WO2012108139A1 - 波長選択スイッチ - Google Patents

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WO2012108139A1
WO2012108139A1 PCT/JP2012/000575 JP2012000575W WO2012108139A1 WO 2012108139 A1 WO2012108139 A1 WO 2012108139A1 JP 2012000575 W JP2012000575 W JP 2012000575W WO 2012108139 A1 WO2012108139 A1 WO 2012108139A1
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light
wavelength
condensing
condensing position
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PCT/JP2012/000575
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智史 渡部
松本　浩司
岡村　俊朗
山崎　健
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オリンパス株式会社
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    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
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    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation

Definitions

  • the present invention relates to a wavelength selective switch capable of branching or combining light of different wavelengths.
  • a wavelength selective switch used for optical wavelength division multiplexing communication for example, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, at least one input port, at least one output port, a dispersion element, and a light collecting element And a deflector are used.
  • wavelength multiplexed light input from one optical fiber of an optical fiber array (input port and output port) into the wavelength selective switch is converted into a parallel beam by a microlens array.
  • a diffraction grating collimated to each wavelength by a diffraction grating (dispersion element), and are collected by a condensing lens on a different mirror element (deflection element) of the MEMS mirror array (deflection unit) for each wavelength, in a different direction for each wavelength. Deflected and output.
  • the wavelength multiplexed light input from the input port and the output port arranged in an array is converged by using a lens and a cylindrical lens at the front stage of the diffraction grating. Then, the light expanded after passing through the focal position is converted into a parallel light beam by a convex lens and is incident on a diffraction grating (dispersing element).
  • the cylindrical lens has refracting power in a direction orthogonal to the arrangement direction of the input / output ports, and forms an elliptical spot on the mirror element of the MEMS mirror array which is a deflection unit.
  • the wavelength selective switch not only disperses wavelength-multiplexed light for each wavelength and outputs it from different output ports, but also controls the mirror elements to multiplex and output the light to the same output port It can also be made.
  • Each wavelength selective switch receives light from an input port at a different position of the wavelength selective switch and outputs it from an output port at a different position.
  • end faces where light enters and exits are arranged in series to input or output light into the wavelength selective switch.
  • the height position of the light passing through the input and output ports is different for each input port and each output port. Therefore, curvature of field due to the distance from the optical axis for each port occurs in the vicinity of the deflecting element surface of the deflecting element, which is the condensing position.
  • the position of the light collection position is shifted depending on the position of the input / output ports in the arrangement direction. Obviously, the position shift of the condensing position becomes more significant as the number of input / output ports increases.
  • the condensing position shifts in the vicinity of the deflection element, the spot of light on the deflection element surface such as the mirror of the deflection element becomes large. Thereby, the coupling efficiency of the output light to the input / output port is lowered, and the communication quality is deteriorated.
  • the deflection elements are arranged in series in the dispersion direction of the dispersion element, the spread of the beam in the dispersion direction greatly reduces the communication quality.
  • an object of the present invention which has been made paying attention to these points, is to provide a wavelength selective switch that improves the communication quality by correcting the condensing position shift in the deflecting unit.
  • the invention of the wavelength selective switch according to the first aspect of achieving the above object is as follows: At least one input port; A dispersion unit for dispersing wavelength-multiplexed input light input from the input port into light for each wavelength; A condensing element that condenses light for each wavelength dispersed by the dispersion unit; A deflecting unit having a deflecting element for deflecting light of each wavelength collected by the condensing element; At least one output port that outputs light for each wavelength deflected by the deflecting unit as output light; A condensing position deviation correction element that is arranged in the optical path between the input port and the dispersion unit or in the dispersion part, and corrects the deviation of the light collection position of the light for each wavelength with respect to the deflection element based on the arrangement of the input port; , It is characterized by providing.
  • correctioning the deviation of the condensing position means correcting the condensing position so as to be conjugate with the output end face of the output port, and the condensing position is not necessarily changed by the deflection element surface (mirror). Do not match on the surface).
  • the condensing position deviation correcting element is used to correct the deviation of the condensing position of the light for each wavelength with respect to the polarization plane of the deflecting element, which occurs based on the arrangement of the input port, It is possible to improve the communication quality by correcting the condensing position deviation in the unit.
  • FIG. 4A It is a figure explaining the shape of the refractive surface of the condensing position shift correction element of FIG. 4A. It is a perspective view which shows the other example of the condensing position shift correction element of FIG. It is a figure explaining the shape of the refractive surface of the condensing position shift correction element of FIG. 5A. It is a perspective view which shows the other example of the condensing position shift correction element of FIG. It is a figure explaining the shape of the refractive surface of the condensing position shift correction element of FIG. 6A. It is a top view which shows a part of structure of the wavelength selective switch which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows an example of the condensing position shift correction element of FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view which shows the other example of the condensing position shift correction element of FIG. It is a perspective view explaining the structure of the wavelength selective switch which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and the beam which passes this. It is a perspective view which shows an example of the condensing position shift correction element of FIG. It is a figure explaining the shape of the refractive surface of the condensing position shift correction element of FIG. 10A. 10 is a graph showing a design example of the condensing position deviation correction element in FIG. 9. It is a graph which shows the simulation result of the shift
  • FIG. 22B is a diagram showing a lattice of the dispersion element in FIGS. 21A and 21B. It is a perspective view which shows a part of dispersion element of FIG. 21A and FIG. 21B with a cross section. It is a perspective view which shows the light beam from the input / output port of FIG. 21A and FIG. 21B to the primary condensing surface vicinity. It is a side view explaining the optical path from the primary condensing surface Sf vicinity to the deflector 17.
  • FIG. 22B is a diagram showing a lattice of the dispersion element in FIGS. 21A and 21B. It is a perspective view which shows a part of dispersion element of FIG. 21A and FIG. 21B with a cross section. It is a perspective view which shows the light beam from the input / output port of FIG. 21A and FIG. 21B to the primary condensing surface vicinity. It is a side view explaining the optical path from the primary condensing surface Sf vicinity to the
  • FIG. It is a top view explaining the optical path from the primary condensing surface Sf vicinity to the deflector 17.
  • FIG. It is a top view which shows the structure and optical path from the primary condensing surface vicinity of the wavelength selective switch which concerns on 10th Embodiment of this invention to a deflector. It is a graph which shows the pitch of the dispersion element of FIG. It is a graph which shows distance (DELTA) z 'of the mirror surface Sm and the condensing position Sm' of the light ray from each port.
  • DELTA distance
  • (First embodiment) 1A and 1B are a side view and a top view, respectively, showing the configuration of the wavelength selective switch according to the first embodiment of the present invention.
  • the wavelength selective switch 1 includes an input / output unit 10, a microlens array 11, a condensing position deviation correction element 20, cylindrical lenses 12 and 13, a lens 14, a dispersive element (diffraction grating) 15 constituting a dispersive part, and a condensing element.
  • deviation part are comprised.
  • the cylindrical lens 12 is a first optical member
  • the cylindrical lens 13 is a second optical member.
  • the input / output unit 10 includes input ports 10a to 10c and 10e and an output port 10d configured by optical fibers arranged in an array.
  • the input ports 10a to 10c and 10e and the output port 10d are used to input wavelength-multiplexed signal light from the outside of the wavelength selective switch 1 and to output signal light to the outside.
  • the input ports 10a to 10c and 10e and the output port 10d will be collectively referred to as input / output ports 10a to 10e as appropriate.
  • One end of each optical fiber is in the wavelength selective switch 1, and the other end is connected to the outside of the wavelength selective switch 1.
  • the number of input / output ports is, for example, 10 or more, and a larger number of input / output ports can be provided. However, in FIG. 1A, for convenience of explanation, five input / output ports 10a to 10e centering on the input / output port 10c are provided. Only shown.
  • the input / output ports 10a to 10e and the microlenses in the microlens array 11 are paired.
  • Each microlens converts the light input from the input / output ports 10a to 10c and 10e into a parallel light beam, and couples the parallel light beam output to the input / output port 10d to an optical fiber. Further, the light input into the wavelength selective switch 1 through the input / output ports 10a to 10c and 10e and the microlens of each microlens array 11, and the light output from the wavelength selective switch 1 through the input / output port 10d. The light beams become parallel light beams.
  • the traveling direction of the parallel light flux that has passed through the input / output ports 10a to 10e and the microlens array 11 is defined as an optical axis direction (z direction: horizontal direction in FIG. 1A).
  • This optical axis direction is also the optical axis direction of the optical system composed of the synthetic lens formed by the cylindrical lenses 12 and 13 and the lens 14.
  • the direction in which the input / output ports 10a to 10e and the microlens array 11 are arranged is defined as a first direction (y direction: vertical direction in FIG. 1A).
  • the optical axis direction and the first direction are orthogonal to each other.
  • a direction orthogonal to each of the optical axis direction and the first direction (y direction) is referred to as a second direction (x direction).
  • a deflecting member such as a mirror or a prism (not shown) is arranged to bend the optical path in the optical path of the actual wavelength selective switch
  • the description of the x direction and the y direction is such a deflecting member. It is assumed that it is used on the premise of a virtual optical system that does not have any.
  • the condensing position deviation correction element 20 is a transmissive element having a refractive power only in the second direction (x direction).
  • the refractive power in the second direction (x direction) changes depending on the position in the first direction (y direction).
  • the cylindrical lens 12 is a lens that contracts a light beam in a first direction (y direction), that is, has a refractive power in the first direction (y direction).
  • the focal length in the first direction by the cylindrical lens 12 (y-direction) is f 1.
  • the cylindrical lens (anamorphic lens) 13 is a lens that contracts the light beam in the second direction (x direction), that is, has a refractive power only in the second direction (x direction).
  • the term “refractive power” means so-called optical power, and the degree of deflection in the direction of converging parallel light beams is positive refracting power, and the degree of deflection in the direction of diffusion is negative refracting power.
  • the present application uses the term “refractive power” not only for transmissive optical elements but also for reflective elements and elements with diffraction.
  • the focal length and the lens arrangement in the second direction (x direction) by the cylindrical lens 13 are the same in the first direction (x direction) in which the condensing position in the second direction (x direction) is condensed by the cylindrical lens 12. It is set to coincide with the condensing position. That is, the focal length of the cylindrical lens 13 is shorter than the focal length f 1 of the cylindrical lens 12.
  • the input light converted into a parallel light beam by the microlens array 11 is condensed on the primary condensing surface Sf by the condensing position deviation correction element 20, the cylindrical lens 12 and the cylindrical lens 13.
  • the condensing position deviation correction element 20, the cylindrical lens 12, and the cylindrical lens 13 constitute a beam shaping optical system 25.
  • the front focal position of the lens 14 coincides with the focal position of the input light by the condensing position deviation correction element 20, the cylindrical lens 12, and the cylindrical lens 13.
  • the front focal position of the lens 14 is located on the primary condensing surface Sf.
  • the optical axis of the optical system including the cylindrical lenses 12 and 13 and the lens 14 is arranged so as to pass through the input / output port 10c along the z-axis direction, for example.
  • the dispersive element 15, the distance between the primary light-condensing surface Sf and the lens 14, the distance between the dispersion (diffractive) surface of the lens 14 and the dispersive element 15, the focal length f 3 are both equally lens 14 position Placed in.
  • the dispersion element 15 is, for example, a diffraction grating in which a grating parallel to the first direction (y direction) is formed on the dispersion surface.
  • a grating parallel to the first direction (y direction) is formed on the dispersion surface.
  • the dispersive element one having a high light decomposition performance for each wavelength and a larger dispersion angle is desirable.
  • the input light that has passed through the lens 14 enters the dispersive element 15 as a substantially parallel light flux, and is diffracted on the dispersive surface of the dispersive element 15 at different angles for each wavelength in the x direction. That is, the dispersive element 15 separates the input light into light for each wavelength included in the input light.
  • the z-direction optical path from the input / output unit 10 to the deflector 17 is shown linearly in FIG. 1A.
  • the lens 16 and the deflector 17 have a distance from the dispersion surface of the dispersion element 15 to the lens 16 and a distance from the lens 16 to the deflection element surface (mirror surface) of the deflection element 18 of the deflector 17, respectively. They are disposed such that the focal length f 4 of the.
  • the light for each wavelength dispersed by the dispersion element 15 becomes a converged light beam parallel to each other by the lens 16 and is incident substantially perpendicularly on the deflection elements 18a to 18e corresponding to each wavelength. To do. Also, as shown in FIG.
  • the input light that has passed through the condensing point on the primary condensing surface Sf is dispersed by the dispersive element 15 and then deflected by the optical axis of the lens 16 and the deflecting element 18 in the yz plane.
  • Light is condensed at a height position (position in the y direction) where the element surface intersects. This means that the input light input from any of the input / output ports 10a to 10c and 10e is condensed on the deflecting element 18 (any one of 18a to 18e depending on the wavelength) at the same height position. To do.
  • the deflector 17 is, for example, a MEMS mirror array, and the deflecting element 18 is a micromirror that constitutes the MEMS mirror array.
  • the deflection element 18 is arranged in parallel at the height position of the optical axis of the lens 16 described above corresponding to the wavelength to be separated.
  • the deflection element 18 can change the tilt by independently controlling each mirror. In particular, by changing the inclination in the yz plane in FIG. 1A, the incident light for each wavelength is reflected in a height direction different from the incident direction. As shown in FIG. 1B, when viewed from the y-axis direction, the light for each wavelength enters the deflection elements 18a to 18e perpendicularly and is reflected vertically.
  • the tilt control direction of the micromirror is not limited to the yz plane.
  • the tilt can be given to a rotation axis orthogonal to the rotation axis when tilting to the yz plane.
  • the tilt can be given to a rotation axis orthogonal to the rotation axis when tilting to the yz plane.
  • the light for each wavelength reflected by the deflecting elements 18a to 18e passes through the lens 16, is diffracted by the dispersive element 15, and passes through the optical path in the opposite direction to the input light, and is used for input in the input / output unit 10. It is output to the input / output port 10d other than the input / output port.
  • the output port 10a is a distance position from the optical axis of the optical system by the cylindrical lenses 12, 13 and the lens 14 is Y 1.
  • the input light from the input / output port 10a is condensed on the primary condensing surface Sf by the beam shaping optical system 25, and then the distance from the optical axis by the lens 14 is Y 2.
  • the dispersion element 15 for each wavelength passes through the lens 16, and is condensed on the deflection elements 18a to 18e for each wavelength.
  • the deflection direction of the corresponding deflection element 18 is controlled, and a broken line in FIG. As shown, light of a specific wavelength is reflected in a predetermined direction.
  • the light having a specific wavelength reflected by the deflecting element 18 passes through the lens 16 and is output from the input / output port 10d through the dispersive element 15, the lens 14, the beam shaping optical system 25, and the corresponding microlens of the microlens array 11.
  • the light beams having the plurality of wavelengths are multiplexed by the dispersion element 15.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the beams from the input / output ports 10a to 10e of FIG. 3A, 3B, and 3C are diagrams showing beam shapes on the primary condensing surface Sf, a dummy plane Sd, which will be described later, and the deflection element surface Sm, respectively.
  • both the input / output port 10a and the input / output port 10c are used as input ports.
  • the cylindrical lens 12 whose refractive power is in the first direction (y direction) and the cylindrical lens 13 whose refractive power is in the second direction (x direction) are made to have different positions on the optical path. And a large refractive power is given by the cylindrical lens 13. That is, this optical system has a larger numerical aperture in the second direction (x direction). Therefore, on the primary light-condensing surface Sf is input light from the input-output port 10c becomes an elliptical shape B 1 as shown by the solid line in Figure 3A. Spot of elliptical shape, as shown by the solid line in FIG.
  • the beam spot shape is shaped into an elliptical shape having a minor axis in the dispersion direction of the dispersive element 15, thereby increasing the resolution of the wavelength and different wavelengths. It is possible to prevent the occurrence of crosstalk due to light entering the same deflection element 18.
  • the condensing position deviation correction element 20 is an element provided to correct a field curvature that occurs when the beam shaping optical system 25 is configured by the cylindrical lenses 12 and 13.
  • the condensing position deviation correction element 20 is not provided, the input light emitted from the input / output port 10a having a large distance from the optical axis of the optical system including the cylindrical lenses 12, 13 and the lens 14 is larger than the deflection element surface Sm. Condensed in front. In particular, the spread of the spot in the x direction on the deflection element surface Sm in FIG. 2 degrades the communication quality of the wavelength selective switch 1.
  • the converging position deviation correction element 20 is provided, and the input light emitted from the input / output port 10a is the spot B 2 having the narrowest width in the x direction on the deflection element surface Sm as indicated by a broken line in FIG. 3C. Is corrected to form.
  • the lens 14 is minimized on the lens 14 side.
  • a plane perpendicular to the optical axis including the position where the lateral width of the input light from the input / output port 10a is minimized is shown in FIG. 2B as a dummy plane Sd.
  • the condensing position deviation correction element 20 adjusts the deviation amount ⁇ Z between the primary condensing surface Sf and the dummy plane Sd so that the condensing position deviation amount ⁇ Z ′ on the deflection element surface Sm becomes zero.
  • the spots are each schematically described, and the size is not limited.
  • the positional relationship between the primary condensing surface Sf and the dummy flat surface Sd is also a design example, and the dummy flat surface Sd does not necessarily need to be closer to the lens 14 than the primary condensing surface.
  • FIG. 4A is a perspective view showing an example of the condensing position deviation correction element 20 of FIG.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the shape of the refracting surface of the condensing position error correction element 20a in FIG. 4A.
  • the condensing position deviation correction element 20a is made of a light transmissive member such as glass.
  • the front side is a curved surface having refractive power
  • the back side is a flat surface.
  • Each of i, ii, and iii indicates the cross-sectional shape of the refracting surface of the condensing position deviation correction element 20a by a plane parallel to the xz plane having a different y-direction position. As shown in FIGS.
