光処理デバイス
【課題】本願の目的は、優れた波長分解能を有する光処理デバイスを提供することである。
【解決手段】複数の光ファイバを含むビーム放出部分と、複数の光ファイバのうちの１つの光ファイバから放出されたビームを分散させる分散要素と、分散要素を通過するビームを合焦する集光レンズと、ビームが複数の光ファイバのうちの他の光ファイバの１つに入射するように集光レンズを通過するビームの光路を変換する光路変換光学系と、光路変換光学系から他の光ファイバの前記１つに入射するビームの光路長を調整する光路長調整部分と、を含む光処理デバイスが提供される。光路変換光学系は、第１の反射点でビームを反射するミラー要素と、ミラー要素から反射されたビームを中間反射点で反射する中間ミラーと、を含む。ミラー要素は中間ミラーから反射されたビームを第２の反射点で反射する。集光レンズはビームの焦点を第１の反射点で形成する。光路長調整部分は空気よりも高い屈折率を有し、ビームは光路長調整部分を通って送出され得る。
【解決手段】複数の光ファイバを含むビーム放出部分と、複数の光ファイバのうちの１つの光ファイバから放出されたビームを分散させる分散要素と、分散要素を通過するビームを合焦する集光レンズと、ビームが複数の光ファイバのうちの他の光ファイバの１つに入射するように集光レンズを通過するビームの光路を変換する光路変換光学系と、光路変換光学系から他の光ファイバの前記１つに入射するビームの光路長を調整する光路長調整部分と、を含む光処理デバイスが提供される。光路変換光学系は、第１の反射点でビームを反射するミラー要素と、ミラー要素から反射されたビームを中間反射点で反射する中間ミラーと、を含む。ミラー要素は中間ミラーから反射されたビームを第２の反射点で反射する。集光レンズはビームの焦点を第１の反射点で形成する。光路長調整部分は空気よりも高い屈折率を有し、ビームは光路長調整部分を通って送出され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、波長選択型光処理デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的に、入力路からのビーム信号を分散させる分散要素（例えば、回折格子）と、分散ビームの各々が複数の出力路のいずれかに入射することができるようする光路変換光学系とを含む光処理デバイスが使用されている。
【０００３】
そのような光路変換光学系として、複数のマイクロミラー要素を含んでおり、該複数のマイクロミラー要素のそれぞれが別々に作動し得るＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。デジタルマイクロミラーデバイスは、ミラー要素の方向を調整してビームの反射方向を制御するような方法で、反射ビームの光路を多数の出力路のうちの任意の１つに選択的に切り替えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の光処理デバイスによって十分な波長分解能が得られていないので、波長分解能の改善への要求がある。
【０００５】
本発明はそのような状況に鑑みて行われ、本発明の目的は優れた波長分解能を有する光処理デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による光処理デバイスは、複数の光ファイバを含むビーム放出部分と、複数の光ファイバのうちの１つの光ファイバから放出されたビームを分散させる分散要素と、分散要素を通過するビームを合焦する集光レンズと、ビームが複数の光ファイバのうちの他の光ファイバの１つに入射するように集光レンズを通過するビームの光路を変換する光路変換光学系と、光路変換光学系から他の光ファイバの前記１つに入射するビームの光路長を調整する光路長調整部分とを含み、光路変換光学系は、第１の反射点でビームを反射するミラー要素と、ミラー要素から反射されたビームを中間反射点で反射する中間ミラーと、を含み、ミラー要素は中間ミラーから反射されたビームを第２の反射点で反射し、集光レンズはビームの焦点を第１の反射点で形成し、光路長調整部分は空気よりも高い屈折率を有し、ビームは光路長調整部分を通って送出され得る。
【０００７】
光路長調整部分は、シリコンから形成してもよい。
【０００８】
第２の反射点としてミラー要素を含む領域の面積は、第１の反射点としてミラー要素を含む領域の面積よりも大きくしてもよい。
【０００９】
光路変換光学系は、分散要素によって分散されたビームが、ビームの波長に応じて複数の異なる光ファイバに入射することを可能にしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ビームの焦点位置が第１の反射点であるので、波長分解能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による光処理デバイスを示す概略図である。
【図２】図１の光処理デバイスの光路変換光学系と光ファイバの前端部部分とを示す概略図である。
【図３】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を示す概略図である。
【図４】図１の光処理デバイスの光ファイバの前端部部分を示す概略図である。
【図５】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。
【図６】図１の光処理デバイスの光路変換光学系の主要部分を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、図（ｂ）はそれの平面図である。
【図７】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を概略的に示す平面図である。
【図８】図１の光処理デバイスの特定の構成の一例を示す構成図である。
【図９】試験結果を示すグラフである。
【図１０】試験結果を示すグラフである。
【図１１】試験結果を示すグラフである。
【図１２】試験結果を示すグラフである。
【図１３】試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態による光処理デバイスが、図面を参照して説明されるであろう。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による光処理デバイス１０を示す概略図である。図２は、光処理デバイス１０の光路変換光学系７と光ファイバ２の前端部部分とを示す概略図である。図３は、光処理デバイス１０の光路変換光学系７を示す概略図である。図４は、光処理デバイス１０の光ファイバ２の前端部部分を示す概略図である。
【００１４】
図１に示されるように、光処理デバイス１０は、複数の光ファイバ２を含むビーム放出部分１と、レンズ３および４（コリメートレンズ）と、レンズ３および４を通過するビームを分散させる回折格子５（分散要素）と、回折格子５を通過するビームを合焦（ｆｏｃｕｓ）するレンズ６（スキャンレンズ）（集光レンズ）と、レンズ６を通過するビームの光路を変換する光路変換光学系７と、ビームの光路長を調整する光路長調整部分８と、を含む。
【００１５】
図１および図２に示されるように、ビーム放出部分１は、外部デバイスに入力され、それから出力されるビームを伝搬させる複数の光ファイバ２と、幅方向に１列に配列されたファイバを保持する保持部分２０と、を含む。ビーム放出部分１として、例えば、光ファイバアレイを有するビーム放出部分を使用することができる。
【００１６】
図２に示されるように、光ファイバ２（２Ａから２Ｆ）は複数の光ファイバグループ９（９Ａおよび９Ｂ）を含むことができる。
【００１７】
光ファイバグループ９は複数の光ファイバ２を含み、該複数の光ファイバ２は、互いに光学的に結合することができる。図面に示された例では、光ファイバ２Ａから２Ｃは第１の光ファイバグループ９Ａを構成し、光ファイバ２Ｄから２Ｆは第２の光ファイバグループ９Ｂを構成する。図面に示された例では、光ファイバグループ９の各々は３つの光ファイバ２を含むが、本発明はそれに限定されない。例えば、光ファイバグループは２つ以上の光ファイバ２を含むことができる。
【００１８】
光ファイバグループ９Ａにおいて、光ファイバ２Ｂから放出されたビームＬ１の光路（入力路）は光路変換光学系７で変換することができ、その結果、ビームは戻りビームＬ２として光ファイバ２Ａおよび２Ｃ（出力路）に入射することができる。光ファイバグループ９Ｂにおいて、光ファイバ２Ｅから放出されたビームＬ１の光路（入力路）は光路変換光学系７によって変換することができ、その結果、ビームは戻りビームＬ２として光ファイバ２Ｄおよび２Ｆ（出力路）に入射することができる。
【００１９】
