JP2003262720A - 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、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のう
ち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質
との間の屈折率を有する第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
の異なる光学媒質膜、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使用
されている。また、最近の状況として広帯域光波長多重
（高密度波長分割多重（ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔ
ｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：Ｄ
ＷＤＭ）通信に用いる合波フィルタや分波フィルタ、さ
らに、短距離間に用いられるイーサネット（登録商標）
通信において１０Ｇｂｐｓ級の広光波長多重（Ｗｉｄｅ
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＷＤＭ）通信（ｌＥＥＥ８０２．
３規格）に応用される。

【０００３】光学フィルタの設計について、図１４から
図１６を参照して説明する。図１４に示すように、屈折
率ｎ₀の基板１上に、屈折率ｎ₁の透明な光学媒質膜１２
を膜厚ｄ₁で形成した単層膜フィルタにおいて、光学媒
質膜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。

【０００４】

【数１】

【０００５】但し、入射光の波長をλ、入射角は入射面
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＝１／ｒ・ｓｉｎ（β）、ｍ₂₁＝ｒ
・ｓｉｎ（β）である。

【０００６】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＝０
で、かつ、光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／４の場合に
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、ｍ ₁₂
＝１／（ｎ₁）、ｍ₂₁＝（ｎ₁）となる。さらに、入射角
θ＝０で、かつ、光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／２の
場合には、β＝πであるので、ｃｏｓ（β）＝−１、ｓ
ｉｎ（β）＝０となる。したがって、ｍ₁₁＝ｍ₂₂＝０、
ｍ₁₂＝１／（ｎ ₁）、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、基板の屈折率がｎ₀の場合に、式（２）、式
（３）となる。

【０００７】

【数２】

【０００８】式（２）、式（３）から、反射率Ｒは式
（４）、透過率Ｔは式（５）となる。

【０００９】

【数３】

【００１０】光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／４および
光学膜厚が（ｎ₁）（ｄ₁）＝λ／２の場合には、高い反
射率、高い透過率を得られる。次に、図１５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、全体特性マトリックス（Ｍ）の行列成分をｍ
ｍ₁₁、ｍｍ₁₂、ｍｍ₂₁、ｍｍ₂₂とした。

【００１１】

【数４】

【００１２】上記のように、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（または中心波長）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。

【００１３】次に、光波長多重（波長分割多重（Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ
ｉｎｇ：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１６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−０．５ｄＢでのフィルタ透過幅（または透過帯
幅）Ｗ_(F)と、−２５ｄＢでのクロストーク透過幅（ま
たは−２５ｄＢ透過波長幅）Ｗ_(C)と、挿入損失とリッ
プル強度（または透過帯域リップル）が用いられる。

【００１４】フィルタ透過幅Ｗ_(F)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
たバンド帯域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Ｗ_(C)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Ｗ_(F)とク
ロストーク幅Ｗ_(C)がともに狭くなることで、規定され
たバンド帯域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。さらに、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
れることであり、さざ波とも呼ばれる。リップルが発生
した場合、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、点線で示した矩形の形状が求められて
いる。

【００１５】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は２ｎ
ｍ以下で、−２５ｄＢでのクロストーク透過幅が４ｎｍ
から８ｎｍ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０．３ｎｍ、挿入
損失が１ｄＢ以下、リップル強度が０．２ｄＢという値
が要求されている。このため最適なバンドパス特性の設
計が求められている。また、光学多層膜の総数も数十層
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。

【００１６】さらに、幹線の大規模通信だけでなく、Ｌ
ＡＮ（Ｌｏｃａ１ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信で
デファクトスタンダードになっているイーサネット通信
においても、光学多層膜フィルタが使用されつつある。
現在のツイストペアによる通信に代わって光ファイバを
用いた１０ＧＢＡＳＥ−Ｘや１０ＧＢＡＳＥ−Ｗという
１０Ｇｂｐｓ級の通信がＩＥＥＥ８０２．３規格として
標準化され、普及に向けた検討が進んでいる。この場合
に用いられる多重通信方式は、ＷＷＤＭ通信（ＣＷＤＭ
通信ともいう）と呼ばれ、１３１０ｎｍや１５５０ｎｍ
付近の波長帯域において、数十ｎｍずれた４つの波長で
４つのデータを重ね合わせて送信し、４つの受光器で別
々に読み取るものである。通信距離は約３００ｍである
が、ＬＡＮの世界では一番期待されている方式となって
いる。

