TW584742B - Multilayer film optical filter, method of producing the same, and optical component using the same - Google Patents

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584742 Ο) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於使特定波長的光透過或反射，作爲帶通 濾波器、增益平坦化濾波器等使用的多層膜濾光片。更詳 細爲關於大幅地使藉由在成膜初期基板的溫度上升而發生 的膜厚的測定誤差的影響減少的多層膜濾光片。 而且，本發明是關於在光通訊等使用的多層膜濾光片 其製造方法以及使用多層膜濾光片的光通訊用模組。 【先前技術】 多層膜濾光片（optical filter)是利用在疊層的膜的各 個界面的光的干涉現象，想在作爲對象的光的波長範圍中 得到所希望的透過或反射的特性。在圖1 2 —般使用的多 層膜濾光片1 0的例子是顯示令高屈折率層1 2爲氧化鉅（ 以下記載爲Ta2〇5)層，低屈折率層13爲使用氧化矽（以下 記載爲SiCh)層的例子。由數十層到100層左右交互疊層 各層於玻璃基板1之上而構成。 各層的膜厚是對作爲透過或反射的對象的光的波長；I ，以光學厚度爲λ /4的厚度爲中心來設計。此處光學厚度 是指以屈折率與物理的厚度（實際的膜厚）的積定義的値。 例如令光通訊用途的波長1.55// m的光爲對象的情形，實 際的膜厚常爲Ta2〇5層分布於以0.18// m的層爲主體在 (2) (2)584742 0.05〜0.8/zm的範圍，SiCh層分布於以0.26/zm的層爲主 體0.09〜0.8 // m的範圍。 對於這種多層膜濾光片1 〇爲了得到所希望的特性的 製品，精度佳地控制各層的膜厚，收斂來自設計値的偏移 於容許範圍內爲重要。最近用途正擴大的波長多重分割 (WDM)的領域所使用的情形對膜厚的精度的要求特別嚴格 ，必須收斂來自設計値的偏移於0.1〜〇.〇1 %的範圍內。 要求如上述的高精度的膜厚控制的多層膜濾光片使用 光學的膜厚測定系統，一邊測定、監視成膜中的膜厚一邊 進行成膜的方法被採用。此方法藉由在透過被成膜的各層 的後界面被反射，入射到測定器的光量測定膜厚，惟除了 來自本來必要的各層的透過光外，在基板背面反射，透過 基板內而來的光稍微混入。 若基板厚度一定的話，僅扣除透過基板內而來的光使 正確的測定爲可能，但在成膜初期中因對基板供給能量， 故溫度慢慢地上升，隨著溫度的上升基板膨脹厚度增加。 因此，由成膜的開始到基板溫度穩定爲止，因基板厚度增 加使透過光量也變化。但是，在膜厚的測定中，對應基板 厚度的變化每次都正確地修正很困難，必須採取令厚度一 定扣除該部分的方法。其結果產生相當於透過光量的變化 的誤差，接近基板的成膜初期各層的膜厚來自設計値的偏 移大，由於這些因素的影響而有脫離作爲製品的所希望的 特性範圍的問題。 在光通訊系統使用的多層膜濾光片是依照其特性作爲 584742 Ο) 帶通濾波器（band-pass filter)(BPF)、增益等化濾波器（gain equalization filter)(GFF)、邊緣濾波器（edge filter)等使用 ο 圖1 1是顯不使用上述各濾光片的光通訊系統的構成 例。在圖中由本局Α發送的光訊號在複數個轉發局1 〇 1依 次被轉發被本局B接收。 轉發局1 0 1藉由使輸入的光訊號反射/透過，由在短 波長域、中間波長域、長波長域分離的邊緣濾波器102、 103、104，與放大各波長域的訊號的光放大器1〇5、106、 107，與平坦化被放大的訊號的特性的GFF108、109、110 ，與整理被平坦化的各波長域的訊號爲一個訊號而輸出的 邊緣濾波器1 1 1、1 1 2、1 1 3構成。 