入力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと、出力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａとは、光路方向において同じ位置に配置されることが望ましい。図面に示された例において、すべての光ファイバ２（２Ａから２Ｆ）の前端部表面２ａは光路方向において同じ位置に配置されている。
【００２０】
回折格子５は、光ファイバ２から放出されたビームＬ（ビームＬ１）を、異なる波長を有する多数のビームに分散させることができる。回折格子５のビーム放出方向に波長依存性があり、回折格子５は光路変換光学系７に対して波長ごとに異なるビーム入射位置を設定することが望ましい。
【００２１】
レンズ６（スキャンレンズ）は、回折格子５を通過する放出ビームＬ１を合焦し、光路変換光学系７の内部に焦点を形成することができる。
【００２２】
レンズ６（スキャンレンズ）は、異なる波長を有する多数のビームを平行にする。
【００２３】
図２および図３に示されるように、光路変換光学系７は、複数の光ファイバ２のうちの１つの光ファイバ２から放出されたビームＬ１の光路を変換し、その結果、そのビームは戻りビームＬ２（ビームＬ）として他の光ファイバ２に入射する。
【００２４】
光路変換光学系７は、本体部分１１と中間反射部分１２とを含み、該中間反射部分１２は、本体部分１１の戻り方向側（図２および３の左側）で、本体部分１１に対して所定の間隙をもって設置される。
【００２５】
本体部分１１は、支持体部分１３と、支持体部分１３の戻り方向側の表面に設置される複数のミラー要素１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、…）と、を含む。ミラー要素１５は支持体部分１３の戻り方向側の表面に沿った区域に平行に配設することができ、それによって、ミラー要素アセンブリ１５Ａが形成される。
【００２６】
ミラー要素１５の各々の傾きは調整可能であり、傾きを調整することによってビームの反射方向が制御されるとき、反射ビームの光路が設定されることができる。
【００２７】
本体部分１１として、複数のマイクロミラー要素を有し、且つ複数のマイクロミラー要素のそれぞれが別々に作動可能であるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を使用することができる。
【００２８】
中間反射部分１２はフレーム１８を含み、該フレーム１８は、ビームが該窓部分を通過することを可能にする複数の窓部分１７と、フレーム１８に設置された複数の中間ミラー１９（１９ａから１９ｄ）と、を有する。
【００２９】
中間ミラー１９は、ミラー要素１５から反射されたビームが別のミラー要素１５に向けて反射されるように、フレーム１８の放出方向（図２および３の右側）の表面に設置される。中間ミラー１９は、図２および図３の垂直方向に、ある間隔で設置される。図面に示された例では、各窓部分１７は、垂直方向に互いに隣接する中間ミラー１９の間に形成される。
【００３０】
光路変換光学系７は、回折格子５によって分散されたビームの光路を、ミラー要素１５に応じて異なる光路に変換し、その結果、戻りビームＬ２は光ファイバ２のいずれか１つに入射することができる。
【００３１】
例えば、戻りビームＬ２は、各波長に応じて異なる光ファイバ２に入射することができる。このため、光路変換光学系７はスイッチ光学系として機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長選択スイッチとして機能する。
【００３２】
光路変換光学系７は光ファイバ２に入射しないようにビームの方向を制御することができるので、光路変換光学系は、各波長のビームが他の光ファイバ２のうちの１つに別々に入射するか、または他の光ファイバ２のどれにも入射しないかを選択することができる。
【００３３】
このため、光路変換光学系７は遮断光学系としても機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長ブロッカとして機能する。
【００３４】
光路変換光学系７は、各波長のビームを所定の減衰率で減衰させることによってビームが光ファイバ２に入射するように、光路を変換することができる。例えば、所定の波長のビームは、ミラー要素１５を使用して反射量を調整することによってビームを減衰させながら光ファイバ２に入射することができる。
【００３５】
このため、光路変換光学系７はフィルタ光学系としても機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長フィルタとして機能する。
【００３６】
図２および図４に示されるように、光路長調整部分８は、ビームを送出し、かつ空気よりも高い屈折率を有する材料から形成される。例えば、シリコン（Ｓｉ）（３．５の屈折率）、ＳｉＯ２（１．４５の屈折率）、ＳｉＯＮ（１．５の屈折率）などを使用することができる。特に、大きい屈折率を有するＳｉが使用される場合、光路方向における光路長調整部分８の寸法を減少させることができ、それは、別の光ファイバ２に入射するか、またはそれから放出されるビームを妨害しないようにすることができる点で望ましい。
【００３７】
光路長調整部分８の形状は特に限定されず、例えば、光ファイバ２の光軸方向に円柱形状または直方体形状とされてもよい。
【００３８】
光路長調整部分８は、戻りビームＬ２がそれに入射するように、出力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと向き合う位置に設置することができる。光路長調整部分８は入力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと向き合う表面に設置されないので、放出ビームＬ１は光路長調整部分８を通過することができない。
【００３９】
図２に示された例では、光路長調整部分８は、光ファイバ２Ａから２Ｆの中で出力路である光ファイバ２Ａ、２Ｃ、２Ｄ、および２Ｆの前端部表面２ａの各々と向き合う位置に設置され、入力路である光ファイバ２Ｂおよび２Ｅの前端部表面２ａの各々に向き合う位置には設置されない。
【００４０】
戻りビームＬ２の光路長は、放出ビームＬ１が光路長調整部分８を通過しないようにし、戻りビームＬ２が光路長調整部分８を通過するようにすることによって調整することができる。
【００４１】
さらに、光路長調整部分８の設置位置は、戻りビームＬ２の光路長を調整することができさえすれば図面に示された例に限定されず、他の位置、例えば、光路変換光学系７の近傍に配置することができる。
【００４２】
図１および図２に示されるように、光ファイバ２の内部を伝搬するビームおよび光ファイバ２から放出されたビームＬ１は、異なる波長を有する多数の信号ビームを含む波長多重光（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｌｉｇｈｔ）とすることができる。
【００４３】
光ファイバ２の前端部表面２ａから放出されたビームＬ１はレンズ３および４（コリメータレンズ）によって平行にされ、次に、回折格子５によって異なる波長を有する多数のビームに分散される。
【００４４】
分散された放出ビームＬ１は、光路変換光学系７に向けて移動すると同時にレンズ６（スキャンレンズ）によって合焦される。
【００４５】
図２および図３に示されるように、光路変換光学系７において、放出ビームＬ１は中間反射部分１２の各窓部分１７を通過し、各ミラー要素１５に到達し、ミラー要素１５から反射されたビームは中間ミラー１９に向けて移動する。
【００４６】
例えば、図３に示されるように、光ファイバ２Ｂから放出されたビームＬ１はミラー要素１５ｂで反射され、次に、異なる波長を有する反射ビームＬ３およびＬ４はそれぞれ中間ミラー１９ａおよび１９ｂに向けて移動することができる。放出ビームＬ１がミラー要素１５によって最初は反射される点は、第１の反射点Ｒ１と呼ばれる（図３を参照）。この例では、第１の反射点Ｒ１はミラー要素１５ｂである。
【００４７】
反射ビームＬ３およびＬ４はそれぞれ中間ミラー１９ａおよび１９ｂで反射され、反射ビームＬ５およびＬ６はそれぞれミラー要素１５ａおよび１５ｃに向けて移動してミラー要素１５ａおよび１５ｃで反射され、次に、反射ビーム（戻りビームＬ２）は中間反射部分１２の窓部分１７を通過して光ファイバ２Ａおよび２Ｃ（出力路）に向けて移動する（図２を参照）。
【００４８】
図３に示されるように、ビームＬ３およびＬ４が中間ミラー１９（１９ａおよび１９ｂ）で反射される点は、中間反射点Ｒｉと呼ばれる。
【００４９】
中間ミラー１９から反射されたビームＬ５およびＬ６がミラー要素１５で反射される点は、第２の反射点Ｒ２と呼ばれる。この例では、第２の反射点Ｒ２はミラー要素１５ａおよび１５ｃである。
【００５０】
