JP6251202B2 - Wavelength selective switch - Google Patents

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Description

本発明は、レンズや回折格子などの光学部品を利用した空間光学系を有する波長選択スイッチに関する。   The present invention relates to a wavelength selective switch having a spatial optical system using optical components such as a lens and a diffraction grating.

波長多重(WDM)技術は、その発展にともない、2地点間の伝送容量を増やす用途だけでなく、リング型ネットワークにおいて任意のノード間に波長パスを張る用途にも使われるようになってきた。とくに、波長パスを柔軟に再構成できるROADM(Reconfigurable Optical Add/drop Multiplexer)リングネットワーク(以下、ROADMリングと呼ぶ)は、ネットワークの保守・管理コストを劇的に削減し、波長パスを有効利用できるため、近年、急激に普及している。   With the development of wavelength division multiplexing (WDM) technology, it has come to be used not only for increasing the transmission capacity between two points, but also for setting a wavelength path between arbitrary nodes in a ring network. In particular, ROADM (Reconfigurable Optical Add / drop Multiplexer) ring network (hereinafter referred to as ROADM ring), which can reconfigure wavelength paths flexibly, can dramatically reduce the maintenance and management costs of the network and effectively use the wavelength paths. Therefore, in recent years, it has spread rapidly.

ROADMリングの各ノードには、任意の波長信号を任意のポートに接続する機能が必要であるが、そのための装置として、空間光学系に回折素子と偏向素子を組み込んだ波長選択スイッチ(Wavelength Selective Switch:WSS)が挙げられる。WSSで利用される偏向素子は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を基盤とする鏡面反射型と、LCOS(Liquid crystal on silicon)技術に代表される位相変調型に大別される。特にLCOS型WSSは、ピクセル単位で液晶位相を制御することにより、各波長チャネルの透過帯域をフレキシブルに制御できるという特徴を有しているため、最近注目されている。   Each node of the ROADM ring needs to have a function of connecting an arbitrary wavelength signal to an arbitrary port. As a device for this purpose, a wavelength selective switch (Wavelength Selective Switch) in which a diffractive element and a deflecting element are incorporated in a spatial optical system. : WSS). Deflection elements used in WSS are broadly classified into a specular reflection type based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology and a phase modulation type represented by LCOS (Liquid crystal on silicon) technology. In particular, the LCOS type WSS has recently attracted attention because it has the feature that the transmission band of each wavelength channel can be flexibly controlled by controlling the liquid crystal phase in pixel units.

図12に、一般的なWSS光学系の構成例を示す。便宜上、波長分散動作面をDP面、ポートスイッチング(切替)動作面をSW面と呼称する。また、本例のレンズはすべて円筒レンズとし、DP面、SW面の一方のみで集光作用を及ぼすものとする。   FIG. 12 shows a configuration example of a general WSS optical system. For convenience, the chromatic dispersion operation surface is referred to as the DP surface, and the port switching (switching) operation surface is referred to as the SW surface. In addition, all the lenses in this example are cylindrical lenses, and only one of the DP surface and the SW surface exerts a light collecting action.

図12(a)ではDP面の動作を説明する。DP面ではファイバ1211、DP面コリメートレンズ1213、回折素子1214、DP面主レンズ1216、偏向素子1217の順に部材が配置されており、回折素子1214とDP面主レンズ1216との距離、DP面主レンズ1216と偏向素子1217との距離がDP面主レンズ1216の焦点距離と一致している。なお、SW面コリメートレンズ1212とSW面主レンズ1215は、DP面においては単なる平板とみなされる。   FIG. 12A illustrates the operation of the DP surface. On the DP surface, members are arranged in the order of fiber 1211, DP surface collimating lens 1213, diffraction element 1214, DP surface main lens 1216, and deflection element 1217. The distance between the diffraction element 1214 and the DP surface main lens 1216, the DP surface main The distance between the lens 1216 and the deflection element 1217 matches the focal length of the DP surface main lens 1216. The SW plane collimating lens 1212 and the SW plane main lens 1215 are regarded as simple flat plates on the DP plane.

まず、入力ポートに相当するファイバ1211から出射された拡散ビームが、DP面コリメートレンズ1213により平行ビームとなる。その平行ビームは、回折素子1214に入射後、各波長信号に対応した別々の回折角で伝搬する。各波長信号の平行ビームは、DP面主レンズ1216により収束ビームとなり、偏向素子1217の別々の領域に入射する。   First, the diffused beam emitted from the fiber 1211 corresponding to the input port is converted into a parallel beam by the DP plane collimating lens 1213. The parallel beam is incident on the diffraction element 1214 and then propagates at different diffraction angles corresponding to each wavelength signal. The parallel beams of the respective wavelength signals become convergent beams by the DP surface main lens 1216 and are incident on different areas of the deflecting element 1217.

ここで、偏向素子1217とDP面主レンズ1216との間の距離を、DP面主レンズ1216の焦点距離と一致させることで、偏向素子1217上にビームウェスト(BW)を形成できる。偏向素子1217上にBWを形成するのはWSSの透過帯域を広帯域化する上で必須の条件となる。また、回折素子1214とDP面主レンズ1216の間の距離も、DP面主レンズ1216の焦点距離と一致させることで、DP面主レンズ1216通過後の各波長信号のビーム光軸が互いに平行となるように伝搬させることができる。   Here, by making the distance between the deflection element 1217 and the DP surface main lens 1216 coincide with the focal length of the DP surface main lens 1216, a beam waist (BW) can be formed on the deflection element 1217. The formation of BW on the deflection element 1217 is an indispensable condition for widening the WSS transmission band. Further, by making the distance between the diffraction element 1214 and the DP surface main lens 1216 coincide with the focal length of the DP surface main lens 1216, the beam optical axes of the respective wavelength signals after passing through the DP surface main lens 1216 are parallel to each other. Can be propagated as follows.

次に、図12(b)ではSW面の動作を説明する。SW面では、ファイバ1221、SW面コリメートレンズ1222、SW面主レンズ1224、偏向素子1226の順に部材が配置されており、SW面主レンズ1224と偏向素子1226の間の距離がSW面主レンズ1224の焦点距離と一致している。なお、DP面コリメートレンズ1223とDP面主レンズ1225は、SW面においては単なる平板とみなされる。   Next, FIG. 12B illustrates the operation of the SW surface. On the SW surface, members are arranged in the order of the fiber 1221, the SW surface collimating lens 1222, the SW surface main lens 1224, and the deflection element 1226, and the distance between the SW surface main lens 1224 and the deflection element 1226 is the SW surface main lens 1224. Is consistent with the focal length. The DP surface collimating lens 1223 and the DP surface main lens 1225 are regarded as simple flat plates on the SW surface.

まず、入力ポートに相当するファイバ1221から出射された拡散ビームが、SW面コリメートレンズ1222により平行ビームとなる。SW面主レンズ1224に到達したビームは、伝搬方向が変換され、入力ポートに依存せず偏向素子1226上の一点に入射する。   First, the diffused beam emitted from the fiber 1221 corresponding to the input port is converted into a parallel beam by the SW plane collimating lens 1222. The beam that has reached the SW surface main lens 1224 has its propagation direction changed, and is incident on one point on the deflection element 1226 without depending on the input port.

以上、DP面とSW面の動作を総合して考えると、各波長信号に対応した偏向素子領域のビーム偏向角を、各波長信号に応じて制御することにより、任意の波長信号ビームを任意の出力ポートに伝搬・結合させることができる。   As described above, considering the operation of the DP surface and the SW surface in total, by controlling the beam deflection angle of the deflection element region corresponding to each wavelength signal according to each wavelength signal, an arbitrary wavelength signal beam can be changed to an arbitrary wavelength signal beam. Can be propagated and coupled to the output port.

次は、図13に、回折素子として透過型回折格子を1枚用いる場合のDP面の部材配置例を示す。図12(a)は、図12(b)と比較するための模式図であるため、回折素子への入射光が垂直入射で表現されているが、特定の回折次数の回折効率を高めるには、回折格子に光線を斜め入射させる必要があり、入射角と回折角がほぼ一致する角度で利用するのが望ましい。   Next, FIG. 13 shows an example of member arrangement on the DP surface when one transmissive diffraction grating is used as the diffraction element. Since FIG. 12A is a schematic diagram for comparison with FIG. 12B, the incident light to the diffractive element is expressed by normal incidence, but in order to increase the diffraction efficiency of a specific diffraction order. In addition, it is necessary to make the light incident obliquely on the diffraction grating, and it is desirable to use the light at an angle where the incident angle and the diffraction angle substantially coincide.

例えば、図13に示すように、中心波長における入射角と回折角が45°で設計されている場合、中心波長光線の光軸をDP面主レンズ1304の光軸と一致させるには、回折素子1303をDP面主レンズ1304に対して45°傾斜させて配置し、入力ポート1301およびDP面コリメートレンズ1302はDP面主レンズ1304に対して90°傾斜させて配置する必要がある。   For example, as shown in FIG. 13, when the incident angle and the diffraction angle at the center wavelength are designed to be 45 °, in order to make the optical axis of the central wavelength ray coincide with the optical axis of the DP surface main lens 1304, the diffraction element It is necessary that 1303 is inclined by 45 ° with respect to the DP surface main lens 1304, and the input port 1301 and the DP surface collimating lens 1302 are inclined by 90 ° with respect to the DP surface main lens 1304.

