JPH0943429A - 偏光素子及びその製造方法 - Google Patents
偏光素子及びその製造方法Info
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- JPH0943429A JPH0943429A JP12712396A JP12712396A JPH0943429A JP H0943429 A JPH0943429 A JP H0943429A JP 12712396 A JP12712396 A JP 12712396A JP 12712396 A JP12712396 A JP 12712396A JP H0943429 A JPH0943429 A JP H0943429A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消光比が高く、しかも基板からの剥離が無
い信頼性の高い偏光素子及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】透明な誘電体基板２の少なくとも一方の主
面上に、誘電体４中に異方性を有する金属粒子５が実質
的に均一に分散された偏光層３を設けたことを特徴とす
る偏光素子１。
い信頼性の高い偏光素子及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】透明な誘電体基板２の少なくとも一方の主
面上に、誘電体４中に異方性を有する金属粒子５が実質
的に均一に分散された偏光層３を設けたことを特徴とす
る偏光素子１。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体中に異方性
を有する金属粒子が分散された偏光素子とその製造方法
に関するものである。
を有する金属粒子が分散された偏光素子とその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】偏光素子は特定の方向に偏光した光を取
り出すために用いるもので、光通信，光センサ，光干渉
計等に使用されている。例えば、光通信の場合、偏光素
子は光アイソレータの主要部品である。光アイソレータ
は、例えばホルダ内に第１の偏光素子とファラデー回転
子と第２の偏光素子とを光軸上に配置し、周囲に同軸の
マグネットを配置したものである。
り出すために用いるもので、光通信，光センサ，光干渉
計等に使用されている。例えば、光通信の場合、偏光素
子は光アイソレータの主要部品である。光アイソレータ
は、例えばホルダ内に第１の偏光素子とファラデー回転
子と第２の偏光素子とを光軸上に配置し、周囲に同軸の
マグネットを配置したものである。
【０００３】ここで、ホルダには例えばＮｉ−Ｆｅ合金
等を用い、偏光素子は低融点ガラスまたは半田でホルダ
に溶着して気密に封止する。偏光性能は光通信に用いる
波長での値が重要であり、光アイソレータはレーザダイ
オード等とを組合わせて用い、第１の偏光素子で特定の
方向に偏光した光を取り出し、ファラデー回転子で偏光
方向を回転させ、第２の偏光素子で偏光方向を回転させ
た光を取り出すようにしたものである。
等を用い、偏光素子は低融点ガラスまたは半田でホルダ
に溶着して気密に封止する。偏光性能は光通信に用いる
波長での値が重要であり、光アイソレータはレーザダイ
オード等とを組合わせて用い、第１の偏光素子で特定の
方向に偏光した光を取り出し、ファラデー回転子で偏光
方向を回転させ、第２の偏光素子で偏光方向を回転させ
た光を取り出すようにしたものである。
【０００４】現在、実用化されている偏光素子は、主と
してガラス中に回転楕円体状の銀粒子を分散させたもの
である（特公平２−４０６１９号公報，対応米国特許Ｕ
ＳＰ４，４８６，２１３、及びＵＳＰ４，４７９，８１
９）。この偏光素子は、銀とハロゲンとを有するガラス
素地を熱処理してハロゲン化銀の粒子を析出させ、加熱
下に延伸してハロゲン化銀粒子を回転楕円体状に引き延
ばす。この過程でハロゲン化銀粒子に異方性が生じる。
次いで、還元雰囲気下で加熱し、ハロゲン化銀を金属銀
へ還元する。
してガラス中に回転楕円体状の銀粒子を分散させたもの
である（特公平２−４０６１９号公報，対応米国特許Ｕ
ＳＰ４，４８６，２１３、及びＵＳＰ４，４７９，８１
９）。この偏光素子は、銀とハロゲンとを有するガラス
素地を熱処理してハロゲン化銀の粒子を析出させ、加熱
下に延伸してハロゲン化銀粒子を回転楕円体状に引き延
ばす。この過程でハロゲン化銀粒子に異方性が生じる。
次いで、還元雰囲気下で加熱し、ハロゲン化銀を金属銀
へ還元する。
【０００５】ところが、この偏光素子ではアスペクト比
（長軸長さと短軸長さとの比）が不均一で、短軸や長軸
の長さが均一な銀粒子を析出させることが困難である。
さらに、ガラス内部でのハロゲン化銀の還元が困難で不
透明なハロゲン化銀が残留する。また、ハロゲン化銀の
