JP2003177237A - 光学多層膜フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信に適応できるバンドパス特性を得るこ
とができる光学多層膜フィルタを提供する。 【解決手段】 第１の光学媒質からなる複数の第１の光
学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する
第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交
互に積層した複数の積層体を、第１の光学媒質層または
第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続し
たマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタに
おいて、キャビティ層の間の第１の光学媒質層のうち少
なくとも１層を、第１の光学媒質よりも低い屈折率を有
する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信装置や光学
デバイス等に使用される光学多層膜フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】光学多層膜フィルタは、光学的な屈折率
の異なる光学媒質層、例えば誘電体膜を交互に積み重ね
て形成され、境界面での反射光の干渉を利用して所定の
光学特性を得るものである。現在、単層膜では得られな
い所望の光学特性を得るために、眼鏡などのガラス上お
よびプラスチック上への無反射コーティング、ビデオカ
メラの色分解プリズム、バンドパスフィルタなどの各種
光学フィルタ、発光レーザの端面コーティング等に利用
されている。また、最近では、広帯域光波長多重通信
（高密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇ
ｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；
ＤＷＤＭ）通信）に用いる合波フィルタや分波フィルタ
に応用される。

【０００３】光学多層膜フィルタの設計について、図２
１〜図２３を参照して、説明する。図２１に示すよう
に、屈折率ｎ₀の基板１上に、屈折率ｎ₁の透明な光学媒
質層１２を膜厚ｄ₁で形成した単層膜フィルタにおい
て、光学媒質層１２に光が入射した場合に、特性マトリ
ックス（Ｍ）は式（１）のように定義される。ただし、
入射光の波長をλ、入射角を入射面の法線に対しθ、β
＝２π（ｎ₁）（ｄ₁）・ｃｏｓ（θ）／λ、ｒ＝
（ｎ₁）・ｃｏｓ（θ）と定義する。また、ｉは虚数を
示し、ｍ₁₁、ｍ₁₂、ｍ₂₁、ｍ₂₂は、特性マトリックスＭ
の行列成分であり、ｍ₁₁＝ｍ₂₂＝ｃｏｓ（β）、ｍ₁₂＝
ｓｉｎ（β）／ｒ、ｍ₂₁＝ｒ・ｓｉｎ（β）である。

【０００４】

【数１】

【０００５】式（１）において、入射角θが０度の場合
には、ｃｏｓ（θ）＝１となるため、β＝２π（ｎ₁）
（ｄ₁）／λ、ｒ＝（ｎ₁）となる。また、入射角θが０
度かつ光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／４の場合は、β
＝π／２であるので、ｃｏｓ（β）＝０、ｓｉｎ（β）
＝１となる。したがって、ｍ₁₁＝ｍ₂₂＝０、ｍ₁₂＝１／
（ｎ₁）、ｍ₂₁＝（ｎ₁）となる。さらに、入射角θが０
度かつ光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／２の場合は、β
＝πであるので、ｃｏｓ（β）＝−１、ｓｉｎ（β）＝
０となる。したがって、ｍ₁₁＝ｍ₂₂＝０、ｍ₁₂＝１／
（ｎ₁）、ｍ₂₁＝ｎ₁となる。また、式（１）の特性マト
リックス（Ｍ）から、反射率係数ｒおよび透過率係数ｔ
は、入射角θが０度の場合にはｒ＝ｎ₁であるため、式
（２）、（３）となる。

【０００６】

【数２】

【０００７】式（２）（３）から、反射率Ｒは式
（４）、透過率Ｔは式（５）となる。

【０００８】

【数３】

【０００９】光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／２および
（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／２の場合には、高い反射率、高い
透過率が得られる。次に、図２２に示すような光学多層
膜の場合には、全体の特性マトリックスＭは、各光学媒
質の特性マトリックスをＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃、・・・、
Ｍ_k-1、Ｍ_kとした場合に、式（６）となる。但し、全体
の特性マトリックスＭの行列成分をＭ₁₁、Ｍ₁₂、Ｍ₂₁、
Ｍ₂₂とした。

【００１０】

【数４】

【００１１】上記したように、特性マトリックスＭによ
り、式（４）や式（５）と同様に反射率Ｒと透過率Ｔを
求めることが可能である。式（６）において、入射光の
波長λを設計波長λ₀に固定して光学膜厚ｎ_dを選択する
ことで、光学フィルタとしての設計が可能となるため、
所望のバンドパスフィルタを得ることができる。

【００１２】次に、光波長多重通信（波長分割多重（Ｗ
ａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｉｎｇ；ＷＤＭ）通信）に用いる合波フィルタや
分波フィルタの要求仕様について、図２３の透過特性を
参照して、説明する。バンドパス特性を評価する基準と
して、一般的には、−０．５ｄＢでのフィルタ透過幅
（または透過帯幅）δＷ_(F)と、−２５ｄＢでのクロス
トーク透過幅δＷ_(C)と、挿入損失と、リップル強度と
が用いられる。

【００１３】フィルタ透過幅は、光信号が透過するバン
ドパス信号の幅を示しており、狭いほど規定されたバン
ド幅の中で多くの信号を通すことが可能となる。また、
クロストーク幅は、混信することなしにバンドパス信号
をどれだけ近接させることができるかを示しており、細
いほど混信せずにバンドパス信号を並べることができ
る。つまり、フィルタ透過幅とクロストーク幅がともに
狭くなることで、規定されたバンド帯の中で通信に使用
できるバンドパス信号が増えることになる。また、挿入
損失とは、バンドパス信号の最大値の値と理想的な透過
率１００％の強度差を示している。また、リップルと
は、バンドパス信号の最大値付近の部分に透過率が局所
的に低下する現象が見られることである。リップルが現
れた場合、所望のバンドパス特性が得られないことがあ
る。リップルが発生した場合の信号最大値と局所的透過
率低下値との差をリップル強度とする。理想的なバンド
パス特性としては、点線で示した矩形の形状が求められ
ている。

【００１４】現在使用されているバンドパスフィルタの
特性としては、−０．５ｄＢでのフィルタ透過幅が２ｎ
ｍ以下、−２５ｄＢでのクロストーク透過幅が４から８
ｎｍ程度であるが、既にフィルタ透過幅が１ｎｍ以下の
バンドパスフィルタの実用化を迎えている。さらに、次
世代の広帯域光波長多重通信（ＤＷＤＭ通信）に用いる
バンドパス特性の要求仕様としては、フィルタ特性幅が
０．１ｎｍ、クロストーク幅が０．２ｎｍから０．８ｎ
ｍ、挿入損失が−１ｄＢ以下、リップル強度が−０．２
ｄＢである。このため、最適なバンドパスフィルタの設
計が求められている。また、光学多層膜の層数も数十層
から数百層と非常に多くなるため、膜厚や膜質の均一性
もこれまで以上に高精度なものが要求されるようになっ
ている。

【００１５】多層膜に用いられる薄膜材料として、シリ
コン（Ｓｉ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、水
素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、二酸化シ
リコン（Ｓｉ₂）、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、二酸化
ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、二酸化ハフニウム（Ｈｆ
Ｏ ₂）、二酸化ランタン（ＬａＯ₂）、二酸化セリウム
（ＣｅＯ₂）、三酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₅）、三酸化
インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₅）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、二酸化ソリウム（ＴｈＯ₂）などの酸化物および
二元以上の酸化物、あるいは、シリコン酸窒化物（Ｓｉ
Ｏ_xＮ_x）、あるいは、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｎ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、窒化ランタン（Ｌａ
Ｎ）などの窒化物および二元以上の窒化物、あるいは、
フッ素化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、三フッ化セリウム
（ＣｅＦ₃）、二フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、一フッ
化リチウム（ＬｉＦ）、六フッ化三ナトリウムアルミニ
ウム（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）などのフッ素化物、あるいは、二
元以上のフッ素化物などがある。