【００１７】このＷＷＤＭ通信用にも光学多層膜フィル
タが用いられる。評価基準としては、図１６に示したフ
ィルタ特性で、フィルタ特性幅が１０ｎｍ、クロストー
ク幅が２０ｎｍ以下、挿入損失が１ｄＢ以下、リップル
強度が０．５ｄＢという値が要求されている。このＷＷ
ＤＭ通信用光学多層膜フィルタでは、低コスト化が最大
の課題とされている。

【００１８】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（ＳｉＯ₂）、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
Ｏ₂）、二酸化ランタン（ＬａＯ₂）、二酸化セリウム
（ＣｅＯ₂）、三酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）、三酸化
インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、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）、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。

【００１９】一般には、これらの薄膜材料のうち適当な
屈折率の異なる２種類の物質を選択し、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成する。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。
中でもスパッタ法（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・方法の一つとなって
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
素ガスなどの反応ガスを供給し、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。

【００２０】反応性スパッタ装置・方法の中でも、電子
サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔ
ｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）と発散磁界を利
用して作られたプラズマ流を基板に照射するとともに、
ターケ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ケ
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）が良好な膜質を得られる
として最も有望である。ＥＣＲ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．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２３，ｎｏ．
８，Ｌ５３４（１９８４）．）に記載されている。

【００２１】一般的に、ＲＦ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
行うため、低い圧力でスパッタリングができる。

【００２２】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い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に、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り膜質が改善され
る。

【００２３】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
よる高品質な薄膜堆積については、例えば、天澤他、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。

【００２４】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。

【００２５】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で、堆積膜の屈折率を精度良く
制御することができる。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任意の屈折率に調整した
堆積膜を形成し、多層膜として形成することができる。

【００２６】図１７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；Ｌ層）と第１の光学媒質層よ
りも高い屈折率を有する第２の光学媒質層３（光学膜厚
ｎ_d＝λ₀／４；Ｈ層）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λ₀／
２の整数倍の第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。

【００２７】図１７では、基板１上に第２の光学媒質層
３（Ｈ層）と第１の光学媒質層２（Ｌ層）とを繰り返し
２３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２の光学媒質層３と第１の光学媒
質層２を繰り返し２３層積層して全体で４７層の多層膜
となっている。このような、キャビティ層４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４が２
つ、３つ、４つ、５つと増えた場合、それぞれ「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」、
「５キャビティ」と呼ぶ。

【００２８】図１７を参照し、第１の光学媒質層２とし
て屈折率が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）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λ
₀＝１５５０ｎｍとした。基板１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１１９．２３ｎｍ
であり、第１の光学媒質層２の光学膜厚ｄ_Lは１８１．
０７ｎｍであり、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１７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、第２の光学媒質層の方の屈折率が大きいことを示
している。

【００２９】図１７に示した光学多層膜フィルタの透過
特性を図１８に示す。図１８によれば、極めて急峻で狭
いバンドパス特性が得られるのがわかる。さらに、フィ
ルタ透過幅は、０．１ｎｍ以下であり、挿入損失もな
く、リップルもない形状が得られている。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以上であり、仕様
を大きく超えている。つまり、図１６の透過特性におい
て点線で示した矩形の形状（理想的なバンドバス特性）
から外れている。したがって、シングルキャビティでＤ
ＷＤＭ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。

【００３０】そこで、キャビティ数を増やすことによ
り、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１９は、例として、第１の光学媒
質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）、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）を用い、キャビティ数を２
とした２キャビティ（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とした。基板上に第２の光学媒
質層３と第１の光学媒質層２とを交互に４０層積層し、
この上に２Ｌのキャビティ層を形成し、さらにその上に
第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２を繰り返し８
１層積層して、さらにこの上に２Ｌのキャビティ層を形
成し、さらにその上に第２の光学媒質層３と第１の光学
媒質層２を繰り返し４０層積層する。したがって、全体
で１６３層の多層膜となる。

【００３１】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持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１９
のバンドパススペクトル形状を参照すると、フィルタ透
過幅は約０．１ｎｍを達成しており、挿入損失も０．５
ｄＢ程度であるが、−２５ｄＢのクロストーク幅はシン
グルキャビティに比較して、狭くなったが、０．２ｎｍ
以上であり矩形のプロファイルではないため、要求仕様
を満たさない。

