート群１２０に属する各光ファイバポート１２１〜１２５同士は互いに平行である。一方、異なる光ファイバポート群１１０、１２０間において、各光ファイバポート１１１〜１１５と各光ファイバポート１２１〜１２５とは、図２に示すように、互いに非平行であって、その配列方向に平行な面内（ＹＺ平面内）で所定の角度をなす。例えば、光ファイバポート群１１０のうちの光ファイバポート１１５は、図２に示すように、光ファイバポート群１２０内の各光ファイバポート１２１〜１２５に対して非平行であって、ＹＺ平面内において各光ファイバポート１２１〜１２５と角度θ１をなす。このことは、残りの光ファイバポート１１１〜１１４、１２１〜１２５についても同様である。

なお、上述した光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５は、光入出力ポート１、２別に、外部から光を入力する、または外部に光を出力するものである。このように光入出力ポート１、２別に入出力される各光は、特に限定されないが、例えば波長１５２０〜１６２０ｎｍの光通信用の信号光である。

光路操作部５は、入力された光の光路を切り替える複数の光路切替部５ａ、５ｂを有し、各光入出力ポート１、２別に入力ポートから出力ポートに至る光の光路を操作する。光路切替部５ａ、５ｂは、図２に示すように、互いに異なる光入出力ポート１、２別に、Ｚ軸方向に分離して配置される。図３は、本実施の形態１における複数の光路切替部の一構成例を示す模式図である。図３に示すように、光路切替部５ａは、Ｘ軸方向に沿って配列された複数のＬＣＯＳ５ａ−１、５ａ−２、５ａ−３、５ａ−４によって構成される。これと同様に、光路切替部５ｂは、Ｘ軸方向に沿って配列された複数のＬＣＯＳ５ｂ−１、５ｂ−２、５ｂ−３、５ｂ−４によって構成される。このような構成を有する光路切替部５ａ、５ｂは、光ファイバポート群１１０、１２０のうちの何れかの光ファイバポート群内の入力ポートから入力した光の光路を、この入力ポートが属する同じ光ファイバポート群内の出力ポートに向かう光路へ各光入出力ポート１、２別に切り替える。

すなわち、各ＬＣＯＳ５ａ−１、５ａ−２、５ａ−３、５ａ−４は、光入出力ポート１の光ファイバポート群１１０内の入力ポートから入力した光を回折して同じ光ファイバポート群１１０内の出力ポートに向けて出力する機能を有する。また、各ＬＣＯＳ５ｂ−１、５ｂ−２、５ｂ−３、５ｂ−４は、光入出力ポート２の光ファイバポート群１２０内の入力ポートから入力した光を回折して同じ光ファイバポート群１２０内の出力ポートに向けて出力する機能を有する。なお、光ファイバポート群１１０内の入力ポートは、光ファイバポート１１１〜１１５のうちの何れかであり、光ファイバポート群１１０内の出力ポートは、光ファイバポート１１１〜１１５のうちの入力ポートを除く何れかである。また、光ファイバポート群１２０内の入力ポートは、光ファイバポート１２１〜１２５のうちの何れかであり、光ファイバポート群１２０内の出力ポートは、光ファイバポート１２１〜１２５のうちの入力ポートを除く何れかである。

ここで、光入出力ポート１、２側から光路操作部５に入力される各光は、上述した光路切替部５ａ、５ｂにおいて互いに干渉しないように、Ｚ軸方向に分離している。例えば図３に示すように、光入出力ポート１側から光路切替部５ａのＬＣＯＳ５ａ−１に入力された光の結像点Ｐ１は、光入出力ポート２側から光路切替部５ｂのＬＣＯＳ５ｂ−１に入力された光の結像点Ｐ２に対して十分に離間している。すなわち、結像点Ｐ１と結像点Ｐ２との離間距離（以下、分離距離ｄという）は、これら各光のビームスポット（図３の斜線部分参照）のＺ軸方向の寸法に比して十分に大きい。この結果、これら各光同士の干渉が回避される。このことは、残りのＬＣＯＳ５ａ−２〜５ａ−４、５ｂ−２〜５ｂ−４においても同様である。このような光入出力ポート１、２側からの各光の結像点に対応して、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４は、光路操作部５上に配列される。

なお、上述したＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各々に入力される各光のビーム形状は、後述するアナモルフィック光学系７の作用によって、図３の斜線部分に例示されるように、Ｘ軸方向に縮小した楕円形状に整形される。このような楕円形状の各光の幅Ｗ１に比して、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各幅Ｗ２は十分に大きい。

集光レンズ６は、複数の光入出力ポート１、２側から入力された光を光ファイバポート群１１０、１２０別に複数の光路切替部５ａ、５ｂに集光し、複数の光路切替部５ａ、５ｂ側から入力された光を光ファイバポート群１１０、１２０別に複数の光入出力ポート１、２に光学的に結合する。この結果、複数の光入出力ポート１、２と光路操作部５とは、集光レンズ６によって光学的に結合される。具体的には、集光レンズ６は、単一の光軸６ａを有するレンズであり、光入出力ポート１、２と光路操作部５との間に配置される。集光レンズ６は、光ファイバポート群１１０からの光を一方の光路切替部５ａに集光し、光ファイバポート群１２０からの光を他方の光路切替部５ｂに集光する。また、集光レンズ６は、光路切替部５ａからの光を一方の光ファイバポート群１１０に光学的に結合し、光路切替部５ｂからの光を他方の光ファイバポート群１２０に光学的に結合する。何れの場合であっても、集光レンズ６は、図２に示すようにＺ軸方向に平行な面内（例えばＹＺ平面に平行な面内）で集光し、且つ、図１に示すようにＸ軸方向に平行な面内（例えばＸＹ平面に平行な面内）で集光する。ここで、Ｚ軸方向は、光ファイバポート群１１０、１２０の配列方向であり、Ｘ軸方向は、この配列方向に対して垂直な方向である。なお、このような集光レンズ６の焦点の位置は、上述した光路操作部５の位置と略一致することが望ましい。

アナモルフィック光学系７は、複数の光入出力ポート１、２から入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形する。具体的には、アナモルフィック光学系７は、一対のアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ（すなわちアナモルフィックプリズムペア）によって構成され、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間に配置される。アナモルフィック光学系７は、光入出力ポート１、２側から入力された各光のビーム形状を各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５の配列方向に垂直な方向（すなわちＸ軸方向）に対して拡大する機能を有する。また、アナモルフィック光学系７は、Ｚ軸方向から見たときに光路が波長分散素子８の中央付近を通るように、光入出力ポート１、２側からの各光の光路を変位させる（図１参照）。このようなアナモルフィック光学系７の作用によって、光入出力ポート１、２側からの各光のビーム形状は、光路切替部５ａ、５ｂに集光される際、図３の破線部分に示されるように、Ｘ軸方向に縮小した幅Ｗ１の楕円形状に整形される。一方、アナモルフィック光学系７は、光路操作部５側から入力された光のビーム形状をＸ軸方向に対して縮小する機能を有する。

波長分散素子８は、複数の光入出力ポート１、２側から入力された各光を波長分散するものである。具体的には、波長分散素子８は、例えば透過型の回折格子等を用いて構成され、光入出力ポート１側からの光と光入出力ポート２側からの光との双方を所定の波長分散方向に波長分散する。ここで、波長分散素子８の波長分散方向は、波長分散素子８によって波長分散された各光の光路同士が角度をなす面の方向である。すなわち、図１において、この波長分散方向は、Ｘ軸方向と略平行であって、図２に示す各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５の配列方向に対して略垂直な方向である。このような波長分散素子８は、アナモルフィック光学系７と集光レンズ６との間に、入射した光がＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の配列方向に波長分散を起こすように配置される。この場合、波長分散素子８の位置は、集光レンズ６の焦点の位置と略一致することが望ましい。また、波長分散素子８は、その中心部分で集光レンズ６の光軸６ａと交差することが望ましく、例えば波長分散素子８を回折格子とした場合には、その溝が集光レンズ６の光軸６ａと略垂直とするとよい。

上述したような構成を有する光スイッチ１０では、例えば、一方の光ファイバポート群１１０において中央に配列された光ファイバポート１１３と、他方の光ファイバポート群１２０において中央に配列された光ファイバポート１２３とが、外部から光が入力される共通の光ファイバポート（Ｃｏｍポート）として設定されている。また、一方の光ファイバポート群１１０のうちの残り４つの光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５と、他方の光ファイバポート群１２０のうちの残り４つの光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５とが、外部に光を出力する光ファイバポートとして設定されている。

ここで、光スイッチ１０は、一方の光入出力ポート１内の光ファイバポート１１３から所定の波長の信号光が入力された場合、同じ光入出力ポート１内の光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５のうち、その波長を割り当てられた光ファイバポートから、その信号光を出力するように動作できる。また、光スイッチ１０は、他方の光入出力ポート２内の光ファイバポート１２３から所定の波長の信号光が入力された場合、同じ光入出力ポート２内の光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５のうち、その波長を割り当てられた光ファイバポートから、その信号光を出力するように動作できる。すなわち、この光スイッチ１０は、光入出力ポート別に異なる１×４の光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１光スイッチとして機能する。

特に、ファイバポート１１３から入力された信号光が互いに波長が異なる４つの信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光スイッチ１０は、光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５のうち各チャネルを割り当てられた光ファイバポートから、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの信号光を出力するように動作できる。また、ファイバポート１２３から入力された信号光が互いに波長が異なる４つの信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光スイッチ１０は、光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５のうち各チャネルを割り当てられた光ファイバポートから、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの信号光を出力するように動作できる。この場合、光スイッチ１０は、光入出力ポート別に異なる１×４の波長選択光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１波長選択光スイッチとして機能する。

つぎに、図１〜３を参照しつつ、光スイッチ１０の動作について説明する。なお、以下では、光スイッチ１０が備える２つの光入出力ポート１、２のうちの一方の光入出力ポート１側の光スイッチ動作を説明し、その後、他方の光入出力ポート２側の光スイッチ動作を説明するが、これら２つの光スイッチ動作は、互いに独立して行われる。すなわち、これら２つの光スイッチ動作は、光入出力ポート１と光入出力ポート２との間において順不同に行われる。

まず、外部から光ファイバポート１１３に波長λ１の信号光Ｌ１が入力されると、コリメータレンズ群１１６は、この入力された信号光Ｌ１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。つぎに、アナモルフィック光学系７は、この略平行光である信号光Ｌ１のビーム形状をＸ軸方向に拡大して楕円形に整形する。ついで、波長分散素子８は、この整形後の信号光Ｌ１を波長λ１に応じた回折角で回折する。その後、集光レンズ６は、この回折された信号光Ｌ１を光路操作部５の光路切替部５ａ（詳細には図３に示すＬＣＯＳ５ａ−１）に集光する。光路切替部５ａの一構成部であるＬＣＯＳ５ａ−１は、この集光された信号光Ｌ１を波長λ１に対応して設定された回折角で回折し、これによって、この信号光Ｌ１を波長λ１の信号光Ｌ２として出力（反射）する。集光レンズ６は、このように光路切替部５ａから出力された信号光Ｌ２を光入出力ポート１に向けて通すとともに、その光路を信号光Ｌ１の光路と平行にする。なお、図１においては、光路切替前後の信号光Ｌ１と信号光Ｌ２との各光路は略重なっている。

つぎに、波長分散素子８は、集光レンズ６から入力した信号光Ｌ２を再び回折する。ついで、アナモルフィック光学系７は、信号光Ｌ２のビーム形状をＸ軸方向に縮小して略円形に戻すとともに、光入出力ポート１側へ信号光Ｌ２を通す。このようなアナモルフィック光学系７および波長分散素子８は、例えば図２に示すように、信号光Ｌ１の光路と信号光Ｌ２の光路との平行関係を維持している。その後、信号光Ｌ２は、コリメータレンズ群１１６のうち、波長λ１に割り当てられた光ファイバポート１１１に対応するコリメータレンズへ入力される。この対応するコリメータレンズは、信号光Ｌ２を集光して光ファイバポート１１１に結合させる。光ファイバポート１１１は、このように結合された光、すなわち波長λ１の信号光Ｌ２を外部に出力する。

以上のようにして、光スイッチ１０は、光入出力ポート１側のＣｏｍポートである光ファイバポート１１３から入力された信号光の光路を、その波長λ１に割り当てられた光ファイバポート１１１（同じ光入出力ポート１側の出力ポート）へ至る光路に切り替えることができる。

また、外部から光ファイバポート１１３に入力された信号光Ｌ１の波長がλ２、λ３、またはλ４であれば、信号光Ｌ１は、上述した波長λ１の場合と同様に、アナモルフィック光学系７等を通過した後、波長分散素子８によって、その波長（λ２、λ３、またはλ４）に応じた回折角で回折される。なお、波長λ１、λ２、λ３、λ４は互いに異なるものである。この回折後の信号光Ｌ１は集光レンズ６に到達する。集光レンズ６は、光路切替部５ａのうち、この信号光Ｌ１の波長に対応するＬＣＯＳ部分に向けて、この信号光Ｌ１を集光する。すなわち、集光レンズ６は、波長λ２の信号光Ｌ１をＬＣＯＳ５ａ−２に集光し、または、波長λ３の信号光Ｌ１をＬＣＯＳ５ａ−３に集光し、または、波長λ４の信号光Ｌ１をＬＣＯＳ５ａ−４に集光する。ＬＣＯＳ５ａ−２は、波長λ２に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１を回折して、この信号光Ｌ１の光路を波長λ２の信号光Ｌ３の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ａ−３は、波長λ３に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１を回折して、この信号光Ｌ１の光路を波長λ３の信号光Ｌ４の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ａ−４は、波長λ４に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１を回折して、この信号光Ｌ１の光路を波長λ４の信号光Ｌ５の光路に切り替える。

この光路切替後の信号光（すなわち信号光Ｌ３〜Ｌ５の何れか）は、上述した波長λ１の場合と同様に、集光レンズ６、波長分散素子８、アナモルフィック光学系７、およびコリメータレンズ群１１６を順次通過する。このコリメータレンズ通過後の信号光は、光ファイバポート群１１０のうち、その波長に対応する光ファイバポートから外部に出力される。すなわち、波長λ２の信号光Ｌ３は、波長λ２に割り当てられた光ファイバポート１１２から外部に出力され、波長λ３の信号光Ｌ４は、波長λ３に割り当てられた光ファイバポート１１４から外部に出力され、波長λ４の信号光Ｌ５は、波長λ４に割り当てられた光ファイバポート１１５から外部に出力される。

