JP4544828B2 - Wavelength selective switch - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長多重されて入力された光を波長別に選択して所望するポートに出力する波長選択スイッチに関し、特に全光クロスコネクトが可能な波長選択スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの普及等により激増するトラフィックを収容し、既存の光ファイバ網を有効に活用するために、波長分割多重通信（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）通信によるネットワークの光化が急速に進んでいる。現在のＷＤＭ通信は、主にポイントツーポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）のネットワーク形態であるが、リング型ネットワーク、メッシュ状ネットワークへの進展が研究されている。これら将来のネットワークを構成する各ノードでは、任意波長の分岐／挿入を行う光分岐挿入装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＯＡＤＭ）、電気への変換を介さない全光クロスコネクト装置（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｒｏｓｓＣｏｎｎｅｃｔ：ＯＸＣ）等によって光領域での信号処理が可能となり、波長情報を基にしたダイナミックなパスの設定／解除が行われる予定である。このような光技術を最大限に生かしたフォトニックネットワーク技術の進展に関する文献としては、例えば、下記の非特許文献１がある。
【０００３】
上記のＯＡＤＭや、ＯＸＣは、内部に波長選択スイッチを有している。図１６は、波長選択スイッチの概要構成を示す図である。図１６に示すような２系統の光伝送路は、例えば、一方（第１光伝送路）１１１ａが光ファイバ伝送線路の幹線として運用され、他方（第２光伝送路）１１１ｂが支線として運用される。
【０００４】
第１光伝送路１１１ａと第２光伝送路１１１ｂとの間には、これら第１光伝送路１１１ａと第２光伝送路１１１ｂのノード同士をつなぐ形で波長選択スイッチ１１０が配置される。波長選択スイッチ１１０は、２個の光入力ポートＩｎ，Ａｄｄと、２個の光出力ポートＰａｓｓ，Ｄｒｏｐを有する。厳密には光入力ポートＩｎ，挿入ポートＡｄｄ，通過光出力ポートＰａｓｓ，分岐光出力ポートＤｒｏｐとそれぞれ呼称されている。
【０００５】
これら光入力ポートＩｎ，Ａｄｄポートを介して入力される光は、複数の波長成分からなるＷＤＭ信号であり、典型的な波長間隔は１００ＧＨｚ（０．８ｎｍ）、波長の数は数波〜数十波（例えば３２波；この場合、上述したλｎにおいて、ｎ＝３２）である。第１光伝送路１１１ａのノードにはサーキュレータ１１２ａが挿入され、第２光伝送路１１１ｂのノードにはサーキュレータ１１２ｂが挿入される。これらサーキュレータ１１２ａ，１１２ｂは、光入力ポートＣ１へ入力された光を入光出力ポートＣ２から出力し、入光出力ポートＣ２へ入力された光を光出力ポートＣ３から出力する機能を有している。
【０００６】
２個のサーキュレータ１１２ａ，１１２ｂそれぞれの入光出力ポートＣ２，Ｃ２の間には、光スイッチモジュール１１４が配置される。光スイッチモジュール１１４は、コリメータレンズや集光レンズ等からなる光学系１１７（詳細は不図示）と、回折格子（Ｇｒａｔｉｎｇ）１１８と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）によるマイクロミラーアレイ１２１を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
上記構成によれば、サーキュレータ１１２ａの入光出力ポートＣ２から出射された光は、光学系１１７を介して回折格子１１８の格子面に入射される。回折格子１１８は、所定の角度で入射された異なる波長成分に対し、異なる回折角を与える素子である。したがって、回折格子１１８により反射されたＷＤＭ信号は、波長λの成分毎に空間的に分離して、マイクロミラーアレイ１２１に集光される。
【０００８】
マイクロミラーアレイ１２１に集光された各波長λ１〜λｎの光は、このマイクロミラーアレイ１２１に設けられた各波長別のマイクロミラー１２２を角度変更制御することにより、入射光に対して出射光の光路を同一の光路に戻すか、あるいは互いに他方の光路に切り換えて反射させることができる。
【０００９】
このマイクロミラーアレイ１２１は、マイクロマシン技術を用いて作成されたミラーである。マイクロマシン技術に関しては下記の非特許文献２等に記載されている。図示のマイクロミラー１２２は、数十μｍ間隔で複数のマイクロミラー１２２ａ〜１２２ｎを並べて構成したものである。マイクロミラー１２２の個数ｎは、波長λの分離数ｎに一致しており、１つのマイクロミラー１２２が１つの波長成分に対応している。回折格子１１８による分離された各波長λ１〜λｎの光は、この波長に対応する位置のマイクロミラー１２２（１２２ａ〜１２２ｎ）に入射される。
【００１０】
図１７は、マイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの構成を示す側面図である。図１８は、マイクロミラーの動作状態を示す図である。マイクロミラー１２２は、基板１２３と、基板１２３上に突出形成された支持部１２４と、支持部１２４に中央が支持された反射体１２５とを有して構成されている。反射体１２５は、表面１２５ａが光Ａ，Ｂを全反射する鏡面となっている。基板１２３上には支持部１２４を挟んで反射体１２５に対向する平板状の一対の電極１２６ａ，１２６ｂが設けられ、反射体１２５の裏面全面には電極１２６ａ，１２６ｂに対向する平板状の対向電極１２７が設けられている。
【００１１】
一方の電極１２６ａに電圧を印加すると、電極１２６ａと対向する対向電極１２７との間に静電気力が発生する。これにより、対向電極１２７が一方の電極１２６ａ側に引き寄せられ、反射体１２５は、支持部１２４を中心として一方に傾き、図１７に示す状態となる。
【００１２】
この状態では、反射体１２５に入射された光Ａを同方向に反射させる。具体的には、入射する光Ａの方向に対して反射体１２５の表面１２５ａが直交する角度（直角）となるよう調整しておく。これにより、例えば、光入力ポートＩｎから入力された光を同じ光の光路上に戻し、光出力ポートＰａｓｓから出力することができる。
【００１３】
一方、他方の電極１２６ｂに電圧を印加すると、電極１２６ｂと対向する対向電極１２７との間に静電気力が発生する。これにより、対向電極１２７が一方の電極１２６ｂ側に引き寄せられ、反射体１２５は、支持部１２４を中心として他方に傾き、図１８に示す状態となる。
【００１４】
この状態では、反射体１２５に入射された光Ａ，Ｂをそれぞれ他の光路上に反射させる。具体的には、入射する光Ａ，Ｂの方向に対して反射体１２５の面がいずれも所定角度（θ）となるよう調整しておく。これにより、光入力ポートＩｎから入力された光Ａを他の光Ｂの光路上に切り換えて光出力ポートＤｒｏｐから出力させることができる。同様に、光入力ポートＡｄｄから入力された光Ｂを他の光Ａの光路上に切り換えて光出力ポートＰａｓｓから出力させることができる。
【００１５】
このように、上述した光入力ポートＩｎ，Ａｄｄに入力された光を波長λ１〜λｎ別に選択して光出力ポートＰａｓｓ，Ｄｒｏｐから切り換えて出力できる。
例えば、図１６に示すように、第１光伝送路１１１ａのＩｎの光が波長λ１，λ２，λ３であり、第２光伝送路１１１ｂのＡｄｄの光が波長λａ，λｂ，λｃであるとする（波長λ１＝λａ，λ２＝λｂ，λ３＝λｃ）。そして、マイクロミラー１２２の角度変更により、ある波長を選択して他の光路に切り換えることができ、第１光伝送路１１１ａのＰａｓｓから波長λａ，λ２，λｃを出力し、第２光伝送路１１１ｂのＤｒｏｐから波長λ１，λｂ，λ３の光を出力することができるようになる。
【００１６】
このようにマイクロミラーアレイ１２１を用いることにより、マイクロミラーアレイ１２１に入射される波長λ１〜λｎの光Ａ，Ｂの反射方向を各波長成分毎に切り換えることができる。これにより、第１光伝送路（幹線）１１１ａのバックアップ回線として第２光伝送路（支線）１１１ｂを用いたり、一方の光伝送路で伝送障害が生じた特定の波長λのみ他方の光伝送路に振り替えて伝送する等の運用が行えるようになる。
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第６２０４９４６号明細書
【非特許文献１】
電子情報通信学会誌、２００２年２月号、ｐ．９４−１０３
【非特許文献２】
「マイクロメカニカル光デバイス」、応用物理学会誌、２０００年第６９巻第１１号、ｐ１２７４−１２８４
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したマイクロミラーアレイを用いた波長選択スイッチ１１０では、第１に全光クロスコネクトを達成することができなかった。マイクロミラーアレイ１２１に用いるマイクロミラー１２２は、図１８に示す角度変更時には、２光入力ポート（Ｉｎ，Ａｄｄ）と、２光出力ポート（Ｐａｓｓ，Ｄｒｏｐ）の光を互いに交換させることができるが、図１７に示す状態では、一方（第１光伝送路１１１ａ）の光入力ポートＩｎから入射された光を光出力ポートＰａｓｓに光を戻すことしかできない。
【００１９】
すなわち、図１７に示す状態においては、他方（第２光伝送路１１１ｂ）の光入力ポートＡｄｄに対する全ての光路切り換え動作を実行することができない。
この状態で光入力ポートＡｄｄから光を入射させても、マイクロミラー１２２は、入射された光をどのポートに対しても反射させることができない角度に傾いているためである。このように、従来の波長選択スイッチ１１０は、マイクロミラーアレイ１２１の構造上、２光入力ポートの光を常時２光出力ポートのいずれかに切り換えるという全光クロスコネクトを達成することができなかった。なお、現在の全光クロスコネクトとは、ポート数が２×２（２入力２出力）の構成において各波長毎に任意のポートに光を切り換え可能なことを指している。
【００２０】
また、マイクロミラーアレイ１２１は、マイクロミラー１２２の角度を変更させた状態を保持するために、電極１２６ａあるいは電極１２６ｂに対する電圧印加を継続させなければならない。電圧印加が解除されると、直ちにそれまで保持されていた光路切り換えの状態を保持できないおそれがある。このほか、複数設けられる各マイクロミラー１２２と、このマイクロミラー１２２に対する入射光および出射光の光軸合わせにかかる手間や、マイクロ部品であるため部品価格が高くなったり、マイクロミラー１２２自体が角度変更動作する構造上の耐久性の問題等を有している。
【００２１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成で全光クロスコネクトが行える波長選択スイッチを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる波長選択スイッチは、波長多重された光が複数入力され、複数の入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、前記波長多重された光が複数入出力される複数の光入出力ポートと、光の偏光方向に応じて前記光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入出力ポート側の複数の入出射位置と、内部側の単一の出射位置を有する光屈折板と、前記光屈折板側から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させ、また、該出射方向から入射される光を合波して前記光屈折板に出射させる合分波器と、前記合分波器から出射された光を前記波長別に分離された方向に沿って所定間隔を有する平行光にする光学系と、前記光学系により平行光とされた前記光の前記所定間隔に対応して配置した複数の偏光制御素子により、各波長別の光の偏光方向を選択的に制御自在であり、入射した光を透過、あるいは反射させる偏光制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、波長多重された光は、波長分散素子により波長毎に光が分離され、偏光制御素子によって各波長成分の光毎に偏光方向が制御される。この後、波長分散素子により合波して元の波長多重された光に戻され、光の偏光成分に応じて異なる経路に切り換え出力することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる波長選択スイッチの好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明の波長選択スイッチは、マイクロミラーアレイを用いず、偏光制御による光路切り換えによって全光クロスコネクトを実現する。以下、この発明の各実施形態について詳細に説明する。以下に説明する各実施の形態では、波長選択スイッチを構成する偏光制御素子に磁気光学素子を用い、波長分散素子に回折格子を適用した例を用いて説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
はじめに、この発明の波長選択スイッチの実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１による透過型の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。また、図２は、この発明の実施の形態１による波長選択スイッチの上面図であり、図３は、この発明の実施の形態１による波長選択スイッチの側面図である。
【００２６】
この波長選択スイッチ１は、２入力×２出力のポートとして、図示しない光コネクタと、一対のファイバコリメータ２ａ，２ｂを有している。ファイバコリメータ２ａ，２ｂは、光ファイバ３（３ａ〜３ｄ）を上下位置にそれぞれ配置し、また、各光ファイバ３の端面位置を揃えた状態で固定保持する。
【００２７】
入力側のファイバコリメータ２ａには、上部位置に第１の光ファイバ３ａが固定され、下部位置に第２の光ファイバ３ｂが固定される。出力側のファイバコリメータ２ｂには、上部位置に第３の光ファイバ３ｃが固定され、下部位置に第４の光ファイバ３ｄが固定される。第１および第３の光ファイバ３ａ，３ｃは、上述した第１光伝送路の一部であり、第２および第４の光ファイバ３ｂ，３ｄは、第２光伝送路の一部として構成される。この透過型の波長選択スイッチ１は、これら光伝送路の一部に介在して光を通過させる形で配置されることになる。入力側である第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂを介して入力される光は、複数の波長成分からなるＷＤＭ信号であり、典型的な波長間隔は１００ＧＨｚ（０．８ｎｍ）、波長の数は数波〜数十波（例えば３２波；この場合、上述したλ１〜λｎにおいて、ｎ＝３２）である。
【００２８】
入力側のファイバコリメータ２ａの上下位置に固定された光ファイバ３ａ，３ｂの端面から出射された光Ａ，Ｂは、コリメータレンズ４（４ａ，４ｂ：図２参照）で平行光にされ、入力側の複屈折板５（５ａ）を介して入力側の波長分散素子６ａに入射される。複屈折板５ａは、入射光の偏光方向により透過した光の出射位置を可変させる。
【００２９】
この複屈折板５は、カルサイト、ルチル等の異方性結晶によって成形され、光学軸と角度をつけて入射した光の偏光成分を分離（常光は直進、異常光はビームシフトして出力）させる。例えば、カルサイトの場合は、結晶内で約６°の角度をつけて分離できるので、所望なシフト量を得るように伝搬方向の結晶の長さを調整することにより、所望する偏光分離が行えるようになる。そして、上記光Ａと光Ｂの偏光方向は、回転角度が９０°異なる方向であり、図３に示すように、入力側の複屈折板５ａは、光Ｂの光路を光Ａと同一光路上に屈折させるよう位置を変更できる。
【００３０】
また、波長分散素子６ａとしては図１に記載の回折格子７を用いることができる。この回折格子７を用いることにより、入射された光Ａ，Ｂに含まれる波長（λ１〜λｎ）の光の成分を、波長λ１〜λｎ別に異なる方向に分離して出射させることができる。この分離方向は、図１に示した波長分散素子６ａから水平な面内で扇状に広がる各方向である。波長分散素子６ａとしては、上記の回折格子７に限らず、他には、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ ＰｈａｓｅＡｒｒａｙ）を用いることもできる。次に、このＶＩＰＡについて簡単に説明しておく。
【００３１】
図４は、波長分散素子として用いられるＶＩＰＡの一部側断面図である。図示のように、ＶＩＰＡ１０は、ガラス等からなるプレート１２を基材としている。
プレート１２の両面には、それぞれ光反射膜１３，１４が設けられる。光の入射側（表面）には、上半部に反射率１００％（Ｒ＝１００）の光反射膜１３が設けられる。下半部は約０％（Ｒ＝０）の反射率をもつ照射窓１２ａである。光の出射側（裏面）には、全面に約９５％、またはそれ以上であって１００％よりも小さい反射率をもつ光反射膜１４が設けられる。
【００３２】
ＶＩＰＡ１０に対する光の入射側の前方位置には、シリンドリカル・レンズ１５が設けられる。シリンドリカル・レンズ１５は、入射した光（ビーム）に対し、図４に示す上下方向だけを絞り込んでＶＩＰＡ１０に入射させる。ＶＩＰＡ１０は、入射する光に対し角度θを有して傾斜配置され、光反射膜１３の直下位置に光が入射される。この入射された光は、焦点線１７に集束される。焦点線１７は、プレート１２の光反射膜１４の面上になる。シリンドリカル・レンズ１５により集束された光の焦点線１７のライン状の幅のことを、入力された光の「ビームウェスト」と呼ぶ。
【００３３】
図４に示すように、光反射膜１４は、入射した光の９５％程度の光を反射し、残り５％程度は光反射膜１４を透過し外部に出射する。この９５％程度の反射光は、表面側の光反射膜１３で全反射され、光反射膜１４により再び反射光と透過光に分けられる。この際、表面側の光反射膜１３によって全反射された光は、裏面側の光反射膜１４にぶつかるが、距離ｄだけずれる。同様にして、一定の距離ｄで、光は多くのパスに分かれる。各々のパスのビーム形は、ビームウェストの虚像１７ａから光が広がる形となる。虚像１７ａは、プレート１２に対して法線である直線状にそって、一定の間隔２ｔで配置される。ここで、ｔはプレート１２の厚さである。虚像１７ａでビームウェストの位置は、自己整列し、位置を調節する必要はない。その後、虚像１７ａから広がる光は、互いに干渉しあい、入射した光の波長にしたがって変化する方向に伝播する、コリメートされた光Ａ（Ｂ）を形成する。
【００３４】
このように多重反射が行われる結果、ＶＩＰＡ１０全体は、フェーズド・アレイ光源と等価になる。このような、仮想的フェーズド・アレイ光源の光は、干渉しあうことにより、コリメートされた光Ａ（Ｂ）となるが、その出射方向は前述した回折格子のブラッグ角に相当する方向となる。
【００３５】
