JPWO2015008349A1 - 波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

波長選択スイッチ１Ａは、所定の軸線Ｃ上に並んで配置された光入出力部１０、分光素子２０、及び光偏向素子３０を備える。光入出力部１０は、所定の軸線Ｃに対して傾斜した光軸でもって光入出力ポート１１の入出射を行う第１の部分１０ａと、所定の軸線Ｃに対して傾斜した光軸でもって光入出力ポート１２の入出射を行う第２の部分１０ｂとを有する。所定の軸線Ｃを基準とする光入出力ポート１１の入出射角と光入出力ポート１２の入出射角とは、互いに異なる。

Description

本発明は、波長選択スイッチに関するものである。

特許文献１には、波長選択スイッチに関する発明が開示されている。この波長選択スイッチは、複数の光入出力部と、光分散手段と、集光要素と、光偏向素子アレイとを備えている。複数の光入出力部は、第１方向にアレイ状に並んでおり、光入力部と光出力部とを含む。光分散手段は、入力部から入力された波長多重光を、各波長成分に分離する。集光要素は、分離された各波長成分を光偏向素子アレイへ向けて集光する。光偏向素子アレイは、集光要素により集光されたそれぞれの各波長成分を所望の出力部にスイッチングさせるよう第１方向に各波長成分を偏向させる。入出力部はｍ個（ｍは整数）のグループに分かれており、光偏向素子アレイは、入出力部のｍ個のグループに対応するように第１方向にｍ個配列されている。光分散手段は、入出力部のｍ個のグループに対して共通である。

特開２０１１−２４８０００号公報 米国特許第７７２５０２７号明細書 米国特許第７３９７９８０号明細書 国際公開第２０１２／１２５３９０号 特開２０１１−０６４７２１号公報 国際公開第２０１３／０１６７５８号

波長選択スイッチの一形態として、光入出力部を二以上のグループに分け、各グループの入出射光に対応する光偏向素子の光偏向部を、例えば分光方向と交差する方向に並べて配置する形態がある（例えば特許文献１を参照）。このような形態を採用することにより、従来の波長選択スイッチと比較して更に多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能となる。

特許文献１に記載された波長選択スイッチでは、光入出力部の二以上のグループそれぞれに対応するレンズが配置され、このレンズによって、入出射光の光軸に対して各グループ毎に異なる角度が付与されている。しかしながら、このような構成では部品点数が多くなり、また、上記レンズの分だけ光路長が長くなってしまい波長選択スイッチの小型化を妨げる一因となる。

本発明は、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能な波長選択スイッチを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る波長選択スイッチは、所定の軸線上に並んで配置された光入出力部、分光素子、及び光偏向素子を備える波長選択スイッチであって、光入出力部は、第１の光入力ポートと第１の光出力ポートとを含む３個以上の第１の光入出力ポートを有し、所定の軸線に対し所定の軸線と交差する第１の方向に傾斜した光軸でもって第１の光入出力ポートの入出射を行う第１の部分と、第２の光入力ポートと第２の光出力ポートとを含む３個以上の第２の光入出力ポートを有し、所定の軸線に対し第１の方向に傾斜した光軸でもって第２の光入出力ポートの入出射を行う第２の部分とを備え、所定の軸線を基準とする第１の光入出力ポートの入出射角と第２の光入出力ポートの入出射角とが互いに異なり、分光素子は、第１及び第２の光入出力ポートに対して共通に設けられており、第１及び第２の光入出力ポートの入出射光の光軸を、所定の軸線および第１の方向と交差する方向へ波長に応じた角度で変化させ、光偏向素子は、分光素子を経た第１の光入力ポートからの光を第１の光出力ポートへ向ける第１の光偏向部と、分光素子を経た第２の光入力ポートからの光を第２の光出力ポートへ向ける第２の光偏向部とを有する。

本発明による波長選択スイッチによれば、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能な波長選択スイッチを提供できる。

図１は、第１実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図３は、ｚ軸方向から見た光入出力部の構成を示す図である。 図４は、ｙ軸方向から見た光入出力部の構成を示す側面図である。 図５は、ｚ軸方向から見た光偏向素子の正面図である。 図６は、第１変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図７は、第２変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図８は、第３変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図９は、第４変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１０は、第５変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１１は、第５変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１２は、第６変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１３は、第６変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１４は、第６変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１５は、第６変形例に係る光入出力部の構成を模式的に示す側面図である。 図１６は、第２実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図１７は、第２実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図１８は、ｚ軸方向から見た光入出力部の構成を示す図である。 図１９は、光入出力部の構成を模式的に示す図である。 図２０は、分光素子を所定の軸線に対して傾ける理由を説明するための図である。 図２１は、第３実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図２２は、第３実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式図である。 図２３は、ｚ軸方向から見た光入出力部の構成を示す図である。 図２４は、光入出力部の構成を模式的に示す図である。 図２５は、第２実施形態の一変形例を示す図である。 図２６は、第３実施形態の一変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら一実施形態に係る波長選択スイッチを詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１及び図２は、第１実施形態に係る波長選択スイッチ１Ａの構成を示す模式図である。なお、以下の図面には直交座標系Ｓが示されている。図１は、直交座標系Ｓのｙ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ａの側面図であり、ｘ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ａの模式的な構成を示している。図２は、直交座標系Ｓのｘ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ａの上面図であり、ｙ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ａの模式的な構成を示している。

図１及び図２に示されるように、波長選択スイッチ１Ａは、光入出力部１０、分光素子２０、及び光偏向素子３０を備えている。光入出力部１０、分光素子２０、及び光偏向素子３０は、所定の軸線Ｃ上に並んで配置されている。所定の軸線Ｃは、例えばｚ軸方向に延びる軸線である。なお、図１及び図２では所定の軸線Ｃが一直線状に描かれているが、例えば反射鏡等が中途に配置されることにより所定の軸線Ｃが屈曲していてもよい。

図３は、所定の軸線Ｃの方向（ｚ軸方向）から見た光入出力部１０の構成を示す図である。また、図４は、ｙ軸方向から見た光入出力部１０の構成を示す側面図である。図３及び図４に示されるように、光入出力部１０は、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを有している。第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとは、図１及び図２に示された所定の軸線Ｃと交差する第１の方向（本実施形態では、ｘ軸方向）に並んで配置されている。

第１の部分１０ａは、３個以上の第１の光入出力ポート１１を含む。本実施形態では、これらの光入出力ポート１１はｘ軸方向に整列されている。これらの光入出力ポート１１には、一又は複数の第１の光入力ポート１１ａと、一又は複数の第１の光出力ポート１１ｂとが含まれている。例示として、図３及び図４には、一つの光入力ポート１１ａと、複数の光出力ポート１１ｂとが示されている。この場合、光入力ポート１１ａは、例えば波長多重光である光Ｌ１１を波長選択スイッチ１Ａの内部へ出射する。光出力ポート１１ｂは、例えば、光偏向素子３０によって偏向された波長成分Ｌ１２を受ける。

図４に示されるように、この第１の部分１０ａでは、所定の軸線Ｃに対し所定の軸線Ｃと交差する第１の方向（本実施形態では、ｘ軸方向）に傾斜した光軸でもって光入出力ポート１１の入出射（すなわち、光入力ポート１１ａからの光Ｌ１１の出射および光出力ポート１１ｂへの波長成分Ｌ１２の入射）が行われる。所定の軸線Ｃを基準とする光入出力ポート１１の入出射角θ１の角度範囲は、所定の軸線Ｃを０°としたとき例えば０°＜θ１＜５°であり、更に好適には０°＜θ１＜３°である。

第２の部分１０ｂは、３個以上の第２の光入出力ポート１２を含む。本実施形態では、これらの光入出力ポート１２はｘ軸方向に整列されている。これらの光入出力ポート１２には、一又は複数の第２の光入力ポート１２ａと、一又は複数の第２の光出力ポート１２ｂとが含まれている。例示として、図３及び図４には、一つの光入力ポート１２ａと、複数の光出力ポート１２ｂとが示されている。この場合、光入力ポート１２ａは、例えば波長多重光である光Ｌ２１を波長選択スイッチ１Ａの内部へ出射する。光出力ポート１２ｂは、例えば、光偏向素子３０によって偏向された波長成分Ｌ２２を受ける。

図４に示されるように、この第２の部分１０ｂでは、ｘ軸方向に傾斜した光軸でもって光入出力ポート１２の入出射（すなわち、光入力ポート１２ａからの光Ｌ２１の出射および光出力ポート１２ｂへの波長成分Ｌ２２の入射）が行われる。所定の軸線Ｃを基準とする光入出力ポート１２の入出射角は、光入出力ポート１１の入出射角θ１とは異なっており、例えば−θ１である。