  • the condensing position deviation correction element 20a has substantially no refractive power in the first direction (y direction). Further, in the condensing position deviation correction element 20a, the refractive power in the second direction (x direction) differs depending on the position in the first direction (y direction). More specifically, the refractive power in the second direction (x direction) is 0 at the center position in the first direction (y direction), and the distance from the center position in the first direction (y direction) increases. , Has a larger negative refractive power in the second direction (x direction). Thereby, the condensing position of the light beam passing through the position away from the optical axis in the first direction (y direction) is shifted in the direction of the lens 14. The center position in the first direction (y direction) is a position through which the synthetic lens of the cylindrical lenses 12 and 13 and the optical axis of the lens 14 pass.
  • FIG. 5A is a perspective view showing another example of the condensing position deviation correction element 20 of FIG.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the shape of the refracting surface of the condensing position error correction element 20b of FIG. 5A.
  • the condensing position deviation correction element 20b has a positive refractive power in the second direction (x direction) at the center position in the first direction (y direction), and the first direction (y As the distance increases, the refractive power in the second direction (x direction) decreases.
  • FIG. 6A is a perspective view showing still another example of the condensing position deviation correction element 20 of FIG.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating the shape of the refracting surface of the condensing position error correction element 20c in FIG. 6A.
  • the condensing position deviation correction element 20c can be used in place of the condensing position deviation correction element 20b shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the converging surface of the condensing position deviation correction element 20b in FIGS. 5A and 5B is configured by a curved surface whose curvature changes smoothly, whereas the converging surface of the condensing position deviation correction element 20c is different from each input surface.
  • cylindrical surfaces having different curvatures in the second direction (x direction) are combined.
  • each cylindrical surface is arranged so that the refracting surface forms a straight line in the yz plane including the z axis.
  • a step is provided at the boundary of the cylindrical refracting surface corresponding to each of the different input / output ports 10a to 10e. If such a condensing position deviation correction element 20c is used, uniform refractive power in the second direction (x direction) with respect to the input light flux of each input light from the input / output ports 10a to 10c and 10e. Can affect.
  • the refracting surface may not be a straight line in the yz plane including the z axis.
  • the cylindrical refracting surfaces corresponding to the different input / output ports 10a to 10e may be formed by stacking concentric cylinders. Also in this case, uniform refractive power can be exerted in the second direction (x direction) on the input light fluxes of the respective input lights from the input / output ports 10a to 10c and 10e.
  • the input light input from the input / output ports 10a to 10c and 10e is deflected regardless of which input / output port 10a to 10c and 10e is input. Since the condensing position shift correction element 20 for condensing by forming the narrowest elliptical spot on the deflecting element surface of the element 18 is provided, light for each wavelength dispersed by the dispersive element 15 is converted into input light. The light can be condensed with high accuracy on the deflection element surface of the deflection element 18 without depending on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e.
  • the correction element 20 is configured so that the input light input from the input / output port 10d is condensed with high accuracy on the deflection element surface of the deflection element 18. It is desirable.
  • the condensing position deviation correcting element 20 is provided in the beam shaping optical system 25 that once condenses the input light input from the input / output ports 10a to 10c and 10e on the primary condensing surface Sf, and thus is small in size. can do.
  • FIG. 7 is a top view showing a part of the configuration of the wavelength selective switch 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the beam shaping optical system 25 of the first embodiment is replaced with the beam shaping optical system 25 ′ of FIG. 7, and the wavelength selective switch of the first embodiment is provided at the subsequent stage of the cylindrical lens 13.
  • a deflector 17 including a lens 14, a dispersion element 15, a lens 16, and a deflection element 18 is disposed.
  • the beam shaping optical system 25 ′ of this optical system includes a reflective condensing position shift correction element 20 ′ having a refractive power only in the second direction (x direction), a spherical mirror 12 ′, and a second direction (x And a cylindrical lens 13 having refractive power only in the direction).
  • the spherical mirror 12 ′ is a first optical member
  • the cylindrical lens 13 is a second optical member.
  • FIG. 8A is a perspective view showing an example of the condensing position deviation correction element 20 ′ in FIG. 7.
  • the front surface is a reflecting surface.
  • the condensing position deviation correction element 20'a has substantially no refractive power in the first direction (y direction). Further, the condensing position deviation correction element 20'a has different refractive power in the second direction (x direction) depending on the position in the first direction (y direction). More specifically, the refractive power in the second direction (x direction) is 0 at the center position in the first direction (y direction), and the distance from the center position in the first direction (y direction) increases. , Has a larger negative refractive power in the second direction (x direction). Thereby, the condensing position of the input light passing through the position away from the optical axis in the first direction (y direction) is shifted in the direction of the lens 14.
  • FIG. 8B is a perspective view showing still another example of the condensing position deviation correction element 20 ′ in FIG. 7.
  • This condensing position deviation correction element 20'b has substantially no refractive power in the first direction (y direction).
  • the condensing position deviation correction element 20′b has a positive refractive power in the second direction (x direction) at the center position in the first direction (y direction). As the distance in the direction (y direction) increases, the refractive power in the second direction (x direction) decreases.
  • the input light passing through the optical axis input from the input / output port 10c exerts a refractive power in the second direction (x direction).
  • the focal length and / or the position of the cylindrical lens 13 are adjusted so that the condensing position in the second direction (x direction) is on the primary condensing surface Sf.
  • Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
  • a reflective element can be used as the condensing position deviation correcting element 20 ′. Therefore, a transmission or reflection type condensing position deviation correction element can be appropriately selected and used according to the spatial arrangement needs of the optical system of the wavelength selective switch 1 and the frequency characteristics of the light used.
  • the spherical mirror 12 ′ may be a cylindrical mirror having a refractive power only in the first direction (y direction). Further, even when the output port 10d is used as an input port, the condensing position deviation correction element so that the input light input from the input / output port 10d is condensed on the deflecting element surface of the deflecting element 18 with high accuracy. 20 is preferably configured.
  • FIG. 9 is a perspective view for explaining the configuration of the wavelength selective switch 1 according to the third embodiment of the present invention and the beam passing therethrough.
  • the condensing position deviation correction element 20 and the cylindrical lens 13 in the wavelength selective switch 1 of the first embodiment are replaced with one condensing position deviation correction element 21. That is, the condensing position deviation correction element 21 condenses light in the second direction (x direction) and condenses in the second direction (x direction) according to the position in the first direction (y direction). It has the effect
  • FIG. 10A is a perspective view showing an example of the condensing position deviation correction element 21 of FIG.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating the shape of the refracting surface of the condensing position deviation correction element 21 of FIG. 10A.
  • the curved surface 21a on the near side in FIG. 10A is a curved surface having refractive power, and the back side thereof is a flat surface.
  • Each of i, ii, and iii indicates the cross-sectional shape of the refracting surface of the condensing position deviation correction element 21 by planes parallel to the xz planes having different positions in the y direction. As shown in FIGS.
  • the refracting surface of the condensing position deviation correcting element 21 has a shape obtained by correcting the cylindrical surface. That is, the refracting surface of the condensing position deviation correction element 21 has substantially no refractive power in the first direction (y direction). Further, at the center position in the first direction (y direction), the refractive power in the second direction (x direction) has a curvature for condensing the input light in the optical axis direction on the primary condensing surface Sf. The refracting power in the second direction (x direction) decreases with increasing distance from the position in the first direction (y direction).
  • the condensing position of the light beam passing through the position away from the optical axis in the second direction (x direction) is shifted in the direction of the lens 14 from the primary condensing surface Sf.
  • the primary condensing surface Sf, the dummy plane Sd, and the deflection element surface Sm are respectively the same as those shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C.
  • the spot of the shape is formed.
  • FIG. 11 is a graph showing a design example of the condensing position deviation correction element 21 of FIG.
  • the horizontal axis of this graph indicates the height position in the condensing position deviation correction element 21, that is, the position in the first direction (y direction), and 0 is the same height position as the optical axis.
  • Reference numeral 1 denotes the uppermost part and the lowermost part.
  • the vertical axis represents the radius of curvature R of the refractive surface in the cross section perpendicular to the first direction (y direction), that is, the xz cross section, as a relative value with 1 when the height position of the optical element is 0. It is. As can be seen from FIG. 11, the radius of curvature R is increased as the height position of the optical element moves away from the center.
  • FIG. 12 shows an image formed on the deflection element surface Sm with respect to the port height of the input / output port when the condensing position deviation correction element 21 designed based on the design example of the optical element shown in FIG. 11 is used. It is a graph which shows the simulation result of position shift
  • ⁇ z ′ on the vertical axis of the graph is a relative value where the maximum value of the condensing position shift ⁇ z ′ in the case of the cylindrical lens is 1.
  • the deviation ⁇ z ′ of the condensing position does not depend on the port height of the input / output port, and there is no cylindrical correction effect of the condensing position deviation. It can be suppressed to 1/10 or less when a lens is used.
  • the beam shaping optical system 25 is composed of two optical elements, the cylindrical lens 12 and the condensing position deviation correction element 21, while correcting the deviation of the condensing position.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. Therefore, the number of parts does not increase as compared with the case where the condensing position shift in the second direction (x direction) is not corrected.
  • the manufacturing process of the conventional cylindrical lens can be modified and manufactured, it can be manufactured more easily than manufacturing a new condensing position deviation correcting member.
  • the optical system can be easily adjusted as compared with the case where a separate condensing position deviation correction element is provided.
  • the condensing position deviation correction element 21 there are a method of directly manufacturing a lens shape by NC processing, a method of manufacturing and forming a mold, and a method of using a lithography technique.
  • a method of directly manufacturing a lens shape by NC processing a method of manufacturing and forming a mold, and a method of using a lithography technique.
  • an optical glass or resin suitable for molding is appropriately selected.
  • the condensing position deviation correction element 21 may be a reflective element.
  • FIG. 13 is a top view showing the configuration of the wavelength selective switch 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the wavelength selective switch 1 includes an input / output unit 10, a microlens array 11, cylindrical lenses 12 and 13, a condensing lens 31, a transmissive dispersion element 32, a mirror (reflection element) 33, and a deflector 17. Is done.
  • the input / output unit 10, the microlens array 11, and the cylindrical lenses 12 and 13 are the same optical elements as in the first embodiment.
  • the condensing lens 31 has a distance in the z direction between the condensing lens 31 and the condensing point of the cylindrical lenses 12 and 13 and a distance from the center of the dispersion element 32 equal to the focal length of the condensing lens 31. Further, it is disposed between the cylindrical lens 13 and the dispersive element 32.
  • the optical axis of the optical system composed of the microlens array 11 and the cylindrical lenses 12 and 13 in the xz plane and the optical axis of the condenser lens 31 are shifted in the second direction (x direction).
  • the deflector 17 is a position where the condensing point by the cylindrical lenses 12 and 13 and the position in the z direction are substantially equal in a state where the deflecting element 18 faces the condensing lens 31 side. It is arranged shifted in the second direction (x direction) on the side through which the axis passes. That is, the distance between the condensing lens 31 and the deflecting element of the deflector 17 is also the focal length of the condensing lens 31.
  • the dispersion element 32 and the mirror 33 form a dispersion portion having a so-called Littman-Metcalf type configuration. That is, the light diffracted (dispersed) by the dispersive element 32 is reflected by the mirror 33 and diffracted (dispersed) by the dispersive element 32 again. In this way, the dispersion angle can be increased by being diffracted (dispersed) by passing through the dispersive element twice.
  • the mirror 33 has a function as a condensing position shift correction element having a refractive power in the dispersion direction of the dispersion element 32 in accordance with the position in the first direction (y direction) instead of the reflection surface 33a being a flat surface.
  • the reflecting surface 33a does not have a refractive power in the first direction (y direction).
  • the mirror 33 has a straight xz cross section when the first direction (y direction) of the reflecting surface 33a is at the same height as the optical axis, and the mirror 33 becomes negative as it deviates from the height position in the first direction (y direction). It can be configured to be a curved surface having refractive power.
  • the input light input from any of the input / output ports 10a to 10c and 10e of the input / output unit 10 is converted into a parallel light beam by the corresponding microlens in the microlens array 11, and the cylindrical lens 12 and 13, after being condensed by the condensing lens 31, the light is dispersed into the light for each wavelength by the dispersive element 32, folded by the mirror 33, further dispersed by the dispersive element 32, and deflected by the condensing lens 31.
  • the light is condensed on the deflecting element 18 of the vessel 17.
  • the light for each wavelength is reflected by the deflecting element 18 at different angles for each wavelength, and the optical path until the light is reflected by the deflecting element 18 is folded and output to the input / output port 10 d of the input unit 10.
  • the input light input from the input / output port that is separated from the optical axis has a position shift of the condensing position in the second direction (x direction) of the deflecting element 18, and the reflecting surface 33 a of the mirror 33. It is corrected by. Therefore, as in the first embodiment, the light of each wavelength dispersed by the dispersion element 32 is not dependent on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input, and the deflection element 18 Light can be condensed on the deflection element surface with high accuracy. Furthermore, since the optical system is folded using the mirror 33 and the apparatus is configured with a smaller number of lenses than in the first embodiment, the space required for mounting may be small, and the apparatus Can be miniaturized.
  • the condensing position deviation correction element so that the input light input from the input / output port 10d is condensed on the deflection element surface of the deflection element 18 with high accuracy. 20 is preferably configured.
  • (Fifth embodiment) 14A and 14B are a side view and a top view, respectively, showing the configuration of the wavelength selective switch 1 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the condensing position deviation correction element 20 is arranged not between the microlens array 11 and the cylindrical lens 12 but between the lens 14 and the dispersion element 15 in the first embodiment. is there.
  • the beam shaping optical system 25 is constituted by the cylindrical lenses 12 and 13. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the light of each wavelength dispersed by the dispersion element 15 is deflected by the deflection element 18 without depending on the position of the input / output port to which the input light is input.
  • Light can be condensed with high accuracy on the element surface. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk and the reduction of the coupling efficiency of the output light to the output port due to the light of different wavelengths entering the same deflecting element, thereby improving the communication quality.
  • the condensing position deviation correction element so that the input light input from the input / output port 10d is condensed on the deflection element surface of the deflection element 18 with high accuracy. 20 is preferably configured.
  • (Sixth embodiment) 15A and 15B are a side view and a top view, respectively, showing the configuration of the wavelength selective switch 1 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the beam shaping optical system 25 and the lens 14 are not provided in the first embodiment, and the condensing position deviation correction element 20 is disposed between the microlens array 11 and the dispersion element 15. is there.
  • the input light input from the input / output ports 10 a to 10 c and 10 e is incident on the dispersive element 15 as a parallel light beam by the microlens array 11. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the beam shaping for forming an elliptical spot on the deflecting element 18 is not performed, but as in the first embodiment, the second direction ( It is possible to correct the deviation of the light collection position in the x direction). Therefore, the light for each wavelength dispersed by the dispersion element 15 can be condensed with high accuracy on the deflection element surface of the deflection element 18 without depending on the position of the input / output port to which the input light is input. . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk and the deterioration of the coupling efficiency to the output port due to light of different wavelengths entering the same deflecting element, thereby improving the communication quality.
  • the condensing position deviation correction element so that the input light input from the input / output port 10d is condensed on the deflection element surface of the deflection element 18 with high accuracy. 20 is preferably configured.
  • FIG. 16 is a perspective view for explaining the configuration from the input / output port 10 of the wavelength selective switch 1 according to the seventh embodiment of the present invention to the vicinity of the primary condensing surface Sf and the beam passing therethrough.
  • a condensing position deviation correction element 41 instead of the condensing position deviation correction element 20 and the cylindrical lens 13 in the first embodiment, a condensing position deviation correction element 41 having a different shape from the condensing position deviation correction element 20 is used. This is provided at a position where the cylindrical lens 13 in one embodiment is disposed.
  • FIG. 17A is a diagram showing the position and shape of a cross section on a plane parallel to the xz plane of the condensing position deviation correction element 41 of FIG.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the yz plane of the condensing position deviation correction element 41 of FIG.
  • the cross section of the condensing position deviation correction element 41 parallel to the xz plane has an arc regardless of the height position from the optical axis in the first direction (y direction), for example, approximately half It has a circular shape.
  • the semicircular cross-sectional shape shifts in the traveling direction of the input light (on the primary condensing surface Sf side) along the z-axis as the distance from the optical axis increases.
  • the condensing position deviation correction element 41 has an input light whose cross section of the refracting surface orthogonal to the second direction (x direction) depends on the position in the first direction (y direction). It is inclined in the traveling direction (z direction). That is, the condensing position deviation correction element 41 has a shape in which both end portions in the y-axis direction protrude in the z-axis direction as compared to the central portion in the y-axis direction.
  • the condensing position deviation correction element 41 is the same regardless of the distance in the first direction (y direction) from the optical axis.
  • the refractive power in the direction 2 (x direction) is constant.
  • the condensing position deviation correction element 41 adjusts the condensing position by shifting the refractive surface in the optical axis direction according to the distance from the optical axis. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the condensing position deviation correction element 41 that does not have a refractive power distribution in the second direction (x direction), similarly to the first embodiment, It is possible to correct the deviation of the light collection position in the second direction (x direction). Therefore, the light for each wavelength dispersed by the dispersion element 15 is collected with high accuracy on the deflection element surface of the deflection element 18 without depending on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input. Can be lighted. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk and the deterioration of the coupling efficiency to the output port due to the light of different wavelengths entering the same deflecting element 18 and improve the communication quality.
  • the condensing position deviation correction element so that the input light input from the input / output port 10d is condensed on the deflecting element surface of the deflecting element 18 with high accuracy. 20 is preferably configured.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a part of the configuration of the wavelength selective switch according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the beams from the input / output ports 10a to 10e to the vicinity of the primary condensing surface Sf and the vicinity of the deflecting element 18 are shown.
