JP5226420B2

JP5226420B2 - Optical filter

Info

Publication number: JP5226420B2
Application number: JP2008202170A
Authority: JP
Inventors: 佳朗野本; 寧大林
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: JP2010039206A

Description

本発明は、光学フィルターに関するものである。 The present invention relates to an optical filter.

所定の波長帯域の光の透過を阻止する光学フィルターは、マイナスフィルターとして知られており、例えば特許文献１に記載の光学薄膜フィルターがある。特許文献１に記載の光学薄膜フィルターは、多層膜からなるフィルター部を基板上に有する。フィルター部において、屈折率は膜厚方向に連続的又は段階的に変化しており、その屈折率分布の形状が膜厚の中央部分で一度膨らんでいる紡錘形となっている。このような屈折率分布を備えることで、透過帯域におけるリップルの低減が図れると共に、光の透過を阻止する上記所定の波長帯域と透過帯域との分離がより確実になる。上記のような屈折率分布を有するフィルター部上には、大気との光学特性の整合を取るためにガラス基板などを更に積層することが知られていたが、特許文献１に記載の光学薄膜フィルターでは、ガラス基板の代わりに、屈折率が互いに異なる８つの層が積層されてなるマッチング層をフィルター部上に設け、大気とフィルター部との光学特性の整合を図っている。
特開２００６−８５０４１号公報 An optical filter that blocks transmission of light in a predetermined wavelength band is known as a minus filter. For example, there is an optical thin film filter described in Patent Document 1. The optical thin film filter described in Patent Document 1 has a filter portion made of a multilayer film on a substrate. In the filter portion, the refractive index changes continuously or stepwise in the film thickness direction, and the shape of the refractive index distribution is a spindle shape that swells once in the central portion of the film thickness. By providing such a refractive index distribution, ripples in the transmission band can be reduced, and separation between the predetermined wavelength band and the transmission band that prevents light transmission is more reliable. It has been known that a glass substrate or the like is further laminated on the filter portion having the refractive index distribution as described above in order to match optical characteristics with the atmosphere. Then, instead of the glass substrate, a matching layer formed by laminating eight layers having different refractive indexes is provided on the filter unit to match the optical characteristics of the atmosphere and the filter unit.
JP 2006-85041 A

しかしながら、特許文献１に記載の構成を有するマッチング層では、マッチング層を構成する８つの層の屈折率を全て異なるものとしているため、各層の膜厚制御や光学フィルターに適した材料の選択が難しく、結果として、光学フィルターの製造が困難であった。 However, in the matching layer having the configuration described in Patent Document 1, since the refractive indexes of the eight layers constituting the matching layer are all different, it is difficult to control the film thickness of each layer and to select a material suitable for the optical filter. As a result, it was difficult to manufacture an optical filter.

そこで、本発明は、所定の波長帯域の光の透過を阻止する光学フィルターであって、リップルを抑制可能であり、製造の容易な光学フィルターを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical filter that prevents transmission of light in a predetermined wavelength band, can suppress ripples, and is easy to manufacture.

本発明に係る光学フィルターは、所定の波長帯域の光の透過を阻止する光学フィルターであって、透光性の基板と、この基板の主面上に設けられ、主面に略直交する方向に屈折率が連続的且つ周期的に変化しており、屈折率分布の形状が紡錘形であるフィルター部と、このフィルター部上に積層されたマッチング層と、を備え、マッチング層は、第１の屈折率を有する低屈折率層と、第１の屈折率より高い第２の屈折率を有する高屈折率層とを交互に積層されて構成されており、マッチング層において、フィルター部と接する面と反対側の面を有する最外層は、低屈折率層であり、最外層の光学膜厚ｄ_１は、所定の波長帯域の中心波長をλ_ｃとすると、

なる関係を満たし、最外層に隣接する高屈折率層の光学膜厚ｄ_２は、

なる関係を満たす、ことを特徴とする。 An optical filter according to the present invention is an optical filter that blocks transmission of light in a predetermined wavelength band, and is provided on a translucent substrate and a main surface of the substrate in a direction substantially orthogonal to the main surface. A refractive index is continuously and periodically changed , and a filter portion having a spindle shape in the refractive index distribution and a matching layer laminated on the filter portion are provided. The matching layer has a first refraction. The low refractive index layer having a refractive index and the high refractive index layer having a second refractive index higher than the first refractive index are alternately laminated. The matching layer is opposite to the surface in contact with the filter portion. the outermost layer having a surface on the side, a low refractive index layer, the optical thickness d ₁ of the outermost layer, when the lambda _c of the center wavelength of the predetermined wavelength band,

Satisfy the relationship: the optical film thickness d ₂ of the high refractive index layer adjacent to the outermost layer,

It is characterized by satisfying the following relationship.

上記構成の光学フィルターでは、屈折率が連続的に変化し、屈折率分布が紡錘形であるフィルター部を有することから、リップルを抑制することができる。また、このフィルター部上には、第１の屈折率を有する低屈折率層と、第２の屈折率を有する高屈折率層とが交互に積層されているマッチング層が設けられている。このマッチング層においては最外層は低屈折率層であり、その最外層の光学膜厚が中心波長λ_ｃに対して式（１）の関係を満たし、最外層に隣接する高屈折率層の光学膜厚が中心波長λ_ｃに対して式（２）の関係を満たしている。その結果、前述したフィルター部に対して上記マッチング層により大気とフィルター部との光学特性の整合がとれ、リップルを更に抑制可能となっている。そして、マッチング層は、異なる屈折率を有する低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されているため、膜厚制御や材料の選択も容易である。そのため、光学フィルターの製造がより容易になっている。 In the optical filter having the above-described configuration, since the refractive index continuously changes and the refractive index distribution has a filter portion having a spindle shape, ripples can be suppressed. Further, a matching layer in which a low refractive index layer having a first refractive index and a high refractive index layer having a second refractive index are alternately laminated is provided on the filter portion. In this matching layer, the outermost layer is a low refractive index layer, the optical film thickness of the outermost layer satisfies the relationship of the formula (1) with respect to the center wavelength λ _c , and the optical layer of the high refractive index layer adjacent to the outermost layer is used. thickness satisfies the relationship of formula (2) with respect to the center wavelength lambda _c. As a result, the optical characteristics of the atmosphere and the filter unit are matched by the matching layer with respect to the filter unit described above, and ripples can be further suppressed. Since the matching layer is formed by alternately laminating low refractive index layers and high refractive index layers having different refractive indexes, it is easy to control the film thickness and select a material. Therefore, the manufacture of the optical filter is easier.

