JP2015215495A - 波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び製造工程の簡略化が可能な波長選択スイッチを提供する。
【解決手段】波長選択スイッチ１Ａは、光入力ポート１１ａ及び複数の光出力ポート１１ｂを含む光入出力部１０と、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する波長分散素子３０と、入射した光の向きを偏向する光偏向素子４０と、光入出力部１０、波長分散素子３０、及び光偏向素子４０を所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合する光学系５０Ａとを備える。光学系５０Ａは、所定軸線Ａ１を屈曲させるミラー５４と、光入力ポート１１ａから入力された入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子２０と、偏波分離素子２０によって分離された一方の偏波成分の偏波面を他方の偏波成分の偏波面に近づける偏波調整素子６０とを有する。偏波調整素子６０はミラー５４に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長選択スイッチに関するものである。

特許文献１には、多波長の信号光を合波または分波することができる光部品に関する技術が開示されている。この光部品に入力される光は複数の波長成分を含んでおり、各波長成分は、互いに偏波面が直交する第１及び第２の偏波成分を含んでいる。この波長選択スイッチでは、偏波分離素子が第１及び第２の偏波成分を分離する。そして、分離後の第１及び第２の偏波成分は、それらの偏波面が互いに一致するように少なくとも一方の偏波面が回転されたのちに、偏波依存性を有する回折格子に入射し、各波長毎に分光される。

特許第３９５１８８１号公報 米国特許第７７８７７２０号明細書 米国特許第７３９７９８０号明細書

偏波成分の分離及び回転を行う波長選択スイッチでは、偏波成分の回転のために、例えば波長板といった偏波調整素子が用いられる。特許文献１の一実施形態に示された例では、この偏波調整素子が、偏波分離素子と回折格子との間における一方の偏波成分の光軸上に、独立して設けられている。しかしながら、このような構成では、光軸調整を行うべき光学部品の数が増し、製造工程の簡略化を妨げる一因となる。また、光路長が長くなるので波長選択スイッチの小型化を妨げる一因ともなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型化及び製造工程の簡略化が可能な波長選択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するために、一実施形態に係る波長選択スイッチは、光入力ポート及び複数の光出力ポートを含む光入出力部と、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する波長分散素子と、入射した光の向きを偏向する光偏向素子と、光入出力部、波長分散素子、及び光偏向素子を所定軸線に沿って光学的に結合する光学系とを備え、光学系は、所定軸線を屈曲させるミラーと、光入力ポートから入力された入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子と、偏波分離素子によって分離された第１及び第２の偏波成分の偏波面を互いに一致させる偏波調整素子とを有し、偏波調整素子はミラーに固定されている。

本発明による波長選択スイッチによれば、小型化及び製造工程の簡略化が可能となる。

図１は、第１実施形態に係る波長選択スイッチの構成を概略的に示す図である。図１は波長選択スイッチを上方から見た図である。 図２は、第１実施形態に係る波長選択スイッチの構成を概略的に示す図である。図２は、波長選択スイッチを側方から見た図であって、所定軸線を一直線に変換して示している。 図３は、第１実施形態の光入出力部及び偏波分離素子の構成を拡大して示す図である。 図４は、ミラーを拡大して示す斜視図である。 図５は、第２実施形態に係る波長選択スイッチの構成を概略的に示す図であって、波長選択スイッチを上方から見た図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。（１）本願発明による波長選択スイッチは、光入力ポート及び複数の光出力ポートを含む光入出力部と、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する波長分散素子と、入射した光の向きを偏向する光偏向素子と、光入出力部、波長分散素子、及び光偏向素子を所定軸線に沿って光学的に結合する光学系とを備え、光学系は、所定軸線を屈曲させるミラーと、光入力ポートから入力された入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子と、偏波分離素子によって分離された一方の偏波成分の偏波面を他方の偏波成分の偏波面に近づける偏波調整素子とを有し、偏波調整素子はミラーに固定されている。

