WO2016056534A1 - 波長選択光スイッチ装置 - Google Patents

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真木 岩間
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength selective optical switch device.
  • Recent optical communication systems are developing from a point-to-point type to a ring type or mesh type network.
  • An optical switch device that is an optical operation device for arbitrarily changing the path of signal light by inputting / outputting arbitrary signal light to / from an arbitrary port is required for a node of the network in such a form.
  • WDM signal light in which signal lights having different wavelengths are wavelength-division multiplexed (Wavelength Division Multiplexing)
  • a wavelength selective optical switch device that can arbitrarily change the path for signal light of any wavelength is required. Is done.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • SLM Spatial Light Modulator
  • the SLM is composed of pixels of a plurality of phase modulation elements arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and light can be manipulated by controlling the phase of each pixel.
  • the phase modulation element is composed of liquid crystal, and the phase of input light can be modulated and diffracted by the liquid crystal. Therefore, in an optical switch device using LCOS, an optical switch operation is realized by diffracting (reflecting) signal light input from a certain path and outputting it to a specific path.
  • an optical switch device using LCOS may include a polarization separation element and a polarization rotation element.
  • the polarization separation element separates the signal light input to the optical switch device into two linearly polarized signal lights orthogonal to each other, and the polarization rotation element deviates the polarization of one signal light. By rotating the wave direction to match the polarization direction of the other signal light, two signal lights having the same polarization direction are incident on the LCOS.
  • the problem of polarization dependence characteristics is solved.
  • the separated signal light is then subjected to polarization synthesis by the optical reciprocity of the polarization rotation element and the polarization separation element.
  • the difference in refractive power and wavefront aberration that each signal light receives from the optical element according to the polarization state accumulates.
  • the quality of the combined signal light may be lower than that at the time of input.
  • such a difference in refractive power and wavefront aberration received by each signal light can be suppressed by improving the size of the optical element and the alignment accuracy, but it may cause a decrease in manufacturability of the optical switch device. There is.
  • Patent Document 3 since the polarization separation element is disposed in front of the LCOS, there is no problem that the polarization separated signal light is incident on the diffraction grating at different angles.
  • the optical switch device has a characteristic that the larger the number of optical input / output ports, the larger the spot size of the signal light when input to the LCOS. Therefore, in the configuration of Patent Document 2, as can be seen from FIG. 5 and the like, in order to polarization-separate signal light having an increased spot size with a sufficient separation distance, In some cases, the length in the polarization separation direction must be increased. Therefore, there is a problem that the footprint of the optical switch device and the material / manufacturing cost may increase.
  • the signal light is separated in the light dispersion direction, but in this case, the required length of the diffraction grating, the condenser lens, etc. in the light dispersion direction increases more than twice. For this reason, the cost of each element and the footprint of the optical switch device are increased.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a wavelength selective optical switch device that can reduce the footprint, is inexpensive, and has excellent insertion loss characteristics.
  • the wavelength selective optical switch device includes a plurality of ports to which light is input from the outside or outputs light to the outside. And an optical input / output port arranged on the optical input / output port, and an optical operation element having polarization-dependent characteristics for outputting light input from any of the optical input / output ports toward any of the optical input / output ports.
  • a condensing lens system that is disposed between the light input / output port and the light manipulation element and optically couples the light input / output port and the light manipulation element, and the light input / output port and the light collection port.
  • a light dispersion element that separates the input light in the light dispersion direction.
  • Have orthogonal polarization states A polarization manipulating element capable of outputting two lights in a direction that forms an angle with each other in a plane parallel to the optical switch direction, and is disposed between the polarization manipulating element and the light manipulating element, And a polarization rotation element that makes the polarization directions of the two light beams having orthogonal polarization states that are output orthogonal to each other.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the optical operation element is a spatial light modulator.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the light dispersion element is a transmissive diffraction grating.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the polarization operation element is a Wollaston prism.
  • the wavelength selective optical switch device includes only the condenser lens system as a lens having refractive power in the optical switch direction.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the condensing lens system is arranged such that the two lights are substantially focused on the spatial light modulator.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the condenser lens system is configured by an aspheric lens.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the condenser lens system is configured by two plano-convex lenses arranged to face each other.
  • the wavelength selective optical switch device includes a control unit that controls the optical operation element, and the control unit includes the areas of the optical operation element to which the two lights are input, Each light is controlled to be reflected at different angles.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the control unit controls the optical operation element so as to attenuate one of the two lights.
  • the control unit controls each region of the optical operation element so as to have Fresnel lens-like characteristics having different shapes in the optical switch direction. It is characterized by.
  • a wavelength selective optical switch device includes a collimator lens provided corresponding to each port constituting the light input / output port, and immediately after the collimator lens of light input from the light input / output port.
  • the spot size at the beam waist is 60 ⁇ m or less.
  • the wavelength selective optical switch device is characterized in that the arrangement pitch of the ports in the optical input / output port is 250 ⁇ m or less.
  • the wavelength selective optical switch device is configured such that the two lights are perpendicularly incident on the surface of the optical operation element.
  • a wavelength selective optical switch device is disposed on the optical input / output port side with respect to the polarization manipulation element, and separates input light into two linearly polarized light orthogonal to each other.
  • the separated light includes a polarization beam splitting element that is output so that each propagation direction is parallel to the propagation direction of the input light.
  • the polarization separation element has a magnitude relationship between a refractive index with respect to ordinary light and a refractive index with respect to extraordinary light. It is characterized by being composed of a birefringent material that is opposite to the magnitude relationship with the refractive index for.
  • the optical input / output ports include a plurality of port groups, and the ports included in the same port group have light input / output directions mutually different. Ports that are parallel and are included in different port groups are configured to have different light input / output directions, and the wavelength selective optical switch device includes a plurality of unit optical switch devices each including the port groups. It is comprised as follows.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the optical switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the optical switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a display image of the optical switch element illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the optical switch device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the optical switch device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the angle of signal light in the optical switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the optical switch device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the optical switch device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration using a deformed Savart plate.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration in which the optical axis of the rutile element is changed.
  • FIG. 1 is a diagram of the optical switch device 1000 as viewed from the negative side of the x-axis.
  • FIG. 2 is a diagram of the optical switch device 1000 viewed from the positive side of the y-axis.
  • the optical switch device 1000 includes an optical input / output port 10, a collimator lens array 20, an anamorphic optical system 30, a diffraction grating 40 that is a light dispersion element, a Wollaston prism 50 that is a polarization operation element, A condensing lens 60 that is an optical lens system, a half-wave plate 70 that is a polarization rotation element, and an optical switch element 80 that is an optical operation element are arranged in this order.
  • the optical switch device 1000 includes a control unit 90 that controls the optical switch element 80.
  • the elements from the anamorphic optical system 30 to the optical switch element 80 are arranged with an angle before and after the diffraction grating 40.
  • the optical path may shift in the y-axis direction.
  • elements are arranged in series along the optical axis 60 a of the condenser lens 60 parallel to the z-axis direction.
  • the optical input / output port 10 includes a plurality of optical fiber ports 11, 12, 13, and 14 made of optical fibers.
  • the optical fiber ports 11 to 14 are arranged in an array at substantially equal intervals along a predetermined arrangement direction (direction D2 which is the optical switch direction along the x axis).
  • the optical fiber ports 11 to 14 receive light from the outside or output light to the outside.
  • the optical fiber port is described as an array configuration along the direction D2, but the present invention can be extended to a two-dimensional array optical fiber port in which the optical fiber port is also arranged in the direction D1. Can do.
  • the light input to or output from the optical switch device 1000 is not particularly limited, but is signal light for optical communication having a wavelength of 1520 to 1620 nm, for example.
  • the collimator lens array 20 includes a plurality of collimator lenses. Each collimator lens constituting the collimator lens array 20 is provided corresponding to each optical fiber port 11 to 14 constituting the light input / output port 10.
  • the collimator lens array 20 has a function of collimating the light output from the optical fiber ports 11 to 14 or condensing and coupling the input parallel light to the optical fiber ports 11 to 14.
  • the optical switch element 80 is, for example, an SLM.
  • the optical switch element 80 is a kind of SLM and is an LCOS in which liquid crystal pixels that are phase modulation elements are two-dimensionally arranged.
  • the optical switch element 80 reflects (diffracts) the light input from any one of the optical fiber ports of the optical input / output port 10 to switch the optical path, and toward the other optical fiber port of the optical input / output port 10. Has a function to output. As shown in FIG. 2, the optical switch element 80 has two regions 80a and 80b arranged in the direction D2.
  • the condenser lens 60 is a point-symmetric lens, and is disposed between the light input / output port 10 and the optical switch element 80.
  • the condenser lens 60 optically couples the light input / output port 10 and the optical switch element 80.
  • the diffraction grating 40 is a transmissive diffraction grating disposed between the collimator lens array 20 and the condenser lens 60, and transmits light input from one of the optical fiber ports of the light input / output port 10 in the light dispersion direction (y Spectroscopy in the direction D1) along the axis.
  • the diffraction grating 40 and the optical switch element 80 are arranged at approximately focal positions on the front side and the rear side of the condenser lens 60, respectively.
  • the focal position is a position separated from the main surface of the lens or lens system by a focal length.
  • the Wollaston prism 50 is disposed between the condenser lens 60 and the diffraction grating 40.
  • the Wollaston prism 50 forms two light beams having orthogonal polarization states included in the light input from the light input / output port 10 side at opposite angles to the incident direction of the input light.
  • the optical path can be bent in the direction and output.
  • the Wollaston prism 50 is arranged so that two lights are output in directions opposite to each other in a plane (xz plane) parallel to the direction D2.
  • the Wollaston prism 50 has optical reciprocity. Therefore, the Wollaston prism 50 has a function of combining and outputting two lights having polarization states orthogonal to each other, which are input from the condenser lens 60 side through optical paths having mutually opposite angles.
  • the anamorphic optical system 30 is disposed between the light input / output port 10 and the diffraction grating 40.
  • the anamorphic optical system 30 includes a cylindrical lens 31 having a refractive power only in the direction D1 and an anamorphic prism 32 having a diffractive power only in the direction D1 arranged in series.
  • the anamorphic optical system 30 has a function of expanding the beam shape of light input from the light input / output port 10 side in the direction D1. Further, since the anamorphic optical system 30 has optical reciprocity, it has a function of reducing the beam shape of light input from the optical switch element 80 side in the direction D1. Note that the anamorphic optical system 30 may be replaced with another anamorphic optical system using, for example, one or two anamorphic prisms.
  • the half-wave plate 70 is disposed between the Wollaston prism 50 and the optical switch element 80.
  • the half-wave plate 70 is disposed on the condensing lens 60 side of the optical switch element 80.
  • the half-wave plate 70 is disposed on the optical path of light in one polarization state separated by the Wollaston prism 50.
  • the half-wave plate 70 is arranged so that the angle formed by the slow axis and the polarization axis is 45 degrees with respect to the linearly polarized light of the light in the one polarization state.
  • the control unit 90 applies a voltage signal to the pixel of each phase modulation element of the optical switch element 80, and controls the phase that the pixel gives to the light.
  • the control unit 90 includes, for example, a voltage signal generation unit, a calculation unit, and a storage unit.
  • the voltage signal generator generates a voltage signal to be applied to the optical switch element 80.
  • the calculation unit performs various types of calculation processing for controlling the voltage signal generation unit, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage unit stores various programs and data used by the calculation unit to perform calculation processing, for example, a part composed of ROM (Read Only Memory), and a work space when the calculation unit performs calculation processing. And a part composed of, for example, a RAM (Random Access Memory) used for storing the result of the arithmetic processing of the arithmetic part. Further, the control unit 90 can control the regions 80a and 80b independently.