また、本発明に係る光学フィルターでは、フィルター部は、複数の誘電体層が積層されて構成される多層膜であり、各誘電体層は、フィルター部の屈折率分布が紡錘形となる混合比で複数の単一材料が混合されてなる層であり、低屈折率層は、複数の上記単一材料のうち最も低い屈折率を有する材料で構成され、高屈折率層は、複数の上記単一材料のうち最も高い屈折率を有する材料で構成されることが好ましい。 Further, in the optical filter according to the present invention, the filter part is a multilayer film formed by laminating a plurality of dielectric layers, and each dielectric layer has a mixture ratio in which the refractive index distribution of the filter part is a spindle shape. The low refractive index layer is composed of a material having the lowest refractive index among the plurality of single materials, and the high refractive index layer is composed of the plurality of single materials. It is preferable to be composed of a material having the highest refractive index among the materials.

このようにフィルター部に使用される上記複数の単一材料からマッチング層を構成するため、光学フィルターに適した材料によりマッチング層を作製することが可能である。更に、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差をより大きくできているため、マッチング層を構成する各層の境界面での反射光量も大きくなる。その結果、マッチング層を構成する各層間の反射光量の推移を読み取り易いため、膜厚の制御がより容易となっている。 Thus, since a matching layer is comprised from the said several single material used for a filter part, it is possible to produce a matching layer with the material suitable for an optical filter. Furthermore, since the difference in refractive index between the low refractive index layer and the high refractive index layer can be made larger, the amount of reflected light at the interface between the layers constituting the matching layer is also increased. As a result, since it is easy to read the transition of the amount of reflected light between the layers constituting the matching layer, the film thickness can be controlled more easily.

本発明によれば、所定の波長帯域の光の透過を阻止する光学フィルターであって、リップルを抑制可能であり、製造の容易な光学フィルターを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is an optical filter which blocks | prevents transmission of the light of a predetermined wavelength band, Comprising: A ripple can be suppressed and an optical filter with easy manufacture can be provided.

以下、図面を参照して、本発明に係る光学フィルターの実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致しない。 Hereinafter, embodiments of an optical filter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, if possible, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those in the description.

図１は本発明に係る光学フィルターの一実施形態の構成を概略的に示す断面図である。図１では、光学フィルター１を構成する各層などは模式的に表している。光学フィルター１は、所定の波長帯域（以下ストップ帯と称する）の光の透過を阻止するマイナスフィルターである。光学フィルター１のストップ帯は５２２ｎｍ〜５４２ｎｍであり、ストップ帯の中心波長λ_Ｃは５３２ｎｍである。このようにストップ帯の幅が狭い（例えば２０ｎｍ以下）マイナスフィルターはノッチフィルターとして知られており、例えば、ラマン分光計測に用いられる。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of an optical filter according to the present invention. In FIG. 1, each layer etc. which comprise the optical filter 1 are typically represented. The optical filter 1 is a minus filter that blocks transmission of light in a predetermined wavelength band (hereinafter referred to as a stop band). The stop band of the optical filter 1 is 522 nm to 542 nm, and the center wavelength λ _C of the stop band is 532 nm. Such a minus filter having a narrow stop band (for example, 20 nm or less) is known as a notch filter, and is used, for example, for Raman spectroscopic measurement.

図１に示すように、光学フィルター１は、ガラス基板１２（透光性の基板）を有し、ガラス基板１２の表面１２ａ（主面）上に、上記所定の波長領域の光の透過を阻止するためのフィルター部１６と、フィルター部１６と大気との光学特性を整合するための大気側マッチング層１８とが設けられている。また、光学フィルター１は、フィルター部１６のガラス基板１２側の面１６ａでの屈折率とガラス基板１２との屈折率の差が大きい場合などには、フィルター部１６とガラス基板１２との間に、それらの光学特性を整合させるための基板側マッチング層１４を備えることが好ましい。本実施形態では、光学フィルター１は、ガラス基板１２上に、基板側マッチング層１４、フィルター部１６及び大気側マッチング層１８がこの順に積層されてなる光学薄膜フィルターとして説明する。 As shown in FIG. 1, the optical filter 1 has a glass substrate 12 (translucent substrate), and blocks transmission of light in the predetermined wavelength region on the surface 12 a (main surface) of the glass substrate 12. The filter part 16 for performing and the air | atmosphere side matching layer 18 for matching the optical characteristic of the filter part 16 and air | atmosphere are provided. Further, the optical filter 1 is provided between the filter unit 16 and the glass substrate 12 when the difference between the refractive index of the surface 16a of the filter unit 16 on the glass substrate 12 side and the refractive index of the glass substrate 12 is large. The substrate-side matching layer 14 for matching the optical characteristics is preferably provided. In the present embodiment, the optical filter 1 will be described as an optical thin film filter in which a substrate-side matching layer 14, a filter unit 16, and an atmosphere-side matching layer 18 are laminated in this order on a glass substrate 12.

図２を利用して、基板側マッチング層１４及びフィルター部１６について説明する。図２は、光学フィルター１とその屈折率分布の一例とを示す図である。図２（ａ）は、図１に示した光学フィルター１のガラス基板１２上の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は、光学フィルター１が有する基板側マッチング層１４、フィルター部１６及び大気側マッチング層１８の屈折率分布を示す図である。基板側マッチング層１４は、図２（ｂ）に示すように、屈折率分布が傾斜した屈折率傾斜膜とすることができる。本実施形態では、基板側マッチング層１４は、膜厚を変数とする５次の多項式を用いて屈折率を分布させた５次のマッチング層である。 The substrate-side matching layer 14 and the filter unit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the optical filter 1 and an example of its refractive index distribution. 2A is a schematic diagram showing a configuration of the optical filter 1 shown in FIG. 1 on the glass substrate 12, and FIG. 2B is a substrate-side matching layer 14 and a filter portion 16 that the optical filter 1 has. FIG. 6 is a diagram showing a refractive index distribution of the atmosphere-side matching layer 18. As shown in FIG. 2B, the substrate-side matching layer 14 can be a gradient refractive index film having a gradient refractive index distribution. In the present embodiment, the substrate-side matching layer 14 is a fifth-order matching layer in which the refractive index is distributed using a fifth-order polynomial whose thickness is a variable.

