(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、
前記積層体の全てについて、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、前記第１の光学媒質と前記第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、
前記第１の光学媒質層、前記第２の光学媒質層、および前記第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、
前記キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有する
ことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
【請求項２】
第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、
前記積層体を３つ以上備え、前記積層体のうち１つを除いた他の全ての積層体について、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、前記第１の光学媒質と前記第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、
前記第１の光学媒質層、前記第２の光学媒質層、および前記第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、
前記キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有する
ことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
【請求項３】
第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、
前記積層体のうち基板に接する積層体を除く少なくとも１つの積層体について、前記第１の光学媒質層または前記第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、前記第１の光学媒質と前記第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、
前記第１の光学媒質層、前記第２の光学媒質層、および前記第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、
前記キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有する
ことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置や光学デバイス等に使用される光学多層膜フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学多層膜フィルタは、光学的な屈折率の異なる光学媒質膜、例えば誘電体膜を交互に積み重ねて形成され、境界面での反射光の干渉を利用して所定の光学特性を得るものである。現在、単層膜では得られない所望の光学特性を得るために、眼鏡などのガラス上およびプラスチック上への無反射コーティング、ビデオカメラの色分解プリズム、バンドパスフィルタなどの各種光学フィルタ、発光レーザの端面コーティング等に使用されている。
また、最近の状況として広帯域光波長多重（高密度波長分割多重（ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）通信に用いる合波フィルタや分波フィルタ、さらに、短距離間に用いられるイーサネット（登録商標）通信において１０Ｇｂｐｓ級の広光波長多重（Ｗｉｄｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＷＤＭ）通信（ｌＥＥＥ８０２．３規格）に応用される。
【０００３】
光学フィルタの設計について、図１４から図１６を参照して説明する。
図１４に示すように、屈折率ｎ0の基板１上に、屈折率ｎ1の透明な光学媒質膜１２を膜厚ｄ1で形成した単層膜フィルタにおいて、光学媒質膜１２に光が入射した場合に、特性マトリックス（Ｍ）は、式（１）のように定義される。
【０００４】
【数１】
0004028260.tif 000002
【０００５】
但し、入射光の波長をλ、入射角は入射面の法線に対しθ、β＝２π（ｎ1）（ｄ1）・ｃｏｓ（θ）／λ、ｒ＝（ｎ1）・ｃｏｓ（θ）と定義する。
また、ｉは虚数を示し、ｍ11、ｍ12、ｍ21、ｍ22は、特性マトリックス（Ｍ）の行列成分であり、ｍ11＝ｍ22＝ｃｏｓ（β）、ｍ12＝１／ｒ・ｓｉｎ（β）、ｍ21＝ｒ・ｓｉｎ（β）である。
【０００６】
式（１）において、入射角θが０度の場合には、ｃｏｓ（θ）＝１となるため、β＝２π（ｎ1）（ｄ1）／λ、ｒ＝（ｎ1）となる。また、入射角θ＝０で、かつ、光学膜厚が（ｎ1）（ｄ1）＝λ／４の場合には、β＝π／２であるので、ｃｏｓ（β）＝０、ｓｉｎ（β）＝１となる。したがって、ｍ11＝ｍ22＝０、ｍ12＝１／（ｎ1）、ｍ21＝（ｎ1）となる。さらに、入射角θ＝０で、かつ、光学膜厚が（ｎ1）（ｄ1）＝λ／２の場合には、β＝πであるので、ｃｏｓ（β）＝−１、ｓｉｎ（β）＝０となる。したがって、ｍ11＝ｍ22＝０、ｍ12＝１／（ｎ1）、ｍ21＝ｎ1となる。
また、式（１）の特性マトリックス（Ｍ）から、反射率係数ｒおよび透過率係数ｔは、入射角θが０度の場合には、ｒ＝ｎ1であるため、基板の屈折率がｎ0の場合に、式（２）、式（３）となる。
【０００７】
【数２】
0004028260.tif 000003
【０００８】
式（２）、式（３）から、反射率Ｒは式（４）、透過率Ｔは式（５）となる。
【０００９】
【数３】
0004028260.tif 000004
【００１０】
光学膜厚が（ｎ1）（ｄ1）＝λ／４および光学膜厚が（ｎ1）（ｄ1）＝λ／２の場合には、高い反射率、高い透過率を得られる。
次に、図１５に示すような光学多層膜の場合には、全体の特性マトリックス（Ｍ）は、各光学媒質の特性マトリックスをＭ1、Ｍ2、Ｍ3、．．．、Ｍk-1、Ｍkとした場合に、式（６）となる。但し、全体特性マトリックス（Ｍ）の行列成分をｍｍ11、ｍｍ12、ｍｍ21、ｍｍ22とした。
【００１１】
【数４】
0004028260.tif 000005
【００１２】
上記のように、特性マトリックス（Ｍ）により、式（４）や式（５）と同様に反射率Ｒと透過率Ｔを求めることが可能である。式（６）において、入射光の波長λを設計波長（または中心波長）λ0に固定して光学膜厚ｎdを選択することで、光学フィルタとしての設計が可能となるため、所望のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１３】
次に、光波長多重（波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ））通信に用いる合波フィルタや分波フィルタの要求仕様について、図１６の透過特性を参照して説明する。
バンドパス特性を評価する基準として、一般的に−０．５ｄＢでのフィルタ透過幅（または透過帯幅）Ｗ(F)と、−２５ｄＢでのクロストーク透過幅（または−２５ｄＢ透過波長幅）Ｗ(C)と、挿入損失とリップル強度（または透過帯域リップル）が用いられる。
【００１４】
フィルタ透過幅Ｗ(F)は、光信号が透過するバンドパス信号の幅を示しており、狭いほど規定されたバンド帯域の中で多くの信号を通すことが可能となる。  また、クロストーク幅Ｗ(C)は、混信することなしにバンドパス信号をどれだけ近接させることができるかを示しており、細いほど混信せずにバンドパス信号を並べることができる。つまり、フィルタ透過幅Ｗ(F)とクロストーク幅Ｗ(C)がともに狭くなることで、規定されたバンド帯域の中で通信に使用できるバンドパス信号が増えることになる。
また、挿入損失とは、バンドパス信号の最大値の値と理想的な透過率１００％の強度差を示している。
さらに、リップルとは、バンドパス信号の最大値付近の部分に透過率が局所的に低下する現象が見られることであり、さざ波とも呼ばれる。リップルが発生した場合、所望のバンドパス特性が得られないことがある。リップルが発生した場合の信号最大値と局所的透過率低下値との差をリップル強度とする。理想的なバンドパス特性として、点線で示した矩形の形状が求められている。
【００１５】
現在使用されているバンドパスフィルタの特性としては、−０．５ｄＢでのフィルタ透過幅は２ｎｍ以下で、−２５ｄＢでのクロストーク透過幅が４ｎｍから８ｎｍ程度であるが、既にフィルタ透過幅が１ｎｍ以下のバンドパスフィルタの実用化を迎えている。
さらに、次世代の広帯域光波長多重通信（ＤＷＤＭ通信）に用いるバンドパス特性の要求仕様としては、フィルタ特性幅が０．１ｎｍ、クロストーク幅が０．３ｎｍ、挿入損失が１ｄＢ以下、リップル強度が０．２ｄＢという値が要求されている。このため最適なバンドパス特性の設計が求められている。
また、光学多層膜の総数も数十層から数百層と非常に多くなるため、膜厚や膜質の均一性もこれまで以上に高精度なものが要求されるようになっている。
【００１６】