還元の過程でガラスが収縮することに伴い、ガラス表面
がポーラスになり長期安定性が低下する。
（長軸長さと短軸長さとの比）が不均一で、短軸や長軸
の長さが均一な銀粒子を析出させることが困難である。
さらに、ガラス内部でのハロゲン化銀の還元が困難で不
透明なハロゲン化銀が残留する。また、ハロゲン化銀の
還元の過程でガラスが収縮することに伴い、ガラス表面
がポーラスになり長期安定性が低下する。
【０００６】このような問題点を解決するために、真空
蒸着やスパッタリング等の薄膜形成プロセスを用いて、
偏光素子を製造することが提案されている（１９９０年
電子情報通信学会，秋季大会，講演予稿集Ｃ−２１
２）。この提案では、ガラス等の誘電体基板上に金属層
を真空蒸着で設け、ガラス等の誘電体層をスパッタリン
グ等でその上に積層する。そして、金属層と誘電体層を
交互に数層形成する。次に加熱下で基板を引き延ばし、
金属層を不連続で島状の金属粒子の層に変形する。金属
粒子層での各金属粒子は延伸方向に引き延ばされて回転
楕円体状になり、偏光性能が発現する。
蒸着やスパッタリング等の薄膜形成プロセスを用いて、
偏光素子を製造することが提案されている（１９９０年
電子情報通信学会，秋季大会，講演予稿集Ｃ−２１
２）。この提案では、ガラス等の誘電体基板上に金属層
を真空蒸着で設け、ガラス等の誘電体層をスパッタリン
グ等でその上に積層する。そして、金属層と誘電体層を
交互に数層形成する。次に加熱下で基板を引き延ばし、
金属層を不連続で島状の金属粒子の層に変形する。金属
粒子層での各金属粒子は延伸方向に引き延ばされて回転
楕円体状になり、偏光性能が発現する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記薄
膜形成プロセスを用いた偏光素子について、発明者は以
下に示す問題点を見出した。
膜形成プロセスを用いた偏光素子について、発明者は以
下に示す問題点を見出した。
【０００８】１）金属粒子層と誘電体層とを交互に積層
した後に、加熱工程及び延伸工程を施すので、最終的に
適当な大きさの金属粒子にさせることが困難となり、偏
光方向とそれに垂直な方向との間の消光比が低い。
した後に、加熱工程及び延伸工程を施すので、最終的に
適当な大きさの金属粒子にさせることが困難となり、偏
光方向とそれに垂直な方向との間の消光比が低い。
【０００９】２）消光比が低いため、積層数を増やして
消光比を増加させる必要があるが、積層数を増やすと基
板からの剥離が生じる。
消光比を増加させる必要があるが、積層数を増やすと基
板からの剥離が生じる。
【００１０】したがって、このような製造方法によって
得られた偏光素子においては、延伸及び還元による製法
で得られた光通信デバイス用の偏光ガラスと対比して
も、それと同程度の特性が得られず、未だ満足できる程
度の品質及び信頼性が得られていなかったのである。
得られた偏光素子においては、延伸及び還元による製法
で得られた光通信デバイス用の偏光ガラスと対比して
も、それと同程度の特性が得られず、未だ満足できる程
度の品質及び信頼性が得られていなかったのである。
【００１１】そこで、本発明は消光比が高く、しかも基
板からの剥離が無い信頼性の高い偏光素子及びその製造
方法を提供することを目的とする。
板からの剥離が無い信頼性の高い偏光素子及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する偏光
素子は、透光性を有する誘電体基板の少なくとも一方の
主面上に、誘電体中に異方性を有する金属粒子が（ほぼ
均一に）分散された偏光層を設けたことを特徴とする。
素子は、透光性を有する誘電体基板の少なくとも一方の
主面上に、誘電体中に異方性を有する金属粒子が（ほぼ
均一に）分散された偏光層を設けたことを特徴とする。
【００１３】ここで、誘電体基板及び偏光層の誘電体
が、ほう珪酸ガラスから成るものとするとよい。
が、ほう珪酸ガラスから成るものとするとよい。
【００１４】また、金属粒子が貴金属元素，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，及びＣｒのうちの少なくとも一種から成るも
のとするとよい。
ｅ，Ｎｉ，及びＣｒのうちの少なくとも一種から成るも
のとするとよい。
【００１５】また、金属粒子が１０〜３０の平均アスペ
クト比、１０〜３００nmの平均長軸長さと１〜１０nmの
平均短軸長さを有するものとするとよい。
クト比、１０〜３００nmの平均長軸長さと１〜１０nmの
平均短軸長さを有するものとするとよい。
【００１６】また、偏光層が５〜１５容積％の金属粒子
を含有するものとするとよい。
を含有するものとするとよい。
【００１７】また、金属製のホルダー内に少なくとも上
述の構成の偏光素子を光軸上に配設して光アイソレータ
を構成するとよい。
述の構成の偏光素子を光軸上に配設して光アイソレータ
を構成するとよい。
