JP2005062291A - 光学バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】
透過帯域が平坦でリップルが抑制された良好な特性を実現するフィルタ構造を提供する。
【解決手段】
本発明にかかる光学バンドパスフィルタは、光学基板１上に２種類以上の異なる構造を有するキャビティ８を３段以上有する。キャビティ８は高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層２の両側に交互に配置してなる。透過帯域の中心波長をλとしたときに、スペーサ層２の厚みがλ／２の整数倍である。さらに、各キャビティ８間には低屈折率膜からなる結合層３を有する。結合層３の光学膜厚をＣとし、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層２と、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層３の少なくとも２層含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘電体多層膜を備える光学バンドパスフィルタにおけるマルチキャビティフィルタの構造に関する。

光通信等に用いられる誘電体多層膜からなる光学バンドパスフィルタは、例えば、下記非特許文献１のｐ.２８８に記載されているように、全誘電体ファブリーペローエタロンを多重に結合した構成をとることができる。その構造は、図３に示すように、光学基板３１上に形成されたキャビティ３８を基本構造とし、このキャビティ３８間に結合層３３を配置し、これを複数段重ねたものからなる。キャビティ３８の構造は、光学路長がλ／２の整数倍のスペーサ層３２と、スペーサ層３２の両側に光学路長がλ／４の屈折率の異なる層３４、３５を交互に積層したミラー層３６を重ねた構造である。ここで、スペーサ層３２の上下のミラー層３６において、各屈折率膜は対称になるように配置されているため、スペーサ層３２を高屈折率膜とする場合には、それに隣接する層は低屈折率膜を、スペーサ層３２に低屈折率膜を用いる場合には、隣接する層に高屈折率膜を用いて積層している。またミラー層３６の構成としては、スペーサ層３２に隣接する層を含めて高屈折率膜と低屈折率膜の対とするか、スペーサ層３２に隣接する層は一層分多めに配置して残りの層について対とした、積層数２ｍ層もしくは２ｍ＋１層（ｍは１以上の整数であり、各屈折率膜を意味する）としているため、前記スペーサ層の屈折率膜の種類と合わせて、膜構造としては４種の形態が考えられる。そして、フィルタの最上層には１ないし複数層からなる入射媒質への整合層３７を配置している。

このような光学バンドパスフィルタの特性としては、透過帯域内のリップルは低ければ低い程望ましい。またＷＤＭ方式で用いられる光学バンドパスフィルタには、使用されるレーザ波長の安定性や透過帯域の中心波長安定性等の要因による出力変動を回避するために、広い透過帯域を有することが望ましい。

一方、光増幅器の帯域幅等の制限により限られた波長範囲に多数の波長の光を利用するためには、狭い波長間隔においても隣接波長の光を反射するために狭い阻止帯域幅が必要となる。広い透過帯域幅と狭い阻止帯域幅を実現するためには、透過波長から阻止波長への遷移幅が狭い、キャビティ３８を多重にした構造の高次のバンドパスフィルタが必要となる。しかし、このような高次の光学バンドパスフィルタは次数が上がるほどリップルが発生しやすくなり、例えば１００ＧＨｚ以下の透過帯域幅の光学バンドパスフィルタでは、平坦な透過帯域特性のフィルタを設計するのは難しくなる。更に、透過帯域内のリップルは、狭帯域化、入射角度の増加などの条件により大きくなりやすいため、これらの条件で使用される透過帯域が平坦な光学バンドパスフィルタの設計は更に難しくなる。

尚、光学バンドパスフィルタに含まれる複数の１キャビティ型フィルタの透過波長を相互に一致させるために、１キャビティ型フィルタの最上層に付加層を設ける技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。この従来技術は、複数の１キャビティ型フィルタのそれぞれについて透過波長の補正を行うものである。

H.A．Macleod著、小倉繁太郎等訳「光学薄膜」１９８９年１１月３０日、日刊工業新聞社発行、ｐ.２８８

特開２０００−３２１４２０号公報

３段以上のキャビティを重ねた光学バンドパスフィルタにおいて同一の構造を有するキャビティを重ねると良好な特性を得ることができないため、２種類以上の異なる構造を有するキャビティを重ねるよう構成することが行われている。例えば、透過帯域を急峻にするためにスペーサ層を厚くする場合に、キャビティ毎に段階的にスペーサ層を厚くすることで特性の悪化を防止することができるため、スペーサ層の厚さの異なるキャビティを設けている。しかしながら、２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上重ねた場合にも、透過帯域のリップルの抑制は容易ではない。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上の重ねた光学バンドパスフィルタにおいて、透過帯域が平坦でリップルが抑制された良好な特性を実現するフィルタ構造を提供することを目的とする。

本発明は、光学基板上に２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上有する光学バンドパスフィルタであって、前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、前記各キャビティ間の結合層のそれぞれの光学膜厚をＣとし、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層と、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層の少なくとも２層含む光学バンドパスフィルタに関するものである。前記構成とすることにより、透過帯域幅でリップルを低減し、狭帯域で挿入損失が低い光学バンドパスフィルタを提供することができる。ここで、前記ＰおよびＱは０であることが好ましい。

