(57)【要約】【課題】挿入損失を抑え、光学特性に優れた光学バンドパスフィルタ及びそれを用いた光通信モジュールを提供すること。【解決手段】本発明にかかる光学バンドパスフィルタは、屈折率の異なる複数の誘電体膜８４，８５を光学基板８１上に積層してなり、誘電体膜８４，８５の総膜厚が５０μｍ以上である。光学基板８１の誘電体膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の複数の測定点を測定することにより得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下であることを特徴とする。ここで、平均表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、１０μｍ×１０μｍの範囲を走査して測定されたものである。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる複数の誘電体膜を光学基板上に積層してなり、前記誘電体膜の総膜厚が５０μｍ以上の光学バンドパスフィルタであって、前記光学基板の誘電体膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下であることを特徴とする光学バンドパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の光学バンドパスフィルタからなる合分波器をカスケードに接続してなる光通信モジュール。
【請求項３】
屈折率の異なる複数の誘電体膜を光学基板上に積層してなり、前記誘電体膜の総膜厚が５０μｍ以上の光学バンドパスフィルタの製造方法であって、
前記光学基板を研磨する研磨工程と、
前記研磨工程の後に前記光学基板の誘電体膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより平均表面粗さＲａを求める測定工程と、
前記測定工程により得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下かどうかを判定する判定工程とを備え、
前記判定工程により平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍよりも大きい場合には、さらに前記研磨工程を実行する光学バンドパスフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記研磨工程は、少なくともラップ工程、第１ポリッシュ工程及び第２ポリッシュ工程とを備え、
前記ラップ工程では、光学基板に対してラップ用研磨液を加えて研磨を行い、
前記第１ポリッシュ工程では、ラップされた光学基板に対して第１の研磨液を加えて研磨を行い、
前記第２ポリッシュ工程では、第１のポリッシュ工程により研磨された光学基板に対して第２の研磨液を加えて研磨を行うことを特徴とする請求項５記載の光学バンドパスフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記第１の研磨液は、粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の酸化セリウム液であることを特徴とする請求項４記載の光学バンドパスフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記第２の研磨液は、粒径が０．０６μｍ以上１．０μｍ以下のコロイダルシリカであることを特徴とする請求項４又は５記載の光学バンドパスフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率の異なる複数の誘電体膜を光学基板上に積層してなる光学バンドパスフィルタに関し、さらに詳しくは挿入損失が低減された光学バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術に用いられる光学バンドパスフィルタは屈折率の異なる誘電体膜をガラス基板上に積層した構造からなり、図１に示すような透過および反射特性を有する。図１において、縦軸は透過率及び反射率（ｄＢ）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示す。また、実線が透過プロファイルであり、点線が反射プロファイルである。一般に、光学バンドパスフィルタの中心波長は国際電気通信連合が定めるグリッドとよぶチャンネルに合わされ、フィルタの半値幅、透過帯域、阻止帯域等の特性は、使用チャンネル間隔、伝送レート等を勘案して所定の値に設定される。この種のフィルタは、主に３端子デバイスと呼ばれる、図２に示すデバイスに組込んで使用される。