JP2005266039A

JP2005266039A - 光学バンドパスフィルタ

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Publication number: JP2005266039A
Application number: JP2004075685A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Minagawa; 良明皆川; Takeshi Maro; 毅麿
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】単一の光学バンドパスフィルタにより、1.49um帯を透過し、1.31um帯と1.55um帯の光を優れた性能で分離することができる光学バンドパスフィルタの構造を提供すること。
【解決手段】光学基板１上にキャビティ８をＮ段備え、前記キャビティ８は高屈折率膜５と低屈折率膜４の屈折率の異なる光学薄膜を積層したミラー層６をスペーサ層２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２の厚みがλ／２の整数倍であり、前記各キャビティ８間には低屈折率膜からなる結合層３を有し、前記高屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｈ、前記低屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｌとしたとき、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６であり、前記ミラー層６の層数をＭ、前記スペーサ層２の厚みをＳとしたとき、前記光学基板１から数えて３〜Ｎ−２段目キャビティのうちの少なくとも１つを、２≦Ｍ≦５、かつ、０．５λ≦Ｓ≦１．５λとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体多層膜からなる光学バンドパスフィルタにおいて、広い反射帯域と良好な透過帯域の特性を実現でき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。その構造は、図１に示すように光学基板１上に光学路長がλ／２の整数倍のスペーサ層２の両側に光学路長がλ／４の屈折率の異なる層４、５を交互に積層したミラー層６を重ねた構造のキャビティ８を基本構造とし、このキャビティ８間に結合層３を配置し、これを複数段重ねたものからなる。

ここで、スペーサ層２の上下のミラー層６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３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２を低屈折率膜とする場合には、それに隣接する層は高屈折率膜を用いて積層している。またミラー層６の構成としては、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、ミラー層６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２ｎ層もしくは２ｎ＋１層（ｎは０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３２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。なお、透過帯域幅が広いバンドパスフィルタにおいては、ミラー層を０層としたキャビティ、すなわちスペーサ１層のみにより構成されるキャビティが使用される場合がある。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７を配置している。

近年、家庭でのインターネット接続方式ではブロードバンド化が進み、一般家庭の加入者とサービス提供側を高速な光ファイバで結ぶＦＴＴＨ(Fiber To The Home)の普及が進んでいる。従来のFTTHでは、上り回線に1.31μm帯(1260〜1360nm)、下り回線に1.49μm帯(1480〜1500nm)の２波長を使用した双方向データ通信方式が使われてきたが、下り回線用に1.55μm帯(1550〜1560nm)の波長を追加し、この帯域を使用して放送の配信を行うことができる通信方式であるB-PON(Broadband Passive Optical Network)の普及が始まってきている。ここで使用されるFTTH用の送受信機は、一般家庭への普及促進の理由で低コストな機器構成であること強く望まれているため、それぞれの帯域の光を分離するために使用する光学フィルタも低コストにする必要がある。

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

従来の２波長を使用するFTTHの通信方式では、上り回線用の1.31μm帯と下り回線用の1.49μm帯の光は、１つの光学エッジフィルタでそれぞれを帯域の光を分離することが可能であった。特に1.31μm帯と1.49μm帯の光は波長が離れているためそれほど急峻な特性は必要ないため、層数が比較的少ないエッジフィルタで実現できたため、送受信機で使用する光学フィルタを低コストに抑えることができた。

しかし、３波長を使用するB-PONに対応した送受信機では、1.31μm帯と1.49μm帯の他に1.55μm帯の波長の光を分離する必要がある。特に1.49μm帯と1.55μm帯の波長間隔は1.31μm帯より接近しているため、従来よりも急峻な特性の光学フィルタが必要になる。このような急峻な特性をエッジフィルタで実現するには積層数を増やす必要があるが、その場合成膜時間が増加すると共に、リップルの少ない平坦な透過帯域の実現は難しくなるため、高コストのフィルタにならざるを得なかった。更に1.49μm帯の光を他の帯域から分離する場合、２つのエッジフィルタを組み合わせて使わなければならないため、更にコスト上昇の要因となっている。

