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WO2012172968A1 - 光学装置 - Google Patents

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Publication number
WO2012172968A1
WO2012172968A1 PCT/JP2012/063774 JP2012063774W WO2012172968A1 WO 2012172968 A1 WO2012172968 A1 WO 2012172968A1 JP 2012063774 W JP2012063774 W JP 2012063774W WO 2012172968 A1 WO2012172968 A1 WO 2012172968A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
optical system
beams
core fiber
lens
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/063774
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健一郎 高橋
井上　享
蟹江　智彦
道子 春本
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012085659A external-priority patent/JP2013217965A/ja
Priority claimed from JP2012090292A external-priority patent/JP5935465B2/ja
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Priority to CN201280029842.9A priority Critical patent/CN103608708B/zh
Priority to KR1020147000690A priority patent/KR101858306B1/ko
Publication of WO2012172968A1 publication Critical patent/WO2012172968A1/ja

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/29311—Diffractive element operating in transmission
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    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
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    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links

Definitions

  • the present invention relates to an optical device for coupling a plurality of optical components such as a single core fiber to an optical element such as a multicore fiber.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus in which a lens is interposed between a multi-core fiber having two core regions and two single-core fibers in order to branch the multi-core fiber.
  • the lens in this apparatus deflects a plurality of beams emitted from the multicore fiber in a direction inclined with respect to the optical axis of the multicore fiber so as to be separated from each other.
  • the apparatus shown in FIG. 1 deflects a lens 11 (focal length f1) that separates a plurality of beams of the multicore fiber 10 from each other and a plurality of beams separated from each other by the lens 11 in a direction parallel to the optical axis of the multicore fiber.
  • a lens l2 (focal length f2). Therefore, since it is not necessary to incline the single core fiber 20 with respect to the multicore fiber 10, angle adjustment is unnecessary, and high practicality can be realized.
  • the interval between the plurality of beams of the multi-core fiber 10 is expanded by the lens l1, and the interval expansion rate m is f2 / f1.
  • the beam divergence angle ⁇ is proportional to the reciprocal of the interval expansion rate. That is, in the apparatus of FIG. 1, when the beam divergence angle ⁇ OUT at the end face of the multicore fiber is set, the divergence angle (condensing angle) ⁇ IN at the end face of the single core fiber is ⁇ OUT / m.
  • the beam emitted from the multi-core fiber is a Gaussian beam
  • the beam has a beam radius w OUT at the end face of the multi-core fiber and a spread angle ⁇ OUT according to the following equation when the wavelength is ⁇ .
  • ⁇ is the circumference ratio.
  • the above equation is also applied to the incident beam into a single core fiber.
  • the divergence angle ⁇ IN of the incident beam to the single core fiber is ⁇ IN / m according to the Lagrangian law.
  • the beam radius w IN at the end face of the single core fiber is multiplied by m in accordance with the above formula to m ⁇ w OUT . Therefore, there is a problem that the coupling loss of light to the single core fiber becomes large.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical device in which the coupling loss is reduced while improving the practicality.
  • An optical device is an optical device that couples an optical element having a plurality of light input / output portions having optical axes parallel to each other to another optical component, and a plurality of light input / output of the optical element.
  • a first optical system that is positioned on the optical axes of a plurality of beams that enter and exit the unit, and that is separated from each other by making the optical axes of the beams different from each other;
  • An optical device comprising: a second optical system that sets optical axes of a plurality of beams that are different from being parallel to each other on the optical system side to be substantially parallel to each other.
  • the plurality of beams separated from each other by the first optical system are substantially parallel to each other by the second optical system.
  • the other optical components do not need to be inclined with respect to the optical element, and angle adjustment is unnecessary, so that high practicality can be realized. Further, the coupling loss can be reduced.
  • the second optical system may be in a state of condensing a plurality of beams on other optical components.
  • the optical element may be a multi-core fiber, and the other optical component may be a plurality of single-core fibers, and the focal length of the first optical system may be equal to the focal length of the second optical system. Thereby, the coupling loss of light to the single core fiber is reduced.
  • An optical device is an optical device that couples an optical element having a plurality of light input / output units having optical axes parallel to each other to another optical component via a wavelength dispersion element.
  • the optical device is positioned on the optical axes of a plurality of beams incident on and output from a plurality of light input / output units of the optical element, and the optical axes of the respective beams are made different from each other, thereby making the wavelength dispersion element side
  • Optical systems of a plurality of beams which are positioned between the first optical system separated from each other and the first optical system and the wavelength dispersion element and which are different from each other in parallel on the first optical system side
  • a second optical system that makes the two substantially parallel to each other on the wavelength dispersion element side.
  • This optical apparatus is characterized in that the beam after passing through the second optical system is introduced into the wavelength dispersion element and / or the beam from the wavelength dispersion element is incident on the second optical system.
  • the optical paths of the respective beams are separated from each other on the wavelength dispersion element side of the optical system by the first optical system, and the optical paths of the respective optical systems are arranged on the wavelength dispersion element side of the optical system by the second optical system.
  • the optical axes of the beams are substantially parallel to each other.
  • each beam that is substantially parallel to the optical axis is introduced into the wavelength dispersion element, or the beam from the wavelength dispersion element is incident on the second optical system.
  • the wavelength can be reduced by simple means such as arranging a single wavelength dispersion element on those optical paths.
  • the second optical system may be a mode in which each of the plurality of beams separated from each other by the first optical system is spatially separated and incident on the wavelength dispersion element.
  • the arrangement direction of the optical axes of the plurality of beams incident / exited to / from the plurality of light input / output units of the optical element may be different from the spectral direction in which the beam is dispersed by the wavelength dispersion element. In this case, even if the wavelength of each beam is dispersed by the wavelength dispersion element, the occurrence of crosstalk or the like between the dispersed beams can be suppressed.
  • the first optical system and the light are arranged so that the plurality of light input / output units of the optical element are arranged in a direction non-parallel to the spectral direction of the wavelength dispersion element.
  • a plurality of light beams entering / exiting the wavelength dispersion element so that the arrangement direction of the optical axes of the plurality of beams incident on and output from the plurality of light input / output units of the optical element is different from the spectral direction in which the beam is split by the wavelength dispersion element.
  • the optical device may further include a mirror that bends the spatial coordinates of the beams, and the mirror may be disposed on the optical paths of the plurality of beams.
  • the optical element may be an optical axis interval of a plurality of light input / output units of 100 ⁇ m or less, or may be a multi-core fiber having an optical axis interval of a plurality of light input / output units of 50 ⁇ m or less.
  • the first optical system may be a monocular lens
  • the second optical system may be a compound eye lens composed of a plurality of optical elements.
  • the second optical system includes a collimator lens that collimates a plurality of beams separated from each other by the first optical system, and each of the plurality of beams incident on the wavelength dispersion element is a substantially collimated beam. Good.
  • the aberration of the second optical system may be correctable.
  • a part of the second optical system may be changed in position relative to other optical components from the other part, and the aberration of the second optical system may be corrected.
  • the first and second optical systems may be integrally configured as one optical component.
  • at least one of the first and second optical systems may be a GRIN lens.
  • any of the optical devices described above may be applied to an optical multiplexer or an optical demultiplexer, or may be applied to a wavelength selective switch or a wavelength blocker.
  • the plurality of optical input / output units include at least one input port and output port, and the other optical components have a predetermined wavelength. It may be a spatial modulation element that deflects and couples component signal light to a predetermined output port.
  • the plurality of light input / output units include at least one input port and / or output port
  • the other optical components include: It may be a shielding element that shields predetermined wavelength component signal light.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to the related art.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the multi-core fiber coupling device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a mode in which the beam interval is enlarged on the end face of the multi-core fiber.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a positional shift of the lens of the second optical system in the multi-core fiber coupling device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to the related art.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the multi-core fiber coupling device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a mode in which the beam interval is enlarged on
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of the second optical system in the multi-core fiber coupling device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing an aspect different from the second optical system shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a first optical system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a partial enlarged view of the first optical system shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a multi-core fiber coupling device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating an optical device according to a seventh embodiment.
  • FIG. 14 is an end view showing an end face configuration of a multi-core fiber (optical element).
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating an optical device according to the eighth embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing an optical device according to the ninth embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram illustrating an optical device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating an optical device according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example in which the optical device is applied to a wavelength blocker.
  • FIG. 20 is an end view showing an end face configuration of another multi-core fiber (optical element).
  • FIG. 21 is a schematic configuration diagram illustrating an optical device according to another embodiment.
  • the optical device 100 is a device that combines a multi-core fiber 10 (optical element) and a single-core fiber 20 (other optical components) to propagate a single-mode optical signal (wavelength multiplexed optical signal).
  • the first optical system S1 and the second optical system S2 are provided.
  • an optical device included in the present invention using a multi-core fiber as an optical element is referred to as a multi-core fiber coupling device.
  • the multi-core fiber 10 used in the present embodiment is an optical element having a plurality of light output portions having optical axes parallel to each other.
  • the multi-core fiber 10 has seven core regions, and from its emission end face 10a. Seven beams (only three beams are shown in FIG. 2 as viewed from the side) are emitted. More specifically, the seven core regions are at the positions of the regular hexagonal apex and the center point of the end face 10a, and the interval between adjacent core regions (that is, the beam interval on the exit end face 10a) is the same, for example, 0 It is about 045mm.
  • the clad diameter of the multi-core fiber 10 is about 0.15 mm ⁇ .
  • each light receiving end face 20a is parallel to the emission end face 10a of the multicore fiber 10 and on the same plane.
  • seven single-core fibers 20 (only three single-core fibers 20A, 20B, and 20C are shown in FIG. 2 as viewed from the side) are inclined at least with respect to the multi-core fiber 10.
  • the multi-core fiber 10 is arranged in parallel to the extending direction, and the optical axis of the multi-core fiber 10 and the optical axis of each single-core fiber 20 are parallel to each other.
  • This single-core fiber 20 can be appropriately changed to a TEC fiber (Thermal-diffused Expanded Core Fiber) in which the mode field diameter (MFD) at the end is locally expanded in order to increase tolerance at the time of mounting. .
  • MFD mode field diameter
  • the first optical system S1 is positioned on the optical axes of a plurality of beams entering and exiting the plurality of light input / output units of the multi-core fiber 10, and by making the optical axes of the beams different from each other. , They are separated from each other.
  • the first optical system S1 is located on the multi-core fiber 10 side, and is composed of one condenser lens L1.
  • the condensing lens L ⁇ b> 1 is disposed so as to face the end surface 10 a of the multicore fiber 10 on the axis of the emission end of the multicore fiber 10. As shown in FIG.
  • the condensing lens L1 is disposed at a position away from the end face 10a of the multi-core fiber 10 by the focal length f1 of the condensing lens L1.
  • the plurality of beams that have passed through the condenser lens L1 are once separated from each other and then separated from each other, and the distance between the beams is increased as the distance from the first optical system S1 is increased.
  • the second optical system S2 sets the optical axes of a plurality of beams, which are different from being parallel to each other on the first optical system S1 side, to be substantially parallel to each other.
  • the second optical system S2 is located on the single core fiber 20 side, and is composed of one condenser lens L2 and seven condenser lenses L3. Although the condensing lens L3 is shown as being spatially separated in FIG. 2, it may be configured integrally as a lens array.
  • the condenser lens L2 is arranged so as to face the end face 10a of the multicore fiber 10 on the axis of the exit end of the multicore fiber 10 like the condenser lens L1. As shown in FIG. 2, the condenser lens L2 is disposed at a position away from the condenser lens L1 by the sum (f1 + f2) of the focal length f1 of the condenser lens L1 and the focal length f2 of the condenser lens L2. .
  • the plurality of beams transmitted through the condenser lens L2 are all separated from each other by the condenser lens L1 in a direction parallel to the optical axis of the multicore fiber 10 (that is, with the end surface 10a of the multicore fiber 10). It is deflected in the direction of the orthogonal axis, the facing direction of the end surface 10a of the multicore fiber 10 and the end surface 20a of the single core fiber 20.
  • the seven condenser lenses L3 are arranged so as to face the condenser lens L2 on the optical axis of each deflected beam so as to collect each of the deflected beams.
  • the condenser lens L3 is disposed at a position away from the condenser lens L2 by a predetermined distance d.
  • This distance d is determined by the focal length f3 of the condenser lens L3. That is, the distance d and the focal length f3 are set so that the focal length f1 of the condenser lens L1 described above is equal to the combined focal length f of the condenser lens L2 and the condenser lens L3.
