JP2002098801A - 光学複合体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた光素子 - Google Patents
光学複合体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた光素子Info
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折格子、光導波路、マイクロレンズアレ
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な、２次元または３次元的に屈折率が制御された
複合体膜と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 オルガノシルセスキオキサンにチタニア
を複合化させた複合体膜に紫外光を照射して、その複合
体膜の屈折率を変化させて光学複合体膜を作製する。
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な、２次元または３次元的に屈折率が制御された
複合体膜と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 オルガノシルセスキオキサンにチタニア
を複合化させた複合体膜に紫外光を照射して、その複合
体膜の屈折率を変化させて光学複合体膜を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、光学複合
体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた
光素子に関するものである。さらに詳しくは、この出願
の発明は、回折格子、光導波路、マイクロレンズアレ
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な、２次元または３次元的に屈折率が制御された
複合体膜と、その製造方法に関するものである。
体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた
光素子に関するものである。さらに詳しくは、この出願
の発明は、回折格子、光導波路、マイクロレンズアレ
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な、２次元または３次元的に屈折率が制御された
複合体膜と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】光回路の分野においては、屈
折率分布を有する光学素子は、微小光学素子のなかでも
重要な働きをする素子として注目されている。屈折率分
布を有する光学素子の製造方法としては、様々なものが
知られている。たとえば、高温でＫ+イオンあるいはＮ
ａ+イオンを含む融液中に、Ｔｌ+イオンを含む多成分系
ガラスを入れ、イオン交換を行わせて屈折率分布型マイ
クロレンズを作る方法がある。
折率分布を有する光学素子は、微小光学素子のなかでも
重要な働きをする素子として注目されている。屈折率分
布を有する光学素子の製造方法としては、様々なものが
知られている。たとえば、高温でＫ+イオンあるいはＮ
ａ+イオンを含む融液中に、Ｔｌ+イオンを含む多成分系
ガラスを入れ、イオン交換を行わせて屈折率分布型マイ
クロレンズを作る方法がある。
【０００３】また、高温でイオン交換する代わりに、多
孔質ガラスの微細孔にアルカリを染み込ませてアルカリ
の濃度分布を作り、これを熱処理して固定させる、分子
スタッフィング法や、さらには、ゾル・ゲル法で作製し
たシリカゲルに分子スタッフィング法を応用して屈折率
分布型レンズを作製する方法なども知られている。
孔質ガラスの微細孔にアルカリを染み込ませてアルカリ
の濃度分布を作り、これを熱処理して固定させる、分子
スタッフィング法や、さらには、ゾル・ゲル法で作製し
たシリカゲルに分子スタッフィング法を応用して屈折率
分布型レンズを作製する方法なども知られている。
【０００４】これらの中で、ゾル・ゲル法を利用して作
成された屈折率分布型レンズにおいては、最大の屈折率
差は、０．０４程度であった。また、屈折率の変化は、
シリカゲル細孔中の修飾カチオンの濃度分布によるもの
であり、屈折率を変化させる部分を精密に制御すること
は困難であった。
成された屈折率分布型レンズにおいては、最大の屈折率
差は、０．０４程度であった。また、屈折率の変化は、
シリカゲル細孔中の修飾カチオンの濃度分布によるもの
であり、屈折率を変化させる部分を精密に制御すること
は困難であった。
【０００５】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、２次元または３次元の任意のパターンで屈折率
が制御されて、回折格子、光導波路、マイクロレンズア
レイ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３
次元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子と
して有用な複合体膜と、その製造方法を提供することを
課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、２次元または３次元の任意のパターンで屈折率
が制御されて、回折格子、光導波路、マイクロレンズア
