WO2023136359A1 - 波長選択スイッチ - Google Patents

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之人 齊藤
雄二郎 矢内
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells

Definitions

  • the present invention relates to wavelength selective switches.
  • optical communication has realized high-speed communication without slowing down the communication speed by sending light to the communication destination without converting the optical signal into an electrical signal.
  • WDM Widelength Division Multiplexing
  • WDM Widelength Division Multiplexing
  • Fig. 1 shows the structure of a conventional wavelength selective switch.
  • LCOS Liquid Crystal on Silicon
  • a deflection element for controlling the deflection of incident light.
  • the light input from the input port 10 passes through a polarization adjuster 11 such as polarization diversity, and is adjusted to a polarized wave that can control the phase of the LCOS 15 .
  • the LCOS 15 can control the voltage of the slow axis developed by the birefringence of the liquid crystal, so that the phase of light having a polarized wave that coincides with the slow axis can be changed. Therefore, the polarization adjuster 11 is used to adjust the polarization of the incident light so that it matches the slow axis of the liquid crystal.
  • Incident light that has been adjusted to an appropriate polarization is converted into parallel light through lens 12 and applied to dispersive element 13 .
  • the light is demultiplexed by the dispersion element 13 and spreads in the wavelength dispersion direction.
  • the spread light passes through the lens 14 and becomes split light parallel to the optical axis, and enters the LCOS 15 .
  • the LCOS 15 provides, on a pixel-by-pixel basis, a phase difference that produces a desired deflection angle in the phase of incident light. As a result, the incident light is reflected at the desired deflection angle and output to the output port 16 along the dashed path in FIG.
  • By adjusting the deflection angle of the LCOS 15 light of each wavelength can be switched to a desired output port among the plurality of output ports 16 .
  • Patent Document 1 discloses that an element used for deflection control and an element used for intensity control are separated, and a reflective liquid crystal phase modulator is used for deflection control.
  • a wavelength selective switch has been proposed that uses a transmissive liquid crystal element for control to prevent crosstalk (S/N to unconnected ports) from deteriorating during switching.
  • an object of the present invention is to improve crosstalk and provide a compact wavelength selective switch.
  • one or more input ports, one or more output ports, a polarization adjuster for adjusting the polarization state of light incident from the input port, and the wavelength incident from the input port It has a dispersive element for demultiplexing the multiplexed light and a deflection element for controlling the deflection of the demultiplexed light, and the dispersive element has an optical axis derived from a liquid crystal compound and the direction of the optic axis is along at least one in-plane direction.
  • a wavelength selective switch characterized in that it is a liquid crystal diffraction element having a liquid crystal alignment pattern.
  • the refractive index difference ⁇ n of the liquid crystal compound used in the transmissive liquid crystal diffraction element, the film thickness d of the transmissive liquid crystal diffraction element, and the wavelength ⁇ of the incident light satisfy the following formula (1), [ 3]. ⁇ /2 ⁇ /10 ⁇ n ⁇ d ⁇ /2+ ⁇ /10 (1)
  • It has a first bonding layer provided between the liquid crystal diffraction element and the ⁇ /4 plate, and a second bonding layer provided between the ⁇ /4 plate and the light refracting member.
  • the difference between the refractive index of the first bonding layer and the refractive index of the liquid crystal diffraction element is 0 to 0.1
  • the refractive index of the first bonding layer and the refractive index of the ⁇ /4 plate is 0 to 0.1
  • the difference between the refractive index of the second bonding layer and the refractive index of the ⁇ / 4 plate is 0 to 0.1
  • the refractive index of the second bonding layer and the refractive index of the photorefractive member is 0 to 0.1.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a conventional wavelength selective switch.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the wavelength selective switch 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal diffraction element.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of a wavelength selective switch 2 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal diffraction element.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a reflective liquid crystal diffraction element provided with a light refraction member.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of another example of a reflective liquid crystal diffraction element.
  • ⁇ is a numerical value ⁇ ⁇ to a numerical value ⁇ ⁇
  • the range of ⁇ is a range including the numerical values ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ , and represented by mathematical symbols, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • Angles such as “specified numerical angle,” “parallel,” “perpendicular,” and “perpendicular,” unless otherwise specified, include the generally accepted error ranges in the relevant technical fields.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the wavelength selective switch 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the wavelength selective switch 1 has one or more input ports 20, one or more output ports 26, a polarization adjuster 21 that adjusts the polarization state of light incident from the input port, and parallelizes the polarization-adjusted light.
  • a lens 22 that converts into light, a transmissive liquid crystal diffraction element 23 that demultiplexes the wavelength-multiplexed light (incident light Li) incident from the input port, and the demultiplexed light spread in the wavelength dispersion direction into parallel light. It has a lens 24 for conversion and a deflection element 25 for controlling the deflection of demultiplexed light.
  • [Input port] Light containing a plurality of wavelength components (for example, signal light in wavelength multiplexing optical communication) is input to the input port 20 from outside the wavelength selective switch 1 .
  • the number of input ports 20 may be increased or decreased as desired.
  • the polarization adjuster 21 adjusts the polarization state of incident light to a polarization direction that is convenient for splitting or deflecting light when a dispersive element or a polarizing element (to be described later) has polarization dependence. It is an object. Polarization diversity is well known as a technique for this purpose. The present invention also uses polarization diversity for adjusting polarization.
  • the dispersion element used in the present invention is preferably a liquid crystal diffraction element having a liquid crystal orientation pattern in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. . Since the liquid crystal diffraction element generates almost no high-order light when diffracted, it can suppress the occurrence of crosstalk due to high-order light compared to surface relief type or volume hologram type diffraction gratings that have been used as conventional dispersion elements. In this embodiment, a transmissive liquid crystal diffraction element will be described.
  • the liquid crystal compound LC forming the transmissive liquid crystal diffraction element 23 has a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optical axis 30A changes while continuously rotating along the X direction in the in-plane direction.
  • the optic axis 30A of the liquid crystal compound LC has a liquid crystal orientation pattern that changes while continuously rotating clockwise along the outline arrow. That the direction of the optical axis 30A of the liquid crystal compound LC changes while continuously rotating in the direction of the white arrow (predetermined one direction) specifically means that the liquid crystal compound LC is arranged along the direction of the white arrow.
