波长合分波器.pdf

本发明提供一种合分波用光学部件，它改善用一个部件进行3个波长以上的光的合成和分解时依赖于偏光面的特性劣化，并且以小型得到优良的分解合成光波的特性，并且保存特性也优良。本发明的波长合分波器备有：具有一个光学基板或由几个光学基板一体形成的结构、被支撑在该光学基板上的第1光学滤波器(A)以及第2光学滤波器(B)。并且，在3个波长波幅的中心波长为λ1、λ2、λ3时，具有0.92≤λ2/λ1≤1.08，0.20≤λ3/λ1≤0.92，或1.08≤λ3/λ1≤5.00的关系，第1光学滤波器(A)将λ3的光合成或分解为λ1与λ2的2波长多重光，第2光学滤波器(B)将2波长多重光合成或分解为λ1和λ2的光。

1.  一种波长合分波器，其特征在于，是将由至少3个波长波幅组成的波长多重光在所定的波幅分波或者/以及合波成波长多重光的波长合分波器，该波长合分波器具有一个光学基板或者由多个光学基板一体化的结构，备有支撑在该光学基板上的至少2个特性不同的第1光学滤波器A以及第2光学滤波器B，在使上述3个波长波幅的中心波长为λ1、λ2、λ3时，0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或1.08≤λ3/λ1≤5.00的关系，上述第1光学滤波器A配置在上述3波长多重光的光路上，将上述波长波幅的中心波长为λ3的光合波或者分波成上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的2波长多重光，上述第2光学滤波器B配置在上述2波长多重光的光路上，将上述2波长多重光合波或者分波成上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的光。

2.  如权利要求1所述的波长合分波器，其特征在于，上述第1光学滤波器A反射3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ3的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的2波长多重光，上述第2光学滤波器B反射透射了上述第1光学滤波器A的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1的光，使上述第1光学滤波器A的入射介质的折射率为n_A，向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和上述第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A，使上述第2光学滤波器B的入射介质的折射率为n_B，向对上述第2光学滤波器B的2波长多重光和第2光学滤波器B的滤波器面的法线所成的角度为θ_B时，
θ_A≥15°
n_A·sinθ_A≤0.95
θ_B≥15°
n_B·sinθ_B≤0.85

3.  如权利要求2所述的波长合分波器，其特征在于，在上述第1光学滤波器A和上述第2光学滤波器B所成的角度为α时，60°≤α≤120°。

4.  如权利要求1所述的波长合分波器，其特征在于，上述第1光学滤波器A透射3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ3的光，同时，反射上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的2波长多重光，上述第2光学滤波器B反射被上述第1光学滤波器A反射的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1的光，使上述第1光学滤波器A的入射介质的折射率为n_A，向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和上述第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A，使上述第2光学滤波器B的入射介质的折射率为n_B，向上述第2光学滤波器B的2波长多重光和第2光学滤波器B的滤波器面的法线所成的角度为θ_B时，
θ_A≥5°
n_A·sinθ_A≤0.95
θ_B≥5°
n_B·sinθ_B≤0.85

5.  如权利要求4所述的波长合分波器，其特征在于，在上述第1光学滤波器A和上述第2光学滤波器B所成的角度为α时，α≥θ_A+5，并且10°≤α≤90°。