この波長選択スイッチでは、光学系がミラーを有しており、偏波調整素子がミラーに固定されている。このように偏波調整素子がミラーと一体に構成されていることによって、偏波調整素子の傾き調整、すなわち偏波調整素子において光が反射し、光入力ポートへ戻ってしまうことを防ぐための傾き調整を、ミラーの光軸調整と併せて一度に行うことができるので、製造工程の簡略化が可能となる。また、偏波調整素子がミラーと一体に構成されていることによって、光路長を短くすることができ、波長選択スイッチの小型化が可能となる。

（２）光偏向素子は、偏波依存性を有してもよい。上記の波長選択スイッチは、このような場合に、第１及び第２の偏波成分の偏波面を揃えて光偏向素子に入射させることができるので、光偏向素子の偏波依存性による影響を低減することができる。

（３）偏波調整素子は、光学系によって形成される一方の偏波成分のビームウエストと重なる位置に配置されてもよい。ビームウエストでは一方の偏波成分の径が小さくなっているので、一方の偏波成分を偏波調整素子から外れにくくすることができる。

（４）光学系は、波長分散素子によって分光された各波長成分を光偏向素子に向ける第１レンズと、入力ビームのビームウエストを第１レンズの前側焦点に位置させるリレー光学系とを更に有し、偏波調整素子は、リレー光学系を構成する二以上の第２レンズのうち何れかの焦点位置に配置されてもよい。これにより、偏波調整素子をビームウエストと重なる位置に好適に配置することができる。

（５）偏波調整素子はゼロオーダーの１／４波長板であってもよい。上記の波長選択スイッチでは、偏波調整素子がミラーに固定されているので、一方の偏波成分は、ミラーへの入射時及び反射時の２回にわたって偏波調整素子を通過する。従って、偏波調整素子が１／４波長板であることにより、一方の偏波成分の偏波面の角度を９０°回転させ、他方の偏波成分の偏波面に略一致させることができる。また、波長板にはゼロオーダー及びマルチオーダーが存在し、ゼロオーダーの波長板は薄いため波長依存性は小さいが取り扱いが難しく、マルチオーダーの波長板は厚いため取り扱いは易しいが波長依存性が大きい。これに対し、上記の波長選択スイッチでは波長板がミラーに固定されているので、薄い波長板であっても取り扱いが容易となる。従って、偏波調整素子をゼロオーダーの波長板として波長依存性を小さくし、且つ、取り扱いを容易にすることができる。

（６）偏波分離素子における第１及び第２の偏波成分の分離方向は、光入出力部における光入力ポート及び複数の光出力ポートの並び方向に沿ってもよい。或いは、偏波分離素子における第１及び第２の偏波成分の分離方向は、光入出力部における光入力ポート及び複数の光出力ポートの並び方向と交差してもよい。

（７）第１及び第２の偏波成分は、光偏向素子において互いに共通の領域に入射され、同じ光出力ポートに向けて偏向されてもよい。或いは、第１及び第２の偏波成分は、光偏向素子において互いに異なる領域に入射され、同じ光出力ポートに向けて偏向されてもよい。

（８）偏波調整素子は、波長分散素子の前段に配置されてもよい。これにより、波長分散素子が偏波依存性を有する素子（例えば回折格子）である場合であっても、その偏波依存性による影響を低減することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる波長選択スイッチの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る波長選択スイッチ１Ａの構成を概略的に示す図である。図１は波長選択スイッチ１Ａを上方から見た図である。図２は、波長選択スイッチ１Ａを側方から見た図であって、理解の容易のため、図１に示される所定軸線Ａ１を一直線に変換して示している。なお、図１及び図２にはＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｘ軸は上下方向、Ｙ軸は左右方向、Ｚ軸は前後方向を規定している。

図１に示されるように、本実施形態の波長選択スイッチ１Ａは、光入出力部１０、波長分散素子３０、光偏向素子４０、及び光学系５０Ａを備えている。また、光学系５０Ａは、偏波分離素子２０、リレー光学系５２、ミラー５３及び５４、並びに集光レンズ５５を有する。光入出力部１０と波長分散素子３０とは、リレー光学系５２、ミラー５３及び５４により、所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合されている。また、波長分散素子３０と光偏向素子４０とは、集光レンズ５５により、所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合されている。

