光可変フィルタアレイ装置
【課題】複数チャンネルのＷＤＭ光から所望のチャンネルの所望の波長を選択することができる光可変フィルタアレイ装置を提供すること。
【解決手段】光ファイバ１１−１〜１１−ｍからの波長λ１〜λｎから成るｍチャンネルのＷＤＭ信号光を凹面鏡１６を介して波長分散素子１７に入射する。波長分散素子１７は入射光をその波長に応じて異なった方向に分散させ凹面鏡１８に加える。凹面鏡１８では光の各チャンネルの光を帯状に平行とすることによりチャンネルと波長に応じてｘｙ平面に展開する。波長選択素子１９は格子状に形成された画素構造であり、選択すべき各チャンネルと波長に応じた位置の画素を反射状態とする。波長選択素子１９で反射した光は同一の経路を介して光ファイバ１５−１〜１５−ｍより出射される。波長選択素子１９の反射特性を各画素毎に変化させることによって、任意のＷＤＭ光の任意の波長を選択することができる。
【解決手段】光ファイバ１１−１〜１１−ｍからの波長λ１〜λｎから成るｍチャンネルのＷＤＭ信号光を凹面鏡１６を介して波長分散素子１７に入射する。波長分散素子１７は入射光をその波長に応じて異なった方向に分散させ凹面鏡１８に加える。凹面鏡１８では光の各チャンネルの光を帯状に平行とすることによりチャンネルと波長に応じてｘｙ平面に展開する。波長選択素子１９は格子状に形成された画素構造であり、選択すべき各チャンネルと波長に応じた位置の画素を反射状態とする。波長選択素子１９で反射した光は同一の経路を介して光ファイバ１５−１〜１５−ｍより出射される。波長選択素子１９の反射特性を各画素毎に変化させることによって、任意のＷＤＭ光の任意の波長を選択することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＷＤＭ信号を選択するのに適した光可変フィルタアレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在ＷＤＭ通信のＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add Drop−ｍultiplexing）ノードではアド・ドロップ機能のカラーレス化、即ち任意の周波数の光信号を分離したり加えたりできる機能を有することが求められている。カラーレス化の方法として入力ＷＤＭ信号から複数の入力信号を選択する波長可変フィルタアレイ（ＴＦＡ）を使用する構成が知られている。従来の波長可変フィルタアレイ構成として、特許文献１及び２では液晶素子の電界効果によるキャビティ長変化を利用した光可変フィルタが提案されている。又特許文献３，４にはＭＥＭＳの機械的変化によってキャビティ長を変化させ、選択波長を変化させる波長可変フィルタが提案されている。
【０００３】
又特許文献５には、導波路の熱光学効果（ＴＯ効果）を用いて導波路上に多数のフィルタを集積するものが提案されている。
【０００４】
更に非特許文献１には回折格子とＭＥＭＳとを組み合わせたチューナブルフィルタも報告されている。この場合ＭＥＭＳと入出力光ファイバをアレイ化することでＴＦＡとして利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３８９１号公報
【特許文献２】特開平５−１９６９１０号公報
【特許文献３】特開２０００−２８９３１号公報
【特許文献４】ＵＳ ６，４４９，４１０
【特許文献５】ＵＳ ２００９／０２６３１４２ Ａ１
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】J. Berger. F. Ilkov, D. King, A. Tselikov and D. Anthon, OFC2003, TuN2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＷＤＭ変調信号はスペクトル成分が周波数軸上に広がりを有しているため、フィルタ形状としては信号スペクトル成分を包含しつつ隣接チャンネルのクロストークが高いフラットトップ型のスペクトル波形が望ましい。しかしファブリペロー干渉系のフィルタ形状はローレンツ型であるため、選択した波長のピークが狭くなりすぎて、ＷＤＭ信号の特定波長を選択するフィルタとしては不向きであった。又特許文献５のフィルタではＴＯ効果を用いているため、アレイ化のために消費電力が増加するという問題点があった。更に非特許文献１においてはフィルタ形状はガウシアン波形状であり、特許文献１〜４と同様にＷＤＭ信号のフィルタとして適していないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の欠点に鑑みてなされたものであって、複数のチャンネルのＷＤＭ信号を入力とし、任意のチャンネルについて任意の波長を選択でき、光学系を小型化することができる光可変フィルタアレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明の光可変フィルタアレイ装置は、ｙ軸に沿って配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数のチャンネル分の入出射部と、前記各チャンネルのＷＤＭ信号光を集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子によって集光されたＷＤＭ光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を集光する第２の集光素子と、波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にｍチャンネル分のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のチャンネルのＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備し、前記第１，第２の集光素子の少なくとも一方を凹面鏡としたものである。
【００１０】
ここで前記第１，第２の集光素子は１つの凹面鏡としてもよい。
【００１１】
ここで前記第１の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有するようにしてもよい。
【００１２】
ここで前記第２の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上詳細に説明したように本発明によれば、波長選択素子の反射特性や透過特性を種々変更することによって、多数チャンネルのＷＤＭ信号の夫々について任意の波長の光を選択することができる。又第１，第２の集光素子のうち少なくとも一方を凹面鏡とすることにより光学系を小型化することができる。更に各波長帯について複数の画素を有する波長選択素子を用いれば、波長選択特性を自由に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の第１の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは第１の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置の入出射部を示すｘ軸方向からの図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは各素子の正面から見た図である。