  • the condensing position deviation correction element 20 of the first embodiment is replaced with the condensing position deviation correction element 20d of FIG. 18, and is omitted in FIG.
  • a deflector 17 including a lens 14, a dispersion element 15, a lens 16, and a deflection element 18 is disposed.
  • the condensing position deviation correction element 20d of this optical system has no refractive power in both the first direction (y direction) and the second direction (x direction), and each of the input lights from the input / output ports 10a to 10e It is comprised so that the air conversion length of the optical path which passes may differ.
  • the “air equivalent length” is a length represented by d / n when light travels through a medium having a refractive index n along a light path by a distance d.
  • the condensing position deviation correction element 20d has a thickness in the traveling direction (z direction) of input light that is thin in the central region in the first direction (y direction), and the first direction from the optical axis ( It is configured to become thicker with stepped steps as it goes away in the y direction).
  • the regions where the light from the respective ports of the input / output ports 10a to 10e is incident have the same element thickness without straddling the steps.
  • the surfaces facing the input / output ports are configured to be the same surface.
  • the input light is assumed to be a Gaussian beam, the light beam has a spatially infinite spread.
  • the region until the beam power becomes 1 / e 2 of the center is defined as the beam diameter.
  • the condensing position deviation correction element 20d is made of a transparent material in the used wavelength band, and is configured using, for example, a semiconductor such as optical glass, resin, or silicon. In order to suppress the thickness of the element and provide a large correction effect, it is preferable to use a material having a large refractive index.
  • the condensing position deviation correction element 20d By installing the condensing position deviation correction element 20d, the physical distance from the input / output port to the cylindrical lenses 12 and 13 can be kept unchanged while the air conversion length has port position dependency.
  • the condensing position of the input light passing through the position away from the optical axis in the first direction (y direction) is shifted in the direction of the lens 14.
  • the light of each wavelength dispersed by the dispersion element 15 is not dependent on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input, and the deflection element 18 Light can be condensed on the deflection element surface with high accuracy. Furthermore, since the condensing position deviation correction element 20d is composed of an element having no refractive power, high accuracy is not required for adjustment in the z-axis direction, and assembly can be facilitated.
  • the microlens of the microlens array 11 and the condensing position deviation correction element 20d may be integrated.
  • the beam shaping optical system 25 and the microlens array 11 may be integrated.
  • the functional part of the microlens array 11 and the functional part of the condensing position deviation correction element 20d may be formed from one member, or the microlens and the condensing position deviation correction element manufactured individually may be joined. It may be formed.
  • the device for reducing the noise by reflection of an interface is needed.
  • the radius of curvature R of the array 11 may be set together.
  • the light for each wavelength dispersed by the dispersive element 15 does not depend on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input, and is more accurate and free on the deflecting element surface of the deflecting element 18. It can be condensed at a degree.
  • the correction effect in the first direction (y direction) and the correction effect in the second direction (x direction) can be designed in a more independent state.
  • the air conversion length of the optical path does not necessarily have to be different for each input / output port. At least the air conversion length for the input / output port near the center of the optical axis and the input / output far from the optical axis. What is necessary is just to have at least 2 types of the air conversion length with respect to a port. In that case, when the light flux from the adjacent input / output port sandwiches the boundary where the air conversion length of the condensing position deviation correction element 20d changes, the interval between the input / output ports is made larger than the interval between the other ports. You may comprise. As a result, it is possible to prevent light incident from one input / output port from being separated by the boundary.
  • the condensing position deviation correction element 20d in the present embodiment is not characterized in that the thickness of the element is different in the first direction (y direction), but in that the air conversion length of the optical path is different. It is. Therefore, the refractive index can be changed by changing the material constituting the condensing position deviation correction element 20d according to the position in the first direction while making the thickness of the element uniform in the first direction. good.
  • the configuration of the above-described embodiment has been described by setting the installation position of the condensing position deviation correction element 20d to a place where an optimum effect can be obtained.
  • the arrangement of the condensing position deviation correction element 20d is not limited to this, and if the incident light from each input / output port is arranged for each port, a correction effect can be obtained.
  • the condensing position deviation correction element 20d and the cylindrical lens 12 are spaced apart from each other, but instead of this, the condensing position deviation correction element 20d is replaced with z.
  • the converging position deviation correcting element 20d and the cylindrical lens 12 may be in contact with each other, or the converging position deviation correcting element 20d and the cylindrical lens 12 may be configured integrally. .
  • (Ninth embodiment) 21A and 21B are diagrams showing the configuration of the wavelength selective switch according to the ninth embodiment of the present invention.
  • This wavelength selective switch is the same as the wavelength selective switch according to the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, but does not include the condensing position deviation correction element 20 in the beam shaping optical system 25, and the condensing position deviation occurs in the dispersive element 15 ′. It has a function of a correction element. That is, the dispersive element and the condensing position deviation correcting element in the present embodiment are configured as an integral unit.
  • FIG. 22 is a front view of a general dispersion element. This dispersive element has a diffraction grating, and the pitch of the diffraction grating has a regular pitch over the entire surface.
  • the dispersion element 15 of the first embodiment has such a uniform pitch.
  • FIG. 23 is a diagram showing a lattice of the dispersive element 15 ′ according to the present embodiment.
  • the dispersive element 15 ' is divided into three in the yd direction, and the region a and the region c have the same lattice pitch.
  • the pitch continuously changes along the second direction xd.
  • the center region b is a lattice having the same pitch as in the first embodiment. The lattice in the central region b and the lattices in the regions a and b are discontinuous.
  • FIG. 15 A perspective view of the dispersing element 15 'is shown in FIG.
  • the height of the convex portion 15'a of the grating constituting the diffractive surface and the ratio of the width between the concave portion 15'b and the convex portion 15'a are optimized so as to maximize the diffracted light.
  • the convex portion 15 ′ a may be configured by laminating a plurality of dielectrics so as to eliminate the difference in the amount of diffracted light depending on the polarization direction.
  • the wavelength selective switch according to the present embodiment does not include the condensing position deviation correction element 20, and therefore, as illustrated in FIG.
  • the light beam from the output port 10a is not condensed on the primary condensing surface Sf but is condensed on the dummy flat surface Sd separated by ⁇ z on the cylindrical lens 13 side.
  • the primary condensing surface Sf and subsequent portions are shown in FIGS. 26A and 26B.
  • Light rays from the input / output port 10a are indicated by solid lines, and light rays from the input / output port 10c are indicated by broken lines.
  • Input light from the input / output port 10c passes almost on the axis of the optical system.
  • This input light is condensed on the primary condensing surface Sf, becomes a parallel light beam along the optical axis by the lens 14 and is dispersed for each wavelength by the dispersive element 15 ′, and the light flux of each wavelength dispersed by the lens 16 is The light is condensed on the element surface (mirror surface) Sm of each deflection element 18 on the deflector 17.
  • the input light from the input / output port 10a is focused on Sd which is ⁇ z away from the primary condensing surface Sf to the cylindrical lens 13 side. Incident at 15 ′.
  • a position incident on the dispersion element 15 ' is a position away from the optical axis in the yd direction, that is, a region c in FIG.
  • the grating in the region c has refractive power by changing the pitch interval along the xd direction, and disperses the incident light beam as a convergent light beam into light of each wavelength as a parallel light beam. Therefore, similarly to the light flux from the input / output port 10 c, the dispersed light flux of each wavelength is condensed by the lens 16 on the element surface (mirror surface) of each deflection element 18 on the deflector 17. As shown in the top view of FIG. 26B, when viewed from the first direction (y-direction), after being dispersed by the dispersive element 15 ′, neither the light beam from the input / output port 10c nor the light beam from the input / output port 10a. Looks like they overlap. The light beam reflected by the element surface Sm of each deflection element 18 returns to the reverse direction of the optical path described above, and is condensed and output to the input / output port 10d.
  • the lattice becomes discontinuous where the characteristics of the lattice change, such as the boundary between the region a and the region b.
  • the interval between the input / output ports through which the light flux passes above and below the boundary is set to other boundaries. It is preferable that the distance between the input and output ports be slightly larger.
  • the diffractive surface of the dispersive element 15 ′ is divided into three regions in the direction in which the grating extends. However, a region c far from the central region is assumed to have two input / output ports 10a and 10b, respectively.
  • the lattice pitch is optimized in accordance with ⁇ z of the input / output port 10a that is outside the outermost axis
  • the light is condensed at the deflection element 18 of the input / output port 10b inside the input / output port 10a that is outside the outermost axis.
  • the position may be overcorrected. Therefore, by increasing the number of divided regions and optimizing the grating pitch according to ⁇ z of each input / output port, the light collection positions of the light beams from all the input / output ports 10a to 10c and 10e are The distance to the element surface Sm at the deflection element 18 can be reduced.
  • FIG. 27 is a top view showing a configuration and an optical path from the vicinity of the primary condensing surface of the wavelength selective switch to the deflector according to the tenth embodiment of the present invention.
  • This wavelength selective switch is a wavelength selective switch having a Littman-Metcalf-type dispersion unit according to the fourth embodiment shown in FIG. 13, and does not include a condensing position shift correction element in the beam shaping optical system 25.
  • the element 32 ′ is configured integrally with the condensing position deviation correction element.
  • the dispersive element 32 ′ has a discontinuous lattice in the yd direction and the pitch interval in the xd direction is unequal, as in the dispersive element 15 ′ of the ninth embodiment. Since other configurations are the same as those of the fourth embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the light beam from the input / output port 10a is indicated by a solid line
  • the light beam from the input / output port 10c is indicated by a broken line.
  • the light flux from the input / output port 10c is condensed on the primary condensing surface Sf. After condensing, the light beam diverging from Sf becomes a parallel light beam by the condensing lens 31, and is dispersed into light of each wavelength by the dispersive element 32 '.
  • the light for each wavelength is reflected by the mirror 33, further dispersed by the dispersion element 32 ′, and enters the condenser lens 31.
  • the condensing lens 31 condenses the dispersed parallel light flux of each wavelength on the deflection surface (mirror surface) Sm of the deflection element 18 of the deflector 17.
  • the light flux from the input / output port 10a is condensed on the surface Sd closer to the input / output port than the primary condensing surface Sf, so that it is converted into a light flux that converges a little more than the parallel light flux by the condenser lens 31.
  • the dispersive element 32 ' is divided into a central region b and an outer region a and a region c in the yd direction, like the dispersive device 15' shown in FIG.
  • the light beam from the input / output port 10a passes through the outer region c.
  • the outer region c has a refractive power that disperses a slightly converged light beam into a light beam for each wavelength at unequal pitches and converts the light of each wavelength into a divergence direction so as to be close to a parallel light beam. ing.
  • the light beams having these wavelengths are reflected by the mirror 33 and are incident on the dispersion element 32 'again.
  • the incident light flux is further dispersed and further converted into a divergence direction to become a parallel light flux dispersed at each wavelength.
  • the condensing lens 31 condenses the parallel light flux dispersed in each wavelength on the deflecting element surface Sm (mirror surface) of the deflecting element 18 of the deflector 17.
  • the light reflected by the deflecting element surface (mirror surface) Sm returns in the reverse direction along the above-described optical path and is collected on the exit surface of the input / output port 10d.
  • the horizontal axis of FIG. 28 shows the coordinates in the xd direction of FIG. 27, and the vertical axis shows the pitch value normalized with the pitch of the central region b of the deflection element 32 'taken as 1.
  • the broken line is a graph for the center region b, and the solid line is a graph for the region a and the region c.
  • the pitch of the center region b is set at equal intervals, the value of the horizontal axis of the broken line graph is 1 regardless of the coordinate xd.
  • the pitch is slightly narrowed in the positive direction of the coordinate xd.
  • FIG. 29 is a graph showing a distance ⁇ z ′ between the deflecting element surface (mirror surface) Sm and the condensing position Sm ′ of the light beam from each port.
  • the horizontal axis indicates the relative value of the port height from the optical axis, and the port height of the input / output port 10a is 1.
  • the vertical axis indicates the relative value of ⁇ z ′.
  • the broken line is ⁇ z ′ calculated for the case of using a normal grating having an equally spaced pitch, and the solid line indicates the value of ⁇ z ′ when the dispersive element 32 ′ according to the present embodiment is used. ing.
  • the vertical axis represents 1 as the value of ⁇ z ′ for the input / output port 10a when using dispersive elements having equal pitches.
  • Input light incident from the input / output port 10a passes through the region c of the dispersion element 32 ', and input light incident from the input / output ports 10b and 10c passes through the central region b of the dispersion element 32'. It can be seen that by using the dispersive element 32 ′ of the present embodiment, ⁇ z ′ of the light beam incident from the input / output port 10 a can be reduced.
  • the dispersion element including the condensing position deviation correction function used in the present embodiment can be manufactured by the same method as the conventional dispersion element only by changing the mask pattern, and the cost is hardly changed. .
  • the light for each wavelength dispersed by the dispersion element 32 ′ is not dependent on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input. Insertion loss caused by a decrease in coupling efficiency regardless of the input / output port because it can be condensed with high accuracy at a position optically conjugate with the exit surface of the input / output port 10d functioning as an output port. Therefore, it is possible to provide a wavelength selective switch with a small amount.
  • FIG. 30 is a perspective view showing a part of the configuration of the wavelength selective switch according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 shows beams from the input / output ports 10a to 10e to the vicinity of the condensing point and in the vicinity of the deflecting element 18 ′.
  • the deflection element 18 ′ the light for each wavelength from each input port is deflected on the deflection surface of the deflection element 18 ′.
  • a mirror element whose center of rotation is shifted to the first direction side is used, and the condensing position deviation correction element 20 is replaced with the condensing position deviation correction element 20e of FIG.
  • a deflector 17 including a lens 14, a dispersion element 15, a lens 16, and a deflection element 18 ′ is disposed in the subsequent stage, as in the wavelength selective switch 1 of the first embodiment. Yes.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the deflector 17 is, for example, a MEMS mirror array
  • the deflection element 18 ′ is an element including a micromirror that constitutes the MEMS mirror array.
  • the rotation axis when changing the inclination of the deflection element 18 ′ in the yz plane in FIG. 1A is the first relative to the position where the light beam dispersed for each wavelength is deflected. It is shifted to the direction side.
  • Such a mirror arrangement configuration is due to a requirement for securing a space for electrode arrangement when the pitch of the MEMS mirror array is reduced, and a mirror configuration that allows easy manufacture of a cantilever type.
  • the deflection element surface Sm is not a fixed surface, as indicated by Sma and Smb in FIG.
  • FIGS. 31A, 31B and 31C are viewed from the xz cross section in the upper stage, and are viewed from the yz cross section in the lower stage.
  • FIG. 31A is a diagram schematically showing the displacement of the deflection element surface Sm when the micro mirror 52 of the deflection element 18 ′ is rotated with respect to the rotation shaft 51. Since the rotation axis 51 of the micro mirror 52 is shifted from the optical axis O of the lens 16 in the first direction (y direction), the micro mirror 52 is changed to a different deflection angle in order to change the combination of input / output ports. , Sma, Smb, and Smc, the deflection element surface Sm is displaced (d1 and d2 in the figure) with a deflection angle dependency in the z-axis direction.
  • the deflection angle of the micromirror 18 ′ serving as Sma, Smb, and Smc represents the state in which the input / output ports 10a and 10d, 10b and 10d, and 10e and 10d are optically coupled, respectively. .
  • FIG. 31B is a diagram schematically showing a light beam in the vicinity of the deflecting element 18 ′ when the light beams incident from the input / output ports 10a, 10b and 10e are fixedly focused on the position of the deflecting element surface Smb. is there. That is, the light beam is shown when the displacement of the deflection element surface Sm due to the rotation of the mirror surface is not taken into consideration.
  • L 1 , L 2, and L 3 indicate light beams incident from the input / output ports 10 a, 10 b, and 10 e, respectively.
  • the lower stage schematically shows the outer shapes of these light beams.
  • L 1 ', L 2' and L 3 ', respectively, L 1, L 2 and L 3 indicates a light beam is reflected toward the output port 10d by the micro mirror 52.
  • the micro-mirror 18 'the position of the is in Smb
  • the light beam L 2 from the input port 10b is reflected by the micromirror 52
  • the light beam L 2' becomes . Since the condensing point on the deflecting element surface Smb is arranged at a conjugate position with the input / output surface of the input / output port 10d, the reflected light beam L 2 ′ is efficiently coupled to the input / output port 10d.
  • the condensing positions of the light fluxes from the input / output ports 10a, 10b, and 10e are set as shown in FIG.
  • the light beam L 3 from output port 10e is configured to have a converging position (Gaussian image plane) to the point P 1 of the front of the deflection element surface Sma.
  • the condensing position of the light emitted from the input / output port 10d acting as the output port (matches Smb) and the condensing position P 1 of the light incident from the input / output port 10e acting as the input port. are preferably formed at positions symmetrical with respect to the deflection element surface Sma in the z-axis direction.
  • the condensing position (Gauss image plane) of the light emitted from each of the input / output ports 10e and 10d can be matched through reflection by the deflecting element 18 ′, and can be efficiently combined.
  • the light beam L 3 from the input / output port 10e is reflected by the deflection element surface Sma, but the reflected light beam L 3 ′ is the same as the light that diverges after being collected by the deflection element surface Smb. It is efficiently coupled to the output port 10d.
  • the input / output ports 10a and 10d are optically coupled. That is, the light beam L 1 incident from input port 10a is configured to have the condensing position from the deflection element surface Smc to the distance d2 position P 2 advanced.
  • the light condensing position of the light from the input / output port 10a and the light condensing position of the light from the input / output port 10e are reversed in the direction shifted from Sm (Smb) which is a fixed point in space. .
  • the condensing position deviation correction element 20e of the present embodiment is configured as follows.
  • FIG. 32A is a perspective view showing an example of a condensing position deviation correction element in consideration of the displacement of the deflection element surface Sm.
