JPWO2014061102A1 - 光路制御装置 - Google Patents

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Abstract

光路制御装置１００においては、光を偏向するための光偏向要素素子の配列方向（ｙ軸方向）におけるスポットサイズが相対的に大きな扁平状の分光光Ｌ２が光偏向素子７に入射するので、分光光Ｌ２を精密に効率よく偏向可能である。特に、光路制御装置１００においては、そのスポットサイズの変換を、分光素子５の前段に配置されたアナモルフィック変換器２において行う。このため、分光素子５の後段に種々の光学部品等を配置することが可能になる等、光学設計の自由度が向上する。

Description

本発明は、例えば波長選択スイッチといった光路制御装置に関する。
特許文献１には、波長選択操作デバイスが記載されている。この波長選択操作デバイスは、入出力ファイバ、球面鏡、シリンドリカルレンズ、回折格子、及びＬＣＤ（Liquid Cristal Device）を備えている。入出力ファイバは、ｘ方向に配列されている。入出力ファイバからの光は、球面鏡によって反射されてコリメートされ、回折格子に入射する。回折格子に入射した光は、波長成分に応じてｙ方向に角度分散されて出射される。回折格子から出射された光は、シリンドリカルレンズを通過することにより、ｘ方向に集光されると共にｙ方向にコリメートされつつ球面鏡によって再び反射される。球面鏡によって再び反射された光は、シリンドリカルレンズを再度通過することにより、ｘ方向にコリメートされると共にｙ方向に集光されてＬＣＤに入射する。
米国特許第７０９２５９９号明細書
ところで、波長選択スイッチの光偏向素子として、反射型液晶であるＬＣＯＳ（Liquid Cristal On Silicon）を利用する場合がある。ＬＣＯＳは、空間的に離散化された複数の画素を利用する光偏向素子である。このため、ＬＣＯＳを用いて効率よく精密に光を偏向するためには、多数の画素を同時に利用すべきである。したがって、ポート選択軸方向（例えば入出力ポートの配列方向）については、ＬＣＯＳに照射する光ビームのスポットサイズが大きい方が好ましい。
これに対して、波長選択スイッチにおいては高い波長分解能が必要であるので、ＬＣＯＳの画素数が有限である以上、波長選択方向（例えば回折格子の分光方向）については、光ビームのスポットサイズをある程度小さくする必要がある。つまり、ＬＣＯＳ等の光偏向素子上においては、波長選択軸方向のスポットサイズに対して、ポート選択軸方向のスポットサイズを大きくする（すなわち、アスペクト比を大きくする）ことが望ましい。
上述した特許文献１に記載の波長選択操作デバイスにおいては、回折格子の後段において、ｘ方向及びｙ方向の集光やコリメートを繰り返すことにより、それぞれの方向についてのスポットサイズを変更し、ＬＣＤ上におけるスポットサイズのアスペクト比を相対的に大きくしている。しかしながら、特許文献１に記載の波長選択操作デバイスにあっては、回折格子の後段において集光及びコリメートのための光学系が配置されているので、回折格子の後段に種々の光学部品を配置することが困難になる等、光学設計の自由度が低い。
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、光を精密に効率よく偏向可能であると共に光学設計の自由度が高い光路制御装置を提供することを課題とする。
本発明の一側面は、光路制御装置に関する。この光路制御装置は、第１〜第１３の要素を備える光路制御装置であって、第１の要素は、波長多重光を入力する入力ポートを含み、第２の要素は、第３及び第４の要素により構成され、入力ポートから入力された波長多重光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、第３の要素は、波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において波長多重光を収束する第１及び第２の光パワーエレメントを含み、第４の要素は、第１の方向に直交する第２の方向と波長多重光の伝搬方向とによって張られる平面内において波長多重光をコリメートする第３の光パワーエレメントを含み、第５の要素は、第２の要素から出射された波長多重光の伝搬方向と第２の方向とよって張られる平面内において、波長多重光に含まれる各波長の光の伝搬方向を波長に応じて第１の方向に沿った軸周りに回転させることにより、波長で特徴付けられた複数の分光光を生成する第１の分光素子であり、第６の要素は、第５の要素から出射された分光光の伝搬方向と第２の方向とによって張られる平面内において、分光光のそれぞれを収束すると共に複数の分光光の伝搬方向を互いに揃える第４の光パワーエレメントを含み、第７の要素は、ピクセル化されて第１の方向に配列された複数の光偏向要素素子によって、第６の要素から出射された分光光のそれぞれを独立して変調することにより、第６の要素から出射された分光光と第１の方向とによって張られる平面内において、分光光のそれぞれを第１の方向に直交する第３の方向に沿った軸周りに回転させる光偏向素子であり、第８の要素は、第７の要素から出射された分光光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において、第７の要素から出射された分光光のそれぞれを波長に応じて第３の方向に直交する第４の方向に沿った軸周りに回転させる第５の光パワーエレメントを含み、第９の要素は、第８の要素から出射された分光光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において、分光光を多重化して多重化光を生成する第２の分光素子であり、第１０の要素は、第１１及び第１２の要素により構成され、多重化光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、第１１の要素は、多重化光の伝搬方向と第４の方向とによって張られる平面内において多重化光を収束する第６及び第７の光パワーエレメントを含み、第１２の要素は、多重化光の伝搬方向と第３の方向とによって張られる平面内において多重化光を収束する第８の光パワーエレメントを含み、第１３の要素は、第１０の要素から出射された多重化光を出力する出力ポートを含むことを特徴とする。
この光路制御装置においては、入力ポートからの波長多重光は、アナモルフィック変換器によって、第１の方向について収束されると共に、第１の方向に直交する第２の方向についてコリメートされる。つまり、入力ポートからの波長多重光のビームスポットが、アナモルフィック変換器によって、第１の方向よりも第２の方向に相対的に大きな扁平状となる。そして、アナモルフィック変換器から出射された扁平状の波長多重光が、第１の分光素子によって、波長に応じて第１の方向に沿った軸周りに回転させられ波長で特徴付けられて複数の分光光に分光される。その後、各分光光は、そのビームスポットが第１の方向について拡大されつつ伝搬し、第４の光パワーエレメントによって第２の方向について収束されて光偏向素子に入射する。これにより、光偏向素子に入射する分光光のスポットサイズが、第２の方向よりも第１の方向に相対的に大きくなる。光偏向素子に入射した分光光は、第１の方向に配列された光偏向要素素子によって偏向させられる。その後、偏向された分光光は、第８〜第１２の要素を介して出力ポートから出力される。このように、この光路制御装置においては、光を偏向するための光偏向要素素子の配列方向（第１の方向）におけるスポットサイズが第２の方向におけるスポットサイズよりも相対的に大きな扁平状の光を光偏向素子に入射するので、光を精密に効率よく偏向可能である。特に、この光路制御装置においては、そのスポットサイズの変更を、上述したように、第１の分光素子の前段において行う。このため、第１の分光素子の後段に種々の光学部品等を配置することが可能になる等、光学設計の自由度が向上する。