(57)【要約】【課題】  フィルタ素子を挟んでその両側にコアを配置し、一方のコアからコリメートレンズを用いることなく光をフィルタ素子に入射させるようにした光合分波器において、両側のコアの軸ズレ量を最適化することによって透過光の損失を小さくする。【解決手段】  フィルタ素子２６の両側に位置するコア２１とコア２３は、光軸間がδだけずれている。この軸ズレ量δは、    δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθで決められる。ここで、Ａ（λ）は入射光の波長に依存する所定の係数、θは入射光の光軸とフィルタ素子の入射面に垂直な法線とのなす角度である。Ｔは、フィルタ素子の多層膜を構成する高屈折率層や低屈折率層の屈折率等に依存する媒質換算厚みである。【選択図】  図７
2006215212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ素子を挟んで該フィルタ素子の両側にそれぞれ１又は２以上の導光体が配置され、前記導光体のうちのある第１の導光体とある第２の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光を第１の導光体から第２の導光体へフィルタ素子を透過させて伝送させるようになった光合分波器であって、
前記フィルタ素子は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層した多層膜を有し、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、
さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとし、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき、前記第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸とが、次の式１で定義される軸ズレ量δ
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
を有していることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記フィルタ素子は、少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有し、
入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波とするとき、前記係数Ａ（λ）は、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３である、ことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項３】
前記係数Ａ（λ）は、波長が１４８０ｎｍ以上の光に対する値を用いられていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
【請求項４】
前記導光体を伝搬する光が複数波長の光である場合には、各波長λ１、λ２、…、λｐ（ｐは波長の数であって自然数）に対する前記係数Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）、…、Ａ（λｐ）の平均値を係数Ａ（λ）として用いることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
【請求項５】
前記第１の導光体を有する第１の光導波路と前記第２の導光体を有する第２の光導波路は、組立前においては互いに独立した導光体であり、前記式１を満たすようにして前記フィルタ素子の両側に前記両導光体を配置して前記フィルタ素子と接着固定していることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
【請求項６】
光導波路においてフィルタ挿入部の一方の側に少なくとも２つの第１の導光体を配置し、フィルタ挿入部の他方の側に少なくとも１つの第２の導光体を配置し、前記フィルタ挿入部にフィルタ素子が挿入され、前記フィルタ挿入部の両側に配置されている第１及び第２の導光体のうち一方の導光体と他方の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光をフィルタ素子を透過させて伝送させるようになった光合分波器の製造方法であって、
前記フィルタ素子は、少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有し、
入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波として、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３であり
前記多層膜は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層したものであり、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、
さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとするとき、前記フィルタ第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸との間の軸ズレ量δが次の式１
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
で定められるとき、
前記第１の導光体のうちの少なくとも１つの導光体の光軸と前記第２の導光体のうちの少なくとも１つの導光体の光軸との間の距離が前記軸ズレ量δに等しくなるようにして前記第１の導光体と第２の導光体を前記光導波路に形成する工程と、
前記第１の導光体と第２の導光体の中間において前記導波路にフィルタ素子を差し込むための溝を形成する工程と、
前記溝にフィルタ素子を差し込む工程と、
前記フィルタ素子を前記溝に接着剤により固定する工程と、
を備えた光合分波器の製造方法。
【請求項７】
フィルタ素子の一方の側に、少なくとも２つの導光体を有する第１の光導波路を配置し、フィルタ素子の他方の側に、少なくとも１つの導光体を有する第２の光導波路を配置し、第１の光導波路の導光体と第２の光導波路の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光をフィルタ素子を透過させて第１の光導波路の導光体と第２の光導波路の導光体との間で伝送させるようになった光合分波器の製造方法であって、
前記フィルタ素子は、少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有し、
入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波として、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３であり
前記多層膜は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層したものであり、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、
さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとするとき、前記第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸との間の軸ズレ量δが次の式１
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
で定められるとき、
少なくとも２つの導光体を有する第１の光導波路を形成する工程と、
少なくとも１つの導光体を有する第２の光導波路を形成する工程と、
第１及び第２の光導波路を前記フィルタ素子の両側に配置して、第１の光導波路の少なくとも１つの導光体の光軸と第２の光導波路の少なくとも１つの導光体の光軸との間の距離が前記軸ズレ量δに等しくなるように調整する工程と、
調整後の第１の光導波路と第２の光導波路とフィルタ素子を接着剤により接合させる工程と、
を備えた光合分波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合分波器とその製造方法に関する。具体的にいうと、本発明は、コリメートレンズを用いることなくフィルタ素子に光を入射させるようにした構造の光合分波器とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信は近年のブロードバンドの要求により、幹線系−メトロ系−アクセス系へと利用技術範囲を広げている。メトロ系から加入者に繋がるアクセス系では、加入者系の波長多重システムが導入されている。このような波長多重システムにおいては、信号光を合波及び分波するための光合分波器が必要とされる。
【０００３】
図１は従来の光ファイバコリメータを用いた光合分波器２０８を説明する模式図である。図１において、符号２０１および２０２は２芯光ファイバコリメータ２０３の光ファイバ芯線、２０４は２芯光ファイバコリメータ２０３のコリメートレンズ、２０５はフィルタ素子、２０６は集光用のレンズ、２０７は光ファイバ芯線である。
【０００４】
