JP6162680B2 - 光信号選択装置および光信号選択装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光信号選択装置および光信号選択装置の制御方法に関するものである。

光波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式の通信は、１本の光ファイバケーブルに複数の光信号を同時に伝送することができるので、高速かつ大容量の情報通信手段として有用である。

ところが、光波長分割多重方式を利用した光ネットワークであっても、経路の切換えの際に光信号を電気信号に変換した場合、この経路の切換えがボトルネックとなってしまい、光ネットワークのメリットを十分に享受することができない。そこで、光信号を電気信号に変換せずに経路の切換えを行う光信号選択装置の重要性が高まっている。

光信号選択装置は、光ファイバから入出力される光信号を波長帯ごとに分離する波長分光器と光信号の経路を切換えるための光偏向器とを備えるものが一般的である。また、光信号選択装置における光偏向器として、例えばＭＥＭＳ（Micro-Electro Mechanical Systems）ミラーを用いたもの（特許文献１参照）、または、例えば反射型位相変調器を用いたもの（特許文献２参照）が知られている。

特開２００７−１４８４２９号公報 特表２００７−５１０９５７号公報

ところで、近年の光ネットワークの進展に伴い、光信号選択装置におけるポート数が増加する傾向にある。また、入力ポートと出力ポートとを相互変更できる光信号選択装置も必要とされている。そして、ポート数の増加または入出力ポートの相互変更を可能にすると、経路の組み合わせは劇的に増加する。

例えば、従来の光信号選択装置における代表的な１×９の構成（「入力ポート１、出力ポート９」もしくは「入力ポート９、出力ポート１」）では経路の組み合わせは９通りであった。ところが、ポート数が３０ポートかつポートの入出力を相互変更可能とすると、経路の組み合わせの数は「_３０Ｃ_２＝４３５通り」となり、従来の光信号選択装置に比べると、およそ５０倍にもなってしまう。

このような経路の組み合わせ数の増加に伴い、光偏向器の制御パラメータ数も増加してしまう。また、演算量を抑えて制御速度に影響が少ない構成としようとする場合、入力と出力の組み合わせに対応した制御パラメータを事前にテーブル化して、記憶装置に記憶しておくことが好ましい。したがって、光信号選択装置におけるポート数の増加は、光信号選択装置が備える記憶装置における必要な記憶容量の増大化を招来する。

さらに、制御パラメータが増加すると、制御パラメータをキャリブレーションするための工数も増加するので、光信号選択装置の製造工程の煩雑化に繋がるという問題も発生する。

そこで、光信号選択装置におけるポート数を増大させるためには、経路の組み合わせが増大しても、経路の組み合わせ数の増大に比べて制御パラメータ数が増大することを抑制する方策が必要となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経路の組み合わせ数の増大に比べて制御パラメータ数が増大することを抑制することができる光信号選択装置および光信号選択装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、複数の光ファイバが所定のスイッチ方向に沿って配列した入出力光ファイバアレイと、少なくとも前記スイッチ方向と略垂直方向に対して配列された光偏向素子を有し、前記光偏向素子の各々が、前記光ファイバから入射された光信号を前記スイッチ方向に関して制御可能な角度で偏向させて反射することにより、前記入出力光ファイバアレイにおける第１光ファイバと第２光ファイバとの間で前記光信号の経路を結合する光偏向器と、前記入出力光ファイバアレイの各光ファイバから入射された互いに平行な光信号を前記光偏向器の素子表面に集光させる集光光学系と、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの組み合わせから、前記制御可能な角度に関する制御パラメータを参照するための１つの引き数を演算する演算部と、前記制御パラメータを前記１つの引き数に基づいて参照し得るように記憶した記憶部と、前記１つの引き数に基づいて参照された前記制御パラメータに基づいて前記光偏向素子を駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記１つの引き数は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおける前記スイッチ方向に関する前記集光光学系の光軸を基準とした位置座標の和を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記１つの引き数は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおけるポート番号の和を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記記憶部は、前記光偏向器における前記光信号に対するアテネーションに関する制御パラメータも前記１つの引き数に基づいて参照し得るように記憶していることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記アテネーションに関する制御パラメータは、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち出力側の光ファイバに対して依存性を有していることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記光ファイバから入射された光信号を前記スイッチ方向と略垂直である分光方向に分光する波長分光器を、前記入出力光ファイバアレイと前記光偏向器との間にさらに備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記光偏向器は、ＭＥＭＳミラーであることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置は、上記発明において、前記光偏向器は、位相変調素子アレイであることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光信号選択装置の制御方法は、複数の光ファイバが所定のスイッチ方向に沿って配列した入出力光ファイバアレイと、少なくとも前記スイッチ方向と略垂直方向に対して配列された光偏向素子を有し、前記光偏向素子の各々が、前記光ファイバから入射された光信号を前記スイッチ方向に関して制御可能な角度で偏向させて反射することにより、前記入出力光ファイバアレイにおける第１光ファイバと第２光ファイバとの間で前記光信号の経路を結合する光偏向器と、演算部と記憶部と駆動部とを有する制御部と、を備える光信号選択装置の制御方法であって、前記演算部が、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの組み合わせから、前記制御可能な角度に関する制御パラメータを参照するための１つの引き数を演算し、前記演算部が、前記記憶部に記憶された前記制御パラメータを前記１つの引き数に基づいて参照し、前記駆動部が、前記１つの引き数に基づいて参照された前記制御パラメータに基づいて前記光偏向素子を駆動する、ことを特徴とする。

