(57)【要約】【課題】光損失が小さく、かつ小型化が可能な多段型の光合分波器を提供する。【解決手段】第１乃至第３の光導波体１２ａ〜１２ｃと、第１の光導波体１２ａおよび第２の光導波体１２ｂ間に配置され、第１の光導波体１２ａから出射される光を分波して第２および第３の光導波体１２ｂ，１２ｃに入射するか、あるいは、第２および第３の光導波体１２ｂ，１２ｃから出射される光を合波して第１の光導波体１２ａに入射する光フィルタ１３と、を備えた光合分波部１０を複数個、並列に配列させて成り、一つの光合分波部１０の第１〜第３のいずれかの光導波体１２ｃから出射される分波光を、方向転換して隣接する他の光合分波部２０の第１乃至第３のいずれかの光導波体２２ａに入射する全反射ミラーＳを有する。【選択図】図１
2008241825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１乃至第３の光導波体と、
前記第１の光導波体および前記第２の光導波体間に配置され、前記第１の光導波体から出射される光を分波して前記第２および第３の光導波体に入射するか、あるいは、前記第２および第３の光導波体から出射される光を合波して前記第１の光導波体に入射する光フィルタと、
を備えた光合分波部を複数個、並列に配列させて成り、
一つの前記光合分波部の前記第１乃至第３のいずれかの光導波体から出射される分波光を、方向転換して隣接する他の前記光合分波部の前記第１乃至第３のいずれかの光導波体に入射する全反射ミラーを有することを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記第１乃至第３の光導波体の前記全反射ミラーに対向する端部に屈折率分布型ファイバを有することを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
【請求項３】
前記全反射ミラーに対向する前記屈折率分布型ファイバの一端にさらにコアレスファイバを備えることを特徴とする請求項２記載の光合分波器。
【請求項４】
前記全反射ミラーが一つの素子から成り、複数の第１乃至第３の光導波体間の方向転換を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光合分波器。
【請求項５】
前記光フィルタは隣接する前記光合分波部同士が互いに一体化して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光合分波器。
【請求項６】
前記第１乃至第３の光導波体と前記光フィルタとの成す角度が複数の前記光合分波部間で各々異なることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器。
【請求項７】
前記第１乃至第３の光導波体の前記光フィルタに対向する端部に屈折率分布型ファイバを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光合分波器。
【請求項８】
前記光フィルタに対向する前記屈折率分布型ファイバの端部にさらにコアレスファイバを有することを特徴とする請求項７記載の光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた光伝送において、複数の異なる波長の光を合成・分離するための多段型光合分波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野においては情報伝送の大容量化が可能な波長多重伝送方式の採用が増加している。このため、波長多重伝送方式に用いられる多段型光合分波器の需要が増大している。
【０００３】
図５には、特許文献１に開示された光合分波器を示している。図５の光合分波器１０１は、光ファイバ１０２ａ、１０２ｃと、これらを保持するフェルール１０５と、光ファイバ１０２ｂと、該光ファイバ１０２ｂを保持するフェルール１０６と、フェルール１０５およびフェルール１０６の間に配置された光フィルタ１０４と、フェルール１０５と光フィルタ１０４との間に配されたレンズ１０３ａと、フェルール１０６と光フィルタ１０４との間に配されたレンズ１０３ｂから構成されている。
【０００４】
この光合分波器１０１は、たとえば光ファイバ１０２ａの一端から２つの異なる波長領域λ１、λ２を有する光が入射されると、その光は光ファイバ１０２ａ内を伝送して光ファイバ１０２ａの他端から出射されてレンズ１０３ａで集光されて光フィルタ１０４に入射される。
【０００５】
この光フィルタ１０４は、所定の波長領域を有する光を選択的に透過もしくは反射するように構成されており、例えば、入射された光のうちの波長領域λ１の光を透過し、波長領域λ２の光を反射する。光フィルタ１０４を透過した波長領域λ１の光は、レンズ１０３ｂで集光されて光ファイバ１０２ｂに入射される。一方で、波長領域λ２の光は光フィルタ１０４で反射されてレンズ１０３ａで集光されて光ファイバ１０２ｃに入射される。
【０００６】
このようにして、波長領域λ１、λ２を有する光が分離され、それぞれ光ファイバ１０２ｂと光ファイバ１０２ｃを介して出射される。また、逆の光路をたどることでそれぞれのファイバ１０２ｂ，１０２ｃから導入された異なる波長の光を合成して光ファイバ１０２ａから出射することも可能である。
【０００７】
