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本发明提供一种波长选择开关，能共用、集成安装于节点内的多个波长选择开关或光学部件的构成部件，来减少节点装置的尺寸及成本的增加。所述波长选择开关具有：至少一个输入端口，输入光；至少一个输出端口，接收来自所述输入端口的光；至少一个聚光元件，改变从所述输入端口射入的光的光束形状；至少一个色散元件，按每一波长色散从所述输入端口射入的光；以及至少一个波前控制元件，使在所述色散元件中色散的所述每个波长的光按每一波长对着所述输出端口反射，所述波长选择开关的特征在于，在同一基板上配置n个上述波长选择开关时，在n个上述波长选择开关之间共用至少一个上述构成要素。

1.  一种波长选择开关阵列，在同一基板上具备n个波长选择开关，该n个 波长选择开关分别具有：
至少一个输入端口，输入光；
至少一个输出端口，接收来自所述输入端口的光；
至少一个聚光元件，改变从所述输入端口射入的光的光束形状；
至少一个色散元件，按每一波长色散从所述输入端口射入的光；以及，
至少一个波前控制元件，使在所述色散元件中色散的所述每个波长的光按 每一波长对着所述输出端口反射，
所述波长选择开关阵列的特征在于，
在所述n个波长选择开关之间共用所述聚光元件、所述色散元件以及所述 波前控制元件中的至少一个。

2.  根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述n个波长选择开关共用所述至少一个聚光元件。

3.  根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上的一点，在不同的所述 波长选择开关之间，不相交于所述波前控制元件上。

4.  根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，以所述波 前控制元件上的一点为中心，被配置于圆弧上，在不同的所述波长选择开关之 间，以所述波前控制元件上的不同的点为中心，被配置于不同的圆弧上。

5.  根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的主光线的角度，在不同的所 述波长择选开关之间相异。

6.  根据权利要求5所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，被配置成 使主光线的射入射出角度平行，在不同的所述波长选择开关之间，被配置成使 主光线的射入射出角度不平行。

7.  根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上之外的一点，所述波前 控制元件上之外的一点，在不同的所述波长选择开关之间相异。

8.  根据权利要求7所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，配置成使 主光线的射入射出角度为不同的角度。

9.  根据权利要求7所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，被配置成 使主光线的射入射出角度平行，所述主光线利用至少一个透镜相交于一点，在 不同的所述波长选择开关之间，被配置成使主光线的射入射出角度不平行。

10.  根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。

11.  根据权利要求2所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上的一点，在不同的所述 波长选择开关之间，不相交于所述波前控制元件上。