図１に示す光合分波器２０８の光学系においては、コリメートレンズ２０４の焦点の付近にフィルタ素子２０５が配置されている。２芯光ファイバコリメータ２０３の一方の光ファイバ芯線２０１を伝送されてその端面から発散された光はコリメートレンズ２０４によって平行光にされた後に、その波長に応じてコリメートレンズ２０４の焦点付近に設置されたフィルタ素子２０５によって反射または透過される。透過光はレンズ２０６で光ファイバ芯線２０７に結合し、反射光は再びコリメートレンズ２０４を通過した後、光軸と平行に戻り、２芯光ファイバコリメータ２０３の他方の光ファイバ芯線２０２に光結合する。この際のフィルタ素子２０５を置く位置精度を見積もると、例えば光ファイバの開口数ＮＡが０.１、２芯光ファイバコリメータ２０３の光ファイバ芯線２０１と光ファイバ芯線２０２の中心間距離を１２５μｍ、コリメートレンズ２０４の焦点距離ｆを１.８ｍｍとしたとき、フィルタ素子２０５を置く位置の誤差を±１ｍｍとしても光ファイバ芯線２０１と光ファイバ芯線２０２の間の損失は０.２ｄＢ程度となる。この誤差はフィルタ素子２０５の基板を除いた部分の厚さ１０〜２０μｍと比べても充分に小さな値である。したがって、コリメートレンズを用いた光合分波器では、フィルタ素子２０５を置く位置の精度は全く問題にされていなかった。むしろ、実際の組み立て作業においては、フィルタ素子２０５を置く位置の精度よりもフィルタ素子２０５の配置角度の方が反射損失に大きく作用していた。
【０００５】
しかし、光通信の利用分野がメトロ系からアクセス系へと広がるにつれ、システムのコスト低減と小型化のため、光導波路や光ファイバから出射された光をコリメートレンズを用いないでフィルタ素子に入射させるようにした光合分波器が次第に重要になってきている。このような光合分波器では、コリメートレンズで光を平行光化することができないので、フィルタ素子を光ファイバ芯線の端面にできるだけ近づけて配置する必要がある。そのため、フィルタ素子としては厚みの薄いものが要求され、一般には、フッ素化ポリイミド薄膜を基板とし、その上にフィルタ用の誘電体多層膜を形成したフッ素化ポリイミドフィルタ（以下、ポリイミドフィルタ素子という）が用いられている。ポリイミドフィルタ素子については、例えば特許文献１にその特徴と製造方法が詳しく述べられている。さらには、幹線系−メトロ系に用いる光合分波器は、扱う波長間隔が狭いことなどにより高性能な光合分波器が必要とされている。
【０００６】
図２はコリメートレンズを用いない光合分波器２１０を説明する断面図である。図２において、符号２１１、２１２及び２１６は光導波路のコア、２１１ａ、２１２ａ及び２１６ａはそれぞれコア２１１、２１２、２１６の中心線、２１３はフッ素化ポリイミド薄膜を用いたポリイミドフィルタ素子、２１３ａはポリイミドフィルタ素子２１３のフィルタ機能を有する多層膜、２１３ｂはフッ素化ポリイミド薄膜で形成されている基板、２１４は光合分波器２１０の入射面としての多層膜の表面、２１７は接着剤である。
【０００７】
ポリイミドフィルタ素子（フッ素化ポリイミドフィルタ）に関しては、例えば特許文献１に詳述されているので、ここでの詳しい記述は割愛するが、ポリイミドフィルタ素子は、例えば光学ガラスのような材料を用いた仮基板の上に、熱膨張の比較的小さい特性を有するフッ素化ポリイミドの薄膜（たとえば、厚さ５μｍ）を形成し、このフッ素化ポリイミドの薄膜の上に誘電体多層膜を形成し、その後仮基板から、上に誘電体多層膜を形成してあるフッ素化ポリイミドの薄膜を誘電体多層膜を付けた状態で剥離し、フッ素化ポリイミドの薄膜を基板とするポリイミドフィルタ素子を得るようにしたものである。このポリイミドフィルタ素子は、基板を含めたフィルタ全体の厚みを非常に薄くすることができ、光導波路の切断面に接着するなどして光合分波器を形成することができ、これからの有望な光部品として期待されている。
【０００８】
フィルタを使用する光導波路については、例えば非特許文献２に、波長選択フィルタを使用した例が記載されている。図３及び図４は、非特許文献２に記載された従来の光導波路に波長選択フィルタを挿入した光合分波器を表わしている。図３は、波長が１３００ｎｍの光を反射し１５５０ｎｍの光を透過するＬＰＦ（Long Pass Filter）２３１を波長選択フィルタとして使用した光導波路２３０を示す。図３において、符号２３２〜２３４は光導波路２３０のコア、２３５〜２３８は光の進行を説明するための矢印である。また、図４は波長が１３００ｎｍの光を透過し１５５０ｎｍの光を反射するＳＰＦ（Short Pass Filter）２５１を波長選択フィルタとして使用した光導波路２５０を示す。図４において、符号２５２〜２５４は光導波路２５０のコア、２５５〜２５８は光の進行を説明するための矢印である。
【０００９】
ＬＰＦ２３１を用いた図３の光導波路２３０の場合には、コア２３２を矢印２３５の方向に進行する波長が１３００ｎｍの光は、ＬＰＦ２３１で反射されてコア２３３を矢印２３６の方向に進行する。また、コア２３３を矢印２３７の方向に進行する波長が１５５０ｎｍの光はＬＰＦ２３１を透過してコア２３４を矢印２３８の方向に進行する。
【００１０】
ＳＰＦ２５１を用いた図４の光導波路２５０の場合には、コア２５２を矢印２５５の方向に進行する波長が１５５０ｎｍの光はＳＰＦ２５１で反射されてコア２５３を矢印２５６の方向に進行する。また、コア２５３を矢印２５７の方向に進行する波長が１３００ｎｍの光はＳＰＦ２５１を透過してコア２５４を矢印２５８の方向に進行する。
【００１１】
図３の光導波路２３０と図４の光導波路２５０で用いられているフィルタは、フッ素化ポリイミドフィルムを基板に用いたフィルタ素子（ポリイミドフィルタ素子）で、フィルタ素子全体の厚みは１４〜１６μｍである。また、光導波路の設計上の注意点としては、フィルタ素子の屈折率を考慮し、フィルタ素子の両側のコアどうしの間にオフセットを持たせている。非特許文献２には、光合分波器の性能を向上させるための要因として光路にオフセットを設けることが記載されているが、オフセットの内容についての詳細は明らかにされていない。そこで、スネルの法則に基づく光の屈折によるオフセットについて説明する。
【００１２】
屈折率の変化による光路のシフト、すなわちオフセットを図５により説明する。図５は、図３及び図４の光導波路のフィルタ挿入部に挿入されたポリイミドフィルタ素子５３０を示す拡大断面図である。このポリイミドフィルタ素子５３０（つまり、ＬＰＦ２３１又はＳＰＦ２５１）は、基板５３３の上に、厚みが設計基準波長の４分の１波長にほぼ等しくて屈折率が比較的高い層（以下、高屈折率層Ｈという）と、厚みが設計基準波長の４分の１波長にほぼ等しくて屈折率が比較的低い層（以下、低屈折率層Ｌという）を交互に積層して誘電体多層膜を形成したものである。ポリイミドフィルタ素子５３０は、実際には基板５３３の上に低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に積層して形成されているが、ポリイミドフィルタ素子５３０内における光の挙動と光路のオフセットを説明する都合上、図５では高屈折率層Ｈどうしを１層に集合させた全体を符号５３１で表わし、低屈折率層Ｌどうしを１層に集合させた全体を符号５３２で表わしている。図５における符号５３６は入射光、５３７〜５４０は入射光５３６がポリイミドフィルタ素子５３０に入射してから出射するまでの光路、５３６ａは入射光５３６を延長した点線を示す。符号５５０は入射光５３６の入射点、５３５は入射点５５０において入射面５４５に立てた法線、θ１は入射光５３６と法線５３５のなす角度、θ２〜θ５はそれぞれ光路５３７〜５４０と法線５３５とのなす角度である。符号５４６はポリイミドフィルタ素子５３０を透過する光の出射面、５５１は出射光の出射点、５５２は点線５３６ａと出射面５４６の交点である。また、入射光５３６が入射面５４５からポリイミドフィルタ素子５３０に入射して屈折して該フィルタ素子５３０内を進行し、該フィルタ素子５３０の出射面５４６から出射する出射点５５１と、出射面５４６と点線５３６ａとの交点５５２との間の距離をｄ１で表わす。
【００１３】
光導波路内にポリイミドフィルタ素子５３０がある場合には、図５に示すように、矢印５４７の方向ヘ進行してきた入射光５３６は入射点５５０でポリイミドフィルタ素子５３０に入射し、スネルの法則に従って該フィルタ素子５３０を構成する高屈折率層Ｈ全体によって屈折しながら光路５３７ヘ進行し、該フィルタ素子５３０を構成する低屈折率層Ｌ全体によって屈折しながら光路５３８へ進行し、さらに基板５３３によって屈折して光路５３９に進行し、出射面５４６の出射点５５１から出射して光路５４０を矢印５４８の方向へ進行する。一方、ポリイミドフィルタ素子５３０が存在しないと仮定した場合には、入射光５３６は点線５３６ａに沿って真っ直ぐに進行し、点線５３６ａと出射面５４６の交点５５２から矢印５４８の方向へ出射される。よって、ポリイミドフィルタ素子５３０を光導波路内に挿入することにより、出射光５４０は出射面５４６において距離ｄ１だけシフトした位置から出射されることになる。これがスネルの法則に基づいて起きる屈折率の変化による光路のオフセットである。
【００１４】
フィルタ素子を用いた光合分波器においては、このような光路のオフセットを考慮して光合分波器を設計すれば、フィルタ素子を透過した透過光に関する損失を小さくすることができると考えられる。
【００１５】
しかしながら、本発明の発明者が鋭意検討した結果では、屈折による光路のオフセットを考慮して設計するだけでは、透過光の損失を十分に低減することができないだけでなく、透過光の損失のバラツキが大きいという問題も十分に解決することができなかった。
【００１６】
【特許文献１】特開平４-２１１２０３号公報（特許第２６０８６３３号）
【非特許文献１】李正中 著、（株）アルバック訳、アグネ技術センター発行、「光学薄膜と成膜技術」（２００２年９月２５日発行）、１７８〜１８３ぺージ
