WO2012056987A1 - 光操作装置 - Google Patents

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polarization
optical
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modulator
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松浦　寛
小栗　淳司
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical manipulation device that manipulates the intensity, wavelength, phase, polarization state, or path of light.
  • Recent optical communication systems are developing from a point-to-point type to a ring type or mesh type network.
  • An optical switch device that is an optical operation device for arbitrarily changing the path of signal light by inputting / outputting arbitrary signal light to / from an arbitrary port is required for a node of the network in such a form.
  • a wavelength-selective optical switch device that can arbitrarily change the path for signal light of any wavelength is required. It is said.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • the LCOS is a spatial light modulator capable of modulating and diffracting the phase of incident light with a liquid crystal. Therefore, in an optical switch device using LCOS, an optical switch operation is realized by diffracting signal light input from a certain path by LCOS and outputting it to a specific path.
  • an optical switch device using LCOS includes a polarization separation element and a polarization rotation element.
  • the polarization separation element separates the signal light input to the optical switch device into two linearly polarized signal lights orthogonal to each other, and the polarization rotation element deviates the polarization of one signal light.
  • the polarization rotation element deviates the polarization of one signal light.
  • optical operation devices such as optical switch devices that operate the light intensity, wavelength, phase, polarization state, or path. ing.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a more compact optical operation device.
  • an optical operation device includes a light input / output port that receives light from the outside or outputs light to the outside, and the light input / output port.
  • a spatial light modulator having a polarization dependent characteristic that emits incident light toward the light input / output port, and the light input / output port disposed between the light input / output port and the spatial light modulator.
  • a polarization manipulating element that operates and outputs so as to consist only of the above.
  • the optical operation device is the polarization separation element according to the above invention, wherein the polarization operation element separates light incident from the light input / output port into two linearly polarized light beams orthogonal to each other. And a polarization rotation element arranged on the spatial light modulator side of the polarization separation element and outputting the same polarization direction of the two lights.
  • the spatial light modulator spatially modulates light with liquid crystal.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the spatial light modulator is an LCOS.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the polarization separation element is made of a birefringent material.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the polarization separation element is made of calcite or rutile.
  • the polarization separation element is a Wollaston prism.
  • the optical operation device includes, in the above invention, a light dispersive element that is disposed between the light input / output port and the light collecting element and separates a wavelength component of input light, A plurality of wavelength components separated by the light dispersion element are manipulated using a spatial light modulator.
  • the light operating device is characterized in that, in the above invention, the light dispersion element is a diffraction grating.
  • the optical manipulation device is characterized in that, in the above-described invention, an anamorphic optical system disposed between the light input / output port and the light dispersion element is provided.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the spatial light modulator is an optical switch.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the spatial light modulator is an intensity modulator.
  • the optical operation device is characterized in that, in the above invention, the spatial light modulator is a phase modulator.
  • the polarization separation element between the condensing element and the spatial light modulator, it is possible to reduce the size of the optical element to be used. Play.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the wavelength selective optical switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view of the wavelength selective optical switch device shown in FIG. 1 viewed from another direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of each element in the wavelength selective optical switch device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the collimator array shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the polarization manipulating element shown in FIG.
  • FIG. 6 is an exploded view showing the configuration of the spatial light modulator constituting the spatial light modulator array shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an optical path of signal light in a diffraction grating of a conventional wavelength selective optical switch device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the wavelength selective optical switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view of the wavelength selective optical switch device shown in FIG. 1 viewed from another direction.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is a diagram showing an optical path of signal light in the diffraction grating of the wavelength selective optical switch device shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an optical path of signal light in a polarization operation element of a conventional wavelength selective optical switch device.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an optical path of signal light in the polarization operation element of the wavelength selective optical switch device illustrated in FIG.
  • FIG. 11 is a view of the optical path of a conventional wavelength selective optical switch device different from FIG. 7 as seen from the positive y-axis direction.
  • FIG. 12 is a diagram of the optical path of the wavelength selective optical switch device according to the first embodiment as seen from the positive y-axis direction.
  • the wavelength selective optical switch device 10 includes a collimator array 1, a spatial light modulator array 2 that is an optical switch, a condensing lens 3 that is a condensing element, and a polarization operation element 4.
  • the light that is input to or output from the wavelength selective optical switch device 10 is not particularly limited, but is, for example, signal light for optical communication having a wavelength of 1520 to 1620 nm.
  • the spatial light modulator array 2 may be composed of four spatial modulators arranged in an array, or one spatial modulator is divided into four regions and each region is controlled independently. Also good.
  • the condenser lens 3 is disposed between the collimator array 1 and the spatial light modulator array 2 and optically couples them.
  • the condensing lens 3 may be comprised from one lens, and may be comprised from the some lens.
  • the polarization manipulating element 4 is disposed between the condenser lens 3 and the spatial light modulator array 2 and manipulates the polarization state of the inputted light. Specifically, the polarization manipulating element 4 is inputted as described later. Polarization separation and polarization rotation of the reflected light.
  • the diffraction grating 5 is a transmission type diffraction grating, and is disposed between the collimator array 1 and the condenser lens 3 and separates input light.
  • the anamorphic optical system 6 is disposed between the collimator array 1 and the diffraction grating 5, and changes the aspect ratio of the beam shape of the input light.
  • FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of each element in the wavelength selective optical switch device 10 shown in FIG.
  • the elements from the anamorphic optical system 6 to the spatial light modulator array 2 are arranged with an angle before and after the diffraction grating 5.
  • each element is shown linearly along the optical path for the sake of simplicity.
  • an anamorphic prism pair can be used as the anamorphic optical system 6, but for example, a combination of cylindrical lenses may be used.
  • FIG. 3 shows a state where the light L1 input from the collimator array 1 is split into light L2, L3, and L4 having different wavelengths by the diffraction grating 5.
  • the diffraction grating 5 is disposed so as to split light in the yz plane.
  • the collimator array 1, the polarization operation element 4, and the spatial light modulator array 2 will be specifically described sequentially.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the collimator array 1 shown in FIG.
  • the collimator array 1 includes an optical input / output port 1a that receives light from outside or outputs light to the outside, a plurality of collimator lenses 1b, and optical fibers of the optical input / output port 1a.
