波长选择开关的制作方法

波长选择开关的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种波长选择开关，其具有：光输入/输出部，其构成为将光输入/输出端口在规定方向上排列，该光输入/输出端口由输入光的第1端口、输出光的第2端口以及至少1个输入或输出光的第3端口构成；波长色散元件，其与所述光输入/输出部光学耦合；以及相位调制元件，其具有进行相位调制的多个像素，通过呈现出衍射光栅状的相位调制图案，从而使从所述第1端口经由所述波长色散元件到达的光的光路由于衍射而发生偏转，所述光输入/输出端口配置为，使得通过所述相位调制元件进行衍射的所述光的1次光入射至所述第2端口，并且，所述第1端口及所述第3端口与所述光的－1次光的光轴彼此分离。
【专利说明】波长选择开关

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种波长选择开关。

【背景技术】
[0002] 在专利文献1中公开有下述设备，其使用具有光栅构造的光相位矩阵设备（light phase matrix device),通过对应于各波长成分独立地进行根据衍射光栅状的相位调制图 案实施的调制，从而控制光路。
[0003] 作为波长选择开关的一种，具有使用相位调制元件的波长选择开关。相位调制元 件是具有以二维状排列的多个像素，能够以像素为单位进行相位调制的元件。在上述波长 选择开关中，通过在相位调制元件上呈现衍射光栅状的相位图案而对入射至该相位调制元 件中的各波长成分的反射方向进行控制，从而选择成为各波长成分的耦合对象的光输入/ 输出端口。
[0004] 通常，如果光入射至衍射光栅，则产生0次光、±1次光、±2次光、…这样的多个 光成分。其中，由于1次光的光强度最强，因此，1次光与输出端口光f禹合。但是，由于相位 调制图案的精度，有时0次光或一 1次光这样的其他的衍射光的光强度会增大到无法忽视 的程度。特别是一1次光，以与1次光对称的出射角产生。因此，由于光输入/输出端口的 配置，导致一 1次光入射至其他的光输入/输出端口中，成为产生噪声光的原因。


【发明内容】

[0005] 本发明的一个侧面就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够减 少入射至光输入/输出端口的一1次光的波长选择开关。
[0006] 为了解决上述课题，本发明的一个侧面所涉及的波长选择开关，具有：光输入/输 出部，其构成为将光输入/输出端口在规定方向上排列，该光输入/输出端口由输入光的第 1端口、输出光的第2端口以及至少1个输入或输出光的第3端口构成；波长色散元件，其 与光输入/输出部光学耦合；以及相位调制元件，其具有进行相位调制的多个像素，通过呈 现出衍射光栅状的相位调制图案，从而使从第1端口经由波长色散元件到达的光的光路由 于衍射而发生偏转，将光输入/输出端口配置为，使得通过相位调制元件进行衍射的光的1 次光入射至第2端口，并且，第1端口及第3端口与光的一 1次光的光轴彼此分离。
[0007] 根据本发明的一个侧面所涉及的波长选择开关，能够减少入射至光输入/输出端 口的一 1次光。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1是作为一个实施方式，概略地表不波长选择开关的结构的俯视图。
[0009] 图2是沿图1所示的波长选择开关的II-II线的侧剖面图。
[0010] 图3是表不光输入/输出端口的排列的一个例子的图。
[0011] 图4是作为相位调制元件的具体的结构例，表示LC0S型的相位调制元件的结构的 剖面图。
[0012] 图5是表示在衍射光栅状的相位调制图案呈现在调制面上时的偏转方向上的实 质的相位变化的曲线图。
[0013] 图6是表示从法线方向（光入射方向）观察调制面时的情况的图。
[0014] 图7A是表示偏转方向上的调制面的相位分布的图。
[0015] 图7B是表不在图7A的情况下，到达至光输入/输出部的反射光的端口排列方向 上的光强度分布的曲线图。
[0016] 图8A是表示偏转方向上的调制面的相位分布的图。
[0017] 图8B是表不在图8A的情况下，到达至光输入/输出部的反射光的端口排列方向 上的光强度分布的曲线图。
[0018] 图9是示意地表示作为对比例的波长选择开关的端口排列的图。
[0019] 图10是表示输入端口及多个输出端口的相对配置的图。
[0020] 图11是表不图10所不的光输入/输出部与到达至光输入/输出部的衍射光的光 强度分布的关系的图。
[0021] 图12是表示作为第1变形例的光输入/输出端口的相对配置的图。
[0022] 图13是示意地表示在作为第2变形例的对比例的波长选择开关中的端口排列的 图。
[0023] 图14是表示作为第2变形例的光输入/输出端口的相对配置的图。
[0024] 图15是表示呈现在相位调制元件上的相位调制图案的曲线图。