【００１８】さらに、上述の偏光素子は、次のような方
法により製造される。すなわち、透明な誘電体基板の少
なくとも一方の主面上に、誘電体と金属との混合物薄膜
を形成し、次いで混合物薄膜を加熱することにより混合
物薄膜中の金属を凝集させて多数の金属粒子を形成し、
しかる後に基板と混合物薄膜とを加熱下に延伸して金属
粒子を回転楕円体状に引き延ばすのである。
法により製造される。すなわち、透明な誘電体基板の少
なくとも一方の主面上に、誘電体と金属との混合物薄膜
を形成し、次いで混合物薄膜を加熱することにより混合
物薄膜中の金属を凝集させて多数の金属粒子を形成し、
しかる後に基板と混合物薄膜とを加熱下に延伸して金属
粒子を回転楕円体状に引き延ばすのである。
【００１９】する。
【００２０】ここで、誘電体と金属微粒子との混合物薄
膜は１層だけ形成して加熱・延伸することにより、充分
な消光比を有する偏光素子が得られるが、誘電体基板の
両主面に混合物薄膜を形成してもよい。
膜は１層だけ形成して加熱・延伸することにより、充分
な消光比を有する偏光素子が得られるが、誘電体基板の
両主面に混合物薄膜を形成してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に基づき説明する。図１に示すように、偏光素子
１は透光性を有する誘電体基板２の少なくとも一方の主
面上に偏光層３を設けたものであり、この偏光層３は誘
電体４中に異方性を有する金属粒子５が実質的に均一に
分散されている。ここで、透光性を有するとは使用波長
に対して透明という意味である。
て図面に基づき説明する。図１に示すように、偏光素子
１は透光性を有する誘電体基板２の少なくとも一方の主
面上に偏光層３を設けたものであり、この偏光層３は誘
電体４中に異方性を有する金属粒子５が実質的に均一に
分散されている。ここで、透光性を有するとは使用波長
に対して透明という意味である。
【００２２】誘電体基板２は例えばパイレックスガラス
（パイレックスとは、コーニング・ガラス・インダスト
リーの商標）やＢＫガラス（ＢＫとは、ＨＯＹＡ社の商
品名）等のほう珪酸ガラスを用い、これ以外にシリカガ
ラス等の高融点ガラスやソーダガラス等の低融点ガラス
を用いてもよい。また、このようなガラス材料に代えて
他の透明材料を用いても良いが、ガラス材料は安価で延
伸が容易であるので好適に使用される。
（パイレックスとは、コーニング・ガラス・インダスト
リーの商標）やＢＫガラス（ＢＫとは、ＨＯＹＡ社の商
品名）等のほう珪酸ガラスを用い、これ以外にシリカガ
ラス等の高融点ガラスやソーダガラス等の低融点ガラス
を用いてもよい。また、このようなガラス材料に代えて
他の透明材料を用いても良いが、ガラス材料は安価で延
伸が容易であるので好適に使用される。
【００２３】また、ガラス材料の内、特にほう珪酸ガラ
スが基板に好ましい。なぜなら、ほう珪酸ガラスの体熱
膨張率は、光アイソレータのホルダに使用される金属材
料に近似するからである。例えば、ホルダ材料として使
用されるＮｉ−Ｆｅ合金の体熱膨張率の９０〜９６×１
０-7／℃に近く、ホルダへの封止が極めて容易であるか
らである。例えば、ＢＫ−７ガラスの体熱膨張率は７２
〜８９×１０-7／℃程度で、Ｎｉ−Ｆｅ合金の体熱膨張
率に非常に近似しているので好適に使用可能である。
スが基板に好ましい。なぜなら、ほう珪酸ガラスの体熱
膨張率は、光アイソレータのホルダに使用される金属材
料に近似するからである。例えば、ホルダ材料として使
用されるＮｉ−Ｆｅ合金の体熱膨張率の９０〜９６×１
０-7／℃に近く、ホルダへの封止が極めて容易であるか
らである。例えば、ＢＫ−７ガラスの体熱膨張率は７２
〜８９×１０-7／℃程度で、Ｎｉ−Ｆｅ合金の体熱膨張
率に非常に近似しているので好適に使用可能である。
【００２４】偏光層３は誘電体４中に回転楕円体状の金
属粒子５をほぼ一様に分散させたものである。誘電体４
には基板２と同種の材料が好ましく、例えば基板２にパ
イレックスガラスを用いる場合には、誘電体４にもパイ
レックスガラスを用い、熱膨張率等の特性を一致させる
ことが好ましい。
属粒子５をほぼ一様に分散させたものである。誘電体４
には基板２と同種の材料が好ましく、例えば基板２にパ
イレックスガラスを用いる場合には、誘電体４にもパイ
レックスガラスを用い、熱膨張率等の特性を一致させる
ことが好ましい。
【００２５】金属粒子５にはＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，
Ｉｒ等の貴金属や、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等の遷移金
属から選択される１種以上の金属であることが好まし
く、誘電体４との濡れが悪く凝集しやすい金属でしかも
酸化され難く、誘電体４中で金属粒子５として存在し得
るものが好ましい。これらの内、特に好ましいものは、