フィルター部１６は、複数の誘電体層を積層した多層膜である。フィルター部１６において、屈折率は膜厚方向（表面１２ａに略直交する方向）に連続的且つ周期的に変化している。また、フィルター部１６における屈折率分布の形状、すなわち、屈折率変化の包絡線形状は、膜厚方向においてフィルター部１６の中央部で一度膨らむ紡錘形となっている。膜厚方向に屈折率が連続的且つ周期的に変化する構造はルーゲート(ｒｕｇａｔｅ)構造として知られている（例えば、W.H.Southwell “Extended-bandwidth reflector designs by using wavelets” Applied Optics,Vol.36,No.1,314-318(1997)参照）。そして本実施形態のフィルター部１６は、屈折率n（ｘ）を、

に従って連続的かつ周期的に変化させた、ｗａｖｅｌｅｔ型のルーゲート構造としている。ここで、

である。ただし、ｘはガラス基板１２側の面１６ａからの光学距離、φは初期位相、ｎ_Ｌはフィルター部１６が有する最も低い屈折率、ｎ_Ｈはフィルター部１６が有する最も高い屈折率、Ｎ_ｃは式（３）のｓｉｎ波の波数である。また、Ａ（ｘ）は、ｘ≦Ｔ／２では式（６）を用い、ｘ>Ｔ／２では式（７）を用いる。 The filter unit 16 is a multilayer film in which a plurality of dielectric layers are stacked. In the filter part 16, the refractive index changes continuously and periodically in the film thickness direction (direction substantially orthogonal to the surface 12a). The shape of the refractive index distribution in the filter portion 16, that is, the envelope shape of the refractive index change, is a spindle shape that swells once at the center of the filter portion 16 in the film thickness direction. A structure in which the refractive index continuously and periodically changes in the film thickness direction is known as a rugate structure (for example, WHSouthwell “Extended-bandwidth reflector designs by using wavelets” Applied Optics, Vol. 36, No. 1,314-318 (1997)). And the filter part 16 of this embodiment has refractive index n (x),

The wavelet type rugate structure is changed continuously and periodically. here,

It is. Where x is the optical distance from the surface 16a on the glass substrate 12 side, φ is the initial phase, n _L is the lowest refractive index of the filter unit 16, n _H is the highest refractive index of the filter unit 16, and N _c is It is the wave number of the sine wave of Formula (3). For A (x), Expression (6) is used when x ≦ T / 2, and Expression (7) is used when x> T / 2.

フィルター部１６は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、式（３）〜式（８）に基づいて、膜厚方向の屈折率分布を予め設定する。そして、フィルター部１６を構成する各誘電体層を、上記屈折率分布に応じて、屈折率の異なる複数の単一材料の混合比を調整して形成する。即ち、フィルター部１６の各誘電体層は、フィルター部１６の屈折率分布が紡錘形となる混合比で複数の単一材料が混合されて構成される。各誘電体層は、例えばスパッタ法により形成すればよい。図２（ｂ）は、フィルター部１６を構成する複数の材料として、屈折率が１．４７３６であるＳｉＯ_２と屈折率が２．１９２４であるＴａ_２Ｏ_５の２つの材料を使用し、ｎ_Ｈ＝１．８５３２、ｎ_Ｌ＝１．６９３２、λ_Ｃ＝５３２ｎｍとして作製した場合の屈折率分布である。 The filter part 16 can be produced as follows, for example. First, a refractive index distribution in the film thickness direction is set in advance based on Expressions (3) to (8). Then, each dielectric layer constituting the filter unit 16 is formed by adjusting the mixing ratio of a plurality of single materials having different refractive indexes according to the refractive index distribution. That is, each dielectric layer of the filter unit 16 is configured by mixing a plurality of single materials at a mixing ratio in which the refractive index distribution of the filter unit 16 has a spindle shape. Each dielectric layer may be formed by sputtering, for example. In FIG. 2B, two materials of SiO ₂ having a refractive index of 1.4736 and Ta ₂ O ₅ having a refractive index of 2.1924 are used as a plurality of materials constituting the filter unit 16, and n _This is a refractive index distribution in the case of manufacturing with _H = 1.8532, n _L = 1.6932, and λ _C = 532 nm.

続いて、図３〜図５を用いて、大気側マッチング層１８について説明する。図３は、図１に示した大気側マッチング層の拡大図である。図３では、説明のために大気側マッチング層１８を模式的に示している。図４は、図２に示した屈折率分布の大気側マッチング層１８部分の拡大図である。図５は、フィルター部１６に接する面１８ａを有する第１層１８１から、最外層１８８までの各層の屈折率と光学膜厚の詳細な値を示している。 Subsequently, the atmosphere-side matching layer 18 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an enlarged view of the atmosphere-side matching layer shown in FIG. In FIG. 3, the atmosphere-side matching layer 18 is schematically shown for the sake of explanation. FIG. 4 is an enlarged view of the atmospheric-side matching layer 18 portion of the refractive index distribution shown in FIG. FIG. 5 shows detailed values of the refractive index and the optical film thickness of each layer from the first layer 181 having the surface 18 a in contact with the filter portion 16 to the outermost layer 188.

大気側マッチング層１８は、第１の屈折率を有する低屈折率層と、この第１の屈折率より高い第２の屈折率を有する高屈折率層とを交互に積層することで構成された多層膜である。ここでは、大気側マッチング層１８は低屈折率層と高屈折率層とをそれぞれ４層積層することで構成されている。また、大気側マッチング層１８のフィルター部１６に接する面１８ａと反対側の面１８ｂを有する最外層１８８は、低屈折率層である。従って、大気側マッチング層１８は、フィルター部１６上に、第１層１８１、第２層１８２、第３層１８３、第４層１８４、第５層１８５、第６層１８６、第７層１８７（最外層に隣接する高屈折率層）及び最外層１８８がこの順に積層されて構成されている。 The atmosphere-side matching layer 18 is configured by alternately laminating a low refractive index layer having a first refractive index and a high refractive index layer having a second refractive index higher than the first refractive index. It is a multilayer film. Here, the atmosphere-side matching layer 18 is configured by laminating four low refractive index layers and four high refractive index layers. Further, the outermost layer 188 having a surface 18b opposite to the surface 18a in contact with the filter portion 16 of the atmosphere side matching layer 18 is a low refractive index layer. Accordingly, the atmosphere-side matching layer 18 is formed on the filter unit 16 on the first layer 181, the second layer 182, the third layer 183, the fourth layer 184, the fifth layer 185, the sixth layer 186, and the seventh layer 187 ( A high refractive index layer adjacent to the outermost layer) and an outermost layer 188 are laminated in this order.

