JP2015526760A - 偏光多様性波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

ここに開示されるのは、入力光ファイバーポート（３、５及び７）からの入力光ビームを出力光ファイバーポート（９）にスイッチングするべく構成された波長選択スイッチ（ＷＳＳ）タイプの光スイッチング装置（１）である。装置（１）は、入力光ビームからの個別波長チャネルを第２軸（ｙ軸）の方向に空間的に分散させる波長分散グリズム素子（１３）を含む。光ビームは入力ポート（３、５及び７）から順方向に伝播し、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）装置（１１）から出力ポート（９）まで戻り方向に反射される。入力光ビームはポート選択モジュール（２１）を透過する。ポート選択モジュール（２１）は、装置（１）に偏光多様性を与え、かつ、ＬＣＯＳ装置（１１）から戻る光ビームが入力ポート（３、５及び７）に再びカップリングされることがないように抑制する能力を備える。

Description

本発明は光スイッチング装置に関し、詳しくは、偏光操作光学系を実装する波長選択スイッチ（ＷＳＳ）に関する。わかることだが、本発明は、いくつかの実施形態が特にその適用を参照してここに記載される一方、かかる使用分野に限られず幅広い状況において適用可能である。

明細書全体にわたる背景技術の説明はいずれも、当分野においてかかる技術が広く知られ又は共通する一般知識の一部をなすことを認めるものとして考慮すべきではない。

複雑な光ネットワークの進展に伴い、光スイッチング装置の性能も進化している。波長選択スイッチ（ＷＳＳ）のようなスイッチは、増加するシステム要求に対処するべく多くの入力ポート及び出力ポートを組み入れている。さらに、ＷＳＳ装置は、単一装置内の２つのソースからの信号を独立して引き回すべく構成することができる。かかる構成において、単一ＷＳＳ装置は実質的に２つの別個の装置として動作する。２重ソース又は「双子」装置の一例は、「２重ソース光波長プロセッサ」という名称であって発明者がFriskenかつ出願人がFinisar Corporationの特許文献１に記載されている。

しかしながら一般に、当該装置のサイズが制約されることから、当該装置の可能なポートの数及び位置並びに機能が制限される。さらに、ポートの数が増加すると指向性の問題が顕著になる。可能なスイッチング状態の数に起因して複数のポート対同士の望ましくない接続が引き起こされるからである。すなわち、２つのポート同士の特定のリンクを確立することにより、他のポート対同士のリンクも同時に確立されてしまう。かかる望ましくないリンクは、スイッチング装置におけるポート数が増加するにつれて、さらには、特に双方向性２重ソースＷＳＳ装置を利用するネットワークにおいて、ネットワークスイッチング箇所の数が増加するにつれて一般に生じるようになる。ポート同士の望ましくないリンクは、当該経路に沿ったビームにおけるマルチパス干渉を確立又は増強させ、さらにはレーザのようなソース送信器に不安定性を引き起こし得る。

２重ソース装置の場合、２重ソース装置の独立した引き回しを保持することが難しい。第１光源のスイッチング状態をセットアップすることが、それと同時に第２光源用に意図されたポートに信号をカップリングするからである。単一ソース装置及び２重ソース装置の双方において、この接続性の問題は、入力ポートに隔離器のアレイをセットアップすることにより対処される場合が多い。しかしながら、これは光損失、サイズ及びコストを増大させる。

光スイッチング装置においてポートの分離を改善する必要性が存在する。

現行の２重ソースＷＳＳ装置において、２つのソースからのビームは、光システムを通る空間内を別個に伝播する。このビームの分離は、大きなサイズの光コンポーネントを必要とするので、従来型単一ソース装置と比べて物理的な装置サイズの増加をもたらす。典型的なことだが、コンポーネント及び装置のサイズが増加すると製造コストが増加する。

改善された２重ソースＷＳＳ装置の必要性も存在する。

米国特許第７，３９７，９８０（Ｂ１）号明細書

本発明の課題はその好ましい形態において、改善された又は代替的なＷＳＳ装置を与えることにある。

本発明の第１側面によれば、一を超える独立波長チャネルによって光ビームを処理する光スイッチング装置が与えられる。これは、伝播順方向に光ビームを入力する一以上の入力ポートと、当該順方向に伝播するビームを反射して伝播戻り方向の所定経路に沿うように当該光ビームを選択的にスイッチングするスイッチングモジュールと、当該戻り方向に伝播する所定光ビームを受信する一以上の出力ポートと、当該戻り方向に伝播するビームの所定のものが当該入力ポートとの整合から外れた軌道に沿って伝播するように、ビームを選択的に誘導するポート選択モジュールとを含む。

ポート選択モジュールは好ましくは、光ビームを所定偏光状態に偏光する一以上の偏光素子を含む。ポート選択モジュールは好ましくはさらに、光ビームを２つの直交偏光成分に空間的に分離する偏光分離素子と、当該偏光成分を互いに対して選択的に回転させる偏光回転素子とを含む。

偏光分離素子は好ましくは、複屈折ウォークオフ結晶素子を含む。

入力及び出力ポートは好ましくは、第１次元に延びるアレイに配置され、偏光成分の空間分離は第１次元に垂直な第２次元に存在する。

偏光回転素子は好ましくは、偏光成分に４５°回転を適用するべく構成されたファラデー回転子を含む。偏光回転素子は好ましくはさらに、第１偏光成分を伝播順方向に回転させるべく、かつ、第２偏光成分を伝播戻り方向に回転させるべく構成された半波長板素子も含む。第１偏光成分及び第２偏光成分は好ましくは同じ成分である。

光スイッチング装置は好ましくは、当該偏光成分を合焦して一緒にする光屈折素子を含む。光スイッチング装置は好ましくは、第１次元において２つの直交偏光成分を空間的に分離する第２偏光分離素子を含む。

偏光回転素子は好ましくは、特定のポートを入力ポート又は出力ポートいずれかとして画定する選択性を許容するべく再構成可能である。一実施形態において、偏光回転素子は好ましくは、複数の別個に駆動可能な電気光学セルを含む透過型液晶素子装置を含む。好ましくは、電気光学セルは、２つの離散した位相状態間で選択的に電気駆動可能である。一つの位相状態は光ビームを所定出力ポートにカップリングするべく構成され、一つの位相状態は光ビームを所定出力ポートから離れるようにカップリングするべく構成される。

光スイッチング装置は好ましくは、３つの入力ポートと一つの出力ポートを含む。

光スイッチング装置は好ましくは、光ビームを複数の波長チャネルへと空間的に分散させてスイッチングモジュールによりチャネルを独立して選択的にスイッチングするための分散素子を含む。

光スイッチング装置は好ましくは、光ビームに対し当該ビームの第１次元における空間位置及び偏光に基づいて空間シフトを選択的に適用するビームシフト素子を含む。一実施形態において、空間シフトは好ましくは１２５μｍである。

本発明の第２側面によれば、光スイッチング方法が与えられる。これは、光ビームを伝播順方向に入力する一以上の入力ポートを画定することと、当該順方向に伝播するビームを反射することであって、当該光ビームを伝播戻り方向の所定経路に沿うように選択的にスイッチングすることと、当該戻り方向に伝播する所定光ビームを受信する一以上の出力ポートを画定することと、当該戻り方向に伝播するビームが当該入力ポートとの整合から外れた軌道に沿って伝播するように当該ビームを選択的に誘導することとを含む。

本発明の第３側面によれば、光信号操作システムが与えられる。これは、それぞれが複数の独立波長チャネルを含む複数の操作対象光ビームを搬送する複数のポートと、一連の光ビームからの第１群のビームを第１偏光状態に偏光しかつ一連の光ビームからの第２群のビームを第１状態に直交する第２偏光状態に偏光する偏光モジュールと、当該第１及び第２群の複数の波長チャネルを第１次元の方向において空間的に分離する波長分散素子と、波長操作モジュールとを含み、当該波長操作モジュールは、当該第１及び第２群の複数の波長チャネルを第１次元に直交する第２次元の方向において空間的に分離する分離素子と、当該第１及び第２群の分離された波長それぞれを、当該第１群の波長チャネルが、第２次元において空間的に分離された位置で当該第２群の波長チャネルから独立して処理されるように、別個に処理する一連の独立した波長処理素子を備える処理装置とを有する。

光信号操作システムは好ましくは、第１群のビームを一伝播方向に沿った第２群のビームとともに、第１次元における所定の空間オフセットに空間的に閉じ込めるビーム閉じ込めモジュールを含む。第１次元における空間オフセットは好ましくは３００μｍである。ビーム閉じ込めモジュールは好ましくは、第１群のビームを反射しかつ第２群のビームを透過させるべく構成された偏光ビームスプリッタを含む。

ビーム閉じ込めモジュールは好ましくは、空間オフセットされた実質的に平行な一対の反射面を含む。当該対の第１反射面は第１群のビームを反射するべく位置決めされ、かつ、当該対の第２反射面は第２群のビームを反射するべく位置決めされる。当該対の反射面は好ましくは、単一プリズム素子の両面である。

一実施形態において、ポートは好ましくは、第１群のビームを搬送する第１群のポートと、第２群のビームを搬送する第２群のポートとに分割され、２つの群のポートは互いに平行となるように配置される。他の実施形態において、ポートは、第１群のビームを搬送する第１群のポートと、第２群のビームを搬送する第２群のポートとに分割され、２つの群のポートは互いに一定角度をなして配置される。

本発明の第４側面によれば、直交偏光を有する第１及び第２ソースからの光ビームを独立して操作しかつ複数の個別波長チャネルを含む波長操作装置が与えられる。これは、第１及び第２ソースからの光ビームを、処理装置に入射するように偏光によって空間的に分離する分離素子と、第１及び第２ソースからのビームを別個かつ独立に処理するべく独立制御可能な一アレイの処理素子を備える処理装置とを含む。

ビームは好ましくは、処理装置に対して実質的に法線方向に入射する。分離素子は好ましくは、第１平面内のビームを受信して当該第１平面に対する第２平面内の処理装置に投影するべく構成される。第２平面は好ましくは、第１平面に対して実質的に法線方向にある。

分離素子は好ましくは、第１偏光状態を有する第１ソースからのビームを反射しかつ第２偏光状態を有する第２ソースからのビームを透過するべく構成された偏光ビームスプリッタを含む。

