JPH06265722A - 波長可変型干渉光フィルタとその製造方法及び波長可変型干渉光フィルタ装置 - Google Patents

波長可変型干渉光フィルタとその製造方法及び波長可変型干渉光フィルタ装置

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JPH06265722A
JPH06265722A JP2631493A JP2631493A JPH06265722A JP H06265722 A JPH06265722 A JP H06265722A JP 2631493 A JP2631493 A JP 2631493A JP 2631493 A JP2631493 A JP 2631493A JP H06265722 A JPH06265722 A JP H06265722A
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JP
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wavelength
light
refractive index
substrate
optical filter
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Application number
JP2631493A
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English (en)
Inventor
Daikou Tei
台鎬 鄭
Naoyuki Mekata
直之 女鹿田
Masao Sadamura
政雄 定村
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Suntech Co
Original Assignee
Suntech Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光のうち特定の波長成分を分離し、波長
を選択する狭帯域の干渉光フィルタであって、その波長
を偏波面に依存することなく任意に選択できる波長可変
型干渉光フィルタを提供すること。 【構成】 サブストレート２上に多層膜３を蒸着によっ
て構成する。多層膜３は下部多層膜３１，キャビティ層
３２，上部多層膜３３から成り立っている。上部及び下
部層膜３１，３３は、夫々高屈折率膜層３１Ｈ，３３
Ｈ，低屈折率膜層３１Ｌ，３３Ｌを交互に積層して構成
する。そしてサブストレート２のｘ軸方向に、その膜厚
を透過波長λに対応させて全て波長がλ／４ｎ（ｎは屈
折率）となるように波長λ、即ち膜厚を連続的に変化さ
せる。こうすれば光の入射位置に応じて選択波長が連続
的に変化することとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信や光計測，光情報
処理等に用いられる狭帯域の波長可変型干渉光フィルタ
に関し、その透過波長を連続して変化させることのでき
る偏波面に依存しない波長可変型干渉光フィルタとその
製造方法及び波長可変型干渉光フィルタ装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来狭帯域の光フィルタにおいて波長を
連続的に変化させるようにした波長可変型のフィルタと
しては、誘電体多層膜を有する狭帯域光フィルタが用い
られている。このような光フィルタは、例えば「レーザ
＆オプティクスガイドII」，キノ・メレスグリオ株式会
社，PP11−25〜11−29「干渉フィルタ」に示されている
ように、基板上にＺｎＳ等の高屈折材料とＮａ3 ＡｌＦ
6 等の低屈折率材料とを、正確に１／４の波長の光学厚
さで交互に多層コーティングして構成している。ここで
透過波長をλとし、各層の屈折率をｎとすると、光学厚
さはλ／４ｎで示される。このような多層コーティング
層を基板上に形成することによって狭帯域の光フィルタ
が実現できる。
【０００３】さてこの状態では、干渉光フィルタの透過
波長はフィルタの光学厚さによって規定されて一定の波
長となる。しかし「光増幅器とその応用」石毛秀樹監
修、オーム社，平成４年５月30日出版，第 146〜 148頁
等に示されているように、上記の多層膜型狭帯域フィル
タへの入射光の角度を変化させることによって透過波長
を連続的に変化させることができる。図１２は図示しな
い光源からの光を光ファイバ１００及びコリメートレン
ズ１０１を介してこの狭帯域光フィルタ１０２に照射し
た状態を示している。そして透過光は集束レンズ１０３
によって集束され、受光用の光ファイバ１０４に入射さ
れる。ここで光ビームの干渉光フィルタ１０２への入射
角度を、図中実線で示した垂直の状態から微小角度θ、