  • the angle formed between the optical axis 30A of the liquid crystal compound LC and the direction of the white arrow differs depending on the position of the direction of the white arrow. This means that the angle formed with the direction of .theta. changes sequentially from .theta.
  • the direction of the optical axis 30A is oriented in the Y direction orthogonal to the X direction, that is, in the Y direction orthogonal to the one direction in which the optical axis 30A rotates continuously. equal.
  • the angle between the optic axis 30A of the liquid crystal compound LC and the X direction is equal in the Y direction.
  • the optical axis 30A of the liquid crystal compound LC changes in the X direction in which the optical axis 30A continuously rotates and changes in the plane.
  • the length (distance) by which the axis 30A rotates 180 degrees is defined as the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern. That is, let the length of one period ⁇ be the distance between the centers in the X direction of two liquid crystal compounds LC having the same angle with respect to the X direction. Specifically, as shown in FIG.
  • the length of one period ⁇ be the center-to-center distance in the X direction between two liquid crystal compounds LC whose X direction and the direction of the optical axis 30A match.
  • the liquid crystal orientation pattern of the transmissive liquid crystal diffraction element 23 repeats the length ⁇ of one period in one direction in which the direction of the optical axis 30A, that is, the X direction, rotates continuously.
  • the transmission type liquid crystal diffraction element 23 can adjust the diffraction angle by changing the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern. If the length ⁇ of one period is reduced, the diffraction angle is increased, so that the distance between the transmissive liquid crystal diffraction element 23 and the lens 24 can be reduced, and the size of the device can be reduced.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element 23 can be produced, for example, by the method described in International Publication No. 20/022513.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element 23 may contain a chiral agent and have a structure in which liquid crystal molecules are rotated in the Z direction in FIG. By rotating the liquid crystal molecules in the Z direction, effects of changing the diffraction angle and widening the wavelength range of diffracted light can be expected.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element 23 may be laminated with liquid crystal diffraction elements with different rotation directions in the X direction and the Z direction. Further, a retardation layer other than the liquid crystal diffraction element may be arranged on the surface or between the layers. As a result, the effect of increasing the diffraction efficiency and widening the diffraction angle can be expected.
  • ⁇ /4 plates 27 and 28 are arranged on the entrance surface and the exit surface of the transmissive liquid crystal diffraction element 23, respectively. Since the transmissive liquid crystal diffraction element 23 efficiently diffracts the circularly polarized light, the linearly polarized light emitted from the polarization adjuster 21 is converted into circularly polarized light by the ⁇ /4 plates 27 and 28 (see FIG. 2). Efficiency can be increased.
  • the axial angle of the circularly polarizing plate may be appropriately adjusted according to the direction of circularly polarized light diffracted by the transmissive liquid crystal diffraction element 23 .
  • the light emitted from the transmissive liquid crystal diffraction element 23 is circularly polarized light, and when an LCOS is used as the deflection element 25, it is necessary to enter linearly polarized light in a direction that matches the liquid crystal slow axis of the LCOS.
  • the ⁇ /4 plate 28 By disposing the ⁇ /4 plate 28 on the output surface side of the diffraction element 23, the emitted circularly polarized light can be converted into linearly polarized light, and the light can be deflected by the LCOS.
  • the polarization state at the time of emission is changed to the polarization state at the time of incidence.
  • the wavelength ⁇ of the ⁇ /4 plates 27 and 28 is the wavelength of the incident light Li (see FIG. 2).
  • the wavelength ⁇ of the incident light is the central wavelength of the incident light.
  • the wavelength ⁇ of the incident light is the center wavelength of the incident light.
  • the refractive index difference ⁇ n of the liquid crystal compound used in the transmissive liquid crystal diffraction element 23, the film thickness d of the transmissive liquid crystal diffraction element 23, and the wavelength ⁇ of the incident light are It is preferable to satisfy the following formula (1). ⁇ /2 ⁇ /10 ⁇ n ⁇ d ⁇ /2+ ⁇ /10 (1)
  • the refractive index difference ⁇ n of the liquid crystal compound, the film thickness d of the transmissive liquid crystal diffraction element 23, and the wavelength ⁇ of the incident light are more preferably ⁇ /2 ⁇ /11 ⁇ n ⁇ d ⁇ /2+ ⁇ /11. ⁇ /2 ⁇ /12 ⁇ n ⁇ d ⁇ /2+ ⁇ /12 is more preferred.
  • the wavelength ⁇ of incident light is the center wavelength of the incident light.
  • a known polarizing element used for a wavelength selective switch may be used as the polarizing element used in the present invention.
  • Examples include MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirrors and LCOS.
  • the deflection element is, for example, a deflection control phase modulator that changes the phase of incident light by an applied voltage to control the deflection of the incident light.
  • the number of output ports 26 may be increased or decreased as desired.
  • the input port 20 and the output port 26 are preferably configured by an optical waveguide member such as an optical fiber.
  • crosstalk can be improved and a miniaturized wavelength selective switch can be constructed.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of a wavelength selective switch 2 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the wavelength selective switch 2 has one or more input ports 40, one or more output ports 46, a polarization adjuster 41 that adjusts the polarization state of light incident from the input port, and parallelizes the polarization-adjusted light.
  • a lens 42 that converts into light
  • a reflective liquid crystal diffraction element 43 that demultiplexes the wavelength-multiplexed light (incident light Li) incident from the input port, and the demultiplexed light spread in the wavelength dispersion direction into parallel light.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element 23 in FIG. 2 is replaced with a reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • the input port 40 and the output port 46 have the same configuration as the input port 20 and the output port 26 described above, and are preferably configured by an optical waveguide member such as an optical fiber, for example.
  • a reflective liquid crystal diffraction element 43 is used as a dispersion element.
  • the liquid crystal compounds LC forming the cholesteric liquid crystal layer 50 are two-dimensionally arranged in the X direction and the Z direction. Similar to the transmissive liquid crystal diffraction element, the reflective liquid crystal diffraction element hardly generates high-order light when reflected, so that the occurrence of crosstalk due to high-order light can be suppressed.