而且，藉由使用在本局B使輸入的光訊號反射/透過 取出所希望的波長；I 1、人2〜λ 5用的複數個BPF1 14、115 、116、1 17 ° 圖1 3是顯示各濾光片的波長-透過率特性的一例。圖 13Α是顯示邊緣濾波器的特性，作爲由短波長域（S帶）分 離中間波長域（C帶）的帶通濾波器使用的情形的特性的例 子。圖1 3Β是顯示對作爲使用對象的光放大器的放大增益 而設計的GFF的透過特性，圖13C是顯示對輸入的光的 波長的BPF的透過特性的例子。 這種多層膜濾光片具有在玻璃等的透明基板上交互疊 層高屈折材料的薄膜（例如Ta2〇5、TiCh、Zr〇2等）與低屈折 材料的薄膜（例如Si〇2、MgF2等）的構造。這些高屈折材料 (4) (4)584742 以及低屈折材料是藉由使用離子加速（i〇n assist)蒸鍍 (evaporation)裝置（IAD)或離子束濺鍍（i〇n bean sputter)裝 置（IBS)等的成膜裝置而形成。爲了得到性能優良的濾光 片，要求以高精度控制的膜厚（以下膜厚是顯示光學膜厚） 成膜，因此，在成膜裝置爲了測定成膜中的膜厚，使用利 用光的透過特性或反射特性的光學式監控器。 而且，在多層膜濾光片有具有規則性的膜構成的濾光 片與具有不規則的膜構成的濾光片。此處，規則性是指若 令在濾光片的使用波長域內所具有的波長爲λ，則各層的 膜厚以對此波長λ，λ /4的自然數倍形成的情形。而且， 不規則性是指至少一層膜厚對波長λ ，λ /4的例如像 1.5000倍或1.003倍非自然數倍的膜構成的情形。僅由具 有規則性的膜構成而構成的濾光片的例子爲BPF，具有不 規則的膜構成而構成的濾光片的例子爲GFF或高精度的 邊緣濾波器。 在具有像BPF的規則性的膜構成的濾光片的成膜時， 使其設計所使用的特定的波長λ的光透過基板，以監控因 成膜的進行造成的透過率的變化。圖1 4 Α是顯示監控結果 的例子。如圖示在成爲對測定光的波長λ，λ /4的自然數 倍的膜厚時顯現透過率的尖峰（peak)。因此，藉由令此尖 峰點爲高屈折材料或低屈折材料造成的成膜的終了點，可 進行高精度的膜厚控制。 相對於此，在具有像GFF或高精度的邊緣濾波器的 不規則的膜構成的濾光片的成膜時’與上述一樣進行膜厚 (5) (5)584742 監控的情形，如圖1 4B未必一定在透過率變化的尖峰點成 爲目的膜厚。因此，習知是監控成膜中的濾光片中的測定 光的透過率的週期的變化得到幾個資料，對這些資料的變 化施以配合（fitting)，預測成膜終了點的位置用以使成膜 終了。如果依照此方法，若成膜裝置中的成膜的進行穩定 ，根據測定光而得到的透過率變化的資料穩定的話，可精 度佳地進行配合（f i 11 i n g)進行終點檢測，可進行高精度的 膜厚控制。 但是，進行利用上述配合（fitting)的膜厚控制的情形 ，因成膜的初期階段中的例如基板的溫度不穩定、成膜裝 置中的灘鑛槍（sputter-gun)或加速槍（assist-gun)等的動作 的不穩定、反應室（chamber)內的狀態的不穩定等等的原因 ，使如圖1 5在測定光的透過率變化發生紊亂。因此，用 以進行終點檢測的配合（fitting)的精度不充分，有在成膜 處理中的初期層中，無法進行高精度的膜厚控制的問題。 本發明是想提供爲了解決上述課題，在接近基板的下 層部配設吸收溫度變化用以緩和其影響的緩和層，使在成 膜初期發生的膜厚的測定誤差減少到可忽視對濾光片特性 的影響的程度的多層膜濾光片。 而且，本發明的目的爲在具有不規則的膜構成的濾光 片的成膜中，提高上述成膜初期的不穩定期間中的膜厚控 制的精度。 【發明內容】 -10- (6) (6)584742 本發明是一種多層膜濾光片，其特徵爲： 由基板與接連於前述基板的一表面而配設的重複疊層 有屈折率不同的複數個電介質材料的薄膜的多層膜構成， 在位於前述基板近旁的前述多層膜的下部層具有用以緩和 因溫度的變化造成的膜厚的測定誤差的影響的由單一材料 構成的緩和層。 