【図２Ａ】図２Ａはコリメートレンズと第１の集光素子の間の光ビームを示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは第１の集光素子から波長分散素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは波長分散素子から第２の集光素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは第２の集光素子から波長選択素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図４】図４は本発明の第３の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図５】図５は本発明の第４の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図６】図６は本発明の第１〜第４の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置に用いられるＬＣＯＳ素子を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の第１，第２の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の第１，第２の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の他の例を示す図である。
【図８】図８はＬＣＯＳ素子の駆動状態を示す図である。
【図９】図９はＬＣＯＳ素子の駆動状態に対応するフィルタの選択特性を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第１，第２の実施の形態による２Ｄ電極アレイの一例を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第１，第２の実施の形態によるＭＥＭＳ素子の一例を示す図である。
【図１２】図１２は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の１画素を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１Ａは本発明の第１の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図、図１Ｂはその入出射部のｘ軸方向から見た側面図、図１Ｃは各素子を正面から見た図である。入射光はｍチャンネル分のＷＤＭ信号光であり、各チャンネルのＷＤＭ光は夫々波長λ１〜λｎの光信号が多重化されたものである。ここではそのｍを７として図示している。第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光は夫々光ファイバ１１−１〜１１−ｍを介してサーキュレータ１２−１〜１２−ｍに与えられる。入射光は光ファイバ１１−１〜１１−ｍを介してサーキュレータ１２−１〜１２−ｍに入力してもよく、又直接入力してもよい。サーキュレータ１２−１〜１２−ｍは入射光を光ファイバ１３−１〜１３−ｍを介してコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍに出射すると共に、光ファイバ１３−１〜１３−ｍから入射された光を光ファイバ１５−１〜１５−ｍに出射するものである。図１Ｃの（ａ）はｙ軸に沿って配置されたコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから出射する光を示している。又光ファイバ１３−１〜１３−ｍを介してコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから出射された光はｚ軸方向に向けた光軸を有し、ｙ軸に沿って互いに平行である。
【００１６】
図２Ａはコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから凹面鏡１６への光を示すｘ軸方向からの図、図２Ｂは凹面鏡１６から波長分散素子１７への光を示すｘ軸方向から見た図である。図２Ｃは凹面鏡１８に入射される光を示す図であり、図２Ｄは凹面鏡１８と波長選択素子１９の間の光を示す図である。尚図２Ａでは、光ファイバやサーキュレータについては図示を省略しているが、各チャンネルとも図１Ｂと同様の構成となっている。全チャンネルのＷＤＭ光は図１Ｃ（ｂ），図２Ｂに示すように第１の集光素子である凹面鏡１６に入射される。凹面鏡１６はこれらのＷＤＭ光を焦点の位置で一点に集光するものであり、集光された光は図１Ｃ（ｃ）に示すように集光位置に配置された波長分散素子１７に入射される。波長分散素子１７は光を波長に応じてｘ軸方向の異なった方向に分散するものである。ここで波長分散素子１７としては、回折格子やプリズムであってもよく、又回折格子とプリズムとを組み合わせた構成でもよい。こうして波長分散素子１７で分散された光は第２の集光素子である凹面鏡１８に与えられる。凹面鏡１８は図１Ｃ（ｄ），（ｅ）、図２Ｄに示すように、ｘｙ平面上で分散した光をｙ軸方向に集光する集光素子であって、集光した光は波長選択素子１９に入射される。
【００１７】
尚ここでは図１Ａは第１チャンネルのＷＤＭ光の最短波長λ１及び最長波長λｎの光を例示しているが、入射光は波長λ１〜λｎまでの間で多数のスペクトルを有するＷＤＭ信号光であるので、ｘｚ平面に沿って展開されたｍチャンネル分のＷＤＭ信号光が図１Ｃ（ｅ）に示すように夫々帯状に波長選択素子１９に加わる。波長選択素子１９は入射光を選択的に反射するものであり、その反射特性に応じて光フィルタの選択特性が決定されるが、詳細については後述する。波長選択素子１９によって反射された光は、同一の経路を通って凹面鏡１８に加わり、再び波長分散素子１７に加わる。波長分散素子１７は反射光に対しては元の入射光と同一方向に集束し、集束した光を凹面鏡１６に入射する。凹面鏡１６は入射光と同一の経路で光をｚ軸に平行な光に変換し、コリメートレンズ１４−１〜１４−ｍを介して光ファイバ１３−１〜１３−ｍに出射する。この光はサーキュレータ１２−１〜１２−ｍによって光ファイバ１５―１〜１５−ｍに出射される。ここで光ファイバ１１−１〜１１−ｍ，１３−１〜１３−ｍ，１５―１〜１５−ｍとサーキュレータ１２−１〜１２−ｍ、コリメートレンズ１４−１〜１４−ｍ、および凹面鏡１６は、ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、選択された光を出射する入出射部を構成している。尚サーキュレータ１２−１〜１２−ｍはファイバ型である必要はなく、空間型を用いる場合は光ファイバ１３−１〜１３−ｍは不要である。
【００１８】
