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JPH03215803A - Band-pass filter - Google Patents

Band-pass filter

Info

Publication number
JPH03215803A
JPH03215803A JP1106190A JP1106190A JPH03215803A JP H03215803 A JPH03215803 A JP H03215803A JP 1106190 A JP1106190 A JP 1106190A JP 1106190 A JP1106190 A JP 1106190A JP H03215803 A JPH03215803 A JP H03215803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
refractive index
thickness
substrate
zns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1106190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuji Hatano
卓史 波多野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP1106190A priority Critical patent/JPH03215803A/en
Publication of JPH03215803A publication Critical patent/JPH03215803A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Filters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the band-pass filter which has no ripples even with a substrate consisting of Ge, Si, etc., used in an IR region and having a high refractive index and has a high transmittance by forming alternate layers which are laminated repeated with high-refractive index layers and low-refractive index layers from the Si or Ge substrate and ends at the low-refractive index layer on the above-mentioned substrate. CONSTITUTION:The band-pass filter is basically constituted by laminating the alternate layers of the high-refractive index layer (H) and the low-refractive index layer (L) on the high-refractive index substrate consisting of the germanium (4.03 refractive index) or the silicon (3.43 refractive index), etc., and further, providing another layer of the low-refractive index layer as the extreme surface layer on the air side on the low-refractive index layer which is the uppermost layer of the alternate layers. The transmittance of the transmission region, for example, (about 3 to 6mum) is improved by 20 to 30% by this constitution. In addition, the ripples are decreased.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は帯域フィルター、特に赤外線透過に優れた帯域
フィルターに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a bandpass filter, particularly to a bandpass filter with excellent infrared transmission.

従来技術およびその課題 従来より、光学素子の一つとして短波長をカットし、長
波長を透過するロング・ウェーブ・バス・フィルター(
Long  wave  pass  filter)
がある。
Conventional technology and its challenges Traditionally, long wave bass filters (which cut short wavelengths and transmit long wavelengths) have been used as optical elements.
(Long wave pass filter)
There is.

これは、高屈折率材料と低屈折率材料からなる高屈折率
層と低屈折率層をガラス基板上に積層した構成とするの
が一般的であって、多種の構成のものが知られている。
This generally has a structure in which a high refractive index layer and a low refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index material are laminated on a glass substrate, and various structures are known. There is.

しかし、従来の層構成では、基板の屈折率が高くなると
透過域のリップルを消すことはできなかった。
However, with the conventional layer structure, it was not possible to eliminate ripples in the transmission region when the refractive index of the substrate increased.

方、検知器や赤外線カメラなどの各種観測用に注目され
ている赤外領域でのロング・ウェーブ・バス・フィルタ
ーが望まれ、近年需要が増えつつある。この領域で使用
される基板材料としては、G6, Si, ZnSSZ
nSe等があるが、加工、入手の容易さから、Ge,S
iが一般的に使用される。
On the other hand, long wave bass filters in the infrared region, which are attracting attention for various observation purposes such as detectors and infrared cameras, are desired, and demand has been increasing in recent years. Substrate materials used in this area include G6, Si, ZnSSZ
nSe etc., but due to ease of processing and availability, Ge, S
i is commonly used.

3 しかし、Ge,Siは屈折率が4.03、3.43とガ
ラスに比べて非常に高く、従来の構成でこの上に短波長
カットフィルターを作製しても透過域で著しく透過率の
劣化を招く。
3 However, Ge and Si have a refractive index of 4.03 and 3.43, which is very high compared to glass, and even if a short wavelength cut filter is made on top of this with the conventional configuration, the transmittance will deteriorate significantly in the transmission range. invite.

SiまたはGeを基板とした帯域フィルターが例えば特
開平1−108504号公報に開示されているが、これ
は所望の波長のみを透過する単色フィルターであり、本
発明の目的、構成、効果において全く異なるものである
For example, a bandpass filter using Si or Ge as a substrate is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 1-108504, but this is a monochromatic filter that transmits only a desired wavelength, and is completely different in purpose, structure, and effect from the present invention. It is something.

