光波分合器和光波分合方法及滤光器.pdf

本发明涉及光波分合器、光波分合方法以及滤光器。本发明的目的在于，提供构成零部件和组装工序数目少、且不需要复杂的调整的光波分合器等。本发明的光波分合器具备从中心向外周折射率连续减少的折射率分布型的光传输部、设置于光传输部的轴线方向一端的波长多路复用光用连接部、以及设置于光传输部的轴线方向另一端的至少一个单色光用连接部，波长多路复用光用连接部和单色光用连接部以下面所述的位置关系配置于光传输部，即，从波长多路复用光用连接部向光传输部的一端侧入射的波长多路复用光中包含的单色光能够在光传输部的另一端侧的设置单色光用连接部的位置从光传输部出射。

1.  一种光波分合器，其特征在于，具备：
从中心向外周折射率连续减小的折射率分布型的光传输部、
设置于所述光传输部的轴线方向一端的波长多路复用光用连接部、以及
设置于光传输部的轴线方向另一端的至少一个单色光用连接部，
所述波长多路复用光用连接部和所述单色光用连接部以下面所述的位置关系配置于所述光传输部，其位置关系为，从所述波长多路复用光用连接部向所述光传输部的一端侧入射的波长多路复用光中包含的单色光能够在所述光传输部的另一端侧的所述单色光用连接部的位置从所述光传输部出射。

2.  根据权利要求1所述的光波分合器，其特征在于，所述光传输部是塑料构成的。

3.  根据权利要求2所述的光波分合器，其特征在于，构成所述光传输部的材料的阿贝数的差大于等于20。

4.  根据权利要求1或2或3所述的光波分合器，其特征在于，
所述光传输部大致为圆筒形，
所述波长多路复用光用连接部与所述光传输部的轴线平行地设置于所述光传输部的径向周边部。

5.  根据权利要求1或2或3所述的光波分合器，其特征在于，
所述光传输部大致为圆筒形，
所述波长多路复用光用连接部相对于所述光传输部的轴线以接近于所述光传输部开口角的角度倾斜地设置于所述光传输部的径向中央部。

6.  根据权利要求1～5中的任一项所述的光波分合器，其特征在于，设有多个所述单色光用连接部。

7.  一种光波的分波方法，其特征在于，
由从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部的轴线方向一端，射入多路复用多种单色光的波长多路复用光，
在所述光传输部内使其分波为单色光，
使所述各单色光从所述光传输部的轴线方向另一端的不同位置射出。

8.  一种光波的合波方法，其特征在于，
由从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部的轴线方向一端的不同位置上，射入多束单色光，
在所述光传输部内使所述多束的各单色光合波为波长多路复用光，
使所述波长多路复用光从所述光传输部的轴线方向另一端射出。

9.  一种滤光器，其特征在于，具备：
从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部，
在所述光传输部的轴线方向一端设置的波长多路复用光用连接部，以及
在所述光传输部的轴线方向另一端设置的单色光用连接部。

10.  根据权利要求9所述的滤光器，其特征在于，
所述光传输部是折射率分布常数因温度而变化的，
所述滤光器还具备使所述光传输部的温度发生变化，使从所述波长多路复用光用连接部入射到所述光传输部的波长多路复用光中包含的单色光从所述光传输部出射的出射位置改变，有选择地使该单色光的某一种射入所述单色光用连接部的温度变更手段。

11.  根据权利要求10所述的滤光器，其特征在于，所述光传输部用塑料构成。

12.  根据权利要求10所述的滤光器，其特征在于，所述光传输部的折射率分布的温度依存关系常数为大于等于5×10^-5。

13.  根据权利要求8～11中的任一项所述的滤光器，其特征在于，
所述光传输部大致为圆筒形，
所述波长多路复用光用连接部与所述光传输部的轴线平行地连接于所述光传输部。