光のパスの距離ｄは、ｄ＝２ｔ・ｓｉｎθで表すことができる。隣接したビームとの間のパスの長さの差は、２ｔ・ｃｏｓθである。角度分散は、これら２つの数字の比に比例し、ｃｏｔθである。この結果、ＶＩＰＡ１０は、異なるキャリア（各波長λ１〜λｎ）の光の間で、大きな角度分散を生成することができる。このＶＩＰＡ１０は、前述した回折格子７と比較して、１０〜２０倍程度の大きな角度分散を実現している。このように、波長分散素子６としてＶＩＰＡ１０を用いたときには、簡単な構造で大きな角度分散を有する光分散（分波）を行うことができる。
【００３６】
このような、ＶＩＰＡ１０や回折格子７からなる波長分散素子６により分光された光Ａの出射方向には、光Ａを平行にする入力側のレンズ８ａと、光透過型の偏光制御素子９が配置される。偏光制御素子９には、液晶や磁気光学素子を用いることができる。例えば、光Ａの光軸に対して主軸を２２．５°に傾けた、ティルト角±２２．５°の強誘電性液晶を用いる。そして、０°と４５°の間で主軸の方向を切り換えるＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、短軸方向と長軸方向の間で生じる位相差をλ／２とすれば、この偏光制御素子９を透過する光の偏光方向を０°あるいは９０°回転させた状態のいずれかに切り換えることができる。
この偏光制御素子９としては、上記の強誘電性液晶を用いる他に、ファラデー回転子を用いることもできる。ファラデー回転角２２．５°のファラデー回転子を用い、主軸を２２．５°傾けて配置しても、ＯＮ／ＯＦＦ制御により、０°と、９０°の偏光方向切り換えが上記同様に行える。
【００３７】
このような偏光制御素子９は、分波されて入射する各波長λ１〜λｎの光それぞれに対して上記偏光制御を行うことができる。このため、図２に示すように、偏光制御素子９は、光の幅方向に沿ってアレイ状に複数個９ａ〜９ｎが所定間隔を有して設けられ、各波長（λ１〜λｎ）別に偏光制御を行う。ＯＦＦ時には、偏光方向を変えず（０°）、ＯＮ制御で偏光方向を９０°回転させる切り換えが行える。
【００３８】
偏光制御素子９の後方には、前述した入力側の各光学系と同じ構成による出力側の光学系が配置されている。出力側の光学系は、偏光制御素子９を中心として入力側の光学系に対して対称状に配置される。具体的には、図１〜図３に示した入力側の光学系を構成している、ファイバコリメータ２ａ，２ｂと、光ファイバ３ａ，３ｂと、コリメータレンズ４ａ，４ｂと、複屈折板５ａと、波長分散素子６ａと、レンズ８ａと同じ構成部が配置される。すなわち、偏光制御素子９の後方には、出力側の光学系として、光の通過順に、レンズ８ｂと、波長分散素子６ｂと、複屈折板５ｂと、コリメータレンズ４ｃ，４ｄと、光ファイバ３ｃ，３ｄと、ファイバコリメータ２ａ，２ｂ（図１参照）が配置される。波長分散素子６ｂとしては、波長分散素子６ａと同様に、回折格子７やＶＩＰＡ１０を用いることができる。
【００３９】
次に、実施の形態１の偏光制御による波長別の光路切り換え動作について説明する。光ファイバ３ａの端面から所定の偏光状態を有する光Ａが出射されると、この光Ａは、入力側の各光学系において、コリメータレンズ４ａを介して複屈折板５ａを直進して通過し、入力側の波長分散素子６ａにより波長分散される。すなわち、波長分散素子６ａは、光Ａに含まれる複数の光を波長λ１〜λｎ別に異なる方向に分離して出射させる。波長分散された各波長λ１〜λｎの光は、レンズ８ａにより平行光とされ、各波長λ１〜λｎが偏光制御素子９に入射される。
【００４０】
偏光制御素子９は、図２に示すように、波長別の偏光制御素子アレイ（アレイと称す）９ａ〜９ｎからなる。各波長λ１〜λｎの光は、このアレイ９ａ〜９ｎの配列ピッチに一致した間隔を有して入射されるため、波長λ１〜λｎの光に対して個別に偏光方向を切り換えることができる。ここで、偏光制御素子９のアレイ９ａ〜９ｎが全てＯＦＦ状態のままであると、偏光制御素子９は、いずれの波長λ１〜λｎの光に対する偏光制御を行わない。このとき、光Ａは、入射時の偏光状態のまま偏光制御素子９（９ａ〜９ｎ）を通過する。図３に示すように、偏光制御素子９を通過した光Ａは、レンズ８ｂから波長分散素子６ｂに入射され、再び各波長λ１〜λｎの光が１つの光Ａとして収束された後、複屈折板５ｂをそのまま通過し、光ファイバ３ｃに入射される。
【００４１】
次に、偏光制御素子９（９ａ〜９ｎ）がＯＮ状態となったときの動作について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による透過型の波長選択スイッチによる波長別の光路切り換え動作を説明する図である。光ファイバ３ａの光Ａのうち、所望する波長λ１〜λｎの光の光路を切り換えたいときには、偏光制御素子９の該当するアレイ９ａ〜９ｎをＯＮ制御する。
【００４２】
例えば、光Ａに含まれる波長λ１の光を切り換えるときには、偏光制御素子９のアレイ９ａをＯＮ制御する。これにより、偏光制御素子９のアレイ９ａ部分を通過した光Ａは、波長λ１の光Ａのみ偏光方向が９０°回転するよう切り換えられる。この偏光制御素子９を通過した光Ａは、複屈折板５ｂを通過する際に、偏光方向が９０°回転された波長λ１の光の光路のみを光Ｂの光路方向に切り換えて光ファイバ３ｄに入射させる。なお、光Ａのうち、他の波長λ２〜λｎの光は、光Ａの光路上を直進して光ファイバ３ｃに入射される。
【００４３】
このように、所望する波長の光のみ他の系統に光路を切り換えることができるようになる。これにより、第１光伝送路（現用回線）で運用中の光Ａのうち、ある波長λ１〜λｎの成分の光を他の光Ｂの光路、すなわち第２光伝送路（予備回線）側に切り換えることができるようになる。また、波長選択素子９は、波長λ１〜λｎを個々に偏光制御できるため、光Ａに対して単一の波長λ１，λ２，…，λｎ、あるいは、全ての波長λ１〜λｎに対する光路切り換えを行うことができる。
【００４４】
上記説明では、１入力×２出力の切り換え構成、すなわち、単一の光ファイバ３ａから入力された光を光ファイバ３ｃあるいは光ファイバ３ｄに入射させる構成について説明したが、上記構成は、この入出力数に限らない。１入力×２出力の構成時には、図１〜図３に示した入力側の複屈折板５ａの構成は不要である。
これに対して、入力側に複屈折板５ａを設けることにより、２入力×２出力の全光クロスコネクトの光路切り換えが行えるようになる。
【００４５】
そして、図３に示したように、光ファイバ３ａに入射される光Ａの偏光方向に対して、光ファイバ３ｂに入射される光Ｂの偏光方向が９０°回転した設定となっている。これにより、光ファイバ３ｂから入射された光Ｂは、複屈折板５ａにより光路Ａ上を通過する。そして、偏光制御素子９のＯＮ／ＯＦＦ制御により、波長λ１〜λｎ別の偏光制御を行うことができる。
【００４６】
例えば、偏光制御素子９のアレイ９ａがＯＦＦ状態のときには、光Ｂの全ての波長λ１〜λｎの成分は、光Ｂの光路上の光ファイバ３ｄから出力される。また、偏光制御素子９のアレイ９ａをＯＮ制御することにより、光Ｂに含まれる波長λ１の光のみ偏光方向を９０°回転させることができる。このとき、出力側の複屈折板５ｂは、波長λ１の光のみを光路Ａのまま光ファイバ３ｃ側に出射させ、他の波長λ２〜λｎの光は、屈折させ光Ｂの光路上の光ファイバ３ｄに出射させることができるようになる。
【００４７】
これにより、図１に示すように、波長選択スイッチ１に対して、光ファイバ３ａの波長（λ１，λ２，λ３）の光と、光ファイバ３ｂの波長（λａ，λｂ，λｃ）の光が入力されたとき、任意の波長のみを選択して他の光路に切り換えることにより、光ファイバ３ｃに波長（λａ，λ２，λｃ）の光を出力させると同時に、光ファイバ３ｃに波長（λ１，λｂ，λ３）の光を出力させることができるようになる。なお、上記波長λ１＝λａ，λ２＝λｂ，λ３＝λｃである。
【００４８】
以上説明したように、実施の形態１による透過型の波長選択スイッチ１によれば、２系統の光それぞれの任意の波長のみ、あるいは全波長を他の系統に光路切り換えできるため、２入力×２出力の全光クロスコネクトが可能となる。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、この発明の波長選択スイッチの実施の形態２について説明する。図６は、この発明の実施の形態２による反射型の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。また、図７は、この発明の実施の形態２による波長選択スイッチの上面図であり、図８は、この発明の実施の形態２による波長選択スイッチの側面図である。実施の形態２による波長選択スイッチ１１は、実施の形態１（図１等参照）で説明した出力側の光学系を除く構成、すなわち、入出力共通の光学系と、反射型の偏光制御素子とを備えて構成したものである。実施の形態２において、実施の形態１（図６〜図８参照）で説明した同一の構成部には、同一の符号を附してある。
【００５０】
実施の形態２の構成を具体的に説明する。この波長選択スイッチ１１は、２入力×２出力のポートとして、図示しない光コネクタと、ファイバコリメータ２を備える。ファイバコリメータ２は、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）を上下位置にそれぞれ配置し、また、各光ファイバ３の端面位置を揃えた状態で固定保持する。
図６に示すように、光ファイバ３ａは、第１光伝送路２０ａに対しサーキュレータ２１ａを介して接続される。光ファイバ３ｂは、第２光伝送路２０ｂに対しサーキュレータ２１ｂを介して接続される。サーキュレータ２１ａ，２１ｂは、それぞれ、光入力ポートＣ１へ入力された光を入光出力ポートＣ２から出力し、入光出力ポートＣ２へ入力された光を光出力ポートＣ３から出力する機能を有している。
【００５１】
ファイバコリメータ２の上下位置に固定された光ファイバ３ａ，３ｂの端面から出射された光Ａ，Ｂは、コリメータレンズ４ａ，４ｂ（図８参照）で平行光にされ、複屈折板５を介して波長分散素子６に入射される。複屈折板５は、入射光の偏光方向により透過した光の出射位置を可変させる。複屈折板５は、実施の形態１同様に、カルサイト、ルチル等の異方性結晶によって成形される。波長分散素子６についても、実施の形態１同様に回折格子７や、ＶＩＰＡ１０を用いることができる。
【００５２】
波長分散素子６により分光された光Ａの出射方向には、光Ａを平行光にして偏光制御素子１９に出射させるレンズ８が設けられる。偏光制御素子１９は、実施の形態１と異なり、入射した光を反射させる反射型のものである。偏光制御素子１９としては、実施の形態１で説明したように、強誘電性液晶を用いたり、ファラデー回転子を用いることができる。なお、反射型の偏光制御素子１９は、透過型のものに比して、約半分の厚さにすることができるため、薄型で安価なものを用いることができる。
【００５３】
次に、実施の形態２の偏光制御による波長別の光路切り換え動作について説明する。第１光伝送路２０ａ上の光信号は、サーキュレータ２１ａを介して波長選択スイッチ１１の光ファイバ３ａに入力される。光ファイバ３ａの端面から所定の偏光状態を有する光Ａが出射されると、この光Ａは、入力側の各光学系において、コリメータレンズ４ａを介して複屈折板５を直進して通過し、波長分散素子６により波長分散される。波長分散素子６は、光Ａに含まれる複数の光を波長λ１〜λｎ別に異なる方向に分離して出射させる。波長分散された各波長λ１〜λｎの光は、それぞれ偏光制御素子１９に入射される。
【００５４】
偏光制御素子１９は、図７に示すように、波長別の偏光制御素子１９ａ〜１９ｎのアレイからなり、各波長λ１〜λｎ別に光の偏光方向を切り換えることができる。ここで、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ〜１９ｎが全てＯＦＦ状態のままであると、偏光制御素子１９は、波長λ１〜λｎの光に対する偏光制御を行わずに、全ての波長λ１〜λｎの光を反射させる。このとき、図８に示すように、光Ａは、偏光制御素子１９に入射されたときの偏光状態のままで反射され、この反射された光Ａは、レンズ８を介して波長分散素子６に戻され、再び各波長λ１〜λｎの光が１つの光Ａとして収束された後、複屈折板５をそのまま通過し、光ファイバ３ａに戻す形で入射される。
【００５５】
この状態で、光ファイバ３ａの光は、サーキュレータ２１ａを介して第１光伝送路２０ａに戻される。以上のように、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ〜１９ｎが全てＯＦＦ状態のときには、第１光伝送路２０ａ上の光信号は、全ての波長λ１〜λｎの光路切り換えを行わない状態で、この第１光伝送路２０ａに戻される。
【００５６】
次に、偏光制御素子１９（１９ａ〜１９ｎ）がＯＮ状態となったときの動作について説明する。図９は、この発明の実施の形態２による反射型の波長選択スイッチによる波長別の光路切り換え動作を説明する図である。光ファイバ３ａの光Ａのうち、所望する波長λ１〜λｎの光の光路を切り換えたいときには、偏光制御素子１９の該当するアレイ１９ａ〜１９ｎをＯＮ制御する。
【００５７】
例えば、光Ａに含まれる波長λ１の光を切り換えるときには、偏光制御素子１９のアレイ１９ａをＯＮ制御する。これにより、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ部分に入射された光Ａは、波長λ１の光Ａのみ偏光方向が９０°回転して反射される。この偏光制御素子１９により反射された光Ａは、複屈折板５を通過する際に、偏光方向が９０°回転された波長λ１の光のみを光Ｂの光路に切り換えて光ファイバ３ｂに入射させる。なお、光Ａのうち、他の波長λ２〜λｎの光は、光Ａの光路上を直進して光ファイバ３ｂに入射される。
【００５８】
このように、所望する波長の光のみ他の系統に光路を切り換えることができるようになる。これにより、図６に示すように、第１光伝送路（現用回線）２０ａで運用中の光Ａのうち、ある波長λ１，λ３の成分の光のみを他の光Ｂの光路、すなわち第２光伝送路（予備回線）２０ｂ側に切り換えることができるようになる。また、波長選択素子１９は、波長λ１〜λｎを個々に偏光制御できるため、光Ａに対して単一の波長λ１，λ２，…，λｎ、あるいは、全ての波長λ１〜λｎに対する光路切り換えを行うことができる。
【００５９】
そして、図９に示したように、光ファイバ３ａに入射される光Ａの偏光方向に対して、光ファイバ３ｂに入射される光Ｂは９０°回転した設定とされている。
この光ファイバ３ｂから入射された光Ｂは、複屈折板５により光Ａ上を通過する。そして、偏光制御素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御により、波長λ１〜λｎ別の偏光制御を行うことができる。例えば、偏光制御素子１９のアレイ１９ａがＯＦＦ状態のときには、反射された光Ｂの全ての波長λ１〜λｎの成分が光Ｂの光路上の光ファイバ３ｂに戻される。
【００６０】
また、偏光制御素子１９のアレイ１９ａをＯＮ制御することにより、反射された光Ｂに含まれる波長λ１の光のみ偏光方向を９０°回転させることができる。
このとき、複屈折板５は、反射された波長λ１の光のみを光路Ａのまま光ファイバ３ａに戻す形で出射させ、他の波長λ２〜λｎの光は、屈折させ光Ｂの光路上の光ファイバ３ｂに戻す形で出射させることができるようになる。
【００６１】
これにより、図６に示すように、波長選択スイッチ１１に対して、第１光伝送路２０ａ上の波長（λ１，λ２，λ３）の光と、第２光伝送路２０ｂの光ファイバ３ｂの波長（λａ，λｂ，λｃ）の光が入力されたとき、任意の波長のみを選択して他の光路に切り換えることにより、例えば、第１光伝送路２０ａに波長（λａ，λ２，λｃ）の光を戻すと同時に、第２光伝送路２０ｂに波長（λ１，λｂ，λ３）の光を出力させることができるようになる。なお、上記波長λ１＝λａ，λ２＝λｂ，λ３＝λｃである。
【００６２】
以上説明したように、実施の形態２による透過型の波長選択スイッチ１１によれば、２系統の光それぞれの任意の波長のみ、あるいは全波長を他の系統に光路切り換えできるため、２入力×２出力の全光クロスコネクトが可能となる。そして、実施の形態２の構成によれば、反射型の偏光制御素子１９を用いるため、装置内での光路長を実施の形態１に比して約半分に短縮化できる。同時に、実施の形態１で説明した出力側の光学系（波長分散素子６ｂ，複屈折板５ｂ，レンズ８ｂ）を不要にでき、部品点数と必要な部品コストを削減して安価に構成することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、この発明の波長選択スイッチの実施の形態３について説明する。図１０は、この発明の実施の形態３による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。また、図１１は、この発明の実施の形態３による反射型の他の波長選択スイッチの側面図である。実施の形態３による波長選択スイッチ２１は、実施の形態２（図６〜図９参照）で説明した反射型の波長選択スイッチ１１とほぼ同様の構成であるが、入力側の光路と、出力側の光路とが異なる光路となるように構成したものである。これにより、実施の形態２で設けられたサーキュレータ２１ａ，２１ｂを不要にしたものである。実施の形態３において、上記各実施の形態と同一の構成部には、同一の符号を附してある。
【００６４】
実施の形態３の構成を具体的に説明する。実施の形態３による波長選択スイッチ２１は、実施の形態２同様に、入出力共通の光学系と、反射型の偏光制御素子によって構成されている。この波長選択スイッチ２１は、２入力×２出力のポートとして、図示しない光コネクタと、ファイバコリメータ２を備える。ファイバコリメータ２は、入力側のファイバコリメータ２ａと、出力側のファイバコリメータ２ｂからなる。入力側のファイバコリメータ２ａは、入力側の光ファイバ３（３ａ，３ｂ）を上下位置にそれぞれ配置し、出力側のファイバコリメータ２ｂは、出力側の光ファイバ３（３ｃ，３ｄ）を上下位置にそれぞれ配置している。
このファイバコリメータ２は、各光ファイバ３の端面位置を揃えた状態で固定保持する。
【００６５】
ファイバコリメータ２ａの上下位置に固定された光ファイバ３ａ，３ｂの端面から出射される光Ａ，Ｂは、互いに偏光方向が９０°異なる。この光Ａ，Ｂは、コリメータレンズ４ａ，４ｂ（図１１参照）で平行光にされ、複屈折板５により１つの光路上の光Ａ１とされた後、波長分散素子６に入射される。
【００６６】
波長分散素子６により分光された各波長λ１〜λｎの光Ａ１の出射方向には、この光Ａ１を平行光にして偏光制御素子１９に出射させるレンズ２８が設けられる。図１１に示すように、このレンズ２８は、光Ａ１を偏光制御素子１９に対し所定の入射角度θを有して入射させる。偏光制御素子１９は、実施の形態１，２同様に、入射した光を反射させる反射型のものである。したがって、偏光制御素子１９に対して入射角度θで入射された光Ａ１は、同様の反射角度θを有する光Ａ２としてレンズ２８に出射される。
【００６７】
この反射された光Ａ２は、出力側の光路となる。この光Ａ２は、レンズ２８を介して波長分散素子６に入射され、波長分散素子６は分光された各波長λ１〜λｎの光Ａ２を多重化した単一光に合波して複屈折板５に出射する。複屈折板５は、光Ａ２に含まれる偏光方向により、異なる光路の光Ａ，Ｂとして出射する。これら光Ａ，Ｂは、それぞれ出力側のコリメータレンズ４ｃ，４ｄにより出力側の光ファイバ３ｃ，３ｄに入射される。
【００６８】
この実施の形態３で用いた波長分散素子６は、実施の形態１，２同様の回折格子７であるが、他にＶＩＰＡ１０を用いることもできる。また、偏光制御素子１９としては、強誘電性液晶や、ファラデー回転子を用いることができる。この反射型の偏光制御素子１９は、透過型のものに比して、約半分の厚さにすることができるため、実施の形態２同様に、薄型で安価なものを用いることができる。