  • the focal length f1 of the condenser lens L1 equal to the combined focal length f of the condenser lens L2 and the condenser lens L3, the beam transmitted through the condenser lens L3 enters the single core fiber 20.
  • the spread angle (condensing angle) ⁇ IN is equal to the beam spread angle ⁇ OUT when emitted from the multicore fiber 10.
  • a very low coupling loss for example, 0.5 dB
  • the plurality of beams of the multi-core fiber 10 separated from each other by the condensing lens L1 of the first optical system S1 is the condensing lens L2 of the second optical system S2.
  • L3 is deflected in a direction parallel to the optical axis of the multi-core fiber 10 (the direction of the axis orthogonal to the end face 10a). Therefore, the single-core fiber 20 does not need to be inclined with respect to the multi-core fiber 10, and angle adjustment is unnecessary, so that high practicality is realized.
  • the optical element is the multi-core fiber 10 and the other optical components are a plurality of single-core fibers 20
  • a plurality of multi-core fibers 10 separated from each other by the condenser lens L1 of the first optical system S1.
  • the condensing lenses L2 and L3 of the second optical system S2 that collect the beam of No. 1 in the core region of each single core fiber 20 corresponding to each beam have a combined focal length f of the lens of the first optical system S1. It is equal to the focal length f1 of L1. Therefore, the coupling loss of light to the single core fiber 20 is reduced.
  • the plurality of beams of the multi-core fiber 10 are separated from each other by the lens L1 of the first optical system S1, but the plurality of beams can be separated from each other also in the mode shown in FIG. Is possible.
  • the end surface 10a is subjected to end surface processing (not shown) so that the beams are adjusted in the beam emission directions that are separated from each other. More specifically, the end surface 10a is curved or chamfered so that the end surface of the core region at the peripheral position is inclined with respect to the end surface of the core region at the center position, thereby adjusting the beam emission direction. Is done. At this time, adjacent beams do not intersect if the inclination angle of the end face of each core region is set to an angle that is twice or more the beam divergence angle.
  • FIG. 3 (b) six glass blocks (two glass blocks G1 and G2 in FIG. 3 as viewed from the side) are arranged corresponding to the core region in the peripheral position, It is possible to refract the beam from the core region at the peripheral position in each glass block and to separate the plurality of beams of the multi-core fiber 10 from each other.
  • the glass block G1 or G2 has a beam interval of 0.045 mm and a numerical aperture (NA) of 0.1
  • NA numerical aperture
  • the inclination angle ⁇ can be set to 30 degrees and the glass block length D can be set to about 10 ⁇ m.
  • the multi-core fiber coupling device 100A is different from the multi-core fiber coupling device 100 according to the first embodiment described above only in the configuration of the second optical system S2.
  • the second optical system S2 of the multi-core fiber coupling device 100A includes lens arrays L4 to L6.
  • the lens array includes seven lenses (only three lenses L4 to L6 are shown in FIG. 4 as viewed from the side) so as to correspond to the seven beams.
  • the seven lenses L4 to L6 of the second optical system S2 all have a focal length of f1, which is equal to the focal length of the condensing lens L1 of the first optical system S1.
  • the spread angle ⁇ OUT at the end face 10a of the multicore fiber 10 and the spread angle ⁇ IN at the end face of the single core fiber 20 are equal, and are the same as in the first embodiment, and the multicore fiber 10 and the single core fiber 20 are the same. In coupling, very low coupling losses can be realized.
  • the same beam deflection as that of the condensing lens L2 of the first embodiment is performed. More specifically, in the second embodiment, the deflection of the beam is realized by shifting the position of the lens L as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5A, the beam is not deflected in such a positional relationship that the center line of the beam (middle line in FIG. 5) passes through the center point C of the lens L, but FIG. As shown in FIG. 5, by shifting the center line of the beam from the center point C of the lens L, the beam is deflected in a direction parallel to the optical axis of the multi-core fiber 10 like the beam transmitted through the condenser lens L2.
  • the direction in which the lens L is shifted is the direction in which the center point C approaches the principal ray of the center beam (that is, the direction closer to the center lens L5).
  • a lens piece obtained by excising a part of the lens may be used.
  • the same or equivalent effect as the multicore fiber coupling device 100 according to the first embodiment described above can be obtained.
  • the multi-core fiber coupling device 100B is different from the multi-core fiber coupling device 100A according to the second embodiment described above in the configuration of the second optical system S2. That is, the second optical system S2 of the multi-core fiber coupling device 100B is configured by one lens array in which seven lens pieces L7 to L9 are combined instead of the seven lenses L4 to L6.
  • the plurality of beams transmitted through the lens arrays L7 to L9 of the second optical system S2 do not form the focal point F on the same plane (that is, the end face 20a of the single core fiber 20).
  • the lens arrays L7 to L9 are arranged so that the beam transmitted through the central lens piece L8 forms a focal point F at the end face 20a of the single core fiber 20, the peripheral lens pieces L7 and L9 are arranged. Is the focal point F before the end face 20 a of the single core fiber 20.
  • the lens configuration shown in FIG. 8 is preferably used to correct aberrations.
  • the correction of aberration may be performed by changing the relative position of a part of the lens array including the lenses L7 to L9 with the single core fiber 20 as described above in the second optical system S2.
  • the aberration may be corrected by changing the surface shape of the integral lens.
  • the aberration may be corrected by making the refractive index of the integrated lens different between the central portion and the lateral portion located laterally from the central portion.
  • the multi-core fiber coupling device 100C is different from the multi-core fiber coupling device 100B according to the third embodiment described above in that an integrated member 30 is provided.
  • the integrated member 30 integrally configures the first optical system S1 and the second optical system S2 as one optical component, and the relative position between the first optical system S1 and the second optical system S2. Is a member for keeping the constant.
  • the integrated member 30 may be a hollow case in which air is interposed between the first optical system S1 and the second optical system S2, and the first optical system S1 and the second optical system S2. It may be a solid member with a translucent material interposed between them. In the case of a solid member, the first optical system S1, the integrated member 30, and the second optical system S2 can be integrally molded.
  • the first optical system S1 in the first to fourth embodiments described above can be appropriately replaced with a GRIN lens (refractive index distribution lens) L10 as shown in FIG.
  • the multiple beams of the multicore fiber 10 are separated from each other by the GRIN lens L10.
  • the GRIN lens L10 is used as the first optical system S1
  • the reflection loss at the interface between the glass and the air is significantly reduced.
  • polishing the end face 10a of the multi-core fiber 10 and the end face of the GRIN lens L10 in advance perpendicular to the optical axis it is not necessary to adjust the angles of the multi-core fiber 10 and the GRIN lens L10. There is a merit that it only needs to be adjusted.
  • the GRIN lens can be used not only for the first optical system S1 but also for the second optical system S2.
  • each element will be described using the multi-core fiber coupling device 100D according to the sixth embodiment as an example of the multi-core fiber coupling device according to the above-described embodiment.
  • a mode in which a plurality of beams are emitted from the end face 10a of the multicore fiber 10 at a beam interval of 0.045 mm and incident on the end face 20a of the single core fiber 20 at a beam interval of 0.25 mm will be described.
  • the lengths of the first optical system S1 (GRIN lens), the glass block 40, and the second optical system S2 are 1.5 mm, 3.9 mm, and 1 mm, respectively, and the overall length is about 6.4 mm.
  • the exit beam from the end face 10a of the multi-core fiber 10 (incident beam to the coupling device) has a beam interval of 0.045 mm, and NA corresponds to 0.1.
  • the GRIN lens of the first optical system S1 has n (r) of 1.5-0.8 ⁇ r2, L of 1.5 mm, and a diameter of 0.66 mm.
  • the glass block 40 is made of SiO2, L is 3.9 mm, and the diameter is 0.66 mm.
  • the lens of the second optical system S2 is made of a material equivalent to SiO2, has a focal length of 0.7 mm, a radius of curvature of 0.312 mm, and L of 1 mm.
  • the incident beam (outgoing beam from the coupling device) to the end face 20a of the single core fiber 20 has a beam interval of 0.25 mm, and NA corresponds to 0.1.
  • the optical device 300 is a device that combines the multi-core fiber 10 (optical element) and the single-core fiber 20 (other optical components) in order to propagate a wavelength-multiplexed optical signal.
  • An optical system S1 and a second optical system S2 are provided.
  • an optical device included in the present invention using a multi-core fiber as an optical element is referred to as a multi-core fiber coupling device.
  • the multicore fiber coupling device 300 optically couples the multicore fiber 10 to the single core fiber 20 via the wavelength dispersion element 50 and the condenser lens 60.
  • each core of the multi-core fiber 10 is wavelength multiplexed signal light
  • light incident / exited from the core of each single-core fiber 20 is predetermined wavelength component signal light.
  • the multi-core fiber coupler 300 is used as a demultiplexer, each wavelength multiplexed signal light emitted from each core of the multi-core fiber 10 is dispersed into a predetermined wavelength component signal in the wavelength dispersion element 50, and A predetermined wavelength component signal is optically coupled to the corresponding single core fiber 20.
  • the multi-core fiber coupler 300 when used as a multiplexer, the light emitted from the core of each single-core fiber 20 is multiplexed with the wavelength multiplexed component signal light in the wavelength dispersion element 50, and the predetermined wavelength The multi-component signal light is optically coupled to the core of the corresponding multi-core fiber 10.
  • the multi-core fiber 10 used in the present embodiment has three cores 10b, 10c, and 10d, and three beams whose optical axes are parallel to each other are emitted from the emission end face 10a. More specifically, as shown in FIG. 14, the three cores 10 b, 10 c, and 10 d are located at the center point on the end surface 10 a and the upper and lower points, and are disposed along the Z direction in the drawing. .
  • the interval between adjacent cores (that is, the beam interval at the exit end face 10a) is the same, for example, about 0.045 mm.
  • the clad diameter of the multi-core fiber 10 is about ⁇ 0.15 mm.
  • the first optical system S1 is positioned on the multi-core fiber 10 side, and includes one lens L1.
  • the lens L ⁇ b> 1 is disposed so as to face the end surface 10 a of the multicore fiber 10 on the axis of the emission end of the multicore fiber 10.
  • the lens L1 is disposed at a position away from the end face 10a of the multicore fiber 10 by the focal length of the lens L1.
  • the beams emitted from the cores of the multi-core fiber 10 and having optical axes parallel to each other make the optical axes different from each other in the lens L1.
  • the plurality of beams transmitted through the lens L1 are once separated from each other in the Z direction after the beam interval is reduced.
  • the distance between the beams in the Z direction (arrangement direction) is increased as the distance from the first optical system S1 increases.
  • the lens L1 may be any lens as long as it has an effect of making the optical axes different from each other with respect to the beams having optical axes parallel to each other emitted from the cores of the multi-core fiber 10, and for example, a condensing lens can be used. .
  • a plurality of beams transmitted through the lens L1 are substantially parallel beams so that crosstalk does not occur in the process of propagating a predetermined distance provided between the lens L1 and the second optical system S2.
  • the lens L1 is preferably a collimating lens.
  • the second optical system S2 is positioned on the single core fiber 20 and the wavelength dispersion element 50 side with respect to the first optical system S1, and includes the lens L2. Similarly to the lens L1, the lens L2 is disposed so as to face the end surface 10a of the multicore fiber 10 on the axis of the emission end of the multicore fiber 10. As shown in FIG. 1, the lens L2 is disposed at a position away from the lens L1 by the sum of the focal length of the lens L1 and the focal length of the lens L2.
  • the plurality of beams transmitted through the lens L2 are all parallel to the plurality of beams separated from each other by the lens L1 (that is, the Y-axis direction orthogonal to the end face 10a of the multicore fiber 10 in this figure, the multicore fiber). 10 end face 10a and the end face 20a of the single core fiber 20).
  • the second optical system S2 spatially separates each deflected beam and introduces it to the wavelength dispersion element 50.
  • the lens L2 may be any lens as long as it has an effect of converting the beams whose optical paths are changed so as to have optical axes different from each other in the first optical system S1 so as to have optical axes parallel to each other.
  • the beam emitted from the second optical system S2 is preferably parallel light. That is, when the lens L1 is a condenser lens, the lens L2 is preferably a collimating lens, and when the lens L1 is a collimating lens, the lens L2 is a plurality (typically two) of collimating lenses.
  • a lens system composed of a combination of lenses or a prism that deflects the beam traveling direction without changing the beam divergence angle is preferable.
  • the wavelength dispersion element 50 is located between the multi-core fiber coupler 300 and the single core fiber 20, and is composed of, for example, a diffraction grating. Similar to the lens L1 and the lens L2, the wavelength dispersion element 50 is disposed so as to face the end face 10a of the multicore fiber 10 on the axis of the emission end of the multicore fiber 10.
