JP3075704B2 - 多層薄膜絶縁体バンドパスフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
多層薄膜絶縁体バンドパスフィルタおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多層絶縁体バンドパ
スフィルタに関し、特に２つの材料を有する層構造を備
え、好ましくは隣り合う媒質同士の不整合により生じる
反射を低減するために初めと終わりの近くの層は４分の
１波長の光路長に相当する厚さではないということを除
いて、層が波長の４分の１倍の光路長をなす多共振多層
絶縁体バンドパスフィルタに関する。
スフィルタに関し、特に２つの材料を有する層構造を備
え、好ましくは隣り合う媒質同士の不整合により生じる
反射を低減するために初めと終わりの近くの層は４分の
１波長の光路長に相当する厚さではないということを除
いて、層が波長の４分の１倍の光路長をなす多共振多層
絶縁体バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光路に対してある入射角をなし
てフィルタが使用される場合に伝送特性の低下を招かな
いようなバンドパスフィルタが望まれる。光干渉原理に
基づくフィルタは用途が極めて広く、全光スペクトルに
わたって使用されるように設計され得る。
てフィルタが使用される場合に伝送特性の低下を招かな
いようなバンドパスフィルタが望まれる。光干渉原理に
基づくフィルタは用途が極めて広く、全光スペクトルに
わたって使用されるように設計され得る。
【０００３】多共振フィルタは４０年以上も前から製造
されている。フィルタの設計者の通常のアプローチは基
板および媒質に対して等しい長さの共振構造を単に反射
しないことである。この単純な構造は、ある角度で使用
されることにより中心波長が異なる２つの偏波モードに
対するフィルタとなる。
されている。フィルタの設計者の通常のアプローチは基
板および媒質に対して等しい長さの共振構造を単に反射
しないことである。この単純な構造は、ある角度で使用
されることにより中心波長が異なる２つの偏波モードに
対するフィルタとなる。
【０００４】これらのタイプのフィルタについては、
Ｐ．Ｗ．ＢａｕｍｅｉｓｔｅｒによりＣｏｎｔｉｎｕｉ
ｎｇ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅで１９
８６年６月１６日〜２０日に行われた５日間の短期コー
スエンジニアリング１９０．０１に対する講演ノート
「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ」の第１章１−３８〜１−４１頁の中で詳述され
ている。この問題を小さくするために、共振特性を緩和
する必要性が薄膜分野の専門家により徹底的に研究され
た。
Ｐ．Ｗ．ＢａｕｍｅｉｓｔｅｒによりＣｏｎｔｉｎｕｉ
ｎｇ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅで１９
８６年６月１６日〜２０日に行われた５日間の短期コー
スエンジニアリング１９０．０１に対する講演ノート
「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ」の第１章１−３８〜１−４１頁の中で詳述され
ている。この問題を小さくするために、共振特性を緩和
する必要性が薄膜分野の専門家により徹底的に研究され
た。
【０００５】Ｐ．Ｂａｕｍｅｉｓｔｅｒは、Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ３１（１９９２年）の５０４〜５
１２頁に掲載された論文「Ｂａｎｄｐａｓｓ ｄｅｓｉ
ｇｎ−ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｎｏｎ−ｎｏ
ｒｍａｌ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」の中で、マイクロ波フ
ィルタの総合を適用することによって反射波長領域を一
致させるために定在波比技術が用いられたと報告してい
る。これらの共振器は単一の角度を最適化するように調
整された。
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ３１（１９９２年）の５０４〜５
１２頁に掲載された論文「Ｂａｎｄｐａｓｓ ｄｅｓｉ
ｇｎ−ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｎｏｎ−ｎｏ
ｒｍａｌ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」の中で、マイクロ波フ
ィルタの総合を適用することによって反射波長領域を一
致させるために定在波比技術が用いられたと報告してい
る。これらの共振器は単一の角度を最適化するように調
整された。
【０００６】Ｔ．Ｙａｎａｇｉｍａｃｈｉらは論文「Ｈ
ｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ
ｓｔａｂｌｅ ０．３−ｎｍ−ｆｕｌｌ−ｗｉｄｔｈ
−ａｔ−ｈａｌｆ−ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｐｔｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｓ」（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ３３、３５１３〜３５１７頁、
１９９４年）において、単一の共振器フィルタに有用な
交互に厚さが異なる方法を用いた。しかしながら角度が
変更されるにつれて各偏光に対する波長は変化する。
ｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ
ｓｔａｂｌｅ ０．３−ｎｍ−ｆｕｌｌ−ｗｉｄｔｈ
−ａｔ−ｈａｌｆ−ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｐｔｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｓ」（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ３３、３５１３〜３５１７頁、
１９９４年）において、単一の共振器フィルタに有用な
交互に厚さが異なる方法を用いた。しかしながら角度が
変更されるにつれて各偏光に対する波長は変化する。
【０００７】Ｇ．Ｐ．ＫｏｎｕｋｈｏｖおよびＥ．Ａ．
Ｎｅｓｍｅｌｏｖは論文「Ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ
ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｎａｒｒｏｗ−ｂ
ａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、第１１巻、４
６８〜４７４頁、１９６９年）の中で、２分の１波長層
に対して第３の材料を用いることを説明している。この
技術は理論的にはうまくゆくが、実際には選択可能な範
囲に制限がある。さらには種々の材料に関する長期間の
安定性にも問題があるかもしれない。
Ｎｅｓｍｅｌｏｖは論文「Ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ
ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｎａｒｒｏｗ−ｂ
ａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、第１１巻、４
６８〜４７４頁、１９６９年）の中で、２分の１波長層
