JPH07104123A - 光学バンドパスフィルタ - Google Patents

光学バンドパスフィルタ

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JPH07104123A
JPH07104123A JP25267793A JP25267793A JPH07104123A JP H07104123 A JPH07104123 A JP H07104123A JP 25267793 A JP25267793 A JP 25267793A JP 25267793 A JP25267793 A JP 25267793A JP H07104123 A JPH07104123 A JP H07104123A
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JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
optical
layer
bandpass filter
band
Prior art date
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Withdrawn
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JP25267793A
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English (en)
Inventor
Hideki Noda
秀樹 野田
Hiroaki Matsuda
浩明 松田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は光学バンドパスフィルタに関し、通過
帯域の立上り部或いは立下り部における透過率の偏光依
存性が小さい光学バンドパスフィルタの提供を主目的と
する。 【構成】光学基板上に複数の基本ブロックをつなぎ層を
介して積層してなり、上記基本ブロックは、その中央に
配置されるキャビティ層と、該キャビティ層の両側に高
屈折率層及び低屈折率層を交互に対称に配置してなる反
射多層膜とからなる光学バンドパスフィルタであって、
通過帯域の中心波長をλ0 とするときに、上記キャビテ
ィ層の光学的膜厚をλ0 /2から所定量ずらして設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学バンドパスフィルタ
に関する。光学バンドパスフィルタとして、ガラス基板
等の光学基板上に誘電体多層膜を形成してなるものが知
られている。この種の光学バンドパスフィルタにおいて
は、誘電体多層膜への光線の入射角等に応じて透過率の
偏光依存性が生じるので、これを排除し或いは積極的に
利用することが要求されている。
【0002】
【従来の技術】従来、光学基板上に複数の基本ブロック
をつなぎ層を介して積層してなり、上記基本ブロック
は、その中央に配置されるキャビティ層と、このキャビ
ティ層の両側に高屈折率層及び低屈折率層を交互に対称
に配置してなる反射多層膜とからなる光学バンドパスフ
ィルタが公知である。
【0003】キャビティ層の光学的膜厚は、通過帯域の
中心波長をλ0 とするときに、λ0/2に設定され、反
射多層膜における高屈折率層及び低屈折率層並びにつな
ぎ層の光学的膜厚はλ0 /4に設定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような光学バンド
パスフィルタにおいては、透過率が0%から100%に
変化する通過帯域の立上り部(立下り部)での波長特性
が急峻なため、通常、通過帯域の低波長側の立上り部及
び高波長側の立下り部のいずれか一方を利用する。通過
帯域の低波長側立上り部を利用する場合には、その光学
バンドパスフィルタは所謂ロングウエーブパスフィルタ
として機能し、通過帯域の高波長側立下り部を利用する
場合には、その光学バンドパスフィルタは所謂ショート
ウエーブパスフィルタとして機能する。
【0005】光線の入射角が零である場合には、透過率
に偏光依存性は生じないが、光線の入射角が0°でない
場合には、通過帯域の低波長側立上り部或いは高波長側
立下り部において透過率に偏光依存性が生じる。透過率
に偏光依存性が生じると、偏光状態が確定していない入
射光に対して、通過帯域の立上り部及び立下り部の波長
特性が急峻でなくなり、その光学バンドパスフィルタの
性能が低下する。
【0006】そこで、本発明の目的は、通過帯域の立上
り部或いは立下り部における透過率の偏光依存性を排除