  • An optical fiber fixing substrate 1c for inserting and fixing the port, and a transparent spacer portion 1d that is attached to the optical fiber fixing substrate 1c and holds the collimator lens 1b are provided.
  • the optical input / output port 1a is obtained by arranging optical fiber ports 1aa to 1ae in an array in a predetermined arrangement direction (x-axis direction in the figure). Each optical fiber port is fixed so that its light exit end face is flush with the surface of the optical fiber fixing base 1c to which the spacer portion 1d is attached.
  • the collimator lens 1b is provided corresponding to each of the optical fiber ports 1aa to 1ae.
  • the thickness of the spacer 1d is substantially equivalent to the focal length of the collimator lens 1b.
  • the wavelength selective optical switch device 10 among the optical input / output ports 1a, the optical fiber port 1aa arranged on the optical axis of the condenser lens 3 is a common optical fiber port (Com port) through which light is input from the outside.
  • the other four optical fiber ports 1ab to 1ae are set as optical fiber ports for outputting light to the outside. That is, the wavelength selective optical switch device 10 functions as a 1 ⁇ 4 optical switch.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the polarization operation element 4 shown in FIG.
  • the polarization manipulating element 4 includes a polarization separating element 4 a and a polarization rotating element disposed at a lower part of the side surface of the polarization separating element 4 a on the spatial light modulator array 2 side (right side in the drawing). 4b and an optical path adjusting element 4c disposed on the upper side surface of the polarization separation element 4a on the spatial light modulator array 2 side.
  • the polarization separation element 4a is made of, for example, a birefringent material such as a rutile (TiO 2 ) single crystal or calcite, and two linear polarization components P1 (x-axis polarization) and P2 (y-axis polarization) orthogonal to each other. Is split into a light L6 having a linear polarization component P1 and a light L7 having a linear polarization component P2.
  • the light L6 and the light L7 emitted from the polarization separation element 4a are separated in the arrangement direction of the light input / output port 1a.
  • the polarization rotation element 4b is a ⁇ / 2 wavelength plate, and rotates the polarization direction of the input light L6 by 90 degrees to match the polarization direction of the light L7 and outputs it.
  • the optical path adjusting element 4c is made of an optical plate (for example, a glass plate) and has a function of adjusting the optical path length of the input light L7. That is, as shown in FIG. 5, the light path length of the light L7 is shorter than the light L6 whose polarization is rotated in the polarization beam splitter 4a. Therefore, the optical path adjustment element 4c adjusts the optical path length of the light L7 by allowing the light L7 to pass therethrough so that the optical path length of the light L6 matches the optical path length of the light L7.
  • the adjustment of the optical path length of the light L7 can be performed by setting the thickness and refractive index of the optical path adjustment element 4c.
  • the polarization separation element 4a may be a Wollaston prism composed of a prism made of a birefringent material. Further, in this polarization operation element 4, the optical path adjusting element is arranged only in the optical path of the light L7, but it may be arranged in each of the optical paths of the lights L6 and L7.
  • the spatial light modulator array 2 includes four spatial light modulators arranged in an array in the y direction of FIG.
  • FIG. 6 is an exploded view showing the configuration of the spatial light modulator 2A constituting the spatial light modulator array 2 shown in FIG.
  • this spatial light modulator 2A is an LCOS, and on a silicon substrate 2a on which a liquid crystal driving circuit is formed, a pixel electrode group 2b that is a reflective layer having a reflectance of almost 100%;
  • the liquid crystal layer 2c which is a spatial light modulation layer, an alignment film 2d, an ITO (Indium Tin Oxide) electrode 2e, and a cover glass 2f are sequentially laminated.
  • the spatial light modulator 2A can be controlled such that the liquid crystal layer 2c has a refractive index gradation in the x-axis direction in the figure by applying a voltage between the pixel electrode group 2b and the ITO electrode 2e.
  • the gradation of the refractive index when the light incident from the cover glass 2f side is reflected by the pixel electrode group 2b and propagates through the liquid crystal layer 2c, the light is diffracted at a predetermined diffraction angle. It can adjust so that it may radiate
  • the spatial light modulator 2A is arranged such that the arrangement direction of the optical fiber ports 1aa to 1ae of the light input / output port 1a and the direction of gradation of the refractive index of the liquid crystal layer 2c coincide with each other in the x-axis direction. .
  • the spatial light modulator 2A controls the voltage applied to the liquid crystal layer 2c, thereby converting the light L8 incident from the optical fiber port 1aa into the other optical fiber ports 1ab to 1ae as the light L9.
  • the emission angle ⁇ of the light can be controlled so that it can be emitted in the direction.
  • the other three spatial light modulators constituting the spatial light modulator array 2 have the same configuration as the spatial light modulator 2A.
  • wavelength-multiplexed signal light OS composed of four signal lights having different wavelengths is input to the Com port (optical fiber port 1aa in FIG. 4) of the collimator array 1 of the wavelength selective optical switch device 10.
  • the collimator array 1 converts the wavelength multiplexed signal light OS into parallel light and outputs it to the anamorphic optical system 6.
  • the anamorphic optical system 6 widens the beam diameter of the wavelength multiplexed signal light OS in the arrangement direction of the diffraction grating 5 and outputs it. As a result, the wavelength multiplexed signal light OS hits many gratings, and the resolution of wavelength selection is improved.
  • the diffraction grating 5 splits the wavelength multiplexed signal light OS into signal lights OS1, OS2, OS3, OS4 having different wavelengths and outputs them at a predetermined angle.
  • the condensing lens 3 refracts the optical paths of the signal lights OS1 to OS4 and condenses them on the spatial light modulator array 2 via the polarization operation element 4.
  • the polarization manipulating element 4 performs the operation of separating each of the signal lights OS1 to OS4 by polarization, matching the polarization directions of the two separated lights, and matching their optical path lengths. Output. Accordingly, the signal lights OS1 to OS4 are condensed on the spatial light modulator array 2 as the signal lights OS1a to OS4a subjected to the above operation. The signal lights OS1a to OS4a are condensed on each of the four spatial light modulators constituting the spatial light modulator array 2, respectively.
  • the incident angles of the signal lights OS1 to OS4 to the polarization operation element 4 are not 0 degrees and are different from each other, but the angles are usually designed to be small. Therefore, the polarization manipulating characteristics of the polarization manipulating element 4 with respect to the signal lights OS1 to OS4 are almost the same regardless of the difference in incident angle.
