CN100356217C - 光合波/分波器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种光合波/分波器，夹着滤波元件并在其两侧配置芯，不使用准直透镜即可使光从一个芯入射到滤波元件上，通过优化两侧的芯的轴偏移量，减小透射光的损耗。位于滤波元件(26)两侧的芯(21)和芯(23)的光轴之间仅偏移δ。该轴偏移量δ由算式δ＝A(λ)·T·tanθ确定。其中，A(λ)表示取决于入射光的波长的规定的系数，θ表示入射光的光轴和与滤波元件的入射面垂直的法线所成的角度。T表示取决于构成滤波元件的多层膜的高折射率层和低折射率层的折射率等的媒质换算厚度。

Description

光合波/分波器及其制造方法
技术领域
本发明涉及光合波/分波器及其制造方法。具体来讲，本发明涉及不使用准直透镜即可使光入射到滤波元件上的结构的光合波/分波器及其制造方法。
背景技术
根据近年来的宽带要求，光通信正在干线系统、城域系统、接入系统的利用技术范围中推广。在从城域系统连接用户的接入系统中导入用户系统的波长复用系统。在这种波长复用系统中，需要对信号光进行合波和分波的光合波/分波器。
图1是说明以往使用光纤准直器的光合波/分波器208的示意图。在图1中，符号201和202表示两芯光纤准直器203的光纤芯线，204表示两芯光纤准直器203的准直透镜，205表示滤波元件，206表示聚光用透镜，207表示光纤芯线。
在图1所示的光合波/分波器208的光学系统中，在准直透镜204的焦点附近配置滤波元件205。在两芯光纤准直器203的一个光纤芯线201中传输并从其端面发散的光，通过准直透镜204变为平行光后，根据其波长，被设在准直透镜204的焦点附近的滤波元件205反射或透射。透射光被透镜206接合到光纤芯线207中，反射光再次通过准直透镜204后，与光轴平行地返回，并且光接合到两芯光纤准直器203的另一个光纤芯线202中。在推测此时的设置滤波元件205的位置精度时，例如，当把光纤的数值孔径NA设为0.1，把两芯光纤准直器203的光纤芯线201和光纤芯线202的中心间距离设为125μm，把准直透镜204的焦点距离f设为1.8mm时，即使放置滤波元件205的位置的误差为+1mm，光纤芯线201和光纤芯线202间的损耗也只为0.2dB左右。该误差即使与除去滤波元件205的基板后的部分的厚度10～20μm相比，也是足够小的值。因此，在使用准直透镜的光合波/分波器中，放置滤波元件205的位置的精度完全不成问题。相反，在实际的装配作业中，与放置滤波元件205的位置的精度相比，滤波元件205的配置角度对反射损耗起着很大作用。
但是，伴随光通信的应用领域从城域系统向接入系统的扩展，为了降低系统成本并使其小型化，不使用准直透镜即可使从光波导和光纤出射的光入射到滤波元件上的光合波/分波器变得日渐重要。在这种光合波/分波器中，由于不能使用准直透镜使光变成平行光，所以需要将滤波元件尽可能接近光纤芯线的端面来配置。因此，作为滤波元件要求其厚度较薄，一般使用把氟化聚酰亚胺薄膜作为基板，并在其上形成滤波用的电介质多层膜的氟化聚酰亚胺滤波器(以下，称为聚酰亚胺滤波元件)。关于聚酰亚胺滤波元件，例如在专利文献1中详细叙述了其特征和制造方法。另外，干线系统—城域系统中使用的光合波/分波器由于处理的波长间隔狭小等，所以需要高性能的光合波/分波器。
图2是说明不使用准直透镜的光合波/分波器210的剖面图。在图2中，符号211、212和216表示光波导的芯，211a、212a和216a分别表示芯211、212、216的中心线，213表示使用氟化聚酰亚胺薄膜的聚酰亚胺滤波元件，213a表示具有氟化聚酰亚胺薄膜213的滤波功能的多层膜，213b表示由氟化聚酰亚胺薄膜形成的基板，214表示作为光合波/分波器210的入射面的多层膜的表面，217表示粘接剂。
关于聚酰亚胺滤波元件(氟化聚酰亚胺滤波器)，例如在专利文献1中有详细叙述，所以此处省略详细说明，但聚酰亚胺滤波元件是这样制得的，例如在使用类似光学玻璃的材料的临时基板上，形成具有热膨胀较小的特性的氟化聚酰亚胺的薄膜(例如厚5μm)，在该氟化聚酰亚胺薄膜上形成电介质多层膜，然后从临时基板上，把上面形成有电介质多层膜的氟化聚酰亚胺的薄膜以附着有电介质多层膜的状态剥离，获得把氟化聚酰亚胺的薄膜作为基板的聚酰亚胺滤波元件。该聚酰亚胺滤波元件可以使包括基板的滤波器的整体厚度形成得非常薄，能够粘接在光波导的切断面上等来形成光合波/分波器，有望用作未来的光部件。
关于使用滤波器的光波导，例如在非专利文献2中记载了使用波长选择滤波器的示例。图3和图4表示非专利文献2记载的以往的光波导中插入了波长选择滤波器的光合波/分波器。图3表示把反射波长为1300nm的光、并透射1550nm的光的LPF(Long Pass Filter)231用作波长选择滤波器的光波导230。在图3中，符号232～234表示光波导230的芯，235～238是用于说明光的行进状态的箭头。另外，图4表示把透射波长为1300nm的光、并反射1550nm的光的SPF(Short Pass Filter)251用作波长选择滤波器的光波导250。在图4中，符号252～254表示光波导250的芯，255～258是用于说明光的行进状态的箭头。
在使用LPF 231的图3的光波导230的情况下，在芯232中沿箭头235的方向行进的波长为1300nm的光被LPF 231反射，并在芯233中沿箭头236的方向行进。并且，在芯233中沿箭头237的方向行进的波长为1550nm的光透过LPF 231，并在芯234中沿箭头238的方向行进。
在使用SPF 251的图4的光波导250的情况下，在芯252中沿箭头255的方向行进的波长为1550nm的光被SPF 251反射，并在芯253中沿箭头256的方向行进。并且，在芯253中沿箭头257的方向行进的波长为1300nm的光透过SPF 251，并在芯254中沿箭头258的方向行进。
在图3的光波导230和图4的光波导250中使用的滤波器是把氟化聚酰亚胺薄膜用作基板的滤波元件(聚酰亚胺滤波元件)，滤波元件的整体厚度为14～16μm。另外，作为光波导的设计注意事项，需要考虑滤波元件的折射率，使滤波元件两侧的芯彼此间具有偏置。在非专利文献2中记载了作为提高光合波/分波器的性能的要素，在光路中设置偏置的内容，但没有详细明确偏置的内容。因此，说明基于斯涅耳定律的通过光的折射形成的偏置。
使用图5说明通过折射率的变化形成的光路的移位即偏置。图5是表示插入到图3和图4的光波导的滤波器插入部中的聚酰亚胺滤波元件530的放大剖面图。该聚酰亚胺滤波元件530(即LPF 231或SPF 251)在基板533上交替层叠厚度大致等于设计基准波长的1/4波长的折射率较高的层(以下称为高折射率层H)、和厚度大致等于设计基准波长的1/4波长的折射率较低的层(以下称为低折射率层L)，形成电介质多层膜。聚酰亚胺滤波元件530实际上在基板533上交替层叠低折射率层L和高折射率层H而形成，但为了便于说明聚酰亚胺滤波元件530内的光的动作和光路的偏置，在图5中利用符号531表示将高折射率层H相互集合在一层上的整体，利用符号532表示将低折射率层L相互集合在一层上的整体。图5中的符号536表示入射光，537～540表示入射光536从入射到聚酰亚胺滤波元件530上到出射时的光路，536a表示将入射光536延长的虚线。符号550表示入射光536的入射点，535表示在入射点550处与入射面545垂直的法线，θ1表示入射光536和法线535所成的角度，θ2～θ5分别表示光路537～540和法线535所成的角度。符号546表示透过聚酰亚胺滤波元件530的光的出射面，551表示出射光的出射点，552表示虚线536a和出射面546的交点。另外，入射光536从入射面545入射到聚酰亚胺滤波元件530上再折射并在该滤波元件530内行进，从该滤波元件530的出射面546出射的出射点551与出射面546和虚线536a的交点之间的距离利用d1表示。
