JPH0469882B2 - - Google Patents
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- JPH0469882B2 JPH0469882B2 JP59129697A JP12969784A JPH0469882B2 JP H0469882 B2 JPH0469882 B2 JP H0469882B2 JP 59129697 A JP59129697 A JP 59129697A JP 12969784 A JP12969784 A JP 12969784A JP H0469882 B2 JPH0469882 B2 JP H0469882B2
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- Japan
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- dielectric thin
- dielectric
- cavity layer
- refractive index
- thin film
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Description
本発明は波長多重伝送を可能にする光フアイバ
分波器や、多色光のスペクトル分析に用いる分光
器などに使用される、波長選択性に優れた誘電体
多層膜フイルタに関するもので、二酸化チタンや
フツ化マグネシウムなどの屈折率の異なる誘電体
薄膜を交互に繰り返し積層し、その中間に、上記
屈折率のあいだの値を採る屈折率の誘電体薄膜を
介在してキヤビテイ層（共振層）を形成し、或い
はこの積層ユニツトを複数積み重ねたものであ
る。 屈折率の異なる二つの誘電体を透過波長の1/4
程度の光学膜厚（屈折率×厚さ）にして平行度よ
く交互に積み重ね、その中間の共振層（キヤビテ
イ層）として上記交互層の誘電体を採用し、光学
膜厚が透過波長の半分の整数倍の薄膜にしたもの
や、これらの積層ユニツトを複数積み重ねたもの
がバンドパスフイルタとして採用されている。こ
れらの透過波長帯域は、交互層の二つの誘電体の
屈折率、交互層の層数、キヤビテイ層を形成する
膜厚の整数倍率に依存するもので次のような欠点
がある。 (イ) 入射光線に対して傾けて使用するときに、入
射光線の偏波成分、つまり、Ｓ波とＰ波に対す
る透過波長値にずれを生じ、透過波長帯域特性
の劣化と透過光の減少を伴なう。 (ロ) 波長多重伝送の光フアイバ分波器になどに要
求される透過波長帯域の多様性に充分答えるこ
とはできない。 本発明は、キヤビテイ層に、交互に積み重ねる
誘電体薄膜の屈折率のあいだの屈折率を有する誘
電体を採用することで、透過波長帯域の幅を僅か
づつ変化させたバンドパスフイルタを提供し、併
せて、入射角度の変化に対して減衰やひずみの少
ない通過帯域特性を発揮するバンドパスフイルタ
をも提供するもので、以下図面や表に基づいて詳
しく説明する。 表(1)に示すように300℃に加熱したガラス基板
Ｇ上に、屈折率が2.25の二酸化チタンを光学膜厚
（ｎ×ｄ）が217.5nmの薄膜として真空蒸着し、
その上に屈折率が1.38のフツ化マグネシウムを同
じ光学膜厚の薄膜として同じように真空蒸着す
る。透過光の波長の1/4が光学膜厚になり、透過
しようとする波長が異なれば光学膜厚はそれに応
じて異なる。二酸化チタンとフツ化マグネシウム
からなる誘電体薄膜を交互に繰り返し11層積層
し、生膜順序が中間の12番目であるキヤビテイ層
の時は、屈折率が2.25と1.38のあいだであるフツ
化セリウム（屈折率は1.58）を光学膜厚が435nm
の薄膜として蒸着する。キヤビテイ層の光学膜厚
は、透過波長の1/2の整数倍である。このキヤビ
テイ層に二酸化チタンとフツ化マグネシウムを同
じように交互に繰り返し積層して合計23層の誘電
体薄膜を形成する。中間のキヤビテイ層に対して
上下の繰り返し層は対称関係にある。
分波器や、多色光のスペクトル分析に用いる分光
器などに使用される、波長選択性に優れた誘電体
多層膜フイルタに関するもので、二酸化チタンや
フツ化マグネシウムなどの屈折率の異なる誘電体
薄膜を交互に繰り返し積層し、その中間に、上記
屈折率のあいだの値を採る屈折率の誘電体薄膜を
介在してキヤビテイ層（共振層）を形成し、或い