  • the applied voltage of the spatial light modulator array 2 is controlled by a controller (not shown), and the signal lights OS1a to OS4a are diffracted at a predetermined angle toward the corresponding one of the optical fiber ports 1ab to 1ae.
  • the spatial light modulator array 2 has polarization dependent characteristics
  • the signal lights OS1a to OS4a are made to have a single polarization direction by receiving the operation of the polarization operation element 4, so that The light is diffracted without being affected by the polarization dependent characteristics of the optical modulator array 2.
  • the signal lights OS1a to OS4a are input again to the polarization operation element 4.
  • the polarization manipulating element 4 gives each signal light OS1a to OS4a an operation opposite to that of the forward path, that is, synthesizes the two light beams having the same polarization direction orthogonal to each other, and outputs the signal lights OS1 to OS4. .
  • the signal lights OS1 to OS4 are sequentially input to the corresponding optical fiber ports 1ab to 1ae of the collimator array 1 through the condensing lens 3, the diffraction grating 5, and the anamorphic optical system 6, and the optical wavelength selection optical switch Output from the device 10.
  • the wavelength selective optical switch device 10 performs the wavelength selective optical switching operation for outputting the wavelength multiplexed signal light OS input from the Com port to a desired port for each of the signal lights OS1 to OS4 of each wavelength. Can do.
  • the wavelength selective optical switch device 10 is smaller than the conventional one because the polarization operation element 4 is disposed between the condenser lens 3 and the spatial light modulator array 2.
  • the polarization control element for performing polarization separation is arranged immediately after the optical input / output port. Therefore, the optical element arranged subsequent to the polarization operation element needs to have a size for securing the optical paths of the two polarization states.
  • FIG. 7 is a diagram showing an optical path of the wavelength multiplexed signal light OS in the diffraction grating 5B of the conventional wavelength selective optical switch device.
  • wavelength multiplexing is performed in the conventional wavelength selective optical switch device in which the collimator array 1, the polarization operation element 4B, the diffraction grating 5B, the condensing lens 3B, and the spatial light modulator array 2B are arranged in this order.
  • the signal light OS is input to the diffraction grating 5B in a state where the signal light OS is separated into two signal light OS10 and signal light OS20 each having linear polarization by the polarization operation element 4B. Therefore, it is necessary to use a diffraction grating 5B having a width W1 for securing two optical paths of the signal light OS10 and the signal light OS20. Specifically, a width that is at least twice the beam diameter of the signal light OS10 and the signal light OS20 is required.
  • FIG. 8 is a diagram showing an optical path of the wavelength multiplexed signal light OS in the diffraction grating 5 of the wavelength selective optical switch device 10 according to the first embodiment shown in FIG. Note that the description of the anamorphic optical system 6 is omitted.
  • the wavelength multiplexed signal light OS is input to the diffraction grating 5 in a state where it is not polarization separated. Therefore, the width W2 of the diffraction grating 5 is only required to ensure one optical path of the wavelength multiplexed signal light OS, and thus is narrower than the width W1 of the conventional diffraction grating 5a, for example, less than 1 ⁇ 2 of the width W1. I just need it. Therefore, in this wavelength selective optical switch device 10, a smaller diffraction grating 5 than the conventional diffraction grating 5B can be used.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical path of signal light in the polarization operation element 4B of the conventional wavelength selective optical switch device.
  • the polarization operation element 4B is arranged immediately after the collimator array 1, all of the signal light indicated by the broken lines inputted to and outputted from the collimator array 1 is passed. It is necessary to have the height H1 for making it.
  • FIG. 10 is a diagram showing an optical path of signal light in the polarization operation element 4 of the wavelength selective optical switch device 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the signal lights OS1 to OS4 pass through the polarization operation element 4 in a state where the optical paths are refracted by the condenser lens 3 and the optical paths are dense. Therefore, the height H2 of the polarization operation element 4 is lower than the height H1 of the conventional polarization operation element 4B. Therefore, a smaller element than the conventional polarization operation element 4B can be used as the polarization operation element 4.
  • the anamorphic optical system 6 and the condensing lens 3 can be smaller than the conventional ones. Therefore, the wavelength selective optical switch device 10 can be made smaller because the optical element used can be made smaller.
  • the polarization separated signal light in two polarization states propagates a long distance before reaching the spatial light modulator array and passes through a plurality of optical elements. It will be.
  • the optical paths of the signal light in the two polarization states are spatially separated, there is a possibility that a difference occurs in the optical path length every time it passes through the optical element.
  • the optical path adjustment for matching the optical path lengths of the signal light in the two polarization states and the layout design of the optical elements are complicated.
  • the optical path length from the polarization operation element to the diffraction grating and the optical path length from the diffraction grating to the spatial light modulator array are preferably adjusted separately.
  • the arrangement design of the optical path adjusting elements becomes complicated, and the cost increases due to an increase in the number of parts.
  • the two signal lights separated by the polarization control element 4 have a distance to reach the spatial light modulator array 2. It is short and does not pass through other optical elements. Further, it is not necessary to adjust the optical path length before the diffraction grating 5. Therefore, this wavelength selective optical switch device 10 is easier to adjust the optical path and design the arrangement of the optical elements than the conventional one, and is low in cost.
  • the wavelength selective optical switch device 10 can reduce the size of each optical element while adopting the anamorphic optical system 6, the size can be further reduced. Is particularly preferred.
  • FIG. 11 is a view of the optical path of a conventional wavelength selective optical switch device different from that in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram of the optical path of the wavelength selective optical switch device 10 according to the first embodiment as viewed from the positive y-axis direction. Note that the description of the anamorphic optical system 6 is omitted.
  • the wavelength-division multiplexed signal light OS is separated into two signal lights OS10 and OS20 each having linear polarization by the polarization operation element 4C in the x-axis direction.
  • the height of the conventional wavelength selective optical switch device is the wavelength selective optical switch device 10 of the first embodiment as shown in FIG. Must be at least twice as high.
  • the wavelength selective optical switch device 10 according to the first embodiment is characterized in that the height can be suppressed, which leads to a reduction in size, and the cost to be reduced because only a small optical component is used. It has the characteristics. Further, in the wavelength selective switch device 10 according to the first embodiment, since the signal light is not separated into two linearly polarized signal lights before the spatial light modulator array 2, the optical path length can be easily adjusted. is there.