レイ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３
次元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子と
して有用な複合体膜と、その製造方法を提供することを
課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
【０００７】すなわち、まず第１には、この出願の発明
は、オルガノシルセスキオキサンにチタニアが複合化さ
れた複合体膜であって、紫外光が照射された部分の屈折
率が変化していることを特徴とする光学複合体膜を提供
する。
は、オルガノシルセスキオキサンにチタニアが複合化さ
れた複合体膜であって、紫外光が照射された部分の屈折
率が変化していることを特徴とする光学複合体膜を提供
する。
【０００８】そして第２には、この出願の発明は、上記
第１の発明において、屈折率が、複合体膜の厚さ方向と
平面方向で変化している光学複合体膜を提供する。
第１の発明において、屈折率が、複合体膜の厚さ方向と
平面方向で変化している光学複合体膜を提供する。
【０００９】また、第３には、この出願の発明は、オル
ガノシルセスキオキサンにチタニアを複合化させた複合
体膜に紫外光を照射して、その複合体膜の屈折率を変化
させることを特徴とする光学複合体膜の製造方法を提供
する。
ガノシルセスキオキサンにチタニアを複合化させた複合
体膜に紫外光を照射して、その複合体膜の屈折率を変化
させることを特徴とする光学複合体膜の製造方法を提供
する。
【００１０】加えて、この出願の発明は、上記第３の発
明について、第４には、オルガノシルセスキオキサン
は、エチルシルセスキオキサンであることを特徴とする
光学複合体膜の製造方法を提供し、第５には、オルガノ
シルセスキオキサンがメチルシルセスキオキサンである
ことを特徴とする光学複合体膜の製造方法を、第６に
は、オルガノシルセスキオキサンがフェニルシルセスキ
オキサンまたはベンジルシルセスキオキサンであること
を特徴とする光学複合体膜の製造方法を、第７には、集
束された紫外光を照射することを特徴とする光学複合体
膜の製造方法を提供する。
明について、第４には、オルガノシルセスキオキサン
は、エチルシルセスキオキサンであることを特徴とする
光学複合体膜の製造方法を提供し、第５には、オルガノ
シルセスキオキサンがメチルシルセスキオキサンである
ことを特徴とする光学複合体膜の製造方法を、第６に
は、オルガノシルセスキオキサンがフェニルシルセスキ
オキサンまたはベンジルシルセスキオキサンであること
を特徴とする光学複合体膜の製造方法を、第７には、集
束された紫外光を照射することを特徴とする光学複合体
膜の製造方法を提供する。
【００１１】さらに、第８には、この出願の発明は、前
記いずれかの光学複合体膜を備えたことを特徴とする光
学素子をも提供する。
記いずれかの光学複合体膜を備えたことを特徴とする光
学素子をも提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１３】まず、この出願の発明が提供する光学複合
膜は、オルガノシルセスキオキサンにチタニアが複合化
された複合体膜であって、紫外光が照射された部分の屈
折率が変化していることを特徴としている。
膜は、オルガノシルセスキオキサンにチタニアが複合化
された複合体膜であって、紫外光が照射された部分の屈
折率が変化していることを特徴としている。
【００１４】ここで、チタニアが複合化されているオル
ガノシルセスキオキサンは、たとえば代表的には、一般
式；ＲＳｉＯ3/2（Ｒは、ＣＨ3，Ｃ2Ｈ5，Ｃ6Ｈ5，ＣＨ
2Ｃ6Ｈ5等の炭化水素基あるいは置換基を有している炭
化水素基からなる有機官能基である。）で表されるもの
であって、有機官能基と酸素原子とがＳｉ原子に結合し
た架橋構造を持つものとして定義される。このようなオ
ルガノシルセスキオキサンは、チタニア（ＴｉＯ2）と
複合化されてＲＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系複合体膜を構成す
る。そして、この出願の発明では、この複合体膜は、紫
外光が照射されることで屈折率が変化していることを特
徴としている。つまり、この出願の発明の複合体膜は、
紫外光を照射した場合には、前記の有機官能基Ｒが分解
されて、複合体膜に屈折率変化が生じるという、特異な
現象に基づいている。オルガノシルセスキオキサンから
なる膜であっても、チタニア成分が複合化されていない
場合には有機官能基の分解は起きないことから、有機官
能基の分解はチタニアの光触媒活性によるものである。
従って、紫外光照射による屈折率制御は、オルガノシル
セスキオキサンにチタニアを複合化することにより初め
て実現する。
ガノシルセスキオキサンは、たとえば代表的には、一般
式；ＲＳｉＯ3/2（Ｒは、ＣＨ3，Ｃ2Ｈ5，Ｃ6Ｈ5，ＣＨ
2Ｃ6Ｈ5等の炭化水素基あるいは置換基を有している炭
化水素基からなる有機官能基である。）で表されるもの
であって、有機官能基と酸素原子とがＳｉ原子に結合し
た架橋構造を持つものとして定義される。このようなオ
ルガノシルセスキオキサンは、チタニア（ＴｉＯ2）と
複合化されてＲＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系複合体膜を構成す
る。そして、この出願の発明では、この複合体膜は、紫
外光が照射されることで屈折率が変化していることを特