以下では、光入出力部１０と光偏向素子４０との間の光路上における光入出力部１０側を前段（或いは前側）と称する。また、同光路上における光偏向素子４０側を後段（或いは後側）と称する。

光入出力部１０は、複数の波長成分を含む信号光（以下、入力ビームと称する）を波長選択スイッチ１Ａの外部から入力するとともに、分光後の各波長成分を波長選択スイッチ１Ａの外部へ出力する。また、偏波分離素子２０は、入力ビームを、互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分に分離する。

図３は、本実施形態の光入出力部１０及び偏波分離素子２０の構成を拡大して示す図である。光入出力部１０は、光入力ポート１１ａ及び複数の光出力ポート１１ｂを含む。光入力ポート１１ａからは入力ビームＢａが入力される。入力ビームＢａは、複数の波長成分を含む波長多重の信号光であり、且つ、互いに偏波面が異なる第１の偏波成分（例えばｐ偏波成分）及び第２の偏波成分（例えばｓ偏波成分）を含む偏波多重の信号光である。光入力ポート１１ａから入力された入力ビームＢａは、波長分散素子３０（図１を参照）によって複数の波長成分Ｂｂ（図では一つの波長成分Ｂｂを代表して図示）に分光されたのち、各波長成分毎に異なる光出力ポート１１ｂから出力される。光入力ポート１１ａ及び複数の光出力ポート１１ｂは、所定軸線Ａ１を含む面（ＸＺ平面）に含まれ且つ所定軸線Ａ１と交差する方向、すなわちＸ軸方向（上下方向）に沿って一列に並んで配置されている。

偏波分離素子２０は、入力ビームＢａ及び波長成分Ｂｂの光軸上に配置されている。偏波分離素子２０は、光入出力部１０から光偏向素子４０へ向かう入力ビームＢａに含まれる第１の偏波成分Ｂａ１と第２の偏波成分Ｂａ２とを分離する。また、偏波分離素子２０は、光偏向素子４０から光入出力部１０へ向かう偏向された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を互いに合波する。本実施形態では、偏波分離素子２０における偏波成分Ｂａ１及びＢａ２の分離方向が、光入出力部１０における光入力ポート１１ａ及び複数の光出力ポート１１ｂの並び方向（Ｘ軸方向）に沿っている。

再び図１及び図２を参照する。リレー光学系５２は、偏波分離素子２０と波長分散素子３０との間の所定軸線Ａ１上に配置され、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２のビームウエストを集光レンズ５５の前側焦点に位置させる。リレー光学系５２は、レンズ５２ａ及び５２ｂを含む。レンズ５２ａはＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する。レンズ５２ａは、例えば凸状の球面レンズといった回転対称レンズである。レンズ５２ａは、レンズ５２ｂよりも前段に配置されている。レンズ５２ｂは、少なくともＸＺ平面内において光パワーを有する。レンズ５２ｂは、例えば、ＸＺ平面内のみにおいて光パワーを有するシリンドリカルレンズである。なお、リレー光学系５２としては、上記のような光パワーを有するものであれば、レンズのような透過型の要素の他、ミラーのような反射型の要素が適用され得る。ここで、光パワーは、焦点距離の逆数として定義される。

ミラー５３及び５４は、レンズ５２ａとレンズ５２ｂとの間の所定軸線Ａ１上に配置されており、所定軸線Ａ１を屈曲させる。すなわち、ミラー５３は偏波分離素子２０からレンズ５２ａを介して到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５４へ向けて反射し、ミラー５４はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をレンズ５２ｂへ向けて再び反射する。また、ミラー５４は、光偏向素子４０から波長分散素子３０及びレンズ５２ｂを介して到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５３へ向けて反射し、ミラー５３はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をレンズ５２ａへ向けて再び反射する。なお、図２では、所定軸線Ａ１を便宜上一直線に描いているため、ミラー５３及び５４の位置のみを破線で示す。図２に示されるように、ミラー５４は、光学系５０Ａによって形成される偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２のビームウエストと重なる位置に配置されている。換言すれば、ミラー５４は、レンズ５２ａの後側焦点及びレンズ５２ｂの前側焦点に配置されている。

