多層膜フィルタ

【課題】パルス幅を広げることなく光の切り分けが出来、また、可視光の反射帯域を広くすることが出来る多層膜フィルタを提供する。
【解決手段】少なくとも２種類以上の異なる屈折率の層を交互に積層した誘電体多層膜を１つのスタックとし、スタックを基板上に少なくとも２つ以上積層した構成を備え、基板から離れるにつれてスタックの群遅延分散が順次小さくなる。積層したスタックとスタックの間、基板とスタックの間、及び、基板から最も遠いスタック上、のいずれか又は複数の位置に調整層を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェムト秒（ｆｓ）オーダーのパルス幅を有するレーザ光を発する短パルスレーザ発振器は、医療、測定、加工、生態観察機器などに使用されている。この短パルスレーザ発振器は、モード同期と呼ばれる動作によりレーザ光を発生する。通常、レーザ光は単一波長の光の共振によって発振されるが、モード同期では、波長の異なるいくつかの光の位相をすべて同期させることにより、すなわち相対位相差を０にすることにより、レーザ光を発振させる。このため、モード同期は、縦モード間のマルチモード干渉により、同期している時間が短く、時間領域では極めて短いパルスとなる現象である。
【０００３】
このように発生した短パルス幅のレーザ光は、それぞれが波長成分を持つ単一波長のパルス光の集まりと考えられ、光学部品や空気中において、各波長における進行速度が異なる。このため、光が進行するにしたがってパルス幅が広がる現象が生じる。
【０００４】
パルス幅が広がった光は、進行速度が速い波長の光が長い距離を進むように設計されたミラーで反射することにより、パルス幅を圧縮することが出来る。このようなミラーは負分散ミラーと呼ばれ、例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１は、２枚の負分散ミラー間を何回か反射させることによって、パルス幅を圧縮することが出来ることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１４２１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２０は、従来の多光子吸収顕微鏡の概略構成を示す図である。
生態観察用の多光子吸収顕微鏡のように、励起波長と異なる波長帯域において観察を行うような装置では、短パルスレーザ発振機からの多光子励起光を観察対象に照射することによって励起光を発生させ、発生した励起光を観察する。このような装置では、例えば、図２０に示すように、レーザ光源１０１で発振させた短パルスレーザ光を多層膜フィルタ１０２で反射させ、観察台１０３上に置いた観察対象Ｓに照射する。このレーザ光の照射によって観察対象Ｓで発生した励起光は、多層膜フィルタ１０２を透過して観察者Ｂによる観察が可能となる。多層膜フィルタ１０２の特性としては、短パルスレーザ光の波長を含む反射帯域においてはパルス幅が広げることがなく、可視領域においては、観察対象Ｓで発生した励起光を観察のために透過させることが求められる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている負分散ミラーでは、波長により光を透過する帯域と反射する帯域に、明確に切り分けることが出来ない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パルス幅を広げることなく光の切り分けが出来、また、可視光の反射帯域を広くすることが出来る多層膜フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る多層膜フィルタは、少なくとも２種類以上の異なる屈折率の層を交互に積層した誘電体多層膜を１つのスタックとし、スタックを基板上に少なくとも２つ以上積層した構成を備え、基板から離れるにつれてスタックの群遅延分散が順次小さくなることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る多層膜フィルタにおいては、積層したスタックとスタックの間、基板とスタックの間、及び、基板から最も遠いスタック上、のいずれか又は複数の位置に調整層を有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る多層膜フィルタにおいては、基板上に積層した複数のスタックの中心波長が互いに異なることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る多層膜フィルタにおいて、複数のスタックの少なくとも一つは、全て同数の層からなる複数のブロックからなり、かつ、複数のブロックの光学膜厚が基板から離れるにつれて順次増加することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る多層膜フィルタにおいては、スタック内の複数のブロックの光学膜厚の変化が回帰直線から±２．６％以内の範囲内にあることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る多層膜フィルタにおいては、透過率が５％以下の範囲であり、群遅延分散が±８０００ｆｓ^２以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る多層膜フィルタによれば、パルス幅を広げることなく光の切り分けが出来、また、可視光の反射帯域を広くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の多層膜フィルタにおける波長に対する透過率の変化を示す図である。
【図２】実施例１の多層膜フィルタにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図３】実施例１の第２スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。
【図４】実施例１の第１スタックにおける波長に対する透過率の変化を示す図である。
