DE112019005448T5

DE112019005448T5 - Bandpassfilter und herstellungsverfahren für dasselbe

Info

Publication number: DE112019005448T5
Application number: DE112019005448.1T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Sahara; Masaaki Imura; Tsutomu Imamura; Yasutaka Tanabe
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-07-29
Also published as: JP7251099B2; WO2020090615A1; CN112714881B; CN112714881A; US20220003908A1; JP2020071375A

Abstract

Vorgesehen sind: ein Bandpassfilter, für welchen Filtercharakteristiken verbessert werden können; und ein Herstellungsverfahren für dasselbe. Ein Bandpassfilter 11, das Licht eines spezifischen Wellenlängenbereiches passieren lässt, enthält: ein Substrat 12, das lichtdurchlässige Eigenschaften aufweist; einen ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13, der auf einer ersten Hauptfläche S1 des Substrates 12 vorgesehen ist; und einen zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14, der auf einer zweiten Hauptfläche S2 vorgesehen ist, die der ersten Hauptfläche S1 gegenüberliegt. Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 enthält eine hydrierte Siliziumschicht. Der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 enthält eine hydrierte Siliziumschicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandpassfilter, das Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durchlässt, und ein Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmlich lässt ein bekanntes Bandpassfilter Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durch. Patentschrift 1 offenbart ein Bandpassfilter mit einem lichtdurchlässigen Substrat und einem dielektrischen vielschichtigen Film, der auf dem Substrat angeordnet ist.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
Patentschrift 1: offengelegte japanische Patentschrift Nr. 2015-184627
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die die Erfindung lösen soll
Die Filtercharakteristiken, die durch das oben beschriebene Bandpassfilter erfordert werden, enthalten ein weiteres Erhöhen des Transmissionsgrads in einem spezifizierten Wellenlängenbereich (Transmissionsband), der Licht durchlässt, und Reduzieren von Welligkeiten, die Pulsationen eines Transmissionsspektrums sind, in einem Wellenlängenbereich, der eine Transmission des Lichts behindert, (Sperrband).
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Bandpassfilter, das die Filtercharakteristiken verbessert, und ein Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters zu liefern.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Bandpassfilter, das die oben beschriebenen Probleme löst, ist ein Bandpassfilter, das Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durchlässt. Das Bandpassfilter enthält ein Substrat, einen ersten dielektrischen vielschichtigen Film und einen zweiten dielektrischen vielschichtigen Film. Das Substrat ist lichtdurchlässig. Der erste dielektrische vielschichtige Film ist auf dem Substrat auf einer Seite einer ersten Hauptfläche angeordnet und enthält eine hydrierte Siliziumschicht. Der zweite dielektrische vielschichte Film ist auf dem Substrat auf einer Seite einer zweiten Hauptfläche angeordnet, die sich gegenüber der ersten Hauptfläche befindet, und enthält eine hydrierte Siliziumschicht.
Bei dem Bandpassfilter wird bevorzugt, dass die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film geringer als eine Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film ist.
Bei dem Bandpassfilter wird bevorzugt, dass die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film innerhalb eines Bereiches von 1700 nm oder größer und 3500 nm oder kleiner liegt und die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem zweiten dielektrischen vielschichten Film innerhalb eines Bereiches von 250 nm oder größer und 2500 nm oder kleiner liegt.
Bei dem Bandpassfilter wird bevorzugt, dass eine Dicke des zweiten dielektrischen vielschichten Films geringer als eine Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films ist.
Bei dem Bandpassfilter wird bevorzugt, dass die Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films innerhalb eines Bereiches von 3000 nm oder größer und 6500 nm oder kleiner liegt und die Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films innerhalb eines Bereiches von 600 nm oder größer und 4000 nm oder kleiner liegt.
Ein Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters, das die oben beschriebenen Probleme löst, enthält die Schritte zum Ausbilden des ersten dielektrischen vielschichtigen Films auf dem Substrat auf der Seite der ersten Hauptfläche und Ausbilden des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films auf dem Substrat auf der zweiten Hauptfläche.
Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung verbessert die Filtercharakteristiken.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Bandpassfilters nach einer Ausführungsform.
2 ist ein Graph, der ein Transmissionsspektrum des Beispiels 1 zeigt.
3 ist ein Graph, der ein Transmissionsspektrum des Vergleichsbeispiels 1 zeigt.
