JP3202981B2 - 光フィルター - Google Patents
光フィルターInfo
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- JP3202981B2 JP3202981B2 JP2000234199A JP2000234199A JP3202981B2 JP 3202981 B2 JP3202981 B2 JP 3202981B2 JP 2000234199 A JP2000234199 A JP 2000234199A JP 2000234199 A JP2000234199 A JP 2000234199A JP 3202981 B2 JP3202981 B2 JP 3202981B2
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- glass
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスセラミック
スを用いた光フィルターに関する。
スを用いた光フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】光フィルターには、特定の波長をカット
したり透過するもの、波長によらず光強度を落とすもの
などがある。前者の光フィルターには、特定の波長のみ
を透過するバンドパスフィルター、特定の波長のみをカ
ットするノッチパスフィルター、特定の波長より短波長
や長波長のみを透過するハイパスフィルター、ローパス
フィルターなどがあり、後者の光フィルターには、ＮＤ
フィルターがある。
したり透過するもの、波長によらず光強度を落とすもの
などがある。前者の光フィルターには、特定の波長のみ
を透過するバンドパスフィルター、特定の波長のみをカ
ットするノッチパスフィルター、特定の波長より短波長
や長波長のみを透過するハイパスフィルター、ローパス
フィルターなどがあり、後者の光フィルターには、ＮＤ
フィルターがある。
【０００３】また、光フィルターには吸収型と干渉型等
がある。吸収型光フィルターには代表的なものとしてＮ
Ｄフィルター等があり、干渉型光フィルターには、代表
的なものとしてバンドパスフィルターが挙げられる。写
真用等の吸収型光フィルターには基体としてプラスチッ
クが用いられているが、強いレーザーが用いられる光フ
ィルターの基板には、耐久性・耐熱性が要求されるの
で、もっぱらアモルファスガラスが用いられている。
がある。吸収型光フィルターには代表的なものとしてＮ
Ｄフィルター等があり、干渉型光フィルターには、代表
的なものとしてバンドパスフィルターが挙げられる。写
真用等の吸収型光フィルターには基体としてプラスチッ
クが用いられているが、強いレーザーが用いられる光フ
ィルターの基板には、耐久性・耐熱性が要求されるの
で、もっぱらアモルファスガラスが用いられている。
【０００４】バンドパスフィルターは、ガラスなどの基
板材上に例えば、高い屈折率を持つ誘電体薄膜（Ｈ層）
と低い屈折率を持つ誘電体薄膜（Ｌ層）を交互に積層し
た構造の誘電体多層膜を形成したものが用いられる。
板材上に例えば、高い屈折率を持つ誘電体薄膜（Ｈ層）
と低い屈折率を持つ誘電体薄膜（Ｌ層）を交互に積層し
た構造の誘電体多層膜を形成したものが用いられる。
【０００５】ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重方
式）光通信システムに用いられるバンドパスフィルター
においては、通過波長のバンド幅を狭く設定し、より高
密度波長に適用しようとする場合、バンドの中心波長の
温度安定性が問題となっている。すなわち、わずかな温
度変化に対してもバンドの中心波長が変動してしまう敏
感な素子であるため、その使用においては温度コントロ
ーラーで温度補償を行うべきであるが、用いる際のスペ
ース的な問題により事実上温度コントローラーをつける
ことができない。この中心波長の温度安定性は、光情報
量が増加するに従いバンド幅を狭くする必要があるた
め、その重要さを増すものである。
ｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重方
式）光通信システムに用いられるバンドパスフィルター
においては、通過波長のバンド幅を狭く設定し、より高
密度波長に適用しようとする場合、バンドの中心波長の
温度安定性が問題となっている。すなわち、わずかな温
度変化に対してもバンドの中心波長が変動してしまう敏
感な素子であるため、その使用においては温度コントロ
ーラーで温度補償を行うべきであるが、用いる際のスペ
ース的な問題により事実上温度コントローラーをつける
ことができない。この中心波長の温度安定性は、光情報
量が増加するに従いバンド幅を狭くする必要があるた
め、その重要さを増すものである。