低融点なため凝集が容易で、ガラスとの濡れが悪く、し
かも酸化され難いＡｕと、安価でガラスとの濡れが悪い
Ｃｕである。なお、金属粒子５は金属単体に限定される
ものではなく合金でもよい。
Ｉｒ等の貴金属や、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等の遷移金
属から選択される１種以上の金属であることが好まし
く、誘電体４との濡れが悪く凝集しやすい金属でしかも
酸化され難く、誘電体４中で金属粒子５として存在し得
るものが好ましい。これらの内、特に好ましいものは、
低融点なため凝集が容易で、ガラスとの濡れが悪く、し
かも酸化され難いＡｕと、安価でガラスとの濡れが悪い
Ｃｕである。なお、金属粒子５は金属単体に限定される
ものではなく合金でもよい。
【００２６】偏光層３での金属粒子５の含有量は体積％
単位で５〜１５％が好ましい。ここで、金属粒子５の含
有量が高いほど消光比が増加するが、含有量が１５％を
越えると、成膜時に誘電体と金属への分相（金属粒子径
が０．６μm 程度）が生じ、偏光素子とすることができ
ない。
単位で５〜１５％が好ましい。ここで、金属粒子５の含
有量が高いほど消光比が増加するが、含有量が１５％を
越えると、成膜時に誘電体と金属への分相（金属粒子径
が０．６μm 程度）が生じ、偏光素子とすることができ
ない。
【００２７】また、偏光層３の厚さには特に制限はな
く、例えば延伸前の膜厚で０．５μm厚程度とした。こ
れに対して金属層と誘電体層とを多数層積層するもので
は、これらの合計厚さに制限があり、延伸前の合計厚さ
が０．５μm を越えると基板２からの剥離が生じた。こ
れは、偏光性能を向上させようとすると層数を増加させ
る必要があり、これに伴って合計膜厚が増加すると剥離
が生じるからである。このような偏光層の剥離は延伸前
の熱処理時に発生し、基板と金属層との界面や偏光層中
の金属層と誘電体層との界面にバブル状の膨らみが一面
に発生する。そして、発明者の実験によれば、偏光層の
剥離は偏光層を多数層の積層で形成することと関係し、
本発明のように誘電体と金属との混合物膜を設けて、偏
光層を１層で形成すれば剥離が生じないことを見出し
た。
く、例えば延伸前の膜厚で０．５μm厚程度とした。こ
れに対して金属層と誘電体層とを多数層積層するもので
は、これらの合計厚さに制限があり、延伸前の合計厚さ
が０．５μm を越えると基板２からの剥離が生じた。こ
れは、偏光性能を向上させようとすると層数を増加させ
る必要があり、これに伴って合計膜厚が増加すると剥離
が生じるからである。このような偏光層の剥離は延伸前
の熱処理時に発生し、基板と金属層との界面や偏光層中
の金属層と誘電体層との界面にバブル状の膨らみが一面
に発生する。そして、発明者の実験によれば、偏光層の
剥離は偏光層を多数層の積層で形成することと関係し、
本発明のように誘電体と金属との混合物膜を設けて、偏
光層を１層で形成すれば剥離が生じないことを見出し
た。
【００２８】金属粒子５は回転楕円体状で異方性が有
り、図１（ただし、光の進行方向をＺ方向とし、これに
直角な平面をＸ−Ｙ平面とする。）では、金属粒子５の
長軸方向がＹ方向で、短軸方向がＸ方向である。また、
金属粒子５の長軸長さと短軸長さの比をアスペクト比と
し、ここでは多数の金属粒子５のアスペクト比の平均値
を単にアスペクト比と呼ぶものとする。
り、図１（ただし、光の進行方向をＺ方向とし、これに
直角な平面をＸ−Ｙ平面とする。）では、金属粒子５の
長軸方向がＹ方向で、短軸方向がＸ方向である。また、
金属粒子５の長軸長さと短軸長さの比をアスペクト比と
し、ここでは多数の金属粒子５のアスペクト比の平均値
を単にアスペクト比と呼ぶものとする。
【００２９】金属粒子５が回転楕円体状になるのは、偏
光層３の成膜後の延伸時に、基板２と共に金属粒子５が
延伸方向に引き延ばされるからである。そして、アスペ
クト比が高いほど消光比が増加するが、それと同時に基
板２の延伸率が増加して延伸が困難になり、しかも消光
比の増加率がアスペクト比の高い領域で減少するため、
アスペクト比は１０〜３０が適当であり、特に好ましく
は１５〜２５程度とする。なお、消光比は所定波長にお
いて偏光していない入力光を用いた際に、Ｘ方向の透過
光とＹ方向の透過光のエネルギーの比をデシベル単位で
示したものとし、エネルギーの比が１０の時に１０ｄＢ
とする。
光層３の成膜後の延伸時に、基板２と共に金属粒子５が
延伸方向に引き延ばされるからである。そして、アスペ
クト比が高いほど消光比が増加するが、それと同時に基
板２の延伸率が増加して延伸が困難になり、しかも消光
比の増加率がアスペクト比の高い領域で減少するため、
アスペクト比は１０〜３０が適当であり、特に好ましく
は１５〜２５程度とする。なお、消光比は所定波長にお
いて偏光していない入力光を用いた際に、Ｘ方向の透過
光とＹ方向の透過光のエネルギーの比をデシベル単位で