  • FIG. 32B is a diagram for explaining the shape of the refracting surface of the condensing position deviation correcting element 20e in FIG. 32A.
  • the condensing position deviation correction element 20e is made of a light transmissive member such as glass.
  • the front side is a curved surface having refractive power
  • the back side is a flat surface.
  • Each of i, ii, and iii indicates the cross-sectional shape of the refracting surface of the condensing position deviation correction element 20e by a plane parallel to the xz plane having a different y-direction position.
  • the condensing position deviation correction element 20e has substantially no refractive power in the first direction (y direction). Further, the condensing position deviation correction element 20e has different refractive power in the second direction (x direction) depending on the position in the first direction (y direction).
  • the refractive power in the second direction (x direction) is close to 0 (cross section iii), and the first from the end In the negative direction (y direction), the closer to the center position in the negative direction, the larger the positive refractive power in the second direction (x direction) (cross section i). Furthermore, as the distance from the center position is negative in the first direction (y direction), the second direction (x direction) has a smaller positive refractive power (cross section ii). Compared to the case where the first direction (y direction) is separated in the positive direction, the refractive power when the same distance is separated in the negative direction is small.
  • the condensing position of the light beam passing through the position away from the optical axis in the first direction (y direction) is shifted in the direction of the lens 14 asymmetrically in the first direction (y direction). That is, the condensing position deviation correction element 20e has an asymmetric structure in the first direction (y direction).
  • the center position in the second direction (x direction) is a position through which the synthetic lens of the cylindrical lenses 12 and 13 and the optical axis of the lens 14 pass.
  • the shape of the above-described condensing position deviation correction element 20e is an example, and the same effect can be obtained even if a condensing position deviation correction element having another shape is used.
  • the refractive power in the second direction (x direction) is 0, and from this center position in the first direction (y direction) in the positive and negative directions.
  • the shape has a larger negative refractive power in the second direction (x direction) and a smaller refractive power in the case of moving away in the negative direction than in the case of moving away in the positive direction. You can also. In this case, it is necessary to change the curvatures of the cylindrical lenses 12 and 13 according to the shape of the condensing position deviation correction element 20e.
  • the refractive power of the condensing position deviation correcting element 20e can be any of monotonically decreasing, monotonically increasing, or a function having one or more inflection points in the y direction.
  • the refracting surface of the condensing position deviation correction element 20e is formed of a curved surface whose curvature changes smoothly, whereas the refracting surface of the condensing position deviation correction element 20f includes the input / output ports 10a to 10c and Corresponding to the incident position of the input light from 10e in the first direction (y direction), a part of cylindrical surfaces having different curvatures in the second direction (x direction) are combined.
  • each cylindrical surface is arranged so that the refracting surface forms a straight line in the yz plane including the z axis.
  • a step is provided at the boundary of the cylindrical refracting surface corresponding to each of the different input / output ports 10a to 10e.
  • the refracting surface may not be a straight line in the yz plane including the z axis.
  • the cylindrical refracting surfaces corresponding to the different input / output ports 10a to 10e may be formed by stacking concentric cylinders. Also in this case, uniform refractive power can be exerted in the second direction (x direction) on the input light fluxes of the respective input lights from the input / output ports 10a to 10c and 10e.
  • the wavelength selective switch according to the present embodiment, even when the element surface Sm of the deflection element 18 is displaced according to the combination of the input / output ports 10a to 10e to be selected, Similar to the embodiment, the input / output ports functioning as output ports without depending on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input, for the light of each wavelength dispersed by the dispersion element 15
  • the light can be condensed with high accuracy at a position optically conjugate with the 10d emission surface.
  • the condensing position deviation correction elements 20e and 20f have an asymmetric refractive power with respect to the optical axis in the first direction (y direction), the micromirror whose rotation center is separated from the center of the reflecting surface.
  • the light converging position can be optimally adjusted with a high degree of freedom even with respect to the deflection element.
  • the condensing position deviation correction element 20 arranged near the input / output ports 10a to 10e is replaced with the condensing position deviation correction element 20e.
  • the condensing position deviation correcting element is arranged so that the condensing position of light from the input port is The same effect can be obtained by using an asymmetric structure so as to be conjugate with the position of the output port.
  • the lattice characteristic of the dispersive element 18 ′ is axisymmetric in the yd direction, but the lattice characteristic may be configured asymmetrically. That is, the lattice characteristics may be different in all the regions a, b, and c.
  • the dispersive element has a dispersive function and a converging position deviation correction function.
  • the light of each wavelength dispersed by the dispersion element can be optically input to the input / output port 10d and the input / output surface without depending on the positions of the input / output ports 10a to 10c and 10e to which the input light is input. Light can be condensed with high accuracy at a conjugate position.
  • the input port and the output port may be configured such that a plurality of common input / output ports are provided and the input port and the output port can be switched as appropriate.
  • the input port and the output port have their end faces arranged in series, but may be separated and arranged at separate positions.
  • the condensing position deviation correction element of the present invention corrects input light so as to form a spot having the narrowest width in the second direction (x direction) on the deflection element surface. Even if the width in the second direction (x direction) does not become the minimum value, if the width of the spot in the second direction (x direction) is smaller than that in the case where no condensing position deviation correction element is provided, the present The communication quality improvement effect according to the invention can be obtained. Therefore, the scope of the present invention includes a case where the spot in the second direction (x direction) does not become the minimum value as long as such an effect is obtained.
  • the vertical direction orthogonal to the optical axis direction (z direction) of the input light output from the input / output port is the first direction (y direction), and the horizontal direction is the second direction (x direction).
  • the first direction (y direction) is not limited to the vertical direction
  • the second direction (x direction) is not limited to the horizontal direction.
  • the first direction (y direction) and the second direction (x direction) may be two directions orthogonal to the traveling direction of the input light and orthogonal to each other.
  • the beam shaping optical system includes a cylindrical lens having a refractive power in a first direction (y direction) and a cylindrical lens having a refractive power in a second direction (x direction) orthogonal to the first direction (y direction). It is not limited to a combination with a lens.
  • a cylindrical lens having a refractive power in the first direction (y direction) a lens having a refractive power in at least the first direction (y direction), for example, a spherical lens is used, and a cylindrical lens is used in the subsequent stage.
  • a lens can also be arranged.
  • an elliptical beam waist can be formed at the condensing position.
  • a Fresnel-shaped lens linear Fresnel lens
  • a Fresnel-shaped lens linear Fresnel lens
  • the shape of the condensing position deviation correction element exemplified in each embodiment is merely an example.
  • the condensing position deviation correction element disposed in the beam shaping optical system is not limited to the form in which the refracting surface is on the input unit side, and the surface or both surfaces on the dispersing element side may be configured as a refracting surface.
  • the deflecting unit is not limited to the MEMS mirror array, and may be configured using a liquid crystal element or an optical crystal.
  • the lens 14 may have the same function as the condensing position deviation correction element 20. In this case, the surface having the correction function may or may not have refractive power in the first direction (y direction).
  • each single member functions as a condensing position deviation correction element.
  • a plurality of members may function as a condensing position deviation correction element. In this case, it is possible to substantially improve the yield of the members by selecting the respective members so as to cancel each other the variation in the correction force as the condensing position deviation correction element caused by the manufacturing variation of the respective members. Is possible.

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Abstract