発明が解決しようとする課題 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、赤
外域で使用されるGe,Si等の高い屈折率をもつ基板
に対してもリップルのない透過率の高い帯域フィルター
を提供することを目的とする。
Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. The purpose is to provide a high bandpass filter.

課題を解決するための手段 すなわち、本発明はSiあるいはGe基板上に形成され
、基板より高屈折率層と低屈折率層の繰り返しでかつ低
屈折率層で終了する交互層を有し、さらに上記交互層に
積層されかつ空気側最上層である低屈折率層を有するこ
とを特徴とする帯域フィ4 ルターに関する。
Means for Solving the Problems, That is, the present invention is formed on a Si or Ge substrate, has alternating layers of repeating higher refractive index layers and lower refractive index layers than the substrate, and ends with the lower refractive index layer, and further The present invention relates to a bandpass filter characterized in that it has a low refractive index layer laminated on the above-mentioned alternating layers and is the uppermost layer on the air side.

さらに本発明は、SiあるいはGe基板上に形成された
高屈折率層と低屈折率層よりなるi層(iは8以上の整
数を表わす)の多層膜であって、基板より第一層目が高
屈折率層、第二層目が低屈折率層、その光学的膜厚が、 0.2λ(n.di + n2d2≦0.5λ0.05
λ< n ld+ [式中λは設計主波長;n1は第一層の屈折率;n2は
第二層の屈折率;d1は第一層の膜厚;d2は第二層の
膜厚;n1d1は第一層の光学的膜厚; n2d2は第
二層の光学的膜厚を表わす] の関係を満たし、さらに高屈折率層である第三層から始
まり高屈折率層である第i−1層で終る高屈折率層と低
屈折率層の交互層がありその光学的膜厚が各層0.2λ
から0.3λの範囲にあり、またさらに空気側最上層の
i層が低屈折率層であり、その光学的膜厚が 0.3λ<n1d1<λ [式中、亀は第i層の屈折率;屯は第i層の膜厚:n,
diは第i層の光学的膜厚を表わす]であることを特徴
とする帯域フィルターに関する。
Furthermore, the present invention provides an i-layer (i represents an integer of 8 or more) multilayer film consisting of a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on a Si or Ge substrate, the first layer being the first layer from the substrate. is a high refractive index layer, the second layer is a low refractive index layer, and its optical thickness is 0.2λ (n.di + n2d2≦0.5λ0.05
λ< n ld+ [where λ is the design dominant wavelength; n1 is the refractive index of the first layer; n2 is the refractive index of the second layer; d1 is the thickness of the first layer; d2 is the thickness of the second layer; n1d1 is the optical thickness of the first layer; n2d2 is the optical thickness of the second layer], and furthermore, starting from the third layer, which is a high refractive index layer, There are alternating layers of high refractive index layers and low refractive index layers, each of which has an optical thickness of 0.2λ.
Furthermore, the i-layer, which is the uppermost layer on the air side, is a low refractive index layer, and its optical thickness is 0.3λ<n1d1<λ. rate; ton is the film thickness of the i-th layer: n,
di represents the optical thickness of the i-th layer].

