JP4714175B2

JP4714175B2 - ミラー装置および光装置

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Publication number: JP4714175B2
Application number: JP2007087061A
Authority: JP
Inventors: 宏史青田; 康平柴田; 保赤司; 毅山本
Original assignee: Fujitsu Ltd
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Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2011-06-29
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Description

本発明は、光通信システムにおいて用いて好適の、ミラー装置および光装置に関する。

現在、激増するインターネットトラフィックを収容すべく、波長分割多重通信（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）を中核としたネットワークの光化が急ピッチで進んでいることは周知の事実である。現在のＷＤＭは、主にpoint-to-pointのネットワーク形態であるが、近い将来にはリング型ネットワーク、メッシュ状ネットワークへと発展することが期待される。

このために、ネットワークを構成する各ノードでは、任意波長の分岐／挿入（Add／Drop）、電気への変換を介さない全光クロスコネクト(Optical Cross Connect：ＯＸＣ)等の処理が可能となり、波長情報を基にしたダイナミックなパスの設定／解除が行われると考えられている。こうした光技術を最大限に生かしたフォトニックネットワーク技術の進展に関しては、例えば電子情報通信学会誌2002年2月号pp.94-103等に詳しく記載されている。

一般的な波長選択スイッチとして動作する光装置１００（以下、波長選択スイッチ１００として記述する）の概念図を図１５（ａ），図１５（ｂ）に示す。図１５（ａ）は波長選択スイッチ１００の模式的上面図であり、図１５（ｂ）は波長選択スイッチ１００の模式的側面図である。この図１５（ａ），図１５（ｂ）に例示する光装置１００は、単一の入力ポート１０１から入力された波長を複数の出力ポート１０２のうちの任意の出力ポート１０２−１〜１０２−４に振り分ける機能を有し、例えば、リング型ネットワーク、メッシュ型ネットワークにおけるノードに配置されるようになっている。

ここで、波長選択スイッチ１００は、単一の入力ポート１０１および複数の出力ポート１０２からなる入出力光学系１１０，分光素子１２０，集光光学系１３０，および図１５（ａ）に示すように分光方向に配列された複数の可動反射体１４１を有するミラー装置１４０をそなえて構成される。そして、入力ポート１０１から入力された複数波長の光を、分光素子１２０で分光した後、集光光学系１３０でそれぞれ波長毎に対応した可動反射体１４１に集光し、可動反射体１４１の角度を変えることにより反射光を任意の出力ポート１０２に切り替えることができるようになっている。

入出力光学系１１０は、単一の第１ポート（入力ポート）１０１、および、第１ポート１０１と同一平面内に第１ポート１０１を端に置いて一列に配列される複数個（ここでは４個）の第２ポート（出力ポート）１０２−１〜１０２−４をそなえている。尚、各ポート１０１，１０２−１〜１０２−４は、それぞれ、個別に配される光ファイバと分光素子１２０とを光学的に結合させるためのレンズ等のコリメート手段をそなえて構成することができる。

また、分光素子１２０は、入出力光学系１１０をなす入力光学系から入力される光を分光させるものであって、例えば回折格子により構成することができる。更に、集光光学系１３０は、分光素子１２０で分光された各光成分を平行光として、後段に配置されるミラー装置１４０の可動反射体１４１に出射するものであり、例えば透過型または反射型の集光レンズにより構成することができる。尚、図中においては、集光光学系１３０として透過型の集光レンズを採用する構成を例示している。

また、ミラー装置１４０は、分光素子１２０での分光方向に対応して配列された複数の可動反射体１４１をそなえたものである。この可動反射体１４１は、集光光学系１３０で平行光とされた各光成分について反射させるが、反射面角度をそれぞれ可動することにより、各光成分の反射光を偏向させることができるようになっている。そして、この可動反射体１４１で反射された光は、再び集光光学系１３０および分光素子１２０を辿り、入出力光学系１１０に導かれるようになっている。

これにより、図１５（ａ），図１５（ｂ）に示す光装置１００は、上述の可動反射体１４１での反射面角度の設定を通じて、入出力光学系１１０をなす第１ポート１０１と複数の第２ポート１０２−１〜１０２−４との間を、分光素子１２０，集光光学系１３０およびミラー装置１４０を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成され、そして、入出力光学系１１０をなす各ポート１０１，１０２−１〜１０２−４ごとに、波長単位で光結合させる経路を設定することができる波長選択スイッチとして動作させることができるようになっている。

たとえば、第１ポート１０１を入力ポートとし第２ポート１０２−１〜１０２−４を出力ポートとして機能させる場合には、第１ポート１０１からの光を、波長毎に、上記の往復光路を通じて第２ポート１０２−１〜１０２−４のいずれかに選択的に導くことができ、第２ポート１０２−１〜１０２−４を入力光学系とし第１ポート１０１を出力光学系として機能させる場合には、第２ポート１０２−１〜１０２−４からの光を、波長毎に、上記の往復光路を通じて、第１ポート１０１に選択的に導くことができる。

ミラー装置１４０をなす可動反射体１４１の配列は、一般的にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーアレイをなすミラーシステム１４２で実現される。分光素子１２０により波長分離された波長単位に対応して可動反射体１４１としての可動ミラーが配置される。各可動反射体１４１は、傾斜角度が可変な構成となっており、図１５に示すように、傾斜角度に応じて各波長成分の出力ポートを定めることができる。

また、ミラーシステム１４２は、可動反射体１４１の反射面への湿度変化や異物混入による影響を避けるため、サファイアガラス１４３により気密封止されている。即ち、サファイアガラス１４３を透過窓として光が透過することにより、ミラーシステム１４２をなす可動反射体１４１に光が入出射されるようになっている。
なお、透過窓としてのサファイアガラス１４３は、機械的強度と光透過率の観点から材料選択されたものである。又、図１６に示すように、このサファイアガラス１４３と可動反射体１４１との間で多重反射が起こると、出力ポート１０２へのクロストークとなる。これを防ぐため、例えば図１５（ｂ）または図１７に示すように、サファイアガラス１４３を入出力ポート１０１，１０２の配列方向に対して傾斜させて、出力先として導かれるべき出力ポート１０２以外の出力ポート１０２へ反射光が混入されることを防止している。

