JP4329980B2 - 多層膜光学フィルタ、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）通信方式に利用される多層膜光学フィルタ、その製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロードバンド時代の到来により、データ伝送の高速化および大容量化が求められている現在、上記ＷＤＭ通信方式に大きな期待が寄せられている。
【０００３】
このＷＤＭ通信方式における重要なモジュールの一つに、伝送路の途中で所望の波長の信号光のみを分岐または挿入できるモジュール（ＯＡＤＭ; Optical Add-Drop Multiplexer）がある。
【０００４】
そして、このＯＡＤＭの分岐／挿入機能を実現するためのキーデバイスとして、多重化光信号から所定の波長を選択して透過させる帯域透過フィルタ（バンドパスフィルタ）がある。
【０００５】
この帯域透過フィルタにおいては、選択透過波長帯域の損失が小さいこと、および他の信号波長帯域との透過率比（抑圧比）が大きいことが要求されている。上記要求特性を満足させるために、上記帯域透過フィルタとして、キャビティを複数層化（多層化）した膜構造を有する多層膜光学フィルタ（以下、単に多層膜フィルタとも記載する）が利用されている。
【０００６】
なお、本明細書において、“多層”とは、複数層を表す意味として用いている。
【０００７】
すなわち、多層膜フィルタは、光学基板上に、カップリング層を介して積層された複数のキャビティを有している。そして、各キャビティは、スペーサ層と、このスペーサ層の積層方向に沿った両側に形成されており、互いに異なる屈折率を有する二種類の薄膜層（高屈折率を有する高屈折率層；Ｈ層および低屈折率を有する低屈折率層；Ｌ層）が交互かつスペーサ層に対して対称配置されて成る反射多層膜とを備えている。
【０００８】
また、ＯＡＤＭにおいては、入力ポートを介して入射された多重化光信号の光軸上に多層膜フィルタが配置されており、多重化光信号が多層膜フィルタの入射面に入射されると、所望の波長帯域の光信号のみが多層膜フィルタを透過し、その透過波長帯域以外の光信号は、多層膜フィルタにより反射される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９６１２９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＯＡＤＭにおいては、多重化光信号を多層膜フィルタの入射面に入射させ、任意の波長帯域の光信号を透過させ、残りの波長帯域に存在する光信号を反射させる構成となっている。このため、多層膜フィルタの入射面が入射された多重化光信号の光軸に垂直に配置されている場合、すなわち、多層膜フィルタの入射面に対して多重化光信号が垂直入射する構成（垂直入射構成）では、多層膜フィルタの入射面を介して反射された光信号が、元の多重化光信号の入力ポート側に戻る可能性がある。
【００１１】
そこで、ＯＡＤＭにおいては、多層膜フィルタを、その入射面が入射される光信号の光軸に対して傾斜するように配置（以下、この配置を傾斜配置と略記する）し、光信号が多層膜フィルタの入射面に対して所定の入射角度をもって入射するように構成している。この結果、任意の波長帯域はフィルタを透過して伝搬され、それ以外の波長帯域は、反射されて伝搬される。
【００１２】
しかしながら、多層膜フィルタを傾斜配置した場合には、上記垂直入射構成の場合と比べて、多層膜フィルタの透過波長特性の形に生じるリップルが増大し、多層膜フィルタの透過波長特性に悪影響を及ぼす恐れが生じていた。
【００１３】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、多層膜フィルタを傾斜配置した場合でも、その多層膜フィルタの透過波長特性に対するリップルを大幅に抑制することができる多層膜光学フィルタ、及び、その製造方法を提供することをその目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、以下に示すような多層膜光学フィルタ、及び、その製造方法を知見した。
【００１５】
この発明の多層膜光学フィルタの第１の態様は、中心波長がλ０の所定の波長帯域において、
所定の屈折率を有する光学基板と、
（ｍ1λ０）／４（ｍ1は正の奇数）の光学膜厚を有するカップリング層と、
（ｍ2λ０）／２（ｍ2は自然数）の光学膜厚を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の積層方向に沿った両側に形成され、（ｍ3λ０）／４（ｍ3は正の奇数）の光学膜厚を有し、互いに異なる屈折率を有する二種類の薄膜層が、交互且つ前記スペーサ層に対して対象配置された反射多層膜とを備えるキャビティと、
を備え、
前記光学基板上に、前記カップリング層を介して前記キャビティが複数積層された多層膜光学フィルタであって、
所定の入射角度及び前記スペーサ層の光学膜厚に応じて、少なくとも１つの前記キャビティの中心波長をλ０からシフトし、前記所定の入射角度において最適な波長光学特性を有する多層膜光学フィルタである。
【００１６】
この発明の多層膜光学フィルタの第２の態様は、前記シフトを、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように行う多層膜光学フィルタである。
【００１７】
この発明の多層膜光学フィルタの第３の態様は、前記シフトを、前記入射角度において、前記所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように行なう多層膜光学フィルタである。
【００１８】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第１の態様は、多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する工程と、
前記光学基板上に各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、所定にシフトされた中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する工程と、
前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光に基づいて、前記層形成工程による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する工程と、
を備えた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００１９】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第２の態様は、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように、前記シフト量を定めた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００２０】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第３の態様は、前記入射角度において、所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように、前記シフト量を定めた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００２１】
この発明の多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムの第１の態様は、多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する層形成装置と、前記光学基板上に前記各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて前記各キャビティ毎に設定された中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する照射装置とを有するシステムに適用されるコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように、シフト量を演算して前記中心波長を算出する処理と、
前記照射装置から照射され前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光を受信する処理と、
受信されたモニタ光に基づいて、前記層形成装置による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する処理と、
をコンピュータにそれぞれ実行させる多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムである。
本願の請求項１〜５に係る発明は、それぞれ、上記の多層膜光学フィルタの第２、第３の態様、多層膜光学フィルタの製造方法の第２、第３の態様、および、多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムの第１の態様に相当する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタ１を示す図である。
【００２３】
本実施形態の多層膜フィルタ１は、ＯＡＤＭにおける入射光透過／遮断用として、その入射面が入射光の光軸に対して所定角度α°傾斜配置して使用されるものであり、入射光は、多層膜フィルタ１の入射面に対して光軸に対してα°で入射するようになっている。
【００２４】
すなわち、図１に示すように、多層膜フィルタ１は、光学基板２と、この光学基板２にカップリング層４介して積層された複数のキャビティ５ａ１〜５ａｋ（ｋ≧２の整数）とを備えている。
【００２５】
なお、光学基板２に直接積層される最下層のキャビティを１番目（５ａ１）とし、以下、光学基板２から離れる方向（媒質側）に向かって順に番号が増え、光学基板２から積層方向に沿って最も離れた層（最上層）のキャビティをｋ番目（５ａｋ）とする。なお、本実施形態では、ｋ＝５とする。
【００２６】
光学基板２の積層方向とは反対側の面（下面）には、反射防止層｛AR（Anti-Reflection）層｝ＡＲ１が設けられている。また、最上層のキャビティ５ａ５の媒質側の面（上面）に対しても、反射防止層ＡＲ２が設けられている。
【００２７】
第１番目のキャビティ５ａ１は、スペーサ層６ａ１と、このスペーサ層６ａ１の積層方向に沿った両側に形成された反射多層膜７ａ１および７ｂ１とを備えている。
【００２８】
各反射多層膜７ａ１および７ｂ１は、図２に示すように、互いに異なる屈折率をそれぞれ有する第１および第２の屈折率層８ａ１および８ｂ１を備えており、この第１および第２の屈折率層８ａ１および８ｂ１が交互かつスペーサ層６ａ１に対して積層方向に沿って対称配置されて形成されている。
【００２９】
第１の屈折率層８ａ１の屈折率ｎLは、第２の屈折率層８ｂ１の屈折率ｎHより小さくなっており、以下、第１の屈折率層８ａ１をＬ層、第２の屈折率層８ｂ１をＨ層と記載する。
【００３０】
