CN110066103A - 光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造方法 - Google Patents

光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供容易进行第一及第二偏振玻璃板的识别的光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造方法。光隔离器用偏振玻璃板组，其包括：通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的大致正方形的第一偏振玻璃板；以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的大致正方形的第二偏振玻璃板，所述光隔离器用偏振玻璃板组的特征在于，第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板中的任一方不存在切口部，另一方的偏振玻璃板具有至少一个切口部。

Description

光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造 方法
本申请是申请日为2015年06月17日、申请号为201580034693.9(国际申请号：PCT/JP2015/067419)、发明名称为“偏振玻璃板及其制造方法、光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在光隔离器中使用的偏振玻璃板及其制造方法、使用了偏振玻璃板的光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制造方法。
背景技术
在光通信领域中，偏振玻璃板被用于偏振依赖型光隔离器。光隔离器是使LD(激光二极管)等的振荡光仅在一个方向上通过而对反射折回光进行隔断的装置，该光隔离器包括由两片偏振玻璃板夹持法拉第旋转器(石榴石单晶膜等)而成的光学元件、以及用于对该光学元件施加磁场的磁构件(磁铁)。
根据近年来的市场需求，为了应对小型化和通过简化工序来实现成本降低，例如采用如下的制造方法来制造光隔离器：将10mm见方程度的法拉第旋转器与大致相同尺寸的偏振玻璃板贴合来制作大型的光学元件(光学元件母材)之后，将其切断为0.5～2.0mm见方的独立的元件片(光学元件)。
然而，偏振玻璃板具有拉伸后的银、铜等金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的构造。已知当在各种方向上振动的光入射至偏振玻璃板时，透射量根据其振动方向的不同而不同。例如，在与拉伸金属粒子的拉伸方向平行的方向上振动的光容易被拉伸金属粒子吸收，透射量最小。另一方面，在与拉伸金属粒子的拉伸方向垂直的方向上振动的光不容易被拉伸金属粒子吸收，透射量最大。将透过偏振玻璃板的光的最大透射量与最小透射量的比称为消光比，消光比越大，作为偏振玻璃板的特性越优异。
一般而言，偏振玻璃板如以下那样制造。首先，调配含有银、铜等金属元素和卤素的原料批，通过熔融、成形来制作玻璃板。通过对得到的玻璃板进行加热处理，从而使卤化金属粒子在内部析出，得到玻璃预成形板。通过对玻璃预成形板一边加热一边进行拉伸成形，从而得到拉伸卤化金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件。并且，通过对玻璃构件实施还原处理，从而将拉伸卤化金属粒子还原而使之变化为拉伸金属粒子，得到偏振玻璃板。(例如专利文献1)
在上述的制造方法中，具有在各拉伸卤化金属粒子之间产生角度偏差(以下，也称为“偏振轴偏移”)的倾向。具体而言，存在如下倾向：在通过玻璃预成形板的拉伸成形而得到的玻璃构件的宽度方向上，随着从中央部到两端部，拉伸卤化金属粒子的角度从与拉伸成形方向平行的方向逐渐倾斜。若偏振轴偏移变大，则偏振玻璃板的消光比的面内偏差有变大的倾向。因此，在如上述那样制作大型的光学元件并切断时，各元件片间的消光比的偏差变大、或者有时产生达不到希望的消光比的不良元件片，也存在成品率降低的可能性。
为了抑制偏振玻璃板中的偏振轴偏移而提出了各种方法。专利文献2中记载了从相差180°的方向重复进行多次如下工序的方法：在对玻璃预成形板进行了加热软化的状态下施加载荷，而使玻璃预成形板向规定方向变形。另外，专利文献3中记载了对玻璃预成形板的移动速度、拉伸后的玻璃片的收取速度进行适当调整的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-64030号公报
专利文献2：国际公报第2011/122500号公报
专利文献3：日本专利第4685901号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献2中记载的方法工序复杂，制造成本容易变高。另一方面，专利文献3中记载的方法虽能比较容易地进行，但偏振轴偏移的减小效果不充分。
鉴于以上情况，本发明的第一方案的目的在于提供一种容易地制造偏振轴偏移小的偏振玻璃板的方法。
另外，在光隔离器的制造中使用的偏振玻璃板使用如下这两种偏振玻璃板来作为偏振玻璃板组：拉伸金属粒子的取向方向与偏振玻璃板的一边平行(相对于一边呈0°的角度)的第一偏振玻璃板、以及拉伸金属粒子的取向方向相对于偏振玻璃板的一边呈45°的角度的第二偏振玻璃板。另外，有时在偏振玻璃板的入射面/出射面上形成防反射膜等功能性膜。