大気側マッチング層１８の第２層１８２、第４層１８４、第６層１８６及び最外層１８８は、フィルター部１６の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料のうち、最も低い屈折率を有する材料であるＳｉＯ_２で構成されており、屈折率は１．４７３６である。また、第１層１８１、第３層１８３、第５層１８５及び第７層１８７は、フィルター部１６の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料のうち最も高い屈折率を有する材料であるＴａ_２Ｏ_５で構成されており、屈折率が２．１９２４である。ここでは、屈折率は、波長５３２ｎｍに対する屈折率を表している。また、以下、特に断らない限り屈折率は波長５３２ｎｍに対するものとする。 The second layer 182, the fourth layer 184, the sixth layer 186, and the outermost layer 188 of the atmosphere-side matching layer 18 are the lowest refractive among the plurality of single materials used for manufacturing each dielectric layer of the filter unit 16. It is made of SiO ₂ which is a material having a refractive index, and the refractive index is 1.4736. The first layer 181, the third layer 183, the fifth layer 185, and the seventh layer 187 are materials having the highest refractive index among a plurality of single materials used for manufacturing each dielectric layer of the filter unit 16. is composed of _Ta 2 _{O 5} is a refractive index of 2.1924. Here, the refractive index represents the refractive index with respect to the wavelength of 532 nm. Hereinafter, the refractive index is with respect to the wavelength of 532 nm unless otherwise specified.

大気側マッチング層１８の最外層１８８の光学膜厚ｄ_１はストップ帯の中心波長λ_ｃに対して式（１）の関係を満たし、第７層１８７の光学膜厚ｄ_２は上記中心波長λ_ｃに対して式（２）の関係を満たしている。図２（ｂ）に示した屈折率分布を有する光学フィルター１では、光学膜厚ｄ_１は、１２５．７０ｎｍであり、光学膜厚ｄ_２は、２７７．７２ｎｍである。第１層１８１から第６層１８６の光学膜厚は、任意に設計可能である。ここでは、第１層１８１から第６層１８６の光学膜厚は、コンピュータを用いて、所望の分光特性が得られる最適な各層の光学膜厚の組み合わせを算出している。このような大気側マッチング層１８は、例えば、スパッタ法により形成することによって作製することができる。 The optical film thickness d ₁ of the outermost layer 188 of the atmosphere-side matching layer 18 satisfies the relationship of the formula (1) with respect to the center wavelength λ _c of the stop band, and the optical film thickness d ₂ of the seventh layer 187 is the center wavelength λ. The relationship of Formula (2) is satisfied with respect to _c . In the optical filter 1 has a refractive index distribution shown in FIG. 2 (b), the optical thickness _{d 1} is 125.70Nm, optical thickness _{d 2} is 277.72Nm. The optical film thicknesses of the first layer 181 to the sixth layer 186 can be arbitrarily designed. Here, as for the optical film thicknesses of the first layer 181 to the sixth layer 186, an optimal combination of optical film thicknesses of the respective layers for obtaining desired spectral characteristics is calculated using a computer. Such an atmosphere-side matching layer 18 can be produced by, for example, forming by a sputtering method.

上記構成の光学フィルター１は、ルーゲート構造のフィルター部１６を備えているため、ノッチフィルターとして機能する。そして、光学薄膜フィルター１では、フィルター部１６上に大気側マッチング層１８を設けることで、フィルター部１６と大気との光学特性の整合を図っている。 The optical filter 1 having the above configuration functions as a notch filter because it includes the filter portion 16 having a rugate structure. In the optical thin film filter 1, the atmospheric side matching layer 18 is provided on the filter unit 16, so that the optical characteristics of the filter unit 16 and the atmosphere are matched.

ここで、図６を利用して光学薄膜フィルター１の作用効果について具体的に説明する。図６は、光学フィルター１の分光スペクトルを示す図である。図６の横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。また、図６中の実線で示される分光スペクトルＳ１は、図２（ｂ）に示した屈折率分布を有する光学フィルター１に対して取得した分光スペクトルである。一方、図６中の破線で示される分光スペクトルＳ２は、光学フィルター１から大気側マッチング層１８を除いた比較用の光学フィルターの分光スペクトルである。図６に示すように光学フィルター１及び比較用の光学フィルターの何れもルーゲート構造のフィルター部１６を備えるため、中心波長λ_Ｃが５３２ｎｍであるストップ帯の光の透過を阻止することができている。また、フィルター部１６がルーゲート構造であるため、ストップ帯は、５２２ｎｍ〜５４４ｎｍであり、ストップ帯の幅は２０ｎｍとなっており、光学フィルター１及び比較用の光学フィルターがそれぞれノッチフィルターとなっていることがわかる。 Here, the effect of the optical thin film filter 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a spectral spectrum of the optical filter 1. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the transmittance. In addition, a spectral spectrum S1 indicated by a solid line in FIG. 6 is a spectral spectrum obtained for the optical filter 1 having the refractive index distribution shown in FIG. On the other hand, a spectral spectrum S2 indicated by a broken line in FIG. 6 is a spectral spectrum of a comparative optical filter obtained by removing the atmosphere-side matching layer 18 from the optical filter 1. As shown in FIG. 6, since both the optical filter 1 and the comparative optical filter include the filter portion 16 having a rugate structure, transmission of light in the stop band having a center wavelength λ _C of 532 nm can be prevented. . Further, since the filter unit 16 has a rugate structure, the stop band is 522 nm to 544 nm, the width of the stop band is 20 nm, and the optical filter 1 and the comparative optical filter are notch filters, respectively. I understand that.

光学フィルター１及び比較用の光学フィルターはともにノッチフィルターとして機能するが、光学フィルター１の分光スペクトルは、大気側マッチング層１８を備えていることにより、大気側マッチング層１８を有しない比較用の光学フィルターの分光スペクトルに比べ、リップル（透過率の波長依存性）が軽減されている。また、大気側マッチング層１８を有する光学フィルター１は、大気側マッチング層１８を有しない比較用の光学フィルターに比べると、ストップ帯以外の波長帯（透過帯）の透過率が増加していることがわかる。即ち、光学フィルター１では、屈折率の異なる２つの層（低屈折率層と高屈折率層）を交互に積層して構成されており、低屈折率層としての最外層及びそれに隣接する高屈折率層の光学膜厚が式（１）及び式（２）を満たす大気側マッチング層１８を有することにより、リップルの軽減を更に図ることができ、また、透過帯での透過率の増加を図ることができている。 Both the optical filter 1 and the comparative optical filter function as a notch filter, but the spectral spectrum of the optical filter 1 includes the atmospheric side matching layer 18, so that the comparative optical without the atmospheric side matching layer 18 is used. Compared with the spectral spectrum of the filter, ripple (wavelength dependence of transmittance) is reduced. Further, the optical filter 1 having the atmosphere-side matching layer 18 has an increased transmittance in a wavelength band (transmission band) other than the stop band as compared with a comparative optical filter not having the atmosphere-side matching layer 18. I understand. That is, the optical filter 1 is configured by alternately laminating two layers having different refractive indexes (a low refractive index layer and a high refractive index layer), and an outermost layer as a low refractive index layer and a high refractive index adjacent thereto. By including the atmosphere-side matching layer 18 in which the optical film thickness of the rate layer satisfies the expressions (1) and (2), the ripple can be further reduced, and the transmittance in the transmission band can be increased. Is able to.