特に、外部から光ファイバポート１１３に入力された信号光Ｌ１が波長λ１、λ２、λ３、λ４の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、このＷＤＭ信号光の光路は、上述した波長λ１〜λ４の各信号光の場合と同様に、波長λ１の信号光Ｌ２の光路と、波長λ２の信号光Ｌ３の光路と、波長λ３の信号光Ｌ４の光路と、波長λ４の信号光Ｌ５の光路とに切り替えられる。その後、このＷＤＭ信号光由来の各信号光Ｌ２〜Ｌ５は、各波長λ１、λ２、λ３、λ４に割り当てられた光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５の各々から外部に出力される。このようにして、光スイッチ１０は、光入出力ポート１について、波長別に選択された所望の光路の切り替えを実現することができる。

一方、光入出力ポート２についても、上述した光入出力ポート１の場合と略同様な光スイッチ動作が行われる。すなわち、光入出力ポート２の光ファイバポート１２３へ外部から波長λ１１の信号光Ｌ１１が入力されると、コリメータレンズ群１２６は、この入力された信号光Ｌ１１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。つぎに、アナモルフィック光学系７は、この略平行光である信号光Ｌ１１のビーム形状をＸ軸方向に拡大して楕円形に整形する。ついで、波長分散素子８は、この整形後の信号光Ｌ１１を波長λ１１に応じた回折角で回折する。その後、集光レンズ６は、この回折された信号光Ｌ１１を光路操作部５の光路切替部５ｂ（詳細には図３に示すＬＣＯＳ５ｂ−１）に集光する。光路切替部５ｂの一構成部であるＬＣＯＳ５ｂ−１は、この集光された信号光Ｌ１１を波長λ１１に対応して設定された回折角で回折し、これによって、この信号光Ｌ１１を波長λ１１の信号光Ｌ１２として出力（反射）する。集光レンズ６は、このように光路切替部５ｂから出力された信号光Ｌ１２を光入出力ポート２に向けて通すとともに、その光路を信号光Ｌ１１の光路と平行にする。なお、図１においては、光路切替前後の信号光Ｌ１１と信号光Ｌ１２との各光路は略重なっている。

つぎに、波長分散素子８は、集光レンズ６から入力した信号光Ｌ１２を再び回折する。ついで、アナモルフィック光学系７は、信号光Ｌ１２のビーム形状をＸ軸方向に縮小して略円形に戻すとともに、光入出力ポート２側へ信号光Ｌ１２を通す。このようなアナモルフィック光学系７および波長分散素子８は、例えば図２に示すように、信号光Ｌ１１の光路と信号光Ｌ１２の光路との平行関係を維持している。その後、信号光Ｌ１２は、コリメータレンズ群１２６のうち、波長λ１１に割り当てられた光ファイバポート１２１に対応するコリメータレンズへ入力される。この対応するコリメータレンズは、信号光Ｌ１２を集光して光ファイバポート１２１に結合させる。光ファイバポート１２１は、このように結合された光、すなわち波長λ１１の信号光Ｌ１２を外部に出力する。

以上のようにして、光スイッチ１０は、光入出力ポート２側のＣｏｍポートである光ファイバポート１２３から入力された信号光の光路を、その波長λ１１に割り当てられた光ファイバポート１２１（同じ光入出力ポート２側の出力ポート）へ至る光路に切り替えることができる。

また、外部から光ファイバポート１２３に入力された信号光Ｌ１１の波長がλ１２、λ１３、またはλ１４であれば、信号光Ｌ１１は、上述した波長λ１１の場合と同様に、アナモルフィック光学系７等を通過した後、波長分散素子８によって、その波長（λ１２、λ１３、またはλ１４）に応じた回折角で回折される。なお、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４は互いに異なるものである。この回折後の信号光Ｌ１１は集光レンズ６に到達する。集光レンズ６は、光路切替部５ｂのうち、この信号光Ｌ１１の波長に対応するＬＣＯＳ部分に向けて、この信号光Ｌ１１を集光する。すなわち、集光レンズ６は、波長λ１２の信号光Ｌ１１をＬＣＯＳ５ｂ−２に集光し、波長λ１３の信号光Ｌ１１をＬＣＯＳ５ｂ−３に集光し、または、波長λ１４の信号光Ｌ１１をＬＣＯＳ５ｂ−４に集光する。ＬＣＯＳ５ｂ−２は、波長λ１２に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１１を回折して、この信号光Ｌ１１の光路を波長λ１２の信号光Ｌ１３の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ｂ−３は、波長λ１３に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１１を回折して、この信号光Ｌ１１の光路を波長λ１３の信号光Ｌ１４の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ｂ−４は、波長λ１４に対応して設定された回折角で信号光Ｌ１１を回折して、この信号光Ｌ１１の光路を波長λ１４の信号光Ｌ１５の光路に切り替える。

この光路切替後の信号光（すなわち信号光Ｌ１３〜Ｌ１５の何れか）は、上述した波長λ１１の場合と同様に、集光レンズ６、波長分散素子８、アナモルフィック光学系７、およびコリメータレンズ群１２６を順次通過する。このコリメータレンズ通過後の信号光は、光ファイバポート群１２０のうち、その波長に対応する光ファイバポートから外部に出力される。すなわち、波長λ１２の信号光Ｌ１３は、波長λ１２に割り当てられた光ファイバポート１２２から外部に出力され、波長λ１３の信号光Ｌ１４は、波長λ１３に割り当てられた光ファイバポート１２４から外部に出力され、波長λ１４の信号光Ｌ１５は、波長λ１４に割り当てられた光ファイバポート１２５から外部に出力される。

特に、外部から光ファイバポート１２３に入力された信号光Ｌ１１が波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、このＷＤＭ信号光の光路は、上述した波長λ１１〜λ１４の各信号光の場合と同様に、波長λ１１の信号光Ｌ１２の光路と、波長λ１２の信号光Ｌ１３の光路と、波長λ１３の信号光Ｌ１４の光路と、波長λ１４の信号光Ｌ１５の光路とに切り替えられる。その後、このＷＤＭ信号光由来の各信号光Ｌ１２〜Ｌ１５は、各波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４に割り当てられた光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５の各々から外部に出力される。このようにして、光スイッチ１０は、光入出力ポート２について、波長別に選択された所望の光路の切り替えを実現することができる。

なお、上述した光路切替部５ａ、５ｂを各々構成する各ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４（図３参照）は、以下のような公知の構成を有する。すなわち、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各々は、例えば、液晶駆動回路が形成されたシリコン基板上に、反射率が略１００％の反射層である画素電極群と、空間光変調層である液晶層と、配向膜と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極と、カバーガラスとを順次積層した構成を有する。この画素電極群は、光ファイバポート群１１０、１２０の配列方向であるＺ軸方向に多数の画素電極を配列して構成されている。したがって、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各々に入射する信号光のビーム形状（図３の破線部分参照）がＺ軸方向に長くなるように、集光レンズ６と光路操作部５との位置関係を設定することが好ましい。これによって、この信号光の回折に寄与する画素電極の数をより多くできるので、より回折効率を大きくすることができる。また、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各画素幅を小さくすることによって、隣接画素間の位相差を縮小することができ、これによって、ＬＣＯＳ毎の回折角の広がりを抑制することができる。

つぎに、上述した光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間における光路について説明する。まず、図１を参照しつつ、光ファイバポート群１１０、１２０の配列方向（以下、ポート配列方向という）、すなわちＺ軸方向から見た光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の光路について説明する。

複数の光入出力ポート１、２に対して入出力される各信号光Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５の光路（以下、入出力光路という）は、Ｚ軸方向から見て、図１の実線矢印および破線矢印に示されるような光路となる。以下、図１を参照して説明する入出力光路は、Ｚ軸方向から見たものである。

図１に示すように、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、Ｚ軸方向から見て略重なっている。一方、波長分散素子８と集光レンズ６との間において、これら各入出力光路は、Ｘ軸方向、すなわち波長分散素子８の波長分散方向に所定の角度をなして互いに非平行になる。ここで、これら各入出力光路は、図１に示すように、波長分散素子８の略中央部分と交差する。また、波長分散素子８と集光レンズ６との間の各入出力光路は、集光レンズ６の光軸６ａを中心に略線対称の位置関係にある。

つぎに、図２を参照しつつ、光ファイバポート群１１０、１２０のポート配列方向に垂直な方向、すなわちＸ軸方向から見た光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。以下、図２を参照して説明する入出力光路は、Ｘ軸方向から見たものである。

図２の実線矢印および破線矢印に示されるように、集光レンズ６に対する複数の光入出力ポート１、２側の各光入出力光路は、光ファイバポート群１１０、１２０のポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見て、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート間で平行であり、且つ、異なる光ファイバポート群同士の各光ファイバポート間で非平行である。すなわち、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、一方の光ファイバポート群１１０内の各光ファイバポート１１１〜１１５間において平行であり、また、他方の光ファイバポート群１２０内の各光ファイバポート１２１〜１２５間において平行である。さらに、これら各入出力光路は、異なる光ファイバポート群１１０、１２０同士の各光ファイバポート１１１〜１１５と各光ファイバポート１２１〜１２５との間において非平行である。

また、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、図２に示すように、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の領域において、アナモルフィック光学系７および波長分散素子８からＺ軸方向の光学的な影響を大きくは受けない。すなわち、この領域内において、光入出力ポート１、２の各入出力光路上の信号光Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５は、アナモルフィック光学系７または波長分散素子８によってＺ軸方向に屈折または回折されることが殆どない。

さらには、光入出力ポート１、２の各入出力光路のうち、光ファイバポート群１１０に対応する入出力光路と光ファイバポート群１２０に対応する入出力光路とは、図２に示すように、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の空間において互いに交差する。具体的には、複数の光入出力ポート１、２のうちの互いに異なる２つの光ファイバポート群１１０、１２０の各々から入力される各光の光路は、集光レンズ６の焦点近傍において互いに交差する。なお、本実施の形態１において、この集光レンズ６の焦点近傍には波長分散素子８が配置されている。すなわち、これら各光の光路は、図２に示すように、波長分散素子８の近傍において互いに交差する。

以上のような各入出力光路を形成する２つの光入出力ポート１、２同士の相対的な配置は、各入出力光路の交差位置や光路操作部５における結像点間の分離距離ｄ（図３参照）等を考慮して、設定される。具体的には図２に示すように、光入出力ポート１、２は、コリメータレンズ群１１６、１２６の各光軸と集光レンズ６の光軸６ａとが光入出力ポート１、２と光路操作部５との間において交差するように、この光軸６ａに向けて傾斜する。この場合、光入出力ポート１、２の各光ファイバポート群１１０、１２０同士は、互いに非平行であって、Ｚ軸方向に平行な面内で所定の角度θ１をなす。この光ファイバポート群１１０、１２０同士のなす角度θ１は、光入出力ポート１、２と集光レンズ６と光路操作部５との各相対位置関係を考慮しつつ分離距離ｄが所定値以上になるように、設定される。この角度θ１の調整によって、分離距離ｄは、光路操作部５に入力される光ファイバポート群１１０からの光と光ファイバポート群１２０からの光との干渉を防止するに十分な距離に、設定される。

特に、光ファイバポート群１１０、１２０が集光レンズ６の光軸６ａを中心にして互いに線対称に配置された場合、光ファイバポート群１１０、１２０の各々は、この光軸６ａに対して非平行であり且つ所定の角度（以下、オフセット角という）をなす。この場合、オフセット角θは、光ファイバポート群１１０、１２０同士のなす角度θ１（図２参照）の１／２倍である。このようなオフセット角θと集光レンズ６の焦点距離ｆとを用いて、上述した結像点間の分離距離ｄは、次式（１）によって表される。

ｄ＝２×ｆ×ｔａｎθ ・・・（１）

すなわち、オフセット角θは、この式（１）に基づく次式（２）を満足するように設定されればよい。

θ＝ａｒｃｔａｎ｛ｄ／（２×ｆ）｝ ・・・（２）

以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、互いに異なる２つの光入出力ポートの各々に、光を入力または出力する光ファイバポート群を設けて、光入出力ポート別に光ファイバポート群をグループ分けし、一方の光入出力ポートの光ファイバポート群に対応する光路切替部と、他方の光入出力ポートの光ファイバポート群に対応する光路切替部と光路操作部に設け、これら２つの光路切替部によって各光入出力ポート別に、光ファイバポート群内の入力ポートから入力した光の光路を同じ光ファイバポート群内の出力ポートに向かう光路に切り替え、光入出力ポート側から入力された光を光ファイバポート群別に分けて光路切替部に集光する集光レンズによって、これら２つの光入出力ポートと光路操作部とを光学的に結合するように構成している。また、互いに異なる光ファイバポート群のポート配列方向に垂直な方向から見て、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート同士を互いに平行にし、且つ、異なる光ファイバポート群間の各光ファイバポート同士を互いに非平行にするように構成して、集光レンズに対する２つの光入出力ポート側の各入出力光路を、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート間で平行にし、且つ、異なる光ファイバポート群同士の各光ファイバポート間で非平行にしている。

このため、光入出力ポートと光路操作部との間に形成される各光路が占める空間を必要最小限に抑えることができ、これによって、各光スイッチ機能に共用する各種光学部品の大型化を抑制できる。また、上述した光路操作部および集光レンズを始め、アナモルフィック光学系や波長分散素子等、１つの光スイッチ機能（波長選択光スイッチ機能を含む）に必要な各種光学部品を、一方の光入出力ポート側の光スイッチ機能と他方の光入出力ポート側の光スイッチ機能とに共用できる。これによって、必要な光学部品点数の増加を抑制でき、特に、２ｉｎ１波長選択スイッチを構成する場合であっても、特殊な光学特性を有する特殊形状の光学部品を用いる必要がない。以上の結果、光スイッチの装置規模の大型化およびコスト増を抑制できるとともに、簡易な光スイッチ構成によって光入出力のポート数（例えば光ファイバポート数）を増大させることができる。

また、本発明の実施の形態１では、互いに異なる２つの光入出力ポートを集光レンズの光軸に向けて傾斜させている。このため、これら２つの光入出力ポートの各光軸と集光レンズの光軸とが各々なす角度を調整することによって、光入出力ポートと光路操作部との間における各光路が占める空間を容易に低減でき、この結果、光スイッチの装置規模の小型化およびコスト減を促進できる。