また、図５の２波長の光を合波又は分波する合分波器を、図６に示すように、複数個つなぎ合わせると、異なる３波長以上の光の合分波機能を持った合分波器を構成することができる。図６において、光合分波器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、それぞれ内蔵されている光フィルタが異なっている。例えば、波長λ１、λ２、λ３、λ４の４種類の光が入射された場合、光合分波器１０１ａは波長λ１を通過し、それ以外の波長を反射して、波長λ１の光を取り出す。そして光合分波器１０１ｂに入力された波長λ２、λ３、λ４の光のうち、波長λ２の光は光合分波器１０１ｂを通過して取り出される。同様に、波長λ３の光は光合分波器１０１ｃを通過して取り出され、波長λ４の光は光合分波器１０１ｃを反射して取り出される。このようにして、波長λ１、λ２、λ３、λ４の４種類の光を合分波することが可能となる。
【０００８】
以上のような原理に基づいて、構成された多段型光合分波器は、例えば、特許文献２に示されている。
【特許文献１】特開平８−２７１７６０号公報
【特許文献２】特公昭６０−４６６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の多段型光合分波器は、複数の光合分波器を光ファイバで結ぶ構成であるため、多くの光合分波器を通過した後、分離される光ほど挿入損失が大きく成り、分離された光の間で強度の差が生じるという問題点があった。また、複数の光合分波器間の光ファイバによって最終製品としての多段型光合分波器の小型化が困難になるという問題点を有していた。そこで、本発明は、光損失が小さく、かつ小型化が可能な多段型の光合分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光合分波器は、第１乃至第３の光導波体と、前記第１の光導波体および前記第２の光導波体間に配置され、前記第１の光導波体から出射される光を分波して前記第２および第３の光導波体に入射するか、あるいは、前記第２および第３の光導波体から出射される光を合波して前記第１の光導波体に入射する光フィルタと、を備えた光合分波部を複数個、並列に配列させて成り、一つの前記光合分波部の前記第１乃至第３のいずれかの光導波体から出射される分波光を、方向転換して隣接する他の前記光合分波部の前記第１乃至第３のいずれかの光導波体に入射する全反射ミラーを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記第１乃至第３の光導波体の前記全反射ミラーに対向する端部に屈折率分布型ファイバを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記全反射ミラーに対向する前記屈折率分布型ファイバの一端にさらにコアレスファイバを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記全反射ミラーが一つの素子から成り、複数の第１乃至第３の光導波体間の方向転換を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記光フィルタは隣接する前記光合分波部同士が互いに一体化して成ることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記第１乃至第３の光導波体と前記光フィルタとの成す角度が複数の前記光合分波部間で各々異なることを特徴とする。
【００１６】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記第１乃至第３の光導波体の前記光フィルタに対向する端部に屈折率分布型ファイバを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の光合分波器において好ましくは、前記光フィルタに対向する前記屈折率分布型ファイバの端部にさらにコアレスファイバを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように構成された光合分波器によれば、複数の光合分波部で合分波を行なっても光損失を非常に小さくすることができ、かつ小型化が可能な多段型の光合分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の光合分波器について説明する。
【００２０】
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の光合分波器は、図１（ａ）に平面図、図１（ｂ）に断面図で示すように、複数の光合分波部１０，２０，３０を並列に配列して成り、実施の形態１では、光合分波部１０，２０，３０は一体化されている。
【００２１】
光合分波部１０（以下、光合分波部１０，光合分波部２０，光合分波部３０をそれぞれ第１の光合分波部１０，第２の光合分波部２０，第３の光合分波部３０という）は、図１に示すように、基板１１に形成された溝内に、所定の間隔を隔てて端面が対向し、かつ光軸方向が一致するように第１の光導波体１２ａと第２の光導波体１２ｂとが配置される。また、光フィルタ１３は、そのフィルタ面が上記光軸に対して傾斜するように、第１の光導波体１２ａと第２の光導波体１２ｂの間に配置される。そして、第３の光導波体１２ｃは、光フィルタ１３のフィルタ機能を有するフィルタ膜で反射された光が入射され、又はフィルタ膜に光を入射するように配置される。
【００２２】
なお、第２および第３の光合分波部２０，３０も同様の構成となっており、本発明では、一つの光合分波部の第１乃至第３のいずれかの光導波体から出射される分波光を、方向転換して隣接する他の光合分波部の第１乃至第３のいずれかの光導波体に入射する全反射ミラーＳを有する。
【００２３】
