WO2001004668A1 - Interferenzoptisches schmalbandfilter - Google Patents

Interferenzoptisches schmalbandfilter Download PDF

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WO2001004668A1
WO2001004668A1 PCT/EP2000/006518 EP0006518W WO0104668A1 WO 2001004668 A1 WO2001004668 A1 WO 2001004668A1 EP 0006518 W EP0006518 W EP 0006518W WO 0104668 A1 WO0104668 A1 WO 0104668A1
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Burkhard Danielzik
Rüdiger HENTSCHEL
Ulf Brauneck
Markus Kuhr
Bernd Metz
Stefan Bauer
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Schott Glas
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Carl-Zeiss-Stiftung
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/515Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using pulsed discharges
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
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    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/281Interference filters designed for the infrared light
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    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G02B5/288Interference filters comprising deposited thin solid films comprising at least one thin film resonant cavity, e.g. in bandpass filters

Abstract

Die Erfindung betrifft ein interferenzoptisches Schmalbandfilter für eine Wellenlänge μ0 mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten, wobei die dielektrischen Schichten abwechselnd einen hohen (nH) und einen niedrigen Brechungsindex (nL) aufweisen und eine erste Anzahl der dielektrischen Schichten eine optische Schichtdicke von μ/4 oder μ/2 oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Anzahl von Schichten des Schichtsystems eine von μ/4 und μ/2 abweichende optische Schichtdicke aufweist, so dass sich eine minimierte Gesamtschichtdicke des Schichtsystems ergibt.

Description

Interferenzoptisches Schmalbandfilter
Die Erfindung betrifft ein interferenzoptisches Schmalbandfilter für eine Wellenlänge λ0 mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 , sowie die Verwendung eines derartigen Filters und ein Plasma-Impuls-CVD-Verfahren zur Herstellung derartiger schmalbandiger interferenzoptischer Filter.
Schmalbandige dielektrische Filter mit Fabry-Perot-Design sind aus einer
Vielzahl von Veröffentlichungen im Stand der Technik bekannt geworden.
Diesbezüglich wird verwiesen auf die nachfolgenden Schriften:
US-4756602
CA 2220291 WO 97/017777 EP 092305
Der Gegenstand dieser Patentschriften wird vollumfänglich in denjenigen der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen.
Interferenzoptische Schmalbandfilter werden durch abwechselndes Aufbringen von hoch- und niedrigbrechenden Schichten genau definierter Schichtdicke hergestellt. Beim Fabry-Perot-Design liegt ein symmetrischer
Aufbau aus λ/4 Schichten um eine sogenannte Spacer-Schicht (λ/2 bzw n*λ/2 Schicht) - eine sogenannte Cavity - vor, das heißt die Anordnung der Schichten in der ersten Hälfte eines Cavities wiederholt sich spiegelbildlich in der zweiten Hälfte. Das Schmalbandfilter besteht aus mehreren Cavities, z.B. aus drei Cavities. Das Schichtwachstum der λ/2- beziehungsweise λ/4-
Schichten wird während der Herstellung vorzugsweise mit Hilfe optischer Methoden überwacht und gesteuert. Eine Möglichkeit der gezielten Steuerung des Schichtwachstums ist beispielsweise eine Extremwertabschaltung, die den Beschichtungsprozeß genau dann unterbricht, wenn die Transmission oder Reflexion des Schichtsystems einen Extremwert erreicht, d.h. wenn die Schichtdicke der einer λ/4-Schicht bzw. eines ganzzahligen Vielfachen hiervon entspricht. Um eine vorgegebene Filtercharakteristik mit Hilfe des klassischen Ansatzes, d.h. aus einer Vielzahl von λ/4-Schichten bei vorgegebener Materialauswahl (d.h. vorgegebenen Brechungsindizes) zu erzeugen, ist häufig eine "Überdimensionierung" des Schichtsystems notwendig. Das heißt, daß sehr viele Schichten bzw. sehr dicke Schichten verwendet werden müssen. Dies ist gleichbedeutend mit einer Verlängerung der Herstellungszeit für die Filter und damit meist geringer Wirtschaftlichkeit.
Aus der US 4 756 602 ist ein optisches Schmalbandfilter bekannt geworden, bei dem die Spacerschichten durch die Aufspaltung in äquivalente Schichten mit in der Summe gleicher optischer Dicke in dünnere Schichten zerlegt werden.
