JP5991436B2 - 光路制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、光路制御装置に関する。

特許文献１には、波長分割多重システムに用いられる波長選択スイッチが開示されている。この波長選択スイッチは、ファイバポートアレイに配列された複数のファイバポートと、複数のファイバポートと共に作動可能な複数の光学素子とを備える。また、この波長選択スイッチは、分散素子と、スイッチング素子とを備える。分散素子は、少なくとも１つの光信号を複数の波長成分に分離する。スイッチング素子は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーによって構成され、複数の波長成分のうちの選択された１つを、複数のファイバポートのうちの選択された１つにガイドする。特許文献２には、光スイッチが開示されている。この光スイッチは、複数のファイバポートをそれぞれ有する２つのファイバポートアレイを備える。各ファイバポートアレイは、Ｎ個の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポート、または１つの入力ファイバポートとＮ個の出力ファイバポートによって構成されている。２つのファイバポートアレイそれぞれから入力された光は、スイッチング素子の直前に配置されたビーム案内素子によって、２つのＭＥＭＳミラーそれぞれに案内されている。

特開２００９−２７６７４７号公報 特表２０１０−５０９６３９号公報

波長選択スイッチの一形態として、複数の光入出力ポートを二以上のグループに分け、各グループの入出射光に対応する二以上の光偏向部が、例えば分光方向と交差する方向に並べて配置された形態がある（例えば特許文献２を参照）。このような形態が採用されることにより、従来の波長選択スイッチと比較して更に多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能となる。

しかしながら、特許文献２に記載された波長選択スイッチでは、各光偏向部に対して各グループの光を入出射させるために、ビーム案内素子が用いられている。このような構成では、或るグループに属する光のビーム案内素子への入射位置が規定位置からずれた場合に、他のグループに対応する光偏向部に該光の全部又は一部が入射してしまい、グループ間でのクロストークが生じてしまう。

本発明は、光入出力ポートのグループ間でのクロストークを低減することができる光路制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、光路制御装置に関する。この光路制御装置は、第１〜第１３の要素を備える光路制御装置である。第１の要素は、第１の波長多重光を入力する第１の入力ポート、及び第２の波長多重光を入力する第２の入力ポートを含む。第２の要素は、第３及び第４の要素により構成され、第１及び第２の入力ポートから入力された第１及び第２の波長多重光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器である。第３の要素は、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向に並んで配置され、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において第１及び第２の波長多重光を収束する第１及び第２の光パワーエレメントを含む。第４の要素は、第１の方向に直交する第２の方向と波長多重光の伝搬方向とによって張られる平面内において第１及び第２の波長多重光をコリメートする第３の光パワーエレメントを含む。第５の要素は、第２の要素から出射された第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と第２の方向とよって張られる平面内において、第１及び第２の波長多重光それぞれに含まれる各波長の光の伝搬方向を波長に応じて第１の方向に沿った軸周りに回転させることにより、波長で特徴付けられた複数の第１の分光光及び複数の第２の分光光それぞれを生成する第１の分光素子である。第６の要素は、第５の要素から出射された第１及び第２の分光光の伝搬方向と第２の方向とによって張られる平面内において、第１及び第２の分光光のそれぞれを収束すると共に第１及び第２の分光光の伝搬方向を互いに揃える第４の光パワーエレメントを含む。第７の要素は、第６の要素から出射された第１及び第２の分光光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において、第１及び第２の分光光のそれぞれを第１の方向に直交する第３の方向に沿った軸周りに回転させる第１及び第２の光偏向部である。第１及び第２の光偏向部は、第１の方向に並んで設けられている。第８の要素は、第７の要素から出射された第１及び第２の分光光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において、第７の要素から出射された第１及び第２の分光光のそれぞれを波長に応じて第３の方向に直交する第４の方向に沿った軸周りに回転させる第５の光パワーエレメントを含む。第９の要素は、第８の要素から出射された第１及び第２の分光光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において、第１及び第２の分光光それぞれを多重化して第１及び第２の多重化光それぞれを生成する第２の分光素子である。第１０の要素は、第１１及び第１２の要素により構成され、第１及び第２の多重化光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器である。第１１の要素は、第１及び第２の多重化光の伝搬方向と第４の方向とによって張られる平面内において第１及び第２の多重化光を収束する第６及び第７の光パワーエレメントを含む。第１２の要素は、第１及び第２の多重化光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において第１及び第２の多重化光を収束する第８の光パワーエレメントを含む。第１３の要素は、第１０の要素から出射された第１及び第２の多重化光をそれぞれ出力する第１及び第２の出力ポートを含む。第１の要素は、第６の要素の第５の要素側の焦点位置において、第１及び第２の分光光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる第１の平面内での第１及び第２の分光光の伝搬角度が互いに異なるように、第１及び第２の分光光をそれぞれ出射する第１及び第２の光学開口を形成する。第１の平面内において互いに異なる角度で伝搬した第１及び第２の分光光それぞれは、第１及び第２の光偏向部それぞれに対し個別に結合される。

この光路制御装置においては、第１の要素が第１及び第２の入力ポートを含んでおり、第１及び第２の入力ポートは、第１及び第２の波長多重光、すなわち少なくとも２つのグループに属する光をそれぞれ入力する。第１及び第２の波長多重光は、アナモルフィック変換器によって、第１の方向について収束されると共に、第１の方向に直交する第２の方向についてコリメートされる。つまり、第１及び第２の波長多重光のビームスポットは、アナモルフィック変換器によって、第１の方向よりも第２の方向に相対的に大きな扁平状となる。そして、扁平状の第１及び第２の波長多重光は、第１の分光素子によって、波長に応じて第１の方向に沿った軸周りに回転させられ波長で特徴付けられて複数の第１の分光光及び複数の第２の分光光に分光される。その後、第１及び第２の分光光は、それらのビームスポットが第１の方向について拡大されつつ伝搬し、第４の光パワーエレメントによって第２の方向について収束されて第１及び第２の光偏向部にそれぞれ入射する。これにより、第１及び第２の光偏向部に入射する第１及び第２の分光光のスポットサイズは、第２の方向よりも第１の方向に相対的に大きくなる。第１及び第２の光偏向部に入射した第１及び第２の分光光は、第１及び第２の光偏向部によってそれぞれ偏向させられる。その後、偏向された第１及び第２の分光光は、第８〜第１２の要素を介して、第１及び第２の出力ポートからそれぞれ出力される。

