JPH11305035A - Multilayer film filter free of temperature dependence and its manufacture - Google Patents
Multilayer film filter free of temperature dependence and its manufactureInfo
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- JPH11305035A JPH11305035A JP10116544A JP11654498A JPH11305035A JP H11305035 A JPH11305035 A JP H11305035A JP 10116544 A JP10116544 A JP 10116544A JP 11654498 A JP11654498 A JP 11654498A JP H11305035 A JPH11305035 A JP H11305035A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光通信等に用いられ
る光学用の多層膜フィルタに関し、特に波長特性が温度
に依存しない多層膜フィルタとその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical multilayer filter used for optical communication and the like, and more particularly to a multilayer filter whose wavelength characteristic does not depend on temperature and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近の高速通信網の整備に伴って、光通
信の実用化のための研究開発が盛んに行われている。こ
のような光通信においては、高速で大量の信号を伝送す
る必要があり、その一つの方法として波長分割多重方式
が有力視されている。波長分割多重においては、搬送波
の波長の異なる信号を狭い帯域にできるだけ多く収納す
ることによって、一度に送信する情報量を多くしようと
する試みが行われている。2. Description of the Related Art With the recent development of high-speed communication networks, research and development for practical use of optical communication have been actively conducted. In such optical communication, it is necessary to transmit a large amount of signals at high speed, and as one of the methods, a wavelength division multiplexing method is considered to be promising. In wavelength division multiplexing, attempts have been made to increase the amount of information transmitted at a time by storing as many signals having different carrier wavelengths as possible in a narrow band.
【0003】従って、異なる搬送波の波長を有する異な
るチャネルの波長は、互いに非常に接近しており、これ
ら互いに接近した波長を有するチャネルの信号を正しく
送受信するためには、光通信網に使用される光学用の多
層膜フィルタの性能が問題となる。特に、異なるチャネ
ルの波長が接近している場合には、多層膜フィルタの波
長に対する特性が安定していることが必要であり、わず
かな波長特性の変化により光信号の送受信の質が劣化し
てしまう。Therefore, the wavelengths of different channels having different carrier wavelengths are very close to each other, and are used in optical communication networks to correctly transmit and receive signals of these channels having wavelengths that are close to each other. The performance of the optical multilayer filter becomes a problem. In particular, when the wavelengths of different channels are close to each other, it is necessary that the characteristics of the multilayer filter with respect to the wavelength be stable, and a slight change in the wavelength characteristics degrades the quality of optical signal transmission / reception. I will.
【0004】一方、多層膜フィルタは従来、電子ビーム
蒸着法などにより加熱された透明基板上に形成されてい
たが、こうした多層膜は膜の充填密度が低く、多層膜内
に水分が吸着するため、周囲の湿度変化による波長特性
の変化が大きかった。これに対し、近年イオンアシスト
蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等
のイオンやプラズマを利用した成膜プロセスにより、充
填密度の高い多層膜が形成できるようになり、湿度によ
る波長特性の変化は無視できるまでになっている。しか
し、温度変化に対しては、多層膜を構成する各層の屈折
率と物理的厚さが温度によって変化するため、多層膜の
平均の光学的膜厚(平均屈折率と物理的膜厚との積)が
変化し、波長特性の変化が起こるという問題があった。
一般に膜の屈折率は温度上昇に伴って増加する傾向があ
り、また、物理的膜厚も熱膨張により増加するため、多
層膜の平均の光学膜厚は温度上昇によって増加し、波長
特性も長波長側にシフトする傾向がある。On the other hand, a multilayer filter is conventionally formed on a transparent substrate heated by an electron beam evaporation method or the like. However, such a multilayer film has a low packing density of a film and adsorbs moisture in the multilayer film. The change in wavelength characteristics due to the change in ambient humidity was large. On the other hand, in recent years, a multilayer film with a high packing density can be formed by a film forming process using ions or plasma such as an ion assisted vapor deposition method, an ion plating method, and a sputtering method. It is now negligible. However, with respect to a temperature change, the refractive index and the physical thickness of each layer constituting the multilayer film change with temperature, so that the average optical thickness (the average refractive index and the physical thickness of the multilayer film) Product) and the wavelength characteristic changes.
In general, the refractive index of a film tends to increase as the temperature rises, and the physical film thickness also increases due to thermal expansion. Therefore, the average optical film thickness of the multilayer film increases with the temperature rise, and the wavelength characteristics also increase. It tends to shift to the wavelength side.
【0005】この問題に対し、膨張係数の大きい基板を
用いることにより、基板の熱膨張によって多層膜を二次
元的に広げて、膜に体積歪みを生じさせ、波長シフトを
低減するという技術が特開平7−198935号公報に
開示されている。To solve this problem, a technique of using a substrate having a large expansion coefficient to expand a multilayer film two-dimensionally by thermal expansion of the substrate, causing volume distortion in the film, and reducing a wavelength shift is a special feature. It is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-198935.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術、特開平
7−198935号公報によれば、多層膜フィルタの波
長シフトを零に近づけるためには、多層膜の材質にも依
るが、基板の熱膨張係数をおおよそ107〜121(×
10-7/℃)程度にしなければならないことが分かる。
しかし、実際にこのような膨張係数の大きい基板に直接
多層膜を形成した場合、多層膜が基板から剥離したり、
基板の破損や変形が生じ、実用的ではないことが判明し
た。この原因は次のように考えられる。According to the above-mentioned prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-198935, in order to make the wavelength shift of the multilayer filter close to zero, it depends on the material of the multilayer film. The expansion coefficient is approximately 107 to 121 (×
10 −7 / ° C.).
However, when a multilayer film is actually formed directly on a substrate having such a large expansion coefficient, the multilayer film peels off from the substrate,
It was found that the substrate was damaged or deformed and was not practical. The cause is considered as follows.
【0007】イオンやプラズマを利用した成膜プロセス
では輻射熱の影響により成膜中に基板の温度が上昇する
ので、膨張係数の大きい基板の場合、基板が大きく膨張
した状態で多層膜が形成される。膜形成後、室温に戻す
と基板が大きく収縮するため、多層膜が基板から強い圧
縮応力を受ける、更に、イオンやプラズマを利用した成
膜プロセスでは膜の充填密度が高い為、潜在的に多層膜
は圧縮の内部応力を有している。このように多層膜には
膜自身の持つ圧縮の内部応力と基板から受ける圧縮応力
の両方が加わっており、このような強い圧縮応力に耐え
かねて多層膜が基板から剥離したり、また多層膜が基板
に密着したとしても基板の破損や変形が起こったりする
ものと考えられる。In a film forming process using ions or plasma, the temperature of the substrate increases during the film formation due to the influence of radiant heat. Therefore, in the case of a substrate having a large expansion coefficient, a multilayer film is formed with the substrate greatly expanded. . After the film is formed, the substrate shrinks greatly when the temperature is returned to room temperature, so that the multilayer film receives a strong compressive stress from the substrate. Furthermore, in the film formation process using ions or plasma, the film packing density is high, so that the multilayer film is potentially multi-layered. The membrane has a compressive internal stress. As described above, both the internal compressive stress of the film itself and the compressive stress received from the substrate are applied to the multilayer film. It is considered that the substrate may be damaged or deformed even if it comes into close contact with the substrate.