[0025] 图16是表示作为第4变形例的光输入/输出端口的相对配置的图。

【具体实施方式】
[0026] 首先，列举本发明的一个侧面所涉及的波长选择开关的一个实施方式并进行说 明。
[0027] -个实施方式所涉及的波长选择开关，具有：光输入/输出部，该光输入/输出部 构成为将光输入/输出端口在规定方向上排列，该光输入/输出端口由输入光的第1端口、 输出光的第2端口以及至少1个输入或输出光的第3端口构成；波长色散兀件，其与光输入 /输出部光学耦合；以及相位调制元件，其具有进行相位调制的多个像素，通过呈现出衍射 光栅状的相位调制图案，从而使从第1端口经由波长色散元件到达的光的光路由于衍射而 发生偏转，光输入/输出端口配置为，使得通过相位调制元件进行衍射的光的1次光入射至 第2端口，并且，第1端口及第3端口与光的一 1次光的光轴彼此分离。
[0028] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是光输入/输出端口的一 部分和其余部分，隔着通过相位调制元件进行衍射的光的〇次光的光轴而进行配置，一部 分和其余部分以〇次光的光轴为基准而彼此非对称地配置。
[0029] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是光输入/输出端口的一 部分和其余部分，隔着通过相位调制元件进行衍射的光的〇次光的光轴而进行配置，其余 部分统一地（uniformly)与以0次光的光轴为基准的相对于一部分对称的对称位置分离。
[0030] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是从通过相位调制元件进 行衍射的光的〇次光的光轴至各光输入/输出端口为止的距离的比值彼此互质。
[0031] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是与通过相位调制元件进 行衍射的光的〇次光的光轴相距的距离越大，光输入/输出端口的端口间隔越大或越小。
[0032] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是相对于相位调制元件的 法线，经由波长色散元件到达的光的光轴发生倾斜，一 1次光的光轴的位置是将由于倾斜 而产生的0次光的光轴的位置偏移量考虑在内而确定的。
[0033] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是还具有聚光透镜，其配置 在波长色散元件和相位调制元件之间的光路上，将通过波长色散元件的光向相位调制元件 进行聚光，光输入/输出端口的一部分和其余部分，隔着通过相位调制元件进行衍射的光 的〇次光的光轴而配置，在将经由波长色散元件到达的光的相对于相位调制元件的入射角 设为α，将聚光透镜和相位调制元件的距离设为L时，其余部分按照Lsina的量与以0次 光的光轴为基准的相对于一部分对称的对称位置分离。
[0034] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是还具有聚光透镜，其配置 在波长色散元件和相位调制元件之间的光路上，将通过波长色散元件的光向相位调制元件 进行聚光，在将经由波长色散元件到达的光的相对于相位调制面的入射角设为α，将聚光 透镜和相位调制面的距离设为L时，与0次光的光轴最靠近的第3端口的中心轴线和0次 光的光轴之间的间隔大致等于Lsina。
[0035] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是在第1端口上设置有隔 离器，或者，将用于抵消通过相位调制元件进行衍射的光的〇次光的相位调制图案，与衍射 光栅状的相位调制图案重叠。
[0036] 另外，在一个实施方式所涉及的波长选择开关中，可以是在以入射至第2端口的1 次光的光强度为基准时，入射至第3端口的一 1次光的相对光强度小于一 30dB。
[0037] [实施方式的详细内容]
[0038] 下面，参照附图，对本发明的一个侧面所涉及的波长选择开关的实施方式进行详 细说明。此外，在附图的说明中对同一要素标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，本 发明的一个侧面并不限定于以下的例示。本发明的一个侧面由权利要求书示出，包含与权 利要求书等同的内容及在权利要求书范围内的全部变更。
[0039] 图1是作为一个实施方式，概略地表示波长选择开关1A的结构的俯视图。另外， 图2是沿图1所示的波长选择开关1A的II-II线的侧剖面图。此外，为了容易理解，在图1 及图2中示出了 XYZ正交坐标系。波长选择开关1A呈现出具有沿YZ平面的顶面及底面、 和沿X轴方向的4个侧面的大致长方体状。
