JPH11133230A

JPH11133230A - 偏光子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11133230A
Application number: JP9297573A
Authority: JP
Inventors: Toru Fukano; 徹深野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: JP3722603B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属粒子層及び透明誘電体層の積層数が少なく
ても消光比及び挿入損失等の光学的特性に優れ、また安
価に製造可能なものとする。【解決手段】透明基板１の少なくとも一主面上に、回転
楕円体状を成し光吸収異方性を有する金属粒子２ａが分
散された金属粒子層２と透明誘電体層３とを設けてなる
偏光子Ｐ１であって、前記金属粒子層２の面内における
金属粒子２ａの短軸方向の平均間隔が１００ｎｍ以上で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム、
光記録再生装置、光センサー応用装置等に使用される偏
光子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の偏光子としては以下の（１）〜
（５）のようなものがあった。

【０００３】（１）着色剤を溶かし込んだ溶液をセル内
に入れたもの、あるいは透明なプラスチックに着色剤を
混入させたもので、光吸収性に異方性を持たせたもの。

【０００４】（２）複屈折性の大きい透明な結晶からな
る基板上に誘電体薄膜を多数積層し、誘電体薄膜による
多層干渉効果により、偏光方向がそれぞれ異なる常光線
か異常光線のいずれかを効率良く吸収又は透過させる、
グラントムソンプリズム等の偏光プリズム。

【０００５】（３）複屈折性の大きい透明な結晶からな
る基板表面におけるブリュースター角条件を利用して、
偏光方向が９０°異なる偏光成分を分離する偏光ビーム
スプリッター。

【０００６】（４）透明なフィルム内で高分子材料を一
定方向に配向させ、高分子の光吸収性の異方性、屈折率
異方性等を利用して特定方向の偏光成分を吸収又は透過
させる偏光フィルム。

【０００７】（５）透明なガラスからなる透明固体媒質
中に、回転楕円体状の銀粒子等の金属粒子をその長軸又
は短軸を特定方向に揃えて分散させることにより、光吸
収性に異方性を持たせたもの（特公平２−４０６１９号
公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
のような着色イオンを利用したものは波長依存性が大き
く、波長毎に最適な光吸収性を示す着色イオンを選択す
る必要があった。また、（２），（３）のように複屈折
性の大きい結晶を利用したものは波長依存性は小さい
が、結晶の加工が困難であり、そのため偏光子の寸法が
制限され小型化し難いという問題点があった。（４）の
ようなフィルム内の高分子の配向を利用したものは特定
方向への均一な配向が難しく、また配向性が良くても複
屈折性の結晶と比較した場合大きな消光比が得難いとい
う問題がある。

【０００９】また、（５）の回転楕円体状の金属粒子を
透明固体媒質中に分散させたタイプは、波長依存性が小
さく小型化に適しているが、下記の理由で金属粒子の分
散状態の制御が難しいため、偏光子として必要な挿入損
失の０．３ｄＢ以下、更に通信用として十分な挿入損失
０．１ｄＢ以下を実現することができなかった。

【００１０】そして、（５）の偏光子は以下のような工
程（ａ）〜（ｄ）で製造される。

【００１１】（ａ）銀及びハロゲン化物（塩化物，臭化
物，ヨウ化物等）よりなるガラス用バッチを溶融してガ
ラス基板等の形状に成型する。

【００１２】（ｂ）所定の温度等の条件で熱処理を行い
ガラス中にハロゲン化銀粒子を析出させる。

【００１３】（ｃ）ガラス基板を所定の温度に加熱した
状態で張力を加えて延伸し、ハロゲン化銀粒子を伸長さ
せ、かつ張力の方向へ整列させる。

【００１４】（ｄ）ガラス基板を所定の温度に加熱した
状態で還元雰囲気中に暴露し、ハロゲン化銀の一部を金
属銀に還元する。

【００１５】しかしながら、上記製法では、ハロゲン化
銀から金属銀に還元するために、還元雰囲気中で熱処理
を行っているが、この方法でガラス内の金属銀の量を正
確に制御することは困難であり、そのため所望の安定し
た挿入損失等の光学的特性を得ることができなかった。
また、熱処理時にガラスの厚さ方向に温度分布が生じ易
く、厚さ方向の中心部に金属化しなかったハロゲン化銀
が残留し、これが光の透過率を低下させていた。更に、
ハロゲン化銀粒子は還元される際に、１／３程度の体積
収縮を伴うため、還元後のガラス表面がポーラスにな
り、光の透過率低下やクラックの原因となるなど信頼性
の点で問題があった。