【非特許文献２】「ポリマ光導波路設計技術」（増田宏、柴田智章、井戸立身、高橋誠 著、２００２年７月発行の日立化成テク二カルレポートＮo.３９、３７〜４０ページ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記のような技術的背景に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、コア間にフィルタ素子を挿入した構造の光合分波器において、そのコア間における信号光の損失をより小さくすることができる光合分波器とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る光合分波器は、フィルタ素子を挟んで該フィルタ素子の両側にそれぞれ１又は２以上の導光体が配置され、前記導光体のうちのある第１の導光体とある第２の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光を第１の導光体から第２の導光体へフィルタ素子を透過させて伝送させるようになった光合分波器であって、前記多層膜は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層した多層膜を有し、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとし、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき、前記第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸とが、次の式１で定義される軸ズレ量δ
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
を有していることを特徴としている。前記係数Ａ（λ）は、実験的に求められたフィルタの伝送損失から軸ズレに起因する分を抽出し、ある定数を掛けて無次元化することにより得られたものであり、フィルタ素子内におけるスネルの法則に従った屈折に加え、フィルタ素子内における多重反射なども考慮したものである。
【００１９】
本発明の光合分波器によれば、フィルタ素子を透過して導光体に入射する光の、フィルタ素子内における屈折以外の要因、例えばフィルタ素子内部での多重反射なども考慮して導光体どうしの最適な軸ズレ量を決めることができる。よって、フィルタ素子を透過して伝搬する光の損失を小さくすることができる。
【００２０】
前記係数Ａ（λ）は、前記フィルタ素子が少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有する場合には、入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波とするとき、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３である。ここに挙げた波長は光通信において一般的に用いられる波長であり、これらの波長の光を用いる場合には、Ａ（λ）としてこれらの値を用いることによって本発明の光合分波器を容易に設計することができる。
【００２１】
また、前記係数Ａ（λ）は、波長が１４８０ｎｍ以上の光に対する値を用いるのが望ましい。光軸ズレによる透過光の損失は光の波長が１４８０ｎｍ付近より顕著になるので、１４８０ｎｍ以上の波長に対する係数Ａ（λ）を用いて光軸ズレδを見積もる方が、より大きな損失低減効果が得られるからである。
【００２２】
また、複数波長の光を用いる場合には、各波長λ１、λ２、…、λｐ（ｐは波長の数であって自然数）に対する前記係数Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）、…、Ａ（λｐ）を求め、そのの平均値から係数Ａ（λ）を求めて用いることが望ましい。このような処理を行なえば、本発明を複数波長の光を用いる場合にも適用でき、しかも各波長の平均値を用いることで最適な設計を行なうことができる。
【００２３】
また、本発明の実施態様は、前記第１の導光体を有する第１の光導波路と前記第２の導光体を有する第２の光導波路は、組立前においては互いに独立した導光体であり、前記式１を満たすようにして前記フィルタ素子の両側に前記両導光体を配置して前記フィルタ素子と接着固定している。この実施態様によれば、第１の光導波路と第２の光導波路を作製した後で、両光導波路の組立状態を確認しながら軸ズレ量を調整できるので、透過光の損失低減の効果が高くなる。
【００２４】
本発明の光合分波器の製造方法は、光導波路においてフィルタ挿入部の一方の側に少なくとも２つの第１の導光体を配置し、フィルタ挿入部の他方の側に少なくとも１つの第２の導光体を配置し、前記フィルタ挿入部にフィルタ素子が挿入され、前記フィルタ挿入部の両側に配置されている第１及び第２の導光体のうち一方の導光体と他方の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光をフィルタ素子を透過させて伝送させるようになった光合分波器の製造方法であって、
前記フィルタ素子は、少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有し、入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波として、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３であり
前記多層膜は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層したものであり、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとするとき、前記フィルタ第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸との間の軸ズレ量δが次の式１
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
で定められるとき、
前記第１の導光体のうちの少なくとも１つの導光体の光軸と前記第２の導光体のうちの少なくとも１つの導光体の光軸との間の距離が前記軸ズレ量δに等しくなるようにして前記第１の導光体と第２の導光体を前記光導波路に形成する工程と、前記第１の導光体と第２の導光体の中間において前記導波路にフィルタ素子を差し込むための溝を形成する工程と、前記溝にフィルタ素子を差し込む工程と、前記フィルタ素子を前記溝に接着剤により固定する工程とを経て光合分波器が製造される。
【００２５】
本発明の光合分波器の製造方法によれば、フィルタ素子を透過して導光体に入射する光の、フィルタ素子内における屈折以外の要因、例えばフィルタ素子内部での多重反射なども考慮して導光体どうしの最適な軸ズレ量を決めることができる。よって、フィルタ素子を透過して伝搬する光の損失を小さくすることができる。しかもこの方法では、あらかじめ光導波路に形成されている導光体に所定の軸ズレ量を持たせているので、光合分波器の量産性が高くなる。
【００２６】
本発明の別な光合分波器の製造方法は、フィルタ素子の一方の側に、少なくとも２つの導光体を有する第１の光導波路を配置し、フィルタ素子の他方の側に、少なくとも１つの導光体を有する第２の光導波路を配置し、第１の光導波路の導光体と第２の光導波路の導光体とが前記フィルタ素子の透過域にある光をフィルタ素子を透過させて第１の光導波路の導光体と第２の光導波路の導光体との間で伝送させるようになった光合分波器の製造方法であって、
前記フィルタ素子は、少なくとも波長が１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに、波長が１５５０ｎｍの光を反射する多層膜を有し、入射光の入射点における前記フィルタ素子の入射面に立てた法線と入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波として、前記フィルタ素子への入射光の波長λに依存して変化する係数をＡ（λ）とするとき
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６６〜０.０７５であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.４０〜０.５０であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.６０〜０.９０であり、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、Ａ（λ）＝０.０６０〜０.０９０であり、
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、０.３８〜０.４８であり、
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、０.５５〜０.７３であり
前記多層膜は、屈折率が比較的高い高屈折率層と屈折率が比較的小さい低屈折率層を交互に積層したものであり、前記フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、前記低屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｌ）及びｔ（Ｌ）、前記高屈折率層の屈折率及び全体の物理的厚さをそれぞれｎ（Ｈ）及びｔ（Ｈ）とするとき、前記フィルタ素子の媒質換算厚みＴが、
Ｔ=ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
によって定められ、さらに、前記フィルタ素子に入射する光が前記フィルタ素子の表面に立てた法線となす角度をθとするとき、前記第１の導光体の光軸と第２の導光体の光軸との間の軸ズレ量δが次の式１
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ    …（式１）
で定められるとき、
少なくとも２つの導光体を有する第１の光導波路を形成する工程と、少なくとも１つの導光体を有する第２の光導波路を形成する工程と、第１及び第２の光導波路を前記フィルタ素子の両側に配置して、第１の光導波路の少なくとも１つの導光体の光軸と第２の光導波路の少なくとも１つの導光体の光軸との間の距離が前記軸ズレ量δに等しくなるように調整する工程と、調整後の第１の光導波路と第２の光導波路とフィルタ素子を接着剤により接合させる工程とを経て光合分波器が製造される。