成膜初期的基板的溫度上升造成的影響僅限定於緩和 層，起因於溫度變化的膜厚的測定誤差成爲對濾光片特性 的影響可忽視的程度，可當作所希望特性容易獲得的濾光 片。 本發明緩和層的膜厚位於1至1 0 # m範圍較佳。膜厚 的下限的1 // m在大部分的成膜裝置中爲對緩和初期的溫 度上升的影響充分的厚度，未滿此尺寸可預料基板溫度在 尙未上升的期間。而且超過上限的1 0 /z m的情形，除了只 有那些成膜時間長外，對本來的濾光片的特性的影響大， 故不佳。 而且，緩和層其特徵爲在接連於基板的最下層，由前 述高屈折率層與前述低屈折率層之任一方構成較佳。不使 用對緩和層用特別的材料，藉由通常的濾光片製造裝置， 可僅藉由改變若干其製造條件而製作，成爲製作容易的濾 光片。 而且，可令前述高屈折率層的材料爲氧化鉅（Ta2〇5)或 氧化鈦（Ti〇2)的任一方，前述低屈折率層的材料爲氧化矽 (Si〇2)。這些材料作爲薄膜的層的物性穩定，當作構成材 -11 - (7) (7)584742 料適當。 本發明可作爲其特徵爲緩和層的光學膜厚d對入射的 光的波長λ爲 d = 2m( λ /4) (m爲正的整數）的多層膜濾光片。緩和層 的存在會某種程度地影響濾光片特性，故需將該條件編入 而設計，惟滿足此條件的情形緩和層幾乎不影響濾光片特 性。即在設計中無須考慮緩和層，只有那些設計的寬度擴 大，特別是對於作爲帶通濾波器設計的情形其效果大。 本發明的多層膜濾光片的製造方法，其特徵包含： 在基板的一面形成用以緩和因溫度的變化造成的膜厚 的測定誤差的影響的緩和層的第一製程；以及 在前述緩和層的頂面交互疊層屈折率不同的兩種類的 電介質材料的薄膜的第二製程，其中 前述第一製程是前述基板的溫度由其初期値上升到略 穩定値爲止連續進行，前述第二製程接著前述第一製程在 前述略穩定値的溫度中進行。 如果依照此製造方法，因成膜初期的溫度變化造成的 膜厚的測定誤差僅顯現於對濾光片特性的影響少的緩和層 ，故得到所希望的特性的多層膜濾光片很容易。 而且，本發明的光學零件是使用來自以上說明的設計 値的偏移少的多層膜濾光片，作爲零件的性能穩定。 依照本發明的多層膜濾光片是由基板與形成於該基板 上的多層膜構成，其特徵爲： 前述多層膜是由形成於前述基板表面的第一成膜層與 -12- (8) (8)584742 形成於此第一成膜層上的第二成膜層構成，前述第一成膜 層爲以具有對預定的波長λ，λ /4的自然數倍的膜厚的層 構成，前述第二成膜層爲至少包含一個對前述波長λ，λ /4的非自然數倍的膜厚的層而構成。 而且，依照本發明的多層膜濾光片，前述波長；I爲前 述多層膜濾光片的使用波長域內的波長。 再者，依照本發明的多層膜濾光片，前述第一成膜層 是由具有對前述波長λ，λ /4的自然數倍的膜厚的複數的 成膜層構成。 據此，本案發明的多層膜濾光片在成膜初期的不穩定 期間中，藉由形成對測定光的波長λ，λ /4的自然數倍的 膜厚的層，在基板上可令初期層（僅形成於基板表面上的 最初的膜，或者由最初的膜到預定的數層）的成膜中的透 過率變化的尖峰點爲成膜終了點，可精度佳地形成此初期 層的膜厚，而且在之後的穩定期間中，因形成對測定光的 波長λ ，λ /4的非自然數倍的膜厚的層，故利用配合 (f i 11 i n g)的膜厚的預測容易，成爲基板上的各層藉由高精 度的膜厚控制生成，具有作爲對應所設計的特性的濾光片 而製造的效果。 而且，依照本發明的光通訊模組，其特徵爲： 具有上述多層膜濾光片，與光結合於前述多層膜濾光 片的至少一個其他光元件構成的光處理單元，配設對前述 光處理單元入射光的入射口，與取出輸出光的射出口。 此外，依照本發明的光通訊模組，其特徵爲： -13- (9) (9)584742 前述光元件爲光放大器，藉由前述多層膜濾光片平坦 化前述光放大器的輸出增益。 據此，本發明的光通訊模組因使用高精度形成的多層 膜濾光片，故可容易得到對應像平坦化光放大器的輸出的 增益的設計的GFF濾波器等。 