【００３２】そこで、さらにキャビティ数を増やし、バ
ンドパススペクトルの形状を矩形のプロファイルに近づ
ける試みがされている。例として、第１の光学媒質層２
として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）、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）を用い、キャビティ数を３
とした３キャビティ（トリプルキャビティ）の場合につ
いて説明する。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２３層積層される。この上に２
Ｌのキャビティ層が形成される。この上に、第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し４７層積層
される。さらにこの上に、２Ｌのキャビティ層が形成さ
れる。さらにその上に、第２の光学媒質層３と第１の光
学媒質層２とが繰り返し４７層積層される。さらにこの
上に、２Ｌのキャビティ層が形成される。さらにその上
に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り
返し２３層積層される。したがって、全体で１４３層の
多層膜となる。バンドパスフィルタとしての設計波長は
λ₀＝１５５０ｎｍとした。

【００３３】図２０に３キャビティのバンドパススペク
トル形状を示す。フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達
成しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も０．１５ｎ
ｍ程度となり、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、０．５ｄＢ以上のリップ
ルが現れており、要求仕様を満たさない。

【００３４】このリップルが現れる現象は、４以上のキ
ャビティでも見られる。図２１に、第１の光学媒質層２
として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）、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）を用い、キャビティ数を４
とした４キャビティの場合とキャビティ数を５とした５
キャビティのスペクトル形状を示す。設計波長はλ₀＝
１５５０ｎｍとした。

【００３５】４キャビティでは、基板１上に第２の光学
媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し多層積層さ
れ、２Ｌのキャビティ層が４層配置され、全体で１９１
層の多層膜となる。図２１のバンドパススペクトル形状
を参照すると、フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達成
しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も約０．１ｎｍ
とほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄ
Ｂ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、１．５ｄＢにも及ぶリップルが現れ
ており、要求仕様を満たさない。

【００３６】５キャビティでは、基板上に第２の光学媒
質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し多層積層さ
れ、２Ｌのキャビティ層が５層配置され、全体で２３９
層の多層膜となる。図２１のバンドパススペクトル形状
を参照すると、フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達成
しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も約０．１ｎｍ
とほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄ
Ｂ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、２．５ｄＢにも及ぶリップルが現れ
ており、要求仕様を満たさない。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、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。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るが、フィル
タ透過幅やリップル強度は大きくなってしまう。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。

【００３８】また、例に示した二酸化シリコン（ＳｉＯ
₂）と五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）以外、例えば五酸化
タンタルと水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）の多層膜でも、また、その他の多層膜の組み合わせ
ても、この現象は見られる。

【００３９】そのため、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と矩形に近
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示すフィルタ構造の
実現が不可欠となっている。

【００４０】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を目的とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を実現するた
め、本発明は、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、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のう
ち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質
との間の屈折率を有する第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。ここで、
光学多層膜フィルタを構成する複数の積層体のうち、少
なくとも１つについて、第１の光学媒質層または第２の
光学媒質層のうち少なくとも１層を、第３の光学媒質層
に置き換えてもよい。

【００４２】さらに、第１の光学媒質層、第２の光学媒
質層、および第３の光学媒質層は、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、キャビティ層は、この
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。

【００４３】本発明によれば、第１の光学媒質層または
第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光学
媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光
学媒質からなる第３の光学媒質層により形成することに
より、優れたバンドパスフィルタ特性が得られる。

【００４４】

【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。

【００４５】実施の形態１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、基板１と第３のキ
ャビティ層４ｃと、第３のキャビティ層４ｃと第２のキ
ャビティ層４ｂと、第２のキャビティ層４ｂと第１のキ
ャビティ層４ａと、第１のキャビティ層４ａと空気との
間の、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層の代わ
りに、第１の光学媒質層と第２の光学媒質層の間の屈折
率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層を
配置した構造である。

【００４６】具体的な構造は、図１に示すように、透明
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１１層積層され、その上に第３の光学
媒質層５が形成され、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層積層されてい
る。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２０層積層され、第３の光学媒質層５
が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学
媒質層３とが交互に例えば２６層積層されている。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、第３の光学媒質層５が形成さ
れ、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２７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８
層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に
第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例
えば１４層積層されている。したがって、全体で１４３
層の多層膜となる。

