JP2019049741A - 光アイソレータ用偏光ガラス板セット及び光アイソレータ用光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光ガラス板の表裏、或いは第一及び第二の偏光ガラス板の識別が容易であり、光アイソレータの製造負荷を軽減することが可能な偏光ガラス板を提供する。【解決手段】ガラスマトリクス中に延伸金属粒子４２が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺と略平行である矩形の第一の偏光ガラス板１ａと、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺に対して略４５°の角度をなしている矩形の第二の偏光ガラス板１ｂを含む光アイソレータ用偏光ガラス板セットであって、第一及び第二の偏光ガラス板の何れか一方は切り欠き部が存在せず、他方の偏光ガラス板は少なくとも１つの切り欠き部を有し、他方の偏光ガラス板における偏光ガラス板本体部の面積の割合が、偏光ガラス板本体部と切り欠き部を合わせた全体の面積に対して９８％以上である光アイソレータ用偏光ガラス板セット。【選択図】図６

Description

本発明は光アイソレータに使用される偏光ガラス板とこれを用いた光アイソレータ用偏光ガラス板セット及び光アイソレータ用光学素子の製造方法に関する。

光通信分野において、偏光ガラス板は偏光依存型光アイソレータに用いられている。光アイソレータは、ＬＤ（レーザダイオード）等の発振光を一方向にのみ通過させ、反射戻り光を遮断する装置であり、ファラデー回転子（ガーネット単結晶膜等）を、２枚の偏光ガラス板で挟持してなる光学素子と、当該光学素子に磁界を印加するための磁気部材（磁石）と、から構成されている。

近年の市場ニーズから、光アイソレータは小型化への対応と、工程簡便化によるコストダウンとを目的に、例えば１０ｍｍ角程度のファラデー回転子と、略同サイズの偏光ガラス板とを貼り合わせて大型の光学素子（光学素子母材）を作製した後、個々のチップ（光学素子）に切断するという製造方法が採用されている。

ところで、偏光ガラス板は、ガラスマトリクス中に延伸した銀や銅等の金属粒子が配向して分散されてなる構造を有している。種々の方向に振動する光が偏光ガラス板に入射した場合、その振動方向によって透過量が異なることが知られている。例えば、延伸金属粒子の延伸方向に対して平行方向に振動する光は、延伸金属粒子に吸収されやすく、透過量は最小となる。一方、延伸金属粒子の延伸方向に対して垂直方向に振動する光は、延伸金属粒子に吸収されにくく、透過量は最大となる。偏光ガラス板を透過する光の最大透過量と最小透過量の比は消光比と呼ばれ、消光比が大きいほど偏光ガラス板としての特性に優れている。

一般に、偏光ガラス板は次のようにして製造される。まず、銀や銅等の金属元素とハロゲン元素を含有する原料バッチを調製し、溶融、成形することによりガラス板を作製する。得られたガラス板を加熱処理することにより、内部にハロゲン化金属粒子を析出させ、ガラスプリフォーム板を得る。ガラスプリフォーム板を加熱しながら延伸成形することにより、ガラスマトリクス中に延伸ハロゲン化金属粒子が配向して分散されてなるガラス部材を得る。さらに、ガラス部材に還元処理を施すことにより、延伸ハロゲン化金属粒子を還元して延伸金属粒子に変化させ、偏光ガラス板を得る。（例えば特許文献１）

特開２００１−６４０３０号公報

光アイソレータの製造に用いられる偏光ガラス板は、延伸金属粒子の配向方向が、偏光ガラス板の１辺と平行（１辺に対して０°の角度）である第一の偏光ガラス板と、１辺に対して４５°の角度をなす第二の偏光ガラス板の２種がセットとして用いられる。また偏光ガラス板の入射面／出射面には、反射防止膜等の機能性膜が形成されることがある。

ところが光アイソレータを製造する際に、偏光ガラス板の表裏、或いは第一及び第二の偏光ガラス板の識別が難しいという問題がある。偏光ガラス板を誤った向き、或いは誤った組み合わせで用いると、所望の特性を有する光アイソレータを得ることができない。それゆえ従来、光アイソレータの製造に当たっては、ロット管理等に細心の注意を払う必要がある。

本発明の課題は、偏光ガラス板の表裏、或いは第一及び第二の偏光ガラス板の識別が容易であり、光アイソレータの製造負荷を軽減することが可能な偏光ガラス板、光アイソレータ用偏光板セット、及びこれを用いた光アイソレータ用光学素子の製造方法を提供することである。