【００６９】
次に、実施の形態３の偏光制御による波長別の光路切り換え動作について説明する。光ファイバ３ａの端面から所定の偏光状態を有する光Ａが出射されると、この光Ａは、入力側の各光学系において、コリメータレンズ４ａを介して複屈折板５を直進する光Ａ１として通過し、波長分散素子６により波長分散される。波長分散素子６は、光Ａ１に含まれる複数の光を波長λ１〜λｎ別に異なる方向に分離して出射させる。波長分散された各波長λ１〜λｎの光は、レンズ２８により入射角度θを有して偏光制御素子１９に入射される。
【００７０】
偏光制御素子１９は、上述した実施の形態２の構成と同じであり、図７に示したように、波長別の偏光制御素子１９ａ〜１９ｎのアレイからなり、各波長λ１〜λｎ別に光の偏光方向を切り換えることができる。ここで、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ〜１９ｎが全てＯＦＦ状態のままであると、偏光制御素子１９は、波長λ１〜λｎの光に対する偏光制御を行わずに、入射した光Ａ１を反射させる。
【００７１】
このとき、図１１に示すように、偏光制御素子１９は、入射する光Ａ１の入射角度θと同じ出射角度θを有する光Ａ２を反射させる。光Ａ２は、偏光制御素子１９に入射されたときの偏光状態のままで反射される。この反射された光Ａ２は、レンズ２８を介して波長分散素子６に戻され、再び各波長λ１〜λｎの光が１つの光Ａとして収束された後、複屈折板５をそのまま通過し、出力側の光ファイバ３ｃに入射される。なお、図１１に示すように、光Ａ１と光Ａ２の光路は、光ファイバ３〜コリメータレンズ４〜複屈折板５〜波長分散素子６の区間において上下方向に異なる位置を通過している。
【００７２】
以上のように、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ〜１９ｎが全てＯＦＦ状態のときには、光ファイバ３ａから入力された光信号は、全ての波長λ１〜λｎの光路切り換えを行わない状態で、この光ファイバ３ｃから出力することができる。
【００７３】
次に、偏光制御素子１９（１９ａ〜１９ｎ）がＯＮ状態となったときの動作について説明する。光ファイバ３ａから出射された光Ａのうち、所望する波長λ１〜λｎの光の光路を切り換えたいときには、偏光制御素子１９の該当するアレイ１９ａ〜１９ｎをＯＮ制御する。
【００７４】
例えば、光Ａ１に含まれる波長λ１の光を切り換えるときには、偏光制御素子１９のアレイ１９ａをＯＮ制御する。これにより、偏光制御素子１９のアレイ１９ａ部分に入射された光Ａ１は、波長λ１の光Ａ１のみ偏光方向が９０°回転した光Ａ２として反射される。この偏光制御素子１９により反射された光Ａ２は、複屈折板５を通過する際に、偏光方向が９０°回転されている波長λ１の光のみを光Ｂの光路に切り換えて光ファイバ３ｄに入射させる。なお、光Ａ２のうち、他の波長λ２〜λｎの光は、光Ａ２の光路上を直進して光ファイバ３ｃに戻す形で入射される。
【００７５】
このように、所望する波長の光のみ他の系統に光路を切り換えることができるようになる。これにより、上記実施の形態１，２同様に、第１光伝送路（現用回線）で運用中の光Ａのうち、ある波長λ１，λ３の成分の光のみを他の光Ｂの光路、すなわち第２光伝送路（予備回線）側に切り換えることができるようになる。また、波長選択素子１９は、波長λ１〜λｎを個々に偏光制御できるため、光Ａに対して単一の波長λ１，λ２，…，λｎ、あるいは、全ての波長λ１〜λｎに対する光路切り換えを行うことができる。
【００７６】
そして、図１１に示したように、光ファイバ３ａに入射される光Ａの偏光方向に対して、光ファイバ３ｂに入射される光Ｂは９０°偏光方向が異なる設定とされている。この光ファイバ３ｂから入射された光Ｂは、複屈折板５により光路Ａ１上を通過する。そして、偏光制御素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御により、波長λ１〜λｎ別の偏光制御を行うことができる。例えば、偏光制御素子１９のアレイ１９ａがＯＦＦ状態のときには、反射された光Ａ２の全ての波長λ１〜λｎの成分が光Ｂの光路を介して光ファイバ３ｄから出力される。
【００７７】
また、偏光制御素子１９のアレイ１９ａをＯＮ制御することにより、反射された光Ａ２に含まれる波長λ１の光のみ偏光方向を９０°回転させることができる。このとき、複屈折板５は、反射された波長λ１の光のみを光路Ａのまま光ファイバ３ｃから出力させ、他の波長λ２〜λｎの光は、屈折させ光Ｂの光路上の光ファイバ３ｄから出力できるようになる。
【００７８】
以上説明したように、実施の形態３による透過型の波長選択スイッチ２１によれば、２系統の光それぞれの任意の波長のみ、あるいは全波長を他の系統に光路切り換えできるため、２入力×２出力の全光クロスコネクトが可能となる。そして、実施の形態３の構成によれば、反射型の偏光制御素子１９を用いるため、装置内での光路長を実施の形態１に比して約半分に短縮化できる。同時に、実施の形態１で説明した出力側の光学系（波長分散素子６ｂ，複屈折板５ｂ，レンズ８ｂ）を不要にでき、部品点数と必要な部品コストを削減して安価に構成することができる。さらに、２入力×２出力の独立した全ポートを備えているため、実施の形態２で用いたサーキュレータを不要にできる。
【００７９】
（実施の形態４）
次に、この発明の波長選択スイッチの実施の形態４について説明する。図１２は、この発明の実施の形態４による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す側面図である。実施の形態４による波長選択スイッチ３１は、実施の形態３（図１０，図１１参照）で説明した反射型の波長選択スイッチ２１とほぼ同様の構成からなる。実施の形態３との相違点は、複屈折板を２枚用いる点と、２枚の複屈折板の間に光の偏光方向を９０°回転させるλ／２板等からなる波長板を設けた点である。実施の形態４において、前述した各実施の形態と同一の構成部には、同一の符号を附してある。
【００８０】
実施の形態４の構成を具体的に説明する。実施の形態４では、第１の光伝送路に接続されたサーキュレータを介して、光ファイバ３ａから光信号が入出力される第２の光伝送路についてもサーキュレータを介して光ファイバ３ｂから光信号が入出力される（図１等参照）。
【００８１】
第１の光伝送路側の光を伝送する光ファイバ３ａの端面から出射される光Ａは、コリメータレンズ４ａにより平行光にされ、複屈折板３５ａに入射される。複屈折板３５ａは、光Ａの偏光状態に応じて出射角度を切り換える。図示の例では、入射された光Ａの偏光方向が０°であるときには、この光Ａを直進させて光Ａ１として出射させ、入射された光Ａの偏光方向が９０°回転していれば、斜め下方に屈折させ所定距離Ｌ１離れた位置から光Ａ２として出射させる。
【００８２】
また、光ファイバ３ａとコリメータレンズ４ａの下方には、第２の光伝送路側の光を伝送する光ファイバ３ｂと、コリメータレンズ４ｂが設けられる。複屈折板３５ａは、光Ｂの偏光方向が０°であるときには、この光Ｂ１を直進させ、入射された光Ｂの偏光方向が９０°回転していれば、斜め下方に屈折させ所定距離Ｌ１離れた位置から光Ｂ２として出射させる。
【００８３】
複屈折板３５ａの後方に配置される波長板３９は、光Ａ２と光Ｂ１との間に設けられる。そして、光Ａ２と、光Ｂ２の偏光方向を９０°回転させる。これにより、光Ａについては、波長板３９を通過しない光Ａ１の偏光方向と、波長板３９を通過した光Ａ２の偏光方向を一致させる（偏光方向０°）。また、光Ｂについては、波長板３９を通過した光Ｂ１の偏光方向と、波長板３９を通過しない光Ｂ２の偏光方向を一致させる（偏光方向９０°）。光Ａ（Ａ１，Ａ２）と、光Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）は、それぞれ複屈折板３５ｂの上下位置に入射される。
【００８４】
複屈折板３５ｂは、偏光方向が０°の光Ａ（Ａ１，Ａ２）を直進させ、偏光方向が９０°の光Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を屈折させる。この複屈折板３５ｂは、屈折させた光Ｂの出射位置を光Ａの出射位置に一致させるよう、所定の厚さＷを有する。これにより、複屈折板３５ｂは、偏光方向が０°の光Ａと、偏光方向が９０°の光Ｂとを偏波多重させて出射する。複屈折板３５ｂの後方には、以下に説明する波長分散素子６と、レンズ２８と、反射型の偏光制御素子１９が配置されている。
【００８５】
次に、光ファイバ３ａに偏光方向が０°の光Ａが入射された場合の光路について説明する。複屈折板３５ｂを通過した光Ｃ１（偏光方向０°）は、波長分散素子６（図示の例では、回折格子７）によりそれぞれ波長λ１〜λｎ別に波長分散される。波長分散素子６で波長分散された光Ｃ１は、レンズ２８に入射される。
レンズ２８は、波長分散された光Ｃ１を平行光にするとともに、入射角度を有して偏光制御素子１９に入射させる。
【００８６】
偏光制御素子１９は、実施の形態３同様に反射型で各波長λ１〜λｎ別に偏光方向を切り換えるアレイ状に形成されており、各アレイが個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する。光Ｃ１に対する偏光方向を切り換えないとき、偏光制御素子１９は、ＯＦＦ状態であり、入射した各波長の光λ１〜λｎの光Ｃ１の偏光方向を変えない。
【００８７】
偏光制御素子１９は入射角度と同じ出射角度で光Ｃ２を反射させる。この光Ｃ２は、レンズ２８を介し波長分散素子６で合波された後、複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂは、入射された光Ｃ２を偏光方向が０°の光Ａ２としてそのまま直進させ、波長板３９により偏光方向を９０°回転させた後、複屈折板３５ａで屈折され、コリメータレンズ４ａを介して光ファイバ３ａに出射される。
【００８８】
次に、光ファイバ３ａに偏光方向が０°の光Ａが入射され、この光Ａのうち、所望する波長λ１の光路を切り換える動作について説明する。偏光制御素子１９には、上記のように、偏光方向が０°の光Ｃ１が入射される。そして、偏光制御素子１９をＯＮ制御することにより、この偏光制御素子１９は、入射した光Ｃ１の波長λ１の偏光方向だけを９０°回転し反射する。偏光制御素子１９で反射された偏光方向が９０°回転した光Ｃ２は、複屈折板３５ｂ部分で屈折され、光Ｂ２側に切り換えられる。この光Ｂ２は、波長板３９を介さずに複屈折板３５ａに入射され、この複屈折板３５ａによって屈折され、コリメータレンズ４ｂを介して光ファイバ３ｂに出射される。なお、光ファイバ３ａに入力された光Ａのうち、波長λ１以外（λ２〜λｎ）の成分の光Ａは、光路切り換えされずに、光ファイバ３ａから出力される。
【００８９】
次に、光ファイバ３ａに対して偏光方向が９０°の光Ａが入射された場合の光路について説明する。この光Ａは、複屈折板３５ａにより屈折された光Ａ２の光路を進行し、波長板３９により偏光方向が９０°回転され、偏光方向０°として複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂを通過した光Ｃ２（偏光方向０°）は、レンズ２８により平行光にされ、入射角度を有して偏光制御素子１９に入射する。
【００９０】
光Ｃ２に対する偏光方向を切り換えないとき、偏光制御素子１９は、ＯＦＦ状態であり、入射した各波長の光λ１〜λｎの光Ｃ２の偏光方向を変えない。このとき、偏光制御素子１９は入射角度と同じ出射角度で光Ｃ１を反射させる。この光Ｃ１は、レンズ２８を介し波長分散素子６で合波された後、複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂは、偏光方向が０°で入射した光Ｃ１をそのまま直進させ光Ａ１として出射する。この光Ａ１は、波長板３９を介さず、また、複屈折板３５ａを直進し、コリメータレンズ４ａを介して光ファイバ３ａに出射される。
【００９１】
次に、光ファイバ３ａに偏光方向が９０°の光Ａが入射され、この光Ａのうち、所望する波長λ１の光路を切り換えるときの動作について説明する。偏光制御素子１９には、上記した偏光方向０°の光Ｃ２が入射される。そして、偏光制御素子１９をＯＮ制御すると、入射された光Ｃ２の波長λ１の偏光方向だけを９０°回転させて反射する。これにより、偏光制御素子１９で反射され、偏光方向が９０°回転された光Ｃ１は、複屈折板３５ｂ部分で屈折され、光Ｂ１側に切り換えられる。この光Ｂ１は、波長板３９により偏光方向が９０°回転されて（偏光方向０°）、複屈折板３５ａに入射される。そして、この光Ｂ１は、複屈折板３５ａを直進し、コリメータレンズ４ｂを介して光ファイバ３ｂに出射される。なお、光ファイバ３ａに入力された光Ａのうち、波長λ１以外（λ２〜λｎ）の成分の光Ａは、光路切り換えされずに、光ファイバ３ａから出力される。
【００９２】
上記説明では、一方の光ファイバ３ａに対する光Ａの入力を中心に説明したが、他方の光ファイバ３ｂに対する光Ｂの入力についても同様に光路切り換えを行うことができる。
【００９３】
以上説明したように、実施の形態４による波長選択スイッチ３１によれば、入射される光Ａの偏光方向が０°あるいは９０°のいずれであっても、同様な光路切り換えを行うことができる。すなわち、偏光依存性をもたない波長選択スイッチ３１を構成できる。また、２系統の光それぞれの任意の波長のみ、あるいは全波長を他の系統に光路切り換えできるため、２入力×２出力の全光クロスコネクトが可能となる。また、実施の形態４の構成によれば、反射型の偏光制御素子１９を用いるため、装置内での光路長を実施の形態１に比して約半分に短縮化できる。
【００９４】
（実施の形態５）
次に、この発明の波長選択スイッチの実施の形態５について説明する。図１３は、この発明の実施の形態５による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。また、図１４は、この発明の実施の形態５による波長選択スイッチに用いる波長板の配置を示す正面図であり、図１５は、この発明の実施の形態５による波長選択スイッチの説明図である。図１５（ａ）は、波長選択スイッチの側面図である。図１５（ｂ）は、光の偏向方向別の光路切り換え状態を示す図であり、偏光方向を矢印（→，↓）で示してある。→は偏光方向が０°であり、↑は偏光方向が９０°であることを示している。
【００９５】
実施の形態５による波長選択スイッチ４１は、実施の形態４（図１２参照）で説明した反射型の波長選択スイッチ３１とほぼ同様の構成からなる。実施の形態４との相違点は、２枚用いた複屈折板による光の屈折方向を互いに垂直となるよう配置している。また、波長板の配置を変更することにより、２つの光入力ポートと２つの光出力ポートを配置している。これにより、実施の形態５では、サーキュレータを用いずに全光クロスコネクトを可能にしている。この実施の形態５において、前述した各実施の形態と同一の構成部には、同一の符号を附してある。
【００９６】
実施の形態５の構成を具体的に説明する。図１５に示すように、第１の光伝送路側の光を伝送し、光入力ポート１の光ファイバ３ａの端面から出射される光Ａは、コリメータレンズ４ａにより平行光にされ、複屈折板３５ａに入射される。
複屈折板３５ａは、光Ａの偏光状態に応じて出射角度を切り換える。図示の例では、入射された光Ａの偏光方向が０°であるときには、この光Ａ１を直進させ、入射された光Ａの偏光方向が９０°回転していれば、斜め下方に屈折させ所定距離Ｌ１離れた位置から光Ａ２として出射させる。なお、光入力ポート２である光ファイバ３ｂ側の詳細な説明は省略するが、光入力ポート１と同様の構成が横に配置されている。
【００９７】
また、光入力ポート１の光ファイバ３ａとコリメータレンズ４ａの下方には、光出力ポート１の光ファイバ３ｃと、コリメータレンズ４ｃが設けられる。また、光入力ポート２の光ファイバ３ｂとコリメータレンズ４ｂの下方には、光出力ポート２の光ファイバ３ｄと、コリメータレンズ４ｄが設けられる。
【００９８】
複屈折板３５ａの後方に配置されるλ／２板等からなる波長板３９は、図１４に示すように、光入力ポート１（光ファイバ３ａ）に入射された光Ａのうち、光Ａ２の光路上に波長板３９ａとして設けられる。また、光入力ポート２（光ファイバ３ｂ）に入射された光Ａに対しては、光Ａ１の光路上に設けられる。また、波長板３９は、光出力ポートにも設けられ、光出力ポート１（光ファイバ３ｃ）に出射させる光Ｂのうち、光Ｂ１の光路上に波長板３９ｃとして設けられる。また、光出力ポート２（光ファイバ３ｄ）に出射させる光Ｂについては、光Ｂ２の光路上に設けられる。これにより、波長板３９ａは光入力ポート１の光Ａ２を、波長板３９ｂは光入力ポート２の光Ａ１を、波長板３９ｃは光出力ポート１の光Ｂ２を、波長板９ｄは光出力ポート２の光Ｂ１の偏光方向をそれぞれ９０°回転させる。
【００９９】
これにより、光入力ポート１の光Ａについては、光Ａ１の偏光方向となるように、波長板３９ａを通過した光Ａ２の偏光方向を一致させる。これらの光Ａ（Ａ１，Ａ２）は、複屈折板３５ｂに入射される。
【０１００】
複屈折板３５ｂは、光入力ポート１と、光入力ポート２から入射された光Ａを同一の光路上に出射させる光路切り換え用として設けられる。光入力ポート１に入射される光の偏光方向と、光入力ポート２に入射される光は、互いに偏光方向が９０°異なるものとする。この複屈折板３５ｂの屈折方向は、図１５の横方向であり、この複屈折板３５ｂの屈折方向は、複屈折板３５ａの屈折方向（上下方向）と垂直な方向である。
【０１０１】
この複屈折板３５ｂは、光入力ポート１と光入力ポート２から入射される光Ａの間隔に対応した厚さを有して形成されるため、実施の形態４に示した構成に比して、入射位置の間隔を狭めることができ、薄型化を図ることができる。なお、光出力ポート１の光Ｂについては、波長板３９ｃを通過した光Ｂ１の偏光方向を、光Ｂ２の偏光方向に一致させる。複屈折板３５ｂは、光出力ポート２の光Ｂの光路上にも位置しており、この光Ｂについても同様の光路切り換えを行う。
【０１０２】
複屈折板３５ｂの後方には、以下に説明する波長分散素子６と、レンズ２８と、反射型の偏光制御素子１９が配置されている。偏光制御素子１９を中心として光Ａ，Ｂの光路を説明すると、光Ａ１の入射角度と光Ｂ１の出射角度が一致する。また、光Ａ２の入射角度と光Ｂ２の入射角度が一致している。偏光制御素子１９に対する、これら光Ａ１，Ａ２の入射角度と、光Ｂ１，Ｂ２の出射角度は、レンズ２８によって設定されている。
【０１０３】
次に、図１５（ｂ）を参照して、光入力ポート１に入射された光Ａの光路切り換え動作について説明する。まず、光入力ポート１である光ファイバ３ａに偏光方向が０°の光Ａが入射された場合の光路について説明する。偏光方向が０°の光Ａは、複屈折板３５ａを直進して光Ａ１の光路を通過し、波長板３９ａの上部を通過し（波長板３９ａ内部は通過しない）、複屈折板３５ｂに入射される。この光Ａ１は、偏光方向０°であるため、複屈折板３５ｂを直進して通過し、波長分散素子６（図示の例では、回折格子７）に入射される。波長分散素子６は、この光Ａ１を波長λ１〜λｎ別に波長分散させる。波長分散素子６で波長分散された光Ａ１は、レンズ２８に入射される。レンズ２８は、波長分散された光Ａ１を平行光にするとともに、入射角度を有して偏光制御素子１９に入射させる。