【0008】本発明の課題は、上記問題点を解決し、膨
張係数の大きい基板を用いることなく、特性が温度に依
存しない、実用的な多層膜フィルタとその製造方法を提
供することである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a practical multilayer film filter whose characteristics do not depend on temperature without using a substrate having a large expansion coefficient, and a method of manufacturing the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の多層膜フィルタ
は、少なくとも片面に多層膜が形成された透明基板と、
少なくとも該多層膜の表面、または周囲に接着された、
前記多層膜および前記透明基板よりも熱膨張係数の大き
い物体とを有し、温度変化によって生じる前記多層膜の
平均の光学的膜厚の変化が、前記物体の温度変化に伴っ
て生じる体積の変化により前記多層膜が変形されること
によって相殺され、前記多層膜の波長特性が近似的に不
変に保たれることを特徴とする。A multilayer filter according to the present invention comprises: a transparent substrate having a multilayer film formed on at least one side;
Adhered to at least the surface of the multilayer film, or the periphery thereof,
An object having a thermal expansion coefficient larger than that of the multilayer film and the transparent substrate, and a change in average optical film thickness of the multilayer film caused by a change in temperature is caused by a change in volume caused by a change in temperature of the object. This offsets the deformation of the multilayer film, thereby keeping the wavelength characteristics of the multilayer film approximately unchanged.
【0010】本発明の多層膜フィルタの製造方法は、少
なくとも透明基板の片面に多層膜を形成し、該多層膜お
よび該透明基板よりも熱膨張係数の大きい物体を、少な
くとも前記多層膜の表面、あるいは周囲に接着し、温度
変化によって生じる前記多層膜の平均の光学的膜厚の変
化が、前記物体の温度変化に伴って生じる体積の変化に
より前記多層膜が変形されることによって相殺され、前
記多層膜の波長特性が近似的に不変に保たれるようにし
たことを特徴とする。[0010] In the method for manufacturing a multilayer filter according to the present invention, a multilayer film is formed on at least one surface of a transparent substrate, and an object having a larger thermal expansion coefficient than the multilayer film and the transparent substrate is formed on at least the surface of the multilayer film. Or adhered to the surroundings, the change in the average optical film thickness of the multilayer film caused by a temperature change is offset by the deformation of the multilayer film due to a change in volume caused by a temperature change of the object, The wavelength characteristic of the multilayer film is kept approximately unchanged.
【0011】本発明によれば、多層膜を形成する基板の
熱膨張係数は大きくしないので、多層膜を形成中に上が
った温度が形成後に下がっても、多層膜の剥がれや、基
板の破損等が生じない。また、多層膜フィルタの温度変
化による特性の変化を、熱膨張係数の大きな物体を多層
膜の表面に、あるいは、多層膜の表面と基板の裏側に接
着剤で貼り付けることにより補償するので、物体の貼り
付け時に極端に温度が上がることが無く、多層膜フィル
タを製造途中に破損する等の欠点を有しない。According to the present invention, since the coefficient of thermal expansion of the substrate on which the multilayer film is formed is not increased, even if the temperature increased during the formation of the multilayer film decreases after the formation, the multilayer film may be peeled off or the substrate may be damaged. Does not occur. In addition, changes in the characteristics of the multilayer filter due to temperature changes are compensated by attaching an object having a large thermal expansion coefficient to the surface of the multilayer film or to the surface of the multilayer film and the back side of the substrate with an adhesive. The temperature does not rise extremely at the time of sticking, and there is no defect such as breakage during the production of the multilayer filter.
【0012】多層膜フィルタに貼り付けられる物体は、
温度が上昇した場合は、多層膜を機械的に引っ張って、
多層膜の物理的厚さを薄くし、多層膜の光学的厚さを一
定に保つ。同様に、温度が下降した場合には、多層膜や
基板よりも物体の方が大きく縮んで、多層膜の物理的厚
さを厚くし、やはり、多層膜の光学的厚さを一定に保
つ。The object to be attached to the multilayer filter is
If the temperature rises, mechanically pull the multilayer film,
Reduce the physical thickness of the multilayer and keep the optical thickness of the multilayer constant. Similarly, when the temperature drops, the object shrinks more than the multilayer film or the substrate, increasing the physical thickness of the multilayer film and again keeping the optical thickness of the multilayer film constant.
【0013】なお、こおで、多層膜の周囲とは、多層膜
の表面ではなく、その側端部であることを示す。In this connection, the term "around the multilayer film" means not the surface of the multilayer film but the side edge thereof.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の多層膜フィルタは、少な
くとも片面に多層膜が形成された透明基板と、少なくと
も該多層膜の表面又は周囲に接着された、前記多層膜及
び前記透明基板よりも熱膨張係数の大きい物体とを有
し、温度変化によって生じる前記多層膜の平均の光学的
膜厚(平均屈折率と物理的膜厚との積)の変化が、前記
物体の温度変化に伴って生じる体積の変化により前記多
層膜が変形されることによって相殺され、前記多層膜の
波長特性が近似的に不変に保たれることを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A multilayer filter according to the present invention comprises a transparent substrate having a multilayer film formed on at least one side, and a multilayer film and a transparent substrate adhered to at least the surface or periphery of the multilayer film. An object having a large coefficient of thermal expansion, and a change in the average optical film thickness (product of the average refractive index and the physical film thickness) of the multilayer film caused by a temperature change is caused by a change in the temperature of the object. The deformation of the multilayer film due to the resulting change in volume is offset by the deformation, and the wavelength characteristic of the multilayer film is kept approximately unchanged.
【0015】ここで、平均の屈折率とは、次のようなこ
とを意味する。すなわち、多層膜は、屈折率の異なる膜
を何層にも重ね合わせて構成される。このような構成に
より、入射する光の特性の波長のものを透過させる。こ
れが、多層膜のバンドパスフィルタとしての機能である
が、このとき、透過してくる光は屈折率の異なる膜の層
を何層も通過してくることにより、多層膜をある屈折率
を持った物質と感じる。従って、透過してきた光は多層
膜をある特定の屈折率を通過してきた時と同じ光学的距
離を伝播して出力される。この透過光が多層膜を通過し
てきた時に伝播したと感じた光学距離で光が伝播した物
理的距離を割ったものを平均の屈折率とする。また、平
均の光学的距離あるいは、光学的厚さというのは、光が
入射してから出射するまでに感じたトータルの光学的距
離である。ここで、平均という言葉を使うのは、多層膜
の各層の光学的距離が全て同様に一定に保たれるとは限
らないが、トータルで一定に保たれれば、波長特性は変
化しないという見識に基づいている。Here, the average refractive index means the following. That is, the multilayer film is formed by stacking films having different refractive indexes in any number of layers. With such a configuration, light having a characteristic wavelength of incident light is transmitted. This is the function of the multilayer film as a bandpass filter. At this time, the transmitted light passes through the layers of the films having different refractive indices so that the multilayer film has a certain refractive index. Feels like a substance. Therefore, the transmitted light propagates through the multilayer film at the same optical distance as when passing through a specific refractive index and is output. The average refractive index is obtained by dividing the physical distance of the transmitted light by the optical distance that the transmitted light felt when the transmitted light passed through the multilayer film. The average optical distance or the optical thickness is the total optical distance felt from the time when light is incident to the time when light is emitted. Here, the term “average” does not mean that the optical distance of each layer of the multilayer film is always kept constant, but that if the total is kept constant, the wavelength characteristics do not change. Based on
【0016】多層膜が温度の上昇に伴って膨張し、物理
的膜厚が増加すると共に、平均屈折率も増加しようとし
たとき、多層膜を形成した基板や、多層膜の表面又は周
辺に接着された物体も同時に膨張する。物体の熱膨張率
は多層膜や基板よりも大きいので、膨張する大きさも大
きく、多層膜および基板を引っ張って膨張することにな
る。ここで多層膜は物体によって引っ張られるので、機
械的に多層膜が引き延ばされるようになる。この機械的
に引き延ばされる効果により、多層膜の物理的厚さは薄
くなり、温度上昇により変化した多層膜の平均屈折率と
物理的膜厚との積、すなわち平均の光学的膜厚の変化が
相殺され、近似的に不変に保たれる。多層膜の波長特性
は、基本的に平均の光学的膜厚によって決まるので、こ
れが温度によって不変に保たれることにより、多層膜の
波長特性も不変に保たれることになる。When the multilayer film expands with an increase in temperature to increase the physical film thickness and increase the average refractive index, when the multilayer film is bonded to the substrate on which the multilayer film is formed or the surface of the multilayer film or the periphery thereof, The expanded object also expands at the same time. Since the coefficient of thermal expansion of the object is larger than that of the multilayer film or the substrate, the expansion amount is large, and the object is expanded by pulling the multilayer film or the substrate. Here, since the multilayer film is pulled by the object, the multilayer film is mechanically stretched. Due to this mechanical stretching effect, the physical thickness of the multilayer film is reduced, and the product of the average refractive index and the physical film thickness of the multilayer film changed by the temperature rise, that is, the change of the average optical film thickness. Cancel out and remain approximately unchanged. Since the wavelength characteristic of the multilayer film is basically determined by the average optical film thickness, if this is kept unchanged by the temperature, the wavelength characteristic of the multilayer film is also kept unchanged.
