TW400441B - Filter device for use with light and method making the same - Google Patents

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年 修正 曰 _案號 87118764 五、發明說明（1) 【發明領域】 關於一種光學帶通式光渡波裝置 一種光濾波裝置總成及其製造方法。 你晶 【發明背景】 ° 一般而言，普通光在其對應 寬的波帶。然而，在光學領域裡先佔有相當 的需要，通常期望得到具有極窄的^^控性及可預期性 它某種特定形式出現的光波 /皮長辄圍且以脈衝或其 0 、、由捃罟胳社〜因此’需用光學帶通式光啸 ίΐϊ::”波長範圍縮窄，以獲得在波長：ίί 之特性而能應用於諸如在光學工業環境下: 仃測忒或傳輸的場合。 于示衣^兄卜進 眾所周知，光學帶通式光濾波器 覆空腔層濾波器（包括單办胪Μ 3夕+禮係為、、、邑緣被 Λ ft膝制Λ、ΛΛ 括早二腔層及多空腔層濾波器），其乃 由薄^衣成的一種法布里_帕羅干涉儀（Fabry_per〇t 1厚产等此空腔層，亦即空月空，其係為其光學 KG九„所傳播之光線波長的-半(或為半波長 — 層。該空腔層乃夹設於二能反射四分之 μ，ϊ士ί1 ΐ向折射率及低折射率濾波層製成的疊層之 3，/、中母一濾波層均具有通帶中心波長之四分之一的光 二=:而習知技術中典型的單空腔層濾波器係藉在一基 座上連績地被覆一過濾薄膜建構而成， 由具，下形式的高、低折射率之遽波層交替組合膜係 (基材）（HL ) η (2Η ) « (LH ) η 或

Λ._A. 曰 修正 案號 871M7R4 五、發明說明（2) (基材）（LH ) n(2L) m (HL ) n 其中H係指利用諸如Ti 02等具高折射率材料 :分，-光波長厚度的薄層，L係指利用如具 J <材料所製成厚度為四分之一光波長之-射 則係指對應括號内之結構分別重複的次】@整數_ 習知技術中之多空腔層濾波器係藉於一 被覆由高折射率及低折射率免二績地 過濾薄膜而製成。該容办映s 4=朁°又置的多個空腔層 層過滹薄腺曰於— 工^ 3式過濾薄臈係由數個單空腔 二ίΐ开:鄰之單空腔層過據薄膜間設有結Ϊ 之-id:典型的結合層具有通帶中心波長加上四分 長之正數倍之和的四分之一的夯與 意多空腔層濾波器係由幾個單空腔層: 注 層濾波器藉結合層而光學式接合；次級多空腔 之多空妒馬、壶4 w 于、伐口隹起而形成，而且如此 。該成形；ί波斋之成形因子與其組成的濾波器大不相同 帶寬ίΓη ί帶寬為〇.5，而^0.1是指其最大光波 濟波:血刑。早空腔層、雙空腔層、三空腔層及四空腔層 的成形因子是U、3.5、2.〇及15。層接數個 有ϋ i早空腔層或次級多空腔層濾波器的等效濾波器具 波減姑。。於其組成該濾波器的成形因子。因此在該二類光 办ίξ間具有重大的差異，而本發明即係有關由幾個單 二‘二ΐ次級多空腔層光波遽波器藉接合層而光學接合在 1二空腔層光學帶通式濾波器。 依賴i f腔層絕緣被覆的帶通式濾波器的濾波效果係相當 層的數量。在大多數的應用中，當且有越多的 1 ................................ _案號871187B4_年月日 修正___- 五、發明說明（3) 空腔層數，則該多空腔層濾波器即具有愈好的濾波效果， 包括具有如第一 A圖及第一 B圖所示的較強的阻帶阻絕性 能、更為平坦的光通帶及更快的滚降（衰減）速率，圖中入 代表光波波長，而I代表光波強度。 事實上，為了獲得具有充分可靠度之輸出光波，在某 種情形下，需要在基體物質上連續被覆將近一百層由具高 折射率及低折射率交替佈置的濾波層以形成多空腔層過濾 薄膜，進而達成光線濾波之目的。由於該等濾波層係一層 一層地被覆在基體物質上，因此將花費許多時間及成本製 成完整的多空腔光濾波總成。另外，只要有任何不良之瀘 .波層存在，就會導致整個光濾波總成無法作用，如此將造 成須對整個被覆加工製程中之製造精度及相關環境進行嚴 格要求的困境。顯然，將近一百層之光濾波層總成將花費 相當的時間及勞力加以製造。總之，直接被覆多空腔層的 技術在製造上是非常困難的。 習知現有的多空腔層光滤波裝置如第二圖所示，係包 括有基部100，於該基部100第一侧面上依序被覆有由複數 個濾波層組成的過濾薄膜1 0 2，而且通常亦於其第二侧面 上選擇性被覆設置有一防反射薄膜。基於此結構設計，來 … 自第一侧面之普通光可經由此多層空腔光濾波器進行過 v ; 濾，而在其到達第二侧面時可作為相關光學測試或光線傳 輸設備的有用光源。一般而言’應可理解各濾波層應相互 緊密堆疊在一起且兩相鄰的濾波層間應沒有任何明顯之間 距，而且如此正為此等多空腔濾波層僅設置於基部之—侧 面而非其兩侧面上的原因。