12.  根据权利要求4所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。

13.  根据权利要求6所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。

14.  根据权利要求8所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。

15.  根据权利要求9所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。

光信号处理装置
技术领域
本发明涉及一种光信号处理装置。
背景技术
近年来，在光通信领域，利用使一个光信号与一个波长对应，进行波分复 用并传输的波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplexing)技术，实现了 由一根光纤进行大容量的光传输。伴随这种光通信技术的发展，不将光信号转 换成电信号地将光路进行切换的光开关受到关注。其中，提出了一种可从几十 个波长中选择任意波长并向多个输出光纤中的任一个输出的波长选择开关(例 如参照专利文献1)。图1中示出该波长选择开关(WSS：Wavelength Selective  Switch)的一例。
图1所示的波长选择开关具备：光纤阵列001、微透镜阵列002、聚光透镜 003、柱面透镜004、第一主透镜005、衍射光栅006、第二主透镜007以及MEMS 反射镜阵列008，它们具有按照上述顺序沿着z方向排列的结构。
光纤阵列001是将多个光纤排列在y方向上而构成，分为射出输入光的输 入端口及接收输出光的输出端口。在图1的例子中，设有一个输入端口0011及 四个输出端口0012。微透镜阵列002与光纤阵列001同样排列在y方向上，在 光纤阵列001输入端口的输出侧以及输出端口的输入侧，各微透镜与对应的光 纤阵列001的各光纤配置成对置。微透镜阵列002的各微透镜将从光纤阵列001 的各光纤的对应的输入输出端口射出的光束形状进行整形，转换成准直光。
聚光透镜003使从各光纤射出的光在某一个点009(以下称为A点)上与 主光线交叉。聚光透镜003与A点009之间的距离，与聚光透镜003的焦距相 等。柱面透镜004将A点009处的光束形状形成为椭圆光束。
第一主透镜005、第二主透镜007以及衍射光栅006构成4f光学系统。A 点与第一主透镜之间的距离，与第一主透镜的焦距f1相等，第二主透镜与MEMS 反射镜之间的距离，与第二主透镜的焦距f2相等。由于构成了4f光学系统，因 此在A点009处形成的光束形状投影于MEMS反射镜008上。此时投影于MEMS 反射镜008上的光束直径相对于A点处的光束直径，被扩大或缩小到焦距比f2/f1 倍。衍射光栅006将波分复用后的信号光，按每一波长进行分离。按每一波长 分离后的信号光经由第二主透镜007照射到对应的MEMS反射镜。
MEMS反射镜008具备多个反射镜元件，并被配置成使穿过MEMS反射镜 008的各反射镜元件的中心的直线沿着x轴方向。这样的MEMS反射镜008在 使各反射镜元件的主表面与第二主透镜对置的状态下，配设于第二主透镜的焦 点位置处。MEMS反射镜008使照射的各信号光的主光线变换成角度θx进行 反射，选择射入的输出端口。由于MEMS反射镜008的各反射镜元件绕着与波 长分离轴z轴正交的x轴旋转，因此通过由旋转改变射出角度而改变A点009 处的射入角度。由此，波长选择开关能选择主光线射入的输出端口0012。
上述波长选择开关通过改变按每一信号光分配的MEMS反射镜的射出角 度，能按每一波长切换输出端口。
波长选择开关在构成光网络的节点200内同时安装有多个。图2是记载了 在一个节点内安装了两个波长选择开关(WSS)的情况下的波长选择开关部的 结构图。将进入节点200的光信号在波长选择开关201中分波，分成传向下一 个波长选择开关202的信号以及传向接收机203-1、203-2的信号。下一个波长 选择开关202使从上一个波长选择开关201传来的信号和来自发送机204-1、 204-2的信号光进行合波，从节点200输出信号光。
如此，能在各节点内，利用波长选择开关将接收、发送以及通过的信号进 行分波、合波。节点一般除了波长选择开关之外，还安装有光监测器、光放大 器以及光耦合器等光学部件，还具有故障检测或光品质补偿、光品质变差检测 等功能。
图3表示路径数为4时的节点结构。是能将各信号波长切换至任意路径的 节点结构。此时安装有8个波长选择开关。虽然进行了路径数为4时的说明， 但是路径数可为任意数，使用的波长选择开关的个数随着路径数的增加而增加。
在节点内安装多个波长选择开关、光学部件时，节点的尺寸变大，节点的 成本比照波长选择开关等的个数增加。因此，只要能共用在多个波长选择开关 之间等处共用的部件，并能由一个部件来制造能集成功能的部件，就能缩小节 点内的各个装置的尺寸，还能降低成本。
在本发明中，提供一种在共用多个波长选择开关的一部分光学部件等时所 必需的输入输出端口的配置及光学系统配置。另外，提供一种能精度良好地安 装因安装多个波长选择开关而增加的输入输出端口的输入输出端口制造方法。 还提供一种用于缩小节点内装置的、在波长选择开关的输入输出端口处集成节 点功能的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-122492号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
用于解决技术问题的技术方案
本发明的波长选择开关阵列，在同一基板上具备n个波长选择开关，该n 个波长选择开关分别具有：至少一个输入端口，输入光；至少一个输出端口， 接收来自所述输入端口的光；至少一个聚光元件，改变从所述输入端口射入的 光的光束形状；至少一个色散元件，按每一波长色散从所述输入端口射入的光； 以及至少一个波前控制元件，使在所述色散元件中色散的所述每个波长的光按 每一波长对着所述输出端口反射，所述波长选择开关阵列的特征在于，在所述n 个波长选择开关之间共用所述聚光元件、所述色散元件以及所述波前控制元件 中的至少一个。
另外，本发明的上述n个波长选择开关能共用所述至少一个聚光元件。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，向输入端口以及所述输出端口射 入射出的光的每个波长的主光线，能在同一所述波长选择开关内，交叉于所述 波前控制元件上的一点，在不同的所述波长选择开关之间，不相交于所述波前 控制元件上。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，输入端口以及所述输出端口，能 在同一所述波长选择开关内，以所述波前控制元件上的一点为中心，被配置于 圆弧上，在不同的所述波长选择开关之间，以所述波前控制元件上的不同的点 为中心，被配置于不同的圆弧上。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，向输入端口以及所述输出端口射 入射出的主光线的角度，能在不同的所述波长择选开关之间相异。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，输入端口以及所述输出端口，能 在同一所述波长选择开关内，被配置成使主光线的射入射出角度平行，在不同 的所述波长选择开关之间，被配置成使主光线的射入射出角度不平行。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，向输入端口以及所述输出端口射 入射出的光的每个波长的主光线，在同一所述波长选择开关内，交叉于所述波 前控制元件上之外的一点，所述波前控制元件上之外的一点，能在不同的所述 波长选择开关之间相异。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，输入端口以及所述输出端口，能 在同一所述波长选择开关内，被配置成使主光线的射入射出角度为不同的角度。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，输入端口以及所述输出端口，能 在同一所述波长选择开关内，被配置成使主光线的射入射出角度平行，所述主 光线利用至少一个透镜相交于一点，在不同的所述波长选择开关之间，被配置 成使主光线的射入射出角度不平行。