ここで、図４は、ミラー５４を拡大して示す斜視図である。図４に示されるように、ミラー５４は、偏波分離素子２０における偏波分離方向すなわちＸ軸方向に並ぶ２つの反射領域５４ａ及び５４ｂを有する。偏波分離素子２０によって分離された一方の偏波成分Ｂａ１は、反射領域５４ａに入射し、該反射領域５４ａにおいて反射される。また、偏波分離素子２０によって分離された他方の偏波成分Ｂａ２は、反射領域５４ｂに入射し、該反射領域５４ｂにおいて反射される。

また、図４に示されるように、光学系５０Ａは、偏波調整素子６０を更に有する。偏波調整素子６０は、ミラー５４の反射領域５４ａ上に接着固定されており、ミラー５４と一体に形成されている。偏波調整素子６０は、偏波分離素子２０によって分離された一方の偏波成分Ｂａ１の偏波面を回転させることによって、他方の偏波成分Ｂａ２の偏波面に近づける。偏波調整素子６０は、例えば１／４波長板によって好適に構成される。また、より好ましくは、偏波調整素子６０はゼロオーダーの１／４波長板である。偏波調整素子６０によって偏波面を調整するのは、後段の波長分散素子３０や光偏向素子４０が偏波依存性を有する素子である場合に、これらの素子に入射する光の偏波面を揃えるためである。偏波依存性を有する波長分散素子３０としては、例えば回折格子が挙げられる。また、偏波依存性を有する光偏向素子４０としては液晶素子を用いることができ、例えば液晶素子を用いた空間光変調器（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）であるＬＣＯＳ（Liquid Cristal On Silicon）が挙げられる。

前述したように、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２のビームウエストと重なる位置にミラー５４が配置されている。従って、偏波調整素子６０は、偏波成分Ｂａ１のビームウエストと重なる位置に配置されることとなる。換言すれば、偏波調整素子６０は、レンズ５２ａの後側焦点及びレンズ５２ｂの前側焦点に配置される。

再び図１及び図２を参照する。波長分散素子３０は、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する素子であり、リレー光学系５２と集光レンズ５５との間の所定軸線Ａ１上に配置されている。波長分散素子３０には、偏波分離素子２０により分離されてリレー光学系５２を通過した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２が入射する。波長分散素子３０は、入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、その波長に応じて、ＹＺ平面内において分光して出射する。波長分散素子３０においては、波長分散素子３０に入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２が複数の波長成分に分光される場合があるが、ここでは、単一の波長成分のみを図示する。

集光レンズ５５は、本実施形態における第１レンズであって、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する。集光レンズ５５は、波長分散素子３０によって分光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、ＸＺ平面内において例えばコリメートしつつ光偏向素子４０に向けて出射する。集光レンズ５５は、波長分散素子３０によって分光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をＹＺ平面内において集光する。集光レンズ５５は、例えば、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する凸状の球面レンズといった回転対称レンズであってもよい。

光偏向素子４０は、入射した光の向きを偏向する素子であり、集光レンズ５５から出射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２のＹＺ平面内におけるビームウエスト位置に配置されている。したがって、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において、光偏向素子４０の配置位置が、集光レンズ５５の後側焦点に一致しない場合がある。光偏向素子４０は、集光レンズ５５により集光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、その波長に応じた所定の光出力ポート１１ｂに向けて偏向する。その為に、光偏向素子４０は、Ｘ軸方向に並んで配置された２つの光偏向領域４１ａ，４１ｂを有し、一方の光偏向領域４１ａは一方の偏波成分Ｂａ１を偏向し、他方の光偏向領域４１ｂは他方の偏波成分Ｂａ２を偏向する。このとき、光偏向領域４１ａ及び４１ｂは、互いに同波長の偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２を同じ光出力ポート１１ｂに向けて偏向する。また、各光偏向領域４１ａ及び４１ｂは、ＸＺ平面に沿った方向に配列された複数の光偏向要素を有する。そして、光偏向素子４０は、その光偏向要素によって、波長分散素子３０において分光された成分のそれぞれを独立して位相変調することにより、光出力ポート１１ｂに向けて偏向する。光偏向素子４０としては、例えば、ＬＣＯＳ等のＳＬＭを用いることができる。

