JP2004133471A - マルチキャビティ光学フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】　低反射分散マルチキャビティフィルタを提供すること。
【解決手段】　第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に配置される複数のフィルタキャビティであって、各フィルタキャビティは、空間を置いて離された２つの部分的反射膜を含む、複数のフィルタキャビティとを備え、複数のキャビティは、フィルタの物理的中心の周りに非対称的に設けられ、従って、第１の端部から反射される光の波長分散が第２の端部から反射される光の波長分散と異なるマルチキャビティ光学フィルタを提供する。
【選択図】　図６

Description

　（発明の分野）
　本発明は、概して、マルチキャビティ光学フィルタの分野に関し、および、特に、低反射波長分散を有するマルチキャビティ光学フィルタに関する。

　（発明の分野）
　透過および反射された光の強度を変調する光学干渉は、２つ以上の光線の重ね合わせによって生じる。重ね合わせの原理によれば、結果として生じた振幅は、個々の光線の振幅の合計であることを示している。例えば、石鹸の泡から、または水上に浮かぶ油の薄層から光が反射される場合に見出され得るきらびやかな色彩は、２つの一連の光波間の干渉効果によって生成される。光波は、石鹸液または油の薄膜の両面にて反射される。

　より重要なことには、薄膜における干渉効果の実用的用途は、被覆された光学表面の製造を含む。透明な物質の膜が、例えば、ガラスの屈折率に比例して正確に規定される屈折率、および膜における光の固有波長の４分の１である厚さを有するガラス等の透明な基板上に堆積される場合、ガラス表面からの光のその波長の反射は、ほぼ完全に抑制され得る。そうでない場合、反射される光は、無反射膜によって吸収されず、むしろ、入射光におけるエネルギーが再分散するので、反射の低下と共に、透過される光の強度が同時に大きくなる。

　２つ以上の重ね合わされた層を有する複合膜を用いることによって、このような膜の反射防止性能の著しい改善が達成される。このような複合膜の製作において、２つの異なった材料（一方は比較的高い屈折率を有し、他方は比較的低い屈折率を有する）が用いられ得る。２つの材料は、膜に対して所望の光学特性を取得するために、所定の厚さになるように交互に堆積される。理論上は、このアプローチを用いて、非常に様々な透過性および反射スペクトルの多層干渉コーティングを設計することが可能である。これが、複合スペクトルフィルタ構造を応用する複数の新しい光学デバイスの開発につながった。反射防止コーティング、レーザ誘電体ミラー、テレビカメラエッジフィルタ、光学帯域通過フィルタ、および帯域消去フィルタは、薄膜干渉コーティングを用いる有用なデバイスのいくつかの例である。

　１つの特定のタイプの干渉コーティングは、光学帯域通過フィルタであり、これは、所定の範囲内の波長（すなわち、所望の通過帯域）が透過される一方で、通過帯域のどちらかの側の波長の範囲が強く反射されることを可能にするように設計される。換言すると、消去領域（ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｏｎ）から通過帯域への遷移が可能な限り高速であるか、または別の表現をすると、傾斜または遷移領域は、可能な限り急勾配である一方で、均一であり、かつわずかなリップルしか有さないか、またはリップルを有さない通過帯域領域を取得する。

　図１の従来技術に示された最も単純な帯域通過フィルタは、透明な誘電体（例えば、ガラスまたは空気）の２分の１波長層によって分離された２つの部分的反射器またはセミミラーを含む。

　ここで、図２になると、全体が誘電体のフィルタ（ａｌｌ−ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｌｔｅｒ）については、示された部分的反射器は、高屈折率の材料の層と低屈折率の材料とが交互になった層を含む。各層は、所望のフィルタの波長にて４分の１波長（ＱＷ）の厚さとして堆積される。単層のみからなり得る各部分的反射器は、４分の１波長スタック（ＱＷＳ）と呼ばれる。フィルタの帯域幅は、構造内の４分の１波長スタックの反射率の関数である。通過帯域の中心波長は、スペーサ誘電体の厚さによって決定される。