  • the cholesteric liquid crystal layer 50 has a liquid crystal orientation pattern in which the optic axis changes while continuously rotating along the X direction (predetermined one direction) in the plane.
  • a cholesteric liquid crystal layer in which a cholesteric liquid crystal phase is fixed normally mirror-reflects incident light (circularly polarized light).
  • the cholesteric liquid crystal layer 50 having the liquid crystal alignment pattern as described above reflects incident light in a direction angled in the X direction with respect to specular reflection.
  • the cholesteric liquid crystal layer 50 reflects the light incident from the normal direction not in the normal direction but at an angle with respect to the normal direction.
  • the light incident from the normal direction is the light incident from the front, that is, the light incident perpendicularly to the main surface.
  • the principal surface is the maximum surface of the sheet-like material.
  • the angle of reflection of light by the cholesteric liquid crystal layer 50 in which the optic axis of the liquid crystal compound LC rotates continuously in one direction (X direction) varies depending on the wavelength of the reflected light. Specifically, the longer the wavelength of the light, the larger the angle of the reflected light with respect to the incident light. Due to this action, the reflective liquid crystal diffraction element 43 functions as a dispersive element for separating the wavelengths of the wavelength-multiplexed incident light Li (see FIG. 4).
  • the angle of reflection of light by the cholesteric liquid crystal layer 50 can be adjusted by changing the length ⁇ of one period of the liquid crystal orientation pattern in the same manner as in the transmissive liquid crystal diffraction element described above. Specifically, if the length ⁇ of one cycle is reduced, the angle of reflection is increased, so the distance between the reflective liquid crystal diffraction element 43 and the lens 44 can be reduced, and the size of the device can be reduced.
  • a ⁇ /4 plate 27 (see FIG. 4) on the incident surface of the reflective liquid crystal diffraction element 43 . Since the reflective liquid crystal diffraction element 43 efficiently diffracts circularly polarized light, the diffraction efficiency can be increased by converting the linearly polarized light emitted from the polarization adjuster 41 into circularly polarized light by the ⁇ /4 plate. The axial angle of the circularly polarizing plate may be appropriately adjusted according to the direction of the circularly polarized light reflected by the reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • the wavelength selection switch has a configuration that could not be designed with a dispersive element that only performs specular reflection like the conventional reflective diffraction grating. may be configured.
  • crosstalk can be improved and a miniaturized wavelength selective switch can be constructed.
  • a light refraction member 60 such as a prism element and a lens element may be attached to the reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • the incident light Li can be made obliquely incident on the reflective liquid crystal diffraction element 43, so that the wavelengths of the wavelength-multiplexed incident light Li (see FIG. 4) can be divided more widely.
  • the device may be made smaller.
  • the emitted light 70 is emitted from the photorefractive member 60, it is emitted at different refraction angles for each wavelength, so that the wavelengths can be separated more greatly than when the reflective liquid crystal diffraction element 43 is used alone.
  • a ⁇ /4 plate 62 is provided between the reflective liquid crystal diffraction element 43 and the light refraction member 60 .
  • a first bonding layer 61 is provided between the reflective liquid crystal diffraction element 43 and the ⁇ /4 plate 62 .
  • a second bonding layer 63 is provided between the ⁇ /4 plate 62 and the photorefractive member 60 .
  • the light refraction member 60 is, for example, a prism, and has two surfaces 60a and 60b that intersect at a predetermined angle and an inclined surface 60c that connects the two surfaces 60a and 60b. One of the two surfaces 60 a and 60 b faces the surface 43 a of the reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • the slope 60 c is inclined with respect to the surface 43 a of the reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • Incident light Li enters the surface 60 b of the light refraction member 60 and is reflected by the reflective liquid crystal diffraction element 43 .
  • the emitted light 70 is separated into a plurality of wavelengths and emitted. Since the emitted light 70 divided into a plurality of parts is refracted when emitted from the surface 60b, it spreads further and is wavelength-separated.
  • the incident direction of light to the prism or liquid crystal diffraction element can be determined as appropriate. is ⁇ [degrees], the incident angle ⁇ is preferably ⁇ 25 degrees ⁇ 25 degrees, more preferably ⁇ 20 degrees ⁇ 20 degrees, and still more preferably ⁇ 15 degrees ⁇ 15 degrees.
  • the incident angle ⁇ with respect to the normal direction of the surface of the reflective liquid crystal diffraction element is preferably 40° ⁇ 80°, from the viewpoint of achieving both large wavelength separation and high efficiency. degree ⁇ 75 degrees is more preferred, and 50 degrees ⁇ 70 degrees is even more preferred.
  • the refractive index n of the photorefractive member is preferably n 1 ⁇ 0.1 ⁇ n ⁇ n 1 +0.1, where n 1 is the refractive index of the liquid crystal diffraction element (the average refractive index if there is anisotropy), n 1 ⁇ 0.075 ⁇ n ⁇ n 1 +0.75 is more preferred, and n 1 ⁇ 0.05 ⁇ n ⁇ n 1 +0.05 is even more preferred.
  • an antireflection layer may be provided on the light incident surface and the reflective surface of the light refracting member.
  • the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern, and the spiral pitch and film thickness of the cholesteric liquid crystal phase, etc. may be adjusted as appropriate. .
  • the film thickness d of the reflective liquid crystal diffraction element, the average refractive index nLC of the liquid crystal compound, and the wavelength ⁇ of the incident light satisfy the following formula (2) from the viewpoint of high diffraction efficiency. d ⁇ (6 ⁇ )/nLC (2)
  • the film thickness d of the reflective liquid crystal diffraction element, the average refractive index nLC of the liquid crystal compound, and the wavelength ⁇ of the incident light are more preferably d ⁇ (7 ⁇ )/nLC, and d ⁇ (8 ⁇ )/nLC is more preferred.
  • the reflective liquid crystal diffraction element 43 may have a configuration in which a right-handed cholesteric liquid crystal layer 52 and a left-handed cholesteric liquid crystal layer 53 are laminated. As a result, the light can be efficiently diffracted regardless of the incident polarization state.
  • the ⁇ /4 plate 62 between the light refraction member 60 and the reflective liquid crystal diffraction element 43 as described above.