した光学バンドパスフィルタを提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、通過帯域の立上り部或いは立
下り部における透過率の偏光依存性を積極的に利用し
て、偏光分離膜として使用することができる光学バンド
パスフィルタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のある側面による
と、光学基板上に複数の基本ブロックをつなぎ層を介し
て積層してなり、上記基本ブロックは、その中央に配置
されるキャビティ層と、該キャビティ層の両側に高屈折
率層及び低屈折率層を交互に対称に配置してなる反射多
層膜とからなる光学バンドパスフィルタであって、通過
帯域の中心波長をλ0 とするときに、上記キャビティ層
の光学的膜厚をλ0 /2から所定量ずらして設定してな
る光学バンドパスフィルタが提供される。
【0008】本発明の他の側面によると、光学基板上に
複数の基本ブロックをつなぎ層を介して積層してなり、
上記基本ブロックは、その中央に配置されるキャビティ
層と、該キャビティ層の両側に高屈折率層及び低屈折率
層を交互に対称に配置してなる反射多層膜とからなる光
学バンドパスフィルタであって、通過波長の中心波長を
λ0 とするときに、上記高屈折率層及び低屈折率層の光
学的膜厚をλ0 /4から所定量ずらして設定してなる光
学バンドパスフィルタが提供される。
【0009】
【作用】発明者の実験によると、キャビティ層の光学的
膜厚をλ0 /2から所定量ずらし、或いは、高屈折率層
及び低屈折率層の光学的膜厚をλ0 /4から所定量ずら
すと、通過帯域の立上り部或いは立下り部における透過
率の偏光依存性が減少し或いは拡大することが明らかに
なった。
【0010】本発明では、通過帯域の低波長側立上り部
又は高波長側立下り部における透過率の偏光依存性が最
も大きくなるように、光学的膜厚をずらす量を設定する
ことにより、偏光分離膜として使用することができる光
学バンドパスフィルタが提供される。
【0011】また、通過帯域の低波長側立上り部又は高
波長側立下り部における透過率の偏光依存性が最も小さ
くなるように、光学的膜厚をずらす量を設定することに
より、立上り特性或いは立下り特性が良好な光学バンド
パスフィルタの提供が可能になる。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に沿って説明す
る。図1は光学バンドパスフィルタの基本構成を示す図
である。この光学バンドパスフィルタは、図示しないガ
ラス等からなる光学基板上に複数の基本ブロックをつな
ぎ層を介して積層して構成される。
【0013】この実施例では、3つの基本ブロックが積
層される。#1〜#7と#9〜#15と#17〜#23
が基本ブロックであり、#8と#16がつなぎ層であ
る。#1〜#7の基本ブロックを例にとりその詳細構成
を説明すると次の通りである。#1〜#3は高屈折率層
及び低屈折率層を交互に配置してなる反射多層膜、#4
はキャビティ層、#5〜#7は高屈折率層及び低屈折率
層を交互に配置してなる反射多層膜である。
【0014】この例では、高屈折率層はTiO2 からな
り、低屈折率層はSiO2 からなる。また、キャビティ
層及びつなぎ層はSiO2 からなる。従って、キャビテ
ィ層及びつなぎ層はこの実施例では低屈折率層と同等の
屈折率を有する。
【0015】キャビティ層及びつなぎ層の屈折率を高屈
折率層と同じにして、反射多層膜における高屈折率層及
び低屈折率層の配置順序を逆にしても良い。この光学バ
ンドパスフィルタの通過帯域の中心波長をλ0 とすると
きに、高屈折率層、低屈折率層及びつなぎ層の光学的膜
厚(当該層の屈折率と厚みの積)はλ0 /4に設定さ
れ、キャビティ層の光学的膜厚はλ0 /2に設定され
る。
【0016】図2は光学バンドパスフィルタの特性例を
示す図である。図2のグラフにおいて、縦軸は透過率を
表し、横軸は光の波長を表す。透過率と波長の関係を表
す特性曲線において、実線で表されるのは偏波面が入射
面に平行なP光についてのものであり、破線で表される
のは偏波面が入射面に垂直なS光についてのものであ
る。
【0017】図から明らかなように、通過帯域の低波長
側立上り部及び高波長側立下り部においてP光について
の特性曲線とS光についての特性曲線とがずれているも
のである。このようにP光とS光で波長特性に差がある
と、光学バンドパスフィルタに供給される光の偏波状態
は確定されていないので、通過帯域の低波長側立上り部
及び高波長側立下り部が急峻でなくなる。
