JPH04132625A - 屈折率分布型光学素子の製造方法 - Google Patents

屈折率分布型光学素子の製造方法

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JPH04132625A
JPH04132625A JP25611290A JP25611290A JPH04132625A JP H04132625 A JPH04132625 A JP H04132625A JP 25611290 A JP25611290 A JP 25611290A JP 25611290 A JP25611290 A JP 25611290A JP H04132625 A JPH04132625 A JP H04132625A
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荘尚 福岡
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、屈折率分布型光学素子の製造方法に係り、特
に光学レンズなとの製造に適用されるゾル・ゲル法によ
る屈折率分布型光学素子の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型光学
素子の製造方法として、ゾル・ケル法か用いられている
従来、上記ゾル・ゲル法により、屈折率分布を付与する
方法として、Electronics Letters
、Vol。
22(1986)、 pp、 1108〜1110. 
 r−GRIN TiO□−3i02Glass Ro
ds Prepared by a 5ol−Gel 
Method”やJournal of Non−Cr
ystalline 5o1ids、Vol、85(+
986)、pp、244〜246. ”Prepara
tion of Gradient−Index Gl
ass Rods by the 5ol−Gel P
rocess”等に記載される方法か知られている。こ
の方法は、少なくとも一種の金属成分を含有するンリカ
ゾルを調整し、ゲル化させた後に、このウェットケルを
、酸などの上記金属成分を溶解・拡散しつる溶液に浸漬
し、屈折率分布を付与する金属成分を溶出後、乾燥・焼
成するという方法である。
〔発明か解決しようとする課題〕
従来までの溶出法により、屈折率分布付与を行い、得ら
れたガラス体の径方向の屈折率分布を測定すると、第1
0図に示すように、ガラス体中心部で屈折率か高く、周
辺部で低い、屈折率差Δnとなるものか得られる。この
屈折率差Δnは、屈折率分布付与のための溶液へのウェ
ットゲルの浸漬時間または溶出液に用いている酸濃度を
変化させることで、例えば第11図に示すように、制御
することができる。
しかし、複数の金属成分により屈折率分布の付与を行お
うとするときには、それぞれの金属成分の拡散速度か異
なるために、任意の制御は行えなかった。つまり、金属
成分溶出工程である溶出液への浸漬時間を一方の金属成
分の拡散速度に合わせた場合、もう一方の金属成分の分
布は所望の分布とならず、それぞれの金属成分について
任意の分布を付与することはできなかった。従って、付
与される屈折率および分散の分布を自由に制御すること
がてきないという欠点を有していた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、屈折率分布の制御油の自由度を増し、更に複数の金属
成分により屈折率分布を付与する場合に、それぞれの金
属成分に任意の分布を付与することができる屈折率分布
型光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の屈折率分布型光学
素子の製造方法は、少なくとも1種類の屈1斤率分布を
付与するための金属成分を含んだゾルを調整する工程と
、前記ゾルをゲル化させた後、分布付与を行う金属成分
の溶出工程を少なくとも1回以上行い、前記溶出工程の
うち少なくとも1回は1種類以上の金属成分を含む溶出
液によりゲル中の金属成分を溶出する工程を有している
。なお、その後、洗浄・乾燥・焼結することにより、最
終的な屈折率分布型光学素子を製造することができる。
〔作用〕
複数の金属成分M1、M2により屈折率分布を付与する
ときに、ゲル中に含まれている金属成分を溶出する溶出