  • the phase difference and the slow axis of the ⁇ /4 plate 62 the light can be diffracted more efficiently. Since these depend on the incident angle and the polarization angle of light, they may be appropriately adjusted accordingly, but the following ranges are preferable.
  • phase difference of the ⁇ /4 plate at the wavelength ⁇ [nm] of the incident light is Re ( ⁇ ) [nm]
  • ⁇ /4 ⁇ /10 ⁇ Re( ⁇ ) ⁇ /4+ ⁇ /10 is preferred
  • ⁇ /4 ⁇ /11 ⁇ Re( ⁇ ) ⁇ /4+ ⁇ /11 is more preferable
  • ⁇ /4 ⁇ /12 ⁇ Re( ⁇ ) ⁇ /4+ ⁇ /12 is more preferable.
  • angle between the slow axis of the ⁇ / 4 plate and the incident linearly polarized light is ⁇ [degree]
  • 15 degrees ⁇ ⁇ ⁇ 75 degrees is preferable
  • 20 degrees ⁇ ⁇ ⁇ 70 degrees is more preferable
  • 25 degrees ⁇ ⁇ ⁇ 65 degrees is more preferred.
  • an antireflection layer may be provided on the light incident surface and the reflective surface of the light refraction member in order to increase the light utilization efficiency.
  • a bonding layer may be provided between the photorefractive member, the ⁇ /4 plate, and the reflective liquid crystal diffraction element.
  • the structure which has the 2nd bonding layer 63 provided may be sufficient.
  • various bonding layers such as pressure sensitive adhesives and UV (Ultra Violet) adhesives are used.
  • the difference between the refractive index of the bonding layer and the refractive index of the upper and lower members bonded to the bonding layer is preferably 0 to 0.1, more preferably 0 to 0.075, and 0 to 0. 0.05 is particularly preferred.
  • the difference between the refractive index of the first bonding layer 61 and the refractive index of the liquid crystal diffraction element (reflective liquid crystal diffraction element 43) is 0 to 0.1
  • the refractive index of the first bonding layer 61 is and the refractive index difference with the ⁇ /4 plate 62 is preferably 0 to 0.1, more preferably 0 to 0.075 for any of the above refractive index differences, and 0 to 0.05 Especially preferred.
  • the difference between the refractive index of the second bonding layer 63 and the refractive index of the ⁇ /4 plate 62 is 0 to 0.1
  • the refractive index of the second bonding layer 63 and the refractive index of the light refractive member 60 is preferably 0 to 0.1, more preferably 0 to 0.075, particularly preferably 0 to 0.05.
  • the difference in refractive index between the reflective liquid crystal diffraction element 43, the first bonding layer 61, the ⁇ /4 plate 62, the second bonding layer 63 and the photorefractive member 60 should be 0 to 0.1. is preferred, 0 to 0.075 is more preferred, and 0 to 0.05 is particularly preferred.

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Abstract

クロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチの提供をする。波長選択スイッチは、１つ以上の入力ポートと、１つ以上の出力ポートと、入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器と、入力ポートから入射した波長多重された光を分波する分散素子と、分波された光の偏向を制御する偏向素子とを有する。分散素子が液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶回折素子である。

Description

波長選択スイッチ
　本発明は、波長選択スイッチに関する。
　近年、光通信では、光信号を電気信号に変換することなく、光のままで通信先に送ることにより、通信速度を落とさない高速通信を実現している。また、１つの波長に１つの光信号を対応させた波長多重信号を用いた通信を可能にするＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、一本の光ファイバを使って大容量の光伝送が行えるようになっている。このような光通信技術の発展に伴い、光信号のままで経路を切り替える光スイッチの役割が重要性を増している。