さらに本発明は、SiあるいはGe基板上に形成された
高屈折率層と低屈折率層よりなるi+1層(Iは8以上
の整数を表わす)の多層膜であって、基板より第一層目
が高屈折率層、第二層目が低屈折率層、その光学的膜厚
が、 0.2λ<n,di+n2d2≦0.5λ0.05λ<
 n + a + [式中、λは設計主波長;n1は第一層の屈折率;n2
は第二層の屈折率;d1は第一層の膜厚;d2は第二層
の膜厚;n1d1は第一層の光学的膜厚;n2d2は第
二層の光学的膜厚を表わす1 の関係を満たし、さらに高屈折率層である第三層から始
まり高屈折率層である第i−1層で終る高屈折率層と低
屈折率層の交互層がありその光学的膜厚が各層0.2λ
から0.3λ9範囲にあり、またさらに空気側の1層と
i+1層の2層が低屈折率層からなり、その屈折率と光
学的膜厚がn + + + < n 7 0.3λ<nld: +n+++d+++ <λ[式中
、n,は第i層の屈折率; nl+1は第1+1層の屈
折率:dlは第1層の膜厚: dialは第i+1層の
膜厚;nidlは第i層の光学的膜厚+ ni+Idi
+1は第1+1層の光学的膜厚を表わす] の関係を満たすことを特徴とする帯域フィルターに関す
る。
Furthermore, the present invention provides a multilayer film of i+1 layers (I represents an integer of 8 or more) consisting of a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on a Si or Ge substrate, the first layer being the first layer from the substrate. is a high refractive index layer, the second layer is a low refractive index layer, and its optical thickness is 0.2λ<n, di+n2d2≦0.5λ0.05λ<
n + a + [where λ is the design dominant wavelength; n1 is the refractive index of the first layer; n2
is the refractive index of the second layer; d1 is the thickness of the first layer; d2 is the thickness of the second layer; n1d1 is the optical thickness of the first layer; n2d2 is the optical thickness of the second layer. In addition, there are alternating layers of high refractive index layers and low refractive index layers starting from the third layer, which is a high refractive index layer, and ending with the i-1st layer, which is a high refractive index layer, and the optical thickness thereof is Each layer 0.2λ
Furthermore, the two layers, the air side layer and the i+1 layer, are low refractive index layers, and their refractive index and optical thickness are n + + + < n 7 0.3λ < nld : +n+++d+++ <λ [where n, is the refractive index of the i-th layer; nl+1 is the refractive index of the 1+1st layer; dl is the thickness of the first layer; dial is the thickness of the i+1st layer; nidl is the i-th layer optical film thickness + ni + Idi
+1 represents the optical thickness of the first +1 layer] The present invention relates to a bandpass filter that satisfies the following relationship.

本発明の帯域フィルターはゲルマニウム(GeXff折
率4.03)またはシリコン(SiX屈折率3.43)
等の高屈折率基板上に高屈折率層(H)と低屈折率層(
L)の交互層が積層され、さらにこの交互層の最上層で
ある低屈折率層上に空気側最表面層としてもう一層低屈
折率層を設けたことを基本的構成とするものである。
The bandpass filter of the present invention is made of germanium (GeXff refractive index 4.03) or silicon (SiX refractive index 3.43).
A high refractive index layer (H) and a low refractive index layer (
The basic structure is that alternating layers of L) are laminated, and another low refractive index layer is provided as the outermost surface layer on the air side on the low refractive index layer that is the uppermost layer of the alternating layers.

さらに、空気側最表面層を(2L)とすることにより基
板上に高屈折率層と低屈折率層を単に交互層として積層
した構成、すなわち、(基板)+(HL)”なる構成の
フィルターよりも透過域例えば(約3μm〜6μm)の
透過率を20〜30%向上することができかつリップル
を少なくすることができ=8 る。
Furthermore, by setting the air-side outermost surface layer to (2L), the filter has a structure in which high refractive index layers and low refractive index layers are simply laminated as alternating layers on the substrate, that is, (substrate) + (HL)''. It is possible to improve the transmittance in the transmission region (about 3 μm to 6 μm) by 20 to 30%, and to reduce ripples.

上記基本構成において、高屈折率層(H)または、低屈
折率層(L)は、その膜厚を0.2〜0.3λ(λは設
計主波長)、より好ましくは約0.25λとする。それ
らの各層を0.2〜0.3λの範囲外の膜厚に形成する
と透過域にリップルが発生する。
In the above basic configuration, the high refractive index layer (H) or the low refractive index layer (L) has a film thickness of 0.2 to 0.3λ (λ is the design dominant wavelength), more preferably about 0.25λ. do. If each of these layers is formed to a thickness outside the range of 0.2 to 0.3λ, ripples will occur in the transmission region.

基板上に形成される高屈折率層(H)と低屈折率層(L
)の交互層の全総数(最表面層を含む)すなわち、本明
細書にいうiの数は8以上が好ましく、iが多くなるほ
ど透過域の急な立ち上がりを得ることができる。
A high refractive index layer (H) and a low refractive index layer (L) formed on the substrate.
) The total number of alternating layers (including the outermost layer), that is, the number of i referred to in this specification, is preferably 8 or more, and the larger i is, the steeper the rise in the transmission range can be obtained.

