(57)【要約】【課題】  導波路を用いて、対向する２つの導光体開口の間に波長選択多層膜フィルタを挿入した光波長選択回路の実用化が検討されている。しかし、光波長選択回路の損失やＰＤＬが大きいのみならず、その製品毎のバラツキが極めて大きく、製造コストも高く、量産にはほど遠い状態にあった。そして、この原因は正確には把握されておらず、多層膜フィルタと光波長選択回路の試行錯誤的な方法による改善が試みられていた。【解決手段】  波長依存係数Ａ（λ）、Ｇ（λ）を設定し、透過光の軸シフトと反射光の見かけの反射位置を管理して、フィルタ特性も良好で、透過光と反射光それぞれの出射位置のそろった多層膜フィルタを得ることによって解決した。【選択図】  図２
2005316457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、屈折率が高い方の層として形成されている層Ｈと定義する層と、屈折率が低い方の層として形成されている層Ｌと定義する層をそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、フィルタ基板の屈折率をｎ（Ｓ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、基板の物理厚さをｔ（Ｓ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長λに依存して変化する係数Ａ（λ）を入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．６５の値であるような係数であるとし、前記多層膜フィルタの媒質換算厚みＴを
Ｔ＝ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
とし、
前記入射ビームとして、シングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦともいう）に入射されたコヒーレント光が前記ＳＭＦを伝搬して前記ＳＭＦの端部から出射したときの基本モードを用いた場合、前記入射ビームの中心軸（すなわち、入射ビームの断面の中心を通る軸、以下、光軸ともいう）とそれが前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの中心軸との間の軸シフトを、前記入射ビームの中心軸の幾何学的延長線と前記出射側のフィルタ面との交点と前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの中心軸と前記出射側のフィルタ面との交点との距離によって表すことにして、出射側のフィルタ面において、前記入射ビームの中心軸の幾何学的延長線と出射側フィルタ面との交点から前記入射点における前記フィルタ面の法線と出射側フィルタ面との交点に向かう方向を前記軸シフトの負の値となる方向として、
前記入射ビームが前記多層膜フィルタに入射して前記多層膜フィルタを透過して出射するビームがスネルの法則にしたがってその光路が屈折して出射すると仮定したときの軸シフトδ（１）を、前記多層膜フィルタが基板を有しないときはｔ（Ｓ）＝０として、
δ（１）＝ｎ（０）ｔａｎθ｛ｔ（Ｌ）〔１／ｎ（Ｌ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｈ）〔１／ｎ（Ｈ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｓ）〔１／ｎ（Ｓ）−１／ｎ（０）〕｝
とするとき、
前記多層膜フィルタに入射する入射ビームの中心軸と前記入射ビームが前記多層膜フィルタを透過して前記多層膜フィルタから出射する出射ビームの中心軸との間に、前記Ｐ偏波とＳ偏波の各偏波について、
δ（２）＝Ａ（λ）・Ｔ・ｔａｎθ＋δ（１）
の軸シフトを与えるように、前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第２の特定の波長λｂの入射ビームが、前記多層膜フィルタを透過して前記多層膜フィルタから出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜フィルタの少なくとも一方の表面に、屈折率が前記層Ｈとも前記層Ｌとも異なる第３の層（以下、補助層ともいう）が形成されていることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記層ＬがＡｌ２Ｏ３を主成分とする層であり、前記層ＨがＴａ２Ｏ５を主成分とする層であり、前記補助層がＳｉＯ２を主成分とする層であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、入射光の波長λに依存して変化する係数をＧ（λ）とし、前記Ｇ（λ）が、前記入射角が９°のときに、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．７８の値であり、Ｐ偏波に対して０．５５〜０．９２の値である係数であるとして、
前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第１の波長帯の波長がλａの入射ビームが、前記多層膜フィルタの表面から、
ｂ＝０．５ｎ（０）（ｔ（Ｌ）／ｎ（Ｌ）＋ｔ（Ｈ）／ｎ（Ｈ））Ｇ（λ）
で与えられる周囲媒質から前記多層膜フィルタの内部方向への延長で測る見かけの深さ（媒質換算深さ）ｂの深さから反射したと見なされるように、前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する層Ｈの層数と層Ｌの層数の合計層数（以下、多層膜の層数ともいう。また、前記補助層が前記多層膜の入射側と出射側のいずれかあるいは双方に１層だけの場合は、補助層も多層膜の層数に含む、以下同様。）が６４層以上６８層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３７〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．７０〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３４〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．６５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項６】
請求項５に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．６１の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５５〜０．６７の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が６８層以上７６層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３０〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３３〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５８〜０．７１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３０〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５０〜０．６０の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．６６の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．７５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が７６層以上８２層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３２〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３７の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．５８の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２９〜０．３３の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４６〜０．５６の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１０】
請求項９に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５６〜０．７２の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６４〜０．８３の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が８２層以上８６層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６２の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３６の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４８〜０．５５の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３４〜０．０５９の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．５０の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６０〜０．７５の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６９〜０．８８の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が８６層以上９０層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．５１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３５〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２７〜０．３１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．４５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６１〜０．７８の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．７３〜０．９２の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタが基板を有していないことを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタがフッ素化ポリイミド薄膜からなる基板を有していることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記基板の厚みが５μｍであることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１８】
入射光（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、屈折率が高い方の層として形成されている層Ｈと定義する層と、屈折率が低い方の層として形成されている層Ｌと定義する層をそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、入射光の波長λに依存して変化する係数をＧ（λ）とし、前記Ｇ（λ）が、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．７８の値であり、Ｐ偏波に対して０．５５〜０．９２の値である係数であるとして、
前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第１の波長帯の波長がλａの入射ビームが、前記多層膜フィルタの表面から、
ｂ＝０．５ｎ（０）（ｔ（Ｌ）／ｎ（Ｌ）＋ｔ（Ｈ）／ｎ（Ｈ））Ｇ（λ）
で与えられる周囲媒質から前記多層膜フィルタの内部方向への延長で測る見かけの深さ（媒質換算深さ）ｂの深さから反射したと見なされるように、前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜フィルタの少なくとも一方の表面に、屈折率が前記層Ｈとも前記層Ｌとも異なる第３の層（以下、補助層ともいう）が形成されていることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記層ＬがＡｌ２Ｏ３を主成分とする層であり、前記層ＨがＴａ２Ｏ５を主成分とする層であり、前記補助層がＳｉＯ２を主成分とする層であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する層Ｈの層数と層Ｌの層数の合計層数（以下、多層膜の層数ともいう。また、前記補助層が前記多層膜の入射側と出射側のいずれかあるいは双方に１層だけの場合は、補助層も多層膜の層数に含む、以下同様。）が６４層以上６８層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．６１の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５５〜０．６７の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が６８層以上７６層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．６６の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．７５の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が７６層以上８２層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５６〜０．７２の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６４〜０．８３の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が８２層以上８６層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６０〜０．７５の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６９〜０．８８の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が８６層以上９０層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６１〜０．７８の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．７３〜０．９２の値であるような多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２２】