ここで、上記光路制御装置の第１の要素は、第１及び第２の光学開口を形成する。第１及び第２の光学開口は、第６の要素の第５の要素側の焦点位置において、第１の平面内での第１及び第２の分光光の伝搬角度が互いに異なるように、第１及び第２の波長多重光をそれぞれ出射する光学的な開口である。そして、第１の平面内において互いに異なる角度で伝搬した第１及び第２の分光光それぞれは、第１及び第２の光偏向部それぞれに対し個別に結合される。このように、上記光路制御装置においては、第１及び第２の分光光の伝搬角度が互いに異なることによって、第１及び第２の光偏向部それぞれに対し第１及び第２の分光光が個別に結合される。従って、例えば特許文献２に記載されたビーム案内素子を用いるような構成と異なり、或るグループに属する分光光の光軸が規定位置から多少ずれたとしても、他のグループに対応する光偏向部への該分光光の入射が殆ど生じない。このように、上記光路制御装置によれば、光入出力ポートのグループ間でのクロストークを低減することができる。

また、上記光路制御装置においては、各分光光の偏向方向（第１の方向）におけるスポットサイズが第２の方向におけるスポットサイズよりも相対的に大きな扁平状の第１及び第２の分光光が第１及び第２の光偏向部にそれぞれ入射されるので、第１及び第２の分光光を精密に効率よく偏向可能である。特に、この光路制御装置においては、そのスポットサイズの変更を、上述したように、第１の分光素子の前段において行う。このため、第１の分光素子の後段に種々の光学部品等を配置することが可能になる等、光学設計の自由度が向上する。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１及び第２の入力ポートが第１の方向に並んで配置されており、第１の要素は、第３の要素の第１の要素側の焦点位置において、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる第２の平面内での第１及び第２の波長多重光の伝搬角度が互いに異なるように、第１及び第２の波長多重光をそれぞれ出射する第３及び第４の光学開口を形成してもよい。この場合、第２の要素によって、第３及び第４の光学開口における第２の平面内での第１及び第２の波長多重光の伝搬角度が、第１及び第２の光学開口における第１の平面内での第１及び第２の分光光の伝搬角度に転写される。従って、第１の要素から出射される第１及び第２の波長多重光の伝搬角度を制御するという簡易な方式により、第１及び第２の光学開口を容易に実現することができる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向における第３及び第４の光学開口と第１及び第２の入力ポートとの間において、第１及び第２の波長多重光の光軸が互いに交差してもよい。この場合、第１及び第２の波長多重光のカップリングが減り、クロストークを効果的に低減することができる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向における第１の要素の焦点位置が、該方向における第２の光パワーエレメントの第１の要素側の焦点位置と一致しており、第１の要素は、第１及び第２の波長多重光を、第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において互いに異なる角度で伝搬させてもよい。このような構成は、例えば第１の要素に含まれる光ファイバの光軸を傾斜させることや、或いは第１の要素に含まれる光パワーエレメントの中心軸線と光ファイバの光軸とを相互にずらす等によって容易に実現され得る。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１の要素が、第１及び第２の光学開口における第１及び第２の分光光のビーム径を調整する第１０の光パワーエレメントを更に含んでもよい。これにより、クロストークを低減するためのパラメータ設計を、第１０の光パワーエレメントを用いて容易に行うことができる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１及び第２の光パワーエレメントが、それぞれ、第１の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含んでもよい。この場合、第１及び第２の波長多重光の光軸とレンズの中心軸線との第１の方向における最大距離をより小さくすることができるので、第１の方向における第１及び第２の波長多重光の収差を低減することが可能となる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第６〜第８の光パワーエレメントが、それぞれ、第４の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含んでもよい。この場合、第１及び第２の多重化光の光軸とレンズの中心軸線との第１の方向における最大距離をより小さくすることができるので、第１の方向における第１及び第２の多重化光の収差を低減することが可能となる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１の光パワーエレメントの光パワーと、第２の光パワーエレメントの光パワーとが互いに等しくてもよい。この場合、光学設計が容易となる。

本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第６の光パワーエレメントの光パワーと、第７の光パワーエレメントの光パワーとが互いに等しくてもよい。この場合、光学設計が容易となる。

本発明の光路制御装置によれば、光入出力ポートのグループ間でのクロストークを低減することができる。

図１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。 図２は、光入力部の構成を拡大して示す側面図である。 図３は、光学開口付近を拡大して示す側面図である。 図４は、光出力部の構成を拡大して示す側面図である。 図５は、第１変形例に係る光路制御装置の構成を示す図である。 図６は、光入力部の構成の変形例を示す図である。 図７は、光入力部の構成の変形例を示す図である。 図８は、光入力部及び光出力部の構成の変形例を示す図である。 図９は、光入力部及び光出力部の構成の変形例を示す図である。

以下、本発明の一側面に係る光路制御装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。図１には、直交座標系Ｓが示されている。図１の（ａ）は、直交座標系ＳのＺ軸方向（光伝搬方向）から見たときの光路制御装置を伝搬する光のビームスポットを示す図である。図１の（ｂ）は、直交座標系ＳのＹ軸方向から見た光路制御装置の側面図である。図１の（ｃ）は、直交座標系ＳのＸ軸方向から見た光路制御装置の側面図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る光路制御装置１００は、光入力部１、アナモルフィック変換器２、分光素子５、光パワーエレメント６、光偏向部７ａ及び７ｂ、並びに光出力部１３を備えている。光入力部１では、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが光路制御装置１００の外部より入力される。光入力部１から入力された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂそれぞれは、アナモルフィック変換器２、分光素子５、及び光パワーエレメント６をこの順に通った後に光偏向部７ａ及び７ｂそれぞれにより偏向（反射）され、光パワーエレメント６、分光素子５、及びアナモルフィック変換器２をこの順に通って光出力部１３から出力される。

なお、ここでの光パワーエレメントとは、例えば球面レンズやシリンドリカルレンズ等の透過型素子や、球面鏡や凹面鏡等の反射型素子であり、少なくとも一方向に光パワーを有する要素である。また光パワーとは、光パワーエレメントを通過する光を収束・コリメートする能力である。ここでは、光パワーエレメントの集光位置が近いほど光パワーが大きい。図１においては、光パワーエレメントを、光パワーを有する面内において凸レンズ状に示しており、光パワーを有しない面内において直線状に示している。

光入力部１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の要素を構成する。図２は、光入力部１の構成を拡大して示す側面図である。なお、図２に示される光入力部１は、無限共役系に基づく構成を有する。光入力部１は、一又は複数の第１の入力ポート１ａと、一又は複数の第２の入力ポート１ｂとを有する。本実施形態では、入力ポート１ａ，１ｂはＹ軸方向（第１の方向）に並んで配列されている。入力ポート１ａは、第１の波長多重光Ｌ１ａを入力する。入力ポート１ｂは、第２の波長多重光Ｌ１ｂを入力する。