然而在制造光隔离器时，存在偏振玻璃板的表背、或者第一及第二偏振玻璃板的识别困难的问题。在以错误的朝向或者错误的组合使用偏振玻璃板时，不能得到具有希望的特性的光隔离器。因此一直以来，在光隔离器的制造时，在批管理等中需要密切注意。
本发明的第二方案的课题是提供一种容易进行偏振玻璃板的表背、或者第一及第二偏振玻璃板的识别，能够减轻光隔离器的制造负荷的偏振玻璃板、光隔离器用偏光板组、以及使用其的光隔离器用光学元件的制造方法。
用于解决课题的方案
<本发明的第一方案>
本发明的偏振玻璃板的制造方法是用于制造拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的偏振玻璃板的方法，偏振玻璃板的制造方法的特征在于，包括：拉伸成形工序，通过对含有卤化金属粒子且具有规定的宽度W0的玻璃预成形板一边加热一边进行拉伸成形，从而得到拉伸卤化金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件；以及还原工序，通过对玻璃构件实施还原处理，从而对拉伸卤化金属粒子进行还原而得到偏振玻璃板，在玻璃预成形板的拉伸成形工序中，以使拉伸成形中的玻璃预成形板的形状满足下述式(1)的关系的方式一边加热一边进行拉伸成形：
L1/W1≥1.0···(1)
L1＝从玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分到玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.2倍的部分之间的长度；
W1＝玻璃预成形板的原始的宽度W0的0.5倍的长度。
本发明人等进行研究，结果发现，在玻璃预成形板的拉伸成形工序中，通过以使从玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分到玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.2倍的部分之间(软化变形部)成为上述形状的方式进行控制，由此拉伸卤化金属粒子、进而拉伸金属粒子变得容易在拉伸成形方向上取向，能够减少偏振轴偏移。
在本发明的偏振玻璃板的制造方法中，式(1)中的L1的值优选为60mm以上。
本发明的另一方案的偏振玻璃板的制造方法是用于制造拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的偏振玻璃板的方法，偏振玻璃板的制造方法的特征在于，包括：拉伸成形工序，通过对含有卤化金属粒子且具有规定的宽度W0的玻璃预成形板一边加热一边进行拉伸成形，从而得到拉伸卤化金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件；以及还原工序，通过对玻璃构件实施还原处理，从而对拉伸卤化金属粒子进行还原而得到偏振玻璃板，在玻璃预成形板的拉伸成形工序中，以使拉伸成形中的玻璃预成形板的形状满足下述式(2)的关系的方式一边加热一边进行拉伸成形：
L2/W1≥0.5···(2)
L2＝从玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分到玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.5倍的部分之间的长度；
W1＝玻璃预成形板的原始的宽度W0的0.5倍的长度。
在本发明的偏振玻璃板的制造方法中，式(2)中的L2的值优选为30mm以上。
在本发明的偏振玻璃板的制造方法中，玻璃预成形板的宽度W0优选为100mm以上。
在本发明的偏振玻璃板的制造方法中，以如下方式进行加热：在拉伸成形中的玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分到拉伸成形中的玻璃预成形板的宽度变形为原始的宽度W0的0.2倍的部分之间，使玻璃预成形板的粘度处于107dPa·s～1011dPa·s的范围内。
通过以玻璃预成形板的软化变形部处的粘度成为107dPa·s以上的方式降低加热温度，由此容易抑制卤化金属粒子的球状化。另一方面，通过以玻璃预成形板的粘度成为1011dPa·s以下的方式提高加热温度，由此能够使玻璃预成形板充分地软化变形，容易使软化变形部成为上述式(1)的形状。如以上那样，通过将软化变形部的玻璃预成形板的粘度限制在规定范围内，能够在抑制卤化金属粒子的球状化的同时使软化变形部成为上述式(1)的形状，容易抑制偏振玻璃板的偏振轴偏移。
在本发明的偏振玻璃板的制造方法中，金属优选为银或铜。
本发明的偏振玻璃板是在对含有卤化金属粒子的玻璃预成形板一边加热一边进行拉伸成形之后实施还原处理，从而使拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的偏振玻璃板，偏振玻璃板的特征在于，与拉伸成形方向垂直的方向上的宽度8mm内的拉伸金属粒子的角度偏差为0.0065°/mm以内。
本发明的偏振玻璃板优选近红外区域的消光比为40dB以上。
本发明的偏振玻璃板优选与拉伸成形方向垂直的方向上的宽度8mm内的消光比的面内偏差为±5dB以内。
本发明的偏振玻璃板优选为矩形形状。
本发明的偏振玻璃板优选具有至少一个切口部。
本发明的光隔离器用偏振玻璃板组包括：通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的第一偏振玻璃板；以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的第二偏振玻璃板，光隔离器用偏振玻璃板组的特征在于，第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板由上述的偏振玻璃板形成。
