JPS61132541A - 屈折率分布型レンズの調整法 - Google Patents
屈折率分布型レンズの調整法Info
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- JPS61132541A JPS61132541A JP59250426A JP25042684A JPS61132541A JP S61132541 A JPS61132541 A JP S61132541A JP 59250426 A JP59250426 A JP 59250426A JP 25042684 A JP25042684 A JP 25042684A JP S61132541 A JPS61132541 A JP S61132541A
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- Japan
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- glass
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/005—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to introduce in the glass such metals or metallic ions as Ag, Cu
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
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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。
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］
この発明は光伝送用ファイバーと半導体レー量アー光源
との光結合等に使用する高開口で、かつ低収差の屈折率
分布型レンズの製造法に関するものである。
との光結合等に使用する高開口で、かつ低収差の屈折率
分布型レンズの製造法に関するものである。
［従来の技術］
光フアイバー通信システムにおける光ビーム制御技術の
一つとして光源である半導体レーザー（ＬＤ）や発光ダ
イオード（ＬＥＤ）の出力光を、伝送路である光ファイ
バーに効率良く結合さぼる光源・光フアイバー結合技術
は、光通信の信頼性を向上させる上で重要な技術である
。一般には光源からの出力光をレンズ等の光学素子を用
いて集光し、光ファイバーへの結合効率を高める構成が
考えられ、光学素子としては球レンズや屈折率分布型ロ
ッドレンズあるいは平板マイクロレンズ等が用いられて
来ている。
一つとして光源である半導体レーザー（ＬＤ）や発光ダ
イオード（ＬＥＤ）の出力光を、伝送路である光ファイ
バーに効率良く結合さぼる光源・光フアイバー結合技術
は、光通信の信頼性を向上させる上で重要な技術である
。一般には光源からの出力光をレンズ等の光学素子を用
いて集光し、光ファイバーへの結合効率を高める構成が
考えられ、光学素子としては球レンズや屈折率分布型ロ
ッドレンズあるいは平板マイクロレンズ等が用いられて
来ている。
［発明が解決しようとする問題点］
平板内に屈折率分布を有する各種のレンズの製造法とし
ては例えば特願昭５９−１４５９３８号や特願昭５９−
１４６９１３号等で本願人がすでに出願したようにガラ
ス表面から高屈折率を生ずるイオンを、イオン交換によ
って拡散させるイオン拡散移入法を用いることが有効で
ある。即ちこの方法を用いることにより、比較的屈折率
の大きなレンズ作用部分が保られ、開口数の大きな屈折
率分布型レンズを製造することができる。
ては例えば特願昭５９−１４５９３８号や特願昭５９−
１４６９１３号等で本願人がすでに出願したようにガラ
ス表面から高屈折率を生ずるイオンを、イオン交換によ
って拡散させるイオン拡散移入法を用いることが有効で
ある。即ちこの方法を用いることにより、比較的屈折率
の大きなレンズ作用部分が保られ、開口数の大きな屈折
率分布型レンズを製造することができる。
平板内に回折率分布を有するレンズ１は、第１図に示す
ごとく半円柱状の屈折率分布領域２を有し、該領域２は
第２図に示すようにＸおよびＺ方向断面では平面から厚
み方向に向って２次曲線状に屈折率を減少させ、Ｙ方向
断面では一様な屈折率をもっている。このようなレンズ
を上記イオン拡散移入法で作製すると、たえば下式で表
わされる理想的な屈折率分布を得ることは容易ではない
。
ごとく半円柱状の屈折率分布領域２を有し、該領域２は
第２図に示すようにＸおよびＺ方向断面では平面から厚
み方向に向って２次曲線状に屈折率を減少させ、Ｙ方向
断面では一様な屈折率をもっている。このようなレンズ
を上記イオン拡散移入法で作製すると、たえば下式で表
わされる理想的な屈折率分布を得ることは容易ではない
。
ｎ（χ、２＝ｎ ２（１−ａ２χ２）ｆｉ＋（但し、
ｎ ：厚さ方向の屈折率、ｎ ニス（χ）
Ｏ ラブ表面の屈折率、ｇ二分布の２次定数）即ち、高屈折
率成分をイオン交換によってガラス板内へ拡散させるこ
とにより作製したレンズは、開口数の大きなものが得ら
れる反面、収差が大きいという問題点があった。
ｎ ：厚さ方向の屈折率、ｎ ニス（χ）
Ｏ ラブ表面の屈折率、ｇ二分布の２次定数）即ち、高屈折
率成分をイオン交換によってガラス板内へ拡散させるこ