【００４７】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と第２のキャビティ層４ｂと第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１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５
としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯ_x）
または酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ_y）を用いる。

【００４８】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２６
１．８２ｎｍ，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は５２３．６４ｎｍであ
る。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍで
ある。

【００４９】また、図１においては、第１の光学媒質層
２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第
２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第３
の光学媒質層５の屈折率を、それぞれ層の横幅により、
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の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の
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の光学媒質層と第２の光学媒質層との間の幅であ
るのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質
層２と第２の光学媒質層３との間の値であることを示し
ている。

【００５０】図２は、図１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５（Ｃ層）を配置した場合
の設計透過特性を示す。比較のために第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設計透過特
性も合わせて示す。Ｃ層を配置しない場合には、フィル
タ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リップルが０．６ｄＢも
あるのに対し、Ｃ層を配置することにより、リップルが
大きく改善され０．２ｄＢ程度になることがわかる。

【００５１】実施の形態１では、３キャビティ構造にお
いて、基板１より第３のキャビティ層４ｃに向かって１
２層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に置き換え、また第３のキャビティ層４ｃより第２
のキャビティ層４ｂに向かって２１層目の第２の光学媒
質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、ま
た、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４
ａ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（Ｃ層）に置き換え、また、第１のキャビテ
ィ層４ａより基板１と反対側の方向に向かって９層目の
第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置
き換えた構造を例として説明したが、基板１と第３のキ
ャビティ層４ｃの間の第１の光学媒質層２のうちどの第
１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、お
よび第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａ
の間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層
２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第３のキ
ャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂの間の第２の
光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学
媒質層５（Ｃ層）に、および第１のキャビティ層４ａと
空気の間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒
質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様
の効果が得られる。

【００５２】また、実施の形態１では、全層の数が１４
３層であるが、所望のフィルタ透過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。さらに、上記実施の形態１とは逆
に、基板１と第３のキャビティ層４ｃとの間の第２の光
学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学
媒質層５（Ｃ層）に、第２キャビティ層４ｂと第１キャ
ビティ層４ａとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第
２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第
３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間
の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を
第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第１キャビティ層４ａ
と空気との間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光
学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えて
も同様の効果が得られる。

【００５３】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３に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の
概略図を示す。

【００５４】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、導波管と石英窓１１を通してＥ
ＣＲプラズマ源に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波
を導入し、ＥＣＲ領域８に電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）プラズマを生成する。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
ることを防ぐことにより、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
に高周波電圧を印加してスパッタリングを行って、基板
ホルダ６に取り付けられた基板１上に薄膜を形成する。

【００５５】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として二酸化シリコン（ＳｉＯ
₂）を、第２の光学媒質層３として五酸化タンタル（Ｔ
ａ₂Ｏ₅）を、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビテ
ィ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃに二酸化シリコン
を、第３の光学媒質層５（Ｃ層）として酸化シリコン
（ＳｉＯ_x）または酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ _y）を堆
積することによって、光学多層膜フィルタの形成を行っ
た。

【００５６】ＥＣＲスパッタ装置において、ターゲット
７にシリコンと純アルミニウムを用い、また、反応性ガ
スとして酸素ガスと窒素ガスを、さらに不活性ガスとし
てアルゴンを用いて、酸化シリコン薄膜と酸窒化シリコ
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。

【００５７】上記のようにして、基板１上に成膜した酸
化シリコン膜と酸窒化シリコンとアルミナ膜の屈折率の
酸素流量依存性を図４に示す。アルゴンガス流量を２０
ｓｃｃｍとし、酸素ガス流量を０から８ｓｃｃｍ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。ただし、酸窒化シリコンでは、酸素と窒素の流
量の合計が１０ｓｃｃｍとなるように調整する。また、
基板１は加熱していない。なお、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。

【００５８】図４によれば、酸化シリコン膜と酸窒化シ
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。すなわち、反応性ガスによって良好な膜質
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、酸化シリコン膜では、１．４７から４．２の
範囲で、また、酸窒化シリコン膜では、１．４７から
２．０の範囲で、また、アルミナ膜では、１．６１から
４．３の範囲で、屈折率を制御できることを示してい
る。

【００５９】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においても反応性ガスの流
量（分圧）による屈折率制御ができる。