　光通信ネットワークの大規模化に伴い、光信号の波長数も増え、数十もの波長から任意の波長を選択し、複数の出力ファイバのいずれかから出力する波長選択スイッチの小型化や高機能化が求められている。
　図１に、従来の波長選択スイッチの構造を示す。この波長選択スイッチでは入射した光の偏向を制御する偏向素子としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）が用いられている。
　入力ポート１０から入力された光は、偏波ダイバーシチなどの偏波調整器１１を通って、ＬＣＯＳ１５の位相を制御できる偏波に状態を合わせる。ＬＣＯＳ１５は液晶の複屈折性により発現した遅相軸を電圧制御可能なことにより、遅相軸と一致した偏波を有する光の位相を変化させることができる。よって液晶の遅相軸に一致するように入射光の偏波を、偏波調整器１１を使って調整する。
　適当な偏波に調整された入射光はレンズ１２を介して平行光に変換され分散素子１３に当てられる。分散素子１３により光は分波されて波長分散方向に広がる。
　広がった光は、レンズ１４を通って光軸と平行な分波光となり、ＬＣＯＳ１５に入射される。ＬＣＯＳ１５は、入射光の位相に所望の偏向角が生じるような位相差を画素単位で与える。この結果、入射光は所望の偏向角で反射されて、図１の破線の経路をたどって出力ポート１６に出力される。ＬＣＯＳ１５の偏向角を調整すれば、各波長の光を複数の出力ポート１６の内、所望の出力ポートにスイッチすることができる。
　このＬＣＯＳ１５を使用した波長選択スイッチの高機能化の例として、特許文献１には、偏向制御に用いる素子と強度制御に用いる素子を個別にし、偏向制御に反射型液晶位相変調器を用い、強度制御に透過型の液晶素子を用いることで、スイッチング中のクロストーク（接続していないポートへのＳ／Ｎ）の劣化を生じさせない波長選択スイッチが提案されている。
特開２０１７－５４００４号公報
　しかしながら、強度制御用の液晶素子を新たに設けることは装置の大型化やコストアップにつながるため好ましくない。また、従来の波長選択スイッチで分散素子として用いられる回折格子は回折角が小さく、意図しない高次光によりクロストークが増大し、装置の小型化、高性能化に好ましくないことがわかった。そこで本発明ではクロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチを提供することを課題とする。
　本発明者らが鋭意検討の結果、１つ以上の入力ポートと、１つ以上の出力ポートと、入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器と、入力ポートから入射した波長多重された光を分波する分散素子と、分波された光の偏向を制御する偏向素子とを有し、分散素子が液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶回折素子であることを特徴とする波長選択スイッチとすることで、クロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチを提供することができることを見出した。
　すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
　［１］１つ以上の入力ポートと、１つ以上の出力ポートと、入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器と、入力ポートから入射した波長多重された光を分波する分散素子と、分波された光の偏向を制御する偏向素子とを有し、分散素子が液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶回折素子であることを特徴とする波長選択スイッチ。
　［２］偏向素子が印加された電圧により入射した光の位相を変化させ、入射した光の偏向を制御する偏向制御位相変調器である、［１］に記載の波長選択スイッチ。
　［３］液晶回折素子が透過型である、［１］又は［２］に記載の波長選択スイッチ。
　［４］透過型の液晶回折素子に使用される液晶化合物の屈折率差Δｎと、透過型の液晶回折素子の膜厚ｄと、入射光の波長λとが下記式（１）を満たす、［３］に記載の波長選択スイッチ。
　λ／２－λ／１０≦Δｎ×ｄ≦λ／２＋λ／１０・・・（１）
　［５］液晶回折素子が反射型である、［１］又は［２］に記載の波長選択スイッチ。
　［６］反射型の液晶回折素子の膜厚ｄが、液晶化合物の平均屈折率ｎＬＣと入射光の波長λとが下記式（２）を満たす、［５］に記載の波長選択スイッチ。
　ｄ≧（６×λ）／ｎＬＣ・・・（２）
　［７］液晶回折素子に光屈折部材が貼合されている、［１］～［６］のいずれか１つに記載の波長選択スイッチ。
　［８］液晶回折素子と光屈折部材との間にλ／４板が設けられている、［７］に記載の波長選択スイッチ。
　［９］液晶回折素子とλ／４板との間に設けられた第１の貼合層と、λ／４板と光屈折部材との間に設けられた第２の貼合層とを有し、第１の貼合層の屈折率と、液晶回折素子の屈折率との差が０～０．１であり、第１の貼合層の屈折率と、λ／４板の屈折率との差が０～０．１であり、第２の貼合層の屈折率と、λ／４板の屈折率との差が０～０．１であり、第２の貼合層の屈折率と、光屈折部材の屈折率との差が０～０．１である、［８］に記載の波長選択スイッチ。
　本発明によれば、クロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチを提供することができる。
図１は、従来の波長選択スイッチの構成を示す概念図である。 図２は、本発明の実施形態１による波長選択スイッチ１の構成を示す概念図である。 図３は、液晶回折素子の平面図である。 図４は、本発明の実施形態２による波長選択スイッチ２の構成を示す概念図である。 図５は、反射型液晶回折素子の断面図である。 図６は、光屈折部材が設けられた反射型液晶回折素子を示す模式的断面図である。 図７は、反射型液晶回折素子の他の例の断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態の例示に限定されるものではない。
　なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
　また、以下において数値範囲を示す「～」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値εα～数値εβとは、εの範囲は数値εαと数値εβを含む範囲であり、数学記号で示せばεα≦ε≦εβである。
　「具体的な数値で表された角度」、「平行」、「垂直」及び「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
＜実施形態１＞