示したものとし、エネルギーの比が１０の時に１０ｄＢ
とする。
【００３０】金属粒子５の短軸長さが増加すると、透過
すべきＸ方向の偏光に対する挿入損失が増加し、このこ
とからもアスペクト比が１０以上、より好ましくは１５
以上で短軸長さが短く挿入損失を小さくすることが好ま
しい。金属粒子５の長軸平均長さが増加すると、Ｙ方向
の吸収ピーク波長が増加し、光通信で用いる波長域
（１．３μm 程度）に接近する。しかしながら、金属粒
子５のアスペクト比に製造上の制限があり、短軸長さの
増加が挿入損失をもたらすことを加味すると、長軸長さ
にも制限が生じる。
すべきＸ方向の偏光に対する挿入損失が増加し、このこ
とからもアスペクト比が１０以上、より好ましくは１５
以上で短軸長さが短く挿入損失を小さくすることが好ま
しい。金属粒子５の長軸平均長さが増加すると、Ｙ方向
の吸収ピーク波長が増加し、光通信で用いる波長域
（１．３μm 程度）に接近する。しかしながら、金属粒
子５のアスペクト比に製造上の制限があり、短軸長さの
増加が挿入損失をもたらすことを加味すると、長軸長さ
にも制限が生じる。
【００３１】そこで、金属粒子５についての好ましい条
件は、アスペクト比が１０〜３０，長軸長さの平均値が
１０〜３００nm，短軸長さの平均値が１〜１０nmであ
り、より好ましくはアスペクト比が１０〜３０，長軸長
さの平均値が３０〜２００nm，短軸長さの平均値が２〜
１０nmであり、最も好ましくはアスペクト比が１５〜２
５，長軸長さの平均値が４０〜２００nm，短軸長さの平
均値が２〜１０nmである。
件は、アスペクト比が１０〜３０，長軸長さの平均値が
１０〜３００nm，短軸長さの平均値が１〜１０nmであ
り、より好ましくはアスペクト比が１０〜３０，長軸長
さの平均値が３０〜２００nm，短軸長さの平均値が２〜
１０nmであり、最も好ましくはアスペクト比が１５〜２
５，長軸長さの平均値が４０〜２００nm，短軸長さの平
均値が２〜１０nmである。
【００３２】図１の場合、Ｚ方向に入射した入射光６
は、Ｙ方向の偏光成分が金属粒子５の自由電子との共鳴
で吸収され、Ｘ方向の偏光成分は透過率が高く、偏光し
た出射光７となる。また、Ｙ方向とＸ方向とでは吸収の
ピーク波長に差があり、Ｙ方向ではＸ方向よりも長波長
側に吸収のピークがある。そして、特に指摘しない場
合、消光比はＹ方向の吸収のピークが生じる波長で定め
る。
は、Ｙ方向の偏光成分が金属粒子５の自由電子との共鳴
で吸収され、Ｘ方向の偏光成分は透過率が高く、偏光し
た出射光７となる。また、Ｙ方向とＸ方向とでは吸収の
ピーク波長に差があり、Ｙ方向ではＸ方向よりも長波長
側に吸収のピークがある。そして、特に指摘しない場
合、消光比はＹ方向の吸収のピークが生じる波長で定め
る。
【００３３】
【実施例】実施例１ 次に、より具体的な実施例について説明する。まず、基
板２としてＢＫ−７ガラス（ＨＯＹＡ社の商品名であ
り、その組成は、ＳｉＯ2 ：６９％，Ｂ2 Ｏ3 ：１０
％，Ｎａ2 Ｏ：８％，Ｋ2 Ｏ：８％，ＢａＯ：３％（た
だし、組成は重量％））を用いた。また、その軟化点は
７２４℃，体熱膨張率は７２〜８９×１０-7／℃であ
る。基板２のサイズは長さが７６mm，幅が１０mm，厚さ
が１mmである。
板２としてＢＫ−７ガラス（ＨＯＹＡ社の商品名であ
り、その組成は、ＳｉＯ2 ：６９％，Ｂ2 Ｏ3 ：１０
％，Ｎａ2 Ｏ：８％，Ｋ2 Ｏ：８％，ＢａＯ：３％（た
だし、組成は重量％））を用いた。また、その軟化点は
７２４℃，体熱膨張率は７２〜８９×１０-7／℃であ
る。基板２のサイズは長さが７６mm，幅が１０mm，厚さ
が１mmである。
【００３４】次に、偏光層３中の金属含有量が１０体積
％となるように、ＢＫ−７ガラス（基板２と同一のＢＫ
−７）とＡｕとをターゲットとし、２元マグネトロンス
パッタリングにより、金属材料としてのＡｕと誘電体材
料としてのＢＫ−７ガラスを同時に基板２にスパッタ成
膜した。このスパッタ条件は、ＲＦ電力が２０Ｗ，スパ
ッタガスがＡｒで圧力は２．０×１０-2Ｔｏｒｒ，Ａｒ
流量が１０ｃｃ／ｍであった。
％となるように、ＢＫ−７ガラス（基板２と同一のＢＫ
−７）とＡｕとをターゲットとし、２元マグネトロンス
パッタリングにより、金属材料としてのＡｕと誘電体材
料としてのＢＫ−７ガラスを同時に基板２にスパッタ成
膜した。このスパッタ条件は、ＲＦ電力が２０Ｗ，スパ
ッタガスがＡｒで圧力は２．０×１０-2Ｔｏｒｒ，Ａｒ
流量が１０ｃｃ／ｍであった。
【００３５】偏光層３は１層の膜として成膜し、その膜
厚は延伸前の値で、０．５mmとした。成膜後の基板２を
大気中にて６００℃で１時間程度熱処理を施し、金属微
粒子を凝集させて金属粒子５とした。ここで、生成した
金属粒子は延伸前の状態で、平均粒径（直径）が約１２
０nmで、粒径はほぼ１００〜１５０nmの範囲で分布して
いた。
厚は延伸前の値で、０．５mmとした。成膜後の基板２を