同様に、キャビティ５ａ２〜５ａ５は、スペーサ層６ａ２〜６ａ５と、このスペーサ層６ａ２〜６ａ５の積層方向に沿った両側に形成された反射多層膜７ａ２〜７ａ５とを備えている。各反射多層膜７ａ２〜７ａ５は、互いに異なる屈折率をそれぞれ有するＬ層８ａ２〜８ａ５およびＨ層８ｂ２〜８ｂ５をそれぞれ備え、このＬ層８ａ２〜８ａ５およびＨ層８ｂ２〜８ｂ５が交互かつスペーサ層６ａ２〜６ａ５に対して積層方向に沿って対称配置されて形成されている。
【００３１】
本実施形態において、多層膜フィルタ１は、光学基板上にカップリング層４を介して複数のキャビティ５ａ１〜５ａ５が積層している。
【００３２】
また、各キャビティ５ａ１〜５ａ５における各反射多層膜７ａ１および７ｂ１〜７ａ５および７ａ５のＬ層８ａ１〜８ａ５およびＨ層８ｂ１〜８ｂ５の交互積層数（ミラーペア数）およびスペーサ層６ａ１〜６ａ５の層厚（物理的な層厚）は、多層膜フィルタ１として求められる透過波長帯域等に基づいて予め設計されている。
【００３３】
以下、本実施形態における多層膜フィルタ１の設計内容について説明する。
【００３４】
最初に、多層膜フィルタ（例えば、第１キャビティから第５キャビティの５キャビティフィルタ）の構成の表記の仕方について説明する。例えば、多層膜フィルタとして、第１キャビティ〜第５キャビティの５キャビティフィルタは、下式（１）のように表すことができる。
【００３５】
媒質（Air）／ＡＲ層／第５キャビティ／カップリング層／第４キャビティ／カップリング層／第３キャビティ／カップリング層／第２キャビティ／カップリング層／第１キャビティ／基板（Sub）／AR層・・・（１）
【００３６】
そして、上式（１）で表された多層膜フィルタにおけるキャビティは、下式（２）のように表すことができる。
(HL)yHｘLH(LH)y ・・・（２）
【００３７】
但し、ｙはＬＨ交互積層数、ｘは、スペーサ層厚をそれぞれ表しており、例えば、(HL)6H8LH(LH)6は、ＬＨ交互積層数が６（＝(HL)6)、スペーサ層厚が８Ｌのキャビティの構成を表している。
【００３８】
また、上式（２）で示されたキャビティは、ＬＨ交互積層数およびスペーサ層厚を指標として、次式（３）のように省略表記することができる。
【式１】
yxy ・・・（３）
【文章１】
すなわち、yxyは、交互積層数がｙ、スペーサ層厚がｘＬの対称構造を有するキャビティ(HL)6H8LH(LH)6を示している。なお、本実施例の他、(HL)68H(LH)6等の様々なキャビティが考えられる。
【００３９】
次に、本発明者等が実験した結果として、下式（４）〜（６）に示す３種類の１キャビティフィルタにおいて、入射光が入射面に対して垂直入射した場合（入射角α＝０°、すなわち、０°入射時）および入射光が入射面に対して所定角度α＝５°をもって入射した場合（５°入射時）の透過波長特性を図３に示す。
【００４０】
【式２】
848キャビティ→Air／(HL)8H4LH(LH)8／sub ・・・（４）
7147キャビティ→Air／(HL)7H14LH(LH)7／sub ・・・（５）
747キャビティ→Air／(HL)7H4LH(LH)7／sub ・・・（６）
【００４１】
【文章２】
図３に示すように、０°入射時においては、全ての１キャビティフィルタの中心波長（透過波長特性において透過率５０％を示す２つの波長の中心）は、約１５５０ｎｍで一致している。
【００４２】
【文章３】
一方、５°入射時においては、全ての１キャビティフィルタの中心波長は、０°入射時に比べて短波長側にシフトしている。そして、半値幅の異なる848キャビティと747キャビティとの中心波長が略１５４７．５６ｎｍで略一致しているにもかかわらず、7147キャビティの中心波長は、より短波長側にシフトしているのが分かる。
【００４３】
【文章４】
図４は、３種類の１キャビティフィルタに対する入射角度と波長シフト量との関係を示す。図４に示すように、入射角が大きくなるに従って、848キャビティおよびキャビティの中心波長と7147キャビティの中心波長とは大きくずれていくことが分かる。
【００４４】
また、本発明者等が種々の構成を有する１キャビティフィルタの特性を調査・実験した結果、入射光がそのフィルタの入射面に対して所定角度をもって入射した時（斜入射時）の波長シフト量は、そのキャビティのミラーペア数とは無関係に、スペーサ層の層厚（スペーサ層厚）で決まることを発見した。
【００４５】
すなわち、図５は、２°入射時におけるスペーサ層厚に対する中心波長のシフト量を示す図である。図５に示すように、スペーサ層厚に比例して波長シフト量も大きくなるが、その傾きは除々に緩やかになることも分かった。
【００４６】
次に、上述した波長シフト量の多層膜フィルタに対する影響について説明する。
【００４７】
上述したように、多層膜フィルタは、複数のキャビティが積層されて構成されており、そのフィルタを垂直入射用としてのみ使用する場合には、個々のキャビティの中心波長を一致させ、キャビティ数、ミラーペア数、スペーサ層厚等を組み合わせて設計を行っている。
【００４８】
しかしながら、ＯＡＤＭ用として、入射光が入射面に対して所定角度α°で入射する場合では、上述した波長シフト量により、キャビティ間において中心波長にずれが生じ、リップル増大の原因となる。
【００４９】
そこで、本発明者等は、多層膜フィルタを構成する複数のキャビティの中でスペーサ層厚の異なるキャビティに対しては、予め斜入射時の角度α°およびスペーサ層厚に応じて、そのキャビティの中心波長を、スペーサ層厚が同一の他のキャビティの中心波長からシフトさせることにより、斜入射時（角度α°）においてキャビティ間の中心波長を一致させて、リップルの低減を図っている。
【００５０】
すなわち、本実施形態においては、上式（１）で表された多層膜フィルタ１の構成の一例を、下式（７）および（８）のように表す（図１参照）。
【００５１】
Air/L'H'/(HL)6H8LH(LH)6/L/(HL)7H8LH(LH)7/L/(HL)7H10LH(LH)7/L/
(HL)7H8LH(LH)7/L/(HL)6H8LH(LH)6/Sub ・・・（７）
【式３】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（８）
【００５２】
そして、本実施形態では、最もスペーサ層厚が大きいキャビティ５ａ３を除くスペーサ層厚が同一のキャビティ５ａ１〜５ａ２および５ａ４〜５ａ５は、入射光がフィルタ１の入射面に対して垂直入射した際における中心波長（各キャビティによる透過波長特性において透過率５０％を示す２つの波長の中心）がλ0となるように設計されている。
【００５３】
また、カップリング層４は、その中心波長λ0の（ｍ1／４（ｍ1は正の奇数））倍の光学膜厚を有している。
【００５４】
さらに、各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５のスペーサ層６ａ１〜６ａ５は、中心波長λ0の（ｍ2／２（ｍ2は自然数））倍の光学膜厚を有している。
【００５５】
各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の各反射多層膜７ａ１、７ａ２、７ａ４および７ａ５におけるＬ層８ａ１、８ａ２、８ａ４および８ａ５は、中心波長λ0の（ｍ3／４（ｍ3は正の奇数））倍の光学膜厚を有しており、Ｈ層８ｂ１、８ｂ２、８ｂ４および８ｂ５は、中心波長λ0の（ｍ3／４（ｍ3は正の奇数））倍の光学膜厚を有している。
【００５６】
そして、最もスペーサ層厚が大きいキャビティ５ａ３は、入射光がフィルタ１の入射面に対して垂直入射した際における中心波長が上記所定の入射角度α°および自キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３のスペーサ層厚に応じて中心波長λ0からシフトされた波長λとなるように設計されている。
【００５７】
この中心波長λは、上記所定の入射角度α°および自キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３のスペーサ層厚に応じて、自キャビティ５ａ３の所定の入射角度α°における中心波長と他キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の所定の入射角度α°における中心波長とが一致するように定められている。
【００５８】
また、キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３は、上記中心波長λの（ｍ4／２（ｍ4は自然数））倍の光学膜厚を有している。
【００５９】
さらに、キャビティ５ａ３の反射多層膜７ａ３におけるＬ層８ａ３およびＨ層８ｂ３は、中心波長λの（ｍ5／４（ｍ5は正の奇数））倍の光学膜厚をそれぞれ有している。
【００６０】
図６は、本実施形態に係わる多層膜フィルタが適用されるＯＡＤＭの実施例を示す。図６（ａ）が分波の場合の適用例を示し、図６（b）が合波の場合を示す。
この実施例の多層膜フィルタは、波長λ10の光信号を透過させ、他の波長の光信号を反射する光学特性を有する。また、多層膜フィルタは、項軸に対して、一定の入射角度を付けて設置（傾斜配置）されている。
【００６１】
初めに、図６（ａ）に示す分波の場合を説明する。波長λ1〜波長λNの多重光信号が、INポート（左側）から2芯フェルール１２の上側の光路とレンズ１３を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１３は、光信号が２芯フェレール１２を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。
【００６２】
多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号を透過させ、その他の波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号を反射する。透過した波長λ10の光信号は、レンズ１５と１芯フェルール１６を通過して、Ｄｒｏｐポート（右側）へ達する。ここで、レンズ１５は、光信号が多層膜フィルタ１４を通過後に拡散するため、それを絞って１芯フェルール１６へ入射させる役割を果たしている。
【００６３】
また、多層膜フィルタ１４によって反射された波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４が光軸に対して一定の入射角度を有しているので、レンズ１３を通過して2芯フェルール１２の下側のポートへ入射する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４によって反射された後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。この波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は2芯フェルール１２を通過して、ＯＵＴポート（左側）へ達する。
【００６４】
以上によって、INポートから入射した波長λ1〜波長λNの多重光信号を、この多層膜フィルタを利用したOADMシステムによって、波長λ10の光信号（Ｄｒｏｐポート）と、波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号（ＯＵＴポート）に分波することができる。
【００６５】