在光波导内具有酰亚胺滤波元件530时，如图5所示，向箭头547的方向行进的入射光536在入射点550处入射到聚酰亚胺滤波元件530上，按照斯涅耳定律通过构成该滤波元件530的整个高折射率层H一边折射一边沿光路537行进，并通过构成该滤波元件530的整个低折射率层L一边折射一边沿光路538行进，再通过基板533折射并沿光路539行进，然后从出射面546的出射点551出射，在光路540中向箭头548的方向行进。另一方面，在假定不存在酰亚胺滤波元件530的情况下，入射光536沿着虚线536a笔直地行进，从虚线536a和出射面546的交点552向箭头548的方向出射。因此，通过在光波导内插入酰亚胺滤波元件530，出射光540从在出射面546上移位了距离d1的位置处出射。这就是根据斯涅耳定律产生的因折射率的变化形成的光路的偏置。
在使用滤波元件的光合波/分波器中，认为如果考虑这种光路的偏置来设计光合波/分波器，则可以减小透过滤波元件的透射光的相关损耗。
但是，本发明的发明者通过仔细研究发现，在只考虑因折射形成的光路的偏置来进行设计的情况下，不仅不能充分降低透射光的损耗，而且不能充分解决透射光的损耗偏差较大的问题。
[专利文献1]日本特开平4-211203号公报(特许第2608633号)
[非专利文献1]李正中著，(株)アルバツク译，アグネ技術センタ—発行、「光学薄膜と成膜技術」(2002年9月25日发行)，178～183页
[非专利文献2]「ポリマ光導波路設計技術」(增田宏、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—トNo.39、37～40页)
发明内容
本发明就是鉴于上述技术背景提出的，其目的在于，提供一种光合波/分波器及其制造方法，对于在芯间插入了滤波元件的结构的光合波/分波器，能够进一步减小该芯间的信号光的损耗。
本发明的光合波/分波器，夹着滤波元件并在该滤波元件的两侧分别配置一个或两个以上的导光体，所述导光体中的某第1导光体和某第2导光体使处于所述滤波元件的透射域的光从第1导光体透过滤波元件向第2导光体传输，其特征在于，所述滤波元件具有由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的多层膜，所述滤波元件至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射，当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(0)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴具有利用下述算式1定义的轴偏移量δ，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……(算式1)，
当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波时，所述系数A(λ)分别为：
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73。
所述系数A(λ)是通过从根据实验求出的滤波器的传输损耗中提取起因于轴偏移的成分，再乘以某常数，并使其无量纲化而得到的，除滤波元件内的基于斯涅耳定律的折射外，还考虑了滤波元件内的多重反射等。
根据本发明的光合波/分波器，考虑透过滤波元件并入射到导光体上的光的除滤波元件内的折射以外的要素，例如滤波元件内部的多重反射等，能够确定导光体彼此间的最佳的轴偏移量。因此，能够减小透过滤波元件传播的光的损耗。
此处列举的波长是光通信中通常使用的波长，在使用这些波长的光的情况下，通过使用这些值作为A(λ)，可以容易地设计本发明的光合波/分波器。
并且，所述系数A(λ)优选使用针对波长大于等于1480nm的光的值。这是因为因光轴偏移引起的透射光的损耗从光的波长为1480nm附近开始变得明显起来，所以使用针对大于等于1480nm的波长的系数A(λ)来推测光轴偏移δ，能够获得更大的损耗降低效果。
并且，在使用多个波长的光时，优选求出针对各波长λ1、λ2、…、λp(p为波长数，是自然数)的所述系数A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)、…、A(λp)，根据它们的平均值求出系数A(λ)来使用。通过进行这种处理，也可以把本发明适用于使用多个波长的情况，而且通过使用各波长的平均值，可以进行最佳的设计。
并且，在本发明的实施方式中，具有所述第1导光体的第1光波导和具有所述第2导光体的第2光波导在装配前是相互独立的导光体，在所述滤波元件的两侧配置所述两个导光体并与所述滤波元件粘接固定，以满足所述算式1。根据该实施方式，可以在制作了第1光波导和第2光波导后，一面确认两个光波导的装配状态一面调整轴偏移量，所以透射光的损耗降低效果提高。
本发明的光合波/分波器的制造方法，在光波导中，在滤波器插入部的一侧至少配置两个第1导光体，在滤波器插入部的另一侧至少配置一个第2导光体，在所述滤波器插入部中插入滤波元件，配置在所述滤波器插入部两侧的第1和第2导光体中的一个导光体和另一个导光体使处于所述滤波元件的透射域的光透过滤波元件来进行传输，其特征在于，所述滤波元件具有至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射的多层膜，当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73，
所述多层膜是由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的，当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(0)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的轴偏移量δ可以利用下述算式1确定，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……(算式1)
此时，通过如下的工序来制造光合波/分波器：在所述光波导中形成所述第1导光体和第2导光体，使所述第1导光体中的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴与所述第2导光体中的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的距离等于所述轴偏移量δ；在所述第1导光体和第2导光体中间形成用于向所述波导插入滤波元件的槽；向所述槽中插入滤波元件；利用粘接剂把所述滤波元件固定在所述槽中。
根据本发明的光合波/分波器的制造方法，考虑透过滤波元件并入射到导光体上的光的除滤波元件内的折射以外的要素，例如滤波元件内部的多重反射等，能够确定导光体彼此间的最佳的轴偏移量。因此，能够减小透过滤波元件传输的光的损耗。而且，在该方法中，使预先形成于光波导中的导光体具有规定的轴偏移量，所以光合波/分波器的批量生产性提高。