6.  一种波长合分波器，其特征在于，是将由至少3个波长波幅组成的波长多重光在所定的波幅中分波或者/以及合波成波长多重光的波长合分波器，该波长合分波器具有一个光学基板或者使多个光学基板一体化的结构，备有支撑在该光学基板上的至少2个第1光学滤波器A以及第2光学滤波器B，在使上述3个波长波幅的中心波长为λ1、λ2、λ3时，0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的关系，上述第1光学滤波器A配置在上述3波长多重光的光路上，将上述波长波幅的中心波长为λ1的光与上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的2波长多重光合波或者分波，上述第2光学滤波器B配置在上述2波长多重光的光路上，将上述2波长多重光合波或者分波成上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的光。

7.  如权利要求6所述的波长合分波器，其特征在于，上述第1光学滤波器A反射3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ1的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的2波长多重光，上述第2光学滤波器B反射透射上述第1光学滤波器A的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ3的光，使向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和上述第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A时，5°≤θ_A≤30°。

8.  如权利要求7所述的波长合分波器，其特征在于，在被上述第1光学滤波器A反射的上述波长波幅的中心波长为λ1的光的光路上还配置镜子，在使该镜子的入射介质的折射率为n_M，被上述第1光学滤波器A反射的上述波长波幅的中心波长为λ1的光和上述镜面的法线所成的角度为θ_M时，n_M·sinθ_M≥1，θ_M≤85°。

9.  如权利要求6至8任何一项所述的波长合分波器，其特征在于，上述波长波幅的中心波长为λ3的光向波长合分波器的入射光为P偏振光。

10.  如权利要求1至9任何一项所述的波长合分波器，其特征在于，上述第1光学滤波器A为带边滤波器，上述第2光学滤波器B为带通滤波器或带边滤波器。

波长合分波器
技术领域
本发明涉及波长合分波器。
背景技术
介电质多层膜一般用作眼镜镜片表面的防反射膜或覆盖在玻璃基板上的电视的色分解滤波器等。例如，有用于液晶投影仪或照相机等的色分解滤波器。或者，作为用于DVD装置等的激光探测用镜，有将介电质多层膜夹在棱镜状的2个玻璃基板间的结构，能够使光以某个角度入射到介电质多层膜上。
另外，在通讯领域，波长多重光通讯技术的导入得到推进。其中，为了分离不同波长的光，需要采用在玻璃基板上形成成为带边滤波器或带通滤波器的介电质多层膜。
在光通信中，通过将3端子组件组合成级联组件，就可能进行多个波长波幅的光的合成和分解。然而，由于需要至少比合成分解波长的数目少一个的3端子组件，所以装置成本上升，占地面积变大，安装成本也上升。
另外，如特开平8-82711号公报或藤井阳一所著的《光工学》(アグネ承风出版社，1993年，第169页)所提出的方案是在单一组件内组装进多个带通滤波器和带边滤波器，对多个波长的光进行合成或分解的组件。然而，由于光的分离角小，要组装进发送信号用激光和接收信号用二极管的话，需要将光程取得很长，从而产生装置大型化而使设置成本上升的问题。
另一方面，要使装置小型化的话，就需要使用激光/二极管阵列，从而成为导致成本上升的主要原因。要使装置小型化但不增加装置成本的话，就需要使光的分离角变大。该场合，出射光的P以及S波的背离变大，引起合成分解光波特性变差的问题。
该高背离角，即高入射角度下依赖于P以及S偏振光的特性变差的问题，即因入射光的偏振方向引起的出射光的振幅波长特性背离变大问题的改善方法在特开2000-162413号公报中被提了出来。在特开2000-162413号公报中对介电质体多层膜滤波器的高折射率层用了Si。然而，如特开2000-162413号公报所公布的那样，在低折射率层用TiO₂、SiO₂的话，在85℃、85％RH的高温高湿度下长时间放置时，TiO₂、SiO₂中的氧会扩散到高折射率层中去。这样，因Si、Ge层折射率降低、低折射率层的折射率上升而导致波长漂移和光学特性的变动。另外，对ZnS、ZnSe来说，由于与SiO₂、TiO₂的粘接性差，也会有易于剥离之类的问题。