とにより作製したレンズは、開口数の大きなものが得ら
れる反面、収差が大きいという問題点があった。
［発明の目的］
この発明はこのような問題点に着目してなされたもので
、イオン交換を行なったガラス体に再度熱処理を行なう
ことにより高屈折率を生ずるイオンの再拡散によって屈
折率分布を理想的な分布を近づけ、収差の小さな屈折率
分布型レンズを得ることを目的としている。
、イオン交換を行なったガラス体に再度熱処理を行なう
ことにより高屈折率を生ずるイオンの再拡散によって屈
折率分布を理想的な分布を近づけ、収差の小さな屈折率
分布型レンズを得ることを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するため本発明は、溶融塩浸漬によりイ
オン交換を行なったガラス体に、再度熱処理を行なうよ
うにしたものである。すなわち、表面からのイオン拡散
移入法によってガラス体内に高屈折率を生ずるイオンの
連続的な分布を形成した後、例えば空気中など溶融塩と
接しない状態で該ガラス体を熱処理することにより、ガ
ラス体内でのイオンの拡散を行ない、得られる屈折率分
布をレンズとして理想的な分布に近づけることを特徴と
している。
オン交換を行なったガラス体に、再度熱処理を行なうよ
うにしたものである。すなわち、表面からのイオン拡散
移入法によってガラス体内に高屈折率を生ずるイオンの
連続的な分布を形成した後、例えば空気中など溶融塩と
接しない状態で該ガラス体を熱処理することにより、ガ
ラス体内でのイオンの拡散を行ない、得られる屈折率分
布をレンズとして理想的な分布に近づけることを特徴と
している。
［実施例］
以下、この発明の図面を参照して説明する。たとえば第
１図のように半円柱状の屈折率分布領域２を有する分布
屈折率平板マイクロレンズ１を作製する場合には、さき
に本願人が出願した特願昭５９−１４５９３８号のよう
に、まずガラス板３の表面にチタン膜等のようにイオン
に対して不透性の膜を第３図のようにスリット状の開口
部５をもったマスリ４として付け、これを銀やタリウム
等高屈折率を生ずるイオンを含む溶融塩中に浸漬する。
１図のように半円柱状の屈折率分布領域２を有する分布
屈折率平板マイクロレンズ１を作製する場合には、さき
に本願人が出願した特願昭５９−１４５９３８号のよう
に、まずガラス板３の表面にチタン膜等のようにイオン
に対して不透性の膜を第３図のようにスリット状の開口
部５をもったマスリ４として付け、これを銀やタリウム
等高屈折率を生ずるイオンを含む溶融塩中に浸漬する。
この工程で、ガラス板内のアルカリイオンと溶融塩中の
イオン７が第４図のように開口部５を通して相互拡散し
、ガラス板３内に半円柱状にイオンの濃度分布領域６が
形成される。しかし、この段階で得られる屈折率分布は
第５Ａ図の符号８で示すように、レンズとして理想的な
分布９とは言いがたい。そこでこの様にイオン交換を行
なったガラス板を、例えば空気中などガラス内外でのイ
オン交換の起こらない雰囲気中で熱処理を行ない、ガラ
ス板内でのイオンの拡散により、第５Ｂ図に示すように
屈折率分布をレンズとして理想的な分布へと変化させる
。この様にして得られた屈折率分布領域を有するガラス
板３は表面のマスク４を除去し、研磨加工することによ
り、低収差の分布回折率平板マイクロレンズとなる。
イオン７が第４図のように開口部５を通して相互拡散し
、ガラス板３内に半円柱状にイオンの濃度分布領域６が
形成される。しかし、この段階で得られる屈折率分布は
第５Ａ図の符号８で示すように、レンズとして理想的な
分布９とは言いがたい。そこでこの様にイオン交換を行
なったガラス板を、例えば空気中などガラス内外でのイ
オン交換の起こらない雰囲気中で熱処理を行ない、ガラ
ス板内でのイオンの拡散により、第５Ｂ図に示すように
屈折率分布をレンズとして理想的な分布へと変化させる
。この様にして得られた屈折率分布領域を有するガラス
板３は表面のマスク４を除去し、研磨加工することによ
り、低収差の分布回折率平板マイクロレンズとなる。
また同様にガラス板の表面に付けるＴｉマスクの開口部
５を円形とすれば、半球状の屈折率分布領域を有する低
収差の分布屈折率平板マイクロレンズが得られることは
言うまでもない。
５を円形とすれば、半球状の屈折率分布領域を有する低
収差の分布屈折率平板マイクロレンズが得られることは
言うまでもない。
さらに、特願昭５９−１４６９１３号で申請したような
一方向性の層状屈折率分布領域を有するスラブレンズの
作製法に、上述の熱処理行程を応用することにより、低
収差、高開口のスラブレンズを得ることができる。即ち
マスクを施していないガラス板に片面からイオン交換を
行なった後、適切な熱処理を行ない、屈折率分布の制御
を行なう。しかる後このガラス板１０．１０を第６図に
示すごとく、屈折率分布を有する面１１．１１同士を重
ね合わせ、この面に垂直な面をレンズ端面として研磨す
ることによりスラブレンズとするものである。
一方向性の層状屈折率分布領域を有するスラブレンズの
作製法に、上述の熱処理行程を応用することにより、低
収差、高開口のスラブレンズを得ることができる。即ち
マスクを施していないガラス板に片面からイオン交換を
行なった後、適切な熱処理を行ない、屈折率分布の制御
を行なう。しかる後このガラス板１０．１０を第６図に
示すごとく、屈折率分布を有する面１１．１１同士を重
ね合わせ、この面に垂直な面をレンズ端面として研磨す
ることによりスラブレンズとするものである。
また、スラブレンズの作製に関してはイオン交換を行な