請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタが基板を有していないことを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２３】
請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタがフッ素化ポリイミド薄膜からなる基板を有していることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２４】
請求項２３に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記基板の厚みが５μｍであることを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【請求項２５】
入射光線（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、層Ｈと定義する屈折率が高い方の層である層Ｈと、層Ｌと定義する屈折率が低い方の層である層Ｌをそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、フィルタ基板の屈折率をｎ（Ｓ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、基板の物理厚さをｔ（Ｓ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、前記多層膜フィルタの周囲媒質の屈折率ｎ（０）が前記多層膜フィルタの表面層の屈折率に等しいかあるいはそれよりより小さい値を有する接着剤等の周囲媒質であるとして、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長λに依存して変化する係数Ａ（λ）を入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．６５の値であるような係数であるとし、前記多層膜フィルタの媒質換算厚みＴを
Ｔ＝ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
とし、
前記入射ビームの光軸とそれが前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの光軸との間の軸シフトを、前記多層膜フィルタに入射したビームが出射する前記多層膜フィルタの出射側のフィルタ面と入射光の入射面との交線上における前記入射ビームの光軸の幾何学的延長線と前記出射側のフィルタ面との交点と前記多層膜フィルタを透過して出射するビームと前記出射側のフィルタ面との交点との距離によって表して、出射側のフィルタ面において、前記入射ビームの光軸の幾何学的延長線と出射側フィルタ面との交点から前記入射点における前記フィルタ面の面法線と出射側フィルタ面の交点に向かう方向を前記軸シフトの負の値となる方向として、
前記多層膜フィルタに入射して前記多層膜フィルタを透過して出射するビームがスネルの法則にしたがってその光路が屈折して出射すると仮定したときの軸シフトδ（１）を、前記多層膜フィルタが基板を有しないときはｔ（Ｓ）＝０として、
δ（１）＝ｎ（０）ｔａｎθ｛ｔ（Ｌ）〔１／ｎ（Ｌ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｈ）〔１／ｎ（Ｈ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｓ）〔１／ｎ（Ｓ）−１／ｎ（０）〕｝
とするとき、
前記多層膜フィルタの多層膜に入射する入射ビームの光軸と前記入射ビームが前記多層膜フィルタの多層膜を透過して前記多層膜から出射する出射ビームの光軸との間に、各偏波について、
δ（２）＝Ａ（λ）・Ｔ・ｔａｎθ＋δ（１）
の軸シフトを与えるように、前記角度θで前記多層膜フィルタの多層膜に入射した前記第２の特定の波長λｂの入射ビームが、前記多層膜フィルタの多層膜を透過して前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の特定波長の光を反射し第２の特定波長の光を透過するというような光フィルタ機能を有する多層膜を用いた波長選択多層膜エッジフィルタ（以下、単に、多層膜フィルタあるいはフィルタともいう）ならびにそれを用いた光波長選択回路に関し、さらに具体的には、たとえば多層膜フィルタをコリメートレンズなしで光波長選択回路中に用いたときに、光波長選択回路のフィルタ使用部分における透過損失、反射損失が小さく、透過損失、反射損失のバラツキが小さい特性を有する光波長選択回路を構成することができる多層膜フィルタならびにそれを用いた光波長選択回路に関する。
【０００２】
なお、本発明の多層膜フィルタの効果を明確にするため、以下の説明は、光波長選択回路に多層膜フィルタを使用した状態について説明し、合わせて本発明の多層膜フィルタの説明とすることもある。
【背景技術】
【０００３】
光通信は近年のブロ−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、そこではコスト低減と小型化のため、レンズなしで導波路や光ファイバからの光をフッ素化ポリイミド（以下、単に、ポリイミドともいう）薄膜を基板として、その上にフィルタ用の多層膜を形成したフッ素化ポリイミドフィルタ（以下、単に、ポリイミドフィルタともいう）と呼ばれているフィルタによって透過あるいは反射させる光波長選択回路（波長合分波器ともいう）が提案されている。  ポリイミドフィルタについては、たとえば、特開平４−２１１２０３（特許第２６０８６３３号）（以下、特許文献１ともいう）にその特徴と製造方法が詳しく述べられている。
【０００４】
幹線系−メトロ系に用いる光波長選択回路は、扱う波長間隔が狭いことなどにより高性能なものが必要とされている。
【０００５】
図２３は従来の光ファイバコリメータ（以下、光ファイバのことを単にファイバともいう）を用いた光波長選択回路を説明するための模式的断面図である。図２３において、符号２０８は光波長選択回路、２０１および２０２は２芯光ファイバコリメータ２０３のファイバ芯線、２０４および２０６はレンズ、２０５はフィルタ、２０７は光ファイバ芯線である。
【０００６】
図２３において、レンズ２０４の焦点の付近にフィルタ２０５が配置されている。２芯光ファイバコリメータ２０３の一方のファイバ芯線２０２を伝送されてその端面から出射された光はレンズ２０４によって平行光にされた後に、その波長に応じてレンズ２０４の焦点付近に設置されたフィルタ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２０１に光結合するように各光学系が配置されている。この際のフィルタ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（以下、ＮＡともいう）が０．１、２芯光ファイバコリメータの光ファイバ芯線２０２と光ファイバ芯線２０１の中心間距離を１２５μｍ、レンズ２０４の焦点距離ｆを１．８ｍｍとしたとき、フィルタ２０５を置く位置の誤差を±１ｍｍとしても、光ファイバ芯線２０２と光ファイバ芯線２０１の間の損失は０．２ｄＢ程度で、フィルタ２０５の基板を除いた部分の厚さ１０〜２０μｍは、この範囲に十分に収まり、したがって、フィルタ２０５を置く位置の精度は全く問題にされていなかった。もちろん、衆知のように、実際の組み立て作業では、フィルタ２０５を置く位置の精度よりもフィルタの配置角度が反射損失に大きく作用する。
【０００７】
図２４は従来の光導波路（以下、単に、導波路ともいう）を用いた光波長選択回路を説明するための模式的断面図で、ポリイミドフィルタを用いており、レンズを用いていない例である。
【０００８】
図２４において、符号２１０は光波長選択回路、２１１，２１２，２１６は光導波路のコア部、２１１ａ，２１２ａ，２１６ａはそれぞれコア部２１１，２１２，２１６の中心線、２１３はポリイミド薄膜を用いた多層膜フィルタ、２１３ａはポリイミドフィルタ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膜で形成されている基板、２１４は光波長選択回路２１０に用いているポリイミドフィルタ２１３の入射側のフィルタ面、２１５ａ〜２１５ｃは信号光の向きを説明するための矢印、２１７は接着剤である。
【０００９】
図２４で、光導波路のコア部２１１内を、前記のように進行してきた信号光は、フィルタ２１３によって透過または反射されて光導波路のコア部２１６または２１２に入射される。
【００１０】
しかし、レンズ無しでフッ素化ポリイミドフィルタ２１３を用いる光導波路を用いた光波長選択回路では、入射光ビームに対して所定角度だけ傾斜させて配置したフィルタ２１３に、コア部２１１からの光ビ−ムを直接当てるので、ビ−ム径はモ−ド径であるおおよそ１０μm程度の細さであり、フィルタ２１３で反射域の波長を有する入射光のフィルタ２１３での反射面が、たとえば、多層膜２１３ａの前面であるとするか後面であるとするかによって、反射光とそれを受けるコア部２１２との間に軸ずれを生じ、損失の増大を招く。
【００１１】
すなわち、反射面を図２４の多層膜２１３ａのフィルタ面２１４の位置である多層膜の前面と仮定して接着固定した場合には、実際の反射面が、仮に前面と後面の中間の位置であったときとの大きな損失差が生じてしまう。例えば、分岐角を１６度として、フィルタの周囲媒質（接着剤）換算厚さを１０μmとすると、実際の反射面が、仮に前面と後面の中間の位置であったときとの前記損失差は理想的な計算値でも約０．４ｄＢとなる。
【００１２】
ポリイミドフィルタに関しては、前記のように、たとえば特許文献１に詳述されているので、ここでの詳しい記述は省略するが、ポリイミドフィルタは、たとえばＢＫ−７ガラス（ドイツ国、ショット社の商品名）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、その後前記仮基板から、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誘電体多層膜フィルタを構成するようにしたものである。
【００１３】
このポリイミドフィルタは、基板を含めたフィルタ全体の厚みを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前記のような光波長選択回路を形成するなど、これからの有望な光部品として期待されている。
【００１４】
しかし、その活用は著についたばかりで、たとえば図２４のフィルタでは、フィルタの波長特性における透過波長域と反射波長域のリップルを小さくするとともに前記両波長域の境界部分のカットオフ特性をシャープにするなど、良好なフィルタ特性の実現が一つの重要な課題になっている。
【００１５】
前記透過波長域と反射波長域のリップルを小さくするなど、フィルタ特性を良くすることに関しては、たとえば、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）、の１７８〜１８３ページ（以下、非特許文献１ともいう）に記載されている。
【００１６】
多層膜フィルタは、衆知のように、屈折率が比較的高い方の層として形成されている層Ｈと定義する層と、屈折率が比較的低い方の層として形成されている層Ｌと定義する層をそれぞれ単層積層膜と定義すると、基本的には膜厚が、物理的厚さ×屈折率である光路長で表現した、設計基準波長の１／４（４分の１）の屈折率の高い方の単層積層膜と屈折率の低い方の単層積層膜とを交互に積層した組合せ層で構成するが、前記リップルを少なくするなどフィルタ特性を良くするために多くの改善が施されている。リップルを少なくする一つの方法として、前記非特許文献１に記されているように、多層膜の表面と裏面の近傍の単層積層膜の膜厚を１／４波長からずらす方法が知られている。しかし、この方法は実験的には適用できるが、実際に製造してみた結果から、フィルタ特性への要求が高まるにつれて、この方法を単に当てはめただけでは、フィルタ特性が製品としての仕様を満たすことができず、そこに多くの改善、工夫が要求されているのが現状である。
【００１７】
そして、フィルタにおける微妙な反射の条件まではまだ大きな問題にされない状態でポリイミドフィルタが導波路に応用されはじめている。
【００１８】
また、透過に関しても、フィルタにおける微妙な透過の条件まではまだ大きな問題にされない状態でポリイミドフィルタが導波路に応用されはじめている。
【００１９】
そして、利用する側のシステムの都合から、光波長選択回路全体の損失を低減させることが要求されている。
【００２０】
フィルタを使用する光導波路については、たとえば、”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ニカルレポートＮｏ．３９の３７〜４０ページ）（以下、非特許文献２ともいう）に波長選択フィルタを使用した例について記載されている。