この実施の形態によれば、２つの集光素子として凹面鏡を用いており、これによって凹面鏡の焦点距離に相当する距離があれば光学系を構成することができ、全体を小型化することができるという効果が得られる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では、第１，第２の集光素子として１つの凹面鏡２０を用いたものである。凹面鏡２０の機能は第１の実施の形態の凹面鏡１６及び１８と同様であり、同様の効果を有する。
【００２０】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では第１の集光素子として凹面鏡１６に代えて集光レンズ（凸レンズ）２１と、光の光軸を−ｚ軸方向に折り返すために光路変換素子２２を用いたものであり、その他は前述した第１の実施の形態と同様である。この場合にはレンズを用いても光学系を大きくすることなく、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、光路変換素子２２は反射ミラーもしくはプリズムで構成してもよい。
【００２１】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図４は本発明の第４の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では第２の集光素子として凹面鏡１８に代えて集光レンズ２３と、集光レンズ２３を通過した光の光軸を−ｚ軸方向に折り返すために光路変換素子２４を用いたものであり、その他は前述した第１の実施の形態と同様である。この場合にもレンズを用いても光学系を大きくすることなく、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、光路変換素子２４は反射ミラーもしくはプリズムで構成してもよい。
【００２２】
（波長選択素子の構成）
次にここで第１〜第４の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置に用いられる波長選択素子１９について説明する。波長選択素子１９は図６に示すようにマトリックス状に配置された２次元のＫ×Ｌドットの画素構造の素子である。又波長選択素子１９は設定部３２がドライバ３３を介して接続されている。設定部３２はｘｙ平面の光を反射する画素を選択チャンネルの選択波長に合わせて決定するものである。設定部３２とドライバ３３は波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部を構成している。
【００２３】
ここで各実施の形態において、第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光をチャンネルによってｙ軸方向に分散させると共に、波長によってｘ軸方向に分散させ、ｍ本の平行な帯状の光として波長選択素子１９に入射したとき、第１〜第ｍチャンネルの入射領域Ｒ１〜Ｒｍは図６に示す長方形状の領域であるとする。即ち入射領域Ｒ１〜Ｒｍに加わる光は夫々第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光をチャンネルｉ（ｉ＝１〜ｍ）と波長帯λｊ（ｊ＝１〜ｎ）に応じてｘｙ平面に展開した光である。そして各実施の形態の光可変フィルタアレイ装置では、反射させる画素を選択することによって、任意の波長の光を選択することができる。次に波長選択素子１９の詳細な構成について説明する。
【００２４】
波長選択素子１９としてはＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）の液晶素子を用いて実現することができる。ＬＣＯＳ素子１９Ａは各画素の背面に液晶変調ドライバを内蔵しているため、画素数を多くすることができ、例えば1000×1000の多数の格子状の画素から構成することができる。ＬＣＯＳ素子１９Ａでは各チャンネル毎及び波長毎に異なる位置に各光ビームが入射するので、その位置の画素を反射状態とすればその光信号を選択することができる。
【００２５】
ここでＬＣＯＳ素子１９Ａにおける変調方式の１つである位相変調方式について説明する。図７ＡはＬＣＯＳ素子１９Ａを示す概略図であり、光が入射する面からｚ軸に沿って透明電極４１，液晶４２及び背面反射電極４３を積層して構成されている。ＬＣＯＳ素子１９Ａは１つのチャンネルの１つの波長帯を複数の画素で構成するため、複数画素について屈折率の凹凸を形成し、回折現象を発現することができる。従って透明電極４１と背面反射電極４３との間に電圧を印加することによって各周波数成分の回折角を独立に制御し、特定波長の入力光をそのまま入射方向に反射させたり、他の波長成分の光を不要な光として回折させ、入射方向とは異なった方向に光を反射させることができる。このため各画素に印加する電圧を制御することによって、必要な画素を回折させずに正反射状態とすることができる。
【００２６】
次にＬＣＯＳ素子１９Ａの他の変調方式である強度変調方式について説明する。図７Ｂは強度変調方式による波長選択方法を示す図であり、入出射光の入射する面には偏光子４４を配置する。偏光子４４は入射光を図中○で示す特定の偏光状態にして反射型のＬＣＯＳ素子１９Ａに入射する。この場合にもＬＣＯＳ素子１９Ａは透明電極４１，液晶４２及び背面反射電極４３によって構成される。ＬＣＯＳ素子１９Ａに光を入射すると、電圧の印加状態によって電極間の液晶の複屈折率差を制御することができる。従って印加する電圧の偏光状態を独立に制御することにより反射光の偏光状態を異ならせることができる。ここで液晶分子の配向成分によって電圧を制御したときに偏光面が回転するか保持されるかが決定される。例えば電圧を印加しない場合に偏光面が保持されるとすると、図中○状態で示す光がそのまま反射することとなる。一方電圧を印加すれば偏光面が回転して反射するため、反射光は偏光子４４によって遮蔽される。従って画素に加える電圧を制御して入射光を選択することができる。ここで任意数の画素を反射状態とすれば任意の複数のＷＤＭ信号光の、任意の複数の波長帯を選択することができる。
【００２７】
第１〜第４の実施の形態では夫々がλ１〜λｎのｎの波長帯を有するｍチャンネルのＷＤＭ信号に対して例えば３ｍ×３ｎの画素を有するＬＣＯＳ素子１９Ａを用いるものとする。そうすれば特定のチャンネルのＷＤＭ信号の特定波長、例えば図８（ａ）に示すようにｉチャンネルのＷＤＭ光のλｊの波長帯の信号を選択する場合には、３ｉ〜３ｉ＋２，３ｊ〜３ｊ＋２の９ドットの画素を正反射状態とすることによってそのチャンネルのその波長を選択することができる。図８（ａ）では反射状態とする画素を黒く示している。ここでＬＣＯＳ素子１９Ａの反射状態とした画素に光が入射すると、入射光はそのまま反射されて出力側に得られる。又選択されていない画素に入射した波長の光は回折又は遮蔽されるため、光ファイバ１５−１〜１５−ｍには戻らない。このように特定の波長帯に対応する９画素を選択する場合には、図９（ａ）に示すようにフィルタ形状として信号スペクトル成分を包含しつつ隣接チャンネルのクロストークが高いフラットトップ型のスペクトル波形を得ることができる。
【００２８】