最表面層(2L)の膜層は、0.3〜λ、好ましくは約
0.5λとする。その膜厚が上記範囲外であると、透過
域のリップルが大きくなったり、また、反射域にリップ
ルが発生したりする。
The thickness of the outermost surface layer (2L) is 0.3 to λ, preferably about 0.5λ. If the film thickness is outside the above range, ripples may become large in the transmission region or ripples may occur in the reflection region.

なお、本明細書にいう高屈折率、低屈折率とは、基板の
屈折率を基準にして考え、基板の屈折率より高い場合、
高屈折率といい、基板の屈折率より低い場合、低屈折率
という。
In addition, the high refractive index and low refractive index mentioned in this specification are considered based on the refractive index of the substrate, and when it is higher than the refractive index of the substrate,
It is called a high refractive index, and if it is lower than the refractive index of the substrate, it is called a low refractive index.

さらに好ましくは、基板上第一層の光学的膜厚(n+d
+Xn+は基板上の第一層の屈折率、d.は基板上第一
層の膜厚をあらわす)は、0.05λ以上の厚さ、好ま
しくは0.1〜0.1 5、より好ましくは約0.12
5となるように設け、そして該高屈折率層上に形成され
る低屈折率層の光学的膜厚(nxdz)Cnvは基板上
第二層の屈折率、d2は基板上第二層の膜厚をあらわす
)との間に 0,2λ<neat + n2d2≦0.5λより好ま
しくは 14dl + n2dz#0 .2 5λなる
関係が満たされるように形成する。そうすることにより
透過域の透過率をさらに向上することができ、リップル
を軽減することができる。
More preferably, the optical thickness of the first layer on the substrate (n+d
+Xn+ is the refractive index of the first layer on the substrate, d. represents the film thickness of the first layer on the substrate) is a thickness of 0.05λ or more, preferably 0.1 to 0.15, more preferably about 0.12
5, and the optical film thickness (nxdz) of the low refractive index layer formed on the high refractive index layer, where Cnv is the refractive index of the second layer on the substrate, and d2 is the film of the second layer on the substrate. 0.2λ<neat+n2d2≦0.5λ, more preferably 14dl+n2dz#0. It is formed so that the relationship 2 5λ is satisfied. By doing so, the transmittance in the transmission region can be further improved and ripples can be reduced.

屈折率層および低屈折率層を積層することにより、基板
上に高屈折率層と低屈折率層を単に交互層として積層し
た構成(基板+(HL)つのフィルターよりも数十%透
過率を向上させることができ、透過域のリップルを軽減
することができるのである。
By laminating the refractive index layer and the low refractive index layer, a structure in which the high refractive index layer and the low refractive index layer are simply laminated as alternating layers on the substrate (substrate + (HL)) has a transmittance several tens of percent higher than that of two filters. This makes it possible to reduce ripples in the transmission region.

光学的膜厚の合計(n,di +r+2d2)の範囲が
上記範囲外であると透過域のリップルが大きくなり好ま
し?ない。また、nidiの光学的膜厚が0.05λよ
り薄くなると本発明の効果を得ることができない。
If the range of the total optical film thickness (n, di + r + 2d2) is outside the above range, ripples in the transmission region will increase, which is preferable? do not have. Furthermore, if the optical thickness of nidi becomes thinner than 0.05λ, the effects of the present invention cannot be obtained.

最も空気側の低屈折率層上にはさらに低屈折率層を設け
てもよい。この場合、空気側から第一層は空気側から第
二層よりも低屈折率の物質からなる低屈折率層とするこ
とが好ましい。
A further low refractive index layer may be provided on the low refractive index layer closest to the air. In this case, the first layer from the air side is preferably a low refractive index layer made of a material having a lower refractive index than the second layer from the air side.