【図５】実施例１の第２スタックにおける波長に対する透過率の変化を示す図である。
【図６】実施例１の第１スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図７】実施例１の第２スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図８】実施例２の多層膜フィルタにおける波長に対する透過率の変化を示す図である。
【図９】実施例２の多層膜フィルタにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１０】実施例２の第２スタック及び第３スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。
【図１１】実施例２の第１スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１２】実施例２の第２スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１３】実施例２の第３スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１４】実施例３の多層膜フィルタにおける波長に対する透過率の変化を示す図である。
【図１５】実施例３の多層膜フィルタにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１６】実施例３の第２スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。
【図１７】実施例３の第１スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１８】実施例３の第２スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図１９】実施例３の第３スタックにおける波長に対する群遅延分散の変化を示す図である。
【図２０】従来の多光子吸収顕微鏡の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る多層膜フィルタの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、本発明に係る多層膜フィルタによる作用・効果について説明する。
【００１８】
本発明の多層膜フィルタにおいては、以下のような膜構成とすることで、上述の課題を解決している。
（１）少なくとも２種類以上の異なった屈折率の層を交互に積層した誘電体多層膜を１つのスタックとし、このスタックを基板上に少なくとも２つ以上積層した構成を備え、基板から離れるにつれてスタックの群遅延分散（ＧＤＤ）が順次小さくなるように、各スタックを配置する構成としている。
この構成によると、光が群遅延分散の変化が大きくなる部分まで届かなくなるため、群遅延分散の値を大きく変化することを無くすことができる。以下の実施例１、２、３において群遅延分散の値を０に近づけることが出来る薄膜構成のスタックを空気側に置くようにしている。
【００１９】
（２）積層したスタックとスタックの間、基板とスタックの間、基板から最も遠いスタック上、のいずれか又は複数の位置に調整層を有する構成が好ましい。
この構成によると、透過帯、反射帯で急激の光学特性の変化を無くすことができる。例えば、後述の実施例１、２、３のように、各スタックの間に２〜４層の調整層を入れることで図１、図８、図１４に示すように、ある一定の値以上の透過率を保ち、反射帯ではある一定以下の透過率となる。実施例１の図１で言えば波長範囲４００ｎｍ〜６７０ｎｍの光を９０％以上透過し、波長範囲７１５ｎｍ〜１０００ｎｍで５％以下の透過率を実現している。実施例２、３についても同様である。
【００２０】
（３）基板上に積層した複数のスタックの中心波長が互いに異なることが好ましい。
この構成によると、反射帯域の波長幅を広げることができる。スタックの中心波長が単一の場合反射帯域の幅を２００ｎｍ程度までしか設けることが出来ない。しかし、中心波長を長波長、又は短波長にずらしたスタックを重ねることで２００ｎｍ以上の反射帯域を設けることが出来る。図１、図８、図１４に示す反射帯域はいずれも２００ｎｍより広くなっている。
【００２１】
（４）複数のスタックの少なくとも一つは、全て同数の層からなる複数のブロックからなり、かつ、複数のブロックの光学膜厚（ｎｄ）が基板から離れるにつれて順次増加することが好ましい。
この構成によると、群遅延分散の値を０に近づけることが出来る。図３、図１０、図１６に示すように基板側から空気側に向かい１ブロック毎の光学膜厚が増加している。
【００２２】
（５）スタック内の複数のブロックの光学膜厚の変化が回帰直線から±２．６％以内の範囲内にあることが好ましい。
この構成によると、光学特性の反射帯域、透過帯域を明確に分けることが出来、かつ群遅延分散を０に近づけることが出来る。実施例３の図１６で示すように、基板側から空気側にかけての前ブロックと比較した際の光学膜厚の変化率は増減がある。しかし、その変化率は回帰直線化から±２．６％以内である。
（５）における「スタック」は複数のスタックのうちの１つであることが好ましく、「複数のブロック」はすべてのブロックであることが好ましい。
【００２３】
（６）透過率が５％以下の範囲であり、群遅延分散が±８０００ｆｓ^２以下であることが好ましい。これらの透過率及び群遅延分散の範囲は、反射帯域における範囲であることが好ましい。
この構成によると、レーザのパルス幅の広げることなく光の切り分けが出来る。図２、図９、図１５で示すように反射帯域での群遅延分散は０±８０００ｆｓ^２以内に収まっている。
【００２４】
（実施例１）
以下に、実施例１に係る多層膜フィルタの数値データを示す。
