波長合分波器的制作方法

專利名稱：波長合分波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及波長合分波器。
背景技術：
介電質多層膜一般用作眼鏡鏡片表面的防反射膜或覆蓋在玻璃基板上的電視的色分解濾波器等。例如，有用于液晶投影儀或照相機等的色分解濾波器。或者，作為用于DVD裝置等的激光探測用鏡，有將介電質多層膜夾在棱鏡狀的2個玻璃基板間的結構，能夠使光以某個角度入射到介電質多層膜上。
另外，在通訊領域，波長多重光通訊技術的導入得到推進。其中，為了分離不同波長的光，需要采用在玻璃基板上形成成為帶邊濾波器或帶通濾波器的介電質多層膜。
在光通信中，通過將3端子組件組合成級聯組件，就可能進行多個波長波幅的光的合成和分解。然而，由于需要至少比合成分解波長的數目少一個的3端子組件，所以裝置成本上升，占地面積變大，安裝成本也上升。
另外，如特開平8-82711號公報或藤井陽一所著的《光工學》(アグネ承風出版社，1993年，第169頁)所提出的方案是在單一組件內組裝進多個帶通濾波器和帶邊濾波器，對多個波長的光進行合成或分解的組件。然而，由于光的分離角小，要組裝進發送信號用激光和接收信號用二極管的話，需要將光程取得很長，從而產生裝置大型化而使設置成本上升的問題。
另一方面，要使裝置小型化的話，就需要使用激光/二極管陣列，從而成為導致成本上升的主要原因。要使裝置小型化但不增加裝置成本的話，就需要使光的分離角變大。該場合，出射光的P以及S波的背離變大，引起合成分解光波特性變差的問題。
該高背離角，即高入射角度下依賴于P以及S偏振光的特性變差的問題，即因入射光的偏振方向引起的出射光的振幅波長特性背離變大問題的改善方法在特開2000-162413號公報中被提了出來。在特開2000-162413號公報中對介電質體多層膜濾波器的高折射率層用了Si。然而，如特開2000-162413號公報所公布的那樣，在低折射率層用TiO2、SiO2的話，在85℃、85％RH的高溫高濕度下長時間放置時，TiO2、SiO2中的氧會擴散到高折射率層中去。這樣，因Si、Ge層折射率降低、低折射率層的折射率上升而導致波長漂移和光學特性的變動。另外，對ZnS、ZnSe來說，由于與SiO2、TiO2的粘接性差，也會有易于剝離之類的問題。
在這里，假如入射介質是折射率為1的空氣的話，能夠使因偏振方向的不同而導致的特性差別減小。但是，在近年的光學部件中，為了小型化而使集成度上升，多數場合濾波器直接接合到其它光學部件如光纖毛細管、棱鏡、透鏡、導波路上使用。這種場合，為了用空氣作入射介質，有必要做成空氣夾層結構。在做成空氣夾層結構的場合，為了抑制在接合面上的多重反射所導致的振幅變動而形成防反射膜。由于該防反射膜相對于折射率為1的空氣進行了最優化，所以接合時樹脂等在光通過面迂回滲入的話透射特性就變差。因此，由于需要做成樹脂不迂回滲入的接合結構，而成為成本上升的主要原因。

發明內容
本發明是鑒于上述狀況而提出的發明，其目的是提供一種改善用一個光學部件對3波以上的光進行合成和分解時依賴于偏振面的特性劣化，小型并且合成分解光波的特性優良，另外在接合多個基板時選擇結合材料的自由度高，在光透射的場合也具有良好的保存特性的多層膜濾波器以及合成分解光波用光學部件。
另一方面，本發明是鑒于上述狀況而提出的發明，其目的是提供一種改善用一個光學部件對3波以上的光進行合成和分解時依賴于偏振面的特性劣化，小型并且合成分解光波的特性優良的多層膜濾波器以及合成分解光波用光學部件。
本發明的波長合成分解器是使由至少3個波長波幅組成的波長多重光在所定的波幅分解或者/以及合成波長多重光的波長合成分解器，該波長合成分解器具有一個光學基板或使多個光學基板一體化的結構，具備支撐在該光學基板上的至少2個特性不同的第1光學濾波器A以及第2光學濾波器B，在上述3個波長波幅的中心波長為λ1、λ2、λ3時，0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的關系，上述第1光學濾波器A配置在上述3波長多重光的光路上，對上述波長波幅的中心波長為λ3的光進行分解或者合成為上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2這兩個的波長多重光，上述第2光學濾波器B配置在上述2波長多重光的光路上，對上述2波長多重光進行分解或者合成為上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的光。利用這樣的結構，能夠改善因入射光的偏振面、S波、P波而使出射光的振幅波長特性背離的問題。
另外，本發明作為波長多重合分波器的方式，上述第1光學濾波器A反射3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ3的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的2波長多重光，上述第2光學濾波器B反射在透射上述第1光學濾波器A的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1的光，以上述第1光學濾波器A的入射介質的折射率為nA，向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和上述第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA，以上述第2光學濾波器B的入射介質的折射率為nB，向上述第2光學濾波器B的2波長多重光和第2光學濾波器B的濾波器面的法線所成的角度為θB時，最好使θA≥15°，nA·SinθA≤0.95，θB≥15°，nB·SinθB≤0.85。
另外，在上述方式中，在上述第1光學濾波器A和上述第2光學濾波器B所成的角度為α時，最好使60°≤α≤120°。
另外，本發明作為波長多重合分波器的其他方式，上述第1光學濾波器A透射在3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ3的光，同時，反射上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的2波長多重光，上述第2光學濾波器B反射上述第1光學濾波器A反射的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1的光，在上述第1光學濾波器A的入射介質的折射率為nA，向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和上述第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA，在上述第2光學濾波器B的入射介質的折射率為nB，向上述第2光學濾波器B的2波長多重光和第2光學濾波器B的濾波器面的法線所成的角度為θB時，最好使θA≥5°，nA·SinθA≤0.95，θB≥5°，nB·SinθB≤0.85。
另外，在上述方式中，上述第1光學濾波器A和上述第2光學濾波器B所成的角度為α時，最好使α≥θA+5，且10°≤α≤90°。
