CN1808198A - 滤光元件和波分复用光耦合器 - Google Patents

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Abstract

滤光元件和波分复用光耦合器。一种滤光元件，其具有高隔离度并可以降低输入光束的反射损耗。该滤光元件与具有包括第一区和第二区的表面的透明基板一起使用。该滤光元件具有目标波长范围。该滤光元件包括布置在该透明基板的表面的第一区中的第一介电多层膜。在该透明基板的表面的第二区中布置有第二介电多层膜。该第二介电多层膜针对具有目标波长范围内的波长的光束具有预定值或更小的反射率。将第二介电多层膜的一部分与第一介电多层膜的一部分相互层叠。

Description

滤光元件和波分复用光耦合器
技术领域
本发明涉及滤光元件，更具体地，涉及一种用于波分复用光耦合器的滤光元件和一种使用该滤光元件的波分复用光耦合器。
背景技术
无源光网络(PON)是在其中使用光信号在单个站与多个订户之间进行通信的FTTx(光纤到x，其中x是家庭、路边等)网络架构。在PON架构中，从各订户向该站发送的上游信号与从该站向各订户发送的下游信号的波长不同。此外，可以在上游信号或下游信号上多路复用与上游信号和下游信号波长不同的模拟信号(图像信号)。上游信号可以使用波长为1310nm的光，下游信号可以使用波长为1490nm或1550nm的光。
在该站或各订户处布置有光线路终端(OLT)或光网络单元(ONU)。OLT和ONU中的每一个都需要用于对多个波长的光信号进行多路分解或多路复用的波分复用光耦合器。
图1示出了常规波分复用光耦合器200。光耦合器200包括具有预定透射波长范围的滤光器206。滤光器206对两个波长λ1和λ2进行多路复用和多路分解。光耦合器200从输入光纤201接收输入光束(其中多路复用有具有不同波长λ1和λ2的光束)。透镜204将输入光束转换成准直光束。滤光器206向透镜204反射包括在该准直光束中的波长为λ1的光束。透镜204将反射光束聚焦在第一输出光纤202上。滤光器206透射波长为λ2的光束。透镜205将透射光束聚焦在第二输出光纤203上。输入光纤201充当光耦合器200的公共端口。输出光纤202充当反射光输出端口。输出光纤203充当透射光输出端口。也将光耦合器200称为三端口耦合器。
日本特开专利公报No.1-295210描述了一种包括双准直器、单准直器以及带通滤光器的三端口耦合器。该双准直器包括两个光纤和准直透镜。该单准直器包括单个光纤和准直透镜。将该带通滤光器布置在这两个准直器之间。
日本特开专利公报No.63-33707描述了一种包括光波导和带通滤光器的三端口耦合器。该光波导包括Y形分离部分。将该带通滤光器布置在该光波导的分离部分上。
日本特开专利公报No.2003-240960描述了一种将梯度折射率杆状透镜(gradient index rod lens)用作准直透镜的三端口耦合器。该梯度折射率杆状透镜具有一平端面并且易于与滤光器或光纤组装在一起。该结构使得可以减小耦合器的尺寸。
滤光器的示例包括带通滤光器和边沿滤光器(长波透射或短波透射滤光器)。带通滤光器选择性地透射预定波长范围内的光束。边沿滤光器的透射波长范围由两个边沿波长(透射波长范围的最短波长和最长波长)限定。
日本特开专利公报No.54-17044和美国专利No.4,474,424描述了对三个或更多个波长的信号进行多路复用和多路分解的耦合器。
在常规波分复用光耦合器中，对串扰衰减的隔离度是很重要的。隔离度是这样一个指数，即，它表示其波长不包括在预定波长范围内并且其与被提供给反射光输出端口或透射光输出端口的光束相混合的光的量。隔离度越高表示不包括在预定波长范围内的光的量越低，隔离度越低表示不包括在预定波长范围内的光的量越高。
常规滤光器未能防止反射残余(reflection residue)。反射残余降低了滤光器的反射光输出端口的隔离度。包括在常规光耦合器中的反射光输出端口具有约12dB的隔离度。即使优化了透射波纹(transmissionripple)，该反射光输出端口也仅具有约18dB的隔离度。理想的是，将波分复用光耦合器的所有端口的隔离度都提高到例如20dB或更高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有高隔离度并降低了输入光束的反射损耗的滤光元件，其用于紧凑和低成本的波分复用光耦合器。本发明的另一目的是提供一种使用这种滤光元件的波分复用光耦合器。
本发明的一个方面是一种滤光元件，其具有目标波长范围并用于与具有包括第一区和第二区的表面的透明基板一起使用。该滤光元件包括布置在该透明基板表面的第一区中的第一介电多层膜。在该透明基板表面的至少第二区中布置有第二介电多层膜。该第二介电多层膜针对具有处于目标波长范围中的波长的光束具有预定值或更小的反射率。第二介电多层膜的一部分与第一介电多层膜的一部分相互层叠。
根据结合附图的以下说明，本发明的其他目的和优点将变得显见，该说明通过示例例示了本发明的原理。
附图说明
结合附图参照对目前的多个优选实施例的以下描述，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，附图中：
图1是一种常规波分复用光耦合器的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的波分复用光耦合器的示意图；
图3A是包括在图2的耦合器中的第一透镜的侧视图；
图3B是根据第一实施例的滤光元件的放大图；
图4A到4D是示出用于制造图3B的滤光元件的过程的示意图；
图5是示出图4A的掩模工艺的说明图；
图6是示出第一滤光器的理论特性的曲线图；
图7是示出抗反射覆层的理论特性的曲线图；
图8是示出第二滤光器的理论特性的曲线图；
图9是用于滤光器并入透镜的评估光学系统的示意图；
图10A是示出使用该光学系统执行的测量的结果的曲线图；
图10B是示出图10A的曲线图的低损耗部分的放大图；
图11是包括在根据本发明第二实施例的波分复用光耦合器中的滤光元件的放大剖视图；
图12A到12D是示出用于制造图11的滤光元件的过程的示意图；
图13是示出图12B的掩模工艺的说明图；
图14是示出充当包括在示例2的波分复用光耦合器中的第二滤光器的边沿滤光器的理论特性的曲线图；
图15A和15B是示出对包括在示例2的波分复用光耦合器中的滤光器并入透镜的测量结果的曲线图；
图16是示出包括在根据本发明第三实施例的第二滤光器中的介电多层膜的基本结构的说明图；
图17是示出图16所示的H层和L层的说明图；
图18是示出示例3和4的第一滤光器的理论特性的曲线图；
图19是示出示例4的第二介电多层膜的理论特性的曲线图；
图20是示出示例4的第二滤光器的理论特性的曲线图；
图21是示出示例3的第二滤光器的理论特性的曲线图；
图22是示出示例3和4的偏振相关损耗的曲线图；
图23是示出示例3的入射角相关和偏振相关的模拟值的曲线图；
图24是示出示例4的入射角相关和偏振相关的模拟值的曲线图；
图25A和25B是示出示例4的插入损耗的测量结果的曲线图；
图26是示出示例4的偏振相关损耗的曲线图；
图27是根据本发明第四实施例的滤光元件的放大剖视图；
图28A到28F是示出用于制造图27的滤光元件的过程的示意图；
图29是示出示例5的第一滤光器的理论特性的曲线图；
图30是示出示例5的第二滤光器的理论特性的曲线图；
图31是示出示例5的抗反射覆层的理论特性的曲线图；
图32A和32B示出了表示示例5的滤光器并入透镜33的插入损耗的测量结果的曲线图；
图33是示出根据本发明第五实施例的示例6到9的第一滤光器的理论特性的曲线图；
图34是示出第五实施例的第二滤光器的理论特性的曲线图；
图35是示出示例6的抗反射覆层的理论特性的曲线图；
图36是示出示例6的边沿滤光器的理论特性的曲线图；
图37是示出示例6和7的偏振相关损耗的曲线图；
图38是示例6的偏振相关性的模拟曲线图；
图39是示例7的第二滤光器的偏振相关性的模拟曲线图；
图40A和40B是示出示例7的插入损耗的测量结果的曲线图；
图41是示出示例7的偏振相关损耗的曲线图；
图42是示出示例8的第二滤光器的理论特性的曲线图；
图43是示例8的第二滤光器的偏振相关性的模拟曲线图；
图44是示出示例9的第二滤光器的理论特性的曲线图；以及
图45是示例9的第二滤光器的偏振相关性的模拟曲线图。
具体实施方式
下面对根据本发明第一实施例的滤光元件100和波分复用光耦合器1进行描述。
如图2所示，将波分复用光耦合器1设计成处理两个波长。耦合器1通过公共端口或输入光纤23接收其中多路复用了不同波长(例如，λ1和λ2)的多个光信号的输入光束(波分复用信号)。然后耦合器1将输入光束分离(多路分解)成多个光信号并将这些光信号分配给多个端口或光纤24和26。
将耦合器1光耦合到输入光纤23。耦合器1包括：充当第一透镜的梯度折射率杆状透镜31；充当第二透镜的梯度折射率杆状透镜32，其被光耦合到杆状透镜31；第一输出光纤(反射光输出端口)24，其被光耦合到杆状透镜31；以及第二输出光纤(透射光输出端口)26，其被光耦合到杆状透镜32。
杆状透镜31包括面对输入光纤23的第一端面31a和面对杆状透镜32的第二端面31b。在第二端面31b上直接形成有第一滤光器41。第一滤光器41反射包括在输入光束中的具有第一波长λ1的光束，并透射包括在输入光束中的具有第二波长λ2的光束。由第一滤光器41反射的具有第一波长λ1的光束从杆状透镜31的第一端面31a出射并聚焦在第一位置上。第一输出光纤24在该第一位置处具有一端面并接收具有第一波长λ1的聚焦光束。如图3B所示，在杆状透镜31的第一端面31a上形成有滤光元件100。滤光元件100的一部分充当滤光器单元(第二滤光器)43。滤光元件100的另一部分充当抗反射单元(抗反射覆层)50。第二滤光器43与第一滤光器41一起产生希望的滤光器效果。杆状透镜32将第一滤光器41所透射的具有第二波长λ2的光束聚焦在第二位置处。第二输出光纤26在第二位置处具有一端面并接收具有第二波长λ2的聚焦光束。
作为一个示例，输入光束是双波分复用信号。第一波长λ1是1310nm。第二波长λ2是1550nm。在此情况下，输入光纤23将输入光束发送到第一透镜31的第一端面31a中。光耦合器1将输入光束多路分解成波长为1310nm的光信号和波长为1550nm的光信号，并且从第一输出光纤24输出1310nm的光信号并从第二输出光纤26输出1550nm的光信号。