本発明の偏光ガラス板は、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなる矩形の偏光ガラス板であって、少なくとも１つの切り欠き部を有することを特徴とする。ここで「切り欠き部」とは、ガラス板の一部を意図的に欠損させた部分を指す。切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き部の形成位置等は問わない。

上記構成を利用して、第一及び第二の偏光ガラス板の何れか一方が切り欠き部を有していれば、両者の識別が容易になる。また切り欠き部の形状等を工夫することにより、表裏面を識別することが容易になる。

偏光ガラス板は、略正方形の形状を有することが好ましい。ここで「略正方形の形状」とは、完全な正方形に限られるものではなく、製造上の制約等から、４辺の長さに多少のバラつきがあるものを含むことを意味する。具体的には、所定長さに対して４辺の長さが各々±３％以内にあるものを意味する。

上記構成の偏光ガラス板の場合、本発明を適用することによる効果が非常に大きい。

本発明においては、切り欠き部と偏光ガラス板本体部の境界が、直線状又は曲線状であることが好ましい。ここで「偏光ガラス板本体部」とは、偏光ガラス板の切り欠き部を除く部分を指す。また「曲線」とは、円弧状の曲線である場合に限られるものではなく、例えば放物線状の曲線や、曲率の異なる複数の円弧が連なった曲線等を含む。

本発明においては、切り欠き部が、偏光ガラス板の角部を頂点の一つとする三角形状であることが好ましい。ここで「角部」とは、切り欠き部形成前に存在し、切り欠き部の形成によって欠損した角部を指す。

上記構成によれば、切り欠き部を効率良く形成できる。

本発明においては、切り欠き部が、偏光ガラス板と少なくとも１辺を共有する矩形状であることが好ましい。ここで「１辺を共有する」とは、偏光ガラス板の外延を構成する辺のうち、切り欠き部の形成によって欠損した部分が、矩形状の切り欠き部の１辺を構成することを意味する。

光アイソレータ用光学素子母材を切断して光アイソレータ用光学素子を得る場合、光学素子母材の各辺と平行に切断して矩形の光学素子を得る。従って上記構成を採用すれば、切断によるロスを低減することが可能になる。

本発明においては、切り欠き部が、偏光ガラス板の隣り合う２辺と、当該２辺上にある点を結ぶ曲線とで包囲された形状であることが好ましい。ここで「偏光ガラス板の隣り合う２辺と」とは、偏光ガラス板の外延を構成する辺のうち、切り欠き部の形成によって一部が欠損した隣り合う２辺を指す。

本発明においては、切り欠き部が、偏光ガラス板の角部に位置するように形成されてなることが好ましい。「角部に位置するように形成」とは、角部を欠損させることによって切り欠き部を形成することを意味する。

本発明においては、切り欠き部が、切り欠き部を通過する偏光ガラス板の対角線に対して、非対象形であることが好ましい。ここで「切り欠き部を通過する対角線」とは、偏光ガラス板の対角線のうち、切り欠き部形成前に存在していた角部（切り欠き部形成により欠損した角部）の頂点を通過する対角線を意味する。「偏光ガラス板の対角線に対して、非対象形」とは、対角線を軸としたときに、切り欠き部の形状が当該軸に対して非対象形であることを意味する。

上記構成によれば、偏光ガラス板の表裏面を識別することが容易になる。

本発明においては、切り欠き部が、角部を含まない位置に形成されてなることが好ましい。「角部を含まない位置に形成」とは、近接する角部を欠損させることなく切り欠き部が形成されていることを意味する。

上記構成によれば、偏光ガラス板の表裏面を識別することが容易になる。

本発明においては、複数の切り欠き部を有しており、少なくとも２つの切り欠き部について、切り欠き部の形状、サイズ及び／又は切り欠き位置が互いに相違することが好ましい。「切り欠き位置」とは、近接する角部から見た切り欠き部の位置を意味する。