大気中にて６００℃で１時間程度熱処理を施し、金属微
粒子を凝集させて金属粒子５とした。ここで、生成した
金属粒子は延伸前の状態で、平均粒径（直径）が約１２
０nmで、粒径はほぼ１００〜１５０nmの範囲で分布して
いた。
【００３６】また、この状態での分光透過特性（消光特
性）を図２に示す。ここで、縦軸は消光比であり、入射
光６と出射光７との割合をｄＢ単位で示し、横軸は使用
した光の波長である。図２から明らかなように、波長が
０．５μm 付近に２０ｄＢ程度の吸収のピークがある。
性）を図２に示す。ここで、縦軸は消光比であり、入射
光６と出射光７との割合をｄＢ単位で示し、横軸は使用
した光の波長である。図２から明らかなように、波長が
０．５μm 付近に２０ｄＢ程度の吸収のピークがある。
【００３７】次に、基板２の両端に各々４５ｋｇ／mm2
の力を互いに反対向きに加えて基板２を延伸させた。こ
こで、延伸の好ましい条件は、加える力が１０〜１００
ｋｇ／mm2 ，延伸時の温度が４００〜７００℃（より好
ましくは６００〜６５０℃）である。また、好ましい延
伸量の範囲は、７６mm長さの基板２に対して延伸長さで
４０〜３００mmであり、これは延伸率として５０〜４０
０％を意味する。そして、実施例では大気中６２５℃に
おいて、基板２の両端に各々４５ｋｇ／mm2 の力を加え
ることにより５０mm延伸した。
の力を互いに反対向きに加えて基板２を延伸させた。こ
こで、延伸の好ましい条件は、加える力が１０〜１００
ｋｇ／mm2 ，延伸時の温度が４００〜７００℃（より好
ましくは６００〜６５０℃）である。また、好ましい延
伸量の範囲は、７６mm長さの基板２に対して延伸長さで
４０〜３００mmであり、これは延伸率として５０〜４０
０％を意味する。そして、実施例では大気中６２５℃に
おいて、基板２の両端に各々４５ｋｇ／mm2 の力を加え
ることにより５０mm延伸した。
【００３８】この結果、偏光層３の膜厚は約０．３μm
となった。このようにして得られた偏光素子では、金属
粒子５のアスペクト比は平均値で２０であり、その長軸
長さは８０nm±１０nm程度、短軸長さは４nm±２nm程度
であった。
となった。このようにして得られた偏光素子では、金属
粒子５のアスペクト比は平均値で２０であり、その長軸
長さは８０nm±１０nm程度、短軸長さは４nm±２nm程度
であった。
【００３９】得られた偏光素子の消光特性を図３に示
す。図２と同様に縦軸は消光比を示し、横軸は波長を示
す。図中、８は図１のＸ方向に偏光した光に対する消光
比を示し、９は図１のＹ方向に偏光した光に対する消光
比を示す。図３から明らかなように、波長０．５５μm
で消光比２０ｄＢを得ることができた。
す。図２と同様に縦軸は消光比を示し、横軸は波長を示
す。図中、８は図１のＸ方向に偏光した光に対する消光
比を示し、９は図１のＹ方向に偏光した光に対する消光
比を示す。図３から明らかなように、波長０．５５μm
で消光比２０ｄＢを得ることができた。
【００４０】次に、得られた偏光素子１をファラデー回
転子を挟むように配置し、その周囲に同軸のマグネット
を配置して、Ｎｉ−Ｆｅ合金のホルダに収容して光アイ
ソレータとした。偏光素子１，１とホルダとの気密封止
には低融点ガラスを用い、封着を行った。封着温度は約
５００℃で、基板２の熱膨張率とホルダの熱膨張率とが
近似するため、気密に封止することができた。
転子を挟むように配置し、その周囲に同軸のマグネット
を配置して、Ｎｉ−Ｆｅ合金のホルダに収容して光アイ
ソレータとした。偏光素子１，１とホルダとの気密封止
には低融点ガラスを用い、封着を行った。封着温度は約
５００℃で、基板２の熱膨張率とホルダの熱膨張率とが
近似するため、気密に封止することができた。
【００４１】なお、上記実施例では基板２の一主面側に
偏光層を設けた場合について説明したが、図４に示すよ
うに、基板２の両主面に偏光層１３，１３を設けるよう
にしてもよい。このようにすることにより基板２の反り
等を抑えることができ、信頼性の高い偏光素子を提供で
きる。
偏光層を設けた場合について説明したが、図４に示すよ
うに、基板２の両主面に偏光層１３，１３を設けるよう
にしてもよい。このようにすることにより基板２の反り
等を抑えることができ、信頼性の高い偏光素子を提供で
きる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属と誘電体との混合物薄膜を成膜し、これを加熱して
金属を凝集させる。これにより金属は互いに凝集して比
較的大きな金属粒子となる。そして、この金属粒子は延
伸方向に引き延ばされて、異方性が発生し、金属粒子は
回転楕円体状となる。これにより、従来の偏光素子のよ
うに金属薄膜と誘電体薄膜とを交互に多数積層する必要
がなく、１層で充分な消光比の大きなものが得られ、し
かも剥離の無い信頼性の非常に優れた偏光素子を提供で
きる。
金属と誘電体との混合物薄膜を成膜し、これを加熱して