【００１６】そこで、ガラス等の基板上に真空蒸着法等
により不連続な島状の金属層と、ガラス等の透明誘電体
層を交互に積層し、加熱延伸によって金属層に光吸収異
方性を付与したものが提案されている（電子情報通信学
会誌１９９０年秋季全国大会Ｃ−２１２参照）。この
偏光子では、金属層の各島が金属粒子の役割を果たし、
金属粒子を分散させたのと同様の構成となる。しかしな
がら、上記の製法では、金属層の各島の分散状態の制御
が難しく、通信用に使用するための十分な挿入損失０．
１ｄＢ以下を実現するのが困難であるという問題があ
る。

【００１７】また、金属粒子の面内における金属粒子の
分布密度（個数密度）、金属粒子の厚さ方向での間隔、
更に延伸後に回転楕円体状になった金属粒子の短軸方向
の間隔が挿入損失に大きな影響を及ぼしていると考えら
れるが、従来このような分布に関し言及した例はなかっ
た。また、従来の延伸方法では、原理的に延伸後の金属
粒子の短軸方向の間隔が狭くなってしまい、その結果挿
入損失が大きくなり実用に供し得ないものであった。

【００１８】そして、延伸後の短軸方向の間隔を広げる
方法として、延伸前の金属粒子の個数密度を大きく減少
させることが考えられるが、その場合高消光比を得るに
は金属層及び透明誘電体層の積層数を多くする必要があ
り、その結果挿入損失するとともに作製時間が長くかか
り高コスト化するという問題点があった。

【００１９】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は金属層及び透明誘電体層の
積層数が少ないにもかかわらず、消光比及び挿入損失等
の光学的特性に優れ、また安価に製造可能なものとする
ことにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の偏光子は、透明
基板の少なくとも一主面上に、回転楕円体状を成し光吸
収異方性を有する金属粒子が分散された金属粒子層と透
明誘電体層とを設けてなる偏光子であって、前記金属粒
子層の面内における金属粒子の短軸方向の平均間隔が１
００ｎｍ以上であることを特徴とし、これにより、挿入
損失等の光学的特性に優れたものとなる。

【００２１】また、本発明の偏光子の製造方法は、透明
基板の少なくとも一主面上に、金属粒子層と透明誘電体
層とを交互に積層し、この積層体を加熱するとともに金
属粒子層の面内の特定方向に延伸して、金属粒子を回転
楕円体状に整形する偏光子の製造方法であって、前記積
層体を所定の第１方向に延伸して前記金属粒子を回転楕
円体状となし、次いで熱処理して前記金属粒子を再粒子
化させ、その後前記第１方向にほぼ直交する第２方向に
延伸することを特徴とし、こような構成により、金属粒
子の短軸方向の平均間隔を自在に制御可能であり、また
金属粒子の分布密度を大きくしても前記平均間隔を従来
通りとできる。即ち、従来金属粒子を配置できなかった
長軸方向の隙間に配置可能となり、その結果、挿入損失
を増加させずに、従来と同じ積層数でより高い消光比が
得られる。

【００２２】本発明の製造方法において、好ましくは、
前記第１方向への延伸距離をＬ1 、前記第２方向への延
伸距離をＬ2 とすると、１≦Ｌ1 ／Ｌ2 ≦３である。

【００２３】更に、本発明の偏光子において好ましく
は、前記透明誘電体層の厚さは５０ｎｍ以上であり、前
記金属粒子の分布密度は５〜３３個／μｍ²である。

【００２４】また、本発明の偏光子を用いた光アイソレ
ータは、ファラデー回転子の光入射側及び／又は光出射
側に、本発明の偏光子を配設して構成され、挿入損失及
び消光比等において優れたものとなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の偏光子Ｐ１の斜視図を図
１に示す。同図において、１はガラス等の透明材料から
なる透明基板、２は金属粒子２ａを分散させた金属粒子
層、３はガラス等の透明材料からなる透明誘電体層、４
は金属粒子層２と透明誘電体層３とが交互に積層されて
成る偏光層である。