このように構成された波長選択スイッチ１００では、第１ポート１０１を入力光学系とし第２ポート１０２−１〜１０２−４を出力光学系とした波長選択スイッチとして、入力ポート１０１から入力された光について、可動反射体１４２の傾斜角度の設定により、波長ごとに出力先となる出力ポート１０２を切り替えることができるようになっている。

ところで、上述のごとき波長選択スイッチ１００では、分光素子１２０をなす回折格子に代表されるように、偏向依存性損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）を発生させる素子を複数個含むため、各素子単体でＰＤＬを抑えるだけでは、波長選択スイッチ全体としてのＰＤＬをシステム仕様値以下に抑えることは困難である。このため、例えばこの図１５（ａ），図１５（ｂ）に示すように、ミラー装置１４０の前に、λ／４波長板１５０を設置して、ＰＤＬをキャンセルさせる構成としている。

しかしながら、上述のごとき波長選択スイッチ１００では、上述のごとくλ／４波長板１５０をそなえたとしても、複屈折性を有するサファイアガラス１４３を透過した際に発生する偏光間の（常光、異常光間の）位相差についてまでは解消させることはできない。特に、入力ポート１０１から可動反射体１４１に入射される光と、可動反射体１４１を反射して出力ポート１０２に導かれる光と、で、透過窓をなすサファイアガラス１４３を通過する際のサファイアガラス１４３に対する角度が異なっているため、入射光と出射光とで複屈折の影響が異なる。

そして、この複屈折の影響は、前述のクロストークを抑制するためのサファイアガラス１４３の傾斜度合いにも依存して異なることになる。サファイアガラス１４３の傾斜角度によって、サファイアガラス１４３をなす結晶軸に対する、入射光および出射光のなす角度も変動することになるからである。
特許文献１および特許文献２には、レーザーモジュールにおいて、同じくサファイア結晶を透過窓とした場合の、複屈折によるファイバへの結合効率劣化を防ぐため、サファイア結晶へ入射するビームの結晶内での角度をサファイア結晶Ｃ軸方向と一致させ、複屈折の影響をなくす構造について記載されている。

また、特許文献３には、ニオブ酸カリウム等の複屈折結晶へのビーム入射角度をａ軸方向に一致、偏光方向をＣ軸方向とｂ軸方向にそれぞれ一致させる構造とし、結晶を温度制御することにより偏波モード分散を補償する構造についても記載されている。
特開２００５−１３６１１９号公報特開平８−１４８５９４号公報特開２００３−４３４１８号公報

しかし、上述の特許文献１〜３においては、いずれも、いずれも1つのビームに対しての複屈折の影響についてのみ提案されたものにすぎず、可動ミラーへの入射光と出射光とで、透過窓をなすサファイアガラスを通過する際の当該サファイアガラスの結晶軸に対する角度として複数の態様を想定した上でＰＤＬを抑制しようとする構成についてまでは提案されていない。

たとえば、上述の波長選択スイッチの場合には、１つの入力ポート１０１からのビームを可動ミラー１４２の角度を変化させて複数の出力ポート１０２のうち任意の1ポートにビームを結合させる、もしくは複数の入力ポートからのビームのうち任意の1ポートからのビームを１つの出力ポートに結合させるという特徴があるため、同時に複数のビームについての複屈折の影響について考慮しなければならない。

具体的には図１８に示すように、１つの入力ポート（ポート♯０）１０１と４つの出力ポート(ポート♯１〜♯４)１０２をそなえ、それぞれがポート配列方向に番号順に配列された構成を想定する。このとき、特許文献１および２に記載されている技術に倣い、この図１８に示すように、ポート♯０からの光についてのＰＤＬを抑制させるために、ポート♯０からの光が結晶内でなす光軸ＡＸ０と、サファイアガラス１４３の結晶軸であるＣ軸の方向ＡＸＣと、を一致させることが考えられる。

しかしながら、このときの各ポート♯１〜♯４から出力されるビームのＰＤＬは、ポート♯０から入力されるビームと、各出力ポート♯１〜♯４からのビームと、がそれぞれサファイアガラス１４３内の複屈折によって与えられる位相差の和に依存する。従って、この図１８に示すように、ポート♯０からの光についてのＰＤＬを抑制させるために、ポート♯０からの光がなす光軸ＡＸ０と、サファイアガラス１４３の結晶軸であるＣ軸の方向ＡＸＣと、を一致させたとしても、可動ミラー１４２で反射後の各出力ポート♯１〜♯４へ戻るビームについては、それらの結晶内での光軸ＡＸ１〜ＡＸ４は、サファイアガラス１４３のＣ軸方向ＡＸＣから必ずずれてしまうため、複屈折が生じることになり、ＰＤＬが増大することになる。

一例として、複屈折による位相差からジョーンズベクトルを用いＰＤＬを計算すると、例えば回折格子等で初期的に１ｄＢのＰＤＬがある場合には、透過窓としてのサファイアガラス１４３の厚みを１ｍｍとして、ポート♯０とポート♯４のサファイアガラス１４３内での角度差が１０°あれば、λ／４波長板１５０を設置していたとしても、０．７１ｄＢほどＰＤＬが残留してしまう。波長選択スイッチとしてのシステム設計上は、ＰＤＬは０．４ｄＢ程度以下に抑制させることが望ましいところ、このような構造ではこの値を大きく超えてしまうことになる。

そこで、本発明の目的の一つは、可動ミラーへの入射光と出射光とで、結晶部材を通過する際の当該結晶部材の結晶軸に対する角度として複数の態様を想定した上でＰＤＬを抑制することにある。
なお、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる効果であって、従来の技術によっては得られない効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置づけることができる。

このため、本発明は、以下のミラー装置および光装置を特徴とするものである。
（１）すなわち、本発明のミラー装置は、入射光を反射させるとともに反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な少なくとも１つの可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射させる一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、単一の第１光路と、該第１光路と同一平面内に、該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするとともに、該第１光路および該複数の第２光路の配列方向を含む面内で、該結晶部材が当該配列方向に対して傾斜されたミラー装置であって、第１角度が第２角度以下となるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、前記第１光路および第２光路のうちで、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して該結晶部材の透過面に対する垂直方向がなす角度としてそれぞれ定義され、かつ、第３角度が第４角度の１／２と同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義されるとともに、該第４角度は、該結晶部材を透過して、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である前記第１光路および前記一の第２光路がなす角度として定義されたことを特徴としている。

