专利名称：光学器件及光学晶体的制造方法
技术领域：
本发明涉及光通信中使用的光学器件。
背景技术：
图19中示出了利用作为现有的光学器件的Y分波波导的光合波器的例。现有的光合波器206是一种在基板204上形成Y形芯子203的结构。第一输入侧光导纤维201和第二输入侧光导纤维202设置在光混频器206的一个端面上，输出侧光导纤维设置在另一端面上，分别配置在Y形芯子203的端面附近。
光通过第一输入侧光导纤维201及第二输入侧光导纤维202后入射到光混频器206中，这些光在芯子203中传播，进行合波，出射后在输出侧光导纤维205中传播。另外，被合波的光之间必须相位相同。
另一方面，光分波器也可以将上述的光合波器的输入侧和输出侧反过来用。即，使入射光在输出侧光导纤维205中传播，分波后分别入射到第一输入侧光导纤维201及第二输入侧光导纤维202中。
上述的光合波器206这样的光学器件为了使光在芯子203和第一、第二输入侧光导纤维201、202及输出侧光导纤维205之间进行耦合，光轴必须高精度地一致、模形状必须匹配，因此，存在装配需要熟练的问题。此外，由于光合波器206的合波角度小，所以还存在不能小型化的问题。
另外，在现有的光学器件中，将多束光合波或分开的WDM接收与发送模块用光波导及多层膜滤波器等构成。因此，构件的个数多，难以低成本化。
为了解决以上的问题，近年来用光学晶体构成光学器件引人注目。例如，在特开平11-271541号公报中公开了一种利用呈二维三角晶格的光学晶体的波长分离电路。
另外，在该说明书中，所谓“光学晶体”意味着具有光的波长大小的周期性的人工性的多维周期结构。已知在光学晶体中传播的规定频率的光发生偏转。即，光学晶体具有通常的光学晶体所没有的强偏转的波长分散特性。因此，利用该特性，能用于WDM用的装置等光学器件中。
特开平11-271541号公报中公开的使用光学晶体的波长分离电路使光相对于光学晶体的入射面不垂直于晶格矢量，或者使光相对于垂直于晶格矢量方向的入射面倾斜地入射。这是因为使用正方晶格、三角晶格等对称性高的光学晶体。如果这样构成，则光学晶体制作时的加工精度需要更高级的光学系统的入射角精度，难以模块化。
另外，使用现有的光学晶体的光学器件，例如在滤光器中，只能处理两种波长的光，在功率分波用的光学器件中，只能处理一种波长的光。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种容易制造对三种以上波长进行波长分离的WDM用滤光器或ADD-DROP装置、对两种以上波长进行功率分离的WDM用分波器及光合波器等、能小型化的光学器件及光学晶体的制造方法。
本发明的光学器件备有折射率不同的多种物质周期性地排列、具有周期性的折射率分布的多个光学晶体沿着共同的基本晶格矢量方向纵向排列的复合光学晶体；使光入射到上述复合光学晶体中的输入侧光波导；以及接受从上述复合光学晶体出射的光的输出侧光波导。因此，容易制造光通信用的光学器件。
另外，上述各光学晶体也可以这样构成上述多种物质的折射率或折射率的周期结构至少一者在每个上述光学晶体中不同。
另外，上述各光学晶体也可以作成二维光学晶体。
另外，多个上述各光学晶体中的两个基本晶格矢量方向最好互相平行，某一者与光轴一致。因此，在光学晶体中存在呈现偏转特性的光(选择光)，能控制该光。
另外，上述光学晶体用第一包层和第二包层夹在中间构成即可。
另外，上述第一包层或上述第二包层中的至少某一者的折射率最好为1。因此，用空气作为包层即可，能减少构件个数。
另外，最好有对作为光导纤维的上述输入侧光波导及上述输出侧光波导进行定位的槽。因此，不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配，能容易地进行光导纤维的定位。
另外，上述槽也可以与上述各光学晶体直接或间接地一体化。
另外，最好用气密外壳将上述复合光学晶体全部覆盖，上述气密外壳内填充气体或抽成真空。因此，气体或柱状物质的折射率不随外部环境的变化而变化。因此，能实现稳定的光学器件。
另外，上述各光学晶体最好在上述各光学晶体中有由偏转的光的固有波长决定的折射率周期，上述固有的波长对于上述各光学晶体来说各不相同。因此，能处理多种波长的光。
另外，上述各光学晶体的纵向排列顺序根据上述各光学晶体的固有波长决定即可。
另外，上述光学晶体最好备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，在上述光学晶体的两个基本晶格矢量之间的角度内，90°以下者的角度是比90°小而比60°大的角度，沿着作为上述基本矢量内的一者的第一基本晶格矢量的方向纵向排列，形成上述复合光学晶体。在上述输入侧光波导中有设置在位于上述复合光学晶体的最初一级中的光学晶体上、沿着上述第一基本晶格矢量方向将上述各光学晶体的固有波长的光以外的光入射到所述复合光学晶体的第一输入侧光波导；以及设置在上述各光学晶体上、入射上述各光学晶体固有的波长的光的第二输入侧光波导，上述输出侧光波导被配置得与上述第一输入侧光波导具有同一光轴。因此，能容易地制造，能实现能按照任意的顺序合波多种波长的光的光学器件。
另外，上述第二输入侧光波导设置在上述各光学晶体的侧面即可。
另外，上述光学晶体的端面最好在每个上述光学晶体中依次变大，上述第二输入侧光波导设置在上述各光学晶体的端面上。因此，上述第二输入侧光波导不是从横向设置在上述光学晶体上，所以能实现横幅小的光学器件。
另外，至少最后一级的光学晶体以外的光学晶体在纵向排列连接的出射侧的端面的一部分上备有相对于上述端面有一定的角度的反射镜，来自上述第二输入侧光波导的光在上述反射镜上反射，入射到下一级的光学晶体中即可。
另外，上述光学晶体最好备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，在上述光学晶体的两个基本晶格矢量之间的角度内，90°以下者的角度是比90°小而比60°大的角度，沿着作为上述基本矢量内的一者的第一基本晶格矢量的方向纵向排列，形成上述复合光学晶体。上述输入侧光波导沿着上述第一基本晶格矢量方向入射光到所述复合光学晶体，在上述输入侧光波导中有设置在位于上述复合光学晶体的最后一级中的光学晶体上、接受沿着上述第一基本晶格矢量方向出射的光第一输出侧光波导；以及设置在上述各光学晶体上的第二输出侧光波导。因此，能容易地制造，能实现能按照任意的顺序分离多种波长的光的光学器件。
另外，设置在上述各光学晶体上的上述第二输出侧光波导接受在上述各光学晶体内偏转后出射的上述固有波长的光。
另外，上述各光学晶体各自的晶格常数为每个上述光学晶体的上述固有的波长的0.4～0.6倍的大小即可。
另外，上述第二输出侧光波导设置在上述各光学晶体的侧面上即可。
另外，最好只是连接在位于上述复合光学晶体的最后一级中的光学晶体上的第二输出侧光波导被设置在上述光学晶体的端面上。因此，能缩短上述最后一级的光学晶体的长度，所以能使光学器件总体小型化。
另外，上述光学晶体的端面最好在每个上述光学晶体中依次变小，上述第二输出侧光波导设置在上述端面上。因此，能实现横幅小的光学器件。
另外，至少最初一级的光学晶体以外的光学晶体在纵向排列连接的入射侧的端面的一部分上备有相对于上述端面有一定的角度的反射镜，在接受从前一级的光学晶体出射的上述固有波长的光在上述反射镜上反射的反射光的位置上有上述第二输入侧光波导即可。
另外，本发明的另一光学器件备有使第一光学晶体及第二光学晶体接合的多个第一复合光学晶体的各界面在同一平面上、纵向排列接合构成的第二复合光学晶体；使光入射到上述第二复合光学晶体中的输入侧光波导；以及接受从上述第二复合光学晶体出射的光的输出侧光波导。因此，能容易地制造光学器件，能谋求低成本化。
另外，上述第二复合光学晶体用第一包层和第二包层夹在中间构成即可。
另外，上述第一包层或上述第二包层中的至少某一者的折射率为1即可。
另外，也可以有对作为光导纤维的上述输入侧光波导及上述输出侧光波导进行定位的槽。
另外，上述槽也可以与上述第二复合光学晶体直接或间接地一体化。
另外，也可以用气密外壳将上述第二复合光学晶体全部覆盖，上述气密外壳内填充气体或抽成真空。
另外，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体最好都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，平行于上述第一光学晶体和上述第二光学晶体接合的界面，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体的晶格结构相对于上述界面对称，输出侧光波导设置在位于上述第二复合光学晶体的最后一级中的第一复合光学晶体的端面上。因此，能容易地制造，能实现能按照任意的顺序合波多种波长的光的光学器件。
另外，也可以设定上述各第一复合光学晶体的长度，以便在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光从上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体的端面出射。
另外，设定上述各第一复合光学晶体的长度，以便在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转的各自固有波长的光在上述各光学晶体端相交。
另外，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体最好都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，平行于上述第一光学晶体和上述第二光学晶体接合的界面，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体的晶格结构相对于上述界面对称，上述输出侧光波导中有设置在位于上述第二复合光学晶体的最后一级中的第一光学晶体上、接受沿着上述第一基本晶格矢量方向出射的光第一输出侧光波导；以及设置在上述各第一光学晶体上、在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光的第二输出侧光波导。因此，能容易地制造，能实现能按照任意的顺序分离多种波长的光的光学器件。