另一方面，本發明的波長合分波器是將由至少3個波長波幅組成的波長多重光在所定的波幅分波或者/以及合成波長多重光的波長合分波器，該波長合分波器由一個光學基板或者將多個光學基板做成一體的結構組成，備有支撐在該光學基板上的至少2個第1光學濾波器A以及第2光學濾波器B，在上述3個波長波幅的中心波長為λ1、λ2、λ3時，0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的關系，上述第1光學濾波器A配置在上述3波長多重光的光路上，將上述波長波幅的中心波長為λ1的光與上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的2波長多重光進行合成或者分解，上述第2光學濾波器B配置在上述2波長多重光的光路上，對上述2波長多重光進行合成或者分解為上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的光。利用這樣的結構，能夠改善因入射光的偏振面、S波、P波所導致的出射光的振幅波長特性背離的問題。
另外，本發明作為波長多重合分波器的方式，上述第1光學濾波器A反射3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ1的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的2波長多重光，上述第2光學濾波器B在反射透射上述第1光學濾波器A的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ3的光，向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA時，最好使5°≤θA≤30°。
另外，在上述方式中，備有配置在被上述第1光學濾波器A反射的上述波長波幅的中心波長為λ1的光的光路上的鏡子，當該鏡子的入射介質的折射率為nM，被上述第1光學濾波器A反射的上述波長波幅的中心波長為λ1的光與上述鏡面的法線所成的角度為θM時，最好是nM·SinθM≥1，θM≤85°。
合適的是，上述第1光學濾波器A為帶邊濾波器，上述第2光學濾波器B為帶通濾波器或者帶邊濾波器。
采用本發明，能夠提供一種可以小型化，成本低、特性優良的對至少3波長多重光分解或合成為3個波幅的光的波長合分波器。
以下，就實施本發明的最佳方式參照圖面做說明。本發明可適用于將3個不同波長合波以及/或者分波的波長合分波器。即，本發明可適用于將相互波幅不重合的波長的光合波以及/或者分波的波長合分波器。并且，沒有特別限定的話，對于λ1、λ2、λ3的光是指包括其中心波幅的光。


圖1是表示本發明的實施方式1的波長合分波器的圖。
圖2是表示本發明的實施方式2的波長合分波器的圖。
圖3是表示本發明的實施方式3的波長合分波器的圖。
圖4是表示實施例1的波長合分波器的圖。
圖5是表示實施例1的光學帶邊濾波器特性的圖。
圖6是表示實施例1的光學帶通濾波器特性的圖。
圖7是表示實施例1的波長合分波器的發送信號的特性的圖。
圖8是表示實施例1的波長合分波器的接收信號的特性的圖。
圖9是表示實施例2的波長合分波器的圖。
圖10是表示實施例3的波長合分波器的圖。
圖11是表示實施例4的光學帶邊濾波器特性的圖。
圖12是表示實施例4的光學帶通濾波器特性的圖。
圖13是表示實施例4的波長合分波器的發送信號的特性的圖。
圖14是表示實施例4的波長合分波器的接收信號的特性的圖。
圖15是表示實施例5的波長合分波器的圖。
圖16是表示實施例6的波長合分波器的圖。
圖17是表示實施例7的波長合分波器的圖。
圖18是表示實施例8的波長合分波器的圖。
圖19是表示實施例8中作為第1濾波器A的光學帶邊濾波器的特性的圖。
圖20是表示實施例8中作為第2濾波器B的光學帶邊濾波器的特性的圖。
圖21是表示實施例8的波長合分波器的發送信號的特性的圖。
圖22是表示實施例8的波長合分波器的接收信號的特性的圖。
具體實施例方式
發明的實施方式1圖1是表示本發明的對由至少3個波長波幅組成的波長多重光進行分波或者合波成波長多重光的波長合分波器的一個方式的示意圖。在該圖1中，為了簡單示意波長合分波器而省略了光學基板等。
如圖1所示，1為波長合分波器，該波長合分波器1由第1濾波器A11和第2濾波器B21組成。并且，雖然未圖示出，如后面所述，這些第1濾波器A11和第2濾波器B21被支撐在一個光學基板或一體化的多個光學基板上。因此，第1濾波器A11和第2濾波器A21具有全體作為一個光學元件發揮作用的結構，從而實現小型化。
33表示的是λ3的光的前進方向，被第1濾波器A11反射而向30的方向前進。另一方面，λ1以及λ2的光設計成從30的方向向第1濾波器A11前進。因此，λ3的光在第1濾波器A11與λ1以及λ2的2波長多重光合波，通過第1濾波器A11產生3波長多重光。
在這里，本發明的上述3波長多重光的中心波長為0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的關系。還有，由于λ1的光和λ2的光相互不重合所以λ1≠λ2。
即，一般在分離在0.92≤λ2/λ1≤1.08的范圍接近的2個波幅的場合，使用光學帶邊濾波器比光學帶通濾波器更好。這樣，能夠使透射/反射的過渡寬度急劇變化。但是，在本發明中，很清楚，從有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的關系的λ1、λ2的波幅分開的λ3的波幅入射到這種光學帶通濾波器時，難以得到大的透射率或反射率，特性難以穩定。
另一方面，光學帶邊濾波器應用于分離分開的2波波幅的光，能夠使透射波幅非常寬。然而，在使接近的2波分離的場合，由于層數變多，制造困難而不適合于使用。
對此，本發明者通過采用以下的結構，得到了能夠實現成本低性能優良的波長合分波器。
在圖1中，從33的方向前進的λ3入射到第1濾波器A11上。并且，2個被多重化了的λ1以及λ2從30的方向入射到第1濾波器A11上。因此，第1濾波器A11配置在3個波幅的光被多重化了的波長多重光的光路上。
這里，第1濾波器A11是將λ3從λ1以及λ2合波或者分波的帶邊濾波器。為此，例如第1濾波器A11是反射λ3的特性的濾波器時，在第1濾波器A11面上被反射，被反射到λ1以及λ2入射的30的方向上。
另一方面，對于作為接近的波長波幅的λ1以及λ2來說，在第1濾波器A11是透射λ1以及λ2的特性的場合，該2波長多重光透射第1濾波器A11。因此，在3波長多重光之中，能夠對離開的波長的λ3進行分波。
并且，透射過第1濾波器A11的λ1以及λ2的2波長多重光34入射到配置在其光路上的第2濾波器B21上。這里，第2濾波器B21是可以對λ1和λ2進行合波或者分波的帶通濾波器。例如，第2濾波器B21具有透射λ1、反射λ2的特性。因此，該2波長多重光在第2濾波器B21被分解成λ1和λ2，λ1沿31前進，λ2沿32前進。
這里，角度θA小于15°的話，3波長多重光和λ3的發送信號光的角度差就變小，各光學元件太接近而難以配置。因此，最好使角度θA大于15°。另一方面，使角度θA變大的話，由于對第1濾波器A11的入射角變大，所以成膜在第1濾波器A11上的帶邊濾波器的P偏振光的反射率降低。根據研究，角度θA的上限與基板A的折射率nA有關，通過使nA·SinθA達到0.95以下，就能夠得到對P偏振光足夠的反射率。