另外，作为本发明的波长选择开关阵列，能利用平面光波电路来制造输入 端口和所述输出端口、或者所述聚光元件、所述色散元件和所述波前控制元件 中的至少一个以及所述输入端口和所述输出端口。
通过共用、集成安装于节点内的多个波长选择开关、光学部件的构成部件， 能缩小节点装置的尺寸，降低成本的增加。
附图说明
图1是表示专利文献1所记载的现有的波长选择型开关的一个例子的图。
图2是表示安装了两个专利文献1所记载的波长选择型开关的节点的图。
图3是表示专利文献1所记载的波长选择型开关的路径数为4时的节点的 图。
图4A是表示本发明的波长选择开关的第一实施方式的图。
图4B是表示本发明的波长选择开关的第一实施方式的图。
图5是表示将本发明的波长选择开关的第一实施方式的输入端口阵列和微 透镜阵列集成于PLC中的例子的图。
图6A是表示本发明的波长选择开关的第二实施方式的图。
图6B是表示本发明的波长选择开关的第二实施方式的图。
图7A是表示本发明的波长选择开关的第三实施方式的图。
图7B是表示本发明的波长选择开关的第三实施方式的图。
图8A是表示本发明的波长选择开关的第四实施方式的图。
图8B是表示本发明的波长选择开关的第四实施方式的图。
图9A是表示本发明的波长选择开关的第五实施方式的图。
图9B是表示本发明的波长选择开关的第五实施方式的图。
图10A是表示本发明的波长选择开关的第六实施方式的图。
图10B是表示本发明的波长选择开关的第六实施方式的图。
图11是表示本发明的波长选择开关的第七实施方式的图。
图12是表示本发明的波长选择开关的第八实施方式的图。
图13是表示本发明的波长选择开关的第九实施方式的图。
图14是表示本发明的波长选择开关的第十实施方式的图。
图15是表示本发明的波长选择开关的第十一实施方式的图。
图16A是表示本发明的波长选择开关的第十二实施方式的图。
图16B是表示本发明的波长选择开关的第十二实施方式的图。
图17是表示图16A、16B中记载的波长选择开关的平面光波电路的细节的 图。
具体实施方式
以下，就用于实施本发明的实施方式进行说明，然而本发明不限于实施方 式。此外，纵观全图，相同的附图标记表示相同或相当的部分。
实施方式1
第一实施方式的波长选择开关阵列4100如图4A、4B所示。图4A、4B的波 长选择开关阵列4100由输入输出端口阵列群4101、微透镜阵列群4102、色散元 件4103、聚光透镜4104以及反射型波前控制元件4105构成。本发明的波长选择 开关阵列具备多个输入输出端口阵列，在各个输入输出端口阵列内配备有多个光 输入输出端口。
以端口被排列的方向为端口方向。图4A为从与端口方向正交的波长色散方 向观察到的波长选择开关阵列，图4B为波长选择开关阵列的端口方向剖视图。
光学系统各要素
输入输出端口阵列群4101将多个光纤排列成一列而构成，分为射出输入光 的输入端口和接收输出光的输出端口。在图4A、4B的例子中，设有第一输入输 出端口阵列4101a以及第二输入输出端口阵列4101b、以及两个输入输出端口阵 列。在第一输入输出端口阵列4101a中，设有一个输入端口4101a-1以及两个输 出端口4101a-2、3。另一方面，在第二输入输出端口阵列4101b中，设有一个输 入端口4101b-1以及两个输出端口4101b-2、3。微透镜阵列4102排列在与输入 输出端口阵列群4101相同的方向上，在输入输出端口阵列群4101的输入端口的 输出侧以及输出端口的输入侧，各微透镜配置成与对应的输入输出端口阵列群 4101的各光纤对置。微透镜阵列4102的各微透镜将从光纤阵列的各光纤的对应 的输入输出端口4101a-1～4101a-3、4101b-1～4101b-3射出的光束形状进行整形， 转换成准直光。
色散元件4103将从输入输出端口阵列群4101的各输入端口4101a-1以及 4101b-1照射的光，按每一波长进行分波，并将分波后的光经由聚光透镜4104 照射至波前控制元件4105上。作为色散元件4103的一个例子有衍射光栅，然 而并不限定于此。
聚光透镜4104为柱面透镜，并具有使照射至波前控制元件4105上的光束 形状变化的效果。通过缩小波前控制元件4105上的波长分波方向的光束直径， 能扩展信号光的通过频带。
反射型波前控制元件4105将照射的各主光线通过波前控制来改变射出角度 进行反射，选择主光线射入的输出端口。波前控制元件4105构成为分别对应各 波长选择开关的输入输出端口阵列，在波长色散方向上排列成一列，配置于至 少一个以上的基板上。由于在色散元件4103中分波的光按照每一波长，波前控 制元件4105的主光线的照射位置不同，因此排列于基板上的多个波前控制元件 4105可分别独立地改变射出角度，通过改变射出角度，能按各个波长来选择输 出端口4101a-2或4101a-3、或者4101b-2或4101b-3。
波前控制元件4105具备反射面，并在使反射面与聚光透镜对置的状态下配 置。反射型波前控制元件4105的反射面被支持于与波长色散方向的轴正交的方 向上，即绕着波长色散方向的轴可旋转的状态。通过由旋转改变射出角度，能 选择主光线射入的输出端口(4101a-2或3、4101b-2或3)。此处，射入到波前 控制元件4105的光束不限于平行光束，也可以是聚光光束、发散光束。
此外，作为反射型波前控制元件4015，能利用LCOS(Liquid Crystal on  Silicon：液晶附硅)、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems：微机电系统) 反射镜、液晶面板以及DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜器件)等。
端口切换
从第一输入输出端口阵列4101a的一个端口4101a-1射出的光穿过第一微透 镜阵列4102a的对应的微透镜4102a-1、色散元件4103以及聚光透镜4104，照射 到反射型波前控制元件4105上。照射到波前控制元件4105上的光通过波前控制 来改变射出角度而被反射，再次穿过聚光透镜4104以及色散元件4103后，穿过 第一微透镜阵列4102a内的微透镜4102a-2，与第一输入输出端口阵列4101a内 的端口4101a-2耦合。通过适当地控制波前控制元件4105，能改变反射光方向， 也能使其与其它的端口4101a-3耦合。此外，耦合的输出端口也可以与输入端口 同样为4101a-1，在该情况下，追加光环行器来分离输出光。由于光学系统被设 计成使从同一输入输出端口阵列，即从第一输入输出端口阵列4101a射入射出的 光束的每个波长的主光线，在波前控制元件4105上交叉于同一点4106a，因此能 保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列4101b，也实现同样的端口切换动作。即，从第 二输入输出端口阵列4101b的一个端口4101b-1射出的光，穿过第二微透镜阵列 4102b的对应的微透镜4102b-1、色散元件4103以及聚光透镜4104，照射到波 前控制元件4105上。照射到波前控制元件4105上的光，通过波前控制来改变 射出角度而被反射，再次穿过聚光透镜4104以及色散元件4103后，穿过第二 微透镜阵列4102b内的微透镜4102b-2，与第二输入输出端口阵列4101b内的端 口4101b-2耦合。通过适当地控制波前控制元件4105，能改变反射光方向，也 能使其与其它的端口4101b-3耦合。与第一输入输出端口阵列的情况相同，光学 系统被设计成使从同一输入输出端口阵列，即从第二输入输出端口阵列4101b 射入射出的光束的每个波长的主光线，在波前控制元件4105上交叉于同一点 4106b。
此处，与第二输入输出端口阵列4101b相关的聚光点4106b、与第一输入输 出端口阵列4101a相关的聚光点4106a位于不同的场所。为此，在本实施方式中， 与第一输入输出端口阵列4101a连接的光纤被配置于以点4106a为中心的圆弧 上，与第二输入输出端口阵列4101a连接的光纤被配置于以点4106b为中心的 圆弧上。