さらに、幹線の大規模通信だけでなく、ＬＡＮ（Ｌｏｃａ１  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信でデファクトスタンダードになっているイーサネット通信においても、光学多層膜フィルタが使用されつつある。現在のツイストペアによる通信に代わって光ファイバを用いた１０ＧＢＡＳＥ−Ｘや１０ＧＢＡＳＥ−Ｗという１０Ｇｂｐｓ級の通信がＩＥＥＥ８０２．３規格として標準化され、普及に向けた検討が進んでいる。この場合に用いられる多重通信方式は、ＷＷＤＭ通信（ＣＷＤＭ通信ともいう）と呼ばれ、１３１０ｎｍや１５５０ｎｍ付近の波長帯域において、数十ｎｍずれた４つの波長で４つのデータを重ね合わせて送信し、４つの受光器で別々に読み取るものである。通信距離は約３００ｍであるが、ＬＡＮの世界では一番期待されている方式となっている。
【００１７】
このＷＷＤＭ通信用にも光学多層膜フィルタが用いられる。評価基準としては、図１６に示したフィルタ特性で、フィルタ特性幅が１０ｎｍ、クロストーク幅が２０ｎｍ以下、挿入損失が１ｄＢ以下、リップル強度が０．５ｄＢという値が要求されている。このＷＷＤＭ通信用光学多層膜フィルタでは、低コスト化が最大の課題とされている。
【００１８】
多層膜に用いられる薄膜材料として、シリコン（Ｓｉ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、二酸化ランタン（ＬａＯ2）、二酸化セリウム（ＣｅＯ2）、三酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、三酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、二酸化ソリウム（ＴｈＯ2）などの酸化物および二元以上の酸化物、あるいは、シリコン酸窒化物（ＳｉＯxＮx）、あるいは、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、窒化ランタン（ＬａＮ）などの窒化物および二元以上の窒化物、あるいは、フッ素化マグネシウム（ＭｇＦ2）、三フッ化セリウム（ＣｅＦ3）、二フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、六フッ化三ナトリウムアルミニウム（Ｎａ3ＡｌＦ6）などのフッ素化物、あるいは、二元以上のフッ素化物などがある。
【００１９】
一般には、これらの薄膜材料のうち適当な屈折率の異なる２種類の物質を選択し、透明基板上に薄膜形成装置を用いて光学多層膜フィルタを作成する。このような材料を積み重ねて多層膜として形成するために、様々な形成装置および形成方法が試みられている。中でもスパッタ法（スパッタリング法）は、危険度の高いガスや有毒ガスなどを使用する必要がなく、堆積する膜の表面凹凸（表面モフォロジ）が比較的良好であるなどの理由により、有望な成膜装置・方法の一つとなっている。その中でも、スパッタ法において化学量論的組成の膜を得るための優れた装置・方法として酸素ガスや窒素ガスなどの反応ガスを供給し、膜中の酸素や窒素が欠落するのを防止する反応性スパッタ装置・方法が有望である。
【００２０】
反応性スパッタ装置・方法の中でも、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）と発散磁界を利用して作られたプラズマ流を基板に照射するとともに、ターケットと接地間に高周波または直流電圧を印加し、上記ＥＣＲで発生させたプラズマ流中のイオンをターケットに引き込み衝突させてスパッタ現象を引き起こすことにより、膜を基板に堆積させる装置・方法（以下、これをＥＣＲスパッタ法という）が良好な膜質を得られるとして最も有望である。
ＥＣＲスパッタ法の特徴は、例えば、小野地、ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジクス、第２３巻、第８号、Ｌ５３４頁、１９８４年（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２３，ｎｏ．８，Ｌ５３４（１９８４）．）に記載されている。
【００２１】
一般的に、ＲＦマグネトロンスパッタ法においては、０．１Ｐａ程度以上のガス圧力でないと安定なプラズマは得られないのに対し、上記ＥＣＲスパッタ法では、０．０１Ｐａ程度以下の分子流領域のガス圧力で安定なＥＣＲプラズマが得られる。
また、ＥＣＲスパッタ法は、高周波または直流電圧により、ＥＣＲにより生成したイオンをターゲットに当ててスパッタリングを行うため、低い圧力でスパッタリングができる。
【００２２】
また、ＥＣＲスパッタ法では、基板にＥＣＲプラズマ流とスパッタされた粒子が照射される。ＥＣＲプラズマ流のイオンは、発散磁界により１０ｅＶから数１０ｅＶのエネルギーに制御される。また、気体が分子流として振る舞う程度の低い圧力でプラズマを生成・輸送しているために、基板に到達するイオンのイオン電流密度も大きく取れる。したがって、ＥＣＲプラズマ流のイオンは、スパッタされて基板に飛来した原料粒子にエネルギーを与えるとともに、原料粒子と酸素または窒素との結合反応を促進することとなり膜質が改善される。
【００２３】
ＥＣＲスパッタ法は、特に、外部からの加熱をしない室温に近い低い基板温度で基板上に高品質の膜が形成できることが特徴である。ＥＣＲスパッタ法による高品質な薄膜堆積については、例えば、天澤他、ジャーナルオフバキュームサイエンスアンドテクノロジー、第Ｂ１７巻、第５号、２２２２頁、１９９９年（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１７，ｎｏ．５，２２２２（１９９９）．）に記載されている。
【００２４】
また、ＥＣＲスパッタ法で堆積した膜の表面モフォロジは、原子スケールのオーダーで平坦である。したがって、ＥＣＲスパッタ法は、ナノメーターオーダーの極薄膜からなる多層膜を形成するのに有望な装置・方法である。
【００２５】
さらに、ＥＣＲスパッタ法では、反応性ガスの分圧を制御することで、堆積膜の屈折率を精度良く制御することができる。この特性を利用することにより、他のスパッタ法では困難な任意の屈折率に調整した堆積膜を形成し、多層膜として形成することができる。
【００２６】
図１７に、代表的な光学多層膜フィルタの構成例を示す。光学膜厚ｎd＝λ0／２のキャビティ層４（２Ｌ）と呼ばれる層の上下を、第１の光学媒質層２（光学膜厚ｎd＝λ0／４；Ｌ層）と第１の光学媒質層よりも高い屈折率を有する第２の光学媒質層３（光学膜厚ｎd＝λ0／４；Ｈ層）とにより交互に積層した多層膜で挟んだ構造となっている。キャビティ層４は、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とを交互に積層した積層体のうち、所定の位置の層であり、光学膜厚がλ0／２の整数倍の第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３により構成される。
【００２７】
図１７では、基板１上に第２の光学媒質層３（Ｈ層）と第１の光学媒質層２（Ｌ層）とを繰り返し２３層積層し、この上に２Ｌのキャビティ層４を形成し、さらにその上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２を繰り返し２３層積層して全体で４７層の多層膜となっている。このような、キャビティ層４を１つ持つ層構造を「シングルキャビティ」または「１キャビティ」と呼ぶことが多い。
さらに、キャビティ層４が２つ、３つ、４つ、５つと増えた場合、それぞれ「ダブルキャビティ」または「２キャビティ」、「トリプルキャビティ」または「３キャビティ」、「４キャビティ」、「５キャビティ」と呼ぶ。
【００２８】
図１７を参照し、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用いた場合について詳細に説明する。ただし、バンドパスフィルタとしての設計波長はλ0＝１５５０ｎｍとした。基板１としては、一般的に使用される、ＢＫ−７や結晶化ガラス等の基板を用いた。第２の光学媒質層３の光学膜厚ｄHは１１９．２３ｎｍであり、第１の光学媒質層２の光学膜厚ｄLは１８１．０７ｎｍであり、キャビティ層４の光学膜厚ｄCは２×ｄLで３６２．１５ｎｍである。
また、図１７では、屈折率を層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２よりも第２の光学媒質層３の横幅が広いのは、第２の光学媒質層の方の屈折率が大きいことを示している。
【００２９】
図１７に示した光学多層膜フィルタの透過特性を図１８に示す。図１８によれば、極めて急峻で狭いバンドパス特性が得られるのがわかる。さらに、フィルタ透過幅は、０．１ｎｍ以下であり、挿入損失もなく、リップルもない形状が得られている。しかし、バンドパススペクトルの形状は、鋭い三角形の形状であり、−２５ｄＢのクロストーク幅が１ｎｍ以上であり、仕様を大きく超えている。つまり、図１６の透過特性において点線で示した矩形の形状（理想的なバンドバス特性）から外れている。したがって、シングルキャビティでＤＷＤＭ通信用のフィルタを作製するのは困難であることがわかる。
【００３０】
そこで、キャビティ数を増やすことにより、バンドパススペクトル形状を矩形にしようとする試みがなされている。図１９は、例として、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用い、キャビティ数を２とした２キャビティ（ダブルキャビティ）の場合のスペクトル形状を示す。バンドパスフィルタとしての設計波長はλ0＝１５５０ｎｍとした。基板上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とを交互に４０層積層し、この上に２Ｌのキャビティ層を形成し、さらにその上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２を繰り返し８１層積層して、さらにこの上に２Ｌのキャビティ層を形成し、さらにその上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２を繰り返し４０層積層する。したがって、全体で１６３層の多層膜となる。