[0040] 如图1及图2所示，该波长选择开关1A具有包含输入端口 11和多个输出端口 12a?12d的光输入/输出部18。包含多个波长成分的光（例如波长复用光通信中的信 号光）L1从波长选择开关1A的外部输入至输入端口 11。在本实施方式中，波长选择开关 1A将输入至输入端口 11的光L1分光为各波长成分，并将各波长成分分别从多个输出端口 12a?12d输出。此外，在图1中作为一个例子而示出了 3个波长成分L21、L22及L23和 4个输出端口 12a?12d。并且，3个波长成分L21、L22及L23分别从4个输出端口 12a? 12d中的3个输出端口 12b、12c及12d输出。此外，在以下说明中，有时将输入端口 11和多 个输出端口 12a?12d统称为光输入/输出端口。
[0041] 多个输出端口 12a?12d在规定方向（例如X轴方向）上排列配置。在本实施方 式中输入端口 11和多个输出端口 12a?12d沿X轴方向排列配置为一列。此外，在以下 说明中，有时将X轴方向称为端口排列方向。在此，图3是表不构成光输入/输出部18的 光输入/输出端口的排列的一个例子的图，不出了在从Z轴方向观察光输入/输出端口时 的情况。如图3所示，在本实施方式中，输入端口 11配置在光输入/输出端口的中央。另 夕卜，多个输出端口 12a?12d的一部分即输出端口 12a及12b相对于输入端口 11而排列在 端口排列方向的一侧。并且，多个输出端口 12a?12d的其余部分即输出端口 12c及12d 相对于输入端口 11而排列在端口排列方向的另一侧。此外，输入端口 11及多个输出端口 12a?12d优选由例如光纤这样的光导波部件构成。
[0042] 另外，如后述所示，在本实施方式的光输入/输出部18中，在将输入端口 11和输 出端口 12b的间隔cU乍为基准时，输入端口 11和输出端口 12a的间隔（中心轴线之间的间 隔）为2d。。另外，输入端口 11和输出端口 12c的间隔为dQ+Ad。并且，输入端口 11和输 出端口 12d的间隔为Sc^+Ad。S卩，将输入端口 11作为基准的输出端口 12c、12d的位置相 对于与输出端口 12a、12b对称的对称位置偏移了 Ad。针对该原因，在后面进行详细叙述。
[0043] 再次参照图1及图2。波长选择开关1A还具有：准直透镜13、变形光学系统14、 波长色散兀件15、聚光透镜16、相位调制兀件17、以及控制部20。
[0044] 准直透镜13与输入端口 11光学稱合，将从输入端口 11输入的光L1平行化（准 直化）。另外，准直透镜13与多个输出端口 12a?12d光学稱合，将分光后的各波长成分 L21?L23朝向与各自相对应的输出端口（例如12b?12d)聚光。
[0045] 变形光学系统14经由准直透镜13接收光L1，并进行以下变换，S卩，使光L1的与光 轴垂直的剖面成为在与上述的规定方向（在本实施方式中为X轴方向）相交叉的方向（例 如Y轴方向，下面有时将该方向称为分光方向）上延伸的扁平形状。在本实施方式中，变形 光学系统14优选由棱镜14a、14b构成，沿Y轴方向将光L1的宽度扩大。这样，光L1的与光 轴垂直的剖面形成沿Y轴方向延伸的扁平形状。另外，变形光学系统14的一侧的面经由准 直透镜13而与多个输出端口 12a?12d光学耦合。另外，变形光学系统14的另一侧的面 与后述的相位调制元件17的调制面17a光学耦合。变形光学系统14将在调制面17a上反 射后的各波长成分L21?L23的Y轴方向的宽度，随着朝向与各自相对应的输出端口（例 如12b?12d)而进行缩小。如上所述的变形光学系统14可以由仅在X轴方向或Y轴方向 一方具有屈光力的一个或多个光学部件（例如柱面透镜）构成。另外，变形光学系统14既 可以以在Y轴方向扩大光L1的宽度的方式构成，也可以以在X轴方向缩小光L1的宽度的 方式构成。
[0046] 波长色散兀件（分光兀件）15接收从输入端口 11输入的光L1，将该光L1分光成 各波长成分L21?L23。本实施方式的波长色散元件15经由准直透镜13及变形光学系统 14而接收光L1。波长色散元件15优选由例如在表面形成有衍射光栅的板状部件构成。由 波长色散兀件15分光后的光L1的各波长成分L21?L23分别在不同的光轴方向上行进。 在本实施方式中，各波长成分L21?L23在上述的分光方向（Y轴方向）上进行分光。
[0047] 聚光透镜16将波长色散元件15和相位调制元件17光学耦合，配置在波长色散元 件15和相位调制元件17之间的光路上。聚光透镜16将通过波长色散元件15后的各波长 成分L21?L23朝向相位调制元件17的调制面17a聚光。此时，沿Y轴方向延伸的扁平形 状的光在调制面17a上变换为沿X轴方向延伸的扁平形状的光。另外，聚光透镜16将由调 制面17a反射后的各波长成分L21?L23朝向波长色散元件15进行准直化。
