JPH1054910A

JPH1054910A - 偏光素子及びその製造方法並びに光アイソレータ

Info

Publication number: JPH1054910A
Application number: JP10358297A
Authority: JP
Inventors: Toru Fukano; 徹深野; Yasushi Sato; 恭史佐藤; Masato Shintani; 真人新谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-02-24
Anticipated expiration: 2017-04-21
Also published as: JP3740248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体基板の一主面もしくは両主面に、異方
性を有する金属粒子が分散された偏光素子層と誘電体層
とが交互に積層された偏光層を設けてなる偏光素子にお
いて、不純物ガスの混入により偏光層における亀裂の恐
れがなく、偏光特性や信頼性の非常に優れた偏光素子及
びその製造方法並びに光アイソレータを提供すること。【解決手段】透光性を有する誘電体基板２の少なくと
も一主面上、異方性を有する金属粒子４ａが分散された
金属粒子層３と誘電体層５とが交互に多層に積層された
偏光層３を設けてなる偏光素子１であって、偏光層３中
の第０族元素のガスを含む不純物ガスの含有量が１．５
×１０²⁰molecules/cm³以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、光記
録機器、光センサー等に使用される偏光素子とその製造
方法に関し、特に誘電体中に異方性を有する金属粒子が
分散された偏光素子と、それを用いた光アイソレータに
関する。

【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。

【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、逆方向からの反射戻り光は光ア
イソレータから出射させないようにする。

【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。

【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。

【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、ガラスから成る誘電体基板上に金
属層を真空蒸着で設け、ガラスから成る誘電体層をスパ
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】しかしながら発明者
は、このような製造方法では、延伸等の熱塑性変形後に
おいて、最上の誘電体層表面において亀裂が発生するこ
とを見出した。この原因について、発明者らが、鋭意研
究を重ねた結果、金属粒子に異方性を与えるための延伸
等における加熱時に、偏光層中に含まれる誘電体層の形
成用のスパッタリングガスが膨張し、特に積層界面にお
いて気泡が発生していることが判明した。さらに、延伸
や押し出し等の熱塑性変形を行うことにより、その気泡
が加熱により膨らみ、これが塑性変形で引き裂かれ、最
上の誘電体層表面に亀裂を発生させていることが判明し
た。なおここで、スパッタリングガスが成膜中に含まれ
る現象は、一般的に「ガス混入」特にスパッタリングガ
スにＡｒが使用されている場合、「Ａｒトラップ」など
ど呼ばれ、スパッタ装置を使用する場合避けられないも
のである。

【０００８】したがって、従来の偏光素子においてはこ
のような亀裂の発生により、光の散乱等を引き起こし、
ひいては挿入損失を増大させるので、ガラス素地内にハ
ロゲン化銀を析出させて延伸・還元を行う従来からの製
法で得られたものと同等の特性は未だ実現されていなか
った。

【０００９】そこで、本発明では不純物ガスの混入によ
る、偏光層での亀裂発生の恐れが全く無く、偏光特性や
長期信頼性に非常に優れた偏光素子及びその製造方法並
びに光アイソレータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の偏光素子は、透光性を有する基板の少なく
とも一主面上に、形状異方性を有する金属粒子が分散さ
れた金属粒子層と誘電体層とが交互に複数層に積層され
た偏光層を設けて成る偏光素子であって、前記偏光層中
に０族元素（例えば、Ａｒ，Ｎｅ等）の含有量が１．５
×１０²⁰ molecules/cm³以下であることを特徴とする。

【００１１】また、前記誘電体層をスパッタリングによ
り形成するとともに、該誘電体層中にスパッタリングガ
スの含有量が１．５×１０²⁰ molecules/cm³以下である
ことを特徴とする。

【００１２】また、前記スパッタリングガスがアルゴン
ガスであることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の偏光素子の製造方法は、透
光性を有するガラス基板の少なくとも一方の主面上に、
多数の金属粒子から成る金属粒子層を形成する工程と、
該金属粒子層上にガラス層をスパッタリングで形成する
工程とを交互に繰り返すことにより、金属粒子層とガラ
ス層とが複数層に積層された積層体を作製し、該積層体
を３００℃以上且つガラス層のガラス転移点以下の温度
で熱処理した後に、該積層体を積層方向と直交する方向
へ熱塑性変形させることにより、多数の金属粒子に形状
異方性を付与し配向せしめたことを特徴とする。なお、
ガラス基板はとはＢＫ７ガラス、パイレックスガラス、
石英ガラス等とする。