【００２６】ここで、金属粒子層２は完全に密な層では
なく、全体を積層後に透明誘電体層中に金属粒子が分散
されたような状態となっており、換言すれば金属粒子２
ａが面内方向に断続的に形成された層状の部分である。

【００２７】前記金属粒子２ａは、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，
Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等が好ましく、こ
れらは光吸収性が良好である。そして、これらの金属粒
子層２と透明誘電体層３はスパッタリング法等の薄膜形
成法によって成膜される。また、透明誘電体層３上に更
に誘電体多層干渉膜からなる反射防止膜等を形成しても
よく、更には偏光層４を透明基板１の両面に設けても構
わない。

【００２８】本発明において、前記透明基板１は具体的
にはＳｉＯ₂，Ｂ₂Ｏ₃，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ，ＢａＯ，
Ａｓ₂Ｏ₃等を主成分とするＢＫ７ガラス（ホーヤガラ
ス（株）製商品名）やパイレックスガラス（コーニング
グラスワークス社製商品名）、石英ガラス等が好適であ
る。また、透明誘電体層３は透明基板１と同じ材質のも
のとするのが良く、材質が異なると熱膨張係数の違いか
ら膜応力が発生し、その結果、透明基板１と透明誘電体
層３間で剥離が生じ、金属粒子２ａに光吸収異方性を付
与することができなくなる。

【００２９】前記金属粒子層２の面内における金属粒子
２ａの短軸方向の平均間隔は１００ｎｍ以上であり、１
００ｎｍ未満では金属粒子２ａが一つの粒子としてでは
なく、金属粒子２ａの大きな集団として光を吸収するよ
うになり、挿入損失が大きくなる。より好ましくは２０
０ｎｍ以上である。一方、前記平均間隔が５００ｎｍよ
りも大きくなると、金属粒子２ａの数が少なくなり、消
光比が劣化し易いため、５００ｎｍ以下が好ましい。

【００３０】また、前記金属粒子層２の間隔、即ち一層
の透明誘電体層３の厚さは５０ｎｍ以上がよく、より好
ましくは１００ｎｍ以上とするが、これは以下の理由に
よる。尚、前記の厚さは延伸後のものであり、延伸前は
その３倍程度の厚さである。

【００３１】金属粒子層２の同一層状部での金属粒子２
ａの分布を制御するには、透明誘電体層３の膜厚を厚く
することが必要であるが、厚膜化すると加熱延伸時に、
透明誘電体層３中に含まれるＡｒ等のスパッタガスが膨
張し、積層界面において気泡が発生する。更に延伸を行
うと気泡が引き裂かれ、最外層の透明誘電体層３表面に
亀裂が生じる。従来このような現象に対処するために、
３００℃以上ガラス転移点（約５８０℃）以下の温度範
囲で熱処理を施すことにより脱ガスを行い、亀裂の発生
を抑制していたが、透明誘電体層３の厚さが延伸前に１
５０ｎｍ以上では脱ガスが不可能であった。

【００３２】そこで、スパッタリング装置内で、透明誘
電体層３の成膜毎に熱処理を行うことにより、透明誘電
体層３を延伸前に１５０ｎｍ以上に厚膜化することが可
能となり、延伸前に１５０ｎｍ以上とすると延伸後に５
０ｎｍ程度となり、脱ガスが可能なうえ挿入損失が０．
３ｄＢ以下、更に厚膜化すると０．１ｄＢ以下となるこ
とが判明した。また、本発明の偏光子Ｐ１は、上記の通
り、その製造工程で３００℃以上ガラス転移点（約５８
０℃）以下の温度範囲で脱ガス処理するのが良いが、そ
れは、スパッタガスは３００℃付近から放出され始め、
４００℃以上で多く放出され、ガラス転移点付近になる
とガラスの粘性が高くなり通気性が悪くなるからであ
る。

【００３３】前記透明誘電体層３の厚さの上限は特に限
定するものではないが、あまり厚すぎると加熱による脱
ガス処理に時間がかかることと、挿入損失の改善効果が
頭打ちになることから、好ましくは２００ｎｍ以下とす
る。