この３端子デバイスにおいて、多重化された光は、入力ポート１０１から入り、デュアルファイバキャピラリ２０１を通る光ファイバ１００を通過して、コリメータレンズ２０２に入射する。コリメータレンズ２０２を通過した光は薄膜フィルタ１に入射する。薄膜フィルタ１に入射した光は、薄膜フィルタ１の透過波長にあった所定帯域の波長の光のみが透過してコリメータレンズ２０２、シングルファイバキャピラリ２０４を通る光ファイバ１００を通過して出力ポート１０３にでてくる。それ以外の光は、薄膜フィルタ１により反射されて光ファイバ１００を介して出力ポート１０２に出てくる。尚、デュアルファイバキャピラリ２０１、コリメータレンズ２０２、薄膜フィルタ１、シングルファイバキャピラリ２０４は、メタルスリーブケース２０５に取り付けられる。
【０００３】
図４に示すように、多重化された光をそれぞれのチャンネルに分ける場合は、３端子デバイス２１、２２、２３、２４をカスケードに接続する。薄膜フィルタ１で反射されて出てくる出力ポート１０２の光を、次のデバイスの入力ポート１０１に入れることを繰り返すことで、それぞれのデバイスの出力ポート１０３から、分波された所定のチャンネルの光が取り出される。逆に、それぞれ所定のデバイスに透過波長に相当する光を入れることで、多重光の合波を行える。光モジュールの構成については、例えば、下記非特許文献１に開示されている。
【０００４】
このような光学バンドパスフィルタは使用チャンネル間隔により分類されており、例えば２００ＧＨｚ用、１００ＧＨｚ用のフィルタがあるが、データ量の増大にともなって多重化を進めるためチャンネルの間隔をさらに狭帯化し、最近は５０ＧＨｚの光学バンドパスフィルタが提案されている。
【０００５】
上記の方法で多重化光の合分波を行う場合、各３端子デバイス自体、反射、透過の双方に一定の損失があるため、カスケードに接続して使用すると、接続した順に光量が落ちていく。この光量の減少は、主にフィルタの吸収、散乱によって生じ、誘電体膜の総膜厚が厚くなるほど、この吸収、散乱による光量減少は大きくなる。
【０００６】
また、チャンネル間隔が狭くなるほど、透過帯域幅、阻止帯域幅共に小さくするために干渉の度合いが強くなり、総膜数が増え、結局全膜厚が厚くなることで、吸収、散乱による損失が増す。
【０００７】
例えば、上記において２００ＧＨｚ用の光学バンドパスフィルタでは誘電体膜の総膜厚は、３０〜３５μｍ程度、１００ＧＨｚ用では、４０μｍ前後あるが、５０ＧＨｚ用では５０μｍ以上の総膜厚となるため、その厚みの増加による光量の損失の影響が大きくなる。従って、カスケードにこれらの光学バンドパスフィルタからなる分波器を配列すると、反射光は可及的に減少していくため、最終的な光学バンドパスフィルタを透過する光の光量は初期の透過量に比べて損失の程度が大きくなっているという問題がある。
しかしながら、そのような総膜厚の厚い狭帯域フィルタにおいても、膜厚に無関係に所定量の損失以下であることが要望されており、１００ＧＨｚの光学バンドパスフィルタと同程度の挿入損失に抑える必要がある。
【０００８】
【非特許文献１】
松浦寛，外５名，「２芯型光モジュールの開発」，古河電工時報，古川電工株式会社，平成１４年１月，第１０９号，ｐ．１１〜１４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の光学バンドパスフィルタにおいて、挿入損失を抑制するという課題がある。
【００１０】
本発明では、挿入損失を抑え、光学特性に優れた光学バンドパスフィルタ及びそれを用いた光通信モジュール、光学バンドパスフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる光学バンドパスフィルタは、屈折率の異なる複数の誘電体膜を光学基板上に積層してなり、前記誘電体膜の総膜厚が５０μｍ以上の光学バンドパスフィルタであって、前記光学基板の誘電体膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。これにより、挿入損失を低減することができる。
【００１２】
本発明にかかる光通信モジュールは、上述の光学バンドパスフィルタからなる合分波器をカスケードに接続してなるものである。これにより、挿入損失を低減することができる。
【００１３】