また、本発明は、光学基板上に２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上有する光学バンドパスフィルタであって、前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、前記各キャビティ間の結合層のそれぞれの光学膜厚をＣとし、Ｐを０以上の整数としたとき、少なくとも１層が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである光学バンドパスフィルタに関するものである。このような構成とすることにより、透過帯域幅でリップルを低減し、狭帯域で挿入損失が低い光学バンドパスフィルタを提供することができる。ここで、前記Ｐは０であることが好ましい。

そして、前記光学バンドパスフィルタにおいては、前記光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚が、Ｒを０以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒであることを好ましい態様としている。さらに、前記Ｒは０であることが好ましい。

加えて、前記光学バンドパスフィルタにおいては、前記光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚が、Ｒを０以上の整数とし、Ｓを１以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｓ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｓのいずれかであることも好ましい態様としている。ここで、前記Ｒは０、Ｓは１であることが好ましい。

さらに、本発明は、光学基板上に２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上有する光学バンドパスフィルタであって、前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、前記結合層に隣接する前後各２層の前記高屈折率膜と前記低屈折率膜からなる調整可能膜群のうち少なくとも１層の光学膜厚Ｄとし、ＴおよびＵを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｔ≦Ｄ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｔまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｕ≦Ｄ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｕであり、前記調整可能膜群を少なくとも１組備える光学バンドパスフィルタに関するものである。このような構成とすることにより、透過帯域幅でリップルを低減し、狭帯域で挿入損失が低い光学バンドパスフィルタを提供することができる。ここで、前記ＴおよびＵは０であることが好ましい。

そして、前記光学バンドパスフィルタにおいては、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層を少なくとも１層含むことを好ましい態様としている。さらに、前記ＰおよびＱは０であることが好ましい。

また、本発明は上記各光学バンドパスフィルタにおいて、前記各キャビティを構成する低屈折率膜の厚みがλ／４の奇数倍であること、また、前記キャビティを構成する高屈折率膜の厚みが、λ／４の奇数倍であることを好ましい態様としている。

またさらに、本発明は上記各光学バンドパスフィルタにおいて、前記光学基板の屈折率が低屈折率膜のそれと近似していることを好ましい態様としている。
また、本発明は、光学基板上に設けられ、高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなるキャビティと、前記キャビティ間に設けられた低屈折率膜からなる結合層とを有し、少なくとも２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上備えた光学バンドパスフィルタであって、前記各キャビティ間で中心周波数がほぼ等しくなるように結合層の厚さが調整されたものである。

本発明によれば、３つ以上のキャビティであって、少なくとも２種類以上の構造を有するキャビティを重ねた光学バンドパスフィルタにおいて、透過帯域が平坦でリップルが抑制された良好な特性を実現するフィルタ構造を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが
可能である。

（実施の形態１）
図１は本発明の光学バンドパスフィルタの一例を示すものであり、Ｎ段のキャビティ構成による光学バンドパスフィルタの基本構造を示す図である。キャビティ８は光学膜厚がλ／２の整数倍の低屈折率膜からなるスペーサ層２と、スペーサ層２の両側に光学膜厚がλ／４の奇数倍の高屈折率膜４と低屈折率膜５を交互に配置したミラー層６を組み合わせた構造で構成されている。２つのミラー層６は、スペーサ層２に関して対称な構造を有している。なお、図１は本発明を分かりやすくするために表した模式図であり、そのサイズ等は実際とは異なったものとしている。

この光学バンドパスフィルタは、光学基板１上にＮ個のキャビティ８を低屈折率膜からなるＮ−１個の結合層３を用いて連結して構成されている。

図１に示すように、キャビティ８は、光学基板１の直上に１段目キャビティ、その上に２段目キャビティ、最終段にＮ段目キャビティが積層されて構成されている。また、各キャビティ８を連結するのが結合層３である。なお、Ｎ段目キャビティ８の直上には、１ないし複数層からなる入射媒質への整合層７を含んでいても良く、更に、ここでは図示しないが、光学基板１と１段目キャビティとの間には、１ないし複数層からなる光学基板１への整合層を含んでいても良い。

複数のキャビティ８は、少なくとも２種類以上の異なる構造を有する。ここで、異なる構造としては、例えば、スペーサ層２の厚さが異なる場合、ミラー層６を構成する各層の数が異なる場合、キャビティ８を構成する各層の材料が異なる場合などがある。好ましくは、スペーサ層２の厚さまたはその材料が異なる構造のキャビティ８が使用される。スペーサ層２の光学膜厚は、λ／２の整数倍の単位で異ならせることができ、その膜厚の精度は±２％以下が好ましい。また、キャビティ８は、全てのキャビティ８が互いに異なる構造を有してもよく、あるいは、一部のキャビティ８が他のキャビティ８と異なる構造を有するようにしてもよい。

本発明のミラー層６は、上記のように低屈折率膜からなるスペーサ層２の両側に高屈折率膜４を隣接させ、各キャビティ８の最上層及び最下層も高屈折率膜４としている。従って、各ミラー層６の片側において、積層数は２ｍ＋１層（ｍは１以上の整数）となっている。そして結合層３には低屈折率膜を配置した形態としていて、結合層３に隣接する層には高屈折率膜４が配置されている。また、結合層３を低屈折率膜とするため、積層数を２ｍ層とし、スペーサ層２に高屈折率膜とする形態も可能である。

本発明のフィルタは上記の構造を基本とするが、これは従来のように高屈折率膜をスペーサ層２に用いて、２ｍ＋１層の積層形態をとる構造よりも好ましい構造である。このような従来の構造においては結合層３も高屈折率膜となるが、この場合にはキャビティ８の対称性が崩れるため挿入損失が発生し、狭帯域で利用される光学バンドパスフィルタには適さないことが分かっている。