金属を凝集させる。これにより金属は互いに凝集して比
較的大きな金属粒子となる。そして、この金属粒子は延
伸方向に引き延ばされて、異方性が発生し、金属粒子は
回転楕円体状となる。これにより、従来の偏光素子のよ
うに金属薄膜と誘電体薄膜とを交互に多数積層する必要
がなく、１層で充分な消光比の大きなものが得られ、し
かも剥離の無い信頼性の非常に優れた偏光素子を提供で
きる。
【００４３】また、酸素の影響を受けずに金属粒子を誘
電体中に分散できるので、還元雰囲気中にて熱処理を行
う工程を省略することができ、偏光に寄与しないハロゲ
ン化金属等を誘電体中に存在しないようにすることがで
き、これにより容易に安定した特性の偏光素子を提供で
きる。
電体中に分散できるので、還元雰囲気中にて熱処理を行
う工程を省略することができ、偏光に寄与しないハロゲ
ン化金属等を誘電体中に存在しないようにすることがで
き、これにより容易に安定した特性の偏光素子を提供で
きる。
【００４４】さらに、従来のように積層構造を採用しな
いので、熱等の応力に起因する剥離の問題を解消するこ
とができ、信頼性の非常に高い偏光素子を提供できる。
いので、熱等の応力に起因する剥離の問題を解消するこ
とができ、信頼性の非常に高い偏光素子を提供できる。
【図１】本発明に係る偏光素子の概略斜視図である。
【図２】本発明に係る偏光素子の延伸前の消光特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図３】本発明に係る偏光素子の延伸後の消光特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】偏光素子の変形例の概略斜視図である。
１，１１ ・・・ 偏光素子 ２ ・・・ ガラス基板 ３，１３ ・・・ 偏光層 ４ ・・・ 誘電体 ５ ・・・ 金属粒子
Claims (7)
- 【請求項１】 透光性を有する誘電体基板の少なくとも
一方の主面上に、誘電体中に異方性を有する金属粒子が
分散された偏光層を設けたことを特徴とする偏光素子。 - 【請求項２】 前記誘電体基板及び前記偏光層の誘電体
が、ほう珪酸ガラスから成ることを特徴とする請求項１
に記載の偏光素子。 - 【請求項３】 前記金属粒子が貴金属元素，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，及びＣｒのうちの少なくとも一種から成るこ
とを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。 - 【請求項４】 前記金属粒子が１０〜３０の平均アスペ
クト比を有することを特徴とする請求項１に記載の偏光
素子。 - 【請求項５】 前記金属粒子が１０〜３００nmの平均長
軸長さと１〜１０nmの平均短軸長さを有することを特徴
とする請求項４に記載の偏光素子。 - 【請求項６】 前記偏光層が５〜１５容積％の金属粒子
を含有していることを特徴とする請求項１に記載の偏光
素子。 - 【請求項７】 透光性を有する誘電体基板の少なくとも
一方の主面上に、誘電体と金属微粒子との混合物薄膜を
形成し、次いで前記混合物薄膜を加熱することにより混
合物薄膜中に金属微粒子の凝集による多数の金属粒子を
形成し、しかる後に前記基板と混合物薄膜とを加熱下で
延伸し前記金属粒子を回転楕円体状に引き延ばすことを
特徴とする偏光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12712396A JP3602913B2 (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 偏光素子とそれを用いた光アイソレ−タ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12393795 | 1995-05-23 | ||
| JP7-123937 | 1995-05-23 | ||
| JP12712396A JP3602913B2 (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 偏光素子とそれを用いた光アイソレ−タ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943429A true JPH0943429A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3602913B2 JP3602913B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=26460726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12712396A Expired - Fee Related JP3602913B2 (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 偏光素子とそれを用いた光アイソレ−タ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3602913B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6359722B1 (en) * | 1999-10-27 | 2002-03-19 | Minebea Co., Ltd. | Optical isolator with a compact dimension |