【０００６】従来、バンドパスフィルターの基板材に
は、アモルファスガラスが使用されているが、熱膨張特
性が十分高くなく、機械的強度も低いため、膜に与える
圧縮応力および耐久性の面でも充分なものでなかった。
更に、アモルファスガラスは表面硬度が低く、しかも高
膨張特性を得るにはアルカリ成分を多量に含有させる必
要があり、成膜時のアルカリ溶出や経時的なアルカリ溶
出等の問題を有し、将来の光フィルター用基板材、特に
バンドパスフィルター用基板材としての要求に十分対応
できない。
は、アモルファスガラスが使用されているが、熱膨張特
性が十分高くなく、機械的強度も低いため、膜に与える
圧縮応力および耐久性の面でも充分なものでなかった。
更に、アモルファスガラスは表面硬度が低く、しかも高
膨張特性を得るにはアルカリ成分を多量に含有させる必
要があり、成膜時のアルカリ溶出や経時的なアルカリ溶
出等の問題を有し、将来の光フィルター用基板材、特に
バンドパスフィルター用基板材としての要求に十分対応
できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、バンドパスフ
ィルターの高精度化に合わせ、単層もしくは多層膜形成
したフィルター部材の使用温度における屈折率変動を回
避する（基板材料を高熱膨張係数として、これにより膜
に圧縮応力を与え、膜の屈折率温度安定性を向上させ
る。）ための熱膨張特性と、耐久性を考慮した機械的特
性を兼ね備えた光フィルターを提供することにある。
従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、バンドパスフ
ィルターの高精度化に合わせ、単層もしくは多層膜形成
したフィルター部材の使用温度における屈折率変動を回
避する（基板材料を高熱膨張係数として、これにより膜
に圧縮応力を与え、膜の屈折率温度安定性を向上させ
る。）ための熱膨張特性と、耐久性を考慮した機械的特
性を兼ね備えた光フィルターを提供することにある。
【０００８】
【課題を解消するための手段】本発明者は、鋭意試験研
究を重ねた結果、上記課題を解決するには、特定の熱膨
張係数範囲や機械的強度、光線透過率を有するガラスセ
ラミックスが好適であることを見い出し、本発明に至っ
た。
究を重ねた結果、上記課題を解決するには、特定の熱膨
張係数範囲や機械的強度、光線透過率を有するガラスセ
ラミックスが好適であることを見い出し、本発明に至っ
た。
【０００９】すなわち、請求項１に記載の発明はガラス
セラミックス上に誘電体を成膜してなる光フイルターで
あって、該ガラスセラミックスは、該誘電体よりも大き
な熱膨張係数を有し、−２０〜＋７０℃における熱膨張
係数が９５×１０-7〜１４０×１０-7/℃で、ヤング率
が８５ＧＰａ以上であり、（ａ）２珪酸リチウムおよび
（ｂ）α−クオーツ、α−クオーツ固溶体、α−クリス
トバライト、α−クリストバライト固溶体の中から選ば
れる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする光フイ
ルターである。請求項２記載の発明は、Ｌｉ２Ｏを８．
５〜９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に
記載の光フイルターである。請求項３に記載の発明は、
Ａｌ２Ｏ３を４．０〜７．０ｗｔ％含有することを特徴
とする請求項１に記載の光フイルターである。請求項４
に記載の発明は、Ｋ２Ｏを０．６〜２．０ｗｔ％含有す
ることを特徴とする請求項１に記載の光フイルターであ
る。
セラミックス上に誘電体を成膜してなる光フイルターで
あって、該ガラスセラミックスは、該誘電体よりも大き
な熱膨張係数を有し、−２０〜＋７０℃における熱膨張
係数が９５×１０-7〜１４０×１０-7/℃で、ヤング率
が８５ＧＰａ以上であり、（ａ）２珪酸リチウムおよび
（ｂ）α−クオーツ、α−クオーツ固溶体、α−クリス
トバライト、α−クリストバライト固溶体の中から選ば
れる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする光フイ
ルターである。請求項２記載の発明は、Ｌｉ２Ｏを８．
５〜９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に
記載の光フイルターである。請求項３に記載の発明は、
Ａｌ２Ｏ３を４．０〜７．０ｗｔ％含有することを特徴
とする請求項１に記載の光フイルターである。請求項４
に記載の発明は、Ｋ２Ｏを０．６〜２．０ｗｔ％含有す
ることを特徴とする請求項１に記載の光フイルターであ
る。
【００１０】本発明の光フィルターに用いられるガラス
セラミックスの熱膨張特性、ヤング率、曲げ強度、光線
透過率、組成および主結晶相について以下に述べる。
尚、組成は原ガラスと同様、酸化物基準で表示する。
