JP2005266653A - 光学フィルタ及びバンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 アライメントが容易で、小形・低コストの光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供する。
【解決手段】 光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に成膜される構成の間に、光学距離λ／２相当の整数倍に中間層を形成する光学フィルタにおいて、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜と前記中間層とのいずれかの層間に金属膜を形成することを特徴とする光学フィルタ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信等に用いる光学フィルタ及びバンドパスフィルタに関する。

図４は、従来の光学フィルタの構成図である。
同図において、ガラス基板１０の上に高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌとが交互に成膜される。また、高屈折率膜Ｈの厚さと低屈折率膜Ｌ厚さとは、光学距離λ／４相当に成膜される。ただし、光の波長をλとする。さらに、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌとは、反射膜を形成する。

また、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌとが交互に成膜される構成と、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌとが交互に成膜される構成との間に中間層を形成する。即ち、中間層１３は、光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜Ｈと光学距離λ／４相当に成膜される低屈折率膜Ｌとが交互に成膜される構成の間に形成する。

さらに、中間層１３は、高屈折率膜Ｈの成分または低屈折率膜Ｌの成分で形成する。また、中間層１３の厚さは、光学距離λ／２相当の整数倍に形成する。

そして、高屈折率膜Ｈは、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの成分で形成する。また、低屈折率膜Ｌは、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）などの成分で形成する。さらに、中間層は、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）の成分で形成する。

また、図５は、従来のバンドパスフィルタの構成図である。そして、図５の従来例の光学フィルタ２６は、図４の光学フィルタに対応している。

レンズ２５は、入力光を伝達する光ファイバ２４と光学フィルタ２６との間に形成する。また、レンズ２７は、出力光を伝達する光ファイバ２８と光学フィルタ２６との間に形成する。

このように形成する図５の従来例の動作を説明する。
光ファイバ２４からの入力光は、レンズ２５を介して、光学フィルタ２６に入射し、透過光となり、レンズ２７を介して、光ファイバ２８への出力光となる。

そして、光学フィルタ２６において、透過光は、特定の波長にピークを有するスペクトルを有する。
したがって、図５の実施例は、バンドパスフィルタとして作用する。

また、従来の光学フイルタ及びその測定方法は、入力光ファイバからの光がレンズを介して回析格子に入射し、前記回析格子からの回析光が前記レンズを介して所望の波長域の光を受光ファイバに結合させる構成のものもある（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、従来の光フィルタは、光を波長分散する回析格子と、その回析格子に平行光束を入射させる光入力手段と、前記回析格子により波長分散された平行光束の回析光を受光手段とを備えるものもある（例えば、特許文献２参照。）。

また、従来の光学フィルターは、基板に近い層に誘電体層に挟まれた金属膜を有するものもある（例えば、特許文献３参照。）。

特開平４−１７２３０１号公報 特許３０９８３２９号公報 特開２００２−３７２２８７号公報

しかしながら、図５の従来例は、光ファイバー２４とレンズ２５との位置合わせが必要であり、光ファイバー２８とレンズ２７との位置合わせが必要であるため、調節（アライメント）が難しいという課題がある。

また、部品点数が多いため、大形・高価となる課題がある。

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、アライメントが容易な光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供することにある。また、小形・低コストの光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供することにある。

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１） 光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に成膜される構成の間に、光学距離λ／２相当の整数倍に中間層を形成する光学フィルタにおいて、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜と前記中間層とのいずれかの層間に金属膜を形成することを特徴とする光学フィルタ。

（２）前記金属膜は、最外から２層目に形成することを特徴とする（１）記載の光学フィルタ。

（３）前記金属膜はクロムで形成し、前記高屈折率膜は酸化チタンで形成し、前記低屈折率膜は石英ガラスで形成することを特徴とする（２）記載の光学フィルタ。

（４）前記中間層の厚さはおよそ７０μｍであり、前記金属膜の厚さはおよそ４０ｎｍであることを特徴とする（２）または（３）の何れかに記載の光学フィルタ。

（５）入力光と出力光とが伝達される光ファイバと、光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に成膜される構成の間に形成し、光学距離λ／２相当の整数倍に形成する中間層と、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜と前記中間層とのいずれかの層間に形成する金属膜と、を有する光学フィルタと、前記光ファイバと前記光学フィルタの間に形成するレンズと、を備えることを特徴とするバンドパスフィルタ。

（６）前記金属膜は、前記光学フィルタの最外から２層目にクロムで形成し、前記高屈折率膜は酸化チタンで形成し、前記低屈折率膜は石英ガラスで形成することを特徴とする（５）記載のバンドパスフィルタ。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、アライメントが容易な光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供できる。また、小形・低コストの光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供できる。さらに、簡便で好適な特性の光学フィルタ及びバンドパスフィルタを提供できる。

以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る光学フィルタの一実施例を示す構成図である。なお、図４の実施例と同一の要素には同一符号を付し説明を省略する。