【０１０４】
偏光制御素子１９は、実施の形態３同様に反射型で各波長λ１〜λｎ別に偏光方向を切り換えるアレイ状に形成されており、各アレイが個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する。光Ａ１に対する偏光方向を切り換えないとき、偏光制御素子１９は、ＯＦＦ状態であり、入射した各波長の光λ１〜λｎの光Ａ１の偏光方向を変えない。
【０１０５】
偏光制御素子１９は入射角度と同じ出射角度の光Ｂ１を反射させる。この光Ｂ１は、レンズ２８を介し波長分散素子６で合波された後、複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂは、入射された光Ｂ１の偏光方向が０°であるため、この光Ｂ１をそのまま直進させ、波長板３９ｃに入射される。波長板３９ｃは、光Ｂ１の偏光方向を９０°回転させて複屈折板３５ａに入射させる。複屈折板３５ａは、この偏光方向が９０°の光Ｂ１を屈折させて光Ｂを出射する。この光Ｂは、コリメータレンズ４ｃを介して光出力ポート１の光ファイバ３ｃに出射される。
【０１０６】
次に、光入力ポート１の光ファイバ３ａに偏光方向が０°の光Ａが入射され、この光Ａのうち、所望する波長λ１の光路を切り換える動作について説明する。
偏光制御素子１９には、上記のように、偏光方向が０°の光Ａ１が入射される。
そして、偏光制御素子１９をＯＮ制御することにより、この偏光制御素子１９は、入射した光Ａ１のうち、波長λ１の偏光方向だけを９０°回転させ反射する。
偏光制御素子１９で反射された偏光方向が９０°回転した光Ｂ１は、波長分散素子６で合波された後、複屈折板３５ｂにより、ポート１からポート２の光路に切り換えられる。この光Ｂ１は、波長板３９ｄの下部を通過し（波長板３９ｄの内部は通過しない）、複屈折板３５ａに入射される。この光Ｂ１は、複屈折板３５ａによって屈折され、コリメータレンズ４ｄを介して光出力ポート２の光ファイバ３ｄに出射される。なお、光入力ポート１の光ファイバ３ａに入力された光Ａのうち、波長λ１以外（λ２〜λｎ）の成分の光Ａは、光路切り換えされずに、光出力ポート１の光ファイバ３ｃから出力される。
【０１０７】
次に、光入力ポート１の光ファイバ３ａに対して偏光方向が９０°の光Ａが入射された場合の光路について説明する。この光Ａは、複屈折板３５ａにより屈折された光Ａ２の光路を進行し、波長板３９ａにより偏光方向が９０°回転され、偏光方向０°として複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂを通過した光Ａ２（偏光方向０°）は、レンズ２８により平行光にされ、入射角度を有して偏光制御素子１９に入射する。
【０１０８】
光Ａ２に対する偏光方向を切り換えないとき、偏光制御素子１９は、ＯＦＦ状態であり、入射した各波長の光λ１〜λｎの光Ａ２の偏光方向を変えない。このとき、偏光制御素子１９は入射角度と同じ出射角度で光Ｂ２を反射させる。この光Ｂ２は、レンズ２８を介し波長分散素子６で合波された後、複屈折板３５ｂに入射される。複屈折板３５ｂは、偏光方向が０°で入射した光Ｂ２をそのまま直進させる。この光Ｂ２は、波長板３９ｃの上部位置を通過し（波長板３９ｃ内部は通過しない）、複屈折板３５ａに入射される。この光Ｂ２は、複屈折板３５ａを直進し、コリメータレンズ４ａを介して光ファイバ３ａに出射される。
【０１０９】
次に、光入力ポート１の光ファイバ３ａに偏光方向が９０°の光Ａが入射され、この光Ａのうち、所望する波長λ１の光路を切り換えるときの動作について説明する。偏光制御素子１９には、上記した偏光方向０°の光Ａ２が入射される。
そして、偏光制御素子１９をＯＮ制御すると、入射された光Ａ２の波長λ１の偏光方向だけを９０°回転させて反射する。これにより、偏光制御素子１９で反射され、偏光方向が９０°回転された光Ｂ２は、複屈折板３５ｂ部分で屈折され、ポート１からポート２の光路に切り換えされる。この光Ｂ２は、波長板３９ｄにより偏光方向が９０°回転されて（偏光方向０°）、複屈折板３５ａに入射される。そして、この光Ｂ２は、複屈折板３５ａを直進し、コリメータレンズ４ｄを介して光出力ポート２の光ファイバ３ｄに出射される。なお、光入力ポート１の光ファイバ３ａに入力された光Ａのうち、波長λ１以外（λ２〜λｎ）の成分の光Ａは、光路切り換えされずに、光出力ポート１の光ファイバ３ｃから出力される。
【０１１０】
上記説明では、光入力ポート１である光ファイバ３ａに対する光Ａの光路切り換えを中心に説明したが、他方の光入力ポート２である光ファイバ３ｂに対する光Ｂの入力についても同様に、光路を切り換えて光出力ポート１、あるいは光出力ポート２から出力させることができる。
【０１１１】
これにより、図１３に示すように、波長選択スイッチ４１に対して、光入力ポート１である光ファイバ３ａの波長（λ１，λ２，λ３）の光と、光入力ポート２の光ファイバ３ｂの波長（λａ，λｂ，λｃ）の光が入力されたとき、任意の波長のみを選択して他の光路に切り換えることにより、例えば、光出力ポート１の光ファイバ３ｃから波長（λａ，λ２，λｃ）の光を出力できると同時に、光出力ポート２の光ファイバ３ｄから波長（λ１，λｂ，λ３）の光を出力させることができるようになる。なお、上記波長λ１＝λａ，λ２＝λｂ，λ３＝λｃである。
【０１１２】
以上説明したように、実施の形態５によれば、偏光分離用の複屈折板と光路切り換え用の複屈折板とを、光の屈折方向（ビームのシフト方向）が垂直となるよう配置することで、小型化を図ることができる。特に、実施の形態４（図１２）に示した構成では、２枚の複屈折板３５ａ，３５ｂによる光の屈折方向がいずれも同じ上下方向である。このような構成において、光路切り換え用として用いた後段の複屈折板３５ｂは、２つの光路Ａ，Ｂを同一の光路Ｃに一致させるために大きな厚さＷを必要とし、大型化および部品コストが高くなる。前述したように、複屈折板３５ｂは、一定な屈折角度を有しているため、２つの光路Ａ，Ｂの入射位置が離れるにしたがい、必然的に厚さＷが大きくなる。
【０１１３】
実施の形態５の構成によれば、２枚の複屈折板３５ａ，３５ｂによる光の屈折方向を互いに垂直にすることにより、前段の複屈折板３５ａにおける複数の光の出射位置が離れていても、後段の複屈折板３５ｂの厚さＷが増えることなく、後段の複屈折板３５ｂに薄いものを用いることができるようになる。
【０１１４】
以上説明したように、実施の形態５による波長選択スイッチ４１によれば、入射される光Ａの偏光方向が０°あるいは９０°のいずれであっても、同様な光路切り換えを行うことができる。すなわち、偏光依存性をもたない波長選択スイッチ４１を構成できる。また、２系統の光それぞれの任意の波長のみ、あるいは全波長を他の系統に光路切り換えできるため、２入力×２出力の全光クロスコネクトが可能となる。また、実施の形態５の構成によれば、反射型の構成であるため、全体の光路長を実施の形態１に比して約半分に短縮化できる。さらに、後段に設けられる光路切り換え用の複屈折板３５ｂの厚さを薄くできるため、実施の形態４に比して部品コストを抑え、光路長をより短くすることができるようになる。
【０１１５】
以上説明したように、この発明の各実施の形態では、マイクロミラーアレイを用いずに、全光クロスコネクトが可能となり、ＷＤＭ通信による光ネットワークの各ノードにおいて、波長情報を基にしたダイナミックなパスの設定／解除を行うことができるようになる。
【０１１６】
（付記１）波長多重された光が複数入力され、複数の入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入力される複数の光入力ポートと、
前記波長別に選択された光を複数出力する複数の光出力ポートと、
光の偏光方向に応じて前記光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入力ポート側に入射された光を、内部側の単一の出射位置から出射させる第１の光屈折板と、
前記第１の光屈折板から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させる第１の合分波器と、
前記第１の合分波器から出射される光を前記波長別に所定間隔を有する平行光にする第１の光学系と、
前記第１の光学系により平行光とされた前記光の偏光方向を波長別に選択的に制御自在な透過型の偏光制御手段と、
前記偏光制御手段から出射された前記波長別の平行光を集光する第２の光学系と、
前記第２の光学系で集光された前記波長別に分離された光を受光し、該光を合波して出射させる第２の合分波器と、
前記第２の合分波器から出射された合波後の光が単一の入射位置から入射され、該入射された光の偏光方向に応じて該光を異なる屈折角度で屈折させ、前記複数の光出力ポートに出射させる第１の光屈折板と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
【０１１７】
（付記２）波長多重された光が複数入力され、複数入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入出力される複数の光入出力ポートと、
光の偏光方向に応じて前記光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入出力ポート側の複数の入出射位置と、内部側の単一の出射位置を有する光屈折板と、
前記光屈折板側から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させ、また、該出射方向から入射される光を合波して前記光屈折板に出射させる合分波器と、
前記合分波器から出射された光を前記波長別に所定間隔を有する平行光にする光学系と、
前記光学系により平行光とされた前記光の偏光方向を波長別に選択的に制御自在であり、入射した光を反射させる反射型の偏光制御手段と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
【０１１８】
（付記３）前記偏光制御手段に入射する光の入射光路と、該偏光制御手段が反射する光の出射光路を異なる光路とし、
前記光入出力ポートに代えて、前記光の入射光路上に複数の光入力ポートと、前記光の出射光路上に複数の光出力ポートを設けたことを特徴とする付記２に記載の波長選択スイッチ。
【０１１９】
（付記４）波長多重された光が複数入力され、複数の入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入力される複数の光入力ポートと、
前記波長別に選択された光を複数出力する複数の光出力ポートと、
光の偏光方向に応じて該光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入力ポート側の複数の入射位置と、内部側の単一の出射位置とを、前記複数の光入力ポートと、前記複数の光出力ポートそれぞれに対応して有する光屈折板と、
前記光屈折板側から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させ、また、該出射方向から入射される光を合波して前記光屈折板に出射させる合分波器と、
前記合分波器から出射された光を前記波長別に所定間隔を有する平行光にする光学系と、
前記光学系により平行光とされた前記光の偏光方向を波長別に選択的に制御自在であり、入射した光を反射させる反射型の偏光制御手段と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
【０１２０】
（付記５）前記光学系は、前記偏光制御手段に対する前記光の入射光路の傾きと、前記光の出射光路の傾きを等しくすることを特徴とする付記３または４に記載の波長選択スイッチ。
【０１２１】
（付記６）前記光屈折板と、前記合分波器との間には、
前記光屈折板により分離された光が入射され、該光屈折板により分離された一方の光の偏光方向と、他方の光の偏光方向とを一致させて出射する波長板と、
前記波長板から出射された光の光路を、該光の偏光方向に応じて分離、あるいは結合させる光路切り換え用の光屈折板と、
を備えたことを特徴とする付記２〜５のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【０１２２】
（付記７）前記光屈折板による光の屈折方向に対し、前記光路切り換え用の光屈折板による光の屈折方向が垂直なことを特徴とする付記６に記載の波長選択スイッチ。
【０１２３】
（付記８）前記偏光制御素子として磁気光学素子を用いたことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【０１２４】
（付記９）前記偏光制御素子として液晶を用いたことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【０１２５】
（付記１０）前記波長分散素子として回折格子を用いたことを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【０１２６】
（付記１１）前記波長分散素子としてＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅ Ａｒｒａｙ）を用いたことを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光入力ポートに入力される波長多重された光を波長分散素子により分散させてから、偏光制御素子によって各波長毎の光成分それぞれの偏光方向を変える制御を行い、再度の合波後に、光の偏光方向別に異なるポートに出力することにより、任意の波長成分の光を他のポートに切り換えて出力することができるようになる。また、複数の光入力ポートから入力された光を複数の光出力ポートに波長別に切り換えて出力できるため、全光クロスコネクトが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による透過型の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による波長選択スイッチの上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による波長選択スイッチの側面図である。
【図４】波長分散素子として用いられるＶＩＰＡの一部側断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による透過型の波長選択スイッチによる波長別の光路切り換え動作を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２による反射型の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２による波長選択スイッチの上面図である。
【図８】この発明の実施の形態２による波長選択スイッチの側面図である。
【図９】この発明の実施の形態２による反射型の波長選択スイッチによる波長別の光路切り換え動作を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による反射型の他の波長選択スイッチの側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による反射型の他の波長選択スイッチの構成を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による波長選択スイッチに用いる波長板の配置を示す正面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による波長選択スイッチの説明図である。
【図１６】波長選択スイッチの概要構成を示す図である。
【図１７】マイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの構成を示す側面図である。
【図１８】マイクロミラーの動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，３１，４１ 波長選択スイッチ
２（２ａ，２ｂ） ファイバコリメータ
３（３ａ〜３ｄ） 光ファイバ
４（４ａ〜４ｄ） コリメータレンズ
５（５ａ，５ｂ），３５ａ，３５ｂ 複屈折板
６ａ，６ｂ 波長分散素子
７ 回折格子
８（８ａ，８ｂ），２８ レンズ
９，１９ 偏光制御素子
１０ ＶＩＰＡ
３９（３９ａ〜３９ｄ） 波長板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength selective switch that selects wavelength-division-multiplexed light for each wavelength and outputs the selected light to a desired port, and more particularly to a wavelength selective switch capable of an all-optical cross-connect.
[0002]
[Prior art]
In order to accommodate traffic that has increased dramatically due to the spread of the Internet and to effectively utilize existing optical fiber networks, opticalization of networks by wavelength division multiplexing (WDM) communication is rapidly progressing. The current WDM communication is mainly a point-to-point network form, but progress toward a ring network and a mesh network has been studied. In each node constituting these future networks, an optical add / drop multiplexer (OADM) that performs branching / insertion of an arbitrary wavelength, an all-optical cross-connect device (Optical cross Connect: OXC) without conversion to electricity Thus, signal processing in the optical region becomes possible, and dynamic path setting / canceling based on wavelength information will be performed. Non-patent document 1 below is an example of a document relating to the development of photonic network technology that makes the best use of such optical technology.