因此，nA低的話角度θA的設計自由度就變大，另外，使用相同的角度θA的話，nA越低的話P偏振光的反射率越大。因此，折射率nA低比較好。入射角θA較好是在20°以上，較好是使nA·SinθA在0.8以下。
另外，角度θB小于15°的話，3波長多重光和λ2的角度差變小而難以配置元件。因此，較好是使角度θB大于15°。另一方面，使角度θB變大的話，由于對第2濾波器B21的入射角變大，所以成膜在第2濾波器B21上的帶通濾波器的特性變差。
根據研究，角度θB的上限與第2濾波器B21的入射介質的折射率nB也有關系，不使nB·SinθB在0.85以下的話，就難以使帶通濾波器的透射波幅的特性平坦。另外，很明顯不使nB·SinθB在0.85以下的話，P偏振光的反射率得不到足夠的值。
這時，第2濾波器B21的入射介質的折射率nB越小，角度θB的設計自由度越變大。再有，第2濾波器B21的入射介質的折射率nB越小的話，第2濾波器B21的透射波幅的平坦度或反射波幅的P偏振光的反射率越上升。因此，折射率nB小比較好。入射角θB較好是在20°以上，nB·SinθB較好是在0.7以下。
另外，第1濾波器A11的出射介質和第2濾波器B21的入射介質都為空氣的場合，用于得到入射角θB的角度α能夠從下式1求得。
α＝θB+acrsin(nA·SinθA) (1)因此，假如設定基板A的折射率nA和對第1過濾器A11的入射角θA的話，能夠通過計算求得用于得到所望角度θB的第1濾波器A11和第2濾波器B21成所的角度α。根據研究，有效的角度α的范圍為60°≤α≤120°，最好是70°≤α≤100°。
發明的實施方式2圖2是表示本發明的波長合分波器的別的方式的示意圖。在該示意圖中，波長合分波器1在單一的一片基板C40的一面上配置了第1濾波器A11，在另一面上配置了第2濾波器B21，但也可以采用使多片光學基板一體化的結構。
如圖2所示，從方向33入射的λ3的光透過第1光學濾波器A11，與從基板側入射的λ1以及λ2合波而成為3波長多重光。另一方面，在第1濾波器A11被反射的λ1和λ2的2波長多重光被導向第2濾波器B21，第2濾波器B21對λ1和λ2的光進行合波或分波。
這里，作為第1濾波器A11配置短波長透射型光學帶邊濾波器，作為第2濾波器B21配置光學帶通濾波器。
還有，在圖2中，第1濾波器A11的濾波器面與第2濾波器B21的濾波器面不直接相交，可以像虛線所示那樣將這些面延長，以角度α相交。
3波長多重光由基板C40的入出射面C41入射和出射。入出射面C41設計成垂直于3波長多重光，但也可以使它們傾斜1°～10°。
使連接到波長合分波器的3波長多重光入射出射到入出射面C41。作為其方法有用準直透鏡等使被光纖等導向的3波長多重光平行導到第1濾波器A11上的方法。另外，作為其他方法還有用粘接或焊接等方法把光纖的套圈固定到入出射面C41上，將由光纖的NA所定的具有廣角的擴散光導到第1濾波器A11上。
作為入出射光的3波長多重光被設定成相對于第1濾波器A11的濾波器面的法線以θA的角度入射或出射。這時，3波長多重光之中的λ1和λ2的光在第1濾波器A11的基板側以角度θA反射，在基板內傳播被導向第2濾波器B21。假設在其它光源的λ3的光能夠與λ1和λ2相同的方向以3波長多重光混入的場合，由于透過第1濾波器A11向33方向出射，所以問題減輕了。
λ3的光透過第1濾波器A11，與λ1以及λ2的光合波而成為3波長多重光。
角度θA小于5°的話，3波長多重光與λ1和λ2的2波長多重光的角度差變小。因此，因第2濾波器B21和3波長多重光的光路接近而難以配置第2濾波器B21。因此，角度θA較好是大于5°。
另一方面，角度θA增大的話，由于相對于第1濾波器A11的入射角變大，所以成膜在第1濾波器A11上的帶邊濾波器對P偏振光的反射率降低。
根據研究，角度θA的上限與基板A的折射率nA也相關，不使nA·SinθA在0.95以下的話，就難以對P偏振光得到足夠的反射率。因此，nA小的話，角度θA的設計自由度變大，另外，使用相同的角度θA的話，nA越低則P偏振光的反射率越大。因此，nA低比較好。入射角θA較好是在10°以上，nA·SinθA較好是在0.8以下。
另外，λ3的發送信號光在透射第1濾波器A11時折射并入射到基板C40上，但必須參照這時的折射角決定發送信號光對基板表面的入射角。因而，基板C40的折射率nc較穩定為好。
另一方面，在第1濾波器A11反射，成為λ1和λ2的2波長多重光的光以與第2濾波器B21的濾波器面的法線成θB的角度入射到第2濾波器B21上。通過把第2濾波器B21做成透射λ1和λ2的波幅的某一個，而反射另一個的光學帶通濾波器，能夠對2波長透射光進行合波或分波。
角度θB小于5°的話，作為第2濾波器B21的反射光的λ2的波幅的光和2波長多重光的角度差變小。因此，由于λ2的波幅的光入射到第1濾波器A11上，所以較好是使θB大于5°。
另一方面，使角度θB變大的話，由于相對于第2濾波器B21的入射角變大，所以成膜在第2濾波器B21上的帶通濾波器的特性變差。根據研究，角度θB的上限與第2濾波器B21的入射介質的折射率nB也有關系，不使nB·SinθB在0.85以下的話，顯然就難以使帶通濾波器的透射波幅的特性平坦。另外，顯然不使nB·SinθB在0.85以下的話，P偏振光的反射率也得不到足夠的值。
這里，第2濾波器B21的入射介質的折射率nB越小的話，角度θB的設計自由度越變大。再有，第2濾波器B21的透射波幅的平坦度或反射波幅的P偏振光的反射率上升。因此，折射率nB小比較好。入射角θB較好是在10°以上，nB·SinθB較好是在0.7以下。
在本實施方式中，在第1濾波器A11的入射介質和第2濾波器B21的入射介質為相同介質的場合，用于得到入射角θB的角度α能夠從下式2求得。
α＝θA+θB(2)因此，假如設定對第1過濾器A11的入射角θA的話，能夠通過計算簡單地求得用于得到所望角度θB的第1濾波器A11和第2濾波器B21所成的角度α。根據研究，有效的角度α的范圍為20°≤α≤90°，較好是30°≤α≤75°，更好是35°≤α≤60°。
另外，通過使出射面C42為相對于第2濾波器B21傾斜的面，就能夠控制使λ1的波幅的光折射的角度。因此，通過設定該角度，就能夠調節λ1的出射角度。在圖2中，出射面C42的角度與第2濾波器B21的濾波器面平行。
還有，基板C40的折射率nC影響到λ2的出射角。由于基板C40的折射率nC的起伏大時，λ2的出射角也起伏，所以用于基板C40的材料較好是用折射率的起伏小的材料。另外，在出射面C42上不實施AR涂層的場合，為了抑制在出射面C42上的反射，基板C40的折射率nC低比較好。
發明的實施方式3圖3是表示本發明的波長合分波器的別的實施方式的示意圖。3波長多重光在第1濾波器A11被合波或分波成λ1的光31、λ2和λ3的2波長多重光34，并且2波長多重光34在第2濾波器B21被合波或分波成λ2的光32和λ3的光33。