図１の光学フィルタの特徴は、金属膜１５を有する点にある。

同図において、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌと中間層１３とは、図４の従来例と同様に形成する。そして、金属膜１５は、前述の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌと中間層１３との構成の外側に形成する。さらに、金属膜１５の外側に低屈折率膜Ｌを形成する。

即ち、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌと中間層１３とのいずれかの層間に金属膜１５を形成する。そして、金属膜１５は、光学フィルタの最外から２層目に形成する。また、このような金属膜１５は、光の反射及び光の吸収がある。

ここで、図１の光学フィルタの具体的な構成例とその反射特性を詳しく説明する。

図１の光学フィルタについて、具体的には、ａｉｒ／Ｈ（ＬＨ）５／ＢＫ７／（ＨＬ）３／Ｃｒ／Ｌ／ａｉｒの構成に形成する。そして、高屈折率膜Ｈの厚さと低屈折率膜Ｌの厚さとはそれぞれλ／４に相当する光学距離とする。また、中間層１３の厚さは約７０μｍとする。さらに、金属膜１５はクロム（Ｃｒ）で形成し、金属膜１５の厚さは４０ｎｍとする。

このように構成する図１の光学フィルタの反射特性について図２を用いて説明する。図２は、図１の実施例の反射特性図である。なお、この反射特性は、シミュレーションの結果を示す。また、光の入射角を０とする。

図２の反射特性は反射スペクトルであり、光の波長λに対して、反射光は、特定の波長にピークを有する。

以下に図３に基づいて本発明を詳細に説明する。図３は、本発明に係るバンドパスフィルタの一実施例を示す構成図である。そして、図３の実施例の光学フィルタ２２は、図１の光学フィルタに対応している。

図３の実施例の特徴は、光ファイバ２０と光学フィルタ２２とレンズ２１との構成にある。

レンズ２１は、光ファイバ２０と光学フィルタ２２との間に形成する。

このように形成する図５の従来例の動作を説明する。
光ファイバ２０からの入力光は、レンズ２１を介して、光学フィルタ２２に入射し、反射光となり、レンズ２１を介して、光ファイバ２０への出力光となる。即ち、光ファイバ２０において、入力光と出力光とは伝達される。

そして、光学フィルタ２２は図２の特性を有する。
したがって、図３の実施例は、バンドパスフィルタとして作用する。

また、図３の実施例は、光ファイバ２０とレンズ２１との位置合わせのみが必要であり、調節（アライメント）が容易にできる。

さらに、光ファイバ２０は一本でよく、レンズ２１も一つでよいため、図３の実施例は、部品点数が少ない。また、光ファイバ２０の引き回しが小さくなると共に、実装面積が小さくなる。したがって、図３の実施例は、小形・低コストに形成できる。

また、上述の例とは別に、光ファイバを付けて使うだけでなく、そのまま空間光用のバンドパスフィルタとしても使用できる。

さらに、上述の例とは別に、入出力は片側のみとし、レンズは１つだけとし、光ファイバは２本設け、入出力とする構成のバンドパスフィルタとすることができる。

以上のように、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。

本発明に係る光学フィルタの一実施例を示す構成図である。 図１の実施例の反射特性図である。 本発明に係るバンドパスフィルタの一実施例を示す構成図である。 従来の光学フィルタの構成図である。 従来のバンドパスフィルタの構成図である。

符号の説明

１０ ガラス基板
１３ 中間層
１５ 金属膜
２０ 光ファイバ
２１ レンズ
２２ 光学フィルタ
Ｈ 高屈折率膜
Ｌ 低屈折率膜

Claims (6)

1. 光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に成膜される構成の間に、光学距離λ／２相当の整数倍に中間層を形成する光学フィルタにおいて、
   前記高屈折率膜と前記低屈折率膜と前記中間層とのいずれかの層間に金属膜を形成することを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記金属膜は、最外から２層目に形成することを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
3. 前記金属膜はクロムで形成し、前記高屈折率膜は酸化チタンで形成し、前記低屈折率膜は石英ガラスで形成することを特徴とする請求項２記載の光学フィルタ。
4. 前記中間層の厚さはおよそ７０μｍであり、前記金属膜の厚さはおよそ４０ｎｍであることを特徴とする請求項２または請求項３の何れかに記載の光学フィルタ。
5. 入力光と出力光とが伝達される光ファイバと、
   光学距離λ／４相当に成膜される高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に成膜される構成の間に形成し、光学距離λ／２相当の整数倍に形成する中間層と、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜と前記中間層とのいずれかの層間に形成する金属膜と、を有する光学フィルタと、
   前記光ファイバと前記光学フィルタの間に形成するレンズと、
   を備えることを特徴とするバンドパスフィルタ。
6. 前記金属膜は、前記光学フィルタの最外から２層目にクロムで形成し、前記高屈折率膜は酸化チタンで形成し、前記低屈折率膜は石英ガラスで形成することを特徴とする請求項５記載のバンドパスフィルタ。