JP2012220924A - Ｎ×ｎ波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】それ単体で２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作させることが可能なＮ×Ｎ波長選択スイッチを提供する。
【解決手段】ポート数Ｎの入力側導波路型分岐回路７ａ及び出力側導波路型分岐回路７ｂを備え、入力側導波路型分岐回路７ａの一の入力ポートに波長数Ｍの多波長光を入力したときに、その多波長光を波長毎に出力側導波路型分岐回路７ｂの任意の出力ポートから出力するためのＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０であって、分光手段と、Ｎ列配置されると共にＭ行配列され、各単波長光を任意の方向に選択的に反射するミラーを有する入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａと、反射手段と、Ｎ列配置されると共にＭ行配列され、各単波長光を特定の方向に向けて反射するミラーを有する出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂと、集光手段と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｎ×Ｎ波長選択スイッチに関するものである。

図９は、メッシュネットワーク９０における、あるノード装置９１の一構成例を示す図である。

図９に示すように、一般に光ネットワークにおいては、光ファイバの断線や伝送装置の障害が生じても、光通信が断絶しないように、光ファイバはペア光ファイバ９２による二重化が施されている。

例えば、１＋１プロテクションと呼ばれる方式では、ペア光ファイバ９２の一方の光ファイバ９２ａはＷｅｓｔからＥａｓｔに、他方の光ファイバ９２ｂはＥａｓｔからＷｅｓｔに同時伝送され、メインの光ファイバ９２ａ（Ｗｅｓｔ→Ｅａｓｔ）が断線した場合は、瞬時に他方の光ファイバ９２ｂ（Ｅａｓｔ→Ｗｅｓｔ）に切り替えることで、障害を回避している。

ノード装置９１は、３つの方向のペア光ファイバ９２，９３，９４を持つ構成であり（３Ｄｅｇｒｅｅといわれる）、すなわち、Ｗｅｓｔ、Ｅａｓｔ、Ｎｏｒｔｈ方向に位置する３つのノードに向かってペア光ファイバ９２，９３，９４が敷設されている。

以下、ノード装置９１の動作について説明する。

ノード装置９１は、ネットワークインターフェース（ＮＷインターフェースＡ，Ｂ，Ｃ）より構成されている。今、ＮＷインターフェースＡに着目する。

ＷｅｓｔからＥａｓｔに伝送されているペア光ファイバ９２の１本である光ファイバ９２ａには、約１００波程度の波長信号が多重化されており、１×４光スプリッタ９５で４分岐された後、２つの信号は、それぞれ２つのＴＸ／ＲＸバンクＩ，ＩＩに入り、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）９６で１つに多重化（ＭＵＸ）された後、更に、対向して配置された、もう１つの波長選択スイッチ９７に入り、非多重化（ＤＥＭＵＸ）された後、それぞれ波長可変レシーバ（λ−ＲＸ）９８で受光される。

ここで、２つのＴＸ／ＲＸバンクＩ，ＩＩを備えた構成にしている理由は、１つのＴＸ／ＲＸバンクＩ（又はＩＩ）が故障しても、もう１つのＴＸ／ＲＸバンクＩＩ（又はＩ）でバックアップし、システムダウンを回避するためである。

また、２つの波長選択スイッチ９６，９７を対向して配置する複雑な構成を用いている理由は、現状では、多入力、多出力のＮ×Ｎ波長選択スイッチがないためである。

一方、１×４光スプリッタ９５で４分岐された後の残りの２つの光信号は、それぞれ、ＮＷインターフェースＢ，Ｃの１×４波長選択スイッチ９９に接続され、Ｅａｓｔ及びＮｏｒｔｈ方向に位置するノードへ向かって伝送される。

一方、ＮＷインターフェースＡにある１×４波長選択スイッチ９９には、ＮＷインターフェースＢ，Ｃにある１×４光スプリッタ９５からの光信号と２つのＴＸ／ＲＸバンクＩ，ＩＩにある波長可変トランスミッタ（λ−ＴＸ）１００からの光信号が入力される。ＴＸ／ＲＸバンクＩ，ＩＩにある波長可変トランスミッタ１００からの光は、対向して配置された２つの光スプリッタ１０１，１０２を経由している。

各々のＮＷインターフェースＡ，Ｂ，Ｃで、１×４光スプリッタ９５を用いて分配する理由は、ある方向（例えば、Ｗｅｓｔ）から来た多重化された光信号をＡｄｄポート１０３及びＤｒｏｐポート１０４（ＴＸ／ＲＸバンクＩ，ＩＩへ向かうポート）までを含めた全てのＮＷインターフェースＡ，Ｂ，Ｃへ分配し、それを波長選択スイッチ９９を用いて、光信号の選択やパワー調整をすることで一部の波長信号はブロードキャストして全てのＮＷインターフェースＡ，Ｂ，Ｃに分配したり、一部の波長信号は選択して、唯一のＮＷインターフェースＡ，Ｂ，Ｃのみにルーティングできるといった光ネットワークを構築できるためである。

この場合、各光ファイバには、同じ波長の光信号（異なった情報が伝送されている）が２つ以上、同時に伝送されないよう、ネットワーク管理層でモニターされ、制御されている。

この波長選択スイッチ９９は、任意の波長信号を任意の数だけ任意のポートに接続できる機能及び各光信号の可変アテネーション機能も有している。しかし、ノードのＤｅｇｒｅｅ数が増加するにつれ１×Ｎ波長選択スイッチのＮの数を増やす必要がある。

以下、１×Ｎ波長選択スイッチ（Ｎ＝２，３・・・）について説明する。

図１０は、従来の１×Ｎ波長選択スイッチを示す図である（非特許文献１参照）。

図１０に示すように、この１×Ｎ波長選択スイッチ１１０は、入出力光ファイバ１１１と、コリメートレンズアレイ１１２と、水平偏波（Ｙ偏波）と垂直偏波（Ｘ偏波）間の特性を無依存化するためのプリズム１１３と、その水平偏波又は垂直偏波の一方を９０度回転させる１／２波長板１１４と、空間的に光の円形分布を楕円分布に変換するアナモルフィックプリズムペア１１５と、コンデンサーレンズ１１６と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）マイクロミラーアレイ１１７と、リゾリューションレンズ１１８と、バルク型グレーティング１１９とから構成されている。

