(57)【要約】【課題】  入射角依存性と対応する偏波依存損失の両方を低減し、波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減できる光学フィルタを提供する。また、高いアイソレーションを有しかつ小型で安価な、光学フィルタを用いた波長多重光カプラを提供する。【解決手段】  波長多重光カプラでは、第２の光学フィルタ４３が光軸に対して入射面を傾斜して固定された誘電体多層膜によって構成される。この誘電体多層膜は高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層され、高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくした。【選択図】      図１
2006201410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の光軸に対して入射面を傾斜して固定された誘電体多層膜によって構成される光学フィルタにおいて、
前記誘電体多層膜は高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層され、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記誘電体多層膜は、入射面と出射面の少なくとも一方が斜め面に形成された屈折率分布型ロッドレンズの前記斜め面に形成されたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項３】
複数の波長の光信号が多重化された入射光が１本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、複数の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射され第１面から入射する前記入射光を平行光に変換して第２面から出射する第１のレンズと、該レンズの前記第２面側に配置され、前記複数の波長のうち第１の波長の光を反射する第１の光学フィルタを含む第１のフィルタ群と、前記第１の光学フィルタにより反射された平行光が前記第１面から出射して集光される位置に端面が位置するように配置された第１の出射光用光ファイバと、該光ファイバの端面と前記第１面の間に配置され、第１の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタを含む第２のフィルタ群を構成する光学フィルタ素子と、を備え、
前記光学フィルタ素子はその入射面が前記入射光の光軸に対して傾斜して配置され、前記第２のフィルタ群に加えて反射防止膜を備え、該反射防止膜は、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域に形成されており、
前記第２の光学フィルタは、前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に形成され高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたことを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項４】
請求項３に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のレンズの第１面が前記入射光の光軸に対して傾斜した平面であり、前記光学フィルタ素子は前記第１面に密着して設けられていることを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項５】
請求項４に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のレンズは、前記第１面に相当する第１の端面と前記第２面に相当する第２の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のフィルタ群は、前記平行光の進行方向に沿って透過波長範囲が順に狭くなるように配列された複数の光学フィルタを含み、該複数の光学フィルタは、前記平行光に含まれる複数の波長の光信号をそれぞれ異なる方向に反射するように前記第１のレンズの光軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように前記２面側に配置されており、前記第１の出射光用光ファイバは、前記第１のフィルタ群の各光学フィルタからの反射光がそれぞれ結合する位置に端面が位置するように配置された複数の光ファイバを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項７】
請求項６に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のフィルタ群の全ての光学フィルタを透過して第３面から入射する入射光を、第４面から出射して集光する第２のレンズと、該第２のレンズにより集光された位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバと、をさらに含むことを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項８】
２波長の光信号が多重化された入射光が１本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、２本の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射される入射光を該入射光の光軸に対して傾斜した第１面から入射し、平行光に変換して第２面から出射する第１のレンズと、該第１のレンズの第２面に対向して配置され前記平行光に変換された入射光に含まれる第１の波長の光を反射し第２の波長の光を透過する第１の光学フィルタと、前記第１の光学フィルタにより反射された第１の波長の光が前記第１のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第１の出射光用光ファイバと、前記第１のレンズの前記第１面に直接成膜により形成され、第１の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタと、前記第１の光学フィルタを透過した第２の波長の光を集光する第２のレンズと、前記第２の波長の光が前記第２のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバと、を備え、
前記第１のレンズの第１面には、前記第２の光学フィルタと反射防止膜が形成されており、前記反射防止膜は、前記第１面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域に形成されており、
前記第２の光学フィルタは、前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に形成され高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたことを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項９】
請求項８に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１の波長と第２の波長は、１２６０〜１３６０ｎｍ、１４８０〜１５００ｎｍ、および１５５０〜１５６０ｎｍの各波長範囲のいずれかを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項１０】
請求項３〜９のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のレンズの第１面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域を除いた部分で、少なくとも前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に、所定の膜構成の誘電体多層膜が形成されており、前記誘電体多層膜の上から、前記第１のレンズの第１面の全面に、前記入射光の反射損失を抑制するための反射防止膜が形成されており、前記第２の光学フィルタは、前記所定の膜構成の誘電体多層膜と前記反射防止膜の積層膜で構成されることを特徴とする波長多重光カプラ。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第１のレンズの第１面の全面に、前記入射光の反射損失を抑制するための反射防止膜が形成されており、