各光入出力ポート１１は、光ファイバ１１ｃ及び集光素子（集光レンズ）１１ｄを含んで構成されている。各集光素子１１ｄは、各光ファイバ１１ｃに対して一対一で設けられ、対応する光ファイバ１１ｃの端面に光結合されている。同様に、各光入出力ポート１２は、光ファイバ１２ｃ及び集光素子（集光レンズ）１２ｄを含んで構成されている。各集光素子１２ｄは、各光ファイバ１２ｃに対して一対一で設けられ、対応する光ファイバ１２ｃの端面に光結合されている。

図４に示されるように、各光ファイバ１１ｃと、各光ファイバ１１ｃそれぞれに対応する各集光素子１１ｄとの光軸は互いにずれている。具体的には、集光素子１１ｄの光軸は光ファイバ１１ｃの光軸に対してΔα（＞０）だけずれており、また、そのずれ量Δαは、３個以上の光入出力ポート１１において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１１に均一な正の入出射角θ１が付与されている。なお、本実施形態では、３個以上の光ファイバ１１ｃは間隔αでもって互いに等間隔に配置されており、これらに対応する３個以上の集光素子１１ｄもまた、間隔αでもって互いに等間隔に配置されている。

一方、各光ファイバ１２ｃと、各光ファイバ１２ｃそれぞれに対応する各集光素子１２ｄとの光軸もまた、ｘ軸方向に互いにずれている。但し、そのずれ量は集光素子１１ｄのずれ量とは異なっており、例えば−Δαである。また、そのずれ量−Δαは、３個以上の光入出力ポート１２において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１２に均一な負の入出射角−θ１が付与されている。また、本実施形態では、３個以上の光ファイバ１２ｃは間隔αでもって互いに等間隔に配置されており、これらに対応する３個以上の集光素子１２ｄもまた、間隔αでもって互いに等間隔に配置されている。

また、本実施形態では、光入出力部１０が、光入出力ポート１１，１２とは別に、調芯用ポート１３を更に有している。調芯用ポート１３は、所定の軸線Ｃに沿った光軸でもって調芯用の光Ｌ３の入出射を行うためのポートである。この調芯用ポート１３もまた、光ファイバ１３ｃと、光ファイバ１３ｃの端面に光結合された集光素子１３ｄとを含んでいる。但し、光ファイバ１３ｃの光軸と集光素子１３ｄの光軸とは、互いに一致している。従って、調芯用ポート１３において入出射される光Ｌ３は、所定の軸線Ｃに沿って伝搬する。

このような調芯用ポート１３は、図３及び図４に示されるように第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂに対して共通に設けられてもよく、或いは、第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂそれぞれに少なくとも一つずつ設けられていてもよい。本実施形態では、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとの間に一つの調芯用ポート１３が配置されている。

光ファイバ１３ｃに隣り合う光ファイバ１１ｃ及び１２ｃと光ファイバ１３ｃとは、互いに間隔αをあけて配置されている。一方、集光素子１３ｄに隣り合う集光素子１１ｄ及び１２ｄと集光素子１３ｄとは、互いに間隔α＋Δαをあけて配置されている。このような構成によって、前述した光ファイバ１１ｃと集光素子１１ｄとの光軸のずれ量Δα、及び光ファイバ１２ｃと集光素子１２ｄとの光軸のずれ量−Δαが実現されている。換言すれば、本実施形態では、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに等ピッチで配列され、集光素子１１ｄ、１２ｄ及び１３ｄが互いに不等ピッチで配列されている。そして、集光素子１１ｄの位置が、光ファイバ１１ｃに対して配列方向の一方の側（ｘ軸の正側）にずれており、集光素子１２ｄの位置が、光ファイバ１２ｃに対して配列方向の他方の側（ｘ軸の負側）にずれている。

再び図１及び図２を参照する。波長選択スイッチ１Ａは、光入出力部１０と分光素子２０との間の所定の軸線Ｃ上に配置された前段光学系として、リレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２を更に備えている。リレー光学系４１は、光入出力ポート１１，１２に対して共通に設けられた２つのレンズ４１ａ及び４１ｂを含む。レンズ４１ａは、例えば、ｘ軸方向及びｙ軸方向に光パワーを有する凸状の球面レンズである。レンズ４１ａは、レンズ４１ｂよりも前段に配置され、レンズ４１ａの前側焦点は集光素子１１ｄ〜１３ｄ（図４を参照）の後側焦点と略一致するように配置されている。つまり、レンズ４１ａは、光入出力部１０が有する集光素子１１ｄ〜１３ｄの焦点距離ｆ１及びレンズ４１ａの焦点距離ｆ２の分だけ集光素子１１ｄ，１２ｄから離れた位置に配置されている。

レンズ４１ａは、ｘ軸方向及びｙ軸方向について、光入出力部１０から当該レンズ４１ａに入射する光Ｌ１１および光Ｌ２１のビームウエスト位置におけるビームサイズと比較して、当該レンズ４１ａを通過後の光Ｌ１１および光Ｌ２１のビームウエスト位置におけるビームサイズを相対的に大きくすることが好ましい。このようにすると、例えば波長選択スイッチ１Ａにおいてリレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２を介して光制御を行う場合に、光入出力部１０の光入出力ポート１１，１２におけるロスの増加を抑制することができる。

レンズ４１ｂは、少なくともｘ軸方向に光パワーを有する。レンズ４１ｂは、例えば、ｘ軸方向のみに光パワーを有するシリンドリカルレンズである。レンズ４１ｂは、ｘ軸方向のみ光パワーを有している。このため、光Ｌ１１および光Ｌ２１のビームサイズがｘ軸方向についてはｙ軸方向に対して相対的に小さくなり、ｙ軸方向に相対的に拡大される。レンズ４１ｂの前側焦点は、レンズ４１ａの後側焦点と略一致するように配置されている。また、レンズ４１ｂの後側焦点は、後述する集光レンズ４３の前側焦点と略一致するように配置されている。つまり、レンズ４１ｂは、レンズ４１ａの焦点距離ｆ２及びレンズ４１ｂの焦点距離ｆ３の分だけレンズ４１ａから離れた位置であって、レンズ４１ｂの焦点距離ｆ３及び集光レンズ４３の焦点距離ｆ４の分だけ集光レンズ４３から離れた位置に配置されている。なお、レンズ４１ａ，４１ｂは、図１及び図２に示されたような光透過型のものに限られず、ミラーのような反射型のものであってもよい。

アナモルフィック光学系４２は、光入出力ポート１１，１２に対して共通に設けられており、リレー光学系４１の前段若しくは後段に配置されている。図１及び図２には、リレー光学系４１の後段にアナモルフィック光学系４２が配置された形態が示されている。アナモルフィック光学系４２は、リレー光学系４１のレンズ４１ｂから出射された光Ｌ１１，Ｌ２１を入射すると共に、その光Ｌ１１，Ｌ２１のビームサイズをｙ軸方向に拡大して出射する。アナモルフィック光学系４２は、入力されたビームのアスペクト比を変換して出力する機能を有するものであれば良く、光をｘ軸方向に縮小するように構成しても良い。アナモルフィック光学系４２は、プリズムペアやシリンドリカルレンズ、シリンドリカルミラー等を単独又は組み合わせて構成され得る。本実施形態では、例えば１対のプリズム４２ａ，４２ｂを例示する。

分光素子２０は、光入出力ポート１１，１２に対して共通に設けられており、光入出力ポート１１，１２の入出射光の光軸を、所定の軸線Ｃおよびｘ軸方向と交差する方向、例えばｙ軸方向へ波長に応じた角度で変化させる。分光素子２０は、光入力ポート１１ａ，１２ａからの光Ｌ１１，Ｌ２１が波長多重光である場合には、光Ｌ１１，Ｌ２１を複数の波長成分に分光する。図１及び図２では、理解の容易のため、複数の波長成分のうちの或る波長成分Ｌ１２，Ｌ２２のみを代表して図示する。分光素子２０としては、例えば回折格子を用いることができる。

分光素子２０と光偏向素子３０との間の所定の軸線Ｃ上には、集光レンズ（集光要素）４３が配置されている。集光レンズ４３は、分光素子２０によって分光されて出射された波長成分Ｌ１２，Ｌ２２を入射し、光偏向素子３０上に結合する。このとき、アナモルフィック光学系４２においてｙ軸方向に所定倍率で拡大された光は、集光レンズ４３においては当該倍率でｙ軸方向に縮小される（または、アナモルフィック光学系４２においてｘ軸方向に所定倍率で縮小された光は、集光レンズ４３においては当該倍率でｘ軸方向に拡大される）ことにより、光偏向素子３０においてｘ軸方向のビームサイズがｙ軸方向のビームサイズよりも大きくなるように構成されている。集光レンズ４３としては、例えば、ｘ軸方向及びｙ軸方向に光パワーを有する凸状の球面レンズといった回転対称レンズが用いられる。