図１１は、従来の別のタイプの１×Ｎ波長選択スイッチを示す図である（特許文献１参照）。

図１１に示すように、この１×Ｎ波長選択スイッチ６００は、入出力光ファイバ６０１〜６０６と、コリメートレンズアレイ６１０と、水平偏波（Ｙ偏波）と垂直偏波（Ｘ偏波）間の特性を無依存化するためのＷｏｌｌａｓｔｏｎプリズム６１５（２つの３角形状からなるプリズム６１６，６１７から構成されている）と、その水平偏波と垂直偏波間の位相差を零にするための複屈折率板６２０と、１／２波長板６２５（６２６のみが１／２波長板で６２７は偏波に影響を与えない）と、凹面鏡６３０と、シリンドリカルレンズ６３５と、エッジプリズム６４１付グレーティング６４２と、光を垂直に曲げるためのプリズム６４６と、ＬＣＯＳ ＳＬＭ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）６４５とから構成されている。

これら従来技術である１×Ｎ波長選択スイッチ１１０，６００では、構成は異なるものの、基本的には下記に示した機能を有している。

（１）入出力ポート構成は、１×Ｎ（Ｎ＝２，３，４・・・）である。

（２）ＤＥＭＵＸ機能スイッチング：１つの入力ポートに多重化された波長の光信号を入射した場合、入力光信号の中から、任意の波長（例えばλ₁，λ₅，λ₂₉）、任意の波長数（例えばλ₁，λ₅，λ₂₉の場合は３波長）を任意の出力ポート（Ｎポートのうち、あるポート）に出力でき、その状態を変化（スイッチング）できる。

（３）ＭＵＸ機能：逆に、Ｎポートのうち、任意のポートから入射した任意波長を１つの出力ポートに合波できる。ただし、Ｎポートのうち２つのポートから入射された同じ波長の光は、選択されて１つの出力ポートに出力される。

（４）可変アテネーション機能：上記のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸにおいて各波長の光信号パワーを所望の値に調整できる。

米国特許出願公開第２００６／６７６１１号明細書

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＶＯＬ．２３，ＮＯ．４，ＡＰＲＩＬ．２００５

上記の波長選択スイッチで制限となるのは、入出力ポート構成は、１×Ｎ（Ｎ＝２，３，４・・・）であるため、異なった情報を持つ、２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作ができない点である。

これは図９に示した現状の光ネットワーク機能を実現する上で、極めてデメリットであり、以下に詳しく説明する。

図９に示した現状の光ネットワークでは、１本の光ファイバにそれぞれ多重化された（例えば、λ₁〜λ₁₀₀）光が独立に伝送されている。このため、２つ以上の同じ波長光信号が同時に１本の光ファイバに入射しないという制限のもとで、種々の波長の光信号を任意の光ファイバ間でスイッチングしてやる必要がある。しかし、１×Ｎ波長選択スイッチ単体では、２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作ができないため、以下の構成により実現している。

光スプリッタで４つの波長群に等分配した後、各ＮＷインターフェースの１×Ｎ波長選択スイッチに接続する。このとき、２つ以上の異なった情報を含む同じ波長が１×Ｎ波長選択スイッチに入射される。その後、同じ波長の光が衝突しないように、不要な波長の光信号は波長選択スイッチで選択され、所望の光信号のみを伝送させる。これらの制御は、ネットワーク管理層で１×Ｎ波長選択スイッチのスイッチング状態を遠隔制御して行われる。また、同様に、ＴＸ／ＲＸバンクでのＤｒｏｐポートでは、各ＮＷインターフェースからＤｒｏｐされてきた同じ波長の信号（情報は異なる）を衝突することなく波長可変レシーバ（λ−ＲＸ）に送るため、１×Ｎ波長選択スイッチを対向して接続している。更にＴＸ／ＲＸバンクでのＡｄｄポートでは、１×Ｎスプリッタを対向して接続し、多数の波長可変トランスミッタ（λ−ＴＸ）からの信号を各ＮＷインターフェースに送っている。

しかし、上記の機能を実現するため、図９では、７台の波長選択スイッチと７台の光スプリッタを用いており、極めて高コストとなる。また、光スプリッタは、光パワーを分配するだけである。例えば１×４光スプリッタの損失は、１台あたり約６ｄＢであるため、全体として大きな損失となり、これを補償するため、高価な光アンプが必要となる。以上のように、現状の１×Ｎ波長選択スイッチを用いた光ネットワークでは、極めて非効率なシステム形態となっている。この原因は、システムを構築している１×Ｎ波長選択スイッチの機能に由来している。

そこで、本発明の目的は、上記した問題を解決し、それ単体で２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作させることが可能なＮ×Ｎ波長選択スイッチを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、平面方向に並列された複数の入力ポートを有するポート数Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力側導波路型分岐回路と、前記平面方向に並列された複数の出力ポートを有するポート数Ｎの出力側導波路型分岐回路と、を備え、前記入力側導波路型分岐回路の一の入力ポートに波長数Ｍ（Ｍは２以上の整数）の多波長光を入力したときに、その多波長光を波長毎に前記出力側導波路型分岐回路の任意の出力ポートから出力するためのＮ×Ｎ波長選択スイッチであって、前記入力側導波路型分岐回路からの多波長光を、前記平面方向と直交する方向に波長毎に分光する分光手段と、前記入力側導波路型分岐回路の各入力ポートに対応して前記平面方向にＮ列配置されると共に前記分光手段で分光された各単波長光に対応して前記平面方向と直交する方向にＭ行配列され、前記平面方向の各単波長光を前記平面方向の任意の方向に選択的に反射するミラーを有する入力側二次元ＭＥＭＳミラーと、前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーで反射された各単波長光を反射する反射手段と、前記出力側導波路型分岐回路の各ポートに対応して前記平面方向にＮ列配置されると共に前記反射手段で反射された各単波長光に対応して前記平面方向と直交する方向にＭ行配列され、前記反射手段からの各単波長光を前記平面方向の特定の方向に向けて反射するミラーを有する出力側二次元ＭＥＭＳミラーと、前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーからの各単波長光を、前記平面方向と直交する方向の各単波長光を合波して前記出力側導波路型分岐回路の任意の出力ポートから出力する集光手段と、を備えたＮ×Ｎ波長選択スイッチである。