【００１６】一般には、これらの薄膜材料のうち屈折率
の異なる２種類の材料を選択し、透明基板上に薄膜形成
装置を用いて光学多層膜フィルタを作製する。このよう
な材料を積み重ねて多層膜として形成するために、様々
な形成装置および形成方法が試みられている。その中で
スパッタ法（スパッタリング法）は、危険度の高いガス
や有毒ガスなどを使用する必要がなく、堆積する膜の表
面凹凸（表面モフォロジ）が比較的良好であるなどの理
由により、有望な成膜装置・方法の一つになっている。
その中でも、スパッタ法において化学量論的組成の膜を
得るための優れた装置・方法として酸素ガスや窒素ガス
を供給し、膜中の酸素や窒素が欠落するのを防止する反
応性スパッタ装置・方法が有望である。

【００１７】また、スパッタ膜の品質を改善するため
に、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙ
ｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＥＣＲ）と発散
磁界を利用して作られたプラズマ流とを基板に照射する
とともに、夕一ゲットと接地間に高周波または直流電圧
を印加し、上記ＥＣＲで発生させたプラズマ流中のイオ
ンをターゲットに引き込み衝突させてスパッタ現象を引
き起こすことにより、膜を基板上に堆積させる装置・方
法（以下、これをＥＣＲスパッタ法という）がある。Ｅ
ＣＲスパッタ法の特徴は、例えば、小野地、ジャパニー
ズジャーナルオブアプライドフィジクス、第２３巻、第
８号、Ｌ５３４頁、１９８４年（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．２３，ｎｏ．８，Ｌ５３４（１９８
４）．）に記載されている。

【００１８】一般的に、マグネトロンスパッタ法におい
ては、０．１Ｐａ程度以上のガス圧力でないと安定なプ
ラズマは得られないのに対し、上記ＥＣＲスパッタ法で
は、０．０１Ｐａ程度以下の分子流領域のガス圧力で安
定なＥＣＲプラズマが得られる。また、ＥＣＲスパッタ
法は、高周波、または直流電圧により、ＥＣＲにより生
成したイオンをターゲットに当ててスパッタリングを行
うことにより、低い圧力でのスパッタリングが可能であ
る。

【００１９】また、ＥＣＲスパッタ法では、基板にＥＣ
Ｒプラズマ流とスパッタされた粒子が照射される。ＥＣ
Ｒプラズマ流のイオンは、発散磁界により１０ｅＶから
数１０ｅＶのエネルギーに制御される。また、気体が分
子流として振る舞う程度の低圧力で、プラズマを生成・
輸送しているために、基板に到達するイオンのイオン電
流密度も大きく取れる。したがって、ＥＣＲプラズマ流
のイオンは、スパッタされて基板に飛来した原料粒子に
エネルギーを与えるととも、原料粒子と酸素または窒素
との結合反応を促進することとなるために膜質が改善さ
れる。

【００２０】ＥＣＲスパッタ法は、特に、外部からの加
熱をしない室温に近い低い基板温度で、基板上に高品質
の膜が形成できることが特徴である。ＥＣＲスパッタ法
による高品質な薄膜の堆積については、例えば、天津
他、ジャーナルオフバキュームサイエンスアンドテクノ
ロジー、第Ｂ１７巻、第５号、２２２２頁、１９９９年
（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１７，ｎ
ｏ．５．２２２２（１９９９）．）に記載されている。

【００２１】また、ＥＣＲスパッタ法で堆積した膜の表
面モフォロジは、原子スケールのオーダーで平坦であ
る。したがって、ＥＣＲスパッタ法は、ナノメーターオ
ーダーの極薄膜からなる多層膜を形成するのに有望な装
置・方法である。

【００２２】さらに、ＥＣＲスパッタ法では、反応性ガ
スの分圧を制御することにより、堆積膜の屈折率を精度
良く制御することが可能である。この特性を利用するこ
とにより、他のスパッタ法では困難な屈折率を任意に調
整した堆積膜を形成し、多層膜として形成することが可
能となる。

【００２３】図２４に、代表的な光学多層膜フィルタの
構成例を示す。光学膜厚ｎ_d＝λ₀／２（２Ｌ）のキャビ
ティ層４（２Ｌ）と呼ばれる層の上下を、第１の光学媒
質層２（光学膜厚ｎ_d＝λ₀／４）と第１の光学媒質層よ
り高い屈折率を有するの第２の光学媒質層３（光学膜厚
ｎ_d＝λ₀／４）とにより交互に積層した多層膜で挟んだ
構造となっている。キャビティ層４は、第１の光学媒質
層２と第２の光学媒質層３とを交互に積層した積層体の
うち、所定の位置の層であり、光学膜厚がλ／２の第１
の光学媒質層２または第２の光学媒質層３により構成さ
れる。図２４では、基板上に第１の光学媒質層２と第２
の光学媒質層３とを繰り返し２１層積層し、この上に２
Ｌのキャビティ層を形成し、さらにその上に第１の光学
媒質層２と第２の光学媒質層３とを繰り返し２１層積層
して全体で４３層の多層膜となっている。このような、
キャビティ層を１つ持つ層構造を「シングルキャビテ
ィ」または「１キャビティ」と呼ぶことが多い。さら
に、キャビティ層が２つ、３つ、４つと増えてゆくと、
「ダブルキャビティ」または「２キャビティ」、「トリ
プルキャビティ」または「３キャビティ」、「４キャビ
ティ」と呼ぶ。

【００２４】図２４を参照し、第１の光学媒質層２とし
て屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第
２の光学媒質層３として屈折率が３．２５の水素化アモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用いた場合につい
て詳細に説明する。ただし、バンドパスフィルタとして
の設計波長はλ₀＝１５５０ｎｍとした。基板として
は、一般的に使用される、ＢＫ−７や結晶化ガラス等の
基板を用いた。第２の光学媒質層３の光学膜厚ｄ_Hは１
１９．２３ｎｍ、第１の光学媒質層２の光学膜厚ｄ_Lは
１８１．０７ｎｍ、キャビティ層４の光学膜厚ｄ_Cは２
×ｄ_Lで３６２．１５ｎｍである。また、図２４では、
屈折率を層の横幅により、模式的に表した。つまり、第
１の光学媒質層２よりも第２の光学媒質層３の横幅が広
いのは、屈折率が大きいことを示している。

【００２５】図２４に示した光学多層膜フィルタの透過
特性を図２５に示す。図２５（ａ）は、１４００ｎｍか
ら１７００ｎｍの波長範囲の特性であり、極めて急峻で
半値幅の狭いバンドパス特性が得られている。また、バ
ンドパスフィルタとしての設計波長λ₀近傍での波長特
性を図２５（ｂ）に示す。フィルタ透過幅は０．１ｎｍ
以下、挿入損失もなく、リップルもない形状が得られて
いることがわかる。しかし、バンドパススペクトルの形
状は、鋭い三角形の形状であり、−２５ｄＢのクロスト
ーク幅が１ｎｍ程度となり仕様を大きく越えている。ま
た、図２３の透過特性において点線で示した矩形の形状
（理想的なバンドパス特性）から外れている。したがっ
て、シングルキャビティでＤＷＤＭ通信用のフィルタを
作製するのは困難であることがわかる。

