JP2009047917A - 光波長選択スイッチおよび制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】出力光を所望量だけ減衰させつつ出力光の平坦な帯域を広くすること。
【解決手段】複数の入出力ポート１１１〜１１４は並べて設けられる。分光素子１２０は、入力ポート１１１から入力される光を分光する。複数の可動ミラー１４１〜１４５は、分光素子１２０によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、分光素子１２０によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて出力ポート１１２〜１１４のうちのいずれかの出力ポートから出力する。ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１〜１４５が光を反射させる角度をそれぞれ変化させて可動ミラー１４１〜１４５の各反射光を出力する出力ポートを切り替えるとともに、可動ミラー１４１〜１４５の角度を分光方向および分光方向と直交する方向にずらすことで出力ポート１１２〜１１４から出力する反射光を減衰させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光の経路を波長毎に選択的に切り替える光波長選択スイッチおよび制御方法に関する。
従来、光伝送システムにおいて、チャネル数を増大させて伝送容量を拡大するために、波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が用いられている。また、複数の光入出力ポートを有し、波長多重されたＷＤＭ光信号を光のまま選択的に操作することができるデバイスとして、光波長選択スイッチが用いられている（たとえば、下記特許文献１参照。）。
図１６は、従来の光波長選択スイッチを示すブロック図である。図１６に示すように、光波長選択スイッチ１６００は、１個の入力とＮ個（Ｎは２以上）の出力を有する１×Ｎスイッチである。光波長選択スイッチ１６００には、波長帯域が異なる複数のチャネル（ＣＨ１〜ＣＨ７）が含まれるＷＤＭ光信号１６１０が入力される。光波長選択スイッチ１６００は、入力されたＷＤＭ光信号１６１０をチャネル毎の光信号に分波する。
光波長選択スイッチ１６００は、分波したチャネル毎の光信号をそれぞれ経路１〜経路Ｎのいずれかへ選択的に出力する。ここでは、ＣＨ１およびＣＨ４の光信号を経路１へ出力し、ＣＨ２の光信号を経路２へ出力し、ＣＨ３およびＣＨ６の光信号を経路３へ出力し、ＣＨ５およびＣＨ７の光信号を経路Ｎへ出力する場合について図示している。
光波長選択スイッチ１６００は、ＷＤＭ光信号１６１０を分光する分光素子および可変の角度で光を反射させる複数の可動ミラーなどで構成される。入力ポートから入力されたＷＤＭ光信号１６１０を分光素子によって分光し、分光した光を、分光方向に並べて設けた複数の可動ミラーによって反射させ、複数の可動ミラーが光を反射させる角度をそれぞれ変化させることで、各光を出力する出力ポートを切り替えるポート切替制御を行う。
または、光波長選択スイッチ１６００を、１×Ｎスイッチではなく、Ｎ個の入力と１個の出力を有するＮ×１スイッチや、Ｎ個の入力とＭ個（Ｍは２以上）の出力を有するＮ×Ｍスイッチとして用いることもできる。また、出力ポートから出力される出力光のパワーを制御するために、出力ポートに対する可動ミラーの反射光の結合をずらすことで出力光を所望の量だけ減衰させる減衰制御が用いられている。
特開２００４−７００５３号公報
しかしながら、上述した従来技術では、複数の可動ミラーが互いに間隔を有して並んでいるため、分光素子によって分光された光の波長成分の一部が可動ミラーからはみ出す（可動ミラー端で光の波長成分がケラレる）という問題がある。可動ミラーから光の波長成分の一部がはみ出すと、可動ミラーの反射光の広がり角度が大きくなる。このため、出力光の減衰制御を行うと出力光の帯域が狭くなるという問題がある。
図１７は、反射光の広がり角度が大きくなる原理を示す図である。光波長選択スイッチ１７００は、入力ポート１７０１と、分光素子１７０２と、可動ミラー１７０３と、出力ポート１７０４と、を備えている。可動ミラー１７０３は、分光素子１７０２の分光方向に並べて設けられた複数の可動ミラーのうちの１つである。入力ポート１７０１から入力されたＷＤＭ光信号１７１０は、分光素子１７０２によって分光される。
ここでは、分光素子１７０２によって分光された光のうちの、波長λ１を中心波長とする波長帯域のＣＨ１の光のみを図示する。また、ＣＨ１の波長帯域には、中心波長である波長λ１よりも高い波長λ２も含まれているとする。分光素子１７０２によって分光されたＣＨ１の光は、可動ミラー１７０３によって反射する。
光１７２１は、分光素子１７０２から可動ミラー１７０３へ出射されたＣＨ１の光のうちの波長λ１の成分の光である。反射光１７３１は、光１７２１が可動ミラー１７０３によって反射した反射光である。光１７２１は可動ミラー１７０３からはみ出していない。このため、反射光１７３１の広がり角度はほとんど大きくならない。
光１７２２は、分光素子１７０２から可動ミラー１７０３へ出射されたＣＨ１の光のうちの波長λ２の成分の光である。反射光１７３２は、光１７２２が可動ミラー１７０３によって反射した反射光である。光１７２２の一部は、可動ミラー１７０３からはみ出している。このため、反射光１７３２の広がり角度は、回折の影響により分光素子１７０２の分光方向（図のＸ軸方向）に大きくなる。
可動ミラー１７０３は、図のＸ軸方向の軸と、Ｙ軸方向の軸と、を中心として回転可能である。可動ミラー１７０３は、Ｘ軸方向の軸を中心として微少回転することで、反射光１７３１および反射光１７３２の角度をＹ軸方向にずらす。また、可動ミラー１７０３は、Ｙ軸方向の軸を中心として微少回転することで、反射光１７３１および１７３２の角度をＸ軸方向にずらす。
反射光１７４０は、反射光１７３１および反射光１７３２が分光素子１７０２によって合波された反射光である。反射光１７４０は、出力ポート１７０４の一端の結合面１７０４ａに結合される。結合面１７０４ａに結合された反射光１７４０は、出力光として出力ポート１７０４の他端から外部へ出力される。
光１７５１は、結合面１７０４ａに結合された反射光１７４０のうちの波長λ１の成分の光である。光１７５２は、結合面１７０４ａに結合された反射光１７４０のうちの波長λ２の成分の光である。反射光１７３１の広がり角度はほとんど大きくなっていない一方、反射光１７３２の広がり角度はＸ軸方向に大きくなっているため、光１７５１のスポットに対して光１７５２のスポットはＸ軸方向に広がっている。
図１８は、結合面に対する波長λ１の成分の光の結合を示す図（その１）である。図１９は、結合面に対する波長λ２の成分の光の結合を示す図（その１）である。可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸のみを中心として微少回転させると、図１８および図１９に示すように、出力ポート１７０４の結合面１７０４ａに対する光１７５１および光１７５２の結合がＹ軸方向にずれる。
光１７５１のスポットはＸ軸方向に広がっておらず、光１７５２のスポットはＸ軸方向に広がっているため、可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸のみを中心として微少回転させると、光１７５１よりも光１７５２の方が結合面１７０４ａから大きくはみ出す。このため、光１７５１よりも光１７５２の方が大きく減衰する。
図２０は、出力ポートの出力光のスペクトルを示すグラフ（その１）である。図２０において、スペクトル２００１は、光１７５１および光１７５２を減衰させない場合に出力ポート１７０４から出力される出力光のスペクトルを示している。スペクトル２００２は、可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸のみを中心として微少回転させて光１７５１および光１７５２を減衰させた場合に、出力ポート１７０４から出力される出力光のスペクトルである。
可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸のみを中心として微少回転させると、波長λ１の成分の光１７５１の減衰量２０１０よりも、波長λ２の成分の光１７５２の減衰量２０２０の方が大きくなる。また、波長λ１よりも低い波長の成分の光の減衰量も同様に大きくなる。このため、スペクトル２００２は両端部が大きく低下する。
図２１は、結合面に対する波長λ１の成分の光の結合を示す図（その２）である。図２２は、結合面に対する波長λ２の成分の光の結合を示す図（その２）である。可動ミラー１７０３を図１７のＹ軸方向の軸のみを中心として微少回転させると、図２１および図２２に示すように、出力ポート１７０４の結合面１７０４ａに対する光１７５１および光１７５２の結合がＸ軸方向にずれる。
光１７５１のスポットはＸ軸方向に広がっておらず、光１７５２のスポットはＸ軸方向に広がっているため、可動ミラー１７０３をＹ軸方向の軸のみを中心として微少回転させると、光１７５１よりも光１７５２の方が結合面１７０４ａから小さくはみ出す。このため、光１７５１よりも光１７５２の方が小さく減衰する。
図２３は、出力ポートの出力光のスペクトルを示すグラフ（その２）である。図２３において、スペクトル２３０１は、光１７５１および光１７５２を減衰させない場合に出力ポート１７０４から出力される出力光のスペクトルを示している（図２０のスペクトル２００１と同じ）。スペクトル２３０２は、可動ミラー１７０３をＹ軸方向の軸のみを中心として微少回転させて光１７５１および光１７５２を減衰させた場合に、出力ポート１７０４から出力される出力光のスペクトルである。
