JP2005321480A - 波長選択デバイス - Google Patents

波長選択デバイス Download PDF

Info

Publication number
JP2005321480A
JP2005321480A JP2004137772A JP2004137772A JP2005321480A JP 2005321480 A JP2005321480 A JP 2005321480A JP 2004137772 A JP2004137772 A JP 2004137772A JP 2004137772 A JP2004137772 A JP 2004137772A JP 2005321480 A JP2005321480 A JP 2005321480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
light
lens
optical
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004137772A
Other languages
English (en)
Inventor
Masami Sasaki
誠美 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2004137772A priority Critical patent/JP2005321480A/ja
Priority to US11/078,522 priority patent/US20050249458A1/en
Publication of JP2005321480A publication Critical patent/JP2005321480A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/29311—Diffractive element operating in transmission
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/29313—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide characterised by means for controlling the position or direction of light incident to or leaving the diffractive element, e.g. for varying the wavelength response
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G02B6/29382—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM including at least adding or dropping a signal, i.e. passing the majority of signals
    • G02B6/29383—Adding and dropping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

【課題】
本発明によれば小型の分散光学系を実現し、波長選択制御デバイスの部品集積化・共用化、組立簡易化を可能とし、係る光デバイスの小型、量産、低価格化することを目的とする。
【解決手段】
波長多重された光を分光する分光素子と、分光レされた光ビームの径を縮小し且つ分散角を拡大するビームエキスパンダする光学系素子と、該角度分散された光ビームを平行光に変換し、波長毎に空間分離したスポットアレイを形成するレンズとを備えたことを特徴とする波長選択デバイス。
【選択図】
図７

Description

本発明は、波長多重光通信に適用される光モジュールに関し、特に、多重化された信号を波長の異なるチャンネル毎に独立して制御（スイッチ、減衰等）できる波長選択制御デバイスの構成（光学系）に関する。
インターネットや携帯電話の普及、および端末装置の高機能化などに伴い、伝送路の大容量化が必須の課題である。
このため、通信ネットワークは高速・大容量の伝送が可能な光ファイバにますます依存し、波長分割多重（ＷＤＭ）による光通信網の整備が急務となっている。
しかし、このＷＤＭ通信システムの整備においては、いくつかの課題がある。
その一つは、ＷＤＭシステムに適した光スイッチの実現である。
ＷＤＭ通信システムでは、伝送路の大容量化の進み具合と較べ、通信ノード（伝送装置）の高速化を実現する技術は遅れており、通信ノードがネットワークのボトルネックとなる可能性が指摘されている。
通信ノードの高速化は、主にエレクトロニクスの信号処理による制約が大きい。
このため、個々のＷＤＭチャンネルを、光信号を電子信号に変換することなく、異なるポートにスイッチングすることができるスイッチング・ノードを有する全光（all-optical)ネットワークの実現が求められている。
ＷＤＭ通信における全光スイッチの代表的な構成を図１に示す。
光アド・ドロップ多重化装置（光ＡＤＭ（Add-Drop Multiplexing)装置）１０００とも呼ばれる。
光ＡＤＭ装置は、通信ノード間を接続する幹線系の伝送路に、追加すべき信号を入力するアドポートと、取り出すべき信号を出力するドロップポートを有する。
しかしながら、現状では波長合分波器（ＭＵＸ１００１，ＤＥＭＵＸ１００２）と２×２スイッチ１００３−１乃至１００３ｎを組み合わせた構成（図２）が実用化されているに過ぎず、ＷＤＭ通信システムのための効率的かつ経済的な光スイッチとは言い難い。
このため、低コストな光ネットワークを構築することが困難であった。
また、他の課題は、ＷＤＭシステムに適した光減衰器（光アッテネータ）である。
長距離通信では、光ファイバにおける損失を補償するために、光信号を増幅する光増幅器が必須である。
しかしながら、光増幅器には一般にゲインチルト（利得傾斜）と呼ばれる利得の波長依存性が存在し、これがＷＤＭシステムにおいて伝送距離を制限する要因となる。
そこで、利得の波長依存性を抑圧するために、波長多重信号を一度分波し、各チャンネルの光信号毎に適切な減衰を与えた後、再度波長多重する方法が必要となる。
従来、これを実現するための構成を図３に示す。
波長合分波器ＭＵＸ１００１で波長多重信号を一度分波し、複数の光減衰器［光アッテネータ（ＶＯＡ）］１００４−１乃至１００４−ｎで各チャンネルの光信号毎に適切な減衰を与えた後、波長合分波器ＤＥＭＵＸ１００２で合波する。
この構成の場合、光アッテネータ（ＶＯＡ）がＷＤＭのチャンネル数分だけ必要になり、複雑な構成、あるいは大型で高価な装置になるといった課題があった。
こうした背景から、波長選択制御デバイスは、波長合分波機能と制御（スイッチ、減衰）機能を集積し、小型化・経済化を実現しようとする開発が進んでいる。
さらに、スイッチや減衰といった異なる機能も、共通の光学系・部品構成とすることにより、一層の低コスト化を図ることが重要となっている。
本発明は、こうした要請に応える、波長選択制御デバイスの構成（光学系）を提供しようとするものである。
集積化を狙った波長選択制御デバイスの例として、例えば以下に示す技術が知られている。
図４は米国特許５９６０１３３（特許文献１）に開示された光ＡＤＭの構成を示している（以下、従来例１という）。
分光素子（回折格子）１２４、レンズ１２５、可動マイクロミラー１２８を基本構成とする光学系１２６を形成する。
このとき、分光素子１２４と可動マイクロミラー１２８はレンズ１２５の焦点位置に配置される。
この光学系への光の入出力は、４ポートの２次元アレイで構成される。
それぞれのポートは、入力（ＩＮ）ポート、出力（ＯＵＴ）ポート、アド（ＡＤＤ）ポート、ドロップ（ＤＲＯＰ）ポートとして機能する。
それぞれのポートの光ビーム１５０、１５２、１５４、１５６は分光素子１２４に向かって平行に入出射する。
入力ポートからの波長多重光ビーム１５０は分光素子１２４に入射し、波長毎に異なる角度で空間分離される。
