JPH04260609A - 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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JPH04260609A
JPH04260609A JP3042799A JP4279991A JPH04260609A JP H04260609 A JPH04260609 A JP H04260609A JP 3042799 A JP3042799 A JP 3042799A JP 4279991 A JP4279991 A JP 4279991A JP H04260609 A JPH04260609 A JP H04260609A
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山 根 正 之
Minoru Inami
井 波  実
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL 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
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学レンズなどの製造
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。
【0002】
【従来の技術】従来から、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、ゾルゲル法が
実施されている。そのゾルゲル法における屈折率分布付
与方法としては、例えば  J.Non−Cryst.
Solids.、85(1986).,244−246
  に記載された方法が知られている。
【0003】それは、シリコンアルコキシドに屈折率を
高める成分として鉛を金属塩の形で添加してゾルを調製
し、ゲル化させた後に、ウェットゲルを前記金属塩を溶
解・拡散し得る溶液に浸漬し、その後金属塩に付与され
た濃度分布を固定した後、乾燥・焼成するという方法で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法において作製される屈折率分布型光学素子では、外周
部での屈折率の低下はある程度見られるものの、その屈
折率分布の形成に寄与する金属塩の濃度が充分には低下
せず、中心部と外周部との屈折率差(Δn)は、あまり
大きな値のものが得られていなかった。
【0005】ウェットゲル中の金属塩に分布を付与する
溶出液中には、ゲル中に存在する金属成分(イオン)は
含まれていないため、ゲルを該溶出液中に浸漬した場合
、図2において一点鎖線1で示すように、理論的にはゲ
ル外周部での金属塩の濃度はゼロになると考えられる。 しかし、同図において実線2で示すように、実際には外
周部の金属塩濃度はゼロにはならず、外周部の屈折率が
高い値を示すため、理論値から期待されるほどの大きな
Δnは得られていなかった。
【0006】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、従来にない大きなΔnを持った屈折率分
布型光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】そこで、上記
目的を達成すべく、鋭意検討の結果、金属塩を溶出・固
定することからなる屈折率分布付与工程を複数回行うこ
とにより、Δnの大きな屈折率分布型光学素子を作製で
きることがわかった。すなわち、金属塩の濃度分布付与
工程と、その分布を固定する工程とを従来通り行った後
、直ちに乾燥工程へ進まずに、再度金属塩の濃度分布付
与工程並びにその分布を固定する工程を行う。この際、
ゲルの中心部の金属塩を保持するような条件の下で周辺
部のそれをより低くするように行う。
【0008】濃度分布付与工程は、浸漬する溶液のゲル
内への拡散過程と、屈折率分布付与金属成分の溶解過程
と、溶解した成分のゲル外への拡散過程という3つの過
程からなる。
【0009】そこで、1回目の濃度分布付与工程は、図
2の実線2に示すように、固定工程後の分布付与金属成
分の濃度が凸状分布となるような時間、すなわち浸漬す
る溶液がゲル中心部まで到達して、屈折率分布付与金属
塩が溶解し、かつその溶解した成分がゲル外へ拡散し得
る適当な時間を分布付与時間とする。
【0010】次に、2回目の濃度分布付与工程は、ゲル
の中心部の金属塩濃度を保持するように、浸漬する溶液
がゲルの中心部にまでは到達しない時間をその拡散速度
から概算した時間浸漬する。この2回目の浸漬により、
外周部のみの屈折率分布付与金属塩濃度が低下し、外周
部の屈折率が更に低くなることから、従来にない大きな
Δnを実現できる。
【0011】2回の濃度分布付与のみならず、同様の考
え方に基づき、多数回の濃度分布付与を行うことにより
、更にΔnを大きくすることができる。多数回の分布付
与を行った場合、分布形状を精密に制御することができ
る。
【0012】
【実施例1】シリコンテトラメトキシド30.0ml(
0.203mol)、シリコンテトラエトキシド30.
0ml(0.134mol)およびトリエチルボレート
12.4ml(0.0729mol)からなる混合溶液
にpH2の塩酸25.0mlを添加し、攪拌して、室温
まで冷却した後、1.25mol/1の酢酸鉛水溶液1
07.6mlと酢酸15.4mlの混合溶液を添加・攪
拌し、ゾルを調製した。
【0013】前記ゾルを内径35mmのポリプロピレン
容器内に50mmの深さまで入れた後、密封放置し、ウ
ェットゲルを得た。
【0014】前記ウェットゲルを30℃で5日間熟成し
た後、60℃で0.61mol/1の酢酸鉛の水−イソ
プロパノール混合溶液(水:イソプロパノール=2:8
vol比)に3日間浸漬した。次に、そのウェットゲル
を、30℃でイソプロパノール:アセトン=8:2と5
:5(vol比)の2種の溶液にそれぞれ2日間ずつ順
に浸漬した。その後、アセトン中に更に2日間浸漬した
。次いで、そのウェットゲルを、30℃で0.61mo
l/1の酢酸カリウムのエタノール溶液中に8時間浸漬
して鉛成分・カリウム成分の濃度分布付与を行った。
【0015】次に、1回目の濃度分布付与を行った前記
ウェットゲルを、30℃でイソプロパノール:アセトン
=5:5(vol比)の溶液と、アセトン中にそれぞれ
2日間ずつ順に浸漬した。
【0016】その後、そのウェットゲルを0.61mo
l/1の酢酸カリウムのエタノール溶液中に1時間浸漬
して2回目の鉛成分・カリウム成分の濃度分布を行った
【0017】次に、前記ウェットゲルを30℃でアセト
ン中に2日間浸漬した後、底部に少量のアセトンを入れ
たガラス容器中に設置したポリプロピレン台上に前記ウ
ェットゲルを移し、アルミニウム箔で密閉し、30℃で
5日間乾燥させた。
【0018】乾燥した直径約20mm、高さ30mmの
ドライゲルを管状炉に入れ、室温から460℃までは2
0℃/hrの昇温速度で昇温し、240℃と460℃で
それぞれ12時間温度保持を行った。次に、560℃ま
では15℃/hrの昇温速度で昇温し、510℃と56
0℃でそれぞれ12時間温度保持を行った後、室温まで
100℃/hrの降温速度で冷却した。なお、460℃
までは酸素ガスを50l/minの流量で流し、その後
降温開始までは酸素ガスの代わりにヘリウムガスを流し
た。これにより、直径13.0mm、長さ19mmの透
明で泡の無いガラス体が得られた。
【0019】この円柱状ガラス体の長さ方向中央付近の
断面における径方向の屈折率分布を測定した結果、図1
において実線3で示すように、中心部で屈折率nd=1
.670、周辺部でnd=1.588であり、屈折率差
(Δn)は、0.082であった。
【0020】
【比較例】実施例1と同様にして作製したウェットゲル
に、濃度分布付与を1回目の8時間のみ行って、乾燥し
、焼成して得られたガラス体の長さ方向中央付近の断面
における径方向の屈折率分布を測定した結果、図1にお
いて破線4で示すように、中心部でnd=1.670、
周辺部でnd=1.608であり、屈折率差(Δn)は
0.062であった。
【0021】
【実施例2】実施例1と同様にして作製したウェットゲ
ルに、濃度分布付与を1回目として8時間行い、さらに
2回目として濃度分布付与時間を15分としたもの、3
0分としたものの2種の濃度分布付与を行ってガラス体
を作製し、得られたガラス体の長さ方向中央付近の断面
における径方向の屈折率分布を上記と同様に測定したと
ころ、表1に示すようなΔnの値を得た。
【0022】
【表1】
【0023】実施例1、実施例2および比較例の結果か
ら、2回目の濃度分布付与工程によって、ゲル外周部の
鉛成分の低下の程度はその浸漬時間の長さの程度により
違いが見られ、2回目の浸漬時間によってΔnの制御が
可能であることがわかった。
【0024】
【実施例3】実施例1と同様に1回目の濃度分布付与を
8時間行い、2回目に1時間行ったウェットゲルを、さ
らに3回目の濃度分布処理として30分行ったものと、
3回目の濃度分布処理として30分行った後、さらに4
回目の濃度分布処理として15分行ったものとを作製し
、その後それぞれ乾燥・焼成することにより透明なガラ
ス体を得た。
【0025】得られたガラス体の長さ方向中央付近の断
面における径方向の屈折率分布を上記と同様に測定した
結果と、実施例1および比較例のΔnとを表2に示した
。多数回の濃度分布付与工程により、ゲル外周部の鉛成
分が、各分布付与工程毎に溶出することによって除々に
低下し、Δnの制御が可能となることがわかった。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば、中心部の屈折率を保持しつつ、外周部の屈折率を低
下させることができ、従来にない大きな屈折率差(Δn
)を持った屈折率分布型光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1および比較例により得られた
ガラス体の屈折率分布を示すグラフである。
【図2】ウェットゲル中の金属塩濃度分布を示すグラフ
である。
【数1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ゾルゲル法による屈折率分布型光学素
    子の製造方法において、シリコンアルコキシドと屈折率
    を高める金属塩とを含むゾルから得たウェットゲルより
    前記金属塩を溶出・固定する工程を複数回行うことを特
    徴とする屈折率分布型光学素子の製造方法。
JP04279991A 1991-02-15 1991-02-15 屈折率分布型光学素子の製造方法 Expired - Fee Related JP3209533B2 (ja)