に対して第３の材料を用いることを説明している。この
技術は理論的にはうまくゆくが、実際には選択可能な範
囲に制限がある。さらには種々の材料に関する長期間の
安定性にも問題があるかもしれない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術の幾つかの欠点を克服する多層薄膜構造を
提供することにある。
した従来技術の幾つかの欠点を克服する多層薄膜構造を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、屈折率の異な
る２つの透明な絶縁膜の交互層を有する多層膜を提供す
る。好ましい具体例では、本発明は、フィルタ構造から
基板および出力界面（必要な場合）への反射防止を利用
し、また偏光モードの一致を調整するために４分の３波
長層を含む共振器を備えている。
る２つの透明な絶縁膜の交互層を有する多層膜を提供す
る。好ましい具体例では、本発明は、フィルタ構造から
基板および出力界面（必要な場合）への反射防止を利用
し、また偏光モードの一致を調整するために４分の３波
長層を含む共振器を備えている。
【００１０】共振器内の中央の２分の１波長として、２
分の１波長の反対の屈折率材と１または２以上の２分の
１波長の同じ屈折率材と２分の１波長の反対の屈折率材
とからなる組合わせを用いることにより、「ｓ」偏光ピ
ークが完全に「ｐ」偏光ピークのバンド内に入るような
フィルタが得られる。
分の１波長の反対の屈折率材と１または２以上の２分の
１波長の同じ屈折率材と２分の１波長の反対の屈折率材
とからなる組合わせを用いることにより、「ｓ」偏光ピ
ークが完全に「ｐ」偏光ピークのバンド内に入るような
フィルタが得られる。
【００１１】さらには、ピークを集中させることはミラ
ー積層体に対するさらなる調整を必要とする。偏光モー
ドの一致を実現するために必要な４分の３波長の数およ
び配置は、フィルタを作製するために選択された屈折率
に伴って変化する。
ー積層体に対するさらなる調整を必要とする。偏光モー
ドの一致を実現するために必要な４分の３波長の数およ
び配置は、フィルタを作製するために選択された屈折率
に伴って変化する。
【００１２】本発明によれば、低屈折率材の４分の１波
長層で終わる第１の４分の１波長積層体、２分の１波長
の低屈折率材と２分の１波長またはその倍数の高屈折率
材と２分の１波長の低屈折率材とからなる２分の１波長
アレイ、および低屈折率材の４分の１波長層で始まる第
２の４分の１波長積層体を含む共振器を具備し、第１お
よび第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、偶数層を
有し、かつそれらの層は、反対の順序になっている多層
薄膜絶縁体バンドパスフィルタが得られる。さらには、
これらの複数の共振器は、４分の１波長の低屈折率によ
って分離されていてもよい。ここで、上述した４分の３
波長層は、第１の４分の１波長積層体における２分の１
波長アレイ側の低屈折率の４分の１波長層と、第１の４
分の１波長積層体側における２分の１波長の低屈折率材
との隣接によって実現される。たとえば、高屈折率の４
分の１波長層を「Ｈ」とし、低屈折率の４分の１波長層
を「Ｌ」とし、第１の４分の１波長積層体が「ＨＬＨ
Ｌ」で、波長アレイが「ＬＬＨＨ ＬＬ」で、第２の４
分の１波長積層体が「ＬＨＬＨ」であると、共振器の層
構造は、「ＨＬＨＬ ＬＬ ＨＨ ＬＬ ＬＨＬＨ」と
なり、第１および第２の４分の１波長積層体と、２分の
１波長アレイとの隣接位置に「ＬＬＬ」なる４分の３波
長層が形成される。
長層で終わる第１の４分の１波長積層体、２分の１波長
の低屈折率材と２分の１波長またはその倍数の高屈折率
材と２分の１波長の低屈折率材とからなる２分の１波長
アレイ、および低屈折率材の４分の１波長層で始まる第
２の４分の１波長積層体を含む共振器を具備し、第１お
よび第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、偶数層を
有し、かつそれらの層は、反対の順序になっている多層
薄膜絶縁体バンドパスフィルタが得られる。さらには、
これらの複数の共振器は、４分の１波長の低屈折率によ
って分離されていてもよい。ここで、上述した４分の３
波長層は、第１の４分の１波長積層体における２分の１
波長アレイ側の低屈折率の４分の１波長層と、第１の４
分の１波長積層体側における２分の１波長の低屈折率材
との隣接によって実現される。たとえば、高屈折率の４
分の１波長層を「Ｈ」とし、低屈折率の４分の１波長層
を「Ｌ」とし、第１の４分の１波長積層体が「ＨＬＨ
Ｌ」で、波長アレイが「ＬＬＨＨ ＬＬ」で、第２の４
分の１波長積層体が「ＬＨＬＨ」であると、共振器の層
構造は、「ＨＬＨＬ ＬＬ ＨＨ ＬＬ ＬＨＬＨ」と
なり、第１および第２の４分の１波長積層体と、２分の
１波長アレイとの隣接位置に「ＬＬＬ」なる４分の３波
長層が形成される。
【００１３】本発明によれば、高屈折率および低屈折率
の４分の１波長層からなる第１の積層体、２分の１波長
の低屈折率材と２分の１波長またはその倍数の高屈折率
材と２分の１波長の低屈折率材とからなる２分の１波長
アレイ、および低屈折率および高屈折率の４分の１波長
層からなる第２の積層体をそれぞれ含む複数の共振器を
具備し、第１および第２の４分の１波長積層体のそれぞ
れは偶数層を有し、かつ第１の積層体は第２の積層体を
鏡で映したようになっていて、それらの共振器は４分の
１波長の低屈折率材により分離されているバンドパスフ
ィルタがさらに得られる。
の４分の１波長層からなる第１の積層体、２分の１波長
の低屈折率材と２分の１波長またはその倍数の高屈折率
材と２分の１波長の低屈折率材とからなる２分の１波長
アレイ、および低屈折率および高屈折率の４分の１波長
層からなる第２の積層体をそれぞれ含む複数の共振器を
具備し、第１および第２の４分の１波長積層体のそれぞ
れは偶数層を有し、かつ第１の積層体は第２の積層体を
鏡で映したようになっていて、それらの共振器は４分の
１波長の低屈折率材により分離されているバンドパスフ
ィルタがさらに得られる。
【００１４】本発明によれば、高屈折率材の４分の１波
長層で終わり、高屈折率および低屈折率の４分の１波長
層からなる第１の４分の１波長積層体、２分の１波長の
高屈折率材と２分の１波長またはその倍数の低屈折率材
と２分の１波長の高屈折率材とからなる２分の１波長ア
レイ、および高屈折率材の４分の１波長層で始まり、低
屈折率および高屈折率の４分の１波長層からなる第２の
４分の１波長積層体を含む共振器を具備し、第１および
第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、奇数層を有
し、かつそれらの層は、反対の順序になっている多層薄
膜絶縁体バンドパスフィルタが得られる。さらには、こ
れらの複数の共振器は、４分の１波長の低屈折率によっ
て分離されていてもよい。ここで、上述した４分の３波
長層は、第１の４分の１波長積層体における２分の１波
長アレイ側の高屈折率の４分の１波長層と、第１の４分
の１波長積層体側における２分の１波長の高屈折率材と
の隣接によって実現される。たとえば、高屈折率の４分
の１波長層を「Ｈ」とし、低屈折率の４分の１波長層を
「Ｌ」とし、第１の４分の１波長積層体が「ＨＬＨＬ
Ｈ」で、波長アレイが「ＨＨ ＬＬ ＨＨ」で、第２の
４分の１波長積層体が「ＨＬＨＬＨ」であると、共振器
の層構造は、「ＨＬＨＬＨ ＨＨ ＬＬ ＨＨＨＬＨＬ
Ｈ」となり、第１および第２の４分の１波長積層体と、
２分の１波長アレイとの隣接位置に「ＨＨＨ」なる４分
の３波長層が形成される。
長層で終わり、高屈折率および低屈折率の４分の１波長
層からなる第１の４分の１波長積層体、２分の１波長の