空間分離された各波長のビームは、レンズ１２５を介して、それぞれ異なるマイクロミラー１２８1および１２８2上に集光される。
ここで、個々のマイクロミラー１２８1および１２８2の向きを変えることにより、反射ビームを任意に出力ポートあるいはドロップポートから取り出すことが可能である。
同様に、アドポートからの入射ビームも、任意に出力ポートあるいはドロップポートから取り出すことが可能である。
図５は特開平１１−１１９１７８号公報（特許文献２）に開示された光減衰器の構成を示している（以下、従来例２という）。
この光デバイスは、分光素子２８２と複屈折結晶２５４、および磁気光学結晶２１０とこれに任意の磁場分布を与える手段２２９とを備える。
ファイバ２８０は光サーキュレータ２００のポート２００Ａ入力した光を出力するポート２００Ｂからの光を出力する。
ファイバ２８０から出力された波長多重信号光は、２つのグレーティング２９６及び２９４から構成された分光素子２８２で角度分散（分光）され、波長（チャンネル）毎に空間分離し、楔型の複屈折結晶２５４を介して磁気光学結晶２１０に入射する。
磁気光学結晶２１０には制御回路２９８により制御される電磁石２２８と磁石２２６により任意の磁場分布が与えられる。
分光された光は磁気光学結晶２１０内でそれぞれの磁場強度に応じてファラデー回転を受けた後、反射膜２９３で反射して返送される。
このとき、複屈折結晶２５４内でファラデー回転が磁場強度に応じて光が減衰するようにが配置されており、各チャンネル毎に任意の減衰を与えることが可能となる。
米国特許第５９６０１３３号公報 特開平１１−１１９１７８号公報 米国特許第５５７９１５１号公報
波長選択制御デバイスには、集積化による小型・経済化が強く求められている。
しかしながら、上述の従来技術には、その実現を阻む以下の課題があった。
従来例１では、光返送手段としてマイクロミラー１２８を用いる。
マイクロミラーは、例えば米国特許第５５７９１５１（特許文献３）に詳細が記載されている。
特許文献３からも明らかなように、マイクロミラーの傾き（傾斜角度）は連続的に可変ではなく、ある特定の離散的な角度しか取り得ない。
例えば、０°，±１０°といった特定の角度であり、せいぜい３つの安定な状態（傾斜角度）があるに過ぎない。
このため、分光素子で空間分離された各ビームを、マイクロミラーで反射し再び分光素子上のある一点に返送できるようにするには、図６の如く、レンズ１６０を配置する必要がある。
すなわち、焦点距離ｆのレンズ１６０に対して、ｄ１＝ｄ２＝ｆとなるように分光素子１６１とマイクロミラー（光返送部品）１６２を配置する。
これにより、分光素子１６１で空間分離された各ビーム（コリメート光）１６３は、レンズ１６０で互いに平行なビームアレイ１６４に変換され、各マイクロミラー（光返送部品）１６５に同一の角度で入射する。
そして、マイクロミラー１６５からの反射光は、各ビームとも同一の角度で反射されるので、各ビームは互いに平行のまま返送され、レンズ１６０通過後、分光素子１６１上のある一点に戻る。
また、この光学系では、角度分散した各ビーム（コリメート光）１６４はマイクロミラー１６５に入射する際、レンズ１６０で絞られる。
このため、マイクロミラー１６５の反射面をｄ２＝ｆとなるように配置し、各ビームをビームウェスト位置で反射させることで、返送ビームの径を発散させることなく入射時と同じコリメート径で返送している。
一方、ＷＤＭシステムでは伝送容量増大のため、チャンネル間の波長ピッチの要求はどんどん狭くなり、現在では０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）間隔またはそれ以上の狭ピッチ化に対応する必要がある。
このとき、図４や図６の光学系を採用すると、例えば下記の条件から導かれる光路長Ｌは以下の値となる。
（条件）
波長λ：１５５０ｎｍ
隣接チャンネルの波長間隔Δλ：０．８ｎｍ
隣接マイクロミラーの間隔ΔＸ：０．５ｍｍ
回折格子の溝本数Ｎ：６００本／ｍｍ
波長多重光の入射角φ：４３°
回折角θ（ｍ＝１）：１４．４°（ｍは回折次数）
（光路長）
レンズ焦点距離ｆ：１０１ｃｍ
光路長Ｌ（＝２ｆ）：２０２ｃｍ
すなわち、波長間隔０．８ｎｍの信号を空間間隔０．５ｍｍで分離するには、全長約２ｍもの光路長が必要になる。
このように、波長間隔が密接したＷＤＭシステムでは、対応する波長選択制御デバイスを小型に構成することが非常に困難であった。
仮に、複数のミラー等を用いて光路を多重に折り返した構成にして小型化を図っても、部品点数の増大や過剰損失の発生といった組立性・性能面での不利益は免れない。
また、図５,従来例２は回折格子２９６と２９４を組み合わせて、分光した光を平行光に変換している。
この光学系では、分光された各ビームはコリメート光のまま伝搬する（図６のようにレンズで絞られることが無い）ので、基本的に図６のｄ２に相当する距離が不要となる。
このため、図６と比べて光路長Ｌが約半分になるといった利点がある。
しかし、回折格子の回折効率は一般に７５％程度、挿入損失に換算すると約１．２５ｄＢである。
これは、レンズの挿入損失（０．３ｄＢ程度）と比べるとかなり悪い。
すなわち、従来例２では、回折格子が２枚（図６の光学系の２倍）あるため、光学系の挿入損失も図６の２倍近くに悪化するといった特性上の課題があった。
また、挿入損失の偏波依存性（ＰＤＬ）についても、同様に回折格子がレンズに比べて悪い特性示すため、図５に示す従来例２はＰＤＬを小さく抑えることが困難であった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたもので、その目的とするところは、波長選択制御デバイスに関して、小型・経済化を可能とする光学系を提供するとともに、良好な特性を実現することにある。
課題を解決するための第１の手段として、波長選択デバイスは、波長多重された光を受け波長毎に異なる角度で角度分散する分光素子と、
該角度分散された光ビーム分散角を拡大する光学系素子と、
該角度分散された光ビームを平行光に変換し、波長毎に空間分離したスポットアレイを形成する第１のレンズと、
を備えたことを特徴とする。
課題を解決するための第２の手段として、第１の手段を用いた波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子は、焦点距離の異なる第２、第３のレンズを共焦点配置した構成であることを特徴とする。
課題を解決するための第３の手段として、第１の手段を用いた波長選択デバイスにおいて、前記分光素子が反射型であり波長多重信号が該分光素子への入射前後で該光学系素子を往復する光学系素子とし、該波長多重信号光の波長帯の略中心波長に対して該分光素子に対する入射角度と分散角度が略等しいリトロー配置であることを特徴とする。
課題を解決するための第４の手段として、第１の手段を用いた波長選択デバイスは、前記角度分散された光を前記分光素子に戻す光返送部品を備え、該光返送部品は前記第一のレンズで生成されたビームスポット（焦点）位置に反射点を有することを特徴とする。
課題を解決するための第５の手段として、第４の手段を用いた波長選択デバイスにおいて、前記光返送部品は、前記角度分散された光を前記分光素子から該光返送部品へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送する第一の反射手段と、少なくとも該返送方向と異なる方向に返送する第二の反射手段を有することを特徴とする。
本発明によれば小型の分散光学系を実現でき、波長選択制御デバイスの部品集積化・共用化、組立簡易化を可能とし、係る光デバイスの小型、量産、低価格化に寄与するところが大きい。
図７〜１４は，本発明の実施例の原理を説明する図である。
図７、８は波長選択制御デバイスの光学系を示している。
波長多重信号光を含む光ビーム（コリメートビーム）１が、入射ポート２から分光素子３に入射される。
ここで、分光素子３は、例えば、回折格子やプリズムである。
分光素子３は、波長多重信号光１を複数の波長分離された光ビーム４（図７では実線、破線、一点鎖線で図示）に分割する。