耦合器1还包括毛细管28和29。毛细管28用于支承光纤23和24。毛细管29用于支承光纤26。毛细管28是具有两个支承孔的玻璃管。由毛细管28支承的光纤23与24的光轴(芯中心轴)相互平行。光纤23和24及毛细管28形成了双光纤尾纤21。杆状透镜31的端面31a面对双光纤尾纤21的一端面。双光纤尾纤21的该端面和第一透镜31的端面31a按相对于光轴4到8度的角度倾斜。倾斜端面防止了在其上反射的光束返回到光纤23。优选地，双光纤尾纤21的该端面与第一透镜31的端面31a基本上相互平行以便于组装。
第一透镜31将输入光束转换成准直光束。第一透镜31将由第二端面31b上的滤光器41反射的准直光束聚焦在光纤24的端面上。按此方式，将双光纤尾纤21与第一透镜31组合起来以形成双光纤准直器20。
光纤26与毛细管29形成单光纤尾纤22。第二透镜32的端面32b面对单光纤尾纤22的端面。单光纤尾纤22的该端面和第二透镜32的端面32b按相对于光轴4到8度的角度倾斜。倾斜端面防止了在其上反射的光束返回到光纤23。优选地，单光纤尾纤22的端面与第二透镜32的端面32b相互平行以便于组装。
第二透镜32在其端面32a上接收准直光束并将该准直光束聚焦在光纤26的端面上。将单光纤尾纤22与第二透镜32组合起来以形成单光纤准直器10。
将第一透镜31布置成使得其第二端面31b面对第二透镜32的端面32a。结果，使准直光束聚焦在双光纤准直器20与单光纤准直器10之间的一位置处。
耦合器1包括第一滤光器41和第二滤光器43。第一滤光器41和第二滤光器43充当边沿滤光器。第一滤光器41和第二滤光器43中的每一个都具有叠层结构。将第一滤光器41布置在第一透镜31与第二透镜32之间。将第二滤光器43布置在第一透镜31与光纤24之间。例如，将第一滤光器41直接形成在第一透镜31的第二端面31b上，将第二滤光器43直接形成在第一透镜31的第一端面31a上。第一透镜31以及第一滤光器41和第二滤光器43形成滤光器并入透镜33。
第一滤光器41反射具有第一波长λ1的光束并透射具有第二波长λ2的光束。将第一滤光器41的膜结构确定为使得透射光相对于反射光的隔离度是40dB或更大。第一滤光器41反射的光包括少量的波长在透射波长范围内的光(反射残余成分)。这种反射残余成分使在反射光输出端口处波长为λ1的光束相对于波长为λ2的光束的实际隔离度(反射隔离度)降低到其40dB的设计值以下。结果，实际隔离度约为12dB。反射隔离度表示波长不是λ1并且与第一滤光器41反射的波长为λ1的光束一起传播的光的量。
第二滤光器43透射具有第一波长λ1的光束，并反射具有第二波长λ2的光束。图3B是图3A中的部分B的放大图。如图3B所示，在第一透镜31的第一端面31a上，将第二滤光器43形成在由第一滤光器41反射的光束(输出光束)通过的光出射区52中，而不是形成在光纤23的输入光束通过的光入射区(光进入区)51中。
第二滤光器43和第一滤光器41配合工作以产生希望的滤光器效果。由此，只要求第二滤光器43过滤第一滤光器41的反射光束。作为一个示例，可能需要第一滤光器41和第二滤光器43一起实现总共40dB或更大的隔离度。第一滤光器41具有约12dB的反射隔离度。由此，在此情况下，只要求第二滤光器43具有30dB或更小的透射隔离度。结果，可以将特性比第一滤光器41的特性更低的低成本滤光器用于第二滤光器43。透射隔离度表示波长不是λ1并且与第二滤光器43所透射的具有第一波长λ1的光束一起传播的光的量。
将抗反射覆层50布置在透镜31的第一端面31a上的光入射区51中。抗反射覆层50降低了由于从光纤23提供的输入光束的反射而产生的损耗(回波损耗)。将抗反射覆层50的膜结构确定为在光耦合器1的整个目标波长范围(可用波长范围)上(例如，在1250到1650nm的整个范围上)具有预定值(例如，0.5％)或更小的反射率。
将滤光元件100(其包括一体地形成的第二滤光器43和抗反射覆层50)布置在第一透镜31的第一端面31a上。
按照常规制造方法，分开地形成具有不同膜结构的滤光器和抗反射覆层。在本发明中，将光入射区51从光出射区52分隔开仅约100μm。如果将包括掩模法的常规制造方法用于制造本发明的滤光元件100，则在膜形成过程中由于加热而使得掩模扩张，因此降低了掩蔽精确度。常规制造方法无法以高精确度制造本发明的滤光元件100。包括掩模(掩模层)涂覆的剥离(liftoff)方法要求每次形成单个膜时都要涂覆、形成以及去除掩模层。根据剥离方法，步骤数量随着待形成在一个端面上的膜数量的增加而增加。剥离方法使滤光元件100的制造过程变得复杂。
通过层叠第一介电多层膜43A与第二介电多层膜50A形成第二滤光器43。首先，将第一介电多层膜43A形成在第一透镜31的端面31a的不包括光入射区51并且至少包括光出射区52的部分上。然后将第二介电多层膜50A形成在整个第一端面31a上。第二介电多层膜50A的一部分位于第一介电多层膜43A上。第二介电多层膜50A的形成在光入射区51中的部分充当抗反射覆层50。结果，如图3B所示，只有抗反射覆层50形成在光入射区51中，并且具有第一介电多层膜43A和第二介电多层膜50A的叠层结构的第二滤光器43形成在光出射区52中。按第二滤光器43具有希望的滤光器特性的方式来对包括第一介电多层膜43A和第二介电多层膜50A的第二滤光器43的整个膜结构进行调节。
按使得第二滤光器43透射或反射具有预定波长范围内的波长的光束的方式形成第一介电多层膜43A和第二介电多层膜50A。第二滤光器43至少透射波长为λ1的光束。按使得抗反射覆层50在整个目标波长范围(参照图7)上具有预定值(例如，0.5％)或更小的反射率的方式形成第二介电多层膜50A。第二介电多层膜50A对于第二滤光器43和抗反射覆层50是相同的。换句话说，第二滤光器43的距第一端面31a较远的表面部分具有与抗反射覆层50相同的膜结构。
下面对耦合器1的制造方法进行描述。
如图2所示，将环氧树脂60涂覆在滤光器并入透镜33和双光纤尾纤21的侧面。将滤光器并入透镜33与双光纤尾纤21连接起来，其间留有小间隙。按该状态固定滤光器并入透镜33和双光纤尾纤21。按以下方式将光纤准直器20、第二透镜32以及单光纤尾纤22相互对准：由第一滤光器41透射的具有第二波长λ2的光束以最小的损耗聚焦在光纤26上，并且在第二透镜32与单光纤尾纤22之间留有小的间隙。在该对准状态下，利用环氧树脂60将光纤准直器20、第二透镜32以及单光纤尾纤22相互连接起来。
将已对准并固定的耦合器1的多个光学组件容纳在保护壳层中。这就完成了耦合器1。作为一个示例，该保护壳层可以是直径为数毫米并且长度为几十毫米的小尺寸管。
下面参照图4和5对滤光元件100的制造方法进行描述。
[工序1：图4A]
局部掩蔽第一透镜31的第一端面31a上的光入射区51。该掩模工序包括通过将掩模涂料(例如，掩模树脂)涂覆到光入射区51而形成掩模层53。
[工序2：图4B]
在第一端面31a上形成第一介电多层膜43A。在掩模层53上形成第一介电多层膜43A的一部分。
[工序3：图4C]
选择性地同时去除掩模层53和第一介电多层膜43A的形成在掩模层53上的所述部分。
[工序4：图4D]
在包括第一介电多层膜43A的整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。
根据工序1到4，在光入射区51中局部地形成了抗反射覆层50。结果，在光出射区52中形成了具有第一介电多层膜43A与第二介电多层膜50A的叠层结构的第二滤光器43。
下面对根据第一实施例的示例1进行描述。
示例1的耦合器1具有下述特性作为其目标规格。该特性符合B-PON(宽带无源光网络)标准。
40dB或更大的透射隔离度(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
40dB或更大的反射隔离度(波长范围：1550到1565nm)；
0.7dB或更小的透射插入损耗(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
0.7dB或更小的反射插入损耗(波长范围：1550到1565nm)。
在示例1中，第一透镜31是直径为1.8mm的梯度折射率杆状透镜。第一滤光器41是反射波长为1310nm和1490nm的光束并透射波长为1530nm的光束的边沿滤光器。第一滤光器41是介电多层膜，其中交替层叠有SiO2层和TiO2层以形成总共74层。图6的曲线161示出了第一滤光器41的理论特性。
第一介电多层膜43A是边沿滤光器，该边沿滤光器用于透射波长为1310nm和1490nm的光束并反射波长为1530nm的光束。通过在第一端面31a上交替层叠SiO2层和TiO2层(总共76层)来形成第一介电多层膜43A。在表1中，标号1到76表示第一介电多层膜43A的膜结构。字母S表示该层是SiO2层，字母T表示该层是TiO2层。各数值表示该层的光学膜厚(为λ/4为单位)。
通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共11层)来形成第二介电多层膜50A。在表1中，标号77到87表示第二介电多层膜50A的膜结构。图7的曲线163示出了第二介电多层膜50A的理论特性。由与第一介电多层膜43A的SiO2层和TiO2层相同的材料形成第二介电多层膜50A的SiO2层和TiO2层。
结果，通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共87层)形成了第二滤光器43。第二滤光器43的设计波长是1650nm。表1中标号为1的层是靠近第一端面31a的最低层。表1中的标号87所表示的层是远离第一端面31a的最高层。图8的曲线162示出了第二滤光器43的理论特性。
表1
Figure A20061000192100191
下面对用于形成示例1的滤光元件100的方法进行描述。
如图4A和5所示，首先涂覆掩模涂料以局部覆盖光入射区51，从而形成掩模层53。然后，形成第一介电多层膜43A(参照图4B)。使用有机溶剂去除掩模层53(参照图4C)。结果，也去除了第一介电多层膜43A的形成在掩模层53上的部分。最后，在整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。
这样制造了滤光器并入透镜33，其包括一体地形成的第一滤光器41、第二滤光器43以及抗反射覆层50。使用如图9所示的评估光学系统评估滤光器并入透镜33的特性。
该评估光学系统包括具有光输入端口71的双光纤尾纤70、准直透镜72以及单光纤尾纤73。双光纤尾纤70将测试光输入到滤光器并入透镜33的抗反射覆层50中。作为一个示例，该测试光可以是其中多路复用有波长为λ1和λ2的多个光束的光束。准直透镜72接收由滤光器并入透镜33的第一滤光器41透射的光束，并将接收的光束会聚在单光纤尾纤73上。单光纤尾纤73从透射光输出端口74输出光束。在示例1中，透射光输出端口74输出波长为λ2的光束。测量输出光束的强度。