　ここで、図３を参照して、フィルタキャビティが、全体が誘電体の干渉フィルタの基本構成単位で示される。キャビティは、２分の１波長（単数または複数）誘電体層によって分離される４分の１波長スタックからなる２つの反射器からなる。特に、キャビティは、実質的に、エタロンまたはファブリ−ペロフィルタとして機能する。

　キャビティは、他のキャビティの最上面に堆積され、透過応答（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の傾斜を急峻にするために、低屈折率の材料の４分の１波長の層が間に配置される。これは、図４に示されるマルチキャビティフィルタを製造する。

　通常、キャビティは、目的の波長より大きい透明な基板上に堆積され、ガラス、石英、クリアプラスチック、シリコンおよびゲルマニウムを含む（がこれに限定されない）多様な材料から作製され得る。通常、４分の１波長および２分の１波長の層のために用いられる誘電体は、１．３〜４．０を越える範囲の屈折率を有する。例えば、いくつかの適切な材料は、フッ化マグネシウム（１．３８）、フッ化トリウム（１．４７）、氷晶石（１．３５）、二酸化ケイ素（１．４６）、酸化アルミニウム（１．６３）、酸化ハフニウム（１．８５）、五酸化タンタル（２．０５）、酸化ニオビウム（２．１９）、硫化亜鉛（２．２７）酸化チタン（２．３７）、シリコン（３．５）、ゲルマニウム（４．０）、およびテルル化鉛（５．０）である。当然、他の誘電体も利用される。

　フィルタの設計は、最適化ルーチン（すなわち、Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｓｐｅｃｔｒａ　Ｉｎｃ．によるＴＦＣａｌｃ．^ＴＭ）を備えた市販のコンピュータプログラムの支援により容易に達成される。特に、設計がプログラムに入力され、そしてスペクトル応答が計算される。必要とされる公称帯域幅と一致させるために、適切なキャビティサイズを有する設計が選択される場合、一致する層のフィルタ透過の最適化が行われる。設計者は、４分の１波長を一致させて用いる材料の選択肢から選択するか、または、一致を達成するために厚さを適合させた同じ低屈折率材料を用いることを選択し得る。

　図４に示されるマルチキャビティフィルタのスペクトル性能を改善する種々の試みがなされてきた。特に、透過の改善、方形帯形状の生成、およびリップルの低減にかなりの重点が置かれた。例えば、参考のため、本明細書中に援用される特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５は、外部キャビティスタックにおけるキャビティの数の変更、層の数の変更、内部キャビティスタックへの２分の１波長の追加、および／または外部キャビティスタックへの複数の２分の１波長の追加を記載する。これらの参考文献の各々において、キャビティおよび／または変調されたキャビティは、フィルタの中心の周りに対称的に設けられる。

　マルチキャビティフィルタの分野において扱われていないのは、波長分散（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）である。参考のため、本明細書中に援用される特許文献６、特許文献７、特許文献８、および特許文献９は、波長分散と関連する問題を議論し、かつ分散が低減される光学デバイスを教示する。しかしながら、これらの教示のいずれもマルチキャビティフィルタに適用され得ない。特許文献１０は、格子素子の一方の端部において反射される分散が、格子の他方の端部にて分散を増加させるという犠牲を払って低減されるように設計されるブラッグ格子フィルタを教示する。これは、屈折率の周期的変化に、空間的に非対称的な変調率を提供することによって達成される。しかしながら、マルチキャビティフィルタは別々に動作し、かつ、ファイバのブラッグ格子とは異なる構造を有するので、これらの教示は、マルチキャビティフィルタにおける分散を低減するための解決策を提供しない。