在这里，假如入射介质是折射率为1的空气的话，能够使因偏振方向的不同而导致的特性差别减小。但是，在近年的光学部件中，为了小型化而使集成度上升，多数场合滤波器直接接合到其它光学部件如光纤毛细管、棱镜、透镜、导波路上使用。这种场合，为了用空气作入射介质，有必要做成空气夹层结构。在做成空气夹层结构的场合，为了抑制在接合面上的多重反射所导致的振幅变动而形成防反射膜。由于该防反射膜相对于折射率为1的空气进行了最优化，所以接合时树脂等在光通过面迂回渗入的话透射特性就变差。因此，由于需要做成树脂不迂回渗入的接合结构，而成为成本上升的主要原因。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而提出的发明，其目的是提供一种改善用一个光学部件对3波以上的光进行合成和分解时依赖于偏振面的特性劣化，小型并且合成分解光波的特性优良，另外在接合多个基板时选择结合材料的自由度高，在光透射的场合也具有良好的保存特性的多层膜滤波器以及合成分解光波用光学部件。
另一方面，本发明是鉴于上述状况而提出的发明，其目的是提供一种改善用一个光学部件对3波以上的光进行合成和分解时依赖于偏振面的特性劣化，小型并且合成分解光波的特性优良地多层膜滤波器以及合成分解光波用光学部件。
本发明的波长合成分解器是使由至少3个波长波幅组成的波长多重光在所定的波幅分解或者/以及合成波长多重光的波长合成分解器，该波长合成分解器具有一个光学基板或使多个光学基板一体化的结构，具备支撑在该光学基板上的至少2个特性不同的第1光学滤波器A以及第2光学滤波器B，在上述3个波长波幅的中心波长为λ1、λ2、λ3时，0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的关系，上述第1光学滤波器A配置在上述3波长多重光的光路上，对上述波长波幅的中心波长为λ3的光进行分解或者合成为上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2这两个的波长多重光，上述第2光学滤波器B配置在上述2波长多重光的光路上，对上述2波长多重光进行分解或者合成为上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的光。利用这样的结构，能够改善因入射光的偏振面、S波、P波而使出射光的振幅波长特性背离的问题。
另外，本发明作为波长多重合分波器的方式，上述第1光学滤波器A反射3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ3的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的2波长多重光，上述第2光学滤波器B反射在透射上述第1光学滤波器A的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1的光，以上述第1光学滤波器A的入射介质的折射率为n_A，向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和上述第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A，以上述第2光学滤波器B的入射介质的折射率为n_B，向上述第2光学滤波器B的2波长多重光和第2光学滤波器B的滤波器面的法线所成的角度为θ_B时，最好使θ_A≥15°，n_A·Sinθ_A≤0.95，θ_B≥15°，n_B·Sinθ_B≤0.85。
另外，在上述方式中，在上述第1光学滤波器A和上述第2光学滤波器B所成的角度为α时，最好使60°≤α≤120°。
另外，本发明作为波长多重合分波器的其他方式，上述第1光学滤波器A透射在3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ3的光，同时，反射上述波长波幅的中心波长为λ1和λ2的2波长多重光，上述第2光学滤波器B反射上述第1光学滤波器A反射的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ1的光，在上述第1光学滤波器A的入射介质的折射率为n_A，向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和上述第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A，在上述第2光学滤波器B的入射介质的折射率为n_B，向上述第2光学滤波器B的2波长多重光和第2光学滤波器B的滤波器面的法线所成的角度为θ_B时，最好使θ_A≥5°，n_A·Sinθ_A≤0.95，θ_B≥5°，n_B·Sinθ_B≤0.85。