【００１４】また、本発明の光アイソレータは、光を透
過させるファラデー回転子の光入射側及び／又は光出射
側に上記偏光素子を配設して成ることを特徴とする。

【００１５】ここで、誘電体層の膨れる現象は次のよう
に説明される。誘電体層が加熱されると誘電体層中のス
パッタリングガスが大気に放出しはじめるが、ガラス転
位点付近まで温度が上昇すると、ガラスの粘性が高くな
り、通気性が悪くなる。その結果、ガスが大気中に放出
されなくなり、誘電体層を膨らませる。スパッタリング
ガスはガラス転位点温度よりはるかに低い３００℃付近
から放出し、４００℃以上でスパッタリングガスが多く
放出される。そこで、ガラス転位点以下の温度にて、数
時間熱処理を行うことにより、誘電体層中のスパッタリ
ングガスを所定の値以下にすることが可能となり、ひい
ては延伸もしくは押し出し時における加熱時に亀裂が発
生せず、挿入損失の低い偏光素子を提供できる。

【００１６】

【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及び図２に示すように、
偏光素子１は透光性を有する誘電体の基板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は誘電体基板２上に個数密度が基板面方向に４０
個／μm²（平方ミクロン）以下の形状異方性を有する金
属粒子４ａが多数分散された金属粒子層４と透光性を有
する誘電体層５とが交互に複数積層されて成るものであ
る。また、偏光層３はスパッタリングガスとして好適に
使用される０族元素（例えばＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等）の含
有量が１．５×１０²⁰ molecules/cm³以下としている。
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。また、金属粒子４ａの個数密度は基板面
Ｓ方向における密度であって、少なくとも１個の金属粒
子４ａの長軸を含む面（基板面Ｓに平行な面）で切断し
たときに計測した密度である。なお、図１及び図２で
は、金属粒子層４と誘電体層５との積層状態の一部を省
略して図示している。

【００１７】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ＢＫ７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。

【００１８】また、ガラス材料の内、特にほう珪酸ガラ
スが基板２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、ほう珪酸ガラスの
体熱膨張率は、ホルダ材料として使用されるＮｉ−Ｆｅ
合金の体熱膨張率の９０〜９６×１０^-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、
ＢＫ７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。

【００１９】誘電体層５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、誘電体層５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。

【００２０】金属粒子４ａにはＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，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、基板２や誘電体層５との濡れ性が悪く凝集しやす
い金属でしかも酸化され難く、誘電体層５中で金属粒子
４ａ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
ラスとの濡れ性が悪いＣｕである。なお、金属粒子４ａ
は金属単体に限定されるものではなく合金でもよい。

【００２１】金属粒子４ａ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４ａ
の長軸方向がＸ方向で、短軸方向がＹ方向である。ま
た、金属粒子４ａ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４ａ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。

【００２２】金属粒子４ａが回転楕円体状になるのは、
基板２上に偏光層３の成膜後の延伸時に、基板２と共に
金属粒子４ａ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３〜３０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する。金属粒子４ａの短軸長
さが増加すると、透過すべきＹ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３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４ａの長軸平均長さ
が増加すると、Ｘ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４ａ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。そこで、金属粒
子４ａについての好ましい条件は、アスペクト比が３〜
３０であり、より好ましくはアスペクト比が１０〜３
０、最も好ましくはアスペクト比が１５〜２５である。

【００２３】上記偏光素子１は、例えば次のようにして
作製する。すなわち、まず、透光性を有するガラス基板
の少なくとも一方の主面上に、真空蒸着法により多数の
金属微粒子から成る金属薄膜層を形成し、この金属薄膜
層を加熱することにより金属微粒子が凝集して得られた
島状の金属粒子から成る金属粒子層を形成し、この金属
粒子層上にガラス層をスパッタリングで形成する。