【００２１】
図２５と図２６は非特許文献２に記載された従来の光導波路を説明する模式的断面図で、図２５は波長が１．３μｍの光を反射し、１．５５μｍの光を透過するＬＰＦ（Ｌｏｎｇ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を使用した例であり、図２６は波長が１．３μｍの光を透過し、１．５５μｍの光を反射するＳＰＦ（Ｓｈｏｒｔ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を使用した例である。
【００２２】
図２５と図２６で、符号２３０は波長選択フィルタとしてのＬＰＦを挿入した光導波路、２５０は波長選択フィルタとしてのＳＰＦを挿入した光導波路、２３１はＬＰＦ、２５１はＳＰＦ、２３２〜２３４と２５２〜２５４は光導波路のコア部、２３５〜２３８と２５５〜２５８は光の進行を説明するための矢印である。
【００２３】
図２５で、導波路２３２を矢印２３５の方向に進行する波長が１．３μｍの光はＬＰＦ２３１で反射されて導波路２３３を矢印２３６の方向に進行し、導波路２３３を矢印２３７の方向に進行する波長が１．５５μｍの光はＬＰＦ２３１を透過して導波路２３４を矢印２３８の方向に進行する。
【００２４】
図２６で、導波路２５２を矢印２５５の方向に進行する波長が１．５５μｍの光はＳＰＦ２５１で反射されて導波路２５３を矢印２５６の方向に進行し、導波路２５３を矢印２５７の方向に進行する波長が１．３μｍの光はＳＰＦ２５１を透過して導波路２５４を矢印２５８の方向に進行する。
【００２５】
図２５と図２６で、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誘電体多層膜フィルタで、フィルタ全体の厚みは１４〜１６μｍである。また、導波路の設計上の注意点としては、分岐位置にはフィルタの屈折率を考慮し、光路にオフセットを設けてある。コアサイズは６．５μｍ×６．５μｍ、コアとクラッドの比屈折率差は０．４％、曲がり導波路はｒａｉｓｅｄ  ｓｉｎｅ曲線とし、曲がりによる光の放射損失が０．１ｄＢ以下になるように設計が行われている。
【００２６】
そして、非特許文献２では、光波長選択回路の特性を大きく左右する要因の一つがフィルタ挿入溝の加工位置精度であると指摘している。そのシミュレーションの結果によると、反射損失の増加を０．２ｄＢ以内に押さえるにはフィルタ挿入溝のダイシング加工の位置ズレを±４μｍ以内にする必要があるとしている。
【００２７】
非特許文献２における実験の結果として、フィルタとしてＬＰＦを使用した図２５の場合、導波路２３２を進行してきた波長１．３μｍの入射光をフィルタ２３１で反射させ導波路２３３へ進行させたときの損失が１．５ｄＢ、偏波依存損失ＰＤＬが０．４０ｄＢ、導波路２３３を進行してきた波長１．５５μｍの入射光をフィルタ２３１を透過させ導波路２３４へ進行させたときの損失が１．４ｄＢ、ＰＤＬが０．１２ｄＢであり、フィルタとしてＳＰＦを使用した図２６の場合、導波路２５２を進行してきた波長１．５５μｍの入射光をフィルタ２５１で反射させ導波路２５３へ進行させたときの損失が１．６ｄＢ、偏波依存損失ＰＤＬが０．１６ｄＢ、導波路２５３を進行してきた波長１．３μｍの入射光をフィルタ２５１を透過させ導波路２５４へ進行させたときの損失が１．２ｄＢ、ＰＤＬが０．２５ｄＢであったと報告されている。
【００２８】
しかし、図２５，図２６のような構成の導波路を多数製造すると、損失が大きいだけでなくそのバラツキが大きく、光波長選択回路に実用できるレベルではなく、その一層の改善が要求されている。そして、損失が大きい原因とそのバラツキの原因は正確に知られていない。
【００２９】
図２５と図２６では、導波路の設計上の注意点としては、分岐位置にはフィルタの屈折率を考慮し、光路にオフセットを設けてあることが記載されており、曲がり導波路はｒａｉｓｅｄ  ｓｉｎｅ曲線としたことが記載されている。しかし、オフセットの内容については詳細が不明である。そこで、衆知のスネルの法則に基づくオフセットについて以下に記す。
【００３０】
図２７は、図２５と図２６のようなフィルタを挿入した光導波路におけるフィルタ挿入部分での光路における屈折率の変化による光路の変化を考慮したスネルの法則に基づく光路のシフト、すなわちオフセットについて説明する模式的断面図である。
【００３１】
図２７で、符号５３０は、基板５３３の上に厚みが４分の１波長で屈折率が比較的高い層（層Ｈ）と屈折率が比較的低い層（層Ｌ）を交互に積層して作成した誘電体多層膜フィルタで、透過光の入射側のフィルタ面５４５と出射側のフィルタ面５４６をそのまま表示し、入射側のフィルタ面５４５と基板５３３の間の積層膜の層Ｈだけを集めて書いた層Ｈの集合５３１と層Ｌだけを集めて書いた層Ｌの集合５３２に分けて示した断面図で示してあり、５３６は入射ビーム、５３５は入射ビーム５３６が入射した位置における入射側のフィルタ面５４５の法線、５３７〜５３９は入射ビーム５３６に沿って進行してきた入射ビームがフィルタ５３０に入射してからの光路、５４０は出射ビーム、５３６ａは点線で入射ビーム５３６の幾何学的延長線、θ１〜θ５は入射光ビーム５３６およびそのフィルタ５３０に入射してからの光路５３７〜５３９および出射ビーム５４０と法線５３５とのなす角、５４７と５４８は矢印、ｄ１は入射ビームが入射側のフィルタ面５４５からフィルタに入射してスネルの法則にしたがって屈折してフィルタ内を進行し、フィルタの出射側のフィルタ面５４６から出射するとしたときの出射点（出射位置ともいう）と出射側のフィルタ面５４６と点線（すなわち、入射ビーム５３６の幾何学的延長線）５３６ａの交点との距離（すなわち、スネルの法則に従ったオフセット）、５５０は入射光の入射点、５５１は出射光の出射点、５５２は入射ビーム５３６の幾何学的延長線５３６ａと出射側のフィルタ面５４６の交点である。
【００３２】
フィルタ５３０は、実際には前記のように基板の上に層Ｌと層Ｈを交互に積層して形成されているが、オフセットを説明する都合上、理論的に結果は同じなので、層Ｈは層Ｈだけで集合させて図示し、層Ｌは層Ｌだけで集合させて図示して入射光のフィルタ内での屈折による進行を説明するのに便利なように図示してある。
【００３３】
図２７で、矢印５４７の方向へ進行してきた入射ビーム５３６はフィルタ５３０に入射し、フィルタ５３０を構成する層Ｈ全体によって屈折させられて光路５３７へ進行し、フィルタ５３０を構成する層Ｌ全体によって屈折させられて光路５３８へ進行し、基板５３３を光路５３９に進行し、出射側の出射側のフィルタ面５４６から出射して光路５４０を矢印５４８の方向へ進行するとして取り扱うことができる。すなわち、フィルタ５３０がない場合には点線５３６ａのように進行するが、フィルタ５３０がある場合は、フィルタ５３０の入射点５５０に入射した光は、フィルタ５３０の屈折率の作用で屈折した光路５３７〜５４０を進行したとして取り扱うことができ、点線５３６ａと出射側のフィルタ面５４６の交点５５２から距離ｄ１だけ離れた位置にある出射点５５１から出射する。この各層での屈折はスネルの法則に従う。
【００３４】
しかし、実際にフィルタを用いて図２５や図２６のような導波路を作成すると、各伝送光の損失が大きくなることが多く、損失のバラツキが大きくなることが多い。この問題は、フィルタを挿入する部分にコリメートレンズを用いる場合には、特に取り上げられる大きな問題になっていないが、レンズ無しでフッ素化ポリイミドフィルタを用いる従来の導波路の場合は重大な問題である。
【００３５】
そこで、実際には、レンズ無しでフッ素化ポリイミドフィルタを用いる従来の光波長選択回路では、たとえば、多数の導波路のポリイミドフィルタとそれを挿入する部分のダイシングカット条件を多少変えたものを何通りも作成しておき、最小損失の位置を探すために、組立工程において、様々な技法により試行錯誤を繰り返して損失を測定しながら試作テストを行い、最小損失の位置を決定して、その状態でポリイミドフィルタと導波路を接着する接着剤を硬化させて光波長選択回路を構成していた。このような製造工程では、製造に非常に手間がかかり、同時に多数の試作品を作らなければならないので、製造コストが極めて高くなってしまっていた。さらに、接着剤の厚さなどにも影響されやすいため、均質な性能を示す光波長選択回路の作成は困難であった。
【００３６】
【特許文献１】特開平４−２１１２０３（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），ｐｐ．１７８〜１８３
【非特許文献２】増田  宏，柴田智章，井戸立身，高橋  誠，”ポリマ光導波路設計技術”，日立化成テクニカルレポートＮｏ．３９，ｐｐ．３７〜４０，２００２年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
フッ素化ポリイミドフィルタに代表される基板に形成した薄膜を使用する多層膜フィルタや多層膜だけで用いる多層膜フィルタの場合、フィルタ全体の厚みが薄く、導波路などの光波長選択回路への利用が期待されている。
【００３８】
多層膜フィルタを用いる光回路、たとえば光波長選択回路の対向して配置された導光体の開口部間に多層膜フィルタを挟んで使用する光回路においては、光波長選択回路としての損失が小さいこと、ＰＤＬが小さいこと、それらのバラツキが小さいことが強く要求される。
【００３９】
光回路の専門的な開発者と多層膜フィルタの専門的な開発者はそれぞれの観点から課題を解決するために各製品の改善を試みている。多層膜フィルタにおいては、フィルタ特性として、たとえばエッジフィルタでは透過波長域におけるリップルや透過波長域と反射波長域の境界のシャープさなどが大きな課題とされている。
【００４０】
しかし、その努力の結果としての良好な特性を有すると思われる多層膜フィルタを光回路に用いた場合、たとえば光波長選択回路としての損失とそのバラツキが大きく、光回路としての歩留まりが低く、製品コストが高いなど、まだ実用域に達していないというのが現状である。
【００４１】
以上説明したように、従来のフッ素化ポリイミドフィルタを用いた光波長選択回路は、その製造コストが高く、損失が光回路として望まれている損失よりもかなり大きくなるのみならず、損失特性のバラツキが大きく、本格的実用化に対しては、解決すべき大きな障害があった。
【００４２】
このため、光波長選択回路に使用する、損失が少なく、ＰＤＬが小さく、損失特性とＰＤＬ特性のバラツキの少ない多層膜フィルタの実現が強く望まれていた。
【００４３】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記の問題を解決し、光波長選択回路としてのたとえば損失が極めて小さく、そのバラツキが小さく、光波長選択回路の量産を可能にするような多層膜フィルタを、安価で、量産に適した状態で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明では、前記課題を、多層膜フィルタの反射波に対する反射率−波長特性と透過波に対する透過率−波長特性をそろえるだけでなく、従来行われていなかった反射波と透過波それぞれの出射ビームの位置を管理した多層膜フィルタを作成して解決するとともに、本発明を用いて、光波長選択回路に用いる導波路や光ファイバの設計方法を改善できるようにするなど、光波長選択回路における課題をも解決することができた。
【００４５】
本発明の多層膜フィルタは、透過ビームについては、フィルタを透過して出射する透過ビームが従来のスネルの法則に基づくオフセットに従った出射位置とは異なる位置から出射し、その出射位置が入射光の波長によって一定の狭い範囲になるように管理されており、反射ビームについては、従来はフィルタ表面の近傍などと曖昧に考えられていたフィルタによる反射ビームの出射する位置が、一定の狭い範囲になるように管理されていて、損失特性（以下、単に、損失ともいう）とＰＤＬ特性（以下、単に、ＰＤＬともいう）の極めて小さい多層膜フィルタにすることができることを特徴としている。
【００４６】
本発明の多層膜フィルタの透過ビームについてさらに詳述すると次のようにいえる。
【００４７】
本発明の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の多層膜フィルタは、入射光（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、屈折率が高い方の層として形成されている層Ｈと定義する層と、屈折率が低い方の層として形成されている層Ｌと定義する層をそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、フィルタ基板の屈折率をｎ（Ｓ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、基板の物理厚さをｔ（Ｓ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長λに依存して変化する係数Ａ（λ）を入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．６５の値であるような係数であるとし、前記多層膜フィルタの媒質換算厚みＴを
Ｔ＝ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
とし、
前記入射ビームとして、シングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦともいう）に入射されたコヒーレント光が前記ＳＭＦを伝搬して前記ＳＭＦの端部から出射したときの基本モードを用いた場合、前記入射ビームの中心軸（すなわち、入射ビームの断面の中心を通る軸、以下、光軸ともいう）とそれが前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの中心軸との間の軸シフトを、前記入射ビームの中心軸の幾何学的延長線と前記出射側のフィルタ面との交点と前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの中心軸と前記出射側のフィルタ面との交点との距離によって表すことにして、出射側のフィルタ面において、前記入射ビームの中心軸の幾何学的延長線と出射側フィルタ面との交点から前記入射点における前記フィルタ面の法線と出射側フィルタ面との交点に向かう方向を前記軸シフトの負の値となる方向として、