另外，在上述方式中，上述第1光学滤波器A和上述第2光学滤波器B所成的角度为α时，最好使α≥θ_A+5，且10°≤α≤90°。
另一方面，本发明的波长合分波器是将由至少3个波长波幅组成的波长多重光在所定的波幅分波或者/以及合成波长多重光的波长合分波器，该波长合分波器由一个光学基板或者将多个光学基板做成一体的结构组成，备有支撑在该光学基板上的至少2个第1光学滤波器A以及第2光学滤波器B，在上述3个波长波幅的中心波长为λ1、λ2、λ3时，0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的关系，上述第1光学滤波器A配置在上述3波长多重光的光路上，将上述波长波幅的中心波长为λ1的光与上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的2波长多重光进行合成或者分解，上述第2光学滤波器B配置在上述2波长多重光的光路上，对上述2波长多重光进行合成或者分解为上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的光。利用这样的结构，能够改善因入射光的偏振面、S波、P波所导致的出射光的振幅波长特性背离的问题。
另外，本发明作为波长多重合分波器的方式，上述第1光学滤波器A反射3波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ1的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ2和λ3的2波长多重光，上述第2光学滤波器B在反射透射上述第1光学滤波器A的2波长多重光之中上述波长波幅的中心波长为λ2的光，同时，透射上述波长波幅的中心波长为λ3的光，向上述第1光学滤波器A的3波长多重光和第1光学滤波器A的滤波器面的法线所成的角度为θ_A时，最好使5°≤θ_A≤30°。
另外，在上述方式中，备有配置在被上述第1光学滤波器A反射的上述波长波幅的中心波长为λ1的光的光路上的镜子，当该镜子的入射介质的折射率为n_M，被上述第1光学滤波器A反射的上述波长波幅的中心波长为λ1的光与上述镜面的法线所成的角度为θ_M时，最好是n_M·Sinθ_M≥1，θ_M≤85°。
合适的是，上述第1光学滤波器A为带边滤波器，上述第2光学滤波器B为带通滤波器或者带边滤波器。
采用本发明，能够提供一种可以小型化，成本低、特性优良的对至少3波长多重光分解或合成为3个波幅的光的波长合分波器。
以下，就实施本发明的最佳方式参照图面做说明。本发明可适用于将3个不同波长合波以及/或者分波的波长合分波器。即，本发明可适用于将相互波幅不重合的波长的光合波以及/或者分波的波长合分波器。并且，没有特别限定的话，对于λ1、λ2、λ3的光是指包括其中心波幅的光。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的波长合分波器的图。
图2是表示本发明的实施方式2的波长合分波器的图。
图3是表示本发明的实施方式3的波长合分波器的图。
图4是表示实施例1的波长合分波器的图。
图5是表示实施例1的光学带边滤波器特性的图。
图6是表示实施例1的光学带通滤波器特性的图。
图7是表示实施例1的波长合分波器的发送信号的特性的图。
图8是表示实施例1的波长合分波器的接收信号的特性的图。
图9是表示实施例2的波长合分波器的图。
图10是表示实施例3的波长合分波器的图。
图11是表示实施例4的光学带边滤波器特性的图。
图12是表示实施例4的光学带通滤波器特性的图。
图13是表示实施例4的波长合分波器的发送信号的特性的图。
图14是表示实施例4的波长合分波器的接收信号的特性的图。
图15是表示实施例5的波长合分波器的图。
图16是表示实施例6的波长合分波器的图。
图17是表示实施例7的波长合分波器的图。
图18是表示实施例8的波长合分波器的图。
图19是表示实施例8中作为第1滤波器A的光学带边滤波器的特性的图。