高屈折率材と２分の１波長またはその倍数の低屈折率材
と２分の１波長の高屈折率材とからなる２分の１波長ア
レイ、および高屈折率材の４分の１波長層で始まり、低
屈折率および高屈折率の４分の１波長層からなる第２の
４分の１波長積層体を含む共振器を具備し、第１および
第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、奇数層を有
し、かつそれらの層は、反対の順序になっている多層薄
膜絶縁体バンドパスフィルタが得られる。さらには、こ
れらの複数の共振器は、４分の１波長の低屈折率によっ
て分離されていてもよい。ここで、上述した４分の３波
長層は、第１の４分の１波長積層体における２分の１波
長アレイ側の高屈折率の４分の１波長層と、第１の４分
の１波長積層体側における２分の１波長の高屈折率材と
の隣接によって実現される。たとえば、高屈折率の４分
の１波長層を「Ｈ」とし、低屈折率の４分の１波長層を
「Ｌ」とし、第１の４分の１波長積層体が「ＨＬＨＬ
Ｈ」で、波長アレイが「ＨＨ ＬＬ ＨＨ」で、第２の
４分の１波長積層体が「ＨＬＨＬＨ」であると、共振器
の層構造は、「ＨＬＨＬＨ ＨＨ ＬＬ ＨＨＨＬＨＬ
Ｈ」となり、第１および第２の４分の１波長積層体と、
２分の１波長アレイとの隣接位置に「ＨＨＨ」なる４分
の３波長層が形成される。
【００１５】本発明によれば、多層のうちの幾つかの層
は高屈折率材であり、かつ幾つかの層が反対の低屈折率
材である多層バンドパスフィルタが得られる。そのフィ
ルタは、第１の所定の屈折率からなり、かつ異なる反対
の屈折率からなる２分の１波長層同士の間でそれらに接
触して挟まれてなる２分の１波長または多数の２分の１
波長のスペーサ層を有する共振器を具備する。
は高屈折率材であり、かつ幾つかの層が反対の低屈折率
材である多層バンドパスフィルタが得られる。そのフィ
ルタは、第１の所定の屈折率からなり、かつ異なる反対
の屈折率からなる２分の１波長層同士の間でそれらに接
触して挟まれてなる２分の１波長または多数の２分の１
波長のスペーサ層を有する共振器を具備する。
【００１６】異なる反対の屈折率の前記２分の１波長層
は、高屈折率材と低屈折率材とが交互に積層されてなる
２つの４分の１波長積層体を決める層の間に挟まれてお
り、異なる反対の屈折率の２分の１波長層に接触して隣
接する４分の１波長層は実質的に同一の異なる反対の屈
折率になっている。２つの４分の１波長積層体のそれぞ
れは同数の交互層を有し、かつ実質的に反対の順序にな
っている。
は、高屈折率材と低屈折率材とが交互に積層されてなる
２つの４分の１波長積層体を決める層の間に挟まれてお
り、異なる反対の屈折率の２分の１波長層に接触して隣
接する４分の１波長層は実質的に同一の異なる反対の屈
折率になっている。２つの４分の１波長積層体のそれぞ
れは同数の交互層を有し、かつ実質的に反対の順序にな
っている。
【００１７】本発明によれば、ｎおよびｍは整数であ
り、またＸは高屈折率層および低屈折率層の何れか一方
であり、かつＹは高屈折率層および低屈折率層の他方で
あって、ＸとＹは反対の屈折率であるときに、（ＸＹ）
n （ＹＹ）（ＸＸ）m （ＹＹ）（ＹＸ）n の層構造を具
備する多層バンドパスフィルタが得られる。
り、またＸは高屈折率層および低屈折率層の何れか一方
であり、かつＹは高屈折率層および低屈折率層の他方で
あって、ＸとＹは反対の屈折率であるときに、（ＸＹ）
n （ＹＹ）（ＸＸ）m （ＹＹ）（ＹＸ）n の層構造を具
備する多層バンドパスフィルタが得られる。
【００１８】さらに、本発明の他の一つによれば、２つ
の反射する積層体の間に入る低屈折率材からなる２分の
１波長のスペーサ層を有し、かつそれら２つの積層体が
高屈折率材と低屈折率材とが反対の順序で交互に積層さ
れ、各２つの積層体の該スペーサ層側が高屈折率材であ
るバンドパスフィルタにおいて、入射光の偏光に対して
過敏でないフィルタを製造する方法であって、スペーサ
層と２つの反射する積層体との間でそれらに接触して１
または２以上の２分の１波長の高屈折率材を設ける工程
を含む。
の反射する積層体の間に入る低屈折率材からなる２分の
１波長のスペーサ層を有し、かつそれら２つの積層体が
高屈折率材と低屈折率材とが反対の順序で交互に積層さ
れ、各２つの積層体の該スペーサ層側が高屈折率材であ
るバンドパスフィルタにおいて、入射光の偏光に対して
過敏でないフィルタを製造する方法であって、スペーサ
層と２つの反射する積層体との間でそれらに接触して１
または２以上の２分の１波長の高屈折率材を設ける工程
を含む。
【００１９】あるいは、２つの反射する積層体の間に入
る高屈折率材からなる２分の１波長のスペーサ層を有
し、かつそれら２つの積層体が低屈折率材と高屈折率材
とが反対の順序で交互に積層され、各２つの積層体の該
スペーサ層側が低屈折率材であるバンドパスフィルタに
おいて、入射光の偏光に対して過敏でないフィルタを製
造する方法であって、スペーサ層と２つの反射する積層
体との間でそれらに接触して１または２以上の２分の１
波長の低屈折率材を設ける工程を含む。
る高屈折率材からなる２分の１波長のスペーサ層を有
し、かつそれら２つの積層体が低屈折率材と高屈折率材
とが反対の順序で交互に積層され、各２つの積層体の該
スペーサ層側が低屈折率材であるバンドパスフィルタに
おいて、入射光の偏光に対して過敏でないフィルタを製
造する方法であって、スペーサ層と２つの反射する積層
体との間でそれらに接触して１または２以上の２分の１
波長の低屈折率材を設ける工程を含む。
【００２０】本発明によれば、今まで定義されたバンド
パスフィルタにおいて、バンドパスフィルタに応じて種
々の偏光のピークの相対的な位置を微調整するために、
１または２以上の２分の１波長層が１または２以上の積
層体の１または２以上の所定の層に付加されているバン
ドパスフィルタがさらに得られる。
パスフィルタにおいて、バンドパスフィルタに応じて種
々の偏光のピークの相対的な位置を微調整するために、
１または２以上の２分の１波長層が１または２以上の積
層体の１または２以上の所定の層に付加されているバン
ドパスフィルタがさらに得られる。
【００２１】１または２以上の２分の１波長層を積層体
の１または２以上の所定の４分の１波長層に付加するこ
とは、１または２以上の２分の１波長層を既存の層に物
理的に付加することによって、すなわちより具体的には
少なくとも４分の３波長層またはそれよりも大きな厚さ
の層を堆積することによって、実現され得るということ
に注意する必要がある。
の１または２以上の所定の４分の１波長層に付加するこ
とは、１または２以上の２分の１波長層を既存の層に物
理的に付加することによって、すなわちより具体的には
少なくとも４分の３波長層またはそれよりも大きな厚さ
の層を堆積することによって、実現され得るということ
に注意する必要がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多層薄膜絶縁
体バンドパスフィルタおよびその製造方法の実施の形態
について図面とともに詳細に説明する。
体バンドパスフィルタおよびその製造方法の実施の形態
について図面とともに詳細に説明する。
【００２３】まず、フィルタ構造についての一般的な知
識について説明する。波長分割多重および他の通信産業
の用途のためのフィルタは低損失でかつ殆どリプルのな
い極めて直線的な傾きを必要とする。典型的なバンド幅
は、１２５０nmから１６５０nmまでの波長範囲に対して
０．５nmから１００nmまでの範囲である。技術的な改善
によりフィルタにもたらされる利益によって、フィルタ
の用途がさらに広がる。
識について説明する。波長分割多重および他の通信産業
の用途のためのフィルタは低損失でかつ殆どリプルのな
い極めて直線的な傾きを必要とする。典型的なバンド幅