本発明の光信号選択装置および光信号選択装置の制御方法によれば、経路の組み合わせ数の増大に比べて制御パラメータ数が増大することを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、基本実施形態に係る光信号選択装置の模式的な構成図である。 図２は、光軸に対する光信号の入射角度および反射角度と、光信号が結合する入力ポートおよび出力ポートの光軸に対する位置と、偏向素子の傾斜角度との関係を示す光路図である。 図３は、第１実施形態に係る光信号選択装置の概略光路図である。 図４は、第１実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部の概略構成を示すブロック図である。 図５は、第２実施形態に係る光信号選択装置の概略光路図である。 図６は、第２実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部の概略構成を示すブロック図である。 図７は、光偏向器としての位相変調素子アレイの素子面に光信号が照射されている状態を示す図である。 図８は、光信号の経路の切り替えを行う場合の位相変調素子アレイの位相変調の設定を説明する図である。 図９は、位相変調素子アレイの素子面上に形成された位相変調のパターンの例を示す図である。 図１０は、位相変調素子アレイのＹ軸断面における位相変調のパターンの例を示す図である。 図１１は、第３実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部の概略構成を示すブロック図である。 図１２は、光信号に対してアテネーションとして作用する位相変調量のパターンの例を示す図である。 図１３は、光信号に対して反射角度の制御とアテネーションとの２つの作用を両立する位相変調量のパターンの例を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部の概略構成を示すブロック図である。 図１５は、アテネーションのための位相変調の設定を出力ポートのポート番号に対して最適化した場合において、位相変調量に対するアテネーション量を併記したグラフである。 図１６は、図１５に示される２つの位相変調量に対するアテネーション量の差異を表したグラフである。 図１７は、アテネーションのための位相変調の設定を入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和に対して最適化した場合において、位相変調量に対するアテネーション量を併記したグラフである。 図１８は、図１７に示される位相変調量に対するアテネーション量の差異を表したグラフである。 図１９は、散乱光が入力ポートの方向へ反射してしまう位相変調量のパターンの例を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る光信号選択装置および光信号選択装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（基本実施形態）
図１は、基本実施形態に係る光信号選択装置１０の模式的な構成図である。光信号選択装置１０は、入出力光ファイバアレイ２０と、波長分光器３０と、集光レンズ４０と、光偏向器５０と、制御部６０とを備えている。

ここで、説明を容易ならしめるために、光偏向器５０の素子面に平行にＸＹ座標軸を定義する。Ｘ軸は、光偏向器５０の素子面に照射される光信号が波長ごとに分光される方向である。Ｙ軸は、光信号が光偏向器５０の素子面にて反射する方向が切換えられる方向である。なお、以下の説明では、Ｘ軸を分光軸または分光軸（Ｘ軸）と適宜記載し、Ｙ軸はスイッチ軸またはスイッチ軸（Ｙ軸）と適宜記載する。

図１に示されるように、入出力光ファイバアレイ２０は、スイッチ軸（Ｙ軸）方向にＮ本の光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎをアレイ状に配列して構成されている。ここで、Ｎは光ファイバの本数を示す正の整数である。光ファイバのそれぞれの先端にはコリメータレンズ付のフェルール２２_１，…，２２_Ｎが取り付けられている。Ｎ本の光ファイバは、それぞれが光信号選択装置１０の入出力ポートとして機能する。したがって、Ｎは光ファイバの本数を示すのみならず、光信号選択装置１０が備えるポート数にも対応している。

波長分光器３０は、例えば回折格子を用いて構成されている。波長分光器３０は、入出力光ファイバアレイ２０から入射された光信号を分光軸（Ｙ軸）方向に分光するように配置されている。入出力光ファイバアレイ２０は、スイッチ軸（Ｙ軸）方向に配列されているので、各光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎから波長分光器３０に照射された平行な光信号は、波長分光器３０にて、互いに平行な平面状に分光されることになる。

集光レンズ４０は、前側焦点位置が波長分光器３０となり、後側焦点位置が光偏向器５０となるように、入出力光ファイバアレイ２０と光偏向器５０との間に配置されている。したがって、入出力光ファイバアレイ２０の各光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎから入射された互いに平行な光信号は、光偏向器５０の素子表面にて集光する。一方、波長分光器３０にて分光された各波長の信号光は、互いに平行な信号光に分離されて光偏向器５０の素子表面に照射される。なお、集光レンズ４０は、図面上は単一のレンズとなっているが、複数の球面レンズおよびシリンドリカルレンズ等を組み合わせた集光光学系として構成されてもよい。

光偏向器５０は、電圧を印加することによって光入射面に配列されたマイクロミラーを傾斜させることができるＭＥＭＳミラーアレイ、または、屈折率を変化させることができる位相変調素子アレイである。位相変調素子アレイは、たとえば位相変調素子として液晶素子を用いた反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いて構成することができる。

光偏向器５０は、少なくとも分光軸方向に対して配列された複数の光偏向素子を有する。ここで光偏向素子とは、例えば光偏向器５０がＭＥＭＳミラーアレイの場合はマイクロミラーであり、光偏向器５０が位相変調素子アレイの場合は位相変調素子である。光偏向素子の各々は、波長分光器３０からの光信号をスイッチ方向に関して所定の角度に偏向して反射する。そして、光偏向器５０にて反射された光信号は、集光レンズ４０および波長分光器３０を介して入出力光ファイバアレイ２０の光ファイバに入射される。

制御部６０は、記憶部６１と演算部６２と駆動部６３とを有し、光偏向器５０を構成する各光偏向素子に所望の電圧を印加するように接続されている。制御部６０は、外部から入力された入出力ポート間の結合に関する指示により、各光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎの間における光信号の経路を切換える制御を行う。

記憶部６１は、光偏向器５０を適切に制御するために必要な制御パラメータを記憶しておくためのものである。ここで、制御パラメータとは、光偏向器５０としてＭＥＭＳミラーを用いる場合、例えば各マイクロミラーの傾斜角度や当該傾斜角度を実現するための制御電圧であり、光偏向器５０として位相変調素子アレイを用いる場合、各位相変調素子に印加する位相変調量のパターンに関するパラメータである。その他、記憶部６１は、演算部６２が用いる各種パラメータも記憶している。

演算部６２は、外部から入力された入出力ポート間の結合に関する情報から、駆動部６３に対する指示となる変数を演算するためのものである。演算部６２は、この演算を実行するために、記憶部６１に記憶されているパラメータを参照することができるよう構成されている。なお、記憶部６１、演算部６２、および駆動部６３の具体的機能については、後に各実施形態の説明において詳述する。

