專利名稱：具有波長選擇性的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有波長選擇性的光學(xué)元件，具體地說，涉及一種光學(xué)元件，它多路傳送不同波長的光或者逐個波長地分離被多路傳送的光。
比如

圖1所示的光通信設(shè)備部件100被公知為普通采用這種光學(xué)濾光鏡的光通信設(shè)備部件。光通信設(shè)備部件100把包含具有不同中心波長的十六種波長λ1-λ16之光信號的混合光信號分離成單個的光信號。如圖1所示，所述光通信設(shè)備部件100包括多個準(zhǔn)直透鏡L1-L7、L9-L15、L20，多個光學(xué)濾光鏡(窄帶濾光鏡)F1-F7、F9、F10-F15以及邊緣濾光鏡F20。通過光纖把光學(xué)信號送到這些元件中間。
首先，利用在透鏡L9處形成的光學(xué)濾光鏡F9，把已被輸入到光通信設(shè)備部件100的包含波長λ1-λ16之光信號的混合光信號輸入到準(zhǔn)直透鏡L9，再分成透射光信號(波長λ9的光信號)和反射光信號(波長λ1-λ8和波長λ10-λ16的光信號)。利用在透鏡L20處形成的光學(xué)濾光鏡F20，把來自光學(xué)濾光鏡F9的反射光信號輸入到準(zhǔn)直透鏡L20，再分成傳透射信號(波長λ1-λ8的光信號)和反射光信號(波長λ10-λ16的光信號)。
把來自準(zhǔn)直透鏡L20的透射光信號依序輸入到準(zhǔn)直透鏡L1-L7，并分別從在各個透鏡L1-L7處形成的光學(xué)濾光鏡F1-F7輸出波長λ1-λ7的光信號。從準(zhǔn)直透鏡L7輸出波長λ8的光信號或來自光學(xué)濾光鏡F7的反射光。
同時，把來自準(zhǔn)直透鏡L20的反射光依序輸入到準(zhǔn)直透鏡L10-L15，并分別從在各個透鏡L10-L15形成的光學(xué)濾光鏡F10-F15輸出波長λ10-λ15的光信號。從準(zhǔn)直透鏡L7輸出波長λ16的光信號或來自光學(xué)濾光鏡F15的反射光。
按照這種方式，從包含波長λ1-λ16之光信號的混合光信號得到逐個波長被分離的波長λ1-λ16的光信號。
上述圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)具有下述問題(1)多路傳送的混合光信號(波長λ1-λ16)分離成中心波長不同的多個信號需要多個光學(xué)元件，比如光學(xué)濾光鏡F1-F7、F9-F15和F20，以及準(zhǔn)直透鏡L1-L7、L9和L10-L15，這就會使制造成本增加。特別是關(guān)于各個光學(xué)濾光鏡，需要邊緣濾光鏡F20，窄帶濾光鏡F1-F7和F9-F15。必須準(zhǔn)備多個窄帶濾光鏡，它們的中心波長漂移(所選定的波長互不相同)。在準(zhǔn)備多個光學(xué)濾光鏡的過程中，就要花費(fèi)時間并得付出勞動，因而也增加制作成本。
(2)必須將光學(xué)濾光鏡F1-F7、F9-F15和F20分別安裝到相關(guān)準(zhǔn)直透鏡L1-L7、L9-L15和L20的端面。更有甚者，由于每個準(zhǔn)直透鏡都比較小，所以安裝每個光學(xué)濾光鏡都是一件非常精巧的工作。因此，安裝每個光學(xué)濾光鏡都很難，工作效率也就很低。于是，就會進(jìn)一步增加制造成本。
(3)為使各準(zhǔn)直透鏡的光軸與各光學(xué)濾光鏡的光軸互相一致，需要很麻煩的光學(xué)校準(zhǔn)工作。這種校準(zhǔn)工作必須由多個光學(xué)濾光鏡來實(shí)現(xiàn)，因而增加了制作的步驟。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種具有波長選擇性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面的光波導(dǎo)板；和在所述光波導(dǎo)板的兩個相對端面至少一個上形成的多層薄膜濾光鏡。該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照光波導(dǎo)板相關(guān)端面的位置而連續(xù)變化。
所述多層薄膜濾光鏡的厚度最好是從所述光波導(dǎo)板一個端面的第一端向著它的第二端線性地改變。
所述多層薄膜濾光鏡最好形成在所述光波導(dǎo)板的兩個端面之一上，在另一端面上形成反射薄膜。
所述反射薄膜最好是具有光放大/反射功能的光學(xué)薄膜。
所述光波導(dǎo)板最好具有露出的表面，以使輸入該光波導(dǎo)板的光傾斜地進(jìn)入或者使光從該光波導(dǎo)板內(nèi)部傾斜地出去，而且應(yīng)該通過去掉所述多層薄膜濾光鏡和反射薄膜之一的一部分而形成這種露出的表面。
所述多層薄膜濾光鏡最好形成在所述光波導(dǎo)板兩個端面上。
所述光波導(dǎo)板最好具有露出的表面，以使輸入該光波導(dǎo)板的光傾斜地進(jìn)入或者使光從該光波導(dǎo)板內(nèi)部傾斜地出去，而且應(yīng)該通過去掉所述兩個多層薄膜濾光鏡之一的一部分而形成這種露出的表面。
所述光波導(dǎo)板最好包括一個傾斜的表面，這個表面形成在第一和第二端部之一上，通過該表面從外部輸入傾斜地進(jìn)入該光波導(dǎo)板的光，或者基本上垂直地通過該光波導(dǎo)板從內(nèi)部把光傾斜地輸出到外面去。
所述光波導(dǎo)板最好包括一個棱鏡陣列，該陣列形成在第一和第二端部之一上，通過該陣列從外部輸入傾斜地進(jìn)入該光波導(dǎo)板的光，或者基本上垂直地通過該光波導(dǎo)板從內(nèi)部把光傾斜地輸出到外面去；而且該陣列應(yīng)該有許多微小的斜面，它們與所述光波導(dǎo)板形成一體或者與所述光波導(dǎo)板分開。
所述光學(xué)元件最好還包括多條光纖或者多個毛細(xì)管，每個毛細(xì)管有一條光纖，它們設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上。
所述多條光纖最好構(gòu)成單獨(dú)一個光纖陣列。
所述光學(xué)元件最好還包括一個透鏡陣列，它設(shè)置在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，具有多個透鏡，每個透鏡通過具有不同波長之多條光線中的一條，所述多條光線通過所述多層薄膜濾光鏡的各個位置。
所述透鏡陣列最好是漸變折射率的平面顯微透鏡，它包括一個基板和至少沿著該基板上的一條線形成的多個顯微透鏡。
所述透鏡陣列的每個透鏡的排列方式最好是會聚并輸出具有不同波長之多條光線中的一條，所述多條光線通過所述多層薄膜濾光鏡的各個位置。