而且，依照本發明的多層膜濾光片的製造方法，其特 徵包含： 在基板上形成由具有對預定的波長λ，λ /4的自然數 倍的膜厚的至少一層構成的第一成膜層的過程；以及 在前述第一成膜層之上形成由具有對前述波長λ，λ /4的非自然數倍的膜厚的至少一層構成的第二成膜層的過 再者，依照本發明的多層膜濾光片的製造方法，前述 波長λ爲前述多層膜濾光片的使用波長域內的波長。 此外，依照本發明的多層膜濾光片的製造方法，其特 徵爲：以前述預定的波長λ的光作爲監控光（測定光）使用 ，在前述各層的成膜中藉由測定來自前述監控光的各層的 透過光量或反射光量，求出成膜中的層的膜厚。 據此，本案發明的多層膜濾光片的製造方法在基板表 面中的成膜初期的不穩定期間中，藉由形成對測定光的波 長λ，λ /4的自然數倍的膜厚的層當作第一層，可令基板 上的成膜的透過率變化的尖峰點爲成膜終了點，可精度佳 地形成此層的膜厚。 而且，本案發明的多層膜濾光片的製造方法在之後的 -14- (10) (10)584742 穩定期間，因形成對測定光的波長λ，λ /4的非自然數倍 的膜厚的層，故利用配合（fitting)的膜厚的預測容易，成 爲基板上的各層藉由高精度的膜厚控制生成，具有作爲對 應所設計的特性的濾光片而製造的效果。 【實施方式】 以下參照圖1至圖2說明本發明的實施形態。圖1是 顯示本發明的第一實施形態的多層膜濾光片20的膜構成 的圖，作爲以波長1.5 5 /z m的光爲對象的光通訊用的增益 平坦化濾波器而設計/製造。 在接連於厚度6 // m的玻璃基板1的最下層，配設有 用以緩和與本發明有關的膜厚的測定誤差的影響的緩和層 4。在緩和層4上疊層屈折率不同的兩層（低屈折率層3與 高屈折率層2)各35層合計70層，構成多層膜5。此處， 高屈折率層2採用Ta2〇5(屈折率2.05)，低屈折率層3採 用Si〇2(屈折率1.46)。緩和層4的材料與高屈折率層2相 同以Ta2〇5，令其厚度爲1.5//m。 本實施形態的多層膜濾光片20是藉由離子束濺鍍 (IBS)形成各薄膜層。在真空反應室內放置鉅（Ta)與矽（Si) 兩個靶（target)，供給氧作爲反應氣體，使各個氧化物的 薄膜沉積於基板1上。在成膜裝置配置膜厚的測定手段以 監視成膜中的膜厚。選擇靶的任一方進行成膜，在成爲預 定的膜厚的時點切換成他方的靶。重複此作業預定次數可 得到作爲目的多層膜濾光片20。 -15 · (11) (11)584742 圖2A、B爲上述製造方法中的在途中的製程的膜構 成的剖面。圖2A是顯示由第一製程的Ta2〇5構成的緩和 層4的成膜終了的階段。圖2B是顯示第二製程的重複疊 層屈折率不同的兩層（低屈折率層3與高屈折率層2)的製 程的形成有最初的兩層的階段。以後以同樣的條件交互疊 層低屈折率層3與高屈折率層2，最終成爲圖1的構成。 在多層膜濾光片20的製造所使用的成膜裝置中，對 於緩和層4的形成約需5小時，而基板溫度在其間由初期 溫度約上升1 4 °C，然後穩定。基板溫度的上升動向顯示 於圖3。溫度上升的舉動若成膜裝置的運轉條件（離子束輸 出、真空度、氣體流量等）爲同一的話，製造習知例的多 層膜濾光片1 0的情形也一樣。因基板厚度藉由此溫度上 升而增加約0.7 // m，故對於以透過光量測定的膜厚可預 料包含最大5 %的誤差。於此期間如習知例令各層的厚度 爲λ /4而疊層的情形，成爲至少存在數層，因在各個界面 中的干涉的狀況與設計値不同，故成爲作爲濾光片的特性 大大地脫離設計値。 本發明的多層膜濾光片20在接連於基板的最下層具 有厚度1.5 // m的緩和層4。由基板厚度的變化造成的膜 厚的測定誤差同樣存在，惟因該誤差隨著溫度接近穩定値 而減少，故對1 · 5 // m的膜厚爲約0.1 %左右。而且，因界 面不存在不引起干涉，故厚度1.5 // m的層即使僅其比例 變動也幾乎無給予濾光片性能的影響。 