この数値データに示すように、実施例１の多層膜フィルタは、屈折率が１．５２の光学ガラス基板上に、高屈折率物質Ｈ（Ｔａ_２Ｏ_５：屈折率２．１５）と低屈折率物質Ｌ（ＳｉＯ_２：屈折率１．４８）の薄膜を交互に形成している。より具体的には、この多層膜フィルタは、５０層の薄膜からなる多層膜フィルタであり、基板側から１〜４層、２１〜２４層、及び４７〜５０層を調整層とし、基板側から５〜２０層を第１スタック、２５〜４６層を第２スタックとして構成している。したがって、調整層は、基板と第１スタックの間、第１スタックと第２スタックの間、及び、基板から最も遠い第２スタック上に形成されている。また、２層を１ブロックとして、第２スタックを複数のブロックで構成し、基板側から空気側に向かって徐々にブロック毎の光学膜厚が厚くなる構成としている。
【００２５】
実施例１
層番号材料膜厚（ｎｍ）
基板
１Ｔａ_２Ｏ_５０．２７０７
２ＳｉＯ_２０．２７４５
３Ｔａ_２Ｏ_５０．２２９５
４ＳｉＯ_２０．２５７９
５Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
６ＳｉＯ_２０．２５２８
７Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
８ＳｉＯ_２０．２５２８
９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
１０ＳｉＯ_２０．２５２８
１１Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
１２ＳｉＯ_２０．２５２８
１３Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
１４ＳｉＯ_２０．２５２８
１５Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
１６ＳｉＯ_２０．２５２８
１７Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
１８ＳｉＯ_２０．２５２８
１９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２５
２０ＳｉＯ_２０．２５２８
２１Ｔａ_２Ｏ_５０．２２３８
２２ＳｉＯ_２０．２５８５
２３Ｔａ_２Ｏ_５０．２２３７
２４ＳｉＯ_２０．２６３６
２５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３００
２６ＳｉＯ_２０．２６１３
２７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３５９
２８ＳｉＯ_２０．２６８０
２９Ｔａ_２Ｏ_５０．２４１８
３０ＳｉＯ_２０．２７４７
３１Ｔａ_２Ｏ_５０．２４７７
３２ＳｉＯ_２０．２８１４
３３Ｔａ_２Ｏ_５０．２５３６
３４ＳｉＯ_２０．２８８１
３５Ｔａ_２Ｏ_５０．２５９５
３６ＳｉＯ_２０．２９４８
３７Ｔａ_２Ｏ_５０．２６５３
３８ＳｉＯ_２０．３０１５
３９Ｔａ_２Ｏ_５０．２７１２
４０ＳｉＯ_２０．３０８２
４１Ｔａ_２Ｏ_５０．２７７２
４２ＳｉＯ_２０．３１４９
４３Ｔａ_２Ｏ_５０．２８３０
４４ＳｉＯ_２０．３２１５
４５Ｔａ_２Ｏ_５０．２８８９
４６ＳｉＯ_２０．３２８３
４７Ｔａ_２Ｏ_５０．２７００
４８ＳｉＯ_２０．２９７３
４９Ｔａ_２Ｏ_５０．２８１８
５０ＳｉＯ_２０．１５４９

層番号
１〜４調整層
５〜２０第１スタック
２１〜２４調整層
２５〜４６第２スタック
４７〜５０調整層
【００２６】
薄膜の形成は、イオンガンによるアシストをしながら薄膜を形成するＩＡＤ（ＩｏｎＡｓｓｉｓｔｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の手法を用いて行なった。この手法によれば、酸素イオンを基板に向けて照射することにより高密度に形成することが可能である。
【００２７】
図１は、実施例１の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する透過率（％）の変化を示す図である。図２は、実施例１の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図３は、実施例１の第２スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。図４は、実施例１の第１スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する透過率（％）の変化を示す図である。図５は、実施例１の第２スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する透過率（％）の変化を示す図である。図６は、実施例１の第１スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図７は、実施例１の第２スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。
【００２８】
図１、図４、図５、図８、図１４において、Ｐ−Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ（％）はＰ偏波透過率、Ｓ−Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ（％）はＳ偏波透過率、Ｍｅａｎ−Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ（％）はこれらの透過率の平均である。
図２、図６、図７、図９、図１１〜１３、図１５、図１７〜１９において、Ｐ−ＲｅｆｌｅｃｔａｎｃｅＧＤＤ（ｆｓ^２）はＰ偏波反射群遅延分散、Ｓ−ＲｅｆｌｅｃｔａｎｃｅＧＤＤ（ｆｓ^２）は、Ｓ偏波反射群遅延分散である。
なお、光学膜厚は「屈折率×物理膜厚」の値であり、各層の膜厚は「光学膜厚／設計波長」で記載している。また、設計波長は９００ｎｍとした。
【００２９】
図１に示すように、光学ガラス基板上に形成した多層膜フィルタに４５°で入射する光に対して、多層膜フィルタの分光特性として、波長範囲４００ｎｍ〜６７０ｎｍの光を透過し、波長範囲７１５ｎｍ〜１０００ｎｍまでの光を反射している。また、群遅延分散については、図２に示すように、反射帯域である７１５ｎｍ〜１０００ｎｍで群遅延分散が０±２０００ｆｓ^２以内となっている。