例えば０°〜１０°程度の範囲内で変化させることによ
って、図１３に示すように透過波長λを連続的に変化さ
せることができる。このとき図１４に示すように半値全
幅はあまり変化しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図１３に
示すように透過中心波長が偏光成分（Ｓ波，Ｐ波）によ
って異なることとなり、傾斜角度を例えば１０°以上と
すればその相違が無視できない程度に大きくなる。又こ
の干渉光フィルタの透過帯域幅（半値全幅）も偏光成分
（Ｓ波，Ｐ波）によって夫々異なり、図１４に示すよう
にＰ波では傾斜角度θによって大きく変化することとな
る。又透過率も傾斜角度θによって変化し、角度と共に
低下するという欠点があった。
【０００５】更に光ビームを干渉光フィルタに垂直（傾
斜角度θ＝０°）に入射させた場合には、光が光源側に
反射される。従ってその影響を避けるための対策、例え
ば０°近傍での使用を避けたり、光アイソレータを挿入
する等の対策が必要となるという問題点があった。この
ように従来の干渉光フィルタを用いて透過波長を連続的
に変化させる場合には、使用上多くの制限があり、又偏
波面に依存するという欠点があった。
【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、偏波に依存することなく、又干
渉光フィルタを回転させずに透過波長を連続的に変化さ
せることができる狭帯域の波長可変型干渉光フィルタと
その製造方法、及びこれを用いた波長可変型干渉光フィ
ルタ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明に
よる波長可変型干渉光フィルタは、所定の波長範囲で透
過する光を連続的に変化させる偏波面無依存型の波長可
変型干渉光フィルタであって、使用波長の範囲で光を透
過させる物質によって形成されたサブストレートと、サ
ブストレート上に形成され、所定範囲の波長の光を透過
させる光透過率の高い物質によって形成された多層蒸着
物質膜とを具備し、多層蒸着物質膜の光学厚さは、サブ
ストレートの所定方向に沿って連続的に変化するように
構成したものであり、この光フィルタへの入射光の照射
位置をサブストレートの所定方向に沿って変化させるこ
とによって透過光の波長を変化させるようにしたことを
特徴とするものである。
【０００８】本願の請求項２の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、多層蒸着物質膜の各層の膜厚
ｄは、その蒸着物質膜の屈折率をｎ、その位置での透過
波長をλとすると、ｄ＝λ／４ｎとなるように膜厚が連
続的に変化することを特徴とするものである。
【０００９】本願の請求項３の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、波長可変型干渉光フィルタの
多層蒸着物質膜は、第１の屈折率ｎ1 の第１の蒸着物質
膜と、これより屈折率の低い第２の屈折率ｎ2 の蒸着物
質膜とを交互に積層して構成したことを特徴とするもの
である。
【００１０】本願の請求項４の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、蒸着物質膜は、多層膜の間に
膜厚ｄがλ／２ｎ（ｎは屈折率）のキャビティ層を挿入
して構成したことを特徴とするものである。
【００１１】本願の請求項５の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、サブストレートの所定方向の
位置をｘとし、その位置での透過中心波長をλ（ｘ）と
すると、多層蒸着物質膜の膜厚ｄ（ｘ）とその層の屈折
率ｎ（ｘ）とは、式（１），（２）を満たすことを特徴
とするものである。
【００１２】本願の請求項６の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、波長可変型干渉光フィルタは
長方形の板上サブストレート状に構成されたものであ
り、その長手方向に位置をｘとし、その長手方向に沿っ
て蒸着物質膜の膜厚の厚さを連続的に変化させるように
したことを特徴とするものである。
【００１３】本願の請求項７の発明による波長可変型干
渉光フィルタにおいては、光フィルタは円板型形状のサ
ブストレート上に形成されたことを特徴とするものであ
る。
【００１４】本願の請求項８の発明による波長可変型干
渉光フィルタ装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記
載の波長可変型干渉光フィルタと、光源からの光を平行
光とする第１のコリメータと、第１のコリメータに対向
して配置され、光ビームを集光する第２のコリメータ
と、第１，第２のコリメータ間に配置され、波長可変型