次に図6（ｂ）に示される合波の場合を説明する。波長λ10の光信号がＡｄｄポート（右側）から１芯フェルール１６とレンズ１５を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１５は、光信号が１芯フェレール１６を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。
【００６６】
多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号を透過させるので、Ａｄｄポートから入射した光信号は、多層膜フィルタ１４とレンズ１３を通過し、更に２芯フェルール１２の上側の光路を通過して、OUTポート(左側)へ達する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４を通過した後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。
【００６７】
一方、波長λ1〜λ9、λ11〜λN波長λ11の光信号は、ＩＮポート（左側）から入射される。入射した光信号は、２芯フェルール１２の下側の光路、レンズ１３を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１３は、光信号が２芯フェレール１２を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号以外の光信号は反射させるので、多層膜フィルタ１４入射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は透過せずに反射する。
【００６８】
反射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４が光軸に対して一定の入射角度を有しているので、レンズ１３を介して2芯フェルール１２の上側のポートへ入射する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４によって反射された後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。
【００６９】
波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４を通過した波長λ10の光信号と合波され、2芯フェルール１２の上側のポートを通過して、OUTポート（左側）へ達する。
従って、Ａｄｄポート（右側）から入射した波長λ10の光信号と、ＩＮポート（左側）から入射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は合波されて、OUTポート（左側）へ達する。以上によって、この多層膜フィルタを利用したOADMシステムによって、合波を行なうことができる。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタ１の製造装置２１の概略構成を図７（一部断面図）に示す。
【００７１】
図７に示すように、製造装置２１は、真空容器（チャンバ）２２と、この真空容器２２内の例えば底部に並置された例えば２つの成膜源２３ａ１、２３ａ２とを備えている。
【００７２】
成膜源２３ａ１は、第１の屈折率層８ａ１の屈折率ｎLを有する成膜材料がセットされた成膜源であり、成膜源２３ａ２は、第２の屈折率層８ａ２の屈折率ｎHを有する成膜材料がセットされた成膜源である。
【００７３】
また、製造装置２１は、真空容器２２内における成膜源２３ａ１、２３ａ２と反対側（上部）に設けられており、光学基板２を保持するための基板ホルダ２５を備えている。
【００７４】
そして、製造装置２１は、真空容器２２内に設けられており、成膜源２３ａ１、２３ａ２内に電子ビームを照射して成膜源２３ａ１、２３ａ２内の成膜材料を加熱させるための電子銃３０ａ１、３０ａ２と、広波長帯域光である例えば白色光を測定光ＭＬとして出力する光源３１とを備えている。
【００７５】
さらに、製造装置２１は、後述する制御装置から送信されるシャッタ信号に応じて成膜源２３ａ１、２３ａ２の上方を覆うことにより成膜動作を停止させ、開放信号に応じて成膜源２３ａ１、２３ａ２の上方を開放して成膜動作を開始／再開させるためのシャッタ装置３２ａ１、３２ａ２と、光源３１から発せられた測定光ＭＬが成膜中の膜（多層膜フィルタ１を構成する各膜）Ｆおよび基板２を透過した際の透過光を集光する集光レンズ３３と、この集光レンズ３３により集光された透過光を波長毎に受光する光ファイババンドル３４とを備えている。
【００７６】
この光ファイババンドル３４は、真空容器２２の例えば上壁に対して気密に取り付けられたシールドボックス３５内を気密に貫通して真空容器外に延長している。
【００７７】
そして、製造装置２１は、光ファイババンドル３４を介して送られた透過光から、後述する制御装置から送信されるモニタ光波長を表す波長決定信号に対応する波長を有する透過光のみをモニタ光として分光する分光器３６と、この分光器３６により分光されたモニタ光を順次受光してその受光量に対応する光量信号を出力する受光器３７と、シャッタ装置３２ａ１、３２ａ２にデータ通信可能に接続されており、受光器３７から出力された光量信号に基づいて、シャッタ装置３２ａ１、３２ａ２を介して成膜動作を制御するための制御装置３８とを備えている。
【００７８】
図８は、図７に示す製造装置２１における制御装置３８のハードウエア構成を示す図である。
【００７９】
図８に示すように、制御装置３８は、コンピュータシステムであり、受光器３７から出力された光量信号をデジタル型の光量信号（デジタル光量データ）に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０と、設計者が操作して情報を入力可能な入力部４１と、Ａ／Ｄ変換器４０および入力部４１に通信可能に接続されたコンピュータ４２と、このコンピュータ４２に通信可能に接続されており、後述するフィルタ製造処理（成膜処理）を実行させるためのプログラムＰを予め記憶する記憶媒体としてのメモリ４３とを備えている。なお、記憶媒体としては、半導体メモリ、磁気メモリ等、様々な記憶媒体が適用可能である。
【００８０】
次に、本実施形態の多層膜フィルタ１の製造処理について説明する。
【００８１】
上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を有し、かつスペーサ層厚に応じた中心波長を有するように設計された多層膜フィルタ１の各キャビティ５ａ１〜５ａ５の各膜（各層）を成膜する際においては、予めコンピュータ４２に対して、入力部４１から上記多層膜フィルタ１の上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を表す設計データ、各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の中心波長λ0およびキャビティ５ａ３の中心波長λがそれぞれ入力されており、コンピュータ４２のメモリ４３にそれぞれ記憶されている。
【００８２】
製造装置２１により多層膜フィルタ１の製造が開始されると、コンピュータ４２は、プログラムＰに従って動作し、成膜対象となるキャビティに対応する中心波長を表す波長決定信号を分光器３６に送信する（図９；ステップＳ１）。
【００８３】
例えば、成膜対象となるキャビティが、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５であれば、コンピュータ４２は、上記各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５に対応する中心波長λ0を表す波長決定信号を分光器３６に送信する。
【００８４】
一方、成膜対象となるキャビティが、キャビティ５ａ３であれば、コンピュータ４１は、上記各キャビティ５ａ３に対応する中心波長λを表す波長決定信号を分光器３６に送信する。
【００８５】
この結果、分光器３６は、コンピュータ４２から送信された波長決定信号に基づいて、送られてくる広波長帯域の透過光から分光するモニタ光の波長を、中心波長λ0あるいはλにセットする。
【００８６】
一方、コンピュータ４２の制御により、成膜対象となるキャビティの各膜の成膜材料に対応する成膜源（例えば、Ｌ層→成膜源２３ａ１、Ｈ層→成膜源２３ａ２、本実施形態では、Ｈ層を成膜対象とする）２３ａ２のシャッタ装置３２ａ２が開動作し、成膜源２３ａ１のシャッタ装置３２ａ１が閉動作（シャッタ動作）している（ステップＳ２）。
【００８７】
このとき、電子銃３０ａ１、３０ａ２から成膜源２３ａ１、２３ａ２に対して電子ビームが照射されており、成膜源２３ａ１、２３ａ２内の加熱融解された成膜材料が蒸発する。
【００８８】
このとき、上方をシャッタ装置により覆われていない成膜源２３ａ２から蒸発した成膜材料（蒸発粒子）は、真空容器２２内を上昇して被成膜基板２に蒸着され、成膜対象となる膜層Ｆの一部が形成される。
【００８９】
上記成膜動作と並行して、光源３１からは、広波長帯域光ＭＬが成膜中の層Ｆに照射される。そして、成膜中の層を透過した透過光は、基板２、集光レンズ３３および光ファイババンドル３４を介して分光器３６に入射される。
【００９０】
このとき、本実施形態では、分光器３６により、成膜対象がキャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の場合には、その中心波長λ0に対応する波長λ0のモニタ光Ｍ（λ0）のみが分光される。一方、成膜対象がキャビティ５ａ３の場合には、その中心波長λに対応する波長λのモニタ光Ｍ（λ）のみが分光される。
【００９１】
そして、分光器３６を介して分光されたモニタ光Ｍ（λ0）／モニタ光Ｍ（λ）は受光器３７に受光される。受光器３７により受光された受光量に対応する光量信号は、Ａ／Ｄ４１を介して制御装置３８のコンピュータ４２に送信される。
【００９２】
コンピュータ４２は、送信されてきた光量信号をモニタしている。
【００９３】
このとき、公知の成膜理論により、モニタした光量信号の変化が対応する波長（λ0／λ）の１／４倍毎にピーク（極大／極小）値をとるため、例えば、成膜対象がスペーサ層以外の膜層である場合には、上記ピーク値（ｍ3λ0／４、あるいはｍ3λ／４）をｍ3回検出した際に（ステップＳ３→ＹＥＳ）、コンピュータ４２は、蒸着中の成膜源２３ａ２に対応するシャッタ装置３２ａ２に対してシャッタ信号を送信して閉動作させ、成膜動作を停止、すなわち、成膜源２３ａ２から蒸発した成膜材料の基板２への蒸着を阻止する（ステップＳ４）。
【００９４】
この結果、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（ｍ3λ0／４、あるいはｍ3λ／４）に設定することができる。
【００９５】
なお、ステップＳ４として、成膜対象がスペーサ層である場合には、、上記ピーク値（λ0／４、あるいはλ／４）をｍ2ｘ２回検出した際にコンピュータ４２のステップＳ３の判断がＹＥＳとなり、成膜動作が停止される（ステップＳ４参照）。
【００９６】
この結果、基板２に成膜されたスペーサ層の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（ｍ2λ0／２、あるいはｍ2λ／２）に設定することができる。
【００９７】