　波長選択スイッチ１は、少なくとも一つの入力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅと、入力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入射される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散素子１５と、分散素子１５により分散される波長毎の光を集光する集光素子１６と、集光素子１６により集光される波長毎の光をそれぞれ偏向する偏光素子１８を有する偏向器１７と、偏向器１７で偏向された波長毎の光を出力光として出射する少なくとも一つの出力ポート１０ｄとを有する。この波長選択スイッチ１の入出力ポート１０ａ～１０ｅと分散素子１５との間の光路中または前記分散部内に、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの配置に基づいて生じる偏向素子１８に対する波長毎の光の集光位置のずれを補正する、集光位置ずれ補正素子２０を配置する。

Description

波長選択スイッチ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１１年２月１０日に出願された日本国特許出願２０１１－０２７７４４号および２０１１年１１月２８日に出願された日本国特許出願２０１１－２５９５５７号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本発明は、異なる波長の光を分岐させまたは結合させることが可能な波長選択スイッチに関する。
　従来、光波長多重通信に用いられる波長選択スイッチとしては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、少なくとも一つの入力ポートおよび少なくとも一つの出力ポートと分散素子と集光素子と偏向器とを備えた装置が用いられている。
　例えば、引用文献１の波長選択スイッチによれば、光ファイバアレイ（入力ポートおよび出力ポート）の一つの光ファイバから波長選択スイッチ内に入力された波長多重された光が、マイクロレンズアレイにより平行光束にコリメートされ、回折格子（分散素子）により波長毎に分散され、集光レンズにより波長毎にＭＥＭＳミラーアレイ（偏向部）の異なるミラー素子（偏向素子）に集光され、波長毎に異なる方向へ偏向され出力される。
　また、引用文献２に記載の波長選択スイッチよれば、アレイ状に配置された入力ポートおよび出力ポートから入力された波長多重された光を、回折格子の前段で、レンズおよびシリンドリカルレンズを用いて収束させ、この焦点位置を通過した後拡大した光を凸レンズにより平行光束にして回折格子（分散素子）に入射させている。この場合、シリンドリカルレンズは、入出力ポートの配列方向と直交する方向に屈折力を有しており、偏向部であるＭＥＭＳミラーアレイのミラー素子上に楕円形状のスポットを形成する。
　波長選択スイッチは、波長多重された光を波長毎に分散して、異なる出力ポートから出力するだけでなく、波長の異なる光を、ミラー素子を制御して同一の出力ポートに合波して出力させることもできる。
特開２０１０－１３４０２７号公報 特開２００８－３１０２４４号公報
　波長選択スイッチは、それぞれ、波長選択スイッチの異なる位置の入力ポートから光を入力し、異なる位置の出力ポートから出力させる。典型的には、入力ポートおよび出力ポートは、光が入射・出射する端面が、直列に配列され、波長選択スイッチ内へ光を入力または出力させる。このため、入力および出力ポートを通る光の高さ位置は、入力ポートおよび出力ポート毎にそれぞれ異なっている。したがって、集光位置である偏向素子の偏向素子面近傍で、ポート毎の光軸からの距離に起因する像面湾曲を生じる。言い換えれば、入出力ポートの配列方向の位置に依存して、集光位置の位置ずれが生じる。入出力ポートが増加するに従ってこの集光位置の位置ズレが顕著になることは明らかである。
　このように、偏向素子近傍で集光位置がずれると、偏向素子のミラー等の偏向素子面上での光のスポットが大きくなる。それによって、出力光の入出力ポートへの結合効率が低下し、通信品質が劣化する。特に、偏向素子は、分散素子の分散方向に直列に配列されるので、この分散方向へのビームの広がりは、通信品質を大きく低下させる。さらに、今後１本の光ファイバを用いて、より高速に変調された光信号を多重化するためには、波長毎の透過帯域幅をますます広帯域化しなければならない。このため、分散方向の集光スポットをより狭くすることが必要となり、集光位置ずれに対する結合効率等の品質劣化の感度がより高くなる。
　したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、偏向部における集光位置ずれを補正し通信品質を向上した波長選択スイッチを提供することにある。
　上記目的を達成する第１の観点に係る波長選択スイッチの発明は、
　少なくとも一つの入力ポートと、
　入力ポートから入力される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散部と、
　分散部により分散される波長毎の光を集光する集光素子と、
　集光素子により集光される波長毎の光をそれぞれ偏向する偏向素子を有する偏向部と、
　偏向部で偏向された波長毎の光を出力光として出力する少なくとも一つの出力ポートと、
　入力ポートと分散部との間の光路中または分散部内に配置され、入力ポートの配置に基づいて生じる偏向素子に対する波長毎の光の集光位置のずれを補正する、集光位置ずれ補正素子と、
　を備えることを特徴とするものである。
　なお、「集光位置のずれを補正する」とは、集光位置を出力ポートの出射端面と共役になるように補正することを意味し、必ずしも集光位置を偏向素子の偏向素子面（ミラー面）上に一致させるものではない。
　本発明によれば、集光位置ずれ補正素子を用いて、入力ポートの配置に基づいて生じる、偏向素子の偏光面に対する波長毎の光の集光位置のずれを補正するようにしたので、偏向部における集光位置ずれを補正し通信品質を向上することができる。
本発明の第１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す側面図である。 本発明の第１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。 図１の入出力ポートから集光点近傍までおよび偏向ミラー素子近傍におけるビームを示す斜視図である。 図２の一次集光面Ｓｆでのビームスポットを示す図である。 図２のダミー平面Ｓｄでのビームスポットを示す図である。 図２の偏向素子面Ｓｍでのビームスポットを示す図である。 図１の集光位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。 図４Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。 図１の集光位置ずれ補正素子の他の例を示す斜視図である。 図５Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。 図１の集光位置ずれ補正素子の更に他の例を示す斜視図である。 図６Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。 本発明の第２実施の形態に係る波長選択スイッチの構成の一部を示す上面図である。 図７の集光位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。 図７の集光位置ずれ補正素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の第３実施の形態に係る波長選択スイッチの構成およびこれを通るビームを説明する斜視図である。 図９の集光位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。 図１０Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。 図９の集光位置ずれ補正素子の設計例を示すグラフである。 出入力ポートのポート高さに対する偏向素子面での集光位置のずれのシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の第４実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。 本発明の第５実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す側面図である。 本発明の第５実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。 本発明の第６実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す側面図である。 本発明の第６実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。 本発明の第７実施の形態に係る波長選択スイッチの入出力ポートから一次集光点近傍までの構成およびこれを通るビームを説明する斜視図である。 図１６の集光位置ずれ補正素子のｘｚ平面に平行な面での断面の位置及び形状を示す図である。 図１６の集光位置ずれ補正素子のｙｚ平面による断面図である。 本発明の第８実施の形態に係る波長選択スイッチの構成の一部を示す斜視図である。 マイクロレンズと集光位置ずれ補正素子とを一体として構成する例を示す図である。 入出力ポートとマイクロレンズアレイとの間の距離およびマイクロレンズの曲率半径の調整を説明する図である。 本発明の第９実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す側面図である。 本発明の第９実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。 一般的な分散素子の格子を正面から見た図である。 図２１Ａおよび図２１Ｂの分散素子の格子を示す図である。 図２１Ａおよび図２１Ｂの分散素子の一部を断面と共に示す斜視図である。 図２１Ａおよび図２１Ｂの入出力ポートから一次集光面近傍までの光束を示す斜視図である。 一次集光面Ｓｆ近傍から偏向器１７までの光路を説明する側面図である。 一次集光面Ｓｆ近傍から偏向器１７までの光路を説明する上面図である。 本発明の第１０実施の形態に係る波長選択スイッチの一次集光面近傍から偏向器までの構成および光路を示す上面図である。 図２７の分散素子のピッチを示すグラフである。 ミラー面Ｓｍと各ポートからの光線の集光位置Ｓｍ’との距離Δz'を示すグラフである。 本発明の第１１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成の一部、および、入出力ポートから集光点近傍までおよび偏向ミラー素子近傍におけるビームを示す斜視図である。 図３０のマイクロミラーをミラーの回動軸に対して回動した際の偏向素子面Ｓｍの変位を示す模式図である。 各入出力ポートから入射した光束を、偏向素子面Ｓｍｂの位置に固定的に集光させた場合のミラー素子近傍の光束を模式的に示す図である。 結合効率の低下を抑制するための各入出力ポートからの光束の集光位置を説明する図である。 偏向素子面Ｓｍの変位を考慮した集光位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。 図３２Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。 本実施の形態の集光位置ずれ補正素子の変形例を示す斜視図である。 図３３Ａの集光位置ずれ補正素子の屈折面の形状を説明する図である。
　以下、本発明のある態様に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
　図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ本発明の第１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す側面図および上面図である。
　波長選択スイッチ１は、入出力部１０、マイクロレンズアレイ１１、集光位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２および１３、レンズ１４、分散部を構成する分散素子（回折格子）１５、集光素子を構成するレンズ（集光レンズ）１６、偏向部を構成する偏向器１７を含んで構成されている。なお、シリンドリカルレンズ１２は、第１の光学部材であり、シリンドリカルレンズ１３は第２の光学部材である。
　図１において、入出力部１０は、アレイ状に配置された光ファイバにより構成される入力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅと出力ポート１０ｄとを備える。この入力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅおよび出力ポート１０ｄは、それぞれ、波長選択スイッチ１の外部からの波長多重された信号光を入力させ、また、外部へ信号光を出力させるものである。以下、説明の便宜上、入力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅおよび出力ポート１０ｄを、適宜、入出力ポート１０ａ～１０ｅとまとめて表記する。各光ファイバの一端は波長選択スイッチ１内にあり、他端は波長選択スイッチ１の外部と接続されている。入出力ポートの数は例えば１０以上とし、より多数の入出力ポートを設けることができるが、図１Ａにおいては、説明の都合から、入出力ポート１０ｃを中心とする５つの入出力ポート１０ａ～１０ｅのみを図示している。
　また、各入出力ポート１０ａ～１０ｅとマイクロレンズアレイ１１内の各マイクロレンズは対になっている。この各マイクロレンズは、各入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力される光を平行光束に変換し、また、入出力ポート１０ｄに向けて出力される平行光束を光ファイバに結合させる。また、各入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅと各マイクロレンズアレイ１１のマイクロレンズを通って波長選択スイッチ１内に入力された光、および、入出力ポート１０ｄを通って波長選択スイッチ１から出力される光は、それぞれ互いに平行な光束となる。
　以下において、入出力ポート１０ａ～１０ｅおよびマイクロレンズアレイ１１を透過した平行光束の進行方向を光軸方向（ｚ方向：図１Ａにおいて水平方向）とする。この光軸方向は、シリンドリカルレンズ１２，１３による合成レンズおよびレンズ１４からなる光学系の光軸方向でもある。また、入出力ポート１０ａ～１０ｅおよびマイクロレンズアレイ１１の配列された方向を第１の方向（ｙ方向：図１Ａにおいて鉛直方向）とする。光軸方向と第１の方向とは、互いに直交する。さらに、光軸方向および第１の方向（ｙ方向）のそれぞれに直交する方向を第２の方向（ｘ方向）と呼ぶ。なお、現実の波長選択スイッチの光路中に、図示しないミラー、プリズム等の偏向部材が光路を折り曲げるために配置されている場合には、ｘ方向及びｙ方向との説明は、このような偏向部材が無いものとした仮想的な光学系を前提として用いられることとする。
　集光位置ずれ補正素子２０は、第２の方向（ｘ方向）にのみ屈折力を有する透過型の素子である。この第２の方向（ｘ方向）の屈折力は、第１の方向（ｙ方向）の位置に依存して変化する。シリンドリカルレンズ１２は、第１の方向（ｙ方向）に光束を縮める、すなわち、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有するレンズである。シリンドリカルレンズ１２による第１の方向（ｙ方向）の焦点距離はｆ１である。また、シリンドリカルレンズ（アナモルフィックレンズ）１３は、第２の方向（ｘ方向）に光束を縮める、すなわち、第２の方向（ｘ方向）にのみ屈折力を有するレンズである。なお、本願では「屈折力」の語は所謂光学パワーを意味するものであり、平行光束を収束させる方向に偏向させる度合いを正の屈折力、拡散させる方向に偏向させる度合いを負の屈折力と呼ぶ。本願は、この定義に基づいて、透過型の光学素子のみならず、反射型の素子や、回折を伴う素子について用いても「屈折力」の語を用いている。
　シリンドリカルレンズ１３による第２の方向（ｘ方向）の焦点距離及びレンズ配置は、第２の方向（ｘ方向）の集光位置がシリンドリカルレンズ１２により集光される第１の方向（ｘ方向）の集光位置と一致するように設定される。すなわち、シリンドリカルレンズ１３の焦点距離は、シリンドリカルレンズ１２の焦点距離ｆ１よりも短い。これによって、マイクロレンズアレイ１１により平行光束となった入力光は、集光位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３によって、ほぼ一次集光面Ｓｆ上に集光される。なお、集光位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３は、ビーム整形光学系２５を構成する。
　レンズ１４の前側焦点位置は、集光位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３による入力光の焦点位置と一致する。言い換えれば、レンズ１４は前側焦点位置が一次集光面Ｓｆ上に位置する。さらに、シリンドリカルレンズ１２，１３およびレンズ１４を含む光学系の光軸は、例えば、ｚ軸方向に沿い入出力ポート１０ｃを通るように配置される。また、分散素子１５は、一次集光面Ｓｆとレンズ１４との距離と、レンズ１４と分散素子１５の分散（回折）面との距離とが、共に等しくレンズ１４の焦点距離ｆ３となる位置に配置される。分散素子１５は、例えば、分散面上に第１の方向（ｙ方向）に平行な格子が形成された回折格子である。分散素子としては、波長毎の光の分解性能が高くより分散角が大きいものが望ましい。
　図１Ｂに示すように、レンズ１４を透過した入力光は、略平行光束となって分散素子１５に入射し、分散素子１５の分散面上でｘ方向に波長毎に異なる角度で回折される。すなわち、分散素子１５は入力光を入力光に含まれる波長毎の光に分離する。なお、簡単のために、図１Ａでは入出力部１０から偏向器１７に至るｚ方向の光路を、直線的に示している。
　さらに、レンズ１６および偏向器１７は、分散素子１５の分散面からレンズ１６までの距離およびレンズ１６から偏向器１７の偏向素子１８の偏向素子面（ミラー面）までの距離が、それぞれ、レンズ１６の焦点距離ｆ４となるように配置される。これにより、図１Ｂに示すように、分散素子１５で分散された波長毎の光は、レンズ１６により互いに平行な収斂光束となって、各波長に対応した偏向素子１８ａ～１８ｅに略垂直に入射する。また、図１Ａに示すように、一次集光面Ｓｆ上の集光点を通過した入力光は、分散素子１５で分散された後、ｙｚ平面内でレンズ１６の光軸と偏向素子１８の偏向素子面とが交わる高さ位置（ｙ方向の位置）に集光する。このことは、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの何れから入力された入力光も、同じ高さ位置の偏向素子１８（波長に応じて１８ａ～１８ｅのいずれか）に集光されることを意味する。
　偏向器１７は、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイであり、偏向素子１８は、ＭＥＭＳミラーアレイを構成するマイクロミラーである。偏向素子１８は、分離される波長に対応して、上述のレンズ１６の光軸の高さ位置に、並列に配置される。この偏向素子１８は、それぞれのミラーを独立に制御して傾きを変えることができる。特に、図１Ａにおけるｙｚ平面内での傾きを変えることにより、入射した波長毎の光を入射方向とは異なる高さ方向へ反射する。なお、図１Ｂに示すように、ｙ軸方向から見たとき、波長毎の光は偏向素子１８ａ～１８ｅに垂直に入射し、垂直に反射される。なお，マイクロミラーの傾き制御方向はｙｚ平面内に限るものではない。例えばｙｚ平面に傾く際の回転軸と直交する回転軸について傾きを与えることも出来る。この傾きを与えることによって、ｙ軸方向から見たとき、該マイクロミラーに入射する波長の光は入射方向とは異なる角度へ反射し、隣接する入力ポートから出力ポートへのクロストークを抑制して任意の光減衰を行うことが出来る。また、図１Ｂにおいて、偏向素子１８は、５つのみ図示されているが、偏向素子１８の数は、５つに限定されない。
　各偏向素子１８ａ～１８ｅにより反射された波長毎の光は、それぞれレンズ１６を通り分散素子１５で回折され、入力光と反対方向の光路を経て、入出力部１０のうち入力用に用いられた入出力ポート以外の入出力ポート１０ｄに出力される。
　なお、何れの入出力ポート１０ａ～１０ｅを入力用または出力用として用いるかは、適宜設計することが可能である。すなわち、入出力ポート１０ａのみを入力用として用いて、それ以外の入出力ポートを出力用に用いてもよいし、入力用のポートと、出力用のポートと、を複数ずつ設けても良い。図１Ａおよび図１Ｂでは、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅが入力ポートであり、入出力ポート１０ｄが出力ポートである場合において、入出力ポート１０ａから波長多重された入力光が入力され、特定の波長の出力光が入出力ポート１０ｄから出力される場合を図示している。
　図１Ａにおいて、入出力ポート１０ａはシリンドリカルレンズ１２，１３およびレンズ１４による光学系の光軸からの距離位置がＹ１である。入出力ポート１０ａからの入力光は、図１Ａにおいて実線で示されるように、ビーム整形光学系２５によって、一次集光面Ｓｆ上に集光した後、レンズ１４により光軸からの距離がＹ２の平行光束となり、分散素子１５により波長毎に分散され、レンズ１６を通り、それぞれ波長毎に偏向素子１８ａ～１８ｅに集光する。
　ここで、偏向素子１８ａ～１８ｅに入力した光のうち、少なくとも１つの波長の光を入出力ポート１０ｄから出力する場合は、対応する偏向素子１８の偏向方向を制御して、図１Ａに破線で示すように、所定の方向に特定の波長の光を反射させる。偏向素子１８によって反射された特定波長の光は、レンズ１６を通り、分散素子１５、レンズ１４、ビーム整形光学系２５およびマイクロレンズアレイ１１の対応するマイクロレンズを経て、入出力ポート１０ｄから出力される。同じ入出力ポート１０ｄに出力する波長の光が複数ある場合は、それら複数の波長の光が分散素子１５で合波される。
　次に、ビーム整形光学系２５の機能を、図２および図３を用いて説明する。図２は、図１の入出力ポート１０ａ～１０ｅから集光点近傍までおよび偏向素子１８近傍におけるビームを示す斜視図である。また、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃはそれぞれ、一次集光面Ｓｆ、後述するダミー平面Ｓｄ、および偏向素子面Ｓｍにおける、ビームの形状を示す図である。これらの図では、入出力ポート１０ａおよび入出力ポート１０ｃが、ともに入力用ポートとして用いられる。