徴としている。つまり、この出願の発明の複合体膜は、
紫外光を照射した場合には、前記の有機官能基Ｒが分解
されて、複合体膜に屈折率変化が生じるという、特異な
現象に基づいている。オルガノシルセスキオキサンから
なる膜であっても、チタニア成分が複合化されていない
場合には有機官能基の分解は起きないことから、有機官
能基の分解はチタニアの光触媒活性によるものである。
従って、紫外光照射による屈折率制御は、オルガノシル
セスキオキサンにチタニアを複合化することにより初め
て実現する。
【００１５】この出願の発明の光学複合体膜の製造方法
について説明すると、まず、オルガノシルセスキオキサ
ンにチタニアを複合化させた、ＲＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系
複合体膜は、ゾル・ゲル法によって製造することができ
る。
について説明すると、まず、オルガノシルセスキオキサ
ンにチタニアを複合化させた、ＲＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系
複合体膜は、ゾル・ゲル法によって製造することができ
る。
【００１６】たとえば、前記の通り、一般式ＲＳｉＯ
3/2で表されるオルガノシルセスキオキサンは、メチル
トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエチシラン等の
オルガノトリアルコキシシラン等を出発原料として用い
ることによって容易に生成させることができる。このも
のは、より効率的には、チタニアとの複合化の処理過程
において、つまりチタニアの存在下での処理によって生
成させ、チタニアとの複合化を行なわせることができ
る。
3/2で表されるオルガノシルセスキオキサンは、メチル
トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエチシラン等の
オルガノトリアルコキシシラン等を出発原料として用い
ることによって容易に生成させることができる。このも
のは、より効率的には、チタニアとの複合化の処理過程
において、つまりチタニアの存在下での処理によって生
成させ、チタニアとの複合化を行なわせることができ
る。
【００１７】出発原料としてのオルガノトリアルコキシ
シラン等は、オルガノシルセスキオキサンの生成、そし
てチタニアとの複合化の操作過程において、必要に応じ
て希釈することができる。希釈溶媒は、たとえば、メタ
ノール、エタノール、ブタノール、エチレングリコール
等のアルコール類や、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、シ
クロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタン等の脂
肪族系または脂環族系の炭化水素類、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ギ酸エチ
ル、酢酸エチル、酢酸ｎ−エチル、エチレングリコール
モノメチルエーテルアセテート等のエステル類、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シ
クロヘキサン等のケトン類、ジメトキシエタン、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル等
のエーテル類等が例示される。
シラン等は、オルガノシルセスキオキサンの生成、そし
てチタニアとの複合化の操作過程において、必要に応じ
て希釈することができる。希釈溶媒は、たとえば、メタ
ノール、エタノール、ブタノール、エチレングリコール
等のアルコール類や、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、シ
クロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタン等の脂
肪族系または脂環族系の炭化水素類、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ギ酸エチ
ル、酢酸エチル、酢酸ｎ−エチル、エチレングリコール
モノメチルエーテルアセテート等のエステル類、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シ
クロヘキサン等のケトン類、ジメトキシエタン、テトラ
ヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル等
のエーテル類等が例示される。
【００１８】チタニアの出発原料としては、チタニウム
アルコキシド、チタニウム錯体、硫酸チタニウム等を用
いることができる。なかでも、たとえば、チタニウムエ
トキシド、チタニウムイソプロポキシド、チタニウムテ
トラブトキシド等のチタニウムアルコキシドを用いるこ
とが好ましい。
アルコキシド、チタニウム錯体、硫酸チタニウム等を用
いることができる。なかでも、たとえば、チタニウムエ
トキシド、チタニウムイソプロポキシド、チタニウムテ
トラブトキシド等のチタニウムアルコキシドを用いるこ
とが好ましい。
【００１９】チタニウムアルコキシドには、必要に応じ
て安定化剤を添加することができる。安定化剤は、たと
えば、アセチルアセトン、ジピロバイルメタン、ベンゾ
イルアセトン、ジベンゾイルメタン等のβ−ジケトン類
