【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いる多層膜フィルター用基板ガラス及び多層膜フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信網の急速な発達により、高性能で安価な光デバイスが大量に必要となってきている。特に、多層膜フィルターは、特定の波長を透過させたり反射させたりすることにより、光の分波・合波を行うパッシブデバイスとして必要不可欠である。
【０００３】
光通信分野で用いられる代表的な多層膜フィルターには、多波長の光を極めて狭帯域に切り出すバンドパスフィルター（ＢＰＦ）、Ｃバンド（１５２８ｎｍ〜１５６１ｎｍ）とＬバンド（１５６１ｎｍ〜１６２０ｎｍ）を分けるエッジフィルター、Ｃバンドの中心をさらに短波長領域（１５２８ｎｍ〜１５４５ｎｍ：通称ブルーバンド）と長波長領域（１５４５ｎｍ〜１５６１ｎｍ：通称レッドバンド）に分ける広帯域フィルター、ＥＤＦＡ（エルビウム−ドープドファイバー−アンプリファイア）の利得をフラットにするゲインイコライザ等がある。
【０００４】
一般にカメラ用の光学フィルターの基材には、プラスチックが使用されているが、上記した多層膜フィルターの基材は、強いレーザー光が入射されるため、耐熱性に優れたガラスが用いられている。
【０００５】
また、より多くの情報を伝達するためには、波長の多重数を増加させることが有効であるが、多重数が増大すればするほど、これらの波長を精度よく分離する技術が要求される。多層膜フィルターを使用して波長分離の精度を向上させるためには、多層膜の層数を増加させなければならない。例えば、１００ＧＨｚ（多重化する波長の間隔が０．８ｎｍ）用光フィルターでは、２０層程度、５０ＧＨｚ（多重化する波長の間隔が０．４ｎｍ）用光フィルターでは、１００層以上もの多層膜が必要とされる。しかし、多層膜の層数が増加すると、基板ガラスに要求される特性もより厳しいものとなってくる。すなわち、多層膜の屈折率温度安定性を維持させるために、基材の熱膨張係数を多層膜のそれより少し大きくすることが求められ、また、多層膜の寸法安定性を維持するため、基材が多層膜により変形しないように、基材の弾性率を高くすることが求められており、特開２００１−６６４２５号には、このような特性を有する光フィルター用基板ガラスが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年の光通信市場の急激な膨張に伴い、量産性向上による低価格化を実現する技術が要求されている。しかしながら、上記したような層数の多い多層膜フィルターは、生産歩留まりが低く、非常に高価であることが問題となっている。
【０００７】
本発明の目的は、従来の特性を維持し、生産歩留まりが高い多層膜フィルター用基板ガラス及び多層膜フィルターを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、多層膜フィルターは、最終形状より大きいサイズの基板ガラスに蒸着やスパッタにより多層膜を形成し、その後切断及び研磨加工により最終形状に仕上げられるが、最終形状より大きいサイズの基板ガラスの平面度が高いほど、多層膜の膜厚のばらつきが小さくなり、多層膜の膜厚のばらつきが小さくなるほど、１枚の基板ガラスから複数の多層膜フィルターを採取した際、各多層膜フィルター間の中心波長のばらつきが小さくなるため、多層膜フィルターの生産歩留まりが向上することを見出し、本発明として提案するものである。
【０００９】
すなわち、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、直径５０ｍｍの円内の平面度が、２００ｎｍ以下であり、−３０〜７０℃における熱膨張係数が９０〜１３０×１０−７／℃であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の多層膜フィルターは、直径５０ｍｍの円内の平面度が、２００ｎｍ以下であり、−３０〜７０℃における熱膨張係数が９０〜１３０×１０−７／℃である基板ガラスを使用してなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、直径５０ｍｍの円内の平面度が、２００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下であるため、多層膜の膜厚のばらつきが小さく、１枚の基板ガラスから複数の多層膜フィルターを採取した際、各多層膜フィルター間の中心波長のばらつきが、中心波長±１００ｐｍになり、多層膜フィルターの生産歩留まりが向上する。
【００１２】
ここで、平面度とは、レーザー干渉計（ＦＵＪＩＮＯＮ製Ｆ６０１解析システム）を用いて平面を任意の方向に走査して測定される表面の起伏形状において、該起伏の最も高い部位（Ｐ）と最も低い部位（Ｖ）との差（Ｐ−Ｖ）をいう。
【００１３】
また、多層膜フィルター用基板ガラスにおける、直径５０ｍｍの円内の平面度を、２００ｎｍ以下とするには、以下に示す方法を用いることが好ましい。
【００１４】
まず、１０ｔ×１００ｍｍφのサイズの板状ガラスを準備し、両面研磨機によって粗研磨する。この工程の通過後には、直径５０ｍｍの円内の平面度は、１μｍ（１０００ｎｍ）以下にできる。次に、粗研磨された板状ガラスを両面研磨機によって仕上げ研磨を行う。この工程の通過後には、直径５０ｍｍの円内の平面度は、３００ｎｍ以下にできる。最後に、仕上げ研磨された板ガラスをキャリアにセットし、多層膜を形成する面の研磨、すなわち片面最終仕上げ研磨を行うことにより、直径５０ｍｍの円内の平面度が２００ｎｍ以下になる。