ここで、光ビーム４は図示したＸ方向に空間分離（角度分散）されている。
分光素子３で分光された光ビーム４は第２レンズ５および第３レンズ７からなる光学系素子７に入力される
第２、第３レンズは、両者の間隔がレンズの焦点距離の和（共焦点系）となるように配置され、いわゆるビームエキスパンダする光学系素子７を形成する。
ここで、第２、第３のレンズ５、６は少なくともＸ方向に曲面を有するレンズで構成され、焦点距離はＺ方向の値を指す。
このビームエキスパンダする光学系７は、第２、第３レンズ５、６の焦点距離（それぞれｆ２，ｆ３とする）の比に従い、ビーム径の拡縮および入射角度（光軸とのなす角）の拡縮を可能とする。
すなわち、第２レンズ５側から入射した光ビーム４は、第３レンズ６から出射するとき、そのビーム径は（ｆ３／ｆ２）倍になり、出射角度（光軸となす角）は（ｆ２／ｆ３）倍になる。
図７の光学系においては、ｆ２＞ｆ３となるようにレンズを選択する。
分光素子３により分散した各波長の光ビーム４は、ビームエキスパンダする光学系素子７を通過後、ビーム径が（ｆ３／ｆ２）倍に縮小し、分散角が（ｆ２／ｆ３）倍に拡大する。
さらに、第１のレンズ（焦点距離ｆ１）８は、分散した各波長の光ビーム９が平行光１０に変換されるように配置される。
この構成により、各波長の光ビームは、第１レンズ８通過後、ｆ１の距離（第１レンズの焦点位置）において波長毎に空間分離した一次元（ｘ方向）スポットアレイ１１を形成する。
さらに、空間分離された各波長のビームスポット１１は、図７、図８の如く、光返送部品１２によって分光素子３に戻される構成をとることもできる。
このとき、光返送部品１２は第１のレンズ８で生成されたビームウェスト（焦点）位置１１に反射点を有するよう配置される。
図７についてさらに詳細に説明する。
分光素子３は透過型回折格子を選択し、例えば石英ガラス基板を使用している。格子は、エッチング等により形成される。第２、第３のレンズ５、６は、分光素子３の分散方向（Ｘ方向）のビーム径を拡縮するビームエキスパンダする光学系素子７を構成する。
具体的には、第２のレンズ５は焦点距離ｆ＝６２ｍｍのシリンドリカルレンズを選択し、第３のレンズ６には焦点距離ｆ＝−６．５６ｍｍのシリンドリカルレンズを選択した。
ここで、焦点距離の正値は凸レンズを示し、負値は凹レンズを示す。
第２、第３のレンズは、例えば、石英ガラスで形成されるが、波長多重信号光に対して透明な材料であれば他の材料でも良い。
第２、第３のレンズは、両者の間隔（第２レンズの第２主点と第３レンズの第１主点の距離）がレンズの焦点距離の和（共焦点系）となるように配置される。
また、レンズの向きは、分散方向のビーム径を拡縮するように決められる（レンズ曲面はＸ方向）。
本実施例の場合は、レンズ主点間（第２レンズの第２主点と第３レンズの第１主点の間）の距離が５５．４４ｍｍとなるように配置される。
これにより、ビームエキスパンダ径の拡縮比は約９．５（＝６２／６．５６）となる。
第１のレンズ８は、焦点距離ｆ＝４１．３ｍｍの凸レンズを選択し、ビームエキスパンダする光学系素子を通過した分散ビームを並行ビームに変換するように配置される。第１レンズ８の位置は、分散ビームが並行になるようにモニタしながら調整して決めることが望ましい。
この光学系にて、光ファイバ２を伝搬してくる波長多重信号光１はレンズ２でコリメートビームとなって、分光素子３に入射する。
ここで、例えば、波長多重信号光に含まれる波長範囲は１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍ（中心波長：１５４５ｎｍ）、チャンネル間隔０．８ｎｍである。
コリメートビームの直径は、角度分散方向がビームエキスパンダする光学系素子７で縮小されることを考慮して、予め、角度分散方向のみ拡大した楕円形状としている。
すなわち、角度分散方向（Ｘ方向）の径を３．４２ｍｍ，これと垂直方向（Ｙ方向）の径を０．３６ｍｍとした。
これにより、ビームエキスパンダする光学系素子７通過後のコリメートビーム９の径は、Ｘ方向の径がビームエキスパンダのする光学系素子７倍率分の１に縮小され、０．３６ｍｍとなる。つまり、Ｘ，Ｙ方向とも直径０．３６ｍｍの円形ビームとなる。
回折格子３は溝本数を６６７本／ｍｍ、回折格子への入射角度は３０°に設定した。
このとき、回折格子に入射した波長多重信号光１は中心回折角３２°、分散角度幅１．８°で分散する（各波長の回折角は、１５２５ｎｍ：３１．１°，１５４５ｎｍ：３２°，１５６５ｎｍ：３２．９°）。
角度分散したビーム４は、ビームエキスパンダする光学系素子７を通過後、分散角度幅が拡大される。
拡大率は、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３レンズ５、６の焦点比で決まり、本実施例の場合、拡大比は約９．５（＝６２／６．５６）である。
したがって、ビームエキスパンダする光学系素子７通過後、分散ビーム９は分散角度幅が１７°に拡がって伝搬する。
また、ビーム径は角度方向のみ１／９．５（拡大率の逆数）に縮小され、直径０．３６ｍｍの円形ビームとなる。
その後、分散ビーム９は、第１のレンズ８で平行ビーム１０に変換され、各コリメートビームは焦点位置で絞られ波長毎にビームスポット１１を形成する。
各ビームのスポット１１の直径は、第１のレンズ８（ｆ＝４１．３ｍｍ）で絞られ、約１００μｍとなる。
また、ｃｈ毎のビーム間隔ΔＸは、約２５０μｍとなる。
したがって、波長多重光をｃｈ毎に空間分離した一次元（Ｘ方向）スポットアレイ１１を形成できる。
さらに、図７は光返送部品１２によって、空間分離されたビームスポット１１を分光素子３に戻す構成をしている。
光返送部品１２は、従来例２の如く、複屈折結晶、磁気光学結晶および、これに任意の磁場分布を与える手段とからなる（詳細は図示せず。図５を参照のこと。 図５の２３０に相当する）。
磁気光学結晶の裏面に反射膜が形成されており、ビームスポット（ウェスト）位置１１に反射膜がくるように配置される。
また、分光素子３から磁気光学結晶（光返送部品１２）へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送するように、磁気光学結晶（反射膜）の向きが設定されている。
この構成において、空間分離した各ビーム１０は磁気光学結晶（１２）に入射する。
磁気光学結晶には任意の磁場分布が与えられ、各ビームは磁気光学結晶内でそれぞれの磁場強度に応じてファラデー回転を受ける。
このファラデー回転角（磁場強度）に応じて光が減衰するように複屈折結晶が配置されており、各チャンネル毎に任意の減衰を与えた後、光ファイバへ返送される。
また、図８の如く、光返送部品は、分光素子３から光返送部品１２へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送する第１の反射手段と、少なくとも、この返送方向と異なる第２の反射手段を有するように構成することもできる。
さらに、第２の反射手段で返送する方向が、分光素子３の分散方向（Ｘ方向）に垂直な面内（Ｙ−Ｚ面）にあることが望ましい。
第１の反射手段と第２の反射手段の切替えで、各波長の光ビームの返送方向をスイッチする。
第１の手段で正確に反対方向に戻された光ビームは、正確に入射ポート２へ戻される。
第２の手段で入射方向と異なる方向へ返送された光ビームは、他のポート１３、１４へ返送される。
ここで、第２、第３レンズ５、６からなるビームエキスパンダする光学系素子７は、正の焦点距離を有するレンズと負の焦点距離を有するレンズの組合せである、いわゆるガリレー型であっても良い。
第１及び第２の反射手段は可動型の可動マイクロミラー２０で構成され複数の可動マイクロミラー２０はその可動状態を必用に応じて、第１の反射手段の状態と第２の反射手段の状態をとることが可能である。
図８についてさらに詳細に説明する。
図８において、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ'間を切断した場合の断面図を示している。