這里，本發明的上述3波長多重光的中心波長為0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的關系。這是因為在本發明中使用用帶邊濾波器將波長多重光合分波的結構，在其特性上，在上述接近以上波幅的波長難以分離。
一般說來，在圖3那種結構中，在以第1濾波器A11使1個波幅合波或分波的場合，使第1濾波器A11的法線和上述3波長多重光所成的角度θA為45°的話，由于能夠使反射光與3波長多重光垂直地出來，所以易于配置光學元件，從而較好。
在以第1濾波器A11分離在0.94≤λ2/λ1≤0.98的范圍接近的2個波幅的場合，在入射角45°使用一般的光學帶邊濾波器的話，S偏振光和P偏振光的特性背離很大。因此會發生因光的偏振狀態使產生合分波器的光學特性變動很大的問題。作為解決此問題的方法，考慮了設計對S偏振光和P偏振光的特性背離小的光學帶邊濾波器的方法。
然而，在使用這種濾波器的場合，通常反射波幅的反射率變低。對此，為了得到足夠的反射率，考慮了使用濾波器的高折射率膜的折射率在3以上的特殊薄膜材料的方法。或者，雖然還考慮了使疊層數目在100層以上的帶邊濾波器的方法，但不管使用哪種方法，都制造成本度上升。
還有，根據本發明者的考慮，假如即使以上述的某種方法改善了反射率，但在使角度θA為45°的場合，因制造誤差而使入射角僅變動1度，帶邊濾波器的過渡波長就偏差很大。因此，在使用于分離0.94≤λ2/λ1≤0.98接近的2個波長的濾波器的場合，由于即使入射角稍微偏離設定值，特性的變動也很大，所以不適合于使用。
根據本發明者的研究，要解決該問題，發現需要盡量能夠把角度θA為設定到30°以下的小角度。即，角度θA大于30°的話，第1濾波器A11中S偏振光和P偏振光的特性的背離變大。再有，在入射角有偏差的場合，因帶邊部分的波長方向的偏差變大而使光學特性變差。
另一方面，在θA為30°以下的場合，3波長多重光30和反射第1濾波器A11的光31的角度變小。因此，難以配置接收λ1的光31的光學元件。另外，角度θA過小的話，3波長多重光30和第1濾波器A11反射的光的角度差變小。因此，在如圖18所示的結構的場合，由于不是前進到鏡子12而是到基板A和基板C的結合面，所以較好是使θA在5°以上。
本發明者通過采用以下結構，得到了成本低性能優越的波長合分波器。具體地說，使角度θA為5°～30°，較好是10°～25°，在第1濾波器A11反射的λ1的光31的光路上配置鏡子12。這樣，使該反射光35可以以相對于3波長多重光成大的角度出來，以低成本實現了性能優良的波長合分波器。
如圖3所示，作為入出射光的3波長多重光設定成以相對于第1濾波器A11的濾波器法線為θA的角度入射或者出射。這時，3波長多重光之中λ1以及λ2的光從30的方向以與第1濾波器A11的法線成θA的角度前進到第1濾波器A11上。第1濾波器A11向31的方向反射該λ1的光，被反射的λ1的光被配置在其光路上的鏡子12反射而向35的方向前進。因此，λ1的光與3波長多重光30的角度變大，能夠幾乎成直角，使得部件的設計更容易。
λ2的光透射第1濾波器A11，向第2濾波器B21前進，λ2的光在第2濾波器B21向32的方向反射。另外，λ3的光從33的方向向第2濾波器B21前進，透射第2濾波器B21以及第1濾波器A11，沿30的方向前進。
這時，透射第2濾波器B21的λ3的光與λ2的光合波，由第2濾波器B21生成2波長多重光34。再有，透射第1濾波器A11的2波長多重光與λ1的光合波，由第1濾波器A11生成3波長多重光30。假如其它光源的λ3的光在與λ1、λ2同方向混入3波長多重光的場合，由于透射第1濾波器A11以及第2濾波器B21向33方向出射而使問題減輕。
另外，在本實施方式中，能夠將λ1的光入射到鏡子12的角度設定為所定角度。在該場合，通過平面研磨鏡子12的面，由于不用形成高反射率的膜也可以，所以能夠降低制造成本，從而較好。為此，在使鏡子12的入射介質的折射率為nM，被第1濾波器A11反射的λ1的光與鏡面的法線所成的角度為θM時，較好是使nM·sinθM≥1。
這里，使θM變大的話，第1濾波器A11反射的λ1的光與鏡子12所成的角度變小。因此，制造時3波長多重光30的入射位置稍微偏離的話，λ1的光31和鏡子12接觸的位置就發生很大變動，從而難以制造。因此，可以使θM在85°以下。較好是使nM·sinθM≥1.1，θM≤75°。
還有，在本發明中，也能夠使光的入射和出射方向反過來，在該場合，上述合波或分波分別變為分波或合波。另外，在上述說明中λ3和λ1以及λ2的光從別的方向入射到波長合分波器(第1濾波器A11)，但當然也可以僅從一個方向使多個波長入射到波長合分波器(第1濾波器A11)。該場合是指預先成為3個以上的波長多重光。
用于本發明的濾波器是由在基板上層疊高折射率和低折射率膜的結構組成。作為該高折射率的材料可以從氧化Ta、氧化鈦、氧化Ce、氧化Hf、氧化鋯、氧化鈮、氧化釔、氧化鉻等氧化物、氮化硅、氮化鍺等氮化物、碳化硅等碳化物、ZnS、ZnSe、GaP、InP、GaAs、GaAl、GaN等半導體以及它們的混合材料中選取至少一種。
還有，作為低折射率膜的材料可以從氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鎘等氧化物、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氟化鎂、氟化鈉、氟化釹、Na5Al3F14、Na3AlF6等氟化物、以及從它們的混合材料中選出來的至少一種。
還有，較好是用相同的材料作各折射率膜，但假如是折射率接近的材料的話，也可以用部分其它材料做成的折射率膜替換。另外，為了提高在高溫高濕的環境下的保存特性，較好是使用氧化物、氮化物、碳化物、氟化物。
本發明的兩個光學濾波器是介電質體多層膜的一個例子，以例如真空成膜法制備。對真空成膜法來說能夠使用真空蒸發鍍膜法、濺射法、化學氣相沉積法、激光蒸發法等各種成膜法。在使用真空蒸發法的場合，將用于改善薄膜質量的蒸汽流的一部分離子化同時在基板側施加偏壓的離子鍍法、離子束法、另外用離子槍將離子照射到基板上的離子束輔助蒸發法是有效的。
作為濺射法有直流反應性濺射法、射頻濺射法、離子束濺射法等。另外，作為化學氣相法有等離子體聚合法、光輔助氣相法、熱分解法、有機金屬化學氣相法等。還有，各折射率膜的膜厚能夠通過改變成膜時的蒸發時間來成為所望的膜厚。
另外，對基板來說，除石英玻璃、硼硅酸玻璃等光學玻璃、結晶化玻璃以外，還可以應用Si基板、GaAs基板、GaIn基板、SiC基板等半導體基板、LiNbO3、LiTaO3、TiO2、SrTiO3、Al2O3、MgO等氧化物單晶、多晶基板、CaF2、MgF2、BaF2、LiF等氟化物單晶、多晶基板、NaCl、KBr、KCl等氯化物、溴化物單晶、其它結晶基板、丙烯基、非晶聚烯、聚碳酸酯等塑料等，假如是在使用波幅是透明的基板的話，用哪個都可以。
以下參照附圖對本發明的實施例進行說明。另外，本發明不受這些實施例的任何限制。對實施例中用于說明的濾波器的材料來說，使用了折射率為1.46的氧化硅、2.21的氧化鈮、基板用的是石英玻璃(折射率為1.44)。空氣的折射率取為1.00。
另外，以下說明的實施例中波長合分波器1處理的波幅如下面的表1。