通常、接近した２波長や中央の帯域の光を分離する場合、光学バンドパスフィルタの使用が適している。しかし、光学バンドパスフィルタはエッジフィルタよりも反射帯域の範囲が狭いため、B-PONで使用する帯域のうちの1.49μm帯の光を分離する場合、透過帯域である1.49μm帯から波長が離れている1.31μm帯の光が反射帯域からはずれてしまうため、1.49μm帯に1.31μm帯の光が混入してしまう現象が発生してしまう。これにより1.49μm帯の光が十分な性能で分離できなくなるため、従来の光学バンドパスフィルタをB-PON用の送受信機に使用することは難しかった。

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、単一のフィルタにより1.49μm帯を透過し、1.31μm帯と1.55μm帯を優れた性能で分離できる光学バンドパスフィルタの構造を提供することにある。これにより、性能が優れ、かつ、低コストのB-PON用送受信機向けの光学フィルタを提供することが可能となる。

光学基板上にキャビティをＮ段備え、前記キャビティは（少なくとも０層以上の）高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜を積層したミラー層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、前記スペーサ層の厚みが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、1480nm〜1500nmの波長の光を透過し、1260nm〜1360nmの波長の光、および、1550nm〜1560nmの波長の光を反射する光学バンドパスフィルタにおいて、前記高屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｈ、前記低屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｌとしたとき、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６であり、前記ミラー層の層数をＭ、前記スペーサ層の厚みをＳとしたとき、前記光学基板から数えて３〜Ｎ−２段目キャビティの少なくとも１つが、２≦Ｍ≦５、かつ、０．５λ≦Ｓ≦１．５λとすることを特徴とするものである。

好適な実施の形態において、上記光学基板から数えて３〜Ｎ−２段目のキャビティの少なくとも１つにおいて、上記Ｍは３または４であり、かつ、上記Ｓは０．５λまたは１．０λであることを特徴とするものである。

また、上記λは1440nm〜1480nmとしても良い。

本発明によれば、単一の光学フィルタにより、1.49μm帯の光を透過し、1.31μm帯と1.55μm帯の光を優れた性能で分離することができる光学バンドパスフィルタを得ることができる。

以下、本発明を具体的に説明する。
（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り、屈折率がｎ_Ｌである低屈折率膜４と屈折率がｎ_Ｈの高屈折率膜５の少なくとも２種類の屈折率を有する薄膜を積層した構成となっている。

キャビティ８は、スペーサ層２と、その両側にλ／４の奇数倍の膜厚を有する高屈折率膜５と低屈折率膜４をＭ層交互に配置したミラー層６を対称に組み合わせた構造を基本とする。ここでスペーサ層２の光学膜厚Ｓはλ／２の整数倍の単位で厚さを異ならせることを基本とする。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。そして、図１に示すようにキャビティ８は、光学基板１の直上を１段目キャビティ、その上を２段目キャビティ、最終段をＮ段目キャビティが積層されて構成されている。なお、Ｎ段目キャビティの直上には、１ないし複数層からなる入射媒質への整合層７を含んでいても良い。また、ここでは図示しないが、基板１と１段目キャビティの間に１ないし複数層からなる基板への整合層を含んでいても良い。

上記において、Ｍは０以上の整数である。すなわち、Ｍが０の場合、キャビティ８は１層のスペーサ層２のみで構成され、ミラー層６を含まない構造とすることも可能である。

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、最下層のキャビティ８の基板に接する層は高屈折率膜となっていて、各ミラー層６の片側において積層数Ｍは２ａ＋１層（ａは０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、ミラー層６の積層数を２ａ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と結合層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、本発明のフィルタを構成する各屈折率膜の光学膜厚は、ミラー層６ではλ／４の奇数倍、スペーサ層２ではλ／２の整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最上部の複数層のミラー層６の膜厚はλ／４の奇数倍からずらすことにより調整を図ることも可能である。更にミラー層６の層数が少ない場合には、スペーサ層の膜厚をλ／２の整数倍からずらすこともできる。

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、反射帯域の広さは、使用する膜材料や膜構成により変化する。検討の結果、光学バンドパスフィルタの反射帯域の広さは、ｎ_Ｈ / ｎ_Ｌの大きさ、キャビティのミラー層の層数Ｍおよびスペーサ層の膜厚Ｓにより大きく変化することがわかった。そこで本発明者らは、これらの値の組み合わせの中に、効果的に反射帯域を拡げる構成が存在し、それを見出すことができれば、１つのフィルタでも1480〜1500nmでの高い透過率と、1260〜1360nmと1550〜1560nmを高い反射率を実現する光学バンドパスフィルタを構成できるのではないかと考えた。