【0017】また、温度が下がる場合には、多層膜が収
縮を起こすが、これに伴い、物理的膜厚が減少する。し
かし、多層膜の表面または周辺に接着された物体は多層
膜よりも更に収縮し、多層膜を更に収縮させる。これに
より、多層膜の物理的膜厚は増加し、結果として、温度
上昇の場合と同じように、多層膜の平均屈折率と物理的
膜厚との積が近似的に、温度変化に対して不変に保たれ
る。When the temperature decreases, the multilayer film shrinks, and the physical film thickness decreases accordingly. However, objects adhered to or around the multilayer film shrink more than the multilayer film, causing the multilayer film to shrink further. As a result, the physical film thickness of the multilayer film increases, and as a result, the product of the average refractive index of the multilayer film and the physical film thickness approximates to the temperature change as in the case of the temperature rise. Will be kept unchanged.
【0018】図1に示されるのは、第1の実施形態の多
層膜フィルタの製造方法を説明する図であり、図2は第
1の実施形態で製造された多層膜フィルタを説明する図
である。また、図3は、第1の実施形態の多層膜フィル
タの波長透過特性を示す図である。FIG. 1 is a view for explaining a method of manufacturing the multilayer filter of the first embodiment, and FIG. 2 is a view for explaining the multilayer filter manufactured in the first embodiment. is there. FIG. 3 is a diagram illustrating a wavelength transmission characteristic of the multilayer filter of the first embodiment.
【0019】図1を用いて、本実施形態の多層膜フィル
タの製造方法を説明する。図1(a)に示されるのは、
透明基板1である。本実施形態では透明基板1として、
熱膨張係数αが79(×10-7/℃)の光学ガラスであ
る商品名S−TIM25(オハラ社製)からなる平板を
用いた。まず、該透明基板1の表面に、不図示のイオン
プレーティング法により、多層膜2を形成する。本実施
形態の多層膜2は、誘電体であるSiO2 とTa2 O5
を交互に数十層積層して構成しており、図3のように特
定の波長のみを透過するバンドパスフィルタとして機能
するものである。膜の熱膨張係数αは、SiO2 膜で5
〜6(×10-7/℃)程度、Ta2 O5 膜で70〜90
(×10-7/℃)程度であると推測される。なお、多層
膜成膜中の透明基板1の温度は、プラズマの輻射熱によ
り200〜250℃程度まで上昇したが、多層膜成膜
後、透明基板1の温度を室温に戻しても、膜の剥離や基
板の破損、変形は発生しなかった。なお、比較例とし
て、透明基板1に商品名S−FPL52(オハラ社製、
α=124×10-7/℃)や商品名S−PHM52(オ
ハラ社製、α=101×10-7/℃)を用いた場合に
は、多層膜成膜後、透明基板1の温度を室温に戻すと膜
の剥離や基板の破損、変形が発生し、実用的ではなかっ
た。A method for manufacturing the multilayer filter of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows that
This is a transparent substrate 1. In the present embodiment, as the transparent substrate 1,
A flat plate made of optical glass having a coefficient of thermal expansion α of 79 (× 10 −7 / ° C.) and made of S-TIM25 (trade name, manufactured by OHARA CORPORATION) was used. First, a multilayer film 2 is formed on the surface of the transparent substrate 1 by an ion plating method (not shown). The multilayer film 2 of the present embodiment is made of a dielectric material of SiO 2 and Ta 2 O 5.
Are alternately laminated, and functions as a bandpass filter that transmits only a specific wavelength as shown in FIG. The coefficient of thermal expansion α of the film is 5 for the SiO 2 film.
66 (× 10 −7 / ° C.), 70 to 90 for Ta 2 O 5 film
(× 10 −7 / ° C.). The temperature of the transparent substrate 1 during the formation of the multilayer film was raised to about 200 to 250 ° C. due to the radiation heat of the plasma. No breakage or deformation of the substrate occurred. As a comparative example, S-FPL52 (trade name, manufactured by OHARA CORPORATION,
When α = 124 × 10 −7 / ° C.) or S-PHM52 (trade name, manufactured by Ohara Corporation, α = 101 × 10 −7 / ° C.), the temperature of the transparent substrate 1 after forming the multilayer film is reduced. When the temperature was returned to room temperature, peeling of the film, breakage and deformation of the substrate occurred, which was not practical.
【0020】次に図1(b)に示すように、波長155
0nm帯(1530nm位から1565nm位の波長帯
域をいう)において透明な接着剤3を透明基板1上に形
成された多層膜2の表面に適量塗布した後、透明基板1
及び多層膜2よりも熱膨張係数が大きい物体4を間に空
気が入らない様に注意しながら張り合わせる。本実施形
態では、透明な接着剤3として熱硬化性のエポキシ系接
着剤である、商品名EPO−TEK353ND(EPOXY
TECHNOLOGY, INC.製)を用い、物体4として熱膨張係
数αが142(×10-7/℃)の光学ガラスである商品
名S−FPL53(オハラ社製)からなる平板を用い
た。物体4を透明基板1に張り合わせた後、100℃の
高温に30分間放置して接着剤を硬化させる。このと
き、物体4の熱膨張係数が透明基板1及び多層膜2より
も大きいため、100℃から室温に戻した際に、物体4
が多層膜2よりも大きく収縮するため、多層膜2の物理
的膜厚がわずかに増加し、図3に示すように、波長特性
が長波長側に僅かに(0.3nm程度)シフトする。こ
の波長シフト量は、接着剤の硬化温度や、物体4、多層
膜2、透明基板1の熱膨張係数によって決まる値なの
で、本実施形態では、この波長シフト量を見込んで、予
め多層膜の波長特性を所望の波長特性よりも短波長にし
て形成している。なお、接着剤の硬化温度を80〜15
0℃の温度範囲内で変えることにより、物体4、多層膜
2、透明基板1を変えなくても、波長シフト量を調整す
ることができ、接着後の多層膜の波長特性を所望の値に
調整することができる。Next, as shown in FIG.
In a 0 nm band (refer to a wavelength band of about 1530 nm to about 1565 nm), an appropriate amount of a transparent adhesive 3 is applied to the surface of the multilayer film 2 formed on the transparent substrate 1.
