JPS62212604A - 光学フイルタの製造方法 - Google Patents
光学フイルタの製造方法Info
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Landscapes
- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、誘電体多層膜より構成される干渉膜フィルタ
で、光合分波機能を有する光学フィルタの製造方法に関
するものである。
で、光合分波機能を有する光学フィルタの製造方法に関
するものである。
光通信に適用され、光信号の分離検出を行う機能を有す
る光合分波器用誘電体多層膜フィルタは、一般的に光学
ガラス基板上に誘電体薄膜（透明膜）を順次積層した構
造で、高屈折率膜と低屈折率膜とが、交互に信号波長の
１／４波長相当の光学膜厚で形成されたものが基本的で
ある。上記薄膜の形成には、真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンブレーティング法などが適用されるが、生
産性、製造上の制御性などに有利な真空蒸着法が主流を
。
る光合分波器用誘電体多層膜フィルタは、一般的に光学
ガラス基板上に誘電体薄膜（透明膜）を順次積層した構
造で、高屈折率膜と低屈折率膜とが、交互に信号波長の
１／４波長相当の光学膜厚で形成されたものが基本的で
ある。上記薄膜の形成には、真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンブレーティング法などが適用されるが、生
産性、製造上の制御性などに有利な真空蒸着法が主流を
。
なしている。誘電体薄膜で構成される多層膜フィルタは
第１図に示すように、光学ガラス基板ｌ上に高屈折率膜
２（例えばＺｎＳ、 ＴｉＯ２など）と低屈折率膜３（
例えばＭｇＦ’、、 ５ｉｏ２など）の薄膜を、数層か
ら数十層組合せ積層したものが一般的な構成であるが、
真空蒸着で形成された誘電体薄膜は、膜の形成条件（加
熱温度、投入電力など）により程度は異るが、一般に多
孔質状となり易（、真空槽内から大気開放によって空気
中の水分を吸若し薄膜の屈折率が変化する。この結果、
電子通信学会技報０ＱＥ８４−１０６や特開昭５９−１
４７３０４に記述されたように、フィルタの分光透過特
性が変動する。この特性変動は、真空槽内から大気中に
開放されたときに起る初期的な変動と、吸着した水分が
徐々に膜中に拡散する長期的な経時変動に支配され、形
成条件によっても上記変動量は影響を受け、安定な分光
透過特性を持つフィルタを得ることは極めて困難で、製
造歩留りの低下を招く主要因であった。
第１図に示すように、光学ガラス基板ｌ上に高屈折率膜
２（例えばＺｎＳ、 ＴｉＯ２など）と低屈折率膜３（
例えばＭｇＦ’、、 ５ｉｏ２など）の薄膜を、数層か
ら数十層組合せ積層したものが一般的な構成であるが、
真空蒸着で形成された誘電体薄膜は、膜の形成条件（加
熱温度、投入電力など）により程度は異るが、一般に多
孔質状となり易（、真空槽内から大気開放によって空気
中の水分を吸若し薄膜の屈折率が変化する。この結果、
電子通信学会技報０ＱＥ８４−１０６や特開昭５９−１
４７３０４に記述されたように、フィルタの分光透過特
性が変動する。この特性変動は、真空槽内から大気中に
開放されたときに起る初期的な変動と、吸着した水分が
徐々に膜中に拡散する長期的な経時変動に支配され、形
成条件によっても上記変動量は影響を受け、安定な分光
透過特性を持つフィルタを得ることは極めて困難で、製
造歩留りの低下を招く主要因であった。
従来技術による多層膜フィルタの分光透過特性の一例を
第４図に示す。上記特性例は光通信などに適用され、特
定の波長域だけを選択的に透過する帯域通過フィルタを
示す例で、図中にＡで示す曲線が大気開放後の測定値で
ある。この初期値は経時的な吸着水分の影響などで膜質
変化（屈折率の変化）が徐々に進行し、最終的に曲線Ｂ
の特性に示すような中心波長のずれを生じる。このため
、曲線Ａに示すような特性を得るために、初めに波長シ
フト量を考慮した曲線Ｃの中心波長を持つ設計波長で製
作し、最終的な特性が曲線Ａになるように制御を行う必
要がある。しかし、多層薄膜の形成条件の再現性ばらつ
き、および環境変化に起因する再現性などで膜質変化は
一様にはならず、その制御性は極めて困難であった。特
開昭５９−１４７３０４では上記の不安定要因を取除く
ため、第１図に示す多層膜フィルタの表面および側面部
を、全面覆うように気密性を持たせるオーバコート膜を
形成し、経時的に変動する現象を抑え、耐環境性を保障
している。
第４図に示す。上記特性例は光通信などに適用され、特