大気側マッチング層１８は屈折率の異なる２つの層から構成されるため、例えば、特許文献１に記載されているような屈折率の異なる８つの層を積層したマッチング層に比べて、大気側マッチング層１８の各層間の屈折率差を大きく取ることが可能となっている。各層間の屈折率差が大きいと、各層の境界面での反射光量も大きくなることから、各層間の反射光量の推移を容易に読み取ることができる。多層薄膜の膜厚の制御に光学式膜厚計を使用する場合があり、この場合、薄膜を積層することによる反射光量の推移を測定することで膜厚の制御を行うため、大気側マッチング層１８によれば、膜厚の制御を容易に行うことが可能である。 Since the atmosphere-side matching layer 18 is composed of two layers having different refractive indexes, for example, compared with a matching layer in which eight layers having different refractive indexes as described in Patent Document 1 are stacked, the atmosphere-side matching is performed. The difference in refractive index between the layers of the layer 18 can be made large. If the refractive index difference between the layers is large, the amount of reflected light at the interface between the layers also increases, so that the transition of the amount of reflected light between the layers can be easily read. An optical film thickness meter may be used to control the film thickness of the multilayer thin film. In this case, the atmospheric side matching layer is used to control the film thickness by measuring the transition of the amount of reflected light by laminating the thin films. 18, it is possible to easily control the film thickness.

さらに、大気側マッチング層１８は、２種類の材料のみから構成されるため、光学フィルターに適した材料を容易に選択することができる。従って、光学フィルター１は、従来の８種類の材料からなるマッチング層を備える光学フィルターに比べて、製造が容易である。そして、図２（ｂ）に示した屈折率分布を有する光学フィルター１では、大気側マッチング層１８の低屈折率層及び高屈折率層を、フィルター部１６を構成する材料のうち屈折率差の大きい材料で構成していることから、その製造が更に容易になっている。 Furthermore, since the atmosphere-side matching layer 18 is composed of only two types of materials, a material suitable for the optical filter can be easily selected. Therefore, the optical filter 1 is easier to manufacture than an optical filter having a matching layer made of eight conventional materials. In the optical filter 1 having the refractive index distribution shown in FIG. 2B, the low-refractive index layer and the high-refractive index layer of the atmosphere-side matching layer 18 are made of the refractive index difference among the materials constituting the filter unit 16. Since it is made of a large material, its manufacture is further facilitated.

また、光学フィルター１は、上述のように、大気側マッチング層１８を、フィルター部１６に適用することによって、リップルを抑制することができ、透過帯の透過率を大きくすることができる。そして、その分光特性においては、図６に示したようにストップ帯と透過帯の境界における透過率の変化が急峻である。従って、微弱な散乱光の検出を必要とするラマン分光計測等にも好適に用いることができる。 Moreover, the optical filter 1 can suppress a ripple and can increase the transmittance | permeability of a transmission band by applying the air | atmosphere side matching layer 18 to the filter part 16 as mentioned above. In the spectral characteristics, as shown in FIG. 6, the change in transmittance at the boundary between the stop band and the transmission band is steep. Therefore, it can be suitably used for Raman spectroscopic measurement that requires detection of weak scattered light.

本実施形態に係る光学フィルター１は、上述のように、ラマン分光計測等に好適に用いられる。そこで、次に、光学フィルター１を用いたラマン分光計測装置について説明する。図７は、本実施形態の光学フィルター１を適用したラマン分光計測装置の一実施形態の概略構成図である。 As described above, the optical filter 1 according to the present embodiment is suitably used for Raman spectroscopic measurement or the like. Therefore, a Raman spectroscopic measurement apparatus using the optical filter 1 will be described next. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a Raman spectroscopic measurement apparatus to which the optical filter 1 of the present embodiment is applied.

図７に示すように、ラマン分光計測装置２は、波長５３２ｎｍの励起光を出力する励起光源としてのレーザ装置２１を有し、レーザ装置２１から出力された励起光は、サイドバンドを除去するためにバンドパスフィルター２２に入射される。この際、図７に示すようにレーザ装置２１から出力された励起光を、光ファイバ２３により導光し、光ファイバ２３から出力された励起光をレンズ２４などにより平行光にしてバンドパスフィルター２２に入射することができる。 As shown in FIG. 7, the Raman spectroscopic measurement device 2 has a laser device 21 as an excitation light source that outputs excitation light with a wavelength of 532 nm, and the excitation light output from the laser device 21 removes sidebands. Is incident on the bandpass filter 22. At this time, as shown in FIG. 7, the excitation light output from the laser device 21 is guided by the optical fiber 23, and the excitation light output from the optical fiber 23 is converted into parallel light by the lens 24 or the like, so that the bandpass filter 22. Can be incident.

バンドパスフィルター２２を通過してサイドバンドが除かれた励起光は、ハーフミラー２５及び集光レンズ２６を経て試料２７に照射される。そして、励起光の入射により試料２７で生じた散乱光は、ハーフミラー２５により反射ミラー２８側へ反射された後、光学フィルター１を経て検出手段３１に入射される。光学フィルター１を通過した散乱光は、例えば、レンズ２９で集光して光ファイバ３０に入射し、光ファイバ３０を通して検出手段３１に入射させることができる。検出手段３１は分光器３１１と、検出器としてのＣＣＤカメラ３１２とを有しており、検出手段３１に入射された散乱光は、分光器３１１で分光された後、ＣＣＤカメラ３１２により検出される。そして、ＣＣＤカメラ３１２から検出信号がコンピュータ装置等の解析装置３２に入力される。 The excitation light from which the side band has been removed after passing through the band pass filter 22 is irradiated to the sample 27 through the half mirror 25 and the condenser lens 26. Then, the scattered light generated in the sample 27 by the excitation light is reflected by the half mirror 25 toward the reflection mirror 28, and then enters the detection means 31 through the optical filter 1. For example, the scattered light that has passed through the optical filter 1 can be collected by the lens 29 and incident on the optical fiber 30, and can be incident on the detection means 31 through the optical fiber 30. The detection unit 31 includes a spectroscope 311 and a CCD camera 312 as a detector. The scattered light incident on the detection unit 31 is split by the spectroscope 311 and then detected by the CCD camera 312. . Then, a detection signal is input from the CCD camera 312 to the analysis device 32 such as a computer device.