比較得到的多層膜濾光片的透過特性的一例與習知例 -16- (12) (12)584742 顯示於圖4。虛線爲欲得到的多層膜濾光片的透過特性， 即設計値。標示▲以及〇的圖分別爲習知例以及本發明的 多層膜濾光片20的透過特性。此處，在習知例採用在圖 1的膜構成中僅僅無緩和層4，其他則完全相同的構成。 在習知例（▲)中，起因於上述初期的膜厚的測定誤差 ，波長約5nm長在波長側移位（shift)由設計値偏移。如果 依照透過特性的模擬，▲的線大致對應假想形成於初期的 數層的膜厚約變動5%，然後如其設計値的情形的特性。 另一方面，在本發明的多層膜濾光片20(〇），波長移位收 斂於0.1 nm以內，幾乎與設計値重疊。由此結果可推算緩 和層4上的各層的膜厚誤差進入0.05%以內。即初期的 膜厚的誤差僅在緩和層4發生，而且藉由設定於不影響透 過特性的厚度，成爲可判定實質上無來自設計値的偏移的 多層膜濾光片20。 圖5爲使用本發明的多層膜濾光片20的光學零件的 例子顯示組合光纖32、透鏡3 1構成濾光片模組30的例 子。濾光片的配置可與習知例完全一樣地進行。 參照圖面說明本發明的其他實施形態。 圖7是顯不成膜裝置的實施形態的構成圖。在圖中 120爲反應室，121爲形成有多層膜濾光片的透明基板（玻 璃基板等），122爲對反應室120內導入混入於形成的膜的 預定的氣體的氣體導入裝置，123爲濺鍍槍，124爲具有 在基板成膜的膜的成膜材料的靶，1 25爲爲了提高膜質在 基板121表面照射離子束的加速槍，126爲放射預定的波 -17- (13) (13)584742 長λ的測定光的光源，1 27爲反射由光源1 26放射的測定 光透過到基板121的鏡子，128爲反射透過基板121以及 形成的膜的層的測定光的鏡子，1 29爲測定來自鏡子1 28 的測定光的光量變化的光學式監視器。 此測定光的波長是由構成多層膜濾光片的各層的波長 域選擇使用與形成於基板121表面的初期層（包含第一層） 同一的波長。 圖6是模式地顯示依照本發明的實施形態的多層膜濾 光片的構造。如圖示在基板121表面配設有規則層13 1(對 測定光的波長λ，λ /4的自然數倍的膜厚的層由複數層構 成）作爲初期層。此規則層131爲由前述複數層具有規則 性的膜（對測定光的波長λ，λ /4的自然數倍的膜）構成的 層。即規則層1 3 1爲具有由欲形成的多層膜濾光片的使用 波長域的波長對作爲測定光而選擇的波長λ，成爲；I /4的 自然數倍的膜厚的薄膜構成的層。因此，多層膜中的各層 的膜厚爲在形成於基板1 2 1表面的層的膜厚所使用的測定 光的波長λ時，用以成爲λ /4的整數倍而預先進行設計。 而且在圖示的例子中，規則層1 3 1是藉由高屈折材料 (高屈折材料爲Ti〇2、Ta2〇5、Zr〇2等），低屈折材料（低屈 折材料爲Si〇2、MgF2等）交互疊層成膜下薄膜作爲複數膜 的層而配設，惟使用高屈折材料或低屈折材料僅配設一層 的薄膜而構成也可以。 在此規則層131之上配設有不規則層132(第二成膜層） 。不規則層1 32是由具有前述的不規則膜的複數層構成的 -18- (14) (14)584742 層構成。即成爲由具有對由作爲濾光片使用的波長域選擇 的測定光的波長λ，λ /4的非自然數倍的膜厚的層包含一 層以上的數十層構成的複數層構成。此不規則層1 3 2是交 互疊層高屈折材料與低屈折材料而構成。 而且’配設作爲初期層的規則層1 3 1，並且更於不規 則層1 32之上或於不規則層1 32之間至少配設一層其他規 則層成三明治（sandwich)狀也可以。而且，不規則層132 至少配設一層也可以。 如果依照上述構成，因在成膜初期的不穩定期間形成 規則層1 3 1，可令光學式監視器1 29所檢測的透過基板 1 2 1的測定光的透過率變化的尖峰點爲成膜終了點來使用 。因此，藉由本發明的多層膜濾光片的構成，在基板1 2 1 表面中可精度佳地形成此規則層1 3 1的膜厚。