可動ミラー１７０３をＹ軸方向の軸を中心として微少回転させると、波長λ１の成分の光１７５１の減衰量２３１０よりも、波長λ２の成分の光１７５２の減衰量２３２０の方が小さくなる。また、波長λ１よりも低い波長の成分の光の減衰量も同様に小さくなる。このため、スペクトル２３０２には両端部が大きく増加するサイドローブが発生する。
図２４は、出力ポートの出力光の帯域を示すグラフである。図２４において、範囲２４１０は、出力光を減衰させない場合に許容する出力光のパワーの範囲を示している。範囲２４２０は、出力光を減衰させる場合に許容する出力光のパワーの範囲を示している。範囲２４１０および範囲２４２０は、許容する出力光のサイドローブ量によって決まる。
帯域２４３０は、可動ミラー１７０３を微少回転させず、光１７５１および光１７５２を減衰させない場合に出力ポート１７０４から出力される出力光の帯域である。帯域２４３０は、図２０に示したスペクトル２００１（または図２３のスペクトル２３０１）のうちの範囲２４１０に含まれる波長帯域である。
帯域２４４０は、可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸のみを中心として微少回転させて、光１７５１および光１７５２を減衰させた場合に出力ポート１７０４から出力される出力光の帯域である。帯域２４４０は、図２０に示したスペクトル２００２のうちの範囲２４２０に含まれる波長帯域である。
帯域２４５０は、可動ミラー１７０３をＹ軸方向の軸のみを中心として微少回転させて、光１７５１および光１７５２を減衰させた場合に出力ポート１７０４から出力される出力光の帯域である。帯域２４５０は、図２３に示したスペクトル２３０２のうちの範囲２４２０に含まれる波長帯域である。
図２４に示すように、スペクトル２００２は両端部が大きく低下しているため、範囲２４２０に含まれる帯域２４４０が狭くなる。また、スペクトル２３０２は両端部が大きく増加して大きなサイドローブが発生しているため、範囲２４２０に含まれる帯域２４５０が狭くなる。このように、出力光の減衰制御を行う場合は、可動ミラー１７０３をＸ軸方向の軸およびＹ軸方向の軸の一方のみを中心として微少回転させる構成では、可動ミラーからの光のはみ出しに起因して出力光の帯域が狭くなる。
また、複数の可動ミラー同士の間隔を狭めることで可動ミラーからの光のはみ出しを少なくすることも考えられるが、可動ミラーの微細な加工が困難であるという問題や、可動ミラー同士の干渉ノイズが大きくなるなどの問題がある。また、可動ミラーを加工することで可動ミラーの反射率を部分的に調節し、出力光のスペクトルを補正することも考えられるが、可動ミラーの微細な加工が困難であるという問題や、減衰量を調節する度に最適な反射率が変わるため可動ミラーを取り替えなければならないなどの問題がある。
この発明は、上述した問題点を解消するものであり、出力光を所望量だけ減衰させつつ出力光の平坦な帯域を広くすることができる光波長選択スイッチおよび制御方法を提供することを目的とする。
この発明にかかる光波長選択スイッチは、並べて設けられる複数の入出力ポートと、前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、前記分光素子によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、前記分光素子によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちのいずれかの入出力ポートから出力する複数の可動ミラーと、前記複数の可動ミラーの前記角度をそれぞれ変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えるとともに、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させるミラー制御手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、入出力ポートに対する反射光の結合を分光素子の分光方向および分光方向と直交する方向の両方にずらすことで、入出力ポートから出力光として出力する反射光の減衰量を調節するとともに、出力光のスペクトルのサイドローブ量を調節することができる。
この発明によれば、出力光を所望量だけ減衰させつつ出力光の平坦な帯域を広くすることができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光波長選択スイッチおよび制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる光波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光波長選択スイッチ１００は、ポートアレイ１１０と、分光素子１２０と、集光光学系１３０と、可動ミラーアレイ１４０と、ミラー制御部１５０と、を備えている。
ここでは、光波長選択スイッチ１００を、１つのポートから入力された光を、他の複数のポートのうちのいずれかのポートから出力する１入力多出力の光スイッチとして用いる場合について説明する。ポートアレイ１１０は、複数の入出力ポート１１１〜１１４をアレイ状に並べて構成されている。入出力ポート１１１〜１１４は、図のＹ軸方向に並べて設けられている。
入出力ポート１１１〜１１４は、それぞれ入力ポートまたは出力ポートとして用いられる。ここでは、入出力ポート１１１は入力ポートとして用いられている（以下、「入出力ポート１１１」を「入力ポート１１１」という）。入力ポート１１１は、外部から入力された光を通過させて分光素子１２０へ出射する。
入力ポート１１１へ入力される光は、異なる複数の波長帯域の成分を含む光であり、たとえば、異なる複数の波長帯域のチャネルを含むＷＤＭ光信号である。また、入出力ポート１１２〜１１４は出力ポートとして用いられている（以下、「入出力ポート１１２」〜「入出力ポート１１４」をそれぞれ「出力ポート１１２」〜「出力ポート１１４」という）。出力ポート１１２〜１１４は、分光素子１２０から出射された光を外部へ出力する。
分光素子１２０は、入力ポート１１１から出射された光を波長成分毎に分光して集光光学系１３０へ出射する。また、分光素子１２０は、入出力ポート１１１〜１１４の並び方向とは異なる方向に分光する。ここでは、分光素子１２０の分光方向は、入出力ポート１１１〜１１４の並び方向と直交する方向（Ｘ軸方向）である。
また、分光素子１２０は、集光光学系１３０から出射された光を出力ポート１１２〜１１４のいずれかへ出射する。このとき、分光素子１２０は、集光光学系１３０から出射された光を、出力ポート１１２〜１１４のうちの、光のＹ軸方向の位置に応じた出力ポートへ出射する。分光素子１２０は、たとえば回折格子である。
集光光学系１３０は、分光素子１２０から出射された光を、Ｘ軸方向にコリメートし、Ｙ軸方向に集光して、可動ミラーアレイ１４０へ出射する。また、集光光学系１３０は、可動ミラーアレイ１４０から出射された光を、図のＸ軸方向に集光し、Ｙ軸方向にコリメートして、分光素子１２０へ出射する。集光光学系１３０は、ここでは１つの凸レンズによって構成されている。
可動ミラーアレイ１４０は、複数の可動ミラー１４１〜１４５をアレイ状に並べて構成されている。可動ミラー１４１〜１４５は、分光素子１２０によって分光された光の分光方向（Ｘ軸方向）に並べて設けられている。可動ミラー１４１〜１４５は、分光素子１２０によって分光され、集光光学系１３０を通過した光をそれぞれ可変の角度で反射させる。可動ミラー１４１〜１４５は、たとえばアレイ状に設けられた５つのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーである。
可動ミラー１４１〜１４５は、一定の間隔毎に並べて設けられている。分光素子１２０によって分光された波長成分の異なる各光は、それぞれ異なる可動ミラーへ出射されて反射する。分光素子１２０および集光光学系１３０間の距離を変えて光の分光範囲を調節するか、可動ミラー１４１〜１４５の間隔を調節することで、可動ミラー１４１〜１４５のそれぞれへ入射される光の波長成分を任意に設定することができる。
可動ミラー１４１〜１４５は、それぞれ、Ｙ軸方向の軸（第１回転軸）と、図のＸ軸方向の軸（第２回転軸）と、の２軸を中心として回転し、集光光学系１３０を通過した光を回転角度に応じた角度で反射させる。可動ミラー１４１〜１４５によって反射された光は、集光光学系１３０および分光素子１２０を介して、出力ポート１１２〜１１４のうちのいずれかの出力ポートへ結合される。
ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１〜１４５の角度を個別に変化させることで、出力ポート１１２〜１１４のうちの、可動ミラー１４１〜１４５の各反射光が結合する出力ポートを切り替えるポート切替制御（切替工程）を行う。また、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１〜１４５の角度を個別にずらすことで、出力ポート１１２〜１１４へ結合されて外部へ出力される反射光を減衰させる減衰制御（減衰工程）を行う。
図２は、光波長選択スイッチのポート切替制御を示す図（その１）である。図３は、光波長選択スイッチのポート切替制御を示す図（その２）である。図２および図３は、図１に示した光波長選択スイッチ１００の構成を模擬的に示しており、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を付している。