Das Interferenzfilter gemäß der US 4 756 602 wurde mit Hilfe kontinuierlicher Aufdampfverfahren unter Einsatz einer laser- ellipsometrischen Schichtdickenüberwachung hergestellt, bei der nach dem Abscheiden der Schicht deren genaue Dicke bestimmt und danach eine Reoptimierung der nachfolgenden Schicht durchgeführt wurde. Eine solche Schichtdickenüberwachung ist äußerst aufwendig und in der Praxis nur bedingt einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein sehr schmalbandiges Fabry-Perot-Filter mit vorgegebener Durchlasscharakteristik zur Verfügung zu stellen, ohne die Nachteile gemäß dem Stand der Technik in Kauf nehmen zu müssen.
Insbesondere wird ein schmalbandiges Interferenzfilter mit möglichst geringer Gesamtdicke angestrebt, um eine hohe Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem interferenzoptischen Schmalbandfilter für eine Wellenlänge λ0 eine Anzahl von Schichten eines Vielschichtsystems eine von λ/2 oder λ/4 abweichende optische Schichtdicke aufweist.
Ein derartiges erfindungsgemäßes optisches Schmalbandfilter umfasst somit abwechselnd angeordnete dielektrische Schichten, beispielsweise bestehend aus den Materialien Titandioxid und Siliziumdioxid, vorzugsweise Nioboxid und Siliziumdioxid, wobei die optischen Schichtdicken der Einzelschichten beliebige Bruchteile oder Vielfache von λ /4 betragen können. Ein derartiges erfindungsgemäßes Design bietet den Vorteil, daß bei geringerer Gesamtdicke als bei lediglich aus λ/4-Schichten bestehenden Designs eine gemäß vorbestimmten Spezifikationen entsprechende Durchlaßcharakteristik erzielt werden kann.
Als Materialien für die hochbrechenden Schichten finden bevorzugt Nb205, Ti02, Ta2Os, ZrO2 sowie HfO2 Verwendung.
Designs gemäß dem Stand der Technik mit Spiegelschichten aus (HL)- Stacks (H: Schicht aus hochbrechendem Material, L: Schicht aus niedrigbrechendem Material), sowie Spacer-Schichten aus n*λ /2-Schichten können bei vorgegebenen Beschichtungsmaterialien nicht beliebig in ihrer
Durchlaßcharakteristik an vorgegebene Spezifikationen angepaßt werden, da das Verhältnis der Brechwerte, die minimale Reflexion der Spiegelschichten und die Lage des Bandpasses auf der Wellenlängenskala enge Grenzen setzt. Diesen Nachteil überwinden die Designs gemäß der Erfindung. Weiterhin ist es durch Verwendung von Schichten, deren optische Schichtdicke von λ /4 oder Vielfachen hiervon abweicht, sogenannten Nicht-λ/4-Schichten, möglich, Einbuchtungen in der Durchlaßcharakteristik des Bandpaß-Filters, sogenannte "Ripples" zu variieren, insbesondere zu minimieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die optische Schichtdicke der von λ/4 oder λ/2 abweichenden Schichten derart gewählt wird, daß die Gesamtschichtdicke des interferenzoptischen Schmalbandfilters bei vorgegebener Durchlaßcharakteristik minimiert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das interferenzoptische Schmalbandfilter eine Vielzahl von Stacks mit mehreren abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Schichten umfaßt. In einer ersten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß in einem Stack eine Vielzahl von reflektierenden λ/4-
Schichten angeordnet ist und wenigstens eine Schicht, deren optische Schichtdicke von λ/4 oder λ/2 abweicht.
Es ist auch möglich einen Stack vorzusehen, bei dem die optischen Schichtdicken nahezu sämtlicher Schichten von λ/4 abweichen.
In einer besonderen Ausführungsform sind zwischen den Stacks Spacerschichten vorgesehen, die eine oder mehrere λ/2-Schichten umfassen können, oder aber auch Schichten mit optischen Schichtdicken, die von λ/2 abweichen.