  • the wavelength dispersion element 50 is an element that disperses incident wavelength-multiplexed signal light into predetermined wavelength components (for example, ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3).
  • the wavelength dispersion direction spreads in the X direction in FIG.
  • the grating grooves are formed in the Z direction), and are arranged with respect to the multi-core fiber coupler 300.
  • the first optical system S1 and the multi-core fiber 10 of the multi-core fiber coupling device 300 are configured such that the plurality of cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 are not parallel to the spectral direction of the wavelength dispersion element 50, that is, the spectral direction. Are connected so as to be arranged in the vertical Z-axis direction.
  • the arrangement direction (Z direction) of the optical axes of the plurality of beams emitted from the plurality of cores 10b to 10d of the multicore fiber 10 is the direction in which the input beam is dispersed by the wavelength dispersion element 50.
  • (X direction) is different.
  • the wavelength dispersion element 50 separates each wavelength multiplexed signal light in the X-axis direction for each predetermined wavelength component. The light of each wavelength dispersed by the wavelength dispersion element 50 enters the condenser lens 60.
  • the condensing lens 60 is located between the wavelength dispersion element 50 and the single core fiber 20, and faces the wavelength dispersion element 50 so as to collect each incident predetermined wavelength component light at a predetermined focal point. Are arranged.
  • the condenser lens 60 is formed from the end faces 20a-1 to 3, 20b-1 to 3, and 20c-1 to 3 of the single core fibers 20A-1 to 3, 20B-1 to 3, 20C-1 to 3, respectively. It is arranged at a position separated by 60 focal lengths.
  • the beams transmitted through the condenser lens 60 are incident on the single core fibers 20A-1 to 20A-1 to 20B-1 to 3 and 20C-1 to 3 respectively.
  • the single core fiber 20 is disposed so as to be optically coupled to the predetermined wavelength component signal light emitted from the wavelength dispersion element 50 via the condenser lens 60. That is, fibers 20A-1 to 3, 20B-1 to 20B-1 to 20B-1 to 20B-1 to 20B-1 corresponding to the product of the number of cores 10b, 10c, and 10d of the multi-core fiber 10 and the number of predetermined wavelength component signal lights included in the respective wavelength multiplexed component signals. 3,20C-1 to 3 are prepared. These nine single core fibers 20A-1 to 20A-1 to 3, 20B-1 to 3, and 20C-1 to 3 are arranged so as to have optical axes substantially parallel to each other.
  • the single core fiber 20 may be a TEC fiber (Thermal-diffused Expanded Core Fiber) in which the mode field diameter (MFD) at the end is locally expanded in order to increase tolerance at the time of mounting.
  • MFD mode field diameter
  • the light receiving end faces 20a-1 to 3, 20b-1 to 3, and 20c-1 to 3 are arranged on the same plane in parallel with the exit end face 10a of the multicore fiber 10. ing. Further, the end of the multi-core fiber 10 is not inclined but is arranged in parallel with the extending direction of the multi-core fiber 10, and the optical axis of the multi-core fiber 10 and the single-core fibers 20A-1 to 20B. -1 to 3, 20C-1 to 3 are parallel to the optical axis, but can be appropriately changed according to the design of the optical system.
  • beams (wavelength multiplexed signal light) having optical axes substantially parallel to each other emitted from the cores 10b to 10d having optical axes substantially parallel to each other of the multicore fiber 10.
  • the optical axes of the beams are substantially parallel to each other on the wavelength dispersion element 50 side of the optical system S2.
  • each beam that is substantially parallel to the optical axis is introduced into the wavelength dispersion element 50.
  • the optical axes of the respective beams are in a substantially parallel state on the wavelength dispersion element 50 side of the second optical system S2, a simple wavelength dispersion element 50 is arranged on the optical path thereof.
  • wavelength multiplexing / demultiplexing can be easily performed.
  • the single core fibers 20A-1 to 3, 20B-1 to 3, and 20C-1 to 3 do not need to be inclined with respect to the multicore fiber 10, respectively, so that the angle adjustment is unnecessary and high practicality is achieved. It can also be realized.
  • the arrangement direction of the optical axes (Z-axis) of the plurality of beams emitted from the plurality of cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 is the spectral direction in which each beam is dispersed by the wavelength dispersion element 50. (X axis) is different. For this reason, according to the multi-core fiber coupling device 300, even if the wavelength of each beam is dispersed by the wavelength dispersion element 50, occurrence of crosstalk or the like between the dispersed wavelengths can be suppressed.
  • the multi-core fiber coupler 300, the wavelength dispersion element 50, and the like described above constitute an optical demultiplexer.
  • the optical coupling is performed from the multicore fiber coupling device 300 and the wavelength dispersion element 50 or the like.
  • a waver is constructed.
  • the plurality of beams of the multi-core fiber 10 are separated from each other by the lens L1 of the first optical system S1, but the plurality of beams can be separated from each other also in the mode shown in FIG. Is possible.
  • the end face 10a is subjected to end face processing (not shown) so that the beams are adjusted in the beam emission directions so as to be separated from each other. More specifically, the end face 10a is curved or chamfered to incline the end face of the core at the peripheral position with respect to the end face of the core at the center position, thereby adjusting the beam emission direction. It is.
  • Such divergent light can introduce parallel light having optical axes parallel to each other into the wavelength dispersion element 50 by employing a collimating lens as the lens L2.
  • the glass blocks G1 and G2 are arranged corresponding to the core at the peripheral position, and each glass block refracts the beam from the core at the peripheral position.
  • the plurality of beams of the multi-core fiber 10 can be separated from each other.
  • the glass blocks G1 and G2 can have an inclination angle ⁇ of 30 degrees and a glass block length D of about 10 ⁇ m when the beam interval is 0.045 mm and the numerical aperture (NA) is 0.1.
  • NA numerical aperture
  • a multi-core fiber coupling device 300A that is an optical device according to an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the wavelength dispersion element 50, the condensing lens 60, the single core fiber 20, and the like are not shown, but are the same as in the seventh embodiment.
  • the multi-core fiber coupling device 300A according to the seventh embodiment is different from the multi-core fiber coupling device 300 according to the seventh embodiment in the configuration of the first and second optical systems S1 and S2. Yes. That is, the first optical system S1 of the multi-core fiber coupling device 300A is composed of a GRIN lens (a gradient index lens) that is a monocular lens.
  • the GRIN lens L1 is used as the first optical system S1
  • the end surface 10a of the multi-core fiber 10 and the end surface of the GRIN lens L1 are polished in advance perpendicular to the optical axis, whereby the multi-core fiber 10 and the GRIN lens are polished.
  • the second optical system S2 of the multi-core fiber coupling device 300A includes a compound eye lens L2. Similar to the seventh embodiment, the compound eye lens L2 is configured to pass the optical paths of a plurality of beams that are separated from each other on the first optical system S1 side, substantially parallel to the optical axis of the multicore fiber on the wavelength dispersion element 50 side. Eject to become.
  • the multi-core fiber coupling device 300B is different from the multi-core fiber coupling device 300A according to the eighth embodiment described above only in the configuration of the second optical system S2.
  • the second optical system S2 of the multi-core fiber coupling device 300B includes a lens array L2.
  • the lens array L2 includes three lenses L4 to L6 so as to correspond to the three beams.
  • the lens array L2 uses a plurality of beams L4 to L6 to separate the optical paths of a plurality of beams that are separated from each other on the first optical system S1 side, and is multi-core on the wavelength dispersion element 50 side.
  • the beam is emitted so as to be substantially parallel to the optical axis of the fiber.
  • the same or equivalent effect as the multi-core fiber coupling device 300 according to the seventh embodiment described above can be obtained.
  • a part of the lens array L2 is changed in relative position with respect to the single core fiber 20 from the other part so that the aberration of the second optical system S2 is corrected. Also good.
  • the lens positioned laterally from the center of the lens array L2 is focused so that the focal point comes closer to each single core fiber 20 arranged so that the end faces are aligned.
  • the lens positioned on the side projecting in the direction in which the single core fiber 20 is positioned the beam passing through the lens positioned on the side focuses on the end surface of the single core fiber 20. It is preferable to form as follows.
  • the correction of the aberration may be performed by changing the relative position of a part of the lens array with the single core fiber 20 as described above, or changing the surface shape of the integral lens. Aberration may be corrected by changing. In addition, the aberration may be corrected by making the refractive index of the integrated lens different between the central portion and the lateral portion located laterally from the central portion.
  • FIG. 17 shows a wavelength selective switch 400 provided with an optical device according to the present invention.
  • the wavelength selective switch 400 includes a multi-core fiber 10 including a plurality of light input / output units having optical axes parallel to each other, an optical device 300C, a wavelength dispersion element 50, a condensing lens 60, and a spatial modulation element 70.
  • the optical device 300 ⁇ / b> C is optically coupled to the wavelength dispersion element 50, the condenser lens 60, and the spatial modulation element 70.
  • the wavelength selective switch 400 includes a multi-core fiber 10 that is an optical element having a plurality of light incident / exit parts, and the cores 10b to 10d that are a plurality of light incident / exit parts are input ports In1 for inputting wavelength multiplexed signal light. And a plurality of output ports Out1 and Out2 that output predetermined wavelength component signal light.
  • a beam (wavelength multiplexed signal light) incident from the core 10c (In1 in FIG. 17) of the multi-core fiber 10 and emitted from the multi-core fiber coupling device 300C is split by the wavelength dispersion element 50, and a predetermined wavelength component signal is collected by the condenser lens.
  • the spatial modulation element 70 is irradiated through 60.
  • the spatial modulation element 70 is provided corresponding to the predetermined wavelength component signal light, and has an optical path conversion function capable of switching each wavelength component toward a predetermined output port.
  • a MEMS mirror capable of mechanically switching the optical path of the predetermined wavelength component signal light by being electrically driven, or converting the optical path by changing the refractive index by applying an applied voltage.
  • a liquid crystal spatial modulation element for example, LCoS
  • the 17 is a MEMS mirror, and includes a plurality of MEMS mirrors 70A and 70B in the spectral direction of the wavelength multiplexed signal light in the wavelength dispersion element 50.
  • the MEMS mirrors 70A and 70B are mirrors that rotate in two axial directions in the XZ plane to change the tilt angle and switch the optical path of the reflected light, and are irradiated on the end faces 70a and 70b of the MEMS mirrors 70A and 70B.
  • Each of the beams is reflected at a predetermined angle, and returns to the second optical system S2 through the condenser lens 60 and the wavelength dispersion element 50 again.
  • the two beams returned to the second optical system S2 are collected by the first optical system S1 and are incident on the cores 10b and 10d of the multi-core fiber 10 (Out 1 and 2 in FIG. 17).
  • a predetermined selected wavelength can be extracted from the incident light.
  • the optical paths of the respective beams are separated from each other on the wavelength dispersion element 50 side of the optical system S1 by the first optical system S1.
  • the optical axis of each beam is made substantially parallel by the second optical system S2 on the wavelength dispersion element 50 side of the optical system S2.
  • each beam whose optical axes are in a substantially parallel state is introduced into the wavelength dispersion element 50, or each beam from the wavelength dispersion element 50 is made incident on the second optical system S2.
  • the single wavelength dispersion element 50 is placed on those optical paths.
  • Wavelength multiplexing / demultiplexing can be easily performed by a simple means such as arranging.
  • the arrangement of the optical axes (Z-axis) of the plurality of beams emitted / incident from the plurality of cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 is dispersed by the wavelength dispersion element 50. It is different from the spectral direction (X axis). For this reason, according to the multi-core fiber coupling device 300C, even if the wavelength of each beam is dispersed by the wavelength dispersion element 50, occurrence of crosstalk or the like between the dispersed wavelengths can be suppressed.
  • the multi-core fiber coupling device according to the present embodiment is different from the multi-core fiber coupling device 300 according to each of the above-described embodiments in that an integrated member L20 is provided.
  • the integrated member L20 integrally configures the lens L1 constituting the first optical system S1 and the lens L2 constituting the second optical system S2 as one optical component, and the first optical system S1 and This is a member for maintaining a constant relative position with respect to the second optical system S2.
  • the integrated member L20 has one end face L1a optically coupled to the multi-core fiber 10 and the other end face L2a optically coupled to the wavelength dispersion element 50.
  • the integrated member L20 may be deformed so that air is interposed between the first optical system S1 (L1) and the second optical system S2 (L2). You may deform
  • a solid member made of a transparent material is formed between the first and second optical systems S1 and S2, the first and second optical systems S1 and S2 and the solid member made of a transparent material are integrally molded. It is also possible to do.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
  • the light is emitted from the multicore fiber as a coupling device that enters the single core fiber.