4 ist ein Graph, der ein Transmissionsspektrum des Vergleichsbeispiels 2 zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines dielektrischen vielschichtigen Films des Bandpassfilters nach der Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform eines Bandpassfilters und eines Verfahrens zum Herstellen des Bandpassfilters wird nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein Bandpassfilter 11, das Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durchlässt, ein Substrat 12, einen ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 und einen zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14. Das Substrat 12 ist lichtdurchlässig. Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 ist auf dem Substrat 12 auf der Seite einer ersten Hauptfläche S1 angeordnet. Der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 ist auf dem Substrat 12 auf der Seite einer zweiten Hauptfläche S2 angeordnet, die der ersten Hauptfläche S1 gegenüberliegt.
Das Substrat 12 weist vorzugsweise beispielsweise einen Lichttransmissionsgrad auf, dessen mittlerer Transmissionsgrad 90% oder größer für Licht in einer Wellenlänge von 820 nm oder größer oder 1000 nm oder kleiner beträgt. Beispiele des Substrates 12 enthalten ein Glassubstrat, ein Kristallsubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Saphirsubstrat und ein Harzsubstrat. Das Substrat 12 kann die Form einer flachen Platte oder einer gekrümmten Platte aufweisen. Vorzugsweise weist das Substrat 12 beispielsweise eine Dicke in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm auf. Ein Glassubstrat ist zur Verwendung als das Substrat 12 geeignet. Ein Glas, das das Glassubstrat bildet, ist beispielsweise Silikatglas, Boratglas, Borosilikatglas, Phosphatglas, Borophosphatglas, alkalifreies Glas, Li₂O × Al₂O₃ × nSiO₂- (LAS-) Glaskeramik oder dergleichen.
Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 enthält eine hydrierte Siliziumschicht. Vorzugsweise weist die hydrierte Siliziumschicht beispielsweise einen Brechungsindex von 2,9 oder größer bei der Wellenlänge von 850 nm auf. Die hydrierte Siliziumschicht weist vorzugsweise einen Brechungsindex von 4 oder kleiner bei der Wellenlänge von 850 nm auf. Da die hydrierte Siliziumschicht einen Brechungsindex aufweist, der höher als der einer Schicht aus Oxid oder Nitrid ist, wird die Einfallswinkelabhängigkeit in dem Transmissionswellenlängenbereich des Bandpassfilters verringert, das durch den dielektrischen vielschichtigen Film gebildet wird, der die hydrierte Siliziumschicht enthält. Ferner weist die hydrierte Siliziumschicht einen höheren mittleren Transmissionsgrad von Licht als eine Siliziumschicht bei einer Wellenlänge von 820 nm oder größer und 1000 nm oder kleiner auf. Dies beschränkt Abnahmen des Transmissionsgrads in dem Transmissionswellenlängenbereich des Bandpassfilters, das durch den dielektrischen vielschichtigen Film gebildet wird, der die hydrierte Siliziumschicht enthält. Vorzugsweise ist die hydrierte Siliziumschicht amorph.
Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 kann ferner eine niedrigbrechende Schicht enthalten, die aus einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als die hydrierte Siliziumschicht gebildet ist. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel weist der erste dielektrische vielschichtige Film 13 eine Struktur auf, die hydrierte Siliziumschichten (Schichten mit einem hohen Brechungsindex) 13H und niedrigbrechende Schichten 13L enthält, die abwechselnd gestapelt sind. Wenn der erste dielektrische vielschichtige Film 13 eine oder mehrere hydrierte Siliziumschichten 13H und eine oder mehrere niedrigbrechende Schichten 13L enthält, werden die Dicke jeder hydrierten Siliziumschicht 13H und die Dicke jeder niedrigbrechenden Schicht 13L gemäß der optischen Leistung festgelegt oder ausgelegt, die für das Bandpassfilter 11 erfordert wird. Daher können die hydrierten Siliziumschichten 13H des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 Dicken aufweisen, die sich voneinander unterscheiden. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel weisen die hydrierten Siliziumschichten 13H unterschiedliche Dicken t1a und t1b auf. Gleiches gilt für die niedrigbrechenden Schichten 13L.
Vorzugsweise weist die niedrigbrechende Schicht des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 einen Brechungsindex bei der Wellenlänge von 850 nm auf, der kleiner als 2,9 und ferner vorzugsweise kleiner als oder gleich 2 ist. Das Material mit dem niedrigen Brechungsindex, das die niedrigbrechende Schicht bildet, ist beispielsweise zumindest eines, das aus Nioboxid, Titanoxid, Tantaloxid, Lanthanoxid, Wolframoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Siliziumnitrid und Magnesiumfluorid ausgewählt wird. Unter den Materialien, die einen niedrigen Brechungsindex aufweisen, wird eines bevorzugt, das aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Magnesiumfluorid ausgewählt wird.
Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 kann eine Struktur aufweisen, die mehrere niedrigbrechende Schichten stapelt, die aus unterschiedlichen Materialien mit einem niedrigen Brechungsindex gebildet werden, (beispielsweise Struktur aus gestapelten Nioboxidschichten und Siliziumoxidschichten).