14.  根据权利要求9所述的滤光器，其特征在于，所述温度变更手段具备珀耳帖元件。

光波分合器和光波分合方法及滤光器
                                 技术领域
本发明涉及光波分合器、光波分合方法以及能够取出特定波长的光线的滤光器(光开关)。
                                 背景技术
近年来，因特网、移动电话、活动图像的收发信、电子商务等的普及，多媒体社会到来，使用光纤的通信网络的传输容量不断增加。因此，作为能够实现低成本大容量化的信息传递方法，采用以一根光纤传输的波长多路复用传输方式的传输系统，这种传输系统对不同波长的光分别赋予不同的信息，将这些不同波长的光多路复用。该传输系统使用进行光波的合波和分波的滤光元件，而且为了从包含多个波长的波长多路复用光中选取特定波长的光，使用滤光器、光开关等。
作为这样的滤光元件，已知有如图1所示的结构的光波分波器，该分波器将反射不同波长的光线的多个干涉膜滤光器101、102、104配置于通过光纤传输过来的波长多路复用光106的光路上，用各干涉膜滤光器101、102、104反射特定波长λ1、λ2、λ3的光线，得到波长λ1、λ2、λ3的单色光108、110、112。
又，已知有如图2所示的，将星形耦合器201与多个干涉膜滤光器202、204、206、208加以组合的光波分波器。这种光波分波器中，在通过光纤传输过来的波长多路复用光210的光路上配置使光分叉的星形耦合器201，在分叉的各光路上分别配置有选择地只使波长λ1、λ2、λ3、λ4的光线透过的干涉膜滤光器202、204、206、208。
而且，这些结构通过在与如上所述的分波相反的光路上使用，作为将单色光波长多路复用的光波合波器起作用。
这样构成的光波分波器、光波合波器或光波分合器，由于需要与多路复用的波长数目相同数目的滤光器，构成零部件和组装所需要的工序数目多，而且调整复杂，因此存在价格昂贵的问题。而且在使用星形耦合器的光波分波器中，由于利用星形耦合器使波长多路复用光分叉，因此还存在光线的强度低的问题。
又，作为滤光器、光开关，研制出了在马赫策德尔干涉计型光波导路径上设置光栅的滤光器和在这样的滤光器上安装设置铬、铜等金属的蒸镀膜，对其通电使其发热，对光波导路径进行加热的设有薄膜发热体的热光学光开关等。
但是，具备上述光波导路径的滤光器及光开关存在制造工序复杂因而不利于大量生产的问题，而且在制作光栅时，要求在芯部或包层上以数微米或更高的精度周期性地形成切口，因此存在成本高的问题。
本发明是鉴于上述存在问题而作出的，其目的在于，提供能够减少构成零部件数目和组装工序数目，且不需要复杂的调整的光波分合器。
本发明的目的还在于，提供制作容易而且能够将可取出的单色光的波长加以改变的滤光器。
                                发明的公开
本发明的光波分合器的特征在于，具备：从中心向外周折射率连续减小的折射率分布型的光传输部、设置于所述光传输部的轴线方向一端的波长多路复用光用连接部、以及设置于光传输部的轴线方向另一端的至少一个单色光用连接部，所述波长多路复用光用连接部和所述单色光用连接部以下面所述的位置关系配置于所述光传输部，其位置关系为，从所述波长多路复用光用连接部向所述光传输部的一端侧入射的波长多路复用光中包含的单色光能够在所述光传输部的另一端侧的所述单色光用连接部地位置从所述光传输部出射。
本发明的理想的形态是，所述光传输部是塑料构成的。本发明的另一理想的形态是，构成所述光传输部的材料的阿贝(Abbe)数的差为20以上(包含20)。
本发明的又一理想的形态是，所述光传输部大致为圆筒形，所述波长多路复用光用连接部与所述光传输部的轴线平行地设置于所述光传输部的径向周边部。
