JP2006133298A - 波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 波長選択スイッチの小型化を図る。
【解決手段】 各ファイバ１ａ〜１ｅとマイクロミラーアレイ５とが基板１５の表面１６ａ，１６ｂに設けられ、反射型グレーティング４が基板１５の裏面１７に設けられている。基板１５の側端面１８には、基板１５の表面１６ａに設けられている入力ファイバ１ａ及びマイクロミラーアレイ５からの光を、基板１５の裏面１７に設けられている反射型グレーティング４に導くと共に、反射型グレーティング４からの光を基板４の表面１６ａに設けられている出力ファイバ１ｂ〜１ｅ及びマイクロミラーアレイ５へ導くための直角プリズム１２が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各波長域毎の光に対して、それぞれスイッチング操作することができる波長選択スイッチに関する。

従来の波長選択スイッチとしては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものがある。

この波長選択スイッチは、入力ポートと、複数の出力ポートと、入力ポートからの光を分波する分光器と、この分光器で分波された光を反射させて、複数の出力ポートのうちのいずれかに入射させるマイクロミラーアレイと、を備えている。

ＵＳ６,６５７,７７０ Ｂ２

しかしながら、前記特許文献１に記載の従来技術では、入力ポートから出力ポートまでの光路長が長く、装置が大型化するという問題点がある。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、小型化を図ることができる波長選択スイッチを提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための請求項１に係る発明の波長選択スイッチは、
入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
表裏面を有し、該表面に前記マイクロミラーアレイが設けられ、該裏面に前記分光器が設けられている基板と、
前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面側に導き、該基板の裏面側を通る光を該基板の表面側に導く光折返し手段と、
を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項１に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記分光器は、反射型分光器であり、
前記光折返し手段は、前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面に設けられている前記反射型分光器に導き、該反射型分光器で反射された光を再び該基板の表面側に導くことを特徴とする。

請求項３に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項２に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記マイクロミラーアレイの前記ミラーは、前記基板の裏面側で前記反射型分光器で反射されて、前記光折返し手段により再び該基板の表面側に導かれた光を反射して、該光折返し手段に戻して、該基板の裏面上に設けられている該反射型分光器に入射させることを特徴とする。

請求項４に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項１から３のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記マイクロミラーアレイに入射する光の光路を、前記基板の表面側で、該基板の表面から裏面の方向にシフトする共に、該マイクロミラーアレイで反射された光の光路を、該基板の表面側で、該基板の裏面から表面の方向にシフトするシフト手段を備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明の波長選択スイッチは、
入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
前記分光器と前記マイクロミラーアレイとの間の光路中に、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻す光折返し手段を備えていることを特徴とする。

請求項６に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項５に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記光折返し手段は、前記分光器と前記入力ポートとの間の光路中及び前記分光器と前記出力ポートとの間の光路中において、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻すことを特徴とする。

請求項７に係る発明の波長選択スイッチは、
入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
前記分光器と前記入力ポートとの間の光路中、及び／又は前記分光器と前記出力ポートとの間の光路中に、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻す光折返し手段を備えていることを特徴とする。

請求項８に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項５から７のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記分光器は、反射型分光器であることを特徴とする。

請求項９に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項１から８のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記マイクロミラーアレイは、１次元的に並んでいる複数の前記ミラーと、各ミラー毎に設けられ、各ミラーの回転中心となる回転軸と、を有し、
前記光折返し手段は、第１の反射面及び第２の反射面を有し、該第１の反射面は、該第１の反射面への入射光を所定の面と平行な方向に反射して該第２の反射面に導き、該第２の反射面は、該第２の反射面への入射光を該所定の面と平行な方向に反射して該第１の反射面に導き、
前記所定の面は、複数の前記マイクロミラーが１次元的に並んでいる方向及び前記回転軸が伸びている方向に平行な面であることを特徴とする。

請求項１０に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項１から９のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記光学系は、前記ミラーの回転軸と交わる面と平行な少なくとも1つの端面を有することを特徴とする。

