(57)【要約】【課題】誘電体多層膜から基板を取り外したときに誘電多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減することができる光学フィルタを提供する。【解決手段】本発明による光学フィルタ(1)は、誘電体の低屈折率層(8)と高屈折率層(10)とを交互に積層させた第１の誘電体多層膜(2)及び第２の誘電体多層膜(4)と、第１の誘電体多層膜(2)と第２の誘電体多層膜(4)とを積層方向(A)に接着する樹脂層(6)を有する。樹脂層(6)は、第１の誘電体多層膜(2)、樹脂層(6)及び第２の誘電体多層膜(4)が一体の光学フィルタ(1)を構成するように、低屈折率層(8)又は高屈折率層(10)と実質的に同じ屈折率を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層させた第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜と、
前記第１の誘電体多層膜と前記第２の誘電体多層膜とを積層方向に接着するための樹脂層と、を有し、
前記樹脂層は、前記第１の誘電体多層膜、前記樹脂層及び前記第２の誘電体多層膜が一体の光学フィルタを構成するように、前記低屈折率層又は前記高屈折率層と実質的に同じ屈折率を有することを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記一体の光学フィルタは、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能することを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記第１の誘電体多層膜は、第１の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、
前記第２の誘電体多層膜は、前記第１の波長範囲よりも低い波長にシフトした第２の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、
前記第１の波長範囲と前記第２の波長範囲を重ね合わせることによって、前記一体の光学フィルタは、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能することを特徴とする、請求項２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
誘電体を積層させるときに使用した基板が取り外されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記一体の光学フィルタは、１２０〜１５０層の誘電体を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光学フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタに関し、更に詳細には、誘電体多層膜を含む光学フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信分野において光学フィルタを使用して所定の波長範囲の光を選択して透過させるる場合、光学フィルタを空間内に配置することが一般的である。図５は、空間内に配置された光学フィルタを含む光学系の一例を示す概略図である。図５に示すように、第１の光ファイバー５１から出射した拡散光５２は、第１のレンズ５３を通って平行光５４に変換され、平行光５４が光学フィルタ５５を通るとき、所定の波長範囲の平行光５４が光学フィルタ５５を透過し、透過した平行光５４が第２のレンズ５６によって収束光５７に変換され、第２の光ファイバー５８に入射する。
【０００３】
光学フィルタ５５は、それが２０ｎｍの波長間隔で光波長多重通信を行うＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）システム用の光学フィルタして機能する場合、２０ｎｍのバンド幅の波長範囲以外の光を−２０〜−４０ｄＢ以下で遮断することができるバンドパスフィルタである。
【０００４】
近年、１５３０〜１５６５ｎｍの波長範囲において高密度の光波長多重通信を可能にするために、０．８ｎｍの波長間隔で光波長多重通信を行うＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）システムが注目されている。ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能する光学フィルタは、０．８ｎｍのバンド幅の波長範囲以外の光を−２０〜−４０ｄＢ以下で遮断することができるバンドパスフィルタである。
【０００５】
上記光学フィルタ５５を誘電体多層膜５９で形成する場合、ガラス等の光透過性の基板６０を準備して、その上に多数の誘電体からなる膜を順番に真空蒸着法等によって積層させる。ＣＷＤＭシステム用の光学フィルタの場合には、約６０〜７０層の誘電体膜が積層され、誘電体多層膜の厚さが約２０〜４０μｍになる。ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの場合には、バンド幅が非常に狭くなるので、ＣＷＤＭシステム用の光学フィルタよりも多数の誘電体膜を積層させる必要があり、約１２０〜１５０層の誘電体膜が積層され、誘電体多層膜の厚さが約４０〜８０μｍになる。
【０００６】