セラミックスの熱膨張特性、ヤング率、曲げ強度、光線
透過率、組成および主結晶相について以下に述べる。
尚、組成は原ガラスと同様、酸化物基準で表示する。
【００１１】まず、熱膨張特性であるが、前述のように
バンドの中心波長の温度安定性は非常に重要であり、膜
構成物質の熱膨張係数より大きいものが必要である。本
発明者が試験研究を行った結果、−２０℃〜＋７０℃に
おける熱膨張係数が９５×１０-7／℃以上とすると、バ
ンドパスフィルターとして使用する温度範囲において、
膜に十分な圧縮応力を与えることができることが判明し
た。しかしその一方で１４０×１０-7／℃を越えると、
膜との熱膨張係数差が大きくなりすぎて、膜の剥離等の
問題を生じやすくなる。より好ましい範囲は１１０×１
０-7〜１３０×１０-7／℃、更に好ましい範囲は１２０
±５×１０-7／℃の範囲である。
バンドの中心波長の温度安定性は非常に重要であり、膜
構成物質の熱膨張係数より大きいものが必要である。本
発明者が試験研究を行った結果、−２０℃〜＋７０℃に
おける熱膨張係数が９５×１０-7／℃以上とすると、バ
ンドパスフィルターとして使用する温度範囲において、
膜に十分な圧縮応力を与えることができることが判明し
た。しかしその一方で１４０×１０-7／℃を越えると、
膜との熱膨張係数差が大きくなりすぎて、膜の剥離等の
問題を生じやすくなる。より好ましい範囲は１１０×１
０-7〜１３０×１０-7／℃、更に好ましい範囲は１２０
±５×１０-7／℃の範囲である。
【００１２】バンドパスフィルターにおいて中心波長の
温度安定性は当然、薄膜を構成する誘電体の屈折率温度
係数に依存するが、それ以上に基板材の熱膨張係数に大
きく影響を受ける。これは屈折率が薄膜の充填率によっ
ても決定されることに起因する。すなわち、薄膜の充填
率が高いほど中心波長の温度による変化は小さくなる。
そして薄膜の充填率はこれを成膜している光フィルター
基板材の熱膨張係数に大きく影響を受けるものである。
つまり、成膜時の基板材は約２００℃となるが、その熱
によって基板材自体は大きく膨張しており、薄膜はその
膨張した基板材につけられ、次いで基板材が冷却される
にしたがって、それらの熱膨張係数の差により薄膜は圧
縮応力を受ける。その結果、薄膜の充填率が高くなり屈
折率が高くなる。基板材の熱膨張係数が大きければ大き
いほど成膜された誘電体薄膜にかかる圧縮応力は大きく
なり、その使用温度における屈折率の温度による変化率
が少なくなる。この理由により、誘電体薄膜の熱膨張係
数よりもガラスセラミックスの熱膨張係数を大きく設定
することが望ましい。
温度安定性は当然、薄膜を構成する誘電体の屈折率温度
係数に依存するが、それ以上に基板材の熱膨張係数に大
きく影響を受ける。これは屈折率が薄膜の充填率によっ
ても決定されることに起因する。すなわち、薄膜の充填
率が高いほど中心波長の温度による変化は小さくなる。
そして薄膜の充填率はこれを成膜している光フィルター
基板材の熱膨張係数に大きく影響を受けるものである。
つまり、成膜時の基板材は約２００℃となるが、その熱
によって基板材自体は大きく膨張しており、薄膜はその
膨張した基板材につけられ、次いで基板材が冷却される
にしたがって、それらの熱膨張係数の差により薄膜は圧
縮応力を受ける。その結果、薄膜の充填率が高くなり屈
折率が高くなる。基板材の熱膨張係数が大きければ大き
いほど成膜された誘電体薄膜にかかる圧縮応力は大きく
なり、その使用温度における屈折率の温度による変化率
が少なくなる。この理由により、誘電体薄膜の熱膨張係
数よりもガラスセラミックスの熱膨張係数を大きく設定
することが望ましい。
【００１３】その他、過酷な使用条件を考慮すると、前
記以外の特性の他にも、機械的な変形等に対する強度、
すなわち、曲げ強度やヤング率も無視できない。
記以外の特性の他にも、機械的な変形等に対する強度、
すなわち、曲げ強度やヤング率も無視できない。
【００１４】次いでヤング率についてであるが、これら
基板材は、成膜後に微小なチップ状（２ｍｍ以下×２ｍ
ｍ以下×２ｍｍ以下）に加工するため、高ヤング率、高
強度が求められる。以上のように後の加工工程を考慮す
ると、ヤング率は８５ＧＰａ以上、曲げ強度は１０ｋｇ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
基板材は、成膜後に微小なチップ状（２ｍｍ以下×２ｍ
ｍ以下×２ｍｍ以下）に加工するため、高ヤング率、高
強度が求められる。以上のように後の加工工程を考慮す
ると、ヤング率は８５ＧＰａ以上、曲げ強度は１０ｋｇ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００１５】次いで光線透過率についてであるが、光線
透過率が低ければ当然信号の取り出しに不都合（Ｓ／Ｎ
比の低下）を生じるので、その値は大きい方が好まし