や、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸
アリル、アセト酢酸ベンジル等のβ−ケトエステル類、
さらには、モノエアノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類等
が例示される。
て安定化剤を添加することができる。安定化剤は、たと
えば、アセチルアセトン、ジピロバイルメタン、ベンゾ
イルアセトン、ジベンゾイルメタン等のβ−ジケトン類
や、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸
アリル、アセト酢酸ベンジル等のβ−ケトエステル類、
さらには、モノエアノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類等
が例示される。
【００２０】複合体膜は、上記の通りの、オルガノシル
セスキオキサンの出発原料としてのオルガノトリアルコ
キシシランやチタニアとの混合溶液を調製し、これを基
体に塗布することで形成することができる。塗布溶液に
は、必要に応じて、水及び酸触媒等を加えてもよい。オ
ルガノシルセスキオキサンに複合化させるチタニアの割
合は、好適には、１〜５０ｍｏｌ％の範囲とすることが
できる。
セスキオキサンの出発原料としてのオルガノトリアルコ
キシシランやチタニアとの混合溶液を調製し、これを基
体に塗布することで形成することができる。塗布溶液に
は、必要に応じて、水及び酸触媒等を加えてもよい。オ
ルガノシルセスキオキサンに複合化させるチタニアの割
合は、好適には、１〜５０ｍｏｌ％の範囲とすることが
できる。
【００２１】塗布は、たとえば、ディップコート、スピ
ンコート、印刷法等の一般に知られている各種の方法と
することができる。膜厚は、サブミクロンから数十ミク
ロン程度の範囲とすることができる。
ンコート、印刷法等の一般に知られている各種の方法と
することができる。膜厚は、サブミクロンから数十ミク
ロン程度の範囲とすることができる。
【００２２】この出願の発明の方法においては、特別な
高温処理を必要としないため、基体には、ガラス、セラ
ミックス、金属のみならず、従来形成が困難であった有
機高分子、生体組織等を用いることができる。
高温処理を必要としないため、基体には、ガラス、セラ
ミックス、金属のみならず、従来形成が困難であった有
機高分子、生体組織等を用いることができる。
【００２３】また、複合体膜の形成にキャスト法を採用
することもできる。この場合、複合膜は、数ミクロンか
ら百ミクロン程度の範囲の膜厚を有する独立膜として得
ることができる。
することもできる。この場合、複合膜は、数ミクロンか
ら百ミクロン程度の範囲の膜厚を有する独立膜として得
ることができる。
【００２４】この様にして、たとえば前記のとおり、Ｒ
ＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系として表される複合体膜を得るこ
とになる。組成式としては、Ｘ（ＲＳｉＯ3/2）−Ｙ
（ＴｉＯ2）で、０＜Ｘ，Ｙ＜１００，Ｘ＋Ｙ＝１００
である。
ＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系として表される複合体膜を得るこ
とになる。組成式としては、Ｘ（ＲＳｉＯ3/2）−Ｙ
（ＴｉＯ2）で、０＜Ｘ，Ｙ＜１００，Ｘ＋Ｙ＝１００
である。
【００２５】もちろん、以上の説明におけるＲＳｉＯ
3/2−ＴｉＯ2の表記については、典型的理想型の組成構
成として示したものであって、組成比のズレや原子比の
相違が許容され、また混在していてもよいことは言うま
でもない。
3/2−ＴｉＯ2の表記については、典型的理想型の組成構
成として示したものであって、組成比のズレや原子比の
相違が許容され、また混在していてもよいことは言うま
でもない。
【００２６】次いで、得られた複合体膜に、紫外光を照
射すると、紫外光を照射させた部分の複合体膜中の有機
官能基が光分解されて、複合体膜が収縮し、緻密化され
る。これによって紫外光を照射させた部分の複合体膜の
屈折率が高められる。このような屈折率の変化量は、複
合体膜の組成に応じて紫外線の照射条件を変化させるこ
とによって制御することができる。
射すると、紫外光を照射させた部分の複合体膜中の有機
官能基が光分解されて、複合体膜が収縮し、緻密化され
る。これによって紫外光を照射させた部分の複合体膜の
屈折率が高められる。このような屈折率の変化量は、複
合体膜の組成に応じて紫外線の照射条件を変化させるこ
とによって制御することができる。
【００２７】紫外光の発生には、高圧水銀灯、炭素アー
ク灯等の各種の紫外光ランプ等を用いることができる。
紫外光の照射条件は、複合膜の組成や紫外光の波長、強
度等によって調整することができる。たとえば、波長が
２００〜４００ｎｍ程度で、照度が数１０〜１００ｍＷ
／ｃｍ2程度の紫外光を、数分から数時間照射させるこ
と等が例示される。
ク灯等の各種の紫外光ランプ等を用いることができる。
紫外光の照射条件は、複合膜の組成や紫外光の波長、強
度等によって調整することができる。たとえば、波長が
２００〜４００ｎｍ程度で、照度が数１０〜１００ｍＷ
／ｃｍ2程度の紫外光を、数分から数時間照射させるこ
と等が例示される。
【００２８】紫外光の照射は、複合体膜の全面に施して
も良いし、フォトマスク等を介して、複合体膜の任意の
場所に施してもよい。もちろん、紫外線照射スポットあ
るいは複合体膜を移動させながら照射させることも可能