さらに、集光レンズの焦点近傍において、互いに異なる２つの光ファイバポート群の各々から入力される各光の光路を交差させているので、より容易に集光レンズの大型化を抑制できる。また、この焦点近傍に波長分散素子を配置することによって、各光ファイバポート群から波長分散素子に入力される各光のスポットを波長分散素子の所定の中心軸（Ｚ軸に平行な中心軸）上に位置させ易くなる。この結果、光路操作部に入射する波長分散後の光のスポット位置を安定させることができ、これによって、光路操作部の大型化を抑制できる。以上のことから、光スイッチの装置規模の大型化およびコスト増を一層抑制できる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、一対のアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、すなわちアナモルフィックプリズムペアによってアナモルフィック光学系７を構成していたが、本実施の形態２では、複数のシリンドリカルレンズによってアナモルフィック光学系を構成している。

まず、本発明の実施の形態２にかかる光スイッチの構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態２にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。図４には、本実施の形態２にかかる光スイッチをＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図５は、図４に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図４、５に示すように、本実施の形態２にかかる光スイッチ２０は、上述した実施の形態１にかかる光スイッチ１０の集光レンズ６およびアナモルフィック光学系７に代えてシリンドリカルレンズ２６〜２８を備える。また、光スイッチ２０における光入出力ポート１、２は、Ｚ軸方向から見て、シリンドリカルレンズ２６の光軸２６ａに略平行な面内に配置される。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

シリンドリカルレンズ２６は、複数の光入出力ポート１、２側から入力された光を光ファイバポート群１１０、１２０別に複数の光路切替部５ａ、５ｂに集光し、複数の光路切替部５ａ、５ｂ側から入力された光を光ファイバポート群１１０、１２０別に複数の光入出力ポート１、２に光学的に結合し、これによって、複数の光入出力ポート１、２と光路操作部５とを光学的に結合する集光レンズとして機能する。具体的には、シリンドリカルレンズ２６は、Ｚ軸方向のみに集光特性を有し、光入出力ポート１、２と波長分散素子８との間に配置される。シリンドリカルレンズ２６は、光ファイバポート群１１０からの光を一方の光路切替部５ａに集光し、光ファイバポート群１２０からの光を他方の光路切替部５ｂに集光する。この場合、シリンドリカルレンズ２６は、図５に示すように、Ｚ軸方向（すなわちポート配列方向）に平行な面内において集光する。一方、シリンドリカルレンズ２６は、図４に示すように、Ｘ軸方向に平行な面内において集光しない。なお、このようなシリンドリカルレンズ２６の焦点の位置は、光路操作部５の位置と略一致することが望ましい。

シリンドリカルレンズ２７、２８は、双方ともＸ軸方向のみに集光特性を有する。シリンドリカルレンズ２７は、複数の光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間に配置され、これら複数の光入力ポート１、２から入力された各光を、ポート配列方向（Ｚ軸方向）に垂直な面内において集光する。一方、シリンドリカルレンズ２８は、波長分散素子８と光路操作部５との間に配置され、シリンドリカルレンズ２６側から（具体的には波長分散素子８から）入力された各光を、光路操作部５に向けてポート配列方向に垂直な面内において集光する。なお、これら２つのシリンドリカルレンズ２７、２８の双方とも、Ｘ軸方向に垂直な面内において集光しない。

ここで、上述した３つのシリンドリカルレンズ２６、２７、２８によって、複数の光入出力ポート１、２から入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系を構成する。このようなシリンドリカルレンズ２６〜２８によるアナモルフィック光学系は、光入出力ポート１、２からの各光のビーム形状をポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して縮小する機能を有する。また、このシリンドリカルレンズ２６〜２８によるアナモルフィック光学系は、光路操作部５側から入力された光のビーム形状をＸ軸方向に対して拡大する機能を有する。なお、シリンドリカルレンズ２６は、単一の光軸２６ａを有する。シリンドリカルレンズ２７、２８の各々は、その光軸をシリンドリカルレンズ２６の光軸２６ａと略一致させるように配置されることが望ましい。

上述した構成を有する光スイッチ２０では、実施の形態１にかかる光スイッチ１０と同様に、光ファイバポート群１１０の光ファイバポート１１３と光ファイバポート群１２０の光ファイバポート１２３とが、外部から光が入力されるＣｏｍポートとして設定されている。また、光ファイバポート群１１０のうちの残り４つの光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５と、光ファイバポート群１２０のうちの残り４つの光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５とが、外部に光を出力する光ファイバポートとして設定されている。このような光スイッチ２０は、実施の形態１の場合と同様に、一方の光入出力ポート１側の光スイッチ動作と、他方の光入出力ポート２側の光スイッチ動作とを行える。すなわち、光スイッチ２０は、光入出力ポート別に異なる１×４の光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１光スイッチとして機能する。

特に、ファイバポート１１３から入力された信号光が互いに波長が異なる４つの信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光スイッチ２０は、実施の形態１の場合と同様に、一方の光入出力ポート１側の波長選択光スイッチ動作と、他方の光入出力ポート２側の波長選択光スイッチ動作とを行える。この場合、光スイッチ２０は、光入出力ポート別に異なる１×４の波長選択光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１波長選択光スイッチとして機能する。

つぎに、図４、５を参照しつつ、光スイッチ２０の動作について説明する。なお、以下では、光スイッチ２０が備える２つの光入出力ポート１、２のうちの一方の光入出力ポート１側の光スイッチ動作を説明し、その後、他方の光入出力ポート２側の光スイッチ動作を説明するが、これら２つの光スイッチ動作は、互いに独立して行われる。すなわち、これら２つの光スイッチ動作は、光入出力ポート１と光入出力ポート２との間において順不同に行われる。

まず、外部から光ファイバポート１１３に波長λ１の信号光Ｌ１が入力されると、コリメータレンズ群１１６は、この入力された信号光Ｌ１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。つぎに、シリンドリカルレンズ２７は、この略平行光である信号光Ｌ１のビーム形状をＸ軸方向に拡大する。ついで、シリンドリカルレンズ２６は、このシリンドリカルレンズ２７からの信号光Ｌ１を、実施の形態１における集光レンズ６と同様に光路操作部５の光路切替部５ａに向けて集光する。続いて、波長分散素子８は、このシリンドリカルレンズ２６からの信号光Ｌ１を波長λ１に応じた回折角で回折する。その後、シリンドリカルレンズ２８は、この回折された信号光Ｌ１のビーム形状をＸ軸方向に縮小しつつ、光路切替部５ａに向けて、この信号光Ｌ１を集光する。ここで、この光路切替部５ａに入射する信号光Ｌ１のビーム形状は、３つのシリンドリカルレンズ２６〜２８の作用によって、実施の形態１の場合と同様に楕円形状に整形されている。光路操作部５は、実施の形態１の場合と同様に、光路切替部５ａの作用によって、この信号光Ｌ１を波長λ１の信号光Ｌ２として出力（反射）する。シリンドリカルレンズ２８は、この光路切替部５ａからの信号光Ｌ２のビーム形状をＸ軸方向に拡大しつつ、波長分散素子８に向けて、この信号光Ｌ２をシリンドリカルレンズ２６の光軸２６ａに近づけるように集光する。なお、図４においては、光路切替前後の信号光Ｌ１と信号光Ｌ２との各光路は略重なっている。

つぎに、波長分散素子８は、シリンドリカルレンズ２８から入力した信号光Ｌ２を再び回折する。ついで、シリンドリカルレンズ２６は、この回折された信号光Ｌ２を光入出力ポート１に向けて通すとともに、その光路を信号光Ｌ１の光路と平行にする。その後、シリンドリカルレンズ２７は、シリンドリカルレンズ２６からの信号光Ｌ２のビーム形状をＸ軸方向に縮小しつつ、この信号光Ｌ２を光入出力ポート１に向けて出力する。この場合、シリンドリカルレンズ２７は、図５に示すように、信号光Ｌ１の光路と信号光Ｌ２の光路との平行関係を維持している。ここで、この光入出力ポート１に入射する信号光Ｌ２のビーム形状は、３つのシリンドリカルレンズ２６〜２８の作用によって、実施の形態１の場合と同様に楕円形状から略円形に戻っている。その後、信号光Ｌ２は、実施の形態１の場合と同様に、コリメータレンズ群１１６を通過して、波長λ１に割り当てられた光ファイバポート１１１に結合され、光ファイバポート１１１から外部に出力される。

以上のようにして、光スイッチ２０は、光入出力ポート１側のＣｏｍポートである光ファイバポート１１３から入力された信号光の光路を、その波長λ１に割り当てられた光ファイバポート１１１（同じ光入出力ポート１側の出力ポート）へ至る光路に切り替えることができる。

また、外部から光ファイバポート１１３に入力された信号光Ｌ１の波長がλ２、λ３、またはλ４であれば、信号光Ｌ１は、上述した波長λ１の場合と同様に、シリンドリカルレンズ２７等を通過した後、シリンドリカルレンズ２６に到達する。シリンドリカルレンズ２６は、光路切替部５ａのうち、この信号光Ｌ１の波長に対応するＬＣＯＳ部分に向けて信号光Ｌ１を集光しつつ、波長分散素子８に信号光Ｌ１を入力する。波長分散素子８は、この信号光Ｌ１の波長（λ２、λ３、またはλ４）に応じた回折角で信号光Ｌ１を回折する。この回折後の信号光Ｌ１は、シリンドリカルレンズ２８を通過して、光路操作部５に到達する。光路操作部５は、実施の形態１の場合と同様に、光路切替部５ａのうちの信号光Ｌ１の波長に対応するＬＣＯＳ部分の作用によって、光路を操作する。すなわち、光路切替部５ａは、上述したように、波長λ２の信号光Ｌ１の光路を波長λ２の信号光Ｌ３の光路に切り替え、または、波長λ３の信号光Ｌ１の光路を波長λ３の信号光Ｌ４の光路に切り替え、または、波長λ４の信号光Ｌ１の光路を波長λ４の信号光Ｌ５の光路に切り替える。

この光路切替後の信号光（すなわち信号光Ｌ３〜Ｌ５の何れか）は、上述した波長λ１の場合と同様に、シリンドリカルレンズ２８、波長分散素子８、シリンドリカルレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７、およびコリメータレンズ群１１６を順次通過する。その後、波長λ２の信号光Ｌ３は、波長λ２に割り当てられた光ファイバポート１１２から外部に出力され、波長λ３の信号光Ｌ４は、波長λ３に割り当てられた光ファイバポート１１４から外部に出力され、波長λ４の信号光Ｌ５は、波長λ４に割り当てられた光ファイバポート１１５から外部に出力される。

特に、外部から光ファイバポート１１３に入力された信号光Ｌ１が波長λ１、λ２、λ３、λ４の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、このＷＤＭ信号光の光路は、上述した波長λ１〜λ４の各信号光の場合と同様に、波長λ１の信号光Ｌ２の光路と、波長λ２の信号光Ｌ３の光路と、波長λ３の信号光Ｌ４の光路と、波長λ４の信号光Ｌ５の光路とに切り替えられる。その後、このＷＤＭ信号光由来の各信号光Ｌ２〜Ｌ５は、各波長λ１、λ２、λ３、λ４に割り当てられた光ファイバポート１１１、１１２、１１４、１１５の各々から外部に出力される。このようにして、光スイッチ２０は、光入出力ポート１について、波長別に選択された所望の光路の切り替えを実現することができる。

一方、光入出力ポート２についても、上述した光入出力ポート１の場合と略同様な光スイッチ動作が行われる。すなわち、外部から光ファイバポート１２３に波長λ１１の信号光Ｌ１１が入力されると、コリメータレンズ群１２６は、この入力された信号光Ｌ１１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。つぎに、シリンドリカルレンズ２７は、この略平行光である信号光Ｌ１１のビーム形状をＸ軸方向に拡大する。ついで、シリンドリカルレンズ２６は、このシリンドリカルレンズ２７からの信号光Ｌ１１を、実施の形態１における集光レンズ６と同様に光路操作部５の光路切替部５ｂに向けて集光する。続いて、波長分散素子８は、このシリンドリカルレンズ２６からの信号光Ｌ１１を波長λ１１に応じた回折角で回折する。その後、シリンドリカルレンズ２８は、この回折された信号光Ｌ１１のビーム形状をＸ軸方向に縮小しつつ、光路切替部５ｂに向けて、この信号光Ｌ１１を集光する。ここで、この光路切替部５ｂに入射する信号光Ｌ１１のビーム形状は、３つのシリンドリカルレンズ２６〜２８の作用によって、実施の形態１の場合と同様に楕円形状に整形されている。なお、共焦点光学系の場合、像倍率ｍは２つのレンズの焦点距離の比によって決定される。このため、シリンドリカルレンズ２８の焦点距離よりもシリンドリカルレンズ２７の焦点距離を長くすることによって、Ｘ軸方向のビームの縮小が可能となる。光路操作部５は、実施の形態１の場合と同様に、光路切替部５ｂの作用によって、この信号光Ｌ１１を波長λ１１の信号光Ｌ１２として出力する。シリンドリカルレンズ２８は、この光路切替部５ｂからの信号光Ｌ１２のビーム形状をＸ軸方向に拡大しつつ、波長分散素子８に向けて、この信号光Ｌ１２をシリンドリカルレンズ２６の光軸２６ａに近づけるように集光する。なお、図４においては、光路切替前後の信号光Ｌ１１と信号光Ｌ１２との各光路は略重なっている。

つぎに、波長分散素子８は、シリンドリカルレンズ２８から入力した信号光Ｌ１２を再び回折する。ついで、シリンドリカルレンズ２６は、この回折された信号光Ｌ１２を光入出力ポート２に向けて通すとともに、その光路を信号光Ｌ１１の光路と平行にする。その後、シリンドリカルレンズ２７は、シリンドリカルレンズ２６からの信号光Ｌ１２のビーム形状をＸ軸方向に縮小しつつ、この信号光Ｌ１２を光入出力ポート２に向けて出力する。この場合、シリンドリカルレンズ２７は、図５に示すように、信号光Ｌ１１の光路と信号光Ｌ１２の光路との平行関係を維持している。ここで、この光入出力ポート２に入射する信号光Ｌ１２のビーム形状は、３つのシリンドリカルレンズ２６〜２８の作用によって、実施の形態１の場合と同様に楕円形状から略円形に戻っている。その後、信号光Ｌ１２は、実施の形態１の場合と同様に、コリメータレンズ群１２６を通過して、波長λ１１に割り当てられた光ファイバポート１２１に結合され、光ファイバポート１２１から外部に出力される。

以上のようにして、光スイッチ２０は、光入出力ポート２側のＣｏｍポートである光ファイバポート１２３から入力された信号光の光路を、その波長λ１１に割り当てられた光ファイバポート１２１（同じ光入出力ポート２側の出力ポート）へ至る光路に切り替えることができる。