  • the light emitted from the single core fiber is incident on the multicore fiber. It can also be used as a coupling device.
  • the optical device of the present invention is coupled to a single core fiber or the case where it is used as a wavelength selective switch has been described.
  • the optical device 300 is applied to a wavelength blocker. May be.
  • a two-dimensionally extending shielding element array 80 is arranged facing the wavelength dispersion element 50 instead of the spatial modulation element 70 in the wavelength selective switch 400.
  • the wavelength blocker 410 includes a multi-core fiber 10 that is an optical element having a plurality of light input / output portions having optical axes parallel to each other, and the cores 10b to 10d that are the plurality of light input / output portions input / output wavelength multiplexed signal light. In / Out1 to 3 are configured.
  • Beams (wavelength multiplexed signal light) respectively incident from the cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 and emitted from the multi-core fiber coupler 300 are split by the wavelength dispersion element 50, and a predetermined wavelength component signal is irradiated to the shielding element array 80. Is done.
  • the shielding element array 80 has an effect of removing the light component at a predetermined position by being electrically driven.
  • the wavelength component signal that is not removed is specularly reflected from the shielding element array 80 and is again transmitted to the multi-core fiber 10. Incident.
  • Such an optical system is realized by, for example, a combination of a polarizer, a liquid crystal element, and a mirror.
  • the reflection-type wavelength blocker 410 is shown as an example, but a transmission-type wavelength blocker can also be configured.
  • the reflection-type wavelength blocker 410 may be configured symmetrically with the shielding element 80 as the center. At this time, no reflecting mirror is disposed behind the windows 80a to 80c.
  • Blocking is performed by increasing the shielding rate of the window corresponding to the predetermined wavelength component light to be removed from the wavelength multiplexed component light.
  • the liquid crystal in the windows of the windows 80a to 80c is changed to a polarization state capable of transmitting the light
  • the transmitted light is incident on the output side optical system having the same configuration as the input side optical system, and the output side And is incident on the corresponding cores 10b to 10d (Out1 to 3) of the multicore fiber 10 through the first optical system S1.
  • the wavelength-multiplexed component light obtained by removing the predetermined wavelength component light from the predetermined wavelength-multiplexed component light.
  • the number of cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 and the number of single-core fibers 20 are described as three.
  • the number of cores 10b to 10d is not limited to this, and can be increased or decreased as necessary. It is.
  • a multi-core fiber in which the cores are arranged one-dimensionally is shown.
  • a multi-core fiber 10A including seven cores 10e to 10k arranged two-dimensionally is used.
  • the number of single-core fibers is seven, the multi-core fiber 10 of this embodiment may be used.
  • each core is preferably arranged in a direction non-parallel to the spectral direction of the wavelength dispersion element.
  • a direction non-parallel to the spectral direction of the wavelength dispersion element For example, as shown in the figure, only one core exists in the spectral direction (X1, X2 direction). Is preferred.
  • an optical element having a plurality of light input / output units having optical axes parallel to each other a multi-core fiber in which a plurality of cores are included in one fiber is illustrated, but a plurality of fibers having a single core are one-dimensional.
  • a fiber array arranged in an array a fiber bundle in which a plurality of optical fibers having a single core are bundled so that the core is arranged two-dimensionally, and a plurality of light emitting units and light receiving units are arranged in two.
  • a GRIN lens may be used for the second optical system S2.
  • an arrayed waveguide diffraction grating AMG may be employed as the wavelength dispersion element.
  • the arrangement direction of the optical axes of the plurality of beams entering and exiting the plurality of cores 10b to 10d of the multi-core fiber 10 is different from the spectral direction in which the beams are split by the wavelength dispersion element 50. Therefore, the first optical system S1 and the multicore fiber 10 are coupled so that the plurality of cores 10b to 10d of the multicore fiber 10 are arranged in a direction non-parallel to the spectral direction of the wavelength dispersion element 50. .
  • the optical axis of the plurality of beams entering and exiting the plurality of cores 10b to 10d of the multicore fiber 10 enters the wavelength dispersion element 50 so that the arrangement direction of the beams is different from the spectral direction in which the beams are split by the wavelength dispersion element 50
  • Any of the above-described coupling devices may be provided with a mirror that bends the spatial coordinates of a plurality of emitted beams. This configuration will be described with reference to FIG.
  • FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing an optical device according to another embodiment.
  • mirrors 90a and 90b are arranged on the optical path of the plurality of beams between the second optical system S2 of the optical device 300C and the wavelength dispersion element 50.
  • beams are emitted from the three cores 10b, 10c, and 10d of the multi-core fiber 10 along the depth direction in the figure. That is, the configuration viewed from the Z direction in FIG. 21 is the same as the optical device 300C shown in FIG.
  • the mirrors 90a and 90b bend the spatial coordinates of the three beams emitted from the second optical system S2 (optical device 300C) along the depth direction (X direction) in the figure, and The spatial coordinates of the plurality of beams are bent so that the three beams are incident along the vertical direction (Z direction) in the figure.
  • SYMBOLS 10 Multi-core fiber, 10b, 10c, 10d ... Core, 20, 20A, 20B, 20C ... Single core fiber, 50 ... Wavelength dispersion element, 70, 70A, 70B ... Mirror, 80 ... Shielding element array, 90a, 90b ... Mirror , 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 200, 300, 300A, 300B, 300C ... multi-core fiber coupling device, S1 ... first optical system, S2 ... second optical system.

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Abstract

　実用性の向上を図りつつ、結合損失の低減が図られた光学装置を提供する。マルチコアファイバ結合装置１００は、マルチコアファイバ１０をシングルコアファイバ２０に結合する光学装置であって、マルチコアファイバ１０から出射される複数のビームの光軸上に位置し、各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態とする第１の光学系Ｓ１と、第１の光学系Ｓ１側において互いに平行と異なる状態である複数のビームの光軸を互いに略平行な状態とする第２の光学系Ｓ２とを備える。

Description

光学装置
　本発明は、マルチコアファイバなどの光素子に複数のシングルコアファイバなどの光学部品を結合する光学装置に関する。
