JPH03197901A - Optical band-pass filter - Google Patents

Optical band-pass filter

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JPH03197901A
JPH03197901A JP33628489A JP33628489A JPH03197901A JP H03197901 A JPH03197901 A JP H03197901A JP 33628489 A JP33628489 A JP 33628489A JP 33628489 A JP33628489 A JP 33628489A JP H03197901 A JPH03197901 A JP H03197901A
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layers
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bandpass filter
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Satoshi Kusaka
日下 敏
Hideki Noda
秀樹 野田
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Abstract

PURPOSE:To obtain the optical band-pass filter which can be used in open constitution and is small in ripple by alternately laminating low-refractive index layers consisting of SiO2 and high-refractive index layers consisting of TiO2 on a glass substrate and setting the thicknesses of the respective layers. CONSTITUTION:This optical band-pass filter is constituted by alternately laminating the low-refractive index layers consisting of the SiO2 and the high-refractive index layers consisting of the TiO2 in this order to 41 layers on a glass substrate 1 in such a manner that the outermost layer is the low-refractive index layer. The design values of the thicknesses of the respective layers are set as follows when the thickness equal to the length of 1/4 the central wavelength of the pass bands is 1.0: The thickness of the 2nd layer is set at 0.9, the 38th layer at 0.22, the 39th layer at 0.33, the 40th layer at 1.65, the 41st layer at 0.93, the 4th, 11th, 27th, and 34th layers at 2.0 and the other layers at 1.0. The optical band-pass filter which can be used in open constitution and is small in ripple is obtd. in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 概   要 所望の帯域の光を透過させる光バンドパスフィルタに関
し、 オープン構成で使用することができ、且つ、リップルが
小さい光バンドパスフィルタの提供を目的とし、 ガラス基板上にSin、からなる低屈折率層とTiO2
からなる高屈折率層とをこの順に交互に最外層が上記低
屈折率層となるように41層積層してなる光バンドパス
フィルタであって、各層の厚みの設計値又は該設計値及
び許容され得る偏差を特徴として構成する。
[Detailed Description of the Invention] Summary The present invention relates to an optical band-pass filter that transmits light in a desired band, and aims to provide an optical band-pass filter that can be used in an open configuration and has small ripples, and is made of a glass substrate. A low refractive index layer consisting of Sin and TiO2
An optical bandpass filter consisting of 41 layers laminated in this order alternately with high refractive index layers and high refractive index layers such that the outermost layer is the low refractive index layer, the design value of the thickness of each layer or the design value and tolerance The deviations that can occur are constructed as features.

産業上の利用分野 本発明は所望の帯域の光を透過させる光バンドパスフィ
ルタに関する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an optical bandpass filter that transmits light in a desired band.

光伝送の分野において、WDM伝送(波長分割多重伝送
)を行う場合には、同一伝送路を伝送されてきた波長が
異なる2以上の光を異なる光路に分離するために、或い
は、波長が異なる2以上の光を同一の光伝送路に導くた
めに、光バンドパスフィルタが使用されることがある。
In the field of optical transmission, when performing WDM transmission (wavelength division multiplexing), it is necessary to separate two or more lights with different wavelengths transmitted through the same transmission path into different optical paths, or to separate two or more lights with different wavelengths into different optical paths. An optical bandpass filter is sometimes used to guide the above lights to the same optical transmission path.

この種の光バンドパスフィルタは、屈折率が異なる誘電
体膜をガラス基板上に複数層積層して構成することがで
きる。光バンドパスフィルタに要求されることは、(イ
)透過率−波長特性曲線においてリップルが小さいこと
、 (ロ)光バンドパスフィルタを用いて構成される装置の
構成が複雑にならないこと、具体的には、ショート構成
(最外層が空気中に直接露出していない構成)にする必
要がなくオープン構成(最外層が空気中に直接露出して
いる構成)で使用できること、 等である。
This type of optical bandpass filter can be constructed by laminating a plurality of dielectric films having different refractive indexes on a glass substrate. What is required of an optical bandpass filter is (a) small ripple in the transmittance-wavelength characteristic curve, (b) no complexity in the configuration of the device constructed using the optical bandpass filter, and specific requirements. Among them, there is no need for a short configuration (a configuration in which the outermost layer is not directly exposed to the air) and it can be used in an open configuration (a configuration in which the outermost layer is directly exposed to the air).