所述多個透鏡當(dāng)中至少一個的布置方式最好是把具有不同波長的混合光變換成平行光，并輸出該平行光。
所述光學(xué)元件最好還包括光發(fā)射器件，它設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以關(guān)于所述濾光鏡輸出包含多種具有不同波長的光的混合光。
所述光學(xué)元件最好還包括光接收器件，它設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以分別檢測通過所述濾光鏡之具有不同波長的多種光。
所述多層薄膜濾光鏡最好通過物理蒸鍍沉積而形成在所述光波導(dǎo)板兩個相對端面當(dāng)中的至少一個上。
本發(fā)明的第二方面提供一種具有波長選擇性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面的光波導(dǎo)板；一個布置在所述光波導(dǎo)板兩個端面之一上的透鏡陣列，它具有多個透鏡；和在所述透鏡陣列外表面以及所述光波導(dǎo)板兩個端面的另一個當(dāng)中的至少一個上形成的多層薄膜濾光鏡。該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照光波導(dǎo)板一個端面的位置而連續(xù)變化。
本發(fā)明的第三方面提供一種具有波長選擇性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面的光波導(dǎo)板；布置在所述光波導(dǎo)板兩個端面之一上的透鏡陣列，它具有多個透鏡；反射薄膜，它形成在所述光波導(dǎo)板兩個端面的另一個上，用以反射輸入到所述光波導(dǎo)板的光，和在所述透鏡陣列的外表面上形成的多層薄膜濾光鏡。該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照光波導(dǎo)板的端面位置而連續(xù)變化。
所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列最好具有一對側(cè)端面，而且所述這一對側(cè)端面之一須包括一個傾斜的表面，通過該表面把光輸入到所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列中，或者基本上垂直地通過所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列從內(nèi)部輸出光。
所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列最好具有一對側(cè)端面，而且所述這一對側(cè)端面之一須包括一個棱鏡陣列，通過該陣列把光輸入到所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列中，或者基本上垂直地通過所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列從內(nèi)部輸出光，而且所述棱鏡陣列須有許多微小的斜面，它們與所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列形成一體或者分開。
所述透鏡陣列的多個透鏡當(dāng)中的一些透鏡的排列方式最好是會聚并輸出在所述反射薄膜處反射的光，而所述透鏡陣列的其它透鏡中的一些透鏡的排列方式最好是把在所述多層薄膜濾光鏡處反射的光變換成平行光，并輸出該平行光。
所述透鏡陣列的多個透鏡當(dāng)中的一些透鏡的排列方式最好是會聚并輸出在所述多層薄膜濾光鏡處反射的光，而所述透鏡陣列的其它透鏡中的一些透鏡的排列方式最好是把在所述反射薄膜處反射的光變換成平行光，并輸出該平行光。
圖15是圖8光學(xué)元件另一種改型的示意斷面圖；圖16是表示由圖15光學(xué)元件所分離的光分量曲線；圖17是表示本發(fā)明第四實(shí)施例光學(xué)元件的示意斷面圖；圖18A和18B是表示由圖17光學(xué)元件所分離的光分量曲線；圖19是本發(fā)明第五實(shí)施例光學(xué)元件的示意斷面圖；圖20是圖19光學(xué)元件一種改型的示意斷面圖；圖21是圖19光學(xué)元件另一種改型的示意斷面圖；
所述光波導(dǎo)板22由比如玻璃或樹脂制成，成一透明體，它的折射率比空氣的大。光波導(dǎo)板22在圖2的薄片上形成類似為沿左右方向延伸之長而窄的平板狀。
所述多層薄膜濾光鏡23形成于光波導(dǎo)板22之端面22a的整個表面上，形成的方式是使它的厚度按照光波導(dǎo)板22各個位置連續(xù)變化。具體地說，所述多層薄膜濾光鏡23的厚度從光波導(dǎo)板22的一端(圖2中的左手端)T1向著另一端T2線性增大。也就是多層薄膜濾光鏡23的厚度從光波導(dǎo)板22的一端T1向著另一端T2增大。因此，多層薄膜濾光鏡23越薄，通過多層薄膜濾光鏡23每個部分的光的中心波長越短。
多層薄膜濾光鏡23被制成為窄帶濾光鏡或邊緣濾光鏡，而且第一實(shí)施例中的多層薄膜濾光鏡23就是窄帶濾光鏡，它只透過由濾光鏡厚度所確定的特定波長。
多層薄膜濾光鏡23通過在真空中物理蒸鍍沉積直接沉積在光波導(dǎo)板22的一個端面22a上，具有對于光通信部件而言所需的極好耐氣候性能。其中的高折射率介電層采用作為光學(xué)材料一般所用的比如二氧化鈦、氧化鉭或氧化鈮等透明氧化物，或者包含它們的混合物。低折射率介電層采用比如通常用作光學(xué)材料的二氧化硅等透明氧化物或氟化鎂等透明氟化物，以及包含它們的混合物。
多層薄膜濾光鏡23通過物理蒸鍍沉積，比如真空沉積或者真空濺射直接沉積在所述端面22a上。為了制備具有極好耐氣候性能的多層薄膜濾光鏡23，采用磁濺射、離子束濺射和加速離子濺射。
光學(xué)薄膜24形成在與光波導(dǎo)板22之端面22a面對的端面22b上。光學(xué)薄膜24包括比如鋁薄膜與二氧化硅的疊層膜，或者鋁薄膜、二氧化硅及二氧化鈦的疊層膜。光學(xué)薄膜24可以是使得擬通過光波導(dǎo)板22接收之反射光增加的薄膜。
第一實(shí)施例中切割部分光學(xué)薄膜24，使光波導(dǎo)板22具有露出的表面22c。光傾斜地進(jìn)入光波導(dǎo)板22，或者經(jīng)所述露出的表面22c而從光波導(dǎo)板22出射。輸入的光是平行光，從另一光通信部件經(jīng)準(zhǔn)直透鏡或光纖而加給該露出的表面22c。
以下敘述光學(xué)元件21的作用。