く、最低でも光線透過率は６０％以上である必要があ
る。更にバンドパスフィルターの使用波長は９５０ｎｍ
〜１６００ｎｍであり、板厚１０ｍｍ材におけるこの波
長の光線透過率は６０％以上であることが必要となる。
尚、前記波長における光線透過率については、好ましく
は７５％以上、更に好ましくは８０％以上である。
透過率が低ければ当然信号の取り出しに不都合（Ｓ／Ｎ
比の低下）を生じるので、その値は大きい方が好まし
く、最低でも光線透過率は６０％以上である必要があ
る。更にバンドパスフィルターの使用波長は９５０ｎｍ
〜１６００ｎｍであり、板厚１０ｍｍ材におけるこの波
長の光線透過率は６０％以上であることが必要となる。
尚、前記波長における光線透過率については、好ましく
は７５％以上、更に好ましくは８０％以上である。
【００１６】次いで析出結晶相についてであるが、本発
明の光フィルターに用いられるガラスセラミックスは、
「（ａ）二珪酸リチウム」および、「（ｂ）α−クォー
ツ、α−クォーツ固溶体、α−クリストバライト、α−
クリストバライト固溶体の中から選ばれる少なくとも一
種以上」を含むことが好ましい。前記これらの結晶相を
析出させることによって、曲げ強度、ヤング率を格段に
高くすることができ、かつ、温度範囲−２０℃〜＋７０
℃における熱膨張係数が９５×１０-7〜１４０×１０-7
／℃とすることができる。さらに、バンドフィルターの
使用波長である９５０ｎｍ〜１６００ｎｍに対して、板
厚１０ｍｍ材における光線透過率（％）を６０％以上と
する事ができる。
明の光フィルターに用いられるガラスセラミックスは、
「（ａ）二珪酸リチウム」および、「（ｂ）α−クォー
ツ、α−クォーツ固溶体、α−クリストバライト、α−
クリストバライト固溶体の中から選ばれる少なくとも一
種以上」を含むことが好ましい。前記これらの結晶相を
析出させることによって、曲げ強度、ヤング率を格段に
高くすることができ、かつ、温度範囲−２０℃〜＋７０
℃における熱膨張係数が９５×１０-7〜１４０×１０-7
／℃とすることができる。さらに、バンドフィルターの
使用波長である９５０ｎｍ〜１６００ｎｍに対して、板
厚１０ｍｍ材における光線透過率（％）を６０％以上と
する事ができる。
【００１７】次に原ガラスの組成範囲を限定する理由に
ついて以下に述べる。ＳｉＯ2成分は、原ガラスの熱処
理により、主結晶相として析出する二珪酸リチウム、α
−クォーツ、α−クォーツ固溶体、α−クリストバライ
ト、α−クリストバライト固溶体を生成するきわめて重
要な成分であるが、その量が７０％未満では、得られた
ガラスセラミックスの析出結晶が不安定で組織が粗大化
しやすく、また７７％を超えると原ガラスの溶融・成形
性が困難になる。
ついて以下に述べる。ＳｉＯ2成分は、原ガラスの熱処
理により、主結晶相として析出する二珪酸リチウム、α
−クォーツ、α−クォーツ固溶体、α−クリストバライ
ト、α−クリストバライト固溶体を生成するきわめて重
要な成分であるが、その量が７０％未満では、得られた
ガラスセラミックスの析出結晶が不安定で組織が粗大化
しやすく、また７７％を超えると原ガラスの溶融・成形
性が困難になる。
【００１８】Ｌｉ2Ｏ成分は、原ガラスの熱処理によ
り、主結晶相として析出する二珪酸リチウムを生成する
きわめて重要な成分であるが、その量が８％未満では、
上記結晶の析出が困難となると同時に、原ガラスの溶融
が困難となる。また１２％を超えると、得られる結晶が
不安定で組織が粗大化しやすいうえ、化学的耐久性が悪
化する。
り、主結晶相として析出する二珪酸リチウムを生成する
きわめて重要な成分であるが、その量が８％未満では、
上記結晶の析出が困難となると同時に、原ガラスの溶融
が困難となる。また１２％を超えると、得られる結晶が
不安定で組織が粗大化しやすいうえ、化学的耐久性が悪
化する。
【００１９】Ｋ2Ｏ成分は、ガラスの溶融性を向上させ
ると同時に析出結晶の粗大化を防止する。そしてその量
は０．５％以上が好ましい。但し、過剰に含まれると析
出結晶の粗大化、結晶相変化および化学的耐久性が悪化
する為、その量は３％以下が好ましい。
ると同時に析出結晶の粗大化を防止する。そしてその量
は０．５％以上が好ましい。但し、過剰に含まれると析
出結晶の粗大化、結晶相変化および化学的耐久性が悪化
する為、その量は３％以下が好ましい。
【００２０】ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ成分は、
ガラスの溶融性を向上させると同時に析出結晶の粗大化
を防止し、且つマトリックスであるガラス相の屈折率を
調整することで、光線透過率を調整する事を可能とする
成分であるが、それぞれの合計量が１％未満ではこれら
の効果が得られず、５％を超えると得られる結晶が不安
定で組織が粗大化しやすくなる。
ガラスの溶融性を向上させると同時に析出結晶の粗大化