Then, the object 4 having a larger coefficient of thermal expansion than the multilayer film 2 is adhered to the object 4 while taking care not to allow air to enter therebetween. In the present embodiment, the transparent adhesive 3 is a thermosetting epoxy-based adhesive, trade name EPO-TEK353ND (EPOXY
TECHNOLOGY, INC.) And a flat plate made of optical glass having a thermal expansion coefficient α of 142 (× 10 −7 / ° C.) S-FPL53 (manufactured by OHARA) was used as the object 4. After bonding the object 4 to the transparent substrate 1, the adhesive is cured by leaving the object 4 at a high temperature of 100 ° C. for 30 minutes. At this time, since the thermal expansion coefficient of the object 4 is larger than that of the transparent substrate 1 and the multilayer film 2, the temperature of the
Shrinks more than the multilayer film 2, the physical thickness of the multilayer film 2 slightly increases, and as shown in FIG. 3, the wavelength characteristic shifts slightly (about 0.3 nm) to the longer wavelength side. The wavelength shift amount is a value determined by the curing temperature of the adhesive and the thermal expansion coefficient of the object 4, the multilayer film 2, and the transparent substrate 1. Therefore, in this embodiment, the wavelength shift amount of the multilayer film is determined in advance in consideration of the wavelength shift amount. The characteristics are made shorter than the desired wavelength characteristics. The curing temperature of the adhesive is set to 80 to 15
By changing the temperature within the temperature range of 0 ° C., the wavelength shift amount can be adjusted without changing the object 4, the multilayer film 2, and the transparent substrate 1, and the wavelength characteristic of the multilayer film after bonding can be adjusted to a desired value. Can be adjusted.
【0021】以上のような工程で製造された本実施形態
の多層膜フィルタを図2に示す。本実施形態において
は、多層膜2の表面に熱膨張係数が多層膜2よりも大き
な物体4を接着しており、温度上昇に伴って、多層膜2
の平均屈折率が増加すると共に、物理的膜厚が増加する
ことによって、平均の光学的膜厚が増加しようとしたと
しても、熱膨張係数の大きな物体4の膨張により、多層
膜2の光学的膜厚の変化を相殺するように構成してい
る。FIG. 2 shows the multilayer filter of the present embodiment manufactured by the above steps. In the present embodiment, an object 4 having a larger coefficient of thermal expansion than the multilayer film 2 is adhered to the surface of the multilayer film 2, and the multilayer film 2 has a higher thermal expansion coefficient.
The average refractive index of the multilayer film 2 increases and the physical film thickness increases, so that the average optical film thickness increases. The configuration is such that changes in film thickness are offset.
【0022】実際に本実施形態の多層膜(バンドパス)
フィルタの透過中心波長の温度変化を測定した結果を図
4に示す。比較例として、熱膨張係数の大きい物体4を
表面に接着していない従来の多層膜フィルタについて同
様に測定した結果も図4に示す。図4より、本実施形態
の多層膜フィルタでは、従来の多層膜フィルタと比べ
て、温度による波長シフトが十分に小さく、0〜80℃
の温度範囲で0.024nm程度であった。ここで、波
長シフトの温度変化は2次的に変化しているが、これ
は、多層膜2を構成するSiO2 やTa2 O5 の屈折率
の温度係数や、物体4であるS−FPL53の光学ガラ
スの熱膨張係数が温度上昇によって少しづつ増加するこ
とによるものと推測される。本実施形態では、0〜80
℃の温度範囲で、透過中心波長、すなわち多層膜の光学
的膜厚(平均の屈折率と物理的膜厚との積)が最小とな
る温度が、温度範囲のほぼ中心にあり、波長特性の温度
依存性が最も小さくなっている。The multilayer film (band pass) of the present embodiment is actually
FIG. 4 shows the result of measuring the temperature change of the transmission center wavelength of the filter. As a comparative example, FIG. 4 also shows the results of a similar measurement performed on a conventional multilayer filter in which the object 4 having a large thermal expansion coefficient is not adhered to the surface. As shown in FIG. 4, the multilayer filter of the present embodiment has a sufficiently small wavelength shift due to temperature as compared with the conventional multilayer filter, and has a temperature of 0 to 80 ° C.
In the temperature range of about 0.024 nm. Here, the temperature change of the wavelength shift changes quadratically, which is caused by the temperature coefficient of the refractive index of SiO 2 or Ta 2 O 5 constituting the multilayer film 2 or the S-FPL 53 which is the object 4. It is presumed that the thermal expansion coefficient of the optical glass gradually increases due to the temperature rise. In the present embodiment, 0 to 80
In the temperature range of ° C., the transmission center wavelength, that is, the temperature at which the optical film thickness (the product of the average refractive index and the physical film thickness) of the multilayer film becomes minimum is almost at the center of the temperature range. The temperature dependency is the smallest.
【0023】実施形態1において、構成を次のように変
えても波長特性の温度依存性が小さい多層膜フィルタが
得られた。 ・透明基板1を商品名S−BSL7(オハラ社製、α=
72×10-7/℃)等の光学ガラスにした場合。 ・多層膜2を構成する誘電体であるTa2 O5 の代りに
TiO2 (α=70〜90×10-7/℃)、または、N
b2 O5 (α=70〜90×10-7/℃)を用いた場
合。 ・多層膜2を構成する誘電体としてSiO2 、Ta2 O
5 に加えて他の誘電体(Al2 O3 等)を用いた場合。 ・多層膜2を誘電体と金属(Ag等)で構成した場合。 ・多層膜2の波長特性を長波長側を透過するロングウェ
ーブパスフィルタや短波長側を透過するショートウェー
ブパスフィルタ等にした場合。ここで、ロングウェーブ
パスフィルタやショートウェーブパスフィルタを形成す
る場合には、多層膜として適当な物質を同じ厚さで交互
に積層することによって形成することが出きる。これに
対し、バンドパスフィルタを構成する場合には、積層さ
れている膜の間に、所定の間隔で、スペーサの役割をす
る厚さの厚い部分を周期的に入れてやるようにする。こ
のように、バンドパスフィルタと、ショートパスフィル
タやロングパスフィルタは多層膜の構成に相違があるも
のの、いずれも基板に分子間力で貼り付けられる薄い膜
の層であり、熱膨張係数の大きい物体4を接着剤で貼り
付ける構成による温度無依存性は同様に得られる。 ・多層膜2をイオンアシスト蒸着法やスパッタリング法
等、イオンやプラズマを用いた他の物理的成膜方法(P
VD)により形成した場合。 ・透明な接着剤3として他の熱硬化性のエポキシ系接着
剤(商品名スタイキャスト1264(グレースジャパン
社製)やアクリレート系(商品名アロンアルファ#10
1(東亜合成社製))等、他の接着剤を用いた場合。 ・物体4を商品名で、S−FPL51(オハラ社製、α
=133×10-7/℃)、S−FPL52(オハラ社
製、α=124×10-7/℃)、S−PHM52(オハ
ラ社製、α=101×10-7/℃)、FCD100(H
OYA社製、α=142×10-7/℃)、FCD1(H
OYA社製、α=133×10-7/℃)、FCD10
(HOYA社製、α=101×10-7/℃)の光学ガラ
スにした場合。図5は第2の実施形態の多層膜フィルタ
を説明する図である。In the first embodiment, a multilayer filter having a small temperature dependence of the wavelength characteristic was obtained even if the configuration was changed as follows. -Transparent substrate 1 is trade name S-BSL7 (manufactured by OHARA, α =
72 × 10 −7 / ° C.). TiO 2 (α = 70 to 90 × 10 −7 / ° C.) or N instead of Ta 2 O 5 which is a dielectric material constituting the multilayer film 2
When b 2 O 5 (α = 70 to 90 × 10 −7 / ° C.) is used. SiO 2 , Ta 2 O as a dielectric constituting the multilayer film 2
When other dielectrics (such as Al 2 O 3 ) are used in addition to 5 . -When the multilayer film 2 is composed of a dielectric and a metal (Ag or the like). When the wavelength characteristic of the multilayer film 2 is a long wave pass filter that transmits the long wavelength side, a short wave pass filter that transmits the short wavelength side, or the like. Here, when a long wave pass filter or a short wave pass filter is formed, it can be formed by alternately laminating a suitable material with the same thickness as a multilayer film. On the other hand, when a bandpass filter is formed, a thick portion serving as a spacer is periodically inserted at predetermined intervals between the stacked films. As described above, although the band-pass filter and the short-pass filter and the long-pass filter are different in the configuration of the multilayer film, the band-pass filter is a thin film layer attached to the substrate by an intermolecular force and has a large thermal expansion coefficient. The temperature independence due to the configuration in which 4 is attached with an adhesive is similarly obtained. Other physical film forming methods using ion or plasma such as ion assisted vapor deposition or sputtering (P
VD). -As the transparent adhesive 3, other thermosetting epoxy adhesives (trade name: Stycast 1264 (manufactured by Grace Japan) or acrylates (trade name: Aron Alpha # 10)
1 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)) and other adhesives. -The object 4 is S-FPL51 (trade name, manufactured by OHARA, α
= 133 × 10 −7 / ° C.), S-FPL52 (Ohara, α = 124 × 10 −7 / ° C.), S-PHM52 (Ohara, α = 101 × 10 −7 / ° C.), FCD100 ( H
OYA, α = 142 × 10 −7 / ° C.), FCD1 (H
OYA, α = 133 × 10 −7 / ° C), FCD10
(Made by HOYA, α = 101 × 10 −7 / ° C.). FIG. 5 is a diagram illustrating a multilayer filter according to the second embodiment.