　まず、本実施の形態では、屈折力が第１の方向（ｙ方向）のシリンドリカルレンズ１２と屈折力が第２の方向（ｘ方向）のシリンドリカルレンズ１３とを、光路上の位置を異ならせて配置し、シリンドリカルレンズ１３により大きな屈折力を持たせている。すなわち、この光学系は第２の方向（ｘ方向）により大きな開口数を有する。このため、一次集光面Ｓｆ上では、入出力ポート１０ｃからの入力光が、図３Ａに実線で示すように楕円形状Ｂ１となる。この楕円形状のスポットは、図３Ｃに実線で示すように、レンズ１４および１６により共役な関係にある偏向素子面Ｓｍ上に、楕円形状のスポットＢ１として結像される。このスポットは、分散素子１５によって波長毎に分離されているので、複数のスポットが波長の分離方向である水平方向に並列に並ぶことになる。ここで、この波長選択スイッチ１でより多くの波長の切り換えを行うためには、入力光に含まれる波長毎の光の周波数間隔をより狭くすることが必要となる。とくに、占有波長帯域幅が狭くなる５０ＧＨｚスペーシングでは、より波長の分離方向に狭い偏向素子１８を用いて、その偏向素子１８により幅の狭いスポットを集光させる必要がある。本実施の形態のように、ビーム整形光学系２５を用いてビームのスポット形状を分散素子１５の分散方向に短軸を有する楕円形状に整形することによって、波長の分解度を高め、異なる波長の光が同一の偏向素子１８に入射することによるクロストークの発生を防止することができる。
　また、集光位置ずれ補正素子２０は、ビーム整形光学系２５をシリンドリカルレンズ１２および１３で構成した場合に生じる像面湾曲を補正するために設けた素子である。集光位置ずれ補正素子２０を設けない場合、シリンドリカルレンズ１２，１３およびレンズ１４を含む光学系の光軸からの距離が大きい入出力ポート１０ａから射出された入力光は、偏向素子面Ｓｍよりも手前で集光してしまう。特に、図２の偏向素子面Ｓｍにおけるｘ方向のスポットの広がりは、波長選択スイッチ１の通信品質を劣化させる。そこで、集光位置ずれ補正素子２０を設けて、入出力ポート１０ａから出射された入力光を、図３Ｃに破線で示すように、偏向素子面Ｓｍ上でｘ方向の幅が最も狭いスポットＢ２を形成するように補正している。
　集光位置ずれ補正素子２０を用いた場合は、図３Ａに破線で示すように、一次集光面Ｓｆでは、入出力ポート１０ａからの入力光のスポットＢ２の幅は最小とせず、図３Ｂに示すように、これよりレンズ１４側で、最小となるようにする。この入出力ポート１０ａからの入力光の横幅が最小となる位置を含む光軸に直交する平面を、ダミー平面Ｓｄとして図２Ｂに示す。集光位置ずれ補正素子２０は、言わば、一次集光面Ｓｆとダミー平面Ｓｄとのずれ量ΔＺを調整することによって、偏向素子面Ｓｍにおける集光位置のずれ量ΔＺ’が０となるように調整するものである。なお、図３Ａから図３Ｃにおいて、スポットは、それぞれ模式的に記載されたものであり、その大きさは限定されない。また、一次集光面Ｓｆとダミー平面Ｓｄとの位置関係も設計例であり、必ずしもダミー平面Ｓｄが一次集光面よりレンズ１４側にある必要はない。
　図４Ａは、図１の集光位置ずれ補正素子２０の一例を示す斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａの集光位置ずれ補正素子２０ａの屈折面の形状を説明する図である。この集光位置ずれ補正素子２０ａは、ガラス等光透過性の部材で構成されている。図４Ａにおいて手前側が屈折力を有する曲面であり、その背面側は平面となっている。ｉ，ｉｉおよびｉｉｉは、それぞれ、ｙ方向の位置の異なるｘｚ平面に平行な平面による集光位置ずれ補正素子２０ａの屈折面の断面形状を示している。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、集光位置ずれ補正素子２０ａは、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を実質的に有さない。また、集光位置ずれ補正素子２０ａは、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が第１の方向（ｙ方向）の位置により異なっている。より具体的には、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が０であり、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）により大きな負の屈折力を有する。これによって、第１の方向（ｙ方向）に光軸から離れた位置を通る光束の集光位置をレンズ１４の方向にずらしている。なお、第１の方向（ｙ方向）の中心位置は、シリンドリカルレンズ１２、１３の合成レンズおよびレンズ１４の光軸が通る位置である。
　また、集光位置ずれ補正素子２０として、別の形状の素子を用いることもできる。図５Ａは、図１の集光位置ずれ補正素子２０の他の例を示す斜視図である。また、図５Ｂは、図５Ａの集光位置ずれ補正素子２０ｂの屈折面の形状を説明する図である。この集光位置ずれ補正素子２０ｂは、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）に正の屈折力を有し、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が小さくなる。この集光位置ずれ補正素子２０ｂを用いた場合は、入出力ポート１０ｃから入力された光軸を通る入力光に対しても、第２の方向（ｘ方向）に屈折力を及ぼすので、シリンドリカルレンズ１３についても焦点距離および／または位置を調整して、第２方向（ｘ方向）の集光位置が一次集光面Ｓｆ上になるようにする。
　図６Ａは、図１の集光位置ずれ補正素子２０の更に他の例を示す斜視図である。また、図６Ｂは、図６Ａの集光位置ずれ補正素子２０ｃの屈折面の形状を説明する図である。この集光位置ずれ補正素子２０ｃは、図５Ａおよび図５Ｂの集光位置ずれ補正素子２０ｂに代えて用いることができる。図５Ａおよび図５Ｂの集光位置ずれ補正素子２０ｂの屈折面が、滑らかに曲率が変化する曲面で構成されているのに対して、この集光位置ずれ補正素子２０ｃの屈折面は、各入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからの入力光の第１の方向（ｙ方向）の入射位置に対応して、第２の方向（ｘ方向）に曲率の異なる円筒面を組み合わせたものである。ここで、ｚ軸を含むｙｚ面内では屈折面が直線をなすように、各円筒面が配置されている。その他の部分では、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ～１０ｅに対応する円筒状の屈折面の境界には、段差が設けられている。このような集光位置ずれ補正素子２０ｃを用いれば、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからのそれぞれの入力光の入力光束に対して、それぞれ第２の方向（ｘ方向）に一様な屈折力を及ぼすことができる。また、ｚ軸を含むｙｚ面内に屈折面が直線となっていなくても良い。例えば、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ～１０ｅに対応する円筒状の屈折面が同芯の円筒を積み上げたように形成されても良い。この場合も入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからのそれぞれの入力光の入力光束に対して、それぞれ第２の方向（ｘ方向）に一様な屈折力を及ぼすことができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面で最も幅の狭い楕円形状のスポットを形成して集光させる集光位置ずれ補正素子２０を設けたので、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、異なる波長の光が同一の偏向素子に入射することによるクロストークの発生や出力ポートへの結合効率の低下を抑制し、通信品質を高めることができる。さらに、チャネルごとの分解度が高まるので、光通信の高速化のために要求されるより広い透過帯域幅に対応することができる。なお、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように補正素子２０が構成されているのが望ましい。
　また、集光位置ずれ補正素子２０は、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を一次集光面Ｓｆにいったん集光させるビーム整形光学系２５内に設けたので、小型に構成することができる。
（第２実施の形態）
　図７は、本発明の第２実施の形態に係る波長選択スイッチ１の構成の一部を示す上面図である。本実施の形態は、第１実施の形態のビーム整形光学系２５を図７のビーム整形光学系２５’に置き換えたものであり、シリンドリカルレンズ１３の後段には第１実施の形態の波長選択スイッチ１と同様にレンズ１４、分散素子１５、レンズ１６および偏向素子１８を備えた偏向器１７が配置されている。この光学系のビーム整形光学系２５’は、第２の方向（ｘ方向）にのみ屈折力を有する反射型の集光位置ずれ補正素子２０’と球面ミラー１２’と、第２の方向（ｘ方向）にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ１３とを備える。ここで、球面ミラー１２’は第１の光学部材であり、シリンドリカルレンズ１３は第２の光学部材である。
　図８Ａは、図７の集光位置ずれ補正素子２０’の一例を示す斜視図である。この図８Ａにおいて、手前側の面が反射面となっている。この集光位置ずれ補正素子２０’ａは、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を実質的に有さない。また、集光位置ずれ補正素子２０’ａは、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が第１の方向（ｙ方向）の位置により異なっている。より具体的には、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が０であり、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）により大きな負の屈折力を有する。これによって、第１の方向（ｙ方向）に光軸から離れた位置を通る入力光の集光位置をレンズ１４の方向にずらしている。
　図８Ｂは、図７の集光位置ずれ補正素子２０’の更に他の例を示す斜視図である。この集光位置ずれ補正素子２０’ｂは、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を実質的に有さない。また、集光位置ずれ補正素子２０’ｂは、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）の正の屈折力を有し、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が小さくなる。この集光位置ずれ補正素子２０’ｂを用いた場合は、入出力ポート１０ｃから入力された光軸を通る入力光に対しても、第２の方向（ｘ方向）に屈折力を及ぼすので、シリンドリカルレンズ１３について焦点距離および／または位置を調整して、第２の方向（ｘ方向）の集光位置が一次集光面Ｓｆ上になるようにする。その他の構成、作用は第１実施の形態と同様である
　以上説明したように、本実施の形態によれば、集光位置ずれ補正素子２０’として反射型の素子を用いることができる。したがって、波長選択スイッチ１の光学系の空間的な配置のニーズや、使用する光の周波数特性に応じて、適宜透過型または反射型の集光位置ずれ補正素子を選択して使用することができる。なお、球面ミラー１２’は、第１の方向（ｙ方向）にのみ屈折力を有するシリンドリカルミラーでもよい。
また、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように集光位置ずれ補正素子２０が構成されているのが望ましい。
（第３実施の形態）
　図９は、本発明の第３実施の形態に係る波長選択スイッチ１の構成およびこれを通るビームを説明する斜視図である。この波長選択スイッチ１では、第１実施の形態の波長選択スイッチ１における、集光位置ずれ補正素子２０およびシリンドリカルレンズ１３を、一つの集光位置ずれ補正素子２１に置き換えている。すなわち、集光位置ずれ補正素子２１は、第２の方向（ｘ方向）への集光作用と、第１の方向（ｙ方向）の位置に応じた第２の方向（ｘ方向）の集光位置ずれを補正する作用とを有する。
　図１０Ａは、図９の集光位置ずれ補正素子２１の一例を示す斜視図である。また、図１０Ｂは、図１０Ａの集光位置ずれ補正素子２１の屈折面の形状を説明する図である。この集光位置ずれ補正素子２１は、図１０Ａの手前側の曲面２１ａが屈折力を有する曲面であり、その背面側は平面となっている。ｉ，ｉｉおよびｉｉｉは、それぞれ、ｙ方向の位置の異なるｘｚ平面に平行な平面による集光位置ずれ補正素子２１の屈折面の断面形状を示している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、集光位置ずれ補正素子２１の屈折面は、シリンドリカル面に修正を加えた形状となっている。すなわち、集光位置ずれ補正素子２１の屈折面は、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を実質的に有さない。また、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が光軸方向の入力光を一次集光面Ｓｆに集光させる曲率を有し、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が小さくなる。これによって、第２の方向（ｘ方向）に光軸から離れた位置を通る光束の集光位置を、一次集光面Ｓｆよりもレンズ１４の方向にずらしている。これによって、入出力ポート１０ａおよび１０ｃから光が入力された場合、一次集光面Ｓｆ、ダミー平面Ｓｄおよび偏向素子面Ｓｍには、それぞれ、図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃに示したものと同様の形状のスポットが形成される。
　図１１は、図９の集光位置ずれ補正素子２１の設計例を示すグラフである。このグラフの横軸は、集光位置ずれ補正素子２１内の高さ位置、すなわち、第１の方向（ｙ方向）の位置を示し、０は光軸と同じ高さ位置であり、１および－１は最上部および最下部を示している。また、縦軸は第１の方向（ｙ方向）に垂直な断面、すなわち、ｘｚ断面における屈折面の曲率半径Ｒを光学素子の高さ位置が０の時を１とした相対値で表したものである。図１１から分かるように、光学素子の高さ位置が中央から離れるに従って、曲率半径Ｒを大きくしている。
　また、図１２は、図１１で示した光学素子の設計例に基づいて設計した集光位置ずれ補正素子２１を用いた場合の、入出力ポートのポート高さに対する偏向素子面Ｓｍでの結像位置のずれΔｚ’のシミュレーション結果を実線で示すグラフである。このグラフには、集光位置ずれ補正素子２１を用いずに、集光位置のずれを補正する作用の無いシリンドリカルレンズを用いた場合の集光位置のずれを破線で示している。グラフの縦軸のΔｚ’は、シリンドリカルレンズの場合の集光位置のずれΔｚ’の最大値を１とする相対値で示している。図１２から分かるように、集光位置ずれ補正素子２１を用いることによって集光位置のずれΔｚ’を、入出力ポートのポート高さに依存することなく、集光位置ずれの補正作用の無いシリンドリカルレンズを用いた場合の１／１０以下に抑制することができる。
　その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
　以上説明したように本実施の形態によれば、ビーム整形光学系２５をシリンドリカルレンズ１２と集光位置ずれ補正素子２１との２つの光学素子で構成しながら、集光位置のずれを補正し、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。したがって、第２の方向（ｘ方向）の集光位置ずれを補正しない場合と比べて、部品点数が増加しない。また、従来のシリンドリカルレンズの製造プロセスを修正して製作することができるので、新たな集光位置ずれ補正用の部材を製作するよりも容易に製造することができる。さらに、第１実施の形態のように、別途集光位置ずれ補正素子を設けた場合と比べ、光学系の調整が容易である。なお、集光位置ずれ補正素子２１の加工方法としては、ＮＣ加工により直接的にレンズ形状を作製する方法や、型を作製して成形する方法、リソグラフィ技術を使用した方法などがある。成形により作製する場合、成形に適した光学ガラスや樹脂を適宜選択する。また、集光位置ずれ補正素子２１を反射型の素子にしてもよい。
（第４実施の形態）
　図１３は、本発明の第４実施の形態に係る波長選択スイッチ１の構成を示す上面図である。この波長選択スイッチ１は、入出力部１０、マイクロレンズアレイ１１、シリンドリカルレンズ１２，１３、集光レンズ３１、透過型の分散素子３２、ミラー（反射素子）３３、および偏向器１７を含んで構成される。
　入出力部１０、マイクロレンズアレイ１１、シリンドリカルレンズ１２，１３は、第１実施の形態と同様の光学素子である。集光レンズ３１は、この集光レンズ３１とシリンドリカルレンズ１２，１３による集光点とのｚ方向の距離、および、分散素子３２の中心との距離が集光レンズ３１の焦点距離に等しくなるように、シリンドリカルレンズ１３と分散素子３２との間に配置されている。ここで、ｘｚ平面内におけるマイクロレンズアレイ１１、シリンドリカルレンズ１２，１３からなる光学系の光軸と、集光レンズ３１の光軸とは第２の方向（ｘ方向）にずらして配置する。なお、これらの光軸の第１方向（ｙ方向）の高さ位置は同じである。また、偏向器１７は、偏向素子１８を集光レンズ３１側に向けた状態で、シリンドリカルレンズ１２，１３による集光点とｚ方向の位置が略等しい位置であって、集光レンズ３１の光軸が通る側に第２の方向（ｘ方向）にずらして配置されている。すなわち、集光レンズ３１と偏向器１７の偏向素子との間の距離も、集光レンズ３１の焦点距離である。
　分散素子３２とミラー３３とは、いわゆるリットマン－メトカルフ型の構成を有する分散部を形成している。すなわち、分散素子３２で回折（分散）された光は、ミラー３３で反射され、再び分散素子３２で回折（分散）される。このように、２度分散素子を透過して回折（分散）されることによって、分散角を大きくすることができる。
　また、ミラー３３は反射面３３ａが平面ではなく、第１の方向（ｙ方向）の位置に応じて分散素子３２の分散方向に屈折力を有する集光位置ずれ補正素子としての機能を併せて有する。例えば、ミラー３３は、反射面３３ａが第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有さない。ミラー３３は、反射面３３ａの第１の方向（ｙ方向）が光軸と同じ高さ位置におけるｘｚ断面は直線であり、この高さ位置から第１の方向（ｙ方向）にずれるに従って負の屈折力を有する曲面となるように構成することができる。
　以上のような構成によって、入出力部１０のいずれかの入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光は、マイクロレンズアレイ１１内の対応するマイクロレンズで平行光束となり、シリンドリカルレンズ１２および１３で集光された後、集光レンズ３１により平行光束として、分散素子３２で波長毎の光に分散され、ミラー３３で折り返され、分散素子３２でさらに分散されて、集光レンズ３１により偏向器１７の偏向素子１８上に集光される。この波長毎の光は偏向素子１８によって波長毎に異なる角度で反射され、偏向素子１８で反射されるまでの光路を折り返して、入力部１０の入出力ポート１０ｄに出力される。
　ここで、光軸からの距離が離れた入出力ポートから入力された入力光は、偏向素子１８での第２の方向（ｘ方向）の集光位置の位置ずれが、ミラー３３の反射面３３ａによって補正される。したがって、第１実施の形態と同様に、分散素子３２により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。さらに、ミラー３３を用いて光学系を折り返しており、且つ、第１実施の形態に比べて少ないレンズの数で装置を構成しているので、実装に必要とされるスペースが小さくて良く、装置を小型化することができる。なお、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように集光位置ずれ補正素子２０が構成されているのが望ましい。
（第５実施の形態）
　図１４Ａおよび図１４Ｂは、それぞれ、本発明の第５実施の形態に係る波長選択スイッチ１の構成を示す側面図および上面図である。本実施の形態は、第１実施の形態において、集光位置ずれ補正素子２０を、マイクロレンズアレイ１１とシリンドリカルレンズ１２との間ではなく、レンズ１４と分散素子１５との間に配置したものである。この場合、ビーム整形光学系２５は、シリンドリカルレンズ１２および１３により構成される。その他の構成、作用は第１実施の形態と同様なので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。このようにしても、第１実施の形態と同様に、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポートの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、異なる波長の光が同一の偏向素子に入射することによるクロストークの発生および出力光の出力ポートへの結合効率の低下を抑制し、通信品質を高めることができる。なお、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように集光位置ずれ補正素子２０が構成されているのが望ましい。
（第６実施の形態）
　図１５Ａおよび図１５Ｂは、それぞれ、本発明の第６実施の形態に係る波長選択スイッチ１の構成を示す側面図および上面図である。本実施の形態は、第１実施の形態において、ビーム整形光学系２５とレンズ１４とを設けず、マイクロレンズアレイ１１と分散素子１５との間に集光位置ずれ補正素子２０を配置したものである。これによって、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光はマイクロレンズアレイ１１により平行光束として分散素子１５に入射する。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
　本実施の形態によれば、偏向素子１８上で楕円形のスポットを形成するためのビームの整形は行わないが、第１実施の形態と同様に、偏向素子１８上での第２の方向（ｘ方向）への集光位置のずれを補正することができる。したがって、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポートの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、異なる波長の光が同一の偏向素子に入射することによるクロストークの発生や、出力ポートへの結合効率の劣化を抑制し、通信品質を高めることができる。なお、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように集光位置ずれ補正素子２０が構成されているのが望ましい。
（第７実施の形態）
　図１６は、本発明の第７実施の形態に係る波長選択スイッチ１の入出力ポート１０から一次集光面Ｓｆ近傍までの構成およびこれを通るビームを説明する斜視図である。本実施の形態は、第１実施の形態において、集光位置ずれ補正素子２０およびシリンドリカルレンズ１３に代えて、集光位置ずれ補正素子２０とは形状の異なる集光位置ずれ補正素子４１を、第１実施の形態におけるシリンドリカルレンズ１３の配置されていた位置に設けたものである。