（２）また、本発明のミラー装置は、上記の第１角度が第２角度よりも大きくなるように該結晶部材が配置されるとともに、第３角度が、第４角度の１／２と、第５角度に定数を乗算した値と、の和に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第５角度は、前記第４角度の１／２から前記第１角度を差し引いた値として定義されることを特徴としている。
（３）上記（２）の場合においては、前記定数は、該結晶部材の複屈折量と該第４角度とから決定されることとしてもよい。

（４）さらに、本発明の光装置は、単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、該ミラー装置は、上記（１）としての構成をそなえたことを特徴としている。

（５）さらに、本発明の光装置は、単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、該ミラー装置は、上記（２）としての構成をそなえたことを特徴としている。

このように、本発明によれば、入出射される光に対する結晶部材の傾斜角度設定に応じて、結晶部材自身の結晶軸方位を、入出射される光の角度に対して設定することにより、ＰＤＬを最小とすることができる。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。又、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及び作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔Ａ〕本実施形態におけるミラー装置１０の構成
図１は本実施形態にかかるミラー装置を示す図であり、この図１に示すミラー装置１０は、前述の図１５（ａ），図１５（ｂ）に示す波長選択スイッチをなす光装置１００のミラー装置１４０に替えて適用することができるものである。尚、図１は、ミラー装置１０について波長選択スイッチをなす光装置１００に適用された場合において入出力光学系１１０，分光素子１２０およびλ／４波長板１５０について図示を省略したものである。

ここで、ミラー装置１０は、集光光学系１３０［図１５（ａ），図１５（ｂ）参照］からの入射光を反射させるとともに集光光学系１３０への反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な可動ミラー１をそなえてなるミラーシステム２と、ミラーシステム２に一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて可動ミラー１の反射面に入射される一方、可動ミラー１で反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材であるサファイア結晶３と、をそなえている。

可動ミラー１としては、ＭＥＭＳミラーとして構成することができ、波長選択スイッチ１００に適用される場合には、反射させる光の単位に相当する波長成分に対応して、分光素子１２０での分光方向に複数個そなえることができる。そして、ミラーシステム２としては、上述の可動ミラー１を回動自在に支持する機構とともに、可動ミラー１を駆動することにより反射面角度を設定する機構がそなえられ、例えばＭＥＭＳミラーアレイとして構成することができる。更に、サファイア結晶３は、ミラーシステム２を気密封止して、可動ミラー１の反射面への湿度変化や異物混入による影響を抑制させている。

また、第１光路１１は、図示が省略された入力ポートとしての第１ポート１０１と分光素子１２０および集光光学系１３０を介して光学的に結合される、集光光学系１３０と可動ミラー１との間の光路である。又、第２光路１２−１〜１２−４は、それぞれ、可動ミラー１の反射面角度の設定により、出力ポートとしての第２ポート１０２−１〜１０２−４に、分光素子１２０および集光光学系１３０を介して光学的に結合される、集光光学系１３０と可動ミラー１との間の光路である［図１５（ｂ）参照］。

さらに、上述の第１光路１１および第２光路１２−１〜１２−４は、分光素子１２０で波長分離される同一波長成分間では、可動ミラー１を基準として放射状に広がる位置関係をそなえている。そして、第１ポート１０１との間で光学的に結合される第１光路１１を端において、順次、第２ポート１０２−１〜１０２−４との間で光学的に結合される第２光路１２−１〜１２−４が前記放射状に位置される。

これにより、この図１に示すように、反射面角度が切り替えられる可動ミラー１およびサファイア結晶３を介することにより、単一の第１光路１１と、第１光路１１と同一平面内に、第１光路１１を端に置いて配列される複数の（ここでは４つの）第２光路１２−１〜１２−４と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とすることができるようになっている。

すなわち、ミラー装置１０を図１５に示すミラー装置（符号１４０参照）として適用する場合においては、図１５（ｂ）に示すように、第１ポート１０１を入力ポートとし、第２ポート１０２−１〜１０２−４を出力ポートとすると、第１ポート１０１からの光については、ミラー装置１０をなす可動ミラー１の反射面角度の設定により、波長単位で出力先となる第２ポート１０１−１〜１０２−４のいずれかに選択的に導くことができる。一方、第２ポート１０２−１〜１０２−４を入力ポートとし、第１ポート１０１を出力ポートとする場合においても、ミラー装置１０をなす可動ミラー１の反射面角度の設定により、波長単位で、第２ポート１０２−１〜１０２−４からの光を第１ポート１０１に導くこともできる。

〔Ｂ〕結晶部材３の配置および結晶軸の配置構成について
ここで、本実施形態におけるミラー装置１０においては、ミラーシステム２を気密封止するサファイア結晶３について、以下のごとく導かれるような、ポート１０１，１０２−１〜１０２−４の配列方向（又は第１光路１１および第２光路１２−１〜１２−４がなす放射方向）に対する傾斜配置および結晶軸の配置構成を有しているので、可動ミラー１への入出射により発生するＰＤＬを最小化することができるようになっている。尚、以下においては、説明の便宜上ミラー装置１０を波長選択スイッチ１００におけるミラー装置１４０に替えて適用した場合であって、特に第１ポート１０１を入力ポートとし第２ポート１０２−１〜１０２−４を出力ポートとした場合に着目して説明する。

まず、入力ビームが第１光路１１を通じて可動ミラー１に入射されて、いずれかの第２光路１２−ｉ（ｉ＝１〜４の整数）を通じて出力ビームとして出力される場合において、これらの入出力ビームがサファイア結晶３を通過する際の複屈折についての導出式を定立し、次いで、導出した複屈折の導出式を用いて、この複屈折により発生する常光および異常光間の位相差Δｘを導出する式を定立する。