　従来より、マルチコアファイバに複数のシングルコアファイバを結合するマルチコアファイバ結合装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、マルチコアファイバを分岐するために、２つのコア領域を有するマルチコアファイバと、２本のシングルコアファイバとの間にレンズを介在させた装置が開示されている。この装置におけるレンズは、マルチコアファイバから射出された複数のビームを、互いに離間するように、マルチコアファイバの光軸に対して傾斜する方向に偏向させる。
特開昭６０－２１２７１０号公報
　上述した従来技術においては、レンズによってマルチコアファイバのビームが傾斜されるため、その傾斜に合わせるように、シングルコアファイバを傾斜させて配置する必要があった。この場合、マルチコアファイバとシングルコアファイバとの角度調整及び位置合わせが非常に困難となり、実用性に欠ける。
　そこで、発明者らは、より実用的な装置として、図１に示すような装置について検討をおこなった。図１の装置は、マルチコアファイバ１０の複数のビームを互いに離間させるレンズｌ１（焦点距離ｆ１）と、レンズｌ１により互いに離間された複数のビームを、マルチコアファイバの光軸と平行な方向に偏向するレンズｌ２（焦点距離ｆ２）とを備えている。そのため、シングルコアファイバ２０をマルチコアファイバ１０に対して傾斜させる必要がないため、角度調整が不要となり、高い実用性を実現することができる。
　ここで、マルチコアファイバ１０の複数のビームの間隔はレンズｌ１によって拡がり、その間隔拡大率ｍはｆ２／ｆ１となる。一方、光学で用いられるラグランジュの法則によると、ビーム広がり角θは、上記間隔拡大率の逆数に比例することが知られている。すなわち、図１の装置においては、マルチコアファイバ端面におけるビームの広がり角θＯＵＴとすると、シングルコアファイバ端面における広がり角（集光角）θＩＮはθＯＵＴ/ｍとなる。
　マルチコアファイバより出射されるビームをガウシアンビームとすると、当該ビームは、マルチコアファイバ端面でのビーム半径をｗＯＵＴ、波長をλとすると広がり角θＯＵＴは以下の式に従う。
　θ＝λ／（π・ｗ）
　なお、πは円周率である。上記式は、シングルコアファイバへの入射ビームにも適合される。シングルコアファイバへの入射ビームの広がり角θＩＮは上記のラグランジュの法則によりθＩＮ/ｍとなる。この場合、シングルコアファイバ端面でのビーム半径ｗＩＮは、上記式に従ってｍ倍され、ｍ・ｗＯＵＴとなる。したがって、シングルコアファイバへの光の結合損失が大きくなるという問題があった。
　本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、実用性の向上を図りつつ、結合損失の低減が図られた光学装置を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る光学装置は、互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を有する光素子を他の光学部品に結合する光学装置であって、光素子の複数の光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸上に位置し、各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態とする第１の光学系と、第１の光学系側において互いに平行と異なる状態である複数のビームの光軸を互いに略平行な状態とする第２の光学系と、を備えることを特徴とする光学装置。
　この光学装置では、第１の光学系によって互いに離間された複数のビームは、第２の光学系により、互いに略平行な状態とされる。そのため、他の光学部品は光素子に対して傾斜させる必要がなく、角度調整が不要であるため、高い実用性を実現することができる。また、結合損失の低減が図れる。
　第２の光学系は、他の光学部品に複数のビームを集光する様態であってもよい。
　光素子は、マルチコアファイバであり、他の光学部品は、複数のシングルコアファイバであり、第１の光学系の焦点距離と第２の光学系の焦点距離とが等しい様態であってもよい。これにより、シングルコアファイバへの光の結合損失が低減される。
　本発明の一側面に係る光学装置は、互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を有する光素子を波長分散素子を介して他の光学部品に結合する光学装置である。光学装置は、光素子の複数の光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸上に位置し、各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、波長分散素子側において互いに離間した状態とする第１の光学系と、第１の光学系と波長分散素子との間に位置し、第１の光学系側において互いに平行と異なる状態である複数のビームの光軸を波長分散素子側において互いに略平行な状態とする第２の光学系とを備えている。この光学装置では、第２の光学系を通過後のビームを波長分散素子に導入し及び／又は波長分散素子からのビームを第２の光学系へ入射させることを特徴としている。
　この光学装置では、第１の光学系によって同光学系の波長分散素子側において各ビームの光路が互いに離間した状態にされると共に、第２の光学系によって同光学系の波長分散素子側において各ビームの光軸が互いに略平行な状態にされている。そして、光軸と略平行な状態とされた各ビームを波長分散素子に導入したり、波長分散素子からの当該ビームを第２の光学系へと入射させるようにしている。この場合、第２の光学系の波長分散素子側において各ビームの光路が互いに略平行な状態とされているため、それらの光路上に単独の波長分散素子を配置するといった簡易な手段によって波長の合分波を容易に行うことができる。また、第２の光学系の波長分散素子側における各ビームの光路をマルチコアファイバの光軸と略平行とした場合、シングルコアファイバ等の他の部品をマルチコアファイバ等の光素子に対して傾斜させる必要がなくなるため、調心及び位置決めの容易性が高まるとともに、光学装置全体の寸法を小型とするのに有利である。
　上記光学装置において、第２の光学系を通過するビームが複数あり、複数のビームのうち少なくとも２つのビームが波長分散素子に導入される態様であってもよい。
　上記光学装置において、第２の光学系は、第１の光学系により互いに離間した状態とされた複数のビームの各々を空間的に分離させて波長分散素子に入射させる態様であってもよい。
　上記光学装置において、光素子の複数の光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸の配列方向が波長分散素子によってビームが分光される分光方向と異なっていてもよい。この場合、波長分散素子によって各ビームの波長が分散等しても、分散されたビーム間でのクロストーク等の発生を抑制することができる。
　上述したように配列方向と分光方向とを異ならせるために、光素子の複数の光入出力部が波長分散素子の分光方向と非平行な方向に配置されるように第１の光学系と光素子とが結合されるようにしてもよい。また、光素子の複数の光入出力部に対して入射出する複数のビームの光軸の配列方向が波長分散素子によってビームが分光される分光方向と異なるように波長分散素子に入出射する複数のビームの空間座標を曲げるミラーを上記光学装置が更に備え、当該ミラーが複数のビームの光路上に配置されるようにしてもよい。
　上記光学装置において、光素子は、複数の光入出力部の光軸間隔が１００μｍ以下であってもよいし、複数の光入出力部の光軸間隔が５０μｍ以下のマルチコアファイバであってもよい。また、第１の光学系が単眼レンズであってもよいし、第２の光学系が複数の光学要素で構成される複眼レンズであってもよい。また、第２の光学系は、第１の光学系により互いに離間された複数のビームをコリメートするコリメートレンズを含み、波長分散素子に入射される複数のビームのそれぞれが略コリメートビームであってもよい。
　上記光学装置において、第２の光学系の収差が補正可能であってもよい。この場合、例えば第２の光学系の一部分は、他の光学部品との相対位置が他の部分と変えられており、第２の光学系の収差が補正されていてもよい。また、第１及び第２の光学系が一つの光学部品として一体的に構成されていてもよい。さらに、第１及び第２の光学系の少なくとも一方がＧＲＩＮレンズであってもよい。
　上述した何れかの光学装置を光合波器や光分波器に適用してもよいし、波長選択スイッチや波長ブロッカに適用してもよい。波長選択スイッチに適用した場合、上述した何れかの光学装置を含む波長選択スイッチでは、複数の光入出力部は、少なくとも一つの入力ポート及び出力ポートを含み、他の光学部品は、所定の波長成分信号光を所定の出力ポートに偏向して結合させる空間変調素子であってもよい。また、波長ブロッカに適用した場合、上述した何れかの光学装置を含む波長選択ブロッカでは、複数の光入出力部は、少なくとも一つの入力ポート及び／または出力ポートを含み、他の光学部品は、所定の波長成分信号光を遮蔽する遮蔽素子であってもよい。
　本発明によれば、実用性の向上を図りつつ、結合損失の低減が図れる。
図１は、従来技術に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図２は、第１実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図３は、マルチコアファイバの端面においてビーム間隔を拡大する態様を示した図である。 図４は、第２実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図５は、図４に示したマルチコアファイバ結合装置における第２の光学系のレンズの位置ズレを示す図である。 図６は、第３実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図７は、図６に示したマルチコアファイバ結合装置における第２の光学系の部分拡大断面図である。 図８は、図７に示した第２の光学系とは異なる態様を示した図である。 図９は、第４実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図１０は、第５実施形態に係る第１の光学系を示した図である。 図１１は、図１０に示した第１の光学系の部分拡大図である。 図１２は、第６実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置を示した概略構成図である。 図１３は、第７実施形態に係る光学装置を示した概略構成図である。 図１４は、マルチコアファイバ（光素子）の端面構成を示した端面図である。 図１５は、第８実施形態に係る光学装置を示した概略構成図である。 図１６は、第９実施形態に係る光学装置を示した概略構成図である。 図１７は、第１０実施形態に係る光学装置を示した概略構成図である。 図１８は、第１１実施形態に係る光学装置を示した概略構成図である。 図１９は、光学装置を波長ブロッカに適用した例を示す図である。 図２０は、別のマルチコアファイバ（光素子）の端面構成を示した端面図である。 図２１は、他の形態に係る光学装置を示した概略構成図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
［第１実施形態］
　まず、第１実施形態に係る光学装置１００について、図２を参照しつつ説明する。
　図２に示すように、光学装置１００は、シングルモード光信号（波長多重光信号）を伝搬するために、マルチコアファイバ１０（光素子）とシングルコアファイバ２０（他の光学部品）を結合する装置であり、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２とを備えて構成されている。以下、光素子としてマルチコアファイバを用いた本発明に含まれる光学装置をマルチコアファイバ結合装置と称する。
　本実施形態において用いるマルチコアファイバ１０は、互いに平行な光軸を有する複数の光出力部を有する光素子であり、具体的には、７つのコア領域を有するものであり、その射出端面１０ａからは７本のビーム（側面から見た図２においては３本のビームのみ図示）が射出される。より具体的には、７つのコア領域は、端面１０ａにおける正六角形の各頂点と中心点の位置にあり、隣り合うコア領域の間隔（すなわち、射出端面１０ａにおけるビーム間隔）は同一で、たとえば０．０４５ｍｍ程度となっている。なお、マルチコアファイバ１０のクラッド径は０．１５ｍｍφ程度である。
　一方、シングルコアファイバ２０は、マルチコアファイバ１０のコア領域の数と同数本（すなわち、７本）が用意され、各受光端面２０ａは、マルチコアファイバ１０の射出端面１０ａと平行に、同一平面上に配置されている。すなわち、７本のシングルコアファイバ２０（側面から見た図２においては３本のシングルコアファイバ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのみ図示）は、少なくともその端部は、マルチコアファイバ１０に対して傾斜しておらず、マルチコアファイバ１０の延在方向に平行に配置され、マルチコアファイバ１０の光軸と各シングルコアファイバ２０の光軸とが平行になっている。このシングルコアファイバ２０は、実装時のトレランス拡大等のために、端部のモードフィールド径（ＭＦＤ）を局所的に拡大させたＴＥＣファイバ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ－ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ　Ｆｉｂｅｒ）に適宜変更することができる。
　第１の光学系Ｓ１は、マルチコアファイバ１０の複数の光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸上に位置し、各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態とする。第１の光学系Ｓ１は、マルチコアファイバ１０側に位置しており、１つの集光レンズＬ１で構成されている。集光レンズＬ１は、マルチコアファイバ１０の射出端部の軸線上において、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと対面するように配置されている。図２に示すように、この集光レンズＬ１は、マルチコアファイバ１０の端面１０ａから、集光レンズＬ１の焦点距離ｆ１だけ離れた位置に配置されている。そして、この集光レンズＬ１を透過した複数のビームは、一旦ビーム間隔が縮められた後、互いに離間して、第１の光学系Ｓ１から離れるにつれてビーム間隔が拡大される。
　第２の光学系Ｓ２は、第１の光学系Ｓ１側において互いに平行と異なる状態である複数のビームの光軸を互いに略平行な状態とする。第２の光学系Ｓ２は、シングルコアファイバ２０側に位置しており、１つの集光レンズＬ２と７つの集光レンズＬ３で構成されている。集光レンズＬ３は、図２では空間的に分離されているように示しているが、レンズアレイとして一体的に構成されていてもよい。
　集光レンズＬ２は、集光レンズＬ１同様、マルチコアファイバ１０の射出端部の軸線上において、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと対面するように配置されている。図２に示すように、集光レンズＬ２は、集光レンズＬ１から、集光レンズＬ１の焦点距離ｆ１と集光レンズＬ２の焦点距離ｆ２の和（ｆ１＋ｆ２）だけ離れた位置に配置されている。そして、この集光レンズＬ２を透過した複数のビームは、集光レンズＬ１により互いに離間された複数のビーム全てを、マルチコアファイバ１０の光軸と平行な方向（すなわち、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと直交する軸の方向、マルチコアファイバ１０の端面１０ａとシングルコアファイバ２０の端面２０ａとの対面方向）に偏向させる。
　７つの集光レンズＬ３は、偏向された複数のビームそれぞれを集光するように、各偏向ビームの光軸上において、集光レンズＬ２と対面するように配置されている。図２に示すように、集光レンズＬ３は、集光レンズＬ２から、所定距離ｄだけ離れた位置に配置されている。この距離ｄは、集光レンズＬ３の焦点距離ｆ３によって決められる。すなわち、上述した集光レンズＬ１の焦点距離ｆ１と、集光レンズＬ２と集光レンズＬ３との合成焦点距離ｆとが等しくなるように、距離ｄ及び焦点距離ｆ３が設定される。