ったガラス板の屈折率分布を有する面同士を重ね合わせ
、加圧および加熱することにより、２枚のガラスの接合
および再熱処理による屈折率分布の調整を一度に行なう
ことも可能である。
ったガラス板の屈折率分布を有する面同士を重ね合わせ
、加圧および加熱することにより、２枚のガラスの接合
および再熱処理による屈折率分布の調整を一度に行なう
ことも可能である。
［実施例１］
ＴｉＦ６と称される光学ガラス（重量％でＰ２Ｏ５４７
，７％、Ｎａ２Ｑ １９．８％、Ｋ２Ｏ１，７％、Ａ
ｌ２０３３．７％、Ｔ ！ ０２ １５．４％、その他
１，６％）から成る２０ｘ ２０ｘ ５ ｍｍのガラス
板の表面に０．２ｍｇ＋幅のスリット状開口部を有する
厚さ２μｍのＴｉ膜のマスクを付けた。次いでこれを重
量％でＡＱＮ０３ ４０％、ＫＮＯ３６０％の３５０℃
の溶融法塩中に１００時間浸漬し、イオン交換を行なっ
た後、３５０℃の大気中で２０時間熱処理を行なった。
，７％、Ｎａ２Ｑ １９．８％、Ｋ２Ｏ１，７％、Ａ
ｌ２０３３．７％、Ｔ ！ ０２ １５．４％、その他
１，６％）から成る２０ｘ ２０ｘ ５ ｍｍのガラス
板の表面に０．２ｍｇ＋幅のスリット状開口部を有する
厚さ２μｍのＴｉ膜のマスクを付けた。次いでこれを重
量％でＡＱＮ０３ ４０％、ＫＮＯ３６０％の３５０℃
の溶融法塩中に１００時間浸漬し、イオン交換を行なっ
た後、３５０℃の大気中で２０時間熱処理を行なった。
このあと、ガラス板の表面のＴ１膜を除去し、研磨加工
することにより、半径約１．３１屈折率差０．０９４の
ほぼ半円柱状の屈折率分布領域を有するレンズ体を得た
。このレンズの７方向の屈折率分布を前述の１式に近似
した場合、その標準偏差の値は熱処理前では８２０Ｘ
１０−５であったが、熱処理を行なうことにより１４Ｘ
１０’となり、屈折率分布を１式に近づけることがで
きた。
することにより、半径約１．３１屈折率差０．０９４の
ほぼ半円柱状の屈折率分布領域を有するレンズ体を得た
。このレンズの７方向の屈折率分布を前述の１式に近似
した場合、その標準偏差の値は熱処理前では８２０Ｘ
１０−５であったが、熱処理を行なうことにより１４Ｘ
１０’となり、屈折率分布を１式に近づけることがで
きた。
［実施例２］
実施例１と同組成のＴｉＦ６と称されるガラスを２０ｘ
２０ｘ ５ ｎｕｎの板状に加工し、重ｎ％でＡＱＮ
０３ ４０％、ＫＮＯ：１ ６０％（７） ３５０℃（
７） ｍ 融塩中に１００時間浸漬してイオン交換を行
なった後、３５０℃の大気中で２０時間熱処理を行なっ
た。
２０ｘ ５ ｎｕｎの板状に加工し、重ｎ％でＡＱＮ
０３ ４０％、ＫＮＯ：１ ６０％（７） ３５０℃（
７） ｍ 融塩中に１００時間浸漬してイオン交換を行
なった後、３５０℃の大気中で２０時間熱処理を行なっ
た。
こうして得られた屈折率分布を有したガラスの拡散面を
研磨し、第６図のように屈折率分布を有する面同士を重
ね合わせた後、この面と垂直に切断及び研磨をすること
により、屈折率差０．１７、開口数０．８３の低収差、
高開口スラブレンズを得た。ここで熱処理前後の屈折率
分布を１式に近似した場合の標準偏差は３８０Ｘ １０
から９５Ｘ １０−５へと大きく変化し、屈折率分
布が１式に近づいたことがわかった。
研磨し、第６図のように屈折率分布を有する面同士を重
ね合わせた後、この面と垂直に切断及び研磨をすること
により、屈折率差０．１７、開口数０．８３の低収差、
高開口スラブレンズを得た。ここで熱処理前後の屈折率
分布を１式に近似した場合の標準偏差は３８０Ｘ １０
から９５Ｘ １０−５へと大きく変化し、屈折率分
布が１式に近づいたことがわかった。
第１図は半円柱状の屈折率分布領域をもつ平板マイクロ
レンズの斜視図、第２図はＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率分布
を示す線図、第３図はスリット状開口部を有するマスク
を付けたガラス板の斜視図、第４図はマスク開口部から
のイオン交換状態を示す説明図、第５Ａ図はイオン交換
によって得られる屈折率分布とレンズとして理想的な分
布との比較を示す線図、第５Ｂ図は熱処理時間による屈
折率分布の変化の様子を示す線図、第６図はスラブレン
ズの斜視図である。 １・・・ガラス板、２・・・屈折率分布領域、３・・・
ガラス板、４・・・マスク、５・・・開口部、７・・・
イオンの流れ、８・・・イオン交換によって得られた屈
折率分布、９・・・レンズとして理想的な屈折率分布、
１０・・・ガラス板、１１・・・屈折率分布領域。
レンズの斜視図、第２図はＸ、Ｙ、Ｚ方向の屈折率分布
を示す線図、第３図はスリット状開口部を有するマスク
を付けたガラス板の斜視図、第４図はマスク開口部から
のイオン交換状態を示す説明図、第５Ａ図はイオン交換
によって得られる屈折率分布とレンズとして理想的な分
布との比較を示す線図、第５Ｂ図は熱処理時間による屈
折率分布の変化の様子を示す線図、第６図はスラブレン
ズの斜視図である。 １・・・ガラス板、２・・・屈折率分布領域、３・・・
ガラス板、４・・・マスク、５・・・開口部、７・・・
イオンの流れ、８・・・イオン交換によって得られた屈
折率分布、９・・・レンズとして理想的な屈折率分布、
１０・・・ガラス板、１１・・・屈折率分布領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラスを高屈折率を生ずるイオンを含む溶融塩中に
浸漬し、イオン交換を行うことにより、該イオンをガラ
ス内に拡散して得られる該ガラス表面より内部に向って
