KR20060088818A - 광합파기/분파기와 그 제조 방법 - Google Patents

광합파기/분파기와 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060088818A
KR20060088818A KR1020050129476A KR20050129476A KR20060088818A KR 20060088818 A KR20060088818 A KR 20060088818A KR 1020050129476 A KR1020050129476 A KR 1020050129476A KR 20050129476 A KR20050129476 A KR 20050129476A KR 20060088818 A KR20060088818 A KR 20060088818A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
filter element
wavelength
refractive index
polarization
Prior art date
Application number
KR1020050129476A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100726580B1 (ko
Inventor
하야미 호소카와
히로미 토타니
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오므론 가부시키가이샤 filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20060088818A publication Critical patent/KR20060088818A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100726580B1 publication Critical patent/KR100726580B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/2937—In line lens-filtering-lens devices, i.e. elements arranged along a line and mountable in a cylindrical package for compactness, e.g. 3- port device with GRIN lenses sandwiching a single filter operating at normal incidence in a tubular package
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12109—Filter
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12164—Multiplexing; Demultiplexing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

과제
필터 소자를 끼워서 그 양측에 코어를 배치하고, 한쪽의 코어로부터 콜리메이트 렌즈를 이용하는 일 없이 광을 필터 소자에 입사시키도록 한 광합파기/분파기에 있어서, 양측의 코어의 축 시프트량을 최적화함에 의해 투과광의 손실을 작게 한다.
해결 수단
필터 소자(26)의 양측에 위치하는 코어(21)와 코어(23)는, 광축 사이가 δ만큼 어긋나 있다. 이 축 시프트량(δ)은,
δ=A(λ)·T·tanθ
로 정하여진다. 여기서, A(λ)는 입사광의 파장에 의존한 소정의 계수, θ는 입사광의 광축과 필터 소자의 입사면에 수직한 법선이 이루는 각도이다. T는 필터 소자의 다층막을 구성하는 고굴절율층이나 저굴절율층의 굴절율 등에 의존하는 매질 환산 두께이다.
광합파기, 광분파기

Description

광합파기/분파기와 그 제조 방법{OPTICAL MULTIPLEXER/DEMULTIPLEXER AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 콜리메이트 렌즈를 이용한 광합파기/분파기를 설명하는 모식도.
도 2는 종래의 콜리메이트 렌즈를 이용하지 않는 광도파로 광합파기/분파기를 설명하는 도면.
도 3은 비특허문헌2에 기재된 종래의 광합파기/분파기를 설명하는 도면.
도 4는 비특허문헌2에 기재된 종래의 광합파기/분파기를 설명하는 도면.
도 5는 종래의 필터 소자를 삽입한 광도파로에 있어서의 오프셋에 관해 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 관한 파장 합분파기를 도시한 개략 평면도.
도 7은 동 상의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 8은 필터 소자를 투과하는 광의 거동을 설명하는 도면.
도 9는 광합파기/분파기에 있어서의 개구부 사이 거리와 축 시프트량을 도시한 설명도.
도 10은 2개의 도광체의 개구부를 대향시킨 때의, 개구부 사이 거리와 축 시프트에 관한 결합 손실에 관해 설명하는 도면.
도 11은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 12는 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 13은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 14는 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 15는 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 16은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 17은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 18은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 19는 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 20은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 21은 계수(A(λ))의 예를 설명하는 도면.
도 22는 도 11의 특성을 갖는 필터 소자의 파장 특성을 설명하는 도면.
도 23은 도 11의 특성을 갖는 필터 소자의 파장 특성을 설명하는 도면.
도 24의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명에 의한 광합파기/분파기의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 25는 본 발명에 의한 광합파기/분파기의 다른 제조 방법을 설명하는 도면.
도 26은 도 25의 공정에 계속되는 공정을 설명하는 도면.
도 27은 도 26의 공정에 계속되는 공정을 설명하는 도면.
도 28은 본 발명의 광도파로와 종래예의 광도파로에서의 전송 손실을 비교하 여 도시한 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
11 : 광합파기/분파기 12 : 광도파로
21, 22, 23 : 코어 24 : 다층막
25 : 기판 26 : 필터 소자
27 : 접착제 28, 29, 30 : 중심선
32 : 필터 삽입부 33 : 클래드
δ : 축 시프트량 x : 코어의 단면간 거리
T : 필터 소자의 매질 환산 두께
기술 분야
본 발명은, 광합파기/분파기와 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은, 콜리메이트 렌즈를 이용하는 일 없이 필터 소자에 광을 입사시키도록 한 구조의 광합파기/분파기와 그 제조 방법에 관한 것이다.
배경 기술
광통신은 근래의 브로드 밴드의 요구에 의해, 간선계(trunk system)-메트로계(metro system)-액세스계(access system)로 이용 기술 범위를 넓히고 있다. 메트로계로부터 가입자에 연결되는 액세스계에서는, 가입자계의 파장 다중 시스템이 도 입되어 있다. 이와 같은 파장 다중 시스템에서는, 신호광을 합파 및 분파하기 위한 광합파기/분파기가 필요하게 된다.
도 1은 종래의 광파이버 콜리메이터를 이용한 광합파기/분파기(208)를 설명하는 모식도이다. 도 1에서, 부호 201 및 202는 2심 광파이버 콜리메이터(203)의 광파이버 심선, 204는 2심 광파이버 콜리메이터(203)의 콜리메이트 렌즈, 205는 필터 소자, 206은 집광용의 렌즈, 207은 광파이버 심선이다.
도 1에 도시한 광합파기/분파기(208)의 광학계에서는, 콜리메이트 렌즈(204)의 초점의 부근에 필터 소자(205)가 배치되어 있다. 2심 광파이버 콜리메이터(203)의 한쪽의 광파이버 심선(201)을 전송되고 그 단면에서 발산된 광은 콜리메이트 렌즈(204)에 의해 평행광으로 된 후에, 그 파장에 따라 콜리메이트 렌즈(204)의 초점 부근에 설치된 필터 소자(205)에 의해 반사 또는 투과된다. 투과광은 렌즈(206)로 광파이버 심선(207)에 결합하고, 반사광은 재차 콜리메이트 렌즈(204)를 통과한 후, 광축과 평행하게 되돌아와, 2심 광파이버 콜리메이터(203)의 다른쪽의 광파이버 심선(202)에 광 결합한다. 이때의 필터 소자(205)를 놓는 위치 정밀도를 예측하면, 예를 들면 광파이버의 개구수(NA)가 0.1, 2심 광파이버 콜리메이터(203)의 광파이버 심선(201)과 광파이버 심선(202)의 중심간 거리를 125㎛, 콜리메이트 렌즈(204)의 초점 거리(f)를 1.8㎜로 하였을 때, 필터 소자(205)를 놓는 위치의 오차를 ±1㎜로 하여도 광파이버 심선(201)과 광파이버 심선(202)의 사이의 손실은 0.2dB 정도로 된다. 이 오차는 필터 소자(205)의 기판을 제외한 부분의 두께 10 내지 20㎛에 비하여도 충분히 작은 값이다. 따라서 콜리메이트 렌즈를 이용한 광합파기/분파 기에서는, 필터 소자(205)를 놓는 위치의 정밀도는 전혀 문제로 되어 있지 않았다. 오히려, 실제의 조립 작업에서는, 필터 소자(205)를 놓는 위치의 정밀도보다도 필터 소자(205)의 배치 각도의 편이 반사 손실에 크게 작용하고 있다.
그러나, 광통신의 이용 분야가 메트로계로부터 액세스계로 넓어짐에 따라, 시스템의 비용 저감과 소형화를 위해, 광도파로나 광파이버로부터 출사된 광을 콜리메이트 렌즈를 이용하지 않고 필터 소자에 입사시키도록 한 광합파기/분파기가 점점 중요하게 되어 오고 있다. 이와 같은 광합파기/분파기에서는, 콜리메이트 렌즈로 광을 평행한 광으로 만들 수 없기 때문에, 필터 소자를 광파이버 심선의 단면에 가능한 한 접근하여 배치할 필요가 있다. 그 때문에, 필터 소자로서는 두께가 얇은 것이 요구되고, 일반적으로는, 불소화 폴리이미드 박막을 기판으로 하고, 그 위에 필터용의 유전체 다층막을 형성한 불소화 폴리이미드 필터(이하, 폴리이미드 필터 소자라고 한다)가 이용되고 있다. 폴리이미드 필터 소자에 관해서는, 예를 들면 특허문헌1에 그 특징과 제조 방법이 상세하게 기술되어 있다. 나아가서는, 간선계-메트로계에 이용하는 광합파기/분파기는, 취급하는 파장 간격이 좁은 것 등에 의해 고성능의 광합파기/분파기가 필요하게 되어 있다.
도 2는 콜리메이트 렌즈를 이용하지 않은 광합파기/분파기(210)를 설명하는 단면도이다. 도 2에서, 부호 211, 212 및 216은 광도파로의 코어, 211a, 212a 및 216a는 각각 코어(211, 212, 216)의 중심선, 213은 불소화 폴리이미드 박막을 이용한 폴리이미드 필터 소자, 213a는 폴리이미드 필터 소자(213)의 필터 기능을 갖는 다층막, 213b는 불소화 폴리이미드 박막으로 형성되어 있는 기판, 214는 광합파기/ 분파기(210)의 입사면으로서의 다층막의 표면, 217은 접착제이다.
폴리이미드 필터 소자(불소화 폴리이미드 필터)에 관해서는, 예를 들면 특허문헌1에 상세히 기술되어 있기 때문에, 본원에서는 상세한 기술은 생략하지만, 폴리이미드 필터 소자는, 예를 들면 광학 유리와 같은 재료를 이용한 가(假)기판 위에, 열팽창의 비교적 작은 특성을 갖는 불소화 폴리이미드의 박막(예를 들면, 두께 5㎛)을 형성하고, 이 불소화 폴리이미드의 박막의 위에 유전체 다층막을 형성하고, 그 후 가기판에서부터, 위에 유전체 다층막을 형성하고 있는 불소화 폴리이미드의 박막을 유전체 다층막을 붙인 상태로 박리하여, 불소화 폴리이미드의 박막을 기판으로 하는 폴리이미드 필터 소자를 얻도록 한 것이다. 이 폴리이미드 필터 소자는, 기판을 포함한 필터 전체의 두께를 매우 얇게 할 수 있고, 광도파로의 절단면에 접착하는 등으로 광합파기/분파기를 형성할 수 있어, 앞으로의 유망한 광부품으로서 기대되고 있다.
필터를 사용하는 광도파로에 관해서는, 예를 들면 비특허문헌2에, 파장 선택 필터를 사용한 예가 기재되어 있다. 도 3 및 도 4는, 비특허문헌2에 기재된 종래의 광도파로에 파장 선택 필터를 삽입한 광합파기/분파기를 도시하고 있다. 도 3은, 파장이 1300㎚의 광을 반사하고 1550㎚의 광을 투과하는 LPF(Long Pass Filter)(231)를 파장 선택 필터로서 사용한 광도파로(230)를 도시한다. 도 3에서, 부호 232 내지 234는 광도파로(230)의 코어, 235 내지 238은 광의 진행을 설명하기 위한 화살표이다. 또한, 도 4는 파장이 1300㎚의 광을 투과하고 1550㎚의 광을 반사하는 SPF(Short Pass Filter)(251)를 파장 선택 필터로서 사용한 광도파로(250) 를 도시한다. 도 4에서, 부호 252 내지 254는 광도파로(250)의 코어, 255 내지 258은 광의 진행을 설명하기 위한 화살표이다.