は、１２５０nmから１６５０nmまでの波長範囲に対して
０．５nmから１００nmまでの範囲である。技術的な改善
によりフィルタにもたらされる利益によって、フィルタ
の用途がさらに広がる。
【００２４】最も単純な共振器フィルタは、図１３に示
すように、透明な絶縁材からなる２分の１波長倍の光路
長を有する層により分離された２つの部分反射鏡ででき
ている（エタロンと同様である）。
すように、透明な絶縁材からなる２分の１波長倍の光路
長を有する層により分離された２つの部分反射鏡ででき
ている（エタロンと同様である）。
【００２５】全ての絶縁体フィルタに対して、反射鏡は
図１４に例示された高屈折率と低屈折率の材料からなる
交互の層を含んでいる。各層の厚さは所望のフィルタ波
長にて４分の１波長になるように調整される。各反射鏡
（単一層のみであってもよい）は４分の１波長積層体と
呼ばれる。フィルタのバンド幅はこの構造における４分
の１波長積層体の反射率の関数である。
図１４に例示された高屈折率と低屈折率の材料からなる
交互の層を含んでいる。各層の厚さは所望のフィルタ波
長にて４分の１波長になるように調整される。各反射鏡
（単一層のみであってもよい）は４分の１波長積層体と
呼ばれる。フィルタのバンド幅はこの構造における４分
の１波長積層体の反射率の関数である。
【００２６】フィルタ共振器は全ての絶縁体干渉フィル
タに対する基本構成要素である。これは単一（または複
数）の２分の１波長層により分離されてなる、４分の１
波長積層体でできた２つの同一な反射鏡からなる。共振
器は、傾きを急峻にするために低屈折率材料からなる４
分の１波長層を間に挟んで他の共振器の上に堆積され
る。これは多共振フィルタとなる（図１２参照）。
タに対する基本構成要素である。これは単一（または複
数）の２分の１波長層により分離されてなる、４分の１
波長積層体でできた２つの同一な反射鏡からなる。共振
器は、傾きを急峻にするために低屈折率材料からなる４
分の１波長層を間に挟んで他の共振器の上に堆積され
る。これは多共振フィルタとなる（図１２参照）。
【００２７】そのフィルタがある角度でもって光に照ら
された場合、各偏光モードに適した異なるスペクトル特
性を生じる。その角度がフィルタのバンド幅と比較して
大きい場合には、フィルタによって完全に異なる波長が
選択される。いずれにしても、平均偏光応答曲線は歪
み、その結果生じるフィルタは望ましいものではない。
された場合、各偏光モードに適した異なるスペクトル特
性を生じる。その角度がフィルタのバンド幅と比較して
大きい場合には、フィルタによって完全に異なる波長が
選択される。いずれにしても、平均偏光応答曲線は歪
み、その結果生じるフィルタは望ましいものではない。
【００２８】つぎに、本発明にかかるフィルタ構造の一
例について説明する。図１に示すように、本発明による
フィルタ全体は、透明な基板４０、Ｎ層のフィルタ共振
器４２、低屈折率層４４、Ｎまたは（Ｎ＋４）層の第２
の共振器４６、および場合によってはさらに多くの共振
器を備えており、各共振器の後には低屈折率層、Ｎ層か
らなる別のフィルタ共振器、および別のマッチング層
（必要な場合）が続く。ここで、図１に示した「高屈折
率のＦＷ」とは、高屈折率の１波長（Full Wave）層を
意味する。また、低屈折率層４４は、Ｎ層のフィルタ共
振器４２側の最下部層に対応する低屈折率の４分の１波
長層に低屈折率の２分の１波長層とを含めて隣接した４
分の３波長層、あるいはＮまたは（Ｎ＋４）層の第２の
共振器４６側の最上部層に対応する低屈折率の４分の１
波長層に低屈折率の２分の１波長層とを含めて隣接した
４分の３波長層である。
例について説明する。図１に示すように、本発明による
フィルタ全体は、透明な基板４０、Ｎ層のフィルタ共振
器４２、低屈折率層４４、Ｎまたは（Ｎ＋４）層の第２
の共振器４６、および場合によってはさらに多くの共振
器を備えており、各共振器の後には低屈折率層、Ｎ層か
らなる別のフィルタ共振器、および別のマッチング層
（必要な場合）が続く。ここで、図１に示した「高屈折
率のＦＷ」とは、高屈折率の１波長（Full Wave）層を
意味する。また、低屈折率層４４は、Ｎ層のフィルタ共
振器４２側の最下部層に対応する低屈折率の４分の１波
長層に低屈折率の２分の１波長層とを含めて隣接した４
分の３波長層、あるいはＮまたは（Ｎ＋４）層の第２の
共振器４６側の最上部層に対応する低屈折率の４分の１
波長層に低屈折率の２分の１波長層とを含めて隣接した
４分の３波長層である。
【００２９】殆どの場合、マッチング層は低屈折率の４
分の１波長である。マッチング層の材料および屈折率は
先の低屈折率層の材料および屈折率と異なっていてもよ
い。共振器は交互に積層された高屈折率の材料と低屈折
率の材料からなる４分の１波長の厚さの層でできてい
る。この発明においては、２分の１波長がこれらの層の
どれかに付加され、それによって付加された層の厚さが
増え、ピークの一致を改善するために偏光の中心波長を
移動させる。共振器の第１の材料は高屈折率であり、そ
のつぎに低屈折率材料が続く。
分の１波長である。マッチング層の材料および屈折率は
先の低屈折率層の材料および屈折率と異なっていてもよ
い。共振器は交互に積層された高屈折率の材料と低屈折
率の材料からなる４分の１波長の厚さの層でできてい
る。この発明においては、２分の１波長がこれらの層の
どれかに付加され、それによって付加された層の厚さが
増え、ピークの一致を改善するために偏光の中心波長を
移動させる。共振器の第１の材料は高屈折率であり、そ
のつぎに低屈折率材料が続く。
【００３０】従来技術の知見に関して、最も単純な場合
には低屈折率材料は２分の１波長の倍数であり、そのつ
ぎに高屈折率材が続き、すなわちＨＬＬＨとなる。ここ
でＨとＬの各層は４分の１波長厚の高屈折率材または低
屈折率材を表している。つぎに、後に続く各共振器との
間に低屈折率層が設けられる。
には低屈折率材料は２分の１波長の倍数であり、そのつ
ぎに高屈折率材が続き、すなわちＨＬＬＨとなる。ここ
でＨとＬの各層は４分の１波長厚の高屈折率材または低
屈折率材を表している。つぎに、後に続く各共振器との
間に低屈折率層が設けられる。
【００３１】そのつぎの共振器は従来技術の層構造、す
なわち最も単純な場合にはＨＬＨＬＬ ＨＬＨでできて
いてもよい。この構造は急峻な傾きを有するフィルタを
製造するために何回も繰り返される。それから第１の共
振器が繰り返される。最後につぎの媒質に対する別のマ
ッチング層が必要に応じて付加される。
なわち最も単純な場合にはＨＬＨＬＬ ＨＬＨでできて
いてもよい。この構造は急峻な傾きを有するフィルタを
製造するために何回も繰り返される。それから第１の共
振器が繰り返される。最後につぎの媒質に対する別のマ
ッチング層が必要に応じて付加される。
【００３２】本発明によれば、その構造は最初と最後の
共振器に対して３Ｈ ＬＬ ３Ｈに変更され、また内側
の共振器はＨＬ３Ｈ ＬＬ ３ＨＬＨの構造を有する。
共振器が４つよりも多いと、大きな入射角に対して電力
半原点でのリプルが大きい平均偏光バンド形状を有する
フィルタができてしまう。これは好ましくない。
共振器に対して３Ｈ ＬＬ ３Ｈに変更され、また内側
の共振器はＨＬ３Ｈ ＬＬ ３ＨＬＨの構造を有する。
共振器が４つよりも多いと、大きな入射角に対して電力
半原点でのリプルが大きい平均偏光バンド形状を有する
フィルタができてしまう。これは好ましくない。
【００３３】本発明は、反射鏡の層数が増やされてフィ
ルタのバンド幅が小さくなる時に最も有効になる。この
時点でピークの中心は極めて重要となり、中央部分のつ
ぎの層には２分の１波長が付加される必要があり、すな
わち共振器の一例としてＨＬＨＬＨ ３Ｌ３Ｈ ＬＬ
３Ｈ３Ｌ ＨＬＨＬＨとなる。
ルタのバンド幅が小さくなる時に最も有効になる。この