　本発明の目的は、低反射分散マルチキャビティフィルタを提供することである。
米国特許第５，７１９，９８９号 米国特許第５，９２６，３１７号 米国特許第５，９９９，３２２号 米国特許第６，０１１，６５２号 米国特許第６，０１８，４２１号 米国特許第６，０８１，３７９号 米国特許第６，２５６，４３４号 米国特許第６，０８１，３７９号 米国特許第６，１５４，３１８号 米国特許第６，２７８，８１７号

　本発明によるマルチキャビティ光学フィルタは、第１の端部と、該第１の端部の反対側の第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に配置される複数のフィルタキャビティであって、各フィルタキャビティは、空間を置いて離された２つの部分的反射膜を含む、複数のフィルタキャビティとを備え、該複数のキャビティは、該フィルタの物理的中心の周りに非対称的に設けられ、従って、該第１の端部から反射される光の波長分散は、該第２の端部から反射される光の波長分散と異なり、それにより上記目的が達成される。

　各部分的反射膜は、所定の反射率を有する多層膜を備えてもよい。

　最も大きい反射率を有する多層膜は、前記フィルタの中心の周りに非対称的に配置されてもよい。

　最も大きいキャビティ間隔を有するフィルタキャビティは、前記フィルタの中心の周りに非対称的に配置されてもよい。

　各フィルタキャビティは、特定の特性係数を有し、前記フィルタは、該特性係数が該フィルタの中心の周りに非対称的に配置されるように設計されてもよい。

　各フィルタキャビティは、前記フィルタを通って通過する波長帯域の中心波長の２分の１の波長の整数であるキャビティ間隔を有してもよい。

　少なくとも１つのキャビティは、反対側のキャビティとは異なった特性係数を有し、該１つのキャビティは内部キャビティであってもよい
　前記反射率は、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった屈折比率、および高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった対の数の１つを変更することによって事前に決定されてもよい。

　各キャビティは、前記フィルタを通って通過する波長の帯域の中心波長の２分の１の波長の整数であるキャビティ間隔を有してもよい。

　最も大きい特性係数を有するキャビティは、前記フィルタの前記中心から離して配置されてもよい。

　最も大きい反射率を有する部分的反射膜は、前記フィルタの前記中心から離して配置されてもよい。

　前記少なくとも１つのキャビティの前記特性係数は、前記フィルタの一方の側における反射された入射光の波長分散を低減するように選択されてもよい。

　本発明によるマルチキャビティ光学フィルタは、第１の外部部分的透過性反射器と、該第１の外部部分的透過性反射器から間隔を置いて離された第２の外部部分的透過性反射器と、該第１の外部反射器と該第２の外部反射器との間に配置された複数の内部部分的透過性反射器であって、各反射器は、所定の距離によってもう一方から分離され、該部分的透過性反射器は多層干渉膜を備え、該複数の内部反射器は、該第１の外部反射器から反射されたこのような光の波長分散は、該第２の外部反射器から反射された光の波長分散とは異なるように構成される、複数の内部部分的透過反射器とを備え、それにより上記目的が達成される。

　（発明の要旨）
　本発明は、例えば、帯域通過フィルタ、またはインターリーバ等の、構造が非対称的なマルチキャビティフィルタを提供する。特に、構造的非対称性は、反射波長分散がフィルタのどちらかの側と実質的に異なるように、かつ、この差異が利用可能になるように、事前に決定される。例えば、反射波長分散の十分に大きい差異を設計することによって、フィルタの一方の側が、対称的構造を有するフィルタについて観察されるよりもかなり低反射の波長分散を示す。

　本発明によると、マルチキャビティ光学フィルタが提供される。このフィルタは、第１の端部、この第１の端部の反対側の第２の端部、および、第１の端部と第２の端部との間に配置された複数のフィルタキャビティを備え、各フィルタキャビティは、間隔を置いて離された２つの部分的反射膜を含み、複数のキャビティは、フィルタの物理的中心の周りに非対称的に設けられ、従って、第１の端部から反射された光の波長分散は、第２の端部から反射された光の波長分散と異なる。