前記反射防止膜上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域を除いた部分で、少なくとも前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に、所定の膜構成の誘電体多層膜が形成されており、
前記第２の光学フィルタは、前記反射防止膜と前記所定の膜構成の誘電体多層膜の積層膜で構成されることを特徴とする波長多重光カプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジフィルタ等の光学フィルタ、およびこれを用いた波長多重光カプラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加入者と局の間のアクセス系に光通信を導入するＦＴＴｘ（Fiber To The x, x=Home ）用のネットワーク方式の一つにＰＯＮ（Passive Optical Network ）がある。こ
れには加入者から局への上り信号と局から加入者への下り信号に異なる波長の光を用いる。また、さらに異なる波長のアナログ信号（画像信号）を多重化して用いる場合がある。例えば、上り信号（Upstream Data ）に１３１０ｎｍ帯、下り信号（Downstream Data ）に１４９０ｎｍ帯または１５５０ｎｍ帯がそれぞれ用いられる。このため、局側と加入者側に設けるＯＬＴ（Optical Line Termination ）或いはＯＮＵ（Optical Network Unit ）にはそれぞれの波長の信号を分波・合波するための波長多重光カプラが必要となる。
【０００３】
上記のような目的に用いる波長多重光カプラとして、図１７に示すような構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この波長多重光カプラでは、２つの波長λ１，λ２を合分波するため、所定の透過波長帯域をもつ光学フィルタ２０６を用いる。λ１，λ２が多重化された光が入射光用光ファイバ２０１から入射し、レンズ２０４で平行光に変換されて光学フィルタ２０６に入射される。波長λ１の光は光学フィルタ２０６で反射され、レンズ２０４を介して第１の出射光用ファイバ２０２に結合される。波長λ２の光は光学フィルタ２０６を透過し、レンズ２０５により集光されて、第２の出射光用光ファイバ２０３に結合される。
【０００４】
この光カプラは、入射光用光ファイバ２０１を共通ポート、出射光用光ファイバ２０２を反射ポート、出射光用光ファイバ２０３を透過ポートとする３ポートカプラとも呼ばれる。３ポートカプラの内部構成としては、２本の光ファイバとコリメートレンズからなる２芯コリメータと、１本の光ファイバとコリメートレンズからなる単芯コリメータとの間に、バンドパスフィルタを挿入したタイプ（特許文献１）や、Ｙ字状に分岐する光導波路の分岐部にバンドパスフィルタを挿入したタイプ（特許文献２）等が知られている。
【０００５】
前者のタイプでコリメートレンズとして屈折率分布型ロッドレンズを用いると、このレンズは円柱状であり、光入出射面となる端面を平面とすることができるため、光学フィルタや光ファイバと組み合わせて組み立て易く、また小型化が可能である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
光学フィルタとしては、所定波長帯の光のみ透過するバンドパスフィルタ、または所定波長を透過波長帯の端部（波長エッジ）とするエッジフィルタ（長波長透過型または短波長透過型がある）を用いることができる。
【０００７】
また、上記波長多重光カプラには、上記バンドパスフィルタやエッジフィルタ等の光学フィルタが用いられる。このような光学フィルタは、一般に高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜で構成される。このような誘電体多層膜において、擬似的に屈折率の高い低屈折率材料を用いたのと同等の膜構成とするための等価膜理論が知られている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１−２９５２１０号公報
【特許文献２】特開昭６３−３３７０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２４０９６０号公報
【非特許文献１】H.A.Macleod 著、”Thin Film Optical Filter”、§66.2.2(P212)、または訳本「光学薄膜」§66.2.2(P222)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記特許文献３に記載された光カプラでは、各光学フィルタの反射光を利用するポートにおいては、アイソレーションが低い（通常１２ｄＢ程度）という問題は解決できない。これは、各光学フィルタの波長特性により反射される特定波長帯の反射光を利用する場合、当該フィルタからの反射光中には、その特定波長帯の反射成分以外に、その波長特性に関係のない反射成分、つまり光学フィルタの入射面で反射される成分である残留反射成分が必ず存在するからである。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、入射角依存性と対応する偏波依存損失の両方を低減し、波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減できる光学フィルタを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、高いアイソレーションを有しかつ小型で安価な、光学フィルタを用いた波長多重光カプラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入射光の光軸に対して入射面を傾斜して固定された誘電体多層膜によって構成される光学フィルタにおいて、前記誘電体多層膜は高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層され、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたことを要旨とする。
【００１２】
これによれば、光学フィルタにおける入射角依存性と対応する偏波依存損失（ＰＤＬ）の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学フィルタにおいて、前記誘電体多層膜は、入射面と出射面の少なくとも一方が斜め面に形成された屈折率分布型ロッドレンズの前記斜め面に形成されたことを要旨とする。これによれば、屈折率分布型ロッドレンズの斜め面に形成された誘電体多層膜によって構成される光学フィルタにおける入射角依存性と対応する偏波依存損失の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、複数の波長の光信号が多重化された入射光が１本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、複数の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、前記入射光用光ファイバから出射され第１面から入射する前記入射光を平行光に変換して第２面から出射する第１のレンズと、該レンズの前記第２面側に配置され、前記複数の波長のうち第１の波長の光を反射する第１の光学フィルタを含む第１のフィルタ群と、前記第１の光学フィルタにより反射された平行光が前記第１面から出射して集光される位置に端面が位置するように配置された第１の出射光用光ファイバと、該光ファイバの端面と前記第１面の間に配置され、第１の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタを含む第２のフィルタ群を構成する光学フィルタ素子と、を備え、前記光学フィルタ素子はその入射面が前記入射光の光軸に対して傾斜して配置され、前記第２のフィルタ群に加えて反射防止膜を備え、該反射防止膜は、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域に形成されており、前記第２の光学フィルタは、前記第１の光学フィルタ