光学フィルタ５５を実際に使用するとき、ＣＷＤＭシステム用の光学フィルタでは、誘電体多層膜５９から基板６０が取り外され、誘電体多層膜５９だけで使用される。これに対して、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの場合、誘電体多層膜５９に基板６０が取付けられた状態で使用される（図５参照）。その理由は、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタ５５では、誘電体膜の層数が多いので、層と層との間に働く応力の合計が大きくなり、誘電体多層膜から基板を取り外すと、誘電体多層膜が反ってしまうからである。従って、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタ５５の厚さは、基板６０の厚さと誘電体多層膜５９の厚さを合計した厚さ、即ち、約０．５〜１．０ｍｍになる。
【０００７】
上述した光学フィルタは、空間的に配置されるだけでなく、樹脂基板や石英基板を用いた基板タイプの光合分波器に搭載される場合もある（ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタについて、例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９８８９７号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ガラス等の基板６０が誘電体多層膜５９に取付けられた状態のＤＷＤＭシステム用の光学フィルタ５５が空間的に配置される場合、光学フィルタ５５の中を通って伝搬する光が平行光であるため、基板６０の中を伝搬する光の挿入損失は少ない。
【００１０】
これに対して、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタ５５を基板タイプの光合分波器に搭載すると、伝搬する光の挿入損失が大きくなる。詳細には、シングルモードの光が基板６０に入射するとき、平行光ではないため、基板６０の界面で拡散し、放射されてしまうからである。誘電体多層膜５９から基板６０を取り外せば、挿入損失は少なくなるが、上述したように、誘電体多層膜５９が反ってしまい、光学フィルタ５５として使用できなくなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、誘電体多層膜から基板を取り外したときに誘電多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減することができる光学フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明による光学フィルタは、誘電体の低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層させた第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜と、第１の誘電体多層膜と第２の誘電体多層膜とを積層方向に接着するための樹脂層と、を有し、樹脂層は、第１の誘電体多層膜、樹脂層及び第２の誘電体多層膜が一体の光学フィルタを構成するように、低屈折率層又は高屈折率層と実質的に同じ屈折率を有することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された光学フィルタによれば、樹脂層が低屈折率層又は高屈折率層と実質的に同じ屈折率を有しているので、第１の誘電体多層膜、樹脂層及び第２の誘電体多層膜を一体の光学フィルタとして機能させることができる。また、第１の誘電体多層膜と第２の誘電体多層膜との間に樹脂層を介在させることにより、第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜で生じた応力を樹脂層で緩和させ、一体の光学フィルタにおいて、誘電体多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減させることができる。
【００１４】
本発明による光学フィルタの実施形態において、好ましくは、光学フィルタは、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能する。
【００１５】
ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能する光学フィルタは、誘電体膜の層数がＣＷＤＭシステム用の光学フィルタの誘電体膜の層数よりも多くなり、誘電体多層膜から基板を取外したときに、誘電体多層膜が反ってしまう。しかしながら、上記実施形態の構成によれば、ＣＷＤＭシステム用の光学フィルタの誘電体膜の層数よりも多くなっても、誘電体膜間に生じた応力を樹脂層によって緩和することにより、誘電体多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減させることができる。
【００１６】
この実施形態において、更に好ましくは、第１の誘電体多層膜は、第１の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、第２の誘電体多層膜は、第１の波長範囲よりも低い波長にシフトした第２の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、第１の波長範囲と第２の波長範囲を重ね合わせることによって、一体の光学フィルタは、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能する。
【００１７】
このように構成された光学フィルタによれば、第１の誘電体多層膜及び第２の誘電多層膜自体は、従来のＣＷＤＭシステム用の光学フィルタからなる。従って、第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜を、従来使用しているＣＷＤＭシステム用の光学フィルタのための成膜技術を用いて製作することができる。更に、反りがなく且つ遮断特性が優れた第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜を得ることができる。第１の波長範囲の下限波長と第２の波長範囲の上限波長との間の波長範囲を、ＤＷＤＭシステム用の波長範囲に合わせることにより、第１の誘電体多層膜、樹脂層及び第２の誘電体多層膜が構成する光学フィルタを、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能させることができる。