更にＬＣＯＳ素子１９Ａにおいてもオンオフさせる画素数を制御することによってフィルタの形状も任意に設定することができる。即ち図８（ａ）においてそのチャンネルの特定波長帯の３×３の画素のうち一つの画素を選択すれば低いレベルとすることができる。又波長選択素子１９のｉチャンネルの波長λｊ帯を選択する９画素のうち一部を選択すれば任意の波長とすることができる。こうすれば光が波長選択素子１９に入射すると、反射領域の幅に対応したパスバンドの幅が得られる。即ち図８（ｂ）に示すようにｉチャンネルの波長λｊ帯を選択する９画素のうち中央の３画素を反射状態とすれば、図９（ｂ）に示すようにλｊ帯の中心部分の波長を選択する幅が狭い選択特性が得られる。
【００２９】
又図８（ｃ）に示すようにこれに隣接する中央の画素も同時に反射状態とすれば、図９（ｃ）に示すようにパスバンドの幅を少し広くし、ガウシアン状に近い選択特性とすることができる。
【００３０】
更に図８（ｄ）に示すように、波長λｊの９画素に加えて隣接する画素の一部も反射状態とすれば、図９（ｄ）に示すようにパスバンドの幅をより広くすることができる。
【００３１】
又各ＬＣＯＳ素子１９Ａの画素は印加する電圧レベルを制御することによって透過率を連続的に変化させることができる。従って電圧を印加する画素とそのレベルを制御することによって種々のフィルタ特性を得ることができる。
【００３２】
尚第１，第２の実施の形態ではＷＤＭ信号の１つのチャンネルの各波長帯について３×３画素を対応させるようにしているが、更に多数の画素を対応させたり、夫々の画素について電圧レベルを制御すれば、より精密なフィルタ特性の制御が可能となる。
【００３３】
またこの波長選択素子１９として、ＬＣＯＳ構造ではない２Ｄ電極アレイを有する液晶素子１９Ｂを用いることができる。ＬＣＯＳ素子の場合には画素の背面に液晶ドライバが内蔵されているが、２Ｄ電極アレイ液晶素子１９Ｂは液晶変調用のドライバ３３が素子の外部に装備されており、画素数をＬＣＯＳのように多くすることは難しくなる。従って図１０に示すように、ｍチャンネルのＷＤＭ光のλ１〜λｎのｎ波長を２次元に展開したｍ×ｎに対応するようにｍ×ｎ構成の画素とすることが好ましい。この場合にはフィルタ形状を変化させることはできないが、ｍチャンネルのうち任意の複数チャンネルの任意の波長帯を選択することができる。この場合は前述した強度変調方式のみを実現することができる。又画素について電圧レベルを変化させることによって透過レベルを変化させることが可能となる。
【００３４】
更に波長選択素子１９としてＭＥＭＳ素子１９Ｃを用いて構成することもできる。この場合には図１１に示すように、ｘｙ平面上で各チャンネル及び波長毎に異なる位置にＭＥＭＳ素子からなる多数のＭＥＭＳミラーを配置する。そしてＭＥＭＳミラーの各画素はＷＤＭ信号光の各波長に対して１対１に対応させるものとする。こうすれば図１２に示すようにＭＥＭＳ素子１９Ｃの夫々の画素をｘ軸又はｙ軸を中心に回転させることによって不要なＷＤＭ信号を消滅させ、必要なＷＤＭ信号のみを選択することができる。この場合にも任意の複数チャンネルのＷＤＭ光について任意の複数の波長帯を選択することができる。又各画素に印加する電圧レベルのミラーの角度を制御することができ、透過光量を任意に設定することができる。従ってこの場合にも選択する波長帯の光の強度レベルを制御することも可能となる。又ＭＥＭＳを用いた場合であっても１つの波長帯に対して複数のＭＥＭＳ素子の画素を対応付けるようにしてもよい。こうすればＬＣＯＳ素子と同様に、１つの波長帯に対応する画素に印加する電圧を制御することによって種々のフィルタ形状の波長選択特性を得ることができる。
【００３５】
尚、波長分散素子の光パワー効率が偏光依存性を持つ場合、波長板、偏光子、ファラデーローレータ等、偏光制御部品から成る偏波制御素子を光の経路上の適切な位置に配置し、波長分散素子の光パワー効率のよい直線偏光として波長分散素子に入射することが好ましい。又波長選択素子として液晶の電気光学効果を用いる場合、電気光学効果は一般的に偏光依存性を有することが知られている。この場合にも波長板、偏光子、ファラデーローレータ等、偏光制御部品からなる偏波制御素子を光の経路上の適切な位置に配置し、電気光学効果が効率よく発現する直線偏光として波長選択素子に入射することが好ましい。又サーキュレータは光ファイバ型に限られず、空間型のサーキュレータを用いてもよい。又集光レンズは非球面レンズであってもよく、球面レンズや色消しレンズ等を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも１つの集光素子として凹面鏡を用いることにより光学系を小型化することができる。又波長選択素子の反射特性や透過特性を種々変更することによって、多数チャンネルのＷＤＭ信号の夫々について任意の波長の光を選択することができる。又各波長について複数のビットを有する波長選択素子を用いれば、波長選択特性を自由に変化させることができる。これにより光可変フィルタアレイ装置をＷＤＭ光のアドドロップ機能を有するノードの主要構成要素として用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１−１〜１１−ｍ，１３−１〜１３−ｍ，１５−１〜１５−ｍ 光ファイバ
１２−１〜１２−ｍ 光サーキュレータ
１４−１〜１４−ｍ，２０−１〜２０−ｍ，２１−１〜２１−ｍ コリメートレンズ
１６，１８，２０ 凹面鏡
１７ 波長分散素子
１９ 波長選択素子
１９Ａ ＬＣＯＳ素子
１９Ｂ ２Ｄ電極アレイ液晶素子
１９Ｃ ＭＥＭＳ素子
２１，２３ 集光レンズ
２２，２４ 光路変換素子
３２ 設定部
３３ ドライバ
４１ 透明電極
４２ 液晶
４３ 反射電極
【技術分野】
【０００１】
本発明はＷＤＭ信号を選択するのに適した光可変フィルタアレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在ＷＤＭ通信のＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add Drop−ｍultiplexing）ノードではアド・ドロップ機能のカラーレス化、即ち任意の周波数の光信号を分離したり加えたりできる機能を有することが求められている。カラーレス化の方法として入力ＷＤＭ信号から複数の入力信号を選択する波長可変フィルタアレイ（ＴＦＡ）を使用する構成が知られている。従来の波長可変フィルタアレイ構成として、特許文献１及び２では液晶素子の電界効果によるキャビティ長変化を利用した光可変フィルタが提案されている。又特許文献３，４にはＭＥＭＳの機械的変化によってキャビティ長を変化させ、選択波長を変化させる波長可変フィルタが提案されている。
【０００３】
又特許文献５には、導波路の熱光学効果（ＴＯ効果）を用いて導波路上に多数のフィルタを集積するものが提案されている。
【０００４】
更に非特許文献１には回折格子とＭＥＭＳとを組み合わせたチューナブルフィルタも報告されている。この場合ＭＥＭＳと入出力光ファイバをアレイ化することでＴＦＡとして利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３８９１号公報
【特許文献２】特開平５−１９６９１０号公報
【特許文献３】特開２０００−２８９３１号公報
【特許文献４】ＵＳ ６，４４９，４１０