前記入射ビームが前記多層膜フィルタに入射して前記多層膜フィルタを透過して出射するビームがスネルの法則にしたがってその光路が屈折して出射すると仮定したときの軸シフトδ（１）を、前記多層膜フィルタが基板を有しないときはｔ（Ｓ）＝０として、
δ（１）＝ｎ（０）ｔａｎθ｛ｔ（Ｌ）〔１／ｎ（Ｌ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｈ）〔１／ｎ（Ｈ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｓ）〔１／ｎ（Ｓ）−１／ｎ（０）〕｝
とするとき、
前記多層膜フィルタに入射する入射ビームの中心軸と前記入射ビームが前記多層膜フィルタを透過して前記多層膜フィルタから出射する出射ビームの中心軸との間に、前記Ｐ偏波とＳ偏波の各偏波について、
δ（２）＝Ａ（λ）・Ｔ・ｔａｎθ＋δ（１）
の軸シフトを与えるように、前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第２の特定の波長λｂの入射ビームが、前記多層膜フィルタを透過して前記多層膜フィルタから出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００４８】
本発明の請求項２に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜フィルタの少なくとも一方の表面に、屈折率が前記層Ｈとも前記層Ｌとも異なる第３の層（以下、補助層ともいう）が形成されていることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００４９】
本発明の請求項３に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１または２に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記層ＬがＡｌ２Ｏ３を主成分とする層であり、前記層ＨがＴａ２Ｏ５を主成分とする層であり、前記補助層がＳｉＯ２を主成分とする層であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５０】
請求項２，３に記載の本発明の多層膜エッジフィルタは、フィルタを構成する層数を７０層〜８０層にしてもフィルタの厚みを薄く押さえることができ、補助層にＳｉＯ２を用いることにより、たとえば、基板があるときは多層膜と基板との相性などの技術情報、周囲媒質との関連情報を利用することができ、量産歩留まりを向上させるなど、本発明の効果を一層高めることができる。
【００５１】
本発明の請求項４に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、入射光の波長λに依存して変化する係数をＧ（λ）とし、前記Ｇ（λ）が、前記入射角が９°のときに、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．７８の値であり、Ｐ偏波に対して０．５５〜０．９２の値である係数であるとして、
前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第１の波長帯の波長がλａの入射ビームが、前記多層膜フィルタの表面から、
ｂ＝０．５ｎ（０）（ｔ（Ｌ）／ｎ（Ｌ）＋ｔ（Ｈ）／ｎ（Ｈ））Ｇ（λ）
で与えられる周囲媒質から前記多層膜フィルタの内部方向への延長で測る見かけの深さ（媒質換算深さ）ｂの深さから反射したと見なされるように、前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５２】
多層膜エッジフィルタにおいて、入射ビームがフィルタの表面である入射面から反射するとして反射光を受ける導波路コア（以下、コアともいう）を配置するか、本発明でいう見かけの深さｂから反射するとして反射光を受けるコアを配置するかによって、反射光の損失に大きな違いが生じる。コアを通るモード径が１０μｍとして、反射光のコアに対して反射光の出射位置がたとえば最適値から１．６４μｍずれると、反射損失は０．５ｄＢ増大する。この損失増大は光波長選択回路において大きな問題である。本発明では、従来のこの反射点の曖昧さを解決し、損失を大きく改善することができた。
【００５３】
本発明の請求項５に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する層Ｈの層数と層Ｌの層数の合計層数（以下、多層膜の層数ともいう。また、前記補助層が前記多層膜の入射側と出射側のいずれかあるいは双方に１層だけの場合は、補助層も多層膜の層数に含む、以下同様。）が６４層以上６８層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３７〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．７０〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３４〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．６５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５４】
本発明の請求項６に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項５に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．６１の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５５〜０．６７の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５５】
本発明の請求項７に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が６８層以上７６層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３０〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３３〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５８〜０．７１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３０〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５０〜０．６０の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５６】
本発明の請求項８に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項７に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．６６の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．７５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５７】
本発明の請求項９に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が７６層以上８２層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３２〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３７の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．５８の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２９〜０．３３の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４６〜０．５６の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５８】
本発明の請求項１０に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項９に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５６〜０．７２の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６４〜０．８３の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００５９】
本発明の請求項１１に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が８２層以上８６層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６２の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３６の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４８〜０．５５の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３４〜０．０５９の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．５０の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６０】
本発明の請求項１２に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１１に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６０〜０．７５の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６９〜０．８８の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６１】
本発明の請求項１３に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が前記多層膜を構成する多層膜の層数が８６層以上９０層未満であり、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．５１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３５〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２７〜０．３１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．４５の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６２】
本発明の請求項１４に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１３に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６１〜０．７８の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．７３〜０．９２の値である多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６３】
本発明の請求項１５に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタが基板を有していないことを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６４】
本発明の請求項１６に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタがフッ素化ポリイミド薄膜からなる基板を有していることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６５】
本発明の請求項１７に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１６に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記基板の厚みが５μｍであることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００６６】
前記請求項５〜１７に記載の本発明によって、ＰＤＬと透過損失ならびに反射損失の極めて小さい光波長選択回路を歩留まり良く安価に提供することができる。
【００６７】
本発明の多層膜エッジフィルタにおける軸シフトの典型的な例では、フィルタの基板がない場合、
多層膜の層数が６４層の例では、δ（１）が−０．４０μｍ、δ（２）が、波長が１３１０ｎｍのとき−０．３０μｍ、波長が１４８０ｎｍのとき０．２５μｍ、波長が１５００ｎｍのとき０．７５μｍ、
多層膜の層数が７０層の例では、δ（１）が−０．４４μｍ、δ（２）が、波長が１３１０ｎｍのとき−０．３３μｍ、波長が１４８０ｎｍのとき０．２１μｍ、波長が１５００ｎｍのとき０．６６μｍ、
多層膜の層数が７６層の例では、δ（１）が−０．４８μｍ、δ（２）が、波長が１３１０ｎｍのとき−０．３６μｍ、波長が１４８０ｎｍのとき０．１９μｍ、波長が１５００ｎｍのとき０．６０μｍ、
多層膜の層数が８８層の例では、δ（１）が−０．５６μｍ、δ（２）が、波長が１３１０ｎｍのとき−０．４２μｍ、波長が１４８０ｎｍのとき０．１８μｍ、波長が１５００ｎｍのとき０．５６μｍの軸シフトのものを得た。
【００６８】