請求項１１に係る発明の波長選択スイッチは、
請求項１０に記載の波長選択スイッチにおいて、
前記光学系は、互いに向かい合う２つの前記端面を有し、前記２つの端面の間隔は、前記光学系に入射する光束径の３倍以下であることを特徴とする。

請求項１２に係る発明の光処理装置は、
入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光に対して所定の処理を施す光処理器と、を備えている光処理装置において、
表裏面を有し、該表面に前記入力ポートが設けられ、該裏面に前記光処理器が設けられている基板と、前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面側に導く光折返し手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項１３に係る発明の光処理装置は、
請求項１２に記載の光処理装置において、
前記基板の前記表面には、前記出力ポートが設けられ、前記光折返し手段は、前記基板の裏面側を通る光を基板の表面側に導くことを特徴とする。

請求項１４に係る発明の光処理装置は、
請求項１２及び１３のいずれか一項に記載の光処理装置において、
前記光処理器は、前記折返し手段により前記基板の裏面側に導かれた光に対して前記所定の処理を施す過程で、該光を反射して、該折返し手段に戻し、
前記光処理器により前記折返し手段に戻された光は、該折返し手段により前記基板の表面側に導かれることを特徴とする。

なお、前記光処理器としては、グレーティングやプリズム等の分光器の他、ミラーの角度を変えることができるマイクロミラーアレイ等がある。

本発明によれば、光路長が長くても、光折返し手段により、光が１回以上折り返されるので、全光路長に対して、装置の長さを短くすることができる。

以下、本発明に係る波長選択スイッチの一実施形態について、図面を用いて説明する。

本実施形態の波長選択スイッチは、図１及び図２に示すように、一つの入力ファイバ１ａと、複数の出力ファイバ１ｂ〜１ｅと、各ファイバ１ａ〜１ｅのポートの直前に配置されているマイクロレンズ２と、入力ファイバ１ａからの光を結像する一方で出力ファイバ１ｂ〜１ｅへの光をコリメートするリレーレンズ３と、入力ファイバ１ａからの光を各波長域の光に分波する反射型グレーティング４と、反射型グレーティング４からの光を結像させる第１リトローレンズ７Ａ及び第２リトローレンズ７Ｂと、第１リトローレンズ７Ａからの光を複数の出力ファイバ１ｂ〜１ｅのうちのいずれかの方向へ向わせるマイクロミラーアレイ５と、光路を平行にシフトさせる平行プリズム１１と、光路を折り返す直角プリズム１２と、これらを搭載する基板１５と、を備えている。なお、図２では、光路の簡略化を図るために、第１リトローレンズ７Ａ及び第２リトローレンズ７Ｂを一つのリトローレンズとして描き、平行プリズム１１及び直角プリズム１２を省略している。

基板１５は、表面１６ａ，１６ｂ、裏面１７、側端面１８とを有している部材である。この基板１５の表面には、裏面１７との距離が短い、つまり基板厚みの薄い箇所の表面１６ａと、裏面１７との距離が長い、つまり基板厚みの厚い箇所の表面１６ｂとがある。各ファイバ１ａ〜１ｅは、入力ファイバ１ａからの光が進む方向（以下、Ｚ方向とする）に対して垂直な方向（以下、Ｘ方向とする）に、各ファイバ１ａ〜１ｅのポートが１次元的に並ぶよう、基板１５の表面１６ａ上に設けられている。

マイクロミラーアレイ５は、複数のマイクロミラー６を有しており、それぞれは１次元的に並んでいる。このマイクロミラーアレイ５は、複数のマイクロミラー６の並び方向がＸ方向になるよう、基板１５の表面１６ａ上に設けられている。各マイクロミラー６は、基板の厚み方向、言い換えるとＺ方向及びＸ方向に垂直な方向（以下、Ｙ方向とする）に伸びている回転軸６ａ（図３）を基準にして回転させることができる。各マイクロミラー６の回転駆動力としては、例えば、従来から用いられている静電気力がある。各マイクロミラー６は、第１リトローレンズ７Ａにより光が結像される結像位置に、またはその近傍に配置されている。