  • the optical switch device is a 1 ⁇ 4 type, but in the present invention, the number of ports through which light is input and output is not particularly limited, and may be an N ⁇ M optical switch device ( N and M are integers of 1 or more).
  • the spatial light modulator is LCOS, but the spatial light modulator or other member capable of switching light is used as the spatial light modulation layer and has a polarization dependent characteristic. If it is, it will not specifically limit.
  • the diffraction grating is a transmission type, but may be a reflection type. Further, instead of the diffraction grating, a light dispersion element such as a prism may be used. Further, it is preferable that the light dispersion element has a small polarization dependence characteristic.
  • the said embodiment is a wavelength selection optical switch apparatus, this invention is not limited to this, It is not provided with an optical dispersion element, It applies to the optical switch apparatus for changing the path
  • the present invention can also be applied to an optical switch device that does not include an anamorphic optical system.
  • the wavelength selective optical switch device using the optical switch has been described.
  • the present invention is not particularly limited as long as it is an optical operation device using a spatial light modulator having polarization dependency.
  • an intensity modulator is used as the spatial light modulator instead of the optical switch, it can be used as an intensity modulation device.
  • the intensity modulators along the y-axis direction of FIG. 1 which is the dispersion direction by the diffraction grating, the intensity of the light can be manipulated for each light having a wavelength incident on each intensity modulator. It is possible to control the intensity spectrum shape of the reflected light.
  • phase modulator when used as a spatial light modulator instead of an optical switch, it can be used as a phase modulation device. Further, by arranging the phase modulators along the y-axis direction in FIG. 1 which is the dispersion direction by the diffraction grating, the phase of the light can be manipulated for each light having a wavelength incident on each phase modulator. The wavelength dependence of the group velocity dispersion of the light can be controlled. By controlling the wavelength dependence of the group velocity dispersion, for example, the phase modulation device can be provided with a function of dispersion compensation of an optical signal.
  • the manipulated light does not necessarily have to be output to a port different from the port to which light is input, and may be returned to the same port as the port to which light is input.
  • input light and output light can be separated using a circulator or the like.
  • the optical operation device is suitable mainly for use in optical communication.

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Abstract

　外部から光が入力される、または外部に光を出力する光入出力ポートと、光入出力ポートから入射した光を光入出力ポートに向けて出射する、偏波依存特性を有する空間光変調器と、光入出力ポートと空間光変調器との間に配置され、光入出力ポートと空間光変調器と光学的に結合させる集光素子と、集光素子と空間光変調器との間に配置され、入力された光の偏波状態を、単一の偏波方向のみからなるように操作して出力する偏波操作素子と、を備える光操作装置。これによって、より小型の光操作装置が提供される。

Description

光操作装置
　本発明は、光の強度、波長、位相、偏波状態または経路などを操作する光操作装置に関するものである。
　近年の光通信システムは、その形態がｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｐｏｉｎｔ型から、リング型またはメッシュ型のネットワークへと発展しつつある。このような形態のネットワークのノードには、任意の信号光を任意のポートに入出力させて、信号光の経路を任意に変更するための光操作装置である光スイッチ装置が必要とされる。特に、互いに異なる波長の信号光が波長分割多重（Wavelength　Division　Multiplexing）された波長多重信号光を用いる場合は、任意の波長の信号光に対して任意に経路を変更できる波長選択光スイッチ装置が必要とされる。