上記構成のラマン分光計測装置２では、励起光の波長をストップ帯の中心波長λ_Ｃとして設計された光学フィルター１に散乱光を通過させた後に、検出手段３１により検出している。その結果、励起光（０次光）が十分減衰された散乱光を検出できることになる。そして、光学フィルター１は、ストップ帯の帯域幅が２０ｎｍ程度であるノッチフィルターであるため、ストークス光とアンチストークス光とを両方検出することが可能である。更に、光学フィルター１が有するフィルター部１６がルーゲート構造であり、フィルター部１６に対して大気側マッチング層１８が設けられているため、前述したように透過帯でのリップルが抑制され、透過率がより高くなっている。その結果、微弱光を効率的に検出できる。 In the Raman spectroscopic measurement device 2 having the above-described configuration, the scattered light is passed through the optical filter 1 designed with the wavelength of the excitation light as the center wavelength λ _C of the stop band, and then detected by the detection means 31. As a result, the scattered light in which the excitation light (0th order light) is sufficiently attenuated can be detected. Since the optical filter 1 is a notch filter having a stop band with a bandwidth of about 20 nm, it is possible to detect both Stokes light and anti-Stokes light. Furthermore, since the filter portion 16 of the optical filter 1 has a rugate structure and the atmosphere-side matching layer 18 is provided for the filter portion 16, ripples in the transmission band are suppressed as described above, and the transmittance is increased. Higher. As a result, feeble light can be detected efficiently.

これまでの説明では、大気側マッチング層１８は低屈折率層（第２層１８２、第４層１８４、第６層１８６、最外層１８８）及び高屈折率層（第１層１８１、第３層１８３、第５層１８５、第７層１８７）をそれぞれ４層ずつ有し、それらが交互に積層された構成とした。すなわち、大気側マッチング層１８は、８層からなる多層膜として説明したが、大気側マッチング層１８の層数は８層に限定されない。 In the description so far, the atmospheric-side matching layer 18 includes the low refractive index layer (second layer 182, fourth layer 184, sixth layer 186, outermost layer 188) and high refractive index layer (first layer 181, third layer). 183, the fifth layer 185, and the seventh layer 187), each having four layers, which are alternately stacked. That is, the atmosphere-side matching layer 18 has been described as a multilayer film composed of eight layers, but the number of layers of the atmosphere-side matching layer 18 is not limited to eight.

ここで、大気側マッチング層１８の層数が３層以上１０層以下の場合の一例について、各層数の大気側マッチング層１８の分光特性の評価を行った結果を基に説明する。図８及び図９に、層数が３層から１０層である各大気側マッチング層１８の、各層の屈折率と光学膜厚の詳細な値を示した。図８（ａ）〜（ｆ）に層数が３層〜８層である大気側マッチング層１８の各層の屈折率と光学膜厚の詳細な値を示し、図９（ａ）、（ｂ）に、層数が９層及び１０層である大気側マッチング層１８の各層の屈折率と光学膜厚の詳細な値を示した。 Here, an example of the case where the number of layers of the atmosphere-side matching layer 18 is 3 or more and 10 or less will be described based on the result of evaluating the spectral characteristics of the atmosphere-side matching layer 18 of each number of layers. 8 and 9 show the detailed values of the refractive index and the optical film thickness of each atmosphere-side matching layer 18 having 3 to 10 layers. FIGS. 8A to 8F show detailed values of the refractive index and the optical film thickness of each layer of the atmosphere-side matching layer 18 having 3 to 8 layers. FIGS. 9A and 9B. The detailed values of the refractive index and the optical film thickness of each layer of the atmosphere-side matching layer 18 having 9 layers and 10 layers are shown.

これらの各大気側マッチング層１８は、低屈折率層と高屈折率層を交互に積層することで構成され、フィルター部１６に接する面１８ａと反対側の面１８ｂを有する最外層は低屈折率層である。また、各大気側マッチング層１８の低屈折率層は、屈折率が１．４７３６であって、フィルター部１６の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料のうち、最も低い屈折率を有する材料であるＳｉＯ_２で構成されており、高屈折率層は、屈折率が２．１９２４であって、フィルター部１６の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料のうち最も高い屈折率を有する材料であるＴａ_２Ｏ_５で構成されている。さらに、各大気側マッチング層１８の最外層の光学膜厚ｄ_１は式（１）の関係を満たしており、最外層に隣接する第２層の光学膜厚ｄ_２は式（２）の関係をみたしている。 Each of these atmospheric-side matching layers 18 is formed by alternately laminating low refractive index layers and high refractive index layers, and the outermost layer having the surface 18b opposite to the surface 18a in contact with the filter portion 16 has a low refractive index. Is a layer. In addition, the low refractive index layer of each atmosphere-side matching layer 18 has a refractive index of 1.4736, and the lowest refractive index among the plurality of single materials used for manufacturing each dielectric layer of the filter unit 16. is composed of SiO ₂ is a material having a high refractive index layer, the refractive index of a 2.1924, most of the plurality of single material for use in fabrication of the dielectric layers of the filter unit 16 It is made of Ta ₂ O ₅ which is a material having a high refractive index. Further, the optical film thickness d ₁ of the outermost layer of the atmosphere-side matching layer 18 satisfies the relationship of formula (1), optical film thickness d ₂ of the second layer adjacent to the outermost layer relationship of formula (2) I have seen.

図１０は、図８及び図９にて詳細を示した、層数が３層から１０層である大気側マッチング層１８の分光特性の評価値である。ここでいう評価値とは、図１１のように、必要とする反射率Ｒ_Ｈ（λ_ｋ）と光学多層膜の反射率に関する周知の計算方法によって求める反射率Ｒ（λ_ｋ）との差を用いて、

で与えられる値である。ただし、

とした。なお、上記の反射率Ｒ（λ_ｋ）を求める計算としては、例えば、「Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ著，「光学薄膜」，日刊工業新聞社，１９８９，Ｐ４２〜Ｐ４３」に記載されている計算方法を用いることができる。 FIG. 10 shows the evaluation values of the spectral characteristics of the atmosphere-side matching layer 18 whose number of layers is shown in detail in FIGS. The evaluation value here is the difference between the required reflectance R _H (λ _k ) and the reflectance R (λ _k ) _obtained by a known calculation method related to the reflectance of the optical multilayer film, as shown in FIG. make use of,

The value given by. However,

It was. In addition, as a calculation which calculates | requires said reflectance R ((lambda) _k ), for example, the calculation method described in "HA Macleod," Optical thin film ", Nikkan Kogyo Shimbun, 1989, P42-P43". Can be used.