本发明的光隔离器用光学元件的制造方法的特征在于，包括：准备上述的光隔离器用偏振玻璃板组及法拉第旋转器的准备工序；夹着法拉第旋转器而贴合第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板来制作光隔离器用光学元件母材的贴合工序；以及切断光隔离器用光学元件母材而得到光隔离器用光学元件的切断工序。
光隔离器用光学元件的特征在于通过上述的方法来制造。
本发明的光隔离器的特征在于使用上述的光隔离器用光学元件。
本发明的光隔离器的特征在于使用上述的偏振玻璃板。
<本发明的第二方案>
本发明的偏振玻璃板是拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的矩形的偏振玻璃板，其特征在于，该偏振玻璃板具有至少一个切口部。在此，“切口部”是指有意地使玻璃板的一部分缺损的部分。切口部的形状、尺寸、切口部的形成位置等不受限制。
利用上述结构，若第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板中的任一方具有切口部，则二者的识别变得容易。另外通过对切口部的形状等进行研究，由此表背面的识别变得容易。
偏振玻璃板优选具有大致正方形的形状。在此，“大致正方形的形状”并不限于完全的正方形，包括由于制造上的限制等而导致四边的长度具有些许的偏差的形状。具体而言，是指四边的长度相对于规定长度的偏差分别在±3％以内的形状。
在具有上述结构的偏振玻璃板的情况下，应用本发明所带来的效果非常大。
在本发明中，切口部与偏振玻璃板主体部的交界优选为直线状或曲线状。在此，“偏振玻璃板主体部”是指偏振玻璃板的除去切口部的部分。另外“曲线”并不限于为圆弧状的曲线的情况，例如包括抛物线状的曲线、曲率不同的多个圆弧相连而成的曲线等。
在本发明中，切口部优选为将偏振玻璃板的角部作为一个顶点的三角形状。在此，“角部”是指在切口部形成前存在，且由于切口部的形成而缺损的角部。
根据上述结构，能够高效地形成切口部。
在本发明中，切口部优选为与偏振玻璃板至少共有一边的矩形形状。在此，“共有一边”是指构成偏振玻璃板的外缘的边中由于切口部的形成而缺损的部分构成矩形形状的切口部的一边。
在切断光隔离器用光学元件母材而得到光隔离器用光学元件的情况下，与光学元件母材的各边平行地切断而得到矩形的光学元件。因此，若采用上述结构，则能够减少切断引起的损耗。
在本发明中，切口部优选为由偏振玻璃板的相邻的两边和将存在于这两边上的点连结的曲线包围的形状。在此，“偏振玻璃板的相邻的两边”是指在构成偏振玻璃板的外缘的边中，由于切口部的形成而局部缺损的相邻的两边。
在本发明中，切口部优选以位于偏振玻璃板的角部的方式形成。“以位于角部的方式形成”是指通过使角部缺损来形成切口部。
在本发明中，切口部优选相对于通过切口部的偏振玻璃板的对角线为非对称形。在此，“通过切口部的对角线”是指在偏振玻璃板的对角线中，通过在切口部形成前存在的角部(由于切口部形成而缺损的角部)的顶点的对角线。“相对于偏振玻璃板的对角线为非对称形”是指在以对角线为轴时，切口部的形状相对于该轴为非对称形。
根据上述结构，偏振玻璃板的表背面的识别变得容易。
在本发明中，切口部优选形成在不包含角部的位置处。“形成在不包含角部的位置处”是指不使临近的角部缺损地形成切口部。
根据上述结构，偏振玻璃板的表背面的识别变得容易。
在本发明中，该偏振玻璃板优选具有多个切口部，至少两个切口部以切口部的形状、尺寸及/或切口位置互不相同的方式形成。“切口位置”是指从接近的角部观察到的切口部的位置。
根据上述结构，偏振玻璃板的表背面的识别变得容易。
在本发明中，优选在一方的表面上形成有功能膜。
在具有上述结构的偏振玻璃板的情况下，应用本发明所带来的效果非常大。
本发明的光隔离器用偏振玻璃板组包括：通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的第一偏振玻璃板；以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的第二偏振玻璃板，光隔离器用偏振玻璃板组的特征在于，第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板中的任一方不存在切口部，另一方的偏振玻璃板包括上述的具有切口部的偏振玻璃板。需要说明的是，在本发明中，“光隔离器用偏振玻璃板组”是指包括第一偏振玻璃板以及第二偏振玻璃板的多个偏振玻璃板的集合体。
根据上述结构，第一偏振玻璃板和第二偏振玻璃板的识别变得容易。另外通过对切口部的形状等进行研究，由此偏振玻璃板的表背面的识别也变得容易。
本发明的光隔离器用偏振玻璃板组包括：通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的第一偏振玻璃板；以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的第二偏振玻璃板，光隔离器用偏振玻璃板组的特征在于，第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板包括上述的具有切口部的偏振玻璃板。
根据上述结构，通过使切口部的形状、尺寸、切口位置、切口部的数量等不同，由此第一偏振玻璃板和第二偏振玻璃板的识别变得容易。另外通过对切口部的形状等进行研究，即使在第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板这双方上形成有功能性膜的情况下，各偏振玻璃板的表背面的识别也变得容易。