【００３０】
膜構成に関しては、図３に示すように、２層を１ブロックとしたときのブロックごとの光学膜厚が、基板側から空気側に向けてブロック数が増えるにつれて順次厚くなっている。図３に示すブロック数は、０側が基板側を表し、数字が大きくなるにつれ空気側に近づくことを表している。ここで、「空気側」は基板から離れる側であり、層番号が大きな層側である。
【００３１】
さらに、図４と図５から分かるように、第１スタックと第２スタックとで互いに中心波長が異なっている。図４と図５に示す例では、第１スタックの中心波長は７８０ｎｍ、第２スタックの中心波長は９４０ｎｍである。
また、図６と図７から分かるように、基板に近い第１スタック（図６）よりも、第２スタック（図７）の方が群遅延分散が小さくなっている。
【００３２】
なお、実施例１では、イオンガンによるアシストをしながら薄膜を形成する手法を用いたが、薄膜の形成は、この手法に限定せず、例えば、イオンガンを使用しない真空蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングを用いることができ、特に手法は限定しない。
【００３３】
（実施例２）
以下に、実施例２に係る多層膜フィルタの数値データを示す。
この数値データに示すように、実施例２の多層膜フィルタは、屈折率が１．５２の光学ガラス基板上に、高屈折率物質Ｈ（Ｔａ_２Ｏ_５：屈折率２．１５）と低屈折率物質Ｌ（ＳｉＯ_２：屈折率１．４８）の薄膜を交互に形成している。より具体的には、この多層膜フィルタは、１５０層の薄膜からなる多層膜フィルタであり、基板側から１〜４層、９７〜１０２層、及び１４７〜１５０層を調整層とし、基板側から５〜９６層を第１スタック、１０３〜１２６層を第２スタック、１２７〜１４６層を第３スタック、として構成している。したがって、調整層は、基板と第１スタックの間、第１スタックと第２スタックの間、及び、基板から最も遠い第３スタック上に形成されている。また、２層を１ブロックとして、第２スタック及び第３スタックを複数のブロックでそれぞれ構成し、基板側から空気側に向かって徐々にブロック毎の光学膜厚が厚くなる構成としている。
【００３４】
実施例２
層番号材料膜厚（ｎｍ）
基板
１Ｔａ_２Ｏ_５０．０５９６
２ＳｉＯ_２０．０６５３
３Ｔａ_２Ｏ_５０．０６７７
４ＳｉＯ_２０．３５２３
５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６ＳｉＯ_２０．０６９４
７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８ＳｉＯ_２０．３０８５
９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
１０ＳｉＯ_２０．０６９４
１１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
１２ＳｉＯ_２０．３０８５
１３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
１４ＳｉＯ_２０．０６９４
１５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
１６ＳｉＯ_２０．３０８５
１７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
１８ＳｉＯ_２０．０６９４
１９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
２０ＳｉＯ_２０．３０８５
２１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
２２ＳｉＯ_２０．０６９４
２３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
２４ＳｉＯ_２０．３０８５
２５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
２６ＳｉＯ_２０．０６９４
２７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
２８ＳｉＯ_２０．３０８５
２９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
３０ＳｉＯ_２０．０６９４
３１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
３２ＳｉＯ_２０．３０８５
３３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
３４ＳｉＯ_２０．０６９４
３５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
３６ＳｉＯ_２０．３０８５
３７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
３８ＳｉＯ_２０．０６９４
３９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
４０ＳｉＯ_２０．３０８５
４１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
４２ＳｉＯ_２０．０６９４
４３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
４４ＳｉＯ_２０．３０８５
４５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
４６ＳｉＯ_２０．０６９４
４７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
４８ＳｉＯ_２０．３０８５