  • any one of the optical fiber ports 11 to 14 functions as a common optical fiber port (Com port) to which light is input from the outside, and the other three optical fiber ports are externally connected. It is set as an optical fiber port that outputs light. That is, the optical switch device 1000 functions as a 1 ⁇ 3 optical switch.
  • Com port common optical fiber port
  • optical switch device 1000 Next, the operation of the optical switch device 1000 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 in the case where the optical fiber port 12 is a Com port.
  • the signal light L1 is WDM signal light and includes signal light L1a, L1b, and L1c having different wavelengths. Regarding the wavelengths of the signal lights L1a, L1b, and L1c, the signal light L1c has the longest wavelength, the signal light L1b has the shortest wavelength, and the signal light L1a has the wavelength in between.
  • the optical fiber port 12 outputs the input signal light L1 to the corresponding collimator lens in the collimator lens array 20.
  • This collimator lens turns the signal light L1 into substantially parallel light having a substantially circular beam shape.
  • the anamorphic optical system 30 expands the beam shape of the signal light L1 output from the collimator lens in the direction D1 to make it elliptical.
  • the diffraction grating 40 diffracts the elliptical signal light L1 at a predetermined diffraction angle corresponding to the wavelength.
  • the signal light L1 is split into signal lights L1a, L1b, and L1c, respectively.
  • the signal light after being split is also shown as signal light L ⁇ b> 1 for simplification of the drawing.
  • the Wollaston prism 50 receives the signal light L1 input from the anamorphic optical system 30 side and two signal lights L11 and L12 having polarization states orthogonal to each other included in the signal light L1 (L1a, L1b, L1c).
  • the optical path is bent so as to form an angle opposite to the incident direction of the signal light L1 and output.
  • the signal light L11 has a polarization in the y-axis direction
  • the signal light L12 has a polarization in the x-axis direction. Note that there are two signal lights separated from the signal lights L1a, L1b, and L1c, but for simplification of the drawing, FIG.
  • the separated polarized signal light is represented by signal lights L11 and L12.
  • the signal lights L1a, L1b, and L1c are mainly used to describe signal lights having different wavelengths, and the signal lights L11 and L12 are used to describe signal lights having different polarization states. May be used.
  • the condensing lens 60 condenses the diffracted signal lights L1a, L1b, and L1c in different regions of the optical switch element 80, respectively.
  • the signal lights L1a, L1b, and L1c (L11, L12) are substantially focused on the optical switch element 80.
  • the signal light L12 is incident on the optical switch element 80 after its polarization direction is rotated 90 degrees by the half-wave plate 70 disposed on the optical path.
  • the signal lights L11 and L12 enter the optical switch element 80 in a state where the polarization directions are both aligned in the y-axis direction.
  • the half-wave plate 70 makes the polarization directions of the signal lights L11 and L12 the same.
  • the optical switch element 80 has polarization dependency in the phase change amount, but in the first embodiment, the optical switch element 80 can control the phase change amount with respect to the light in the y-axis polarization direction.
  • the difference in diffraction efficiency due to the difference in polarization state between the signal lights L11 and L12 is eliminated.
  • the signal lights L11 and L12 are incident on the surface of the optical switch element 80 at different angles.
  • an input region is formed in a region where the signal light (signal light L11, L12) of each polarization of the signal light L1a, L1b, L1c is condensed.
  • the input regions of the signal light L1a, L1b, and L1c are arranged in the direction of the direction D1 that is the wavelength dispersion direction.
  • the input regions for the signal lights L11 and L12 are the regions 80a and 80b described above, and are aligned in the direction D2 that is the optical switch direction.
  • control unit 90 controls the phases of a plurality of pixels included in the input area, and reflects (diffracts) each signal light L1b, L1a, L1c at a predetermined angle corresponding to the wavelength of each signal light. )
  • the regions where the signal lights L11 and L12 are collected are the regions 80a and 80b, respectively, but the incident angle of the signal light L11 to the region 80a is different from the incident angle of the signal light L12 to the region 80b. Therefore, in the regions 80a and 80b, the phase is controlled by the control unit 90 so as to reflect the signal lights L11 and L12 at different reflection angles so that the signal lights L11 and L12 are again synthesized by the Wollaston prism 50 later.
  • the reflected light of the signal light L1a will be described as signal light L11A and L12A.
  • the polarization direction of the signal light L12A is rotated 90 degrees again by the half-wave plate 70. Thereafter, the signal lights L11A and L12A pass through the condenser lens 60 and are refracted opposite to those before reflection due to optical reciprocity.
  • the Wollaston prism 50 combines the signal lights L11A and L12A having polarization states orthogonal to each other by optical reciprocity to obtain signal light L1A.
  • the signal light L1A passes through the diffraction grating 40 and is subjected to diffraction opposite to that before reflection due to optical reciprocity.
  • the anamorphic optical system 30 reduces the beam shape of the signal light L1A in the direction D1 and returns it to a substantially circular shape due to optical reciprocity. Thereafter, the signal light L1A is input to the collimator lens corresponding to the optical fiber port 14.
  • the collimator lens collects the signal light L1A and couples it to the optical fiber port 14.
  • the optical fiber port 14 outputs the combined signal light L1A to the outside.
  • the optical switch device 1000 can switch the path of the signal light L1a included in the signal light L1 input from the optical fiber port 12 which is a Com port to the optical fiber port 14.
  • the paths of the signal lights L1b and L1c of other wavelengths included in the signal light L1 are switched to optical fiber ports other than the optical fiber port 14, that is, the optical fiber ports 11 and 13, respectively.
  • switching of a desired path for each wavelength of the signal light can be realized.
  • the signal light L 1 is polarized and separated by the Wollaston prism 50 after passing through the diffraction grating 40. For this reason, the signal lights L11 and L12 having two orthogonal polarization states included in the signal light L1 are input to the diffraction grating 40 at the same angle before being separated. For this reason, the influence of the aberration received from the diffraction grating 40 is the same for the signal lights L11 and L12. In addition, the number of optical elements through which the separated signal lights L11 and L12 pass is reduced.
  • this optical switch device 1000 is an optical switch device that suppresses an increase in insertion loss and a decrease in manufacturability, and has excellent insertion loss characteristics and manufacturability.
  • the condensing lens 60 is configured by an aspherical lens with little aberration, or instead of the condensing lens 60, for example, a condensing lens system configured by two plano-convex lenses arranged opposite to each other. By using a condensing lens system with little aberration, it is possible to configure an optical switch device that is further excellent in insertion loss characteristics and manufacturability.
  • the optical input / output port 10 is multi-ported, Even if the spot size of the signal lights L11 and L12 when input to the optical switch element 80 is increased, an increase in the size of the Wollaston prism 50 is suppressed. This is because the polarization separation distance of the present optical system does not depend on the size because the angle between the birefringent crystals constituting the Wollaston prism and the birefringence are determined.
  • the optical switch device 1000 is an inexpensive optical switch device in which an increase in footprint and material / manufacturing costs is suppressed, and the footprint can be reduced.
  • the spot size in the x-axis direction of the signal lights L11 and L12 when input to the optical switch element 80 is inversely proportional to the spot size of the signal light L1 when input from the optical fiber port 12.
  • the spot size at the beam waist immediately after the collimator lens of the signal light is 60 ⁇ m or less, or the arrangement pitch is set in order to suppress an increase in the size of the optical switch device due to the multi-port.
  • the optical fiber port is preferably 250 ⁇ m or less.
  • the spot size of the signal light is also reduced. In the case of such a small spot size of the signal light L1, the spot size of the signal lights L11 and L12 when input to the optical switch element 80 increases. An increase in footprint associated with an increase in the amount can be suppressed.
  • this optical switch device 1000 since the signal lights L11 and L12 are separated in the optical switch direction, an increase in the required length of the optical switch element 80 in the optical dispersion direction can be suppressed, so that the footprint can be reduced.
  • the optical switch device can be made small. Furthermore, in this optical switch device 1000, since the signal lights L11 and L12 are angularly separated, the area where the signal lights L11 and L12 are collected in the optical switch element 80 can be easily separated from the other areas 80a and 80b. it can. Therefore, a simple configuration in which only the condenser lens 60 is provided as a lens having refractive power in the optical switch direction can be realized.
  • the refractive power is set in the optical switch direction. It is necessary to provide other lenses having the same.
  • the anamorphic optical system 30 expands the beam shape of the signal light L1 in the y-axis direction, the beam waist of the signal light L1 is increased in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the position in the z-axis direction is different.
  • the position of the beam waist in the x-axis direction is a position farther from the condenser lens 60 than the position of the beam waist in the y-axis direction.
  • the optical switch element 80 is disposed at the position of the beam waist in the y-axis direction, the optical switch element 80 is disposed at a position closer to the condenser lens 60 than the position of the beam waist in the x-axis direction.
  • the beam waist of the signal light L1A from the optical switch element 80 is positioned closer to the anamorphic optical system 30 side than the end face of the optical fiber port 14, so that the signal light L1A The coupling efficiency with respect to the fiber port 14 is reduced, and an optical loss is received.
  • the optical switch element 80 is disposed at the position of the beam waist of the signal light L1 in the y-axis direction, and the control unit 90 controls the optical switch element 80 to function as a reflective Fresnel lens in the x-axis direction. It is preferable that the beam waist of the signal light L1A is positioned on the end face of the optical fiber port 14 in both the x axis and the y axis. Thereby, the fall of the coupling efficiency with respect to the optical fiber port 14 of signal light L1A can be suppressed.
  • the optical switch element 80 can be controlled by the control unit 90 so that the liquid crystal layer has a desired refractive index distribution two-dimensionally.
  • the control unit 90 can set the curvature and the focal length as the Fresnel lens to desired values.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a display image of the optical switch element 80. Although FIG. 3 is described on the assumption that the optical switch element 80 is controlled so as to function as a convex mirror, the optical switch element 80 may be controlled so as to function as a concave mirror. 3A and 3B show display images in the areas 80a and 80b.
  • the refractive index of the dark portion is high and the refractive index of the thin portion is low. That is, in the region 80a, the refractive index of each pixel is controlled so that the phase modulation period gradually decreases in accordance with the positive direction in the x-axis direction. As a result, the curvature as the Fresnel lens can be gradually increased according to the positive direction in the x-axis direction. On the other hand, in the region 80b, the refractive index of each pixel is controlled so that the phase modulation period gradually decreases in accordance with the negative direction in the x-axis direction. As a result, the curvature as the Fresnel lens can be gradually increased according to the negative direction in the x-axis direction.
  • the incident angle of the signal light L11 to the region 80a is different from the incident angle of the signal light L12 to the region 80b. Therefore, in the regions 80a and 80b, the phase is controlled by the control unit 90 so as to reflect the signal lights L11 and L12 at different reflection angles so that the signal lights L11 and L12 are again synthesized by the Wollaston prism 50 later.
  • the signal light L11 is shifted by shifting the optical axis AX of the Fresnel lens in the negative direction of the x-axis with respect to the center of the beam B1 of the incident signal light L11 in the region 80a.
  • the optical axis AX of the Fresnel lens is shifted in the positive direction of the x axis with respect to the center of the beam B2 of the incident signal light L12.
  • the light L12 can be reflected in a direction that forms an angle in the negative direction of the x-axis.
  • the signal light L11 and L12 are coupled to the optical fiber port 14 by adjusting the optical axis, curvature, and focal length of the Fresnel lens to be formed in the region 80a and the region 80b.