光偏向素子４０によって偏向された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、集光レンズ５５、波長分散素子３０、レンズ５２ｂ、ミラー５４、ミラー５３、及びレンズ５２ａを介して、偏波分離素子２０に達する。偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、偏波分離素子２０において互いに合波され、波長成分Ｂｂ（図２を参照）として所定の光出力ポート１１ｂから波長選択スイッチ１Ａの外部へ出力される。

以上の構成を備える波長選択スイッチ１Ａによって得られる効果について説明する。この波長選択スイッチ１Ａでは、光学系５０Ａがミラー５４を有しており、偏波調整素子６０がミラー５４に固定されている。このように偏波調整素子６０がミラー５４と一体に構成されていることによって、偏波調整素子６０の傾き調整、すなわち偏波調整素子６０において光が反射し、光入力ポート１１ａへ戻ってしまうことを防ぐための傾き調整を、ミラー５４の光軸調整と併せて一度に行うことができるので、製造工程の簡略化が可能となる。また、偏波調整素子６０がミラー５４と一体に構成されていることによって、光路長を短くすることができ、波長選択スイッチ１Ａの小型化が可能となる。

また、本実施形態のように、光偏向素子４０は偏波依存性を有してもよい。上記の波長選択スイッチ１Ａは、このような場合に、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２の偏波面を揃えて光偏向素子４０に入射させることができるので、光偏向素子４０の偏波依存性による影響を低減することができる。

また、本実施形態のように、偏波調整素子６０は、光学系５０Ａによって形成される一方の偏波成分Ｂａ１のビームウエストと重なる位置に配置されてもよい。ビームウエストでは一方の偏波成分Ｂａ１の径が小さくなっているので、一方の偏波成分Ｂａ１を偏波調整素子６０から外れにくくすることができる。

また、本実施形態では、偏波調整素子６０がレンズ５２ａの後側焦点及びレンズ５２ｂの前側焦点に配置されている。このように、偏波調整素子６０は、リレー光学系５２を構成する二以上のレンズ（本実施形態ではレンズ５２ａ，５２ｂ）のうち何れかの焦点位置に配置されてもよい。これにより、偏波調整素子６０をビームウエストと重なる位置に好適に配置することができる。

また、本実施形態のように、偏波調整素子６０はゼロオーダーの１／４波長板であってもよい。本実施形態の波長選択スイッチ１Ａでは、偏波調整素子６０がミラー５４に固定されているので、一方の偏波成分Ｂａ１は、ミラー５４への入射時及び反射時の２回にわたって偏波調整素子６０を通過する。従って、偏波調整素子６０が１／４波長板であることにより、一方の偏波成分Ｂａ１の偏波面の角度を９０°回転させ、他方の偏波成分Ｂａ２の偏波面に略一致させることができる。また、波長板にはゼロオーダー及びマルチオーダーが存在し、ゼロオーダーの波長板は薄いため波長依存性は小さいが取り扱いが難しく、マルチオーダーの波長板は厚いため取り扱いは易しいが波長依存性が大きい。これに対し、波長選択スイッチ１Ａでは波長板がミラー５４に固定されているので、薄い波長板であっても取り扱いが容易となる。従って、偏波調整素子６０をゼロオーダーの波長板として波長依存性を小さくし、且つ、取り扱いを容易にすることができる。

また、本実施形態のように、偏波調整素子６０は、波長分散素子３０の前段に配置されてもよい。これにより、波長分散素子３０が偏波依存性を有する素子（例えば回折格子）である場合であっても、その偏波依存性による影響を低減することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る波長選択スイッチ１Ｂの構成を概略的に示す図であって、波長選択スイッチ１Ｂを上方から見た図である。なお、図５にはＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｘ軸は上下方向、Ｙ軸は左右方向、Ｚ軸は前後方向を規定している。