【0024】本実施形態においても、第1の実施形態と
同様に、商品名S−TIM25(オハラ社製)の光学ガ
ラスからなる透明基板11の表面にSiO2 とTa2 0
5 の誘電体からなるバンドパスフィルタである多層膜1
2を形成してある。また、第1の実施形態と同様に、物
体14として商品名S−FPL53(オハラ社製)の光
学ガラスからなる平板を用いたが、本実施形態では不透
明な接着剤15を用い、光の透過領域を除いて物体14
を多層膜12の表面に接着している。従って、光は、こ
の透過領域から出入りするので、不透明な接着剤15に
よって光の透過が妨げられることはない。不透明な接着
剤15としては、熱硬化性のエポキシ系接着剤である、
商品名スタイキャスト2057(グレースジャパン社
製)を用いた。In the present embodiment, similarly to the first embodiment, SiO 2 and Ta 20 are formed on the surface of a transparent substrate 11 made of optical glass having a trade name of S-TIM25 (manufactured by OHARA CORPORATION).
Multilayer film 1 which is a bandpass filter made of a dielectric material of 5
2 is formed. Further, as in the first embodiment, a flat plate made of optical glass having a trade name of S-FPL53 (manufactured by OHARA CORPORATION) is used as the object 14, but in this embodiment, an opaque adhesive 15 is used to transmit light. Object 14 except area
Is adhered to the surface of the multilayer film 12. Therefore, since light enters and exits from the transmission region, the opaque adhesive 15 does not hinder the transmission of light. The opaque adhesive 15 is a thermosetting epoxy adhesive.
Stycast 2057 (trade name, manufactured by Grace Japan) was used.
【0025】本実施形態においても、第1の実施形態と
同様の波長特性の温度依存性が小さい多層膜フィルタが
得られた。第2の実施形態において、不透明な接着剤1
5の代りに、Pb−Sn共晶合金からなる金属ハンダを
用い、光の透過領域を除いて物体14を多層膜12の表
面に接着しても、波長特性の温度依存性が小さい多層膜
フィルタが得られた。なお、金属ハンダの密着性を上げ
るために、多層膜12の表面の光の透過領域を除いた部
分に金属膜(Cr等)を形成してもよい。Also in the present embodiment, a multilayer filter having a small temperature dependence of the wavelength characteristic as in the first embodiment was obtained. In the second embodiment, the opaque adhesive 1
Even if the object 14 is adhered to the surface of the multilayer film 12 except for the light transmission region using a metal solder made of a Pb-Sn eutectic alloy instead of the multilayer film filter 5, the temperature dependence of the wavelength characteristic is small. was gotten. In order to improve the adhesion of the metal solder, a metal film (such as Cr) may be formed on the surface of the multilayer film 12 except for the light transmission region.
【0026】もちろん、接着剤は必ずしも不透明である
必要はなく、透明なものを用いても構わない。図6は第
3の実施形態の多層膜フィルタを説明する図である。Of course, the adhesive is not necessarily opaque, and a transparent adhesive may be used. FIG. 6 is a diagram illustrating a multilayer filter according to the third embodiment.
【0027】本実施形態においても、第1の実施形態と
同様に、商品名S−TIM25(オハラ社製)の光学ガ
ラスからなる透明基板21の表面にSiO2 とTa2 O
5 の誘電体からなるバンドパスフィルタである多層膜2
2を形成してある。本実施形態では、物体26として熱
膨張率αが187(×10-7/℃)の金属であるSUS
304を用いており、中心に光が透過するための開口部
27を有している。したがって、光はこの開口部27か
ら出入りするので、金属からなる物体26によって光の
透過が妨げられることはない。物体26は熱硬化性のエ
ポキシ系接着剤23(商品名EPO−TEK353N
D)を用いて多層膜22の表面に接着している。In this embodiment, similarly to the first embodiment, SiO 2 and Ta 2 O are formed on the surface of a transparent substrate 21 made of optical glass having the trade name of S-TIM25 (manufactured by OHARA).
Multilayer film 2 which is a bandpass filter made of a dielectric material of 5
2 is formed. In the present embodiment, the object 26 is made of SUS, which is a metal having a coefficient of thermal expansion α of 187 (× 10 −7 / ° C.).
304, and has an opening 27 at the center for transmitting light. Therefore, since light enters and exits through the opening 27, the transmission of light is not hindered by the metal object 26. The object 26 is made of a thermosetting epoxy adhesive 23 (trade name: EPO-TEK353N).
D) is used to adhere to the surface of the multilayer film 22.
【0028】実際に本実施形態の多層膜(バンドパス)
フィルタの透過中心波長の温度変化を測定した結果を図
7に示す。比較例として、熱膨張係数の大きい物体26
を表面に接着していない従来の多層膜フィルタについて
同様に測定した結果も図7に示す。図7より、本実施形
態の多層膜フィルタでは、従来の多層膜フィルタと比べ
て、温度による波長シフトが十分に小さく、0〜70℃
の温度範囲で0.027nm程度であった。The multilayer film (band pass) of the present embodiment is actually
FIG. 7 shows the result of measuring the temperature change of the transmission center wavelength of the filter. As a comparative example, an object 26 having a large thermal expansion coefficient
FIG. 7 also shows the results of a similar measurement performed on a conventional multilayer filter having no surface-adhered surface. As shown in FIG. 7, the multilayer filter of the present embodiment has a sufficiently small wavelength shift due to temperature as compared with the conventional multilayer filter, and has a temperature of 0 to 70 ° C.
Was in the temperature range of about 0.027 nm.
【0029】また、物体26がレーザ溶接が容易なSU
S304(JIS規格)からなっているので、この物体
5をSUS304等からなる他の構造体にレーザ溶接で
固定することも可能である。Further, the object 26 is made of SU which can be easily laser-welded.
Since the object 5 is made of S304 (JIS standard), the object 5 can be fixed to another structure made of SUS304 or the like by laser welding.
【0030】第3の実施形態において、物体26として
SUS403(α=104×10-7/℃)を用いても波
長特性の温度依存性が小さい多層膜フィルタが得られ
た。また物体26としてA5052(JIS規格;α=
230×10-7/℃)を用いた場合でも、透明基板21
として商品名BPM51(オハラ社製、α=52×10
-7/℃)の光学ガラスを用いた時、波長特性の温度依存
性が小さい多層膜フィルタが得られた。In the third embodiment, as the object 26
SUS403 (α = 104 × 10-7/ ° C)
A multilayer filter with small temperature dependence of long characteristics can be obtained.