本发明的其他的光合波/分波器的制造方法，在滤波元件的一侧配置至少具有两个导光体的第1光波导，在滤波元件的另一侧配置至少具有一个导光体的第2光波导，第1光波导的导光体和第2光波导的导光体使处于所述滤波元件的透射域的光透过滤波元件并在第1光波导的导光体和第2光波导的导光体之间传输，其特征在于，所述滤波元件具有至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射的多层膜，当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73，
所述多层膜是由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的，当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(0)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的轴偏移量δ可以利用下述算式1确定，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……(算式1)
此时，通过如下的工序制造光合波/分波器：形成至少具有两个导光体的第1光波导；形成至少具有一个导光体的第2光波导；把第1和第2光波导配置在所述滤波元件的两侧，调整第1光波导的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2光波导的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的距离，使其等于所述轴偏移量δ；利用粘接剂接合调整后的第1光波导、第2光波导和滤波元件。
根据本发明的光合波/分波器，考虑透过滤波元件并入射到导光体上的光的除滤波元件内的折射以外的要素，例如滤波元件内部的多重反射等，能够确定导光体彼此间的最佳的轴偏移量。因此，能够减小透过滤波元件传播的光的损耗。而且，在该制造方法中，可以在制作了第1光波导和第2光波导后，一面确认两个光波导的装配状态一面调整轴偏移量，所以透射光的损耗降低效果提高。
另外，本发明的以上说明的构成要素可以在可行的范围内任意组合。
附图说明
图1是说明使用以往的准直透镜的光合波/分波器的示意图。
图2是说明不使用以往的准直透镜的光波导光合波/分波器的图。
图3是说明非专利文献2记载的以往的光合波/分波器的图。
图4是说明非专利文献2记载的以往的光合波/分波器的图。
图5是说明以往的插入了滤波元件的光波导中的偏置的图。
图6是表示本发明的光合波/分波器的概略俯视图。
图7是将本发明的光合波/分波器的一部分放大表示的图。
图8是说明透过滤波元件的光的动作的图。
图9是表示光合波/分波器的开口部间距离和轴偏移量的说明图。
图10是说明使两个导光体的开口部对置时与开口部间距离和轴偏移量相关的接合损耗的图。
图11是说明系数A(λ)的示例图。
图12是说明系数A(λ)的示例图。
图13是说明系数A(λ)的示例图。
图14是说明系数A(λ)的示例图。
图15是说明系数A(λ)的示例图。
图16是说明系数A(λ)的示例图。
图17是说明系数A(λ)的示例图。
图18是说明系数A(λ)的示例图。
图19是说明系数A(λ)的示例图。
图20是说明系数A(λ)的示例图。
图21是说明系数A(λ)的示例图。
图22是说明具有图11的特性的滤波元件的波长特性的图。
图23是说明具有图11的特性的滤波元件的波长特性的图。
图24(a)(b)和(c)是说明本发明的光合波/分波器的制造方法的图。
图25是说明本发明的光合波/分波器的其他制造方法的图。
图26是说明图25的工序的后续工序的图。
图27是说明图26的工序的后续工序的图。
图28是对本发明的光波导和以往示例的光波导中的传输损耗进行比较并示出的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，以下，作为导光体，以芯为例进行说明，但导光体不限于芯。
图6是表示本发明的实施方式的光合波/分波器11的概略俯视图。光合波/分波器11由光波导12和滤波元件26构成。光波导12具有由透明树脂材料形成的多个芯21、22和23，芯21～23被嵌入在由折射率小于该芯21～23的透明树脂材料形成的包层33内。在光波导12中，通过在光波导12上切出槽或者将光波导12划分为两部分，形成滤波器插入部32，在滤波器插入部32内插入滤波元件26。芯21、22和芯23隔着滤波器插入部32设在彼此相反侧。芯21和芯23形成为直线状，并被配置成彼此大致位于同一直线上，彼此的端面夹着滤波器插入部32大致对置。芯22的远离滤波器插入部32的端部形成为与芯21平行的直线状，芯22在中间部分弯曲，在滤波器插入部32侧的端部与芯21连接成一体。
图7是将上述光合波/分波器11的滤波元件26附近放大表示的剖面图。芯21的端面21a、芯22的端面22a和芯23的端面23a分别在滤波器插入部32内露出。芯21和芯22的端部在靠近滤波器插入部32的位置处连接成一体，在滤波器插入部32侧的端部，芯21和芯22相互形成θt的角度。并且，芯23中的滤波器插入部32侧的端部与芯21的滤波器插入部32侧的端部夹着滤波器插入部32彼此对置，芯23的端部的光轴与芯21的端部的光轴平行，但如后面所述两光轴间具有若干的轴偏移。
另外，芯21、22的端部间的角度θt除了在芯21和芯22接近的部分的微秒变化外，等于芯21和芯22的各自光轴所成的角度。并且，在以下说明中，在滤波器插入部32附近，在没有特别限定的情况下，芯21和芯22的光轴指芯21和芯22接近的部分的微秒变化除外的表现出代表性的光轴，或者后述的入射光束和出射光束的光轴。并且，在该实施方式中，对夹着滤波器插入部在一方设有两个芯，在另一方设有一个芯的示例进行了说明，但一般只要在滤波器插入用间隙的一方设有至少一个芯、在另一方设有至少一个芯即可。
滤波元件26是例如在由氟化聚酰亚胺薄膜构成的基板25上利用离子辅助蒸镀等方法形成电介质多层膜24的装置(氟化聚酰亚胺薄膜)。滤波元件26被收纳在光波导的滤波器插入部32中，并且将芯21、22和芯23隔离开，利用粘接剂27粘接固定在芯21、22的端面21a、22a上。或者，滤波元件26也可以利用粘接剂粘接固定在芯23的端面23a上。如果把滤波元件26粘接固定在芯23的端面23a上，则滤波元件26的基板侧被粘接，所以在调整制造过程中的配置时，也能够调整反射位置，可以进一步降低反射光的损耗及其偏差。另外，滤波元件26中不使用使光变成平行光入射的准直透镜。
图7中的符号28～30表示光波导的各个芯21～23的中心线，28a和29a是表示作为示例的信号光的行进方向用的箭头。24a表示与滤波元件26的表面平行的面(以下称为实效反射面)，其包括作为第1特定波长的波长λa的光从芯21(或芯22)入射到滤波元件26上、并向芯22(芯21)的方向反射的光的物理反射点(考虑了基于构成多层膜24的各个单层叠层膜的折射和反射的反射重心点)，24c表示多层膜24的表面，并且是滤波元件26的一个入射面。24d表示在芯21中行进并入射到滤波元件26上的光的入射点(有时也称为在芯22中行进并被多层膜24反射的光的出射点)，24e表示在芯21中行进并入射到滤波元件26上的光被滤波元件26反射并从入射面24c出射时的出射点(有时也称为在芯22中行进并入射到滤波元件26上的光的入射点)。
在该光合波/分波器11中使用的滤波元件26的特性为，如果反射波长为1300nm的光并使1550nm的光透过，则在芯22中沿与箭头29a相反的方向行进的波长为1300nm的光被滤波元件26反射，并在芯21中沿与箭头28a相反的方向行进。并且，在芯21中沿箭头28a的方向行进的波长为1550nm的光透过滤波元件26，并在芯23中沿箭头30a的方向行进。