ここで、図１に示すように、入力ビーム（第１光路１１を辿るビーム）と、可動ミラー１で反射したある出力ビーム（第２光路１２−ｉを辿るビーム)との、サファイア結晶３内でのなす角度を「θｎ」とし、入力ビームとサファイア結晶３のＣ軸ＡＸＣとの結晶内でなす角度、即ち第１光路１１とＣ軸ＡＸＣとのなす角度を第３角度としての「θ１」、出力ビームとサファイア結晶Ｃ軸ＡＸＣとの結晶内でなす角度、即ち第２光路１２−ｉとＣ軸ＡＸＣとのなす角度を「θ２」とし、サファイア結晶３の常光線成分屈折率を「ｎｏ」、異常光線成分屈折率を「ｎｅ」とする。

このとき、第１光路１１を辿り可動ミラー１へ入射する光におけるサファイア結晶３内で生じる複屈折Δｎ１は式（１）のようになり、可動ミラー１を反射して第２光路１２−ｉを辿る光におけるサファイア結晶３内で生じる複屈折Δｎ２は式（２）のようになる。

ところで、前述の図１６に示したように、第１，第２ポート１０１，１０２−１〜１０２−４の配列方向に対してサファイア結晶３の傾斜がない場合には、サファイアガラス１４３の裏面部（可動反射体１４１に対向する側の面）で反射したビームがもう一度可動反射体１４１で反射し、目的としない出力ポート１０２−１〜１０２−４へのクロストークとなってしまう。このようなクロストーク発生を抑制させるため、例えば前述の図１７に示すとおり、サファイアガラス１４３をポート配列方向に対して傾斜させる構成がとられる。但し、傾斜角度が大きくなれば大きくなるほどクロストーク防止には有利であるが、必要な有効径と反射防止膜の製造の難易度も増大するためコストも増大する。このため、クロストーク対策のために最低限必要な傾斜角度をもとめ、この角度がサファイアガラス１４３の傾斜角度として設定されることとなる。ここでの必要な傾斜角度は、システム使用上のクロストーク許容量、集光光学系１３０をなすレンズ焦点、可動反射体１４１からサファイアガラス１４３までの距離、ポート配置のパラメータ等、対象とする光学システムの設計条件により変化するが、一般的に１０°〜４０°の範囲が選ばれる。

図１に示すミラー装置１０においても、同様に、このようなクロストーク発生の抑制とシステム設計条件とのバランスを図り、必要な傾斜角度が選択されることになる。この傾斜角度については、上述のごとき対象とする光学システムの設計条件によって実質的に一意に導出されるものである。
図１に示すように、サファイア結晶３の透過面に対する垂直方向Ｐと第１光路１１を辿る入力ビームがサファイア結晶３内でなす方向との角度を第１角度としてのφ１、第１光路１１から最も離れた配列位置の第２光路１２−４からのビームがサファイア結晶３内でなす方向との角度を第２角度としてのφ２とすると、このφ１，φ２は、上述したように一意に導出される傾斜角度に実質的に対応するものであるため、定数として扱うことができる。このとき、式（１），（２）で導出式が定立された複屈折による上述の位相差は、式（３）のようにあらわすことができる。尚、式（３）中、「ｔ」はサファイア結晶３の厚みをあらわす。

第１光路１１を端において第２光路１２−１〜１２−４が順次放射状に配置されているので、θｎ，θ１は、９０°≧θｎ≧θ１の範囲にあるということができるが、ここでのΔｘが小さいほど第１光路１１から第２光路１２−ｉへの経路のＰＤＬが小さくなるということができる。
ミラー装置１０を波長選択スイッチの構成要素として適用することを想定すると、ＰＤＬのシステム上の仕様は最大値で規定されるのが一般的である。このために、まず第１光路１１からのビームがある１つの第２光路１２−ｉに戻るときにＰＤＬが最大になる場合について考える。式（３）をθｎとθ１の２変数関数とみなし、３次元グラフ化したものが図２である。

この図２のグラフより、Δｘは、９０°≧θｎ≧θ１の範囲では、θｎに関しては常に増加関数であると仮定できる（図２の矢印参照）。ここで、「ａ」を、サファイア結晶３を透過して、可動ミラー１の反射面角度の切り替えにより可動ミラー１に対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路としてとりうる第１光路１１および一の第２光路１２−４がなす角度（即ちａ≧θｎ）とする。このとき、Δｘが最大となるのは、θｎ＝ａのとき、つまり第１光路１１から第２光路１２−４への経路の場合となる。尚、図２においては、φ１＝φ２と仮定しているが、φ１≠φ２の場合においても、同様に、θｎに関しては常に増加関数であり第１光路１１から第２光路１２−４への経路の場合にΔｘが最大となるとする仮定できる。

そうすると、第１光路１１から第２光路１２−４への経路の場合におけるΔｘを最小とするθ１を求めることができる。そこで、θｎ＝ａとすると、式（４）に示すように、Δｘはθ１の一変数関数とみることができるようになる。更に、式（４）についてθ１で微分すると、式（５）のようになる。

φ１＜φ２の場合を例にとると、式（４），式（５）のグラフは、それぞれ図３，図４に示すようになる。この場合においては、θ１については、極小値を範囲内において有する増加率一定の関数とみることができるので、この極小値を、θｎ＝ａのときにΔｘを最小とするθ１の値とすることができる。φ１，φ２の大小関係が他の態様の場合においても、同様にして求められる極小値を、Δｘを最小とするθ１の値として求められる。

ここで、ａ／２−φ１を第５角度としてのΔφ１とすると、式（５）＝０として方程式を解くことにより（極小値を求めることにより）、θｎ＝ａのとき、Δｘ最小値をとるときのθ１は、ａ／２＋Ａ×Δφ１となる。このときのＡ×Δφ１は、入力ビームと出力ビームの光学的厚みの変化を補正する補正値の項であり、「Ａ」は結晶の複屈折量と結晶内の入出力ビームのなす角度、つまり、「ｎｏ」、「ｎｅ」と「ａ」から決定される定数である。

ここまでの結果から、第１光路１１を辿るビームがある１つの第２光路１２−ｉに戻るという１つの経路のみを考えた場合には、第１光路１１から最も離れた第２光路１２−４への経路（θｎ＝ａのときの）のＰＤＬが最大になり、このときサファイア結晶３の傾斜方向によらず（φ１，φ２の大小関係によらず）、θ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１とすれば、Δｘを最小（即ちＰＤＬを最小）とさせることができるようになると帰結される。