定の波長域だけを選択的に透過する帯域通過フィルタを
示す例で、図中にＡで示す曲線が大気開放後の測定値で
ある。この初期値は経時的な吸着水分の影響などで膜質
変化（屈折率の変化）が徐々に進行し、最終的に曲線Ｂ
の特性に示すような中心波長のずれを生じる。このため
、曲線Ａに示すような特性を得るために、初めに波長シ
フト量を考慮した曲線Ｃの中心波長を持つ設計波長で製
作し、最終的な特性が曲線Ａになるように制御を行う必
要がある。しかし、多層薄膜の形成条件の再現性ばらつ
き、および環境変化に起因する再現性などで膜質変化は
一様にはならず、その制御性は極めて困難であった。特
開昭５９−１４７３０４では上記の不安定要因を取除く
ため、第１図に示す多層膜フィルタの表面および側面部
を、全面覆うように気密性を持たせるオーバコート膜を
形成し、経時的に変動する現象を抑え、耐環境性を保障
している。
上記オーバコート膜はスパッタリング法による５ｉｎ２
を主成分とする気密性にすぐれた膜質で、特性変動を極
力低減させてその効果を得ている。上記のような製造工
程によりフィルタは特性の安定化をはかることができる
が、真空蒸着法による誘電体薄膜の形成、さらにスパッ
タリング法によるオーバコート膜の形成と製膜手法が多
岐にわたり、製造上コスト低減に問題が残る。また、上
記オーバコート膜は、その効果を得るためには２層構成
などの多層化が望ましく、これはさらに製造工程の助長
につながることになる。本発明の目的は、上記の問題点
を解決し、簡便な手法によって多層膜フィルタの所望の
特性が得られる製造方法を得ることである。
を主成分とする気密性にすぐれた膜質で、特性変動を極
力低減させてその効果を得ている。上記のような製造工
程によりフィルタは特性の安定化をはかることができる
が、真空蒸着法による誘電体薄膜の形成、さらにスパッ
タリング法によるオーバコート膜の形成と製膜手法が多
岐にわたり、製造上コスト低減に問題が残る。また、上
記オーバコート膜は、その効果を得るためには２層構成
などの多層化が望ましく、これはさらに製造工程の助長
につながることになる。本発明の目的は、上記の問題点
を解決し、簡便な手法によって多層膜フィルタの所望の
特性が得られる製造方法を得ることである。
本発明は、環境変化による光学フィルタの経時的特性の
変動を、高温熱処理により補正制御することによって、
任意の中心波長をもつフィルタ特性が得られるようにし
た光フィルタの製造方法である。
変動を、高温熱処理により補正制御することによって、
任意の中心波長をもつフィルタ特性が得られるようにし
た光フィルタの製造方法である。
多層膜フィルタが真空槽内から大気中に開放されるに伴
って、空気中水分を吸着し、また上記水分が、長時間に
膜中へ拡散することにより起る特性変動が、上記膜形成
時における膜内欠陥の存在に起因することに着目した。
って、空気中水分を吸着し、また上記水分が、長時間に
膜中へ拡散することにより起る特性変動が、上記膜形成
時における膜内欠陥の存在に起因することに着目した。
すなわち、真空蒸着法による誘電体薄膜の形成では、一
般的に多孔質状態になりやすく、そのため膜内に欠陥部
が多く存在することになる。これは、例えばＴｉｅ、。
般的に多孔質状態になりやすく、そのため膜内に欠陥部
が多く存在することになる。これは、例えばＴｉｅ、。
５ｉｎ２薄膜などでは膜の酸化度が低（、Ｔｉ ＯＸ、
５ｉＯｘ（ｘ ＜ ２．０ ）で表わされる状態で、
この部位に空気中の吸着水分が浸透し、長期的な膜質の
変動を起す原因になる。
５ｉＯｘ（ｘ ＜ ２．０ ）で表わされる状態で、
この部位に空気中の吸着水分が浸透し、長期的な膜質の
変動を起す原因になる。
本発明では、上記のような不安定な変動要因を有する多
層化された薄膜の均質化をはかる手段として、高温熱処
理を実施した。熱処理による作用としては、膜中に浸透
拡散した吸着水分の脱離、および膜組成の変化が進み、
Ｔｉ０ｚ、 ５ｉｎｘの場合には化学量論組成Ｘ値が２
．０に近づく傾向を示す。
層化された薄膜の均質化をはかる手段として、高温熱処
理を実施した。熱処理による作用としては、膜中に浸透
拡散した吸着水分の脱離、および膜組成の変化が進み、
Ｔｉ０ｚ、 ５ｉｎｘの場合には化学量論組成Ｘ値が２
．０に近づく傾向を示す。
上記組成変化によって膜質の安定性がはかられ、同時に
熱処理の条件によってその変化量を制御することか可能
である。フィルタ特性の中心波長が大気開放によって長
波長側・へ徐々に変動し、目的とする特性からずれを生
じ不良になったものが、その変動量に応じた熱処理を施
すことにより、短波長側へ逆シフトし、同時に耐環境性
にすぐれた安定なフィルタ特性が得られる。
熱処理の条件によってその変化量を制御することか可能