図７と比べて、光ファイバと光返送部品が異なる（他の光学系は共通）。
光ファイバ２、１３、１４は３ポートのアレイで構成され、各ポートは入力／出力（ＩＮ／ＯＵＴ）ポート２、アド（ＡＤＤ）ポート１３、ドロップ（ＤＲＯＰ）ポート１４として機能する。
光返送部品１２は、可動マイクロミラー２０で構成され、第１レンズ８で生成されたビームスポット（焦点）位置１１にマイクロミラー２０の反射面がくるように配置される。
また、分光素子３からマイクロミラー２０へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送するように、マイクロミラーの安定な、ある傾斜角度の向きが設定されている。
この構成において、波長多重信号光１は入力（ＩＮ）ポート２から入射し、実施例１と同様のプロセスを経て、ｃｈ毎のビームを約２５０μｍ間隔で空間分離し、直径約１００μｍの一次元（Ｘ方向）スポットアレイ１１を形成する。
光返送部品１２である可動マイクロミラー２０は、３つの安定状態（０°、±１０°）を有する。
ミラー２０の傾きが０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビームが再び入力／出力ポート２へ返送できるように設定してある。
また、マイクロミラー２０はビームスポットアレイ１１の間隔（約２５０μｍ）と同一のピッチで配列されており、ｃｈ毎に独立してビーム１０の返送方向を制御できる。
ここで、マイクロミラー２０の可動方向と、光ファイバ（３ポート）２、１３、１４の配列の方向は、角度分散方向（Ｘ方向）に垂直方向（Ｙ方向）に設定される。
マイクロミラー２０の傾きが０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビームは再び入力／出力ポート２へ返送される。
傾きが−１０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビームは、マイクロミラー２０で光路変換され、第１レンズ８通過後に主光路（入力／出力ポート２からの入射光路）と平行に進行してドロップポート１４へ出射する。
また、傾きが＋１０°のとき、アドポート１３から入射した光ビームが、マイクロミラー２０で光路変換され、主光路に返送されて入力／出力ポート２から出射する。
これにより、ｃｈ毎に独立して、入力→出力、入力→ドロップ、アド→出力のポート切替が可能となる。
ここで、図７、８のビームエキスパンダする光学系素子７は、いずれも正の焦点距離を有するレンズ５と負の焦点距離を有するレンズ６の組合せである、いわゆるガリレー型で構成しているが、正の焦点距離を有するレンズの組合せで構成することもできる。
図１０、１１は、図７に類似した他の光学系の例を示している。
また、波長選択制御デバイスは図１０〜１１の構成をとることもできる。
図１０の如く、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３のレンズ５、６のうち少なくとも一方のレンズを、正の低屈折率ガラス（クラウンガラス）レンズと負の高屈折率ガラス（フリントガラス）メニスカスレンズを組み合わせたアクロマートレンズで構成することもできる（図１０では第２のレンズ５ａがアクロマートレンズを示している）。
このように構成することで、光学系素子７及びレンズ８で発生する色差を補正することができる。 これにより、分光した際に生じる波長の違いによるビームウェスト（焦点）位置１１が光返送部品１２上からずれる事を防止することができる。
ビームウエスト（焦点）位置が光返送部品１２の反射面に一致することで、光返送部品１２から分光素子３に光が戻った際に、分光した波長（チャンネル）間で入出力ポート２,１３,１４に結像する位置を等しくし、波長（チャンネル）間で生じる損失を同じにすることができる。
さらに、図１０と同様の作用効果を有する構成を図１１の如く構成することができる。
図１１はビームエキスパンダする光学系素子７を少なくとも３枚のレンズで構成することもできる。
ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３のレンズのうち焦点距離の短いレンズを、該レンズよりも曲率の大きい（＝焦点距離の長い）少なくとも２つ以上のレンズを組み合わせて等価的に構成する（図１１では第３のレンズを６ａ，６ｂによる２枚の等価レンズで示している。）
ここで、図１１では、２つ以上のレンズを組み合わせた等価レンズと、アクロマートレンズでビームエキスパンダする光学系素子７を構成しているが、勿論、このような構成でも問題は無い。
図１０についてさらに詳細に説明する。
図１０は、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２のレンズ（正の焦点距離を有するレンズ）５ａを、正の低屈折率ガラス（クラウンガラス）レンズと負の高屈折率ガラス（フリントガラス）メニスカスレンズを組み合わせたアクロマートレンズで構成した。
このアクロマートレンズの焦点距離は、図７と同一の６２ｍｍとなるように選択している。
さらに、図１１は、さらにビームエキスパンダする光学系素子７を構成するレンズのうち焦点距離の短いレンズ（ｆ＝−６．５６ｍｍ）を、これよりも焦点距離の長いレンズ（ｆ＝−１５ｍｍ）２枚６ａ、６ｂで構成している。
１枚目のレンズ６ａの第２主点と２枚目のレンズ６ｂの第１主点の間の距離を４．３ｍｍに設定し、２枚のレンズ６ａ，６ｂで等価的にｆ＝−６．５６ｍｍを実現している。
この２枚のレンズの合成焦点と、第２レンズ５ａの焦点を共焦点配置してビームエキスパンダする光学系素子７を構成している。
図１２は、図７、１０、１１の光学系について、スポットアレイ１１の非点収差を計算した結果である。
図１２−１はＸ−Ｚ面で見た光ビームアレイ１１のビームウェスト位置を、図１２−２はＹ−Ｚ面で見た光ビームアレイ１１のビームウェスト位置示す。
また、横軸は光軸（Ｚ）方向の位置を示し、０は光軸中心（本実施例では１５４５ｎｍ）の光ビームのウェスト位置を表す。
縦軸はＸ方向の位置を示し、０が光軸中心位置、Ｅが波長多重信号光の一番端の波長（本実施例では１５２５ｎｍまたは１５６５ｎｍ）に対応する光ビーム位置を表す。
Ｘ方向は光軸中心に対して対称なので、片側のみ図示している。
この結果から、図７の光学系（Ｃ）では、光軸中心の光ビームはＸ，Ｙ方向ともＺ＝０でビームウェストとなるので、円形ビームとなる。
しかし、端の波長の光ビームは、Ｘ，Ｙ方向のビームウェスト位置が異なるので、楕円形ビームとなってくる。
また、光軸（Ｚ）方向のビームウェスト位置もＺ＝０からのズレが生じることがわかる。
すなわち、光ビームアレイは一直線上に並ばない。
これに対し、図１０（Ｂ）、さらには図１１（Ｃ）のようにレンズ構成を変更することで、ビーム形状の楕円度が小さくなり（収差が改善され）、かつ、光ビームアレイが一直線上に並ぶようになることが確認できる。
さらに、図１３は波長選択制御デバイスの他の構成を示している。
図１３に於いて、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ’間を切断した場合の断面図を示している。
分光素子３として、反射型回折格子を用いる。ビームエキスパンダする光学系素子７は、第２、第３レンズ５、６の焦点距離がｆ２＞ｆ３となるように設定される。
ここで、第２、第３のレンズは少なくともＸ方向に曲率を有するレンズで構成され、焦点距離はＺ方向の値を指す。
波長多重信号光を含むコリメートビーム１は、ビームエキスパンダする光学系素子７の第３レンズ６側から入射し、Ｘ方向のビーム径が（ｆ２／ｆ３）倍に拡大され、反射型回折格子３に入射する。
反射型回折格子３は、波長多重信号光を波長毎に伝搬方向が異なる複数の光ビーム４（図１３は実線、破線、一点鎖線で図示）に分散して再びビームエキスパンダする光学系素子７に返送する。
ここで、反射型回折格子３は、入射する波長多重信号光１の波長帯の略中心波長に対して、入射角度と分散（回折）角度が略等しいリトロー配置となるように入射角度が設定される。
また、光ビーム４は図示したＸ方向に角度している。