この例でわかるように、出射側のフィルタ面の交線Ａ上における軸シフトは、入射ビームの光軸の幾何学的延長線と出射側フィルタ面との交点Ｂを軸シフトの基準点として、波長が１３１０ｎｍの出射ビームの位置と波長が１４８０ｎｍの成分ならびに波長が１５００ｎｍの出射ビームの位置が、前記基準点を挟んで互いに反対側になっていることがわかる。そして、従来のスネルの法則による軸シフトすなわち出射位置は、いずれの例でも、波長が１３１０ｎｍの出射ビームの位置よりも前記基準点から遠い位置になっている。
【００６９】
したがって、軸シフトが従来のスネルの法則による軸シフトδ（１）であるとして設計した多層膜フィルタを用いたのでは、導光路や光波長選択回路の損失特性とＰＤＬ特性をコントロールすることが難しく、製造誤差など他の要因により偶然特性が良くなるのを期待することになる。
【００７０】
これに対して、本発明の軸シフトがδ（２）である多層膜フィルタを用いると、損失特性とＰＤＬ特性の優れた光波長選択回路を極めて歩留まり良く製造することができることがわかる。
【００７１】
本発明の請求項１８に記載の多層膜エッジフィルタは、入射光（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、屈折率が高い方の層として形成されている層Ｈと定義する層と、屈折率が低い方の層として形成されている層Ｌと定義する層をそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、入射光の波長λに依存して変化する係数をＧ（λ）とし、前記Ｇ（λ）が、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．７８の値であり、Ｐ偏波に対して０．５５〜０．９２の値である係数であるとして、
前記角度θで前記多層膜フィルタに入射した前記第１の波長帯の波長がλａの入射ビームが、前記多層膜フィルタの表面から、
ｂ＝０．５ｎ（０）（ｔ（Ｌ）／ｎ（Ｌ）＋ｔ（Ｈ）／ｎ（Ｈ））Ｇ（λ）
で与えられる周囲媒質から前記多層膜フィルタの内部方向への延長で測る見かけの深さ（媒質換算深さ）ｂの深さから反射したと見なされるように、前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７２】
本発明の請求項１９に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１８に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜フィルタの少なくとも一方の表面に、屈折率が前記層Ｈとも前記層Ｌとも異なる第３の層（以下、補助層ともいう）が形成されていることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７３】
本発明の請求項２０に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１８または１９に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記層ＬがＡｌ２Ｏ３を主成分とする層であり、前記層ＨがＴａ２Ｏ５を主成分とする層であり、前記補助層がＳｉＯ２を主成分とする層であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７４】
請求項１８〜２０に記載の本発明の多層膜エッジフィルタは、前記請求項４に記載の多層膜エッジフィルタの奏する効果を有し、一層広い範囲に利用できるものである。
【００７５】
本発明の請求項２１に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜が、前記多層膜の層数が６４層以上６８層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が、入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．６１の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５５〜０．６７の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が６８層以上７６層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．６６の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．７５の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が７６層以上８２層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５６〜０．７２の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６４〜０．８３の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が８２層以上８６層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６０〜０．７５の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６９〜０．８８の値であり、前記多層膜を構成する多層膜の層数が８６層以上９０層未満のときに前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６１〜０．７８の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．７３〜０．９２の値であるような多層膜であることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７６】
本発明の請求項２２に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタが基板を有していないことを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７７】
本発明の請求項２３に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記多層膜エッジフィルタがフッ素化ポリイミド薄膜からなる基板を有していることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７８】
本発明の請求項２４に記載の多層膜エッジフィルタは、請求項２３に記載の多層膜エッジフィルタにおいて、前記基板の厚みが５μｍであることを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【００７９】
本発明の請求項２５に記載の多層膜エッジフィルタは、入射光線（以下、入射ビームともいう）が入射するフィルタの面ならびに前記入射ビームが当該フィルタから出射するフィルタの面をフィルタ面と定義し、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の光を透過し、前記所定の波長より長い波長の光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光（以下、特に区別していう場合を除いて、前記波長がλｔ１の入射光と波長がλｔ２の入射光を透過波長域にある波長として総称して波長がλｂの入射光ともいう）を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタ（以下、多層膜フィルタともいう）において、層Ｈと定義する屈折率が高い方の層である層Ｈと、層Ｌと定義する屈折率が低い方の層である層Ｌをそれぞれ単層膜と定義して、前記多層膜フィルタは、その主要部分が、主として、層Ｈと層Ｌを交互に重ねてフィルタ機能を有するように形成されており、前記多層膜フィルタをその周囲媒質としての屈折率がｎ（０）の接着剤などの周囲媒質中において、層Lの屈折率をｎ（Ｌ）、層Hの屈折率をｎ（Ｈ）、フィルタ基板の屈折率をｎ（Ｓ）、前記多層膜を形成する層L全層の物理厚さをｔ（Ｌ）、層H全層の物理厚さをｔ（Ｈ）、基板の物理厚さをｔ（Ｓ）、フィルタ面の入射点における入射ビームの入射角をθとし、前記多層膜フィルタの周囲媒質の屈折率ｎ（０）が前記多層膜フィルタの表面層の屈折率に等しいかあるいはそれよりより小さい値を有する接着剤等の周囲媒質であるとして、前記入射角θが９°のときに、入射光の波長λに依存して変化する係数Ａ（λ）を入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．６５の値であるような係数であるとし、前記多層膜フィルタの媒質換算厚みＴを
Ｔ＝ｔ（Ｈ）・ｎ（０）／ｎ（Ｈ）＋ｔ（Ｌ）・ｎ（０）／ｎ（Ｌ）
とし、
前記入射ビームの光軸とそれが前記多層膜フィルタを透過して出射するビームの光軸との間の軸シフトを、前記多層膜フィルタに入射したビームが出射する前記多層膜フィルタの出射側のフィルタ面と入射光の入射面との交線上における前記入射ビームの光軸の幾何学的延長線と前記出射側のフィルタ面との交点と前記多層膜フィルタを透過して出射するビームと前記出射側のフィルタ面との交点との距離によって表して、出射側のフィルタ面において、前記入射ビームの光軸の幾何学的延長線と出射側フィルタ面との交点から前記入射点における前記フィルタ面の面法線と出射側フィルタ面の交点に向かう方向を前記軸シフトの負の値となる方向として、
前記多層膜フィルタに入射して前記多層膜フィルタを透過して出射するビームがスネルの法則にしたがってその光路が屈折して出射すると仮定したときの軸シフトδ（１）を、前記多層膜フィルタが基板を有しないときはｔ（Ｓ）＝０として、
δ（１）＝ｎ（０）ｔａｎθ｛ｔ（Ｌ）〔１／ｎ（Ｌ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｈ）〔１／ｎ（Ｈ）−１／ｎ（０）〕＋ｔ（Ｓ）〔１／ｎ（Ｓ）−１／ｎ（０）〕｝
とするとき、
前記多層膜フィルタの多層膜に入射する入射ビームの光軸と前記入射ビームが前記多層膜フィルタの多層膜を透過して前記多層膜から出射する出射ビームの光軸との間に、各偏波について、
δ（２）＝Ａ（λ）・Ｔ・ｔａｎθ＋δ（１）
の軸シフトを与えるように、前記角度θで前記多層膜フィルタの多層膜に入射した前記第２の特定の波長λｂの入射ビームが、前記多層膜フィルタの多層膜を透過して前記多層膜から出射することを特徴とする多層膜エッジフィルタである。
【発明の効果】
【００８０】
以上説明したように、本発明の多層膜フィルタは、光波長選択回路の損失特性とＰＤＬ特性を大幅に改善することができ、損失が小さく、ＰＤＬが小さく、さらに、それらのバラツキを小さく押さえることができるうえに、波長合分波器等光波長選択回路の製造工程を簡素化することができ、量産に適した部品として、安価に提供できるという大きな効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について説明する。なお、説明に用いる各図は本発明の例を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してある。そして本発明の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、本発明の例の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、重複する説明を省略することもある。
【００８２】
本発明の発明者らは、従来の導波路を用いた波長合分波器のような光波長選択回路における損失特性やＰＤＬ特性を改善し、それが使用される、たとえば、光通信の幹線から端末に至るまでの広い範囲において、光特性や価格など、使用される上での諸要求を満たすことを目標にして、多層膜フィルタの特性とその応用について詳しく検討した結果、新規の設計思想を取り入れた多層膜フィルタおよび光波長選択回路を得ることができた。以下に、その詳細を説明する。
【００８３】
図１は、光導波路間に多層膜フィルタを用いた波長合分波器の例を説明するための図で、入射光の光路を含んでフッ素化ポリイミドフィルタの周辺の断面を拡大して模式的に表した模式的断面図である。多層膜フィルタとしてポリイミドフィルタを用いており、レンズを用いていない例である。
【００８４】
図１において、符号１１は本発明の多層膜フィルタを用いた波長合分波器、１〜３は光導波路のコア部、１ａはコア部１とコア部２の端面（以下、導波路の端面あるいは光導波路の端面ともいう）、４は基板５の上に形成された多層膜、６は基板５と多層膜４で構成される多層膜フィルタ、７は多層膜フィルタ６を導波路の端面に接着するための接着剤、８〜１０は光導波路のコア部１〜３の中心線（以下、コア部の中心軸あるいはコア部の光軸ともいう）、８ａと９ａは信号光の進行方向を表すための矢印、４ａはコア部１から第１の特定波長である波長λａの光が多層膜フィルタ６に入射してコア部２の方向に反射されるときの反射の重心位置、４ｂは見かけの反射面と定義する想定した反射面、４ｃは多層膜４の表面であるとともに多層膜フィルタ６の一方のフィルタ面（入射側のフィルタ面）、４ｃ１はコア部１を進行してきてフィルタ６に入射する光の入射点、４ｃ２はコア部１を進行してきてフィルタ６に入射した光がフィルタ６で反射されてフィルタ面４ｃから出射するときの出射点、ｗ１はコア部１とコア部２の合流点からコア部１とコア部２の端面１ａまでの距離、ｗ２はコア部１とコア部２の端面１ａと多層膜４のフィルタ面４ｃの間隔、Ｄ、ｄｐｈ、ｄは多層膜４の表面４ｃから反射の重心位置４ａまでの距離で、Ｄは多層膜４を構成する単層積層膜の層数で表現した場合、ｄｐｈは物理的寸法で表現した場合、ｄは距離ｄｐｈを媒質の屈折率で割った空気換算厚みに周囲媒質である接着剤の屈折率を乗じた媒質換算寸法で表現した場合の距離である。符号Ｂ（ｂｐｈ、ｂｏ）は多層膜フィルタ６の一方のフィルタ面４ｃと見かけの反射面４ｂの間の距離で、Ｂは多層膜４を構成する単層積層膜の層数で表現した場合、ｂｐｈは物理的寸法で表現した場合、ｂｏは距離ｂｐｈを媒質の屈折率で割った空気換算厚みに周囲媒質である接着剤の屈折率を乗じた媒質換算寸法で表現した場合の距離である。
【００８５】