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第３の光パワーエレメントは、第１及び第２の光パワーエレメントの共焦点位置に配置されるものとすることができる。この場合、第３の光パワーエレメントにおける非点収差を低減することができる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第８の光パワーエレメントは、第６及び第７の光パワーエレメントの共焦点位置に配置されるものとすることができる。この場合、第８の光パワーエレメントにおける非点収差を低減することができる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第４の光パワーエレメントは、第２の方向にのみ分光光のそれぞれを収束すると共に、第７の要素における分光光の第１の方向についてのスポットサイズを拡大するシリンドリカルレンズであるものとすることができる。この場合、第１の分光素子から出射された分光光が、第２の方向に収束されると共に第１の方向について拡大されるので（第１の方向について拡大することが妨げられないので）第７の要素（光路偏向素子）上においてよりアスペクト比を大きくすることができる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１〜第３の光パワーエレメントは、それぞれ、第１の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含み、第１の所定数の入力ポートに対して、第１〜第３の光パワーエレメントの１つのレンズが対応付けられているものとすることができる。この場合、入力ポートから入力されてレンズの外側を通る波長多重光を低減させることが可能となるので、第１の方向における収差を抑制することが可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第６〜第８の光パワーエレメントは、それぞれ、第４の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含み、第２の所定数の出力ポートに対して、第６〜第８の光パワーエレメントの１つのレンズが対応付けられているものとすることができる。この場合、レンズの外側を通って出力ポートに向かう多重化光を低減させることが可能となるので、第１の方向における収差を抑制することが可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１の光パワーエレメントの光パワーと、第２の光パワーエレメントの光パワーとは、互いに等しいものとすることができる。この場合、光学設計が容易となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第６の光パワーエレメントの光パワーと、第７の光パワーエレメントの光パワーとは、互いに等しいものとすることができる。この場合、光学設計が容易となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第１〜第３の光パワーエレメントの前段に配置され、入力ポートから入力された波長多重光の伝搬方向と第２の方向とによって張られる平面内において、波長多重光のビームスポットを拡大する第９の光パワーエレメントをさらに備え、第９の光パワーエレメントにより拡大された波長多重光を、第３の光パワーエレメントによりコリメートして第５の要素に入射し、第５の要素により生成された分光光のそれぞれのアナモ比を第４の光パワーエレメントにより逆転して第７の要素に入射させるものとすることができる。この場合、第９の光パワーエレメントによって、光路偏向素子上における分光光のアスペクト比をより大きくすることができる。その結果、より精密に効率よく光を偏向可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、第２の要素の前段に配置され、入力ポートから入力された波長多重光を偏光方向に応じて分離する偏波分離素子をさらに備え、偏波分離素子によって分離された波長多重光は、偏光方向が揃えられて第２の要素に入射されるものとすることができる。この場合、分光素子や光偏向素子等の偏波依存性を有する光素子において、ＰＤＬ（Polarization Dependent Loss：偏波依存損失）を低減することができる。特に、偏波分離素子をアナモルフィック変換器の前段に配置しているので、偏波分離素子の小型化が可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、偏波分離素子は、第２の方向に沿って波長多重光を分離するものとすることができる。この場合、コンパクトな光学設計が可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置においては、偏波分離素子における波長多重光の分離の中心軸は、第２の方向における光軸に一致しているものとすることができる。この場合、偏波分離素子によって分離された波長多重光からの分光光の対応する波長の光同士を、光偏向素子の第２の方向における同一の位置に入射させることが可能となる。その結果、各分光光を独立に変調（偏向）する光学系を容易に実現することが可能となる。
本発明によれば、光を精密に効率よく偏向可能であると共に光学設計の自由度が高い光路制御装置を提供することが可能となる。
本発明の一側面に係る光路制御装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。 図１に示された光路制御装置の変形例を示す模式図である。 本発明の一側面に係る光路制御装置の第２実施形態にお構成を示す模式図である。 図３に示された光路制御装置の変形例を示す模式図である。
以下、本発明の一側面に係る光路制御装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。図１には、直交座標系Ｓが示されている。図１の（ａ）は、直交座標系Ｓのｚ軸方向からみたときの光路制御装置を伝搬する光のビームスポットを示す図である。図１の（ｂ）は、直交座標系Ｓのｙ軸方向からみた光路制御装置の側面図である。図１の（ｃ）は、直交座標系Ｓのｘ軸方向からみた光路制御装置の側面図である。
図１に示されるように、本実施形態に係る光路制御装置１００は、入力ポート１、アナモルフィック変換器２、分光素子５、光パワーエレメント６、光偏向素子７、及び、出力ポート１３を備えている。入力ポート１から入力された光は、アナモルフィック変換器２、分光素子５、及び光パワーエレメント６をこの順に通った後に光偏向素子７により偏向（反射）され、光パワーエレメント６、分光素子５、及びアナモルフィック変換器２をこの順に通って出力ポート１３から出力される。
なお、ここでの光パワーエレメントとは、例えば球面レンズやシリンドリカルレンズ等の透過型素子や、球面鏡や凹面鏡等の反射型素子であり、少なくとも一方向に光パワーを有する要素である。また光パワーとは、光パワーエレメントを通過する光を収束・コリメートする能力である（すなわち光路を変更する能力である）。ここでは、光パワーエレメントの集光位置が近いほど光パワーが大きい。図１においては、光パワーエレメントを、光パワーを有する面内において凸レンズ状に示しており、光パワーを有しない面内において直線状に示している。