入力ポート１ａは、光ファイバ１１ａ、光パワーエレメント１２ａ、及び光パワーエレメント１７ａの一部分１７ｂを含む。波長多重光Ｌ１ａは、光ファイバ１１ａの端面から出射されたのち、光パワーエレメント１２ａによってコリメートされる。その後、波長多重光Ｌ１ａは、光パワーエレメント１７ａの中心軸線から離れた部分１７ｂを通過し、集光されるとともにその光軸の角度がＺ軸に対して−θ°傾斜する。

入力ポート１ｂは、光ファイバ１１ｂ、光パワーエレメント１２ｂ、及び光パワーエレメント１７ａの他の一部分１７ｃを含む。波長多重光Ｌ１ｂは、光ファイバ１１ｂの端面から出射されたのち、光パワーエレメント１２ｂによってコリメートされる。その後、波長多重光Ｌ１ｂは、光パワーエレメント１７ａの中心軸線に対して波長多重光Ｌ１ａとは逆側に離れた部分１７ｃを通過し、集光されるとともにその光軸の角度がＺ軸に対してθ°傾斜する。

光パワーエレメント１７ａによる波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの各集光点は、第３及び第４の光学開口１４ａ，１４ｂにそれぞれ位置する。光学開口１４ａ，１４ｂは、入力ポート１ａ，１ｂによってそれぞれ形成され、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向すなわちＺ軸方向とＹ軸方向（第１の方向）とによって張られるＹＺ平面（第２の平面）内での波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬角度（−θ，θ）が互いに異なるように、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをそれぞれ出射する光学的な開口である。光学開口１４ａ，１４ｂは、後述する光パワーエレメント２１の光入力部１側の焦点位置に形成される。なお、図１及び図２に示される例では光学開口１４ａ，１４ｂが互いに重なっているが、光学開口１４ａ，１４ｂは互いに異なる位置に形成されてもよい。

また、図２に示されるように、本実施形態では光パワーエレメント１２ａ及び１２ｂが一体に形成されており、レンズアレイ１２を構成している。更に、複数の光パワーエレメント１７ａが一体に形成されており、レンズアレイ１７を構成している。光パワーエレメント１２ａ及び１２ｂは互いに分離していてもよく、複数の光パワーエレメント１７ａは互いに分離していてもよい。光パワーエレメント１７ａは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１０の光パワーエレメントに相当する。

一例では、光ファイバ１１ａ，１１ｂの端面と光パワーエレメント１２ａ，１２ｂとの距離は光パワーエレメント１２ａ，１２ｂの焦点距離ｆ_３に等しい。また、一例では、光パワーエレメント１２ａ，１２ｂと光パワーエレメント１７との距離は光パワーエレメント１２ａ，１２ｂの焦点距離ｆ_３と光パワーエレメント１７の焦点距離ｆ_４との和（ｆ_３＋ｆ_４）に等しい。また、光パワーエレメント１７と光学開口１４ａ，１４ｂとの距離は光パワーエレメント１７の焦点距離ｆ_４に等しい。

再び図１を参照する。アナモルフィック変換器２は、光入力部１から入力された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを入射し、それらのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２は、分光素子５の前段において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのＹ軸方向についてのスポットサイズよりもＸ軸方向（第２の方向）についてのスポットサイズが大きくなるように、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の要素を構成する。

アナモルフィック変換器２は、光パワーエレメント２１〜２３を有している。光パワーエレメント２１〜２３は、光入力部１から分光素子５に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２１は、光入力部１から入力されて拡大されながら伝搬する波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを入射し、その波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをコリメートする。前述した光入力部１の光学開口１４ａ，１４ｂと光パワーエレメント２１との距離は、ＹＺ平面内における光パワーエレメント２１の焦点距離ｆ_Ｙ１１と一致する。言い換えれば、光学開口１４ａ，１４ｂは、光パワーエレメント２１の光入力部１側の焦点に位置する。

一方、光パワーエレメント２１は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）においては、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの拡大を変更することなく維持する。つまり、光パワーエレメント２１は、ＹＺ平面内において光パワーを有しており、ＸＺ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２１としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。

光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２１から出射された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを入射し、その波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをコリメートする。前述した光入力部１の光学開口１４ａ，１４ｂと光パワーエレメント２２との距離は、ＸＺ平面内における光パワーエレメント２２の焦点距離ｆ_Ｘ１と一致する。一方、光パワーエレメント２２は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＹ軸方向とよって張られる平面内（ＹＺ平面内）においては、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２２は、ＸＺ平面内おいて光パワーを有しており、ＹＺ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２２としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。

光パワーエレメント２３は、光パワーエレメント２２から出射された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを入射し、その波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを収束する。光パワーエレメント２１と光パワーエレメント２３との距離は、ＹＺ平面内における光パワーエレメント２１の焦点距離ｆ_Ｙ１１と、光パワーエレメント２３の焦点距離ｆ_Ｙ１２との和（ｆ_Ｙ１１＋ｆ_Ｙ１２）と一致する。一方、光パワーエレメント２３は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）においては、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２３は、ＹＺ平面内において光パワーを有しており、ＸＺ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２３としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。

このように、光パワーエレメント２１，２３は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを収束し、光パワーエレメント２２は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをコリメートする。その結果、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、分光素子５の前段において、Ｙ軸方向についてのスポットサイズよりもＸ軸方向についてのスポットサイズが大きくされる。

光パワーエレメント２１，２３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１及び第２の光パワーエレメントに相当し、第３の要素を構成する。光パワーエレメント２２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第３の光パワーエレメントに相当し、第４の要素を構成する。なお、光パワーエレメント２１の光パワーと、光パワーエレメント２３の光パワーとは互いに等しい。また、光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２１と光パワーエレメント２３との共焦点位置に配置されている。

分光素子５は、アナモルフィック変換器２から出射された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＹ軸とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）における光パワーエレメント２３の集光位置に配置されている。且つ、分光素子５は、アナモルフィック変換器２から出射された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）における光パワーエレメント２２の後側焦点に配置されている。分光素子５は、アナモルフィック変換器２から出射された波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸とによって張れる平面内（ＸＺ平面内）において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに含まれる各波長の光の伝搬方向を、波長に応じてＹ軸方向に沿った軸周りに回転させる。これにより、波長多重光Ｌ１ａは波長ごとに分光され、波長で特徴付けられた複数の第１の分光光Ｌ２ａが生成される。同様に、波長多重光Ｌ１ｂは波長ごとに分光され、波長で特徴付けられた複数の第２の分光光Ｌ２ｂが生成される。つまり、分光素子５は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをＸ軸方向に沿ってそれぞれ複数の分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに分光して出射する。分光素子５は、光パワーエレメント２２に対して光パワーエレメント２２の焦点距離ｆ_Ｘ１を隔てており、光パワーエレメント２３に対して光パワーエレメント２３の焦点距離ｆ_Ｙ１２を隔てている。なお、図１（ｂ）には、分光光Ｌ２ａ又はＬ２ｂとして、互いに異なる波長をそれぞれ有する３つの分光光が示されているが、図１（ｃ）には、そのうち一つの分光光のみが代表して示されている。分光素子５としては、例えば回折格子等が用いられる。分光素子５は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の分光素子に相当し、第５の要素を構成する。