しかし、この場合、DP面主レンズ1304と回折素子1303との距離が物理的に定義できなくなるため、波長多重光線の光軸と回折素子1303との交点を「回折起点」と定義する。この回折起点からDP面主レンズ1304までの距離を、DP面主レンズ1304の焦点距離と一致させることで、DP面主レンズ1304通過後の各波長信号のビーム光軸が互いに平行となるように伝搬させることが可能である。よって、すべての波長信号ビームを偏向素子1305に垂直入射および垂直反射させることができるため、入力ポート1301から偏向素子1305までの光路(以下、「往路」)と、偏向素子1305から出力ポート1301までの光路(以下、「復路」)を、DP面上で完全に同一光路とすることができる。   However, in this case, since the distance between the DP surface main lens 1304 and the diffraction element 1303 cannot be physically defined, the intersection of the optical axis of the wavelength multiplexed light and the diffraction element 1303 is defined as a “diffraction starting point”. By making the distance from the diffraction origin to the DP surface main lens 1304 coincide with the focal length of the DP surface main lens 1304, the beam optical axes of the respective wavelength signals after passing through the DP surface main lens 1304 are parallel to each other. It is possible to propagate. Accordingly, all the wavelength signal beams can be vertically incident and vertically reflected on the deflecting element 1305, so that an optical path from the input port 1301 to the deflecting element 1305 (hereinafter, “outward path”) and from the deflecting element 1305 to the output port 1301. These optical paths (hereinafter referred to as “return paths”) can be made completely the same on the DP plane.

ところで、図13で示したDP面の部材配置は、MEMSミラーなど偏波依存性のない偏向素子を用いる場合の一般的な構成であったが、LCOSなど偏波依存性のある偏向素子を用いる場合、偏波ダイバーシティ機能部を追加配置する必要がある。特許文献1の図1C・図1Dにはキューブ型の偏波分離素子と45°プリズムを張り合わせた偏波ダイバーシティ機能部を有する波長選択光スイッチが開示されている。   By the way, although the member arrangement on the DP surface shown in FIG. 13 is a general configuration in the case of using a deflection element having no polarization dependency such as a MEMS mirror, a deflection element having a polarization dependency such as LCOS is used. In this case, it is necessary to additionally arrange a polarization diversity function unit. 1C and 1D of Patent Document 1 disclose a wavelength selective optical switch having a polarization diversity function unit in which a cube-type polarization separation element and a 45 ° prism are bonded together.

一般的なWSSモジュールは、SW面の部材配置が厚み方向の制約となっているため、SW面に部材を追加配置するのは低背化の観点で不利である。また、波長多重光線が分波されている領域に偏波ダイバーシティ機能部を配置すると、部材サイズ・コストの観点で不利である。したがって、低背化・サイズ・コストの観点を優先すると、偏波ダイバーシティ機能部はDP面において、入力(出力)ポートと回折素子との間に配置するのが望ましい。   In a general WSS module, the arrangement of members on the SW surface is a restriction in the thickness direction, so it is disadvantageous from the standpoint of reducing the height to arrange the members on the SW surface. In addition, if the polarization diversity function unit is arranged in the region where the wavelength multiplexed light is demultiplexed, it is disadvantageous in terms of member size and cost. Therefore, if priority is given to the reduction in height, size, and cost, it is desirable that the polarization diversity function unit be disposed between the input (output) port and the diffraction element in the DP plane.

図14に、上記の観点から偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの構成を示す。図13との部材上の違いは、DP面コリメートレンズ1402と回折素子1406との間に、偏波分離素子1403、折曲ミラー1404、λ/2波長板1405から構成された偏波ダイバーシティ機能部が配置されている点である。入力ポート1401から出射された波長多重光線はDP面コリメートレンズ1402を透過し、偏波分離素子1403で2つに分岐され、一方はλ/2波長板1405を通過し、他方はそれを通過せず、両方とも回折素子1406に向かって伝搬する。   FIG. 14 shows the configuration of the WSS in which the polarization diversity function unit is arranged on the DP plane from the above viewpoint. 13 is different from that of FIG. 13 in that the polarization diversity function unit is configured by a polarization separation element 1403, a bending mirror 1404, and a λ / 2 wavelength plate 1405 between the DP plane collimating lens 1402 and the diffraction element 1406. Is the point where is placed. The wavelength multiplexed light emitted from the input port 1401 is transmitted through the DP plane collimating lens 1402 and branched into two by the polarization separation element 1403, one passing through the λ / 2 wavelength plate 1405 and the other passing therethrough. Instead, both propagate toward the diffractive element 1406.

また、図13で示した例では回折起点が1つであったが、図14で示す例では回折起点が2つとなる。また、回折素子1406がDP面主レンズ1407に対して傾斜しているため、それぞれの回折起点からDP面主レンズ1407までの距離を同一化することができない。したがって、それらの距離の少なくとも一方は、DP面主レンズ1407の焦点距離からずれているため、DP面主レンズ1407通過後の各波長信号のビーム光軸が互いに平行にならない。よって、ほぼ全ての波長信号ビームを、偏向素子に斜めに入射および反射させる必要があり、往路と復路がDP面上でも分離されてしまう。   Further, in the example shown in FIG. 13, there is one diffraction starting point, but in the example shown in FIG. 14, there are two diffraction starting points. Further, since the diffractive element 1406 is inclined with respect to the DP surface main lens 1407, the distance from each diffraction origin to the DP surface main lens 1407 cannot be made the same. Accordingly, since at least one of these distances is deviated from the focal length of the DP surface main lens 1407, the beam optical axes of the respective wavelength signals after passing through the DP surface main lens 1407 are not parallel to each other. Therefore, almost all wavelength signal beams need to be incident and reflected obliquely on the deflecting element, and the forward path and the return path are separated on the DP plane.

通常、偏波分離素子で分岐された2つの光線の光軸は、互いに平行となるように折曲ミラーを配置する。その理由は、偏波分離素子から回折素子までの距離が設計値から多少ずれても、2つの回折起点間の距離は設計値からずれないというトレランス上の利点があるためである。   Usually, the bending mirror is arranged so that the optical axes of the two light beams branched by the polarization separation element are parallel to each other. This is because there is a tolerance advantage that the distance between the two diffraction origins does not deviate from the design value even if the distance from the polarization separation element to the diffraction element is slightly deviated from the design value.

ここで、図14で示した偏波ダイバーシティ機能部の動作原理について、図15および図16を用いて説明する。図15および図16では偏向素子1508、1608は水平偏波のみで動作するLCOS、偏波分離素子1503、1603は垂直偏波を透過させ、水平偏波を反射させると仮定する。なお、以下の図面では、特に断りのない場合、光路図はビームの光軸(主光線)のみを記載する。   Here, the operation principle of the polarization diversity function unit shown in FIG. 14 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. 15 and 16, it is assumed that the deflecting elements 1508 and 1608 are LCOS that operates only with horizontal polarization, and the polarization separation elements 1503 and 1603 transmit vertical polarization and reflect horizontal polarization. In the following drawings, unless otherwise noted, the optical path diagram describes only the optical axis (principal ray) of the beam.

まず、図15では入力(出力)ポート1501から出射された波長多重光線のうち、偏波分離素子1503を透過する垂直偏波成分に注目する。その垂直偏波光線は偏波分離素子1503直後に配置されたλ/2波長板1505により水平偏波成分に変換され、回折素子1506、DP面主レンズ1507を経由して各波長光線に対応したLCOS1508の別々の領域に到達する。LCOS1508に到達した各波長光線は、SW面内においては、LCOS1508の位相制御により目的の出力ポートに伝搬させるための偏向角を付与され、DP面内においては入射角に対応する反射角で折り返される。その後、DP面主レンズ1507、回折素子1506、折曲ミラー1504を経て、再度偏波分離素子1503に入射するが、復路では水平偏波成分に変換されているため、偏波分離素子で反射され、DP面内において同一位置に配置された入力(出力)ポート1501に結合する。   First, in FIG. 15, attention is paid to the vertical polarization component transmitted through the polarization separation element 1503 among the wavelength multiplexed light emitted from the input (output) port 1501. The vertically polarized light beam is converted into a horizontally polarized wave component by a λ / 2 wavelength plate 1505 disposed immediately after the polarization beam splitting element 1503, and corresponds to each wavelength light beam via the diffraction element 1506 and the DP surface main lens 1507. A separate region of LCOS 1508 is reached. Each wavelength ray reaching LCOS 1508 is given a deflection angle for propagation to the target output port by phase control of LCOS 1508 in the SW plane, and is folded back at a reflection angle corresponding to the incident angle in the DP plane. . After that, the light passes through the DP surface main lens 1507, the diffraction element 1506, and the bending mirror 1504, and then enters the polarization separation element 1503 again. However, since it is converted into a horizontal polarization component in the return path, it is reflected by the polarization separation element. , Coupled to an input (output) port 1501 disposed at the same position in the DP plane.