このような配置により、光フィルタ１３は、第１の光導波体１２ａから出射される光を分波して第２および第３の光導波体１２ｂ，１２ｃに入射するか、あるいは、第２および第３の光導波体１２ｂ，１２ｃから出射される光を合波して第１の光導波体１２ａに入射することにより、光合分波を行なうことができる。さらに、この分波光あるいは合波光は全反射ミラーＳによって他の光合分波部に伝送され、合分波が行なわれることにより、多段型の光合分波を行なうことができる。このような構成により、多段型の光合分波器の小型化することが可能となる。
【００２４】
図２に本実施の形態の光合分波器の光分波部ごとの要部平面図を示す。図２（ａ）は第１の光合分派部１０の部分を示した要部平面図であり、第１の光導波体１２ａは、シングルモードファイバ１４ａと、そのシングルモードファイバ１４ａの一端に接合された屈折率分布型ファイバ１５ａと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ１６ａとからなる。
【００２５】
第２の光導波体１２ｂは、シングルモードファイバ１４ｂと、そのシングルモードファイバ１４ｂの一端に接合された屈折率分布型ファイバ１５ｂと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ１６ｂとからなる。
【００２６】
第３の光導波体１２ｃは、屈折率分布型ファイバ１５ｃと、その両端部に接合されたコアレスファイバ１４ｃ，１６ｃとからなる。
【００２７】
また、図２（ｂ）は第２の光合分波部２０の部分を示した要部平面図であり、第１の光導波体２２ａは、屈折率分布型ファイバ２５ａと、その両端部に接合されたコアレスファイバ２４ａ，２６ａとからなる。また、第２の光導波体２２ｂは、シングルモードファイバ２４ｂと、屈折率分布型ファイバ２５ｂと、コアレスファイバ２６ｂとからなる。第３の光導波体２２ｃは、屈折率分布型ファイバ２５ｃと、その両端部に接合されたコアレスファイバ２４ｃ，２６ｃとからなる。
【００２８】
さらに、図２（ｃ）は第３の光合分波部３０の部分を示した要部平面図であり、第１の光導波体３２ａは、屈折率分布型ファイバ３５ａと、その両端部に接合されたコアレスファイバ３４ａ，３６ａとからなる。また、第２の光導波体３２ｂは、シングルモードファイバ３４ｂと、屈折率分布型ファイバ３５ｂと、コアレスファイバ３６ｂとからなる。第３の光導波体３２ｃは、屈折率分布型ファイバ３５ｃと、その両端部に接合されたコアレスファイバ３４ｃ，３６ｃとからなる。
【００２９】
また、第１の光合分波部１０の第３の光導波体１２ｃは第２の光導波体部２０の第１の光導波体２２ａと全反射ミラーＳを介して接続されている。同様に第２の光導波体部２０の第３の光導波体２２ｃは第３の光合分波部３０の第１の光導波体３２ａと全反射ミラーＳを介して接続されている。なお、本実施の形態１においては、隣接する光合分波部同士において、光導波体間を接続する全反射ミラーがすべて一体化した一つのものから成る例を示しているが、それぞれ別々の全反射ミラーを用いてもよい。
【００３０】
好ましくは、本実施の形態１のように、隣接する光合分波部同士の光導波体間を接続する全反射ミラーは互いに一体化されている方がよい。このような構成とすることにより、部品点数が減少するとともに、それぞれにおいて光学調心する必要がなくなり、製造工程を簡素化できる。
【００３１】
本発明に用いる全反射ミラーは、銀、アルミニウム等の金属や誘電体多層膜等を用いることができる。好ましくは、誘電体多層膜を用いるのがよい。これにより、９９．５％以上の高い反射率を有するものとすることができ、結合損失をより小さくできる。このような誘電体多層膜は、ガラス等の基材に蒸着やスパッタリング等の方法によって、例えば二酸化ケイ素と二酸化チタン等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に積層して多層膜を形成することにより作製することができる。
【００３２】
シングルモードファイバ１４ａ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂは、屈折率の高いコア部と該コア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による反射を利用することによってコア部内で光を伝送するものであり、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１０μｍ程度である。
【００３３】
屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃは、その長手方向の中心軸に対して軸対称に屈折率分布を有するファイバが、レンズとして機能するように所定の長さに設定されたものである。本実施の形態において、屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃは、シングルモードファイバ１４ａ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂから出射される光を平行光にし（コリメート）、シングルモードファイバ１４ａ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂに光を入射させる際には集光して入射する。あるいは、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間において平行光を伝達する。
【００３４】
屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃは、たとえば円柱状の石英等からなり、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１００μｍ程度であり、コア部に上記した屈折率分布を有する。この屈折率分布型ファイバ１５ａ，１５ｂ，２５ｂ，３５ｂとシングルモードファイバ１４ａ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂは、たとえば熱による融着によって接合される。
【００３５】
本実施の形態１では、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間を、屈折率分布型ファイバを有する光導波体で接続することにより、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間の低損失な接続を可能にしている。
【００３６】
すなわち、各光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳには、屈折率分布型ファイバを介して、光フィルタおよび全反射ミラーへの入射光として適した、例えば平行光とされた光が入射され、基本的にはそのビーム形状を保ったまま出射されるが、実際には、光フィルタ１３，２３，３３や全反射ミラーＳを構成する透光性部材を透過したり、フィルタ膜や反射膜を透過又は反射することで、ビーム形状に乱れが生じる。そこで、本実施の形態１では、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間に屈折率分布型ファイバを有する光導波体を接続することで、一方の光フィルタまたは全反射ミラーから出射された光のビーム形状を整えて、他方の全反射ミラーまたは光フィルタに入射する光として最適なビーム形状にして入射するようにして、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間の光の損失を小さくしている。
【００３７】
例えば、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間を伝送する光において、該光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳに入射される光を平行光にするためには、屈折率分布型ファイバで入射される平行光を一端絞り込んだ後に再度拡げて平行光にして出射することで実現できる。
【００３８】
なお、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間において、シングルモードファイバの両端に、例えば１／４ピッチ長の屈折率分布型ファイバを接続し、屈折率分布型ファイバを集光レンズとして機能させることも可能であるが、図１に示すように光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間において、屈折率分布型ファイバを、例えば１／２ピッチ長として、その一方の端部が光フィルタ１３，２３，３３に対向し、他方の端部が全反射ミラーＳに対向するようにすれば、シングルモードファイバを間に介在させなくとも、一方の端部から入射される平行光を他方の端部から平行光として出射させることができる。よって、光フィルタ１３，２３，３３と全反射ミラーＳとの間隔を小さくすることができ、光合分波器をより小型化できる。ここでピッチとは屈折率分布型ファイバを伝搬するビームが拡がったり、絞られたりする周期のことであり、絞られたビームが拡がり、再度絞られる長さを０．５ピッチと定義される。
【００３９】
ここで、特に本発明では、第１〜第３の光導波体１２ａ〜１２ｃ，２２ａ〜２２ｃ，３２ａ〜３２ｃは、その出射光が僅かに絞られるように出射されることが好ましい。このように、平行光を取り扱う光フィルタ１３，２３，３３を使用する場合には、第１〜第３の光導波体１２ａ〜１２ｃ，２２ａ〜２２ｃ，３２ａ〜３２ｃを構成する屈折率分布型ファイバの長さを平行光が出射される長さよりも少し長くなるように設定すれば、出射光を僅かに絞るように出射できるため、光フィルタ１３，２３，３３間の光損失を極めて小さくすることができる。
【００４０】
コアレスファイバ１４ｃ，１６ａ〜１６ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ〜２６ｃ，３４ａ，３４ｃ，３６ａ〜３６ｃはそれぞれ、略均一な屈折率を有するファイバであり、その材質はたとえば石英ガラスからなり、その屈折率は１．４５程度、透過損失は０．３５×１０−６ｄＢ／ｍｍ以下であり、透過損失が比較的低いものが好ましい。このコアレスファイバ１４ｃ，１６ａ〜１６ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ〜２６ｃ，３４ａ，３４ｃ，３６ａ〜３６ｃは、外径が光ファイバ（シングルモードファイバ）および屈折率分布型ファイバと等しく約１２５μｍであり、屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃと、たとえば熱による融着によって接合される。
【００４１】