を防止し、且つマトリックスであるガラス相の屈折率を
調整することで、光線透過率を調整する事を可能とする
成分であるが、それぞれの合計量が１％未満ではこれら
の効果が得られず、５％を超えると得られる結晶が不安
定で組織が粗大化しやすくなる。
【００２１】Ｐ2Ｏ5成分は本発明において、析出結晶の
核形成剤として不可欠であるが、その効果を得るには
１．５％以上が好ましい。また、原ガラスの失透を防
ぎ、量産安定性を保つために３％以下が好ましい。
核形成剤として不可欠であるが、その効果を得るには
１．５％以上が好ましい。また、原ガラスの失透を防
ぎ、量産安定性を保つために３％以下が好ましい。
【００２２】ＺｒＯ2成分はＰ2Ｏ5成分と同様に、析出
結晶の核形成剤として機能する上に、析出結晶の微細化
と材料の機械的強度向上および化学的耐久性の向上に顕
著な効果を有することが見出された極めて重要な成分で
ある。これらの効果を得るためにはＺｒＯ2は２％以上
が好ましい。但し、過剰に加えると原ガラスの溶融が困
難となると同時にＺｒＳｉＯ4等の溶け残りが発生して
しまうため、９％以下が好ましい。
結晶の核形成剤として機能する上に、析出結晶の微細化
と材料の機械的強度向上および化学的耐久性の向上に顕
著な効果を有することが見出された極めて重要な成分で
ある。これらの効果を得るためにはＺｒＯ2は２％以上
が好ましい。但し、過剰に加えると原ガラスの溶融が困
難となると同時にＺｒＳｉＯ4等の溶け残りが発生して
しまうため、９％以下が好ましい。
【００２３】Ａｌ2Ｏ3成分は、ガラスセラミックスの化
学的耐久性および機械的強度、特に曲げ強度を向上させ
る成分であり、本発明の目的を達成するために、その量
は３％以上であることが必要であり、４％以上であるこ
とがより好ましい。またＡｌ 2Ｏ3成分が過剰であると、
溶融性、耐失透性が悪化し、更に析出結晶相としてβ−
スポジューメン、β−クリストバライトを析出するよう
になってしまう。β−スポジューメン、β−クリストバ
ライトは熱膨張係数が著しく小さい結晶相であり、これ
ら結晶の析出は得られるガラスセラミックスの熱膨張係
数を著しく低下させる。したがって、Ａｌ2Ｏ3成分は９
％以下であることが好ましく、８％以下であることがよ
り好ましい。
学的耐久性および機械的強度、特に曲げ強度を向上させ
る成分であり、本発明の目的を達成するために、その量
は３％以上であることが必要であり、４％以上であるこ
とがより好ましい。またＡｌ 2Ｏ3成分が過剰であると、
溶融性、耐失透性が悪化し、更に析出結晶相としてβ−
スポジューメン、β−クリストバライトを析出するよう
になってしまう。β−スポジューメン、β−クリストバ
ライトは熱膨張係数が著しく小さい結晶相であり、これ
ら結晶の析出は得られるガラスセラミックスの熱膨張係
数を著しく低下させる。したがって、Ａｌ2Ｏ3成分は９
％以下であることが好ましく、８％以下であることがよ
り好ましい。
【００２４】Ｓｂ2Ｏ3およびＡｓ2Ｏ3成分はガラス溶融
の際の清澄剤として添加しうるが、それらの成分の和は
２％以下で十分であり、より好ましくは１％以下であ
る。
の際の清澄剤として添加しうるが、それらの成分の和は
２％以下で十分であり、より好ましくは１％以下であ
る。
【００２５】次にＮａ2Ｏ、ＰｂＯを実質的に含まない
ことが好ましい多層膜の形成において、材料中のＮａ2
Ｏは問題となる成分である。これはＮａイオンが多層膜
に溶出し膜特性の悪化をもたらすためであり、ＰｂＯに
ついては、環境上好ましくない成分であるので、使用は
極力避けるべきである。
ことが好ましい多層膜の形成において、材料中のＮａ2
Ｏは問題となる成分である。これはＮａイオンが多層膜
に溶出し膜特性の悪化をもたらすためであり、ＰｂＯに
ついては、環境上好ましくない成分であるので、使用は
極力避けるべきである。
【００２６】つぎに本発明にかかる光フィルターに用い
られるガラスセラミックスを製造するについては、上記
の組成を有するガラスを溶解し、熱間成形および／また
は冷間加工を行った後、５００〜６００℃の範囲の温度
で１〜７時間熱処理して結晶核を形成し、続いて７００
〜７８０℃の範囲の温度で１〜７時間熱処理して結晶化
を行う。
られるガラスセラミックスを製造するについては、上記
の組成を有するガラスを溶解し、熱間成形および／また
は冷間加工を行った後、５００〜６００℃の範囲の温度
で１〜７時間熱処理して結晶核を形成し、続いて７００
〜７８０℃の範囲の温度で１〜７時間熱処理して結晶化
を行う。
【００２７】こうして熱処理により結晶化されたガラス
セラミックスの主結晶相は、「（ａ）二珪酸リチウム」
および、「（ｂ）α−クォーツ、α−クォーツ固溶体、
α−クリストバライト、α−クリストバライト固溶体の
中から選ばれる少なくとも１種以上」を含有するもので
あった。