４９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
５０ＳｉＯ_２０．０６９４
５１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
５２ＳｉＯ_２０．３０８５
５３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
５４ＳｉＯ_２０．０６９４
５５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
５６ＳｉＯ_２０．３０８５
５７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
５８ＳｉＯ_２０．０６９４
５９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６０ＳｉＯ_２０．３０８５
６１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６２ＳｉＯ_２０．０６９４
６３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６４ＳｉＯ_２０．３０８５
６５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６６ＳｉＯ_２０．０６９４
６７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
６８ＳｉＯ_２０．３０８５
６９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
７０ＳｉＯ_２０．０６９４
７１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
７２ＳｉＯ_２０．３０８５
７３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
７４ＳｉＯ_２０．０６９４
７５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
７６ＳｉＯ_２０．３０８５
７７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
７８ＳｉＯ_２０．０６９４
７９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８０ＳｉＯ_２０．３０８５
８１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８２ＳｉＯ_２０．０６９４
８３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８４ＳｉＯ_２０．３０８５
８５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８６ＳｉＯ_２０．０６９４
８７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
８８ＳｉＯ_２０．３０８５
８９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
９０ＳｉＯ_２０．０６９４
９１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
９２ＳｉＯ_２０．３０８５
９３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
９４ＳｉＯ_２０．０６９４
９５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
９６ＳｉＯ_２０．３０８５
９７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３８６
９８ＳｉＯ_２０．０５７４
９９Ｔａ_２Ｏ_５０．０４１４
１００ＳｉＯ_２０．２９２２
１０１Ｔａ_２Ｏ_５０．２４０１
１０２ＳｉＯ_２０．２６２９
１０３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３２０
１０４ＳｉＯ_２０．２６３７
１０５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３２８
１０６ＳｉＯ_２０．２６４６
１０７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３３５
１０８ＳｉＯ_２０．２６５３
１０９Ｔａ_２Ｏ_５０．２３４２
１１０ＳｉＯ_２０．２６６１
１１１Ｔａ_２Ｏ_５０．２３４９
１１２ＳｉＯ_２０．２６６９
１１３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３５６
１１４ＳｉＯ_２０．２６７７
１１５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３６４
１１６ＳｉＯ_２０．２６８６
１１７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３７１
１１８ＳｉＯ_２０．２６９４
１１９Ｔａ_２Ｏ_５０．２３７８
１２０ＳｉＯ_２０．２７０２
１２１Ｔａ_２Ｏ_５０．２３８５
１２２ＳｉＯ_２０．２７１０
１２３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３９２
１２４ＳｉＯ_２０．２７１９
１２５Ｔａ_２Ｏ_５０．２４００
１２６ＳｉＯ_２０．２７２７
１２７Ｔａ_２Ｏ_５０．２６３８
１２８ＳｉＯ_２０．２９９７
１２９Ｔａ_２Ｏ_５０．２６６０
１３０ＳｉＯ_２０．３０２２
１３１Ｔａ_２Ｏ_５０．２６８２
１３２ＳｉＯ_２０．３０４７
１３３Ｔａ_２Ｏ_５０．２７０３
１３４ＳｉＯ_２０．３０７２
１３５Ｔａ_２Ｏ_５０．２７２５
１３６ＳｉＯ_２０．３０９６
１３７Ｔａ_２Ｏ_５０．２７４６
１３８ＳｉＯ_２０．３１２１