Der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 enthält eine hydrierte Siliziumschicht in gleicher Weise wie der erste dielektrische vielschichtige Film 13. Der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 kann ferner eine niedrigbrechende Schicht in gleicher Weise wie der erste dielektrische vielschichtige Film 13 enthalten. Wie in 5 gezeigt, kann der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 eine Struktur aufweisen, bei der hydrierte Siliziumschichten 14H und niedrigbrechende Schichten 14L abwechselnd gestapelt sind. Die Materialien für die Schichten des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 können dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 gleichen. Wenn der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 eine oder mehrere hydrierte Siliziumschichten 14H und eine oder mehrere niedrigbrechende Schichten 14L enthält, werden die Dicke jeder hydrierten Siliziumschicht 14H und die Dicke jeder niedrigbrechenden Schicht 14L gemäß der optischen Leistung festgelegt oder ausgelegt, die für das Bandpassfilter 11 erfordert wird. Daher können die hydrierten Siliziumschichten 14H des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 unterschiedliche Dicken aufweisen. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel weisen die hydrierten Siliziumschichten 14H unterschiedliche Dicken t2a und t2b auf. Gleiches gilt für die niedrigbrechenden Schichten 14L.
In dem dielektrischen vielschichtigen Film können eine oder mehrere Übergangsschichten zwischen der hydrierten Siliziumschicht und der niedrigbrechenden Schicht angeordnet sein. In der Übergangsschicht nimmt der Brechungsindex von der hydrierten Siliziumschicht in Richtung der niedrigbrechenden Schicht graduell ab oder zu. Ferner können eine oder mehrere Übergangsschichten zwischen dem Substrat 12 und dem dielektrischen vielschichtigen Film angeordnet sein. In der Übergangsschicht nimmt der Brechungsindex von dem dielektrischen vielschichtigen Film in Richtung des Substrates 12 graduell ab oder zu.
Bei dem Bandpassfilter 11 kann der erste dielektrische vielschichtige Film 13 als ein Film ausgestaltet sein, der eine Filtercharakteristik verleiht, die Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durchlässt. Ferner verringert der erste dielektrische vielschichtige Film 13 eine Reflexion des Lichts in dem spezifizierten Wellenlängenbereich auf der ersten Hauptfläche S1 des Substrates 12. Auch verringert der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 des Bandpassfilters 11 eine Reflexion des Lichts in dem spezifizierten Wellenlängenbereich auf der zweiten Hauptfläche S2 des Substrates 12.
Bei der Filtercharakteristik (Transmissionsspektrum), die durch den ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 verliehen wird, der die hydrierte Siliziumschicht enthält, können Welligkeiten in einem Wellenlängenbereich (Sperrband) auftreten, der die Transmission von Licht sperrt.
Bei dem Bandpassfilter 11 der vorliegenden Ausführungsform können Welligkeiten durch die Lichtabsorption der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 verringert werden. Folglich ist der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 ein Film, der die Welligkeiten verringert.
Bei dem Bandpassfilter 11 wird bevorzugt, dass eine Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 geringer als eine Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 ist. Diese erhöht ferner den Transmissionsgrad in dem spezifizierten Wellenlängenbereich (Transmissionsband), der Licht durchlässt.
Die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 1700 nm oder größer und 3500 nm oder kleiner. Wenn die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 erhöht wird, kann die Filterleistung mit einer höheren Präzision festgelegt werden, beispielsweise kann das Transmissionsband eine schmalere Halbbreite aufweisen. Der Transmissionsgrad in dem Transmissionsband kann durch Verringern der Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 ferner erhöht werden.
Vorzugsweise liegt die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 innerhalb eines Bereiches von 250 nm oder größer und 2500 nm oder kleiner. Wenn die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 erhöht wird, werden Welligkeiten in dem Sperrband ferner verringert und eine Reflexion auf der zweiten Hauptfläche S2 des Substrates 12 ferner beschränkt.
Die Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 ist vorzugsweise geringer als die des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13. Dies erhöht ferner den Transmissionsgrad in dem Transmissionsband.
Vorzugsweise liegt die Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 innerhalb eines Bereiches von 3000 nm oder größer und 6500 nm oder kleiner. Wenn die Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 erhöht wird, kann die Filterleistung mit einer höheren Präzision festgelegt werden, beispielsweise kann das Transmissionsband eine schmalere Halbbreite aufweisen. Der Transmissionsgrad in dem Transmissionsband kann durch Verringern der Breite des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 ferner erhöht werden.
Die Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 600 nm oder größer und 4000 nm oder kleiner. Wenn die Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 erhöht wird, werden Welligkeiten in dem Sperrband ferner verringert und eine Reflexion auf der zweiten Hauptfläche S2 des Substrates 12 ferner beschränkt. Der Transmissionsgrad in dem Transmissionsband kann durch Verringern der Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 ferner erhöht werden.
Die Anzahl an Schichten des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 und die Anzahl an Schichten des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 liegen beispielsweise vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von vier oder größer und sechzig oder kleiner und ferner vorzugsweise vierzig oder kleiner.
Der mittlere Transmissionsgrad in dem Transmissionsband des Bandpassfilters 11 beträgt vorzugsweise 90% oder größer. Der maximale Transmissionsgrad in dem Sperrband des Bandpassfilters 11 beträgt vorzugsweise 3% oder kleiner, ferner vorzugsweise 2% oder kleiner und darüber hinaus vorzugsweise 1% oder kleiner.