表1


即，λ1的波幅在1540～1560nm的范圍的光用于接收，其中心波長為1550nm。同樣，λ2的波幅在1480～1500nm的范圍的光用于接收，其中心波長為1490nm。還有，λ3的帶寬在1260～1360nm的范圍的光用于發送，其中心波長為1310nm。并且，在所使用的波幅的各中心波長之間有λ2/λ1＝0.96，λ3/λ1＝0.85的關系。
實施例1對于處理有表1這種關系的3個波幅的波長合分波器來說，需要采取能夠方便分別處理接近的λ1和λ2的波幅，和比它們離得更開的λ3的波幅的結構。
圖4是表示本發明的波長合分波器1的一個例子的示意圖。波長合分波器1由2個光學基板、以焊接等方法將基板A10和基板B20以角度α固定成V字狀而構成。
具體地說，在基板A10上將第1濾波器A11配置在V字狀內側的面，在另一個基板B20上將第2濾波器B21配置在V字狀內側的面上。通過固定這些基板A10和基板B20，2個光學基板就被一體化。
被第1濾波器A11反射的λ3與λ1和λ2合波，成為3波長多重光。在λ1和λ2的帶寬的2波長多重光透射第1濾波器A11，被導向第2濾波器B21，第2濾波器B21分波成λ1和λ2的波幅的光。
這里，第1濾波器A11是長波長透射型光學帶邊濾波器，第2濾波器B21是光學帶通濾波器。
另外，在圖4中，第2濾波器B21配置在基板A10和基板B20的接合面，但也可以不把第2濾波器B21配置在該接合面。第1濾波器A11以及第2濾波器B21是以真空成膜法在基板上形成。
如圖4所示，在本實施例中，2個特性各異的光學濾波器被支撐在連接2個光學基板而成一體的基板上。這樣以實現小型化。另外，由于基板的接合面不成為光路，所以選擇接合材料的自由度得到提高，同時，能夠減少因接合材料的劣化而導致的光學特性的惡化，具有優良的保存特性。
在基板A10上設有用于使3波長多重光易于入射的切削面A13，但也可以不設置。在設置切削面A13的場合，切削面A13的角度能夠做成垂直于3波長多重光或者比此更傾斜1°～10°的角度。切削面A13使連接到波長合分波器1上的作為發送接收光的3波長多重光入射、出射。
作為該入射、出射的方法，有使用準直透鏡等使由光纖等引導的3波長多重光變成平行光導向第1濾波器A11的方法。作為其它方法能夠采取以粘接或焊接等方法把光纖的套圈固定在切削面A13上，將具有由光纖的NA所定的大角度擴散光導到第1濾波器A11上等方法。
作為輸入輸出信號光的3波長多重光設定成相對于第1濾波器A11的法線以角度θA入射。這時，3波長多重光之中的1550nm和1490nm波幅的光透射第1濾波器A11被導向第2濾波器B21上。因此，即使假如在3波長多重光中混入了其它光源的中心波長1310nm的波幅的光的場合，也能夠以角度θA反射，從基板A10出射。
用于發送信號的1310nm波幅的光，具有的角度為使透射光學基板A10，以角度θA入射到第1濾波器A11上，在以角度θA反射后入射到送出3波長多重光的光纖中。
在本實施例中，以石英為光學基板，將角度θA設定為30°。因此，nA·sinθA＝0.72。還有，1310nm波幅的發送信號的光相對于基板以P偏振入射的話，由于能夠降低基板表面的反射，能夠降低發送信號的損失而較好。
另一方面，透射第1濾波器A11而成為1550nm和1490nm的2波長多重光的光以與第2濾波器B21的面的法線成θB的角度入射到第2濾波器B21上。第2濾波器B21能夠做成透射1550nm和1490nm波幅的某一個，而反射另一個的光學帶通濾波器。這樣就能夠對2波長多重光進行分波。在本實施例中，設計成透射1550nm波幅的光，反射1490nm波幅的帶通濾波器。
如本實施例的第1濾波器A11的出射介質和第2濾波器B21的入射介質都為空氣的場合，用于得到入射角θB的角度α能夠從上述公式1求得。在本實施例中，由于θA＝30°，nA＝1.44，為了使角度θB為30°，就有α＝76.1°。這里，nB·sinθB＝0.5。
還有，在本實施例中，第1濾波器A11的出射介質和第2濾波器B21的入射介質都為空氣，但也能夠采用在第2濾波器B21的出射面配置別的光學基板等光學素材等的結構。這樣，即使第1濾波器A11的出射介質和第2濾波器B21的入射介質不同也可以，該場合，可以利用配置在其上的光學素材的折射率、形狀來改變角度θB。
另外，透射第2濾波器B21的λ1波幅的光在背面B24以反射率數百分比的比例反射后，透射第2濾波器B21而到達λ2的方向。該λ1波幅的光混合到λ2的受光元件的場合，有時會發生串信。在該串信成問題的場合，在背面B24施以AR涂層，或者將基板B切削成粗糙的切削面B25的形狀使在背面B24反射的光漫散射。
還有，基板B20的折射率影響到1550nm波幅的光λ1的出射角。由于在基板B20的折射率起伏大的場合，λ1的出射角也起伏，所以較好是使用用于基板B20的材料是折射率的起伏小的材料。對基板B20的折射率的值來說，由于對第1濾波器A11以及第2濾波器B21的特性沒有影響，所以沒有特別的問題。但是，在不對背面B24實施AR涂層的場合，為了抑制在背面B24的反射，基板B10的折射率低比較好。
圖5是在本實施例的第1濾波器A11所用的長波長透射型光學帶邊濾波器的特性。入射介質為石英(折射率1.44)，入射角θA＝30°，出射介質為空氣。所使用的低折射率材料是折射率為1.46的氧化硅，高折射率材料是折射率為2.21的氧化鈮。
圖6是在本實施例的第2濾波器B21所用的光學帶通濾波器的特性。入射介質為空氣，入射角θB＝30°，出射介質為石英。高折射率材料是氧化鈮，低折射率材料是氧化硅。所使用的材料的折射率為，高折射率為2.21，低折射率為1.46，石英為1.44。
圖7是本實施例的波長合分波器中1310nm波幅的發送信號的特性。在所使用的波幅1260～1360的范圍內，P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
圖8是本實施例的波長合分波器中1490nm和1550nm波幅的接收信號的特性。對1490nm的接收信號光來說在1480～1500nm的范圍內，對1550nm的接收信號光來說在1540～1560nm的范圍，在兩個波幅P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
實施例2圖9是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。
除了組成V字形不同以外，其它光學上來說都和圖4相同。因此，基板A以及基板B都是折射率為1.44的石英，θA＝30°，θB＝30°，nA·sinθA＝0.72，nB·sinθB＝0.5，α＝76.1°。在本實施例中也能夠得到與實施例1同樣的光學特性。
實施例3圖10是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。
基板A10為石英，相對于第1濾波器A11的入射角為30°，基板B20為石英，對第2濾波器B21的入射角為30°。因此，nA·sinθA＝0.72，nB·sinθB＝0.72，第1濾波器A11和第2濾波器B21所成的角度α為60°。因此，在本實施例中也能夠得到與實施例1同樣的光學特性。