使包含不同波長(如波長組分λ1-λ6)的混合光從露出的表面22c關(guān)于端面22a被傾斜地輸入到光波導(dǎo)板22。然后該混合光在光波導(dǎo)板22中從多層薄膜濾光鏡23較薄一側(cè)向著較厚一側(cè)傳送(通過)，同時在兩個端面22a和22b之間來回反射。相應(yīng)地，輸入到多層薄膜濾光鏡23中的混合光的位置向著較厚一側(cè)移動一個根據(jù)混合光入射的角度所給定的量。這就造成該混合光被多層薄膜濾光鏡23分離成不同波長的多種光。
具體地說，混合光先被輸入到多層薄膜濾光鏡23所處的位置(圖1中最左面的第一位置)。然后，只有由多層薄膜濾光鏡23在該第一位置厚度確定的中心波長(傳輸波長λ1)的光分量通過該多層薄膜濾光鏡23，而其它中心波長的光分量在該多層薄膜濾光鏡23處受到反射。從而，只有中心波長λ1的光分量受到分離。
接下去在所述第一位置反射的混合光(λ2-λ6)在光學(xué)薄膜24處的端面22b受到反射，再次被輸入到該多層薄膜濾光鏡23中。其間，混合光的輸入位置(第二位置)根據(jù)該混合光入射的角度從第一位置向著多層薄膜濾光鏡23較厚一側(cè)移動一段距離(漂移量)。于是，混合光在比第一位置厚的第二位置被輸入到多層薄膜濾光鏡23。因此，只有由該第二位置的厚度所確定的中心波長(傳輸波長λ2，λ2＞λ1)光分量通過該多層薄膜濾光鏡23，其它光分量(λ3-λ6)在多層薄膜濾光鏡23受到反射。于是，只有中心波長λ2的光分量受到分離。
此后，包含被分離后其余各波長組分之混合光的輸入位置以類似的方式關(guān)于多層薄膜濾光鏡23向著長波長側(cè)移動一個漂移量，由每個輸入位置處厚度確定之中心波長的光分量(傳送波長λ3、λ4、λ5和λ6)依序(依上升的序號)被多層薄膜濾光鏡23分離。
按照這種方式，包含不同波長光的混合光被多層薄膜濾光鏡23分離成中心波長不同的光分量(λ1-λ6的光分量)。
所述第一實(shí)施例的光學(xué)元件21具有如下的優(yōu)點(diǎn)。
分離混合光的多層薄膜濾光鏡23以其厚度變化的方式形成于光波導(dǎo)板22的一個端面22a的整個縱向表面上。這就省去為分離混合光所需的多個光學(xué)元件。特別是，多種不同類型濾光鏡就變得不必要。因此，減少了光學(xué)元件21的部件數(shù)目，而形成多層薄膜濾光鏡23是容易的。于是，使光學(xué)元件21的工作步驟數(shù)目得以減少，也使制作成本得以被降低。
可將第一實(shí)施例的光學(xué)元件21被改型而制成有如圖3至6所示的那樣。
如圖3所示，可以割去光學(xué)元件21A的部分多層薄膜濾光鏡23(較薄一側(cè)的端部)，形成光波導(dǎo)板22的露出表面22d。
如圖4所示，可在光學(xué)元件21B之光波導(dǎo)板22的第一端部T1處形成傾斜的表面22e。形成傾斜表面22e的方式是輸入光從外面傾斜地輸入到光波導(dǎo)板22，或者從光波導(dǎo)板22的內(nèi)部傾斜地出射的輸出光基本上垂直地穿過它。
在這種情況下，可從光波導(dǎo)板22的側(cè)向?qū)⒒旌瞎鈨A斜地輸入到光波導(dǎo)板22中，或者從光波導(dǎo)板22內(nèi)部傾斜地輸出到外面，減小因讓混合光在傾斜表面22e處近似垂直地輸入或者從傾斜表面22e輸出的光損耗。
如圖5所示，棱鏡陣列25具有多個微小的傾斜表面，它形成于光學(xué)元件21C之光波導(dǎo)板22的第一端T1上。每個微小傾斜表面形成的方式是，使從外面傾斜地輸入到光波導(dǎo)板22中的光或從光波導(dǎo)板22內(nèi)部傾斜地輸出的光近似垂直地通過它們。可與光波導(dǎo)板22一體地形成這種棱鏡陣列25，或者與該光波導(dǎo)板22分離。
在這種情況下，可通過該棱鏡陣列25將混合光傾斜地輸入到光波導(dǎo)板22中，或通過該棱鏡陣列25從光學(xué)元件22C的側(cè)向從光波導(dǎo)板22內(nèi)部輸出到外面，而不必加大光學(xué)元件22C本身。
如圖6所示，如果需要，可延伸光學(xué)元件21D的通道數(shù)目。圖6表示12通道光信號的情況(作為混合光的多路傳輸光信號包括波長組分λ1-λ12)，它的信息量是6通道光信號(作為混合光的多路傳輸光信號包括波長組分λ1-λ6)的信息量的2倍。
在這種情況下，第二光學(xué)元件21A′的左手端與圖3所示的第一光學(xué)元件21A的右手端相連。在第一光學(xué)元件21A中，包含不同波長(波長組分λ1-λ12)之多種光的混合光(多路傳輸光信號)關(guān)于光波導(dǎo)板22被傾斜地輸入，輸入的方式是，使混合光被輸入到多層薄膜濾光鏡23的各個位置a1-a6。在第二光學(xué)元件21A′中，混合光關(guān)于光波導(dǎo)板22被傾斜輸入的方式是，使混合光被輸入到多層薄膜濾光鏡23的各個位置a1′-a6′。這里的各個位置a1′-a6′是從多層薄膜濾光鏡23的各個位置a1-a6向著多層薄膜濾光鏡23的較厚一側(cè)移動一定的量。
采用這種結(jié)構(gòu)，第一光學(xué)元件21A中的混合光被多層薄膜濾光鏡23分離成不同中心波長的多個光分量(光分量λ1、λ3、λ5、...、λ11)。第二光學(xué)元件21A′中的混合光被多層薄膜濾光鏡23分離成不同中心波長的多個光分量(光分量λ2、λ4、λ6、...、λ12)。這里的波長λ2、λ4、λ6...λ12分別比λ1、λ3、λ5...λ11長(λ2＞λ1、λ4＞λ3、...、λ12＞λ11)。全部波長之間的關(guān)系是λ1＜λ2＜λ3＜λ4、...、λ11＜λ12。
按照這種方式，采用同樣結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件21A容易形成12通道的光信號(如包含波長組分λ1-λ12的多路傳輸光信號)。(第二實(shí)施例)圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例光學(xué)元件31的示意斷面圖。光學(xué)元件31包括形成于光波導(dǎo)板22之端面22a上的多層薄膜濾光鏡23A和形成于光波導(dǎo)板22之端面22b上的多層薄膜濾光鏡23B。
部分多層薄膜濾光鏡23B(較薄一側(cè)的端部)被切掉，在光波導(dǎo)板22上形成露出表面22f。通過光波導(dǎo)板22的這個露出表面22f，光關(guān)于光波導(dǎo)板22傾斜地被輸入，并從內(nèi)部被輸出到外面。
雖然可將多層薄膜濾光鏡23A和23B二者形成為窄帶濾光鏡或邊緣濾光鏡，但在第二實(shí)施例中，是將二者形成為窄帶濾光鏡。在第二實(shí)施例中，在平行光情況下，通過所述露出的表面22f，把包含不同波長(如波長組分λ1-λ12)之多種光的混合光輸入到光波導(dǎo)板22。