此时，当将波前控制元件4105面上的从输入端口射出的光的光束电场分布 设为E₀，将假设为从任意输出端口射出的光的光束电场分布设为E₁，将由波前 控制元件来校正的相位设为H时，耦合效率η可表示为：
[式1]
η = ∫ E 0 E 1 ′ Hds ∫ E 0 ′ · E 1 Hds ∫ E 0 E 0 ′ ds ∫ E 1 E 1 ′ ds ]]>
此处s为波前控制元件4105面上的面积。从输入输出端口阵列群4101的各 输入输出端口射出的光的光束电场分布为同一高斯形状。从输入输出端口射出 的光束分布的强度分布在波前控制元件4105上接近，并且，只要能由波前控制 元件的相位H来使从输入输出端口射出的光的光束分布的相位一致，耦合效率 就会提高。因此，关于向属于想要连接的同一波长选择开关的端口的耦合，通 过设计成使光束分布的强度分布接近，并且，能由波前控制元件使任意的输出 端口与输入端口的光束分布的相位一致，能由波前控制元件来选择性地提高耦 合效率。另一方面，关于向属于不同的波长选择开关的端口的耦合，能通过设 计成使光束分布的强度分布不接近来抑制串扰。
PLC输入输出端口
由于具备有本发明的波长选择开关阵列的节点为包含多个波长选择开关(本 实施方式为两个)的结构，因此至少存在多个输入输出端口阵列及微透镜阵列。 因此，为了紧凑地进行安装，需要高密度的配置，并要求高安装精度。因此，如 图5所示，通过将输入输出端口阵列及微透镜阵列集成于使用了光刻技术的平面 光波电路(PLC：Planar Lightwave Circuit)中进行制造，能实现与高掩模精度相 应的高精度的配置。图5由输入输出端口阵列群4201以及微透镜阵列群4202构 成。输入输出端口阵列群4201与图5的输入输出端口阵列群4101对应，微透镜 阵列群4202与微透镜阵列群4102对应。从第一输入输出端口阵列4201a的一个 端口4201a-1射出的光，穿过第一微透镜阵列4202a的对应的微透镜4202a-1，射 出到图4A、4B所示的色散元件4103之后的光学系统中。从色散元件4103返回 的光，穿过第一微透镜阵列4202a内的微透镜4202a-2，与第一输入输出端口阵 列4201a内的端口4201a-2耦合。与图4A、4B同样地通过适当地控制波前控制 元件4105，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口4201a-3耦合。另外，针 对第二输入输出端口阵列4201b，也实现同样的端口切换动作。与图4A、4B相 同，在图5中说明了通过PLC制造的输入输出端口阵列群4201及微透镜阵列群 4202的结构，然而也可以只将输入输出端口阵列群(4101a及4101b)用PLC进 行制造，还可以将波前控制元件4105以外的光学元件的一部分集成于PLC上。
另外，也能按各个输入输出端口阵列进行分离，将输入输出端口及微透镜 阵列集成于PLC上，按照波长选择开关的个数准备PLC。与各个波长选择开关 对应的PLC基板被配置成相互平行，或者也可以配置成相互形成适当的角度。 通过形成这样的三维配置结构，变得容易提高端口密度，紧凑地增加端口个数。
进而，也能在上述PLC中，集成光分路、光合路、开关、光接收元件以及 光栅等功能元件。由此，可进行针对波长选择光开关的功能追加，例如，通过 集成分光器(分路)及光监测器(光栅、光接收元件)，能附加波长选择开关 的故障检测功能。
该光学系统通过改变输入输出端口阵列群4101的每个波长选择开关的主光 线聚光位置，并以该聚光位置为中心将端口配置于圆弧上，能由简易的结构构 成多个开关群。另外，通过增添色散元件4103，能构成多个波长选择开关。另 外通过由平面光波电路制造端口，能减少安装误差，还能容易地安装附加功能。
在本实施方式中，端口表示为光纤，然而也可以组合光纤与微透镜阵列来 作为端口。
实施方式2
第二实施方式的波长选择开关阵列6100如图6A、6B所示。图6A、6B由输 入输出端口阵列群6101、微透镜阵列群6102、聚光透镜6103、色散元件6104、 柱面透镜6105以及反射型波前控制元件4106构成。本发明的波长选择开关具备 多个输入输出端口阵列，在各个输入输出端口阵列内配备有多个光输入输出端 口。本实施方式的波长选择开关阵列6100将两个波长选择开关构成于同一基板 上。
以端口被配置的方向为端口方向。图6A为从与端口方向正交的波长色散方 向观察到的波长选择开关阵列，图6B为波长选择开关阵列的端口方向剖视图。
光学系统各要素
除了排列方法之外，输入输出端口阵列群6101与图4A、4B所示的第一实 施方式的输入输出端口阵列群4101相同，微透镜阵列群6102与微透镜阵列群 4102相同。另外，反射型波前控制元件6106与反射型波前控制元件4105相同。
色散元件6104将从输入输出端口阵列群6101的各输入端口6101a-1以及 6101b-1照射的光，按每一波长进行分波，并将分波后的光经由柱面透镜6105 照射至波前控制元件6106上。
聚光透镜6103、柱面透镜6105具有使照射到波前控制元件上的光束形状变 化的效果。通过缩小波前控制元件上的波长分波方向的光束直径，能扩展信号 光的通过频带。另外，通过在端口切换方向上扩大光束形状，能减小切换所需 的射出角度。
端口切换
从第一输入输出端口阵列6101a的一个端口6101a-1射出的光，穿过第一微 透镜阵列6102a的对应的微透镜6102a-1、聚光透镜6103、色散元件6104以及柱 面透镜6105，照射到波前控制元件6106上。照射到波前控制元件6106上的光通 过波前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过柱面透镜6105、色散元件6104 以及聚光透镜6103后，穿过第一微透镜阵列6102a内的微透镜6102a-2，与第一 输入输出端口阵列6101a内的端口6101a-2耦合。通过适当控制波前控制元件 6106，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口6101a-3耦合。聚光透镜6103 具有使交叉于波前控制元件上同一点6107a的任意角度的光在输入输出端口面上 平行的作用，同一群内的端口被平行地配置。此外，耦合的输出端口也可以与输 入端口同样为6101a-1，在该情况下，追加光环行器来分离输出光。由于光学系 统被设计成从同一输入输出端口阵列，即从第一输入输出端口阵列6101a射入射 出的光束的每个波长的主光线在波前控制元件6106上交叉于同一点6107a，因此 能保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列6101b，也实现同样的端口切换动作。即，从第 二输入输出端口群6101b的一个端口6101b-1射出的光，穿过第二微透镜阵列 6102b的对应的微透镜6102b-1、聚光透镜6103、色散元件6104以及柱面透镜 6105，照射到波前控制元件6106上。照射到波前控制元件6106上的光通过波 前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过柱面透镜6105、色散元件6104以及 聚光透镜6103后，穿过第二微透镜阵列6102b内的微透镜6102b-2，与第二输 入输出端口阵列6101b内的端口6101b-2耦合。通过适当控制波前控制元件 6105，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口6101b-3耦合。与第一输入输 出端口群的情况相同，光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列，即从第 一输入输出端口阵列6101b射入射出的光束的每个波长的主光线在波前控制元 件6106上交叉于同一点6107b。
在本实施方式中，只要输入和输出的光束的重叠变大、并且相位一致则耦 合效率就会变高。即关于向属于想要连接的同一群的端口的耦合，能设计成使 光束重叠、并且相位一致来选择性地提高耦合效率。另一方面，关于向属于不 同群的端口的耦合，能设计成使光束不重叠来抑制串扰。