實施例4實施例4是在圖2所示的發明的實施方式2中使用波長合分波器1的場合。
波長合分波器1在單一的光學基板C40的一面配置第1濾波器A11，在另一面配置第2濾波器B21。作為入出射光的3波長多重光，首先，第1濾波器A11從作為入射出射光的3波長多重光分離出λ3的帶寬。分離后剩下的作為λ1和λ2的帶寬的2波長多重光被導向第2濾波器B21，由第2濾波器B21對λ1和λ2波幅的光進行分解。這里，配置作為第1濾波器A11的短波長透射型光學帶邊濾波器，配置作為第2濾波器B21的光學帶通濾波器。
3波長多重光從基板C40的入射出射面C41入射和出射。在本實施例中，入射出射面C41設計成垂直于3波長多重光。
作為輸入輸出信號光的3波長多重光設定成相對于第1濾波器A11的法線以θA的角度入射或者出射。這時，3波長多重光之中中心波長為1550nm和1490nm波幅的光在第1濾波器A11的基板側以角度θA反射，在基板內傳播而被導向第2濾波器B21。在假如別的光源的中心波長1310nm波幅的光在與λ1和λ2同方向混入3波長多重光的場合，透射第1濾波器A11而出射。
另一方面，用于發送信號的中心波長為1310nm波幅的光設定成從第1濾波器A11以角度θA出射。這樣，透射第1濾波器A11的光與λ1以及λ2的光傳播的光路一致，該中心波長為1310nm波幅的光入射到傳送來3波長多重光的光纖。
在本實施例中，以石英為基板，將角度θA設定為30°。因此，nA·sinθA＝0.72。還有，中心波長為1310nm波幅的發送信號的光較好，通過相對于基板C40以P偏振入射，由于能夠降低基板表面的反射，所以能夠降低發送信號的損失。
該中心波長為1310nm帶寬的發送信號的光在透射第1濾波器A11時發生折射而入射到基板C。
另一方面，被第1濾波器A11反射而成為中心波長為1550nm和1490nm的2波長多重光的光以與第2濾波器B21的面的法線成θB的角度入射到第2濾波器B21。第2濾波器B21設計成透射1550nm的光，反射1490nm帶寬的帶通濾波器。
如本實施例的第1濾波器A11的入射介質和第2濾波器B21的入射介質為相同介質的場合，用于得到入射角θB的角度α能夠從上述公式2求得。在本實施例中，由于θA＝30°，為了使角度θB為12°，就有α＝42°。還有，在本實施例中，出射面C42的角度為與第2濾波器B21的濾波器面平行。
圖11是在本實施例的第1濾波器A11所用的短波長透射型光學帶邊濾波器的特性。入射介質為石英(折射率1.44)，入射角θA＝30°，出射介質為空氣。所使用的低折射率材料是折射率為1.46的氧化硅，高折射率材料是折射率為2.21的氧化鈮。
圖12是在本實施例的第2濾波器B21所用的光學帶通濾波器的特性。入射介質為石英，入射角θB＝12°，出射介質為空氣，高折射率材料為氧化鈮，低折射率材料為氧化硅。所使用的材料的折射率，高折射率為2.21，低折射率為1.46，石英為1.44。
圖13是在本實施例的波長合分波器中中心波長為1310nm波幅的發送信號的特性。在所使用的帶寬1260～1360nm的范圍內，P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
圖14是在本實施例的波長合分波器中1490nm和1550nm波幅的接收信號的特性。對1490nm的接收信號來說在1480～1500nm的范圍，對1550nm的接收信號來說在1540～1560nm的范圍，在兩個波幅P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
實施例5圖15是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。基本結構與實施例4相同，但在第1濾波器A11的外側配置λ3角度校正基板44，在第2濾波器B21的外側配置λ2角度校正基板43。
λ3角度校正基板44在要把λ3和3波長多重光的角度設定為所定角度的場合使用，但在該角度與實施例4相同的角度也可以的場合不使用也行。λ3角度校正基板44的材料也可以用與基板C40的折射率相同的材質，但也可以不一樣。
另外，為了固定λ3角度校正基板44和基板C40，在兩者之間放置第1濾波器A11和光學透明的結合材料。該接合的順序較好是配置成從基板C側依次為基板C、第1濾波器A11、接合材料、λ3角度校正基板。這樣，對λ1、λ2的光來說能夠減低在接合材料的1～5％左右的透射損失。
再有，λ3的光入射到第1濾波器A11時，以0～10％左右的反射率反射的光在32的方向傳播，混合到32的光接收元件的場合，會發生串信。在該串信成問題的場合，將λ3角度校正基板44在出射面C42側的面切削成粗糙面以使第1濾波器A11反射的光散射的話比較好。
在本實施例中，對λ3角度校正基板44使用與基板C40相同的石英，其角度設定成垂直于3波長多重光。
同樣，λ2角度校正基板43在要把λ2和3波長多重光的角度設定為所定角度的場合使用，但在該角度與實施例4相同的角度也可以的場合不使用也行。λ2角度校正基板43的材料也可以用與基板C40的折射率相同的材質，但也可以不一樣。
另外，為了固定λ2角度校正基板43和基板C40，在兩者之間放置第2濾波器B21和光學透明的結合材料。該接合的順序較好是配置成從基板C側依次為基板C、第2濾波器B21、接合材料、λ2角度校正基板，這樣，對λ2的光來說能夠減低由接合材料產生的約1～5％左右的透射損失。再有，也可以配置成基板、接合材料、第1濾波器A11、λ3角度校正基板的順序。
在本實施例中，對λ2角度校正基板使用與基板C相同的石英，其角度設定成為了使出射角度垂直于3波長多重光，出射角為36°。另外，基板C是折射率為1.44的石英，由于使θA＝30°、θB＝12°，所以nA·sinθA＝0.72、nB·sinθB＝0.30，α＝42°。
在本實施方式中，能夠使用使在實施例4使用的圖11的帶邊濾波器以及圖12的帶通濾波器的出射介質與石英整合的設計的濾波器。因此，能夠得到與實施例4相同的光學特性。
實施例6圖16是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。基本結構與實施例4相同，然而它是使光學基板A10和光學基板B20一體化的結構，所以能夠實現小型化。
在本實施例中，基板A10為石英，對第1濾波器A11的入射角為30°，由于入射介質為空氣，所以nA·sinθA＝0.5，基板B20為石英，對第2濾波器B21的入射角為12°，由于入射介質為空氣，所以nB·sinθB＝0.21，第1濾波器A11和第2濾波器B21所成的角度為42°。
在本實施例中，能夠使用在實施例4中所使用的各濾波器。因此，能夠得到與實施例4相同的光學特性。
實施例7圖17是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。基本結構與實施例4相同，但為使光學基板A10和光學基板B20一體化的結構，所以能夠實現小型化。
在本實施例中，基板A為石英，對第1濾波器A11的入射角為30°，由于入射介質為空氣，所以nA·sinθA＝0.5，基板B為石英，對第2濾波器B21的入射角為8°，入射介質為石英。所以，nB·sinθB＝0.20，第1濾波器A11和第2濾波器B21所成的角度為42°。