分散した光ビーム４は、再びビームエキスパンダする光学系素子７を通過後、角度方向（Ｘ方向）のビーム径が（ｆ３／ｆ２）倍に縮小し、分散角（光軸となす角）が（ｆ２／ｆ３）倍に拡大される。
第１のレンズ（焦点距離ｆ１）８は、分散した各波長の光ビーム９を平行光１０に変換するように配置する。
そして、各波長の光ビームは、第１レンズ８通過後、ｆ１の距離（第１レンズの焦点位置）において波長毎に空間分離した一次元（ｘ方向）スポットアレイ１１を形成する。
さらに、空間分離された各波長のビームスポットは、図１３の如く、光返送部品１２によって分光素子３に戻される構成をとることもできる。
このとき、光返送部品１２は第１のレンズ８で生成されたビームスポット（焦点）位置１１に反射点を有するよう配置される。
また、光返送部品１２は、分光素子から光返送部品へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送する第１の反射手段と、少なくとも、この返送方向と異なる第２の反射手段を有することが望ましい。
さらに、第２の反射手段で返送する方向が、分光素子の分散方向（Ｘ方向）に垂直な面内（Ｙ−Ｚ面）にあることが望ましい。
図１３では点線の波長の光は第１の反射手段で反射した状態を示している。 また、実線及び一点鎖線の波長の光は第２の反射手段で反射した状態を示している。 光返送部品１２制御することで、第１の反射手段と第２の反射手段の切替え、各波長の光ビームの返送方向をスイッチすることができる。 第１の手段で正確に反対方向に戻された光ビームは、正確に入射ポート２へ戻される。
第２の手段で入射方向と異なる方向へ返送された光ビーム（図１３のＢ−Ｂ’断面図の破線で図示）は、他のポート１７へ返送される。
本発明による波長選択制御デバイスを示す図１３において、分光素子３は反射型回折格子を選択し、例えば石英ガラス基板が用いられる。
当該反射型回折格子の格子は基板上にエッチング等で形成され、さらにその上に反射膜が蒸着等で成膜される。
図１３の構成では、第２、第３のレンズ５、６からなるビームエキスパンダする光学系素子７と、第１レンズ８は、図７と同一構成（同一焦点距離）とした。
光ファイバは２ポートで構成され、各ポートは入力／出力ポート２、アド／ドロップポート１７として機能する。
これら光ファイバポートは、図１３の如く、ビームエキスパンダする光学系素子７の第３レンズ６側から回折格子３に向かって光ビーム１が入出射するように配置される。
このとき、Ｙ−Ｚ面を入射面とし、主光軸と３°の角度（＝θｆ）で入射するように設定した。
波長多重信号光１は、例えば、波長範囲が１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍ（中心波長：１５４５ｎｍ）、チャンネル間隔０．８ｎｍである。
また、光ファイバポートから入出射するコリメートビーム１の直径はＸ，Ｙ方向とも０．３６ｍｍの円形ビームである。
入力／出力ポート２からの入射コリメートビーム１は、まず、ビームエキスパンダする光学系素子７を第３レンズ６側から入射し、Ｘ方向のビーム径が拡大される。
拡大率は、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３レンズ５、６の焦点比で決まり、本実施例の場合、拡大比は約９．５（＝６２／６．５６）である。
したがって、ビームエキスパンダする光学系７通過後、コリメートビーム４はＸ方向の直径が３．４２ｍｍ，Ｙ方向の直径が０．３６ｍｍの楕円ビームとなって、回折格子３に入射する。
回折格子３は溝本数を６００本／ｍｍを用い、回折格子への入射角度は中心波長に対してリトロー配置となるように入射角度を２７．７°に設定した。
このとき、波長多重信号光は、中心波長の回折角度が２７．７°（入射角度と同一）、分散角度幅１．５５°で分散する（各波長の回折各は、１５２５ｎｍ：２６．７５°、１５４５ｎｍ：２７．７°、１５６５ｎｍ：２８．３°）。
また、回折格子で生じる分散光ビームが第１〜第３レンズの略中心を通るように、回折格子３のあおり角度（θｘ）を１．５°に設定した。
角度した光ビーム４は、再度ビームエキスパンダする光学系素子７を通過し、分散角度幅が拡大される。拡大率は、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３レンズ５、６の焦点比で決まり、本実施例の場合、拡大比は約９．５（＝６２／６．５６）である。
したがって、ビームエキスパンダする光学系素子７通過後、分散ビーム９は分散角度幅が１４．７°に拡がって伝搬する。
また、分散ビーム９の直径は、角度方向のみ１／９．５（拡大率の逆数）に縮小され、Ｘ，Ｙ方向とも直径０．３６ｍｍの円形ビームとなる。
その後、分散ビームは、第１のレンズ８で平行ビーム１０に変換され、各コリメートビーム１０は焦点位置で絞られ波長毎にビームスポット１１を形成する。
各ビーム１１のスポット直径は、第１のレンズ（ｆ＝４１．３ｍｍ）８で絞られ、約１００μｍとなる。
また、ｃｈ毎のビーム間隔は、約２００μｍとなる。
したがって、波長多重信号光をｃｈ毎に空間分離した一次元（Ｘ方向）スポットアレイ１１を形成できる。
さらに、図８と同様に、光部品として可動マイクロミラー２０が配置されている（マイクロミラーのピッチは約２００μｍ）。
可動マイクロミラー２０は、第１レンズ８で生成されたビームスポット（焦点）位置１１にマイクロミラー２０の反射面がくるように配置される。
また、分光素子３からマイクロミラー２０へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送するように、マイクロミラーの安定な、ある傾斜角度の向きが設定されている。
可動マイクロミラー２０は、２つの安定状態（０°、＋１０°）を有する。
ミラーの傾きが０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビーム１が再び入力／出力ポート２へ返送できるように設定してある。
また、マイクロミラー２０はビームスポットアレイ１１の間隔（約２００μｍ）と同一のピッチで配列されており、ｃｈ毎に独立してビームの返送方向を制御できる。
ここで、マイクロミラー２０の可動方向と、光ファイバ２、１７（２ポート）の配列の方向は、角度方向（Ｘ方向）に垂直の方向（Ｙ方向）に設定される。
マイクロミラー２０の傾きが０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビーム１は再び入力／出力ポート２へ返送される。
傾きが＋１０°のとき、入力／出力ポート２から入射した光ビーム１は、マイクロミラー２０で光路変換され、第１レンズ８通過後に主光路（入力／出力ポートからの入射光路）と平行に進行してアド／ドロップポート１７へ出射する。
また、アド／ドロップポート１７から入射した光ビーム２１は、マイクロミラー２０で光路変換され、主光路に返送されて入力／出力ポート２から出射する。
これにより、ｃｈ毎に独立して、入力→出力、入力→ドロップ、アド→出力のポート切替が可能となる。
また、図１４の如く、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第１、第２のレンズ１５、１６として、Ｘ方向およびＹ方向に曲率を有するレンズを用いても良い。
この場合、ビームエキスパンダする光学系素子７は、Ｘ，Ｙ方向ともビーム拡縮機能を有する。
このとき、波長多重信号光を含むコリメートビーム１、２１は、リトロー配置で分散した略中心波長光の伝搬光軸を含むＹ−Ｚ面を入射面とし、該伝搬光軸とθｆ（＝θｇ・ｆ２／ｆ３）の角度をもってビームエキスパンダする光学系素子７に入射することが望ましい。
また、分光素子のあおり角度（θｘ）は、分光素子で生じる分散光ビームが第１〜第３レンズの略中心を通るように設定することが望ましい。
さらに、図１４を詳細に説明する。
図１４に於いて、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ’間を切断した場合の断面図を示している。
ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３のレンズをＸ，Ｙ方向とも曲率を有するレンズ１５、１６とし、角度方向（Ｘ方向）に加えて、それと垂直の方向（Ｙ方向）にもビーム拡縮機能を設けた。
具体的には、第２のレンズ１５を焦点距離ｆ＝６２ｍｍの凸レンズとし、第３のレンズ１６を焦点距離ｆ＝−６．５６ｍｍの凹レンズとした。
これにより、ビームエキスパンダする光学系素子７はＹ方向も約９．５（＝６２／６．５６）の倍率を有する。
Ｘ−Ｚ面の回折格子３への入射角θｇを３°（回折格子３のあおり角θｘ：１．５°）に設定したとき、光ファイバポート２、１７の入出射角（入出射ポートと主光軸のなす角度：θｆ）は、ビームエキスパンダする光学系素子７の倍率分拡大され、２８．５°となる。
すなわち、ビームエキスパンダする光学系素子７をＸ，Ｙ方向ともに拡縮機能を有する構成としたことにより、光ファイバポート２、１７の角度θｆを図１３の３°から２８．５°（＝３°×９．５）に拡大した配置とすることができる。
本発明の構成図７,８,１０,１１,１３,１４と従来の分散光学系との比較を以下に述べる。
例えば、図６に示される従来の分散光学系（従来例１）の全長Ｌは、下式で表される。
Ｌ＝２・ΔＸ／ｔａｎ（Δθ）
ΔＸ：隣接ｃｈの空間分離距離
Δθ：隣接ｃｈの分散角度差
また、図５に示される従来の分散光学系（従来例２）の全長Ｌは、下式で表される。
Ｌ＝ｄ＋ΔＸ／ｔａｎ（Δθ）
ｄ：グレーティングから光返送部品までの距離
ΔＸ：隣接ｃｈの空間分離距離
Δθ：隣接ｃｈの分散角度差
一方、本発明における分散光学系（図７）の全長Ｌは、下式で表される。
Ｌ＝ｆ２＋ｆ３＋ｄ＋２・ΔＸ／ｔａｎ（ｆ２・Δθ／ｆ３）
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｄ：第２レンズと分散素子の距離
ΔＸ：隣接ｃｈの空間分離距離
Δθ：隣接ｃｈの分散角度差
ここで、Δθ＝０．０３°、ｆ２＝６０ｍｍ、ｆ３＝−６ｍｍ（エキスパンダ倍率＝１０倍）、ｄ＝５ｍｍを仮定すると、上記光学系の長さに関して図９の計算結果が得られる。
例えば、波長間隔０．８ｎｍの波長多重信号光を０．５ｍｍピッチで空間分離するには、従来例１の分散光学系では１８０ｃｍもの長距離が必要となるが、本発明の光学系では２５ｃｍとなり約１／７に短縮することができる。
また、図５のように回折格子を２つ組み合わせた光学系（従来例２）と比べても、約１／４に短縮することができる。
このように、分光素子とビームエキスパンダする光学系素子７を組み合わせた分光光学系（本発明）は、光学系の長さ短縮に寄与するところが大きい。
また、焦点距離の異なる２つのレンズで構成されるビームエキスパンダする光学系素子７の適用は、挿入損失および偏波依存性（ＰＤＬ）の特性悪化を招くことなく、分散角を拡大できるメリットがある。
また、ビームエキスパンダする光学系素子７を、正の焦点距離を有するレンズと負の焦点距離を有するレンズを組み合わせた所謂ガリレー型で構成すれば、光学系の長さが更に短縮できる。
また、図１０、１１の如く、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第2 、第3 のレンズのうち、焦点距離の短いレンズを、該レンズよりも焦点距離の長い（レンズ曲率の大きい）少なくとも２つ以上のレンズで等価的に構成すれば、波長毎に空間分離されたスポットアレイの収差を小さく抑えることができ、挿入損失の低減に寄与するところが大きい。
同様に、ビームエキスパンダする光学系素子７を構成する第２、第３のレンズのうち少なくとも一方を、正の低屈折率ガラス（クラウンガラス）レンズと負の高屈折率ガラス（フリントガラス）メニスカスレンズを組み合わせたアクロマートレンズで構成しても、波長毎に空間分離されたスポットアレイの収差を小さく抑えることができ、挿入損失の低減効果が大きい。
図１３のように、分散素子として反射型回折格子を選択し、波長多重信号光がビームエキスパンダ光学系を往復する構成とすれば、波長多重信号光の波長帯の略中心波長において、回折格子を入射角度と回折（分散）角度が等しいリトロー配置にすることができる。
一般に、ブレーズ型に代表される高効率回折格子は、リトロー配置で高い回折効率を得ることができるので、挿入損失の低減化が図れる。
また、本発明では、ビームエキスパンダする光学系素子７により、分光素子で分散した光ビームの分散角は拡大し、ビーム径は縮小する。
ここで、光ビームは、一般にガウシアンビームで説明されるように、ビーム径が小さくなるほど伝搬に伴うビーム径の発散（拡大）が大きく、空間伝搬には不向きになるので、ビーム径の小径化には自ずと限界がある。
このため、図７のような透過型分散素子を用いた光学系では、ビームエキスパンダする光学系素子７を通過後のビーム径縮小によって光ビームの伝搬が発散しないように、入出射ポートでのビーム径を予め拡大することが望ましい。
特に、一方向（例えばＸ方向）のみのビームエキスパンダの場合、入出射ポートでのビームは楕円形状にする必要がある。
これに対し、図１３のようにビームエキスパンダする光学系素子７を往復する光学系とすれば、ビーム径を予め拡大する必要が無く、また、楕円のような変形にする必要も無い。
さらに、予めビーム径を拡大する必要が無ければ、入出射ポートのファイバアレイを挟ピッチに配置することができ、デバイスの小型化に対応できる。
さらに、図１４の如く、ビームエキスパンダする光学系素子が、分光素子の分散方向（Ｘ方向）に加えて、それと垂直の方向（Ｙ方向）にもビーム径拡縮機能を有する構成とすれば、ビームエキスパンダする光学系素子の倍率に従い入出射ポートの角度（光軸となす角度）を大きくとることができる。（ビームエキスパンダ倍率がα倍のとき、分光素子への入射角をθg とすれば、入出射ポートと光軸のなす角度θf はθf=α・θg となる。）
このため、入出射ポートのファイバアレイは他のレンズ等を避けて配置することが容易になり、製造簡易化に効果がある。
特に、入出射ポートの光軸をＹ−Ｚ面内に設定すれば、反射型回折格子のリトロー配置（入射角と回折角が等しい配置）に対応することができ、製造簡易化とともに挿入損失の低減が同時に図れるといったメリットがある。
角度分散した光を分光素子に戻す光返送装置の反射点を、第１のレンズで生成されるビームスポットの焦点位置に設定すれば、光返送部品で戻された光ビームの径は出射ポートにおいて、入射ポートのビーム径と略等しくなるので、ファイバへの挿入損失（結合損失）を最小にすることができる。
また、図８、図１３、１４（Ａ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’断面図）の如く、反射点をビームスポットの焦点位置に設定した状態で、光返送部品に入射する光ビームを入射方向と異なる方向に返送すれば、反射光ビームは、第１レンズ通過後、該入射方向に対して光軸がシフトした平行光となって返送される。（ここで、光軸のシフト量は、光返送部品における反射角度に依存する。）
この平行関係は入出射ポートまで保たれるので、入射ポートと光返送部品で光路変換（スイッチ）された光ビームの出射ポートは、光軸を平行に並べた複数の光ファイバ束で接続することができる。
また、角度分散された各光ビームに対応する個々の光返送部品の返送方向を、ある特定の面内に限定すれば、光返送部品で光路変換された各々のビームは入出射ポートにおいて特定の方向に一列に並ぶので、複数の入出射ポートを一次元のファイバアレイで容易に実現することができ、部品点数の削減・製造簡易化が可能となる。
さらに、角度分散された各光ビームに対応する個々の光部品の返送方向を、分光素子の分散方向に垂直な面内（Ｙ−Ｚ面）に限定すれば、反射型回折格子のリトロー配置（入射角と回折角が等しい配置）に対応することができるので、入出射ポートを一次元のファイバアレイで実現できるとともに、挿入損失の低減が同時に図れるといったメリットがある。
従って、上記作用により、波長選択制御デバイスに関して、従来の不具合を解消し、小型化を可能とする光学系を提供するとともに、良好な特性（挿入損失、ＰＤＬ等）の実現および組立簡易化に寄与するところが大きい。