本发明的又一理想的形态是，所述光传输部大致为圆筒形，所述波长多路复用光用连接部相对于所述光传输部的轴线以接近于所述光传输部开口角的角度倾斜地设置于所述光传输部的径向中央部。
本发明的再一理想的形态是，设置多个所述单色光用连接部。
本发明的另一形态提供一种光波的分波方法，其特征在于，由从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部的轴线方向一端，射入多束单色光被波长多路复用的波长多路复用光，在所述光传输部内使其分波为各单色光，使所述各单色光从所述光传输部的轴线方向另一端的不同位置射出。
又，本发明的又一形态提供一种光波的合波方法，其特征在于，由从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部的轴线方向一端的不同位置上，射入多束单色光，在所述光传输部内使所述各单色光合波为波长多路复用光，使所述波长多路复用光从所述各光传输部的轴线方向的另一端射出。
还有，本发明又一形态提供一种滤光器，其特征在于，具备：从中心向外周部折射率连续减小的折射率分布型的光传输部、在所述光传输部的轴线方向一端设置的波长多路复用光用连接部、以及在所述光传输部的轴线方向另一端设置的单色光用连接部。
本发明的理想的形态是，所述光传输部其折射率分布常数因温度而变化，所述滤光器还具备使所述光传输部的温度发生变化，使从所述波长多路复用光用连接部入射到所述光传输部的波长多路复用光中包含的单色光从所述光传输部出射的位置改变，有选择地使该单色光的某一种射入所述单色光用连接部的温度变更手段。
采用具有这样的结构的滤光器，能够通过使光传输部的温度改变的方法改变被导入单色光用连接部的单色光的波长，因此能够以简单的结构改变可有选择地取出的光的波长。
本发明的理想的形态是，所述光传输部用塑料构成。本发明的另一理想的形态是，所述光传输部的折射率分布的温度依存关系常数为大于等于5×10^-5。本发明的又一理想的形态是，所述光传输部大致为圆筒形，所述波长多路复用光用连接部与所述光传输部的轴线平行地连接于所述光传输部。本发明的又一理想的形态是，所述温度变更手段具备珀耳帖(peltier)元件。
                            附图的简单说明
图1是已有的光波分波器的结构图；
图2是已有的光波分波器的结构图；
图3是表示本发明的第1实施形态的光波分波器的结构、作用的侧面概略图；
图4是表示本发明的第1实施形态的变形例的光波分波器的结构的侧面概略图；
图5是图4中的光波分波器中使用的光检测器阵列的立体概略图；
图6是本发明第1实施形态的光分波器的原理说明用图；
图7是本发明第1实施形态的光分波器的效果说明图；
图8是表示本发明第2实施形态的滤光器结构的立体概略图；
图9是表示本发明的滤光器的实施例的结构和作用的侧面概略图；
图10是本发明的滤光器的实施例的原理的说明用图；
图11是表示本发明的滤光器的实施例的传输部的折射率分布与温度的关系的曲线图。
                               具体实施形态
以下参照附图对本发明的理想的实施形态进行详细说明。图3是表示本发明的第1实施形态的光波分波器1的结构的概略图。如图3所示，光波分波器1具备光波分波部2。该光波分波部2大致为圆筒状，是从中心轴线c向周边折射率连续减少的折射率分布型的光传输部。在本实施形态中，光波分波部2的折射率n具有由下式(1)近似表达的分布状态。
n(r)＝n₀×(1-g²×r²/2)                                ……(1)
其中n₀为中心轴c上的折射率，
g为折射率分布常数，
r为从中心轴c起的半径方向上的距离。
光波分波部2是例如利用离子交换方法等由无机玻璃制造的光传输部，或用塑料制造的光传输部等。还有，光波分波部2具有其外周用包层(未图示)覆盖，从轴线方向的一端(图3的左侧)射入的光线在光波分波部2内传播，从轴线方向的另一端(图3的右侧)射出的结构。