光偏向素子３０は、集光レンズ４３の後側焦点に配置されている。光偏向素子３０は、光入力ポート１１ａから分光素子２０を経て集光レンズ４３によって集光された波長成分Ｌ１２を受け、その波長に応じた所定の光出力ポート１１ｂに向けて波長成分Ｌ１２を偏向する。同様に、光偏向素子３０は、光入力ポート１２ａから分光素子２０を経て集光レンズ４３によって集光された波長成分Ｌ２１を受け、その波長に応じた所定の光出力ポート１２ｂに向けて波長成分Ｌ２２を偏向する。そのために、光偏向素子３０は、所定の軸線Ｃと交差する平面内にて二次元状に配列された複数の光偏向領域を有している。光偏向素子３０は、各光偏向領域において対応する波長成分Ｌ２１，Ｌ２２を受け、波長成分Ｌ１２，Ｌ２２のそれぞれを独立して光出力ポート１１ｂ，１２ｂに向けて偏向する。

図５は、所定の軸線Ｃの方向から見た光偏向素子３０の正面図である。図５に示されるように、光偏向素子３０は、ｘ軸方向に並ぶ第１の光偏向部３１および第２の光偏向部３２を有している。第１の光偏向部３１は、ｙ軸方向（分光方向）に並ぶ複数の光偏向領域３１ａを含んでおり、分光素子２０を経た光入力ポート１１ａからの各波長成分を対応する光偏向領域３１ａにおいて受け、これらの波長成分を光出力ポート１１ｂへ向ける。また、第２の光偏向部３２は、ｙ軸方向（分光方向）に並ぶ複数の光偏向領域３２ａを含んでおり、分光素子２０を経た光入力ポート１２ａからの各波長成分を対応する光偏向領域３２ａにおいて受け、これらの波長成分を光出力ポート１２ｂへ向ける。

光偏向素子３０としては、例えばＬＣＯＳ（Liquid Cristal On Silicon）といった位相変調素子が好適に用いられる。このような位相変調素子は、位相変調を行う複数の画素を有し、回折格子状の位相変調パターンを呈示することにより入射光の光路を偏向する。なお、光偏向素子３０としては、位相変調素子以外にも、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子といった種々の素子を用いることができる。

光偏向素子３０としてＬＣＯＳ型の位相変調素子が用いられる場合、所定の軸線Ｃおよびｘ軸方向を含む面内（すなわちｘｚ平面内）において、光入力ポート１１ａ，１２ａから到達する波長成分Ｌ１２，Ｌ２２の光軸が位相変調素子の変調面に対して直交するとよい。これにより、更に精緻な偏向制御が可能となる。このような形態は、例えば、ｘｚ平面内において波長成分Ｌ１２，Ｌ２２の光軸が変調面に対して直交するように、所定の軸線Ｃに対する光入出力ポート１１，１２の入出射角θ１，−θ１が設定されることにより好適に実現され得る。この場合、前段光学系（リレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２）及び集光レンズ４３は、ｘｚ平面内において波長成分Ｌ１２，Ｌ２２の光軸が変調面に対して直交するように、光入出力ポート１１，１２からの光の光路を変更するとよい。また、この場合、ｘ軸方向における前段光学系（リレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２）並びに集光レンズ４３の中心光軸が、互いに一致していると更に好適である。また、この場合、光入出力ポート１１の入出射光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸と、光入出力ポート１２の入出射光Ｌ２１，Ｌ２２の光軸とは、所定の軸線Ｃに対して互いに対称であるとよい。なお、所定の軸線Ｃは、仮に該所定の軸線Ｃに沿って出射された光が位相変調素子の変調面に到達した場合に、所定の軸線Ｃおよびｘ軸方向を含む面内（ｘｚ平面内）において、該光の光軸が位相変調素子の変調面に対して直交するような軸線である。

光偏向素子３０によって偏向された波長成分Ｌ１２，Ｌ２２は、集光レンズ４３、分光素子２０、アナモルフィック光学系４２、及びリレー光学系４１を介して所定の光出力ポート１１ｂ，１２ｂに到達し、波長選択スイッチ１Ａの外部へ出力される。

以上の構成を備える本実施形態の波長選択スイッチ１Ａによって得られる効果について説明する。前述したように、特許文献１に記載された波長選択スイッチでは、光入出力部の二以上のグループそれぞれに対応するレンズが配置され、このレンズによって、入出射光の光軸に対して各グループ毎に異なる角度が付与されている。しかしながら、このような構成では部品点数が多くなり、また、上記レンズの分だけ光路長が長くなってしまい波長選択スイッチの小型化を妨げる一因となる。これに対し、本実施形態の波長選択スイッチ１Ａでは、そのようなレンズを利用せずに、光入出力部１０の第１の光入出力ポート１１および第２の光入出力ポート１２のそれぞれにおいて入出射光の光軸に所定の角度を付与している。したがって、本実施形態の波長選択スイッチ１Ａによれば、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能となる。

また、本実施形態のように、光入出力ポート１１，１２は、光ファイバ１１ｃ，１２ｃと、光ファイバ１１ｃ，１２ｃに対して一対一で設けられ、該光ファイバ１１ｃ，１２ｃの端面に光結合された集光素子１１ｄ，１２ｄとを含んでもよい。この場合、光ファイバ１１ｃ，１２ｃの光軸と集光素子１１ｄ，１２ｄの光軸とを互いにずらすことによって、光入出力ポート１１，１２における入出射角θ１，−θ１を簡素な構成でもって容易に設定することができる。また、このような形態により、光入出力ポート１１，１２が十分な有効径を確保できるので、波長選択スイッチ１Ａが小型化された場合であっても入出射角θ１，−θ１の絶対値を十分に大きくすることが可能となる。

また、本実施形態のように、光入出力部１０は、光入出力ポート１１，１２とは別に、所定の軸線Ｃに沿った光軸でもって調芯用の光Ｌ３の入出射を行う調芯用ポート１３を更に有してもよい。光入出力ポート１１，１２は入出射光が傾斜しているため調芯に使用し難いが、このような調芯用ポート１３を別に用意しておくことによって、調芯作業を容易に行うことができる。

（第１の変形例）
図６は、上記第１実施形態の一変形例に係る光入出力部１０Ａの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ａをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ａでは、上記実施形態（図４を参照）とは異なり、集光素子１１ｄの光軸が、光ファイバ１１ｃの光軸に対して−Δαだけずれている。なお、このずれ量−Δαは、３個以上の光入出力ポート１１において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１１に均一な負の入出射角−θ１が付与される。

一方、集光素子１２ｄの光軸は、光ファイバ１２ｃの光軸に対して正の方向にΔαだけずれている。なお、ずれ量Δαは、３個以上の光入出力ポート１２において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１２に均一な正の入出射角θ１が付与される。

このように、本変形例では、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに等ピッチで配列され、集光素子１１ｄ、１２ｄ及び１３ｄが互いに不等ピッチで配列されている。そして、集光素子１１ｄの位置が、光ファイバ１１ｃに対して配列方向の一方の側（ｘ軸の負側）にずれており、集光素子１２ｄの位置が、光ファイバ１２ｃに対して配列方向の他方の側（ｘ軸の正側）にずれている。従って、光入出力ポート１１において入出射角が負（−θ１）となり、光入出力ポート１１に対してｘ軸の負側に位置する光入出力ポート１２において入出射角が正（θ１）となるので、光入出力ポート１１の入出射光と、光入出力ポート１２の入出射光とが互いに交差することとなる。このような形態であっても、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

（第２の変形例）
図７は、上記第１実施形態の別の変形例に係る光入出力部１０Ｂの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ｂをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ｂでは、上記実施形態（図４を参照）とは異なり、光ファイバ１３ｃに隣り合う光ファイバ１１ｃ及び１２ｃと光ファイバ１３ｃとの間隔が、α−Δαとなっている。一方、集光素子１３ｄに隣り合う集光素子１３ｄ及び１２ｃと集光素子１３ｄとの間隔はαとなっている。すなわち、光ファイバ１１ｃの光軸が集光素子１１ｄの光軸に対して−Δαだけずれており、光ファイバ１２ｃの光軸が集光素子１２ｄの光軸に対してΔαだけずれている。