此处，从芯22入射到滤波元件26上、并被滤波元件26反射进入芯21的光并不是被滤波元件26的表面24c反射，入射到滤波元件26上的光被所述实效反射面24a反射。
下面，考虑尽可能减小透过滤波元件26的透射光的损耗。即使在使用滤波元件的以往示例的光波导中，也如图5所说明的那样考虑了偏置，但只依靠这一点不仅不能真正地降低透射光的损耗，而且使损耗的偏差增大，并且很难实现小型且制造成本低廉的光合波/分波器。本发明的发明者提出了以下的方法：考虑透射光的偏置，并且根据透射光的波长把滤波元件的透射光的出射位置限定在狭窄的范围内，通过使用这样管理的滤波元件，极其有效地降低使用滤波元件的光合波/分波器的透射光的损耗。
下面，说明降低滤波元件的透射光的损耗的方法。图8是用于说明该方法的示意图。滤波元件26是在基板25的表面设置电介质多层膜24而得到的装置，该电介质多层膜24通过使厚度为滤波器设计波长的1/4波长的折射率较高的层(高折射率层H)和折射率较低的层(低折射率层L)交替层叠而制得。在图8中，直接表示透射光的入射面24c和出射面24f，把多层膜24分开表示为只集中绘制入射面24c和基板25之间的高折射率层H的高折射率层H的集合41、和只集中绘制低折射率层L的低折射率层L的集合42。并且，符号51表示朝向滤波元件26的入射光，46表示在入射光51入射的位置即入射点24d处与入射面24c垂直的法线，24d表示入射光51朝向入射面24c的入射点。43～45表示用于说明入射光51入射到滤波元件26后的光路的位置，其中45表示出射点。34利用虚线表示将入射光51延长的方向，相当于没有滤波元件26时的入射光51的行进路径。θ和θ12～θ15表示依次连接位置43～45的线段与法线所成的角度，该位置43～45用来示意性地说明入射光51朝向滤波元件26的入射点24d和入射光51入射到滤波元件26后的光路。并且，d11表示假定入射光51入射到滤波元件26上，并根据与图5的情况相同的基于以往的斯涅耳定律的偏置的想法，在滤波元件26内折射、再在滤波元件26内行进并从滤波元件26的出射面24f出射时的假定出射点47、与出射面24f和虚线34的交点的距离。d12表示入射光51从入射面24c的入射点24d入射到滤波元件26上、再从出射面24f出射的出射光52的出射点45和假定出射点47的距离。48表示虚线34和出射面24f的交点。
滤波元件26实际上是在基板25上交替层叠低折射率层L和高折射率层H形成的，但在图8中为了便于说明基于以往的想法的偏置，并且为了便于说明本发明的透射光的出射位置，高折射率层H利用仅仅集合了高折射率层H的集合41表示，低折射率层L利用仅仅集合了低折射率层L的集合42表示，这样表示也便于说明入射光51在滤波元件26内的通过折射而行进的状态。
在图8中，向箭头28a的方向行进的入射光51从入射面24c的入射点24d入射到滤波元件26上，在基于以往的斯涅耳定律的偏置的想法中，根据被构成滤波元件26的高折射率层H的整体41折射的部分、被构成滤波元件26的低折射率层L的整体42折射的部分、以及被基板25折射的部分的折射现象，从出射面24f的假定出射点47出射。但是，在本发明中，在考虑以往的偏置的基础上，再加上在滤波元件26内的多重反射的结果，在图8中向箭头28a的方向行进的入射光51从入射面24c的入射点24d入射到滤波元件26上后，在出射面24f上从出射点45朝向箭头30a的方向出射，该出射点45从假定出射点47向虚线34和出射面24f的交点48的方向偏离d12。
因此，在图6和图7所示的本发明的光波导12中，如图7所示，为了使光波导12的芯23的中心线30(光轴)与从图8的出射点45的位置起的出射光52的光路一致，而且能够考虑到基于出射面24f和芯23的端面的媒质折射率的影响的出射光52的行进来接受出射光52，如图9所示，只要使芯21和芯23的光轴之间具有轴偏移量δ，即可减小透射光的损耗。
图9和图10是用于说明确定芯21和芯23的轴偏移量δ的方法的图，说明使具有某数值孔径NA的两个芯的开口端对置时的与芯间距离x和芯的轴偏移量δ有关的接合损耗。此处，对置的两个芯在端面附近为直线状。
在图9中，21和23表示芯，28表示芯21的中心线(光轴)，30表示芯23的中心线(光轴)。δ表示芯21的中心线28和芯23的中心线30的轴偏移量，x表示芯21的端面21a和芯23的端面23a之间的距离(端面间距离)。并且，图10所示的曲线71～74是图9所示的系统的接合损耗曲线，横轴表示芯21、23的端面间距离x，纵轴表示接合损耗L(x)。
当在芯21～23的端面之间设置相对光路倾斜的用于插入滤波元件的滤波器插入部32时，将芯21～23的端面倾斜切断形成滤波器插入部32的情况居多。该情况下，如果芯21～23的折射率与粘接滤波元件26的粘接剂27的折射率一致，则从芯21的端面出射的光的光轴与芯23的光轴一致。但是，芯21的折射率和粘接剂27的媒质的折射率一般不同。例如，像芯21等在使用石英时的折射率约为1.46，在由塑料形成时的折射率约为1.5那样，芯自身的折射率也因材质而不同。在芯21等的折射率与粘接剂27的媒质的折射率不同时，滤波元件26的出射侧的芯23的光轴和出射光的光轴不完全一致。这对于滤波元件26的入射侧的芯21的光轴也相同。即，在本发明中所说的轴偏移量δ指出射光和入射光在芯端面上的移位量。
图10所示的接合损耗曲线是将在图9的系统中接合的光的波长设为1550nm、将芯的端面的数值孔径NA设为0.1、将两端面间的媒质的折射率设为1.56时计算的，曲线71表示轴偏移量δ＝0μm时的曲线，曲线72表示δ＝1μm时的曲线，曲线73表示δ＝2μm时的曲线，曲线74表示δ＝3μm时的曲线。
从图10的曲线图可知，接合损耗L(x)是端面间距离x的函数，也是轴偏移量δ的函数。并且，与相对于变量x的变化相比，相对于参数δ的变化极大。因此，以往对于在芯的端面间把滤波元件用作波长选择元件的光合波/分波器，为了减少接合损耗，使用可以使滤波元件的厚度变薄的氟化聚酰亚胺薄膜等，把减小端面间距离x作为重点，但根据图10的结果可知，需要更加重视轴偏移量δ，必须努力降低接合损耗L(x)。
本发明的发明者根据这些基本的想法，对光合波/分波器中实际使用的滤波元件及使用滤波元件的光接合系统进行了各种研究。结果发现，对于在对置的至少两个芯的端面之间插入相对其光轴倾斜的滤波元件的光合波/分波器，在从对置的芯中的一个芯的端面出射的光的光轴和入射到另一个芯的端面的光的光轴之间，配置能够赋予下述算式所表示的轴偏移量δ的对置的各个芯，由此可以低成本地提供损耗特性和PDL特性良好的光合波/分波器。
δ＝A(λ)·T·tanθ
其中，T表示滤波元件的媒质换算厚度，在把滤波元件的周围媒质的折射率设为n(0)，把低折射率层L的折射率设为n(L)，把高折射率层H的折射率设为n(H)，把低折射率层L的整体物理厚度设为t(L)，把高折射率层H的整体物理厚度设为t(H)时，可以利用下述算式定义T，
T＝t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
另外，θ是入射光入射到多层反射膜的入射面上时，该入射点处的入射面的法线和入射光线所成的角度(参照图8)。
A(λ)是通过从根据实验求出的滤波元件的传输损耗中提取起因于轴偏移的成分，再乘以某常数，并使其无量纲化得到的，是根据入射光的波长λ而变化的系数。现在，滤波元件是至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射的波长选择滤波器，当把与包括入射光的入射点处的滤波元件的入射面的面法线和入射光的入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波时，取决于入射光的波长λ的所述系数A(λ)分别为下述值。