  • L11 and L12 can be reflected as signal lights L11A and L12A at appropriate reflection angles, and a decrease in coupling efficiency of the signal light L1A to the optical fiber port 14 can be suppressed.
  • the condensing lens 60 which is an optical element that passes after separation, has a half wavelength.
  • the plate 70 or the like may have a polarization dependent loss (PDL).
  • PDL polarization dependent loss
  • a pair of polarized waves having different incident positions on the condensing lens 60 in the switch axis direction receives a slightly different refractive power.
  • the half-wave plate 70 is displaced in the switch axis direction, the light acting on the half-wave plate 70 may be kicked, resulting in excessive loss.
  • the control unit 90 controls the region 80a of the optical switch element 80 to attenuate the signal light L11.
  • PDL can be reduced.
  • the optical fiber port 14 of the signal light L11 is adjusted by adjusting the reflection angle of the signal light L11 by the region 80a or adjusting the focal length (curvature) when drawing a Fresnel lens. There is a method for lowering the coupling efficiency against.
  • the signal light L11 may be attenuated by performing drawing with characteristics such as low reflectance and diffraction efficiency on the region 80a.
  • FIG. 4 is a diagram of the optical switch device 2000 viewed from the negative side of the x axis.
  • FIG. 5 is a diagram of the optical switch device 2000 viewed from the positive side of the y-axis.
  • the optical switch device 2000 is the same as the optical switch device 1000 shown in FIGS. 1 and 2 except that the optical input / output port 10, the collimator lens array 20, the half-wave plate 70, the optical switch element 80,
  • the control unit 90 is replaced with an optical input / output port 110, a collimator lens array 120, half-wave plates 170a and 170b, an optical switch element 180, and a control unit 190, respectively.
  • the optical switch device 2000 functions as a so-called Nin1 type optical switch device configured to include a plurality (two in the second embodiment) of unit optical switch devices that function similarly to the optical switch device 1000.
  • the optical input / output port 110 includes a plurality of port groups 110A and 110B each having a plurality of optical fiber ports made of optical fibers arranged in a predetermined arrangement direction (direction D2).
  • Each of the port groups 110A and 110B includes four optical fiber ports as in the case of the optical input / output port 10, but in FIG. 5, two of the optical fiber ports 111A and 112A and 111B and 112B are shown. Only one by one is shown.
  • the optical fiber ports included in the same port group have parallel light input / output directions, and the optical fiber ports included between different port groups have different light input / output directions. It is configured as follows.
  • the optical fiber ports 111A and 112A included in the port group 110A have light input / output directions parallel to each other.
  • the optical fiber ports 111B and 112B included in the port group 110B have light input / output directions parallel to each other.
  • the optical fiber ports 111A and 111B included in the port groups 110A and 110B, respectively, have different light input / output directions.
  • the port groups 110 ⁇ / b> A and 110 ⁇ / b> B are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the condenser lens 60 so that the light input / output direction forms a predetermined angle ⁇ .
  • the collimator lens array 120 includes a plurality of collimator lenses and is provided corresponding to each optical fiber port constituting the light input / output port 110.
  • the optical switch element 180 is an LCOS, reflects (diffracts) light input from any one of the optical fiber ports of the port group 110A of the optical input / output port 110, switches the optical path, and selects any other one of the port groups 110A. It has a function to output toward the optical fiber port.
  • the optical switch element 180 further reflects (diffracts) the light input from any one of the optical fiber ports of the port group 110B, switches the optical path, and outputs it to any other optical fiber port of the port group 110B. It has a function. As shown in FIG. 5, the optical switch element 180 has four regions 180a, 180b, 180c, and 180d arranged in the direction D2.
  • the half-wave plates 170a and 170b are respectively arranged on the optical path of one polarization state light separated by the Wollaston prism 50.
  • the half-wave plates 170a and 170b are arranged such that the angle formed by the slow axis and the polarization axis is 45 degrees with respect to the linearly polarized light of the light in one polarization state.
  • the control unit 190 has the same configuration as the control unit 90, and can independently control the regions 180a, 180b, 180c, and 180d.
  • the optical switch device 2000 is configured to include two unit optical switch devices 2000A and 2000B that function similarly to the optical switch device 1000 and have the same effect.
  • the unit optical switch device 2000A includes a port group 110A, a collimator lens corresponding to the port group 110A in the collimator lens array 120, the anamorphic optical system 30, the diffraction grating 40, the Wollaston prism 50, the condenser lens 60, 1 /
  • the two-wave plate 170 a, the regions 180 c and 180 d of the optical switch element 180, and the control unit 190 are configured.
  • the unit optical switch device 2000B includes a port group 110B, a collimator lens corresponding to the port group 110B in the collimator lens array 120, the anamorphic optical system 30, the diffraction grating 40, the Wollaston prism 50, the condenser lens 60, The half-wave plate 170b, the regions 180a and 180b of the optical switch element 180, and the control unit 190 are configured.
  • the optical switch device 2000 includes two unit optical switches in which the collimator lens array 120, the anamorphic optical system 30, the diffraction grating 40, the Wollaston prism 50, the condenser lens 60, and the control unit 190 are shared.
  • the signal light L1 including the signal lights L1a, L1b, and L1c having different wavelengths input from the optical fiber port 111A of the port group 110A is collimated lens array.
  • 120 is converted into parallel light, the beam shape is made elliptical by the anamorphic optical system 30, and is split into signal lights L 1 a, L 1 b, and L 1 c by the diffraction grating 40.
  • the signal lights L1a, L1b, and L1c are separated into two signal lights (signal lights L11 and L12) having polarization states orthogonal to each other by the Wollaston prism 50, and the optical switch element 180 is collected by the condenser lens 60. Are condensed in the regions 180c and 180d. At this time, the polarization direction of the signal light L12 is rotated by 90 degrees by the half-wave plate 170a. Further, the signal lights L11 and L12, which are polarization-separated from the signal light L1a, are reflected at a predetermined angle in the regions 180c and 180d to become signal lights L11A and L12A, and then polarized by the Wollaston prism 50. The signal light L1A is output from the optical fiber port 112A of the port group 110A.
  • the signal light L2 including the signal lights L2a, L2b, and L2c having different wavelengths input from the optical fiber port 111B of the port group 110B is converted into parallel light by the collimator lens array 120, and the anamorphic optical system 30
  • the beam shape is made elliptical, and the diffraction grating 40 splits the signal light into signal lights L2a, L2b, and L2c.
  • the signal lights L2a, L2b, and L2c are separated into two signal lights (signal lights L21 and L22) having polarization states orthogonal to each other by the Wollaston prism 50, and the optical switch element 180 by the condenser lens 60. Are condensed in the regions 180a and 180b.
  • the polarization direction of the signal light L22 is rotated by 90 degrees by the half-wave plate 170b. Further, the signal lights L21 and L22 obtained by separating the polarization of the signal light L2a are reflected at predetermined angles in the regions 180a and 180b to become the signal lights L21A and L22A, and then the polarization synthesis by the Wollaston prism 50. Thus, signal light L2A is output from the optical fiber port 112B of the port group 110B.
  • This optical switch device 2000 includes two unit optical switch devices 2000A and 2000B that function in the same manner as the optical switch device 1000 and have the same effects, and have the same insertion loss characteristics and manufacturability as the optical switch device 1000.
  • the optical switch device is excellent, can have a small footprint, and is inexpensive.
  • the port groups 110A and 110B are arranged so as to form a predetermined angle ⁇ with respect to the optical axis of the condenser lens 60. Therefore, for example, in FIG.
  • the incident angles of the signal lights L1 and L2 are each ⁇ .
  • the Wollaston prism 50 is arranged in front of the diffraction grating 40, if the signal light is separated by the Wollaston prism 50 in the opposite directions at an angle ⁇ , the signal light to the diffraction grating 40 is obtained.
  • the incident angles of L1 and L2 are ⁇ + ⁇ at the maximum, which is not preferable because the incident angle becomes larger than that of the optical switch device 2000.
  • Embodiment 3 Next, an optical switch device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. First, the case where the signal light L1 is input from the light input / output port 10 side so as to coincide with the optical axis 60a of the condenser lens 60 in the optical switch device 1000 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. To do. As described above, since the diffraction grating 40 is disposed at approximately the focal position of the condenser lens 60, the distance between the diffraction grating 40 and the condenser lens 60 is approximately equal to the focal length f of the condenser lens 60.
  • the Wollaston prism 50 separates the signal light L1 into two signal lights L11 and L12 having polarization states orthogonal to each other, and is opposite to each other in the incident direction of the signal light L1 on the yz plane.
  • the optical path is bent so as to form an angle of At this time, since the starting point of the angular separation of the signal lights L11 and L12 is closer to the condenser lens 60 than the focal position of the condenser lens 60, the signal lights L11 and L12 that have passed through the condenser lens 60
  • the traveling direction is not parallel to the optical axis 60a and spreads at a certain angle ⁇ .
  • the optical switch device 3000 according to the third embodiment has the same structure as that of the optical switch device 1000 according to the first embodiment.
  • the input light is separated into two linearly polarized lights orthogonal to each other, and the propagation directions of the separated lights are input.
  • a rutile element 210 which is a polarization separation element that is output so as to be parallel to the light propagation direction, is provided.
  • the rutile element 210 separates the signal light L1 into two signal lights L11 and L12, and the propagation directions of the signal lights L11 and L12 are parallel to the propagation direction of the signal light L1. Output to. Accordingly, the signal lights L11 and L12 are incident on the diffraction grating 40 perpendicularly. Thereafter, the Wollaston prism 50 outputs the signal lights L11 and L12 by bending the optical path so as to form angles opposite to each other in the incident direction.
  • the starting point of the angular separation of the signal lights L11 and L12 is shifted to the position of the diffraction grating 40 (that is, the approximate focal position of the condenser lens 60) as indicated by the broken line DL.
  • the traveling directions of the signal lights L11 and L12 that have passed through are parallel to the optical axis 60a.
  • the signal lights L11 and L12 are perpendicularly incident on the optical switch element 80, so that a difference in diffraction efficiency (reflectance) and PDL by the optical switch element 80 can be suppressed.
  • a polarization separation element is not limited to a rutile element, and may be configured by combining a plurality of calcite or Wollaston prisms, for example.
  • the rutile element 210 has a rutile element 210 so that the starting point of the angular separation of the signal lights L11 and L12 is shifted to the position of the diffraction grating 40 as shown by the broken line DL.
  • the separation distance of the signal lights L11 and L12 is set by adjusting the thickness in the z-axis direction.
  • the signal lights L11 and L12 spread as long as they approach the diffraction grating 40 side from the starting position shown in FIG. This is preferable because the angle ⁇ can be reduced.
  • the Wollaston prism is used with its optical axis arranged perpendicular to the incident angle of light.
  • the Wollaston prism there is a difference between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light. .
  • a speed difference occurs between ordinary light and extraordinary light
  • an optical path difference occurs between extraordinary light and ordinary light.
  • This optical path difference causes polarization mode dispersion (PMD) in the Wollaston prism.
  • PMD polarization mode dispersion
  • the PMD of the wavelength selective optical switch device it is necessary to reduce the PMD of the wavelength selective optical switch device to about 0.5 ps.
  • the Wollaston prism used in the wavelength selective optical switch device according to the present embodiment is made of calcite, the refractive index of calcite is 1.48 for extraordinary light and 1.66 for ordinary light.
  • the thickness of the Wollaston prism is 5 mm, the optical path difference between ordinary light and extraordinary light is about 0.85 mm, and PMD, which is the group velocity delay (DGD) between ordinary light and extraordinary light, is several ps. Will reach up to.