このように、本変形例では、集光素子１１ｄ、１２ｄ及び１３ｄが互いに等ピッチで配列され、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに不等ピッチで配列されている。そして、光ファイバ１１ｃの位置が、集光素子１１ｄに対して配列方向の一方の側（ｘ軸の負側）にずれており、光ファイバ１２ｃの位置が、集光素子１２ｄに対して配列方向の他方の側（ｘ軸の正側）にずれている。このような構成によって、上記第１実施形態と同様に、本変形例においても、光入出力ポート１１における入出射角がθ１となり、光入出力ポート１２における入出射角が−θ１となる。従って、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

（第３の変形例）
図８は、上記第１実施形態の更に別の変形例に係る光入出力部１０Ｃの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ｃをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ｃでは、上記第２変形例（図７を参照）とは異なり、光ファイバ１１ｃの光軸が、集光素子１１ｄの光軸に対して正の方向にΔαだけずれている。なお、このずれ量Δαは、３個以上の光入出力ポート１１において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１１に均一な負の入出射角−θ１が付与される。

一方、光ファイバ１２ｃの光軸は、集光素子１２ｄの光軸に対して−Δαだけずれている。なお、ずれ量Δαは、３個以上の光入出力ポート１２において互いに等しい。これによって、３個以上の光入出力ポート１２に均一な正の入出射角θ１が付与される。

このように、本変形例では、集光素子１１ｄ、１２ｄ及び１３ｄが互いに等ピッチで配列され、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに不等ピッチで配列されている。そして、光ファイバ１１ｃの位置が、集光素子１１ｄに対して配列方向の一方の側（ｘ軸の正側）にずれており、光ファイバ１２ｃの位置が、集光素子１２ｄに対して配列方向の他方の側（ｘ軸の負側）にずれている。従って、光入出力ポート１１において入出射角が負（−θ１）となり、光入出力ポート１１に対してｘ軸の負側に位置する光入出力ポート１２において入出射角が正（θ１）となるので、光入出力ポート１１の入出射光と、光入出力ポート１２の入出射光とが互いに交差することとなる。このような形態であっても、第２変形例と同様に、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

（第４の変形例）
図９は、上記第１実施形態の更に別の変形例に係る光入出力部１０Ｄの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ｄをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ｄでは、上記実施形態（図４を参照）とは異なり、第１の光入出力ポート１１と第２の光入出力ポート１２とが、ｘ軸方向に交互に並んで配置されている。

具体的には、光入出力ポート１１を構成する光ファイバ１１ｃ及び集光素子１１ｄと、光入出力ポート１２を構成する光ファイバ１２ｃ及び集光素子１２ｄとが、ｘ軸方向に交互に並んで配置されている。そして、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに等ピッチ（間隔α）で配列される一方、集光素子１１ｄと、集光素子１１ｄに対してｘ軸正側に隣り合う集光素子１２ｄとが間隔（α−２Δα）をあけて配置され、集光素子１２ｄと、集光素子１２ｄに対してｘ軸正側に隣り合う集光素子１１ｄとが間隔（α＋２Δα）をあけて配置されている。

このように、本変形例では、光ファイバ１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃが互いに等ピッチで配列され、集光素子１１ｄ、１２ｄ及び１３ｄが互いに不等ピッチで配列されている。そして、上記実施形態と同様に、集光素子１１ｄの位置が、光ファイバ１１ｃに対して配列方向の一方の側（ｘ軸の正側）にずれており、集光素子１２ｄの位置が、光ファイバ１２ｃに対して配列方向の他方の側（ｘ軸の負側）にずれている。従って、光入出力ポート１１において入出射角が正（θ１）となり、光入出力ポート１２において入出射角が負（−θ１）となる。そして、本変形例では光入出力ポート１１，１２が交互に並んで配置されているので、光入出力ポート１１の入出射光と、光入出力ポート１２の入出射光とが互いに交差することとなる。このような形態であっても、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

（第５の変形例）
図１０及び図１１は、上記第１実施形態の更に別の変形例に係る光入出力部１０Ｅ及び１０Ｆの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ｅ及び１０Ｆをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ｅ及び１０Ｆでは、第１実施形態（図４を参照）とは異なり、第１の部分１０ｃの光入出力ポート１１、及び第２の部分１０ｄの光入出力ポート１２それぞれにおいて、光ファイバ１１ｃ，１２ｃの光軸と集光素子１１ｄ，１２ｄの光軸とが互いに一致している。

また、本変形例では、光入出力ポート１１の光ファイバ１１ｃ及び集光素子１１ｄの光軸は、所定の軸線Ｃに対してｘ軸方向に傾斜している。例えば、図１０に示される光入出力部１０Ｅでは、光ファイバ１１ｃ及び集光素子１１ｄの光軸が、ｘ軸正方向に傾斜している。また、図１１に示される光入出力部１０Ｆでは、光ファイバ１１ｃ及び集光素子１１ｄの光軸が、ｘ軸負方向に傾斜している。これにより、所定の軸線Ｃに対しｘ軸方向に傾斜した光軸でもって、光入出力ポート１１の入出射（すなわち、光入力ポート１１ａからの光Ｌ１１の出射および光出力ポート１１ｂへの波長成分Ｌ１２の入射）が行われる。

光入出力ポート１２の光ファイバ１２ｃ及び集光素子１２ｄの光軸もまた、所定の軸線Ｃに対してｘ軸方向に傾斜している。例えば、図１０に示される光入出力部１０Ｅでは、光ファイバ１２ｃ及び集光素子１２ｄの光軸が、ｘ軸負方向に傾斜している。また、図１１に示される光入出力部１０Ｆでは、光ファイバ１２ｃ及び集光素子１２ｄの光軸が、ｘ軸負方向に傾斜している。これにより、所定の軸線Ｃに対しｘ軸方向に傾斜した光軸でもって、光入出力ポート１２の入出射（すなわち、光入力ポート１２ａからの光Ｌ１２の出射および光出力ポート１２ｂへの波長成分Ｌ２１の入射）が行われる。

本変形例のような形態であっても、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。また、本変形例によれば、各光ファイバ１１ｃ及び１２ｃ、並びに各集光素子１１ｄ及び１２ｄを等ピッチで配列し、これらの光軸を一致させることができるので、光学設計および製造が容易である。

（第６の変形例）
図１２〜図１５は、上記第１実施形態の更に別の変形例に係る光入出力部１０Ｇ〜１０Ｊの構成を模式的に示す側面図であって、光入出力部１０Ｇ〜１０Ｊをｙ軸方向から見た形態を示している。本変形例に係る光入出力部１０Ｇ〜１０Ｊでは、第１実施形態（図４を参照）とは異なり、第１の部分１０ｅ，１０ｇの光入出力ポート１１、及び第２の部分１０ｆ，１０ｈの光入出力ポート１２それぞれにおいて、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面の法線が、当該光ファイバ１１ｅ，１２ｅの光軸（すなわち光ファイバ１１ｅ，１２ｅのコアの中心軸線）に対してｘ方向に傾斜している。言い換えれば、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面が、当該光ファイバ１１ｅ，１２ｅの光軸に垂直な平面に対してｘ方向に傾斜している。したがって、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの入出射光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１及びＬ２２の光軸は、当該光ファイバ１１ｅ，１２ｅの光軸に対し、ｘｚ平面内において或る屈折角を有する。なお、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面のコア領域（すなわち光入出射点）は、所定の軸線Ｃに対して直交する直線（本変形例ではｘ軸に沿った直線）上に並んで配置されている。

例えば、図１２及び図１３に示された光入出力部１０Ｇ，１０Ｈでは、第１の部分１０ｅ，１０ｇの光ファイバ１１ｅの端面の角度がθａとなっており、光ファイバ１１ｅの入出射光Ｌ１１及びＬ１２は、第２の部分１０ｆ，１０ｈの入出射光Ｌ２１及びＬ２２に近づく方向に屈折する。一方、第２の部分１０ｆ，１０ｈの光ファイバ１２ｅの端面の角度が−θａとなっており、光ファイバ１２ｅの入出射光Ｌ２１及びＬ２２は、第１の部分１０ｅ，１０ｇの入出射光Ｌ１１及びＬ１２に近づく方向に屈折する。すなわち、本変形例では、光入出力ポート１１の光ファイバ１１ｅの端面において入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸と、光入出力ポート１２の光ファイバ１２ｅの端面において入射若しくは出射される光Ｌ２１，Ｌ２２の光軸とが、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面における屈折によって、互いに近づく方向へ向けられている。

また、光入出力部１０Ｇ，１０Ｈでは、ｘｚ平面内において、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面に入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１及びＬ２２の光軸が所定の軸線Ｃに対して成す角度（−θ及びθ）と、集光素子１１ｆ，１２ｆの光軸が所定の軸線Ｃに対して成す角度とが互いに異なる。なお、一実施例では、集光素子１１ｆ，１２ｆの光軸は所定の軸線Ｃに対して平行であってもよい。

