JPH10232312A - 光分岐フィルタ - Google Patents
光分岐フィルタInfo
- Publication number
- JPH10232312A JPH10232312A JP9036461A JP3646197A JPH10232312A JP H10232312 A JPH10232312 A JP H10232312A JP 9036461 A JP9036461 A JP 9036461A JP 3646197 A JP3646197 A JP 3646197A JP H10232312 A JPH10232312 A JP H10232312A
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- Japan
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- layer
- refractive index
- optical branching
- film
- substrate
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の分岐率の差を
低減し、また、吸収による損失を防止することのできる
光分岐フィルタの提供。 【解決手段】 第１基板１ａ上にＴｉＯ2層２（屈折率
ｎ≒２．３１）、ＳｉＯ2層３（ｎ≒１．４６）、Ｔｉ
Ｏ2層２、ＳｉＯ2層３、スペーサ５をこの順番で成膜す
ると共に、第２基板１ｂ上にＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層
２、ＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層２をこの順番で成膜し、第
１基板１ａ側のスペーサ５と第２基板１ｂ側のＴｉＯ2
層２の面を空気、真空、窒素、アルゴン、ネオン等の雰
囲気内で対向して密着させることにより、内部に中間層
４（ｎ≒１）を有する誘電体多層膜６を形成する。
低減し、また、吸収による損失を防止することのできる
光分岐フィルタの提供。 【解決手段】 第１基板１ａ上にＴｉＯ2層２（屈折率
ｎ≒２．３１）、ＳｉＯ2層３（ｎ≒１．４６）、Ｔｉ
Ｏ2層２、ＳｉＯ2層３、スペーサ５をこの順番で成膜す
ると共に、第２基板１ｂ上にＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層
２、ＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層２をこの順番で成膜し、第
１基板１ａ側のスペーサ５と第２基板１ｂ側のＴｉＯ2
層２の面を空気、真空、窒素、アルゴン、ネオン等の雰
囲気内で対向して密着させることにより、内部に中間層
４（ｎ≒１）を有する誘電体多層膜６を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を所望の分岐比
率で反射すると共に透過することにより分岐する光分岐
フィルタに関し、特に、光分岐フィルタの多層膜構造に
関する。
率で反射すると共に透過することにより分岐する光分岐
フィルタに関し、特に、光分岐フィルタの多層膜構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光分岐フィルタとして
は、屈折率が異なる誘電体膜のみを多層に積層した誘電
体多層膜方式と、金属の薄膜と誘電体多層膜とを組み合
わせた金属薄膜方式が知られている。誘電体多層膜方式
では、平板基板上に積層される屈折率が１．２以上でそ
れぞれ屈折率の異なる複数種の誘電体膜の膜厚と膜構成
を最適化して設計することにより、所望の波長に対して
所望の比率の分岐特性を実現することができる。
は、屈折率が異なる誘電体膜のみを多層に積層した誘電
体多層膜方式と、金属の薄膜と誘電体多層膜とを組み合
わせた金属薄膜方式が知られている。誘電体多層膜方式
では、平板基板上に積層される屈折率が１．２以上でそ
れぞれ屈折率の異なる複数種の誘電体膜の膜厚と膜構成
を最適化して設計することにより、所望の波長に対して
所望の比率の分岐特性を実現することができる。
【０００３】図３は従来の誘電体多層膜方式の光フィル
タの一例として入射角度が４５度における波長λ−透過
率Ｔの特性を示し、図４は従来の金属薄膜方式の光フィ
ルタの一例として波長λ−透過率Ｔおよび反射率Ｒの特
性を示している。なお、光フィルタに吸収損失がない場
合は透過率Ｔ＋反射率Ｒが１００％となる。
タの一例として入射角度が４５度における波長λ−透過
率Ｔの特性を示し、図４は従来の金属薄膜方式の光フィ
ルタの一例として波長λ−透過率Ｔおよび反射率Ｒの特
性を示している。なお、光フィルタに吸収損失がない場
合は透過率Ｔ＋反射率Ｒが１００％となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３，
図４に示すように、前述した誘電体多層膜方式と金属薄
膜方式のいずれも、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の透過
率Ｔ（および反射率Ｒ）に２０％程度の差が発生すると
いう問題点がある。なお、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分
の透過率Ｔ（および反射率Ｒ）に差があると、光軸回り
方向のフィルタの設置作業が非常に困難となり、分岐比
の変動も生じる。また、金属薄膜方式のフィルタでは、
金属膜により光が吸収されるので、透過光が減衰されて