[0048] 相位调制元件17具有进行相位调制的多个像素。相位调制元件17通过呈现衍射 光栅状的相位调制图案，从而将从输入端口 11经由波长色散元件15等达到的光L1即波长 成分L21?L23的光路在XZ平面内进行偏转。此外，在以下说明中，有时将X轴方向称为 偏转方向。此时的XZ平面内的偏转角（反射角）在各波长成分L21?L23中彼此不同，以 各波长成分L21?L23入射至期望的输出端口（例如12b?12d)的方式进行设定。
[0049] 在此，图4是作为相位调制元件17的具体的结构例，表示LCOS (Liquid crystal on silicon)型的相位调制元件17的结构的剖面图。如图4所示，相位调制元件17具有娃 衬底171、和设置在硅衬底171的主面上的多个像素电极172。多个像素电极172沿硅衬底 171的主面排列成二维状。另外，在硅衬底171的主面上依次配置有液晶层173、透明电极 174及保护玻璃175。并且，根据形成在透明电极174和多个像素电极172之间的电场的大 小，对入射至液晶层173的波长成分L21?L23的相位进行调制。由于针对各像素电极172 形成不同大小的电场，因此该相位调制量的大小对应于各像素是不同的。此外，上述调制面 17a主要由多个像素电极172、液晶层173及透明电极174构成。另外，在图4中，将在调制 面17a上呈现出衍射光栅状的相位调制图案时的各像素的相位调制量作为曲线图G11而概 念性地示出。
[0050] 图5是表示在衍射光栅状的相位调制图案呈现在调制面17a上时的偏转方向上的 实质的相位变化的曲线图。如之前在图4中概念性地示出那样，在调制面17a上，相位调制 量从0 (rad)至2 π (rad)台阶式地增加，如果到达2 π (rad),则再次返回0 (rad),相位调制 量从0 (rad)至2π (rad)台阶式地增加。利用上述相位调制图案，实质上实现了如图5所 示这样的以阶梯状单调增加的衍射光栅状的相位调制图案。并且，如果各波长成分L21(L22 或L23)入射至呈现出上述相位调制图案的调制面17a，则各波长成分L21(L22或L23)以与 衍射光栅的周期相对应的出射角Θ进行反射。
[0051] 图6是表示从法线方向（光入射方向）观察调制面17a时的情况的图。调制面17a 包含有沿Y轴方向（分光方向）排列的多个相位调制区域17b?17e。波长成分L21?L23 选择性地向上述相位调制区域17b?17e入射。在图6所示的例子中，波长成分L21?L23 分别向相位调制区域17c、17d及17e入射。并且，相位调制区域17c?17e通过彼此呈现 出不同周期的衍射光栅，从而将波长成分L21?L23朝向与各自相对应的输出端口 12b? 12d反射。由此，由相位调制元件17反射后的各波长成分L21?L23在利用聚光透镜16平 行化后，经由变形光学系统14及准直透镜13,到达至与各自相对应的输出端口 12b?12d。
[0052] 图7A及图8A示出了偏转方向上的调制面17a的相位分布。另外，图7B及图8B 分别是表示在图7A及图8A的情况下，到达至光输入/输出部18的反射光的端口排列方向 上的光强度分布的曲线图。如图7A所示，在调制面17a呈现出的相位调制量在偏转方向上 恒定的情况下，如图7B所示，仅0次光\到达至光输入/输出部18。与此相对，如图8A所 示，在调制面17a呈现出的相位调制量在偏转方向上形成为衍射光栅状的情况下，如图8B 所示，0次光&的光强度变小，并且，相邻的1次光&的光强度增大。因此，图6所示的相 位调制区域17c?17e的衍射光栅的周期，以入射至调制面17a的波长成分L21?L23的 1次光向各输出端口 12b?12d入射的方式进行设定。
[0053] 另外，如图8B所示，除了 1次光&以外，2次光A2、大于或等于3次的高次光以及一 1次光A_i、一 2次光A_2、小于或等于一 3次光的负高次光这样的多个光到达至光输入/输 出部18。非常不希望上述1次光以外的光，向作为该波长成分L21 (L22或L23)的入射对象 的输出端口 12b (12c或12d)以及其他的光输入/输出端口中入射。其理由在于，如上述所 示，如果1次光以外的光入射至其他的光输入/输出端口，则成为产生噪声光的原因。在以 下说明中，有时将从外部输入光的输入端口称为第1端口，将与1次光八 1相对应的期望的 输出端口称为第2端口，将第1端口及第2端口以外的端口称为第3端口。
[0054] 在此，图9是示意地表示作为对比例的波长选择开关的光输入/输出部18的图。 如该图所示，在对比例的波长选择开关中，输入端口 11及输出端口 12a?12d彼此以等间 隔（间隔屯）进行了排列。在上述结构中，考虑波长成分L21入射至输出端口 12b的情况。 如上述所示，从相位调制元件17的调制面17a射出的波长成分L21的衍射光中的1次光& 入射至输出端口 12b (即第2端口）。并且，此时，产生一 1次光A_p2次光A2及一 2次光 A-2 〇
[0055] 现在，如果将聚光透镜16的中心与调制面17a之间的距离设为L，将η次光（η为 整数）八"相对于聚光透镜16的光轴的倾斜角（出射角）设为θ η，则以聚光透镜16的中心 轴为基准的η次光Αη在聚光透镜16中的通过点的位置坐标χ η表示为