Das Transmissionsband des Bandpassfilters 11 enthält vorzugsweise beispielsweise zumindest einen Teil eines Wellenlängenbereiches von 820 nm oder größer und 1000 nm oder kleiner. Vorzugsweise enthält das Sperrband des Bandpassfilters 11 beispielsweise zumindest einen Teil eines Wellenlängenbereiches von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner.
Das Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters 11 wird nun beschrieben werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters 11 enthält einen Schritt zum Ausbilden des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 auf dem Substrat 12 auf der Seite der ersten Hauptfläche S1 und einen Schritt zum Ausbilden des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 auf dem Substrat 12 auf der Seite der zweiten Hauptfläche S2. In dem Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters 11 kann der Schritt zum Ausbilden des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 nach dem Schritt zum Ausbilden des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 durchgeführt werden. Alternativ kann der Schritt zum Ausbilden des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 nach dem Schritt zum Ausbilden des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14 durchgeführt werden.
Ein bekannter Prozess zur Bildung eines Films kann zum Ausbilden des dielektrischen vielschichtigen Films verwendet werden. Der Prozess zur Bildung eines Films ist beispielsweise Sputtern, Vakuum-Gasphasenabscheidung, Ionenstrahlabscheidung, Ionenplattierung oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD; engl. chemical vapor deposition). Unter diesen Prozessen zur Bildung eines Films wird Sputtern bevorzugt, da die Dicke jeder Schicht mit hoher Präzision gesteuert werden kann und der erhaltene dielektrische vielschichtige Film eine stabile Qualität aufweist. Das Sputtern kann gemäß einem gängigen Prozess durchgeführt werden. Beispielsweise kann die hydrierte Siliziumschicht durch den Sputterprozess unter Verwendung eines Siliziumtargets unter Anwesenheit von Wasserstoff ausgebildet werden.
Die Anwendung des Bandpassfilters 11 wird nun beschrieben werden.
Das Bandpassfilter 11 ist zur Verwendung bei beispielsweise einer Anwendung geeignet, die Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich zu einem Sensor zuführt. Das heißt, das Bandpassfilter 11 ist zur Verwendung in einem optischen System geeignet, das in Übereinstimmung mit einem lichtempfangenden Abschnitt eines Sensors angeordnet ist. Das Bandpassfilter 11 kann derart angeordnet sein, dass die Seite der ersten Hauptfläche S1 des Substrates 12 (Seite des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13) einer Seite entspricht, an der sich der Sensor befindet. Alternativ kann das Bandpassfilter 11 derart angeordnet sein, dass die Seite der zweiten Hauptfläche S2 des Substrates 12 (Seite des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films 14) einer Seite entsprechen kann, an der sich der Sensor befindet.
Es besteht keine Beschränkung auf die Anwendung des Sensors. Der Sensor kann in beispielsweise Fahrzeugen, Robotern, luft- und raumfahrtbezogenen Anwendungen, analytischen Instrumenten oder dergleichen verwendet werden.
Beispiele und Vergleichsbeispiele des Bandpassfilters werden nun beschrieben werden.
Beispiel 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde der Sputterprozess durchgeführt, um den ersten dielektrischen vielschichtigen Film zu bilden, bei dem hydrierte Siliziumschichten (Si:H-Schichten) und die Siliziumdioxidschichten (SiO₂-Schichten) abwechselnd auf die erste Hauptfläche des Substrates (Glassubstrat) gestapelt wurden. Die Gesamtanzahl der hydrierten Siliziumschichten und der Siliziumdioxidschichten betrug siebenundzwanzig. Anschließend wurde der Sputterprozess durchgeführt, um den zweiten dielektrischen vielschichtigen Film zu bilden, bei dem die Si:H-Schichten und die SiO₂-Schichten abwechselnd auf die zweite Hauptfläche des Substrates gestapelt wurden. Die Gesamtanzahl der Si:H-Schichten und der SiO₂-Schichten betrug sechzehn. Auf diese Weise wurde das Bandpassfilter erhalten. Die Tabelle 1 zeigt die Gesamtdicke der Si:H-Schichten in jedem dielektrischen vielschichtigen Film, die Gesamtdicke der SiO₂-Schichten in jedem dielektrischen vielschichtigen Film, die Dicke des gesamten Films und die Gesamtanzahl der Schichten.
Beispiel 2
Beim Beispiel 2 glich das erhaltene Bandpassfilter dem Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass der zweite dielektrische vielschichtige Film verändert wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Beim Beispiel 3 glich das erhaltene Bandpassfilter dem Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass der erste dielektrische vielschichtige Film und der zweite dielektrische vielschichtige Film verändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Beim Vergleichsbeispiel 1 glich das erhaltene Bandpassfilter dem Beispiel 2 mit der Ausnahme, dass der zweite dielektrische vielschichtige Film weggelassen wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Das Vergleichsbeispiel 2 ist ein Substrat mit dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film, das in gleicher Weise wie das Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt wurde, dass der erste dielektrische vielschichtige Film weggelassen wurde, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3