通过第二滤光器43透射第一滤光器41所反射的光束，并从双光纤尾纤70的反射光输出端口75输出该光束。在示例1中，反射光输出端口75输出波长为λ1的光束。测量输出光束的强度。
图10A和10B示出了评估结果。图10B是图10A的放大图。曲线180示出了透射光输出端口74的输出光(波长为λ2的光束)的插入损耗。曲线181示出了反射光输出端口75的输出光(波长为λ1的光束)的插入损耗。该评估结果表明在端口74和75处实现了上述目标规格。
第一实施例具有下述优点。
滤光元件100包括一体地形成的第二滤光器43和抗反射覆层50。第二滤光器43的一部分具有与抗反射覆层50相同的膜结构。仅仅通过形成第二介电多层膜50A来形成抗反射覆层50。在第一端面31a上的光入射区51和光出射区52中容易地形成了抗反射覆层50和第二滤光器43，而不需要对第二介电多层膜50A进行处理。该结构降低了滤光元件100的制造成本。
在第一透镜31的第一端面31a上布置有第二滤光器43(其透射具有第一波长λ1的光束并反射不具有第一波长λ1的光束)。第二滤光器43消除了包括在来自第一滤光器41的反射光中的反射残余成分。这减少了不具有第一波长λ1并且与从反射光输出端口输出的输出光一起传播的光的量。结果，提高了反射光输出端口的隔离度。
第二滤光器43具有第一介电多层膜43A与第二介电多层膜50A的叠层结构。由第二介电多层膜50A形成抗反射覆层50。当形成第二介电多层膜50A时不必进行掩模工序。只有在形成第一介电多层膜43A时才需要进行掩模工序。这简化了滤光元件的制造工艺，该滤光元件包括用于提高反射光输出端口的隔离度的滤光器和用于降低输入光束的反射损耗的抗反射覆层。
第二滤光器43选择性地透射包括在由第一滤光器多路分解的反射光束中的具有第一波长λ1的光束。该结构提高了反射光输出端口的隔离度而不影响输入光束。
第一透镜31是梯度折射率杆状透镜。按使得输入光纤23与第一输出光纤24的芯中心轴相互平行的方式通过毛细管28支承输入光纤23与第一输出光纤24。结果，基本上沿直线布置第一透镜31、输入光纤23以及第一输出光纤24。结果，耦合器1紧凑并且易于组装。
第一透镜31是梯度折射率杆状透镜并具有平的端面31b。由此，容易将第一滤光器41布置成与第一透镜31的第二端面31b相接触。
容易将梯度折射率杆状透镜处理成具有相对于光轴倾斜的端面。结果，容易调节第一滤光器41相对于光轴的角度。
滤光器并入透镜33包括直接形成在第一透镜31的第二端面31b上的第一滤光器41。这减少了耦合器1的组件数量。结果，可以容易地组装耦合器1。
在第一透镜31的第一端面31a上直接形成第一介电多层膜43A。这减少了耦合器1的组件数量。结果，可以容易地组装耦合器1。
双光纤尾纤21包括由毛细管28支承的输入光纤23和第一输出光纤24。由此，可以容易地处理光纤23和24并且可以容易地将它们相互对准。
耦合器1包括第二透镜32和第二输出光纤26。第二透镜32接收端面32a上的光束、从端面32b输出光束并使该光束聚焦。第二输出光纤26接收由第二透镜32聚焦的光束。该结构使得耦合器1能够输出第一滤光器41所透射的光(λ2)。
当第一波长λ1的波长范围是1260到1360nm并且第二波长λ2的波长范围是1550到1560nm时，耦合器1按适合于在现有光纤网络的波长范围内传输FTTx的上游信号和下游信号以及模拟图像信号。
在光出射区52中形成第二滤光器43并且通过局部地去除第一介电多层膜43A的覆盖第一透镜31的光入射区51的部分而只在光入射区51中形成抗反射覆层50。
以下对根据本发明第二实施例的耦合器1进行描述，重点关注其与第一实施例的差别。该耦合器1包括图11所示的滤光元件100。
在第一透镜31的整个第一端面31a的上方形成用于减少输入光束的反射损耗的第二介电多层膜50A。第二介电多层膜50A的形成在光入射区51中的部分充当抗反射覆层50。在第二介电多层膜50A的除光入射区51以外的部分上形成第一介电多层膜43A。形成在光出射区52上的第一介电多层膜43A与第二介电多层膜50A的叠层结构充当第二滤光器43。在光入射区51中只形成抗反射覆层50。
下面参照图12和13对图11的滤光元件100的制造方法进行描述。
[工序1：图12A]
在第一透镜31的整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。
[工序2：图12B]
掩蔽第二介电多层膜50A上的光入射区51。该掩模工序包括通过将掩模树脂涂覆到光入射区51形成掩模层54。
[工序3：图12C]
在第二介电多层膜50A上形成第一介电多层膜43A。第一介电多层膜43A的一部分形成在掩模层54上
[工序4：图12D]
选择性地同时去除掩模层54和第一介电多层膜43A的形成在掩模层54上的所述部分。
根据工序1到4，在光入射区51中局部地形成了抗反射覆层50。结果，在光出射区52中形成了具有第一介电多层膜43A与第二介电多层膜50A的叠层结构的第二滤光器43。
下面对根据第二实施例的示例2进行描述。
示例2的耦合器1具有与示例1的耦合器1相同的目标规格。
通过在第一端面31a上交替层叠SiO2层和TiO2层(总共11层)来形成第二介电多层膜50A。在表2中，标号1到11表示第二介电多层膜50A的膜结构。字母S表示该层是SiO2层，字母T表示该层是TiO2层。各数值表示该层的光学膜厚(以λ/4为单位)。第二介电多层膜50A具有与示例1相同的膜结构和理论特性。
通过在第二介电多层膜50A的除光入射区51以外的部分上交替层叠SiO2层和TiO2层(总共75层)来形成第一介电多层膜43A。第一介电多层膜43A透射波长为1310nm的光束并反射波长为1530nm的光束。在表2中，标号12到86表示第一介电多层膜43A的膜结构。
结果，通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共87层)形成了第二滤光器43。第二滤光器43的设计波长是1650nm。表2中标号为1的层是靠近第一端面31a的最低层。表2中标号为85的层是远离第一端面31a的最高层。图14中的曲线164示出了示例2的第二滤光器43的理论特性。
表2
Figure A20061000192100231
制成了包括一体地形成的第一滤光器41、第二滤光器43以及抗反射覆层50的滤光器并入透镜33。使用图9所示的评估光学系统评估滤光器并入透镜33的特性。
图15A和15B示出了评估结果。图15B是图15A的放大图。曲线190示出了透射光输出端口74的输出光(波长为λ2的光束)的插入损耗。曲线191示出了反射光输出端口75的输出光(波长为λ1的光束)的插入损耗。该评估结果表明在端口74和75处实现了上述目标规格。
第二实施例具有与第一实施例相同的优点。
以下对本发明第三实施例进行描述。根据第三实施例的滤光元件100和波分复用光耦合器1与第一实施例的滤光元件100和波分复用光耦合器1的不同在于其第二滤光器43的结构。透镜31的光入射区51只被抗反射覆层50覆盖，而光出射区52被抗反射覆层50和第二滤光器43的叠层结构覆盖(参照图3B)。
在第三实施例中，通过交替层叠高折射率介电层与低折射率介电层形成第二滤光器43。高折射率介电层的光学膜厚与低折射率介电层的光学膜厚之和为λ/2。各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2。
以下通过示例3和4对第三实施例的滤光元件100的结构(尤其是第二滤光器43的各层结构)进行描述。
示例3和4的波分复用光耦合器1具有下述特性作为其目标规格。该特性符合B-PON标准。
40dB或更大的透射隔离度(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
40dB或更大的反射隔离度(波长范围：1550到1565nm)；
0.7dB或更小的透射插入损耗(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
0.7dB或更小的反射插入损耗(波长范围：1550到1565nm)；
0.2dB或更小的偏振相关损耗(在上述所有范围内)。
在示例3和4中，第一透镜31是直径为1.8mm的梯度折射率杆状透镜。第一滤光器41是反射波长为1310nm和1490nm的光束并透射波长为1530nm的光束的边沿滤光器。第一滤光器41是介电多层膜，其中交替层叠有SiO2层和TiO2层以形成总共74层。图18的曲线261示出了第一滤光器41的理论特性。
在示例3中，第二滤光器43是透射波长为1310nm和1490nm的光束并反射波长为1530nm的光束的边沿滤光器(第一介电多层膜43A)。将第二滤光器43形成在第一透镜31的倾斜第一表面31a的除光入射区51以外的部分上。第一介电多层膜43A是其中交替层叠有多个高折射率介电层与多个低折射率介电层的介电多层膜。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。表3示出了第一介电多层膜43A的膜结构。在表3中，字母S表示该层是SiO2层，字母T表示该层是TiO2层。各数值表示该层的光学膜厚(以λ/4为单位)。第一介电多层膜43A的设计波长是1760nm。图21的曲线264示出了第一介电多层膜43A的理论特性。
表3
  1   0.8968S   2   0.0988T   3   0.5438S   4   0.7993T   5   0.1307S
  6   0.6164T   7   1.0012S   8   0.252T   9   0.3075S   10   0.9085T
  11   0.8301S   12   0.0573T   13   0.4395S   14   1.0971T   15   1.0471S
  16   1.0993T   17   1.0675S   18   1.0031T   19   0.9898S   20   1.0717T
  21   0.9998S   22   1.0084T   23   0.9836S   24   1.0358T   25   1.0003S
  26   0.9986T   27   0.9997S   28   1.0024T   29   1.0035S   30   1.0014T