在本发明中，形成在第一偏振玻璃板上的切口部与形成在第二偏振玻璃板上的切口部优选以切口部的形状、尺寸、切口位置及/或切口部的数量不同的方式形成。
根据上述结构，第一偏振玻璃板和第二偏振玻璃板的识别变得容易。
本发明的光隔离器用光学元件的制造方法的特征在于，包括：准备上述的光隔离器用偏振玻璃板组及法拉第旋转器的准备工序；夹着法拉第旋转器而贴合第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板来制作光隔离器用光学元件母材的贴合工序；以及切断光隔离器用光学元件母材而得到光隔离器用光学元件的切断工序。
根据上述结构，由于容易识别偏振玻璃板的表背、或者第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板，因此能够高效地制造光隔离器用光学元件。
在本发明中，优选将在偏振玻璃板上形成的切口部用于第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板的识别。
另外在本发明中，优选将在偏振玻璃板上形成的切口部用于偏振玻璃板的表背的识别。
发明效果
根据本发明，能够容易地制造偏振轴偏移小的偏振玻璃板。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式中的玻璃预成形板的拉伸成形工序的示意性主视图。
图2是在实施例中，用于对偏振轴偏移以及消光比的测定方法进行说明的偏振玻璃板的示意性俯视图。
图3是示出在角部处形成有切口部的偏振玻璃板的例子的概要俯视图。
图4是示出具有多个切口部的偏振玻璃板的例子的概要俯视图。
图5是示出形成有相对于对角线为非对称形的切口部的偏振玻璃板的例子的概要俯视图。
图6是示出在不包含角部的位置处形成有切口部的偏振玻璃板的例子的概要俯视图。
图7是示出具有多个切口部的偏振玻璃板的例子的概要俯视图。
图8是示出光隔离器用光学元件母材的制作方法的概要立体图。
图9是示出偏振玻璃板的切出方向的说明图。
附图标记说明
1 玻璃预成形板
2 发热体
3 张紧滚筒
4 卤化金属粒子
4’ 拉伸卤化金属粒子
5 玻璃构件
10 偏振玻璃板
10a 第一偏振玻璃板
10b 第二偏振玻璃板
20 法拉第旋转器
11、12、13、14、15、16、17 切口部
102 还原处理后的玻璃构件
42 拉伸金属粒子
具体实施方式
<本发明的第一方案>
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
(玻璃预成形板的准备)
首先，准备成为拉伸成形母材的玻璃预成形板。构成玻璃预成形板的玻璃选择在卤化金属粒子于玻璃中充分软化变形的温度区域(例如480℃以上)内具有规定的粘度的玻璃。由此，能够将卤化金属粒子拉伸为希望的长度。作为这样的玻璃，可以举出硼硅酸玻璃。
玻璃预成形板能够如下那样制造。首先，调合原料以得到希望的玻璃组成。在后续的工序中使卤化金属粒子在玻璃基质中析出，因此，作为原料，含有卤素原料和金属元素原料。作为卤素，可以使用氯、溴或碘。但是，因为碘给环境带来的压力大，因此优选使用氯或溴。另外，从容易得到希望的消光比的观点出发，优选使用银或铜作为金属元素。需要说明的是，溴化银的熔点比氯化银的熔点低，在拉伸成形工序中容易球状化，因此在作为金属粒子使用银的情况下，优选使用氯作为卤素。
接下来，在规定温度下使原料熔融直至其成为均质为止，然后将熔融玻璃成形为板状。对成形为板状的玻璃例如在600～700℃下实施加热处理，从而使卤化金属粒子在玻璃基质中析出。需要说明的是，加热处理时的气氛没有特别限定，也可以是大气气氛。然后，根据需要实施切断、研磨等加工，从而得到具有规定的宽度的玻璃预成形板。
玻璃预成形板的宽度根据目标偏振玻璃板的尺寸而进行适当选择。例如，玻璃预成形板的宽度优选为目标偏振玻璃板的宽度的2.5倍以上，更优选为5倍以上，进一步优选为10倍以上，尤其优选为12倍以上，最优选为15倍以上。上限没有特别限定，但若过大，则存在偏振玻璃板面内的偏振轴偏移变大的倾向。因而，玻璃预成形板的宽度优选为目标偏振玻璃板的宽度的50倍以下，更优选为30倍以下，进一步优选为25倍以下。具体而言，玻璃预成形板的宽度优选为100～500mm，更优选为120～300mm，进一步优选为150～250mm。
玻璃预成形板的厚度没有特别限定，但若过小，则存在偏振玻璃板的机械强度降低的倾向，另一方面，若过大，则存在偏振玻璃板的厚度变大而光透射率容易降低、或者器件大型化的倾向。鉴于以上情况，玻璃预成形板的厚度优选为目标偏振玻璃板的厚度的10～50倍，更优选为12～30倍，进一步优选为15～25倍。具体而言，玻璃预成形板的厚度优选为0.5～10mm，进一步优选为1～5mm。
(玻璃预成形板的拉伸成形)
通过对玻璃预成形板进行加热并同时进行拉伸成形，从而得到拉伸卤化金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件。图1是示出本实施方式中的玻璃预成形板的拉伸成形工序的示意性主视图。玻璃预成形板1由于发热体2的加热而软化，并通过张紧滚筒3而被拉伸。由此，卤化金属粒子4也沿拉伸成形方向D的方向被拉伸，得到拉伸卤化金属粒子4’在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件5。在图1中，发热体2为圆柱状，分别设置在与纸面垂直的方向上。另外，发热体2在玻璃预成形板1的前面侧及背面侧也配置有多个(未图示)。例如，各发热体2优选配置为架状。