而且，因在 規則層131的形成後的穩定期間形成不規則層132，故利 用不規則層132的配合（fitting)的膜厚的預測容易，可確 實地捕捉成膜終了點，可進行高精度的膜厚控制。 此外，根據各層的形成時間，使規則層1 3 1的膜厚或 規則層1 3 1的層數對應製造裝置固有的不穩定期間的長度 即由成膜開始到成膜狀態穩定的期間爲止的時間而設定。 其次說明適用本發明試作GFF的例子。 在本試作中以形成四層規則層1 3 1者，令各膜厚爲λ /4。而且，高屈折材料使用Ta2〇5低屈折材料使用Si〇2， 藉由離子束濺鍍裝置交互成膜。而且，膜厚的監控光使用 λ =154 5nm的波長。各層的膜厚根據此λ直接測定。 -19- (15)584742 圖8顯示伴隨著適用本實施形態的情形的成膜的 的基板1 2 1的監控光的透過率變化。 如圖示因成膜初期的不穩定性的影響使資料紊亂 是，在此初期的階段因形成規則層1 3 1，故可以透過 化的尖峰點作爲成膜終了點。此結果如圖9A所示， 作設計時與實測時的結果非常一致的高精度的GFF。 爲了比較，顯示不使用本發明以所有層爲不規則 習知的GFF的試作結果於圖9B。如圖示設計時與實 的結果大大地偏移。解析此原因的結果判明在形成於 的不穩定期間的層發生的3〜4%左右的膜厚誤差成爲 要因。 其次說明適用本發明試作邊緣濾波器的例子。 在本試作中令規則層1 3 1爲一層，令膜厚爲λ /4 倍。圖1 Ο Α是顯示試作結果。如圖示可製作設計時與 時的結果非常一致的高精度的邊緣濾波器。 而且爲了比較，顯示不使用本發明以所有層爲不 層的習知的邊緣濾波器的試作結果於圖1 0B。如圖示 時與實測時的結果偏移。解析此原因的結果判明在形 初期的不穩定期間的層的膜厚厚厚地形成2〜3 %左右。 如果依照上述GFF與邊緣濾波器的試作結果， 明的成膜方法在上述成膜初期的不穩定的膜形成期間 藉由令形成的層的膜厚爲對測定光的波長λ，λ /4的 數倍，可藉由尖峰點的檢測檢測出成膜的終了，可降 期層的膜厚誤差，可非常有效地確認光學濾光片的製 進行 0但 率變 可製 層的 測時 初期 大的 的5 實測 規則 設計 成於 本發 中， 自然 低初 造。 -20- (16)584742 其次說明依照本發明的實施形態的光 以前述多層膜濾光片爲高精度GFF 組的實施形態，可構成例如光結合GFF 光元件，構成光處理單元，在此光單元配 口與被光處理的輸出光的射出口而成的光 再者其他實施形態，令前述多層膜濾 GFF、邊緣濾波器而利用的光通訊模組的 如圖1 1的光通訊系統中的本局A、B間 發局10 1。 即圖11的光BPF爲在媒質貼附1 BPF114、115、116、117而構成的帶通濾 光BPF輸入有波長；I 1〜λ 5的光訊號，在 116、117分離成各個波長λΐ、λ2、λ3 訊號而輸出。 因此，上述光BPF將具有輸入的複數 離成各個波長的光訊號而輸出。 而且在圖1 1中，光學濾光片的Z濾ί 以及BFF是在進行光通訊的情形下傳送的 減時，在放大衰減的光強度的轉發局使用 Ζ濾波器102、103、104爲預定的波 整者，控制各波長的光訊號的透過。例如 C帶以及L帶的波長的反射率高僅S帶透 射到纖維式放大器（fiber amplifier)(對應 放大器）105。而且，Z濾波器103對S帶] 通訊模組。 使用的光通訊模 與光放大器等的 設輸入光的入射 通訊模組。 光片爲高精度的 實施形態有在例 中介光訊號的轉 穿多層薄膜的光 波器。例如在此 :BPF1 14、1 15、 、λ 4、λ 5的光 波長的光訊號分 皮器（邊緣濾波器） 光訊號的強度衰 〇 長的反射率被調 Ζ濾波器102對 過，使光訊號入 S帶的波長的光 以及C帶的波長 -21 - (17) (17)584742 的反射率高僅使L帶的光訊號透過。 據此，Z濾波器103對纖維式放大器106(對應C帶的 波長的光放大器）入射S帶以及C帶的波長的光訊號，惟 因S帶的光藉由Z濾波器102入射到纖維式放大器105， 故實質上僅C帶的光訊號入射到纖維式放大器1 06。 