在本實施例中，能夠使用在實施例4中所使用的各濾波器。因此，能夠得到與實施例4相同的光學特性。
實施例8實施例8是使用了發明的實施方式3中的波長合分波器1的例子。
圖18是表示本發明的波長合分波器的另一個例子的示意圖。波長合分波器1通過以光學透明的接合材料等將4個光學基板，即基板A10、基板B20、基板C40、基板D45固定起來而構成。
在基板A10和基板B20之間配置第1濾波器A11，在基板B20和基板D45之間配置第2濾波器B21。另外，在連接基板A10和基板C40的接合面的基板A10側的面配置鏡子12。
作為接收信號光的λ1的光從30的方向向第1濾波器A11前進，被第1濾波器A11反射。這樣，作為接收信號光的λ1的光在被分波后，被鏡子12反射，向31的方向出射。同樣作為接收信號光的λ2的光從30的方向前進透射第1濾波器A11，被第2濾波器B21反射。這樣，作為接收信號光的λ2的光在被分波后，向32的方向出射。作為發送信號光的λ3的光從33的方向向第2濾波器B21前進，透射第2濾波器B21和第1濾波器A11，向30的方向前進。
這里，第1濾波器A11以及第2濾波器B21用的是具有不同特性的短波長透射型光學帶邊濾波器。這些第1濾波器A11以及第2濾波器B21是以真空成膜法在基板上形成。因此，如圖18所示，在本實施例中，在將4個光學基板接合起來而一體形成的基板上支撐2個特性各異的光學濾波器，能夠實現小型化。另外，由于各波長的光射入或者射出基板的位置離開基板接合面，所以實現了小型化也還能夠減輕因接合材料迂回滲入而產生的影響。
3波長多重光30入射出射到基板C40上的入射出射面C41能夠垂直于3波長多重光30，或者傾斜1°～10°的角度。入射出射面C41使連接到波長合分波器1的作為發送接收信號光的3波長多重光入射、出射。
作為該入射、出射方法，有使用準直透鏡等使被光纖等引導的3波長多重光成為平行光而導向第1濾波器A11的方法。作為別的方法還能夠采取用粘接或焊接等等方法把光纖的套圈固定到入射面C41上，將具有由光纖的NA所定的廣角擴散光導到第1濾波器A11上的方法等。
在基板A10上接合有用于使3波長多重光易于入射的基板C40，但在用準直透鏡等使3波長多重光30成為平行光的場合，也可以不設置基板C40。這時，假如因基板A10表面的反射的損失成問題的場合，可以在基板A10的鏡子12的面設置AR涂層。
3波長多重光從基板A11的折射率nA的入射介質以θA的角度入射出射到第1濾波器A11，用于接收信號的1550nm波幅的光因反射而被分波。剩下的2個1310nm和1490nm波幅的光透射第1濾波器A11。因此，將第1濾波器設計成短波長透射型光學帶邊濾波器。
在本實施例中，角度θA設定為20°。另外，在以斜入射使用光學帶邊濾波器的場合，入射介質的折射率變大的話，S偏振光和P偏振光的背離變大，在角度θA有起伏的場合帶邊濾波器的過渡波長的變動也變大。因此，光學基板用折射率低的石英。
被第1濾波器A11反射的λ1的光向鏡子12前進。該鏡子12能夠用具有高反射率的金屬膜或介電質體多層膜成膜，或者做成使入射角θM13的值滿足nM·sinθM≥1的全反射鏡。這里，角度θM的值可以使用第1濾波器A11和鏡子12所成的角度α和θM從上述公式1求得。
另一方面，為了緊湊地配置接收λ1的光31的元件，較好是使光30和λ1的光31所成的角度為直角。為此，使出射面A14與光30平行，將角度α設成45°的話就可以。
在本實施例中，使α＝45°，θM＝65°，另外，由于第1濾波器A11和鏡子12的入射介質同為石英，nA＝nM＝1.44，故nM·sinθM＝1.31。因此，使鏡子12為全反射鏡。這樣，由于不需要形成高反射率膜，所以能夠降低制造成本。
還有，做成全反射鏡的場合，基板A10在長久使用后會發生燒損等，有時鏡子12的光學特性會變差。在該場合，可以在鏡子12的表面形成氧化硅等介電質體薄膜或金等金屬薄膜作為保護膜。
特別是，做成折射率接近氧化硅等基板A10的介電質體薄膜的話，即使在基板A10和基板C40的接合面做上保護膜，3波長多重光在保護膜表面的反射也變小。這樣就能夠抑制透射率低下。因此，由于能夠在基板A10的鏡子12的整個面上形成保護膜，所以不需要掩蓋成膜區域而能夠降低制造成本。
透射第1濾波器A11的λ2和λ3的2個波幅多重光34從基板B20的折射率nB的入射介質以θB的角度入射到第2濾波器B21。這樣一來，用于接收信號的1490nm帶寬的光被反射而分波，1310nm帶寬的光透射。因此，將第2濾波器B21設計成短波長透射型光學帶邊濾波器。
在本實施例中，由于λ2(1490nm)和λ3(1310nm)的波幅離開，所以即使使角度θB變大光學特性受到的惡影響也小。因此，使角度θB為45°，光學基板和基板A10同樣都為石英。再有，使λ3的光以P偏振入射的話，在λ3的波幅，假如P偏振光的透射率高的話可以使用S偏振光的透射率低的濾波器。因此，由于能夠使用層數少過渡寬度大的濾波器，所以能夠降低第2濾波器B21的制造成本。
還有，在本實施例中，為了使透射所有的基板的λ3的光直線前進，所有的基板都使用石英，也可以將折射率不同的基板混合起來使用。該場合，通過改變入射面D47的角度給與折射角，就能夠使λ3與3波長多重光30的角度平行。
λ3波幅的光從33的方向前進被第2濾波器B21以反射率數百分比的比例反射，但在切削面D46以反射率數百分比的比例反射后有可能到達第2濾波器B21。并且，λ3波幅的光通過透射該第2濾波器B21，會混合進λ2的光32。在該串信成問題的場合，可以將切削面D46切削成使光散射的粗糙面，或者設置用于降低反射的AR涂層。
另外，對于作為1550nm波幅的λ1的光，為了保持與其它波幅的發送接收信號光有高的分離性，有時必須使隔離性很高。在該場合，可以在出射面A14上再配置透射λ1波幅的帶通濾波器。同樣，在需要使作為1490nm的λ2的光的隔離性很高的場合，可以在出射面B23上再配置帶通濾波器。
圖19是在本實施例的第1濾波器A11所用的短波長透射型光學帶邊濾波器的特性。入射以及出射介質是折射率為1.44的石英，入射角度θA＝20°。所使用的低折射率材料是折射率為1.46的氧化硅，高折射率材料是折射率為2.21的氧化鈮。
圖20是在本實施例的第2濾波器B21所用的短波長透射型光學帶邊濾波器的特性。入射以及出射介質是折射率為1.44的石英，入射角度θB＝45°。所使用的低折射率材料是折射率為1.46的氧化硅，高折射率材料是折射率為2.21的氧化鈮。
圖21是在本實施例的波長合分波器中1310nm波幅的發送信號的特性。對于作為所使用的波幅的1260～1360nm的范圍內，P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
圖22是本實施例的波長合分波器中1490nm和1550nm波幅的接收信號的特性。對1490nm的接收信號光來說在1480～1500nm的范圍內，對1550nm的接收信號光來說在1540～1560nm的范圍，在兩個波幅P偏振光和S偏振光的透射損失都低，具有良好的合波特性。