进而，在本实施方式中，通过将输入输出端口阵列和微透镜阵列集成于使 用了光刻技术的平面光波电路中进行制造，也能实现与高掩模精度相应的高精 度的配置。
该光学系通过改变输入输出端口阵列群6101的每个波长选择开关的主光线 射入射出角度，并平行地配置与各波长选择开关的输入输出端口连接的光纤， 能由简易的结构来构成多个波长选择开关。另外，能通过增添色散元件6104来 构成多个波长选择开关。另外通过由平面光波电路制造端口，能减少安装误差， 还能容易地安装附加功能。
实施方式3
第三实施方式的波长选择开关阵列7100如图7A、7B所示。图7A、7B由输 入输出端口阵列群7101、微透镜阵列群7102、聚光透镜7103、色散元件7104、 柱面透镜7105以及反射型波前控制元件7106构成。本发明的波长选择开关阵列 具备多个输入输出端口阵列，在各个输入输出端口阵列内配备有多个光输入输出 端口。
以端口被配置的方向为端口方向。图7A为与端口方向正交的波长色散方 向，图7B为端口方向剖视图。
光学系统各要素
除了排列方法之外，输入输出端口阵列群7101与图4A、4B所示的第一实 施方式的输入输出端口阵列群4101相同，微透镜阵列群7102与微透镜阵列群 4102相同。反射型波前控制元件7106与反射型波前控制元件4105相同。
色散元件7104将从输入输出端口阵列群7101的各输入端口7101a-1以及 7101b-1，经由聚光透镜7103照射的光，按每一波长进行分波，并将分波后的光 经由柱面透镜7105照射到波前控制元件7106上。
聚光透镜7103、柱面透镜7105具有使照射到波前控制元件7106上的光束 形状变化的效果。通过缩小波前控制元件7106上的波长分波方向的光束直径， 能扩展信号光的通过频带。另外，通过在端口切换方向上扩大光束形状，能减 小切换所需的射出角度。
端口切换
从第一输入输出端口阵列7101a的一个端口7101a-1射出的光，穿过第一微 透镜阵列7102a的对应的微透镜7102a-1、聚光透镜7103、色散元件7104以及柱 面透镜7105，照射到波前控制元件7106上。照射到波前控制元件7106上的光， 通过波前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过柱面透镜7105、色散元件7104 以及聚光透镜7103后，穿过第一微透镜阵列7102a内的微透镜7102a-2，与第一 输入输出端口阵列7101a内的端口7101a-2耦合。通过适当控制波前控制元件 7106，能改变反射光方向，使其与其它的端口7101a-3耦合。聚光透镜7103具有 使交叉于波前控制元件上同一点7108a的任意角度的光在波前控制元件以外的面 上的一点7107a交叉的作用，同一输入输出端口阵列，即第一输入输出端口阵列 7101a配置于以点7107a为中心的圆弧上。上述的一点7107a也可以由位于主光 线的延长线上的假想点来实现。由于光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵 列，即从第一输入输出端口阵列7101a射入射出的光束的每个波长的主光线，在 波前控制元件7106上交叉于同一点7106a，因此能保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列7101b，也实现同样的端口切换动作。即，从第 二输入输出端口阵列7101b的一个端口7101b-1射出的光，穿过第二微透镜阵列 7102b的对应的微透镜7102b-1、聚光透镜7103、色散元件7104以及柱面透镜 7105，照射到波前控制元件7106上。照射到波前控制元件7106上的光通过波 前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过柱面透镜7105、色散元件7104以及 聚光透镜7103后，穿过第二微透镜阵列7102b内的微透镜7102b-2，与第二输 入输出端口阵列7101b内的端口7101b-2耦合。通过适当控制波前控制元件 7106，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口7101b-3耦合。与第一输入输 出端口阵列的情况相同，光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列，即从 第二输入输出端口阵列7101b射入射出的光束的每个波长的主光线，在波前控 制元件7106上交叉于同一点7108b，在波前控制元件外的面上交叉于同一点 7107b。
在本实施方式中，与第一输入输出端口阵列7101a连接的光纤被配置于以 点7107a为中心的圆弧上，与第二输入输出端口阵列7101b连接的光纤被配置 于以点7107b为中心的圆弧上，将聚光点7107a和聚光点7107b配置于不同的 场所。由此，关于向属于想要连接的同一波长选择开关的端口的耦合，能设计 成使光束重叠、并且相位一致来选择性地提高耦合效率。另一方面，关于向属 于不同波长选择开关的端口的耦合，能设计成使光束不重叠来抑制串扰。
进而，在本实施方式，通过将输入输出端口阵列和微透镜阵列集成于使用 了光刻技术的平面光波电路中进行制造，也能实现与高掩模精度相应的高精度 的配置。
该光学系通过改变输入输出端口阵列群7101的每个波长选择开关的主光线 聚光位置，以该聚光位置7107为中心在圆弧上配置端口，由聚光透镜将点7107 投影于波前控制元件7106上，从而能由简易的结构来构成多个开关群。另外， 能通过增添色散元件7104来构成多个波长选择开关。另外通过由平面光波电路 制造端口，能减少安装误差，还能容易地安装附加功能。
实施方式4
第四实施方式的波长选择开关阵列8100如图8A、8B所示。图8A、8B由输 入输出端口阵列群8101、微透镜阵列群8102、柱面透镜8103、色散元件8104、 聚光透镜8105以及反射型波前控制元件8106构成。在各个群内配备有多个光输 入输出端口，在本例中分别图示有三个光输入输出端口。
以端口被配置的方向为端口方向。图8A为与端口方向正交的波长色散方 向，图8B为端口方向剖视图。
光学系统各要素
除了排列方法之外，输入输出端口阵列群8101与图4A、4B所示的第一实 施方式的输入输出端口阵列群4101相同，微透镜阵列群8102与微透镜阵列群 4102相同。反射型波前控制元件8106与反射型波前控制元件4105相同。
色散元件8104将从输入输出端口阵列群8101的各输入端口8101a-1以及 8101b-1经由柱面透镜8103照射的光，按每一波长进行分波，并将分波后的光 经由聚光透镜8105照射到波前控制元件8106上。
柱面透镜8103、聚光透镜8105具有使照射到波前控制元件8106上的光束 形状变化的效果。通过缩小波前控制元件上的波长分波方向的光束直径，能扩 展信号光的通过频带。另外，通过在端口切换方向上扩大光束形状，能减小切 换所需的射出角度。
端口切换
从第一输入输出端口阵列8101a的一个端口8101a-1射出的光，穿过第一微 透镜阵列8102a的对应的微透镜8102a-1、柱面透镜8103、色散元件8104以及聚 光透镜8105，照射到波前控制元件8106上。照射到波前控制元件8106上的光通 过波前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过聚光透镜8105、色散元件8104 以及柱面透镜8103后，穿过第一微透镜阵列8102a内的微透镜8102a-2，与第一 输入输出端口阵列8101a内的端口8101a-2耦合。通过适当控制波前控制元件 8106，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口8101a-3耦合。柱面透镜8103 及聚光透镜8105具有使交叉于波前控制元件上同一点8108a的任意角度的光在 波前控制元件以外的面上的一点8107a交叉的作用，同一波长选择开关内的输入 输出端口阵列8101a配置于以点8107a为中心的圆弧上。上述的一点8107也可 以由位于主光线的延长线上的假想点来实现。