また、外部から光ファイバポート１２３に入力された信号光Ｌ１１の波長がλ２、λ３、またはλ４であれば、信号光Ｌ１１は、上述した波長λ１１の場合と同様に、シリンドリカルレンズ２７等を通過した後、シリンドリカルレンズ２６に到達する。シリンドリカルレンズ２６は、光路切替部５ｂのうち、この信号光Ｌ１１の波長に対応するＬＣＯＳ部分に向けて信号光Ｌ１１を集光しつつ、波長分散素子８に信号光Ｌ１１を入力する。波長分散素子８は、この信号光Ｌ１１の波長（λ１２、λ１３、またはλ１４）に応じた回折角で信号光Ｌ１１を回折する。この回折後の信号光Ｌ１１は、シリンドリカルレンズ２８を通過して、光路操作部５に到達する。光路操作部５は、実施の形態１の場合と同様に、光路切替部５ｂのうちの信号光Ｌ１１の波長に対応するＬＣＯＳ部分の作用によって、光路を操作する。すなわち、光路切替部５ｂは、上述したように、波長λ１２の信号光Ｌ１１の光路を波長λ１２の信号光Ｌ１３の光路に切り替え、または、波長λ１３の信号光Ｌ１１の光路を波長λ１３の信号光Ｌ１４の光路に切り替え、または、波長λ１４の信号光Ｌ１１の光路を波長λ１４の信号光Ｌ１５の光路に切り替える。

この光路切替後の信号光（すなわち信号光Ｌ１３〜Ｌ１５の何れか）は、上述した波長λ１１の場合と同様に、シリンドリカルレンズ２８、波長分散素子８、シリンドリカルレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７、およびコリメータレンズ群１２６を順次通過する。その後、波長λ１２の信号光Ｌ１３は、波長λ１２に割り当てられた光ファイバポート１２２から外部に出力され、波長λ１３の信号光Ｌ１４は、波長λ１３に割り当てられた光ファイバポート１２４から外部に出力され、波長λ１４の信号光Ｌ１５は、波長λ１４に割り当てられた光ファイバポート１２５から外部に出力される。

特に、外部から光ファイバポート１２３に入力された信号光Ｌ１１が波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、このＷＤＭ信号光の光路は、上述した波長λ１〜λ４の各信号光の場合と同様に、波長λ１１の信号光Ｌ１２の光路と、波長λ１２の信号光Ｌ１３の光路と、波長λ１３の信号光Ｌ１４の光路と、波長λ１４の信号光Ｌ１５の光路とに切り替えられる。その後、このＷＤＭ信号光由来の各信号光Ｌ１２〜Ｌ１５は、各波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４に割り当てられた光ファイバポート１２１、１２２、１２４、１２５の各々から外部に出力される。このようにして、光スイッチ２０は、光入出力ポート２について、波長別に選択された所望の光路の切り替えを実現することができる。

つぎに、上述した光入出力ポート１、２と、実施の形態１における集光レンズ６と略同様に機能するシリンドリカルレンズ２６との間における光路について説明する。まず、図４を参照しつつ、ポート配列方向、すなわちＺ軸方向から見た光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間の光路について説明する。以下、図４を参照して説明する入出力光路は、Ｚ軸方向から見たものである。

図４の実線矢印および破線矢印に示されるように、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間において略重なっており、例えば、シリンドリカルレンズ２６の光軸２６ａと略平行である。

つぎに、図５を参照しつつ、光ファイバポート群１１０、１２０のポート配列方向に垂直な方向、すなわちＸ軸方向から見た光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間の入出力光路について説明する。以下、図５を参照して説明する入出力光路は、Ｘ軸方向から見たものである。

図５の実線矢印および破線矢印に示されるように、シリンドリカルレンズ２６に対する複数の光入出力ポート１、２側の各光入出力光路は、光ファイバポート群１１０、１２０のポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見て、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート間で平行であり、且つ、異なる光ファイバポート群同士の各光ファイバポート間で非平行である。すなわち、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、一方の光ファイバポート群１１０内の各光ファイバポート１１１〜１１５間において平行であり、また、他方の光ファイバポート群１２０内の各光ファイバポート１２１〜１２５間において平行である。さらに、これら各入出力光路は、異なる光ファイバポート群１１０、１２０同士の各光ファイバポート１１１〜１１５と各光ファイバポート１２１〜１２５との間において非平行である。

また、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、図５に示すように、光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間の領域において、アナモルフィック光学系の一構成部であるシリンドリカルレンズ２７からＺ軸方向の光学的な影響を大きくは受けない。すなわち、この領域内において、光入出力ポート１、２の各入出力光路上の信号光Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５は、シリンドリカルレンズ２７によってＺ軸方向に屈折されることが殆どない。

さらには、光入出力ポート１、２の各入出力光路のうち、光ファイバポート群１１０に対応する入出力光路と光ファイバポート群１２０に対応する入出力光路とは、図５に示すように、光入出力ポート１、２とシリンドリカルレンズ２６との間の空間において互いに交差する。具体的には、複数の光入出力ポート１、２のうちの互いに異なる２つの光ファイバポート群１１０、１２０の各々から入力される各光の光路は、シリンドリカルレンズ２６の焦点近傍において互いに交差する。

上述したような各入出力光路を形成する２つの光入出力ポート１、２同士の相対的な配置は、実施の形態１の場合と同様に、各入出力光路の交差位置や光路操作部５における結像点間の分離距離ｄ（図３参照）等を考慮して、設定される。この場合、ポート配列方向のみに集光特性を有するシリンドリカルレンズ２６は、実施の形態１における集光レンズ６と略同様の集光レンズとして考慮される。

以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、ポート配列方向に集光特性を有するシリンドリカルレンズと、ポート配列方向に垂直な方向（例えば上述した波長分散方向）に集光特性を有するシリンドリカルレンズとを複数組み合わせて、光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系を構成し、このアナモルフィック光学系のうちのポート配列方向に集光特性を有するシリンドリカルレンズによって、複数の光入出力ポート側から入力された光を光ファイバポート群別に複数の光路切替部に集光して、これら複数の光入出力ポートと光路操作部とを光学的に結合するように構成し、その他を実施の形態１と同様に構成している。このため、アナモルフィック光学系を構成するシリンドリカルレンズの大型化および部品点数を抑制できるとともに、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受する光スイッチを、シリンドリカルレンズによるアナモルフィック光学系を用いて容易に構成することができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１、２では、ポート配列方向に平行な同一面内に光入出力ポート１、２を配置していたが、本実施の形態３では、ポート配列方向に平行な異なる面内に光入出力ポート１、２を配置している。

図６は、本発明の実施の形態３にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。図６には、本実施の形態３にかかる光スイッチをＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図７は、図６に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図６、７に示すように、本実施の形態３にかかる光スイッチ３０の光入出力ポート１、２は、上述した実施の形態１、２に例示された１列配置の代わりに、ポート配列方向（すなわちＺ軸方向）に沿って２列に配置されている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

本実施の形態３において、光入出力ポート１、２は、図６、７に示すように、Ｚ軸方向に沿って、２列に配置される。この場合、光入出力ポート１、２は、図６に示すように、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行である。すなわち、光入出力ポート１の光ファイバポート群１１０と光入出力ポート２の光ファイバポート群１２０とは、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行であって所定の角度θ２をなす（図６参照）。このような互いに異なる光ファイバポート群１１０、１２０間において、光ファイバポート１１１〜１１５と光ファイバポート１２１〜１２５とは、Ｚ軸方向に垂直な面内（例えばＸＹ平面内）で角度θ２をなす。また、光入出力ポート１、２は、図６に示すように、集光レンズ６の光軸６ａに対し、Ｚ軸方向から見て非平行であって各々所定の角度をなす。一方、これら２つの光入出力ポート１、２は、ポート配列方向に垂直な方向（すなわちＸ軸方向）に沿って配置される。例えば、図７に示すように、光入出力ポート１、２のうち、光ファイバポート群１１０、１２０の一部は、Ｘ軸方向に重なるように配列される。

なお、本実施の形態３における光入出力ポート１、２の配置は、上述した２列配置以外、実施の形態１の場合と同様である。例えば、光ファイバポート群１１０、１２０内の各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５は、Ｘ軸方向から見て、同じポート群内において互いに平行であり、且つ、異なるポート群間において互いに非平行であってＺ軸方向に平行な面内で角度θ１をなす。

つぎに、本実施の形態３における光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。まず、図６を参照しつつ、ポート配列方向（すなわちＺ軸方向）から見た光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。

光入出力ポート１、２の各入出力光路は、Ｚ軸方向から見て、図６の実線矢印および破線矢印に示されるような光路となる。すなわち、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、光入出力ポート１、２とアナモルフィックプリズム７ａとの間において、互いに非平行であって角度θ２をなす。また、これら各入出力光路は、光入出力ポート１、２側から波長分散素子８側に向けてアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂを通過する毎に角度θ２を小さくする。例えば、アナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ間における各入出力光路のなす角度は、アナモルフィックプリズム７ａの像倍率ｍによって角度θ２を除した値（＝（θ２）／ｍ）になる。このように、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、互いになす角度θ２を小さくしつつ波長分散素子８に至る。なお、アナモルフィックプリズム７ｂと波長分散素子８との間において、これら各入出力光路のなす角度θ２は、略零値に近似する。また、これらの各入出力光路は、上述した実施の形態１の場合と略同様に、波長分散素子８の略中央部分と交差する。

なお、本実施の形態３におけるＺ軸方向から見た光入出力ポート１、２の各入出力光路は、波長分散素子８と集光レンズ６との間において、実施の形態１の場合と同様である。また、光入出力ポート１、２およびアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂは、各入出力光路が波長分散素子８において互いに交差するように、相対位置関係（例えばアナモルフィックプリズム７ａに対する光の入射位置および入射角度等）を設定される。一方、集光レンズ６と光路操作部５との間において、各入出力光路は、各々互いにずれた経路を辿る。このため、これら各入出力光路の光が光路操作部５の光路切替部５ａ、５ｂに集光される際、その各集光位置はＸ軸方向に若干（例えば数ピクセル程度）ずれる。

つぎに、図７を参照しつつ、ポート配列方向に垂直な方向、すなわちＸ軸方向から見た光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。以下、図７を参照して説明する入出力光路は、Ｘ軸方向から見たものである。

図７の実線矢印および破線矢印に示されるように、実施の形態３における集光レンズ６に対する複数の光入出力ポート１、２側の各光入出力光路は、実施の形態１の場合と同様に、Ｘ軸方向から見て、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート間で平行であり、且つ、異なる光ファイバポート群同士の各光ファイバポート間で非平行である。また、これら光入出力ポート１、２の各入出力光路は、図７に示すように、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の領域において、実施の形態１の場合と同様に、アナモルフィック光学系７および波長分散素子８からＺ軸方向の光学的な影響を大きくは受けない。さらには、これら光入出力ポート１、２の各入出力光路のうち、光ファイバポート群１１０に対応する入出力光路と光ファイバポート群１２０に対応する入出力光路とは、実施の形態１の場合と略同様に、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間の空間において互いに交差する。

ここで、本実施の形態３における光入出力ポート１、２は、上述したように、Ｚ軸方向に沿って２列に配置されている。このような光入出力ポート１、２が実施の形態１の場合と同様に互いに角度θ１をなす場合、光ファイバポート群１１０の各入出力光路と光ファイバポート群１２０の各入出力光路とは、図７に示すように、実施の形態１の場合に比して光入出力ポート１、２寄りの位置において交差する。この各入出力光路の交差位置近傍に波長分散素子８を配置し、この波長分散素子８と光入出力ポート１、２との間にアナモルフィック光学系７を配置する。また、この波長分散素子８によって波長分散された各光を入射可能な位置に集光レンズ６を配置し、この集光レンズ６の焦点近傍に光路操作部５を配置する。このような配置によって、光入出力ポート１、２と光路操作部５との間の各入出力光路を、実施の形態１に比して短くすることができる。

なお、本実施の形態３にかかる光スイッチ３０は、実施の形態１の場合と同様に、光入出力ポート１を用いた光スイッチ動作と、光入出力ポート２を用いた光スイッチ動作とを各々行うことができる。すなわち、この光スイッチ２０は、実施の形態１にかかる光スイッチ１０と同様に、光入出力ポート別に異なる１×４の光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１光スイッチとして機能する。特に、互いに異なる波長の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光が入力された場合、光スイッチ３０は、実施の形態１にかかる光スイッチ１０と同様に、光入出力ポート別に異なる１×４の波長選択光スイッチ機能を一装置内に２つ備えた２ｉｎ１波長選択光スイッチとして機能する。

以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、光入出力ポート別に異なる各光ファイバポート群をポート配列方向に沿って２列に配列し、その他を実施の形態１と同様に構成している。このため、互いに異なる各光入出力ポートの配置の自由度が増すとともに、互いに異なるグループの各光ファイバポート群の少なくとも一部がポート配列方向に対して垂直な方向に重なるように、これら各光ファイバポート群を配列することができる。これによって、光入出力ポートと光路操作部との間における各入出力光路を短縮することができるとともに、これら各光ファイバポート群同士のなす角度を調整することによって、光入出力ポートと光路操作部との間の各入出力光路が占める空間を一層容易に低減することができる。以上の結果、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、一層簡易に光入出力のポート数を増大させることができ、且つ、光スイッチの装置規模の小型化およびコスト減を一層促進することができる。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、互いに異なる２つの光スイッチ機能を一装置内に有する２ｉｎ１光スイッチを例示したが、本実施の形態４では、互いに異なる３つの光スイッチ機能を一装置内に有する３ｉｎ１光スイッチを構成している。

図８は、本発明の実施の形態４にかかる光スイッチの一構成例を示す模式図である。図８には、本実施の形態４にかかる光スイッチをＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図９は、図８に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図８、９に示すように、本実施の形態４にかかる光スイッチ４０は、上述した実施の形態１にかかる光スイッチ１０の光路操作部５に代えて光路操作部４５を備え、さらに、上述した光入出力ポート１、２と異なる光入出力ポート３を備える。また、この光スイッチ４０において、互いに異なる３つの光入出力ポート１、２、３は、ポート配列方向、すなわちＺ軸方向に沿って３列に配置される。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