また、本発明は、波長数Ｍ（Ｍは２以上の整数）の多波長光が入力される入力ポートとしての複数の導波路が平面方向に並列されてなるポート数Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力導波路と、前記入力導波路に入力された多波長光を前記平面方向に広げる入力側スラブ導波路とを有する入力側導波路型分岐回路と、前記入力側導波路型分岐回路で広げられた多波長光を、前記平面方向にコリメートする入力側第１レンズと、前記入力側第１レンズでコリメートされた多波長光を、前記平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第２レンズと、前記入力側第２レンズでコリメートされた多波長光を、前記平面方向に集光する入力側第３レンズと、前記入力側第３レンズで集光された多波長光を、前記平面方向と直交する方向に波長毎に分光する入力側グレーティングと、前記入力側グレーティングで分光された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第４レンズと、前記平面方向にＮ列のミラーを有すると共に前記平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、前記入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に前記入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換する入力側二次元ＭＥＭＳミラーと、前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、前記平面方向に集光する反射用レンズと、前記反射用レンズで集光された各単波長光を、再び前記反射用レンズに反射する反射部材と、前記平面方向にＮ列のミラーを有すると共に前記平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、前記反射部材で反射されて再び前記反射用レンズを通過した各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換する出力側二次元ＭＥＭＳミラーと、前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向に集光する出力側第４レンズと、前記出力側第４レンズで集光された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向にポート毎に合波する出力側グレーティングと、前記出力側グレーティングで合波された各多波長光を、前記平面方向にコリメートする出力側第３レンズと、前記出力側第３レンズでコリメートされた各多波長光を、前記平面方向と直交する方向に集光する出力側第２レンズと、前記出力側第２レンズで集光された各多波長光を、前記平面方向に集光する出力側第１レンズと、前記出力側第１レンズで集光された各多波長光を通過させる出力側スラブ導波路と、前記出力側スラブ導波路を通過した各多波長光が出力される出力ポートとしての複数の導波路が前記平面方向に並列されてなるポート数Ｎの出力導波路とを有する出力側導波路型分岐回路と、を備えたＮ×Ｎ波長選択スイッチである。

前記入力側第２レンズと前記出力側第２レンズは共通の入出力第２レンズからなり、前記入力側第４レンズと前記出力側第４レンズは共通の入出力第４レンズからなると良い。

前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段と前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーの後段のうち、少なくとも前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段に、各単波長光を多数の光ビームに変換するためのホログラム素子或いは多数のピクセルからなる透過型液晶セルを更に備えると良い。

前記ホログラム素子或いは前記透過型液晶セルと前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー或いは前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーとの間に１／４波長板を更に備えると良い。

前記入力側導波路型分岐回路の前記入力導波路端、前記出力側導波路型分岐回路の前記出力導波路端、前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー、及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーにおけるスポットサイズより他の部分におけるスポットサイズが拡大されていると良い。

前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーにおけるスポットサイズが、それぞれの上で同一となるように前記入力導波路及び前記出力導波路のスポットサイズとレンズの焦点距離が選ばれると良い。

前記入力側導波路型分岐回路の前記入力導波路端及び／又は前記出力側導波路型分岐回路の前記出力導波路端に接続された光ファイバを更に備えると良い。

前記反射部材が、独立した反射板或いは前記反射用レンズの後段の面に形成された反射膜からなると良い。

前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段と前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーの後段に、光線を９０度折り曲げて前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーに入出射するコーナーキューブを更に備えると良い。

前記入力側導波路型分岐回路の端面が、前記入力側導波路型分岐回路の端面からの反射戻り光を低減するため、その角度を５度以上に研磨されると共に、前記入力側導波路型分岐回路は、前記入力側導波路型分岐回路の端面から出射される多波長光がそれ以降の各レンズに対して垂直に入射するように傾けて配置されると良い。

前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーが、櫛歯型の電極で駆動されると良い。

前記入力側グレーティングと前記出力側グレーティングは反射型グレーティングからなり、前記入出力第２レンズと前記入出力第４レンズは共通の入出力レンズからなると良い。

本発明の特徴は、（１）導波路型分岐回路を２つ用いて、それをそれぞれ入力ポート、出力ポートとして用い、更にグレーティングを用いその分光する分散面と入出力ポートの面を直交するような光学系を考案したこと、（２）上記の直交する入出力ポート面と分散面に応じて、例えば蒲鉾形のような一方向にのみ集光機能を持つレンズを光学系に組み合わせること、（３）波長毎に入出力ポートをスイッチングするため、二次元ＭＥＭＳミラーを２セット用いて光を反射させたこと、及び（４）更に二次元ＭＥＭＳミラーの直前にホログラム素子或いは透過型液晶セルを用いたことにある。