である。これによって、任意のパターンで屈折率が変化
された複合体膜を得ることができる。
も良いし、フォトマスク等を介して、複合体膜の任意の
場所に施してもよい。もちろん、紫外線照射スポットあ
るいは複合体膜を移動させながら照射させることも可能
である。これによって、任意のパターンで屈折率が変化
された複合体膜を得ることができる。
【００２９】また、たとえば、図４に示したように、対
物レンズ等を利用して紫外光を集光させて照射すること
で、複合体膜の厚さ方向に屈折率が変化した３次元屈折
率パターンを有する複合体膜を得ることもできる。
物レンズ等を利用して紫外光を集光させて照射すること
で、複合体膜の厚さ方向に屈折率が変化した３次元屈折
率パターンを有する複合体膜を得ることもできる。
【００３０】この出願の発明の複合体膜は、紫外光を照
射した後でも高い光透過性を有するため、光素子として
用いることが可能である。たとえば、２次元あるいは３
次元的に屈折率の制御を行った光素子、回折格子、光導
波路、マイクロレンズアレイ、３次元光集積回路、３次
元大容量光メモリー、３次元フォトニッククリスタル光
変調素子等への利用が可能となる。
射した後でも高い光透過性を有するため、光素子として
用いることが可能である。たとえば、２次元あるいは３
次元的に屈折率の制御を行った光素子、回折格子、光導
波路、マイクロレンズアレイ、３次元光集積回路、３次
元大容量光メモリー、３次元フォトニッククリスタル光
変調素子等への利用が可能となる。
【００３１】実際に、発明者においては、上記の複合体
膜に対し、マスクを介して紫外線照射を行なってマイク
ロパターンを作製している。たとえば、この場合のマス
クとしては、直径数１０μｍの丸孔金属メッシュ、そし
て幅５μｍの光導波路用クロムマスク付石英フォトマス
クが用いられてもいる。
膜に対し、マスクを介して紫外線照射を行なってマイク
ロパターンを作製している。たとえば、この場合のマス
クとしては、直径数１０μｍの丸孔金属メッシュ、そし
て幅５μｍの光導波路用クロムマスク付石英フォトマス
クが用いられてもいる。
【００３２】たとえばこの様にして光素子を形成するこ
とが可能とされる。
とが可能とされる。
【００３３】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【００３４】
【実施例】（実施例１） ＜I＞ エチルトリエトキシシランおよびチタニウムエ
トキシドを出発原料として、エタノールを溶媒に用い
て、希塩酸触媒の存在下に混合した。これによって、８
０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2（モル％）複合体膜を
製造した。この複合体膜に高圧水銀灯を用いて紫外光を
４０分間照射して、紫外線照射の前と後とで複合体膜の
赤外吸収スペクトルの変化を調べた。
トキシドを出発原料として、エタノールを溶媒に用い
て、希塩酸触媒の存在下に混合した。これによって、８
０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2（モル％）複合体膜を
製造した。この複合体膜に高圧水銀灯を用いて紫外光を
４０分間照射して、紫外線照射の前と後とで複合体膜の
赤外吸収スペクトルの変化を調べた。
【００３５】図１に、（Ａ）紫外線照射前と、（Ｂ）紫
外線照射後の、８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/ 2・２０ＴｉＯ2複合
体膜の赤外吸収スペクトルを示した。
外線照射後の、８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/ 2・２０ＴｉＯ2複合
体膜の赤外吸収スペクトルを示した。
【００３６】図中斜線で示した波長１２５０ｃｍ-1およ
び２９００ｃｍ-1付近に見られる吸収ピークは、有機官
能基に起因したものである。これらのピーク強度が紫外
線照射の後で低下していることが確認された。これによ
って、８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2膜に紫外光を
照射することで、有機官能基が分解されていることが確
認された。 ＜II＞ ８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜に
ついて、紫外線照射前と、紫外線を８０分間照射させた
ときの分光透過率を測定した。なお、基板として用いた
スライドガラスについても同様に測定した。
び２９００ｃｍ-1付近に見られる吸収ピークは、有機官
能基に起因したものである。これらのピーク強度が紫外
線照射の後で低下していることが確認された。これによ
って、８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2膜に紫外光を
照射することで、有機官能基が分解されていることが確
認された。 ＜II＞ ８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜に
ついて、紫外線照射前と、紫外線を８０分間照射させた
ときの分光透過率を測定した。なお、基板として用いた
スライドガラスについても同様に測定した。
【００３７】図２に、その結果を示した。図２より、紫
外光の照射の前後で、膜が基板とほぼ同等に透明である
ことが確認された。また、８０分間の紫外光の照射によ