本発明にかかる光学バンドパスフィルタの製造方法は、屈折率の異なる複数の誘電体膜を光学基板上に積層してなり、前記誘電体膜の総膜厚が５０μｍ以上の光学バンドパスフィルタの製造方法であって、光学基板を研磨する研磨工程と、前記研磨工程の後に前記光学基板の誘電体膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより平均表面粗さＲａを求める測定工程と、前記測定工程により得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下かどうかを判定する判定工程とを備え、前記判定工程により平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍよりも大きい場合には、さらに前記研磨工程を実行するものである。
【００１４】
ここで、好適な実施の形態における研磨工程は、少なくともラップ工程、第１ポリッシュ工程及び第２ポリッシュ工程とを備え、前記ラップ工程では、光学基板に対してラップ用研磨液を加えて研磨を行い、前記第１ポリッシュ工程では、ラップされた光学基板に対して第１の研磨液を加えて研磨を行い、前記第２ポリッシュ工程では、第１のポリッシュ工程により研磨された光学基板に対して第２の研磨液を加えて研磨を行う。
【００１５】
また、前記第１の研磨液は、粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の酸化セリウム液であることが好ましく、前記第２の研磨液は、粒径が０．０６μｍ以上１．０μｍ以下のコロイダルシリカであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、厚みによる挿入損失の影響について説明する。図５にこのガラス基板上に誘電体を積層した光学バンドパスフィルタにおける誘電体の総膜厚と挿入損失との関係を示す。
【００１７】
図５から分かるように、チャンネル間隔１００ＧＨｚで利用される膜厚４０μｍ前後での損失と比べ、総膜厚を５０μｍ以上とした場合には挿入損失の変化が急激に劣化する。これは膜厚を厚くしたことにより、入射光が多層膜中で多重干渉を繰り返しながら伝播する際に、吸収、散乱によって光量が低下するためと考えられる。
【００１８】
この損失を低減し、膜厚が薄い場合と同程度の挿入損失とするためには、光量の低減を出来る限り抑える必要がある。
【００１９】
本発明では、上記損失低減のための手段として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により光学基板の誘電体膜を形成する側の１０μｍ×１０μｍの範囲を走査して得たピッチ成分１００ｎｍ以下、即ち測定点間隔が１００ｎｍ以下の平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下とすることにより改善するものである。
【００２０】
図６に示すように、光学基板の表面粗さによる挿入損失への影響は膜厚で顕著に異なる。線（ａ）はチャネル間隔１００ＧＨｚで利用される膜厚４４．５μｍの光学基板、線（ｂ）はチャネル間隔５０ＧＨｚで利用される膜厚５４．９μｍの光学基板に関する特性を示す。図６より、線（ａ）に示す従来の誘電体膜の総膜厚が４０μｍ前後では、基板の表面性が変化しても、挿入損失にはそれ程影響していないことが分かる。しかしながら、本発明者等の検討によれば、線（ｂ）に示すように、膜厚が５０μｍ以上の場合、光学基板の表面粗さによって挿入損失が大きく変化する。この理由は膜厚を厚くしたことにより、多重干渉によって生ずる吸収、散乱による損失のある閾値を超え、それが現れてくるためと予測している。
【００２１】
本発明の上記表面粗さは、原子力聞顕微鏡（ＡＦＭ）を使い、測定領域を１０μｍ×１０μｍの正方形領域とし、この領域内を２５６ポイント×２５６ポイント走査線で、先端半径が５〜１０ｎｍのＳｉ針を用い、タッピングモードで測定したものであり、各走査線で求まる表面形状のプロファイル曲線の最大値と最小値の平均を中心線Ｌとし、この中心線Ｌとプロファイル曲線ｆ（ｒ）で囲まれる面積を走査線長さで割った値を平均表面粗さＲａとしたものである。この例にかかる測定方法によれば、隣接する測定点間の距離は、約３９ｎｍとなる。なお、前記タッピングモードでの共振周波数は２００〜４００Ｈｚであり、走査周波数は０．３Ｈｚである。
【００２２】
本発明にいう表面粗さは、従来の光学干渉式で測定した表面粗さとは異なるものである。すなわち、光学干渉式で測定した測定ピッチ約１μｍでの平均表面粗さＲａを０．６ｎｍ以下としても、総膜厚５０μｍ以上の誘電多層フィルタの損失は改善されないことが分かっている。これは、光学干渉法式では高さ方向の分解能は十分あるが、面内の分解能（走査方向の分解能）がＡＦＭの約１０倍（即ち、隣接する測定点間距離が約１０倍の長さ以上）と悪く、微小な表面粗さの差が見分けられないためである。一般に透過光の中心波長より非常に小さな凹凸は散乱に影響しないと考えられることから、挿入損失の要因として、そのような微細な光学基板の表面凹凸は考慮されていなかったが、本発明はそのような微小な表面変動も膜厚を増加していった時に挿入損失に大きく影響することを見出した。本発明は、その微細な表面粗さが低減された光学基板を用いることにより、膜厚が薄い場合と同程度の挿入損失に抑制できることを見出したものであり、好ましくは平均表面粗さＲａが０．４５ｎｍ以下であって、下限は特に限定されるものではないが、製造を考慮すれば０．２０ｎｍ以上である。