【００２６】そこで、キャビティ数を増やすことで、バ
ンドパススペクトル形状を矩形にしようとする試みがな
されている。図２６には、例えば、第１の光学媒質層２
として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ
₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として屈折率が３．２５の
水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用い、
キャビティ数を２としたダブルキャビティの場合のスペ
クトル形状を示す。バンドパスフィルタとしての設計波
長はλ₀＝１５５０ｎｍ、第１の光学媒質層２と第２の
光学媒質層３とを交互に１９層積層し、この上に２Ｌの
キャビティ層４を形成し、さらにその上に第１の光学媒
質層２と第２の光学媒質層３とを交互に３９層積層し
て、さらにこの上に２Ｌのキャビティ層４を形成し、さ
らにその上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３
とを交互に１９層積層する。したがって、全体で７９層
の多層膜となっている。つまり、図２４のシングルキャ
ビティの光学多層膜フィルタを直列につなげて、つなぎ
目にあたる部分に第１の光学媒質層２を配置した構造と
なっている。上記のようにシングルキャビティを直列配
置して２以上のキャビティをもつ多層膜構造が一般的に
用いられており、ファブリペロー型と呼ばれる。図２６
（ａ），（ｂ）のバンドパススペクトル形状を見ると、
フィルタ透過幅は約０．１ｎｍを達成しており、−２５
ｄＢのクロストーク幅も０．２４ｎｍとほぼ矩形プロフ
ァイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ用の
要求仕様を満たしていることがわかる。しかしながら、
リップルが−１．５ｄＢにも及ぶため、要求仕様を満た
さない。

【００２７】この現象は、３以上のキャビティでも見ら
れる。図２７には、第１の光学媒質層２として屈折率が
２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒
質層３として屈折率が３．２５の水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用い、キャビティ数を３とし
たトリプルキャビティの場合のスペクトル形状を示す。
バンドパスフィルタとしての設計波長はλ₀＝１５５０
ｎｍとした。基板１上に第１の光学媒質層２と第２の光
学媒質層３とを交互に１９層積層し、この上に２Ｌのキ
ャビティ層４を形成し、さらにその上に第１の光学媒質
層２と第２の光学媒質層３とを交互に３９層積層し、さ
らにこの上に２Ｌのキャビティ層４を形成し、さらにそ
の上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とを交
互に３９層積層し、さらにこの上に２Ｌのキャビティ層
４を形成し、さらにその上に第１の光学媒質層２と第２
の光学媒質層３とを交互に１９層積層する。したがっ
て、全体で１１９層の多層膜となっている。バンドパス
スペクトル形状は、図２７（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、フィルタ透過幅は約０．１ｎｍを達成しており、−
２５ｄＢのクロストーク幅も０．２４ｎｍとほぼ矩形プ
ロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ
用の要求仕様を満たしていることがわかる。しかしなが
ら、リップルが−２ｄＢにも及び、要求仕様を満たさな
くなってしまう。

【００２８】図２８には、第１の光学媒質層２として屈
折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の
光学媒質層３として屈折率が３．２５の水素化アモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用い、キャビティ数を
４とした４キャビティの場合のスペクトル形状を示す。
バンドパスフィルタとしての設計波長はλ₀＝１５５０
ｎｍとした。基板１上に、第１の光学媒質層２と第２の
光学媒質層３とを交互に多層積層し、２Ｌのキャビティ
層４を４層配置して、全体で１５９層の多層膜となって
いる。バンドパススペクトル形状は、図２８（ａ）、
（ｂ）に示すように、フィルタ透過幅は約０．１ｎｍを
達成しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も０．２ｎ
ｍとほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０
ｄＢとＤＷＤＭ用の要求仕様を満たしていることがわか
る。しかしながら、リップルが−３ｄＢにも及び、要求
仕様を満たさない。

【００２９】図２９は、第１の光学媒質層２として屈折
率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光
学媒質層３として屈折率が３．２５の水素化アモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用い、キャビティ数を５
とした５キャビティの場合のスペクトル形状を示す。バ
ンドパスフィルタとしての設計波長はλ₀＝１５５０ｎ
ｍとした。基板１上に第１の光学媒質層２と第２の光学
媒質層３とを交互に多層積層し、２Ｌのキャビティ層を
５層配置して、全体で１９９層の多層膜となっている。
バンドパススペクトル形状は、図２９（ａ）、（ｂ）に
示すように、フィルタ透過幅は約０．１ｎｍを達成して
おり、シングルキャビティで広がってしまった−２５ｄ
Ｂのクロストーク幅も０．２ｎｍとほぼ矩形プロファイ
ルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ用の要求
仕様を満たしていることがわかる。しかしながら、リッ
プルが−４ｄＢにも及ぶため、要求仕様を満たさない。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、２キ
ャビティ、３キャビティ、４キャビティ、５キャビティ
で見られたようなリップルが発生する現象は、６以上の
キャビティでさらに顕著になる。図３０に、キャビティ
数に対するフィルタ透過幅／クロストーク幅、および、
リップ強度の特性を示す。キャビティ数が増加するにし
たがって、クロストーク幅は小さくなって行くのに対
し、フィルタ透過幅やリップル強度は大きくなって行く
ことがわかる。フィルタ透過幅は、層の総数により調整
できるが、リップル強度は、調整できない。

【００３１】また、例に示した五酸化タンタル（Ｔａ₂
Ｏ₅）と水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
以外、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）と五酸化タン
タルの多層膜でも、またその他の多層膜の組み合わせて
も見られる現象である。

【００３２】上記した通り、０．１ｎｍ程度と狭いフィ
ルタ透過幅を実現しながら、狭いクロストーク幅、矩形
に近いバンドパス特性を得るとともに、挿入損失とリッ
プルを抑えたバンドパスプロファイルを実現することは
困難である。そのため、要求仕様を満たすバンドパス特
性を示すフィルタ構造の実現が不可欠となっている。

【００３３】そこで、本発明の目的は、光通信に適応で
きるバンドパス特性を得ることができる光学多層膜フィ
ルタを提供することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光学多層膜フィルタは、キャビティ層の間
の第１の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光
学媒質よりも低い屈折率を有する第３の光学媒質からな
る第３の光学媒質層により形成したことを特徴とする。
さらに、第１の光学媒質層と、第２の光学媒質層と、第
３の光学媒質層とを、これらの光学膜厚がそれぞれ、バ
ンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４
になるような膜厚で形成し、キャビティ層を、この前記
キャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとして
の設計波長λに対して、λ／２の整数倍になるような膜
厚で形成したことを特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態
を説明するための全図において、同一機能を有するもの
は同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００３６】実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタ
は、２キャビティの基本構造を有し、第１のキャビティ
層４ａと第２のキャビティ層４ｂの間の第１の光学媒質
層２の代わりに、第１の光学媒質層２よりも低い屈折率
を有する第３の光学媒質層５を配置した構造である。

【００３７】具体的な構造は、図１に示すように、基板
１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが
交互に例えば１７層積層されており、その上に第２のキ
ャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１５層
積層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成さ
れている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒
質層２とが交互に例えば１９層積層されている。その上
に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例
えば１７層積層されている。したがって、全体で７１層
の多層膜となっている。

【００３８】基板１としては屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２としては屈折率が２．１４の五
酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として
は屈折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビ
ティ層４ｂとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率
が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第３の光学
媒質層５としては屈折率が１．９５の窒化シリコン（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）、または屈折率が１．６３のアルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃）、または屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ₂）、または屈折率が１．３７のフッ素化マグネシ
ウム（ＭｇＦ₂）を用いる。

【００３９】それぞれの光学膜厚は、バンドパスフィル
タとしての設計波長（以下、設計波長と呼ぶ）をλ₀＝
１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は１８
１．０７ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎ
ｍ、キャビティ層は３６２．１５ｎｍである。また、第
３の光学媒質層５は、窒化シリコンでは１９８．７２ｎ
ｍ、アルミナでは２３７．７３ｎｍ、二酸化シリコンで
は２６１．８２ｎｍ、フッ素化マグネシウムでは２８
２．８５ｎｍである。