图20是表示实施例8中作为第2滤波器B的光学带边滤波器的特性的图。
图21是表示实施例8的波长合分波器的发送信号的特性的图。
图22是表示实施例8的波长合分波器的接收信号的特性的图。
具体实施方式
发明的实施方式1
图1是表示本发明的对由至少3个波长波幅组成的波长多重光进行分波或者合波成波长多重光的波长合分波器的一个方式的示意图。在该图1中，为了简单示意波长合分波器而省略了光学基板等。
如图1所示，1为波长合分波器，该波长合分波器1由第1滤波器A11和第2滤波器B21组成。并且，虽然未图示出，如后面所述，这些第1滤波器A11和第2滤波器B21被支撑在一个光学基板或一体化的多个光学基板上。因此，第1滤波器A11和第2滤波器A21具有全体作为一个光学元件发挥作用的结构，从而实现小型化。
33表示的是λ3的光的前进方向，被第1滤波器A11反射而向30的方向前进。另一方面，λ1以及λ2的光设计成从30的方向向第1滤波器A11前进。因此，λ3的光在第1滤波器A11与λ1以及λ2的2波长多重光合波，通过第1滤波器A11产生3波长多重光。
在这里，本发明的上述3波长多重光的中心波长为0.92≤λ2/λ1≤1.08，有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的关系。还有，由于λ1的光和λ2的光相互不重合所以λ1≠λ2。
即，一般在分离在0.92≤λ2/λ1≤1.08的范围接近的2个波幅的场合，使用光学带边滤波器比光学带通滤波器更好。这样，能够使透射/反射的过渡宽度急剧变化。但是，在本发明中，很清楚，从有0.20≤λ3/λ1≤0.92或者1.08≤λ3/λ1≤5.00的关系的λ1、λ2的波幅分开的λ3的波幅入射到这种光学带通滤波器时，难以得到大的透射率或反射率，特性难以稳定。
另一方面，光学带边滤波器应用于分离分开的2波波幅的光，能够使透射波幅非常宽。然而，在使接近的2波分离的场合，由于层数变多，制造困难而不适合于使用。
对此，本发明者通过采用以下的结构，得到了能够实现成本低性能优良的波长合分波器。
在图1中，从33的方向前进的λ3入射到第1滤波器A11上。并且，2个被多重化了的λ1以及λ2从30的方向入射到第1滤波器A11上。因此，第1滤波器A11配置在3个波幅的光被多重化了的波长多重光的光路上。
这里，第1滤波器A11是将λ3从λ1以及λ2合波或者分波的带边滤波器。为此，例如第1滤波器A11是反射λ3的特性的滤波器时，在第1滤波器A11面上被反射，被反射到λ1以及λ2入射的30的方向上。
另一方面，对于作为接近的波长波幅的λ1以及λ2来说，在第1滤波器A11是透射λ1以及λ2的特性的场合，该2波长多重光透射第1滤波器A11。因此，在3波长多重光之中，能够对离开的波长的λ3进行分波。
并且，透射过第1滤波器A11的λ1以及λ2的2波长多重光34入射到配置在其光路上的第2滤波器B21上。这里，第2滤波器B21是可以对λ1和λ2进行合波或者分波的带通滤波器。例如，第2滤波器B21具有透射λ1、反射λ2的特性。因此，该2波长多重光在第2滤波器B21被分解成λ1和λ2，λ1沿31前进，λ2沿32前进。
这里，角度θ_A小于15°的话，3波长多重光和λ3的发送信号光的角度差就变小，各光学元件太接近而难以配置。因此，最好使角度θ_A大于15°。另一方面，使角度θ_A变大的话，由于对第1滤波器A11的入射角变大，所以成膜在第1滤波器A11上的带边滤波器的P偏振光的反射率降低。根据研究，角度θ_A的上限与基板A的折射率n_A有关，通过使n_A·Sinθ_A达到0.95以下，就能够得到对P偏振光足够的反射率。
因此，n_A低的话角度θ_A的设计自由度就变大，另外，使用相同的角度θ_A的话，n_A越低的话P偏振光的反射率越大。因此，折射率n_A低比较好。入射角θ_A较好是在20°以上，较好是使n_A·Sinθ_A在0.8以下。
另外，角度θ_B小于15°的话，3波长多重光和λ2的角度差变小而难以配置元件。因此，较好是使角度θ_B大于15°。另一方面，使角度θ_B变大的话，由于对第2滤波器B21的入射角变大，所以成膜在第2滤波器B21上的带通滤波器的特性变差。
根据研究，角度θ_B的上限与第2滤波器B21的入射介质的折射率n_B也有关系，不使n_B·Sinθ_B在0.85以下的话，就难以使带通滤波器的透射波幅的特性平坦。另外，很明显不使n_B·Sinθ_B在0.85以下的话，P偏振光的反射率得不到足够的值。