上記構成によれば、偏光ガラス板の表裏面を識別することが容易になる。

本発明においては、一方の表面に機能膜が形成されてなることが好ましい。

上記構成の偏光ガラス板の場合、本発明を適用することによる効果が非常に大きい。

本発明の光アイソレータ用偏光ガラス板セットは、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺と略平行である第一の偏光ガラス板と、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺に対して略４５°の角度をなしている第二の偏光ガラス板とからなる光アイソレータ用偏光ガラス板セットであって、第一及び第二の偏光ガラス板の何れか一方は切り欠き部が存在せず、他方の偏光ガラス板は上記した切り欠き部を有する偏光ガラス板を含むことを特徴とする。なお本発明において「光アイソレータ用偏光ガラス板セット」とは、第一の偏光ガラス板及び第二の偏光ガラス板を含む複数の偏光ガラス板の集合体を意味する。

上記構成によれば、第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板の識別が容易になる。また切り欠き部の形状等を工夫することにより、偏光ガラス板の表裏面を識別することも容易になる。

本発明の光アイソレータ用偏光ガラス板セットは、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺と略平行である第一の偏光ガラス板と、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺に対して略４５°の角度をなしている第二の偏光ガラス板とからなる光アイソレータ用偏光ガラス板セットであって、第一及び第二の偏光ガラス板が上記した切り欠き部を有する偏光ガラス板を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置、切り欠き部の数等を異ならせることにより、第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板の識別が容易になる。また切り欠き部の形状等を工夫することにより、第一及び第二の偏光ガラス板の両方に機能性膜が形成されている場合でも、各々の偏光ガラス板の表裏面を識別することが容易になる。

本発明においては、第一の偏光ガラス板に形成された切り欠き部と、第二の偏光ガラス板に形成された切り欠き部とは、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置及び／又は切り欠き部の数が異なることが好ましい。

上記構成によれば、第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板の識別が容易になる。

本発明の光アイソレータ用光学素子の製造方法は、上記した光アイソレータ用偏光ガラス板セット及びファラデー回転子を用意する準備工程と、ファラデー回転子を介して第一及び第二の偏光ガラス板を貼り合わせて光アイソレータ用光学素子母材を作製する貼り合わせ工程と、光アイソレータ用光学素子母材を切断して光アイソレータ用光学素子を得る切断工程とを含むことを特徴とする。

上記構成によれば、偏光ガラス板の表裏、或いは第一及び第二の偏光ガラス板の識別が容易であることから、光アイソレータ用光学素子を効率良く製造することが可能になる。

本発明においては、偏光ガラス板に形成された切り欠き部を、第一及び第二の偏光ガラス板の識別に利用することが好ましい。

また本発明においては、偏光ガラス板に形成された切り欠き部を、偏光ガラス板の表裏の識別に利用することが好ましい。

角部に切り欠き部が形成された偏光ガラス板の例を示す概略平面部である。 複数の切り欠き部を有する偏光ガラス板の例を示す概略平面図である。 対角線に対して非対象形の切り欠き部が形成された偏光ガラス板の例を示す概略平面図である。 角部を含まない位置に切り欠き部が形成された偏光ガラス板の例を示す概略平面図である。 複数の切り欠き部を有する偏光ガラス板の例を示す概略平面図である。 光アイソレータ用光学素子母材の作製方法を示す概略斜視図である。 ガラスプリフォーム板の延伸成形工程を示す模式的正面図である。 偏光ガラス板の切り出し方向を示す説明図である。

本発明の偏光ガラス板は、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなる。金属粒子の延伸方向によって、偏光ガラス板は２種類に分けることができる。つまり金属粒子の延伸方向が１辺と略平行である偏光ガラス板（第一の偏光ガラス板）と、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺に対して略４５°の角度をなしている偏光ガラス板（第二の偏光ガラス板）である。本明細書では、特に断りがない限り、単に「偏光ガラス板」と記載する場合は、第一及び第二の偏光ガラス板の両方を指す。

本発明の偏光ガラス板は矩形状の形状を有する。特に略正方形の形状を有していることが好ましい。

本発明の偏光ガラス板は、１つ以上の切り欠き部を有する。なお切り欠き部の形態を特徴づける非切り欠き部との境界線の形状は特に限定されるものではない。ただし切り欠き部形成の容易性から、両者の境界線は直線状又は曲線状であることが好ましい。なお曲線状の場合、加工の容易性の観点から、円弧状であることが望ましい。

切り欠き部を設ければ、その存在の有無、切り欠き部の特徴の違い等により、第一の偏光ガラス板か第二の偏光ガラス板かを識別することが可能になる。切り欠き部の形状として、例えば（１）直角二等辺三角形、直角不等辺三角形等の三角形状、（２）正方形、長方形等の矩形状、（３）扇状等の偏光ガラス板の隣り合う２辺と、当該２辺上にある点を結ぶ曲線とで包囲された形状等が好適に例示できる。また偏光ガラス板の任意の位置にこれらの切り欠き部を形成することができる。