干渉光フィルタの光学厚さの変化方向に波長可変型干渉
光フィルタを移動させる移動手段と、を具備することを
特徴とするものである。
【００１５】本願の請求項９の発明による波長可変型干
渉光フィルタ装置は、請求項１〜５及び７のいずれか１
項に記載の波長可変型干渉光フィルタと、光源からの光
を平行光とする第１のコリメータと、第１のコリメータ
に対向して配置され、光ビームを集光する第２のコリメ
ータと、第１，第２のコリメータ間に配置され、波長可
変型干渉光フィルタを回動させる回動手段と、を具備す
ることを特徴とするものである。
【００１６】本願の請求項１０の発明は、真空層内に配
置され、蒸発源の同一膜厚面より所定角度傾けてサブス
トレートを配置し、蒸発膜の物質を変化させて、多層蒸
着物質膜を積層して蒸着したことを特徴とする波長可変
型干渉光フィルタの製造方法である。
【００１７】本願の請求項１１〜１３の発明は、真空層
内に設けられ、一面が開放された回転ドーム内面に該ド
ームの内面にサブストレートを配置し、回転ドームを所
定速度で回転し、第１の屈折率を有する第１の蒸発源及
び第２の屈折率を有する第２の蒸発源を真空槽中に配置
し、サブストレートを傾けること、及び／又は回転ドー
ムの回転中心軸から所定距離だけ隔てると共に、蒸発源
を交互に蒸発させ、所定の膜厚分布を有するまで蒸着し
て構成したことを特徴とする波長可変型干渉光フィルタ
の製造方法である。
【００１８】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、多層
の蒸着物質膜の膜厚を透過波長に応じて連続的に変化さ
せ、多層の波長可変型干渉光フィルタを構成している。
このため膜厚の変化方向に応じて光の照射位置によって
光の選択特性が変化することとなる。この場合には光の
照射位置を変化させても波長は連続的に変化するが、半
値全幅等は変化せず、又偏波面に依存しない特性が得ら
れることとなる。
【００１９】又請求項１０〜１３の発明では、真空槽内
にサブストレートを傾けて配置し、蒸発源からのサブス
トレート表面までの距離を変化させることによって、サ
ブストレート上の所定方向に膜厚が連続的に変化するよ
うに多層膜を蒸着し、波長可変型干渉光フィルタを構成
するようにしている。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の第１実施例による偏波面無依
存型の波長可変型干渉光フィルタの構成を示す図であ
る。本実施例による波長可変型干渉光フィルタ１は、例
えばガラス，シリコン等のサブストレート２上に物質を
多層蒸着させて構成している。このサブストレート２は
使用する波長の範囲で光の透過率が高い材質を用いて構
成するものとし、誘電体や半導体が用いられる。本実施
例では石英ガラスを用いている。そしてこのサブストレ
ート２の上部には、使用する波長での光の透過率の高い
蒸着物質、誘電体，半導体等の多層膜３を蒸着する。こ
こで多層膜３は図示のように下部多層膜３１，キャビテ
ィ層３２及び上部多層膜３３から形成されるものとす
る。又サブストレート２の下面には反射防止膜４を蒸着
によって形成する。反射防止膜は例えばＳi Ｏ2 ，Ｔi
Ｏ2 の２層膜としたが、いずれか一方のみを用いたもの
でもよい。
【００２１】ここで多層膜３，反射防止膜４の蒸着材料
として用いられる物質は、例えばＳi Ｏ2 （屈折率ｎ＝
1.46），Ｔa2Ｏ5 （ｎ＝2.15），Ｓi （ｎ＝3.46）やＡ
l2Ｏ3 ，Ｓi2Ｎ4 ，Ｍg Ｆ等が用いられる。又本実施例
では多層膜３は低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層
して蒸着させている。ここで膜厚ｄと透過波長λ，屈折
率ｎとは以下の関係となるようにする。 λ＝４ｎｄ ・・・（３） 即ち各層はその光学厚さをλ／４とする。そして低屈折
率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによって透
過率のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を小さくしてい
る。
【００２２】さて本実施例による波長可変型干渉光フィ
ルタ１は、透過波長と膜厚とが式（３）の関係を有する
ことから、サブストレート２を細長い板状の基板とし、
この上部の多層膜３の光学厚さを連続的に変化させて透
過波長λを異ならせるようにしている。そしてこの波長
可変型干渉光フィルタ１の透過波長をλa 〜λc （λa
＜λc ）とし、その中心点（ｘ＝ｘb ）での透過波長を
λb とする。上下の多層膜３１，３３は夫々第１の屈折
率ｎ1 の第１の蒸着物質膜とこれより屈折率の低い第２
の屈折率ｎ2 の第２の蒸着物質膜とを交互に積層して構
成する。即ち図１（ａ）の円形部分の拡大図を図１