時点でピークの中心は極めて重要となり、中央部分のつ
ぎの層には２分の１波長が付加される必要があり、すな
わち共振器の一例としてＨＬＨＬＨ ３Ｌ３Ｈ ＬＬ
３Ｈ３Ｌ ＨＬＨＬＨとなる。
【００３４】基板は重要な波長に亘って透明であり、ガ
ラス、石英、透明なプラスチック、シリコンおよびゲル
マニウムを含む（ただし、これらに限定されない）多種
多様の材料でできていてもよい。この目的のために使用
される絶縁材料は１．３から４．０を超える範囲の屈折
率を有している。
ラス、石英、透明なプラスチック、シリコンおよびゲル
マニウムを含む（ただし、これらに限定されない）多種
多様の材料でできていてもよい。この目的のために使用
される絶縁材料は１．３から４．０を超える範囲の屈折
率を有している。
【００３５】好ましい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(Cryolit
h)（１．３５）、二酸化シリコン（１．４６）、酸化ア
ルミニウム（１．６３）、酸化ハフニウム（１．８
５）、五酸化タンタル（２．０５）、酸化ニオブ（２．
１９）、硫化亜鉛（２．２７）、酸化チタン（２．３
７）、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。他の絶縁材料も同様
に目的にかなうであろう。
３８）、フッ化トリウム（１．４７）、氷晶石(Cryolit
h)（１．３５）、二酸化シリコン（１．４６）、酸化ア
ルミニウム（１．６３）、酸化ハフニウム（１．８
５）、五酸化タンタル（２．０５）、酸化ニオブ（２．
１９）、硫化亜鉛（２．２７）、酸化チタン（２．３
７）、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。他の絶縁材料も同様
に目的にかなうであろう。
【００３６】フィルタの設計は今日、最適化ルーチンを
備えた商業的に利用可能なコンピュータプログラム（す
なわちＳｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ株式会社製の
ＴＦＣａｌｃTMの支援によって簡単に達成される。設計
の要点をそのプログラムに入力すると、特定の応答が計
算される。
備えた商業的に利用可能なコンピュータプログラム（す
なわちＳｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ株式会社製の
ＴＦＣａｌｃTMの支援によって簡単に達成される。設計
の要点をそのプログラムに入力すると、特定の応答が計
算される。
【００３７】要求された名目上のバンド幅に一致するよ
うに適切なサイズの共振器を有する設計が選択される場
合、マッチング層に対してフィルタの透過を最適化する
ことがなされる。設計者は、４分の１波長に相当する状
態で使用すべき材料の範囲から選択するか、または同じ
低屈折率材料をマッチングをなすように厚さを調整して
使用することを選んでもよい。
うに適切なサイズの共振器を有する設計が選択される場
合、マッチング層に対してフィルタの透過を最適化する
ことがなされる。設計者は、４分の１波長に相当する状
態で使用すべき材料の範囲から選択するか、または同じ
低屈折率材料をマッチングをなすように厚さを調整して
使用することを選んでもよい。
【００３８】従来技術を超える改善を実証するために、
同程度の選択的な透光をなすように設計された同様のフ
ィルタの分析が行われる。図２〜図６では直角の入射角
での中心波長は１３４０nmであり、またＨ層の屈折率は
２．２５であり、Ｌ層の屈折率は１．４７である。
同程度の選択的な透光をなすように設計された同様のフ
ィルタの分析が行われる。図２〜図６では直角の入射角
での中心波長は１３４０nmであり、またＨ層の屈折率は
２．２５であり、Ｌ層の屈折率は１．４７である。
【００３９】本明細書中では、「反対の屈折率」という
語が時々用いられているが、これは高屈折率材料と低屈
折率材料とを区別するためであり、従って低屈折率材料
は高屈折率材料に対して反対の屈折率を有しているとい
うように用いられ得る。図２〜図６においては、フィル
タはすべて低屈折率の４分の１波長層によって分離され
た２共振器フィルタである。
語が時々用いられているが、これは高屈折率材料と低屈
折率材料とを区別するためであり、従って低屈折率材料
は高屈折率材料に対して反対の屈折率を有しているとい
うように用いられ得る。図２〜図６においては、フィル
タはすべて低屈折率の４分の１波長層によって分離され
た２共振器フィルタである。
【００４０】図２は従来の２共振器フィルタの透過率を
表すグラフであり、各共振器は２５層を有している。２
分の１波長は高屈折率である。その構造は最後のＬが除
去された（（ＨＬ）６ ＨＨ （ＬＨ）６ Ｌ）２であ
る。図２の３つの曲線は左から右へ順に「ｐ」偏光、平
均の偏光および「ｓ」偏光のものである。図３では、こ
の２共振器フィルタにおいて４より少ない層が用いられ
ている。
表すグラフであり、各共振器は２５層を有している。２
分の１波長は高屈折率である。その構造は最後のＬが除
去された（（ＨＬ）６ ＨＨ （ＬＨ）６ Ｌ）２であ
る。図２の３つの曲線は左から右へ順に「ｐ」偏光、平
均の偏光および「ｓ」偏光のものである。図３では、こ
の２共振器フィルタにおいて４より少ない層が用いられ
ている。
【００４１】その構造は（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ
ＨＨＨ （ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ Ｌ
Ｌ ＨＨＨ （ＬＨ）５）である。通過帯域の中心はこ
の設計条件に対して今や０．１８nm以内にある。この設
計のさらなる改善点について説明する。図４は２共振器
フィルタの透過率を表すグラフであり、各共振器は
（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ ＬＨＬＬ （Ｌ
Ｈ）４） Ｌ （（ＨＬ）５ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ ＬＨ
ＬＬ （ＬＨ）４）の構造を備えた２３層を有してい
る。中心は今や０．１nm以内にある。
ＨＨＨ （ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ Ｌ
Ｌ ＨＨＨ （ＬＨ）５）である。通過帯域の中心はこ
の設計条件に対して今や０．１８nm以内にある。この設
計のさらなる改善点について説明する。図４は２共振器
フィルタの透過率を表すグラフであり、各共振器は
（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ ＬＨＬＬ （Ｌ
Ｈ）４） Ｌ （（ＨＬ）５ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ ＬＨ
ＬＬ （ＬＨ）４）の構造を備えた２３層を有してい
る。中心は今や０．１nm以内にある。
【００４２】低屈折率の２分の１波長を有するフィルタ
として、図５に示す設計が選択された。そのグラフは、
従来の２共振器フィルタの透過率を表しており、各共振
器は低屈折率の４分の１波長層により分離されてなる２
３層を有している。２分の１波長は低屈折率である。上
述したように、図５の３つの曲線は左から右へ順に
「ｐ」偏光、平均の偏光および「ｓ」偏光のものであ
る。
として、図５に示す設計が選択された。そのグラフは、
従来の２共振器フィルタの透過率を表しており、各共振
器は低屈折率の４分の１波長層により分離されてなる２
３層を有している。２分の１波長は低屈折率である。上
述したように、図５の３つの曲線は左から右へ順に
「ｐ」偏光、平均の偏光および「ｓ」偏光のものであ
る。