以下將敘述光學(xué)元件31的作用。
由于作為混合光的輸入光在光波導(dǎo)板22的內(nèi)部傳輸，同時在兩個多層薄膜濾光鏡23A和23B的每一個的內(nèi)表面之間來回反射，輸入光進(jìn)入一個多層薄膜濾光鏡23A每個部分的各個位置(b1、b3、...、b11)以及輸入光進(jìn)入另一個多層薄膜濾光鏡23B每個部分的各個位置(b2、b4、...、b12)從一個移向另一個。這里的位置b2、b4、...、b12是從位置b1、b3、...、b11向多層薄膜濾光鏡23的較厚一側(cè)移動一定的量。
因此，通過多層薄膜濾光鏡23A各個位置所得到光分量中每個的中心波長(波長λ1、λ3、λ5、...、λ11)不同于通過多層薄膜濾光鏡23B各個位置所得到光分量中每個的中心波長(波長λ2、λ4、λ6、...、λ12)。
包含具有中心波長λ1-λ12的混合光(具有信息量為2n的光信號)被一個多層薄膜濾光鏡23分離成具有中心波長λ1、λ3、λ5、...、λ11的光，還被另一個多層薄膜濾光鏡23分離成具有中心波長λ2、λ4、λ6、...、λ12的光。
第二實(shí)施例光學(xué)元件32具有如下優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)于光波導(dǎo)板22的兩個端面22a和22b分別形成多層薄膜濾光鏡23A、B。因此，與在光波導(dǎo)板22的一個端面22a處的多層薄膜濾光鏡23情況相比，能夠得到具有雙倍信息量的光分量，而無需改變光學(xué)元件31自身的尺寸。(第三實(shí)施例)圖8是本發(fā)明第四實(shí)施例光學(xué)元件41示意斷面圖。光學(xué)元件41包括附加到圖3之光學(xué)元件21A結(jié)構(gòu)上的透鏡陣列26和光纖陣列27。
設(shè)置透鏡陣列26(在多層薄膜濾光鏡23的一側(cè)外表面上)的方式是，與多層薄膜濾光鏡23的外表面及光波導(dǎo)板22的露出表面22d接觸。設(shè)置光纖陣列27的方式是，與透鏡陣列26的外表面接觸。
像圖9所示那樣，通過在圖中雙點(diǎn)劃線所指示的位置處截割一個大的漸變折射率平面顯微透鏡而形成所述透鏡陣列26，形狀為長的平行四邊形。透鏡陣列26包括六個透鏡261-266和與光波導(dǎo)板22的露出表面22d接觸的透鏡2670。六個透鏡261-266是漸變折射率區(qū)域，多種不同波長(波長組分λ1-λ6)的光分別通過這個區(qū)域，所述不同波長的光已通過多層薄膜濾光鏡23的各個位置。
光學(xué)元件41還包括光纖28(或內(nèi)部具有光纖的毛細(xì)管)，它的設(shè)置方式是，使其與透鏡陣列26一端的外表面接觸。透鏡2670的焦點(diǎn)位置落在透鏡陣列26一端的外表面上，光纖28的輸出端與該透鏡陣列相連。因此，光纖28與透鏡陣列26相連，連接的方式是使所述焦點(diǎn)位置與光纖28的輸出端重合。于是，使要從光纖28提供的混合光通過透鏡2670被轉(zhuǎn)換成平行光，并且被轉(zhuǎn)換成平行光的混合光被輸入到光波導(dǎo)板22中。
輸入光在光學(xué)薄膜24處受到反射，并經(jīng)多層薄膜濾光鏡23作為平行光進(jìn)入透鏡261，由透鏡261會聚到透鏡陣列26的外表面。
經(jīng)多層薄膜濾光鏡23向著透鏡261傳送的混合光或平行光在多層薄膜濾光鏡23的第一位置受到反射。這之后它在光學(xué)薄膜24與多層薄膜濾光鏡23之間來回反射，并在光波導(dǎo)板22的內(nèi)部傳輸。分別被輸入到多層薄膜濾光鏡23之第二位置、第三位置...和第六位置的混合光通過透鏡262、263、...、266被會聚在透鏡陣列26的外表面上。這就是說，在光學(xué)薄膜24處被輸入到各透鏡261-266的混合光的反射位置與透鏡261-266的聚焦位置相符。
光纖陣列27包括六條光纖271-276，它們的輸入端軸心與透鏡261-266的會聚位置(焦點(diǎn)位置)重合。
圖10是表示波長分布與經(jīng)光纖28輸入之混合光的強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線。圖11是表示作為窄帶濾光鏡之多層薄膜濾光鏡23的波長選擇特性的曲線。圖12是在多層薄膜濾光鏡23每個位置被分離的各光分量的曲線。
第三實(shí)施例光學(xué)元件41具有如下之優(yōu)點(diǎn)。
(1)被多層薄膜濾光鏡23分離的不同中心波長(λ1-λ6)各光分量分別從設(shè)在光學(xué)元件41中的光纖陣列27的光纖271-276被輸出。如圖12所示，被分離的光分量(λ1-λ6)的強(qiáng)度近似為一致的。
(2)光纖陣列27關(guān)于透鏡陣列26的位置只需被調(diào)節(jié)一次。為使要由多層薄膜濾光鏡23每個位置分離之不同中心波長的每個光分量會聚位置與光纖271-276的軸心重合，無需對每條光纖實(shí)行光學(xué)調(diào)節(jié)。
(3)透鏡2670的會聚位置設(shè)定在透鏡陣列26一端的外表面，光纖28的輸出端與該陣列相連。光纖28與透鏡陣列26連接的方式使所述會聚位置與光纖28的輸出端重合。因此，從光纖28送來的混合光被透鏡2670轉(zhuǎn)換成平行光，并將被轉(zhuǎn)換成平行光的混合光輸入到光波導(dǎo)板22中。也就是說，光學(xué)元件41具有平行光管的功能，用以把輸入光轉(zhuǎn)換成平行光。
由于通過濾光鏡23每個位置的多種不同波長的光(每種光分量)被透鏡261-266會聚在多層薄膜濾光鏡23的外表面一側(cè)，所以，光學(xué)元件41具有會聚功能。
因此，其間不用準(zhǔn)直透鏡或會聚透鏡，就能夠很容易把光學(xué)元件41與另一個光通信部件，如光纖連在一起。與此同時，使光學(xué)元件被調(diào)制成為具有準(zhǔn)直功能或會聚功能的光波長選擇器件，很容易將其與光學(xué)裝到一起。于是，就得到具有較高實(shí)用性的光學(xué)元件。
(4)由多層薄膜濾光鏡23分離的多種不同中心波長的光為透鏡261-266所會聚并輸出。通過按使每種輸出光的會聚位置分別與每條光纖輸出端的軸心重合的方式形成光纖陣列27，從而能對所述光纖陣列27關(guān)于透鏡陣列26單獨(dú)一次光學(xué)調(diào)節(jié)，便于所述陣列的裝配。
(5)由于透鏡陣列26是漸變折射率平面顯微透鏡，它具有多個至少沿一條直線形成的顯微透鏡，所以能夠得到具有波長選擇性的小型光學(xué)元件。