なお、本発明において、ミラー層６を構成する各屈折率膜の光学膜厚はλ／４の奇数倍を基本とするが、他の特性との関係でこれらを変更することも可能である。特に整合層７と接するキャビティ８最上部の複数層について膜厚をλ／４からずらすことにより、調整を図ることも可能である。

上述の構造を基本とする光学バンドパスフィルタにおいては、一部の入射光を反射させて検出する必要があるため、１．８°から１５°前後斜めより光を入射させる必要がある。このように斜めに光を入射させると、垂直に光を入射させた場合よりもさらにリップルが発生することが確認されている。本発明者等は、斜め入射に起因するリップルの発生原因は以下にあると考えた。すなわち、入射光が斜めから入射する場合においては、フィルタの特性上、中心波長は短波長側にずれてくるが、そのずれ量はキャビティ８の構造により異なるため、０度入射時には一致していた各キャビティ８の中心波長の位置関係が崩れ、これがリップルに悪影響を与えることとなる。狭帯域での使用においては、微小なずれが透過特性に大きく影響するため、斜め入射における問題も大きくなってくる。

このような問題を低減するため、光学設計において所定角度入射光が傾いた際の中心波長の短波長側へのシフト分を求め、そのシフト分だけ予めフィルタ全体の中心波長が長波長側になるよう設定するとよい。

しかしながら、本発明者等の検討によれば、フィルタ全体の中心波長をシフトさせただけでは、リップルの低減に改善が得られないことが明らかとなった。そして、各キャビティ８が少なくとも２種類以上の異なる構造を有することに起因して、リップルが発生していることを見出した。即ち、各キャビティ８が少なくとも２種類以上の異なる構造を有する場合には、それぞれのキャビティ３の透過中心波長と入射光の入射角度との関係が異なるため、一律にフィルタ全体の中心波長をシフトさせたとしても、斜め入射する光に対する各キャビティ８の中心波長は異なったままであり、これに起因してリップルが発生するものと考えられる。そこで、本発明では、各キャビティ８に接する結合層３の厚さを調整することにより、各キャビティ８が少なくとも２種類以上の異なる構造を有することに起因するリップルの発生を抑制する。

具体的に結合層３の厚さについて種々検討した結果、前記結合層３のそれぞれの光学膜厚をＣ、透過帯域の中心波長をλ、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層３と、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層３の少なくとも２層設けることによって、狭帯域の光学バンドパスフィルタで広い透過帯域幅を確保し、かつリップルを低減することができることを見出すことができた。

上記０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層３の光学膜厚は、好ましくは０．１５λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐであり、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層３の光学膜厚は、好ましくは０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．３５λ＋０．５０λ・Ｑである。光学膜厚が０．１０λよりも小さく、または、０．４０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．６０λ＋０．５０λ・Ｐとなると、遮断帯域において透過率曲線の特異点が透過帯域の近くに現れてくるため好ましくない。尚、０．２４λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２６λ＋０．５０λ・Ｐの間では、Ｃがλ／４もしくはその奇数倍に近づいてくるため、リップル低減の効果は得られにくくなってくる。

尚、単一のフィルタにおいて、ＰおよびＱの値はそれぞれの結合層毎に異なっていても良い。遮断帯域における透過率曲線の特異点を透過帯域から遠ざけるためにはＰおよびＱは６未満とするのが好ましく、費用・成膜時間はＰ＝Ｑ＝０のとき最小となるため、Ｐ＝Ｑ＝０とするのがさらに好ましい。

また、上記点から本発明のキャビティ８の段数は少なくとも３段以上必要であり、好ましくは３段〜２０段である。

本発明の高屈折率膜の材料としては、Ta_xO_y、TiO_x、ZnS、ZnSe、GaP、InP、Si、Ge、SiGe_x、SiN_x、SiC_x、ZrO_x、NbO_x、YO_x、CeO_x、HfO_x、ZrO_x、およびこれらの混合材から選ばれる少なくとも１種が、低屈折率膜の材料としてはSiO_x、MgF_２、AlO_X、SiO_xC_y、SiO_xN_y、MgO_x、およびこれらの混合材から選ばれる少なくとも１種がある。なお、各屈折率膜は同種のものを用いることが好ましいが、屈折率が近似した材料であれば、一部を他の材料からなる屈折率膜に置換することも可能である。この意味で、本発明のミラー層６は３種類上の屈折率膜にも適用することができる。

スペーサ層２、ミラー層６、結合層３のそれぞれの材料は異なっていても良い。光学基板１としては、ガラスが主に用いられるが、透明プラスチックも使用できる。基板には対称性の点から低屈折率材料が好ましいが、そうでない場合には、基板直上に整合層７を設けるのが好ましい。