这时，第2滤波器B21的入射介质的折射率n_B越小，角度θ_B的设计自由度越变大。再有，第2滤波器B21的入射介质的折射率n_B越小的话，第2滤波器B21的透射波幅的平坦度或反射波幅的P偏振光的反射率越上升。因此，折射率n_B小比较好。入射角θ_B较好是在20°以上，n_B·Sinθ_B较好是在0.7以下。
另外，第1滤波器A11的出射介质和第2滤波器B21的入射介质都为空气的场合，用于得到入射角θ_B的角度α能够从下式1求得。
α＝θ_B+acrsin(n_A·Sinθ_A)       (1)
因此，假如设定基板A的折射率n_A和对第1过滤器A11的入射角θ_A的话，能够通过计算求得用于得到所望角度θ_B的第1滤波器A11和第2滤波器B21成所的角度α。根据研究，有效的角度α的范围为60°≤α≤120°，最好是70°≤α≤100°。
发明的实施方式2
图2是表示本发明的波长合分波器的别的方式的示意图。在该示意图中，波长合分波器1在单一的一片基板C40的一面上配置了第1滤波器A11，在另一面上配置了第2滤波器B21，但也可以采用使多片光学基板一体化的结构。
如图2所示，从方向33入射的λ3的光透过第1光学滤波器A11，与从基板侧入射的λ1以及λ2合波而成为3波长多重光。另一方面，在第1滤波器A11被反射的λ1和λ2的2波长多重光被导向第2滤波器B21，第2滤波器B21对λ1和λ2的光进行合波或分波。
这里，作为第1滤波器A11配置短波长透射型光学带边滤波器，作为第2滤波器B21配置光学带通滤波器。
还有，在图2中，第1滤波器A11的滤波器面与第2滤波器B21的滤波器面不直接相交，可以像虚线所示那样将这些面延长，以角度α相交。
3波长多重光由基板C40的入出射面C41入射和出射。入出射面C41设计成垂直于3波长多重光，但也可以使它们倾斜1°～10°。
使连接到波长合分波器的3波长多重光入射出射到入出射面C41。作为其方法有用准直透镜等使被光纤等导向的3波长多重光平行导到第1滤波器A11上的方法。另外，作为其他方法还有用粘接或焊接等方法把光纤的套圈固定到入出射面C41上，将由光纤的NA所定的具有广角的扩散光导到第1滤波器A11上。
作为入出射光的3波长多重光被设定成相对于第1滤波器A11的滤波器面的法线以θ_A的角度入射或出射。这时，3波长多重光之中的λ1和λ2的光在第1滤波器A11的基板侧以角度θ_A反射，在基板内传播被导向第2滤波器B21。假设在其它光源的λ3的光能够与λ1和λ2相同的方向以3波长多重光混入的场合，由于透过第1滤波器A11向33方向出射，所以问题减轻了。
λ3的光透过第1滤波器A11，与λ1以及λ2的光合波而成为3波长多重光。
角度θ_A小于5°的话，3波长多重光与λ1和λ2的2波长多重光的角度差变小。因此，因第2滤波器B21和3波长多重光的光路接近而难以配置第2滤波器B21。因此，角度θ_A较好是大于5°。
另一方面，角度θ_A增大的话，由于相对于第1滤波器A11的入射角变大，所以成膜在第1滤波器A11上的带边滤波器对P偏振光的反射率降低。
根据研究，角度θ_A的上限与基板A的折射率n_A也相关，不使n_A·Sinθ_A在0.95以下的话，就难以对P偏振光得到足够的反射率。因此，n_A小的话，角度θ_A的设计自由度变大，另外，使用相同的角度θ_A的话，n_A越低则P偏振光的反射率越大。因此，n_A低比较好。入射角θ_A较好是在10°以上，n_A·Sinθ_A较好是在0.8以下。
另外，λ3的发送信号光在透射第1滤波器A11时折射并入射到基板C40上，但必须参照这时的折射角决定发送信号光对基板表面的入射角。因而，基板C40的折射率n_c较稳定为好。
另一方面，在第1滤波器A11反射，成为λ1和λ2的2波长多重光的光以与第2滤波器B21的滤波器面的法线成θ_B的角度入射到第2滤波器B21上。通过把第2滤波器B21做成透射λ1和λ2的波幅的某一个，而反射另一个的光学带通滤波器，能够对2波长透射光进行合波或分波。
角度θ_B小于5°的话，作为第2滤波器B21的反射光的λ2的波幅的光和2波长多重光的角度差变小。因此，由于λ2的波幅的光入射到第1滤波器A11上，所以较好是使θ_B大于5°。
另一方面，使角度θ_B变大的话，由于相对于第2滤波器B21的入射角变大，所以成膜在第2滤波器B21上的带通滤波器的特性变差。根据研究，角度θ_B的上限与第2滤波器B21的入射介质的折射率n_B也有关系，不使n_B·Sinθ_B在0.85以下的话，显然就难以使带通滤波器的透射波幅的特性平坦。另外，显然不使n_B·Sinθ_B在0.85以下的话，P偏振光的反射率也得不到足够的值。