-----87118764___年 月-§- _ 五、發明說明（4) 【發明目的】 _ 由於製造如前所述具有眾多空腔層數之多空腔層濾波 器是非常困難的，本發明之目的之一係提供一種新的多空 腔渡波裝置結構及其相對應之新製造方法，藉此可使製造 時間及其成本大幅度地降低。 【發明特徵】 、 依據上述發明之目的，一種製造多空腔層濾波裝置總 成的較it方法包括如下步驟：（1 )製成一兩倍大小之基 0 材 （2 )在該基材一侧表面上被覆有僅為設計所需空腔 層之半數的多空腔濾波薄膜，（3 )將該具被覆之基材切 成兩部分’及（4 )在將被覆於其中一部分上之濾波薄膜 以面對面的方式靠接（或光學黏接）於另一部分相應被覆有 慮波 >專膜之表面的情形下將該二相似部分固接為一整體。 $而，，最終之多空腔層光濾波裝置總成包括有第一基材部 分及第二基材部分，且於其間通常夾設有所需總數之光濾 波層。習知構造與本發明之較佳光濾波裝置總成間的結$ 呈異在原設於習知構造之中間結合層在本發明中係由^光 學厚度大致等於光通帶中心波長的四分之一（或加上額外

波長之一半的整數倍）的薄光學粘合劑或其它材質所取代 。此種製造本發明較佳光濾波裝置總成的過程及其對應的 產品將能有效地減少了製造習知構造時所需之時間及g力 ，並簡化了製造多空腔層濾波器之被覆製程的複雜程度。 另一方面，本發明將因較佳實施例中嚴格的對稱性而=二 降低產品的不良率。 有效 【圖式簡單說明】

第8頁 -^^^87118764_年月曰__修正_ 五、發明說明（5) 第一 A圖係為多個單空腔絕緣層之光濾波裝置典型的光傳 播特性圖。 第一B圖係為多個雙空腔絕緣層之光濾波裝置在光通帶波 長範圍内具有方形頂段的典型光傳播特性圖。 第二圖係習知多空腔層光學帶通式光濾波裝置之剖視圖。 第三圖係本發明多空腔層光學帶通式光濾波裝置較佳實施 例之剖視圖。 【元件符號說明] 基材 10 基材部分 10’ '10 基體 11 第一侧表面 12 第二侧表面 18 濾波薄膜 14 光濾波薄膜組合 15 結合層 16 光濾波裝置總成 【較佳實施例】 20 黏膠 30

0 現在將參照相關圖式對本發明較佳實施例作詳細之說 明。明’主思為易於理解，在整個實施例中不同圖式内之大 多數相同元件均標示相同的參考圖號。本發明係包括一種 新的光濾波裴置總成及其相對應之製造方法。該方法包括 以下幾個步驟。首先，製成較預定基部結構大兩倍之未加 工基材10。接著，將僅具設計所需之空腔層數的一半且分 別由具高、低折射率之複數個光濾波層交替設置而組成的 多空腔層光濾波薄膜1 4 一層一層地被覆在基材1 0之一侧表 面1 2上’然後將被覆有光濾波薄膜14之基材1 〇切成二相似 之部分10’ 、10"，且每一部分10，、1〇”均包括有基體11及 其相對應之光濾波薄膜1 4，而後該二部分1 〇，、1 〇"係側面