[0003]
The above OADM and OXC have a wavelength selective switch inside. FIG. 16 is a diagram illustrating a schematic configuration of the wavelength selective switch. 16, for example, one (first optical transmission line) 111a is operated as a trunk line of an optical fiber transmission line, and the other (second optical transmission line) 111b is operated as a branch line. The
[0004]
Between the first optical transmission line 111a and the second optical transmission line 111b, the wavelength selective switch 110 is arranged so as to connect the nodes of the first optical transmission line 111a and the second optical transmission line 111b. The wavelength selective switch 110 has two optical input ports In and Add, and two optical output ports Pass and Drop. Strictly speaking, they are called an optical input port In, an insertion port Add, a passing light output port Pass, and a branched light output port Drop, respectively.
[0005]
The light input through these optical input ports In and Add ports is a WDM signal composed of a plurality of wavelength components, a typical wavelength interval is 100 GHz (0.8 nm), and the number of wavelengths is several to several tens. A wave (for example, 32 waves; in this case, n = 32 in the above-described λn). A circulator 112a is inserted into the node of the first optical transmission path 111a, and a circulator 112b is inserted into the node of the second optical transmission path 111b. These circulators 112a and 112b have a function of outputting the light input to the light input port C1 from the light incident output port C2, and outputting the light input to the light incident output port C2 from the light output port C3. .
[0006]
An optical switch module 114 is disposed between the light input / output ports C2 and C2 of the two circulators 112a and 112b. The optical switch module 114 includes an optical system 117 (not shown in detail) including a collimator lens, a condenser lens, and the like, a diffraction grating (Grating) 118, and a micromirror array 121 using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). (For example, refer to Patent Document 1).
[0007]
According to the above configuration, the light emitted from the light input / output port C2 of the circulator 112a is incident on the grating surface of the diffraction grating 118 via the optical system 117. The diffraction grating 118 is an element that gives different diffraction angles to different wavelength components incident at a predetermined angle. Therefore, the WDM signal reflected by the diffraction grating 118 is spatially separated for each component of the wavelength λ and is collected on the micromirror array 121.
[0008]
The light of each wavelength λ1 to λn collected on the micromirror array 121 is controlled by changing the angle of the micromirror 122 for each wavelength provided in the micromirror array 121, so that the output light is compared with the incident light. The optical path can be returned to the same optical path or switched to the other optical path and reflected.
[0009]
The micromirror array 121 is a mirror created using micromachine technology. The micromachine technology is described in Non-Patent Document 2 below. The illustrated micromirror 122 is configured by arranging a plurality of micromirrors 122a to 122n at intervals of several tens of μm. The number n of the micromirrors 122 coincides with the separation number n of the wavelength λ, and one micromirror 122 corresponds to one wavelength component. The lights having the wavelengths λ1 to λn separated by the diffraction grating 118 are incident on the micromirrors 122 (122a to 122n) at positions corresponding to the wavelengths.
[0010]
FIG. 17 is a side view showing the configuration of the micromirror provided in the micromirror array. FIG. 18 is a diagram illustrating an operation state of the micromirror. The micromirror 122 includes a substrate 123, a support portion 124 that protrudes from the substrate 123, and a reflector 125 that is supported at the center by the support portion 124. In the reflector 125, the surface 125a is a mirror surface that totally reflects the lights A and B. On the substrate 123, a pair of flat electrodes 126a and 126b facing the reflector 125 with the support 124 interposed therebetween are provided, and a flat counter electrode facing the electrodes 126a and 126b is provided on the entire back surface of the reflector 125. 127 is provided.
[0011]
When a voltage is applied to one electrode 126a, an electrostatic force is generated between the electrode 126a and the counter electrode 127 facing the electrode 126a. As a result, the counter electrode 127 is attracted toward the one electrode 126a, and the reflector 125 is tilted to one side with the support portion 124 as the center, resulting in the state shown in FIG.
[0012]
In this state, the light A incident on the reflector 125 is reflected in the same direction. Specifically, the surface 125a of the reflector 125 is adjusted to be at an angle (right angle) perpendicular to the direction of the incident light A. Thereby, for example, light input from the optical input port In can be returned to the optical path of the same light and output from the optical output port Pass.
[0013]
On the other hand, when a voltage is applied to the other electrode 126b, an electrostatic force is generated between the electrode 126b and the counter electrode 127 facing the electrode 126b. As a result, the counter electrode 127 is drawn toward the one electrode 126b, and the reflector 125 is tilted to the other side with the support portion 124 as the center, resulting in the state shown in FIG.
[0014]
In this state, the lights A and B incident on the reflector 125 are reflected on the other optical paths, respectively. Specifically, the surface of the reflector 125 is adjusted so as to have a predetermined angle (θ) with respect to the directions of the incident light A and B. Thereby, the light A input from the optical input port In can be switched to the optical path of the other light B and output from the optical output port Drop. Similarly, the light B input from the optical input port Add can be switched to the optical path of the other light A and output from the optical output port Pass.
[0015]
As described above, the light input to the above-described optical input ports In and Add can be selected for each of the wavelengths λ1 to λn and switched and output from the optical output ports Pass and Drop.
For example, as shown in FIG. 16, it is assumed that the In light in the first optical transmission line 111a has wavelengths λ1, λ2, and λ3, and the Add light in the second optical transmission line 111b has wavelengths λa, λb, and λc. (Wavelength λ1 = λa, λ2 = λb, λ3 = λc). Then, by changing the angle of the micromirror 122, a certain wavelength can be selected and switched to another optical path, and the wavelengths λa, λ2, and λc are output from the pass of the first optical transmission path 111a, and the second optical transmission path 111b. It becomes possible to output light of wavelengths λ1, λb, and λ3 from the Drop.
[0016]
By using the micromirror array 121 in this way, the reflection directions of the light beams A and B having the wavelengths λ1 to λn incident on the micromirror array 121 can be switched for each wavelength component. As a result, the second optical transmission line (branch line) 111b is used as a backup line for the first optical transmission line (trunk line) 111a, or the other optical transmission line only at a specific wavelength λ where a transmission failure has occurred in one optical transmission line. It is possible to perform operations such as transferring to
[0017]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,204,946
[Non-Patent Document 1]
The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, February 2002, p. 94-103
[Non-Patent Document 2]
"Micromechanical optical device", Journal of Japan Society of Applied Physics, Vol. 69, No. 11, 2000, p1274-1284
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, the wavelength selective switch 110 using the above-described micromirror array cannot first achieve the all-optical cross-connect. The micromirror 122 used in the micromirror array 121 can exchange the light of the two light input ports (In, Add) and the two light output ports (Pass, Drop) with each other when the angle shown in FIG. 18 is changed. In the state shown in FIG. 17, the light incident from one of the optical input ports In (first optical transmission line 111a) can only be returned to the optical output port Pass.
[0019]
That is, in the state shown in FIG. 17, it is not possible to execute all the optical path switching operations for the other optical input port Add (second optical transmission path 111b).
This is because even when light is incident from the light input port Add in this state, the micromirror 122 is inclined at an angle at which the incident light cannot be reflected to any port. As described above, the conventional wavelength selective switch 110 cannot achieve the all-optical cross-connect in which the light of the two optical input ports is always switched to one of the two optical output ports due to the structure of the micromirror array 121. . Note that the current all-optical cross-connect indicates that light can be switched to an arbitrary port for each wavelength in a configuration in which the number of ports is 2 × 2 (two inputs and two outputs).
[0020]
Further, the micromirror array 121 must continue to apply a voltage to the electrode 126a or the electrode 126b in order to maintain the state in which the angle of the micromirror 122 is changed. When the voltage application is released, there is a possibility that the optical path switching state that has been held so far cannot be maintained. In addition, each of the micromirrors 122 provided in plural, the labor involved in aligning the optical axes of incident light and outgoing light with respect to the micromirror 122, the cost of parts because of the micro parts, and the micro mirror 122 itself changing the angle. There is a problem of durability on the structure that operates.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wavelength selective switch that can perform an all-optical cross-connect with a simple configuration in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the wavelength selective switch according to the present invention receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, of In a wavelength selective switch that selects and outputs a plurality of input light according to wavelength, a plurality of light input / output ports through which a plurality of wavelength-multiplexed lights are input / output, and the light differs according to the polarization direction of the light The light is refracted and separated at a refraction angle. The light refracting plate has a plurality of light input / output positions on the light input / output port side and a single light output position on the inner side, and is emitted from the light refracting plate side. The light component for each wavelength contained in the light is separated and emitted in different directions, and the light incident from the emission direction is multiplexed and emitted to the photorefractive plate. The light emitted from the duplexer and the multiplexer / demultiplexer is classified according to the wavelength. Along the separated direction An optical system for making parallel light having a predetermined interval, and the light made parallel light by the optical system The polarization direction of light for each wavelength is adjusted by a plurality of polarization control elements arranged corresponding to the predetermined interval of It is selectively controllable, and comprises polarization control means for transmitting or reflecting incident light.
[0023]
According to this invention, the wavelength multiplexed light is separated for each wavelength by the wavelength dispersion element, and the polarization direction is controlled for each light of each wavelength component by the polarization control element. Thereafter, the light is multiplexed by the wavelength dispersion element and returned to the original wavelength-multiplexed light, and can be switched and output to a different path according to the polarization component of the light.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a wavelength selective switch according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. The wavelength selective switch of the present invention realizes an all-optical cross-connect by switching optical paths by polarization control without using a micromirror array. Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail. In each embodiment described below, description will be made using an example in which a magneto-optical element is used as a polarization control element constituting a wavelength selective switch, and a diffraction grating is applied to a wavelength dispersion element.
[0025]
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 of the wavelength selective switch of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a transmission type wavelength selective switch according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a top view of the wavelength selective switch according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is a side view of the wavelength selective switch according to Embodiment 1 of the present invention.
[0026]
The wavelength selective switch 1 has an optical connector (not shown) and a pair of fiber collimators 2a and 2b as 2 input × 2 output ports. The fiber collimators 2a and 2b respectively arrange the optical fibers 3 (3a to 3d) at the upper and lower positions, and fix and hold the end faces of the optical fibers 3 in the same state.
[0027]
In the fiber collimator 2a on the input side, the first optical fiber 3a is fixed at the upper position, and the second optical fiber 3b is fixed at the lower position. In the output-side fiber collimator 2b, the third optical fiber 3c is fixed at the upper position, and the fourth optical fiber 3d is fixed at the lower position. The first and third optical fibers 3a and 3c are part of the first optical transmission line described above, and the second and fourth optical fibers 3b and 3d are configured as part of the second optical transmission line. The This transmission type wavelength selective switch 1 is arranged in such a way that light is allowed to pass through a part of these optical transmission lines. The light input through the first and second optical fibers 3a and 3b on the input side is a WDM signal composed of a plurality of wavelength components, and a typical wavelength interval is 100 GHz (0.8 nm), The number is several waves to several tens of waves (for example, 32 waves; in this case, n = 32 in the above-described λ1 to λn).
[0028]
Lights A and B emitted from the end faces of the optical fibers 3a and 3b fixed at the upper and lower positions of the fiber collimator 2a on the input side are converted into parallel light by the collimator lens 4 (4a and 4b: see FIG. 2) Is incident on the input wavelength dispersion element 6a through the birefringent plate 5 (5a). The birefringent plate 5a varies the outgoing position of the transmitted light according to the polarization direction of the incident light.
[0029]
This birefringent plate 5 is formed of anisotropic crystals such as calcite and rutile, and separates the polarization component of incident light at an angle with the optical axis (normal light travels straight, abnormal light is beam-shifted and output) Let For example, in the case of calcite, separation can be performed at an angle of about 6 ° within the crystal. Therefore, the desired polarization separation can be performed by adjusting the length of the crystal in the propagation direction so as to obtain a desired shift amount. It becomes like this. The polarization directions of the light A and the light B are directions whose rotation angles are different by 90 °. As shown in FIG. 3, the birefringent plate 5a on the input side has an optical path of the light B on the same optical path as the light A. The position can be changed to refract the light.
[0030]
As the wavelength dispersion element 6a, the diffraction grating 7 shown in FIG. 1 can be used. By using this diffraction grating 7, the light components of the wavelengths (λ1 to λn) included in the incident light A and B can be separated and emitted in different directions according to the wavelengths λ1 to λn. This separation direction is each direction spreading in a fan shape within a horizontal plane from the wavelength dispersion element 6a shown in FIG. The wavelength dispersion element 6a is not limited to the diffraction grating 7 described above, and a VIPA (Virtually Imaged Phase Array) can also be used. Next, this VIPA will be briefly described.
[0031]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a VIPA used as a wavelength dispersion element. As shown in the figure, the VIPA 10 uses a plate 12 made of glass or the like as a base material.
Light reflecting films 13 and 14 are provided on both surfaces of the plate 12, respectively. On the light incident side (surface), a light reflecting film 13 having a reflectance of 100% (R = 100) is provided in the upper half. The lower half is an irradiation window 12a having a reflectance of about 0% (R = 0). On the light emission side (back surface), a light reflection film 14 having a reflectance of about 95% or more and less than 100% is provided on the entire surface.
[0032]
A cylindrical lens 15 is provided in front of the light incident side with respect to the VIPA 10. The cylindrical lens 15 causes the incident light (beam) to enter the VIPA 10 while narrowing down only in the vertical direction shown in FIG. The VIPA 10 is inclined with an angle θ with respect to the incident light, and the light is incident directly below the light reflecting film 13. The incident light is focused on the focal line 17. The focal line 17 is on the surface of the light reflecting film 14 of the plate 12. The line width of the focal line 17 of the light focused by the cylindrical lens 15 is called “beam waist” of the input light.
[0033]
As shown in FIG. 4, the light reflecting film 14 reflects about 95% of the incident light, and the remaining 5% is transmitted through the light reflecting film 14 and emitted to the outside. The reflected light of about 95% is totally reflected by the light reflecting film 13 on the surface side, and is again divided into reflected light and transmitted light by the light reflecting film 14. At this time, the light totally reflected by the light reflecting film 13 on the front side collides with the light reflecting film 14 on the back side, but is shifted by a distance d. Similarly, light is divided into many paths at a constant distance d. The beam shape of each path is such that light spreads from the virtual image 17a of the beam waist. The virtual images 17a are arranged at a constant interval 2t along a straight line that is a normal line to the plate 12. Here, t is the thickness of the plate 12. The position of the beam waist in the virtual image 17a is self-aligned, and there is no need to adjust the position. Thereafter, the light spreading from the virtual image 17a interferes with each other and forms collimated light A (B) that propagates in a direction that changes according to the wavelength of the incident light.
[0034]
As a result of such multiple reflection, the entire VIPA 10 is equivalent to a phased array light source. The light of such a virtual phased array light source interferes with each other to become collimated light A (B), and its emission direction is a direction corresponding to the Bragg angle of the diffraction grating described above.
[0035]
The light path distance d can be expressed as d = 2t · sin θ. The difference in path length between adjacent beams is 2t · cos θ. The angular dispersion is proportional to the ratio of these two numbers and is cot θ. As a result, the VIPA 10 can generate large angular dispersion between lights of different carriers (each wavelength λ1 to λn). This VIPA 10 realizes a large angular dispersion of about 10 to 20 times compared to the diffraction grating 7 described above. Thus, when the VIPA 10 is used as the wavelength dispersion element 6, light dispersion (demultiplexing) having a large angular dispersion can be performed with a simple structure.
[0036]
In the emission direction of the light A dispersed by the wavelength dispersion element 6 including the VIPA 10 and the diffraction grating 7, an input side lens 8 a that makes the light A parallel and a light transmission type polarization control element 9 are arranged. Is done. As the polarization control element 9, a liquid crystal or a magneto-optical element can be used. For example, a ferroelectric liquid crystal having a tilt angle of ± 22.5 ° with the main axis inclined at 22.5 ° with respect to the optical axis of the light A is used. Then, by performing ON / OFF control for switching the direction of the main axis between 0 ° and 45 °, if the phase difference generated between the short axis direction and the long axis direction is λ / 2, the polarization control element 9 The polarization direction of the light passing through can be switched to either 0 ° or 90 ° rotated.
As the polarization control element 9, a Faraday rotator can be used in addition to the ferroelectric liquid crystal. Even if a Faraday rotator with a Faraday rotation angle of 22.5 ° is used and the main axis is inclined by 22.5 °, the polarization direction can be switched between 0 ° and 90 ° by ON / OFF control in the same manner as described above.
[0037]
Such a polarization control element 9 can perform the polarization control on each of the light beams of wavelengths λ1 to λn that are incident after being demultiplexed. For this reason, as shown in FIG. 2, the polarization control element 9 has a plurality of 9a-9n arranged in an array along the width direction of the light with a predetermined interval, and is polarized for each wavelength (λ1-λn). Take control. At the time of OFF, the polarization direction is not changed (0 °), and switching to rotate the polarization direction by 90 ° by ON control can be performed.
[0038]
Behind the polarization control element 9, an output-side optical system having the same configuration as each of the input-side optical systems described above is arranged. The output-side optical system is arranged symmetrically with respect to the input-side optical system with the polarization control element 9 as the center. Specifically, the fiber collimators 2a and 2b, the optical fibers 3a and 3b, the collimator lenses 4a and 4b, and the birefringent plate 5a constituting the input-side optical system shown in FIGS. The same components as the wavelength dispersion element 6a and the lens 8a are disposed. That is, behind the polarization control element 9, as an optical system on the output side, the lens 8b, the wavelength dispersion element 6b, the birefringence plate 5b, the collimator lenses 4c and 4d, and the optical fiber 3c, in the order of light passage. 3d and fiber collimators 2a and 2b (see FIG. 1) are arranged. As the wavelength dispersion element 6b, the diffraction grating 7 and the VIPA 10 can be used similarly to the wavelength dispersion element 6a.
[0039]
Next, the optical path switching operation for each wavelength by the polarization control according to the first embodiment will be described. When light A having a predetermined polarization state is emitted from the end face of the optical fiber 3a, the light A passes straight through the birefringent plate 5a via the collimator lens 4a in each optical system on the input side, Wavelength dispersion is performed by the wavelength dispersion element 6a on the input side. That is, the wavelength dispersion element 6a separates and emits a plurality of lights included in the light A in different directions according to the wavelengths λ1 to λn. The wavelength-dispersed light of each wavelength λ1 to λn is converted into parallel light by the lens 8a, and each wavelength λ1 to λn is incident on the polarization control element 9.