１３９Ｔａ_２Ｏ_５０．２７６８
１４０ＳｉＯ_２０．３１４６
１４１Ｔａ_２Ｏ_５０．２７９０
１４２ＳｉＯ_２０．３１７０
１４３Ｔａ_２Ｏ_５０．２８１２
１４４ＳｉＯ_２０．３１９５
１４５Ｔａ_２Ｏ_５０．２８３４
１４６ＳｉＯ_２０．３２２０
１４７Ｔａ_２Ｏ_５０．２７７５
１４８ＳｉＯ_２０．２９９６
１４９Ｔａ_２Ｏ_５０．２５４８
１５０ＳｉＯ_２０．１６４０

層番号
１〜４調整層
５〜９６第１スタック
９７〜１０２調整層
１０３〜１２６第２スタック
１２７〜１４６第３スタック
１４７〜１５０調整層
【００３５】
薄膜の形成は、実施例１と同様に、イオンガンによるアシストをしながら薄膜を形成する手法を用いて行なった。
【００３６】
図８は、実施例２の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する透過率（％）の変化を示す図である。図９は、実施例２の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１０は、実施例２の第２スタック及び第３スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。図１１は、実施例２の第１スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１２は、実施例２の第２スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１３は、実施例２の第３スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。
【００３７】
図８に示すように、光学ガラス基板上に形成した多層膜フィルタに４５°で入射する光に対して、波長範囲４００ｎｍ〜６８５ｎｍまでの光を透過し、波長範囲７１０ｎｍ〜１０００ｎｍまでの光を反射している。群遅延分散に関しては、図９に示すように、反射帯域である７１５ｎｍ〜１０００ｎｍにおいて０±８０００ｆｓ^２以内となっている。
【００３８】
第２スタックと第３スタックの膜構成に関しては、図１０に示すように、２層を１ブロックとしたときのブロックごとの光学膜厚が、基板側から空気側に向けてブロック数が増えるにつれて順次厚くなっている。図１０に示すブロック数は、０側が基板側を表し、数字が大きくなるにつれ空気側に近づくことを表している。
【００３９】
さらに、図１１〜１３から分かるように、基板に最も近い第１スタック（図１１）から、第２スタック（図１２）、基板から最も遠い第３スタック（図１３）の順に群遅延分散が小さくなっている。
また、第１スタック、第２スタック、及び第３スタックとで中心波長が互いに異なっていることが好ましい。
【００４０】
実施例２では、ＩＡＤの手法を用いたが、この手法に限定せず、例えば、イオンガンを使用しない真空蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングを用いることができ、特に手法は限定しない。
【００４１】
（実施例３）
以下に、実施例３に係る多層膜フィルタの数値データを示す。
この数値データに示すように、実施例３の多層膜フィルタは、屈折率が１．５２の基板上に高屈折率物質Ｈ（Ｔａ_２Ｏ_５：屈折率２．１５）と低屈折率物質Ｌ（ＳｉＯ２：屈折率１．４８）の薄膜を交互に形成したものである。具体的には、この多層膜フィルタは、１４０層からなる多層膜フィルタであり、基板側から１〜４層、３７〜３８層、７３〜７４層、及び１３７〜１４０層の調整層と、５〜３６層の第１スタックと、３９〜７２層の第２スタックと、７５〜１３６層の第３スタックと、によって構成されている。したがって、調整層は、基板と第１スタックの間、第１スタックと第２スタックの間、第２スタックと第３スタックの間、及び、基板から最も遠い第３スタック上に形成されている。また、２層を１ブロックとして、第２スタック及び第３スタックを複数のブロックでそれぞれ構成し、基板側から空気側に向かって徐々にブロック毎の光学膜厚が厚くなる構成としている。
【００４２】
実施例３
層番号材料膜厚（ｎｍ）
基板
１Ｔａ_２Ｏ_５０．０２７２
２ＳｉＯ_２０．０５６５
３Ｔａ_２Ｏ_５０．２５９１
４ＳｉＯ_２０．２７３６
５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３５２
６ＳｉＯ_２０．２５８８
７Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２１
８ＳｉＯ_２０．２５４８
９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２０５
１０ＳｉＯ_２０．２５１５
１１Ｔａ_２Ｏ_５０．２１９０
１２ＳｉＯ_２０．２５２０
１３Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７３
１４ＳｉＯ_２０．２５０２
１５Ｔａ_２Ｏ_５０．２１８４
１６ＳｉＯ_２０．２５０３
１７Ｔａ_２Ｏ_５０．２１６６
１８ＳｉＯ_２０．２４９９
１９Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７０
２０ＳｉＯ_２０．２４９４
２１Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７８
２２ＳｉＯ_２０．２４９６
２３Ｔａ_２Ｏ_５０．２１６４
２４ＳｉＯ_２０．２５１２
２５Ｔａ_２Ｏ_５０．２１８４
２６ＳｉＯ_２０．２５０７
２７Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７６
２８ＳｉＯ_２０．２４９８
２９Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７２
３０ＳｉＯ_２０．２５０１
３１Ｔａ_２Ｏ_５０．２１７８
３２ＳｉＯ_２０．２５１１
３３Ｔａ_２Ｏ_５０．２１９７
３４ＳｉＯ_２０．２５１１
３５Ｔａ_２Ｏ_５０．２１９８