第9頁 --塞號87118764 年月日 修正__ 五、發明說明（6) 對側面地緊靠組合在一起以形成最終之光濾波裝置總成2 〇 ’而且其中—部分1 〇 ’上之光濾波薄膜1 4係與另一部分1 0" 上之光濾波薄膜1 4藉其間所設之較薄且帶黏著性之光結合 層1 6以面對面的方式相互抵靠（或黏接）。 因此’未經濾波之普通光可由其中一部分1 〇 ’之第二 侧表面1 8進入光濾波裝置總成2 0内並穿過至該部分1 〇，的 第一側表面1 2。此光線可進一步穿過該部分1 〇，第一侧表 面1 2上所被覆的光濾波薄膜丨4並接著穿過其較薄且由具光 予厚度大致專於光通帶中心波長的四分，之一（或加上額外 (:) 波長之一半的整數倍）的光學黏合劑或其它材質所形成的 結合層1 6，而後該光線進一步穿過被覆在旁側另一部分 1 0 "第一侧表面1 2上濾波用的光濾波薄膜1 4，並接著繼續 穿過另一部分1 〇"之基體11而到達該部分1 〇"之第二侧表面 18 ’並能適當變化成相關光學測試或光線傳輸設備所需之 光源。應可理解，來自另一部分1 Ο π之第二側表面1 8的光 線’在穿過兩部分1 0 "、1 0 ’之基體11，並到達前一部分 1 〇 ’之第二侧表面1 8時，亦能達到相同之濾波效果。 應注意穿過光濾波裝置總成20之光線實際係穿過第一 部分1 0 ’、第二部分1 〇"上之光過濾薄膜14及夾設於其間的 、 結合層1 6，因而輸入光線實質上受到該光濾波薄膜組合1 5 的影響。因為被覆於最後光濾波裝置總成20上之光過濾層 的整體結構與設計所需之多空腔層光帶通式濾波器結構相 同，因此，整個光濾波裝置總成2 0上之光濾波薄膜組合1 5 實際上就等於預定所需之多空腔層薄膜。是以，該光濾波 裝置總成20上之光濾波薄膜組合1 5從功效上來說與習知構

第10頁 案號87〗1S7fU ^__η 曰 _修正 真、發明說明（7) 造具有相同之性能或效果。因而，輸入光線可自第一部分 1 〇 ’之第二侧表面1 8進入，穿過光濾波裝置總成2 〇並由夾 設在光濾波裝置總成2 〇之兩部分1 0 ’、1 〇11之基體11間的光 滤波薄膜組合1 5加以過濾'。此時相對於第_部分1 〇之第二 側表面1 8的第二部分丨〇"第二側表面1 8處之輸出光線性質 恰能形成為符合需要之光線性質。 u 可以預期在兩部分10，、10"之第二側表面18上能比照 習知技術選擇性的設置防反射層’如丙烯酸橡膠被覆層等 ’以達成較穩定的光濾波效果。 總之，本發明係提供一種製造新結構之光濾波裝置總 成的新製造方法，藉此可使製造時間及勞力能有效的節省 ，降低不良率。是以，製造該光濾波裝置的複雜性及困難 度較習知技術更為降低。

第11頁 請注意在本實施例中係提供一種具有藉由光黏合劑或 ，材料製成之薄結合層i 6而直接相互結合在一起之光滤 波薄膜1 4的光濾波裝置總成新結構。換言之，依目前的& 去該光濾波薄膜1 4應彼此緊密或牢固地相互靠置在一起 =形成能有效、快速地過濾不需要之光波波長範圍的單元 ‘二=也即是在本實施例中兩部分1〇, 、1〇"必須藉由其光 η”面對面地緊密結合在一起的原』。可想見無論 何，本赉明創作精神之一在於提供一未加工且較大尺寸 且ί Ϊ1 〇，且該基材係適當變化以於其一侧表面上被覆有 了 僅，設計所需空腔層之半數的多空腔層渡波薄膜i 4 、接者將其分割成—個以上相似之部分，且使其中的二部 •^15面對側面的方組合而形成光濾波裝置總成之 案號 87118764 (8) 月 曰 修正 五、發明說明 最終成品，藉此由結合層】而紝人 總成係具有與習知技術戶;矛遽波薄f 4的整個 且相繼被覆上設計所需之多* r声、：之側表面上共同 同之功效。請注意C;層ίΐ薄膜的方式具有相 然後其中兩個部分係以具被覆的侧 0 之步驟亦可更動次序以使兩相對部分 =部分被切割成最終尺寸前先進行。 霧ρ產1以的安排中，可先製成複數個其上被 :有U層滤波薄膜的不同基材，然後將其中選擇出的 任何一基材均依如下之條件面對面結合：旯 =多空腔層遽波薄膜與第二基材上之多空腔廣遽波土薄膜 妾面對面相互抵靠在—#，藉此使兩基材之間所設的 濾波薄膜層能以其間薄且具黏性之光學結合層實質上夾嗖 於第一基材及第二基材主體之間。（2)該等曰選出之二基α 材上的所有濾波薄膜組合的功效等同於習知構造中具有相 等於組合後之濾波薄膜空腔層總和。 請注意在本實施例中，於相對二部分丨〇，、^ 〇 "之間可 能存在有空氣間隙，而非黏合劑或其它用以形成結合層之 材料。在此實施狀態中，兩部分10，、1〇”可藉其邊緣處之 黏膠或其它材料3 0而彼此黏接在一起。 應注意本發明之光濾波裝置總成亦能與高密度分波複