　このような光スイッチ装置には、信号光の経路を切り替えるために、ＬＣＯＳ（Liquid　Crystal　On　Silicon）を用いたものがある（特許文献１、２参照）。ＬＣＯＳは、入射された光の位相を液晶によって変調し、回折させることができる空間光変調器である。したがって、ＬＣＯＳを用いた光スイッチ装置では、或る経路から入力された信号光を、ＬＣＯＳによって回折させて、特定の経路に出力することにより、光スイッチ動作を実現している。
　ここで、ＬＣＯＳは液晶の複屈折を利用するため、偏波依存特性を有している。この問題を解決するために、ＬＣＯＳを用いた光スイッチ装置は、偏波分離素子および偏波回転素子を備えている。このような光スイッチ装置は、偏波分離素子が、光スイッチ装置に入力された信号光を互いに直交する２つの直線偏波の信号光に分離し、偏波回転素子が一方の信号光の偏波方向を回転させてもう一方の信号光の偏波方向に合わせることによって、偏波方向が一致した２つの信号光がＬＣＯＳに入射されるように構成されている。これによって、単一の偏波方向のみからなる信号光がＬＣＯＳに入射されるので、偏波依存特性の問題が解決される。
米国特許出願公開第２００６／００６７６１１号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２７６５３７号明細書
　ところで、光通信システムの高機能化に伴い、システムを構成する光通信装置で使用される光部品の数も増加している。このため、装置の設置スペースの制約等の関係上、光スイッチ装置をはじめとする、光の強度、波長、位相、偏波状態または経路などを操作する光操作装置にも小型化が強く求められている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より小型の光操作装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光操作装置は、外部から光が入力される、または外部に光を出力する光入出力ポートと、前記光入出力ポートから入射した光を前記光入出力ポートに向けて出射する、偏波依存特性を有する空間光変調器と、前記光入出力ポートと前記空間光変調器との間に配置され、前記光入出力ポートと前記空間光変調器と光学的に結合させる集光素子と、前記集光素子と前記空間光変調器との間に配置され、入力された光の偏波状態を、単一の偏波方向のみからなるように操作して出力する偏波操作素子と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記偏波操作素子は、前記光入出力ポートから入射した光を互いに直交する２つの直線偏波の光に分離する偏波分離素子と、前記偏波分離素子の前記空間光変調器側に配置された、前記２つの光の偏波方向を同一にして出力するための偏波回転素子とを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記空間光変調器は液晶によって光を空間変調するものであることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記空間光変調器はＬＣＯＳであることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記偏波分離素子は複屈折性材料からなることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記偏波分離素子は方解石またはルチルからなることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記偏波分離素子はウォラストンプリズムであることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記光入出力ポートと前記集光素子との間に配置され、入力された光の波長成分を分離する光分散素子を備え、前記空間光変調器を用いて前記光分散素子により分離された複数の波長成分を操作することを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記光分散素子は回折格子であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記光入出力ポートと前記光分散素子との間に配置されたアナモルフィック光学系を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記空間光変調器は光スイッチであることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記空間光変調器は強度変調器であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光操作装置は、上記の発明において、前記空間光変調器は位相変調器であることを特徴とする。
　本発明によれば、偏波分離素子を集光素子と空間光変調器との間に配置することによって、使用する光学素子の小型化を実現できるので、光操作装置をより小型にできるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す波長選択光スイッチ装置を別の方向から見た図である。 図３は、図１に示す波長選択光スイッチ装置における各素子の配置を示す図である。 図４は、図１に示すコリメータアレイの構成を示す図である。 図５は、図１に示す偏波操作素子の構成を示す図である。 図６は、図１に示す空間光変調器アレイを構成する空間光変調器の構成を示す分解図である。 図７は、従来の波長選択光スイッチ装置の回折格子における信号光の光路を示す図である。 図８は、図１に示す波長選択光スイッチ装置の回折格子における信号光の光路を示す図である。 図９は、従来の波長選択光スイッチ装置の偏波操作素子における信号光の光路を示す図である。 図１０は、図１に示す波長選択光スイッチ装置の偏波操作素子における信号光の光路を示す図である。 図１１は、図７とは別の従来の波長選択光スイッチ装置の光路をｙ軸方向正の向きから見た図である。 図１２は、本実施の形態１の波長選択光スイッチ装置の光路をｙ軸方向正の向きから見た図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る光操作装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中、適宜ｘｙｚ座標系を用いて方向を説明しているが、各図においてｘｙｚ軸の方向は同一であるものとする。
（実施の形態１）
　はじめに、本発明の実施の形態１に係る光操作装置である波長選択光スイッチ装置について説明する。図１、図２は、本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０の概略構成を示すブロック図である。なお、図１は、ｘｙｚ座標系のｘ軸方向正の向きから見たものであり、図２は、ｙ軸方向正の向きから見たものである。図１に示すように、この波長選択光スイッチ装置１０は、コリメータアレイ１と、光スイッチである空間光変調器アレイ２と、集光素子である集光レンズ３と、偏波操作素子４と、光分散素子である回折格子５と、アナモルフィック光学系６とを備えている。なお、この波長選択光スイッチ装置１０に入力または出力される光は特に限定されないが、たとえば波長１５２０～１６２０ｎｍの光通信用の信号光である。なお、空間光変調器アレイ２はアレイ状に配列された４つの空間変調器からなっていてもよいし、一つの空間変調器を４つの領域に分割してそれぞれの領域を独立に制御するものもよい。