セラミックスの主結晶相は、「（ａ）二珪酸リチウム」
および、「（ｂ）α−クォーツ、α−クォーツ固溶体、
α−クリストバライト、α−クリストバライト固溶体の
中から選ばれる少なくとも１種以上」を含有するもので
あった。
【００２８】この熱処理結晶化したガラスセラミックス
を常法によりラッピングした後、ポリシングすることに
より、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が１．０Å以上、
５．０Å以下の範囲内の光フィルター用ガラスセラミッ
クス基板が得られる。これらのガラスセラミックスは、
該基板表面に誘電体多層膜を成膜した干渉型光フィルタ
ー用に好適であり、特に、誘電体多層膜として、高い屈
折率を持つ誘電体薄膜（Ｈ層）と低い屈折率を持つ誘電
体薄膜（Ｌ層）を交互に積層した構造の、バンドパスフ
ィルター用に好適である。
を常法によりラッピングした後、ポリシングすることに
より、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が１．０Å以上、
５．０Å以下の範囲内の光フィルター用ガラスセラミッ
クス基板が得られる。これらのガラスセラミックスは、
該基板表面に誘電体多層膜を成膜した干渉型光フィルタ
ー用に好適であり、特に、誘電体多層膜として、高い屈
折率を持つ誘電体薄膜（Ｈ層）と低い屈折率を持つ誘電
体薄膜（Ｌ層）を交互に積層した構造の、バンドパスフ
ィルター用に好適である。
【００２９】上記誘電体としては、ＴｉＯ2、Ｔａ
2Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｉＯ2等の無機酸化物が好ましい。
更に、波長範囲９５０ｎｍ〜１６００ｎｍに用いるバン
ドパスフィルターにおいては、誘電体層としてＨ層／Ｌ
層の組合せとして、ＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2／Ｓｉ
Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2が好ましい。本発明の光フィル
ターは、ガラスセラミックス基板の表面に誘電体薄膜を
成膜して得ることができる。成膜方法としては、蒸着
法、ＲＦイオンプレーティング法、マグネトロンスパッ
タリング法、プラズマイオンプレーティング法等があ
る。中でも蒸着法が好適である。
2Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｉＯ2等の無機酸化物が好ましい。
更に、波長範囲９５０ｎｍ〜１６００ｎｍに用いるバン
ドパスフィルターにおいては、誘電体層としてＨ層／Ｌ
層の組合せとして、ＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2／Ｓｉ
Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2が好ましい。本発明の光フィル
ターは、ガラスセラミックス基板の表面に誘電体薄膜を
成膜して得ることができる。成膜方法としては、蒸着
法、ＲＦイオンプレーティング法、マグネトロンスパッ
タリング法、プラズマイオンプレーティング法等があ
る。中でも蒸着法が好適である。
【００３０】次に本発明の好適な実施例について説明す
る。表１、２、３は本発明の光フィルターに用いられる
ガラスセラミックスの実施例（No.１〜８）および従来
から用いられている光フィルター用ガラス基板（比較
例）について、組成の他に、析出結晶相、熱膨張係数、
ヤング率、曲げ強度、光線透過率を示したものである。
る。表１、２、３は本発明の光フィルターに用いられる
ガラスセラミックスの実施例（No.１〜８）および従来
から用いられている光フィルター用ガラス基板（比較
例）について、組成の他に、析出結晶相、熱膨張係数、
ヤング率、曲げ強度、光線透過率を示したものである。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】上記実施例のガラスセラミックスの製造方
法を説明する。酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の原料を混合
し、これを通常の溶解装置を用いて約１３５０〜１４５
０℃の温度で溶解し攪拌均質化した後、成形・冷却工程
を経てガラス成形体を得た。その後これを５００〜６０
０℃で１〜７時間熱処理して結晶核形成後、７００〜７
８０℃で１〜７時間熱処理結晶化して、所望のガラスセ
ラミックスを得た。ついで上記ガラスセラミックスを８
００＃〜２０００＃のダイヤモンドペレットにて５〜３
０分ラッピングし、次いで粒子径（平均）０．０２〜３
μｍの研磨剤酸化セリュームにて３０〜６０分間研磨し
仕上げた。これらのガラスセラミックスの表面粗度Ｒａ
（中心線粗さ）は５Å以下であった。