次に、図16では入力(出力)ポート1601から出射された波長多重光線のうち、偏波分離素子1603で反射される水平偏波成分に注目する。その水平偏波光線は折曲ミラー1604により、偏波分離素子1603入射前と同一の伝搬方向に修正され、回折素子1606、DP面主レンズ1607を経由して各波長光線に対応したLCOS1608の別々の領域に到達する。LCOS1608に到達した各波長光線は、SW面内においては、LCOS1608の位相制御により目的の出力ポートに伝搬させるための偏向角を付与され、DP面内においては入射角に対応する反射角で折り返される。その後、DP面主レンズ1607、回折素子1606、を経て、λ/2波長板1605に入射する。λ/2波長板1605により垂直偏波成分に変換された波長多重光線は、偏波分離素子1603を透過することができ、DP面内において同一位置に配置された入力(出力)ポート1601に結合する。   Next, in FIG. 16, attention is paid to the horizontal polarization component reflected by the polarization separation element 1603 among the wavelength multiplexed light beams emitted from the input (output) port 1601. The horizontally polarized light is corrected by the bending mirror 1604 in the same propagation direction as that before the polarization separation element 1603 is incident, and the LCOS 1608 corresponding to each wavelength light is separately transmitted via the diffraction element 1606 and the DP surface main lens 1607. Reach the area. Each wavelength ray reaching LCOS 1608 is given a deflection angle for propagation to the target output port by phase control of LCOS 1608 in the SW plane, and is folded back at a reflection angle corresponding to the incident angle in the DP plane. . Thereafter, the light enters the λ / 2 wavelength plate 1605 through the DP surface main lens 1607 and the diffraction element 1606. The wavelength multiplexed light converted into the vertical polarization component by the λ / 2 wavelength plate 1605 can pass through the polarization separation element 1603 and is coupled to the input (output) port 1601 arranged at the same position in the DP plane. To do.

このように、入力ポートから出射されたすべての偏波成分は、一度水平偏波成分と垂直偏波成分に分離され、往路はそれぞれ別の光路でLCOSまで到達し、復路は他偏波成分の往路となっていた光路を経由して、出力ポートまで到達する。   In this way, all polarization components emitted from the input port are once separated into a horizontal polarization component and a vertical polarization component, the forward path reaches LCOS through different optical paths, and the return path is the other polarization component. It reaches the output port via the optical path that has been the outbound path.

特許第4365680号公報Japanese Patent No. 4365680 米国特許第6760501号明細書US Pat. No. 6,760,501

ところで、図14〜16で示した偏波ダイバーシティWSS光学系には、挿入損失の波長依存性が大きくなり、使用波長範囲の全体で低損失性を維持できないという課題があった。図17〜19でその原理を順に説明する。   By the way, the polarization diversity WSS optical system shown in FIGS. 14 to 16 has a problem that the wavelength dependency of the insertion loss becomes large, and the low loss property cannot be maintained in the entire use wavelength range. The principle will be described in order with reference to FIGS.

図17は、回折素子で分波された各波長信号の光路の相対関係を示したものである。先に述べたように、偏波分離素子で分岐された2つの光線は、それぞれ回折素子1701の別の位置に入射するため、回折起点が2つ存在する。便宜上、この2つの回折起点のうち、DP面主レンズ1702から遠い方を「回折起点A」、DP面主レンズ1702に近い方を「回折起点B」と定義する。また、入力ポートからLCOS1703までの光路のうち回折起点Aを含む方を「光路A」、回折起点Bを含む方を「光路B」と定義する。すなわち、直交する2つの偏波成分のうち、一方の成分は光路Aが往路で光路Bが復路となり、他方の成分は光路Bが往路で光路Aが復路となる。また、図14の説明でも述べたように、回折素子1701に入射する直前の光路Aと光路Bの光軸は互いに平行な関係にある。   FIG. 17 shows the relative relationship of the optical path of each wavelength signal demultiplexed by the diffraction element. As described above, the two light beams branched by the polarization separation element are incident on different positions of the diffraction element 1701, so that there are two diffraction origins. For convenience, of these two diffraction origins, the one far from the DP surface main lens 1702 is defined as “diffraction origin A”, and the one near the DP surface main lens 1702 is defined as “diffraction origin B”. Of the optical paths from the input port to the LCOS 1703, the direction including the diffraction origin A is defined as “optical path A”, and the direction including the diffraction origin B is defined as “optical path B”. That is, of the two orthogonal polarization components, one of the components has the optical path A as the forward path and the optical path B as the return path, and the other component has the optical path B as the forward path and the optical path A as the return path. Further, as described in the description of FIG. 14, the optical axes of the optical path A and the optical path B immediately before entering the diffraction element 1701 are parallel to each other.

次に、回折素子1701で分波された後の任意の波長光線に注目する。光路Aも光路Bも、波長および回折素子1701への入射角が同一であるため回折角も同一となり、光路Aと光路Bの光軸は、分波後も互いに平行な関係が維持される。したがって、DP面主レンズ1702の焦点距離にLCOS1703の反射面を配置すれば、光路Aと光路Bの同一波長光線の光軸は、DP面主レンズ1702を通過した後、LCOS1703の反射面上の一点で交差する。   Next, attention is paid to an arbitrary wavelength ray after being demultiplexed by the diffraction element 1701. Since both the optical path A and the optical path B have the same wavelength and the same incident angle to the diffraction element 1701, the diffraction angles are also the same, and the optical axes of the optical path A and the optical path B are maintained in a parallel relationship even after demultiplexing. Therefore, if the reflective surface of the LCOS 1703 is arranged at the focal length of the DP surface main lens 1702, the optical axes of the same wavelength rays in the optical path A and the optical path B pass through the DP surface main lens 1702 and then on the reflective surface of the LCOS 1703. Intersect at one point.

便宜上、この光路Aと光路Bの交差点を「折返点」、光路AがDP面主レンズ1702に入射する点を「入射点A」、光路BがDP面主レンズ1702に入射する点を「入射点B」と呼び、折返点、入射点A、入射点Bからなる三角形に注目する。DP面主レンズ1702から折返点までの距離は波長によらず一定なので、DP面主レンズ1702からLCOS1703の反射面までの光路長(すなわち入射点A/Bから折返点までの距離)は、入射点Aと入射点Bとの距離が伸びれば長くなり、縮まれば短くなる。   For convenience, the intersection of the optical path A and the optical path B is a “folding point”, the point where the optical path A is incident on the DP surface main lens 1702 is “incident point A”, and the point where the optical path B is incident on the DP surface main lens 1702 is “incident”. It is called “Point B”, and attention is paid to a triangle composed of a turning point, an incident point A, and an incident point B. Since the distance from the DP surface main lens 1702 to the turning point is constant regardless of the wavelength, the optical path length from the DP surface main lens 1702 to the reflecting surface of the LCOS 1703 (that is, the distance from the incident point A / B to the turning point) is incident. As the distance between the point A and the incident point B increases, the distance increases, and when the distance decreases, the distance decreases.

ここで、回折素子1701とDP面主レンズ1702の間を伝搬する光路Aと光路Bの光軸間距離に注目すると、長波側の光線は回折角が大きくなるため光軸間距離が短くなり、入射点Aと入射点Bの距離も短くなる。逆に、短波側の光線は回折角が小さくなるため光軸間距離が長くなり、入射点Aと入射点Bの距離も長くなる。   Here, paying attention to the distance between the optical axes of the optical path A and the optical path B propagating between the diffractive element 1701 and the DP surface main lens 1702, the long-wave side light beam has a larger diffraction angle, so the distance between the optical axes becomes shorter. The distance between the incident point A and the incident point B is also shortened. On the other hand, since the diffraction angle of the light on the short wave side is small, the distance between the optical axes is long, and the distance between the incident point A and the incident point B is also long.

したがって、DP面主レンズ1702からLCOS1703の反射面までの光路長は、中心波長に対し、長波側で短く、短波側で長くなる傾向を有しており、これが挿入損失の波長依存性を増大させる要因となっている。   Therefore, the optical path length from the DP surface main lens 1702 to the reflection surface of the LCOS 1703 tends to be shorter on the long wave side and longer on the short wave side with respect to the center wavelength, which increases the wavelength dependency of the insertion loss. It is a factor.

以上、図17の説明で述べた内容を、図18に示す具体的な数値例を用いて説明する。透過型回折格子1801の溝本数は1130本/mm、設計中心波長を1550nm、長波長を1580nm、短波長を1520nmとして考える。この場合、設計中心波長において、入射角と回折角を一致させるには、入射角を61.1°に設定すればよい。この時、回折後の光路Aと光路Bの光軸間距離は、長波長で0.86倍に短くなり、短波長で1.12倍に長くなる。次に、設計中心波長での光路Aと光路Bの光軸間距離を10mm、DP面主レンズ1702(理想薄肉レンズとする)の焦点距離を100mmとすれば、DP面主レンズ1702からLCOS1703の反射面までの光路長は、長波長で100.092mm、設計中心波長で100.125mm、短波長で100.157mmとなる。したがって、設計中心波長を基準とすると、長波長から短波長にかけて±0.03mm程度の光路長差が発生することになる。   The contents described above with reference to FIG. 17 will be described with reference to specific numerical examples shown in FIG. The transmission type diffraction grating 1801 has 1130 grooves / mm, a design center wavelength of 1550 nm, a long wavelength of 1580 nm, and a short wavelength of 1520 nm. In this case, in order to make the incident angle and the diffraction angle coincide at the design center wavelength, the incident angle may be set to 61.1 °. At this time, the distance between the optical axes of the optical path A and the optical path B after diffraction is 0.86 times shorter at the long wavelength and 1.12 times longer at the short wavelength. Next, assuming that the distance between the optical axes of the optical paths A and B at the design center wavelength is 10 mm and the focal length of the DP surface main lens 1702 (assumed to be an ideal thin lens) is 100 mm, the DP surface main lens 1702 to the LCOS 1703 The optical path length to the reflecting surface is 100.092 mm at the long wavelength, 100.125 mm at the design center wavelength, and 100.157 mm at the short wavelength. Therefore, when the design center wavelength is used as a reference, an optical path length difference of about ± 0.03 mm occurs from a long wavelength to a short wavelength.