【００３１】
上記のようにシングルキャビティを直列配置して２以上のキャビティを持つ多層膜構造が一般的に用いられており、ファブリペロー型と呼ばれる。図１９のバンドパススペクトル形状を参照すると、フィルタ透過幅は約０．１ｎｍを達成しており、挿入損失も０．５ｄＢ程度であるが、−２５ｄＢのクロストーク幅はシングルキャビティに比較して、狭くなったが、０．２ｎｍ以上であり矩形のプロファイルではないため、要求仕様を満たさない。
【００３２】
そこで、さらにキャビティ数を増やし、バンドパススペクトルの形状を矩形のプロファイルに近づける試みがされている。例として、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用い、キャビティ数を３とした３キャビティ（トリプルキャビティ）の場合について説明する。
基板１上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に２３層積層される。この上に２Ｌのキャビティ層が形成される。この上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し４７層積層される。さらにこの上に、２Ｌのキャビティ層が形成される。さらにその上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し４７層積層される。さらにこの上に、２Ｌのキャビティ層が形成される。さらにその上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し２３層積層される。したがって、全体で１４３層の多層膜となる。バンドパスフィルタとしての設計波長はλ0＝１５５０ｎｍとした。
【００３３】
図２０に３キャビティのバンドパススペクトル形状を示す。フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達成しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も０．１５ｎｍ程度となり、ほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ用の要求仕様を満たしていることがわかる。しかしながら、０．５ｄＢ以上のリップルが現れており、要求仕様を満たさない。
【００３４】
このリップルが現れる現象は、４以上のキャビティでも見られる。図２１に、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用い、キャビティ数を４とした４キャビティの場合とキャビティ数を５とした５キャビティのスペクトル形状を示す。設計波長はλ0＝１５５０ｎｍとした。
【００３５】
４キャビティでは、基板１上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し多層積層され、２Ｌのキャビティ層が４層配置され、全体で１９１層の多層膜となる。図２１のバンドパススペクトル形状を参照すると、フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達成しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も約０．１ｎｍとほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ用の要求仕様を満たしていることがわかる。しかしながら、１．５ｄＢにも及ぶリップルが現れており、要求仕様を満たさない。
【００３６】
５キャビティでは、基板上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが繰り返し多層積層され、２Ｌのキャビティ層が５層配置され、全体で２３９層の多層膜となる。図２１のバンドパススペクトル形状を参照すると、フィルタ透過幅は０．１ｎｍ以下を達成しており、−２５ｄＢのクロストーク幅も約０．１ｎｍとほぼ矩形プロファイルが得られ、挿入損失もほぼ０ｄＢとＤＷＤＭ用の要求仕様を満たしていることがわかる。しかしながら、２．５ｄＢにも及ぶリップルが現れており、要求仕様を満たさない。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、２キャビティ、３キャビティ、４キャビティ、５キャビティで見られたようなリップルが発生する現象は、６以上のキャビティでさらに顕著になる。キャビティ数が増加するにしたがって、クロストーク幅は小さくなるが、フィルタ透過幅やリップル強度は大きくなってしまう。フィルタ透過幅は、層の総数により調整できるが、リップル強度は、調整できない。
【００３８】
また、例に示した二酸化シリコン（ＳｉＯ2）と五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）以外、例えば五酸化タンタルと水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の多層膜でも、また、その他の多層膜の組み合わせても、この現象は見られる。
【００３９】
そのため、０．１ｎｍ程度と狭いフィルタ透過幅を実現しながら、狭いクロストーク幅と矩形に近いバンドパス特性を得るとともに、挿入損失とリップルを抑えたバンドパスプロファイルを示すフィルタ構造の実現が不可欠となっている。
【００４０】
そこで、本発明の目的は、光通信に適応できるバンドパス特性を得ることができる光学多層膜フィルタを提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を実現するため、本発明は、第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、積層体の全てについて、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、第１の光学媒質層、第２の光学媒質層、および第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有することを特徴とする。
【００４２】
また、本発明に係る他の光学多層膜フィルタは、第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、積層体を３つ以上備え、積層体のうち１つを除いた他の全ての積層体について、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、第１の光学媒質層、第２の光学媒質層、および第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有することを特徴とする。
また、本発明に係る他の光学多層膜フィルタは、第１の光学媒質からなる複数の第１の光学媒質層と、第１の光学媒質層より高い屈折率を有する第２の光学媒質からなる複数の第２の光学媒質層とを交互に積層した複数の積層体を、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層からなるキャビティ層を介して接続したマルチキャビティ構成を有する光学多層膜フィルタにおいて、積層体のうち基板に接する積層体を除く少なくとも１つの積層体について、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成し、第１の光学媒質層、第２の光学媒質層、および第３の光学媒質層は、これらの光学膜厚がそれぞれ、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／４となる膜厚を有し、キャビティ層は、このキャビティ層の光学膜厚が、バンドパスフィルタとしての設計波長λに対して、λ／２の整数倍となる膜厚を有することを特徴とする。
【００４３】
本発明によれば、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層のうち少なくとも１層を、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層により形成することにより、優れたバンドパスフィルタ特性が得られる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００４５】
実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタは、３キャビティの基本構造を有し、基板１と第３のキャビティ層４ｃと、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂと、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａと、第１のキャビティ層４ａと空気との間の、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層の代わりに、第１の光学媒質層と第２の光学媒質層の間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層を配置した構造である。