光パワーエレメント６は、分光素子５から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれを収束すると共に、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向を互いに揃える。一方、光パワーエレメント６は、分光素子５から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、拡大しつつ伝搬する分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれをコリメートする。これにより、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれのビームスポットは、光偏向部７ａ及び７ｂ上においてＸ軸方向よりもＹ軸方向について相対的に大きな扁平状を呈することとなる。このように、光パワーエレメント６は、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内の両方において光パワーを有する。光パワーエレメント６としては、例えば球面レンズ等を用いることができる。光パワーエレメント６は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第４の光パワーエレメントに相当し、第６の要素を構成する。

光パワーエレメント６の分光素子５側の焦点位置では、第１の光学開口６１ａと、第２の光学開口６１ｂとが形成されている。図３は、光学開口６１ａ，６１ｂ付近を拡大して示す側面図である。光学開口６１ａ，６１ｂは、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸とによって張られるＸＺ平面（第１の平面）内において、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬角度（θ，−θ）が互いに異なるように、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂをそれぞれ出射する光学的な開口である。なお、本実施形態では、分光素子５と光パワーエレメント６との距離が光パワーエレメント６の焦点距離ｆ_２と一致しているため、光学開口６１ａ，６１ｂは分光素子５と重なっている。また、光学開口６１ａ，６１ｂは、光パワーエレメント２３の分光素子５側の焦点に位置しており、光パワーエレメント２３による波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの集光点となっている。なお、図１に示される例では光学開口６１ａ，６１ｂが互いに重なっているが、光学開口６１ａ，６１ｂは互いに別の位置に形成されてもよい。また、光学開口６１ａ，６１ｂにおける分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのビーム径は、光入力部１の光パワーエレメント１７によって容易に調整され得る。

前述したように、入力ポート１ａ，１ｂは光学開口１４ａ，１４ｂを形成しており、光学開口１４ａ，１４ｂの後段にアナモルフィック変換器２が設けられている。この場合、アナモルフィック変換器２によって、光学開口１４ａ，１４ｂにおけるＹＺ平面（第２の平面）内での波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬角度（−θ，θ）が、光学開口６１ａ，６１ｂにおけるＹＺ平面（第１の平面）内での分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬角度（θ，−θ）に反転しつつ転写される。従って、光学開口６１ａ，６１ｂは、入力ポート１ａ，１ｂによってそれぞれ形成されたものであるといえる。

光偏向部７ａ及び７ｂは、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）における分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの集光位置に配置される。言い換えれば、光偏向部７ａ及び７ｂは、光パワーエレメント６に対し、光パワーエレメント６の焦点距離ｆ_２を隔てて配置される。また、光偏向部７ａ及び７ｂは、Ｘ軸方向に並んで配置されている。光パワーエレメント６から出射された複数の分光光Ｌ２ａは光偏向部７ａに入射し、光パワーエレメント６から出射された複数の分光光Ｌ２ｂは光偏向部７ｂに入射する。

光偏向部７ａ及び７ｂに向かう分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、前述したように、光学開口６１ａ，６１ｂにおいてそれらの伝搬角度（−θ，θ）が互いに異なるものとされている。従って、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂそれぞれは、光パワーエレメント６において互いに異なる位置を通過し、光偏向部７ａ，７ｂそれぞれに対して個別に結合される。

光偏向部７ａ及び７ｂは、ピクセル化されてＹ軸方向に配列された複数の光偏向要素素子（画素）を有する。光偏向部７ａは、光パワーエレメント６から出射された複数の分光光Ｌ２ａのそれぞれを独立して変調する。同様に、光偏向部７ｂは、光パワーエレメント６から出射された複数の分光光Ｌ２ｂのそれぞれを独立して変調する。これにより、光偏向部７ａ及び７ｂは、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂをＹ軸方向に直交するＸ軸方向（第３の方向）に沿った軸周りに回転させる。一例では、光偏向部７ａ及び７ｂは、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの入射方向と略反対の方向に分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを反射するとともに、反射後の出射角を制御することによって分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを偏向する。

なお、光偏向部７ａ及び７ｂにおいて、画素は２次元アレイ状に配列されるが、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの偏向に寄与する画素（光偏向要素素子）は、その中でもＹ軸方向に配列されたものである。光偏向部７ａ及び７ｂとしては、例えば、ＬＣＯＳやＤＭＤ（Digiral
Micromirror Device）等を用いることができる。また、光偏向部７ａ及び７ｂは、一つの光偏向素子に含まれる別個の偏向領域であってもよく、それぞれ独立した２つの光偏向素子によって実現されてもよい。光偏向部７ａ及び７ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第７の要素を構成する。

光偏向部７ａ及び７ｂによって偏向されて出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、光パワーエレメント６、分光素子５、及びアナモルフィック変換器２をこの順に通って光出力部１３から出力される。光パワーエレメント６は、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれを、その波長に応じてＸ軸方向に直交するＹ軸方向（第４の方向）に沿った軸周りに回転させる。これにより、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれが、Ｘ軸方向について、分光素子５の所定の位置に集められる。

一方、光パワーエレメント６は、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれを収束する。これにより、光偏向部７ａ及び７ｂから出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂそれぞれが、Ｙ軸方向について、分光素子５上及び光学開口６１ｃ，６１ｄそれぞれに集光される。光パワーエレメント６は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第５の光パワーエレメントに相当し、第８の要素を構成する。

分光素子５は、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２ａの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、複数の分光光Ｌ２ａのうち任意の分光光Ｌ２ａを多重化して多重化光Ｌ３ａを生成する。つまり、分光素子５は、一つの光出力ポート（後述）から出力させる任意の二以上の分光光Ｌ２ａ同士を合波して多重化光Ｌ３ａを生成する。同様に、分光素子５は、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、複数の分光光Ｌ２ｂのうち任意の分光光Ｌ２ｂを多重化して多重化光Ｌ３ｂを生成する。つまり、分光素子５は、別の光出力ポートから出力させる任意の二以上の分光光Ｌ２ｂ同士を合波して多重化光Ｌ３ｂを生成する。分光素子５は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の分光素子に相当し、第９の要素を構成する。

アナモルフィック変換器２は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを入射し、そのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２は、分光素子５と光出力部１３との間において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂのＹ軸方向についてのスポットサイズとＸ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなるように、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂのビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１０の要素を構成する。