【００１５】
また、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、−３０〜７０℃における熱膨張係数が９０〜１３０×１０−７／℃、好ましくは９５〜１２０×１０−７／℃であり、基板ガラスと多層膜の熱膨張係数差により多層膜に十分な圧縮応力が与えられるため、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が１ｐｍ／℃以下になる。すなわち、熱膨張係数が９０×１０−７／℃より小さいと、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が、１ｐｍ／℃より大きくなり、隣接波長が干渉する恐れがあり、１３０×１０−７／℃より大きいと、多層膜が基板ガラスより剥がれ、フィルターとしての使用に耐えないからである。
【００１６】
また、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスのヤング率が７５ＧＰａ以上であると、基板ガラスが多層膜により変形せず、多層膜の寸法安定性が良くなるため好ましい。
【００１７】
また、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、板厚１０ｍｍ、波長９５０〜１６５０ｎｍにおける最小透過率が８０％以上、好ましくは８８％以上であると、光通信で用いるどの波長域でも、光の減衰率が低いため好ましい。ここで、最小透過率とは、波長９５０〜１６５０ｎｍでの最も低い透過率を指す。
【００１８】
また、ガラス中のＯＨ基は、１４００ｎｍ付近の波長の光を吸収する原因となり、光強度が低下するため、１４００ｎｍ付近の波長の光を使用する場合には、ガラス中のＯＨ基をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、ラップ法による研磨速度が１０μｍ／分以上であり、沸騰水浴での質量減が０．０５ｗｔ％／ｈｒ以下、０．０１Ｎの硝酸水溶液での質量減が０．２０ｗｔ％／ｈｒ以下であるため、安価で長期間に亘ってフィルター特性が劣化しにくい。すなわち、ラップ法による研磨速度が１０μｍ／分未満であると、基板ガラスの加工性が悪く、加工時間がかかるため、多層膜フィルターの生産効率が悪く、低価格化が実現できず、また、沸騰水浴での質量減が０．０５ｗｔ％／ｈｒより多く、０．０１Ｎの硝酸水溶液での質量減が０．２０ｗｔ％／ｈｒより多いと、多層膜フィルターの耐候性が低下し、長期に亘って、高温高湿条件に曝されると、ガラス表面に曇りが発生しやすく、また多層膜が劣化しやすいからである。尚、上記した加工性とは、ガラスの研削加工、切削加工、鏡面研磨加工等の加工性を意味する。
【００２０】
尚、ラップ法による研磨速度は、一辺２５ｍｍ、肉厚３ｍｍの板状試料を水平に回転する鋳鉄製ラップ板の定位置に保持し、垂直に荷重を加えてラップ剤を供給しながら加工し、試料ガラスの質量減少量を測定して評価した。この時のラップ条件は、ラップ荷重が３５ｋＰａ、ラップ板の回転速度が１００ｒ．ｐ．ｍ、ラップ板の中心から板状試料の中心までの距離が１０ｃｍ、ラップ剤は１２００番アルミナ粉末と水との質量比が１：２０のスラリーであった。
【００２１】
また、耐候性を評価するガラスの質量減の測定方法は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）０６−１９７５」に基づいている。
【００２２】
上記した熱膨張係数、ヤング率、耐候性を有する基板ガラスとして、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜６０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ５〜３３％を含有する基板ガラスが好適であり、質量％でＳｉＯ２ ３０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜２０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ ３〜３５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ５〜３３％、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２ １〜３０％、Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３ ０〜１０％を含有する基板ガラスがさらに好適である。
【００２３】
次に、上記した範囲に成分含有量を限定した理由を述べる。