この場合、空気側から第二層の光学的膜厚(n1d+)
(n+、d+は前述と同義)と空気側から第一層の光学
的膜厚(n+++d+++Xn+++は第i+1層の屈
折率、di+,は第i+1層の膜厚を表わす)は、 0.3λ(n 1 d + + n l+ ■d + 
+ .<λなる関係を満たすようにする。そうすること
により、より一層の透過域の透過率の向上が達成されリ
ップルをなくすることができる。
In this case, the optical thickness of the second layer from the air side (n1d+)
(n+, d+ are the same as above) and the optical thickness of the first layer from the air side (n+++d+++Xn+++ is the refractive index of the i+1st layer, di+ is the thickness of the i+1st layer) is 0.3λ(n 1 d + + n l+ ■d +
+. Make sure that the relationship <λ is satisfied. By doing so, the transmittance in the transmission region can be further improved and ripples can be eliminated.

各層は、公知方法、例えば真空蒸着、スパッタリング、
イオンプレーティング等で作製することができる。
Each layer can be formed by known methods such as vacuum deposition, sputtering,
It can be produced by ion plating or the like.

本発明の高屈折率層はGeを使用して形成することがで
きる。低屈折率層の材料としてはMgF,、BaF,、
YF.、SrFz、AlF.、L I F s L a
 F 2、Sin,、Sin,Mg○、Al203、Z
nS,ZnSe,ThF 3等フッ化物、酸化物、硫化
物等が使用可能であるが、膜応力、取扱の容易性の関係
上ZnSが望ましい。ZnSを使用すると膜応カを相殺
することができ、これによりクラックの発生を防ぐこと
ができる。
The high refractive index layer of the present invention can be formed using Ge. The material for the low refractive index layer is MgF, BaF, .
YF. , SrFz, AlF. , L I F s L a
F 2, Sin, , Sin, Mg○, Al203, Z
Although fluorides, oxides, sulfides, etc. such as nS, ZnSe, and ThF 3 can be used, ZnS is preferable in terms of film stress and ease of handling. Use of ZnS can offset film stress, thereby preventing the occurrence of cracks.

以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。The present invention will be further explained below using Examples.

衷蔓佐 SiまたはGe基板上に表1から表6に示した構成の帯
域フィルターを作製した。
Bandpass filters having the configurations shown in Tables 1 to 6 were fabricated on Si or Ge substrates.

得られた帯域7イルターの透過域特性(波長2〜6μm
)を表番号に対応させて、第1図から第6図に示した。
The transmission range characteristics of the obtained band 7 filter (wavelength 2 to 6 μm)
) are shown in FIGS. 1 to 6 in correspondence with the table numbers.