(6)透鏡陣列26的透鏡261-266的布置方式使平行光輸入到多層薄膜濾光鏡23的各個部分。因?yàn)橐言诠鈱W(xué)薄膜24處受到反射的混合光以同樣的入射角被輸入到多層薄膜濾光鏡23的各個部分，所以多層薄膜濾光鏡23的薄膜特性，也就是波長選擇特性得到改善。
可將第三實(shí)施例的光學(xué)元件41改型成圖13所示的光學(xué)元件41A或圖15所示的光學(xué)元件41B。
如圖13所示，在光學(xué)元件41A中，光波導(dǎo)板22的端面22b具有露出的表面22c。多層薄膜濾光鏡23是邊緣濾光鏡，形成在光波導(dǎo)板22的端面22a上。
在光學(xué)元件41A中，當(dāng)把輸入的混合光輸入到多層薄膜濾光鏡23厚度為最薄的位置時，波長等于或短于λ0的混合光通過所述多層薄膜濾光鏡23。波長長于λ0的每種混合光在多層薄膜濾光鏡23處受到反射，然后在光波導(dǎo)板22內(nèi)部傳送，同時被來回反射。其間，隨著去掉λ0的混合光輸入多層薄膜濾光鏡23的位置，波長等于或短于λ1的混合光通過所述多層薄膜濾光鏡23，而且波長長于λ1的每種混合光在多層薄膜濾光鏡23處受到反射。此后，重復(fù)這個，使混合光被分離成多種波長λ0-λ6的光分量，并且這些光分量分別從光纖陣列27的各光纖271-276輸出。在這種情況下，光學(xué)元件41A具有如下的優(yōu)點(diǎn)。
由于多層薄膜濾光鏡23形成邊緣濾光鏡的形式，所以多層薄膜濾光鏡23以比窄帶濾光鏡更少的薄膜而能夠得到所需的波長分離功能。這導(dǎo)致更容易制造。
繼而，如圖15中光學(xué)元件41B所看到的那樣，可以省去在光波導(dǎo)板22之端面22b上形成的光學(xué)薄膜24。在這種情況下，光學(xué)元件41B具有下述優(yōu)點(diǎn)。
在光學(xué)元件41B的情況下，經(jīng)光纖28輸入的混合光在光波導(dǎo)板22內(nèi)傳送(傳輸)，同時，在光波導(dǎo)板22內(nèi)的端面22b與多層薄膜濾光鏡23之間來回反射。這中間，在端面22b上沒有光學(xué)薄膜24，以致隨著混合光在光波導(dǎo)板22內(nèi)從多層薄膜濾光鏡23較薄的一側(cè)向著較厚的一側(cè)的傳送，混合光的強(qiáng)度逐漸減小。如圖16所示，波長越長，被多層薄膜濾光鏡23分離的每種光分量(λ1-λ6)的強(qiáng)度變得越小。在光學(xué)元件41B中，強(qiáng)度的減小被設(shè)定在可允許的范圍內(nèi)。因此，光學(xué)薄膜24就變得不必要了，因而將減少了光學(xué)元件41B的制造成本。(第四實(shí)施例)圖17是本發(fā)明第四實(shí)施例光學(xué)元件51的示意斷面圖。光學(xué)元件51包括多層薄膜濾光鏡23B、透鏡陣列26B和光纖陣列27B，以代替第三實(shí)施例光學(xué)元件41的光學(xué)薄膜24(圖8)。光學(xué)元件51的其它結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的光學(xué)元件41一樣。
第四實(shí)施例的光學(xué)元件51中，與多層薄膜濾光鏡23一樣，多層薄膜濾光鏡23A形成在光波導(dǎo)板22的端面22a上。透鏡陣列26A與透鏡陣列26一樣，設(shè)在多層薄膜濾光鏡23A的外表面上，而光纖陣列27A與光纖陣列27一樣，設(shè)在陣列26A的外表面上。不過要說明的是，每個透鏡的符號和每條光纖的符號都與圖8中的第三實(shí)施例光學(xué)元件41不同。
多層薄膜濾光鏡23B與多層薄膜濾光鏡23A一樣，形成于光波導(dǎo)板22的端面22b上。透鏡陣列26B與透鏡陣列26A一樣，設(shè)在多層薄膜濾光鏡23B的外表面上，而光纖陣列27B與光纖陣列27A一樣，設(shè)在陣列26B的外表面上。
在第四實(shí)施例的光學(xué)元件51中，混合光輸入的多層薄膜濾光鏡23A每個部分的位置被設(shè)定成從混合光輸入的多層薄膜濾光鏡23B每個部分的位置向著較厚一側(cè)移動一定的量。因此，通過多層薄膜濾光鏡23A各部分并被分開的每個光分量的波長(λ2，λ4，...，λ12)分別長于通過多層薄膜濾光鏡23B各部分并被分開的每個光分量的波長(λ1，λ3，...λ11)。每個光分量波長間的關(guān)系是λ1＜λ2＜λ3＜λ4，...，λ11＜λ12(見圖18A和18B)。
第四實(shí)施例光學(xué)元件51的優(yōu)點(diǎn)如下。
輸入的混合光在光波導(dǎo)板22內(nèi)傳輸，同時在兩個多層薄膜濾光鏡23A和23B之間來回反射。輸入光進(jìn)入多層薄膜濾光鏡23A各個部分的位置和輸入光進(jìn)入多層薄膜濾光鏡23B各個部分的位置互相偏移。因此，通過多層薄膜濾光鏡23A各個部分可以得到的各個光分量的中心波長(λ2，λ4，...，λ12)與通過多層薄膜濾光鏡23B各個部分可以得到的各個光分量的中心波長(λ1，λ3，...，λ11)不同。因此，與第三實(shí)施例的光學(xué)元件51相比，第四實(shí)施例的光學(xué)元件51可以得到具有雙倍信息量光分量。(第五實(shí)施例)圖19是本發(fā)明第五實(shí)施例光學(xué)元件61的示意斷面圖。在光學(xué)元件61中，透鏡陣列26C設(shè)在光波導(dǎo)板22的端面22a上，并在光波導(dǎo)板22的端面22b上形成光學(xué)薄膜24。在透鏡陣列26C的外表面上形成多層薄膜濾光鏡23。在光波導(dǎo)板22的第一端22T1形成的棱鏡陣列25A與棱鏡陣列25類似，它覆蓋在透鏡陣列26C的一個端面和光波導(dǎo)板22的一個側(cè)面上。
在第五實(shí)施例光學(xué)元件61中，來自另一個光通信部件的混合光通過棱鏡陣列25A在平行光的狀態(tài)下傾斜地輸入光學(xué)元件61。混合光作為輸入光在光波導(dǎo)板22內(nèi)傳輸，同時在光學(xué)薄膜24與多層薄膜濾光鏡23之間來回反射。其間，在光學(xué)薄膜24各個部分受到反射的混合光由透鏡陣列26C的各個透鏡2611、2621、2631、2641、2651和2661會聚在多層薄膜濾光鏡23內(nèi)表面的各個位置，并分別輸入到濾光鏡23。
同時，在多層薄膜濾光鏡23內(nèi)表面的各個部分受到反射的混合光由透鏡陣列26C的各個透鏡2612、2622、2633、2642、2652和2662被變換成平行光，而且被變換成平行光的混合光被輸入到光學(xué)薄膜24。