複数の光入出力ポート１〜３は、光を入力または出力するポート群を各々有し、ポート群毎に、外部から光を入力し、または外部に光を出力する。光入出力ポート３は、光ファイバポート群１３０と、複数のコリメータレンズからなるコリメータレンズ群１３６と、光ファイバポート群１３０とコリメータレンズ群１３６とを支持する支持部１３７とを備える。光ファイバポート群１３０は、複数の光ファイバポート１３１〜１３５を含む光入出力のポート群である。光ファイバポート１３１〜１３５の各々は、光導波路として機能する光ファイバを用いて構成される。各光ファイバポート１３１、１３２、１３３、１３４、１３５は、所定の配列方向、すなわち図９に示すＹＺ平面に平行な方向に沿って、所定の間隔（例えば等間隔）で配列される。特に、各光ファイバポート１３１、１３２、１３３、１３４、１３５は、図９に示すように、光入出力ポート１、２、３のポート配列方向、すなわちＺ軸方向に沿って配列される。

コリメータレンズ群１３６は、各光ファイバポート１３１〜１３５に対応して配置されるコリメータレンズから構成されている。コリメータレンズ群１３６は、各光ファイバポート１３１〜１３５から出力した光を平行光にする、または、入力された平行光を各光ファイバポート１３１〜１３５に集光して結合させる機能を有する。

ここで、光入出力ポート１〜３は、図８、９に示すように、ポート配列方向（Ｚ軸方向）に沿って３列に配列される。このような光入出力ポート１〜３において、光ファイバポート群１１０、光ファイバポート群１２０、および光ファイバポート群１３０は、光入出力ポート１〜３別にグループ分けされ、Ｚ軸方向に沿って３列に配列される。また、光入出力ポート１〜３は、図８に示すように、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行である。すなわち、光入出力ポート１の光ファイバポート群１１０と光入出力ポート３の光ファイバポート群１３０とは、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行であって所定の角度θ３をなす。光入出力ポート３の光ファイバポート群１３０と光入出力ポート２の光ファイバポート群１２０とは、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行であって所定の角度θ４をなす。このような互いに異なる光ファイバポート群１１０、１２０、１３０間において、光ファイバポート１１１〜１１５と光ファイバポート１３１〜１３５とは、Ｚ軸方向に垂直な面内（例えばＸＹ平面内）で角度θ３をなし、光ファイバポート１３１〜１３５と光ファイバポート１２１〜１２５とは、Ｚ軸方向に垂直な面内で角度θ４をなす。なお、角度θ３、θ４は、上述した実施の形態３の場合と同様に、光入出力ポート１〜３側からアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂを通過する毎に小さくなり、アナモルフィックプリズム７ｂと波長分散素子８との間において略零値に近似する。

また、互いに異なる３つの光入出力ポート１〜３において、光ファイバポート群１１０〜１３０内の各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５、１３１〜１３５は、そのポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見て、同じポート群内において互いに平行であり、且つ、異なるポート群間において互いに非平行である。具体的には図９に示すように、同じ光ファイバポート群１３０に属する各光ファイバポート１３１〜１３５同士は互いに平行である。一方、異なる光ファイバポート群１１０、１３０間において、各光ファイバポート１１１〜１１５と各光ファイバポート１３１〜１３５とは、図９に示すように、互いに非平行であって、ポート配列方向（Ｚ軸方向）に平行な面内で所定の角度をなす。例えば、光ファイバポート群１１０のうちの光ファイバポート１１１は、図９に示すように、光ファイバポート群１３０内の各光ファイバポート１３１〜１３５に対して非平行であって、Ｚ軸方向に平行な面内で各光ファイバポート１３１〜１３５と角度θ１１をなす。このことは、残りの光ファイバポート１１２〜１１５、１３１〜１３５についても同様である。また、異なる光ファイバポート群１２０、１３０間において、各光ファイバポート１２１〜１２５と各光ファイバポート１３１〜１３５とは、図９に示すように、互いに非平行であって、ポート配列方向（Ｚ軸方向）に平行な面内で所定の角度をなす。例えば、光ファイバポート群１２０のうちの光ファイバポート１２５は、図９に示すように、光ファイバポート群１３０内の各光ファイバポート１３１〜１３５に対して非平行であって、Ｚ軸方向に平行な面内で各光ファイバポート１３１〜１３５と角度θ１２をなす。このことは、残りの光ファイバポート１２１〜１２４、１３１〜１３５についても同様である。

さらに、これら３つの光入出力ポート１〜３のうちの少なくとも一部は、ポート配列方向に垂直な方向（すなわちＸ軸方向）に沿って配置される。例えば、図９に示すように、光入出力ポート１〜３のうち、光ファイバポート群１３０は、Ｘ軸方向に光ファイバポート群１１０、１２０の一部と重なるように配列される。

なお、上述した光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５、１３１〜１３５は、光入出力ポート１〜３別に、外部から光（例えば波長１５２０〜１６２０ｎｍの光通信用の信号光）を入力する、または外部に光を出力するものである。これら３つの光入出力ポート１〜３のうち、光入出力ポート１、２の各光ファイバポート群１１０、１２０の配置は、上述した実施の形態１の場合と同様である。また、本実施の形態４において、光入出力ポート３は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の何れの方向から見ても集光レンズ６の光軸６ａに対して平行となるように配置される。すなわち、光ファイバポート群１３０の各光ファイバポート１３１〜１３５は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の何れの方向から見ても、集光レンズ６の光軸６ａに対して略平行である。このような光ファイバポート群１３０において、例えば、その中央の光ファイバポート１３３は、この光軸６ａと略一致するように配置される。

光路操作部４５は、入力された光の光路を切り替える複数の光路切替部５ａ、５ｂ、５ｃを有し、各光入出力ポート１〜３別に入力ポートから出力ポートに至る光の光路を操作する。光路切替部５ａ、５ｂ、５ｃは、図９に示すように、互いに異なる光入出力ポート１、２、３別に、Ｚ軸方向に分離して配置される。図１０は、本実施の形態４における複数の光路切替部の一構成例を示す模式図である。図１０に示すように、光路切替部５ｃは、Ｘ軸方向に沿って配列された複数のＬＣＯＳ５ｃ−１、５ｃ−２、５ｃ−３、５ｃ−４によって構成される。なお、光路操作部４５の光路切替部５ａ、５ｂは、上述した実施の形態１の場合と略同様に構成される。このような光路切替部５ａ〜５ｃは、Ｚ軸方向に沿った光ファイバポート群１１０〜１３０の配列に対応して、光路操作部４５に設けられる。例えば図９、１０に示すように、Ｚ軸の正方向に向かって順に、光路切替部５ａ、光路切替部５ｃ、光路切替部５ｂが位置する。この場合、光ファイバポート群１３０に対応する光路切替部５ｃは、光ファイバポート群１１０に対応する光路切替部５ａと光ファイバポート群１２０に対応する光路切替部５ｂとの間に配置される。

このような構成を有する光路切替部５ａ〜５ｃは、各光入出力ポート１〜３別に、光ファイバポート群１１０〜１３０のうちの何れかの光ファイバポート群内の入力ポートから入力した光の光路を、この入力ポートが属する同じ光ファイバポート群内の出力ポートに向かう光路に切り替える。すなわち、各ＬＣＯＳ５ｃ−１、５ｃ−２、５ｃ−３、５ｃ−４は、光入出力ポート３の光ファイバポート群１３０内の入力ポートから入力した光を回折して同じ光ファイバポート群１３０内の出力ポートに向けて出力する機能を有する。なお、光ファイバポート群１３０内の入力ポートは、光ファイバポート１３１〜１３５のうちの何れかであり、光ファイバポート群１３０内の出力ポートは、光ファイバポート１３１〜１３５のうちの入力ポートを除く何れかである。一方、残りのＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の各機能は、上述した実施の形態１の場合と同様である。

ここで、光入出力ポート１〜３側から光路操作部４５に入力される各光は、上述した光路切替部５ａ〜５ｃにおいて互いに干渉しないように、Ｚ軸方向に分離している。例えば図１０に示すように、光入出力ポート３側から光路切替部５ｃのＬＣＯＳ５ｃ−１に入力された光の結像点Ｐ３は、光入出力ポート１側から光路切替部５ａのＬＣＯＳ５ａ−１に入力された光の結像点Ｐ１と、光入出力ポート２側から光路切替部５ｂのＬＣＯＳ５ｂ−１に入力された光の結像点Ｐ２とに対して、十分に離間している。すなわち、結像点Ｐ３と結像点Ｐ１、Ｐ２との各分離距離ｄは、これら各光のビームスポット（図１０の斜線部分参照）のＺ軸方向の寸法に比して十分に大きい。なお、結像点Ｐ１と結像点Ｐ２とは、結像点Ｐ３を挟んで十分に離間している。以上の結果、これら各光同士の干渉が回避される。このことは、残りのＬＣＯＳ５ａ−２〜５ａ−４、５ｂ−２〜５ｂ−４、５ｃ−２〜５ｃ−４においても同様である。このような光入出力ポート１〜３側からの各光の結像点に対応して、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４、５ｃ−１〜５ｃ−４は、光路操作部４５上に配列される。具体的には、集光レンズ６と光路操作部４５との間における各入出力光路は互いにずれた経路を辿るので、光路切替部５ａ〜５ｃに各々集光される各光の集光位置は、上述した実施の形態３の場合と同様に、Ｘ軸方向（波長分散方向）に若干ずれる。このような集光位置のずれに合わせて、ＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４、５ｃ−１〜５ｃ−４は、Ｘ軸方向に若干ずらして光路操作部４５上に各々配列される。

なお、ＬＣＯＳ５ｃ−１〜５ｃ−４の各々に入力される各光のビーム形状は、上述したＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４の場合と同様に、アナモルフィック光学系７の作用によって、Ｘ軸方向に縮小した楕円形状に整形される（図１０の斜線部分参照）。このような楕円形状の各光の幅Ｗ１に比して、ＬＣＯＳ５ｃ−１〜５ｃ−４の各幅Ｗ２は十分に大きい。

上述したような構成を有する光スイッチ４０では、例えば、光ファイバポート群１３０のうちの光ファイバポート１３３が、外部から光が入力されるＣｏｍポートとして設定されている。なお、光ファイバポート１３３は、光ファイバポート群１３０において中央に配列されたポートであって、図９に示すように、集光レンズ６の光軸６ａと略一致するように配置されている。また、光ファイバポート群１３０のうちの残り４つの光ファイバポート１３１、１３２、１３４、１３５が、外部に光を出力する光ファイバポートとして設定されている。なお、光ファイバポート群１１０、１２０におけるＣｏｍポートおよび出力ポートの設定は、上述した実施の形態１の場合と同様である。

ここで、光スイッチ４０は、光入出力ポート３内の光ファイバポート１３３から所定の波長の信号光が入力された場合、同じ光入出力ポート３内の光ファイバポート１３１、１３２、１３４、１３５のうち、その波長を割り当てられた光ファイバポートから、その信号光を出力するように動作できる。また、光スイッチ４０は、上述した実施の形態１と同様に、光入出力ポート１内の光ファイバポート１１３から所定の波長の信号光が入力された場合、光入出力ポート１を用いた光スイッチ動作を行い、光入出力ポート２内の光ファイバポート１２３から所定の波長の信号光が入力された場合、光入出力ポート２を用いた光スイッチ動作を行う。すなわち、この光スイッチ４０は、光入出力ポート別に異なる１×４の光スイッチ機能を一装置内に３つ備えた３ｉｎ１光スイッチとして機能する。

特に、ファイバポート１３３から入力された信号光が互いに波長が異なる４つの信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光スイッチ４０は、光ファイバポート１３１、１３２、１３４、１３５のうち各チャネルを割り当てられた光ファイバポートから、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの信号光を出力するように動作できる。また、光スイッチ４０は、上述した実施の形態１と同様に、ファイバポート１１３から入力された信号光が４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光入出力ポート１を用いた波長選択光スイッチ動作を行い、ファイバポート１２３から入力された信号光が４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、光入出力ポート２を用いた波長選択光スイッチ動作を行う。この場合、光スイッチ４０は、光入出力ポート別に異なる１×４の波長選択光スイッチ機能を一装置内に３つ備えた３ｉｎ１波長選択光スイッチとして機能する。

つぎに、図８〜１０を参照しつつ、光スイッチ４０の動作について説明する。本実施の形態４において、光入出力ポート１を用いた光スイッチ動作（波長選択光スイッチ動作を含む）と、光入出力ポート１を用いた光スイッチ動作（波長選択光スイッチ動作を含む）とは、上述した実施の形態１と同様である。このため、以下では、光入出力ポート３を用いた光スイッチ動作について説明する。なお、これら３つの光スイッチ動作は、互いに独立して行われる。すなわち、これら３つの光スイッチ動作は、光入出力ポート１〜３間において順不同に行われる。

まず、外部から光ファイバポート１３３に波長λ２１の信号光Ｌ２１が入力されると、コリメータレンズ群１３６は、この入力された信号光Ｌ２１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。つぎに、アナモルフィック光学系７は、この略平行光である信号光Ｌ２１のビーム形状をＸ軸方向に拡大して楕円形に整形する。ついで、波長分散素子８は、この整形後の信号光Ｌ２１を波長λ２１に応じた回折角で回折する。その後、集光レンズ６は、この回折された信号光Ｌ２１を光路操作部４５の光路切替部５ｃ（詳細には図１０に示すＬＣＯＳ５ｃ−１）に集光する。光路切替部５ｃの一構成部であるＬＣＯＳ５ｃ−１は、この集光された信号光Ｌ２１を波長λ２１に対応して設定された回折角で回折し、これによって、この信号光Ｌ２１を波長λ２１の信号光Ｌ２２として出力（反射）する。集光レンズ６は、このように光路切替部５ｃから出力された信号光Ｌ２２を光入出力ポート３に向けて通すとともに、その光路を信号光Ｌ２１の光路と平行にする。なお、光路切替前後の信号光Ｌ２１と信号光Ｌ２２との各光路は、互いにＸ軸方向に若干ずれているが、図８においては簡略化して、略重なった状態に図示されている。

つぎに、波長分散素子８は、集光レンズ６から入力した信号光Ｌ２２を再び回折する。ついで、アナモルフィック光学系７は、信号光Ｌ２２のビーム形状をＸ軸方向に縮小して略円形に戻すとともに、光入出力ポート３側へ信号光Ｌ２２を通す。このようなアナモルフィック光学系７および波長分散素子８は、例えば図９に示すように、信号光Ｌ２１の光路と信号光Ｌ２２の光路との平行関係を維持している。その後、信号光Ｌ２２は、コリメータレンズ群１３６のうち、波長λ２１に割り当てられた光ファイバポート１３１に対応するコリメータレンズへ入力される。この対応するコリメータレンズは、信号光Ｌ２２を集光して光ファイバポート１３１に結合させる。光ファイバポート１３１は、このように結合された光、すなわち波長λ２１の信号光Ｌ２２を外部に出力する。