【００２７】
本発明の光合分波器によれば、フィルタ素子を透過して導光体に入射する光の、フィルタ素子内における屈折以外の要因、例えばフィルタ素子内部での多重反射なども考慮して導光体どうしの最適な軸ズレ量を決めることができる。よって、フィルタ素子を透過して伝搬する光の損失を小さくすることができる。しかも、この製造方法によれば、第１の光導波路と第２の光導波路を作製した後で、両光導波路の組立状態を確認しながら軸ズレ量を調整できるので、透過光の損失低減の効果が高くなる。
【００２８】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下においては、導光体としてコアを例にとって説明するが、導光体はコアに限定されるものではない。
【００３０】
図６は本発明の実施の形態による光合分波器１１を示す概略平面図である。光合分波器１１は、光導波路１２とフィルタ素子２６とからなる。光導波路１２は透明樹脂材料で形成された複数本のコア２１、２２及び２３を有し、コア２１〜２３は、該コア２１〜２３よりも屈折率の小さな透明樹脂材料からなるクラッド３３内に埋め込まれている。光導波路１２には、光導波路１２に溝を切り込むことにより、あるいは光導波路１２を２分割することによりフィルタ挿入部３２が形成されており、フィルタ挿入部３２内にフィルタ素子２６が挿入されている。コア２１、２２とコア２３とは、フィルタ挿入部３２を隔てて互いに反対側に配設されている。コア２１とコア２３は直線状に形成されており、互いにほぼ同一直線上に位置するように配置され、フィルタ挿入部３２を挟んで互いの端面どうしがほぼ対向している。コア２２のフィルタ挿入部３２と反対側の端部は、コア２１と平行となるようにして直線状に形成されており、コア２２は中間部分で湾曲していてフィルタ挿入部３２側の端部はコア２１とつながって一体となっている。
【００３１】
図７は上記光合分波器１１のフィルタ素子２６近傍を拡大して表わした断面図である。コア２１の端面２１ａ、コア２２の端面２２ａおよびコア２３の端面２３ａはそれぞれフィルタ挿入部３２内に露出している。コア２１とコア２２の端部はコア挿入部３２に臨む位置でつながって一体となっており、コア挿入部３２側の端部ではコア２１とコア２２は互いにθｔの角度をなしている。また、コア２３のフィルタ挿入部３２側の端部とコア２１のフィルタ挿入部３２側の端部とは、フィルタ挿入部３２を挟んで互いに対向しており、コア２３の端部の光軸は、コア２１の端部の光軸と平行となっているが、両光軸どうしは後述のように若干の軸ズレを有している。
【００３２】
なお、コア２１、２２の端部間の角度θｔは、コア２１とコア２２の接近する部分での微妙な変化を除いて、コア２１とコア２２のそれぞれの光軸がなす角度に等しい。また、以下の説明において、フィルタ挿入部３２の近傍において、特に限定なくコア２１とコア２２の光軸という場合は、コア２１とコア２２の接近する部分での微妙な変化を除いた代表的に表現した光軸、あるいは後述の入射ビームと出射ビームの光軸を指すものとする。また、この実施の形態では、コア挿入部を挟んで一方に２本のコアが設けられ、他方に１本のコアが設けられた例を説明したが、一般的には、コア挿入用間隙の一方に少なくとも１本のコアが設けられ、他方にも少なくとも１本のコアが設けられていればよい。
【００３３】
フィルタ素子２６は、例えばフッ素化ポリイミドフィルムの薄膜からなる基板２５の上にイオンアシスト蒸着などの方法で誘電体多層膜２４を形成したもの（フッ素化ポリイミドフィルタ）である。フィルタ素子２６は、コア２１、２２とコア２３とを仕切るようにして光導波路のフィルタ挿入部３２に納められており、コア２１、２２の端面２１ａ、２２ａに接着剤２７で接着固定されている。あるいは、フィルタ素子２６は、コア２３の端面２３ａに接着剤で接着固定してもよい。フィルタ素子２６をコア２３の端面２３ａに接着固定すれば、フィルタ素子２６の基板側が接着されることになるので、製造過程での配置調整時に、反射位置の調整も可能となり、より反射光の損失やそのバラツキを低減することができる。なお、フィルタ素子２６に光を平行光化して入射させるためのコリメートレンズは用いられていない。
【００３４】
図７における符号２８〜３０は光導波路の各コア２１〜２３の中心線を表わし、２８ａと２９ａは例としての信号光の進行方向を表すための矢印である。２４ａはコア２１（あるいは、コア２２）から第１の特定波長である波長λａの光がフィルタ素子２６に入射しコア２２（コア２１）の方向に反射される光の物理的な反射点（多層膜２４を構成する各単層積層膜のそれぞれによる屈折や反射を考慮した反射の重心点）を含みフィルタ素子２６の表面に平行な面（以下、実効反射面という。）、２４ｃは多層膜２４の表面であるとともにフィルタ素子２６の一方の入射面である。２４ｄはコア２１を進行してきてフィルタ素子２６に入射する光の入射点（コア２２を進行してきて多層膜２４で反射した光の出射点ということもある。）、２４ｅはコア２１を進行してきてフィルタ素子２６に入射した光がフィルタ素子２６で反射されて入射面２４ｃから出射するときの出射点（コア２２を進行してきてフィルタ素子２６に入射する光の入射点ということもある。）である。
【００３５】
この光合分波器１１に用いられているフィルタ素子２６の特性が、波長１３００ｎｍの光を反射し１５５０ｎｍの光を透過するものであるとすれば、コア２２を矢印２９ａと反対向きに進行する波長が１３００ｎｍの光はフィルタ素子２６で反射されてコア２１を矢印２８ａと反対向きに進行する。また、コア２１を矢印２８ａの方向に進行する波長が１５５０ｎｍの光は、フィルタ素子２６を透過してコア２３を矢印３０ａの方向に進行する。
【００３６】
ここで、コア２２からフィルタ素子２６に入射し、フィルタ素子２６で反射されてコア２１に入る光は、フィルタ素子２６の表面２４ｃで反射される訳ではなく、フィルタ素子２６に入射した光は前記実効反射面２４ａで反射される。
【００３７】
次に、フィルタ素子２６を透過する透過光の損失をできるだけ小さくすることを考える。フィルタ素子を用いた従来例の光導波路においても、図５で説明したようにオフセットを考慮しているが、これだけでは透過光の損失を真に低減できないだけでなく、損失のバラツキも大きく、小型で製造コストの安価な光合分波器を実用化することは困難である。本発明の発明者は、透過光のオフセットを考慮すると共に、フィルタ素子の透過光の出射位置を透過光の波長に応じて狭い範囲に限定するように管理したフィルタ素子を使用することにより、フィルタ素子を用いた光合分波器の透過光の損失を極めて効果的に低減する方法を提案する。
【００３８】
次に、フィルタ素子における透過光の損失を低減する方法を説明する。図８はこの方法を説明するための模式図である。フィルタ素子２６は、厚みがフィルタ設計波長の４分の１波長で屈折率が比較的高い層（高屈折率層Ｈ）と屈折率が比較的低い層（低屈折率層Ｌ）を交互に積層して作製した誘電体多層膜２４を、基板２５の表面に設けたものである。図８においては、透過光の入射面２４ｃと出射面２４ｆをそのまま表示し、多層膜２４を、入射面２４ｃと基板２５の間の高屈折率層Ｈだけを集めて描いた高屈折率層Ｈの集合４１と、低屈折率層Ｌだけを集めて描いた低屈折率層Ｌの集合４２とに分けて示している。また、符号５１はフィルタ素子２６への入射光、４６は入射光５１が入射した位置すなわち入射点２４ｄにおいて入射面２４ｃに立てた法線、２４ｄは入射光５１の入射面２４ｃへの入射点である。４３〜４５は入射光５１がフィルタ素子２６に入射してからの光路を説明するための位置であって、このうち４５は出射点である。３４は入射光５１を延長した方向を破線で示し、フィルタ素子２６がない場合の入射光５１の進路に相当する。θ及びθ１２〜θ１５は入射光５１のフィルタ素子２６への入射点２４ｄと入射光５１がフィルタ素子２６に入射してからの光路を模式的に説明するための位置４３〜４５を順次結んだ線分と法線４６とのなす角度である。また、ｄ１１は、入射光５１がフィルタ素子２６に入射して図５の場合と同様な従来のスネルの法則に従ったオフセットの考え方でフィルタ素子２６内で屈折してフィルタ素子２６内を進行してフィルタ素子２６の出射面２４ｆから出射すると仮定したときの仮定出射点４７と、出射面２４ｆと破線３４の交点との距離である。ｄ１２は、入射光５１が入射面２４ｃの入射点２４ｄからフィルタ素子２６に入射し、出射面２４ｆから出射する出射光５２の出射点４５と仮定出射点４７の距離である。４８は破線３４と出射面２４ｆの交点である。
【００３９】
フィルタ素子２６は、実際には基板２５の上に低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に積層して形成されているが、図８では、従来の考え方によるオフセットを説明する都合上と本発明の透過光の出射位置を説明する都合上、高屈折率層Ｈは高屈折率層Ｈだけで集合させて集合４１で示し、低屈折率層Ｌは低屈折率層Ｌだけで集合させて集合４２で示して、入射光５１のフィルタ素子２６内での屈折による進行を説明するのに便利なように表わしている。
【００４０】
図８で、矢印２８ａの方向へ進行してきた入射光５１は、入射面２４ｃの入射点２４ｄからフィルタ素子２６に入射し、従来のスネルの法則によるオフセットの考え方では、フィルタ素子２６を構成する高屈折率層Ｈの全体４１によって屈折させられた分と、フィルタ素子２６を構成する低屈折率層Ｌの全体４２によって屈折させられた分と、さらに基板２５によって屈折させられた分の屈折現象によって、出射面２４ｆの仮定出射点４７から出射することになる。しかし、本発明においては、従来のオフセットを考慮した上に、さらにフィルタ素子２６内での多重反射の結果も加わり、図８で矢印２８ａの方向へ進行してきた入射光５１は入射面２４ｃの入射点２４ｄからフィルタ素子２６に入射した後、出射面２４ｆにおいて仮定出射点４７から破線３４と出射面２４ｆの交点４８の方向へｄ１２だけ離れた出射点４５から矢印３０ａの方向へ向けて出射する。
【００４１】