図５は、光路変換光学系７を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。図６は、光路変換光学系７の主要部分を示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。
【００５１】
図５（ａ）に示されるように、レンズ６（スキャンレンズ）（図１を参照）を通過する放出ビームＬ１は、ミラー要素１５（１５ｂ）（第１の反射点Ｒ１）で反射されて中間ミラー１９に向けて移動し、中間ミラー１９（１９ａおよび１９ｂ）（中間反射点Ｒｉ）で反射され、ミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）（第２の反射点Ｒ２）で再度反射されて戻りビームＬ２として形成される。
【００５２】
光処理デバイス１０において、放出ビームＬ１の焦点位置は、中間反射点Ｒｉではなく第１の反射点Ｒ１である。
【００５３】
焦点位置はレンズ６の光学特性に依存するので、焦点位置は最適特性を有するレンズ６を選択することによって第１の反射点Ｒ１に位置合わせすることができる。さらに、焦点位置は、光路方向にレンズ６（スキャンレンズ）（図１を参照）の位置を調整することによって最適化することができる。
【００５４】
放出ビームＬ１の焦点位置は第１の反射点Ｒ１に設定されるので、第１の反射点Ｒ１での放出ビームＬ１のビーム直径は減少し、それによって、波長分解能を改善することができる。
【００５５】
焦点位置を第１の反射点Ｒ１に設定することによって波長分解能が改善される理由は、反射損を抑制して小さくし、その結果、放出ビームＬ１が最初にミラー要素１５で反射されるときビーム直径が小さくなるようにすることができ、それによって、ビームを波長ごとに分割する精度が改善されるからである。
【００５６】
したがって、焦点が光ファイバ２から光路変換光学系７を通って光ファイバ２に至る往復路の中間点としての中間反射点Ｒｉで形成される場合、ビームの焦点は第１の反射点Ｒ１で焦点がぼけ、そのため、十分な波長分解能を得ることが難しい。
【００５７】
さらに、焦点位置は第１の反射点Ｒ１に正確には設定されないことがあるが、光路方向において第１の反射点Ｒ１からはずれた位置に配置することができる。すなわち、焦点位置は、第１の反射点Ｒ１またはその近傍に設定することができる。
【００５８】
図５（ｂ）は、ビームの方向と、光路変換光学系７のミラーの平面構成とを概略的に示す図である。図面において、矢印はミラー要素１５の傾き方向を示す（図３を参照）。具体的には、上向きの矢印は、ミラー要素１５が図３において斜め上向きに向くことを示し、下向きの矢印は、ミラー要素１５が図３において斜め下向きに向くことを示す。
【００５９】
例えば、第１の反射点Ｒ１を含むミラー要素アセンブリ１５Ａの領域Ａ１と第２の反射点Ｒ２を含むミラー要素アセンブリ１５Ａの領域Ａ２とのそれぞれにおいて、すべてのミラー要素１５が矢印で示された方向（斜め上向きまたは斜め下向き）を向く。
【００６０】
図５（ｂ）に示されるように、放出ビームＬ１の焦点位置が第１の反射点Ｒ１に設定される（事例１）場合、第１の反射点Ｒ１のビーム直径は、焦点位置が中間反射点Ｒｉに設定される（事例２）場合よりも小さくなる。事例１では、中間反射点Ｒｉおよび第２の反射点Ｒ２でのビーム直径は事例２よりも大きくなる。
【００６１】
図５（ｂ）および図６（ｂ）に示されるように、第２の反射点Ｒ２でのビーム直径は増加するので、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）を含む領域Ａ２は事例２の領域Ａ２よりも大きくなるように設定されることが望ましい。
【００６２】
図面に示された例では、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）を含む領域Ａ２の幅Ｗ２（図６（ｂ）の横方向の寸法）は、第１の反射点Ｒ１としてのミラー要素１５（１５ｂ）を含む領域Ａ１の幅Ｗ１よりも大きくなるように設定される。このため、領域Ａ２の面積は領域Ａ１よりも広くなる。
【００６３】
したがって、第２の反射点Ｒ２でのビームの損失は減少することができ、そのため、波長分解能の劣化を防止することができる。
【００６４】
以下、領域Ａ２の幅Ｗ２が領域Ａ１の幅Ｗ１よりも大きくなるように設定することは、拡大と呼ばれる。
【００６５】
図９は、拡大が行われる場合と行われない場合との出力特性を示す。例２では、図６（ｂ）の事例２に示されるように、領域Ａ２の幅は領域Ａ１の幅と等しくなるように設定された。例１では、事例１に示されるように、領域Ａ２の幅（Ｗ２）は領域Ａ１の幅（Ｗ１）よりも大きくなるように設定された。
【００６６】
図９から理解されるように、拡大が行われた例１では、優れた出力特性が得られた。
【００６７】
図１および図２に示されるように、戻りビームＬ２はレンズ６によって平行にされ、レンズ３および４によって合焦され、光路長調整部分８を通過し、次に、光ファイバ２の前端部表面２ａに入射する。図２および図４に示された例では、戻りビームＬ２は光路長調整部分８を通過し、光ファイバ２Ａ、２Ｃ、２Ｄ、および２Ｆに入射する。
【００６８】
上述のように、放出ビームＬ１の焦点位置は第１の反射点Ｒ１に設定されるので、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路の長さ（実際の光路の長さ）は放出ビームＬ１の光路の長さよりも長い。
【００６９】
光処理デバイス１０において、戻りビームＬ２の光路長（光路の長さ）は光路長調整部分８を設けることによって調整される。このため、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路長は放出ビームの光路長Ｌ１に応じて最適化することができる。
【００７０】
したがって、焦点位置を第１の反射点Ｒ１に設定することに伴う光学特性の劣化（例えば、挿入損失の増加）を防止することが可能である。
【００７１】
図１０および図１１は、光路長調整部分８が設置されている場合と、設置されていない場合との出力特性を示すグラフである。
【００７２】
図１０に示されるように、Ｓｉから形成された光路長調整部分８（光路方向に２００ｍｍの長さを有する）が設けられる場合、図１１に示されるような光路長調整部分８が設けられない場合と比較して、優れた出力特性が得られている。
【００７３】
さらに、入力路である光ファイバ２の前端部位置と出力路である光ファイバ２の前端部位置とが光路方向にシフトされている場合、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路長は、放出ビームＬ１の光路長に応じて調整することができる。
【００７４】
図７は、光路変換光学系７を使用する方法の一例を示す平面図である。
【００７５】
この例では、互いに隣接する３つのチャネルＣＨ１からＣＨ３が設けられる。第１のチャネルＣＨ１において、戻りビームＬ２は第１のチャネルの光ファイバ２（図示せず）に入射する。第３のチャネルＣＨ３において、戻りビームＬ２は第３のチャネルの光ファイバ２（図示せず）に入射する。チャネルＣＨ１とチャネルＣＨ３との間に配置された第２のチャネルＣＨ２において、ビームは光ファイバ２のいずれにも入射しない。
【００７６】
第１のチャネルＣＨ１において、ミラー要素１５ｂは斜め上向きに向き、ミラー要素１５ａは斜め下向きに向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ａとミラー要素１５ａとを通って第１のチャネルの光ファイバ２に向けて移動する。
【００７７】
第３のチャネルＣＨ３において、ミラー要素１５ｂは斜め下向きに向き、ミラー要素１５ｃは斜め上向きに向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ｂとミラー要素１５ｃとを通って第３のチャネルの光ファイバ２に向けて移動する。
【００７８】
第２のチャネルＣＨ２において、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５は外向きに向き、その結果、ビームは光ファイバ２のいずれにも入射しない。すなわち、ミラー要素１５ａが使用される場合、ミラー要素は斜め上向きに向く。ミラー要素１５ｃが使用される場合、ミラー要素は斜め下向きに向く。したがって、反射ビームは光ファイバ２に向けて移動しない。
【００７９】
しかし、上述のように、チャネルＣＨ１およびチャネルＣＨ３では、拡大が行われて、第２の反射点Ｒ２であるミラー要素１５ａおよび１５ｃを含む領域Ａ２の幅が増大される。したがって、第２の反射点Ｒ２を含む領域のミラー要素１５が第２のチャネルＣＨ２において単一の方向に向くように製作された場合、第２のチャネルＣＨ２のビームの一部がチャネルＣＨ１またはチャネルＣＨ３の区域Ａ２にどの方向にも誘導され、その結果、ビームは光ファイバ２への漏洩ビームとして入射する。