　なお、集光レンズＬ２と集光レンズＬ３との合成焦点距離ｆは、下記式に従う。１／ｆ＝１／ｆ２＋１／ｆ３－ｄ／（ｆ２・ｆ３）
　そして、集光レンズＬ１の焦点距離ｆ１と、集光レンズＬ２と集光レンズＬ３との合成焦点距離ｆとを等しくすることで、集光レンズＬ３を透過したビームがシングルコアファイバ２０に入射する際の広がり角（集光角）θＩＮが、マルチコアファイバ１０から射出される際のビームの広がり角θＯＵＴと等しくなる。その結果、マルチコアファイバ１０とシングルコアファイバ２０との結合において、非常に低い結合損失（たとえば、０．５ｄＢ）を実現することができる。
　以上で説明したとおり、マルチコアファイバ結合装置１００においては、第１の光学系Ｓ１の集光レンズＬ１によって互いに離間されたマルチコアファイバ１０の複数のビームは、第２の光学系Ｓ２の集光レンズＬ２，Ｌ３により、マルチコアファイバ１０の光軸と平行な方向（端面１０ａと直交する軸の方向）に偏向される。そのため、シングルコアファイバ２０はマルチコアファイバ１０に対して傾斜させる必要がなく、角度調整が不要であるため、高い実用性を実現されている。
　また、光素子をマルチコアファイバ１０、他の光学部品を複数のシングルコアファイバ２０とした本実施形態の構成において、第１の光学系Ｓ１の集光レンズＬ１によって互いに離間されたマルチコアファイバ１０の複数のビームを各ビームが対応する各シングルコアファイバ２０のコア領域に集光する第２の光学系Ｓ２の集光レンズＬ２，Ｌ３は、その合成焦点距離ｆが、第１の光学系Ｓ１のレンズＬ１の焦点距離ｆ１と等しくなっている。そのため、シングルコアファイバ２０への光の結合損失が低減されている。
　上述した実施形態においては、第１の光学系Ｓ１のレンズＬ１により、マルチコアファイバ１０の複数のビームを互いに離間させているが、図３に示すような態様でも複数のビームを互いに離間させることが可能である。図３（ａ）では、端面１０ａに図示しない端面処理を施すことにより、ビームが互いに離間するビーム射出方向に調整されている。より具体的には、端面１０ａを曲面にしたり面取りしたりすることで、中心位置にあるコア領域の端面に対して、その周辺位置にあるコア領域の端面を傾斜させて、ビーム射出方向の調整がおこなわれる。その際、各コア領域の端面の傾き角が、ビームの広がり角の２倍以上の角度とすれば隣り合うビームは交わらない。
　または、図３（ｂ）に示すように、周辺位置にあるコア領域に対応させて、６個のガラスブロック（側面から見た図３においては２個のガラスブロックＧ１、Ｇ２）を配置し、各ガラスブロックで周辺位置にあるコア領域からのビームを屈折させて、マルチコアファイバ１０の複数のビームを互いに離間させることが可能である。ガラスブロックＧ１，Ｇ２は、たとえば、ビーム間隔０．０４５ｍｍ、開口数（ＮＡ）０．１のときに、傾斜角θが３０度、ガラスブロック長さＤが１０μｍ程度とすることができる。
［第２実施形態］
　続いて、第２実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ａについて、図４を参照しつつ説明する。
　図４に示すように、マルチコアファイバ結合装置１００Ａは、上述した第１実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００とは、第２の光学系Ｓ２の構成のみが異なっている。
　マルチコアファイバ結合装置１００Ａの第２の光学系Ｓ２は、レンズアレイＬ４～Ｌ６で構成されている。レンズアレイは、７本のビームそれぞれに対応するように、７つのレンズ（側面から見た図４においては３つのレンズＬ４～Ｌ６のみ図示）で構成されている。第２の光学系Ｓ２の７つのレンズＬ４～Ｌ６はいずれもその焦点距離がｆ１であり、第１の光学系Ｓ１の集光レンズＬ１の焦点距離と等しくなっている。
　そのため、マルチコアファイバ１０の端面１０ａにおける広がり角θＯＵＴと、シングルコアファイバ２０の端面における広がり角θＩＮが等しくなり、第１の実施形態同様、同一となり、マルチコアファイバ１０とシングルコアファイバ２０との結合において、非常に低い結合損失を実現することができる。
　なお、第２実施形態においても、第１の実施形態の集光レンズＬ２と同様のビームの偏向がおこなわれる。より具体的には、第２実施形態においては、図５に示すように、レンズＬの位置をずらすことによってビームの偏向が実現されている。すなわち、図５（ａ）に示すようにビームの中心線（図５における真ん中の線）がレンズＬの中心点Ｃを透過するような位置関係においてはビームは偏向されないが、図５（ｂ）に示すようにビームの中心線がレンズＬの中心点Ｃからずらすことで、集光レンズＬ２を透過したビーム同様、マルチコアファイバ１０の光軸と平行な方向にビームが偏向される。レンズＬをずらす方向は、中心点Ｃが、中央のビームの主光線に近づく方向（すなわち、中央のレンズＬ５に近づく方向）である。レンズ同士が接して、位置ずらしが困難な場合には、レンズの一部を切除したレンズ片を用いてもよい。
　したがって、第２実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ａにおいては、上述した第１の実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００と同一または同等の効果を得ることができる。
［第３実施形態］
　次に、第３実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ｂについて、図６～図８を参照しつつ説明する。
　図６に示すように、マルチコアファイバ結合装置１００Ｂは、上述した第２の実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ａとは、第２の光学系Ｓ２の構成が異なっている。すなわち、マルチコアファイバ結合装置１００Ｂの第２の光学系Ｓ２は、７つのレンズＬ４～Ｌ６の代わりに、７つのレンズ片Ｌ７～Ｌ９が組み合わされた１つのレンズアレイで構成されている。
　このようなマルチコアファイバ結合装置１００Ｂにおいても、上述した第１の実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００と同一または同等の効果を得ることができる。
　ここで、理想的なレンズではなく、より実際的なレンズで考える場合には、レンズの収差を考慮する必要がある。
　図７に示すように、第２の光学系Ｓ２のレンズアレイＬ７～Ｌ９を透過した複数のビームは、同一平面（すなわち、シングルコアファイバ２０の端面２０ａ）で焦点Ｆを結んでいない。具体的には、中央のレンズ片Ｌ８を透過したビームが、シングルコアファイバ２０の端面２０ａで焦点Ｆを結ぶように、レンズアレイＬ７～Ｌ９を配置した場合には、周辺のレンズ片Ｌ７，Ｌ９は、シングルコアファイバ２０の端面２０ａよりも手前で焦点Ｆを結ぶ。
　このような場合には、収差を補正するために、図８に示すレンズ構成にすることが好ましい。
　すなわち、中央のレンズ片Ｌ８’と周辺のレンズ片Ｌ７，Ｌ９とを、マルチコアファイバ１０の光軸の方向に相対的にずらす。それにより、第２の光学系Ｓ２のレンズアレイＬ７，Ｌ８’，Ｌ９を透過したビーム全てが、同一平面において焦点Ｆを結ぶようになる。なお、収差の補正は、第２の光学系Ｓ２において、上述のようにレンズＬ７～Ｌ９からなるレンズアレイの一部分のシングルコアファイバ２０との相対位置を、他の部分と変えてもよいし、一体のレンズの面形状を変えることにより収差を補正してもよい。また、一体のレンズにおける屈折率をその中心部分とその中心部分から側方に位置する側方部分とで異ならせることにより、収差を補正してもよい。
［第４実施形態］
　次に、第４実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ｃについて、図９を参照しつつ説明する。
　図９に示すように、マルチコアファイバ結合装置１００Ｃは、上述した第３の実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ｂとは、一体化部材３０を備えている点で異なっている。この一体化部材３０は、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２とを一つの光学部品として一体的に構成し、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との相対位置を一定に保持するための部材である。一体化部材３０は、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との間に空気が介在する中空のケースであってもよく、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との間に透光性材料が介在する中実部材であってもよい。中実部材とする場合、第１の光学系Ｓ１と一体化部材３０と第２の光学系Ｓ２とを、一体成型することも可能となる。
［第５実施形態］
　以上で説明した第１～第４実施形態における第１の光学系Ｓ１は、図１０に示すように、ＧＲＩＮレンズ（屈折率分布型レンズ）Ｌ１０に適宜交換することができる。
　図１０及び図１１の光路図からわかるように、第１～第４実施形態における第１の光学系Ｓ１と同様に、ＧＲＩＮレンズＬ１０によって、マルチコアファイバ１０の複数のビームは互いに離間される。
　このように、第１の光学系Ｓ１としてＧＲＩＮレンズＬ１０を用いた場合、ビームが空気中を伝搬しないため、ガラスと空気との界面における反射ロスが有意に低減される。また、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと、ＧＲＩＮレンズＬ１０の端面を、予め光軸に対して垂直に研磨しておくことで、マルチコアファイバ１０とＧＲＩＮレンズＬ１０の角度調整が不要となり、光軸ずれのみ調整すればよいというメリットがある。
　なお、ＧＲＩＮレンズは、第１の光学系Ｓ１だけでなく、第２の光学系Ｓ２に利用することもできる。
［第６実施形態］
　図１２に示す第６実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ｄのように、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との間に空気を介在させないようにガラスブロック４０を配置してもよい。
　このように、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との間に介在するガラスブロック４０を用いた場合、ビームが空気中を伝搬しないため、ガラスと空気との界面における反射ロスが有意に低減される。
　上述した実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置のうち、第６実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置１００Ｄを例に、各要素の具体的な寸法を説明する。ここでは、マルチコアファイバ１０の端面１０ａから０．０４５ｍｍのビーム間隔で複数のビームが射出され、シングルコアファイバ２０の端面２０ａに０．２５ｍｍのビーム間隔で入射される態様について説明する。
　第１の光学系Ｓ１（ＧＲＩＮレンズ）、ガラスブロック４０、第２の光学系Ｓ２の長さはそれぞれ１．５ｍｍ、３．９ｍｍ、１ｍｍで、全体長さは６．４ｍｍ程度である。
　マルチコアファイバ１０の端面１０ａからの射出ビーム（結合装置への入射ビーム）は、０．０４５ｍｍのビーム間隔であり、ＮＡは０．１相当である。
　第１の光学系Ｓ１のＧＲＩＮレンズは、ｎ（ｒ）が１．５－０．８×ｒ２であり、Ｌが１．５ｍｍであり、直径が０．６６ｍｍである。
　ガラスブロック４０は、ＳｉＯ２で構成され、Ｌが３．９ｍｍ、直径が０．６６ｍｍである。
　第２の光学系Ｓ２のレンズは、ＳｉＯ２相当の材料で構成され、焦点距離が０．７ｍｍ、曲率半径が０．３１２ｍｍであり、Ｌが１ｍｍである。
　シングルコアファイバ２０の端面２０ａへの入射ビーム（結合装置からの出射ビーム）は、０．２５ｍｍのビーム間隔であり、ＮＡは０．１相当である。
［第７実施形態］
　次に、第７実施形態に係る光学装置３００について、図１３を参照しつつ説明する。
　図１３に示すように、光学装置３００は、波長多重光信号を伝搬するために、マルチコアファイバ１０（光素子）とシングルコアファイバ２０（他の光学部品）を結合する装置であり、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２とを備えて構成されている。以下、光素子としてマルチコアファイバを用いた本発明に含まれる光学装置をマルチコアファイバ結合装置と称する。マルチコアファイバ結合装置３００は、波長分散素子５０と集光レンズ６０とを介してマルチコアファイバ１０をシングルコアファイバ２０に光学的に結合する。
　具体的には、マルチコアファイバ１０の各コアから入出射される光は波長多重信号光であり、各シングルコアファイバ２０のコアから入出射される光は所定の波長成分信号光である。そして、マルチコアファイバ結合装置３００を分波器として用いる場合には、マルチコアファイバ１０の各コアから出射されるそれぞれの波長多重信号光を波長分散素子５０において所定の波長成分信号に分散して、当該所定の波長成分信号をそれぞれ対応するシングルコアファイバ２０に光学的に結合される。また、マルチコアファイバ結合装置３００を合波器として用いる場合には、各シングルコアファイバ２０のコアから出射される光を波長分散素子５０において波長多重成分信号光に合波して、当該所定の波長多重成分信号光を対応するマルチコアファイバ１０のコアに光学的に結合する。
　本実施形態において用いるマルチコアファイバ１０は、３つのコア１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有するものであり、その射出端面１０ａからは光軸を互いに平行とする３本のビームが射出される。より具体的には、３つのコア１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、図１４に示されるように、端面１０ａにおける中心点とその上下の点との位置にあり、図示Ｚ方向に沿って配置されている。マルチコアファイバ１０において、隣り合うコアの間隔（すなわち、射出端面１０ａにおけるビーム間隔）は同一で、たとえば０．０４５ｍｍ程度となっている。なお、マルチコアファイバ１０のクラッド径はφ０．１５ｍｍ程度である。
　第１の光学系Ｓ１は、マルチコアファイバ１０側に位置しており、１つのレンズＬ１を含んで構成されている。レンズＬ１は、マルチコアファイバ１０の射出端部の軸線上において、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと対面するように配置されている。図１３に示すように、このレンズＬ１は、マルチコアファイバ１０の端面１０ａから、レンズＬ１の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。マルチコアファイバ１０の各コアから出射された、互いに平行な光軸を有するビームは、レンズＬ１において光軸を互いに平行と異ならせる。レンズＬ１を透過した複数のビームは、レンズＬ１と第２の光学系Ｓ２との間に設けられた所定の距離を伝搬する過程において、一旦ビーム間隔が縮められた後、Ｚ方向に互いに離間して、第１の光学系Ｓ１から離れるにつれてＺ方向（配列方向）におけるビーム間隔が拡大される。
　レンズＬ１は、マルチコアファイバ１０の各コアから出射された互いに平行な光軸を有するビームについて、光軸を互いに平行と異ならせる作用を奏するものであれば良く、例えば集光レンズを用いることができる。しかし、レンズＬ１を透過した複数のビームが、レンズＬ１と第２の光学系Ｓ２との間に設けられた所定の距離を伝搬する過程において互いにクロストークが生じることがないよう略平行なビームとすることが好ましく、レンズＬ１はコリメートレンズであることが好ましい。
　第２の光学系Ｓ２は、第１の光学系Ｓ１に対してシングルコアファイバ２０及び波長分散素子５０側に位置しており、レンズＬ２を含んで構成されている。レンズＬ２は、レンズＬ１と同様に、マルチコアファイバ１０の射出端部の軸線上において、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと対面するように配置されている。図１に示すように、レンズＬ２は、レンズＬ１から、レンズＬ１の焦点距離とレンズＬ２の焦点距離の和だけ離れた位置に配置されている。