また、図２および図３においても、図１と同様に、図のＸ軸方向は、分光素子１２０によって分光された光の分光方向と一致している。Ｙ軸方向は、入出力ポート１１１〜１１４の並び方向と一致している（以下の図でも同様である）。Ｚ軸方向は、Ｘ軸およびＹ軸に対して直角の方向である。また、ここでは、可動ミラーアレイ１４０の可動ミラー１４１〜１４５のうちの可動ミラー１４１のみを図示している。
符号１１０ａは、入出力ポート１１１〜１１４の分光素子１２０側の一端に設けられた４つのコリメートレンズを示している。４つのコリメートレンズ１１０ａは、入出力ポート１１１〜１１４から出射された各光をコリメートして分光素子１２０へ出射し、分光素子１２０から出射された各光を集光して入出力ポート１１１〜１１４へ結合させる。
図２に示すように、可動ミラー１４１は、外部から入力ポート１１１へ入力された光を、ミラー制御部１５０の制御によってある角度で反射している。このとき、可動ミラー１４１によって反射した反射光は、集光光学系１３０および分光素子１２０を介して出力ポート１１３の一端へ結合されるとする。この場合は、出力ポート１１３の一端へ結合された光は出力ポート１１３の他端から外部へ出力される。
また、図３に示すように、可動ミラー１４１は、外部から入力ポート１１１へ入力された光を反射させる角度を、ミラー制御部１５０の制御によって変化させる。このとき、可動ミラー１４１によって反射した反射光は、集光光学系１３０および分光素子１２０を介して出力ポート１１４の一端へ結合されるとする。この場合は、出力ポート１１４の一端へ結合された光は出力ポート１１４の他端から外部へ出力される。
このように、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１をＸ軸方向の軸を中心として回転させることで、入出力ポート１１１〜１１４のうちの、可動ミラー１４１の反射光が結合する出力ポートを切り替える。同様に、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４２〜１４５についても同様に、Ｘ軸方向の軸を中心として回転させることで、可動ミラー１４２〜１４５の各反射光が結合する出力ポートを個別に切り替える。
また、ミラー制御部１５０は、ポート切替制御において、可動ミラー１４１をＹ軸方向の軸を中心として回転させることで可動ミラー１４１の反射光をＸ軸方向に迂回させながら、可動ミラー１４１をＸ軸方向の軸を中心として回転させることで可動ミラー１４１の角度をＹ軸方向に変化させるポート切替制御を行う構成としてもよい。
たとえば、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１の反射光の角度を、Ｘ軸方向に変化させた後にＹ軸方向に変化させ、Ｙ軸方向に変化させた後にＸ軸方向に変化させた分を戻す。ここで、可動ミラー１４１の反射光の角度をＸ軸方向に変化させる量は、可動ミラー１４１の反射光が入出力ポート１１１〜１１４の並びから十分に外れる量である。これにより、ポート切替制御の途中で、可動ミラー１４１の反射光が意図しない出力ポートに結合されることを回避することができる。
以下の説明では、外部から入力ポート１１１へ入力された光のうちの、可動ミラー１４１によって反射し、出力ポート１１４から外部へ出力される光について説明する。ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１の光を反射させる角度を微少変化させることで、出力ポート１１４へ結合されて出力光として外部へ出力される反射光を減衰させる。
図４は、光波長選択スイッチの減衰制御を示す図（その１）である。図５は、光波長選択スイッチの減衰制御を示す図（その２）である。符号１１４ａは、図３で示した出力ポート１１４における、分光素子１２０側の端部の結合面を示している。図４の光４１０は、可動ミラー１４１によって反射し、出力ポート１１４の結合面１１４ａへ結合された反射光のうちの波長λ１の成分の光である。
図５の光４２０は、可動ミラー１４１によって反射し、出力ポート１１４の結合面１１４ａへ結合された反射光のうちの波長λ２の成分の光である。ミラー制御部１５０は、ポート切替制御を行うとともに、光４１０および光４２０の一部を結合面１１４ａからはみ出させることで、出力ポート１１４から外部へ出力される出力光を減衰させる。
符号４１１および符号４２１は、光４１０および光４２０が結合面１１４ａからはみ出さずに出力ポート１１４に対して完全に結合する状態をそれぞれ示している。符号４１２および符号４２２は、光４１０および光４２０の一部がそれぞれ結合面１１４ａからはみ出して、光４１０および光４２０のそれぞれの一部のみがポート１１４に対して結合する状態をそれぞれ示している。
具体的には、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１が光を反射させる角度を分光方向および分光方向と直交する方向にずらす。反射させる角度を分光方向および分光方向と直交する方向にずらすとは、反射させる角度を分光方向（Ｘ軸方向）と、分光方向に直交する方向（Ｙ軸方向）と、の合成方向４３０にずらすことを意味する。
また、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をずらすとは、符号４１２および符号４２２に示すように、光４１０および光４２０の一部のみがそれぞれ結合面１１４ａからはみ出す状態になる程度に、可動ミラー１４１が光を反射させる角度を微少変化させることを意味する。これにより、出力ポート１１４の結合面１１４ａに対する反射光の結合をずらすことができる。
ここでは、ミラー制御部１５０は、可動ミラー１４１をＸ軸方向の軸を中心として微少回転させるとともに、可動ミラー１４１をＹ軸方向の軸を中心として微少回転させることで、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向およびＹ軸方向にずらす。合成方向４３０は、可動ミラー１４１をＸ軸方向の軸を中心として微少回転させる量と、Ｙ軸方向の軸を中心として微少回転させる量と、の比によって決まる。
これにより、結合面１１４ａに対する反射光の結合率が下がり、出力ポート１１４から外部へ出力される出力光を減衰させることができる。また、出力ポート１１４から外部へ出力される出力光の減衰量は、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をずらす量を変えて、光４１０および光４２０が結合面１１４ａからはみ出す量を変化させることによって調節することができる。
ここでは、入出力ポート１１１〜１１４が分光素子１２０の分光方向へ直交する方向へ並んでいるため、分光方向と直交する方向と入出力ポート１１１〜１１４の並び方向とが一致している。このため、可動ミラー１４１が光を反射させる角度を分光方向と直交する方向にずらすための機構には、ポート切替制御において可動ミラー１４１が光を反射させる角度を変化させるための機構をそのまま用いることができる。
ポート切替制御において、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向に変化させた後にＹ軸方向に変化させ、再度Ｘ軸方向に戻すことで、反射光を結合させる出力ポートを切り替える構成としてもよい。この場合は、可動ミラー１４１が光を反射させる角度を分光方向にずらすための機構には、ポート切替制御において可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向に変化させるための機構をそのまま用いることができる。
なお、ここでは、可動ミラー１４１の回転の中心となる２軸が、Ｘ軸方向の軸およびＹ軸方向の軸である場合について説明したが、可動ミラー１４１の回転の中心となる２軸はこれらの方向に限られない。可動ミラー１４１の回転の中心となる２軸は、少なくとも図のＸＹ平面上において異なる方向の２軸であればよい。これにより、２軸を中心としたそれぞれの微少回転量に応じて、反射させる角度をＸ軸方向とＹ軸方向との合成方向４３０にずらすことができる。
図６は、光波長選択スイッチの出力光のスペクトルを示す図である。図６は、出力ポート１１４から外部へ出力される出力光のスペクトルを示している。スペクトル６１０は、結合面１１４ａに対して反射光の結合をずらさない場合に、出力ポート１１４から出力される光を示している。スペクトル６２０は、結合面１１４ａに対して反射光の結合をずらす場合に、出力ポート１１４から出力される出力光を示している。
結合面１１４ａに対して反射光の結合をずらすことで、スペクトル６２０で示すように、出力ポート１１４から出力される光のパワーが減衰する。また、出力ポート１１４に対する反射光の結合をＸ軸方向にずらす量を、Ｙ軸方向にずらす量に対して増加させると、スペクトル６２０のサイドローブが大きくなる。
一方、出力ポート１１４に対する反射光の結合をＸ軸方向にずらす量を、Ｙ軸方向にずらす量に対して減少させると、スペクトル６２０の両端部（サイドローブに相当する部分）のパワーが低下する。このため、スペクトル６２０のサイドローブは、出力ポート１１４に対する反射光の結合をＸ軸方向にずらす量と、Ｙ軸方向にずらす量と、の組み合わせにより調節することができる。これにより、光４１０の減衰量６３１と光４２０の現推量６３２とを近づけることができ、出力光の平坦な帯域を広くすることができる。
図７は、光の結合をずらす方向と出力光のスペクトルとの関係を示すグラフである。図７において、縦軸は、Ｙ軸方向を０°とし、Ｘ軸方向を９０°とした場合の、結合面１１４ａに対して光の結合をずらす合成方向４３０［°］（図４および図５参照）を示している。横軸および高さ軸は、出力ポート１１４から出力される出力光のスペクトルを示している。横軸は、出力ポート１１４から出力される光の周波数［ＧＨｚ］を示している。高さ軸は、出力ポート１１４から出力される光の減衰量［ｄＢ］を示している。