  31   0.9986S   32   1.0053T   33   0.9762S   34   1.0251T   35   0.991S
  36   0.9935T   37   0.998S   38   1.0009T   39   1.0004S   40   0.9977T
  41   0.9957S   42   0.9971T   43   0.9999S   44   1T   45   0.9983S
  46   0.997T   47   0.9977S   48   0.9998T   49   1.0007S   50   1.0002T
  51   0.9987S   52   0.9989T   53   1.0003S   54   1.0049T   55   1.0056S
  56   0.9997T   57   0.9961S   58   1.0254T   59   0.9885S   60   1.0406T
  61   0.98S   62   1.0292T   63   1.0463S   64   1.0192T   65   1.0338S
  66   1.0842T   67   1.1236S   68   1.0482T   69   0.6098S
表4
在示例4中，滤光器43包括具有如表4中的1到65所示的膜结构的第一介电多层膜43A和具有如表4中的66到76所示的膜结构的第二介电多层膜50A。示例4的滤光器43的设计波长是1629nm。第一介电多层膜43A(65层)具有与图21所示的示例3相同的的理论光学特性。
对于示例3和4的第一介电多层膜43A，高折射率介电层(H层)的光学膜厚与低折射率介电层(L层)的光学膜厚之和为λ/2。各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2。如图16所示，第一介电多层膜43A基本上由多个高折射率介电层(各层的光学膜厚均为3λ/8)和多个低折射率介电层(各层的光学膜厚均为λ/8)形成。
通过基于等效膜理论(参照H.A.Macleod，“Thin Film OpticalFilters”，§66.2.2，p.212)的优化来确定第一介电多层膜43A的该基本结构。如图17所示，光学膜厚为λ/16的TiO2层91、光学膜厚为λ/8的SiO2层92以及光学膜厚为λ/16的TiO2层93形成了三层对称膜90。各三层对称膜90的等效折射率约为1.68。在两个三层对称膜90之间布置光学膜厚为λ/4的TiO2层94。各高折射率介电层(H层)的光学膜厚大致为3λ/8(λ/16+λ/4+λ/16)。各低折射率介电层(L层)的光学膜厚为λ/8。
在示例4中，在包括第一介电多层膜43A的整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共11层)来形成第二介电多层膜50A。图19的曲线263示出了第二介电多层膜50A的理论特性。由相同的材料形成第一介电多层膜43A和第二介电多层膜50A。图20的曲线262示出了示例4的第二滤光器43的理论特性。
图22示出了示例3和4的滤光器43的偏振相关损耗(PDL)的模拟值。曲线266示出了示例3的PDL。曲线265示出了示例4的PDL。如图22所示，与示例3的滤光器43的曲线266相比，示例4的滤光器43的曲线265在其边沿波长附近倾斜得更陡。这表明：与示例3的滤光器43相比，示例4的滤光器43在其边沿波长附近的偏振相关损耗降低得更多。
图23示出了示例3的滤光器43的透射的入射角相关性和偏振分离(偏振相关性)的模拟值。在图23中，曲线267示出了0度入射角(AOI)的透射率，曲线268和269分别示出了20度入射角的P偏振分量的透射率和S偏振分量的透射率。
图24示出了示例4的滤光器43的透射的入射角相关性和偏振相关性的模拟值。在图24中，曲线270示出了0度入射角的透射率，曲线271和272分别示出了20度入射角的P偏振分量的透射率和S偏振分量的透射率。
比较图23与24，示例4的滤光器43具有比示例3的滤光器43更小的偏振分离和更小的入射角相关性。
图25A和25B示出了示例4的滤光器并入透镜33的插入损耗，在该滤光器并入透镜33中，在第一透镜31的第二端面31b上形成有第一滤光器41并且在第一透镜31的第一端面31a上形成有第二滤光器43。在图25A和25B上，纵轴表示插入损耗的倒数。插入损耗的倒数是提供给光输入端口的输入光束强度与在反射端口和透射端口处观察到的输出光束强度之比。以dB为单位表示光强比。图25B是图25A的放大图。
图25A和25B的曲线273示出了从透射光输出端口输出的光的强度。具有对应于λ2的波长1550nm的光的强度与具有对应于λ1的波长1310nm或1490nm的光的强度之比为40dB或更大。在此情况下，实现了目标规格值的透射隔离度。如图25B所示，在1550nm波长处的插入损耗约为0.2到0.3dB。在此情况下，也实现了目标规格值的透射插入损耗。
曲线274示出了从反射光输出端口输出的光的强度。具有对应于λ1的波长1310nm或1490nm的光的强度与具有对应于λ2的波长1550nm的光的强度之比为40dB或更大。在此情况下，实现了目标规格值的反射隔离度。如图25B所示，在1310nm或1490nm波长处的插入损耗约为0.3到0.4dB。在此情况下，也实现了目标规格值的反射插入损耗。
图26示出了示例4的第二滤光器43的偏振相关损耗的测量结果。曲线275显示实现了目标规格值的偏振相关损耗。
具有斜面的透镜有效地降低了入射光的回波损耗。然而，布置在透镜的斜面上的滤光器一般具有很大的偏振相关性。梯度折射率杆状透镜将入射在其光入射面(进入面)上的光束转换成宽的准直光束，然后从其光出射面射出该准直光束。包括在该准直光束中的具有预定波长的光束在该光出射面上被反射。该光束从光入射面向布置在其输出端口上的光纤会聚。结果，输出了会聚光束。当在斜面上形成了滤光器时，增加了倾斜入射光成分。这使得该滤光器在其边沿波长附近具有大的偏振相关性。在此情况下，边沿波长的变化会导致滤光器在边沿波长附近具有很差的波长特性。这阻碍了其偏振相关性的降低。
为了解决上述问题，按以下方式形成示例3和4的第一介电多层膜43A：将高折射率介电层的光学膜厚与低折射率介电层的光学膜厚之和保持为λ/2，并且各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2。该结构使得能够降低第二滤光器43的入射角相关性及其对应的偏振相关损耗。这使得即使在滤光器的透射波长范围的边沿波长附近也能够降低其偏振相关性。
可以按以下形式实现本发明。
在第三实施例中，当透镜31的第二端面31b是斜面时，可以在透镜31的第一端面31a和第二端面31b中的每一个上都形成与第一介电多层膜43A相同的介电多层膜。在此情况下，获得了与第三实施例相同的优点。
在示例4中，第一介电多层膜43A的光学膜厚是以λ/8为单位的。然而，第一介电多层膜43A的光学膜厚的单位也可以是除λ/8以外的任何单位。只要求高折射率介电层的光学膜厚与低折射率介电层的光学膜厚之和为λ/2并且各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2。这是在第三实施例中要满足的要求。优选地，该光学膜厚的上限约为2λ/5。
在本发明第四实施例中，如图27所示，在第一透镜31的第一端面31a上的光入射区51中局部形成抗反射膜50，而不在光出射区52中形成抗反射膜50。第四实施例的其余结构与第一实施例的耦合器1的结构相同。利用下述方法制造根据第四实施例的滤光元件100。
[工序1：图28A]
局部地掩蔽第一透镜31的第一端面31a上的光入射区51。该掩模工序包括通过将掩模树脂涂覆到光入射区51形成掩模层53。
[工序2：图28B]
在第一端面31a上形成第一介电多层膜43A。第一介电多层膜43A的一部分形成在掩模层53上。
[工序3：图28C]
选择性地同时去除掩模层53和第一介电多层膜43A的形成在掩模层53上的所述部分。
[工序4：图28D]
局部地掩蔽第一介电多层膜43A的对应于光出射区52的部分。该掩模工序包括通过将掩模树脂涂覆到光出射区52形成掩模层55。
[工序5：图28E]
在包括第一介电多层膜43A的整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。
[工序6：图28F]
选择性地同时去除掩模层55和第一介电多层膜43A的形成在掩模层55上的部分。
根据工序1到6，在光入射区51中局部地形成了抗反射覆层50。结果，在光出射区52中形成了包括第一介电多层膜43A的第二滤光器43。
以下通过示例5详细描述第四实施例。
示例5的耦合器1具有直径为5.5mm并且长度约为40mm的管形保护壳层(未示出)。耦合器1具有下述特性作为其目标规格。该特性符合B-PON标准。
40dB或更大的透射隔离度(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
40dB或更大的反射隔离度(波长范围：1550到1565nm)；
0.7dB或更小的透射插入损耗(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
0.7dB或更小的反射插入损耗(波长范围：1550到1565nm)。
在示例5中，第一透镜31是直径为1.8mm的梯度折射率杆状透镜。第一滤光器41是反射波长为1310nm和1490nm的光束并透射波长为1530nm的光束的边沿滤光器。第一滤光器41是介电多层膜，其中交替层叠有SiO2层和TiO2层以形成总共74层。第一滤光器41的设计波长是1308.5nm。表5示出了第一滤光器41的膜结构。在表5中，字母S表示该层是SiO2层，字母T表示该层是TiO2层。各数值表示该层的光学膜厚(以λ/4为单位)。图29的曲线361示出了第一滤光器41的理论特性。
表5
  1   0.2098S   2   0.5579T   3   0.8699S   4   0.8688T   5   0.9209S
  6   0.9658T   7   0.9706S   8   0.9584T   9   0.9563S   10   0.9498T
  11   1.0078S   12   1.0184T   13   0.998S   14   0.9393T   15   1.0056S
  16   1.0024T   17   0.9935S   18   0.979T   19   0.9982S   20   0.9982T