(以下、余白) 11 実施例1 構成(基板XHXL)・・・(HXL)・・・(HX2
L)(入射角度 0° 層   材料名 I   ZnS 2   ’Ge 3   ZnS 4   Ge 5   ZnS 6   Ge 7   ZnS 8   Ge 9   ZnS 10   Ge 12   ZnS 12   Ge 13   ZnS 14   Ge 基板 Si 表1 設計主波長 屈折率 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 λ=2.3μm) 光学的膜厚 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.2 5 0λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 〜12 実施例2 表2 (入射角度 06 層  材料名 l   ZnS 2   Ge 3   ZnS 4   Ge 5   ZnS 6   Ge 7   ZnS 8   Ge 9   ZnS 10   Ge If   ZnS 12   Ge 13   ZnS 14   Ge 基板 Si 設計主波長 屈折率 2,25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 3.43 λ=2.3μm) 光学的膜厚 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.2 5 0λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ 実施例3 表3 (入射角度 0° 層   材料名 設計主波長 屈折率 λ−2.3μm) 光学的膜厚 ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge 2.25 4,3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 4.03 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.25OA O.250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ 15一 実施例4 表4 (入射角度 0° 層  材料名 設計主波長 屈折率 λ=2.3μm) 光学的膜厚 ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge 2.25 4.3 2.25 4,3 2,25 4,3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4,3 2,25 4.3 3.43 0.5QOλ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.150λ 0.100λ 16一 実施例5 (入射角度 0° 層  材料名 I   ZnS 2   Ge 3   ZnS 4   Ge 5   ZnS 6   Ge 7   ZnS 8   Ge 9   ZnS 10   Ge 11   ZnS 12   Ge 13   ZnS 表5 設計主波長 屈折率 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2.25 λ−2、3μm) 光学的膜厚 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.150λ I7 実施例6 (入射角度 0° 層   材料名 表6 設計主波長 屈折率 λ=2.3μm) 光学的膜厚 MgF 2 ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge Si l.35 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 0.125λ 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ ?ち■ 18 坦敷倦 Si基板上に下記表7に示した構成の帯域7イルターを
作製した。
(Hereinafter, blank space) 11 Example 1 Configuration (substrate XHXL)...(HXL)...(HX2
L) (Incidence angle 0° Layer Material name I ZnS 2 'Ge 3 ZnS 4 Ge 5 ZnS 6 Ge 7 ZnS 8 Ge 9 ZnS 10 Ge 12 ZnS 12 Ge 13 ZnS 14 Ge Substrate Si Table 1 Design dominant wavelength Refractive index 2. 25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 λ=2.3μm) Optics Target film thickness 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.2 5 0λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ ~12 Implementation Example 2 Table 2 (Incidence angle 06 Layer Material name l ZnS 2 Ge 3 ZnS 4 Ge 5 ZnS 6 Ge 7 ZnS 8 Ge 9 ZnS 10 Ge If ZnS 12 Ge 13 ZnS 14 Ge Substrate Si Design dominant wavelength refraction Rate 2,25 4 .3 2.25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 3.43 λ=2.3μm) Optical film Thickness 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.2 5 0λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ Example 3 Table 3 (Incidence angle 0° Layer Material name Design dominant wavelength refractive index λ - 2.3 μm) Optical film thickness ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge 2.25 4,3 2.25 4.3 2 .25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 4.03 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.25OA O. 250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ 15 Example 4 Table 4 (Incidence angle 0° Layer Material name Design dominant wavelength refractive index λ = 2.3 μm) Optical film thickness ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge 2.25 4.3 2.25 4,3 2,25 4,3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4,3 2,25 4.3 3 .43 0.5QOλ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.150λ 0.100λ 16 Example 5 ( Incident angle 0° Layer Material name I ZnS 2 Ge 3 ZnS 4 Ge 5 ZnS 6 Ge 7 ZnS 8 Ge 9 ZnS 10 Ge 11 ZnS 12 Ge 13 ZnS Table 5 Design dominant wavelength refractive index 2.25 4.3 2.2 5 4 .3 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2,25 4.3 2.25 λ-2, 3μm) Optical film thickness 0.500λ 0.250λ 0.250λ 0. 250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.150λ I7 Example 6 (Incidence angle 0° Layer Material name table 6 Design dominant wavelength refractive index λ=2. 3 μm) Optical thickness MgF 2 ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge Si l. 35 2.25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2,25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 0.125λ 0 .500λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ 0.125λ ? 18 A band 7 filter having the configuration shown in Table 7 below was fabricated on a flat silicon substrate.

得られた帯域フィルターの透過域特性(波長2〜6μm
)を第7図に示した。
The transmission band characteristics of the obtained bandpass filter (wavelength 2 to 6 μm
) is shown in Figure 7.

表7 (入射角度 0° 設計主波長 λ−2.3μm) 材料名 Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge S1 屈折率 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 光学的膜厚 0.125λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ 第7図から明らかなように、Si基板上に作製した短波
長カットフィルターは透過域での透過率が低いことがわ
かる。
Table 7 (Incidence angle 0° Design dominant wavelength λ-2.3μm) Material name Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge ZnS Ge S1 Refractive index 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2 .25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 2.25 4.3 3.43 Optical thickness 0.125λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0. 250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.250λ 0.125λ As is clear from Figure 7, the short wavelength cut filter fabricated on the Si substrate has low transmittance in the transmission range. .

これに対し、実施例lで作製した空気側最終層の低屈折
率層の光学的膜厚を設計主波長の約1/2とすることに
より、第1図に示したように、その透過率が改善される
On the other hand, by setting the optical thickness of the low refractive index layer of the air side final layer prepared in Example 1 to about 1/2 of the designed dominant wavelength, the transmittance was reduced as shown in FIG. is improved.