另外，上述第一物质的折射率和上述柱状物质的折射率的差为1.0以上即可。
另外，上述第一物质是聚合物材料、上述柱状物质是气体即可。
另外，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的晶格常数为上述固有波长的0.4～0.6倍的大小即可。
另外上述柱状物质的断面形状呈半径为上述各固有波长的0.08～0.3倍的圆即可。
本发明的另一光学器件备有有设置在入射端面上的第一输入侧光波导、以及设置在出射端面上的第一输出侧光波导及DROP用光波导的第一光学晶体；设置在入射端面上的第二输入侧光波导及ADD用光波导；以及设置在出射端面上的有第二输出侧光波导的第二光学晶体。另外，上述第一输出侧光波导和上述第二输入侧光波导连接、或者上述第一输入侧光波导和上述第一输出侧光波导连接，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度。入射到上述DROP用光波导中的光是在上述第一光学晶体中偏转的固有波长的光，从上述ADD用光波导入射到上述第二光学晶体中的光是在上述第二光学晶体中偏转的固有波长的光。因此，能实现在波长多重传输路径上能将特定波长的光取出到外部后再返回波长多路传输的光学器件。
另外，在上述第一光学晶体中偏转后入射到上述DROP用光波导中的光最好被加工后入射到上述ADD用光波导中。因此，能实现在波长多重传输路径上能将特定波长的光取出到外部，加工后再返回波长多路传输的光学器件。
另外，上述第一输入侧光波导、上述第二输入侧光波导、上述第一输出侧光波导、上述第二输出侧光波导、上述ADD用光波导及上述DROP用光波导是光导纤维即可。
另外，本发明的另一光学器件备有波导部分被夹在第一光学晶体和第二光学晶体之间构成的复合光学晶体；设置在上述复合光学晶体的端面上的输入侧光波导；以及设置在上述复合光学晶体的另一端面上的三条输出侧光波导。上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述输入侧光波导的光轴的方向与上述第一光学晶体和上述波导部分的界面及上述第二光学晶体和上述波导部分的界面平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述波导部分对称，上述输入侧光波导的光轴位于上述波导部分中，与一个输出侧光波导的光轴为同一光轴，另外的两条输出侧光波导的光轴配置在相对于上述输入侧光波导的光轴对称的位置。因此，能容易地制造，能实现能分成三个分波的光分波器。
另外，上述波导部分的宽度最好比上述输入侧光波导的芯子直径小。因此，能实现能分成三个分波的光分波器。
另外，本发明的另一光学器件备有波导部分被夹在第一光学晶体和第二光学晶体之间构成的复合光学晶体；设置在上述复合光学晶体的端面上的三条输入侧光波导；以及设置在上述复合光学晶体的另一端面上的输出侧光波导。上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、一条上述输入侧光波导的光轴的方向与上述第一光学晶体和上述波导部分的界面及上述第二光学晶体和上述波导部分的界面平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述波导部分对称，上述一条输入侧光波导的光轴位于上述波导部分中，与上述输出侧光波导的光轴为同一光轴，另外的两条输入侧光波导的光轴配置在相对于上述一条输入侧光波导的光轴对称的位置。因此，能实现能容易制造的三光波合波器。
另外，上述输入侧光波导及上述输出侧光波导最好是光导纤维。因此，由于能弯曲，所以容易处理、容易设置。
另外，上述波导部分的宽度最好比上述输入侧光波导的芯子直径小。因此，能实现三光波合波器。
另外，本发明的另一光学器件备有第一光学晶体及第二光学晶体接合的复合光学晶体；使光入射到上述复合光学晶体的上述第一光学晶体中的第一输入侧光波导；使光入射到上述复合光学晶体的上述第二光学晶体中的第二输入侧光波导；以及接受从上述复合光学晶体出射的光的输出侧光波导。上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述界面对称，在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光在上述复合光学晶体的端面上相交。因此，能实现能容易制造的光合波器。
另外，本发明的另一光学器件备有光学晶体；使光入射到上述光学晶体中的第一输入侧光波导和第二输入侧光波导；以及接受从上述光学晶体出射的光的输出侧光波导。上述光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述光学晶体的基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度是比60°大而比90°小的角度，上述第一输入侧光波导及上述第二输入侧光波导沿着上述光学晶体的第一基本晶格矢量的方向入射光，上述第一输入侧光波导的光轴和上述输出侧光波导的光轴为同一光轴。因此，能实现能容易制造的光分波器。
另外，上述第一输入侧光波导、上述第二输入侧光波导及上述输出侧光波导是光导纤维即可。
另外，上述第一输入侧光波导和上述第二输入侧光导纤维的距离与上述光学晶体的长度成正比即可。
另外，本发明的光学晶体的制造方法如下在基板上形成的第一物质上，在所希望的柱状物质的配置位置，照射单一离子，在上述第一物质中形成了痕迹后，将上述基板及第一物质浸渍在碱溶液中，对上述痕迹部分进行腐蚀，形成柱状穴。因此，能容易地构成光裂痕另外，上述单一离子至少照射一个即可。
另外，上述单一离子的能量最好为1MeV以上。因此，离子能进入得深。
另外，将具有与上述第一物质不同的折射率的物质填充在上述柱状穴中即可。
另外，上述第一物质作成聚合物材料，将气体填充在上述柱状穴中即可。
附图的简单说明图1是表示本发明的实施形态1的光学器件的结构的平面2表示对称性低的斜交晶格的晶格结构及布里渊区，图2(a)是对称性低的斜交晶格的晶格结构的平面图，图2(b)是布里渊区的平面3是表示本发明的实施形态2的光学器件的结构的平面4是表示本发明的实施形态3的光学器件的结构的平面5是表示本发明的实施形态4的光学器件的结构的平面6是表示本发明的实施形态5的光学器件的结构的平面7是表示本发明的实施形态6的光学器件的结构的平面8是表示本发明的实施形态7的光学器件的结构的平面9是表示本发明的实施形态8的光学器件的结构的平面10是表示本发明的实施形态8的又一光学器件的结构的平面11是表示本发明的实施形态9的光学器件的结构的平面12是表示本发明的实施形态10的光学器件的结构的平面13是表示本发明的实施形态11的光学器件的结构的平面14是表示本发明的实施形态12的光学器件的结构的平面15是表示本发明的实施形态13的光学器件的结构的平面16是表示本发明的实施形态14的光学器件的结构的平面17是表示本发明的光导纤维的固定方法的斜视18是表示本发明的实施形态15的光学晶体的制造方法的工序19是表示现有的光合波器的结构的平面图发明的具体实施形态(实施形态1)用图1说明本发明的实施形态1的光学器件。实施形态1的光学器件是将波长相同的两束光合波为一束光用的光合波器。输入侧光导纤维1、2被设置在复合光学晶体4的一侧端面上，输出侧光导纤维3被设置在复合光学晶体4的相反一侧端面上。两种光学晶体5、6在界面7上接合起来构成复合光学晶体4。
光学晶体5、6的晶格结构呈二维结构，圆柱状的柱状物质10周期性地配置在第一物质9中构成。各个柱状物质10的中心轴全部平行地配置。例如，第一物质9的折射率为1.5～1.7左右，采用SiO2、丙烯酸系列树脂(PMMA、UV丙烯酸酯树脂等)、环氧系列树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂、碳酸脂系列的聚碳酸脂等树脂，柱状物质10采用空气即可。如果是这样的结构，则由于能在SiO2基板上只作成空穴，所以能容易地作成光学晶体。
为了使光学晶体5、6显著地呈现偏转分散特性，柱状物质10的晶格常数a(柱状物质之间的距离)最好为传播的光的波长的0.4～0.6倍。柱状物质10的半径r最好为传播的光的波长的0.08～0.3倍(晶格常数a的0.2～0.5倍)。
实施形态1的光学晶体5呈对称性低的斜交晶格。图2中示出了对称性低的斜交晶格的晶格结构及布里渊区的平面图。柱状物质10形成晶格。如图2(a)所示，对称性低的斜交晶格的晶格矢量(a1、a2)之间构成的角内，90°以下的角度的内角θ取比60°大、比90°小的值。
在图2(b)中示出了该晶格结构中的布里渊区。布里渊区21的重要的对称点为(H1、H2、H3)三点。在此情况下，基本晶格矢量(a1、a2)方向的入射光与布里渊区21的重要的对称点方向不一致，所以呈现偏转分散。因此，使光垂直入射到相对于基本晶格矢量(a1、a2)垂直的入射面上时，呈对称性低的斜交晶格结构的光学晶体呈现很强的偏转分散特性。就是说，对称性低的斜交晶格结构的光学晶体的沿基本晶格矢量a1方向入射的光有偏转的特性。另外，不是对全部光有偏转特性，而只是对任意波长的光偏转(以下，将呈现偏转特性的光称为选择光)。由晶格结构决定哪种波长的光沿怎样的方向偏转。
如上所述，在有对称性低的斜交晶格结构的光学晶体中，沿基本晶格矢量a1或a2方向入射的选择光呈现偏转的特性。