　例えば、１実施形態において、フィルタにおける最も強い反射器（すなわち、最も強い反射性の部分的反射膜（ｍｏｓｔ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｐａｒｔｉａｌｌｙ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｆｉｌｍ））がフィルタの物理的中心から離れるように、複数のキャビティを設けることによって非対称性が提供される。別の実施形態において、複数がフィルタの物理的中心の周りに非対称的に設けられる複数の２分の１波長スペーサを用いることによって、非対称性が導入される。

　本発明によると、マルチキャビティ光学フィルタが提供され、このフィルタは、複数のフィルタキャビティを含み、各キャビティは、間隔を置いて離された２つの部分的反射膜を含み、かつ特性係数を有する。複数のキャビティは、フィルタの中心の周りに配置され、かつ少なくとも１つのキャビティは、反対側のキャビティと異なった特性係数を有し、少なくとも１つのキャビティおよび反対側のキャビティは、各々、フィルタの中心から実質的に同じ距離を有する。

　本発明によると、所定の中心波長を有する波長の光学帯域を通過するためのマルチキャビティ光学フィルタが提供され、このフィルタは、２つの外部フィルタキャビティ、および、その２つの外部キャビティ間に配置される複数の内部フィルタキャビティを備え、内部および外部キャビティの各々は、高屈折率と低屈折率とが交互になった層を有する誘電体反射器を含み、この反射器スタックは、中心波長の２分の１波長の整数である厚さを有する誘電体の層によって分離され、複数の内部キャビティは、フィルタの物理的中心の周りに対で配置され、従って、そのどちらの側にも等しい数のキャビティが存在し、少なくとも１つの対が異種のキャビティを備える。

　本発明によると、マルチキャビティ光学フィルタが提供され、この光学キャビティは、第１の外部の部分的透過性反射器、この第１の反射器から間隔を置いて離された第２の外部の部分的透過性反射器、および、第１の外部反射器と第２の外部反射器との間に配置された複数の内部の部分的透過性反射器を備え、各反射器は、所定の距離によってもう一方から分離され、部分的透過性反射器は多層干渉膜を備え、第１の外部反射器から反射された光の波長分散が第２の外部反射器から反射された光の波長分散と異なるように、複数の内部反射器が設けられる。

　本発明の例示的実施形態が、ここで、図面と関連付けて記載される。

　本発明は、低反射分散を有するマルチキャビティフィルタを提供する。特に、マルチキャビティフィルタは、構造が対称的であるように設計されるので、フィルタの一方の側から反射された光の波長分散は、フィルタの他方の側から反射された光の波長分散よりも低い。

　（発明の詳細な説明）
　関連出願の相互参照は特に適用せず。マイクロフィッシュの添付は特に適用せず。

　図５を参照して、中心波長λ_ｍを有する波長の狭帯域を通過し、かつ、すべての他の波長を反射するための従来技術の３キャビティ帯域通過フィルタが示される。フィルタ１０は、第１の外部キャビティ２０、内部コアキャビティ３０および第２の外部キャビティ４０を含む。第１の外部キャビティ２０を参照して、各キャビティ２０、３０、４０は、中心波長と比べて２分の１の波長（単数または複数）である厚さを有する誘電体スペーサ２４を含む。スペーサ２４のどちらの側にも、高屈折率の材料と低屈折率の材料とが交互になった４分の１波長スタックからできた反射層２２、２６がそれぞれ位置する。キャビティ２０、３０、４０は、フィルタの物理的または幾何学的中心にほぼ一致する平面９０の周りに直列に配置される。換言すると、平面９０は、そのどちらの側にも等しい数のフィルタキャビティが存在するようにフィルタを二等分する。好適には、４分の１波長スタックおよび誘電体スペーサは、例えば、上述の当業者に公知の材料から構成される。