合成方向４３０が０°の場合、すなわち、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＹ軸方向にのみずらした場合は、符号７１０に示すように、スペクトルの両端部（サイドローブに相当する部分）の減衰量が大きくなる。また、合成方向４３０が９０°の場合、すなわち、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向にのみずらした場合は、符号７２０に示すように、スペクトルのサイドローブが大きくなる。
本発明においては、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方にずらす。たとえば、合成方向４３０が４５°付近の場合、すなわち、可動ミラー１４１が光を反射させる角度をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方に同じ量だけずらした場合は、スペクトルの両端部の過度な減衰もなく、大きなサイドロープも発生しない。このため、許容される減衰量となる周波数の帯域を広くすることができる。
図８は、光波長選択スイッチの構成例の一部を示すブロック図である。図８に示すように、光波長選択スイッチ１００は、設定値取得部８１０と、駆動制御部８２１と、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）８２２Ａと、ＤＡＣ８２２Ｂと、駆動部８２３Ａと、駆動部８２３Ｂと、ＭＥＭＳミラー８３０と、光情報取得部８４０と、メモリ８５０と、算出部８６０と、を備えている。
ここでは、図１に示した光波長選択スイッチ１００のポートアレイ１１０と、分光素子１２０と、集光光学系１３０と、は図示を省略している。また、図１に示した可動ミラーアレイ１４０については、可動ミラー１４１〜１４５のうちの可動ミラー１４１に対応するＭＥＭＳミラー８３０のみを図示している。
図１に示した光波長選択スイッチ１００のミラー制御部１５０は、駆動制御部８２１と、ＤＡＣ８２２Ａと、ＤＡＣ８２２Ｂと、駆動部８２３Ａと、駆動部８２３Ｂと、によって構成される。光波長選択スイッチ１００の可動ミラー１４１は、ＭＥＭＳミラー８３０によって構成される。図示しないが、可動ミラー１４２〜１４５も同様に、ＭＥＭＳミラー８３０と同様のＭＥＭＳミラーによってそれぞれ構成される。
設定値取得部８１０は、ポート切替の情報を外部から取得する。設定値取得部８１０は、取得したポート切替の情報を駆動制御部８２１へ出力する。ポート切替の情報は、可動ミラー１４１〜１４５の各反射光を出力ポート１１２〜１１４のうちのいずれの出力ポートから出力すべきかを示す情報である。たとえば、ポート切替の情報は、可動ミラー１４１の反射光を出力ポート１１４から出力すべき旨の情報である。
また、設定値取得部８１０は、減衰設定値の情報を外部から取得する。設定値取得部８１０は、取得した減衰設定値を駆動制御部８２１へ出力する。減衰設定値の情報は、光波長選択スイッチ１００に設定される減衰量を示す情報である。たとえば、減衰設定値の情報は、可動ミラー１４１の反射光を２ｄＢ減衰させて出力すべき旨の情報や、可動ミラー１４１の反射光を４ｄＢ減衰させて出力すべき旨の情報である。
駆動制御部８２１は、設定値取得部８１０から出力されたポート切替の情報に基づいて、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度をＹ軸方向に変更するためのポート切替制御値Ｙを設定する。また、駆動制御部８２１は、設定値取得部８１０から出力された減衰設定値の情報に基づいて、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度をＸ軸方向にずらすための減衰制御値Ｘと、Ｙ軸方向にずらすための減衰制御値Ｙと、を設定する。
駆動制御部８２１は、設定したポート切替制御値Ｙの情報を制御値ＹとしてＤＡＣ８２２Ｂへ出力することでポート切替制御（切替工程）を行った後、減衰制御値Ｘの情報を制御値ＸとしてＤＡＣ８２２Ａへ出力するとともに減衰制御値Ｙの情報を制御値ＹとしてＤＡＣ８２２Ｂへ出力することで減衰制御（減衰工程）を行う。
または、駆動制御部８２１は、減衰制御値Ｘの情報を制御値ＸとしてＤＡＣ８２２Ａへ出力するとともに、ポート切替制御値Ｙと減衰制御値Ｙとを合わせた情報を制御値ＹとしてＤＡＣ８２２Ｂへ出力することで、ポート切替制御および減衰制御を同時に行ってもよい。ポート切替制御値Ｙと減衰制御値Ｙとを合わせた情報とは、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度を、ポート切替のためにＹ軸方向に変化させる量と、減衰制御のためにＹ軸方向にずらす量と、を合わせた量を示す情報である。
ＤＡＣ８２２Ａは、駆動制御部８２１から出力された制御値Ｘの情報をアナログ変換する。ＤＡＣ８２２Ａは、アナログ変換した制御値Ｘを駆動部８２３Ａへ出力する。ＤＡＣ８２２Ｂは、駆動制御部８２１から出力された制御値Ｙの情報をアナログ変換する。ＤＡＣ８２２Ｂは、アナログ変換した制御値Ｙの情報を駆動部８２３Ｂへ出力する。
駆動部８２３Ａは、ＤＡＣ８２２Ａから出力された制御値Ｘの情報に応じた量だけ、ＭＥＭＳミラー８３０をＹ軸方向の軸を中心として回転させる。これにより、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度が分光素子１２０の分光方向（Ｘ軸方向）に変化する。駆動部８２３Ｂは、ＤＡＣ８２２Ｂから出力された制御値Ｙの情報に応じた量だけ、ＭＥＭＳミラー８３０をＸ軸方向の軸を中心として回転させる。これにより、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度がポートの並び方向（Ｙ軸方向）に変化する。
出力光８３１は、ＭＥＭＳミラー８３０によって反射し、出力ポート１１４から外部へ出力された反射光である。光情報取得部８４０は、出力光８３１の減衰量の情報および出力光８３１の帯域の情報を取得する。光情報取得部８４０は、取得した出力光８３１の情報を算出部８６０へ出力する。なお、光波長選択スイッチ１００が後述の準備動作を行わない場合には、光情報取得部８４０は出力光８３１の帯域の情報を取得しなくてもよい。
光情報取得部８４０は、たとえば出力ポート１１４の出力側の端部に設けられ、出力ポート１１４から出力される出力光８３１を監視することによって出力光８３１の情報を取得する。この場合は、光情報取得部８４０は、たとえば出力ポート１１４の出力側の端部に設けられたパワーモニタおよびスペクトラムアナライザによって構成される。
または、光情報取得部８４０は、出力ポート１１４から出力された出力光８３１を受信した他の通信装置から、出力光８３１の情報を受信することによって出力光８３１の情報を取得してもよい。この場合は、光情報取得部８４０は、たとえば他の通信装置から送信される、出力光８３１の情報を含む光信号を受信する受信装置によって構成される。
メモリ８５０は、出力ポート１１４から出力される出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせの情報を、ポート切替制御および減衰制御の前にあらかじめ記憶している記憶手段である。駆動制御部８２１は、メモリ８５０によって記憶された減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせの情報を読み出して、読み出した情報に基づいて減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとを設定する。
メモリ８５０は、減衰設定値毎に対応付けられた、出力ポート１１４から出力される出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせの情報を記憶していてもよい。この場合は、駆動制御部８２１は、メモリ８５０によって記憶された減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせの情報のうちの、設定値取得部８１０から出力された情報が示す減衰設定値に対応付けられた組み合わせの情報を読み出して、読み出した情報に基づいて減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとを設定する。
ここで、光波長選択スイッチ１００は、ポート切替制御および減衰制御の前に、出力ポート１１４から出力される出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせの情報を取得してメモリ８５０に記憶させる準備動作を行ってもよい。この場合は、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度を変化させながら、出力光８３１の帯域が最大となる組み合わせを算出する算出部８６０を設ける。
具体的には、算出部８６０は、駆動制御部８２１を制御して、減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせを変更させる。算出部８６０は、減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせを変更させ、出力光８３１の減衰量が減衰設定値となるようにＭＥＭＳミラー８３０の角度を変化させながら、光情報取得部８４０から出力される出力光８３１の帯域の情報を取得する。