Z濾波器104對S帶、C帶以及L帶的波長的反射率 高，使S帶、C帶以及L帶的光訊號反射。此處S帶是顯 示1 450〜1485nm的波長的頻帶的光訊號，C帶是顯示 1530〜1560nm的波長的頻帶的光訊號，L帶是顯75 1 5 65〜1610nm的波長的頻帶的光訊號。 纖維式放大器105、106、107是分別進行S帶、C帶 、L帶的波長的光訊號的放大，惟增益各因頻帶之中的波 長而不同。例如如圖1 3 B所示，纖維式放大器6的增益的 特性並非平坦者，因波長而變動。因此，B F F 1 〇 8、1 0 9、 110爲光學濾光片，如圖13B所示，具有與纖維式放大器 1 0 6的增益特性相反的增益特性，用於使這些每一個纖維 式放大器105、106、107的放大的光強度平坦。 【發明的功效】 如以上所說明，本發明的多層膜濾光片20成膜初期 發生的膜厚的測定誤差大致僅顯現於緩和層4 °即誤差的 影響被緩和層4緩和’而且其膜厚被設定於不影響濾光片 特性的範圍。其結果疊層於緩和層4上的各層的膜厚被設 定於預定的範圍，可實現幾乎無來自設計値的偏移的濾光 •22- (18) (18)584742 片特性。 而且，本發明的多層膜濾光片的製造方法可容易且再 現性良好地獲得具有幾乎無來自設計値的偏移的特性的多 層膜濾光片20。 如果依照本發明，因藉由在成膜初期的不穩定期間形 成λ /4的自然數倍的膜厚的層，可令根據來自基板的測定 光的透過率（或反射率）變化的尖峰點爲成膜終了點，故可 精度佳地形成此層的膜厚。而且，因在之後的穩定期間形 成λ /4的非自然數倍的膜厚的層，故利用配合的膜厚的預 測容易，可進行高精度的膜厚控制。因此，如果依照本發 明’可得到非常高精度的GFF以及邊緣濾波器。 而且’藉由令上述λ爲多層膜濾光片使用波長域中的 預定波長’可進行更高精度的成膜控制。 再者如果依照本發明，可得到具有高精度的GFF的 光通訊模組。 【圖式之簡單說明】 圖1是顯示本發明的實施形態的多層膜濾光片的膜構 成圖。 圖2是顯示本發明的多層膜濾光片的製造方法的製程 剖面圖。 圖3是顯示本發明的多層膜濾光片的製造方法中的基 板溫度的變化圖。 圖4是顯示本發明的實施形態以及習知例的各多層膜 -23- (19) (19)584742 濾光片的透過特性圖。 圖5是顯示使用本發明的實施形態的多層膜濾光片的 濾光片模組的構成圖。 圖6是顯示依照本發明的實施形態的多層膜濾光片的 側面剖面圖。 圖7是顯示成膜裝置的實施形態的構成圖。 圖8是顯示伴隨著形成；I /4的規則層四層的情形中的 成膜的進行的監控光的透過率變化的特性圖。 圖9是顯示適用本發明的GFF與不適用的GFF的設 計時與實測時的透過率變化的特性圖。 圖1 〇是顯示適用本發明的邊緣濾波器與不適用的邊 緣濾波器的設計時與實測時的透過率變化的特性圖。 圖1 1是顯示使用多層膜濾光片的光通訊系統的例子 的方塊圖。 圖1 2是顯示習知例的多層膜濾光片的膜構成的剖面 圖。 圖13是顯示邊緣濾波器、GFF、BPF的波長-透過率 特性的例子的特性圖。 圖1 4是顯示具有對測定光的波長λ，λ /4的自然數 倍以及非自然數倍的膜厚構成的多層膜濾光片的透過率變 化的特性圖。 圖1 5是顯示在成膜初期具有對測定光的波長又， λ /4的非自然數倍的膜厚構成的多層膜濾光片的透過率變 化紊亂的特性圖。 -24- (20)584742 【符號說明】 1、 1 2 1:基板 2、 1 2:高屈折率層 3、 1 3 :低屈折率層 4:緩和層 5:多層膜 10:習知例的多層膜濾光片 20:本發明的多層膜濾光片 30:濾光片模組 3 1:透鏡 32:光纖 1 0 1:轉發局 113:邊緣濾波器（邊緣） 102 、 103 、 104 、 111、 112、 105 、 106 、 107:光放大器