【００８０】
これを避けるために、この例では、第２のチャネルＣＨ２のミラー要素１５（１５ｂ）を含む領域Ａ１が、第１のチャネルＣＨ１に隣接する第１のチャネル側領域Ａ１１と第３のチャネルＣＨ３に隣接する第３のチャネル側領域Ａ１２とに分割される。
【００８１】
第１のチャネル側領域Ａ１１では、ミラー要素１５ｂは第１のチャネルＣＨ１のミラー要素１５ｂの方向と反対の方向（斜め下向き）に向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ｂとミラー要素１５ｃとを通って光ファイバ２からはずれた方向に移動する。
【００８２】
第３のチャネル側領域Ａ１２では、ミラー要素１５ｂは第３のチャネルＣＨ３のミラー要素１５ｂの方向と反対の方向（斜め上向き）に向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ａとミラー要素１５ａとを通って光ファイバ２からはずれた方向に移動する。
【００８３】
したがって、漏洩ビームは、ＣＨ２のビームがチャネルＣＨ１およびＣＨ３の領域Ａ２に誘導されないようにすることによって防止することができる。
【００８４】
図１２および図１３は、光路変換光学系７が図７に示された構成を有する場合の出力特性を示すグラフである。
【００８５】
これらの図面から、第１のチャネルＣＨ１の出力特性（図１２）および第３のチャネルＣＨ１の出力特性（図１３）は満足のいくようになることが見いだされる。
【００８６】
図８は、光処理デバイス１０の特定の構成の一例を示す。図面に示された光処理デバイス１０は、ビーム放出部分１と、レンズ３および４（コリメートレンズ）と、レンズ３および４からのビームを分散させる回折格子５Ａおよび５Ｂと、レンズ６（スキャンレンズ）と、光路変換光学系７と、光路長調整部分（図示せず）と、を備えるケース２１を含む。参照符号２２から２４はミラーを示す。
【００８７】
ビーム放出部分１の光ファイバの数は特に限定されず、任意とすることができ、例えば、３つ以上とすることができる。さらに、光路変換光学系のミラー要素の数は１つまたは複数に任意に設定することができる。さらにミラー要素および中間ミラーでビームを反射する回数は上述の例に限定されない。
【符号の説明】
【００８８】
１ ビーム放出部分
２ 光ファイバ
３、４ レンズ（コリメートレンズ）
５ 回折格子（分散要素）
６ レンズ（集光レンズ）
７ 光路変換光学系
８ 光路長調整部分
１５ ミラー要素
１９ 中間ミラー
Ｌ１ 放出ビーム
Ｌ２ 戻りビーム
Ｒ１ 第１の反射点
Ｒ２ 第２の反射点
Ｒｉ 中間反射点
Ａ１ 第１の反射点を含むミラー要素アセンブリの区域
Ａ２ 第２の反射点を含むミラー要素アセンブリの区域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、波長選択型光処理デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的に、入力路からのビーム信号を分散させる分散要素（例えば、回折格子）と、分散ビームの各々が複数の出力路のいずれかに入射することができるようする光路変換光学系とを含む光処理デバイスが使用されている。
【０００３】
そのような光路変換光学系として、複数のマイクロミラー要素を含んでおり、該複数のマイクロミラー要素のそれぞれが別々に作動し得るＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。デジタルマイクロミラーデバイスは、ミラー要素の方向を調整してビームの反射方向を制御するような方法で、反射ビームの光路を多数の出力路のうちの任意の１つに選択的に切り替えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の光処理デバイスによって十分な波長分解能が得られていないので、波長分解能の改善への要求がある。
【０００５】
本発明はそのような状況に鑑みて行われ、本発明の目的は優れた波長分解能を有する光処理デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による光処理デバイスは、複数の光ファイバを含むビーム放出部分と、複数の光ファイバのうちの１つの光ファイバから放出されたビームを分散させる分散要素と、分散要素を通過するビームを合焦する集光レンズと、ビームが複数の光ファイバのうちの他の光ファイバの１つに入射するように集光レンズを通過するビームの光路を変換する光路変換光学系と、光路変換光学系から他の光ファイバの前記１つに入射するビームの光路長を調整する光路長調整部分とを含み、光路変換光学系は、第１の反射点でビームを反射するミラー要素と、ミラー要素から反射されたビームを中間反射点で反射する中間ミラーと、を含み、ミラー要素は中間ミラーから反射されたビームを第２の反射点で反射し、集光レンズはビームの焦点を第１の反射点で形成し、光路長調整部分は空気よりも高い屈折率を有し、ビームは光路長調整部分を通って送出され得る。
【０００７】
光路長調整部分は、シリコンから形成してもよい。
【０００８】
第２の反射点としてミラー要素を含む領域の面積は、第１の反射点としてミラー要素を含む領域の面積よりも大きくしてもよい。
【０００９】
光路変換光学系は、分散要素によって分散されたビームが、ビームの波長に応じて複数の異なる光ファイバに入射することを可能にしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ビームの焦点位置が第１の反射点であるので、波長分解能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による光処理デバイスを示す概略図である。
【図２】図１の光処理デバイスの光路変換光学系と光ファイバの前端部部分とを示す概略図である。
【図３】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を示す概略図である。
【図４】図１の光処理デバイスの光ファイバの前端部部分を示す概略図である。
【図５】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。
【図６】図１の光処理デバイスの光路変換光学系の主要部分を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、図（ｂ）はそれの平面図である。
【図７】図１の光処理デバイスの光路変換光学系を概略的に示す平面図である。
【図８】図１の光処理デバイスの特定の構成の一例を示す構成図である。
【図９】試験結果を示すグラフである。
【図１０】試験結果を示すグラフである。
【図１１】試験結果を示すグラフである。
【図１２】試験結果を示すグラフである。
【図１３】試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態による光処理デバイスが、図面を参照して説明されるであろう。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による光処理デバイス１０を示す概略図である。図２は、光処理デバイス１０の光路変換光学系７と光ファイバ２の前端部部分とを示す概略図である。図３は、光処理デバイス１０の光路変換光学系７を示す概略図である。図４は、光処理デバイス１０の光ファイバ２の前端部部分を示す概略図である。
【００１４】
図１に示されるように、光処理デバイス１０は、複数の光ファイバ２を含むビーム放出部分１と、レンズ３および４（コリメートレンズ）と、レンズ３および４を通過するビームを分散させる回折格子５（分散要素）と、回折格子５を通過するビームを合焦（ｆｏｃｕｓ）するレンズ６（スキャンレンズ）（集光レンズ）と、レンズ６を通過するビームの光路を変換する光路変換光学系７と、ビームの光路長を調整する光路長調整部分８と、を含む。
【００１５】
図１および図２に示されるように、ビーム放出部分１は、外部デバイスに入力され、それから出力されるビームを伝搬させる複数の光ファイバ２と、幅方向に１列に配列されたファイバを保持する保持部分２０と、を含む。ビーム放出部分１として、例えば、光ファイバアレイを有するビーム放出部分を使用することができる。
【００１６】
図２に示されるように、光ファイバ２（２Ａから２Ｆ）は複数の光ファイバグループ９（９Ａおよび９Ｂ）を含むことができる。
【００１７】