这里，虽然说明了二维晶格结构的光学晶体，但即使是三维晶格结构的光学晶体，但如果呈对称性低的斜交晶格的结构，就会呈现偏转分散特性，如果使光沿其基本晶格矢量方向入射，该光就会偏转。
光学晶体5、6有上述的对称性低的斜交晶格的结构，有偏转分散特性。光学晶体5和光学晶体6中的晶格结构是相对于其界面7对称的结构。即，在各个第一物质9中，半径为r的圆柱状的柱状物质10的中心轴平行，排列得使晶格常数为a。另外，晶格常数a是相邻的各柱状物质10之间的距离。另外，光学晶体5和光学晶体6中的各柱状物质10相对于界面7对称地排列，光学晶体5的基本晶格矢量(a1、a2)之间的内角θ和光学晶体6的基本晶格矢量(a1’、a2’)之间的内角θ’取相等的值。
例如，光学晶体5、6是半径为r的、即半径为在玻璃或聚合物等作为第一物质9的薄膜芯子中传播的光的波长的0.14倍的作为柱状物质10的空孔以光的波长的0.54倍的晶格常数a周期性地排列的二维晶格，光学晶体5的基本晶格矢量(a1、a2)之间的内角θ和光学晶体6的基本晶格矢量(a1’、a2’)之间的内角θ’都为80°。
另外，输入侧光导纤维1、2及输出侧光导纤维3各自的光轴和光学晶体5的基本晶格矢量(a1、a2)、以及光学晶体6的基本晶格矢量(a1’、a2’)呈同一平面状，而且，光学晶体5的第一基本晶格矢量a1和光学晶体6的第一基本晶格矢量a1’共有。
光学晶体5、6相接合，构成复合光学晶体4。各输入侧光导纤维1及2相对于界面7对称地设置在各光学晶体5及6的规定的位置，输出侧光导纤维3设置在其光轴被包含在界面7上的位置。
复合光学晶体4和输入侧光导纤维1、2连接的地方与光学晶体5、6的基本晶格矢量a1垂直。
如果使呈现偏转特性的波长的光即选择光沿着基本晶格矢量a1方向入射到光学晶体5中，则沿行进方向8a偏转。另外，由于光学晶体6与光学晶体5的结构相对于界面7对称，所以同样，如果使同一波长的选择光沿着基本晶格矢量a1’方向入射，则相对于界面7沿着与行进方向8a呈对称方向的行进方向8b偏转。例如，选择光的入射方向和偏转方向构成的角度(偏转角度)为10度。这时，合波角为20度，它比现有的Y分波波导构成的合波器的合波角大。
行进方向8a、8b都朝向界面7。因此，在输入侧光导纤维1中传播的光和在输入侧光导纤维2中传播的光相交的位置取决于复合光学晶体4的尺寸，以便上述相交的位置恰好为复合光学晶体4的端面。相交的光之间合波后，从复合光学晶体4的端面出射。出射的光入射到输出侧光导纤维3中，在输出侧光导纤维3中传播。另外，合波的光之间的相位相等。
如上所述，通过改变光学晶体5、6的结构，能控制选择光的偏转角度或选择光的波长。例如，改变柱状物质10之间的距离a，或变更柱状物质10及第一物质9等，能控制选择光的波长及偏转角度等。
这样，如果用光学晶体构成光学器件，则由于不使用Y分波波导，所以不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配。因此，能容易地制造光合波器。另外，还能实现具有比使用现有的Y分波波导的合波器大的合波角的合波器。因此，能用短距离使光充分地合波，所以能使光学器件小型化。
另外，作为构成上述的第一物质9的聚合物材料，能举出丙烯酸系列聚合物(PMMA、UV丙烯酸酯聚合物等)、环氧系列聚合物、聚酰亚胺系列聚合物、硅系列聚合物、聚碳酸脂等。
另外，构成光学晶体的第一物质9和柱状物质10的折射率的相对折射率差为1.0以上也可，作为第一物质9，使用Si或GaAs或Ti2O5等高折射材料，将SiO2等低折射率材料用于柱状物质即可。另外，由于光学晶体利用构成材料的折射率改变特性，所以材料的选择是重要的，在上述材料以外，如果是能满足上述折射率的条件的材料，则不管是固体(氧化物等全部电介质)、液体(水或乙二醇等)、气体(空气或气体等)都可以。
(实施形态2)用图3说明本发明的实施形态2。实施形态2的光学器件由输入侧光导纤维1、2、11、输出侧光导纤维3、以及复合光学晶体14构成。复合光学晶体14不是使光学晶体5和光学晶体6直接接合，而是将光学晶体12夹在它们之间接合起来。就是说，光学晶体5、6分别与光学晶体12接合。
光学晶体12与光学晶体5、6相同，圆柱状的柱状物质10以其中心轴呈平行的状态排列在第一物质9中，晶格常数a也与光学晶体5、6相同。可是，光学晶体12呈对称性高的结构，基本晶格矢量之间的内角为90°。在这样构成的光学晶体12中，使规定的光沿着其基本晶格矢量方向入射，光也不偏转，而是在光学晶体12中沿入射方向直线前进。
输入侧光导纤维1配置在光学晶体5的端面上，以便在输入侧光导纤维1中传播的光能入射到光学晶体5中。另外，输入侧光导纤维2配置在光学晶体6的端面上，以便在输入侧光导纤维2中传播的光能入射到光学晶体6中。另外，输入侧光导纤维11配置在光学晶体12的端面上，以便在输入侧光导纤维11中传播的光能入射到光学晶体12中。
输出侧光导纤维3配置在复合光学晶体14中与输入侧光导纤维1、2、11配置的端面相反的端面上。另外，输出侧光导纤维3的光轴包含在光学晶体12中，以便与从复合光学晶体14出射的光耦合，其光轴与输入侧光导纤维11的光轴13同样地配置。
输入侧光导纤维1和输入侧光导纤维2相对于输入侧光导纤维11的光轴13配置在成为对象的位置上。另外，光轴13最好位于光学晶体12的中心位置。
通过输入侧光导纤维1入射到复合光学晶体14(光学晶体5)中的选择光沿着行进方向8a偏转。另外，通过输入侧光导纤维2入射到复合光学晶体14(光学晶体6)中的选择光沿着行进方向8b偏转。另外，通过输入侧光导纤维11入射到复合光学晶体14(光学晶体12)中的选择光沿原方向直线前进，所以沿光轴13按照行进方向8c行进。复合光学晶体14的尺寸这样确定这三种光相交的位置为端面。通过这样处理，三种光在复合光学晶体14的端面上相交，合波后出射。从复合光学晶体14出射的合波光入射到输出侧光导纤维3中传播。
如上所述，通过利用将光学晶体5、6、12接合起来的复合光学晶体14构成光学器件，能用简单的结构实现由于使光轴一致和模形状的匹配难而制造起来非常困难的三光束合波器。
(实施形态3)用图4说明本发明的实施形态3的光学器件。实施形态3的光学器件是WDM用功率合波器。
实施形态3与实施形态1的复合光学晶体4相同，相对于界面具有对称的晶格结构的多个光学晶体4a1～4an沿纵向排列并接合起来构成。即，与复合光学晶体4相同，相对于界面具有对称的晶格结构的复合光学晶体4a1～4an沿纵向排列并接合起来，它们的界面7a1～7an配置在基板15a上，以便在同一面上形成。另外，各复合光学晶体4a1～4an的晶格结构各不相同，在每个复合光学晶体4a1～4an中，偏转的光(选择光)的波长不同。
各复合光学晶体4a1～4an由具有相对于界面7a1～7an对称的晶格结构的光学晶体5a1～5an、6a1～6an构成。各复合光学晶体4a1～4an的一个基本晶格矢量方向与全部输出侧光导纤维3a的光轴为同一方向。
复合光学晶体4a1在沿基本晶格矢量方向传播选择光的情况下，具有使选择光朝向靠近界面7a1偏转的晶格结构。同样，在其他复合光学晶体4ak中沿基本晶格矢量方向传播选择光的情况下，朝向靠近界面7ak偏转。这里，1≤k≤n。
输入侧光导纤维1a、2a配置在复合光学晶体4a1的端面上。另外，输出侧光导纤维3a配置在复合光学晶体4an的端面上，其光轴13a包含在界面7a1～7an上。
全部复合光学晶体4a1～4an的选择光合波后的光分别在输入侧光导纤维1a、2a中传播，沿着与其基本晶格矢量相同的方向入射到复合光学晶体4a1中。从输入侧光导纤维1a入射的光中，波长为f4a1的光在复合光学晶体4a1的光学晶体5a1中偏转，其行进方向为朝向靠近界面7a1的方向。另外，从输入侧光导纤维2a入射的光中，波长为f4a1的光在复合光学晶体4a1的光学晶体6a1中偏转，其行进方向为朝向靠近界面7a1的方向。在界面7a1附近两束光合波，在下一级的复合光学晶体4a2中沿界面7a2入射。
选择光以外的光在复合光学晶体4a1中沿输入侧光导纤维1a、2a的光轴直线行进，沿着其基本晶格矢量方向入射到复合光学晶体4a2中。
以下同样，依次在复合光学晶体4ak中，选择光偏转后从沿着输入侧光导纤维1a、2a的光轴行进的光中分离出来，合波到沿其界面7ak行进的合波光中。在位于最后一级的复合光学晶体4an中，沿输入侧光导纤维1a及2a的光轴入射的光只是复合光学晶体4an的选择光。该选择光在复合光学晶体4an的光学晶体5an及6an中朝向靠近界面7ak的方向偏转。在界面7an附近，波长为f4an的光和在界面7an附近行进的合波光相合波，从复合光学晶体4an的端面出射，入射到输出侧光导纤维3a中传播。另外，输出侧光导纤维3a的光轴包含在界面7an中，配置在与来自复合光学晶体4an的光耦合的位置。
上述的复合光学晶体4a1～4an有1.3～2.0左右的折射率，例如在玻璃或作为聚合物的第一物质9的薄膜芯子中，沿着具有80°的内角θ的两个基本晶格矢量方向，使具有各选择光波长的0.14倍的半径r的圆柱状的空孔9以选择光的波长的0.54倍的晶格常数a周期性地排列。
这样，通过将能使固有波长有选择地偏转的光学晶体呈反射镜对称地接合起来，且使其基本晶格矢量方向包含在界面内，沿基本晶格矢量方向入射的选择光就会沿相对于界面对称的方向偏转。通过将这样构成的复合光学晶体沿纵向排列接合起来，能实现处理多种波长的WDM用功率合波器。
(实施形态4)用图5说明本发明的实施形态4的光学器件。实施形态4的光学器件是光合波器。
实施形态4的光合波器不使用多个具有晶格结构的复合光学晶体，而是用单一的具有晶格结构的光学晶体6b构成，光学晶体6b与实施形态1的光学晶体6同样地具有偏转分散特性。
输入侧光导纤维1b、2b设置在光学晶体6b的一侧端面上，输出侧光导纤维3b设置在另一端面上。另外，输入侧光导纤维1b和输出侧光导纤维3b的光轴13b是同一个光轴。