Da die erfindungsgemäßen Designs mit Herstellverfahren, die herkömmliche Meßmethoden einsetzen, bespielsweise das optische Monitoring bzw. die Extremwertabschaltung, nicht mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden können, wird desweiteren ein Verfahren angegeben, das es ermöglicht derartige schmalbandige Filter zu produzieren. Erfindungsgemäß wird hierfür ein Plasma-Impuls-CVD (PICVD) -Verfahren verwendet, wobei die Herstellparameter derart gewählt werden, daß pro Mikrowellenpuls im Mittel deutlich weniger als eine Monolage der dielektrischen Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird. Dadurch ist es möglich durch Zählen der Impulse eine vorgegebene
Schichtdicke genau einzustellen.
In einem beispielhaften derartigen Plasma-Impuls-CVD-Verfahren kann zunächst die Anzahl N der Plasmaimpulse zum Erreichen einer λ/4- bzw. λ/2-Schicht bestimmt werden und zur Herstellung einer Schicht mit von λ /4 oder λ/2 abweichender optischer Schichtdicke die Anzahl der Plasmaimpulse gegenüber der vorbestimmten Anzahl N um n erhöht oder erniedrigt wird, so daß eine etwas dickere beziehungsweise dünnere Schicht als eine λ/4-Schicht entsteht.
Alternativ hierzu kann bei einem Plasma-Impuls-CVD-Verfahren ein für die Herstellung einer λ/4-Schicht benutztes Schichtmaterial durch ein Schichtmaterial mit leicht abweichenden optischen Konstanten zur Herstellung einer Schicht mit von λ/4 abweichender Schichtdicke verwendet werden, ohne daß die Kantensteilheit des Filters negativ beeinträchtigt wird, da die Umstellung auf das andere Material während einer Impulspause erfolgen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn pro Plasmaimpuls im Mittel deutlich weniger als eine Monolage der dielektrischen Schicht abgeschieden wird.
Durch Zählen der Impulse kann dann eine vorgegebene Schichtdicke sehr genau eingestellt werden.
Eine Veränderung der optischen Schichtdicke ist auch dadurch möglich, daß Prozeßparameter, wie die Substrattemperatur oder der Prozeßgasdruck oder die Beschichtungsrate geändert werden. Mit Änderung der Substrattemperatur beziehungsweise des Prozeßgasdruckes oder der Beschichtungsrate lassen sich beispielsweise Brechwertdifferenzen von 0,05 und mehr erreichen.
Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele von Fabry-Perot- Schmalbandfiltem beschrieben werden, die eine oder mehrere Schichten mit einer von λ/4-ab weichenden Schichtdicke umfassen.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Solltransmissionskurve eines Schichtsystems.
Figur 2 den Brechwertverlauf eines Systems, das die erste
Solltransmissionskurve erfüllt mit insgesamt 112 Schichten umfassend eine Vielzahl von Schichten, deren optische
Schichtdicke von λ/4 abweicht.
Figur 3 eine zweite Solltransmissionskurve für ein schmalbandiges
Interferenzfilter.
Figur 4 die Transmissionskurve eines Schichtsystems mit insgesamt
66 Schichten umfassend eine Vielzahl von Schichten, deren Schichtdicke von λ/4 abweicht, und mit einer Gesamtschichtdicke von ca. 16 μm, welches nahezu die Sollwerte gemäß Figur 3 erfüllt.
Figur 5 den Brechwertverlauf des Systems gemäß Figur 4.
Figur 6 die Transmissionskurve eines Schichtsystems basierend auf λ/4- und λ/2-Schichten, das nahezu die Sollwerte gem. Figur 3 erfüllt. Das System besteht aus 78 Schichten mit einer Gesamtdicke von ca. 27 μm.
Figur 7 den Brechwertverlauf des Systems gemäß Figur 6
In Figur 1 ist eine erste mögliche Solltransmissionskurve für ein Filter gemäß der Erfindung gezeigt.