って、複合体膜の分光透過率が低下していることがわか
った。この分光透過率の変化は、紫外光照射によって膜
の屈折率が上昇したことを示している。 ＜III＞ ８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜
について、紫外線照射前と、紫外線を４０、８０、２４
０分間照射させたときの分光透過率を測定した。その分
光透過率より複合体膜の屈折率を求め、紫外光照射によ
る屈折率の変化とその波長依存性を調べた。その結果
を、図３に示した。
外光の照射の前後で、膜が基板とほぼ同等に透明である
ことが確認された。また、８０分間の紫外光の照射によ
って、複合体膜の分光透過率が低下していることがわか
った。この分光透過率の変化は、紫外光照射によって膜
の屈折率が上昇したことを示している。 ＜III＞ ８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜
について、紫外線照射前と、紫外線を４０、８０、２４
０分間照射させたときの分光透過率を測定した。その分
光透過率より複合体膜の屈折率を求め、紫外光照射によ
る屈折率の変化とその波長依存性を調べた。その結果
を、図３に示した。
【００３８】図３より、紫外光照射４０分で、複合体膜
の屈折率が０．０６程度と、大きく上昇していることが
わかった。紫外光照射２４０分では、複合体膜の屈折率
が約０．１程度も上昇することが確認された。
の屈折率が０．０６程度と、大きく上昇していることが
わかった。紫外光照射２４０分では、複合体膜の屈折率
が約０．１程度も上昇することが確認された。
【００３９】以上の変化は、有機官能基の分解と同時に
生じる膜の緻密化によって生起したものである。 （実施例２）実施例１におけるエチルトリエトキシシラ
ンの代わりにメチルトリエトキシシランを用いて８０Ｃ
3ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜を製造し、同様に紫
外線照射を行なった。
生じる膜の緻密化によって生起したものである。 （実施例２）実施例１におけるエチルトリエトキシシラ
ンの代わりにメチルトリエトキシシランを用いて８０Ｃ
3ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜を製造し、同様に紫
外線照射を行なった。
【００４０】その結果、２４０分の光照射によって、メ
チル基の分解と膜の緻密化で屈折率が１．４８から１．
５２に増大することが確認された。
チル基の分解と膜の緻密化で屈折率が１．４８から１．
５２に増大することが確認された。
【００４１】以上の結果から、ＲＳｉＯ3/2−ＴｉＯ2系
複合体膜に紫外光を照射した場合に、有機官能基Ｒが光
分解され、複合体膜の屈折率が高められることが確認さ
れた。
複合体膜に紫外光を照射した場合に、有機官能基Ｒが光
分解され、複合体膜の屈折率が高められることが確認さ
れた。
【００４２】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、２次元または３次元の任意のパターンで屈折率が
制御されて、回折格子、光導波路、マイクロレンズアレ
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な複合体膜と、その製造方法が提供される。
って、２次元または３次元の任意のパターンで屈折率が
制御されて、回折格子、光導波路、マイクロレンズアレ
イ、３次元光集積回路、３次元大容量光メモリー、３次
元フォトニッククリスタル光変調素子等の光学素子とし
て有用な複合体膜と、その製造方法が提供される。
【図１】８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜
の、（Ａ）紫外線照射前と、（Ｂ）紫外線照射後の赤外
吸収スペクトルを例示した図である。
の、（Ａ）紫外線照射前と、（Ｂ）紫外線照射後の赤外
吸収スペクトルを例示した図である。
【図２】８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜の
紫外線照射による分光透過率の変化を例示した図であ
る。
紫外線照射による分光透過率の変化を例示した図であ
る。
【図３】８０Ｃ2Ｈ5ＳｉＯ3/2・２０ＴｉＯ2複合体膜
の、紫外光照射による屈折率の変化とその波長依存性を
例示した図である。
の、紫外光照射による屈折率の変化とその波長依存性を
例示した図である。
【図４】紫外光を集光して照射することで複合体膜の厚
さ方向に屈折率を変化させる、３次元屈折率パターニン
グを例示した概念図である。
さ方向に屈折率を変化させる、３次元屈折率パターニン
グを例示した概念図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｂ ４Ｊ０３５ Ａ 5/18 5/18 6/12 Ｇ０２Ｆ 1/01 Ａ 6/13 Ｇ０３Ｃ 1/72 Ｇ０２Ｆ 1/01 Ｃ０８Ｌ 83:14 Ｇ０３Ｃ 1/72 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｎ // Ｃ０８Ｌ 83:14 Ｍ (72)発明者 松田 厚範 大阪府河内長野市緑ヶ丘中町12−５ Ｆターム(参考） 2H047 PA15 PA28 QA05 RA08 2H049 AA02 AA12 AA33 AA43 AA44 2H079 AA08 AA12 CA23 DA01 2H123 AA00 AA51 4F073 AA14 BA33 BB01 BB09 CA45 4J035 BA12 CA01N HA05 HB02 LA03 LB20