このコアレスファイバ１４ｃ，１６ａ〜１６ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ〜２６ｃ，３４ａ，３４ｃ，３６ａ〜３６ｃは、本発明において、屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃと光フィルタ１３，２３，３３の間、あるいは屈折率分布型ファイバ１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃと全反射ミラーＳとの間に配置され、いわゆるレンズ機能を持った屈折率分布型ファイバと光フィルタ間の作動距離を調整するものである。この調整によって、光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳを介した光導波体同士を最適の光結合効率が得られるように設定するが可能になり、光結合時に生じる損失を抑制することができる。さらに、このコアレスファイバは、屈折率分布型ファイバの端面を保護する機能も有しており、屈折率分布型レンズがレンズ機能を発揮するために必要な長さを維持することができる。
【００４２】
光フィルタ１３，２３，３３は、本実施の形態１では各光合分波部１０，２０，３０にそれぞれ別々に配設された例を示しているが、各光合分波部１０，２０，３０の光フィルタ１３，２３，３３が一体になったものを設けてもよい。この光フィルタ１３，２３，３３は、透光性部材の一方の面にフィルタ膜が施されており、フィルタ膜は異なる複数の波長領域の光を含んでなる光を波長領域ごとに選択的に分離（分波）する機能を有する。具体的には、光フィルタ１３，２３，３３は、特定の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過させることによって光を分波する。
【００４３】
本実施の形態において、光フィルタ１３のフィルタ膜は、波長領域λ１の光を選択的に透過し、残りの波長領域λ２，λ３，λ４の光を反射する。光フィルタ２３のフィルタ膜は、波長領域λ２の光を選択的に透過し、残りの波長領域λ３，λ４の光を反射する。光フィルタ３３のフィルタ膜は、波長領域λ３の光を選択的に透過し、残りの波長領域λ４の光を反射する。
【００４４】
この光フィルタ１３，２３，３３の一部を構成する透光性部材には、たとえば光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）や石英ガラスからなり、屈折率は１．４５〜１．５５程度のものが用いられる。また、そのサイズは光の有効径以上あればよく、たとえば０．５ｍｍ角、厚みは０．３ｍｍである。
【００４５】
フィルタ膜は、たとえば二酸化ケイ素と二酸化チタン等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に積層して構成される多層膜である。この誘電体多層膜は、誘電体膜間の繰り返しの反射干渉により波長選択性を示し、その膜厚は、反射させる光の波長の１／４波長分に設定される。このように、誘電体膜の膜厚を１／４波長分とすることにより、各誘電体膜界面における多重反射において、ある特定の波長の光の位相が一致し、干渉して強めあうことで波長選択性のフィルタが実現する。
【００４６】
また、フィルタ膜は、透光性部材の一表面に形成されているため、たとえば透光性部材の一方の主面に蒸着、スパッタリング等の方法によって容易に作製することができる。
【００４７】
基板１１は、その一方の主面に、一直線上に形成された、第１および第２の光導波体を設置するためのＶ溝と、このＶ溝に対して交差するように形成された、第３の光導波体を設置するためのＶ溝とを備えている。なお、上記Ｖ溝は、隣接する光合分波部同士において、一方の光合分波部の第３の光導波体と他方の光合分波部の第１の光導波体とが、光フィルタとは反対側において交差するように形成されている。
【００４８】
そして、基板１１は、第１の光導波体用のＶ溝と第２の光導波体用のＶ溝との間に、光フィルタ１３，２３，３３が配置される凹部を備えている。また、一方の光合分波部の第３の光導波体と他方の光合分波部の第１の光導波体との交差部には全反射ミラーＳが配置される凹部を備えている。
【００４９】
この基板１１は、たとえば石英ガラス、低膨張ガラス、シリコン、または低膨張樹脂（たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂）で構成され、例えば、基板１１を石英ガラスで構成する場合には、平板の石英ガラスに切削加工によりＶ溝と凹部を加工することにより作製される。
【００５０】
以上のように構成された基板１１において、Ｖ溝に第１〜第３の光導波体が、凹部に光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳがそれぞれ配置され、たとえばエポキシ樹脂からなる接着剤で固定される。また、光フィルタ１３，２３，３３と第１〜第３の光導波体の間、および全反射ミラーＳと第１〜第３の光導波体の間は光学接着剤により接続される。
【００５１】
この光学接着剤は、光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳを構成する透光性部材とコアレスファイバ１４ｃ，１６ａ〜１６ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ〜２６ｃ，３４ａ，３４ｃ，３６ａ〜３６ｃと略同等の屈折率あるいは両部材の中間の屈折率を有するような材質を用いることが好ましい。たとえばコアレスファイバが石英ガラス、透光性部材が光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）で構成されている場合、たとえば透光性のあるエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、またはシリコン系樹脂のような材質を使用することができる。なお、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびアクリル系樹脂は、その添加物によって紫外線硬化または熱硬化するものであり、これらの併用硬化を利用してもよい。