【００３４】また、本発明は、金属粒子層２において、
同一の層状に存在する金属粒子２ａの分布密度（個数密
度）は３〜３７個／μｍ²がよく、３個／μｍ²未満で
は消光比が劣化し易く、３７個／μｍ²超では挿入損失
が０．３ｄＢを超え易い。より好ましくは、５〜３３個
／μｍ²とする。ここで、前記分布密度は、少なくとも
１個の金属粒子２ａの長軸を含む平面であって金属粒子
層２に平行な面でもって金属粒子層２を切断し、その面
内の金属粒子２ａの個数を計数することにより、測定で
きる。

【００３５】更に、回転楕円体状の金属粒子２ａのアス
ペクト比（長軸／短軸比）は３〜３０がよく、その場合
所望の消光比（光波長１３１０ｎｍ，１５５０ｎｍで２
０ｄＢ以上）が得られ、より好ましくは１５〜２０とす
る。

【００３６】このような本発明の偏光子Ｐ１は、図１に
示すように機能する。回転楕円体状の金属粒子２ａの長
軸方向を仮にｘ方向、金属粒子２ａの短軸方向を仮にｙ
方向、光の入射方向をｚ方向にとり、ｘｙの直交する２
方向に偏光成分を有する入射光Ｌ１を偏光子Ｐ１に入射
すると、金属粒子２ａの長軸方向（ｘ方向）に平行な偏
光を多くしかも長波長帯にて吸収するため、出射光Ｌ２
はある波長帯域でｙ方向に平行な偏光のみとなり、偏光
子として作用する。

【００３７】また、本発明の偏光子Ｐ１はファラデー回
転子と共に用いて光アイソレータに応用できる。この場
合、Ｎｉ−Ｆｅ合金等からなる円筒状のホルダ内に、Ｙ
ＩＧ（イットリウム鉄ガーネット：３Ｙ₂Ｏ₃・５Ｆｅ
₂Ｏ₃）等からなる円板状のファラデー回転子を設置
し、そのファラデー回転子の光入射側及び／又は光出射
側に、本発明の偏光子Ｐ１を配置する。前記ホルダ内の
ファラデー回転子の周囲には、その偏光方向を磁場によ
り回転させるための永久磁石、電磁石等が設けられる。

【００３８】そして、例えばファラデー回転子の光入射
側及び光出射側に、本発明の偏光子Ｐ１を配置した場合
について、その機能を説明する。光入射側の偏光子Ａと
光出射側の偏光子Ｂとでは偏光方向が４５°異なるよう
にし、またファラデー回転子による偏光方向の変化の方
向を、偏光子Ａの偏光方向Ａから偏光子Ｂの偏光方向Ｂ
へ向かって４５°変化するように構成すると、光アイソ
レータとなる。

【００３９】光アイソレータに入射したランダム偏光の
光は、偏光子Ａによって一方向の偏光方向Ａの光とな
り、ファラデー回転子によって偏光方向が４５°変化
し、偏光方向Ｂの光となり、その結果偏光子Ｂをそのま
ま通過し出射する。出射側から戻ってきたランダム偏光
の光は、偏光子Ｂによって偏光方向Ａと偏光方向が４５
°異なる偏光方向Ｂの光となり、更にファラデー回転子
によって偏光方向が４５°変化し、偏光方向Ａと偏光方
向が９０°異なる光となり、偏光子Ａを通過することが
できない。従って、光アイソレータとして機能すること
になる。

【００４０】このような光アイソレータは、本発明の偏
光子Ｐ１が内蔵されているため、挿入損失及び消光比等
の光学的特性において優れたものとなる。

【００４１】かくして、本発明は、金属粒子層及び透明
誘電体層の積層数が少なくても、消光比及び挿入損失等
の光学的特性に優れ、また安価に製造可能になるという
作用効果を有する。

【００４２】更に、本発明の偏光子Ｐ１の製法を下記の
工程（１）〜（８）及び図２により、以下に説明する。
尚、図２は１層の金属粒子層２の平面図である。

【００４３】（１）ＢＫ７ガラス等の透明基板１を用意
し、その一主面上に島状に金属粒子２ａが分布するよう
金属粒子層２をスパッタリング法、多元スパッタリング
法により形成する。このとき、成膜時間は完全な膜がで
きる前に成膜を止めるために約５分程度と短時間に設定
し、透明基板１を約５００℃に加熱した状態で成膜する
と、金属粒子２ａが島状に分布するものとなり、そして
島状の金属粒子２ａの平面形状はほぼ円形である。