図１１では、必要とする反射率Ｒ_Ｈ（λ_ｋ）は模式的に一定としているが、λ_ｋがストップ帯にある場合は１とし、λ_ｋが透過帯にある場合には０とする（必要とする反射率Ｒ_Ｈ（λ_ｋ）は、０から１の値をとる）。ここでは、評価の対象とした波長範囲を３６０ｎｍ〜７６０ｎｍとしたが、０．７×λ_ｃ〜λ_ｃ／０．７の範囲で適宜変更してもよい。 In FIG. 11, the required reflectance R _H (λ _k ) is schematically constant, but is 1 when λ _k is in the stop band, and is 0 when λ _k is in the transmission band ( The required reflectance R _H (λ _k ) takes a value from 0 to 1. Here, the wavelength range intended for evaluation was as 360Nm～760nm, may be appropriately changed in a range of 0.7 × λ _{_c} ~λ _c /0.7.

上記の評価値の定義からわかるように、大気側マッチング層１８は評価値が小さいほど必要とする分光特性に近い分光特性を有する。ラマン分光計測等で光学フィルターを使用する場合、大気側マッチング層の評価値のオーダーは、１０^−２以下であることが好ましいため、大気側マッチング層は、低屈折率層と高屈折率層をそれぞれ少なくとも２層有することが望ましい。 As can be seen from the definition of the evaluation value, the atmosphere-side matching layer 18 has a spectral characteristic closer to the required spectral characteristic as the evaluation value is smaller. When using an optical filter for Raman spectroscopic measurement or the like, the order of the evaluation value of the atmosphere-side matching layer is preferably 10 ⁻² or less. Therefore, the atmosphere-side matching layer includes a low refractive index layer and a high refractive index layer. It is desirable to have at least two layers each.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る光学フィルターは上記実施形態に限定されない。例えば、フィルター部１６は、フィルター部１６における最大屈折率ｎ_Ｈを１．８５３２とし、最小屈折率ｎ_Ｌを１．６９３２としているが、図１２に示すように、最大屈折率ｎ_ＨをＴａ_２Ｏ_５の屈折率とし、最小屈折率ｎ_ＬをＳｉＯ_２の屈折率として設計することもできる。更に、これら例示した最大屈折率及び最小屈折率の場合に限らず、ノッチフィルターとしての所望の分光特性が得られる範囲で、フィルター部１６における最大屈折率と最小屈折率との間に有意な屈折率差が生じるように設計していればよい。また、フィルター部１６における屈折率分布の包絡線の形状は、ｗａｖｅｌｅｔ型に限らない。フィルター部１６における屈折率分布の包絡線の形状は例えば、中央部が膨らんだ形状、一例としては、一対の山型が互いに反転した状態で合わさったような形状をしていればよい。即ち、上記包絡線の形状は紡錘形であればよく、Ｇaｕｓｓｉａｎ型のものも例示することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the optical filter which concerns on this invention is not limited to the said embodiment. For example, the filter unit 16 has a maximum refractive index n _H of 1.8532 and a minimum refractive index n _L of 1.6932 in the filter unit 16, but the maximum refractive index n _H is Ta _{2 as} shown in FIG. It is also possible to design the refractive index of O ₅ and the minimum refractive index n _L as the refractive index of SiO ₂ . Further, not only in the case of the exemplified maximum refractive index and minimum refractive index, but also in a range in which desired spectral characteristics as a notch filter can be obtained, a significant refraction between the maximum refractive index and the minimum refractive index in the filter unit 16 is achieved. What is necessary is just to design so that a rate difference may arise. Moreover, the shape of the envelope of the refractive index distribution in the filter unit 16 is not limited to the wavelet type. The shape of the envelope of the refractive index distribution in the filter portion 16 may be, for example, a shape in which the central portion is swollen, for example, a shape in which a pair of mountain shapes are combined in an inverted state. That is, the shape of the envelope may be a spindle shape, and a Gaussian type can also be exemplified.

また、本実施形態に係る大気側マッチング層１８は、屈折率が、膜厚方向に対して段階的且つ周期的に変化し、屈折率分布の形状が紡錘形であるようなフィルター部に適用してもよい。更に、大気側マッチング層１８は、フィルター部の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料のうち最大の屈折率の材料と、最小の屈折率の材料とから構成されているとしたがこれに限定されない。例えば、マッチング層の低屈折率層の材料は、フィルター部の最小屈折率以下の屈折率を有する材料から選択し、フィルター部の最大屈折率以上の屈折率を有する材料から選択することが、低屈折率層と高屈折率層との間に有意な屈折率差を生じせしめる観点から好ましい。屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層され、最外層及び最外層に隣接する層がそれぞれ式（１）及び式（２）を満たしていればよい。 In addition, the atmosphere-side matching layer 18 according to the present embodiment is applied to a filter unit in which the refractive index changes stepwise and periodically in the film thickness direction and the shape of the refractive index distribution is a spindle shape. Also good. Further, the atmosphere-side matching layer 18 is composed of a material having the maximum refractive index and a material having the minimum refractive index among a plurality of single materials used for manufacturing each dielectric layer of the filter portion. However, it is not limited to this. For example, the material of the low refractive index layer of the matching layer is selected from materials having a refractive index equal to or lower than the minimum refractive index of the filter portion, and selected from materials having a refractive index equal to or higher than the maximum refractive index of the filter portion. This is preferable from the viewpoint of causing a significant refractive index difference between the refractive index layer and the high refractive index layer. It is only necessary that low refractive index layers and high refractive index layers having different refractive indexes are alternately stacked, and the outermost layer and the layer adjacent to the outermost layer satisfy the expressions (1) and (2), respectively.

なお、大気側マッチング層１８を構成する材料は、フィルター部の各誘電体層の作製に用いられる複数の単一材料から選択することで、光学フィルターに適した材料によりマッチング層を作製することが可能である。本実施形態では、光学フィルター１のストップ帯を５２２ｎｍ〜５４２ｎｍ、ストップ帯の中心波長λ_ｃを５３２ｎｍとして設計している。しかし、ストップ帯の中心波長λ_ｃを、例えば、４８８ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７８５ｎｍ、８３０ｎｍ、１０６４ｎｍ等のレーザ発振波長として光学フィルター１を設計してもよい。この場合、例えば、図７を利用して説明したラマン分光計測の場合のように、励起光を光学フィルター１で確実に減衰させることが可能である。また、光学フィルター1を設計する際には、式（９）で示した評価値を利用し、所望の分光特性を得るように設計することが好ましい。この際、設計に使用する波長範囲としては、０．７×λ_ｃ〜λ_ｃ／０．７の範囲とすることができる。 In addition, the material which comprises the atmosphere side matching layer 18 can produce a matching layer with the material suitable for an optical filter by selecting from the several single material used for preparation of each dielectric material layer of a filter part. Is possible. In the present embodiment, the designing the stop band of the optical filter 1 522Nm～542nm, the central wavelength lambda _c of the stop band as 532 nm. However, the optical filter 1 may be designed with the center wavelength λ _c of the stop band set as a laser oscillation wavelength such as 488 nm, 632.8 nm, 785 nm, 830 nm, 1064 nm, or the like. In this case, for example, as in the case of the Raman spectroscopic measurement described with reference to FIG. Further, when designing the optical filter 1, it is preferable to design the optical filter 1 so as to obtain a desired spectral characteristic by using the evaluation value represented by the equation (9). In this case, the wavelength range used in the design, can be in the range of 0.7 × λ _{_c} ~λ _c /0.7.