以上のようにして、光スイッチ４０は、光入出力ポート３側のＣｏｍポートである光ファイバポート１３３から入力された信号光の光路を、その波長λ２１に割り当てられた光ファイバポート１３１（同じ光入出力ポート３側の出力ポート）へ至る光路に切り替えることができる。

また、外部から光ファイバポート１３３に入力された信号光Ｌ２１の波長がλ２２、λ２３、またはλ２４であれば、信号光Ｌ２１は、上述した波長λ２１の場合と同様に、アナモルフィック光学系７等を通過した後、波長分散素子８によって、その波長（λ２２、λ２３、またはλ２４）に応じた回折角で回折される。なお、波長λ２１、λ２２、λ２３、λ２４は互いに異なるものである。この回折後の信号光Ｌ２１は集光レンズ６に到達する。集光レンズ６は、光路切替部５ｃのうち、この信号光Ｌ２１の波長に対応するＬＣＯＳ部分に向けて、この信号光Ｌ２１を集光する。すなわち、集光レンズ６は、波長λ２２の信号光Ｌ２１をＬＣＯＳ５ｃ−２に集光し、または、波長λ２３の信号光Ｌ２１をＬＣＯＳ５ｃ−３に集光し、または、波長λ２４の信号光Ｌ２１をＬＣＯＳ５ｃ−４に集光する。ＬＣＯＳ５ｃ−２は、波長λ２２に対応して設定された回折角で信号光Ｌ２１を回折して、この信号光Ｌ２１の光路を波長λ２２の信号光Ｌ２３の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ｃ−３は、波長λ２３に対応して設定された回折角で信号光Ｌ２１を回折して、この信号光Ｌ２１の光路を波長λ２３の信号光Ｌ２４の光路に切り替える。または、ＬＣＯＳ５ｃ−４は、波長λ２４に対応して設定された回折角で信号光Ｌ２１を回折して、この信号光Ｌ２１の光路を波長λ２４の信号光Ｌ２５の光路に切り替える。

この光路切替後の信号光（すなわち信号光Ｌ２３〜Ｌ２５の何れか）は、上述した波長λ２１の場合と同様に、集光レンズ６、波長分散素子８、アナモルフィック光学系７、およびコリメータレンズ群１３６を順次通過する。このコリメータレンズ通過後の信号光は、光ファイバポート群１３０のうち、その波長に対応する光ファイバポートから外部に出力される。すなわち、波長λ２２の信号光Ｌ２３は、波長λ２２に割り当てられた光ファイバポート１３２から外部に出力され、波長λ２３の信号光Ｌ２４は、波長λ２３に割り当てられた光ファイバポート１３４から外部に出力され、波長λ２４の信号光Ｌ２５は、波長λ２４に割り当てられた光ファイバポート１３５から外部に出力される。

特に、外部から光ファイバポート１３３に入力された信号光Ｌ２１が波長λ２１、λ２２、λ２３、λ２４の信号光を含む４チャネルのＷＤＭ信号光である場合、このＷＤＭ信号光の光路は、上述した波長λ２１〜λ２４の各信号光の場合と同様に、波長λ２１の信号光Ｌ２２の光路と、波長λ２２の信号光Ｌ２３の光路と、波長λ２３の信号光Ｌ２４の光路と、波長λ２４の信号光Ｌ２５の光路とに切り替えられる。その後、このＷＤＭ信号光由来の各信号光Ｌ２２〜Ｌ２５は、各波長λ２１、λ２２、λ２３、λ２４に割り当てられた光ファイバポート１３１、１３２、１３４、１３５の各々から外部に出力される。このようにして、光スイッチ４０は、光入出力ポート３について、波長別に選択された所望の光路の切り替えを実現することができる。

なお、上述した光路切替部５ｃを構成する各ＬＣＯＳ５ｃ−１〜５ｃ−４（図１０参照）は、実施の形態１に例示したＬＣＯＳ５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４と同様の公知な構成を有する。このため、ＬＣＯＳ５ｃ−１〜５ｃ−４の各々に入射する信号光のビーム形状（図１０の破線部分参照）がＺ軸方向に長くなるように、集光レンズ６と光路操作部４５との位置関係を設定することが好ましい。これによって、この信号光の回折に寄与する画素電極の数をより多くできるので、より回折効率を大きくすることができる。また、ＬＣＯＳ５ｃ−１〜５ｃ−４の各画素幅を小さくすることによって、隣接画素間の位相差を縮小することができ、これによって、ＬＣＯＳ毎の回折角の広がりを抑制することができる。

つぎに、本実施の形態４における光入出力ポート１〜３と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。なお、本実施の形態４において、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、上述した実施の形態３と同じである。このため、以下では、光入出力ポート３の各入出力光路について説明する。

まず、図８を参照しつつ、ポート配列方向（すなわちＺ軸方向）から見た光入出力ポート１〜３と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。光入出力ポート３に対して入出力される各信号光Ｌ２１〜Ｌ２５の各入出力光路は、Ｚ軸方向から見て、図８の点線矢印に示されるような光路となる。以下、図８を参照して説明する入出力光路は、Ｚ軸方向から見たものである。

図８の実線矢印、破線矢印、および点線矢印に示されるように、光入出力ポート３の各入出力光路は、光入出力ポート１〜３とアナモルフィックプリズム７ａとの間の領域において、光入出力ポート１、２の各入出力光路に対して非平行であり、例えば、集光レンズ６の光軸６ａと略平行である。具体的には図８に示すように、光入出力ポート３の各入出力光路は、光入出力ポート１の各入出力光路に対して角度θ３をなし、光入出力ポート２の各入出力光路に対して角度θ４をなす。ここで、光入出力ポート３の各入出力光路は、上述した実施の形態３の場合と同様に、光入出力ポート１〜３側から波長分散素子８側に向けてアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂを通過する毎に角度θ３、θ４を小さくする。光入出力ポート３の各入出力光路は、このように角度θ３、θ４を小さくしつつ波長分散素子８に至り、波長分散素子８の略中央部分と交差する。この場合、角度θ３、θ４は、アナモルフィックプリズム７ｂと波長分散素子８との間において略零値に近似する。

また、波長分散素子８と集光レンズ６との間において、光入出力ポート３の各入出力光路は、Ｘ軸方向、すなわち波長分散素子８の波長分散方向に所定の角度をなして、互いに非平行になる。ここで、これら各入出力光路は、図８に示すように、波長分散素子８の略中央部分と交差する。また、波長分散素子８と集光レンズ６との間の各入出力光路は、集光レンズ６の光軸６ａを中心に略線対称の位置関係にある。なお、光入出力ポート１〜３およびアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂは、上述した実施の形態３の場合と同様に、各入出力光路が波長分散素子８において互いに交差するように、相対位置関係を設定される。一方、集光レンズ６と光路操作部４５との間において、各入出力光路は、各々互いにずれた経路を辿る。このため、これら各入出力光路の光が光路操作部４５の光路切替部５ａ〜５ｃに集光される際、その各集光位置はＸ軸方向に若干（例えば数ピクセル程度）ずれる。

つぎに、図９を参照しつつ、ポート配列方向に垂直な方向（すなわちＸ軸方向）から見た光入出力ポート１〜３と集光レンズ６との間の入出力光路について説明する。光入出力ポート３の各入出力光路は、Ｘ軸方向から見て、図９の点線矢印に示されるような光路となる。以下、図９を参照して説明する入出力光路は、Ｘ軸方向から見たものである。

図９の実線矢印、破線矢印、および点線矢印に示されるように、集光レンズ６に対する複数の光入出力ポート１〜３側の各光入出力光路は、光ファイバポート群１１０〜１３０のポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見て、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート間で平行であり、且つ、異なる光ファイバポート群同士の各光ファイバポート間で非平行である。すなわち、光入出力ポート３の各入出力光路は、光ファイバポート群１３０内の各光ファイバポート１３１〜１３５間において平行である。また、光入出力ポート１〜３の各入出力光路は、異なる光ファイバポート群１１０、１３０同士の各光ファイバポート１１１〜１１５と各光ファイバポート１３１〜１３５との間において非平行である。且つ、光入出力ポート１〜３の各入出力光路は、異なる光ファイバポート群１２０、１３０同士の各光ファイバポート１２１〜１２５と各光ファイバポート１３１〜１３５との間において非平行である。

また、光入出力ポート３の各入出力光路は、図９に示すように、光入出力ポート３と集光レンズ６との間の領域において、アナモルフィック光学系７および波長分散素子８からＺ軸方向の光学的な影響を大きくは受けない。すなわち、この領域内において、光入出力ポート３の各入出力光路上の信号光Ｌ２１〜Ｌ２５は、アナモルフィック光学系７または波長分散素子８によってＺ軸方向に屈折または回折されることが殆どない。

さらには、光ファイバポート群１１０に対応する入出力光路と、光ファイバポート群１２０に対応する入出力光路と、光ファイバポート群１３０に対応する入出力光路とは、図９に示すように、光入出力ポート１〜３と集光レンズ６との間の空間において互いに交差する。具体的には、複数の光入出力ポート１〜３のうちの互いに異なる３つの光ファイバポート群１１０、１２０、１３０の各々から入力される各光の光路は、集光レンズ６の焦点近傍において互いに交差する。なお、本実施の形態４において、この集光レンズ６の焦点近傍には波長分散素子８が配置されている。すなわち、これら各光の光路は、図９に示すように、波長分散素子８の近傍において互いに交差する。

上述したような各入出力光路を形成する３つの光入出力ポート１〜３の相対的な配置は、各入出力光路の交差位置や光路操作部４５における結像点間の分離距離ｄ（図１０参照）等を考慮して、設定される。

具体的には図９に示すように、光入出力ポート１、２は、実施の形態１の場合と同様に、集光レンズ６の光軸６ａに向けて傾斜し、光入出力ポート３は、この光軸６ａに対して平行に配置される。この場合、光入出力ポート１、３の各光ファイバポート群１１０、１３０同士は、互いに非平行であって、Ｚ軸方向に平行な面内で所定の角度θ１１をなす。この光ファイバポート群１１０、１３０同士のなす角度θ１１は、光入出力ポート１、３と集光レンズ６と光路操作部４５との各相対位置関係を考慮しつつ分離距離ｄが所定値以上になるように、設定される。この角度θ１１の調整によって、分離距離ｄは、光路操作部４５に入力される光ファイバポート群１１０からの光と光ファイバポート群１３０からの光との干渉を防止するに十分な距離に、設定される。また、光入出力ポート２、３の各光ファイバポート群１２０、１３０同士は、互いに非平行であって、Ｚ軸方向に平行な面内で所定の角度θ１２をなす。この光ファイバポート群１２０、１３０同士のなす角度θ１２は、光入出力ポート２、３と集光レンズ６と光路操作部４５との各相対位置関係を考慮しつつ分離距離ｄが所定値以上になるように、設定される。この角度θ１２の調整によって、分離距離ｄは、光路操作部４５に入力される光ファイバポート群１２０からの光と光ファイバポート群１３０からの光との干渉を防止するに十分な距離に、設定される。

以上、説明したように、本発明の実施の形態４では、光入出力ポート別に異なる３つの光ファイバポート群をポート配列方向に沿って３列に配列して、互いに異なる３つの光スイッチ機能を１つの光スイッチ装置内に兼ね備えるように構成し、その他を実施の形態１と同様に構成している。このため、互いに異なる３つの光ファイバポート群の配置の自由度が増すとともに、これら３グループの各光ファイバポート群の少なくとも一部がポート配列方向に対して垂直な方向に重なるように、これら３つの光ファイバポート群を配列することができる。これら各光ファイバポート群同士のなす角度等を調整することによって、光入出力ポートと光路操作部との間の各入出力光路が占める空間を一層容易に低減することができ、これによって、光入出力ポート別に異なる３つの光スイッチ機能に共用する光学部品を可能な限り小型化することができる。以上の結果、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、３ｉｎ１波長選択光スイッチを含む３ｉｎ１光スイッチを簡易に構成できるとともに、その装置規模の小型化およびコスト減を促進することができる。

（実施の形態５）
つぎに、実施の形態５について説明する。本実施の形態５では、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との距離が互いに異なる。

つまり、本実施の形態５におけるアナモルフィック光学系７と光路操作部５との間の構成は、実施の形態３と同様である。したがって、以下の説明では、アナモルフィック光学系７と光路操作部５との間の構成の説明は、実施の形態３と同一の符号を参照することにより説明を省略する。

図１１は、本実施の形態５にかかる光スイッチ５０の一構成例を示す模式図である。図１１には、本実施の形態５にかかる光スイッチ５０をＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図１２は、図１１に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図１１、１２におけるＸＹＺ座標系は、Ｘ軸を光スイッチ５０のポート配列方向に垂直な軸とし、Ｙ軸を光路全体の光軸方向とし、Ｚ軸を光スイッチ５０のポート配列方向としている。

図１１、１２に示すように、本実施の形態５にかかる光スイッチ５０の光入出力ポート１、２は、上述した実施の形態３に例示された配置の代わりに、光入出力ポート１を入出力光路方向に位置をずらして配置されている。

図１１に示すように、本実施の形態５では、光入出力ポート１、２の入出力光路方向が、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行である。結果、２つの光入出力ポート１、２は、図１１に示すように、Ｘ軸方向において異なる位置に配置される。

また、光入出力ポート１の光ファイバポート群１１０と光入出力ポート２の光ファイバポート群１２０とは、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行であって所定の角度θ２をなす（図１１参照）。このような互いに異なる光ファイバポート群１１０、１２０間において、光ファイバポート１１１〜１１５と光ファイバポート１２１〜１２５とは、Ｚ軸方向に垂直な面内（例えばＸＹ平面内）で角度θ２をなす。

ただし、図１１に示される本実施の形態５では、光入出力ポート１、２自体の角度を変化させているが、アナモルフィック光学系７に対する各入出力光路が、Ｚ軸方向から見て、異なる光ファイバポート群１１０、１２０間の各ポート間で互いに非平行であれば、本発明を適切に実施することができる。すなわち、例えば、光入出力ポート１、２自体の角度が平行であっても、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との間にプリズム等を配置すること、または、光入出力ポート１、２のコリメータレンズ群を一様にオフセットさせることにより、入出力光路の角度を変更する構成とすることも可能である。