はこの積層ユニツトを複数積み重ねたものであ
る。 屈折率の異なる二つの誘電体を透過波長の1/4
程度の光学膜厚（屈折率×厚さ）にして平行度よ
く交互に積み重ね、その中間の共振層（キヤビテ
イ層）として上記交互層の誘電体を採用し、光学
膜厚が透過波長の半分の整数倍の薄膜にしたもの
や、これらの積層ユニツトを複数積み重ねたもの
がバンドパスフイルタとして採用されている。こ
れらの透過波長帯域は、交互層の二つの誘電体の
屈折率、交互層の層数、キヤビテイ層を形成する
膜厚の整数倍率に依存するもので次のような欠点
がある。 (イ) 入射光線に対して傾けて使用するときに、入
射光線の偏波成分、つまり、Ｓ波とＰ波に対す
る透過波長値にずれを生じ、透過波長帯域特性
の劣化と透過光の減少を伴なう。 (ロ) 波長多重伝送の光フアイバ分波器になどに要
求される透過波長帯域の多様性に充分答えるこ
とはできない。 本発明は、キヤビテイ層に、交互に積み重ねる
誘電体薄膜の屈折率のあいだの屈折率を有する誘
電体を採用することで、透過波長帯域の幅を僅か
づつ変化させたバンドパスフイルタを提供し、併
せて、入射角度の変化に対して減衰やひずみの少
ない通過帯域特性を発揮するバンドパスフイルタ
をも提供するもので、以下図面や表に基づいて詳
しく説明する。 表(1)に示すように300℃に加熱したガラス基板
Ｇ上に、屈折率が2.25の二酸化チタンを光学膜厚
（ｎ×ｄ）が217.5nmの薄膜として真空蒸着し、
その上に屈折率が1.38のフツ化マグネシウムを同
じ光学膜厚の薄膜として同じように真空蒸着す
る。透過光の波長の1/4が光学膜厚になり、透過
しようとする波長が異なれば光学膜厚はそれに応
じて異なる。二酸化チタンとフツ化マグネシウム
からなる誘電体薄膜を交互に繰り返し11層積層
し、生膜順序が中間の12番目であるキヤビテイ層
の時は、屈折率が2.25と1.38のあいだであるフツ
化セリウム（屈折率は1.58）を光学膜厚が435nm
の薄膜として蒸着する。キヤビテイ層の光学膜厚
は、透過波長の1/2の整数倍である。このキヤビ
テイ層に二酸化チタンとフツ化マグネシウムを同
じように交互に繰り返し積層して合計23層の誘電
体薄膜を形成する。中間のキヤビテイ層に対して
上下の繰り返し層は対称関係にある。
【表】
【表】
この誘電体多層膜フイルタを第１図のように入
射光線に対して逐一傾むけて分光器で測定した結
果が第２図であり、入射角度θが0゜，15.27゜，
21.75゜，26.85゜，31.25゜，35.25゜，38.97゜，42.53
゜，
そして45.95゜と変化した時の尖頭スペクトル曲線
が右側より順番に並んでいる。透過帯域特性の劣
化や透過光の減少のない優れた分光特性を有する
ことが解かる。キヤビテイ層に交互積層と同じ屈
折率の誘電体を採用した従来のフイルタは、入射
角度が大きくなるにつれて透過率は低下し尖端が
２分されるが、本発明のキヤビテイ層に交互積層
の屈折率のあいだの屈折率を有する誘電体の共振
作用により減衰やひずみのない安定した透過光ス
ペクトルが得られる。 次に透過光帯域の幅を僅かづつ変化させる実施
例について説明する。まず、表(2)の誘電体多層膜
フイルタは周知のもので、交互層に二酸化チタン
とフツ化マグネシウムを採用し、この光学膜厚を
205nmにし、中間のキヤビテイ層に光学膜厚が
410nmのフツ化マグネシウムを採用した７層の積
層ユニツトを三つ積み重ねたもので、生膜順序の
８番と16番のフツ化マグネシウムは仲介層であ
る。このフイルタの透過波長帯域曲線を分光器で
測定すると第３図のスペクトルＡがえられる。
射光線に対して逐一傾むけて分光器で測定した結
果が第２図であり、入射角度θが0゜，15.27゜，
21.75゜，26.85゜，31.25゜，35.25゜，38.97゜，42.53
゜，
そして45.95゜と変化した時の尖頭スペクトル曲線
が右側より順番に並んでいる。透過帯域特性の劣
化や透過光の減少のない優れた分光特性を有する
ことが解かる。キヤビテイ層に交互積層と同じ屈
折率の誘電体を採用した従来のフイルタは、入射
角度が大きくなるにつれて透過率は低下し尖端が
２分されるが、本発明のキヤビテイ層に交互積層
の屈折率のあいだの屈折率を有する誘電体の共振
作用により減衰やひずみのない安定した透過光ス
ペクトルが得られる。 次に透過光帯域の幅を僅かづつ変化させる実施
