JPS61168554A - 平板マイクロレンズの製造方法 - Google Patents

平板マイクロレンズの製造方法

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JPS61168554A
JPS61168554A JP615185A JP615185A JPS61168554A JP S61168554 A JPS61168554 A JP S61168554A JP 615185 A JP615185 A JP 615185A JP 615185 A JP615185 A JP 615185A JP S61168554 A JPS61168554 A JP S61168554A
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glass
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Masatake Matsuo
誠剛 松尾
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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〕 本発明は電界移入法を用いた平板マイクロレンズの製造
方法に関する。
〔従来技術〕
近年、伊賀、及用らによって、平板基板へのドーパント
の選択拡散によってできる平板マ、イクロレンズが報告
され、注目を集めている。(Appl。
Opt、22,441  (1983))この平板マイ
クロレンズは、多数のマイクロレンズを所望の位置関係
でモノリシックに集積できるという特徴をもち他のプレ
イ状の光学素子(面発光型LD、面発゛光型LED、光
ファイバアレイ、液晶光スイッチアレイ等)と積層する
ことによって光回路をプレイ状に一括して製作できるた
め、光フアイバ通信分野や画像伝送などの分野において
はなくてはならぬ基本的なエレメントになることが期待
されている0 またロッドレンズと比較して、いろいろなサイズのレン
ズが作製できるので、光ディスクのピックアップへの応
用や光コンビエータ等の集積光回路への応用が可能であ
る0 平板マイクロレンズの製造方法としては、電界移入法、
イオン交換法、プラズマCVD法、拡散重合法などが知
られているが、開口数が大きく収差の小さい平板マイク
ロレンズを得る方法としては電界移入法が最もすぐれて
いる。(第1図)〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来の電界移入法によると、望みのレンズ特性
の平板マイクロレンズを再現性良く作製することができ
ないという問題点があった。またレンズ特性の同一基板
内でのバラツキが大キいという問題点もあった。そのた
めに高品質な平板マイクロレンズを安いコストで提供す
ることが困難でアリ、さらに平板マイクロレンズをレン
ズアレイとして用いたいという要求に対しては、その要
求を満たしたレンズアレイを作製することさえ困難であ
った。
本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的とす
るところは、実用上十分な精度を備息た平板マイクロレ
ンズあるいは平板マイクロレンズアレイを再現性良く安
価に製造し得る方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の平板マイクロレンズの製造方法は、箱型の構造
をもった試料セルの底面をパターンマスクで被覆し、内
側に熔融塩のはい。てらる状態で上記試料セルを、上記
熔融塩とは隔てられている熔融塩浴に浸し、上記試料七
〜底部のガラスの両面に電圧を印加し、その電界効果に
よって熔融塩浴中の金属イオン(以下ドーパント)をガ
ラス内に注入する、いわゆる電界移入法を用いた平板マ
イクロレンズの製造方法において、ドーパントの注入ス
ピードが上限に達している条件で電界移入を行なうこと
を特徴とする。
ドーパントの注入スピードが上限に達しているかどうか
は、以下の5種の方法((1) 、 (II) 、 (
創)などで調べることができる。
CI)  製造に用いられる電界移入条件のうち、印加
電圧(ト)のみを変化させる方法(第2図)。
印加電圧(ト)を高めたときにレンズの大きさが大きく
なったときは、ドーパントの注入スピードは上限に達し