【００６０】実施の形態２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、基板と第４のキャ
ビティ層と、第４のキャビティ層と第３のキャビティ層
と、第３のキャビティ層と第２のキャビティ層と、第２
のキャビティ層と第１のキャビティ層と、第１のキャビ
ティ層と空気との間の、第１の光学媒質層または第２の
光学媒質層の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒
質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３
の光学媒質層を配置した構造である。

【００６１】具体的な構造は、図５に示すように、透明
基板１上に、第２の光学媒質層３とと第１の光学媒質層
２とが交互に例えば１１層積層され、その上に第３の光
学媒質層５が形成され、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
いる。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２０層積層され、第３の光学媒質層５
が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学
媒質層３とが交互に例えば２６層積層されている。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、第３の光学媒質層５が形成さ
れ、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２７層積層されている。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８
層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に
第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例
えば３８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１９層積層さ
れ、第３の光学媒質層５が形成され、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１４
層積層されている。したがって、全体で１９２層の多層
膜となる。

【００６２】実施の形態１と同様に、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と第２のキャ
ビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第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、第３の光学媒質層５とし
ては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯ _x）また
は酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ_y）を用いる。

【００６３】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１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄは
ともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質
層５は２４２．１９ｎｍである。

【００６４】また、実施の形態１と同様に、図５におい
ても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１
のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第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の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方の屈折率が
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と第２の光学媒質層３との間の幅であるの
は、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２
と第２の光学媒質層３との間であることを示している。

【００６５】図６は、図５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５（Ｃ層）を配置した場合
の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層
５に置き換えない４キャビティの構成の設計透過特性も
合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しな
い場合には、フィルタ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リッ
プルが１ｄＢ程度もあるのに対し、第３の光学媒質層５
（Ｃ層）を配置することにより、リップルが大きく改善
され０．３ｄＢ程度になることがわかる。

【００６６】実施の形態２では、４キャビティ構造にお
いて、基板１より第４のキャビティ層４ｄに向かって１
２層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に置き換え、第４のキャビティ層４ｄより第３のキ
ャビティ層に向かって２１層目の第２の光学媒質層３を
第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキ
ャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂ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
（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂよ
り第１のキャビティ層４ａに向かって９層目の第２の光
学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、
また、第１のキャビティ層４ａより基板１と反対の方向
に向かって１０層目の第１の光学媒質層２を第３の光学
媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明した
が、基板１と第４のキャビティ層４ｄの間の第１の光学
媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒
質層５（Ｃ層）に、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
ちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に、および第１のキャビティ層４ａと空気の間の第
１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３
の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第４のキャビティ
層４ｄと第３のキャビティ層４ｃとの間の第２の光学媒
質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学媒質層
５（Ｃ層）に、および第２のキャビティ層４ｂと第１の
キャビティ層４ａの間の第２の光学媒質層３のうちどの
第２の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）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２では、全層の数が１９
２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。さらに、上記実施の形態２とは逆に、基
板１と第４のキャビティ層４ｄとの間の第２の光学媒質
層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層
５（Ｃ層）に、第２キャビティ層４ｂと第１キャビティ
層４ａとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光
学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第３のキ
ャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第２
の光学媒質層３のうちどの層を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に、第１キャビティ層４ａと空気との間の第２の光
学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学
媒質層５（Ｃ層）に、第３キャビティ層４ｃと第４キャ
ビティ層４ｄとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第
１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き
換えても同様の効果が得られる。

【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
ゲットを設置して、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と第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと
して二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２また
は第２の光学媒質層３の代わりに導入する第３の光学媒
質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆
積することによって、形成することができる。反応性ガ
スの流量（分量）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できる。

【００６９】実施の形態３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、基板と第５のキャ
ビティ層４ｅと、第５のキャビティ層４ｅと第４のキャ
ビティ層４ｄと、第４のキャビティ層４ｄと第３のキャ
ビティ層４ｃと、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャ
ビティ層４ｂと、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャ
ビティ層４ａと、第１のキャビティ層４ａと空気との間
の、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層の代わり
に、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を
有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層を配置
した構造である。

【００７０】具体的な構造は、図７に示すように、透明
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１２層積層され、その上に第３の光学
媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第
２の光学媒質層３とが交互に例えば１０層積層されてい
る。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、第３の光学媒質層５
が形成され、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２３層積層され、第３の光学
媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第
２の光学媒質層３とが交互に例えば１１層積層されてい
る。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４７層積層され、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、第３の光学媒質層５が形成され、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
２７層積層されている。その上に第２のキャビティ層４
ｂ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２０層積層され、第
３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質
層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば２６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８層積層され、第３の光学媒質
層５が形成され、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１４層積層されている。
したがって、全体で２４０層の多層膜となる。