図５に示されるように、本実施形態の波長選択スイッチ１Ｂは、光入出力部１０、波長分散素子３２、光偏向素子４２、及び光学系５０Ｂを備えている。また、光学系５０Ｂは、偏波分離素子２２、ミラー５６及び５７、並びに集光レンズ５８を有する。光入出力部１０と波長分散素子３２とは、ミラー５６及び５７により、所定軸線Ａ２に沿って光学的に結合されている。また、波長分散素子３２と光偏向素子４２とは、集光レンズ５８により、所定軸線Ａ２に沿って光学的に結合されている。なお、光入出力部１０の構成は、第１実施形態（図３を参照）と同様である。

偏波分離素子２２は、入力ビームＢａ及び波長成分Ｂｂの光軸上に配置されている。偏波分離素子２２は、光入出力部１０から光偏向素子４２へ向かう入力ビームＢａに含まれる第１の偏波成分Ｂａ１と第２の偏波成分Ｂａ２とを分離する。また、偏波分離素子２２は、光偏向素子４２から光入出力部１０へ向かう偏向された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を互いに合波する。本実施形態では、偏波分離素子２２における偏波成分Ｂａ１及びＢａ２の分離方向（Ｙ軸方向）が、光入出力部１０における光入力ポート１１ａ及び複数の光出力ポート１１ｂの並び方向（Ｘ軸方向）と交差している。

具体的には、偏波分離素子２２は、一方の偏波成分Ｂａ１をＹ軸方向に反射し、他方の偏波成分Ｂａ２を透過する。偏波分離素子２２によって反射された一方の偏波成分Ｂａ１は、ミラー２３によって所定軸線Ａ２に沿う方向に反射され、偏波成分Ｂａ２と平行に進む。

ミラー５６及び５７は、偏波分離素子２２と波長分散素子３２との間の所定軸線Ａ２上に配置されており、所定軸線Ａ２を屈曲させる。すなわち、ミラー５６は偏波分離素子２２から到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５７へ向けて反射し、ミラー５７はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を波長分散素子３２へ向けて再び反射する。また、ミラー５７は、光偏向素子４２から波長分散素子３２を介して到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５６へ向けて反射し、ミラー５６はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を偏波分離素子２２へ向けて再び反射する。

ミラー５７は、偏波分離素子２２による偏波分離方向すなわちＹＺ平面に沿った方向に並ぶ２つの反射領域５７ａ及び５７ｂを有する。偏波分離素子２２によって分離された一方の偏波成分Ｂａ１は、反射領域５７ａに入射し、該反射領域５７ａにおいて反射される。また、偏波分離素子２２によって分離された他方の偏波成分Ｂａ２は、反射領域５７ｂに入射し、該反射領域５７ｂにおいて反射される。

また、光学系５０Ｂは、偏波調整素子６２を更に有する。偏波調整素子６２は、ミラー５７の反射領域５７ａ上に接着固定されており、ミラー５７と一体に形成されている。偏波調整素子６２は、偏波分離素子２２によって分離された一方の偏波成分Ｂａ１の偏波面を回転させることによって、他方の偏波成分Ｂａ２の偏波面に近づける。偏波調整素子６２は、例えば１／４波長板によって好適に構成される。また、より好ましくは、偏波調整素子６２はゼロオーダーの１／４波長板である。偏波調整素子６２によって偏波面を調整するのは、後段の波長分散素子３２や光偏向素子４２が偏波依存性を有する素子である場合に、光偏向素子４２に入射する光の偏波面を揃えるためである。偏波依存性を有する波長分散素子３２としては、例えば回折格子が挙げられる。また、偏波依存性を有する光偏向素子４２としては液晶素子を用いることができ、例えば液晶素子を用いたＳＬＭであるＬＣＯＳが挙げられる。

波長分散素子３２は、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する素子であり、ミラー５７と集光レンズ５８との間の所定軸線Ａ２上に配置されている。波長分散素子３２には、偏波分離素子２２により分離された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２が入射する。波長分散素子３２は、入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、その波長に応じて、ＹＺ平面内において分光して出射する。これにより、波長分散素子３２に入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、それぞれ複数の波長成分Ｂａ１１〜Ｂａ１３、及びＢａ２１〜Ｂａ２３に分光される。