波長操作装置は好ましくは、第２ソースからのビームを処理装置に反射するべく構成された反射素子を含む。

分離素子は好ましくは、第１ソースのビームが第２ソースのビームと同じ偏光状態になるように回転させるべく位置決めされた半波長板を含む。

波長操作装置は好ましくは、各ソースからのビームを、偏光ビームスプリッタに入射する前に角度的に分散させる複屈折ウェッジを含む。

本発明の第５側面によれば、光操作装置が与えられる。これは、少なくとも一つの入力光ビームを第１及び第２直交偏光成分に空間的に分離する偏光分離素子と、第１偏光成分の偏光配向を第２偏光成分と同じ配向になるように回転させる偏光回転素子と、第１及び第２偏光成分を実質的に平行ではあるが空間的に分離された出力軌道に沿うように誘導する少なくとも一つの誘導素子とを含む。

偏光分離素子は好ましくは偏光ビームスプリッタである。偏光回転素子は好ましくは反射型半波長板である。反射型半波長板は好ましくは部分的に、第１偏光成分を誘導する少なくとも一つの誘導素子を画定する。少なくとも一つの誘導素子は好ましくは、第２偏光成分を誘導する角度付きミラーを含む。

光操作装置は好ましくは、少なくとも一つの入力ビームを直交偏光成分に角度的に分離する第２偏光分離素子を含む。第２偏光分離素子は好ましくは複屈折ウェッジである。第２偏光分離素子は好ましくは、第１偏光分離素子が行う空間分離に対して垂直な次元の直交偏光成分を角度的に分離する。

当該偏光成分の出力軌道は好ましくは、当該少なくとも一つの入力光ビームの軌道に対して実質的に垂直である。

光操作素子は好ましくは、第１及び第２偏光成分を別個かつ独立に処理するべく一アレイの独立制御可能な処理素子を備える処理装置を含む。

本発明の第６側面によれば、偏光が直交する第１及び第２ソースからの光ビームを独立して操作しかつ複数の個別波長チャネルを含む波長操作装置が与えられる。これは、第１及び第２ソース双方からの光ビームを所定軌道に沿って処理装置へと選択的かつ空間的に同時に誘導する電気的に制御可能な誘導素子と、第１及び第２ソースからのビームを別個かつ独立に処理するべく一アレイの独立制御可能処理素子を備える処理装置とを含む。

電気的に制御可能な誘導素子は好ましくはＭＥＭＳミラーを含む。一実施形態において、電気的に制御可能な誘導素子は好ましくは、装置の局所温度を示すデータに応答して所定軌道を変化させるべく構成される。他の実施形態において、電気的に制御可能な誘導素子は好ましくは、検出された光基準信号に応答する。

本発明の第７側面によれば、光操作方法が与えられる。これは、一以上の偏光光ビームを、当該一以上のビームの伝播方向に垂直な第１軸に沿った一位置において受信することと、当該第１軸に沿った一以上のビームの偏光及び位置に基づいて、当該第１軸に沿った一以上のビームに空間シフトを適用することと、当該第１軸に沿った一以上のビームの位置に基づいて、当該一以上のビームに対し一以上の収差を同時に補償することとを含む。

例示のみを目的として添付図面を参照しながら本開示の好ましい実施形態を以下に説明する。

第１実施形態に係るＷＳＳ装置の模式的な斜視図である。 光スイッチ用ポート選択モジュールの模式的な分解斜視図である。当該モジュールにわたる光ビームの偏光状態が示される。 図１のＷＳＳにおいて確立された対称性偏光ループを模式的に例示する。 図２の選択モジュールの模式的な平面図である。入力ポート及び出力ポート間において当該モジュールを貫通する光ビームの軌道及び偏光状態が示される。 図２の選択モジュールの模式的な平面図である。２つの入力ポート間において当該モジュールを貫通する光ビームの軌道及び偏光状態が示される。 再構成可能透過型液晶装置にある半波長板の模式的な斜視図である。 図１のＷＳＳにおいて確立された対称性偏光ループを模式的に例示する。ＬＣＯＳ装置における回折効果が示される。 第２実施形態に係る光スイッチ用ポート選択モジュールの模式的な分解斜視図である。当該モジュールにわたる光ビームの偏光状態が示される。 図８のポート選択モジュールにおいて使用されるビームシフト素子の平面図である。入力方向のビーム成分が例示される。 図８のポート選択モジュールにおいて使用されるビームシフト素子の平面図である。戻り方向の「必要な」ビーム成分が例示される。 図８のポート選択モジュールにおいて使用されるビームシフト素子の平面図である。戻り方向の「不要な」ビーム成分が例示される。 第２実施形態に係るＷＳＳ装置の模式的な斜視図である。 ＬＣＯＳ装置の正面断面図である。２つの入力ソース間における波長チャネルの相対的な位置決めが示される。 一実施形態に係るビーム閉じ込めモジュールの模式的な平面図である。 他実施形態に係るビーム閉じ込めモジュールの模式的な平面図である。 図１２のＷＳＳ装置に使用される分離素子の側面図である。 ＷＳＳ装置を模式的に例示する。２つの独立光装置に同時の能動的ビーム制御を与えるべく電気的に制御可能なＭＥＭＳミラーを備えるビーム修正モジュールが組み入れられている。 図１７のＷＳＳ装置において使用されるビーム修正モジュールの模式的な平面図である。 ＭＥＭＳミラーが基板と同一平面に取り付けられた代替的ビーム修正モジュールの側面断面図である。 ビーム修正モジュールの一実施形態において使用される旋回ミラーの平面図である。 旋回ミラー及び四分の一波長板を通るビームの偏光状態の進展を模式的に例示する。

本願に含まれる技術及び改善が、波長分割多重（ＷＤＭ）光信号内に包含される波長チャネルをスイッチングする光波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の文脈において説明される。例えば、光信号は、５０ＧＨｚずつ等しく分光的に分離された複数の個別波長チャネルを有する高密度波長分割多重信号を含む。しかしながら、こうした技術及び改善が他のタイプの光スイッチング及び操作装置においても実装できることがわかる。

ＷＳＳ光スイッチの一般的動作

まず図１を参照すると、入力光ビームを３つの入力光ファイバーポート３、５及び７から一の出力光ファイバーポート９へスイッチングするべく構成された典型的なＷＳＳ光スイッチング装置１が例示される。ポート３、５、７及び９は、それぞれの光ファイバー（図示せず）に解放可能に接続されるべく適合される。上述したように、光ビームはＷＤＭ光信号を示す。広い機能レベルにおいて装置１は、内容が相互参照としてここに組み入れられる特許文献１に記載されたものと同様のスイッチング機能を行う。光ビームは入力ポート３、５及び７から順方向に伝播し、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）装置１１（以下で説明）から出力ポート９まで戻り方向に反射される。

ポート３、５、７及び９は、一つのファイバーのＶ字溝アレイに配置された複数の光ファイバーを収容するべく、第１軸（ｘ軸）に沿って約２５０μｍの距離ずつ等しく離間される。当該複数の光ファイバーも、２５０μｍずつ等しく離間される。他の実施形態において、ポート３、５、７及び９は、ｘ軸において他の距離ずつ等しく離間される。さらなる実施形態において、ポート３、５、７及び９はｘ軸において等しくなく離間される。いくつかの実施形態において、ポート３、５及び７は、当該ポートから出るか又は接続された光ファイバーから当該ポートに入るビームの発散及び形状を制御するマイクロレンズを含む。一実施形態において、こうしたマイクロレンズは光ファイバー自体に取り付けられる。他の実施形態において、当該マイクロレンズは、当該ポートに隣接するｚ軸又は伝播方向の一つのアレイに配置される。さらなる実施形態では、マイクロレンズは、ｘ軸に沿って配置された一つのファイバーのＶ字溝アレイに包含される。

装置１は、入力光ビームからの個別波長チャネルを第２軸（ｙ軸）の方向に空間的に分散させる波長分散グリズム素子１３を含む。グリズム素子１３は、特許文献１に記載のものと同様に動作する。すなわち、各光ビーム内に包含される構成波長チャネルを、波長に応じてｙ軸において空間的に分離する。様々な実施形態において、グリズム１３は、装置１の偏光多様性をさらに増強させるべく、低い偏光依存損失又は低減された偏光感度を与えるのに適切な材料から形成することができる。

光ビームがグリズム１３に入射する前及び当該グリズムから反射した後の双方においてレンズを通過するべく、コリメートレンズ１５がグリズム１３に隣接するように位置決めされる。このようなレンズ１５の２重経路が、ビームをｘ軸にコリメートするべく作用する。同様に、ビームは、入力ポート３、５及び７とＬＣＯＳ装置１１との間を伝播するときに円筒状ミラー１７から２回反射される。ミラー１７は、各分散チャネルがｙ軸においてＬＣＯＳ装置に合焦されるように、ｙ軸において適切な曲率を有する。他の実施形態（図示せず）において、ｙ軸における合焦は、それぞれがｙ軸において実質的に同じ曲率半径を有する２つの円筒状ミラーによって与えられる。さらなる実施形態において、これらの円筒状ミラーは異なる曲率半径を有する。

分散波長チャネルはＬＣＯＳ装置１１に入射する。ＬＣＯＳ装置１１は、各チャネルをｘ軸において独立操舵するべく反射型光操作装置として作用する。装置レベルでは、ＬＣＯＳ装置１１は、内容が相互参照としてここに組み入れられる「波長操作システム及び方法」という名称であって発明者がFriskenかつ出願人がFinisar Corporationの米国特許第７，０９２，５９９号明細書に記載されたものと同様に動作する。しかしながら、これらの装置の柔軟な利用可能性ゆえに、ＬＣＯＳ装置１１は、以下に説明される２重ソースモード動作のような他の配列において駆動することもできる。

ＬＣＯＳ装置１１は、一層の液晶材料に形成された実質的に正方形状のセル１９の２次元アレイを含む。典型的な実施形態では、装置１１は１２８０×７６８セルのアレイを含む。各セルは、相対的な位相シフトを入射光ビームの局所領域に課するべく独立して電気駆動可能である。セルは、光波面を操作してビームを選択的に操舵する位相特性を画定するべく、異なる相対的レベルで駆動することができる。

ＬＣＯＳ装置１１は、戻り方向の所定経路に沿った一定角度に波長チャネルを操舵する。その結果、いくつかの波長が出力ポート９にカップリングされる。他の波長チャネルは、他の角度に操舵される結果、出力ポート９から離れるようにカップリングされて当該システムから脱落する。

わかることだが、他の実施形態において装置１は、異なる数の入力及び出力ポートを含み、かつ、異なる入力及び出力ポート間で同時にビームをカップリングするように構成される。いくつかの実施形態においてグリズム１３は、回折格子又は他の回折装置と置換される。いくつかの実施形態においてＬＣＯＳ装置１１は、微小電気機械ミラー（ＭＥＭＳ）系光操作装置又は他のタイプの光操作装置と置換される。