従来の技術 ガラス基板上に低屈折率層及び高屈折率層を交互に37
層積層してなる従来の光バンドパスフィルタにおける透
過率(%)−波長(nm )特性曲線の例を第5図に示
す。Aは入射角をOoに設定してオープン構成で使用し
たときの特性曲線、Bは入射角を15°に設定してオー
プン構成で使用したときの特性曲線である。これらの特
性曲線から、オープン構成で使用する場合0.3〜0.
5dBのリップルが生じていることが明らかである。特
性曲線にリップルが生じていると、光源からの光の波長
の変動等に応じてこの光バンドパスフィルタの挿入損失
が変動等することになる。そこで、従来は、特性曲線に
おけるリップルを抑えるために、光バンドパスフィルタ
をショート構成にして使用していた。第5図においてC
で示されているのは、入射角を0°に設定しショート構
成で使用した場合の特性曲線であり、透過帯域における
リップルが減少していることがわかる。光バンドパスフ
ィルタをショート構成にするには、具体的には、例えば
、ガラス基板の誘電体多層膜積層面上に、無反射処理が
施されたもう一つのガラス基板を光学接着剤により密着
させる。
Conventional technology 37 layers of low refractive index and high refractive index are alternately formed on a glass substrate.
FIG. 5 shows an example of the transmittance (%) vs. wavelength (nm) characteristic curve of a conventional optical bandpass filter formed by laminating layers. A is a characteristic curve when the incident angle is set to Oo and used in an open configuration, and B is a characteristic curve when the incident angle is set to 15° and used in an open configuration. From these characteristic curves, it can be seen that when used in an open configuration, 0.3 to 0.
It is clear that a ripple of 5 dB has occurred. If ripples occur in the characteristic curve, the insertion loss of the optical bandpass filter will vary depending on changes in the wavelength of light from the light source. Therefore, conventionally, optical bandpass filters have been used in a short configuration in order to suppress ripples in the characteristic curve. In Figure 5, C
What is shown is a characteristic curve when the incident angle is set to 0° and the short configuration is used, and it can be seen that the ripple in the transmission band is reduced. To make the optical bandpass filter into a short configuration, for example, another glass substrate that has been subjected to anti-reflection treatment is tightly attached to the dielectric multilayer film laminated surface of the glass substrate using an optical adhesive. .

発明が解決しようとする課題 特性曲線にリップルが生じていると、光源からの光の波
長の変動又はばらつきに応じてこの光ノくンドパスフィ
ルタの挿入損失が変動し又はばらつくことになり、シス
テムを構築する上で甚だ都合が悪い。一方、光バンドパ
スフィルタをショート構成にして使用すると、リップル
は抑えられるものの、構成が複雑化し或いは大型化する
という欠点がある。このように従来技術であると、特性
曲線にリップルが生じることを許容して構成の簡略化を
図るか、或いは、構成が複雑化等することを許容してリ
ップルを抑えるか、何れか一方を選択する必要があった
Problem to be Solved by the Invention If ripples occur in the characteristic curve, the insertion loss of this optical pass filter will change or vary depending on the fluctuation or dispersion of the wavelength of the light from the light source, and the system This is extremely inconvenient for building. On the other hand, if the optical bandpass filter is used in a short configuration, ripples can be suppressed, but there is a drawback that the configuration becomes complicated or larger. In this way, in the conventional technology, it is either possible to simplify the configuration by allowing ripples to occur in the characteristic curve, or to suppress ripples by allowing the configuration to become complicated. I had to choose.