这里，第2滤波器B21的入射介质的折射率n_B越小的话，角度θ_B的设计自由度越变大。再有，第2滤波器B21的透射波幅的平坦度或反射波幅的P偏振光的反射率上升。因此，折射率n_B小比较好。入射角θ_B较好是在10°以上，n_B·Sinθ_B较好是在0.7以下。
在本实施方式中，在第1滤波器A11的入射介质和第2滤波器B21的入射介质为相同介质的场合，用于得到入射角θ_B的角度α能够从下式2求得。
α＝θ_A+θ_B                     (2)
因此，假如设定对第1过滤器A11的入射角θ_A的话，能够通过计算简单地求得用于得到所望角度θ_B的第1滤波器A11和第2滤波器B21所成的角度α。根据研究，有效的角度α的范围为20°≤α≤90°，较好是30°≤α≤75°，更好是35°≤α≤60°。
另外，通过使出射面C42为相对于第2滤波器B21倾斜的面，就能够控制使λ1的波幅的光折射的角度。因此，通过设定该角度，就能够调节λ1的出射角度。在图2中，出射面C42的角度与第2滤波器B21的滤波器面平行。
还有，基板C40的折射率n_C影响到λ2的出射角。由于基板C40的折射率n_C的起伏大时，λ2的出射角也起伏，所以用于基板C40的材料较好是用折射率的起伏小的材料。另外，在出射面C42上不实施AR涂层的场合，为了抑制在出射面C42上的反射，基板C40的折射率n_C低比较好。
发明的实施方式3
图3是表示本发明的波长合分波器的别的实施方式的示意图。3波长多重光在第1滤波器A11被合波或分波成λ1的光31、λ2和λ3的2波长多重光34，并且2波长多重光34在第2滤波器B21被合波或分波成λ2的光32和λ3的光33。
这里，本发明的上述3波长多重光的中心波长为0.94≤λ2/λ1≤0.98，有0.20≤λ3/λ1≤0.94的关系。这是因为在本发明中使用用带边滤波器将波长多重光合分波的结构，在其特性上，在上述接近以上波幅的波长难以分离。
一般说来，在图3那种结构中，在以第1滤波器A11使1个波幅合波或分波的场合，使第1滤波器A11的法线和上述3波长多重光所成的角度θ_A为45°的话，由于能够使反射光与3波长多重光垂直地出来，所以易于配置光学元件，从而较好。
在以第1滤波器A11分离在0.94≤λ2/λ1≤0.98的范围接近的2个波幅的场合，在入射角45°使用一般的光学带边滤波器的话，S偏振光和P偏振光的特性背离很大。因此会发生因光的偏振状态使产生合分波器的光学特性变动很大的问题。作为解决此问题的方法，考虑了设计对S偏振光和P偏振光的特性背离小的光学带边滤波器的方法。
然而，在使用这种滤波器的场合，通常反射波幅的反射率变低。对此，为了得到足够的反射率，考虑了使用滤波器的高折射率膜的折射率在3以上的特殊薄膜材料的方法。或者，虽然还考虑了使叠层数目在100层以上的带边滤波器的方法，但不管使用哪种方法，都制造成本度上升。
还有，根据本发明者的考虑，假如即使以上述的某种方法改善了反射率，但在使角度θ_A为45°的场合，因制造误差而使入射角仅变动1度，带边滤波器的过渡波长就偏差很大。因此，在使用于分离0.94≤λ2/λ1≤0.98接近的2个波长的滤波器的场合，由于即使入射角稍微偏离设定值，特性的变动也很大，所以不适合于使用。
根据本发明者的研究，要解决该问题，发现需要尽量能够把角度θ_A为设定到30°以下的小角度。即，角度θ_A大于30°的话，第1滤波器A11中S偏振光和P偏振光的特性的背离变大。再有，在入射角有偏差的场合，因带边部分的波长方向的偏差变大而使光学特性变差。
另一方面，在θ_A为30°以下的场合，3波长多重光30和反射第1滤波器A11的光31的角度变小。因此，难以配置接收λ1的光31的光学元件。另外，角度θ_A过小的话，3波长多重光30和第1滤波器A11反射的光的角度差变小。因此，在如图18所示的结构的场合，由于不是前进到镜子12而是到基板A和基板C的结合面，所以较好是使θ_A在5°以上。
本发明者通过采用以下结构，得到了成本低性能优越的波长合分波器。具体地说，使角度θ_A为5°～30°，较好是10°～25°，在第1滤波器A11反射的λ1的光31的光路上配置镜子12。这样，使该反射光35可以以相对于3波长多重光成大的角度出来，以低成本实现了性能优良的波长合分波器。