【特許文献５】ＵＳ ２００９／０２６３１４２ Ａ１
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】J. Berger. F. Ilkov, D. King, A. Tselikov and D. Anthon, OFC2003, TuN2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＷＤＭ変調信号はスペクトル成分が周波数軸上に広がりを有しているため、フィルタ形状としては信号スペクトル成分を包含しつつ隣接チャンネルのクロストークが高いフラットトップ型のスペクトル波形が望ましい。しかしファブリペロー干渉系のフィルタ形状はローレンツ型であるため、選択した波長のピークが狭くなりすぎて、ＷＤＭ信号の特定波長を選択するフィルタとしては不向きであった。又特許文献５のフィルタではＴＯ効果を用いているため、アレイ化のために消費電力が増加するという問題点があった。更に非特許文献１においてはフィルタ形状はガウシアン波形状であり、特許文献１〜４と同様にＷＤＭ信号のフィルタとして適していないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の欠点に鑑みてなされたものであって、複数のチャンネルのＷＤＭ信号を入力とし、任意のチャンネルについて任意の波長を選択でき、光学系を小型化することができる光可変フィルタアレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明の光可変フィルタアレイ装置は、ｙ軸に沿って配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数のチャンネル分の入出射部と、前記各チャンネルのＷＤＭ信号光を集光する第１の集光素子と、前記第１の集光素子によって集光されたＷＤＭ光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を集光する第２の集光素子と、波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にｍチャンネル分のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のチャンネルのＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備し、前記第１，第２の集光素子の少なくとも一方を凹面鏡としたものである。
【００１０】
ここで前記第１，第２の集光素子は１つの凹面鏡としてもよい。
【００１１】
ここで前記第１の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有するようにしてもよい。
【００１２】
ここで前記第２の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上詳細に説明したように本発明によれば、波長選択素子の反射特性や透過特性を種々変更することによって、多数チャンネルのＷＤＭ信号の夫々について任意の波長の光を選択することができる。又第１，第２の集光素子のうち少なくとも一方を凹面鏡とすることにより光学系を小型化することができる。更に各波長帯について複数の画素を有する波長選択素子を用いれば、波長選択特性を自由に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の第１の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは第１の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置の入出射部を示すｘ軸方向からの図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは各素子の正面から見た図である。
【図２Ａ】図２Ａはコリメートレンズと第１の集光素子の間の光ビームを示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは第１の集光素子から波長分散素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは波長分散素子から第２の集光素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは第２の集光素子から波長選択素子への光を示すｘ軸方向からの図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図４】図４は本発明の第３の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図５】図５は本発明の第４の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置のｙ軸方向から見た光学的な配置を示す図である。
【図６】図６は本発明の第１〜第４の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置に用いられるＬＣＯＳ素子を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の第１，第２の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の第１，第２の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の他の例を示す図である。
【図８】図８はＬＣＯＳ素子の駆動状態を示す図である。
【図９】図９はＬＣＯＳ素子の駆動状態に対応するフィルタの選択特性を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第１，第２の実施の形態による２Ｄ電極アレイの一例を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第１，第２の実施の形態によるＭＥＭＳ素子の一例を示す図である。
【図１２】図１２は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の１画素を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１Ａは本発明の第１の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図、図１Ｂはその入出射部のｘ軸方向から見た側面図、図１Ｃは各素子を正面から見た図である。入射光はｍチャンネル分のＷＤＭ信号光であり、各チャンネルのＷＤＭ光は夫々波長λ１〜λｎの光信号が多重化されたものである。ここではそのｍを７として図示している。第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光は夫々光ファイバ１１−１〜１１−ｍを介してサーキュレータ１２−１〜１２−ｍに与えられる。入射光は光ファイバ１１−１〜１１−ｍを介してサーキュレータ１２−１〜１２−ｍに入力してもよく、又直接入力してもよい。サーキュレータ１２−１〜１２−ｍは入射光を光ファイバ１３−１〜１３−ｍを介してコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍに出射すると共に、光ファイバ１３−１〜１３−ｍから入射された光を光ファイバ１５−１〜１５−ｍに出射するものである。図１Ｃの（ａ）はｙ軸に沿って配置されたコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから出射する光を示している。又光ファイバ１３−１〜１３−ｍを介してコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから出射された光はｚ軸方向に向けた光軸を有し、ｙ軸に沿って互いに平行である。