Beim Vergleichsbeispiel 3 glich das erhaltene Bandpassfilter dem Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Si:H-Schichten des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films in Niobpentoxidschichten (Nb₂O₅-Schichten) geändert wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1

		Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
Erster dielektrischer vielschichtiger Film	Gesamtdicke der Si: H-Schicht (nm)	1973,8	1973,8	3122,7
	Gesamtdicke der SiO₂-Schicht (nm)	1793,4	1793,4	2876,2
	Gesamtdicke des Films (nm)	3767,3	3767,3	5999,0
	Gesamtanzahl an Schichten	27	27	39
Zweiter dielektrischer vielschichtiger Film	Gesamtdicke der Si: H-Schicht (nm)	448,4	1957,3	383,7
	Gesamtdicke der SiO₂-Schicht (nm)	839,6	1783,2	738,8
	Gesamtdicke des Films (nm)	1228,0	3740,5	1122,4
	Gesamtanzahl an Schichten	16	27	15
Transmissionsband	Wellenlängenbereich	910 nm bis 930 nm	910 nm bis 930 nm	940 nm bis 960 nm
	Mittlerer Transmissionsgrad (%)	95,3	93,1	95,5
	Maximaler Transmissionsgrad (%)	95,8	93,4	96,0
Sperrband Wellenlänge 400 nm bis 850 nm	Mittlerer Transmissionsgrad (%)	0,02	0,06	0,01
Sperrband Wellenlänge 400 nm bis 850 nm	Maximaler Transmissionsgrad (%)	0,3	1,4	0,2