例について説明する。まず、表(2)の誘電体多層膜
フイルタは周知のもので、交互層に二酸化チタン
とフツ化マグネシウムを採用し、この光学膜厚を
205nmにし、中間のキヤビテイ層に光学膜厚が
410nmのフツ化マグネシウムを採用した７層の積
層ユニツトを三つ積み重ねたもので、生膜順序の
８番と16番のフツ化マグネシウムは仲介層であ
る。このフイルタの透過波長帯域曲線を分光器で
測定すると第３図のスペクトルＡがえられる。
【表】
このスペクトルＡの帯域幅から3nm程度の単位
で帯域幅を広げる（狭める）など変化させるフイ
ルタは従来ないが、本発明はこれを可能にすべく
キヤビテイ層に交互層の屈折率のあいだの屈折率
を有する誘電体を採用したもので、具体的には屈
折率が1.6のアルミナ、屈折率が1.9の一酸化ケイ
素、屈折率が2.1の二酸化ジルコンを採用して分
光器で測定した。 表(3)の実施例（キヤビテイ層にアルミナ） 真空蒸着により加熱したガラス基板Ｇ上に、ま
ず光学膜厚が205nmの二酸化チタン、同じ光学膜
厚のフツ化マグネシウム、その上に二酸化チタン
と平行度良く積層し、その上にキヤビテイ層とし
て屈折率が1.6のアルミナを光学膜厚を410nmに
して積層する。キヤビテイ層の光学膜厚は透過波
長の半分の整数倍である。因みに交互に積層する
二酸化チタンとフツ化マグネシウムの光学膜厚
は、透過波長の1/4である。この生膜順序が４番
目のキヤビテイ層の上に二酸化チタン、フツ化マ
グネシウムそして二酸化チタンと同じように交互
に繰り返し積層ユニツトを形成する。キヤビテイ
層の両側に三層を夫々積層して単一の積層ユニツ
トを形成する。この積層ユニツトを三つ重ねて誘
電体多層膜フイルタを構成する。生膜順序が８番
目と16番目のフツ化マグネシウムは仲介層であ
る。このフイルタの透過光スペクトルは第３図の
スペクトルＢであり、透過光帯域の幅は２〜3nm
程変化している。中間の屈折率を採用したキヤビ
テイ層の共振作用による。
で帯域幅を広げる（狭める）など変化させるフイ
ルタは従来ないが、本発明はこれを可能にすべく
キヤビテイ層に交互層の屈折率のあいだの屈折率
を有する誘電体を採用したもので、具体的には屈
折率が1.6のアルミナ、屈折率が1.9の一酸化ケイ
素、屈折率が2.1の二酸化ジルコンを採用して分
光器で測定した。 表(3)の実施例（キヤビテイ層にアルミナ） 真空蒸着により加熱したガラス基板Ｇ上に、ま
ず光学膜厚が205nmの二酸化チタン、同じ光学膜
厚のフツ化マグネシウム、その上に二酸化チタン
と平行度良く積層し、その上にキヤビテイ層とし
て屈折率が1.6のアルミナを光学膜厚を410nmに
して積層する。キヤビテイ層の光学膜厚は透過波
長の半分の整数倍である。因みに交互に積層する
二酸化チタンとフツ化マグネシウムの光学膜厚
は、透過波長の1/4である。この生膜順序が４番
目のキヤビテイ層の上に二酸化チタン、フツ化マ
グネシウムそして二酸化チタンと同じように交互
に繰り返し積層ユニツトを形成する。キヤビテイ
層の両側に三層を夫々積層して単一の積層ユニツ
トを形成する。この積層ユニツトを三つ重ねて誘
電体多層膜フイルタを構成する。生膜順序が８番
目と16番目のフツ化マグネシウムは仲介層であ
る。このフイルタの透過光スペクトルは第３図の
スペクトルＢであり、透過光帯域の幅は２〜3nm
程変化している。中間の屈折率を採用したキヤビ
テイ層の共振作用による。
【表】
表(4)の実施例（キヤビテイ層に一酸化ケイ素）
生膜順序が４，12，20番目のキヤビテイ層に屈
折率が1.9の一酸化ケイ素を採用したもので、交
互に積層する二酸化チタンやフツ化マグネシウム
の積層順序、光学膜厚などは表(3)の実施例と同じ
である。この誘電体多層フイルタの透過波長帯域
は第３図のスペクトルＣであり、前記スペクトル
Ｂより２〜3nm程度変化している。スペクトルＣ
の僅かなシフト（広狭）はキヤビテイ層の屈折率
を二酸化チタンとフツ化マグネシウムのあいだに
採つたことによる共振作用による。
折率が1.9の一酸化ケイ素を採用したもので、交
互に積層する二酸化チタンやフツ化マグネシウム
の積層順序、光学膜厚などは表(3)の実施例と同じ
である。この誘電体多層フイルタの透過波長帯域
は第３図のスペクトルＣであり、前記スペクトル
Ｂより２〜3nm程度変化している。スペクトルＣ
の僅かなシフト（広狭）はキヤビテイ層の屈折率