ていない。(第2図(a))印加電圧(ト)を高めても
レンズの大きさが大きくならないときはドーパントの注
入スピードが上限に達している。(第2図(b)) (II)  製造に用いられる電界移入条件のうち、マ
スク開口部の半径(rm)のみを変化させる方法(第3
図) レンズの半径(rl)がrmの173  乗に比例して
いるときはドーパントの注入スピードが上限に達してい
ない。(第3図(a)) rtがrmの215乗に比例しているときはドーパント
の注入スピードが上限に達している。(第3図(b)) (釦 製造に摩いられる電界移入条件のうち、印加電圧
間とマスク半径(rm)を変化させる方法(第4図) 図で(a)領域ではドーパントの注入スピードカ上限に
達していない。(第4図(a)) 図で(b)領域ではドーパントの注入スピードが上限に
達している。(第4図(b)) 〔作用〕 本発明の製造方法によれば、ドーパントの注入スピード
が上限に達している条件で電界移入を行なうので、七μ
等の配置、熔融塩の量、電極の形状、サイズ、汚れ等の
外部条件が少々異なっても得られる平板マイクロレンズ
のレンズ特性は同じに保たれる。なぜならドーパントの
注入スピードを制限しているものによる抵抗のためガラ
ス基板両面にかかっている実効電圧が一定に保たれるか
らである。
実際には、第2図〜第4図で説明したような方法に従っ
て調べられた、ドーパントの注入スピードが上限に達し
ている条件のなかから、レンズのサイズ、焦点距離、球
面収差等のレンズ特性を満たす電界移入条件を選ぶこと
が必要である。
以下に、本発明が、望みのレンズ特性の平板マイクロレ
ンズを再現性良く作製すること、ならびにレンズ特性の
均一性にすぐれた平板マイクロレンズアレイを作製する
ことに対してどのように寄与するかを実施例を用いて詳
しく説明する。
〔実施例1〕 本実施例では第5図のようにセットした後、下記の条件
で電界移入を行なった。
(電界移入条件) ・試料ガラス KF2.厚み4 m1m・マスク チタ
ン ・パターン 半径50μmの開口部が100コ集積され
ている。
・熔融塩の組成 Tjz804:ZnSO4−5:5 ・温度 520℃ ・印加電圧 4■ ・移入時間 5hr ・雰囲気 N2 電界移入後、試料セルの内側の熔融塩を捨てて徐冷した
後、湯洗した。つづいて試料上pを適当な形に切断し、
その後ガラス両面を形削、研磨して平板マイクロレンズ
アレイを作製した。
本実施例では、ドーパントの注入スピードが上限に達し
ている条件で電界移入を行なった。
〔実施例2〕 本実施例では第5図のようにセットした後、下記の条件
で電界移入を行なった。
(電界移入条件) ・試料ガラス KF2  厚み4 II−マスク チタ
ン ・パターン 半径200μmの開口部が100コ集積さ
れている。
・熔融塩の組成 TlzsOa:Zn5Oa−5:5 ・温度 520℃ ・印加電圧 4v ・移入時間 5hr ・雰囲気 N意 電界移入後、試料セルの内側の熔融塩を捨てて徐冷した
後、湯洗した。つづいて試料セルを適当な形に切断し、
その後ガラス両面を研削、研磨して平板マイクロレンズ
アレイを作製した。
本実施例の電界移入条件では、ドーパントの注入スピー
ドが上限に達していない。
〔実施例3〕 本実施例では第5図のようにセットした後、下記の条件
で電界移入を行なった。
(電界移入条件) ・試料ガラス KF2.厚み4111 −マスク チタン 嘩パターン 半径50μmの開口部が100コ集積され
ている 瞭熔融塩の組成 TlzsOaHznSO4−5:5 ・温度 520℃ ・印加電圧 1v ・移入時間 5hr ・雰囲気 N2 電界移入後、試料セルの内側の熔融塩を捨てて徐冷した
後、湯洗した。つづいて試料セルを適当な形に切断し、
その後ガラス両面を研削、研磨して平板マイクロレンズ
アレイを作製した。
本実施例の電界移入条件では、ドーパントの注入スピー
ドが上限に達していない。
〔実施例4〕 本実施例では第5図のようにセットした後、下記の条件
で電界移入を行なった。
(電界移入条件) ・試料ガラス KF2  厚み21m1・マスク チタ
ン ・パターン 半径50μmの開口部が100コ集積され
ている ・熔融塩の組成 TjzsO4:Zn5O*−5:5 ・温度 520℃ ・印加電圧 4v ・移入時間 5hr ・雰囲気 N2 電界移入後、試料セルの内側の熔融塩を捨てて徐冷゛し