アナモルフィック変換器２は、上述したように、光パワーエレメント２３，２２，２１を有しており、光パワーエレメント２３，２２，２１は、分光素子５から光出力部１３に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２３は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂをコリメートする。一方、光パワーエレメント２３は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂのコリメートを維持する。

光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２３から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂとＸ軸方向とによって張られる平面内において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを収束する。一方、光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２３から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂのコリメートを維持する。

光パワーエレメント２１は、光パワーエレメント２２から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを収束する。一方、光パワーエレメント２１は、光パワーエレメント２２から出射された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの収束を維持する。

このように、光パワーエレメント２３，２１は、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを収束し、光パワーエレメント２２は、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを収束する。その結果、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂは、光出力部１３の前段において、Ｙ軸方向についてのスポットサイズとＸ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなる。このようにアナモルフィック変換器２によってビームスポットのアスペクト比が変換された多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂは、光出力部１３に達する。

光パワーエレメント２３，２１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第６及び第７の光パワーエレメントに相当し、第１１の要素を構成する。光パワーエレメント２２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第８の光パワーエレメントに相当し、第１２の要素を構成する。

光出力部１３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１３の要素を構成する。図４は、光出力部１３の構成を拡大して示す側面図である。光出力部１３は、一又は複数の第１の出力ポート１３ａと、一又は複数の第２の出力ポート１３ｂとを有する。本実施形態では、出力ポート１３ａ，１３ｂは入力ポート１ａ，１ｂと共にＹ軸方向（第１の方向）に並んで配列されている。出力ポート１３ａは、多重化光Ｌ３ａを光路制御装置１００の外部へ出力する。出力ポート１３ｂは、多重化光Ｌ３ｂを光路制御装置１００の外部へ出力する。

出力ポート１３ａは、光ファイバ１１ｃ、光パワーエレメント１２ｃ、及び光パワーエレメント１７ｄの一部分１７ｅを含む。多重化光Ｌ３ａは、光パワーエレメント１７ｄの中心軸線から離れた部分１７ｅを通過し、コリメートされるとともにその光軸の角度がＺ軸に対してθ°変化する。これにより、Ｚ軸に対する多重化光Ｌ３ａの伝搬角度が０°に戻る。その後、多重化光Ｌ３ａは、光パワーエレメント１２ｃによって集光され、光ファイバ１１ｃの端面に入射する。

出力ポート１３ｂは、光ファイバ１１ｄ、光パワーエレメント１２ｄ、及び光パワーエレメント１７ｄの一部分１７ｆを含む。多重化光Ｌ３ａは、光パワーエレメント１７ｄの中心軸線から離れた部分１７ｆを通過し、コリメートされるとともにその光軸の角度がＺ軸に対して−θ°変化する。これにより、Ｚ軸に対する多重化光Ｌ３ｂの伝搬角度が０°に戻る。その後、多重化光Ｌ３ｂは、光パワーエレメント１２ｄによって集光され、光ファイバ１１ｄの端面に入射する。

なお、光パワーエレメント２１を通過した多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの各集光点は、光学開口１４ｃ，１４ｄにそれぞれ位置する。光学開口１４ｃ，１４ｄにおいても、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向すなわちＺ軸方向とＹ軸方向（第１の方向）とによって張られるＹＺ平面（第２の平面）内での多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬角度は互いに異なる。光学開口１４ｃ，１４ｄは、光パワーエレメント１２ｃ，１２ｄの光パワーエレメント２１側の焦点位置に形成される。なお、図４に示される例では光学開口１４ｃ，１４ｄが互いに異なる位置に形成されているが、光学開口１４ｃ，１４ｄは互いに重なっていてもよい。

また、本実施形態の光パワーエレメント１２ｃ及び１２ｄは、光入力部１の光パワーエレメント１２ａ及び１２ｂと一体に形成されており、レンズアレイ１２を構成している。更に、光パワーエレメント１７ｄは光入力部１の光パワーエレメント１７ａと一体に形成されており、レンズアレイ１７を構成している。但し、光パワーエレメント１２ｃ，１２ｄ及び光パワーエレメント１７ｄは、それぞれ個別に分離されていてもよい。

以上説明したように、光路制御装置１００では、光入力部１が２つの入力ポート１ａ及び１ｂを含んでおり、入力ポート１ａ及び１ｂは、波長多重光Ｌ１ａ及びＬ１ｂ、すなわち２つのグループに属する波長多重光をそれぞれ入力する。波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、アナモルフィック変換器２によって、Ｙ軸方向について収束されると共に、Ｘ軸方向についてコリメートされる。つまり、光入力部１からの波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのビームスポットが、アナモルフィック変換器２によって、Ｙ軸方向よりもＸ軸方向に相対的に大きな扁平状となる。そして、アナモルフィック変換器２から出射された扁平状の波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが、分光素子５によって、波長に応じてＹ軸方向に沿った軸周りに回転させられ波長で特徴付けられて複数の分光光Ｌ２ａ及び複数の分光光Ｌ２ｂにそれぞれ分光される。

その後、各分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、それらのビームスポットがＹ軸方向について拡大されつつ伝搬し、光パワーエレメント６によってＸ軸方向について収束されて光偏向部７ａ及び７ｂにそれぞれ入射する。これにより、光偏向部７ａ及び７ｂに入射する分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのスポットサイズが、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に相対的に大きくなり、アスペクト比が逆転される。光偏向部７ａ及び７ｂにそれぞれ入射した分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、光偏向部７ａ及び７ｂによってそれぞれ偏向させられる。

このように、光路制御装置１００においては、光を偏向するための光偏向要素素子の配列方向（Ｙ軸方向）におけるスポットサイズが相対的に大きな扁平状の分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂが光偏向部７ａ及び７ｂに入射する。従って、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを精密に効率よく偏向可能である。特に、本実施形態では、そのスポットサイズの変換を、分光素子５の前段において行う。これにより、分光素子５の後段に種々の光学部品等を配置することが可能になる等、光学設計の自由度が向上する。

また、本実施形態の光入力部１は、ＸＺ平面（第１の平面）内での分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬角度が互いに異なるように、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂをそれぞれ出射する光学開口６１ａ，６１ｂを形成する。そして、ＸＺ平面内において互いに異なる角度（−θ，θ）で伝搬した分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂそれぞれは、光偏向部７ａ，７ｂそれぞれに対し個別に結合される。このように、本実施形態においては、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬角度が互いに異なることによって、光偏向部７ａ，７ｂそれぞれに対し分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂが個別に結合される。従って、例えば特許文献２に記載されたビーム案内素子を用いるような構成と異なり、或るグループに属する分光光（例えば分光光Ｌ２ａ）の光軸が規定位置から多少ずれたとしても、他のグループに対応する光偏向部（例えば光偏向部７ｂ）への該分光光の入射が殆ど生じない。このように、本実施形態の光路制御装置１００によれば、光入出力ポートのグループ間でのクロストークを低減することができる。