　図１７Ａは、図１６の集光位置ずれ補正素子４１のｘｚ平面に平行な面での断面の位置及び形状を示す図である。また、図１７Ｂは、図１６の集光位置ずれ補正素子４１のｙｚ平面による断面図である。図１７Ａに示すように、集光位置ずれ補正素子４１のｘｚ平面に平行な断面は、第１の方向（ｙ方向）の光軸からの高さ位置に係らず、円弧を有する、例えば略半円形の形状となっている。この半円形の断面形状は、光軸からの距離が離れるに従って、ｚ軸に沿って入力光の進行方向（一次集光面Ｓｆ側）にシフトする。また、図１７Ｂに示すように、集光位置ずれ補正素子４１は、第２の方向（ｘ方向）に直交する屈折面の断面が、第１の方向（ｙ方向）の位置に応じて入力光の進行方向（ｚ方向）に傾いている。すなわち、集光位置ずれ補正素子４１は、ｙ軸方向の中央部に比べてｙ軸方向の両端部がｚ軸方向にせり出した形状となっている。
　この集光位置ずれ補正素子４１は、第１～第５実施の形態で用いられた集光位置ずれ補正素子と異なり、光軸からの第１の方向（ｙ方向）の距離に係らず、第２の方向（ｘ方向）の屈折力は一定である。この集光位置ずれ補正素子４１は、光軸からの距離に応じて屈折面を光軸方向にずらすことによって、集光位置を調整している。その他の構成および作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
　本実施の形態によれば、第２の方向（ｘ方向）に屈折力分布を有さない集光位置ずれ補正素子４１を用いて、第１実施の形態と同様に、偏向素子１８上での第２の方向（ｘ方向）への集光位置のずれを補正することができる。したがって、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、異なる波長の光が同一の偏向素子１８に入射することによるクロストークの発生や、出力ポートへの結合効率の劣化を抑制し、通信品質を高めることができる。なお、出力ポート１０ｄを入力ポートとして使用した際にも、入出力ポート１０ｄから入力された入力光が、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光するように集光位置ずれ補正素子２０が構成されているのが望ましい。
（第８実施の形態）
　図１８は、本発明の第８実施の形態に係る波長選択スイッチの構成の一部を示す斜視図である。特に、入出力ポート１０ａ～１０ｅから一次集光面Ｓｆ近傍までおよび偏向素子１８近傍におけるビームを示している。本実施の形態は、第１実施の形態の集光位置ずれ補正素子２０を図１８の集光位置ずれ補正素子２０ｄに置き換えたものであり、シリンドリカルレンズ１３の後段には、図１８では省略されているが、第１実施の形態の波長選択スイッチ１と同様にレンズ１４、分散素子１５、レンズ１６および偏向素子１８を備えた偏向器１７が配置されている。この光学系の集光位置ずれ補正素子２０ｄは、第１の方向（ｙ方向）、第２の方向（ｘ方向）ともに屈折力を持たず、入出力ポート１０ａ～１０ｅからの入力光の各々が通る光路の空気換算長が異なるように構成されている。「空気換算長」とは、屈折率ｎの媒質中を光路に沿って距離ｄだけ光が進行するとき、ｄ／ｎで表される長さである。
　本実施の形態において、集光位置ずれ補正素子２０ｄは、入力光の進行方向（ｚ方向）の厚さが第１の方向（ｙ方向）の中心領域で薄く、光軸から第１の方向（ｙ方向）に離れるに従って階段状の段差を伴って厚くなっていくように構成されている。また、入出力ポート１０ａ～１０ｅの各ポートからの光が入射する領域については、段差を跨がずそれぞれ同一の素子厚さになっている。また、入出力ポートに向き合った面に関しては同一面になるように構成されている。なお、入力光をガウスビームと想定した場合、光束は空間的に無限に広がりを持つが、ここでは、例えばビームのパワーが中心の１／ｅ２になるまでの領域をビーム径とする。
　集光位置ずれ補正素子２０ｄは、使用波長帯において透明な素材からなり、例えば光学ガラス、樹脂やシリコンのような半導体等を用いて構成される。素子の厚さを抑えて大きな補正効果を持たせるには、屈折率の大きな材料を使用するのが好適である。
　集光位置ずれ補正素子２０ｄを設置することにより、入出力ポートから、シリンドリカルレンズ１２及び１３までの物理的距離は変えないまま、空気換算長にポート位置依存性を持たせることができ、これによって、第１の方向（ｙ方向）に光軸から離れた位置を通る入力光の集光位置をレンズ１４の方向にずらしている。
　したがって、第１実施の形態と同様に、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。さらに、集光位置ずれ補正素子２０ｄは屈折力を持たない素子により構成されているため、ｚ軸方向の調整に高い精度を必要とせず、組み立てを容易にすることができる。
　また、本実施の形態において図１９に示すように、マイクロレンズアレイ１１のマイクロレンズと集光位置ずれ補正素子２０ｄとが一体になるように構成しても良い。すなわち、ビーム整形光学系２５と、マイクロレンズアレイ１１と、が一体になるように構成されても良い。一つの部材からマイクロレンズアレイ１１の機能部と集光位置ずれ補正素子２０ｄの機能部とを形成しても良いし、それぞれ個別に製造したマイクロレンズと集光位置ずれ補正素子とを接合して形成しても良い。接合により形成する場合、界面の反射によるノイズを低減するための工夫が必要となる。例えば、同一素材から製造したマイクロレンズおよび集光位置ずれ補正素子を、オプティカルコンタクトや陽極接合といった直接接合によって接合したり、屈折率を整合した接着剤を用いて接合したりするのが好適である。
　また、本実施の形態において図２０に示すように、集光位置ずれ補正素子２０ｄの厚さｄ１に加え、入出力ポート１０ａ～１０ｅとマイクロレンズアレイ１１との距離ｄ０、および、マイクロレンズアレイ１１の曲率半径Ｒを併せて設定しても良い。これにより分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上により高い精度と自由度で集光させることができる。また、マイクロレンズアレイ１１の各々のレンズ形状が回転対称にならない（アナモルフィック）ように構成しても良い。これにより第１の方向（ｙ方向）の補正効果と第２の方向（ｘ方向）の補正効果とをより独立性の高い状態で設計することが可能となる。
　さらに、光路の空気換算長は、必ずしも入出力ポート１つ１つに対応して異なっている必要はなく、少なくとも光軸中心付近の入出力ポートに対する空気換算長と、光軸から離れた入出力ポートに対する空気換算長と、の少なくとも２種類を有していれば良い。その場合、隣接する入出力ポートからの光束が、集光位置ずれ補正素子２０ｄの空気換算長が変わる境界を挟む場合は、それらの入出力ポート間隔を、他のポート間隔に対して大きくするように構成しても良い。これにより１つの入出力ポートから入射する光が前記境界により分離されることを抑制することが出来る。
　また、本実施の形態における集光位置ずれ補正素子２０ｄは素子の厚さが第１の方向（ｙ方向）に異なっているのが特徴ではなく、光路の空気換算長が異なっていることが特徴である。したがって素子の厚さを第１の方向に均一にしながら、集光位置ずれ補正素子２０ｄを構成する材料を第１の方向の位置に応じて変えることによって、屈折率が変わるように構成しても良い。
　さらに、上述の本実施の形態の構成は、集光位置ずれ補正素子２０ｄの設置位置を、最適な効果の得られる場所に設定して説明を行ったものである。しかし、集光位置ずれ補正素子２０ｄの配置はこれに限られず、各入出力ポートからの入射光がポートごとに分離されているところに配置すれば、補正効果を得ることは可能である。
　また、上述の本実施の形態の構成は、集光位置ずれ補正素子２０ｄと、シリンドリカルレンズ１２と、を離間して配置しているが、これに代えて、集光位置ずれ補正素子２０ｄをｚ方向に反転して、集光位置ずれ補正素子２０ｄとシリンドリカルレンズ１２との互いに対向する平面が接するように、あるいは、集光位置ずれ補正素子２０ｄとシリンドリカルレンズ１２とを一体として構成しても良い。
（第９実施の形態）
　図２１Ａおよび図２１Ｂは、本発明の第９実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す図である。この波長選択スイッチは、図１Ａおよび図１Ｂの第１実施の形態の波長選択スイッチにおいて、ビーム整形光学系２５内に集光位置ずれ補正素子２０を設けず、分散素子１５’に集光位置ずれ補正素子の機能を持たせたものである。すなわち、本実施の形態における、分散素子と集光位置ずれ補正素子とは一体として構成されている。
　以下に分散素子１５’の構成について、図２２～図２４を参照して説明するｘｄ、ｙｄ、ｚｄは分散素子１５’上のローカル座標を示す。図２２は、一般的な分散素子を正面から見た図である。この分散素子は回折格子を有し、回折格子のピッチは全面に渡って等間隔のピッチを有している。第１実施の形態の分散素子１５は、このような均一なピッチを有している。
　一方、図２３は、本実施の形態に係る分散素子１５’の格子を示す図である。分散素子１５’は図２３に示すように、ｙｄ方向に３区分され、領域ａおよび領域ｃは同じ特性の格子ピッチになっている。領域ａおよび領域ｃにおいて、ピッチは第２の方向ｘｄに沿って連続的に変化している。一方、中心領域ｂは、第１実施の形態と同じ等間隔のピッチの格子となっている。中心部領域ｂの格子と、領域ａおよび領域ｂの格子とは不連続である。
　分散素子１５’の斜視図を図２４に示す。回折面を構成する格子の凸部１５’ａの高さ、および、凹部１５’ｂと凸部１５’ａとの幅の比は回折光が最大になるように最適化する。回折格子で光を回折させると、そのままではｐ偏向とｓ偏向との光量に差異が発生する。このため、凸部１５’ａは偏光方向による回折光の光量の差をなくすように、複数の誘電体を積層して構成しても良い。
　上記のような構成によって、本実施の形態の波長選択スイッチでは、集光位置ずれ補正素子２０が無いため、図２５に示すように、光学系の光軸から離れた入出力ポート、たとえば、入出力ポート１０ａからの光線は、一次集光面Ｓｆでは集光せず、シリンドリカルレンズ１３側にΔz離れたダミー平ら面Ｓｄで集光する。
　一次集光面Ｓｆ以降について図２６Ａおよび図２６Ｂに示す。入出力ポート１０ａからの光線を実線で、入出力ポート１０ｃからの光線を破線で示す。入出力ポート１０ｃからの入力光は、ほぼ光学系の軸上付近を通過する。この入力光は、一次集光面Ｓｆに集光し、レンズ１４で光軸に沿う平行光束になり分散素子１５’で波長毎に分散され、レンズ１６で、分散された各波長の光束が、偏向器１７上にある各偏向素子１８の素子面（ミラー面）Ｓｍに集光される。
　一方、入出力ポート１０ａからの入力光は、一次集光面Ｓｆからシリンドリカルレンズ１３側にΔz離れたＳｄに集光するため、その後レンズ１４により、平行光束より少し収束する光束になり、分散素子１５’に入射する。分散素子１５’に入射する位置は、光軸からｙｄ方向に離れた位置、つまり図２３の領域ｃとなる。
　領域ｃの格子は、ピッチ間隔をｘｄ方向に沿って変化させることによって屈折力を有し、収束光束として入射された光束を、平行光束として各波長の光に分散する。従って、入出力ポート１０ｃからの光束と同様に、レンズ１６により、分散された各波長の光束が、偏向器１７上にある各偏向素子１８の素子面(ミラー面)に集光される。図２６Ｂの上面図に示すように、第１の方向（ｙ方向）から見た場合、分散素子１５’で分散された以降では、入出力ポート１０ｃからの光線も入出力ポート１０ａからの光線も重なってみえる。各偏向素子１８の素子面Ｓｍで反射した光線は、上記説明の光路を逆方向に戻り、入出力ポート１０ｄに集光され出力される。
　なお、領域ａと領域ｂの境界のように、格子の特性が変化するところで、格子が不連続になる。この境界部分にいずれかの入出力ポート１０ａ～１０ｃおよび１０ｅからの光束または入出力ポート１０ｄへ向かう光束が入射しないように、上記境界の上下に光束が通る入出力ポートの間の間隔を他の入出力ポート間の間隔より少し広くすることが好ましい。また、本実施の形態では、分散素子１５’の回折面を格子の延びる方向に３つの領域に区分されているが、仮に中心領域から離れた領域ｃが、それぞれ２つの入出力ポート１０ａおよび１０ｂに対応する場合、最軸外にある入出力ポート１０ａのΔzにあわせて、格子ピッチを最適化すると、最軸外の入出力ポート１０ａの内側の入出力ポート１０ｂの偏向素子１８での集光位置が補正され過ぎる場合がある。そこで、区分された領域の数を増やして、それぞれの入出力ポートのΔzに応じて、格子ピッチを最適化することにより全ての入出力ポート１０ａ～１０ｃおよび１０ｅからの光線の集光位置から、偏向素子１８での素子面Ｓｍまでの距離を小さくすることができる。
(第１０実施の形態)
　図２７は、本発明の第１０実施の形態に係る波長選択スイッチの一次集光面近傍から偏向器までの構成及び光路を示す上面図である。この波長選択スイッチは、図１３に示した第４実施の形態に係るリットマン－メトカルフ型の分散部を有する波長選択スイッチにおいて、ビーム整形光学系２５内に集光位置ずれ補正素子を設けず、分散素子３２’を集光位置ずれ補正素子と一体として構成したものである。分散素子３２’は、第９実施の形態の分散素子１５’と同様にｙｄ方向に格子が不連続で、ｘｄ方向のピッチ間隔が不等間隔である。その他の構成は、第４実施の形態と同様なので、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
　次に、本実施の形態による波長選択スイッチの光路について説明する。図２７において、入出力ポート１０ａからの光束を実線、入出力ポート１０ｃからの光束を破線で示している。入出力ポート１０ｃからの光束は一次集光面Ｓｆに集光する。集光後、Ｓｆから発散する光束は、集光レンズ３１により平行光束となり、分散素子３２’により波長毎の光に分散される。この波長毎の光は、ミラー３３で反射され、分散素子３２’でさらに分散され、集光レンズ３１に入射する。集光レンズ３１は、分散された各波長の平行光束を、偏向器１７の偏向素子１８の偏向面(ミラー面)Ｓｍ上に集光する。
　一方、入出力ポート１０ａからの光束は、一次集光面Ｓｆよりも入出力ポート側の面Ｓｄに集光されるので、集光レンズ３１により、平行光束より少し収束する光束に変換される。分散素子３２’は、図２３に示した分散素子１５’と同様にｙｄ方向に中心領域ｂとその外側の領域ａおよび領域ｃに区分されている。入出力ポート１０ａからの光線は外側の領域ｃを通過する。外側の領域ｃは、ピッチが不等間隔で、少し収束された光束を波長毎の光束に分散させるとともに、各波長の光が平行光束に近くなるように発散方向に変換する屈折力を有している。これらの各波長の光束は、ミラー３３で反射され、再度分散素子３２’に入射される。入射した光束は、さらに分散されるとともに、さらに発散方向に変換され、各波長に分散された平行光束となる。集光レンズ３１は各波長に分散された平行光束を偏向器１７の偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍ(ミラー面)上に集光する。偏向素子面（ミラー面）Ｓｍで反射した光は、上述の光路を逆方向に戻り、入出力ポート１０ｄの出射面に集光される。
　次に、分散素子３２’のピッチの例を図２８のグラフを用いて説明する。図２８の横軸は、図２７のｘｄ方向の座標を示し、縦軸は、偏向素子３２’の中心領域ｂのピッチを１として規格化したピッチの値を示している。また、破線は中心領域ｂについてのグラフであり、実線は領域ａおよび領域ｃについてのグラフである。本実施の形態では、中心領域ｂのピッチを等間隔としているので、破線のグラフの横軸の値は座標ｘｄによらず１である。また、実線のグラフに示されるように、領域ａ、ｃでは座標ｘｄの正の方向でピッチが少し狭くなっている。
　図２９は、偏向素子面（ミラー面）Ｓｍと各ポートからの光線の集光位置Ｓｍ’との間の距離Δz'を示すグラフである。図２９において、横軸は光軸からのポート高さの相対値を示し、入出力ポート１０ａのポート高さを１としている。また、縦軸はΔｚ’の相対値を示す。また、破線は、等間隔なピッチを有する通常のグレーティングを用いた場合について算出したΔｚ’であり、実線は、本実施の形態に係る分散素子３２’を用いた場合のΔｚ’の値を示している。グラフ上の３点は、左から順に入出力ポート１０ｃ、１０ｂ、１０ａに対応している。ここで、縦軸は等間隔なピッチを有する分散素子を用いた場合の入出力ポート１０ａについてのΔｚ’の値を１としている。入出力ポート１０ａから入射した入力光は、分散素子３２’の領域ｃを通り、入出力ポート１０ｂおよび１０ｃから入射した入力光は、分散素子３２’の中心領域ｂを通る。本実施の形態の分散素子３２’を使用することで、入出力ポート１０ａから入射した光束のΔz'を小さくできることがわかる。
　本実施の形態では、集光位置ずれ補正素子のような部品を別途追加することなく、集光位置ずれ補正をすることができる。また、本実施の形態で使用する集光位置ずれ補正機能を含ませた分散素子は、マスクパターンを変更するだけで、従来の分散素子と同じ方法で製造することができ、コストもほとんど変わらない。
　以上のことから、第１実施の形態と同様に、分散素子３２’により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、出力ポートとして機能する入出力ポート１０ｄの出射面と光学的に共役になる位置に高い精度で集光させることができ、安価で、入出力ポートによらず結合効率の低下を原因とする挿入ロスの少ない波長選択スイッチを提供することができる。
（第１１実施の形態）
　図３０は、本発明の第１１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成の一部を示す斜視図である。図３０は、入出力ポート１０ａ～１０ｅから集光点近傍までおよび偏向素子１８’近傍におけるビームを示している。本実施の形態は、第１実施の形態に係る波長選択スイッチにおいて、偏向素子１８’として、該偏向素子１８’の偏向面上でそれぞれの入力ポートからの波長毎の光が偏向される位置に対して、回動中心が第１の方向側にずれたミラー素子を用いるとともに、集光位置ずれ補正素子２０を図３０の集光位置ずれ補正素子２０ｅに置き換えたものであり、シリンドリカルレンズ１３の後段には、図３０では省略しているが、第１実施の形態の波長選択スイッチ１と同様にレンズ１４、分散素子１５、レンズ１６および偏向素子１８’を備えた偏向器１７が配置されている。その他、第１実施の形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
　偏向器１７は、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイであり、偏向素子１８’は、ＭＥＭＳミラーアレイを構成するマイクロミラーを含む素子である。ここで、本実施の形態において偏向素子１８’の図１Ａにおけるｙｚ平面内での傾きを変える際の回動軸は、波長ごとに分散された光束が偏向される位置に対して、第１の方向側にずれている。このようなミラー配置の構成は、ＭＥＭＳミラーアレイのピッチが小さくなった場合に電極配置のスペースを確保する要請や、カンチレバータイプの製作が容易なミラー構成に起因するものである。このようなミラーアレイを使用した場合、図３０にＳｍａおよびＳｍｂとして示すように、偏向素子面Ｓｍは固定面ではなくなる。
　これに伴って必要となる光学的考慮について図３１Ａ，３１Ｂおよび３１Ｃを用いて説明する。これらの図３１Ａ，３１Ｂおよび３１Ｃの上段にｘｚ断面から見た図を、下段にｙｚ断面から見た図をそれぞれ示す。
　図３１Ａは、偏向素子１８’のマイクロミラー５２を回動軸５１に対して回動した際の偏向素子面Ｓｍの変位を模式的に示す図である。マイクロミラー５２の回動軸５１がレンズ１６の光軸Ｏと第１の方向（ｙ方向）にずれているため、入出力ポートの組み合わせを変えるために、マイクロミラー５２を異なる偏向角度に変えると、Ｓｍａ、Ｓｍｂ、Ｓｍｃのそれぞれに示すように、偏向素子面Ｓｍはｚ軸方向に偏向角度依存性をもって変位（図のｄ１およびｄ２）する。ここで、Ｓｍａ、Ｓｍｂ、Ｓｍｃとなるマイクロミラー１８’の偏向角度は、入出力ポート１０ａと１０ｄ、１０ｂと１０ｄ、および、１０ｅと１０ｄを光学的に結合させる状態をそれぞれ表しているものとする。
　図３１Ｂは、それぞれ入出力ポート１０ａ、１０ｂおよび１０ｅから入射した光束を、偏向素子面Ｓｍｂの位置に固定的に集光させた場合の偏向素子１８’近傍での光束を模式的に示す図である。すなわち、ミラー面の回動による偏向素子面Ｓｍの変位を考慮しない場合の光束を示している。この図において、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ、入出力ポート１０ａ、１０ｂおよび１０ｅから入射する光束を示し、特に下段においては、これら光束の外形を模式的に示している。また、Ｌ１’、Ｌ２’およびＬ３’は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３がマイクロミラー５２で反射され入出力ポート１０ｄへ向かう光束を示している。
入出力ポート１０ｂと１０ｄとを光学的に結合させる場合、マイクロミラー１８’の位置はＳｍｂにあり、入出力ポート１０ｂからの光束Ｌ２は、マイクロミラー５２で反射され、光束Ｌ２’となる。偏向素子面Ｓｍｂ上の集光点は、入出力ポート１０ｄの入出射面と共役の位置に配置されているので、反射された光束Ｌ２’は、入出力ポート１０ｄに効率良く結合する。一方、入出力ポート１０ｅと１０ｄとを光学的に結合させる場合、マイクロミラー１８’の位置はＳｍａにあるため、入出力ポート１０ｅから出射した光束Ｌ３はＳｍａで反射され光束Ｌ３’となり、Ｓｍａからｄ１だけ入出力ポート側に進んだところに集光する。この集光位置（ガウス像面）は入出力ポート１０ｄの入出射面と光学的に共役でないため結合の効率が下がってしまう。入出力ポート１０ａと１０ｄとを光学的に結合させる場合も同様に結合の効率が下がってしまう。
　そこで、本実施の形態では、結合効率の低下を抑制するために各入出力ポート１０ａ、１０ｂおよび１０ｅからの光束の集光位置を図３１Ｃのように設定している。この図に示すように、入出力ポート１０ｅからの光束Ｌ３は、偏向素子面Ｓｍａより手前の点Ｐ１に集光位置（ガウス像面）を有するように構成されている。より詳細には、出力ポートとして振る舞っている入出力ポート１０ｄから出射した光の集光位置（Ｓｍｂに一致）と、入力ポートとして振舞っている入出力ポート１０ｅから入射した光の集光位置Ｐ１とが、偏向素子面Ｓｍａに対して、ｚ軸方向に対称な位置に形成されているのが望ましい。これにより入出力ポート１０ｅと１０ｄそれぞれから出射した光の集光位置（ガウス像面）を偏向素子１８’での反射を介して一致させることができ、効率よく結合させることが出来る。言い換えれば、入出力ポート１０ｅからの光束Ｌ３は、偏向素子面Ｓｍａで反射されるが、反射された光束Ｌ３’は偏向素子面Ｓｍｂで集光した後発散する光と同じであり、入出力ポート１０ｄに効率良く結合する。
　これは、入出力ポート１０ａと１０ｄとを光学的に結合させる場合も同様に考えることができる。すなわち、入出力ポート１０ａからの入射した光束Ｌ１は、偏向素子面Ｓｍｃから距離ｄ２進んだ位置Ｐ２に集光位置を有するように構成される。ここで、入出力ポート１０ａからの光の集光位置と入出力ポート１０ｅからの光の集光位置とでは空間上の固定された点であるＳｍ（Ｓｍｂ）からずらす方向が逆になっている。
以上の説明のような光学的な振る舞いをさせるために、本実施の形態の集光位置ずれ補正素子２０ｅは以下のように構成されている。