即，
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，系数A(λ)取0.066～0.075的值。
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，系数A(λ)取0.40～0.50的值。
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，系数A(λ)取0.60～0.90的值。
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，系数A(λ)取0.060～0.090的值。
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，系数A(λ)取0.38～0.48的值。
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，系数A(λ)取0.55～0.73的值。
作为以下的处理中的系数A(λ)，在作为出射光重视S偏振波时，使用针对所述S偏振波的值，在作为出射光重视P偏振波时，使用针对所述P偏振波的值，在作为出射光重视S偏振波和P偏振波双方时，使用针对所述S偏振波的值和针对所述P偏振波的值的单纯平均及对应偏振波状况的加权平均的任一方。
该系数A(λ)的条件可以在较广的使用范围中使用，例如不限于这样狭窄的范围，但针对光通信中的干线用、中间装置用以及终端用所要求的规格不同的用途，为了降低其成本，与从按照上述系数A(λ)的条件制造的产品中选择规格更高的产品使用相比，如果预先把系数A(λ)的条件设定为狭窄的范围进行制造，则能够以更低的成本提供损耗特性和PDL特性良好的光合波/分波器。
为此，系数A(λ)的更加宽松的条件如下所示。即，
针对波长λ为1300nm的S偏振波，系数A(λ)取0.058～0.075范围的值，
针对波长λ为1480nm的S偏振波，系数A(λ)取0.40～0.53范围的值，
针对波长λ为1500nm的S偏振波，系数A(λ)取0.60～0.91范围的值。
另外，针对更加严格的规格，
针对波长λ为1300nm的S偏振波，系数A(λ)取0.067～0.069范围的值，
针对波长λ为1480nm的S偏振波，系数A(λ)取0.42～0.50范围的值，
针对波长λ为1500nm的S偏振波，系数A(λ)取0.625～0.900范围的值。
另外，关于上述各个条件，在透过滤波元件来使用的光信号是波长不同的多种信号时，把它们的各个波长设为λ1、λ2、λ3、…、λp(其中，p为自然数)，所述A(λ)优选使用A(λ1)～A(λp)的平均值。
所述系数A(λ)应该由滤波元件的透射特性来决定。以往，关于滤波元件，这些系数完全没有被管理。但是，本发明的发明者经过调查发现，如以下说明的那样，在多层膜的叠层数和厚度大致相同的滤波元件中，这些系数显然具有非常广的偏差值。
所述系数A(λ)的值的范围是本发明中进行所述各种研究的结果得到的结论。图11～图21表示基于滤波元件的实际偏差的一例。图11～图21是说明滤波元件具有的系数A(λ)的偏差的示例图，这些图均把系数A(λ)作为纵轴，把入射光的波长λ作为横轴。如后面所述，这些曲线中具有系数A(λ)在所述本发明的范围之内和之外的情况。
在图11～图21中，符号75～85所示的曲线表示S偏振波的系数A(λ)和波长λ的关系，符号75a～85a所示的曲线表示P偏振波的系数A(λ)和波长λ的关系。针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75，A(λ)＝0.068
根据图12的曲线76，A(λ)＝0.059
根据图13的曲线77，A(λ)＝0.099
根据图14的曲线78，A(λ)＝0.067
根据图15的曲线79，A(λ)＝0.066
根据图16的曲线80，A(λ)＝0.105
根据图17的曲线81，A(λ)＝0.068
根据图18的曲线82，A(λ)＝0.069
根据图19的曲线83，A(λ)＝0.071
根据图20的曲线84，A(λ)＝0.068
根据图21的曲线85，A(λ)＝0.067
并且，针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75a，A(λ)＝0.063
根据图12的曲线76a，A(λ)＝0.055
根据图13的曲线77a，A(λ)＝0.091
根据图14的曲线78a，A(λ)＝0.079
根据图15的曲线79a，A(λ)＝0.078
根据图16的曲线80a，A(λ)＝0.115
根据图17的曲线81a，A(λ)＝0.084
根据图18的曲线82a，A(λ)＝0.087
根据图19的曲线83a，A(λ)＝0.091
根据图20的曲线84a，A(λ)＝0.075
根据图21的曲线85a，A(λ)＝0.073
并且，针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75，A(λ)＝0.435
根据图12的曲线76，A(λ)＝0.387
根据图13的曲线77，A(λ)＝0.537
根据图14的曲线78，A(λ)＝0.425
根据图15的曲线79，A(λ)＝0.396
根据图16的曲线80，A(λ)＝0.563
根据图17的曲线81，A(λ)＝0.454
根据图18的曲线82，A(λ)＝0.489
根据图19的曲线83，A(λ)＝0.535
根据图20的曲线84，A(λ)＝0.406
根据图21的曲线85，A(λ)＝0.409
并且，针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75a，A(λ)＝0.385
根据图12的曲线76a，A(λ)＝0.347
根据图13的曲线77a，A(λ)＝0.468
根据图14的曲线78a，A(λ)＝0.397
根据图15的曲线79a，A(λ)＝0.377
根据图16的曲线80a，A(λ)＝0.507
根据图17的曲线81a，A(λ)＝0.424
根据图18的曲线82a，A(λ)＝0.455
根据图19的曲线83a，A(λ)＝0.492
根据图20的曲线84a，A(λ)＝0.376
根据图21的曲线85a，A(λ)＝0.378
并且，针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75，A(λ)＝0.677
根据图12的曲线76，A(λ)＝0.567
根据图13的曲线77，A(λ)＝0.872
根据图14的曲线78，A(λ)＝0.658
根据图15的曲线79，A(λ)＝0.534
根据图16的曲线80，A(λ)＝0.897
根据图17的曲线81，A(λ)＝0.738
根据图18的曲线82，A(λ)＝0.864
根据图19的曲线83，A(λ)＝1.094
根据图20的曲线84，A(λ)＝0.599
根据图21的曲线85，A(λ)＝0.603
并且，针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，根据图11～图21求出滤波元件具有的系数A(λ)的值，结果如下。
根据图11的曲线75a，A(λ)＝0.575
根据图12的曲线76a，A(λ)＝0.501
根据图13的曲线77a，A(λ)＝0.733
根据图14的曲线78a，A(λ)＝0.581
根据图15的曲线79a，A(λ)＝0.491
根据图16的曲线80a，A(λ)＝0.764
根据图17的曲线81a，A(λ)＝0.640