【００２３】
光学基板としては、非晶質ガラス、結晶化ガラスもしくは他の光学基板を用いることができる。具体的にはＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯなどの酸化物単結晶、多結晶基板、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＢａＦ２、ＬｉＦなどのフッ化物単結晶基板、多結晶基板、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＫＣｌなどの塩化物、臭化物単結晶、多結晶基板等が適用できる。光学基板は、透過率が高い方が好ましく、例えば、９９．８％以上の透過率を有することが望ましい。また、光学基板の厚みは、例えば３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、より好ましくは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【００２４】
本発明の表面粗さを有する光学基板の作成方法としては、機械研磨により行うことが出来、以下の研磨方法を用いることができる。
【００２５】
研磨方法について図７のフローチャートを用いて説明する。研磨は、ラップ、中間ポリッシュ、最終ポリッシュの順に行う。この場合、ラップと中間ポリッシュは研磨条件を選択することにより、同時に行うことも可能であるし、一方を省略することも可能である。
【００２６】
まず、所定の形状で両面が荒削りの状態のガラス基板（厚みは最終厚み仕様の上限の＋２０μｍ〜４０μｍが好ましい）に、ラップを行う（Ｓ１０１）。この時、金属定盤上に加重５〜２５ｋｇでガラス基板を押し当て、研磨液であるダイヤモンドスラリ（ダイヤモンド砥粒径：１〜１０μｍ）を噴霧するとともに、定盤を１０〜１００ｒｐｍで回転させながら研磨を行う。これを、両面に行うが、ラップは、基板全面で荒削り痕がとれ、ダイヤモンドスラリ痕が入ったところで中止する。
【００２７】
次に中間ポリッシュを行う（Ｓ１０２）。中間ポリッシュは、セラミック定盤に加重５〜２５ｋｇでラップしたガラス基板を押し当て、研磨液である酸化セリウム液（粒径：０．１μｍ〜１．０μｍ）を滴下（滴下量：１０〜２００ｍｌ／ｈ程度）しながら、定盤を回転数１０〜１００ｒｐｍで回転させてポリッシュを行う。ポリッシュ時間は１０〜３０分である。これも、両面行うが、この時点で、表面粗さは、先に述べた方法で測定して、０．７〜１．５ｎｍ程度の表面性とすることができる。
【００２８】
最後に、誘電体多層膜を形成する面に最終ポリッシュを施す（Ｓ１０３）。平板上に発泡ウレタン製のパッドを貼り付けた定盤に加重５〜２５ｋｇで中間ポリッシュ済みガラス基板を押し当て、コロイダルシリカ（粒径：０．０６〜１．０μｍ）を含む研磨液１０〜３００ｍｌ／ｈで滴下しながら、パッド付き定盤を１０〜１００ｒｐｍで回転させて最終ポリッシュを行う。最終ポリッシュは３〜１０分程度行う。
【００２９】
最終ポリッシュの後に、さらに最終ポリッシュで用いた研磨液よりも粒径が細かい研磨液を用いて研磨するようにしてもよい。
【００３０】
最終ポリッシュの後に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて平均表面粗さＲａを測定する（Ｓ１０４）。次に、測定により得られた平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下であるかどうか判定する（Ｓ１０５）。判定の結果、平均表面粗さＲａが０．５０ｎｍ以下である場合には、研磨を完了する。研磨後には、厚さの測定及び修正、旋盤による切断、洗浄等の工程がある。
【００３１】
上記説明では、ラップと中間ポリッシュを片面ごとの研磨で行っているが、両面を同時に研磨しても問題ない。
【００３２】