次に、図18で例示した±0.03mm程度の光路長差が、損失の波長依存性に与える影響を見積もるため、図19に示すモデルを考える。図19は、光路Aと光路Bを波長ごとに一本の直線に展開して考え、DP面主レンズ1902、1904(往路、復路)、LCOS1903の反射面などをその直線上に配置したものである。DP面主レンズは、光路Aと光路Bで各波長光線に2度ずつ通過されることになるが、長波長と短波長の光路では、光路Aと光路Bのどちらか一方でレンズ周縁部を通過することになる。そこで、レンズ周縁部を通過する際の焦点距離は、球面収差の影響をうけ、理想よりもδmmだけ短くなると仮定している。   Next, in order to estimate the influence of the optical path length difference of about ± 0.03 mm exemplified in FIG. 18 on the wavelength dependence of loss, a model shown in FIG. 19 is considered. In FIG. 19, the optical path A and the optical path B are developed in one straight line for each wavelength, and the DP surface main lenses 1902 and 1904 (outward and return paths), the reflective surface of the LCOS 1903, etc. are arranged on the straight line. is there. The DP surface main lens passes through each wavelength ray twice in the optical path A and the optical path B, but in the long wavelength and the short wavelength optical path, the lens peripheral portion is set on either the optical path A or the optical path B. Will pass. Therefore, it is assumed that the focal length when passing through the peripheral edge of the lens is affected by spherical aberration and is shorter than ideal by δ mm.

したがって、DP面主レンズの焦点距離が100.1mm、δが0.5mmの場合、長波長(1580nm)の光路は、焦点距離100.1mmのレンズと焦点距離99.6mmのレンズが200.184mmの離間距離で配置されており、設計中心波長(1550nm)の光路は、焦点距離100.1mmの2つのレンズが200.250mmの離間距離で配置されており、短波長(1520nm)の光路は、焦点距離99.6mmのレンズと焦点距離100.1mmのレンズが200.314mmの離間距離で配置されているモデルに相当する。   Therefore, when the focal length of the DP surface main lens is 100.1 mm and δ is 0.5 mm, the long wavelength (1580 nm) optical path is 200.184 mm for a lens with a focal length of 100.1 mm and a lens with a focal length of 99.6 mm. The optical path of the design center wavelength (1550 nm) is arranged with two lenses with a focal length of 100.1 mm arranged at a separation distance of 200.250 mm, and the optical path of a short wavelength (1520 nm) is This corresponds to a model in which a lens having a focal length of 99.6 mm and a lens having a focal length of 100.1 mm are arranged with a separation distance of 200.314 mm.

ここで、スポットサイズ2.5mmのビームウェストが光路Aに形成されており、そのビームが上記の2つのDP面主レンズ1902、1904を通過した後、スポットサイズ2.5mmのビームウェストと再結合する場合の結合損失の計算結果を表1に示す。尚、それぞれのビームウェストとレンズまでの距離は50mmと仮定し、参考までに光路長のばらつきが無いと仮定した場合の結果も示す。   Here, a beam waist having a spot size of 2.5 mm is formed in the optical path A, and after the beam has passed through the two DP surface main lenses 1902 and 1904, the beam waist is recombined with the beam waist having a spot size of 2.5 mm. Table 1 shows the calculation result of the coupling loss. It is assumed that the distance between each beam waist and the lens is 50 mm, and the results when there is no variation in the optical path length are also shown for reference.

この結果から、光路長のばらつきが無い場合の最大損失は0.17dBにとどまっているが、光路長のばらつきがある場合の最大損失は0.65dBに増大していることがわかる。すなわち、偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSS光学系では、挿入損失の波長依存性が大きくなり、使用波長範囲の全体で低損失性を維持できないという課題がある。   From this result, it can be seen that the maximum loss when there is no variation in the optical path length remains at 0.17 dB, but the maximum loss when there is a variation in the optical path length increases to 0.65 dB. That is, in the WSS optical system in which the polarization diversity function unit is arranged on the DP surface, the wavelength dependency of the insertion loss increases, and there is a problem that low loss cannot be maintained over the entire use wavelength range.

なお、この波長毎の光路長差に起因する損失の波長依存性を低減する手法として、WSS光学系にプリズムを挿入する、すなわち、DP面主レンズと偏向素子の間にプリズムを挿入する手法が開示されている(特許文献2参照)。   As a method for reducing the wavelength dependency of loss due to the optical path length difference for each wavelength, there is a method of inserting a prism into the WSS optical system, that is, a method of inserting a prism between the DP surface main lens and the deflecting element. It is disclosed (see Patent Document 2).

しかしながら、この場合は、DP面主レンズから偏向素子上の折返点までの距離に波長依存性が発生してしまうため、折返点を偏向素子上に配置するには、DP面主レンズに対して偏向素子全体を傾斜させなくてはならない。すると、各波長によって偏向素子上の入射角と反射角が同一でなくなるため、DP面内でもビーム偏向角を制御する必要が発生し、コスト増加などの課題を引き起こしてしまう。   However, in this case, wavelength dependency occurs in the distance from the DP surface main lens to the turning point on the deflecting element. The entire deflection element must be tilted. Then, since the incident angle and the reflection angle on the deflecting element are not the same depending on each wavelength, it is necessary to control the beam deflection angle even in the DP plane, causing problems such as an increase in cost.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回折素子に回折起点を複数有することに起因する損失の波長依存性を補正可能な、小型・低背・低コスト・低損失を並立できるLCOS型の波長選択スイッチを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to make it possible to correct the wavelength dependency of loss caused by having a plurality of diffraction origins in the diffraction element, which is small, low profile, An object of the present invention is to provide an LCOS type wavelength selective switch capable of arranging low cost and low loss.

上記の課題を解決するために、本発明は、波長選択スイッチであって、波長多重光線が出射される入力ポートと、前記波長多重光線を分波光線に分波する回折素子と、前記分波光線の伝搬方向を入射角に応じて変換するプリズムであって、前記プリズムへの入射角θとプリズムからの出射角φについて、前記分波光線の長波側光線ではθ>φ、短波側光線ではθ<φの関係が成り立つ、プリズムと、前記プリズムを透過した前記分波光線を収束光に変換する集光素子と、前記集光素子を透過した前記分波光線を反射する偏向素子と、前記偏向素子で反射された前記分波光線が、前記集光素子、前記プリズム、および前記回折素子を透過して入射する出力ポートと、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a wavelength selective switch, an input port through which wavelength multiplexed light is emitted, a diffraction element that demultiplexes the wavelength multiplexed light into demultiplexed light, and the demultiplexing A prism that changes the propagation direction of a light beam according to an incident angle, and for the incident angle θ to the prism and the outgoing angle φ from the prism, θ> φ for the long wave side light beam of the demultiplexed light beam, and for the short wave side light beam A prism that satisfies the relationship θ <φ, a condensing element that converts the demultiplexed light beam that has passed through the prism into convergent light, a deflecting element that reflects the demultiplexed light beam that has passed through the condensing element, and The demultiplexed light beam reflected by the deflecting element includes an output port through which the condensing element, the prism, and the diffraction element are incident.