また、図２に示されるように、本実施形態では入力ポート１ａ，１ｂがＸ軸方向に並んで配置されている。このような場合、光入力部１は、光パワーエレメント２１の光入力部１側の焦点位置において、ＸＺ平面（第２の平面）内での波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬角度が互いに異なるように、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂをそれぞれ出射する光学開口１４ａ，１４ｂを形成してもよい。この場合、アナモルフィック変換器２によって、光学開口１４ａ，１４ｂにおける第２の平面内での波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬角度（−θ，θ）が、光学開口６１ａ，６１ｂにおける第１の平面内での分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬角度（θ，−θ）に反転しつつ転写される。従って、本実施形態によれば、光入力部１から出射される波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬角度を制御するという簡易な方式により、光学開口６１ａ，６１ｂを容易に実現することができる。

また、図１（ｃ）に示されるように、本実施形態では、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向における光学開口１４ａ，１４ｂと入力ポート１ａ，１ｂとの間において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの光軸が互いに交差してもよい。この場合、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのカップリングが減り、クロストークを効果的に低減することができる。

また、図１（ｃ）に示されるように、本実施形態では、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向における光入力部１の焦点位置が、該方向における光パワーエレメント２１の光入力部１側の焦点位置と一致しており、光入力部１は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られるＸＺ平面内において互いに異なる角度（−θ，θ）で伝搬させてもよい。このような構成は、例えば光入力部１に含まれる光ファイバ１１ａ，１１ｂの光軸を傾斜させることや、或いは図２に示されるように、光入力部１に含まれる光パワーエレメント１７の中心軸線と光ファイバ１１ａ，１１ｂの光軸とを相互にずらす等によって容易に実現され得る。

また、図１（ｃ）に示されるように、本実施形態では、光入力部１が、光学開口６１ａ，６１ｂにおける分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのビーム径を調整する光パワーエレメント１７を含んでいる。これにより、クロストークを低減するためのパラメータ設計を、光パワーエレメント１７を用いて容易に行うことができる。

なお、本実施形態の光路制御装置１００では、光パワーエレメント６として、例えば分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内（ＸＺ平面内）において光パワーを有するが、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内（ＹＺ平面内）において光パワーを有しない光パワーエレメント（例えばシリンドリカルレンズ等）が設けられても良い。

この場合、分光素子５から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＸ軸方向とによって張られる平面内において、光パワーエレメント６は、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれを収束すると共に分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向を互いに揃える。対照的に、分光素子５から出射された分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの伝搬方向とＹ軸方向とによって張られる平面内において、光パワーエレメント６は、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの拡大を維持する。つまり、光パワーエレメント６は、Ｘ軸方向にのみ分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれを収束すると共に、少なくとも光偏向部７ａ及び７ｂ上における分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのＹ軸方向についてのスポットサイズを拡大する。このため、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのそれぞれのビームスポットのアスペクト比がより拡大されるので、光偏向部７ａ及び７ｂにおいてより多くの光偏向要素素子を分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの偏向に寄与させることが可能となる。よって、この場合には、分光光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂをより効率よく偏向することが可能となる。

また、本実施形態の光路制御装置１００では、光パワーエレメント２１の光パワーと、光パワーエレメント２３の光パワーとが互いに等しい。これにより、光学設計が容易となる。

（第１変形例）
図５は、上記第１実施形態の第１変形例に係る光路制御装置の構成を示す図である。図５には、直交座標系Ｓが示されている。図５の（ａ）は、直交座標系ＳのＺ軸方向（光伝搬方向）から見たときの光路制御装置を伝搬する光のビームスポットを示す図である。図５の（ｂ）は、直交座標系ＳのＹ軸方向から見た光路制御装置の側面図である。図５の（ｃ）は、直交座標系ＳのＸ軸方向から見た光路制御装置の側面図である。

本変形例と第１実施形態との相違点は、第３の要素を構成する第１及び第２の光パワーエレメント、並びに第１１の要素を構成する第６及び第７の光パワーエレメントの構成である。本変形例では、第１実施形態のアナモルフィック変換器２に代えてアナモルフィック変換器２Ｂが設けられる。アナモルフィック変換器２Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の要素及び第１０の要素を構成する。アナモルフィック変換器２Ｂは、光パワーエレメント２４〜２６を有している。光パワーエレメント２４〜２６は、光入力部１から分光素子５に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２４，２６は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに対しては、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１及び第２の光パワーエレメントに相当し、第３の要素を構成する。また、光パワーエレメント２４，２６は、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂに対しては、本発明の一側面に係る光路制御装置の第６及び第７の光パワーエレメントに相当し、第１１の要素を構成する。光パワーエレメント２５は、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに対しては、本発明の一側面に係る光路制御装置の第３の光パワーエレメントに相当し、第４の要素を構成する。また、光パワーエレメント２５は、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂに対しては、本発明の一側面に係る光路制御装置の第８の光パワーエレメントに相当し、第１２の要素を構成する。

光パワーエレメント２４〜２６それぞれは、第１実施形態の光パワーエレメント２１〜２３それぞれと同様の機能を有し、光入力部１及び光出力部１３、並びに分光素子５に対して光パワーエレメント２１〜２３それぞれと同様の相対位置関係を有する。但し、光パワーエレメント２４及び２６は、Ｙ軸方向に沿って分割されて配列された複数のレンズ（例えばレンズ２４ａ，２４ｂ及びレンズ２６ａ，２６ｂ）を含む。こののように、複数に分割したレンズ２４ａ，２４ｂ及びレンズ２６ａ，２６ｂを用いれば、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの各光軸とレンズの中心軸線とのＸ軸方向における最大距離をより小さくすることができるので、Ｘ軸方向における波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの収差を低減することが可能となる。

（第２変形例）
図６及び図７は、光入力部の構成の変形例を示す図である。図６に示される光入力部３１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の要素を構成し、単位共役系に基づく構成を有する。光入力部３１は、一又は複数の第１の入力ポート１ｃと、一又は複数の第２の入力ポート１ｄとを有する。入力ポート１ｃ，１ｄはＹ軸方向（第１の方向）に並んで配列されている。入力ポート１ｃは、第１の波長多重光Ｌ１ａを入力する。入力ポート１ｄは、第２の波長多重光Ｌ１ｂを入力する。