本発明にかかる光学バンドパスフィルタは上記のようにして製造された光学基板上に誘電体膜を真空成膜法で作製する。真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、レーザーアブレイション法など各種成膜法を用いることができる。真空蒸着法を用いる場合、膜質を改善するため蒸着蒸気流の一部をイオン化するとともに基板側にバイアスを印加するイオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法、イオン銃を用いて基板にイオンを照射するイオンアシスト蒸着法を用いると有効である。スパッタ法としては、ＤＣ反応性スパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法などがある。また、化学的気相法としては、プラズマ重合法、光アシスト気相法、熱分解法、有機金属化学気相法などがある。
【００３３】
高屈折率層の材料としては、ＴａＯｘ、ＴｉＯｘ、ＺｎＳ、ＺｎＳｎ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＹＯｘ、およびこれらの混合材などが、低屈折率層の材料としてはＳｉＯｘ、ＭｇＦ２、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＭｇＯｘ、およびこれらの混合材などがある。フィルタの材料として用いる場合、使用波長帯域で、消衰係数が０．００１以下にすることが損失を抑えるためには好ましい。なお、各層の材料が異なっていても問題ない。
【００３４】
図９は本発明の光学バンドパスフィルタの一例を示す図で、Ｎ段のキャビティ構成による光学バンドパスフィルタを示す。キャビティ８８は光学膜厚がλ／２の整数倍の低屈折率膜からなるスペーサ層８２と、スペーサ層８２の両側に光学膜厚がλ／４の奇数倍の高屈折率膜８４と低屈折率膜８５を交互に配置したミラー層８６を対称に組合わせた構造で構成されている。なお、図９は本発明を分かりやすくするために表した模式図であり、そのサイズ等は実際とは異なったものとしている。
【００３５】
この光学バンドパスフィルタは、光学基板上８１にＮ個のキャビティ８８を低屈折率膜からなるＮ−１個の結合層８３を用いて連結して構成されている。
【００３６】
図９に示すように光学基板８１の直上を１段目キャビティ、その上を２段目キャビティ、最終段をＮ段目キャビティが積層されている。また、各キャビティを連結するのが結合層８３である。なお、Ｎ段目キャビティの直上には、１ないし複数層からなる入射媒質への整合層８７を含んでいても良く、更に、ここでは図示しないが、光学基板８１と１段目キャビティとの間には、１ないし複数層からなる光学基板８１への整合層を含んでいても良い。キャビティ８８は、少なくとも２種類以上の異なる構造を有する。ここで、異なる構造には、例えば、スペーサ層８２の厚さが異なる場合、ミラー層８６を構成する各層の数が異なる場合、キャビティ８８を構成する各層の材料が異なる場合がある。
【００３７】
本発明のミラー層８６は、上記のように低屈折率膜からなるスペーサ層８２の両側に高屈折率膜８４を隣接させ、各キャビティ８８の最上層及び最下層も高屈折率膜８４としている。従って、各ミラー層８６の片側において積層数は２ｎ＋１層（ｎは１以上の整数）となっている。そして結合層８３には低屈折率膜を配置した形態としていて、結合層８３に隣接する層には高屈折率膜８４が配置されている。なお、ミラー層８６の構造においては、結合層８３を低屈折率膜とするため、積層数を２ｎ層とし、スペーサ層８２に高屈折率膜とすることも可能であり、積層数の数が異なる２種のキャビティ８８を組合わせて使用することも可能である。
【００３８】
本発明にかかる光学バンドパスフィルタは上記の構造を基本とするが、これは従来のように高屈折率膜をスペーサ層に用いて、２ｎ＋１層の積層形態をとると結合層も高屈折率膜となるが、この場合にはキャビティの対称性が崩れるため挿入損失が発生し、狭帯域で利用される光学バンドパスフィルタには適さないことが分かっている。
【００３９】
なお、本発明においてミラー層を構成する各屈折率膜の光学膜厚はλ／４の奇数倍を基本とするが、他の特性との関係でこれらを変更することも可能である。特に整合層と接するキャビティ最上部の複数層について膜厚をλ／４からずらすことにより調整を図ることも可能である。
【００４０】
本発明の光学バンドパスフィルタを上記のようなマルチキャビティ型フィルタに用いる場合には、前記各キャビティ間の結合層の少なくとも１つの光学膜厚Ｃを、０．１λ≦Ｃ≦０．２４λ（λは、透過帯域の中心波長である）とすることが好ましい。このような結合層の構成を採用することにより、優れたリフレクションアイソレーションも達成できる。
【００４１】