本発明によれば、それ単体で２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作させることが可能なＮ×Ｎ波長選択スイッチを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す上視図である。 本発明の実施の形態に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す側視図である。 本発明に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチの使用例を示す図である。 本発明の変形例に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す斜視図である。 （ａ）は図５のＮ×Ｎ波長選択スイッチに用いられるホログラム素子の位相分布の一例を示す図であり、（ｂ）は図５のＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す上視図である。 本発明の他の変形例に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す斜視図である。 本発明の他の変形例に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す斜視図である。 メッシュネットワークにおける、あるノード装置の一構成例を示す図である。 従来の１×Ｎ波長選択スイッチを示す図である。 従来の別のタイプの１×Ｎ波長選択スイッチを示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１〜３は本発明の好適な実施の形態に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチを示す図であり、図１は斜視図、図２は上視図、図３は側視図である。先ず、図１を用いて全体構成を説明し、その後、その動作を説明する。

図１に示すように、実施の形態に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０は、平面方向（図示Ｘ方向）に並列された複数の入力ポートを有するポート数Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力側導波路型分岐回路７ａと、平面方向に並列された複数の出力ポートを有するポート数Ｎの出力側導波路型分岐回路７ｂと、を備え、入力側導波路型分岐回路７ａの一の入力ポートに波長数Ｍ（Ｍは２以上の整数）の多波長光を入力したときに、その多波長光を波長毎に出力側導波路型分岐回路７ｂの任意の出力ポートから出力するためのものである。

そして、Ｎ×Ｎ波長選択スイッチ２０は、入力側導波路型分岐回路７ａからの多波長光を、平面方向でそのまま透過すると共に平面方向と直交する方向（図示Ｙ方向）に波長毎に分光する分光手段と、入力側導波路型分岐回路７ａの各入力ポートに対応して平面方向にＮ列配置されると共に分光手段で分光された各単波長光に対応して平面方向と直交する方向にＭ行配列され、平面方向の各単波長光を平面方向の任意の方向に選択的に反射するミラーを有する入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａと、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａで反射された各単波長光を反射する反射手段と、出力側導波路型分岐回路７ｂの各ポートに対応して平面方向にＮ列配置されると共に反射手段で反射された各単波長光に対応して平面方向と直交する方向にＭ行配列され、反射手段からの各単波長光を平面方向の特定の方向に向けて反射するミラーを有する出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂと、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂからの各単波長光を、平面方向でそのまま透過すると共に平面方向と直交する方向の各単波長光を合波して出力側導波路型分岐回路７ｂの任意の出力ポートから出力する集光手段と、を備えたことを特徴とする。

入力側導波路型分岐回路７ａは、波長数Ｍの多波長光が入力される入力ポートとしての複数の導波路２ａ〜６ａが平面方向に並列されてなるポート数Ｎの入力導波路１ａと、入力導波路１ａに入力された多波長光を平面方向に広げる入力側スラブ導波路８ａと、を有する。

分光手段は、入力側導波路型分岐回路７ａで広げられた多波長光を、平面方向にコリメートする入力側第１レンズ９ａと、入力側第１レンズ９ａでコリメートされた多波長光を、平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第２レンズと、入力側第２レンズでコリメートされた多波長光を、平面方向に集光する入力側第３レンズ１１ａと、入力側第３レンズ１１ａで集光された多波長光を、平面方向と直交する方向に波長毎に分光する入力側グレーティング１２ａと、入力側グレーティング１２ａで分光された各単波長光を、平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第４レンズと、を有する。

入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａは、平面方向にＮ列のミラーを有すると共に平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換するものである。

反射手段は、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、平面方向に集光する反射用レンズ１３と、反射用レンズ１３で集光された各単波長光を、再び反射用レンズ１３に反射する反射部材１４と、を有する。

出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂは、平面方向にＮ列のミラーを有すると共に平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、反射部材１４で反射されて再び反射用レンズ１３を通過した各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換するものである。

集光手段は、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、平面方向と直交する方向に集光する出力側第４レンズと、出力側第４レンズで集光された各単波長光を、平面方向と直交する方向にポート毎に合波する出力側グレーティング１２ｂと、出力側グレーティング１２ｂで合波された各多波長光を、平面方向にコリメートする出力側第３レンズ１１ｂと、出力側第３レンズ１１ｂでコリメートされた各多波長光を、平面方向と直交する方向に集光する出力側第２レンズと、出力側第２レンズで集光された各多波長光を、平面方向に集光する出力側第１レンズ９ｂと、を有する。

出力側導波路型分岐回路７ｂは、出力側第１レンズ９ｂで集光された各多波長光を通過させる出力側スラブ導波路８ｂと、出力側スラブ導波路８ｂを通過した各多波長光が出力される出力ポートとしての複数の導波路２ｂ〜６ｂが平面方向に並列されてなるポート数Ｎの出力導波路１ｂと、を有する。

なお、本実施の形態では、入力側第２レンズと出力側第２レンズは共通の入出力第２レンズ１０からなり、入力側第４レンズと出力側第４レンズは共通の入出力第４レンズ１５からなる。

次に、各部材の構成について詳細に述べる。

入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂは、平らな基板２１上に集積化されている。本実施の形態では、平らな基板２１上に入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂの２回路を集積化したものを導波路素子４と称する。

また、入力側導波路型分岐回路７ａの端面が、入力側導波路型分岐回路７ａの端面からの反射戻り光を低減するため、その角度を５度以上に研磨されると共に、入力側導波路型分岐回路７ａは、入力側導波路型分岐回路７ａの端面から出射される多波長光がそれ以降の各レンズに対して垂直に入射するように傾けて配置されることが好ましい。同様に、出力側導波路型分岐回路７ｂの端面が、出力側導波路型分岐回路７ｂの端面での反射戻り光を低減するため、その角度を５度以上に研磨されると共に、出力側導波路型分岐回路７ｂは、入力側導波路型分岐回路７ａの端面から出射される多波長光が垂直に入射するように傾けて配置されることが好ましい。

これら入力側導波路型分岐回路７ａの入力導波路１ａ端及び／又は出力側導波路型分岐回路７ｂの出力導波路１ｂ端、より具体的には、各導波路２ａ〜６ａ、２ｂ〜６ｂには、光ファイバが接続される。