したがって、図６及び図７に示す本発明の光導波路１２では、図７に図示するように、光導波路１２のコア２３の中心線３０（光軸）が図８の出射点４５の位置からの出射光５２の光路と一致するように、かつ、出射面２４ｆとコア２３の端面の媒質の屈折率の影響による出射光５２の進行を考慮して出射光５２を受光できるよう、図９に示すようにコア２１とコア２３の光軸間に軸ズレ量δを持たせれば、透過光の損失を小さくすることができる。
【００４２】
図９及び図１０はコア２１とコア２３の軸ズレ量δを決める方法を説明するための図であって、ある開口数ＮＡを有する２つのコアの開口端を対向させたときの、コア間距離ｘとコアの軸ズレ量δに関する結合損失を説明するものである。ここで、対向する２つのコアは端面の近くにおいて直線状であるとする。
【００４３】
図９において２１と２３はコアを表わし、２８はコア２１の中心線（光軸）を表わし、３０はコア２３の中心線（光軸）を表わす。δはコア２１の中心線２８とコア２３の中心線３０の軸ズレ量、ｘはコア２１の端面２１ａとコア２３の端面２３ａの間の距離（端面間距離）である。また、図１０に示す曲線７１〜７４は図９に示す系の結合損失曲線であって、横軸はコア２１、２３の端面間距離ｘを表わし、縦軸は結合損失Ｌ（ｘ）を表わしている。
【００４４】
コア２１〜２３の端面の間に光路に対して傾けてフィルタ素子を挿入するためのフィルタ挿入部３２を設ける場合には、コア２１〜２３の端面を斜めに切断してフィルタ挿入部３２を形成する場合が多い。この場合、コア２１〜２３の屈折率とフィルタ素子２６を接着する接着剤２７の屈折率が一致していれば、コア２１の端面から出射される光の光軸とコア２３の光軸が一致する。しかし、コア２１の屈折率と接着剤２７の媒質の屈折率は、一般には異なる。例えば、コア２１等に石英を用いた場合の屈折率は約１.４６で、プラスチックで形成した場合の屈折率は約１.５というように、コア自体も材質によって屈折率が異なる。コア２１等の屈折率と接着剤２７の媒質の屈折率が異なる場合、フィルタ素子２６の出射側のコア２３の光軸と出射光の光軸は厳密には一致しない。フィルタ素子２６の入射側のコア２１の光軸についても同様である。すなわち、本発明でいう軸ズレ量δとは、出射光と入射光のコア端面におけるシフト量を意味している。
【００４５】
図１０に示す結合損失曲線は、図９の系で結合させる光の波長が１５５０ｎｍ、コアの端面の開口数ＮＡが０.１、両端面間の媒質の屈折率が１.５６として計算したものであって、曲線７１は軸ズレ量δ＝０μｍの時の曲線、曲線７２はδ＝１μｍの時の曲線、曲線７３はδ＝２μｍの時の曲線、曲線７４はδ＝３μｍの時の曲線である。
【００４６】
図１０のグラフから分かるように、結合損失Ｌ（ｘ）は端面間距離ｘの関数であるが、軸ズレ量δの関数でもある。そして、変数ｘに対する変化よりもパラメータδに対する変化の方が極めて大きい。したがって、従来はコアの端面間にフィルタ素子を波長選択素子として用いた光合分波器においては、結合損失を少なくするためにフィルタ素子の厚みを薄くできるフッ素化ポリイミドフィルタを用いるなどして、端面間距離ｘを小さくすることに重点をおいてきたが、図１０の結果を鑑みれば、軸ズレ量δの方をより重要視して、結合損失Ｌ（ｘ）の低減に努めなければならないことが分かる。
【００４７】
本発明の発明者は、これらの基本的な考え方に基づき、実際に光合分波器に使用するフィルタ素子とそれを用いる光結合系について種々の検討を行った。その結果、対向する少なくとも２個のコアの端面の間にその光軸に対して傾斜したフィルタ素子を挿入する光合分波器においては、対向するコアのうち一方のコアの端面から出射する光の光軸と他方のコアの端面に入射する光の光軸の間に、次式で表わされる軸ズレ量δを与えるように対向するコアどうしを配置することにより、損失特性やＰＤＬ特性の優れた光合分波器を安価に提供することができることを見出した。
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ
【００４８】
ここで、Ｔはフィルタ素子の媒質換算厚みであって、フィルタ素子の周囲媒質の屈折率をｎ（０）、低屈折率層Ｌの屈折率をｎ（Ｌ）、高屈折率層Ｈの屈折率をｎ（Ｈ）、低屈折率層Ｌ全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、高屈折率層Ｈ全層の物理厚さをｔ（Ｈ）とするとき、
Ｔ＝ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
で定義される。また、θは入射光が多層反射膜の入射面に入射するとき、その入射点における入射面の法線と入射光線とがなす角度（図８参照）である。
【００４９】
Ａ（λ）は、実験的に求められたフィルタ素子の伝送損失から軸ズレに起因する分を抽出し、それにある定数を掛けて無次元化したものであって、入射光の波長λに依存して変化する係数である。いま、フィルタ素子が波長λが少なくとも１３００ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに波長λが１５５０ｎｍの光を反射する波長選択フィルタであり、入射光の入射点におけるフィルタ素子の入射面の面法線と入射光の入射方向を含む平面に対して垂直な方向の偏波をＳ偏波とし、Ｓ偏波に直交する偏波をＰ偏波とするとき、入射光の波長λに依存する前記係数Ａ（λ）は、次のようになる。すなわち、
入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.０６６〜０.０７５の値をとる。
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.４０〜０.５０の値をとる。
入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.６０〜０.９０の値をとる。
入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.０６０〜０.０９０の値をとる。
入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.３８〜０.４８の値をとる。
入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.５５〜０.７３の値をとる。
【００５０】
以下の取扱における係数Ａ（λ）としては、出射光としてＳ偏波を重視するときは前記Ｓ偏波に対する値を用い、出射光としてＰ偏波を重視するときは前記Ｐ偏波に対する値を用い、出射光としてＳ偏波とＰ偏波の双方を重視するときは前記Ｓ偏波に対する値と前記Ｐ偏波に対する値の単純平均と偏波状況に応じた加重平均のいずれか一方を用いることとする。
【００５１】
この係数Ａ（λ）の条件は、広い使用範囲において適用できるものであるが、例えばこれに狭く限定されないが、光通信における幹線用や中間装置用や端末用といった要求される仕様の程度が異なる用途に対して、そのコストを低減するために上記係数Ａ（λ）の条件で製造したものから、仕様がより高度なもの用を選択するよりも、あらかじめ狭い範囲に係数Ａ（λ）の条件を設定しておいて製造すれば、損失特性やＰＤＬ特性の良好な光合分波器をよりやすいコストで提供することができる。
【００５２】
そのための係数Ａ（λ）のより緩和した条件は、次のようになる。すなわち、
波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.０５８〜０.０７５の範囲の値であり、
波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.４０〜０.５３の範囲の値であり、
波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）は０.６０〜０.９１の範囲の値である。
さらに厳しい要求の仕様に対しては、
波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）を０.０６７〜０.０６９の範囲の値とし、
波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）を０.４２〜０.５０の範囲の値とし、
波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対しては、係数Ａ（λ）を０.６２５〜０.９００の範囲の値とすればよい。
【００５３】
そして、上記各条件に関しては、フィルタ素子を透過させて利用する光信号が波長の異なる複数種類の信号であるときには、それらの各波長をλ１、λ２、λ３、…、λｐ（ただし、ｐは自然数）とし、前記Ａ（λ）は、Ａ（λ１）〜Ａ（λｐ）の平均値を用いることが好ましい。
【００５４】
前記係数Ａ（λ）は、フィルタ素子の透過特性によって決められるべきものである。従来、フィルタ素子に関して、これらの係数は全く管理されていなかった。しかしながら、本発明の発明者が調べた結果、以下に説明するように、多層膜の積層数も厚みもおおむね同じフィルタ素子において、これらの係数はかなり広くばらついた値を有することが明らかになった。
【００５５】
前記係数Ａ（λ）の値の範囲は、本発明における前記の諸検討を行った結果得られた結論である。図１１〜図２１に、フィルタ素子による実際のバラツキの一例を示す。図１１〜図２１は、フィルタ素子の有する係数Ａ（λ）のバラツキの例を説明する図で、いずれの図も縦軸に係数Ａ（λ）をとり、横軸に入射光の波長λをとって表している。後述のように、これらの曲線には、係数Ａ（λ）が前記本発明の範囲に入るものと入らないものとがある。
【００５６】
図１１〜図２１においては、符号７５〜８５で示す曲線は、Ｓ偏波について係数Ａ（λ）と波長λの関係を表わしたものであり、符号７５ａ〜８５ａで示す曲線は、Ｐ偏波について係数Ａ（λ）と波長λの関係を表わしたものである）。入射光の波長λが１３００ｎｍのＳ偏波に対するフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５によれば、Ａ（λ）＝０.０６８