在输入侧光导纤维1b中虽然传播多种波长的光，但不传播光学晶体6b的选择光。在输入侧光导纤维2b中传播光学晶体6b的选择光。光从输入侧光导纤维1b、2b沿着其基本晶格矢量方向入射到光学晶体6b中。从输入侧光导纤维1b入射的光在光学晶体6b中由于不偏转，所以仍沿着光轴13b直线行进。
另一方面，从输入侧光导纤维2b入射的光在光学晶体6b中偏转。偏转方向为朝向与光轴13b接近的方向。因此，从输入侧光导纤维1b入射到光学晶体6b中的光和从输入侧光导纤维2b入射到光学晶体6b中的光在光学晶体6b中相交合波。如果使光学晶体6b中的光的传播方向的长度达到这些光相交的位置，则合波光便从光学晶体6b的端面出射。由于输入侧光导纤维1b和输出侧光导纤维3b的光轴13b是同一个光轴，所以从光学晶体6b出射的光入射到输出侧光导纤维3b中传播。
另外，如果输入侧光导纤维1b、2b之间的距离宽，则必须将光学晶体6b中的光的传播方向的长度与该距离成比例地延长。
能如上利用光学晶体构成光合波器。这样构成的光合波器不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配。因此，能容易地制造光合波器。
(实施形态5)用图6说明本发明的实施形态5的光学器件。实施形态5的光学器件是WDM用波长合波器。
实施形态5的光学器件与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体沿纵向排列并接合起来构成。光学晶体6c1～6cn沿纵向排列接合，配置在基板15c上。各光学晶体6c1～6cn的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1c设置在光学晶体6c1的端面上，光学晶体6c2(图中未示出)接合在光学晶体6c1的另一端上，这样光学晶体6c1～6cn依次沿纵向排列接合，输出侧光导纤维3c设置在位于最后一级的光学晶体6cn的端面上。输入侧光导纤维1c和输出侧光导纤维3c的光轴13c为同一个光轴。另外，输入侧光导纤维2c1～2cn分别设置在各光学晶体6c1～6cn的侧面上。
在输入侧光导纤维1c中传播的光沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6c1中。在输入侧光导纤维1c中传播的光虽然是波长不同的多束光的合波光波，但在各光学晶体6c1～6cn的任意一者中都不呈现偏转特性。因此，从输入侧光导纤维1c入射到光学晶体6c1中的光波沿光轴13c直线行进。
另外，在输入侧光导纤维2c1中传播的光虽然也从光学晶体6c1的侧面沿基本晶格矢量方向入射，但在输入侧光导纤维2c1中传播的光是光学晶体6c1的选择光。因此，相对于光轴13c倾斜约10°偏转。因此，从输入侧光导纤维1c入射的光和从输入侧光导纤维2c1入射的光在光学晶体6c1中相交合波。合波后的光沿光轴13c行进，入射到下一级的光学晶体6c2(图中未示出)中。
另外，在图6中，虽然输入侧光导纤维2c1的光轴方向与光学晶体6c1中的基本晶格矢量方向不同，但利用入射时的折射，也可以沿基本晶格矢量方向入射。
光学晶体6c1沿光传播方向上的长度这样确定使该光相交的位置为端面。由于选择光相对于基本晶格矢量方向(与光轴13c一致)偏转(偏转角约10°)，所以光学晶体6c1沿光传播方向上的长度也可以比从光轴13c到侧面的距离除以tan(偏转角)所得之值大。
以下相同，在输入侧光导纤维2ck中传播的光从光学晶体6ck的侧面沿基本晶格矢量方向入射，该光是光学晶体6ck的选择光。从输入侧光导纤维2ck入射到光学晶体6ck中的光偏转，向光轴13c方向行进。从前一级的光学晶体6ck-1入射到光学晶体6ck中的合波光波沿光轴13c行进。这些光在光学晶体6ck中合波，沿光轴13c入射到下一级的光学晶体6ck+1中。就是说，在各光学晶体6c1～6cn中，各光学晶体6c1～6cn的选择光被合波在从前一级向光轴13c入射的光中。全部合波光从最后一级的光学晶体6cn的端面出射，入射到输出侧光导纤维3c中传播。
如上所述，用光学晶体构成的WDM用波长合波器不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配。因此，能容易地制造。
(实施形态6)
用图7说明本发明的实施形态6的光学器件。实施形态6的光学器件是WDM用波长合波器，使选择光入射的光导纤维的设置位置虽然与实施形态5不同，但基本结构相同。
实施形态6的光学器件与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体沿纵向排列并接合起来构成。光学晶体6d1～6dn沿纵向排列接合，配置在基板15d上。各光学晶体6d1～6dn的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1d设置在光学晶体6d1的端面上，光学晶体6d2(图中未示出)接合在光学晶体6d1的另一端上，这样，光学晶体6d1～6dn依次沿纵向排列接合，输出侧光导纤维3d设置在位于最后一级的光学晶体6dn的端面上。输入侧光导纤维1d和输出侧光导纤维3d的光轴13d为同一个光轴。另外，各光学晶体6d1～6dn分别随着向后一级推进，相对于光轴13d垂直方向的长度增大。另外，光学晶体6d1～6dn的一个侧面全部为同一面，因此，光学晶体6dk的端面内有与其前一级的光学晶体6dk-1不连接的部分。输入侧光导纤维2dk设置在该部分上。但是，光学晶体6d1是最初一级，所以配置着输入侧光导纤维1d、2d1。
输入侧光导纤维2d1～2dn与光轴13d平行地配置，所以实施形态6的光学器件能缩小横向宽度。
在输入侧光导纤维1d中传播的光沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6d1中。在输入侧光导纤维1d中传播的光在各光学晶体6d1～6dn的任意一者中都有不呈现偏转特性的波长。因此，从输入侧光导纤维1d沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6d1中的光波沿光轴13d直线行进。
另外，在输入侧光导纤维2d1中传播的光虽然也沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6d1中，但在输入侧光导纤维2d1中传播的光是光学晶体6d1的选择光。因此，光相对于光轴13d偏转。因此，从输入侧光导纤维1d1入射的光和从输入侧光导纤维2d1入射的光在光学晶体6d1中合波。合波后的光沿光轴13d行进，入射到下一级的光学晶体中。
光学晶体6d1沿光传播方向上的长度这样确定使该光相交的位置为端面。由于选择光相对于基本晶格矢量方向(与光轴13d一致)偏转(偏转角约10°)，所以光学晶体6d1沿光传播方向上的长度也可以比从光轴13d到输入侧光导纤维2d1的设置位置的距离除以tan(偏转角)所得之值大。
在输入侧光导纤维2dk中传播的光从光学晶体6dk的侧面沿基本晶格矢量方向入射，该光是光学晶体6dk的选择光。从输入侧光导纤维2dk入射到光学晶体6dk中的光偏转，向光轴13d方向行进。从前一级的光学晶体6dk-1入射到光学晶体6dk中的合波光波沿光轴13d行进。这些光在光学晶体6dk中合波，沿光轴13d入射到下一级的光学晶体6dk+1中。就是说，在各光学晶体6d1～6dn中，各光学晶体6d1～6dn的选择光被合波在从前一级沿光轴13d入射的光中。全部合波光从最后一级的光学晶体6dn的端面出射，入射到输出侧光导纤维3d中传播。
如上所述，用光学晶体构成的WDM用波长合波器不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配。因此，能容易地制造。
(实施形态7)用图8说明本发明的实施形态7的光学器件。实施形态7的光学器件是WDM用波长合波器，使选择光入射的光导纤维的设置位置虽然与实施形态5不同，但基本结构相同。
实施形态7的光学器件与实施形态5的光学器件相同，在多级中使用具有不同的偏转分散特性的光学晶体6e1～6en，在每个光学晶体中合波不同波长的光。另外，使光从输入侧光导纤维2e1～2en入射到各光学晶体6e1～6en中时，使用反射镜进行入射的结构。
实施形态7的光学器件这样构成与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体6e1～6en沿纵向排列并接合起来，配置在基板15e上。各光学晶体6e1～6en的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1e设置在光学晶体6e1的端面上，光学晶体6e2(图中未示出)接合在光学晶体6e1的另一端上，这样，光学晶体6e1～6en依次沿纵向排列接合，输出侧光导纤维3e设置在位于最后一级的光学晶体6en的端面上。输入侧光导纤维1e和输出侧光导纤维3e的光轴13e为同一个光轴。输入侧光导纤维2e1设置在光学晶体6e1的端面上。
光学晶体6e1～6en-1有输出侧端面的一角被切掉的倒角部17e1～17en-1，以便相对于光轴13e呈大约45度的角度。反射镜设置在倒角部17e1～17en-1上。输入侧光导纤维2e2～2en相对于光轴13e垂直设置。输入侧光导纤维2e2～2en被配置在这样的位置上从这里输出的光在反射镜上反射后，沿基本晶格矢量方向入射到各光学晶体6e2～6en中，这些光沿输入侧光导纤维2e1的光轴13e2行进。
这样，实施形态7的光学器件即使输入侧光导纤维2e2～2en垂直设置，但利用反射镜能使选择光沿各光学晶体6e2～6en的基本晶格矢量方向入射。另外，通过使倒角部17e1～17en-1周边的折射率、以及光学晶体6e1～6en-1的折射率达到引起全反射的条件，不使用反射镜，也能利用损失小的全反射。