【００４６】
具体的な構造は、図１に示すように、透明基板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層され、その上に第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層されている。その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２０層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば２６層積層されている。その上に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１９層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２７層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば８層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば１４層積層されている。したがって、全体で１４３層の多層膜となる。
【００４７】
基板１としては、屈折率１．４７の透明基板、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００４８】
それぞれの光学膜厚は、バンドパスフィルタとしての設計波長（以下、設計波長と呼ぶ）をλ0＝１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６１．８２ｎｍ，第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａ、第２のキャビティ層４ｂ、第３のキャビティ層４ｃは５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍである。
【００４９】
また、図１においては、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第３の光学媒質層５の屈折率を、それぞれ層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の屈折率が大きいためであり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の光学媒質層と第２の光学媒質層との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の値であることを示している。
【００５０】
図２は、図１に示した光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層５に置き換えない３キャビティの基本構成の設計透過特性も合わせて示す。
Ｃ層を配置しない場合には、フィルタ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リップルが０．６ｄＢもあるのに対し、Ｃ層を配置することにより、リップルが大きく改善され０．２ｄＢ程度になることがわかる。
【００５１】
実施の形態１では、３キャビティ構造において、基板１より第３のキャビティ層４ｃに向かって１２層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かって２１層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって２０層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第１のキャビティ層４ａより基板１と反対側の方向に向かって９層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、基板１と第３のキャビティ層４ｃの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第１のキャビティ層４ａと空気の間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００５２】
また、実施の形態１では、全層の数が１４３層であるが、所望のフィルタ透過幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
さらに、上記実施の形態１とは逆に、基板１と第３のキャビティ層４ｃとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第２キャビティ層４ｂと第１キャビティ層４ａとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第１キャビティ層４ａと空気との間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００５３】
次に、製造方法について説明する。ＥＣＲスパッタ装置を用いて、光学多層膜フィルタの製造を行った。図３に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の概略図を示す。
【００５４】
製造方法を具体的に説明する。まず、容器内を真空にした後、ＥＣＲプラズマ源にスパッタガスおよび反応性ガスを導入し適当なガス圧にする。次に、磁気コイル９によりＥＣＲプラズマ源内に０．０８７５Ｔの磁場を発生させた後、導波管と石英窓１１を通してＥＣＲプラズマ源に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入し、ＥＣＲ領域８に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを生成する。
ＥＣＲプラズマは、発散磁場により基板１方向にプラズマ流を作る。本実施の形態に示すＥＣＲプラズマ源は、導入したマイクロ波電力を一旦分岐してプラズマ源の直前で再び結合させるもので、ターゲット７からの飛散粒子が石英導入窓に付着することを防ぐことにより、ランニングタイムを大幅に改善できるものである。ＥＣＲプラズマ源と基板１との間にリング状の円形ターゲット７を配置し、ターゲット７に高周波電圧を印加してスパッタリングを行って、基板ホルダ６に取り付けられた基板１上に薄膜を形成する。
【００５５】
また、複数のＥＣＲプラズマ源と複数のターゲット７を設置し、切り替えてスパッタリングを行うことによって、基板１上に屈折率の異なる複数の堆積膜を多層膜として形成することができる。例えば、実施の形態１においては、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置し、第１の光学媒質層２として二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を、第２の光学媒質層３として五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃに二酸化シリコンを、第３の光学媒質層５（Ｃ層）として酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を堆積することによって、光学多層膜フィルタの形成を行った。
【００５６】
ＥＣＲスパッタ装置において、ターゲット７にシリコンと純アルミニウムを用い、また、反応性ガスとして酸素ガスと窒素ガスを、さらに不活性ガスとしてアルゴンを用いて、酸化シリコン薄膜と酸窒化シリコン薄膜とアルミナ薄膜の成膜を行った。
ＥＣＲプラズマ源には、供給する反応性ガスの多少に関わらず、プラズマが安定に得られるだけのアルゴンを導入する。
【００５７】
上記のようにして、基板１上に成膜した酸化シリコン膜と酸窒化シリコンとアルミナ膜の屈折率の酸素流量依存性を図４に示す。
アルゴンガス流量を２０ｓｃｃｍとし、酸素ガス流量を０から８ｓｃｃｍの間で変化させ、ＥＣＲイオン源に導入するマイクロ波電力を５００Ｗ、ターゲットに印加する高周波電力を５００Ｗとした。ただし、酸窒化シリコンでは、酸素と窒素の流量の合計が１０ｓｃｃｍとなるように調整する。
また、基板１は加熱していない。なお、屈折率は６３８ｎｍレーザによるエリプソメータを用いて測定した。
【００５８】
図４によれば、酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜およびアルミナ膜の屈折率は、酸素流量の増加にしたがって減少し、屈折率が化学量論的組成を満たす二酸化シリコンまたはサファイア基板の屈折率になることがわかる。すなわち、反応性ガスによって良好な膜質を保ちながら屈折率を制御できることを示している。具体的には、酸化シリコン膜では、１．４７から４．２の範囲で、また、酸窒化シリコン膜では、１．４７から２．０の範囲で、また、アルミナ膜では、１．６１から４．３の範囲で、屈折率を制御できることを示している。
【００５９】
さらに、二酸化シリコン膜を含む酸化シリコン膜、アルミナ膜のみならず、ＥＣＲスパッタ法で形成できる五酸化タンタル、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ランタン、二酸化セレン、二酸化セリウム、三酸化アンチモン、三酸化インジウム、酸化マグネシウム、二酸化ソリウム等の酸化物、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン等の窒化物、および、シリコン酸窒化物等の酸窒化物、フッ素化マグネシウム、フッ素化セレン、三フッ化セリウム、二フッ化カルシウム、フッ化リチウム、六フッ化三ナトリウムアルミニウム等のフッ素化物、さらには、堆積時に水素を導入したアモルファスシリコン、あるいは、二元合金の酸化物、二元合金の窒化物などにおいても反応性ガスの流量（分圧）による屈折率制御ができる。