依然として図１を参照すると、入力光ビームはポート選択モジュール２１を透過する。ポート選択モジュール２１は、装置１に偏光多様性を与え、かつ、ＬＣＯＳ装置１１から戻る光ビームが入力ポート３、５及び７に再びカップリングされることがないように抑制する能力を備える。ポート選択モジュール２１の動作を以下に説明する。

ＷＳＳにおけるポート選択性

図２を参照すると、ポート選択モジュール２１の模式的な分解側面図が例示される。モジュール２１を横切ると、一例の光ビーム２２がまず、複屈折ウォークオフ結晶素子２３の形態にある偏光分離素子を貫通し、ｙ軸において２つの直交偏光成分に空間的に分離される。各光ビームの第１偏光成分２５は、実線の円で示される。各光ビームの第２偏光成分２７は、破線の円で示される。例示の偏光状態配向は単なる典型であり、当業者であれば、任意の直交偏光状態をもたらし得ることがわかる。

ウォークオフ素子２３は、表面法線に対して一つの角度に配置された材料光軸を有する複屈折結晶材料から形成される。結晶光軸に平行（例示の実施形態では成分２７に平行）なビーム成分偏光が、当初の伝播方向から、当該素子の屈折率及び厚さに応じた量だけ屈折され又はウォークオフされる。結晶光軸に垂直なビーム成分偏光は当該材料による影響を受けない。好ましい実施形態において、ウォークオフ素子２３は、ミリメートルのオーダーの厚さを有し、マイクロメートルのオーダーの偏光成分の空間的分離を与える。例示の実施形態では、ビームは、垂直及び水平配向を有しかつ素子２３の出力において平行に伝播する成分に分離される。しかしながら、他の実施形態において素子２３は、任意配向を有する直交偏光成分の複数対にビームをスプリットするべく構成することもできる。

他の実施形態においてウォークオフ素子２３は、複屈折ウェッジと置換される。この複屈折ウェッジは、２つの直交成分を、屈折率及びウェッジの角度によって決定される角度だけ角度的に分離する。複屈折ウェッジを組み入れる実施形態では、偏光分離方向（ｙ軸）において入力ポートを出力ポートに対し又は出力ポートを入力ポートに対し角度付けることが必要になる場合がある。

ウォークオフ素子２３からのビーム成分出力がその後、半波長板素子２９を貫通する。この素子は、当該特定の偏光成分の、９０°だけ偏光が回転される下位構成成分同士の間で１８０°又はπラジアンの位相シフトを課する複屈折領域３１及び３３を含む。素子２９の領域３１は、順方向に伝播する成分２７を９０°だけ回転するべく構成される。成分２５は素子２９を回転なしで貫通する。素子２９を貫通した後、双方の成分は、図２に例示されるように垂直配向で伝播する。領域３１及び３３を形成するべく使用される典型的な複屈折材料は、方解石、トルマリン、石英、硝酸ナトリウム、ニオブ酸リチウム及びルチルを含む。

素子２９の領域３３は、戻り方向において成分２７を再び９０°だけ回転するように構成される。しかしながら、わかることだが、他の実施形態において、領域３１及び３３は、各ビームの他方の偏光成分を回転するべくｙ軸において可変である。こうした他の実施形態は、図２に例示されたものと同じ機能を与えることができる。一般的な要件として、領域３１及び３３は、順方向に回転された同じ成分が戻り方向において再び回転されるように、ｙ軸において素子２９の垂直中心（ｘ軸）まわりに対向配置する必要がある。すなわち、領域３１はｙ軸において領域３３の左側に配置されるか又は代替的に、領域３１はｙ軸において領域３３の右側に配置される。

ｘ軸における領域の特定位置により、どのポートが入力ポートとして動作しかつどのポートが出力ポートとして動作するかが画定される。例えば、図２において、入力ポート３、５及び７からのビームは素子２９の領域３１を透過し、出力ポート９へ戻るビームは、ｙ軸において領域３１に対して対向配置された領域３３を透過する。

わかることだが、他の実施形態において領域３１及び３３の位置が異なれば、入力及び出力ポートの配列が異なる装置が画定される。さらに、以下に説明されることだが、一実施形態において素子２９は、入力及び出力ポートの異なる配列間で、ビームに対する領域３１及び３３のための異なる位置を画定するべく再構成可能である。

一実施形態において素子２９は、少なくとも部分的に非複屈折かつ実質的に透過型の基板から形成される。当該基板には、領域３１及び３３のような複屈折領域を画定するべく複屈折材料が取り付けられる。いくつかの実施形態において、複屈折材料は、装置１におけるどのポートが入力ポートとして動作し及びどのポートが出力ポートとして動作するかを再構成する柔軟性を与えるべく、当該基板の異なる位置に移動し及び取り付けられ又は付着され得る。一つの特定実施形態において基板はガラスから形成される。他の実施形態において領域３１及び３３は、対応するビーム成分に整合する光ｚ軸に沿った相対位置に位置決めすることができる別個の半波長板素子を画定する。

素子２９の伝播順方向出力において、成分２５及び２７は共通の垂直配向を有する。成分２５及び２７はその後、偏光成分２５及び２７それぞれに４５°回転を適用するべく構成されたファラデー回転子３５を通過する。回転子３５は、当該素子を通る伝播方向から独立して同じ偏光回転をビームに適用する非相互的素子である。したがって、伝播戻り方向において回転子３５は、図２に例示されるように、成分２５及び２７それぞれに再び４５°回転を適用する。例示の実施形態では、回転子３５の順方向出力において、偏光成分２５及び２７はそれぞれ＋４５°の配向を有する。他の実施形態において偏光成分２５及び２７は、光分離及び回転素子の特定の構成に応じて他の配向を有する。

多くの場合、この動作において達成される光の分離は有利となり得る。ただし、いくつかの場合においては制限を課することとなる。単一偏光が（意図的に又は任意成分の単一偏光動作ゆえに）ビームに課される場合、波長スイッチ機能は非相互的（分離）となる。しかしながら、スイッチングトレイン内において偏光素子が課されない場合、装置の全体的な機能は相互的なままとなる。いくつかの実施形態において、分離は、空間オフセットを介した順方向経路と戻り方向経路との間に確立される。この分離を利用する典型的な実施形態が、図８について以下に説明される。改善された分離を与える他の実施形態は、スイッチングマトリクスにおいて逆反射点を確立することを含む。これらの実施形態においては、偏光分離というよりむしろ増強された指向性を達成するべく、空間的多様性を使用することができる。

ファラデー回転子３５を順方向に伝播した後、偏光成分は、ｙ軸において光屈折力を有する円柱レンズ３７を貫通する。レンズ３７は、図１の装置１の第１対称点を画定する焦点面３９において偏光成分を角度的に収束させて一緒になるようにする。再び図１を参照すると、偏光成分は装置１を別個に伝播し、装置１の第２対称点を画定するＬＣＯＳ装置１１において再結合される。図３に模式的に例示されるように、平面３９とＬＣＯＳ装置１１との間には対称性偏光ループが確立される。

図３を参照すると、当該ループに沿って一つの偏光成分が時計回り方向に伝播する一方、直交成分は反時計回り方向に伝播する。モジュール２１は双方の偏光成分を、当該システムにおける偏光依存性の影響が等しくなるように、共通配向（例示の実施形態では垂直方向）に回転させる。図３に示されるように、焦点面３９において、これら２つの偏光成分が空間的に閉じ込められる。双方の成分は、装置１１の共通セルによって同時操作可能となるようにＬＣＯＳ装置１１において再び閉じ込められる。他の実施形態において偏光成分は、垂直以外の配向に回転される。ＬＣＯＳ装置は偏光依存性なので、偏光成分は好ましくは、ＬＣＯＳ装置の偏光軸に整合するように回転される。ＬＣＯＳ装置以外の空間光変調器を利用する他の実施形態では、偏光成分を所定軸に整合させる必要はない。

他の実施形態においてモジュール２１は、光システムにおける他の位置に配置されて上述と実質的に同じ機能を果たす。一般的な要件として、モジュール２１による偏光均等化は、光ビームが図１のグリズム１３及びＬＣＯＳ１１のような偏光依存光素子に到達する前に行われる。

偏光成分は、図２のポート選択モジュール２１に戻るとき平面３９に収束してコリメートされ、再びレンズ３７を貫通する。当該成分は、順方向について記載されたものと同様にファラデー回転子３５、半波長板素子２９及びウォークオフ素子２３を貫通して戻る。ウォークオフ素子２３は、出力ポート９へのカップリングを目的として当該成分を再結合するか又は当該成分を減衰させるべく当該ポートとの整合から外れるように当該成分をカップリングさせる。どのビームを出力ポートにカップリングするかの選択はＬＣＯＳ装置が行う。ＬＣＯＳ装置は、ｘ軸において所定のスイッチング角度をビームに適用するべく選択的に駆動される。従来型ＷＳＳ装置においては、一つの入力ポートから出力ポートへの特定のスイッチング状態を確立することと同時に、当該スイッチング角度について対称である他のポート同士にビームがカップリングされる。例えば、図１に例示される装置１において、ビームを入力ポート３から出力ポート９へスイッチングすることにより、ビームは入力ポート５から入力ポート７へ同時にスイッチングされる。これは、ポート５及び７間で送信される信号にマルチパス干渉を生じさせ、かつ、これらのポートに接続されたレーザソースに不安定性を生じさせる可能性がある。

ポート選択モジュール２１における素子の特定の構成が、この望ましくない入力ポート同士間のクロスカップリングを、偏光状態をカップリングする選択プロセスを介して低減又は最小化するべく作用する。このプロセスについて、図２のポート選択モジュール２１の模式的な平面図を例示する図４及び５を参照して以下に説明する。まず図４を参照すると、ポート選択モジュール２１の模式的な平面図が例示される。ここには、入力ポート３及び出力ポート９間で伝播されるビームの空間的な進展が例示される。図２において、第１偏光成分２５は実線の円で示され、直交成分２７は破線の円で示される。

上述のように、順方向において入力ポート３は、２つの直交偏光成分を空間的に分離して同じ配向に回転させるべく、ウォークオフ素子２３、半波長板素子２９及びファラデー回転子３５を貫通する光ビーム２２を投影する。この順方向では、成分２５はｙ軸において入力ポート３と整合したままであり、かつ、成分２７は、ウォークオフ素子２３によってポート３との整合から外れるように屈折される。