又，如下所述，在实施形态中，利用光波分波部2的折射率分布状态因光波波长不同而不同这一点进行光波的分合波。因此最好是采用阿贝(Abbe)数的差大的材料作为构成光波分波部2的材料，以使光的波长造成的折射率分布状态的差变大。最好是阿贝数的差为20以上，更理想的是阿贝数的差为50以上。阿贝数的差越大越理想，但是通常在80以下。
光波分波器1，作为波长多路复用光用连接部，在光波分波部2的轴线方向一端具备连接传输波长多路复用光4的光纤6的入射侧连接部8。入射侧连接部8最好是与光波分波部2的中心轴线大致平行地配置于光波分波部2的外周部(径向外周部)，以使光线与光波分波部2的中心轴线大致平行地射入光波分波部2的外周部。
作为光波分波器1上连接的光纤6，使用石英玻璃制造的玻璃光纤、或聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等塑料构成的塑料光纤等。
连接的光纤6的折射率分布没有特别限定，可以使用阶梯折射率型(SI)光纤、渐变折射率型(GI)光纤等公知的光纤作为光纤6。
还有，作为单色光用连接部，光波分波器1在光波分波部2的轴线方向的另一端具有射出单色光的出射侧连接部。在本实施形态中，该出射侧连接部形成于用透明树脂形成的棱镜10上。棱镜10被连接于光波分波部2的另一端面上，以使光波分波部2的另一端面上的不同出射位置(r21、r22、r23)上射出的3种波长的单色光(λ1、λ2、λ3)能够入射。从光波分波部2入射的单色光出射的棱镜10的面上，配置着连接出射的单色光入射的3根光纤12、14、16的出射侧连接部18、20、22。从而，所连接的光纤也可以是构成出射侧连接部的光纤。
入射侧连接部8和出射侧连接部18、20、22的连接结构没有特别限定，使用公知的各种结构。例如有在光波分波部2与射出波长多路复用光的光源、接收单色光的受光元件、或光纤等之间充填透明树脂的连接结构。
又可以配置形成出射侧连接部的树脂或其成型品等代替棱镜10。还可以是如图4所示，代替出射的单色光所入射的光纤12、14、16，配置多个受光元件(光检测器)24排列的光检测器阵列(图5)。这时，受光元件24被配置于与各波长的光的出射位置对应的位置上，这些受光元件24的位置成为出射侧连接部。
本实施形态的光波分波器1是将三种波长的单色光(λ1、λ2、λ3)多路复用的波长多路复用光4分波为各波长的单色光用的装置。在光波分波器1中，从入射侧连接部8入射到光波分波部2的光在光分波部2内以一定的周期蜿蜒传播。在光波分波部2中，从中心轴线c向周边部，折射率n连续减少，因此入射光是波长多路复用光时，由于波长不同折射率也不同，导致径向折射率不同，各波长的光线相互偏离，在不同的路径上传播。其结果如图3、图4所示，在入射光为波长多路复用光时，各单色光(λ1、λ2、λ3)以因波长而不同的蜿蜒传播周期传播，以每一波长不相同的出射位置(r21、r22、r23)从光波分波部2射出。
具有以上述式(1)近似表达的折射率分布状态的、在光波分波部2的光线矩阵由下述式(2)给出。
r 2 θ 2 = cos ( gZ ) sin ( gZ ) / ng - ng · sin ( gZ ) cos ( gZ ) r 1 θ 1 · · · · · · ( 2 ) ]]>
其中，n1为中心轴c上的折射率，g1表示折射率分布常数，Z表示光波分波部2的长度，r1表示光线28入射到光波分波部2的轴线方向一端面的入射位置，θ1表示光线28入射到光波分波部2的轴线方向一端面的入射角度(rad)，r2表示光线28从光波分波部2的轴线方向另一端面射出的出射位置，θ2表示光线28从光波分波部2的轴线方向另一端面射出的出射角度(rad)。(图6)