【００２４】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果を有し、特にその含有量が４０〜５５％であるとさらに好ましい。ＳｉＯ２が６０％を超えると、熱膨張係数が小さく、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が大きくなり、研磨速度が小さく、またガラスの成形が困難になりやすく、３０％より少ないと、熱膨張係数が大きく、多層膜が基板ガラスより剥がれやすく、また、耐候性が著しく悪化しやすい。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、熱膨張係数を高め、加工性を向上させる成分であり、特に、これらの含有量の合量が１０〜３３％であるとさらに好ましい。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが５％よりも少ないと、基板ガラスの熱膨張係数が低く、３３％よりも多いと、熱膨張係数が高く、耐候性に劣るため好ましくない。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２と同様にガラスの骨格を構成する成分であり、ガラス中のアルカリ成分の溶出を抑制し、耐候性を向上させる効果が顕著であるため、１％以上含有することが望ましい。１０％より多いと、研磨速度が小さくなりやすい。
【００２７】
Ｂ２Ｏ３は、融剤として作用してガラスの溶融を助ける効果があり、特にその含有量が０〜１０％であるとさらに好ましい。Ｂ２Ｏ３が２０％より大きいと、耐候性が著しく悪化し、研磨速度が小さくなりやすく、また、ガラス溶融時に揮発が多くなって脈理が生じ、均一なガラスが得られにくい。
【００２８】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ及びＺｎＯは、融剤として作用してガラスの溶融を助け、また、研磨速度を大きくし、加工性を向上させる効果を有し、さらに、耐候性を高める効果を有し、特にこれらの含有量の合量が３〜３０％であるとさらに好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯが３５％より多いと、熱膨張係数が大きく、多層膜が基板ガラスより剥がれやすく、また耐候性が悪くなりやすく、３％より少ないと、熱膨張係数が小さく、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が大きくなり、ガラスの研磨速度が小さくなりやすく、加工性が悪くなりやすく、また、ガラスの溶融が困難になりやすい。
【００２９】
ＴｉＯ２及びＺｒＯ２は、耐候性を維持しつつ熱膨張係数を大きくする効果があり、特にこれらの含有量の合量が１〜２０％であるとさらに好ましい。ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２が３０％より多くなると、ガラスが失透しやすくなり、１％より少ないと、高い熱膨張係数が得られにくい。
【００３０】
Ｇｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３は、熱膨張係数をあまり低下させずに耐候性を向上させる効果を有し、特にこれらの含有量の合量が０〜８％であるとさらに好ましい。Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３が１０％よりも多いと熱膨張係数が低くなりやすい。
【００３１】
上記した以外にも本発明のガラスは、Ｓｂ２Ｏ３等の清澄剤を添加することが可能である。ただし、Ａｓ２Ｏ３は環境上好ましくないため、使用しないほうがよい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の多層膜フィルター用基板ガラス及び多層膜フィルターを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
表１、２は、本発明の実施例１〜１０を、表３は、実施例１１及び比較例１、２を示す。図１に、実施例１の平面度測定結果の一例を、図２に実施例２の赤外域の透過率曲線を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
表中の実施例及び比較例２は、次のようにして作製した。
【００３７】
まず、表１〜３に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１３００〜１５００℃で４時間溶融し、融液をカーボン板上に流しだし、アニールして、ガラス成形体を得た。
【００３８】
上記ガラス成形体をφ７６ｍｍ×１０ｍｍｔに加工し、定盤径がφ２８０ｍｍの両面研磨機を用いて粗研磨した。その際の粗研磨の条件は以下の通りである。粗研磨は２回に分けて行い、１回目には、研磨剤として＃４００のアルミナを用い、２回目には＃１２００のアルミナを用いた。キャリア中心位置でのワークと定盤の相対速度を３０ｍ／分、研磨荷重を１２０ｇ／ｃｍ２に設定した。
【００３９】
上記粗研磨によって７．０５ｍｍの肉厚となったガラス板は、直径５０ｍｍの円内の平面度が１μｍ（１０００ｎｍ）以下であった。
【００４０】
次に粗研磨後のガラス板を定盤径がφ２８０ｍｍの両面研磨機を用いて仕上げ研磨を行った。その際の仕上げ研磨の条件は以下の通りである。研磨パッドとして、セリウムパッドを用い、研磨剤として酸化セリウム系研磨剤を用いた。キャリア中心でのワークと定盤の相対速度を３０ｍ／分、研磨荷重を１２０ｇ／ｃｍ２に設定した。
【００４１】
上記仕上げ研磨によって７．００５ｍｍの肉厚となったガラス板は、直径５０ｍｍの円内の平面度が３００ｎｍ以下であった。
【００４２】