【００４０】また、図１においては、第１の光学媒質層
２、第２の光学媒質層３、第１のキャビティ層４ａ、第
２のキャビティ層４ｂ、および第３の光学媒質層５の屈
折率を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第
１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広い
のは屈折率が大きいためであり、第３の光学媒質層５の
横幅が第１の光学媒質層２の横幅よりも狭いのは屈折率
が小さいためである。

【００４１】図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示した光学
多層膜フィルタの第３の光学媒質層（ＬＬ層）５の屈折
率を変化させた場合のフィルタ特性を示す。比較のため
第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えな
い２キャビティの基本構成のフィルタ特性も合わせて示
す。第３の光学媒質層５に置き換えない場合は、フィル
タ透過幅が０．２ｎｍ程度、リップルが−１．５ｄＢで
ある。また、第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５
に置き換えた場合には、リップルが大きく改善され、フ
ィルタ透過幅も０．１ｎｍ程度になることがわかる。

【００４２】図３に、図１に示した光学多層膜フィルタ
における第３の光学媒質層（ＬＬ層）５の屈折率を変化
させた場合のフィルタ透過幅とクロストーク幅およびリ
ップル強度の変化を示す。図３によれば、第３の光学媒
質層５の屈折率を小さくするにしたがって、フィルタ透
過幅とクロストーク幅が狭くなるとともに、リップル強
度も大きく改善し、屈折率が１．３７でリップルがなく
なることがわかる。

【００４３】図４に、図１に示した光学多層膜フィルタ
における第３の光学媒質層（ＬＬ層）５の位置を変化さ
せた場合のフィルタ透過幅とリップル強度の変化につい
て示す。第３の光学媒質層５により置き換える第１の光
学媒質層２の位置は、第１のキャビティ層より基板側に
向かって数えたものである。図４によれば、第３の光学
媒質層５により置き換える第１の光学媒質層２の位置を
変えてもフィルタ透過幅に大きな変化は見られないこと
がわかる。また、リップル強度については、幾分リップ
ル強度が小さくなる傾向はあるが、その変化量は小さ
く、キャビティ層間のどの位置の第１の光学媒質層２を
置き換えても同様の効果が期待できることがわかる。

【００４４】実施の形態1では、２キャビティ構造にお
いて、第１のキャビティ層より基板側に向かって２０層
目の第１の光学媒質層を第３の光学媒質層に置き換えた
構造となっているが、第１と第２のキャビティ層の間の
いずれの第１の光学媒質層と置き換えても同様の効果が
得られる。また、実施の形態１では、全層の数が７１層
であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るた
めに適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成し
た場合においても同様の効果が得られることは言うまで
もない。

【００４５】次に製造方法について説明する。ＥＣＲス
パッタ装置を用いて、光学多層膜フィルタの製造を行っ
た。図５に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の概
略図を示す。製造方法を具体的に説明する。まず、容器
内を真空にした後、ＥＣＲプラズマ源にスパッタガスお
よび反応性ガスを導入し適当なガス圧にする。次に、磁
気コイル９によりＥＣＲプラズマ源内に０．０８７５Ｔ
の磁場を発生させた後、導波管とモード変換器、石英窓
１１を通してＥＣＲプラズマ源に周波数が２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を導入し、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）プラズマを生成する（ＥＣＲ領域８を形成す
る）。ＥＣＲプラズマは、発散磁場により基板１方向に
プラズマ流を作る。本実施の形態に示すＥＣＲプラズマ
源は、導入したマイクロ波電力を一旦分岐してプラズマ
源の直前で再び結合させるもので、ターゲット７からの
飛散粒子が石英導入窓に付着することを防ぐことで、ラ
ンニングタイムを大幅に改善できるものである。ＥＣＲ
プラズマ源と基板１との間にリング状の円形ターゲット
７を配置し、ターゲット７に高周波電力１０を印加して
スパッタリングを行って、基板ホルダー６に取り付けら
れた基板１上に薄膜を形成する。

【００４６】また、複数のＥＣＲプラズマ源と複数のタ
ーゲット７を設置し、切り替えてスパッタリングを行う
ことによって、基板１上に屈折率の異なる複数の堆積膜
を多層膜として形成することができる。例えば、実施の
形態１においては、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞ
れ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置
し、第１の光学媒質層２として五酸化タンタルを、第２
の光学媒質層３としてアモルファスシリコンを、第１の
キャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂとして五酸
化タンタルを形成し、第１の光学媒質層２の代わりに導
入する第３の光学媒質層５として二酸化シリコンまたは
酸化シリコンを堆積することによって、本発明の光学多
層膜フィルタを形成することができる。

【００４７】また、ＥＣＲスパッタ装置において、ター
ゲットにシリコンと純アルミニウムを用い、また、反応
性ガスとして酸素ガス、不活性ガスとしてアルゴンを用
いて、酸化シリコン薄膜とアルミナ薄膜の成膜を行っ
た。ＥＣＲプラズマ源には、供給する反応性ガスの多少
に関わらず、プラズマが安定に得られるだけのアルゴン
を導入する。

【００４８】上記のようにして基板上に成膜した酸化シ
リコン膜とアルミナ膜の屈折率の酸素流量依存性を図６
に示す。アルゴンガス流量を２０ｓｃｃｍとし、酸素ガ
ス流量を０から６ｓｃｃｍの間で変化させ、ＥＣＲイオ
ン源に導入するマイクロ波電力を５００Ｗ、ターゲット
に印加する高周波電力を５００Ｗとした。また、基板は
加熱していない。尚、屈折率は６３８ｎｍレーザによる
エリプソメータを用いて測定した。図６によれば、酸化
シリコン膜およびアルミナ膜の屈折率は、酸素流量の増
加にしたがって、ある酸素ガス流量で急激に減少し、屈
折率が化学量論的組成を満たす二酸化シリコンまたはサ
ファイア基板の屈折率になることがわかる。したがっ
て、反応性ガスにより、良好な膜質を保ちながら屈折率
を制御できることを示している。具体的には、屈折率
を、酸化シリコン膜では１．４７から４．２の範囲で、
アルミナ膜では１．６１から４．３の範囲で制御できる
ことを示している。

【００４９】さらに、二酸化シリコン膜を含む酸化シリ
コン膜、アルミナ膜のみならず、ＥＣＲスパッタ法で形
成できる五酸化タンタル、二酸化チタン、二酸化ジルコ
ニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ランタン、二酸化セ
レン、二酸化セリウム、三酸化アンチモン、三酸化イン
ジウム、酸化マグネシウム、二酸化ソリウム等の酸化
物、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、窒化ジルコニ
ウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン等の窒化物、およ
び、シリコン酸窒化物等の酸窒化物、フッ素化マグネシ
ウム、フッ素化セレン、三フッ化セリウム、二フッ化カ
ルシウム、フッ化リチウム、六フッ化三ナトリウムアル
ミニウム等のフッ素化物、さらには、堆積時に水素を導
入したアモルファスシリコン、あるいは、二元合金の酸
化物、二元合金の窒化物などでも反応性ガスの流量（分
圧）により、屈折率の制御が可能である。

【００５０】実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタ
は、３キャビティの基本構造を有し、第１のキャビティ
層４ａと第２のキャビティ層４ｂの間の第１の光学媒質
層２および第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ
層４ｃの間の第１の光学媒質層２のうちそれぞれ２層
を、第１の光学媒質層２より低い屈折率を有する第３の
光学媒質層５により、置換した構造となっている。