【００１６】
図２Ａはコリメートレンズ１４−１〜１４−ｍから凹面鏡１６への光を示すｘ軸方向からの図、図２Ｂは凹面鏡１６から波長分散素子１７への光を示すｘ軸方向から見た図である。図２Ｃは凹面鏡１８に入射される光を示す図であり、図２Ｄは凹面鏡１８と波長選択素子１９の間の光を示す図である。尚図２Ａでは、光ファイバやサーキュレータについては図示を省略しているが、各チャンネルとも図１Ｂと同様の構成となっている。全チャンネルのＷＤＭ光は図１Ｃ（ｂ），図２Ｂに示すように第１の集光素子である凹面鏡１６に入射される。凹面鏡１６はこれらのＷＤＭ光を焦点の位置で一点に集光するものであり、集光された光は図１Ｃ（ｃ）に示すように集光位置に配置された波長分散素子１７に入射される。波長分散素子１７は光を波長に応じてｘ軸方向の異なった方向に分散するものである。ここで波長分散素子１７としては、回折格子やプリズムであってもよく、又回折格子とプリズムとを組み合わせた構成でもよい。こうして波長分散素子１７で分散された光は第２の集光素子である凹面鏡１８に与えられる。凹面鏡１８は図１Ｃ（ｄ），（ｅ）、図２Ｄに示すように、ｘｙ平面上で分散した光をｙ軸方向に集光する集光素子であって、集光した光は波長選択素子１９に入射される。
【００１７】
尚ここでは図１Ａは第１チャンネルのＷＤＭ光の最短波長λ１及び最長波長λｎの光を例示しているが、入射光は波長λ１〜λｎまでの間で多数のスペクトルを有するＷＤＭ信号光であるので、ｘｚ平面に沿って展開されたｍチャンネル分のＷＤＭ信号光が図１Ｃ（ｅ）に示すように夫々帯状に波長選択素子１９に加わる。波長選択素子１９は入射光を選択的に反射するものであり、その反射特性に応じて光フィルタの選択特性が決定されるが、詳細については後述する。波長選択素子１９によって反射された光は、同一の経路を通って凹面鏡１８に加わり、再び波長分散素子１７に加わる。波長分散素子１７は反射光に対しては元の入射光と同一方向に集束し、集束した光を凹面鏡１６に入射する。凹面鏡１６は入射光と同一の経路で光をｚ軸に平行な光に変換し、コリメートレンズ１４−１〜１４−ｍを介して光ファイバ１３−１〜１３−ｍに出射する。この光はサーキュレータ１２−１〜１２−ｍによって光ファイバ１５―１〜１５−ｍに出射される。ここで光ファイバ１１−１〜１１−ｍ，１３−１〜１３−ｍ，１５―１〜１５−ｍとサーキュレータ１２−１〜１２−ｍ、コリメートレンズ１４−１〜１４−ｍ、および凹面鏡１６は、ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、選択された光を出射する入出射部を構成している。尚サーキュレータ１２−１〜１２−ｍはファイバ型である必要はなく、空間型を用いる場合は光ファイバ１３−１〜１３−ｍは不要である。
【００１８】
この実施の形態によれば、２つの集光素子として凹面鏡を用いており、これによって凹面鏡の焦点距離に相当する距離があれば光学系を構成することができ、全体を小型化することができるという効果が得られる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では、第１，第２の集光素子として１つの凹面鏡２０を用いたものである。凹面鏡２０の機能は第１の実施の形態の凹面鏡１６及び１８と同様であり、同様の効果を有する。
【００２０】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では第１の集光素子として凹面鏡１６に代えて集光レンズ（凸レンズ）２１と、光の光軸を−ｚ軸方向に折り返すために光路変換素子２２を用いたものであり、その他は前述した第１の実施の形態と同様である。この場合にはレンズを用いても光学系を大きくすることなく、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、光路変換素子２２は反射ミラーもしくはプリズムで構成してもよい。
【００２１】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態による反射型の光可変フィルタアレイ装置について説明する。図４は本発明の第４の実施の形態による光可変フィルタアレイ装置の光学素子の構成を示すｙ軸方向から見た側面図であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。この実施の形態では第２の集光素子として凹面鏡１８に代えて集光レンズ２３と、集光レンズ２３を通過した光の光軸を−ｚ軸方向に折り返すために光路変換素子２４を用いたものであり、その他は前述した第１の実施の形態と同様である。この場合にもレンズを用いても光学系を大きくすることなく、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、光路変換素子２４は反射ミラーもしくはプリズムで構成してもよい。
【００２２】
（波長選択素子の構成）
次にここで第１〜第４の実施の形態による反射型光可変フィルタアレイ装置に用いられる波長選択素子１９について説明する。波長選択素子１９は図６に示すようにマトリックス状に配置された２次元のＫ×Ｌドットの画素構造の素子である。又波長選択素子１９は設定部３２がドライバ３３を介して接続されている。設定部３２はｘｙ平面の光を反射する画素を選択チャンネルの選択波長に合わせて決定するものである。設定部３２とドライバ３３は波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部を構成している。
【００２３】
ここで各実施の形態において、第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光をチャンネルによってｙ軸方向に分散させると共に、波長によってｘ軸方向に分散させ、ｍ本の平行な帯状の光として波長選択素子１９に入射したとき、第１〜第ｍチャンネルの入射領域Ｒ１〜Ｒｍは図６に示す長方形状の領域であるとする。即ち入射領域Ｒ１〜Ｒｍに加わる光は夫々第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ光をチャンネルｉ（ｉ＝１〜ｍ）と波長帯λｊ（ｊ＝１〜ｎ）に応じてｘｙ平面に展開した光である。そして各実施の形態の光可変フィルタアレイ装置では、反射させる画素を選択することによって、任意の波長の光を選択することができる。次に波長選択素子１９の詳細な構成について説明する。