最後に、仕上げ研磨された板ガラスにおいて、多層膜を形成する面をパッド面側にセットし、片面最終仕上げ研磨を行った。その片面最終仕上げ研磨の条件は以下の通りである。定盤径がφ２８０ｍｍの片面研磨機を用い、研磨パッドとしてセリウムパッドを用い、研磨剤として酸化セリウム系研磨剤を用いた。キャリア中心位置でのワークと定盤の相対速度を１０ｍ／分、研磨荷重を４０ｇ／ｃｍ２に設定した。
【００４３】
この様にして７．０００ｍｍの肉厚となった多層膜フィルター用基板ガラスは、表１、２に示すように、直径５０ｍｍの円内の平面度が２００ｎｍ以下となった。
【００４４】
また、比較例１は、片面最終仕上げ研磨を行わず、それ以外は全て実施例と同様の方法で作製した。
【００４５】
続いて、上記したガラス基板上に、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２誘電体被膜を交互に繰り返した計１００層からなる多層膜を、イオンアシスト蒸着装置を用いて形成し、多層膜フィルターを作製した。
【００４６】
平面度は、上述した方法に従い、２０枚の基板ガラスに対して、最大値及び平均値を算出した。
【００４７】
熱膨張係数は、ディラトメーター（マックサイエンス製ＴＤ−５０００Ｓ）を使用し、ヤング率は、三菱電機製超音波探傷装置ＦＤ−１８００を用いて超音波パルス法で測定した。
【００４８】
最小透過率は、１０ｍｍ厚で、両面を光学研磨した試料を用いて、島津製分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣで測定した。赤外域の透過率は、島津製分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣを使用して、厚さ１０ｍｍで、９５０〜１６５０ｎｍの波長範囲で測定した。
【００４９】
耐水性及び耐酸性は、ガラス試料を粒度４２０〜５９０μｍに粉砕し、その比重グラムを秤量して白金篭に入れ、それを試薬の入ったフラスコに入れて煮沸水浴中で６０分間処理し、処理後の粉末ガラスの質量減少量（質量％）を算出したものである（日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）０６−１９７５」による）。尚、耐水性評価で用いた試薬はｐＨ６．５〜７．５に調整した純水であり、耐酸性評価で用いた試薬は０．０１Ｎに調整した硝酸水溶液である。
【００５０】
多層膜フィルターの生産歩留りは、作製した多層膜フィルターのうち所望する中心波長のばらつきが中心波長±１００ｐｍの範囲内にあるものを良品として算出した。
【００５１】
また、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性は、０℃から７０℃まで温度を上昇させ、その間での１５５０ｎｍ付近の中心波長の変化を、スペクトラムアナライザー（アドバンテスト製Ｑ―８３８４）で測定して求めた。
【００５２】
本発明の実施例１〜１１は、平面度が高く、多層膜フィルターの生産歩留りが高く、また、熱膨張係数が高いため、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が、１ｐｍ／℃以下であった。また、図２に示すように、実施例２は、１４００ｎｍ付近の光の吸収がほとんど見られなかった。
【００５３】
一方、比較例１は基板ガラスの熱膨張係数が１１０×１０−７／℃であり、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が小さいものの、片面最終仕上げ研磨を行わなかったため、平面度が大きく、多層膜フィルターの生産歩留りが低かった。比較例２は、平面度が高く、多層膜フィルターの生産歩留まりが高いが、熱膨張係数が低いため、多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が大きかった。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、平面度が高いため、多層膜フィルターの生産歩留りが高く、安価に製造でき、熱膨張係数が高いため、中心波長の温度依存性が小さく、光通信用の光フィルターとして好適である。
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１の平面度測定結果の一例。
【図２】本発明における実施例２の赤外域の透過率曲線である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate glass for a multilayer filter used for optical communication and a multilayer filter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the rapid development of optical communication networks, a large number of high-performance and inexpensive optical devices have been required. In particular, a multilayer filter is indispensable as a passive device that transmits or reflects a specific wavelength to split / combine light.