　各キャビティ２０、３０、４０は、低屈折率の材料の４分の１波長層５０、６０によって他から分離されて、共に反射する層２６および３２が単一の４分の１波長スタック５２を、ならびに反射する層３６および４２が単一の４分の１波長スタック６２を形成することが示される。従って、第１の外部キャビティは、２０ａにあり、内部キャビティは３０ａにあり、そして、第２の外部キャビティは４０ａにあると、適宜、規定される。一般に、４分の１波長スタック５２および６２における、２２および４６と比べて増加した数の層は、高い反射率と関連付けられる。あるいは、より高い反射率は、高い層と低い層との間の屈折率の比を変更することによって達成される。所定の数の２分の１波長による反射器の強化またはスペーサ厚さの増加（すなわち、キャビティの次数の増加）は、通過帯域幅を狭くする。キャビティのさらなる追加により、フィルタは透過から反射へのより急激な遷移を有するようになる。一般に、従来の帯域通過フィルタの設計は、図５に示されるものと同様であり、ここで、帯域通過フィルタは、その反射器がフィルタの物理的中心の周りに設けられる最も強い反射器を有し、他の反射器が両端に向かって次第に弱くなるマルチキャビティフィルタである。特に、この構成の反射器は、フィルタの中心の周りで対称的である。異なった周囲材料および基板材料を収容するために、外部反射器（例えば、２２、４６）においてわずかに非対称であっても、これは、フィルタのいずれの側も実質的に同じである反射波長分散を有するフィルタを提供する。

　図６を参照して、本発明の実施形態による光学帯域通過フィルタが示される。フィルタ１００は、中心波長λ_ｎを有する波長の狭帯域を通過し、そして、すべての他の波長を反射する。フィルタ１００は、部分的反射層１１０および１２５を有する第１の外部キャビティ１２０、部分的反射層１３５および１４５を有する第１の内部コアキャビティ１４０、部分的反射層１５５および１６５を有する第２の内部キャビティ１６０、ならびに部分的反射層１７５および１９０を有する第２の外部キャビティ１８０を備える。好適には、各部分的反射層１１０、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５および１７５および１９０は、上述のように、所定の屈折率を有し、かつ高および低屈折率の材料が交互になった４分の１波長スタックからできている。各キャビティは、低屈折率材料の４分の１波長層によって他から分離されて、共に反射する層１２５および１３５が単一の４分の１波長スタック１３０を形成し、反射層１４５および１５５が単一の４分の１波長スタック１４０を形成し、反射する層１６５および１７５は、単一の４分の１波長スタック１７０を形成する。各キャビティ１２０、１４０、１６０および１８０は、中心波長λ_ｎに比べて２分の１の波長（単数または複数）である厚さを有する誘電体スペーサによって提供されたキャビティ間隔（ｓｐａｃｉｎｇ）を有する。キャビティ１２０、１４０、１６０および１８０は、フィルタの物理的または幾何学的中心にほぼ一致する平面１９８の周りに直列に構成される。換言すると、平面１９８は、このどちらの側にも等しい数のフィルタキャビティおよび／またはスペーサが存在するようにフィルタを二等分する。反射層１７５の反射率は、反射層１１０、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５および１９０の任意の他の反射率よりも大きく、特に、反射層１２５の反射率とは等しくない。換言すると、反射器１３０、１５０および１７０の反射率は、フィルタの中心を基準として（すなわち、平面１９８を基準として）非対称的に分布し得る。従って、フィルタ構造は非対称的である。