切り欠き位置は、偏光ガラス板の切断時や取り扱い時の欠け防止の観点や、光アイソレータ用光学素子母材を切断分離して素子を得る際の歩留まりの観点から、偏光ガラス板の角部であることが好ましい。図１は、１つの切り欠き部が角部に形成された偏光ガラス板１の例を示すものであり、図１（ａ）は、直角二等辺三角形状の切り欠き部１１を１つ有する偏光ガラス板１を、図１（ｂ）は、正方形状の切り欠き部１２を１つ有する偏光ガラス板１を、図１（ｃ）は、扇状の切り欠き部１３を１つ有する偏光ガラス板をそれぞれ示している。

切り欠き部の数は１つに限られるものではなく、図２に示すように複数の切り欠き部１１、１１を形成してもよい。

本発明の偏光ガラス板は、切り欠き部の特徴を工夫することによって、偏光ガラス板の表裏を識別することが可能になる。

１つの切り欠き部で偏光ガラス板の表裏を識別する場合には、切り欠き部の形状や切り欠き部の位置を調整すればよい。切り欠き部の形状によって表裏を識別するには、例えば切り欠き部を通過する偏光ガラス板の対角線に対して、切り欠き部の形状が非対象形となるようにすればよい。図３は、対角線Ａに対して非対象形である切り欠き部を１つ有する偏光ガラス板１の例を示すものであり、図３（ａ）は、直角不等辺三角形状の切り欠き部１４を１つ有する偏光ガラス板１を、図３（ｂ）は、長方形状の切り欠き部１５を１つ有する偏光ガラス板１をそれぞれ示している。また切り欠き部の位置によって表裏を識別するには、例えば偏光ガラス板の角部を含まない位置に切り欠き部を形成すればよい。図４は、長方形状の切り欠き部１６が角部から離れた位置に１つ形成された偏光ガラス板１を示している。

２つ以上の切り欠き部で偏光ガラス板の表裏を識別する場合には、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置等を互いに異ならせることによって、偏光ガラス板の表裏を識別することが可能になる。図５は、２つの切り欠き部を有する偏光ガラス板の例を示すものであり、図５（ａ）は、サイズの異なる直角二等辺三角形状の切り欠き部１１、１７が隣り合う２つの角部に形成された偏光ガラス板１を、図５（ｂ）は、正方形状の切り欠き部１２と長方形状の切り欠き部１５とが対向する角部に形成された偏光ガラス板１を、図５（ｃ）は、角部に形成された正方形状の切り欠き部１２と角部を含まない位置に形成された長方形状の切り欠き部１６を有する偏光ガラス板１をそれぞれ示している。

なお１つの切り欠き部の特徴のみでガラス板の表裏が識別可能である場合でも、切り欠き部を複数設けることを排除するものではない。この場合、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置等を互いに異ならせてもよいし、異ならせなくてもよい。

本発明の偏光ガラス板は、偏光ガラス板本体部の面積の割合が、本体部と切り欠き部を合わせた全体の面積に対して９４％以上、９８％以上、特に９９％以上であることが好ましい。切り欠き部が形成された部分は、光アイソレータ用光学素子の作製に供することができない。それゆえ、切り欠き部を除く面積が小さいほど光アイソレータ用光学素子の製造歩留まりが低下する。よって切り欠き部を除く部分の面積は、識別に必要な範囲を残してできる限り大きくなるようにすることが望ましい。

本発明の光アイソレータ用偏光ガラス板セットは、第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板からなる。ここで第一の偏光ガラス板及び第二の偏光ガラス板は、各々１枚ずつである場合のみならず、第一及び／又は第二の偏光ガラス板が複数枚で構成される場合も含む。

本発明の偏光ガラス板セットにおいて、切り欠き部による第一及び第二の偏光ガラス板の識別について以下に説明する。なお切り欠き部による各偏光ガラス板の表裏の識別については既述の通りであり、ここではその説明を割愛する。

切り欠き部によって第一及び第二の偏光ガラス板の識別するに当たっては、一方の偏光ガラス板のみに切り欠き部を形成する場合と、両方の偏光ガラス板に切り欠き部を形成する場合とがある。一方の偏光ガラス板のみに切り欠き部を形成する場合については既述の通りであり、ここではその説明を割愛する。