【００４３】重要な観察点は、この例では図２とは反対
に「ｓ」偏光曲線が中心の左側に位置しているというこ
とである。中心に位置させることを実現するため、２共
振器フィルタであり、各共振器が（（ＨＬ）５ ＬＬ
ＨＨ ＬＬ （ＬＨ）５）Ｌ （（ＨＬ）５ ＬＬ Ｈ
Ｈ ＬＬ （ＬＨ）５）の構造を備えた２１層を有する
図６に示すように設計が変更された。中心は再び０．１
nm以内にある。
に「ｓ」偏光曲線が中心の左側に位置しているというこ
とである。中心に位置させることを実現するため、２共
振器フィルタであり、各共振器が（（ＨＬ）５ ＬＬ
ＨＨ ＬＬ （ＬＨ）５）Ｌ （（ＨＬ）５ ＬＬ Ｈ
Ｈ ＬＬ （ＬＨ）５）の構造を備えた２１層を有する
図６に示すように設計が変更された。中心は再び０．１
nm以内にある。
【００４４】直角の入射角からの波長変化は、異なる屈
折率の２分の１波長に対して異なる等式を導く。低屈折
率の２分の１波長を有するフィルタは、従来の設計に対
して高屈折率の２分の１波長で作製されたフィルタより
もさらにシフトする。
折率の２分の１波長に対して異なる等式を導く。低屈折
率の２分の１波長を有するフィルタは、従来の設計に対
して高屈折率の２分の１波長で作製されたフィルタより
もさらにシフトする。
【００４５】「ｓ」偏光は典型的に、低屈折率のスペー
サフィルタに対して最も大きくシフトされ、また高屈折
率のスペーサフィルタに対して最も小さくシフトされ
る。この発明は「ｓ」偏光特性と「ｐ」偏光特性の不一
致に対して「ｓ」偏光特性を「ｐ」偏光特性に向かって
シフトさせる。
サフィルタに対して最も大きくシフトされ、また高屈折
率のスペーサフィルタに対して最も小さくシフトされ
る。この発明は「ｓ」偏光特性と「ｐ」偏光特性の不一
致に対して「ｓ」偏光特性を「ｐ」偏光特性に向かって
シフトさせる。
【００４６】「ｐ」偏光の波長シフトの比較は興味深
い。図３および図４に特徴づけられた設計の反応は図２
に示す高屈折率スペーサタイプの反応に似ている。図６
に示す設計に対する波長変化は図５に示す低屈折率スペ
ーサタイプに対する波長変化に密接に対応している。
い。図３および図４に特徴づけられた設計の反応は図２
に示す高屈折率スペーサタイプの反応に似ている。図６
に示す設計に対する波長変化は図５に示す低屈折率スペ
ーサタイプに対する波長変化に密接に対応している。
【００４７】もしＧ．Ｐ．ＫｏｎｕｋｈｏｖおよびＥ．
Ａ．Ｎｅｓｍｅｌｏｖにより教えられた方法でスプリッ
ティング・リダクション (the splitting reduction)が
作製されたならば、たとえ何れの屈折率のタイプが選択
されたとしてもピーク波長は中間の値に近づくであろ
う。このことは、本発明の原理がＧ．Ｐ．Ｋｏｎｕｋｈ
ｏｖおよびＥ．Ａ．Ｎｅｓｍｅｌｏｖの原理と全く異な
ることを実証している。
Ａ．Ｎｅｓｍｅｌｏｖにより教えられた方法でスプリッ
ティング・リダクション (the splitting reduction)が
作製されたならば、たとえ何れの屈折率のタイプが選択
されたとしてもピーク波長は中間の値に近づくであろ
う。このことは、本発明の原理がＧ．Ｐ．Ｋｏｎｕｋｈ
ｏｖおよびＥ．Ａ．Ｎｅｓｍｅｌｏｖの原理と全く異な
ることを実証している。
【００４８】このシフトの要因は、より形状の歪みが小
さい状態で小さな円錐角を可能にすること、逆に言えば
正しいピークの選択で小さな角度で大きな波長変化をな
くすことによる利点に対して利用されてもよい。
さい状態で小さな円錐角を可能にすること、逆に言えば
正しいピークの選択で小さな角度で大きな波長変化をな
くすことによる利点に対して利用されてもよい。
【００４９】図１０は、本発明によるものであり、３５
nmの波長範囲に対する傾斜調整のために設計された３共
振器フィルタ（８４層）の応答を示している。図１０に
示された曲線は対称的であり、その半値帯域幅は直角の
入射角での値と同じである。
nmの波長範囲に対する傾斜調整のために設計された３共
振器フィルタ（８４層）の応答を示している。図１０に
示された曲線は対称的であり、その半値帯域幅は直角の
入射角での値と同じである。
【００５０】その構造は、最後の２層がそれぞれ屈折率
１．３の４分の１波長に変更された（（ＨＬ）６ ＨＨ
Ｈ ＬＬ ＨＨＨ Ｌ Ｈ ＬＬ （ＬＨ）５ Ｌ）３
である。このグラフは空気中で大きな角度（２２度）を
なす場合のものである。図１１は同じ波長範囲に亘る従
来のフィルタ（９０層）の比較を示す応答のグラフであ
る。「ｓ」偏光はこのバンド幅に対して平均および
「ｐ」偏光の左側へ位置している。
１．３の４分の１波長に変更された（（ＨＬ）６ ＨＨ
Ｈ ＬＬ ＨＨＨ Ｌ Ｈ ＬＬ （ＬＨ）５ Ｌ）３
である。このグラフは空気中で大きな角度（２２度）を
なす場合のものである。図１１は同じ波長範囲に亘る従
来のフィルタ（９０層）の比較を示す応答のグラフであ
る。「ｓ」偏光はこのバンド幅に対して平均および
「ｐ」偏光の左側へ位置している。
【００５１】図９について説明すると、本発明による図
６のタイプ（左側）と従来技術による図２に示すタイプ
（右側）との比較が示されている。このグラフは低屈折
率材料での空気中における４５度での平均偏光に対する
ものである。Ｈの屈折率は１．８８であり、Ｌの屈折率
は１．３８である。最後の２層の厚さは、それぞれ屈折
率１．３の４分の１波長にして反射を防ぐために調整さ
れた。
６のタイプ（左側）と従来技術による図２に示すタイプ
（右側）との比較が示されている。このグラフは低屈折
率材料での空気中における４５度での平均偏光に対する
ものである。Ｈの屈折率は１．８８であり、Ｌの屈折率
は１．３８である。最後の２層の厚さは、それぞれ屈折
率１．３の４分の１波長にして反射を防ぐために調整さ
れた。
【００５２】本発明が有用となる屈折率の範囲は、フィ
ルタ構造に使用される低屈折率材料に対する高屈折率材
料の比によってのみ制限されるだけである。極めて大き
な角度に対して、図９は、屈折率比が小さくても特性が
改善され得ることを実証している。図９における屈折率
（１．８８および１．３８）と同様の屈折率の材料はス
ペクトルの紫外領域で使用される。その比が１．３より
もさらに小さい場合には、その角度の特性は本発明の特
別な層を保証しなくてもよい。
ルタ構造に使用される低屈折率材料に対する高屈折率材
料の比によってのみ制限されるだけである。極めて大き
な角度に対して、図９は、屈折率比が小さくても特性が
改善され得ることを実証している。図９における屈折率
（１．８８および１．３８）と同様の屈折率の材料はス
ペクトルの紫外領域で使用される。その比が１．３より
もさらに小さい場合には、その角度の特性は本発明の特
別な層を保証しなくてもよい。
【００５３】スペクトルのもう一方の端部は赤外であ
り、好ましい高屈折率材料は４．０の屈折率を有するゲ
ルマニウムである。波長の分割は狭い帯域のフィルタに
とって重大な問題のままである。
り、好ましい高屈折率材料は４．０の屈折率を有するゲ
ルマニウムである。波長の分割は狭い帯域のフィルタに
とって重大な問題のままである。
【００５４】図７は、４．０の高屈折率と１．７５の低
屈折率を有し、その構造が（（ＨＬ）４ （ＬＨ）４
Ｌ）２である３２層の２共振器フィルタに対する分割の
程度を示している。中心化を行うためには積層体の大規
模な変更が必要となる。作製の観点からすれば好ましい
設計は（（Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ５Ｌ）５Ｈ ＬＬ
５Ｈ（５Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ３ＬＨ）Ｌ）２である。
これは同様の結果を生じるより厚い層と比べてストレス
が小さい。
屈折率を有し、その構造が（（ＨＬ）４ （ＬＨ）４
Ｌ）２である３２層の２共振器フィルタに対する分割の