である。フィルタ特性の中心波長が大気開放によって長
波長側・へ徐々に変動し、目的とする特性からずれを生
じ不良になったものが、その変動量に応じた熱処理を施
すことにより、短波長側へ逆シフトし、同時に耐環境性
にすぐれた安定なフィルタ特性が得られる。
〔実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図は本発明による光学フィルタの誘電体多層膜の構
造を示す部分断面図、第２図は本発明による光学フィル
タの製造方法における熱処理条件と中心波長変動量の経
時変化を示す特性図、第３図は本発明における熱処理温
度と中心波長の変動ユを示す特性図である。上記第１図
において、従来の技術として説明したように、上記誘電
体多層膜が空気中の水分を吸着し、光学フィルタの分光
透過特性が変動する。従って従来技術ではフィルタの中
心波長が経時的に変動し特性値にずれを生じるのを、初
めにずれ量を見込んだ設定波長で製作する等の操作が必
要で、特性の再現性についてもばらつきが多かった。本
発明では、上記経時的な変動を生じた多層膜フィルタを
熱処理することによって、特性の補正制御を行った。第
２図は熱処理温度とフィルタの中心波長の熱処理による
変化量の経時変化を示す特性図である。図中、曲線Ｅ。
造を示す部分断面図、第２図は本発明による光学フィル
タの製造方法における熱処理条件と中心波長変動量の経
時変化を示す特性図、第３図は本発明における熱処理温
度と中心波長の変動ユを示す特性図である。上記第１図
において、従来の技術として説明したように、上記誘電
体多層膜が空気中の水分を吸着し、光学フィルタの分光
透過特性が変動する。従って従来技術ではフィルタの中
心波長が経時的に変動し特性値にずれを生じるのを、初
めにずれ量を見込んだ設定波長で製作する等の操作が必
要で、特性の再現性についてもばらつきが多かった。本
発明では、上記経時的な変動を生じた多層膜フィルタを
熱処理することによって、特性の補正制御を行った。第
２図は熱処理温度とフィルタの中心波長の熱処理による
変化量の経時変化を示す特性図である。図中、曲線Ｅ。
Ｆ、 Ｇは熱処理温度がそれぞれ２００．３００．４０
０℃、加熱時間１時間、空気中の処理における中心波長
の変化量で、熱処理により初期的にそれぞれ約−１ｌｎ
ｍ、 −２Ｑｎｍ、 −２８ｎｍの波長変化を示した。
０℃、加熱時間１時間、空気中の処理における中心波長
の変化量で、熱処理により初期的にそれぞれ約−１ｌｎ
ｍ、 −２Ｑｎｍ、 −２８ｎｍの波長変化を示した。
上記初期変化後の経時的な変動量は１０００時間経過後
において、それぞれ７ｎｍ、 ２ｎｍ、２ｎｍと熱処理
温度が高いものの方が経時変化は小さり、２００℃の熱
処理では不十分であることを示し、この場合、初期的な
吸着水分は離脱されるが、膜質の安定化には効果が少な
く、時間の経過により再び水分の浸透拡散が進行してい
ることを意味している。一方、図中の曲線りは熱処理を
施さない従来の変化を示す特性曲線であり、徐々に変動
量が上昇する傾向を持っている。第３図は熱処理温度に
対する中心波長の変動量を示す特性図である。従来の方
法で製作した多層膜フィルタを大気に開放後、分光透過
特性を測定し、目的とする中心波長からのずれ量に相当
する熱処理温度と変化量の特性図からの結果、およびそ
の後の経時的な変化量を加味した熱処理を行うことによ
り、特性の補正制御が可能になる。またフィルタ製造の
歩留りも大幅に向上させることができる。
において、それぞれ７ｎｍ、 ２ｎｍ、２ｎｍと熱処理
温度が高いものの方が経時変化は小さり、２００℃の熱
処理では不十分であることを示し、この場合、初期的な
吸着水分は離脱されるが、膜質の安定化には効果が少な
く、時間の経過により再び水分の浸透拡散が進行してい
ることを意味している。一方、図中の曲線りは熱処理を
施さない従来の変化を示す特性曲線であり、徐々に変動
量が上昇する傾向を持っている。第３図は熱処理温度に
対する中心波長の変動量を示す特性図である。従来の方
法で製作した多層膜フィルタを大気に開放後、分光透過
特性を測定し、目的とする中心波長からのずれ量に相当
する熱処理温度と変化量の特性図からの結果、およびそ
の後の経時的な変化量を加味した熱処理を行うことによ
り、特性の補正制御が可能になる。またフィルタ製造の
歩留りも大幅に向上させることができる。
上記のように本発明による光学フィルタの製造方法は、
平滑面を有する光学ガラス基板上に、積層形成された誘
電体多層膜からなる光学フィルタの製造方法において、
大気開放後に特性の変動を生じた上記誘電体多層膜を、
空気中あるいは酸素中などの酸化性雰囲気で高温熱処理