また、入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂの導波路２ａ〜６ａ、２ｂ〜６ｂは、屈折率の高いコアがそれよりも屈折率の低いクラッドに埋め込まれた構造のものであり、入力側スラブ導波路８ａと出力側スラブ導波路８ｂは、厚さ方向のみに光の閉じ込め構造を持つものであり、ｎをスラブ導波路の等価屈折率とするとき、そのスラブ長はｎ×Ｆ_x1（Ｆ_x1は、第１レンズ９ａ，９ｂの焦点距離）である。

入力側第１レンズ９ａと出力側第１レンズ９ｂは、平面方向に集光機能を持つ焦点距離Ｆ_x1のレンズであり、これらは入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂの各々に対応した位置に配置される。

入出力第２レンズ１０は、平面方向と直交する方向に集光機能を持つ焦点距離Ｆ_yのレンズであり、これらは導波路素子４の端面からＦ_yの位置に配置される。

入力側第３レンズ１１ａと出力側第３レンズ１１ｂは、平面方向に集光機能を持つ焦点距離Ｆ_x2のレンズであり、これらは入力側第１レンズ９ａと出力側第１レンズ９ｂからＦ_x1＋Ｆ_x2の位置に配置される。

入力側グレーティング１２ａと出力側グレーティング１２ｂは、平面方向と直交する方向に光波長が分光するような分散軸を持つ透過型グレーティングからなり、これらは入力側第３レンズ１１ａの後段又は前段、及び出力側第３レンズ１１ｂの前段又は後段に配置される。

反射手段は、入力側グレーティング１２ａと出力側グレーティング１２ｂとの間に配置される。反射部材１４は、独立した反射板或いは反射用レンズ１３の後段の面に形成された反射膜からなる。反射用レンズ１３は、平面方向に集光機能を持つ焦点距離２×Ｆ_x2（Ｆ_x2の２倍）のレンズである。

入出力第４レンズ１５は、入出力第２レンズ１０と同じ焦点距離Ｆ_yを持つレンズであり、これらは入出力第２レンズ１０から２×Ｆ_y（Ｆ_yの２倍）の位置に配置される。

なお、入力導波路１ａ及び出力導波路１ｂのスポットサイズとレンズの焦点距離は、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ及び出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂにおけるスポットサイズがそれぞれの上で同一となるように選ばれる。

入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａと出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂは、入力側グレーティング１２ａと出力側グレーティング１２ｂの分散軸方向にＭ行のミラーを有すると共に入力側グレーティング１２ａと出力側グレーティング１２ｂの分散軸と直交する方向にＮ列のミラーを有し、これらは入力側第３レンズ１１ａと出力側第３レンズ１１ｂからＦ_x2の位置に配置されると共に入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂの各々に対応した位置に配置される。

これら入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ及び出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂは、櫛歯型の電極で駆動される。

次に、Ｎ×Ｎ波長選択スイッチ２０の動作を上視図である図２と側視図である図３を用いて説明する。上視図と側視図で分けて説明する理由は以下による。

先ず、用いているレンズが、Ｘ方向或いはＹ方向にのみ集光機能（集光作用）を持っていること、また、空間的な入出力ポートのスイッチングは、同じ平面内（Ｘ−Ｚ平面：これをスイッチング面を呼ぶ）で行われ、光が分光される平面（Ｙ−Ｚ平面：これを分散面と呼ぶ）は、それに直交していることによる。

先ず、上視図である図２を用いて説明する。ここでは、Ｘ方向に集光機能を持つレンズ、すなわち、入力側第１レンズ９ａ、出力側第１レンズ９ｂ、入力側第３レンズ１１ａ、出力側第３レンズ１１ｂ、反射用レンズ１３は、凸形状で実線を用いて表しており、Ｙ方向に集光機能を持つレンズ、すなわち、入出力第２レンズ１０、入出力第４レンズ１５、及びＹ方向に分光させる入力側グレーティング１２ａ、出力側グレーティング１２ｂは長方形で破線を用いて表している。このように、破線で示した光素子は、これをスイッチング面では影響しないものとして説明する。

今、入力導波路１ａ（導波路２ａ〜６ａから構成される）の導波路２ａに種々の波長信号からなる多波長光を入射した場合を考える。なお、入力する導波路は、どの導波路を選んでもほぼ同じ動作を実現できる。

焦点距離Ｆ_x1を持つ入力側第１レンズ９ａは、導波路素子４の端面に配置されており、その後段には、焦点距離Ｆ_x2を持つ入力側第３レンズ１１ａが第１レンズ９ａからほぼ（Ｆ_x1＋Ｆ_x2）の距離に配置され、更に、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａが入力側第３レンズ１１ａからＦ_x2の距離に配置されている。このため、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ上には、導波路２ａでのＸ方向の光スポットサイズをＦ_x2／Ｆ_x1の倍率で拡大、或いは縮小した入射光分布が投影されることになる。

今、導波路２ａに入力された多波長光は、入力側スラブ導波路８ａに入ると横方向の閉じ込め作用がないため、回折により広がり、入力側第１レンズ９ａを透過するとコリメートされる。その後、入力側第３レンズ１１ａを通過すると集光され入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ上に投影される。入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの各ミラーは、各導波路（２ａ〜６ａ）に対応している。入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａに投影された光は、ミラーの回転角に応じて、種々の角度で反射用レンズ１３とその近傍に配置された反射部材１４に入射する。この反射用レンズ１３は、入力側第３レンズ１１ａの約２倍の焦点距離を持っている。反射部材１４を反射した光は、再度反射用レンズ１３を通過するため、反射用レンズ１３と反射部材１４は、反射用レンズ１３の２倍の厚みを持ったレンズと等価に扱うことができる。そのため入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａのフーリエ像が、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂ上に集光する。この入射する光は、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの角度を変えることで、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂを構成する任意のミラーに入射することができる。