【００６０】
実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタは、４キャビティの基本構造を有し、基板と第４のキャビティ層と、第４のキャビティ層と第３のキャビティ層と、第３のキャビティ層と第２のキャビティ層と、第２のキャビティ層と第１のキャビティ層と、第１のキャビティ層と空気との間の、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層を配置した構造である。
【００６１】
具体的な構造は、図５に示すように、透明基板１上に、第２の光学媒質層３とと第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層され、その上に第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層されている。その上に第４のキャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２０層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば２６層積層されている。その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１９層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２７層積層されている。その上に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば８層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば３８層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１９層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１４層積層されている。したがって、全体で１９２層の多層膜となる。
【００６２】
実施の形態１と同様に、基板１としては、屈折率１．４７の透明基板、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００６３】
それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ0＝１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６１．８２ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は２４２．１９ｎｍである。
【００６４】
また、実施の形態１と同様に、図５においても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第３の光学媒質層５の屈折率を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方の屈折率が大きいためであり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間であることを示している。
【００６５】
図６は、図５に示した光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層５に置き換えない４キャビティの構成の設計透過特性も合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しない場合には、フィルタ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リップルが１ｄＢ程度もあるのに対し、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置することにより、リップルが大きく改善され０．３ｄＢ程度になることがわかる。
【００６６】
実施の形態２では、４キャビティ構造において、基板１より第４のキャビティ層４ｄに向かって１２層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、第４のキャビティ層４ｄより第３のキャビティ層に向かって２１層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かって２０層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって９層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第１のキャビティ層４ａより基板１と反対の方向に向かって１０層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、基板１と第４のキャビティ層４ｄの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第１のキャビティ層４ａと空気の間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第４のキャビティ層４ｄと第３のキャビティ層４ｃとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００６７】
また、実施の形態２では、全層の数が１９２層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
さらに、上記実施の形態２とは逆に、基板１と第４のキャビティ層４ｄとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第２キャビティ層４ｂと第１キャビティ層４ａとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第２の光学媒質層３のうちどの層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第１キャビティ層４ａと空気との間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第３キャビティ層４ｃと第４キャビティ層４ｄとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００６８】
また、製造方法は、実施の形態１と同様に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置して、第１の光学媒質層２として二酸化シリコンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとして二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３の代わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成することができる。反応性ガスの流量（分量）により、屈折率を制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【００６９】
実施の形態３にかかる光学多層膜フィルタは、５キャビティの基本構造を有し、基板と第５のキャビティ層４ｅと、第５のキャビティ層４ｅと第４のキャビティ層４ｄと、第４のキャビティ層４ｄと第３のキャビティ層４ｃと、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂと、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａと、第１のキャビティ層４ａと空気との間の、第１の光学媒質層または第２の光学媒質層の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層を配置した構造である。
【００７０】
具体的な構造は、図７に示すように、透明基板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１２層積層され、その上に第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば１０層積層されている。その上に第５のキャビティ層４ｅが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１１層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２３層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば１１層積層されている。その上に第４のキャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば４７層積層され、その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１９層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２７層積層されている。その上に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２０層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３とが交互に例えば２６層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば８層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば１４層積層されている。したがって、全体で２４０層の多層膜となる。