実施例2、3、4および5で作製したように、基板上の
第一層(高屈折率層)の光学的膜厚と基板上の第二層(
低屈折率層)の光学的膜厚の合計が約3、4および5図
に示したように、実施例1のフィルターよりもさらにそ
の透過率が改善されることがわかる。
As produced in Examples 2, 3, 4, and 5, the optical thickness of the first layer (high refractive index layer) on the substrate and the second layer (
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the total optical thickness of the low refractive index layer (low refractive index layer) is approximately 100%, and it can be seen that the transmittance of the filter is further improved than that of the filter of Example 1.

また、実施例6に示したように、空気側最終層(低屈折
率層)上に、その屈折率よりもさらに低い値を有する低
屈折率層を設けた場合には実施例2〜5よりもさらに顕
著な効果が得られる。
In addition, as shown in Example 6, when a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the final layer on the air side (low refractive index layer) is provided, Even more remarkable effects can be obtained.

発明の効果 本発明によりSi,Ge等屈折率の高い基板上に19 も、中赤外線領域(波長3〜5μm)において、リップ
ルのない透過率にすぐれた帯域フィルターを得ることが
できる。
Effects of the Invention According to the present invention, a bandpass filter with no ripple and excellent transmittance in the mid-infrared region (wavelength 3 to 5 μm) can be obtained on a substrate having a high refractive index such as Si or Ge.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第6図は、本発明の帯域フィルターの波長2〜
6μmの赤外光に対する透過率を表わす。 第7図は従来の帯域フィルターの波長2〜6μmの赤外
光に対する透過率を表わす。
Figures 1 to 6 show wavelengths 2 to 6 of the bandpass filter of the present invention.
It represents the transmittance for infrared light of 6 μm. FIG. 7 shows the transmittance of a conventional bandpass filter for infrared light having a wavelength of 2 to 6 μm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、SiあるいはGe基板上に形成され、基板より高屈
折率層と低屈折率層の繰り返しでかつ低屈折率層で終了
する交互層を有し、さらに上記交互層に積層されかつ空
気側最上層である低屈折率層を有することを特徴とする
帯域フィルター。 2、SiあるいはGe基板上に形成された高屈折率層と
低屈折率層よりなるi層(iは8以上の整数を表わす)
の多層膜であって、基板より第一層目が高屈折率層、第
二層目が低屈折率層、その光学的膜厚が、 0.2λ<n_1d_1+n_2d_2≦0.5λ0.
05λ<n_1d_1 [式中λは設計主波長;n_1は第一層の屈折率;n_
2は第二層の屈折率;d_1は第一層の膜厚;d_2は
第二層の膜厚;n_1d_1は第一層の光学的膜厚;n
_2d_2は第二層の光学的膜厚を表わす] の関係を満たし、さらに高屈折率層である第三層から始
まり高屈折率層である第i−1層で終る高屈折率層と低
屈折率層の交互層がありその光学的膜厚が各層0.2λ
から0.3λの範囲にあり、またさらに空気側最上層の
i層が低屈折率層であり、その光学的膜厚が0.3λ<
n_id_i<λ [式中、n_iは第i層の屈折率;d_iは第i層の膜
厚;n_id_iは第i層の光学的膜厚を表わす]であ
ることを特徴とする帯域フィルター。 3、SiあるいはGe基板上に形成された高屈折率層と
低屈折率層よりなるi+1層(iは8以上の整数を表わ
す)の多層膜であって、基板より第一層目が高屈折率層
、第二層目が低屈折率層、その光学的膜厚が、 0.2λ<n_1d_1+n_2d_2≦0.5λ0.
05λ<n_1d_2 [式中、λは設計主波長;n_1は第一層の屈折率;n
_2は第二層の屈折率;d_1は第一層の膜厚;d_2
は第二層の膜厚;n_1d_1は第一層の光学的膜厚;
n_2d_2は第二層の光学的膜厚を表わす] の関係を満たし、さらに高屈折率層である第三層から始
まり高屈折率層である第i−1層で終る高屈折率層と低
屈折率層の交互層がありその光学的膜厚が各層0.2λ
から0.3λの範囲にあり、またさらに空気側のi層と
i+1層の2層が低屈折率層からなり、その屈折率と光
学的膜厚が n_i_+_1<n_i 0.3λ<n_id_i+n_i_+_1d_i_+_
1<λ[式中、n_iは第i層の屈折率;n_i_+_
1は第i+1層の屈折率:d_iは第i層の膜厚;d_
i_+_1は第i+1層の膜厚;n_id_iは第i層
の光学的膜厚;n_i_+_1d_i_+_1は第i+
1層の光学的膜厚を表わす] の関係を満たすことを特徴とする帯域フィルター。 4、高屈折率層はGeで構成され、低屈折率層はZnS
、ZnSe、MgF_2、AlF_3、BaF_2、L
iF、SrF_2、YF_3、CAF_2、Mg0、S
iO_2、TiO_2、CeO_2、SiO、Al_2
O_3よりなる群から選ばれる材料で構成されている帯
域フィルター。