Figur 2 zeigt den Brechwertverlauf eines Systems gemäß der Erfindung, das den Verlauf der ersten Solltransmissionskurve nahezu wiedergibt und eine Vielzahl von Schichten, deren optische Schichtdicke von λ/4- beziehungsweise λ/2 abweicht, umfasst. Das System besteht aus insgesamt 112 Schichten mit nachfolgendem Aufbau:
0,6505H 0.34L 0.4243H 0.9405L 1 ,0015H 1 ,0113L, 1 ,0043H 0.9935L
0.9838H 0.9778L 0.9776H 0,9831 L 0.9904H 0.9954L 0,9971 H 0.9979L 1.0004H 4.0062L 1.0023H 1 ,0L 0,9982H 0.9966L 0.995H 0.9933L 0,9913H 0,9891 L 0.9869H 0.985L 0.9839H 0.9846L 0.9883H 0.9975L 1.0122H 0,9155L 0.0706H 0.1537L 0,3915H 0.2603L 0,7195H 1.0316L 1.0139H 0,9991 L 0,989H 0.9837L 0.9824H 0,9835L 0.9857H 0.9878L 0.9894H
0,9915L 0.9947H 0.9988L 1.0034H 4,0106L 1.0013H 0.9948L 0,9911H 0.9893L 0.9883H 0.9877L 0.9874H 0.9875L 0.9879H 0.9886L 0.9897H 0,9913L 0.9939H 0,9981 L 0.8754H 0.0574L 0.1429H 0.8937L 0.0675H 0.1481L 0,3561 H 0.2993L 0.6967H 1.0004L 0.9846H 0.9745L 0.9697H 0.9695L 0,9731 H 0.979L 0,9851 H 0,99L 0.9932H 0.9959L 0.9992H 1.0015L
1.0012H 4.0026L 0.9999H 1 ,0014L 1.0053H 1.009L 1.0065H 0.9933L 0.9723H 0.9523L 0,9413H 0.9428L 0.9545H 0.9657L 0,9541 H 0.8887L 0.6238H 0,2241 L 0,1628H 0.6552L 0,0941 H 0,0149L
Hierbei bezeichnet H eine Schicht mit hohem Brechungsindex nH , L eine
Schicht mit niedrigem Brechungsindex nL. Als Materialien für die hochbrechenden Schichten finden bevorzugt Nb2Os, Ti02, Ta205, Zr02 sowie Hf02 Verwendung. Besonders bevorzugt wird für die hochbrechende Schicht Nioboxid und für die niedrigbrechende Schicht Siliziumdioxid verwandt. Die optische Schichtdicke ist wie folgt normiert: 1.000 = n d = λ /4 das heißt ein Wert von 1.000 entspricht einer optischen Schichtdicke von exakt λ /4; ein Wert von beispielsweise 0,9956 einer optischen Schichtdicke, die etwas geringer als λ /4 ist und ein Wert von beispielsweise 1 ,0043 einer optischen Schichtdicke, die etwas größer als λ/4 ist.
In Figur 3 ist eine zweite Sollcharakteristik für ein schmalbandiges Interferenzfilter vorgegeben.
In den Figuren 4 und 5 sind Interferenzfilter gemäß der Erfindung gezeigt, die den geforderten Transmissionsverlauf gemäß der zweiten Sollcharakteristik, wie in Figur 3 vorgegeben, weitgehend erfüllen. Figur 4 zeigt den tatsächlichen Transmissionsverlauf eines erfindungsgemäßen Interferenzfilters. Wie aus dem Vergleich von Figur 3 und Figur 4 hervorgeht, entspricht der tatsächliche Transmissionsverlauf weitgehend dem vorgegebenen gemäß der zweiten Sollcharakteristik. Die Gesamtschichtdicke des Systems gemäß Figur 4 und Figur 5 ist um nahezu 50 % niedriger als die Gesamtschichtdicke eines Systems, das ausschließlich λ/4 und λ/2-Schichten umfaßt. Der Brechwertverlauf des erfindungsgemäßen Systems zur Erfüllung der zweiten Sollcharakteristik ist in Figur 5 gezeigt. Das System gemäß Figur 5 besteht insgesamt aus 66 Einzelschichten mit folgendem Aufbau:
0.5486H 0.007L 0.5289H 1.1718L 1.2095H 1.1575L 1.0469H 0.9728L 0,971 H 1.0217L 1.0764H 1 ,0379L 0,9368H 0.9652L 1.0171 H 0,9912L
0.945H 4.0895L 0.9593H 1.0102L 0.895H 0,9771 L 1.0412H 1.005L 0.9303H 0.8977L 0.9442H 1.0036L 1.032H 1.0729L 1.1511H 1.175L 1.0713H 0.8283L 1.1149H 1 ,5524L 0.7855H 1.0895L 1.0185H 1.008L 1.0233H 1.0482L 1.0739H 1.1208L 1.2156H 0.9359L 1.0174H 0.8977L 1.2226H 3.974L 0.8322H 0.986L 1.0412H 1.1036L 0,9771 H 0.8995L 0.872H 0.8306L 0.8384H 0.928L 1 ,0438H 1 , 115L 1 , 132H 1 , 1647L 1 ,2208H 1.3793L
Die Bezeichnungen für das Schichtsystem sind identisch mit denen des Systems gemäß Figur 1 ; das heißt L bezeichnet Schichten mit niedrigem Brechungsindex und H Schichten mit hohem Brechungsindex. In den dargestellten Beispielen betrug der Brechungsindex der hochbrechenden
Schicht nL = 1 ,43 und der Brechungsindex der niedrigbrechenden Schicht nH = 2,3. Das Material der hochbrechenden Schicht umfaßt bevorzugt Nb205) das Material der niedrigbrechenden Schicht Si02. Figur 5 zeigt wiederum den Brechungsindexverlauf gegenüber der Schichtdicke. Deutlich zu erkennen ist der Wechsel zwischen hoch- und niedrigbrechenden Schichten sowie die insgesamt zwei spacer-ähnlichen Schichten.
