TW565711B - Indium-tin oxide thin film filter for dense wavelength division multiplexing - Google Patents

Description

565711 、發明說明（1) 【發明領域】 _ 本發明係關於一種應用於密集波分復用之薄膜濾波 :’尤指一種應用於密集波分復用具有高折射率薄膜層結 構之薄膜濾波器。 【發明背景】 應用於密集波分復用之薄膜濾波器通常包括沈積於玻 增基底之多腔薄膜結構。

上美國第6, 215, 592號專利揭示一用於過濾光學輸入具 勺幸乂寬頻率響應通帶之光學薄膜濾波器，該頻率響應通帶 ^括傳輸波長中之複數復合光波長及反射波長中之複數復 -发長 °亥薄膜據波為具有通過一内間隔層分離之第一及 第二内膜層、一藉由第一外間隔層而與第一内膜層分離之 第:外膜層、一藉由第二外間隔層而與第二内膜層隔離之 第二外膜層。該内膜層具有比外膜層更高之反射率，每一 内膜層包括高折射率材料之介質層及低折射率材料之介質 層’其父替沈積形成一堆棧結構。該光學薄膜濾波器第 二、第二内膜層及第一、第二外膜層中之各層通常包括二 氧化硅（Si〇2)、五氧化二钽（Ta2〇5)、二氧化鈦（Ti〇2)、氧 化紹（Al2〇3)、二氧化铪（Hf〇2)及二氧化鍅（Zr〇2)中之一。 上述光學薄膜濾波器之奇、偶數的標準ΙΤΙί頻道以 2 0 0 G的頻率間隔分離，現代薄膜濾波器逐漸要求具有 10 0GHZ、5 0GHZ甚至更小之頻率間隔。因此，需要提供一 種多腔薄膜濾波器以適應通行帶寬及隔離帶寬之要求。 然’该多層薄膜濾波器所固有的大量腔增加了光學遽波器

第 頁 565711 五、發明說明（2) 之内應力， 光學薄獏濾 【發明目的 本發明 膜濾波器之 内應力。 本發明 之薄膜濾波 本發明 之薄膜濾波 【發明特徵 使得其製造及使用過程中容易斷裂，且製 波器具有較高之插入損耗。 ( Λ ^目的在於提供一種應用於波分復用之 薄膜堆棧’其具有㈣少的薄膜層數及較小的 :另-目的在於提供一種應用☆密集波 裔，其製造相對簡單且便宜。 =又一目的在於提供一種應用於密集波分復用 為’其製造及使用過程中不易損壞。 本發明應用於密集波 及一薄膜堆棧，該薄膜堆 包括複數第 包括複數相 高折射率薄 膜為最佳， 膜之密集波 另外， 詳細說明中 【較佳實施 請參照 波器包括一 括沈積於玻 一組膜層、第 互沈積之高折 膜係氧化銦錫 此薄膜濾波器 分復用薄膜濾 本發明之其他 得以進一步體 例】 分復用 棧包括 二組膜 射率薄 。該薄 達到甚 波器之 優點及 現0 第一圖，本發明應用 一薄膜 個腔1 3 玻璃基底11及 璃基底11之五 之薄膜濾波器包括一基底 複數腔，每一腔均包括均 層及一間隔層。每一膜層 膜及低折射率薄膜，其中 膜濾波器以生產1 6 0層薄 至超過常規之具180層薄 光學性能。 特徵將在下面結合附圖之 於密集波分復用之薄膜濾 堆棧12。該薄膜堆棧12包 。請參照第二圖，每一腔

565711 五、發明說明（3) 13均包括一第一組膜層21、第- 膜層21與第二組膜層22之間之；隔#曰”二：於第-組 係（HL户H(xL)H(LH)"C，其中或母一腔13之結構 表高折射率薄膜，符號!:代偶數。符號Η代 以連接相連腔13之連接薄膜;4Ά率薄膜，符號C代表用 對之低折射率材料；；I2一 他任何-腔之心的值。腔"之…之值均不同於其 J 一、第二組膜層21、22均包括複數高折射率膜声 32:% 射率膜層32 ’高折射率膜層31與低折射率：芦 3 2相互父替沈積，如前所+、卜 騰層 rHMm ^rTW.—々月〗所述，母一組膜層21、22分別為 ..^ &裡m為整數，每一高折射率薄膜31及低 折射率薄膜32之光學厚度與薄膜濾波器之四分之一通中 夕ί相等。i书’薄膜濾波器腔的數目係決定通帶曲線 ;關鍵…組膜層之反射率決定了薄膜滤波器之透光 率’可凋整一參數以獲得期望之反射率，帛一參數係 =層之薄膜數目，第二參數係每一腔内部膜層之高折射 斤射率膜層之折射率的差別。低折射率膜机 材枓可，一虱化硅或氧化鋁，在最佳實施例中採用二氧 化硅，二氧化硅之折射率為1 · 46。在最佳實施例中，高拆 射率膜層Η之材料為氧化銦錫，其使用之氧化銦錫之混合 比？為20% ,氧化銦與80%之氧化錫至17% t氧化銦與心％ 之氧化錫。氧化銦錫材料因其折射率為2. 1而作為高折射 率薄膜31之材料，丨比常規之高折射率薄膜之材料如 化鈕要高（五氧化鈕折射率為2 〇)，如必匕，要求之反射率 第7頁 565711 五、發明說明（4) 可通過較少之量薄膜膜層達到。氧化銦錫應用於薄膜還具 有特殊之優點，其比其他常規材料軟、柔韌、易抵抗内應 力。 如前所述，每一間隔層23係H(xL)H，這裡X為偶數， 各低折射率薄膜3 2之光學厚度與薄膜濾波器四分之一通帶 中心波長相等，因此，間隔層2 3之低折射率層3 3具有薄膜 濾波器四分之一通帶中心波長之x倍。每一高折射率薄膜 3 1之光學厚度係與薄膜濾波器四分之一通帶中心波長相 等。因此，間隔層2 3具有四分之一薄膜濾波器通帶中心波 長（x + 2)倍之光學厚度。 基底11對薄膜濾波器之工作波長係透明的，該基底可 由玻璃石英·、光學塑膠、石夕、鍺製造。 在最佳實施例中，薄膜濾波器具有丨60層薄膜，該薄 膜;慮波器可達到常規具1 8 〇層薄膜之密集波分復用濾波器 相同甚至更好之光學性能。將第三圖、第四圖之數據與第 五圖、第六圖之數據分別比較，本發明之薄膜濾波器透 光率在25dB至0· 5dB之間之透光波長範圍為丨.〇28nm至 〇· 6以ηιη)比常規薄膜（透光率在25dB至〇· 5dB之間之透光波 長範圍為1· 066nm至0· 644nm)具有更窄之通帶。另外，與 吊規之薄膜濾波器相比，本發明之薄膜濾波器產生閉合 矩形方波。 综上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專 利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡 熟悉本案技藝之人士，在援依本案發明精神所作之等效修