第五實(shí)施例光學(xué)元件61的優(yōu)點(diǎn)如下。
(1)輸入到光學(xué)元件61的混合光由各個透鏡2611、2621、2631、2641、2651和2661會聚在多層薄膜濾光鏡23的各個部分，并分別輸入到濾光鏡23。從多層薄膜濾光鏡23的每個部分充分地輸入所述被會聚的光分量。于是，在把圖15所示的光纖陣列27設(shè)置在譬如多層薄膜濾光鏡23外表面的情況下，就能準(zhǔn)確地和容易地使陣列27的每條光纖的輸入端與來自多層薄膜濾光鏡23的每種輸出光(基本光線)的中心重合。這有助于光纖陣列27附著在透鏡陣列26上。
(2)棱鏡陣列25A形成于光波導(dǎo)板22的第一端T1，它覆蓋在透鏡陣列26C的一個端面和光波導(dǎo)板22的一個側(cè)面上。因而能夠在很寬的角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)混合光的輸入角或輸出角，而無需加大整個光學(xué)元件61。
可將第五實(shí)施例光學(xué)元件61改型成圖20所示的光學(xué)元件61A或圖21所示的光學(xué)元件61B。
如圖20所示，在光學(xué)元件61A中，在光波導(dǎo)板22的第一端T1上形成斜面30，它類似于圖4所示斜面22e，蓋住透鏡陣列26D一個端面的一部分和光波導(dǎo)板22一個端面的一部分。在圖19所示透鏡陣列26C的12個透鏡2611-2662之外，透鏡陣列26D還包括一個透鏡2671。透鏡2671使基本上垂直地輸入到斜面30上的混合光(平行光)會聚在光學(xué)薄膜24的表面上。
在多層薄膜濾光鏡23內(nèi)表面的各個部分受到反射的混合光由透鏡陣列26D的各個透鏡2611、2621、...、2662被變換成平行光，而且被變換成平行光的混合光被輸入到多層薄膜濾光鏡23的各個部分。在多層薄膜濾光鏡23各個部分受到反射的混合光由透鏡陣列26D的各個透鏡2612、2622、...、2662會聚在光學(xué)薄膜24內(nèi)表面的各個部分。光學(xué)元件61A具有如下優(yōu)點(diǎn)。
透鏡陣列26D的各個透鏡2611、2621、...、2662把在光學(xué)薄膜24內(nèi)表面的各個部分受到反射的混合光變換成平行光被輸入到多層薄膜濾光鏡23各個部分。因此，在光學(xué)薄膜24被反射的混合光按同樣的入射角輸入到多層薄膜濾光鏡23各個部分。于是，使多層薄膜濾光鏡23的波長選擇特性得到改善。
接下去，在圖21所示的光學(xué)元件61B中，代替光學(xué)元件61的棱鏡陣列25A，透鏡陣列26E具有被暴露在外面的露出表面32。通過去掉多層薄膜濾光鏡23的一端(較薄一側(cè)的端部)形成所述露出的表面32。
在光學(xué)元件61B中，含有相同各種光分量的混合光A和B以同樣的輸入角度從露出表面32的不同輸入位置被輸入到光學(xué)元件61B中。其中，與混合光B相比，在離多層薄膜濾光鏡23的端部(較薄一側(cè)的端部)較遠(yuǎn)的位置輸入混合光A。相應(yīng)地，在光學(xué)薄膜24內(nèi)表面的各部分受到反射之后，混合光A被輸入到多層薄膜濾光鏡23各部分的位置分別會從在光學(xué)薄膜24內(nèi)表面的各部分受到反射之后，混合光B被輸入到多層薄膜濾光鏡23各部分的位置向著多層薄膜濾光鏡23較薄的一側(cè)偏移。
因此，由多層薄膜濾光鏡23從混合光A分離的各光分量λ1、λ3、...、λ11的波長比由多層薄膜濾光鏡23從混合光B分離的各光分量λ2、λ4、...、λ12的波長短。各光分量波長之間的關(guān)系是λ1＜λ2＜λ3＜λ4、...、λ11＜λ12。光學(xué)元件61B具有以下優(yōu)點(diǎn)。
通過在透鏡陣列26E上形成露出表面32，與圖19的光學(xué)元件61和圖20的光學(xué)元件61A相比，使得可由多層薄膜濾光鏡23分離的各光分量數(shù)目能夠成雙倍。于是，使光信號的信息量增加，而不使光學(xué)元件61B增大。
那些熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)能理解，可按其它多種可供選擇的方式改型本發(fā)明，而不致脫離本發(fā)明的精髓和范圍。
在圖2所示的第一實(shí)施例光學(xué)元件21，圖3至6所示的光學(xué)元件21A、21B、21C和21D，圖7所示的第二實(shí)施例光學(xué)元件31，圖1 9所示的第五實(shí)施例光學(xué)元件61以及圖20和21所示的光學(xué)元件61A和61B中，均可設(shè)置多條光纖或者多個毛細(xì)管，它們與多層薄膜濾光鏡23的外表面接觸。每個毛細(xì)管里都有光纖。這種結(jié)構(gòu)能使由多層薄膜濾光鏡23所分離的中心波長不同之光分量各自輸出至每條光纖或每個毛細(xì)管中的光纖。
代替設(shè)在多層薄膜濾光鏡23外表面上的多條光纖或多個毛細(xì)管，可在多層薄膜濾光鏡23外表面上設(shè)置單獨(dú)一個光纖陣列，它包含多條光纖。在這種情況下，一次就可充分調(diào)節(jié)光纖陣列裝附于光學(xué)元件21上的位置，而無需由多個光分量去單個地進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)，以使不同中心波長之各個光分量的輸出位置與每條光纖的光軸一致。這就明顯地減少了調(diào)節(jié)工作的勞動量。
在圖2所示的第一實(shí)施例光學(xué)元件21，圖3至6所示的光學(xué)元件21A、21B、21C和21D，圖7所示的第二實(shí)施例光學(xué)元件31，圖19所示的第五實(shí)施例光學(xué)元件61以及圖20和21所示的光學(xué)元件61A和61B中，可以設(shè)置一個激光二極管陣列(發(fā)光裝置)，使與多層薄膜濾光鏡23外表面接觸。該激光二極管陣列包含多個激光二極管。
譬如，所述激光二極管包含n個激光二極管，其中每一個都發(fā)射相同的波長范圍(比如包含λ1-λn波長范圍)的激光束。在這種情況下，通過由比如控制電路單個地控制每個激光二極管的通/斷，而隨著這種通/斷可以分離包含各種光分量的不同種類混合光，也即具有2n信息量的混合光。
在圖2所示的第一實(shí)施例光學(xué)元件21，圖3至6所示的光學(xué)元件21A、21B、21C和21D，圖7所示的第二實(shí)施例光學(xué)元件31，圖19所示的第五實(shí)施例光學(xué)元件61以及圖20和21所示的光學(xué)元件61A和61B中，可設(shè)置一個光電探測器陣列(光接收裝置)，它與多層薄膜濾光鏡23外表面接觸。該光電探測器陣列包含多個光電探測器。