液に、少な(とも1種類の金属成分M、を含有させるこ
とにより、ゲル中の金属成分M1の溶出か制限される。
このときに、溶出液中に含有させる金属成分M1の濃度
を変えることにより、ゲル中ての金属成分M1の濃度分
布を制御することかでき、所望の屈折率分布を付与する
ことができる。
溶出液に浸漬する前のゲル中の金属成分の濃度分布は、
第2図に示すとおりである。このゲルを、ゲル中に含ま
れている金属成分M1の濃度Cと、溶出液中の金属成分
M1の濃度りとが、等しい(C=D)溶液に浸漬したと
き、金属成分M、は溶出されないが金属成分M2は溶出
され、第1図に示すように金属成分M2により濃度分布
か付与され、屈折率分布か形成される。
また、ゲル中に含まれている金属成分M1の濃度Cより
溶出液中の金属成分M1の濃度が低い(COD)溶液に
浸漬したとき、金属成分M、の溶出は制限され、金属成
分M1は溶出液中の濃度以上は溶出されないか金属成分
M2は溶出され、第3図に示すように金属成分M1、M
2により濃度分布か付与され、屈折率分布か形成される
。ここで、溶出液中の金属成分M1の濃度りを変えるこ
とにより、金属成分M1の濃度分布を第1図と第3図に
示した範囲で制御することかてきるので、所望の屈折率
分布を付与することかできる。
さらに、ゲル中に含まれている金属成分M1の濃度Cよ
り溶出液中の金属成分M1の濃度りが高い(C<D)溶
液に浸漬したとき、溶出液中の金属成分M1はゲル内に
入り、ケル中の金属成分M2は溶出され、第4図に示す
ように金属成分M1、M2により濃度分布が付与され、
屈折率分布か形成される。ここで、溶出液中の金属成分
M、の濃度りを変えることにより、金属成分Mlの濃度
分布を第1図と第4図に示した範囲で制御することかで
きるので、所望の屈折率分布を付与することができる。
なお、これまでに述へてきた金属成分M3、M2は2種
類の金属成分に限ったものてはない。また、ゲル中に含
まれていない金属成分を溶出液に含有させたときは、屈
折率分布を付与すると同時に金属成分のゲル内への導入
か行え、工数の削減に有効であることは言うまでもない
〔実 施 例〕
(実施例1) まず、15モル?6のTi(○nC4H9)4を含有す
るS i (OCH3)4 1モルに、4.5モルのエ
タノールおよび4モルの1/100規定のHCβ水溶液
を加えて加水分解し、内径20mmのガラス容器内てケ
ル化させてウェットゲルを作成した。
このゲルの一部をTiの濃度かケル中てのT1の濃度よ
り低いO,l mol / RのTiを含む3規定H(
l水溶液500mjに24時間浸漬した。この後、10
0°Cて乾燥を行い、電気炉て1100°Cになるまて
焼結して、ガラス化したところ、直径約10mmのガラ
スロッドか得られた。
このガラスロッドを軸に直角に切断して径方向のTiの
濃度分布を測定したところ、第5図に示すように、はぼ
パラポリツクな濃度分布を有しており、さらにこのガラ
スロッドの屈折率分布を測定したところ、中心部の屈折
率か高くかつ周辺部の屈折率か低いパラポリツクな形状
を有していた。
また、同様の方法で、溶出液中にT1を含有させない場
合を第6図に示す。第5図と第6図とを比較すると、中
心部のT1の濃度はほぼ同しであるか周辺部での濃度か
異なっており、溶出液中のT1の濃度を変えることによ
り分布を所望の形状にすることかできることかわかる。
(実施例2) まず、15モル96のZr (OnC4HI)4と15
モル945のTi (OnC4H9Lを含有する51(
OC2H5)、1モルに、4.5モルのエタノールおよ
び4モルの1/+00規定NH,OH水溶液を加えて加
水分解し、内径20mmのガラス容器内でゲル化させて
、ウェットゲルを作成した。
このゲルの一部をZrの濃度がゲル中でのZrの濃度よ
り低い0. ] 5mol /EのZrを含む3規定H
2SO4水溶液に20時間浸漬した。この後、100°
Cて乾燥し、電気炉て1200°Cになるまて焼結して
ガラス化したところ、直径約10mmのガラスロットか
得られた。
このガラスロッドを軸に直角に切断して径方向のZrと
Tiの濃度分布を測定したところ、第7図に示すように
、中心部か高くかつ周辺部が低いパラポリツクな形状を
有していた。
(実施例3) まず、15モル%のZr(○nctHs)4と15モル