【００７１】実施の形態１と同様に、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１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、第２
の光学媒質層３として２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ
₂Ｏ₅）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層
４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４
ｄと第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１．４８の二酸化シリコン、第３の
光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン
（ＳｉＯ_x）または酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ_y）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１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと
第５のキャビティ層４ｅはともに５２３．６４ｎｍであ
る。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍで
ある。

【００７３】また、実施の形態１と同様に、図７におい
ても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１
のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第５のキ
ャビティ層４ｅと第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の横幅が広いのは第２の光
学媒質層３の方が屈折率が大きいためあり、第３の光学
媒質層５の横幅が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質
層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折
率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間で
あることを示している。

【００７４】図８は、図７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５（Ｃ層）を配置した場合
の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層
５に置き換えない５キャビティの構成の設計透過特性も
合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しな
い場合は、フィルタ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リップ
ルが２ｄＢ以上もあるのに対し、第３の光学媒質層５
（Ｃ層）を配置することにより、リップルが大きく改善
され０．１ｄＢ程度になることがわかる。

【００７５】実施の形態３では、５キャビティ構造にお
いて、基板１より第５のキャビティ層４ｅに向かって１
３層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に置き換え、第５のキャビティ層４ｅより第４のキ
ャビティ層４ｄに向かって１２層目の第１の光学媒質層
２と３６層目の第２の光学媒質層３をともに第３の光学
媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキャビティ層
４ｃより第２のキャビティ層４ｂ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（Ｃ層）に置
き換え、また、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャ
ビティ層４ａに向かって２１層目の第２の光学媒質層３
を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第１
のキャビティ層４ａより基板１と反対の方向に向かって
９層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に置き換えた構造を例として説明したが、第５のキ
ャビティ層４ｅと第４のキャビティ層４ｄとの間の第１
の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の
光学媒質層５（Ｃ層）に、および第３のキャビティ層４
ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒質層
２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５
（Ｃ層）に、および第１のキャビティ層４ａと空気との
間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層を
第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、基板１と第５
のキャビティ層４ｅとの間の第２の光学媒質層３のうち
どの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）
に、第５のキャビティ層４ｅと第４のキャビティ層４ｄ
との間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質
層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第２のキ
ャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第２の
光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光
学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られ
る。図７では、第５のキャビティ層４ｅより第４のキャ
ビティ層４ｄに向かって、まず第１の光学媒質層２を第
３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、次に第２の光学
媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えてい
るが、まず第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５
（Ｃ層）に置き換え、次に第１の光学媒質層２を第３の
光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得ら
れる。

【００７６】また、実施の形態３では、全層の数が２４
０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。

【００７７】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
ゲットを設置して、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と第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと
第５のキャビティ層４ｅとして二酸化シリコンを形成
し、第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３の代
わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シ
リコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成
することができる。反応性ガスの流量（分量）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
ることができる。

【００７８】実施の形態４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２のキャビティ
層４ｂ第１のキャビティ層４ａとの間の、第１の光学媒
質層２の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質と
の間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光
学媒質層５を配置した構造である。

【００７９】具体的な構造は、図９に示すように、透明
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層積層されている。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４
３層積層されている。その上に第２のキャビティ層４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２１層積層され、その上
に第３の光学媒質５が形成され、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２１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２２層積層されている。した
がって、全体で１３２層の多層膜となる。

【００８０】実施の形態１と同様に、基板１としては、
屈折率１．４７の透明基板１、第１の光学媒質層２とし
て屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、第
２の光学媒質層３として２．１４の五酸化タンタル（Ｔ
ａ₂Ｏ₅）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ
層４ｂと第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１．４８の二酸化シリコン、第
３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリ
コン（ＳｉＯ_x）または酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ_y）
を用いる。

【００８１】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１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃはともに５２３．６４ｎｍで
ある。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍ
である。

【００８２】また、実施の形態１と同様に、図９におい
ても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１
のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃと第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の横幅が広いのは第２の
光学媒質層３の方の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と第２の光学
媒質層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の
屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３の間
であることを示している。