図１２の曲線７６によれば、Ａ（λ）＝０.０５９
図１３の曲線７７によれば、Ａ（λ）＝０.０９９
図１４の曲線７８によれば、Ａ（λ）＝０.０６７
図１５の曲線７９によれば、Ａ（λ）＝０.０６６
図１６の曲線８０によれば、Ａ（λ）＝０.１０５
図１７の曲線８１によれば、Ａ（λ）＝０.０６８
図１８の曲線８２によれば、Ａ（λ）＝０.０６９
図１９の曲線８３によれば、Ａ（λ）＝０.０７１
図２０の曲線８４によれば、Ａ（λ）＝０.０６８
図２１の曲線８５によれば、Ａ（λ）＝０.０６７
【００５７】
また、入射光の波長λが１３００ｎｍのＰ偏波に対してフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５ａによれば、Ａ（λ）＝０.０６３
図１２の曲線７６ａによれば、Ａ（λ）＝０.０５５
図１３の曲線７７ａによれば、Ａ（λ）＝０.０９１
図１４の曲線７８ａによれば、Ａ（λ）＝０.０７９
図１５の曲線７９ａによれば、Ａ（λ）＝０.０７８
図１６の曲線８０ａによれば、Ａ（λ）＝０.１１５
図１７の曲線８１ａによれば、Ａ（λ）＝０.０８４
図１８の曲線８２ａによれば、Ａ（λ）＝０.０８７
図１９の曲線８３ａによれば、Ａ（λ）＝０.０９１
図２０の曲線８４ａによれば、Ａ（λ）＝０.０７５
図２１の曲線８５ａによれば、Ａ（λ）＝０.０７３
【００５８】
また、入射光の波長λが１４８０ｎｍのＳ偏波に対してフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５によれば、Ａ（λ）＝０.４３５
図１２の曲線７６によれば、Ａ（λ）＝０.３８７
図１３の曲線７７によれば、Ａ（λ）＝０.５３７
図１４の曲線７８によれば、Ａ（λ）＝０.４２５
図１５の曲線７９によれば、Ａ（λ）＝０.３９６
図１６の曲線８０によれば、Ａ（λ）＝０.５６３
図１７の曲線８１によれば、Ａ（λ）＝０.４５４
図１８の曲線８２によれば、Ａ（λ）＝０.４８９
図１９の曲線８３によれば、Ａ（λ）＝０.５３５
図２０の曲線８４によれば、Ａ（λ）＝０.４０６
図２１の曲線８５によれば、Ａ（λ）＝０.４０９
【００５９】
また、入射光の波長λが１４８０ｎｍのＰ偏波に対してフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５ａによれば、Ａ（λ）＝０.３８５
図１２の曲線７６ａによれば、Ａ（λ）＝０.３４７
図１３の曲線７７ａによれば、Ａ（λ）＝０.４６８
図１４の曲線７８ａによれば、Ａ（λ）＝０.３９７
図１５の曲線７９ａによれば、Ａ（λ）＝０.３７７
図１６の曲線８０ａによれば、Ａ（λ）＝０.５０７
図１７の曲線８１ａによれば、Ａ（λ）＝０.４２４
図１８の曲線８２ａによれば、Ａ（λ）＝０.４５５
図１９の曲線８３ａによれば、Ａ（λ）＝０.４９２
図２０の曲線８４ａによれば、Ａ（λ）＝０.３７６
図２１の曲線８５ａによれば、Ａ（λ）＝０.３７８
【００６０】
また、入射光の波長λが１５００ｎｍのＳ偏波に対してフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５によれば、Ａ（λ）＝０.６７７
図１２の曲線７６によれば、Ａ（λ）＝０.５６７
図１３の曲線７７によれば、Ａ（λ）＝０.８７２
図１４の曲線７８によれば、Ａ（λ）＝０.６５８
図１５の曲線７９によれば、Ａ（λ）＝０.５３４
図１６の曲線８０によれば、Ａ（λ）＝０.８９７
図１７の曲線８１によれば、Ａ（λ）＝０.７３８
図１８の曲線８２によれば、Ａ（λ）＝０.８６４
図１９の曲線８３によれば、Ａ（λ）＝１.０９４
図２０の曲線８４によれば、Ａ（λ）＝０.５９９
図２１の曲線８５によれば、Ａ（λ）＝０.６０３
【００６１】
また、入射光の波長λが１５００ｎｍのＰ偏波に対してフィルタ素子の有する係数Ａ（λ）の値を図１１〜図２１から求めると、次の通りである。
図１１の曲線７５ａによれば、Ａ（λ）＝０.５７５
図１２の曲線７６ａによれば、Ａ（λ）＝０.５０１
図１３の曲線７７ａによれば、Ａ（λ）＝０.７３３
図１４の曲線７８ａによれば、Ａ（λ）＝０.５８１
図１５の曲線７９ａによれば、Ａ（λ）＝０.４９１
図１６の曲線８０ａによれば、Ａ（λ）＝０.７６４
図１７の曲線８１ａによれば、Ａ（λ）＝０.６４０
図１８の曲線８２ａによれば、Ａ（λ）＝０.７１９
図１９の曲線８３ａによれば、Ａ（λ）＝０.８５０
図２０の曲線８４ａによれば、Ａ（λ）＝０.５３２
図２１の曲線８５ａによれば、Ａ（λ）＝０.５３５
【００６２】
図１１〜図２１に特性を示した各フィルタ素子は、厚みが５μｍのフッ素化ポリイミド薄膜（基板）の上に低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈとを交互に７１層積層して多層膜を形成したものである。厚みが５μｍのフッ素化ポリイミド薄膜の上に形成した多層膜は製造工程において扱いやすい。ここで、一例として図１１の特性を有するフィルタ素子について述べると、次の通りである。
【００６３】
図１１の特性を有するフィルタ素子は、基板として厚みが５μｍのフッ素化ポリイミド薄膜を用い、その上にＴａ２０５（五酸化タンタル）からなる高屈折率層ＨとＳｉ０２（二酸化ケイ素）からなる低屈折率層Ｌとを交互に積層した多層膜を形成したものである。そして、設計基準波長λｃを１８０５ｎｍとし、多層膜を構成する各低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈの各屈折率ｎ（Ｌ）、ｎ（Ｈ）の値が基板側から表面側へ順に、それぞれ低屈折率層Ｌ、高屈折率層Ｈの順に、
１.１９、    １.４３、    ０.７３、    １.２８、    １.０４、
０.９５、    １.１１、    ０.９９８、  １.０２、    ０.９９８、
１.０２、    ０.９９８、  １.０２、    ０.９９８、  １.０２、
０.９９８、  １.０２、    ０.９８、    １.０２、    １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、  １.００１、
１.００１、  １.０２、    ０.９８、    １.０１７、  １.００１、
１.０１７、  １.００１、  １.０１７、  １.００１、  １.０１７、
１.００１、  １.０１７、  １.００１、  １.０４、    １.０３、
１.０９、    ０.９２、    １.３、      ０.７９、    １.４１、
１.２７
になるように単層の低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを７１層積層して多層膜を形成している。そしてその多層膜の厚さ（基板を含めない多層膜自体の厚さ）は、物理厚さで１８.１４μｍである。図１２〜図２１の特性を有するフィルタ素子の構成については省略するが、図１１の特性を有するフィルタ素子とは、各層の屈折率が異なっている。
【００６４】
図２２は、図１１の特性を有するフィルタ素子の透過率波長特性を示す図であって、縦軸は透過率を示し、横軸は入射光の波長λを示す。図２３は、図１１の特性を有するフィルタ素子の反射率波長特性を示す図であって、縦軸は反射率を示し、横軸は入射光の波長を示す。図２２及び図２３において、符号１７１〜１７６で示す曲線は、コリメータレンズを用いない発散入射光に対する特性曲線であり、符号１７１ａ〜１７６ａで示す曲線は、コリメータレンズを用いて平行光化した入射光に対する特性曲線である。また、符号１７１と１７１ａで示す曲線は、透過波長域における透過特性曲線（Ｓ偏波に対する特性曲線とＰ偏波に対する特性曲線が重なっているため一本の線に見える）である。符号１７２と１７２ａで示す曲線は反射波長域における反射特性曲線（Ｓ偏波に対する特性曲線とＰ偏波に対する特性曲線が重なっているため一本の線に見える）である。符号１７３と１７３ａで示す曲線は、透過波長域と反射波長域の境界部分におけるＳ偏波に対する透過特性曲線である。符号１７４と１７４ａで示す曲線は、透過波長域と反射波長域の境界部分におけるＰ偏波に対する透過特性曲線である。符号１７５と１７５ａで示す曲線は、透過波長域と反射波長域の境界部分におけるＳ偏波に対する反射特性曲線である。符号１７６と１７６ａで示す曲線は、透過波長域と反射波長域の境界部分におけるＰ偏波に対する反射特性曲線である。
【００６５】
図２２及び図２３で示したフィルタ素子の波長特性は、図１１に示したように、係数Ａ（λ）が本発明の範囲に入る特性を有しているとともに、フィルタ素子の透過光を１３００ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５００ｎｍとし、反射光を１５５０ｎｍとした場合に、曲線１７１、１７２が示すように、有害なリップルがなく、フィルタ素子として要求される損失特性とＰＤＬ特性を満たすものであり、光合分波器に使用できるものである。これらの例示したフィルタ素子は、波長が１５５０ｎｍの光を透過率が−２５ｄＢ以下であるように反射し、波長が１４８０〜１５００ｎｍの光を損失が０.６ｄＢ以内で透過させている。
【００６６】
前記のように、図１１〜図２１における曲線７５ａ〜８５ａは、Ｓ偏波に対する曲線７５〜８５に対応するＰ偏波、すなわち、入射光の入射点における前記フィルタ素子の前記コアの光軸に対して傾斜した入射面の面法線と入射方向を含む平面に平行な方向の偏波に対するＡ（λ）の特性を示す曲線である。これから、波長が１３００ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５００ｎｍ、１５５０ｎｍ以外の波長の入射光に対する係数Ａ（λ）を求めることができる。
【００６７】
図１１〜図２１は、基板が５μｍのフッ素化ポリイミドの上に、層Ｌと層Ｈを交互に合わせて７１層の、物理厚みｄ（以下、単に厚みｄともいう）が１８.１μｍ前後の多層膜として形成したそれぞれ異なるフィルタ素子の例である。これらの中でも、前記係数Ａ（λ）の値は、前記のように広い範囲に分布している。