[0056] xn = L · sin ( θ η) · · · (1)。
[0057] 另外，η次光Αη的倾斜角Θ ^为1次光Ai的倾斜角θ 1的η倍（即Θ ^ = η · Θ J。 在此，倾斜角θη由于是非常小的角度，因此上式（1)近似为
[0058] xn = L · sin ( Θ n) = L · sin (η · Θ ) N nL · sin ( Θ ) · · ·⑵。即，位置坐标 χη 成为聚光透镜16中的1次光Ai的通过点的位置坐标Xl的η倍。换言之，聚光透镜16中的 各次光的通过点彼此成为等间隔。并且，由于直至光输入/输出部18为止该间隔会得到维 持，因此如图9所示，到达至光输入/输出部18的各次光的到达位置彼此成为等间隔。由 此，在输入端口 11及输出端口 12a?12d彼此等间隔（间隔屯）地进行了排列的情况下，如 果使1次光Ai入射至输出端口 12b，则导致一 1次光入射至输出端口 12c，2次光A2入 射至输出端口 12a，一 2次光A_2入射至输出端口 12d。
[0059] 特别是，一1次光A_i以与1次光Ai对称的出射角产生。因此，例如如本实施方式 这样，在输入端口 11的两侧配置有输出端口的情况下，一 1次光A_i必然会入射至在与1次 光4所入射的期望的输出端口对称的位置处存在的输出端口中。另外，在1次光&的倾斜 角 θη较大的情况下，有时2次光A2和一 2次光A_2的光轴会偏离光输入/输出部18。但 是，在上述情况下，由于相位调制图案的像素之间的相位差较大，因此，衍射光栅状的图案 的精度降低，存在导致一 1次光A_i的光强度进一步增大的问题。
[0060] 因此，在本实施方式中，如图10所示，对输入端口 11及输出端口 12a?12d的相对 配置进行设定。首先，以在1次光Ai的光轴上配置输出端口 12b的方式，对输入端口 11及 输出端口 12b的相对配置进行设定。由此，1次光AiA射至输出端口 12b。另一方面，以将 除了输出端口 12b以外的其他的输出端口 12a、12c及12d(即第3端口）与一1次光A_i的 光轴彼此分离的方式，对输入端口 11及多个输出端口 12a、12c、12d的相对配置进行设定。 由此，避免一 1次光入射至其他的输出端口 12a、12c及12d(第3端口），或者，能够减 少1次光Ai向其他的输出端口 12a、12c及12d(第3端口）的入射光量。
[0061] 在此，所谓输出端口 12a、12c及12d(即第3端口）与一1次光的光轴彼此分 离是指，在以入射至输出端口 12b (即第2端口）的1次光&的光强度（最大耦合强度）为 基准时，以入射至输出端口 12a、12c及12d(即第3端口）的一1次光A_i的光强度成为例 如小于一 30dB的方式使它们彼此远离。如果一 1次光A_i的光强度小于1次光Ai的光强 度的一 30dB，则能够充分地抑制对光通信的影响。
[0062] 另外，在上述说明中，以波长成分L21为例而进行了说明，但对于波长成分L22及 L23也是同样地。即，关于波长成分L22,以将除了期望的输出端口 12c(第2端口）以外的 其他的输出端口 12a、12b及12d(即第3端口）与波长成分L22的一 1次光A_i的光轴彼此 分离的方式，对输入端口 11及多个输出端口 12a、12b及12d的相对配置进行设定。另外，关 于波长成分L23,以将除了期望的输出端口 12d(第2端口）以外的其他的输出端口 12a? 12c (即第3端口）与波长成分L23的一 1次光A_i的光轴彼此分离的方式，对输入端口 11 及多个输出端口 12a?12c的相对配置进行设定。
[0063] 在一个实施例中，隔着0次光A。的光轴而配置的光输入/输出部18的一部分（输 出端口 12a、12b)和其余部分（输出端口 12c、12d)以0次光A。的光轴为基准而彼此非对称 地进行配置即可。由此，能够适当地防止一 1次光、入射至期望的输出端口（第2端口） 以外的输出端口（第3端口）。上述方式通过例如如图10所示，使光输入/输出部18的其 余部分（输出端口 12c、12d)统一地按照距离Ad与以0次光A。的光轴为基准的相对于一 部分（输出端口 12a、12b)对称的对称位置分离，从而适当地实现。
[0064] 图11是表不图10所不的光输入/输出部18与到达至光输入/输出部18的衍射 光的光强度分布的关系的图。如图11所示，光强度的峰值最高的1次光4的端口排列方向 的光轴位置与期望的输出端口 12b(第2端口）的端口排列方向位置一致。另一方面，一 1 次光及一 2次光A_2的端口排列方向的光轴位置偏离其他的输出端口 12c、12d(第3端 口）的端口排列方向位置。因此，能够适当地使1次光4入射至期望的输出端口 12b(第 2端口）。另外，能够避免一1次光A_i及一2次光A_2入射至其他的输出端口 12c、12d(第 3端口）。或者，能够减少一1次光A_i及一2次光A_2向其他的输出端口 12c、12d(第3端 口）的入射光量。