LPF(231)를 이용한 도 3의 광도파로(230)의 경우에는, 코어(232)를 화살표(235)의 방향으로 진행하는 파장이 1300㎚의 광은, LPF(231)에서 반사되어 코어(233)를 화살표(236)의 방향으로 진행한다. 또한, 코어(233)를 화살표(237)의 방향으로 진행하는 파장이 1550㎚의 광은 LPF(231)를 투과하여 코어(234)를 화살표(238)의 방향으로 진행한다.
SPF(251)를 이용한 도 4의 광도파로(250)의 경우에는, 코어(252)를 화살표(255)의 방향으로 진행하는 파장이 1550㎚의 광은 SPF(251)에서 반사되어 코어(253)를 화살표(256)의 방향으로 진행한다. 또한, 코어(253)를 화살표(257)의 방향으로 진행하는 파장이 1300㎚의 광은 SPF(251)를 투과하여 코어(254)를 화살표(258)의 방향으로 진행한다.
도 3의 광도파로(230)과 도 4의 광도파로(250)에서 이용되고 있는 필터는, 불소화 폴리이미드 필름을 기판에 이용한 필터 소자(폴리이미드 필터 소자)로서, 필터 소자 전체의 두께는 14 내지 16㎛이다. 또한, 광도파로의 설계상의 주의점으로서는, 필터 소자의 굴절율을 고려하여, 필터 소자의 양측의 코어끼리의 사이에 오프셋을 갖게 하고 있다. 비특허문헌2에는, 광합파기/분파기의 성능을 향상시키기 위한 요인으로서 광로에 오프셋을 마련하는 것이 기재되어 있지만, 오프셋의 내용에 관한 상세는 명백하지 않다. 그래서, 스넬의 법칙에 의거한 광의 굴절에 의한 오프셋에 관해 설명한다.
굴절율의 변화에 의한 광로의 시프트, 즉 오프셋을 도 5에 의해 설명한다. 도 5는, 도 3 및 도 4의 광도파로의 필터 삽입부에 삽입된 폴리이미드 필터 소자(530)를 도시한 확대 단면도이다. 이 폴리이미드 필터 소자(530)(즉, LPF(231) 또는 SPF(251))는, 기판(533)의 위에, 두께가 설계 기준 파장의 4분의1 파장과 거의 동등하고 굴절율이 비교적 높은 층(이하, 고굴절율층(H)이라고 한다)과, 두께가 설계 기준 파장의 4분의1 파장과 거의 동등하고 굴절율이 비교적 낮은 층(이하, 저굴절율층(L)이라고 한다)을 교대로 적층하여 유전체 다층막을 형성한 것이다. 폴리이미드 필터 소자(530)는, 실제로는 기판(533)의 위에 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 적층하여 형성되어 있지만, 폴리이미드 필터 소자(530) 내에서의 광의 거동과 광로의 오프셋을 설명하는 형편상, 도 5에서는 고굴절율층(H)끼리를 1층에 집합시킨 전체를 부호 531로 나타내고, 저굴절율층(L)끼리를 1층에 집합시킨 전체를 부호 532로 나타내고 있다. 도 5에서의 부호 536은 입사광, 537 내지 540은 입사광(536)이 폴리이미드 필터 소자(530)에 입사하고 나서 출사하기까지의 광로, 536a는 입사광(536)을 연장한 점선을 나타낸다. 부호 550은 입사광(536)의 입사점, 535는 입사점(550)에서 입사면(545)에 세운 법선, θ1은 입사광(536)과 법선(535)이 이루는 각도, θ2 내지 θ5는 각각 광로(537 내지 540)와 법선(535)이 이루는 각도이다. 부호 546은 폴리이미드 필터 소자(530)를 투과한 광의 출사면, 551은 출사광의 출사점, 552는 점선(536a)과 출사면(546)의 교점이다. 또한, 입사광(536)이 입사면(545)으로부터 폴리이미드 필터 소자(530)에 입사하고 굴절하여 해당 필터 소자(530) 내를 진행하고, 해당 필터 소자(530)의 출사면(546)으로부터 출사하는 출사점(551)과, 출사면(546)과 점선(536a)과의 교점(552) 사이의 거리를 d1로 나타낸다.
광도파로 내에 폴리이미드 필터 소자(530)가 있는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 화살표(547)의 방향으로 진행시켜 온 입사광(536)은 입사점(550)에서 폴리이미드 필터 소자(530)에 입사하고, 스넬의 법칙에 따라 해당 필터 소자(530)를 구성하는 고굴절율층(H) 전체에 의해 굴절하면서 광로(537)로 진행하고, 해당 필터 소자(530)를 구성하는 저굴절율층(L) 전체에 의해 굴절하면서 광로(538)로 진행하고, 또한 기판(533)에 의해 굴절하여 광로(539)로 진행하고, 출사면(546)의 출사점(551)으로부터 출사하여 광로(540)를 화살표(548)의 방향으로 진행한다. 한편, 폴리이미드 필터 소자(530)가 존재하지 않는다고 가정한 경우에는, 입사광(536)은 점선(536a)에 따라 곧바로 진행하고, 점선(536a)와 출사면(546)의 교점(552)으로부터 화살표(548)의 방향으로 출사된다. 따라서, 폴리이미드 필터 소자(530)를 광도파로 내에 삽입함에 의해, 출사광(540)은 출사면(546)에서 거리(d1)만큼 시프트한 위치로부터 출사되게 된다. 이것이 스넬의 법칙에 의거하여 일어나는 굴절율의 변화에 의한 광로의 오프셋이다.
필터 소자를 이용한 광합파기/분파기에서는, 이와 같은 광로의 오프셋을 고려하여 광합파기/분파기를 설계하면, 필터 소자를 투과한 투과광에 관한 손실을 작게 할 수 있다고 생각된다.
그러나, 본 발명의 발명자가 예의 검토한 결과로는, 굴절에 의한 광로의 오프셋을 고려하여 설계한 것만으로는, 투과광의 손실을 충분히 저감할 수 없을 뿐만 아니라, 투과광의 손실의 편차가 크다는 문제도 충분히 해결할 수 없었다.
[특허문헌1]
특개평4-211203호 공보(특허 제2608633호)
[비특허문헌1]
리정중 저, (주)알박 역, 아그네 기술 센터 발행, 「광학 박막과 성막 기술」(2002년 9월 25일 발행), 178 내지 183 페이지
[비특허문헌2]
「폴리머 광도파로 설계 기술」(마스다 히로시, 시바타 도모아키, 이도 다테미, 다카하시 마코토 저, 2002년 7월 발행의 히타찌 화성 테크니컬 리포트 No. 39, 37 내지 40페이지)
본 발명은, 상기한 바와 같은 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 코어 사이에 필터 소자를 삽입한 구조의 광합파기/분파기에 있어서, 그 코어 사이에서의 신호광의 손실을 보다 작게 할 수 있는 광합파기/분파기와 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 광합파기/분파기는, 필터 소자를 끼워 해당 필터 소자의 양측에 각각 1 또는 2 이상의 도광체가 배치되고, 상기 도광체중의 하나인 제 1의 도광체와 나머지 하나인 제 2의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 제 1의 도광체로부터 제 2의 도광체로 필터 소자를 투과시켜 전송시키도록 된 광합파 기/분파기로서, 상기 다층막은, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 다층막을 가지며, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
에 의해 정해지고, 또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면에 세운 법선과 이루는 각도를 θ로 하고, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 할 때, 상기 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축이, 다음 식 1로 정의되는 축 시프트량(δ)
δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 계수(A(λ))는, 실험적으로 구하여진 필터의 전송 손실로부터 축 시프트에 기인한 분을 추출하고, 어떤 정수를 곱하여 무차원화(無次元化) 함에 의해 얻어진 것으로, 필터 소자 내에서의 스넬의 법칙에 따른 굴절에 더하여, 필터 소자 내에서의 다중 반사 등도 고려한 것이다.
본 발명의 광합파기/분파기에 의하면, 필터 소자를 투과하여 도광체에 입사하는 광의, 필터 소자 내에서의 굴절 이외의 요인, 예를 들면 필터 소자 내부에서의 다중 반사 등도 고려하여 도광체끼리의 최적의 축 시프트량을 정할 수 있다. 따라서, 필터 소자를 투과하여 전반하는 광의 손실을 작게 할 수 있다.
상기 계수(A(λ))는, 상기 필터 소자가 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 갖는 경우에는, 입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 할 때,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73이다.
여기에 거론한 파장은 광통신에서 일반적으로 이용되는 파장이고, 이들의 파장의 광을 이용하는 경우에는, A(λ)로서 이들의 값을 이용함에 의해 본 발명의 광합파기/분파기를 용이하게 설계할 수 있다.
또한, 상기 계수(A(λ))는, 파장이 1480㎚ 이상의 광에 대한 값을 이용하는 것이 바람직하다. 광축 시프트에 의한 투과광의 손실은 광의 파장이 1480㎚ 부근부터 현저해지기 때문에, 1480㎚ 이상의 파장에 대한 계수(A(λ))를 이용하여 광축 시프트(δ)를 예측하는 편이, 보다 큰 손실 저감 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 복수 파장의 광을 이용하는 경우에는, 각 파장(λ1, λ2, …, λp)(p 는 파장의 수로서 자연수)에 대한 상기 계수(A(λ1), A(λ2), A(λ3), …, A(λp))를 구하고, 그 평균치로부터 계수(A(λ))를 구하여 이용한 것이 바람직하다. 이와 같은 처리를 행하면, 본 발명을 복수 파장의 광을 이용하는 경우에도 적용할 수 있고, 게다가 각 파장의 평균치를 이용함으로써 최적의 설계를 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 양태는, 상기 제 1의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로와 상기 제 2의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로는, 조립 전에는 서로 독립한 도광체이고, 상기 식 1을 충족시키도록 하여 상기 필터 소자의 양측에 상기 양 도광체를 배치하여 상기 필터 소자와 접착 고정하고 있다. 이 실시 양태에 의하면, 제 1의 광도파로와 제 2의 광도파로를 제작한 후에, 양 광도파로의 조립 상태를 확인하면서 축 시프트량을 조정할 수 있기 때문에, 투과광의 손실 저감의 효과가 높아진다.
본 발명의 광합파기/분파기의 제조 방법은, 광도파로에 있어서 필터 삽입부의 한쪽의 측에 적어도 2개의 제 1의 도광체를 배치하고, 필터 삽입부의 다른쪽의 측에 적어도 하나의 제 2의 도광체를 배치하고, 상기 필터 삽입부에 필터 소자가 삽입되고, 상기 필터 삽입부의 양측에 배치되어 있는 제 1 및 제 2의 도광체중 한쪽의 도광체와 다른쪽의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 필터 소자를 투과시켜 전송시키도록 된 광합파기/분파기의 제조 방법으로서, 상기 필터 소자는, 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 가지며, 입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편 파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 하여, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 한 때,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73이고,
상기 다층막은, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 것이고, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
에 의해 정해지고, 또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면에 세운 법선과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 상기 필터의 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축과의 사이의 축 시프트량(δ)이 다음 식 1
δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
로 정하여질 때,
상기 제 1의 도광체중의 적어도 하나의 도광체의 광축과 상기 제 2의 도광체중의 적어도 하나의 도광체의 광축과의 사이의 거리가 상기 축 시프트량(δ)과 동등하게 되도록 하여 상기 제 1의 도광체와 제 2의 도광체를 상기 광도파로에 형성하는 공정과, 상기 제 1의 도광체와 제 2의 도광체의 중간에서 상기 도파로에 필터 소자를 삽입하기 위한 홈을 형성하는 공정과, 상기 홈에 필터 소자를 삽입하는 공정과, 상기 필터 소자를 상기 홈에 접착제에 의해 고정하는 공정을 경유하여 광합파기/분파기가 제조된다.