　レンズＬ２を透過した複数のビームは、レンズＬ１により互いに離間された複数のビーム全てを、互いに平行な方向（すなわち、本図においてはマルチコアファイバ１０の端面１０ａと直交するＹ軸の方向、マルチコアファイバ１０の端面１０ａとシングルコアファイバ２０の端面２０ａとの対面方向）に偏向される。第２の光学系Ｓ２は、偏向されたビームの各々を空間的に分離させて波長分散素子５０に導入させる。
　レンズＬ２は、第１の光学系Ｓ１において互いに平行と異なる光軸を有するよう光路変換されたビームを、互いに平行な光軸を有するよう変換する作用を奏するものであればよい。一方、第２の光学系Ｓ２から出射された光は波長分散素子５０に導入されるから、第２の光学系Ｓ２から出射されるビームは平行光であることが好ましい。即ち、レンズＬ１が集光レンズである場合には、レンズＬ２はコリメートレンズであることが好ましく、レンズＬ１がコリメートレンズである場合には、レンズＬ２は複数（典型的には２つ）のコリメートレンズの組み合わせからなるレンズ系、または、ビーム発散角を変化させることなくビーム進行方向を偏向するプリズムであることが好ましい。
　波長分散素子５０は、マルチコアファイバ結合装置３００とシングルコアファイバ２０との間に位置しており、例えば回折格子で構成されている。波長分散素子５０は、レンズＬ１及びレンズＬ２と同様に、マルチコアファイバ１０の射出端部の軸線上において、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと対面するように配置されている。波長分散素子５０は、入射された波長多重信号光を所定の波長成分（例えばλ１，λ２，λ３）に分散する素子であり、波長の分散方向が図１においてＸ方向に広がるように（例えば回折格子の溝をＺ方向に形成する）、マルチコアファイバ結合装置３００に対して配置されている。なお、マルチコアファイバ結合装置３００の第１の光学系Ｓ１とマルチコアファイバ１０とは、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄが波長分散素子５０の分光方向と非平行な方向、すなわち分光方向に対して垂直なＺ軸方向に配置されるように、結合されている。
　このように、本実施形態では、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄから射出される複数のビームの光軸の配列方向（Ｚ方向）が、波長分散素子５０によって入力ビームが分散される方向（Ｘ方向）と異なるようになっている。そして、レンズＬ２を透過した複数のビームは、波長分散素子５０に入射されると、波長分散素子５０により各波長多重信号光がＸ軸方向に、所定波長成分ごとに分光される。波長分散素子５０によって分光された各波長の光は、集光レンズ６０に入射される。
　集光レンズ６０は、波長分散素子５０とシングルコアファイバ２０との間に位置しており、入射されたそれぞれの所定波長成分光を所定の焦点に集光するように波長分散素子５０と対面して配置されている。集光レンズ６０は、シングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３の端面２０ａ－１～３，２０ｂ－１～３，２０ｃ－１～３から、集光レンズ６０の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。そして、集光レンズ６０を透過したビームが各シングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３に入射される。
　シングルコアファイバ２０は、波長分散素子５０から出射される所定波長成分信号光と、集光レンズ６０を介してそれぞれ光結合されるよう配置されている。即ち、マルチコアファイバ１０のコア１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの数と、それぞれの波長多重成分信号が有する所定波長成分信号光の数との積に対応する分のファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３が用意される。これら９本のシングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３は、互いに略平行な光軸を有するように配置されている。このシングルコアファイバ２０は、実装時のトレランス拡大等のために、端部のモードフィールド径（ＭＦＤ）を局所的に拡大させたＴＥＣファイバ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ－ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ　Ｆｉｂｅｒ）を用いても良い。
　図１３に示す典型的な例においては、各受光端面２０ａ－１～３，２０ｂ－１～３，２０ｃ－１～３は、マルチコアファイバ１０の射出端面１０ａと平行に、同一平面上に配置されている。また、その端部は、マルチコアファイバ１０に対して傾斜しておらず、マルチコアファイバ１０の延在方向に平行に配置され、マルチコアファイバ１０の光軸と各シングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３の光軸とが平行になっているが、光学系の設計に応じて適宜変更することが可能である。
　以上、説明したとおり、マルチコアファイバ結合装置３００においては、マルチコアファイバ１０の互いに略平行な光軸を有するコア１０ｂ～ｄから出射された、互いに略平行な光軸を有するビーム（波長多重信号光）は、第１の光学系Ｓ１によって該光学系Ｓ１の波長分散素子５０側において各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態にされると共に、第２の光学系Ｓ２によって該光学系Ｓ２の波長分散素子５０側において各ビームの光軸が互いに略平行な状態にされている。そして、光軸と略平行な状態とされた各ビームを波長分散素子５０に導入している。このように、第２の光学系Ｓ２の波長分散素子５０側において各ビームの光軸が略平行な状態とされているため、それらの光路上に単独の波長分散素子５０を配置するといった簡易な手段によって波長の合分波を容易に行うことができる。また、この場合、シングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３をマルチコアファイバ１０に対してそれぞれ傾斜させる必要がなくなるため、角度調整が不要となり、高い実用性を実現することもできる。
　また、マルチコアファイバ結合装置３００では、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄから射出される複数のビームの光軸の配列方向（Ｚ軸）が波長分散素子５０によって各ビームが分光される分光方向（Ｘ軸）と異なっている。このため、マルチコアファイバ結合装置３００によれば、波長分散素子５０によって各ビームの波長が分散等しても、分散された波長間でのクロストーク等の発生を抑制することができる。特にマルチコアファイバ１０のように、各コア１０ｂ～１０ｄ間が狭い（典型的にはその光軸間隔が１００μｍ以下であり、５０μｍ以下である場合に特に有効である。本実施形態では０．０４５ｍｍ程度）場合に、かかるクロストークが発生しやすいため、本実施形態によれば、クロストークの発生を好適に防止できる。
　なお、上述したマルチコアファイバ結合装置３００と波長分散素子５０等とから光分波器が構成される。また、シングルコアファイバ２０Ａ－１～３，２０Ｂ－１～３，２０Ｃ－１～３からマルチコアファイバ１０へ光信号を伝搬する場合には、マルチコアファイバ結合装置３００と波長分散素子５０等とから光合波器が構成される。
　上述した実施形態においては、第１の光学系Ｓ１のレンズＬ１により、マルチコアファイバ１０の複数のビームを互いに離間させているが、図３に示すような態様でも複数のビームを互いに離間させることが可能である。図３の（ａ）では、端面１０ａに図示しない端面処理を施すことにより、ビームが互いに離間するビーム射出方向に調整されている。より具体的には、端面１０ａを曲面にしたり面取りしたりすることで、中心位置にあるコアの端面に対して、その周辺位置にあるコアの端面を傾斜させて、ビーム射出方向の調整がおこなわれる。その際、各コアの端面の傾き角が、ビームの広がり角の２倍以上の角度とすれば隣り合うビームは交わらない。このような発散光は、レンズＬ２としてコリメートレンズが採用されることにより、互いに平行な光軸を有する平行光を波長分散素子５０に導入することができる。
　または、図３の（ｂ）に示すように、周辺位置にあるコアに対応させて、２個のガラスブロックＧ１，Ｇ２を配置し、各ガラスブロックで周辺位置にあるコアからのビームを屈折させて、マルチコアファイバ１０の複数のビームを互いに離間させることが可能である。ガラスブロックＧ１、Ｇ２は、たとえば、ビーム間隔０．０４５ｍｍ、開口数（ＮＡ）０．１のときに、傾斜角θが３０度、ガラスブロック長さＤが１０μｍ程度とすることができる。なお、上述した図３の（ａ），（ｂ）に示すような変形例においては、端面１０ａやガラスブロックＧ１，Ｇ２が第１の光学系Ｓ１を構成する。
［第８実施形態］
　次に、第８実施形態に係る光学装置であるマルチコアファイバ結合装置３００Ａについて、図１５を参照しつつ説明する。なお、図１５では、波長分散素子５０、集光レンズ６０及びシングルコアファイバ２０等は図示を省略しているが、第７実施形態と同様である。
　図１５に示すように、第７実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００Ａは、第７実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００とは、第１及び第２の光学系Ｓ１，Ｓ２の構成が異なっている。すなわち、マルチコアファイバ結合装置３００Ａの第１の光学系Ｓ１は、単眼レンズであるＧＲＩＮレンズ（屈折率分布型レンズ）で構成されている。第１の光学系Ｓ１としてＧＲＩＮレンズＬ１を用いた場合、マルチコアファイバ１０の端面１０ａと、ＧＲＩＮレンズＬ１の端面を予め光軸に対して垂直に研磨しておくことで、マルチコアファイバ１０とＧＲＩＮレンズＬ１の角度調整が不要となり、光軸ずれのみ調整すればよいというメリットがある。さらに、マルチコアファイバ１０の端面１０ａとＧＲＩＮレンズＬ１の端面を接触または一体化させることでマルチコアファイバ端面及びＧＲＩＮレンズＬ１のマルチコアファイバ側端面における反射を抑制することができる。
　また、マルチコアファイバ結合装置３００Ａの第２の光学系Ｓ２は、複眼レンズＬ２で構成される。この複眼レンズＬ２は、第７実施形態と同様、第１の光学系Ｓ１側において互いに離間した状態である複数のビームの光路を、波長分散素子５０側においてマルチコアファイバの光軸と略平行なビームになるように射出する。
　このようなマルチコアファイバ結合装置３００Ａにおいても、上述した第７実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００と同一または同等の効果を得ることができる。
［第９実施形態］
　続いて、第９実施形態に係る光学装置であるマルチコアファイバ結合装置３００Ｂについて、図１６を参照しつつ説明する。
　図１６に示すように、マルチコアファイバ結合装置３００Ｂは、上述した第８実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００Ａとは、第２の光学系Ｓ２の構成のみが異なっている。
　マルチコアファイバ結合装置３００Ｂの第２の光学系Ｓ２は、レンズアレイＬ２で構成されている。レンズアレイＬ２は、３本のビームそれぞれに対応するように、３つのレンズＬ４～Ｌ６で構成されている。このレンズアレイＬ２は、上記実施形態と同様、第１の光学系Ｓ１側において互いに離間した状態である複数のビームの光路を、３つのレンズＬ４～Ｌ６を用いて、波長分散素子５０側においてマルチコアファイバの光軸と略平行なビームになるように射出する。
　このようなマルチコアファイバ結合装置３００Ｂにおいても、上述した第７実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００等と同一または同等の効果を得ることができる。また、このような構成のレンズアレイＬ２において、その一部が、シングルコアファイバ２０との相対位置が他の部分と変えられており、第２の光学系Ｓ２の収差が補正されるようにしてもよい。即ち、レンズアレイＬ２を構成する各レンズのうち、その中心から側方に位置するレンズは、端面が揃うように配置された各シングルコアファイバ２０に対して、焦点が手前に来るように集光されるから、側方に位置するレンズをシングルコアファイバ２０が位置する方向に向けて突出して形成することで、側方に位置するレンズを通ったビームがシングルコアファイバ２０の端面において焦点を結ぶように形成することが好ましい。なお、収差の補正は、第２の光学系Ｓ２において、上述のようにレンズアレイの一部分のシングルコアファイバ２０との相対位置を、他の部分と変えてもよいし、一体のレンズの面形状を変えることにより収差を補正してもよい。また、一体のレンズにおける屈折率をその中心部分とその中心部分から側方に位置する側方部分とで異ならせることにより、収差を補正してもよい。
［第１０実施形態］
　次に、第１０実施形態に係る光学装置３００Ｃについて、図１７を参照しつつ説明する。
　図１７は、本発明に係る光学装置を備えた波長選択スイッチ４００を示す。波長選択スイッチ４００は、互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を備えるマルチコアファイバ１０と、光学装置３００Ｃと、波長分散素子５０と、集光レンズ６０と、空間変調素子７０とを備える。図１７に示す構成では、光学装置３００Ｃは、波長分散素子５０、集光レンズ６０及び空間変調素子７０に光学的に結合されている。
　光学装置３００Ｃは、第７実施形態と同様の構成を備えたマルチコアファイバ結合装置を適用することができ、図１７においては当該マルチコアファイバ結合装置３００Ｃを波長選択スイッチに適用した場合を示している。即ち、波長選択スイッチ４００は、複数の光入出射部を有する光素子であるマルチコアファイバ１０を備え、複数の光入出射部であるコア１０ｂ～１０ｄは、波長多重信号光を入力する入力ポートＩｎ１と、所定の波長成分信号光を出力する複数の出力ポートＯｕｔ１、Ｏｕｔ２とを構成する。
　マルチコアファイバ１０のコア１０ｃ（図１７のＩｎ１）から入射されてマルチコアファイバ結合装置３００Ｃから射出されるビーム（波長多重信号光）が波長分散素子５０で分光されて、所定波長成分信号が集光レンズ６０を介して空間変調素子７０に照射される。空間変調素子７０は、所定波長成分信号光に対応して設けられており、それぞれの波長成分を所定の出力ポートに向けて切り替えることが可能な光路変換機能を有する。空間変調素子７０としては、電気的に駆動することで所定波長成分信号光の光路を機械的に切り替えることが可能なＭＥＭＳミラーや、印加電圧の付与によって屈折率を変化させることによって光路を変換することが可能な液晶空間変調素子（例えばＬＣｏＳ）を適用できる。
　図１７に示す空間変調素子７０はＭＥＭＳミラーであり、波長分散素子５０における波長多重信号光の分光方向に、複数のＭＥＭＳミラー７０Ａ，７０Ｂを備える。ＭＥＭＳミラー７０Ａ，７０Ｂは、ＸＺ平面において二軸方向に回動して傾斜角を変更し、反射光の光路を切り替えるミラーであり、各ＭＥＭＳミラー７０Ａ，７０Ｂの各端面７０ａ，７０ｂに照射された上記各ビームは、所定の角度で反射し、再び集光レンズ６０及び波長分散素子５０を通じて、第２の光学系Ｓ２に戻る。
　そして、第２の光学系Ｓ２に戻された２つのビームは、第１の光学系Ｓ１で集光されてマルチコアファイバ１０のコア１０ｂ，１０ｄに入射される（図１７のＯｕｔ１，２）。このようにして、本実施形態では、入射された光から所定の選択された波長を取り出することができる。