  • DTD group velocity delay
  • the optical switch device 3000 according to Embodiment 3 it is preferable to use the characteristics of the rutile element 210 in order to compensate for PMD generated in the Wollaston prism 50.
  • the refractive index of rutile is 2.69 for extraordinary light and 2.44 for ordinary light, and the refractive index for ordinary light is lower than the refractive index for extraordinary light.
  • the rutile element 210 has a birefringence opposite to that of calcite in which the magnitude relationship between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light is opposite to that of calcite. Therefore, PMD can be compensated by compensating the optical path difference between ordinary light and extraordinary light generated by the Wollaston prism 50 by the rutile element 210.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device 3000 according to the third embodiment.
  • the signal light L11 is abnormal light
  • the signal light L12 is ordinary light.
  • the optical axis OA of the rutile element 210 is set to have an angle of 47.8 degrees, for example.
  • the PMD generated in the Wollaston prism 50 is obtained by setting the thickness of the rutile element 210 in the direction of the optical axis 60a to 12 mm and the thickness of the Wollaston prism 50 in the direction of the optical axis 60a to 17.6 mm. Can be compensated for by the rutile element 210.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration using a deformed Savart plate. That is, in FIG. 9, the rutile element 210 is replaced with the modified Savart plate 220 in the configuration of the optical switch device 3000.
  • the modified Savart plate 220 is a polarization separation element having a structure in which a half-wave plate is sandwiched between two rutile elements. If the deformed Savart plate 220 is used as shown in FIG. 9, the optical path difference between ordinary light and extraordinary light can be further increased by designing the deformed Savart plate 220 appropriately. As a result, the PMD generated in the Wollaston prism 50 can be compensated by the thinner deformed Savart plate 220.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration in which the optical axis of the rutile element is changed.
  • the rutile element 210 is arranged so that the optical axis OA of the rutile element 210 is parallel to the incident direction of the signal light L ⁇ b> 1 with respect to the rutile element 210.
  • the signal light L11 that is abnormal light and the signal light L12 that is normal light included in the signal light L1 are propagated along the incident direction of the signal light L1 (along the optical axis 60a) without being spatially separated.
  • an optical path difference occurs between the two due to the difference in refractive index.
  • PMD generated in the Wollaston prism 50 can be compensated by the rutile element 210.
  • the rutile element 210 does not perform spatial polarization separation. Therefore, for example, by adding the rutile element 210 having the optical axis OA set to the optical switch device according to the first and second embodiments as in the case of FIG. 10, the PMD generated in the Wollaston prism 50 in each optical switch device is reduced. It can be compensated by the rutile element 210.
  • the Wollaston prism 50 is made of calcite, and a rutile element is used to compensate for the PMD.
  • the element that compensates for PMD of the Wollaston prism 50 is not limited to the rutile element, and the magnitude relationship opposite to the magnitude relation between the refractive index with respect to ordinary light and the refractive index with respect to extraordinary light in the birefringent material constituting the Wollaston prism 50. Any element that is made of a birefringent material having the above may be used.
  • the Wollaston prism 50 is provided as the polarization operation element.
  • the polarization operation element two lights having polarization states orthogonal to each other included in the input light can be transmitted to each other.
  • the element is not particularly limited as long as it is an element that outputs in an angled direction, and for example, a lotion prism or the like may be used.
  • the optical operation element is not limited to LCOS. The present invention can be applied to any optical switch device including an optical operation element having polarization dependent characteristics.
  • the diffraction grating is a transmission type, but the present invention is not limited to this, and a reflection type diffraction grating may be used. Further, instead of the diffraction grating, another light dispersion element such as a dispersion prism may be used. Note that it is preferable to use a transmission type diffraction grating or a dispersion prism because the optical path from the light input / output port 10 to the diffraction grating (or dispersion prism) and the Wollaston prism 50 are less likely to interfere spatially.
  • the optical switch device 1000 is a 1 ⁇ 3 optical switch.
  • the number of ports through which light is input and output is not particularly limited, and an N ⁇ M optical switch (N and M are arbitrary). Integer).
  • N and M are arbitrary. Integer.
  • the optical switch device 1000 is operated so that signal light is input from any one of the optical fiber ports 12, 13, and 14 and output from the optical fiber port 11 that is a Com port. May be. Accordingly, the optical switch device 1000 can be used as a 3 ⁇ 1 optical switch.
  • the wavelength selective optical switch device according to the present invention is suitable for application to, for example, an optical communication system.

Landscapes

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Abstract

　波長選択光スイッチ装置は、光入出力ポートのいずれかのポートから入力した光を光入出力ポートのいずれかのポートに向けて出力する偏波依存特性を有する光操作素子と、光入出力ポートと光操作素子との間に配置され光入出力ポートと光操作素子と光学的に結合させる集光レンズ系と、光入出力ポートと集光レンズ系との間に配置され入力された光を光分散方向で分光する光分散素子と、集光レンズ系と光分散素子との間に配置され入力された光に含まれる互いに直交する偏波状態を有する２つの光を、光スイッチ方向と平行な面において互いに角度を成す方向に出力できる偏波操作素子と、偏波操作素子と光操作素子との間に配置され偏波操作素子から出力された互いに直交する偏波状態を有する２つの光の偏波方向を同一にする偏波回転素子と、を備える。これにより、フットプリントを小さくでき、安価で挿入損失特性に優れた波長選択光スイッチ装置が提供される。

Description

波長選択光スイッチ装置
　本発明は、波長選択光スイッチ装置に関するものである。
　近年の光通信システムは、その形態がｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｐｏｉｎｔ型から、リング型またはメッシュ型のネットワークへと発展しつつある。このような形態のネットワークのノードには、任意の信号光を任意のポートに入出力させて、信号光の経路を任意に変更するための光操作装置である光スイッチ装置が必要とされる。特に、互いに異なる波長の信号光が波長分割多重（Wavelength　Division　Multiplexing）されたＷＤＭ信号光を用いる場合は、任意の波長の信号光に対して任意に経路を変更できる波長選択光スイッチ装置が必要とされる。