【００５２】
このように、光学接着剤とコアレスファイバ，光フィルタおよび全反射ミラーを形成する透光性部材との屈折率が整合されていれば、それらの界面で生じる光の反射を抑制することができ、光合分波器の挿入損失を小さくできる。
【００５３】
本発明の光合分波器において好ましくは、光フィルタ１３，２３，３３は隣接する光合分波部同士のものが互いに一体化して成るのがよい（図７参照）。すなわち、基板１１において光フィルタを搭載するための凹部を光合分波部間で連結するように形成し、この連結した凹部に１つの光フィルタを設けるのがよい。これにより、各光合分波部１０，２０，３０にそれぞれ異なる光フィルタ１３，２３，３３を用いる必要がなくなり、部品点数が減少するとともに、それぞれにおいて光学調心する必要がなくなり、製造工程を簡素化できる。
【００５４】
このような一体化された光フィルタにおいては、各光合分波部１０，２０，３０に対応する部位ごとにフィルタ膜の種類を変えて、光学特性を異ならしてもよいが、より好ましくは、すべて同じフィルタ膜とするのがよい。これにより、光フィルタをより簡素化できる。このように一種類のフィルタ膜のみで一体化された光フィルタを用いる場合、前記第１乃至第３の光導波体と光フィルタとの成す角度θ１，θ２，θ３を各光合分波部１０，２０，３０間で、互いに異ならす（すなわち、図２において、θ１≠θ２≠θ３とする）ことにより、各光合分波部１０，２０，３０同士の光合分波機能を異ならせることが可能となる。このように第１〜第３の光導波体と光フィルタとの成す角度が複数の光合分波部１０，２０，３０間で各々異なることにより、光合分波器をより簡素になりさらなる小型化が可能であるとともに、光学調心も容易で製造工程の簡略化も行なえる。
【００５５】
ここで一種類のフィルタ膜のみで一体化された光フィルタを用いた場合の光合分波機能について説明する。フィルタ面の法線と光フィルタに入射する入射光λ１〜λ４の光軸との成す角をθとした時の透過波長λ１との関係は以下のようになる。
【００５６】
図４は最も簡易的な光学フィルタ１３’と入射光λ１〜λ４の光軸について模式的に示した図である。
【００５７】
この光学フィルタ１３’は、透光性部材１７の主面に、誘電体層１８の両面に反射率が１ではない反射膜１９が形成されたフィルタ膜が形成されており、一般的にエタロンフィルタと呼ばれるものである。
【００５８】
フィルタ膜に入射した入射光λ１〜λ４はフィルタ膜内を伝播した光路長の整数倍の光だけが透過することができる。この光路長は図示するとおり、フィルタ膜の厚みをｄとしたときに、ｄ／ｃｏｓθで決定される。すなわち  ｍλ＝ｄ／ｃｏｓθ  （ｍは正の整数）となるλが透過することができ、λはθに依存することが分かる。例えばｍ＝１、ｄ＝１５５０ｎｍの時、θが４度であれば、λは１５５３．８ｎｍ、θが８度の時はλは１５６５．２となり、入射角θに対し、広い波長特性を有する。
【００５９】
このように、１枚のフィルタ膜に対し、複数の入射角を用意すれば多波長の光を透過することができる。特に屈折率分布型ファイバを用いた場合、ビーム径が１２５μｍ以下と極めて小さいため、小片のフィルタ膜（例えば□１ｍｍ）１枚に対しても、多くの光線を入射することが可能である。
【００６０】
次に本実施の形態１の光合分波器の光分波機能について説明する。光合分波部１０のＰ１から入射して第１の光導波体１２ａを伝播する波長領域λ１，λ２，λ３，λ４の光は、光フィルタ１３に入射される。光フィルタ１３に入射した光のうち、フィルタ膜により波長領域λ１の光が透過し、他の波長領域λ２，λ３，λ４の光は反射される。
【００６１】
ここで、光フィルタ１３のフィルタ膜で透過した波長領域λ１の光は、第２の光導波体１２ｂを介してＰ２から出力される。
【００６２】
一方、光フィルタ１３を反射した波長領域λ２，λ３，λ４の光は、第３の光導波体１２ｃに入射されたのち、全反射ミラーＳで方向転換され、光合分波部２０の第１の光導波体２２ａに入射される。
【００６３】
同様に、第１の光導波体２２ａから光フィルタ２３に波長領域λ２，λ３，λ４の光が入射され、フィルタ膜により波長領域λ２の光が透過し、他の波長領域λ３,λ４の光は反射される。
【００６４】
そして、光フィルタ２３のフィルタ膜で透過した波長領域λ２の光は、第２の光導波体２２ｂを介してＰ３から出力される。
【００６５】
一方、光フィルタ２３を反射した波長領域λ３，λ４の光は、第３の光導波体２２ｃに入射されたのち、全反射ミラーＳで方向転換され、光合分波部３０の第１の光導波体３２ａに入射される。
【００６６】
同様に、第１の光導波体３２ａから光フィルタ３３に波長領域λ３，λ４の光が入射され、フィルタ膜により波長領域λ３の光が透過し、他の波長領域λ４の光は反射される。
【００６７】
そして、光フィルタ３３のフィルタ膜で透過した波長領域λ３の光は、第２の光導波体３２ｂを介してＰ４から出力される。
【００６８】