【００２４】
波長選択素子１９としてはＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）の液晶素子を用いて実現することができる。ＬＣＯＳ素子１９Ａは各画素の背面に液晶変調ドライバを内蔵しているため、画素数を多くすることができ、例えば1000×1000の多数の格子状の画素から構成することができる。ＬＣＯＳ素子１９Ａでは各チャンネル毎及び波長毎に異なる位置に各光ビームが入射するので、その位置の画素を反射状態とすればその光信号を選択することができる。
【００２５】
ここでＬＣＯＳ素子１９Ａにおける変調方式の１つである位相変調方式について説明する。図７ＡはＬＣＯＳ素子１９Ａを示す概略図であり、光が入射する面からｚ軸に沿って透明電極４１，液晶４２及び背面反射電極４３を積層して構成されている。ＬＣＯＳ素子１９Ａは１つのチャンネルの１つの波長帯を複数の画素で構成するため、複数画素について屈折率の凹凸を形成し、回折現象を発現することができる。従って透明電極４１と背面反射電極４３との間に電圧を印加することによって各周波数成分の回折角を独立に制御し、特定波長の入力光をそのまま入射方向に反射させたり、他の波長成分の光を不要な光として回折させ、入射方向とは異なった方向に光を反射させることができる。このため各画素に印加する電圧を制御することによって、必要な画素を回折させずに正反射状態とすることができる。
【００２６】
次にＬＣＯＳ素子１９Ａの他の変調方式である強度変調方式について説明する。図７Ｂは強度変調方式による波長選択方法を示す図であり、入出射光の入射する面には偏光子４４を配置する。偏光子４４は入射光を図中○で示す特定の偏光状態にして反射型のＬＣＯＳ素子１９Ａに入射する。この場合にもＬＣＯＳ素子１９Ａは透明電極４１，液晶４２及び背面反射電極４３によって構成される。ＬＣＯＳ素子１９Ａに光を入射すると、電圧の印加状態によって電極間の液晶の複屈折率差を制御することができる。従って印加する電圧の偏光状態を独立に制御することにより反射光の偏光状態を異ならせることができる。ここで液晶分子の配向成分によって電圧を制御したときに偏光面が回転するか保持されるかが決定される。例えば電圧を印加しない場合に偏光面が保持されるとすると、図中○状態で示す光がそのまま反射することとなる。一方電圧を印加すれば偏光面が回転して反射するため、反射光は偏光子４４によって遮蔽される。従って画素に加える電圧を制御して入射光を選択することができる。ここで任意数の画素を反射状態とすれば任意の複数のＷＤＭ信号光の、任意の複数の波長帯を選択することができる。
【００２７】
第１〜第４の実施の形態では夫々がλ１〜λｎのｎの波長帯を有するｍチャンネルのＷＤＭ信号に対して例えば３ｍ×３ｎの画素を有するＬＣＯＳ素子１９Ａを用いるものとする。そうすれば特定のチャンネルのＷＤＭ信号の特定波長、例えば図８（ａ）に示すようにｉチャンネルのＷＤＭ光のλｊの波長帯の信号を選択する場合には、３ｉ〜３ｉ＋２，３ｊ〜３ｊ＋２の９ドットの画素を正反射状態とすることによってそのチャンネルのその波長を選択することができる。図８（ａ）では反射状態とする画素を黒く示している。ここでＬＣＯＳ素子１９Ａの反射状態とした画素に光が入射すると、入射光はそのまま反射されて出力側に得られる。又選択されていない画素に入射した波長の光は回折又は遮蔽されるため、光ファイバ１５−１〜１５−ｍには戻らない。このように特定の波長帯に対応する９画素を選択する場合には、図９（ａ）に示すようにフィルタ形状として信号スペクトル成分を包含しつつ隣接チャンネルのクロストークが高いフラットトップ型のスペクトル波形を得ることができる。
【００２８】
更にＬＣＯＳ素子１９Ａにおいてもオンオフさせる画素数を制御することによってフィルタの形状も任意に設定することができる。即ち図８（ａ）においてそのチャンネルの特定波長帯の３×３の画素のうち一つの画素を選択すれば低いレベルとすることができる。又波長選択素子１９のｉチャンネルの波長λｊ帯を選択する９画素のうち一部を選択すれば任意の波長とすることができる。こうすれば光が波長選択素子１９に入射すると、反射領域の幅に対応したパスバンドの幅が得られる。即ち図８（ｂ）に示すようにｉチャンネルの波長λｊ帯を選択する９画素のうち中央の３画素を反射状態とすれば、図９（ｂ）に示すようにλｊ帯の中心部分の波長を選択する幅が狭い選択特性が得られる。
【００２９】
又図８（ｃ）に示すようにこれに隣接する中央の画素も同時に反射状態とすれば、図９（ｃ）に示すようにパスバンドの幅を少し広くし、ガウシアン状に近い選択特性とすることができる。
【００３０】
更に図８（ｄ）に示すように、波長λｊの９画素に加えて隣接する画素の一部も反射状態とすれば、図９（ｄ）に示すようにパスバンドの幅をより広くすることができる。
【００３１】
又各ＬＣＯＳ素子１９Ａの画素は印加する電圧レベルを制御することによって透過率を連続的に変化させることができる。従って電圧を印加する画素とそのレベルを制御することによって種々のフィルタ特性を得ることができる。
【００３２】
尚第１，第２の実施の形態ではＷＤＭ信号の１つのチャンネルの各波長帯について３×３画素を対応させるようにしているが、更に多数の画素を対応させたり、夫々の画素について電圧レベルを制御すれば、より精密なフィルタ特性の制御が可能となる。
【００３３】
またこの波長選択素子１９として、ＬＣＯＳ構造ではない２Ｄ電極アレイを有する液晶素子１９Ｂを用いることができる。ＬＣＯＳ素子の場合には画素の背面に液晶ドライバが内蔵されているが、２Ｄ電極アレイ液晶素子１９Ｂは液晶変調用のドライバ３３が素子の外部に装備されており、画素数をＬＣＯＳのように多くすることは難しくなる。従って図１０に示すように、ｍチャンネルのＷＤＭ光のλ１〜λｎのｎ波長を２次元に展開したｍ×ｎに対応するようにｍ×ｎ構成の画素とすることが好ましい。この場合にはフィルタ形状を変化させることはできないが、ｍチャンネルのうち任意の複数チャンネルの任意の波長帯を選択することができる。この場合は前述した強度変調方式のみを実現することができる。又画素について電圧レベルを変化させることによって透過レベルを変化させることが可能となる。
【００３４】
更に波長選択素子１９としてＭＥＭＳ素子１９Ｃを用いて構成することもできる。この場合には図１１に示すように、ｘｙ平面上で各チャンネル及び波長毎に異なる位置にＭＥＭＳ素子からなる多数のＭＥＭＳミラーを配置する。そしてＭＥＭＳミラーの各画素はＷＤＭ信号光の各波長に対して１対１に対応させるものとする。こうすれば図１２に示すようにＭＥＭＳ素子１９Ｃの夫々の画素をｘ軸又はｙ軸を中心に回転させることによって不要なＷＤＭ信号を消滅させ、必要なＷＤＭ信号のみを選択することができる。この場合にも任意の複数チャンネルのＷＤＭ光について任意の複数の波長帯を選択することができる。又各画素に印加する電圧レベルのミラーの角度を制御することができ、透過光量を任意に設定することができる。従ってこの場合にも選択する波長帯の光の強度レベルを制御することも可能となる。又ＭＥＭＳを用いた場合であっても１つの波長帯に対して複数のＭＥＭＳ素子の画素を対応付けるようにしてもよい。こうすればＬＣＯＳ素子と同様に、１つの波長帯に対応する画素に印加する電圧を制御することによって種々のフィルタ形状の波長選択特性を得ることができる。