入力ポート１及び出力ポート１３は、ｙ軸方向（第１の方向）に沿って配列され、入出力ポートアレイを構成する。入力ポート１及び出力ポート１３は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。光路制御装置１００においては、入力ポート１から波長多重光Ｌ１が入力される。入力ポート１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の要素を構成する。出力ポート１３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１３の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２は、入力ポート１から入力された波長多重光Ｌ１を入射し、そのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２は、分光素子５の前段において、波長多重光Ｌ１のｙ軸方向についてのスポットサイズよりもｘ軸方向（第２の方向）についてのスポットサイズが大きくなるように、波長多重光Ｌ１のビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２は、光パワーエレメント２１〜２３を有している。光パワーエレメント２１〜２３は、入力ポート１から分光素子５に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２１は、入力ポート１から入力されて拡大されながら伝搬する波長多重光Ｌ１を入射し、その波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において波長多重光Ｌ１をコリメートする。
一方、光パワーエレメント２１は、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１の拡大を変更することなく維持する。つまり、光パワーエレメント２１は、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有しており、ｘ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２１としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２１から出射された波長多重光Ｌ１を入射し、その波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、その波長多重光Ｌ１をコリメートする。一方、光パワーエレメント２２は、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸方向とよって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１のコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２２は、ｘ−ｚ平面内おいて光パワーを有しており、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２２としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
光パワーエレメント２３は、光パワーエレメント２２から出射された波長多重光Ｌ１を入射し、その波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、その波長多重光Ｌ１を収束する。一方、光パワーエレメント２３は、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１のコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２３は、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有しており、ｘ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２３としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
このように、光パワーエレメント２１，２３は、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１を収束し、光パワーエレメント２２は、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１をコリメートする。その結果、波長多重光Ｌ１は、分光素子５の前段において、ｙ軸方向についてのスポットサイズよりもｘ軸方向についてのスポットサイズが大きくされる。
光パワーエレメント２１，２３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１及び第２の光パワーエレメントに相当し、第３の要素を構成する。光パワーエレメント２２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第３の光パワーエレメントに相当し、第４の要素を構成する。なお、光パワーエレメント２１の光パワーと、光パワーエレメント２３の光パワーとは互いに等しい。また、光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２１と光パワーエレメント２３との共焦点位置に配置されている。
分光素子５は、アナモルフィック変換器２から出射された波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）における光パワーエレメント２３の集光位置に配置されている。分光素子５は、アナモルフィック変換器２から出射された波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸とによって張れる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、波長多重光Ｌ１に含まれる各波長の光の伝搬方向を、波長に応じてｙ軸方向に沿った軸周りに回転させることにより、波長多重光Ｌ１を波長ごとに分光し、波長で特徴付けられた複数の分光光Ｌ２を生成する。つまり、分光素子５は、波長多重光Ｌ１をｘ軸方向に沿って複数の分光光Ｌ２に分光して出射する。分光素子５としては、例えば回折格子等を用いることができる。分光素子５は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１の分光素子に相当し、第５の要素を構成する。
光パワーエレメント６は、分光素子５から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、分光光Ｌ２のそれぞれを収束すると共に、分光光Ｌ２の伝搬方向を互いに揃える。一方、光パワーエレメント６は、分光素子５から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、拡大しつつ伝搬する分光光Ｌ２のそれぞれをコリメートする。これにより、分光光Ｌ２のそれぞれのビームスポットは、光偏向素子７上においてｘ軸方向よりもｙ軸方向について相対的に大きな扁平状を呈することとなる。このように、ここでは、光パワーエレメント６は、ｘ−ｚ平面内及びｙ−ｚ平面内の両方において光パワーを有する。光パワーエレメント６としては、例えば球面レンズ等を用いることができる。光パワーエレメント６は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第４の光パワーエレメントに相当し、第６の要素を構成する。
光偏向素子７は、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）における分光光Ｌ２の集光位置に配置される。光パワーエレメント６から出射された複数の分光光Ｌ２は、ｘ軸方向に沿って配列されて光偏向素子７に入射する。
光偏向素子７は、ピクセル化されてｙ軸方向に配列された複数の光偏向要素素子（画素）によって、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２のそれぞれを独立して変調する。これにより、光偏向素子７は、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、分光光Ｌ２のそれぞれをｙ軸方向に直交するｘ軸方向（第３の方向）に沿った軸周りに回転させる。ここでは、光偏向素子７は、分光光Ｌ２の入射方向と略反対の方向に分光光Ｌ２を反射する。