請求項2に記載の発明は、波長選択スイッチであって、波長多重光線が出射される入力ポートと、前記波長多重光線を偏波方向が直交する2つの偏波光線に分離し、前記2つの偏波光線の光軸が互いに平行となるよう出射する偏波ダイバーシティ機能部と、前記2つの偏波光線が、それぞれ第1および第2の回折起点で別々の分波光線に分波される回折素子と、前記分波光線の伝搬方向を入射角に応じて変換するプリズムであって、前記プリズムへの入射角θとプリズムからの出射角φについて、前記分波光線の長波側光線ではθ>φ、短波側光線ではθ<φの関係が成り立つ、プリズムと、前記プリズムを透過した前記分波光線を収束光に変換する集光素子と、前記集光素子を透過した前記分波光線を反射する偏向素子と、波長多重光線を受光する出力ポートと、を備え、前記偏向素子で反射された前記分波光線が、前記集光素子、前記プリズム、前記回折素子の前記第1および第2の回折起点のいずれか一方、および前記偏波ダイバーシティ機能部を透過して前記出力ポートに入射することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is a wavelength selective switch, wherein an input port from which wavelength multiplexed light is emitted, and the wavelength multiplexed light are separated into two polarized light beams whose polarization directions are orthogonal to each other. A polarization diversity function unit that emits light so that the optical axes of the polarized light beams are parallel to each other, and diffraction in which the two polarized light beams are separated into separate demultiplexed light beams at the first and second diffraction origins, respectively. An element and a prism that converts the propagation direction of the demultiplexed light beam according to an incident angle, and the incident angle θ to the prism and the output angle φ from the prism are θ> The relationship of θ <φ holds for φ and short-wave rays, and a prism, a condensing element that converts the demultiplexed light beam that has passed through the prism into convergent light, and the demultiplexed light beam that has passed through the condensing element is reflected. Receiving deflection element and wavelength multiplexed light An output port, and the demultiplexed light beam reflected by the deflecting element is one of the condensing element, the prism, one of the first and second diffraction origins of the diffraction element, and the polarization element. The light beam is transmitted through a wave diversity function unit and is incident on the output port.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の波長選択スイッチにおいて、前記集光素子と前記偏向素子との離間距離が、前記集光素子の焦点距離と一致していることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the wavelength selective switch according to the first or second aspect, the separation distance between the condensing element and the deflecting element is the same as the focal length of the condensing element. Features.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の波長選択スイッチにおいて、前記プリズムは、前記回折素子で分波された分波光線のうち、分波波長範囲の中心波長に相当する分波光線で、前記プリズムへの入射角と前記プリズムからの出射角が等しくなるように設計されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the wavelength selective switch according to any one of the first to third aspects, the prism is a center wavelength in a demultiplexed wavelength range among the demultiplexed light beams demultiplexed by the diffraction element. Is designed so that the incident angle to the prism and the exit angle from the prism are equal.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の波長選択スイッチにおいて、前記回折素子は透過型であり、複数の回折格子から構成されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the wavelength selective switch according to any one of the first to fourth aspects, the diffractive element is a transmission type and includes a plurality of diffraction gratings.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の波長選択スイッチにおいて、前記回折素子は、前記複数の回折格子で挟まれた高屈折率材を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the wavelength selective switch according to claim 5, wherein the diffraction element includes a high refractive index material sandwiched between the plurality of diffraction gratings.

本発明は、波長分散面で水平偏波と垂直偏波に光線を分岐させる偏波ダイバーシティ機能部を有するLCOS型波長選択スイッチ光学系において、回折素子に回折起点を複数有することに起因する損失の波長依存性を低減し、小型・低背・低コスト・低損失を並立可能とする効果を奏する。   The present invention relates to an LCOS type wavelength selective switch optical system having a polarization diversity function unit that splits a light beam into a horizontally polarized wave and a vertically polarized wave on a chromatic dispersion surface, and a loss caused by having a plurality of diffraction origins in the diffraction element. It has the effect of reducing the wavelength dependence and making it possible to combine small size, low profile, low cost, and low loss.

本発明の原理の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the principle of the present invention. プリズムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a prism. 式2で示した光軸距離変化率のθ依存性を表すグラフである。3 is a graph showing the θ dependence of the optical axis distance change rate shown in Formula 2. プリズムの入射角θに対する入射角θと出射角φとの和(θ+φ)を表すグラフである。It is a graph showing the sum (θ + φ) of the incident angle θ and the outgoing angle φ with respect to the incident angle θ of the prism. 頂角αが50°の場合について図4のグラフを拡大表示した図である。FIG. 5 is an enlarged view of the graph of FIG. 4 when the apex angle α is 50 °. 図18に示した回折格子の直後に配置して利用することを想定した、光軸間距離の波長依存性を補正するプリズムの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the prism which correct | amends the wavelength dependence of the distance between optical axes supposing that it arrange | positions and uses immediately after the diffraction grating shown in FIG. (a)は、偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの構成を示す図であり、(b)は回折素子からDP面主レンズまでの空間に挿入されるプリズムを示す図であり、(c)はDP面主レンズから偏向素子までの空間に挿入されるプリズムを示す図である。(A) is a figure which shows the structure of WSS which has arrange | positioned the polarization diversity function part in DP surface, (b) is a figure which shows the prism inserted in the space from a diffraction element to DP surface main lens, (C) is a figure which shows the prism inserted in the space from a DP surface main lens to a deflection | deviation element. 本発明の第1の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図である。It is the optical path figure seen from DP surface about the WSS optical system at the time of using LCOS as a deflection | deviation element in WSS which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてMEMSミラーアレイを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図である。It is the optical path figure seen from DP surface about the WSS optical system at the time of utilizing the MEMS mirror array as a deflection | deviation element in WSS which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図である。It is the optical path figure seen from DP surface about the WSS optical system at the time of using LCOS as a deflection | deviation element in WSS which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図である。It is the optical path figure seen from DP surface about the WSS optical system at the time of using LCOS as a deflection | deviation element in WSS which concerns on the 4th Embodiment of this invention. (a)は、一般的な波長分散動作面を有するWSS光学系の構成例を示す図であり、(b)は、一般的なポートスイッチング(切替)動作面を有するWSS光学系の構成例を示す図である。(A) is a figure which shows the structural example of the WSS optical system which has a general wavelength dispersion operation surface, (b) is a structural example of the WSS optical system which has a general port switching (switching) operation surface. FIG. 回折素子として透過型回折格子を1枚用いる場合のDP面の部材配置例を示す図である。It is a figure which shows the member arrangement | positioning example of DP surface in the case of using one transmission type diffraction grating as a diffraction element. 偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of WSS which has arrange | positioned the polarization diversity function part in DP surface. 偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of WSS which has arranged a polarization diversity functional part on a DP surface. 偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of WSS which has arranged a polarization diversity functional part on a DP surface. 回折素子で分波された各波長信号の光路の相対関係を示す図である。It is a figure which shows the relative relationship of the optical path of each wavelength signal demultiplexed with the diffraction element. 回折素子で分波された各波長信号の光路の相対関係を示す図である。It is a figure which shows the relative relationship of the optical path of each wavelength signal demultiplexed with the diffraction element. 光路Aと光路Bを波長ごとに一本の直線に展開した図である。It is the figure which expand | deployed the optical path A and the optical path B to one straight line for every wavelength.

図1に、本発明の原理の概略を説明する図を示す。そもそも、挿入損失の波長依存性は、回折格子通過後の光路Aと光路Bの「光軸間距離」に波長依存性が発生することが原因であった。そこで、この光軸間距離の波長依存性を補正するために、回折素子101直後にプリズム102を配置した。このプリズムにより、光軸間距離の長かった短波光路では光軸間距離が縮小され、逆に、光軸間距離の短かった長波光路では光軸間距離が拡大される。この関係を適切に利用すれば、光軸間距離の波長依存性を低減することが可能となる。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the principle of the present invention. In the first place, the wavelength dependence of the insertion loss was caused by the occurrence of wavelength dependence in the “distance between optical axes” of the optical paths A and B after passing through the diffraction grating. Therefore, in order to correct the wavelength dependency of the distance between the optical axes, a prism 102 is disposed immediately after the diffraction element 101. With this prism, the distance between the optical axes is reduced in the short-wave optical path having a long distance between the optical axes, and conversely, the distance between the optical axes is increased in the long-wave optical path having a short distance between the optical axes. If this relationship is appropriately used, the wavelength dependence of the distance between the optical axes can be reduced.

以下、図2〜5を用いて本発明の原理の詳細を述べる。   The details of the principle of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図2に、プリズムの動作を説明する図を示す。屈折率n、頂角αのプリズムにおいて、光線の入射角をθ、出射角をφとすると、φは式1のように表される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the prism. In a prism having a refractive index n and an apex angle α, φ is expressed as Equation 1 where θ is the incident angle of the light beam and φ is the output angle.

また、プリズム入射時の光軸間距離をLIN、プリズム出射時の光軸間距離をLOUTとすると、その比率(以下、「光軸距離変化率」と呼ぶ)は式2のように表される。 Further, when the distance between the optical axes when the prism is incident is L IN , and the distance between the optical axes when the prism is emitted is L OUT , the ratio (hereinafter referred to as “optical axis distance change rate”) is expressed as shown in Equation 2. Is done.

ここで、波長多重通信で用いられる1550nm付近の数十ナノメートルの波長範囲では屈折率nは一定とみなせる。また、すべての波長光線は単一のプリズムに入射するため頂角αも一定である。   Here, the refractive index n can be regarded as constant in the wavelength range of several tens of nanometers near 1550 nm used in wavelength division multiplexing communication. Further, since all wavelength rays are incident on a single prism, the apex angle α is also constant.

図3に、式2で示した光軸距離変化率のθ依存性を表すグラフを示す。ただし、屈折率nは1.5とし、頂角αは20°から70°の範囲で6水準プロットした。この図3から言えることは、θの範囲を適切に選べば光軸距離変化率を1未満から1以上に変化させる、すなわち、光軸間距離を縮小および拡大できる設計が成り立つという点である。たとえば、頂角αが50°の場合、入射角θが約39°で光軸距離変化率が1となり、それよりも小さな入射角で利用すれば光軸間距離が縮小され、それよりも大きな入射角で利用すれば光軸間距離が拡大される。尚、光軸距離変化率が1となるのはθ=φの場合である。   FIG. 3 is a graph showing the θ dependency of the optical axis distance change rate expressed by Equation 2. However, the refractive index n was 1.5, and the apex angle α was plotted in 6 levels in the range of 20 ° to 70 °. What can be said from FIG. 3 is that, if the range of θ is appropriately selected, a design that can change the optical axis distance change rate from less than 1 to 1 or more, that is, the distance between the optical axes can be reduced and expanded. For example, when the apex angle α is 50 °, the incident angle θ is about 39 ° and the change rate of the optical axis distance is 1, and when used at a smaller incident angle, the distance between the optical axes is reduced and larger than that. If it is used at the incident angle, the distance between the optical axes is increased. The optical axis distance change rate is 1 when θ = φ.