つぎに、続いて上述のごとくθｎ＝ａとしたときに求められるθ１が、θｎとして他の値をとるときにもΔｘを最小とすることができるかを検証するため、上述のごとく求められたθ１の値を用いて、変数をθｎに転換することによりＰＤＬを最小とするθｎの値を導出する。
すなわち、第１光路１１から、第２光路１２−４以外の他の第２光路１２−１〜１２−３(この場合にはθｎ＜ａとなる)へ辿るビームにおいて発生するΔｘの導出式から、Δｘを最小とするθｎを導出する。即ち、θ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１とすると、Δｘを導出する式（３）については、式（６）に示すようなθｎの１変数関数とすることができる。

このとき、式（６）に基づき、０≦θｎ≦ａの範囲での、φ１＜φ２とφ２＜φ１それぞれの場合のΔｘのグラフを図５，図６に示す。
ここで、φ１>φ２の場合には、図６に示すように、０≦θｎ≦ａの範囲で、θｎ＝ａでの位相差が最大になる。このためθ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１の場合がミラー装置１０全体としてのＰＤＬが最小となる構成となり、前述の仮説に対する帰結は正しいということができる。

一方、φ１＜φ２の場合には、図５に示すように、θｎ＝０に近い出力ポートではθｎ＝ａのときの位相差を超えてしまい、θ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１の場合がＰＤＬを最小とする構成とならず、前述の仮説に対する帰結は正しいとはいえない。
そこで、上述のφ１＜φ２の場合において、式（４）について、θｎの値の変動幅を想定に置き、θｎ＝０とθｎ＝ａの場合でのそれぞれの位相差Δｘをθ１の関数として表したのが図７のＧ０およびＧａである。この図７に示すＧ０およびＧａから、θ１＝ａ／２のときにΔｘの値が一致し、又、θｎ＝０とθｎ＝ａでのΔｘの最大値が最小になることが解る。換言すれば、θｎ＝０となる場合およびθｎ＝ａとなる場合を想定した場合には、θ１＝ａ／２とすることで、Δｘがとりうる値を最小とすることができる。

また、反対に、θ１＝ａ／２として、式（４）についてθｎの１変数関数とすると、図８に示すように、０≦θｎ≦ａの範囲でθｎ＝０とθｎ＝ａの場合のΔｘが最大となる。従って、φ１＜φ２で、θｎの値として０≦θｎ≦ａの範囲で変動することを想定した場合においては、ＰＤＬを最小とするθ１については、θｎ＝０となる場合とθｎ＝ａとなる場合でのΔｘが最小になるθ１を求めればよい。このように、φ１＜φ２の場合には、θ１＝ａ／２の場合がΔｘを最小となり、ミラー装置１０全体としてのＰＤＬを最小となる構成となる。

なお、φ１＝φ２の場合には、式（５）から導出されるθ１の極小値θ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１において、Δφ１が０となるので、この場合にもθ１＝ａ／２の場合がΔｘの値を最小にする構成となる。
たとえば、前述の図１８に示す従来技術の構成において、０．７１ｄＢほどのＰＤＬが残留していた実証例の場合において、同様のパラメータで波長選択スイッチとしてのＰＤＬを計算した場合、上述のφ１＝φ２の場合のθ１＝ａ／２とすることにより、０．２３ｄＢまで減少させることができるという結果を得ることができた。

このように、本実施形態にかかるミラー装置１０においては、入出力ポート１０１，１０２の配列方向等の他の光学系に対するサファイア結晶３の傾斜角度設定に応じて、サファイア結晶３自身の結晶軸方位を、入出射される光の角度に対して設定することにより、Δｘの値、換言すればＰＤＬを最小とすることができるようになる。即ち、可動ミラー１への入射光と出射光とで、サファイア結晶３を通過する際の当該サファイア結晶３の結晶軸に対する角度として複数の態様を想定した上でＰＤＬを抑制することができる利点がある。

具体的には、第１光路１１および第２光路１２−１〜１２−４のうちで、可動ミラー１の反射面角度の切り替えにより可動ミラー１に対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路１１および第２光路１２−４に対して、サファイア結晶３がなす角度をそれぞれ第１角度φ１、第２角度φ２として定義する。そして、第３角度θ１を、第１光路１１と当該サファイア結晶３をなすＣ軸との角度として定義され、第４角度ａを、サファイア結晶３を透過して、可動ミラー１の反射面角度の切り替えにより可動ミラー１に対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路１１および第２光路１２−４がなす角度として定義する。この場合において、上述のサファイア結晶３の傾斜角度設定に依存するφ１とφ２の大小関係に応じて、以下のθ１の値を有する構成のサファイア結晶３とすることにより、Δｘを最小、即ちＰＤＬを最小とすることができる。

すなわち、第１角度φ１が第２角度φ２以下となるようにサファイア結晶３が配置された場合においては（φ１≦φ２）、第３角度θ１が第４角度ａの１／２と実質的に同等となるように（θ１＝ａ／２）、サファイア結晶３を構成する。
また、第１角度φ１が第２角度φ２よりも大きくなるようにサファイア結晶３が配置された場合においては（φ１＞φ２）第３角度が、第４角度の１／２と、可動ミラー１へ入射する光と可動ミラー１から出射される光とのサファイア結晶３での光学的厚みの変化の補正値と、の和に実質的に同等となるようにサファイア結晶を構成する。尚、上述の補正値は、第５角度Δφを第４角度ａの１／２から第１角度φ１を差し引いた値［ａ／２−φ１］に定数Ａを乗算した値［Ａ×Δφ１］である。又、Ａについては、サファイア結晶３の常光／異常光の屈折率ｎｅ，ｎｏと第４角度ａとから決定される定数である。従って、上述のθ１としては、［ａ／２＋Ａ×Δφ１］とあらわすことができる。