在這種情況下，給出所述光電探測器的數(shù)目為n，由與各中心波長對應(yīng)的各光電探測器分別檢測由多層薄膜濾光鏡23分離的不同中心波長λ1-λ6的光分量。于是，所述光電探測器陣列可將具有2n信息量的光信號轉(zhuǎn)換成具有2n信息量的電信號。
在圖19所示的第五實(shí)施例光學(xué)元件61以及圖20和21所示的光學(xué)元件61A和61B中，也可在光波導(dǎo)板22的端面22b上設(shè)置一個與透鏡陣列26C類似的透鏡陣列，以替代所述光學(xué)薄膜24，并可在該透鏡陣列的外表面上形成多層薄膜濾光鏡。
權(quán)利要求
1.一種具有波長選擇特性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面(22a、22b)的光波導(dǎo)板(22)；和在所述光波導(dǎo)板的兩個相對端面至少一個上形成的多層薄膜濾光鏡(23)，該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照所述光波導(dǎo)板相關(guān)端面的位置而連續(xù)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多層薄膜濾光鏡的厚度從所述光波導(dǎo)板的一個端面(22a)的第一端(T1)向著它的第二端(T2)線性地改變。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多層薄膜濾光鏡形成在所述光波導(dǎo)板的兩個端面之一(22a)上，在另一端面(22b)上形成反射薄膜(24)。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述反射薄膜是具有光放大/反射功能的光學(xué)薄膜。
5.如權(quán)利要求3或4所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板具有露出的表面(22c、22d)，使輸入該光波導(dǎo)板的光傾斜地進(jìn)入或者使光從該光波導(dǎo)板內(nèi)部傾斜地出射，而且通過去掉所述多層薄膜濾光鏡和反射薄膜之一的一部分而形成所述露出的表面。
6.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多層薄膜濾光鏡(23A、23B)形成在所述光波導(dǎo)板兩個端面上。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板具有露出的表面(22f)，使輸入該光波導(dǎo)板的光傾斜地進(jìn)入或者使光從該光波導(dǎo)板內(nèi)部傾斜地輸出到外面去，而且通過去掉所述兩個多層薄膜濾光鏡之一的一部分形成所述露出的表面。
8.如權(quán)利要求1至4和6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板包括一個傾斜的表面(22e)，這個表面形成在第一和第二端部之一上，通過該表面從外部輸入傾斜地進(jìn)入該光波導(dǎo)板的光，或者基本上垂直地通過該光波導(dǎo)板從內(nèi)部把光傾斜地輸出到外面去。
9.如權(quán)利要求1至4和6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板包括一個棱鏡陣列(25)，該陣列形成在第一和第二端部之一上，通過該陣列從外部輸入傾斜地進(jìn)入該光波導(dǎo)板的光，或者基本上垂直地通過該光波導(dǎo)板從內(nèi)部把光傾斜地輸出到外面去；而且所述棱鏡陣列有許多微小的斜面，它們與所述光波導(dǎo)板形成一體或者與所述光波導(dǎo)板分開。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括多條光纖或者多個毛細(xì)管，每個毛細(xì)管有一條光纖，它們設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多條光纖構(gòu)成單獨(dú)一個光纖陣列。
12.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括一個透鏡陣列(26)，它具有多個透鏡，每個透鏡通過具有不同波長之多種光中的之一，所述多種光通過所述多層薄膜濾光鏡的各個位置。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透鏡陣列是漸變折射率的平面顯微透鏡(26)，它包括一個基板和至少沿著該基板上的一條線形成的多個顯微透鏡。
14.如權(quán)利要求12或13所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透鏡陣列的每個透鏡的排列方式是會聚并輸出具有不同波長之多種光中之一，所述多種光通過所述多層薄膜濾光鏡的各個位置。
15.如權(quán)利要求12或13所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多個透鏡當(dāng)中至少一個(2070)的布置方式是把具有不同波長的混合光變換成平行光并輸出該平行光。
16.如權(quán)利要求12至15任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括多條光纖或者多個毛細(xì)管，每個毛細(xì)管有一條光纖，它們設(shè)在所述透鏡陣列的外表面上。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多條光纖構(gòu)成單獨(dú)一個光纖陣列(27)。
18.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括光發(fā)射器件，設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以關(guān)于所述濾光鏡輸出包含多種不同波長的光的混合光。
19.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括光接收器件，設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以分別檢測通過所述濾光鏡之具有不同波長的多種光。