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、オ
ープン構成で使用することができ、且つ、リップルが小
さい光バンドパスフィルタの提供を目的としている。
The present invention was created in view of these circumstances, and aims to provide an optical bandpass filter that can be used in an open configuration and has small ripples.

課題を解決するための手段及び作用 第1図により本発明の詳細な説明する。Means and actions to solve the problem The present invention will be explained in detail with reference to FIG.

本発明の光バンドパスフィルタは、ガラス基板1上に5
102からなる低屈折率層とT i 02からなる高屈
折率層とをこの順に交互に最外層が上記低屈折率層とな
るように41層積層して構成される。そして、透過帯域
の中心波長の4分の1の長さに等しい厚みを1.0とす
るときに、上記各層の厚みの設計値を次のように設定す
る。
The optical bandpass filter of the present invention has five
It is constructed by laminating 41 layers of low refractive index layers made of 102 and high refractive index layers made of T i 02 alternately in this order so that the outermost layer is the low refractive index layer. Then, when the thickness equal to a quarter of the length of the center wavelength of the transmission band is 1.0, the design values of the thicknesses of the above-mentioned layers are set as follows.

第2層 ・ 0.9 第38層 ;0.22 第39層 ;0.33 第40層 ;1.65 第41層 ;0.93 第4.11.19.27.34層 ;2.0 それ以外の層 ;1,0 第1図においてAで示される第1〜第37層は所謂5キ
ヤビテイのバンドパスフィルタを構成し、この積層部分
の存在によって、所望帯域の光のみを透過させるような
機能が生じる。Aで示された積層部分に付加的に設けら
れた第38〜第41層(B)の存在によって、ショート
構成で使用することを必要とせずにリップルを抑えるこ
とができるようになり、また、透過帯域の光のフレネル
反射を有効に防止して透過帯域の光の透過率を高めるこ
とができるようになる。
2nd layer ・0.9 38th layer; 0.22 39th layer; 0.33 40th layer; 1.65 41st layer; 0.93 4.11.19.27.34 layer; 2.0 Other layers: 1,0 The 1st to 37th layers, indicated by A in Figure 1, constitute a so-called 5-cavity bandpass filter, and the presence of this laminated portion allows only light in a desired band to pass through. functions occur. The presence of the 38th to 41st layers (B) additionally provided in the laminated portion indicated by A makes it possible to suppress ripples without requiring use in a short configuration, and It becomes possible to effectively prevent Fresnel reflection of light in the transmission band and increase the transmittance of light in the transmission band.

各層の厚みの偏差を上記設計値に対して±1%の範囲内
に収めることによって、製造上の困難性を伴うことなし
に、リップルが実用上十分小さくしかもショート構成に
して使用する必要のない光バンドパスフィルタの提供が
可能になる。
By keeping the thickness deviation of each layer within ±1% of the above design value, the ripple is sufficiently small for practical use without any manufacturing difficulties, and there is no need to use it in a short configuration. It becomes possible to provide optical bandpass filters.

実  施  例 以下本発明の詳細な説明する。Example The present invention will be explained in detail below.

ガラス基板1の材質としてはBK−7(屈折率1.5〉
を用いることができ、ガラス基板1の形状は平板状とす
ることができる。ガラス基板1上への誘電体多層膜の積
層方法としては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法
等をあげることができる。5to2の屈折率は1.46
であり、TiO□の屈折率は2.3である。
The material of the glass substrate 1 is BK-7 (refractive index 1.5).
can be used, and the shape of the glass substrate 1 can be made into a flat plate shape. Examples of methods for laminating the dielectric multilayer film on the glass substrate 1 include sputtering, electron beam evaporation, and the like. The refractive index of 5to2 is 1.46
The refractive index of TiO□ is 2.3.