[0065] 此外，在图11中，简单地示出了 2次光A2的产生位置和输出端口 12a的位置一致 的情况。但是，在1次光Ai的倾斜角Θ i较小的情况下，由于相位调制图案的像素间的相位 差变得较小，因此能够提高衍射光栅状的图案的精度。因此，能够将2次光A 2的强度减小 至能够忽略的程度。另一方面，在1次光Ai的倾斜角Θ i较大的情况下，2次光A2的光轴偏 离光输入/输出部18。因此，在由于1次光Ai的倾斜角较大而使得一 1次光A_i的光 强度会作为噪声而造成问题的情况下，2次光A2很难成为噪声。即，通过避免一 1次光A_i 向输出端口的入射，从而能够适当地抑制相位调制元件17中的高次衍射光向第3端口的入 射。
[0066] 另外，如图10所示，在本实施方式的波长选择开关1A中，由于来自输入端口 11的 光相对于调制面17a垂直地入射，因此，0次光A。向输入端口 11反射。在该情况下，在输入 端口 11中设置有隔离器19即可。由此，能够有效地排除入射至输入端口 11的0次光A。。 或者，也可以将用于抵消0次光\的相位调制图案，与在调制面17a上呈现出的衍射光栅 状的相位调制图案重叠。由此，能够降低0次光A。的光量，有效地防止0次光A。向输入端 口 11的入射。或者，能够减少〇次光A。向输入端口 11的入射光量。或者，可以将输入端 口 11相对于聚光透镜16的光轴分离地配置。由此，能够适当地避免0次光A。向输入端口 11的入射。
[0067](第1变形例）
[0068] 图12是表示作为上述实施方式的第1变形例的、输入端口 11及多个输出端口 12a?12d的相对配置的图。在本例中形成为，输出端口 12a与2次光Α2的光轴分离，2次 光^不入射至输出端口 12a。如上所述，优选使输出端口也与正的高次光的光轴分离。
[0069] 上述方式能够通过使得例如从0次光A。的光轴至各输出端口 12a?12d为止的 距离da?dd的比值彼此互质（除了 1和该数以外，不存在整数的约数），从而适当地实现。 根据上述的端口配置，在任意的波长成分L21?L23中，都能够适当地避免1次光Ai以外的 光（一1次光A_i、2次光A 2、一 2次光A_2以及其他的高次光）入射至输出端口 12a?12d。 或者，能够减少1次光Ai以外的光向输出端口 12a?12d的入射光量。
[0070] (第2变形例）
[0071] 在上述实施方式中，对光L1输入至输入端口 11，并从多个输出端口 12a?12d选 择性地输出各波长成分L21?L23的方式进行了说明。但是，关于通过避免一 1次光（更优 选还避免2次光、一 2次光等的高次光）向输出端口 12a?12d的入射而取得的效果，在将 多个波长成分分别输入至多个输出端口 12a?12d，并将上述波长成分进行合波后从输入 端口 11输出的方式中，也能够同样地取得该效果。以下，对上述方式进行详细地说明。此 夕卜，在本变形例的以下说明中，将端口 11称为输出端口，将端口 12a?12d称为输入端口。 另外，在本变形例中，有时将输入端口 12c称为第1端口，将输出端口 11称为第2端口，将 第1端口以外的输入端口 12a、12b、12d称为第3端口。
[0072] 图13是示意地表示作为对比例的波长选择开关中的光输入/输出部18(参照图 9)的图。在此，输出端口 11及输入端口 12a?12d彼此以等间隔（间隔dQ)进行了排列。在 上述结构中，考虑从输入端口 12c (第1端口）射出的波长成分L24入射至输出端口 11(第 2端口）的情况。此时，从相位调制元件17的调制面17a射出的波长成分L21的衍射光中 的1次光AiA射至输出端口 11。并且，此时，产生一 1次光A_i、0次光Ap〗次光4及3次 光A3。
[0073] 在本变形例中，聚光透镜16中的各次光的通过点彼此也成为等间隔。并且，直至 光输入/输出部18为止该间隔会得到维持。因此，如图13所示，到达至光输入/输出部18 的各次光的到达位置也彼此成为等间隔。由此，在输出端口 11及输入端口 12a?12d彼此 等间隔（间隔屯）地进行了排列的情况下，如果使来自输入端口 12c的波长成分L24入射 至输出端口 11，则导致一 1次光A_i入射至输入端口 12a，0次光A。入射至输入端口 12b。
[0074] 因此，在本实施方式中，如图14所示，对输出端口 11及输入端口 12a?12d的间 隔进行设定。S卩，以在1次光Ai的光轴上配置输出端口 11的方式，对输出端口 11及输入 端口 12c的间隔进行设定。由此，1次光&入射至输出端口 11(第2端口）。另一方面，以 将多个输入端口 12a?12d(第1端口及第3端口）的中心轴线与一 1次光A_i的光轴彼此 分离的方式，对多个输入端口 12a?12d的间隔进行设定。由此，能够避免一 1次光入 射至输入端口 12a?12d (第1端口及第3端口）。或者，能够减少一 1次光、向输入端 口 12a?12d(第1端口及第3端口）的入射光量。
[0075] 此外，所谓多个输入端口 12a?12d的中心轴线与一1次光A_i的光轴彼此分离是 指，例如在以入射至输出端口 11的1次光Ai的光强度（最大耦合强度）为基准时，以入射 至输入端口 12a?12d的一 1次光A_i的光强度成为小于一 30dB的方式使它们彼此远离。
[0076] 另外，在本变形例中，也可以进一步以多个输入端口 12a?12d(第1端口及第3 端口）的中心轴线与〇次光A。的光轴彼此分离的方式，对多个输入端口 12a?12d的间隔 进行设定。由此，能够避免〇次光A。入射至输入端口 12a?12d。或者，能够减少0次光A。 向输入端口 12a?12d的入射光量。
[0077] 在一个实施例中，隔着1次光Ai的光轴而配置的光输入/输出部18的一部分（输 入端口 12c、12d)和其余部分（输入端口 12a、12b)，以1次光Ai的光轴为基准而彼此非对 称地进行配置即可。由此，能够适当地防止一 1次光A_i及0次光心入射至输入端口 12a? 12d(第1端口及第3端口）。上述方式通过例如如图14所示，使光输入/输出部18的其 余部分（输入端口 12a、12b)统一地按照距离Δ d与以1次光Ai的光轴为基准的相对于一 部分（输入端口 12c、12d)对称的对称位置分离，从而适当地实现。
[0078] 另外，如图14所示，在本变形例中，朝向将某波长成分射出的输入端口，反射2次 光弋。因此，优选在输入端口 12a?12d中设置有隔离器19。由此，能够有效地排除入射 至输入端口 12a?12d的2次光A2。或者，也可以将用于抵消2次光A2的相位调制图案， 与在调制面17a上呈现出的衍射光栅状的相位调制图案重叠。由此，能够降低2次光A 2的 光量，有效地防止2次光A2向输入端口 12a?12d(第1端口及第3端口）的入射。或者， 能够减少2次光A2向输入端口 12a?12d(第1端口及第3端口）的入射光量。
[0079] (第3变形例）
[0080] 图15是表示呈现在相位调制元件17上的相位调制图案的曲线图。在相位调制元 件17中，即使在施加有呈现出图中的实线所示的衍射光栅图案的控制电压的情况下，由于 像素间的串扰等的影响，有时如图中的虚线所示，图案形状发生畸变。相邻像素间的相位差 越大，上述串扰越显著。因此，在上述实施方式的波长选择开关1A中，优选对于越靠近光 输入/输出部18的端部（即，远离输出端口 11)的输入端口，越与一1次光A_i的光轴分 离地配置。例如，通过以相距0次光心的光轴的距离越大而使得输出端口 11及各输入端 口 12a?12d的间隔逐渐增大，或者逐渐减小的方式进行设定，从而能够适当地实现上述方 式。
[0081] (第4变形例）
[0082] 图16是表示作为上述实施方式的第4变形例、的输入端口 11及多个输出端口 12a?12d的相对配置的图。在本例中，通过输入端口 11相对于聚光透镜16的光轴沿X轴 方向偏移地配置，从而避免了 0次光&与输入端口 11的耦合。在上述情况下，相对于相位 调制面17a的法线，入射至相位调制面17a的各波长成分（图中例示出波长成分L21)的光 轴以角度α倾斜。换言之，各波长成分相对于相位调制面17a的入射角成为α (>0)。
[0083] 如上所述，在各波长成分的光轴发生了倾斜的情况下，η次光Αη的光轴的倾斜角 9"通过下面的公式（3)表示。
[0084] θ η = η · Θ 片 α · · · (3)
[0085] 因此，以聚光透镜16的中心轴为基准的η次光Αη在聚光透镜16中的通过点的位 置坐标χ η表示为
[0086] xn = L · sin ( Θ n) = L · sin (η · Θ J+ α )
[0087] = L · sin (η · Θ J +L · sin ( α )}
[0088] h n L · sin ( θ ) +L · sin ( α ) · · ·⑷
[0089] 根据该公式（4)，可知n次光An的通过点的位置坐标Xn与没有倾斜α的情况相 比较，以由倾斜产生的〇次光心的光轴的位置偏移量L · sin ( a )发生偏移。因此，关于一 2次光A_2、一 1次光A_p2次光^等的光轴的位置，将上述位置偏移量L· sin(a)考虑在 内来而确定即可。
[0090] 另外，在本实施例中，光输入/输出部18的一部分（输出端口 12a、12b)和其余部 分（输出端口 12c、12d)隔着0次光A。的光轴而进行了配置。并且，在光输入/输出部18 的其余部分（输出端口 12c、12d)统一地与以0次光A。的光轴为基准的相对于光输入/输 出部18的一部分（输出端口 12a、12b)对称的对称位置分离的基础上（S卩，在图16中Ad =2L ·sin ( α ))，优选以相同的间隔屯进行排列。此外，在该情况下，进一步优选以位置偏 移量L*sin(a)成为间隔屯的1/2的方式，对入射角α及光输入/输出部18的端口间隔 进行设定。由此，由于一 1次光A_i到达至相邻的输入端口的中间位置处，因此，能够将一 1 次光A_i与输入端口的耦合减小得非常小。
[0091] 另外，最靠近0次光A。光轴的第3端口（在本变形例中为输出端口 12b)的中心 轴线与〇次光&的光轴的间隔优选与上述的位置偏移量L· sin a大致相等。由此，能够 将在非动作时的向输入端口的耦合限制为最小限度。
[0092] 本发明所涉及的波长选择开关，并不限定于上述的实施方式，能够进行其他各种 变形。例如，在上述实施方式中对分光后的波长成分（或者合波的波长成分）的数量为3 个的情况进行了例示，但只要分光后的波长成分的数量为大于或等于2个，就能够适用本 发明。并且，输入端口的数量只要大于或等于波长成分的数量，则能够选择任意个数。
[0093] 另外，在上述实施方式中，作为相位调制元件而例如出了 LC0S型的相位调制元 件，但能够适用于本发明的相位调制元件并不限定于此，能够采用各种可呈现出衍射光栅 状的相位调制图案的相位调制元件。
【权利要求】
1. 一种波长选择开关，其具有： 光输入/输出部，其构成为将光输入/输出端口在规定方向上排列，该光输入/输出端 口由输入光的第1端口、输出光的第2端口以及至少1个输入或输出光的第3端口构成； 波长色散兀件，其与所述光输入/输出部光学f禹合；以及 相位调制元件，其具有进行相位调制的多个像素，通过呈现出衍射光栅状的相位调制 图案，从而使从所述第1端口经由所述波长色散元件到达的光的光路由于衍射而发生偏 转， 将所述光输入/输出端口配置为，使得通过所述相位调制元件进行衍射的所述光的1 次光入射至所述第2端口，并且，所述第1端口及所述第3端口与所述光的一1次光的光轴 彼此分尚。
2. 根据权利要求1所述的波长选择开关，其中， 所述光输入/输出端口的一部分和其余部分，隔着通过所述相位调制元件进行衍射的 所述光的〇次光的光轴而配置，所述一部分和所述其余部分以所述〇次光的光轴为基准而 彼此非对称地配置。
3. 根据权利要求1所述的波长选择开关，其中， 所述光输入/输出端口的一部分和其余部分，隔着通过所述相位调制元件进行衍射的 所述光的〇次光的光轴而配置，所述其余部分统一地与以所述〇次光的光轴为基准的相对 于所述一部分对称的对称位置分离。
4. 根据权利要求1所述的波长选择开关，其中， 从通过所述相位调制元件进行衍射的所述光的0次光的光轴至各光输入/输出端口为 止的距离的比值彼此互质。
5. 根据权利要求1所述的波长选择开关，其中， 与通过所述相位调制元件进行衍射的所述光的0次光的光轴相距的距离越大，所述光 输入/输出端口的端口间隔越大或越小。
6. 根据权利要求1所述的波长选择开关，其中， 相对于所述相位调制元件的法线，经由所述波长色散元件到达的光的光轴倾斜，所 述一1次光的光轴的位置是将由于所述倾斜而产生的〇次光的光轴的位置偏移量考虑在内 而确定的。
7. 根据权利要求6所述的波长选择开关，其中， 该波长选择开关还具有聚光透镜，该聚光透镜配置在所述波长色散元件和所述相位调 制元件之间的光路上，将通过所述波长色散元件的光向所述相位调制元件进行聚光， 所述光输入/输出端口的一部分和其余部分，隔着通过所述相位调制元件进行衍射的 所述光的〇次光的光轴而配置， 在将经由所述波长色散元件到达的光相对于所述相位调制元件的入射角设为α，将所 述聚光透镜和所述相位调制元件的距离设为L时，所述其余部分按照Lsin α的量与以所述 〇次光的光轴为基准的相对于所述一部分对称的对称位置分离。
8. 根据权利要求6所述的波长选择开关，其中， 该波长选择开关还具有聚光透镜，该聚光透镜配置在所述波长色散元件和所述相位调 制元件之间的光路上，将通过所述波长色散元件的光向所述相位调制元件进行聚光， 在将经由所述波长色散元件到达的光相对于所述相位调制面的入射角设为α，将所述 聚光透镜和所述相位调制面的距离设为L时，与所述0次光的光轴最近的所述第3端口的 中心轴线和所述0次光的光轴的间隔大致等于Lsin α。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的波长选择开关，其中， 在所述第1端口上设置有隔离器，或者，将用于抵消通过所述相位调制元件进行衍射 的所述光的〇次光的相位调制图案，与所述衍射光栅状的相位调制图案重叠。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的波长选择开关，其中， 在以入射至所述第2端口的所述1次光的光强度为基准时，入射至所述第3端口的所 述一 1次光的相对光强度小于一 30dB。
【文档编号】G02B6/35GK104122622SQ201410171774
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】大塚节文, 田泽英久 申请人:住友电气工业株式会社