　図２は、本発明の実施形態１による波長選択スイッチ１の構成を示す概念図である。波長選択スイッチ１は１つ以上の入力ポート２０と、１つ以上の出力ポート２６と、入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器２１と、偏波調整された光を平行光に変換するレンズ２２と、入力ポートから入射した波長多重された光（入射光Ｌｉ）を分波する透過型液晶回折素子２３と、分波されて波長分散方向に広がった光を平行光に変換するレンズ２４と、分波された光の偏向を制御する偏向素子２５とを備えている。
〔入力ポート〕
　入力ポート２０には複数の波長成分を含む光（例えば、波長多重光通信における信号光）が波長選択スイッチ１の外部から入力される。入力ポート２０の数は必要に応じて増減させてよい。
〔偏波調整器〕
　偏波調整器２１は、入射光の偏波状態を、後述する分散素子や偏向素子に偏光依存性がある場合に、光を分波する、あるいは偏向させるのに都合のよい偏光方向に合わせることを目的としている。このための技術として偏波ダイバーシチがよく知られている。本発明でも偏波の調整には偏波ダイバーシチを用いる。
〔液晶回折素子〕
　本発明に用いられる分散素子には液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶回折素子であることが好ましい。液晶回折素子は回折する際に高次光がほとんど発生しないため、従来分散素子として使用されていた表面レリーフ型や体積ホログラム型の回折格子に対して高次光によるクロストークの発生を抑えることができる。本実施形態では透過型液晶回折素子について説明する。
　図３に示すように透過型液晶回折素子２３を形成する液晶化合物ＬＣは、面内方向において、Ｘ方向に沿って、光学軸３０Ａの向きが、連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。図示例においては、液晶化合物ＬＣの光学軸３０Ａが、白抜き矢印に沿って、時計回り方向に連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
　液晶化合物ＬＣの光学軸３０Ａの向きが白抜き矢印の方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、白抜き矢印の方向に沿って配列されている液晶化合物ＬＣの光学軸３０Ａと、白抜き矢印の方向とが成す角度が、白抜き矢印の方向の位置によって異なっており、白抜き矢印の方向に沿って、光学軸３０Ａと白抜き矢印の方向とが成す角度がθからθ＋１８０度あるいはθ－１８０度まで、順次、変化していることを意味する。
　一方、透過型液晶回折素子２３を形成する液晶化合物ＬＣは、Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸３０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸３０Ａの向きが等しい。
　言い換えれば、透過型液晶回折素子２３を形成する液晶化合物ＬＣは、Ｙ方向では、液晶化合物ＬＣの光学軸３０ＡとＸ方向とが成す角度が等しい。
　本発明に用いられる透過型液晶回折素子２３においては、このような液晶化合物ＬＣの液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸３０Ａが連続的に回転して変化するＸ方向において、液晶化合物ＬＣの光学軸３０Ａが１８０度回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとする。
　すなわち、Ｘ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物ＬＣの、Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。具体的には、図３に示すように、Ｘ方向と光学軸３０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物ＬＣの、Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。
　透過型液晶回折素子２３の液晶配向パターンは、この１周期の長さΛを、Ｘ方向すなわち光学軸３０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
　透過型液晶回折素子２３は液晶配向パターンの１周期の長さΛを変化させることにより、回折角を調節することができる。１周期の長さΛを小さくすれば回折角が大きくなるため、透過型液晶回折素子２３とレンズ２４との間の距離を小さくでき、装置を小型することができる。
　透過型液晶回折素子２３は、例えば、国際公開第２０／０２２５１３号に記載の方法で作製することができる。
　透過型液晶回折素子２３はカイラル剤を含み、図２のＺ方向に液晶分子が回転した構造をもつものを使用してもよい。Ｚ方向に液晶分子を回転させることにより、回折角度を変化させたり、回折光の波長範囲を広げる効果が期待できる。
　透過型液晶回折素子２３はＸ方向やＺ方向の回転方向が異なる液晶回折素子を積層してもよい。また液晶回折素子以外の位相差層を表面や層間に配置してもよい。これにより回折効率を上げたり、回折角度を広げる効果が期待できる。
　透過型液晶回折素子２３の入射面と出射面には、それぞれλ／４板２７、２８（図２参照）を配置することが好ましい。透過型液晶回折素子２３は円偏光を効率的に回折するため、偏波調整器２１から出射された直線偏光をλ／４板２７、２８（図２参照）により円偏光に変換することで回折効率を高めることができる。円偏光板の軸角度は透過型液晶回折素子２３が回折する円偏光の方向に合わせて適宜調整すればよい。
　透過型液晶回折素子２３から出射された光は円偏光であり、偏向素子２５としてＬＣＯＳを用いる場合、ＬＣＯＳの液晶遅相軸に一致した方向の直線偏光を入射させる必要があるため、透過型液晶回折素子２３の出射面側にλ／４板２８を配置することで出射した円偏光を直線偏光に変換でき、ＬＣＯＳで光を偏向させることができる。この時、透過型液晶回折素子２３の出射側のλ／４板２８と入射側のλ／４板２７の遅相軸が直交するように配置することで出射時の偏光状態を入射時の偏光状態に合わせることができる。
　なお、λ／４板２７、２８の波長λは、入射光Ｌｉ（図２参照）の波長のことである。後述のように入射光の波長λは、入射光の中心波長である。以下、特に断りがない限り、入射光の波長λは、入射光の中心波長のことである。
　入射光の波長λ［ｎｍ］に対して、透過型液晶回折素子２３に使用される液晶化合物の屈折率差Δｎと、透過型液晶回折素子２３の膜厚ｄと、入射光の波長λとが下記式（１）を満たすことが好ましい。
λ／２－λ／１０≦Δｎ×ｄ≦λ／２＋λ／１０・・・（１）
　上述の液晶化合物の屈折率差Δｎと、透過型液晶回折素子２３の膜厚ｄと、入射光の波長λとは、λ／２－λ／１１≦Δｎ×ｄ≦λ／２＋λ／１１がより好ましく、λ／２－λ／１２≦Δｎ×ｄ≦λ／２＋λ／１２がさらに好ましい。
　上述の液晶化合物の屈折率差Δｎと、透過型液晶回折素子２３の膜厚ｄの籍であるΔｎ×ｄを上記範囲にすることで、より効率よく回折させることができる。
　上述のように入射光の波長λは、入射光の中心波長である。
　入射光が、離散的に複数のピーク波長が存在する光の場合、入射光の中心波長は、ＲＭＳ（Root Mean Square）法で求められる。離散的な複数のピーク波長は、光スペクトラムアナライザを用いて測定される。