なお、光偏向素子７において、画素は２次元アレイ状に配列されるが、分光光Ｌ２の偏向に寄与する画素（光偏向要素素子）は、その中でもｙ軸方向に配列されたものである。光偏向素子７としては、例えば、ＬＣＯＳやＤＭＤ（Digiral Micromirror Device）等を用いることができる。光偏向素子７は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第７の要素を構成する。
上述したように、光偏向素子７によって偏向されて出射された光は、光パワーエレメント６、分光素子５、及びアナモルフィック変換器２をこの順に通って出力ポート１３から出力される。光パワーエレメント６は、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２のそれぞれを、その波長に応じてｘ軸方向に直交するｙ軸方向（第４の方向）に沿った軸周りに回転させる。これにより、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２のそれぞれが、ｘ軸方向について、分光素子５の所定の位置に集められる。
一方、光パワーエレメント６は、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２のそれぞれを収束する。これにより、光偏向素子７から出射された分光光Ｌ２のそれぞれが、ｙ軸方向について、分光素子５上に集光される。光パワーエレメント６は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第５の光パワーエレメントに相当し、第８の要素を構成する。
分光素子５は、光パワーエレメント６から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、分光光Ｌ２を多重化して多重化光Ｌ３を生成する。つまり、分光素子５は、出力ポート１３から出力させる分光光Ｌ２同士を合波して多重化光Ｌ３を生成する。分光素子５は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の分光素子に相当し、第９の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３を入射し、そのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２は、分光素子５と出力ポート１３との間において、多重化光Ｌ３のｙ軸方向についてのスポットサイズとｘ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなるように、多重化光Ｌ３のビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１０の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２は、上述したように、光パワーエレメント２３，２２，２１を有しており、光パワーエレメント２３，２２，２１は、分光素子５から出力ポート１３に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２３は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３をコリメートする。一方、光パワーエレメント２３は、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３のコリメートを維持する。
光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２３から出射された多重化光Ｌ３とｘ軸方向とによって張られる平面内において、多重化光Ｌ３を収束する。一方、光パワーエレメント２２は、光パワーエレメント２３から出射された多重化光Ｌ３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３のコリメートを維持する。
光パワーエレメント２１は、光パワーエレメント２２から出射された多重化光Ｌ３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３を収束する。一方、光パワーエレメント２１は、光パワーエレメント２２から出射された多重化光Ｌ３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３の収束を維持する。
このように、光パワーエレメント２３，２１は、多重化光Ｌ３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において多重化光Ｌ３を収束し、光パワーエレメント２２は、多重化光Ｌ３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において多重化光Ｌ３を収束する。その結果、多重化光Ｌ３は、出力ポート１３の前段において、ｙ軸方向についてのスポットサイズとｘ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなる。このようにアナモルフィック変換器２によってビームスポットのアスペクト比が変換された多重化光Ｌ３は、出力ポート１３に結合させられて出力される。
光パワーエレメント２３，２１は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第６及び第７の光パワーエレメントに相当し、第１１の要素を構成する。光パワーエレメント２２は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第８の光パワーエレメントに相当し、第１２の要素を構成する。
ここで、光路制御装置１００の各要素の位置関係について簡単に説明する。ｘ−ｚ平面内において、入力ポート１（出力ポート１３）から光パワーエレメント２２までの距離と、光パワーエレメント２２から分光素子５までの距離とは、互いにｆｘ１であって等しい。また、分光素子５から光パワーエレメント６までの距離と、光パワーエレメント６から光偏向素子７までの距離とは、互いにｆ２であって等しい。また、ｙ−ｚ平面内において、入力ポート１（出力ポート１３）から光パワーエレメント２１までの距離をｆｙ１１とし、光パワーエレメント２３から分光素子５までの距離をｆｙ１２とすると、光パワーエレメント２１と光パワーエレメント２３との間の距離は（ｆｙ１１＋ｆｙ１２）となっている。
以上説明したように、光路制御装置１００においては、入力ポート１からの波長多重光Ｌ１は、アナモルフィック変換器２によって、ｙ軸方向について収束されると共に、ｘ軸方向についてコリメートされる。つまり、入力ポート１からの波長多重光Ｌ１のビームスポットが、アナモルフィック変換器２によって、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に相対的に大きな扁平状となる。そして、アナモルフィック変換器２から出射された扁平状の波長多重光Ｌ２が、分光素子５によって、波長に応じてｙ軸方向に沿った軸周りに回転させられ波長で特徴付けられて複数の分光光Ｌ２に分光される。
その後、各分光光Ｌ２は、そのビームスポットがｙ軸方向について拡大されつつ伝搬し、光パワーエレメント６によってｘ軸方向について収束されて光偏向素子７に入射する。これにより、光偏向素子７に入射する分光光Ｌ２のスポットサイズが、ｘ軸方向よりもｙ軸方向に相対的に大きくなる（すなわち、アスペクト比が逆転される）。光偏向素子７は、ｙ軸方向に配列された光偏向要素素子（画素）によって分光光Ｌ２を偏向する。