本変形例のような形態であっても、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。加えて、本変形例に係る光入出力部１０Ｇ，１０Ｈでは、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの端面において入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸が、集光素子１１ｆ，１２ｆの光軸に対して傾斜している。これにより、光入出力ポート１１，１２から出射された光Ｌ１１，Ｌ２１が前段光学系を構成する光学部品（リレー光学系４１等）において反射して生じる戻り光が、光入出力ポート１１，１２に結合して迷光となることを防止することができる。また、光入出力ポート１１，１２から出射された光の出射方向を揃えることができるとともに、前段光学系に至るまでの光路長を等しくすることができるので、波長選択スイッチ１Ａにおける光路制御精度を向上させ、光損失の発生を抑制できる。

また、光入出力部１０Ｇ，１０Ｈでは、第１の部分１０ｅ，１０ｇにおいて光ファイバ１１ｅの光軸が集光素子１１ｆの光軸に対して傾斜する角度（＋θａ）と、第２の部分１０ｆ，１０ｈにおいて光ファイバ１２ｅの光軸が集光素子１２ｆの光軸に対して傾斜する角度（−θａ）とは互いに異なる。更に、各光ファイバ１１ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１及びＬ１２が、集光素子１１ｆ内において集光素子１１ｆの光軸を通るように、光ファイバ１１ｅと集光素子１１ｆとの相対位置関係が設定されている。同様に、各光ファイバ１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ２１及びＬ２２が、集光素子１２ｆ内において集光素子１２ｆの光軸を通るように、光ファイバ１２ｅと集光素子１２ｆとの相対位置関係が設定されている。

これにより、光入出力部１０Ｇ，１０Ｈは、光ファイバ１１ｅ，１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１及びＬ２２の光路が集光素子１１ｆ，１２ｆにおいて変更されることを抑制しつつ、光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１及びＬ２２を入射若しくは出射することができる。これにより、光ファイバ１１ｅと集光素子１１ｆとの調芯、および光ファイバ１２ｅと集光素子１２ｆとの調芯を容易に行うことができる。

なお、図１２に示された光入出力部１０Ｇでは、光ファイバ１１ｅの光軸は、所定の軸線Ｃに対して−θｂだけｘ方向に傾斜している。また、光ファイバ１２ｅの光軸は、所定の軸線Ｃに対してθｂだけｘ方向に傾斜している。一方、図１３に示された光入出力部１０Ｈでは、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの光軸は、所定の軸線Ｃに沿っている。これらのように、光ファイバ１１ｅ，１２ｅの光軸方向は、所定の軸線Ｃに対して傾斜していてもよく、所定の軸線Ｃに沿っていてもよい。

また、光入出力部１０Ｇ及び１０Ｈでは、光ファイバ１１ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１及びＬ１２の光軸と、光ファイバ１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ２１及びＬ２２の光軸とが互いに近づくように、光ファイバ１１ｅ及び１２ｅの端面傾斜角が設定されている。これにより、第１の部分１０ｅ，１０ｇの集光素子１１ｆと第２の部分１０ｆ，１０ｈの集光素子１２ｆとをより近づけることができるので、光入出力部１０Ｇ，１０Ｈを小型化できる。また、集光素子１１ｆ，１２ｆとして、複数のレンズが等ピッチ（間隔α）で配列されたレンズアレイを用いることもできる。さらに、光入出力部１０Ｇは、光ファイバ１１ｅ，１２ｅが集光素子１１ｆ，１２ｆの反対側において互いに遠ざかるように配置されるので、光ファイバ１１ｅ，１２ｅが互いに干渉することを防止できる。このように光入出力部１０Ｇ，１０Ｈの構成が簡易となるので、低コスト化が可能となる。

図１４は、本変形例の別の形態を示す図である。図１４に示される光入出力部１０Ｉと図１２に示された光入出力部１０Ｇとの相違点は、光ファイバ１１ｅ，１２ｅと集光素子１１ｆ，１２ｆとの相対位置関係である。すなわち、図１４に示される光入出力部１０Ｉでは、第１の部分１０ｉの光ファイバ１１ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１及びＬ１２が、集光素子１１ｆ内において集光素子１１ｆの光軸から第２の部分１０ｊ寄りに所定距離だけずれた位置を通過するように、光ファイバ１１ｅと集光素子１１ｆとの相対位置関係が設定されている。これにより、光Ｌ１１及びＬ１２の光軸は、集光素子１１ｆにおいて、入出射光Ｌ２１及びＬ２２から離れる方向に屈曲する。同様に、第１の部分１０ｊの光ファイバ１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ２１及びＬ２２が、集光素子２１ｆ内において集光素子２１ｆの光軸から第１の部分１０ｉ寄りに所定距離だけずれた位置を通過するように、光ファイバ２１ｅと集光素子２１ｆとの相対位置関係が設定されている。これにより、光Ｌ２１及びＬ２２の光軸は、集光素子１２ｆにおいて、入出射光Ｌ１１及びＬ１２から離れる方向に屈曲する。

例えば図１４に示される光入出力部１０Ｉのように、光ファイバ１１ｅ，１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は、集光素子１１ｆ，１２ｆ内において集光素子１１ｆ，１２ｆの光軸からずれた位置を通過してもよい。これにより、光ファイバ１１ｅ，１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２の光軸の角度を、集光素子１１ｆ，１２ｆによって所望の角度に調整することができる。また、図１４に示される光入出力部１０Ｉのように、光Ｌ１１及びＬ１２が、集光素子１１ｆの光軸から第２の部分１０ｊ寄りにずれた位置を通過し、光Ｌ２１及びＬ２２が、集光素子１２ｆの光軸から第１の部分１０ｉ寄りにずれた位置を通過することによって、光入出力部１０Ｉを小型化できる。更に、集光素子１１ｆ，１２ｆとして、複数のレンズが等ピッチ（間隔α）で配列されたレンズアレイを用いることもできる。さらに、光入出力部１０Ｉは、光ファイバ１１ｅ，１２ｅが集光素子１１ｆ，１２ｆの反対側において互いに遠ざかるように配置されるので、光ファイバ１１ｅ，１２ｅが干渉することを防止できる。このように、光入出力部１０Ｉの構成が簡易となるので、低コスト化が可能となる。なお、光入出力部１０Ｉのような形態であっても、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

図１５は、本変形例の更に別の形態を示す図である。図１５に示される光入出力部１０Ｊの第１の部分１０ｉの構成は、図１４に示された光入出力部１０Ｉの第１の部分１０ｉの構成と同じである。また、光入出力部１０Ｊの第２の部分１０ｋの構成は、図１２に示された光入出力部１０Ｇの第２の部分１０ｇにおいて光Ｌ２１，Ｌ２２の傾斜方向を逆方向としたものである。すなわち、光入出力部１０Ｊの第２の部分１０ｋでは、光ファイバ１２ｅの端面の法線が、当該光ファイバ１２ｅの光軸に対してｘ方向にθａだけ傾斜している。言い換えれば、第２の部分１０ｋの光ファイバ１２ｅの端面は、第１の部分１０ｉの光ファイバ１１ｅの端面と同じ方向に同じ角度θａだけ傾斜している。更に、光ファイバ１２ｅの光軸は、所定の軸線Ｃに対し、光ファイバ１１ｅの光軸と同じ方向に同じ角度（−θｂ）だけ傾斜している。

但し、第２の部分１０ｋでは、各光ファイバ１２ｅにおいて入射若しくは出射される光Ｌ２１及びＬ２２が、集光素子１２ｆ内において集光素子１２ｆの光軸を通るように、光ファイバ１２ｅと集光素子１２ｆとの相対位置関係が設定されている。従って、光Ｌ２１及びＬ２２の光路は、集光素子１２ｆにおいて変更されない。従って、光Ｌ２１及びＬ２２の光軸は、光Ｌ１１及びＬ１２から離れる方向に延びる。すなわち、光入出力部１０Ｊでは、光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸と、光Ｌ２１，Ｌ２２の光軸とが、互いに離れる方向へ向けられている。

図１５に示された光入出力部１０Ｊのように、第１の部分１０ｉの光ファイバ１１ｅと第２の部分１０ｋの光ファイバ１２ｅとは、互いに同じ角度（−θｂ）だけ傾斜していてもよい。このような場合であっても、例えば、光ファイバ１１ｅ，１２ｅに対する集光素子１１ｆ，１２ｆの相対位置（集光素子１１ｆ，１２ｆの光軸に対する光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１及びＬ２２のずれ量）を調整することによって、光Ｌ１１，Ｌ１２の角度と光Ｌ２１及びＬ２２の角度とを好適に異ならせることができる。そして、上記第１実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