从上述式(2)可知，在出射端面(另一端面)的光线的出射位置相应于折射率分布常数g和折射率n而变化。其结果如图3所示，多束不同波长(λ1、λ2、λ3)的光线从光波分波部2的一端面的同一入射位置(半径方向位置)r入射时，对各光线的折射率分布常数g和折射率n不同，因此在光波分波部2的另一端面的各光线的出射位置r21、r22、r23不同。
光波分波器1是利用这种现象进行波长多路复用光4的分波的分波器。从而，在本实施形态的光波分波器1中，出射侧连接部18、20、22的位置被设定为与入射侧连接部8的位置(离中心轴c的距离)r有如下所述的关系，即从入射侧连接部8射入光波分波部2的3波长(λ1、λ2、λ3)多路复用的波长多路复用光4在光波分波部2内由于各波长的折射率差被分波后，各波长(λ1、λ2、λ3)的单色光能够从出射侧连接部18、20、22分别入射到3根光纤12、14、16中。
通过将入射侧连接部8配置为光线在光波分波部2的外周部入射到光波分波部2，能够使各波长的光路错开较大距离，因此，能够使从光波分波部2射出的单色光的出射位置r21、r22、r23以及出射侧连接部18、20、22相互分离开来。其结果是，容易对从光波分波部2射出的每一单色光进行检测。因此，在使波长多路复用光与光波分波部2的中心轴平行地入射时，最好是将入射侧连接部8相对于光波分波部2的安装位置r尽可能设置于外周侧。另一方面，在将入射侧连接部8的安装位置设置于光波分波部2的中心轴(径向中心部)或其近旁时，最好是使入射侧连接部8相对于光波分波部2的轴线倾斜接近于开口角的角度，以接近于光波分波部2的开口角的角度使光线入射到光波分波部2。
例如在上述实施形态的光波分波器1中，使光波分波部2的直径为1mm、长度(Z)为5.37mm。并且，使3波长(λ1＝470nm、λ2＝525nm、λ3＝630nm)多路复用的波长多路复用光入射到离其一端面上的离中心c的距离为0.45mm的位置(即r＝0.45mm)上。在这里，假定光波分波部2的对各波长λ1～λ3的折射率分布常数g1～g3分别为g1＝0.902、g2＝0.891、g3＝0.878，对于各波长λ1～λ3，在中心轴c上的折射率n1～n3分别为n1＝1.518、n2＝1.513、n3＝1.510。在光波分波部2的另一端面上，各波长(λ1＝470nm、λ2＝525nm、λ3＝630nm)的单色光分别在不同的位置上从光波分波部2射出(参照图3)。具体地说，波长λ1的光线在离中心轴线c有0.06mm距离的位置r21，波长λ2的光线在离中心轴线c有0.03mm距离的位置r22，波长λ3的光线在中心轴线c上的位置r23，分别从光波分波部2射出，在光波分波部2的出射端面上显示出图5所示的强度为I的光谱分布。从而，在出射侧连接部18、20、22也能够得到分波后的单色光。
又，在本实施形态的光波分波器1中，在上述实施形态的单色光用(出射侧)连接部18、20、22上分别配置波长λ1、λ2、λ3的单色光源，将这些出射侧连接部作为入射侧连接部使用，在作为波长多路复用光连接部的入射侧连接部8上配置光检测器等，将上述实施形态的入射侧连接部作为出射侧连接部使用，这样可以使光波分波器1作为从波长λ1、λ2、λ3的单色光得到将这些单色光多路复用的波长多路复用光的光合波器起作用。
采用具有这样的结构的本实施形态的光波分波器，不需要使用复杂的结构和零部件，可以用简单的结构容易地将波长多路复用光分离为特定波长的光，或将多个不同波长的光束合波。又，采用这种结构不需要使用星形耦合器等使光分叉的元件，因此可以抑制光强度的衰减。
上述第1实施形态的光波分波器1是将波长多路复用光中包含的全部单色光取出用的器件，但是，本发明也可以是将波长多路复用光中包含的至少一种单色光取出的器件。
下面对本发明第2实施形态进行说明。图8是表示本发明的最佳实施形态的滤光器(光开关)1的结构的概略立体图。