　また、入射光が、離散的に複数のピーク波長が存在しない光の場合、入射光のスペクトルを光スペクトラムアナライザを用いて測定する。測定されたスペクトルから最も大きいピーク高さを基準として１／２の高さの２つの波長のうち、短波側の波長の値をλ１（ｎｍ）、長波側の波長の値をλ２（ｎｍ）とするとき、中心波長と半値幅は下記式により求めることができる。反射中心波長＝（λ１＋λ２）／２、半値幅＝（λ２－λ１）
〔偏向素子〕
　本発明に用いられる偏向素子は、波長選択スイッチに使用される公知の偏光素子を使用してよい。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーやＬＣＯＳが挙げられる。
　偏向素子は、例えば、印加された電圧により入射した光の位相を変化させ、入射した光の偏向を制御する偏向制御位相変調器である。
〔出力ポート〕
　出力ポート２６には偏向素子２５により、各波長の光が所望の出力ポートにスイッチングされる。出力ポート２６の数は必要に応じて増減させてよい。また、入力ポート２０と出力ポート２６は、例えば、光ファイバといった光導波部材によって好適に構成される。
　以上に説明したように、実施形態１により、クロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチを構築できた。
＜実施形態２＞
　図４は、本発明の実施形態２による波長選択スイッチ２の構成を示す概念図である。波長選択スイッチ２は１つ以上の入力ポート４０と、１つ以上の出力ポート４６と、入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器４１と、偏波調整された光を平行光に変換するレンズ４２と、入力ポートから入射した波長多重された光（入射光Ｌｉ）を分波する反射型液晶回折素子４３と、分波されて波長分散方向に広がった光を平行光に変換するレンズ４４と、分波された光の偏向を制御する偏向素子４５を備えている。
　本実施形態では図２の透過型液晶回折素子２３を反射型液晶回折素子４３に置き換えている。
　また、入力ポート４０と出力ポート４６は、上述の入力ポート２０と出力ポート２６と同様の構成であり、例えば、光ファイバといった光導波部材によって好適に構成される。
〔反射型液晶回折素子〕
　本実施形態では分散素子として反射型液晶回折素子４３を用いる。反射型液晶回折素子４３は図５に示すようにコレステリック液晶層５０を構成する液晶化合物ＬＣが、Ｘ方向、及び、Ｚ方向に、二次元的に配置された状態になっている。透過型液晶回折素子と同様に反射型液晶回折素子も反射する際に高次光がほとんど発生しないため、高次光によるクロストークの発生を抑えることができる。
　コレステリック液晶層５０は、面内において、Ｘ方向（所定の一方向）に沿って光学軸が連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
　コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層は、通常、入射した光（円偏光）を鏡面反射する。
　これに対して、上述のような液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層５０は、入射した光を、鏡面反射に対してＸ方向に角度を有した方向に反射する。具体的には、図５に示すように、コレステリック液晶層５０は、法線方向から入射した光を、法線方向に反射するのではなく、法線方向に対して傾けて反射する。法線方向から入射した光とは、すなわち、正面から入射した光であり、主面に対して垂直に入射した光である。主面とは、シート状物の最大面である。
　なお、一方向（Ｘ方向）に向かって液晶化合物ＬＣの光学軸が連続的に回転するコレステリック液晶層５０による光の反射角度は、反射する光の波長によって、角度が異なる。具体的には、長波長の光ほど、入射光に対する反射光の角度が大きくなる。この作用により反射型液晶回折素子４３は波長多重した入射光Ｌｉ（図４参照）の波長を分ける分散素子として機能する。
　また、コレステリック液晶層５０による光の反射角度は、前述の透過型液晶回折素子と同様に液晶配向パターンの１周期の長さΛを変化させることにより、反射角度を調節することができる。具体的には、１周期の長さΛを小さくすれば反射角度が大きくなるため、反射型液晶回折素子４３とレンズ４４との間の距離を小さくでき、装置を小型することができる。
　また、反射型液晶回折素子４３の入射面にはλ／４板２７（図４参照）を配置することが好ましい。反射型液晶回折素子４３は円偏光を効率的に回折するため、偏波調整器４１から出射された直線偏光をλ／４板により円偏光に変換することで回折効率を高めることができる。円偏光板の軸角度は反射型液晶回折素子４３が反射する円偏光の方向に合わせて適宜調整すればよい。
　前述したように反射型液晶回折素子４３は法線方向から入射した光を傾けて反射させるため、従来の反射型回折格子のように鏡面反射のみの分散素子では設計できなかった構成の波長選択スイッチを構成できる可能性がある。
　以上に説明したように、実施形態２により、クロストークを改良し、小型化した波長選択スイッチを構築できた。
　また、図６に示すように、反射型液晶回折素子４３には、プリズム素子及びレンズ素子などの光屈折部材６０が貼合されていてもよい。このような構成では、反射型液晶回折素子４３に対して入射光Ｌｉを斜めに入射させることができるため、波長多重した入射光Ｌｉ（図４参照）の波長をより大きく分けることができ、また、装置をより小型化できる可能性がある。さらに、出射光７０は光屈折部材６０から出射する際に、波長ごとに異なる屈折角で出射するため、反射型液晶回折素子４３を単独で使用した場合よりも大きく波長を分離することができる。
　図６では、反射型液晶回折素子４３と光屈折部材６０との間にλ／４板６２が設けられている。反射型液晶回折素子４３とλ／４板６２との間に第１の貼合層６１が設けられている。λ／４板６２と光屈折部材６０との間に第２の貼合層６３が設けられている。
　光屈折部材６０は、例えば、プリズムであり、所定の角度で交わる２つの面６０ａ、６０ｂと、２つの面６０ａ、６０ｂをつなぐ斜面６０ｃとを有する。２つの面６０ａ、６０ｂのうち、一方の面６０ａは、反射型液晶回折素子４３の表面４３ａに対向している。斜面６０ｃは、反射型液晶回折素子４３の表面４３ａに対して傾斜している。
　光屈折部材６０の面６０ｂに入射光Ｌｉが入射し、反射型液晶回折素子４３で反射する。このとき、波長に応じた角度で反射するため、入射光Ｌｉが面６０ｂから出射する際に、波長分離されて出射光７０は複数に分かれて出射する。複数に分かれた出射光７０は面６０ｂから出射するとき屈折するため、さらに広がって波長分離される。
　プリズムや液晶回折素子への光の入射方向は適宜決めることができるが、液晶回折素子が透過型の場合、高回折効率の観点で、透過型の液晶回折素子の表面の法線方向に対する入射角をθ［度］とするとき、入射角θは、－２５度≦θ≦２５度が好ましく、－２０度≦θ≦２０度がより好ましく、－１５度≦θ≦１５度がさらに好ましい。
　液晶回折素子が反射型の場合、大きな波長分離と高効率の両立の観点で、反射型の液晶回折素子の表面の法線方向に対する入射角θは、４０度≦θ≦８０度が好ましく、４５度≦θ≦７５度がより好ましく、５０度≦θ≦７０度がさらに好ましい。