（第２の実施の形態）
図１６及び図１７は、第２実施形態に係る波長選択スイッチ１Ｂの構成を示す模式図である。図１６は、直交座標系Ｓのｙ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ｂの側面図であり、ｘ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ｂの模式的な構成を示している。図１７は、直交座標系Ｓのｘ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ｂの上面図であり、ｙ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ｂの模式的な構成を示している。

図１６及び図１７に示されるように、波長選択スイッチ１Ｂは、所定の軸線Ｃ上に並んで配置された光入出力部１０Ｌ、リレー光学系４１、アナモルフィック光学系４２、分光素子２０、集光レンズ４３、及び光偏向素子３０を備えている。なお、図１６及び図１７では所定の軸線Ｃが一直線状に描かれているが、例えば反射鏡等が中途に配置されることにより所定の軸線Ｃが屈曲していてもよい。

図１８は、所定の軸線Ｃの方向（ｚ軸方向）から見た光入出力部１０Ｌの構成を示す図である。また、図１９は、ｙ軸方向から見た光入出力部１０Ｌの構成を模式的に示す図である。図１８及び図１９に示されるように、光入出力部１０Ｌは、３個以上の第１の光入出力ポート１１を含む第１の部分１０ｍと、３個以上の第２の光入出力ポート１２を含む第２の部分１０ｎとを有している。そして、３個以上の光入出力ポート１１及び３個以上の光入出力ポート１２のうち一部の光入出力ポート（本実施形態では全ての光入出力ポート１１）と、残部の光入出力ポート（本実施形態では全ての光入出力ポート１２）とが、所定の軸線Ｃおよびｘ軸方向と交差する方向（例えばｙ軸方向）に並んで配置されている。換言すれば、第１の部分１０ｍと第２の部分１０ｎとが、ｙ軸方向に並んで配置されている。

第１の部分１０ｍの光入出力ポート１１は、ｘ軸方向に整列された第１の列１５に含まれている。また、第２の部分１０ｎの光入出力ポート１２は、ｘ軸方向に整列された第２の列１６に含まれている。第２の列１６は、第１の列１５に対してｙ軸方向に並んで配置されている。光入出力ポート１１，１２の詳細な構成は、前述した第１実施形態、第１変形例、第２変形例、又は第３変形例と同様である。

再び図１７を参照すると、本実施形態では、光入力ポート１１ａからの光Ｌ１１、及び光偏向素子３０から光出力ポート１１ｂへ向けられた波長成分Ｌ１２と、光入力ポート１２ａからの光Ｌ２１、及び光偏向素子３０から光出力ポート１２ｂへ向けられた波長成分Ｌ２２とが、ｙ軸方向において分光素子２０の同じ位置（図中の位置Ｐ１）を通過している。このような構成によって、ｘ軸方向から見て光Ｌ１１と波長成分Ｌ１２と（若しくは光Ｌ２１と波長成分Ｌ２２と）が同じ光路を辿るので、第１の列１５に含まれる光入力ポート１１ａと光出力ポート１１ｂとの間（若しくは光入力ポート１２ａと光出力ポート１２ｂとの間）で光の送受を好適に行うことができる。このような構成は、例えば、光Ｌ１１及び波長成分Ｌ１２と、光Ｌ２１及び波長成分Ｌ２２とが位置Ｐ１を通過するような光パワーを前段光学系（リレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２）がｙ軸方向において有することにより、好適に実現される。

本実施形態の波長選択スイッチ１Ｂによれば、第１実施形態の波長選択スイッチ１Ａと同様に、光入出力部１０Ｌの第１の光入出力ポート１１および第２の光入出力ポート１２のそれぞれにおいて入出射光の光軸に所定の角度を付与する。したがって、本実施形態の波長選択スイッチ１Ｂによれば、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能となる。

また、本実施形態では、光入出力ポート１１，１２のうち一部の光入出力ポート（第１の列１５）と、残部の光入出力ポート（第２の列１６）とが、ｙ軸方向に並んで配置されている。これにより、第１実施形態のように光入出力ポート１１，１２が一列に並ぶ場合と比較してｘ軸方向の両端に位置する光入出力ポートの間隔を短くできるので、光偏向素子３０に要求される最大偏向角を抑えることができる。これにより、例えば光偏向素子３０がＬＣＯＳ型の位相変調素子である場合に、偏向角の精度を高めることができる。

また、本実施形態では、全ての光入出力ポート１１が上記一部の光入出力ポートに含まれ、全ての光入出力ポート１２が上記残部の光入出力ポートに含まれている。これにより、光入力ポート１１ａから光出力ポート１１ｂまでの光路と、光入力ポート１２ａから光出力ポート１２ｂまでの光路とを完全に分離することができ、クロストークを低減することができる。

また、本実施形態では、光Ｌ１１及びＬ１２と、光Ｌ２１及び光Ｌ２２とが、ｙ軸方向において分光素子２０の同じ位置Ｐ１を通過している。このような場合には、分光素子２０が所定の軸線Ｃに対してｘ軸回りに傾いていても良い。その理由について、図２０を参照しながら以下に説明する。図２０（ａ）は、所定の軸線Ｃの方向から見た光偏向素子３０の正面図である。図２０（ｂ）は、分光素子２０に光Ｌ１１，Ｌ２１が入射する様子を示す側面図である。

本実施形態では、互いにｙ軸方向に並ぶ（すなわち、ｙ軸方向の位置が互いに異なる）第１の列１５および第２の列１６それぞれからの光Ｌ１１，Ｌ２１が、ｙ軸方向において同じ位置Ｐ１に入射する。したがって、分光素子２０に対する光Ｌ１１，Ｌ２１のｙｚ面内での入射角が僅かに相違することがある。分光素子２０の分光特性は分光面内（本実施形態ではｙｚ面内）での入射角に依存するので、その結果、同じ波長の光であっても、光Ｌ１１とＬ２１とで分光後の光軸の角度が異なってしまう。つまり、図２０（ａ）に示されるように、第１の光偏向部３１と第２の光偏向部３２とが、ｙ軸方向に例えばΔｙだけずれてしまう。

ここで、分光素子２０が回折格子構造を有する素子である場合、ｙｚ面内における分光素子２０への光の入射角をαとすると、分光素子２０から出射される波長成分の出射角βは次式で表される。
ｓｉｎβ＝｛ｍλ／（ｄ・ｃｏｓε）｝−ｓｉｎα
但し、ｍは分光素子２０の回折次数であり、ｄは分光素子２０の回折格子のピッチであり、λは分光素子２０への入射光の波長であり、εはｘｚ面内における分光素子２０への光の入射角である。この数式から明らかなように、出射角βは、ｙｚ面内での入射角αだけでなく、ｘｚ面内での入射角εの余弦にも依存する。入射角εの余弦は、εの正負に関わらず、εの絶対値の増減に従って増減する。つまり、図２０（ｂ）に示されるようにｘｚ面内において分光素子２０を傾けると、一方の光（例えば光Ｌ１１）の入射角α１は大きくなり、その余弦は小さくなるので、上の数式に基づき波長成分の出射角βが大きくなる。また、他方の光（例えば光Ｌ２１）の入射角α２は小さくなり、その余弦は大きくなるので、上の数式に基づき波長成分の出射角βは小さくなる。その結果、図２０（ａ）に示されたずれ量Δｙを小さくすることが可能となる。

なお、分光素子２０を所定の軸線Ｃに対して傾けない形態も可能である。この場合、第１の光偏向部３１において反射される光Ｌ１２と、第２の光偏向部３２において反射される光Ｌ２２において、同一波長の光が結合される位置を遠ざけることができるので、クロストークを低減することができる。

（第３の実施の形態）
図２１及び図２２は、第３実施形態に係る波長選択スイッチ１Ｃの構成を示す模式図である。図２１は、直交座標系Ｓのｙ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ｃの側面図であり、ｘ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ｃの模式的な構成を示している。図２２は、直交座標系Ｓのｘ軸方向から見た波長選択スイッチ１Ｃの上面図であり、ｙ軸及びｚ軸を含む平面における波長選択スイッチ１Ｃの模式的な構成を示している。

図２１及び図２２に示されるように、波長選択スイッチ１Ｃは、所定の軸線Ｃ上に並んで配置された光入出力部１０Ｍ、リレー光学系４１、アナモルフィック光学系４２、分光素子２０、集光レンズ４３、及び光偏向素子３０を備えている。なお、図２１及び図２２では所定の軸線Ｃが一直線状に描かれているが、例えば反射鏡等が中途に配置されることにより所定の軸線Ｃが屈曲していてもよい。