【0018】本発明においては、キャビティ層或いは高
屈折率層及び低屈折率層の光学的膜厚を図1の基本構成
における光学的膜厚から所定量ずらすと、P波(P
光),S波(S光)の透過域がシフトし、且つシフト量
がP波とS波で異なる現象を利用して、立上り部或いは
立下り部でP波とS波の波長特性をほぼ一致させて、立
上り部或いは立下り部における波長特性を急峻にしてい
る。具体的には次の通りである。
【0019】キャビティ層の光学的膜厚をずらす場合に
おいて、S波についての特性曲線を短波長側にシフトさ
せたいときには、キャビティ層の光学的膜厚をλ0 /2
よりも小さくなるようにする。
【0020】キャビティ層の光学的膜厚をずらす場合に
おいて、S波についての特性曲線を長波長側にシフトさ
せたいときには、キャビティ層の光学的膜厚がλ0 /2
よりも大きくなるようにする。
【0021】高屈折率層及び低屈折率層の光学的膜厚を
ずらす場合において、S波についての特性曲線を短波長
側にシフトさせたいときには、当該膜厚がλ0 /4より
も大きくなるようにする。
【0022】高屈折率層及び低屈折率層の光学的膜厚を
ずらす場合において、S波についての特性曲線を長波長
側にシフトさせたいときには、当該膜厚がλ0 /4より
も小さくなるようにする。以下、さらに具体的な例を説
明する。
【0023】図3は本発明の第1実施例を示す図であ
る。図3の(A)〜(C)はそれぞれ35層の光学バン
ドパスフィルタについて入射角を35°に設定したとき
の透過率と波長の関係を表すグラフである。(A)はキ
ャビティ層の光学的膜厚を0.5λ0 に設定したときの
もの、(B)はキャビティ層の光学的膜厚を0.47λ
0 に設定したときのもの、(C)はキャビティ層の光学
的膜厚を0.56λ0 に設定したときのものである。
【0024】(A)の特性においては、通過帯域の低波
長側立上り部及び高波長側立下り部において透過率の偏
光依存性が生じているのに対して、(B)の特性におい
ては、通過帯域の低波長側立上り部における透過率の偏
光依存性が最も小さくなっており、また、(C)の特性
においては、通過帯域の高波長側立下り部における透過
率の偏光依存性が最も小さくなっていることがわかる。
【0025】図4は本発明の第2実施例を示す図であ
る。図4において、(A)及び(B)はそれぞれ47層
の光学バンドパスフィルタにおいて入射角を45°に設
定したときの透過率と波長の関係を表すグラフである。
(A)はキャビティ層の光学的膜厚を0.5λ0 に設定
したときのもの、(B)はキャビティ層の光学的膜厚を
0.44λ0 に設定したときのものである。(A)に比
べて(B)の方が通過帯域の低波長側立上り部における
透過率の偏光依存性が著しく減少していることがわか
る。
【0026】偏光状態が確定していない入射光に対する
立上り特性(透過率が1%〜95%の範囲にある波長帯
域)が(A)では約38.8nmであるのに対して、
(B)では同立上り特性が約34.1nmに減少してい
ることがわかる。
【0027】このように本発明を実施することにより、
立上り特性が約12%向上していることがわかる。図5
は従来の偏光分離膜の特性例を示す図である。従来、ガ
ラス等からなる光学基板上に光学的膜厚が等しい高屈折
率層及び低屈折率層を交互に複数積層してなる偏光分離
膜が知られている。即ち、従来の偏光分離膜は本発明の
光学バンドパスフィルタにおけるようなキャビティ層を
有していない。
【0028】このような従来の偏光分離膜においては、
入射角が十分に大きいとき(45°以上のとき)には偏
光分離膜として使用することができる波長帯域が実用上
十分であるが、入射角が30°以下と小さくなると、十
分な波長帯域を得ることが困難であった。
【0029】例えば図5に示される特性においては、
0.2dB帯域(P波の損失が0.2dB、S波の反射
損失が0.2dBとなる帯域)が約12nmである。
尚、このときの入射角は25°である。
【0030】図6は本発明の第3実施例を示す図であ
る。この例では、光学基板上に、10層の反射多層膜と
1層のキャビティ層と10層の反射多層膜と1層のつな
ぎ層と10層の反射多層膜と1層のキャビティ層と10
層の反射多層膜とをこの順に積層している。反射多層膜
において高屈折率層はTiO2 からなり、低屈折率層は
SiO2 からなる。また、キャビティ層及びつなぎ層は
SiO2 からなる。
【0031】高屈折率層、低屈折率層及びつなぎ層の厚
みはλ0 /4に設定され、キャビティ層の厚みは3λ0
/4に設定される。この構成によると、図6に示される
ように、0.2dB帯域を16nmにすることができ、