ここで、光信号選択装置１０の動作について説明する。以下では、光ファイバ２１_１から光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３が入力され、光ファイバ２１_ｋから光信号ｃｈ_１が出力され、光ファイバ２１_ｌから光信号ｃｈ_２が出力され、光ファイバ２１_Ｎから光信号ｃｈ_３が出力される例を用いるが、入力される光信号の数および経路の組み合わせはこの例に限るものではない。なお、ｋ，ｌは、１＜ｋ，ｌ≦Ｎとなる正の整数である。

まず、入出力光ファイバアレイ２０の光ファイバ２１_１から光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３が光信号選択装置１０に入射される。ここで、光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３は、例えば異なるチャネルに割り当てられた異なる波長の光線である。光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３の波長は例えば１５２０ｎｍ〜１６２０ｎｍの範囲における光通信に使用される波長である。光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３はフェルール２２_１のコリメータレンズによって平行光とされて波長分光器３０に照射される。図１中、光ファイバ２１_１から波長分光器３０までの光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３の光路は、実線により記載されている。

波長分光器３０に照射された光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_３は、それぞれの波長に応じた異なる回折角で回折し、３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３に分離される。図１中、分離された３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３は、それぞれ、破線、点線、および、一点鎖線により記載されている。

波長分光器３０にて分離された３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３は、それぞれの波長に応じて異なる角度で回折するので、集光レンズ４０を介して光偏向器５０の素子表面に入射される際には、それぞれの波長に応じた異なる位置に入射される。

光偏向器５０は、分光軸方向に対して複数の光偏向素子を有しているので、それぞれの波長に応じた異なる位置に照射された３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３を、それぞれ独立した方向に偏向することが可能である。そこで、制御部６０により、光偏向器５０における光偏向素子の偏向角度を制御し、３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３を、それぞれスイッチ軸方向の所定の角度へ偏向して反射する。

異なるスイッチ軸方向へ偏向して反射された３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３は、集光レンズ４０を介して波長分光器３０に投影される際に、光偏向器５０における光偏向素子の偏向角度に応じた異なる位置に照射される。その後、波長分光器３０にて回折された３つの光信号ｃｈ_１、光信号ｃｈ_２、および光信号ｃｈ_３は、スイッチ軸方向に沿って配列された入出力光ファイバアレイ２０の光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎに入射される。

図１に示される例では、光信号ｃｈ_１が光ファイバ２１_ｋに入射され、光信号ｃｈ_２が光ファイバ２１_ｌに入射され、光信号ｃｈ_３が光ファイバ２１_Ｎに入射されているが、光偏向器５０光偏向素子の偏向角度によっては、様々な組み合わせが実現される。

以上のように、基本実施形態に係る光信号選択装置１０では、制御部６０が光偏向器５０の各光偏向素子を駆動制御することにより、入出力光ファイバアレイ２０の各光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎの間における光信号の経路の切換を自由に実現することができる。すなわち、入出力光ファイバアレイ２０の各光ファイバ２１_１，…，２１_Ｎのうちから任意の２つの光ファイバを第１光ファイバおよび第２光ファイバとして選択し、第１光ファイバから第２光ファイバへの光信号の経路を実現することが可能である。

ここで、図２を参照しながら、光偏向器５０としてＭＥＭＳミラーアレイを用いた場合の、光信号が結合する入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏと光偏向器５０の偏向素子の傾斜角度（θ）との関係を説明する。なお、ここでは、説明を容易にするため、光偏向器５０としてＭＥＭＳミラーアレイを用いた例を説明に用いるが、光偏向器５０として位相変調素子アレイを用いた場合も同様の説明が成り立つ。

また、図２は、図１における光偏向器５０における１つの光偏向素子５１にのみ着目した光信号選択装置１０の概略光路図となっている。そこで、図２では、光偏向素子５１における光信号の反射角度に影響のない波長分光器３０などの他の構成は省略されている。

図２は、光軸Ａに対する光信号の入射角度（Θ_ｉ）および反射角度（Θ_ｏ）と、光信号が結合する入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｉ，ｄ_ｏ）と、偏向素子の傾斜角度（θ）との関係を示す光路図である。ここで、光軸Ａは、集光レンズ４０の光軸のことであり、光軸Ａのスイッチ軸（Ｙ軸）座標をＹ軸の基準（ゼロ点）と定義する。また、入射角度（Θ_ｉ）、反射角度（Θ_ｏ）、および傾斜角度（θ）は、Ｙ軸の正方向と整合するように符号付けられた角度である。入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｉ，ｄ_ｏ）は、入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの物理的実体である光ファイバの入出射点の位置をＹ軸の座標で数値化したものである。

図２に示されるように、入力ポートＰ_ｉから入力された信号光は、集光レンズ４０により屈折され、光軸Ａに対する角度（Θ_ｉ）で光偏向素子５１に入射される。このとき、入射角度（Θ_ｉ）と集光レンズ４０の焦点距離（Ｄ）と入力ポートＰ_ｉの光軸Ａに対する位置座標（ｄ_ｉ）との間に、下記式（１）の関係が成立する。

ここで、正接関数（ｔａｎ）の逆関数（ａｒｃｔａｎ）の級数展開をすると、入射角度（Θ_ｉ）は、下記式（２）のように表現される。

この級数展開は、集光レンズ４０の焦点距離に対して入力ポートが小さい場合（ｄ_ｉ＜＜Ｄ）には、高次の項が無視できる程に小さくなるので、下記式（３）のように簡略できる。

以上から解るように、入出力ポートの間隔を集光レンズ４０の焦点距離（Ｄ）に対して十分小さくなるように構成すれば、入射角度（Θ_ｉ）と入力ポートＰ_ｉの位置座標が比例の関係で表現できる。同様に、反射角度（Θ_ｏ）と出力ポートＰ_ｏの位置座標も、下記式（４）のように、比例の関係で表現できる。

ここで、光軸Ａに対する光信号の入射角度（Θ_ｉ）および反射角度（Θ_ｏ）と光偏向素子５１の傾斜角度（θ）との関係は、下記式（５）にて表現できることに留意する。

すると、入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｉ，ｄ_ｏ）と光偏向素子５１の傾斜角度（θ）との関係は、下記式（６）で表現できることが解る。