如图3所示，作为入出射光的3波长多重光设定成以相对于第1滤波器A11的滤波器法线为θ_A的角度入射或者出射。这时，3波长多重光之中λ1以及λ2的光从30的方向以与第1滤波器A11的法线成θ_A的角度前进到第1滤波器A11上。第1滤波器A11向31的方向反射该λ1的光，被反射的λ1的光被配置在其光路上的镜子12反射而向35的方向前进。因此，λ1的光与3波长多重光30的角度变大，能够几乎成直角，使得部件的设计更容易。
λ2的光透射第1滤波器A11，向第2滤波器B21前进，λ2的光在第2滤波器B21向32的方向反射。另外，λ3的光从33的方向向第2滤波器B21前进，透射第2滤波器B21以及第1滤波器A11，沿30的方向前进。
这时，透射第2滤波器B21的λ3的光与λ2的光合波，由第2滤波器B21生成2波长多重光34。再有，透射第1滤波器A11的2波长多重光与λ1的光合波，由第1滤波器A11生成3波长多重光30。假如其它光源的λ3的光在与λ1、λ2同方向混入3波长多重光的场合，由于透射第1滤波器A11以及第2滤波器B21向33方向出射而使问题减轻。
另外，在本实施方式中，能够将λ1的光入射到镜子12的角度设定为所定角度。在该场合，通过平面研磨镜子12的面，由于不用形成高反射率的膜也可以，所以能够降低制造成本，从而较好。为此，在使镜子12的入射介质的折射率为n_M，被第1滤波器A11反射的λ1的光与镜面的法线所成的角度为θ_M时，较好是使n_M·sinθ_M≥1。
这里，使θ_M变大的话，第1滤波器A11反射的λ1的光与镜子12所成的角度变小。因此，制造时3波长多重光30的入射位置稍微偏离的话，λ1的光31和镜子12接触的位置就发生很大变动，从而难以制造。因此，可以使θ_M在85°以下。较好是使n_M·sinθ_M≥1.1，θ_M≤75°。
还有，在本发明中，也能够使光的入射和出射方向反过来，在该场合，上述合波或分波分别变为分波或合波。另外，在上述说明中λ3和λ1以及λ2的光从别的方向入射到波长合分波器(第1滤波器A11)，但当然也可以仅从一个方向使多个波长入射到波长合分波器(第1滤波器A11)。该场合是指预先成为3个以上的波长多重光。
用于本发明的滤波器是由在基板上层叠高折射率和低折射率膜的结构组成。作为该高折射率的材料可以从氧化Ta、氧化钛、氧化Ce、氧化Hf、氧化锆、氧化铌、氧化钇、氧化铬等氧化物、氮化硅、氮化锗等氮化物、碳化硅等碳化物、ZnS、ZnSe、GaP、InP、GaAs、GaAl、GaN等半导体以及它们的混合材料中选取至少一种。
还有，作为低折射率膜的材料可以从氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化镉等氧化物、氟化钙、氟化钡、氟化铈、氟化镁、氟化钠、氟化钕、Na₅Al₃F₁₄、Na₃AlF₆等氟化物、以及从它们的混合材料中选出来的至少一种。
还有，较好是用相同的材料作各折射率膜，但假如是折射率接近的材料的话，也可以用部分其它材料做成的折射率膜替换。另外，为了提高在高温高湿的环境下的保存特性，较好是使用氧化物、氮化物、碳化物、氟化物。
本发明的两个光学滤波器是介电质体多层膜的一个例子，以例如真空成膜法制备。对真空成膜法来说能够使用真空蒸发镀膜法、溅射法、化学气相沉积法、激光蒸发法等各种成膜法。在使用真空蒸发法的场合，将用于改善薄膜质量的蒸汽流的一部分离子化同时在基板侧施加偏压的离子镀法、离子束法、另外用离子枪将离子照射到基板上的离子束辅助蒸发法是有效的。
作为溅射法有直流反应性溅射法、射频溅射法、离子束溅射法等。另外，作为化学气相法有等离子体聚合法、光辅助气相法、热分解法、有机金属化学气相法等。还有，各折射率膜的膜厚能够通过改变成膜时的蒸发时间来成为所望的膜厚。
另外，对基板来说，除石英玻璃、硼硅酸玻璃等光学玻璃、结晶化玻璃以外，还可以应用Si基板、GaAs基板、GaIn基板、SiC基板等半导体基板、LiNbO₃、LiTaO₃、TiO₂、SrTiO₃、Al₂O₃、MgO等氧化物单晶、多晶基板、CaF₂、MgF₂、BaF₂、LiF等氟化物单晶、多晶基板、NaCl、KBr、KCl等氯化物、溴化物单晶、其它结晶基板、丙烯基、非晶聚烯、聚碳酸酯等塑料等，假如是在使用波幅是透明的基板的话，用哪个都可以。
以下参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，本发明不受这些实施例的任何限制。对实施例中用于说明的滤波器的材料来说，使用了折射率为1.46的氧化硅、2.21的氧化铌、基板用的是石英玻璃(折射率为1.44)。空气的折射率取为1.00。
另外，以下说明的实施例中波长合分波器1处理的波幅如下面的表1。
【表1】