算出部８６０は、取得した出力光８３１の帯域の情報に基づいて、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせを算出する。算出部８６０は、算出した組み合わせの情報をメモリ８５０に記憶させる。また、算出部８６０は、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせを減衰設定値毎に算出してもよい。駆動制御部８２１および算出部８６０（図の点線領域）は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成される。
図９は、光波長選択スイッチの準備動作の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、駆動制御部８２１が、減衰設定値を初期値（たとえば、２ｄＢ減衰）に設定する（ステップＳ９０１）。つぎに、駆動制御部８２１が、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙを初期値（たとえば、ともに０）に設定する（ステップＳ９０２）。つぎに、光情報取得部８４０が、出力光８３１の減衰量の情報を取得する（ステップＳ９０３）。
つぎに、駆動制御部８２１が、ステップＳ９０３によって取得した情報が示す減衰量が減衰設定値になっているか否かを判断する（ステップＳ９０４）。減衰量が減衰設定値になっていない場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）は、駆動制御部８２１が、減衰制御値Ｙを変更し（ステップＳ９０５）、ステップＳ９０３へ戻って処理を続行する。減衰量が減衰設定値になっている場合（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）は、光情報取得部８４０が出力光８３１の帯域の情報を取得する（ステップＳ９０６）。
つぎに、すべての減衰制御値Ｘについて出力光８３１の帯域の情報を取得したか否かを判断する（ステップＳ９０７）。すべての減衰制御値Ｘについて出力光８３１の帯域の情報を取得していない場合（ステップＳ９０７：Ｎｏ）は、駆動制御部８２１が、減衰制御値Ｘを変更し（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０３へ戻って処理を続行する。
ステップＳ９０７において、すべての減衰制御値Ｘについて出力光８３１の帯域の情報を取得した場合（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）は、算出部８６０が、ステップＳ９０６によって取得した帯域の情報に基づいて、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを算出する（ステップＳ９０９）。
つぎに、算出部８６０が、ステップＳ９０９によって算出した減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせの情報をメモリ８５０に記憶させる（ステップＳ９１０）。つぎに、算出部８６０が、すべての減衰設定値について減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせの情報をメモリ８５０に記憶させたか否かを判断する（ステップＳ９１１）。
ステップＳ９１１において、すべての減衰設定値について減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせの情報をメモリ８５０に記憶させていない場合（ステップＳ９１１：Ｎｏ）は、算出部８６０が、減衰設定値を変更し（ステップＳ９１２）、ステップＳ９０２へ戻って処理を続行する。すべての減衰設定値について減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせの情報をメモリ８５０に記憶させた場合（ステップＳ９１１：Ｙｅｓ）は、一連の準備動作を終了する。
図１０は、出力光の帯域が最大となる減衰設定値の組み合わせを示すグラフである。図１０において、横軸は、駆動制御部８２１が設定する減衰制御値Ｘを示している。縦軸は、駆動制御部８２１が設定する減衰制御値Ｙを示している。符号１０１１，１０１２および１０１３は、出力光８３１の減衰量が２ｄＢ、４ｄＢおよび６ｄＢとなる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係をそれぞれ示している。
符号１０２１，１０２２および１０２３は、許容するサイドローブが０．２ｄＢ、０．５ｄＢおよび１．０ｄＢである場合の、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係をそれぞれ示している。図９で示したステップＳ９０１において、減衰設定値の初期値を２ｄＢに設定するとする。また、許容するサイドローブ量を０．５ｄＢとする。
この場合は、ステップＳ９０２〜ステップＳ９０８によって、出力光８３１の減衰量が２ｄＢとなる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０１１の情報を得ることができる。また、ステップＳ９０９によって、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０１１において、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせ１０１１ａを算出することができる。
また、ステップＳ９１１およびステップＳ９１２によって、減衰設定値を変更して上記のステップを繰り返すことで、減衰設定値が４ｄＢおよび６ｄＢの場合についても、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０１２，１０１３を取得し、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせ１０１２ａ，１０１３ａを算出することができる。
また、ステップＳ９１１およびステップＳ９１２によって変更する減衰設定値を細かくし、減衰設定値の種類を多く設定することで、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０２２の詳細な情報を得ることができる。これにより、減衰設定値を細かく変更しても、常に出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙを設定することができる。
また、許容するサイドローブの大きさを０．２ｄＢおよび１．０ｄＢに変更して図９に示した各ステップを実行することで、許容するサイドローブが０．２ｄＢおよび１．０ｄＢである場合の、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０２１および１０２３の情報を得ることができる。
なお、図１０に示したグラフは、光波長選択スイッチ１００を想定して行ったシミュレーションの結果である。以下、図１０に示したシミュレーション結果を得るための減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの算出式について説明する。ＭＥＭＳミラー８３０において反射する光のＸ軸方向のスポットサイズをＢＷＸとすると、ＭＥＭＳミラー８３０の反射光の結合面１１４ａに対する結合率κは、下記（１）式で示すことができる。
Figure 2009047917
上記（１）式において、Ｒ（ｐ）は下記（２）式で示すことができる。
Figure 2009047917
上記（２）式において、ＢＷＹは、ＭＥＭＳミラー８３０において反射する光のＹ軸方向のスポットサイズである。ｐは下記（３）式で示すことができる。
Figure 2009047917
上記（３）式において、Ｍは、ＭＥＭＳミラー８３０のＸ軸方向の長さである。ＩＴＵは、ＭＥＭＳミラー８３０と、ＭＥＭＳミラー８３０の隣のＭＥＭＳミラーと、が反射させる光の周波数の違いである。Δλは、帯域を確保する中心波長からのずれの範囲である。また、ＭＥＭＳミラー８３０の反射光が結合面１１４ａに結合するときのスポットのサイズをｓｐｏｔ、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙをそれぞれαおよびβとすると、ｓｐｏｔは下記（４）式で示すことができる。
Figure 2009047917
｜Δλ｜＝ＩＴＵ・０．５において下記（５）式を満たすαおよびβの組み合わせが、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせである。
Ｇ（α，β，Δλ）−Ｇ（α，β，０）＝ΔＩＬ …（５）
上記（５）式において、ΔＩＬは、許容できるサイドローブ量である。Ｇ（α，β，Δλ）は下記（６）式で示すことができる。
Figure 2009047917
図１１は、メモリに記憶される減衰制御値の組み合わせの情報の一例を示す図である。図８に示した光波長選択スイッチ１００のメモリ８５０には、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせの情報として、図１１に示すようなテーブル情報が記憶される。図１１において、符号１１１０は、減衰設定値を示している。符号１１２０は、減衰設定値１１１０に対応付けられた、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを示している。