以上により、集光レンズ４０の焦点距離（Ｄ）は、装置に固有の定数であるので、入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｉ＋ｄ_ｏ）が等しい組み合わせは、同じ光偏向素子５１の傾斜角度（θ）にて、光信号が結合されることが解る。

以下で説明する光信号選択装置およびその制御方法に係る各種実施形態は、上記性質を利用して、スイッチ軸に関する位置座標の和が等しい入力ポートと出力ポートの組み合わせにおいては、同じ制御パラメータを用いて光偏向器を制御するものである。

（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る光信号選択装置１１０の概略光路図である。図３は、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（７）から入出力される光信号が集光レンズ１４０を介して光偏向素子１５１へ照射し、光偏向素子１５１に反射されて入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（７）に結合するまでの光路を示している。

図３に示されるように、第１実施形態に係る光信号選択装置１１０では、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（７）が等間隔である必要はない。また、図３に示されている例では、入出力ポートＰｏｔｔ（４）が光軸Ａ上に配置されているが、必ずしも光軸Ａ上に入出力ポートを配置する必要はなく、光軸Ａに関して対称となる位置に配置される必要もない。なお、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（７）のＹ軸における座標は、入出力ポートＰｏｒｔ（４）と入出力ポートＰｏｒｔ（５）との間の距離を１単位（ｄ）とした相対的座標で数値化している。

図３に示されるように、入出力ポートＰｏｒｔ（３）のＹ軸における座標は−１ｄであり、入出力ポートＰｏｒｔ（６）のＹ軸における座標は＋３ｄであり、入出力ポートＰｏｒｔ（３）および入出力ポートＰｏｒｔ（６）の座標の和は、＋２ｄとなる。一方、入出力ポートＰｏｒｔ（２）のＹ軸における座標は−３ｄであり、入出力ポートＰｏｒｔ（７）のＹ軸における座標は＋５ｄであり、入出力ポートＰｏｒｔ（２）および入出力ポートＰｏｒｔ（７）の座標の和も、＋２ｄとなる。

したがって、基本実施形態を用いて説明した原理によれば、入出力ポートＰｏｒｔ（３）と入出力ポートＰｏｒｔ（６）との経路を結合しようとした場合と、入出力ポートＰｏｒｔ（２）と入出力ポートＰｏｒｔ（７）との経路を結合しようとした場合とでは、光偏向素子１５１の傾斜角度に同じ角度（θ_＋２ｄ）を用いることができる。

なお、上記説明した入出力ポートの組み合わせは、１つの例であり、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（７）の座標の和が同じとなる他の組み合わせにおいても、光偏向素子１５１の傾斜角度に同じ角度を用いることができる。

図４は、第１実施形態に係る光信号選択装置１１０の制御方法を実行する制御部１６０の概略構成を示すブロック図である。

図４に示されるように、制御部１６０は、記憶部１６１と演算部１６２と駆動部１６３とを備え、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を入力として、光偏向素子１５１に印加する電圧（Ｖ）を出力するものである。ここで、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）は、ポート番号（ｍ）とポート番号（ｎ）との入出力ポートを結合する指示を意味している。

記憶部１６１は、光偏向素子１５１を適切に制御するために必要な所定のパラメータを記憶している。例えば、記憶部１６１は、光信号選択装置１１０が備える入出力ポートの光軸に対する位置座標を、ポート番号を引数として参照し得るように記憶している。さらに、記憶部１６１は、光偏向素子１５１の傾斜角度を、２つの入出力ポートについての位置座標の和を引き数とし参照し得るように記憶している。

演算部１６２は、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を引き数とし、記憶部１６１に記憶されたポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）を参照する。その後、演算部１６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）からその和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を演算する。

さらに、演算部１６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を引き数とし、光偏向素子１５１の傾斜角度（θ）を参照する。そして、演算部１６２は、得られた光偏向素子１５１の傾斜角度（θ）を駆動部１６３に対する指示として出力する。

駆動部１６３は、光偏向素子１５１が傾斜角度（θ）となるように、光偏向素子１５１に印加する電圧（Ｖ）を出力する。なお、図４に示される例では、駆動部１６３が制御部１６０に設けられた構成としているが、駆動部１６３は、光偏向素子１５１やこれらを集積した光偏向器に設ける構成としてもよい。

以上のように、第１実施形態に係る制御部１６０では、演算部１６２が、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）から光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を演算し、記憶部１６１への問い合わせに用いる引き数の数を削減している。これにより、記憶部１６１は、２つの入出力ポートの組み合わせに関する光偏向素子１５１の傾斜角度（θ）を、１つの引き数によって参照し得るように記憶すればよいので、記憶部１６１における必要な記憶容量を削減することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る光信号選択装置２１０の概略光路図である。図５は、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）から入出力される光信号が集光レンズ２４０を介して光偏向素子２５１へ照射し、光偏向素子２５１に反射されて入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）に結合するまでの光路を示している。

図５に示されるように、第２実施形態に係る光信号選択装置２１０では、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）がスイッチ軸（Ｙ軸）方向に等間隔に配置されている。そこで、第２実施形態に係る光信号選択装置２１０では、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）におけるポート番号（１〜１１）を、入出力ポートの位置座標の代わりに用いることができる。

図５に示されるように、入出力ポートＰｏｒｔ（５）のポート番号（５）と入出力ポートＰｏｒｔ（９）のポート番号（９）との和は、５＋９＝１４である。一方、入出力ポートＰｏｒｔ（３）のポート番号（３）と入出力ポートＰｏｒｔ（１１）のポート番号（１１）との和は、３＋１１＝１４である。このとき、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）が等間隔に配置されていることを考慮すると、入出力ポートＰｏｒｔ（５）と入出力ポートＰｏｒｔ（９）とにおける光軸Ａに対する位置座標の和と、入出力ポートＰｏｒｔ（３）と入出力ポートＰｏｒｔ（１１）とにおける光軸Ａに対する位置座標の和とが等しいことが解かる。