본 발명의 광합파기/분파기의 제조 방법에 의하면, 필터 소자를 투과하여 도광체에 입사하는 광의, 필터 소자 내에서의 굴절 이외의 요인, 예를 들면 필터 소자 내부에서의 다중 반사 등도 고려하여 도광체끼리의 최적의 축 시프트량을 정할 수 있다. 따라서, 필터 소자를 투과하여 전반하는 광의 손실을 작게 할 수 있다. 게다가 이 방법에서는, 미리 광도파로에 형성되어 있는 도광체에 소정의 축 시프트량을 갖게 하고 있기 때문에, 광합파기/분파기의 양산성이 높아진다.
본 발명의 다른 광합파기/분파기의 제조 방법은, 필터 소자의 한쪽 측에, 적어도 2개의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로를 배치하고, 필터 소자의 다른쪽의 측에, 적어도 하나의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로를 배치하고, 제 1의 광도파로의 도광체와 제 2의 광도파로의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 필터 소자를 투과시켜 제 1의 광도파로의 도광체와 제 2의 광도파로의 도광체와의 사이에서 전송시키도록 된 광합파기/분파기의 제조 방법으로서, 상기 필터 소자는, 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 가지며, 입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 하고, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 할 때,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고,
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고,
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73이고,
상기 다층막은, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 것이고, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
에 의해 정해지고, 또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면 에 세운 법선과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 상기 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축과의 사이의 축 시프트량(δ)이 다음 식 1
δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
로 정하여질 때,
적어도 2개의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로를 형성하는 공정과, 적어도 하나의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로를 형성하는 공정과, 제 1 및 제 2의 광도파로를 상기 필터 소자의 양측에 배치하고, 제 1의 광도파로의 적어도 하나의 도광체의 광축과 제 2의 광도파로의 적어도 하나의 도광체의 광축과의 사이의 거리가 상기 축 시프트량(δ)과 동등하게 되도록 조정하는 공정과, 조정 후의 제 1의 광도파로와 제 2의 광도파로와 필터 소자를 접착제에 의해 접합시키는 공정을 경유하여 광합파기/분파기가 제조된다.
본 발명의 광합파기/분파기에 의하면, 필터 소자를 투과하여 도광체에 입사하는 광의, 필터 소자 내에서의 굴절 이외의 요인, 예를 들면 필터 소자 내부에서의 다중 반사 등도 고려하여 도광체끼리의 최적의 축 시프트량을 정할 수 있다. 따라서, 필터 소자를 투과하여 전반하는 광의 손실을 작게 할 수 있다. 게다가, 이 제조 방법에 의하면, 제 1의 광도파로와 제 2의 광도파로를 제작한 후에, 양 광도파로의 조립 상태를 확인하면서 축 시프트량을 조정할 수 있기 때문에, 투과광의 손실 저감의 효과가 높아진다.
또한, 본 발명의 이상 설명한 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하에서는, 도광체로서 코어를 예로 들어 설명하지만, 도광체는 코어로 한정되는 것이 아니다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 의한 광합파기/분파기(11)를 도시한 개략 평면도이다. 광합파기/분파기(11)는, 광도파로(12)와 필터 소자(26)로 이루어진다. 광도파로(12)는 투명 수지 재료로 형성된 복수개의 코어(21, 22 및 23)를 가지며, 코어(21 내지 23)는, 그 코어(21 내지 23)보다도 굴절율의 작은 투명 수지 재료로 이루어지는 클래드(33) 내에 매입되어 있다. 광도파로(12)에는, 광도파로(12)에 홈을 파넣음에 의해, 또는 광도파로(12)를 2분할함에 의해 필터 삽입부(32)가 형성되어 있고, 필터 삽입부(32) 내에 필터 소자(26)가 삽입되어 있다. 코어(21, 22)와 코어(23)는, 필터 삽입부(32)를 사이에 두고 서로 반대측에 배설되어 있다. 코어(21)와 코어(23)는 직선형상으로 형성되어 있고, 서로 거의 동일 직선상에 위치하도록 배치되고, 필터 삽입부(32)를 끼우고 서로의 단면(端面)끼리는 거의 대향하고 있다. 코어(22)의 필터 삽입부(32)와 반대측의 단부는, 코어(21)와 평행하게 되도록 하여 직선형상으로 형성되어 있고, 코어(22)는 중간 부분에서 만곡하고 있고 필터 삽입부(32)측의 단부는 코어(21)와 연결되어 일체로 되어 있다.
도 7은 상기 광합파기/분파기(11)의 필터 소자(26) 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 코어(21)의 단면(21a), 코어(22)의 단면(22a) 및 코어(23)의 단면(23a)은 각각 필터 삽입부(32) 내로 노출하고 있다. 코어(21)와 코어(22)의 단부는 코어 삽입부(32)에 임하는 위치에서 연결되어 일체로 되어 있고, 코어 삽입부(32)측의 단부에서는 코어(21)와 코어(22)는 서로 θt의 각도를 이루고 있다. 또한, 코어(23)의 필터 삽입부(32)측의 단부와 코어(21)의 필터 삽입부(32)측의 단부는, 필터 삽입부(32)를 끼우고 서로 대향하고 있고, 코어(23)의 단부의 광축은, 코어(21)의 단부의 광축과 평행하게 되어 있지만, 양 광축끼리는 후술하는 바와 같이 약간의 시프트되어 있다.
또한, 코어(21, 22)의 단부 사이의 각도(θt)는, 코어(21)와 코어(22)가 접근한 부분에서의 미묘한 변화를 제외하고, 코어(21)와 코어(22)의 각각의 광축이 이루는 각도와 동등하다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 필터 삽입부(32)의 부근에서, 특히 한정없이 코어(21)와 코어(22)의 광축이라는 경우는, 코어(21)와 코어(22)가 접근하는 부분에서의 미묘한 변화를 제외한 대표적으로 표현한 광축, 또는 후술하는 입사 빔과 출사 빔의 광축을 가리키는 것으로 한다. 또한, 이 실시의 형태에서는, 코어 삽입부를 끼우고 한쪽에 2개의 코어가 마련되고, 다른쪽에 1개의 코어가 마련된 예를 설명하였지만, 일반적으로는, 코어 삽입용 간극의 한쪽에 적어도 하나의 코어가 마련되고, 다른쪽에도 적어도 하나의 코어가 마련되어 있으면 좋다.
필터 소자(26)는, 예를 들면 불소화 폴리이미드 필름의 박막으로 이루어지는 기판(25)의 위에 이온 어시스트 증착 등의 방법으로 유전체 다층막(24)을 형성한 것(불소화 폴리이미드 필터)이다. 필터 소자(26)는, 코어(21, 22)와 코어(23)를 구획하도록 하여 광도파로의 필터 삽입부(32)에 수납되어 있고, 코어(21, 22)의 단면 (21a, 22a)에 접착제(27)로 접착 고정되어 있다. 또는, 필터 소자(26)는, 코어(23)의 단면(23a)에 접착제로 접착 고정하여도 좋다. 필터 소자(26)를 코어(23)의 단면(23a)에 접착 고정하면, 필터 소자(26)의 기판측이 접착되게 되기 때문에, 제조 과정에서의 배치 조정시에, 반사 위치의 조정도 가능해지고, 보다 반사광의 손실이나 그 편차를 저감할 수 있다. 또한, 필터 소자(26)에 광을 평행광화하여 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈는 사용되고 있지 않다.
도 7에서 부호 28 내지 30은 광도파로의 각 코어(21 내지 23)의 중심선을 나타내고, 28a와 29a는 예로서의 신호광의 진행 방향을 나타내기 위한 화살표이다. 24a는 코어(21)(또는, 코어(22))로부터 제 1의 특정 파장인 파장(λa)의 광이 필터 소자(26)에 입사하고 코어(22)(코어(21))의 방향으로 반사된 광의 물리적인 반사점(다층막(24)을 구성하는 각 단층 적층막의 각각에 의한 굴절이나 반사를 고려한 반사의 중심점)을 포함하고 필터 소자(26)의 표면에 평행한 면(이하, 실효 반사면이라고 한다), 24c는 다층막(24)의 표면임과 함께 필터 소자(26)의 한쪽의 입사면이다. 24d는 코어(21)를 진행하여 와서 필터 소자(26)에 입사하는 광의 입사점(코어(22)를 진행시켜 온 다층막(24)에서 반사한 광의 출사점이라는 경우도 있다), 24e는 코어(21)를 진행시켜 와 필터 소자(26)에 입사한 광이 필터 소자(26)에서 반사되고 입사면(24c)으로부터 출사할 때의 출사점(코어(22)를 진행시켜 와 필터 소자(26)에 입사하는 광의 입사점이라는 경우도 있다)이다.
이 광합파기/분파기(11)에 사용되고 있는 필터 소자(26)의 특성이, 파장 1300㎚의 광을 반사하고 1550㎚의 광을 투과하는 것이라고 하면, 코어(22)를 화살 표(29a)와 반대 방향으로 진행하는 파장이 1300㎚의 광은 필터 소자(26)에서 반사되고 코어(21)를 화살표(28a)와 반대 방향으로 진행한다. 또한, 코어(21)를 화살표(28a)의 방향으로 진행하는 파장이 1550㎚의 광은, 필터 소자(26)를 투과하여 코어(23)를 화살표(30a)의 방향으로 진행한다.
여기서, 코어(22)로부터 필터 소자(26)에 입사하고, 필터 소자(26)에서 반사되어 코어(21)로 들어가는 광은, 필터 소자(26)의 표면(24c)에서 반사되는 것이 아니라, 필터 소자(26)에 입사한 광은 상기 실효 반사면(24a)에서 반사된다.
다음에, 필터 소자(26)를 투과하는 투과광의 손실을 가능한 한 작게 하는 것을 생각한다. 필터 소자를 이용한 종래예의 광도파로에서도, 도 5에서 설명한 바와 같이 오프셋을 고려하고 있지만, 이것만으로는 투과광의 손실을 진실로 저감할 수 없을 뿐만 아니라, 손실의 편차도 크고, 소형이며 제조 비용이 염가인 광합파기/분파기를 실용화하는 것은 곤란하다. 본 발명의 발명자는, 투과광의 오프셋을 고려함과 함께, 필터 소자의 투과광의 출사 위치를 투과광의 파장에 따라 좁은 범위로 한정하도록 관리한 필터 소자를 사용함에 의해, 필터 소자를 이용한 광합파기/분파기의 투과광의 손실을 극히 효과적으로 저감하는 방법을 제안한다.