すなわち、本実施形態によれば、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の各膜層の光学膜厚を、その中心波長λ0の１／４倍に設定し、スペーサ層厚の異なるキャビティ５ａ３の各膜層の光学膜厚を、そのキャビティ５ａ３に対応する中心波長λの１／４倍に設定することができる。
【００９８】
ここで、上述した多層膜フィルタの製造方法（アルゴリズム）に基づいて実際に製造した多層膜フィルタの例について説明する。
【００９９】
【文章５】
（実施例１）
光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を有する５キャビティの多層膜フィルタ１（下式（９）として再度示す）を上述した製造装置２１を用いて製造した。このとき、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５に対しては、中心波長λ0として１５５０．００ｎｍのモニタ光を用い、キャビティ５ａ３（）に対しては、上記中心波長λ0（１５５０．００ｎｍ）からシフトされた中心波長λ（１５５０．０４ｎｍ）のモニタ光を用いている。
【式４】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（９）
【０１００】
ここで、製造された多層膜フィルタ１における０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１０に示した。
【０１０１】
図１０に示すように、０°入射時においては、透過波長特性に大きなリップルが認められるが、実際に使用される５°入射時においては、中心波長が約１５４７．５６ｎｍで一致しているため、透過波長特性として、リップルの無い非常にフラットな波形が得られた。
【０１０２】
（比較例１）
実施例１と同様に、光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、上式（９）に示す多層膜構造を有する５キャビティの多層膜フィルタ１Ａを、全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５に対して同一の中心波長λ0（＝１５５０．０ｎｍ）のモニタ光を用いて製造した場合の０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１１に示した。
【０１０３】
図１１に示すように、０°入射時においては、リップルの無い非常にフラットな波形が得られたが、実際に使用される５°入射時においては、透過波長特性において、リップルが大幅に増加した。
【０１０４】
（比較例２）
比較例１と同様に、光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、下式（１０）に示す多層膜構造（全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５のスペーサ層の層厚を同一（８Ｌ）に設定した）を有する５キャビティの多層膜フィルタ１Ｂを、全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５に対して同一の中心波長λ0（＝１５５０．０ｎｍ）のモニタ光を用いて製造した場合の０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１２に示した。
【式５】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（１０）
【０１０５】
全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５のスペーサ層の層厚を同一（８Ｌ）に設定しているため、図１２に示すように、０°入射時および５°入射時における透過波長特性に変化は見られなかった。しかしながら、図１２に示すように、５°入射時における透過波長特性は、実施例１に示した多層膜フィルタ１の５°入射時における透過波長特性（図１０参照）と比べて、リップルが非常に増加した。
【０１０６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、多層膜フィルタ１を構成する複数のキャビティ５ａ１〜５ａ５の中でスペーサ層厚の異なるキャビティ５ａ３に対しては、予め斜入射時の角度α（＝５）°およびスペーサ層厚に応じて、そのキャビティ５ａ３の中心波長を、スペーサ層厚が同一の他のキャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の中心波長λ0（例えば、１５５０．０ｎｍ）からλ（例えば、１５５０．４ｎｍ）にシフトさせている。
【０１０７】
この結果、斜入射時の角度α（＝５）°における各キャビティ５ａ１〜５ａ５の中心波長を一致させることができ、斜入射に起因したリップルの増大を大幅に抑制することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、多層膜フィルタ１の多層膜構造を上式（７）〜（９）としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の多層膜構造を採ることができる。特に、多層膜フィルタは、その複数のキャビティおよびカップリング層から成る多層膜部分が積層方向に沿って対称構造を有していることが好ましい。
【０１０９】
また、本実施形態においては、ＯＡＤＭにおける入射光透過／遮断用として、多層膜フィルタを、その入射面が入射光の光軸に対して所定角度α（＝５）°傾斜配置して使用するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の角度で傾斜配置する場合においても適用可能である。
【０１１０】
さらに、本実施形態では、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（λ0／４、あるいはλ／４）に設定し、スペーサ層の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（λ0／２、あるいはλ／２）に設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１１】
すなわち、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、λ0／４、あるいはλ／４の正の奇数倍に設定し、スペーサ層の光学膜厚を、中心波長λ0／２あるいはλ／２の自然数倍に設定してもよい。
【０１１２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的思想に基づく範囲内において、上記実施形態に対して多様な変更または改良を加えることも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係わる多層膜光学フィルタ、その製造方法によれば、多層膜光学フィルタを構成する各キャビティの透過波長帯域における中心波長を、当該各キャビティのスペーサ層の層厚および入射面に対する入射光の入射角度に応じて、垂直に入射する場合の中心波長からシフトさせた設定をしている。
【０１１４】
このため、多層膜光学フィルタを、その入射面が入射光の光軸に対して上記入射角度に対応する角度で傾斜配置されている場合であっても、その傾斜配置に起因した各キャビティ間の中心波長を一致させることが可能になる。
【０１１５】
この結果、各キャビティ間の中心波長のずれに起因した多層膜光学フィルタの透過波長特性に対するリップルを減少させ、良好な透過波長特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタを概略的に示す図。
【図２】図１に示す多層膜フィルタにおける第１のキャビティを拡大して示す図。
【図３】３種類の１キャビティフィルタにおいて、入射光が入射面に対して垂直入射した場合（０°入射時）および入射光が入射面に対して所定角度５°をもって入射した場合（５°入射時）の透過波長特性を示す図。
【図４】３種類の１キャビティフィルタに対する入射角度と波長シフト量との関係を示す図。
【図５】２°入射時におけるスペーサ層厚に対する中心波長のシフト量を示す図。
【図６】本実施形態に係わる多層膜フィルタが適用されるＯＡＤＭの実施例の概略構成を示す図。
【図７】本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタの製造装置の概略構成を示す図（一部断面図）。
【図８】図７に示す製造装置における制御装置のハードウエア構成を示す図。
【図９】本発明の実施の形態における多層膜フィルタの製造装置の製造処理の一例を示す概略フローチャート。
【図１０】本実施形態における実施例１として製造された多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【図１１】比較例１の多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【図１２】比較例２の多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【符号の説明】
１ 多層膜フィルタ
１ａ 入射面
２ 光学基板
４ カップリング層
５ａ１〜５ａ５ キャビティ
６ａ１〜６ａ５ スペーサ層
７ａ１〜７ａ５ 反射多層膜
８ａ１ 第１の屈折率層（Ｌ層）
８ｂ１ 第２の屈折率層（Ｈ層）
１１ ファイバ
１２ ２芯フェルール
１３ レンズ
１４ 多層膜フィルタ
１５ レンズ
１６ １芯フェルール
２１ 製造装置
２２ 真空容器
２３ａ１、２３ａ２ 成膜源
２５ 基板ホルダ
３０ａ１、３０ａ２ 電子銃
３１ 光源
３２ａ１、３２ａ２ シャッタ装置
３３ 集光レンズ
３４ 光ファイババンドル
３５ シールドボックス
３６ 分光器
３７ 受光器
３８ 制御装置
４０ Ａ／Ｄ変換器
４１ 入力部
４２ コンピュータ
４３ メモリ
Ｐ プログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）通信方式に利用される多層膜光学フィルタ、その製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロードバンド時代の到来により、データ伝送の高速化および大容量化が求められている現在、上記ＷＤＭ通信方式に大きな期待が寄せられている。
【０００３】
このＷＤＭ通信方式における重要なモジュールの一つに、伝送路の途中で所望の波長の信号光のみを分岐または挿入できるモジュール（ＯＡＤＭ; Optical Add-Drop Multiplexer）がある。
【０００４】
そして、このＯＡＤＭの分岐／挿入機能を実現するためのキーデバイスとして、多重化光信号から所定の波長を選択して透過させる帯域透過フィルタ（バンドパスフィルタ）がある。
【０００５】
この帯域透過フィルタにおいては、選択透過波長帯域の損失が小さいこと、および他の信号波長帯域との透過率比（抑圧比）が大きいことが要求されている。上記要求特性を満足させるために、上記帯域透過フィルタとして、キャビティを複数層化（多層化）した膜構造を有する多層膜光学フィルタ（以下、単に多層膜フィルタとも記載する）が利用されている。
【０００６】