【００４４】（２）金属粒子層２において金属粒子２ａ
を所望の大きさに成長させるために、透明基板１をガラ
ス転移点以下の温度で熱処理を行う。

【００４５】（３）多元スパッタリング法により、透明
基板１と同じ材質の透明誘電体層３を成膜する。

【００４６】（４）３００℃〜ガラス転移点以下（５８
０℃程度）の温度に加熱し、透明誘電体層３に混入した
Ａｒ等のスパッタガスの脱ガス処理を行う。

【００４７】（５）所望の消光比及び挿入損失が得られ
るまで、金属粒子層２と透明誘電体層３の成膜及び
（２），（４）の熱処理を複数回繰返し、透明誘電体層
３を形成する。

【００４８】（６）この積層体を加熱した状態で金属粒
子層２の面内の第１方向に延伸して、金属粒子２ａを回
転楕円体状に整形する（図２（ａ）〜（ｂ））。

【００４９】（７）積層体を３００℃〜ガラス転移点程
度以下（６３０℃程度）で熱処理して、金属粒子２ａを
凝集、再粒子化させほぼ円形に形成する（図２（ｂ）〜
（ｃ））。

【００５０】（８）更に、積層体を加熱した状態で前記
第１方向にほぼ直交する第２方向に延伸し、金属粒子２
ａを回転楕円体状に整形する（図２（ｃ）〜（ｄ））。

【００５１】本発明の上記製造方法において、第１方向
と第２方向は厳密に直交する必要はなく、好ましくはそ
れらのなす角が９０°±３０°程度の範囲内であれば十
分本発明の効果が得られる。より好ましくは、９０°±
１０°程度がよい。

【００５２】また、第１方向への延伸距離をＬ1 、第２
方向への延伸距離をＬ2 とすると、１≦Ｌ1 ／Ｌ2 ≦３
がよい。これは、Ｌ1 が金属粒子２ａの短軸方向の間隔
を規定するものであることから、Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１の場合
Ｌ1 の延伸距離が不十分となり、その結果金属粒子２ａ
の短軸方向の間隔が狭くなり、挿入損失が増加し易い。
また、Ｌ1 ／Ｌ2 ＞３の場合、金属粒子２ａの短軸方向
の間隔が広がりすぎるため、分布密度が低下し消光比が
劣化し易い。

【００５３】上記の延伸工程における加熱温度は、透明
基板１及び透明誘電体層３がガラスの場合、６２５〜６
３０℃程度がよい。

【００５４】ここで、光学的特性を向上させて金属粒子
２ａの短軸方向の間隔を広げるメカニズムを以下に説明
する。

【００５５】従来の製造方法では、延伸を行うと透明基
板１の厚さが約１／３になり、透明基板１幅も約１／３
となる。延伸後の透明基板１の体積は変化しないため、
長さは９倍になる。このとき、延伸後の金属粒子２ａ
は、その長軸方向の間隔は延伸前の９倍と広がっている
が、短軸方向の間隔は延伸前の１／３となり、そのため
挿入損失が大きくなる。また、短軸方向の間隔を十分な
ものとしようとすると、金属粒子の数を減らす必要があ
り、その場合長軸方向の間隔が広がりすぎ、消光比が低
下する。そして、高消光比にするために積層数を増加さ
せねばならず、作製に時間がかかり高コスト化してい
た。

【００５６】そこで、本発明では、第１方向に延伸して
金属粒子２ａの長軸方向の間隔を十分に広げ、その後熱
処理して金属粒子２ａを凝集、再粒子化して光吸収異方
性を除去し、更に第１方向とほぼ直交する第２方向に延
伸する。その結果、金属粒子２ａの絶対的な個数を増加
させ光学的特性を向上させつつ金属粒子２ａの短軸方向
の間隔を広げることができる。