Tabelle 2

		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3
Erster dielektrischer vielschichtiger Film	Gesamtdicke der Si:H-Schicht (nm)	1973,8	0	1973,8
	Gesamtdicke der SiO₂-Schicht (nm)	1793,4	0	1793,4
	Gesamtdicke des Films (nm)	3767,3	0	3767,3
	Gesamtanzahl an Schichten	27	0	27
Zweiter dielektrischer vielschichtiger Film	Gesamtdicke der Si:H-Schicht (nm)	0	448,4	0
	Gesamtdicke der SiO₂-Schicht (nm)	0	839,6	883,0
	Gesamtdicke der Nb₂O₅-Schicht (nm)	0	0	477,7
	Gesamtdicke des Films (nm)	0	1288,0	1360,7
	Gesamtanzahl an Schichten	0	16	16
Transmissionsband Wellenlänge 910 nm bis 930 nm	Mittlerer Transmissionsgrad (%)	92,5	94,5	96,0
Transmissionsband Wellenlänge 910 nm bis 930 nm	Maximaler Transmissionsgrad (%)	92,9	95,0	96,7
Sperrband Wellenlänge 400 nm bis 850 nm	Mittlerer Transmissionsgrad (%)	0,7	0,8	0,2
Sperrband Wellenlänge 400 nm bis 850 nm	Maximaler Transmissionsgrad (%)	24,0	11,0	4,2

Wie in Tabelle 1 und 2 gezeigt, betrug bei dem Bandpassfilter der Beispiele 1 und 2 der mittlere Transmissionsgrad 93,1% oder größer in einem Wellenlängenbereich von 910 nm oder größer und 930 nm oder kleiner (Transmissionsband). Bei dem Bandpassfilter des Beispiels 3 betrug der mittlere Transmissionsgrad 95,5% in einem Wellenlängenbereich von 940 nm oder größer und 960 nm oder kleiner (Transmissionsband). Auch betrug bei dem Bandpassfilter der Beispiele 1 bis 3 der maximale Transmissionsgrad 1,4% oder kleiner in einem Wellenlängenbereich von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner (Sperrband).
Wie in Tabelle 1 gezeigt, hatte das Bandpassfilter des Beispiels 1 und 3 den maximalen Transmissionsgrad von 0,3% oder kleiner in einem Wellenlängenbereich von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner (Sperrband), wobei dasselbe dadurch eine bessere Filtercharakteristik als das Bandpassfilter des Beispiels 2 aufweist.
Wie in 3 gezeigt, traten bei dem Bandpassfilter des Vergleichsbeispiels 1 Welligkeiten in einem Wellenlängenbereich von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner (Sperrband) auf.
Die Tabelle 2 und 4 zeigen, dass das Transmissionsspektrum des Substrates mit dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film des Vergleichsbeispiels 2 kein Transmissionsband mit einer schmalen Halbbreite aufweist.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, hatte das Bandpassfilter des Vergleichsbeispiels 3 den maximalen Transmissionsgrad von 4,2% in einem Wellenlängenbereich von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner (Sperrband), wobei dasselbe dadurch eine schlechtere Filtercharakteristik als das Bandpassfilter der Beispiele aufweist.
Bei den Beispielen wurde die SiO₂-Schicht als die niedrigbrechende Schicht verwendet. Selbst wenn eine andere niedrigbrechende Schicht als die SiO₂-Schicht verwendet worden wäre, wären jedoch die gleichen Vorteile erlangt worden.
Die Operation und Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben werden.
(1) Das Bandpassfilter 11 enthält das Substrat 12, das lichtdurchlässig ist, den ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13, der auf dem Substrat 12 auf der Seite der ersten Hauptfläche S1 angeordnet ist, und den zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14, der auf dem Substrat 12 auf der Seite der zweiten Hauptfläche S2 angeordnet ist, die der ersten Hauptfläche S1 gegenüberliegt. Der erste dielektrische vielschichtige Film 13 und der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 des Bandpassfilters 11 enthalten jeweils eine hydrierte Siliziumschicht.
Diese Struktur ermöglicht eine Filtercharakteristik, die durch den ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 verliehen wird, der eine hydrierte Siliziumschicht enthält. Selbst wenn Welligkeiten in dem Sperrband der Filtercharakteristik auftreten, absorbiert in diesem Fall die hydrierte Siliziumschicht, die in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 enthalten ist, Licht und verringert Welligkeiten. Ferner beschränkt der zweite dielektrische vielschichtige Film 14 des Bandpassfilters 11 eine Reflexion auf der zweiten Hauptfläche S2 des Substrates 12, wobei dadurch der Transmissionsgrad in dem Transmissionsband des Bandpassfilters 11 erhöht wird. Dies verbessert die Filtercharakteristik.
(2) Bei dem Bandpassfilter 11 wird bevorzugt, dass die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 geringer als die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 ist. Dies erhöht ferner den Transmissionsgrad des Bandpassfilters 11 in dem Transmissionsband. Daher wird die Filtercharakteristik ferner verbessert.
(3) Bei dem Bandpassfilter 11 wird bevorzugt, dass die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film 13 innerhalb eines Bereiches von 1700 nm oder größer und 3500 nm oder kleiner liegt und die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschichten in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 innerhalb eines Bereiches von 250 nm oder größer und 2500 nm oder kleiner liegt. Dies ermöglicht, dass die Filtercharakteristik mit einer höheren Präzision festgelegt wird. Des Weiteren wird das Auftreten von Welligkeiten in dem Sperrband verringert, während der Transmissionsgrad in dem Transmissionsband erhöht wird.
(4) Wenn beispielsweise das Transmissionsband des ersten dielektrischen vielschichtigen Films 13 festgelegt wird, so dass der maximale Transmissionsgrad 90% oder größer in einem Wellenlängenbereich von 910 nm oder größer und 930 nm oder kleiner beträgt, treten wahrscheinlich Welligkeiten mit einem relativ hohen maximalen Transmissionsgrad in dem Sperrband auf. Genauer können Welligkeiten mit dem maximalen Transmissionsgrad von 10% oder größer in dem Sperrband auftreten, das einen Wellenlängenbereich von 400 nm oder größer und 850 nm oder kleiner enthält.
Das Bandpassfilter 11 der vorliegenden Ausführungsform enthält den zweiten dielektrischen vielschichtigen Film 14 mit einer hydrierten Siliziumschicht. Selbst die oben beschriebenen Welligkeiten mit dem maximalen Transmissionsgrad von 10% oder größer werden folglich leicht verringert, beispielsweise bis der maximale Transmissionsgrad 2% oder kleiner wird.
Bezugszeichenliste