また、光入出力ポート１、２の入出力光路方向は、図１２に示すように、集光レンズ６の光軸６ａに対し、Ｘ軸方向から見て非平行であって各々所定の角度をなす。すなわち、光ファイバポート群１１０、１２０内の各光ファイバポート１１１〜１１５、１２１〜１２５は、Ｘ軸方向から見て、同じポート群内において互いに平行であり、且つ、異なるポート群間において互いに非平行であってＺ軸方向に平行な面内で角度θ１をなす。

図１１、１２に示されるように、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との距離は互いに異なる。具体的には、光入出力ポート１とアナモルフィック光学系７との距離の方が、光入出力ポート２とアナモルフィック光学系７との距離よりも大きい。ここで、光入出力ポート１とは、アナモルフィック光学系７を構成するアナモルフィックプリズム７ａの第１面（つまり光入出力ポート１、２側の面）に対する入射角度が小さい方の光入出力ポートのことである。図１１に示される本実施の形態５では、光入出力ポート１とアナモルフィック光学系７との距離の方がＤ１であり、光入出力ポート２とアナモルフィック光学系７との距離の方がＤ２である。そして、Ｄ１とＤ２との間に、Ｄ１＞Ｄ２の関係が成立している。

なお、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との距離Ｄ１，Ｄ２は、実際の距離ではなく、光学的距離を採用してもよい。すなわち、空気よりも屈折率が高いガラス等の光学部材を光路に配置することにより、実効的な光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との距離Ｄ１，Ｄ２を変更するとしてもよい。また、光入出力ポート１、２が備えるコリメータレンズ群１１６、１２６の焦点距離または位置を調整することによっても、本実施の形態５と同様の作用を生じる構成を実現することができる。

以下、図１３、１４を参照して、本実施の形態５の構成から生じる光学上の作用について説明する。

図１３、１４は、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１および光切替部５ａ、５ｂの表面（ＬＣＯＳの表面）Ｓ０における、光入出力ポート１と光入出力ポート２とから入出力される光信号のビームスポットの比較を示す図である。図１３は、光入出力ポート１、２がアナモルフィック光学系７と互いにほぼ同一の距離に配置されている場合を示しており、本実施の形態５を適用しない場合の比較例に相当している。一方、図１４は、光入出力ポート１、２がアナモルフィック光学系７と互いに異なる距離に配置されている場合を示しており、本実施の形態５の例に相当している。

図１３、１４中の記号αおよびβは、それぞれ光入出力ポート１から入出力される光信号のビームスポットと、光入出力ポート２から入出力される光信号のビームスポットである。すなわち、記号αで示されるビームスポットは、アナモルフィックプリズム７ａの第１面における入出力光路の入射角度が小さい方の光入出力ポート１から入出力される光信号のビームスポットであり、記号βで示されるビームスポットは、アナモルフィックプリズム７ａの第１面における入出力光路の入射角度が小さい方の光入出力ポート２から入出力される光信号のビームスポットである。

また、図１３、１４中のビームスポットの長径および短径は、光強度が１／ｅ^２となる位置によって規定される値である。しかしながら、図１３、１４中に記載のビームスポットの長径および短径の値は、作用について説明するための一例に過ぎず、図１３、１４中に記載の値に限らず、本実施の形態５は効果を奏するものである。

図１３に示されるように、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１において、αで示されるビームスポットの長径は、βで示されるビームスポットの長径よりも短い。これは、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１に対する入射角度が、光入出力ポート１から入射される信号光よりも光入出力ポート２から入射される信号光の方が大きいことによる。

なぜならば、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１に対して信号光が斜めに入射されることにより、入射される前の信号光の横断形状が真円であっても、ビームスポットの形状が楕円となるからである。そして、この楕円の形状は、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１に対する入射角度が大きいほどに、長径方向の拡大率が大きくなる。

上記のようにアナモルフィックプリズム７ａの第１面においてビームスポットの長径が異なる結果、図１３に示されるように、ＬＣＯＳの表面Ｓ０において、αで示されるビームスポットの短径は、βで示されるビームスポットの短径よりも長くなってしまう。これは、集光レンズ６によりＬＣＯＳの表面Ｓ０に信号光を集光させる際に、集光レンズ６に入射される信号光の光束径が大きい方が、信号光をＬＣＯＳの表面Ｓ０上にてより強く収斂するからである。

アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１においてビームスポットの長径が大きい光入出力ポート２の信号光は、アナモルフィック光学系７により拡大された後に集光レンズ６に入射される際の光束径の長径も大きいことになり、結果、ＬＣＯＳの表面Ｓ０上にて集光レンズ６によりより強く収斂されることになる。なお、ここでは、定性的説明を目的としているので、アナモルフィック光学系７の倍率差については影響がないものと考えている。

ＬＣＯＳの表面Ｓ０におけるビームスポットの短径は、光スイッチ５０の性能の観点では、帯域幅に影響する。ＬＣＯＳの表面Ｓ０におけるビームスポットの短径方向は、回折格子８による分光方向に対応しており、ＬＣＯＳの表面Ｓ０におけるビームスポットの短径を小さくするほどに、あるチャネルに割り当てられた画素幅のうち、隣接チャネルにエネルギーをもらすことなくビームをスイッチさせることの出来る領域が増えるためである。

つまり、逆に言えば、図１３に示される結果は、光入出力ポート１、２がアナモルフィック光学系７と同一距離に配置されている場合、光スイッチ５０の帯域幅という性能の観点では、光入出力ポート１と光入出力ポート２とで性能差が生じてしまっていることを示している。

一方、図１４に示されるように、本実施の形態５では、アナモルフィックプリズム７ａの第１面Ｓ１において、αで示されるビームスポットの長径は、βで示されるビームスポットの長径にほぼ等しい。これは、光入出力ポート１からアナモルフィックプリズム７ａの第１面への距離が長くなったことによる。

結果、図１４に示されるように、ＬＣＯＳの表面Ｓ０において、αで示されるビームスポットの短径は、βで示されるビームスポットの短径にほぼ等しくなっている。先述のように、光スイッチ５０の性能の観点では、ＬＣＯＳの表面Ｓ０におけるビームスポットの短径は帯域幅に影響する。したがって、本実施の形態５にかかる光スイッチ５０は、光入出力ポート１と光入出力ポート２とで性能差が小さく抑えられていることになる。

さらに、説明したように、本実施の形態５では、光入出力ポート１、２の入出力光路方向は、Ｚ軸方向から見て、互いに非平行であり、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７との距離が互いに異なる。このため、先述の実施の形態３よりも、光入出力ポート１、２間の干渉がより少ない構成となっている。したがって、各光ファイバポート群１１０、１２０同士のなす角度θ１を調整することによって、光入出力ポートと光路操作部との間の各入出力光路が占める空間を一層容易に低減することができる。

以上により、本実施の形態５は、上述した実施の形態３の場合と同様の作用効果を享受するとともに、一層簡易に光入出力のポート数を増大させることができ、且つ、光スイッチの装置規模の小型化およびコスト減を一層促進することができることが示された。

（実施の形態６）
つぎに、実施の形態６にかかる光スイッチ６０について説明する。先述した実施の形態５では、２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された２つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂからなるアナモルフィック光学系７を備える実施の形態であったが、本実施の形態６では、２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなるアナモルフィック光学系７Ａを備える実施の形態である。

つまり、本実施の形態６における波長分散素子８と光路操作部５との間の構成は、実施の形態３と同様である。また、本実施の形態６における光入出力ポート１、２の構成は、実施の形態５と同様である。したがって、以下の説明では、アナモルフィック光学系７Ａ以外の構成の説明は、実施の形態３および実施の形態５と同一の符号を参照することにより説明を省略する。

図１５は、本発明の実施の形態６にかかる光スイッチ６０の一構成例を示す模式図である。図１５には、本実施の形態６にかかる光スイッチ６０をＸＹＺ座標系のＺ軸方向正の向きから見たものが図示されている。図１６は、図１５に示す光スイッチをＸＹＺ座標系のＸ軸方向正の向きから見た図である。図１５、１６におけるＸＹＺ座標系は、Ｘ軸を光スイッチ６０の分光方向とし、Ｙ軸を光路全体の光軸方向とし、Ｚ軸を光スイッチ６０のスイッチ方向としている。

図１５、１６に示すように、本実施の形態５にかかる光スイッチ６０は、光入出力ポート１、２と集光レンズ６との間に配置されるアナモルフィック光学系７Ａが対向する２つの光学面を有し該２つの光学面の間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなる。

図１５に示されるように、アナモルフィックプリズム７ａの光学面Ｓ１、Ｓ２は、間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して紙面上方である。また、アナモルフィックプリズム７ｂの光学面Ｓ３、Ｓ４は、間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して紙面下方である。また、アナモルフィックプリズム７ｃの光学面Ｓ５、Ｓ６は、間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して紙面上方である。また、アナモルフィックプリズム７ｄの光学面Ｓ７、Ｓ８は、間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して紙面下方である。このように、本実施の形態５におけるアナモルフィック光学系７Ａは、対向する２つの光学面の間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにより構成されている。

アナモルフィック光学系７Ａ以外の構成は、実施の形態３または実施の形態５の構成の説明にて既に説明されているので、以下、本実施の形態６の構成から生じる光学上の作用について説明する。

光入出力ポート１、２の各入出力光路は、Ｚ軸方向から見て、図１５の実線矢印および破線矢印に示されるような光路となる。すなわち、光入出力ポート１、２の各入出力光路は、光入出力ポート１、２とアナモルフィックプリズム７ａとの間の区間において、互いに非平行であって角度θ２をなす。また、これら各入出力光路は、光入出力ポート１、２側から波長分散素子８側に向けてアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを通過する毎に、光入出力ポート１、２の各入出力光路間のなす角度が小さくなるとともに、アナモルフィックプリズムによる光の拡大率の差が小さくなる。

さらに、アナモルフィック光学系７Ａを構成するアナモルフィックプリズムの数が同じであっても、アナモルフィックプリズムの配置が、光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるような配置であることが好ましい。

本実施の形態６では、角度θ２がある程度大きくなっても、アナモルフィック光学系７Ａを構成するアナモルフィックプリズムの数が多く、互い違いの配置をとっていることにより、角度θ２の大きさに起因する影響を抑えることが可能となる。

以下に示す（表１）は、４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系において、（Ａ）光学面の間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して互い違いとなる配置、（Ｂ）光学面の間隔が狭くなる方向が入出力光路に対して同一である配置（図１７に示される配置）の場合にて、入射角の違いによる拡大率の変化を比較する表である。（表１）中、ｍαはアナモルフィックプリズムの第１面Ｓ１に対する入射角度が小さい場合の拡大率を示し、本実施の形態６における光入出力ポート１からの信号光の拡大率に相当している。また、ｍβはアナモルフィックプリズムの第１面Ｓ１に対する入射角度が大きい場合の拡大率を示し、本実施の形態６における光入出力ポート２からの信号光の拡大率に相当している。

上記（表１）に示されるように、（Ａ）の配置の方が、（Ｂ）の配置と比べて、入射角度が異なる際の拡大率の差が小さい。つまり（表１）は、（Ａ）の配置の場合の方が、アナモルフィックプリズムの第１面Ｓ１に入射する際のビームスポット径が同じであれば、集光レンズ６に入射する際の光束径の差も小さくなるということを意味している。

また、集光レンズ６に入射する際の光束径が同じであれば、ＬＣＯＳの表面Ｓ０上のビームスポット径も同じであるので、（Ａ）の配置の方が、（Ｂ）の配置と比べて、ＬＣＯＳの表面Ｓ０においても、アナモルフィックプリズムの第１面Ｓ１に入射する際の入射角度に起因するビームスポットの短径の差が小さくなる。このことは、（Ａ）の配置の採用しているホン本実施の形態６では、光入出力ポート１と光入出力ポート２とで性能差が生じることを抑制できることを意味する。

さらに、本実施の形態６は、実施の形態５の特徴のすべてを備えていることにより、光入出力ポート１、２とアナモルフィック光学系７Ａとの距離が互いに異なることによる効果も奏する。つまり、本実施の形態６は、光入出力ポート１からアナモルフィック光学系７Ａまでの距離を、光入出力ポート２からアナモルフィック光学系７Ａまでの距離よりも長くすることにより、アナモルフィックプリズム７ａの第１面において、光入出力ポート１と光入出力ポート２とのビームスポットの長径の大きさの差を小さくすることができ、さらに、アナモルフィック光学系７Ａが光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなることにより、ビームスポットの長径の大きさの差を小さく抑制された光入出力ポート１と光入出力ポート２とのビームスポットを、拡大率差を抑制された状態で集光レンズ６まで導くことができるという相乗効果を有する。

ここで、光入出力ポート１からアナモルフィック光学系７Ａまでの距離を光入出力ポート２からアナモルフィック光学系７Ａまでの距離よりも長くすることによる効果と、光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズム７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなるアナモルフィック光学系７Ａを備えることによる効果との相乗効果について説明する。

以下に示す（表２：ケースＡ）は、光学面の間隔が狭くなる方向が同一である配置である４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系であり、かつ、光入出力ポートがアナモルフィック光学系と互いに同一の距離に配置されている場合の光スイッチとしての挿入損失および帯域幅の劣化を示したものである。また、（表３：ケースＢ）は、光学面の間隔が狭くなる方向が同一である配置である４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系であり、かつ、アナモルフィック光学系への入射角度の小さい方の光入出力ポートの方が、アナモルフィック光学系への入射角度の小さい方の光入出力ポートよりも、アナモルフィック光学系までの距離が２０ｍｍ長い場合の光スイッチとしての挿入損失および帯域幅の劣化を示したものである。

なお、（表２：ケースＡ）および（表３：ケースＢ）において、帯域幅の劣化とは、基準となる入射角度でアナモルフィックプリズムの第１面に信号光を入射した際（実施の形態６では光入出力ポート２からの信号光の入射に相当する）の帯域幅と比較した場合、基準となる入射角度より小さい入射角度でアナモルフィックプリズムの第１面に信号光を入射した際（実施の形態６では光入出力ポート１からの信号光の入射に相当する）の帯域幅が劣化する程度を意味する。

上記（表２：ケースＡ）および（表３：ケースＢ）を比較することにより理解できるように、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離を長くすることにより、帯域劣化を大幅に補償できる。また、挿入損失も少なからず補償できている。