【００７１】
実施の形態１と同様に、基板１としては、屈折率１．４７の透明基板、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００７２】
それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ0＝１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６１．８２ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅはともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍである。
【００７３】
また、実施の形態１と同様に、図７においても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅと第３の光学媒質層５の屈折率を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方が屈折率が大きいためあり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間であることを示している。
【００７４】
図８は、図７に示した光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層５に置き換えない５キャビティの構成の設計透過特性も合わせて示す。
第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しない場合は、フィルタ透過幅が０．１ｎｍ以下で、リップルが２ｄＢ以上もあるのに対し、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置することにより、リップルが大きく改善され０．１ｄＢ程度になることがわかる。
【００７５】
実施の形態３では、５キャビティ構造において、基板１より第５のキャビティ層４ｅに向かって１３層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、第５のキャビティ層４ｅより第４のキャビティ層４ｄに向かって１２層目の第１の光学媒質層２と３６層目の第２の光学媒質層３をともに第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かって２０層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって２１層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第１のキャビティ層４ａより基板１と反対の方向に向かって９層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、第５のキャビティ層４ｅと第４のキャビティ層４ｄとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第１のキャビティ層４ａと空気との間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、基板１と第５のキャビティ層４ｅとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第５のキャビティ層４ｅと第４のキャビティ層４ｄとの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第２の光学媒質層３のうちどの第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
図７では、第５のキャビティ層４ｅより第４のキャビティ層４ｄに向かって、まず第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、次に第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えているが、まず第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、次に第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００７６】
また、実施の形態３では、全層の数が２４０層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７７】
また、製造方法は、実施の形態１と同様に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置して、第１の光学媒質層２として二酸化シリコンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第５のキャビティ層４ｅとして二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３の代わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成することができる。反応性ガスの流量（分量）により、屈折率を制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【００７８】
実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタは、３キャビティの基本構造を有し、第２のキャビティ層４ｂ第１のキャビティ層４ａとの間の、第１の光学媒質層２の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層５を配置した構造である。
【００７９】
具体的な構造は、図９に示すように、透明基板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層されている。その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば４３層積層されている。その上に第２のキャビティ層４が形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層され、その上に第３の光学媒質５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２２層積層されている。したがって、全体で１３２層の多層膜となる。
【００８０】
実施の形態１と同様に、基板１としては、屈折率１．４７の透明基板１、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００８１】
それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ0＝１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６１．８２ｎｍ，第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃはともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍである。
【００８２】
また、実施の形態１と同様に、図９においても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第３の光学媒質層５の屈折率を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方の屈折率が大きいためであり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３の間であることを示している。
【００８３】
図１０は、図９に示した光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層５に置き換えない３キャビティの基本構成の設計透過特性を合わせて示す。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しない場合は、フィルタ透過幅が約０．１ｎｍで、リップルが０．２ｄＢであり要求仕様範囲内であるが、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置することによって、リップルが改善され０．１ｄＢ程度になることがわかる。
【００８４】
第４の実施例では、３キャビティ構造において、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって２４層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００８５】
また、第４の実施例では、全層の数が１３２層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００８６】