本発明の誘電体多層薄膜フィルタは、真空成膜法で作製することができる。真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、レーザブレイション法など各種成膜法を用いることができる。真空蒸着法を用いる場合、膜質を改善するため、蒸気流の一部をイオン化するとともに基板側にバイアスを印加するイオンプレーティング法、クラスタイオンビーム法、別イオン銃を用いて基板にイオンを照射するイオンアシスト蒸着法を用いると有効である。スパッタ法としては、ＤＣ反応性スパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法などがある。また、化学的気相法としては、プラズマ重合法、光アシスト気相法、熱分解法、有機金属化学気相法などがある。なお、各屈折率膜の膜厚は膜形成時の蒸着時間等を変えることで、所望の膜厚とすることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２としては、実施の形態１における基本構造の光学バンドパスフィルタにおいて、結合層３の光学厚みをＣ、Ｐを０以上の整数とした時に、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層３を少なくとも１層含むものである。このような構成によっても、実施の形態１と同様に斜め入射におけるリップルの悪化を抑制することが可能となる。

本発明においては、図１における実施の形態１と同様のミラー層６、スペーサ層２を有し、その各構造を同じくするものであるため、具体的構造については説明を省略する。本形態の光学バンドパスフィルタにおいて、各キャビティ８間に配置する前記光学膜厚について、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚を、Ｒが０以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒとすることが好ましい。

また、各キャビティ８間に配置する前記光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚を、Ｒを０以上の整数とし、Ｓを１以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｓ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｓのいずれかとしても良い。

なお、前記０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層３の光学膜厚としては、実施の形態１と同様の理由から０．１５λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐが好ましく、前記０．２６λ＋０．５０λ・Ｓ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｓである結合層の光学膜厚としては、０．２６λ＋０．５０λ・Ｓ≦Ｃ≦０．３５λ＋０．５０λ・Ｓが好ましい。

なお、単一のフィルタにおいて、Ｐ、ＲおよびＳの値はそれぞれの結合層毎に異なっていても良く、実施の形態１と同様の理由でＰ、Ｒ、及びＳは６未満とするのが好ましい。これらが小さいほど費用・成膜時間は低減できるため、Ｐ＝Ｒ＝０、Ｓ＝１とするのがさらに好ましい。

（実施の形態３）
本発明は、図２に示すように実施の形態１で説明した基本構造を有する光学バンドパスフィルタにおいて、調整可能膜群を用いてリップルを改善するものである。

すなわち、本実施の形態において、実施の形態１と同様に、各キャビティ８は低屈折率膜からなるスペーサ層２の両側に２ｍ層もしくは２ｍ＋１層（ｍは１以上の整数である）の高屈折率膜４と低屈折率膜５を交互に積層してなるミラー層６を対称に組み合わせて構成されている。そして、光学バンドパスフィルタは、光学基板１上にＮ個のキャビティ８を低屈折率膜からなるＮ−１個の結合層３を用いて連結して構成されている。なお、この図２も本発明を分かりやすくするために表した模式図であり、そのサイズ等は実際とは異なったものとしている。また、Ｎ段目キャビティ８の直上には、１ないし複数層からなる入射媒質への整合層７を含んでいても良く、更に、ここでは図示しないが、光学基板１と１段目キャビティ８との間には、１ないし複数層からなる光学基板１への整合層を含んでいても良い。

結合層３の両側それぞれの隣接する２層を合わせた４層を調整可能膜群１０とする。調整可能膜群１０は、結合層３の両側それぞれにおける、隣接する高屈折率膜４と低屈折率膜５から構成される。本形態においては、結合層に隣接する前後各２層の高屈折率膜と低屈折率膜からなる調整可能膜群のうち少なくとも１層の光学膜厚Ｄを、ＴおよびＵを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｔ≦Ｄ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｔまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｕ≦Ｄ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｕとし、この調整可能膜群を１組以上配置することにより、リップルを低減する。なお、単一のフィルタにおいて、ＴおよびＵの値はそれぞれの調整可能膜群の各層毎に異なっていても良い。実施の形態１と同様の理由により、ＴおよびＵは６未満とするのが好ましい。さらに好ましくは、費用・成膜時間はＴ＝Ｕ＝０のとき最小とすることができる。

リップルには実施の形態１で示したキャビティ８の中心波長のシフトのほかに、キャビティ単独で評価したときの透過帯域の半値幅及び透過率の変化が影響すると推定している。従って、結合層３の厚さを変更すると、中心波長がシフトする以外に、これらの半値幅や透過率も変化する。この形態においては、リップルを最適化するように中心波長の他に前記半値幅や透過率についても調整できるようにするものであり、上記調整可能膜群１０にこの機能を持たせるため、その厚みを変更している。なお、本形態の調整可能膜群１０に、結合層３の厚みを変更する実施の形態１あるいは２を組み合わせることも可能であり、この場合、少なくとも一層の結合層が、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐ、または、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑから選ばれる厚みであることが好ましく、２層以上の結合層が上記厚みの範囲であってもよい。

上記調整機能を持たせる層は結合層３に隣接した少なくとも前後各２層である必要があるが、３層以上を調整可能膜群とすることも可能である。

以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明では設定した入射角度においてバンドパスフィルタの透過帯域の中心波長が１５５０ｎｍとなるようにした。光学設計には、Thin Film Center社のEssential Macleod^TM等の改良法による自動設計機能を有する市販の光学薄膜設計プログラムを利用して行った。なお、Ｈは光学膜厚λ／４の高屈折率膜、Ｌは光学膜厚λ／４の低屈折率膜を示す。実施例および比較例で説明するフィルタに用いる材料の屈折率には、Ｈ＝２．１、Ｌ＝１．４４５、空気＝１、基板＝１．５を用いた。