[Claims] 1. It is formed on a Si or Ge substrate, and has alternating layers consisting of repeating higher refractive index layers and lower refractive index layers than the substrate and ending with the low refractive index layer; A bandpass filter characterized in that it is laminated and has a low refractive index layer that is the uppermost layer on the air side. 2. i layer consisting of a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on a Si or Ge substrate (i represents an integer of 8 or more)
It is a multilayer film, in which the first layer is a high refractive index layer, the second layer is a low refractive index layer, and the optical thickness thereof is 0.2λ<n_1d_1+n_2d_2≦0.5λ0.
05λ<n_1d_1 [where λ is the design dominant wavelength; n_1 is the refractive index of the first layer; n_
2 is the refractive index of the second layer; d_1 is the thickness of the first layer; d_2 is the thickness of the second layer; n_1 d_1 is the optical thickness of the first layer; n
_2d_2 represents the optical thickness of the second layer] and further includes a high refractive index layer and a low refractive index layer starting from the third layer, which is a high refractive index layer, and ending with the i-1th layer, which is a high refractive index layer. Each layer has an optical thickness of 0.2λ.
Furthermore, the uppermost i layer on the air side is a low refractive index layer, and its optical thickness is in the range of 0.3λ<
A bandpass filter characterized in that n_id_i<λ [where n_i represents the refractive index of the i-th layer; d_i represents the film thickness of the i-th layer; and n_id_i represents the optical film thickness of the i-th layer]. 3. A multilayer film of i+1 layers (i represents an integer of 8 or more) consisting of a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on a Si or Ge substrate, where the first layer has a higher refractive index than the substrate. The second layer is a low refractive index layer, and its optical thickness is 0.2λ<n_1d_1+n_2d_2≦0.5λ0.
05λ<n_1d_2 [where λ is the design dominant wavelength; n_1 is the refractive index of the first layer; n
_2 is the refractive index of the second layer; d_1 is the thickness of the first layer; d_2
is the thickness of the second layer; n_1d_1 is the optical thickness of the first layer;
n_2d_2 represents the optical thickness of the second layer. Each layer has an optical thickness of 0.2λ.
0.3λ from
1<λ [where n_i is the refractive index of the i-th layer; n_i_+_
1 is the refractive index of the i+1th layer; d_i is the thickness of the i-th layer; d_
i_+_1 is the thickness of the i+1th layer; n_id_i is the optical thickness of the i-th layer; n_i_+_1d_i_+_1 is the i+th layer
represents the optical thickness of one layer] A bandpass filter characterized by satisfying the following relationship. 4. The high refractive index layer is made of Ge, and the low refractive index layer is made of ZnS.
, ZnSe, MgF_2, AlF_3, BaF_2, L
iF, SrF_2, YF_3, CAF_2, Mg0, S
iO_2, TiO_2, CeO_2, SiO, Al_2
A bandpass filter made of a material selected from the group consisting of O_3.
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