からの反射光が通過する出射光通過領域に形成され高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたを要旨とする。
【００１５】
これによれば、複数の波長の光信号が多重化された入射光を波長毎の光信号に分離する波長多重光カプラにおいて、光学フィルタにおける入射角依存性と対応する偏波依存損失（ＰＤＬ）の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。また、第１のレンズの第１面に第１の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタを設けたことにより、第１のフィルタ群の第１の光学フィルタからの反射光中に存在する残留反射成分を除去できるので、第２の光学フィルタの透過光（第１の波長の光）にその波長以外の光が混入する量が低減される。したがって、第１の光学フィルタの反射光を利用するポートのアイソレーションが改善される。つまり、第２の光学フィルタを透過して第１の出射光用光ファイバに結合する透過光のアイソレーションを高くすることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のレンズの第１面が前記入射光の光軸に対して傾斜した平面であり、前記光学フィルタ素子は前記第１面に密着して設けられていることを要旨とする。これによれば、第１のレンズと光学フィルタ素子を一体化できるので、組立時の位置調整が容易になる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のレンズは、前記第１面に相当する第１の端面と前記第２面に相当する第２の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであることを要旨とする。これによれば、第１のレンズ、入射光用光ファイバ、および第１の出射光用光ファイバをほぼ直線上に配置することができ、小型で組立てが容易な波長多重光カプラを実現することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のフィルタ群は、前記平行光の進行方向に沿って透過波長範囲が順に狭くなるように配列された複数の光学フィルタを含み、該複数の光学フィルタは、前記平行光に含まれる複数の波長の光信号をそれぞれ異なる方向に反射するように前記第１のレンズの光軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように前記２面側に配置されており、前記第１の出射光用光ファイバは、前記第１のフィルタ群の各光学フィルタからの反射光がそれぞれ結合する位置に端面が位置するように配置された複数の光ファイバを含むことを要旨とする。
【００１９】
これによれば、３種類以上の波長の光信号が多重化された入射光（波長多重信号）から各波長毎に光信号を分離して対応する各ポートの光ファイバに振り分けることができる。
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のフィルタ群の全ての光学フィルタを透過して第３面から入射する入射光を、第４面から出射して集光する第２のレンズと、該第２のレンズにより集光された位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバと、をさらに含むことを要旨とする。これによれば、第１のフィルタ群の全ての光学フィルタを透過した光も利用することができる。
【００２０】
請求項８に係る発明は、２波長の光信号が多重化された入射光が１本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、２本の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、前記入射光用光ファイバから出射される入射光を該入射光の光軸に対して傾斜した第１面から入射し、平行光に変換して第２面から出射する第１のレンズと、該第１のレンズの第２面に対向して配置され前記平行光に変換された入射光に含まれる第１の波長の光を反射し第２の波長の光を透過する第１の光学
フィルタと、前記第１の光学フィルタにより反射された第１の波長の光が前記第１のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第１の出射光用光ファイバと、前記第１のレンズの前記第１面に直接成膜により形成され、第１の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタと、前記第１の光学フィルタを透過した第２の波長の光を集光する第２のレンズと、前記第２の波長の光が前記第２のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバと、を備え、前記第１のレンズの第１面には、前記第２の光学フィルタと反射防止膜が形成されており、前記反射防止膜は、前記第１面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域に形成されており、前記第２の光学フィルタは、前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に形成され高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と前記低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしたことを要旨とする。
【００２１】
これによれば、２波長の光信号が多重化された入射光を波長毎の光信号に分離する波長多重光カプラにおいて、光学フィルタにおける入射角依存性と対応する偏波依存損失（ＰＤＬ）の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。また、第２の光学フィルタを設けたことにより、第１のフィルタからの反射光中に存在する残留反射成分を除去できるので、第２の光学フィルタの透過光（第１の波長の光）にその波長以外の光が混入する量が低減される。したがって、第１の光学フィルタの反射光を利用するポートのアイソレーションが改善され、２波長の光信号が多重化された入射光を波長毎の光信号に分離して、各出射光用光ファイバに振り分けることができ、小型で高アイソレーション特性を有する波長多重光カプラを実現することができる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１の波長と第２の波長は、１２６０〜１３６０ｎｍ、１４８０〜１５００ｎｍ、および１５５０〜１５６０ｎｍの各波長範囲のいずれかを含むことを要旨とする。これによれば、第１の波長と第２の波長を上記３つの波長範囲のいずれかを選択することにより、ＦＴＴｘ用等の上り下り信号とアナログ画像信号を、既設の光ファイバ網に適合した波長域で伝送することが可能となる。
【００２３】
請求項１０に係る発明は、請求項３〜９のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のレンズの第１面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域を除いた部分で、少なくとも前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に、所定の膜構成の誘電体多層膜が形成されており、前記誘電体多層膜の上から、前記第１のレンズの第１面の全面に、前記入射光の反射損失を抑制するための反射防止膜が形成されており、前記第２の光学フィルタは、前記所定の膜構成の誘電体多層膜と前記反射防止膜の積層膜で構成されることを要旨とする。