反射型グレーティング４は、その複数の溝４ａ（図３）がＹ方向と平行になるように、基板１５の裏面１７上に設置されている。このため、この反射型グレーティング４に光が入射して、この光が各波長成分に分波された場合、各波長成分は、ＺＸ平面内において、反射型グレーティング４の溝４ａに垂直なＸ方向に広がる。また、逆に、Ｘ方向に広がっていた各波長成分が入射した場合には、各波長成分を合波することができる。すなわち、この反射型グレーティング４の分波方向及び合波方向はＸ方向である。この反射型グレーティング４のＹ方向の幅Ｗｇは、このグレーティング４に入射する光のビーム径ｄ以上で、このビーム径ｄの３倍未満である。

ここで、図４を用いて、反射型グレーティング４のＹ方向の幅Ｗｇと、この反射型グレーティング４に入射する光のビーム径ｄとの関係について説明する。

本実施形態では、ガウシアンビーム径を、反射型グレーティング４に入射する光のビーム径ｄとしている。このガウシアンビーム径は、光強度が、光束の中心軸における光強度の１／ｅ２（約１３．５％）に低下するところの径である。ビーム径ｄの３倍の径３ｄの位置では、図４に示すように、光束の中心軸における光強度の１×ｅ−８倍程度の光強度になり、極めて光強度が小さくなる。そこで、本実施形態では、反射型グレーティング４のＹ方向の幅Ｗｇを、この反射型グレーティング４に入射する光束を効率的に受光し得る最小限の幅、つまり、ｄ≦Ｗｇ≦３ｄにしている。

第１リトローレンズ７Ａ及び第２リトローレンズ７Ｂは、図１及び図２に示すように、これらが組み合わせることにより、反射型グレーティング４からの光をマイクロミラーアレイ４の近傍で結像させる光学パワーを有している。

第１リトローレンズ７Ａは、その光軸がＺ方向を向くように、基板１５の表面１６ｂ上に設けられ、第２リトローレンズ７Ｂは、その光軸がＺ方向を向くように、基板１５の裏面１７上に設けられている。

これら第１リトローレンズ７Ａ及び第２リトローレンズ７Ｂも、図３に示すように、そのＹ方向の幅Ｗｒは、反射型グレーティング４と同様、これらの第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂに入射する光のビーム径ｄ以上で、このビーム径ｄの３倍未満である。これらのリトローレンズ７Ａ，７Ｂは、これらの第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂの光軸に対して垂直なＸＹ平面内で円形のレンズを形成した後、この光軸を中心として、Ｙ方向でほぼ対称な位置になる２箇所でＺＸ平面に平行に切断して形成する。この２つの切断面が端面７ａ，７ｂとなり、端面７ａ，７ｂ相互間の幅が前述のＷｒである。なお、ここでは、円形のレンズを切断して、リトローレンズ７Ａ，７Ｂを形成しているが、互いに平行な２つの端面を有するレンズ型に樹脂又は溶融ガラスを充填して、樹脂又はガラスでリトローレンズを成形する場合には、型から取り出したレンズを切断する必要はないことは言うまでもない。

また、リレーレンズ３は、図１に示すように、基板１５の表面１６ａ上であって、第１リトローレンズ７Ａと複数のマイクロレンズ２との間に、その光軸がＺ方向を向くように設けられている。このリレーレンズ３も、以上で説明した第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂと同様、互いに平行で且つＺＸ平面に平行な２つの端面を有し、２つの端面の相互間隔が、このリレーレンズ３に入射する光のビーム径ｄ以上で、このビーム径ｄの３倍未満である。

平行プリズム１１は、図１（ａ）に示すように、互いに平行な一対１１ａ，１１ｂの反射面を有している。この平行プリズム１１は、入出力面がＸＹ平面と平行になるように、表面１６ａと表面１６ｂとの境の段差部に設けられている。