【００５７】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更は何等差し支えない。

【００５８】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。

【００５９】（実施例１）図１の偏光子Ｐ１を以下の工
程（１）〜（８）により作製した。

【００６０】（１）透明基板１には７６ｍｍ×１０ｍｍ
×１ｍｍのＢＫ７ガラス、成膜装置として多元マグネト
ロンスパッタ装置、スパッタリングガスにはＡｒ、ター
ゲットには金属粒子層２をなすＣｕと透明誘電体層３を
なすＢＫ７ガラスをそれぞれ使用した。スパッタ条件は
ＲＦパワー２０Ｗ、スパッタ圧２．０×１０^-3ｔｏｒ
ｒ、Ａｒガスの流量１０ｃｃｍ、成膜時間約５分とし、
透明基板１を約５００℃に加熱した状態で、金属（Ｃ
ｕ）粒子層２の厚さが２４ｎｍになるように設定しスパ
ッタリングを行った。

【００６１】ここで、金属粒子層２の厚さは上記スパッ
タ条件にて別途２０分間成膜したものの膜厚を測定し、
その成膜速度を算出し、それを基準にして導きだした。

【００６２】（２）Ｃｕからなる金属粒子２ａを成長さ
せるために、金属粒子層２の形成直後に５００℃、６０
分の熱処理を行った。

【００６３】（３）金属粒子２ａを透明誘電体層３中に
埋め込むために、金属粒子層２上に透明基板１材料と同
じＢＫ７ガラスをスパッタリング法により、３００ｎｍ
成膜した。

【００６４】（４）５８０℃、１時間の熱処理をし、Ａ
ｒの脱ガス処理を行った。

【００６５】（５）（１）〜（４）の工程を５回繰返
し、金属粒子層２と透明誘電体層３の組を５組積層した
積層体を形成した。

【００６６】（６）そして、この積層体を６２５℃にて
第１方向に４５ｋｇ／ｍｍ²の応力、延伸距離Ｌ1 ＝５
０ｍｍで延伸を行い、金属粒子２ａを回転楕円体状とな
し、延伸後の透明誘電体層３の膜厚は１００ｎｍであっ
た。

【００６７】そして、この場合、前記第１方向への延伸
距離Ｌ1 を５０ｍｍ，７５ｍｍ，１００ｍｍ，１２５ｍ
ｍ，１５０ｍｍとした５つのサンプルを作製した。

【００６８】（７）これらのサンプルに対し、６２５℃
で１時間の熱処理を施し、金属粒子を凝集させ、再粒子
化させた。

【００６９】（８）さらに、前記第１方向と直交する第
２方向に、６２５℃，４５ｋｇ／ｍｍ²の応力で延伸距
離Ｌ2 ＝５０ｍｍで延伸を行い、５種の偏光子Ｐ１を作
製した。この場合、各偏光子Ｐ１の金属粒子２ａの分布
密度は１５個／μｍ²（Ｌ1 ＝５０ｍｍ），１２個／μ
ｍ²（Ｌ1 ＝７５ｍｍ），９個／μｍ²（Ｌ1 ＝１００
ｍｍ），６個／μｍ²（Ｌ1 ＝１２５ｍｍ），３個／μ
ｍ²（Ｌ1 ＝１５０ｍｍ）であった。

【００７０】そして、これら５種の偏光子Ｐ１につい
て、透過型電子顕微鏡による金属粒子層２の観察及び光
波長１３１０ｎｍで光学的特性の測定を行い、それぞれ
の金属粒子２ａの短軸方向の平均間隔及び挿入損失を、
表１に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１より、金属粒子２ａの短軸方向の平均
間隔が１００ｎｍで挿入損失が０．０８ｄＢ、２００ｎ
ｍ以上で０．０４ｄＢ以下と優れた値を示した。また、
２００ｎｍで消光比約２０ｄＢであった。

【００７３】（実施例２）図１の偏光子Ｐ１を以下の工
程（１）〜（８）により作製した。

【００７４】（１）透明基板１には７６ｍｍ×１０ｍｍ
×１ｍｍのＢＫ７ガラス、成膜装置として多元マグネト
ロンスパッタ装置、スパッタリングガスにはＡｒ、ター
ゲットには金属粒子層２をなすＣｕと透明誘電体層３を
なすＢＫ７ガラスをそれぞれ使用した。スパッタ条件は
ＲＦパワー２０Ｗ、スパッタ圧２．０×１０^-3ｔｏｒ
ｒ、Ａｒガスの流量１０ｃｃｍ、成膜時間約５分とし、
透明基板１を約５００℃に加熱した状態で、金属（Ｃ
ｕ）粒子層２の厚さが１２ｎｍになるように設定しスパ
ッタリングを行った。