次に、θ+φに注目する。θ+φが一定とみなせる範囲の入射角でプリズムを利用すれば、回折格子で得られた波長分解能を維持することができる。その理由は、回折格子から出射された長波光線と短波光線のなす角は、プリズムに入射する長波光線と短波光線のなす角(|θ長波−θ短波|)と一致しており、そのなす角が、プリズムから出射される長波光線と短波光線のなす角(|φ長波−φ短波|)と等しくなるためである。 Next, focus on θ + φ. If a prism is used at an incident angle in a range where θ + φ can be regarded as constant, the wavelength resolution obtained by the diffraction grating can be maintained. The reason is that the angle formed between the long wave ray and the short wave ray emitted from the diffraction grating coincides with the angle formed between the long wave ray and the short wave ray incident on the prism (| θ long wave− θ short wave |). This is because it becomes equal to the angle (| φ long wave− φ short wave |) formed by the long wave ray and the short wave ray emitted from the prism.

図4に、プリズムの入射角θに対する入射角θと出射角φとの和(θ+φ)を表すグラフを示す。図3と同様、屈折率nは1.5とし、頂角αは20°から70°の範囲で6水準変化させた。破線がθ=φの直線であり、この図から言えることは、θ+φはθ=φとなるθの近傍において一定とみなせるという点である。具体的には、頂角αが50°の時は入射角θが40°付近、頂角αが40°の時は入射角θが31°付近、頂角αが30°の時は入射θが23°付近でプリズムを利用すれば、θ+φがほぼ一定とみなせることがわかる。   FIG. 4 shows a graph representing the sum (θ + φ) of the incident angle θ and the outgoing angle φ with respect to the incident angle θ of the prism. As in FIG. 3, the refractive index n was 1.5, and the apex angle α was changed by 6 levels in the range of 20 ° to 70 °. The broken line is a straight line of θ = φ, and what can be said from this figure is that θ + φ can be regarded as constant in the vicinity of θ where θ = φ. Specifically, when the apex angle α is 50 °, the incident angle θ is around 40 °, when the apex angle α is 40 °, the incident angle θ is around 31 °, and when the apex angle α is 30 °, the incident θ If a prism is used at around 23 °, it can be seen that θ + φ can be regarded as almost constant.

図5に、頂角αが50°の場合について図4のグラフを拡大表示したものを示す。入射角θが34°から45°まで変化しても、θ+φの変化は0.5°以内に収まっている。また、θ+φの変化率が極小となるのは、入射角θがθ=φとなる39°から40°であることがわかる。   FIG. 5 shows an enlarged display of the graph of FIG. 4 when the apex angle α is 50 °. Even if the incident angle θ changes from 34 ° to 45 °, the change of θ + φ is within 0.5 °. It can also be seen that the change rate of θ + φ is minimized from 39 ° to 40 ° where the incident angle θ is θ = φ.

以上、図2〜5で述べたことを整理すると、θ<φとなるθ領域で光軸間距離が縮小され、θ>φとなるθ領域で光軸間距離が拡大され、θ=φ近傍のθ領域でθ+φが一定、すなわち波長分散能が維持される。したがって、(1)中心波長でθ=φ、(2)光軸間距離の短かった長波長光路で光軸距離を拡大するためθ>φ、(3)光軸間距離の長かった短波光路で光軸距離を縮小するためθ<φとなるように、プリズムの硝材、頂角、回折格子との相対設置角を設計すれば、波長分解能を維持しつつ、光軸間距離の波長依存性を低減できる。   2 to 5, the distance between the optical axes is reduced in the θ region where θ <φ, the distance between the optical axes is increased in the θ region where θ> φ, and near θ = φ. Θ + φ is constant in the θ region, that is, the wavelength dispersion is maintained. Therefore, (1) θ = φ at the center wavelength, (2) θ> φ to extend the optical axis distance with a long wavelength optical path with a short optical axis distance, and (3) a short wave optical path with a long optical axis distance. By designing the relative installation angle of the prism glass material, apex angle, and diffraction grating so that θ <φ in order to reduce the optical axis distance, the wavelength dependence of the optical axis distance is maintained while maintaining the wavelength resolution. Can be reduced.

図6に、回折格子の直後に配置して利用することを想定した、光軸間距離の波長依存性を補正するプリズムの具体例を示す。プリズムの硝材はBK7、頂角は61.8°、短波長の1520nmでの入射角は46°、長波長の1580nmでの入射角は54.12°とした。短波長と長波長の光軸相対角は、プリズム入射時で回折格子出射時と同じ8.12°であり、プリズム出射時で8.32°であるため、波長分解能も維持できている。   FIG. 6 shows a specific example of a prism that corrects the wavelength dependence of the distance between the optical axes, assuming that it is arranged immediately after the diffraction grating. The prism glass material was BK7, the apex angle was 61.8 °, the incident angle at a short wavelength of 1520 nm was 46 °, and the incident angle at a long wavelength of 1580 nm was 54.12 °. The optical axis relative angle of the short wavelength and the long wavelength is 8.12 ° when the prism is incident and is 8.32 ° when the diffraction grating is emitted, and 8.32 ° when the prism is emitted. Therefore, the wavelength resolution can be maintained.

図18では、短波長の1520nmの光路において、回折格子で光軸間距離が1.12倍に拡大されていたが、このプリズムを通過すると光軸間距離は0.86倍に縮小される。一方、長波長の1580nmの光路において、回折格子で光軸間距離が0.86倍に縮小されていたが、このプリズムを通過すると1.12倍に拡大される。したがって、最終的にプリズムを通過すると、短波長でも長波長でも回折格子入射前の光軸間距離の0.96倍となり、光軸間距離の波長依存性を大幅に低減することができる。   In FIG. 18, the distance between the optical axes is increased by 1.12 times by the diffraction grating in the short wavelength optical path of 1520 nm, but the distance between the optical axes is reduced by 0.86 times when passing through this prism. On the other hand, in the long wavelength optical path of 1580 nm, the distance between the optical axes is reduced by 0.86 times by the diffraction grating, but when the light passes through this prism, it is enlarged by 1.12 times. Therefore, when it finally passes through the prism, it becomes 0.96 times the distance between the optical axes before the diffraction grating is incident on both the short wavelength and the long wavelength, and the wavelength dependence of the distance between the optical axes can be greatly reduced.

ところで、WSS光学系にプリズムを挿入することで波長毎の光路長差を低減する手法としては、DP面主レンズと偏向素子の間にプリズムを挿入する手法が開示されている(特許文献2参照)。   By the way, as a method of reducing the optical path length difference for each wavelength by inserting a prism into the WSS optical system, a method of inserting a prism between the DP surface main lens and the deflecting element is disclosed (see Patent Document 2). ).

一方、本発明では、回折素子とDP面主レンズの間にプリズムを挿入する点を特徴としており、これら構成の差異から生じる作用効果の差異について図7を用いて説明する。便宜上、入力(出力)ポート701から回折素子706までの空間を「空間1」、回折素子706からDP面主レンズ707までの空間を「空間2」、DP面主レンズ707から偏向素子708までの空間を「空間3」と定義する。   On the other hand, the present invention is characterized in that a prism is inserted between the diffractive element and the DP surface main lens, and the difference in action and effect resulting from the difference in configuration will be described with reference to FIG. For convenience, the space from the input (output) port 701 to the diffraction element 706 is “space 1”, the space from the diffraction element 706 to the DP surface main lens 707 is “space 2”, and the space from the DP surface main lens 707 to the deflection element 708 is The space is defined as “space 3”.

図7(a)に、偏波ダイバーシティ機能部をDP面に配置したWSSの構成を示す。このように、(1)空間1において、光路Aと光路Bの光軸が互いに平行であれば、(2)空間2においても、同一波長であれば光路Aと光路Bの光軸は互いに平行である。したがって、(3)空間3において、DP面主レンズ707から「折返点」(光路Aと光路Bの交差点)までの距離は、全ての波長光線で同一となるため、(4)DP面主レンズ707に対して偏向素子708全体を傾斜させる必要は無かった。   FIG. 7A shows the configuration of the WSS in which the polarization diversity function unit is arranged on the DP plane. Thus, (1) if the optical axes of the optical path A and the optical path B are parallel to each other in the space 1, then (2) the optical axes of the optical path A and the optical path B are also parallel to each other in the space 2 if they have the same wavelength. It is. Accordingly, (3) in the space 3, the distance from the DP surface main lens 707 to the “turning point” (the intersection of the optical path A and the optical path B) is the same for all wavelength rays, so (4) the DP surface main lens There was no need to tilt the entire deflection element 708 relative to 707.