【００３５】
尚、波長分散素子の光パワー効率が偏光依存性を持つ場合、波長板、偏光子、ファラデーローレータ等、偏光制御部品から成る偏波制御素子を光の経路上の適切な位置に配置し、波長分散素子の光パワー効率のよい直線偏光として波長分散素子に入射することが好ましい。又波長選択素子として液晶の電気光学効果を用いる場合、電気光学効果は一般的に偏光依存性を有することが知られている。この場合にも波長板、偏光子、ファラデーローレータ等、偏光制御部品からなる偏波制御素子を光の経路上の適切な位置に配置し、電気光学効果が効率よく発現する直線偏光として波長選択素子に入射することが好ましい。又サーキュレータは光ファイバ型に限られず、空間型のサーキュレータを用いてもよい。又集光レンズは非球面レンズであってもよく、球面レンズや色消しレンズ等を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも１つの集光素子として凹面鏡を用いることにより光学系を小型化することができる。又波長選択素子の反射特性や透過特性を種々変更することによって、多数チャンネルのＷＤＭ信号の夫々について任意の波長の光を選択することができる。又各波長について複数のビットを有する波長選択素子を用いれば、波長選択特性を自由に変化させることができる。これにより光可変フィルタアレイ装置をＷＤＭ光のアドドロップ機能を有するノードの主要構成要素として用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１−１〜１１−ｍ，１３−１〜１３−ｍ，１５−１〜１５−ｍ 光ファイバ
１２−１〜１２−ｍ 光サーキュレータ
１４−１〜１４−ｍ，２０−１〜２０−ｍ，２１−１〜２１−ｍ コリメートレンズ
１６，１８，２０ 凹面鏡
１７ 波長分散素子
１９ 波長選択素子
１９Ａ ＬＣＯＳ素子
１９Ｂ ２Ｄ電極アレイ液晶素子
１９Ｃ ＭＥＭＳ素子
２１，２３ 集光レンズ
２２，２４ 光路変換素子
３２ 設定部
３３ ドライバ
４１ 透明電極
４２ 液晶
４３ 反射電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｙ軸に沿って配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数のチャンネル分の入出射部と、
前記各チャンネルのＷＤＭ信号光を集光する第１の集光素子と、
前記第１の集光素子によって集光されたＷＤＭ光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、
前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を集光する第２の集光素子と、
波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にｍチャンネル分のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のチャンネルのＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、
前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備し、
前記第１，第２の集光素子の少なくとも一方を凹面鏡とした光可変フィルタアレイ装置。
【請求項２】
前記第１，第２の集光素子は１つの凹面鏡である請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【請求項３】
前記第１の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有する請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【請求項４】
前記第２の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有する請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【請求項１】
ｙ軸に沿って配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第ｍチャンネルのＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数のチャンネル分の入出射部と、
前記各チャンネルのＷＤＭ信号光を集光する第１の集光素子と、
前記第１の集光素子によって集光されたＷＤＭ光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、
前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を集光する第２の集光素子と、
波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にｍチャンネル分のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のチャンネルのＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、
前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備し、
前記第１，第２の集光素子の少なくとも一方を凹面鏡とした光可変フィルタアレイ装置。
【請求項２】
前記第１，第２の集光素子は１つの凹面鏡である請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【請求項３】
前記第１の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有する請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【請求項４】
前記第２の集光素子は、集光レンズと光の経路を折り返す光路変換素子とを有する請求項１記載の光可変フィルタアレイ装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２４８１９６（Ｐ２０１１−２４８１９６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２６８９（Ｐ２０１０−１２２６８９）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（５９１１０２６９３）サンテック株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（５９１１０２６９３）サンテック株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
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