在输入侧光导纤维1e中传播的光入射到光学晶体6e1中。在输入侧光导纤维1e中传播的光在各光学晶体6e1～6en的任意一者中都有不呈现偏转特性的波长。因此，从输入侧光导纤维1e沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6e1中的光波沿光轴13e直线行进。
另外，在输入侧光导纤维2e1中传播的光虽然也沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6e1中，但在输入侧光导纤维2e1中传播的光是光学晶体6e1的选择光。因此，光朝向接近光轴13e的方向偏转。因此，从输入侧光导纤维1e1入射的光和从输入侧光导纤维2e1入射的光在光学晶体6e1中合波。合波后的光沿光轴13e1行进，入射到下一级的光学晶体6e2(图中未示出)中。
光学晶体6e1沿光传播方向上的长度这样确定使该光相交的位置为端面。由于选择光相对于基本晶格矢量方向(与光轴13e2一致)偏转(偏转角约10°)，所以光学晶体6e1沿光传播方向上的长度也可以比从光轴13e2到输入侧光导纤维2e1的设置位置的距离除以tan(偏转角)所得之值大。
同样，光学晶体6ek的选择光从输入侧光导纤维2ek出射，在光学晶体6ek-1的倒角部17ek-1的反射镜上反射，在基本晶格矢量方向上沿光轴13e2入射到光学晶体6ek中，在光学晶体6ek中偏转，与直线行进的沿光轴13e1入射到光学晶体6ek中的来自前级的合波光合波后出射。
这样，选择光能依次在每个光学晶体6e1～6en中合波，合波光从最后一级的光学晶体6en出射，入射到输出侧光导纤维3e中传播。
如上所述，用光学晶体构成的WDM用波长合波器不需要高精度的光轴一致和模形状的匹配。因此，能容易地制造。
如果采用上述的实施形态5～7的WDM用波长合波器，则在各光学晶体中，由光学晶体的折射率周期结构决定偏转光的固有波长(选择波长)。因此，能控制各复合光学晶体的选择光，另外，利用该复合光学晶体的纵向排列顺序，能自由地控制合波光波的波长顺序。因此，在处理多种波长的WDM中，能按照任意的顺序合波·追加任意的波长。
另外，虽然纵向排列接合了多个复合光学晶体，但也可以通过在一个第一物质中沿光的传播方向每隔一定距离形成使半径或周期结构变化的柱状物质，形成不同的周期结构，形成实施形态5～7所示的光学器件。
(实施形态8)用图9说明本发明的实施形态8的光学器件。实施形态8的光学器件是WDM用滤光器。实施形态8的光学器件与实施形态5相同，将偏转分散特性不同的光学晶体接合成多级，将具有多种波长成分的光分波成各种波长。
实施形态8的光学器件这样构成与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体沿纵向排列并接合起来，配置在基板15f上。各光学晶体6f1～6fn的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1f设置在光学晶体6f1的端面上，输出侧光导纤维3f设置在最后一级的光学晶体6fn的端面上。输入侧光导纤维1f和输出侧光导纤维3f的光轴13f与各光学晶体6f1～6fn的基本晶格矢量为同一方向。分离后的光传播用的输出侧光导纤维31f1～31fn设置在各光学晶体6f1～6fn的侧面上。
多种不同波长的光的合波光波从输入侧光导纤维1f中传播，它们当中包含各光学晶体6f1～6fn的选择光。合波光波一旦从输入侧光导纤维1f沿着光轴13f入射到光学晶体6f1中，合波光波中的光学晶体6f1的选择光便相对于光轴13f偏离行进方向13f。剩余的合波光波沿光轴13f在行进方向上直线行进。
偏转的选择光从光学晶体6f1的侧面出射，入射到输出侧光导纤维31f1中。选择光以外的剩余的合波光波沿着光轴13f入射到多级的光学晶体中。
同样，在光学晶体6fk中，光学晶体6fk的选择光被分离，入射到输出侧光导纤维31fk中传播，剩余的光沿着光轴13f入射到下级的光学晶体中。使其一直到达最后一级的光学晶体6fn中。
另外，关于各光学晶体6f1～6fn中的选择光和非选择光的出射位置可以这样确定由于非选择光在光轴13f上传播，所以将输出侧光导纤维3f连接在光轴13f上的输出端上即可，而由于选择光从第一基本晶格矢量(与光轴一致)偏转约10°，所以由各光学晶体6f1～6fn的光的传播方向的长度决定出射位置，在从侧面出射的情况下，使光学晶体6f1～6fn长度为选择光不到达纵向排列连接面上的程度即可。
另外，如图10所示，在最后一级的光学晶体6fn中，不将输出侧光导纤维31fn设置在侧面，而是设置在端面上，使分离的选择光从端面出射即可。在此情况下，能使光学晶体6fn比其他二维光学晶体短。
这样，由于能按照构成复合光学晶体的各光学晶体6f1～6fn的纵向排列顺序，分离每一波长，还能自由地控制分离波长的顺序，所以在处理多种波长的WDM中能按照任意的顺序分离任意的波长。
(实施形态9)用图11说明本发明的实施形态9的光学器件。实施形态9的光学器件是WDM用滤光器，使选择光出射的光导纤维的设置位置虽然与实施形态8不同，但基本结构相同。
实施形态9的光学器件与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体沿纵向排列并接合起来构成。光学晶体6g1～6gn纵向排列接合起来，配置在基板15g上。各光学晶体6g1～6gn的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1g设置在光学晶体6g1的端面上，光学晶体6g2(图中未示出)接合在光学晶体6g1的另一端上，同样，光学晶体6g1～6gn依次沿纵向排列接合，输出侧光导纤维3g设置在位于最后一级的光学晶体6gn的端面上。输入侧光导纤维1g和输出侧光导纤维3g的光轴13g与各光学晶体6g1～6gn的基本晶格矢量方向为同一方向。
另外，各光学晶体6g1～6gn分别随着向后一级推进，相对于光轴13g垂直方向的长度变小。另外，光学晶体6g1～6gn的一个侧面全部为同一面，因此，光学晶体6gk的端面内有与其前一级的光学晶体不连接的部分。输出侧光导纤维31gk设置在该部分上。但是，光学晶体6gn是最后一级，所以输出侧光导纤维3g、31gn配置在其端面上。
一旦多种不同波长的光的合波光波从输入侧光导纤维1g沿着基本晶格矢量方向入射到光学晶体6g1中，合波光波中的光学晶体6g1的选择光便相对于光轴13g偏转。剩余的合波光波沿光轴13g直线行进。
偏转的光从光学晶体6g1的侧面出射，入射到输出侧光导纤维31g1中传播。选择光以外的剩余的合波光波沿着光轴13g入射到下一级的光学晶体中。
同样，在光学晶体6gk中，光学晶体6gk的选择光被分离，入射到输出侧光导纤维31gk中传播，剩余的光沿着光轴13g入射到下一级的光学晶体6gk+1中。使其一直到达最后一级的光学晶体6gn中。
另外，构成光学晶体的第一物质9的折射率为1.5～1.7左右。光学晶体这样作成例如在SiO2或聚合物制的片中，沿着有65～58°的内角θ的两个基本晶格矢量(a1、a2)方向，以选择光波长的0.4～0.6倍的晶格常数a，周期性地排列有选择光波长的0.08～0.3倍的半径r19的呈圆柱状空气圆孔的柱状物质10。
另外，选择光从基本晶格矢量方向(与光轴一致)偏转约10°，所以光学晶体6g1～6gn沿光的传播方向的长度决定出射位置。因此，输出侧光导纤维31g1～31gn根据上述出射位置确定设置位置。
(实施形态10)用图12说明本发明的实施形态10的光学器件。实施形态10的光学器件是WDM用滤光器，使选择光出射的光导纤维的设置位置虽然与实施形态8不同，但基本结构相同。
实施形态10的光学器件这样构成与实施形态8的光学器件相同，在多级中使用具有不同的偏转分散特性的光学晶体6h1～6hn，在每个光学晶体中取出不同波长的光。另外，用光学晶体6h1～6hn中备有的反射镜，使从各光学晶体6h1～6hn取出的光入射到输出侧光导纤维31h1～31hn中。
实施形态10的光学器件这样构成与实施形态4的光学晶体6b相同，具有偏转分散特性的多个光学晶体6h1～6hn沿纵向排列并接合起来，配置在基板15h上。各光学晶体6h1～6hn的晶格结构各不相同，偏转的光的波长(选择光)各不相同。
输入侧光导纤维1h设置在光学晶体6h1的端面上，光学晶体6h2(图中未示出)接合在光学晶体6h1的另一端上，同样，光学晶体6h1～6hn依次沿纵向排列接合，输出侧光导纤维3h设置在位于最后一级的光学晶体6hn的端面上。输入侧光导纤维1h和输出侧光导纤维3h的光轴13h与各光学晶体6h1～6hn的基本晶格矢量方向为同一方向。
实施形态10的光学晶体6h1～6hn有输入侧端面的一角被切掉的倒角部17h1～17hn-1，以便相对于光轴13h呈大约45度的角度。反射镜设置在倒角部17h1～17hn-1上。输出侧光导纤维31h1～31hn-1相对于光轴13h垂直设置。从光学晶体6h1～6hn-1的端面出射的偏转后的光在倒角部17h1～17hn-1的反射镜上反射后，入射到输出侧光导纤维31h1～31hn-1中。
含有多种波长的光的合波光波一旦从输入侧光导纤维1h沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6h1中，合波光波中的光学晶体6h1的选择光便相对于光轴13h偏转。剩余的合波光波沿光轴13h直线行进。
偏转的光从光学晶体6h1的端面出射，在倒角部17h1的反射镜上反射，入射到输出侧光导纤维31h1中。选择光以外的剩余的合波光波沿光轴13h入射到下一级的光学晶体中。在光学晶体6h2(图中未示出)中选择光偏转，从合波光波中分离出来，剩余的合波光波直线行进，入射到下一个光学晶体中。
同样，从光学晶体6hk-1的端面出射的偏转后的选择光在倒角部17hk-1的反射镜上反射，入射到输出侧光导纤维31hk-1中。选择光以外的剩余的合波光波沿光轴13h入射到光学晶体6hk中，在光学晶体6hk中选择光偏转，从合波光波中分离出来，剩余的合波光波直线行进，入射到下一个光学晶体中。