[0003]
Typical multilayer filters used in the optical communication field include a bandpass filter (BPF) that cuts out multi-wavelength light into an extremely narrow band, and an edge that separates a C band (1528 nm to 1561 nm) and an L band (1561 nm to 1620 nm). EDFA (erbium-doped fiber-amplifier), a filter, a broadband filter that further divides the center of the C band into a short wavelength region (1528 nm to 1545 nm: commonly called blue band) and a long wavelength region (1545 nm to 1561 nm: commonly called red band). There is a gain equalizer that makes the gain flat.
[0004]
In general, plastic is used as a base material of an optical filter for a camera, but since the base material of the above-described multilayer filter receives a strong laser beam, glass having excellent heat resistance is used. .
[0005]
In order to transmit more information, it is effective to increase the multiplexing number of wavelengths. However, as the multiplexing number increases, a technique for separating these wavelengths with higher accuracy is required. In order to improve the accuracy of wavelength separation using a multilayer filter, the number of layers of the multilayer film must be increased. For example, an optical filter for 100 GHz (multiplexed wavelength interval is 0.8 nm) requires about 20 layers, and an optical filter for 50 GHz (multiplexed wavelength interval is 0.4 nm) requires 100 or more multilayer films. It is said. However, as the number of layers of the multilayer film increases, the characteristics required for the substrate glass become more severe. That is, in order to maintain the temperature stability of the refractive index of the multilayer film, it is required that the thermal expansion coefficient of the base material be slightly larger than that of the multilayer film, and to maintain the dimensional stability of the multilayer film, In order to prevent the material from being deformed by the multilayer film, it is required to increase the elastic modulus of the base material. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-66425 discloses a substrate glass for an optical filter having such characteristics. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, with the rapid expansion of the optical communication market in recent years, there is a demand for a technology for realizing a low price by improving mass productivity. However, the multilayer filter having a large number of layers as described above has a problem that the production yield is low and the filter is very expensive.
[0007]
An object of the present invention is to provide a substrate glass for a multilayer filter and a multilayer filter which maintain the conventional characteristics and have a high production yield.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies, and as a result, the multilayer filter is formed into a multilayer film by vapor deposition or sputtering on a substrate glass having a size larger than the final shape, and thereafter is finished to the final shape by cutting and polishing. The higher the flatness of the substrate glass with a size larger than the final shape, the smaller the variation in the thickness of the multilayer film becomes, and the smaller the variation in the thickness of the multilayer film becomes, the more multiple multilayer filters are collected from one substrate glass In doing so, the present inventors have found that the variation in the center wavelength between the multilayer filters is reduced, so that the production yield of the multilayer filters is improved, and this is proposed as the present invention.
[0009]
That is, the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a flatness within a circle having a diameter of 50 mm of 200 nm or less, and a coefficient of thermal expansion at −30 to 70 ° C. of 90 to 130 × 10 −7 / ° C. It is characterized by.
[0010]
The multilayer filter of the present invention uses a substrate glass whose flatness within a circle having a diameter of 50 mm is 200 nm or less and whose coefficient of thermal expansion at -30 to 70 ° C is 90 to 130 × 10 −7 / ° C. It is characterized by becoming.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a flatness within a circle having a diameter of 50 mm of 200 nm or less, preferably 150 nm or less. When a multilayer filter is collected, the variation of the center wavelength between the multilayer filters becomes the center wavelength ± 100 pm, and the production yield of the multilayer filter is improved.
[0012]
Here, the flatness refers to the highest part (P) and the highest part of the undulation in the surface undulation shape measured by scanning the plane in an arbitrary direction using a laser interferometer (F601 analysis system manufactured by FUJINON). It refers to the difference (PV) from the low site (V).
[0013]
Further, in order to set the flatness within a circle having a diameter of 50 mm in the substrate glass for a multilayer filter to 200 nm or less, it is preferable to use the following method.