【００５１】具体的な構造は、図７に示すように、基板
１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが
交互に例えば１７層積層されており、その上に第３のキ
ャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１５層
積層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成さ
れている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒
質層２とが交互に例えば９層積層されており、その上に
第３の光学媒質層５が形成されている。その上に第２の
光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば９
層積層されており、その上に第２のキャビティ層４ｂが
形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の
光学媒質層２とが交互に例えば７層積層されており、そ
の上に第３の光学媒質層５が形成されている。その上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例
えば１３層積層されており、その上に第３の光学媒質層
５が形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第
１の光学媒質層２とが交互に例えば１３層積層されてお
り、その上に第１のキャビティ層４ａが形成されてい
る。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２
とが交互に例えば１７層積層されている。したがって、
全体で１０７層の多層膜となっている。

【００５２】基板１としては屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２としては屈折率が２．１４の五
酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として
は屈折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビ
ティ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃとしては第１の光
学媒質層２と同様に屈折率が２．１４の五酸化タンタル
（Ｔａ₂Ｏ₅）、第３の光学媒質層５としては屈折率が
１．９５の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、または屈折率が
１．６３のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、または屈折率が１．
４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、または屈折率が
１．３７のフッ素化マグネシウム（ＭｇＦ₂）を用い
る。

【００５３】それぞれの光学膜厚は、実施の形態１と同
様に、設計波長をλ₀＝１５５０ｎｍとした場合に、第
１の光学媒質層２は１８１．０７ｎｍ、第２の光学媒質
層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａ、第
２のキャビティ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃはとも
に３６２．１５ｎｍである。また、第３の光学媒質層５
は、窒化シリコンでは１９８．７２ｎｍ、アルミナでは
２３７．７３ｎｍ、二酸化シリコンでは２６１．８２ｎ
ｍ、フッ素化マグネシウムでは２８２．８５ｎｍであ
る。

【００５４】また、実施の形態１と同様に、図７におい
て、第１の光学媒質層２、第２の光学媒質層３、第１の
キャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３のキ
ャビティ層４ｃ、および第３の光学媒質層５の屈折率
を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の
光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは
屈折率が大きいためであり、第３の光学媒質層５の横幅
が第１の光学媒質層２の横幅よりも狭いのは屈折率が小
さいためである。

【００５５】図８（ａ）、（ｂ）は、図７に示した光学
多層膜フィルタの第３の光学媒質層（ＬＬ層）５の屈折
率を変化させた場合のフィルタ特性を示す。比較のため
第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えな
い３キャビティの基本構成のフィルタ特性も合わせて示
す。第３の光学媒質層５に置き換えない場合は、フィル
タ透過幅が０．２５ｎｍ程度、リップルが−２ｄＢであ
る。それに対し、第１の光学媒質層２を第３の光学媒質
層５に置き換えた場合、リップルが大きく改善され、屈
折率が１．３７の時にフィルタ透過幅も０．１ｎｍ程度
になることがわかる。

【００５６】図９に、図７に示した光学多層膜フィルタ
における第３の光学媒質層（ＬＬ層）５の屈折率を変化
させた場合のフィルタ透過幅とクロストーク幅およびリ
ップル強度の変化を示す。図９によれば、第３の光学媒
質層５の屈折率を小さくするにしたがって、フィルタ透
過幅とクロストーク幅が狭くなるとともに、リップル強
度も大きく改善し、屈折率が１．３７でリップルがほと
んどなくなることがわかる。

【００５７】本実施の形態２では、３キャビティ構造に
おいて、第１のキャビティ層より基板側に向かって１４
層目と２８層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質
層５により置き換え、また第２のキャビティ層より基板
に向かって１０層目と２０層目の第１の光学媒質層２を
第３の光学媒質層５に置き換えた構造となっているが、
第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂの間
および第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４
ｃの間の第１の光学媒質層２のうち、どの２層の第１の
光学媒質層２を第３の光学媒質層５と置き換えても同様
の効果が得られる。

【００５８】また、実施の形態２では、全層の数が１０
７層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得
るために適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構
成した場合においても同様の効果が得られることは言う
までもない。

【００５９】また、製造方法は、実施の形態１と同様
に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズ
マ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルター
ゲットを設置し、第１の光学媒質層２として五酸化タン
タルを、第２の光学媒質層３としてアモルファスシリコ
ンを、第１キャビティ層４ａ、第２キャビティ層４ｂ、
第３キャビティ層４ｃとして五酸化タンタルを形成し、
第１の光学媒質層２の代わりに導入する第３の光学媒質
層５として例えば二酸化シリコンを堆積することによっ
て、形成することが可能である。反応性ガスの流量（分
圧）により、屈折率を制御することにより、最適なフィ
ルタ特性を得ることが可能である。

【００６０】実施の形態３にかかる光学多層膜フィルタ
は、３キャビティの基本構造を有し、第１のキャビティ
層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒
質層２および第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビテ
ィ層４ｃとの間の第１の光学媒質層２のうちそれぞれ１
層の第１の光学媒質層２を、第１の光学媒質層２より低
い屈折率を有する第３の光学媒質層５により、置換した
構造である。

【００６１】具体的な構造は、図１０に示すように、基
板１上に、３キャビティの基本構造を形成し、第１のキ
ャビティ層から基板側に向かって１６層目の第１の光学
媒質層２と第２のキャビティ層から基板側に向かって２
０層目の第１の光学媒質層２とを第３の光学媒質層５に
置き換えた構造である。したがって、全体で１１１層の
多層膜となる。

【００６２】基板１としては、屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２としては屈折率が２．１４の五
酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として
は屈折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビ
ティ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃとしては第１の光
学媒質層２と同様に屈折率が２．１４の五酸化タンタル
（Ｔａ₂Ｏ₅）、第３の光学媒質層５としては屈折率が
１．９５そして、第１の光学媒質層よりも低い屈折を持
つ光学媒質層として屈折率が１．４８の二酸化シリコン
（ＳｉＯ₂）である。第３の光学媒質として、窒化シリ
コン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、または屈折率が１．６３のアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）、または屈折率が１．３７のフッ素化マグ
ネシウム（ＭｇＦ₂）を用いてもよい。

【００６３】それぞれの光学膜厚は、実施の形態１と同
様に、設計波長をλ₀＝１５５０ｎｍとした場合に、第
１の光学媒質層２は１８１．０７ｎｍ、第２の光学媒質
層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａ、第
２のキャビティ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃはとも
に３６２．１５ｎｍ、第３の光学媒質層は二酸化シリコ
ンでは２６１．８２ｎｍである。

【００６４】また、実施の形態１と同様に、図１０にお
いて、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３、第１
のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ４ｂ、第３のキ
ャビティ４ｃ、および第３の光学媒質層５の屈折率を層
の横幅により、模式的に示した。

【００６５】図１１（ａ）、（ｂ）に、図１０に示した
光学多層膜フィルタの第３の光学媒質層（ＬＬ層）５を
屈折率を１．４８を有する二酸化シリコンとした場合の
フィルタ特性を示す。比較のために第１の光学媒質層２
を第３の光学媒質層５に置き換えない３キャビティ構成
のフィルタ特性も合わせて示す。第３の光学媒質層５に
置き換えない場合は、フィルタ透過幅が０．１５ｎｍ程
度、リップルが−０．５ｄＢである。それに対し、第１
の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えると、
リップルが大きく改善され、フィルタ透過幅も０．１ｎ
ｍ以下になることがわかる。

【００６６】本実施の形態３では、３キャビティ構造に
おいて、第１キャビティ層より基板側に向かって１６層
目と第２キャビティ層より基板側に向かって２０層目の
第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えた
構造の例を示したが、第１のキャビティ層４ａと第２の
キャビティ層４ｂとの間、および、第２のキャビティ層
４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間のいずれの第１の
光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えても同様
の効果が得られる。