第一及び第二の偏光ガラス板の両方に切り欠き部を形成する場合、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置、切り欠き部の数等が互いに異なるようにすればよい。切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置、切り欠き部の数等の何れかが異なっていれば、第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板を容易に区別できる。なおこれらの特徴を組み合わせて採用することも可能である。

なお第一及び第二の偏光ガラス板の識別を必要としない場合、言い換えれば切り欠き以外の手段によって第一の偏光ガラス板と第二の偏光ガラス板を識別できる場合には、両者の切り欠き部の特徴が同じであってもよい。

本発明の光アイソレータ用偏光ガラス板セットは、第一及び第二の偏光ガラス板を貼り合わせた場合に、両方の偏光ガラス板に切り欠き部が存在しない部分の面積の割合が、全体の面積に対して９４％以上、９８％以上、特に９９％以上であることが好ましい。少なくとも一方の偏光ガラス板に切り欠き部が存在している部分は、光アイソレータ用光学素子の作製に供することができない。それゆえ、第一及び第二の偏光ガラス板の両方に切り欠き部が存在しない部分の面積が小さいほど光アイソレータ用光学素子の製造歩留まりが低下する。よって切り欠き部の存在しない部分の面積は、識別に必要な範囲を残してできる限り大きくなるようにすることが望ましい。

本発明の光アイソレータ用光学素子母材の製造方法は、準備工程、貼り合わせ工程及び切断工程を含む。

準備工程では、略同形状、略同サイズに加工された第一の偏光ガラス板、第二の偏光ガラス板及びファラデー回転子を準備する。第一及び／又は第二の偏光ガラス板には、切り欠き部を有するものを使用する。なお切り欠き部を有する偏光ガラス板については既述の通りであり、ここではその説明を割愛する。また偏光ガラス板を製造する方法は後述する。

貼り合わせ工程では、図６に示すように、ファラデー回転子２を挟むようにして第一の偏光ガラス板１ａ及び第二の偏光ガラス板１ｂを貼り合わせて、光アイソレータ用光学母材を作製する。図中、４２は延伸金属粒子を示している。また切り欠き部の記載は省略している。なお光アイソレータの高性能化を図るため、複数枚のファラデー回転子と３枚以上の偏光ガラス板を交互に積層して光アイソレータ用光学母材を作製してもよい。ところでこの貼り合わせ工程では、偏光ガラス板の表裏を識別するとともに、第一及び第二の偏光ガラス板を識別して、偏光ガラス板が適正な向き及び配置となるようにファラデー回転子と貼り合わせることが極めて重要である。そこで本発明では、偏光ガラス板の切り欠き部の有無や、切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置、切り欠き部の数等を、これらの識別に利用することができる。

切断工程では、貼り合わせ工程で得られた光アイソレータ母材を所定のサイズ（例えば０．３〜２．０ｍｍ角）に切断する。このようにして光アイソレータ用光学素子を得ることができる。

次に、本発明で使用する偏光ガラス板の好適な製造方法を説明する。

（ガラスプリフォーム板の準備）
まず、延伸成形母材となるガラスプリフォーム板を準備する。ガラスプリフォーム板を構成するガラスは、ハロゲン化金属粒子がガラス中で十分軟化変形する温度域（例えば４８０℃以上）において所定の粘度を有するものが選択される。それにより、ハロゲン化金属粒子を所望の長さに延伸することが可能となる。そのようなガラスとしては、ホウケイ酸ガラスが挙げられる。

ガラスプリフォーム板は次のようにして製造することができる。まず、所望のガラス組成が得られるように原料を調合する。後の工程でハロゲン化金属粒子をガラスマトリクス中に析出させるため、原料としては、ハロゲン元素原料と金属元素原料を含有している。ハロゲン元素としては塩素、臭素またはヨウ素が使用可能である。ただし、ヨウ素は環境負荷が大きいため、塩素または臭素を用いることが好ましい。また、金属元素としては、所望の消光比が得られやすい観点から、銀または銅を使用することが好ましい。なお、臭化銀は融点が塩化銀より融点が低く、延伸成形工程で球状化しやすいため、金属粒子として銀を用いる場合は、ハロゲン元素としては塩素を用いることが好ましい。