一方、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂを構成する各ミラーの角度を適切な角度にすることで、出力側第３レンズ１１ｂに光を入射させ、その後コリメートされて、出力側第１レンズ９ｂと出力側導波路型分岐回路７ｂに入射し、その入射位置に応じて、出力される導波路（２ｂ〜６ｂ）の位置を変化させることができる（図２では、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの角度を変えて、出力される導波路（５ｂ、６ｂ）の位置を変化させている。）。

次に、側視図である図３を用いて動作を説明する。この面は、Ｙ−Ｚ平面すなわち分散面であり、波長が分光される平面内の動作を表している。破線で示した光素子は、これを分散面では影響しないものとして説明する。

先ず、構成を説明する。入出力第２レンズ１０の焦点距離Ｆｙと同じ間隔で、導波路素子４から順に、入出力第２レンズ１０、入力側グレーティング１２ａ（分散面から見ると同じ位置に反射部材１４と出力側グレーティング１２ｂが配置されている）、入出力第４レンズ１５、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ（同じ位置に出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂが配置されている）となるように配置されている。

今、導波路素子４を出射した多波長光は、焦点距離Ｆ_yを持つ入出力第２レンズ１０を通過した後、コリメートされ入力側グレーティング１２ａを通過すると、波長毎に異なった方向に分光される。分光された各単波長光は入出力第４レンズ１５に入射すると、互いに平行な光線として集光しながら、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ上に投影される（１）。

一方、各ミラーは、前述したようにＹ軸を中心として回転するが、Ｘ軸を中心として回転しないため、分散面ではただの平板ミラーとして作用するため、各単波長光は、反対方向に進み反射部材１４に入射する（２）。

その後、反射部材１４で反射し、各単波長光の進む角度は上下方向に反転され、再度、入出力第４レンズ１５によって互いに平行な光線として集光しながら、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂに入射する（３）。

その後、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂを反射した各単波長光は、入出力第４レンズ１５で集光され、出力側グレーティング１２ｂで再度、合波され、平行なコリメートされた多波長光となり、入出力第２レンズ１０で集光され導波路素子４に入射し、出力導波路１ｂの各導波路（２ｂ〜６ｂ）から出力される（４）。

以上説明したＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０は、平面方向に並列された複数の入力ポートを有するポート数Ｎの入力側導波路型分岐回路７ａと、平面方向に並列された複数の出力ポートを有するポート数Ｎの出力側導波路型分岐回路７ｂと、を備え、入力側導波路型分岐回路７ａの一の入力ポートに波長数Ｍの多波長光を入力したときに、その多波長光を波長毎に出力側導波路型分岐回路７ｂの任意の出力ポートから出力することができる。また、出力側導波路型分岐回路７ｂの複数のポートから入射された同じ波長の光は、入力側導波路型分岐回路７ａの別々の複数のポートから出力することができる。

その結果、Ｎ×Ｎ波長選択スイッチ２０は、それ単体で２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作させることが可能である。

また、入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂは、数ミクロン角のチャネル導波路から構成されるため１００ポート以上の分岐回路を容易に実現でき、これまでは困難であった１００×１００波長選択スイッチのような大規模スイッチも実現できる。

また、入力側導波路型分岐回路７ａから出力される光分布は、大きな楕円率の楕円形をしているが、本発明のように、一方向にのみ集光機能を持つ、例えば蒲鉾形のレンズを用いることで、大きな光ビーム径であった従来のＭＥＭＳミラーへの光分布（楕円率など）を制御できる。

つまり、Ｎ×Ｎ波長選択スイッチ２０では、入力側導波路型分岐回路７ａの入力導波路１ａ端、出力側導波路型分岐回路７ｂの出力導波路１ｂ端、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ、及び出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂにおけるスポットサイズより他の部分におけるスポットサイズが拡大されているので、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａと出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂを構成する各ミラーの寸法を小さくすることができ、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａと出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂの作製に掛かるコストを低減することができる。なぜなら、一般に、ＭＥＭＳミラーは、犠牲層（後でエッチングして無くなる）の上に金属薄膜を形成し、犠牲層をエッチングして無くすことで、可動できるミラーを構成しており、このため、金属薄膜の製造時に生じる応力などで、反りや変形が生じやすく、ミラーの寸法が大きくなると、この反りや変形を低減することが極めて困難となり、歩留まりが悪く、制御方法も難しく、極めて高価となるからである。

本質的に、図９で示した複雑なノ−ド装置をただ一つのＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０で置き換えることができ、大幅な価格低減効果と寸法低減が可能となる。

図４に本発明に係るＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０の使用例を示す。図９で示した従来技術と比べ、極めて簡単なシステム構成となり、大幅な装置のダウンサイズが可能となる。また従来技術で用いられていた多数の光スプリッタを使用しないため、低損失であり、高価な光アンプの必要もなくなり、大幅なコスト低減が可能になる。導波路素子の入出力ポートの拡張、ＭＥＭＳミラーの拡張は極めて容易であるため、波長可変レシーバ・波長可変トランスミッタへ割り当てるポートの拡張も柔軟に対応できる。

つまり、メトロコアのネットワークからメトロエッジ、アクセス系への広範囲なネットワークへも導入され、光ネットワークの革新的な発展に繋がる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、全ての出力ポートに同じ波長の信号をブロードキャストする機能を実現するために、図５に示すように、図１のＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０において、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの前段と出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂの後段のうち、少なくとも入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの前段に、各単波長光を多数の光ビームに変換するためのホログラム素子（或いは多数のピクセルからなる透過型液晶セル）１７を更に備えても良い。透過型液晶セルを用いる場合は、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの前段と出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂの後段の両方に備えることがより好ましい。

ここで、ホログラム素子１７として、図６（ａ）示すような周期的な位相分布を持つホログラム素子の場合、図６（ｂ）に示すように入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａを反射した光は、幾つかの（ここでは、３本で示している）ビームに分かれて伝搬し、導波路素子４に入射し、それぞれ、出力導波路１ｂより出射する。すなわち、入射した光を、幾つかの導波路にブロードキャストすることができる。