第2図は誘電体多層膜各層の厚みを設計値通りに設定し
たときの透過率(%)と波長(ns )の関係を示す図
である。実線Aが上記関係を表す特性曲線であり、参考
までに従来構成の光バンドパスフィルタをショート構成
で使用したときの特性を一点鎖線Bで表す。いずれの特
性ともに誘電体多層膜への入射角を15°に設定して測
定されたものである。この発明によると、光バンドパス
フィルタをオープン構成で使用しているにも関わらず、
従来品をショート構成で使用した場合と同等の特性曲線
を得ることができ、リップルがほぼ完全に抑制されてい
ることが明らかである。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between transmittance (%) and wavelength (ns) when the thickness of each layer of the dielectric multilayer film is set as the designed value. A solid line A is a characteristic curve representing the above relationship, and for reference, a dash-dotted line B represents a characteristic when an optical bandpass filter having a conventional configuration is used in a short configuration. Both characteristics were measured with the angle of incidence on the dielectric multilayer film set at 15°. According to this invention, even though the optical bandpass filter is used in an open configuration,
It is clear that a characteristic curve equivalent to that obtained when a conventional product is used in a short configuration can be obtained, and ripples are almost completely suppressed.

ところで、誘電体多層膜の各層の厚みを厳密にコントロ
ールするには製造上の困難性を伴う。そこで、リップル
が小さくしかもオープン構成で使用することができる光
バンドパスフィルタを製造上の困難を伴うことなしに提
供することを目的として、リップルを実用上十分小さく
する上で各層の厚みに許容される偏差について検討する
However, strictly controlling the thickness of each layer of a dielectric multilayer film involves manufacturing difficulties. Therefore, with the aim of providing an optical bandpass filter that has small ripples and can be used in an open configuration without any manufacturing difficulties, the thickness of each layer must be adjusted to make the ripples sufficiently small for practical use. Consider the deviation.

第3図は各層の厚みの偏差が設計値に対して±1%の範
囲内にあるときに特性曲線がとり得る範囲を斜線にて示
した図である。波長が1280〜1320(nm)の範
囲において、リップルが生じることによる透過率の減少
が0. 45 (dB)よりも小さいとすれば、実用上
許容し得るリップルであるということができる。このよ
うに、偏差が±1%の範囲内にある場合には、実用上許
容し得るリップルになっていることが明らかである。
FIG. 3 is a diagram in which the range that the characteristic curve can take when the thickness deviation of each layer is within the range of ±1% from the design value is shown by diagonal lines. In the wavelength range of 1280 to 1320 (nm), the decrease in transmittance due to ripples is 0. If it is smaller than 45 (dB), it can be said that the ripple is acceptable in practice. Thus, it is clear that when the deviation is within the range of ±1%, the ripple is acceptable in practice.

第4図は各層の厚みの偏差が設計値に対して±2%の範
囲内にあるときに特性曲線がとり得る範囲を示す図であ
る。この場合、波長が1280〜1320(r+n+)
の範囲内において透過率の減少が0、 45  (dB
)よりも大きくなることがあるから、リップルを実用上
許容し得る範囲に抑えることができるとはいえない。
FIG. 4 is a diagram showing the possible range of the characteristic curve when the thickness deviation of each layer is within the range of ±2% from the design value. In this case, the wavelength is 1280 to 1320 (r+n+)
The decrease in transmittance within the range of 0, 45 (dB
), it cannot be said that the ripple can be suppressed to a practically acceptable range.

よって、各層の厚みの偏差を設計値に対して±1%の範
囲内にすることによって、リップルが実用上十分小さく
しかもオープン構成で使用することができる光バンドパ
スフィルタを製造上の困難性を伴うことなしに提供する
ことができる。
Therefore, by keeping the deviation of the thickness of each layer within ±1% of the design value, it is possible to create an optical bandpass filter that has sufficiently small ripples for practical use and can be used in an open configuration. Can be provided without accompaniment.