次に、原料を所定温度で均質になるまで溶融し、その後、溶融ガラスを板状に成形する。板状に成形したガラスに対し、例えば６００〜７００℃で加熱処理を施すことにより、ガラスマトリクス中にハロゲン化金属粒子を析出させる。なお、加熱処理時の雰囲気は特に限定されず、大気雰囲気でも構わない。その後、必要に応じて切断や研磨等の加工を施すことにより、所定幅を有するガラスプリフォーム板を得る。

ガラスプリフォーム板の幅は、目的とする偏光ガラス板のサイズに応じて適宜選択される。例えば、ガラスプリフォーム板の幅は、目的とする偏光ガラス板の幅の１０倍以上であることが好ましく、１２倍以上であることがより好ましく、１５倍以上であることが好ましい。上限は特に限定されないが、大きすぎると、偏光ガラス板面内における偏光軸ずれが大きくなる傾向がある。よって、ガラスプリフォーム板の幅は、目的とする偏光ガラス板の幅の５０倍以下であることが好ましく、３０倍以下であることがより好ましく、２５倍以下であることがさらに好ましい。具体的には、ガラスプリフォーム板の幅は１００〜５００ｍｍであることが好ましく、１２０〜３００ｍｍであることがより好ましく、１５０〜２５０ｍｍであることがさらに好ましい。

ガラスプリフォーム板の厚みは特に限定されないが、小さすぎると、偏光ガラス板の機械的強度が低下する傾向があり、一方、大きすぎると、偏光ガラス板の厚みが大きくなって光透過率が低下しやすくなったり、デバイスが大型化する傾向がある。以上に鑑み、ガラスプリフォーム板の厚みは、目的とする偏光ガラス板の厚みの１０〜５０倍であることが好ましく、１２〜３０倍であることがより好ましく、１５〜２５倍であることがさらに好ましい。具体的には、ガラスプリフォーム板の厚みは０．５〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがより好ましい。

（ガラスプリフォーム板の延伸成形）
ガラスプリフォーム板を加熱しながら延伸成形することにより、ガラスマトリクス中に延伸ハロゲン化金属粒子が配向して分散されてなるガラス部材を得る。図７は、本実施形態におけるガラスプリフォーム板の延伸成形工程を示す模式的正面図である。ガラスプリフォーム板１０は発熱体２０による加熱により軟化し、引張りローラ３０により延伸される。これにより、ハロゲン化金属粒子４０も延伸成形方向Ｄの方向に延伸され、ガラスマトリクス中に延伸ハロゲン化金属粒子４１が配向して分散されてなるガラス部材１１を得る。図７において、発熱体２０は円柱状であり、それぞれ紙面と垂直な方向に設置されている。また、発熱体２０は、ガラスプリフォーム板１０の前面側及び裏面側にも複数配置されている（図示せず）。例えば、各発熱体２０はやぐら状に配置することが好ましい。

ガラスプリフォーム板１０の延伸成形工程において、延伸成形中のガラスプリフォーム板１０の形状は下記式（１）の関係を満たすことが好ましい。

Ｌ／Ｗ_１≧１．２ ・・・（１）
Ｌ＝ガラスプリフォーム板１０の幅が、元の幅Ｗ_０の０．８倍に変形した部分ａから０．２倍に変形した部分ｂの間（軟化変形部Ｓ）の長さ
Ｗ_１＝ガラスプリフォーム板１０の元の幅Ｗ_０の０．５倍の長さ

上記式（１）において、Ｌ／Ｗ_１は１．５以上であることがより好ましく、１．８以上であることがさらに好ましく、２以上であることが特に好ましい。Ｌ／Ｗ_１が小さすぎると、偏光ガラス板における偏光軸ずれが大きくなる傾向がある。上限は特に限定されないが、大きすぎると、設備が大型化する傾向があるため、現実的にはＬ／Ｗ_１は１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。

軟化変形部Ｓの長さＬの値は上記式（１）の関係を満たすように適宜選択されるが、具体的には、Ｌの値は６０ｍｍ以上であることが好ましく、１００ｍｍ以上であることがより好ましく、１２０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、１５０ｍｍ以上であることが特に好ましい。Ｌの値が小さすぎると、偏光ガラス板における偏光軸ずれが大きくなる傾向がある。