さらに、本発明の光学バンドパスフィルタは、数チャンネルをまとめて分波するシステムにも利用することが出来る。この種の光学バンドパスフィルタにおいては、阻止帯域が広がりすぎると、透過帯域の両側の数チャンネルが使用不可となり、チャンネルの使用効率が落ちるため、透過帯域幅を狭める必要から膜厚を増加することによる損失が生ずるが、そのような場合に本発明を利用する価値が大きい。
【００４２】
【実施例】
以下、この発明を実施例により説明する。図面の説明においては、同一符号は同一要素を表す。ただし、図の寸法比率は実際と必ずしも一致しない。また、以下に示した実施の形態は、本発明の実施の一例であり、発明の内容をこの実施例に限定するものではない。
【００４３】
（比較例１）
φ１００、厚み８．０４ｍｍの荒削り結晶化ガラス基板表面を両面ラップ装置にかけて、両面にラップを行った。ラップは、ダイヤモンドスラリ（平均粒径：３．０μｍ）と銅定盤を用いて行った。定盤の回転数は、５０ｒｐｍで、加重は１０ｋｇとした。前面にダイヤモンドスラリによるキズが入ったことを光学顕微鏡で確認したところで、次のポリッシュを行った。中間ポリッシュも両面ポリッシュ機で行った。比較例１の基板では、平均粒径が１．０μｍの酸化セリウム研磨液とセラミック定盤を用いて行った。定盤の回転数は３０ｒｐｍ、加重は１０ｋｇとした。石英基板表面に入ったダイヤモンドによるラップ痕が完全に消えたところで、中間ポリッシュを止めた。
【００４４】
（比較例２）
比較例１の基板の作成において、中間ポリッシュを同じく平均粒径が０．５μｍの酸化セリウム研磨液とセラミック定盤を用いて行った。中間ポリッシュは、比較例１と同様に、ラップで入った傷が完全に消えたところで止めた。
【００４５】
（比較例３）
比較例１の基板の作成において、中間ポリッシュを同じく平均粒径が０．２μｍの酸化セリウム研磨液とセラミック定盤を用いて行った。中間ポリッシュは、比較例１と同様に、ラップで入った傷が完全に消えたところで止めた。
【００４６】
（実施例１）
比較例３と同様に中間ポリッシュを行い、ラップ痕が消えていることを確認後、最終ポリッシュを行った。最終ポリッシュでは、平均粒径が０．１μｍのコロイダルシリカ研磨液と発泡ウレタンパッドを貼り付けた定盤を用いて、回転数３０ｒｐｍ，加重１０ｋｇで、５分間最終ポリッシュを行った。
【００４７】
（実施例２）
実施例１において、コロイダルシリカ研磨液のコロイダルシリカの平均粒径を０．０８μｍとした以外は、実施例１と同様にして光学基板を作成した。
【００４８】
以上のようにして作成した各光学基板の表面粗さを測定した結果を表１に示す。なお、表面粗さの測定は５回行い、測定に当たって、大きな欠陥をあった場合は、そこを避けて測定した。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
次に、上記各光学基板に、図３に模式構成図を示すイオンアシスト付き真空蒸着装置でチャンネル間隔が５０ＧＨｚ（チャンネルスペーシング、約０．４ｎｍ）用の誘電多層膜を総膜厚５４．９μｍで積層し、光学バンドパスフィルタを作成した。誘電体膜は、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５を用い、以下の式（１）にもとづいて交互に積層した。ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５は、それぞれＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５を蒸着源として、電子式加熱法で加熱、蒸着を行った。蒸着中、イオンビーム装置からＡｒと酸素の混合イオンビームを基板に照射した。イオンビームは、加速電圧１０００Ｖ、ビーム電流６００ｍＡ、Ａｒガス流量５ｓｃｃｍ、酸素ガス流量１５ｓｃｃｍの条件で照射した。イオンビームを安定させるため、ＲＦ型電子線中和装置も使用した。
【００５１】
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式中、ＬおよびＨは、低屈折率層および高屈折率層の１／４波長層を示す。Ｌ、Ｈの前の数は、１／４波長層単位の各層の長さを示す。
【００５２】
（参考例１〜５）
比較例１〜３及び実施例１、２で作成した各基板と同様に、表面研磨を施した５種の結晶化ガラス基板を作成した。各光学基板の表面粗さを表１に示す。
この各基板に、同様にイオンアシスト付き蒸着装置でチャンネル間隔が１００ＧＨｚ（チャンネルスペーシング：約０．８ｎｍ）用誘電多層膜を総膜厚４４．５μｍで積層し、光学バンドパスフィルタを作成した。なお、１００ＧＨｚでの最適化のため積層した誘電多層膜の構造は、式（２）に示す構造で設計した。
【００５３】
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【００５４】