ここでは、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせ１１２０は、複数のサイドローブ量毎に記憶されている。符号１１２１は、許容するサイドローブ量が０．５ｄＢである場合の、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを示している。符号１１２２は、許容するサイドローブ量が０．２ｄＢである場合の、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを示している。
符号１１２３は、許容するサイドローブ量が１ｄＢである場合の、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを示している。減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせ１１２１，１１２２および１１２３は、図１０で示した減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの関係１０２１，１０２２および１０２３にそれぞれ対応した情報である。
図１２は、光波長選択スイッチの減衰制御の一例を示すフローチャートである。ここでは、許容するサイドローブ量が０．５ｄＢであるとする。図１２に示すように、まず、設定値取得部８１０が、減衰設定値の情報を取得する（ステップＳ１２０１）。たとえば、減衰量を−０．２ｄＢに設定すべき旨の減衰設定値の情報を取得する。
つぎに、駆動制御部８２１が、減衰設定値の情報が示す減衰設定値に対応付けられた減衰制御値Ｘをメモリ８５０から読み出す（ステップＳ１２０２）。つぎに、駆動制御部８２１が、ステップＳ１２０２によって読み出した減衰制御値Ｘを設定する（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３により、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度がＸ軸方向にずれる。
つぎに、駆動制御部８２１が、減衰設定値の情報が示す減衰設定値に対応付けられた減衰制御値Ｙをメモリ８５０から読み出す（ステップＳ１２０４）。つぎに、駆動制御部８２１が、ステップＳ１２０４によって読み出した減衰制御値Ｙを設定する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０５により、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度がＸ軸方向およびＹ軸方向にずれる。
つぎに、減衰設定値が変更されたか否かを判断する（ステップＳ１２０６）。具体的には、設定値取得部８１０が新たな減衰設定値の情報を取得し、取得した情報が示す減衰設定値が現在の減衰設定値と異なるか否かによって減衰設定値が変更されたか否かを判断する。減衰設定値が変更された場合（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０２に戻って処理を続行する。
ステップＳ１２０６において、減衰設定値が変更されていない場合（ステップＳ１２０６：Ｎｏ）は、終了条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１２０７）。終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１２０７：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０６に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ１２０７：Ｙｅｓ）は、一連の減衰制御を終了する。
図１３は、光波長選択スイッチの他の構成例の一部を示すブロック図である。図１３において、図８に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。光波長選択スイッチ１００は、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙを自動的に設定する自動設定制御を行ってもよい。この場合は、図１３に示すように、図８に示した光波長選択スイッチ１００のメモリ８５０および算出部８６０に代えて、調節部１３１０を設ける。
光情報取得部８４０は、取得した出力光８３１の情報を調節部１３１０へ出力する。調節部１３１０は、駆動制御部８２１を制御して、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度をＸ軸方向にずらす減衰制御値Ｘと、ＭＥＭＳミラー８３０が光を反射させる角度をＹ軸方向にずらす減衰制御値Ｙと、の組み合わせを調節する。
調節部１３１０は、光情報取得部８４０から出力された出力光８３１の帯域の情報に基づいて、出力光８３１の帯域が最大となるように、減衰制御値Ｘと減衰制御値Ｙとの組み合わせを調節する。駆動制御部８２１および調節部１３１０（図の点線領域）は、たとえばＣＰＵによって構成される。
図１４は、光波長選択スイッチの自動設定制御の一例を示すフローチャートである。図１４に示すように、まず、設定値取得部８１０が、減衰設定値の情報を取得する（ステップＳ１４０１）。つぎに、駆動制御部８２１が、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙを初期値（たとえば、ともに０）に設定する（ステップＳ１４０２）。つぎに、光情報取得部８４０が、出力光８３１の減衰量の情報を取得する（ステップＳ１４０３）。
つぎに、調節部１３１０が、ステップＳ１４０３によって取得した情報が示す減衰量が、設定した減衰設定値になっているか否かを判断する（ステップＳ１４０４）。減衰量が減衰設定値になっていない場合（ステップＳ１４０４：Ｎｏ）は、調節部１３１０が、減衰制御値Ｙを変更して（ステップＳ１４０５）、ステップＳ１４０３へ戻って処理を続行する。
ステップＳ１４０４において、減衰量が減衰設定値になっている場合（ステップＳ１４０４：Ｙｅｓ）は、光情報取得部８４０が、出力光８３１の帯域の情報を取得する（ステップＳ１４０６）。つぎに、減衰制御値ＸがステップＳ１４０２によって設定した初期値であるか否かを判断する（ステップＳ１４０７）。
ステップＳ１４０７において、減衰制御値Ｘが初期値でない場合（ステップＳ１４０７：Ｎｏ）は、出力光８３１の帯域が増加したか否かを判断する（ステップＳ１４０８）。具体的には、直前のステップＳ１４０６によって取得した情報が示す帯域が、１つ前のループのステップＳ１４０６によって取得した情報が示す帯域よりも増加したか否かによって、出力光８３１の帯域が増加したか否かを判断する。
ステップＳ１４０８において、出力光８３１の帯域が増加していない場合（ステップＳ１４０８：Ｎｏ）は、出力光８３１の帯域が低下したか否かを判断する（ステップＳ１４０９）。具体的には、直前のステップＳ１４０６によって取得した情報が示す帯域が、１つ前のループのステップＳ１４０６によって取得した情報が示す帯域よりも低下したか否かによって、出力光８３１の帯域が低下したか否かを判断する。
ステップＳ１４０９において出力光８３１の帯域が低下した場合（ステップＳ１４０９：Ｙｅｓ）は、調節部１３１０が、減衰制御値Ｘの変更方向を反転させる（ステップＳ１４１０）。具体的には、１つ前のループのステップＳ１４１１によって減衰制御値Ｘをプラス方向に変更した場合には、つぎの減衰制御値Ｘの変更方向をマイナスにする。１つ前のループのステップＳ１４１１によって減衰制御値Ｘをマイナス方向に変更した場合には、つぎの減衰制御値Ｘの変更方向をプラスにする。
ステップＳ１４０７において減衰制御値Ｘが初期値である場合（ステップＳ１４０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４０８において出力光８３１の帯域が増加した場合（ステップＳ１４０８：Ｙｅｓ）およびステップＳ１４１０によって減衰制御値Ｘの変更方向を反転させた場合は、調節部１３１０が、減衰制御値Ｘを変更し（ステップＳ１４１１）、ステップＳ１４１２へ進んで処理を続行する。
ステップＳ１４０９において出力光８３１の帯域が低下していない場合（ステップＳ１４０９：Ｎｏ）は、ステップＳ１４１２へ進んで処理を続行する。つぎに、終了条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１４１２）。終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１４１２：Ｎｏ）はステップＳ１４０３に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ１４１２：Ｙｅｓ）は一連の自動設定制御を終了する。
図１５は、減衰制御値Ｘと出力光の帯域との関係を示すグラフである。図１５を用いて、本発明による出力光８３１の帯域の改善効果について説明する。図１５において、横軸は、駆動制御部８２１が設定する減衰制御値Ｘを示している。減衰制御値Ｙについては、減衰制御値Ｘとの関係で出力光８３１の減衰量が減衰設定値となる値に設定されるものとする。縦軸は、出力光８３１の帯域［ＧＨｚ］を示している。
符号１５１０は、従来の光波長選択スイッチのように、減衰制御値Ｘが０であり、減衰制御値Ｙのみを調節することによって必要な減衰量を設定する場合を示している。これに対して、本発明にかかる光波長選択スイッチ１００は、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの両方を調節することによって必要な減衰量を設定する。