したがって、基本実施形態を用いて説明した原理によれば、入出力ポートＰｏｒｔ（５）と入出力ポートＰｏｒｔ（９）との経路を結合しようとした場合と、入出力ポートＰｏｒｔ（３）と入出力ポートＰｏｒｔ（１１）との経路を結合しようとした場合とでは、光偏向素子２５１の傾斜角度が同じ角度（θ_１４）を用いることができる。

なお、上記説明した入出力ポートの組み合わせは、１つの例であり、入出力ポートＰｏｒｔ（１）〜（１１）のポート番号（１〜１１）の和が同じとなる他の組み合わせにおいても、光偏向素子２５１の傾斜角度に同じ角度を用いることができる。

また、図５に示されたポート番号の割り振り方も単なる一例であり、これに限定されるものではない。例えば、図５とは逆に、Ｙ軸の座標が最小のポートをＰｏｒｔ（１１）として、Ｙ軸方向の降順にポート番号を割り振ってもよいし、光軸Ａ上に位置座標するポートをＰｏｒｔ（０）として、Ｐｏｒｔ（０）を基準にＹ軸に対しての正の方向にＰｏｒｔ（１）からＰｏｒｔ（５）を割り振り、負の方向にＰｏｒｔ（−１）からＰｏｒｔ（−５）を割り振ってもよい。

図６は、第２実施形態に係る光信号選択装置２１０の制御方法を実行する制御部２６０の概略構成を示すブロック図である。

図６に示されるように、制御部２６０は、記憶部２６１と演算部２６２と駆動部２６３とを備え、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を入力として、光偏向素子２５１に印加する電圧（Ｖ）を出力するものである。ここで、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）は、ポート番号（ｍ）とポート番号（ｎ）との入出力ポートを結合する指示を意味している。

記憶部２６１は、光偏向素子２５１を適切に制御するために必要な所定のパラメータを記憶している。例えば、記憶部２６１は、光偏向素子１５１の傾斜角度を、２つの入出力ポートについてのポート番号の和を引き数とし参照し得るように記憶している。

演算部２６２は、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）からその和（ｍ＋ｎ）を演算する。そして、演算部２６２は、ポート番号（ｍ）とポート番号（ｎ）との和（ｍ＋ｎ）を引き数とし、光偏向素子２５１の傾斜角度（θ）を参照する。そして、演算部２６２は、得られた光偏向素子２５１の傾斜角度（θ）を駆動部２６３に対する指示として出力する。

駆動部２６３は、光偏向素子２５１が傾斜角度（θ）となるように、光偏向素子２５１に印加する電圧（Ｖ）を出力する。

以上のように、第２実施形態に係る制御部２６０では、演算部２６２が、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）からポート番号の和（ｍ＋ｎ）を演算し、記憶部２６１への問い合わせに用いる引き数の数を削減している。これにより、記憶部２６１は、２つの入出力ポートの組み合わせに関する光偏向素子２５１の傾斜角度（θ）を、１つの引き数によって参照し得るように記憶すればよいので、記憶部２６１における必要な記憶容量を削減することができる。

さらに、第２実施形態に係る制御部２６０では、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）から入出力ポートの光軸Ａに対する位置座標を演算する必要がないので、演算部２６２における演算量も少ないというメリットもある。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る光信号選択装置は、基本実施形態に係る光信号選択装置の構成において、光偏向器として位相変調素子アレイを用いた実施形態である。そこで、位相変調素子アレイの光信号に対する回折作用について説明する。

図７は、光偏向器３５０としての位相変調素子アレイの素子面に光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎが照射されている状態を示す図である。図７に示されるように、各光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎは分光軸（Ｘ軸）に沿って位相変調素子アレイの素子面の異なる領域に照射される。また、図７に示されるように、各光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎは、位相変調素子アレイにおける複数の位相変調素子上にビームが広がって照射されている。

図８は、光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎの経路の切り替えを行う場合の位相変調素子アレイの位相変調の設定を説明する図である。図８に示されるように、位相変調素子アレイの素子面のうち、光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎが入射する各領域Ａ_１，Ａ_２，Ａ_ｎには、スイッチ軸（Ｙ軸）に沿った傾きがそれぞれ異なる略線形の位相変調が印加され、位相変調素子アレイの素子面に位相変調量のパターンが形成されている。

図９は、位相変調素子アレイの素子面上に形成された位相変調量のパターンの例を示す図である。図９に示されるように、光信号ｃｈ_１，ｃｈ_２，ｃｈ_ｎが入射する各領域Ａ_１，Ａ_２，Ａ_ｎは、それぞれ異なる位相変調量のパターンが形成されている。

図１０は、位相変調素子アレイのＹ軸方向の断面における位相変調のパターンの例を示す図である。図１０は、位相変調素子アレイのＹ軸方向に多数配列された各位相変調素子における位相変調量を、各位相変調素子間で少しずつ変化させて全体の位相変調量の分布形状を鋸刃状にした状態を示している。

なお、図１０に示される位相変調量が０から２πまでであり、位相変調量の分布形状が鋸刃状になっている理由は、位相の周期性に従い、２π以上の位相変調量を印加する場合も０から２πの範囲で折り返した位相変調量を印加しても同等の作用が得られるからである。そして、この位相の周期性に従う位相変調量の分布形状のパターンの周期をＬとする。すなわち、位相変調量の傾き（Δφ）と周期（Ｌ）との間には、Δφ＝２π／Ｌという関係が成立する。

ここで、位相変調素子アレイに照射される光信号の入射角度を角度（Θ_ｉ）とし、反射角度を角度（Θ_ｏ）とすると、位相変調量の傾き（Δφ）および周期（Ｌ）と、入射角度（Θ_ｉ）および反射角度（Θ_ｏ）との間には、下記式（７）の関係が成立する。

ここで、Θが十分小さい場合、ｓｉｎΘ≒Θが成立し、先述の式（３）および（４）を用いると、上記式（７）は、下記式（８）に変形することができる。

上記式（８）から解るように、位相変調素子アレイを光偏向器３５０として用いた場合でも、入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｉ＋ｄ_ｏ）が等しい組み合わせでは、位相変調素子アレイに対する同一の制御パラメータを用いることができる。