（ｃ）に示すように、夫々の膜厚を連続的に変化させて
いる。図１（ｃ）において、下部多層膜３１の低屈折率
膜を３１Ｌ，高屈折率膜を３１Ｈとし、上部多層膜３３
の高屈折率膜を３３Ｈ，低屈折率膜を３３Ｌとする。そ
して図１（ａ）のフィルタのｘ軸上での端部ｘa の透過
波長をλa に対して夫々低屈折率膜及び高屈折率膜で上
記の式（３）が成り立つように設定する。又ｘb ，ｘc
での透過波長λb ，λc に対してもその波長λb ，λc
で式（３）が成り立つようにその膜厚を設定する。そし
てその間の膜厚も波長の変化が直線的に変化するように
設定する。従って層の各膜厚はｘ軸上の位置ｘa〜ｘc
につれて連続的に変化し、ｘ軸の正方向に向かって膜厚
が大きくなる。
【００２３】例えばλa を1540nm，λc を1560nm，λb
を1550nmとし、例えば第１の屈折率ｎ1 が2.15のＴi Ｏ
2 と、第２の屈折率ｎ2 が1.46のＳi Ｏ2 とを交互に積
層するものとすると、上部及び下部の低屈折率膜３１
Ｌ，３３Ｌは左端（ｘ＝ｘa ）では膜厚ｄは263.7nm 、
右端（ｘ＝ｘc ）では膜厚は267.1nm となる。又屈折率
ｎの2.15のＴｉＯ2 を高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈとして
用いる場合には、高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈの膜厚はｘ
＝ｘa では179nm 、ｘ＝ｘc では181.4nm となる。又屈
折率ｎが3.46のＳｉを高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈとして
用いた場合には、高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈの膜厚はｘ
＝ｘa では111.7nm 、ｘ＝ｘc では112.7nm となる。
【００２４】ここで膜厚のｘ軸方向での変化をｘの関数
ｄ（ｘ）とし、波長λをｘの関数λ（ｘ）とし、屈折率
もｘの変数ｎ（ｘ）とすると、これらの関係は式
（１），（２）で表される。ここでｘ0 は任意の位置、
例えばｘ＝ｘa の位置である。又Ａは定数である。
【００２５】尚本実施例では上部及び下部の多層膜３
１，３３の膜厚を制御することによってその光学厚さを
制御するようにしているが、膜厚は同一とし屈折率をサ
ブストレートのｘ軸方向に沿って変化させて光フィルタ
を構成することも可能である。又同一直線上に光学厚さ
を連続して変化させる必要はなく、サブストレートの任
意のラインに沿って膜厚や屈折率等の光学厚さを変化さ
せるようにしてもよい。
【００２６】そして石英ガラスのサブストレート２上に
低屈折率膜３１Ｌ，３３ＬとしてＳi Ｏ2 、高屈折率膜
３１Ｈ，３３ＨとしてＴi Ｏ2 を用いて交互に積層し、
中心波長1550nmのシングルキャビティ構造のフィルタに
おいて、上下の多層膜３を合わせて３２層以上としたと
きに半値全幅（ＦＷＨＭ）１nm以下の狭帯域フィルタが
実現できた。又石英ガラスのサブストレート２上にＳi
Ｏ2 とＳi とを積層したシングルキャビティ構造のフィ
ルタにおいて、上下の多層膜３を合わせて２４層を積層
することによって半値全幅（ＦＷＨＭ）１nm以下の狭帯
域フィルタが実現できた。このように高屈折率膜と低屈
折率膜の屈折率の差が大きいほど、少ない膜層数で狭帯
域フィルタが実現できる。
【００２７】図２は本実施例の波長可変型干渉光フィル
タに対する光の入射位置ｘに対する透過波長λの変化
と、半値全幅、及び透過率の変化を示している。式
（１）において入射位置ｘを変化させ透過波長λを直線
的に変化させるように構成しても、半値全幅及び透過率
はｘ軸の位置に応じては変化しないで、一定値となる状
態が示されている。又入射光の偏波面についても差がな
く、偏波面に依存しない狭帯域の光フィルタが実現でき
ている。
【００２８】尚前述した実施例では、シングルキャビテ
ィ構造の波長可変型干渉光フィルタについて示している
が、このようなキャビティ層を複数としたマルチキャビ
ティ構造のフィルタとしてもよい。例えば前述した実施
例のシングルキャビティ構造の上部多層膜３３の上部に
更にキャビティ層を形成し、その上部に多層膜を形成し
たダブルキャビティ構造の波長可変型干渉光フィルタを
構成してもよい。この場合には図３に示すように多層膜
の膜数を少なくしても波長の選択性を高めることができ
る。本図においてｍは同一数の多層膜を用いた場合のキ
ャビティ数と波長選択特性の変化を示している。本図よ
り明らかなようにキャビティ数が多くなれば波長選択特
性が向上している。
【００２９】さてこのような波長可変型干渉光フィルタ
は図４に示すようにこの光フィルタの一端に光、例えば