符号１５２０は、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの両方を調節し、出力光８３１の帯域が最大となる減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを設定した場合を示している。符号１５３０は、符号１５１０および符号１５２０で示した場合の帯域の差異を示している。符号１５３０に示すように、本発明にかかる光波長選択スイッチ１００によれば、従来の光波長選択スイッチよりも１０ＧＨｚ程度帯域を改善することができる。
このように、実施の形態にかかる光波長選択スイッチ１００によれば、出力ポート１１４に対するＭＥＭＳミラー８３０の反射光の結合をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方にずらすことで、出力ポート１１４から出力される出力光８３１の減衰量を調節するとともに、出力光８３１のスペクトルのサイドローブ量を調節することができる。
このため、出力光８３１を所望量だけ減衰させつつ出力光８３１の平坦な帯域を広くすることができる。また、可動ミラー１４１以外の可動ミラー１４２〜１４５に対応するＭＥＭＳミラーについても同様の減衰制御を個別に行うことで、これらのＭＥＭＳミラーの反射光を所望の量だけ減衰させつつ出力ポート１１２〜１１４のいずれかから出力し、スペクトルのサイドローブ量を調節することができる。
また、従来の光波長選択スイッチにおけるＭＥＭＳミラーの２軸回転機構を本発明の減衰制御にも利用することができるため、簡単な構成によって出力光８３１の平坦な帯域を広くすることができる。たとえば、ＭＥＭＳミラーが２軸回転機構であり、ＭＥＭＳミラーが光を反射させる角度をＸ軸方向にずらしながらＹ軸方向に変化させることでポート切替制御を行う光波長選択スイッチに本発明を適用することで、減衰制御を行うための特別な部品を設けることなく本発明の減衰制御を行うことができる。
また、減衰制御値Ｘおよび減衰制御値Ｙの組み合わせを変更することで、減衰設定値毎に出力光８３１の帯域を最大にすることができる。これにより、減衰設定値を変更しても、ＭＥＭＳミラー８３０を取り替えたりすることなく出力光８３１の帯域を広くすることができる。このため、減衰設定値の変更に柔軟に対応しつつ、光波長選択スイッチのコストを低減させることができる。また、複数の可動ミラー１４１〜１４５同士の間隔を狭める必要がないため、可動ミラー１４１〜１４５同士の干渉ノイズを抑えることができる。
以上説明したように、この発明にかかる光波長選択スイッチおよび制御方法によれば、入出力ポートに対する反射光の結合を分光素子の分光方向および分光方向と直交する方向の両方にずらすことで、入出力ポートから出力光として出力する反射光の減衰量を調節するとともに、出力光のスペクトルのサイドローブ量を調節することができる。このため、出力光を所望量だけ減衰させつつ出力光の平坦な帯域を広くすることができる。
なお、上述した実施の形態においては、光波長選択スイッチ１００を、１つのポートから入力された光を他の複数のポートのうちのいずれかのポートから出力する１入力多出力の光スイッチとして用いる場合について説明したが、同様の構成の光波長選択スイッチ１００を、複数のポートから入力された各光を合波して１つのポートから出力する多入力１出力の光スイッチや、複数のポートから入力された各光を複数のポートのうちのいずれかのポートから出力する多入力多出力の光スイッチとして用いることもできる。
（付記１）並べて設けられる複数の入出力ポートと、
前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、
前記分光素子によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、前記分光素子によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちのいずれかの入出力ポートから出力する複数の可動ミラーと、
前記複数の可動ミラーの前記角度をそれぞれ変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えるとともに、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させるミラー制御手段と、
を備えることを特徴とする光波長選択スイッチ。
（付記２）前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域が最大となる、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向にずらす減衰制御値と、前記角度を前記分光方向と直交する方向にずらす減衰制御値と、の組み合わせの情報を記憶した記憶手段をさらに備え、
前記ミラー制御手段は、前記記憶手段によって記憶される前記組み合わせの情報に基づいて前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする付記１に記載の光波長選択スイッチ。
（付記３）設定する減衰量を示す減衰設定値の情報を取得する設定値取得手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記減衰設定値毎に対応付けられた前記組み合わせの情報を記憶し、
前記ミラー制御手段は、前記記憶手段によって記憶された前記組み合わせの情報のうちの、前記設定値取得手段によって取得された情報が示す減衰設定値に対応付けられた組み合わせの情報に基づいて前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする付記２に記載の光波長選択スイッチ。
（付記４）前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域情報を取得する光情報取得手段と、
前記可動ミラーの前記角度を変化させながら、前記光情報取得手段によって取得される前記反射光の帯域の情報に基づいて、前記帯域が最大となる前記組み合わせを算出する算出手段と、をさらに備え、
前記記憶手段は、前記算出手段によって算出された前記組み合わせの情報を記憶することを特徴とする付記２または３に記載の光波長選択スイッチ。
（付記５）前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域情報を取得する光情報取得手段と、
前記光情報取得手段によって取得される前記反射光の帯域の情報に基づいて、前記帯域が最大となるように、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向にずらす減衰制御値と、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向と直交する方向にずらす減衰制御値と、の組み合わせを調節する調節手段と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の光波長選択スイッチ。
（付記６）前記可動ミラーは、前記角度を前記分光方向に変化させる回転方向の第１回転軸と、前記角度を前記分光方向と直交する方向に変化させる回転方向の第２回転軸と、を有し、
前記ミラー制御手段は、前記第１回転軸を中心として前記可動ミラーを微少回転させるとともに前記第２回転軸を中心として前記可動ミラーを微少回転させることで、前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
（付記７）前記複数の入出力ポートは、前記分光方向と直交する方向に並べて設けられており、
前記ミラー制御手段は、前記複数の可動ミラーの前記角度を前記複数の入出力ポートの並び方向に変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えるとともに、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記複数の入出力ポートの並び方向にずらすことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
（付記８）前記ミラー制御手段は、前記複数の可動ミラーの前記角度を、前記分光方向に迂回させながら前記分光方向と直交する方向に変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
（付記９）前記複数の可動ミラーは、前記分光方向にアレイ状に設けられた複数のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーであることを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
（付記１０）並べて設けられる複数の入出力ポートと、
前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、
前記分光素子によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、前記分光素子によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちのいずれかの入出力ポートから出力する複数の可動ミラーと、
を備える光波長選択スイッチの制御方法において、
前記複数の可動ミラーの前記角度をそれぞれ変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替える切替工程と、
前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させる減衰工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
（付記１１）複数の入出力ポートと、