戻り方向では、成分２７は出力ポート９と軸方向に整合し、かつ、成分２５は出力ポート９との整合から外れる。この戻り方向では、双方の成分が回転子３５を貫通して４５°回転される。その結果、双方とも水平に配向される。第２成分２７は複屈折領域３３を貫通して垂直配向に回転される。成分２５は、配向の回転なしに素子２９を貫通し、水平配向のまま出力ポート９からオフセットされたウォークオフ素子２３に到達する。ウォークオフ素子２３を横切ると、素子２３の好ましい軸（本実施形態では水平）との整合ゆえに成分２５はウォークオフを受けてポート９に向かって屈折される。ウォークオフ素子２３の通過後、成分２５はｙ軸においてポート９と軸方向に整合する。成分２７は垂直配向にあって、屈折なしにウォークオフ素子２３を直接貫通するので、出力ポート９とは軸方向に整合したままとなる。したがって、成分２５及び２７双方が再結合されて出力ポート９に有効にカップリングされる。同様のカップリングがポート５及び９間並びにポート７及び９間でも行われるので、各偏光状態によって受ける光損失が実質的に等しくなる。

光システムの対称性ゆえに、ＬＣＯＳ装置１１もまた上述のスイッチングを行うべく、図２の入力ポート５及び７間のスイッチング経路を同時に設定する。ここで図５を参照すると、ポート選択モジュール２１の模式的な平面図が例示される。ここには、入力ポート５及び入力ポート７間で伝播されるビームの空間的な進展が例示される。図２及び４について、偏光成分２５は実線の円で示され、直交成分２７は破線の円で示される。

ポート５からの順方向伝播は、図４について上述されたものと同じである。しかしながら、戻り方向においてシステムは、素子２９の領域３１の位置決めに起因して非対称性となる。成分２５は素子２９の領域３１を貫通して９０°の偏光回転を受け、垂直配向となる。成分２７は素子２９による影響を受けず、水平配向のままである。ウォークオフ素子２３を通過するとき成分２７は、当該素子の好ましい軸との偏光整合ゆえにウォークオフを受ける。このウォークオフは成分２７を、入力ポート７との整合から外れるように屈折させる。成分２５は、素子２３の好ましい軸との非整合ゆえに素子２３による影響を受けない。成分２５は素子２３を直接貫通して入力ポート７との整合から外れたままとなる。したがって、いずれの成分も入力ポート７にカップリングされない。

図４及び５を対比してわかることだが、入力ポート３及び出力ポート９間の光経路の対称性により、当該ポート間における光ビームの有効なカップリングが得られる。しかしながら、入力ポート５及び入力ポート７間の光経路の非対称性により、光ビームは当該入力ポート間のカップリングが抑制されるので、他の入力ポートからの光信号への干渉効果が著しく低減される。半波長板の領域３１及び３３の相対的な位置決めによって対称性が制御される結果、分離された偏光成分は双方とも、戻り方向において順方向と同じ相対的変化を受ける。この対称性は、２つの入力ポート間には与えられず、入力ポート及び出力ポート９間にのみ与えられる。

図４及び５の平面図に例示されるように、順方向と戻り方向とで（ｙ軸の）対向側にある半波長板素子を含むスイッチング経路が対称性を与えるので、入力ポート及び出力ポート間のカップリングが促される。これとは対照的に、順方向と戻り方向とで（ｙ軸の）同じ側にある半波長板素子を含むスイッチング経路は対称性を与えないので当該ファイバー間にビームがカップリングされない。対称性経路がスイッチング経路を画定し、非対称性経路が非スイッチング経路を画定する。これによりわかることだが、スイッチング経路の選択は、ｙ軸における半波長板素子の相対的な位置決めによって行うことができる。

図２〜５を一般に参照するとわかることだが、上述した特定の偏光成分の配向は典型的なもののみである。他の実施形態においてモジュール２１は、異なる配向を有する一方で同じ機能を果たす偏光成分を操作するべく構成される。具体的には、ウォークオフ素子２３が、光ビームを水平及び垂直以外の偏光成分にスプリットするべく構成される。同様に、素子２９の領域３１及び３３の相対位置が互換可能な一方で依然として全体的に同じ偏光操作を行うことができる。

他の実施形態（図示せず）においてモジュール２１は、素子２９とレンズ３７との間に配置された半波長板を含む。この追加の半波長板は、好ましい偏光状態においてビームが装置１を伝播するように、さらなる任意の偏光回転を適用するべく構成される。さらなる実施形態において素子２９は、ビームのそれぞれに異なる回転を適用するべく作用する一アレイの半波長板を含む。その結果、当該ビームは、等しいが任意の配向でファラデー回転子に到達することができる。

一実施形態（図示せず）においてモジュール２１は、好ましい軸に沿って配向された偏光軸を有する追加の偏光素子を含む。一実施形態において、この偏光素子は素子３５及び３７間に配置される。この偏光素子は、所望の配向から外れた光屈折を除去して偏光状態間の分離を改善するべく作用する。

ここで図６を参照すると、再構成可能透過型液晶装置４１の形態にある代替的実施形態の半波長板素子が例示される。装置４１は、図２、４及び５の素子２９と置換可能である。図１のＬＣＯＳ装置１１と同様に装置４１は、独立して駆動可能な位相操作セルの２次元アレイを含む。当該位相操作セルは、入射光ビームの局所エリアに相対的な位相シフトを課するべく構成される。当該セルは、８つの領域４３、４５、４７、４９、５１、５３、５５及び５７に分割される。これらの領域は、各ビームの偏光成分と軸方向に整合される（ウォークオフ素子２３は簡潔のため図６から省かれている）。各領域内でこれらのセルは、２つの離散的な偏光回転状態の一つにおいて選択的かつ電気的に駆動される。第１状態（領域４５、４７、５１及び５５にわたって垂直線で例示）が、当該垂直偏光成分の下位構成成分間で９０°だけ偏光を回転させる１８０°又はπラジアンの位相シフトという相対的位相変化を課す。すなわち、第１状態において駆動される領域は半波長板として動作する。第２状態は、位相変化をほとんど又はまったく課さず、偏光成分を実質的に回転なしに通過させる。

２つの状態の一方におけるこの選択的な駆動により、入力ポート又は出力ポートいずれかとして構成される特定のポートの選択的な画定が可能となる。具体的には、２つのポート間の対称性スイッチング経路を画定することにより、一方のポートから他方のポートへのカップリングが可能となる。例えば、装置４１は、水平方向に隣接したセルの分離された４つの垂直対を含む。頂部の領域対において、領域４５が第１状態で駆動され、領域４３が第２状態で駆動される。その下方にある隣接した３つの領域対は、反対の構成で駆動される。これにより、ポート３とポート５、７及び９の任意の一つとの間に対称性スイッチング経路が設定される。したがって、一つの構成においてポート３を入力ポートとして、ポート５、７及び９を出力ポートとして使用することができる。代替的に、ポート５、７及び９を入力ポートとして使用することができる一方、ポート３が出力ポートとして使用される。

ＬＣＯＳ及びＭＥＭＳ（例えばテキサス・インスツルメンツＤＬＰ（登録商標））装置のような画素単位空間光変調器を実装するＷＳＳ装置は、セル構造の固有周期パターンゆえに望ましくない回折効果を受ける。ＬＣＯＳ表面の周期性は、各ビームに適用される操舵に加わる少量の未制御回折をもたらす。ここで図７を参照すると、ＬＣＯＳ装置１１に由来する余計な回折効果が加えられた図３の対称ループ経路が示される。当該回折効果はＬＣＯＳ装置において破線矢印で例示される。ほとんどの光が操舵経路５９及び６１に沿って誘導される一方、一部の光は、例えば経路６３のような他の経路に沿って回折される。これらの経路の一つが入力経路と整合すると、特定の偏光成分が発信元の入力ポートに再びカップリングされ、望ましくない干渉効果がもたらされる。これは、全体的な装置性能を劣化させる。

標準的な偏光多様性スキームは、こうした回折カップリング効果を補償しない。ここで図８を参照すると、他の実施形態ポート選択モジュール６５が例示される。これは、上述した回折カップリング効果を補償することができる。モジュール２１の対応する特徴部が、モジュール６５においても同じ参照番号で示される。モジュール６５は、ウォークオフ結晶２３と半波長板素子２９との間に配置されたビームシフト素子６７を含む。モジュール６５は、ｘ軸において一方の偏光成分を他方に対してシフトするべく構成された一対の複屈折ウェッジからなる。このシフトは図９において明確に見ることができる。

図９を参照すると、ビームシフト素子６７の平面図が例示される。ここには、光ビーム２２の伝播が全体的に示される。ビーム２２はまず複屈折ウェッジ７１に入射する。複屈折ウェッジ７１は、（垂直偏光配向を有する）成分２５をｘ軸において下方に屈折又は「ウォークオフ」するように配向された結晶光軸を有する。複屈折ウェッジ７１は、（水平偏光配向を有する）成分２７がまったく変化せずに通過するように構成される。両成分はその後、ウェッジ７１の結晶光軸に直交して配向された結晶光軸を有する第２複屈折ウェッジ７３を伝播する。ウェッジ７３を伝播するとき、成分２５はｘ軸において上方にウォークオフされる。ウェッジ７３の幅がウェッジ７１の幅よりも大きいので、成分２５はｘ軸において、元の軌道から上方への正味の屈折を受ける。ウェッジ７３を通るとき、成分２７は再び未屈折のままとなる。ここでのウェッジ角度の選択は、偏光依存スイッチング変位の１次効果を補償するのに適しており、偏光多様性及び多重ポートを含む任意の光設計を最適化するべく選択される。

実際のところ、素子６７は、１２５μｍ（又は他の）ビーム変位を適用するべくビームをシフトすることと、望ましい伝播経路からオフセットしたビームに修正を適用することとの双方を行うべく作用する。図９に示されるように、ビームシフト機能はウェッジ７３の右側によって行われ、ビーム修正はウェッジ７３の左側及びウェッジ７１の組み合わせによって行われる。素子６７のビーム修正セクションでは、ウェッジ７１及び７３は、「ｘ」位置の関数としての異なる厚さを有する。これは、装置１において異なる高さ「ｘ」で進行する偏光成分が、小さな「ｘ」オフセットでビーム修正セクションから出てくることを意味する。「ｘ」の関数としてのオフセットがこのように微妙に変動することによりシステムの収差が補償されるので、装置１における全体的な偏光依存損失が実質的に低減される。

わかることだが、他の実施形態においては、異なる方法により一方の偏光成分が他方に対してシフトされる。一つの典型的な実施形態において素子６７は、ウェッジ７３の右側のビームシフトのみからなる。他の典型的な実施形態において素子６７は、一方の偏光状態を、出力において他方の偏光成分から約１２５μｍだけ変位されるように一定角度に屈折するビーム補償器を含む。