白色光を照射し、その所望波長のスペクトル成分を分離
するようにして用いる。図４ではこの波長可変型干渉光
フィルタに光ファイバ１１及びレンズ１２を介して光を
入射し、集光レンズ１３及び光ファイバ１４を介して透
過した光を受光している。そしてこの光フィルタ１をｘ
軸方向に移動することによって選択する波長λを変化さ
せるものとする。ここで図示のように波長可変型干渉光
フィルタ１をわずかに傾けておけば、波長可変型干渉光
フィルタ１の正面で反射された光が光源側にそのまま反
射することはなく、光源側への悪影響を避けることがで
きる。この傾斜角度は偏波依存性がでない範囲、例えば
１０°以下とすることが必要となる。
【００３０】図５はこの波長可変型干渉光フィルタを用
いて入射光から単一波長の光を分離し、その分離波長を
連続的に変化させるようにした手動型の波長可変型干渉
光フィルタ装置の具体例を示す斜視図である。本図にお
いてベース２１は断面コ字状のフレームであって、その
内側には台座上にコリメートリンカ２２が配置される。
コリメートリンカ２２は光ファイバ２３から入射される
光を平行光として出力するための部品である。そして光
ファイバ２３から入射された光は前述した、波長可変型
干渉光フィルタ１Ａ，１Ｂに入射される。ここで前述し
たように波長可変型干渉光フィルタ１Ａ，１Ｂは夫々入
射光に対して所定角度傾けており、その照射位置をアジ
ャスタ２４，２６によって連続的に変化させるように構
成している。ここで隣接した２つのアジャスタ２４，２
６はラックとピニオン方式により、つまみを回転させる
ことによって波長可変型干渉光フィルタ１Ａ，１Ｂを図
中ｘ方向に独立して精密に移動させる。この移動位置は
アジャスタに設けられたスケール２５，２７によって、
例えば１０μｍ程度の精度で正確に読取ることができる
ものとする。このコリメートリンカ２２に対向する位置
には、台座上のコリメートリンカ２８を介して出力用の
光ファイバ２９を接続しておく。ここでコリメートリン
カ２２，２８は夫々光源からの光を平行光とし、又その
光ビームを集光する第１，第２のコリメータであり、ア
ジャスタ２４，２６は波長可変型干渉光フィルタをｘ軸
方向に移動させる移動手段を構成している。
【００３１】こうすれば光ファイバ２３より入射された
光はコリメートリンカ２２を介して波長可変型干渉光フ
ィルタ１Ａ，１Ｂを透過し、再びコリメートリンカ２８
を介して光ファイバ２９より出力される。ここで光ファ
イバ２３より入射した光が図６（ａ）に示すように広い
波長に渡るスペクトルを有するものとしても、この波長
可変型干渉光フィルタによって図６（ｂ）に示すように
特定の波長の光のみが選択されることとなり、光ファイ
バ２９より出射される。そしてこの選択する波長はアジ
ャスタ２４及び２６によって連続的に変化させることが
できる。ここで２つのアジャスタ及び光フィルタを用い
て順次使用するフィルタを切換えることによって、波長
の変化範囲を大きくし、波長可変型干渉光フィルタ装置
全体として選択波長の幅を向上させることができる。例
えば波長可変型干渉光フィルタ１Ａの選択波長を1500nm
〜1520nm、１Ｂを1520nm〜1540nmのように選択するもの
とする。そして位置と波長との関係は波長が既知な光源
を用いて光ファイバ２３にあらかじめ入射し、その出力
が得られる場合には、その波長の光が選択されているも
のとしてスケール上に明示する。こうしてつまみの多数
の回転位置で校正しておけば、入射波長の不明な光源を
用いてもこの目盛に基づいて任意の波長を選択すること
ができる。
【００３２】尚本実施例ではアジャスタ２４及び２６に
よって手動でその位置を調整するようにしているが、モ
ータを用いて電動で干渉光フィルタの透過位置を変化さ
せるようにしてもよいことはいうまでもない。又この実
施例では２つの波長可変型干渉光フィルタを用いて使用
波長を切換えることによって選択波長の幅を向上させる
ようにしているが、更に多数のフィルタを用いてもよい
ことはいうまでもない。又同一の特性のフィルタを複数
枚用いて平行に配置し同一方向に移動させ、その中心波
長を常に一致させるようにすればマルチキャビティ構造
を用いなくても波長選択性を向上させることができる。
【００３３】尚前述した実施例ではフィルタの形状を長
方形の板状フィルタとしているが、円形のフィルタを用
いて構成してもよい。図７は円板形のサブストレート４
２上に多層膜４３，反射膜４４を形成した円板形の波長
可変型干渉光フィルタ４１を示している。この場合にも
図７においてｘ軸方向の位置に比例して、各膜厚が連続
的に変化するように構成される。こうすれば図８（ａ）
〜（ｃ）に示すように透過波長はｘ軸の原点を中心とし
て位置を角度θの関係で表せば、 cosθに比例する。従
って円形フィルタを回転させた場合には、図示のように