なお、上述のミラー装置１０においては、第１光路１１を可動ミラー１への入射光路とし第２光路１２−１〜１２−４を可動ミラー１からの出射光路とした場合を例として説明したが、第２光路１２−１〜１２−４を入射光路とし第１光路１１を出射光路とする場合においても、同様にθ１を設定することが可能である。
〔Ｃ１〕ミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の第１の構成例
図９は、上述のごとく構成されたミラー装置を適用した波長選択スイッチ２０Ａの構成例である。ここで、この図９に示す波長選択スイッチ２０Ａは、図示が省略された前述の図１５（ａ），図１５（ｂ）に示すものと同様の入出力光学系および分光素子（符号１１０，１２０）をそなえるとともに、集光光学系１３０，λ／４波長板１５０および本実施形態にかかるミラー装置１０Ａ（図１の符号１０参照）をそなえて構成される。ここで、この図９に示す波長選択スイッチ２０Ａにおいては、第１ポート１０１を入力ポートとし第２ポート１０２−１〜１０２−４を出力ポートとして構成されたものであり、第１ポート１０１から入力された光について、波長毎に第２ポート１０２−１〜１０２−４に選択的に出力させることができる機能をそなえている。

そして、この図９に示すミラー装置１０Ａのサファイア結晶３は、第１ポート１０１および第２ポート１０２の配列方向に対して、前述のφ１およびφ２についてφ１≦φ２となるような傾斜方向で配置されているが、このとき、サファイア結晶３は、Ｃ軸ＡＸＣと入射光路としての第１光路１１とをなす第３角度θ１が、第４角度ａの１／２と実質的に同等となるように（θ１＝ａ／２）構成されている。

これにより、波長選択スイッチ２０Ａにおいて、サファイア結晶３を、光学系の設計の際にほぼ一意に決定されるその傾斜角度によって、入力ビーム１１からの角度に対して異なる最適なサファイア結晶３のＣ軸方向ＡＸＣとなるように構成しているので、複屈折の発生を低減させることができる。即ち、ＰＤＬがシステム使用上の規定を満たす波長選択スイッチの製造を可能とすることができる利点がある。

〔Ｃ２〕ミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の第２の構成例
図１０は、上述の図９に示す波長選択スイッチ２０Ａにおける入力および出力のポートを逆とした構成例である。即ち、この図１１に示す波長選択スイッチ２０Ｂにおいては、第２ポート１０２−１〜１０２−４を入力ポートとし第１ポート１０１を出力ポートとして構成されたものであり、第２ポート１０２−１〜１０２−４から入力された光について、波長毎に第１ポート１０１に選択的に出力させることができる機能をそなえている。

そして、この図１０に示すミラー装置１０Ａのサファイア結晶３においても、図９の場合に倣い、第１ポート１０１および第２ポート１０２の配列方向に対して、前述のφ１およびφ２についてφ１≦φ２となるような傾斜方向で配置されているが、このとき、サファイア結晶３は、Ｃ軸ＡＸＣと出射光路としての第１光路１１とをなす第３角度θ１が、第４角度ａの１／２と実質的に同等となるように（θ１＝ａ／２）構成されている。これにより、上述のＣ１の場合と同様の利点を得ることができる。

〔Ｃ３〕ミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の第３の構成例
図１１は、上述のごとく構成されたミラー装置を適用した波長選択スイッチ２０Ｃの構成例である。ここで、この図１１に示す波長選択スイッチ２０Ｃにおいては、ミラー装置１０Ｂ（図１の符号１０参照）の構成以外については図９に示す波長選択スイッチ２０Ａと同様である。

そして、この図１１に示すミラー装置１０Ｂのサファイア結晶３は、第１ポート１０１および第２ポート１０２の配列方向に対して、前述のφ１およびφ２についてφ１＞φ２となるような傾斜方向で配置されているが、このとき、サファイア結晶３は、第３角度θ１が、上述したようにθ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１となるように構成されている。これにより、上述のＣ１の場合と同様の利点を得ることができる。

〔Ｃ４〕ミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の第４の構成例
図１２は、上述のごとく構成されたミラー装置を適用した波長選択スイッチ２０Ｃの構成例である。ここで、この図１２に示す波長選択スイッチ２０Ｄにおいては、ミラー装置１０Ｂの構成以外については図１０に示す波長選択スイッチ２０Ｂと同様である。そして、この図１２に示すミラー装置１０Ｂは、前述の図１１の場合に倣い、サファイア結晶３は、第１ポート１０１および第２ポート１０２の配列方向に対して、前述のφ１およびφ２についてφ１＞φ２となるような傾斜方向で配置されているが、このとき、サファイア結晶３は、第３角度θ１がθ１＝ａ／２＋Ａ×Δφ１となるように構成されている。これにより、上述のＣ１の場合と同様の利点を得ることができる。

〔Ｃ５〕ミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の変形例の説明
上述の図９〜図１２に示す波長選択スイッチ２０Ａ〜２０Ｄにおいては、分光素子１２０として図１５（ａ），図１５（ｂ）に示す構成態様のもののほか、例えば図１３に示すように、タンデムに配置された複数枚（図１３中においては２枚）の回折格子１２１，１２２で構成することができる。

このように、分光素子１２０を２枚の回折格子をそなえた構成とすることで、波長分散能力が２倍になり、１枚構成の回折格子により構成された場合に比べて、同じ焦点距離の集光レンズを集光光学系１３０としてそなえたとしても、波長ごとに反射される可動ミラー１の配置間隔を、２倍広くすることができるようになり、ＭＥＭＳミラーアレイの製造は容易になる。このとき、従来技術においては、ミラー装置１０としてサファイア結晶３を入出射するときに発生する初期的なＰＤＬの発生量も１枚の回折格子として構成した場合に比べて大きくなると想定されるところ、本実施形態のミラー装置１０としての構成を適用することにより、ＰＤＬ発生を顕著に抑制できることが期待されるものである。

また、図１４に示すように、入出力光学系１１０と分光素子１２０との間に、１個又はタンデム配置された複数個（図１４中においては２個）のプリズム１６１，１６２を介装することとしてもよく、このようにすれば、波長分散方向にのみビームを拡大させて、分光素子１２０の回折効率を上げることができるようになる。図１４は２個のプリズム１６１，１６２を使用したアナモルフイックプリズム対１６０として構成されたものである。このようにプリズム１６１，１６２を使用した場合においても、プリズム１６１，１６２自身で初期的にＰＤＬが発生するためことが想定されるところ、本実施形態のミラー装置１０としての構成を適用することにより、ＰＤＬ発生を顕著に抑制できることが期待されるものである。