損失が発生する（透過率＋反射率が１００％とならな
い）という問題点がある。
図４に示すように、前述した誘電体多層膜方式と金属薄
膜方式のいずれも、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の透過
率Ｔ（および反射率Ｒ）に２０％程度の差が発生すると
いう問題点がある。なお、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分
の透過率Ｔ（および反射率Ｒ）に差があると、光軸回り
方向のフィルタの設置作業が非常に困難となり、分岐比
の変動も生じる。また、金属薄膜方式のフィルタでは、
金属膜により光が吸収されるので、透過光が減衰されて
損失が発生する（透過率＋反射率が１００％とならな
い）という問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、屈折率が異な
る誘電体膜と屈折率が略１の材料より成る少なくとも１
層の中間層とを積層することとする。このような中間層
を少なくとも１層積層すると、ｐ波偏光成分とｓ波偏光
成分の分岐率の差を低減することができ、また、金属膜
を用いないので吸収による損失を防止することができ
る。
る誘電体膜と屈折率が略１の材料より成る少なくとも１
層の中間層とを積層することとする。このような中間層
を少なくとも１層積層すると、ｐ波偏光成分とｓ波偏光
成分の分岐率の差を低減することができ、また、金属膜
を用いないので吸収による損失を防止することができ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の光分岐フィルタでは、比
較的高屈折率の誘電体膜と、比較的低屈折率の誘電体膜
と、屈折率が略１の材料より成る中間層とを積層した。
この中間層の膜厚は要求される分岐特性に応じて決定さ
れ、その積層構造としては例えば誘電体膜によってスペ
ーサを形成し、該スペーサの内部空間に封入された気体
を中間層とすればよい。中間層としては屈折率が略１の
材料であれば何でもよく、成膜工程を考慮すると空気が
最適であるが、真空、窒素、アルゴン、ネオンを用いる
こともできる。
較的高屈折率の誘電体膜と、比較的低屈折率の誘電体膜
と、屈折率が略１の材料より成る中間層とを積層した。
この中間層の膜厚は要求される分岐特性に応じて決定さ
れ、その積層構造としては例えば誘電体膜によってスペ
ーサを形成し、該スペーサの内部空間に封入された気体
を中間層とすればよい。中間層としては屈折率が略１の
材料であれば何でもよく、成膜工程を考慮すると空気が
最適であるが、真空、窒素、アルゴン、ネオンを用いる
こともできる。
【０００７】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の一実施例に係る光分岐フィルタの構成
図、図２は図１の光分岐フィルタの透過率特性を示す説
明図である。
図１は本発明の一実施例に係る光分岐フィルタの構成
図、図２は図１の光分岐フィルタの透過率特性を示す説
明図である。
【０００８】図１に示すように、本実施例に係る光分岐
フィルタは、ガラス等の透明材料から成る第１基板１ａ
上に、高屈折率の誘電体膜としてのＴｉＯ2層２と低屈
折率の誘電体膜としてのＳｉＯ2層３とが順次成膜さ
れ、図中２番目のＳｉＯ2層３上に中間層４を形成する
ためのスペーサ５が成膜されている。本実施例では、ス
ペーサ５としてＴｉＯ2が用いられているが、ＳｉＯ2や
他の材料でもよい。
フィルタは、ガラス等の透明材料から成る第１基板１ａ
上に、高屈折率の誘電体膜としてのＴｉＯ2層２と低屈
折率の誘電体膜としてのＳｉＯ2層３とが順次成膜さ
れ、図中２番目のＳｉＯ2層３上に中間層４を形成する
ためのスペーサ５が成膜されている。本実施例では、ス
ペーサ５としてＴｉＯ2が用いられているが、ＳｉＯ2や
他の材料でもよい。
【０００９】前記中間層４は空気、真空、窒素、アルゴ
ン、ネオン等の気体であり、これらはスペーサ５の内部
空間に封入されている。さらに、中間層４とスペーサ５
の上にＴｉＯ2層２とＳｉＯ2層３とが順次成膜されると
共に、最上層のＳｉＯ2層３の上にガラス等の透明材料
から成る第２基板１ｂが積層されており、最下層のＴｉ
Ｏ2層２から最上層のＳｉＯ2層３までの各層により誘電
体多層膜６が形成されている。なお、ＴｉＯ2層２は高
屈折率（ｎ≒２．３１）、ＳｉＯ2層３は低屈折率（ｎ
≒１．４６）であり、中間層４は空気、真空、窒素、ア
ルゴン、ネオン等の場合にｎ≒１である。
ン、ネオン等の気体であり、これらはスペーサ５の内部
空間に封入されている。さらに、中間層４とスペーサ５
の上にＴｉＯ2層２とＳｉＯ2層３とが順次成膜されると
共に、最上層のＳｉＯ2層３の上にガラス等の透明材料
から成る第２基板１ｂが積層されており、最下層のＴｉ
Ｏ2層２から最上層のＳｉＯ2層３までの各層により誘電
体多層膜６が形成されている。なお、ＴｉＯ2層２は高
屈折率（ｎ≒２．３１）、ＳｉＯ2層３は低屈折率（ｎ
≒１．４６）であり、中間層４は空気、真空、窒素、ア
ルゴン、ネオン等の場合にｎ≒１である。
【００１０】このような光分岐フィルタを製造する場合
には、第１基板１ａ上にＴｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、Ｔ
ｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、スペーサ５（ＴｉＯ2）をこ
の順番で成膜すると共に、第２基板１ｂ上にＳｉＯ2層
３、ＴｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層２をこの順