最上段の発熱体２０と最下段の発熱体２０の延伸成形方向Ｄにおける中心間距離（以下、「発熱部の長さ」という）は、ガラスプリフォーム板１０の幅Ｗ_０に応じて適宜調整すればよい。例えば、発熱部の長さはガラスプリフォーム板１０の幅Ｗ_０の１．５倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましく、２．５倍以上であることがさらに好ましい。上限は特に限定されないが、発熱部の長さが大きすぎる場合は、エネルギーロスにつながるため、ガラスプリフォーム板１０の幅Ｗ_０の１０倍以下であることが好ましく、８倍以下であることがより好ましい。具体的には、発熱部の長さは２５０〜１０００ｍｍであることが好ましく、３００〜８００ｍｍ以上であることがより好ましく、４００〜８００ｍｍであることがさらに好ましい。

ガラスプリフォーム板１０の軟化変形部Ｓにおいて、ガラスプリフォーム板１０の粘度が１０^８〜１０^１０ｄＰａ・ｓとなるように加熱することが好ましく、１０^８．５〜１０^９．５ｄＰａ・ｓとなるように加熱することがより好ましい。軟化変形部Ｓにおけるガラスプリフォーム板１０の粘度が低すぎると、ハロゲン化金属粒子４０の粘度も低下して球状化してしまい、所望の長さの延伸ハロゲン化金属粒子４１が得られにくくなる。一方、軟化変形部Ｓにおけるガラスプリフォーム板１０の粘度が高すぎると、ガラスプリフォーム板１０が十分に軟化変形せず、延伸成形中の形状が上記式（１）の関係を満たしにくくなる。また、場合によってはガラスプリフォーム板１０が破断してしまうおそれがある。

（ガラス部材の還元）
上記で得られたガラス部材に還元処理を施すことにより、延伸ハロゲン化金属粒子を還元して延伸金属粒子とする。還元処理は、例えば水素雰囲気中で加熱することにより行う。通常、ガラス部材１０１の表層（例えば、深さ１０〜１００μｍ、さらには２０〜８０μｍ）に存在する延伸ハロゲン化金属粒子のみ還元して延伸金属粒子に変化させればよい。

偏光ガラス板の消光波長域は、延伸金属粒子の長さに応じて変化する。よって、目的とする消光波長域に応じて、延伸金属粒子の長さを適宜調整すればよい。延伸金属粒子の長さは例えば５０〜３００ｎｍ、さらには８０〜２００ｎｍの範囲で適宜調整される。また、延伸金属粒子のアスペクト比は例えば５〜２０、さらには８〜１５の範囲で適宜調整される。

還元処理を施したガラス部材に対し、切断等の加工を施すことにより所望のサイズの偏光ガラス板を得る。例えば図８（ａ）に示すように、延伸成形方向Ｄと平行な辺を有する矩形状に切り出すことにより、第一の偏光ガラス板１ａを得ることができる。また図８（ｂ）に示すように、延伸成形方向Ｄと４５°の角度をなす辺を有する矩形状に切り出すことにより、第二の偏光ガラス板１ｂを得ることができる。なお図中、１０２は還元処理後のガラス部材を、４２は延伸金属粒子をそれぞれ示している。

さらに必要に応じて、切り出した偏光ガラス板の表面に誘電体多層膜等からなる反射防止膜等の機能性膜を形成してもよい。

（偏光ガラス板）
偏光ガラス板の大きさは例えば５ｍｍ角以上であることが好ましく、１０ｍｍ角以上であることがより好ましく、１５ｍｍ角以上であることがさらに好ましく、２０ｍｍ角以上であることが特に好ましい。既述の通り、近年では大型の偏光ガラス板及びファラデー回転子を用いて大型の光アイソレータを作製した後、０．５〜２．０ｍｍ角のチップに切断するという製造方法が採用されているため、偏光ガラス板が大きいほど、大量生産が可能となりコストダウンを図ることが可能となる。ただし、偏光ガラス板が大きすぎると、面内の偏光軸ずれが大きくなり、歩留りが低下する傾向がある。そのため、偏光ガラス板の大きさは４０ｍｍ角以下であることが好ましく、３０ｍｍ角以下であることがより好ましい。

偏光ガラス板の厚みは特に限定されないが、小さすぎると、機械的強度が低下する傾向があり、一方、大きすぎると、光透過率が低下しやすくなったり、デバイスが大型化する傾向がある。以上に鑑み、偏光ガラス板の厚みは０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．５ｍｍであることがより好ましい。