また、直角プリズム１２は、入出力面と、この入出力面に対して、それぞれ４５°の角度を成し、互いの角度が９０°を成す第１及び第２反射面１２ａ，１２ｂと、を有している。この直角プリズム１２は、入出力面がＸＹ平面と平行で且つ第１及び第２反射面１２ａ，１２ｂがそれぞれＺＸ平面に対して４５°の角度を成すように、基板１５の各ファイバから最も遠い位置の側端面１８上に設けられている。

次に、本実施形態の波長選択スイッチの動作について説明する。

入力ファイバ１ａの入力ポートからは、図１及び図２に示すように、波長多重光Ｌ０が出力される。この光Ｌ０は、この入力ポートの傍に設けられているマイクロレンズ２でコリメートされ、リレーレンズ３で一旦集光されて、光Ｌ１となる。この光Ｌ１は、平行プリズム１１に入射し、その光路が、表面１６ａから離れる方向であるＹ方向にシフトし、第１リトローレンズ７Ａに入射してから、光Ｌ２となって基板１５の表面１６ｂ上を（＋）Ｚ方向の進んで、直角プリズム１２の入出力面に入射する。この入出力面に入射した光Ｌ２は、この直角プリズム１２の第１反射面１２ａで反射されて、マイクロミラーアレイ５の回転軸６ａが伸びている方向と平行な面、つまりＸＹ平面と平行な面内を（−）Ｙ方向に進行して、さらに第２反射面１２ｂで反射されて、直角プリズム１２のもう一方の入出力面から出射し、基板１５の裏面１７上を（−）Ｚ方向に進行して、第２リトローレンズ７Ｂに入射する。

リレーレンズ３で集光された光Ｌ１は、２つのリトローレンズ７Ａ，７Ｂを以上のように通過する過程で、再度コリメートされて、光Ｌ３となる。このリトローレンズ７Ａ，７Ｂにおいて、入力ファイバ１ａからの光Ｌ１をコリメートする部分が第２のコリメート光学系部９ｂ（図２及び図３）を成す。リトローレンズ７Ａ，７Ｂの第２のコリメート光学系部９ｂでコリメートされた光Ｌ３は、図２及び図３に示すように、反射型グレーティング４の部位４ｂに入射し、ここで複数の波長成分の光Ｌ４，Ｌ４ａに分波される。なお、図１及び図３では、複数の波長成分の光のうち、一つの波長成分の光Ｌ４のみを示し、図２では、２つの波長成分の光Ｌ４，Ｌ４ａを示している。この反射型グレーティング４の分波方向は、前述したようにＸ方向であるから、光Ｌ４と光Ｌ４ａとは、Ｘ方向に並んでいる。

反射型グレーティング４で分波された各波長成分の光Ｌ４，Ｌ４ａは、基板１５の裏面１７上を入力ファイバ１ａから遠ざかる方向（（＋）Ｚ）方向に進行し、再び、第２リトローレンズ７Ｂに入射して、光Ｌ５になってから、直角プリズム１２の入出力面に入射する。この入出力面に入射した光Ｌ５は、この直角プリズム１２の第２反射面１２ｂで反射されて、ＸＹ平面と平行な面内を（＋）Ｙ方向に進行し、さらに第１反射面１２ａで反射されて、この直角プリズム１２のもう一方の入出力面から出射し、基板１５の表面１６ａ上を（−）Ｚ方向に進行して、第１リトローレンズ７Ａに入射する。

反射型グレーティング４で分波された各波長成分の光Ｌ４は、２つの第２、第１リトローレンズ７Ｂ，７Ａを以上のように通過する過程で、光Ｌ６となり、各マイクロミラー６の近傍に結像される。この第２、第１リトローレンズ７Ｂ，７Ａにおいて、反射型グレーティング４からの光Ｌ４を結像させる部分が、第１の結像光学系部８ａを成す。反射型グレーティング４は、前述したように、第２リトローレンズ７Ｂからのコリメート光である光Ｌ３を、ＺＸ平面内でＸ方向に分波するので、第２、第１リトローレンズ７Ｂ，７Ａの第１の結像光学系部８ａの位置は、反射型グレーティング４へ光Ｌ３を出射する第２のコリメート光学系部９ｂを基準にして、第２、第１リトローレンズ７Ｂ，７Ａの内部で（−）Ｘ方向側となる。