【００２４】
これによれば、第２の光学フィルタが、第１のレンズの第１面上の、入射光通過領域を除いた部分で少なくとも出射光通過領域に形成された所定の膜構成の誘電体多層膜と、該誘電体多層膜の上から第１面の全面に形成された反射防止膜との積層膜で構成されている。このため、誘電体多層膜のみを第１面上に部分成膜し、反射防止膜は第１面の全面に成膜すればよいので、誘電体多層膜の成膜時にのみ、第１面上の入射光通過領域に樹脂等の遮蔽材料を塗布するマスキング工程とその遮蔽材料を除去する工程とを行えばよい。したがって、反射光を利用するポートのアイソレーションを改善するための光学フィルタと入射光の反射損失を低減するための反射防止膜を単純な工程で作製できる。また、第２の光学フィルタは、第１の光学フィルタにより分波された光（同フィルタからの反射光）のう
ち、第１の波長を透過してそれ以外の波長成分を反射することで、第１の出射光用光ファイバに結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。
【００２５】
請求項１１に係る発明は、請求項３〜１０のいずれか一つに記載の波長多重光カプラにおいて、前記第１のレンズの第１面の全面に、前記入射光の反射損失を抑制するための反射防止膜が形成されており、前記反射防止膜上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域を除いた部分で、少なくとも前記第１の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に、所定の膜構成の誘電体多層膜が形成されており、前記第２の光学フィルタは、前記反射防止膜と前記所定の膜構成の誘電体多層膜の積層膜で構成されることを要旨とする。
【００２６】
これによれば、第２の光学フィルタが、第１のレンズの第１面の全面に形成された反射防止膜と、該反射防止膜上の前記入射光通過領域を除いた部分で、少なくとも出射光通過領域に形成された誘電体多層膜との積層膜で構成されている。このため、反射防止膜は第１面の全面に成膜し、誘電体多層膜のみを反射防止膜上に部分成膜すればよいので、誘電体多層膜の成膜時にのみ、入射光通過領域に樹脂等の遮蔽材料を塗布するマスキング工程とその遮蔽材料を除去する工程とを行えばよい。したがって、反射光を利用するポートのアイソレーションを改善するための光学フィルタと入射光の反射損失を低減するための反射防止膜を単純な工程で作製できる。また、第２の光学フィルタは、第１の出射光用光ファイバに結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、光学フィルタにおける入射角依存性と対応する偏波依存損失の両方を低減でき、光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。本発明によれば、高いアイソレーションを有し、かつ小型で安価な波長多重光カプラを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る光学フィルタ、およびこれを用いた波長多重光カプラを具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
[波長多重光カプラの構成]
図１は本発明の第１実施形態に係る波長多重光カプラ１の構造を示している。
【００２９】
この波長多重光カプラ１は、複数の波長（本例では２波長λ１，λ２）の光信号が多重化された入射光（波長多重信号）が１本の入射光用光ファイバ２３から入射されたとき、その入射光を波長毎の光信号に分離（分波）して、２つの出射光用光ファイバ２６，２４に振り分ける２波長用の波長多重光カプラである。
【００３０】
この波長多重光カプラ１は、入射光に含まれる第１の波長λ１の光を反射し第２の波長λ２の光を透過する第１の光学フィルタ４１が第２の端面である第２面３１ｂに直接成膜により形成された第１のレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ３１を備える。また、波長多重光カプラ１は、第１の光学フィルタ４１で反射された第１の波長λ１の光が屈折率分布型ロッドレンズ３１（以下、「第１のレンズ」という）を介して集光される位置に端面が位置するように配置された第１の出射光用光ファイバ２４を備える。また、波長多重光カプラ１は、第１のレンズ３１の第１の端面である第１面３１ａに直接成膜により形成された第２の光学フィルタ４３と、第１の光学フィルタ４１を透過した第２の波長λ２の光を集光する第２のレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ３２とを備える。さらに
、波長多重光カプラ１は、第２の波長λ２の光が屈折率分布型ロッドレンズ（以下、「第２のレンズ」という）３２を介して集光される位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバ２６を備える。
【００３１】
波長多重光カプラ１では、入射光用光ファイバ（共通ポート）２３から出射される２波長（１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの２波長）の光信号が多重化された入射光が、第１のレンズ３１の第１面３１ａに入射する。この波長多重光カプラ１は、入射光を２波長に分離し、１３１０ｎｍの光信号を第１の出射光用光ファイバ（第２ポート）２４から、１５５０ｎｍの光信号を第２の出射光用光ファイバ（第１ポート）２６からそれぞれ出射するようになっている。以下、第１の波長λ１を１３１０ｎｍ、第２の波長λ２を１５５０ｎｍとして説明する。また以下の説明で、入射光用光ファイバ２３と２つの出射光用光ファイバ２６，２４を、それぞれ光ファイバ２３，２４，２６と呼ぶ。
【００３２】
光ファイバ２３と光ファイバ２４は、円柱状ガラスに２つの細孔を貫通して設けた保持部材としてのキャピラリ２８によって、各々の光軸（コア中心軸）が互いに平行になるように保持され、いわゆる２芯光ファイバピッグテール２１を構成している。この２芯光ファイバピッグテール２１の端面に対向して、第１のレンズ３１が配置されている。２芯光ファイバピッグテール２１と第１のレンズ３１の対向する各端面は、該各端面での反射光が光ファイバ２３へ戻らないように光軸に対して４〜８°程度傾斜している。また、これらの各端面は、ほぼ平行であることが組立上好ましい。
【００３３】
第１のレンズ３１は、光ファイバ２３から出射し第１面３１ａから入射した入射光を平行光に変換し、かつ第２面３１ｂの光学フィルタ４１で反射される平行光を集光して光ファイバ２４に結合する役割を果たす。すなわち、２芯光ファイバピッグテール２１と第１のレンズ３１との組み合わせで、２芯光ファイバコリメータ２０が構成されている。
【００３４】
一方、１本の光ファイバ２６は、光ファイバ２３，２４と同様に、保持部材としてのキャピラリ２９によって保持され、単芯光ファイバピッグテール２２を構成している。この単芯光ファイバピッグテール２２の端面に対向して、第２のレンズ３２が配置される。単芯光ファイバピッグテール２２と第２のレンズ３２の対向する各端面は、該各端面での反射光が光ファイバ２３へ戻らないように光軸に対して４〜８°程度傾斜している。また、これらの各端面は、ほぼ平行であることが組立上好ましい。
【００３５】
この第２のレンズ３２は、単芯光ファイバピッグテール２２に対向する端面（第４の端面３２ｂ）とは反対側の端面（第３の端面）３２ａから入射する平行光を集光して光ファイバ２６に結合する役割を果たす。すなわち、単芯光ファイバピッグテール２２と第２のレンズ３２との組み合わせで、単芯光ファイバコリメータ１０が構成されている。
【００３６】
２芯光ファイバコリメータ２０と単芯光ファイバコリメータ１０は、平行光が結合できるように、第１のレンズ３１の第２面３１ｂと第２のレンズ３２の第３の端面３２ａとを対向させて配置されている。
【００３７】