連続的に変化することとなる。この場合にも前述した実
施例と同様に半値全幅や透過率は回転角度(cosθ又は
θ）には依存せず、一定である。
【００３４】図９はこのような円形の波長可変型干渉光
フィルタの使用状態を示す斜視図である。本図において
図４の使用例と同様に光ファイバ１１を介して入射され
た光はコリメートレンズ１２を介して平行光として波長
可変型干渉光フィルタ４１に入射される。そして透過し
た光を集光レンズ１３を介して光ファイバ１４によって
受光している。ここで波長可変型干渉光フィルタ４１を
図示しない回動手段、例えばモータやクランク型のつま
みと減速機構等を用いて矢印方向に回転させる。そうす
ればその回転角度に応じて波長が選択されることとな
る。この場合には回転角度θではなく、 cosθに比例し
て直線化された波長が選択されることとなる。従ってあ
らかじめ回転角度と選択波長とを測定しておけば、所望
の波長を選択することができる。
【００３５】このように波長可変型干渉光フィルタの形
状を円形とし、図７（ａ）に示すようにｘ軸方向の位置
によって多層膜４３の厚さを連続的に変化させるように
すれば、光フィルタを半円、即ち 180°の間で回転させ
ることによって波長範囲を選択することができる。従っ
て選択波長範囲が異なる２枚の円形の波長可変型干渉光
フィルタを図１０（ａ）に示すように張り合わせ、４１
Ａ，４１Ｂとして用いることもできる。この場合には互
いに選択波長を異ならせておけば図５に示すように２枚
の光フィルタを切換える必要がなく、広い範囲の波長の
選択特性が得られることとなる。又図１０（ｂ）に示す
ように更に多数枚の波長可変型干渉光フィルタ４１Ａ〜
４１Ｄを用いて構成することも可能である。
【００３６】又前述した円形の波長可変型干渉光フィル
タでは、ｘ軸方向の位置によって多層蒸着物質膜の膜厚
を連続的に変化させるようにしているが、特定の半径上
で角度θに対応して連続的に膜厚を変化させる構成する
ことも可能である。この場合には回転角度θに対応した
波長特性が得られることとなる。
【００３７】次に前述した各実施例に用いたフィルタの
製造方法について説明する。本実施例ではフィルタ１の
多層膜３の膜厚をｘ軸の位置に応じて連続的に変化させ
る必要がある。このような膜厚を有するフィルタを構成
するための製造方法について図１１を参照しつつ説明す
る。図１１（ａ）において５１は真空蒸着用の真空槽で
あり、その底面には蒸発源となる蒸着物質５２、前述し
た実施例ではＳi Ｏ2，Ｔi Ｏ2 又はＳi を配置する。
そして真空槽５１の上部には、下面が開放された放物面
状の回転ドーム５３を設け、矢印方向に一定速度で回転
させる。そしてこの内面の一定半径位置には円形のサブ
ストレート２を張り付ける。
【００３８】ここでこの基板の取付角度を回転ドーム５
３の内面に沿って取付けず、図１１（ｂ）に示すように
回転ドームの内面から所定角度αだけ傾けて配置してお
く。更に膜厚を均一にする場合には、蒸着物質５２を真
空槽５１の中心に配置するが、本実施例ではその位置を
中心から一定距離Ｌだけ離れた位置に配置しておく。こ
うすれば蒸着の温度や時間によって膜厚が制御できる
が、基板の角度α及び位置Ｌを適宜設定することによっ
て、蒸着物質の膜厚変化を制御することができる。こう
して高屈折率膜，低屈折率膜を交互に蒸着させる。こう
すれば蒸着物質５２からの距離が図１に示すように基板
の上下方向位置（ｘ軸）に応じて連続的に変化するた
め、一定時間の蒸着によって膜厚も蒸発源等の距離に対
応して連続的に変化することとなる。こうして蒸着物質
５２をＳi Ｏ2 とＴi Ｏ2 等に順次切換えることによっ
て、多層膜の蒸着物質を有するフィルタを構成すること
ができる。この場合にはそのまま図７に示す円形の波長
可変型干渉光フィルタを構成することができ、又図７に
おいてｘ軸に沿って長方形状に切り取ることによって第
１実施例に示す長方形の板状の波長可変型干渉光フィル
タを構成することができる。
【００３９】尚本実施例では回転ドームに基板を取付け
て所望の膜厚を得るようにしているが、蒸発源となる物
質からの距離が等しい同一膜厚面より所定角度傾けてサ
ブストレートを配置して、高屈折率及び低屈折率の蒸着
物質を順次積層して蒸着して構成することも可能であ
る。この場合には傾き角度αと蒸着源からの距離を変化
させることによって、膜厚分布を制御することができ
る。
【００４０】又本実施例では回転ドーム５３に基板を傾
けて取付け、蒸着物質５２を真空槽５１の中心から一定
距離Ｌだけ離れた位置に配置しているが、基板を傾けて
取りつけること、又は蒸着物質５２を真空槽５１の中心
から一定距離Ｌだけ離れた位置に配置すること、の何れ
か一方のみを行うようにしてもよい。この場合も傾き角
度αと蒸着源からの距離Ｌの何れかを適宜設定すること