　集光レンズ３は、コリメータアレイ１と空間光変調器アレイ２との間に配置され、これらを光学的に結合させるものである。ここで、集光レンズ３は１枚のレンズから構成されていてもよいし、複数のレンズから構成されていてもよい。偏波操作素子４は、集光レンズ３と空間光変調器アレイ２との間に配置され、入力された光の偏波状態を操作するものであり、具体的には後述するように入力された光の偏波分離と偏波回転とを行うものである。回折格子５は、透過型回折格子であって、コリメータアレイ１と集光レンズ３との間に配置され、入力された光を分光するものである。アナモルフィック光学系６は、コリメータアレイ１と回折格子５との間に配置され、入力された光のビーム形状の縦横比を変更するものである。
　図３は、図１に示す波長選択光スイッチ装置１０における各素子の配置を示す図である。このように、実際には回折格子５において光路が大きく曲げられるので、アナモルフィック光学系６から空間光変調器アレイ２までの各素子は回折格子５の前後で角度を持って配置される。ただし、図１、２においては、簡略化のために各素子を光路に沿って直線的に配置して示している。また、図３に示すように、アナモルフィック光学系６としてはアナモルフィックプリズムペアを使用することができるが、たとえばシリンドリカルレンズを組み合わせたものでもよい。また、図３では、コリメータアレイ１から入力した光Ｌ１が、回折格子５によって波長の異なる光Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に分光される状態を示している。このように、回折格子５は、ｙｚ平面内で光を分光するように配置されている。
　つぎに、コリメータアレイ１、偏波操作素子４および空間光変調器アレイ２について、順次具体的に説明する。
　図４は、図１に示すコリメータアレイ１の構成を示す図である。図４に示すように、コリメータアレイ１は、外部から光が入力される、または外部に光を出力する光入出力ポート１ａと、複数のコリメータレンズ１ｂと、光入出力ポート１ａの各光ファイバポートを挿通固定する光ファイバ固定基材１ｃと、光ファイバ固定基材１ｃに取り付けられるとともに、コリメータレンズ１ｂを保持する透明なスペーサ部１ｄとを備えている。
　光入出力ポート１ａは、光ファイバポート１ａａ～１ａｅが所定の配列方向（図中ｘ軸方向）にアレイ状に配列したものである。各光ファイバポートは、その光出射端面が、スペーサ部１ｄが取り付けられた光ファイバ固定基材１ｃの面と同一平面上になるように固定されている。また、コリメータレンズ１ｂは、各光ファイバポート１ａａ～１ａｅに対応させて設けられている。また、スペーサ部１ｄの厚さは、コリメータレンズ１ｂの焦点距離に略相当する厚さになっている。その結果、このコリメータアレイ１では、コリメータレンズ１ｂが、各光ファイバポートから出力した光を平行光にし、または、入力された平行光を光ファイバポートに集光して結合させることができる。
　この波長選択光スイッチ装置１０では、光入出力ポート１ａのうち、集光レンズ３の光軸上に配置された光ファイバポート１ａａが、外部から光が入力される共通の光ファイバポート（Ｃｏｍポート）として設定されており、その他の４つの光ファイバポート１ａｂ～１ａｅが、外部に光を出力する光ファイバポートとして設定されている。すなわち、この波長選択光スイッチ装置１０は１×４の光スイッチとして機能する。
　つぎに、偏波操作素子４について説明する。図５は、図１に示す偏波操作素子４の構成を示す図である。図５に示すように、この偏波操作素子４は、偏波分離素子４ａと、偏波分離素子４ａの空間光変調器アレイ２側（紙面右側）の側面下部に配置された偏波回転素子４ｂと、偏波分離素子４ａの空間光変調器アレイ２側の側面上部に配置された光路調整素子４ｃとを有する。
　偏波分離素子４ａは、たとえばルチル（ＴｉＯ２）単結晶や方解石などの複屈折性材料からなり、互いに直交する２つの直線偏波成分Ｐ１（ｘ軸偏波）、Ｐ２（ｙ軸偏波）を含む光Ｌ５を直線偏波成分Ｐ１を有する光Ｌ６と直線偏波成分Ｐ２を有する光Ｌ７に偏波分離する。ここで、偏波分離素子４ａから出射された光Ｌ６と光Ｌ７は光入出力ポート１ａの配列方向に分離される。
　偏波回転素子４ｂは、λ／２波長板であり、入力された光Ｌ６の偏波方向を９０度回転させて光Ｌ７の偏波方向と一致させて出力する。
　光路調整素子４ｃは、光学板（たとえばガラス板）からなり、入力された光Ｌ７の光路長を調整する機能を有する。すなわち、図５に示すように、光Ｌ７は偏波分離素子４ａ中では偏波回転される光Ｌ６よりも光路長が短い。そこで、光路調整素子４ｃは、光Ｌ７を通過させることによって、光Ｌ７の光路長を調整して、光Ｌ６の光路長と光Ｌ７の光路長とが一致するようにしている。光Ｌ７の光路長の調整は、光路調整素子４ｃの厚さおよび屈折率の設定によって行うことができる。
　なお、偏波分離素子４ａは複屈折性材料からなるプリズムで構成したウォラストンプリズムでもよい。また、この偏波操作素子４では、光路調整素子を光Ｌ７の光路にのみ配置しているが、光Ｌ６、Ｌ７の光路のそれぞれに配置するようにしてもよい。
　つぎに、空間光変調器アレイ２について説明する。空間光変調器アレイ２は、図１のｙ方向にアレイ状に配列された４つの空間光変調器から構成される。図６は、図１に示す空間光変調器アレイ２を構成する空間光変調器２Ａの構成を示す分解図である。図６に示すように、この空間光変調器２Ａは、ＬＣＯＳであって、液晶駆動回路が形成されたシリコン基板２ａ上に、反射率がほぼ１００％の反射層である画素電極群２ｂと、空間光変調層である液晶層２ｃと、配向膜２ｄと、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）電極２ｅと、カバーガラス２ｆとが順次積層した構成を有している。
　この空間光変調器２Ａは、画素電極群２ｂとＩＴＯ電極２ｅとの間に電圧を印加することによって、液晶層２ｃが図中ｘ軸の方向に屈折率のグラデーションを有するように制御できる。そして、この屈折率のグラデーションを調整することによって、カバーガラス２ｆ側から入射した光が、画素電極群２ｂにより反射して液晶層２ｃを伝搬する際に、光を所定の回折角で回折させて出射するように調整することができる。
　また、空間光変調器２Ａは、光入出力ポート１ａの光ファイバポート１ａａ～１ａｅの配列方向と、液晶層２ｃの屈折率のグラデーションの方向とがｘ軸方向で一致するように配置されている。その結果、この空間光変調器２Ａは、液晶層２ｃへの印加電圧を制御することによって、光ファイバポート１ａａから入射した光Ｌ８を、光Ｌ９として他の光ファイバポート１ａｂ～１ａｅのいずれかに向けて出射できるように、光の出射角度θを制御することができる。
　なお、空間光変調器アレイ２を構成する他の３つの空間光変調器も空間光変調器２Ａと同様の構成を有する。
　つぎに、図１、２を参照して、この波長選択光スイッチ装置１０の動作について説明する。はじめに、この波長選択光スイッチ装置１０のコリメータアレイ１のＣｏｍポート（図４の光ファイバポート１ａａ）に、互いに波長が異なる４つの信号光からなる波長多重信号光ＯＳが入力される。コリメータアレイ１は、波長多重信号光ＯＳを平行光にしてアナモルフィック光学系６に出力する。アナモルフィック光学系６は、波長多重信号光ＯＳのビーム径を、回折格子５の格子の配列方向に広げて出力する。その結果、波長多重信号光ＯＳが多くの格子に当たるようになり、波長選択の分解能が高められる。回折格子５は、波長多重信号光ＯＳを、波長が互いに異なる信号光ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３、ＯＳ４に分光して、所定の角度に出力する。集光レンズ３は、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４の光路を屈折させて、偏波操作素子４を介して空間光変調器アレイ２に集光する。