　図７を参照して、本発明の別の実施形態による、光学帯域通過フィルタが示される。フィルタ２００は、中心波長λ_ｐを有する波長の狭帯域を通過し、そして、すべての他の波長を反射する。フィルタ２００は、第１の外部キャビティ２２０、第１の内部コアキャビティ２３０、第２の内部コアキャビティ２４０、第３の内部コアキャビティ２５０および第２の外部キャビティ２６０を備える。好適には、各部分的に反射性の層２１６、２２６、２３６、２４６、２５６および２６６は、上述のように、所定の屈折率を有し、高屈折率および低屈折率の層が交互になった４分の１波長スタックからできている。好適な実施形態において、反射層２２６、２３６、２４６および２５６は、同じ反射率を有する。別の実施形態において、反射率は、互いに異なっている。各キャビティ２２０、２３０、２４０、２５０および２６０は、誘電体スペーサ２２５、２３５、２４５、２５５、２６５それぞれによって提供されるキャビティ間隔を有する。好適には、各スペーサは、中心波長λ_ｐと比べて２分の１の波長（単数または複数）である厚さを有する。キャビティ２２０、２３０、２４０、２５０および２６０は、平面２９０の周りに直列に構成される。これは、フィルタの物理的または幾何学的中心にほぼ一致する。換言すると、平面２９０は、平面２９０のどちらの側にも、フィルタの透過軸に沿って等しい数のフィルタキャビティが配置されるようにフィルタを二等分する。この実施形態において、スペーサ２２５、２３５、２４５および２６５は、２分の１波長厚さを有することが示される一方で、スペーサ２５５は、全波長厚さを有することが示される。全波長スペーサ２５５を有するキャビティ２５０は、フィルタ２９０の中心以外に配置されるので、非対称性がフィルタ構造に導入される。

　図６および図７に示されるフィルタ１００と２００との非対称性は、それぞれ、反射層の反射率およびキャビティ間隔それぞれに関して議論された。あるいは、非対称性は、キャビティの特性係数（Ｑ係数）は、そのキャビティがエタロンのそれぞれの表面間に電磁エネルギーを格納する能力の測定値である（すなわち、この場合、エネルギーをキャビティ内に格納する能力の測定値）。例えば、キャビティ内の両方の反射層が高い反射性を有する場合、エネルギーは、キャビティ内に良好に格納され、特性係数は高い値を有する。反射層の少なくとも１つは低反射率を有し、エネルギーは反射層を通って逃げ、特性係数は低い値を有する。当然、キャビティ間隔といった他のパラメータもキャビティの特性係数に影響を及ぼす。

　図５を再び参照して、内部キャビティ３０ａは、外部キャビティ２０ａおよび４０ａよりも高い特性係数を有し、特性係数は、フィルタ１０の中心９０の周りに対称的に分布する。対照的に、図６に示されるフィルタ１００において、外部キャビティ１８０は、キャビティ１２０、１４０および１６０よりも高い特性係数を有する。別な見方をすると、内部キャビティ１６０ａは、最高の特性係数を有する。どちらの場合においても、最高の特性係数を有するキャビティは、フィルタの中心の周りに非対称的に配置される。図７を参照して、対称的に設けられた外部キャビティ２２０および２６０は、同じ特性係数を有する一方で、内部キャビティの特性係数は、フィルタ２００の中心の周りに非対称的に分布する。

　選択的に、上述のフィルタの各々は、既知の非対称性を設計内に取り入れることによって、および手動またはコンピュータによって残りの変数を最適化して目的のスペクトル応答および／または性能を生成する一方で、フィルタの一方の側から反射された波長分散を同時に最小化することによって設計される。例えば、対称的マルチキャビティフィルタのスペクトル応答を模倣するスペクトル応答を生成することが所望され得る。

　図８を参照して、本発明の実施形態によると、６キャビティ帯域通過の模式図が示される。約１５００ｎｍの中心波長を有する波長の帯域を通過し、かつすべての他の波長を反射するフィルタは、その上に左手側から光の入射を有することが示される。フィルタは、反射率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７をそれぞれ有する７つの反射器または反射層を有する。好適には、各反射器は、上述の高屈折率材料および低屈折率材料の層が交互になった４分の１波長スタックからできている。各キャビティは、５つの２分の１波長に一致するキャビティ間隔を有する（すなわち、各キャビティは中心波長に関して５次（５^ｔｈ　ｏｒｄｅｒ）である）。簡略化のために、キャビティ間隔を提供する誘電体スペーサは図示されない。