[0014]
First, a sheet glass having a size of 10 t × 100 mmφ is prepared and roughly polished by a double-side polishing machine. After this step, the flatness within a circle having a diameter of 50 mm can be reduced to 1 μm (1000 nm) or less. Next, the roughly polished sheet glass is subjected to finish polishing by a double-side polishing machine. After this step, the flatness within a circle having a diameter of 50 mm can be reduced to 300 nm or less. Finally, the finished polished sheet glass is set on a carrier, and the surface on which the multilayer film is to be formed is polished, that is, one-sided final polishing is performed, so that the flatness within a circle having a diameter of 50 mm becomes 200 nm or less.
[0015]
Further, the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a coefficient of thermal expansion at −30 to 70 ° C. of 90 to 130 × 10 −7 / ° C., preferably 95 to 120 × 10 −7 / ° C. Since a sufficient compressive stress is applied to the multilayer film due to the difference in thermal expansion coefficient between the multilayer films, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter becomes 1 pm / ° C. or less. That is, the thermal expansion coefficient is less than 90 × 10 -7 / ℃, the temperature dependence of the center wavelength of the multi-layer film filter, 1 pm / ° C. becomes greater than, may cause adjacent wavelength interfere, 130 × 10 -7 If it is higher than / ° C, the multilayer film is peeled off from the substrate glass and cannot be used as a filter.
[0016]
Further, it is preferable that the Young's modulus of the substrate glass for a multilayer filter of the present invention is 75 GPa or more, because the substrate glass is not deformed by the multilayer film and the dimensional stability of the multilayer film is improved.
[0017]
Further, when the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a minimum transmittance of 80% or more, preferably 88% or more at a plate thickness of 10 mm and a wavelength of 950 to 1650 nm, light of any wavelength range used in optical communication can be obtained. This is preferable because the attenuation rate is low. Here, the minimum transmittance indicates the lowest transmittance at a wavelength of 950 to 1650 nm.
[0018]
Further, OH groups in the glass cause absorption of light having a wavelength of about 1400 nm, and the light intensity is reduced. Therefore, when using light having a wavelength of about 1400 nm, the number of OH groups in the glass is reduced as much as possible. It is desirable.
[0019]
Further, the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a polishing rate of 10 μm / min or more by a lapping method, a mass loss in a boiling water bath of 0.05 wt% / hr or less, and a mass in a 0.01 N nitric acid aqueous solution. Since the reduction is 0.20 wt% / hr or less, the filter characteristics are inexpensive and hardly deteriorate over a long period of time. That is, when the polishing rate by the lapping method is less than 10 μm / min, the workability of the substrate glass is poor and the processing time is long, so that the production efficiency of the multilayer filter is low, the price cannot be reduced, and the boiling is not realized. If the mass loss in a water bath is more than 0.05 wt% / hr, and the mass loss in a 0.01 N aqueous nitric acid solution is more than 0.20 wt% / hr, the weather resistance of the multilayer filter is reduced, and over a long period of time. When exposed to high-temperature and high-humidity conditions, fogging is likely to occur on the glass surface, and the multilayer film is likely to deteriorate. In addition, the above-mentioned workability means workability such as grinding, cutting, and mirror polishing of glass.
[0020]
The polishing rate by the lap method is such that a plate-like sample having a side length of 25 mm and a thickness of 3 mm is held in a fixed position on a horizontally rotating cast iron lap plate, and is processed while supplying a lapping agent by applying a load vertically. The mass loss of the sample glass was measured and evaluated. The lap conditions at this time were as follows: the lap load was 35 kPa, and the rotation speed of the lap plate was 100 r. p. m, the distance from the center of the lap plate to the center of the plate sample was 10 cm, and the lapping agent was a slurry having a mass ratio of # 1200 alumina powder to water of 1:20.
[0021]
The method of measuring the weight loss of the glass for evaluating the weather resistance is based on the Japan Optical Glass Industrial Association standard JOGIS “Method for measuring the chemical durability of optical glass (powder method) 06-1975”.
[0022]
As the substrate glass having the above-described coefficient of thermal expansion, Young's modulus, and weather resistance, a substrate glass containing 30 to 60% of SiO 2 and 5 to 33% of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O by mass% is preferable. SiO 2 30 to 60% in%, Al 2 O 3 1~10% , B 2 O 3 0~20%, MgO + CaO + BaO + SrO + ZnO 3~35%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5~33%, TiO 2 + ZrO 2 1 ~30%, Gd 2 O 3 + La 2 O 3 substrate glass containing 0-10% are more preferred.