다음에, 필터 소자에서의 투과광의 손실을 저감하는 방법을 설명한다. 도 8은 이 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 필터 소자(26)는, 두께가 필터 설계 파장의 4분의1 파장이며 굴절율이 비교적 높은 층(고굴절율층(H))과 굴절율이 비교적 낮은 층(저굴절율층(L))을 교대로 적층하여 제작한 유전체 다층막(24)을, 기판(25)의 표면에 마련한 것이다. 도 8에서는, 투과광의 입사면(24c)과 출사면(24f)를 그 대로 표시하고, 다층막(24)을, 입사면(24c)과 기판(25)의 사이의 고굴절율층(H)만을 모아서 그린 고굴절율층(H)의 집합(41)과, 저굴절율층(L)만을 모아서 그린 저굴절율층(L)의 집합(42)으로 나누어 도시하고 있다. 또한, 부호 51은 필터 소자(26)에의 입사광, 46은 입사광(51)이 입사한 위치 즉 입사점(24d)에서 입사면(24c)에 세운 법선, 24d는 입사광(51)의 입사면(24c)에의 입사점이다. 43 내지 45는 입사광(51)이 필터 소자(26)에 입사하고 나서의 광로를 설명하기 위한 위치이고, 이 중 45는 출사점이다. 34는 입사광(51)을 연장한 방향을 파선으로 나타내고, 필터 소자(26)가 없는 경우의 입사광(51)의 진로에 상당한다. θ 및 θ12 내지 θ15는 입사광(51)의 필터 소자(26)에의 입사점(24d)과 입사광(51)이 필터 소자(26)에 입사하고 나서의 광로를 모식적으로 설명하기 위한 위치(43 내지 45)를 순차적으로 연결한 선분과 법선(46)이 이루는 각도이다. 또한, d11은, 입사광(51)이 필터 소자(26)에 입사하고 도 5의 경우와 같은 종래의 스넬의 법칙에 따른 오프셋의 사고방식으로 필터 소자(26) 내에서 굴절하여 필터 소자(26) 내를 진행하여 필터 소자(26)의 출사면(24f)으로부터 출사한다고 가정한 때의 가정 출사점(47)과, 출사면(24f)와 파선(34)의 교점과의 거리이다. d12는, 입사광(51)이 입사면(24c)의 입사점(24d)으로부터 필터 소자(26)에 입사하고, 출사면(24f)로부터 출사한 출사광(52)의 출사점(45)과 가정 출사점(47)의 거리이다. 48은 파선(34)와 출사면(24f)의 교점이다.
필터 소자(26)는, 실제로는 기판(25)의 위에 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 적층하여 형성되어 있지만, 도 8에서는, 종래의 사고방식에 의한 오프셋을 설명하는 형편상 과 본 발명의 투과광의 출사 위치를 설명하는 형편상, 고굴절 율층(H)은 고굴절율층(H)만으로 집합시켜 집합(41)으로 나타내고, 저굴절율층(L)은 저굴절율층(L)만으로 집합시켜 집합(42)으로 나타내어, 입사광(51)의 필터 소자(26) 내에서의 굴절에 의한 진행을 설명하는데 편리하게 나타내고 있다.
도 8에서, 화살표(28a)의 방향으로 진행시켜 온 입사광(51)은, 입사면(24c)의 입사점(24d)으로부터 필터 소자(26)에 입사하고, 종래의 스넬의 법칙에 의한 오프셋의 사고방식에서는, 필터 소자(26)를 구성하는 고굴절율층(H)의 전체(41)에 의해 굴절시킨 분과, 필터 소자(26)를 구성하는 저굴절율층(L)의 전체(42)에 의해 굴절시킨 분과, 또한 기판(25)에 의해 굴절시킨 분의 굴절 현상에 의해, 출사면(24f)의 가정 출사점(47)으로부터 출사하게 된다. 그러나, 본 발명에서는, 종래의 오프셋을 고려한 위에, 또한 필터 소자(26) 내에서의 다중 반사의 결과도 더해져서, 도 8에서 화살표(28a)의 방향으로 진행시켜 온 입사광(51)은 입사면(24c)의 입사점(24d)으로부터 필터 소자(26)에 입사한 후, 출사면(24f)에서 가정 출사점(47)으로부터 파선(34)과 출사면(24f)의 교점(48)의 방향으로 d12만큼 떨어진 출사점(45)으로부터 화살표(30a)의 방향을 향하여 출사한다.
따라서 도 6 및 도 7에 도시한 본 발명의 광도파로(12)에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 광도파로(12)의 코어(23)의 중심선(30)(광축)이 도 8의 출사점(45)의 위치로부터의 출사광(52)의 광로와 일치하도록, 또한, 출사면(24f)과 코어(23)의 단면의 매질의 굴절율의 영향에 의한 출사광(52)의 진행을 고려하여 출사광(52)을 수광할 수 있도록, 도 9에 도시한 바와 같이 코어(21)와 코어(23)의 광축 사이에 축 시프트량(δ)을 갖게 하면, 투과광의 손실을 작게 할 수 있다.
도 9 및 도 10은 코어(21)와 코어(23)의 축 시프트량(δ)을 정하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 어떤 개구수(NA)를 갖는 2개의 코어의 개구단을 대향시킨 때의, 코어 사이 거리(x)와 코어의 축 시프트량(δ)에 관한 결합 손실을 설명하는 것이다. 여기서, 대향하는 2개의 코어는 단면의 근처에서 직선형상이라고 한다.
도 9에서 21과 23은 코어를 나타내고, 28은 코어(21)의 중심선(광축)을 나타내고, 30은 코어(23)의 중심선(광축)을 나타낸다. δ은 코어(21)의 중심선(28)과 코어(23)의 중심선(30)의 축 시프트량, x는 코어(21)의 단면(21a)과 코어(23)의 단면(23a) 사이의 거리(단면 사이 거리)이다. 또한, 도 10에 도시한 곡선(71 내지 74)은 도 9에 도시한 계(系)의 결합 손실 곡선으로서, 횡축은 코어(21, 23)의 단면 사이 거리(x)를 나타내고, 종축은 결합 손실(L(x))을 나타내고 있다.
코어(21 내지 23)의 단면의 사이에 광로에 대해 기울여서 필터 소자를 삽입하기 위한 필터 삽입부(32)를 마련한 경우에는, 코어(21 내지 23)의 단면을 비스듬하게 절단하여 필터 삽입부(32)를 형성하는 경우가 많다. 이 경우, 코어(21 내지 23)의 굴절율과 필터 소자(26)를 접착한 접착제(27)의 굴절율이 일치하고 있으면, 코어(21)의 단면으로부터 출사된 광의 광축과 코어(23)의 광축이 일치한다. 그러나, 코어(21)의 굴절율과 접착제(27)의 매질의 굴절율은, 일반적으로은 다르다. 예를 들면, 코어(21) 등에 석영을 이용한 경우의 굴절율은 약 1.46이고, 플라스틱으로 형성한 경우의 굴절율은 약 1.5라는 바과 같이, 코어 자체도 재질에 의해 굴절율이 다르다. 코어(21) 등의 굴절율과 접착제(27)의 매질의 굴절율이 다른 경우, 필터 소자(26)의 출사측의 코어(23)의 광축과 출사광의 광축은 엄밀하게는 일치하 지 않는다. 필터 소자(26)의 입사측의 코어(21)의 광축에 대해서도 마찬가지이다. 즉, 본 발명에서 말하는 축 시프트량(δ)이란, 출사광과 입사광의 코어 단면에서의 시프트량을 의미하고 있다.
도 10에 도시한 결합 손실 곡선은, 도 9의 계에서 결합시키는 광의 파장이 1550㎚, 코어의 단면의 개구수(NA)가 0.1, 양 단면 사이의 매질의 굴절율이 1.56으로 하여 계산한 것으로, 곡선(71)은 축 시프트량(δ)=0㎛일 때의 곡선, 곡선(72)은 δ=1㎛일 때의 곡선, 곡선(73)은 δ=2㎛일 때의 곡선, 곡선(74)은 δ=3㎛일 때의 곡선이다.
도 10의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 결합 손실(L(x))은 단면 사이 거리(x)의 함수이지만, 축 시프트량(δ)의 함수이기도 하다. 그리고, 변수(x)에 대한 변화보다도 파라미터(δ)에 대한 변화의 편이 매우 크다. 따라서 종래에는 코어의 단면 사이에 필터 소자를 파장 선택 소자로서 이용한 광합파기/분파기에서는, 결합 손실을 적게 하기 위해 필터 소자의 두께를 얇게 할 수 있는 불소화 폴리이미드 필터를 이용하는 등으로, 단면 사이 거리(x)를 작게 하는 것에 중점을 두어 왔지만, 도 10의 결과를 비추어 보면, 축 시프트량(δ)의 편을 보다 중요시하여, 결합 손실(L(x))의 저감에 노력하여야 함을 알 수 있다.
본 발명의 발명자는, 이들의 기본적인 사고방식에 의거하여, 실제로 광합파기/분파기에 사용하는 필터 소자와 그것을 이용하는 광 결합계에 관해 여러가지의 검토를 행하였다. 그 결과, 대향하는 적어도 2개의 코어의 단면의 사이에 그 광축에 대해 경사한 필터 소자를 삽입하는 광합파기/분파기에서는, 대향하는 코어중 한 쪽의 코어의 단면으로부터 출사하는 광의 광축과 다른쪽의 코어의 단면에 입사하는 광의 광축의 사이에, 다음 식으로 표시되는 축 시프트량(δ)을 주도록 대향한 코어끼리를 배치함에 의해, 손실 특성이나 PDL 특성에 우수한 광합파기/분파기를 염가로 제공할 수 있음을 발견하였다.
δ=A(λ)·T·tanθ
여기서, T는 필터 소자의 매질 환산 두께로서, 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 저굴절율층(L)의 굴절율을 n(L), 고굴절율층(H)의 굴절율을 n(H), 저굴절율층(L) 전층(全層)의 물리 두께를 t(L), 고굴절율층(H) 전층의 물리 두께를 t(H)라고 할 때,
T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
로 정의된다. 또한, θ는 입사광이 다층 반사막의 입사면에 입사할 때, 그 입사점에서의 입사면의 법선과 입사광선이 이루는 각도(도 8 참조)이다.
A(λ)는, 실험적으로 구하여진 필터 소자의 전송(傳送) 손실로부터 축 시프트에 기인하는 분을 추출하고, 그것에 어떤 정수를 곱하여 무차원화 한 것으로서, 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수이다. 지금, 필터 소자가 파장(λ)이 적어도 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께 파장(λ)이 1550㎚의 광을 반사하는 파장 선택 필터이고, 입사광의 입사점에서의 필터 소자의 입사면의 면 법선과 입사광의 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 할 때, 입사광의 파장(λ)에 의존하는 상기 계수(A(λ))는, 다음과 같이 된다. 즉,
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.066 내지 0.075의 값을 취한다.
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.40 내지 0.50의 값을 취한다.
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.60 내지 0.90의 값을 취한다.
입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.060 내지 0.090의 값을 취한다.
입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.38 내지 0.48의 값을 취한다.
입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.55 내지 0.73의 값을 취한다.
이하의 취급에 있어서의 계수(A(λ))로서는, 출사광으로서 S편파를 중시하는 때는 상기 S편파에 대한 값을 이용하고, 출사광으로서 P편파를 중시하는 때는 상기 P편파에 대한 값을 이용하고, 출사광으로서 S편파와 P편파의 쌍방을 중시하는 때는 상기 S편파에 대한 값과 상기 P편파에 대한 값의 단순 평균과 편파 상황에 따른 가중 평균의 어느 한쪽을 이용하는 것으로 한다.