前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、
前記分光素子によって分光される光を可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちの少なくとも１つの入出力ポートに結合する複数の可動ミラーと、
前記複数の可動ミラーの少なくとも１つについて反射角度を前記分光素子によって分光される光の分光方向および前記分光方向と直交する方向にそれぞれずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させるミラー制御手段と、
を備える光波長選択スイッチ。
（付記１２）前記ミラー制御手段は、前記複数の可動ミラーの少なくとも１つについて反射角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にそれぞれ同時にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させることを特徴とする付記１１に記載の光波長選択スイッチ。
以上のように、この発明にかかる光波長選択スイッチおよび制御方法は、光の経路を波長毎に選択的に切り替える光波長選択スイッチおよび制御方法に有用であり、特に、出力光の減衰量を調節する場合に適している。
実施の形態にかかる光波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。 光波長選択スイッチのポート切替制御を示す図（その１）である。 光波長選択スイッチのポート切替制御を示す図（その２）である。 光波長選択スイッチの減衰制御を示す図（その１）である。 光波長選択スイッチの減衰制御を示す図（その２）である。 光波長選択スイッチの出力光のスペクトルを示す図である。 光の結合をずらす方向と出力光のスペクトルとの関係を示すグラフである。 光波長選択スイッチの構成例の一部を示すブロック図である。 光波長選択スイッチの準備動作の一例を示すフローチャートである。 出力光の帯域が最大となる減衰設定値の組み合わせを示すグラフである。 メモリに記憶される減衰制御値の組み合わせの情報の一例を示す図である。 光波長選択スイッチの減衰制御の一例を示すフローチャートである。 光波長選択スイッチの他の構成例の一部を示すブロック図である。 光波長選択スイッチの自動設定制御の一例を示すフローチャートである。 減衰制御値Ｘと出力光の帯域との関係を示すグラフである。 従来の光波長選択スイッチを示すブロック図である。 反射光の広がり角度が大きくなる原理を示す図である。 結合面に対する波長λ１の成分の光の結合を示す図（その１）である。 結合面に対する波長λ２の成分の光の結合を示す図（その１）である。 出力ポートの出力光のスペクトルを示すグラフ（その１）である。 結合面に対する波長λ１の成分の光の結合を示す図（その２）である。 結合面に対する波長λ２の成分の光の結合を示す図（その２）である。 出力ポートの出力光のスペクトルを示すグラフ（その２）である。 出力ポートの出力光の帯域を示すグラフである。
符号の説明
１００ 光波長選択スイッチ
１１０ ポートアレイ
１１１ 入力ポート
１１２〜１１４ 出力ポート
１１４ａ 結合面
１２０ 分光素子
１３０ 集光光学系
１４０ 可動ミラーアレイ
１４１〜１４５ 可動ミラー
４１０，４２０ 光
４３０ 合成方向
６１０，６２０ スペクトル

Claims (10)

  1. 並べて設けられる複数の入出力ポートと、
    前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、
    前記分光素子によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、前記分光素子によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちのいずれかの入出力ポートから出力する複数の可動ミラーと、
    前記複数の可動ミラーの前記角度をそれぞれ変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えるとともに、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させるミラー制御手段と、
    を備えることを特徴とする光波長選択スイッチ。
  2. 前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域が最大となる、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向にずらす減衰制御値と、前記角度を前記分光方向と直交する方向にずらす減衰制御値と、の組み合わせの情報を記憶した記憶手段をさらに備え、
    前記ミラー制御手段は、前記記憶手段によって記憶される前記組み合わせの情報に基づいて前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする請求項１に記載の光波長選択スイッチ。
  3. 設定する減衰量を示す減衰設定値の情報を取得する設定値取得手段をさらに備え、
    前記記憶手段は、前記減衰設定値毎に対応付けられた前記組み合わせの情報を記憶し、
    前記ミラー制御手段は、前記記憶手段によって記憶された前記組み合わせの情報のうちの、前記設定値取得手段によって取得された情報が示す減衰設定値に対応付けられた組み合わせの情報に基づいて前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする請求項２に記載の光波長選択スイッチ。
  4. 前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域情報を取得する光情報取得手段と、
    前記可動ミラーの前記角度を変化させながら、前記光情報取得手段によって取得される前記反射光の帯域の情報に基づいて、前記帯域が最大となる前記組み合わせを算出する算出手段と、をさらに備え、
    前記記憶手段は、前記算出手段によって算出された前記組み合わせの情報を記憶することを特徴とする請求項２または３に記載の光波長選択スイッチ。
  5. 前記入出力ポートから出力される前記反射光の帯域情報を取得する光情報取得手段と、
    前記光情報取得手段によって取得される前記反射光の帯域の情報に基づいて、前記帯域が最大となるように、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向にずらす減衰制御値と、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向と直交する方向にずらす減衰制御値と、の組み合わせを調節する調節手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の光波長選択スイッチ。
  6. 前記可動ミラーは、前記角度を前記分光方向に変化させる回転方向の第１回転軸と、前記角度を前記分光方向と直交する方向に変化させる回転方向の第２回転軸と、を有し、
    前記ミラー制御手段は、前記第１回転軸を中心として前記可動ミラーを微少回転させるとともに前記第２回転軸を中心として前記可動ミラーを微少回転させることで、前記可動ミラーの前記角度をずらすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
  7. 前記複数の入出力ポートは、前記分光方向と直交する方向に並べて設けられており、
    前記ミラー制御手段は、前記複数の可動ミラーの前記角度を前記複数の入出力ポートの並び方向に変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えるとともに、前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記複数の入出力ポートの並び方向にずらすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
  8. 前記ミラー制御手段は、前記複数の可動ミラーの前記角度を、前記分光方向に迂回させながら前記分光方向と直交する方向に変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光波長選択スイッチ。
  9. 前記複数の可動ミラーは、前記分光方向にアレイ状に設けられた複数のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーであ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光波長選択スイッチ。
  10. 並べて設けられる複数の入出力ポートと、
    前記入出力ポートから入力される光を分光する分光素子と、
    前記分光素子によって分光される光の分光方向に並べて設けられ、前記分光素子によって分光される光をそれぞれ可変の角度で反射させて前記複数の入出力ポートのうちのいずれかの入出力ポートから出力する複数の可動ミラーと、
    を備える光波長選択スイッチの制御方法において、
    前記複数の可動ミラーの前記角度をそれぞれ変化させて前記複数の可動ミラーの各反射光を出力する前記入出力ポートを切り替える切替工程と、
    前記可動ミラーの前記角度を前記分光方向および前記分光方向と直交する方向にずらすことで前記入出力ポートから出力する前記反射光を減衰させる減衰工程と、
    を含むことを特徴とする制御方法。
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