根据图18的曲线82a，A(λ)＝0.719
根据图19的曲线83a，A(λ)＝0.850
根据图20的曲线84a，A(λ)＝0.532
根据图21的曲线85a，A(λ)＝0.535
在图11～图21中示出了特性的各个滤波元件是在厚度为5μm的氟化聚酰亚胺薄膜(基板)上交替层叠71层低折射率层L和高折射率层H而形成多层膜的装置。形成于厚度为5μm的氟化聚酰亚胺薄膜上的多层膜在制造工序中容易处理。此处，作为一例叙述具有图11的特性的滤波元件，具体如下。
具有图11的特性的滤波元件使用厚度为5μm的氟化聚酰亚胺薄膜作为基板，并在其上形成通过由Ta2O5(五氧化钽)构成的高折射率层H和由SiO2(二氧化硅)构成的低折射率层L交替层叠而得到的多层膜。并且，把设计基准波长λc设为1805nm，层叠71层的单层低折射率层L和高折射率层H形成多层膜，并且使构成多层膜的各个低折射率层L和高折射率层H的各折射率n(L)、n(H)的值按照从基板侧到表面侧的顺序，按照各个低折射率层L、高折射率层H的顺序，依次表示如下，
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
并且，该多层膜的厚度(不包括基板的多层膜自身的厚度)是物理厚度，为18.14μm。虽然省略了具有图12～图21的特性的滤波元件的结构，但各层的折射率与具有图11的特性的滤波元件不同。
图22是表示具有图11的特性的滤波元件的透射率波长特性的图，纵轴表示透射率，横轴表示入射光的波长λ。图23是表示具有图11的特性的滤波元件的反射率波长特性的图，纵轴表示反射率，横轴表示入射光的波长。在图22和图23中，符号171～176所示的曲线是针对不使用准直透镜的发散入射光的特性曲线，符号171a～176a所示的曲线是针对使用准直透镜而变成平行光的入射光的特性曲线。另外，符号171和171a所示的曲线是透射波长区域中的透射特性曲线(针对S偏振波的特性曲线和针对P偏振波的特性曲线重叠，所以看起来成为一条线)。符号172和172a所示的曲线是反射波长区域中的反射特性曲线(针对S偏振波的特性曲线和针对P偏振波的特性曲线重叠，所以看起来成为一条线)。符号173和173a所示的曲线是针对透射波长区域和反射波长区域的边界部分的S偏振波的透射特性曲线。符号174和174a所示的曲线是针对透射波长区域和反射波长区域的边界部分的P偏振波的透射特性曲线。符号175和175a所示的曲线是针对透射波长区域和反射波长区域的边界部分的S偏振波的反射特性曲线。符号176和176a所示的曲线是针对透射波长区域和反射波长区域的边界部分的P偏振波的反射特性曲线。
图22和图23所示的滤波元件的波长特性如图11所示，具有系数A(λ)进入本发明的范围内的特性，并且在把滤波元件的透射光设为1300nm、1480nm、1500nm，把反射光设为1550nm时，如曲线171、172所示，不存在不利的波动，满足作为滤波元件所要求的损耗特性和PDL特性，可以适用于光合波/分波器。这些示例的滤波元件反射波长为1550nm的光，以使透射率小于等于-25dB，并且使波长为1480～1500nm的光透过，以使损耗在0.6dB以内。
如前面所述，图11～图21中的曲线75a～85a是表示针对与S偏振波对应的曲线75～85所对应的P偏振波、即与包含入射光的入射点处的相对于所述滤波元件的所述芯的光轴倾斜的入射面的面法线和入射方向的平面平行的方向的偏振波的A(λ)特性的曲线。由此，可以求出针对波长为1300nm、1480nm、1500nm、1550nm以外的波长的入射光的系数A(λ)。
图11～图21是在基板为5μm的氟化聚酰亚胺上形成交替层叠合计71层的层L和层H的、物理厚度d(以下单纯地称为厚度d)为18.1μm左右的多层膜而得到的互不相同的滤波元件的示例。其中，所述系数A(λ)的值如前面所述分布于较广的范围内。
图17是在与前述相同的基板上形成交替层叠61层的低折射率层L和高折射率层H的、厚度d为15.6μm左右的多层膜而得到的滤波元件的示例。图18是在与前述相同的基板上形成交替层叠55层的低折射率层L和高折射率层H的、厚度d为14.1μm左右的多层膜而得到的滤波元件的示例。图19是在与前述相同的基板上形成交替层叠51层的低折射率层L和高折射率层H的、厚度d为13.1μm左右的多层膜而得到的滤波元件的示例。图20是在与前述相同的基板上形成交替层叠101层的低折射率层L和高折射率层H的、厚度d为25.8μm左右的多层膜而得到的滤波元件的示例。图21是在与前述相同的基板上形成交替层叠101层的低折射率层L和高折射率层H的、厚度d为29.3μm左右的多层膜而得到的滤波元件的示例。
在基板上形成所述各种层数的滤波元件以及层数、高折射率层H和低折射率层L的形成条件相同的滤波元件后，作成去除该基板后的滤波元件并检查特性，可以获得与和所述特性的基板相关的部分除外的数据大致相同的结果。由此可见，系数A(λ)的值也根据滤波元件的层数和厚度在某范围内变动，但即使层数和厚度相同也在某范围内变动。
在本发明中，检查这种变动的状态，作为系数A(λ)的值，使用在“发明内容”部分中记述的范围的值来设定轴偏移量，制作插入了滤波元件的光合波/分波器，实现了损耗特性和PDL特性的大幅改善。
从损耗特性和PDL特性方面考虑，层数大于等于64层的滤波元件具有特别理想的结果。并且，通过使用没有所述基板的滤波元件，可以使滤波器插入部分的厚度变薄，能够获得更加理想的结果。以上，关于本发明的光合波/分波器说明了用于确定轴偏移量的系数的范围。
(制造方法)
下面，说明本发明的光合波/分波器11的制造方法。图24(a)(b)(c)是说明第1制造方法的图。在该方法中，如图24(a)所示，首先分别成形两个光波导12a、12b。在光波导12a中，在包层33中形成有两个芯21和22。芯21和芯22的一个端部以交叉的方式相互连接。在光波导1 2b中，在包层33中形成有芯23。并且，光波导12a、12b的接合在滤波元件26上的接合面55a、55b是考虑了可以用于信号光的入射和出射的各种光学条件而形成的。
然后，准备系数A(λ)的值在前述的优选范围内的滤波元件26。并且，使用合适的定位夹具等排列分别独立的光波导12a和滤波元件26，使其分别位于图24(b)所示的规定位置附近。在保持这种状态的情况下，使波长为1550nm的光输入到芯22的一端，使该光从芯22的另一端出射并入射到滤波元件26上。并且，使被滤波元件26反射的光入射到芯21的一端，并从芯21的另一端出射。一面测定从芯21的另一端出射的光的传输特性，一面在与图24(b)中的箭头56交叉的方向上适当移动滤波元件26，确定光波导12a和滤波元件26的相对位置，以使从芯21的另一端出射的光的传输特性成为规定的状态。
在这种测定中，也可以与此相反，使波长为1550nm的光输入到芯21的一端，使该光从芯21的另一端出射并入射到滤波元件26上，使被滤波元件26反射的光入射到芯22的一端，并测定从芯22的另一端出射的光的传输特性，进行光波导12a和滤波元件26的位置调整。
然后，使光波导12b与已定位的光波导12a和滤波元件26对置，使用合适的定位夹具等进行排列，使其分别位于图24(c)所示的规定位置附近。然后，使波长为1480nm的光输入到芯21的一端，使从芯21的另一端出射的光入射到滤波元件26上并透射，使透过滤波元件26的光入射到芯23的一端，测定从芯23的另一端出射的光的传输特性。并且，在与图24中的箭头57的方向或与箭头57交叉的方向上适当移动光波导12b，确定光波导12b和滤波元件26的相对位置，以使从芯23的另一端出射的光的传输特性成为规定的状态。