法を説明する。酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の原料を混合
し、これを通常の溶解装置を用いて約１３５０〜１４５
０℃の温度で溶解し攪拌均質化した後、成形・冷却工程
を経てガラス成形体を得た。その後これを５００〜６０
０℃で１〜７時間熱処理して結晶核形成後、７００〜７
８０℃で１〜７時間熱処理結晶化して、所望のガラスセ
ラミックスを得た。ついで上記ガラスセラミックスを８
００＃〜２０００＃のダイヤモンドペレットにて５〜３
０分ラッピングし、次いで粒子径（平均）０．０２〜３
μｍの研磨剤酸化セリュームにて３０〜６０分間研磨し
仕上げた。これらのガラスセラミックスの表面粗度Ｒａ
（中心線粗さ）は５Å以下であった。
【００３５】析出結晶相はＸ線回折（ＸＲＤ）装置およ
びＥＤＳ（エネルギー分散型分析装置）で同定した。
びＥＤＳ（エネルギー分散型分析装置）で同定した。
【００３６】本発明の実施例１〜８と比較例１を比較す
ると、従来から用いられている光フィルター用ガラス基
板は熱膨張係数が９３×１０-7／℃と、成膜された膜に
圧縮応力を与えるには十分な数値ではなく、更にヤング
率＝７５ＧＰａ、曲げ強度＝５ｋｇ／ｍｍ2と低強度材
であった。これに対し、本発明の光フィルターに用いら
れるガラスセラミックスは成膜された膜に圧縮応力を与
えるに十分な熱膨張係数を有しており、ヤング率や曲げ
強度においても十分な数値を有しているため、光フィル
ター用の基板材料として好適であった。
ると、従来から用いられている光フィルター用ガラス基
板は熱膨張係数が９３×１０-7／℃と、成膜された膜に
圧縮応力を与えるには十分な数値ではなく、更にヤング
率＝７５ＧＰａ、曲げ強度＝５ｋｇ／ｍｍ2と低強度材
であった。これに対し、本発明の光フィルターに用いら
れるガラスセラミックスは成膜された膜に圧縮応力を与
えるに十分な熱膨張係数を有しており、ヤング率や曲げ
強度においても十分な数値を有しているため、光フィル
ター用の基板材料として好適であった。
【００３７】また上記の実施例により得られたガラスセ
ラミックス基板に、ＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2／Ｓｉ
Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2の多層膜をそれぞれ成膜してな
る干渉型光フィルターは、その中心波長の温度安定性が
非常に良好なものであり、光通信用のバンドパスフィル
ターとして非常に良好なものであった。
ラミックス基板に、ＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2／Ｓｉ
Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2の多層膜をそれぞれ成膜してな
る干渉型光フィルターは、その中心波長の温度安定性が
非常に良好なものであり、光通信用のバンドパスフィル
ターとして非常に良好なものであった。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、上
記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、中心波長の
温度安定性の優れた光フィルターを提供することができ
る。この特徴（高い光線透過率、高い熱膨張特性、高い
ヤング率、高い曲げ強度）は干渉型光フィルター、特に
バンドパスフィルター用として好適であり、特に光通信
システムにおけるＷＤＭ、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多
重方式）の用途に最適である。更にこの光フィルター用
ガラスセラミックス基板にＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2
／ＳｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2の誘電体膜を複数層成膜
してなるバンドパスフィルター部材は、従来のバンドパ
スフィルター部材にない、中心波長の温度安定性を有す
るものであり、地上の光通信システムだけでなくｓｐａ
ｃｅ−ｂａｓｅｄ−ｓａｔｅｌｌｉｔｅ等でも使用され
る可能性がある。
記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、中心波長の
温度安定性の優れた光フィルターを提供することができ
る。この特徴（高い光線透過率、高い熱膨張特性、高い
ヤング率、高い曲げ強度）は干渉型光フィルター、特に
バンドパスフィルター用として好適であり、特に光通信
システムにおけるＷＤＭ、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多