【００７５】ここで、金属粒子層２の厚さは上記スパッ
タ条件にて別途２０分間成膜したものの膜厚を測定し、
その成膜速度を算出し、それを基準にして導きだした。
また、金属粒子層２の成膜量を小さくしたのは、金属粒
子２ａの分布密度（個数密度）を増加させるためであ
る。

【００７６】（２）Ｃｕからなる金属粒子２ａを成長さ
せるために、金属粒子層２の形成直後に５００℃、６０
分の熱処理を行った。

【００７７】（３）金属粒子２ａを透明誘電体層３中に
埋め込むために、金属粒子層２上に透明基板１材料と同
じＢＫ７ガラスをスパッタリング法により、３００ｎｍ
成膜した。

【００７８】（４）５８０℃、１時間の熱処理をし、Ａ
ｒの脱ガス処理を行った。

【００７９】（５）（１）〜（４）の工程を５回繰返
し、金属粒子層２と透明誘電体層３の組を５組積層した
積層体を形成した。

【００８０】（６）そして、この積層体を６２５℃にて
４５ｋｇ／ｍｍ²の応力で第１方向に延伸を行い、金属
粒子２ａを回転楕円体状となし、延伸後の透明誘電体層
３の膜厚は１００ｎｍであった。この場合、前記第１方
向への延伸距離Ｌ1 は１００ｍｍであった。

【００８１】（７）６２５℃で１時間の熱処理を施し、
金属粒子２ａを凝集させ、再度粒子化させた。

【００８２】（８）さらに、前記第１方向と直交する第
２方向に、６２５℃，４５ｋｇ／ｍｍ²の応力で延伸距
離Ｌ2 ＝５０ｍｍで延伸を行い、偏光子Ｐ１を作製し
た。

【００８３】この偏光子Ｐ１における金属粒子２ａの分
布密度は約３０個／μｍ²、金属粒子２ａの短軸方向の
平均間隔は２００ｎｍであり、光波長１３１０ｎｍでの
消光比は４０ｄＢ、挿入損失０．０４ｄＢであった。

【００８４】更に、金属粒子２ａの金属としてＡｕ，Ａ
ｇ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｉｒを用いて、上
記と同様にして偏光子Ｐ１を作製したが、本実施例と同
様の効果が得られた。

【００８５】

【発明の効果】本発明の偏光子は、金属粒子層の面内に
おける金属粒子の短軸方向の平均間隔が１００ｎｍ以上
であることにより、金属粒子層及び透明誘電体層の積層
数が少なくても消光比及び挿入損失等の光学的特性に優
れ、また安価に製造できるという作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏光子Ｐ１の基本構成の斜視図であ
る。

【図２】本発明の偏光子Ｐ１の製造工程のうち延伸工程
を示すもので、金属粒子層の平面図である。

【符号の説明】

１：透明基板２：金属粒子層２ａ：金属粒子３：透明誘電体層４：偏光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の少なくとも一主面上に、回転楕
円体状を成し光吸収異方性を有する金属粒子が分散され
た金属粒子層と透明誘電体層とを設けてなる偏光子であ
って、前記金属粒子層の面内における金属粒子の短軸方
向の平均間隔が１００ｎｍ以上であることを特徴とする
偏光子。
【請求項２】透明基板の少なくとも一主面上に、金属粒
子層と透明誘電体層とを交互に積層し、この積層体を加
熱するとともに金属粒子層の面内の特定方向に延伸し
て、金属粒子を回転楕円体状に整形する偏光子の製造方
法であって、前記積層体を所定の第１方向に延伸して前
記金属粒子を回転楕円体状となし、次いで熱処理して前
記金属粒子を再粒子化させ、その後前記第１方向にほぼ
直交する第２方向に延伸することを特徴とする偏光子の
製造方法。
【請求項３】前記第１方向への延伸距離をＬ1 、前記第
２方向への延伸距離をＬ2 とすると、１≦Ｌ1 ／Ｌ2 ≦
３である請求項２記載の偏光子の製造方法。