このように、光路制御装置１００においては、光を偏向するための光偏向要素素子の配列方向（ｙ軸方向）におけるスポットサイズが相対的に大きな扁平状の分光光Ｌ２が光偏向素子７に入射するので、分光光Ｌ２を精密に効率よく偏向可能である。特に、光路制御装置１００においては、そのスポットサイズの変換を、分光素子５の前段において行う。このため、分光素子５の後段に種々の光学部品等を配置することが可能になる等、光学設計の自由度が向上する。
なお、図２に示されるように、光路制御装置１００においては、光パワーエレメント６に代えて光パワーエレメント６Ａを用いることができる。光パワーエレメント６Ａは、例えばシリンドリカルレンズ等であって、分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において光パワーを有するが、分光光Ｌ２の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において光パワーを有していない。
したがって、光パワーエレメント６Ａは、分光素子５から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内において、分光光Ｌ２のそれぞれを収束すると共に分光光Ｌ２の伝搬方向を互いに揃える一方で、分光素子５から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内において、分光光Ｌ２の拡大を維持する。つまり、光パワーエレメント６Ａは、ｘ軸方向にのみ分光光Ｌ２のそれぞれを収束すると共に、少なくとも光偏向素子７上における分光光Ｌ２のｙ軸方向についてのスポットサイズを拡大する。このため、分光光Ｌ２のそれぞれのビームスポットのアスペクト比がより拡大されるので、光偏向素子７においてより多くの光偏向要素素子を分光光Ｌ２の偏向に寄与させることが可能となる。よって、この場合には、分光光Ｌ２をより効率よく偏向することが可能となる。
［第２実施形態］
図３は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２実施形態の構成を示す図である。図３には、直交座標系Ｓが示されている。図３の（ａ）は、直交座標系Ｓのｚ方向からみたときの光路制御装置を伝搬する光のビームスポットを示す図であり、内部の直線によって当該光の偏光方向を示している。図３の（ｂ）は、直交座標系Ｓのｙ軸方向からみた光路制御装置の側面図である。図３の（ｃ）は、直交座標系Ｓのｘ軸方向からみた光路制御装置の側面図である。なお、図３においては、光パワーエレメントを、光パワーを有する面内において実線により示しており、光パワーを有しない面内において破線により示している。
図３に示されるように、本実施形態に係る光路制御装置２００は、第１実施形態に係る光路制御装置１００と比較して、アナモルフィック変換器２に代えてアナモルフィック変換器２Ｂを備える点、光パワーエレメント６に代えて光パワーエレメント６Ｂを備える点、及び、光パワーエレメント９，１０と偏波分離素子１１と半波長板１２とをさらに備える点で光路制御装置１００と相違している。なお、光路制御装置２００においては、少なくとも１つの入力ポート１と、少なくとも１つの出力ポート１３とによって、入出力ポートアレイ５０が構成されている。光路制御装置２００は、少なくとも２つの入出力ポートアレイ５０を備えており、それぞれの入力ポート１から波長多重光Ｌ１を入力し、それぞれの出力ポート１３から多重化光Ｌ３を出力する。
光パワーエレメント１０は、複数の入力ポート１及び出力ポート１３のそれぞれに対応するように、ｙ軸方向（第１の方向）に複数配列されている。光パワーエレメント１０は、入力ポート１から入力された波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向（第２の方向）とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）、及び、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、入力ポート１から入力されて拡大しながら伝搬する波長多重光Ｌ１を収束する。光パワーエレメント１０としては、例えば凸レンズ等を用いることができる。
偏波分離素子１１は、光パワーエレメント１０の後段且つアナモルフィック変換器２Ｂの前段に配置されている。偏波分離素子１１は、光パワーエレメント１０から出射された波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、その波長多重光Ｌ１を偏光方向に応じて２つの波長多重光Ｌ１１に分離する。半波長板１２は、偏波分離素子１１における波長多重光Ｌ１１の出射面に配設されている。半波長板１２は、偏波分離素子１１によって分離された波長多重光Ｌ１１のうちの一方の偏光方向を他方の偏光方向に揃えて出射する。したがって、アナモルフィック変換器２Ｂには、偏向方向が互いに揃えられた波長多重光Ｌ１１が入射される。
光パワーエレメント９は、偏波分離素子１１及び半波長板１２の後段且つアナモルフィック変換器２Ｂの前段に配置されている。光パワーエレメント９は、偏波分離素子１１（又は半波長板１２）から出射された波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、波長多重光Ｌ１１のビームスポットを拡大する。より具体的には、光パワーエレメント９は、ｘ−ｚ平面内において、波長多重光Ｌ１１をアナモルフィック変換器２Ｂの手前で一旦結像させることにより、アナモルフィック変換器２Ｂに入射する際の波長多重光Ｌ１１のビームスポットを拡大する。一方、光パワーエレメント９は、波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）においては光パワーを有していない。光パワーエレメント９としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。光パワーエレメント９は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第９のパワーエレメントに相当する。
アナモルフィック変換器２Ｂは、光パワーエレメント９から出射された波長多重光Ｌ１１のそれぞれを入射し、それらのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２Ｂは、分光素子５の前段において、波長多重光Ｌ１１のｙ軸方向についてのスポットサイズよりもｘ軸方向についてのスポットサイズが大きくなるように、波長多重光Ｌ１１のビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２Ｂは、光パワーエレメント２１Ｂ〜２３Ｂを有している。光パワーエレメント２１Ｂ〜２３Ｂは、入力ポート１から分光素子５に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２１Ｂは、光パワーエレメント９から出射されて拡大しながら伝搬する波長多重光Ｌ１１を入射し、その波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、波長多重光Ｌ１１をコリメートすると共にｘ軸方向に沿った軸周りに回転させる。
一方、光パワーエレメント２１Ｂは、波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１１の拡大を維持する。つまり、光パワーエレメント２１Ｂは、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有しており、ｘ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２１Ｂとしては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