然后，使波长为1300nm的光输入到芯21的一端，并从芯21的另一端出射后入射到滤波元件26上，然后透射，使透过滤波元件26的光入射到芯23的一端，使光从芯23的另一端出射来测定其传输特性。并且，确认出波长为1480nm的入射光时的传输损耗小于波长为1300nm的入射光时的传输损耗。如果不能确认出该情况，则可以一面微调整光波导12b和滤波元件26的相对位置，一面改善针对波长为1480nm的入射光的传输损耗。
然后，使波长为1500nm的光输入到芯21的一端，使该光从芯21的另一端出射并透过滤波元件26，使透过的光入射到芯23的一端，测定从芯23的另一端出射的光的传输特性。
比较这样测定的所述传输特性，确认出波长为1480nm的入射光时的传输特性、波长为1300nm的入射光时的传输特性以及波长为1500nm的入射光时的传输特性在规定的范围内，根据需要微调整构成要素的相对位置，使粘接剂固化来固定各个构成要素形成图24(c)的光合波/分波器11。
另外，也可以取代上面所述的实际传输光来观察传输特性的方法，而检测光波导12a的芯21的中心轴和光波导12b的芯23的中心轴，预先计算芯21的中心轴和芯23的中心轴之间的轴偏移量，调整光波导12a、12b彼此间的位置，以使轴偏移量与通过仿真或实验求出的轴偏移量δ相等。
以往，调整光波导12a和光波导12b的相对位置，使作为信号光的波长为1310nm的光的传输特性为最佳。与这种以往的方法相比，像本发明的方法这样，为了使波长为1480nm的光的传输损耗小于波长为1300nm的光的传输损耗，通过调整光波导12a和滤波元件26的相对位置，能够以良好的成品率制造针对所述滤波元件26的透射波长区域的波长为1260nm～1360nm的入射光和波长为1480nm～1500nm的入射光的传输特性良好的光合波/分波器11，并且能够大幅度地降低制造成本。
图25～图27是说明光合波/分波器11的其他制造方法的图。在该制造方法的情况下，首先成形在包层33中嵌入了三个芯21、22、23的光波导12。此时，预先假定使用波长等，按照上面所述计算最佳的轴偏移量δ，按照图25所示，设计使芯21的中心线28和芯23的中心线30具有最佳的轴偏移量δ的模具，使用该模具成形光波导12。因此，这样成形的图25的光波导12能够实现芯21、23之间的最佳的轴偏移量δ。
然后，如图26所示，在芯21和22及芯23之间，使用切割锯在光波导12上切出槽并形成滤波器插入部32。并且，如图27所示，把滤波元件26插入到滤波器插入部32中并利用粘接剂固定，由此制造光合波/分波器11。
根据这种制造方法，为了获得最佳的轴偏移量δ，只要制造精密的成形模具，就可以使用该成形模具批量生产光合波/分波器11，并且可以省略像前述制造方法那样逐个调整光合波/分波器11的步骤。
根据本发明的发明者关于本发明的研究结果，以下所述的事实变得更加明确。即，即使构成多层膜的叠层膜的层数和多层膜的厚度相同，输入到滤波元件并透过滤波元件的光从多层膜(当多层膜具有基板时指基板除外的多层膜部分)出射的位置也会因多层膜而存在较大的偏差。而且，也因入射光的波长而不同。这在以往没有被视为问题，作为光合波/分波器完全没有进行管理。
如本发明中研究的那样，为了低成本地提供使用滤波元件的具有良好特性的光合波/分波器，使用图6～图10说明的透射光的因轴偏移形成的损耗很重要。在滤波元件的层数大于等于64层时，本发明的轴偏移的研究尤为重要。
在本发明中，为了能够简单地准确确定针对反射光的传输特性良好的、其偏差减小的光波导和滤波元件的良好的相对位置关系，并且降低相对于透射光的传输损耗，导入使滤波元件中的该出射位置取决于波长的系数A(λ)，制作使系数A(λ)的范围在所述一定范围内的滤波元件，从而可以使用兼顾两者的滤波元件来大幅改善光合波/分波器的损耗特性和PDL特性。
即，如前面所述，本发明中所说的滤波元件是波长选择多层膜边缘滤波器，把这种滤波元件用于光合波/分波器时，如果不尽量将与滤波元件对置的芯的光轴对准出射光的光束轴，则不能将光合波/分波器的特性改善到所期望的水平。作为其方法之一，可以列举出把夹着滤波元件对置的两个芯的端面之间的光轴对准来自滤波元件的出射光进行配置的方法。但是，在多层膜侧具有较大的偏差时，必须准备多个插入该滤波元件的光波导并寻找合适的组合。并且，如果不适当管理来自滤波元件的出射光的位置，则有可能导致牺牲滤波特性，致使制造成品率极端降低。
在本发明中特别注意到这些情况，提出不牺牲成品率和滤波特性即可管理所述对置的两个芯的端面之间的光轴的方法，实现了采用该方法的良好的损耗特性和PDL特性。
只要系数A(λ)满足前述的优选范围，则如图22和图23的其中一例所示，显然能够制造损耗特性和PDL特性良好的、并且波动条件也达到实际使用区域的滤波元件，能够在工业上实现本发明的光合波/分波器。
本发明的光合波/分波器如前面所述，通过配置所述对置的各个芯，可以实现在对置的芯的光轴(从一个芯出射的光束轴和入射到另一个芯的光束轴)之间赋予利用δ＝A(λ)·T·tanθ确定的轴偏移量δ。并且，在透射光波长是多个时，系数A(λ)的值优选使用这些对应波长的系数A(λ)的平均值。该情况下，可以利用各个波长的损耗和PDL的加权平均求出系数的平均。
在图11～图21的示例中，可以作为滤波元件的透射波长为1300nm～1500nm，使1300nm、1480nm、1500nm的波长的光透过的光合波/分波器来使用。在制造这种光合波/分波器时，如前述数据表示的那样，通过把1480nm用作赋予系数A(λ)的波长，能够以良好的成品率批量生产具有良好的损耗特性和PDL特性的光合波/分波器。
在制造本发明的光合波/分波器时，首先从满足针对作为回路的滤波器的要求规格的滤波元件中，检查所述轴偏移量δ，从而确定回路结构，并且确定真正发挥滤波器的特性的光合波/分波器的结构。
本发明的光合波/分波器的损耗特性和PDL特性与从按照以往的技术构思制造的产品中提取峰值数据进行报告的现状相比，虽然很难进行正确比较，但如果利用批量生产时的平均值比较，可以发现50％以上的改善效果。
以上，使用几个示例说明了本发明的光合波/分波器及其制造方法，但为了避免说明的重复，对于能够根据本发明的光合波/分波器的说明理解在“发明内容”部分中公开的本发明的光合波/分波器的制造方法的特征的部分、以及能够根据本发明的光合波/分波器的制造方法的说明理解在“发明内容”部分中公开的本发明的光合波/分波器的制造方法的特征的部分，在对一方的说明中也兼作了另一方的说明。并且，对于根据在“发明内容”部分中公开的本发明的特征说明能够理解的部分，也避免了重复说明。
另外，使用几个示例说明了本发明的详细内容，但本发明不限于此，可以实现各种变形。导光体也可以是光纤。关于使用反射光，应用导光体进行以往错误试行的技术，在本发明中能够简单地准确确定反射光侧的导光体的端面位置，因此改善特性自不待言，而且能够大幅改善成品率，所以能够实现批量生产。
(效果的比较)
比较本发明的光合波/分波器和以往示例的光合波/分波器。此处使用的两个光合波/分波器的参数如下。
滤波元件的周围媒质的折射率    n(0)＝1.5
低折射率层L的折射率           n(L)＝1.5
高折射率层H的折射率           n(H)＝2.0
滤波元件的基板的折射率     n(Sub)＝1.5
低折射率层L整层的物理厚度  t(L)＝6μm
高折射率层H整层的物理厚度  t(H)＝12μm
滤波元件的基板的厚度       t(Sub)＝＝5μm
入射光线与和滤波元件的表面垂直的法线所成的角度  θ＝9°