発明の詳細 な説明したように、この発明に右いては、ガラス基板上
に積層された誘電体多層膜の各層の厚みの設計値を特定
することによって、オープン構成で使用することができ
、且つ、リップルが小さい光バンドパスフィルタの提供
が可能になるという効果を奏する。
As described in the detailed description of the invention, according to the present invention, by specifying the design value of the thickness of each layer of a dielectric multilayer film laminated on a glass substrate, it can be used in an open configuration, and , it is possible to provide an optical bandpass filter with small ripples.

また、各層の厚みの設計値を特定するとともに各層の厚
みの偏差を特定することによって、オープン構成で使用
することができ、且つ、リップルが小さい光バンドパス
フィルタを、製造上の困難性を伴うことなしに提供する
ことができるようになる。
In addition, by specifying the design value of the thickness of each layer and the deviation of the thickness of each layer, it is possible to create an optical bandpass filter that can be used in an open configuration and has small ripples. You will be able to provide it without any hassle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図は各
層の厚みを設計値に設定したときの特性図、 第3図は各層の厚みの偏差が設計値に対して±1%の範
囲内にあるときに特性曲線がとり得る範囲を示す図、 第4図は各層の厚みの偏差が設計値に対して土2%の範
囲内にあるときに特性曲線がとり得る範囲を示す図、 第5図は従来技術及びその問題点の説明図である。 1・・・ガラス基板。
Fig. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, Fig. 2 is a characteristic diagram when the thickness of each layer is set to the design value, and Fig. 3 is a diagram in which the deviation of the thickness of each layer is ±1 from the design value. Figure 4 shows the range that the characteristic curve can take when the thickness deviation of each layer is within 2% of the design value. The figure shown in FIG. 5 is an explanatory diagram of the prior art and its problems. 1...Glass substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガラス基板(1)上にSiO_2からなる低屈折率
層とTiO_2からなる高屈折率層とをこの順に交互に
最外層が上記低屈折率層となるように41層積層してな
る光バンドパスフィルタであって、透過帯域の中心波長
の4分の1の長さに等しい厚みを1.0とするときに、
上記各層の厚みの設計値を、 第2層;0.9 第38層;0.22 第39層;0.33 第40層;1.65 第41層;0.93 第4、11、19、27、34層 ;2.0 それ以外の層;1.0 に設定したことを特徴とする光バンドパスフィルタ。 2、上記各層の厚みの偏差を上記設計値に対して±1%
の範囲内としたことを特徴とする請求項1に記載の光バ
ンドパスフィルタ。
[Claims] 1. 41 layers of a low refractive index layer made of SiO_2 and a high refractive index layer made of TiO_2 are alternately arranged in this order on a glass substrate (1) so that the outermost layer is the low refractive index layer. In an optical bandpass filter formed by laminating layers, when the thickness is equal to 1/4 of the length of the center wavelength of the transmission band and is 1.0,
The design values for the thickness of each of the above layers are as follows: 2nd layer: 0.9 38th layer: 0.22 39th layer: 0.33 40th layer: 1.65 41st layer: 0.93 4th, 11th, 19th layer , 27, 34 layers: 2.0 Other layers: 1.0. 2. Deviation of the thickness of each layer above by ±1% from the above design value
2. The optical bandpass filter according to claim 1, wherein the optical bandpass filter is within the range of .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198935A (en) * 1993-12-28 1995-08-01 Koshin Kogaku:Kk Selecting method of temperature coefficient for wavelength shift of multilayer film filter and multilayer film filter having almost zero temperature coefficient of wavelength shift

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07198935A (en) * 1993-12-28 1995-08-01 Koshin Kogaku:Kk Selecting method of temperature coefficient for wavelength shift of multilayer film filter and multilayer film filter having almost zero temperature coefficient of wavelength shift

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