【００６８】
図１７は、前記同様の基板の上に、低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に６１層積層して厚みｄが１５.６μｍ前後の多層膜を形成したフィルタ素子の例である。図１８は、前記同様の基板の上に、低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に５５層積層して厚みｄが１４.１μｍ前後の多層膜を形成したフィルタ素子の例である。図１９は、前記同様の基板の上に、低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に５１層積層して厚みｄが１３.１μｍ前後の多層膜を形成したフィルタ素子の例である。図２０は、前記同様の基板の上に、低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に１０１層積層して厚みｄが２５.８μｍ前後の多層膜を形成したフィルタ素子の例である。図２１は、前記同様の基板の上に、低屈折率層Ｌと高屈折率層Ｈを交互に１０１層積層して厚みｄが２９.３μｍ前後の多層膜を形成したフィルタ素子の例である。
【００６９】
前記各層数のフィルタ素子と層数および高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌの形成条件が同じフィルタ素子を基板の上に形成した後、該基板を除去したフィルタ素子を作成して特性を調べたところ、前記特性の基板に関係する部分を除いたデータとおおむね同じ結果を得ることができた。これらから分かるように、係数Ａ（λ）の値は、フィルタ素子の層数や厚みによってもある範囲で変動するが、層数や厚みが同じでもある範囲で変動する。
【００７０】
本発明では、この変動の様子を調ベ、係数Ａ（λ）の値として前記課題を解決する手段のところに記した範囲の値を用いて軸ズレ量を設定し、フィルタ素子を挿入した光合分波器を作製し、損失特性とＰＤＬ特性の大幅な改善を実現した。
【００７１】
損失特性とＰＤＬ特性の観点からは、特に層数が６４層以上のフィルタ素子が好ましい結果をもたらした。また、前記基板のないフィルタ素子を用いることによりフィルタ挿入部分の厚みを薄くすることができ、いっそう好ましい結果を得ることができた。以上においては、本発明の光合分波器について、軸ズレ量を決める係数の範囲について説明した。
【００７２】
（製造方法）
次に、本発明の光合分波器１１の製造方法を説明する。図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１の製造方法を説明する図である。この方法では、図２４（ａ）に示すように、始めに２つの光導波路１２ａ、１２ｂが別々に成形される。光導波路１２ａにおいては、クラッド３３に２つのコア２１と２２が形成されている。コア２１とコア２２の一方の端部は交差するように互いにつながっている。光導波路１２ｂにおいては、クラッド３３にコア２３が形成されている。また、光導波路１２ａ、１２ｂのフィルタ素子２６に接合させられる接合面５５ａ、５５ｂは、信号光の入射及び出射に用いることができるように光学的諸条件を考慮して形成されている。
【００７３】
つぎに、係数Ａ（λ）の値が前記のような好ましい範囲にあるフィルタ素子２６を用意する。そして、それぞれ独立している光導波路１２ａとフィルタ素子２６を、適当な位置決め治具等を用いるなどしてそれぞれが図２４（ｂ）に示した所定位置近傍にくるように配列する。その状態を保ったままで、波長が１５５０ｎｍの光をコア２２の一端に入力させ、コア２２の他端からその光を出射させてフィルタ素子２６に入射させる。そして、フィルタ素子２６で反射した光をコア２１の一端に入射させ、コア２１の他端から出射させる。コア２１の他端から出射した光の伝送特性を測定しながら、フィルタ素子２６を図２４（ｂ）の矢印５６に交差する方向に適宜動かしてコア２１の他端から出射する光の伝送特性が所定の状態になるように光導波路１２ａとフィルタ素子２６の相対位置を決める。
【００７４】
この測定においては、これとは逆に、波長が１５５０ｎｍの光をコア２１の一端に入力させ、コア２１の他端からその光を出射させてフィルタ素子２６に入射させ、フィルタ素子２６で反射した光をコア２２の一端に入射させ、コア２２の他端から出射した光の伝送特性を測定し、光導波路１２ａとフィルタ素子２６の位置調整を行うようにしてもよい。
【００７５】
つぎに、位置決めした光導波路１２ａとフィルタ素子２６に光導波路１２ｂを対向させ、適当な位置決め治具等を用いるなどしてそれぞれが図２４（ｃ）に示した所定位置近傍にくるように配列する。ついで、波長が１４８０ｎｍの光をコア２１の一端に入力させ、コア２１の他端から出射した光をフィルタ素子２６に入射させて透過させ、フィルタ素子２６を透過した光をコア２３の一端に入射させ、コア２３の他端から出射する光の伝送特性を測定する。そして、光導波路１２ｂを図２４の矢印５７の方向あるいは矢印５７に交差する方向に適宜動かしてコア２３の他端から出射する光の伝送特性が所定の状態になるように光導波路１２ｂとフィルタ素子２６の相対位置を決める。
【００７６】
つぎに、波長が１３００ｎｍの光をコア２１の一端に入力させ、コア２１の他端から出射させてフィルタ素子２６に入射させて透過させ、フィルタ素子２６を透過した光をコア２３の一端に入射させ、コア２３の他端から光を出射させてその伝送特性を測定する。そして、波長が１３００ｎmの入射光の場合の伝送損失よりも波長が１４８０ｎｍの入射光の場合の伝送損失が少なくなっていることを確認する。もしこれを確認できない場合には、光導波路１２ｂとフィルタ素子２６の相対位置を微調整しながら波長が１４８０ｎｍの入射光に対する伝送損失を改善する。
【００７７】
つぎに、波長が１５００ｎｍの光をコア２１の一端に入力させ、コア２１の他端からこの光を出射させてフィルタ素子２６を透過させ、透過した光をコア２３の一端に入射させ、コア２３の他端から出射した光の伝送特性を測定する。
【００７８】
このようにして測定した前記伝送特性を比較し、波長が１４８０ｎｍの入射光の場合の伝送特性と波長が１３００ｎｍの入射光の場合の伝送特性と波長が１５００ｎｍの入射光の場合の伝送特性が所定の範囲になっていることを確認し、必要に応じて構成要素の相対位置を微調整し、接着剤を硬化させて各構成要素を図２４（ｃ）の光合分波器１１として固定する。
【００７９】
なお、上記のように実際に光を伝送させて伝送特性を観察する代わりに、光導波路１２ａのコア２１の中心軸と光導波路１２ｂのコア２３の中心軸を検出し、コア２１の中心軸とコア２３の中心軸の間の軸ズレ量が予め計算、シミュレーション又は実験により求められている軸ズレ量δと等しくなるように光導波路１２ａ、１２ｂどうしの位置を調整してもよい。
【００８０】
従来は、信号光としての波長が１３１０ｎｍの光の伝送特性が最良になるように光導波路１２ａと光導波路１２ｂの相対位置を調整していた。このような従来方法よりも、本発明の方法のように、波長が１４８０ｎｍの光の伝送損失が波長が１３００ｎｍの光の伝送損失よりも少なくなるように、光導波路１２ａとフィルタ素子２６の相対位置を調整することにより、前記フィルタ素子２６の透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの入射光と波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの入射光とに対する伝送特性が良好な光合分波器１１を歩留まり良く製造することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００８１】
図２５〜図２７は光合分波器１１の別な製造方法を説明する図である。この製造方法の場合には、まずクラッド３３に３つのコア２１、２２、２３が埋め込まれた光導波路１２を成形する。このとき、予め使用波長等を想定して上記のようにして最適な軸ズレ量δを計算しておき、図２５に示すように、コア２１の中心線２８とコア２３の中心線３０とが最適な軸ズレ量δを持つように金型を設計し、その金型を用いて光導波路１２を成形する。よって、このようにして成形された図２５の光導波路１２はコア２１、２３間に最適な軸ズレ量δが実現されている。
【００８２】
ついで、図２６に示すように、コア２１及び２２とコア２３との間において、光導波路１２にダイシングソーを用いて溝を切り込んでフィルタ挿入部３２を形成する。そして、図２７に示すように、フィルタ挿入部３２にフィルタ素子２６を差し込んで接着剤で固定することにより、光合分波器１１を製作する。
【００８３】
かかる製造方法によれば、最適な軸ズレ量δが得られるように、精密な成形金型を製作しておけば、その成形金型を用いて光合分波器１１を量産することができ、先の製造方法のように一つ一つの光合分波器１１を調整する手間を省くことができる。
【００８４】
本発明に関しては、本発明の発明者が検討した結果、以下のような事実が明らかになった。すなわち、フィルタ素子に入力してフィルタ素子を透過する光が、多層膜（多層膜に基板がある場合には、基板を除いた多層膜部分）から出射する位置は、多層膜を構成する積層膜の層数と多層膜の厚みが同一でも、多層膜によって大きくばらつく。しかも、入射光の波長によっても異なる。このことは、従来にあっては問題にされておらず、光合分波器として全く管理されていなかった。
【００８５】
本発明で検討したように、フィルタ素子を用いた良好な特性を有する光合分波器を安価に提供するためには、図６〜図１０を用いて説明した透過光における軸ズレによる損失が重要である。フィルタ素子の層数が６４層以上の場合には、本発明の軸ズレの検討が特に重要である。
【００８６】