還有，即使在上述實施例使用的波長以外，有本發明的中心波長的比的關系的波幅的波長多重光同樣也可以被帶邊濾波器合波和分波。另外，通過與其它特性的濾波器進行組合，對3波以上的多重光也能夠用小型化的波長合分波器進行合波和分波。
權利要求
1.一種波長合分波器，其特征在于，是將由至少3個波長波幅組成的波長多重光在所定的波幅分波或者/以及合波成波長多重光的波長合分波器，該波長合分波器具有一個光學基板或者由多個光學基板一體化的結構，備有支撐在該光學基板上的至少2個特性不同的第1光學濾波器A以及第2光學濾波器B，在使上述3個波長波幅的中心波長為λ1、λ2、λ3時，0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或1.08≤λ3/λ1≤5.00的關系，上述第1光學濾波器A配置在上述3波長多重光的光路上，將上述波長波幅的中心波長為λ3的光合波或者分波成上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的2波長多重光，上述第2光學濾波器B配置在上述2波長多重光的光路上，將上述2波長多重光合波或者分波成上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的光。
2.如權利要求1所述的波長合分波器，其特征在于，上述第1光學濾波器A反射3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ3的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的2波長多重光，上述第2光學濾波器B反射透射了上述第1光學濾波器A的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1的光，使上述第1光學濾波器A的入射介質的折射率為nA，向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和上述第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA，使上述第2光學濾波器B的入射介質的折射率為nB，向對上述第2光學濾波器B的2波長多重光和第2光學濾波器B的濾波器面的法線所成的角度為θB時，θA≥15°nA·sinθA≤0.95θB≥15°nB·sinθB≤0.85
3.如權利要求2所述的波長合分波器，其特征在于，在上述第1光學濾波器A和上述第2光學濾波器B所成的角度為α時，60°≤α≤120°。
4.如權利要求1所述的波長合分波器，其特征在于，上述第1光學濾波器A透射3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ3的光，同時，反射上述波長波幅的中心波長為λ1和λ2的2波長多重光，上述第2光學濾波器B反射被上述第1光學濾波器A反射的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ1的光，使上述第1光學濾波器A的入射介質的折射率為nA，向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和上述第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA，使上述第2光學濾波器B的入射介質的折射率為nB，向上述第2光學濾波器B的2波長多重光和第2光學濾波器B的濾波器面的法線所成的角度為θB時，θA≥5°nA·sinθA≤0.95θB≥5°nB·sinθB≤0.85
5.如權利要求4所述的波長合分波器，其特征在于，在上述第1光學濾波器A和上述第2光學濾波器B所成的角度為α時，α≥θA+5，并且10°≤α≤90°。
6.一種波長合分波器，其特征在于，是將由至少3個波長波幅組成的波長多重光在所定的波幅中分波或者/以及合波成波長多重光的波長合分波器，該波長合分波器具有一個光學基板或者使多個光學基板一體化的結構，備有支撐在該光學基板上的至少2個第1光學濾波器A以及第2光學濾波器B，在使上述3個波長波幅的中心波長為λ1、λ2、λ3時，0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的關系，上述第1光學濾波器A配置在上述3波長多重光的光路上，將上述波長波幅的中心波長為λ1的光與上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的2波長多重光合波或者分波，上述第2光學濾波器B配置在上述2波長多重光的光路上，將上述2波長多重光合波或者分波成上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的光。
7.如權利要求6所述的波長合分波器，其特征在于，上述第1光學濾波器A反射3波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ1的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ2和λ3的2波長多重光，上述第2光學濾波器B反射透射上述第1光學濾波器A的2波長多重光之中上述波長波幅的中心波長為λ2的光，同時，透射上述波長波幅的中心波長為λ3的光，使向上述第1光學濾波器A的3波長多重光和上述第1光學濾波器A的濾波器面的法線所成的角度為θA時，5°≤θA≤30°。
8.如權利要求7所述的波長合分波器，其特征在于，在被上述第1光學濾波器A反射的上述波長波幅的中心波長為λ1的光的光路上還配置鏡子，在使該鏡子的入射介質的折射率為nM，被上述第1光學濾波器A反射的上述波長波幅的中心波長為λ1的光和上述鏡面的法線所成的角度為θM時，nM·sinθM≥1，θM≤85°。
9.如權利要求6至8任何一項所述的波長合分波器，其特征在于，上述波長波幅的中心波長為λ3的光向波長合分波器的入射光為P偏振光。
10.如權利要求1至9任何一項所述的波長合分波器，其特征在于，上述第1光學濾波器A為帶邊濾波器，上述第2光學濾波器B為帶通濾波器或帶邊濾波器。
全文摘要
本發明提供一種合分波用光學部件，它改善用一個部件進行3個波長以上的光的合成和分解時依賴于偏光面的特性劣化，并且以小型得到優良的分解合成光波的特性，并且保存特性也優良。本發明的波長合分波器備有具有一個光學基板或由幾個光學基板一體形成的結構、被支撐在該光學基板上的第1光學濾波器(A)以及第2光學濾波器(B)。并且，在3個波長波幅的中心波長為λ1、λ2、λ3時，具有0.92≤λ2/λ1≤1.08，0.20≤λ3/λ1≤0.92，或1.08≤λ3/λ1≤5.00的關系，第1光學濾波器(A)將λ3的光合成或分解為λ1與λ2的2波長多重光，第2光學濾波器(B)將2波長多重光合成或分解為λ1和λ2的光。
文檔編號G02B27/14GK1601308SQ20041008015
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月24日 優先權日2003年9月26日
發明者皆川良明, 麿毅 申請人:日立麥克賽爾株式會社