光パワーエレメント２２Ｂは、光パワーエレメント２１Ｂから出射された波長多重光Ｌ１１を入射し、その波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、その波長多重光Ｌ１１をコリメートする。一方、光パワーエレメント２２Ｂは、波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｙ軸方向とよって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１１のコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２２Ｂは、ｘ−ｚ平面内おいて光パワーを有しており、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２２Ｂとしては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
光パワーエレメント２３Ｂは、光パワーエレメント２２Ｂから出射された波長多重光Ｌ１１を入射し、その波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、その波長多重光Ｌ１１の伝搬方向を互いに揃えると共に波長多重光Ｌ１１を収束する。一方、光パワーエレメント２３Ｂは、波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）においては、波長多重光Ｌ１１のコリメートを維持する。つまり、光パワーエレメント２３Ｂは、ｙ−ｚ平面内において光パワーを有しており、ｘ−ｚ平面内において光パワーを有していない。光パワーエレメント２３Ｂとしては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。
このように、光パワーエレメント２１Ｂ，２３Ｂは、波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１１を収束し、光パワーエレメント２２Ｂは、波長多重光Ｌ１１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内において波長多重光Ｌ１１をコリメートする。その結果、波長多重光Ｌ１１のそれぞれは、分光素子５の前段において、ｙ軸方向についてのスポットサイズよりもｘ軸方向のスポットサイズが大きくされる。
光パワーエレメント２１Ｂ，２３Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１及び第２の光パワーエレメントに相当し、第３の要素を構成する。光パワーエレメント２２Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第３の光パワーエレメントに相当し、第４の要素を構成する。なお、光パワーエレメント２１Ｂの光パワーと、光パワーエレメント２３Ｂの光パワーとは互いに等しい。また、光パワーエレメント２２Ｂは、光パワーエレメント２１Ｂと光パワーエレメント２３Ｂとの共焦点位置に配置されている。
分光素子５は、第１実施形態と同様に、アナモルフィック変換器２Ｂから出射された波長多重光Ｌ１１のそれぞれをｘ軸方向に沿って分光して分光光Ｌ２２を生成する。光パワーエレメント６Ｂは、分光素子５から出射された分光光Ｌ２２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、分光光Ｌ２２の伝搬方向を揃える。より具体的には、光パワーエレメント６Ｂは、ｘ−ｚ平面内において、偏波分離素子１１によって分離されたそれぞれの波長多重光Ｌ１１から分光された分光光Ｌ２２における対応する波長の光同士を、光偏向素子のｘ軸方向における略同一の位置に入射させるように、分光光Ｌ２２の伝搬方向を揃える。光パワーエレメント６Ｂにより、分光光Ｌ２のそれぞれのビームスポットが、光偏向素子上においてｘ軸方向よりもｙ軸方向について相対的に大きな扁平状を呈することとなる。
光偏向素子（不図示）は、第１実施形態に係る光偏向素子７と同様である。光偏向素子によって偏向されて出射された光は、光パワーエレメント６Ｂ、分光素子５、アナモルフィック変換器２Ｂ、光パワーエレメント９、偏波分離素子１１（又は、半波長板１２及び偏波分離素子１１）、及び光パワーエレメント１０をこの順に通って出力ポート１３から出力される。
光パワーエレメント６Ｂは、光偏向素子から出射された分光光Ｌ２２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、光偏向素子から出射された分光光Ｌ２２のそれぞれを、その波長に応じてｘ軸方向（第３の方向）に直交するｙ軸方向（第４の方向）に沿った軸周りに回転させる。
一方、光パワーエレメント６Ｂは、光偏向素子から出射された分光光Ｌ２の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、光偏向素子から出射された分光光Ｌ２のそれぞれを収束する。これにより、光偏向素子から出射された分光光Ｌ２のそれぞれが、ｙ軸方向について、分光素子５上に集光される。光パワーエレメント６Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第５の光パワーエレメントに相当し、第８の要素を構成する。
分光素子５は、光パワーエレメント６Ｂから出射された分光光Ｌ２２の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、分光光Ｌ２２のそれぞれを多重化して多重化光Ｌ３３を生成する。つまり、分光素子５は、出力ポート１３から出力させる分光光Ｌ２２同士を合波して多重化光Ｌ３３を生成する。多重化光Ｌ３３は、偏波分離素子１１によって分離された波長多重光Ｌ１１に応じて対で生成される。分光素子５は、本発明の一側面に係る光路制御装置の第２の分光素子に相当し、第９の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２Ｂは、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３を入射し、そのビームスポットのアスペクト比を変換して出射する。より具体的には、アナモルフィック変換器２Ｂは、分光素子５と出力ポート１３との間において、多重化光Ｌ３のｙ軸方向についてのスポットサイズとｘ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなるように、多重化光Ｌ３のビームスポットのアスペクト比を変換する。アナモルフィック変換器２Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第１０の要素を構成する。
アナモルフィック変換器２Ｂは、上述したように、光パワーエレメント２３Ｂ，２２Ｂ，２１Ｂを有しており、光パワーエレメント２３Ｂ，２２Ｂ，２１Ｂは、分光素子５から出力ポート１３に向かう光路上にこの順に配列されている。光パワーエレメント２３Ｂは、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３３のそれぞれをコリメートすると共にｘ軸方向に沿った軸周りに回転させる。一方、光パワーエレメント２３Ｂは、分光素子５から出射された多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３３のコリメートを維持する。
光パワーエレメント２２はＢ、光パワーエレメント２３Ｂから出射された多重化光Ｌ３３とｘ軸方向とによって張られる平面内において、多重化光Ｌ３３を収束する。一方、光パワーエレメント２２Ｂは、光パワーエレメント２３Ｂから出射された多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３３のコリメートを維持する。