本発明においては、反射光に対する伝送特性が良好で、そのバラツキが少なくなるような光導波路とフィルタ素子の良好な相対位置関係を簡単に正確に決めることができるよう、透過光に対する伝送損失を低減するため、フィルタ素子でのこの出射位置を波長に依存する係数Ａ（λ）を導入し、係数Ａ（λ）の範囲を前記一定の範囲にするようにフィルタ素子を作製し、両者を両立させたフィルタ素子を用いて光合分波器の損失特性とＰＤＬ特性を大幅に改善することができた。
【００８７】
すなわち、前記のように本発明でいうフィルタ素子は、波長選択多層膜エッジフィルタであり、このフィルタ素子を光合分波器に用いる場合には、フィルタ素子に対向するコアの光軸を出射光のビーム軸にできるだけ合わせなければ、光合分波器の特性を望ましいレベルまで改善することができない。その一つの方法として、フィルタ素子を挟んで対向する２個のコアの端面の間の光軸をフィルタ素子からの出射光に合わせて配置することが挙げられる。しかし、多層膜側に大きなバラツキがあっては、それを挿入する光導波路を多数用意して適合する組合せを探さなければならないことになる。また、フィルタ素子からの出射光の位置を不適切に管理すると、フィルタ特性を犠牲にしたり、製造歩留まりを極端に低下させてしまうことになりかねない。
【００８８】
本発明では、これらの点に留意して、歩留まりやフィルタ特性を犠牲にせずに、前記対向する２本のコアの端面の間の光軸を管理する方法を提案し、それを利用した優れた損失特性とＰＤＬ特性を実現した。
【００８９】
係数Ａ（λ）が前記のような好ましい範囲を満たしていれば、図２２と図２３にその一例を示したように、損失特性とＰＤＬ特性が優れた、そしてリップル条件も実用域に達しているフィルタ素子を製作することが可能なことが明らかで、本発明による光合分波器を工業的に実現可能なことがわかる。
【００９０】
本発明による光合分波器は、前記のように、対向するコアの光軸（一方のコアからの出射ビームの軸と他方のコアへの入射ビームの軸）の間に、
δ＝Ａ（λ）・Ｔ・tanθ
で決まる軸ズレ量δを与えるように前記対向するコアどうしを配置することによって実現することができる。そして、透過光波長が複数ある場合には、係数Ａ（λ）の値は、それらの当該波長に対応する係数Ａ（λ）の平均値を用いることが好ましい。その場合、各波長における損失やＰＤＬの加重平均によって、係数の平均を求めてもよい。
【００９１】
図１１〜図２１の例では、フィルタ素子の透過波長が１３００ｎｍ〜１５００ｎｍであり、１３００ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５００ｎｍの波長の光を透過させる光合分波器として用いることができる。このような光合分波器の製造においては、前記データが示すように、１４８０ｎｍを係数Ａ（λ）を与える波長として用いることにより、良好な損失特性とＰＤＬ特性を有する光合分波器を製造歩留まりよく量産することができる。
【００９２】
本発明による光合分波器の作製に当たっては、先ず、回路としてのフィルタへの要求仕様を満たすフィルタ素子の中から、前記軸ズレ量δを調べて回路構成を決め、フィルタの特性を真に生かした光合分波器の構造を決めることができる。
【００９３】
本発明による光合分波器の損失特性とＰＤＬ特性は、従来の技術思想で作成したものの中からトップデータを抽出して報じられている現状と対比しても正しい比較は難しいが、量産における平均値で比較すると、５０％以上の改善が見られる。
【００９４】
以上、本発明の光合分波器とその製造方法をいくつかの例を用いて説明したが、説明の重複を避けるため、本発明の光合分波器の説明から前記課題を解決する手段に開示した本発明の光合分波器の製造方法の特徴を理解できる部分、ならびに、本発明の光合分波器の製造方法の説明から前記課題を解決する手段に開示した本発明の光合分波器の製造方法の特徴を理解できる部分については一方の説明で他方の説明をも兼ねることにした。また、前記課題を解決する手段に開示した本発明の特徴の説明でわかる部分に関しても、説明の重複を避けることにした。  
【００９５】
なお、いくつかの例を用いて本発明の詳細を説明したが、本発明はこれに狭く限定されるものではなく、種々のバリエーションを可能とするものである。導光体が光ファイバでもよい。反射光を利用することに関しては、従来試行錯誤的に導光体をあてはめて行っていたものを、本発明では反射光側の導光体の端面の位置を簡単に正確に決めることができるため、特性の改善はもとより、歩留まりの大幅な改善ができるため、量産を可能にすることができるものである。
【００９６】
（効果の比較）
本発明の光合分波器と従来例の光合分波器とを比較した。ここで用いた両光合分波器のパラメータは、次のとおりである。
フィルタ素子の周囲媒質の屈折率  ｎ（０）＝１.５
低屈折率層Ｌの屈折率            ｎ（Ｌ）＝１.５
高屈折率層Ｈの屈折率            ｎ（Ｈ）＝２.０
フィルタ素子の基板の屈折率      ｎ（Sub）＝１.５
低屈折率層Ｌ全層の物理厚さ      ｔ（Ｌ）＝６μｍ
高屈折率層Ｈ全層の物理厚さ      ｔ（Ｈ）＝１２μｍ
フィルタ素子の基板の厚さ        ｔ（Sub）＝５μｍ
入射光線がフィルタ素子の表面に
垂直な法線となす角度            θ＝９°
【００９７】
従来例の光合分波器においては、スネルの法則に従ったフィルタ素子内の屈折だけを考慮したところ、その軸シフトｄ１（図５参照）は、ｄ１＝−０.２４μｍとなった。また、本発明の設計方法によりシフト量ｄ１２−ｄ１１（図８参照）を求めたところ、ｄ１２−ｄ１１＝１.１５μｍであった。なお、シフト量の−符号は、図５又は図８の紙面の下向きにシフトしていることを表わし、符号のないもの（＋符号）は、図５又は図８の上向きにシフトしていることを表わす。
【００９８】
この結果、波長１３００ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５００ｎｍの光における透過光の伝送損失は図２８の通りであった。この結果から分かるように、本発明によれば、透過光の伝送損失、特に波長１４８０ｎｍ以上の光に対する伝送損失が低減することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上説明したように、本発明によって、極めて良好な損失特性とＰＤＬ特性を有する波長分波回路を量産可能な状態で安価に提供することができ、光通信分野や建築分野などに広く利用して、それらの分野を大きく発展させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】従来のコリメートレンズを用いた光合分波器を説明する模式図である。
【図２】従来のコリメートレンズを用いない光導波路光合分波器を説明する図である。
【図３】非特許文献２に記載された従来の光合分波器を説明する図である。
【図４】非特許文献２に記載された従来の光合分波器を説明する図である。
【図５】従来のフィルタ素子を挿入した光導波路におけるオフセットについて説明する図である。
【図６】本発明にかかる波長合分波器を示す概略平面図である。
【図７】同上の一部を拡大して示した図である。
【図８】フィルタ素子を透過する光の挙動を説明する図である。
【図９】光合分波器における開口部間距離と軸ズレ量を示す説明図である。
【図１０】２つの導光体の開口部を対向させたときの、開口部間距離と軸ズレに関する結合損失について説明する図である。
【図１１】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１２】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１３】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１４】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１５】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１６】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１７】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１８】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１９】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図２０】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図２１】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図２２】図１１の特性を有するフィルタ素子の波長特性を説明する図である。
【図２３】図１１の特性を有するフィルタ素子の波長特性を説明する図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明による光合分波器の製造方法を説明する図である。
【図２５】本発明による光合分波器の別な製造方法を説明する図である。
【図２６】図２５の工程に続く工程を説明する図である。
【図２７】図２６の工程に続く工程を説明する図である。
【図２８】本発明の光導波路と従来例の光導波路における伝送損失を比較して示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１  光合分波器
１２  光導波路
２１、２２、２３  コア
２４  多層膜
２５  基板
２６  フィルタ素子
２７  接着剤
２８、２９、３０  中心線
３２  フィルタ挿入部
３３  クラッド
δ  軸ズレ量
ｘ  コアの端面間距離
Ｔ  フィルタ素子の媒質換算厚み
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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