由于光学系统被设计成使从同一输 入输出端口阵列，即从第一输入输出端口阵列8101a射入射出的光束的每个波长 的主光线，在波前控制元件8106上交叉于同一点8106a，因此能保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列8101b，也实现同样的端口切换动作。即，从第 二输入输出端口阵列8101b的一个端口8101b-1射出的光，穿过第二微透镜阵列 8102b的对应的微透镜8102b-1、柱面透镜8103、色散元件8104以及聚光透镜 8105，照射到波前控制元件8106上。照射到波前控制元件8106上的光通过波 前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过聚光透镜8105、色散元件8104以及 柱面透镜8103后，穿过第二微透镜阵列8102b内的微透镜8102b-2，与第二输 入输出端口阵列8101b内的端口8101b-2耦合。通过适当控制波前控制元件 8106，能改变反射光方向，也能使其与其它的端口8101b-3耦合。与第一输入输 出端口阵列8101a的情况相同，光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列， 即从第一输入输出端口阵列8101b射入射出的光束的每个波长的主光线，在波 前控制元件8106上交叉于同一点8108b，在波前控制元件外的面上交叉于同一 点8107b。
在本实施方式中，与第一输入输出端口阵列8101a连接的光纤被配置于以 点8107a为中心的圆弧上，与第二输入输出端口阵列8101b连接的光纤被配置 于以点8107b为中心的圆弧上，也将聚光点8107a和聚光点8107b配置于不同 的场所。由此，关于向属于想要连接的同一群的端口的耦合，能设计成使光束 重叠、并且相位一致来选择性地提高耦合效率。另一方面，关于向属于不同群 的端口的耦合，能设计成使光束不重叠来抑制串扰。
进而，在本实施方式中，通过将输入输出端口阵列及微透镜阵列集成于使 用了光刻技术的平面光波电路中进行制造，也能实现与高掩模精度相应的高精 度的配置。
该光学系通过改变输入输出端口阵列群8101的每个波长选择开关的主光线 聚光位置，以该聚光位置8107为中心在圆弧上配置端口，由聚光透镜将点8107 投影于波前控制元件8106上，从而能由简易的结构来构成多个开关群。另外， 能通过增添色散元件8104来构成多个波长选择开关。另外通过由平面光波电路 制造端口，能减少安装误差，还能容易地安装附加功能。
实施方式5
第五实施方式的波长选择开关阵列9100如图9A、9B所示。图9A、9B由输 入输出端口阵列群9101、微透镜阵列群9102、柱面透镜9103、柱面透镜9104、 聚光透镜9105、色散元件9106、聚光透镜9107以及反射型波前控制元件9108 构成。在各个波长选择开关内配备有多个光输入输出端口，在本例中分别图示有 三个光输入输出端口。
以端口被配置的方向为端口方向。图9A为与端口方向正交的波长色散方 向，图9B为端口方向剖视图。
光学系统各要素
除了排列方法之外，输入输出端口阵列群9101与图4A、4B所示的第一实 施方式的输入输出端口阵列群4101相同，微透镜阵列群9102与微透镜阵列群 4102相同。反射型波前控制元件9108与反射型波前控制元件4105相同。
色散元件9106将从输入输出端口阵列群9101的各输入端口9101a-1以及 9101b-1，经由柱面透镜9103、9104以及聚光透镜9105照射的光，按每一波长 进行分波，并将分波后的光经由聚光透镜9107照射到波前控制元件9108上。
柱面透镜9103、柱面透镜9104具有使照射到交叉点9109的光束形状变化 的效果。另外，交叉点9109的面上的的光束形状由聚光透镜9105、聚光透镜 9107来投影于波前控制元件9108上。通过缩小波前控制元件上的波长分波方向 的光束直径，能扩展信号光的通过频带。通过在端口切换方向上扩大光束形状， 能减小切换所需的射出角度。
端口切换
从第一输入输出端口阵列9101a的一个端口9101a-1射出的光，穿过第一微 透镜阵列9102a的对应的微透镜9102a-1、柱面透镜9103、柱面透镜9104、聚光 透镜9105、色散元件9106以及聚光透镜9107，照射到波前控制元件9108上。 照射到波前控制元件9108上的光，通过波前控制来改变射出角度而被反射，再 次穿过聚光透镜9107、色散元件9106、聚光透镜9105、柱面透镜9104以及柱面 透镜9103后，穿过第一微透镜阵列9102a内的微透镜9102a-2，与第一输入输出 端口阵列9101a内的端口9101a-2耦合。通过适当控制波前控制元件9108，能改 变反射光方向，也能使其与其它的端口9101a-3耦合。聚光透镜9105及聚光透镜 9107具有使交叉于波前控制元件上同一点9110a的任意角度的光在波前控制元件 以外的面上的一点9109a交叉的作用。柱面透镜9103具有使交叉于波前控制元 件外的面上的一点9109a的任意角度的光为平行光的作用，输入输出端口9102a 各自平行地配置。由于光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列，即从第二 输入输出端口阵列9101a射入射出的光束的每个波长的主光线，在波前控制元件 9108上交叉于同一点9110a，因此能保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列9101b，也实现同样的端口切换动作。即，从第 二输入输出端口阵列9101b的一个端口9101b-1射出的光，穿过第二微透镜阵列 9102b的对应的微透镜9102b-1、柱面透镜9103、柱面透镜9104、聚光透镜9105、 色散元件9106以及聚光透镜9107，照射到波前控制元件9108上。照射到波前 控制元件9108上的光，通过波前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过聚光 透镜9107、色散元件9106、聚光透镜9105、柱面透镜9104以及柱面透镜9103 后，穿过第二微透镜阵列9102b内的微透镜9102b-2，与第二输入输出端口阵列 9101b内的端口9101b-2耦合。通过适当控制波前控制元件9106，能改变反射光 方向，也能使其与其它的端口9101b-3耦合。与第一输入输出端口阵列9101a 的情况相同，光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列，即从第二输入输 出端口阵列9101b射入射出的光束的每个波长的主光线，在波前控制元件9108 上交叉于同一点9110b，在波前控制元件外的面上交叉于同一点9109b。
在本实施方式中，与第一输入输出端口阵列9101a连接的光纤被平行地配 置，与第二输入输出端口阵列9101b连接的光纤被平行地配置，然而，改变了 第一输入输出端口阵列9101a及第二输入输出端口阵列9101b的光纤配置角度。 由于不同角度的主光线由柱面透镜9103聚光到不同位置上，因此将聚光点9109a 和9109b配置于不同位置上，也将聚光点9107a与聚光点9107b配置于不同场 所。由此，关于向属于想要连接的同一波长选择开关的端口的耦合，能设计成 使光束重叠、并且相位一致来选择性提高耦合效率。另一方面，关于向属于不 同波长选择开关的端口的耦合，能设计成使光束不重叠来抑制串扰。
进而，在本实施方式中，通过将输入输出端口阵列及微透镜阵列集成于使 用了光刻技术的平面光波电路中进行制造，也能实现与高掩模精度相应的高精 度的配置。
该光学系通过改变输入输出端口阵列群9101的每个波长选择开关的主光线 射出角度，改变柱面透镜9103所产生的聚光位置9109，由聚光透镜9105、9107 将点9109投影于波前控制元件9108上，从而能由简易的结构来构成多个开关 群。另外，能通过增添色散元件9106来构成多个波长选择开关。另外，通过由 平面光波电路制造端口，能减少安装误差，还能容易地安装附加功能。
实施方式6
第六实施方式的波长选择开关阵列10100如图10A、10B所示。图10A，10B 由输入输出端口阵列群10101、微透镜阵列群10102、柱面透镜10103、柱面透镜 10104、聚光透镜10105、色散元件10106、聚光透镜10107以及波前控制元件10108 构成。