  21   0.9982S   22   0.9982T   23   0.9981S   24   0.998T   25   0.9979S
  26   0.998T   27   0.998S   28   0.998T   29   0.9982S   30   0.9984T
  31   0.9986S   32   0.9991T   33   0.9992S   34   0.9998T   35   0.9999S
  36   1T   37   1.0001S   38   1.0001T   39   0.9998S   40   0.9996T
  41   0.9994S   42   0.9991T   43   0.9988S   44   0.9986T   45   0.9985S
  46   0.9982T   47   0.9982S   48   0.9982T   49   0.9982S   50   0.9985T
  51   0.9984S   52   0.9984T   53   0.9984S   54   0.9984T   55   0.9982S
  56   0.9981T   57   0.9757S   58   0.9905T   59   1.0016S   60   1.0077T
  61   0.988S   62   0.9674T   63   0.9744S   64   0.999T   65   1.0163S
  66   1.0071T   67   0.9495S   68   0.9101T   69   0.9144S   70   0.9633T
  71   1.0135S   72   1.0242T   73   0.9573S   74   0.3533T
只在第一端面31a上的光出射区52中形成第一介电多层膜43A。通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共76层)来形成第一介电多层膜43A。第一介电多层膜43A是透射波长为1310nm和1490nm的光束并反射波长为1530nm的光束的边沿滤光器。第一介电多层膜43A的设计波长是1629nm。表6示出了第一介电多层膜43A的膜结构。图30的曲线362示出了第一介电多层膜43A(即，第二滤光器43)的理论特性。
表6
  1   1.01209S   2   0.06526T   3   0.22942S   4   1.38957T   5   1.0924S
  6   1.54487T   7   0.32305S   8   1.56201T   9   0.54812S   10   1.57525T
  11   0.71817S   12   1.46827T   13   0.54275S   14   1.61059T   15   0.41577S
  16   1.48995T   17   0.62267S   18   1.55539T   19   0.55106S   20   1.4736T
  21   0.58423S   22   1.52T   23   0.5724S   24   1.48835T   25   0.62061S
  26   1.50096T   27   0.4905S   28   1.52554T   29   0.61806S   30   1.48838T
  31   0.50076S   32   1.5108T   33   0.68406S   34   1.50677T   35   0.4141S
  36   1.54297T   37   0.53406S   38   1.54349T   39   0.52933S   40   1.49173T
  41   0.6158S   42   1.5396T   43   0.46095S   44   1.43727T   45   0.73055S
  46   1.4425T   47   0.69955S   48   1.44211T   49   0.51784S   50   1.50845T
  51   0.61555S   52   1.48914T   53   0.59096S   54   1.49446T   55   0.53112S
  56   1.51704T   57   0.61272S   58   1.47273T   59   0.61692S   60   1.56265T
  61   0.47628S   62   1.53255T   63   0.43865S   64   1.57267T   65   0.6036S
  66   1.50412T   67   0.77501S   68   1.7733T   69   0.17499S   70   1.3921T
  71   0.24545S   72   1.55871T   73   1.33253S   74   2.82614T   75   0.67015S
  76   0.227T
在第一端面31a的光入射区51中形成设计波长为1650nm的第二介电多层膜50A。表7示出了第二介电多层膜50A的膜结构。图31的曲线363示出了第二介电多层膜50A(即，抗反射覆层50)的理论特性。
表7
  1   0.9515S   2   0.1041T   3   0.5818S   4   0.8527T   5   0.1368S
  6   0.6585T   7   1.0677S   8   0.268T   9   0.3261S   10   0.9698T
  11   0.8835S
下面对用于形成示例5的滤光元件100的方法进行描述。
如图28A所示，涂覆掩模涂料以局部覆盖光入射区51，从而形成掩模层53。然后，形成第一介电多层膜43A(参照图28B)。使用有机溶剂去除掩模层53和第一介电多层膜43A的形成在掩模层53上的部分(参照图28C)。将掩模涂料涂覆到第一介电多层膜43A的对应于光出射区52的部分，以形成掩模层55。在整个第一端面31a上形成第二介电多层膜50A。利用有机溶剂去除掩模层55。这也去除了第二介电多层膜50A的形成在掩模层55上的部分。
按此方式，制成了滤光器并入透镜33，其中在第一透镜31的第二端面31b上形成有第一滤光器41并且在第一透镜31的第一端面31a上形成有第二滤光器43。使用特性评估光学系统(参照图9)评估滤光器并入透镜33的特性。
图32A和32B示出了示例5的滤光器并入透镜33的插入损耗的测量结果。图32B是图32A的放大图。曲线380示出了透射光输出端口74的输出光(波长为λ2的光束)的插入损耗。曲线381示出了反射光输出端口75的输出光(波长为λ1的光束)的插入损耗。该评估结果表明在端口74和75处实现了上述目标规格。
除了第一实施例的优点以外，第四实施例还具有下述优点。
在第一透镜31的第一端面31a上布置有第二滤光器43(其透射具有第一波长λ1的光束并反射不具有第一波长λ1的光束)。第二滤光器43消除了包括在从第一滤光器41反射的反射光中的反射残余成分。这减少了不具有第一波长λ1并且与从反射光输出端口输出的输出光一起传播的光的量。结果，提高了反射光输出端口的隔离度。
在用于接收输入光束(其中多路复用有波长为λ1和λ2的光信号)的光入射区51中形成有抗反射膜50。抗反射膜50不仅防止了输入光束返回到输入光纤23，而且降低了输入光束的反射损耗。在光出射区52中未形成有抗反射膜50。因此，抗反射膜50不会影响第二滤光器43的特性。第二滤光器43透射包括在通过第一滤光器41分离的多个光束(反射光)中的具有第一波长λ1的光束并反射包括在这些光束中的任何其他波长成分。结果，提高了输出给第一输出光纤24的输出光束的隔离度而不影响输入光束。
将抗反射膜50选择性地形成在光入射区51中，并将第二滤光器43选择性地形成在光出射区52中。
下面对根据本发明第五实施例的滤光元件100和波分复用光耦合器1进行描述。第五实施例与第四实施例的不同之处在于形成第二滤光器43的第一介电多层膜43A的结构。透镜31的光入射区51只被抗反射覆层50覆盖，而光出射区52只被第二滤光器43覆盖(参照图27)。
在第五实施例中，通过多个高折射率介电层(各层的光学膜厚均为λ/4)和多个低折射率介电层(各层的光学膜厚均为3λ/4)形成第一介电多层膜43A。图34示出了第五实施例的滤光器43的理论特性。
以下对根据第五实施例的示例6到9进行描述。
示例6到9的波分复用光耦合器1具有下述特性作为其目标规格。该特性符合B-PON标准。
40dB或更大的透射隔离度(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
40dB或更大的反射隔离度(波长范围：1550到1565nm)；
0.7dB或更小的透射插入损耗(波长范围：1260到1360nm，1480到1500nm)；
0.7dB或更小的反射插入损耗(波长范围：1550到1565nm)；
0.2dB或更小的偏振相关损耗(在上述所有范围内)。
在示例6到9中，第一透镜31是直径为1.8mm的梯度折射率杆状透镜。第一滤光器41是反射波长为1310nm和1490nm的光束并透射波长为1530nm的光束的边沿滤光器。第一滤光器41是介电多层膜，其中交替层叠有多个SiO2层和多个TiO2层。图33的曲线461示出了示例6到9的第一滤光器41的理论特性。
在示例6到9中，第二滤光器43是透射波长为1310nm和1490nm的光束并反射波长为1530nm的光束的边沿滤光器(第一介电多层膜43A)。将第二滤光器43形成在第一透镜31的倾斜第一端面31a的除光入射区51以外的部分上。第一介电多层膜43A是其中交替层叠有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层的介电多层膜。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。
表8示出了示例6的第一介电多层膜43A的膜结构。在表8中，字母S表示该层是SiO2层，字母T表示该层是TiO2层。各数值表示该层的光学膜厚(以λ/4为单位)。图36的曲线464示出了示例6的第一介电多层膜43A的理论特性。图37的曲线466示出了示例6的第一介电多层膜43A的偏振相关损耗。示例6的第一介电多层膜43A的设计波长是1760nm。
表8