によって、膜厚分布を制御することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
波長可変型干渉光フィルタは、波長可変型干渉光フィル
タを回動させずに光の照射位置を直線的に変化させるこ
とによって、透過波長を連続的に変化させることができ
る。又透過波長は入射位置によってのみ異なり、その偏
波面によって透過率が変化することがなく、Ｐ波及びＳ
波に対しても同一の透過率が得られる。更に光の選択特
性である半値全幅も光の照射位置に応じては変化せず、
一定値とすることができるという優れた効果が得られ
る。即ち偏波面に依存せず半値全幅，光の透過率を一定
として波長のみを連続的に変化させることができる。
【００４２】又請求項８，９の発明では、波長可変型干
渉光フィルタを移動手段又は回動手段によって移動さ
せ、波長可変型干渉光フィルタへの光ビームの照射位置
を連続的に変化させることによって、光源の光をから特
定の波長の光を選択することができる。
【００４３】更に請求項１１〜１３の発明では、サブス
トレートを蒸着源に対して傾けて取付け蒸着させること
によって、所望の膜厚分布を有する波長可変型干渉光フ
ィルタを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例によるシングルキャ
ビティ構造の波長可変型干渉光フィルタの構成を示す断
面図、（ｂ）はそのｘ軸上での透過率の変化を示すグラ
フ、（ｃ）は（ａ）の円形部分の拡大断面図である。
【図２】本実施例の入射位置に対する透過波長、半値全
幅、及び透過率の変化を示すグラフである。
【図３】キャビティ層数に対する波長の選択特性を示す
グラフである。
【図４】本実施例による波長可変型干渉光フィルタの使
用状態を示す概略図である。
【図５】本実施例による波長可変型干渉光フィルタを用
いた波長可変型干渉光フィルタ装置を示す斜視図であ
る。
【図６】本実施例の波長可変型干渉光フィルタ装置への
入射光及び出射光のスペクトル変化を示すグラフであ
る。
【図７】（ａ）は本発明の第２実施例による波長可変型
干渉光フィルタの構成を示す図、（ｂ）はその透過率の
変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施例による波長可変型干渉光フ
ィルタの回転角度に対する透過波長、半値全幅、及び透
過率の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施例による波長可変型干渉光フ
ィルタの使用状態を示す概略図である。
【図１０】（ａ）は第２実施例による円形光フィルタを
２枚張り合わせて構成した状態を示す正面図、（ｂ）は
４枚の異なった波長可変型干渉光フィルタを接着して構
成した使用例を示す正面図である。
【図１１】（ａ）は本実施例による波長可変型干渉光フ
ィルタの製造過程を示す概略図、（ｂ）は回転ドームに
対するサブストレートの取付角度を示す図である。
【図１２】従来の干渉光フィルタの透過波長を変化させ
るときの使用状態を示す概略図である。
【図１３】従来の干渉光フィルタの入射光の角度に対す
る波長の変化を示すグラフである。
【図１４】従来の干渉光フィルタの入射角度を変化させ
たときの半値全幅の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１
Ｄ 波長可変型干渉光フィルタ ２，４２ サブストレート ３，４３ 多層膜 ４，４４ 反射防止膜 １１，１４，２３，２９ 光ファイバ １２，１３ レンズ ２２，２８ コリメートリンカ ２４，２６ アジャスタ ２５，２７ スケール ３１ 下部多層膜 ３２ キャビティ層 ３３ 上部多層膜 ３１Ｌ，３３Ｌ 低屈折率膜 ３１Ｈ，３３Ｈ 高屈折率膜 ５１ 真空層 ５２ 蒸着物質 ５３ 回転ドーム

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の波長範囲で透過する光を連続的に
    変化させる偏波面無依存型の波長可変型干渉光フィルタ
    であって、 使用波長の範囲で光を透過させる物質によって形成され
    たサブストレートと、 前記サブストレート上に形成され、所定範囲の波長の光
    を透過させる光透過率の高い物質によって形成された多
    層蒸着物質膜とを具備し、 前記多層蒸着物質膜の光学厚さは、前記サブストレート
    の所定方向に沿って連続的に変化するように構成したも
    のであり、この光フィルタへの入射光の照射位置を前記
    サブストレートの所定方向に沿って変化させることによ
    って透過光の波長を変化させるようにしたことを特徴と
    する波長可変型干渉光フィルタ。
  2. 【請求項２】 前記多層蒸着物質膜の各層の膜厚ｄは、
    その蒸着物質膜の屈折率をｎ、その位置での透過波長を