集光レンズ５８は、本実施形態における第１レンズであって、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する。集光レンズ５８は、波長分散素子３２から出射された波長成分Ｂａ１１〜Ｂａ１３及びＢａ２１〜Ｂａ２３を、ＸＺ平面内において例えばコリメートしつつ光偏向素子４２に向けて出射する。また、集光レンズ５８は、波長分散素子３２から出射された波長成分Ｂａ１１〜Ｂａ１３及びＢａ２１〜Ｂａ２３を、ＹＺ平面内において集光する。なお、同一波長を有する波長成分Ｂａ１１及びＢａ２１は同一の集光点Ｆ１に集光され、同一波長を有する波長成分Ｂａ１２及びＢａ２２は同一の集光点Ｆ２に集光され、同一波長を有する波長成分Ｂａ１３及びＢａ２３は同一の集光点Ｆ３に集光される。集光レンズ５８は、例えば、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する凸状の球面レンズといった回転対称レンズであってもよい。

光偏向素子４２は、入射した光の向きを偏向する素子であり、ＹＺ平面に沿った方向に並ぶ複数の光偏向領域を有する。図５には、一例として３つの光偏向要素４２ａ〜４２ｃが示されている。光偏向要素４２ａは、集光レンズ５８から出射された互いに同波長の波長成分Ｂａ１１及びＢａ２１のＹＺ平面内におけるビームウエスト位置に配置されている。光偏向要素４２ｂは、集光レンズ５８から出射された互いに同波長の波長成分Ｂａ１２及びＢａ２２のＹＺ平面内におけるビームウエスト位置に配置されている。光偏向要素４２ｃは、集光レンズ５８から出射された互いに同波長の波長成分Ｂａ１３及びＢａ２３のＹＺ平面内におけるビームウエスト位置に配置されている。このように、本実施形態では、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２は光偏向素子４２において互いに共通の領域（光偏向要素）に入射する。そして、光偏向要素４２ａ〜４２ｃは、これら互いに同波長の波長成分を各波長毎に同じ光出力ポート１１ｂに向けて偏向する。光偏向素子４２としては、例えば、ＬＣＯＳ等のＳＬＭを用いることができる。

光偏向素子４２によって偏向された波長成分Ｂａ１１〜Ｂａ１３及びＢａ２１〜Ｂａ２３は、波長分散素子３２において再び合波されて偏波成分Ｂａ１及びＢａ２となり、ミラー５７及びミラー５６を介して、偏波分離素子２２に達する。偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、偏波分離素子２２において互いに合波され、波長成分Ｂｂ（図２を参照）として所定の光出力ポート１１ｂから波長選択スイッチ１Ｂの外部へ出力される。

以上の構成を備える波長選択スイッチ１Ｂによって得られる効果は次の通りである。この波長選択スイッチ１Ｂでは、光学系５０Ｂがミラー５７を有しており、偏波調整素子６２がミラー５７に固定されている。このように偏波調整素子６２がミラー５７と一体に構成されていることによって、偏波調整素子６２の傾き調整をミラー５７の光軸調整と併せて一度に行うことができるので、製造工程の簡略化が可能となる。また、偏波調整素子６２がミラー５７と一体に構成されていることによって、光路長を短くすることができ、波長選択スイッチ１Ｂの小型化が可能となる。

また、本実施形態のように、光偏向素子４２は偏波依存性を有してもよい。波長選択スイッチ１Ｂは、このような場合に、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２の偏波面を揃えて光偏向素子４０に入射させることができるので、光偏向素子４０の偏波依存性による影響を低減することができる。

また、本実施形態のように、偏波調整素子６２はゼロオーダーの１／４波長板であってもよい。これにより、一方の偏波成分Ｂａ１の偏波面の角度を９０°回転させ、他方の偏波成分Ｂａ２の偏波面に略一致させることができる。また、波長選択スイッチ１Ｂでは波長板がミラー５７に固定されるので、薄い波長板であっても取り扱いが容易となる。従って、偏波調整素子６２をゼロオーダーの波長板として波長依存性を小さくし、且つ、取り扱いを容易にすることができる。