なお、本明細書において、“多層”とは、複数層を表す意味として用いている。
【０００７】
すなわち、多層膜フィルタは、光学基板上に、カップリング層を介して積層された複数のキャビティを有している。そして、各キャビティは、スペーサ層と、このスペーサ層の積層方向に沿った両側に形成されており、互いに異なる屈折率を有する二種類の薄膜層（高屈折率を有する高屈折率層；Ｈ層および低屈折率を有する低屈折率層；Ｌ層）が交互かつスペーサ層に対して対称配置されて成る反射多層膜とを備えている。
【０００８】
また、ＯＡＤＭにおいては、入力ポートを介して入射された多重化光信号の光軸上に多層膜フィルタが配置されており、多重化光信号が多層膜フィルタの入射面に入射されると、所望の波長帯域の光信号のみが多層膜フィルタを透過し、その透過波長帯域以外の光信号は、多層膜フィルタにより反射される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９６１２９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＯＡＤＭにおいては、多重化光信号を多層膜フィルタの入射面に入射させ、任意の波長帯域の光信号を透過させ、残りの波長帯域に存在する光信号を反射させる構成となっている。このため、多層膜フィルタの入射面が入射された多重化光信号の光軸に垂直に配置されている場合、すなわち、多層膜フィルタの入射面に対して多重化光信号が垂直入射する構成（垂直入射構成）では、多層膜フィルタの入射面を介して反射された光信号が、元の多重化光信号の入力ポート側に戻る可能性がある。
【００１１】
そこで、ＯＡＤＭにおいては、多層膜フィルタを、その入射面が入射される光信号の光軸に対して傾斜するように配置（以下、この配置を傾斜配置と略記する）し、光信号が多層膜フィルタの入射面に対して所定の入射角度をもって入射するように構成している。この結果、任意の波長帯域はフィルタを透過して伝搬され、それ以外の波長帯域は、反射されて伝搬される。
【００１２】
しかしながら、多層膜フィルタを傾斜配置した場合には、上記垂直入射構成の場合と比べて、多層膜フィルタの透過波長特性の形に生じるリップルが増大し、多層膜フィルタの透過波長特性に悪影響を及ぼす恐れが生じていた。
【００１３】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、多層膜フィルタを傾斜配置した場合でも、その多層膜フィルタの透過波長特性に対するリップルを大幅に抑制することができる多層膜光学フィルタ、及び、その製造方法を提供することをその目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、以下に示すような多層膜光学フィルタ、及び、その製造方法を知見した。
【００１５】
この発明の多層膜光学フィルタの第１の態様は、中心波長がλ０の所定の波長帯域において、
所定の屈折率を有する光学基板と、
（ｍ1λ０）／４（ｍ1は正の奇数）の光学膜厚を有するカップリング層と、
（ｍ2λ０）／２（ｍ2は自然数）の光学膜厚を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の積層方向に沿った両側に形成され、（ｍ3λ０）／４（ｍ3は正の奇数）の光学膜厚を有し、互いに異なる屈折率を有する二種類の薄膜層が、交互且つ前記スペーサ層に対して対象配置された反射多層膜とを備えるキャビティと、
を備え、
前記光学基板上に、前記カップリング層を介して前記キャビティが複数積層された多層膜光学フィルタであって、
所定の入射角度及び前記スペーサ層の光学膜厚に応じて、少なくとも１つの前記キャビティの中心波長をλ０からシフトし、前記所定の入射角度において最適な波長光学特性を有する多層膜光学フィルタである。
【００１６】
この発明の多層膜光学フィルタの第２の態様は、前記シフトを、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように行う多層膜光学フィルタである。
【００１７】
この発明の多層膜光学フィルタの第３の態様は、前記シフトを、前記入射角度において、前記所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように行なう多層膜光学フィルタである。
【００１８】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第１の態様は、多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する工程と、
前記光学基板上に各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、所定にシフトされた中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する工程と、
前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光に基づいて、前記層形成工程による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する工程と、
を備えた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００１９】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第２の態様は、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように、前記シフト量を定めた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００２０】
この発明の多層膜光学フィルタの製造方法の第３の態様は、前記入射角度において、所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように、前記シフト量を定めた多層膜光学フィルタの製造方法である。
【００２１】
この発明の多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムの第１の態様は、多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する層形成装置と、前記光学基板上に前記各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて前記各キャビティ毎に設定された中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する照射装置とを有するシステムに適用されるコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように、シフト量を演算して前記中心波長を算出する処理と、
前記照射装置から照射され前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光を受信する処理と、
受信されたモニタ光に基づいて、前記層形成装置による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する処理と、
をコンピュータにそれぞれ実行させる多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムである。
本願の請求項１〜５に係る発明は、それぞれ、上記の多層膜光学フィルタの第２、第３の態様、多層膜光学フィルタの製造方法の第２、第３の態様、および、多層膜光学フィルタを製造するためのプログラムの第１の態様に相当する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタ１を示す図である。
【００２３】
本実施形態の多層膜フィルタ１は、ＯＡＤＭにおける入射光透過／遮断用として、その入射面が入射光の光軸に対して所定角度α°傾斜配置して使用されるものであり、入射光は、多層膜フィルタ１の入射面に対して光軸に対してα°で入射するようになっている。
【００２４】
すなわち、図１に示すように、多層膜フィルタ１は、光学基板２と、この光学基板２にカップリング層４介して積層された複数のキャビティ５ａ１〜５ａｋ（ｋ≧２の整数）とを備えている。
【００２５】
なお、光学基板２に直接積層される最下層のキャビティを１番目（５ａ１）とし、以下、光学基板２から離れる方向（媒質側）に向かって順に番号が増え、光学基板２から積層方向に沿って最も離れた層（最上層）のキャビティをｋ番目（５ａｋ）とする。なお、本実施形態では、ｋ＝５とする。
【００２６】
光学基板２の積層方向とは反対側の面（下面）には、反射防止層｛AR（Anti-Reflection）層｝ＡＲ１が設けられている。また、最上層のキャビティ５ａ５の媒質側の面（上面）に対しても、反射防止層ＡＲ２が設けられている。
【００２７】
第１番目のキャビティ５ａ１は、スペーサ層６ａ１と、このスペーサ層６ａ１の積層方向に沿った両側に形成された反射多層膜７ａ１および７ｂ１とを備えている。
【００２８】
各反射多層膜７ａ１および７ｂ１は、図２に示すように、互いに異なる屈折率をそれぞれ有する第１および第２の屈折率層８ａ１および８ｂ１を備えており、この第１および第２の屈折率層８ａ１および８ｂ１が交互かつスペーサ層６ａ１に対して積層方向に沿って対称配置されて形成されている。
【００２９】
第１の屈折率層８ａ１の屈折率ｎLは、第２の屈折率層８ｂ１の屈折率ｎHより小さくなっており、以下、第１の屈折率層８ａ１をＬ層、第２の屈折率層８ｂ１をＨ層と記載する。
【００３０】
同様に、キャビティ５ａ２〜５ａ５は、スペーサ層６ａ２〜６ａ５と、このスペーサ層６ａ２〜６ａ５の積層方向に沿った両側に形成された反射多層膜７ａ２〜７ａ５とを備えている。各反射多層膜７ａ２〜７ａ５は、互いに異なる屈折率をそれぞれ有するＬ層８ａ２〜８ａ５およびＨ層８ｂ２〜８ｂ５をそれぞれ備え、このＬ層８ａ２〜８ａ５およびＨ層８ｂ２〜８ｂ５が交互かつスペーサ層６ａ２〜６ａ５に対して積層方向に沿って対称配置されて形成されている。
【００３１】
本実施形態において、多層膜フィルタ１は、光学基板上にカップリング層４を介して複数のキャビティ５ａ１〜５ａ５が積層している。
【００３２】
また、各キャビティ５ａ１〜５ａ５における各反射多層膜７ａ１および７ｂ１〜７ａ５および７ａ５のＬ層８ａ１〜８ａ５およびＨ層８ｂ１〜８ｂ５の交互積層数（ミラーペア数）およびスペーサ層６ａ１〜６ａ５の層厚（物理的な層厚）は、多層膜フィルタ１として求められる透過波長帯域等に基づいて予め設計されている。
【００３３】
以下、本実施形態における多層膜フィルタ１の設計内容について説明する。
【００３４】
最初に、多層膜フィルタ（例えば、第１キャビティから第５キャビティの５キャビティフィルタ）の構成の表記の仕方について説明する。例えば、多層膜フィルタとして、第１キャビティ〜第５キャビティの５キャビティフィルタは、下式（１）のように表すことができる。
【００３５】
媒質（Air）／ＡＲ層／第５キャビティ／カップリング層／第４キャビティ／カップリング層／第３キャビティ／カップリング層／第２キャビティ／カップリング層／第１キャビティ／基板（Sub）／AR層・・・（１）
【００３６】