　光スイッチ装置において、信号光の経路を切り替えるために、ＬＣＯＳ（Liquid　Crystal　On　Silicon）を用いたものがある（特許文献１～３参照）。ＬＣＯＳは、ＳＬＭ（Spatial　Light　Modulator）の一種である。ＳＬＭは、１次元もしくは２次元的に配列された複数の位相変調素子の画素から構成され、その各画素の位相を制御することで光を操作することができる。ＬＣＯＳでは、位相変調素子は液晶で構成されており、入力された光の位相を液晶によって変調し、回折させることができる。したがって、ＬＣＯＳを用いた光スイッチ装置では、ある経路から入力された信号光を、ＬＣＯＳによって回折（反射）させて、特定の経路に出力することにより、光スイッチ動作を実現している。
　ここで、ＬＣＯＳは液晶の複屈折を利用するため、偏波依存特性を有している。この偏波依存特性を解消するために、ＬＣＯＳを用いた光スイッチ装置は、偏波分離素子および偏波回転素子を備えている場合がある。このような光スイッチ装置は、偏波分離素子が、光スイッチ装置に入力された信号光を互いに直交する２つの直線偏波の信号光に分離し、偏波回転素子が一方の信号光の偏波方向を回転させてもう一方の信号光の偏波方向に合わせることによって、偏波方向が一致した２つの信号光がＬＣＯＳに入射されるように構成されている。これによって、単一の偏波方向のみからなる信号光がＬＣＯＳに入射されるので、偏波依存特性の問題が解決される。なお、分離した信号光は偏波回転素子および偏波分離素子の光相反性によりその後偏波合成される。
米国特許第７，３９７，９８０号明細書 米国特許第７，７８７，７２０号明細書 特開２０１２－０９３５２３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された構成では、信号光は偏波分離素子によって偏波分離したのちに、分離した各偏波の信号光が異なる角度で回折格子に入力される。このため、各偏波の信号光は回折格子により非点収差やコマ収差、波面収差などの収差の影響を受ける際に、異なる程度の収差の影響を受けてしまう。特に、収差の影響およびその相違は各偏波の回折格子への入射角の相違が大きいほど大きくなる。このような収差は各偏波の信号光の光結合効率の相違を発生させ、光スイッチ装置の挿入損失を増大させる場合がある。さらには、分離した各偏波の信号光が多くの光学素子を通過すると、各信号光がその偏波状態に応じて光学素子から受ける屈折力や波面収差の差が累積するため、その後偏波合成された信号光の品質が、入力時と比較して低下する場合がある。また、このような各信号光が受ける屈折力や波面収差の差は、光学素子のサイズやアラインメントの精度を向上させることで抑制することはできるが、光スイッチ装置の製造性の低下を招くおそれがある。
　特許文献３の構成では、偏波分離素子がＬＣＯＳの手前に配置されているため、偏波分離した各偏波の信号光が異なる角度で回折格子に入射されるという問題は発生しない。しかしながら、光スイッチ装置では、光入出力ポートを多ポート化するほど、ＬＣＯＳに入力されるときの信号光のスポットサイズが増大するという特性がある。このため、特許文献２の構成では、その図５等から解るように、スポットサイズが増大した信号光を十分な離間距離で偏波分離するためには、偏波分離素子の光の進行方向および偏波分離方向での長さを長くしなければならない場合がある。そのため、光スイッチ装置のフットプリントおよび材料・製造コストが増大する場合があるという問題がある。
　特許文献２では、信号光を光分散方向に分離しているが、この場合は光分散方向における回折格子、集光レンズ等の必要長さが２倍以上に増大する。このため、各素子のコストおよび光スイッチ装置のフットプリントの増大を招く。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フットプリントを小さくでき、かつ安価で挿入損失特性に優れた波長選択光スイッチ装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、外部から光が入力される、または外部に光を出力する複数のポートが光スイッチ方向に配列された光入出力ポートと、前記光入出力ポートのいずれかのポートから入力した光を前記光入出力ポートのいずれかのポートに向けて出力する、偏波依存特性を有する光操作素子と、前記光入出力ポートと前記光操作素子との間に配置され、前記光入出力ポートと前記光操作素子とを光学的に結合させる集光レンズ系と、前記光入出力ポートと前記集光レンズ系との間に配置され、入力された光を光分散方向で分光する光分散素子と、前記集光レンズ系と前記光分散素子との間に配置され、入力された光に含まれる互いに直交する偏波状態を有する２つの光を、前記光スイッチ方向と平行な面において互いに角度を成す方向に出力できる偏波操作素子と、前記偏波操作素子と前記光操作素子との間に配置され、前記偏波操作素子から出力された互いに直交する偏波状態を有する２つの光の偏波方向を同一にする偏波回転素子と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光操作素子は空間光変調器であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光分散素子は透過型回折格子であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記偏波操作素子はウォーラストンプリズムであることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光スイッチ方向に屈折力を有するレンズとして、前記集光レンズ系のみを備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記集光レンズ系は、前記２つの光が、前記空間光変調器において略焦点を結ぶように配置されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記集光レンズ系は非球面レンズにより構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記集光レンズ系は対向配置された２つの平凸レンズにより構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光操作素子を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記２つの光がそれぞれ入力される前記光操作素子の各領域を、前記各光を異なる角度で反射するように制御することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記制御部は、前記２つの光の一方を減衰させるように前記光操作素子を制御することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記制御部は、前記光操作素子の各領域を、前記光スイッチ方向においてそれぞれ異なる形状を有するフレネルレンズ状の特性を有するように制御することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光入出力ポートを構成する各ポートに対応して設けられたコリメータレンズを備え、前記光入出力ポートから入力した光の前記コリメータレンズ直後のビームウェストにおけるスポットサイズが６０μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光入出力ポートにおけるポートの配列ピッチが２５０μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記２つの光が、前記光操作素子の表面に垂直に入射するように構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記偏波操作素子に対して前記光入出力ポート側に配置され、入力された光を互いに直交する２つの直線偏波の光に分離し、該分離された光は、それぞれの伝搬方向が、前記入力された光の伝搬方向に平行になるように出力される偏波分離素子を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記偏波分離素子は、常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係が、前記偏波操作素子における常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係とは逆である複屈折材料で構成されることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る波長選択光スイッチ装置は、前記光入出力ポートは、複数のポート群を含み、前記ポート群は、同一のポート群内に含まれるポートは光の入出力方向が互いに平行であって、異なるポート群内にそれぞれ含まれるポートは光の入出力方向が互いに異なるように構成され、当該波長選択光スイッチ装置は、前記各ポート群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、フットプリントを小さくでき、かつ安価で挿入損失特性に優れた波長選択光スイッチ装置を実現できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。 図２は、実施の形態１に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。 図３は、図１に示す光スイッチ素子の表示画像の一例を表す図である。 図４は、実施の形態２に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。 図５は、実施の形態２に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。 図６は、実施の形態１に係る光スイッチ装置における信号光の角度を説明する図である。 図７は、実施の形態３に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。 図８は、実施の形態３に係る光スイッチ装置における構成を説明する図である。 図９は、変形サバール板を用いた構成を説明する図である。 図１０は、ルチル素子の光軸を変更した構成を説明する図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る波長選択光スイッチ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の直交座標系であるｘｙｚ座標系を適宜用いて方向を説明する。
（実施の形態１）
　図１、２は、本発明の実施の形態１に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図１は、光スイッチ装置１０００を、ｘ軸の負の側から見た図である。図２は、光スイッチ装置１０００を、ｙ軸の正の側から見た図である。
　光スイッチ装置１０００は、光入出力ポート１０と、コリメータレンズアレイ２０と、アナモルフィック光学系３０と、光分散素子である回折格子４０と、偏波操作素子であるウォーラストンプリズム５０と、集光レンズ系である集光レンズ６０と、偏波回転素子である１／２波長板７０と、光操作素子である光スイッチ素子８０とがこの順番に配置されて構成されている。また、光スイッチ装置１０００は、光スイッチ素子８０を制御する制御部９０を備える。
　なお、実際には回折格子４０において光路は曲げられるので、アナモルフィック光学系３０から光スイッチ素子８０までの各素子は回折格子４０の前後で角度を持って配置される。また、アナモルフィック光学系３０において光路がｙ軸方向にシフトすることがある。ただし、図１、２においては、説明の簡略化のために、ｚ軸方向に平行な集光レンズ６０の光軸６０ａに沿って各素子を直列に配置して示している。
　光入出力ポート１０は、光ファイバからなる複数の光ファイバポート１１、１２、１３、１４を備えている。光ファイバポート１１～１４は、所定の配列方向（ｘ軸に沿った光スイッチ方向である方向Ｄ２）に沿って、略等間隔でアレイ状に配列されている。光ファイバポート１１～１４は、外部から光が入力される、または外部に光を出力するものである。なお、本明細書では光ファイバポートが方向Ｄ２に沿ったアレイ状の構成で説明するが、本発明は、光ファイバポートが方向Ｄ１にも配列する２次元アレイ状光ファイバポートにも拡張することができる。また、光スイッチ装置１０００に入力または出力される光は特に限定されないが、たとえば波長１５２０～１６２０ｎｍの光通信用の信号光である。
　コリメータレンズアレイ２０は、複数のコリメータレンズからなる。コリメータレンズアレイ２０を構成する各コリメータレンズは、光入出力ポート１０を構成する各光ファイバポート１１～１４に対応して設けられている。コリメータレンズアレイ２０は、各光ファイバポート１１～１４から出力した光を平行光にする、または、入力された平行光を各光ファイバポート１１～１４に集光して結合させる機能を有する。
　光スイッチ素子８０は、たとえばＳＬＭである。本実施の形態１では、光スイッチ素子８０は、ＳＬＭの一種であり、位相変調素子である液晶の画素が２次元配列されたＬＣＯＳであるとする。
　光スイッチ素子８０は、光入出力ポート１０のいずれかの光ファイバポートから入力した光を反射（回折）して光路を切り換え、光入出力ポート１０の他のいずれかの光ファイバポートに向けて出力する機能を有する。なお、図２に示すように、光スイッチ素子８０は方向Ｄ２に並ぶ２つの領域８０ａ、８０ｂを有している。
　集光レンズ６０は、点対称レンズであって、光入出力ポート１０と光スイッチ素子８０との間に配置されている。この集光レンズ６０は、光入出力ポート１０と光スイッチ素子８０とを光学的に結合するものである。
　回折格子４０は、コリメータレンズアレイ２０と集光レンズ６０との間に配置される透過型回折格子であり、光入出力ポート１０のいずれかの光ファイバポートから入力した光を光分散方向（ｙ軸に沿った方向Ｄ１）で分光する。なお、回折格子４０および光スイッチ素子８０はそれぞれ集光レンズ６０の前側と後側の凡そ焦点位置に配置されている。以下、焦点位置とは、レンズまたはレンズ系の主面から焦点距離だけ離れた位置とする。
　ウォーラストンプリズム５０は、集光レンズ６０と回折格子４０との間に配置されている。ウォーラストンプリズム５０は、光入出力ポート１０側から入力された光に含まれる互いに直交する偏波状態を有する二つの光を、入力された光の入射方向に対して互いに逆向きの角度を成す方向に光路を屈曲させて出力することができる。なお、本実施の形態１では、ウォーラストンプリズム５０は、二つの光が方向Ｄ２に平行な面（ｘｚ平面）内で互いに逆向きの角度を成す方向に出力されるように配置される。また、ウォーラストンプリズム５０は、光相反性を有する。したがって、ウォーラストンプリズム５０は、互いに逆向きの角度を成すような光路で集光レンズ６０側から入力された、互いに直交する偏波状態を有する二つの光を結合して出力する機能を有する。