光パワーエレメント２１Ｂは、光パワーエレメント２２Ｂから出射された多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３３を収束する。一方、光パワーエレメント２１Ｂは、光パワーエレメント２２Ｂから出射された多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、多重化光Ｌ３の収束を維持する。
このように、光パワーエレメント２３Ｂ，２１Ｂは、多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｙ軸方向とによって張られる平面内（ｙ−ｚ平面内）において多重化光Ｌ３３を収束し、光パワーエレメント２２Ｂは、多重化光Ｌ３３の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において多重化光Ｌ３３を収束する。その結果、多重化光Ｌ３３は、出力ポート１３の前段（より具体的には光パワーエレメント９の前段）において、ｙ軸方向についてのスポットサイズとｘ軸方向についてのスポットサイズとが略等しくなる。
光パワーエレメント２３Ｂ，２１Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第６及び第７の光パワーエレメントに相当し、第１１の要素を構成する。光パワーエレメント２２Ｂは、本発明の一側面に係る光路制御装置の第８の光パワーエレメントに相当し、第１２の要素を構成する。
このようにアナモルフィック変換器２Ｂによってビームスポットのアスペクト比が変換された多重化光Ｌ３３は、光パワーエレメント９を通過した後に偏波分離素子１１入射する。その際に、多重化光Ｌ３３のうちの一方は、偏波分離素子１１に直接入射し、他方は半波長板１２によって偏光させられた後に偏波分離素子１１に入射する。偏波分離素子１１に入射した多重化光Ｌ３３は、互いに合わせられて多重化光Ｌ３として偏波分離素子１１から出射する。偏波分離素子１１から出射された多重化光Ｌ３は、光パワーエレメント１０によって集光された後に出力ポート１３に結合して出力される。
ここで、光路制御装置２００の各要素の位置関係について簡単に説明する。入力ポート１（出力ポート１３）から光パワーエレメント１０までの距離をｆ３とし、光パワーエレメント９から光パワーエレメント９の集光位置までの距離をｆ４とすると、偏波分離素子１１の中心位置は、光パワーエレメント１０から距離ｆ３であり、光パワーエレメント９から距離ｆ４となる位置となっている。また、光パワーエレメント９の集光位置から光パワーエレメント２２Ｂまでの距離をｆ１とすると、光パワーエレメント２２Ｂから分光素子５までの距離もｆ１となっている。分光素子５、光パワーエレメント６Ｂ、及び光偏向素子の位置関係は、第１実施形態における分光素子５、光パワーエレメント６、及び光偏向素子７の位置関係と同様である。
また、偏波分離素子１１の中心位置から光パワーエレメント２１ｂまでの距離と、光パワーエレメント２１Ｂから光パワーエレメント２２Ｂまでの距離とは、互いにｆ５であり略同一である。さらに、光パワーエレメント２２Ｂから光パワーエレメント２３Ｂまでの距離と、光パワーエレメント２３Ｂから分光素子５までの距離とは、互いにｆ６であり略同一である。そして、ｘ−ｚ平面において、偏波分離素子１１における波長多重光Ｌ１の分離の中心軸は、ｘ軸方向における光軸と一致している。また、入出力ポートアレイ５０において、各ポート間の距離は、互いにｌ３であり略同一である。
以上説明したように、本実施形態に係る光路制御装置２００においても、第１実施形態に係る光路制御装置１００と同様の理由から、光を精密に効率よく偏向可能であると共に光学設計の自由度が向上する。特に、光路制御装置２００においては、偏波分離素子１１によって波長多重光Ｌ１を偏光方向に応じて分離し、半波長板１２によって偏光方向を揃えている。このため、各要素における偏波依存性を低減することができる。また、偏波分離素子１１をアナモルフィック変換器２Ｂの前段に配置しているので、スポットサイズの変換の前に偏波分離を行うことが可能となる。このため、偏波分離素子１１の小型化が可能となる。
さらに、光路制御装置２００においては、アナモルフィック変換器２の前段に光パワーエレメント９を配置し、入力ポート１から入力された波長多重光Ｌ１の伝搬方向とｘ軸方向とによって張られる平面内（ｘ−ｚ平面内）において、波長多重光Ｌ１のビームスポットを拡大する。そして、光パワーエレメント９により拡大された波長多重光Ｌ１を、光パワーエレメント２２Ｂによりコリメートして分光素子５に入射し、分光素子５により生成された分光光Ｌ２２のそれぞれのアナモ比を光パワーエレメント６Ｂにより逆転して光偏向素子に入射させる。このため、光パワーエレメント９によって、光路偏向素子上における分光光Ｌ２２のアスペクト比をより大きくすることができるので、より精密に効率よく光を偏向可能となる。
なお、図４に示されるように、光路制御装置２００においては、アナモルフィック変換器２Ｂに代えてアナモルフィック変換器２Ｃを用いることができる。アナモルフィック変換器２Ｃは、光パワーエレメント２１Ｂ〜２３Ｂに代えて光パワーエレメント２１Ｃ〜２３Ｃを有している。光パワーエレメント２１Ｃ〜２３Ｃのそれぞれは、光パワーエレメント２１Ｂ〜２３Ｂのそれぞれと同様の機能を有するが、ｙ軸方向に沿って分割されて配列された複数のレンズ（例えばレンズ２１１，２１２及びレンズ２３１，２３２）を含む。それぞれのレンズ２１１，２１２，２３１，２３２は、１つの入出力ポート５０に対応付けられている。より具体的には、第１の所定数（例えば１つ）の入力ポート１及び第２の所定数（例えば１つ）の出力ポート１３に対して、光パワーエレメント２１Ｃのレンズ２１２及び光パワーエレメント２３Ｃのレンズ２３１（又は、光パワーエレメント２１ｃのレンズ２１２及び光パワーエレメント２３Ｃのレンズ２３２）が対応付けられている。
このように、複数に分割したレンズ２１１，２１２，２３１，２３２を用いれば、入力ポート１から入力されてレンズの外側を通る波長多重光Ｌ１１を低減させることが可能となると共に、レンズの外側を通って出力ポート１３に向かう多重化光Ｌ３３を低減させることが可能となるので、ｙ軸方向における収差を抑制することが可能となる。
以上の実施形態は、本発明の一側面に係る光路制御装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明の一側面に係る光路制御装置は、上述した光路制御装置１００，２００に限定されるものではなく、各請求項の要旨を変更しない範囲において、光路制御装置１００，２００を任意に変形したものとすることができる。
例えば、光路制御装置２００における光パワーエレメント９は、光路制御装置１００に適用してもよい。その場合には、光パワーエレメント９は、入力ポート１（出力ポート１３）とアナモルフィック変換器２との間に配置されることとなる。この場合にも、光パワーエレメント９により拡大された波長多重光Ｌ１を、光パワーエレメント２２によりコリメートして分光素子５に入射し、分光素子５により生成された分光光Ｌ２のそれぞれのアナモ比を光パワーエレメント６により逆転して光偏向素子７に入射させる。このため、光パワーエレメント９によって、光路偏向素子７上における分光光Ｌ２のアスペクト比をより大きくすることができるので、より精密に効率よく光を偏向可能となる。
また、光路制御装置２００の光パワーエレメント２１Ｃ〜２３Ｃと同様に、光路制御装置１００の光パワーエレメント２１〜２３も、ｙ軸方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含むようにしてもよい。この場合にも、入力ポート１から入力されてレンズの外側を通る波長多重光Ｌ１を低減させることが可能となると共に、レンズの外側を通って出力ポート１３に向かう多重化光Ｌ３を低減させることが可能となるので、ｙ軸方向における収差を抑制することが可能となる。
さらに、光路制御装置１００，２００においては、入力ポート１から光偏向素子７に向かう光路（往路）上の各要素と、光偏向素子７から出力ポート１３に向かう光路（復路）上の各要素とに同一の光学系を用いる場合について説明したが、本発明の一側面に係る光路制御装置はこれに限定されない。