【００８３】図１０は、図９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５（Ｃ層）を配置した場
合の設計透過特性を示す。比較のために第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設計透過
特性を合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配
置しない場合は、フィルタ透過幅が約０．１ｎｍで、リ
ップルが０．２ｄＢであり要求仕様範囲内であるが、第
３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置することによって、リ
ップルが改善され０．１ｄＢ程度になることがわかる。

【００８４】第４の実施例では、３キャビティ構造にお
いて、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層
４ａに向かって２４層目の第１の光学媒質層２を第３の
光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明
したが、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層
４ａの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒
質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同
様の効果が得られる。

【００８５】また、第４の実施例では、全層の数が１３
２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。

【００８６】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
ゲットを設置して、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と第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃとして二酸化シリコンを形成
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として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを
堆積することによって、形成することができる。反応性
ガスの流量（分量）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できる。

【００８７】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３のキャビティ
層４ｃ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１のキャビティ層４ａとの間の、
第１の光学媒質層２の代わりに、第１の光学媒質と第２
の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質から
なる第３の光学媒質層５を配置した構造である。

【００８８】具体的な構造は、図１１に示すように、透
明基板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層積層されている。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
４３層積層されている。その上に第３のキャビティ層４
ｃ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２１層積層され、そ
の上に第３の光学媒質５が形成され、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２３
層積層されている。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２１層積層され、その上
に第３の光学媒質５が形成され、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２１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２２層積層されている。した
がって、全体で１７８層の多層膜となる。

【００８９】実施の形態１と同様に、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と第２のキャ
ビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第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、第３の光学媒質層５とし
ては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯ _x）また
は酸窒化シリコン（ＳｉＯ_xＮ_y）を用いる。

【００９０】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１１９．２３ｎ
ｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄは
ともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質
層５は、２４２．１９ｎｍである。

【００９１】また、実施の形態１と同様に、図１１にお
いても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第
１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３
のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第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の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方の屈折率
が大きいためあり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の
光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の幅であるの
は、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２
と第２の光学媒質層３の間であることを示している。

【００９２】図１２は、図１１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５（Ｃ層）を配置した
場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒
質層５置き換えない４キャビティの構成の設計透過特性
も合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置し
ない場合は、フィルタ透過幅が約０．１ｎｍで、リップ
ルが０．１ｄＢであり要求仕様範囲内であるが、挿入損
失が０．２ｄＢある。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配
置することにより、リップル強度を使用範囲内にとどめ
ながら挿入損失を改善することができる。

【００９３】実施の形態５では、４キャビティ構造にお
いて、第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層
４ｂに向かって２４層目の第１の光学媒質層２を第３の
光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、第２のキャビティ層
４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって２４層目の
第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置
き換えた構造を例として説明したが、第３のキャビティ
層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒
質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質
層５（Ｃ層）に、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャ
ビティ層４ａの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１
の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換
えても同様の効果が得られる。

【００９４】また、実施の形態５では、全層の数が１７
８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。

【００９５】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
ゲットを設置して、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と第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと
して二酸化シリコンを形成し、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として例えば酸化シ
リコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成
することができる。反応性ガスの流量（分量）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
ることができる。

【００９６】上記の光学多層膜フィルタを用いて、ＷＷ
ＤＭ通信への応用を行った。フィルタ構造は、実施の形
態２に示したような４キャビティの基本構造を有し、基
板１と第４のキャビティ層４ｄと、第４のキャビティ層
４ｄと第３のキャビティ層４ｃと、第３のキャビティ層
４ｃと第２のキャビティ層４ｂと、第２のキャビティ層
４ｂと第１のキャビティ層４ａと、第１のキャビティ層
４ａと空気との間の、第１の光学媒質層２または第２の
光学媒質層３の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学
媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質５からなる
第３の光学媒質層５を配置した構造である。

【００９７】具体的な構造を、図５を参照して、説明す
る。透明基板１上に、例えば第２の光学媒質層３が１層
積層され、その上に第３の光学媒質層５が形成され、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３層積層されている。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６層積層さ
れ、第３の光学媒質層５が形成され、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４層
積層されている。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５層積層され、第３の光学
媒質層５が形成され、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５層積層されてい
る。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４層積層され、第３の光学媒質層５が
形成され、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６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３層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、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２層積層されている。したがって、全体で４８
層の多層膜となる。