以上のように、光路を折り返す直角プリズム１１は、２つの第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂの間の光路上に配置されている。

第１リトローレンズ７Ａからの光Ｌ６は、マイクロミラーアレイ５に向う過程で、平行プリズム１１に入射して、（−）Ｙ方向に平行にシフトしてから、基板１５の表面１６ａ上に設けられているマイクロミラーアレイ５の複数のマイクロミラー６のうちのいずれかで反射されて、光Ｌ７となる。各マイクロミラー６は、Ｙ方向に伸びている回転軸６ａを基準として回転することが可能なので、ここで反射された光Ｌ７の進行方向は、マイクロミラー６の回転角度に応じて、ＺＸ平面内で、Ｘ方向成分が変わる。

マイクロミラー６で反射された光Ｌ７は、再び、平行プリズム１１に入射し、その光路が（＋）Ｙ方向に平行にシフトし、第１リトローレンズ７Ａに入射してから、光Ｌ８となって基板１５の表面１６ｂ上を（−）Ｚ方向の進んで、直角プリズム１２に入射する。この光Ｌ８は、この直角プリズム１２により、基板１５の裏面１７上を（＋）Ｚ方向に進行するようになり、第２リトローレンズ７Ｂに入射する。

マイクロミラー６で反射された光Ｌ７は、２つの第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂを以上のように通過する過程で、再度コリメートされて、光Ｌ９となる。この第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂにおいて、マイクロミラー６で反射された光Ｌ７をコリメートする部分が第１のコリメート光学系部９ａ（図２及び図３）を成す。前述したように、マイクロミラー６からの光Ｌ７の位置は、マイクロミラー６の回転角度に応じてＸ方向に移動するので、この第１のコリメート光学系部９ａの位置は、反射型グレーティング４からの光Ｌ４が入射する第１結像光学系部８ａを基準にして、リトローレンズ７の内部で（＋）又は（−）Ｘ方向のいずれかの側になる。

第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂでコリメートされた光Ｌ９は、反射型グレーティング４の部位４ｃに入射して、前述とは逆の合波作用を受けて、光Ｌ１０となる。前述したように、反射型グレーティング４では、入力ファイバ１ａからの光Ｌ３を、ＺＸ平面内でＸ方向に分波し、マイクロミラー６では、反射型グレーティング４からの光Ｌ６を反射して、ＺＸ平面内でのＸ方向成分を変える。したがって、反射型グレーティング４からマイクロミラー６を経て、再び、反射型グレーティング４に入射する光Ｌ９は、分波前の光Ｌ３が入射した位置４ｂを基準にして、（＋）又は（−）Ｘ方向のいずれかの側の部位４ｃに入射する。このため、グレーティング６は、Ｙ方向の幅Ｗｇが前述したようにｄ≦Ｗｇ≦３ｄであるのに対して、Ｘ方向の幅は、Ｙ方向の幅よりも遥かに広い。

反射型グレーティング４で合波作用を受けた光Ｌ１０は、基板１５の裏面１７上を入力ファイバ１ａから遠ざかる方向（（＋）Ｚ）に進行し、再び、第２リトローレンズ７Ｂに入射して、光Ｌ１１になってから、直角プリズム１２に入射する。この直角プリズム１２に入射した光Ｌ１１は、この直角プリズム１２により、基板１５の表面１６ａ上を（−）Ｚ方向に進行して、第１リトローレンズ７Ａに入射する。