在玻璃预成形板1的拉伸成形工序中，拉伸成形中的玻璃预成形板1的形状满足下述式(1)的关系。
L1/W1≥1.0···(1)
L1＝从玻璃预成形板1的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分a到玻璃预成形板1的宽度变形为原始的宽度W0的0.2倍的部分b之间(软化变形部S1)的长度
W1＝玻璃预成形板1的原始的宽度W0的0.5倍的长度
在上述式(1)中，L1/W1更优选为1.2以上，进一步优选为1.5以上，尤其优选为1.8以上，最优选为2以上。若L1/W1过小，则有偏振玻璃板中的偏振轴偏移变大的倾向。上限没有特别限定，但若过大，则有设备大型化的倾向，因此现实上L1/W1优选为10以下，更优选为5以下。
软化变形部S1的长度L1的值以满足上述式(1)的关系的方式进行适当选择，具体而言，L1的值优选为60mm以上，更优选为100mm以上，进一步优选为120mm以上，尤其优选为150mm以上。若L1的值过小，则有偏振玻璃板中的偏振轴偏移变大的倾向。
另外作为另一方案，在玻璃预成形板1的拉伸成形工序中，拉伸成形中的玻璃预成形板1的形状满足下述式(2)的关系。
L2/W1≥0.5···(2)
L2＝从玻璃预成形板1的宽度变形为原始的宽度W0的0.8倍的部分a到玻璃预成形板1的宽度变形为原始的宽度W0的0.5倍的部分c之间(软化变形部S2)的长度
W1＝玻璃预成形板1的原始的宽度W0的0.5倍的长度
在上述式(2)中，L2/W1更优选为0.5以上，进一步优选为0.8以上，尤其优选为1.0以上。若L2/W1过小，则有偏振玻璃板中的偏振轴偏移变大的倾向。上限没有特别限定，但若过大，则有设备大型化的倾向，因此现实上L2/W1优选为20以下，更优选为10以下。
软化变形部S2的长度L2的值以满足上述式(2)的关系的方式进行适当选择，具体而言，L2的值优选为30mm以上，更优选为50mm以上，进一步优选为60mm以上，尤其优选为75mm以上。若L2的值过小，则有偏振玻璃板中的偏振轴偏移变大的倾向。
最上段的发热体2与最下段的发热体2的拉伸成形方向D上的中心间距离(以下，称为“发热部的长度”)根据玻璃预成形板1的宽度W0而适当调整即可。例如，发热部的长度优选为玻璃预成形板1的宽度W0的1.5倍以上，更优选为2倍以上，进一步优选为2.5倍以上。上限没有特别限定，但在发热部的长度过大的情况下，会导致能量损失，因此优选为玻璃预成形板1的宽度W0的10倍以下，更优选为8倍以下。具体而言，发热部的长度优选为250～1000mm，更优选为300～800mm以上，进一步优选为400～800mm。
在玻璃预成形板1的软化变形部S1，优选以使玻璃预成形板1的粘度成为107dPa·s～1011dPa·s的方式进行加热，更优选以成为108dPa·s～1010dPa·s的方式进行加热，进一步优选以成为108.5dPa·s～109.5dPa·s的方式进行加热。若软化变形部S1处的玻璃预成形板1的粘度过低，则卤化金属粒子4的粘度也降低而球状化，难以得到希望的长度的拉伸卤化金属粒子4’。另一方面，若软化变形部S1处的玻璃预成形板1的粘度过高，则玻璃预成形板1不会充分地软化变形，拉伸成形中的形状难以满足上述式(1)的关系。另外，有时玻璃预成形板1可能会发生断裂。
(玻璃构件的还原)
通过对上述得到的玻璃构件5实施还原处理，从而对拉伸卤化金属粒子4’进行还原而使之成为拉伸金属粒子。还原处理例如通过在氢气气氛中进行加热而进行。通常，仅对在玻璃构件5的表层(例如，深度为10～100μm、进一步为20～80μm)存在的拉伸卤化金属粒子4’进行还原而使之变化为拉伸金属粒子即可。
偏振玻璃板的消光波长区域根据拉伸金属粒子的长度而变化。因而，根据目标消光波长区域而适当调节拉伸金属粒子的长度即可。拉伸金属粒子的长度例如在50～300nm的范围内、进一步在80～200nm的范围内适当调节。另外，拉伸金属粒子的长宽比(aspectratio)例如在5～20的范围内、进一步在8～15的范围内适当调节。
对实施了还原处理的玻璃构件5实施切断等加工，由此得到希望的尺寸的偏振玻璃板。需要说明的是，根据需要，也可以在偏振玻璃板的表面上形成由电介质多层膜等构成的防反射膜等功能性膜。
(偏振玻璃板)
偏振玻璃板的大小例如优选为5mm见方以上，更优选为10mm见方以上，进一步优选为15mm见方以上，尤其优选为20mm见方以上。如所述那样，近年来，采用在使用大型的偏振玻璃板以及法拉第旋转器制作了大型的光隔离器之后切断为0.5～2.0mm见方的元件片这样的制造方法，因此偏振玻璃板越大，大量生产越变得可能而能够实现成本降低。但是，若偏振玻璃板过大，则存在面内的偏振轴偏移变大而成品率降低的倾向。因此，偏振玻璃板的大小优选为40mm见方以下，更优选为30mm见方以下。
偏振玻璃板的厚度没有特别限定，但若过小，则有机械强度降低的倾向，另一方面，若过大，则有光透射率容易降低、器件大型化的倾向。鉴于以上情况，偏振玻璃板的厚度优选为0.05～1mm，更优选为0.1～0.5mm。
在与拉伸成形方向D垂直的方向上，偏振玻璃板的宽度8mm内的拉伸金属粒子的角度偏差(偏振轴偏移)优选为0.0065°/mm以内，更优选为0.0060°/mm以内，进一步优选为0.0055°/mm以内，尤其优选为0.0050°/mm以内。若偏振玻璃板的偏振轴偏移过大，则有偏振玻璃板面内的消光比偏差变大而成品率降低的倾向。