このビームの分割は、ホログラム素子１７の位相分布の形に依存し、種々の分割パターン（分割数や分割比率）を実現することができる。また、ホログラム素子の代わりに透過型液晶セルを用いると、透過型液晶セルに与える電界分布を変化させることで、時間的にブロードキャストする状態を変化させることができる。また、二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｂのミラーの平坦性のずれ（凸凹）を補正して理想的な平坦状態とみなすことができるようになる。

ホログラム素子（或いは透過型液晶セル）１７と入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ或いは出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂとの間に１／４波長板１８を更に備えると良い。こうすることで入力光は入力側ＭＥＭＳミラー１６ａの反射前後で１／４波長板１８を２回通過するため、入射時と反射時で偏光振動方向が９０度回転された状態でホログラム素子（或いは透過型液晶セル）１７を往復通過するため、偏光無依存な位相変調動作が可能である。

よって、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの前段、すなわち、直前にホログラム素子（或いは透過型液晶セル）１７を用いることで、種々のパワー分布のマルチスポットを実現できるため、低損失なブロードキャスト機能が可能となる。

また、図７に示すように、図１のＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０において、入力側グレーティング１２ａと出力側グレーティング１２ｂとして反射型グレーティング１２ａ’，１２ｂ’を用い、入出力第２レンズ１０と入出力第４レンズ１５を共通の入出力レンズ１９としても良い。

この場合、ホログラム素子１７、１／４波長板１８、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａを反射型グレーティング１２ａ’に対向させ、出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂを反射型グレーティング１２ｂ’に対向させて配置すると良い。またこの場合、反射型グレーティング１２a’、反射型グレーティング１２ｂ’によって反射された光は入力側第３レンズ１１ａ’、出力側第３レンズ１１ｂ’を往復で通過し、２倍の厚さのレンズと等価となるため、入力側第３レンズ１１ａ’、出力側第３レンズ１１ｂ’の焦点距離は、透過型グレーティングを用いたときの入力側第３レンズ１１ａ、出力側第３レンズ１１ｂの焦点距離Ｆ_x2に比べて２倍の２×Ｆ_x2とするのが良い。

入力側導波路型分岐回路７ａから出射された多波長光は、入力側第１レンズ９ａ、入出力レンズ１９、入力側第３レンズ１１ａ’及び反射型グレーティング１２a’に順次入射し、この反射型グレーティング１２a’で分光されて反射される。この反射型グレーティング１２a’で分光されて反射された各単波長光は、入力側第３レンズ１１ａ’、入出力レンズ１９、ホログラム素子１７、１／４波長板１８及び入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａに順次入射し、この入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａで反射される。この入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａによって反射された各単波長光は、１／４波長板１８、ホログラム素子１７、入出力レンズ１９、反射用レンズ１３及び反射部材１４に順次入射し、この反射部材１４で反射される。この反射部材１４によって反射された各単波長光は、反射用レンズ１３、入出力レンズ１９及び出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂに順次入射し、この出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂで反射される。この出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂによって反射された各単波長光は、入出力レンズ１９、出力側第３レンズ１１ｂ’ 及び反射型グレーティング１２ｂ’に順次入射し、この反射型グレーティング１２ｂ’で合波されて反射される。反射型グレーティング１２ｂ’によって合波され反射された各多波長光は、出力側第３レンズ１１ｂ’、入出力レンズ１９及び出力側第１レンズ９ｂに順次入射し、出力側導波路型分岐回路７ｂから出射される。

更に、図８に示すように、上記各実施の形態において、入力側導波路型分岐回路７ａと出力側導波路型分岐回路７ｂを１つの基板２１に集積化せず、それぞれ個別の基板２１ａ，２１ｂを用いて実現しても良い。

また、図示していないが、図１のＮ×Ｎ波長選択スイッチ２０において、入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａの前段と出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂの後段に、光線を９０度折り曲げて入力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ及び出力側二次元ＭＥＭＳミラー１６ｂに入出射するコーナーキューブを更に備えても良く、また、このコーナーキューブで９０度折り曲げられた光線をホログラム素子１７及び１／４波長板１８を介して二次元ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｂに投影させても良い。

以上要するに、本発明によれば、それ単体で２つ以上の同じ波長の光を同時にＤＥＭＵＸ動作、ＭＵＸ動作させることが可能なＮ×Ｎ波長選択スイッチを提供することができる。

１ａ 入力導波路
１ｂ 出力導波路
４ 導波路素子
７ａ 入力側導波路型分岐回路
７ｂ 出力側導波路型分岐回路
８ａ 入力側スラブ導波路
８ｂ 出力側スラブ導波路
９ａ 入力側第１レンズ
９ｂ 出力側第１レンズ
１０ 入出力第２レンズ
１１ａ 入力側第３レンズ
１１ｂ 出力側第３レンズ
１２ａ 入力側グレーティング
１２ｂ 出力側グレーティング
１３ 反射用レンズ
１４ 反射部材
１５ 入出力第４レンズ
１６ａ 入力側二次元ＭＥＭＳミラー
１６ｂ 出力側二次元ＭＥＭＳミラー
２０ Ｎ×Ｎ波長選択スイッチ

Claims (13)