　ここで、上述したように、偏波操作素子４は、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４を偏波分離し、分離した２つの光の偏波方向を一致させるとともにその光路長も一致させる操作を行なって出力する。したがって、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４は、上記操作がされた信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａとして空間光変調器アレイ２に集光される。なお、信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａは、それぞれ空間光変調器アレイ２を構成する４つの空間光変調器のそれぞれに集光される。
　なお、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４の偏波操作素子４への入射角度は０度ではなく、且つ互いに異なるが、その角度は通常小さい角度になるように設計される。したがって、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４に対する偏波操作素子４の偏波操作特性は、その入射角度の相違に依らず殆ど同じである。
　つぎに、空間光変調器アレイ２は、不図示の制御器によって印加電圧が制御され、各信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａを光ファイバポート１ａｂ～１ａｅのうちの対応するポートに向けて所定の角度で回折させる。ここで、空間光変調器アレイ２は偏波依存特性を有するが、信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａは偏波操作素子４の操作を受けて単一の偏波方向からなるものにされているので、空間光変調器アレイ２の偏波依存特性の影響なく回折される。
　つぎに、各信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａは、再度偏波操作素子４に入力する。偏波操作素子４は、各信号光ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａに往路とは逆の操作を与え、すなわち、２つの一致した偏波方向の光を直交させて合成し、各信号光ＯＳ１～ＯＳ４として出力する。
　各信号光ＯＳ１～ＯＳ４は、集光レンズ３、回折格子５、アナモルフィック光学系６を順次経由して、コリメータアレイ１の対応する光ファイバポート１ａｂ～１ａｅに入力され、光波長選択光スイッチ装置１０から出力される。このようにして、この波長選択光スイッチ装置１０は、Ｃｏｍポートから入力された波長多重信号光ＯＳを各波長の信号光ＯＳ１～ＯＳ４ごとに所望のポートに出力する波長選択光スイッチング動作を行うことができる。
　ここで、この波長選択光スイッチ装置１０は、偏波操作素子４が集光レンズ３と空間光変調器アレイ２との間に配置されているため、従来よりも小型化されたものとなる。
　以下、従来の波長選択光スイッチ装置と比較して説明する。従来の波長選択光スイッチ装置は、偏波分離を行なう偏波操作素子が光入出力ポートの直後に配置されていた。したがって、偏波操作素子に続いて配置された光素子は、２つの偏波状態の光の光路を確保するための大きさが必要であった。
　たとえば、図７は、従来の波長選択光スイッチ装置の回折格子５Ｂにおける波長多重信号光ＯＳの光路を示す図である。なお、アナモルフィック光学系６は必要に応じてたとえばコリメータアレイ１の後ろに配置してもよい。図７に示すように、コリメータアレイ１、偏波操作素子４Ｂ、回折格子５Ｂ、集光レンズ３Ｂ、および空間光変調器アレイ２Ｂがこの順番で配列した従来の波長選択光スイッチ装置では、波長多重信号光ＯＳは偏波操作素子４Ｂによってそれぞれ直線偏波を有する２つの信号光ＯＳ１０と信号光ＯＳ２０とに分離された状態で回折格子５Ｂに入力する。したがって、信号光ＯＳ１０と信号光ＯＳ２０との２つの光路を確保するための幅Ｗ１を有する回折格子５Ｂを使用する必要がある。具体的には、信号光ＯＳ１０と信号光ＯＳ２０のビーム径の２倍以上の幅が必要である。
　これに対して、図８は、図１に示す本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０の回折格子５における波長多重信号光ＯＳの光路を示す図である。なお、アナモルフィック光学系６は記載を省略している。図８に示すように、この波長選択光スイッチ装置１０では波長多重信号光ＯＳは偏波分離されない状態で回折格子５に入力する。したがって、回折格子５の幅Ｗ２は、波長多重信号光ＯＳの１つだけの光路を確保すればよいので、従来の回折格子５ａの幅Ｗ１より狭い、たとえば幅Ｗ１の１／２以下の幅であればよい。したがって、この波長選択光スイッチ装置１０では、回折格子５として従来の回折格子５Ｂよりも小型のものを使用できる。
　つぎに、図９は、従来の波長選択光スイッチ装置の偏波操作素子４Ｂにおける信号光の光路を示す図である。図９に示すように、従来の波長選択光スイッチ装置では、偏波操作素子４Ｂはコリメータアレイ１の直後に配置されているため、コリメータアレイ１に入出力される破線で示す信号光を全て通過させるための高さＨ１を有する必要がある。
　これに対して、図１０は、図１に示す本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０の偏波操作素子４における信号光の光路を示す図である。図１０に示すように、波長選択光スイッチ装置１０では、集光レンズ３によって屈折されて光路が密集した状態で信号光ＯＳ１～ＯＳ４が偏波操作素子４を通過する。したがって、偏波操作素子４の高さＨ２は、従来の偏波操作素子４Ｂの高さＨ１よりも低い。したがって、偏波操作素子４として、従来の偏波操作素子４Ｂよりも小型のものを使用できる。
　同様に、本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０では、アナモルフィック光学系６および集光レンズ３についても従来よりも小型のものを使用できる。したがって、この波長選択光スイッチ装置１０は、使用する光学素子を小型化できるため、従来よりもいっそう小型にできる。
　なお、集光レンズ３の手前で偏波分離を行うと、集光レンズ３内における光軸から離れた部分を利用して集光を行うことになり、集光レンズ３の収差の影響が大きくなるという問題がある。したがって、空間光変調器アレイ２でビームがきれいに集光しなくなり、波長選択光スイッチ装置の特性が劣化する。
　さらに、従来の波長選択光スイッチ装置では、偏波分離された２つの偏波状態の信号光は、空間光変調器アレイに到達するまでに長い距離を伝搬するとともに、複数の光学素子を通過することとなる。ここで、２つの偏波状態の信号光の光路は、空間的に分離しているため、光学素子を通過する度に光路長に差異が生じる可能性がある。その結果、従来の波長選択光スイッチ装置では、２つの偏波状態の信号光の光路長を一致させるための光路調整と光学素子の配置設計とが複雑なものであった。
　また、特に、図３に示すように回折格子の前後で光路が大きく曲がっている場合には、偏波操作素子から回折格子までの光路長と、回折格子から空間光変調器アレイまでの光路長とを、別々に調整することが好ましい。しかしこの場合、少なくとも２箇所に光路調整素子を配置する必要があるため、光路調整素子の配置設計が煩雑となり、かつ部品点数の増加のため高コストとなる。
　これに対して、本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０では、偏波操作素子４によって偏波分離された２つの信号光は、空間光変調器アレイ２に到達するまでの距離が短く、かつ他の光学素子を通過することはない。また、回折格子５よりも前で光路長を調整する必要もない。したがって、この波長選択光スイッチ装置１０は、従来よりも光路調整と光学素子の配置設計とが容易であり、かつ低コストとなる。