光ファイバグループ９は複数の光ファイバ２を含み、該複数の光ファイバ２は、互いに光学的に結合することができる。図面に示された例では、光ファイバ２Ａから２Ｃは第１の光ファイバグループ９Ａを構成し、光ファイバ２Ｄから２Ｆは第２の光ファイバグループ９Ｂを構成する。図面に示された例では、光ファイバグループ９の各々は３つの光ファイバ２を含むが、本発明はそれに限定されない。例えば、光ファイバグループは２つ以上の光ファイバ２を含むことができる。
【００１８】
光ファイバグループ９Ａにおいて、光ファイバ２Ｂから放出されたビームＬ１の光路（入力路）は光路変換光学系７で変換することができ、その結果、ビームは戻りビームＬ２として光ファイバ２Ａおよび２Ｃ（出力路）に入射することができる。光ファイバグループ９Ｂにおいて、光ファイバ２Ｅから放出されたビームＬ１の光路（入力路）は光路変換光学系７によって変換することができ、その結果、ビームは戻りビームＬ２として光ファイバ２Ｄおよび２Ｆ（出力路）に入射することができる。
【００１９】
入力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと、出力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａとは、光路方向において同じ位置に配置されることが望ましい。図面に示された例において、すべての光ファイバ２（２Ａから２Ｆ）の前端部表面２ａは光路方向において同じ位置に配置されている。
【００２０】
回折格子５は、光ファイバ２から放出されたビームＬ（ビームＬ１）を、異なる波長を有する多数のビームに分散させることができる。回折格子５のビーム放出方向に波長依存性があり、回折格子５は光路変換光学系７に対して波長ごとに異なるビーム入射位置を設定することが望ましい。
【００２１】
レンズ６（スキャンレンズ）は、回折格子５を通過する放出ビームＬ１を合焦し、光路変換光学系７の内部に焦点を形成することができる。
【００２２】
レンズ６（スキャンレンズ）は、異なる波長を有する多数のビームを平行にする。
【００２３】
図２および図３に示されるように、光路変換光学系７は、複数の光ファイバ２のうちの１つの光ファイバ２から放出されたビームＬ１の光路を変換し、その結果、そのビームは戻りビームＬ２（ビームＬ）として他の光ファイバ２に入射する。
【００２４】
光路変換光学系７は、本体部分１１と中間反射部分１２とを含み、該中間反射部分１２は、本体部分１１の戻り方向側（図２および３の左側）で、本体部分１１に対して所定の間隙をもって設置される。
【００２５】
本体部分１１は、支持体部分１３と、支持体部分１３の戻り方向側の表面に設置される複数のミラー要素１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、…）と、を含む。ミラー要素１５は支持体部分１３の戻り方向側の表面に沿った区域に平行に配設することができ、それによって、ミラー要素アセンブリ１５Ａが形成される。
【００２６】
ミラー要素１５の各々の傾きは調整可能であり、傾きを調整することによってビームの反射方向が制御されるとき、反射ビームの光路が設定されることができる。
【００２７】
本体部分１１として、複数のマイクロミラー要素を有し、且つ複数のマイクロミラー要素のそれぞれが別々に作動可能であるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を使用することができる。
【００２８】
中間反射部分１２はフレーム１８を含み、該フレーム１８は、ビームが該窓部分を通過することを可能にする複数の窓部分１７と、フレーム１８に設置された複数の中間ミラー１９（１９ａから１９ｄ）と、を有する。
【００２９】
中間ミラー１９は、ミラー要素１５から反射されたビームが別のミラー要素１５に向けて反射されるように、フレーム１８の放出方向（図２および３の右側）の表面に設置される。中間ミラー１９は、図２および図３の垂直方向に、ある間隔で設置される。図面に示された例では、各窓部分１７は、垂直方向に互いに隣接する中間ミラー１９の間に形成される。
【００３０】
光路変換光学系７は、回折格子５によって分散されたビームの光路を、ミラー要素１５に応じて異なる光路に変換し、その結果、戻りビームＬ２は光ファイバ２のいずれか１つに入射することができる。
【００３１】
例えば、戻りビームＬ２は、各波長に応じて異なる光ファイバ２に入射することができる。このため、光路変換光学系７はスイッチ光学系として機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長選択スイッチとして機能する。
【００３２】
光路変換光学系７は光ファイバ２に入射しないようにビームの方向を制御することができるので、光路変換光学系は、各波長のビームが他の光ファイバ２のうちの１つに別々に入射するか、または他の光ファイバ２のどれにも入射しないかを選択することができる。
【００３３】
このため、光路変換光学系７は遮断光学系としても機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長ブロッカとして機能する。
【００３４】
光路変換光学系７は、各波長のビームを所定の減衰率で減衰させることによってビームが光ファイバ２に入射するように、光路を変換することができる。例えば、所定の波長のビームは、ミラー要素１５を使用して反射量を調整することによってビームを減衰させながら光ファイバ２に入射することができる。
【００３５】
このため、光路変換光学系７はフィルタ光学系としても機能することができる。この場合、光処理デバイス１０は波長フィルタとして機能する。
【００３６】
図２および図４に示されるように、光路長調整部分８は、ビームを送出し、かつ空気よりも高い屈折率を有する材料から形成される。例えば、シリコン（Ｓｉ）（３．５の屈折率）、ＳｉＯ２（１．４５の屈折率）、ＳｉＯＮ（１．５の屈折率）などを使用することができる。特に、大きい屈折率を有するＳｉが使用される場合、光路方向における光路長調整部分８の寸法を減少させることができ、それは、別の光ファイバ２に入射するか、またはそれから放出されるビームを妨害しないようにすることができる点で望ましい。
【００３７】
光路長調整部分８の形状は特に限定されず、例えば、光ファイバ２の光軸方向に円柱形状または直方体形状とされてもよい。
【００３８】
光路長調整部分８は、戻りビームＬ２がそれに入射するように、出力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと向き合う位置に設置することができる。光路長調整部分８は入力路としての光ファイバ２の前端部表面２ａと向き合う表面に設置されないので、放出ビームＬ１は光路長調整部分８を通過することができない。
【００３９】
図２に示された例では、光路長調整部分８は、光ファイバ２Ａから２Ｆの中で出力路である光ファイバ２Ａ、２Ｃ、２Ｄ、および２Ｆの前端部表面２ａの各々と向き合う位置に設置され、入力路である光ファイバ２Ｂおよび２Ｅの前端部表面２ａの各々に向き合う位置には設置されない。
【００４０】
戻りビームＬ２の光路長は、放出ビームＬ１が光路長調整部分８を通過しないようにし、戻りビームＬ２が光路長調整部分８を通過するようにすることによって調整することができる。
【００４１】
さらに、光路長調整部分８の設置位置は、戻りビームＬ２の光路長を調整することができさえすれば図面に示された例に限定されず、他の位置、例えば、光路変換光学系７の近傍に配置することができる。
【００４２】
図１および図２に示されるように、光ファイバ２の内部を伝搬するビームおよび光ファイバ２から放出されたビームＬ１は、異なる波長を有する多数の信号ビームを含む波長多重光（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｌｉｇｈｔ）とすることができる。
【００４３】
光ファイバ２の前端部表面２ａから放出されたビームＬ１はレンズ３および４（コリメータレンズ）によって平行にされ、次に、回折格子５によって異なる波長を有する多数のビームに分散される。
【００４４】
分散された放出ビームＬ１は、光路変換光学系７に向けて移動すると同時にレンズ６（スキャンレンズ）によって合焦される。
【００４５】
図２および図３に示されるように、光路変換光学系７において、放出ビームＬ１は中間反射部分１２の各窓部分１７を通過し、各ミラー要素１５に到達し、ミラー要素１５から反射されたビームは中間ミラー１９に向けて移動する。
【００４６】
例えば、図３に示されるように、光ファイバ２Ｂから放出されたビームＬ１はミラー要素１５ｂで反射され、次に、異なる波長を有する反射ビームＬ３およびＬ４はそれぞれ中間ミラー１９ａおよび１９ｂに向けて移動することができる。放出ビームＬ１がミラー要素１５によって最初は反射される点は、第１の反射点Ｒ１と呼ばれる（図３を参照）。この例では、第１の反射点Ｒ１はミラー要素１５ｂである。