    λとすると、ｄ＝λ／４ｎとなるように膜厚が連続的に
    変化するものであることを特徴とする請求項１記載の波
    長可変型干渉光フィルタ。
  3. 【請求項３】 前記波長可変型干渉光フィルタの多層蒸
    着物質膜は、第１の屈折率ｎ1 の第１の蒸着物質膜と、
    これより屈折率の低い第２の屈折率ｎ2 の蒸着物質膜と
    を交互に積層して構成したものであることを特徴とする
    請求項２記載の波長可変型干渉光フィルタ。
  4. 【請求項４】 前記蒸着物質膜は、前記多層膜の間に膜
    厚ｄがλ／２ｎ（ｎは屈折率）のキャビティ層を挿入し
    て構成したことを特徴とする請求項２又は３記載の波長
    可変型干渉光フィルタ。
  5. 【請求項５】 前記サブストレートの所定方向の位置を
    ｘとし、その位置での透過中心波長をλ（ｘ）とする
    と、前記多層蒸着物質膜の膜厚ｄ（ｘ）とその層の屈折
    率ｎ（ｘ）とは、以下の式（１），（２）を満たすもの
    であることを特徴とする請求項１記載の波長可変型干渉
    光フィルタ。 【数１】
  6. 【請求項６】 前記波長可変型干渉光フィルタは長方形
    の板状サブストレート上に構成されたものであり、その
    長手方向に位置をｘとし、その長手方向に沿って蒸着物
    質膜の膜厚の厚さを連続的に変化させるようにしたもの
    であることを特徴とする請求項５記載の波長可変型干渉
    光フィルタ。
  7. 【請求項７】 前記光フィルタは、円板型形状のサブス
    トレート上に形成されたものであることを特徴とする請
    求項５記載の波長可変型干渉光フィルタ。
  8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の波
    長可変型干渉光フィルタと、 光源からの光を平行光とする第１のコリメータと、 前記第１のコリメータに対向して配置され、光ビームを
    集光する第２のコリメータと、 前記第１，第２のコリメータ間に配置され、前記波長可
    変型干渉光フィルタの光学厚さの変化方向に前記波長可
    変型干渉光フィルタを移動させる移動手段と、を具備す
    ることを特徴とする波長可変型干渉光フィルタ装置。
  9. 【請求項９】 請求項１〜５及び７のいずれか１項に記
    載の波長可変型干渉光フィルタと、 光源からの光を平行光とする第１のコリメータと、 前記第１のコリメータに対向して配置され、光ビームを
    集光する第２のコリメータと、 前記第１，第２のコリメータ間に配置され、前記波長可
    変型干渉光フィルタを回動させる回動手段と、を具備す
    ることを特徴とする波長可変型干渉光フィルタ装置。
  10. 【請求項１０】 真空層内に配置され、蒸発源の同一膜
    厚面より所定角度傾けてサブストレートを配置し、 前記蒸発膜の物質を変化させて、多層蒸着物質膜を積層
    して蒸着したことを特徴とする波長可変型干渉光フィル
    タの製造方法。
  11. 【請求項１１】 真空層内に設けられ、一面が開放され
    た回転ドーム内面に該ドームの内面から所定角度傾けて
    サブストレートを配置し、 前記回転ドームを所定速度で回転し、 第１の屈折率を有する第１の蒸発源及び第２の屈折率を
    有する第２の蒸発源を前記回転ドームの回転中心軸上の
    真空槽中に配置し、 前記蒸発源を交互に蒸発させ、所定の膜厚分布を有する
    まで蒸着して構成したことを特徴とする波長可変型干渉
    光フィルタの製造方法。
  12. 【請求項１２】 真空層内に設けられ、一面が開放され
    た回転ドーム内面にサブストレートを配置し、 前記回転ドームを所定速度で回転し、 第１の屈折率を有する第１の蒸発源及び第２の屈折率を
    有する第２の蒸発源を前記回転ドームの回転中心軸から
    所定距離だけ隔てて真空槽中に配置し、 前記蒸発源を交互に蒸発させ、所定の膜厚分布を有する
    まで蒸着して構成したことを特徴とする波長可変型干渉
    光フィルタの製造方法。
  13. 【請求項１３】 真空層内に設けられ、一面が開放され
    た回転ドーム内面に該ドームの内面から所定角度傾けて
    サブストレートを配置し、 前記回転ドームを所定速度で回転し、 第１の屈折率を有する第１の蒸発源及び第２の屈折率を
    有する第２の蒸発源を前記回転ドームの回転中心軸から
    所定距離だけ隔てて真空槽中に配置し、 前記蒸発源を交互に蒸発させ、所定の膜厚分布を有する
    まで蒸着して構成したことを特徴とする波長可変型干渉
    光フィルタの製造方法。
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