そして、上式（１）で表された多層膜フィルタにおけるキャビティは、下式（２）のように表すことができる。
(HL)yHｘLH(LH)y ・・・（２）
【００３７】
但し、ｙはＬＨ交互積層数、ｘは、スペーサ層厚をそれぞれ表しており、例えば、(HL)6H8LH(LH)6は、ＬＨ交互積層数が６（＝(HL)6)、スペーサ層厚が８Ｌのキャビティの構成を表している。
【００３８】
また、上式（２）で示されたキャビティは、ＬＨ交互積層数およびスペーサ層厚を指標として、次式（３）のように省略表記することができる。
【式１】
yxy ・・・（３）
【文章１】
すなわち、yxyは、交互積層数がｙ、スペーサ層厚がｘＬの対称構造を有するキャビティ(HL)6H8LH(LH)6を示している。なお、本実施例の他、(HL)68H(LH)6等の様々なキャビティが考えられる。
【００３９】
次に、本発明者等が実験した結果として、下式（４）〜（６）に示す３種類の１キャビティフィルタにおいて、入射光が入射面に対して垂直入射した場合（入射角α＝０°、すなわち、０°入射時）および入射光が入射面に対して所定角度α＝５°をもって入射した場合（５°入射時）の透過波長特性を図３に示す。
【００４０】
【式２】
848キャビティ→Air／(HL)8H4LH(LH)8／sub ・・・（４）
7147キャビティ→Air／(HL)7H14LH(LH)7／sub ・・・（５）
747キャビティ→Air／(HL)7H4LH(LH)7／sub ・・・（６）
【００４１】
【文章２】
図３に示すように、０°入射時においては、全ての１キャビティフィルタの中心波長（透過波長特性において透過率５０％を示す２つの波長の中心）は、約１５５０ｎｍで一致している。
【００４２】
【文章３】
一方、５°入射時においては、全ての１キャビティフィルタの中心波長は、０°入射時に比べて短波長側にシフトしている。そして、半値幅の異なる848キャビティと747キャビティとの中心波長が略１５４７．５６ｎｍで略一致しているにもかかわらず、7147キャビティの中心波長は、より短波長側にシフトしているのが分かる。
【００４３】
【文章４】
図４は、３種類の１キャビティフィルタに対する入射角度と波長シフト量との関係を示す。図４に示すように、入射角が大きくなるに従って、848キャビティおよびキャビティの中心波長と7147キャビティの中心波長とは大きくずれていくことが分かる。
【００４４】
また、本発明者等が種々の構成を有する１キャビティフィルタの特性を調査・実験した結果、入射光がそのフィルタの入射面に対して所定角度をもって入射した時（斜入射時）の波長シフト量は、そのキャビティのミラーペア数とは無関係に、スペーサ層の層厚（スペーサ層厚）で決まることを発見した。
【００４５】
すなわち、図５は、２°入射時におけるスペーサ層厚に対する中心波長のシフト量を示す図である。図５に示すように、スペーサ層厚に比例して波長シフト量も大きくなるが、その傾きは除々に緩やかになることも分かった。
【００４６】
次に、上述した波長シフト量の多層膜フィルタに対する影響について説明する。
【００４７】
上述したように、多層膜フィルタは、複数のキャビティが積層されて構成されており、そのフィルタを垂直入射用としてのみ使用する場合には、個々のキャビティの中心波長を一致させ、キャビティ数、ミラーペア数、スペーサ層厚等を組み合わせて設計を行っている。
【００４８】
しかしながら、ＯＡＤＭ用として、入射光が入射面に対して所定角度α°で入射する場合では、上述した波長シフト量により、キャビティ間において中心波長にずれが生じ、リップル増大の原因となる。
【００４９】
そこで、本発明者等は、多層膜フィルタを構成する複数のキャビティの中でスペーサ層厚の異なるキャビティに対しては、予め斜入射時の角度α°およびスペーサ層厚に応じて、そのキャビティの中心波長を、スペーサ層厚が同一の他のキャビティの中心波長からシフトさせることにより、斜入射時（角度α°）においてキャビティ間の中心波長を一致させて、リップルの低減を図っている。
【００５０】
すなわち、本実施形態においては、上式（１）で表された多層膜フィルタ１の構成の一例を、下式（７）および（８）のように表す（図１参照）。
【００５１】
Air/L'H'/(HL)6H8LH(LH)6/L/(HL)7H8LH(LH)7/L/(HL)7H10LH(LH)7/L/
(HL)7H8LH(LH)7/L/(HL)6H8LH(LH)6/Sub ・・・（７）
【式３】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（８）
【００５２】
そして、本実施形態では、最もスペーサ層厚が大きいキャビティ５ａ３を除くスペーサ層厚が同一のキャビティ５ａ１〜５ａ２および５ａ４〜５ａ５は、入射光がフィルタ１の入射面に対して垂直入射した際における中心波長（各キャビティによる透過波長特性において透過率５０％を示す２つの波長の中心）がλ0となるように設計されている。
【００５３】
また、カップリング層４は、その中心波長λ0の（ｍ1／４（ｍ1は正の奇数））倍の光学膜厚を有している。
【００５４】
さらに、各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５のスペーサ層６ａ１〜６ａ５は、中心波長λ0の（ｍ2／２（ｍ2は自然数））倍の光学膜厚を有している。
【００５５】
各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の各反射多層膜７ａ１、７ａ２、７ａ４および７ａ５におけるＬ層８ａ１、８ａ２、８ａ４および８ａ５は、中心波長λ0の（ｍ3／４（ｍ3は正の奇数））倍の光学膜厚を有しており、Ｈ層８ｂ１、８ｂ２、８ｂ４および８ｂ５は、中心波長λ0の（ｍ3／４（ｍ3は正の奇数））倍の光学膜厚を有している。
【００５６】
そして、最もスペーサ層厚が大きいキャビティ５ａ３は、入射光がフィルタ１の入射面に対して垂直入射した際における中心波長が上記所定の入射角度α°および自キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３のスペーサ層厚に応じて中心波長λ0からシフトされた波長λとなるように設計されている。
【００５７】
この中心波長λは、上記所定の入射角度α°および自キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３のスペーサ層厚に応じて、自キャビティ５ａ３の所定の入射角度α°における中心波長と他キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の所定の入射角度α°における中心波長とが一致するように定められている。
【００５８】
また、キャビティ５ａ３のスペーサ層６ａ３は、上記中心波長λの（ｍ4／２（ｍ4は自然数））倍の光学膜厚を有している。
【００５９】
さらに、キャビティ５ａ３の反射多層膜７ａ３におけるＬ層８ａ３およびＨ層８ｂ３は、中心波長λの（ｍ5／４（ｍ5は正の奇数））倍の光学膜厚をそれぞれ有している。
【００６０】
図６は、本実施形態に係わる多層膜フィルタが適用されるＯＡＤＭの実施例を示す。図６（ａ）が分波の場合の適用例を示し、図６（b）が合波の場合を示す。
この実施例の多層膜フィルタは、波長λ10の光信号を透過させ、他の波長の光信号を反射する光学特性を有する。また、多層膜フィルタは、項軸に対して、一定の入射角度を付けて設置（傾斜配置）されている。
【００６１】
初めに、図６（ａ）に示す分波の場合を説明する。波長λ1〜波長λNの多重光信号が、INポート（左側）から2芯フェルール１２の上側の光路とレンズ１３を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１３は、光信号が２芯フェレール１２を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。
【００６２】
多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号を透過させ、その他の波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号を反射する。透過した波長λ10の光信号は、レンズ１５と１芯フェルール１６を通過して、Ｄｒｏｐポート（右側）へ達する。ここで、レンズ１５は、光信号が多層膜フィルタ１４を通過後に拡散するため、それを絞って１芯フェルール１６へ入射させる役割を果たしている。
【００６３】
また、多層膜フィルタ１４によって反射された波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４が光軸に対して一定の入射角度を有しているので、レンズ１３を通過して2芯フェルール１２の下側のポートへ入射する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４によって反射された後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。この波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は2芯フェルール１２を通過して、ＯＵＴポート（左側）へ達する。
【００６４】
以上によって、INポートから入射した波長λ1〜波長λNの多重光信号を、この多層膜フィルタを利用したOADMシステムによって、波長λ10の光信号（Ｄｒｏｐポート）と、波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号（ＯＵＴポート）に分波することができる。
【００６５】
次に図6（ｂ）に示される合波の場合を説明する。波長λ10の光信号がＡｄｄポート（右側）から１芯フェルール１６とレンズ１５を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１５は、光信号が１芯フェレール１６を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。
【００６６】
多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号を透過させるので、Ａｄｄポートから入射した光信号は、多層膜フィルタ１４とレンズ１３を通過し、更に２芯フェルール１２の上側の光路を通過して、OUTポート(左側)へ達する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４を通過した後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。
【００６７】
一方、波長λ1〜λ9、λ11〜λN波長λ11の光信号は、ＩＮポート（左側）から入射される。入射した光信号は、２芯フェルール１２の下側の光路、レンズ１３を通過して多層膜フィルタ１４へ入射する。ここでレンズ１３は、光信号が２芯フェレール１２を通過後に拡散するため、それを絞って多層膜フィルタ１４へ入射させる役割を果たしている。多層膜フィルタ１４は、波長λ10の光信号以外の光信号は反射させるので、多層膜フィルタ１４入射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は透過せずに反射する。
【００６８】