延伸成形方向Ｄと垂直な方向において、偏光ガラス板の幅８ｍｍにおける延伸金属粒子の角度ばらつき（偏光軸ずれ）は０．０１°／ｍｍ以内であることが好ましく、０．００８°／ｍｍ以内であることがより好ましく、０．００７°／ｍｍ以内であることがさらに好ましく、０．００５°／ｍｍ以内であることが特に好ましい。偏光ガラス板の偏光軸ずれが大きすぎると、偏光ガラス板面内における消光比ばらつきが大きくなり、歩留りが低下する傾向がある。

偏光ガラス板の消光比は、赤外レーザーの波長１３１０ｎｍ及び／または１５５０ｎｍにおいて４０ｄＢ以上であることが好ましく、４５ｄＢ以上であることがより好ましく、５０ｄＢ以上であることがさらに好ましい。なお、消光比は以下の式（２）により算出される。

消光比（ｄＢ）＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｐ_１／Ｐ_２） ・・・（２）
Ｐ_１＝最大光透過量
Ｐ_２＝最小光透過量

なお、偏光ガラス板は、延伸成形方向と垂直な方向の幅８ｍｍにおける消光比の面内ばらつきが±３ｄＢ以内であることが好ましく、±２．５ｄＢ以内であることがより好ましく、±２ｄＢ以内であることがさらに好ましい。

（切り欠き部の形成）
上記のようにして得られた偏光ガラス板に対し、１つ以上の切り欠き部を形成する。切り欠き部の形状、サイズ、切り欠き位置、数等は既述の通りであり、ここでは説明を割愛する。なお切り欠き部は、ダイサー、レーザー、エッチング、コアドリル、サンドブラスト等種々の方法で形成することができる。

１ 偏光ガラス板
１ａ 第一の偏光ガラス板
１ｂ 第二の偏光ガラス板
２ ファラデー回転子
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７ 切り欠き部
１０ ガラスプリフォーム板
１０１ ガラス部材
１０２ 還元処理後のガラス部材
２０ 発熱体
３０ 引張りローラ
４０ ハロゲン化金属粒子
４１ 延伸ハロゲン化金属粒子
４２ 延伸金属粒子

Claims (13)

1. ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺と略平行である矩形の第一の偏光ガラス板と、ガラスマトリクス中に延伸金属粒子が配向して分散されてなり、金属粒子の延伸方向が１辺に対して略４５°の角度をなしている矩形の第二の偏光ガラス板を含む光アイソレータ用偏光ガラス板セットであって、
   第一及び第二の偏光ガラス板の何れか一方は切り欠き部が存在せず、他方の偏光ガラス板は少なくとも１つの切り欠き部を有し、
   他方の偏光ガラス板における偏光ガラス板本体部の面積の割合が、偏光ガラス板本体部と切り欠き部を合わせた全体の面積に対して９８％以上であることを特徴とする光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
2. 第一の偏光ガラス板及び第二の偏光ガラス板が、略正方形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
3. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部と偏光ガラス板本体部の境界が、直線状又は曲線状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
4. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、偏光ガラス板の角部を頂点の一つとする三角形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
5. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、偏光ガラス板と少なくとも１辺を共有する矩形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
6. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、偏光ガラス板の隣り合う２辺と、当該２辺上にある点を結ぶ曲線とで包囲された形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
7. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、偏光ガラス板の角部に位置するように形成されてなることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
8. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、切り欠き部を通過する偏光ガラス板の対角線に対して、非対象形であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
9. 他方の偏光ガラス板における切り欠き部が、偏光ガラス板の角部を含まない位置に形成されてなることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
10. 他方の偏光ガラス板が、複数の切り欠き部を有しており、少なくとも２つの切り欠き部について、切り欠き部の形状、サイズ及び／又は切り欠き位置が互いに相違することを特徴とする請求項１〜９に記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
11. 第一の偏光ガラス板及び／又は第二の偏光ガラス板における一方の表面に機能膜が形成されてなることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の光アイソレータ用偏光ガラス板セット及びファラデー回転子を用意する準備工程と、ファラデー回転子を介して第一及び第二の偏光ガラス板を貼り合わせて光アイソレータ用光学素子母材を作製する貼り合わせ工程と、光アイソレータ用光学素子母材を切断して光アイソレータ用光学素子を得る切断工程とを含むことを特徴とする光アイソレータ用光学素子の製造方法。
13. 偏光ガラス板に形成された切り欠き部を、第一及び第二の偏光ガラス板の識別に利用することを特徴とする請求項１２に記載の光アイソレータ用光学素子の製造方法。