〔Ｄ〕その他
上述した本実施形態のほか、請求項記載の本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
たとえば、上述の本実施形態においては、特に波長選択スイッチにミラー装置を適用した場合について説明したが、本発明によれば、これ以外の光装置に適用することを妨げるものではない。

また、複数の第２光路として、第２ポート１０２−１〜１０２−４にそれぞれ結合する４つの光路１２−１〜１２−４をそなえて構成した場合について説明したが、本発明によれば、第２ポート１０２の配置数に応じて、これ以外の数ｎ（ｎは複数）の第２ポートに結合される光路をそなえて構成することとしてもよい。
さらに、上述した実施形態の開示により、当業者であれば本発明の装置を製造することは可能である。

〔Ｅ〕付記
（付記１）
入射光を反射させるとともに前記反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射される一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、単一の第１光路と、該第１光路と同一平面内に、該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするミラー装置であって、
第１角度が第２角度以下となるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材がなす角度としてそれぞれ定義され、
かつ、第３角度が第４角度の１／２と実質的に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義されるとともに、該第４角度は、該結晶部材を透過して、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である前記第１光路および前記一の第２光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、ミラー装置。

（付記２）
入射光を反射させるとともに前記反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射される一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、単一の第１光路と、該第１光路と同一平面内に、該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするミラー装置であって、
第１角度が第２角度よりも大きくなるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材がなす角度として定義され、
かつ、第３角度が、第４角度の１／２と、該可動ミラーへ入射する光と該可動ミラーから出射される光との該結晶部材での光学的厚みの変化の補正値と、の和に実質的に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義され、該第４角度は、該結晶部材を光が透過する前記第１光路および前記一の第２光路であって、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、ミラー装置。

（付記３）
前記補正値は、第５角度に定数を乗算した値であり、ここに前記第５角度は前記第４角度の１／２から前記第１角度を差し引いた値であることを特徴とする、付記２記載のミラー装置。
（付記４）
前記定数は、該結晶部材の複屈折量と該第４角度とから決定されることを特徴とする、付記３記載のミラー装置。

（付記５）
該第１光路を該可動ミラーへの入射光路とし該第２光路を該可動ミラーからの出射光路として構成されたことを特徴とする、付記１又は２記載のミラー装置。
（付記６）
該第２光路を該可動ミラーへの入射光路とし該第１光路を該可動ミラーからの出射光路として構成されたことを特徴とする、付記１又は２記載のミラー装置。

（付記７）
該結晶部材はサファイア結晶であることを特徴とする付記１又は２記載のミラー装置。
（付記８）
単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、
該ミラー装置は、
該分光素子の分光方向に配列されるとともに、該集光光学系からの各光成分について入射光として反射させるとともに前記反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な、前記複数の可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、該集光光学系からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射される一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として該集光光学系に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、該集光光学系および該分光素子を介して該第１ポートに結合する単一の第１光路と、該集光光学系および該分光素子を介して該第２ポートに結合する第２光路であって該第１光路と同一平面内に該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするミラー装置であって、
第１角度が第２角度以下となるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材がなす角度としてそれぞれ定義され、
かつ、第３角度が第４角度の１／２と実質的に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義されるとともに、該第４角度は、該結晶部材を透過して、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である前記第１光路および前記一の第２光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、光装置。

（付記９）
単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、
該ミラー装置は、
該集光光学系からの各光成分について入射光として反射させるとともに前記反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な前記複数の可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、該集光光学系からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射される一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として該集光光学系に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、該集光光学系および該分光素子を介して該第１ポートに結合する単一の第１光路と、該集光光学系および該分光素子を介して該第２ポートに結合する第２光路であって該第１光路と同一平面内に該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするミラー装置であって、
第１角度が第２角度よりも大きくなるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材がなす角度として定義され、
かつ、第３角度が、第４角度の１／２と、該可動ミラーへ入射する光と該可動ミラーから出射される光との該結晶部材での光学的厚みの変化の補正値と、の和に実質的に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義され、該第４角度は、該結晶部材を光が透過する前記第１光路および前記一の第２光路であって、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、光装置。

（付記１０）
該第１光路を該可動ミラーへの入射光路とし該第２光路を該可動ミラーからの出射光路として構成することにより、該第１光路に対応する該第１ポートを入力ポートとし該第２光路に対応する該第２ポートを出力ポートとして、該第１ポートを通じて入力される光について、該複数の可動ミラーの反射面角度の切り替えにより、波長単位に該第２ポートのいずれかへ選択的に切り替え可能とすることを特徴とする、付記８又は９記載の光装置。

（付記１１）
該第２光路を該可動ミラーへの入射光路とし該第１光路を該可動ミラーからの出射光路として構成することにより、該第２光路に対応する該第２ポートを入力ポートとし該第１光路に対応する該第１ポートを出力ポートとして、該複数の第２ポートを通じて入力される光について、該複数の可動ミラーの反射面角度の切り替えにより、波長単位に該第１ポートへ選択的に切り替え可能とすることを特徴とする、付記８又は９記載の光装置。

（付記１２）
該分光素子が、タンデムに配置された複数枚の回折格子で構成されたことを特徴とする、付記８又は９記載の光装置。
（付記１３）
該入出力光学系と該分光素子との間にプリズムが介装されたことを特徴とする、付記８又は９記載の光装置。