这样，在各光学晶体6h1～6hn中选择光依次被分离出来，从最后一级的光学晶体6hn中出射的偏转后的选择光直接入射到输出侧光导纤维31hn中。
这样，实施形态10的光学器件即使输出侧光导纤维31h1～31hn-1相对于光轴13h垂直设置，但利用反射镜能使选择光沿各光学晶体6h2～6hn的基本晶格矢量方向入射。另外，通过使倒角部17h1～17hn-1周边的折射率、以及光学晶体6h2～6hn的折射率达到引起全反射的条件，不使用反射镜，也能利用损失小的全反射。
(实施形态11)用图13说明本发明的实施形态11的光学器件。实施形态11的光学器件是WDM用带有分波功能的滤光器，将由光学晶体接合起来构成的复合光学晶体再纵向排列多级接合起来构成。
各复合光学晶体4i1～4in由各光学晶体6i1～6in和各光学晶体5i1～5in在各界面7i1～7in上接合起来构成。各复合光学晶体4i1～4in在基板15i上形成。各光学晶体5i1～5in及各光学晶体6i1～6in是具有不同的波长分散特性的光学晶体。分别由光学晶体5ik和光学晶体6ik在界面7ik上接合起来形成复合光学晶体4ik。光学晶体5ik和光学晶体6ik是这样一种晶格结构两者的选择光的波长虽然相同，但选择光的偏转方向相对于界面7ik对称。因此，复合光学晶体4ik的晶格结构在界面7ik上形成柱状物质10，而且，相对于界面7ik对称地配置其他柱状物质10。另外，光学晶体5ik的基本晶格矢量a1和基本晶格矢量a2的角度内小的角度及光学晶体6ik的基本晶格矢量a1’和基本晶格矢量a2’的角度内小的角度相等，其值比90度小而比60度大。
另外，各复合光学晶体4i1～4in接合成多级，且界面7i1～7in为同一平面，输出侧光导纤维31i1～31in、32i1～32in设置在其两侧侧面上。
输入侧光导纤维1i设置在复合光学晶体4i1的端面上，以便光轴13i位于界面7i1～7in上。另外，光轴13i也是设置在最后一级的复合光学晶体4in的端面上的输出侧光导纤维3i的光轴。波长不同的多束光的合波光通过输入侧光导纤维1i沿着基本晶格矢量方向一旦入射到复合光学晶体4i1中，选择光便在光学晶体5i1、6i1中偏转后行进。入射到复合光学晶体4i1中的合波光的一半在光学晶体5i1中传播，另一半在光学晶体6i1中传播，所以选择光内的一半被分波到光学晶体5i1一侧，选择光内的另一半被分波到光学晶体6i1一侧。就是说，能将选择光从合波光分波成两束而分离。
偏转的光入射到输出侧光导纤维31i1、32i1中。另外，输出侧光导纤维31i1、32i1设置在偏转的光入射的位置。
复合光学晶体4i1的选择光以外的光直线行进，入射到下一级的复合光学晶体4i2(图中未示出)中。同样，在每个复合光学晶体4i1～4in中选择光都被分离，而且被分波。另外，各复合光学晶体4i1～4in的选择光各不相同。输出侧光导纤维3i设置在最后一级的复合光学晶体5in的端面上，以便光轴13i包含在界面7in中，在各复合光学晶体4i1～4in中未被分离的剩余的光入射到输出侧光导纤维3I中。
另外，构成光学晶体的第一物质9的折射率为1.5～1.7左右。光学晶体这样作成例如在SiO2或聚合物制的片中，沿着有65～58°的内角θ的两个基本晶格矢量(a1、a2)方向，以选择光波长的0.4～0.6倍的晶格常数a，周期性地排列有选择光波长的0.08～0.3倍的半径r19的呈圆柱状空气圆孔的柱状物质10。
另外，在最后一级的复合光学晶体4in上设置的输出侧光导纤维31gn、32gn也可以不设置在侧面、而设置在端面上。这样，能使最后一级的复合光学晶体4in短。
这样，通过将能使固有波长有选择地偏转的光学晶体呈反射镜对称地接合起来的复合光学晶体沿纵向排列接合成多级，能使选择光沿着相对于基本晶格矢量对称的方向偏转。因此，在处理多种波长的WDM中能将每两个任意的波长按照任意的顺序分离。
(实施形态12)用图14说明本发明的实施形态12的光学器件。实施形态12的光学器件是WDM用功率分波器。与实施形态11相同，将由光学晶体接合起来构成的复合光学晶体再纵向排列多级接合起来构成。
实施形态12的光学器件的基本结构与实施形态11的光学器件相同。就是说，各复合光学晶体4j1～4jn在基板15j上按纵列接合，复合光学晶体4j1～4jn由各光学晶体6j1～6jn和各光学晶体5j1～5jn在各界面7j1～7jn上接合起来构成。各光学晶体6j1～6jn及各光学晶体5j1～5jn的晶格结构虽然与实施形态11的各光学晶体6i1～6in和各光学晶体5i1～5in相同，但光的传播方向(光轴13j方向)上的长度，实施形态12的各光学晶体短，其长度是这样确定的在选择光从端面沿其界面入射的情况下，偏转后不从侧面出射，而是从相反一侧的端面出射。因此，与实施形态11的各复合光学晶体4i1～4in相比，能使实施形态12的复合光学晶体4j1～4jn短。因此，光学器件能小型化。
这样的复合光学晶体4j1～4jn被接合起来，且使它们的界面7j1～7jn成为同一平面。输入侧光导纤维1j设置在最初一级的复合光学晶体4j1的端面上，且界面7j1和光轴13j重合，输出侧光导纤维31j、32j设置在最后一级的复合光学晶体4jn的端面上。另外，光轴13j的方向也是基本晶格矢量方向。
波长不同的多束光的合波光通过输入侧光导纤维1j沿着基本晶格矢量方向一旦入射到复合光学晶体4j1中，选择光便在光学晶体5j1、6j1中偏转后行进。入射到复合光学晶体4j1中的合波光的一半在光学晶体5j1中传播，另一半在光学晶体6j1中传播，所以选择光内的一半向光学晶体5j1一侧偏转，选择光内的另一半向光学晶体6j1一侧。非选择光沿光轴13j直线行进，所以光被分波成三束，从复合光学晶体4j1的端面出射，入射到复合光学晶体4j2(图中未示出)中。
沿光轴13j入射的光、以及在该光的两侧行进的复合光学晶体4jk-1中的选择光入射到复合光学晶体4jk中。由于各复合光学晶体4j1～4jn中的选择光不同，所以复合光学晶体4j1中的选择光直线行进。另外，沿光轴13j入射到复合光学晶体4jk中的光合波光，其中的复合光学晶体4jk的选择光光学晶体5jk、6jk侧偏转，从合波光中分波而分离出来。然后，与来自直线行进的复合光学晶体4j1的合波光相合波，从复合光学晶体4jk出射。除去了选择光的合波光沿光轴13j直线行进，从光学晶体4jk出射。这样，各光学晶体4jk中的选择光与两端的光合波，反之，各选择光被从沿光轴13j直线行进的合波光中除去。
在最后一级的光学晶体4jn中，从输入侧光导纤维1j输入的合波光被完全分波成两束，分别输出给第一输出侧光导纤维31j和第二输出侧光导纤维32j。
这样，将能使固有波长有选择地偏转的光学晶体呈反射镜对称地接合起来的各光学晶体沿着纵向排列并接合起来，构成简单的光学器件，利用该光学器件能实现迄今将合波光按照每一种波长分离后进行分波，再通过将它们合波起来进行的处理多种波长的WDM中的功率分波。
(实施形态13)用图15说明本发明的实施形态13的光学器件。实施形态13的光学器件是三光束分波器。
实施形态13的光学器件由输入侧光导纤维1m、输出侧光导纤维31m、输出侧光导纤维32m、输出侧光导纤维33m、以及复合光学晶体4m构成。复合光学晶体4m不是将光学晶体5m及光学晶体6m直接接合起来，而是它们之间通过光学晶体12m接合起来。就是说，光学晶体5m、6m分别与光学晶体12m接合。
光学晶体5m、6m的晶格结构与实施形态1的光学晶体5、6相同。即，如果呈对称性低的结构、规定的波长的光沿着基本晶格矢量方向在光学晶体5m、6m中传播，则该光发生偏转。光学晶体5m、6m的基本晶格矢量方向相同，与输入侧光导纤维1m的光轴13m为同一方向，光学晶体5m、6m的晶格结构相对于光轴13m对称。
光学晶体12与光学晶体5m、6m相同，圆柱状的柱状物质10在第一物质9中其中心轴呈平行状态排列，晶格常数a也与光学晶体5m、6m相同。可是，光学晶体12m呈对称性高的结构，基本晶格矢量之间的内角为90°。即使使规定的光沿其基本晶格矢量方向入射到这样构成的光学晶体12m中，光也不偏转，而是在光学晶体12m中直线行进。
输入侧光导纤维1m设置在复合光学晶体4m的端面上，其光轴13m存在于光学晶体12m中，最好位于其中心位置。输出侧光导纤维31m、32m、33m设置在复合光学晶体4m的相反一侧的端面上，输出侧光导纤维33m的光轴与输入侧光导纤维的光轴13m为同一光轴。
在输入侧光导纤维1m中传播的选择光沿基本晶格矢量方向入射到复合光学晶体5m中时分别入射到各光学晶体5m、6m、12m中。其中入射到光学晶体5m中的光沿离开光轴13m的方向偏转，入射到光学晶体6m中的光也沿离开光轴13m的方向偏转。另外，入射到光学晶体12m中的光直线行进。输出侧光导纤维31m设置在光学晶体5m的出射端面上，输出侧光导纤维32m设置在光学晶体6m的出射端面上，输出侧光导纤维33m设置在光学晶体12m的出射端面上。各输出侧光导纤维31m、32m、33m配置得能入射从复合光学晶体4m出射的光。
这样，能用简单的结构实现在现有的合波器中非常困难的三光波合波。
另外，构成光学晶体的第一物质9的折射率为1.5～1.7左右。光学晶体这样作成例如在SiO2或聚合物制的片中，沿着有65～58°的内角θ的两个基本晶格矢量(a1、a2)方向，以选择光波长的0.4～0.6倍的晶格常数a，周期性地排列有选择光波长的0.08～0.3倍的半径r19的呈圆柱状空气圆孔的柱状物质10。
(实施形态14)用图16说明本发明的实施形态14的光学器件。实施形态14的光学器件是Add-Drop装置。
实施形态14的光学器件是光学晶体6p1和光学晶体6p2通过光导纤维连接起来构成的。输入侧光导纤维1p连接在光学晶体6p1的端面上。输出侧光导纤维31p连接在光学晶体6p1的相反一侧的端面上。另外，DROP用光导纤维32p设置在设置着输出侧光导纤维31p的端面上。