이 계수(A(λ))의 조건은, 넓은 사용 범위에서 적용할 수 있는 것이지만, 예를 들면 이것에 좁게 한정되지 않지만, 광통신에서의 간선용이나 중간 장치용이나 단말용이라는 요구되는 사양의 정도가 다른 용도에 대해, 그 비용을 저감하기 위해 상기 계수(A(λ))의 조건으로 제조한 것으로부터, 사양이 보다 고도인 것용을 선택하는 것보다도, 미리 좁은 범위로 계수(A(λ))의 조건을 설정하여 두고 제조하면, 손실 특성이나 PDL 특성의 양호한 광합파기/분파기를 보다 싼 비용으로 제공할 수 있다.
그를 위한 계수(A(λ))의 보다 완화한 조건은, 다음과 같이 된다. 즉,
파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.058 내지 0.075의 범위의 값이고,
파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.40 내지 0.53의 범위의 값이고,
파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))는 0.60 내지 0.91의 범위의 값이다.
또한 엄격한 요구의 사양에 대해서는,
파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))를 0.067 내지 0.069의 범위의 값으로 하고,
파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))를 0.42 내지 0.50의 범위의 값으로 하고,
파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 계수(A(λ))를 0.625 내지 0.900의 범위의 값과 하면 좋다.
그리고, 상기 각 조건에 관해서는, 필터 소자를 투과시켜 이용하는 광신호가 파장이 다른 복수종류의 신호인 때에는, 그들의 각 파장을 λ1, λ2, λ3, …, λ p(단, p는 자연수)로 하고, 상기 A(λ)는, A(λ1) 내지 A(λp)의 평균치를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 계수(A(λ))는, 필터 소자의 투과 특성에 의해 결정되어야 하는 것이다. 종래, 필터 소자에 관해, 이들의 계수는 전혀 관리되고 있지 않았다. 그러나, 본 발명의 발명자가 조사한 결과, 이하에 설명하는 바와 같이, 다층막의 적층 수도 두께도 대체로 같은 필터 소자에 있어서, 이들의 계수는 상당히 넓게 흐트러진 값을 갖는 것이 밝혀졌다.
상기 계수(A(λ))의 값의 범위는, 본 발명에 있어서의 상기한 여러 검토를 행한 결과 얻어진 결론이다. 도 11 내지 도 21에, 필터 소자에 의한 실제의 편차의 한 예를 도시한다. 도 11 내지 도 21은, 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 편차의 예를 설명하는 도면으로, 어느 도면도 종축에 계수(A(λ))를 취하고, 횡축에 입사광의 파장(λ)을 취하여 나타내고 있다. 후술하는 바와 같이, 이들의 곡선에는, 계수(A(λ))가 상기 본 발명의 범위에 들어가는 것과 들어가지 않는 것이 있다.
도 11 내지 도 21에서는, 부호 75 내지 85로 나타내는 곡선은, S편파에 관해 계수(A(λ))와 파장(λ)의 관계를 나타낸 것이고, 부호 75a 내지 85a로 나타내는 곡선은, P편파에 관해 계수(A(λ))와 파장(λ)의 관계를 나타낸 것이다. 입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대한 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75)에 의하면, A(λ)=0.068
도 12의 곡선(76)에 의하면, A(λ)=0.059
도 13의 곡선(77)에 의하면, A(λ)=0.099
도 14의 곡선(78)에 의하면, A(λ)=0.067
도 15의 곡선(79)에 의하면, A(λ)=0.066
도 16의 곡선(80)에 의하면, A(λ)=0.105
도 17의 곡선(81)에 의하면, A(λ)=0.068
도 18의 곡선(82)에 의하면, A(λ)=0.069
도 19의 곡선(83)에 의하면, A(λ)=0.071
도 20의 곡선(84)에 의하면, A(λ)=0.068
도 21의 곡선(85)에 의하면, A(λ)=0.067
또한, 입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75a)에 의하면, A(λ)=0.063
도 12의 곡선(76a)에 의하면, A(λ)=0.055
도 13의 곡선(77a)에 의하면, A(λ)=0.091
도 14의 곡선(78a)에 의하면, A(λ)=0.079
도 15의 곡선(79a)에 의하면, A(λ)=0.078
도 16의 곡선(80a)에 의하면, A(λ)=0.115
도 17의 곡선(81a)에 의하면, A(λ)=0.084
도 18의 곡선(82a)에 의하면, A(λ)=0.087
도 19의 곡선(83a)에 의하면, A(λ)=0.091
도 20의 곡선(84a)에 의하면, A(λ)=0.075
도 21의 곡선(85a)에 의하면, A(λ)=0.073
또한, 입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75)에 의하면, A(λ)=0.435
도 12의 곡선(76)에 의하면, A(λ)=0.387
도 13의 곡선(77)에 의하면, A(λ)=0.537
도 14의 곡선(78)에 의하면, A(λ)=0.425
도 15의 곡선(79)에 의하면, A(λ)=0.396
도 16의 곡선(80)에 의하면, A(λ)=0.563
도 17의 곡선(81)에 의하면, A(λ)=0.454
도 18의 곡선(82)에 의하면, A(λ)=0.489
도 19의 곡선(83)에 의하면, A(λ)=0.535
도 20의 곡선(84)에 의하면, A(λ)=0.406
도 21의 곡선(85)에 의하면, A(λ)=0.409
또한, 입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75a)에 의하면, A(λ)=0.385
도 12의 곡선(76a)에 의하면, A(λ)=0.347
도 13의 곡선(77a)에 의하면, A(λ)=0.468
도 14의 곡선(78a)에 의하면, A(λ)=0.397
도 15의 곡선(79a)에 의하면, A(λ)=0.377
도 16의 곡선(80a)에 의하면, A(λ)=0.507
도 17의 곡선(81a)에 의하면, A(λ)=0.424
도 18의 곡선(82a)에 의하면, A(λ)=0.455
도 19의 곡선(83a)에 의하면, A(λ)=0.492
도 20의 곡선(84a)에 의하면, A(λ)=0.376
도 21의 곡선(85a)에 의하면, A(λ)=0.378
또한, 입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75)에 의하면, A(λ)=0.677
도 12의 곡선(76)에 의하면, A(λ)=0.567
도 13의 곡선(77)에 의하면, A(λ)=0.872
도 14의 곡선(78)에 의하면, A(λ)=0.658
도 15의 곡선(79)에 의하면, A(λ)=0.534
도 16의 곡선(80)에 의하면, A(λ)=0.897
도 17의 곡선(81)에 의하면, A(λ)=0.738
도 18의 곡선(82)에 의하면, A(λ)=0.864
도 19의 곡선(83)에 의하면, A(λ)=1.094
도 20의 곡선(84)에 의하면, A(λ)=0.599
도 21의 곡선(85)에 의하면, A(λ)=0.603
또한, 입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해 필터 소자가 갖는 계수(A(λ))의 값을 도 11 내지 도 21로부터 구하면 다음과 같다.
도 11의 곡선(75a)에 의하면, A(λ)=0.575
도 12의 곡선(76a)에 의하면, A(λ)=0.501
도 13의 곡선(77a)에 의하면, A(λ)=0.733
도 14의 곡선(78a)에 의하면, A(λ)=0.581
도 15의 곡선(79a)에 의하면, A(λ)=0.491
도 16의 곡선(80a)에 의하면, A(λ)=0.764
도 17의 곡선(81a)에 의하면, A(λ)=0.640
도 18의 곡선(82a)에 의하면, A(λ)=0.719
도 19의 곡선(83a)에 의하면, A(λ)=0.850
도 20의 곡선(84a)에 의하면, A(λ)=0.532
도 21의 곡선(85a)에 의하면, A(λ)=0.535
도 11 내지 도 21에 특성을 나타낸 각 필터 소자는, 두께가 5㎛의 불소화 폴리이미드 박막(기판)의 상에 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 71층 적층하여 다층막을 형성한 것이다. 두께가 5㎛의 불소화 폴리이미드 박막의 위에 형성한 다층막은 제조 공정에서 취급하기 쉽다. 여기서, 한 예로서 도 11의 특성을 갖는 필터 소자에 관해 기술하면, 다음과 같다.
도 11의 특성을 갖는 필터 소자는, 기판으로서 두께가 5㎛의 불소화 폴리이 미드 박막을 이용하고, 그 위에 Ta2O5(5산화 탄탈)로 이루어지는 고굴절율층(H)과 SiO2(2산화 규소)로 이루어지는 저굴절율층(L)을 교대로 적층한 다층막을 형성한 것이다. 그리고, 설계 기준 파장(λc)을 1805㎚로 하고, 다층막을 구성하는 각 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)의 각 굴절율(n(L), n(H))의 값이 기판측으로부터 표면측으로 차례로, 각각 저굴절율층(L), 고굴절율층(H)의 순서로,
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
이 되도록 단층의 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 71층 적층하여 다층막을 형성하고 있다. 그리고 그 다층막의 두께(기판을 포함하지 않는 다층막 자체의 두께)는, 물리 두께로 18.14㎛이다. 도 12 내지 도 21의 특성을 갖는 필터 소자의 구성에 관해서는 생략하지만, 도 11의 특성을 갖는 필터 소자와는, 각 층의 굴절율이 다르다.
도 22는, 도 11의 특성을 갖는 필터 소자의 투과율 파장 특성을 도시한 도면으로서, 종축은 투과율을 나타내고, 횡축은 입사광의 파장(λ)을 나타낸다. 도 23은, 도 11의 특성을 갖는 필터 소자의 반사율 파장 특성을 도시한 도면으로서, 종축은 반사율을 나타내고, 횡축은 입사광의 파장을 나타낸다. 도 22 및 도 23에서, 부호 171 내지 176로 나타내는 곡선은, 콜리메이터 렌즈를 이용하지 않는 발산 입사광에 대한 특성 곡선이고, 부호 171a 내지 176a로 나타내는 곡선은, 콜리메이터 렌즈를 이용하여 평행광화 한 입사광에 대한 특성 곡선이다. 또한, 부호 171과 171a로 나타내는 곡선은, 투과 파장역에서의 투과 특성 곡선(S편파에 대한 특성 곡선과 P편파에 대한 특성 곡선이 겹쳐 있기 때문에 1개의 선으로 보인다)이다. 부호 172와 172a로 나타내는 곡선은 반사 파장역에서의 반사 특성 곡선(S편파에 대한 특성 곡선과 P편파에 대한 특성 곡선이 겹쳐 있기 때문에 1개의 선으로 보인다)이다. 부호 173과 173a로 나타내는 곡선은, 투과 파장역과 반사 파장역의 경계 부분에서의 S편파에 대한 투과 특성 곡선이다. 부호 174와 174a로 나타내는 곡선은, 투과 파장역과 반사 파장역의 경계 부분에서의 P편파에 대한 투과 특성 곡선이다. 부호 175와 175a로 나타내는 곡선은, 투과 파장역과 반사 파장역의 경계 부분에서의 S편 파에 대한 반사 특성 곡선이다. 부호 176과 176a로 나타내는 곡선은, 투과 파장역과 반사 파장역의 경계 부분에서의 P편파에 대한 반사 특성 곡선이다.