In Figur 6 ist die Transmissionskurve eines sogenannten Drei-Cavity-Filters gemäß dem Stand der Technik gezeigt, umfassend ausschließlich λ/4- und λ/2-Schichten sowie Vielfache hiervon. Hierbei sind die Stacks 1 , 2, 5 und 6 identisch aufgebaut, die Stacks 3 und 4 weisen Spiegelschichten bestehend aus 3/4 λ-Schichten auf. Ein Stack bezeichnet eine Vielzahl von λ/4-Schichten (oder Vielfachen hiervon) mit abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Materialien. Ein Cavity umfaßt zwei Stacks, die durch
Spacerschichten, beispielsweise eine λ/2-Schicht aus hoch- oder niedrigbrechendem Material getrennt sind. Die Koppelschichten zwischen den einzelnen Cavities können beispielsweise niedrigbrechende λ/4- Schichten sein. Das Design gemäß dem Stand der Technik zeigt ebenfalls eine gute Annäherung an die vorgegebene zweite Soll-Filtercharakteristik, wie aus dem Vergleich von Figur 3 und Figur 6 hervorgeht.
Wie der in Figur 7 dargestellte Brechwertverlauf des Drei-Cavity-Filters zeigt, sind die Einzelschichten sowie die beiden Spacerschichten deutlich dicker ausgebildet. Das führt zu einer um fast 50 % höheren Gesamtschichtdicke beim Stand der Technik gegenüber den erfindungsgemäßen Designs.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung sind die hohe Flankensteilheit sowie eine höhere Transmission im Durchlaßbereich.
Die Herstellung der dargestellten Schichtsysteme mit einer veränderten optischen Dicke erfolgt bevorzugt mit Hilfe des Plasma-Impuls-CVD-
Verfahrens, beispielsweise durch Aufbringen einer atomaren Monolage oder weniger pro Plasmapuls und das Zählen der Pulse wie zuvor beschrieben.
Alternativ hierzu kann durch einen Wechsel der Verfahrensparameter während der Impulspause, die variabel einstellbar ist, die optische Schichtdicke verändert werden. Der Vorteil des Einsatzes des Plasma- Impuls-CVD-Verfahrens liegt darin, daß ein sehr scharfer Übergang erreicht werden kann und es auf einfache Art und Weise im Inneren des Schichtsystems möglich ist, Schichten mit einer von λ/4 abweichenden optischen Schichtdicke, herzustellen. Bei den derzeitigen kontinuierlichen CVD-Verfahren ist dies ohne Übergänge nicht möglich.
Die mit der Erfindung hergestellten sehr schmalbandigen Filter, deren Kantensteilheit sehr kontrolliert eingestellt werden kann, können als
Kantenfilter mit extremer Flankensteilheit oder sehr flache Gain-Flattening- Filter verwendet werden. Des weiteren eignen sich die vorgestellten Schmalbandfilter aufgrund ihres genau kontrollierbaren Transmissionsverlaufs für Multiplexer beziehungsweise Demultiplexer in WDM (Wavelength-Division-Multiplex) beziehungsweise DWDM (Dense- Wavelength-Division-Multiplex)-Systemen der Nachrichtentechnik. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die gegenüber herkömmlichem Design stark reduzierte Gesamtschichtdicke.