反射型グレーティング４で合波作用を受けた光Ｌ１０は、２つのリトローレンズ７Ｂ，７Ａを以上のように通過する過程で、光Ｌ１２となり、第２、第１リレーレンズ３の手前で結像される。この第２、第１リトローレンズ７Ｂ，７Ａにおいて、反射型グレーティング４からの光Ｌ１０を結像させる部分が、第２の結像光学系部８ｂを成す。反射型グレーティング４は、その複数の溝４ａがＹ方向に平行であるので、この第２の結像光学系部８ｂの位置は、第１のコリメート光学系部９ａを基準にして、リトローレンズ７の内部で（＋）又は（−）Ｘ方向のいずれかの側となる。

以上のように、第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂの第１の結像光学系部８ａ、第２の結像光学系部８ｂ、第１のコリメート光学系部９ａのそれぞれの位置は、第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂの第２のコリメート光学系部９ｂを基準にして、（＋）又は（−）Ｘ方向のいずれかの側になる。このため、第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂは、Ｙ方向の幅Ｗｒがｄ≦Ｗｒ≦３ｄであるのに対して、Ｘ方向の幅は、Ｙ方向の幅よりも遥かに広い。

第１リトローレンズ７Ａで集光された光Ｌ１２は、リレーレンズ３でコリメートされ、マイクロミラー６の回転角度に応じて、複数のマイクロレンズ２のいずれかに入射し、入射したマイクロレンズ２で結像されて、光Ｌ１２が入射したマイクロレンズ２に対向している出力ファイバ１ａに入射する。つまり、第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂで集光された光Ｌ１２は、Ｘ方向に並んでいる複数の出力ファイバ１ｂ〜１ｅのうちのいずれかに入射する。

以上のように、本実施形態では、（１）基板１５の表面１６ａ上に設けられている入力ファイバ１ａから出射されて（＋）Ｚ方向に進行した光を、（−）Ｙ方向にシフトさせつつ折り返して（−）Ｚ方向に進行させて、基板１５の裏面１７上に設けられている反射型グレーティング４に入射させる際、（２）この反射型グレーティング４で反射されて（＋）Ｚ方向に進行した光を、直角プリズム１２で（＋）Ｙ方向にシフトさせつつ折り返して（−）Ｚ方向に進行させて、基板１５の表面１６ａ上のマイクロミラーアレイ５に入射させる際、（３）このマイクロミラーアレイ５のミラー６で反射されて（＋）Ｚ方向に進行した光を、直角プリズム１２で（−）Ｙ方向にシフトさせつつ折り返して（−）Ｚ方向に進行させて、再び、基板１５の裏面１７上に設けられている反射型グレーティング４に入射させる際、（４）この反射型グレーティング４で反射されて（＋）Ｚ方向に進行した光を、直角プリズム１２で（＋）Ｙ方向にシフトさせつつ折り返して（−）Ｚ方向に進行させて、基板１５の表面１６ａ上の出力ファイバ２ａに入射させる際、の合計４回、光路を折り返しているので、装置全体のＺ方向の長さを極めて短くすることができる。

また、本実施形態では、複数の光ファイバ１ａ〜１ｅがＸ方向に並び、複数のマイクロミラー６もＸ方向に並び、さらに、リレーレンズ３、第１、第２リトローレンズ７Ａ，７Ｂ及び反射型グレーティング４は、Ｙ方向の幅が狭いので、装置全体のＹ方向の幅、すなわちミラー６の回転軸６ａが伸びている方向の幅を極めて狭めることができる。さらに、本実施形態では、マイクロミラーアレイ５は、そのケーシングの高さ、つまりケーシングのＹ方向の幅が、第１リトローレンズ７Ａやリレーレンズ３のＹ方向の幅よりも広いため、このマイクロミラーアレイ５が搭載される部分の基板１５の厚さを薄くし、薄くしたことによる第１リトローレンズ７Ａの光軸とマイクロミラーアレイ５の光軸とのズレを平行プリズム１１で対応して、装置全体のＹ方向の幅が広がることが回避している。