（実施例１）
構造式１は、５段のキャビティからなるバンドパスフィルタの基本となる構造式である。
構造式１：基板／(ＨＬ)^６Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^６ Ｌ (ＨＬ)^６Ｈ（６Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^６ Ｌ (ＨＬ)^６Ｈ（８Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^６ Ｌ (ＨＬ)^６Ｈ（６Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^６ Ｌ (ＨＬ)^６Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^６Ｌ

上記構造の光学バンドパスフィルタにおいて、入射角５度での中心波長を１５５０ｎｍにするため、入射角０度では、中心波長は１５５２．５ｎｍとした。このうち１段目〜４段目までの結合層と、５段目キャビティ最上部と、空気への整合層とを、膜厚変更可能な層として選択し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各結合層の厚みの調整方法として、目標特性を１５４９．３〜１５５０．７ｎｍの波長範囲において透過率１００％とした。その結果、表１の実施例１に示す各結合層の膜厚を得た。表１に示すように、各結合層の厚みは基板側から順に０．８０１Ｌ（０．２００λ）、１．１４８Ｌ（０．２８７λ）、０．８７８Ｌ（０．２１９λ）及び１．０７２Ｌ（０．２６８λ）である。なお、この時の高屈折率膜である５段目キャビティ最上部の膜厚は０．９３５Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．４９９Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図４の太線で示す。

（比較例１）
実施例１において、全ての結合層の厚みをλ／４で固定し、５段目キャビティ最上部及び空気への整合層に対して膜厚の調整を実施した。この時の高屈折率膜である５段目キャビティ最上部の膜厚は１．００４Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．４８６Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図４の細線で示す。

図４において本発明の実施例１と比較例１の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例１と比較して、膜厚が０．１０λ≦Ｃ≦０．２４λである結合層と、０．２６λ≦Ｃ≦０．４０λである結合層をそれぞれ２層有する実施例１の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られていることが分かる。

（実施例２）
構造式２は、４段のキャビティからなるバンドパスフィルタの基本となる構造式である。
構造式２：基板／(ＨＬ)^７Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^７ Ｌ （(ＨＬ)^７Ｈ（６Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^７Ｌ)^２ (ＨＬ) ^７Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^７Ｌ

入射角２度で中心波長が１５５０ｎｍとするため、入射角０度での中心波長を１５５０．４７ｎｍとした。このうち１段目と３段目の結合層と、４段目のキャビティ最上部と、空気への整合層とを膜厚変更可能な層として選択し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各結合層の厚みの調整方法として、目標特性を波長範囲１５４９．６９〜１５５０．３１ｎｍにおいて透過率１００％とした。その結果、表２の実施例２に示す各結合層の膜厚を得た。表２に示すように、各結合層の厚みは、基板側から順に、０．８０１Ｌ（０．２００λ）、Ｌ（０．２５０λ）及び０．７９５Ｌ（０．１９９λ）である。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．３９７Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．２７４Ｌであった。この光学バンドパスフィルタの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図８の太線で示す。

（比較例２−１）
実施例２において、全ての結合層の厚みをλ／４で固定し、４段目キャビティ最上部及び空気への整合層に対して膜厚の調整を実施した。この時のキャビティ最上部と整合層の厚みは、それぞれ、高屈折率膜が１．１８４Ｈ、低屈折率膜が１．３６３Ｌであった。この光学バンドパスフィルタの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図５の細線で示す。

（比較例２−２）
実施例２において、各結合層の膜厚について、各キャビティを単独で設計した場合の中心波長を入射角２度で１５５０ｎｍに修正されるように各結合層の膜厚を調整し、それらを連結したフィルタ構成とした。この結果を表２に示す。表２に示すように各結合層の厚みは、基板側から順に、１．２０７Ｌ（０．３０２λ）、１．２３７Ｌ（０．３０９λ）、及び１．２３７Ｌ（０．３０９λ）である。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚はＨであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．２０７Ｌであった。この光学バンドパスフィルタの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図５の破線で示す。

図５において本発明の実施例２と比較例２−１の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例２−１と比較して、膜厚が０．１０λ≦Ｃ≦０．２４λである結合層２層を有する実施例２の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られていることが分かる。また、結合層の膜厚をλ／４より厚くすることにより各キャビティの中心波長を補正した構造である比較例２−２は、リップルの改善に効果が見られないことが分かる。

（実施例３）
構造式３は、９段のキャビティからなるバンドパスフィルタの基本となる構造式である。
構造式３：基板／(ＨＬ)^５（２Ｈ）(ＬＨ)^５ Ｌ (ＨＬ)^５Ｈ（４Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^５ Ｌ （(ＨＬ)^５Ｈ（６Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^５Ｌ)^５ (ＨＬ) ^５Ｈ（４Ｌ）Ｈ(ＬＨ) ^５ Ｌ (ＨＬ) ^５（２Ｈ）(ＬＨ) ^５Ｌ