素子６７の出力において２つの成分は、ｘ軸において平行ではあるが、入力及び出力ポートの間隔の半分である１２５μｍだけ分離されて伝播する。再び図７及び８を参照すると、システムは対称性である。その対称性ゆえに、操舵経路５９及び６１に沿って伝播する成分が素子６７によって再結合されて対応出力ポートにカップリングされる。すなわち、素子６７によって順方向にシフトされていた成分２５は、その元のｘ軸位置へと戻り方向に再びシフトされる。その結果、成分２５及び２７は同じ経路をたどるように戻り経路上の素子６７を通り、出力ポートにカップリングされる。

これとは対照的に、ＬＣＯＳ装置によって回折されて入力経路に沿って戻るようにカップリングされた成分は、出力ポートにカップリングされることがない。これらの成分はモジュール６５を戻って通るように伝播する。モジュール６５において当該偏光成分は、ファラデー回転子３５及び半波長板素子２９によって順方向での配向に直交する配向に回転される。その後、順方向においてシフトされていない成分（例示の実施形態では成分２７）は、ビームシフト素子６７に到達すると戻り方向にシフトされる。同様に、順方向においてシフトされた成分（例示の実施形態では成分２５）は戻り方向にシフトされない。この状況を図１０に例示する。これは、ビームシフト素子６７の平面図を例示する。ビーム２５及び２７の「不要な」成分が典型的な出力ポート９への戻り方向に伝播することが示される。ここで、成分２５及び２７それぞれの位置は図９のものと反転されている。この状況は、両成分がシフトされて１２５μｍだけ出力ポート９との整合からはずれるようにオフセットされる結果をもたらす。これにより、当該成分がポート９に戻ってカップリングされることが抑制される。「必要な光」の状況が図１１に例示される。ここで、正しくかつ対称的にカップリングされたビーム２５及び２７の成分は、出力ポート９と軸方向に整合されて戻る。

したがって、ポート選択モジュール６５は、ＬＣＯＳ装置１１からの光ビームが戻ってカップリングされることを抑制する。これにより、干渉効果が低減されるので装置性能が改善される。

１２５μｍという特定のシフト間隔が選択されるのは、入力及び出力ファイバーが、２５０μｍというファイバー間隔を有するアレイに配置されるからである。したがって、１２５μｍのシフトによりビームが２つの隣接ポートのちょうど真ん中となり、当該ポート間のクロスカップリングが最小化される。異なるファイバーポート間隔を利用する他の実施形態において、素子６５は、異なるポート間隔を収容するような異なるｘ軸シフトを与えるべく構成される。さらなる実施形態において素子６７は、同等な１２５μｍのｘ軸オフセットを与えるウォークオフ結晶と置換される。

したがって、上述の実施形態によりＷＳＳ装置において、偏光から独立した光ビームの効率的なスイッチングが得られる。入力ポート及び出力ポート間でスイッチングされるビームが効率的にカップリングされる一方、２つの入力ポート間でビームが不用意にスイッチングされることが著しく低減される。

２重ソースアーキテクチャ

上述したように、ＷＳＳ装置は、２つの群の光ビームが、共通の光システムを共有する２つのソース間で独立してカップリングされる２重ソース装置として動作するように構成することもできる。周知の２重ソースＷＳＳ装置においては、各ソースからのビームは典型的に、装置を伝播するときに２つのソースを区別するべく角度及び／又は空間が分離される。角度分離は、回折グリズム及びＬＣＯＳ装置への角度付き入射に起因する収差をもたらし得る。空間分離は、大きなコンポーネントによる大規模な光設定を必要とし、コスト増大につながる。

ここで図１２を参照すると、２重ソース装置として動作するべく構成されたさらなる実施形態ＷＳＳ装置７５が例示される。装置７５は、従来型２重ソースＷＳＳ装置に存在するこうした空間及び角度分離要求を低減するべく構築される。先に説明した実施形態の対応する特徴部が同じ参照番号で示される。

装置７５は複数のポートを含む。これらは、第１光装置（ソースＡ）に対応する第１群のビームを搬送する第１群７７と、第２光装置（ソースＢ）に対応する第２群のビームを搬送する第２群のポート７９とに分割される。ソースＡは、入力ポート８３から第１組の２３個の出力ポート８５及び８７（簡潔のため２つのみが示される）の一以上へ光ビーム８１をスイッチングするべく構成される。これと同時にかつ独立してソースＢは、入力ポート９１から第２組の２３個の出力ポート９３及び９５（繰り返しであるが簡潔のため２つのみが示される）の一以上へ光ビーム８９をスイッチングするべく構成される。他の実施形態において、異なる数の出力ポートが各装置に含まれる。

２つの群のポート７７及び７９は互いに平行配置され、対応する独立した偏光ポート選択モジュール９７及び９９を通るようにビームを送信する。モジュール９７及び９９は、適切な偏光操作を与えることのほか、直交偏光状態にあるビーム８１及び８９を出力するべく構成される。例示の実施形態において、モジュール９７は垂直偏光を有するビームを出力し、モジュール９９は水平偏光を有するビームを出力する。一実施形態において、モジュール９７及び９９は図２のポート選択モジュール２１を含む。一方のモジュールが垂直ビーム出力を与えるべく配向された素子を含み、他方のモジュールが水平ビーム出力を与えるべく配向された素子を含む。いくつかの実施形態において、モジュール９７及び９９は、他の光学系に加えて図２のポート選択モジュール２１を含む。一実施形態において、モジュール９７及び９９は、必要な偏光配向を出力するべく整合された軸に配向された偏光子のみを含む。さらなる実施形態において、モジュール９７及び９９の代わりに又はこれらに加えて、他の周知の偏光多様性システムが実装される。

依然として図１２を参照すると、ビーム８１及び８９を空間的に閉じ込めて伝播方向（ｚ軸）に沿って再整合するべく、ビーム８１及び８９はビーム閉じ込めモジュール１０１を貫通させられる。この空間的な閉じ込めにより、光システム及び関連するカップリング素子に必要なサイズが低減されるので、ＬＣＯＳ装置１１において空間を効率的に使用することができる。同時に、ビームが空間的に重複することがないように抑制されるので、２つのソースからの信号同士の分離が維持される。一実施形態においてビーム８１及び８９は、ｙ軸（波長分散軸）の約３００μｍの空間オフセットに閉じ込められる。他の実施形態においてオフセットは、システム内のビームサイズと、ソースＡ及びＢ間での必要な光分離とに応じて選択される。

モジュール１０１が画定する空間オフセットは、ＬＣＯＳ装置１１における個別の波長チャネルのオフセットとして現れる。ここで図１３を参照すると、ＬＣＯＳ装置１１の領域の正面図が模式的に例示される。図示のとおり、閉じ込めモジュール１０１が画定する３００μｍのオフセットは、ソースＡ及びＢの対応波長チャネル間に３００μｍのｙ軸オフセットを与える。このオフセットにより、ソースＡ及びＢからの信号間の分離が増強される。

図１２を参照すると、閉じ込めモジュール１０１は角度付きミラー１０３を含む。角度付きミラー１０３は、ビーム８１を反射してビーム８９に対して垂直となるように誘導する。双方のビームは、ビーム８１を反射するべく構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０５を貫通する。ビーム８９は、直交偏光配向を有するので、反射面による影響を受けずにＰＢＳ１０５を直接通過する。モジュール１０１の出力においてビーム８１及び８９は所定間隔で平行に伝播する。

わかることだが、ソースＡ及びＢに対応するファイバーアレイ７７及び７９は、互いに平行配置される必要がない。ミラー１０３の適切な角度付けにより、２つのソースを互いに対して角度付きとすることができる。一つの典型的な実施形態において、ソースＡからのファイバーアレイ７７は、ソースＢのファイバーアレイ７９に対して垂直に配置される。このファイバー配列により、ビームの整合が簡潔になり、かつ、２つのファイバーアレイ間の分離が増強される。さらなる実施形態において、ファイバーアレイ７７及び７９は互いに９０o以外の角度に配置される。

ここで図１４を参照すると、第２実施形態のビーム閉じ込めモジュール１０８が例示される。モジュール１０８はカップリングプリズム１１４を含む。

２つのソースからのビームを閉じ込めるべく、ソースＡからのビーム８１がプリズム１１４の第１反射面１１６に誘導される。第１反射面１１６はビーム８１を、入力方向に対して実質的に９０°の一定角度で反射する。ソースＢからのビーム８９は、プリズム１１４の第２反射面１１８に誘導されてやはり、入力方向に対して実質的に９０°の一定角度で反射される。反射面１１６及び１１８は互いに実質的に平行に配置されるが空間的に分離される。ビーム８１の反射は、ビーム８９の反射とは縦方向において別個の位置で生じ、この分離は反射の際、制御された横方向の分離に変換される。

モジュール９７の合焦レンズ３７からの焦点が表面１１６に配置され、モジュール９９のレンズ３７からの焦点が透過型表面１１２に配置される。他の実施形態において、それぞれの焦点は他の場所に配置される。例示の実施形態において、モジュール１０８の後におけるビーム同士の分離は約３００μｍである。しかしながら、正確な分離は、表面１１６及び１１２における焦点領域のサイズとソースＡ及びＢ間に必要とされる分離程度とによって決定される。

モジュール１０８が閉じ込められたビーム８１及び８９を入力方向に対して９０°の方向に出力するところ、わかることだが、これらのビームは、当該ビームを入力された方向と同じ方向に出力するべくさらなる４５°ミラー（図示せず）により反射することもできる。これによりモジュール１０８を、図１２の装置７５にモデル１０１の代わりに組み入れることができる。

図１５を参照すると、第３実施形態のビーム閉じ込めモジュール１２０が例示される。モジュール１２０は、図１２のモジュール１０８と実質的に同じ動作をするが、閉じ込められた平行ビーム８１及び８９を入力方向に対して９０°よりも大きな角度で出力するべく位置決めされる。様々な実施形態においてソースＡ及びＢからのビーム８１及び８９は、表面１１６及び１１８間の配向及び／又は距離を変化させることにより、任意の空間オフセットに閉じ込め、かつ、任意の角度に誘導することができる。

図１４及び１５においてビーム８１及び８９が３ｍｍの入力空間分離を有して例示されているところ、わかることだが、この空間分離は典型的であって特定の光システムに依存する。他の実施形態においてビーム８１及び８９は、ソースＡ及びＢから異なる間隔で入力される。