【００９８】基板１としては、屈折率が、１．４７の透
明基板、第１の光学媒質層２として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と第２のキャビティ層４
ｂと第３のキャビティ層４ｃと第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、第３の光学媒質層５としては屈折率
が１．９０の酸化シリコン（ＳｉＯ_x）または酸窒化シ
リコン（ＳｉＯ_xＮ_y）を用いる。

【００９９】それぞれの光学膜厚は、設計波長がλ₀＝
１５４０ｎｍの場合、第１の光学媒質層２は１７９．９
１ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１８．４６ｎｍ、第１
のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３の
キャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３
５９．８１ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、
２０２．６３ｎｍである。設計波長がλ₀＝１５６０ｎ
ｍの場合、第１の光学媒質層２は１８２．２４ｎｍ、第
２の光学媒質層３は１２０．００ｎｍ、第１のキャビテ
ィ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ
層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３６４．４９
ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２０５．２
６ｎｍである。設計波長がλ₀＝１５８０ｎｍの場合、
第１の光学媒質層２は１８４．５８ｎｍ、第２の光学媒
質層３は１２１．５４ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと
第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第
４のキャビティ層４ｄはともに３６９．１６ｎｍであ
る。また、第３の光学媒質層５は、２０７．８９ｎｍで
ある。設計波長がλ₀＝１６００ｎｍの場合、第１の光
学媒質層２は１８６．９２ｎｍ、第２の光学媒質層３は
１２３．０８ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキ
ャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャ
ビティ層４ｄはともに３７３．８３ｎｍである。また、
第３の光学媒質層５は、２１０．５３ｎｍである。

【０１００】図１３は、設計波長をλ₀＝１５４０ｎ
ｍ、１５６０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１６００ｎｍとし、
光学多層膜フィルタに第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配
置した場合の設計透過特性を示す。全ての設計波長λ₀
においてリップル強度が０．１ｄＢ程度、フィルタ透過
幅が１０ｎｍ、クロストーク幅が２０ｎｍであり、バン
ドパススペクトルの形状が矩形のプロファイルとなる信
号が得られている。したがって、設計波長を適当に選択
することによって、ＷＷＤＭ通信に適用したフィルタ特
性を得ることができる。

【０１０１】実施の形態６では、４キャビティ構造にお
いて、基板１より第４のキャビティ層４ｄに向かって２
層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ
層）に置き換え、第４のキャビティ層４ｄより第３のキ
ャビティ層４ｃに向かって７層目の第２の光学媒質層３
を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３の
キャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かっ
て６層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５
（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂよ
り第１のキャビティ層４ａに向かって５層目の第２の光
学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、
また、第１のキャビティ層４ａより空気に向かって４層
目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）
に置き換えた構造を例として説明したが、基板１と第４
のキャビティ層４ｄの間、および第２のキャビティ層４
ｂと第３のキャビティ層４ｃの間、および第１のキャビ
ティ層４ａと空気の間の第１の光学媒質層２のうちどの
３層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第４の
キャビティ層４ｄと第３のキャビティ層４ｃの間、およ
び第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの
間の第２の光学媒質層３のうちどの２層を第３の光学媒
質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。

【０１０２】また、実施の形態６では、全層の数が４８
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。

【０１０３】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
ゲットを設置して、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と第２のキャビティ層４ｂ
と第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと
して二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２また
は第２の光学媒質層３の代わりに導入する第３の光学媒
質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆
積することによって、形成することができる。反応性ガ
スの流量（分量）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できる。

【０１０４】

【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、リップルを少なくすることにより、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
ルタを得ることができる。

【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】 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である。

【図３】 電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の概
略図である。

【図４】 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５】 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６】 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である。

【図７】 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８】 実施の形態３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９】 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１０】 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である。

【図１１】 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１２】 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１３】 ＷＷＤＭへ応用した場合の光学多層膜フィ
ルタのフィルタ特性を示す説明図であるる。

【図１４】 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１５】 光学多層膜フィルタを説明するための説明
図である。

【図１６】 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１７】 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１８】 従来の１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である。

【図１９】 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である。

【図２０】 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である。

【図２１】 従来の４キャビティおよび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 加藤 順一 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 GA04 GA13 GA45 GA55 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、 前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層のう
   ち少なくとも１層を、前記第１の光学媒質と前記第２の
   光学媒質との間の屈折率を有する第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、前記第２の光学媒質層、および
   前記第３の光学媒質層は、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。