如图8所示，滤光器51具备安装于基板52上的光传输部54。滤光器51还具备：配置于光传输部54的一端(入射侧)、使波长多路复用光入射的入射侧光纤56，配置于光传输部54的另一端(出射侧)的棱镜58、连接于棱镜58的出射侧光纤60、以及调节光传输部54的温度的温度调节器12。入射侧光纤56与光传输部54的中心轴平行地连接于光传输部54。
在本实施形态中温度调节器62使用珀耳帖(peltier)元件。珀耳帖元件因为是能够高效率地加热和冷却的元件，所以较理想。但是，也可以采用发热体等其他加热手段或冷却手段。
为了对光传输部54均匀加热或冷却，最好是用其他树脂将滤光器51、特别是光传输部54加以密封，或将温度调节器62做成筒状，在其中配置光传输部54。
光传输部54大致为圆筒状，是从中心轴线c向周边部折射率连续减少的折射率分布型的光传输部。在本实施形态中光传输部54的折射率n具有可用下式(1)近似表示的分布状态。
n(r)＝n₀×(1-g²×r²/2)                     ……(1)
其中n₀为中心轴c上的折射率，
g为折射率分布常数，
r为从中心轴c起的半径方向上的距离。
光传输部54是利用离子交换法等，用无机玻璃制造的光传输部，或用塑料制造，其外周用包层(未图示)覆盖的光学部件。光传输部54使经过入射侧光纤56从轴线方向一端(图8的右侧)入射的光线在光传输部54内如图8中箭头A所示蜿蜒传播，然后从轴线方向另一端(图8的左侧)射出。
入射的光线为波长多路复用光64时，由于中心轴上的折射率n0和折射率分布常数g的波长离散引起的色像差的缘故，对各单色光给出了因波长不同而稍有不同的折射率分布。其结果是，入射到光传输部54的波长多路复用光64中包含的各波长(λ1、λ2、λ3)的单色光66、68、70在光传输部54内具有不同的蜿蜒周期(路径)。因此，光传输部54的一端入射的波长多路复用光64，其中包含的各波长(λ1、λ2、λ3)的单色光，按每一波长被分波为单色光66、68、70，各单色光从光传输部54的另一端的不同位置以不同的角度射出。
折射率随温度而变化。在圆筒形的光传输部54中，沿着半径方向折射率的温度相关性(相对于温度变化的变化量)发生变化，因此，折射率分布常数g也随着温度而变化。从而，通过改变光传输部54的温度，可以改变从光传输部54发出的光的出射位置。
折射率的变化程度有取决于材料的热膨胀系数的倾向，在想要以小的温度变化使折射率有大的变化的情况下，最好是使用塑料制造的光传输部。又，在想要使折射率分布常数有较大改变的情况下，最好是在中心部和外周部使用热膨胀系数的差大的构成材料。作为光传输部54最好是使用下述折射率分布的温度依存关系常数为大于等于5×10-5的材料。
本实施形态的滤光器51的构成为在利用温度调节器62将光传输部54的温度设定为第1温度时，入射到光传输部54的波长多路复用光64中包含的第1波长(λ1)的单色光66入射到出射侧光纤60。又，在利用温度调节器62将光传输部54的温度设定为第2温度时，如图8所示，入射到光传输部54的波长多路复用光64中包含的第2波长(λ2)的单色光68入射到出射侧光纤60。还有，在利用温度调节器62将光传输部54的温度设定为第3温度时，入射到光传输部54的波长多路复用光14中包含的第3波长(λ3)的单色光70入射到出射侧光纤60。从而，在本实施形态中，通过用温度调节器62将光传输部54的温度调节为第1、第2或第3温度，可以有选择地改变入射到出射侧光纤60的光的波长。
连接于光传输部54的光纤56、60，使用石英玻璃制造的玻璃光纤、或聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等塑料构成的塑料光纤等。
被连接的光纤56、60的折射率分布没有特别限定，光纤56、60可以使用阶梯折射率型(SI)光纤、渐变折射率型(GI)光纤等公知的光纤。