下記（表４：ケースＣ）は、光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いである配置である４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系であり、かつ、アナモルフィック光学系への入射角度の小さい方の光入出力ポートの方が、アナモルフィック光学系への入射角度の小さい方の光入出力ポートよりも、アナモルフィック光学系までの距離が３．５ｍｍ長い場合の光スイッチとしての挿入損失および帯域幅を示したものである。

上記（表３：ケースＢ）および（表４：ケースＣ）を比較することにより理解できるように、光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いである配置である４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系と、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離を長くすることを組み合わせて用いた場合、帯域劣化および挿入損失の両方が大幅に補償されている。つまり、実施の形態６にかかる光スイッチ６０は、実施の形態５にかかる光スイッチ５０が有する帯域劣化の補償のみならず、挿入損失までも大幅に補償できることが示されている。

さらに、（表３：ケースＢ）および（表４：ケースＣ）を比較することにより理解できるように、ケースＢでは、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離が２０ｍｍであったのに対し、ケースＣでは、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離が３．５ｍｍであるのにも拘らず、ケースＣの方が、帯域劣化をより良好に補償できている。つまり、光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いである配置である４つのアナモルフィックプリズムからなるアナモルフィック光学系と、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離を長くすることを組み合わせて用いた場合、光入出力ポートからアナモルフィック光学系への距離のみを長くすることに比べて、延長距離を短くしても性能を維持することができている。

したがって、実施の形態６にかかる光スイッチ６０は、装置全体の小型化を達成しながらも、装置の性能劣化を大幅に補償することが可能であるという効果も奏する。

なお、上述した実施の形態１〜６では、１つの入力ポート（Ｃｏｍポート）と４つの出力ポートとを有する１×４光スイッチの光入出力ポートを複数備えた光スイッチを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明にかかる光スイッチが備える複数の光入出力ポートの各々のポート数は、５つに限定されず、複数であればよい。例えば、入力ポート数が「１」であり且つ出力ポート数が「Ｍ」である１×Ｍ光スイッチの光入出力ポートであってもよいし、入力ポート数が「Ｎ」であり且つ出力ポート数が「１」であるＮ×１光スイッチの光入出力ポートであってもよい。或いは、これらを組み合わせたもの、すなわち、入力ポート数が「Ｎ」であり且つ出力ポート数が「Ｍ」であるＮ×Ｍ光スイッチの光入出力ポートであってもよい。この場合、光路操作部が備える複数の光路切替部の配置数は、光入出力ポート数に対応して調整すればよい。なお、入力ポート数Ｍおよび出力ポート数Ｎは、ともに１以上の整数である。

また、上述した実施の形態１〜６では、光入出力ポートのうちのＣｏｍポートから光を入力し、Ｃｏｍポート以外の残りのポート（光ファイバポート等）から光を出力していたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、Ｃｏｍポート以外の残りのポートから光を入力し、Ｃｏｍポートから光を出力してもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、互いに異なる２つの光スイッチ機能を一装置内に有する２ｉｎ１光スイッチ、或いは、互いに異なる３つの光スイッチ機能を一装置内に有する３ｉｎ１光スイッチを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にかかる光スイッチが備える光入出力のポート群の数は、特に２つまたは３つに限定されず、２つ以上であればよい。すなわち、本発明にかかる光スイッチは、互いに異なる複数の光スイッチ機能（波長選択光スイッチ機能を含む）を一装置内に有するＪ（Ｊは２以上の整数）ｉｎ１光スイッチであってもよい。例えば、上述した光入出力ポートを合計Ｊだけ、一装置内に備えた光スイッチまたは波長選択光スイッチを構成してもよい。

また、上述した実施の形態１〜６では、複数の光路切替部をＬＣＯＳによって構成していたが、これに限らず、複数の光路切替部は、ＭＥＭＳミラーによって構成されてもよいし、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）によって構成されてもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、光入出力ポート内の各ポートを光ファイバによって構成していたが、これに限らず、光入出力ポート内の各ポートは、石英導波路等の光ファイバ以外の光導波路によって構成されてもよい。

また、上述した実施の形態１〜６では、同じ光ファイバポート群内の各光ファイバポート同士を互いに平行にし、且つ、異なる光ファイバポート群間の各光ファイバポート同士を互いに非平行にしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、コリメータレンズ群等のレンズ系の配置によって、集光レンズに対する複数の光入出力ポート側の各入出力光路が、ポート配列方向に垂直な方向から見て、同じポート群内の各ポート間で平行であり、且つ、異なるポート群同士の各ポート間で非平行であればよい。この場合、ポート群内の各ポートの配置は特に問わない。例えば、異なる光入出力のポート群間の各ポート同士が平行であってもよい。或いは、同じ光入出力のポート群内の各ポート同士が非平行であってもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、互いに異なる複数の光ファイバポート群を複数の光入出力ポートに設けていたが、これに限らず、互いに異なる複数の光入出力のポート群は、単一の光入出力ポート内に組み込まれてもよく、この光入出力ポート単体内において、光スイッチ機能別に各ポート群をグループ分けしてもよい。

また、上述した実施の形態１〜６では、各光ファイバポート群間において光ファイバポート数を同数としていたが、これに限らず、光入出力の各ポート群内のポート数は、ポート群間において異なる数であってもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜３では、互いに異なる２つの光ファイバポート群は、ポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見て、集光レンズの光軸に対して非平行であったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明にかかる光スイッチが備える光入出力の各ポート群同士がＸ軸方向から見て互いに非平行であれば、これら各ポート群のうちの少なくとも一つは、Ｘ軸方向から見て集光レンズの光軸と平行であってもよい。この場合、互いに異なる複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一つが、集光レンズの光軸に向けて傾斜してもよい。

また、上述した実施の形態３では、互いに異なる２つの光ファイバポート群は、ポート配列方向から見て、集光レンズの光軸に対して非平行であったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明にかかる光スイッチが備える光入出力の各ポート群同士がＸ軸方向から見て互いに非平行であれば、これら各ポート群のうちの少なくとも一つは、ポート配列方向から見て集光レンズの光軸と平行であってもよい。特に、全ポート群がポート配列方向から見て集光レンズの光軸と平行である場合、光スイッチ動作において各光路を適切に切り替えるために、光路切替部からの各光に対し、適宜波長分散方向（Ｘ軸方向）への位相変調を行ってもよい。

さらに、上述した実施の形態１、２では、互いに異なる２つの光入出力ポートをポート配列方向に沿って１列に配置し、上述した実施の形態３、４では、互いに異なる２つまたは３つの光入出力ポートをポート配列方向に沿って２列または３列に配置していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポート配列方向に沿って１列に配置される光入出力ポートの数は３つ以上であってもよい。また、ポート配列方向に沿って２列に配置される光入出力ポートの数は３つ以上であってもよいし、ポート配列方向に沿って３列に配置される光入出力ポートの数は４つ以上であってもよい。さらには、各光入出力ポートは、ポート配列方向に沿って３列以上に配置されてもよいし、その一部または略全部がポート配列方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に重なるように、Ｘ軸方向に沿って配置されてもよい。すなわち、互いに異なる複数の光入出力ポートの少なくとも一部が、ポート配列方向に沿って配列されてもよいし、Ｘ軸方向に沿って配置されてもよい。また、これら複数の光入出力ポートのポート配列方向の配置数、Ｘ軸方向の配置数、およびポート配列方向に沿って配置される各光入出力ポートの列数は、本発明において特に問わない。

また、上述した実施の形態１〜６では、互いに異なる複数の光入出力ポートの各入出力光路の交差位置の近傍に波長分散素子を配置していたが、これに限らず、波長分散素子は、光路操作部上における各光の結像点間の分離距離および集光レンズ等の光学特性を考慮して適正な位置に配置すればよい。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、単一の光軸を有する集光レンズを用いていたが、これに限らず、複数のレンズを用いた複合レンズ系によって集光レンズ系を構成してもよく、この集光レンズ系の光軸は複数であってもよい。

また、上述した実施の形態１〜６では、透過型の回折格子を用いて波長分散素子を構成していたが、これに限らず、反射型の回折格子を用いて波長分散素子を構成してもよいし、分散プリズム等の他の光分散素子を用いて波長分散素子を構成してもよい。なお、透過型の回折格子によって波長分散素子を構成した場合は、光路を大きく屈曲させる必要が無いため、光スイッチを構成する各素子を、意図しない光路と干渉させること無く配置することが容易である。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、各光ファイバポート群のうちの中央の光ファイバポートをＣｏｍポートとし、このＣｏｍポートから光を入力し、残りの各光ファイバポートを出力ポートとしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明において、光入出力のポート群のうちのＣｏｍポートの位置は特に問わない。

また、上述した実施の形態１〜６では、光路操作対象の光の波長別（具体的には光ファイバポート別）に分けられる複数のＬＣＯＳを光路操作部に設けていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光路操作部に単一のＬＣＯＳを設け、光路操作対象の光の波長別（ポート別）に、この単一のＬＣＯＳを区分けしてもよい。この場合、区分けされた複数のＬＣＯＳ部分によって、光入出力ポート別に異なる光路切替部を構成すればよい。

さらに、上述した実施の形態１〜６では、波長別に入力光を分散する波長分散素子８を備えた光スイッチを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、波長分散素子８を備えず、光ファイバポート等の光の入力ポートおよび出力ポートを有する複数の光入出力ポートと、光入出力ポート毎に単一の光路切替部（例えばＬＣＯＳ）を有する光路操作部と、集光レンズおよびアナモルフィック光学系等の光学素子とを適宜備えた光スイッチであってもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、実施の形態２にかかる光スイッチに実施の形態３、４の光スイッチにおける光入出力ポートの複数列配置を適用して、シリンドリカルレンズによるアナモルフィック光学系を有する光スイッチの各光入出力のポート群をポート配列に沿って複数の列に配置してもよい。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。

１、２、３ 光入出力ポート
５、４５ 光路操作部
５ａ、５ｂ、５ｃ 光路切替部
５ａ−１〜５ａ−４、５ｂ−１〜５ｂ−４、５ｃ−１〜５ｃ−４ ＬＣＯＳ
６ 集光レンズ
６ａ 光軸
７、７Ａ、７Ｂ アナモルフィック光学系
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ アナモルフィックプリズム
８ 波長分散素子
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 光スイッチ
２６、２７、２８ シリンドリカルレンズ
１１０、１２０、１３０ 光ファイバポート群
１１１〜１１５、１２１〜１２５、１３１〜１３５ 光ファイバポート
１１６、１２６、１３６ コリメータレンズ群
１１７、１２７、１３７ 支持部
Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２１〜Ｌ２５ 信号光
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 結像点

Claims (19)

1. 光を入力または出力するポート群を各々有する複数の光入出力ポートと、
   前記ポート群内の入力ポートから入力した光の光路を同じ前記ポート群内の出力ポートに向かう光路へ前記各光入出力ポート別に切り替える複数の光路切替部を有する光路操作部と、
   前記複数の光入出力ポート側から入力された光を前記ポート群別に前記複数の光路切替部に集光し、前記複数の光路切替部側から入力された光を前記ポート群別に前記複数の光入出力ポートに光学的に結合する集光レンズと、を備え、
   前記集光レンズに対する前記複数の光入出力ポート側の各入出力光路は、前記ポート群内の各ポートとなる光導波路の配列方向に垂直な方向から見て、同じ前記ポート群内の各ポート間で平行であり、且つ、異なる前記ポート群同士の各ポート間で非平行であることを特徴とする光スイッチ。
2. 前記集光レンズは、単一の光軸を有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 前記集光レンズは、少なくとも前記配列方向に平行な面内で集光することを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
4. 前記複数の光入出力ポートから入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
5. 前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記配列方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光スイッチ。
6. 前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記配列方向に垂直な方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光スイッチ。
7. 前記アナモルフィック光学系に対する前記複数の光入出力ポート側の各入出力光路は、前記配列方向から見て、異なる前記ポート群同士の各ポート間で互いに非平行であることを特徴とする請求項４に記載の光スイッチ。
8. 前記複数の光入出力ポートのうちの異なる前記ポート群間の各ポートは、前記配列方向に平行な面内および前記配列方向に垂直な面内の少なくとも一方で角度をなすことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
9. 前記複数の光入出力ポートから入力された各光を、前記配列方向に垂直な面内で集光する第１のシリンドリカルレンズと、
   前記集光レンズ側から入力された各光を、前記光路操作部に向けて前記配列方向に垂直な面内で集光する第２のシリンドリカルレンズと、
   をさらに備え、
   前記集光レンズは、前記配列方向に平行な面内で集光するシリンドリカルレンズであり、
   前記第１のシリンドリカルレンズと前記第２のシリンドリカルレンズと前記集光レンズとによって、前記複数の光入出力ポートから入力された各光のビーム形状を楕円形状に整形するアナモルフィック光学系を構成することを特徴とする請求項４に記載の光スイッチ。
10. 前記アナモルフィック光学系は、アナモルフィックプリズムにより構成されることを特徴とする請求項７に記載の光スイッチ。
11. 前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一部は、前記アナモルフィック光学系との光学的距離が互いに異なることを特徴とする請求項１０に記載の光スイッチ。
12. 前記複数の光入出力ポートから前記アナモルフィック光学系までの距離は、前記アナモルフィック光学系に入射される前記入出力光路のうち、前記アナモルフィックプリズムの入射面に対する入射角度の小さい方の前記光入出力ポートの方が大きいことを特徴とする請求項１１に記載の光スイッチ。
13. 前記アナモルフィック光学系は、対向する２つの光学面を有し該２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された２以上のアナモルフィックプリズムからなることを特徴とする請求項１０に記載の光スイッチ。
14. 前記アナモルフィック光学系は、前記２つの光学面の間隔が狭くなる方向が互い違いになるように配置された４つのアナモルフィックプリズムからなることを特徴とする請求項１３に記載の光スイッチ。
15. 前記集光レンズは、前記配列方向に垂直な面内で集光する第１のシリンドリカルレンズと、前記配列方向に平行な面内で集光する第２のシリンドリカルレンズと、からなることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の光スイッチ。
16. 前記複数の光入出力ポートのうちの少なくとも一つは、前記集光レンズの光軸に向けて傾斜することを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
17. 前記複数の光入出力ポートのうちの２以上の異なる前記ポート群の各々から入力される各光の光路は、前記集光レンズの焦点近傍において互いに交差することを特徴とする請求項１６に記載の光スイッチ。
18. 前記複数の光入出力ポート側から入力された各光を波長分散する波長分散素子をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
19. 前記波長分散素子の波長分散方向は、前記配列方向に対して略垂直な方向であることを特徴とする請求項１８に記載の光スイッチ。

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