従来の偏光分離膜に対して帯域が33%拡大したものの
提供が可能になる。尚、入射角は図5の従来例における
のと同様に25°である。
【0032】尚、図6の第3実施例においては、通過帯
域の低波長側立上り部における透過率の偏光依存性が最
も大きくなるようにキャビティ層の膜厚をずらしている
が、高屈折率層及び低屈折率層の光学的膜厚をずらして
も良い。
【0033】また、通過帯域の高波長側立下り部におけ
る透過率の偏光依存性が最も大きくなるように、キャビ
ティ層又は高屈折率層及び低屈折率層の光学的膜厚をず
らして偏光分離膜として使用することができる光学バン
ドパスフィルタを構成しても良い。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
偏光依存性が小さく波長特性が急峻な光学バンドパスフ
ィルタ或いは帯域の広い偏光分離膜として使用すること
ができる光学バンドパスフィルタの提供が可能になると
いう効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光学バンドパスフィルタの基本構成を示す図で
ある。
【図2】光学バンドパスフィルタの特性例を示す図であ
る。
【図3】本発明の第1実施例を示す図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す図である。
【図5】従来の偏光分離膜の特性例を示す図である。
【図6】本発明の第3実施例を示す図である。
【符号の説明】
#1〜#23 光学バンドパスフィルタの各層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学基板上に複数の基本ブロックをつな
    ぎ層を介して積層してなり、上記基本ブロックは、その
    中央に配置されるキャビティ層と、該キャビティ層の両
    側に高屈折率層及び低屈折率層を交互に対称に配置して
    なる反射多層膜とからなる光学バンドパスフィルタであ
    って、 通過帯域の中心波長をλ0 とするときに、上記キャビテ
    ィ層の光学的膜厚をλ 0 /2から所定量ずらして設定し
    たことを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
  2. 【請求項2】 光学基板上に複数の基本ブロックをつな
    ぎ層を介して積層してなり、上記基本ブロックは、その
    中央に配置されるキャビティ層と、該キャビティ層の両
    側に高屈折率層及び低屈折率層を交互に対称に配置して
    なる反射多層膜とからなる光学バンドパスフィルタであ
    って、 通過波長の中心波長をλ0 とするときに、上記高屈折率
    層及び低屈折率層の光学的膜厚をλ0 /4から所定量ず
    らして設定したことを特徴とする光学バンドパスフィル
    タ。
  3. 【請求項3】 通過帯域の低波長側立上り部又は通過帯
    域の高波長側立下り部における透過率の偏光依存性が最
    も大きくなるように上記所定量が設定されることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の光学バンドパスフィル
    タ。
  4. 【請求項4】 通過帯域の低波長側立上り部又は通過帯
    域の高波長側立下り部における透過率の偏光依存性が最
    も小さくなるように上記所定量が設定されることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の光学バンドパスフィル
    タ。
  5. 【請求項5】 上記つなぎ層、上記キャビティ層及び上
    記低屈折率層はSiO2 からなり、上記高屈折率層はT
    iO2 からなることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の光学バンドパスフィルタ。
JP25267793A 1993-10-08 1993-10-08 光学バンドパスフィルタ Withdrawn JPH07104123A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002052308A1 (fr) * 2000-12-26 2002-07-04 Nikon Corporation Filtre optique multicouche sous forme de film

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Effective date: 20001226