[0023]
Next, the reason why the content of the component is limited to the above range will be described.
[0024]
SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass, and has an effect of improving weather resistance. It is particularly preferable that the content thereof is 40 to 55%. If the SiO 2 content exceeds 60%, the coefficient of thermal expansion is small, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter becomes large, the polishing rate is low, and the glass is likely to be difficult to form. The thermal expansion coefficient is large, the multilayer film is easily peeled off from the substrate glass, and the weather resistance is apt to be significantly deteriorated.
[0025]
Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are components that increase the coefficient of thermal expansion and improve processability, and it is particularly preferable that the total content of these components is 10 to 33%. If the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is less than 5%, the thermal expansion coefficient of the substrate glass is low, and if it is more than 33%, the thermal expansion coefficient is high and the weather resistance is poor, which is not preferable.
[0026]
Al 2 O 3 , like SiO 2 , is a component that constitutes the skeleton of glass, and has a remarkable effect of suppressing the elution of alkali components in glass and improving weather resistance. Is desirable. If it is more than 10%, the polishing rate tends to decrease.
[0027]
B 2 O 3 acts as a flux and has the effect of assisting the melting of the glass. In particular, the content is more preferably 0 to 10%. When B 2 O 3 is more than 20%, the weather resistance is remarkably deteriorated, the polishing rate is apt to be reduced, and the volatilization is increased when the glass is melted, and striae occur, making it difficult to obtain a uniform glass.
[0028]
MgO, CaO, BaO, SrO and ZnO act as fluxes to help melt the glass, have the effect of increasing the polishing rate, improve the workability, and have the effect of increasing the weather resistance. In particular, it is more preferable that the total of these contents is 3 to 30%. When the content of MgO + CaO + BaO + SrO + ZnO is more than 35%, the thermal expansion coefficient is large, the multilayer film is easily peeled off from the substrate glass, and the weather resistance is easily deteriorated. When it is less than 3%, the thermal expansion coefficient is small and the center wavelength of the multilayer film filter is small. The temperature dependency increases, the polishing rate of the glass tends to decrease, the workability tends to deteriorate, and the melting of the glass tends to be difficult.
[0029]
TiO 2 and ZrO 2 have the effect of increasing the coefficient of thermal expansion while maintaining weather resistance, and it is particularly preferable that the total content of these is 1 to 20%. If the content of TiO 2 + ZrO 2 is more than 30%, the glass tends to be devitrified, and if it is less than 1%, it is difficult to obtain a high thermal expansion coefficient.
[0030]
Gd 2 O 3 and La 2 O 3 have the effect of improving the weather resistance without significantly lowering the coefficient of thermal expansion, and it is particularly preferable that the total content of these contents is 0 to 8%. If Gd 2 O 3 + La 2 O 3 is more than 10%, the thermal expansion coefficient tends to be low.
[0031]
In addition to the above, the glass of the present invention can be added with a fining agent such as Sb 2 O 3 . However, As 2 O 3 is not preferable because it is environmentally unfavorable.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the substrate glass for a multilayer filter and the multilayer filter of the present invention will be described in detail based on examples.
[0033]
Tables 1 and 2 show Examples 1 to 10 of the present invention, and Table 3 shows Example 11 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 1 shows an example of the flatness measurement result of the first embodiment, and FIG. 2 shows a transmittance curve in the infrared region of the second embodiment.
[0034]
[Table 1]
[0035]
[Table 2]
[0036]
[Table 3]
Examples and Comparative Example 2 in the table were produced as follows.
[0037]
First, a glass raw material was prepared so as to have the composition shown in Tables 1 to 3, melted at 1300 to 1500 ° C. for 4 hours using a platinum crucible, poured out on a carbon plate, and annealed to form a glass. Got a body.
[0038]
The above glass molded body was processed into φ76 mm × 10 mmt, and was roughly polished using a double-side polishing machine having a platen diameter of φ280 mm. The conditions of the rough polishing at that time are as follows. Rough polishing was performed twice, and the first time was using # 400 alumina as a polishing agent, and the second time was using # 1200 alumina. The relative speed between the workpiece and the surface plate at the carrier center position was set at 30 m / min, and the polishing load was set at 120 g / cm 2 .
[0039]
The glass plate having a thickness of 7.05 mm by the rough polishing had a flatness within a circle having a diameter of 50 mm of 1 μm (1000 nm) or less.