一方、光フィルタ３３を反射した波長領域λ４の光は、第３の光導波体３２ｃに入射されたのち、Ｐ５から出力される。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係る光合分波器では、第１の光導波体１２ａを伝播する異なる波長領域λ１、λ２、λ３、λ４の光は、波長領域λ１の光、波長領域λ２の光、波長領域λ３の光、および波長領域λ４の光に分波され、それぞれ第２の光導波体１２ｂ，第２の光導波体２２ｂ，第２の光導波体３２ｂを介して取り出される。
【００７０】
また、本発明に係る実施の形態の光合分波器は、以下のようにして光合波機能を果たす。まず、Ｐ５から第３の光導波体３２ｃを介して入射された波長領域λ４の光は、光フィルタ３３に入射される。光フィルタ３３に入射された光は、波長領域λ４の光を反射する機能を担うフィルタ膜で反射され、その反射された波長領域λ４の光が第１の光導波体３２ａに入射される。
【００７１】
また、Ｐ４から第２の光導波体３２ｂを介して入射された波長領域λ３の光は、光フィルタ３３に入射される。光フィルタ３３に入射された光は、波長領域λ３の光を透過する機能を担うフィルタ膜を透過して、第１の光導波体３２ａに入射され、波長領域λ４の光と合波される。
【００７２】
さらに、合波された波長領域λ３，λ４の光は全反射ミラーＳで方向転換され、第３の光導波体２２ｃに入射された後、光フィルタ２３に入射される。光フィルタ２３に入射された光は、波長領域λ３，λ４の光を反射する機能を担うフィルタ膜で反射され、その反射された波長領域λ３，λ４の光が第１の光導波体２２ａに入射される。
【００７３】
また、Ｐ３から第２の光導波体２２ｂを介して入射された波長領域λ２の光は、光フィルタ２３に入射される。光フィルタ２３に入射された光は、波長領域λ２の光を透過する機能を担うフィルタ膜を透過して、第１の光導波体２２ａに入射され、波長領域λ３，λ４の光と合波される。
【００７４】
さらに、合波された波長領域λ２，λ３，λ４の光は全反射ミラーＳで方向転換され、第３の光導波体１２ｃに入射された後、光フィルタ１３に入射される。光フィルタ１３に入射された光は、波長領域λ２，λ３，λ４の光を反射する機能を担うフィルタ膜で反射され、その反射された波長領域λ２，λ３，λ４の光が第１の光導波体１２ａに入射される。
【００７５】
また、Ｐ２から第２の光導波体１２ｂを介して入射された波長領域λ１の光は、光フィルタ１３に入射される。光フィルタ１３に入射された光は、波長領域λ１の光を透過する機能を担うフィルタ膜を透過して、第１の光導波体１２ａに入射され、波長領域λ２，λ３，λ４の光と合波され、Ｐ１より出力される。
【００７６】
以上のようにして、本発明の実施の形態に係る光合分波器では、第３の光導波体３２ｃから入射される波長領域λ４の光と、第２の光導波体３２ｂから入射される波長領域λ３の光と、第２の光導波体２２ｂから入射される波長領域λ２の光と、第２の光導波体１２ｂから入射する波長領域λ１の光とが、合波されて第１の光導波体１２ａから出射される。
【００７７】
次に、本実施の形態１の光合分波器の製造方法について説明する。本方法では、まず光合分波部１０用として、シングルモードファイバ１４ａ、屈折率分布型ファイバ１５ａ、コアレスファイバ、屈折率分布型ファイバ１５ｂ、シングルモードファイバ１４ｂがこの順番に一直線に融着接合された第１光学部品を作製する。
【００７８】
また、シングルモードファイバ１４ｃ、屈折率分布型ファイバ１５ｃ、コアレスファイバ１６ｃをこの順番に融着接合して第２光学部品を作製する。
【００７９】
次に、例えば、石英ガラスからなる基板１１の一方の面に、切削加工により、第１の光導波体１２ａおよび第２の光導波体１２ｂを配置するための第１Ｖ溝を直線状に形成し、この第１Ｖ溝に対して交差する、第３の光導波体１２ｃを配置するための第２Ｖ溝を形成する。
【００８０】
そして、これらの第１Ｖ溝および第２Ｖ溝に上記の第１光学部品および第２光学部品を配置して固定する。このとき、第１光学部品は、第１Ｖ溝と第２Ｖ溝の交差部に、コアレスファイバが位置するように第１Ｖ溝に配置される。また、第２光学部品は、その先端部にあるコアレスファイバ１６ｃが、第１Ｖ溝と第２Ｖ溝の交差部において、第１光学部品のコアレスファイバに当接するように配置される。尚、これらの光学部品の固定は、たとえば、Ｖ溝に紫外線硬化型樹脂（接着剤）を塗布した後に光学部品をＶ溝上に載置し、ガラス板からなる透明な平板により光ファイバを上方から押さえて接着剤に紫外線を照射、あるいは接着剤を加熱すればよい。
【００８１】
同様にして光合分波部２０，３０についても作成する。なお、光合分波部２０（光合分波部３０も同様）には、第１光学部品の代わりに、コアレスファイバ２４ａ（３４ａ）、屈折率分布型ファイバ２５ａ（３５ａ）、コアレスファイバ、屈折率分布型ファイバ２５ｂ（３５ｂ）、シングルモードファイバ２４ｂ（３４ｂ）がこの順番に一直線に融着接合された第３光学部品を用いる。
【００８２】
ここで、一つの光合分波部の第３の光導波体とそれに隣接する光合分波部の第３の光導波体は、光フィルタ１３，２３，３３とは反対側の端部同士が当接するようにする。
【００８３】
そして、上記基板１１の光合分波部１０における上記第１光学部品のコアレスファイバと第２光学部品のコアレスファイバ１６ｃとの当接部に、ダイシング等の加工により光フィルタ１３を搭載するための凹部を、第１光学部品のコアレスファイバがそれぞれ２つに分断されるように、かつ配置される光フィルタ１３の厚みより若干大きな幅となるように形成する。
【００８４】