合器（Dense Wavelength Division Multipiexer，DWDM )配合使用以作為信號倍增器或信號分離器。 總之’本發明之創作精神係關於一種裝置，其係由於

IH1II 第12頁 _____索號 87118764 五、發明說明（9) 年 月_a_修正_

一側表面上設有N層濾波薄膜的第一基材，及於一側表场 設有Μ (其中Μ可與N相等也可與之不相同）層濾波薄螟的 第二基材結合在一起，且在第一基材上之濾波薄膜輿箄〜 基材上之濾波薄膜係經由一具光學黏合作用之薄結合層^ 以面對面的方式黏接在一起，藉此使整個光濾波裝置趣， 具有Ν + Μ層空腔層之光濾波薄膜的效果。 〜残 〇

然而，本發明係參照特定實施例而加以描述說明， 描述内容僅用於對本發明作說明而非為本發其 限制。是…熟悉相關技藝之人士在未背離：以之 正精神及範圍的情形下均可對本發明較佳實施例 ^ J 化或修飾，而該等修飾及變化仍應含蓋於本 由 請專利範圍内。 乂下之甲

Claims (1)

1. 案號 87118764 年 Λ 曰 修正 六、申請專利範圍 丄.一種光濾波裝置之製造方法，其包括： 製成至少為最終光濾波裝置之成品兩倍大小 基材； ％未 加 工 在該未加工基材一侧表面上被覆有特定的央 》慮油- ，其中該光濾波元件係包括有僅由設計所需$疋件 之半數的絕緣光學帶通式多空腔層濾波薄广腔層 覆而成； #鱗相繼被 將該具被覆之基材分割成二半成品狀之基材部八 每一基材部分均包括有所需尺寸之基體及赫二’且 復於其 上之光濾波元件 將該二半成品狀之基材部分組合在 起 其中—基材 部分上之光濾波元件與另一基材部分上之光據、皮元 件係直接黏合在一起以使該光濾波裝置總成具有= 薄光學結合層夾設於其二基材之間的光濾波元件。3 2.如申請專利範圍第1項所述之光濾波裝置之製造方法， 其中薄光學結合層係為空氣及其它黏性物質中之_。 •種光濾波裝置總成，係包括以其上之光濾波無件直 接結合在一起之第一基材部分及第二基材部分，且該 二基材部分之光濾波元件藉其間所設之薄光學結合層 以面對面的方式彼此接合，其中每一基材部分包括： 基體’其於一侧表面上被覆有光濾波元件，其中該光 濾波元件係包括有相繼被覆且至少具一空腔於其中 3. © 之多空腔層絕緣光學帶通式濾波薄膜。 如申請專利範圍第3項所述之光濾波裝置總成，其中薄 光學結合展後也办>!=· ·Λ甘々私Μ：必I哲Φ夕·一。

   第14頁 -SS__£7118764 六、申請專利範圍 j多正 曰 5. —種製成光濾波裝置總成之配置， 製；；：成倍於最後光遽波裝置：成尺如Λ步輝： 材； 成尺寸的較大未加 以盆t工基材一側表面上被覆上特定的也 該光遽波元件包括有相繼C波元件 空腔層之半數的多空腔層絕; 將=未加工基材等分成複數個基材部分， π 均具有與最終光濾波裝置總成相：每-基部 將該等基材部分中的兩個基村部分在2:;及 件藉薄光學結合層以面對面方式彼此i光濾波元 而使兩者緊密地組合在一起。 緊罪的情形下 6. 如申凊專利範圍第5 述之光濾波裝置 其中薄光學結合層J為空氣及其它黏性物匕配置， 7. -产光遽波裂置總：之為配置，包括：物質中之一。 第一基體部分，其於一側表面上設有第一 ，其中該第〜光波元件包括有相繼被=波冗件 空腔層絕緣光4通式的遽波薄膜，4;;之多 膜至少具有〜個空腔·， 錄濾波薄 Ίι 第二基體部分，其於一側表面上設有第二 * 2:該第二光濾，皮元件包括有相、繼，皮t;虑&件 >膜至少具有〜個空腔； 了該遽波薄 該第一基體部分及基體部分係在第— ^±^4其間所設之薄光學分上

   第15頁 400441 _案號87118764_年月日 修正_ 六、申請專利範圍 基體部分上的光濾波元件以面對面的方式彼此相黏 接的情形下而緊緊組合在一起。 8.如申請專利範圍第7項所述光濾波裝置總成之配置，其 中薄光學結合層係為空氣及其它黏性物質中之一。