以上のように、本実施形態では、装置全体のＺ方向及びＹ方向の幅を狭くでき、装置の小型化を図ることができる。

なお、以上の実施形態では、第１の結像光学系部８ａ、第１のコリメート光学系部９ａ、第２の結像光学系部８ｂ、第２のコリメート光学系部９ｂを２つのリトローレンズ７Ａ，７Ｂで構成しているが、一つの光学系で構成してもよいし、それぞれを独立した光学系で構成してもよい。

また、以上の実施形態では、一つのグレーティングで、合波と分波を行っているが、それぞれ、異なるグレーティングで合波、分波を行うようにしてもよい。この場合も、以上の実施形態と同様に、各グレーティングのＹ方向の幅を狭くし、各グレーティングの溝をＹ方向に平行になるように設置する。さらに、以上の実施形態では、グレーティングとして、反射型グレーティングを用いているが、透過型グレーティングを用いてもよい。この場合、光折返し手段である直角プリズム１２からの光を透過型グレーティングで分光し、この分光で得られた各波長域の光を本実施形態のように、同じ直角プリズム１２に戻すことができないので、この透過型グレーティングを基準として、本実施形態の直角プリズムと反対側の位置に直角プリズムを新たに設けることになる。

また、以上では、４つの波長成分を有する1つの入力光を分波して、各々４つの出力ポートのいずれかに導く波長選択スイッチを例にとって説明したが、各波長成分に対応するミラーを配置すれば波長成分は任意に設定できる。また、もちろん出力ポート数もミラーの回転角度設定が行える範囲で任意の数配置できることは言うまでもない。

また、以上の実施形態の波長選択スイッチは、波長多重光を各波長域の光に分波するものであるが、出力ファイバ１ｂ〜１ｅから各波長域の光をマイクロレンズ２に出射すれば、これらの光を合波する装置として機能することは言うまでもない。さらに、本実施形態は、波長多重光を各波長域の光に分波した後、各波長域の光を目的の出力ポートに導く光波長選択スイッチであるが、光を分波又は合波する機能を有さず、光の出力先を変える単なる光スイッチ等の光処理装置に、本発明を適用してもよい。このような光処理装置は、例えば、図２における反射型グレーティング４を単なる平面ミラーに置き換えるか、削除することで、構成することができる。反射型グレーティング４を削除し、平面ミラーを設けずに光処理装置を構成する場合には、マイクロミラーアレイ５を基板１５の裏面１７に配置し、このマイクロミラーアレイ５のミラー６の位置と各ファイバ１ａ〜１ｅのポートの位置とが光学的にほぼ共役になるように光学設計することが好ましい。

さらに、以上のように、入力ポートが1つで出力ポートが複数、或いは、出力ポートが1つで入力ポートが複数の波長選択スイッチに限らず、例えば入力ポートが２つで出力ポートが２つあるような光処理装置、すなわち入力及び出力が複数の光処理装置に、本発明を適用できることは言うまでもない。

本発明に係る一実施形態としての波長選択スイッチを示す図で、同（ａ）は側面図、同（ｂ）は平面図である。 本発明に係る一実施形態としての波長選択スイッチの概略光学構成を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態としての波長選択スイッチの要部斜視図である。 本発明に係る一実施形態としてのグレーティングのＹ方向の幅と光束径との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ａ：入力光ファイバ １ｂ〜１ｅ：出力光ファイバ
２：マイクロレンズ ３：リレーレンズ
４：反射型グレーティング ５：マイクロミラーアレイ
６：マイクロミラー ６ａ：回転軸
７Ａ：第１リトローレンズ ７Ｂ：第２リトローレンズ
８ａ：第１の結像光学系部 ８ｂ：第２の結像光学系部
９ａ：第１のコリメート光学系部 ９ｂ：第２のコリメート光学系部
１１：平行プリズム １２：直角プリズム
１５：基板 １６ａ：第１表面
１６ｂ：第２表面 １７：裏面

Claims (14)