本例の波長多重光カプラ１では、配置する位置によって２つのフィルタ群に分けられる光学フィルタとして２枚のエッジフィルタが使用される。第１のフィルタ群に属する第１の光学フィルタ４１は、第１のレンズ３１と第２のレンズ３２の間に設けられる。第２のフィルタ群に属する第２の光学フィルタ４３は、第１のレンズ３１と光ファイバ２４の間に設けられる。第１の光学フィルタ４１，第２の光学フィルタ４３は、第１のレンズ３１の第２面３１ｂ，第１面３１ａにそれぞれ成膜により形成され、フィルタ付レンズ３３として一体化されている。第２の光学フィルタ４３は、光ファイバ２４へ結合する光にだけ作用し、光ファイバ２３から入射する光には作用しない位置に形成されている。
【００３８】
ここで、第１の光学フィルタ４１は、第１の波長λ１の光を反射し、第２の波長λ２の光を透過する。この光学フィルタ４１は、波長λ２の透過光が反射光に対して４０ｄＢ以上のアイソレーションをとれるように設計するが、実際にはこの光学フィルタ４１によって反射される光には透過波長域の残留反射成分が存在するため、反射ポートにおける波長λ１の光と波長λ２の光に対するアイソレーションは１２ｄＢ程度である。ここにいう「反射光のアイソレーション」とは、第１の光学フィルタ４１で反射される第１の波長λ１の光に、その波長λ１以外の波長の光が混入する量がどの程度かを示す漏話阻止量をいう。なお、以下の説明で「反射光のアイソレーション」を「反射アイソレーション」と呼ぶ。
【００３９】
一方、第２の光学フィルタ４３は、第１の波長λ１の光を透過し、第２の波長λ２の光を反射する。この光学フィルタ４３は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のレンズ３１の第１面３１ａ上の、第１の光学フィルタ４１からの反射光が通過する出射光通過領域５２に形成されており、光ファイバ２３からの出射光が通過する入射光通過領域５１には形成されていない。第２の光学フィルタ４３は、第１の光学フィルタ４１と重ねて設けられているため（つまり光学フィルタ４１からの反射光が第２の光学フィルタ４３に入射する構成であるため）、光学フィルタ４１より特性が劣るものでよい。全体で４０ｄＢ以上のアイソレーションを得るためには、上記反射アイソレーションが１２ｄＢ程度であるので、透過光のアイソレーションは３０ｄＢ以下でよく、安価な光学フィルタを用いることができる。ここにいう「透過光のアイソレーション」とは、第２の光学フィルタ４３を透過する第１の波長λ１の光に、その波長λ１以外の波長の光が混入する量がどの程度かを示す漏話阻止量をいう。なお、以下の説明で「透過光のアイソレーション」を「透過アイソレーション」と呼ぶ。
【００４０】
また、光ファイバ２３からの出射光が入射するレンズ３１の第１面３１ａには、その出射光の反射による損失を低減するための反射防止膜５０が設けられている（図２（ａ），（ｂ）参照）。この反射防止膜５０は、１２５０ｎｍから１６５０ｎｍの全波長域にわたって反射率が０．５％以下となるような特性を有する。
【００４１】
このように、第１のレンズ３１の第１面３１ａには、第１の波長λ１の光を透過し、第２の波長λ２の光を反射する第２の光学フィルタ４３と、光ファイバ２３からの出射光（２波長λ１，λ２の光信号が多重化された入射光）の反射損失を抑制するための反射防止膜５０とが形成されている。
【００４２】
第１のレンズ３１の第１面３１ａに形成されている第２の光学フィルタ４３と反射防止膜５０は異なる膜構成となるため、通常成膜は別々に他方を遮蔽して行う必要がある。ただし、第１面３１ａにおいて、光ファイバ２３からの出射光が通過する入射光通過領域５１と第１の光学フィルタ４１からの反射光が通過する出射光通過領域５２は僅か１００μｍ程度しか離れていない。そのため、治具等による遮蔽（マスキング）は、成膜時に自然加熱された際に、その遮蔽部に熱膨張による変形が生じるなど位置精度の問題があり、困難である。また、その遮蔽を遮蔽膜の塗布によって行う、いわゆるリフトオフ法を用いることは可能である。すなわち、誘電体多層膜を形成しない部分に樹脂等を塗布して遮蔽（マスキング）し、その上に誘電体多層膜を成膜する。次いで下地の樹脂（遮蔽部）を溶解して誘電体多層膜と共に除去し、第１面３１ａ上の一部分にのみ誘電体多層膜の光学フィルタを付着させる方法である。しかし、同じ端面上に２種類以上の膜を部分的に成膜するには、一方の膜の成膜用遮蔽膜を塗布し、成膜を行った後、その遮蔽膜を除去する。次いで他方の膜の成膜用遮蔽膜を再度塗布し、成膜を行った後、再度その遮蔽膜を除去するという多数の工程を経なければならない。同じ端面上に形成する光学フィルタ等の膜の種類が更に多くなれば、さらに遮蔽膜の塗布工程、成膜工程、および遮蔽膜の除去工程が増え
ることになる。
【００４３】
本例の波長多重光カプラ１の特徴は、次のような構成にある。図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のレンズ３１の第１面３１ａ上の入射光通過領域５１を除いた部分で、少なくとも出射光通過領域５２に、所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａが形成されている。また、この誘電体多層膜４３Ａの上から、第１面３１ａの全面に反射防止膜５０Ａが形成されている。第２の光学フィルタ４３は、所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａと反射防止膜５０Ａの積層膜で構成されている。また、入射光通過領域５１には、反射防止膜５０のみが形成されている。
【００４４】
このようにして、第１のレンズ３１の第１面３１ａ上には、図２（ａ）に示すように、入射光通過領域５１には反射防止膜５０のみが形成されており、出射光通過領域５２には、誘電体多層膜４３Ａと反射防止膜５０Ａの積層膜で構成される第２の光学フィルタ４３が形成されている。ただし、第２の光学フィルタ４３用の誘電体多層膜４３Ａの膜構成は、反射防止膜５０Ａを積層した状態で所望のフィルタ特性が得られるように設計されている。
【００４５】
上記構成を有する波長多重光カプラ１では、２芯光ファイバピッグテール２１とフィルタ付レンズ３３は、微小な間隙を残したまま、周囲をエポキシ樹脂６０で固定されている（図１参照）。また、第１の光学フィルタ４１を透過した第２の波長λ２の光が最小損失で光ファイバ２６に結合するように、単芯光ファイバピッグテール２２を調芯した後、第２のレンズ３２と単芯光ファイバピッグテール２２は、微小な間隙を残したまま、周囲をエポキシ樹脂６０で固定されている（図１参照）。
【００４６】
また、波長多重光カプラ１は、図１に示すように全部品を調芯してエポキシ樹脂６０で固定する作業が終了した後、保護用のケース（ハウジング）を被せて最終形態とするのが望ましい。そのケースの外形は小型の管状とすることができ、この場合その直径が数ｍｍ、長さが数１０ｍｍである。
【００４７】
波長多重光カプラ１の製造方法は、以下の工程を含む。
（工程１）第１のレンズ３１の第１面３１ａ上の入射光通過領域５１をマスクする工程（図３（ａ）参照）。この工程では、図３（ａ）および図４に示すように、入射光通過領域５１のみを覆うように遮蔽材料５３を塗布する。
【００４８】
（工程２）入射光通過領域５１がマスクされた第１面３１ａ上に所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａを成膜する工程（図３（ｂ）参照）。
（工程３）マスクとしての遮蔽材料５３を該遮蔽材料５３上に成膜された誘電体多層膜４３Ａと共に除去する工程（図３（ｃ）参照）。
【００４９】
（工程４）誘電体多層膜４３Ａの上から、第１面３１ａの全面に反射防止膜５０Ａを成膜する工程（図３（ｄ）参照）。
以上の工程により、第１のレンズ３１の第１面３１ａ上の、入射光通過領域５１には反射防止膜５０のみが形成され、出射光通過領域５２には、誘電体多層膜４３Ａと反射防止膜５０Ａの積層膜で構成される第２の光学フィルタ４３が形成される。
【００５０】
（実施例）
次に、上記第１実施形態の各実施例を説明する。
この実施例の波長多重光カプラ１では、光通信規格Ｂ−ＰＯＮに準拠した以下の特性を目標仕様とした。
【００５１】
透過アイソレーション  40dB 以上(波長域：1260-1360, 1480-1500nm )
反射アイソレーション  40dB 以上(波長域：1550-1565nm )
透過挿入損失          0.7dB 以下(波長域：1260-1360, 1480-1500nm )