  1   0.8968S   2   0.0988T   3   0.5438S   4   0.7993T   5   0.1307S
  6   0.6164T   7   1.0012S   8   0.252T   9   0.3075S   10   0.9085T
  11   0.8301S   12   0.0573T   13   0.4395S   14   1.0971T   15   1.0471S
  16   1.0993T   17   1.0675S   18   1.0031T   19   0.9898S   20   1.0717T
  21   0.9998S   22   1.0084T   23   0.9836S   24   1.0358T   25   1.0003S
  26   0.9986T   27   0.9997S   28   1.0024T   29   1.0035S   30   1.0014T
  31   0.9986S   32   1.0053T   33   0.9762S   34   1.0251T   35   0.991S
  36   0.9935T   37   0.998S   38   1.0009T   39   1.0004S   40   0.9977T
  41   0.9957S   42   0.9971T   43   0.9999S   44   1T   45   0.9983S
  46   0.997T   47   0.9977S   48   0.9998T   49   1.0007S   50   1.0002T
  51   0.9987S   52   0.9989T   53   1.0003S   54   1.0049T   55   1.0056S
  56   0.9997T   57   0.9961S   58   1.0254T   59   0.9885S   60   1.0406T
  61   0.98S   62   1.0292T   63   1.0463S   64   1.0192T   65   1.0338S
  66   1.0842T   67   1.1236S   68   1.0482T   69   0.6098S
在第一端面31a上的光入射区51上形成第二介电多层膜50A。通过交替层叠SiO2层和TiO2层(总共11层)来形成第二介电多层膜50A。第二介电多层膜50A的理论特性与图35的曲线463所示的特性相同。
图38是示出示例6的滤光器43的偏振相关性模拟值的曲线图。在图38中，曲线467示出了0度入射角(AOI)的偏振相关性，曲线468和469分别示出了20度入射角的P偏振分量的偏振相关性和S偏振分量的偏振相关性。
表9示出了示例7的第一介电多层膜43A的膜厚度。示例7的第一介电多层膜43A的设计波长为1760nm。示例7的介电多层膜的理论光学特性与图36的曲线464所示的特性相同。图37的曲线465示出了示例7的第一介电多层膜43A的偏振相关损耗。如图37所示，示例7的第一介电多层膜43A具有比示例6的第一介电多层膜43A更小的偏振相关损耗。
表9
  1   0.94694S   2   0.10646T   3   0.5804S   4   0.85273T   5   0.13869S
  6   0.65743T   7   1.06782S   8   0.26781T   9   0.32778S   10   0.96643T
  11   0.8846S   12   0.05352T   13   0.80238S   14   3.53177T   15   3.21531S
  16   2.99949T   17   3.02905S   18   2.92121T   19   3.00507S   20   2.88374T
  21   3.00546S   22   2.85937T   23   3.01554S   24   2.83471T   25   3.02905S
  26   2.81642T   27   3.03933S   28   2.80282T   29   3.0453S   30   2.799T
  31   3.04647S   32   2.79675T   33   3.04774S   34   2.79949T   35   3.04363S
  36   2.81084T   37   3.03482S   38   2.82816T   39   3.022S   40   2.85223T
  41   3.01221S   42   2.87728T   43   3.01084S   44   2.91563T   45   3.03336S
  46   2.99215T   47   3.20983S   48   3.50408T   49   0.93109S
在第一端面31a上的光入射区51中形成有与示例6的抗反射膜50相同的抗反射膜50。
图39是示出示例7的滤光器43的偏振相关性的模拟值的曲线图。在图39中，曲线470示出了0度入射角的偏振相关性，曲线471和472分别示出了20度入射角的P偏振分量的偏振相关性和S偏振分量的偏振相关性。
比较图38与39，示例7的滤光器43具有比示例6的滤光器43更小的偏振分离(偏振相关性)。
图40A和40B示出了示例7的滤光器并入透镜33的插入损耗，在该滤光器并入透镜33中，在第一透镜31的第二端面31b上形成有第一滤光器41并且在第一透镜31的第一端面31a上形成有第二滤光器43。图40A和40B中的纵轴表示插入损耗的倒数。
图40A和40B中的曲线473示出了从透射光输出端口输出的光的强度。具有对应于λ2的1550nm波长的光的强度与具有对应于λ1的1310nm或1490nm波长的光的强度之比为40dB或更大。在此情况下，实现了透射隔离度的目标规格值。如图40B所示，在1550nm波长处的插入损耗约为0.2到0.3dB。在此情况下，示例7的滤光器并入透镜33实现了上述透射插入损耗的目标规格值。
曲线474示出了从反射光输出端口输出的光的强度。很明显，具有对应于λ1的1310nm或1490nm的波长的光的强度与具有对应于λ2的1550nm的波长的光的强度之比为40dB或更大。在此情况下，实现了反射隔离度的目标规格值。如图40B所示，在1310nm或1490nm波长处的插入损耗约为0.3到0.7dB。在此情况下，示例7的滤光器并入透镜33实现了上述反射插入损耗的目标规格值。
图41的曲线475示出了示例7的第二滤光器43的偏振相关损耗测量结果。如图41所示，实现了上述目标规格(偏振相关损耗的目标规格值)。
在示例8中，第二滤光器43是其中交替层叠有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层以形成总共49层(表10)的第一介电多层膜43A。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。第一介电多层膜43A的设计波长是1650nm。各高折射率介电层的光学膜厚为λ/4。各低折射率介电层的光学膜厚为3λ/4。图42的曲线476示出了示例8的第一介电多层膜43A的理论特性。符号λ表示目标波长范围(nm)内的波长。
表10
  1   0.9515S   2   0.1041T   3   0.5818S   4   0.8527T   5   0.1368S
  6   0.6585T   7   1.0677S   8   0.268T   9   0.8261S   10   0.9698T
  11   0.8835S   12   0.00004T   13   0.93744S   14   1.92922T   15   3.16487S
  16   1.27438T   17   2.91021S   18   1.14673T   19   2.96944S   20   1.01845T
  21   3.13524S   22   0.70789T   23   3.2184S   24   0.79191T   25   3.13622S
  26   0.88927T   27   3.08116S   28   0.9056T   29   3.0918S   30   0.86331T
  31   3.15868S   32   0.74704T   33   3.22172S   34   0.69946T   35   3.16664S
  36   0.88744T   37   3.12776S   38   0.81917T   39   3.16393S   40   0.82471T
  41   3.10952S   42   0.98686T   43   2.99812S   44   1.13277T   45   2.92273S
  46   1.27454T   47   3.22684S   48   0.37321T   49   0.97235S
图43是示出示例8的第二滤光器43的偏振相关性的模拟值的曲线图。在图43中，曲线477示出了0度入射角的透射率，曲线478和479分别示出了20度入射角的P偏振分量的透射率和S偏振分量的透射率。
比较图38与43，示例8的滤光器43具有比示例6的滤光器43更小的偏振分离(偏振相关性)。按此方式，示例8的第二滤光器43具有改进的偏振分离，并实现了上述目标规格(偏振相关损耗的目标规格值)。
在示例9中，第二滤光器43是其中交替层叠有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层以形成总共49层(表11)的第一介电多层膜43A。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。第一介电多层膜43A的设计波长是1650nm。各高折射率介电层的光学膜厚为3λ/4。各低折射率介电层的光学膜厚为λ/4。图44的曲线480示出了示例9的第一介电多层膜43A的理论特性。
表11
  1   0.9515S   2   0.1041T   3   0.5818S   4   0.8527T   5   0.1368S
  6   0.6585T   7   1.0677S   8   0.268T   9   0.3261S   10   0.9698T