図１で、コア部１とコア部２はθ１６の角度をなして形成されており、コア部３は多層膜フィルタ６から見てコア部１およびコア部２とは反対側に設けられている。また、多層膜フィルタ６は、たとえばフッ素化ポリイミドフィルムの薄膜からなる基板５にイオンアシスト蒸着などの方法で多層膜４を形成することによって形成されており、多層膜フィルタ６は接着剤７によってコア部１およびコア部２の端面１ａに接着固定されている。
【００８６】
図１に示した角度θ１６は、コア部１とコア部２の接近する部分での微妙な変化を除いて、コア部１とコア部２のそれぞれの中心軸がなす角度に等しい。
【００８７】
なお、以下の説明において、多層膜挿入部としての導波路の切断面近傍において、特に限定なくコア部１とコア部２の光軸という場合は、コア部１とコア部２の接近する部分での微妙な変化を除いた光軸、あるいは、後述の出射ビームと入射ビームの中心軸（以下、ビームの光軸ともいう）を指すものとする。
【００８８】
図１に示したような、光導波路に多層膜フィルタを用いた波長合分波器を作成する場合、コア部１を進行してきて多層膜フィルタ４により反射されてコア部２に進行させるべき光を、コア部１からコア部２に如何に低損失で入射させるかが重要な課題である。従来のように、コア部１から多層膜フィルタ６の多層膜４に入射して反射されてコア部２に進行する光の多層膜４における反射に関するたとえば反射の重心位置４ａのような情報を正確に設定できない場合、前記のように、コア部１とコア部２の合流点からコア部１とコア部２の端面１ａまでの距離ｗ１をできるだけ小さくするように多層膜フィルタ６を導波路の端面１ａに密着させるように接着剤の量をできるだけ少なくするようにしてきたが、本発明によって明らかにされた見かけの反射面４ｂを設定することができるので、コア部１の中心線８とコア部２の中心線９の交点が見かけの反射面４ｂ上に来るように距離ｗ１を設定して導波路の端面１ａを切断しておけばよい。
【００８９】
このように設定された距離ｗ１を有する導波路の端面に対向して多層膜４のフィルタ面４ｃを配置し、接着剤７によって接着固定する。
【００９０】
そして、光軸としてのコア部１の中心線８とコア部２の中心線９の交点が見かけの反射面４ｂ上に来るように前記距離ｗ１を設定することに代えて、多層膜フィルタ６の入射光の入射点４ｃ１とその入射光が多層膜フィルタ６で反射されて出射する出射点４ｃ２との距離を用いることができる。
【００９１】
この見かけの反射面は、本発明による入射光の波長λに依存して変化する係数Ｇ（λ）の概念を導入することにより、適切に管理することができる。
【００９２】
本発明では、後述のように、見かけの反射面４ｂを管理することにより、光合分波器の損失特性とＰＤＬ特性を大きく改善することができた。
【００９３】
以上は多層膜フィルタにより反射される反射光に関して説明したが、多層膜フィルタを透過する透過光に関しても損失をできるだけ小さくすることが要求されている。
【００９４】
多層膜フィルタを用いた導波路において、図２７を用いて説明した従来のオフセットの考慮も、多層膜フィルタを透過する透過光の損失を小さくするための検討であったが、前記のように、これでは透過光の損失を真に低減することができないばかりでなく、損失のバラツキが大きく、小型で製造コストの安い光波長選択回路の実用化に大きな問題を有していた。本発明の発明者らは、従来のフィルタの損失とリップルを低減しＰＤＬを小さくすることにのみ重点を置いたといっても過言ではないほどの多層膜フィルタの透過特性と反射特性の改善とこのオフセットの検討だけでは損失を低減できないことを見出し、多層膜フィルタ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、反射光の出射位置を反射光の波長に応じて狭い範囲に限定するように管理することにより、透過光と反射光の損失ならびにそのバラツキを極めて効果的に低減する方法を提案するものである。
【００９５】
図２は、本発明の透過光の損失を大幅に低減した多層膜フィルタを用いた光導波路の技術思想を大まかに説明する模式的断面図である。但し、縮尺は説明に都合がよいように部分的に適宜変えてあり、従って、物理寸法表示で説明した図とはいっても、実物と相似形ではない。
【００９６】
図２で、符号２０は、光波長選択回路に配置した多層膜フィルタで、基板２３の上に、厚みが４分の１波長で屈折率が比較的高い層（層Ｈ）と屈折率が比較的低い層（層Ｌ）を交互に積層して作成した誘電体多層膜フィルタを、透過光の入射側のフィルタ面３７と出射側のフィルタ面３８をそのまま表示し、フィルタ面３７と基板２３の間の積層膜の層Ｈだけを集めて書いた層Ｈの集合２１と層Ｌだけを集めて書いた層Ｌの集合２２に分けて示した多層膜フィルタ、２４は入射ビーム、２８は入射ビーム２４が入射した位置すなわち入射点におけるフィルタ面３７のフィルタ面法線（以下、単に法線ともいう）、３１は入射ビーム２４のフィルタ面３７への入射点、３１ｂは面法線３１ａとフィルタ面の交点、３２〜３４は入射ビーム２４が多層膜フィルタ２０に入射してからの光路（符号２４ｂで示してある）を説明するための位置で、３４は出射点、２４ａは入射ビーム２４を延長した点線で多層膜フィルタがない場合の入射ビーム２４の進路に相当する線で入射ビームの幾何学的延長線、θ１１〜θ１５は入射ビーム２４およびその多層膜フィルタ２０への入射点３１と多層膜フィルタに入射してからの光路を説明するための位置３２〜３４を順次結んだ線分と法線２８とのなす角、２６と２７は矢印、ｄ１は入射ビーム２４が多層膜フィルタ２０に入射して図２７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多層膜フィルタ内で屈折して多層膜フィルタ内を進行して多層膜フィルタ２０の出射側のフィルタ面３８から出射すると仮定したときの仮定出射位置３９と出射側のフィルタ面３８と入射ビームの幾何学的延長線２４ａの交点との距離（すなわち、前記従来のスネルの法則に従った場合の軸シフトすなわちオフセット）、ｄ２は本発明の多層膜フィルタにおける入射ビーム２４がフィルタ面３７の入射点３１から多層膜フィルタ２０の入射し、出射側のフィルタ面３８の出射点３４から出射したときの出射点３４と仮定出射点３９の距離（この距離は波長に依存する）、４０は入射ビームの幾何学的延長線２４ａと出射側のフィルタ面３８の交点である。
【００９７】
多層膜フィルタ２０は、実際には前記のように基板の上に層Ｌと層Ｈを交互に積層して形成されているが、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大まかに説明する都合上、層Ｈは層Ｈだけで集合させて図示し、層Ｌは層Ｌだけで集合させて図示して入射光の多層膜フィルタ内での屈折による進行を説明するのに便利なように図示してある。
【００９８】
図２で、矢印２６の方向へ進行してきた入射ビーム２４は、フィルタ面３７の入射点３１から多層膜フィルタ２０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多層膜フィルタ２０を構成する層Ｈ全体２１によって屈折させられた分と多層膜フィルタ２０を構成する層Ｌ全体２２によって屈折させられた分と、さらに基板２３によって屈折させられた分の屈折現象によって、出射側のフィルタ面３８の仮定出射点３９から出射することになる。しかし、本発明の多層膜フィルタにおいては、実際には、多層膜フィルタ内での多重反射の結果も加わり、図２で、矢印２６の方向へ進行してきた入射ビーム２４は、フィルタ面３７の入射点３１から多層膜フィルタ２０に入射した後、出射側のフィルタ面３８の前記仮定出射位置３９から入射ビームの幾何学的延長線２４ａと出射側のフィルタ面３８の交点４０の方向へｄ２だけ離れた出射点３４から出射する。
【００９９】
基板２３には、厚みが５μｍのフッ素化ポリイミド薄膜を用いており、多層膜フィルタを形成することおよび取扱いに多くの情報が利用できる利点がある。
【０１００】
基板２３を、多層膜を形成後、除去して、基板を用いない多層膜フィルタを構成することができる。これにより、薄くて、取扱い易いフィルタを実現することができる。そして、基板のないフィルタは種々の他の構成要素と組み合わせて用いることができる。
【０１０１】
前記距離ｄ２は、入射光の波長に依存して変化し、また、同一波長の入射光に対しても、フィルタによってある範囲で変化する。この距離ｄ２に関しては従来問題にされていなかったが、本発明の発明者の検討結果によれば、この距離ｄ２は波長選択回路の損失の低減とそのバラツキの縮小に極めて重要な要素であるということができる。
【０１０２】
前記のように、多重反射を繰り返して出射する各波長の出射光は、多層膜の構成上の複雑な条件の違いと波長特性などによって、出射側のフィルタ面３８におけるその出射位置がそれぞれある範囲変動することが、本発明の発明者等によって確認された。
【０１０３】
スネルの法則に従うとした場合の従来の軸シフトδ（１）は、基板の裏面上では、入射ビームの中心軸の幾何学的延長線と基板の裏面との交点４０から仮定出射点３９に向けて測った距離で表すことができ、本発明でいう軸シフトδ（２）は、前記交点４０から入射ビームの各波長の出射位置に向けて測った距離でそれぞれ表すことができる。そして、前記各距離の交点４０から測る向きが交点３１ｂの方向に向かうときの軸シフトδ（１）、δ（２）の値が負の値となる。
【０１０４】
図１の光導波路では、光導波路のコア部３の中心線１０が図２の出射点３４の位置からの出射光の光路上になるように、かつ、出射側のフィルタ面３８とコア部３の端面の媒質の屈折率の影響による出射光の進行を考慮して出射光を受光できるように、コア部１とコア部３の間に前記軸シフトδ（２）を設けて、コア部３とその端面を形成してある。
【０１０５】
使用する波長によって、各波長の前記軸シフトδ（２）を考慮して最適の条件にコア部１とコア部３を配置することが好ましいが、本発明の前記多層膜フィルタの説明のように、コア部１とコア部３を同じ光軸に形成して、そのフィルタ挿入部に溝を形成するなどして、本発明の多層膜フィルタを挿入し、損失特性、ＰＤＬ特性の優れた波長選択回路を歩留まり良く製造することもできる。
【０１０６】
ここで、入射光の多層膜フィルタによる反射や透過において、入射光が多層膜フィルタに入射してから出射するまでの光路の詳細については、多重反射などによる極めて複雑な現象があって、その結果として出射光が得られるものであるが、完全には解明されていない。しかしながら、その現象に関する管理可能の因子があれば、工業的改善につなげて管理すべきものであり、本発明はこの観点に立つものである。
【０１０７】
図３と図４は、本発明の技術思想を一層明確にするための説明図で、従来あまり重要視されなかった、ある開口数ＮＡを有する２つの導光体開口部を対向させたときの、開口部間距離と各導光体の軸ズレに関する結合損失について説明する図で、図３は光ファイバの断面を含む模式的断面図ある。ここで、対向する２つの導光体は開口部の近くにおいて、直線状であるとする。
【０１０８】
図３と図４で、符号６１と６２は導光体、６１ａと６２ａは導光体６１と６２の光軸、δ（０）は光軸６１ａと光軸６２ａの軸ズレ量、ｘは導光体６１と６２の開口部間距離、Ｌ（ｘ）は結合損失、７１〜７４は結合損失曲線である。
【０１０９】
光波長選択回路における前記多層膜フィルタを挟んで対向配置する導光体として、たとえば、導波路を用いる場合、前記導光体の開口部の間に傾けて配置する多層膜フィルタを挿入するための溝を設ける場合は、導波路の開口部を斜めに切断して溝を形成する場合が多い。この場合、導波路の導光体すなわちコアの屈折率とフィルタを接着する接着剤の屈折率が一致していれば、開口部から出射されるビームの軸とコアの軸が一致する。しかし、両者の屈折率は、一般には異なる。たとえば、コア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は約１．５などのように、コア自体も材質によって屈折率が異なる。コアの屈折率と接着剤等媒質の屈折率が異なる場合、出射側の導光体の光軸と出射ビームの軸は厳密には一致しない。このような場合、本発明における光軸とは出射ビームの中心軸を意味している。入射側の導光体の光軸についても同様である。
【０１１０】
すなわち、本発明でいう軸シフトδ（２）は発射ビームと入射ビームの導光体開口部における中心軸の位置の差を意味している。
【０１１１】
図４は、図３で結合させる光の波長が１５５０ｎｍ、開口部の開口数ＮＡが０．１、両開口部間の媒質の屈折率が１．５６の時の計算結果で、曲線７１はδ（０）＝０μｍの時の曲線、曲線７２はδ（０）＝１μｍの時の曲線、曲線７３はδ（０）＝２μｍの時の曲線、曲線７４はδ（０）＝３μｍの時の曲線である。
【０１１２】
図４のグラフからわかるように、結合損失Ｌ（ｘ）は開口部間距離ｘの関数であるが、軸ズレ量δ（０）の関数でもある。そして、変数ｘに対する変化よりも変数δ（０）に対する変化の方が極めて大きい。
【０１１３】
したがって、従来は、導光体の開口部間に多層膜フィルタを波長選択素子として用いた光波長選択回路においては、結合損失を少なくするために、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により、開口部間距離ｘを小さくすることに重点をおいてきた。しかし、本発明で説明するように、軸ズレの方をより重要視して、この低減に努めなければならないことがわかる。
【０１１４】
本発明の発明者等は、これらの基本的考え方に立って、実際に光波長選択回路に使用する多層膜フィルタとそれを用いる光結合系について種々の検討を行った。
【０１１５】
その結果、前記のように、対向する少なくとも２個の導光体開口の間の光軸に対して傾斜した多層膜フィルタを配置する光波長選択回路における、前記多層膜フィルタが波長が少なくとも１３１０ｎｍと１４８０ｎｍと１５００ｎｍの３種類の光を透過するとともに波長が１５５０ｎｍの光を反射するフィルタとして、前記の課題を解決するための手段に記載したような多層膜エッジフィルタを開発し、損失特性でＰＤＬ特性の優れた光波長選択回路を安価に提供することができることを見出した。
【０１１６】
そして、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、たとえば、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特性の良好な光波長選択回路をより安いコストで提供することができる。