反射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４が光軸に対して一定の入射角度を有しているので、レンズ１３を介して2芯フェルール１２の上側のポートへ入射する。ここで、レンズ１３は、光信号が多層膜フィルタ１４によって反射された後に拡散するため、それを絞って２芯フェルール１２へ入射させる役割を果たしている。
【００６９】
波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は、多層膜フィルタ１４を通過した波長λ10の光信号と合波され、2芯フェルール１２の上側のポートを通過して、OUTポート（左側）へ達する。
従って、Ａｄｄポート（右側）から入射した波長λ10の光信号と、ＩＮポート（左側）から入射した波長λ1〜λ9、λ11〜λNの光信号は合波されて、OUTポート（左側）へ達する。以上によって、この多層膜フィルタを利用したOADMシステムによって、合波を行なうことができる。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタ１の製造装置２１の概略構成を図７（一部断面図）に示す。
【００７１】
図７に示すように、製造装置２１は、真空容器（チャンバ）２２と、この真空容器２２内の例えば底部に並置された例えば２つの成膜源２３ａ１、２３ａ２とを備えている。
【００７２】
成膜源２３ａ１は、第１の屈折率層８ａ１の屈折率ｎLを有する成膜材料がセットされた成膜源であり、成膜源２３ａ２は、第２の屈折率層８ａ２の屈折率ｎHを有する成膜材料がセットされた成膜源である。
【００７３】
また、製造装置２１は、真空容器２２内における成膜源２３ａ１、２３ａ２と反対側（上部）に設けられており、光学基板２を保持するための基板ホルダ２５を備えている。
【００７４】
そして、製造装置２１は、真空容器２２内に設けられており、成膜源２３ａ１、２３ａ２内に電子ビームを照射して成膜源２３ａ１、２３ａ２内の成膜材料を加熱させるための電子銃３０ａ１、３０ａ２と、広波長帯域光である例えば白色光を測定光ＭＬとして出力する光源３１とを備えている。
【００７５】
さらに、製造装置２１は、後述する制御装置から送信されるシャッタ信号に応じて成膜源２３ａ１、２３ａ２の上方を覆うことにより成膜動作を停止させ、開放信号に応じて成膜源２３ａ１、２３ａ２の上方を開放して成膜動作を開始／再開させるためのシャッタ装置３２ａ１、３２ａ２と、光源３１から発せられた測定光ＭＬが成膜中の膜（多層膜フィルタ１を構成する各膜）Ｆおよび基板２を透過した際の透過光を集光する集光レンズ３３と、この集光レンズ３３により集光された透過光を波長毎に受光する光ファイババンドル３４とを備えている。
【００７６】
この光ファイババンドル３４は、真空容器２２の例えば上壁に対して気密に取り付けられたシールドボックス３５内を気密に貫通して真空容器外に延長している。
【００７７】
そして、製造装置２１は、光ファイババンドル３４を介して送られた透過光から、後述する制御装置から送信されるモニタ光波長を表す波長決定信号に対応する波長を有する透過光のみをモニタ光として分光する分光器３６と、この分光器３６により分光されたモニタ光を順次受光してその受光量に対応する光量信号を出力する受光器３７と、シャッタ装置３２ａ１、３２ａ２にデータ通信可能に接続されており、受光器３７から出力された光量信号に基づいて、シャッタ装置３２ａ１、３２ａ２を介して成膜動作を制御するための制御装置３８とを備えている。
【００７８】
図８は、図７に示す製造装置２１における制御装置３８のハードウエア構成を示す図である。
【００７９】
図８に示すように、制御装置３８は、コンピュータシステムであり、受光器３７から出力された光量信号をデジタル型の光量信号（デジタル光量データ）に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０と、設計者が操作して情報を入力可能な入力部４１と、Ａ／Ｄ変換器４０および入力部４１に通信可能に接続されたコンピュータ４２と、このコンピュータ４２に通信可能に接続されており、後述するフィルタ製造処理（成膜処理）を実行させるためのプログラムＰを予め記憶する記憶媒体としてのメモリ４３とを備えている。なお、記憶媒体としては、半導体メモリ、磁気メモリ等、様々な記憶媒体が適用可能である。
【００８０】
次に、本実施形態の多層膜フィルタ１の製造処理について説明する。
【００８１】
上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を有し、かつスペーサ層厚に応じた中心波長を有するように設計された多層膜フィルタ１の各キャビティ５ａ１〜５ａ５の各膜（各層）を成膜する際においては、予めコンピュータ４２に対して、入力部４１から上記多層膜フィルタ１の上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を表す設計データ、各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の中心波長λ0およびキャビティ５ａ３の中心波長λがそれぞれ入力されており、コンピュータ４２のメモリ４３にそれぞれ記憶されている。
【００８２】
製造装置２１により多層膜フィルタ１の製造が開始されると、コンピュータ４２は、プログラムＰに従って動作し、成膜対象となるキャビティに対応する中心波長を表す波長決定信号を分光器３６に送信する（図９；ステップＳ１）。
【００８３】
例えば、成膜対象となるキャビティが、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５であれば、コンピュータ４２は、上記各キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５に対応する中心波長λ0を表す波長決定信号を分光器３６に送信する。
【００８４】
一方、成膜対象となるキャビティが、キャビティ５ａ３であれば、コンピュータ４１は、上記各キャビティ５ａ３に対応する中心波長λを表す波長決定信号を分光器３６に送信する。
【００８５】
この結果、分光器３６は、コンピュータ４２から送信された波長決定信号に基づいて、送られてくる広波長帯域の透過光から分光するモニタ光の波長を、中心波長λ0あるいはλにセットする。
【００８６】
一方、コンピュータ４２の制御により、成膜対象となるキャビティの各膜の成膜材料に対応する成膜源（例えば、Ｌ層→成膜源２３ａ１、Ｈ層→成膜源２３ａ２、本実施形態では、Ｈ層を成膜対象とする）２３ａ２のシャッタ装置３２ａ２が開動作し、成膜源２３ａ１のシャッタ装置３２ａ１が閉動作（シャッタ動作）している（ステップＳ２）。
【００８７】
このとき、電子銃３０ａ１、３０ａ２から成膜源２３ａ１、２３ａ２に対して電子ビームが照射されており、成膜源２３ａ１、２３ａ２内の加熱融解された成膜材料が蒸発する。
【００８８】
このとき、上方をシャッタ装置により覆われていない成膜源２３ａ２から蒸発した成膜材料（蒸発粒子）は、真空容器２２内を上昇して被成膜基板２に蒸着され、成膜対象となる膜層Ｆの一部が形成される。
【００８９】
上記成膜動作と並行して、光源３１からは、広波長帯域光ＭＬが成膜中の層Ｆに照射される。そして、成膜中の層を透過した透過光は、基板２、集光レンズ３３および光ファイババンドル３４を介して分光器３６に入射される。
【００９０】
このとき、本実施形態では、分光器３６により、成膜対象がキャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の場合には、その中心波長λ0に対応する波長λ0のモニタ光Ｍ（λ0）のみが分光される。一方、成膜対象がキャビティ５ａ３の場合には、その中心波長λに対応する波長λのモニタ光Ｍ（λ）のみが分光される。
【００９１】
そして、分光器３６を介して分光されたモニタ光Ｍ（λ0）／モニタ光Ｍ（λ）は受光器３７に受光される。受光器３７により受光された受光量に対応する光量信号は、Ａ／Ｄ４１を介して制御装置３８のコンピュータ４２に送信される。
【００９２】
コンピュータ４２は、送信されてきた光量信号をモニタしている。
【００９３】
このとき、公知の成膜理論により、モニタした光量信号の変化が対応する波長（λ0／λ）の１／４倍毎にピーク（極大／極小）値をとるため、例えば、成膜対象がスペーサ層以外の膜層である場合には、上記ピーク値（ｍ3λ0／４、あるいはｍ3λ／４）をｍ3回検出した際に（ステップＳ３→ＹＥＳ）、コンピュータ４２は、蒸着中の成膜源２３ａ２に対応するシャッタ装置３２ａ２に対してシャッタ信号を送信して閉動作させ、成膜動作を停止、すなわち、成膜源２３ａ２から蒸発した成膜材料の基板２への蒸着を阻止する（ステップＳ４）。
【００９４】
この結果、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（ｍ3λ0／４、あるいはｍ3λ／４）に設定することができる。
【００９５】
なお、ステップＳ４として、成膜対象がスペーサ層である場合には、、上記ピーク値（λ0／４、あるいはλ／４）をｍ2ｘ２回検出した際にコンピュータ４２のステップＳ３の判断がＹＥＳとなり、成膜動作が停止される（ステップＳ４参照）。
【００９６】
この結果、基板２に成膜されたスペーサ層の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（ｍ2λ0／２、あるいはｍ2λ／２）に設定することができる。
【００９７】
すなわち、本実施形態によれば、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の各膜層の光学膜厚を、その中心波長λ0の１／４倍に設定し、スペーサ層厚の異なるキャビティ５ａ３の各膜層の光学膜厚を、そのキャビティ５ａ３に対応する中心波長λの１／４倍に設定することができる。
【００９８】
ここで、上述した多層膜フィルタの製造方法（アルゴリズム）に基づいて実際に製造した多層膜フィルタの例について説明する。
【００９９】
【文章５】
（実施例１）
光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、上式（７）〜（８）に示す多層膜構造を有する５キャビティの多層膜フィルタ１（下式（９）として再度示す）を上述した製造装置２１を用いて製造した。このとき、キャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５に対しては、中心波長λ0として１５５０．００ｎｍのモニタ光を用い、キャビティ５ａ３（）に対しては、上記中心波長λ0（１５５０．００ｎｍ）からシフトされた中心波長λ（１５５０．０４ｎｍ）のモニタ光を用いている。
【式４】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（９）
【０１００】
ここで、製造された多層膜フィルタ１における０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１０に示した。
【０１０１】
図１０に示すように、０°入射時においては、透過波長特性に大きなリップルが認められるが、実際に使用される５°入射時においては、中心波長が約１５４７．５６ｎｍで一致しているため、透過波長特性として、リップルの無い非常にフラットな波形が得られた。
【０１０２】