重方式）の用途に最適である。更にこの光フィルター用
ガラスセラミックス基板にＴｉＯ2／ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ2
／ＳｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2の誘電体膜を複数層成膜
してなるバンドパスフィルター部材は、従来のバンドパ
スフィルター部材にない、中心波長の温度安定性を有す
るものであり、地上の光通信システムだけでなくｓｐａ
ｃｅ−ｂａｓｅｄ−ｓａｔｅｌｌｉｔｅ等でも使用され
る可能性がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−198935（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−230135（ＪＰ，Ａ) 特許3107304（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/20 - 5/28 C03C 1/00 - 14/00
Claims (4)
- 【請求項１】ガラスセラミックス上に誘電体を成膜して
なる光フイルターであって、該ガラスセラミックスは、
該誘電体よりも大きな熱膨張係数を有し、−２０〜＋７
０℃における熱膨張係数が９５×１０-7〜１４０×１０
-7/℃で、ヤング率が８５ＧＰａ以上であり、（ａ）２
珪酸リチウムおよび（ｂ）α−クオーツ、α−クオーツ
固溶体、α−クリストバライト、α−クリストバライト
固溶体の中から選ばれる少なくとも一種以上を含むこと
を特徴とする光フイルター。 - 【請求項２】Ｌｉ２Ｏを８．５〜９．９ｗｔ％含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光フイルター。 - 【請求項３】Ａｌ２Ｏ３を４．０〜７．０ｗｔ％含有す
ることを特徴とする請求項１に記載の光フイルター。 - 【請求項４】Ｋ２Ｏを０．６〜２．０ｗｔ％含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光フイルター。
Priority Applications (1)
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| JP2000234199A JP3202981B2 (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | 光フィルター |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11226947A Division JP3107304B1 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 光フィルター用ガラスセラミックス及び光フィルター |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001128912A Division JP3600548B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 光フィルター用ガラスセラミックスおよび光フイルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001066426A JP2001066426A (ja) | 2001-03-16 |
| JP3202981B2 true JP3202981B2 (ja) | 2001-08-27 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP3864447A4 (en) * | 2018-10-10 | 2022-06-01 | Schott Glass Technologies (Suzhou) Co. Ltd. | NEAR INFRARED (NIR) BANDPASS FILTER, METHOD OF MAKING A NIR BANDPASS FILTER AND METHOD |
| CN111099825B (zh) * | 2018-10-26 | 2021-02-02 | 成都光明光电股份有限公司 | 微晶玻璃、微晶玻璃制品及其制造方法 |
-
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- 2000-08-02 JP JP2000234199A patent/JP3202981B2/ja not_active Expired - Fee Related
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