また、製造方法は、実施の形態１と同様に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置して、第１の光学媒質層２として二酸化シリコンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃとして二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２の代わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成することができる。反応性ガスの流量（分量）により、屈折率を制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【００８７】
実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタは、４キャビティの基本構造を有し、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間、および第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａとの間の、第１の光学媒質層２の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質からなる第３の光学媒質層５を配置した構造である。
【００８８】
具体的な構造は、図１１に示すように、透明基板１上に、第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層されている。その上に第４のキャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば４３層積層されている。その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層され、その上に第３の光学媒質５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２３層積層されている。その上に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層され、その上に第３の光学媒質５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２１層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２２層積層されている。したがって、全体で１７８層の多層膜となる。
【００８９】
実施の形態１と同様に、基板１としては、屈折率１．４７の透明基板、第１の光学媒質層２として屈折率が１．４８の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、第２の光学媒質層３として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が１．４８の二酸化シリコン、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．６０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００９０】
それぞれの光学膜厚は、設計波長をλ0＝１５５０ｎｍとした場合に、第１の光学媒質層２は２６１．８２ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１９．２３ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに５２３．６４ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２４２．１９ｎｍである。
【００９１】
また、実施の形態１と同様に、図１１においても、第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３と第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄと第３の光学媒質層５の屈折率を、層の横幅により、模式的に表した。つまり、第１の光学媒質層２より第２の光学媒質層３の横幅が広いのは第２の光学媒質層３の方の屈折率が大きいためあり、第３の光学媒質層５の横幅が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３との間の幅であるのは、第３の光学媒質層５の屈折率が第１の光学媒質層２と第２の光学媒質層３の間であることを示している。
【００９２】
図１２は、図１１に示した光学多層膜フィルタにおいて、第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。比較のために第３の光学媒質層５置き換えない４キャビティの構成の設計透過特性も合わせて示す。
第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置しない場合は、フィルタ透過幅が約０．１ｎｍで、リップルが０．１ｄＢであり要求仕様範囲内であるが、挿入損失が０．２ｄＢある。第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置することにより、リップル強度を使用範囲内にとどめながら挿入損失を改善することができる。
【００９３】
実施の形態５では、４キャビティ構造において、第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かって２４層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって２４層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂとの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第１の光学媒質層２のうちどの第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【００９４】
また、実施の形態５では、全層の数が１７８層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００９５】
また、製造方法は、実施の形態１と同様に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置して、第１の光学媒質層２として二酸化シリコンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとして二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２の代わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成することができる。反応性ガスの流量（分量）により、屈折率を制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【００９６】
上記の光学多層膜フィルタを用いて、ＷＷＤＭ通信への応用を行った。フィルタ構造は、実施の形態２に示したような４キャビティの基本構造を有し、基板１と第４のキャビティ層４ｄと、第４のキャビティ層４ｄと第３のキャビティ層４ｃと、第３のキャビティ層４ｃと第２のキャビティ層４ｂと、第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａと、第１のキャビティ層４ａと空気との間の、第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３の代わりに、第１の光学媒質と第２の光学媒質との間の屈折率を有する第３の光学媒質５からなる第３の光学媒質層５を配置した構造である。
【００９７】
具体的な構造を、図５を参照して、説明する。
透明基板１上に、例えば第２の光学媒質層３が１層積層され、その上に第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば３層積層されている。その上に第４のキャビティ層４ｄが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば６層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば４層積層されている。その上に第３のキャビティ層４ｃが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば５層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば５層積層されている。その上に第２のキャビティ層４ｂが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば４層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば６層積層されている。その上に第１のキャビティ層４ａが形成されている。その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば３層積層され、第３の光学媒質層５が形成され、その上に第２の光学媒質層３と第１の光学媒質層２とが交互に例えば２層積層されている。したがって、全体で４８層の多層膜となる。
【００９８】