Was. A5052 (JIS standard; α =
230 × 10-7/ ° C), the transparent substrate 21
The product name is BPM51 (manufactured by OHARA, α = 52 × 10
-7/ ° C) when using optical glass, temperature dependence of wavelength characteristics
A multi-layer filter with low properties was obtained.
【0031】図8は、第4の実施形態の多層膜フィルタ
を説明する図である。本実施形態においても、第3の実
施形態と同様に、商品名S−TIM25(オハラ社製)
の光学ガラスからなる円柱状の透明基板31の表面にS
iO2 とTa 2 O5 の誘電体からなるバンドパスフィル
タである多層膜32を形成してある。また、SUS30
4からなる物体37は中空の円筒形をしており、中心に
光が透過するための開口部38を有している。従って、
光はこの開口部38から出入りするので、金属からなる
物体37によって光の透過が妨げられることはない。本
実施形態では、多層膜32と透明基板31の周囲(多層
膜32と透明基板31の側面;このように周囲とは表面
ではなく、側端部であることを示す)が物体37の内面
に、熱硬化性のエポキシ系接着剤33(商品名EPO−
TEK353ND)を用いて接着されている。本実施形
態の場合には、物体37は、温度上昇とともに膨張し、
円筒形の半径方向に広がるようになる。従って、他の実
施形態と同様に、多層膜32及び透明基板31が引き延
ばされるようになり、多層膜32の物理的厚さを薄くし
て、光学的膜厚を近似的に一定に保つように作用する。
また、温度が下降する場合には、物体37は、円筒形の
半径方向に収縮するので、多層膜32及び透明基板31
は圧縮され、多層膜32の物理的膜厚が厚くなり、平均
の屈折率の降下による光学的膜厚の変化を打ち消すよう
に働く。FIG. 8 shows a multilayer filter according to a fourth embodiment.
FIG. Also in the present embodiment, the third actual
As in the embodiment, the trade name is S-TIM25 (manufactured by OHARA)
S on the surface of the cylindrical transparent substrate 31 made of optical glass
iOTwoAnd Ta TwoOFiveBandpass fill made of dielectric material
A multilayer film 32 is formed. In addition, SUS30
The object 37 consisting of 4 has a hollow cylindrical shape,
It has an opening 38 for transmitting light. Therefore,
Since light enters and exits through the opening 38, it is made of metal.
The light transmission is not hindered by the object 37. Book
In the embodiment, the periphery of the multilayer film 32 and the transparent substrate 31 (the multilayer
The side surfaces of the film 32 and the transparent substrate 31;
Not the side edge) is the inner surface of the object 37
The thermosetting epoxy adhesive 33 (trade name EPO-
(TEK353ND). This embodiment
In the case of the state, the object 37 expands with an increase in temperature,
It expands in the radial direction of the cylinder. Therefore, other fruits
As in the embodiment, the multilayer film 32 and the transparent substrate 31 are elongated.
And the physical thickness of the multilayer film 32 is reduced.
This serves to keep the optical film thickness approximately constant.
When the temperature decreases, the object 37 becomes cylindrical.
Since it contracts in the radial direction, the multilayer film 32 and the transparent substrate 31
Is compressed, the physical thickness of the multilayer film 32 increases, and the average
To cancel the change in optical film thickness due to the decrease in the refractive index of
Work on.
【0032】本実施形態においても、第3の実施形態と
同様の波長特性の温度依存性が小さい多層膜フィルタが
得られた。また、本実施形態では、温度上昇に伴って、
熱膨張係数の大きな物体37の膨張により、多層膜32
および透明基板31が周囲から引っ張られて、多層膜3
2の光学的膜厚の変化を相殺するように構成されてい
る。このため、多層膜32の表面に熱膨張係数の大きな
物体を接着した時に比べて、透明基板31がそることが
無く、従って多層膜32の表面がそることがない。Also in this embodiment, a multilayer filter having a small temperature dependence of the wavelength characteristic as in the third embodiment was obtained. Further, in the present embodiment, as the temperature rises,
The expansion of the object 37 having a large thermal expansion coefficient causes the multilayer film 32 to expand.
And the transparent substrate 31 is pulled from the surroundings to form the multilayer film 3.
2 is configured to cancel the change in the optical film thickness. Therefore, the transparent substrate 31 does not warp as compared with the case where an object having a large thermal expansion coefficient is adhered to the surface of the multilayer film 32, and therefore the surface of the multilayer film 32 does not warp.
【0033】図9は第5の実施形態の多層膜フィルタを
説明する図である。本実施形態においても、第1の実施
形態と同様に、商品名S−TIM25(オハラ社製)の
光学ガラスからなる透明基板41の表面にSiO2 とT
a2 O5 の誘電体からなるバンドパスフィルタである多
層膜42を形成してある。FIG. 9 is a view for explaining a multilayer filter according to the fifth embodiment. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, SiO 2 and T are formed on the surface of a transparent substrate 41 made of optical glass having a trade name of S-TIM25 (manufactured by OHARA CORPORATION).
It is formed a multilayer film 42 is a band-pass filter composed of a dielectric of a 2 O 5.
【0034】本実施形態では、商品名S−FPL53の
平板からなる物体44が2つあり、1つが多層膜42の
表面に、もう一つが透明基板41の多層膜42が形成さ
れた面とは逆の面に接着されている。第1の実施形態と
同様に、接着剤43は熱硬化性のエポキシ系接着剤(商
品名EPO−TEK353ND)である透明なものを用
いている。In the present embodiment, there are two flat bodies 44 of the trade name S-FPL53, one of which is the surface of the multilayer film 42 and the other is the surface of the transparent substrate 41 on which the multilayer film 42 is formed. Glued to the opposite side. As in the first embodiment, a transparent adhesive that is a thermosetting epoxy adhesive (trade name: EPO-TEK353ND) is used as the adhesive 43.
【0035】本実施形態においても、第1の実施形態と
同様の波長特性の温度依存性が小さい多層膜フィルタが
得られる。また、本実施形態では、温度上昇に伴って、
熱膨張係数の大きな物体44の膨張により、多層膜42
及び透明基板41が両面から均等に引っ張られて、多層
膜42の光学的膜厚の変化を相殺するように構成されて
いる。このため、多層膜42の表面のみに熱膨張係数の
大きな物体44を接着した時に比べて、透明基板41が
そることが無く、従って、多層膜42の表面がそること
がない。Also in the present embodiment, a multilayer filter having a small temperature dependence of the wavelength characteristic as in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, as the temperature rises,
The expansion of the object 44 having a large thermal expansion coefficient causes the multilayer film 42 to expand.
In addition, the transparent substrate 41 is evenly pulled from both sides to cancel the change in the optical film thickness of the multilayer film 42. Therefore, the transparent substrate 41 does not warp as compared with the case where the object 44 having a large thermal expansion coefficient is adhered only to the surface of the multilayer film 42, and therefore, the surface of the multilayer film 42 does not warp.
【0036】なお、上記各実施形態においては、いずれ
も多層膜の厚さは、ほぼ0.6μm程度であり、基板及
び物体の厚さは、いずれも1mm程度のオーダーであ
る。図10は、多キャビティー構造の多層膜フィルタの
構成例を示した図である。In each of the above embodiments, the thickness of the multilayer film is about 0.6 μm, and the thickness of the substrate and the object is on the order of about 1 mm. FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a multilayer filter having a multi-cavity structure.
【0037】多層膜52は、誘電体であるSiO2 、T
a2 O5 を交互に積層して構成しており、図3のように
特定の波長のみを透過するバンドパスフィルタとして機
能するものである。なお、本構成例の多層膜52はキャ
ビティー(空洞)層がSiO 2 からなり、キャビティー
層を4層有する4キャビティーのバンドパスフィルタで
ある。本発明では、この多層膜52の上から熱膨張係数
の大きい物体を接着剤等で接着し、温度依存性の小さい
バンドパスフィルタを構成する。The multilayer film 52 is made of a dielectric material of SiO.Two, T
aTwoOFiveAre alternately stacked, as shown in FIG.