具体的に検討を進めた結果、本発明者らは膜材料の屈折率を１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、ミラー層の層数Ｍを２≦Ｍ≦５とし、スペーサ層の膜厚Ｓを０．５λ≦Ｓ≦１．５λとなるキャビティを光学基板から数えて３〜Ｎ−２段目のキャビティに少なくとも１つ有するときに良好な特性が得られることを見出した。Ｍは１層以下とすると透過帯域が広がることにより1360nmまたは1550nmにおいて十分な反射率が得られないため２層以上とするのが良く、６層以上とすると反射帯域が狭くなるため1260nmで十分な反射率が得られなくなるとともに透過帯域が狭くなり過ぎるため５層以下とするのが良く、好ましくは３または４層である。スペーサ層の膜厚を２．０λ以上にすると反射帯域が狭くなり1260nmで十分な反射率が得られなくなるため０．５λ〜１．５λするのが良く、好ましくは０．５λまたは１．０λである。ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．３５より小さくすると反射帯域が狭くなるため1260nmで十分な反射率が得られなくなるため１．３５以上とするのが良く、１．７６より大きくすると透過帯域幅が狭くなるために1480〜1500nmの透過帯域幅の確保が難しくなるとともに一般的な膜材料を使用できなくなるため１．７６以下とするのが良く、好ましくは１．３６〜１．６４であり、より好ましくは１．３７〜１．５８である。

さらに、バンドパスフィルタの透過帯域幅が40nm以上ある場合、透過帯域の中心波長λを1480nmより短い1440〜1480nmのいずれかの波長とすることにより、反射帯域を短波長側に移動することができるため1260nmの反射率を上げることができるため好ましい。

ここでキャビティ数は、４段以下とすると反射帯域の反射率が低下するため５段以上とするのが良く、１４段以上にすると透過帯域のリップルを抑制するのが難しくするため１３段以下とするのが良く、好ましくは５〜１０段であり、より好ましくは６〜８段である。

なお、３〜Ｎ−２段目のキャビティについては、全てのキャビティのミラー層数Ｍとスペーサ層膜厚Ｓを同じにした同じ構造のキャビティを使用すると透過帯域のリップルが抑制されたフィルタが実現し易くなるため好ましいが、異なった構造のキャビティを組み合わせて使用しても良い。

本発明に用いられるフィルタは基板上に高屈折率膜と低屈折率膜を積層した構造からなる。高屈折率膜の材料としては、酸化Ta、酸化Ti、酸化Ce、酸化Hf、酸化Zr、酸化Nb、酸化Y、酸化Crなどの酸化物、窒化Si、窒化Ge等の窒化物、炭化Siなどの炭化物、ZnS、ZnSe、GaP、InP、GaAs、GaAl、GaNなどの半導体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酸化Si、酸化Al、酸化Mg、酸化Geなどの酸化物、フッ化Ca、フッ化Ba、フッ化Ce、フッ化Mg、フッ化Na、フッ化Nd、Na5Al3F14、Na3AlF6などのフッ化物、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。また、高温高湿環境下での保存特性向上のためには、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物を用いることが望ましい。

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。

本発明の光学フィルタは、例えば真空成膜法で作製される。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。

また、基板には石英ガラス、硼珪酸ガラス、などの光学ガラス、結晶化ガラス以外にも、Siウエハー、GaAsウエハー、GaInウエハー、SiCウエハーなどの半導体基板、LiNbO3、LiTaO3、TiO2、SrTiO3、Al2O3、MgOなどの酸化物単結晶、多結晶基板、CaF2、MgF2、BaF2、LiFなどのフッ化物単結晶基板、多結晶基板、NaCl、KBｒ、KClなどの塩化物、臭化物単結晶、他結晶基板、アクリル、アモルファスポリオレフィン、ポリカーボネイトなどのプラスチックなど使用帯域で透明な基板であれば何れでも適用できる。
（実施例）

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、Ｈは光学膜原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、空気＝１、基板＝１．５を用いた。また、本実施例においてバンドパスフィルタは、表１に示す要求特性を満たしているかを判断の基準とした。