入力ポート１ｃは、光ファイバ１１ａ及び光パワーエレメント１５ａの一部分１５ｂを含む。波長多重光Ｌ１ａは、光ファイバ１１ａの端面から出射されたのち、光パワーエレメント１５ａの中心軸線から離れた部分１５ｂを通過し、集光されるとともにその光軸の角度がＺ軸に対して−θ°傾斜する。入力ポート１ｄは、光ファイバ１１ｄ及び光パワーエレメント１５ａの他の一部分１５ｃを含む。波長多重光Ｌ１ｂは、光ファイバ１１ｂの端面から出射されたのち、光パワーエレメント１５ａの中心軸線に対して波長多重光Ｌ１ａとは逆側に離れた部分１５ｃを通過し、集光されるとともにその光軸の角度がＺ軸に対してθ°傾斜する。本実施形態では、複数の光パワーエレメント１５ａが一体に形成されており、レンズアレイ１５を構成している。なお、複数の光パワーエレメント１５ａは互いに分離していてもよい。

図７は、図６に示された光入力部３１の、ガウス光学・無限共役系に基づく配置例を示す図である。図７に示される例では、光ファイバ１１ａと光パワーエレメント１５ａとの距離が光パワーエレメント１５ａの焦点距離ｆ_５と一致しており、光パワーエレメント１５ａと光学開口１４ａ，１４ｂとの距離もまた光パワーエレメント１５ａの焦点距離ｆ_５と一致している。

光入力部は、本変形例のような構成を有する場合であっても、図１に示された光学開口６１ａ，６１ｂを好適に形成することができる。また、光出力部は、光入力部３１と同様の構成を有することができる。

また、図６に示された例では、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向における光学開口１４ａ，１４ｂと入力ポート１ｃ，１ｄとの間において、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの光軸が互いに交差している。この場合、波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのカップリングが減り、クロストークを効果的に低減することができる。

（第３変形例）
図８及び図９は、光入力部及び光出力部の構成の変形例を示す図である。図８に示される光入力部３２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の要素を構成し、一又は複数の第１の入力ポート１ｅと、一又は複数の第２の入力ポート１ｆとを有する。入力ポート１ｅ，１ｆはＹ軸方向（第１の方向）に並んで配列されている。入力ポート１ｅは、第１の波長多重光Ｌ１ａを入力する。入力ポート１ｆは、第２の波長多重光Ｌ１ｂを入力する。

また、図８に示される光出力部３３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１３の要素を構成し、一又は複数の第１の出力ポート１３ｅと、一又は複数の第２の出力ポート１３ｆとを有する。出力ポート１３ｅ，１３ｆは、入力ポート１ｅ，１ｆと共にＹ軸方向（第１の方向）に並んで配列されている。出力ポート１３ｅは、第１の多重化光Ｌ３ａを出力する。出力ポート１３ｆは、第２の多重化光Ｌ３ｂを出力する。

本変形例の入力ポート１ｅは、光ファイバ１１ｅ及び光パワーエレメント１２ａを含む。但し、第１実施形態と異なり光ファイバ１１ｅの光軸がＺ軸に対して傾斜している。これにより、波長多重光Ｌ１ａは、光ファイバ１１ｅの端面から伝搬角度θ°でもって出射される。波長多重光Ｌ１ａは、光ファイバ１１ｅの端面から出射されたのち、伝搬角度を維持しながら、光パワーエレメント１２ａによって集光される。また、入力ポート１ｆは、光ファイバ１１ｆ及び光パワーエレメント１２ｂを含む。光ファイバ１１ｆの光軸は、Ｚ軸に対して光ファイバ１１ｅとは逆向きに傾斜している。これにより、波長多重光Ｌ１ｂは、光ファイバ１１ｆの端面から伝搬角度−θ°でもって出射される。波長多重光Ｌ１ｂは、光ファイバ１１ｆの端面から出射されたのち、伝搬角度を維持しながら、光パワーエレメント１２ｂによって集光される。

本変形例の出力ポート１３ｅは、光ファイバ１１ｇ及び光パワーエレメント１２ｃを含む。光ファイバ１１ｇの光軸は、入力ポート１ｅの光ファイバ１１ｅと同様に、Ｚ軸に対して傾斜している。これにより、伝搬角度−θ°でもって伝搬する多重化光Ｌ３ａは、光パワーエレメント１２ｃによって集光されたのち、光ファイバ１１ｇの端面に好適に入射することができる。また、出力ポート１３ｆは、光ファイバ１１ｈ及び光パワーエレメント１２ｄを含む。光ファイバ１１ｈの光軸は、入力ポート１ｆの光ファイバ１１ｆと同様に、光ファイバ１１ｇとは逆向きにＺ軸に対して傾斜している。これにより、伝搬角度θ°でもって伝搬する多重化光Ｌ３ｂは、光パワーエレメント１２ｄによって集光されたのち、光ファイバ１１ｈの端面に好適に入射することができる。

図９に示される光入力部３４は、一又は複数の第１の入力ポート１ｇと、一又は複数の第２の入力ポート１ｈとを有する。そして、図８に示された構成と同様に、第１の入力ポート１ｇは光ファイバ１１ｅ及び光パワーエレメント１２ａを含み、第２の入力ポート１ｈは光ファイバ１１ｆ及び光パワーエレメント１２ｂを含む。但し、光入力部３４では、光ファイバ１１ｅ，１１ｆの各光軸と、光パワーエレメント１２ａ，１２ｂの各光軸とが互いにずれており、光パワーエレメント１２ａ，１２ｂにおいて波長多重光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの伝搬方向の傾斜の向きが反転される。これにより、波長多重光Ｌ１ａは伝搬角度−θ°でもって伝搬し、波長多重光Ｌ１ｂは伝搬角度θ°でもって伝搬する。

図９に示される光出力部３５は、一又は複数の第１の出力ポート１３ｇと、一又は複数の第２の出力ポート１３ｈとを有する。そして、図８に示された構成と同様に、第１の出力ポート１３ｇは光ファイバ１１ｇ及び光パワーエレメント１２ｃを含み、第２の出力ポート１３ｈは光ファイバ１１ｈ及び光パワーエレメント１２ｄを含む。但し、光出力部３５では、光パワーエレメント１２ｃ，１２ｄに入射する多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの各光軸と、光パワーエレメント１２ｃ，１２ｄの各光軸とが互いにずれており、多重化光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの伝搬方向の傾斜の向きが反転された後に光ファイバ１１ｇ，１１ｈに入射する。

なお、本変形例では、光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの端面の法線が、光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの光軸（すなわち光ファイバ１１ｅ〜１１ｈのコアの中心軸線）に対してＸ軸方向に傾斜している。言い換えれば、光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの端面が、当該光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの光軸に垂直な平面に対してＸ軸方向に傾斜している。したがって、光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの入出射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ３ａ及びＬ３ｂの光軸は、当該光ファイバ１１ｅ〜１１ｈの光軸に対し、ＸＺ平面内において或る屈折角を有する。