　アナモルフィック光学系３０は、光入出力ポート１０と回折格子４０との間に配置されている。アナモルフィック光学系３０は、方向Ｄ１にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ３１と、方向Ｄ１にのみ回折力を有するアナモルフィックプリズム３２とが直列に配列されて構成されている。アナモルフィック光学系３０は、光入出力ポート１０側から入力された光のビーム形状を方向Ｄ１に拡大する機能を有する。また、アナモルフィック光学系３０は、光相反性を有するため、光スイッチ素子８０側から入力された光のビーム形状を方向Ｄ１に縮小する機能を有する。なお、アナモルフィック光学系３０は、たとえば１つまたは２つのアナモルフィックプリズムを用いた他のアナモルフィック光学系に置き換えてもよい。
　１／２波長板７０は、ウォーラストンプリズム５０と光スイッチ素子８０との間に配置されるが、本実施の形態１では、光スイッチ素子８０の集光レンズ６０側に配置される。１／２波長板７０は、後述するように、ウォーラストンプリズム５０で分離された一方の偏波状態の光の光路上に配置される。そして、１／２波長板７０は当該一方の偏波状態の光の直線偏光に対し遅相軸と偏光軸とのなす角が４５度となるように配置される。
　制御部９０は、光スイッチ素子８０の各位相変調素子の画素に電圧信号を印加し、その画素が光に与える位相を制御する。制御部９０は、たとえば電圧信号発生部と、演算部と、記憶部とを備えている。電圧信号発生部は、光スイッチ素子８０に印加する電圧信号を発生する。演算部は、電圧信号発生部の制御のための各種演算処理を行うものであり、たとえばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）で構成される。記憶部は、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納される、たとえばＲＯＭ（Read　Only　Memory）で構成される部分と、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果等を記憶する等のために使用される、たとえばＲＡＭ（Random　Access　Memory）で構成される部分とを備えている。また、制御部９０は、領域８０ａ、８０ｂを独立に制御できる。
　この光スイッチ装置１０００では、光ファイバポート１１～１４のうちいずれか一つが、外部から光が入力される共通の光ファイバポート（Ｃｏｍポート）として機能し、その他の三つの光ファイバポートが、外部に光を出力する光ファイバポートとして設定されている。すなわち、この光スイッチ装置１０００は１×３の光スイッチとして機能する。
　つぎに、この光スイッチ装置１０００の動作を、光ファイバポート１２をＣｏｍポートとする場合について、図１、２を用いて説明する。
　まず、光ファイバポート１２に、外部から或る信号光Ｌ１が入力される。信号光Ｌ１はＷＤＭ信号光であり、互いに異なる波長を有する信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃを含むとする。信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃの波長については、信号光Ｌ１ｃが最も長波長であり、信号光Ｌ１ｂが最も短波長であり、信号光Ｌ１ａがその間の波長であるとする。
　光ファイバポート１２は、入力された信号光Ｌ１をコリメータレンズアレイ２０のうちの対応するコリメータレンズへ出力する。このコリメータレンズは、信号光Ｌ１を、ビーム形状が略円形の略平行光にする。
　アナモルフィック光学系３０は、コリメータレンズから出力された信号光Ｌ１のビーム形状を方向Ｄ１の方向に拡大し、楕円形にする。
　回折格子４０は、楕円形にされた信号光Ｌ１をその波長に応じた所定の回折角で回折する。その結果、図１に示すように、信号光Ｌ１は、それぞれ信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃに分光される。また、図２では、図面の簡略化のため、分光された後の信号光も信号光Ｌ１として図示している。
　ウォーラストンプリズム５０は、アナモルフィック光学系３０側から入力された信号光Ｌ１を、信号光Ｌ１（Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ）に含まれる互いに直交する偏波状態を有する２つの信号光Ｌ１１、Ｌ１２に分離し、ｘｚ平面において信号光Ｌ１の入射方向に対して互いに逆向きの角度を成すように光路を屈曲させて出力する。本実施の形態１では、信号光Ｌ１１がｙ軸方向の偏波を有し、信号光Ｌ１２がｘ軸方向の偏波を有する。なお、信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃから分離した信号光はそれぞれ２つずつあるが、図面の簡略化のため、図１では１つの偏波方向の信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃのみ図示している。また、図２では、分離した偏波の信号光を、信号光Ｌ１１、Ｌ１２で代表させて図示している。このように、本明細書では、主に波長の異なる信号光について説明するときは信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃの符号を用い、偏波状態の異なる信号光について説明するときは信号光Ｌ１１、Ｌ１２の符号を用いる場合がある。
　集光レンズ６０は、回折された信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃを光スイッチ素子８０のそれぞれ別の領域に集光させる。上述したように、光スイッチ素子８０はそれぞれ集光レンズ６０の凡そ焦点位置に配置されているので、信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ（Ｌ１１、Ｌ１２）が、光スイッチ素子８０において略焦点を結ぶ。ここで、図２に示すように、信号光Ｌ１２については、その光路上に配置された１／２波長板７０によって、その偏波方向が９０度回転されてから光スイッチ素子８０に入射する。その結果、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、偏波方向がいずれもｙ軸方向に揃えられた状態で、光スイッチ素子８０に入射する。このように、１／２波長板７０は、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の偏波方向を同一にする。ここで、光スイッチ素子８０は、その位相変化量に偏波依存性を有するが、本実施の形態１では、光スイッチ素子８０はｙ軸偏波方向の光に対して位相変化量を制御できるように配置されているので、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の間の偏波状態の相違による回折効率の違いは解消される。また、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、互いに異なる角度で光スイッチ素子８０の表面に入射する。
　光スイッチ素子８０では、信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃの各偏波の信号光（信号光Ｌ１１、Ｌ１２）が集光される領域に、入力領域が形成されている。なお、信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃの入力領域は、波長分散方向である方向Ｄ１の方向に並んでいる。また、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の入力領域は、上述した領域８０ａ、８０ｂであり、光スイッチ方向である方向Ｄ２の方向に並んでいる。この入力領域では、制御部９０により、入力領域に含まれる複数の画素の位相が制御されて、各信号光Ｌ１ｂ、Ｌ１ａ、Ｌ１ｃを、各信号光の波長に応じた所定の角度で反射（回折）させる。
　また、信号光Ｌ１１、Ｌ１２が集光される領域はそれぞれ領域８０ａ、８０ｂであるが、領域８０ａへの信号光Ｌ１１の入射角と、領域８０ｂへの信号光Ｌ１２の入射角は異なる。したがって、領域８０ａ、８０ｂでは、制御部９０により、後にウォーラストンプリズム５０によって信号光Ｌ１１、Ｌ１２が再び合成されるように、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を異なる反射角で反射するように位相が制御される。
　以下、反射された信号光のうち、信号光Ｌ１ａの反射光を代表して信号光Ｌ１１Ａ、Ｌ１２Ａとして説明する。なお、信号光Ｌ１２Ａは、１／２波長板７０によって、その偏波方向が再度９０度回転される。その後、信号光Ｌ１１Ａ、Ｌ１２Ａは、集光レンズ６０を通過し、光相反性によって反射前とは逆の屈折を受ける。
　ウォーラストンプリズム５０は、光相反性によって、互いに直交する偏波状態を有する信号光Ｌ１１Ａ、Ｌ１２Ａを結合し、信号光Ｌ１Ａとする。信号光Ｌ１Ａは、回折格子４０を通過し、光相反性によって反射前とは逆の回折を受ける。アナモルフィック光学系３０は、光相反性によって、信号光Ｌ１Ａのビーム形状を方向Ｄ１の方向に縮小して略円形に戻す。その後、信号光Ｌ１Ａは光ファイバポート１４に対応するコリメータレンズに入力する。このコリメータレンズは、信号光Ｌ１Ａを集光し、光ファイバポート１４に結合させる。光ファイバポート１４は結合された信号光Ｌ１Ａを外部に出力する。以上のようにして、この光スイッチ装置１０００は、Ｃｏｍポートである光ファイバポート１２から入力された信号光Ｌ１に含まれる信号光Ｌ１ａの経路を光ファイバポート１４に切り換えることができる。
　また、信号光Ｌ１に含まれる他の波長の信号光Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃについても同様に、その経路が、光ファイバポート１４以外の光ファイバポート、すなわち光ファイバポート１１、１３にそれぞれ切り換えられる。これによって、信号光の波長毎の所望の経路の切り換えを実現することができる。
　この光スイッチ装置１０００では、信号光Ｌ１は、回折格子４０を通過した後でウォーラストンプリズム５０によって偏波分離される。このため、信号光Ｌ１に含まれる直交する２つの偏波状態の信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、分離される前に同じ角度で回折格子４０に入力される。このため、回折格子４０から受ける収差の影響は、信号光Ｌ１１、Ｌ１２で同一となる。また、分離後の信号光Ｌ１１、Ｌ１２が通過する光学素子の数も少なくなる。その結果、この光スイッチ装置１０００は、挿入損失の増大や製造性の低下が抑制され、挿入損失特性や製造性に優れた光スイッチ装置となる。なお、集光レンズ６０を、収差の少ない非球面レンズにより構成することや、集光レンズ６０の代わりに、たとえば対向配置された２つの平凸レンズにより構成される集光レンズ系などのように、収差の少ない集光レンズ系を用いることにより、挿入損失特性や製造性がさらに優れた光スイッチ装置を構成できる。
　また、この光スイッチ装置１０００では、ウォーラストンプリズム５０が集光レンズ６０の手前にあり、かつ信号光Ｌ１１、Ｌ１２を互いに角度を成す方向に出力するため、光入出力ポート１０を多ポート化し、光スイッチ素子８０に入力されるときの信号光Ｌ１１、Ｌ１２のスポットサイズが増大したとしても、ウォーラストンプリズム５０のサイズの増大は抑制される。なぜならば、本光学系の偏波分離距離は、ウォーラストンプリズムを構成する複屈折結晶のなす角と複屈折率が決めるため、サイズには依存しないからである。一方で特許文献３に示されるような複屈折結晶の偏波分離距離は、光伝搬方向の結晶長に依存する。よってこの光スイッチ装置１０００は、フットプリントおよび材料・製造コストの増大が抑制され、フットプリントを小さくでき、かつ安価な光スイッチ装置となる。
　なお、光スイッチ素子８０に入力されるときの信号光Ｌ１１、Ｌ１２のｘ軸方向のスポットサイズは、光ファイバポート１２から入力されたときの信号光Ｌ１のスポットサイズに反比例する。光入出力ポート１０の多ポート化を実現する場合、多ポート化による光スイッチ装置の大型化を抑制するために、信号光のコリメータレンズ直後のビームウェストにおけるスポットサイズが６０μｍ以下、あるいは配列ピッチが２５０μｍ以下である光ファイバポートとすることが好ましい。光ファイバポートの配列ピッチを小さくすると信号光のスポットサイズも小さくなる。このような小さい信号光Ｌ１のスポットサイズの場合、光スイッチ素子８０に入力されるときの信号光Ｌ１１、Ｌ１２のスポットサイズは増大するが、この光スイッチ装置１０００の構成であれば、このスポットサイズの増大に伴うフットプリントの増大を抑制できる。
　さらに、この光スイッチ装置１０００では、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を光スイッチ方向に分離しているため、光分散方向における光スイッチ素子８０の必要長さの増大を抑制することができるので、フットプリントを小さくできる光スイッチ装置となる。さらに、この光スイッチ装置１０００では、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を角度的に分離しているため、信号光Ｌ１１、Ｌ１２が光スイッチ素子８０において集光される領域を容易に別の領域８０ａ、８０ｂとできる。そのため、光スイッチ方向に屈折力を有するレンズとしては、集光レンズ６０のみを備えるという簡易な構成を実現できる。一方、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を集光レンズより手前において角度的に分離しない場合、信号光Ｌ１１、Ｌ１２が光スイッチ素子８０において集光される領域を分離するために、光スイッチ方向に屈折力を有する他のレンズを設ける必要がある。
　ここで、この光スイッチ装置１０００では、アナモルフィック光学系３０が信号光Ｌ１のビーム形状をｙ軸方向に拡大しているため、ｘ軸方向とｙ軸方向とでは信号光Ｌ１のビームウェストのｚ軸方向での位置が異なり、具体的にはｘ軸方向におけるビームウェストの位置は、ｙ軸方向におけるビームウェストの位置よりも、集光レンズ６０から遠い位置となる。この場合、光スイッチ素子８０をｙ軸方向におけるビームウェストの位置に配置すると、ｘ軸方向においては、光スイッチ素子８０はビームウェストの位置よりも集光レンズ６０に近い位置に配置されることとなる。その結果、ｘ軸方向においては、光スイッチ素子８０からの信号光Ｌ１Ａのビームウェストが光ファイバポート１４の端面よりもアナモルフィック光学系３０側に位置することとなるため、信号光Ｌ１Ａは光ファイバポート１４に対する結合効率が低下して光損失を受けることとなる。