よって、小型・経済化が可能な波長選択制御デバイスを容易に実現することができる。

（付記１）
波長多重された光を受け波長毎に異なる角度で角度分散する分光素子と、
該角度分散された光ビーム分散角を拡大する光学系素子と、
該角度分散された光ビームを平行光に変換し、波長毎に空間分離したスポットアレイを形成する第１のレンズと、
を備えたことを特徴とする波長選択デバイス。
（付記２）
付記１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子は、焦点距離の異なる第２、第３のレンズを共焦点配置した構成であることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記３）
付記２に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子を構成する第２、第３のレンズは、正の焦点距離を有するレンズと負の焦点距離を有するレンズの組合せであることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記４）
付記３に記載の波長選択デバイスにおいて、前記第２、第３のレンズのうち少なくとも一方のレンズを、正の低屈折率レンズと負の高屈折率ガラスメニスカスレンズを組み合わせたアクロマートレンズで構成したことを特徴とする波長選択デバイス。
（付記５）
付記３に記載の波長選択デバイスにおいて、前記第２、第３のレンズのうち焦点距離の短いレンズを、該レンズより曲率の大きい少なくとも２つ以上のレンズ光学系で構成したことを特徴とする波長選択デバイス。
（付記６）
付記１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記分光素子素子が回折格子であることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記７）
付記１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記分光素子が反射型であり波長多重信号が該分光素子への入射前後で該光学系素子を往復する光学系素子とし、該波長多重信号光の波長帯の略中心波長に対して該分光素子に対する入射角度と分散角度が略等しいリトロー配置であることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記８）
付記７に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子は、前記分光素子の分散方向に加えて、該分散方向と分散光の伝搬方向に垂直な方向にもビーム径拡縮機能を有することを特徴とする波長選択デバイス。
（付記９）
付記７に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子に対する波長多重信号光の入射面が、前記リトロー配置で分散した略中心波長光の伝搬光軸を含むＹ−Ｚ面内にあることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記１０）
付記１に記載の波長選択デバイスは、前記角度された光を前記分光素子に戻す光返送部品を備え、該光返送部品は前記第一のレンズで生成されたビームスポット（焦点）位置に反射点を有することを特徴とする波長選択デバイス。
（付記１１）
付記１０に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光返送部品は、前記角度された光を前記分光素子から該光返送部品へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送する第一の反射手段と、少なくとも該返送方向と異なる方向に返送する第二の反射手段を有することを特徴とする波長選択デバイス。
（付記１２）
付記１１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記第二の反射手段で返送する方向が、前記分光素子の分散方向（Ｘ方向）に垂直な面内（Ｙ−Ｚ面）にあることを特徴とする波長選択デバイス。
（付記１３）
上記付記１０に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光返送部品の前記反射点が、マイクロマシンの可動部に設けられ、該可動部の変位に伴う反射方向の移動により、反射光の返送方向の調整を行うことを特徴とする波長選択デバイス。
全光スイッチを説明する図 従来の全光スイッチの構成を説明する図 従来のＷＤＭシステムの光減衰構成を説明する図 従来例１を示す図 従来例２を示す図 従来例１の光学系を説明する図 本発明による光学系を説明する図 本発明による光学系を説明する図 光学系の長さ比較する図 本発明による光学系を説明する図 本発明による光学系を説明する図 非点収差の比較 本発明による光学系を説明する図 本発明による光学系を説明する図
符号の説明
３ 分光素子
４ 光ビーム
５ 第２のレンズ
６ 第３のレンズ
７ 光学系素子
８ 第１のレンズ
１２ 光返送部品


Claims (5)

  1. 波長多重された光を受け波長毎に異なる角度で角度分散する分光素子と、
    該角度分散された光ビーム分散角を拡大する光学系素子と、
    該角度分散された光ビームを平行光に変換し、波長毎に空間分離したスポットアレイを形成する第１のレンズと、
    を備えたことを特徴とする波長選択デバイス。
  2. 請求項１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光学系素子は焦点距離の異なる第２,第３のレンズを共焦点配置した構成であることを特徴とする波長選択デバイス。
  3. 請求項１に記載の波長選択デバイスにおいて、前記分光素子が反射型であり波長多重信号が該分光素子への入射前後で該光学系素子を往復する光学系素子とし、該波長多重信号光の波長帯の略中心波長に対して該分光素子に対する入射角度と分散角度が略等しいリトロー配置であることを特徴とする波長選択デバイス。
  4. 請求項１に記載の波長選択デバイスは、前記角度分散された光を前記分光素子に戻す光返送部品を備え、該光返送部品は前記第一のレンズで生成された焦点位置に反射点を有することを特徴とする波長選択デバイス。
  5. 請求項４に記載の波長選択デバイスにおいて、前記光返送部品は前記角度分散された光を前記分光素子から該光返送部品へ伝搬する方向と正確に反対の方向に返送する第一の反射手段と、少なくとも該返送方向と異なる方向に返送する第二の反射手段を有することを特徴とする波長選択デバイス。
JP2004137772A 2004-05-06 2004-05-06 波長選択デバイス Withdrawn JP2005321480A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004137772A JP2005321480A (ja) 2004-05-06 2004-05-06 波長選択デバイス
US11/078,522 US20050249458A1 (en) 2004-05-06 2005-03-14 Wavelength selection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004137772A JP2005321480A (ja) 2004-05-06 2004-05-06 波長選択デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005321480A true JP2005321480A (ja) 2005-11-17

Family

ID=35239524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004137772A Withdrawn JP2005321480A (ja) 2004-05-06 2004-05-06 波長選択デバイス