同様に、光合分波部２０における上記第３光学部品のコアレスファイバと第２光学部品のコアレスファイバ２６ｃとの当接部に、ダイシング等の加工により光フィルタ２３を搭載するための凹部を、第３光学部品のコアレスファイバがそれぞれ２つに分断されるように、かつ配置される光フィルタ２３の厚みより若干大きな幅となるように形成する。光合分波部３０についても光合分波部２０と同様にして凹部を形成する。なお、光合分波部１０，２０，３０の各凹部は、３つの光合分波部１０，２０，３０を連続して一度に切り欠くように形成すると、効率がよい。
【００８５】
また、光合分波部１０の第３の光導波体１２ｃと光合分波部２０の第１の光導波体２２ａの光フィルタとは反対側の端部同士の当接部、および光合分波部２０の第３の光導波体２２ｃと光合分波部３０の第１の光導波体３２ａの光フィルタとは反対側の端部同士の当接部に全反射ミラーを搭載するための凹部をダイシング等の加工により形成する。このとき、第１および第３の光導波体は端部のコアレスファイバのみが切削されるようにする。
【００８６】
次いで、光学接着剤を、凹部の底面に充填した後、各光合分波部１０，２０，３０の各第１〜第３の光導波体１２ａ〜１２ｃ，２２ａ〜２２ｃ，３２ａ〜３２ｃの端面と光フィルタ１３，２３，３３との間、および各第１〜第３の光導波体１２ａ〜１２ｃ，２２ａ〜２２ｃ，３２ａ〜３２ｃの端面と全反射ミラーＳとの間に光学接着剤が充填されるように光フィルタ１３，２３，３３および全反射ミラーＳを配する。そして、この光学接着剤を硬化させる際に各光導波体と光フィルタ間、および各光導波体と全反射ミラー間の光学調整を行う。
【００８７】
以上のようにして製造される実施の形態の光合分波器は、予め融着により作製した第１光学部品および第３光学部品を第１Ｖ溝に直線的に配置した後に、凹部を形成することにより第１光学部品および第３光学部品を分断して、光フィルタを配置しているので、最終段階で光フィルタの角度を調整するだけで、高い結合効率が得られるので、製造工程が簡便になり、かつ挿入損失の小さい光合分波器を製造することができる。
【００８８】
実施の形態２．
図３に示される本発明に係る実施の形態２の光合分波器は、実施の形態１の光合分波器において、光フィルタ１３をλ１の光を選択的に反射して、λ２，λ３，λ４の光を透過するようにフィルタ膜を構成するとともに、光フィルタ１３，２３，３３の並び方向を対称軸として光合分波部２０，３０を線対称に配置し、光合分波部１０の第２の光導波体１２ｂと光合分波部２０の第１の光導波体２２ａとを全反射ミラーを介して接続した以外は、実施の形態１の光合分波器と同様に構成されている。
【００８９】
尚、図３において、図１と同様の要素および部材については同一の符号を付してあり、重複した説明は省略する。
【００９０】
実施形態２においても実施形態１と同様、複数の光合分波部で合分波を行なっても光損失を非常に小さくすることができ、かつ小型化が可能な多段型の光合分波器を提供することができる。また、入力のＰ１と出力のＰ２〜Ｐ５を基板１１に対して同じ方向に配設することができ、外部との光接続において集積化が容易となる。
【００９１】
このように本発明は、第１〜第３の光導波体、光フィルタおよび全反射ミラーの配置、および特性を組み合わせることにより、種々の配置を構成することができる。
【００９２】
以上の実施の形態では、４波長の光合分波器について説明したが、本発明はこれに限ることなく、４波長以上のさらに多段の構成が可能である。また、光導波体として光ファイバ型のものを用いたが、光導波路で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】（ａ）は本発明に係る実施の形態１の光合分波器の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１の光合分波器の各光合分波部を示す要部平面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態２の光合分波器の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の光合分波器に用いる光フィルタの光分波機能を説明するための図である。
【図５】従来の光合分波器の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の多段型の光合分波器の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る実施の形態１の光合分波器において、光フィルタを変更した場合の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０，２０，３０：光合分波部
１２ａ，２２ａ，３２ａ：第１の光導波体
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ：第２の光導波体
１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ：第３の光導波体
１３，２３，３３：光フィルタ
１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃ，３５ａ〜３５ｃ：屈折率分布型ファイバ
１４ｃ，１６ａ〜１６ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ〜２６ｃ，３４ａ，３４ｃ，３６ａ〜３６ｃ：コアレスファイバ
Ｓ：全反射ミラー
【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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