565711 五、發明說明（5) 飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。

HI 第9頁 565711 -----—_________ 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第 一 圖係 本發 明 薄 膜 濾 波 器之剖 面示意_ ° 第 二 圖係 第 一 圖 之 薄 膜 滤 波器其 中一腔之示意圖。 第 三 圖係 根 據 本發 明 製 造 之具有1 6 0層薄膜之薄膜滤； 皮器 透 光 率 與 波 長 之 關 系曲線 ，其中透光率在-〇· 5 dB 與0丨 dB 之 間 〇 第 四 圖係 第 三 圖 之 薄 膜 濾、 波器之 透光率與波長之關系 曲 線 其 中 透 光 率 在 - 25 dB 與0 dB之間。 第 五 圖係 具 有1 8 0層膜之常規 氧化鈕薄膜濾波器透光率與 波 長 之 關 系 曲 線 其1 p透 光率在-0· 5 dB與〇 dB之 間 〇 第 六 圖係 第 五 圖 之 薄 膜 濾 波； 1之 透光率與波長之關系 曲 線 ， 其 中 透 光 率 在-25 dB 與0 dB之間。 [ 主 要元 件 符 號 說 明 ] 基 底 11 薄 膜堆棧 12 腔 13 第 一組膜層 21 第 二 組膜 層 22 間 隔層 ο 〇 連接 薄膜 24 高 折射率薄膜 L 〇 0 1 低折 射率 薄 膜 32 33 丄

Claims (1)

1. 565711 六、申請專利範圍 1 · 一種應用於密集波分復用之薄膜濾波器，該薄膜濾波 器包括： 一玻璃基底； 薄膜堆棧設置於玻璃基底，其包括低 高折射率薄膜，每一高折射率薄膜係 成。 第1項所述之薄膜濾波器，其中基底 玻璃、石英、光學塑膠、矽、鍺中選 第1項所述之薄膜濾波器，其中薄膜 〇 第3項所述之薄膜濾波器，其中每一 膜層、一第二組膜層、一間隔層及一 一薄膜堆棧，該 折射率薄膜及 由氧化銦锡構 2 ·如申請專利範圍 之製成材料可由 擇。 3 ·如申請專利範圍 堆棧包括複數腔 4 ·如申請專利範圍 腔包括一第一組 連接層。 第4項所述之薄膜濾波器，其中第一 膜層均包括複數低折射率薄膜及高折 第4項所述之薄膜濾波器，其中間隔 薄膜濾波器通帶中心波長整數倍之光 第1項所述之薄膜濾波器，其中氧化 係2 0%氧化銦與80%氧化錫至17%氧化 如申請專利範圍 組膜層及第二組 射率薄膜。 如申請專利範圍 層具有四分之一 學厚度。 如申請專利範圍 銦錫之組成比例 銦與83%氧化錫。 如申請專利範圍第5項所述之薄膜濾波器，其中低折

   565711 六、申請專利範圍 射率薄膜由二氧化矽或氧化鋁組成。 9 ·如申請專利範圍第5項所述之薄膜濾波器，其中低折 射率薄膜與高折射率薄膜相互交替沈積。 1 0 ·如申請專利範圍第5項所述之薄膜濾波器，其中低折 射率薄膜及高折射率薄膜均具有四分之一薄膜滤波器 通帶中心波長整數倍之光學厚度。 11· 一種應用於密集波分復用之薄膜濾波器，該薄膜濾波 器包括： 一玻璃基底； ，其包括低 且該薄膜 一薄膜堆棧，該薄膜堆棧設置於玻璃基底 折射率薄膜及高折射率薄膜； ^ 其中，每一高折射率薄膜之折射率為2工 堆棧大約為1 6 0層薄膜。 ”、、·