ところが、空間3に図7(c)に示すプリズムを挿入すると、上記(3)(4)の関係が維持されなくなり、光学素子に要求される機能に変化が現れる。具体的には、空間3において、DP面主レンズ707から折返点までの距離に波長依存性が発生するため、DP面主レンズ707に対して偏向素子708全体を傾斜させなくてはならない。すると、各波長によって偏向素子708上の入射角と反射角が同一でなくなるため、偏向素子708に、DP面内でもビーム偏向角を制御する機能が必要になる。これは、偏向素子708がLCOSである場合、ピクセルサイズを小さくする、あるいは、LCOS上のDP面ビームサイズを大きくするなどの仕様変更が必要になり、コスト増加や透過帯域縮小などの課題を引き起こしてしまう。   However, when the prism shown in FIG. 7C is inserted into the space 3, the relations (3) and (4) are not maintained, and a change appears in the function required for the optical element. Specifically, in the space 3, since the wavelength dependence occurs in the distance from the DP surface main lens 707 to the turning point, the entire deflection element 708 must be inclined with respect to the DP surface main lens 707. Then, since the incident angle and the reflection angle on the deflection element 708 are not the same for each wavelength, the deflection element 708 needs to have a function of controlling the beam deflection angle even in the DP plane. When the deflecting element 708 is LCOS, it is necessary to change the specifications such as reducing the pixel size or increasing the DP surface beam size on the LCOS, which causes problems such as an increase in cost and a reduction in transmission band. End up.

一方、本発明のように、空間2に図7(b)に示すプリズムを挿入する場合、光路の伝搬方向は変化するものの、上記(2)の特徴は維持されるため、上記(3)(4)の関係も維持され、各光学素子に要求される機能はプリズム挿入前後で変化しない。   On the other hand, when the prism shown in FIG. 7B is inserted into the space 2 as in the present invention, the propagation direction of the optical path is changed, but the feature of the above (2) is maintained, so the above (3) ( The relationship of 4) is also maintained, and the function required for each optical element does not change before and after the prism insertion.

以下に、本発明による実施形態について、図を参照しながら説明するが、本発明はここで示す実施例の具体的な構成に限定されるものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments shown here.

(実施形態1)
図8に、本発明の第1の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図を示す。本実施形態の光学系は、ポートアレイ801、DP面第1円筒レンズ802、台形型偏波ビームスプリッタ803、λ/2波長板804、透過型回折格子805、プリズム806、SW面円筒レンズ807、DP面第2円筒レンズ808、LCOS809から構成されており、ポートアレイ801が入力ポートおよび出力ポート、透過型回折格子805が回折素子、DP面第2円筒レンズ808が集光素子、LCOS809が偏向素子に相当している。また、透過型回折格子805とDP面第2円筒レンズ808の間にプリズム806が配置されており、光路Aと光路Bの光軸間距離の波長依存性を低減するように設計されていることが特徴である。
(Embodiment 1)
FIG. 8 shows an optical path diagram seen from the DP plane in the WSS optical system when LCOS is used as a deflection element in the WSS according to the first embodiment of the present invention. The optical system of this embodiment includes a port array 801, a DP surface first cylindrical lens 802, a trapezoidal polarization beam splitter 803, a λ / 2 wavelength plate 804, a transmission diffraction grating 805, a prism 806, an SW surface cylindrical lens 807, It is composed of a DP surface second cylindrical lens 808 and an LCOS 809, the port array 801 is an input port and an output port, the transmission diffraction grating 805 is a diffraction element, the DP surface second cylindrical lens 808 is a condensing element, and the LCOS 809 is a deflection element. It corresponds to. Also, a prism 806 is disposed between the transmission type diffraction grating 805 and the DP surface second cylindrical lens 808, and is designed to reduce the wavelength dependency of the distance between the optical axes of the optical path A and the optical path B. Is a feature.

LCOS型WSSとしての基本的な動作原理は図12〜16の説明で述べた内容と一致するので省略する。   The basic operation principle of the LCOS type WSS is the same as that described in the description of FIGS.

尚、ポートアレイ801としては、SW面とDP面に異なるNAのビームを出射する必要があるため、具体的な構成としては、ファイバアレイと円筒レンズアレイの組み合わせや、PLC技術を利用した導波路アレイチップなどが考えられる。後者の場合、部品数を削減できるなどの利点が得られる。   Since the port array 801 needs to emit different NA beams on the SW surface and the DP surface, specific configurations include a combination of a fiber array and a cylindrical lens array, or a waveguide using PLC technology. An array chip or the like can be considered. In the latter case, advantages such as reduction in the number of parts can be obtained.

λ/2波長板804は、台形型偏波ビームスプリッタの光路Aと光路Bのどちらに配置することもできるが、光路Aも光路BもLCOS809が動作する偏波方向に揃うように選択・配置する必要がある。   The λ / 2 wave plate 804 can be arranged on either the optical path A or the optical path B of the trapezoidal polarization beam splitter, but the optical path A and the optical path B are selected and arranged so as to be aligned with the polarization direction in which the LCOS 809 operates. There is a need to.

DP面第2円筒レンズ808は、有効径の大きな高性能レンズが必要となるため、ダブレットやトリプレットレンズを使用しても良い。   Since the DP surface second cylindrical lens 808 requires a high-performance lens having a large effective diameter, a doublet or a triplet lens may be used.

また、本実施形態において、LCOS809は、反射面が紙面と直交するよう配置されているが、一般的には紙面垂直方向はモジュール高さ方向であり、LCOS面積がモジュール低背化の制約となってしまう。そこで、LCOS809の反射面を紙面と平行に配置して、LCOS809直前に45°の傾斜ミラーを配置し、光路を90°変換すればLCOS面積がモジュール低背化の制約にならないようにできる。   In the present embodiment, the LCOS 809 is arranged such that the reflection surface is orthogonal to the paper surface. Generally, the vertical direction of the paper surface is the module height direction, and the LCOS area is a restriction for reducing the module height. End up. Therefore, if the reflective surface of the LCOS 809 is disposed parallel to the paper surface, a 45 ° tilt mirror is disposed immediately before the LCOS 809, and the optical path is converted by 90 °, the LCOS area can be prevented from becoming a restriction for reducing the module height.

(実施形態2)
図9に、本発明の第2の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてMEMSミラーアレイを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図を示す。第1の実施形態との違いは、(1)偏向素子がLCOSではなくMEMSミラーアレイ909であるため、偏波ダイバーシティが不要であること、(2)ポートアレイがDP面において2列化されており、第1のポートアレイ901と第2のポートアレイ903に分かれている。尚、第1および第2のポートアレイ901、903に対し、それぞれ第1のDP面第1円筒レンズ902、第2のDP面第1円筒レンズ904が配置されている。
(Embodiment 2)
FIG. 9 shows an optical path diagram of the WSS optical system when a MEMS mirror array is used as a deflection element in the WSS according to the second embodiment of the present invention as viewed from the DP plane. The difference from the first embodiment is that (1) the deflecting element is not the LCOS but the MEMS mirror array 909, so that the polarization diversity is unnecessary, and (2) the port array is arranged in two rows on the DP plane. And divided into a first port array 901 and a second port array 903. A first DP surface first cylindrical lens 902 and a second DP surface first cylindrical lens 904 are arranged for the first and second port arrays 901 and 903, respectively.

本実施形態では、偏向素子としてMEMSミラーアレイ909を利用しているため、SW面とDP面の2次元的なビーム偏向も比較的容易に可能である。したがって、往路・復路とも光路Aのみ、もしくは、光路Bのみというポート切り替えも可能となる。よって、例えば、第1のポートアレイ901に11ポート、第2のポートアレイ903に11ポート配置されているとして、第1のポートアレイ901の1つのポートを入力ポート、その他のすべてのポートを出力ポートとして利用すれば、1入力×21出力の大規模WSS光学系を構成することができる。ここで、ポートアレイは2列に限定される必要は無く、3列以上でもよい。   In the present embodiment, since the MEMS mirror array 909 is used as a deflecting element, two-dimensional beam deflection of the SW surface and the DP surface is relatively easy. Therefore, it is possible to switch the ports such as only the optical path A or only the optical path B in both the forward path and the return path. Therefore, for example, assuming that 11 ports are arranged in the first port array 901 and 11 ports are arranged in the second port array 903, one port of the first port array 901 is an input port and all other ports are output. When used as a port, a large-scale WSS optical system of 1 input × 21 outputs can be configured. Here, the port array need not be limited to two rows, and may be three or more rows.

(実施形態3)
図10に、本発明の第3の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図を示す。第1の実施形態との違いは、LCOS1010直前に円筒メニスカスレンズ1009が配置されている点であり、これによりLCOS1010の反射面に結像するビームスポットの像面湾曲収差を補正することができる。
(Embodiment 3)
FIG. 10 shows an optical path diagram of the WSS optical system when LCOS is used as a deflection element in the WSS according to the third embodiment of the present invention as viewed from the DP plane. The difference from the first embodiment is that a cylindrical meniscus lens 1009 is disposed immediately before the LCOS 1010, whereby the field curvature aberration of the beam spot imaged on the reflective surface of the LCOS 1010 can be corrected.