反射挿入損失          0.7dB 以下(波長域：1550-1565nm )
偏波依存損失          0.2dB 以下(上記全波長域で)
各実施例の波長多重光カプラ１では第１の光学フィルタ４１として、直径１．８ｍｍの屈折率分布型ロッドレンズで構成した第１のレンズ３１の第２面３１ｂに、１３１０ｎｍ帯，１４９０ｎｍ帯の光を反射し、かつ１５３０ｎｍ帯の光を透過する波長特性のエッジフィルタを形成した。このエッジフィルタは、ＳｉＯ2とＴｉＯ2を交互に７４層積層した誘電体多層膜である。第１の光学フィルタ４１の理論特性を図７の曲線６１で示す。
【００５２】
次いで、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のレンズ３１の第１面（斜め面）３１ａ上の入射光通過領域５１を除いた部分で、少なくとも出射光通過領域５２に、１３１０ｎｍ帯，１４９０ｎｍ帯の光をそれぞれ透過し、かつ１５３０ｎｍ帯の光を反射する波長特性の誘電体多層膜４３Ａを形成した。
【００５３】
この誘電体多層膜４３Ａは、高屈折率材料のＴｉＯ2を主成分とする高屈折率誘電体膜
と、低屈折率材料のＳｉＯ2を主成分とする低屈折率誘電体膜とを交互に交互に積層した
誘電体多層膜で、つぎの２通りの膜構成のものを作製した。第１の実施例は、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜の各光学膜厚をλ／４を基本とした構成としたもので、詳細な膜構成を下記の表１に示す。この誘電体多層膜の理論光学特性を図１０の曲線６４に示す。
【００５４】
【表１】
2006201410.tif 000003
第２の実施例は、下記の表２に示すような膜構成とした。この誘電体多層膜の理論光学特性は、図１０の曲線６４に示す第１の実施例の場合と同様であり、図示を省略した。
【００５５】
【表２】
2006201410.tif 000004
この誘電体多層膜４３Ａの膜構成の特徴は、高屈折率誘電体膜（Ｈ層）の光学膜厚と低屈折率誘電体膜（Ｌ層）の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくした点にある。そのために、本実施形態では、図５に示すように、第２の光学フィルタ４３を構成する誘電体多層膜４３Ａは、高屈折率誘電体膜の光学膜厚が３λ／８で、低屈折率誘電体膜の光学膜厚がλ／８を基本構成としている。
【００５６】
この基本構成は、図６に示すように、等価膜理論において、低屈折率誘電体材料が、光学膜厚λ／１６のＴｉＯ2層９１と、光学膜厚λ／８のＳｉＯ2層９２と、光学膜厚λ／１６のＴｉＯ2層９３とからなる３層対称膜９０で表わされることを意味する。この３層対
称膜９０の等価屈折率は約１．６８に相当する。また、各３層対称膜９０の両側には、光学膜厚λ／４のＴｉＯ2層９４がある。このため、誘電体多層膜４３Ａでは、高屈折率誘
電体膜（Ｈ層）の光学膜厚は実質的に、λ／１６＋λ／４＋λ／１６＝３λ／８となり、低屈折率誘電体膜（Ｌ層）の光学膜厚はλ／８となる。
【００５７】
この誘電体多層膜４３Ａの上から、第１面３１ａの全面に反射防止膜５０Ａを形成した。この反射防止膜５０Ａは、ＳｉＯ2とＴｉＯ2を交互に１１層積層した膜構成を有する（表２の斜線部参照）。この反射防止膜５０Ａの理論特性を図８の曲線６３で示す。誘電体多層膜４３Ａと反射防止膜５０Ａには同じ材料を用い、反射防止膜５０Ａが誘電体多層膜４３Ａの一部となるように設計し、上記６５層の誘電体多層膜４３Ａに反射防止膜５０Ａの１１層を加えた計７６層によってエッジフィルタである第２の光学フィルタ４３を構成した。この第２の光学フィルタ４３の理論特性を図９の曲線６２で示す。つまり、第２の光学フィルタ４３は、第１面３１ａに（基板側に）成膜された６５層の誘電体多層膜４３Ａと、その上に成膜された１１層の反射防止膜５０Ａとにより構成されている。
【００５８】
図１１は第１および第２の実施例の偏波依存損失（ＰＤＬ）のシミュレーション値を示している。曲線６６が第１の実施例のＰＤＬを、曲線６５が第２の実施例のＰＤＬをそれぞれ示している。この図１１から、第２の実施例の方が第１の実施例よりも、エッジ波長近傍での曲線６５の傾きが急峻で、エッジ波長近傍での偏波依存損失の低減を期待できることが分かる。
【００５９】
図１２は、第１の実施例の入射角依存性と偏波依存性のシミュレーション値を示している。図１２で、曲線６７は入射角０°での特性を示し、曲線６８と曲線６９は、入射角２
０°での偏光のＰ成分の特性とそのＳ成分の特性をそれぞれ示している。
【００６０】
図１３は、第２の実施例における第２の光学フィルタ４３の入射角依存性と偏波依存性のシミュレーション値を示している。図１３で、曲線７０は入射角０°での特性を示し、曲線７１と曲線７２は、入射角２０°での偏光のＰ成分の特性とそのＳ成分の特性をそれぞれ示している。
【００６１】
図１２と図１３を比較すると、第２の実施例の方が第１の実施例よりも、偏光分離（偏波依存性）、入射角依存性の度合が共に小さくなることが分かる。
このように第２の実施例では、第１の光学フィルタ４１，第２の光学フィルタ４３が第１のレンズ３１の第２面３１ｂ，第１面３１ａにそれぞれ成膜されたフィルタ付レンズ３３が作製される。このフィルタ付レンズ３３の測定結果を図１４（ａ），（ｂ）に示す。図１４（ａ），（ｂ）の縦軸は挿入損失の逆数である。すなわち入射ポートに入射した光の強度に対して反射ポートおよび透過ポートで観測される光の強度の比をｄＢ単位で示している。図１４（ｂ）は図１４（ａ）の損失の小さい部分を拡大したものである。
【００６２】
図１４（ａ），（ｂ）の曲線７３は、透過光出射ポート（上記実施形態の光ファイバ２６）から出射される光の強度を示しており、上記λ２に相当する１５５０ｎｍ帯の光の強度とλ１に相当する１３１０ｎｍ帯または１４９０ｎｍ帯の光の強度の比は４０ｄＢ以上に達しており、上記透過アイソレーションの目標仕様が達成されていることがわかる。また図１４（ｂ）によれば１５５０ｎｍ帯における挿入損失は０．２〜０．３ｄＢ程度であり、上記透過挿入損失の目標仕様も満たされていることがわかる。
【００６３】
一方、曲線７４は反射光出射ポート（同実施形態の光ファイバ２４）から出射される光の強度を示しており、上記λ１に相当する１３１０ｎｍ帯または１４９０ｎｍ帯の光の強度とλ２に相当する１５５０ｎｍ帯の光の強度との比は４０ｄＢ以上に達しており、上記反射アイソレーションの目標仕様が達成されていることが分かる。また、図１４（ｂ）によれば１３１０ｎｍ帯または１４９０ｎｍ帯における挿入損失は０．３〜０．４ｄＢ程度であり、上記透過挿入損失の目標仕様も満たされていることがわかる。
【００６４】
さらに、第２の実施例の第２の光学フィルタ４３の偏波依存損失の測定結果を図１５に示す。この図１５の曲線７５から、上記目標仕様（偏波依存損失の目標仕様）が達成されていることが分かる。
【００６５】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○一般に、波長多重光カプラに屈折率分布型ロッドレンズを用いる場合、入射ポートの光ファイバからの入射光が同レンズの入射面で反射されて入射ポートへ戻るのを（リターンロスを）抑制するために、その入射面が斜めに加工されている。この斜め面に成膜される光学フィルタは偏波依存性が大きい。屈折率分布型ロッドレンズの入射面と反対側の出射面から出射する光はコリメートされ広がりをもった平行光である。一方、その平行光に含まれる特性波長の光が光学フィルタで反射されて入射面から出射する光は、出射ポートの光ファイバとの結合のため収束光となっている。このため、斜め面である入射面に成膜された光学フィルタの膜面に対して斜めに入射する斜め入射成分が増大し、これによりその光学フィルタでは、エッジ波長付近で大きな偏波依存性が生じる。エッジ波長のシフトに伴うエッジ波長付近での波長特性の鈍りが偏波依存性低減の支障となっていた。
【００６６】
これに対して、第１実施形態によれば、第１のレンズ３１の斜め面である第１面３１ａに形成される第２の光学フィルタ４３の誘電体多層膜４３Ａは、高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくしてある。これにより、第２の光学フィルタ