また、本実施形態のように、偏波調整素子６２は、波長分散素子３２の前段に配置されてもよい。これにより、波長分散素子３２が偏波依存性を有する素子（例えば回折格子）である場合であっても、その偏波依存性による影響を低減することができる。

本発明による波長選択スイッチは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、偏波分離素子における偏波分離方向について、第１実施形態では光入出力部のポート配列方向に沿った例を示し、第２実施形態では光入出力部のポート配列方向と交差する例を示している。また、光偏向素子において、第１実施形態では各偏波成分が互いに共通の領域に入射され、第２実施形態では各偏波成分が互いに異なる領域に入射されている。また、波長分散素子における波長分散方向について、第１実施形態では偏波分離方向を含む面と交差する面内において波長分散しており、第２実施形態では偏波分離方向を含む面に沿った面内において波長分散している。本発明による波長選択スイッチにおいて、これらの偏波分離方向とポート配列方向との関係、光偏向素子における領域配置、及び波長分散方向と偏波分離方向との関係については、任意の組み合わせとすることができる。

１Ａ，１Ｂ…波長選択スイッチ、１０…光入出力部、１１ａ…光入力ポート、１１ｂ…光出力ポート、２０，２２…偏波分離素子、３０，３２…波長分散素子、４０，４２…光偏向素子、４１ａ，４１ｂ…光偏向領域、４２ａ〜４２ｃ…光偏向要素、５０Ａ，５０Ｂ…光学系、５２…リレー光学系、５２ａ，５２ｂ…レンズ、５３，５４，５６，５７…ミラー、５５，５８…集光レンズ、６０，６２…偏波調整素子、Ａ１，Ａ２…所定軸線、Ｂａ…入力ビーム、Ｂａ１…第１の偏波成分、Ｂａ２…第２の偏波成分、Ｂｂ…波長成分。

Claims (10)

1. 光入力ポート及び複数の光出力ポートを含む光入出力部と、
   複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する波長分散素子と、
   入射した光の向きを偏向する光偏向素子と、
   前記光入出力部、前記波長分散素子、及び前記光偏向素子を所定軸線に沿って光学的に結合する光学系とを備え、
   前記光学系は、
   前記所定軸線を屈曲させるミラーと、
   前記光入力ポートから入力された入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子と、
   前記偏波分離素子によって分離された一方の偏波成分の偏波面を他方の偏波成分の偏波面に近づける偏波調整素子とを有し、
   前記偏波調整素子は前記ミラーに固定されている、波長選択スイッチ。
2. 前記光偏向素子が偏波依存性を有する、請求項１に記載の波長選択スイッチ。
3. 前記偏波調整素子は、前記光学系によって形成される前記一方の偏波成分のビームウエストと重なる位置に配置されている、請求項１または２に記載の波長選択スイッチ。
4. 前記光学系は、
   前記波長分散素子によって分光された各波長成分を前記光偏向素子に向ける第１レンズと、
   前記入力ビームのビームウエストを前記第１レンズの前側焦点に位置させるリレー光学系とを更に有し、
   前記偏波調整素子は、前記リレー光学系を構成する二以上の第２レンズのうち何れかの焦点位置に配置されている、請求項３に記載の波長選択スイッチ。
5. 前記偏波調整素子はゼロオーダーの１／４波長板である、請求項１〜４の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。
6. 前記偏波分離素子における前記第１及び第２の偏波成分の分離方向が、前記光入出力部における前記光入力ポート及び前記複数の光出力ポートの並び方向に沿っている、請求項１〜５の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。
7. 前記偏波分離素子における前記第１及び第２の偏波成分の分離方向が、前記光入出力部における前記光入力ポート及び前記複数の光出力ポートの並び方向と交差する、請求項１〜５の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。
8. 前記第１及び第２の偏波成分は、前記光偏向素子において互いに共通の領域に入射され、同じ前記光出力ポートに向けて偏向される、請求項１〜５の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。
9. 前記第１及び第２の偏波成分は、前記光偏向素子において互いに異なる領域に入射され、同じ前記光出力ポートに向けて偏向される、請求項１〜５の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。
10. 前記偏波調整素子は前記波長分散素子の前段に配置されている、請求項１〜９の何れか一項に記載の波長選択スイッチ。

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