(実施形態4)
図11に、本発明の第4の実施形態に係るWSSにおける、偏向素子としてLCOSを利用した場合のWSS光学系について、DP面から見た光路図を示す。第1の実施形態との違いは、回折素子が2枚の透過型回折格子1105、1107から構成されており、その2枚の回折格子で挟まれる空間1106が、ガラスなどの高屈折率材で充填されている点である。別の言い方をすると、プリズムの前面と後面に別の透過型回折格子1105、1107が貼り付けられた回折素子ブロックを利用したWSS光学系となっている。
(Embodiment 4)
FIG. 11 shows an optical path diagram of the WSS optical system when LCOS is used as a deflection element in the WSS according to the fourth embodiment of the present invention when viewed from the DP plane. The difference from the first embodiment is that the diffractive element is composed of two transmissive diffraction gratings 1105 and 1107, and the space 1106 sandwiched between the two diffraction gratings is made of a high refractive index material such as glass. It is a point that is filled. In other words, the WSS optical system uses a diffraction element block in which different transmission diffraction gratings 1105 and 1107 are attached to the front and rear surfaces of the prism.

回折格子の通過枚数を増やすことにより波長分散能を増大させることが可能となる。したがって、透過帯域を拡大したり、DP面第2円筒レンズ1110の焦点距離を短縮して光学系を小型化したりする設計自由度を得ることができる。   The wavelength dispersion power can be increased by increasing the number of passing diffraction gratings. Therefore, it is possible to obtain a degree of freedom in design that enlarges the transmission band or shortens the focal length of the DP surface second cylindrical lens 1110 to reduce the size of the optical system.

101、601 回折素子
102、602 プリズム
701 入力(出力)ポート
702 DP面コリメートレンズ
703 偏波分離素子
704 折曲ミラー
705 λ/2波長板
706 回折素子
707 DP面主レンズ
708 偏向素子
801、1001、1101 ポートアレイ
901 第1のポートアレイ
903 第2のポートアレイ
802、1002、1102 DP面第1円筒レンズ
902 第1のDP面第1円筒レンズ
904 第2のDP面第1円筒レンズ
803、1003、1103 台形型偏波ビームスプリッタ
804、1004、1104 λ/2波長板
805、905、1005、1105、1107 透過型回折格子
806、906、1006、1108 プリズム
807、907、1007、1109 SW面円筒レンズ
808、908、1008、1110 DP面第2円筒レンズ
809、1010、1111 LCOS
909 MEMSミラーアレイ
1009 円筒メニスカスレンズ
1106 空間
1211、1221 ファイバ
1212、1222 SW面コリメートレンズ
1213、1223 DP面コリメートレンズ
1214 回折格子
1215、1224 SW面主レンズ
1222、1302、1402、1502、1602 DP面コリメートレンズ
1216、1225 DP面主レンズ
1217、1226 偏向素子
1301、1401、1501、1601 入力(出力)ポート
1302、1402、1502、1602 DP面コリメートレンズ
1303、1406、1506、1606、1701 回折格子
1304、1407、1507、1607、1702、1902、1904 DP面主レンズ
1305、1408 偏向素子
1403、1503、1603 偏波分離素子
1404、1504、1604 折曲ミラー
1405、1505、1605 λ/2波長板
1508、1608、1703、1903 LCOS
1801 透過型回折格子
101, 601 Diffraction element 102, 602 Prism 701 Input (output) port 702 DP surface collimating lens 703 Polarization separation element 704 Bending mirror 705 λ / 2 wave plate 706 Diffraction element 707 DP surface main lens 708 Deflection element 801, 1001, 1101 Port array 901 First port array 903 Second port array 802, 1002, 1102 DP surface first cylindrical lens 902 First DP surface first cylindrical lens 904 Second DP surface first cylindrical lens 803, 1003, 1103 Trapezoidal polarization beam splitter 804, 1004, 1104 λ / 2 wavelength plate 805, 905, 1005, 1105, 1107 Transmission diffraction grating 806, 906, 1006, 1108 Prism 807, 907, 1007, 1109 SW surface cylindrical lens 808 , 908, 1008, 1110 DP surface second cylindrical lens 809, 1010, 1111 LCOS
909 MEMS mirror array 1009 Cylindrical meniscus lens 1106 Space 1211, 1221 Fiber 1212, 1222 SW surface collimating lens 1213, 1223 DP surface collimating lens 1214 Diffraction grating 1215, 1224 SW surface main lens 1222, 1302, 1402, 1502, 1602 DP surface collimating Lenses 1216, 1225 DP surface main lenses 1217, 1226 Deflection elements 1301, 1401, 1501, 1601 Input (output) ports 1302, 1402, 1502, 1602 DP surface collimating lenses 1303, 1406, 1506, 1606, 1701 Diffraction gratings 1304, 1407 , 1507, 1607, 1702, 1902, 1904 DP surface main lens 1305, 1408 Deflection element 1403, 150 , Folding mirror 1603 polarization splitter 1404,1504,1604 1405,1505,1605 λ / 2 wave plate 1508,1608,1703,1903 LCOS
1801 Transmission diffraction grating

Claims (6)

波長多重光線が出射される入力ポートと、
前記波長多重光線を分波光線に分波する回折素子と、
前記分波光線の伝搬方向を入射角に応じて変換するプリズムであって、前記プリズムへの入射角θとプリズムからの出射角φについて、前記分波光線の長波側光線ではθ>φ、短波側光線ではθ<φの関係が成り立つ、プリズムと、
前記プリズムを透過した前記分波光線を収束光に変換する集光素子と、
前記集光素子を透過した前記分波光線を反射する偏向素子と、
前記偏向素子で反射された前記分波光線が、前記集光素子、前記プリズム、および前記回折素子を透過して入射する出力ポートと、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
An input port from which wavelength multiplexed light is emitted;
A diffraction element for demultiplexing the wavelength-multiplexed light into demultiplexed light;
A prism that converts the propagation direction of the demultiplexed light beam according to an incident angle, and the incident angle θ to the prism and the output angle φ from the prism are θ> φ for the long wave side light of the demultiplexed light beam, and the short wave In the side rays, the relation θ <φ holds,
A condensing element that converts the demultiplexed light beam transmitted through the prism into convergent light;
A deflecting element that reflects the demultiplexed light beam that has passed through the condensing element;
An output port through which the demultiplexed light beam reflected by the deflecting element passes through the condensing element, the prism, and the diffractive element; and
A wavelength selective switch comprising:
波長多重光線が出射される入力ポートと、
前記波長多重光線を偏波方向が直交する2つの偏波光線に分離し、前記2つの偏波光線の光軸が互いに平行となるよう出射する偏波ダイバーシティ機能部と、
前記2つの偏波光線が、それぞれ第1および第2の回折起点で別々の分波光線に分波される回折素子と、
前記分波光線の伝搬方向を入射角に応じて変換するプリズムであって、前記プリズムへの入射角θとプリズムからの出射角φについて、前記分波光線の長波側光線ではθ>φ、短波側光線ではθ<φの関係が成り立つ、プリズムと、
前記プリズムを透過した前記分波光線を収束光に変換する集光素子と、
前記集光素子を透過した前記分波光線を反射する偏向素子と、
波長多重光線を受光する出力ポートと、
を備え、前記偏向素子で反射された前記分波光線が、前記集光素子、前記プリズム、前記回折素子の前記第1および第2の回折起点のいずれか一方、および前記偏波ダイバーシティ機能部を透過して前記出力ポートに入射することを特徴とする波長選択スイッチ。
An input port from which wavelength multiplexed light is emitted;
A polarization diversity function unit that separates the wavelength-multiplexed light into two polarized light beams having orthogonal polarization directions and emits the two polarized light beams so that optical axes thereof are parallel to each other;
A diffractive element in which the two polarized rays are demultiplexed into separate demultiplexed rays at first and second diffraction origins, respectively;
A prism that converts the propagation direction of the demultiplexed light beam according to an incident angle, and the incident angle θ to the prism and the output angle φ from the prism are θ> φ for the long wave side light of the demultiplexed light beam, and the short wave In the side rays, the relation θ <φ holds,
A condensing element that converts the demultiplexed light beam transmitted through the prism into convergent light;
A deflecting element that reflects the demultiplexed light beam that has passed through the condensing element;
An output port for receiving wavelength multiplexed light;
The demultiplexed light beam reflected by the deflecting element includes: one of the light collecting element, the prism, the first and second diffraction origins of the diffraction element, and the polarization diversity function unit. A wavelength selective switch that transmits and enters the output port.
前記集光素子と前記偏向素子との離間距離が、前記集光素子の焦点距離と一致していることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長選択スイッチ。   3. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein a separation distance between the light collecting element and the deflecting element is equal to a focal distance of the light collecting element. 前記プリズムは、前記回折素子で分波された分波光線のうち、分波波長範囲の中心波長に相当する分波光線で、前記プリズムへの入射角と前記プリズムからの出射角が等しくなるように設計されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の波長選択スイッチ。   The prism is a demultiplexed light beam corresponding to the center wavelength of the demultiplexed wavelength range among the demultiplexed light beams demultiplexed by the diffraction element, so that the incident angle to the prism and the emission angle from the prism are equal. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the wavelength selective switch is designed as follows. 前記回折素子は透過型であり、複数の回折格子から構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の波長選択スイッチ。   5. The wavelength selective switch according to claim 1, wherein the diffractive element is a transmissive type and includes a plurality of diffraction gratings. 前記回折素子は、前記複数の回折格子で挟まれた高屈折率材を含むことを特徴とする請求項5に記載の波長選択スイッチ。   The wavelength selective switch according to claim 5, wherein the diffraction element includes a high refractive index material sandwiched between the plurality of diffraction gratings.
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