光を精密に効率よく偏向可能であると共に光学設計の自由度が高い光路制御装置を提供することが可能となる。
１００，２００…光路制御装置、１…入力ポート（第１の要素）、２，２Ｂ，２Ｃ…アナモルフィック変換器（第２の要素）、５…分光素子（第１及び第２の分光素子、第５及び第９の要素）、６…光パワーエレメント（第４及び第５の光パワーエレメント、第６の要素）、７…光偏向素子（第７の要素）、１１…偏波分離素子、１３…出力ポート（第１３の要素）、２１，２１Ｂ，２１Ｃ…光パワーエレメント（第１及び第６の光パワーエレメント、第３及び第１１の要素）、２２，２２Ｂ，２２Ｃ…光パワーエレメント（第３及び第８の光パワーエレメント、第４及び第１２の要素）、２３，２３Ｂ，２３Ｃ…光パワーエレメント（第２及び第７の光パワーエレメント、第３及び第１１の要素）。

Claims (12)

  1. 第１〜第１３の要素を備える光路制御装置であって、
    前記第１の要素は、波長多重光を入力する入力ポートを含み、
    前記第２の要素は、前記第３及び第４の要素により構成され、前記入力ポートから入力された前記波長多重光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、
    前記第３の要素は、前記波長多重光の伝搬方向と第１の方向とによって張られる平面内において前記波長多重光を収束する第１及び第２の光パワーエレメントを含み、
    前記第４の要素は、前記第１の方向に直交する第２の方向と前記波長多重光の伝搬方向とによって張られる平面内において前記波長多重光をコリメートする第３の光パワーエレメントを含み、
    前記第５の要素は、前記第２の要素から出射された前記波長多重光の伝搬方向と前記第２の方向とよって張られる平面内において、前記波長多重光に含まれる各波長の光の伝搬方向を波長に応じて前記第１の方向に沿った軸周りに回転させることにより、波長で特徴付けられた複数の分光光を生成する第１の分光素子であり、
    前記第６の要素は、前記第５の要素から出射された前記分光光の伝搬方向と前記第２の方向とによって張られる平面内において、前記分光光のそれぞれを収束すると共に前記複数の分光光の伝搬方向を互いに揃える第４の光パワーエレメントを含み、
    前記第７の要素は、ピクセル化されて前記第１の方向に配列された複数の光偏向要素素子によって、前記第６の要素から出射された前記分光光のそれぞれを独立して変調することにより、前記第６の要素から出射された前記分光光と前記第１の方向とによって張られる平面内において、前記分光光のそれぞれを前記第１の方向に直交する第３の方向に沿った軸周りに回転させる光偏向素子であり、
    前記第８の要素は、前記第７の要素から出射された前記分光光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において、前記第７の要素から出射された前記分光光のそれぞれを波長に応じて前記第３の方向に直交する第４の方向に沿った軸周りに回転させる第５の光パワーエレメントを含み、
    前記第９の要素は、前記第８の要素から出射された前記分光光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において、前記分光光を多重化して多重化光を生成する第２の分光素子であり、
    前記第１０の要素は、前記第１１及び第１２の要素により構成され、前記多重化光のビームスポットのアスペクト比を変換するアナモルフィック変換器であり、
    前記第１１の要素は、前記多重化光の伝搬方向と第４の方向とによって張られる平面内において前記多重化光を収束する第６及び第７の光パワーエレメントを含み、
    前記第１２の要素は、前記多重化光の伝搬方向と前記第３の方向とによって張られる平面内において前記多重化光を収束する第８の光パワーエレメントを含み、
    前記第１３の要素は、前記第１０の要素から出射された前記多重化光を出力する出力ポートを含む、
    ことを特徴とする光路制御装置。
  2. 前記第３の光パワーエレメントは、前記第１及び第２の光パワーエレメントの共焦点位置に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の光路制御装置。
  3. 前記第８の光パワーエレメントは、前記第６及び第７の光パワーエレメントの共焦点位置に配置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光路制御装置。
  4. 前記第４の光パワーエレメントは、前記第２の方向にのみ前記分光光のそれぞれを収束すると共に、前記第７の要素における前記分光光の前記第１の方向についてのスポットサイズを拡大するシリンドリカルレンズである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  5. 前記第１〜第３の光パワーエレメントは、それぞれ、前記第１の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含み、
    第１の所定数の前記入力ポートに対して、前記第１〜第３の光パワーエレメントの１つの前記レンズが対応付けられている、
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  6. 前記第６〜第８の光パワーエレメントは、それぞれ、前記第４の方向に沿って分割されて配列された複数のレンズを含み、
    第２の所定数の前記出力ポートに対して、前記第６〜第８の光パワーエレメントの１つの前記レンズが対応付けられている、
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  7. 前記第１の光パワーエレメントの光パワーと、第２の光パワーエレメントの光パワーとは、互いに等しい、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  8. 前記第６の光パワーエレメントの光パワーと、前記第７の光パワーエレメントの光パワーとは、互いに等しい、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  9. 前記第１〜第３の光パワーエレメントの前段に配置され、前記入力ポートから入力された前記波長多重光の伝搬方向と前記第２の方向とによって張られる平面内において、前記波長多重光のビームスポットを拡大する第９の光パワーエレメントをさらに備え、
    前記第９の光パワーエレメントにより拡大された前記波長多重光を、前記第３の光パワーエレメントによりコリメートして前記第５の要素に入射し、前記第５の要素により生成された前記分光光のそれぞれのアナモ比を前記第４の光パワーエレメントにより逆転して前記第７の要素に入射させる、
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  10. 前記２の要素の前段に配置され、前記入力ポートから入力された前記波長多重光を偏光方向に応じて分離する偏波分離素子をさらに備え、
    前記偏波分離素子によって分離された前記波長多重光は、偏光方向が揃えられて前記第２の要素に入射される、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光路制御装置。
  11. 前記偏波分離素子は、前記第２の方向に沿って前記波長多重光を分離する、ことを特徴とする請求項１０に記載の光路制御装置。
  12. 前記偏波分離素子における前記波長多重光の分離の中心軸は、前記第２の方向における光軸に一致している、ことを特徴とする請求項１１に記載の光路制御装置。
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