96のT i  (OnC4H9)4を含有する5i(
OC2H5)11モルに、4.5モルのエタノールおよ
び4モルの1/100規定NH,OH水溶液を加えて加
水分解腰内径20mmのプラス容器内でゲル化させて、
ウェットゲルを作成した。
このゲルの一部をZrの濃度かゲル中でのZrの濃度よ
り低い0.05mol /I!のZrを含む3規定H2
SO,水溶液に20時間浸漬した。この後、100°C
て乾燥し、電気炉て1200°Cになるまて焼結してガ
ラス化したところ、直径約10mmのガラスロッドか得
られた。
このガラスロッドを軸に直角に切断して径方向のZrと
Tiの濃度分布を測定したところ、第8図に示すように
、中心部か高くかつ周辺部か低いパラポリツクな形状を
存していた。
このとき、実施例2と3に示したように、溶出液中のZ
rの濃度を変えることにより、Zrの濃度分布を制御可
能となるため、様々な屈折率分布が得られることは言う
までもない。
(実施例4) まず、15モル945のNb(OC2H5)5と15モ
ル96のB(OC2H5)3を含有するS i (OC
H3)。
1モルに、4.5モルのエタノールおよび4モルの1/
100規定HC,i2水溶液を加えて加水分解し、内径
20mmのガラス容器内でゲル化させて、ウェットケル
を作成した。
このゲルをNbの濃度かゲル中でのNbの濃度より高い
0.3mol/βのNbと0.2 mol/ IのNa
を含む3規定H(l水溶液に16時間浸漬した。
このケルを100℃で乾燥を行い、電気炉て950°C
になるまて焼結して、ガラス化したところ、直径約10
mmのガラスロッドか得られた。
このガラスロットを軸に直角に切断して径方向のNbと
Bの濃度分布を測定したところ、第9図に示すようなそ
れぞれ下向きに凸と上向きに凸のほぼパラポリツクな濃
度分布を有しており、さらここのガラスロットの屈折率
分布を測定したところ、中心部か低くかつ周辺部か高い
パラポリツクな形状を有していた。また、溶出液にNa
を含有させることにより、ゲル浸漬中にNaを導入する
ことかできた。
なお、上記実施例以外の金属成分の組合せおよび溶出液
中の金属成分の濃度を変化させて使用すれば、その特性
の範囲か広がることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の方法を用いて、屈折率分布型光
学素子を製造することにより、屈折率分布を付与する金
属成分のそれぞれについて任意の分布を付与することか
できる。そのため、様々な特性を有する屈折率分布型光
学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はケル中の金属成分M、の濃度Cと溶出液中の金
属成分M、の濃度りとかC=Dのときの溶液に浸漬した
場合の金属成分の濃度分布を示すグラフ、第2図は溶出
液に浸漬する前のゲル中の金属成分の濃度分布を示すグ
ラフ、第3図および第4図はそれぞれ濃度C>Dおよび
C<Dのときの溶液に浸漬した場合の金属成分の濃度分
布を示すグラフ、第5図は本発明の実施例1て得たガラ
スロッドのTiの濃度分布と屈折率分布を示すグラフ、
第6図は実施例1て溶出液中にTiを含有させない場合
のTiの濃度分布と屈折率分布を示すグラフ、第7図お
よび第8図はそれぞれ本発明の実施例2および実施例3
によるZrとTiの濃度分布を示すグラフ、第9図は本
発明の実施例4によるNbとBの濃度分布を示すグラフ
、第1O図は従来法による屈折率分布を示すグラフ、第
11図は溶出液への浸漬時間を変化させたときの屈折率
分布を示すグラフである。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社/$呵梵勺C
恒歴 ぐ嘆鴬勺C愕趣 第 図 半 経 車 径 第 図 車 イ宅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)屈折率分布を付与する金属成分を含むゾルを調製
    し、前記ゾルをゲル化させた後、前記金属成分を溶出す
    る溶液に前記ゲルを浸漬する工程において、少なくとも
    一回は一種類以上の金属成分を含んだ溶出液に浸漬する
    ことを特徴とする屈折率分布型光学素子の製造方法。
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