４３における入射角依存性と対応する偏波依存損失（ＰＤＬ）の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
【００６７】
○第１のレンズ３１の第１面３１ａに第１の波長λ１の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第２の光学フィルタ４３を設けたことにより、第１の光学フィルタ４１からの反射光中に存在する残留反射成分を除去できる。これにより、第２の光学フィルタ４３の透過光（第１の波長λ１の光）にその波長以外の光が混入する量が低減される。したがって、第１の光学フィルタ４１の反射光を利用するポートのアイソレーションが改善される。つまり、第２の光学フィルタ４３を透過して第１の出射光用光ファイバ２４に結合する透過光のアイソレーションを高くすることができる。
【００６８】
○第１のレンズ３１は第１面３１ａと第２面３１ｂを有する屈折率分布型ロッドレンズとし、入射光用光ファイバ２３と第１の出射光用光ファイバ２４は、該各光ファイバのコア中心軸が互いに平行になるようにキャピラリ２８に保持されている。これにより、第１のレンズ３１、入射光用光ファイバ２３、および第１の出射光用光ファイバ２４をほぼ直線上に配置することができ、小型で組立てが容易な波長多重光カプラ１を実現することができる。
【００６９】
○第１の光学フィルタ４１は、第１のレンズ３１の第２面３１ｂに密着されている。これによれば、第１のレンズ３１を構成する屈折率分布型ロッドレンズは光が入射する端面および出射する端面を平面とすることができるため、同ロッドレンズの第２面３１ｂに平板状の光学フィルタ４１を密着させることが容易である。また、屈折率分布型ロッドレンズは、その端面をその光軸に対して傾斜するように加工することが容易であり、第２面３１ｂに光学フィルタ４１を密着させることにより、光学フィルタ４１の角度が容易に調整できる。また、光学フィルタ４１が屈折率分布型ロッドレンズの第２面３１ｂに密着したフィルタ付レンズ３３を用いることにより、部品点数が減るので、組立てが容易な波長多重光カプラ１を実現することができる。
【００７０】
○第２の光学フィルタ４３を誘電体多層膜とし、該誘電体多層膜が第１のレンズ３１の第１面３１ａに直接成膜して形成されている。これによれば、波長多重光カプラ１の組立てが大幅に容易になる。
【００７１】
○入射光用光ファイバ２３と第１の出射光用光ファイバ２４が保持部材としてのキャピラリ２８で保持された２芯光ファイバピッグテール２１を構成することにより、これらの光ファイバ２３，２４の取り扱いおよび調芯が容易になる。
【００７２】
○第１の光学フィルタ４１を透過して第３の端面３２ａから入射する入射光を、第４の端面３２ｂから出射して集光する第２のレンズ３２と、該レンズ３２により集光された位置に端面が位置するように配置された第２の出射光用光ファイバ２６とを含むので、第１の光学フィルタ４１を透過した光も利用することができる。
【００７３】
○第１の波長λ１は１２６０〜１３６０ｎｍ，１４８０〜１５００ｎｍの波長範囲とし、第２の波長λ２は１５５０〜１５６０ｎｍの波長範囲とすることで、ＦＴＴｘ用等の上り下り信号とアナログ画像信号を、既設の光ファイバ網に適合した波長域で伝送することが可能となる。
【００７４】
○第２の光学フィルタ４３が、第１のレンズ３１の第１面３１ａ上の、入射光通過領域５１を除いた部分で少なくとも出射光通過領域５２に形成された所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａと、該誘電体多層膜の上から第１面３１ａの全面に形成された反射防止膜５０Ａとの積層膜で構成されている。このため、反射光を利用するポートのアイソレーション
を改善するための光学フィルタと入射光の反射損失を低減するための反射防止膜を単純な工程で作製できる。
【００７５】
○第２の光学フィルタ４３は、第１の光学フィルタ４１により分波された光（同フィルタからの反射光）のうち、第１の波長λ１を透過してそれ以外の波長成分を反射することで、第１の出射光用光ファイバ２４に結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。
【００７６】
（第２実施形態）
[波長多重光カプラの構成]
図１６は本発明の第２実施形態に係る波長多重光カプラ１における、第１のレンズ３１の第１面３１ａに形成されている第２の光学フィルタ４３と反射防止膜５０の構成を示している。
【００７７】
この波長多重光カプラ１では、第１のレンズ３１の第１面３１ａの全面に、入射光の反射損失を抑制するための反射防止膜５０Ａが形成されている。この反射防止膜５０Ａ上の、入射光通過領域５１を除いた部分で、少なくとも出射光通過領域５２に、所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａが形成されている。第２の光学フィルタ４３は、反射防止膜５０Ａと所定の膜構成の誘電体多層膜４３Ａの積層膜で構成されている。また、入射光通過領域５１には、反射防止膜５０のみが形成されている。この誘電体多層膜４３Ａの膜構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７８】
以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に以下の作用効果を奏する。
○第２の光学フィルタ４３における入射角依存性と対応する偏波依存損失（ＰＤＬ）の両方を低減でき、同光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
【００７９】
○反射光を利用するポートのアイソレーションを改善するための光学フィルタと入射光の反射損失を低減するための反射防止膜を単純な工程で作製できる。また、第２の光学フィルタは、第１の出射光用光ファイバに結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。
【００８０】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、波長多重光カプラ１の第１のレンズ３１の第１面３１ａに成膜される第２の光学フィルタ４３の誘電体多層膜４３Ａを、高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくした構成としている。本発明はこのような構成に限らず、入射面と出射面の少なくとも一方が斜め面に形成された屈折率分布型ロッドレンズの、斜め面に形成される光学フィルタに広く適用される。例えば、斜め面である上記第２面３１ｂに成膜される第１の光学フィルタ４１の誘電体多層膜を、誘電体多層膜４３Ａと同様の膜構成とする場合にも本発明は適用可能である。このような構成においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００８１】
・上記の第２の実施例では、誘電体多層膜４３Ａの光学膜厚をλ／８を単位とした構成例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚の和がλ／２を維持しながら、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ／４より大きくλ／２より小さくした膜構成を有する誘電体多層膜で構成される光学フィルタに広く適用される。ここで、高屈折率誘電体膜の光学膜厚はλ／４より大きく、λ／２より小さいことが望ましいが、その光学膜厚がλ／２にあまり近いと低屈折率誘電
体膜が薄くなり過ぎ特性が不安定になりやすい。その光学膜厚の上限は２λ／５程度までがより望ましい。
【００８２】
・上記各実施形態では、第１の光学フィルタ４１は第１のレンズ３１の第２面３１ｂに直接成膜したが、ガラス基板の両側端面に第１の光学フィルタを含む第１のフィルタ群を形成した光学フィルタチップを、両レンズ３１，３２間に固定しても良い。４種類以上の波長（４波長以上）の光の合分波を行う場合には、そのような光学フィルタチップの仕様は必須となる。
【００８３】