【００６７】また、実施の形態３では、全層の数が１１
１層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得
るために適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構
成した場合においても同様の効果が得られることは言う
までもない。

【００６８】また、製造方法は、実施の形態１と同様
に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズ
マ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルター
ゲットを設置し、第１の光学媒質層２として五酸化タン
タルを、第２の光学媒質層３としてアモルファスシリコ
ンを、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃとして五酸化タンタルを形
成し、第１の光学媒質層の代わりに導入する第３の光学
媒質層５として例えば二酸化シリコンを堆積することに
よって、形成することが可能である。反応性ガスの流量
（分圧）により、屈折率を制御することにより、最適な
フィルタ特性を得ることが可能である。

【００６９】実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタ
は、４キャビティの基本構造を有し、第２のキャビティ
層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒
質層２のうちの５層を、第１の光学媒質層２より低い屈
折率を有する第３の光学媒質層５により、置き換えた構
造である。

【００７０】具体的な構造は、図１２に示すように、基
板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２と
が交互に例えば２１層積層されており、その上に第４の
キャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光
学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に４３層積層
されており、その上に第３のキャビティ層４ｃが形成さ
れている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒
質層２とが交互に３層積層されており、その上に第３の
光学媒質層５が形成されている。その上に第２の光学媒
質層３と第１の光学媒質層２とが交互に５層積層されて
おり、その上に第３の光学媒質層５が形成されている。
その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが
交互に１１層積層されており、その上に第３の光学媒質
層５が形成されている。その上に第２の光学媒質層３と
第１の光学媒質層２とが交互に９層積層されており、そ
の上に第３の光学媒質層５が形成されている。その上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に５
層積層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成
されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学
媒質層２とが交互に５層積層されており、その上に第２
のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の
光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に４３層積
層されており、その上に第１のキャビティ層４ａが形成
されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学
媒質層２とが交互に２１層積層されている。したがっ
て、全体で１７５層の多層膜となっている。

【００７１】基板１としては屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２としては屈折率が１．４８の二
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、第２の光学媒質層３として
屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第１
のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３の
キャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄとしては第
１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シ
リコン（ＳｉＯ₂）、第３の光学媒質層５として屈折率
が１．３７のフッ素化マグネシウム（ＭｇＦ₂）を用い
る。

【００７２】それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ₀＝
１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６
１．８２ｎｍ、第２の光学媒質層３は１８１．０７ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ
は５２３．６４ｎｍ、第３の光学媒質層５は２８２．８
５ｎｍである。

【００７３】また、実施の形態１と同様に、図１２にお
いて、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３、第１
のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３の
キャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ、および第
３の光学媒質層５の屈折率を層の横幅により、模式的に
表した。

【００７４】図１３（ａ）、（ｂ）は、図１２に示した
光学多層膜フィルタにおいて、第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒質層
（Ｌ層）２のうち第３の光学媒質層（ＬＬ層）５により
置き換える層数を変化させた場合のフィルタ透過特性を
示す。比較のために第１の光学媒質層２を第３の光学媒
質層５により置き換えない４キャビティの基本構成のフ
ィルタ特性も合わせて示す。第３の光学媒質層５に置き
換えない場合は、フィルタ透過幅が０．２５ｎｍ程度、
リップルが−１ｄＢである。それに対し、第１の光学媒
質層２を第３の光学媒質層５に置き換えた場合、リップ
ルが大きく改善され、第３の光学媒質層５の層数を５枚
にした場合には、リップル強度が−０．０５ｄＢに改善
され、かつ、フィルタ透過幅も０．１ｎｍ程度になるこ
とがわかる。

【００７５】図１４に、図１２に示した光学多層膜フィ
ルタにおける、第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビ
ティ層４ｃとの間に形成される第３の光学媒質層（ＬＬ
層）５の層数を変えた場合のフィルタ透過幅とクロスト
ーク幅およびリップル強度の変化を示す。図１４により
第３の光学媒質層５の層数を増加させるにしたがって、
フィルタ透過幅とクロストーク幅が狭くなるとともに、
リップル強度も大きく改善し、５層でフィルタ透過幅が
０．１ｎｍとなりリップルがなくなることがわかる。

【００７６】また、実施の形態４では、４キャビティ構
造において、第２のキャビティ層より基板側に向かって
６層目、１２層目、２２層目、３４層目、および４０層
目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換
えた構造となっているが、第２のキャビティ層４ｂと第
３のキャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒質層２のう
ちどの層を第３の光学媒質層５と置き換えても同様の効
果が得られる。

【００７７】また、実施の形態４では、全層数が１７５
層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得る
ために適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成
した場合においても同様の効果が得られることは言うま
でもない。

【００７８】また、製造方法は、実施の形態１と同様
に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズ
マ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルター
ゲットを設置し、第１の光学媒質層２として二酸化シリ
コンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、
第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第
３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄとして
二酸化シリコンを形成する。また、第１の光学媒質層の
代わりに導入する第３の光学媒質層５としてフッ素化マ
グネシウムを堆積することによって、形成することが可
能である。反応性ガスの流量（分圧）により、屈折率を
制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることが
可能である。

【００７９】実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタ
は、４キャビティの基本構造を有し、第１のキャビティ
層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間および第２のキ
ャビティ層４ｂと第３のキャビティ４ｃとの間の第１の
光学媒質層２のうちの１層をそれぞれ第１の光学媒質層
２よりも低い屈折率を有する第３の光学媒質層５により
置き換えた構造である。

【００８０】具体的構造は、図１５に示すように、基板
１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが
交互に例えば１７層積層されており、その上に第４のキ
ャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば３７層
積層されており、その上に第３のキャビティ層４ｃが形
成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光
学媒質層２とが交互に例えば１９層積層されており、そ
の上に第３の光学媒質層５が形成されている。その上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例
えば１７層積層されており、その上に第２のキャビティ
層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３
と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１９層積層され
ており、その上に第３の光学媒質層５が形成されてい
る。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２
とが交互に例えば１７層積層されており、その上に第１
のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の
光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１
７層積層されている。したがって、全体で１４９層の多
層膜となっている。

【００８１】基板１としては屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２として屈折率が２．１４の五酸
化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として屈
折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ
層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層
４ｄとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が２．
１４の五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第３の光学媒質層
５として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）を用いる。

【００８２】それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ₀＝
１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は１８
１．０７ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ
は３６２．１５ｎｍ、第３の光学媒質層は２６１．８２
ｎｍである。

【００８３】また、図１５においても実施の形態１と同
様に、第１の光学媒質層２、第２の光学媒質層３、第１
のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３の
キャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ、および第
３の光学媒質層５の屈折率を層の横幅により、模式的に
表した。

【００８４】図１６は、図１５に示した光学多層膜フィ
ルタのフィルタ特性を示す。比較のために、第１の光学
媒質層２を第３の光学媒質層（ＬＬ層）５に置き換えな
い４キャビティの基本構成のフィルタ特性も合わせて示
す。第３の光学媒質層５に置き換えない場合は、フィル
タ透過幅は０．１４ｎｍ、クロストーク幅は０．２４ｎ
ｍ、リップルは−１．５ｄＢ程度である。しかし、本実
施の形態５における第３の光学媒質層（ＬＬ層）５に置
き換えた構造では、フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下、
クロストーク幅も０．２ｎｍと狭くなるとともに、リッ
プルも−０．１ｄＢと問題のない値に改善されており、
バンドパス特性が大きく向上している。