도 22 및 도 23에서 도시한 필터 소자의 파장 특성은, 도 11에 도시한 바와 같이, 계수(A(λ))가 본 발명의 범위에 들어가는 특성을 갖고 있음과 함께, 필터 소자의 투과광을 1300㎚, 1480㎚, 1500㎚로 하고, 반사광을 1550㎚라고 한 경우에, 곡선(171, 172)이 나타내는 바와 같이 유해(有害)한 리플이 없고, 필터 소자로서 요구되는 손실 특성과 PDL 특성을 충족시키는 것이고, 광합파기/분파기에 사용할 수 있는 것이다. 이들의 예시한 필터 소자는, 파장이 1550㎚의 광을 투과율이 -25dB 이하인 것으로 반사하고, 파장이 1480 내지 1500㎚의 광을 손실이 0.6dB 이내로 투과시키고 있다.
상기한 바와 같이, 도 11 내지 도 21에서의 곡선(75a 내지 85a)은, S편파에 대한 곡선(75 내지 85)에 대응하는 P편파, 즉, 입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 상기 코어의 광축에 대해 경사한 입사면의 면 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 평행한 방향의 편파에 대한 A(λ)의 특성을 나타내는 곡선이다. 이로부터, 파장이 1300㎚, 1480㎚, 1500㎚, 1550㎚ 이외의 파장의 입사광에 대한 계수(A(λ))를 구할 수 있다.
도 11 내지 도 21은, 기판이 5㎛의 불소화 폴리이미드의 위에, 층(L)과 층(H)을 교대로 합쳐서 71층의, 물리 두께(d)(이하, 단지 두께(d)라고도 한다)가 18.1㎛ 전후의 다층막으로서 형성한 각각 다른 필터 소자의 예이다. 이들 중에서, 상기 계수(A(λ))의 값은 상기한 바와 같이 넓은 범위로 분포하고 있다.
도 17은, 상기한 바와 마찬가지의 기판 위에, 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 61층 적층하여 두께(d)가 15.6㎛ 전후의 다층막을 형성한 필터 소자의 예이다. 도 18은, 상기한 바와 마찬가지의 기판 위에, 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 55층 적층하여 두께(d)가 14.1㎛ 전후의 다층막을 형성한 필터 소자의 예이다. 도 19는, 상기한 바와 마찬가지의 기판 위에, 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 51층 적층하여 두께(d)가 13.1㎛ 전후의 다층막을 형성한 필터 소자의 예이다. 도 20은, 상기한 바와 마찬가지의 기판 위에, 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 101층 적층하여 두께(d)가 25.8㎛ 전후의 다층막을 형성한 필터 소자의 예이다. 도 21은, 상기한 바와 마찬가지의 기판 위에, 저굴절율층(L)과 고굴절율층(H)을 교대로 101층 적층하여 두께(d)가 29.3㎛ 전후의 다층막을 형성한 필터 소자의 예이다.
상기 각 층수의 필터 소자와 층수 및 고굴절율층(H)과 저굴절율층(L)의 형성 조건이 같은 필터 소자를 기판 위에 형성한 후, 해당 기판을 제거한 필터 소자를 작성하여 특성을 조사하여 본즉, 상기 특성의 기판에 관계하는 부분을 제외한 데이터와 대체로 같은 결과를 얻을 수 있었다. 이들로부터 알 수 있는 바와 같이, 계수(A(λ))의 값은, 필터 소자의 층수나 두께에 의해서도 어느 범위에서 변동하지만, 층수나 두께가 같아도 어느 범위에서 변동한다.
본 발명에서는, 이 변동의 양상을 조사하여, 계수(A(λ))의 값으로서 상기 과제를 해결하는 수단의 곳에 기재한 범위의 값을 이용하여 축 시프트량을 설정하고, 필터 소자를 삽입한 광합파기/분파기를 제작하고, 손실 특성과 PDL 특성의 대 폭적인 개선을 실현하였다.
손실 특성과 PDL 특성의 관점에서는, 특히 층수가 64층 이상의 필터 소자가 바람직한 결과를 가져왔다. 또한, 상기 기판이 없는 필터 소자를 이용함에 의해 필터 삽입부분의 두께를 얇게 할 수 있어, 더욱 바람직한 결과를 얻을 수 있었다. 이상에서는, 본 발명의 광합파기/분파기에 관해, 축 시프트량을 정하는 계수의 범위에 관해 설명하였다.
(제조 방법)
다음에, 본 발명의 광합파기/분파기(11)의 제조 방법을 설명한다. 도 24의 (a), (b), (c)는 제 1의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 이 방법에서는, 도 24의 (a)에 도시한 바와 같이, 처음에 2개의 광도파로(12a, 12b)가 제각기 성형된다. 광도파로(12a)에서는, 클래드(33)에 2개의 코어(21과 22)가 형성되어 있다. 코어(21)와 코어(22)의 한쪽의 단부는 교차하도록 서로 연결되어 있다. 광도파로(12b)에서는, 클래드(33)에 코어(23)가 형성되어 있다. 또한, 광도파로(12a, 12b)의 필터 소자(26)에 접합시키는 접합면(55a, 55b)은, 신호광의 입사 및 출사에 이용할 수 있도록 광학적 여러 조건을 고려하여 형성되어 있다.
다음에, 계수(A(λ))의 값이 상기한 바와 같은 바람직한 범위에 있는 필터 소자(26)를 준비한다. 그리고, 각각 독립하고 있는 광도파로(12a)와 필터 소자(26)를, 적당한 위치 결정 치구 등을 이용하는 등으로 각각 이 도 24의 (b)에 도시한 소정 위치 부근에 오도록 배열한다. 그 상태를 유지한 채로, 파장이 1550㎚의 광을 코어(22)의 일단에 입력시키고, 코어(22)의 타단으로부터 그 광을 출사시켜서 필터 소자(26)에 입사시킨다. 그리고, 필터 소자(26)에서 반사한 광을 코어(21)의 일단에 입사시키고, 코어(21)의 타단으로부터 출사시킨다. 코어(21)의 타단으로부터 출사한 광의 전송 특성을 측정하면서, 필터 소자(26)를 도 24의 (b)의 화살표(56)에 교차하는 방향으로 적절히 이동하여 코어(21)의 타단으로부터 출사하는 광의 전송 특성이 소정의 상태가 되도록 광도파로(12a)와 필터 소자(26)의 상대 위치를 정한다.
이 측정에서는, 이와는 역으로, 파장이 1550㎚의 광을 코어(21)의 일단에 입력시키고, 코어(21)의 타단으로부터 그 광을 출사시켜서 필터 소자(26)에 입사시키고, 필터 소자(26)에서 반사한 광을 코어(22)의 일단에 입사시키고, 코어(22)의 타단으로부터 출사한 광의 전송 특성을 측정하고, 광도파로(12a)와 필터 소자(26)의 위치 조정을 행하도록 하여도 좋다.
다음에, 위치 결정한 광도파로(12a)와 필터 소자(26)에 광도파로(12b)를 대향시키고, 적당한 위치 결정 치구 등을 이용하는 등으로 각각이 도 24의 (c)에 도시한 소정 위치 부근에 오도록 배열한다. 계속해서, 파장이 1480㎚의 광을 코어(21)의 일단에 입력시키고, 코어(21)의 타단으로부터 출사한 광을 필터 소자(26)에 입사시켜서 투과시키고, 필터 소자(26)를 투과한 광을 코어(23)의 일단에 입사시키고, 코어(23)의 타단으로부터 출사하는 광의 전송 특성을 측정한다. 그리고, 광도파로(12b)를 도 24의 화살표(57)의 방향 또는 화살표(57)에 교차하는 방향으로 적절히 움직여서 코어(23)의 타단으로부터 출사하는 광의 전송 특성이 소정의 상태가 되도록 광도파로(12b)와 필터 소자(26)의 상대 위치를 정한다.
다음에, 파장이 1300㎚의 광을 코어(21)의 일단에 입력시키고, 코어(21)의 타단으로부터 출사시켜서 필터 소자(26)에 입사시켜 투과시키고, 필터 소자(26)를 투과한 광을 코어(23)의 일단에 입사시키고, 코어(23)의 타단으로부터 광을 출사시켜서 그 전송 특성을 측정한다. 그리고, 파장이 1300㎚의 입사광의 경우의 전송 손실보다도 파장이 1480㎚의 입사광의 경우의 전송 손실이 적게 되어 있는 것을 확인한다. 만약 이것을 확인할 수 없는 경우에는, 광도파로(12b)와 필터 소자(26)의 상대 위치를 미조정하면서 파장이 1480㎚의 입사광에 대한 전송 손실을 개선한다.
다음에, 파장이 1500㎚의 광을 코어(21)의 일단에 입력시키고, 코어(21)의 타단으로부터 이 광을 출사시켜서 필터 소자(26)를 투과시키고, 투과한 광을 코어(23)의 일단에 입사시키고, 코어(23)의 타단으로부터 출사한 광의 전송 특성을 측정한다.
이와 같이 하여 측정한 상기 전송 특성을 비교하고, 파장이 1480㎚의 입사광의 경우의 전송 특성과 파장이 1300㎚의 입사광의 경우의 전송 특성과 파장이 1500㎚의 입사광의 경우의 전송 특성이 소정의 범위로 되어 있는 것을 확인하고, 필요에 따라 구성 요소의 상대 위치를 미조정하고, 접착제를 경화시켜서 각 구성 요소를 도 24의 (c)의 광합파기/분파기(11)로서 고정한다.
또한, 상기한 바와 같이 실제로 광을 전송시켜서 전송 특성을 관찰하는 대신에, 광도파로(12a)의 코어(21)의 중심축과 광도파로(12b)의 코어(23)의 중심축을 검출하고, 코어(21)의 중심축과 코어(23)의 중심축의 사이의 축 시프트량이 미리 계산, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 구하여져 있는 축 시프트량(δ)과 동등하게 되 도록 광도파로(12a, 12b)끼리의 위치를 조정하여도 좋다.
종래는, 신호광으로서의 파장이 1310㎚의 광의 전송 특성이 최량이 되도록 광도파로(12a)와 광도파로(12b)의 상대 위치를 조정하고 있다. 이와 같은 종래 방법보다도, 본 발명의 방법과 같이 파장이 1480㎚의 광의 전송 손실이 파장이 1300㎚의 광의 전송 손실보다도 적어지도록, 광도파로(12a)와 필터 소자(26)의 상대 위치를 조정함에 의해, 상기 필터 소자(26)의 투과 파장역의 파장이 1260㎚ 내지 1360㎚의 입사광과 파장이 1480㎚ 내지 1500㎚의 입사광에 대한 전송 특성이 양호한 광합파기/분파기(11)를 수율 좋게 제조할 수 있고, 제조 비용을 대폭적으로 저감할 수 있다.
도 25 내지 도 27은 광합파기/분파기(11)의 다른 제조 방법을 설명하는 도면이다. 이 제조 방법의 경우에는, 우선 클래드(33)에 3개의 코어(21, 22, 23)가 매입된 광도파로(12)를 성형한다. 이때, 미리 사용 파장 등을 상정하여 상기한 바와 같이 하여 최적의 축 시프트량(δ)을 계산하여 두고, 도 25에 도시한 바와 같이, 코어(21)의 중심선(28)과 코어(23)의 중심선(30)이 최적의 축 시프트량(δ)을 갖도록 금형을 설계하고, 그 금형을 이용하여 광도파로(12)를 성형한다. 따라서, 이와 같이 하여 성형된 도 25의 광도파로(12)는 코어(21, 23) 사이에 최적의 축 시프트량(δ)이 실현되어 있다.