構造式１は、本発明による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式１：空気 | 1.309L 1.327H 4L H L HLH 2L HLH L (HLH 4L HLH L)^4 HLH 2L HLH L H 4L H
| 基板
入射角０度における中心波長は１４６４ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．１、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．４４としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．４５８となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表１に示すように、ミラー層数Ｍが３、スペーサ層膜厚Ｓが１．０λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図２に示す。グラフの太線は左側に位置する第１軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、細線は右側に位置する第２軸のスケールによる０〜−０．５ｄＢの範囲を拡大した場合の透過率の分光特性を示す。また、グラフの破線は表１の要求特性を示す。

図２において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３〜６段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。

構造式２は、本発明による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式２：空気 | 1.274L 1.283H 2L H L H 6L H L (HLH 2L HLH L)^4 H 6L H L H 2L H | 基板
入射角０度における中心波長は１４５７ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．２５、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．４４としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．５６３となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表３に示すように、ミラー層数Ｍが３、スペーサ層膜厚Ｓが０．５λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図３に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

図３において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３〜６段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。

構造式３は、本発明による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式３：空気 | 1.317L 1.379H L 2H LH L HL 6H LH L ((HL)^2 2H (LH)^2 L)^4 HL 6H LH L HL 2H LH
| 基板
入射角０度における中心波長は１４４９．５ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは１．９５、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．４４としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．３５４となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表４に示すように、ミラー層数Ｍが４、スペーサ層膜厚Ｓが０．５λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図４に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

図４において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３〜６段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。

構造式４は、本発明による６段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式４：空気 | 1.364L 1.190H L 4H LH L (HL)^2 2H (LH)^2 L ((HL)^2 4H (LH)^2 L)^2 (HL)^2 2H (LH)^2 L HL 4H LH | 基板
入射角０度における中心波長は１４９０ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．４、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．３８としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．７３９となっている。また３・４段目のキャビティの構造は、表５に示すように、ミラー層数Ｍが４、スペーサ層膜厚Ｓが１．０λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図５に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

図５において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３・４段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。

構造式５は、本発明による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式５：空気 | 1.210L 6.300H L HL 2H LH L (HL 6H LH L)^4 HL 4H LH L 6H | 基板
入射角０度における中心波長は１４５１ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．１、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．４４としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．４５８となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表５に示すように、ミラー層数Ｍが２、スペーサ層膜厚Ｓが１．５λとなっている。なお、８段目キャビティの最上層はスペーサ層であるため、入射媒質である空気へ整合させるため、スペーサ層の膜厚を１．５λから１．５８λ(6.300H)へと調整している。

図５において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３〜６段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。

構造式６は、本発明による７段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式６：空気 | 1.418L 1.194H LH 2L HLH L (HL)^2 4H (LH)^2 L ((HL)^2 H 2L H (LH)^2 L)^3 (HL)^2 2H (LH)^2 L HLH 2L HLH | 基板
入射角０度における中心波長は１４９０ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．２５、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．３８としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．６３０となっている。また３〜５段目のキャビティの構造は、表６に示すように、ミラー層数Ｍが５、スペーサ層膜厚Ｓが０．５λとなっている。

図６において、１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６とし、３〜５段目キャビティの少なくとも１つを２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとした本実施例によるバンドパスフィルタは、全ての帯域において破線で示す表１の要求特性を上回っており、良好な特性を有していることがわかる。
（比較例１）

構造式７は、本発明に従わない構成による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式７：空気 | 1.326L 8.185H L HL 4H LH L (HL 8H LH L)^4 HL 4H LH L 8H | 基板
入射角０度における中心波長は１４７５ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．４、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．３８としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．７３９となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表８に示すように、ミラー層数Ｍが２、スペーサ層膜厚Ｓが２．０λとなっている。なお、８段目キャビティの最上層はスペーサ層であるため、入射媒質である空気へ整合させるため、スペーサ層の膜厚を２．０λから２．０５λ(6.185H)へと調整している。

本フィルタの分光特性のグラフを図８に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

本比較例では３〜６段目キャビティのスペーサ層はすべて２．０λとなっているため、３〜６段目キャビティの中に２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λとなるキャビティを含まない構成となっている。図８において、本比較例によるバンドパスフィルタは、1260〜1360nmの帯域において透過率が−２５ｄB以上となる帯域が存在するため、破線で示す表１の要求特性を満たすことができず、十分な特性が得られていないことがわかる。
（比較例２）