た後、湯洗した。つづいて試料セルを適当な形に切断し
、その後ガラス両面を研削、研磨して平板マイクロレン
ズアレイを作製した。
本実施例の電界移入条件では、ドーパントの注入スピー
ドが上限に達している。
〔実施例5〕 本実施例では第6図のようにセットした後、下記の条件
で電界移入を行なった。
(電界移入条件) ・試料ガラス KF2.厚み4WK ・マスク チタン ・パターン 半g 50 p mの開口部が100コ集
積されてい不 ・熔融塩の組成 TtzSOa:Zn5On−5:5 番温度 550℃ ・印加電圧 4v ・移入時間 5hr ・雰囲気 Nz 電界移入後、試料セルの内側の熔融塩を捨てて徐冷した
後、湯洗した。つづいて試料上pを適轟な形に切断し、
その後ガラス両面を研削、研磨して平板マイクロレンズ
アレイを作製した。
本実施例の電界移入条件では、ドーパントの注入スピー
ドが上限に達している。
〔実施例1〜実施例5で得られた平板マイクロレンズの
特性〕 *各実施例について5回ずつ電界移入を行なった結果で
ある0得られた平板マイクロレンズアレイ中の平板マイ
クロレンズ100コの特性を全数測定し各条件とも30
0コずつのデータをもとにして算出した。NAはヘリウ
ムネオンレーザを基板のレンズ側から入射させてその遠
視野像から求めた。表をみても明らかなように、ドーパ
ントの注入スピードが上限に達している条件で作製した
平板マイクロレンズのレンズ径のバラツキはそうでない
ものに比べて極めて小さかった。
〔発明の効果〕
本発明の製造方法によれば、ドーパントの注入スピード
が上限に達している条件で電界移入を行なうので、七μ
の配置等の外部条件の多少の変動があってもガラス基板
にかかる実効電圧が一定に保たれ、従って実用上十分な
精度と均一性とを備えた平板マイクロレンズアレイある
いは実用上十分な精度を備えた平板マイクロレンズを再
現性良く安価に製造できる。また本発明を応用すると、
光導波路、スターカブラ、光分岐回路等の微小光学デバ
イスをも再現性良く安価に製造できることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電界移入法による平板マイクロ・レンズ
の製造方法を説明するための図である01・・・・・・
セラミックボート 2・・・・・・試料セp 3・・・・・・パターンマスク 4・・・・・・屈折率分布領域 5・・・−・熔融塩 6−・−負極 7−−・−正極 第2図〜第4図は電界移入条件がドーパントの注入スピ
ードが上限に達している条件かどうかを判断するための
方法を説明する図である。 第5図は本発明の実施例1〜実施例4に用いられた電界
移入系を説明する図でおシ、第6図は実施例5に用いら
れた電界移入系を説明する図である。 8・・・・・・参照極 9・・・・・・仕切り七〜 10−−−−・・ポヲンシオスタット 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 箱型の構造をもつた試料セルの底面をパターンマスクで
    被覆し、内側に熔融塩のはいっている状態で、上記試料
    セルを、上記熔融塩とは隔てられている熔融塩浴に浸し
    、上記試料セル底部のガラスの両面に電圧を印加し、そ
    の電界効果によって熔融塩浴中の金属イオン(以下ドー
    パント)をガラス内に注入する、いわゆる電界移入法を
    用いた平板マイクロレンズの製造方法において、ドーパ
    ントの注入スピードが上限に達している条件で電界移入
    を行なうことを特徴とする平板マイクロレンズの製造方
    法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58167452A (ja) * 1982-03-29 1983-10-03 Nippon Sheet Glass Co Ltd 微小レンズ配列体の製造方法
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58167452A (ja) * 1982-03-29 1983-10-03 Nippon Sheet Glass Co Ltd 微小レンズ配列体の製造方法
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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