以端口被配置的方向为端口方向。图10A为与端口方向正交的波长色散方 向，图10B为端口方向剖视图。
在10100的结构中将输入输出端口阵列的个数设为3。在上述实施方式中波 长选择开关数记载为2，然而波长选择开关数为2以上也无妨。
实施方式7
第七实施方式的波长选择开关阵列的输入输出端口11100如图11所示。图 11为由PLC制造的输入输出端口阵列群11101、光功能电路11102的结构。第 一输入输出端口阵列11101a与图4A、4B的第一输入输出端口阵列4201a对应， 第二输入输出端口阵列11101b与第二输入输出端口阵列4201b对应。与输入输 出端口阵列群11101的各输入输出端口进行了光连接的光功能电路11102，集成 光分路、光合路、开关、光接收元件以及光栅等功能元件来构成。由于通过将功 能元件集成于输入输出端口阵列群中，能将附加在可重构的光分插复用器 (ROADM)中的功能部件放入波长选择开关(WSS)中，因此作为节点部件而 被期待小型化。关于光功能电路11102的具体的功能电路，在实施方式8以后的 实施方式中进行说明。
实施方式8
第八实施方式的波长选择开关阵列的输入输出端口的光功能电路部12100如 图12所示。图12由光波导阵列12101a、12101b；光耦合器12102a-1～12102a-3、 12102b-1～12102b-3；以及光电二极管12103a-1～12103a-3、12103b-1～12103b-3 构成。其为在输入输出端口中安装了光强度监测器的结构。输入端口为12101a-1 及12101b-1，分别由光耦合器12102a-1、12102b-1分离为朝向WSS的光和朝向 光电二极管12103a-1、12103b-1的光。从输入端口12101a-1朝向WSS的光，穿 过光学系统返回输出端口12101a-2或12101a-3。输出端口中也与输入端口同样具 有光耦合器12102a-2、12102a-3，输出光被分离为朝向光电二极管12103a-2、 12103a-3的光和输出的光。从输入端口12101b-1进入的光与12101a-1同样穿过 光学系统，从输出端口12101b-2或12101b-3输出。由于通过光耦合器进行分离， 且朝向光电二极管的光被接收，因此可进行光强度测量。由于通过光强度测量， 能确认是否向输出端口输出了已设定的光强度，因此可进行故障检测。这样通过 在WSS的输入输出部中功能性地集成WSS的故障检测用监测器，能实现小型并 且可进行故障检测的节点用光学部件。
在本实施方式中，就输入端口为一个的Drop型WSS进行了说明，然而输 入端口为多个的Add型WSS也能取得相同的效果。
实施方式9
第九实施方式的波长选择开关阵列的输入输出端口的光功能电路部13100如 图13所示。图13由光波导阵列13101a、13101b；光耦合器13102a、13102b； AWG(Arrayed waveguide gratings：阵列波导光栅)13103a、13103b；以及光电 二极管阵列13104a、13104b构成。其为在输入端口中安装了波长监测器的结构。 输入端口为13101a-1及13101b-1，分别由光耦合器13102a、13102b分离为朝向 WSS的光和朝向AWG13103a、13103b的光。从输入端口13101a-1朝向WSS的 光穿过光学系统返回输出端口13101a-2或13101a-3。从输入端口13101b-1进入 的光与13101a-1同样穿过光学系统，从输出端口13101b-2或13101b-3输出。由 于通过光耦合器进行分离，且朝向AWG的光按每一波长被分波，各波长由各个 光电二极管接收。因此，可进行每个波长的光强度测量。通过各波长的光强度测 量，能由WSS来控制各波长的输出值。另外，通过在输出端口侧增添相同结构 的每一波长的监测器，可进行按每一波长检测WSS的故障。这样，通过在WSS 的输入输出部中功能性地集成波长监测器，能实现小型并且可进行输出控制或故 障检测的节点用光学部件。
针对本实施方式，虽然就输入端口为一个的Drop型WSS进行了说明，然 而输入端口为多个的Add型WSS也能取得相同的效果。
实施方式10
第十实施方式的波长选择开关阵列的输入输出端口的光功能电路部14100 如图14所示。图14由光波导阵列14101a、14101b；以及马赫-曾德尔干涉仪阵 列14102a、14102b构成，在马赫-曾德尔干涉仪阵列14102a、14102b中安装有移 相器群14103a、14103b。其为在输入输出端口中安装了VOA(variable optical  attenuator：可调光衰减器)的结构。输入端口为14101a-1及14101b-1，穿过马 赫-曾德尔干涉仪朝向光学系统。来自输入端口14101a-1的光穿过光学系统后， 返回输出端口14101a-2或14101a-3。从输入端口14101b-1进入的光与14101a-1 同样穿过光学系统，从输出端口14101b-2或14101b-3输出。马赫-曾德尔干涉仪 14102a-1通过移相器14103a-1-1、14103a-1-2的调整，能使朝向光学系统的光强 度变化。各马赫-曾德尔干涉仪14102a-2、14102a-3、14102b-2以及14102b-3也 同样通过各个移相器14103a-2-1～14103a-3-2、14103b-2-1～14103b-3-2的调整， 能使穿过的光强度变化。由VOA功能能一并调整输入输出端口的光强度。这样 通过在WSS的输入输出部中功能集成VOA，能实现小型并且可一并进行光强度 调整的节点用光学部件。
针对本实施方式，虽然就输入端口为一个的Drop型WSS进行了说明，然 而输入端口为多个的Add型WSS也能取得相同的效果。
实施方式11
第十一实施方式的波长选择开关阵列的输入输出端口的光功能电路部 15100如图15所示。图15由光波导阵列15101a、15101b；马赫-曾德尔干涉仪 阵列15102a、15102b；以及光电二极管15104a、15104b、15105a、15105b构成， 在马赫-曾德尔干涉仪阵列15102a、15102b中安装有移相器群15103a、15103b。 其为在输入输出端口中安装了光开关及功率监测器的结构。输入端口为15101a-1 及15101b-1，穿过马赫-曾德尔干涉仪朝向光学系统。来自输入端口15101a-1的 光穿过光学系统后，返回输出端口15101a-2或15101a-3。从输入端口15101b-1 进入的光与15101a-1同样穿过光学系统，从输出端口15101b-2或15101b-3输 出。
马赫-曾德尔干涉仪15102a-1通过移相器15103a-1-1、15103a-1-2的调整， 具有能将光朝向的方向选择为光波导15101a-1或光电二极管15104a-1的光开关 功能。各马赫-曾德尔干涉仪15102a、15102b同样通过各个移相器群15103a、 15103b的调整，切换输入输出到端口的光和朝向监测器的光。
利用该功能可定期由光开关来监测光强度。这样通过在WSS的输入输出部 中功能集成光开关和监测器，能实现小型并且可进行定期的光强度监测的节点 用光学部件。
针对本实施方式，虽然就输入端口为一个的Drop型WSS进行了说明，然 而输入端口为多个的Add型WSS也能取得相同的效果。
实施方式12
第十二实施方式的波长选择开关阵列16100如图16A、16B所示。图16A、 16B由平面光波电路16101、准直柱面透镜16102、柱面透镜16103、色散元件 16104、聚光透镜16105以及反射型波前控制元件16106构成。平面光波电路16101 的细节如图17所示。图17由光波导阵列17101a、17101b；平板波导17102a、 17102b；以及阵列波导17103a、17103b构成。对于阵列波导17103a、17103b， 阵列波导个别的长度设计成全部相等，设成在构成阵列波导的个别波导之间不产 生相位差的结构。输入端口为17101a-1及17101b-1，穿过平板波导以及阵列波 导朝向光学系统。在各个群内配备有多个光输入输出端口，在本例中分别图示有 三个光输入输出端口。
以端口被配置的方向为端口方向。图16A为与端口方向正交的波长色散方 向，图16B为端口方向剖视图。
光学系统各要素