を二酸化チタンとフツ化マグネシウムのあいだに
採つたことによる共振作用による。
【表】
表(5)の実施例（キヤビテイ層に二酸化ジルコン）
生膜順序が４，12，20番目のキヤビテイ層に屈
折率が2.1の二酸化ジルコンを採用したもので、
交互に積層する二酸化チタンやフツ化マグネシウ
ムの積層順序、光学膜厚などは表(3)の実施例と同
じである。この誘電体多層膜フイルタの透過波長
帯域は第３図のスペクトルＤでスペクトルＢ，Ｃ
と同じように僅かに変化している。
折率が2.1の二酸化ジルコンを採用したもので、
交互に積層する二酸化チタンやフツ化マグネシウ
ムの積層順序、光学膜厚などは表(3)の実施例と同
じである。この誘電体多層膜フイルタの透過波長
帯域は第３図のスペクトルＤでスペクトルＢ，Ｃ
と同じように僅かに変化している。
【表】
【表】
透過波長帯域の異なる誘電体多層フイルタは、
交互に積み重ねる層やキヤビテイ層の光学膜厚を
異にすれば得られるので、表(2)〜(5)のフイルタの
透過波長帯域（スペクトルＡ〜Ｄ）のように僅か
に変化した帯域特性を有するフイルタを多数形成
できることになる。光フアイバ分波器は波長多重
伝送への適用が期待されており、多様化した透過
波長帯域のフイルタが必要である。２〜3nm単位
で異なつた透過波長帯域の本発明のフイルタは正
にこの要望に答えるものである。 以上、表(1)、(3)、(4)、(5)の実施例について説明
したが、キヤビテイ層として、フツ化セリウム、
アルミナ、一酸化ジルコンに限定されるものでな
く、交互に積み重ねる誘電体の屈折率の上限と下
限（上限と下限は含まず）のあいだにある屈折率
を有する誘電体であれば良い。これによりキヤビ
テイ層の共振作用が有効に発揮され、透過波長帯
域の多様化と、入射角度の変化に影響されない分
光特性を呈する。 要するに本発明は、屈折率の異なる誘電体薄膜
を交互に繰り返し積層し、その中間に介在するキ
ヤビテイ層を、この誘電体薄膜の屈折率のあいだ
の値を採る屈折率の誘電体薄膜で形成したため、
透過波長帯域の異なる多数のフイルタを提供で
き、波長数の極めて多い光フアイバ分波器を可能
にする。また、入射角度を変化させても、ひずみ
や減衰の少ない透過波長帯域特性を発揮するため
に、分光器の性能を向上させることができる。
交互に積み重ねる層やキヤビテイ層の光学膜厚を
異にすれば得られるので、表(2)〜(5)のフイルタの
透過波長帯域（スペクトルＡ〜Ｄ）のように僅か
に変化した帯域特性を有するフイルタを多数形成
できることになる。光フアイバ分波器は波長多重
伝送への適用が期待されており、多様化した透過
波長帯域のフイルタが必要である。２〜3nm単位
で異なつた透過波長帯域の本発明のフイルタは正
にこの要望に答えるものである。 以上、表(1)、(3)、(4)、(5)の実施例について説明
したが、キヤビテイ層として、フツ化セリウム、
アルミナ、一酸化ジルコンに限定されるものでな
く、交互に積み重ねる誘電体の屈折率の上限と下
限（上限と下限は含まず）のあいだにある屈折率
を有する誘電体であれば良い。これによりキヤビ
テイ層の共振作用が有効に発揮され、透過波長帯
域の多様化と、入射角度の変化に影響されない分
光特性を呈する。 要するに本発明は、屈折率の異なる誘電体薄膜
を交互に繰り返し積層し、その中間に介在するキ
ヤビテイ層を、この誘電体薄膜の屈折率のあいだ
の値を採る屈折率の誘電体薄膜で形成したため、
透過波長帯域の異なる多数のフイルタを提供で
き、波長数の極めて多い光フアイバ分波器を可能
にする。また、入射角度を変化させても、ひずみ
や減衰の少ない透過波長帯域特性を発揮するため
に、分光器の性能を向上させることができる。
図面は本発明実施の一例を示すもので、第１図
は誘電体多層膜フイルタに透過光を入射した時の
屈折説明図、第２図は透過光の入射角度を順次変
化させた時のスペクトル図、第３図は積層ユニツ
トを複数重ねたフイルタの透過波長帯域特性を示
すスペクトル図である。
は誘電体多層膜フイルタに透過光を入射した時の
屈折説明図、第２図は透過光の入射角度を順次変
化させた時のスペクトル図、第３図は積層ユニツ
トを複数重ねたフイルタの透過波長帯域特性を示
すスペクトル図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 屈折率の異なる誘電体薄膜を、透過波長の1/
４の光学厚さ分交互に繰り返し積層し、その中間