  11   0.8835S   12   0.00043T   13   0.86408S   14   3.48762T   15   1.58551S
  16   2.81695T   17   1.41483S   18   2.67751T   19   1.35327S   20   2.70713T
  21   1.25663S   22   2.8267T   23   1.11298S   24   2.97578T   25   0.95014S
  26   3.05176T   27   0.9453S   28   2.96315T   29   1.1224S   30   2.7793T
  31   1.25621S   32   2.69092T   33   1.23533S   34   2.83097T   35   1.06817S
  36   3.04234T   37   0.85226S   38   3.09417T   39   1.01818S   40   3.3015T
  41   0.31607S   42   2.99096T   43   1.45256S   44   2.52748T   45   1.50301S
  46   2.73658T   47   1.62468S   48   3.53806T   49   0.85678S
图45是示出示例9的第二滤光器43的偏振相关性的模拟值的曲线图。在图45中，曲线481示出了0度入射角的透射率，曲线482和483分别示出了20度入射角的P偏振分量的透射率和S偏振分量的透射率。
比较图38与45，示例9的滤光器43具有比示例6的滤光器43更小的偏振分离(偏振相关性)。按此方式，示例9的第二滤光器43具有改进的偏振分离，并实现了上述目标规格(偏振相关损耗的目标规格值)。
如图45所示，与示例6到8的滤光器相比，示例9的第二滤光器43将相关于入射角的波长变化量减小了更多。示例9的第二滤光器43使得其中发生偏振分离(偏振相关损耗)的波长范围变窄了。这种偏振分离是由于在边沿波长附近的差的波长特性而导致的，当由第一滤光器41反射的会聚光束入射在第一透镜31的第一端面(斜面)31a上时会劣化该波长特性。
在第五实施例中，通过其中交替层叠有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层的第一介电多层膜43A形成第二滤光器43。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。该高折射率介电层和低折射率介电层中的至少任何一个的光学膜厚为3λ/4。
该结构降低了第二滤光器43的偏振相关损耗，并且还降低了即使在透射波长范围的边沿波长附近的偏振相关性。
通过其中交替层叠有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层以总共形成49层的第一介电多层膜43A来形成第二滤光器43。这些高折射率介电层主要由TiO2(其为高折射率材料)构成。这些低折射率介电层主要由SiO2(其为低折射率材料)构成。各高折射率介电层的光学膜厚和各低折射率介电层的光学膜厚均为3λ/4。该结构降低了第二滤光器43的偏振相关损耗，并且降低了即使在透射波长范围的边沿波长附近的偏振相关性。
本领域的技术人员应当清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以将本发明实现为许多其他具体形式。具体来说，应当理解，可以将本发明实现为以下形式。
在上述多个实施例中，第一滤光器41可以不直接形成在第一透镜31的第二端面31b上。例如，可以使用其中在玻璃基板的主表面上形成有包括第一滤光器41的第一叠层滤光器的滤光片。可以将该滤光片布置在透镜31与32之间。优选地，当多路复用或多路分解4个或更多个波长的光束时使用该滤光片。
在上述多个实施例中，可以将滤光元件100与第一透镜31的第一端面31a隔开。例如，可以将包括第二叠层滤光器(其包括第二滤光器43和抗反射膜50)的滤光元件100布置在第一输出光纤24的端面与第一透镜31的第一端面31a之间。可以将滤光元件100布置成相对于输入光束的光轴倾斜。
在上述多个实施例中，耦合器1可以从第一输出光纤24输出波长为1550nm的光信号并从第二输出光纤26输出波长为1310nm或1490nm的光信号。
滤光器41和43可以是带通滤光器。当滤光器41和43是边沿滤光器时，由一个边沿处的边沿波长限定所述预定波长范围。当滤光器41和43是带通滤光器时，由两个边沿处的波长限定所述预定波长范围。滤光器41和43的可用波长不应局限于两个波长(λ1和λ2)，而可以是三个或更多个波长。可用波长的示例包括1260到1360nm、1480到1500nm以及1550到1569nm的波长范围。
在上述多个实施例中，耦合器1可以是用于对经波分复用的光束进行多路分解的多路分解器，或者可以是用于对两个波长的光输入信号进行多路复用并将它们输出到单个光纤的多路复用器。当将耦合器1用作多路复用器时，从光纤24和26输入输入光信号，并从光纤23输出输出信号。
在上述多个实施例中，不仅可以将波分复用光耦合器1并入OLT和ONU中，而且可以将其并入包括O/E(光/电)转换器和E/O(电/光)转换器的很宽范围的光电装置中。
在现有技术中，为了使得能够多路复用或多路分解三个或更多个波长的光信号，将具有不同透射波长范围的多个三端口耦合器连接(级联)起来(日本特开专利公报No.54-17044)。然而，级联两个或更多个光耦合器需要对光纤进行复杂的布置。为了防止光损耗，必须按照相对较大的直径弯绕这种连接用光纤。被弯绕成具有较大直径的光纤需要壳层。结果，增大了耦合器的尺寸。为了解决该问题，美国专利No.4,474,424描述了一种用于将具有不同边沿波长的多个边沿滤光器相互叠置的技术。该多个边沿滤光器按不同角度倾斜。该多个边沿滤光器沿不同方向反射光束。结果，将不同波长的多个光束耦合在不同的光纤中。然而，在美国专利No.4,474,424中描述的光耦合器无法改进其反射光输出端口的隔离度。
也可以将本发明的上述多个实施例应用于具有第一叠层滤光器的光耦合器，该第一叠层滤光器包括相互层叠的具有不同边沿波长的边沿滤光器，用于对三个或更多个波长的光信号进行多路复用和多路分解。本发明的上述多个实施例提供了一种紧凑并且低成本的波分复用光耦合器，其降低了各边沿滤光器的输出反射光束的端口的反射损耗并提高了其隔离度。
更具体来说，上述多个实施例描述了这样的结构，即，只将第一滤光器41用作包括在第一叠层滤光器中的滤光器。然而，本发明也可应用于这样的结构：其中第一叠层滤光器包括多个滤光器层(以如下方式布置这些滤光器层：这些滤光器层的透射波长范围沿准直光束传播方向逐渐变窄)。在此情况下，包括在第一叠层滤光器中的多个滤光器层相对于第一透镜31的光轴按不同角度倾斜，并将它们直接布置在第二端面31b上或将它们布置成与第二端面31b相隔开。该布置使得该多个滤光器层可以沿不同方向反射包括在从第一透镜31输出的准直光束中的多个波长的光信号。在此情况下，由该多个滤光器反射的光束聚焦在对应输出光纤24的端面上。该结构使得能够从输入光束(波分复用信号)(其中多路复用有三个或更多个波长的光信号)分离出各波长的光信号，并将这些光信号分配给布置在对应端口中的光纤。
当第一透镜31的第二端面31b是平的时，容易将包括在第一叠层滤光器中的多个滤光器中的最靠近第二端面31b的滤光器(例如，第一滤光器41)布置成与第二端面31b相接触。
容易将第一透镜31的端面31a和31b形成为斜面。由此，容易制造滤光器并入透镜33。滤光器并入透镜33减少了耦合器1的组件数量。结果，容易组装耦合器1。
在上述多个实施例中，双光纤尾纤21可以是包括三条或更多条光纤的多光纤尾纤。单光纤尾纤22可以是多光纤尾纤。
在上述多个实施例中，可以将包括在第一叠层滤光器中的多个滤光器层中的最靠近第二透镜32的端面32a的滤光器层布置成与端面32a相接触。在此情况下，容易将平片滤光器层布置成与第二透镜32的端面32a相接触。当第二二透镜32包括按预定角度倾斜的端面32a时，通过将滤光器层布置成与该倾斜端面32a相接触将该滤光器层的角度调节为预定值。
当第一滤光器41是被布置成与第二透镜32的端面32a相接触的介电多层膜时，容易大量制造滤光器并入杆状透镜33。
在上述多个实施例中，透镜31和32可以是汇聚透镜而非梯度折射率杆状透镜。当透镜31和32具有球形或非球形透镜面时，可以使用其中将第二滤光器43和抗反射膜50形成在多个分立基板上的滤光元件。
在上述多个实施例中，第一透镜31可以是平凸透镜。在此情况下，可以将滤光元件100布置成与第一端面31a相接触或将其直接形成在第一端面31a上。
应将所给出的多个示例和实施例视为示例性的而非限制性的，且本发明不应受到这里给出的细节的限制，而是可以在所附权利要求的范围及其等同物内对其进行修改。
本申请基于2005年1月19日提交的在先日本专利申请No.2005-012112、2005-012113、2005-012114以及2005-012115并要求其优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

Claims (32)

1、一种滤光元件，其具有目标波长范围并与具有包括第一区和第二区的表面的透明基板一起使用，该滤光元件包括：
布置在该透明基板的所述表面的第一区中的第一介电多层膜；和
至少布置在该透明基板的所述表面的第二区中的第二介电多层膜，其中第二介电多层膜针对目标波长范围中的波长的光束具有预定值或更小的反射率，并且第二介电多层膜的一部分与第一介电多层膜的一部分相互层叠。
2、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
第一介电多层膜和第二介电多层膜均包括第一部分；
第一区被第一介电多层膜的第一部分和第二介电多层膜的第一部分的叠层结构覆盖；
第二介电多层膜包括第二部分；并且
第二区只被第二介电多层膜的第二部分覆盖。
3、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
第一介电多层膜和第二介电多层膜均包括第一部分；
第一区只被第一介电多层膜的第一部分覆盖；并且
第二区只被第二介电多层膜的第一部分覆盖。
4、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
所述光束具有光轴；
第一介电多层膜具有相对于该光束的光轴倾斜的表面；