[0040]
As shown in FIG. 2, the polarization control element 9 includes polarization control element arrays (referred to as arrays) 9 a to 9 n for respective wavelengths. Since the light of each wavelength λ1 to λn is incident with an interval corresponding to the arrangement pitch of the arrays 9a to 9n, the polarization direction can be individually switched with respect to the light of the wavelengths λ1 to λn. Here, if all the arrays 9a to 9n of the polarization control element 9 remain in the OFF state, the polarization control element 9 does not perform polarization control on the light of any wavelength λ1 to λn. At this time, the light A passes through the polarization control element 9 (9a to 9n) in the polarization state at the time of incidence. As shown in FIG. 3, the light A that has passed through the polarization control element 9 is incident on the wavelength dispersion element 6b from the lens 8b, and after the lights having the wavelengths λ1 to λn are converged as one light A again, birefringence is obtained. It passes through the plate 5b as it is and enters the optical fiber 3c.
[0041]
Next, an operation when the polarization control element 9 (9a to 9n) is turned on will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining an optical path switching operation for each wavelength by the transmission type wavelength selective switch according to the first embodiment of the present invention. Of the light A of the optical fiber 3a, when it is desired to switch the optical path of light having the desired wavelengths λ1 to λn, the corresponding arrays 9a to 9n of the polarization control element 9 are ON-controlled.
[0042]
For example, when the light of wavelength λ1 included in the light A is switched, the array 9a of the polarization control element 9 is ON-controlled. As a result, the light A that has passed through the array 9a portion of the polarization control element 9 is switched so that the polarization direction of only the light A having the wavelength λ1 is rotated by 90 °. When the light A that has passed through the polarization control element 9 passes through the birefringent plate 5b, only the optical path of the light with the wavelength λ1 whose polarization direction is rotated by 90 ° is switched to the optical path direction of the light B to the optical fiber 3d. Make it incident. Of the light A, light of other wavelengths λ2 to λn travels straight on the optical path of the light A and enters the optical fiber 3c.
[0043]
In this way, only the light of the desired wavelength can be switched to another system. As a result, among the light A that is in operation on the first optical transmission line (working line), the light components having certain wavelengths λ1 to λn are transferred to the optical path of the other light B, that is, the second optical transmission line (protection line). It becomes possible to switch. Further, since the wavelength selection element 9 can individually control the polarization of the wavelengths λ1 to λn, the optical path switching for the light A with respect to the single wavelengths λ1, λ2,..., Λn or all the wavelengths λ1 to λn is performed. be able to.
[0044]
In the above description, a 1-input × 2-output switching configuration, that is, a configuration in which light input from a single optical fiber 3a is incident on the optical fiber 3c or the optical fiber 3d has been described. Not limited to numbers. At the time of the configuration of 1 input × 2 outputs, the configuration of the input-side birefringent plate 5a shown in FIGS.
On the other hand, by providing the birefringent plate 5a on the input side, it becomes possible to switch the optical path of the 2-input × 2-output all-optical cross connect.
[0045]
As shown in FIG. 3, the polarization direction of the light B incident on the optical fiber 3b is rotated by 90 ° with respect to the polarization direction of the light A incident on the optical fiber 3a. Thereby, the light B incident from the optical fiber 3b passes on the optical path A by the birefringent plate 5a. Then, the polarization control for each of the wavelengths λ1 to λn can be performed by the ON / OFF control of the polarization control element 9.
[0046]
For example, when the array 9a of the polarization control element 9 is in the OFF state, all the components of the wavelengths λ1 to λn of the light B are output from the optical fiber 3d on the optical path of the light B. Further, by turning ON the array 9a of the polarization control element 9, only the light of wavelength λ1 included in the light B can be rotated by 90 °. At this time, the output-side birefringent plate 5b emits only the light of wavelength λ1 to the optical fiber 3c side while keeping the optical path A, and refracts the other wavelengths λ2 to λn of the optical fiber on the optical path of the light B. 3d can be emitted.
[0047]
As a result, as shown in FIG. 1, the light of the wavelengths (λ1, λ2, λ3) of the optical fiber 3a and the light of the wavelengths (λa, λb, λc) of the optical fiber 3b are input to the wavelength selective switch 1. Then, by selecting only an arbitrary wavelength and switching to another optical path, the optical fiber 3c outputs the light of the wavelength (λa, λ2, λc), and at the same time, the optical fiber 3c has the wavelength (λ1, λb, λ3) light can be output. The wavelengths λ1 = λa, λ2 = λb, and λ3 = λc.
[0048]
As described above, according to the transmission-type wavelength selective switch 1 according to the first embodiment, it is possible to switch the optical path of only any wavelength or all wavelengths of the two systems of light to another system, so that 2 inputs × 2 Output all-optical cross-connect is possible.
[0049]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the wavelength selective switch of the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a reflective wavelength selective switch according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 is a top view of the wavelength selective switch according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side view of the wavelength selective switch according to the second embodiment of the present invention. The wavelength selective switch 11 according to the second embodiment has a configuration excluding the output-side optical system described in the first embodiment (see FIG. 1 and the like), that is, an input / output common optical system, a reflective polarization control element, and the like. It is comprised and is comprised. In the second embodiment, the same components as those described in the first embodiment (see FIGS. 6 to 8) are denoted by the same reference numerals.
[0050]
The configuration of the second embodiment will be specifically described. The wavelength selective switch 11 includes an optical connector (not shown) and a fiber collimator 2 as a 2 input × 2 output port. The fiber collimator 2 arranges the optical fibers 3 (3a, 3b) at the upper and lower positions, and fixes and holds the end faces of the optical fibers 3 in a aligned state.
As shown in FIG. 6, the optical fiber 3a is connected to the first optical transmission line 20a via a circulator 21a. The optical fiber 3b is connected to the second optical transmission line 20b via a circulator 21b. Each of the circulators 21a and 21b has a function of outputting the light input to the light input port C1 from the light incident output port C2, and outputting the light input to the light incident output port C2 from the light output port C3. Yes.
[0051]
Lights A and B emitted from the end faces of the optical fibers 3 a and 3 b fixed at the upper and lower positions of the fiber collimator 2 are collimated by collimator lenses 4 a and 4 b (see FIG. 8), and pass through the birefringent plate 5. The light is incident on the wavelength dispersion element 6. The birefringent plate 5 varies the emission position of the transmitted light according to the polarization direction of the incident light. The birefringent plate 5 is formed of anisotropic crystals such as calcite and rutile as in the first embodiment. Also for the wavelength dispersion element 6, the diffraction grating 7 and the VIPA 10 can be used as in the first embodiment.
[0052]
In the emission direction of the light A dispersed by the wavelength dispersion element 6, a lens 8 that converts the light A into parallel light and emits it to the polarization control element 19 is provided. Unlike the first embodiment, the polarization control element 19 is of a reflective type that reflects incident light. As the polarization control element 19, as described in the first embodiment, a ferroelectric liquid crystal or a Faraday rotator can be used. Note that the reflective polarization control element 19 can be about half as thick as the transmissive type, so that a thin and inexpensive element can be used.
[0053]
Next, the optical path switching operation for each wavelength by polarization control according to the second embodiment will be described. The optical signal on the first optical transmission line 20a is input to the optical fiber 3a of the wavelength selective switch 11 via the circulator 21a. When light A having a predetermined polarization state is emitted from the end face of the optical fiber 3a, the light A passes straight through the birefringent plate 5 via the collimator lens 4a in each optical system on the input side, Wavelength dispersion is performed by the wavelength dispersion element 6. The wavelength dispersion element 6 separates and emits a plurality of lights included in the light A in different directions according to the wavelengths λ1 to λn. The wavelength-dispersed lights having wavelengths λ1 to λn are incident on the polarization control element 19, respectively.
[0054]
As shown in FIG. 7, the polarization control element 19 includes an array of polarization control elements 19a to 19n for each wavelength, and the polarization direction of light can be switched for each wavelength λ1 to λn. Here, if all the arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 remain in the OFF state, the polarization control element 19 does not perform the polarization control on the light of the wavelengths λ1 to λn, and the light of all the wavelengths λ1 to λn. To reflect. At this time, as shown in FIG. 8, the light A is reflected in the polarization state when incident on the polarization control element 19, and the reflected light A is transmitted to the wavelength dispersion element 6 via the lens 8. The light of each wavelength λ1 to λn is converged again as one light A, passes through the birefringent plate 5 as it is, and enters the optical fiber 3a.
[0055]
In this state, the light of the optical fiber 3a is returned to the first optical transmission line 20a via the circulator 21a. As described above, when all the arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 are in the OFF state, the optical signals on the first optical transmission line 20a are not switched in the optical paths of all the wavelengths λ1 to λn. Returned to one optical transmission line 20a.
[0056]
Next, an operation when the polarization control element 19 (19a to 19n) is turned on will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining an optical path switching operation for each wavelength by the reflection type wavelength selective switch according to the second embodiment of the present invention. Of the light A of the optical fiber 3a, when switching the optical path of light having the desired wavelengths λ1 to λn, the corresponding arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 are ON-controlled.
[0057]
For example, when switching the light of wavelength λ1 included in the light A, the array 19a of the polarization control element 19 is ON-controlled. As a result, the light A incident on the array 19a portion of the polarization control element 19 is reflected only by the light A having the wavelength λ1 with the polarization direction rotated by 90 °. When the light A reflected by the polarization control element 19 passes through the birefringent plate 5, only the light of wavelength λ1 whose polarization direction is rotated by 90 ° is switched to the optical path of the light B and is incident on the optical fiber 3b. . Of the light A, light of other wavelengths λ2 to λn travels straight on the optical path of the light A and enters the optical fiber 3b.
[0058]
In this way, only the light of the desired wavelength can be switched to another system. Thereby, as shown in FIG. 6, among the light A in operation on the first optical transmission line (working line) 20a, only the light of the components of the certain wavelengths λ1 and λ3 is changed to the optical path of the other light B, that is, the second light B. It becomes possible to switch to the optical transmission line (protection line) 20b side. Further, since the wavelength selection element 19 can individually control the polarization of the wavelengths λ1 to λn, the light A is switched to a single wavelength λ1, λ2,..., Λn, or all the wavelengths λ1 to λn. be able to.
[0059]
As shown in FIG. 9, the light B incident on the optical fiber 3b is rotated by 90 ° with respect to the polarization direction of the light A incident on the optical fiber 3a.
The light B incident from the optical fiber 3 b passes through the light A by the birefringent plate 5. Then, the polarization control for each of the wavelengths λ1 to λn can be performed by the ON / OFF control of the polarization control element 19. For example, when the array 19a of the polarization control element 19 is in the OFF state, all the components of the reflected light B having the wavelengths λ1 to λn are returned to the optical fiber 3b on the optical path of the light B.
[0060]
Further, by turning on the array 19a of the polarization control element 19, only the light of the wavelength λ1 included in the reflected light B can be rotated by 90 °.
At this time, the birefringent plate 5 emits only the reflected light of wavelength λ1 in the form of returning to the optical fiber 3a while keeping the optical path A, and refracts the light of other wavelengths λ2 to λn on the optical path of the light B. The light can be emitted back to the optical fiber 3b.
[0061]
As a result, as shown in FIG. 6, with respect to the wavelength selective switch 11, the light of the wavelengths (λ1, λ2, λ3) on the first optical transmission line 20a and the wavelength of the optical fiber 3b of the second optical transmission line 20b When light of (λa, λb, λc) is input, by selecting only an arbitrary wavelength and switching to another optical path, for example, light of wavelength (λa, λ2, λc) is transmitted to the first optical transmission line 20a. At the same time, light of wavelengths (λ1, λb, λ3) can be output to the second optical transmission line 20b. The wavelengths λ1 = λa, λ2 = λb, and λ3 = λc.
[0062]
As described above, according to the transmission-type wavelength selective switch 11 according to the second embodiment, it is possible to switch the optical path of only arbitrary wavelengths or all wavelengths of the two systems of light to another system, so that 2 inputs × 2 Output all-optical cross-connect is possible. According to the configuration of the second embodiment, since the reflective polarization control element 19 is used, the optical path length in the apparatus can be shortened to about half that of the first embodiment. At the same time, the output-side optical system (wavelength dispersion element 6b, birefringent plate 5b, lens 8b) described in the first embodiment can be eliminated, and the number of components and necessary component costs can be reduced and the configuration can be reduced. it can.
[0063]
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the wavelength selective switch according to the present invention will be described. FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 11 is a side view of another reflective wavelength selective switch according to the third embodiment of the present invention. The wavelength selective switch 21 according to the third embodiment has substantially the same configuration as the reflective wavelength selective switch 11 described in the second embodiment (see FIGS. 6 to 9), but the input side optical path and the output side The optical path is different from that of the optical path. This eliminates the need for the circulators 21a and 21b provided in the second embodiment. In the third embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the above embodiments.
[0064]
The configuration of the third embodiment will be specifically described. As in the second embodiment, the wavelength selective switch 21 according to the third embodiment includes an input / output common optical system and a reflective polarization control element. The wavelength selective switch 21 includes an optical connector (not shown) and a fiber collimator 2 as a 2 input × 2 output port. The fiber collimator 2 includes an input-side fiber collimator 2a and an output-side fiber collimator 2b. The input-side fiber collimator 2a has the input-side optical fibers 3 (3a, 3b) arranged in the vertical position, and the output-side fiber collimator 2b has the output-side optical fibers 3 (3c, 3d) in the vertical position. Each is arranged.
The fiber collimator 2 is fixedly held in a state where the end face positions of the optical fibers 3 are aligned.
[0065]
Lights A and B emitted from the end surfaces of the optical fibers 3a and 3b fixed at the upper and lower positions of the fiber collimator 2a have a polarization direction different from each other by 90 °. The lights A and B are collimated by collimator lenses 4a and 4b (see FIG. 11), converted to light A1 on one optical path by the birefringent plate 5, and then incident on the wavelength dispersion element 6.
[0066]
In the emission direction of the light A1 having the wavelengths λ1 to λn spectrally separated by the wavelength dispersion element 6, a lens 28 is provided that emits the light A1 as parallel light to the polarization control element 19. As shown in FIG. 11, the lens 28 causes the light A1 to enter the polarization control element 19 with a predetermined incident angle θ. The polarization control element 19 is of a reflective type that reflects incident light, as in the first and second embodiments. Therefore, the light A1 incident on the polarization control element 19 at the incident angle θ is emitted to the lens 28 as the light A2 having the same reflection angle θ.
[0067]
The reflected light A2 becomes an optical path on the output side. The light A2 is incident on the wavelength dispersion element 6 through the lens 28, and the wavelength dispersion element 6 is combined with the single light obtained by multiplexing the light A2 having the divided wavelengths λ1 to λn and birefringent plate 5 To exit. The birefringent plate 5 emits light A and B having different optical paths depending on the polarization direction included in the light A2. These lights A and B are made incident on the output side optical fibers 3c and 3d by the output side collimator lenses 4c and 4d, respectively.
[0068]
The wavelength dispersion element 6 used in the third embodiment is the same diffraction grating 7 as in the first and second embodiments, but a VIPA 10 can also be used. As the polarization control element 19, a ferroelectric liquid crystal or a Faraday rotator can be used. Since the reflection type polarization control element 19 can be about half as thick as the transmission type, a thin and inexpensive element can be used as in the second embodiment.
[0069]
Next, the optical path switching operation for each wavelength by polarization control according to the third embodiment will be described. When light A having a predetermined polarization state is emitted from the end face of the optical fiber 3a, the light A passes through the birefringent plate 5 through the collimator lens 4a in each optical system on the input side as light A1. Then, wavelength dispersion is performed by the wavelength dispersion element 6. The wavelength dispersion element 6 separates and emits a plurality of lights included in the light A1 in different directions according to the wavelengths λ1 to λn. The wavelength-dispersed lights having wavelengths λ1 to λn are incident on the polarization control element 19 by the lens 28 with an incident angle θ.
[0070]
The polarization control element 19 has the same configuration as that of the second embodiment described above. As shown in FIG. 7, the polarization control element 19 includes an array of polarization control elements 19a to 19n for each wavelength, and the polarization of light for each wavelength λ1 to λn. The direction can be switched. Here, if all the arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 remain in the OFF state, the polarization control element 19 reflects the incident light A1 without performing polarization control on the light of the wavelengths λ1 to λn.
[0071]
At this time, as shown in FIG. 11, the polarization control element 19 reflects the light A2 having the same emission angle θ as the incident angle θ of the incident light A1. The light A <b> 2 is reflected in the polarization state when entering the polarization control element 19. The reflected light A2 is returned to the wavelength dispersion element 6 through the lens 28, and after the lights having the wavelengths λ1 to λn are converged as one light A again, the light passes through the birefringent plate 5 as it is, and is output. Is incident on the side optical fiber 3c. As shown in FIG. 11, the optical paths of the light A <b> 1 and the light A <b> 2 pass through different positions in the vertical direction in the section of the optical fiber 3 -collimator lens 4 -birefringent plate 5 -wavelength dispersion element 6.
[0072]
As described above, when the arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 are all in the OFF state, the optical signal input from the optical fiber 3a is not switched to the optical path of all the wavelengths λ1 to λn. 3c can be output.
[0073]
Next, an operation when the polarization control element 19 (19a to 19n) is turned on will be described. Of the light A emitted from the optical fiber 3a, when it is desired to switch the optical path of light having the desired wavelengths λ1 to λn, the corresponding arrays 19a to 19n of the polarization control element 19 are ON-controlled.
[0074]
For example, when switching the light of wavelength λ1 included in the light A1, the array 19a of the polarization control element 19 is ON-controlled. Thereby, the light A1 incident on the array 19a portion of the polarization control element 19 is reflected as the light A2 whose polarization direction is rotated by 90 ° only for the light A1 having the wavelength λ1. When the light A2 reflected by the polarization control element 19 passes through the birefringent plate 5, only the light having the wavelength λ1 whose polarization direction is rotated by 90 ° is switched to the optical path of the light B and enters the optical fiber 3d. Let Of the light A2, light having other wavelengths λ2 to λn is incident on the optical path of the light A2 and returned to the optical fiber 3c.