図２３は、所定の軸線Ｃの方向（ｚ軸方向）から見た光入出力部１０Ｍの構成を示す図である。また、図２４は、ｙ軸方向から見た光入出力部１０Ｍの構成を模式的に示す図である。図２３に示されるように、光入出力部１０Ｍは、３個以上の第１の光入出力ポート１１を含む第１の部分１０ｐと、３個以上の第２の光入出力ポート１２を含む第２の部分１０ｑとを有している。そして、３個以上の光入出力ポート１１及び３個以上の光入出力ポート１２のうち一部の光入出力ポート（本実施形態では光入力ポート１１ａ及び光出力ポート１２ｂ）と、残部の光入出力ポート（本実施形態では光入力ポート１２ａ及び光出力ポート１１ｂ）とが、所定の軸線Ｃおよびｘ軸方向と交差する方向（例えばｙ軸方向）に並んで配置されている。

また、光入力ポート１２ａ及び光出力ポート１１ｂは、ｘ軸方向に整列された第１の列１７に含まれている。また、光入力ポート１１ａ及び光出力ポート１２ｂは、ｘ軸方向に整列された第２の列１８に含まれている。第２の列１８は、第１の列１７に対してｙ軸方向に並んで配置されている。光入力ポート１１ａ，１２ａ及び光出力ポート１１ｂ，１２ｂの詳細な構成は、前述した第１実施形態、第１変形例、第２変形例、又は第３変形例と同様である。

再び図２２を参照すると、本実施形態では、光入力ポート１１ａからの光Ｌ１１と、光偏向素子３０から光出力ポート１１ｂへ向けられた波長成分Ｌ１２とが、ｙ軸方向において分光素子２０の異なる位置（図中の位置Ｐ３，Ｐ４）を通過している。同様に、光入力ポート１２ａからの光Ｌ２１と、光偏向素子３０から光出力ポート１２ｂへ向けられた波長成分Ｌ２２とが、ｙ軸方向において分光素子２０の異なる位置（図中の位置Ｐ４，Ｐ３）を通過している。このような構成によって、ｘ軸方向から見て光Ｌ１１と波長成分Ｌ１２と（若しくは光Ｌ２１と波長成分Ｌ２２と）が異なる光路を辿るので、光入力ポート１１ａと光出力ポート１１ｂとの間（若しくは光入力ポート１２ａと光出力ポート１２ｂとの間）で光の送受を好適に行うことができる。

ここで、分光素子２０における位置Ｐ３及びＰ４は、次のように設定されることが望ましい。すなわち、ｙ軸方向において、集光レンズ４３の光軸から位置Ｐ３までの距離をｙ_３、集光レンズ４３の光軸から位置Ｐ４までの距離をｙ_４、レンズ４１ａの光軸から第１の列１７の光入出力ポートの中心軸線までの距離をｙ_１、レンズ４１ａの光軸から第２の列１８の光入出力ポートの中心軸線までの距離をｙ_２としたとき、ｙ_１：ｙ_３＝ｙ_２：ｙ_４となるように位置Ｐ３及びＰ４が設定されるとよい。

このような構成は、例えば、光Ｌ１１及び波長成分Ｌ２２が位置Ｐ３を通過し、光Ｌ２１及び波長成分Ｌ１２が位置Ｐ４を通過するような光パワーを前段光学系（リレー光学系４１及びアナモルフィック光学系４２）がｙ軸方向において有することにより、好適に実現される。また、このような構成は、光入力ポート１１ａからの波長成分Ｌ１２が光出力ポート１１ｂに到達し、光入力ポート１２ａからの波長成分Ｌ２２が光出力ポート１２ｂに到達するように、ｙ軸方向における光偏向素子３０への入射角が集光レンズ４３によって設定されていることにより、好適に実現される。

本実施形態の波長選択スイッチ１Ｃによれば、第１実施形態の波長選択スイッチ１Ａと同様に、光入出力部１０Ｍの光入力ポート１１ａ及び１１ｂ、並びに光出力ポート１１ｂ及び１２ｂのそれぞれにおいて入出射光の光軸に所定の角度を付与する。したがって、本実施形態の波長選択スイッチ１Ｃによれば、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能となる。

また、本実施形態では、光入出力ポート１１，１２のうち一部の光入出力ポート（第１の列１７）と、残部の光入出力ポート（第２の列１８）とが、ｙ軸方向に並んで配置されている。これにより、第１実施形態のように光入出力ポート１１，１２が一列に並ぶ場合と比較してｘ軸方向の両端に位置する光入出力ポートの間隔を短くできるので、光偏向素子３０に要求される最大偏向角を抑えることができる。これにより、例えば光偏向素子３０がＬＣＯＳ型の位相変調素子である場合に、偏向角の精度を高めることができる。

なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、分光素子２０が所定の軸線Ｃに対してｘ軸方向に傾いていてもよい。これにより、光偏向素子３０の第１の光偏向部３１と第２の光偏向部３２とのｙ軸方向におけるずれ量Δｙを調整することができる。

（第７の変形例）
図２５及び図２６は、上記第２実施形態および第３実施形態の一変形例を示す図である。図２５は、所定の軸線Ｃの方向（ｚ軸方向）から見た本変形例の光入出力部１０Ｎの構成を示す図である。また、また、図２６は、所定の軸線Ｃの方向（ｚ軸方向）から見た本変形例の光入出力部１０Ｐの構成を示す図である。

光入出力部１０Ｎ及び１０Ｐそれぞれは、第２実施形態及び第３実施形態それぞれの構成に加えて、調芯用ポート１３を更に有している。調芯用ポート１３は、所定の軸線Ｃに沿った光軸でもって調芯用の光の入出射を行うためのポートである。なお、調芯用ポート１３の内部構成は、前述した第１実施形態と同様である。

光入出力部１０Ｎ及び１０Ｐでは、３個以上の光入出力ポート１１及び３個以上の光入出力ポート１２のうち一部の光入出力ポート（第１の列１５，１７）と、残部の光入出力ポート（第２の列１６，１８）とが、ｙ軸方向に並んで配置されている。調芯用ポート１３は、これら一部及び残部の光入出力ポートのそれぞれに対して少なくとも一つずつ設けられるとよい。本変形例では、第１の列１５，１７に一つの調芯用ポート１３が設けられ、第２の列１６，１８に一つの調芯用ポート１３が設けられている。

本変形例のように、第２及び第３の実施形態に係る光入出力部１０Ｌ及び１０Ｍは、光入出力ポート１１，１２とは別に、所定の軸線Ｃに沿った光軸でもって調芯用の光の入出射を行う調芯用ポート１３を更に有してもよい。光入出力ポート１１，１２は入出射光が傾斜しているため調芯に使用し難いが、このような調芯用ポート１３を別に用意しておくことによって、調芯作業を容易に行うことができる。

上述した各実施形態および各変形例による波長選択スイッチは、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態および各変形例では、光入出力ポートが光ファイバ及び集光レンズを含むものとして説明したが、光入出力ポートはこのような形態に限られない。また、上記各実施形態および各変形例では、入出射角が互いに異なる２つの部分（第１及び第２の部分）を光入出力部が有する場合について説明したが、光入出力部は、入出射角が互いに異なる３つ以上の部分を有しても良い。

本発明は、部品点数を抑え、光路長を過度に長くすることなく、より多くの波長成分を分離（若しくは結合）することが可能な波長選択スイッチとして利用可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…波長選択スイッチ、１０，１０Ａ〜１０Ｐ…光入出力部、１０ａ，１０ｃ，１０ｅ，１０ｇ…第１の部分、１０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈ…第２の部分、１１，１２…光入出力ポート、１１ａ，１２ａ…光入力ポート、１１ｂ，１２ｂ…光出力ポート、１１ｃ，１２ｃ…光ファイバ、１１ｄ，１２ｄ…集光素子、１３…調芯用ポート、１３ｃ…光ファイバ、１３ｄ…集光素子、１５，１７…第１の列、１６，１８…第２の列、２０…分光素子、３０…光偏向素子、３１，３２…光偏向部、３１ａ，３２ａ…光偏向領域、４１…リレー光学系、４２…アナモルフィック光学系、４３…集光レンズ、Ｃ…所定の軸線。

Claims (23)