Functions as a bandpass filter that transmits only specific wavelengths
It works. It should be noted that the multilayer film 52 of this configuration example is a capacitor.
The bitness (hollow) layer is SiO TwoConsisting of a cavity
A four-cavity bandpass filter with four layers
is there. In the present invention, the thermal expansion coefficient
Large objects with small temperature dependency
Configure a bandpass filter.
【0038】図11は、キャビティー層の数による透過
帯域特性の変化を示す図である。同図に示されるよう
に、キャビティー層の数が多いほど光の透過帯域の頂上
部が矩形形状に近くなるため、光の透過帯域が広がり、
フィルタの波長調整が容易になるという効果がある。ま
た、透過帯域の裾切れ(透過帯域からずれた波長の光を
遮る効果)が良くなるため、フィルタとしての性能も向
上する。FIG. 11 is a diagram showing a change in transmission band characteristics depending on the number of cavity layers. As shown in the figure, since the top of the light transmission band becomes closer to a rectangular shape as the number of cavity layers is larger, the light transmission band is expanded,
There is an effect that the wavelength adjustment of the filter is facilitated. In addition, since the bottom of the transmission band (the effect of blocking light having a wavelength shifted from the transmission band) is improved, the performance as a filter is also improved.
【0039】図10において、多層膜52が、キャビテ
ィー層が1層しかない1キャビティーのバンドパスフィ
ルタであっても構わない。1キャビティーのバンドパス
フィルタは固体エタロンに類似しているが、固体エタロ
ンではキャビティー層が研磨して形成したガラス板なの
で厚さが最小でも2000nm程度が限界であるのに対
し、バンドパスフィルタではキャビティー層が薄膜であ
るため、厚さが50〜700nm程度まで可能である。In FIG. 10, the multilayer film 52 may be a one-cavity band-pass filter having only one cavity layer. A one-cavity band-pass filter is similar to a solid etalon. However, a solid etalon is a glass plate formed by polishing a cavity layer, and thus has a limit of at least about 2000 nm in thickness at the minimum. Since the cavity layer is a thin film, the thickness can be up to about 50 to 700 nm.
【0040】図12は、単キャビティー構成の多層膜フ
ィルタにおいて、キャビティーの厚さの変化による透過
特性の変化を示した図である。同図に示されるように、
キャビティー層の厚さが薄いと半値幅の広い、緩やかな
特性のフィルタにすることができる。キャビティー層の
厚さが50〜700nm程度のバンドパスフィルタは薄
すぎるため、もはや膜単独では保持できず、透明基板上
に形成する必要がある。FIG. 12 is a diagram showing a change in transmission characteristics due to a change in cavity thickness in a multilayer film filter having a single cavity structure. As shown in the figure,
If the thickness of the cavity layer is small, a filter having a wide half-value width and moderate characteristics can be obtained. A bandpass filter having a cavity layer having a thickness of about 50 to 700 nm is too thin, so that it can no longer be held by a film alone and needs to be formed on a transparent substrate.
【0041】多層膜が形成される透明基板の厚さは、あ
まり厚すぎると、温度変化によって生じる前記多層膜の
平均の光学的膜厚の変化が、熱膨張係数の大きい物体の
温度変化に伴って生じる体積の変化により、基板上に形
成された多層膜が変形されることによって相殺される効
果が妨げられるので好ましくない。一方、透明基板の厚
さが、薄すぎると、基板の保持が困難になったり、多層
膜自身の持つ内部応力によって基板が反ったりするので
やはり好ましくない。透明基板の厚さは0.1mm以
上、2mm以下であることが必要で、0.5mm以上、
1.5mm以下であることがより好ましい。If the thickness of the transparent substrate on which the multilayer film is formed is too large, a change in the average optical film thickness of the multilayer film caused by a temperature change is accompanied by a temperature change of an object having a large thermal expansion coefficient. The resulting change in volume undesirably prevents the effect of being offset by deformation of the multilayer film formed on the substrate. On the other hand, if the thickness of the transparent substrate is too small, it is not preferable because the holding of the substrate becomes difficult or the substrate warps due to the internal stress of the multilayer film itself. The thickness of the transparent substrate needs to be 0.1 mm or more and 2 mm or less, and 0.5 mm or more,
More preferably, it is 1.5 mm or less.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも片面に多層膜が形成された透明基板と、少な
くとも該多層膜の表面または周囲に接着された、前記多
層膜および前記透明基板よりも熱膨張係数の大きい物体
とを有し、温度変化によって生じる前記多層膜の平均の
光学的膜厚(平均の屈折率と物理的膜厚との積)の変化
が、前記物体の温度変化に伴って生じる体積の変化によ
り前記多層膜が変形されることによって相殺され、前記
多層膜の波長特性が近似的に不変に保たれるので、膨張
係数の大きい基板を用いることなく、特性が温度に依存
しない、実用的な多層膜フィルタとその製造方法を提供
する事ができる。As described above, according to the present invention,
A transparent substrate having a multilayer film formed on at least one side, and an object having a larger thermal expansion coefficient than the multilayer film and the transparent substrate adhered to at least the surface or the periphery of the multilayer film, which is caused by a temperature change. The change in the average optical film thickness (the product of the average refractive index and the physical film thickness) of the multilayer film is caused by the deformation of the multilayer film due to the change in volume caused by the temperature change of the object. The present invention provides a practical multilayer filter and a method for manufacturing the multilayer filter, wherein the characteristics do not depend on the temperature without using a substrate having a large expansion coefficient because the wavelength characteristics of the multilayer film are kept substantially unchanged. Can do things.
【図1】第1の実施形態の多層膜フィルタの製造方法を
説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a multilayer filter according to a first embodiment.
【図2】第1の実施形態で製造された多層膜フィルタを
説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a multilayer filter manufactured in the first embodiment.
【図3】第1の実施形態の多層膜フィルタの波長透過特
性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a wavelength transmission characteristic of the multilayer filter of the first embodiment.
【図4】実際に本実施形態の多層膜(バンドパス)フィ
ルタの透過中心波長の温度変化を測定した結果を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a result of actually measuring a temperature change of a transmission center wavelength of a multilayer film (bandpass) filter of the present embodiment.
【図5】第2の実施形態の多層膜フィルタを説明する図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating a multilayer filter according to a second embodiment.
【図6】第3の実施形態の多層膜フィルタを説明する図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating a multilayer filter according to a third embodiment.
【図7】実際に本実施形態の多層膜(バンドパス)フィ
ルタの透過中心波長の温度変化を測定した結果を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a result of actually measuring a temperature change of a transmission center wavelength of the multilayer film (bandpass) filter of the present embodiment.
【図8】第4の実施形態の多層膜フィルタを説明する図
である。FIG. 8 is a diagram illustrating a multilayer filter according to a fourth embodiment.
【図9】第5の実施形態の多層膜フィルタを説明する図
である。FIG. 9 is a diagram illustrating a multilayer filter according to a fifth embodiment.
【図10】多キャビティー構造の多層膜フィルタの構成
例を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a multilayer filter having a multi-cavity structure.
【図11】キャビティー層の数による透過帯域特性の変
化を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a change in transmission band characteristics depending on the number of cavity layers.
【図12】単キャビティー構成の多層膜フィルタにおい
て、キャビティーの厚さの変化による透過特性の変化を
示した図である。FIG. 12 is a diagram showing a change in transmission characteristics due to a change in cavity thickness in a multilayer filter having a single cavity configuration.