入射角は０度、中心波長は１５５０ｎｍとした。このうち、１段目、２段目、７段目、８段目の調整可能膜群のうちの８層と、９段目キャビティ最上部と、空気への整合層との計１０層を膜厚変更可能な調整層として選択し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各調整可能膜群の厚みの調整方法として、目標特性を波長範囲１５４８．２〜１５５１．８ｎｍにおいて透過率１００％とした。その結果、表３の実施例３に示す各膜厚を得た。各段の結合層については下線を施している。表３に示すように、調整可能膜群のうちの選択した８層のそれぞれの厚みは、基板側から順に１．０７３Ｌ（０．２６８λ）、０．８４５Ｈ（０．２１１λ）、１．０８８Ｈ（０．２７２λ）、０．９８０Ｌ（０．２４５λ）、１．１４４Ｌ（０．２８６λ）、０．７９４Ｈ（０．１９８λ）、１．０１４Ｈ（０．２５３λ）及び１．１１９Ｈ（０．２８０λ）である。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は０．９７３Ｈであり、低屈折率膜である整合層の膜厚は１．４４４Ｌであった。そのときの透過帯域の分光特性は図６の太線に示す。

（比較例３）
実施例３において、全ての結合層および調整可能膜群の厚みをλ／４で固定し、９段目キャビティ最上部及び空気への整合層に対して膜厚の調整を実施した。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．２９９Ｈであり、低屈折率膜である整合層の膜厚は１．３７５Ｌであった。この光学バンドパスフィルタの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図６の細線で示す。

図６において本発明の実施例３と比較例３の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例３と比較して実施例３の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られていることが分かる。

また、各段における調整可能膜群の計４層のうち任意の層を選択できるが、１つの調整可能膜群から３層以上の層を指定すると遮断帯域幅が広くなりやすくなるため、各段の調整可能膜群は２層以内にとどめておいた方が遮断帯域幅の広がりを抑制しやすい。また、本実施例では調整可能膜群として第１段目、第２段目、第７段目、第８段目を選択しているが、これ以外の段を指定していても良い。

（実施例４）
構造式４は、７段のキャビティからなるバンドパスフィルタの基本となる構造式である。
構造式４：基板／(ＨＬ)^３（６Ｈ）(ＬＨ)^３ Ｌ (ＨＬ)^４（４Ｈ）(ＬＨ)^４ Ｌ （(ＨＬ)^４（６Ｈ）(ＬＨ)^４Ｌ)^３ (ＨＬ)^４（４Ｈ）(ＬＨ)^４ Ｌ (ＨＬ)^３（６Ｈ）(ＬＨ)^３Ｌ

入射角１５度で中心波長を１５５０ｎｍとするため、入射角０度での中心波長を１５６５．２０ｎｍとした。このうち１段目、２段目、５段目、６段目の結合層および各段の調整可能膜群のうちの８層、７段目キャビティ最上部、及び空気への整合層を膜厚の調整層として選択し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各調整層の厚みの調整方法として、目標特性を１５４４．５〜１５５５．５ｎｍの波長範囲において透過率１００％とした。その結果、表４の実施例４に示す各調整層の膜厚を得た。各段の結合層については下線を施している。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．１８５Ｈであり、低屈折率膜である整合層の膜厚は１．３１５Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図７の太線で示す。表４に示すように、結合層及び調整可能膜群のうちの選択した８層のそれぞれの厚みは、０．９２８Ｌ（０．２３２λ）、１．１７６Ｈ（０．２９４λ）、０．９６９Ｌ（０．２４２λ）、０．９９６Ｌ（０．２４９λ）、１．０３２Ｌ（０．２５８λ）、０．９５７Ｌ（０．２３９λ）、１．１３４Ｈ（０．２８４λ）及び１．０１８Ｈ（０．２５４λ）であった。

（比較例４）
実施例４において、全ての結合層および調整可能膜の厚みをλ／４で固定し、７段目キャビティ最上部及び空気への整合層に対して膜厚の調整を実施した。このときのキャビティ最上部と整合層の厚みは、それぞれ、高屈折率膜が１．１６７Ｈ、低屈折率膜が１．３７５Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図７の細線に示す。

図７において本発明の実施例４と比較例４の透過帯域の分光特性を比較すると、選択された結合層の光学膜厚を０．１λ≦Ｃ≦０．２４λとし、調整可能膜群から選択された各光学膜厚を０．１λ≦Ｄ≦０．２４λまたは０．２６λ≦Ｄ≦０．４λとして調整した実施例４は、比較例４と比較して、実施例４の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られている。

（実施例５）
構造式５は、６段のキャビティからなるバンドパスフィルタの基本となる構造式である。
構造式５：基板／(ＨＬ)^８Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^８ Ｌ (ＨＬ)^８Ｈ（８Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^８ Ｌ （(ＨＬ)^８Ｈ（１０Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^８Ｌ)^２ (ＨＬ)^８Ｈ（８Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^８ Ｌ (ＨＬ)^８Ｈ（２Ｌ）Ｈ(ＬＨ)^８Ｌ

入射角２度において中心波長を１５５０ｎｍとするため、０度での中心波長を１５５０．４１ｎｍとした。このうち全ての結合層、６段目キャビティの最上部、および空気への整合層を膜厚の調整可能な層として選択し、前記以外のミラー層を構成する各膜についてはその膜厚をλ／４に設定した。選択した各調整層の厚みの調整方法として、波長範囲１５４９．８６５〜１５５０．１３５ｎｍにおいて透過率１００％とした。その結果、表５の実施例５に示す膜厚を得た。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．４２６Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは、１．２６３Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図８の太線に示す。表５に示すように、各結合層の厚みは、基板側から順に、０．８０６Ｌ（０．２０１λ）、１．１６０Ｌ（０．２９０λ）、０．８２７Ｌ（０．２０７λ）、１．１７６Ｌ（０．２９４λ）及び０．７８６Ｌ（０．１９６λ）であった。