ファイバーポート、偏光モジュール９７及び９９、並びにビーム閉じ込めモジュール１０１は集合的に、ＷＳＳ装置７５の「フロントエンド」を画定する。「バックエンド」は、グリズム１３及びＬＣＯＳ装置１１を含むスイッチング及び分散光学系によって画定される。周知の２重ソースＷＳＳシステムでは、別個の装置ビームは、バックエンドにおける別個の処理を目的としてフロントエンドにおいて空間的に分離される。このビームのフロントエンド分離により、各ビームを操作するのに必要なソース及び光素子の物理的サイズに下限が設けられる。装置７５においては、ビーム８１及び８９は垂直偏光配向によってエンコードされて一緒になって当該装置のバックエンドを透過する。

依然として図１２を参照すると、装置７５は、複数の波長チャネルをｙ軸においてビームから空間的に分離するべくグリズム１３を含む。様々な実施形態においてグリズム１３は、装置７５の偏光多様性をさらに増強するべく、低偏光依存損失又は低減された偏光感度を与えるのに適切な材料から形成される。分散波長チャネルは分離素子１０７に入射し、ＬＣＯＳ装置１１への入射に対する偏光によってｘ軸において空間的に分離される。ＬＣＯＳ装置１１は、装置Ａ及びＢからの分離された波長のそれぞれを別個かつ独立に処理すべく、一アレイの独立駆動可能なセルを含む。例示のとおり、ソースＡの波長チャネルは、ｚ軸においてソースＢの波長チャネルまで空間オフセットされた位置で処理される（分離素子１０７を透過する際にｘ軸の分離がｚ軸の分離に変換される）。

ここで図１６を参照すると、分離素子１０７の側面図が例示される。その動作を以下に説明する。閉じ込められたビーム８１及び８９は一緒になってオプションの複屈折ウェッジ１０９の一側へと入射する。複屈折ウェッジ１０９は、非常に高い偏光消光によってビーム８１をビーム８９から角度的に分岐させる。分岐されたビームはその後、ＰＢＳ１１１を貫通する。ＰＢＳ１１１は、垂直偏光ビーム８１を反射し、かつ、水平偏光ビーム８９を透過させる。ビーム８１は、半波長板素子１１３へと垂直方向に反射される。半波長板素子１１３はビーム８１を反射して水平偏光へと回転させる。ビーム８１は下方に戻る際、ＰＢＳ１１１を直接貫通してＬＣＯＳ装置１１の第１領域１１５へと実質的に垂直に入射する。ビーム８９は角度付きミラー素子１１７へと透過される。角度付きミラー素子１１７は、ビーム８９をＬＣＯＳ装置１１の第２領域１１９へと実質的に垂直に反射する。ビーム８１及び８９が素子１０７を通って進行する経路は実質的に等しい。

分離素子１０７は、ｚ軸において伝播するビームを受信し、ｘ軸においてＬＣＯＳ装置１１へと下方に投影するべく構成される。領域１１５及び１１９はｚ軸にオフセットされる。その結果、ＬＣＯＳ装置１１の独立駆動可能なセルが、装置Ａ及びＢからの光ビームを同時かつ独立に共通の光システムを通るように引き回す。他の実施形態において分離素子１０７はウェッジ１０９を含まない。

図１２に戻ると、装置７５の設計により、別個の装置からの２つの直交ビームが、空間的に閉じ込められ又は重複する経路に沿って送信されることが許容され、かつ、装置におけるビームの相対的に大きな物理的分離の必要性が低減される。したがって、装置７５の物理的寸法を、他の周知の２重ソースＷＳＳ装置よりも小さくすることができる。

熱及び安定性の制御

上述のスイッチング装置を熱変化及び振動から保護することが、当該装置を支持かつ保護するべく使用される基板及びエンクロージャによって部分的に与えられる。いくつかの実施形態において装置は、曲げのような影響に対抗する光学的安定性を与える厚さ５ｍｍの基板上に取り付けられる。さらに、装置エンクロージャは、当該基板に取り付けられた銅製シールド及び電子的に制御可能な熱電温度コントローラを含む。これらの温度及び安定性制御特徴部すべてが、パッケージ化される装置のサイズ、特に装置高さを増加させる。光装置のパッケージサイズを全体的に最小化したいという要求が一般に存在する。

以下に説明するのは、温度変化に起因するビーム不整合からのさらなる保護及び装置安定性を、能動的ビーム制御及び修正の利用によって組み入れる実施形態である。能動的修正システムの代わりに能動的ビーム修正を使用することにより、伝統的な温度／安定性制御特徴部を緩和することができるので、設計者にとって一以上の制御特徴部を除外して全体的なパッケージサイズを低減することができるようになる。

図１７を参照すると、能動的ビーム修正モジュール１３６を組み入れたＷＳＳ装置１３５が例示される。モジュール１３６は、電気的に制御可能なＭＥＭＳミラー１３７及び球面レンズ１３９を含み、２つの独立した光源（ソースＡ及びソースＢ）に対して同時の能動的ビーム修正を与える。機能上、装置１３５は、能動的ビーム制御が追加された図１１の装置７５と実質的に同様である。先に説明した実施形態の対応する特徴部が、図１７において同じ参照番号で示される。

能動的制御システム１３６の模式的な平面図が図１８に例示される。装置１３５が取り付けられている基板の一端にＭＥＭＳ１３７が、垂直配置されて当該基板から垂直に延びるように取り付けられる。球面レンズ１３９が、一側においてソースＡ及びＢ双方から一つの焦点距離に位置決めされ、他側においてＭＥＭＳ１３７から一つの焦点距離に位置決めされる。レンズ１３９は、双方のソースからのビームを同時にＭＥＭＳ１３７に合焦させ、かつ、ＭＥＭＳ１３７から結像点１４０へと戻るビームをコリメートする。

再び図１７を参照すると、相対的な位置決めに関しモジュール１３６は、モジュール９７及び９９の後段かつ円筒状モジュール１０１の前段に配置される。しかしながら、他の実施形態においてモジュール１３６は、モジュール１０１の前段かつソースＡ及びＢの後段の他の箇所に配置されることも理解すべきである。かかる一つの実施形態においてモジュール１３６は、素子３５の後段かつ素子３７の前段のモジュール９７及び９９内に配置される。

角度付き反射器１４１が、スイッチング光学系の平面にビームを９０°で誘導するべく位置決めされる。ただし、この素子は、厳密に必要というわけではなく、９０度以外の角度も使用可能である。当業者にわかるように、他の実施形態において、モジュール１３６の異なる光学的構成を、同じ単一ＭＥＭＳ１３７のために単一ソース又は多数のソースを許容するべく設計することができる。他の実施形態においてＭＥＭＳ１３７は、それぞれが別個のソースと整合される一アレイの操舵素子と置換される。

動作上、ＭＥＭＳ１３７は、一つの次元において所定角度に傾動されるように電子的に制御可能である。その結果、ビーム軌道が選択的に調整されて装置１３５における不整合が補償される。自明のことであるが、装置１３５におけるビームの不整合は、温度変化及び機械的不安定性に起因する光素子の曲がり及び変形によって引き起こされる。ＭＥＭＳ１３７は電子制御システム（図示せず）によって制御される。一実施形態において制御システムは、温度センサからの入力を受信するべく適合される。その入力に応答してＭＥＭＳ１３７の特定の傾動角度が指定される。他の実施形態において、基準ビームが当該ソースの一つを介してカップリングされ、最適なカップリング軌道を検出する外部検出器によって受信される。その検出器が受信したデータは、最適なカップリングを維持する傾動角度を指定するべくＭＥＭＳ１３７へと供給される。

ＭＥＭＳは、各光ビームが所定角度でミラーから反射されるように構成される。ＭＥＭＳは、一つの次元においてミラーを傾動するべく制御可能である。その結果、一つの次元におけるビームの軌道が調整される。他の実施形態においてＭＥＭＳは、２つの次元で傾動可能に構成される。この選択的な調整により、装置内の光素子に対する熱変化からもたらされるビーム軌道の修正が可能となる。

装置１３５においてＭＥＭＳ１３７は、ビームを基板に沿って伝播するように誘導するべく基板１２３に対して垂直に取り付けられる。いくつかの実施形態においては、ＭＥＭＳ１３７が垂直方向上方に向くようにＭＥＭＳ１３７を基板１２３に対して水平に取り付けることが有利である。これらの実施形態においては、以下に説明するように、わずかに異なる構成が必要とされる。

ここで図１９を参照すると、基板と同一平面に取り付けられたＭＥＭＳ１３７の模式的な側面図が例示される。装置が取り付けられたこの実施形態においては、実質的に水平方向に伝播するビームを垂直方向下方のＭＥＭＳ１３７へと誘導するべく旋回ミラー１４５が使用される。ＭＥＭＳ１３７への到達前、ビームは、当該ビームの偏光を回転させる偏光修正用の四分の一波長板１４７を貫通する。これにより、旋回ミラー１４５によって誘起された偏光変化が修正される。四分の一波長板１４７を貫通する伝播の後、ビームは、装置の傾動角度に応じた一角度でＭＥＭＳ１３７から反射される。反射されたビームは四分の一波長板１４７を貫通して戻り、旋回ミラー１４５からスイッチング装置へと戻るように誘導される。ビームは、まずはスイッチングの前にこのシステムを貫通し、スイッチングが行われた後に再び当該システムを貫通する。

図２０には旋回ミラー１４５の平面図が例示される。光ビームは、ミラー１４５から２回反射される。ＭＥＭＳ１３７の入射前に一回、ＭＥＭＳ１３７からの反射後に一回である。ミラー１４５からの各反射により、ビームの偏光が角度θだけ回転される。角度θはミラー１４５への入射角度αに依存する。四分の一波長板１４７は、こうした偏光回転を修正するので、図１７の修正モジュール１３６からのビーム出力が、入力ビームと実質的に同じ偏光配向を有することが保証される。

図２１を参照すると、旋回ミラー１４５及び四分の一波長板１４７を通るビームの偏光状態の進展が模式的に例示される。動作上、旋回ミラー１４５は、一つの方向においてビームの偏光を角度θだけ回転させる。角度θは、ビームがミラー１４５に入射する角度（α）に依存する。四分の一波長板１４７を２回貫通した後、偏光の回転の方向は、−θまで反転する。最後に、旋回ミラー１４５の２回目の貫通の際、ビームは、最初の偏光回転を元に戻すさらなる偏光回転を受ける。

偏光修正の動作は、四分の一波長板１４７の光軸が、光ビームの偏光状態に対して平行又は垂直である場合に最も効率的となる。図１９及び２０について説明されたシステムは、たとえ入射ビーム角度が異なりかつ各ビームの偏光状態が直交していても、双方入力ソースから図１７の装置１３５へと送られるビームに対して同等かつ同時に機能する。