を行うことにより、フィルタの特性変動に伴う特性不良
の製品が救済され、また、任意の中心波長を持つような
制御が可能となり、生産性ならびに歩留りの大幅な向上
を達成することができる。
平滑面を有する光学ガラス基板上に、積層形成された誘
電体多層膜からなる光学フィルタの製造方法において、
大気開放後に特性の変動を生じた上記誘電体多層膜を、
空気中あるいは酸素中などの酸化性雰囲気で高温熱処理
を行うことにより、フィルタの特性変動に伴う特性不良
の製品が救済され、また、任意の中心波長を持つような
制御が可能となり、生産性ならびに歩留りの大幅な向上
を達成することができる。
第１図は本発明による光学フィルタの誘電体多層膜の構
造を示す部分断面図、第２図は本発明による光学フィル
タの製造方法における熱処理条件と中心波長変動量の経
時変化を示す特性図、第３図は本発明における熱処理温
度と中心波長の変動量を示す特性図、第４図は帯域通過
フィルタにおける分光透過特性図である。 １・・・光学ガラス基板 ２・・・高屈折率膜 ３・・・低屈折率膜 代理人弁理士 中 村 純忠 助 第１図 箒 ２ 図 時間ｔ （ｈ）
造を示す部分断面図、第２図は本発明による光学フィル
タの製造方法における熱処理条件と中心波長変動量の経
時変化を示す特性図、第３図は本発明における熱処理温
度と中心波長の変動量を示す特性図、第４図は帯域通過
フィルタにおける分光透過特性図である。 １・・・光学ガラス基板 ２・・・高屈折率膜 ３・・・低屈折率膜 代理人弁理士 中 村 純忠 助 第１図 箒 ２ 図 時間ｔ （ｈ）
Claims (1)
- １、平滑面を有する光学ガラス基板上に、積層形成され
た誘電体多層膜からなる光学フィルタの製造方法におい
て、大気開放後に特性の変動を生じた上記誘電体多層膜
を、空気中あるいは酸素中などの酸化性雰囲気で高温熱
処理を行うことを特徴とする光学フィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5462386A JPS62212604A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光学フイルタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5462386A JPS62212604A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光学フイルタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62212604A true JPS62212604A (ja) | 1987-09-18 |
Family
ID=12975868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5462386A Pending JPS62212604A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光学フイルタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62212604A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161301A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Glass Co Ltd | 多層膜反射鏡の製造方法 |
| US5272690A (en) * | 1992-03-05 | 1993-12-21 | International Business Machines Corporation | Hologram element system |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5462386A patent/JPS62212604A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161301A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Glass Co Ltd | 多層膜反射鏡の製造方法 |
| US5272690A (en) * | 1992-03-05 | 1993-12-21 | International Business Machines Corporation | Hologram element system |
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