実施例１〜２、比較例１〜３及び参考例１〜５の各光学基板の表面粗さと光学バンドパスフィルタの光学特性を測定した。光学特性は、図８に示す光学特性測定装置を用いて測定した。測定のために各基板の裏面と誘電多層膜の上に、それぞれ反射防止膜を形成した。光学特性の測定には、光源にチューナブルレーザー４０１を、受光側にパワーメータ４１０を使った。発光側からの光をファイバー４０２で導き、測定箇所でコリメータレンズ４０５を使って平行光とし、５軸ゴニオ・サンプルステージに固定されたサンプルの誘電多層膜フィルタ４０６を通過後、再び同様のコリメータレンズ４０８を通して収束させてファイバー４０９に導き、最終的にパワーメータ４１０で各波長でのパワーを測定して、損失を測定した。また、各光学バンドパスフィルタのリフレクションアイソレーションは、同じ測定装置を用いて、以下の方法で測定した。フィルタ４０６で反射されて戻ってくる光を発光側コリメータレンズ４０５で再度発光側光ファイバー４０２に結合させて光を戻し、戻された反射光は、５０：５０カップラー４０４でパワーメータ４０３に分配し、その強度を測定した。リフレクションアイソレーションは、透過波長帯域内での戻り光強度比（戻り光強度の１００％反射光に対する比）の最大値で表せる。透過波長帯域内では、戻り光は小さいほど良いので、リフレクションアイソレーションは大きいほど良いことになる。
【００５５】
表１から分かるように、総膜厚が５０μｍを越す光学バンドパスフィルタでは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した平均基板表面租さ（Ｒａ）を０．５０ｎｍ以下とすることで、損失が大きく改善される。図６に示したように、参考例１〜５の膜厚が４０μｍ前後の１００ＧＨｚ用光学バンドパスフィルタでは、光学基板の表面粗さによる損失はそれほど差が見られないのに対し、実施例１〜２、比較例１〜３の対比から分かるように、５０μｍ以上の総膜厚を有する光学バンドパスフィルタでは、表面粗さが損失に大きく影響しており、０．５０ｎｍ以下とすることにより、膜厚が薄い参考例の光学バンドパスフィルタに近い損失に抑えれられている。
【００５６】
特に、実施例２では原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した表面粗さをさらに平滑化しているため、損失がさらに低減されていることが分かる。
【００５７】
なお、参考のために各基板について光学式表面粗さを測定した結果を表１に示す。表１に示すように、何れのガラスの平均基板表面粗さも０．３４〜０．３５ｎｍ程度であり、明確な差が無かった。
【００５８】
（実施例３）
実施例１において、下記式（３）で示す結合層の厚みをずらした光学バンドパスフィルタを作成した。
2004347740.tif 000006
【００５９】
このようにして作成した光学バンドパスフィルタの光学特性と平均表面粗さを結果を表２示す。
【００６０】
【表２】
2004347740.tif 000007
【００６１】
表２に示すように、本発明の表面粗さを有する光学基板を用いるとともに、結合層の厚さをλ／４からずらした実施例２の光学バンドパスフィルタは損失が低減されているとともに、リフレクションアイソレーションがさらに改善されていることが分かる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、挿入損失を抑え、光学特性に優れた光学バンドパスフィルタ及びそれを用いた光通信モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電多層膜フィルタの透過及び反射プロファイルを示す図である。
【図２】３端子ＷＤＭフィルターモジュールの断面模式図である。
【図３】イオンアシスト付き真空蒸着装置の構造模式図である。
【図４】カスケード接続の説明模式図である。
【図５】光学基板における誘電体膜の総膜厚による挿入損失への影響を表すグラフである。
【図６】光学基板の表面粗さによる挿入損失への影響を表すグラフである。
【図７】本発明の光学バンドパスフィルタの製造方法の一部を示すフローチャートである。
【図８】光学特性測定装置の説明図である。
【図９】光学バンドパスフィルタの構造を示す図である。
【符号の説明】
１、８１  光学基板
８２  スペーサ層
８３  結合層
８４  高屈折率膜
８５  低屈折率膜
８６  ミラー層
８８  キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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