　図３２Ａは、偏向素子面Ｓｍの変位を考慮した集光位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。また、図３２Ｂは、図３２Ａの集光位置ずれ補正素子２０ｅの屈折面の形状を説明する図である。この集光位置ずれ補正素子２０ｅは、ガラス等光透過性の部材で構成されている。図３２Ａにおいて手前側が屈折力を有する曲面であり、その背面側は平面となっている。ｉ、ｉｉおよびｉｉｉは、それぞれ、ｙ方向の位置の異なるｘｚ平面に平行な平面による集光位置ずれ補正素子２０ｅの屈折面の断面形状を示している。図３２Ａおよび図３２Ｂに示すように、集光位置ずれ補正素子２０ｅは、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を実質的に有さない。また、集光位置ずれ補正素子２０ｅは、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が第１の方向（ｙ方向）の位置により異なっている。より具体的には、第１の方向（ｙ方向）に正の方向の端部近傍では、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が０に近く（断面ｉｉｉ）、この端部から第１の方向（ｙ方向）に負の方向に中心位置に近づくに従って、第２の方向（ｘ方向）により大きな正の屈折力を有する（断面ｉ）。さらに、中心位置から第１の方向（ｙ方向）に負の方向に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）により小さな正の屈折力を有する（断面ｉｉ）。第１の方向（ｙ方向）に正の方向に離れた場合に比べ、負の方向に同じ距離だけ離れたときの屈折力は小さい。これによって、第１の方向（ｙ方向）に光軸から離れた位置を通る光束の集光位置を、第１の方向（ｙ方向）に非対称にレンズ１４の方向にずらしている。すなわち、集光位置ずれ補正素子２０ｅは、第１の方向（ｙ方向）に非対称な構造を有する。なお、第２の方向（ｘ方向）の中心位置は、シリンドリカルレンズ１２、１３の合成レンズおよびレンズ１４の光軸が通る位置である。
　なお、上述の集光位置ずれ補正素子２０ｅの形状は、一例であって、他の形状の集光位置ずれ補正素子を用いても同様の効果を得ることができる。例えば、第１の方向（ｙ方向）の中心位置では、第２の方向（ｘ方向）の屈折力が０であり、この中心位置から第１の方向（ｙ方向）に正および負の方向に離れるに従って、第２の方向（ｘ方向）により大きな負の屈折力を有し、且つ、正の方向に離れた場合よりも負の方向に離れた場合の方がより屈折力が小さい形状とすることもできる。この場合、シリンドリカルレンズ１２および１３の曲率を、集光位置ずれ補正素子２０ｅの形状に応じて変える必要がある。
　また、実際の面形状は、マイクロミラーの振れ角および回動中心から集光面までの距離で決まるミラー回動時のＺ軸方向のずれ量や、レンズ１４、分散素子１５、レンズ１６といった後段の光学系の収差特性にも依存して決定される。それゆえ、集光位置ずれ補正素子２０ｅの屈折力はｙ方向に対し単調減少、単調増加、偏曲点を１つ以上有する関数のいずれにもなり得る。
　さらに、入出力ポート１０ａ～１０ｅからの光は集光位置ずれ補正素子２０ｅ面上で、ポートごとの重なりをほぼ有さないため、図３３Ａおよび図３３Ｂに示すような本実施の形態の変形例に係る集光位置ずれ補正素子２０ｆを、集光位置ずれ補正素子２０ｅに代えて用いることができる。集光位置ずれ補正素子２０ｅの屈折面が、滑らかに曲率が変化する曲面で構成されているのに対して、この集光位置ずれ補正素子２０ｆの屈折面は、各入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからの入力光の第１の方向（ｙ方向）の入射位置に対応して、第２の方向（ｘ方向）に曲率の異なる円筒面の一部を組み合わせたものである。ここで、ｚ軸を含むｙｚ面内では屈折面が直線をなすように、各円筒面が配置されている。その他の部分では、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ～１０ｅに対応する円筒状の屈折面の境界には、段差が設けられている。
　このような集光位置ずれ補正素子２０ｆを用いれば、入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからのそれぞれの入力光の入力光束に対して、それぞれ第２の方向（ｘ方向）に一様な屈折力を及ぼすことができる。また、ｚ軸を含むｙｚ面内に屈折面が直線となっていなくても良い。例えば、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ～１０ｅに対応する円筒状の屈折面が同芯の円筒を積み上げたように形成されても良い。この場合も入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅからのそれぞれの入力光の入力光束に対して、それぞれ第２の方向（ｘ方向）に一様な屈折力を及ぼすことができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチによれば、選択する入出力ポート１０ａ～１０ｅの組み合わせに応じて偏向素子１８の素子面Ｓｍが変位する場合であっても、第１実施の形態と同様に、分散素子１５により分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、出力ポートとして機能する入出力ポート１０ｄの出射面と光学的に共役になる位置に高い精度で集光させることができる。さらに、集光位置ずれ補正素子２０ｅおよび２０ｆは第１の方向（ｙ方向）について、光軸に関して非対称な屈折力を持つようになっているため、回動中心が反射面中心から離れたマイクロミラーからなる偏向素子に対しても高い自由度を持って、集光位置を最適に合わせることが可能である。
　なお、本実施の形態では、第１実施の形態において、入出力ポート１０ａ～１０ｅの近くに配置された集光位置ずれ補正素子２０を集光位置ずれ補正素子２０ｅに置き換えている。さらに、上述の他の実施の形態においても、偏向素子１８が回動軸の位置が集光位置からずれたミラーの場合、集光位置ずれ補正素子を、入力ポートからの光の集光位置が、出力ポートの位置と共役になるように、非対称な構造とすることによって、同様の効果を得ることができる。
　例えば、第９実施の形態では、分散素子１８’の格子特性をｙｄ方向で軸対称にしているが、格子特性を非対称に構成すれば良い。すなわち、領域ａ、ｂ、ｃの全てで格子特性を異ならせれば良い。分散素子のピッチを異なる屈折力を有するように変化させ、さらに第１の方向(ｙｄ方向)に格子を不連続にすることで、分散素子に分散機能と集光位置ずれ補正機能とを持たせることができ、分散素子で分散された各波長の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ～１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、入出力ポート１０ｄに入出射面と光学的に共役になる位置に高い精度で集光させることができる。
　なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、入力ポートと出力ポートとは、複数の共通の入出力用のポートを設け、適宜入力ポートと出力ポートとを切り替えられるように構成してもよい。また、実施の形態において、入力ポートと出力ポートとは、それぞれの端面が直列に配置されているが、それぞれ分離して別個の位置に配置しても良い。
　各実施の形態では、本発明の集光位置ずれ補正素子は、偏向素子面上で第２の方向（ｘ方向）の幅が最も狭いスポットを形成するように入力光を補正するものとしたが、第２の方向（ｘ方向）の幅が最小値とならなくとも、集光位置ずれ補正素子を設けない場合に比べて第２の方向（ｘ方向）のスポットの幅が小さくなれば、本発明による通信品質の改善効果は得られる。したがって、本発明の範囲は、そのような効果が得られる限り、第２の方向（ｘ方向）のスポットが最小値とならない場合も含む。
　また、各実施の形態において、入出力ポートから出力された入力光の光軸方向（ｚ方向）に直交する鉛直方向を第１の方向（ｙ方向）、水平方向を第２の方向（ｘ方向）としたが、第１の方向（ｙ方向）は鉛直方向に限られず、第２の方向（ｘ方向）は水平方向に限られない。第１の方向（ｙ方向）および第２の方向（ｘ方向）は、入力光の進行方向に直交し且つ互いに直交する２方向であれば良い。
　さらに、ビーム整形光学系は、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズと、第１の方向（ｙ方向）に直交する第２の方向（ｘ方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズとを組み合わせたものに限られない。例えば、ビームのスポットを円形として良いならば、単一の球面レンズを用いることができる。あるいは、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズに代えて、他の少なくとも第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有するレンズ、例えば、球面レンズを用い、その後段にシリンドリカルレンズを配置することもできる。その場合も、集光位置に楕円形状のビームウェストを形成することができる。また、一方向に屈折力を有するレンズとして、シリンドリカルレンズに代えて一方向に屈折力を有するフレネル形状のレンズ（リニアフレネルレンズ）を用いることもできる。
　また、各実施の形態で例示した集光位置ずれ補正素子の形状は例示に過ぎない。例えば、ビーム整形光学系に配置した集光位置ずれ補正素子は、屈折面が入力部側にある形態に限られず、分散素子側の面あるいは両面を屈折面として構成しても良い。さらに、偏向部は、ＭＥＭＳミラーアレイに限られず、液晶素子や光学結晶を用いて構成することもできる。また、レンズ１４は、集光位置ずれ補正素子２０と同様の機能を備えていても良い。この場合、補正機能を有する面は、第１の方向（ｙ方向）に屈折力を有していても、有していなくても良い。また、レンズ１４およびレンズ１６は、集光作用を奏すればよく、集光ミラーや、回折型集光素子等を用いることができる。また、分散素子は、透過型に限られず、反射型回折格子、Ｇｒｉｓｍ、スーパープリズム等を用いることもできる。また、上記実施の形態においては、それぞれ単一の部材が集光位置ずれ補正素子として機能していたが、複数の部材で集光位置ずれ補正素子として機能させても良い。この場合、それぞれの部材の製造ばらつきにより生じる、集光位置ずれ補正素子としての補正力のばらつきを、互いにキャンセルするようにそれぞれの部材を選別してやることにより、実質的に部材の歩留まりを向上することが可能である。
　　１　　波長選択スイッチ
　　１０　　入出力部
　　１０ａ～１０ｅ　　入出力ポート
　　１１　　マイクロレンズアレイ
　　１２　　シリンドリカルレンズ
　　１２’　　球面ミラー
　　１３　　シリンドリカルレンズ（アナモルフィックレンズ）
　　１４　　レンズ
　　１５　　分散素子（回折格子）
　　１５’　　分散素子（集光位置ずれ補正機能を備えた回折格子）
　　１６　　レンズ（集光レンズ）
　　１７　　偏向器
　　１８，１８’　　偏向素子（ミラー）
　　２０，２０ａ～２０ｆ　　集光位置ずれ補正素子
　　２０’　集光位置ずれ補正素子（反射型）
　　２１　　集光位置ずれ補正素子
　　２５　　ビーム整形光学系
　　３１　　集光レンズ
　　３２　　分散素子
　　３２’　　分散素子（集光位置ずれ補正機能を備えた回折格子）
　　３３　　ミラー
　　３３ａ　　反射面
　　４１　　集光位置ずれ補正素子
　　５１　　回動軸
　　５２　　マイクロミラー
　　Ｙ１，Ｙ２　　光軸からの距離
　　Ｓｆ　　一次集光面
　　Ｓｄ　　ダミー平面
　　Ｓｍ　　偏向素子面
　　

Claims (15)

  1. 　少なくとも一つの入力ポートと、
    　該入力ポートから入力される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散部と、
    　該分散部により分散される前記波長毎の光を集光する集光素子と、
    　該集光素子により集光される前記波長毎の光をそれぞれ偏向する偏向素子を有する偏向部と、
    　該偏向部で偏向された前記波長毎の光を出力光として出力する少なくとも一つの出力ポートと、
    　前記入力ポートと前記分散部との間の光路中または前記分散部内に配置され、前記入力ポートの配置に基づいて生じる前記偏向素子に対する前記波長毎の光の集光位置のずれを補正する、集光位置ずれ補正素子と、
    　を備えることを特徴とする波長選択スイッチ。
  2. 　前記入力ポートは第１の方向に配置され、前記集光位置ずれ補正素子は、前記入力光の進行方向に直交し、かつ、前記第１の方向に直交する第２の方向に屈折力を有し、前記第２の方向の屈折力が前記第１の方向の位置により異なる請求項１に記載の波長選択スイッチ。
  3. 　前記偏向素子上に集光される前記波長毎の光のスポットが楕円形状となるように、前記入力ポートから入力された前記入力光を整形するビーム整形光学系を備え、前記集光位置ずれ補正素子は、前記ビーム整形光学系内に設けられている請求項２に記載の波長選択スイッチ。
  4. 　前記ビーム整形光学系は、前記入力光の前記進行方向に沿って、前記集光位置ずれ補正素子と、少なくとも前記第１の方向に屈折力を有する第１の光学部材と、前記第２の方向にのみ屈折力を有する第２の光学部材とを備える請求項３に記載の波長選択スイッチ。
  5. 　前記ビーム整形光学系は、前記入力光の前記進行方向に沿って、少なくとも前記第１の方向に屈折力を有する第１の光学部材と、前記集光位置ずれ補正素子とを備える請求項３に記載の波長選択スイッチ。
  6. 　前記分散部は、前記入力光を波長毎の光に分散する分散素子と、前記分散素子により分散された前記波長毎の光を反射させて再び前記分散素子に入射させる反射素子とを備え、前記集光位置ずれ補正素子は前記反射素子と一体として形成されている請求項１または２に記載の波長選択スイッチ。
  7. 　前記偏向素子上に集光される前記波長毎の光のスポットが楕円形状となるように、前記入力ポートから入力された前記入力光を整形するビーム整形光学系を備え、前記集光位置ずれ補正素子は、前記ビーム整形光学系内に設けられている請求項１に記載の波長選択スイッチ。
  8. 　前記入力ポートは、第１の方向に配置され、前記集光位置ずれ補正素子は、前記入力光の進行方向に直交し、かつ、前記第１の方向に直交する第２の方向に屈折力を有し、且つ、前記第２の方向に直交する屈折面の断面が、前記第１の方向の位置に応じて前記入力光の進行方向に傾いている請求項１または７に記載の波長選択スイッチ。
  9. 　前記集光位置ずれ補正素子は屈折力が無く、且つ、前記入力光が前記集光位置ずれ補正素子を通る空気換算長が、前記集光位置のずれを補正するように異なる長さに設定される請求項１または７に記載の波長選択スイッチ。
  10. 　前記入力ポートは第１の方向に配置され、前記集光位置ずれ補正素子は、それぞれの前記入力ポートに対応して、前記第１の方向の位置に対する、前記入力光の進行方向の厚さが、段差を有して変化する部材で構成される請求項９に記載の波長選択スイッチ。
  11. 　前記集光位置ずれ補正素子の前記入力ポート側の面に配置され、前記入力光をそれぞれコリメートするマイクロレンズを備え、前記集光位置のずれを補正するように、前記マイクロレンズの曲率半径および前記入力ポートと前記マイクロレンズとの間の距離が、前記集光位置ずれ補正素子の前記空気換算長とともに設定される請求項９または１０に記載の波長選択スイッチ。
  12. 　前記偏向素子上に集光される前記波長毎の光のスポットが楕円形状となるように、前記入力ポートから入力された前記入力光を整形するビーム整形光学系を備える請求項１に記載の波長選択スイッチ。
  13. 　前記入力ポートは第１の方向に配置され、前記分散部は、前記集光位置ずれ補正素子と一体として構成され、前記入力光の進行方向に直交し、かつ、前記第１の方向に直交する第２の方向に入力光を波長毎の光に分散するととともに、前記第２の方向に屈折力を有し、該屈折力が前記第１の方向の位置により異なる請求項１または１２に記載の波長選択スイッチ。
  14. 　前記分散部は回折格子を含み、
    該回折格子は、前記第１の方向に区分された複数の領域を有し、
    隣接する前記複数の領域の境界で前記回折格子の格子ピッチは不連続であり、かつ、少なくとも一つの前記領域の前記格子ピッチは、前記第２の方向に沿って変化する請求項１３に記載の波長選択スイッチ。
  15. 　前記入力ポートおよび前記出力ポートは第１の方向に配置され、前記偏向素子は、回動軸が前記波長毎の光の前記集光位置からずれたミラーであり、前記集光位置ずれ補正素子は、前記入力ポートと前記出力ポートとの組み合わせに応じて異なる前記偏向素子の偏向角度に対応して、前記入力ポートからの前記波長毎の光の前記集光位置を、前記出力ポートの位置と共役になるように補正する、前記第１の方向に非対称な構造を持つ素子である請求項１から１４に記載の波長選択スイッチ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676009A (zh) * 2012-09-07 2014-03-26 古河电气工业株式会社 光开关

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9188831B2 (en) 2012-02-17 2015-11-17 Alcatel Lucent Compact wavelength-selective cross-connect device having multiple input ports and multiple output ports
US9369783B2 (en) * 2012-02-17 2016-06-14 Alcatel Lucent Wavelength-selective cross-connect device having astigmatic optics
JP5692865B2 (ja) * 2012-04-11 2015-04-01 独立行政法人産業技術総合研究所 波長クロスコネクト装置
WO2014061103A1 (ja) * 2012-10-16 2014-04-24 住友電気工業株式会社 光路制御装置
WO2014153455A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Nistica, Inc. Wavelength selective switch employing a lcos device and having reduced crosstalk
US9372311B2 (en) * 2013-09-18 2016-06-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Wavelength selective switch
JP6383166B2 (ja) * 2014-03-28 2018-08-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 光照射装置および描画装置
WO2015161452A1 (zh) * 2014-04-22 2015-10-29 华为技术有限公司 光通信的装置和方法
US10133187B2 (en) 2015-05-29 2018-11-20 SCREEN Holdings Co., Ltd. Light irradiation apparatus and drawing apparatus
US10042121B1 (en) * 2017-03-28 2018-08-07 Nistica, Inc. Toroidal micro lens array for use in a wavelength selective switch
US10416383B2 (en) * 2017-07-20 2019-09-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Spatial control of the optical focusing properties of photonic nanojets
CN117031636B (zh) * 2023-10-08 2024-02-09 华中科技大学 一种Twin结构的波长选择开关及智能光网络器件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006276216A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd 光スイッチ
JP2008040447A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Fujitsu Ltd レンズアレイを用いた光学装置
JP2008139785A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Fujitsu Ltd レンズ調節方法、レンズ調節装置および光スイッチ
JP2008242281A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Fujitsu Ltd 光波長選択スイッチおよび光波長選択スイッチの調節方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657770B2 (en) * 2001-06-22 2003-12-02 Lucent Technologies Inc. Programmable optical multiplexer/demultiplexer
US7702194B2 (en) * 2006-11-07 2010-04-20 Olympus Corporation Beam steering element and associated methods for manifold fiberoptic switches
JP5006704B2 (ja) 2007-06-18 2012-08-22 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 波長選択スイッチ
JP2010134027A (ja) 2008-12-02 2010-06-17 Olympus Corp 波長選択スイッチ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006276216A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd 光スイッチ
JP2008040447A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Fujitsu Ltd レンズアレイを用いた光学装置
JP2008139785A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Fujitsu Ltd レンズ調節方法、レンズ調節装置および光スイッチ
JP2008242281A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Fujitsu Ltd 光波長選択スイッチおよび光波長選択スイッチの調節方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676009A (zh) * 2012-09-07 2014-03-26 古河电气工业株式会社 光开关
JP2014067004A (ja) * 2012-09-07 2014-04-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 光スイッチ

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