与输出侧光导纤维31p接合的输入侧光导纤维2p设置在光学晶体6p2的端面上。在其相反一侧的端面上设置着输出侧光导纤维3p。另外，ADD用光导纤维33p也设置在输入侧光导纤维2p一侧的端面上。
如果选择光和非选择光从输入侧光导纤维1p沿着基本晶格矢量方向入射到光学晶体6p1中，则选择光偏转，非选择光直线行进。直线行进的非选择光从光学晶体6p1的端面出射，在输出侧光导纤维31p中传播。另一方面，选择光偏转后，从光学晶体6p1的端面出射，入射到DROP用光导纤维32p中。
DROP用光导纤维32p预先设置在偏转后的选择光从光学晶体6p1的端面出射的位置。输出侧光导纤维31p和DROP用光导纤维32p的距离与光学晶体6p1的长度成比例。
在输出侧光导纤维31p中传播的光被输入与输入侧光导纤维2p接合的光学晶体6p2中。另外，选择光在ADD用光导纤维33p中传播，沿基本晶格矢量方向入射到光学晶体6p2中。
非选择光直线行进，选择光朝向靠近非选择光方向偏转。预先调节光学晶体6p2的长度，以便选择光及非选择光在其端面上合波。将输出侧光导纤维3p设置在这些合波光输出的地方。从端面出射的选择光和非选择光的合波光入射到输出侧光导纤维3p2中。
这样构成的光学器件能在外部对从Drop用光导纤维32p取出的光进行调制等加工后，再入射到Add用光导纤维33p中。
这样，能用简单的结构，实现能在WDM等波长多路传输路途中只将特定的波长取出，在外部加工后再追加进去的结构简单的光学器件。
在以上的实施形态1～14中，构成上述二维光学晶体的片波导和圆孔的折射率的相对折射率差在1.0以上也可，片波导也可以使用Si、GaAs或Ti2O5等高折射材料，圆孔部分也可以使用SiO2等低折射率材料。
另外，光学晶体的两面虽然也可以呈用包层夹着的结构，但也可以不设置包层，通过将光学晶体设置在气体中，将该气体作为包层即可。例如，通过设置在空气中，能形成折射率为1的包层。另外，没有必要使两面的包层相同，可以将不同的材料适当地组合。
另外，在用光导纤维与各光学晶体进行光的交接的情况下，如图17所示，作为光导纤维的固定方法，可以使起光学晶体74的包层的作用的基板75大一些，在基板75上设置光导纤维定位用的V形槽81、82、83，对光导纤维71、72、73进行定位，或者也可以在包层下面另外设置Si等制的基板，在该基板上设置定位用的V形槽。另一方面，在使用光波导的情况下，也可以在起包层作用的基板上形成芯子。
另外，在使用由圆孔构成柱状物质的光学晶体的情况下，由于空气的折射率随外部环境而变化，所以将光学晶体封入具有气密性的外壳中，将气体(Ar、N等)填充在内部，或抽成真空，使柱状物质稳定。
(实施形态15)用图18(a)、图18(b)、图18(c)、图18(d)说明本发明的实施形态15的光学晶体的制造方法。实施形态16的制造方法是一种用高能量离子腐蚀所制作的痕迹，设置作为柱状物质的圆孔110的方法。首先，用溅射法等在玻璃基板111上蒸镀薄膜，或用旋转涂敷法涂敷聚合物制作，或者对通过用溶解在溶剂中的树脂进行浇铸制作的作为第一物质的聚合物片112进行离子照射，即，使用离子注入器113，欲在聚合物片112上设置圆孔110的位置，照射H、O、Ar、Kr、Xe、Pb、Zn离子等单一离子114，将其贯通。离子的能量为1MeV以上，离子的种类根据聚合物片112的密度或厚度决定。通过使能量为1MeV以上，离子能侵入得深一些。
在聚合物片112中，在单一离子贯通的部分形成痕迹115(分子接合被切割的痕迹)。通过将该聚合物片112浸渍在NaOH等强碱116中，痕迹115部分被腐蚀，成为圆孔110，能在聚合物片112上制作所希望的光学晶体。
从离子注入器113发射的单一离子114能用外部电场控制入射位置，所以不管什么样的晶体结构都能通过控制外部电场来制作。另外，由于能任意地设定注入同一位置的离子的个数，所以能进行具有重复性的加工。
另外，通过移动上述离子注入器113和作为靶的聚合物片112任意一者，能控制离子注入位置。另外，光学晶体118虽然使圆孔112周期性地配置，但也可以将具有与聚合物片112的折射率不同折射率的物质填充在圆孔112中。
另外，也可以在光学晶体上不设置基板，而是在玻璃基板111上形成了聚合物片112后，将玻璃基板111除去，只留下聚合物片112后，如上照射高能量离子，进行刻蚀制造光学晶体。
如果采用本发明，则容易作成制造时需要高精度的光学器件，且具有能小型化的效果。
权利要求
1.一种光学器件，其特征在于备有折射率不同的多种物质周期性地排列、具有周期性的折射率分布的多个光学晶体沿着共同的基本晶格矢量方向纵向排列的复合光学晶体；使光入射到上述复合光学晶体中的输入侧光波导；以及接受从上述复合光学晶体出射的光的输出侧光波导。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于上述各光学晶体的上述多种物质的折射率或折射率的周期结构至少一者在每个上述光学晶体中不同。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于上述各光学晶体是二维光学晶体。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于多个上述各光学晶体中的两个基本晶格矢量方向互相平行，某一者与光轴一致。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于上述光学晶体被第一包层和第二包层夹在中间。
6.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于上述第一包层或上述第二包层中的至少某一者的折射率为1。
7.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于有对作为光导纤维的上述输入侧光波导及上述输出侧光波导进行定位的槽。
8.根据权利要求7所述的光学器件，其特征在于上述槽与上述各光学晶体直接或间接地一体化。
9.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于用气密外壳将上述复合光学晶体全部覆盖，上述气密外壳内填充气体或抽成真空。
10.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于上述各光学晶体在上述各光学晶体中有由偏转的光的固有波长决定的折射率周期，上述固有的波长对于上述各光学晶体来说各不相同。
11.根据权利要求10所述的光学器件，其特征在于上述各光学晶体的纵向排列顺序根据上述各光学晶体的固有波长决定。
12.根据权利要求10所述的光学器件，其特征在于上述光学晶体备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，在上述光学晶体的两个基本晶格矢量之间的角度内，90°以下者的角度是比90°小而比60°大的角度，沿着作为上述基本矢量内的一者的第一基本晶格矢量的方向纵向排列，形成上述复合光学晶体，在上述输入侧光波导中有设置在位于上述复合光学晶体的最初一级中的光学晶体上、沿着上述第一基本晶格矢量方向将上述各光学晶体的固有波长的光以外的光入射到所述复合光学晶体的第一输入侧光波导；以及设置在上述各光学晶体上、入射上述各光学晶体固有的波长的光的第二输入侧光波导，上述输出侧光波导被设置得与上述第一输入侧光波导具有同一光轴。
13.根据权利要求12所述的光学器件，其特征在于上述第二输入侧光波导设置在上述各光学晶体的侧面。
14.根据权利要求12所述的光学器件，其特征在于上述光学晶体的端面在每个上述光学晶体中依次变大，上述第二输入侧光波导设置在上述各光学晶体的端面上。
15.根据权利要求12所述的光学器件，其特征在于至少最后一级的光学晶体以外的光学晶体在纵向排列连接的出射侧的端面的一部分上备有相对于上述端面有一定的角度的反射镜，来自上述第二输入侧光波导的光在上述反射镜上反射，入射到下一级的光学晶体中。
16.根据权利要求10所述的光学器件，其特征在于上述光学晶体备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，在上述光学晶体的两个基本晶格矢量之间的角度内，90°以下者的角度是比90°小而比60°大的角度，沿着作为上述基本矢量内的一者的第一基本晶格矢量的方向纵向排列，形成上述复合光学晶体，上述输入侧光波导沿着上述第一基本晶格矢量方向入射光到所述复合光学晶体，在上述输入侧光波导中有设置在位于上述复合光学晶体的最后一级中的光学晶体上、接受沿着上述第一基本晶格矢量方向出射的光第一输出侧光波导；以及设置在上述各光学晶体上的第二输出侧光波导。
17.根据权利要求16所述的光学器件，其特征在于设置在上述各光学晶体上的上述第二输出侧光波导接受在上述各光学晶体内偏转后出射的上述固有波长的光。
18.根据权利要求12或16所述的光学器件，其特征在于上述各光学晶体各自的晶格常数为每个上述光学晶体的上述固有的波长的0.4～0.6倍的大小。
19.根据权利要求16述的光学器件，其特征在于上述第二输出侧光波导设置在上述各光学晶体的侧面上。
20.根据权利要求19所述的光学器件，其特征在于只是连接在位于上述复合光学晶体的最后一级中的光学晶体上的第二输出侧光波导被设置在上述光学晶体的端面上。
21.根据权利要求16所述的光学器件，其特征在于上述光学晶体的端面在每个上述光学晶体中依次变小，上述第二输出侧光波导设置在上述端面上。
22.根据权利要求16所述的光学器件，其特征在于至少最初一级的光学晶体以外的光学晶体在纵向排列连接的入射侧的端面的一部分上备有相对于上述端面有一定的角度的反射镜，在接受从前一级的光学晶体出射的上述固有波长的光在上述反射镜上反射的反射光的位置上有上述第二输入侧光波导。