1、11、21、31、41 透明基板 2、12、22、32、42、52 多層膜 3、15、23、33、43 接着剤 4、14、26、37、44 物体 27、38 開口部 1, 11, 21, 31, 41 Transparent substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52 Multilayer film 3, 15, 23, 33, 43 Adhesive 4, 14, 26, 37, 44 Object 27, 38 Opening
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 14/08 C23C 14/08 N (72)発明者 松田 浩明 北海道札幌市中央区北一条西2丁目1番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 野田 秀樹 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 福島 暢洋 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C23C 14/08 C23C 14/08 N (72) Inventor Hiroaki Matsuda 2-1-1 Kita-Ichijo-Nishi, Chuo-ku, Sapporo, Hokkaido Fujitsu Hokkaido Digital Technology Co., Ltd. Within the company (72) Inventor Hideki Noda 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Nobuhiro Fukushima 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu Stock In company
Claims (19)
基板と、 少なくとも該多層膜の表面、または周囲に接着された、
前記多層膜および前記透明基板よりも熱膨張係数の大き
い物体とを有し、 温度変化によって生じる前記多層膜の平均の光学的膜厚
の変化が、前記物体の温度変化に伴って生じる体積の変
化により前記多層膜が変形されることによって相殺さ
れ、前記多層膜の波長特性が近似的に不変に保たれるこ
とを特徴とする多層膜フィルタ。1. A transparent substrate having a multilayer film formed on at least one side thereof, and at least a surface of or a periphery of the multilayer film adhered to the transparent substrate.
An object having a thermal expansion coefficient larger than that of the multilayer film and the transparent substrate, wherein a change in average optical film thickness of the multilayer film caused by a temperature change causes a change in volume caused by a temperature change of the object. The multi-layer filter is characterized in that the multi-layer filter is offset by the deformation of the multi-layer film, and the wavelength characteristics of the multi-layer film are kept approximately unchanged.
明基板の前記多層膜が形成された面とは逆の面との両面
に接着されていることを特徴とする請求項1に記載の多
層膜フィルタ。2. The method according to claim 1, wherein the object is bonded to both surfaces of the multilayer film and a surface of the transparent substrate opposite to a surface on which the multilayer film is formed. The multilayer filter according to any one of the preceding claims.
体を含む多層膜からなるバンドパスフィルタであること
を特徴とする請求項1に記載の多層膜フィルタ。3. The multilayer filter according to claim 1, wherein the multilayer film is a band-pass filter including a multilayer film containing at least two types of dielectrics.
5 、Nb2 O5 の中から1つ以上選ばれた材質と、Si
O2 からなることを特徴とする請求項3に記載の多層膜
フィルタ。4. The method according to claim 1, wherein said dielectric is at least TiO 2 , TaO.
5 , one or more materials selected from Nb 2 O 5 and Si
Multilayer filter according to claim 3, characterized in that it consists of O 2.
くとも前記多層膜の表面又は周囲に接着されていること
を特徴とする請求項1に記載の多層膜フィルタ。5. The multilayer filter according to claim 1, wherein the object is adhered to at least a surface or a periphery of the multilayer film by a transparent adhesive.
接着剤であることを特徴とする請求項5に記載の多層膜
フィルタ。6. The multilayer filter according to claim 5, wherein the transparent adhesive is a thermosetting epoxy adhesive.
ことを特徴とする請求項1に記載の多層膜フィルタ。7. The multilayer filter according to claim 1, wherein the material of the transparent substrate is optical glass.
膨張係数が、50〜80(×10-7/℃)の範囲にある
ことを特徴とする請求項7に記載の多層膜フィルタ。8. The multilayer filter according to claim 7, wherein a coefficient of thermal expansion of the optical glass as a material of the transparent substrate is in a range of 50 to 80 (× 10 −7 / ° C.).
を特徴とする請求項1に記載の多層膜フィルタ。9. The multilayer filter according to claim 1, wherein the material of the object is optical glass.
張係数が、100〜150(×10-7/℃)の範囲にあ
ることを特徴とする請求項9に記載の多層膜フィルタ。10. The multilayer filter according to claim 9, wherein the optical glass as the material of the object has a coefficient of thermal expansion in a range of 100 to 150 (× 10 −7 / ° C.).
材料によって、光の透過領域を除いて前記多層膜の表
面、または周囲に接着されていることを特徴とする請求
項1に記載の多層膜フィルタ。11. The multilayer according to claim 1, wherein the object is adhered to the surface or the periphery of the multilayer film except for a light transmitting area by an opaque adhesive or a metal material. Membrane filter.
光が透過するための開口部を有することを特徴とする請
求項1に記載の多層膜フィルタ。12. The object is made of an opaque material,
The multilayer filter according to claim 1, further comprising an opening through which light is transmitted.
徴とする請求項12に記載の多層膜フィルタ。13. The multilayer filter according to claim 12, wherein the material of the object is a metal.
が、100〜240(×10-7/℃)の範囲にあること
を特徴とする請求項13に記載の多層膜フィルタ。14. The multilayer filter according to claim 13, wherein a thermal expansion coefficient of the metal as the material of the object is in a range of 100 to 240 (× 10 −7 / ° C.).
成し、該多層膜および該透明基板よりも熱膨張係数の大
きい物体を、少なくとも前記多層膜の表面、あるいは周
囲に接着し、温度変化によって生じる前記多層膜の平均
の光学的膜厚の変化が、前記物体の温度変化に伴って生
じる体積の変化により前記多層膜が変形されることによ
って相殺され、前記多層膜の波長特性が近似的に不変に
保たれるようにしたことを特徴とする多層膜フィルタの
製造方法。15. A multilayer film is formed on at least one surface of a transparent substrate, and the multilayer film and an object having a larger coefficient of thermal expansion than the transparent substrate are adhered to at least the surface or the periphery of the multilayer film. The resulting change in the average optical film thickness of the multilayer film is offset by the deformation of the multilayer film due to a change in volume caused by a change in the temperature of the object, and the wavelength characteristic of the multilayer film is approximately A method for producing a multilayer filter, characterized in that it is kept unchanged.
いはプラズマを利用した物理的成膜方法(PVD)であ
ることを特徴とする請求項15に記載の多層膜フィルタ
の製造方法。16. The method for manufacturing a multilayer filter according to claim 15, wherein the method for forming the multilayer film is a physical film formation method (PVD) using ions or plasma.
剤を80℃〜150℃の範囲の温度で熱硬化させること
により、少なくとも前記多層膜の表面、または周囲に接
着することを特徴とする請求項16に記載の多層膜フィ
ルタの製造方法。17. The method according to claim 17, wherein the object is heat-cured with a thermosetting epoxy-based adhesive at a temperature in the range of 80.degree. C. to 150.degree. The method for manufacturing a multilayer filter according to claim 16.
化させて接着した後に長波長にシフトする量を見込ん
で、予め多層膜の波長特性を所望の波長特性よりも短波
長にして形成することを特徴とする請求項17に記載の
多層膜フィルタの製造方法。18. The wavelength characteristic of the multilayer film is set to a wavelength shorter than a desired wavelength characteristic in advance in consideration of an amount by which the wavelength characteristic of the multilayer film shifts to a long wavelength after the adhesive is thermally cured and bonded. The method for manufacturing a multilayer filter according to claim 17, wherein the filter is formed.
度を変えることにより、接着後の多層膜の波長特性を所
望の値に調整することを特徴とする請求項18に記載の
多層膜フィルタの製造方法。19. The multilayer filter according to claim 18, wherein the wavelength characteristic of the multilayer film after bonding is adjusted to a desired value by changing a temperature at which the epoxy adhesive is thermally cured. Production method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10116544A JPH11305035A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Multilayer film filter free of temperature dependence and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10116544A JPH11305035A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Multilayer film filter free of temperature dependence and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11305035A true JPH11305035A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14689753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10116544A Pending JPH11305035A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Multilayer film filter free of temperature dependence and its manufacture |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11305035A (en) |
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- 1998-04-27 JP JP10116544A patent/JPH11305035A/en active Pending
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