（比較例１）
実施例１と同様に、光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、上式（９）に示す多層膜構造を有する５キャビティの多層膜フィルタ１Ａを、全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５に対して同一の中心波長λ0（＝１５５０．０ｎｍ）のモニタ光を用いて製造した場合の０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１１に示した。
【０１０３】
図１１に示すように、０°入射時においては、リップルの無い非常にフラットな波形が得られたが、実際に使用される５°入射時においては、透過波長特性において、リップルが大幅に増加した。
【０１０４】
（比較例２）
比較例１と同様に、光学基板２として波長１５５０．０ｎｍにおいて屈折率＝１．５２の基板を用い、下式（１０）に示す多層膜構造（全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５のスペーサ層の層厚を同一（８Ｌ）に設定した）を有する５キャビティの多層膜フィルタ１Ｂを、全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５に対して同一の中心波長λ0（＝１５５０．０ｎｍ）のモニタ光を用いて製造した場合の０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を図１２に示した。
【式５】
Air/L'H'/686-787-7107-787-686/Sub ・・・（１０）
【０１０５】
全てのキャビティ５ａ１〜５ａ５のスペーサ層の層厚を同一（８Ｌ）に設定しているため、図１２に示すように、０°入射時および５°入射時における透過波長特性に変化は見られなかった。しかしながら、図１２に示すように、５°入射時における透過波長特性は、実施例１に示した多層膜フィルタ１の５°入射時における透過波長特性（図１０参照）と比べて、リップルが非常に増加した。
【０１０６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、多層膜フィルタ１を構成する複数のキャビティ５ａ１〜５ａ５の中でスペーサ層厚の異なるキャビティ５ａ３に対しては、予め斜入射時の角度α（＝５）°およびスペーサ層厚に応じて、そのキャビティ５ａ３の中心波長を、スペーサ層厚が同一の他のキャビティ５ａ１、５ａ２、５ａ４および５ａ５の中心波長λ0（例えば、１５５０．０ｎｍ）からλ（例えば、１５５０．４ｎｍ）にシフトさせている。
【０１０７】
この結果、斜入射時の角度α（＝５）°における各キャビティ５ａ１〜５ａ５の中心波長を一致させることができ、斜入射に起因したリップルの増大を大幅に抑制することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、多層膜フィルタ１の多層膜構造を上式（７）〜（９）としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の多層膜構造を採ることができる。特に、多層膜フィルタは、その複数のキャビティおよびカップリング層から成る多層膜部分が積層方向に沿って対称構造を有していることが好ましい。
【０１０９】
また、本実施形態においては、ＯＡＤＭにおける入射光透過／遮断用として、多層膜フィルタを、その入射面が入射光の光軸に対して所定角度α（＝５）°傾斜配置して使用するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の角度で傾斜配置する場合においても適用可能である。
【０１１０】
さらに、本実施形態では、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（λ0／４、あるいはλ／４）に設定し、スペーサ層の光学膜厚を、成膜対象となるキャビティに対応する光学膜厚（λ0／２、あるいはλ／２）に設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１１】
すなわち、基板２に成膜された膜層（スペーサ層以外）の光学膜厚を、λ0／４、あるいはλ／４の正の奇数倍に設定し、スペーサ層の光学膜厚を、中心波長λ0／２あるいはλ／２の自然数倍に設定してもよい。
【０１１２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的思想に基づく範囲内において、上記実施形態に対して多様な変更または改良を加えることも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係わる多層膜光学フィルタ、その製造方法によれば、多層膜光学フィルタを構成する各キャビティの透過波長帯域における中心波長を、当該各キャビティのスペーサ層の層厚および入射面に対する入射光の入射角度に応じて、垂直に入射する場合の中心波長からシフトさせた設定をしている。
【０１１４】
このため、多層膜光学フィルタを、その入射面が入射光の光軸に対して上記入射角度に対応する角度で傾斜配置されている場合であっても、その傾斜配置に起因した各キャビティ間の中心波長を一致させることが可能になる。
【０１１５】
この結果、各キャビティ間の中心波長のずれに起因した多層膜光学フィルタの透過波長特性に対するリップルを減少させ、良好な透過波長特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタを概略的に示す図。
【図２】図１に示す多層膜フィルタにおける第１のキャビティを拡大して示す図。
【図３】３種類の１キャビティフィルタにおいて、入射光が入射面に対して垂直入射した場合（０°入射時）および入射光が入射面に対して所定角度５°をもって入射した場合（５°入射時）の透過波長特性を示す図。
【図４】３種類の１キャビティフィルタに対する入射角度と波長シフト量との関係を示す図。
【図５】２°入射時におけるスペーサ層厚に対する中心波長のシフト量を示す図。
【図６】本実施形態に係わる多層膜フィルタが適用されるＯＡＤＭの実施例の概略構成を示す図。
【図７】本発明の実施の形態に係わる多層膜フィルタの製造装置の概略構成を示す図（一部断面図）。
【図８】図７に示す製造装置における制御装置のハードウエア構成を示す図。
【図９】本発明の実施の形態における多層膜フィルタの製造装置の製造処理の一例を示す概略フローチャート。
【図１０】本実施形態における実施例１として製造された多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【図１１】比較例１の多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【図１２】比較例２の多層膜フィルタの０°入射時および５°入射時における透過率の波長依存性（透過波長特性）を示す図。
【符号の説明】
１ 多層膜フィルタ
１ａ 入射面
２ 光学基板
４ カップリング層
５ａ１〜５ａ５ キャビティ
６ａ１〜６ａ５ スペーサ層
７ａ１〜７ａ５ 反射多層膜
８ａ１ 第１の屈折率層（Ｌ層）
８ｂ１ 第２の屈折率層（Ｈ層）
１１ ファイバ
１２ ２芯フェルール
１３ レンズ
１４ 多層膜フィルタ
１５ レンズ
１６ １芯フェルール
２１ 製造装置
２２ 真空容器
２３ａ１、２３ａ２ 成膜源
２５ 基板ホルダ
３０ａ１、３０ａ２ 電子銃
３１ 光源
３２ａ１、３２ａ２ シャッタ装置
３３ 集光レンズ
３４ 光ファイババンドル
３５ シールドボックス
３６ 分光器
３７ 受光器
３８ 制御装置
４０ Ａ／Ｄ変換器
４１ 入力部
４２ コンピュータ
４３ メモリ
Ｐ プログラム
Claims (5)
- 中心波長がλ０の所定の波長帯域において、
所定の屈折率を有する光学基板と、
（ｍ １ λ０）／４（ｍ １ は正の奇数）の光学膜厚を有するカップリング層と、
（ｍ ２ λ０）／２（ｍ ２ は自然数）の光学膜厚を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の積層方向に沿った両側に形成され、（ｍ ３ λ０）／４（ｍ ３ は正の奇数）の光学膜厚を有し、互いに異なる屈折率を有する二種類の薄膜層が、交互且つ前記スペーサ層に対して対象配置された反射多層膜とを備えるキャビティと、
を備え、
前記光学基板上に、前記カップリング層を介して前記キャビティが複数積層された多層膜光学フィルタであって、
所定の入射光の入射角度及び前記スペーサ層の光学膜厚に応じて、少なくとも１つの前記キャビティの中心波長を、前記入射角度における各キャビティの中心波長が一致するように、λ０からシフトさせる、ことを特徴とする多層膜光学フィルタ。 - 前記シフトを、前記入射角度において、前記所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように行なう請求項１に記載の多層膜光学フィルタ。
- 多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する工程と、
前記光学基板上に各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、
前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するようにシフトされた中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する工程と、
前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光に基づいて、前記層形成工程による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する工程と、
を備えた多層膜光学フィルタの製造方法。 - 前記入射角度において、所定の波長帯域での透過率のリップルが減少するように、前記シフト量を定めた請求項３に記載の多層膜光学フィルタの製造方法。
- 多層膜光学フィルタを構成する各層の材料を光学基板に積層して前記光学基板上に前記各層を形成する層形成装置と、前記光学基板上に前記各キャビティに対応する各層が形成されている際に、入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて前記各キャビティ毎に設定された中心波長に対応する波長を有するモニタ光を前記各キャビティに対応する各層に照射する照射装置とを有するシステムに適用されるコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記入射角度及び前記各キャビティのスペーサ層の層厚に応じて、前記入射角度における前記各キャビティの中心波長が一致するように、シフト量を演算して前記中心波長を算出する処理と、
前記照射装置から照射され前記各キャビティに対応する各層から透過／反射されたモニタ光を受信する処理と、
受信されたモニタ光に基づいて、前記層形成装置による前記各キャビティに対応する各層の形成処理を停止制御する処理と、
をコンピュータにそれぞれ実行させる多層膜光学フィルタを製造するためのプログラム。
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