[0075]
In this way, only the light of the desired wavelength can be switched to another system. As a result, as in the first and second embodiments, among the light A in operation on the first optical transmission line (working line), only the light of the components of certain wavelengths λ1 and λ3 is changed to the optical path of the other light B, that is, It becomes possible to switch to the second optical transmission line (protection line) side. Further, since the wavelength selection element 19 can individually control the polarization of the wavelengths λ1 to λn, the light A is switched to a single wavelength λ1, λ2,..., Λn, or all the wavelengths λ1 to λn. be able to.
[0076]
As shown in FIG. 11, the light B incident on the optical fiber 3b is set to have a 90 ° polarization direction different from the polarization direction of the light A incident on the optical fiber 3a. The light B incident from the optical fiber 3b passes through the optical path A1 by the birefringent plate 5. Then, the polarization control for each of the wavelengths λ1 to λn can be performed by the ON / OFF control of the polarization control element 19. For example, when the array 19a of the polarization control element 19 is in the OFF state, all the components of the reflected light A2 having the wavelengths λ1 to λn are output from the optical fiber 3d through the optical path of the light B.
[0077]
Further, by turning on the array 19a of the polarization control element 19, only the light of the wavelength λ1 included in the reflected light A2 can be rotated by 90 °. At this time, the birefringent plate 5 outputs only the reflected light of the wavelength λ1 from the optical fiber 3c while keeping the optical path A, and refracts the light of the other wavelengths λ2 to λn, and the optical fiber 3d on the optical path of the light B. Can be output from.
[0078]
As described above, according to the transmission-type wavelength selective switch 21 according to the third embodiment, it is possible to switch the optical path of only arbitrary wavelengths or all wavelengths of the two systems of light to another system, so that 2 inputs × 2 Output all-optical cross-connect is possible. According to the configuration of the third embodiment, since the reflective polarization control element 19 is used, the optical path length in the apparatus can be shortened to about half that of the first embodiment. At the same time, the output-side optical system (wavelength dispersion element 6b, birefringent plate 5b, lens 8b) described in the first embodiment can be eliminated, and the number of components and necessary component costs can be reduced and the configuration can be reduced. it can. Further, since all independent ports of 2 inputs × 2 outputs are provided, the circulator used in the second embodiment can be eliminated.
[0079]
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the wavelength selective switch of the present invention will be described. FIG. 12 is a side view showing a configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 4 of the present invention. The wavelength selective switch 31 according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the reflective wavelength selective switch 21 described in the third embodiment (see FIGS. 10 and 11). The difference from the third embodiment is that two birefringent plates are used and a wave plate made of a λ / 2 plate that rotates the polarization direction of light by 90 ° is provided between the two birefringent plates. is there. In the fourth embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiments.
[0080]
The configuration of the fourth embodiment will be specifically described. In the fourth embodiment, the optical signal from the optical fiber 3b through the circulator also in the second optical transmission line through which the optical signal is input / output from the optical fiber 3a through the circulator connected to the first optical transmission line. Are input and output (see FIG. 1 and the like).
[0081]
The light A emitted from the end face of the optical fiber 3a that transmits the light on the first optical transmission path side is collimated by the collimator lens 4a and is incident on the birefringent plate 35a. The birefringent plate 35a switches the emission angle according to the polarization state of the light A. In the illustrated example, when the polarization direction of the incident light A is 0 °, the light A travels straight and is emitted as the light A1, and if the polarization direction of the incident light A is rotated by 90 °, The light is refracted obliquely downward and emitted as light A2 from a position separated by a predetermined distance L1.
[0082]
Further, below the optical fiber 3a and the collimator lens 4a, an optical fiber 3b for transmitting light on the second optical transmission path side and a collimator lens 4b are provided. The birefringent plate 35a causes the light B1 to travel straight when the polarization direction of the light B is 0 °. If the polarization direction of the incident light B is rotated by 90 °, the birefringent plate 35a refracts obliquely downward to a predetermined distance L1. The light B2 is emitted from a remote position.
[0083]
A wave plate 39 disposed behind the birefringent plate 35a is provided between the light A2 and the light B1. Then, the polarization directions of the light A2 and the light B2 are rotated by 90 °. Thus, for the light A, the polarization direction of the light A1 that does not pass through the wave plate 39 and the polarization direction of the light A2 that passes through the wave plate 39 are matched (polarization direction 0 °). For the light B, the polarization direction of the light B1 that has passed through the wave plate 39 and the polarization direction of the light B2 that has not passed through the wave plate 39 are matched (polarization direction 90 °). The light A (A1, A2) and the light B (B1, B2) are respectively incident on the upper and lower positions of the birefringent plate 35b.
[0084]
The birefringent plate 35b causes light A (A1, A2) having a polarization direction of 0 ° to travel straight and refracts light B (B1, B2) having a polarization direction of 90 °. The birefringent plate 35b has a predetermined thickness W so that the exit position of the refracted light B coincides with the exit position of the light A. Thus, the birefringent plate 35b emits the light A having a polarization direction of 0 ° and the light B having a polarization direction of 90 ° by polarization multiplexing. Behind the birefringent plate 35b, a wavelength dispersion element 6, a lens 28, and a reflective polarization control element 19 described below are arranged.
[0085]
Next, an optical path when light A having a polarization direction of 0 ° is incident on the optical fiber 3a will be described. The light C1 (polarization direction 0 °) that has passed through the birefringent plate 35b is wavelength-dispersed for each of the wavelengths λ1 to λn by the wavelength dispersion element 6 (the diffraction grating 7 in the illustrated example). The light C1 wavelength-dispersed by the wavelength dispersion element 6 is incident on the lens 28.
The lens 28 converts the wavelength-dispersed light C1 into parallel light and makes it incident on the polarization control element 19 with an incident angle.
[0086]
As in the third embodiment, the polarization control element 19 is a reflection type and is formed in an array shape in which the polarization direction is switched for each of the wavelengths λ1 to λn, and each array individually controls ON / OFF. When the polarization direction with respect to the light C1 is not switched, the polarization control element 19 is in an OFF state, and does not change the polarization direction of the light C1 of the incident light λ1 to λn of each wavelength.
[0087]
The polarization control element 19 reflects the light C2 at the same emission angle as the incident angle. The light C2 is combined by the wavelength dispersion element 6 through the lens 28 and then incident on the birefringent plate 35b. The birefringent plate 35b directly advances the incident light C2 as light A2 having a polarization direction of 0 °, rotates the polarization direction by 90 ° by the wave plate 39, and then is refracted by the birefringent plate 35a to be collimator lens 4a. Through the optical fiber 3a.
[0088]
Next, a description will be given of an operation in which light A having a polarization direction of 0 ° is incident on the optical fiber 3a and the optical path of the desired wavelength λ1 of the light A is switched. As described above, the light C1 having a polarization direction of 0 ° is incident on the polarization control element 19. Then, by controlling ON of the polarization control element 19, the polarization control element 19 rotates and reflects only the polarization direction of the wavelength λ1 of the incident light C1 by 90 °. The light C2 whose polarization direction reflected by the polarization control element 19 is rotated by 90 ° is refracted by the birefringent plate 35b and switched to the light B2 side. The light B2 enters the birefringent plate 35a without passing through the wave plate 39, is refracted by the birefringent plate 35a, and is emitted to the optical fiber 3b through the collimator lens 4b. Of the light A input to the optical fiber 3a, the light A having a component other than the wavelength λ1 (λ2 to λn) is output from the optical fiber 3a without switching the optical path.
[0089]
Next, an optical path when light A having a polarization direction of 90 ° is incident on the optical fiber 3a will be described. The light A travels along the optical path of the light A2 refracted by the birefringent plate 35a, the polarization direction is rotated by 90 ° by the wave plate 39, and enters the birefringent plate 35b with the polarization direction being 0 °. The light C2 (polarization direction 0 °) that has passed through the birefringent plate 35b is converted into parallel light by the lens 28 and enters the polarization control element 19 with an incident angle.
[0090]
When the polarization direction with respect to the light C2 is not switched, the polarization control element 19 is in the OFF state and does not change the polarization direction of the light C2 of the incident light λ1 to λn of each wavelength. At this time, the polarization control element 19 reflects the light C1 at the same emission angle as the incident angle. The light C1 is combined by the wavelength dispersion element 6 through the lens 28 and then incident on the birefringent plate 35b. The birefringent plate 35b advances the light C1 incident at a polarization direction of 0 ° as it is and emits it as light A1. This light A1 goes straight through the birefringent plate 35a without going through the wave plate 39, and is emitted to the optical fiber 3a through the collimator lens 4a.
[0091]
Next, the operation when the light A having a polarization direction of 90 ° is incident on the optical fiber 3a and the optical path of the desired wavelength λ1 of the light A is switched will be described. The light C2 having the polarization direction of 0 ° is incident on the polarization control element 19. When the polarization control element 19 is ON-controlled, only the polarization direction of the wavelength λ1 of the incident light C2 is rotated by 90 ° and reflected. As a result, the light C1 reflected by the polarization control element 19 and rotated in the polarization direction by 90 ° is refracted by the birefringent plate 35b and switched to the light B1 side. The light B1 has its polarization direction rotated by 90 ° by the wave plate 39 (polarization direction 0 °), and is incident on the birefringent plate 35a. The light B1 travels straight through the birefringent plate 35a and is emitted to the optical fiber 3b through the collimator lens 4b. Of the light A input to the optical fiber 3a, the light A having a component other than the wavelength λ1 (λ2 to λn) is output from the optical fiber 3a without switching the optical path.
[0092]
In the above description, the description has been focused on the input of the light A to the one optical fiber 3a, but the optical path can be switched similarly for the input of the light B to the other optical fiber 3b.
[0093]
As described above, according to the wavelength selective switch 31 according to the fourth embodiment, the same optical path switching can be performed even when the polarization direction of the incident light A is 0 ° or 90 °. That is, the wavelength selective switch 31 having no polarization dependence can be configured. In addition, since it is possible to switch the optical path of only an arbitrary wavelength of each of the two systems of light or all wavelengths to another system, an all-optical cross-connect with 2 inputs × 2 outputs becomes possible. Further, according to the configuration of the fourth embodiment, since the reflection type polarization control element 19 is used, the optical path length in the apparatus can be shortened to about half compared with the first embodiment.
[0094]
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the wavelength selective switch of the present invention will be described. FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 14 is a front view showing the arrangement of wave plates used in the wavelength selective switch according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is an explanatory diagram of the wavelength selective switch according to the fifth embodiment of the present invention. . FIG. 15A is a side view of the wavelength selective switch. FIG. 15B is a diagram showing an optical path switching state for each light deflection direction, and the polarization direction is indicated by arrows (→, ↓). → indicates that the polarization direction is 0 °, and ↑ indicates that the polarization direction is 90 °.
[0095]
The wavelength selective switch 41 according to the fifth embodiment has substantially the same configuration as the reflective wavelength selective switch 31 described in the fourth embodiment (see FIG. 12). The difference from the fourth embodiment is that the light refraction directions of the two birefringent plates used are perpendicular to each other. Further, by changing the arrangement of the wave plates, two optical input ports and two optical output ports are arranged. Thereby, in the fifth embodiment, all-optical cross-connect is possible without using a circulator. In the fifth embodiment, the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals.
[0096]
The configuration of the fifth embodiment will be specifically described. As shown in FIG. 15, the light A that transmits light on the first optical transmission line side and is emitted from the end face of the optical fiber 3a of the optical input port 1 is collimated by the collimator lens 4a, and is birefringent plate 35a. Is incident on.
The birefringent plate 35a switches the emission angle according to the polarization state of the light A. In the example shown in the figure, when the polarization direction of the incident light A is 0 °, the light A1 travels straight, and if the polarization direction of the incident light A is rotated by 90 °, it is refracted obliquely downward and predetermined. The light A2 is emitted from a position separated by the distance L1. Although a detailed description on the side of the optical fiber 3b that is the optical input port 2 is omitted, the same configuration as that of the optical input port 1 is arranged horizontally.
[0097]
Further, below the optical fiber 3a of the light input port 1 and the collimator lens 4a, an optical fiber 3c of the light output port 1 and a collimator lens 4c are provided. Further, below the optical fiber 3b of the light input port 2 and the collimator lens 4b, an optical fiber 3d of the light output port 2 and a collimator lens 4d are provided.
[0098]
As shown in FIG. 14, a wave plate 39 made of a λ / 2 plate or the like disposed behind the birefringent plate 35a is used for the light A2 out of the light A incident on the optical input port 1 (optical fiber 3a). A wave plate 39a is provided on the optical path. The light A incident on the optical input port 2 (optical fiber 3b) is provided on the optical path of the light A1. The wave plate 39 is also provided at the optical output port, and is provided as the wave plate 39c on the optical path of the light B1 out of the light B emitted to the optical output port 1 (optical fiber 3c). Further, the light B emitted to the light output port 2 (optical fiber 3d) is provided on the optical path of the light B2. Accordingly, the wave plate 39a is the light A2 of the light input port 1, the wave plate 39b is the light A1 of the light input port 2, the wave plate 39c is the light B2 of the light output port 1, and the wave plate 9d is the light output port 2. The polarization direction of the light B1 is rotated by 90 °.
[0099]
As a result, the polarization direction of the light A2 that has passed through the wave plate 39a is matched with the light A of the light input port 1 so that the polarization direction of the light A1 is the same. These lights A (A1, A2) are incident on the birefringent plate 35b.
[0100]
The birefringent plate 35b is provided for switching the optical path for emitting the light A incident from the optical input port 1 and the optical input port 2 on the same optical path. The polarization direction of the light incident on the light input port 1 and the light incident on the light input port 2 are different from each other in the polarization direction by 90 °. The refraction direction of the birefringent plate 35b is the horizontal direction of FIG. 15, and the refraction direction of the birefringent plate 35b is a direction perpendicular to the refraction direction (vertical direction) of the birefringent plate 35a.
[0101]
The birefringent plate 35b is formed to have a thickness corresponding to the interval between the light A incident from the light input port 1 and the light input port 2, and therefore, compared to the configuration shown in the fourth embodiment. , The interval between the incident positions can be narrowed, and the thickness can be reduced. For the light B of the light output port 1, the polarization direction of the light B1 that has passed through the wave plate 39c is matched with the polarization direction of the light B2. The birefringent plate 35b is also located on the optical path of the light B of the light output port 2, and the same optical path switching is performed for the light B.
[0102]
Behind the birefringent plate 35b, a wavelength dispersion element 6, a lens 28, and a reflective polarization control element 19 described below are arranged. When the optical paths of the light A and B are described with the polarization control element 19 as the center, the incident angle of the light A1 and the emission angle of the light B1 coincide. Further, the incident angle of the light A2 and the incident angle of the light B2 are the same. The incident angles of these lights A1 and A2 and the emission angles of the lights B1 and B2 with respect to the polarization control element 19 are set by a lens 28.
[0103]
Next, an optical path switching operation of the light A incident on the optical input port 1 will be described with reference to FIG. First, an optical path when light A having a polarization direction of 0 ° is incident on the optical fiber 3a that is the optical input port 1 will be described. Light A having a polarization direction of 0 ° travels straight through the birefringent plate 35a, passes through the optical path of the light A1, passes through the upper portion of the wave plate 39a (does not pass through the inside of the wave plate 39a), and enters the birefringent plate 35b. Is done. Since the light A1 has a polarization direction of 0 °, it travels straight through the birefringent plate 35b and is incident on the wavelength dispersion element 6 (the diffraction grating 7 in the illustrated example). The wavelength dispersion element 6 wavelength-disperses the light A1 for each of the wavelengths λ1 to λn. The light A1 wavelength-dispersed by the wavelength dispersion element 6 enters the lens 28. The lens 28 converts the wavelength-dispersed light A1 into parallel light and makes it incident on the polarization control element 19 with an incident angle.
[0104]
As in the third embodiment, the polarization control element 19 is a reflection type and is formed in an array shape in which the polarization direction is switched for each of the wavelengths λ1 to λn, and each array individually controls ON / OFF. When the polarization direction with respect to the light A1 is not switched, the polarization control element 19 is in the OFF state and does not change the polarization direction of the light A1 of the incident light λ1 to λn of each wavelength.
[0105]
The polarization control element 19 reflects the light B1 having the same emission angle as the incident angle. The light B1 is combined by the wavelength dispersion element 6 via the lens 28 and then incident on the birefringent plate 35b. Since the polarization direction of the incident light B1 is 0 °, the birefringent plate 35b advances the light B1 straight and is incident on the wave plate 39c. The wave plate 39c rotates the polarization direction of the light B1 by 90 ° and enters the birefringent plate 35a. The birefringent plate 35a refracts the light B1 having a polarization direction of 90 ° and emits the light B. This light B is emitted to the optical fiber 3c of the light output port 1 through the collimator lens 4c.
[0106]
Next, the operation of switching the optical path of the desired wavelength λ1 in the light A when the light A having a polarization direction of 0 ° is incident on the optical fiber 3a of the optical input port 1 will be described.
As described above, the light A1 having a polarization direction of 0 ° is incident on the polarization control element 19.
Then, by controlling the polarization control element 19 to be ON, the polarization control element 19 reflects and rotates only the polarization direction of the wavelength λ1 by 90 ° in the incident light A1.
The light B1 whose polarization direction reflected by the polarization control element 19 is rotated by 90 ° is combined by the wavelength dispersion element 6, and then switched from the port 1 to the optical path by the birefringent plate 35b. The light B1 passes through the lower part of the wave plate 39d (does not pass through the wave plate 39d) and enters the birefringent plate 35a. The light B1 is refracted by the birefringent plate 35a and emitted to the optical fiber 3d of the light output port 2 through the collimator lens 4d. Of the light A input to the optical fiber 3a of the optical input port 1, the light A having a component other than the wavelength λ1 (λ2 to λn) is output from the optical fiber 3c of the optical output port 1 without switching the optical path. Is done.