番で成膜し、第１基板１ａ側のスペーサ５と第２基板１
ｂ側のＴｉＯ2層２の面を空気、真空、窒素、アルゴ
ン、ネオン等の雰囲気内で対向して密着させることによ
り、誘電体多層膜６の内部に中間層４を形成することが
できる。
には、第１基板１ａ上にＴｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、Ｔ
ｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、スペーサ５（ＴｉＯ2）をこ
の順番で成膜すると共に、第２基板１ｂ上にＳｉＯ2層
３、ＴｉＯ2層２、ＳｉＯ2層３、ＴｉＯ2層２をこの順
番で成膜し、第１基板１ａ側のスペーサ５と第２基板１
ｂ側のＴｉＯ2層２の面を空気、真空、窒素、アルゴ
ン、ネオン等の雰囲気内で対向して密着させることによ
り、誘電体多層膜６の内部に中間層４を形成することが
できる。
【００１１】このように構成された光分岐フィルタの分
岐率（反射率Ｒおよび透過率Ｔ）は次のように求めるこ
とができる。まず、誘電体多層膜６の各層が均質膜の場
合、各層ｊは次のように２×２のマトリクスで表され
る。
岐率（反射率Ｒおよび透過率Ｔ）は次のように求めるこ
とができる。まず、誘電体多層膜６の各層が均質膜の場
合、各層ｊは次のように２×２のマトリクスで表され
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】 ｎj：各層ｊの屈折率 ｄj：各層ｊの膜厚 φj：各層ｊへの入射角 λj：入射光波長 また、誘電体多層膜６は次のように各層ｊに対する２×
２の積（以下、特性行列Ｍと呼ぶ）として表される。
２の積（以下、特性行列Ｍと呼ぶ）として表される。
【００１４】
【数２】
【００１５】また、誘電体多層膜６の振幅反射率ｒ、振
幅透過率τ、エネルギー反射率（以下、反射率と略す）
Ｒ、エネルギー透過率（以下、透過率と略す）Ｔは、特
性行列Ｍの要素と入射媒質屈折率ｎ0、第１および第２
基板１ａ，１ｂの屈折率ｎsから次のように表すことが
できる。
幅透過率τ、エネルギー反射率（以下、反射率と略す）
Ｒ、エネルギー透過率（以下、透過率と略す）Ｔは、特
性行列Ｍの要素と入射媒質屈折率ｎ0、第１および第２
基板１ａ，１ｂの屈折率ｎsから次のように表すことが
できる。
【００１６】
【数３】
【００１７】したがって、反射率Ｒと透過率Ｔは、上記
のパラメータｎs（基板屈折率）、ｎ0（入射媒質屈折
率）、φj（入射光角度）、λ（入射光波長）、ｎj（各
層の屈折率）およびｄj（各層の膜厚）が既知であれ
ば、コンピュータによる自動計算で比較的簡単に求める
ことができ、また、各層の膜厚ｄjを任意に変化させて
所望の反射率Ｒと透過率Ｔを実現することができる。
のパラメータｎs（基板屈折率）、ｎ0（入射媒質屈折
率）、φj（入射光角度）、λ（入射光波長）、ｎj（各
層の屈折率）およびｄj（各層の膜厚）が既知であれ
ば、コンピュータによる自動計算で比較的簡単に求める
ことができ、また、各層の膜厚ｄjを任意に変化させて
所望の反射率Ｒと透過率Ｔを実現することができる。
【００１８】図２はその一例として、入射光角度φjが
４５°における分岐比が５０：５０になるように、本方
式を用いて各層の厚さ、積層構成の最適化計算を実施し
た光分岐フィルタのｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の透過
率（Ｔ）と波長の関係を示している。膜構成は高屈折率
膜としてＴｉＯ2、低屈折率膜としてＳｉＯ2層、中間層
として空気を用い、中間層は高屈折率膜と低屈折率膜の
多層膜中のほぼ中間部分に一層設けた。なお、最適化さ
れた中間層の設計厚さはスペーサの厚さによって決めら
れる。この設計例では、入射光波長λ＝１２００〜１４
００ｎｍの範囲においてｐ波，ｓ波の分岐比はいずれも
５０：５０であり、かつ透過率の差は殆どなかった。ま
た、図１に示す光分岐フィルタは、従来のように金属膜
を用いていないので、吸収による入射光の損失はない。
４５°における分岐比が５０：５０になるように、本方
式を用いて各層の厚さ、積層構成の最適化計算を実施し
た光分岐フィルタのｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の透過
率（Ｔ）と波長の関係を示している。膜構成は高屈折率
膜としてＴｉＯ2、低屈折率膜としてＳｉＯ2層、中間層
として空気を用い、中間層は高屈折率膜と低屈折率膜の
多層膜中のほぼ中間部分に一層設けた。なお、最適化さ
れた中間層の設計厚さはスペーサの厚さによって決めら
れる。この設計例では、入射光波長λ＝１２００〜１４
００ｎｍの範囲においてｐ波，ｓ波の分岐比はいずれも
５０：５０であり、かつ透過率の差は殆どなかった。ま
た、図１に示す光分岐フィルタは、従来のように金属膜
を用いていないので、吸収による入射光の損失はない。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光分岐フ
ィルタによれば、高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電
体膜および屈折率が略１の材料より成る中間層とを積層
したので、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の分岐率の差
（偏波依存性）を低減することができ、また、金属膜を
用いないので吸収による損失を防止することができる。