に介在する所定光学厚さのキヤビテイ層を、この
誘電体薄膜の上下の屈折率のあいだの値を採る屈
折率の誘電体薄膜で形成してなる、誘電体多層膜
フイルタ。 ２ 交互に積層する誘電体薄膜として、二酸化チ
タン、フツ化マグネシユウムそして二酸化ケイ素
の群から二つを採用し、透過波長の半分の整数倍
の光学厚さを有するキヤビテイ層として、アルミ
ナ、フツ化セリウム、一酸化ケイ素、そして、二
酸化ジルコンの群から一つを採用する、特許請求
の範囲第１項記載の誘電体多層膜フイルタ。 ３ 屈折率の異なる誘電体薄膜を、透過波長の1/
４の光学厚さ分交互に繰り返し積層し、その中間
に介在するキヤビテイ層を、この誘電体薄膜の上
下の屈折率のあいだの値を採る屈折率の誘電体薄
膜で形成し、この積層ユニツトを複数積み重ねて
なる、誘電体多層膜フイルタ。 ４ 交互に積層する誘電体薄膜として、二酸化チ
タンと、フツ化マグネシユウムを採用し、キヤビ
テイ層として、アルミナ、フツ化セリウム、一酸
化ケイ素そして二酸化ジルコンの群から一つを採
用する、特許請求の範囲第３項記載の誘電体多層
膜フイルタ。 ５ 積層ユニツトと積層ユニツトとのあいだに、
フツ化マグネシユウムの誘電体薄膜を介入する、
特許請求の範囲第４項記載の誘電体多層膜フイル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12969784A JPS619604A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | 誘電体多層膜フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12969784A JPS619604A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | 誘電体多層膜フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619604A JPS619604A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH0469882B2 true JPH0469882B2 (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=15015957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12969784A Granted JPS619604A (ja) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | 誘電体多層膜フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS619604A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2687243B2 (ja) * | 1989-08-24 | 1997-12-08 | 東芝硝子株式会社 | 多層光干渉膜 |
| DE19932082A1 (de) * | 1999-07-12 | 2001-01-18 | Schott Glas | Interferenzoptisches Schmalbandfilter |
| JP6228435B2 (ja) * | 2013-11-20 | 2017-11-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学フィルタ、およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831307A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-24 | Tokyo Optical Co Ltd | 干渉フイルタ− |
-
1984
- 1984-06-23 JP JP12969784A patent/JPS619604A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS619604A (ja) | 1986-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |