[发明专利]波长选择开关

说明书

技术领域

本发明涉及能够在光波分复用通信中将不同波长的光分离或耦合的波长选择开关。

背景技术

随着光波分复用通信的普及，针对每个波长对光信号进行合波或分波的波长选择开关成为光通信的关键部件。

图1是以往的波长选择开关的概略结构图。设输入输出端口101表示输入输出端100中的全部的输入输出端口(在图1以及图2中为输入输出端口101a～101e)。另外，设波导14表示光纤阵列140中的全部的波导(在图1以及图2中为波导14a～14e)。

图1的波长选择开关200包括：将从配置在焦点位置的输入输出端100的输入输出端子101输出的光转换为平行光的透镜阵列102、使来自透镜阵列102的光聚焦的高数值孔径的第一透镜103、被配置为与第一透镜103共用焦点位置的第二透镜104、将来自第二透镜104的光针对每个波长反射到不同角度的分光元件105、以及以任意角度向第二透镜104反射从配置在第二透镜104的焦点位置的分光元件105透过第二透镜104的光的反射镜阵列106(例如，参照专利文献1～3)。

由此，在反射镜阵列106中被以任意角度反射了的光，根据反射镜阵列106的各个微反射镜的倾斜角度针对每个波长聚焦在不同的输入输出端口上。由此，第一透镜103具有改变由反射镜阵列106反射了的光中的由分光元件105再次反射而透过了第二透镜104的光的角度，并且对来自输入输出端口101的光的光轴附加偏移的功能。

图2是将图1的反射型分光元件105置换为透射型分光元件105′的波长选择开关200′的概略结构图。图2(a)表示x-z面上的波长选择开关200′，图3(b)表示y-z面上的波长选择开关200′。其中在图2中为了制图方便将透射型分光元件105的入射角以及衍射角都表现为接近0度的状态，但是实际上入射角以及衍射角都是接近45度的值。对具有与图1的波长选择开关200相同功能的部件标记有相同符号。另外，图2中的第三透镜104′对于从分光元件105′到反射镜阵列106的光具有与图1的第二透镜104相同的功能。

在N输入1输出(Add型)波长选择开关的情况下，将图2的波长选择开关200′的输入输出端口之一作为输出端口、并将其它的输入输出端口作为输入端口即可。在以下的说明中，以输出端口101c、输入端口101a、输入端口101b、输入端口101d、输入端口101e进行说明。

通过光纤阵列140内的波导14的波分复用了的光信号从输入端口101作为发散光而射出。例如，从输入端口101b作为发散光而射出的输入光(点划线)，入射到透镜阵列102并被变换为平行光，入射到第一透镜103。输入到第一透镜103中的光被变换为聚焦光，在第一成像位置A成像，并再次变为发散光而入射到第二透镜104，再次被变换为平行光而输入到分光元件105。在分光元件105中输入光被针对每个波长分光而输入到第三透镜104′，被变换为聚焦光，并在反射镜阵列106中针对每个波长成像。例如，微反射镜106c为了将输出光入射到输出端口101c上而倾斜为必要的倾斜角度θm，并成为输出光(实线)而作为发散光入射到第三透镜104′。在第三透镜104′中输出光被变换为平行光并透过分光元件105，入射到第二透镜104而被变换为聚焦光，并在第一成像位置A成像。在第一成像位置A成像了的输出光变为发散光而入射到第一透镜103，被变换为平行光而入射到透镜阵列102，被变换为聚焦光而耦合到输出端口101c，经由光纤阵列101而被传输。

以往的波长选择开关由两个共焦点光学系统构成。即，由透镜阵列102以及第一透镜103构成的共焦点光学系统I、其后段的共焦点光学系统II。共焦点光学系统II在图1的情况下由第二透镜104、分光元件105构成，在图2的情况下由第二透镜、分光元件105以及第三透镜104′构成。设透镜阵列102的焦距为fo、第一透镜103的焦距为f1时，共焦点光学系统I的像放大倍数M1为f1/fo。这里所说的像放大倍数为横向放大倍数的绝对值。如果设光纤的模场直径为ωo，则在第一成像位置A的光斑尺寸ω1成为数学式1。

ω1＝ωo·f1/fo               (1)

在图1的情况下，光通过同一透镜、在图2的情况下光通过透镜特性相同的两个透镜，所以共焦点光学系统II的像放大倍数＝1，在第一成像位置A和反射镜阵列106处的光斑尺寸相同。即，反射镜阵列106上的光斑尺寸用数学式1′表示。

ωm＝ωo·f1/fo               (1′)