계속해서, 도 26에 도시한 바와 같이, 코어(21 및 22)와 코어(23)와의 사이에서, 광도파로(12)에 다이싱 소우(dicing saw)를 이용하여 홈을 파넣어서 필터 삽입부(32)를 형성한다. 그리고, 도 27에 도시한 바와 같이, 필터 삽입부(32)에 필터 소자(26)를 삽입하여 접착제로 고정함에 의해, 광합파기/분파기(11)를 제작한다.
이러한 제조 방법에 의하면, 최적의 축 시프트량(δ)을 얻을 수 있도록, 정밀한 성형 금형을 제작하여 두면, 그 성형 금형을 이용하여 광합파기/분파기(11)를 양산할 수 있고, 앞의 제조 방법과 같이 하나하나의 광합파기/분파기(11)를 조정하는 수고를 줄일 수 있다.
본 발명에 관해서는, 본 발명의 발명자가 검토한 결과, 이하와 같은 사실이 밝혀졌다. 즉, 필터 소자에 입력하여 필터 소자를 투과하는 광이, 다층막(다층막에 기판이 있는 경우에는, 기판을 제외한 다층막 부분)으로부터 출사하는 위치는, 다층막을 구성하는 적층막의 층수와 다층막의 두께가 동일하여도, 다층막에 따라 크게 흐트러진다. 게다가, 입사광의 파장에 의해서도 다르다. 이것은, 종래에서는 문제로 되어 있지 않고, 광합파기/분파기로서 전혀 관리되고 있지 않았다.
본 발명에서 검토한 바와 같이, 필터 소자를 이용한 양호한 특성을 갖는 광합파기/분파기를 염가로 제공하기 위해서는, 도 6 내지 도 10을 이용하여 설명한 투과광에 있어서의 축 시프트에 의한 손실이 중요하다. 필터 소자의 층수가 64층 이상의 경우에는, 본 발명의 축 시프트의 검토가 특히 중요하다.
본 발명에서는, 반사광에 대한 전송 특성이 양호하고, 그 편차가 적어지는 광도파로와 필터 소자의 양호한 상대 위치 관계를 간단하고 정확하게 정할 수 있도록, 투과광에 대한 전송 손실을 저감하기 위해, 필터 소자에서의 이 출사 위치를 파장에 의존하는 계수(A(λ))를 도입하고, 계수(A(λ))의 범위를 상기 일정한 범위로 하도록 필터 소자를 제작하고, 양자를 양립시킨 필터 소자를 이용하여 광합파기 /분파기의 손실 특성과 PDL 특성을 대폭적으로 개선할 수 있었다.
즉, 상기한 바와 같이 본 발명에서 말하는 필터 소자는, 파장 선택 다층막 에지 필터이고, 이 필터 소자를 광합파기/분파기에 이용하는 경우에는, 필터 소자에 대향하는 코어의 광축을 출사광의 빔 축에 가능한 한 맞추지 않는다면, 광합파기/분파기의 특성을 바람직한 레벨까지 개선할 수 없다. 그 하나의 방법으로서, 필터 소자를 끼우고 대향하는 2개의 코어의 단면의 사이의 광축을 필터 소자로부터의 출사광에 맞추어서 배치하는 것을 들 수 있다. 그러나, 다층막측에 큰 편차가 있으면, 그것을 삽입하는 광도파로를 다수 준비하여 적합한 조합을 찾아야 하게 된다. 또한, 필터 소자로부터의 출사광의 위치를 부적절하게 관리하면, 필터 특성을 희생하거나, 제조 수율을 극단적으로 저하시켜 버리게 될지도 모른다.
본 발명에서는, 이들의 점에 유의하여, 수율이나 필터 특성을 희생시키지 않고, 상기 대향하는 2개의 코어의 단면의 사이의 광축을 관리하는 방법을 제안하고, 그것을 이용한 우수한 손실 특성과 PDL 특성을 실현하였다.
계수(A(λ))가 상기한 바와 같은 바람직한 범위를 충족시키고 있으면, 도 22와 도 23에 그 한 예를 도시한 바와 같이, 손실 특성과 PDL 특성에 우수한, 그리고 리플 조건도 실용영역에 도달하고 있는 필터 소자를 제작함이 가능한 것이 분명하고, 본 발명에 의한 광합파기/분파기를 공업적으로 실현 가능한 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 광합파기/분파기는, 상기한 바와 같이, 대향하는 코어의 광축(한쪽의 코어로부터의 출사 빔의 축과 다른쪽의 코어에의 입사 빔의 축)의 사이에,
δ=A(λ)·T·tanθ
로 정해지는 축 시프트량(δ)을 주도록 상기 대향하는 코어끼리를 배치함에 의해 실현할 수 있다. 그리고, 투과광 파장이 복수 있는 경우에는, 계수(A(λ))의 값은, 그들의 해당 파장에 대응하는 계수(A(λ))의 평균치를 이용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 각 파장에서의 손실이나 PDL의 가중 평균에 의해 계수의 평균을 구하여도 좋다.
도 11 내지 도 21의 예에서는, 필터 소자의 투과 파장이 1300㎚ 내지 1500㎚이고, 1300㎚, 1480㎚, 1500㎚의 파장의 광을 투과시키는 광합파기/분파기로서 이용할 수 있다. 이와 같은 광합파기/분파기의 제조에서는, 상기 데이터가 나타내는 바와 같이, 1480㎚를 계수(A(λ))를 주는 파장으로서 이용함에 의해, 양호한 손실 특성과 PDL 특성을 갖는 광합파기/분파기를 제조 수율 좋게 양산할 수 있다.
본 발명에 의한 광합파기/분파기의 제작에서는, 우선, 회로로서의 필터에의 요구 사양을 충족시키는 필터 소자 중에서, 상기 축 시프트량(δ)을 조사하여 회로 구성을 정하고, 필터의 특성을 진실로 살렸던 광합파기/분파기의 구조를 정할 수 있다.
본 발명에 의한 광합파기/분파기의 손실 특성과 PDL 특성은, 종래의 기술 사상으로 작성한 것 중에서 톱 데이터를 추출하여 보도되어 있는 현재의 상태와 대비하여도 올바른 비교는 어렵지만, 양산에 있어서의 평균치로 비교하면, 50％ 이상의 개선이 보인다.
이상, 본 발명의 광합파기/분파기와 그 제조 방법을 몇개의 예를 이용하여 설명하였지만, 설명의 중복을 피하기 위해, 본 발명의 광합파기/분파기의 설명으로부터 상기 과제를 해결하는 수단으로 개시한 본 발명의 광합파기/분파기의 제조 방법의 특징을 이해할 수 있는 부분, 및, 본 발명의 광합파기/분파기의 제조 방법의 설명으로부터 상기 과제를 해결하는 수단으로 개시한 본 발명의 광합파기/분파기의 제조 방법의 특징을 이해할 수 있는 부분에 관해서는 한쪽의 설명으로 다른쪽의 설명도 겸하는 것으로 하였다. 또한, 상기 과제를 해결하는 수단으로 개시한 본 발명의 특징의 설명으로 밝혀지는 부분에 관해서도, 설명의 중복을 피하는 것으로 하였다.
또한, 몇 개의 예를 이용하여 본 발명의 자세한 내용을 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 좁게 한정되는 것이 아니라, 여러가지의 변형예를 가능하게 하는 것이다. 도광체가 광파이버라도 좋다. 반사광을 이용하는 것에 관해서는, 종래 시행 착오적으로 도광체를 적용시켜서 행하고 있던 것을, 본 발명에서는 반사광측의 도광체의 단면의 위치를 간단하고 정확하게 정할 수 있기 때문에, 특성의 개선은 물론, 수율의 대폭적인 개선을 할 수 있기 때문에, 양산을 가능하게 할 수 있는 것이다.
(효과의 비교)
본 발명의 광합파기/분파기와 종래예의 광합파기/분파기를 비교하였다. 여기서 이용한 양 광합파기/분파기의 파라미터는, 다음과 같다.
필터 소자의 주위 매질의 굴절율(n(0))=1.5
저굴절율층(L)의 굴절율(n(L))=1.5
고굴절율층(H)의 굴절율(n(H))=2.0
필터 소자의 기판의 굴절율(n(Sub))=1.5
저굴절율층(L) 전층(全層)의 물리 두께(t(L))=6㎛
고굴절율층(H) 전층의 물리 두께(t(H))=12㎛
필터 소자의 기판의 두께(t(Sub))=5㎛
입사광선이 필터 소자의 표면에 수직한 법선과 이루는 각도(θ)=9°
종래예의 광합파기/분파기에서는, 스넬의 법칙에 따른 필터 소자 내의 굴절만을 고려한 바, 그 축 시프트(d1)(도 5 참조)는, d1=-0.24㎛로 되었다. 또한, 본 발명의 설계 방법에 의해 시프트량(d12-d11)(도 8 참조)을 구한 바, d12-d11=1.15㎛이였다. 또한, 시프트량의 -부호는, 도 5 또는 도 8의 종이면의 하향으로 시프트하고 있는 것을 나타내고, 부호가 없는 것(+부호)은, 도 5 또는 도 8의 상향으로 시프트하고 있는 것을 나타낸다.
이 결과, 파장 1300㎚, 1480㎚, 1500㎚의 광에 있어서의 투과광의 전송 손실은 도 28과 같았다. 이 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 투과광의 전송 손실, 특히 파장 1480㎚ 이상의 광에 대한 전송 손실이 저감하는 것을 알 수 있다.
산업상의 이용 가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해, 매우 양호한 손실 특성과 PDL 특성을 갖는 파장 분파 회로를 양산 가능한 상태에서 염가로 제공할 수 있고, 광통신 분야나 건축 분야 등에 널리 이용하여, 그러한 분야를 크게 발전시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 필터 소자를 끼우고 해당 필터 소자의 양측에 각각 1 또는 2 이상의 도광체가 배치되고, 상기 도광체중의 하나인 제 1의 도광체와 나머지 하나인 제 2의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 제 1의 도광체로부터 제 2의 도광체로 필터 소자를 투과시켜 전송시키도록 된 광합파기/분파기로서,
    상기 필터 소자는, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 다층막을 가지며, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
    T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
    에 의해 정해지고, 또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면에 세운 법선과 이루는 각도를 θ로 하고, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 할 때, 상기 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축이, 다음 식 1로 정의되는 축 시프트량(δ)
    δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
    을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 소자는, 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 가지며, 입사광의 입사점에 있어서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 할 때, 상기 계수(A(λ))는, 입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이고, 입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고, 입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고, 입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고, 입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고, 입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73인 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 계수(A(λ))는, 파장이 1480㎚ 이상의 광에 대한 값이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도광체를 전반하는 광이 복수 파장의 광인 경우에는, 각 파장(λ1, λ2, …, λp)(p는 파장의 수로서 자연수)에 대한 상기 계수(A(λ1), A(λ2), A(λ3), …, A(λp))의 평균치를 계수(A(λ))로서 이용하는 것을 특징으로 하는 광합파 기/분파기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로와 상기 제 2의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로는, 조립 전에는 서로 독립한 도광체이고, 상기 식 1을 충족시키도록 하여 상기 필터 소자의 양측에 상기 양 도광체를 배치하여 상기 필터 소자와 접착 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기.