【００４７】
反射ビームＬ３およびＬ４はそれぞれ中間ミラー１９ａおよび１９ｂで反射され、反射ビームＬ５およびＬ６はそれぞれミラー要素１５ａおよび１５ｃに向けて移動してミラー要素１５ａおよび１５ｃで反射され、次に、反射ビーム（戻りビームＬ２）は中間反射部分１２の窓部分１７を通過して光ファイバ２Ａおよび２Ｃ（出力路）に向けて移動する（図２を参照）。
【００４８】
図３に示されるように、ビームＬ３およびＬ４が中間ミラー１９（１９ａおよび１９ｂ）で反射される点は、中間反射点Ｒｉと呼ばれる。
【００４９】
中間ミラー１９から反射されたビームＬ５およびＬ６がミラー要素１５で反射される点は、第２の反射点Ｒ２と呼ばれる。この例では、第２の反射点Ｒ２はミラー要素１５ａおよび１５ｃである。
【００５０】
図５は、光路変換光学系７を概略的に示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。図６は、光路変換光学系７の主要部分を示す図であり、（ａ）はそれの側面から見たときのそれの図であり、（ｂ）はそれの平面図である。
【００５１】
図５（ａ）に示されるように、レンズ６（スキャンレンズ）（図１を参照）を通過する放出ビームＬ１は、ミラー要素１５（１５ｂ）（第１の反射点Ｒ１）で反射されて中間ミラー１９に向けて移動し、中間ミラー１９（１９ａおよび１９ｂ）（中間反射点Ｒｉ）で反射され、ミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）（第２の反射点Ｒ２）で再度反射されて戻りビームＬ２として形成される。
【００５２】
光処理デバイス１０において、放出ビームＬ１の焦点位置は、中間反射点Ｒｉではなく第１の反射点Ｒ１である。
【００５３】
焦点位置はレンズ６の光学特性に依存するので、焦点位置は最適特性を有するレンズ６を選択することによって第１の反射点Ｒ１に位置合わせすることができる。さらに、焦点位置は、光路方向にレンズ６（スキャンレンズ）（図１を参照）の位置を調整することによって最適化することができる。
【００５４】
放出ビームＬ１の焦点位置は第１の反射点Ｒ１に設定されるので、第１の反射点Ｒ１での放出ビームＬ１のビーム直径は減少し、それによって、波長分解能を改善することができる。
【００５５】
焦点位置を第１の反射点Ｒ１に設定することによって波長分解能が改善される理由は、反射損を抑制して小さくし、その結果、放出ビームＬ１が最初にミラー要素１５で反射されるときビーム直径が小さくなるようにすることができ、それによって、ビームを波長ごとに分割する精度が改善されるからである。
【００５６】
したがって、焦点が光ファイバ２から光路変換光学系７を通って光ファイバ２に至る往復路の中間点としての中間反射点Ｒｉで形成される場合、ビームの焦点は第１の反射点Ｒ１で焦点がぼけ、そのため、十分な波長分解能を得ることが難しい。
【００５７】
さらに、焦点位置は第１の反射点Ｒ１に正確には設定されないことがあるが、光路方向において第１の反射点Ｒ１からはずれた位置に配置することができる。すなわち、焦点位置は、第１の反射点Ｒ１またはその近傍に設定することができる。
【００５８】
図５（ｂ）は、ビームの方向と、光路変換光学系７のミラーの平面構成とを概略的に示す図である。図面において、矢印はミラー要素１５の傾き方向を示す（図３を参照）。具体的には、上向きの矢印は、ミラー要素１５が図３において斜め上向きに向くことを示し、下向きの矢印は、ミラー要素１５が図３において斜め下向きに向くことを示す。
【００５９】
例えば、第１の反射点Ｒ１を含むミラー要素アセンブリ１５Ａの領域Ａ１と第２の反射点Ｒ２を含むミラー要素アセンブリ１５Ａの領域Ａ２とのそれぞれにおいて、すべてのミラー要素１５が矢印で示された方向（斜め上向きまたは斜め下向き）を向く。
【００６０】
図５（ｂ）に示されるように、放出ビームＬ１の焦点位置が第１の反射点Ｒ１に設定される（事例１）場合、第１の反射点Ｒ１のビーム直径は、焦点位置が中間反射点Ｒｉに設定される（事例２）場合よりも小さくなる。事例１では、中間反射点Ｒｉおよび第２の反射点Ｒ２でのビーム直径は事例２よりも大きくなる。
【００６１】
図５（ｂ）および図６（ｂ）に示されるように、第２の反射点Ｒ２でのビーム直径は増加するので、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）を含む領域Ａ２は事例２の領域Ａ２よりも大きくなるように設定されることが望ましい。
【００６２】
図面に示された例では、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５（１５ａおよび１５ｃ）を含む領域Ａ２の幅Ｗ２（図６（ｂ）の横方向の寸法）は、第１の反射点Ｒ１としてのミラー要素１５（１５ｂ）を含む領域Ａ１の幅Ｗ１よりも大きくなるように設定される。このため、領域Ａ２の面積は領域Ａ１よりも広くなる。
【００６３】
したがって、第２の反射点Ｒ２でのビームの損失は減少することができ、そのため、波長分解能の劣化を防止することができる。
【００６４】
以下、領域Ａ２の幅Ｗ２が領域Ａ１の幅Ｗ１よりも大きくなるように設定することは、拡大と呼ばれる。
【００６５】
図９は、拡大が行われる場合と行われない場合との出力特性を示す。例２では、図６（ｂ）の事例２に示されるように、領域Ａ２の幅は領域Ａ１の幅と等しくなるように設定された。例１では、事例１に示されるように、領域Ａ２の幅（Ｗ２）は領域Ａ１の幅（Ｗ１）よりも大きくなるように設定された。
【００６６】
図９から理解されるように、拡大が行われた例１では、優れた出力特性が得られた。
【００６７】
図１および図２に示されるように、戻りビームＬ２はレンズ６によって平行にされ、レンズ３および４によって合焦され、光路長調整部分８を通過し、次に、光ファイバ２の前端部表面２ａに入射する。図２および図４に示された例では、戻りビームＬ２は光路長調整部分８を通過し、光ファイバ２Ａ、２Ｃ、２Ｄ、および２Ｆに入射する。
【００６８】
上述のように、放出ビームＬ１の焦点位置は第１の反射点Ｒ１に設定されるので、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路の長さ（実際の光路の長さ）は放出ビームＬ１の光路の長さよりも長い。
【００６９】
光処理デバイス１０において、戻りビームＬ２の光路長（光路の長さ）は光路長調整部分８を設けることによって調整される。このため、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路長は放出ビームの光路長Ｌ１に応じて最適化することができる。
【００７０】
したがって、焦点位置を第１の反射点Ｒ１に設定することに伴う光学特性の劣化（例えば、挿入損失の増加）を防止することが可能である。
【００７１】
図１０および図１１は、光路長調整部分８が設置されている場合と、設置されていない場合との出力特性を示すグラフである。
【００７２】
図１０に示されるように、Ｓｉから形成された光路長調整部分８（光路方向に２００ｍｍの長さを有する）が設けられる場合、図１１に示されるような光路長調整部分８が設けられない場合と比較して、優れた出力特性が得られている。
【００７３】
さらに、入力路である光ファイバ２の前端部位置と出力路である光ファイバ２の前端部位置とが光路方向にシフトされている場合、第１の反射点Ｒ１の後のビーム（反射ビームＬ３からＬ６および戻りビームＬ２）の光路長は、放出ビームＬ１の光路長に応じて調整することができる。
【００７４】
図７は、光路変換光学系７を使用する方法の一例を示す平面図である。
【００７５】
この例では、互いに隣接する３つのチャネルＣＨ１からＣＨ３が設けられる。第１のチャネルＣＨ１において、戻りビームＬ２は第１のチャネルの光ファイバ２（図示せず）に入射する。第３のチャネルＣＨ３において、戻りビームＬ２は第３のチャネルの光ファイバ２（図示せず）に入射する。チャネルＣＨ１とチャネルＣＨ３との間に配置された第２のチャネルＣＨ２において、ビームは光ファイバ２のいずれにも入射しない。
【００７６】
第１のチャネルＣＨ１において、ミラー要素１５ｂは斜め上向きに向き、ミラー要素１５ａは斜め下向きに向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ａとミラー要素１５ａとを通って第１のチャネルの光ファイバ２に向けて移動する。
【００７７】
第３のチャネルＣＨ３において、ミラー要素１５ｂは斜め下向きに向き、ミラー要素１５ｃは斜め上向きに向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ｂとミラー要素１５ｃとを通って第３のチャネルの光ファイバ２に向けて移動する。
【００７８】