[0107]
Next, an optical path when light A having a polarization direction of 90 ° is incident on the optical fiber 3a of the optical input port 1 will be described. The light A travels along the optical path of the light A2 refracted by the birefringent plate 35a, the polarization direction is rotated by 90 ° by the wave plate 39a, and is incident on the birefringent plate 35b with the polarization direction being 0 °. The light A2 (polarization direction 0 °) that has passed through the birefringent plate 35b is converted into parallel light by the lens 28 and is incident on the polarization control element 19 with an incident angle.
[0108]
When the polarization direction with respect to the light A2 is not switched, the polarization control element 19 is in the OFF state and does not change the polarization direction of the light A2 of the incident light λ1 to λn of each wavelength. At this time, the polarization control element 19 reflects the light B2 at the same emission angle as the incident angle. The light B2 is combined by the wavelength dispersion element 6 via the lens 28 and then incident on the birefringent plate 35b. The birefringent plate 35b advances the light B2 incident at a polarization direction of 0 ° as it is. The light B2 passes through the upper position of the wave plate 39c (does not pass through the wave plate 39c) and enters the birefringent plate 35a. The light B2 travels straight through the birefringent plate 35a and is emitted to the optical fiber 3a through the collimator lens 4a.
[0109]
Next, the operation when the light A having a polarization direction of 90 ° is incident on the optical fiber 3a of the optical input port 1 and the optical path of the desired wavelength λ1 of the light A is switched will be described. The light A2 having the polarization direction of 0 ° is incident on the polarization control element 19.
When the polarization control element 19 is ON-controlled, only the polarization direction of the wavelength λ1 of the incident light A2 is rotated by 90 ° and reflected. As a result, the light B2 reflected by the polarization control element 19 and rotated in the direction of polarization by 90 ° is refracted by the birefringent plate 35b portion and switched from the port 1 to the optical path of the port 2. The light B2 is incident on the birefringent plate 35a after the polarization direction is rotated by 90 ° by the wave plate 39d (polarization direction 0 °). The light B2 travels straight through the birefringent plate 35a and is emitted to the optical fiber 3d of the light output port 2 through the collimator lens 4d. Of the light A input to the optical fiber 3a of the optical input port 1, the light A having a component other than the wavelength λ1 (λ2 to λn) is output from the optical fiber 3c of the optical output port 1 without switching the optical path. Is done.
[0110]
In the above description, the optical path switching of the light A to the optical fiber 3a that is the optical input port 1 has been mainly described. However, the optical path is switched similarly for the input of the light B to the optical fiber 3b that is the other optical input port 2. Thus, the light can be output from the light output port 1 or the light output port 2.
[0111]
Accordingly, as shown in FIG. 13, with respect to the wavelength selective switch 41, the light of the wavelengths (λ1, λ2, λ3) of the optical fiber 3a that is the optical input port 1 and the wavelength of the optical fiber 3b of the optical input port 2 When light of (λa, λb, λc) is input, only an arbitrary wavelength is selected and switched to another optical path, for example, the wavelength (λa, λ2, λc) from the optical fiber 3c of the optical output port 1 Can be output from the optical fiber 3d of the optical output port 2 at the same time as the light of the wavelength (λ1, λb, λ3). The wavelengths λ1 = λa, λ2 = λb, and λ3 = λc.
[0112]
As described above, according to the fifth embodiment, the birefringent plate for polarization separation and the birefringent plate for switching the optical path are arranged so that the light refraction direction (beam shift direction) is vertical. Thus, the size can be reduced. In particular, in the configuration shown in the fourth embodiment (FIG. 12), the light refraction directions by the two birefringent plates 35a and 35b are the same in the vertical direction. In such a configuration, the subsequent birefringent plate 35b used for switching the optical path requires a large thickness W in order to make the two optical paths A and B coincide with the same optical path C, resulting in an increase in size and cost of parts. Get higher. As described above, since the birefringent plate 35b has a constant refraction angle, the thickness W inevitably increases as the incident positions of the two optical paths A and B move away from each other.
[0113]
According to the configuration of the fifth embodiment, by making the light refraction directions of the two birefringent plates 35a and 35b perpendicular to each other, even if the light emitting positions of the plurality of light beams on the previous birefringent plate 35a are separated from each other. Thus, a thin birefringent plate 35b can be used without increasing the thickness W of the latter birefringent plate 35b.
[0114]
As described above, according to the wavelength selective switch 41 according to the fifth embodiment, the same optical path switching can be performed even when the polarization direction of the incident light A is 0 ° or 90 °. That is, the wavelength selective switch 41 having no polarization dependence can be configured. In addition, since it is possible to switch the optical path of only an arbitrary wavelength of each of the two systems of light or all wavelengths to another system, an all-optical cross-connect with 2 inputs × 2 outputs becomes possible. Further, according to the configuration of the fifth embodiment, since it is a reflection type configuration, the entire optical path length can be shortened to about half that of the first embodiment. Further, since the thickness of the birefringent plate 35b for switching the optical path provided in the subsequent stage can be reduced, the cost of components can be suppressed as compared with the fourth embodiment, and the optical path length can be further shortened.
[0115]
As described above, in each embodiment of the present invention, an all-optical cross-connect is possible without using a micromirror array, and a dynamic path based on wavelength information at each node of an optical network based on WDM communication. Can be set / released.
[0116]
(Supplementary note 1) In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelengths, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input ports through which a plurality of wavelength-multiplexed lights are input;
A plurality of light output ports for outputting a plurality of lights selected according to the wavelengths;
The light is refracted and separated at different refraction angles in accordance with the polarization direction of the light, and the light incident on the plurality of light input ports is emitted from a single exit position on the inner side. A photorefractive plate;
A first multiplexer / demultiplexer that receives light emitted from the first light refracting plate and separates and emits light components by wavelength included in the light in different directions;
A first optical system that converts light emitted from the first multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval for each wavelength;
Transmissive polarization control means capable of selectively controlling the polarization direction of the light that has been made parallel light by the first optical system, by wavelength;
A second optical system that condenses the wavelength-specific parallel light emitted from the polarization control unit;
A second multiplexer / demultiplexer for receiving the light separated by the wavelength collected by the second optical system, and combining and emitting the light;
The combined light emitted from the second multiplexer / demultiplexer is incident from a single incident position, and the light is refracted at different refraction angles according to the polarization direction of the incident light, A first light refracting plate that emits light to the light output port of
A wavelength selective switch comprising:
[0117]
(Supplementary Note 2) In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelength, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input / output ports through which a plurality of the wavelength-multiplexed lights are input / output;
The light is refracted and separated at different refraction angles according to the polarization direction of light, and has a plurality of light input / output positions on the light input / output port side and a single light output position on the inner side. The board,
Receives light emitted from the side of the light refracting plate, separates light components of different wavelengths included in the light in different directions, emits light, and combines light incident from the emission direction. A multiplexer / demultiplexer that emits light to the photorefractive plate;
An optical system that converts the light emitted from the multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval for each wavelength;
The polarization direction of the light that has been converted into parallel light by the optical system is selectively controllable for each wavelength, and reflective polarization control means that reflects incident light;
A wavelength selective switch comprising:
[0118]
(Supplementary Note 3) An incident optical path of light incident on the polarization control means and an outgoing optical path of light reflected by the polarization control means are different from each other,
3. The wavelength selection according to appendix 2, wherein a plurality of light input ports are provided on the light incident light path and a plurality of light output ports are provided on the light output light path instead of the light input / output port. switch.
[0119]
(Supplementary Note 4) In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelength, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input ports through which a plurality of wavelength-multiplexed lights are input;
A plurality of light output ports for outputting a plurality of lights selected according to the wavelengths;
The light is refracted and separated at different refraction angles according to the polarization direction of the light, and a plurality of incident positions on the plurality of light input ports and a single emission position on the inner side are divided into the plurality of A light input port, and a light refracting plate corresponding to each of the plurality of light output ports;
Receives light emitted from the side of the light refracting plate, separates light components of different wavelengths included in the light in different directions, emits light, and combines light incident from the emission direction. A multiplexer / demultiplexer that emits light to the photorefractive plate;
An optical system that converts the light emitted from the multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval for each wavelength;
The polarization direction of the light that has been converted into parallel light by the optical system is selectively controllable for each wavelength, and reflective polarization control means that reflects incident light;
A wavelength selective switch comprising:
[0120]
(Supplementary note 5) The wavelength selective switch according to supplementary note 3 or 4, wherein the optical system equalizes an inclination of an incident optical path of the light with respect to the polarization control unit and an inclination of an outgoing optical path of the light.
[0121]
(Supplementary Note 6) Between the photorefractive plate and the multiplexer / demultiplexer,
A wavelength plate that receives the light separated by the light refracting plate and emits light with the polarization direction of one light separated by the light refracting plate being matched with the polarization direction of the other light;
A light refracting plate for switching an optical path for separating or coupling the optical path of the light emitted from the wave plate according to the polarization direction of the light; and
The wavelength selective switch according to any one of appendices 2 to 5, further comprising:
[0122]
(Supplementary note 7) The wavelength selective switch according to supplementary note 6, wherein a light refraction direction by the light refraction plate for switching an optical path is perpendicular to a light refraction direction by the light refraction plate.
[0123]
(Supplementary note 8) The wavelength selective switch according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein a magneto-optical element is used as the polarization control element.
[0124]
(Supplementary note 9) The wavelength selective switch according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein a liquid crystal is used as the polarization control element.
[0125]
(Additional remark 10) The wavelength selective switch as described in any one of additional marks 1-9 using the diffraction grating as said wavelength dispersion element.
[0126]
(Supplementary note 11) The wavelength selective switch according to any one of supplementary notes 1 to 9, wherein a VIPA (Virtually Imaged Phase Array) is used as the wavelength dispersion element.
[0127]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after wavelength-multiplexed light input to the optical input port is dispersed by the wavelength dispersion element, the polarization control element changes the polarization direction of each light component for each wavelength. By performing control and re-multiplexing and outputting to different ports according to the polarization direction of light, light of an arbitrary wavelength component can be switched to another port and output. In addition, since light input from a plurality of optical input ports can be switched and output to a plurality of optical output ports for each wavelength, an all-optical cross-connect can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a transmission type wavelength selective switch according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a top view of the wavelength selective switch according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the wavelength selective switch according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a VIPA used as a wavelength dispersion element.
FIG. 5 is a diagram for explaining an optical path switching operation for each wavelength by the transmission type wavelength selective switch according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a reflective wavelength selective switch according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is a top view of a wavelength selective switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view of a wavelength selective switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an optical path switching operation for each wavelength by the reflection type wavelength selective switch according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 11 is a side view of another reflection type wavelength selective switch according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 12 is a side view showing a configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of another reflective wavelength selective switch according to Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 14 is a front view showing the arrangement of wave plates used in a wavelength selective switch according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a wavelength selective switch according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength selective switch.
FIG. 17 is a side view showing a configuration of a micromirror provided in the micromirror array.
FIG. 18 is a diagram showing an operating state of the micromirror.
[Explanation of symbols]
1, 11, 31, 41 Wavelength selective switch
2 (2a, 2b) Fiber collimator
3 (3a-3d) optical fiber
4 (4a-4d) Collimator lens
5 (5a, 5b), 35a, 35b Birefringent plate
6a, 6b wavelength dispersion element
7 Diffraction grating
8 (8a, 8b), 28 lenses
9,19 Polarization control element
10 VIPA
39 (39a-39d) Wave plate

Claims (5)

波長多重された光が複数入力され、複数の入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入力される複数の光入力ポートと、
前記波長別に選択された光を複数出力する複数の光出力ポートと、
光の偏光方向に応じて前記光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入力ポート側に入射された光を、内部側の単一の出射位置から出射させる第１の光屈折板と、
前記第１の光屈折板から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させる第１の合分波器と、
前記第１の合分波器から出射される光を前記波長別に分離された方向に沿って所定間隔を有する平行光にする第１の光学系と、
前記第１の光学系により平行光とされた前記光の前記所定間隔に対応して配置した複数の偏光制御素子により、各波長別の光の偏光方向を選択的に制御自在な透過型の偏光制御手段と、
前記偏光制御手段から出射された前記波長別の平行光を集光する第２の光学系と、
前記第２の光学系で集光された前記波長別に分離された光を受光し、該光を合波して出射させる第２の合分波器と、
前記第２の合分波器から出射された合波後の光が単一の入射位置から入射され、該入射された光の偏光方向に応じて該光を異なる屈折角度で屈折させ、前記複数の光出力ポートに出射させる第２の光屈折板と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelength, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input ports through which a plurality of wavelength-multiplexed lights are input;
A plurality of light output ports for outputting a plurality of lights selected according to the wavelengths;
The light is refracted and separated at different refraction angles in accordance with the polarization direction of the light, and the light incident on the plurality of light input ports is emitted from a single exit position on the inner side. A photorefractive plate;
A first multiplexer / demultiplexer that receives light emitted from the first light refracting plate and separates and emits light components by wavelength included in the light in different directions;
A first optical system that converts light emitted from the first multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval along a direction separated by the wavelength;
Transmission-type polarized light in which the polarization direction of light for each wavelength can be selectively controlled by a plurality of polarization control elements arranged corresponding to the predetermined interval of the light that has been made parallel light by the first optical system. Control means;
A second optical system that condenses the wavelength-specific parallel light emitted from the polarization control unit;
A second multiplexer / demultiplexer for receiving the light separated by the wavelength collected by the second optical system, and combining and emitting the light;
The combined light emitted from the second multiplexer / demultiplexer is incident from a single incident position, and the light is refracted at different refraction angles according to the polarization direction of the incident light, A second light refracting plate that emits light to the light output port of
A wavelength selective switch comprising: 波長多重された光が複数入力され、複数入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入出力される複数の光入出力ポートと、
光の偏光方向に応じて前記光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入出力ポート側の複数の入出射位置と、内部側の単一の出射位置を有する光屈折板と、
前記光屈折板側から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させ、また、該出射方向から入射される光を合波して前記光屈折板に出射させる合分波器と、
前記合分波器から出射された光を前記波長別に分離された方向に沿って所定間隔を有する平行光にする光学系と、
前記光学系により平行光とされた前記光の前記所定間隔に対応して配置した複数の偏光制御素子により、各波長別の光の偏光方向を選択的に制御自在であり、入射した光を反射させる反射型の偏光制御手段と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelength, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input / output ports through which a plurality of the wavelength-multiplexed lights are input / output;
The light is refracted and separated at different refraction angles according to the polarization direction of light, and has a plurality of light input / output positions on the light input / output port side and a single light output position on the inner side. The board,
Receives light emitted from the side of the light refracting plate, separates light components of different wavelengths included in the light in different directions, emits light, and combines light incident from the emission direction. A multiplexer / demultiplexer that emits light to the photorefractive plate;
An optical system for converting the light emitted from the multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval along a direction separated by the wavelength;
The polarization direction of light for each wavelength can be selectively controlled by a plurality of polarization control elements arranged corresponding to the predetermined interval of the light that has been made parallel light by the optical system, and reflects incident light. A reflection type polarization control means,
A wavelength selective switch comprising: 波長多重された光が複数入力され、複数の入力された光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された光が複数入力される複数の光入力ポートと、
前記波長別に選択された光を複数出力する複数の光出力ポートと、
光の偏光方向に応じて該光を異なる屈折角度で屈折し分離させるものであり、前記複数の光入力ポート側の複数の入射位置と、内部側の単一の出射位置とを、前記複数の光入力ポートと、前記複数の光出力ポートそれぞれに対応して有する光屈折板と、
前記光屈折板側から出射された光を受光し、該光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させ、また、該出射方向から入射される光を合波して前記光屈折板に出射させる合分波器と、
前記合分波器から出射された光を前記波長別に分離された方向に沿って所定間隔を有する平行光にする光学系と、
前記光学系により平行光とされた前記光の前記所定間隔に対応して配置した複数の偏光制御素子により、各波長別の光の偏光方向を選択的に制御自在であり、入射した光を反射させる反射型の偏光制御手段と、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。In a wavelength selective switch that receives a plurality of wavelength-multiplexed lights, selects a plurality of input lights according to wavelength, and outputs a plurality of lights.
A plurality of optical input ports through which a plurality of wavelength-multiplexed lights are input;
A plurality of light output ports for outputting a plurality of lights selected according to the wavelengths;
The light is refracted and separated at different refraction angles according to the polarization direction of the light, and a plurality of incident positions on the plurality of light input ports and a single emission position on the inner side are divided into the plurality of A light input port, and a light refracting plate corresponding to each of the plurality of light output ports;
Receives light emitted from the side of the light refracting plate, separates light components of different wavelengths included in the light in different directions, emits light, and combines light incident from the emission direction. A multiplexer / demultiplexer that emits light to the photorefractive plate;
An optical system for converting the light emitted from the multiplexer / demultiplexer into parallel light having a predetermined interval along a direction separated by the wavelength;
The polarization direction of light for each wavelength can be selectively controlled by a plurality of polarization control elements arranged corresponding to the predetermined interval of the light that has been made parallel light by the optical system, and reflects incident light. A reflection type polarization control means,
A wavelength selective switch comprising: 前記光屈折板と、前記合分波器との間には、
前記光屈折板により分離された光が入射され、該光屈折板により分離された一方の光の偏光方向と、他方の光の偏光方向とを一致させて出射する波長板と、
前記波長板から出射された光の光路を、該光の偏光方向に応じて分離、あるいは結合させる光路切り換え用の光屈折板と、
を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の波長選択スイッチ。Between the light refracting plate and the multiplexer / demultiplexer,
A wavelength plate that receives the light separated by the light refracting plate and emits light with the polarization direction of one light separated by the light refracting plate being matched with the polarization direction of the other light;
A light refracting plate for switching an optical path for separating or coupling the optical path of the light emitted from the wave plate according to the polarization direction of the light; and
The wavelength selective switch according to claim 2, further comprising: 前記光屈折板による光の屈折方向に対し、前記光路切り換え用の光屈折板による光の屈折方向が垂直なことを特徴とする請求項４に記載の波長選択スイッチ。  5. The wavelength selective switch according to claim 4, wherein a light refraction direction by the light path switching light refraction plate is perpendicular to a light refraction direction by the light refraction plate.

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