したがって、位相変調素子アレイを光偏向器３５０として用いた第３実施形態に係る光信号選択装置は、基本実施形態と略同様の構成において、基本実施形態と略同様の効果を得ることができる。本実施形態の説明では光信号選択装置自体の構成の説明を略省略したが、光偏向器３５０以外の構成は、基本実施形態と同一の構成またはこれの適切な変形構成とすればよい。

図１１は、第３実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部３６０の概略構成を示すブロック図である。

図１１に示されるように、制御部３６０は、記憶部３６１と演算部３６２と駆動部３６３とを備え、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を入力として、位相変調素子に印加する電圧（Ｖ）を出力するものである。ここで、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）は、ポート番号（ｍ）とポート番号（ｎ）との入出力ポートを結合する指示を意味している。

記憶部３６１は、位相変調素子アレイの位相変調素子を適切に制御するために必要な所定のパラメータを記憶している。例えば、記憶部３６１は、光信号選択装置が備える入出力ポートの光軸に対する位置座標を、ポート番号を引数として参照し得るように記憶している。さらに、記憶部３６１は、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）を、２つの入出力ポートについての位置座標の和を引き数とし参照し得るように記憶している。

演算部３６２は、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を引き数とし、記憶部３６１に記憶されたポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）を参照する。その後、演算部３６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の入出力ポートの光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）からその和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を演算する。

さらに、演算部３６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を引き数とし、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）を参照する。そして、演算部３６２は、得られた位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）を駆動部３６３に対する指示として出力する。

駆動部３６３は、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンが周期（Ｌ）となるように、位相変調素子アレイに印加する電圧（Ｖ）を出力する。なお、図１１に示される例では、駆動部３６３が制御部３６０に設けられた構成としているが、駆動部３６３は、光偏向素子３５１やこれらを集積した光偏向器に設ける構成としてもよい。

さらに、上記説明した制御部３６０の例では、位相変調素子アレイの位相変調素子を適切に制御するために必要な所定のパラメータとして、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）を記憶部３６１に記憶しているが、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの傾き（Δφ）を記憶部３６１に記憶する構成としてもよい。

また、本実施形態においても、第２実施形態と同様に入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔に配置する構成とした場合、演算部３６２が、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）からポート番号の和（ｍ＋ｎ）を演算し、記憶部３６１への問い合わせに用いる引き数とする構成を採用することができる。その場合、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）から入出力ポートの光軸Ａに対する位置座標を演算する必要がないので、第３実施形態においても、演算部３６２における演算量も少ないというメリットを得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る光信号選択装置は、経路切替の機能に加えて、伝送路の損失を調整するためのアテネーション機能を有する。アテネーション機能を実現する方法としては、例えば光偏向器としてＭＥＭＳミラーを用いる場合、分光軸またはスイッチ軸方向に対する光信号の反射角度をマイクロミラーにおいて調整することにより、ポートとの結合効率を制御する方法が一般的である。

また、光偏向器として位相変調素子アレイを用いる場合には、様々な方式が提案されており、ＭＥＭＳミラーの場合と同様に光信号の反射角度を調整する方法や、位相変調素子アレイ上に曲率を持った位相変調を与えることで光信号の集光位置を調整してポートとの結合効率を制御する方法、もしくは周期的に不連続な位相変調を与えることにより光信号の一部を散乱させる方法などが知られている。

以下では、位相変調素子アレイに周期的に不連続な位相変調を与える方式を一例として、本実施形態を説明する。

図１２は、光信号に対してアテネーションとして作用する位相変調量のパターンの例を示す図である。図１２に示される例は、２つの位相変調量がスイッチ軸（Ｙ軸）方向の周期性を持って配置される位相変調量のパターンとなっている。図１２に示される位相変調量のパターンでは、位相変調素子アレイに垂直方向から照射された光信号に対して、散乱角度（α）で散乱光が発生する。また、２つの位相変調量の位相差を変更することにより、散乱光の発生量を調整することができるので、図１２に示される位相変調量のパターンは、光信号に対してアテネーションとして作用する。なお、散乱角度（α）と位相変調量のパターンの周期（ｌ）との関係は、下記式（９）に示される関係となる。

図１３は、光信号に対して反射角度の制御とアテネーションとの２つの作用を両立する位相変調量のパターンの例を示す図である。図１３に示される例は、図１０に示される位相変調量のパターンと図１２に示される位相変調量のパターンとを合成したものである。図１３に示される位相変調量のパターンでは、位相変調素子アレイに入射角度（Θ_ｉ）で照射された光信号が反射角度（Θ_ｏ）で反射され、かつ、当該反射角度（Θ_ｏ）の反射方向に対し散乱角度（α）の方向に散乱光が発生される。

図１３に示されるように、光信号に対して反射角度の制御とアテネーションとの２つの作用を両立させる場合、反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）がアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）の整数倍であれば、位相変調量の不連続点が少なくて済む。位相変調量の不連続点は、光信号に対する位相変調に歪みを生じさせるので、位相変調量の不連続点が少ない方が好ましい。

反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）は、先述のように、入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｉ＋ｄ_ｏ）が等しい組み合わせでは同一の値を用いることができる。したがって、アテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）も入力ポートＰ_ｉおよび出力ポートＰ_ｏの光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｉ＋ｄ_ｏ）に従って設定すれば、反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）がアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）の整数倍となる関係が維持されるものとなる。

図１４は、第４実施形態に係る光信号選択装置の制御方法を実行する制御部４６０の概略構成を示すブロック図である。

図１４に示されるように、制御部４６０は、記憶部４６１と演算部４６２と駆動部４６３とを備え、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を入力として、位相変調素子に印加する電圧（Ｖ）を出力するものである。ここで、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）は、ポート番号（ｍ）とポート番号（ｎ）との入出力ポートを結合する指示を意味している。

記憶部４６１は、位相変調素子アレイの位相変調素子を適切に制御するために必要な所定のパラメータを記憶している。例えば、記憶部４６１は、光信号選択装置が備える入出力ポートの光軸に対する位置座標を、ポート番号を引数として参照し得るように記憶している。さらに、記憶部４６１は、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）を、２つの入出力ポートについての位置座標の和を引き数とし参照し得るように記憶している。