【００１８】
本発明による光学フィルタの実施形態において、好ましくは、誘電体を積層させるときに使用した基板が取り外される。
【００１９】
このように構成された光学フィルタによれば、誘電体多層膜から基板が取り外されるので、シングルモードの光が拡散する界面がなくなり、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの中を通って伝搬するシングルモードの光の挿入損失を軽減することができる。
【００２０】
本発明による光学フィルタの実施形態において、好ましくは、光学フィルタは、１２０〜１５０層の誘電体を有する。
【００２１】
１２０〜１５０層の誘電体を連続的に積層させて誘電体多層膜を形成した場合、誘電体多層膜から基板を取り外すと、誘電体多層膜が反ってしまう。しかしながら、上記実施形態の構成では、１２０〜１５０層の誘電体を有していても、第１の誘電体多層膜と第２の誘電体多層膜との間に介在した樹脂層により、誘電体多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明した通り、本発明による光学フィルタは、誘電体多層膜から基板を取り外したときに誘電多層膜を反らせる方向に働く応力を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、図１を参照して、本発明による光デバイスの第１の実施形態を説明する。図１は、本発明による光学フィルタの概略図である。
【００２４】
図１に示すように、光学フィルタ１は、第１の誘電体多層膜２と、第２の誘電体多層膜４と、第１の誘電体多層膜２と第２の誘電体多層膜４とを積層方向Ａに接着する樹脂層６とを有している。第１の誘電体多層膜２及び第２の誘電体多層膜４はいずれも、誘電体の低屈折率層８と高屈折率層１０とを交互に積層させることにより形成されている。低屈折率層８は、例えば、ＳｉＯ2の誘電体からなり、この場合、屈折率は１．４６である。高屈折率層１０は、例えば、ＴｉＯ2の誘電体からなり、この場合、屈折率は２．４０である。図１に示す実施形態では、樹脂層６と隣接する第１の誘電体多層膜２の層と第２の誘電体多層膜４の層は、高屈折率層１０で形成され、樹脂層６は、低屈折率層８と実質的に同じ屈折率を有する材料で作られている。それにより、第１の誘電体多層膜２、樹脂層６及び第２の誘電体多層膜４にわたって、高屈折率の層と低屈折率の層が交互に連続し、それらが一体の光学フィルタを形成している。樹脂層６の屈折率は、低屈折率層８又は高屈折率層１０の屈折率に対して、±０．０２０の範囲内にあることが好ましく、±０．０１０の範囲内にあることが更に好ましい。樹脂層６は、例えば、協立化学製シリコーン系接着剤ＷＲ８９６２Ｈで形成され、この場合、屈折率は、１．４５５である。
【００２５】
光学フィルタ１を形成する方法の一例では、先ず、基板１２の上に誘電体の低屈折率層８と高屈折率層１０とを交互に積層させ、第１の誘電体多層膜２を形成する。また、別の基板(図示せず)上に誘電体の低屈折率層８と高屈折率層１０とを交互に積層させ、第２の誘電体多層膜４を形成する。次いで、第１の誘電体多層膜２と第２の誘電体多層膜４を樹脂層６で接着する。誘電体を積層させるときに使用した基板１２を、第１の誘電体多層膜２及び第２の誘電体多層膜４から取り外すことが好ましい。
【００２６】
第１の誘電体多層膜及び第２の誘電体多層膜４は、単体で反りが生じない層数及び厚さであることが好ましく、例えば、５０〜８０層であり、更に好ましくは、６０〜７０層である。また、第１の誘電体多層膜２の層数と第２の誘電体多層膜４の層数の合計は、樹脂層６を介在させないで直接積層させたものに反りが生じる層数であることが好ましく、例えば、１２０〜１５０層である。
【００２７】
本実施形態の光学フィルタ１は、第１の誘電体多層膜２と第２の誘電体多層膜４の間に樹脂層６が介在しているので、第１の誘電体多層膜２内の応力と第２の誘電体多層膜４内の応力が樹脂層６によって緩和され、光学フィルタ１は、基板１２を取り外した状態であっても反りが防止される。
【００２８】
また、樹脂層６の弾性率が０．００１〜０．１ＭＰａであることが好ましく、０．００１〜０．０１ＭＰａであることが更に好ましい。弾性率が０．１ＭＰａよりも大きいと、応力を十分に緩和することができなくなり、基板を取り外したときに反りが生じることがある。また、光学フィルタの取扱いを容易にするために、弾性率が０．００１ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００２９】
一体の光学フィルタは、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能することが好ましい。それにより、従来のＤＷＤＭシステム用の光学フィルタでは、反りを防止するために基板１２を誘電体多層膜に取付けた状態のままにしておく必要であったが、本実施形態による光学フィルタ１では、基板１２を取り外すことができるようになる。その結果、光学フィルタ１の厚さを薄くできると共に、光を拡散させていた基板がなくなるので、光学フィルタ１の挿入損失を小さくすることができる。
【００３０】
また、一般的に、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタを、樹脂層６を介在させないで連続的に誘電体を積層させる方法によって形成する成膜技術は、ＣＷＤＭシステム用の光学フィルタを同様な方法によって形成する成膜技術よりも、高精度に行う必要がある。しかしながら、本発明による光学フィルタであれば、従来のＣＷＤＭシステム用の光学フィルタの成膜技術で、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタを簡易に形成することができる。