基板１としては、屈折率が、１．４７の透明基板、第１の光学媒質層２として２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、第２の光学媒質層３として屈折率が３．２５の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとしては第１の光学媒質層２と同様に屈折率が２．１４の五酸化タンタル、第３の光学媒質層５としては屈折率が１．９０の酸化シリコン（ＳｉＯx）または酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）を用いる。
【００９９】
それぞれの光学膜厚は、設計波長がλ0＝１５４０ｎｍの場合、第１の光学媒質層２は１７９．９１ｎｍ、第２の光学媒質層３は１１８．４６ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３５９．８１ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２０２．６３ｎｍである。
設計波長がλ0＝１５６０ｎｍの場合、第１の光学媒質層２は１８２．２４ｎｍ、第２の光学媒質層３は１２０．００ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３６４．４９ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２０５．２６ｎｍである。
設計波長がλ0＝１５８０ｎｍの場合、第１の光学媒質層２は１８４．５８ｎｍ、第２の光学媒質層３は１２１．５４ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３６９．１６ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２０７．８９ｎｍである。
設計波長がλ0＝１６００ｎｍの場合、第１の光学媒質層２は１８６．９２ｎｍ、第２の光学媒質層３は１２３．０８ｎｍ、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄはともに３７３．８３ｎｍである。また、第３の光学媒質層５は、２１０．５３ｎｍである。
【０１００】
図１３は、設計波長をλ0＝１５４０ｎｍ、１５６０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１６００ｎｍとし、光学多層膜フィルタに第３の光学媒質層５（Ｃ層）を配置した場合の設計透過特性を示す。
全ての設計波長λ0においてリップル強度が０．１ｄＢ程度、フィルタ透過幅が１０ｎｍ、クロストーク幅が２０ｎｍであり、バンドパススペクトルの形状が矩形のプロファイルとなる信号が得られている。したがって、設計波長を適当に選択することによって、ＷＷＤＭ通信に適用したフィルタ特性を得ることができる。
【０１０１】
実施の形態６では、４キャビティ構造において、基板１より第４のキャビティ層４ｄに向かって２層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、第４のキャビティ層４ｄより第３のキャビティ層４ｃに向かって７層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また第３のキャビティ層４ｃより第２のキャビティ層４ｂに向かって６層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第２のキャビティ層４ｂより第１のキャビティ層４ａに向かって５層目の第２の光学媒質層３を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換え、また、第１のキャビティ層４ａより空気に向かって４層目の第１の光学媒質層２を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えた構造を例として説明したが、基板１と第４のキャビティ層４ｄの間、および第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃの間、および第１のキャビティ層４ａと空気の間の第１の光学媒質層２のうちどの３層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に、および、第４のキャビティ層４ｄと第３のキャビティ層４ｃの間、および第２のキャビティ層４ｂと第１のキャビティ層４ａの間の第２の光学媒質層３のうちどの２層を第３の光学媒質層５（Ｃ層）に置き換えても同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、実施の形態６では、全層の数が４８層であるが、所望のフィルタ幅やクロストーク幅を得るために、適宜層数を変化させて光学多層膜フィルタを構成した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１０３】
また、製造方法は、実施の形態１と同様に、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置して、第１の光学媒質層２として二酸化シリコンを、第２の光学媒質層３として五酸化タンタルを、第１のキャビティ層４ａと第２のキャビティ層４ｂと第３のキャビティ層４ｃと第４のキャビティ層４ｄとして二酸化シリコンを形成し、第１の光学媒質層２または第２の光学媒質層３の代わりに導入する第３の光学媒質層５として例えば酸化シリコンや三窒化シリコンを堆積することによって、形成することができる。反応性ガスの流量（分量）により、屈折率を制御することにより、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルタ特性の形状を調整し、また、リップルを少なくすることにより、光通信に適応できるバンドパス特性を有する光学多層膜フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタの構造を示す断面図である。
【図２】  実施の形態１にかかる光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図である。
【図３】  電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置の概略図である。
【図４】  電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて作製した膜の特性を示す図である。
【図５】  実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタの構造を示す断面図である。
【図６】  実施の形態２にかかる光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図である。
【図７】  実施の形態３にかかる光学多層膜フィルタの構造を示す断面図である。
【図８】  実施の形態３にかかる光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図である。
【図９】  実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタの構造を示す断面図である。
【図１０】  実施の形態４にかかる光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図である。
【図１１】  実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタの構造を示す断面図である。
【図１２】  実施の形態５にかかる光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図である。
【図１３】  ＷＷＤＭへ応用した場合の光学多層膜フィルタのフィルタ特性を示す説明図であるる。
【図１４】  光学多層膜フィルタの原理を説明するための説明図である。
【図１５】  光学多層膜フィルタを説明するための説明図である。
【図１６】  光学多層膜フィルタの特性における性能を示す説明図である。
【図１７】  光学多層膜フィルタの構造を説明するための図である。
【図１８】  従来の１キャビティの多層膜フィルタの透過率特性を示す説明図である。
【図１９】  従来のダブルキャビティの多層膜フィルタの透過率特性を示す説明図である。
【図２０】  従来のトリプルキャビティの多層膜フィルタの透過率特性を示す説明図である。
【図２１】  従来の４キャビティおよび５キャビティの多層膜フィルタの透過率特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１…基板、２…第１の光学媒質層、３…第２の光学媒質層、４…キャビティ層、４ａ…第１のキャビティ層、４ｂ…第２のキャビティ層、４ｃ…第３のキャビティ層、４ｄ…第４のキャビティ層、４ｅ…第５のキャビティ層、５…第３の光学媒質層、６…基板ホルダ、７…ターゲット、８…ＥＣＲ領域、９…磁気コイル、１０…高周波電力、１１…石英窓、１２…光学媒質層、１３…第１の光学媒質層、１４…第２の光学媒質層、１５…第３の光学媒質層、１６…第ｋ−１の光学媒質層、１７…第ｋの光学媒質層。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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