連続的に変化する屈折率分布層を有するガラス体の製造
方法に於いて、前記溶融塩浸漬後に再熱処理を施すこと
によりイオンを再拡散させて、屈折率分布領域での屈折
率分布を制御することを特徴とする屈折率分布型レンズ
の調整法。 ２ 該ガラス体を板状ガラス体としたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の屈折率分布型レンズの調整
法。 ３ 板状ガラス体に帯状あるいは円状の開口部を有する
マスクをつけ、開口部を通じてイオンを拡散させたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の屈折率分布型
レンズの調整法。 ４ ガラス体として燐酸塩ガラスを用い、高屈折率を生
ずるイオンとしてＡｇイオンを用いることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の屈折率分布型レンズの調整
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250426A JPS61132541A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 屈折率分布型レンズの調整法 |
| US07/129,287 US4844724A (en) | 1984-11-29 | 1987-12-07 | Method of adjusting refractive index distribution lenses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250426A JPS61132541A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 屈折率分布型レンズの調整法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132541A true JPS61132541A (ja) | 1986-06-20 |
Family
ID=17207706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250426A Pending JPS61132541A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 屈折率分布型レンズの調整法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4844724A (ja) |
| JP (1) | JPS61132541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6816319B2 (en) | 2002-02-22 | 2004-11-09 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Planar lens |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63212906A (ja) * | 1987-02-28 | 1988-09-05 | Hoya Corp | 埋込み平板導波素子の作製法 |
| US5491708A (en) * | 1993-02-01 | 1996-02-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Integrated optic laser |
| FR2720520B1 (fr) * | 1994-05-24 | 1996-07-19 | Univ Rennes | Guide d'onde réalisé sur un substrat de verre fluoré, sa préparation et son utilisation comme composé optique. |
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| JPS58167453A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 円柱レンズ配列体の製造方法 |
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1984
- 1984-11-29 JP JP59250426A patent/JPS61132541A/ja active Pending
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1987
- 1987-12-07 US US07/129,287 patent/US4844724A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US6816319B2 (en) | 2002-02-22 | 2004-11-09 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Planar lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4844724A (en) | 1989-07-04 |
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