さらなる実施形態（図示せず）において２つのＭＥＭＳミラー実装される。一方のＭＥＭＳは、ソースＡからのビームの軌道を修正するべく位置決めされ、他方のＭＥＭＳは、ソースＢからのビームの軌道を修正するべく位置決めされる。他の実施形態においては、ＭＥＭＳミラー以外の能動的修正素子が利用される。例えば、一実施形態においては、ＬＣＯＳ装置がＭＥＭＳミラー１３７の代わりに使用され、当該光ビームを同等に操舵するべく構成される。

上述の能動的制御システムは、記載の特定の実施形態に限られない。わかることだが、実質的に同様の能動的制御システムを、本明細書に記載の他の実施形態に実装することができる。一般に、他の光スイッチング装置も同様である。

わかることだが、他の実施形態において、上記実施形態に説明された特徴の組み合わせを使用することができる。例えば、一つの他の実施形態において、独立した装置からのビームが垂直方向に入力されてｙ次元にもオフセットされる。

当業者であれば、２重ソース実施形態について上述された原理が、単一ソース又は２つを超える独立したソースを組み入れた光スイッチにも適用可能であることがわかる。

まとめ

わかることだが、上述の本開示は様々な意義深いＷＳＳ装置を与える。特に、ここに記載の実施形態は、所定の入力及び出力ポート間において光ビームを効率的にカップリングするべく適合される一方、他の入力ポートへの内部戻り反射を実質的に抑制する。この改善されたポート選択性は、ＷＳＳ装置によって導入される干渉効果を低減して全体的な装置性能を改善する。さらに、改善されたポート選択性により、隔離器のアレイを入力ポートに実装する必要がなくなる。これによりＷＳＳのサイズ及びコストの縮小がもたらされ、全体的な光損失も低減される。

いくつかの実施形態は再構成可能であり、入力及び出力ポートの互換性が許容される。さらに、いくつかの実施形態は、２つの光源を同時に及び／又は双方向でスイッチングする２重ソースＷＳＳアーキテクチャを与えるべく適合される。こうした２重ソースアーキテクチャにおいて、２つのソースからのビームは、内部的に直交偏光状態で伝播され、スイッチングマトリクスにおいて別個に処理される。これによりビームは、空間的に閉じ込められた又は重複した光経路に沿って送信することができる。これにより、装置においてビームの相対的に大きな物理的分離の必要性が低減されるので、他の周知の２重ソースＷＳＳ装置よりもＷＳＳ装置の必要な物理的寸法が低減される。

本発明の２重ソース実施形態は、装置のフロントエンドにおいてビームに空間オフセットを適用することにより、ＬＣＯＳ装置におけるビームの分離を増大させるべく適合される。いくつかの実施形態はまた、ビーム軌道を能動的に修正してＷＳＳにおける熱的及び機械的収差に起因するビーム不整合を補償するべく適合される。

解釈

本明細書全体において、用語「素子」は、単一の一体コンポーネント、又は特定の機能若しくは目的を果たすべく組み合わせられるコンポーネントの集合のいずれかを意味することが意図される。

本明細書全体において、用語「直交」は、ジョーンズベクトル形式又はデカルト座標系で表したときの９０°の配向差を言及するべく使用される。同様に、９０°回転の言及は、直交状態への回転を意味するものとして解釈される。

特記されない限り、以下の説明から明らかなように、本明細書全体において、「処理」、「コンピュータ計算」、「計算」、「決定」、「分析」等のような用語を利用する説明は、電子的といった物理的な量として表されたデータを、物理的な量として同様に表された他のデータに操作及び／又は変換するコンピュータ若しくはコンピュータ計算システム又は同様の電子コンピュータ計算装置のアクション及び／又はプロセスを言及するものと理解すべきである。

同様に、用語「プロセッサ」は、例えばレジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理して、その電子データを、例えばレジスタ及び／又はメモリに格納される他の電子データに変換する任意の装置又は装置の部分を言及する。「コンピュータ」若しくは「コンピュータ計算機械」又は「コンピュータ計算プラットフォーム」は一以上のプロセッサを含む。

ここに説明される方法は、一実施形態において、一以上のプロセッサによって行うことができる。当該プロセッサは、その一以上によって実行されるときにここに記載の方法の少なくとも一つを実行する一組の命令を包含するコンピュータ可読（又は機械可読ともいう）コードを受け入れる。行うべきアクションを指定する（逐次的等の）一組の命令を実行することができる任意のプロセッサが含まれる。したがって、一以上のプロセッサを含む典型的な処理システムが一例となる。各プロセッサは、ＣＰＵ、グラフィックス処理ユニット及びプログラム可能ＤＳＰユニットの一以上を含む。処理システムはさらに、メモリサブシステムを含む。メインＲＡＭ及び／若しくはスタティックＲＡＭ並びに／又はＲＯＭを含む。コンポーネント間の通信用としてバスサブシステムが含まれる。処理システムはさらに、複数のプロセッサがネットワークによって繋がれた分散型処理システムを含む。処理システムはディスプレイを必要とする。かかるディスプレイは、例えば液晶素子ディスプレイ（ＬＣＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイを含む。手動データ入力が必要な場合、処理システムは、キーボードのような英数字入力ユニット、マウスのようなポインティング制御装置等の一以上のような入力装置も含む。ここに使用されるメモリユニットという用語は、文脈から明らかであって特記しない限り、ディスクドライブユニットのようなストレージシステムも包含する。いくつかの構成における処理システムは、音声出力装置及びネットワークインタフェイス装置を含む。したがって、メモリサブシステムは、一以上のプロセッサによって実行されるときにここに記載の方法の一以上を実行させる一組の命令を含むコンピュータ可読コード（例えばソフトウェア）を担持するコンピュータ可読キャリア媒体を含む。なお、方法がいくつかの要素、例えばいくつかのステップを含む場合、かかる要素の順序は、特記しない限り示唆されない。ソフトウェアは、ハードディスクに存在し、又は、完全に若しくは少なくとも部分的に、コンピュータシステムによる実行中のＲＡＭ内及び／若しくはプロセッサ内に存在する。したがって、メモリ及びプロセッサは、コンピュータ可読コードを担持するコンピュータ可読キャリア媒体も構成する。

本明細書全体における「一つの実施形態」、「いくつかの実施形態」又は「一実施形態」との言及は、当該実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本開示の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体において様々な箇所での「一実施形態において」、「いくつかの実施形態において」又は「一実施形態において」との語句が現れても、すべてが必ずしも同じ実施形態を言及するわけではない。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、一以上の実施形態において、当業者にとって本開示から明らかな任意の適切な態様で組み合わせることができる。

ここで使用されるとおり、共通の対象を説明するための「第１」、「第２」、「第３」等の序数形容詞の使用は、特記しない限り、同様の対象の異なる例が言及されるのであって、記載の当該対象を、時間的、空間的、序列又は他の任意の態様のいずれにおいても所与の順序でなければならないことを示唆する意図ではない。

以下の特許請求の範囲及びここの説明において、〜を含む、〜からなる又は〜を含むものとの用語のいずれか一つは、追従する要素／特徴を少なくとも含むが他のものを除外するわけではないことを意味するオープンな用語である。したがって、〜を含むとの用語が使用される場合、その後に列挙される手段若しくは要素又はステップに限定されるものと解釈してはならない。例えば、Ａ及びＢを含む装置との表現の範囲は、要素Ａ及びＢのみからなる装置に限られるべきではない。ここに使用される〜を備える又は〜を備えるものとの用語もまた、追従する要素／特徴を少なくとも含むが他のものを除外するわけではないことを意味するオープンな用語である。したがって、〜を備えるは、〜を含むと同義語でありかつ〜を含むを意味する。

わかることだが、本開示の典型的な実施形態の上記説明において、本開示の様々な特徴が、本開示を合理化しかつ本発明の様々な側面の一以上の理解を支援することを目的として、単一実施形態、図、又はこれらの記載にまとめられる場合がある。しかしながら、この開示方法は、特許請求の範囲が各請求項に明示的に記載された特徴よりも多くの特徴を必要とするものとの解釈を反映していると解釈してはならない。むしろ、以下の特許請求の範囲に反映されるように、本発明の側面は、上記開示の単一実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴に存在する。したがって、詳細な説明に追従する特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に組み入れられ、各請求項は、本開示の別個の実施形態として独立している。

さらに、ここに説明されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる特徴のいくつかを含むが他の特徴は含まないものの、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本開示の範囲内にあって当業者によって理解される異なる実施形態を形成することが意図される。例えば、以下の特許請求の範囲において、請求項に係る実施形態のいずれも、任意の組み合わせで使用することができる。

ここに与えられる説明には、多数の特定の詳細が記載されている。しかしながらそれは、本開示の実施形態はこれらの特定の詳細なしに実施できることを理解すべきである。他の例には、この説明の理解を不明瞭にしないように、周知の方法、構造及び技術を詳細に示していない。

同様に、カップリングとの用語を、特許請求の範囲において使用される場合、直接的な接続のみに限定されるものとして解釈してはならないことに留意すべきである。用語「カップリング」及び「接続」がこれらの派生語とともに使用される。これらの用語が互いに同義語として意図されないことを理解すべきである。したがって、装置Ａが装置Ｂにカップリングされるとの表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続される装置又はシステムに限定されるべきではない。Ａの出力とＢの入力との間には一経路が存在するとの意味である。これは、他の装置又は手段を含む経路であってよい。「カップリング」は、２以上の要素が直接の物理的、電気的若しくは光学的いずれかの接触にあることを意味し、又は、２以上の要素が互いに直接は接触していないが依然として互いに協働若しくは相互作用することを意味する。

したがって、本開示の好ましい実施形態と信じられているものが記載されるが、当業者であれば、本開示の要旨から逸脱することなく他の及びさらなる修正例もなし得ることがわかる。さらに、本開示の範囲内に収まる変形例及び修正例すべてを請求することが意図されている。例えば、上述の任意の式は、使用することができる手順の単なる代表である。ブロック図に対して機能が追加又は削除されてもよく、動作が機能ブロック間で互換されてもよい。本開示の範囲内の方法に対し、ステップが追加又は削除されてもよい。

Claims (53)