[0040]
Next, the glass plate after the rough polishing was finish-polished using a double-side polishing machine having a platen diameter of 280 mm. The conditions of the finish polishing at that time are as follows. A cerium pad was used as a polishing pad, and a cerium oxide-based polishing agent was used as a polishing agent. The relative speed between the work and the platen at the center of the carrier was set at 30 m / min, and the polishing load was set at 120 g / cm 2 .
[0041]
The flatness within a circle having a diameter of 50 mm was 300 nm or less in the glass plate having a thickness of 7.005 mm by the finish polishing.
[0042]
Finally, the surface on which the multilayer film is to be formed was set on the pad surface side of the finish-polished sheet glass, and one-sided final polishing was performed. The conditions of the one-sided final polishing are as follows. A cerium pad was used as a polishing pad, and a cerium oxide-based polishing agent was used as a polishing agent, using a single-side polishing machine having a platen diameter of φ280 mm. The relative speed between the work and the surface plate at the carrier center position was set at 10 m / min, and the polishing load was set at 40 g / cm 2 .
[0043]
As shown in Tables 1 and 2, in the multilayer glass filter substrate glass having a thickness of 7.000 mm, the flatness within a circle having a diameter of 50 mm was 200 nm or less.
[0044]
Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example except that one-side final polishing was not performed.
[0045]
Subsequently, a multilayer film composed of a total of 100 layers in which Ta 2 O 5 and SiO 2 dielectric coatings were alternately repeated was formed on the above-mentioned glass substrate by using an ion-assisted vapor deposition apparatus to produce a multilayer filter. .
[0046]
For the flatness, the maximum value and the average value were calculated for 20 substrate glasses according to the method described above.
[0047]
The coefficient of thermal expansion was measured using a dilatometer (TD-5000S manufactured by Mac Science), and the Young's modulus was measured by an ultrasonic pulse method using an ultrasonic flaw detector FD-1800 manufactured by Mitsubishi Electric.
[0048]
The minimum transmittance was measured with a spectrophotometer UV-3100PC manufactured by Shimadzu using a sample having a thickness of 10 mm and optically polished on both sides. The transmittance in the infrared region was measured in a wavelength range of 950 to 1650 nm with a thickness of 10 mm using a spectrophotometer UV-3100PC manufactured by Shimadzu.
[0049]
Water resistance and acid resistance were measured by grinding a glass sample to a particle size of 420 to 590 μm, weighing its specific gravity in a platinum basket, placing it in a flask containing reagents, and treating it in a boiling water bath for 60 minutes. The amount of mass reduction (% by mass) of the subsequent powdered glass was calculated (according to the Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS “Method for measuring the chemical durability of optical glass (powder method) 06-1975”). The reagent used in the water resistance evaluation was pure water adjusted to pH 6.5 to 7.5, and the reagent used in the acid resistance evaluation was an aqueous nitric acid solution adjusted to 0.01 N.
[0050]
The production yield of the multilayer filter was calculated as a non-defective product in which the dispersion of the desired center wavelength was within the range of the center wavelength ± 100 pm among the manufactured multilayer filters.
[0051]
The temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter is determined by raising the temperature from 0 ° C. to 70 ° C. and measuring the change in the center wavelength around 1550 nm during that time using a spectrum analyzer (Q-8384 manufactured by Advantest). I asked.
[0052]
In Examples 1 to 11 of the present invention, since the flatness is high, the production yield of the multilayer filter is high, and the thermal expansion coefficient is high, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter is 1 pm / ° C. or less. there were. Further, as shown in FIG. 2, in Example 2, absorption of light near 1400 nm was hardly observed.
[0053]
On the other hand, in Comparative Example 1, the coefficient of thermal expansion of the substrate glass was 110 × 10 −7 / ° C., and although the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter was small, the flatness was large because the single-sided final polishing was not performed. , The production yield of the multilayer filter was low. In Comparative Example 2, although the flatness was high and the production yield of the multilayer filter was high, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter was large because the coefficient of thermal expansion was low.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a high flatness, so that the production yield of the multilayer filter is high, it can be manufactured at low cost, and the thermal expansion coefficient is high, so that the temperature dependence of the center wavelength is high. And is suitable as an optical filter for optical communication.
[0055]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a flatness measurement result of Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a transmittance curve in an infrared region of Example 2 of the present invention.