（比較例５）
実施例５において、全ての結合層の厚みをλ／４で固定し、６段目キャビティの最上部及び空気への整合層に対して膜厚の調整を実施した。なお、この時の高屈折率膜である６段目キャビティの最上部の膜厚は１．０８０Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．３８７Ｌであった。また、そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図８の細線の特性となった。

本実施例は、図８に示すように５０ＧＨｚの狭帯域の光学バンドパスフィルタであり、図８において本発明の実施例５と比較例５の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例５と比較して実施例５の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られている。

（実施例６）
上記構造式１に従う光学バンドパスフィルタにおいて、実施例１と同様にして、入射角５度で中心波長を１５５０ｎｍにするため、入射角度０度での中心波長は１５５２．５ｎｍとした。このうち１段目〜４段目までの結合層、５段目キャビティ最上部、及び空気への整合層を膜厚変更可能な層として選択し、選択した各層の初期膜厚を基板側から順に、λ／４、３λ／４、７λ／４、１１λ／４、λ／４、λ／４に設定し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各結合層の厚みの調整方法として、目標特性を１５４９．３〜１５５０．７ｎｍの波長範囲において透過率１００％とした。その結果、表６の実施例６に示す各結合層の膜厚を得た。表６に示すように、各結合層の厚みは基板側から順に０．８０２Ｌ（０．２００λ）、３．１４８Ｌ（０．７８７λ）、６．８７８Ｌ（１．７１９λ）及び１１．０７３Ｌ（２．７６８λ）である。なお、このときの高屈折率膜である５段目キャビティ最上部の膜厚は０．９３４Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．５０４Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図９の太線で示す。

図９において本発明の実施例６と比較例１の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例１と比較して、膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層と、０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層をそれぞれ２層有する実施例６の方が、明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られていることが分かる。

（実施例７）
上記構造式２に従う光学バンドパスフィルタにおいて、実施例２と同様にして、入射角２度で中心波長を１５５０ｎｍとするため、入射角０度での中心波長を１５５０．４７ｎｍとした。このうち１段目と３段目の結合層と、４段目のキャビティ最上部と、空気への整合層を膜厚変更可能な層として選択し、選択した各層の初期膜厚を基板側から順に、λ／４、５λ／４、λ／４、λ／４に設定し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各結合層の厚みの調整方法として、目標特性を波長範囲１５４９．６９〜１５５０．３１ｎｍにおいて透過率１００％とした。その結果、表７の実施例７に示す各結合層の膜厚を得た。表７に示すように、各結合層の厚みは基板側から順に、０．８０３Ｌ（０．２０１λ）、Ｌ（０．２５０λ）及び４．７９７Ｌ（１．１９９λ）である。なお、このときの高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．３８６Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．２８７Ｌであった。この光学バンドパスフィルタの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図１０の太線で示す。

図１０において本発明の実施例７と比較例２−１の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例２−１と比較して、膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層２層を有する実施例７の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られていることが分かる。

（実施例８）
上記構造式４に従うバンドパスフィルタにおいて、実施例４と同様にして、入射角１５度で中心波長を１５５０ｎｍとするため、入射角０度での中心波長を１５６５．２０ｎｍとした。このうち１段目、２段目、５段目、６段目の結合層と各段の調整可能膜群のうちの８層、及び、７段目キャビティ最上部と空気への整合層とを膜厚の調整層として選択し、選択した各調整層の初期膜厚を基板側から順にλ／４、５λ／４、３λ／４、λ／４、７λ／４、λ／４、３λ／４、５λ／４、λ／４、λ／４に設定し、前記以外のミラー層を構成する各膜の膜厚をλ／４に設定した。選択した各調整層の厚みの調整方法として、目標特性を１５４４．５〜１５５５．５ｎｍの波長範囲において透過率１００％とした。その結果、表８の実施例８に示す各調整層の膜厚を得た。各段の結合層については下線を施している。なお、この時の高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は０．９２９Ｈであり、低屈折率膜である整合層の膜厚は１．３７２Ｌであった。このときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性を図１１の太線で示す。表８に示すように、結合層及び調整可能膜群のうちの選択した８層の厚みは、０．９３７Ｌ（０．２３４λ）、５．２０９Ｌ（１．３０２λ）、２．９９２Ｌ（０．７４８λ）、１．００３Ｌ（０．２５１λ）、７．１１９Ｌ（１．７８０λ）、０．８３０Ｌ（０．２０８λ）、３．２３２Ｈ（０．８０８λ）及び５．０８３Ｌ（１．２７１λ）であった。

図１１において本発明の実施例８と比較例４の透過帯域の分光特性を比較すると、選択された結合層の光学膜厚を０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐとし、調整可能膜群から選択された各光学膜厚を０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｄ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｄ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑとして調整した実施例８は、比較例４と比較して、実施例８の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られている。