第一介电多层膜具有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层交替层叠的叠层结构，并且所述各折射率介电层均具有一光学膜厚；并且
所述多个高折射率介电层中的一个的光学膜厚与所述多个低折射率介电层中的相邻一个的光学膜厚之和为λ/2；并且
各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2，其中λ表示所述目标波长范围内的波长。
5、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
所述光束具有光轴；
第一介电多层膜具有相对于该光束的光轴倾斜的表面；
第一介电多层膜具有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层交替层叠的叠层结构；并且
各高折射率介电层和各低折射率介电层中的至少任何一个的光学膜厚至少为3λ/4，其中λ表示所述目标波长范围内的波长。
6、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
所述透明基板是包括倾斜表面的梯度折射率杆状透镜；并且
所述第一介电多层膜形成在该梯度折射率杆状透镜的倾斜表面上。
7、根据权利要求1所述的滤光元件，其中，所述第一区与所述第二区相邻。
8、根据权利要求7所述的滤光元件，其中，所述第一区与所述第二区相隔开约100μm。
9、根据权利要求1所述的滤光元件，其中：
所述第二介电多层膜在第二位置处充当抗反射膜；
所述第一介电多层膜与所述第二介电多层膜在第一位置处相互层叠以形成滤光器层，该滤光器层具有两个表面；并且
所述第二介电多层膜充当该滤光器层的两个表面中的一个。
10、根据权利要求9所述的滤光元件，其中：
所述滤光器层透射或反射具有目标波长范围内的波长的光束；并且
所述抗反射膜防止具有目标波长范围内的所述波长的光束被反射。
11、根据权利要求9所述的滤光元件，其中，所述第一介电多层膜被布置在所述第二介电多层膜的所述部分与所述透明基板的所述表面之间。
12、根据权利要求9所述的滤光元件，其中，所述第二介电多层膜与所述透明基板的所述表面整个地相接触。
13、根据权利要求1所述的滤光元件，其中，所述滤光元件被并入波分复用光耦合器中。
14、一种连接到输入光纤的波分复用光耦合器，其用于通过该输入光纤的一端面接收其中多路复用有不同特定波长的多个光信号的输入光束，并且将该输入光束多路分解成多个光信号并将所述多个光信号分配给多条输出光纤，该波分复用光耦合器包括：
光耦合到输入光纤的所述端面的第一透镜，其用于将输入光束转换成准直光束，所述第一透镜具有包括用于接收输入光束的光入射区的第一表面和用于出射该准直光束的第二表面；
布置在第一透镜的第二表面上的第一叠层滤光器，该第一叠层滤光器包括用于向第一透镜的第一表面反射具有多个波长中的第一波长的光束的第一滤光器，其中，被第一滤光器反射的所述具有第一波长的光束从形成在第一透镜的第一表面上的光出射区出射并聚焦在第一位置处；
光耦合到第一透镜的第一表面的第一输出光纤，该第一输出光纤包括布置在第一位置处的用于接收聚焦光束的端面；以及
布置在第一输出光纤的所述端面与第一透镜的第一表面之间的如权利要求1所述的滤光元件，其中，在所述光出射区中布置有该滤光元件的第一介电多层膜，并且在所述光入射区中形成有该滤光元件的第二介电多层膜。
15、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中：
所述滤光元件的第二介电多层膜被布置在所述光出射区和所述光入射区中；并且
第一介电多层膜和第二介电多层膜在所述光出射区中相互层叠以形成第二滤光器，该第二滤光器透射具有第一波长的光束并反射不具有第一波长的光束。
16、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中：
所述滤光元件的第二介电多层膜被直接地且整个地形成在第一表面上，并且第二介电多层膜的形成在所述光入射区中的部分充当用于防止输入光束的反射损耗的抗反射膜；
第一介电多层膜被形成在所述光出射区中的第二介电多层膜上；并且
第一介电多层膜和第二介电多层膜在所述光出射区中相互层叠以形成第二滤光器，该第二滤光器透射具有第一波长的光束并反射不具有第一波长的光束。
17、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，所述光入射区没有第一介电多层膜，并且所述光出射区没有第二介电多层膜。
18、根据权利要求17所述的波分复用光耦合器，其中，第一介电多层膜覆盖除所述光入射区以外的第一表面，并且第二介电多层膜覆盖除所述光出射区以外的第一表面。
19、根据权利要求17所述的波分复用光耦合器，其中，第二介电多层膜被布置在第一表面的除所述光入射区和所述光出射区以外的部分上的第一介电多层膜上。
20、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，
所述光束具有光轴；
第一介电多层膜具有相对于该光束的光轴倾斜的表面；
第一介电多层膜具有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层交替层叠的叠层结构，并且所述各折射率介电层均具有一光学膜厚；
高折射率介电层的光学膜厚与低折射率介电层的光学膜厚之和为λ/2；并且
各高折射率介电层的光学膜厚大于λ/4并小于λ/2，其中λ表示目标波长范围内的波长。
21、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，
所述光束具有光轴；
第一介电多层膜具有相对于该光束的光轴倾斜的表面；
第一介电多层膜具有多个高折射率介电层和多个低折射率介电层交替层叠的叠层结构；并且
各高折射率介电层和各低折射率介电层中的至少任何一个的光学膜厚至少为3λ/4，其中λ表示目标波长范围内的波长。
22、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，第一透镜的第一表面是平的，并且所述滤光元件与第一表面相接触。
23、根据权利要求22所述的波分复用光耦合器，其中，第一透镜是梯度折射率杆状透镜。
24、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中：
第一透镜具有光轴；
第一叠层滤光器包括多个滤光器层，每个滤光器层都具有一透射波长范围，按沿所述准直光束的传播方向所述多个滤光器层的透射波长范围变得更窄的方式层叠所述多个滤光器层，所述多个滤光器层按相对于第一透镜的所述光轴的不同角度布置在第二表面侧上，并且所述多个滤光器层沿多个方向反射包括在所述准直光束中的多个波长的光信号；并且
第一输出光纤是具有布置在多个位置处的多个端面的多条输出光纤中的一条，在所述多个位置处对来自包括在第一叠层滤光器中的多个滤光器层的反射光进行耦合。
25、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其还包括：
光耦合到第一透镜的第二透镜，其中，第二透镜具有用于接收通过第一叠层滤光器中的各滤光器层透射的光束的第三表面和用于在第二位置处聚焦并出射该透射光束的第四表面；和
光耦合到第二透镜并在第二位置处具有一端面的第二输出光纤。
26、根据权利要求25所述的波分复用光耦合器，其中：
所述多个光信号包括第一波长的光信号和第二波长的光信号；并且
第一滤光器反射第一波长的光信号并透射第二波长的光信号。
27、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，第一介电多层膜被布置在第二介电多层膜的所述部分与透明基板的表面之间。
28、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，第二介电多层膜与所述透明基板的表面整个地相接触。
29、根据权利要求14所述的波分复用光耦合器，其中，第一波长和第二波长中的每一个都对应于1260到1360nm、1480到1500nm以及1550到1560nm的波长范围中的一个波长范围。
30、一种用于制造如权利要求16所述的波分复用光耦合器的方法，该方法包括以下步骤：
准备第一透镜；
将第一叠层滤光器布置在第一透镜的第二表面上；
将第一输出光纤光耦合到第一透镜的第一表面；以及
将滤光元件布置在第一输出光纤的所述端面与第一透镜的第一表面之间，其中，所述布置滤光元件的步骤包括以下步骤：
使用掩模覆盖第一透镜的第一表面的光入射区；
在第一表面的除光入射区以外的部分上形成第一介电多层膜；
选择性地去除所述掩模并且同时去除第一介电多层膜的形成在该掩模上的部分，并选择性地暴露第一表面的光入射区；以及
在包括第一介电多层膜的整个第一表面上形成充当抗反射膜的第二介电多层膜。
31、一种用于制造如权利要求15所述的波分复用光耦合器的方法，该方法包括以下步骤：
准备第一透镜；
将第一叠层滤光器布置在该第一透镜的第二表面上；
将第一输出光纤光耦合到该第一透镜的第一表面；以及
将滤光元件布置在第一输出光纤的所述端面与第一透镜的第一表面之间，其中，所述布置滤光元件的步骤包括以下步骤：
在第一透镜的整个第一表面上形成第二介电多层膜；
利用掩模覆盖第一透镜的第一表面上的第二介电多层膜的对应于光入射区的部位；
形成覆盖所述掩模和第二介电多层膜的第一介电多层膜，其中，该第一介电多层膜包括覆盖所述掩模的第一部分和覆盖第二介电多层膜的第二部分；以及
选择性地去除所述掩模并且同时去除第一介电多层膜的形成在该掩模上的第一部分。
32、一种用于制造如权利要求17所述的波分复用光耦合器的方法，该方法包括以下步骤：
准备第一透镜；
将第一叠层滤光器布置在第一透镜的第二表面上；
将第一输出光纤光耦合到第一透镜的第一表面；以及
将滤光元件布置在第一输出光纤的所述端面与第一透镜的第一表面之间，其中，所述布置滤光元件的步骤包括以下步骤：
利用第一掩模覆盖第一透镜的第一表面的光入射区；
在第一掩模和第一透镜的第一表面上形成第一介电多层膜；
选择性地去除第一掩模并且同时去除第一介电多层膜的形成在第一掩模上的部分，并选择性地暴露第一表面的光入射区；
利用第二掩模覆盖第一介电多层膜的与第一表面的光出射区对应的第一部分；
在第二掩模和第一介电多层膜上形成第二介电多层膜；以及
选择性地去除第二掩模并且同时去除第二介电多层膜的形成在第二掩模上的部分，并选择性地暴露第二介电多层膜的第一部分。
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