Claims

Patentansprüche
1. Interferenzoptisches Schmalbandfilter für eine Wellenlänge λ0 mit 1.1 einer Vielzahl von dielektrischen Schichten, wobei 1.2 die dielektrischen Schichten abwechselnd einen hohen (nH) und einen niedrigen Brechungsindex (nj aufweisen und 1.3 eine erste Anzahl dielektrischer Schichten eine optische Schichtdicke von λ/4 oder λ/2 oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon aufweist dadurch gekennzeichnet, daß 1.4 eine zweite Anzahl von Schichten des Schichtsystems eine von λ/4 oder λ/2 abweichende optische Schichtdicke aufweist.
2. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Schichtdicke der von λ/4 oder λ/2 abweichenden optischen Schichten derart gewählt wird, daß die Gesamtschichtdicke des interferenzoptischen Schmalbandfilters bei vorgegebener Durchlaßcharakteristik minimiert wird.
3. Interferenzoptisches Schmal bandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmalbandfilter eine Vielzahl von Stacks mit einer Vielzahl von abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Schichten mit einem hohen (nH) und einem niedrigen (nj Brechungsindex umfaßt.
4. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stack umfassend eine Vielzahl von reflektierenden λ/4-Schichten wenigstens eine Schicht mit einer von λ/4 oder λ/2 abweichenden optischen Schichtdicke umfaßt.
5. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Schichten eines Stacks eine von λ/4 abweichende optische Schichtdicke aufweisen.
6. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach einem der Ansprüche 1- 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochbrechenden Schichten eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien Nb205, Ti02, Ta205, Zr02 sowie Hf02 umfassen.
7. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das interferenzoptische Schmalbandfilter zwischen den Stacks
Spacerschichten umfaßt.
8. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spacerschichten eine oder mehrere λ/2-Schichten umfassen.
9. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spacerschichten wenigstens eine von λ/2-abweichende optische Schichtdicke aufweisen.
10. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter eine Vielzahl von Cavities, umfassend mehrere reflektierende Stacks umfaßt.
11. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das interferenzoptische Schmalbandfilter zwischen den Cavities Koppelschichten umfaßt.
12. Interferenzoptisches Schmalbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigbrechenden Schichten Siliciumdioxid umfassen.
13. Verwendung eines interferenzoptischen Schmalbandfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Multiplexen/Demultiplexen in WDM und DWDM-Systemen.
14. Verwendung eines interferenzoptischen Schmalbandfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Farbteiler.
15. Verwendung eines interferenzoptischen Schmalbandfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Kantenfilter mit extrem kontrollierter Flankensteilheit.
16. Verwendung eines interferenzoptischen Schmalbandfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Gain-Flattening-Filter.
17. Plasma-Impuls-CVD-Verfahren zur Herstellung von interferenzoptischen Schmalbandfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß 17.1 zum Herstellen einer λ/2 beziehungsweise λ/4-Schicht die
Verfahrensparameter und/oder Prozeßgase voreingestellt werden und daß 17.2 zum Zwecke der Herstellung einer Schicht mit einer von λ/4 oder λ/2 abweichenden optischen Schichtdicke die voreingestellten Verfahrensparameter und/oder Prozeßgase zwischen zwei aufeinanderfolgenden Plasmaimpulsen geändert werden.
18. Plasma-Impuls-CVD-Verfahren zur Herstellung von interferenzoptischen Schmalbandfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N der Plasmaimpulse zum Erreichen einer λ/4- oder λ/2- Schicht bestimmt wird, und daß zur Herstellung einer von λ/4- oder λ/2-abweichenden Schicht die Anzahl der Plasmaimpulse gegenüber der Anzahl N um n erhöht oder um n erniedrigt wird, wobei stets N > n ist.
19. Plasma-Impuls-CVD-Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter des Plasma-Impuls-CVD-Verfahrens derart gewählt werden, daß pro Plasmaimpuls im Mittel weniger als eine Monolage einer dielektrischen Schicht abgeschieden wird.
PCT/EP2000/006518 1999-07-12 2000-07-10 Interferenzoptisches schmalbandfilter WO2001004668A1 (de)

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