ィルタによれば、高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電
体膜および屈折率が略１の材料より成る中間層とを積層
したので、ｐ波偏光成分とｓ波偏光成分の分岐率の差
（偏波依存性）を低減することができ、また、金属膜を
用いないので吸収による損失を防止することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る光分岐フィルタの構成
図である。
図である。
【図２】図１の光分岐フィルタの透過率特性を示す説明
図である。
図である。
【図３】従来の誘電体多層膜方式の光分岐フィルタの透
過率特性を示す説明図である。
過率特性を示す説明図である。
【図４】従来の金属薄膜方式の光分岐フィルタの透過率
および反射率特性を示す説明図である。
および反射率特性を示す説明図である。
１ａ 第１基板 １ｂ 第２基板 ２ ＴｉＯ2層 ３ ＳｉＯ2層 ４ 中間層 ５ スペーサ ６ 誘電体多層膜
Claims (3)
- 【請求項１】 比較的高屈折率の誘電体膜と、比較的低
屈折率の誘電体膜と、屈折率が略１の材料より成る中間
層とを積層したことを特徴とする光分岐フィルタ。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、前記誘電体膜
によってスペーサを形成し、このスペーサの内部空間に
封入された気体を前記中間層としたことを特徴とする光
分岐フィルタ。 - 【請求項３】 請求項２の記載において、前記気体が空
気であることを特徴とする光分岐フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036461A JPH10232312A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 光分岐フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036461A JPH10232312A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 光分岐フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10232312A true JPH10232312A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12470466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9036461A Pending JPH10232312A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 光分岐フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10232312A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002182051A (ja) * | 2000-10-04 | 2002-06-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路モジュール |
| JP2002228833A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光学フィルタおよびその光学フィルタの製造方法 |
| WO2005079385A2 (en) * | 2004-02-13 | 2005-09-01 | Coronado Technology Group, L.L.C. | Fabrication of narrow-band thin-film optical filters |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP9036461A patent/JPH10232312A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002182051A (ja) * | 2000-10-04 | 2002-06-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路モジュール |
| JP2002228833A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光学フィルタおよびその光学フィルタの製造方法 |
| WO2005079385A2 (en) * | 2004-02-13 | 2005-09-01 | Coronado Technology Group, L.L.C. | Fabrication of narrow-band thin-film optical filters |
| WO2005079385A3 (en) * | 2004-02-13 | 2006-11-30 | Coronado Technology Group L L | Fabrication of narrow-band thin-film optical filters |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050412 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050520 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050614 |