采用具有这样结构的本实施形态的光波分波器，不必使用复杂的结构和光学零部件，可以用简单的结构从波长多路复用光中分离出特定波长的光，而且，能容易地改变能分离的波长。
本发明不限于上述实施形态，在专利权利要求书记载的范围内可以有各种变更和变形。
下面参照图9～11对本发明的光开关的一个实施例进行说明。图9是本发明一实施例的滤光器151的概略结构平面图。光开关151除了在出射侧没有设置棱镜这点以外，基本结构与上述第2实施形态的滤光器51相同。因而对与滤光器51的结构要素对应的结构要素标以滤光器51的结构要素的编号加100的编号。
在滤光器151中，直径1mm、长度8.73mm的折射率分布型的塑料制的光传输部154的中心轴c起距离r(0.45mm)的位置上，与中心轴c平行地端面连接着作为入射侧光纤156的石英玻璃制造的单模光纤。又，温度调节器162使用珀耳帖元件。从入射侧光纤156入射的波长多路复用光164是λ1＝1285.4nm、λ2＝1523.6nm的单色光多路复用的波长多路复用光。在将光传输部154的温度设定为20℃时的、对于波长λ1的光传输部154的折射率分布常数g1为0.543，对于波长λ2的光传输部154的折射率分布常数g2为0.540。还有，对于波长λ1的中心轴c上的折射率n1为1.497，对于波长λ2的中心轴c上的折射率n2为1.493。
具有以上述式(1)近似表达的折射率分布状态的光传输部154的光线矩阵由下述式(2)给出。
r 2 θ 2 = cos ( gZ ) sin ( gZ ) / ng - ng · sin ( gZ ) cos ( gZ ) r 1 θ 1 · · · · · · ( 2 ) ]]>
其中，n为中心轴c上的折射率，g1表示折射率分布常数，Z表示光波传送部154的长度，r1表示光线P入射到光传输部154的轴线方向一端面的入射位置与中心轴c的距离，θ1表示光线P入射到光传输部154的轴线方向一端面的入射角度(rad)，r2表示光线P从光传输部154的轴线方向另一端面射出的出射位置与中心轴c的距离，θ2表示光线P从光传输部154的轴线方向另一端面射出的出射角度(rad)(参照图10)。
从上述式(2)可知，在出射端面(另一端面)的光线的出射位置相应于折射率分布常数g和折射率n而变化。其结果如图9所示，包含多个不同波长λ1、λ2的多路复用光164从光传输部154的一端面的同一入射位置(半径方向位置)r入射时，因为对各光线的折射率分布常数g和折射率n不同，因此在光传输部154的另一端面的各光线166、168的出射位置与中心轴c的距离r21、r22不同。
在本实施例中，在上述温度条件下，λ1＝1285.4nm的单色光从r21＝0.01mm的位置射出，λ2＝152.6nm的单色光从r22＝0.00mm的位置射出，λ2的单色光168入射到出射侧光纤160。
图11是表示折射率分布侧的光传输部154的折射率分布与温度的关系的曲线图。如图11所示，本实施例的光传输部154的折射率分布常数的温度依存关系常数为6.0×10^-5/℃。从而，如果把光传输部154的温度设定为70℃，则对于波长λ1、λ2的光线的折射率分布常数分别为g1＝0.540，g2＝0.537，波长λ1、λ2的光线的出射位置与中心轴c的距离变成r21＝0.00mm、r22＝-0.01mm。其结果是，入射到出射侧光纤160的光从光传输部154的温度为20℃的情况下的波长λ2的单色光切换为λ1的单色光。这样，通过利用温度调节器162改变光传输部154的温度，以此可改变能够取出的光的波长。
如上所述，采用本发明，能够提供构成零部件数目和组装工序数少、而且不需要复杂的调整的光波分合器。
如上所述，采用本发明，能够提供制作容易而且能够将可取出的单色光的波长加以改变的滤光器。