偏振玻璃板的消光比在红外激光的波长1310nm及/或1550nm下优选为40dB以上，更优选为45dB以上，进一步优选为50dB以上。需要说明的是，消光比通过以下的式(3)来算出。
消光比(dB)＝10×log10(P1/P2)···(3)
P1＝最大光透射量
P2＝最小光透射量
需要说明的是，偏振玻璃板的与拉伸成形方向垂直的方向上的宽度8mm内的消光比的面内偏差优选为±5dB以内，更优选为±3dB以内，进一步优选为±2.5dB以内，尤其优选为±2dB以内。
如上述那样得到的偏振玻璃板通过与尺寸大致相同的法拉第旋转器贴合而被用作光隔离器。具体而言，将法拉第旋转器由两片偏振玻璃板夹持并贴合，并根据需要切断为希望的大小(例如0.5～2.0mm见方)，由此被用作光隔离器。需要说明的是，为了实现高性能化，也可以将多片法拉第旋转器与三片以上的偏振玻璃板交替地层叠而制作光隔离器。
<本发明的第二方案>
本发明的偏振玻璃板通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成。偏振玻璃板根据金属粒子的拉伸方向而能够分为两种。即，金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的偏振玻璃板(第一偏振玻璃板)、以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的偏振玻璃板(第二偏振玻璃板)。在本说明书中的本发明的第二方案中，若未特别限定，则仅记载为“偏振玻璃板”的情况是指第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板这两方。
本发明的偏振玻璃板具有矩形形状的形状。尤其优选具有大致正方形的形状。
本发明的偏振玻璃板具有一个以上的切口部。需要说明的是，切口部的表征形态的与非切口部之间的交界线的形状没有特别限定。但是，从切口部形成的容易性的观点出发，优选二者的交界线为直线状或者曲线状。需要说明的是，在交界线为曲线状的情况下，从加工的容易性的观点出发，优选交界线为圆弧状。
若设置切口部，则通过其存在的有无、切口部的特征的不同等，能够对是第一偏振玻璃板还是第二偏振玻璃板进行识别。作为切口部的形状，例如可以适当地例示(1)等腰直角三角形、不等腰直角三角形等三角形状、(2)正方形、长方形等矩形形状、(3)扇状等由偏振玻璃板的相邻的两边和将存在于这两边上的点连结的曲线包围的形状等。另外，可以在偏振玻璃板的任意的位置处形成上述的切口部。
从偏振玻璃板的切断时、处理时的防破碎的观点出发，或者从对光隔离器用光学元件母材进行切断分离而得到元件时的成品率的观点出发，切口位置优选为偏振玻璃板的角部。图3示出在角部形成有一个切口部的偏振玻璃板10的例子，图3的(a)示出具有一个等腰直角三角形状的切口部11的偏振玻璃板10，图3的(b)示出具有一个正方形状的切口部12的偏振玻璃板10，图3的(c)示出具有一个扇状的切口部13的偏振玻璃板。
切口部的数量不限于一个，如图4所示，也可以形成多个切口部11、11。
本发明的偏振玻璃板通过对切口部的特征进行研究，从而能够识别偏振玻璃板的表背。
当通过一个切口部来识别偏振玻璃板的表背时，调整切口部的形状、切口部的位置即可。为了通过切口部的形状来识别表背，例如可以使切口部的形状相对于通过切口部的偏振玻璃板的对角线为非对称形。图5示出具有一个相对于对角线A为非对称形的切口部的偏振玻璃板10的例子，图5的(a)示出具有一个非等腰直角三角形状的切口部14的偏振玻璃板10，图5的(b)示出具有一个长方形状的切口部15的偏振玻璃板10。另外，为了通过切口部的位置来识别表背，例如可以在偏振玻璃板的不包含角部的位置形成切口部。图6示出在远离角部的位置处形成有一个长方形状的切口部16的偏振玻璃板10。
当通过两个以上的切口部来识别偏振玻璃板的表背时，通过使切口部的形状、尺寸、切口位置等互不相同，从而能够识别偏振玻璃板的表背。图7示出具有两个切口部的偏振玻璃板的例子，图7的(a)示出在相邻的两个角部形成有尺寸不同的等腰直角三角形状的切口部11、17的偏振玻璃板10，图7的(b)示出在对置的角部形成有正方形状的切口部12和长方形状的切口部15的偏振玻璃板10，图7的(c)示出具有在角部处形成的正方形状的切口部12和在不包含角部的位置处形成的长方形状的切口部16的偏振玻璃板10。
需要说明的是，在仅通过一个切口部的特征即能够识别玻璃板的表背的情况下，也并未排除设置多个切口部的情形。在该情况下，可以使切口部的形状、尺寸、切口位置等互不相同，也可以不使它们互不相同。
在本发明的偏振玻璃板中，偏振玻璃板主体部的面积相对于将主体部与切口部合起来的整体的面积的比例优选为94％以上、98％以上，尤其优选为99％以上。形成有切口部的部分不能用于光隔离器用光学元件的制作。因此，除去切口部之后的面积越小，光隔离器用光学元件的制造成品率越低。因而，除去切口部之后的部分的面积优选留出识别所需的范围并尽可能地大。
本发明的光隔离器用偏振玻璃板组包括第一偏振玻璃板和第二偏振玻璃板。在此，不仅包括第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板分别为一片的情况，也包括第一偏振玻璃板及/或第二偏振玻璃板由多片构成的情况。
在本发明的偏振玻璃板组中，以下对利用切口部进行的第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板的识别进行说明。需要说明的是，利用切口部进行的各偏振玻璃板的表背的识别如前所述，在此省略其说明。