　光屈折部材の屈折率ｎは、液晶回折素子の屈折率（異方性がある場合は平均屈折率）ｎ１としたとき、ｎ１－０．１≦ｎ≦ｎ１＋０．１が好ましく、ｎ１－０．０７５≦ｎ≦ｎ１＋０．７５がより好ましく、ｎ１－０．０５≦ｎ≦ｎ１＋０．０５がさらに好ましい。
　波長を大きく分離するためには、光屈折部材の屈折率は空気（屈折率＝１．０）との差が大きい方がよいが、一方で光屈折部材と液晶回折素子との屈折率の差が大きい場合はその界面反射により回折効率が悪くなる可能性があるため、上記範囲が好ましい。
　また、光の利用効率を上げるため、光屈折部材の光の入射面や反射面には、反射防止層が付与されていてもよい。
　このような構成の場合、斜め入射光を効率よく回折させるためには、前述の液晶配向パターンの１周期の長さΛ、ならびに、コレステリック液晶相のらせんピッチ及び膜厚等を適宜調整すればよい。
　反射型液晶回折素子の膜厚ｄと、液晶化合物の平均屈折率ｎＬＣと、入射光の波長λとが、高回折効率の観点で下記式（２）を満たすこと好ましい。
　ｄ≧（６×λ）／ｎＬＣ・・・（２）
　反射型液晶回折素子の膜厚ｄと、液晶化合物の平均屈折率ｎＬＣと、入射光の波長λとは、ｄ≧（７×λ）／ｎＬＣであることがより好ましく、ｄ≧（８×λ）／ｎＬＣであることがさらに好ましい。
　また、図７に示すように、反射型液晶回折素子４３は、右巻きのコレステリック液晶層５２と左巻きのコレステリック液晶層５３とを積層した構成であってもよい。これにより入射偏光状態に関わらず効率よく光を回折させることができる。
　また、前述同様、光屈折部材６０と反射型液晶回折素子４３との間に、λ／４板６２を配置することが好ましい。λ／４板６２の位相差及び遅相軸等を適宜調整することで、より効率よく回折させることができる。
　これらは、光の入射角度や偏光角度に依存するため、それに合わせて適宜調整すればよいが、以下の範囲であることが好ましい。
　入射光の波長λ［ｎｍ］におけるλ／４板の位相差をＲｅ（λ）［ｎｍ］とするとき、
λ／４－λ／１０≦Ｒｅ（λ）≦λ／４＋λ／１０が好ましく、
λ／４－λ／１１≦Ｒｅ（λ）≦λ／４＋λ／１１がより好ましく、
λ／４－λ／１２≦Ｒｅ（λ）≦λ／４＋λ／１２がさらに好ましい。
　また、λ／４板の遅相軸と入射直線偏光との角度をφ［度］とすると、１５度≦φ≦７５度が好ましく、２０度≦φ≦７０度がより好ましく、２５度≦φ≦６５度がさらに好ましい。
　また、光の利用効率を上げるため、光屈折部材の光の入射面や反射面には、反射防止層が付与されていてもよい。
　光屈折部材、λ／４板、及び反射型液晶回折素子の間には貼合層があってもよい。例えば、図６に示すように反射型液晶回折素子４３とλ／４板６２との間に設けられた第１の貼合層６１と、λ／４板６２と光屈折部材６０との間に設けられた第２の貼合層６３とを有する構成でもよい。第１の貼合層６１及び第２の貼合層としては、粘着剤、ＵＶ（Ultra Violet）接着剤など種々の貼合層が用いられる。
　貼合層の屈折率と、貼合層に貼合されている上下の部材の屈折率との差が０～０．１であることが好ましく、０～０．０７５がより好ましく、０～０．０５が特に好ましい。すなわち、第１の貼合層６１の屈折率と、液晶回折素子（反射型液晶回折素子４３）の屈折率との差が０～０．１であり、第１の貼合層６１の屈折率と、λ／４板６２との屈折率との差が０～０．１であることが好ましく、上述のいずれの屈折率の差も０～０．０７５がより好ましく、０～０．０５が特に好ましい。
　また、第２の貼合層６３の屈折率と、λ／４板６２の屈折率との差が０～０．１であり、第２の貼合層６３の屈折率と、光屈折部材６０の屈折率との差が０～０．１であることが好ましく、上述のいずれの屈折率の差も０～０．０７５がより好ましく、０～０．０５が特に好ましい。上述のように屈折率を上記範囲に調整することにより、界面反射を小さくでき、より効率よく光を回折することができる。
　なお、反射型液晶回折素子４３、第１の貼合層６１、λ／４板６２、第２の貼合層６３及び光屈折部材６０における屈折率の差が、０～０．１であることが好ましく、０～０．０７５がより好ましく、０～０．０５が特に好ましい。
　　１０、２０、４０　入力ポート
　　１１、２１、４１　偏波調整器
　　１２、２２，４２　レンズ
　　１３　分散素子
　　１４、２４、４４　レンズ
　　１５　ＬＣＯＳ
　　１６、２６、４６　出力ポート
　　２３　透過型液晶回折素子
　　２５、４５　偏向素子
　　２７、２８、６２　λ／４板
　　３０Ａ　液晶分子の光学軸
　　４３　反射型液晶回折素子
　　５０、５２、５３　コレステリック液晶層
　　６０　光屈折部材
　　６０ａ、６０ｂ　面
　　６０ｃ　斜面
　　６１　第１の貼合層
　　６３　第２の貼合層
　　７０　出射光
　　Ｌｉ　入射光

Claims (9)

  1. 　１つ以上の入力ポートと、１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入射した光の偏光状態を調整する偏波調整器と、前記入力ポートから入射した波長多重された光を分波する分散素子と、前記分波された光の偏向を制御する偏向素子とを有し、
    　前記分散素子が液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶回折素子である、波長選択スイッチ。
  2. 　前記偏向素子が印加された電圧により入射した光の位相を変化させ、前記入射した光の偏向を制御する偏向制御位相変調器である、請求項１に記載の波長選択スイッチ。
  3. 　前記液晶回折素子が透過型である、請求項１又は２に記載の波長選択スイッチ。
  4. 　前記透過型の液晶回折素子に使用される液晶化合物の屈折率差Δｎと、前記透過型の液晶回折素子の膜厚ｄと、入射光の波長λとが下記式（１）を満たす、請求項３に記載の波長選択スイッチ。
    　λ／２－λ／１０≦Δｎ×ｄ≦λ／２＋λ／１０・・・（１）
  5. 　前記液晶回折素子が反射型である、請求項１又は２に記載の波長選択スイッチ。
  6. 　前記反射型の液晶回折素子の膜厚ｄと、液晶化合物の平均屈折率ｎＬＣと、入射光の波長λとが下記式（２）を満たす、請求項５に記載の波長選択スイッチ。
    　ｄ≧（６×λ）／ｎＬＣ・・・（２）
  7. 　前記液晶回折素子に光屈折部材が貼合されている、請求項１又は２に記載の波長選択スイッチ。
  8. 　前記液晶回折素子と前記光屈折部材との間にλ／４板が設けられている、請求項７に記載の波長選択スイッチ。
  9. 　前記液晶回折素子と前記λ／４板との間に設けられた第１の貼合層と、
    　前記λ／４板と前記光屈折部材との間に設けられた第２の貼合層とを有し、
    　前記第１の貼合層の屈折率と、前記液晶回折素子の屈折率との差が０～０．１であり、
    　前記第１の貼合層の屈折率と、前記λ／４板の屈折率との差が０～０．１であり、
    　前記第２の貼合層の屈折率と、前記λ／４板の屈折率との差が０～０．１であり、
    　前記第２の貼合層の屈折率と、前記光屈折部材の屈折率との差が０～０．１である、請求項８に記載の波長選択スイッチ。
     
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