【００３１】
ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの第１の形態は、従来の、即ち、樹脂層６を介在させないで連続的に誘電体を積層させたＤＷＤＭ用の光学フィルタの誘電体膜の１つを、その膜と実質的に同じ屈折率を有する樹脂層６で置き換えた形態である。
【００３２】
図２は、第１の形態の具体例の特性を示す図である。図２に示した第１の形態の具体例では、基板を取り外した状態でも光学フィルタ１に反りはなく、厚さが５０μｍであり、１５５２±０．４ｎｍの波長範囲以外の光を−３０ｄＢ以下で遮断することができた。
【００３３】
ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの第２の形態は、第１の誘電体多層膜２が第１の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、第２の誘電体多層膜４が、第１の波長範囲よりも低い波長にシフトした第２の波長範囲の光を透過させるＣＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能し、第１の波長範囲と第２の波長範囲を重ね合わせることによって、一体の光学フィルタ１が、ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタとして機能するものである。
【００３４】
図３は、第２の形態の具体例の特性を示す図である。第１の誘電体多層膜２は、基板を取り外した状態でも反りはなく、厚さが３０μｍであり、図３（ａ）に示すように、１５５２．８２〜１５７２．８２ｎｍ（２０ｎｍのバンド幅）の波長範囲以外の光を−３０ｄＢ以下で遮断することができた。また、第２の誘電体多層膜４は、基板を取り外した状態でも反りはなく、厚さが３０μｍであり、図３（ｂ）に示すように、１５３３．６〜１５５３．６ｎｍ（２０ｎｍのバンド幅）の波長範囲以外の光を−３０ｄＢ以下で遮断することができた。第１の誘電体多層膜２及び第２の誘電体多層膜４は、従来のＣＷＤＭ用の光学フィルタの成膜技術を使用して作られたものである。第１の誘電体多層膜２と第２の誘電体多層膜４を、協立化学製シリコーン系接着剤ＷＲ８９６２Ｈからなる接着剤層６で接着して得られた光学フィルタ１は、反りはなく、厚さが６０μｍであり、図３（ｃ）に示すように、１５５８．６８〜１５５９．２８ｎｍ（０．８ｎｍのバンド幅）の波長範囲の光を−３０ｄＢ以下で遮断することができた。得られた光学フィルタ１は、ＤＷＤＭシステムで十分に使用可能なものであった。
【００３５】
図４は、上述した第２の形態の光学フィルタを基板タイプの光導波路に搭載した図である。光学フィルタ１には、シングルモード光ファイバー又はシングルモード光導波路（図示せず）から出射した光のうち、電柱等から宅内に引き込まれる入力ポートからビデオポートに１５５８．９８±０．３ｎｍの波長帯の光（ビデオ信号）のみが透過し、入力ポートからパソコンなどを接続するＩＰポートにのみ伝搬する必要がある１４９０ｎｍの波長の光（インターネットプロトコル信号）が光学フィルタ１で反射する。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３７】
上記実施形態では、低屈折率層８と高屈折率層１０が１層ごとに交互に配置されている形態を示したけれども、光学フィルタの使用によって、複数の低屈折率層８又は高屈折率層１０が隣接していても、全体として低屈折率層８と高屈折率層１０とが交互に配置されていればよい。従って、例えば、低屈折率層８と実質的に同じ屈折率を有する樹脂層６が、第１誘電体多層膜２又は第２の誘電体多層膜４の低屈折率層８と隣接して配置されていてもよい。また、樹脂層６は、高屈折率層１０と実質的に同じ屈折率のものを用いてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、１つの光学フィルタ１に対して、１種類の低屈折率層８と１種類の高屈折率層１０を使用したが、複数種類の低屈折率層８及び高屈折率層を使用してもよい。
【００３９】
上記実施形態では、２つの誘電体多層膜２、４を樹脂層６で接着したが、３つ以上の誘電体多層膜をそれぞれ、低屈折率層８又は高屈折率層１０と同じ屈折率を有する樹脂層で接着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による光学フィルタの概略図である。
【図２】ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの第１の形態の特性を示す図である。
【図３】ＤＷＤＭシステム用の光学フィルタの第２の形態の特性を示す図である。
【図４】第２の形態のＤＷＤＭシステム用の光学フィルタを基板タイプの光合分波器に搭載した図である。
【図５】空間内に配置された光学フィルタを含む光学系の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１光学フィルタ
２  第１の誘電体多層膜
４  第２の誘電体多層膜
６  樹脂層
８  低屈折率層
１０  高屈折率層
１２基板
Ａ  積層方向
【図１】
2009058780.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009058780.tif 000005
【図４】
2009058780.tif 000006
【図５】
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