108 、 109 、 110: GFF

114、 115、 116、 117: BPF 1 2 0 :反應室 122:氣體導入裝置 123:濺鍍槍 124:靶 125:加速槍 126:光源 1 2 7、1 2 8 :鏡子 129:光學式監視器 -25- 584742 (21) 131: 規則層 不規則層 132:

Claims (1)

1. (1) (1)584742 拾、申請專利範圍 1. 一種多層膜濾光片，其特徵爲： 由基板與接連於該基板的一表面而配設的重複疊層有 屈折率不同的複數個電介質材料的薄膜的多層膜構成，在 位於該基板近旁的該多層膜的下部層具有用以緩和因溫度 的變化造成的膜厚的測定誤差的影響的由單一材料構成的 緩和層。 2·如申請專利範圍第1項所述之多層膜濾光片，其 中該緩和層的膜厚位於1至1 0 /z m的範圍。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之多層膜濾光片，其 中該電介質材料爲兩種類，一方形成高屈折率層他方形成 低屈折率層，各層交互疊層，該緩和層位於接連於該基板 的最下層，由兩種類的該電介質材料之任一方構成。 4·如申請專利範菌第3項所述之多層膜濾光片，其 中該高屈折率層的材料爲氧化鉅（Ta2〇5)或氧化鈦（Ti〇2)的 任一方，該低屈折率層的材料爲氧化矽（Si〇2)。 5·如申請專利範圍第4項所述之多層膜濾光片，其 中該緩和層的光學膜厚d對入射的光的波長λ爲 d = 2m( λ /4) (m爲正的整數）。 6· —種多層膜濾光片的製造方法，其特徵包含： 在基板的一面形成用以緩和因溫度的變化造成的膜厚 的測定誤差的影響的緩和層的第一製程；以及 在該緩和層的頂面交互疊層屈折率不同的兩種類的電 介質材料的薄膜的第二製程，其中 -27· (2) (2)584742 該第一製程是該基板的溫度由其初期値上升到略穩定 値爲止連續進行，該第二製程接著該第一製程在該略穩定 値的溫度中進行。 7· —種光學零件，其特徵爲以申請專利範圍第1項 所述之多層膜濾光片爲構成要素。 8. —種多層膜濾光片，由基板與形成於該基板上的 多層膜構成，其特徵爲： 該多層膜是由形成於該基板表面的第一成膜層與形成 於此第一成膜層上的第二成膜層構成，該第一成膜層爲以 具有對預定的波長λ，λ /4的自然數倍的膜厚的層構成， 該第二成膜層爲至少包含一個對該波長λ，λ /4的非 自然數倍的膜厚的層而構成。 9. 如申請專利範圍第8項所述之多層膜濾光片，其 中該波長λ爲該多層膜濾光片的使用波長域內的波長。 1 〇·如申請專利範圍第8項所述之多層膜濾光片，其 中該第一成膜層是由具有對該波長λ，λ/4的自然數倍的 膜厚的複數的成膜層構成。 1 1 · 一種光通訊模組，其特徵爲： 具有由申請專利範圍第8項所述之多層膜濾光片，與 光結合於該多層膜濾光片的至少一個其他光元件構成的光 處理單元，配設對該光處理單元入射光的入射口，與取出 輸出光的射出口。 1 2·如申請專利範圍第11項所述之光通訊模組，其 中該光元件爲光放大器，藉由該多層膜濾光片平坦化該光 -28- (3) (3)584742 放大器的輸出增益。 1 3. —種多層膜濾光片的製造方法，其特徵包含： 在基板上形成由具有對預定的波長λ，λ /4的自然數 倍的膜厚的至少一層構成的第一成膜層的過程；以及 在該第一成膜層之上形成由具有對該波長λ，λ /4的 非自然數倍的膜厚的至少一層構成的第二成膜層的過程。 14·如申請專利範圍第13項所述之多層膜濾光片的 製造方法，其中該波長λ爲該多層膜濾光片的使用波長域 內的波長。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之多層膜濾光片的 製造方法，其中以該波長λ的光作爲監控光使用，在該各 層的成膜中藉由測定來自該監控光的各層的透過光量或反 射光量，求出成膜中的層的膜厚。 -29-