程度を示している。中心化を行うためには積層体の大規
模な変更が必要となる。作製の観点からすれば好ましい
設計は（（Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ５Ｌ）５Ｈ ＬＬ
５Ｈ（５Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ３ＬＨ）Ｌ）２である。
これは同様の結果を生じるより厚い層と比べてストレス
が小さい。
【００５５】勿論、本発明の範囲および趣旨から逸脱し
ない範囲で多くの他の具体例が予想され得る。
ない範囲で多くの他の具体例が予想され得る。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明に係る多
層薄膜絶縁体バンドパスフィルタおよびその製造方法に
よれば、各偏光モードに対して同一の波長に集中してな
る通過帯域を備えたバンドパスフィルタを得ることがで
きる。
層薄膜絶縁体バンドパスフィルタおよびその製造方法に
よれば、各偏光モードに対して同一の波長に集中してな
る通過帯域を備えたバンドパスフィルタを得ることがで
きる。
【図１】本発明による多共振バンドパスフィルタ全体の
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の２共振器フィルタの透過率を表す特性図
であり、各共振器は低屈折率の４分の１波長層により分
離されてなる２５層を有し、２分の１波長は高屈折率で
ある。
であり、各共振器は低屈折率の４分の１波長層により分
離されてなる２５層を有し、２分の１波長は高屈折率で
ある。
【図３】２共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
り、各共振器は（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ
（ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨ
Ｈ（ＬＨ）５）の構造を備えた２３層を有している。
り、各共振器は（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ
（ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨ
Ｈ（ＬＨ）５）の構造を備えた２３層を有している。
【図４】２共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
り、各共振器は（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ
ＬＨＬＬ （ＬＨ）４） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ
ＬＬ ＨＨＨ ＬＨＬＬ （ＬＨ）４）の構造を備えた
２３層を有している。
り、各共振器は（（ＨＬ）５ ＨＨＨ ＬＬ ＨＨＨ
ＬＨＬＬ （ＬＨ）４） Ｌ （（ＨＬ）５ ＨＨＨ
ＬＬ ＨＨＨ ＬＨＬＬ （ＬＨ）４）の構造を備えた
２３層を有している。
【図５】従来の２共振器フィルタの透過率を表す特性図
であり、各共振器は低屈折率の４分の１波長層により分
離されてなる２３層を有し、２分の１波長は低屈折率で
ある。
であり、各共振器は低屈折率の４分の１波長層により分
離されてなる２３層を有し、２分の１波長は低屈折率で
ある。
【図６】本発明による２共振器フィルタの透過率を表す
特性図であり、各共振器は（（ＨＬ）５ ＬＬ ＨＨ
ＬＬ （ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＬＬ ＨＨＬ
Ｌ （ＬＨ）５）の構造を備えた２１層を有している。
特性図であり、各共振器は（（ＨＬ）５ ＬＬ ＨＨ
ＬＬ （ＬＨ）５） Ｌ （（ＨＬ）５ ＬＬ ＨＨＬ
Ｌ （ＬＨ）５）の構造を備えた２１層を有している。
【図７】従来技術による従来の２共振器フィルタの透過
率を表す特性図であり、各共振器は低屈折率の４分の１
波長層により分離されてなる１５層を有し、かつ低屈折
率の４分の１波長層で終わり、また２分の１波長は低屈
折率であって、高屈折率は４．０で低屈折率は１．７５
であり、その構造は（（ＨＬ）４ （ＬＨ）４Ｌ）２で
ある。
率を表す特性図であり、各共振器は低屈折率の４分の１
波長層により分離されてなる１５層を有し、かつ低屈折
率の４分の１波長層で終わり、また２分の１波長は低屈
折率であって、高屈折率は４．０で低屈折率は１．７５
であり、その構造は（（ＨＬ）４ （ＬＨ）４Ｌ）２で
ある。
【図８】本発明による２共振器フィルタの透過率を表す
特性図であり、各共振器は（（Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ
５Ｌ ５Ｈ ＬＬ ５Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ
Ｈ） Ｌ）２の構造を備えた２１層を有し、図７におけ
るのと同じ屈折率を有している。
特性図であり、各共振器は（（Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ
５Ｌ ５Ｈ ＬＬ ５Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ Ｈ ３Ｌ
Ｈ） Ｌ）２の構造を備えた２１層を有し、図７におけ
るのと同じ屈折率を有している。
【図９】図６に示す本発明によるフィルタの出力応答と
図２に示す従来技術のフィルタの応答との比較を示す特
性図である。
図２に示す従来技術のフィルタの応答との比較を示す特
性図である。
【図１０】本発明の技術により作製されたバンド幅が
０．９nmの３共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
る。
０．９nmの３共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
る。
【図１１】従来方法で作製されたバンド幅が０．９nmの
従来技術の３共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
り、その構造は、最後の２層がそれぞれ屈折率１．３の
４分の１波長に変更された（（ＨＬ）８ （ＬＨ）８
Ｌ）３であり、またこの特性図は空気中で大きな角度
（２０．６度）をなす場合のものである。
従来技術の３共振器フィルタの透過率を表す特性図であ
り、その構造は、最後の２層がそれぞれ屈折率１．３の
４分の１波長に変更された（（ＨＬ）８ （ＬＨ）８
Ｌ）３であり、またこの特性図は空気中で大きな角度
（２０．６度）をなす場合のものである。
【図１２】従来技術の多共振絶縁体フィルタの断面図で
ある。
ある。
【図１３】従来技術の固体エタロンフィルタの断面図で
ある。
ある。
【図１４】従来技術の４分の１波長積層体の断面図であ
る。
る。
４０ 基板 ４２ Ｎ層のフィルタ共振器 ４４ 低屈折率層 ４６ Ｎまたは（Ｎ＋４）層の第２の共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−160220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−39801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−262704（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/28 G02B 5/30 G02B 6/293
Claims (17)
- 【請求項１】 低屈折率材の４分の１波長層で終わる第
１の４分の１波長積層体、２分の１波長の低屈折率材と