23.一种光学器件，其特征在于备有使第一光学晶体及第二光学晶体接合的多个第一复合光学晶体的各界面在同一平面上、纵向排列接合构成的第二复合光学晶体；使光入射到上述第二复合光学晶体中的输入侧光波导；以及接受从上述第二复合光学晶体出射的光的输出侧光波导。
24.根据权利要求23所述的光学器件，其特征在于上述第二复合光学晶体被第一包层和第二包层夹在中间。
25.根据权利要求24所述的光学器件，其特征在于上述第一包层或上述第二包层中的至少某一者的折射率为1。
26.根据权利要求23所述的光学器件，其特征在于有对作为光导纤维的上述输入侧光波导及上述输出侧光波导进行定位的槽。
27.根据权利要求26所述的光学器件，其特征在于上述槽与上述第二复合光学晶体直接或间接地一体化。
28.根据权利要求23所述的光学器件，其特征在于用气密外壳将上述第二复合光学晶体全部覆盖，上述气密外壳内填充气体或抽成真空。
29.根据权利要求23所述的光学器件，其特征在于上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，平行于上述第一光学晶体和上述第二光学晶体接合的界面，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体的晶格结构相对于上述界面对称，输出侧光波导设置在位于上述第二复合光学晶体的最后一级中的第一复合光学晶体的端面上。
30.根据权利要求29所述的光学器件，其特征在于设定上述各第一复合光学晶体的长度，以便在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光从上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体的端面出射。
31.根据权利要求29所述的光学器件，其特征在于设定上述各第一复合光学晶体的长度，以便在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转的各自固有波长的光在上述各光学晶体端相交。
32.根据权利要求23所述的光学器件，其特征在于上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，平行于上述第一光学晶体和上述第二光学晶体接合的界面，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体的晶格结构相对于上述界面对称，上述输出侧光波导中有设置在位于上述第二复合光学晶体的最后一级中的第一光学晶体上、接受沿着上述第一基本晶格矢量方向出射的光第一输出侧光波导；以及设置在上述各第一光学晶体上、在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光的第二输出侧光波导。
33.根据权利要求12、16、29、32中的任意一项所述的光学器件，其特征在于上述第一物质的折射率和上述柱状物质的折射率的差为1.0以上。
34.根据权利要求12、16、29、32中的任意一项所述的光学器件，其特征在于上述第一物质是聚合物材料、上述柱状物质是气体。
35.根据权利要求29或32所述的光学器件，其特征在于上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的晶格常数为上述固有波长的0.4～0.6倍的大小。
36.根据权利要求12、16、29、32中的任意一项所述的光学器件，其特征在于上述柱状物质的断面形状呈半径为上述各固有波长的0.08～0.3倍的圆。
37.一种光学器件，其特征在于备有设置在入射端面上的第一输入侧光波导、以及设置在出射端面上的第一输出侧光波导及DROP用光波导的第一光学晶体；有设置在入射端面上的第二输入侧光波导及ADD用光波导；以及设置在出射端面上的有第二输出侧光波导的第二光学晶体，上述第一输出侧光波导和上述第二输入侧光波导连接、或者上述第一输入侧光波导和上述第一输出侧光波导连接，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，入射到上述DROP用光波导中的光是在上述第一光学晶体中偏转的固有波长的光，从上述ADD用光波导入射到上述第二光学晶体中的光是在上述第二光学晶体中偏转的固有波长的光。
38.根据权利要求37所述的光学器件，其特征在于在上述第一光学晶体中偏转后入射到上述DROP用光波导中的光被加工后入射到上述ADD用光波导中。
39.根据权利要求37所述的光学器件，其特征在于上述第一输入侧光波导、上述第二输入侧光波导、上述第一输出侧光波导、上述第二输出侧光波导、上述ADD用光波导及上述DROP用光波导是光导纤维。
40.一种光学器件，其特征在于备有波导部分被夹在第一光学晶体和第二光学晶体之间构成的复合光学晶体；设置在上述复合光学晶体的端面上的输入侧光波导；以及设置在上述复合光学晶体的另一端面上的三条输出侧光波导，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述输入侧光波导的光轴的方向与上述第一光学晶体和上述波导部分的界面及上述第二光学晶体和上述波导部分的界面平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述波导部分对称，上述输入侧光波导的光轴位于上述波导部分中，与一个输出侧光波导的光轴一致，另外的两条输出侧光波导的光轴配置在相对于上述输入侧光波导的光轴对称的位置。
41.根据权利要求40所述的光学器件，其特征在于上述波导部分的宽度比上述输入侧光波导的芯子直径小。
42.一种光学器件，其特征在于备有波导部分被夹在第一光学晶体和第二光学晶体之间构成的复合光学晶体；设置在上述复合光学晶体的端面上的三条输入侧光波导；以及设置在上述复合光学晶体的另一端面上的输出侧光波导，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向、一条上述输入侧光波导的光轴的方向与上述第一光学晶体和上述波导部分的界面及上述第二光学晶体和上述波导部分的界面平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述波导部分对称，上述一条输入侧光波导的光轴位于上述波导部分中，与上述输出侧光波导的光轴一致，另外的两条输入侧光波导的光轴配置在相对于上述一条输入侧光波导的光轴对称的位置。
43.根据权利要求1、23、40、42中的任意一项所述的光学器件，其特征在于上述输入侧光波导及上述输出侧光波导是光导纤维。
44.根据权利要求42所述的光学器件，其特征在于上述波导部分的宽度比上述输入侧光波导的芯子直径小。
45.一种光学器件，其特征在于备有第一光学晶体及第二光学晶体接合的复合光学晶体；使光入射到上述复合光学晶体的上述第一光学晶体中的第一输入侧光波导；使光入射到上述复合光学晶体的上述第二光学晶体中的第二输入侧光波导；以及接受从上述复合光学晶体出射的光的输出侧光波导，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述第一光学晶体及上述第二光学晶体的各基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度都是比60°大而比90°小的角度，上述第一光学晶体的第一基本晶格矢量和上述第二光学晶体的第一基本晶格矢量的方向平行，所述第一光学晶体与所述第二光学晶体在接合的界面平行，上述第一光学晶体和上述第二光学晶体晶格结构相对于上述界面对称，在上述各第一光学晶体及上述各第二光学晶体内偏转后出射的各自固有波长的光在上述复合光学晶体的端面上相交。
46.一种光学器件，其特征在于备有光学晶体；使光入射到上述光学晶体中的第一输入侧光波导和第二输入侧光波导；以及接受从上述光学晶体出射的光的输出侧光波导，上述光学晶体都分别备有折射率不同的第一物质和柱状物质，上述柱状物质具有多个上述柱状物质的轴平行地周期性地在上述第一物质中排列的二维晶格结构，上述光学晶体的基本晶格矢量之间的角度为90°以下者的角度是比60°大而比90°小的角度，上述第一输入侧光波导及上述第二输入侧光波导沿着上述光学晶体的第一基本晶格矢量的方向入射光，上述第一输入侧光波导的光轴和上述输出侧光波导的光轴为同一光轴。
47.根据权利要求45或46所述的光学器件，其特征在于上述第一输入侧光波导、上述第二输入侧光波导及上述输出侧光波导是光导纤维。
48.根据权利要求46所述的光学器件，其特征在于上述第一输入侧光波导和上述第二输入侧光导纤维的距离与上述光学晶体的长度成正比。
49.一种光学晶体的制造方法，其特征在于在基板上形成的第一物质上，在所希望的柱状物质的配置位置，照射单一离子，在上述第一物质中形成了痕迹后，将上述基板及第一物质浸渍在碱溶液中，对上述痕迹部分进行腐蚀，形成柱状穴。
50.根据权利要求49所述的光学晶体的制造方法，其特征在于上述单一离子至少照射一个。
51.根据权利要求49所述的光学晶体的制造方法，其特征在于上述单一离子的能量为1MeV以上。
52.根据权利要求49所述的光学晶体的制造方法，其特征在于将具有与上述第一物质不同的折射率的物质填充在上述柱状穴中。
53.根据权利要求49所述的光学晶体的制造方法，其特征在于上述第一物质作成聚合物材料，将气体填充在上述柱状穴中。
全文摘要
提供一种容易制造、能小型化的光学器件及光学晶体的制造方法。光学器件的特征在于备有通过周期性地配置折射率不同的多种物质，而有周期性的折射率分布的多个光学晶体6c
文档编号G02B6/30GK1409142SQ02142659
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月17日 优先权日2001年9月17日
发明者浜田英伸 申请人:松下电器产业株式会社