　この場合、光スイッチ素子８０をｙ軸方向における信号光Ｌ１のビームウェストの位置に配置するとともに、制御部９０が、光スイッチ素子８０がｘ軸方向において反射型のフレネルレンズとして機能するように制御を行うことによって、ｘ軸とｙ軸との両方において信号光Ｌ１Ａのビームウェストが光ファイバポート１４の端面に位置するようにすることが好ましい。これにより、信号光Ｌ１Ａの光ファイバポート１４に対する結合効率の低下を抑制することができる。
　光スイッチ素子８０は、制御部９０により、液晶層が２次元的に所望の屈折率の分布を有するように制御できる。そして、この屈折率の分布を調整することによって、入射した光が、画素電極群により反射して液晶層を伝搬する際に、フレネルレンズ状の位相変調をするように形成することができる。この光スイッチ素子８０による擬似的な反射型フレネルレンズは、制御部９０により、フレネルレンズとしての曲率および焦点距離を、所望の値に設定することができるものである。
　図３は、光スイッチ素子８０の表示画像の一例を表す図である。図３では、光スイッチ素子８０が凸面鏡として働くように制御することを前提として説明するが、凹面鏡として働くよう制御してもよい。また、図３（ａ）、（ｂ）は領域８０ａ、８０ｂにおける表示画像を示している。
　図３において、色が濃い部分の屈折率が高く、薄い部分の屈折率が低くなっている。すなわち、領域８０ａでは、位相変調の周期が、ｘ軸方向の正の向きに従って、次第に短くなるように各画素の屈折率が制御されている。その結果、ｘ軸方向の正の向きに従って、次第にフレネルレンズとしての曲率が大きくなるように作用させることができる。一方、領域８０ｂでは、位相変調の周期が、ｘ軸方向の負の向きに従って、次第に短くなるように各画素の屈折率が制御されている。その結果、ｘ軸方向の負の向きに従って、次第にフレネルレンズとしての曲率が大きくなるように作用させることができる。
　ここで、上述したように、領域８０ａへの信号光Ｌ１１の入射角と、領域８０ｂへの信号光Ｌ１２の入射角は異なる。したがって、領域８０ａ、８０ｂでは、制御部９０により、後にウォーラストンプリズム５０によって信号光Ｌ１１、Ｌ１２が再び合成されるように、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を異なる反射角で反射するように位相が制御される。図３（ａ）に示す例では、領域８０ａにおいて、入射された信号光Ｌ１１のビームＢ１の中心に対してフレネルレンズの光軸ＡＸをｘ軸の負の向きにシフトさせることによって、信号光Ｌ１１をｘ軸の正の向きに角度を成す方向に反射させることができる。また、図３（ｂ）に示す例では、領域８０ｂにおいて、入射された信号光Ｌ１２のビームＢ２の中心に対してフレネルレンズの光軸ＡＸをｘ軸の正の向きにシフトさせることによって、信号光Ｌ１２をｘ軸の負の向きに角度を成す方向に反射させることができる。
　このように、領域８０ａと領域８０ｂとで、形成するフレネルレンズの光軸、曲率、焦点距離を調整することによって、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を確実に光ファイバポート１４に結合させるように、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を適切な反射角で信号光Ｌ１１Ａ、Ｌ１２Ａとして反射できるとともに、信号光Ｌ１Ａの光ファイバポート１４に対する結合効率の低下を抑制することができる。
　また、この光スイッチ装置１０００では、偏波分離後の信号光Ｌ１１、Ｌ１２が通過する光学素子の数が少なくされているが、分離後に通過する光学素子である集光レンズ６０、１／２波長板７０などが偏波依存損失（Polarization　Dependent　Loss：ＰＤＬ）を有している場合がある。たとえば、スイッチ軸方向において、集光レンズ６０への入射位置が異なる偏波のペアは、わずかなりとも異なる屈折力を受けることになる。また、１／２波長板７０がスイッチ軸方向にズレた場合、１／２波長板７０の作用する光が蹴られ、過剰損を生じる場合がある。このような場合、たとえば信号光Ｌ１１が信号光Ｌ１２よりもＰＤＬに起因する光損失が小さい場合、制御部９０により、信号光Ｌ１１の方を減衰させるように光スイッチ素子８０の領域８０ａを制御することにより、ＰＤＬを低減できる。このとき、ＰＤＬを完全に解消できるように信号光Ｌ１１の減衰量を調整することが好ましい。信号光Ｌ１１を減衰させる方法としては、領域８０ａによる信号光Ｌ１１の反射角度の調整やフレネルレンズを描画する場合にはその焦点距離（曲率）を調整することにより、信号光Ｌ１１の光ファイバポート１４に対する結合効率を低下させる方法がある。または、領域８０ａに対して反射率や回折効率などが低い特性を有する描画を行うことにより信号光Ｌ１１を減衰させてもよい。
（実施の形態２）
　図４、５は、本発明の実施の形態２に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図４は、光スイッチ装置２０００を、ｘ軸の負の側から見た図である。図５は、光スイッチ装置２０００を、ｙ軸の正の側から見た図である。
　図４、５に示すように、光スイッチ装置２０００は、図１、２に示す光スイッチ装置１０００において、光入出力ポート１０、コリメータレンズアレイ２０、１／２波長板７０、光スイッチ素子８０、制御部９０を、それぞれ光入出力ポート１１０、コリメータレンズアレイ１２０、１／２波長板１７０ａ、１７０ｂ、光スイッチ素子１８０、制御部１９０に置き換えた構成を有する。
　この光スイッチ装置２０００は、光スイッチ装置１０００と同様に機能する単位光スイッチ装置を複数（本実施の形態２では２つ）含むように構成された、いわゆるＮｉｎ１型の光スイッチ装置として機能する。
　光入出力ポート１１０は、所定の配列方向（方向Ｄ２）に配列された光ファイバからなる複数の光ファイバポートを備えた複数のポート群１１０Ａ、１１０Ｂを含んでいる。なお、ポート群１１０Ａ、１１０Ｂは、いずれも光入出力ポート１０と同様に４本の光ファイバポートを備えているが、図５ではその中の光ファイバポート１１１Ａ、１１２Ａおよび１１１Ｂ、１１２Ｂの２つずつのみ図示している。ポート群１１０Ａ、１１０Ｂは、同一のポート群内に含まれる光ファイバポートは光の入出力方向が互いに平行であって、異なるポート群間に含まれる光ファイバポートは光の入出力方向が互いに異なるように構成されている。具体的には、ポート群１１０Ａ内に含まれる光ファイバポート１１１Ａ、１１２Ａは光の入出力方向が互いに平行である。ポート群１１０Ｂ内に含まれる光ファイバポート１１１Ｂ、１１２Ｂは光の入出力方向が互いに平行である。また、ポート群１１０Ａ、１１０Ｂ内にそれぞれ含まれる光ファイバポート１１１Ａ、１１１Ｂは光の入出力方向が互いに異なる。なお、ポート群１１０Ａ、１１０Ｂは、集光レンズ６０の光軸に対して光の入出力方向が所定の角度αをなすように対称に配置されている。
　コリメータレンズアレイ１２０は、複数のコリメータレンズからなり、光入出力ポート１１０を構成する各光ファイバポートに対応して設けられている。
　光スイッチ素子１８０は、ＬＣＯＳであり、光入出力ポート１１０のポート群１１０Ａのいずれかの光ファイバポートから入力した光を反射（回折）して光路を切り換え、ポート群１１０Ａの他のいずれかの光ファイバポートに向けて出力する機能を有する。光スイッチ素子１８０は、さらに、ポート群１１０Ｂのいずれかの光ファイバポートから入力した光を反射（回折）して光路を切り換え、ポート群１１０Ｂの他のいずれかの光ファイバポートに向けて出力する機能を有する。図５に示すように、光スイッチ素子１８０は方向Ｄ２に並ぶ４つの領域１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄを有している。
　１／２波長板１７０ａ、１７０ｂは、ウォーラストンプリズム５０で分離された一方の偏波状態の光の光路上にそれぞれ配置される。そして、１／２波長板１７０ａ、１７０ｂは当該一方の偏波状態の光の直線偏光に対し遅相軸と偏光軸とのなす角が４５度となるように配置される。
　制御部１９０は、制御部９０と同様の構成を有し、領域１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄを独立に制御できる。
　光スイッチ装置２０００は、光スイッチ装置１０００と同様に機能し、同様の効果を有する２つの単位光スイッチ装置２０００Ａ、２０００Ｂを含むように構成されている。単位光スイッチ装置２０００Ａは、ポート群１１０Ａ、コリメータレンズアレイ１２０のうちのポート群１１０Ａに対応するコリメータレンズ、アナモルフィック光学系３０、回折格子４０、ウォーラストンプリズム５０、集光レンズ６０、１／２波長板１７０ａ、光スイッチ素子１８０のうちの領域１８０ｃ、１８０ｄ、および制御部１９０を含んで構成されるものである。一方、単位光スイッチ装置２０００Ｂは、ポート群１１０Ｂ、コリメータレンズアレイ１２０のうちのポート群１１０Ｂに対応するコリメータレンズ、アナモルフィック光学系３０、回折格子４０、ウォーラストンプリズム５０、集光レンズ６０、１／２波長板１７０ｂ、光スイッチ素子１８０のうちの領域１８０ａ、１８０ｂ、および制御部１９０を含んで構成されるものである。
　このように、光スイッチ装置２０００は、コリメータレンズアレイ１２０、アナモルフィック光学系３０、回折格子４０、ウォーラストンプリズム５０、集光レンズ６０および制御部１９０を共用の構成とする２つの単位光スイッチ装置２０００Ａ、２０００Ｂを含む２ｉｎ１型の光スイッチ装置である。
　したがって、たとえば図５に示すように、光スイッチ装置２０００において、ポート群１１０Ａの光ファイバポート１１１Ａから入力された、互いに波長が異なる信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃを含む信号光Ｌ１は、コリメータレンズアレイ１２０により平行光とされ、アナモルフィック光学系３０によりビーム形状を楕円形とされ、回折格子４０により信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃに分光される。さらに、信号光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃは、ウォーラストンプリズム５０により互いに直交する偏波状態を有する２つずつの信号光（信号光Ｌ１１、Ｌ１２）に分離され、集光レンズ６０により光スイッチ素子１８０のうちの領域１８０ｃ、１８０ｄに集光される。このとき、信号光Ｌ１２は、１／２波長板１７０ａによってその偏波方向が９０度回転される。さらに、信号光Ｌ１ａが偏波分離したものである信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、領域１８０ｃ、１８０ｄにおいて所定の角度で反射されて、信号光Ｌ１１Ａ、Ｌ１２Ａとなり、さらにその後ウォーラストンプリズム５０により偏波合成されて信号光Ｌ１Ａとなり、ポート群１１０Ａの光ファイバポート１１２Ａから出力される。
　同様に、ポート群１１０Ｂの光ファイバポート１１１Ｂから入力された、互いに波長が異なる信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃを含む信号光Ｌ２は、コリメータレンズアレイ１２０により平行光とされ、アナモルフィック光学系３０によりビーム形状を楕円形とされ、回折格子４０により信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃに分光される。さらに、信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃは、ウォーラストンプリズム５０により互いに直交する偏波状態を有する２つずつの信号光（信号光Ｌ２１、Ｌ２２）に分離され、集光レンズ６０により光スイッチ素子１８０のうちの領域１８０ａ、１８０ｂに集光される。このとき、信号光Ｌ２２は、１／２波長板１７０ｂによってその偏波方向が９０度回転される。さらに、信号光Ｌ２ａが偏波分離したものである信号光Ｌ２１、Ｌ２２は、領域１８０ａ、１８０ｂにおいて所定の角度で反射されて、信号光Ｌ２１Ａ、Ｌ２２Ａとなり、さらにその後ウォーラストンプリズム５０により偏波合成されて信号光Ｌ２Ａとなり、ポート群１１０Ｂの光ファイバポート１１２Ｂから出力される。
　この光スイッチ装置２０００は、光スイッチ装置１０００と同様に機能し、同様の効果を有する２つの単位光スイッチ装置２０００Ａ、２０００Ｂを含んでおり、光スイッチ装置１０００と同様に挿入損失特性や製造性に優れ、フットプリントを小さくでき、かつ安価な光スイッチ装置となる。
　また、この光スイッチ装置２０００では、ポート群１１０Ａ、１１０Ｂは、集光レンズ６０の光軸に対して所定の角度αをなすように配置されているため、たとえば図５において、回折格子４０への信号光Ｌ１、Ｌ２の入射角はそれぞれαである。一方、ウォーラストンプリズム５０が回折格子４０の前に配置されている構成の場合は、ウォーラストンプリズム５０により信号光が互いに逆向きに角度βで分離されるとすると、回折格子４０への信号光Ｌ１、Ｌ２の入射角は、最大でα＋βとなり、光スイッチ装置２０００の場合よりも入射角が大きくなってしまうので好ましくない。
（実施の形態３）
　つぎに、本発明の実施の形態３に係る光スイッチ装置について説明する。まず、図６を用いて、上記実施の形態１に係る光スイッチ装置１０００において、光入出力ポート１０側から、集光レンズ６０の光軸６０ａに一致させて信号光Ｌ１を入力させる場合について説明する。上述したように、回折格子４０は集光レンズ６０の凡そ焦点位置に配置されているので、回折格子４０と集光レンズ６０との距離は凡そ集光レンズ６０の焦点距離ｆに等しい。
　上述したように、ウォーラストンプリズム５０は、信号光Ｌ１を、互いに直交する偏波状態を有する２つの信号光Ｌ１１、Ｌ１２に分離し、ｙｚ平面において信号光Ｌ１の入射方向に対して互いに逆向きの角度を成すように光路を屈曲させて出力する。このとき、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の角度的な分離の起点は、集光レンズ６０の焦点位置よりも集光レンズ６０に近い位置となるため、集光レンズ６０を通過した信号光Ｌ１１、Ｌ１２の進行方向は光軸６０ａとは平行にならず、或る角度φで広がることとなる。この場合、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、光スイッチ素子８０に垂直に入射しないこととなるので、これに起因して信号光Ｌ１１、Ｌ１２間で光スイッチ素子８０による回折効率（反射率）に差が生じる場合があり、またＰＤＬが生じる場合もある。
　これに対して、本実施の形態３に係る光スイッチ装置３０００は、実施の形態１に係る光スイッチ装置１０００の構成において、ウォーラストンプリズム５０に対して光入出力ポート１０側、好ましくはさらに回折格子４０に対して光入出力ポート１０側に配置され、入力された光を互いに直交する２つの直線偏波の光に分離し、該分離された光は、それぞれの伝搬方向が、入力された光の伝搬方向に平行になるように出力される偏波分離素子であるルチル素子２１０を備えている。