1. 一を超える独立した波長チャネルによって光ビームを処理する光スイッチング装置であって、
   光ビームを伝播順方向に入力する一以上の入力ポートと、
   前記順方向に伝播するビームを反射して伝播戻り方向の所定経路に沿うように前記光ビームを選択的にスイッチングするスイッチングモジュールと、
   前記戻り方向に伝播する所定光ビームを受信する一以上の出力ポートと、
   前記戻り方向に伝播するビームの所定のものが前記入力ポートとの整合から外れた軌道に沿って伝播するように、ビームを選択的に誘導するポート選択モジュールと
   を含む光スイッチング装置。
2. 前記ポート選択モジュールは、前記光ビームを所定偏光状態に偏光する一以上の偏光素子を含む請求項１に記載の光スイッチング装置。
3. 前記ポート選択モジュールは、
   光ビームを２つの直交偏光成分に空間的に分離する偏光分離素子と、
   前記偏光成分を互いに対して選択的に回転させる偏光回転素子と
   を含む請求項２に記載の光スイッチング装置。
4. 前記偏光分離素子は複屈折ウォークオフ結晶素子を含む請求項３に記載の光スイッチング装置。
5. 前記入力ポート及び前記出力ポートは第１次元に延びるアレイに配置され、
   光成分の空間分離は前記第１次元に垂直な第２次元に存在する請求項３に記載の光スイッチング装置。
6. 前記偏光回転素子は、偏光成分に４５°回転を適用するべく構成されたファラデー回転子を含む請求項３に記載の光スイッチング装置。
7. 前記偏光回転素子は、伝播順方向において第１偏光成分を回転させかつ伝播戻り方向において第２偏光成分を回転させるべく構成された半波長板素子を含む請求項６に記載の光スイッチング装置。
8. 前記第１偏光成分及び前記第２偏光成分は同じ成分である請求項７に記載の光スイッチング装置。
9. 前記偏光成分を一緒に合焦する光屈折素子を含む請求項３に記載の光スイッチング装置。
10. ２つの直交偏光成分を第１次元において空間的に分離する第２偏光分離素子を含む請求項５に記載の光スイッチング装置。
11. 前記偏光回転素子は、特定のポートを入力ポート又は出力ポートのいずれかとして画定する選択性を許容するべく再構成可能である請求項３に記載の光スイッチング装置。
12. 前記偏光回転素子は、複数の別個に駆動可能な電気光学セルを含む透過型液晶素子装置を含む請求項１１に記載の光スイッチング装置。
13. 前記電気光学セルは、２つの離散した偏光回転状態間で選択的に電気駆動可能であり、
    一つの状態は光ビームを所定出力ポートにカップリングするべく構成され、
    一つの状態は光ビームを所定出力ポートから離れるようにカップリングするべく構成される請求項１２に記載の光スイッチング装置。
14. 一つの入力ポート及び２３個の出力ポートを含む請求項１に記載の光スイッチング装置。
15. 前記光ビームを複数の波長チャネルへと空間的に分散させて前記スイッチングモジュールにより前記チャネルを独立して選択的にスイッチングするための分散素子を含む請求項１に記載の光スイッチング装置。
16. 前記光ビームに対し前記ビームの空間位置及び偏光に基づいて第１次元における空間シフトを選択的に適用するビームシフト素子を含む請求項５に記載の光スイッチング装置。
17. 前記空間シフトは１２５μｍである請求項１６に記載の光スイッチング装置。
18. 光スイッチング方法であって、
    光ビームを伝播順方向に入力する一以上の入力ポートを画定することと、
    前記順方向に伝播するビームを反射することであって、前記光ビームを伝播戻り方向の所定経路に沿うように選択的にスイッチングすることと、
    前記戻り方向に伝播する所定光ビームを受信する一以上の出力ポートを画定することと、
    前記戻り方向に伝播するビームが前記入力ポートとの整合から外れた軌道に沿って伝播するように前記ビームを選択的に誘導することと
    を含む方法。
19. 光信号操作システムであって、
    それぞれが複数の独立波長チャネルを含む複数の操作対象光ビームを搬送する複数のポートと、
    一連の光ビームからの第１群のビームを第１偏光状態に偏光しかつ一連の光ビームからの第２群のビームを前記第１状態に直交する第２偏光状態に偏光する偏光モジュールと、
    前記第１及び第２群の複数の波長チャネルを第１次元の方向において空間的に分離する波長分散素子と、
    波長操作モジュールと
    を含み、
    前記波長操作モジュールは、
    前記第１及び第２群の複数の波長チャネルを前記第１次元に直交する第２次元の方向において空間的に分離する分離素子と、
    前記第１及び第２群の分離された波長それぞれを、前記第１群の波長チャネルが、前記第２次元において空間的に分離された位置で前記第２群の波長チャネルから独立して処理されるように、別個に処理する一連の独立した波長処理素子を備える処理装置と
    を有するシステム。
20. 前記第１群のビームを一伝播方向に沿った前記第２群のビームとともに、前記第１次元における所定の空間オフセットに空間的に閉じ込めるビーム閉じ込めモジュールを含む請求項１９に記載のシステム。
21. 前記第１次元における前記空間オフセットは３００μｍである請求項２０に記載のシステム。
22. 前記ビーム閉じ込めモジュールは、前記第１群のビームを反射しかつ前記第２群のビームを透過させるべく構成された偏光ビームスプリッタを含む請求項２０に記載のシステム。
23. 前記ビーム閉じ込めモジュールは、空間オフセットされた実質的に平行な一対の反射面を含み、
    前記対の第１反射面は前記第１群のビームを反射するべく位置決めされ、かつ、前記対の第２反射面は前記第２群のビームを反射するべく位置決めされる請求項２０に記載のシステム。
24. 前記対の反射面は単一プリズム素子の両面である請求項２３に記載のシステム。
25. 前記ポートは、前記第１群のビームを搬送する第１群のポートと、前記第２群のビームを搬送する第２群のポートとに分割され、
    ２つの群のポートは互いに平行に配置される請求項１９に記載のシステム。
26. 前記ポートは、前記第１群のビームを搬送する第１群のポートと、前記第２群のビームを搬送する第２群のポートとに分割され、
    ２つの群のポートは互いに一定角度をなして配置される請求項１９に記載のシステム。
27. 偏光が直交する第１及び第２ソースからの光ビームを独立して操作しかつ複数の個別波長チャネルを含む波長操作装置であって、
    第１及び第２ソースからの光ビームを、処理装置に入射するように偏光によって空間的に分離する分離素子と、
    前記第１及び第２ソースからのビームを別個かつ独立に処理するべく独立制御可能な一アレイの処理素子を備える処理装置と
    を含む装置。
28. 前記ビームは前記処理装置に対して実質的に法線方向に入射する請求項２７に記載の装置。
29. 前記分離素子は第１平面内のビームを受信して前記第１平面に対する第２平面内の前記処理装置に投影するべく構成される請求項２７に記載の装置。
30. 前記第２平面は前記第１平面に対して実質的に法線方向にある請求項２９に記載の装置。
31. 前記分離素子は、第１偏光状態を有する第１ソースからのビームを反射しかつ第２偏光状態を有する第２ソースからのビームを透過するべく構成された偏光ビームスプリッタを含む請求項２７に記載の装置。
32. 前記第２ソースからのビームを前記処理装置に反射するべく構成された反射素子を含む請求項３１に記載の装置。
33. 前記分離素子は、前記第１ソースのビームが前記第２ソースのビームと同じ偏光状態になるように回転させるべく位置決めされた半波長板を含む請求項３１に記載の装置。
34. 各ソースからのビームを、前記偏光ビームスプリッタに入射する前に角度的に分散させる複屈折ウェッジを含む請求項３１に記載の装置。
35. 光操作装置であって、
    少なくとも一つの入力光ビームを第１及び第２直交偏光成分に空間的に分離する偏光分離素子と、
    前記第１偏光成分の偏光配向を前記第２偏光成分と同じ配向になるように回転させる偏光回転素子と、
    前記第１及び第２偏光成分を実質的に平行ではあるが空間的に分離された出力軌道に沿うように誘導する少なくとも一つの誘導素子と
    を含む光操作装置。
36. 前記偏光分離素子は偏光ビームスプリッタである請求項３５に記載の光操作装置。
37. 前記偏光回転素子は反射型半波長板である請求項３５に記載の光操作装置。
38. 前記反射型半波長板は部分的に、前記少なくとも一つの誘導素子を画定して前記第１偏光成分を誘導する請求項３７に記載の光操作装置。
39. 前記少なくとも一つの誘導素子は、前記第２偏光成分を誘導する角度付きミラーを含む請求項３７に記載の光操作装置。
40. 前記少なくとも一つの入力ビームを直交偏光成分に角度的に分離する第２偏光分離素子を含む請求項３５に記載の光操作装置。
41. 前記第２偏光分離素子は複屈折ウェッジである請求項３５に記載の光操作装置。
42. 前記第２偏光分離素子は、前記第１偏光分離素子が行う空間分離に対して垂直な次元の直交偏光成分を角度的に分離する請求項４０に記載の光操作装置。
43. 前記偏光成分の出力軌道は、前記少なくとも一つの入力光ビームの軌道に対して実質的に垂直である請求項３５に記載の光操作装置。
44. 前記第１及び第２偏光成分を別個かつ独立に処理する一アレイの独立制御可能な処理素子を備える処理装置を含む請求項３５に記載の光操作装置。
45. 偏光が直交する第１及び第２ソースからの光ビームを独立して操作しかつ複数の個別波長チャネルを含む波長操作装置であって、
    前記第１及び第２ソース双方からの光ビームを所定軌道に沿って処理装置へと選択的かつ空間的に同時に誘導する電気的に制御可能な誘導素子と、
    前記第１及び第２ソースからのビームを別個かつ独立に処理するべく独立制御可能な一アレイの処理素子を備える処理装置と
    を含む装置。
46. 前記電気的に制御可能な誘導素子はＭＥＭＳミラーを含む請求項４５に記載の装置。
47. 前記電気的に制御可能な誘導素子は、前記装置の局所温度を示すデータに応答して所定軌道を変化させるべく構成される請求項４５に記載の装置。
48. 前記電気的に制御可能な誘導素子は検出された光基準信号に応答する請求項４５に記載の装置。
49. 光操作の方法であって、
    一以上の偏光光ビームを、前記一以上のビームの伝播方向に垂直な第１軸に沿った一位置において受信することと、
    前記第１軸に沿った前記一以上のビームの偏光及び位置に基づいて、前記第１軸に沿った一以上のビームに空間シフトを適用することと、
    前記第１軸に沿った前記一以上のビームの位置に基づいて、前記一以上のビームに対し一以上の収差を同時に補償することと
    を含む方法。
50. 添付図面及び／又は例に例示される発明の実施形態のいずれか一つを参照して実質的にここに記載される光スイッチング装置。
51. 添付図面及び／又は例に例示される発明の実施形態のいずれか一つを参照して実質的にここに開示される光スイッチング方法。
52. 添付図面及び／又は例に例示される発明の実施形態のいずれか一つを参照して実質的にここに開示される光信号操作システム。
53. 添付図面及び／又は例に例示される発明の実施形態のいずれか一つを参照して実質的にここに開示される第１及び第２ソースからの光ビームを独立して操作する波長操作装置。

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