構造式８は、本発明に従わない構成による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式８：空気 | 1.444L 1.229H LH 8L HLH L (HL)^2 H 6L H (LH)^2 L ((HL)^2 H 8L H (LH)^2 L)^4 (HL)^2 H 6L H (LH)^2 L HLH 8L HLH | 基板
入射角０度における中心波長は１４９０ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．２５、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．４４としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．５６３となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表９に示すように、ミラー層数Ｍが５、スペーサ層膜厚Ｓが２．０λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図９に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

本比較例では、３〜６段目キャビティのスペーサ層はすべて２．０λとなっているため、３〜６段目キャビティに２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λを満たすキャビティを含まない構成となっている。図９において、本比較例によるバンドパスフィルタは、1260〜1360nmの帯域において透過率が−２５ｄB以上となる帯域が存在するため、破線で示す表１の要求特性を満たすことができず、十分な特性が得られていないことがわかる。
（比較例３）

構造式９は、本発明に従わない構成による８段のキャビティからなるバンドパスフィルタの構造式である。
構造式９：空気 | 1.318L 1.217H L (HL)^1 2H (LH)^2 L (HL)^2 6H (LH)^2 L ((HL)^3 2H (LH)^3 L)^4 (HL)^2 6H (LH)^2 L (HL)^2 2H (LH)^2 | 基板
入射角０度における中心波長は１４９０ｎｍとした。本高屈折率膜の屈折率ｎ_Ｈは２．２５、低屈折率膜の屈折率ｎ_Ｌは１．３８としているため、ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌは１．６３０となっている。また３〜６段目のキャビティの構造は、表１０に示すように、ミラー層数Ｍが６、スペーサ層膜厚Ｓが０．５λとなっている。

本フィルタの分光特性のグラフを図１０に示す。グラフの太線は第１軸、細線は第２軸のスケールによる透過率の分光特性を示し、破線は表１の要求特性を示す。

本比較例では、３〜６段目キャビティのミラー層数Mはすべて６であり、３〜６段目キャビティに２≦M≦５、かつ、０．５λ≦S≦１．５λを満たすキャビティは含まれない構成となっている。図１０において、本比較例によるバンドパスフィルタは、1260〜1360nmの帯域の短波長端に透過率が−２５ｄB以上となる帯域が存在するため、破線で示す表１の要求特性を満たすことができず、十分な特性が得られていないことがわかる。

本発明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光学基板
２スペーサ層
３結合層
４低屈折率膜
５高屈折率膜
６ミラー層
７整合層
８キャビティ

Claims

光学基板上にキャビティをＮ段備え、
前記キャビティは（少なくとも０層以上の）高屈折率と低屈折率の屈折率の異なる光学薄膜を積層したミラー層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、前記スペーサ層の厚みが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、
1480nm〜1500nmの波長の光を透過し、
1260nm〜1360nmの波長の光、および、1550nm〜1560nmの波長の光を反射する光学バンドパスフィルタにおいて、
前記高屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｈ、前記低屈折率の光学薄膜の屈折率をｎ_Ｌとしたとき
１．３５≦ｎ_Ｈ/ｎ_Ｌ≦１．７６
であり、
前記ミラー層の層数をＭ、前記スペーサ層の厚みをＳとしたとき、
前記光学基板から数えて３〜Ｎ−２段目のキャビティの少なくとも１つが、
２≦Ｍ≦５、かつ、０．５λ≦Ｓ≦１．５λ
であることを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
請求項１記載の光学バンドパスフィルタにおいて、
前記光学基板から数えて３〜Ｎ−２段目のキャビティの少なくとも１つが、
Ｍは３または４であり、かつ、Ｓは０．５λまたは１．０λであることを特徴とした請求項１記載の光学バンドパスフィルタ。
請求項１または２に記載の光学バンドパスフィルタにおいて、
前記λが1440nm〜1480nmであることを特徴とする請求項１または２記載の光学バンドパスフィルタ。
請求項１〜３に記載の光学バンドパスフィルタにおいて、
前記結合層の厚さをＣとし、ＰおよびＱを０以上の整数としたとき、少なくとも２層の前記結合層の厚さが０．１λ＋０．５・Ｐ≦Ｃ≦０．２４λ＋０．５・Ｐ、または、０．２６λ＋０．５・Ｑ≦Ｃ≦０．４λ＋０．５・Ｑであることを特徴とする光学バンドパスフィルタ。