  6. 광도파로에 있어서 필터 삽입부의 한쪽의 측에 적어도 2개의 제 1의 도광체를 배치하고, 필터 삽입부의 다른쪽의 측에 적어도 하나의 제 2의 도광체를 배치하고, 상기 필터 삽입부에 필터 소자가 삽입되고, 상기 필터 삽입부의 양측에 배치되어 있는 제 1 및 제 2의 도광체중 한쪽의 도광체와 다른쪽의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 필터 소자를 투과시켜 전송시키도록 된 광합파기/분파기의 제조 방법으로서,
    상기 필터 소자는, 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 가지며,
    입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 하고, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 할 때,
    입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이고,
    입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고,
    입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고,
    입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고,
    입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고,
    입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73이고,
    상기 다층막은, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 것이고, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
    T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
    에 의해 정해지고,
    또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면에 세운 법선과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 상기 필터의 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축과의 사이의 축 시프트량(δ)이 다음 식 1
    δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
    로 정하여질 때,
    상기 제 1의 도광체중의 적어도 하나의 도광체의 광축과 상기 제 2의 도광체중의 적어도 하나의 도광체의 광축과의 사이의 거리가 상기 축 시프트량(δ)과 동등하게 되도록 하여 상기 제 1의 도광체와 제 2의 도광체를 상기 광도파로에 형성하는 공정과, 상기 제 1의 도광체와 제 2의 도광체의 중간에서 상기 도파로에 필터 소자를 삽입하기 위한 홈을 형성하는 공정과, 상기 홈에 필터 소자를 삽입하는 공정과, 상기 필터 소자를 상기 홈에 접착제에 의해 고정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기의 제조 방법.
  7. 필터 소자의 한쪽 측에, 적어도 2개의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로를 배치하고, 필터 소자의 다른쪽의 측에, 적어도 하나의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로를 배치하고, 제 1의 광도파로의 도광체와 제 2의 광도파로의 도광체가 상기 필터 소자의 투과영역에 있는 광을 필터 소자를 투과시켜 제 1의 광도파로의 도광체와 제 2의 광도파로의 도광체의 사이에서 전송시키도록 된 광합파기/분파기의 제조 방법으로서,
    상기 필터 소자는, 적어도 파장이 1300㎚와 1480㎚와 1500㎚의 3종류의 광을 투과함과 함께, 파장이 1550㎚의 광을 반사하는 다층막을 가지며, 입사광의 입사점에서의 상기 필터 소자의 입사면에 세운 법선과 입사 방향을 포함하는 평면에 대해 수직한 방향의 편파를 S편파로 하고, S편파에 직교하는 편파를 P편파로 하고, 상기 필터 소자에의 입사광의 파장(λ)에 의존하여 변화하는 계수를 A(λ)라고 한 때,
    입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.066 내지 0.075이 고,
    입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.40 내지 0.50이고,
    입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 S편파에 대해서는 A(λ)=0.60 내지 0.90이고,
    입사광의 파장(λ)이 1300㎚의 P편파에 대해서는 A(λ)=0.060 내지 0.090이고,
    입사광의 파장(λ)이 1480㎚의 P편파에 대해서는 0.38 내지 0.48이고,
    입사광의 파장(λ)이 1500㎚의 P편파에 대해서는 0.55 내지 0.73이고,
    상기 다층막은, 굴절율이 비교적 높은 고굴절율층과 굴절율이 비교적 작은 저굴절율층을 교대로 적층한 것이고, 상기 필터 소자의 주위 매질의 굴절율을 n(0), 상기 저굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(L) 및 t(L), 상기 고굴절율층의 굴절율 및 전체의 물리적 두께를 각각 n(H) 및 t(H)라고 할 때, 상기 필터 소자의 매질 환산 두께(T)가,
    T=t(H)·n(0)/n(H)+t(L)·n(0)/n(L)
    에 의해 정해지고,
    또한, 상기 필터 소자에 입사하는 광이 상기 필터 소자의 표면에 세운 법선과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 상기 제 1의 도광체의 광축과 제 2의 도광체의 광축과의 사이의 축 시프트량(δ)이 다음 식 1
    δ=A(λ)·T·tanθ … (식 1)
    로 정하여질 때,
    적어도 2개의 도광체를 갖는 제 1의 광도파로를 형성하는 공정과, 적어도 하 나의 도광체를 갖는 제 2의 광도파로를 형성하는 공정과, 제 1 및 제 2의 광도파로를 상기 필터 소자의 양측에 배치하고, 제 1의 광도파로의 적어도 하나의 도광체의 광축과 제 2의 광도파로의 적어도 하나의 도광체의 광축과의 사이의 거리가 상기 축 시프트량(δ)과 동등하게 되도록 조정하는 공정과, 조정 후의 제 1의 광도파로와 제 2의 광도파로와 필터 소자를 접착제에 의해 접합시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광합파기/분파기의 제조 방법.
KR1020050129476A 2005-02-02 2005-12-26 광합파기/분파기와 그 제조 방법 KR100726580B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00026976 2005-02-02
JP2005026976A JP2006215212A (ja) 2005-02-02 2005-02-02 光合分波器とその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060088818A true KR20060088818A (ko) 2006-08-07
KR100726580B1 KR100726580B1 (ko) 2007-06-11

Family

ID=36143707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050129476A KR100726580B1 (ko) 2005-02-02 2005-12-26 광합파기/분파기와 그 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7228026B2 (ko)
EP (1) EP1688768A1 (ko)
JP (1) JP2006215212A (ko)
KR (1) KR100726580B1 (ko)
CN (1) CN100356217C (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104155763B (zh) * 2011-07-13 2017-07-21 华为技术有限公司 分光装置、光复用装置及方法、光分插复用设备
CN102320164B (zh) * 2011-08-15 2014-04-16 西北核技术研究所 一种用于激光变角度入射的多层介质高反射膜
US9052461B2 (en) * 2013-04-23 2015-06-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Compound optical combiner
CA2962899C (en) * 2014-09-29 2022-10-04 Robert Dale Tekolste Architectures and methods for outputting different wavelength light out of waveguides
GB201615895D0 (en) * 2016-09-19 2016-11-02 Rigal Dara F Illumination device

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693544A (en) * 1982-12-14 1987-09-15 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Optical branching device with internal waveguide
GB2189621B (en) * 1986-03-06 1989-11-08 Nippon Sheet Glass Co Ltd Optical demultiplexer and/or multiplexer
JP2608633B2 (ja) 1990-02-13 1997-05-07 日本電信電話株式会社 誘電体多層膜フィルタおよびその製造方法並びにこれを用いた光学要素
US5234772A (en) * 1990-02-13 1993-08-10 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Dielectric multilayer, filter, manufacturing method therefor, and optical element incorporating the same
US5144498A (en) * 1990-02-14 1992-09-01 Hewlett-Packard Company Variable wavelength light filter and sensor system
JPH07261053A (ja) * 1994-03-18 1995-10-13 Fujitsu Ltd 光合分波モジュール
JP3344446B2 (ja) * 1995-01-12 2002-11-11 日本電信電話株式会社 光送受信モジュール
US5740288A (en) * 1995-02-22 1998-04-14 E-Tek Dynamics, Inc. Variable polarization beam splitter, combiner and mixer
US6018421A (en) * 1995-06-28 2000-01-25 Cushing; David Henry Multilayer thin film bandpass filter
JP3242332B2 (ja) * 1996-10-17 2001-12-25 住友大阪セメント株式会社 光分波装置
US5894535A (en) * 1997-05-07 1999-04-13 Hewlett-Packard Company Optical waveguide device for wavelength demultiplexing and waveguide crossing
JPH11258434A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Oki Electric Ind Co Ltd 導波形光素子
JP3884857B2 (ja) * 1998-03-12 2007-02-21 富士通株式会社 偏光合成装置および偏光分離装置
US6215924B1 (en) * 1998-08-06 2001-04-10 Optical Coating Laboratory, Inc. Optical coupler device for dense wavelength division multiplexing
GB9828330D0 (en) * 1998-12-22 1999-02-17 Northern Telecom Ltd Dielectric optical filter network
US6320996B1 (en) * 1998-12-31 2001-11-20 Optical Coating Laboratory, Inc. Wavelength selective optical switch
US6529326B2 (en) * 2001-06-13 2003-03-04 Jds Uniphase Corporation Tunable optical filter
US7049004B2 (en) * 2001-06-18 2006-05-23 Aegis Semiconductor, Inc. Index tunable thin film interference coatings
US6850366B2 (en) * 2002-10-09 2005-02-01 Jds Uniphase Corporation Multi-cavity optical filter
JP2004333517A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Optoquest Co Ltd 多層膜フィルタ
JP4123049B2 (ja) * 2003-05-15 2008-07-23 オムロン株式会社 光合分波器
JP2005003891A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Central Glass Co Ltd フィルタ付き光導波回路
JP2005031321A (ja) * 2003-07-11 2005-02-03 Optoquest Co Ltd 光波長選択回路
JP2005031399A (ja) * 2003-07-14 2005-02-03 Optoquest Co Ltd 多層膜エッジフィルタ
JP2005316457A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Optoquest Co Ltd 多層膜エッジフィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
US7228026B2 (en) 2007-06-05
CN1815283A (zh) 2006-08-09
CN100356217C (zh) 2007-12-19
KR100726580B1 (ko) 2007-06-11
US20060171630A1 (en) 2006-08-03
JP2006215212A (ja) 2006-08-17
EP1688768A1 (en) 2006-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6379245B1 (ja) 光導波路素子及び受信回路
KR100726580B1 (ko) 광합파기/분파기와 그 제조 방법
US9323065B2 (en) Optical multiplexer and demultiplexer and a method for fabricating and assembling the multiplexer/demultiplexer
US7577328B2 (en) Optical reflector, optical system and optical multiplexer/demultiplexer device
US7305155B2 (en) Optical element and wavelength separator using the same
JP4305961B2 (ja) 光フィルタを有する光モジュール
JP4320304B2 (ja) 波長多重光カプラおよびその製造方法
JP2005031321A (ja) 光波長選択回路
JP4468867B2 (ja) 面内閉じ込め構造を有する多層膜フィルタおよび光波長フィルタ
JP2005031399A (ja) 多層膜エッジフィルタ
JP2005241998A (ja) 光学フィルタユニット及び光学フィルタモジュール
JP2005316457A (ja) 多層膜エッジフィルタ
JP2005309413A (ja) 光学素子およびそれを用いた分波素子
JP2000241637A (ja) 光波長合分波器の製造方法
US8693820B2 (en) Flat optical waveguide with connections to channel and input optical waveguides
JP2005031398A (ja) 光波長選択回路
JP2004333517A (ja) 多層膜フィルタ
JPH11190809A (ja) 合分波器
JP2008076815A (ja) 多層膜エッジフィルタおよびそれを用いた光波長選択回路
JP3476652B2 (ja) 光分波器
JP2008242450A (ja) 光合分波器およびそれを用いた光送受信器
JP2003172806A (ja) レンズ素子およびこれを用いた光部品
JP2009204765A (ja) 光合分波器およびそれを用いた光送受信器
JP2007233079A (ja) 光部品および光部品製造方法
JP2005352035A (ja) 光合分波器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
LAPS Lapse due to unpaid annual fee