　図９ａは、図８に示される対称および非対称的フィルタの透過スペクトルを示す。図８の左手側のテーブルにて示されるフィルタの中心の周りに反射率が対称的に対で設けられる場合、スペクトル応答が点線によって示される。屈折率が図８の右手側のテーブルにて示されるようなフィルタの中心の周りに非対称的に示される場合、スペクトル応答が実線で示される。特に、これらのスペクトル応答は非常に類似である。

　図９ｂは、図８に示される対称および非対称的フィルタの左手側から反射される光の波長分散を示し、特に、帯域通過フィルタを通って通過することが許されない、より短い波長の光について測定された波長分散を示す。対称的フィルタ、反射された波長分散（ＲＣＤ）および後方反射された波長分散（ｂａｃｋｓｉｄｅ　ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ（ＲｂＣＤ））について、これらのうちの後者は、フィルタの反対側から反射され、重なる中心曲線によって示されるものと同じである。非対称的フィルタについて、下方の実線によって示されるＲＣＤは、上方の点線によって示されるＲｂＣＤよりもかなり低い。例えば、１５４９．５にて、反射された波長分散における差は、約３ｐｓ／ｎｍである一方で、１５４９．６５ｎｍにて、差は１０ｐｓ／ｎｍよりも大きい。これは、対称的フィルタが提供するよりもそれぞれ１．５および５ｐｓ／ｎｍ低い反射分散におおまかに変換する。注目に値するのは、この著しい改善が最小の損失で達成されることである（すなわち、図９ａを参照）。

　有利にも、上述の実施形態の各々において例示的に述べられたように、マルチキャビティフィルタ構造への公知の非対称性の意図的な提供は、上述の対称性フィルタ構造と比較して、一方の側からの反射波長分散がかなり低いフィルタを生成する。好適には、非対称性フィルタ構造から結果として生じる低反射分散は、フィルタを配置することによって利用され、ここで、低波長分散を有する信号がさらに処理される。

　図１０を参照して、本発明のさらに別の実施形態による低分散を有するインターリーバが示される。インターリーバ３００は、非対称的に分布した反射性表面を有するマルチキャビティエタロンである。このエタロンは、簡略化するためにマルチキャビティエアスペース（ａｉｒ−ｓｐａｃｅｄ）エタロンとして示されるが、マルチキャビティ固定エタロンも本発明の範囲内である。エタロンは、第１の反射膜３１０、第２の反射膜３２０、第３の反射膜３３０、第４の反射膜３４０、第５の反射膜３５０、第６の反射膜３６０および第７の反射膜３７０を有し、各々は、インターリーバの自由なスペクトル範囲（ＦＳＲ）に対して同じ所定の間隔によって互いに間隔を置いて離される。例示の目的で、反射膜３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０および３７０は、１３％、１４％、３９％、５２％、４３％、１４％、１３％に対応する屈折率を有することが示され、従って、これらの屈折率は、フィルタの中心の周りに非対称的に分布し、エアスペースは約１．５ｍｍである。従って、フィルタ構造は、非対称的であり、他方の側からよりも一方の側からの反射波長分散が高い。

　当然、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく多数の他の実施形態が考えられ得る。例えば、低波長分散マルチキャビティフィルタは、種々の設計／タイプの任意の１つに基づく。

　本発明は、マルチキャビティフィルタ、特に、所定の中心波長を有するマルチキャビティ帯域通過フィルタを提供する。フィルタは、複数のキャビティを含み、各キャビティは、誘電体の層によって分離される、部分的に反射する２つの膜を含む。この２つの部分的反射層は、高屈折率と低屈折率とが交互の材料の層から形成される。誘電体の各層は、中心波長の２分の１波長の整数である厚さを有する。フィルタは、フィルタの一方から反射された波長分散が、他方から反射された波長分散と比べて低減されるようにする非対称的構造を有する。