演算部４６２は、入出力ポート間の結合に関する情報（ｍ，ｎ）を引き数とし、記憶部４６１に記憶されたポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）を参照する。その後、演算部４６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の入出力ポートの光軸Ａに対する位置座標の組（ｄ_ｍ，ｄ_ｎ）からその和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を演算する。

さらに、演算部４６２は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸Ａに対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を引き数とし、位相変調素子アレイにおける反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）の２つを参照する。そして、演算部４６２は、得られた反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）を駆動部４６３に対する指示として出力する。

駆動部４６３は、位相変調素子アレイにおける位相変調量の分布形状のパターンが所望の形状となるように、位相変調素子アレイに印加する電圧（Ｖ）を出力する。

なお、本実施形態においても、第３実施形態と同様に、位相変調量の分布形状のパターンの周期（Ｌ）の代わりに、位相変調量の分布形状のパターンの傾き（Δφ）を記憶部４６１に記憶する構成とすることや、入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔に配置する構成とすることができる。

ここで、本実施形態におけるアテネーションの効果について検証する。図１５〜図１８に係る検証実験では、入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔に配置する構成とし、アテネーションのための位相変調の設定を出力ポートのポート番号に対して最適化した場合と、入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和に対して最適化した場合とで、アテネーション量に違いが観測されるかを検証した。

図１５は、アテネーションのための位相変調の設定を出力ポートのポート番号に対して最適化した場合において、位相変調量に対するアテネーション量を併記したグラフであり、図１６は、図１５に示される２つの位相変調量に対するアテネーション量の差異を表したグラフである。なお、図１５および図１６に示されるグラフにおいて、横軸の位相変調量は、πラジアンを１単位とした位相変調量で記載し、縦軸は入射される光信号と反射される光信号の強度比をデシベル表記で記載している。

図１５に示されるグラフには、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量と、ポート番号が２６の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量とが記載されている。図１６に示されるグラフには、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量を基準とした場合の、ポート番号が２６の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量が記載されている。

図１５および図１６に係る検証実験では、出力ポートが同じ場合はアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）を同じものとしている。したがって、図１５に示される２つアテネーション量は出力ポートが同じであるので、アテネーション量を制御するための位相変調量の周期（ｌ）が同じである。一方、図１５に示される２つアテネーション量はポート番号の和が異なるので、反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）は異なるものになっている。

図１５および図１６に示されるグラフを参照すると解るように、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションと、ポート番号が２６の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションとでは、差異が生じている。これは、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションに位相変調量の周期（ｌ）を最適化しても、その周期（ｌ）は、ポート番号が２６の入出力ポートからポート番号が２２の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションとしては最適とはならないからである。

一方、図１７は、アテネーションのための位相変調の設定を入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和に対して最適化した場合において、位相変調量に対するアテネーション量を併記したグラフであり、図１８は、図１７に示される位相変調量に対するアテネーション量の差異を表したグラフである。なお、図１７および図１８に示されるグラフにおける横軸および縦軸の表記は、図１５および図１６に示されるグラフと同じとしている。

図１７に示されるグラフには、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２３の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量と、ポート番号が２１の入出力ポートからポート番号が２６の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量とが記載されている。図１８に示されるグラフには、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２３の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーション量を基準とした場合の、ポート番号が２１の入出力ポートからポート番号が２６の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションが記載されている。

図１７および図１８に係る検証実験では、入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和が同じ場合はアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）を同じものとしている。したがって、図１７に示される２つアテネーション量は、アテネーション量を制御するための位相変調量の周期（ｌ）が同じである。また、図１７に示される２つアテネーション量は、入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和が同じなので、反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）も同じものとなっている。

図１７および図１８に示されるグラフを参照すると解るように、ポート番号が２４の入出力ポートからポート番号が２３の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションと、ポート番号が２１の入出力ポートからポート番号が２６の入出力ポートへ光信号を結合させる場合のアテネーションとでは、差異がほとんど生じていない。これは、入力ポートおよび出力ポートのポート番号の和が同じ場合に、アテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）および反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）の両方を同じものとしているので、アテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）と反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）との整合性が維持されているからである。

なお、上記検証実験では、説明を容易にならしめるために、入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔に配置する構成としたが、上記効果を得るためには、必ずしも入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔に配置する必要はない。入出力ポートをスイッチ軸方向に等間隔にしなくても、入出力ポートの光軸に対する位置座標の和が同じ場合に、位相変調素子アレイにおける反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）を対にして選択することにより、アテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）と反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）との整合性が維持されるからである。

したがって、第４実施形態に係る光信号選択装置は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸に対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を引き数とし、位相変調素子アレイにおける反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期（ｌ）の両方を参照するので、より精度の高いアテネーション機能を備えることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態は、第４実施形態の拡張に係る実施形態となっている。したがって、第５実施形態の説明では、第４実施形態と相違する点のみ説明する。

位相変調素子アレイにアテネーションの機能を追加した場合、位相変調素子アレイのアテネーションの際に発生する散乱光が意図しないポートに結合しクロストーク光となる場合がある。

図１９は、散乱光が入力ポートの方向へ反射してしまう位相変調量のパターンの例を示す図である。先述のように、散乱光は、反射角度（Θ_ｏ）の方向を中心として散乱角度（α）の方向へ散乱する。したがって、反射角度（Θ_ｏ）が大きくなると、散乱光が意図しないポートの方向へ散乱してしまう可能性が出てくる。例えば、入射角度（Θ_ｉ）と反射角度（Θ_ｏ）との和（Θ_ｉ＋Θ_ｏ）が散乱角度（α）に近づくと、散乱光が入力ポートに結合してしまう。

このような問題点を解決するために、第５実施形態に係る光信号選択装置では、位相変調量の周期（ｌ）などのアテネーションを制御するパラメータに出力ポート依存性を持たせる。