除了微透镜阵列8102集成于平面光波电路16101中这一点之外，与图8A、 8B所示的第四实施方式的输入输出端口阵列8101相同。反射型波前控制元件 16106与反射型波前控制元件8106相同。
色散元件16104将从输入输出端口阵列群16101的各输入端口17101a-1以及 17101b-1，经由柱面透镜16103照射的光，按每一波长进行分波，并将分波后的 光经由聚光透镜16105照射到波前控制元件16106上。
柱面透镜16103、聚光透镜16105具有使照射到波前控制元件16106上的光 束形状变化的效果。通过缩小波前控制元件上的波长分波方向的光束直径，能 扩展信号光的通过频带。另外，通过在端口切换方向上扩大光束形状，能减小 切换所需的射出角度。
端口切换
传输第一输入输出端口阵列17101a的一个端口17101a-1的光由第一平板波 导17102a陷入基板厚度方向不变，而往端口方向扩散并传输。光与阵列波导 17103a耦合。由于阵列波导全部按相同长度进行配置，因此保持平板波导17102a 的相位信息不变，而朝向阵列波导17103a的终端。阵列波导17103a的终端通过 与平面光波电路16101的端面连接，从各个阵列波导射出的光的相位在端面上一 致，结果作为与端口方向有关的平面波射出。射出的光由准直柱面透镜16102调 整为与波长分波轴向有关的准直光后，穿过柱面透镜16103、色散元件16104以 及聚光透镜16105照射到波前控制元件16106上。照射到波前控制元件16106上 的光通过波前控制来改变射出角度而被反射，再次穿过聚光透镜16105、色散元 件16104、柱面透镜16103以及准直柱面透镜16102后，穿过第一阵列波导17103a 以及第一平板波导17102a。此处，由波前控制元件改变了反射角度的光根据其倾 斜在第一平板波导17102a内倾向端口方向进行传输，与第一输入输出端口阵列 17101a内的端口17101a-2耦合。通过适当控制波前控制元件16106，能改变反射 光方向，也能使其与其它的端口17101a-3耦合。柱面透镜16103及聚光透镜16105 具有使交叉于波前控制元件上同一点16108a的任意角度的光交叉于波前控制元 件以外的面上的一点16107a的作用，同一输入输出端口阵列17101a的各输入输 出端口配置于以点17104a为中心的圆弧上。点17104a也可以由位于主光线的延 长线上的假想点来实现。由于光学系统被设计成使从同一输入输出端口阵列 17101a射入射出的光束的每个波长的主光线，在波前控制元件16106上交叉于同 一点16108a，因此能保证高耦合效率。
针对第二输入输出端口阵列17101b，也实现同样的端口切换动作。在本实 施方式中，由于采用与第四实施方式相同的光学系统，因此关于向属于想要连 接的同一群的端口的耦合，能设计成使光束重叠、并且相位一致来选择性地提 高耦合效率。另一方面，关于向属于不同波长选择开关的端口的耦合，能设计 成使光束不重叠来抑制串扰。
当然，在本实施方式中，通过将输入输出端口阵列及微透镜阵列集成于使 用了光刻技术的平面光波电路中进行制造，也可实现与高掩模精度相应的高精 度的配置，减少安装误差，容易地安装附加功能。
进而，在本实施方式中，可使光束的长宽比自如地更改。如上述，为了在 波长选择开关中使输出端口数增加，需要扩大聚光于波前控制元件16106上的 光束的端口方向的光束直径。在本结构中，关于波长分波轴向的光束直径，由 于由进入波导层的折光指数以及厚度来决定，因此长宽比的调整通过调整端口 方向的光束直径来实现。此时的从平面光波电路16101射出的光束的端口方向 的直径w_port，能由以下的式子来表示。
[式2]
w y = λf slab πn s w I / O d 1 d 2 ]]>
式2中的λ、f_slab、w_I/O分别表示信号光的波长、平板波导的长度、射入到 平板波导中的端口方向的光束直径。根据式2，能与平板波导的长度f_slab成比例 地使端口方向的光束直径放大。
在一般的空间光学系统中为了调整光束的长宽比，采用光束扩展器、变形 棱镜组等的结构较为普遍。然而，这样的结构会增加新构件的成本以及校正调 整的负担。在这一点上，将用于变形棱镜组以及偏振分集的光学系统集成于一 个平面光波电路16101内的本实施方式的结构，对于减少构件成本以及校正调 整的负担具有非常大的效果。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种波长选择开关阵列，具备n个波长选择开关，该n个波长选择开关 分别具有：
至少一个输入端口，输入光；
至少一个输出端口，接收来自所述输入端口的光；
至少一个聚光元件，改变从所述输入端口射入的光的光束形状；
至少一个色散元件，按每一波长色散从所述输入端口射入的光；以及，
至少一个波前控制元件，使在所述色散元件中色散的所述每个波长的光按 每一波长对着所述输出端口反射，
所述波长选择开关阵列的特征在于，
在所述n个波长选择开关之间共用所述聚光元件、所述色散元件以及所述 波前控制元件中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述n个波长选择开关共用所述至少一个聚光元件。
3.根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上的一点，在不同的所述 波长选择开关之间，不相交于所述波前控制元件上。
4.根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，以所述波 前控制元件上的一点为中心，被配置于圆弧上，在不同的所述波长选择开关之 间，以所述波前控制元件上的不同的点为中心，被配置于不同的圆弧上。
5.根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的主光线的角度，在不同的所 述波长择选开关之间相异。
6.根据权利要求5所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，被配置成 使主光线的射入射出角度平行，在不同的所述波长选择开关之间，被配置成使 主光线的射入射出角度不平行。
7.根据权利要求3所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上之外的一点，所述波前 控制元件上之外的一点，在不同的所述波长选择开关之间相异。
8.根据权利要求7所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，配置成使 主光线的射入射出角度为不同的角度。
9.根据权利要求7所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
所述输入端口以及所述输出端口，在同一所述波长选择开关内，被配置成 使主光线的射入射出角度平行，所述主光线利用至少一个透镜相交于一点，在 不同的所述波长选择开关之间，被配置成使主光线的射入射出角度不平行。
10.根据权利要求1所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。
11.根据权利要求2所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
向所述输入端口以及所述输出端口射入射出的光的每个波长的主光线，在 同一所述波长选择开关内，交叉于所述波前控制元件上的一点，在不同的所述 波长选择开关之间，不相交于所述波前控制元件上。
12.根据权利要求4所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。
13.根据权利要求6所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。
14.根据权利要求8所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。
15.根据权利要求9所述的波长选择开关阵列，其特征在于，
利用平面光波电路来制造所述输入端口和所述输出端口、或者所述聚光元 件、所述色散元件和所述波前控制元件中的至少一个以及所述输入端口和所述 输出端口。