【０１１７】
つぎに、前記入射角θが９°のときの係数Ａ（λ）と係数Ｇ（λ）について説明する。
【０１１８】
図５と図６は、本発明の多層膜フィルタの波長特性を示す図で、縦軸は、図５では透過率（図の曲線１７１ａ，１７３ａ，１７４ａに関して）または透過結合率（図の曲線１７１，１７３，１７４に関して）、図６では反射率（図の曲線１７２ａ，１７５ａ，１７６ａに関して）または反射結合率（図の曲線１７２，１７５，１７６に関して）で、横軸は波長（ｎｍ）ある。
【０１１９】
図５で、符号１７１〜１７６はコリメータレンズを用いない発散光の入射光に対する特性曲線、符号１７１ａ〜１７６ａはコリメータレンズを用いて平行光線にした入射光に対する特性曲線である。符号１７１と１７１ａ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）、１７２と１７２ａ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）、１７３と１７３ａ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、１７４と１７４ａ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、１７５と１７３５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、１７６と１７６ａ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。
【０１２０】
図５と図６に示した多層膜フィルタの波長特性は、本発明での係数Ａ（λ）とＧ（λ）の前記範囲に入る特性を有しているとともに、多層膜フィルタの透過光を１３１０ｎｍ，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、多層膜フィルタ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、光波長選択回路に使用できるものである。
【０１２１】
図７〜図１０は、多層膜の層数が７０層の多層膜フィルタの有する前記係数Ａ（λ）のバラツキの例を説明する図で、各図とも縦軸に係数Ａ（λ）を横軸に波長λ（ｎｍ）をとって表している。後述のように、係数Ａ（λ）が前記本発明の範囲には入るものと入らないものがある。図７〜図１０で、符号７５〜７８は係数Ａ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線、符号７５ａ〜７８ａは係数Ａ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線である。
【０１２２】
入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．００８〜０．１２０において変動し、図７の曲線７５においては０．０３０、図８の曲線７６においては０．０４５、図９の曲線７７においては０．０６１、図１０の曲線７８においては０．０６３である。
【０１２３】
入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．００９〜０．１１２において変動し、図７の曲線７５ａにおいては０．０２８、図８の曲線７６ａにおいては０．０４３、図９の曲線７７ａにおいては０．０５８、図１０の曲線７８ａにおいては０．０６０である。
【０１２４】
入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．１２〜０．６３において変動し、図７の曲線７５においては０．３３、図８の曲線７６においては０．３４、図９の曲線７７においては０．３７、図１０の曲線７８においては０．３８である。
【０１２５】
入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．１０〜０．５５において変動し、図７の曲線７５ａにおいては０．３０、図８の曲線７６ａにおいては０．３１、図９の曲線７７ａにおいては０．３３、図１０の曲線７８ａにおいては０．３４である。
【０１２６】
入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．３３〜０．９２において変動し、図７の曲線７５においては０．５９、図８の曲線７６においては０．５９、図９の曲線７７においては０．６２、図１０の曲線７８においては０．６４である。
【０１２７】
入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は少なくとも０．２６〜０．７９において変動し、図７の曲線７５ａにおいては０．５１、図８の曲線７６ａにおいては０．５１、図９の曲線７７ａにおいては０．５４、図１０の曲線７８ａにおいては０．５５である。
【０１２８】
図１１〜図１４は、多層膜の層数が７０層の多層膜フィルタの有する前記係数Ｇ（λ）のバラツキの例を説明する図で、各図とも縦軸に係数Ｇ（λ）を横軸に波長λ（ｎｍ）をとって表している。後述のように、係数Ｇ（λ）が前記本発明の範囲には入るものと入らないものがある。図１１〜図１４で、符号８６〜８９は係数Ｇ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線、符号８６ａ〜８９ａは係数Ｇ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線である。
【０１２９】
入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ｇ（λ）の値は少なくとも０．２３〜０．６６において変動し、図１１の曲線８６においては０．５８、図１２の曲線８７においては０．６６、図１３の曲線８８においては０．５６、図１４の曲線８９においては０．５６である。
【０１３０】
入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ｇ（λ）の値は少なくとも０．２９〜０．７５において変動し、図１１の曲線８６ａにおいては０．６６、図１２の曲線８７ａにおいては０．７５、図１３の曲線８８ａにおいては０．６２、図１４の曲線８９ａにおいては０．６２である。
【０１３１】
ここで、図７と図１１、図８と図１２、図９と図１３、図１０と図１４はそれぞれ同じ多層膜フィルタについての曲線である。
【０１３２】
図１５〜図１８は、多層膜の層数が７６層の多層膜フィルタの有する前記係数Ａ（λ）のバラツキの例を説明する図で、各図とも縦軸に係数Ａ（λ）を横軸に波長λ（ｎｍ）をとって表している。後述のように、係数Ａ（λ）が前記本発明の範囲には入るものと入らないものがある。図１５〜図１８で、符号７９〜８２は係数Ａ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線、符号７９ａ〜８２ａは係数Ａ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線である。
【０１３３】
入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９においては０．０３２、図１６の曲線８０においては０．０４４、図１７の曲線８１においては０．０６０、図１８の曲線８２においては０．０６３である。
【０１３４】
入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９ａにおいては０．０３０、図１６の曲線８０ａにおいては０．０４２、図１７の曲線８１ａにおいては０．０５７、図１８の曲線８２ａにおいては０．０５９である。
【０１３５】
入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９においては０．３２、図１６の曲線８０においては０．３３、図１７の曲線８１においては０．３５、図１８の曲線８２においては０．３５である。
【０１３６】
入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９ａにおいては０．３０、図１６の曲線８０ａにおいては０．３１、図１７の曲線８１ａにおいては０．３２、図１８の曲線８２ａにおいては０．３２である。
【０１３７】
入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９においては０．５３、図１６の曲線８０においては０．５３、図１７の曲線８１においては０．５６、図１８の曲線８２においては０．５８である。
【０１３８】
入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ａ（λ）の値は、図１５の曲線７９ａにおいては０．４６、図１６の曲線８０ａにおいては０．４６、図１７の曲線８１ａにおいては０．４９、図１８の曲線８２ａにおいては０．５１である。
【０１３９】
図１９〜図２２は、多層膜の層数が７６層の多層膜フィルタの有する前記係数Ｇ（λ）のバラツキの例を説明する図で、各図とも縦軸に係数Ｇ（λ）を横軸に波長λ（ｎｍ）をとって表している。後述のように、係数Ｇ（λ）が前記本発明の範囲には入るものと入らないものがある。図１９〜図２２で、符号９０〜９３は係数Ｇ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線、符号９０ａ〜９３ａは係数Ｇ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線である。
【０１４０】
入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ｇ（λ）の値は、図１９の曲線９０においては０．６５、図２０の曲線９１においては０．７２、図２１の曲線９２においては０．５９、図２２の曲線９３においては０．５９である。
【０１４１】
入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して多層膜フィルタの有する係数Ｇ（λ）の値は、図１９の曲線９０ａにおいては０．７５、図２０の曲線９１ａにおいては０．８２、図２１の曲線９２ａにおいては０．６７、図２２の曲線９３ａにおいては０．６７である。
【０１４２】
ここで、図１５と図１９、図１６と図２０、図１７と図２１、図１８と図２２はそれぞれ同じ多層膜フィルタについての曲線である。
【０１４３】
このように、多層膜の有する係数Ａ（λ）とＧ（λ）の値は、層数が同じでもある幅にわたって変化することがわかる。この変化は、多層膜の材質や製造条件など種々の要因によって変化し、係数Ａ（λ）は前記課題を解決するための手段の項に記載した本発明の推奨値の上限の２倍程度の値のものまで存在する。すなわち、波長毎の出射光の位置も変化する。したがって、このような多層膜を有する多層膜エッジフィルタを入射ビーム側と出射ビーム側の光軸がおおむね同じ前記波長選択回路に使用すると、損失特性やＰＤＬ特性がばらついて種々の値をとる。このような多層膜エッジフィルタとそれを使用する波長選択回路の関係を調べた結果、良好なフィルタの条件は以下のようになる。
【０１４４】
本発明の多層膜エッジフィルタとしては、フィルタのフィルタ面に入射する波長が所定の波長より短い波長の入射光を透過し、前記所定の波長より長い波長の入射光を反射させるエッジフィルタであって、前記エッジフィルタの反射波長域の波長が１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの第１の波長帯にある波長がλａの入射光を、波長が１５５０ｎｍのＰ偏波の入射光を透過率が−３０ｄＢであるように反射し、前記エッジフィルタの透過波長域の波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの第２の波長帯にある波長がλｔ１の入射光と前記エッジフィルタの透過波長域にある波長が１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍの第３の波長帯の波長がλｔ２の入射光を損失が０．４ｄＢ以内で透過する特性のエッジフィルタとしての機能を有する多層膜を有する多層膜エッジフィルタを構成し、フィルタへの入射ビームの入射角が９°のときに、係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．６５の値であり、係数Ｇ（λ）が、波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．７８の値であり、Ｐ偏波に対して０．５５〜０．９２の値であるようなフィルタが、前記波長選択回路に用いたときに良好な損失特性とＰＤＬ特性を歩留まり良く実現し、さらに特性と歩留まりを向上させるには、
多層膜フィルタを構成する前記多層膜の層数が６４層以上６８層未満の場合、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３１〜０．０６４の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３７〜０．４１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．７０〜０．７６の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６１の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３４〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．６５の値であるフィルタが好ましく、さらに、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５０〜０．６１の値であるフィルタが好ましく、