　光スイッチ装置３０００では、ルチル素子２１０は、信号光Ｌ１を２つの信号光Ｌ１１、Ｌ１２に分離し、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、それぞれの伝搬方向が、信号光Ｌ１の伝搬方向に平行になるように出力する。これにより、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、回折格子４０に垂直に入射される。その後、ウォーラストンプリズム５０は、信号光Ｌ１１、Ｌ１２を、その入射方向に対して互いに逆向きの角度を成すように光路を屈曲させて出力する。この場合、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の角度的な分離の起点は、破線ＤＬで示したように回折格子４０の位置（すなわち、集光レンズ６０の凡その焦点位置）までずれるため、集光レンズ６０を通過した信号光Ｌ１１、Ｌ１２の進行方向は光軸６０ａと平行になる。その結果、信号光Ｌ１１、Ｌ１２は、光スイッチ素子８０に垂直に入射されることとなるので、光スイッチ素子８０による回折効率（反射率）の差やＰＤＬを抑制することができる。なお、このような偏波分離素子はルチル素子に限定されず、たとえば方解石や、ウォーラストンプリズムを複数組み合わせて構成したものでもよい。
　なお、本実施の形態３では、図７に示すように信号光Ｌ１１、Ｌ１２の角度的な分離の起点を、破線ＤＬで示したように回折格子４０の位置にずれるように、ルチル素子２１０のｚ軸方向での厚さを調整し、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の分離距離を設定している。しかし、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の角度的な分離の起点を回折格子４０の位置までずらさなくても、図６に示す起点の位置から回折格子４０側に近づければ、信号光Ｌ１１、Ｌ１２の広がり角度φを小さくできるので好ましい。
　ところで、ウォーラストンプリズムは、その光軸を光の入射角に対して垂直に配置して使用するが、ウォーラストンプリズム内では、常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との間に乖離がある。その結果、常光と異常光に速度差が発生することになり、異常光と常光との間で光路差が生じる。この光路差は、ウォーラストンプリズムにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）の原因となる。
　ここで、現在の光通信ネットワークにおいては、波長選択光スイッチ装置のＰＭＤを０．５ｐｓ程度まで低減する必要がある。本実施の形態に係る波長選択光スイッチ装置のウォーラストンプリズムとして方解石からなるものを用いる場合、方解石の屈折率は異常光に対して１．４８、常光に対して１．６６である。仮に、ウォーラストンプリズムの厚さが５ｍｍであるとすると、常光と異常光との光路差は、約０．８５ｍｍとなり、常光と異常光との群速度遅延（ＤＧＤ）であるＰＭＤは数ｐｓにまで達することとなる。
　そこで、実施の形態３に係る光スイッチ装置３０００において、ウォーラストンプリズム５０で生じるＰＭＤを補償するために、ルチル素子２１０の特性を利用することが好ましい。ルチルの屈折率は、異常光に対して２．６９、常光に対して２．４４であり、常光に対する屈折率の方が異常光に対する屈折率よりも低い。すなわち、ルチル素子２１０は、常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係が方解石とは逆であり、方解石からなるウォーラストンプリズム５０とは逆の複屈折性を有するものである。そこで、ウォーラストンプリズム５０で生じる常光と異常光との光路差を、ルチル素子２１０により補償することで、ＰＭＤを補償することができる。
　図８は、実施の形態３に係る光スイッチ装置３０００における構成を説明する図である。なお、信号光Ｌ１１が異常光、信号光Ｌ１２が常光である。ルチル素子２１０の光軸ＯＡは、例えば４７．８度の角度になるように設定する。ここで、ルチル素子２１０の光軸６０ａの方向での厚さを１２ｍｍとし、ウォーラストンプリズム５０の光軸６０ａの方向での厚さを１７．６ｍｍとすることで、ウォーラストンプリズム５０で生じるＰＭＤを、ルチル素子２１０により補償することができる。
　図９は、変形サバール板を用いた構成を説明する図である。すなわち、図９では、光スイッチ装置３０００の構成において、ルチル素子２１０を変形サバール板２２０に置き換えたものである。変形サバール板２２０は、２枚のルチル素子の間に１／２波長板を挟んだ構造を有する偏波分離素子である。図９のように変形サバール板２２０を用いれば、変形サバール板２２０を適切に設計することで、同じ厚さでも常光と異常光との光路差をより大きくすることができる。その結果、より薄い変形サバール板２２０によって、ウォーラストンプリズム５０で生じるＰＭＤを補償することができる。
　図１０は、ルチル素子の光軸を変更した構成を説明する図である。図１０では、ルチル素子２１０の光軸ＯＡがルチル素子２１０に対する信号光Ｌ１の入射方向と平行になるように、ルチル素子２１０を配置する。この場合、信号光Ｌ１に含まれる異常光である信号光Ｌ１１と常光である信号光Ｌ１２は、空間的に分離せずに信号光Ｌ１の入射方向に沿って(光軸６０ａに沿って)伝搬するが、両者には屈折率差により光路差が生じる。図１０の構成によっても、ウォーラストンプリズム５０で生じるＰＭＤを、ルチル素子２１０により補償することができる。
　なお、図１０の構成では、ルチル素子２１０は空間的な偏波分離を行わない。したがって、たとえば図１０の場合と同様に光軸ＯＡを設定したルチル素子２１０を実施の形態１、２に係る光スイッチ装置に追加することによって、各光スイッチ装置においてウォーラストンプリズム５０で生じるＰＭＤを、ルチル素子２１０により補償することができる。
　また、図８～図１０を用いて説明した構成では、ウォーラストンプリズム５０が方解石からなり、そのＰＭＤを補償するためにルチル素子を利用している。しかし、ウォーラストンプリズム５０のＰＭＤを補償する素子はルチル素子に限られず、ウォーラストンプリズム５０を構成する複屈折材料における常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係とは逆の大小関係を有する複屈折材料で構成される素子であればよい。
　また、上記実施の形態では、偏波操作素子としてウォーラストンプリズム５０を備えているが、偏波操作素子としては、入力された光に含まれる互いに直交する偏波状態を有する２つの光を互いに角度を成す方向に出力する素子であれば特に限定されず、たとえばローションプリズムなどを用いてもよい。また、光操作素子は、ＬＣＯＳに限らない。偏波依存特性を有する光操作素子を備える光スイッチ装置であれば、本発明を適用できる。
　また、上記実施の形態では回折格子を透過型としたが、本発明はこれに限らず、反射型の回折格子を用いてもよい。また、回折格子の代わりにたとえば分散プリズムなどの他の光分散素子を用いてもよい。なお、透過型の回折格子や分散プリズムを用いると、光入出力ポート１０から回折格子（または分散プリズム）までの光路とウォーラストンプリズム５０とが空間的に干渉しにくくなるので好ましい。
　また、上記実施の形態では、光スイッチ装置１０００は１×３光スイッチであるが、本発明では光が入出力するポートの数は特に限定されず、Ｎ×Ｍ光スイッチ（Ｎ、Ｍは任意の整数）であればよい。また、たとえば光スイッチ装置１０００の構成において、光ファイバポート１２、１３、１４のいずれかから信号光を入力させて、Ｃｏｍポートである光ファイバポート１１から出力させるように光スイッチ装置１０００を動作させてもよい。これによって、光スイッチ装置１０００を３×１光スイッチとして使用することができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係る波長選択光スイッチ装置は、例えば光通信システムに適用して好適なものである。
　１０、１１０　光入出力ポート
　１１、１２、１３、１４、１１１Ａ、１１２Ａ、１１１Ｂ、１１２Ｂ　光ファイバポート
　２０、１２０　コリメータレンズアレイ
　３０　アナモルフィック光学系
　３１　シリンドリカルレンズ
　３２　アナモルフィックプリズム
　４０　回折格子
　５０　ウォーラストンプリズム
　６０　集光レンズ
　６０ａ、ＡＸ、ＯＡ　光軸
　７０、１７０ａ、１７０ｂ　１／２波長板
　８０、１８０　光スイッチ素子
　８０ａ、８０ｂ、１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ　領域
　９０、１９０　制御部
　１１０Ａ、１１０Ｂ　ポート群
　２１０　ルチル素子
　２２０　変形サバール板
　１０００、２０００、３０００　光スイッチ装置
　２０００Ａ、２０００Ｂ　単位光スイッチ装置
　Ｂ１、Ｂ２　ビーム
　Ｄ１、Ｄ２　方向
　ＤＬ　破線
　Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ１１Ａ、Ｌ１２、Ｌ１２Ａ、Ｌ１Ａ、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ、Ｌ２、Ｌ２１、Ｌ２１Ａ、Ｌ２２、Ｌ２２Ａ、Ｌ２Ａ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ　信号光

Claims (17)

  1. 　外部から光が入力される、または外部に光を出力する複数のポートが光スイッチ方向に配列された光入出力ポートと、
    　前記光入出力ポートのいずれかのポートから入力した光を前記光入出力ポートのいずれかのポートに向けて出力する、偏波依存特性を有する光操作素子と、
    　前記光入出力ポートと前記光操作素子との間に配置され、前記光入出力ポートと前記光操作素子とを光学的に結合させる集光レンズ系と、
    　前記光入出力ポートと前記集光レンズ系との間に配置され、入力された光を光分散方向で分光する光分散素子と、
    　前記集光レンズ系と前記光分散素子との間に配置され、入力された光に含まれる互いに直交する偏波状態を有する２つの光を、前記光スイッチ方向と平行な面において互いに角度を成す方向に出力できる偏波操作素子と、
    　前記偏波操作素子と前記光操作素子との間に配置され、前記偏波操作素子から出力された互いに直交する偏波状態を有する２つの光の偏波方向を同一にする偏波回転素子と、
    　を備えることを特徴とする波長選択光スイッチ装置。
  2. 　前記光操作素子は空間光変調器であることを特徴とする請求項１に記載の波長選択光スイッチ装置。
  3. 　前記光分散素子は透過型回折格子であることを特徴とする請求項１または２に記載の波長選択光スイッチ装置。
  4. 　前記偏波操作素子はウォーラストンプリズムであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  5. 　前記光スイッチ方向に屈折力を有するレンズとして、前記集光レンズ系のみを備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  6. 　前記集光レンズ系は、前記２つの光が、前記空間光変調器において略焦点を結ぶように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の波長選択光スイッチ装置。
  7. 　前記集光レンズ系は非球面レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  8. 　前記集光レンズ系は対向配置された２つの平凸レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  9. 　前記光操作素子を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記２つの光がそれぞれ入力される前記光操作素子の各領域を、前記各光を異なる角度で反射するように制御することを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  10. 　前記制御部は、前記２つの光の一方を減衰させるように前記光操作素子を制御することを特徴とする請求項９に記載の波長選択光スイッチ装置。
  11. 　前記制御部は、前記光操作素子の各領域を、前記光スイッチ方向においてそれぞれ異なる形状を有するフレネルレンズ状の特性を有するように制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の波長選択光スイッチ装置。
  12. 　前記光入出力ポートを構成する各ポートに対応して設けられたコリメータレンズを備え、前記光入出力ポートから入力した光の前記コリメータレンズ直後のビームウェストにおけるスポットサイズが６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  13. 　前記光入出力ポートにおけるポートの配列ピッチが２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  14. 　前記２つの光が、前記光操作素子の表面に垂直に入射するように構成されていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  15. 　前記偏波操作素子に対して前記光入出力ポート側に配置され、入力された光を互いに直交する２つの直線偏波の光に分離し、該分離された光は、それぞれの伝搬方向が、前記入力された光の伝搬方向に平行になるように出力される偏波分離素子を備えることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
  16. 　前記偏波分離素子は、常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係が、前記偏波操作素子における常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との大小関係とは逆である複屈折材料で構成されることを特徴とする請求項１５に記載の波長選択光スイッチ装置。
  17. 　前記光入出力ポートは、複数のポート群を含み、前記ポート群は、同一のポート群内に含まれるポートは光の入出力方向が互いに平行であって、異なるポート群内にそれぞれ含まれるポートは光の入出力方向が互いに異なるように構成され、
    　当該波長選択光スイッチ装置は、前記各ポート群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする請求項１～１６のいずれか一つに記載の波長選択光スイッチ装置。
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