| WO2007145022A1 (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-21 | Fujifilm Corporation | 窓用偏光膜及び乗り物用前窓 |
| JP2009280496A (ja) * | 2002-01-24 | 2009-12-03 | Corning Inc | 偏光ガラスの製造方法 |
| JP2017503675A (ja) * | 2013-11-13 | 2017-02-02 | コーニング インコーポレイテッド | 積層ガラス品及びその製造方法 |
| US10520655B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-12-31 | 3M Innovative Properties Company | Glare reducing glazing articles |
| CN119882102A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-04-25 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种偏振片复合母材、偏振片及其制备方法 |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP12712396A patent/JP3602913B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6359722B1 (en) * | 1999-10-27 | 2002-03-19 | Minebea Co., Ltd. | Optical isolator with a compact dimension |
| JP2009280496A (ja) * | 2002-01-24 | 2009-12-03 | Corning Inc | 偏光ガラスの製造方法 |
| WO2007145022A1 (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-21 | Fujifilm Corporation | 窓用偏光膜及び乗り物用前窓 |
| JP2007334150A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Fujifilm Corp | 窓用偏光膜及び乗り物用前窓 |
| US10520655B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-12-31 | 3M Innovative Properties Company | Glare reducing glazing articles |
| JP2017503675A (ja) * | 2013-11-13 | 2017-02-02 | コーニング インコーポレイテッド | 積層ガラス品及びその製造方法 |
| US10661533B2 (en) | 2013-11-13 | 2020-05-26 | Corning Incorporated | Laminated glass articles and process for making same |
| US10974486B2 (en) | 2013-11-13 | 2021-04-13 | Corning Incorporated | Laminated glass articles and process for making same |
| CN119882102A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-04-25 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种偏振片复合母材、偏振片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3602913B2 (ja) | 2004-12-15 |
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