前記多層膜の層数が６８層以上７６層未満の場合、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３０〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３３〜０．４２の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５８〜０．７１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０２８〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．３０〜０．３８の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．５０〜０．６０の値であるフィルタが好ましく、さらに、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．６６の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．５９〜０．７５の値であるフィルタが好ましく、
前記多層膜の層数が７６層以上８２層未満の場合、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３２〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３７の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．５２〜０．５８の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３０〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２９〜０．３３の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４６〜０．５６の値であるフィルタが好ましく、さらに、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．５６〜０．７２の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６４〜０．８３の値であるフィルタが好ましく、
前記多層膜の層数が８２層以上８６層未満の場合、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６２の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．３１〜０．３６の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４８〜０．５５の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３４〜０．０５９の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２８〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．５０の値であるフィルタが好ましく、さらに、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６０〜０．７５の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．６９〜０．８８の値であるフィルタが好ましく、
前記多層膜の層数が８６層以上９０層未満の場合、前記係数Ａ（λ）が、入射光の波長が１３１０ｎｍのＳ偏波に対して０．０３７〜０．０６３の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＳ偏波に対して０．２９〜０．３４の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＳ偏波に対して０．４７〜０．５１の値であり、入射光の波長が１３１０ｎｍのＰ偏波に対して０．０３５〜０．０６０の値であり、入射光の波長が１４８０ｎｍのＰ偏波に対して０．２７〜０．３１の値であり、入射光の波長が１５００ｎｍのＰ偏波に対して０．４２〜０．４５の値であるフィルタが好ましく、さらに、前記係数Ｇ（λ）が入射光の波長が１５５０ｎｍのＳ偏波に対して０．６１〜０．７８の値であり、入射光の波長が１５５０ｎｍのＰ偏波に対して０．７３〜０．９２の値であるフィルタが好ましい。
【０１４５】
そして、前記多層膜の層Ｌを形成する材料としてＡｌ２Ｏ３を用い、層Ｈを形成する材料としてＴａ２Ｏ５を用い、補助層を用いるときはその材料としてＳｉＯ２を用いることにより、前記のような良好なフィルタ特性を有し、フィルタの厚みが薄く、透過ビーム用の入力側のコアと出力側のコアの光軸がおおむね一致する波長選択回路にも好適な多層膜エッジフィルタを量産歩留まり良く、安価に提供することができる。
【０１４６】
つぎに、前記のような本発明の多層膜エッジフィルタの最適な構成例の一つとして,多層膜の総数が７６層の場合の特に良好な一例を以下に記す。
【０１４７】
設計基準波長λｃを１６５０ｎｍとし、各層の膜厚をｎ×λｃ／４として表し、最初の１層と最後の１層をＳｉＯ２から成る層、層ＬをＡｌ２Ｏ３から成る層、層ＨをＴａ２Ｏ５から成る層としたとき、最初の１層と最後の１層の間にある層Ｌと層Ｈの前記ｎが多層膜の基板側から表面の側へ順に、それぞれ層Ｌ、層Ｈの順に、０．７８９７７Ｌ，０．２８６４９Ｈ，１．５４８５７Ｌ，０．９２７１９Ｈ，１．２０１８５Ｌ，１．１４８３９Ｈ，０．８２３１９Ｌ，１．１７０３９Ｈ，（１．０３７９４Ｌ，１．００５０８Ｈ）×５回繰り返し，（１．０２５０３Ｌ，０．９９８１９Ｈ）×２０回繰り返し，（１．０３５４２Ｌ，１．０１０８６Ｈ）×５回繰り返し，１．１９４９５Ｌ，０．７８０２５Ｈ，１．２２７９６Ｌ，１．１３４８Ｈ，０．９５２２５Ｌ，１．３３１６３Ｈ，０．４３３２８Ｌであり、そして、基板側の最初の１層（ＳｉＯ２層）のｎは０．８６５４８、前記最後の１層（ＳｉＯ２層）のｎは０．５である。なお、数字の後のＬは層Ｌを、数字の後のＨは層Ｈを意味するものである。
【０１４８】
前記多層膜フィルタの多層膜の層数は前記の層数からわかるように７６層であり、前記図１０と図２１に示したような係数フィルタである。このフィルタを使用する波長選択回路として,透過光に対する入射ビームの光軸と出射ビームの光軸が一致しており,反射光に対しては,フィルタの入射側フィルタ面から本発明でいう前記見かけの深さだけ深い位置から反射するとみなして反射ビームの光軸を設定した導波路を用いた波長選択回路を多数用意し,各波長選択回路のフィルタ挿入部にこの多層膜フィルタを挿入して、特性を測定したところ,ばらつきが少なく数値的にも極めて優れた特性を有する波長選択回路を、同じ要求仕様のフィルタ特性を規格として,従来の技術思想で作成したフィルタを用いた場合よりも歩留まりが４０％以上高い状態で得ることができた。
【０１４９】
そして,特性自体の向上も見られ,たとえば反射損失についてその特性の例をあげると,波長が１３１０ｎｍのＳ偏波とＰ偏波のいずれに対しても−３５ｄＢよりも優れた反射損失,波長が１４８０ｎｍのＳ偏波とＰ偏波のいずれに対しても−２２ｄＢよりも優れた反射損失,波長が１５００ｎｍのＳ偏波とＰ偏波のいずれに対しても−２８ｄＢ以下の反射損失であるという良好な結果を得た。
【０１５０】
本発明の技術思想によれば、損失が少なく、ＰＤＬ特性が優れており、特性のバラツキの少ない波長選択回路を歩留まりよく安価に提供することができ,その製造は,導光路を導波路で形成する場合、反射ビーム用の導波路を前記所定の角度をなすようにして分岐して形成しておき,本発明の見かけの反射深さを考慮して,入射ビームと反射ビーム用の導波路端面を設定し,その端面を基準としてフィルタを挿入するのに必要な溝幅でフィルタ挿入溝を形成すればよい。
【０１５１】
このことは、フィル多様の溝の形成を非常に簡単にすることができる上に,フィルタの透過光と反射光を正確に管理して取り扱うことができることを意味し,波長選択回路に大きな進歩をもたらすものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上説明したように、本発明は、優れた損失特性とＰＤＬ特性等のフィルタ特性を有する多層膜フィルタを量産上の歩留まり良く提供することができ、透過光に対する極めて良好な損失特性とＰＤＬ特性を有する波長合分派回路を量産可能な状態で安価に実現でき、さらに、フィルタで反射させる光ビームに対しても極めて良好な特性を有する波長合分派回路を実現できるという大きな効果をもたらし、光通信分野に広く利用して、光通信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】
【０１５３】
【図１】光導波路に多層膜フィルタを用いた波長合分波器の例を説明する模式的断面図である。
【図２】本発明の技術思想を説明する模式的断面図である。
【図３】２つの導光体開口部を対向させたときの、開口部間距離と各導光体の軸ズレに関する結合損失について説明する模式的断面図である。
【図４】２つの導光体開口部を対向させたときの、開口部間距離と各導光体の軸ズレに関する結合損失について説明する図である。
【図５】本発明の多層膜フィルタの波長特性を説明する図である。
【図６】本発明の多層膜フィルタの波長特性を説明する図である。
【図７】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図８】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図９】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１０】係数Ａ（λ）の例を説明する図である。
【図１１】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図１２】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図１３】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図１４】係数Ｇ（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Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図２０】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図２１】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図２２】係数Ｇ（λ）の例を説明する図である。
【図２３】従来の光ファイバコリメータを用いた光波長選択回路を説明する模式的断面図である。
【図２４】従来の光導波路を用いた光波長選択回路を説明する模式的断面図である。
【図２５】非特許文献２に記載された従来の光導波路を説明する模式的断面図である。
【図２６】非特許文献２に記載された従来の光導波路を説明する模式的断面図である。
【図２７】従来の多層膜フィルタを挿入した光導波路におけるスネルの法則による光路のシフト、すなわちオフセットについて説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１〜３，２１１，２１２，２１６，２３２〜２３４，２５２〜２５４：光導波路のコア部
１ａ：コア部１とコア部２の端面
４，２１３ａ：多層膜
４ａ：反射の重心位置
４ｂ：見かけの反射面
４ｃ，３７，３８，２１４，５４５，５４６：フィルタ面
４ｃ１，３１，５５０：入射点
４ｃ２，３４，５５１：出射点
５，２３，２１３ｂ，５３３：基板
６，２０，２１３，５３０：多層膜フィルタ
７，２１７：接着剤
８〜１０，２１１ａ，２１２ａ，２１６ａ：コア部の中心線
８ａ，９ａ，２６，２７，２１５ａ〜２１５ｃ，２３５〜２３８，２５５〜２５８，５４７，５４８：矢印
１１：波長合分波器
２０８，２１０：光波長選択回路
２１，５３１：層Ｈの集合
２２，５３２：層Ｌの集合
２４，５３６：入射ビーム
２４ａ，５３６ａ：入射ビームの幾何学的延長線
２８：フィルタ面法線
３１ｂ：面法線とフィルタ面の交点
３２〜３４：入射光の光路を説明するための位置
３９：仮定出射位置
４０：点線２４ａと出射側のフィルタ面３８の交点
６１，６２：導光体
６１ａ，６２ａ：光軸
７１〜７４：結合損失曲線
７５〜８２：係数Ａ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線
７５ａ〜８２ａ：係数Ａ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線
８６〜９３：係数Ｇ（λ）と波長λのＳ偏波の関係を示す曲線
８６ａ〜９３ａ：係数Ｇ（λ）と波長λのＰ偏波の関係を示す曲線
１７１〜１７６，１７１ａ〜１７６ａ：多層膜フィルタの特性曲線
２０１，２０２，２０７：ファイバ芯線
２０３：２芯光ファイバコリメータ
２０４，２０６：レンズ
２０５：フィルタ
２３０，２５０：光導波路
２３１：ＬＰＦ
２５１：ＳＰＦ
５３５：フィルタ面５４５の法線
５３７〜５３９：入射光の光路
５４０：出射ビーム
５５２：点線５３６ａと出射側のフィルタ面５４６の交点
Ｂ：多層膜フィルタの入射側のフィルタ面と見かけの反射面の間の層数で表現した距離
ｂｐｈ：多層膜フィルタの入射側のフィルタ面と見かけの反射面の間の物理的寸法で表現した距離
ｂｏ：多層膜フィルタの入射側のフィルタ面と見かけの反射面の間の媒質換算寸法で表現した距離
Ｄ：層数で表現した多層膜の入射側のフィルタ面から反射の重心位置までの距離
ｄｐｈ：物理的寸法で表現した多層膜の入射側のフィルタ面から反射の重心位置までの距離
ｄ：媒質換算寸法で表現した多層膜の入射側のフィルタ面から反射の重心位置までの距離
ｄ１：従来のスネルの法則に従ったオフセット
ｄ２：出射点３４と仮定出射点３９の距離
Ｌ（ｘ）：結合損失
ｗ１：コア部１とコア部２の合流点から端面までの距離
ｗ２：コア部１とコア部２の端面とフィルタ面の間隔、
ｘ：導光体の開口部間距離
δ（０）：軸ズレ量
δ（１），  δ（２）：軸シフト
θ１〜θ５，θ１１〜θ１５，θ１６：角度
【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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