　また、アナモルフィック光学系を用いてビーム径を所定方向に広げる構成を採用する場合は、アナモルフィック光学系の前で偏波分離すると、アナモルフィック光学系に続いて配置された光学素子は、光路の確保のために必要なサイズが特に大きくなる。これに対して、本実施の形態１に係る波長選択光スイッチ装置１０は、アナモルフィック光学系６を採用しながらも、各光学素子を小型化できるため、よりいっそうの小型化が可能であり、特に好ましい。
　たとえば、図１１は、図７とは別の従来の波長選択光スイッチ装置の光路をｙ軸方向正の向きから見た図である。なお、アナモルフィック光学系６は必要に応じてたとえばコリメータアレイ１の後ろに配置してもよい。また、図１２は、本実施の形態１の波長選択光スイッチ装置１０の光路をｙ軸方向正の向きから見た図である。なお、アナモルフィック光学系６は記載を省略している。図１１に示すように、従来の波長選択光スイッチ装置では、波長多重信号光ＯＳは偏波操作素子４Ｃによりそれぞれ直線偏波を有する２つの信号光ＯＳ１０と信号光ＯＳ２０とがｘ軸方向に分離された状態で回折格子５Ｃや集光レンズ３Ｃに入力し、その後空間光変調器アレイ２Ｃに入力する。したがって、信号光ＯＳ１０と信号光ＯＳ２０との２つの光路を確保するために、従来の波長選択光スイッチ装置の高さは、図１２に示すような本実施の形態１の波長選択光スイッチ装置１０の２倍以上の高さが必要である。このように、本実施の形態１の波長選択光スイッチ装置１０は、高さを抑えることができるので小型化につながるという特徴と、使用する光学部品が小さな光学部品で済むため低コスト化につながるという特徴とを有する。また、本実施の形態１の波長選択スイッチ装置１０では、空間光変調器アレイ２の手前までは信号光が２つの直線偏波の信号光に分離されていないため、光路長の調整が容易である。
　なお、上記実施の形態では、光スイッチ装置が１×４型のものであるが、本発明では光が入出力するポートの数は特に限定されず、Ｎ×Ｍ光スイッチ装置であればよい（ただしＮ、Ｍは１以上の整数である）。
　また、上記実施の形態では、空間光変調器がＬＣＯＳであるが、空間光変調層として液晶または光をスイッチできる他の部材を用いており、偏波依存特性を有する空間光変調器または光スイッチであれば特に限定されない。
　また、上記実施の形態では、回折格子は透過型であるが、反射型でもよい。また回折格子の代わりに、プリズムなどの光分散素子を用いてもよい。また、光分散素子としては偏波依存特性が小さいものが好ましい。
　また、上記実施の形態は波長選択光スイッチ装置であるが、本発明はこれに限らず、光分散素子を備えず、特定波長の信号光の経路を任意に変更するための光スイッチ装置に適用することができる。また、本発明は、アナモルフィック光学系を備えない光スイッチ装置に対しても適用することができる。
　また、上記実施の形態では、光スイッチを用いた波長選択光スイッチ装置について説明したが、本発明は、偏波依存性を有する空間光変調器を用いる光操作装置であれば特に限定されない。例えば、上記実施の形態において、空間光変調器として、光スイッチの替わりに強度変調器を用いれば、強度変調装置として利用できる。更に、回折格子による分散方向である図１のｙ軸方向に沿って、強度変調器を並べることにより、各強度変調器に入射された波長の光ごとに光の強度を操作できるので、折り返された光の強度スペクトル形状を制御することができる。また、例えば、空間光変調器として、光スイッチの替わりに位相変調器を用いれば、位相変調装置として利用できる。更に、回折格子による分散方向である図１のｙ軸方向に沿って、位相変調器を並べることで、各位相変調器に入射された波長の光ごとに光の位相を操作できるので、折り返された光の群速度分散の波長依存性を制御することができる。郡速度分散の波長依存性を制御することにより、例えば、光信号の分散補償の機能を位相変調装置に持たせることができる。これらの空間光変調を行う際は、操作した光を、必ずしも光が入力されたポートとは異なるポートに出力する必要は無く、光が入力されたポートと同じポートに折り返してもよい。その場合は、サーキュレータなどを用いて、入力光と出力光を分離することができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係る光操作装置は、主に光通信の用途に利用して好適なものである。
　１　コリメータアレイ
　１ａ　光入出力ポート
　１ａａ～１ａｅ　光ファイバポート
　１ｂ　コリメータレンズ
　１ｃ　光ファイバ固定基材
　１ｄ　スペーサ部
　２　空間光変調器アレイ
　２Ａ　空間光変調器
　２ａ　シリコン基板
　２ｂ　画素電極群
　２ｃ　液晶層
　２ｄ　配向膜
　２ｅ　ＩＴＯ電極
　２ｆ　カバーガラス
　３　集光レンズ
　４　偏波操作素子
　４ａ　偏波分離素子
　４ｂ　偏波回転素子
　４ｃ　光路調整素子
　５　回折格子
　６　アナモルフィック光学系
　１０　波長選択光スイッチ装置
　Ｈ１、Ｈ２　高さ
　Ｌ１～Ｌ９　光
　ＯＳ　波長多重信号光
　ＯＳ１～ＯＳ４、ＯＳ１ａ～ＯＳ４ａ　信号光
　Ｐ１、Ｐ２　直線偏波成分
　Ｗ１、Ｗ２　幅
　θ　出射角度

Claims (13)

  1. 　外部から光が入力される、または外部に光を出力する光入出力ポートと、
    　前記光入出力ポートから入射した光を前記光入出力ポートに向けて出射する、偏波依存特性を有する空間光変調器と、
    　前記光入出力ポートと前記空間光変調器との間に配置され、前記光入出力ポートと前記空間光変調器と光学的に結合させる集光素子と、
    　前記集光素子と前記空間光変調器との間に配置され、入力された光の偏波状態を、単一の偏波方向のみからなるように操作して出力する偏波操作素子と、
    　を備えたことを特徴とする光操作装置。
  2. 　前記偏波操作素子は、前記光入出力ポートから入射した光を互いに直交する２つの直線偏波の光に分離する偏波分離素子と、前記偏波分離素子の前記空間光変調器側に配置された、前記２つの光の偏波方向を同一にして出力するための偏波回転素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の光操作装置。
  3. 　前記空間光変調器は液晶によって光を空間変調するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光操作装置。
  4. 　前記空間光変調器はＬＣＯＳであることを特徴とする請求項３に記載の光操作装置。
  5. 　前記偏波分離素子は複屈折性材料からなることを特徴とする請求項２～４のいずれか一つに記載の光操作装置。
  6. 　前記偏波分離素子は方解石またはルチルからなることを特徴とする請求項５に記載の光操作装置。
  7. 　前記偏波分離素子はウォラストンプリズムであることを特徴とする請求項５に記載の光操作装置。
  8. 　前記光入出力ポートと前記集光素子との間に配置され、入力された光の波長成分を分離する光分散素子を備え、前記空間光変調器を用いて前記光分散素子により分離された複数の波長成分を操作することを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の光操作装置。
  9. 　前記光分散素子は回折格子であることを特徴とする請求項８に記載の光操作装置。
  10. 　前記光入出力ポートと前記光分散素子との間に配置されたアナモルフィック光学系を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の光操作装置。
  11. 　前記空間光変調器は光スイッチであることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光操作装置。
  12. 　前記空間光変調器は強度変調器であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光操作装置。
  13. 　前記空間光変調器は位相変調器であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光操作装置。
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