　このように、マルチコアファイバ結合装置３００Ｃにおいては、第７実施形態等と同様に、第１の光学系Ｓ１によって該光学系Ｓ１の波長分散素子５０側において各ビームの光路が互いに離間した状態にされると共に、第２の光学系Ｓ２によって該光学系Ｓ２の波長分散素子５０側において各ビームの光軸が略平行な状態にされている。そして、光軸が略平行な状態とされた各ビームを波長分散素子５０に導入したり、波長分散素子５０からの各ビームを第２の光学系Ｓ２に入射させたりしている。このように、第２の光学系Ｓ２の波長分散素子５０側において各ビームの光路がマルチコアファイバ１０の光軸と略平行な状態とされているため、それらの光路上に単独の波長分散素子５０を配置するといった簡易な手段によって波長の合分波を容易に行うことができる。
　また、マルチコアファイバ結合装置３００Ｃにおいて、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄから射出／入射される複数のビームの光軸の配列方向（Ｚ軸）が波長分散素子５０によって各ビームが分光される分光方向（Ｘ軸）と異なっている。このため、マルチコアファイバ結合装置３００Ｃによれば、波長分散素子５０によって各ビームの波長が分散等しても、分散された波長間でのクロストーク等の発生を抑制することができる。
［第１１実施形態］
　次に、第１１実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置について、図１８を参照しつつ説明する。
　図１８に示すように、本実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置は、上述した各実施形態に係るマルチコアファイバ結合装置３００等とは、一体化部材Ｌ２０を備えている点で異なっている。この一体化部材Ｌ２０は、第１の光学系Ｓ１を構成するレンズＬ１と第２の光学系Ｓ２を構成するレンズＬ２とを一つの光学部品として一体的に構成し、第１の光学系Ｓ１と第２の光学系Ｓ２との相対位置を一定に保持するための部材である。この一体化部材Ｌ２０は、一方の端面Ｌ１ａがマルチコアファイバ１０に光学的に結合され、他方の端面Ｌ２ａが波長分散素子５０に光学的に結合される。
　なお、この一体化部材Ｌ２０を変形して、第１の光学系Ｓ１（Ｌ１）と第２の光学系Ｓ２（Ｌ２）との間に空気が介在するように変形してもよいし、第１の光学系Ｓ１（Ｌ１）と第２の光学系Ｓ２（Ｌ２）との間に他の透光性材料が介在するように変形してもよい。第１及び第２の光学系Ｓ１，Ｓ２の間を透明性材料からなる中実部材とする場合、第１及び第２の光学系Ｓ１，Ｓ２と透明性材料からなる中実部材とを一体成型することも可能である。
　なお、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。たとえば、上述した実施形態においては、マルチコアファイバから射出された光をシングルコアファイバに入射する結合装置として説明しているが、それとは反対に、シングルコアファイバから射出された光をマルチコアファイバに入射する結合装置として利用することもできる。
　また、上述した実施形態では、本発明の光学装置をシングルコアファイバに結合する場合や波長選択スイッチとして用いた場合について説明したが、図１９に示されるように、光学装置３００を波長ブロッカに適用してもよい。図１９に示される反射型の波長ブロッカ４１０では、波長選択スイッチ４００における空間変調素子７０に代えて、２次元的に広がる遮蔽素子アレイ８０を波長分散素子５０に対面して配置する。波長ブロッカ４１０は、互いに平行な光軸を有する複数の光入出射部を有する光素子であるマルチコアファイバ１０を備え、複数の光入出射部であるコア１０ｂ～１０ｄは波長多重信号光を入出力するＩｎ／Ｏｕｔ１～３を構成する。
　マルチコアファイバ１０のコア１０ｂ～１０ｄからそれぞれ入射されてマルチコアファイバ結合装置３００から射出されるビーム（波長多重信号光）が波長分散素子５０で分光されて、所定波長成分信号が遮蔽素子アレイ８０に照射される。遮蔽素子アレイ８０は電気的に駆動することによって、所定の位置における光成分を除去できる作用を奏するものであり、除去しない波長成分信号は遮蔽素子アレイ８０から正反射されて、再びマルチコアファイバ１０に入射する。このような光学系は、例えば偏光子、液晶素子、ミラーの組み合わせなどによって実現される。
　なお、上記の例では反射型の波長ブロッカ４１０を一例として示したが、透過型の波長ブロッカを構成することも可能である。この場合には、反射型の波長ブロッカ４１０を遮蔽素子８０を中心に、左右対称に構成するようにすればよい。このとき、窓８０ａ～８０ｃの後方には反射ミラーが配置されていない。そして、左側に構成された入力側光学系（マルチコアファイバ１０（コア１０ｂ～１０ｄ（Ｉｎ１～３））、マルチコアファイバ結合装置３００、波長分散素子５０からなる）から入力された光のうち、入力した波長多重成分光から除去したい所定の波長成分光に対応する窓の遮蔽率を高めてブロックするようにする。また、当該窓８０ａ～８０ｃの窓の液晶を、その光が透過可能な偏光状態に変更すれば、当該透過光は入力側光学系と同様の構成を有する出力側光学系に入射され、出力側の波長分散素子５０によって合波され、第１の光学系Ｓ１を通して、マルチコアファイバ１０における対応するコア１０ｂ～１０ｄ（Ｏｕｔ１～３）に入射する。このようにして、所定の波長多重成分光から、所定の波長成分光が除去された波長多重成分光を得ることができる。
　また、上述した実施形態では、マルチコアファイバ１０のコア１０ｂ～１０ｄの数及びシングルコアファイバ２０の本数を３つとして説明したが、これに限られる訳ではなく、必要に応じて増減することが可能である。例えば、上述の例ではコアが一次元配列したマルチコアファイバを示したが、図２０に示されるように、二次元配列した７つのコア１０ｅ～１０ｋを備えたマルチコアファイバ１０Ａを用い、これに対応するシングルコアファイバを７つにした際に、本実施形態のマルチコアファイバ１０等を用いてももちろんよい。このとき、各コアが波長分散素子の分光方向と非平行な方向に配置されることが好ましく、例えば図示するように分光方向（Ｘ１，Ｘ２方向）には唯一のコアのみが存在していることが好ましい。
　さらに、上述した各要素の具体的な寸法や材料も、必要に応じて設計変更することができる。また、互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を有する光素子としては１つのファイバに複数のコアが含まれるマルチコアファイバを例示したが、単一のコアを有する複数のファイバを一次元的にアレイ状に配置したファイバアレイや、単一のコアを有する複数の光ファイバを束ねて、コアが二次元的に配置されるようにしたファイババンドルや、複数の発光部や受光部が二次元的に配置された光素子（例えばＶＣＳＥＬアレイ、ＰＤアレイなど）を上述したマルチコアファイバ１０と同様のものとして上述した実施形態に適用することも可能である。なお、第２の光学系Ｓ２にＧＲＩＮレンズを用いてもよい。その他、波長分散素子としてはアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を採用しても良い。
　また、上述した実施形態では、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄに対して入出射される複数のビームの光軸の配列方向が波長分散素子５０によってビームが分光される分光方向と異なるようにするために、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄが波長分散素子５０の分光方向と非平行な方向に配置されるように第１の光学系Ｓ１とマルチコアファイバ１０とが結合されていた。しかしながら、マルチコアファイバ１０の複数のコア１０ｂ～１０ｄに対して入射出する複数のビームの光軸の配列方向が波長分散素子５０によってビームが分光される分光方向と異なるように波長分散素子５０に入出射する複数のビームの空間座標を曲げるミラーを上記結合装置の何れかが備える構成であってもよい。この構成について、図２１を参照して説明する。
　図２１は、他の形態に係る光学装置を示す概略構成図である。図２１に示すように、光学装置３００Ｃの第２の光学系Ｓ２と波長分散素子５０との間で複数のビームの光路上には、ミラー９０ａ，９０ｂが配置されている。図２１に示す光学装置３００Ｃでは、図の奥行方向に沿ってマルチコアファイバ１０の３つのコア１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからビームが出射されている。すなわち、図２１においてＺ方向から見た構成が、図１７に示す光学装置３００Ｃと同様となる。
　ミラー９０ａは、第２の光学系Ｓ２から出射される複数のビーム（（ｘ：ｙ：ｚ）＝（０°：９０°：９０°））の空間座標を曲げ、ビーム（（ｘ：ｙ：ｚ）＝（４５°：４５°：４５°））とする。また、ミラー９０ｂは、ミラー９０ａにより曲げられたビームの空間座標を曲げ、ビーム（（ｘ：ｙ：ｚ）＝（９０°：０°：０°））とする。すなわち、ミラー９０ａ，９０ｂは、第２の光学系Ｓ２（光学装置３００Ｃ）から図の奥行方向（Ｘ方向）に沿って出射された３つのビームの空間座標を曲げて、波長分散素子５０に対して３つのビームが図の上下方向（Ｚ方向）に沿って入射するように、複数のビームの空間座標を曲げる。
　１０…マルチコアファイバ、１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…コア、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…シングルコアファイバ、５０…波長分散素子、７０，７０Ａ，７０Ｂ…ミラー、８０…遮蔽素子アレイ、９０ａ，９０ｂ…ミラー、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，２００，３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ…マルチコアファイバ結合装置、Ｓ１…第１の光学系、Ｓ２…第２の光学系。

Claims (21)

  1. 　互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を有する光素子を他の光学部品に結合する光学装置であって、
    　前記光素子の複数の前記光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸上に位置し、前記各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態とする第１の光学系と、
    　前記第１の光学系側において互いに平行と異なる状態である前記複数のビームの光軸を互いに略平行な状態とする第２の光学系と、を備えることを特徴とする光学装置。
  2. 　前記第２の光学系は、前記他の光学部品に前記複数のビームを集光することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記光素子は、マルチコアファイバであり、
    　前記他の光学部品は、複数のシングルコアファイバであり、
    　前記第１の光学系の焦点距離と前記第２の光学系の焦点距離とが等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
  4. 　互いに平行な光軸を有する複数の光入出力部を有する光素子を波長分散素子を介して他の光学部品に結合する光学装置であって、
    　前記光素子の複数の前記光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸上に位置し、前記各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、前記波長分散素子側において互いに離間した状態とする第１の光学系と、
    　前記第１の光学系と前記波長分散素子との間に位置し、前記第１の光学系側において互いに平行と異なる状態である前記複数のビームの光軸を前記波長分散素子側において互いに略平行な状態とする第２の光学系とを備え、
    　前記第２の光学系を通過後のビームを前記波長分散素子に導入し及び／又は前記波長分散素子からのビームを前記第２の光学系へ入射させることを特徴とする光学装置。
  5. 　前記第２の光学系を通過するビームが複数あり、前記複数のビームのうち少なくとも２つのビームが前記波長分散素子に導入されることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
  6. 　前記第２の光学系は、前記第１の光学系により互いに離間した状態とされた前記複数のビームの各々を空間的に分離させて前記波長分散素子に入射させることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学装置。
  7. 　前記光素子の複数の前記光入出力部に対して入出射される複数のビームの光軸の配列方向が前記波長分散素子によってビームが分光される分光方向と異なっていることを特徴とする請求項４～６の何れか一項に記載の光学装置。
  8. 　前記光素子の複数の前記光入出力部が前記波長分散素子の分光方向と非平行な方向に配置されるように前記第１の光学系と前記光素子とが結合されることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
  9. 　前記光素子の複数の前記光入出力部に対して入射出する複数のビームの光軸の配列方向が前記波長分散素子によってビームが分光される分光方向と異なるように前記波長分散素子に入出射する複数のビームの空間座標を曲げるミラーを更に備え、当該ミラーが前記複数のビームの光路上に配置されてことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
  10. 　前記光素子は、複数の前記光入出力部の光軸間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項４～９の何れか一項に記載の光学装置。
  11. 　前記光素子は、複数の前記光入出力部の光軸間隔が５０μｍ以下のマルチコアファイバであることを特徴とする請求項４～１０の何れか一項に記載の光学装置。
  12. 　前記第１の光学系が単眼レンズであることを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載の光学装置。
  13. 　前記第２の光学系が複数の光学要素で構成される複眼レンズであることを特徴とする請求項１～１２の何れか一項に記載の光学装置。
  14. 　前記第２の光学系は、前記第１の光学系により互いに離間された前記複数のビームをコリメートするコリメートレンズを含み、前記波長分散素子に入射される複数のビームのそれぞれが略コリメートビームであることを特徴とする請求項４～１３の何れか一項に記載の光学装置。
  15. 　前記第２の光学系の収差が補正可能であることを特徴とする請求項１～１４の何れか一項に記載の光学装置。
  16. 　前記第２の光学系の一部分は、前記他の光学部品との相対位置が他の部分と変えられており、前記第２の光学系の収差が補正されていることを特徴とする請求項１５に記載の光学装置。
  17. 　前記第１及び第２の光学系が一つの光学部品として一体的に構成されていることを特徴とする請求項１～１６の何れか一項に記載の光学装置。
  18. 　前記第１及び第２の光学系の少なくとも一方がＧＲＩＮレンズであることを特徴とする請求項１～１７の何れか一項に記載の光学装置。
  19. 　請求項１～１８の何れか一項に記載の光学装置を含む光合波器又は光分波器。
  20. 　請求項１～１８の何れか一項に記載の光学装置を含む波長選択スイッチであって、
    　複数の前記光入出力部は、少なくとも一つの入力ポート及び出力ポートを含み、
    　前記他の光学部品は、所定の波長成分信号光を所定の前記出力ポートに偏向して結合させる空間変調素子であることを特徴とする波長選択スイッチ。
  21. 　請求項１～１８の何れか一項に記載の光学装置を含む波長ブロッカであって、
    　複数の前記光入出力部は、少なくとも一つの入力ポート及び／または出力ポートを含み、
    　前記他の光学部品は、所定の波長成分信号光を遮蔽する遮蔽素子である、ことを特徴とする波長ブロッカ。
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