図１は、従来技術の固体エタロンフィルタの模式図である。 図２は、従来技術の４分の１波長スタックの模式図である。 図３は、従来技術の誘電体２分の１波長スペーサを有するフィルタキャビティの模式図である。 図４は、従来技術のマルチキャビティフィルタの模式図である。 図５は、従来技術の３キャビティフィルタの模式図であり、内部反射器はより強力であり、かつフィルタの中心の周りに対称的に配置される。 図６は、本発明の実施形態による、マルチキャビティフィルタの模式図である。 図７は、本発明の別の実施形態による、マルチキャビティフィルタの模式図である。 図８は、本発明の実施形態による６キャビティフィルタの屈折率を示す模式図である。 図９ａは、図８に示されるフィルタの透過スペクトルを示す。 図９ｂは、図８に示されるフィルタによって示される反射波長分散を示す。 図１０は、本発明の実施形態による、インターリーバの模式図である。

Claims (13)

1. 　第１の端部と、
   　該第１の端部の反対側の第２の端部と、
   　該第１の端部と該第２の端部との間に配置される複数のフィルタキャビティであって、各フィルタキャビティは、空間を置いて離された２つの部分的反射膜を含む、複数のフィルタキャビティとを備え、
   　該複数のキャビティは、該フィルタの物理的中心の周りに非対称的に設けられ、従って、該第１の端部から反射される光の波長分散は、該第２の端部から反射される光の波長分散と異なる、マルチキャビティ光学フィルタ。
2. 　各部分的反射膜は、所定の反射率を有する多層膜を備える、請求項１に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
3. 　最も大きい反射率を有する多層膜は、前記フィルタの中心の周りに非対称的に配置される、請求項２に記載のマルチキャビティフィルタ。
4. 　最も大きいキャビティ間隔を有するフィルタキャビティは、前記フィルタの中心の周りに非対称的に配置される、請求項１に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
5. 　各フィルタキャビティは、特定の特性係数を有し、前記フィルタは、該特性係数が該フィルタの中心の周りに非対称的に配置されるように設計される、請求項１に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
6. 　各フィルタキャビティは、前記フィルタを通って通過する波長帯域の中心波長の２分の１の波長の整数であるキャビティ間隔を有する、請求項１に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
7. 　少なくとも１つのキャビティは、反対側のキャビティとは異なった特性係数を有し、該１つのキャビティは内部キャビティである、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
8. 　前記反射率は、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった屈折比率、および高屈折率材料と低屈折率材料とが交互になった対の数の１つを変更することによって事前に決定される、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
9. 　各キャビティは、前記フィルタを通って通過する波長の帯域の中心波長の２分の１の波長の整数であるキャビティ間隔を有する、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
10. 　最も大きい特性係数を有するキャビティは、前記フィルタの前記中心から離して配置される、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
11. 　最も大きい反射率を有する部分的反射膜は、前記フィルタの前記中心から離して配置される、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
12. 　前記少なくとも１つのキャビティの前記特性係数は、前記フィルタの一方の側における反射された入射光の波長分散を低減するように選択される、請求項５に記載のマルチキャビティ光学フィルタ。
13. 　第１の外部部分的透過性反射器と、
    　該第１の外部部分的透過性反射器から間隔を置いて離された第２の外部部分的透過性反射器と、
    　該第１の外部反射器と該第２の外部反射器との間に配置された複数の内部部分的透過性反射器であって、各反射器は、所定の距離によってもう一方から分離され、該部分的透過性反射器は多層干渉膜を備え、該複数の内部反射器は、該第１の外部反射器から反射されたこのような光の波長分散は、該第２の外部反射器から反射された光の波長分散とは異なるように構成される、複数の内部部分的透過反射器と
    　を備える、マルチキャビティ光学フィルタ。

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