２分の１波長またはその倍数の高屈折率材と２分の１波
長の低屈折率材とからなる２分の１波長アレイ、および
低屈折率材の４分の１波長層で始まる第２の４分の１波
長積層体を含む共振器を具備し、 第１および第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、偶
数層を有し、かつそれらの層は、実質的に反対の順序に
なっていることを特徴とする多層薄膜絶縁体バンドパス
フィルタ。 - 【請求項２】 第１の積層体は第２の積層体を鏡で映し
たようになっていることを特徴とする請求項１に記載の
多層薄膜絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項３】 複数の前記共振器を有し、 各共振器は、４分の１波長の低屈折率材によって分離さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の多層薄膜絶
縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項４】 低屈折率材の４分の１波長層で終わり、
高屈折率および低屈折率の４分の１波長層からなる第１
の４分の１波長積層体、２分の１波長の低屈折率材と２
分の１波長またはその倍数の高屈折率材と２分の１波長
の低屈折率材とからなる２分の１波長アレイ、および低
屈折率材の４分の１波長層で始まり、低屈折率および高
屈折率の４分の１波長層からなる第２の４分の１波長積
層体をそれぞれ含む複数の共振器を具備し、 第１および第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、偶
数層を有し、かつそれらの層は、４分の１波長の低屈折
率材によって分離されていることを特徴とする多層薄膜
絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項５】 第１の積層体は第２の積層体を鏡で映し
たようになっていることを特徴とする請求項４に記載の
多層薄膜絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項６】 バンドパスフィルタに応じて種々の偏光
のピークの相対的な位置を微調整するために、１または
２以上の２分の１波長層が１または２以上の積層体の１
または２以上の所定の層に付加されていることを特徴と
する請求項１に記載の多層薄膜絶縁体バンドパスフィル
タ。 - 【請求項７】 バンドパスフィルタに応じて種々の偏光
のピークの相対的な位置を微調整するために、１または
２以上の２分の１波長層が１または２以上の積層体の１
または２以上の所定の層に付加されていることを特徴と
する請求項４に記載の多層薄膜絶縁体バンドパスフィル
タ。 - 【請求項８】 高屈折率材の４分の１波長層で終わり、
高屈折率および低屈折率の４分の１波長層からなる第１
の４分の１波長積層体、２分の１波長の高屈折率材と２
分の１波長またはその倍数の低屈折率材と２分の１波長
の高屈折率材とからなる２分の１波長アレイ、および高
屈折率材の４分の１波長層で始まり、低屈折率および高
屈折率の４分の１波長層からなる第２の４分の１波長積
層体をそれぞれ含む複数の共振器を具備し、 第１および第２の４分の１波長積層体のそれぞれは、奇
数層を有し、かつそれらの層は、４分の１波長の低屈折
率材によって分離されていることを特徴とする多層薄膜
絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項９】 第１の積層体は第２の積層体を鏡で映し
たようになっていることを特徴とする請求項８に記載の
多層薄膜絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項１０】 多層のうちの幾つかの層は、高屈折率
材であり、かつ幾つかの層が反対の低屈折率材である多
層バンドパスフィルタであって、第１の所定の屈折率か
らなり、かつ異なる反対の屈折率からなる２分の１波長
層同士の間でそれらに接触して挟まれてなる２分の１波
長または多数の２分の１波長のスペーサ層を有する共振
器を具備し、 異なる反対の屈折率の前記２分の１波長層は、高屈折率
材と低屈折率材とが交互に積層されてなる２つの４分の
１波長積層体を決める層の間に挟まれており、異なる反
対の屈折率の２分の１波長層に接触して隣接する４分の
１波長層は、実質的に同一の該異なる反対の屈折率であ
ることを特徴とする多層薄膜絶縁体バンドパスフィル
タ。 - 【請求項１１】 バンドパスフィルタに応じて種々の偏
光のピークの相対的な位置を微調整するために、１また
は２以上の２分の１波長層が１または２以上の積層体の
１または２以上の所定の層に付加されていることを特徴
とする請求項１０に記載の多層薄膜絶縁体バンドパスフ
ィルタ。 - 【請求項１２】 ２つの４分の１波長積層体のそれぞれ
は、同数の交互層を有し、かつ実質的に反対の順序にな
っていることを特徴とする請求項１０に記載の多層薄膜
絶縁体バンドパスフィルタ。 - 【請求項１３】 ｎおよびｍは整数であり、またＸは高
屈折率層および低屈折率層の何れかであり、かつＹは高
屈折率層および低屈折率層の他方であって、ＸとＹとは
反対の屈折率でかつ実質的に同一の光学的な厚さである
ときに、（ＸＹ）n（ＹＹ）（ＸＸ）m（ＹＹ）（ＹＸ）
nの層構造を具備することを特徴とする多層薄膜絶縁体
バンドパスフィルタ。 - 【請求項１４】 バンドパスフィルタに応じて種々の偏
光のピークの相対的な位置を微調整するために、複数の
２分の１波長層が１または２以上の４分の１波長積層体
（ＸＹ）n（ＹＸ）nの所定の層に付加されていることを
特徴とする請求項１３に記載の多層薄膜絶縁体バンドパ
スフィルタ。 - 【請求項１５】 ２つの反射する積層体の間に入る低屈
折率材からなる２分の１波長のスペーサ層を有し、かつ
それら２つの積層体が高屈折率材と低屈折率材とが反対
の順序で交互に積層され、各２つの積層体の該スペーサ
層側が高屈折率材であるバンドパスフィルタにおいて、
入射光の偏光に対して過敏でないフィルタを製造する方
法であって、 スペーサ層と２つの反射する積層体との間でそれらに接
触して１または２以上の２分の１波長の高屈折率材を設
ける工程を含むことを特徴とするフィルタの製造方法。 - 【請求項１６】 ２つの反射する積層体の間に入る高屈
折率材からなる２分の１波長のスペーサ層を有し、かつ
それら２つの積層体が低屈折率材と高屈折率材とが反対
の順序で交互に積層され、各２つの積層体の該スペーサ
層側が低屈折率材であるバンドパスフィルタにおいて、
入射光の偏光に対して過敏でないフィルタを製造する方
法であって、 スペーサ層と２つの反射する積層体との間でそれらに接
触して１または２以上の２分の１波長の低屈折率材を設
ける工程を含むことを特徴とするフィルタの製造方法。 - 【請求項１７】 １または２以上の２分の１波長層が１
または２以上の積層体の１または２以上の所定の層に付
加されており、それによってバンドパスフィルタに応じ
て種々の偏光のピークの相対的な位置を微調整するため
に１または２以上の層の厚さを増大していることを特徴
とする請求項８に記載の多層薄膜絶縁体バンドパスフィ
ルタ。
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|---|---|---|---|
| US08/743,734 US5926317A (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Multilayer thin film dielectric bandpass filter |
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