20.如權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多層薄膜濾光鏡通過物理蒸鍍沉積形成在所述光波導(dǎo)板兩個相對端面當(dāng)中的至少一個上。
21.一種具有波長選擇特性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面(22a、22b)的光波導(dǎo)板(22)；一個布置在所述光波導(dǎo)板兩個端面之一(22a)上的透鏡陣列(26C)，它具有多個透鏡；和在所述透鏡陣列外表面以及所述光波導(dǎo)板兩個端面的另一個(22b)當(dāng)中的至少一個上形成的多層薄膜濾光鏡(23)；該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照光波導(dǎo)板一個端面的位置而連續(xù)變化。
22.一種具有波長選擇特性的光學(xué)元件，它包括具有兩個相對端面(22a、22b)的光波導(dǎo)板(22)；一個布置在所述光波導(dǎo)板兩個端面之一(22a)上的透鏡陣列(26C)，它具有多個透鏡；一個反射薄膜(24)，它形成在所述光波導(dǎo)板兩個端面的另一個(26b)上，用以反射輸入到所述光波導(dǎo)板的光；和在所述透鏡陣列的外表面上形成的多層薄膜濾光鏡(23)，該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照光波導(dǎo)板的端面位置而連續(xù)變化。
23.如權(quán)利要求21或22所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板具有露出的表面(32)，使輸入該光波導(dǎo)板的光傾斜地進(jìn)入或者使光從該光波導(dǎo)板內(nèi)部傾斜地輸出到外面去，而且通過去掉所述多層薄膜濾光鏡的一部分形成所述露出的表面。
24.如權(quán)利要求21至23任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列具有一對側(cè)端面(29A、29B)；而且所述這一對側(cè)端面之一(29A)包括一個傾斜的表面(30)，通過該表面把光輸入到所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列中，或者基本上垂直地通過它從所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列內(nèi)部輸出光。
25.如權(quán)利要求21至23任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列具有一對側(cè)端面(29A、29B)；而且所述這一對側(cè)端面之一(29A)包括一個棱鏡陣列(25A)，通過該陣列把光輸入到所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列中，或者基本上垂直地通過它從所述光波導(dǎo)板或所述透鏡陣列內(nèi)部輸出光；而且所述棱鏡陣列有許多微小的斜面，它們與所述光波導(dǎo)板和透鏡陣列形成一體或者分開。
26.如權(quán)利要求21至25任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括多條光纖或者多個毛細(xì)管，每個毛細(xì)管有一條光纖，它們設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上。
27.如權(quán)利要求21至26任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透鏡陣列是漸變折射率的平面顯微透鏡，它包括一個基板和至少沿著該基板上的一條線形成的多個顯微透鏡。
28.如權(quán)利要求22至27任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透鏡陣列之多個透鏡當(dāng)中一些透鏡的排列方式是會聚并輸出在所述反射薄膜處反射的光，而所述透鏡陣列的其它透鏡中一些透鏡的排列方式是把在所述多層薄膜濾光鏡處反射的光變換成平行光，并輸出該平行光。
29.如權(quán)利要求22至27任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透鏡陣列的多個透鏡當(dāng)中一些透鏡的排列方式是會聚并輸出在所述多層薄膜濾光鏡處反射的光，而所述透鏡陣列的其它透鏡中一些透鏡的排列方式是把在所述反射薄膜處反射的光變換成平行光，并輸出該平行光。
30.如權(quán)利要求21至29任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括光發(fā)射器件，設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以關(guān)于所述濾光鏡的每個部分輸出包含多種不同波長的光的混合光。
31.如權(quán)利要求21至29任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件還包括光接收器件，設(shè)在所述多層薄膜濾光鏡的外表面上，用以分別檢測通過所述濾光鏡各個部分之具有不同波長的多種光。
32.如權(quán)利要求21至31任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述多層薄膜濾光鏡通過物理蒸鍍沉積形成在所述光波導(dǎo)板之兩個相對端面當(dāng)中的至少一個上。
全文摘要
一種具有波長選擇性的光學(xué)元件，它容易制造并降低制造成本。這種光學(xué)元件包括具有兩個相對端面(22a、22b)的光波導(dǎo)板(22)和在所述光波導(dǎo)板的兩個相對端面至少一個上形成的多層薄膜濾光鏡(23)。該多層薄膜濾光鏡包括交互疊置的高折射率介電層和低折射率介電層，它的厚度按照所述光波導(dǎo)板相關(guān)端面的位置而連續(xù)變化。從該多層薄膜濾光鏡透射的光之中心波長按照光波導(dǎo)板的端面位置而不同。在通過光波導(dǎo)板從各透鏡把混合光輸入到多層薄膜濾光鏡的情況下，由該具有不同厚度的多層薄膜濾光鏡把混合光分離成中心波長不同的多種光。
文檔編號G02B27/14GK1444734SQ01813353
公開日2003年9月24日 申請日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月5日
發(fā)明者豐島隆之, 安崎利明, 仲間健一 申請人:日本板硝子株式會社