以上の実施形態は、本発明の一側面に係る光路制御装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明の一側面に係る光路制御装置は、上述した光路制御装置１００に限定されるものではなく、各請求項の要旨を変更しない範囲において、光路制御装置１００を任意に変形したものとすることができる。

さらに、光路制御装置１００においては、光入力部１から光偏向部７ａ及び７ｂに向かう光路（往路）上の各要素と、光偏向部７ａ及び７ｂから光出力部１３に向かう光路（復路）上の各要素とに同一の光学系を用いる場合について説明したが、本発明の一側面に係る光路制御装置はこれに限定されない。

光入出力ポートのグループ間でのクロストークを低減することができる光路制御装置として利用可能である。

１００…光路制御装置、１…光入力部（第１の要素）、２，２Ｂ…アナモルフィック変換器（第２の要素）、５…分光素子（第１及び第２の分光素子、第５及び第９の要素）、６…光パワーエレメント（第４及び第５の光パワーエレメント、第６の要素）、７ａ，７ｂ…光偏向部（第７の要素）、１３…光出力部（第１３の要素）、２１，２４…光パワーエレメント（第１及び第６の光パワーエレメント、第３及び第１１の要素）、２２，２５…光パワーエレメント（第３及び第８の光パワーエレメント、第４及び第１２の要素）、２３，２６…光パワーエレメント（第２及び第７の光パワーエレメント、第３及び第１１の要素）。

Claims (9)

1. 第１〜第１３の要素を備える光路制御装置であって、
   前記第１の要素は、第１の波長多重光を入力する第１の入力ポート、及び第２の波長多重光を入力する第２の入力ポートを含み、
   前記第２の要素は、前記第３及び第４の要素により構成され、前記第１及び第２の入力ポートから入力された前記第１及び第２の波長多重光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、
   前記第３の要素は、前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向に並んで配置され、前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において前記第１及び第２の波長多重光を収束する第１及び第２の光パワーエレメントを含み、
   前記第４の要素は、前記第１の方向に直交する第２の方向と前記波長多重光の伝搬方向とによって張られる平面内において前記第１及び第２の波長多重光をコリメートする第３の光パワーエレメントを含み、
   前記第５の要素は、前記第２の要素から出射された前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と前記第２の方向とよって張られる平面内において、前記第１及び第２の波長多重光それぞれに含まれる各波長の光の伝搬方向を波長に応じて前記第１の方向に沿った軸周りに回転させることにより、波長で特徴付けられた複数の第１の分光光及び複数の第２の分光光それぞれを生成する第１の分光素子であり、
   前記第６の要素は、前記第５の要素から出射された前記第１及び第２の分光光の伝搬方向と前記第２の方向とによって張られる平面内において、前記第１及び第２の分光光のそれぞれを収束すると共に前記第１及び第２の分光光の伝搬方向を互いに揃える第４の光パワーエレメントを含み、
   前記第７の要素は、前記第６の要素から出射された前記第１及び第２の分光光の伝搬方向と前記第１の方向とによって張られる平面内において、前記第１及び第２の分光光のそれぞれを前記第１の方向に直交する第３の方向に沿った軸周りに回転させる第１及び第２の光偏向部であり、前記第１及び第２の光偏向部が前記第１の方向に並んで設けられており、
   前記第８の要素は、前記第７の要素から出射された前記第１及び第２の分光光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において、前記第７の要素から出射された前記第１及び第２の分光光のそれぞれを波長に応じて前記第３の方向に直交する第４の方向に沿った軸周りに回転させる第５の光パワーエレメントを含み、
   前記第９の要素は、前記第８の要素から出射された前記第１及び第２の分光光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において、前記第１及び第２の分光光それぞれを多重化して第１及び第２の多重化光それぞれを生成する第２の分光素子であり、
   前記第１０の要素は、前記第１１及び第１２の要素により構成され、前記第１及び第２の多重化光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、
   前記第１１の要素は、前記第１及び第２の多重化光の伝搬方向と第４の方向とによって張られる平面内において前記第１及び第２の多重化光を収束する第６及び第７の光パワーエレメントを含み、
   前記第１２の要素は、前記第１及び第２の多重化光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において前記第１及び第２の多重化光を収束する第８の光パワーエレメントを含み、
   前記第１３の要素は、前記第１０の要素から出射された前記第１及び第２の多重化光をそれぞれ出力する第１及び第２の出力ポートを含み、
   前記第１の要素は、前記第６の要素の前記第５の要素側の焦点位置において、前記第１及び第２の分光光の伝搬方向と前記第１の方向とによって張られる第１の平面内での前記第１及び第２の分光光の伝搬角度が互いに異なるように、前記第１及び第２の分光光をそれぞれ出射する第１及び第２の光学開口を形成し、
   前記第１の平面内において互いに異なる角度で伝搬した前記第１及び第２の分光光それぞれは、前記第１及び第２の光偏向部それぞれに対し個別に結合される、光路制御装置。
2. 前記第１及び第２の入力ポートが前記第１の方向に並んで配置されており、
   前記第１の要素は、前記第３の要素の前記第１の要素側の焦点位置において、前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と前記第１の方向とによって張られる第２の平面内での前記第１及び第２の波長多重光の伝搬角度が互いに異なるように、前記第１及び第２の波長多重光をそれぞれ出射する第３及び第４の光学開口を形成する、請求項１に記載の光路制御装置。
3. 前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向における前記第３及び第４の光学開口と前記第１及び第２の入力ポートとの間において、前記第１及び第２の波長多重光の光軸が互いに交差する、請求項２に記載の光路制御装置。
4. 前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向における前記第１の要素の焦点位置が、該方向における前記第２の光パワーエレメントの前記第１の要素側の焦点位置と一致しており、
   前記第１の要素は、前記第１及び第２の波長多重光を、前記第１及び第２の波長多重光の伝搬方向と前記第１の方向とによって張られる平面内において互いに異なる角度で伝搬させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光路制御装置。
5. 前記第１の要素が、前記第１及び第２の光学開口における前記第１及び第２の分光光のビーム径を調整する第１０の光パワーエレメントを更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光路制御装置。
6. 前記第１及び第２の光パワーエレメントは、それぞれ、前記第１の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光路制御装置。
7. 前記第６〜第８の光パワーエレメントは、それぞれ、前記第４の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光路制御装置。
8. 前記第１の光パワーエレメントの光パワーと、第２の光パワーエレメントの光パワーとが互いに等しい、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光路制御装置。
9. 前記第６の光パワーエレメントの光パワーと、前記第７の光パワーエレメントの光パワーとが互いに等しい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光路制御装置。

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