例えば、第５実施形態に係る光信号選択装置は、ポート番号（ｍ）およびポート番号（ｎ）の光軸に対する位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）を引き数とし、位相変調素子アレイにおける反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）およびアテネーションを制御するための位相変調量の周期の組（ｌ，．．．，ｌ_Ｎ）を参照し、その後、出力ポートの光軸に対する位置座標に基づいて、位相変調量の周期の組（ｌ，．．．，ｌ_Ｎ）の中から、散乱光が意図しないポートに結合しない（ｌ_ｋ）を選択する方法が考えられる。ここで、位相変調量の周期の組（ｌ，．．．，ｌ_Ｎ）は、反射角度を制御するための位相変調量の周期（Ｌ）を割り切るものを選択しておけば、アッテネーション制御の精度とクロストーク光の抑制とを両立することが可能になる。

なお、第５実施形態に係る光信号選択装置のすべての出力ポートに対して、アテネーションを制御するパラメータに出力ポート依存性を持たせることとしてもよいが、例えば中心付近や両端付近など一部の出力ポートをいくつかのグループに分けて、アテネーションを制御するパラメータに出力ポートの依存性を持たせることとしてもよい。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。

例えば、光偏向器などの光学系が持つ波長依存性や温度依存性、および偏波依存性などの各種特性を吸収するための、補正係数やオフセットなどのパラメータを、記憶部に持たせることがあるが、それらのパラメータに対しても前述したような入出力ポートの組み合わせに応じてパラメータを共通化することで、メモリ容量を削減することが可能である。

また上記説明した実施形態では、光軸を基準とした位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）またはポート番号の和（ｍ＋ｎ）を引き数として用いたが、（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ−Ａ）や（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）×Ｂなどの引き数（Ａ，Ｂは定数）を用いても本発明と同様の効果が得られることは言うまでもない。これらの引き数も、光軸を基準とした位置座標の和（ｄ_ｍ＋ｄ_ｎ）またはポート番号の和（ｍ＋ｎ）を含む引き数として、本発明の範疇に含まれる。

また、上記実施形態では、光信号選択装置として、波長ごとに光信号を選択し得る波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch：ＷＳＳ）の例を用いているが、波長ごとの選択をしない光スイッチに対しても本発明を適用することが可能である。

このように、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１０，１１０，２１０ 光信号選択装置
２０ 入出力光ファイバアレイ
２１ 光ファイバ
２２ フェルール
３０ 波長分光器
４０，１４０，２４０ 集光レンズ
５０，３５０ 光偏向器
５１，１５１，２５１，３５１ 光偏向素子
６０，１６０，２６０，３６０，４６０ 制御部
６１，１６１，２６１，３６１，４６１ 記憶部
６２，１６２，２６２，３６２，４６２ 演算部
６３，１６３，２６３，３６３，４６３ 駆動部

Claims (7)

1. 複数の光ファイバが所定のスイッチ方向に沿って一次元に配列され、光信号が入力および出力される入出力光ファイバアレイと、
   少なくとも前記スイッチ方向と略垂直方向に対して配列された光偏向素子を有し、前記光偏向素子の各々が、前記光ファイバから入射された前記光信号を前記スイッチ方向に関して制御可能な角度で偏向させて一回反射することにより、前記入出力光ファイバアレイにおける第１光ファイバと第２光ファイバとの間で前記光信号の経路を結合する光偏向器と、
   前記入出力光ファイバアレイの各光ファイバから入射された互いに平行な光信号を前記光偏向器の素子表面に集光させる集光光学系と、
   前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの組み合わせから、前記制御可能な角度に関する制御パラメータを参照するための１次元の引き数を演算する演算部と、
   前記制御パラメータを前記１次元の引き数に基づいて参照し得るように記憶した記憶部と、
   前記１次元の引き数に基づいて参照された前記制御パラメータに基づいて前記光偏向素子を駆動する駆動部と、
   を備え、
   前記１次元の引き数は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおける前記スイッチ方向に関する前記集光光学系の光軸を基準とした位置座標の和、および前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおけるそれぞれのポート番号の和の少なくとも一方を含むことを特徴とする光信号選択装置。
2. 前記記憶部は、前記光偏向器における前記光信号に対するアテネーションに関する制御パラメータも前記１次元の引き数に基づいて参照し得るように記憶していることを特徴とする請求項１に記載の光信号選択装置。
3. 前記アテネーションに関する制御パラメータは、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち出力側の光ファイバに対して依存性を有していることを特徴とする請求項２に記載の光信号選択装置。
4. 前記光ファイバから入射された光信号を前記スイッチ方向と略垂直である分光方向に分光する波長分光器を、前記入出力光ファイバアレイと前記光偏向器との間にさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の光信号選択装置。
5. 前記光偏向器は、ＭＥＭＳミラーであることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の光信号選択装置。
6. 前記光偏向器は、位相変調素子アレイであることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の光信号選択装置。
7. 複数の光ファイバが所定のスイッチ方向に沿って一次元に配列され、光信号が入力および出力される入出力光ファイバアレイと、
   少なくとも前記スイッチ方向と略垂直方向に対して配列された光偏向素子を有し、前記光偏向素子の各々が、前記光ファイバから入射された前記光信号を前記スイッチ方向に関して制御可能な角度で偏向させて一回反射することにより、前記入出力光ファイバアレイにおける第１光ファイバと第２光ファイバとの間で前記光信号の経路を結合する光偏向器と、
   演算部と記憶部と駆動部とを有する制御部と、
   を備える光信号選択装置の制御方法であって、
   前記演算部が、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの組み合わせから、前記制御可能な角度に関する制御パラメータを参照するための１次元の引き数を演算し、
   前記演算部が、前記記憶部に記憶された前記制御パラメータを前記１次元の引き数に基づいて参照し、
   前記駆動部が、前記１次元の引き数に基づいて参照された前記制御パラメータに基づいて前記光偏向素子を駆動し、
   前記１次元の引き数は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおける前記スイッチ方向に関する前記集光光学系の光軸を基準とした位置座標の和、および前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとにおけるそれぞれのポート番号の和の少なくとも一方を含むことを特徴とする光信号選択装置の制御方法。

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