Claims (8)
- 【請求項１】 オルガノシルセスキオキサンにチタニア
が複合化された複合体膜であって、紫外光が照射された
部分の屈折率が変化していることを特徴とする光学複合
体膜。 - 【請求項２】 屈折率が、複合体膜の厚さ方向と平面方
向で変化していることを特徴とする請求項１の光学複合
体膜。 - 【請求項３】 請求項１または２の光学複合体膜の製造
方法であって、オルガノシルセスキオキサンにチタニア
を複合化させた複合体膜に紫外光を照射して、その複合
体膜の屈折率を変化させることを特徴とする光学複合体
膜の製造方法。 - 【請求項４】 オルガノシルセスキオキサンが、エチル
シルセスキオキサンであることを特徴とする請求項３の
光学複合体膜の製造方法。 - 【請求項５】 オルガノシルセスキオキサンが、メチル
シルセスキオキサンであることを特徴とする請求項３の
光学複合体膜の製造方法。 - 【請求項６】 オルガノシルセスキオキサンが、フェニ
ルシルセスキオキサンまたはベンジルシルセスキオキサ
ンであることを特徴とする請求項３の光学複合体膜の製
造方法。 - 【請求項７】 集束された紫外光を照射することを特徴
とする請求項３ないし６のいずれかの光学複合体膜の製
造方法。 - 【請求項８】 請求項１または２の光学複合体膜を備え
ていることを特徴とする光学素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000289531A JP4017330B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 光学複合体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた光素子 |
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|---|---|---|---|
| JP2000289531A JP4017330B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 光学複合体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098801A true JP2002098801A (ja) | 2002-04-05 |
| JP4017330B2 JP4017330B2 (ja) | 2007-12-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000289531A Expired - Fee Related JP4017330B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 光学複合体膜とその製造方法ならびにその光学複合体膜を備えた光素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4017330B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003313233A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Toyota Motor Corp | ゾルゲル法による有機無機複合体の製造方法 |
| JP2004127391A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Toshiba Corp | 光記録媒体 |
| JP2005057239A (ja) * | 2003-03-27 | 2005-03-03 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2007052153A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回折素子、光ピックアップおよび光ディスク装置 |
| JPWO2005080283A1 (ja) * | 2004-02-20 | 2007-10-25 | 五鈴精工硝子株式会社 | 屈折率分布型光学素子の製造方法 |
| JP2009163228A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-07-23 | Canon Inc | 酸化物膜、酸化物膜形成用塗布液、酸化物膜を用いた光学部材、およびそれらの製造方法 |
| JP2009210704A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nissan Chem Ind Ltd | 光導波路及びその製造方法 |
| CN101752093A (zh) * | 2010-02-26 | 2010-06-23 | 上海交通大学 | 用于染料太阳能电池的光子晶体结构薄膜电极的制备方法 |
-
2000
- 2000-09-22 JP JP2000289531A patent/JP4017330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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