1. 平面方向に並列された複数の入力ポートを有するポート数Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力側導波路型分岐回路と、
   前記平面方向に並列された複数の出力ポートを有するポート数Ｎの出力側導波路型分岐回路と、
   を備え、
   前記入力側導波路型分岐回路の一の入力ポートに波長数Ｍ（Ｍは２以上の整数）の多波長光を入力したときに、その多波長光を波長毎に前記出力側導波路型分岐回路の任意の出力ポートから出力するためのＮ×Ｎ波長選択スイッチであって、
   前記入力側導波路型分岐回路からの多波長光を、前記平面方向と直交する方向に波長毎に分光する分光手段と、
   前記入力側導波路型分岐回路の各入力ポートに対応して前記平面方向にＮ列配置されると共に前記分光手段で分光された各単波長光に対応して前記平面方向と直交する方向にＭ行配列され、前記平面方向の各単波長光を前記平面方向の任意の方向に選択的に反射するミラーを有する入力側二次元ＭＥＭＳミラーと、
   前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーで反射された各単波長光を反射する反射手段と、
   前記出力側導波路型分岐回路の各ポートに対応して前記平面方向にＮ列配置されると共に前記反射手段で反射された各単波長光に対応して前記平面方向と直交する方向にＭ行配列され、前記反射手段からの各単波長光を前記平面方向の特定の方向に向けて反射するミラーを有する出力側二次元ＭＥＭＳミラーと、
   前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーからの各単波長光を、前記平面方向と直交する方向の各単波長光を合波して前記出力側導波路型分岐回路の任意の出力ポートから出力する集光手段と、
   を備えたことを特徴とするＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
2. 波長数Ｍ（Ｍは２以上の整数）の多波長光が入力される入力ポートとしての複数の導波路が平面方向に並列されてなるポート数Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力導波路と、前記入力導波路に入力された多波長光を前記平面方向に広げる入力側スラブ導波路とを有する入力側導波路型分岐回路と、
   前記入力側導波路型分岐回路で広げられた多波長光を、前記平面方向にコリメートする入力側第１レンズと、
   前記入力側第１レンズでコリメートされた多波長光を、前記平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第２レンズと、
   前記入力側第２レンズでコリメートされた多波長光を、前記平面方向に集光する入力側第３レンズと、
   前記入力側第３レンズで集光された多波長光を、前記平面方向と直交する方向に波長毎に分光する入力側グレーティングと、
   前記入力側グレーティングで分光された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向にコリメートする入力側第４レンズと、
   前記平面方向にＮ列のミラーを有すると共に前記平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、前記入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に前記入力側第４レンズでコリメートされた各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換する入力側二次元ＭＥＭＳミラーと、
   前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、前記平面方向に集光する反射用レンズと、
   前記反射用レンズで集光された各単波長光を、再び前記反射用レンズに反射する反射部材と、
   前記平面方向にＮ列のミラーを有すると共に前記平面方向と直交する方向にＭ行のミラーを有し、前記反射部材で反射されて再び前記反射用レンズを通過した各単波長光をＭ行のミラーで波長毎に反射すると共に各単波長光の進む角度をＮ列のミラーでポート毎に変換する出力側二次元ＭＥＭＳミラーと、
   前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーで波長毎に反射されると共にポート毎に進む角度を変換された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向に集光する出力側第４レンズと、
   前記出力側第４レンズで集光された各単波長光を、前記平面方向と直交する方向にポート毎に合波する出力側グレーティングと、
   前記出力側グレーティングで合波された各多波長光を、前記平面方向にコリメートする出力側第３レンズと、
   前記出力側第３レンズでコリメートされた各多波長光を、前記平面方向と直交する方向に集光する出力側第２レンズと、
   前記出力側第２レンズで集光された各多波長光を、前記平面方向に集光する出力側第１レンズと、
   前記出力側第１レンズで集光された各多波長光を通過させる出力側スラブ導波路と、前記出力側スラブ導波路を通過した各多波長光が出力される出力ポートとしての複数の導波路が前記平面方向に並列されてなるポート数Ｎの出力導波路とを有する出力側導波路型分岐回路と、
   を備えたことを特徴とするＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
3. 前記入力側第２レンズと前記出力側第２レンズは共通の入出力第２レンズからなり、前記入力側第４レンズと前記出力側第４レンズは共通の入出力第４レンズからなる請求項２に記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
4. 前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段と前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーの後段のうち、少なくとも前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段に、各単波長光を多数の光ビームに変換するためのホログラム素子或いは多数のピクセルからなる透過型液晶セルを更に備える請求項３に記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
5. 前記ホログラム素子或いは前記透過型液晶セルと前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー或いは前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーとの間に１／４波長板を更に備える請求項４に記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
6. 前記入力側導波路型分岐回路の前記入力導波路端、前記出力側導波路型分岐回路の前記出力導波路端、前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー、及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーにおけるスポットサイズより他の部分におけるスポットサイズが拡大されている請求項３〜５のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
7. 前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーにおけるスポットサイズが、それぞれの上で同一となるように前記入力導波路及び前記出力導波路のスポットサイズとレンズの焦点距離が選ばれる請求項３〜６のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
8. 前記入力側導波路型分岐回路の前記入力導波路端及び／又は前記出力側導波路型分岐回路の前記出力導波路端に接続された光ファイバを更に備える請求項３〜７のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
9. 前記反射部材が、独立した反射板或いは前記反射用レンズの後段の面に形成された反射膜からなる請求項３〜８のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
10. 前記入力側二次元ＭＥＭＳミラーの前段と前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーの後段に、光線を９０度折り曲げて前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーに入出射するコーナーキューブを更に備える請求項３〜９のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
11. 前記入力側導波路型分岐回路の端面が、前記入力側導波路型分岐回路の端面からの反射戻り光を低減するため、その角度を５度以上に研磨されると共に、前記入力側導波路型分岐回路は、前記入力側導波路型分岐回路の端面から出射される多波長光がそれ以降の各レンズに対して垂直に入射するように傾けて配置される請求項３〜１０のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
12. 前記入力側二次元ＭＥＭＳミラー及び前記出力側二次元ＭＥＭＳミラーが、櫛歯型の電極で駆動される請求項３〜１１のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。
13. 前記入力側グレーティングと前記出力側グレーティングは反射型グレーティングからなり、前記入出力第２レンズと前記入出力第４レンズは共通の入出力レンズからなる請求項３〜１２のいずれかに記載のＮ×Ｎ波長選択スイッチ。