（実施例９）
上記構造式５に従う光学バンドパスフィルタにおいて、実施例５と同様にして、入射角２度で中心波長を１５５０ｎｍとするため、０度での中心波長を１５５０．４１ｎｍとした。このうち全ての結合層、６段目キャビティの最上部、および空気への整合層を膜厚の調整可能な層として選択し、選択した各層の初期膜厚を基板側から順にλ／４、５λ／４、λ／４、３λ／４、３λ／４、λ／４、λ／４に設定し、前記以外のミラー層を構成する各膜についてはその膜厚をλ／４に設定した。選択した各調整層の厚みの調整方法として、波長範囲１５４９．８６５〜１５５０．１３５ｎｍにおいて透過率１００％とした。その結果表９の実施例９に示す膜厚を得た。なお、このときの高屈折率膜であるキャビティ最上部の膜厚は１．４２６Ｈであり、低屈折率膜である整合層の厚みは１．２６２Ｌであった。そのときの透過帯域でのｐ偏光の分光特性は図１２の太線に示す。表９に示すように、各結合層の厚みは、基板側から順に、０．８０６Ｌ（０．２０１λ）、５．１６０Ｌ（１．２９０λ）、０．８２７Ｌ（０．２０７λ）、３．１７７Ｌ（０．７９４λ）及び２．７８５Ｌ（０．６９６λ）である。

本実施例は図１２に示すように５０ＧＨｚの狭帯域の光学バンドパスフィルタであり、図１２において本発明の実施例９と比較例５の透過帯域の分光特性を比較すると、比較例５と比較して、実施例９の方が明らかに透過帯域のリップルが低減されており、良好な透過帯域特性が得られている。

本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタを示す断面図である。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタを示す断面図である。 従来の光学バンドパスフィルタを示す断面図である。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における光学バンドパスフィルタの透過帯域での分光特性を示すグラフである。

符号の説明

１、３１ 光学基板
２、３２ スペーサ層
３、３３ 結合層
４、３４ 高屈折率膜
５、３５ 低屈折率膜
６、３６ ミラー層
７、３７ 整合層
８、３８ キャビティ
１０ 調整可能膜群

Claims (16)

1. 光学基板上に少なくとも２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上備えた光学バンドパスフィルタであって、
   前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、
   透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、
   前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、
   前記各キャビティ間の結合層のそれぞれの光学膜厚をＣとし、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層と、０．２６＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層の少なくとも２層含むことを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
2. 前記ＰおよびＱは０である、請求項１に記載の光学バンドパスフィルタ。
3. 光学基板上に少なくとも２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上有する光学バンドパスフィルタであって、
   前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、
   透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、
   前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、
   前記各キャビティ間の結合層のそれぞれの光学膜厚をＣとし、Ｐを０以上の整数としたとき、少なくとも１層が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐであることを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
4. 前記Ｐは０である、請求項３に記載の光学バンドパスフィルタ。
5. 請求項３もしくは４記載の光学バンドパスフィルタにおいて、前記光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚が、Ｒが０以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒであることを特徴とする請求項３もしくは４記載の光学バンドパスフィルタ。
6. 前記Ｒは０である、請求項５に記載の光学バンドパスフィルタ。
7. 請求項３もしくは４記載の光学バンドパスフィルタにおいて、前記光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐである結合層以外の全ての結合層の光学膜厚が、Ｒが０以上の整数とし、Ｓを１以上の整数としたとき、０．２４λ＋０．５０λ・Ｒ≦Ｃ≦０．２５λ＋０．５０λ・Ｒまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｓ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｓのいずれかであることを特徴とする請求項３もしくは４記載の光学バンドパスフィルタ。
8. 前記Ｒは０であり前記Ｓは１である、請求項７に記載の光学バンドパスフィルタ。
9. 光学基板上に少なくとも２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上有する光学バンドパスフィルタであって、
   前記キャビティは高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなり、
   透過帯域の中心波長をλとしたときに、前記スペーサ層の光学膜厚がλ／２の整数倍であり、
   前記各キャビティ間には低屈折率膜からなる結合層を有し、
   前記結合層に隣接する前後各２層の前記高屈折率膜と前記低屈折率膜からなる調整可能膜群のうち少なくとも１層の光学膜厚をＤとし、ＴおよびＵを０以上の整数としたとき、０．１０λ＋０．５０λ・Ｔ≦Ｄ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｔまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｕ≦Ｄ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｕであり、
   前記調整可能膜群を少なくとも１組備えることを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
10. 前記ＴおよびＵは０である、請求項９記載の光学バンドパスフィルタ
11. ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、光学膜厚が０．１０λ＋０．５０λ・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５０λ・Ｐまたは０．２６λ＋０．５０λ・Ｑ≦Ｃ≦０．４０λ＋０．５０λ・Ｑである結合層を少なくとも１層含むことを特徴とする請求項９もしくは１０記載の光学バンドパスフィルタ。
12. 前記ＰおよびＱは０である、請求項１１記載の光学バンドパスフィルタ。
13. 前記キャビティを構成する各低屈折率膜の光学膜厚が、λ／４の奇数倍であることを特徴とする請求項１〜１２いずれかに記載の光学バンドフィルタ。
14. 前記キャビティを構成する各高屈折率膜の光学膜厚が、λ／４の奇数倍であることを特徴とする請求項１〜１２いずれかに記載の光学バンドパスフィルタ。
15. 前記光学基板の屈折率が低屈折率膜のそれと近似していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光学バンドパスフィルタ。
16. 光学基板上に設けられ、高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜をスペーサ層の両側に交互に配置してなるキャビティと、前記キャビティ間に設けられた低屈折率膜からなる結合層とを有し、少なくとも２種類以上の異なる構造を有するキャビティを３段以上備えた光学バンドパスフィルタであって、
    前記各キャビティ間で中心周波数がほぼ等しくなるように結合層の厚さが調整された光学バンドパスフィルタ。

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