1. 入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
   表裏面を有し、該表面に前記マイクロミラーアレイが設けられ、該裏面に前記分光器が設けられている基板と、
   前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面側に導き、該基板の裏面側を通る光を該基板の表面側に導く光折返し手段と、
   を備えていることを特徴とする波長選択スイッチ。
2. 請求項１に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記分光器は、反射型分光器であり、
   前記光折返し手段は、前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面に設けられている前記反射型分光器に導き、該反射型分光器で反射された光を再び該基板の表面側に導く、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
3. 請求項２に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記マイクロミラーアレイの前記ミラーは、前記基板の裏面側で前記反射型分光器で反射されて、前記光折返し手段により再び該基板の表面側に導かれた光を反射して、該光折返し手段に戻して、該基板の裏面上に設けられている該反射型分光器に入射させる、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記マイクロミラーアレイに入射する光の光路を、前記基板の表面側で、該基板の表面から裏面の方向にシフトする共に、該マイクロミラーアレイで反射された光の光路を、該基板の表面側で、該基板の裏面から表面の方向にシフトするシフト手段を備えている、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
5. 入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
   前記分光器と前記マイクロミラーアレイとの間の光路中に、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻す光折返し手段を備えている、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
6. 請求項５に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記光折返し手段は、前記分光器と前記入力ポートとの間の光路中及び前記分光器と前記出力ポートとの間の光路中において、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻す、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
7. 入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光を分波及び/又は合波する分光器と、該分光器で分波又は合波された光の少なくとも一部を該出力ポートに向けて反射する１以上のミラーを有するマイクロミラーアレイと、該入力ポートから該出力ポートまでの光路中で光を集光及び/又はコリメートする光学系と、を備えている波長選択スイッチにおいて、
   前記分光器と前記入力ポートとの間の光路中、及び／又は前記分光器と前記出力ポートとの間の光路中に、前記入力ポート側からの光を、該光の進行方向に対して垂直な方向にシフトさせて、該入力ポート側へ戻す光折返し手段を備えている、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記分光器は、反射型分光器である、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
   前記マイクロミラーアレイは、１次元的に並んでいる複数の前記ミラーと、各ミラー毎に設けられ、各ミラーの回転中心となる回転軸と、を有し、
   前記光折返し手段は、第１の反射面及び第２の反射面を有し、該第１の反射面は、該第１の反射面への入射光を所定の面と平行な方向に反射して該第２の反射面に導き、該第２の反射面は、該第２の反射面への入射光を該所定の面と平行な方向に反射して該第１の反射面に導き、
   前記所定の面は、複数の前記マイクロミラーが１次元的に並んでいる方向及び前記回転軸が伸びている方向に平行な面である、
   ことを特徴とする波長選択スイッチ。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の波長選択スイッチにおいて、
    前記光学系は、前記ミラーの回転軸と交わる面と平行な少なくとも1つの端面を有する、
    ことを特徴とする波長選択スイッチ。
11. 請求項１０に記載の波長選択スイッチにおいて、
    前記光学系は、互いに向かい合う２つの前記端面を有し、
    前記２つの端面の間隔は、前記光学系に入射する光束径の３倍以下である、
    ことを特徴とする波長選択スイッチ。
12. 入力ポートと、出力ポートと、該入力ポートからの光に対して所定の処理を施す光処理器と、を備えている光処理装置において、
    表裏面を有し、該表面に前記入力ポートが設けられ、該裏面に前記光処理器が設けられている基板と、前記基板の表面側を通る光を該基板の裏面側に導く光折返し手段と、を備えていることを特徴とする光処理装置。
13. 請求項１２に記載の光処理装置において、
    前記基板の前記表面には、前記出力ポートが設けられ、前記光折返し手段は、前記基板の裏面側を通る光を基板の表面側に導くことを特徴とする光処理装置。
14. 請求項１２及び１３のいずれか一項に記載の光処理装置において、
    前記光処理器は、前記折返し手段により前記基板の裏面側に導かれた光に対して前記所定の処理を施す過程で、該光を反射して、該折返し手段に戻し、
    前記光処理器により前記折返し手段に戻された光は、該折返し手段により前記基板の表面側に導かれることを特徴とする光処理装置。

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