実施形態に係る光学フィルターの模式的な断面図である。It is a typical sectional view of an optical filter concerning an embodiment. 図１に示した光学フィルターの屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution of the optical filter shown in FIG. 図１に示した光学フィルターが有する大気側マッチング層の拡大図である。It is an enlarged view of the atmosphere side matching layer which the optical filter shown in FIG. 1 has. 図１に示した光学フィルターが有する大気側マッチング層の屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution of the atmosphere side matching layer which the optical filter shown in FIG. 1 has. 図１に示した光学フィルターが有する大気側マッチング層の各層の屈折率及び光学膜厚を示す図表である。It is a chart which shows the refractive index and optical film thickness of each layer of the atmosphere side matching layer which the optical filter shown in FIG. 1 has. 光学フィルターの分光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of an optical filter. ラマン分光計測装置の構成図である。It is a block diagram of a Raman spectroscopic measuring device. ３層〜１０層の大気側マッチング層の各層の屈折率及び光学膜厚を示す図表である。It is a table | surface which shows the refractive index and optical film thickness of each layer of 3 layers-10 atmosphere side matching layers. ３層〜１０層の大気側マッチング層の各層の屈折率及び光学膜厚を示す図表である。It is a table | surface which shows the refractive index and optical film thickness of each layer of 3 layers-10 atmosphere side matching layers. 各マッチング層を備える光学フィルタの評価値を示す図表である。It is a graph which shows the evaluation value of an optical filter provided with each matching layer. 必要な反射率と実際の反射率の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between a required reflectance and an actual reflectance. 他の例のフィルター部の屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution of the filter part of another example.

符号の説明Explanation of symbols

１…光学フィルター、１２…ガラス基板（透光性の基板）、１２ａ…表面（主面）、１４…基板側マッチング層、１６…フィルター部、１６ａ…ガラス基板側の面、１８…大気側マッチング層、１８１…第１層、１８２…第２層、１８３…第３層、１８４…第４層、１８５…第５層、１８６…第６層、１８７…第７層、１８８…最外層、１８ａ…フィルター部に接する面、１８ｂ…フィルター部に接する面と反対側の面、２１…レーザ装置、２２…バンドパスフィルター、２３，３０…光ファイバ、２４，２９…レンズ、２５…ハーフミラー、２６…集光レンズ、２７…試料、２８…反射ミラー、３１…検出手段、３１１…分光器、３１２…CCDカメラ、３２…解析装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical filter, 12 ... Glass substrate (translucent substrate), 12a ... Surface (main surface), 14 ... Substrate side matching layer, 16 ... Filter part, 16a ... Glass substrate side surface, 18 ... Atmospheric side matching 181 ... 1st layer, 182 ... 2nd layer, 183 ... 3rd layer, 184 ... 4th layer, 185 ... 5th layer, 186 ... 6th layer, 187 ... 7th layer, 188 ... outermost layer, 18a ... Surface in contact with the filter portion, 18b... Surface opposite to the surface in contact with the filter portion, 21... Laser device, 22... Bandpass filter, 23 and 30. ... Condenser lens, 27 ... Sample, 28 ... Reflective mirror, 31 ... Detecting means, 311 ... Spectroscope, 312 ... CCD camera, 32 ... Analyzer

Claims

所定の波長帯域の光の透過を阻止する光学フィルターであって、
透光性の基板と、
前記基板の主面上に設けられ、前記主面に略直交する方向に屈折率が連続的且つ周期的に変化しており屈折率分布の形状が紡錘形であるフィルター部と、
前記フィルター部上に積層されたマッチング層と、
を備え、
前記マッチング層は、第１の屈折率を有する低屈折率層と、前記第１の屈折率より高い第２の屈折率を有する高屈折率層とを交互に積層されて構成されており、
前記マッチング層において、前記フィルター部と接する面と反対側の面を有する最外層は、前記低屈折率層であり、
前記最外層の光学膜厚ｄ_１は、前記所定の波長帯域の中心波長をλ_ｃとすると、

なる関係を満たし、
前記最外層に隣接する前記高屈折率層の光学膜厚ｄ_２は、

なる関係を満たす、
ことを特徴とする光学フィルター。 An optical filter that blocks transmission of light in a predetermined wavelength band,
A translucent substrate;
A filter part provided on the main surface of the substrate, the refractive index continuously and periodically changing in a direction substantially orthogonal to the main surface, and the shape of the refractive index distribution is a spindle shape;
A matching layer laminated on the filter part;
With
The matching layer is configured by alternately laminating a low refractive index layer having a first refractive index and a high refractive index layer having a second refractive index higher than the first refractive index,
In the matching layer, the outermost layer having a surface opposite to the surface in contact with the filter portion is the low refractive index layer,
The optical thickness d ₁ of the outermost layer, the center wavelength of the predetermined wavelength band when the lambda _c,

Satisfy the relationship
Optical film thickness d ₂ of the high refractive index layer adjacent to the outermost layer,

Satisfy the relationship
An optical filter characterized by that.

前記フィルター部は、複数の誘電体層が積層されて構成される多層膜であり、
各誘電体層は、前記フィルター部の前記屈折率分布が前記紡錘形となる混合比で複数の単一材料が混合されてなる層であり、
前記低屈折率層は、複数の前記単一材料のうち最も低い屈折率を有する材料で構成され、
前記高屈折率層は、複数の前記単一材料のうち最も高い屈折率を有する材料で構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルター。 The filter part is a multilayer film formed by laminating a plurality of dielectric layers,
Each dielectric layer is a layer in which a plurality of single materials are mixed at a mixing ratio where the refractive index distribution of the filter portion is the spindle shape.
The low refractive index layer is composed of a material having the lowest refractive index among the plurality of single materials,
The high refractive index layer is composed of a material having the highest refractive index among the plurality of single materials.
The optical filter according to claim 1.