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WO2005036230A1 (ja) * 2003-10-08 2005-04-21 Toyo Glass Co., Ltd. 光ファイバ結合部品

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06183777A (ja) * 1992-04-06 1994-07-05 Ricoh Co Ltd 光学素子成形用ガラス素材、ガラス光学素子成形品及びその製造方法
JPH0873227A (ja) * 1994-06-30 1996-03-19 Olympus Optical Co Ltd ガラス体の製造方法及びゲルの浸漬装置
JPH08184702A (ja) * 1994-12-29 1996-07-16 Olympus Optical Co Ltd 屈折率分布型光学素子およびその製造方法
JPH11100216A (ja) * 1997-07-30 1999-04-13 Olympus Optical Co Ltd 屈折率分布型光学素子とその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686195A (en) * 1986-01-16 1987-08-11 University Of Rochester Method and composition for the manufacture of gradient index glass
US4797376A (en) * 1987-06-09 1989-01-10 University Of Rochester Sol-gel method for making gradient-index glass
US4902650A (en) * 1987-06-09 1990-02-20 The University Of Rochester Gradient-index glass
JPH068179B2 (ja) * 1990-04-12 1994-02-02 東京工業大学長 屈折率分布ガラスの製造方法
US5068208A (en) * 1991-04-05 1991-11-26 The University Of Rochester Sol-gel method for making gradient index optical elements

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005036230A1 (ja) * 2003-10-08 2005-04-21 Toyo Glass Co., Ltd. 光ファイバ結合部品
US7346237B2 (en) 2003-10-08 2008-03-18 Toyo Glass Co., Ltd. Optical fiber coupling part

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