３６ＳｉＯ_２０．２５４３
３７Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２１
３８ＳｉＯ_２０．２５７３
３９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２６５
４０ＳｉＯ_２０．２６０３
４１Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１２
４２ＳｉＯ_２０．２６５８
４３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３３４
４４ＳｉＯ_２０．２６７３
４５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３４５
４６ＳｉＯ_２０．２６５８
４７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３２０
４８ＳｉＯ_２０．２６２５
４９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２９５
５０ＳｉＯ_２０．２６３６
５１Ｔａ_２Ｏ_５０．２３２３
５２ＳｉＯ_２０．２６７７
５３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３９４
５４ＳｉＯ_２０．２７４４
５５Ｔａ_２Ｏ_５０．２４３６
５６ＳｉＯ_２０．２７９２
５７Ｔａ_２Ｏ_５０．２４６７
５８ＳｉＯ_２０．２７８０
５９Ｔａ_２Ｏ_５０．２４６７
６０ＳｉＯ_２０．２８１０
６１Ｔａ_２Ｏ_５０．２４９６
６２ＳｉＯ_２０．２８３７
６３Ｔａ_２Ｏ_５０．２５０９
６４ＳｉＯ_２０．２８４６
６５Ｔａ_２Ｏ_５０．２５１０
６６ＳｉＯ_２０．２８４８
６７Ｔａ_２Ｏ_５０．２５４９
６８ＳｉＯ_２０．２８９０
６９Ｔａ_２Ｏ_５０．２５６９
７０ＳｉＯ_２０．２８８３
７１Ｔａ_２Ｏ_５０．２５５１
７２ＳｉＯ_２０．２８６８
７３Ｔａ_２Ｏ_５０．２５０９
７４ＳｉＯ_２０．２８１０
７５Ｔａ_２Ｏ_５０．０４０２
７６ＳｉＯ_２０．０１８７
７７Ｔａ_２Ｏ_５０．２１３７
７８ＳｉＯ_２０．０３５２
７９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
８０ＳｉＯ_２０．２７６９
８１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
８２ＳｉＯ_２０．０３５２
８３Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２９
８４ＳｉＯ_２０．０３５２
８５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
８６ＳｉＯ_２０．２６５６
８７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
８８ＳｉＯ_２０．０３５２
８９Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２９
９０ＳｉＯ_２０．０３５２
９１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
９２ＳｉＯ_２０．２６５６
９３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
９４ＳｉＯ_２０．０３５２
９５Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２９
９６ＳｉＯ_２０．０３５２
９７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
９８ＳｉＯ_２０．２６５６
９９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１００ＳｉＯ_２０．０３５２
１０１Ｔａ_２Ｏ_５０．２２２９
１０２ＳｉＯ_２０．０３５２
１０３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１０４ＳｉＯ_２０．２６５６
１０５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１０６ＳｉＯ_２０．０３５２
１０７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１０８ＳｉＯ_２０．０３５２
１０９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１１０ＳｉＯ_２０．２７４３
１１１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１１２ＳｉＯ_２０．０３５２
１１３Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１１４ＳｉＯ_２０．０３５２
１１５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１１６ＳｉＯ_２０．２７４３
１１７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１１８ＳｉＯ_２０．０３５２
１１９Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１２０ＳｉＯ_２０．０３５２
１２１Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１２２ＳｉＯ_２０．２７４３
１２３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１２４ＳｉＯ_２０．０３５２
１２５Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１２６ＳｉＯ_２０．０３５２