在利用切口部对第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板进行识别之际，存在仅在一方的偏振玻璃板上形成切口部的情况、和在双方的偏振玻璃板上形成切口部的情况。仅在一方的偏振玻璃板上形成切口部的情况如前所述，在此省略其说明。
在第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板这双方上形成切口部时，可以使切口部的形状、尺寸、切口位置、切口部的数量等互不相同。切口部的形状、尺寸、切口位置、切口部的数量等中的任一项不同，即能够容易地区别第一偏振玻璃板与第二偏振玻璃板。需要说明的是，也可以将上述的特征组合而采用。
需要说明的是，在不需要进行第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板的识别的情况下，换言之，在能够通过切口以外的手段来识别第一偏振玻璃板与第二偏振玻璃板的情况下，二者的切口部的特征也可以相同。
就本发明的光隔离器用偏振玻璃板组而言，在贴合了第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板的情况下，双方的偏振玻璃板中不存在切口部的部分的面积相对于整体的面积的比例优选为94％以上、98％以上，尤其优选为99％以上。在至少一方的偏振玻璃板上存在切口部的部分不能用于光隔离器用光学元件的制作。因此，在第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板这双方上不存在切口部的部分的面积越小，光隔离器用光学元件的制造成品率越低。因而，不存在切口部的部分的面积优选留出识别所需的范围并尽可能地大。
本发明的光隔离器用光学元件母材的制造方法包括准备工序、贴合工序以及切断工序。
在准备工序中，准备加工为大致相同形状、大致相同尺寸的第一偏振玻璃板、第二偏振玻璃板以及法拉第旋转器。第一偏振玻璃板及/或第二偏振玻璃板使用具有切口部的偏振玻璃板。需要说明的是，具有切口部的偏振玻璃板如前所述，在此省略其说明。另外，制造偏振玻璃板的方法如后所述。
如图8所示，在贴合工序中，以夹着法拉第旋转器20的方式贴合第一偏振玻璃板10a及第二偏振玻璃板10b，从而制作光隔离器用光学母材。图中，42表示拉伸金属粒子。另外，省略了切口部的记载。需要说明的是，为了实现光隔离器的高性能化，也可以将多片法拉第旋转器与三片以上的偏振玻璃板交替地层叠而制作光隔离器用光学母材。在该贴合工序中，识别偏振玻璃板的表背并且识别第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板，使得偏振玻璃板以成为适当的朝向及配置的方式与法拉第旋转器贴合这一点是极其重要的。于是在本发明中，能够将偏振玻璃板的切口部的有无、切口部的形状、尺寸、切口位置、切口部的数量等用于上述的识别。
在切断工序中，将在贴合工序中得到的光隔离器母材切断为规定的尺寸(例如0.3～2.0mm见方)。这样能够得到光隔离器用光学元件。
接下来，对在本发明中使用的偏振玻璃板的优选的制造方法进行说明。
(玻璃预成形板的准备)
可以应用与本发明的第一方案相同的方法以及条件。
(玻璃预成形板的拉伸成形)
可以应用与本发明的第一方案相同的方法以及条件。
(玻璃构件的还原)
可以应用与本发明的第一方案相同的方法以及条件。需要说明的是，如图9的(a)所示，通过切出为具有与拉伸成形方向D平行的边的矩形形状，能够得到第一偏振玻璃板10a。另外如图9的(b)所示，通过切出为具有与拉伸成形方向D呈45°的角度的边的矩形形状，能够得到第二偏振玻璃板10b。需要说明的是，图中，102表示还原处理后的玻璃构件，42表示拉伸金属粒子。
进一步根据需要，也可以在切出的偏振玻璃板的表面上形成由电介质多层膜等构成的防反射膜等功能性膜。
(偏振玻璃板)
偏振玻璃板的大小以及厚度与本发明的第一方案相同。
在与拉伸成形方向D垂直的方向上，偏振玻璃板的宽度8mm内的拉伸金属粒子的角度偏差(偏振轴偏移)优选为0.01°/mm以内，更优选为0.008°/mm以内，进一步优选为0.007°/mm以内，尤其优选为0.005°/mm以内。若偏振玻璃板的偏振轴偏移过大，则有偏振玻璃板面内的消光比的偏差变大而成品率降低的倾向。
偏振玻璃板的消光比以及消光比的面内偏差与本发明的第一方案相同。
(切口部的形成)
对如上述那样得到的偏振玻璃板形成一个以上的切口部。切口部的形状、尺寸、切口位置、数量等如前所述，在此省略其说明。需要说明的是，切口部可以通过切块机、激光、蚀刻、空心钻、喷砂等各种方法形成。
【实施例】
以下，利用实施例对本发明的第一方案的偏振玻璃板的制造方法进行说明，但本发明不受以下的实施例的任何限定。另外，在此制作出的偏振玻璃板能够适用于第二方案的偏振玻璃板、光隔离器用偏振玻璃板组以及光隔离器用光学元件的制作。
表1示出本发明的实施例以及比较例。
【表1】
如下那样制作各试样，并供评价。
(a)玻璃预成形板的制作
以成为按质量％计具有SiO2 60％、B2O3 18％、Al2O3 8.5％、Li2O 2％、Na2O2.5％、K2O 9％、Ag 0.3％、Cl 0.5％的硼硅酸玻璃(软化点650℃)的方式来调配原料批。使原料批熔融并成形为板状。对板状玻璃在675℃下实施两小时热处理，由此使氯化银粒子在玻璃内部析出。然后，对板状玻璃实施加工而得到宽170mm、厚5mm的玻璃预成形板。
(b)玻璃预成形板的拉伸成形工序
使用图1的装置，对玻璃预成形板一边在相当于109dPa·s的粘度的温度附近进行加热一边进行拉伸成形，从而得到拉伸卤化银粒子在玻璃基质中取向并分散而形成的玻璃构件(宽17mm)。将拉伸成形条件在表1中示出。