・上記各実施形態では、第２の光学フィルタ４３と反射防止膜５０が第１のレンズの第１面３１ａに成膜されて直付けされた構成例を説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、第２の光学フィルタ４３を含む第２のフィルタ群を構成する「光学フィルタ素子」が、第１の出射光用光ファイバ２４の端面と第１面３１ａの間で、入射面が入射光の光軸に対して傾斜して配置されている。そして、この光学フィルタ素子は、第２のフィルタ群に加えて反射防止膜５０を備える。このような構成の波長多重光カプラにも本発明は適用可能である。
【００８４】
・上記各実施形態において、１５５０ｎｍの光信号を第１の出射光用光ファイバ（第２ポート）２４から、１３１０ｎｍまたは１４９０ｎｍの光信号を第２の出射光用光ファイバ（第１ポート）２６からそれぞれ出射するように構成してもよい。
【００８５】
・また、各光学フィルタ４１，４３をバンドパスフィルタを使用して構成することも可能である。もちろん、使用波長は上記実施形態における２波長（λ１、λ２）には限られず、３波長以上であってもよい。例えば、１２６０〜１３６０ｎｍ，１４８０〜１５００ｎｍ，１５５０〜１５６０ｎｍの波長範囲から各波長を選択することもできる。
【００８６】
・第２の光学フィルタ４３は、光ファイバ２４へ結合する光にだけ作用し、光ファイバ２３から入射する光には作用しないような形状であれば、どのような形状でもよい。
・上記各実施形態では、波長多重光カプラ１は、波長多重光を分波する光分波器の構成について説明したが、まったく同じ構成の波長多重光カプラは２波長の光信号を多重化して１本の光ファイバに結合する合波器としても使用できる。この場合は、入射光用光ファイバ２３が出射光用光ファイバとなり、各出射光用光ファイバがそれぞれ入射光用光ファイバとなる。
【００８７】
・上記実施形態で説明した波長多重光カプラは、ＯＬＴ、ＯＮＵに組み込むことができるだけでなく、（Ｏ／Ｅ）変換器、（Ｅ／Ｏ）変換器等、他の光電子デバイスに広く適用可能である。
【００８８】
・上記各実施形態では、第１のフィルタ群に属する光学フィルタとして、第１の光学フィルタ４１のみを用いた構成について説明したが、第１のフィルタ群が、平行光の進行方向に沿って透過波長範囲が順に狭くなるように配列された複数の光学フィルタを含む構成にも本発明は適用可能である。この場合、第１のフィルタ群の複数の光学フィルタは、第１のレンズ３１から出射される平行光に含まれる複数の波長の光信号をそれぞれ異なる方向に反射するように、第１のレンズ３１の光軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように第２面３１ｂ側に配置される。また、この場合、第１の出射光用光ファイバ２４に代えて、第１のフィルタ群の各光学フィルタからの反射光がそれぞれ結合する位置に端面が位置するように複数の光ファイバが配置される。これによれば、３種類以上の波長の光信号が多重化された入射光（波長多重信号）から各波長毎に光信号を分離して対応する各ポートの光ファイバに振り分けることができる。
【００８９】
また、前記第１のフィルタ群における複数の光学フィルタのうち、第２面３１ｂに最も近い位置に配置される光学フィルタ、例えば光学フィルタ４１は第２面３１ｂに密着させる。これによれば、第１のレンズ３１を構成する屈折率分布型ロッドレンズは光が入射する端面および出射する端面を平面とすることができるため、同ロッドレンズの第２面３１ｂに平板状の光学フィルタを密着させることが容易である。また、同ロッドレンズの端面をその光軸に対して傾斜するように加工することが容易であり、その第２面３１ｂに光学フィルタを密着させることにより、光学フィルタの角度が容易に調整できる。また、光学フィルタがロッドレンズの端面に密着したフィルタ付きロッドレンズを用いることにより、部品点数が減るので、組立てが容易な波長多重光カプラを実現することができる。
【００９０】
・上記各実施形態では、入射光用光ファイバ２３と第１の出射光用光ファイバ２４が保持部材としてのキャピラリ２８で保持された２芯光ファイバピッグテール２１を用いた構成について一例として説明したが、３本以上の光ファイバがキャピラリ２８に保持された多芯光ファイバピッグテールを用いた構成にも本発明は適用可能である。また、単芯光ファイバピッグテール２２に代えて、２本以上の光ファイバがキャピラリ２９に保持された多芯光ファイバピッグテールを用いた構成にも本発明は適用可能である。
【００９１】
・上記各実施形態において、第２のレンズ３２は、第３の端面（第３面）３２ａと第４の端面（第４面）３２ｂを有する第２の屈折率分布型ロッドレンズとし、第１のフィルタ群における複数の光学フィルタのうち、第３の端面３２ａに最も近い位置に配置される光学フィルタは、第３の端面３２ａに密着させる。このような構成の波長多重光カプラにも本発明は適用可能である。これによれば、第２のレンズ３２の第３の端面に平板状の光学フィルタを密着させることが容易である。また、同レンズの第３の端面に光学フィルタを密着させることにより、光学フィルタの角度が容易に調整できる。また、光学フィルタが第３の端面に密着したフィルタ付きロッドレンズを用いることにより、部品点数が減るので、組立てが更に容易な波長多重光カプラを実現することができる。
【００９２】
・第２のレンズ３２である第２の屈折率分布型ロッドレンズの第３の端面３２ａに密着させた光学フィルタを誘電体多層膜とし、該誘電体多層膜を第３の端面に直接成膜して形成するようにしてもよい。これによれば、第２の屈折率分布型ロッドレンズの第３の端面に誘電体多層膜である光学フィルタを直接成膜して形成することにより、フィルタ付きロッドレンズを大量に生産するのが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態に係る波長多重光カプラを示す概略構成図。
【図２】（ａ）は同カプラの第１のレンズを示す拡大図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の拡大図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は第１のレンズの第１面に第２の光学フィルタと反射防止膜を成膜する手順を示す工程図。
【図４】同レンズの第１面を示し図３（ａ）のマスキング工程を示す説明図。
【図５】第２の光学フィルタの誘電体多層膜の基本構成を示す説明図。
【図６】同誘電体多層膜のＨ層とＬ層の構成を示す説明図。
【図７】第１の光学フィルタの理論特性を示すグラフ。
【図８】反射防止膜の理論特性を示すグラフ。
【図９】第２の光学フィルタの理論特性を示すグラフ。
【図１０】第１の実施例の光学フィルタの理論特性を示すグラフ。
【図１１】第１の実施例と第２の実施例各々の偏波依存損失を示すグラフ。
【図１２】第１の実施例における入射角依存性と偏波依存性のシミュレーション値を示すグラフ。
【図１３】第２の実施例の第２の光学フィルタにおける入射角依存性と偏波依存性のシミュレーション値を示すグラフ。
【図１４】（ａ）は第２の実施例における挿入損失の測定結果を示すグラフ、（ｂ）は図１４（ａ）の損失の小さい部分を拡大したグラフ。
【図１５】第２の実施例における偏波依存損失を示すグラフ。
【図１６】第２実施形態に係る波長多重光カプラにおける第１のレンズの第１面を示す拡大図。
【図１７】従来例を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００９４】
λ１…第１の波長、λ２…第２の波長、１…波長多重光カプラ、２３…入射光用光ファイバ、２４…第１の出射光用光ファイバ、２６…第２の出射光用光ファイバ、３１…屈折率分布型ロッドレンズ（第１のレンズ）、３１ａ…第１の端面である第１面、３１ｂ…第２の端面である第２面、３２…屈折率分布型ロッドレンズ（第２のレンズ）、３２ａ…第３の端面、３２ｂ…第４の端面、４１…第１の光学フィルタ、４３…第２の光学フィルタ、４３Ａ…誘電体多層膜、５０，５０Ａ…反射防止膜、５１…入射光通過領域、５２…出射光通過領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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