１２７Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１２８ＳｉＯ_２０．２７４３
１２９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１３０ＳｉＯ_２０．０３５２
１３１Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１３２ＳｉＯ_２０．０３５２
１３３Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１３４ＳｉＯ_２０．２７４３
１３５Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１３６ＳｉＯ_２０．０３５２
１３７Ｔａ_２Ｏ_５０．２３１０
１３８ＳｉＯ_２０．０３５２
１３９Ｔａ_２Ｏ_５０．０３４７
１４０ＳｉＯ_２０．１３９６

層番号
１〜４調整層
５〜３６第１スタック
３７〜３８調整層
３９〜７２第２スタック
７３〜７４調整層
７５〜１３６第３スタック
１３７〜１４０調整層
【００４３】
薄膜の形成は、実施例１、２と同様に、イオンガンによるアシストをしながら薄膜を形成するＩＡＤの手法を用いて行なった。
【００４４】
図１４は、実施例３の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する透過率（％）の変化を示す図である。図１５は、実施例３の多層膜フィルタにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１６は、実施例３の第２スタックにおける積層ブロック数に対する１ブロック膜厚を示す図である。図１７は、実施例３の第１スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１８は、実施例３の第２スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。図１９は、実施例３の第３スタックにおける波長（単位ｎｍ）に対する群遅延分散（ｆｓ^２）の変化を示す図である。
【００４５】
図１６において、「＋２．６％」で示す破線は、回帰直線に対して＋２．６％の範囲を示す直線であり、「−２．６％」で示す実線は、回帰直線に対して−２．６％の範囲を示す直線である。
なお、光学膜厚は「屈折率×物理膜厚」の値であり、各層の膜厚は「光学膜厚／設計波長」で記載している。また、設計波長は９００ｎｍとした。また、自動設計により各層の光学膜厚の微調整を行なっている。
【００４６】
図１４に示すように、光学ガラス基板上に形成した多層膜フィルタに４５°で入射する光に対して、波長範囲３５０ｎｍ〜６６５ｎｍまでの光を透過し、波長範囲７００ｎｍ〜１１００ｎｍまでの光を反射している。群遅延分散に関しては、図１５に示すように、反射帯域である波長範囲７００ｎｍ〜１１００ｎｍにおいて０±８０００ｆｓ^２以内となっている。
【００４７】
第２スタックの膜構成については、図１６に示すように、２層を１ブロックとしたときのブロックごとの光学膜厚が、概ね基板側から空気側に向かってブロック数が増えるにつれて順次厚くなっている。正確には、ブロックごとの光学膜圧は、回帰直線ｙ＝０．０３８ｘ＋０．４８２９に対して、±２．６％以下の構成になっている。
【００４８】
さらに、図１７〜１９から分かるように、基板に最も近い第１スタック（図１７）から、第２スタック（図１８）、基板から最も遠い第３スタック（図１９）の順に群遅延分散が小さくなっている。
また、第１スタック、第２スタック、及び第３スタックとで中心波長が互いに異なっていることが好ましい。
【００４９】
なお、実施例３においても、イオンガンによるアシストをしながら薄膜を形成する手法を用いたが、この手法に限定せず、例えば、イオンガンを使用しない真空蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングを用いることができ、特に手法は限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る多層膜フィルタは、パルス幅を広げることなく光の切り分けが出来、可視光の反射帯域を広くすることが必要なフィルタに有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１レーザ光源
１０２多層膜フィルタ
１０３観察台
Ｓ観察対象

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類以上の異なる屈折率の層を交互に積層した誘電体多層膜を１つのスタックとし、前記スタックを基板上に少なくとも２つ以上積層した構成を備え、
前記基板から離れるにつれて前記スタックの群遅延分散が順次小さくなることを特徴とする多層膜フィルタ。
【請求項２】
積層した前記スタックと前記スタックの間、前記基板と前記スタックの間、及び、前記基板から最も遠い前記スタック上、のいずれか又は複数の位置に調整層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。
【請求項３】
前記基板上に積層した複数の前記スタックの中心波長が互いに異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層膜フィルタ。
【請求項４】
前記複数のスタックの少なくとも一つは、全て同数の層からなる複数のブロックからなり、かつ、前記複数のブロックの光学膜厚が前記基板から離れるにつれて順次増加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多層膜フィルタ。
【請求項５】
前記スタック内の前記複数のブロックの光学膜厚の変化が回帰直線から±２．６％以内の範囲内にあることを特徴とする請求項４に記載の多層膜フィルタ。
【請求項６】
透過率が５％以下の範囲であり、群遅延分散が±８０００ｆｓ^２以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多層膜フィルタ。

【図１】