（付記１４）
該集光光学系と該ミラー装置との間にλ／４波長板が介装されたことを特徴とする、付記８又は９記載の光装置。

本実施形態にかかるミラー装置を示す図である。本実施形態における複屈折による位相差を導出する式（３）をθｎとθ１の２変数関数とみなし、３次元グラフ化した図である。本実施形態における式（４）のグラフを示す図である。本実施形態における式（５）のグラフを示す図である。本実施形態における式（６）に基づき、０≦θｎ≦ａの範囲での、φ１＜φ２の場合の位相差のグラフを示す図である。本実施形態における式（６）に基づき、０≦θｎ≦ａの範囲での、φ１＞φ２の場合の位相差のグラフを示す図である。本実施形態における式（４）について、θｎの値の変動幅を想定に置き、θｎ＝０とθｎ＝ａの場合でのそれぞれの位相差をθ１の関数としてあらわしたグラフを示す図である。本実施形態における式（４）について、θ１＝ａ／２としてθｎの１変数関数としてあらわしたグラフを示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の構成例を示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の構成例を示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の構成例を示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の構成例を示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の変形例を示す図である。本実施形態にかかるミラー装置を波長選択スイッチに適用した場合の変形例を示す図である。（ａ），（ｂ）はともに一般的な波長選択スイッチとして動作する光装置の概念図を示す図である。波長選択スイッチのクロストークの発生について説明するための図である。波長選択スイッチのクロストークの発生を抑制するための構成について説明するための図である。従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１可動ミラー
２ミラーシステム
３サファイア結晶（結晶部材）
１０，１０Ａ，１０Ｂ，ミラー装置
１１第１光路
１２−１〜１２−４第２光路
２０Ａ〜２０Ｄ，１００波長選択スイッチ
１０１第１ポート
１０２，１０２−１〜１０２−４第２ポート
１１０入出力光学系
１２０分光素子
１２１，１２２回折格子
１３０集光光学系
１４０ミラー装置
１４１可動反射体
１４２ミラーシステム
１４３サファイアガラス
１５０ λ／４波長板
１６０アナモルフィックプリズム対
１６１，１６２プリズム

Claims

入射光を反射させるとともに反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な少なくとも１つの可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射させる一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、単一の第１光路と、該第１光路と同一平面内に、該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするとともに、該第１光路および該複数の第２光路の配列方向を含む面内で、該結晶部材が当該配列方向に対して傾斜されたミラー装置であって、
第１角度が第２角度以下となるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材の透過面に対する垂直方向がなす角度としてそれぞれ定義され、
かつ、第３角度が第４角度の１／２と同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義されるとともに、該第４角度は、該結晶部材を透過して、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である前記第１光路および前記一の第２光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、ミラー装置。
入射光を反射させるとともに反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な少なくとも１つの可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、外部からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射させる一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として外部に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、単一の第１光路と、該第１光路と同一平面内に、該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするとともに、該第１光路および該複数の第２光路の配列方向を含む面内で、該結晶部材が当該配列方向に対して傾斜されたミラー装置であって、
第１角度が第２角度よりも大きくなるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材の透過面に対する垂直方向がなす角度として定義され、
かつ、第３角度が、第４角度の１／２と、第５角度に定数を乗算した値と、の和に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義され、該第４角度は、該結晶部材を光が透過する前記第１光路および前記一の第２光路であって、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路がなす角度として定義され、該第５角度は、前記第４角度の１／２から前記第１角度を差し引いた値として定義されたことを特徴とする、ミラー装置。
前記定数は、該結晶部材の複屈折量と該第４角度とから決定されることを特徴とする、請求項２記載のミラー装置。
単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、
該ミラー装置は、
該分光素子の分光方向に配列されるとともに、該集光光学系からの各光成分について入射光として反射させるとともに反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な、前記複数の可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、該集光光学系からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射させる一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として該集光光学系に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、該集光光学系および該分光素子を介して該第１ポートに結合する単一の第１光路と、該集光光学系および該分光素子を介して該第２ポートに結合する第２光路であって該第１光路と同一平面内に該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするとともに、該第１ポートおよび該複数の第２ポートの配列方向を含む面内で、該結晶部材が当該配列方向に対して傾斜されたミラー装置であって、
第１角度が第２角度以下となるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、前記第１光路および第２光路のうちで、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材の透過面に対する垂直方向がなす角度としてそれぞれ定義され、
かつ、第３角度が第４角度の１／２と同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義されるとともに、該第４角度は、該結晶部材を透過して、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である前記第１光路および前記一の第２光路がなす角度として定義されたことを特徴とする、光装置。
単一の第１ポート、および、該第１ポートと同一平面内に該第１ポートを端に置いて配列される複数の第２ポートをそなえた入出力光学系と、該入出力光学系から入力される光を分光させる分光素子と、該分光素子で分光された各光成分を平行光とする集光光学系と、該集光光学系からの各光成分について反射により偏向させうる複数の可動ミラーを有するミラー装置と、をそなえ、該入出力光学系をなす該第１ポートと該複数の第２ポートとの間を、該分光素子，該集光光学系および該ミラー装置を介した往復光路を通じて、相互にかつ双方向に光結合可能となるように構成された光装置であって、
該ミラー装置は、
該分光素子の分光方向に配列されるとともに、該集光光学系からの各光成分について入射光として反射させるとともに反射光の方向を反射面角度により切り替え可能な前記複数の可動ミラーをそなえてなるミラーシステムと、該ミラーシステムに一体にそなえられ、該集光光学系からの入射光を透過させて該可動ミラーの反射面に入射させる一方、該可動ミラーで反射された光を透過させて出射光として該集光光学系に出射する平板状の結晶部材と、をそなえ、前記反射面角度が切り替えられる該可動ミラーおよび該結晶部材を介することにより、該集光光学系および該分光素子を介して該第１ポートに結合する単一の第１光路と、該集光光学系および該分光素子を介して該第２ポートに結合する第２光路であって該第１光路と同一平面内に該第１光路を端に置いて配列される複数の第２光路と、の間で、双方向に相互に光を結合可能とするとともに、該第１ポートおよび該複数の第２ポートの配列方向を含む面内で、該結晶部材が当該配列方向に対して傾斜されたミラー装置であって、
第１角度が第２角度よりも大きくなるように該結晶部材が配置されるとともに、ここに該第１角度および該第２角度については、それぞれ、前記第１光路および第２光路のうちで該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路である第１光路および一の第２光路に対して、該結晶部材の透過面に対する垂直方向がなす角度として定義され、
かつ、第３角度が、第４角度の１／２と、第５角度に定数を乗算した値と、の和に同等となるように該結晶部材が構成され、ここに該第３角度は、前記第１光路と当該結晶部材をなすＣ軸との角度として定義され、該第４角度は、該結晶部材を光が透過する前記第１光路および前記一の第２光路であって、該可動ミラーの反射面角度の切り替えにより該可動ミラーに対する入射角度及び出射角度が両側に最も大きくなる一対の光路がなす角度として定義され、該第５角度は、前記第４角度の１／２から前記第１角度を差し引いた値として定義されたことを特徴とする、光装置。