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20050249458A1 (ja)
JP (1) JP2005321480A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008028630A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光空間通信ユニット
JP2009015014A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Institute Of Physical & Chemical Research 分散光学システム
JP2015212798A (ja) * 2014-04-15 2015-11-26 日本電信電話株式会社 波長分散素子
JPWO2018123921A1 (ja) * 2016-12-28 2019-04-11 日本電信電話株式会社 光信号処理装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727308B1 (ko) * 2010-12-14 2017-04-17 한국전자통신연구원 광 터치스크린 패널
US8624985B2 (en) * 2011-11-17 2014-01-07 Symbol Technologies, Inc. Apparatus for and method of imaging targets with wide angle, athermalized, achromatic, hybrid imaging lens assembly
CN105409140B (zh) * 2014-04-22 2017-12-08 华为技术有限公司 光通信的装置和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4770513A (en) * 1985-11-01 1988-09-13 Nippon Kogaku K. K. Projection lens
JPH08210814A (ja) * 1994-10-12 1996-08-20 Canon Inc 光学式変位測定装置
US5579151A (en) * 1995-02-17 1996-11-26 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator
JP3919905B2 (ja) * 1997-10-20 2007-05-30 富士通株式会社 磁気光学効果を利用した光デバイス
US5960133A (en) * 1998-01-27 1999-09-28 Tellium, Inc. Wavelength-selective optical add/drop using tilting micro-mirrors
US6501877B1 (en) * 1999-11-16 2002-12-31 Network Photonics, Inc. Wavelength router
US6621958B1 (en) * 2000-06-02 2003-09-16 Confluent Photonics Corporation Athermalization and pressure desensitization of diffraction grating based WDM devices
US6560020B1 (en) * 2001-01-16 2003-05-06 Holotek, Llc Surface-relief diffraction grating
US6985308B1 (en) * 2002-05-28 2006-01-10 Polychromix Corporation Telecommunications optical processor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008028630A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光空間通信ユニット
JP2009015014A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Institute Of Physical & Chemical Research 分散光学システム
JP2015212798A (ja) * 2014-04-15 2015-11-26 日本電信電話株式会社 波長分散素子
JPWO2018123921A1 (ja) * 2016-12-28 2019-04-11 日本電信電話株式会社 光信号処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20050249458A1 (en) 2005-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5726407B2 (ja) 特徴的な動作面を有する波長選択スイッチ
JP5692865B2 (ja) 波長クロスコネクト装置
US8391654B2 (en) Wavelength selection switch
JP6068478B2 (ja) 光信号処理装置
US20070041683A1 (en) Tunable Optical Filter
US6647209B1 (en) Multiplexer and demultiplexer for single mode optical fiber communication links
CN113740971B (zh) 光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及***
US20070258679A1 (en) Wavelength routing optical switch
US20050249458A1 (en) Wavelength selection device
JP2008224824A (ja) 波長選択スイッチ
JPH11326687A (ja) 光ビ―ムの多重分離化方法およびその光装置
US9720168B2 (en) Wavelength selective optical switch having specified characteristics of WDM signal light beam
JP2009003282A (ja) 光スイッチおよびｍｅｍｓパッケージ
JP6251202B2 (ja) 波長選択スイッチ
JP5651904B2 (ja) Ｎ×ｎ波長選択スイッチ
JP5192501B2 (ja) 波長選択スイッチ
JP2009009073A (ja) 波長選択スイッチ
US6798951B2 (en) Wavelength router with a transmissive dispersive element
US7161739B2 (en) Optical system, optical device including the same, and optical device designing method
JP5839586B2 (ja) 光信号処理装置
WO2019203307A1 (ja) 波長選択光スイッチ
JP4833932B2 (ja) 波長選択スイッチ
US20020085801A1 (en) Wavelength division multiplexing and de-multiplexing element and wavelength router
JP5508368B2 (ja) 波長選択スイッチ
JP6225075B2 (ja) 波長選択スイッチ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070420

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080905