在以往示例的光合波/分波器中，只考虑了基于斯涅耳定律的滤波元件内的折射，其轴移位d1(参照图5)为d1＝-0.24μm。另外，根据本发明的设计方法求出移位量d12-d11(参照图8)，d12-d11＝1.15μm。另外，移位量的-符号表示向图5或图8的纸面的下方向移位，没有符号的(+符号)表示向图5或图8的纸面的上方向移位。
结果，波长为1300nm、1480nm、1500nm的光中的透射光的传输损耗如图28所示。根据该结果可知，根据本发明，透射光的传输损耗、特别是针对波长大于等于1480nm的光的传输损耗降低。
如上所述，根据本发明，能够以可以批量生产的状态低成本地提供具有极其良好的损耗特性和PDL特性的波长分波回路，能够广泛应用于光通信领域和建筑领域等，能够使这些领域取得更大发展。

Claims (6)

1.一种光合波/分波器，夹着滤波元件并在该滤波元件的两侧分别配置一个或两个以上的导光体，所述导光体中的某第1导光体和某第2导光体使处于所述滤波元件的透射域的光从第1导光体透过滤波元件向第2导光体传输，其特征在于，
所述滤波元件具有由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的多层膜，
所述滤波元件至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射，
当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(O)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(O)/n(H)+t(L)·n(O)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴具有利用下述算式1定义的轴偏移量δ，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……算式1，
当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波时，所述系数A(λ)分别为：
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73。
2.根据权利要求1所述的光合波/分波器，其特征在于，所述系数A(λ)使用针对波长大于等于1480nm的光的值。
3.根据权利要求1所述的光合波/分波器，其特征在于，当在所述导光体中传播的光是多个波长的光时，把针对各波长λ1、λ2、…、λp的所述系数A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)、…、A(λp)的平均值作为系数A(λ)来使用，其中，p为波长数，是自然数。
4.根据权利要求1所述的光合波/分波器，其特征在于，具有所述第1导光体的第1光波导和具有所述第2导光体的第2光波导在装配前是相互独立的导光体，在所述滤波元件的两侧配置所述两个导光体并与所述滤波元件粘接固定，以满足所述算式1。
5.一种光合波/分波器的制造方法，在光波导中，在滤波器插入部的一侧至少配置两个第1导光体，在滤波器插入部的另一侧至少配置一个第2导光体，在所述滤波器插入部中插入滤波元件，配置在所述滤波器插入部两侧的第1和第2导光体中的一个导光体和另一个导光体使处于所述滤波元件的透射域的光透过滤波元件来进行传输，其特征在于，
所述滤波元件具有至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射的多层膜，
当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73，
所述多层膜是由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的，当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(O)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(O)/n(H)+t(L)·n(O)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的轴偏移量δ可以利用下述算式1确定，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……算式1
此时，具有如下的工序：在所述光波导中形成所述第1导光体和第2导光体，使所述第1导光体中的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴与所述第2导光体中的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的距离等于所述轴偏移量δ；在所述第1导光体和第2导光体中间形成用于向所述波导插入滤波元件的槽；向所述槽中插入滤波元件；利用粘接剂把所述滤波元件固定在所述槽中。
6.一种光合波/分波器的制造方法，在滤波元件的一侧配置至少具有两个导光体的第1光波导，在滤波元件的另一侧配置至少具有一个导光体的第2光波导，第1光波导的导光体和第2光波导的导光体使处于所述滤波元件的透射域的光透过滤波元件并在第1光波导的导光体和第2光波导的导光体之间传输，其特征在于，
所述滤波元件具有至少使波长为1300nm、1480nm和1500nm的三种光透过、并且使波长为1550nm的光反射的多层膜，当把与包含入射光的入射点处的法线和入射方向的平面垂直的方向的偏振波设为S偏振波，其中法线为与所述滤波元件的入射面垂直的法线，把与S偏振波正交的偏振波设为P偏振波，把根据朝向所述滤波元件的入射光的波长λ而变化的系数设为A(λ)时，
针对入射光的波长λ为1300nm的S偏振波，A(λ)＝0.066～0.075，
针对入射光的波长λ为1480nm的S偏振波，A(λ)＝0.40～0.50，
针对入射光的波长λ为1500nm的S偏振波，A(λ)＝0.60～0.90，
针对入射光的波长λ为1300nm的P偏振波，A(λ)＝0.060～0.090，
针对入射光的波长λ为1480nm的P偏振波，A(λ)＝0.38～0.48，
针对入射光的波长λ为1500nm的P偏振波，A(λ)＝0.55～0.73，
所述多层膜是由折射率较高的高折射率层和折射率较低的低折射率层交替层叠而得到的，当把所述滤波元件的周围媒质的折射率设为n(O)，把所述低折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(L)和t(L)，把所述高折射率层的折射率和整体物理厚度分别设为n(H)和t(H)时，所述滤波元件的媒质换算厚度T根据下述算式确定，
T＝t(H)·n(O)/n(H)+t(L)·n(O)/n(L)
另外，当把入射到所述滤波元件上的光和与所述滤波元件的表面垂直的法线所成的角度设为θ时，所述第1导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的轴偏移量δ可以利用下述算式1确定，
δ＝A(λ)·T·tanθ    ……算式1
此时，具有如下的工序：形成至少具有两个导光体的第1光波导；形成至少具有一个导光体的第2光波导；把第1和第2光波导配置在所述滤波元件的两侧，调整第1光波导的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴和第2光波导的至少一个导光体的所述滤波元件侧的芯端面中的光轴之间的距离，使其等于所述轴偏移量δ；利用粘接剂接合调整后的第1光波导和第2光波导和滤波元件。
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