1. 所定の軸線上に並んで配置された光入出力部、分光素子、及び光偏向素子を備える波長選択スイッチであって、
   前記光入出力部は、
   第１の光入力ポートと第１の光出力ポートとを含む３個以上の第１の光入出力ポートを有し、前記所定の軸線に対し前記所定の軸線と交差する第１の方向に傾斜した光軸でもって前記第１の光入出力ポートの入出射を行う第１の部分と、
   第２の光入力ポートと第２の光出力ポートとを含む３個以上の第２の光入出力ポートを有し、前記所定の軸線に対し前記第１の方向に傾斜した光軸でもって前記第２の光入出力ポートの入出射を行う第２の部分と
   を備え、前記所定の軸線を基準とする前記第１の光入出力ポートの入出射角と前記第２の光入出力ポートの入出射角とが互いに異なり、
   前記分光素子は、前記第１及び第２の光入出力ポートに対して共通に設けられており、前記第１及び第２の光入出力ポートの入出射光の光軸を、前記所定の軸線および前記第１の方向と交差する方向へ波長に応じた角度で変化させ、
   前記光偏向素子は、
   前記分光素子を経た前記第１の光入力ポートからの光を前記第１の光出力ポートへ向ける第１の光偏向部と、
   前記分光素子を経た前記第２の光入力ポートからの光を前記第２の光出力ポートへ向ける第２の光偏向部と
   を有する、波長選択スイッチ。
2. 前記第１及び第２の光入出力ポートが、光ファイバと、該光ファイバに対して一対一で設けられ、該光ファイバの端面に光結合された集光素子とを含む、請求項１に記載の波長選択スイッチ。
3. 前記光ファイバの光軸と前記集光素子の光軸とが互いにずれており、
   前記３個以上の第１の光入出力ポートにおける前記光ファイバの光軸と前記集光素子の光軸とのずれ量が互いに等しく、
   前記３個以上の第２の光入出力ポートにおける前記光ファイバの光軸と前記集光素子の光軸とのずれ量が互いに等しく、
   前記第１の光入出力ポートにおける前記ずれ量と、前記第２の光入出力ポートにおける前記ずれ量とが互いに異なる、請求項２に記載の波長選択スイッチ。
4. 前記光ファイバの端面に入射若しくは出射される光の光軸が前記所定の軸線に対して成す角度と、前記集光素子の光軸が前記所定の軸線に対して成す角度とが互いに異なり、
   前記光ファイバの端面の法線が前記光ファイバの光軸に対して傾斜しており、
   前記光ファイバの端面のコア領域が、前記所定の軸線に対して直交する直線上に並んで配置されている、請求項２に記載の波長選択スイッチ。
5. 前記第１の光入出力ポートの前記光ファイバの端面において入射若しくは出射される光の光軸と、前記第２の光入出力ポートの前記光ファイバの端面において入射若しくは出射される光の光軸とが、互いに近づく方向へ向けられている、請求項４に記載の波長選択スイッチ。
6. 前記第１の光入出力ポートと前記第２の光入出力ポートとが前記第１の方向に交互に並んで配置されている、請求項３に記載の波長選択スイッチ。
7. 前記光ファイバ及び前記集光素子のうち一方が等ピッチで配列され、他方が不等ピッチで配列されており、
   前記第１の光入出力ポートにおいて不等ピッチで配列された前記光ファイバまたは前記集光素子それぞれの位置が、前記第１の光入出力ポートにおいて等ピッチで配列された前記光ファイバまたは前記集光素子それぞれに対して配列方向の一方の側にずれており、
   前記第２の光入出力ポートにおいて不等ピッチで配列された前記光ファイバまたは前記集光素子それぞれの位置が、前記第２の光入出力ポートにおいて等ピッチで配列された前記光ファイバまたは前記集光素子それぞれに対して配列方向の他方の側にずれている、請求項３または６に記載の波長選択スイッチ。
8. 前記第１及び第２の光入出力ポートのうち一部の光入出力ポートと残部の光入出力ポートとが、前記所定の軸線および前記第１の方向と交差する第２の方向に並んで配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
9. 前記第１の光入出力ポートが、前記第１の方向に整列された第１の列に含まれており、
   前記第２の光入出力ポートが、前記第１の方向に整列され前記第１の列に対して前記第２の方向に並ぶ第２の列に含まれている、請求項８に記載の波長選択スイッチ。
10. 前記光入出力部と前記分光素子との間の前記所定の軸線上に配置された前段光学系と、
    前記分光素子と前記光偏向素子との間の前記所定の軸線上に配置された集光要素と
    を更に備え、
    前記前段光学系は、前記第１の光入力ポートの入出射光と前記第２の光入力ポートの入出射光とが前記第２の方向において前記分光素子の同じ位置を通過するように、前記第２の方向において光パワーを有する、請求項９に記載の波長選択スイッチ。
11. 前記第１の光出力ポートと前記第２の光入力ポートとが、前記第１の方向に整列された第１の列に含まれており、
    前記第１の光入力ポートと前記第２の光出力ポートとが、前記第１の方向に整列され前記第１の列に対して前記第２の方向に並ぶ第２の列に含まれている、請求項８に記載の波長選択スイッチ。
12. 前記光入出力部と前記分光素子との間の前記所定の軸線上に配置された前段光学系と、
    前記分光素子と前記光偏向素子との間の前記所定の軸線上に配置された集光要素と
    を更に備え、
    前記前段光学系は、前記第１の光入力ポートからの光と前記第１の光出力ポートへ向けられた光とが前記第２の方向において前記分光素子の異なる位置を通過し、前記第２の光入力ポートからの光と前記第２の光出力ポートへ向けられた光とが前記第２の方向において前記分光素子の異なる位置を通過するように、前記第２の方向において光パワーを有する、請求項１１に記載の波長選択スイッチ。
13. 前記第１の光入力ポートからの光が前記第１の光出力ポートに到達し、前記第２の光入力ポートからの光が前記第２の光出力ポートに到達するように、前記第２の方向における前記光偏向素子への入射角が前記集光要素によって設定されている、請求項１２に記載の波長選択スイッチ。
14. 前記分光素子が前記所定の軸線に対して前記第１の方向に傾いている、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
15. 前記光入出力部が、前記第１及び第２の光入出力ポートとは別に、前記所定の軸線に沿った光軸でもって調芯用の光の入出射を行う調芯用ポートを更に有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
16. 前記調芯用ポートが、光ファイバと、該光ファイバの端面に光結合された集光素子とを含んでおり、
    前記光ファイバの光軸と前記集光素子の光軸とが互いに一致している、請求項１５に記載の波長選択スイッチ。
17. 前記調芯用ポートが、前記第１及び第２の部分それぞれに少なくとも一つずつ設けられている、請求項１５または１６に記載の波長選択スイッチ。
18. 前記第１及び第２の部分に対し共通の前記調芯用ポートが設けられている、請求項１５または１６に記載の波長選択スイッチ。
19. 前記光入出力部が、前記第１及び第２の光入出力ポートとは別に、前記所定の軸線に沿った光軸でもって調芯用の光の入出射を行う調芯用ポートを更に有し、
    前記第１及び第２の光入出力ポートのうち一部の光入出力ポートと残部の光入出力ポートとが、前記所定の軸線および前記第１の方向と交差する第２の方向に並んで配置されており、前記調芯用ポートが、前記一部及び残部の光入出力ポートのそれぞれに対して少なくとも一つずつ設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
20. 前記光偏向素子が、位相変調を行う複数の画素を有し、回折格子状の位相変調パターンを呈示することにより入射光の光路を偏向する位相変調素子であり、
    前記所定の軸線および前記第１の方向を含む面内において、前記第１及び第２の光入力ポートから到達する光の光軸が前記位相変調素子の変調面に対して直交するように、前記所定の軸線に対する前記第１及び第２の光入出力ポートの入出射角が設定されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
21. 前記光入出力部と前記分光素子との間の前記所定の軸線上に配置された前段光学系と、
    前記分光素子と前記光偏向素子との間の前記所定の軸線上に配置された集光要素と
    を更に備え、
    前記前段光学系及び前記集光要素が、前記所定の軸線および前記第１の方向を含む面内において、前記第１及び第２の光入力ポートから到達する光の光軸が前記位相変調素子の変調面に対して直交するように、前記第１及び第２の光入力ポートからの光の光路を変更する、請求項２０に記載の波長選択スイッチ。
22. 前記第１の方向における前記前段光学系及び前記集光要素の中心光軸が互いに一致する、請求項２１に記載の波長選択スイッチ。
23. 前記第１の光入出力ポートの入出射光の光軸と前記第２の光入出力ポートの入出射光の光軸とが所定の軸線に対して対称であり、
    前記所定の軸線は、該所定の軸線に沿って出射された光が前記位相変調素子の変調面に到達した場合に、前記所定の軸線および前記第１の方向を含む面内において該光の光軸が前記位相変調素子の変調面に対して直交する軸線である、請求項２２に記載の波長選択スイッチ。

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