11: Bandpassfilter,
12: Substrat,
13: erster dielektrischer vielschichtiger Film,
14: zweiter dielektrischer vielschichtiger Film,
S1: erste Hauptfläche,
S2: zweite Hauptfläche.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015184627 [0003]

Claims

Bandpassfilter, das Licht in einem spezifizierten Wellenlängenbereich durchlässt, wobei das Bandpassfilter Folgendes aufweist: ein Substrat, das lichtdurchlässig ist; einen ersten dielektrischen vielschichtigen Film, der auf dem Substrat auf einer Seite einer ersten Hauptfläche angeordnet ist und eine hydrierte Siliziumschicht enthält; und einen zweiten dielektrischen vielschichtigen Film, der auf dem Substrat auf einer Seite einer zweiten Hauptfläche angeordnet ist, die sich gegenüber der ersten Hauptfläche befindet, und eine hydrierte Siliziumschicht enthält.
Bandpassfilter nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film geringer als eine Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film ist.
Bandpassfilter nach Anspruch 2, wobei die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem ersten dielektrischen vielschichtigen Film innerhalb eines Bereiches von 1700 nm oder größer und 3500 nm oder kleiner liegt, und die Gesamtdicke der hydrierten Siliziumschicht in dem zweiten dielektrischen vielschichtigen Film innerhalb eines Bereiches von 250 nm oder größer und 2500 nm oder kleiner liegt.
Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films geringer als eine Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films ist.
Bandpassfilter nach Anspruch 4, wobei die Dicke des ersten dielektrischen vielschichtigen Films innerhalb eines Bereiches von 3000 nm oder größer und 6500 nm oder kleiner liegt, und die Dicke des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films innerhalb eines Bereiches von 600 nm oder größer und 4000 nm oder kleiner liegt.
Verfahren zum Herstellen des Bandpassfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden des ersten dielektrischen vielschichtigen Films auf dem Substrat auf der Seite der ersten Hauptfläche; und Ausbilden des zweiten dielektrischen vielschichtigen Films auf dem Substrat auf der Seite der zweiten Hauptfläche.