第２のチャネルＣＨ２において、第２の反射点Ｒ２としてのミラー要素１５は外向きに向き、その結果、ビームは光ファイバ２のいずれにも入射しない。すなわち、ミラー要素１５ａが使用される場合、ミラー要素は斜め上向きに向く。ミラー要素１５ｃが使用される場合、ミラー要素は斜め下向きに向く。したがって、反射ビームは光ファイバ２に向けて移動しない。
【００７９】
しかし、上述のように、チャネルＣＨ１およびチャネルＣＨ３では、拡大が行われて、第２の反射点Ｒ２であるミラー要素１５ａおよび１５ｃを含む領域Ａ２の幅が増大される。したがって、第２の反射点Ｒ２を含む領域のミラー要素１５が第２のチャネルＣＨ２において単一の方向に向くように製作された場合、第２のチャネルＣＨ２のビームの一部がチャネルＣＨ１またはチャネルＣＨ３の区域Ａ２にどの方向にも誘導され、その結果、ビームは光ファイバ２への漏洩ビームとして入射する。
【００８０】
これを避けるために、この例では、第２のチャネルＣＨ２のミラー要素１５（１５ｂ）を含む領域Ａ１が、第１のチャネルＣＨ１に隣接する第１のチャネル側領域Ａ１１と第３のチャネルＣＨ３に隣接する第３のチャネル側領域Ａ１２とに分割される。
【００８１】
第１のチャネル側領域Ａ１１では、ミラー要素１５ｂは第１のチャネルＣＨ１のミラー要素１５ｂの方向と反対の方向（斜め下向き）に向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ｂとミラー要素１５ｃとを通って光ファイバ２からはずれた方向に移動する。
【００８２】
第３のチャネル側領域Ａ１２では、ミラー要素１５ｂは第３のチャネルＣＨ３のミラー要素１５ｂの方向と反対の方向（斜め上向き）に向き、それによって、反射ビームは中間ミラー１９ａとミラー要素１５ａとを通って光ファイバ２からはずれた方向に移動する。
【００８３】
したがって、漏洩ビームは、ＣＨ２のビームがチャネルＣＨ１およびＣＨ３の領域Ａ２に誘導されないようにすることによって防止することができる。
【００８４】
図１２および図１３は、光路変換光学系７が図７に示された構成を有する場合の出力特性を示すグラフである。
【００８５】
これらの図面から、第１のチャネルＣＨ１の出力特性（図１２）および第３のチャネルＣＨ１の出力特性（図１３）は満足のいくようになることが見いだされる。
【００８６】
図８は、光処理デバイス１０の特定の構成の一例を示す。図面に示された光処理デバイス１０は、ビーム放出部分１と、レンズ３および４（コリメートレンズ）と、レンズ３および４からのビームを分散させる回折格子５Ａおよび５Ｂと、レンズ６（スキャンレンズ）と、光路変換光学系７と、光路長調整部分（図示せず）と、を備えるケース２１を含む。参照符号２２から２４はミラーを示す。
【００８７】
ビーム放出部分１の光ファイバの数は特に限定されず、任意とすることができ、例えば、３つ以上とすることができる。さらに、光路変換光学系のミラー要素の数は１つまたは複数に任意に設定することができる。さらにミラー要素および中間ミラーでビームを反射する回数は上述の例に限定されない。
【符号の説明】
【００８８】
１ ビーム放出部分
２ 光ファイバ
３、４ レンズ（コリメートレンズ）
５ 回折格子（分散要素）
６ レンズ（集光レンズ）
７ 光路変換光学系
８ 光路長調整部分
１５ ミラー要素
１９ 中間ミラー
Ｌ１ 放出ビーム
Ｌ２ 戻りビーム
Ｒ１ 第１の反射点
Ｒ２ 第２の反射点
Ｒｉ 中間反射点
Ａ１ 第１の反射点を含むミラー要素アセンブリの区域
Ａ２ 第２の反射点を含むミラー要素アセンブリの区域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ポートと、
前記光ポートから受け取った光ビームを、複数の波長成分に空間的に分散させるための分散要素と、
前記分散要素から受け取った前記波長成分を合焦するためのレンズ構成体と、
前記合焦された複数の波長成分を前記レンズ構成体から受け取り、前記波長成分のうちの少なくとも１つを前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導するための光路変換系であって、前記光路変換系がデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を含み、少なくとも１つの波長成分が前記光ポートのうちの選択された１つに誘導される前に前記デジタルマイクロミラーデバイスから少なくとも２回反射され、前記デジタルマイクロミラーデバイスは、前記波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから１回目または２回目に反射されるとき前記波長成分に光処理を実行する、光路変換系と、
前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導される前記波長成分が横切る光路長を調整して、前記波長成分に実行される前記光処理を改善するための光路長補償器と、
を備えることを特徴とする、光処理デバイス。
【請求項２】
実行される前記光処理が振幅フィルタ処理を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項３】
前記振幅フィルタ処理の分解能が、前記光路長を調整することによって改善されることを特徴とする、請求項２に記載の光処理デバイス。
【請求項４】
前記複数の波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから前記１回目または前記２回目に反射されるとき、前記レンズ構成体は、前記デジタルマイクロミラーデバイス上に前記複数の波長成分を合焦することを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項５】
前記光路長補償器は、前記光ポートのうちの１つによって受け取られ、且つ前記光路変換系に誘導される波長成分と、選択された出力部に前記光路変換系から選択的に誘導される波長成分との間の異なる光路長を生成することを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項６】
前記デジタルマイクロミラーデバイスが前記波長成分を選択的に反射するための別々に作動可能なミラー要素のアレイを含み、前記光路変換系は、前記デジタルマイクロミラーデバイスからの前記反射波長成分を受け取り、且つそれらを前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記ミラー要素のうちの選択されたものに誘導して戻すための光学要素をさらに含み、前記レンズ構成体は、前記複数の波長成分が前記光学要素によって受け取られる前または後に前記複数の波長成分を前記ミラー要素上に合焦することを特徴とする、請求項３に記載の光処理デバイス。
【請求項７】
前記レンズ構成体が集光レンズを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項８】
前記光学要素が、反射表面を有する複数の平面ミラーを含み、該反射表面は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記ミラー要素の反射表面と向き合っていることを特徴とする、請求項７に記載の光処理デバイス。
【請求項９】
前記光路変換系が、前記波長成分の各々を、前記光ポートのうちの異なるものに選択的に誘導するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１０】
前記光路長補償器がシリコンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１１】
前記光路長補償器は複数の光学要素を含み、該複数の光学要素のそれぞれが前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導される波長成分によって横切られる前記光路に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１２】
前記波長成分が前記光学要素で受け取られる前または後に前記ミラー要素上に誘導された前記波長成分の各々のビーム直径が、前記光学要素上に誘導された前記波長成分の各々のビーム直径よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の光処理デバイス。
【請求項１３】
前記光学要素が、選択された光ポートに隣接して配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の光処理デバイス。
【請求項１４】
前記光路長補償器が、前記光処理デバイス内の反射を最小にするように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１５】
前記光路長補償器が、前記波長成分によって横切られる光路に対して前記光路長補償器の光軸を傾けることによって反射を最小にするように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の光処理デバイス。
【請求項１６】
前記光路長補償器が反射防止膜を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の光処理デバイス。
【請求項１７】
光ビームを処理する方法であって、
光ポートから受け取った光ビームを、複数の波長成分に空間的に分散させる段階と、
前記波長成分を合焦する段階と、
前記光ポートのうちの選択された１つに誘導される前に前記合焦された波長成分をデジタルマイクロミラーデバイスから少なくとも２回反射することによって、前記光ポートのうちの１つに前記合焦された波長成分のうちの少なくとも１つを選択的に誘導する段階と、
前記合焦された波長成分が反射される他の場合を犠牲にして、前記合焦された波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから１回目または２回目に反射されるときに前記合焦された波長成分の分解能を最適化する段階と、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１】
複数の光ポートと、
前記光ポートから受け取った光ビームを、複数の波長成分に空間的に分散させるための分散要素と、
前記分散要素から受け取った前記波長成分を合焦するためのレンズ構成体と、
前記合焦された複数の波長成分を前記レンズ構成体から受け取り、前記波長成分のうちの少なくとも１つを前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導するための光路変換系であって、前記光路変換系がデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を含み、少なくとも１つの波長成分が前記光ポートのうちの選択された１つに誘導される前に前記デジタルマイクロミラーデバイスから少なくとも２回反射され、前記デジタルマイクロミラーデバイスは、前記波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから１回目または２回目に反射されるとき前記波長成分に光処理を実行する、光路変換系と、
前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導される前記波長成分が横切る光路長を調整して、前記波長成分に実行される前記光処理を改善するための光路長補償器と、
を備えることを特徴とする、光処理デバイス。
【請求項２】
実行される前記光処理が振幅フィルタ処理を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項３】
前記振幅フィルタ処理の分解能が、前記光路長を調整することによって改善されることを特徴とする、請求項２に記載の光処理デバイス。
【請求項４】
前記複数の波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから前記１回目または前記２回目に反射されるとき、前記レンズ構成体は、前記デジタルマイクロミラーデバイス上に前記複数の波長成分を合焦することを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項５】
前記光路長補償器は、前記光ポートのうちの１つによって受け取られ、且つ前記光路変換系に誘導される波長成分と、選択された出力部に前記光路変換系から選択的に誘導される波長成分との間の異なる光路長を生成することを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項６】
前記デジタルマイクロミラーデバイスが前記波長成分を選択的に反射するための別々に作動可能なミラー要素のアレイを含み、前記光路変換系は、前記デジタルマイクロミラーデバイスからの前記反射波長成分を受け取り、且つそれらを前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記ミラー要素のうちの選択されたものに誘導して戻すための光学要素をさらに含み、前記レンズ構成体は、前記複数の波長成分が前記光学要素によって受け取られる前または後に前記複数の波長成分を前記ミラー要素上に合焦することを特徴とする、請求項３に記載の光処理デバイス。
【請求項７】
前記レンズ構成体が集光レンズを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項８】
前記光学要素が、反射表面を有する複数の平面ミラーを含み、該反射表面は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記ミラー要素の反射表面と向き合っていることを特徴とする、請求項７に記載の光処理デバイス。
【請求項９】
前記光路変換系が、前記波長成分の各々を、前記光ポートのうちの異なるものに選択的に誘導するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１０】
前記光路長補償器がシリコンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１１】
前記光路長補償器は複数の光学要素を含み、該複数の光学要素のそれぞれが前記光ポートのうちの１つに選択的に誘導される波長成分によって横切られる前記光路に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１２】
前記波長成分が前記光学要素で受け取られる前または後に前記ミラー要素上に誘導された前記波長成分の各々のビーム直径が、前記光学要素上に誘導された前記波長成分の各々のビーム直径よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の光処理デバイス。
【請求項１３】
前記光学要素が、選択された光ポートに隣接して配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の光処理デバイス。
【請求項１４】
前記光路長補償器が、前記光処理デバイス内の反射を最小にするように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光処理デバイス。
【請求項１５】
前記光路長補償器が、前記波長成分によって横切られる光路に対して前記光路長補償器の光軸を傾けることによって反射を最小にするように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の光処理デバイス。
【請求項１６】
前記光路長補償器が反射防止膜を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の光処理デバイス。
【請求項１７】
光ビームを処理する方法であって、
光ポートから受け取った光ビームを、複数の波長成分に空間的に分散させる段階と、
前記波長成分を合焦する段階と、
前記光ポートのうちの選択された１つに誘導される前に前記合焦された波長成分をデジタルマイクロミラーデバイスから少なくとも２回反射することによって、前記光ポートのうちの１つに前記合焦された波長成分のうちの少なくとも１つを選択的に誘導する段階と、
前記合焦された波長成分が反射される他の場合を犠牲にして、前記合焦された波長成分が前記デジタルマイクロミラーデバイスから１回目または２回目に反射されるときに前記合焦された波長成分の分解能を最適化する段階と、
を含むことを特徴とする、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−６５０１７（Ｐ２０１３−６５０１７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２０４２８７（Ｐ２０１２−２０４２８７）
【出願日】平成２４年９月１８日（２０１２．９．１８）
【出願人】（５１００２１１９９）ニスティカ，インコーポレーテッド (5)
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０４２８７（Ｐ２０１２−２０４２８７）
【出願日】平成２４年９月１８日（２０１２．９．１８）
【出願人】（５１００２１１９９）ニスティカ，インコーポレーテッド (5)
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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