【００８５】実施の形態５では、４キャビティ構造にお
いて、第１のキャビティ層より基板方向に向かって１８
層目および第２のキャビティ層より基板方向に向かって
１８層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に
それぞれ置き換えた構造となっているが、第１のキャビ
ティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間および第２
のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間の
第１の光学媒質層２のうち、いずれの第１の光学媒質層
２とそれぞれ置き換えても同様の効果が得られる。

【００８６】また、実施の形態５では、全総数が１４９
層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得る
ために適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成
した場合においても同様の効果が得られることは言うま
でもない。

【００８７】さらに、実施の形態５では、４キャビティ
の基本構造において、第１のキャビティ層４ａと第２の
キャビティ層４ｂとの間および第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃとの間にそれぞれ第３の光学
媒質層５を配置した構造であるが、多層膜の層構造を調
整することにより、それ以外のキャビティ層間に第３の
光学媒質層５を配置しても同様の効果が得られる。

【００８８】また、製造方法は、実施の形態１と同様
に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズ
マ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルター
ゲットを設置し、第１の光学媒質層２として五酸化タン
タルを、第２の光学媒質層３としてアモルファスシリコ
ンを、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ
として五酸化タンタルを形成し、第１の光学媒質層の代
わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば二酸化
シリコンを堆積することによって、形成することが可能
である。反応性ガスの流量（分圧）により、屈折率を制
御することにより、最適なフィルタ特性を得ることが可
能である。

【００８９】実施の形態６にかかる光学多層膜フィルタ
は、５キャビティの基本構造を有し、第１のキャビティ
層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒
質層２のうちの２層、第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒質層２のうち３
層、第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄ
との間の第１の光学媒質層２のうち３層、および第４の
キャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅとの間の第
１の光学媒質層２のうち２層を、第１の光学媒質層１よ
り低い屈折率を有する第３の光学媒質層５で置き換えた
構造である。

【００９０】具体的な構造は、図１７に示すように、基
板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２と
が交互に例えば１７層積層されており、その上に第５の
キャビティ層４ｅが形成されている。その上に第２の光
学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１
層積層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成
されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学
媒質層２とが交互に例えば１１層積層されており、その
上に第３の光学媒質層５が形成されている。その上に第
２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例え
ば１１層積層されており、その上に第４のキャビティ層
４ｄが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と
第１の光学媒質層２とが交互に例えば７層積層されてお
り、その上に第３の光学媒質層５が形成されている。そ
の上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交
互に例えば７層積層されており、その上に第３の光学媒
質層５が形成されている。その上に第２の光学媒質層３
と第１の光学媒質層２とが交互に例えば７層積層されて
おり、その上に第３の光学媒質層５が形成されている。
その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが
交互に例えば１１層積層されており、その上に第３のキ
ャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば７層積
層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成され
ている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質
層２とが交互に例えば７層積層されており、その上に第
３の光学媒質層５が形成されている。その上に第２の光
学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば７層
積層されており、その上に第３の光学媒質層５が形成さ
れている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒
質層２とが交互に例えば１１層積層されており、その上
に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例
えば１１層積層されており、その上に第３の光学媒質層
５が形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第
１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層されてお
り、その上に第３の光学媒質層５が形成されている。そ
の上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交
互に例えば１１層積層されており、その上に第１のキャ
ビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒
質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１７層積
層されている。したがって、全体で１７９層の多層膜と
なっている。

【００９１】基板１としては屈折率１．４７の透明基
板、第１の光学媒質層２としては屈折率が２．１４の五
酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、第２の光学媒質層３として
屈折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビテ
ィ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ
層４ｄ、第５のキャビティ層４ｅとしては第１の光学媒
質層２と同様に屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔ
ａ₂Ｏ₅）、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．９
５の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、または屈折率が１．６
３のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、または屈折率が１．４８の
二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、または屈折率が１．３７
のフッ素化マグネシウム（ＭｇＦ₂）を用いる。

【００９２】それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ₀＝
１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は１８
１．０７ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４
ｄ、第５のキャビティ層４ｅは３６２．１５ｎｍ、第３
の光学媒質層５は窒化シリコンでは１９８．７２ｎｍ、
アルミナでは２３７．７３ｎｍ、二酸化シリコンでは２
６１．８２ｎｍ、フッ素化マグネシウムでは２８２．８
５ｎｍである。

【００９３】また、図１７においては、実施の形態１と
同様に、第１の光学媒質層２、第２の光学媒質層３、第
１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３
のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４ｄ、第５の
キャビティ層４ｅ、および第３の光学媒質層５の屈折率
を層の横幅で模式的に表した。

【００９４】図１８（ａ）、（ｂ）は、図１７に示した
光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層（ＬＬ
層）５を屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）とした場合に、第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃとの間および第３のキャビティ層４ｃ
と第４のキャビティ層４ｄとの間の第１の光学媒質層
（Ｌ層）２のうちのそれぞれ１層を第３の光学媒質層
（ＬＬ層）５に置き換えた場合（２層置き換え）と、第
１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間
の第１の光学媒質層２のうち１層、第２のキャビティ層
４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒質
層２のうち２層、第３のキャビティ層４ｃと第４のキャ
ビティ層４ｄの間の第１の光学媒質層２のうち２層、第
４のキャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅの間の
第１の光学媒質層２のうち１層をそれぞれ第３の光学媒
質層５に置き換えた場合（６層置き換え）と、第１のキ
ャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１
の光学媒質層２のうち２層、第２のキャビティ層４ｂと
第３のキャビティ層４ｃの間の第１の光学媒質層２のう
ち３層、第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層
４ｄとの間の第１の光学媒質層２のうち３層、第４のキ
ャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅとの間の第１
の光学媒質層２のうち２層を第３の光学媒質層５に置き
換えた場合（１０層置き換え）のフィルタ特性を示す。
比較のために第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５
に置き換えない５キャビティの基本構成のフィルタ特性
も合わせて示す。第３の光学媒質層５に置き換えない場
合には、フィルタ透過幅が０．４ｎｍ程度、リップルが
−４ｄＢである。それに対し、第１の光学媒質層２を第
３の光学媒質層５に置き換えた場合、リップルが大きく
改善され、第３の光学媒質層５の層数を１０層にした場
合にはリップルがなくなり、かつ、フィルタ透過幅も
０．１ｎｍ程度になることがわかる。

【００９５】図１９（ａ）、（ｂ）に、図１７に示した
光学多層膜フィルタ（１０層置き換え）において、第３
の光学媒質層（ＬＬ層）５の屈折率を変化させた場合の
フィルタ特性を示す。比較のために第１の光学媒質層２
を第３の光学媒質層５に置き換えない５キャビティの基
本構成のフィルタ特性も合わせて示す。第３の光学媒質
層５に置き換えない場合は、フィルタ透過幅が０．４ｎ
ｍ程度、リップルが−４ｄＢである。それに対し、第１
の光学媒質層２を第３の光学媒質層５に置き換えた場
合、リップルが大きく改善し、屈折率を１．３７の媒質
により置き換えた場合には、リップルが−０．２ｄＢ以
下に抑えられるとともに、フィルタ透過幅も０．１ｎｍ
程度になることがわかる。

【００９６】図２０に、図１７に示した光学多層膜フィ
ルタ（１０層置き換え）において、第３の光学媒質層
（ＬＬ層）５の屈折率に対するフィルタ透過幅とクロス
トーク幅およびリップル強度の変化について示す。図２
０によれば、第３の光学媒質層５の屈折率を低くするに
したがって、フィルタ透過幅とクロストーク幅が狭くな
ることがわかる。さらに、リップル強度も大きく改善
し、第３の光学媒質層５の屈折率が１．４８以下の場合
に、フィルタ透過幅が０．１ｎｍとなるとともにリップ
ルが許容範囲となることがわかる。

【００９７】本実施の形態６では、５キャビティ構造に
おいて、第１のキャビティ層４ａより基板方向に向かっ
て１２層目と２４層目、第２のキャビティ層４ｂより基
板方向に向かって８層目と１６層目と２４層目、第３の
キャビティ層４ｃより基板方向に向かって８層目と１６
層目と２４層目、および第４のキャビティ層４ｄより基
板方向に向かって１２層目と２４層目を第３の光学媒質
層５に置き換えた構成について示したが、第１のキャビ
ティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光
学媒質層２のうちのいずれかの２層、第２のキャビティ
層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間のうちのいずれ
かの３層、第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ
層４ｄとの間のうちのいずれかの３層、および第４のキ
ャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅとの間のうち
のいずれかの２層をそれぞれ第３の光学媒質層５と置き
換えても同様の効果が得られる。

【００９８】また、実施の形態６では、全層数が１７９
層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得る
ために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構
成した場合においても同様の効果が得られることは言う
までもない。

【００９９】また、製造方法は、実施の形態１と同様
に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズ
マ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルター
ゲットを設置し、第１の光学媒質層２として五酸化タン
タルを、第２の光学媒質層３としてアモルファスシリコ
ンを、第１のキャビティ層４ａ、第１のキャビティ層４
ｂ、第３のキャビティ層４ｃ、第４のキャビティ層４
ｄ、第５のキャビティ層４ｅとして五酸化タンタルを形
成し、第１の光学媒質層の代わりに導入する第３の光学
媒質層５として例えば二酸化シリコンを堆積することに
よって、形成することが可能である。反応性ガスの流量
（分圧）により、屈折率を制御することにより、最適な
フィルタ特性を得ることが可能である。

【０１００】また、実施の形態１から実施の形態６で
は、２キャビティと３キャビティと４キャビティと５キ
ャビティの構造について示したが、６キャビティなど、
それ以外のキャビティの構造についても多層膜の層構造
と、適切な第３の光学媒質層５の屈折率を選択すること
により、同様の効果が得られる。さらに、実施の形態１
から実施の形態６では、各キャビティ層の光学膜厚をバ
ンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２
となる膜厚とした場合についてのみ示したが、各キャビ
ティ層の光学膜厚がλ／２の整数倍となる膜厚であれば
同様の効果が得られ、この条件を満たすよう膜厚を厚く
することでフィルタ透過幅をより狭くすることができ
る。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、フィルタ特性の形状を
調整し、またリップルをなくすことにより、光通信に適
応できるバンドパス特性を有する光学多層膜フィルタを
得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタの
構造を示す断面図である。

【図２】 （ａ）は実施の形態１にかかる光学多層膜フ
ィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の
縦軸の範囲を拡大した図である。

【図３】 実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタに
おける第３の光学媒質層の屈折率に対するフィルタ透過
幅／クロストーク幅およびリップル強度の変化を示す説
明図である。

【図４】 実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタに
おける第３の光学媒質層の位置に対するフィルタ透過幅
およびリップル強度の変化を示す説明図である。

【図５】 電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の概
略図である。

【図６】 電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて
作製した膜の特性を示す図である。

【図７】 実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタの
構造を示す断面図である。

【図８】 （ａ）は実施の形態２にかかる光学多層膜フ
ィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の
縦軸の範囲を拡大した図である。

【図９】 実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタに
おける第３の光学媒質層の屈折率に対するフィルタ透過
幅／クロストーク幅およびリップル強度の変化を示す説
明図である。

【図１０】 実施の形態３にかかる光学多層膜フィルタ
の構造を示す断面図である。

【図１１】 （ａ）は実施の形態２にかかる光学多層膜
フィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）
の縦軸の範囲を拡大した図である。

【図１２】 実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタ
の構造を示す断面図である。

【図１３】 （ａ）は実施の形態４にかかる光学多層膜
フィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）
の縦軸の範囲を拡大した図である。

【図１４】 実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタ
における第３の光学媒質層の層数に対するフィルタ透過
幅／クロストーク幅およびリップル強度の変化を示す説
明図である。

【図１５】 実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタ
の構造を示す断面図である。

【図１６】 実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタ
のフィルタ特性を示す説明図である。

【図１７】 実施の形態６にかかる光学多層膜フィルタ
の構造を示す断面図である。

【図１８】 （ａ）は実施の形態６にかかる光学多層膜
フィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）
の縦軸の範囲を拡大した図である。

【図１９】 （ａ）は実施の形態６にかかる光学多層膜
フィルタのフィルタ特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）
の縦軸の範囲を拡大した図である。

【図２０】 実施の形態６にかかる光学多層膜フィルタ
における第３の光学媒質層の屈折率に対するフィルタ透
過幅／クロストーク幅およびリップル強度の関係を示す
説明図である。

【図２１】 光学多層膜フィルタの原理を説明するため
の説明図である。

【図２２】 光学多層膜フィルタを説明するための説明
図である。

【図２３】 光学多層膜フィルタの特性における性能を
示す説明図である。

【図２４】 光学多層膜フィルタの構造を説明するため
の図である。

【図２５】 （ａ）は多層膜フィルタの透過特性を示す
図、（ｂ）は（ａ）の横軸の範囲を縮小した図である。

【図２６】 （ａ）は従来のダブルキャビティの多層膜
フィルタの透過率特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の
縦軸の範囲を拡大した図である。

【図２７】 （ａ）は従来のトリプルキャビティの多層
膜フィルタの透過率特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）
の縦軸の範囲を拡大した図である。

【図２８】 （ａ）は従来の４キャビティの多層膜フィ
ルタの透過率特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の縦軸
の範囲を拡大した図である。

【図２９】 （ａ）は従来の５キャビティの多層膜フィ
ルタの透過率特性を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の縦軸
の範囲を拡大した図である。

【図３０】 従来の光学多層膜フィルタにおけるキャビ
ティ数に対するフィルタ透過幅／クロストーク幅および
リップル強度の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１…基板、２…第１の光学媒質層、３…第２の光学媒質
層、４…キャビティ層、４ａ…第１のキャビティ層、４
ｂ…第２のキャビティ層、４ｃ…第３のキャビティ層、
４ｄ…第４のキャビティ層、４ｅ…第５のキャビティ
層、５…第３の光学媒質層、６…基板ホルダ、７…ター
ゲット、８…ＥＣＲ領域、９…磁気コイル、１０…高周
波電力、１１…石英窓、１２…光学媒質層、１３…第１
の光学媒質層、１４…第２の光学媒質層、１５…第３の
光学媒質層、１６…第ｋ−１の光学媒質層、１７…第ｋ
の光学媒質層。

フロントページの続き (72)発明者 國岡 達也 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小野 俊郎 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 GA12 GA33 GA55 GA56 GA60 GA62

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光学媒質からなる複数の第１の光
   学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する
   第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交
   互に積層した複数の積層体を、前記第１の光学媒質層ま
   たは前記第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介し
   て接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フ
   ィルタにおいて、 前記キャビティ層の間の前記第１の光学媒質層のうち少
   なくとも１層を、前記第１の光学媒質よりも低い屈折率
   を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層によ
   り形成したことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学多層膜フィルタに
   おいて、 前記第１の光学媒質層と、前記第２の光学媒質層と、前
   記第３の光学媒質層とは、これらの光学膜厚がそれぞ
   れ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、
   λ／４となる膜厚を有し、 前記キャビティ層は、この前記キャビティ層の光学膜厚
   が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、
   λ／２の整数倍となる膜厚を有することを特徴とする光
   学多層膜フィルタ。