(c)玻璃构件的还原处理工序
对上述得到的玻璃构件以厚度成为0.2mm的方式进行研磨加工之后，在450℃的氢气气氛下实施24小时的还原处理。其结果是，在玻璃构件的表层存在的拉伸氯化银粒子被还原而成为拉伸银粒子。然后，通过将玻璃构件切断为10mm见方来得到偏振玻璃板。
(d)偏振玻璃板的特性评价
如以下那样测定了偏振玻璃板中的偏振轴偏移以及消光比。需要说明的是，图2是用于对各特性的测定方法进行说明的偏振玻璃板的示意性俯视图，P0表示偏振玻璃板的中心，P1以及P2表示从P0向与拉伸成形方向垂直的方向分别离开4mm左右的位置。
将偏振玻璃板载置在旋转台上，使近红外区域波长振荡激光器的振荡光(波长1310nm及1550nm)通过格兰汤普森棱镜而成为直线偏振光并向P0、P1以及P2照射。一边使旋转台以各测定点为中心进行旋转，一边使用光功率表测定透过了偏振玻璃板的近红外光的强度。对测定出的光强度成为最大以及最小的角度进行读取。
在P1以及P2处，分别将光强度成为最小的角度作为各位置处的偏振轴角度(拉伸银粒子的角度)，将各偏振轴角度的差除以8mm所得的值作为偏振轴偏移而进行了评价。
在P0、P1以及P2处，求出光强度的最大值与最小值之比(相当于光透射量的最大值与最小值之比)，按照上述式(2)算出消光比。需要说明的是，按照下述式(4)求出消光比的面内偏差。
面内偏差＝±(消光比的最大值-消光比的最小值)/2···(4)
由表1可以明确，在实施例1以及实施例2中，在玻璃预成形板的拉伸成形工序中，玻璃预成形板的软化变形部S1的长度相对于玻璃预成形板的0.5倍的长度(L1/W1)为1.65以上、玻璃预成形板的软化变形部S2的长度相对于玻璃预成形板的0.5倍的长度(L2/W1)为0.56以上而较大，因此偏振玻璃板的偏振轴偏移在宽度8mm内为0.0060°/mm以下而较小。另外，消光比的面内偏差为±5dB以内而较小。另一方面，在比较例1以及比较例2中，L1/W1为0.97以下、L2/W1为0.48以下而较小，因此偏振玻璃板的偏振轴偏移在宽度8mm内为0.0125°/mm以上而较大。另外，消光比的面内偏差为±7dB以上而较大，且消光比的值在面内的一部分小于40dB。

Claims (13)

1.一种光隔离器用偏振玻璃板组，其包括：
通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向与一边大致平行的大致正方形的第一偏振玻璃板；以及通过拉伸金属粒子在玻璃基质中取向并分散而形成、且金属粒子的拉伸方向相对于一边呈大致45°的角度的大致正方形的第二偏振玻璃板，
所述光隔离器用偏振玻璃板组的特征在于，
第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板中的任一方不存在切口部，另一方的偏振玻璃板具有至少一个切口部。
2.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的偏振玻璃板主体部的面积相对于将偏振玻璃板主体部与切口部合起来的整体的面积的比例为94％以上。
3.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部与偏振玻璃板主体部的交界为直线状或曲线状。
4.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部为将偏振玻璃板的角部作为一个顶点的三角形状。
5.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部为与偏振玻璃板至少共有一边的矩形形状。
6.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部为由偏振玻璃板的相邻的两边和将存在于这两边上的点连结的曲线包围而成的形状。
7.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部以位于偏振玻璃板的角部的方式形成。
8.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部相对于通过切口部的偏振玻璃板的对角线为非对称形。
9.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板中的切口部形成在偏振玻璃板的不包含角部的位置处。
10.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
另一方的偏振玻璃板具有多个切口部，至少两个切口部以切口部的形状、尺寸及/或切口位置互不相同的方式形成。
11.根据权利要求1所述的光隔离器用偏振玻璃板组，其特征在于，
第一偏振玻璃板及/或第二偏振玻璃板在一个表面上形成有功能膜。
12.一种光隔离器用光学元件的制造方法，其特征在于，包括：
准备权利要求1至11中任一项所述的光隔离器用偏振玻璃板组及法拉第旋转器的准备工序；夹着法拉第旋转器而贴合第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板来制作光隔离器用光学元件母材的贴合工序；以及切断光隔离器用光学元件母材而得到光隔离器用光学元件的切断工序。
13.根据权利要求12所述的光隔离器用光学元件的制造方法，其特征在于，
将形成在偏振玻璃板上的切口部用于第一偏振玻璃板及第二偏振玻璃板的识别。
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