【００２４】さらに、このガラス層上に、上記のように
金属粒子層を形成する工程とガラス層を形成する工程と
を交互に繰り返すことにより、金属粒子層とガラス層と
が複数層に積層された積層体を作製する。

【００２５】そして、この積層体を３００℃以上で且つ
ガラス層のガラス転移点以下の温度で熱処理した後に、
この積層体を積層方向と直交する方向へ熱塑性変形させ
ることにより、多数の金属粒子に形状異方性を付与し配
向せしめて得られる。ここで、積層体を３００℃以上で
且つガラス層のガラス転移点以下の温度で熱処理する理
由は、偏光層中に含まれるスパッタリングガスを放出さ
せ、その含有量を１．５×１０²⁰ molecules/cm³以下と
させるためであり、これにより、特に挿入損失を増大さ
せないようにすることができる。ガラス転移点は、例え
ばＢＫ７ガラスで５８０℃でパイレックスガラスで５５
０℃である。そして、後述の表１から明らかなように、
ガラス転移点以下で脱ガスすることにより、気泡を発生
させずに脱ガスすることができる。

【００２６】このようにして得られた偏光素子１は、図
１に示すように、Ｚ方向に入射した入射光Ｌ１は、Ｘ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、Ｙ方向の偏光成分は透過率が高く、偏光した出射光
Ｌ２となる。ここで、Ｘ方向とＹ方向とでは吸収のピー
ク波長に差があり、Ｘ方向ではＹ方向よりも長波長側に
吸収のピークがある。なお、特に指摘しない場合、消光
比はＸ方向の吸収のピークが生じる波長で定めるものと
する。

【００２７】したがって、例えば、上記の偏光素子１を
ファラデー回転子における光入射側及び光出射側の少な
くとも一方側に配設し、偏光素子１の金属粒子層４及び
誘電体層５に光を入射するようにして光アイソレータを
構成すれば、特性及び信頼性の高いものが提供できる。

【００２８】

【実施例】

〔比較例〕基板には７６ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの大き
さのＢＫ７ガラスを使用した。また、成膜装置として
は、多元マグネトロンスパッタ装置を使用し、ターゲッ
トには図１における金属粒子層４を成す銅と誘電体層５
を成すＢＫ７ガラスを使用した。さらに、スパッタリン
グガスにはＡｒを利用した。スパッタ条件はＲＦパワー
２０Ｗ、スパッタ圧は約２．０×１０^-3 Torr 、Ａｒガ
スの流量は約１０ｃｃｍ、銅の膜厚約２４ｎｍに設定
し、銅微粒子を凝集させて成長させる為、金属膜の成膜
直後に約５００℃, ６０分の熱処理を行い、銅微粒子を
所定の大きさの銅粒子に成長させた。なお、銅の膜厚は
上記スパッタ条件にて、２０分間成膜したものの膜厚を
測定し、成膜速度を算出し、この値から導きだしたもの
である。

【００２９】次に、銅粒子をガラス中に埋め込む為、上
記条件にて作製した銅粒子層の上から、基板材料と同じ
ＢＫ７ガラスを２５０ｎｍに成膜した。上記工程を５回
繰り返し、誘電体層４を５層作製した。さらに上記サン
プルをＢＫ7 ガラスの軟化点温度（７２４℃）以下の６
２５℃にて４５ｋｇ／ｍｍ²の応力により、積層方向と
直交する方向へ互いに逆向きに応力を加え５０ｍｍの延
伸を行った。なお、パイレックスガラスの軟化点は８２
０℃で、延伸は軟化点以下の温度で行うことが好まし
い。

【００３０】これにより、約４００ｎｍ厚（厚さ約８０
ｎｍの誘電体層が５層）の偏光層中にアスペクト比が約
１０（短軸長さが２０〜３０ｎｍ）のほぼ回転楕円体を
成す金属粒子の多数が分散された、１２６mm×３mm×
０．３mm程度の大きさの偏光素子が得られたが、この偏
光素子表面（積層表面）には亀裂が発生していた。ま
た、このサンプルの特性を光スペクトルアナライザーに
より測定したところ、消光比１５ｄＢ, 挿入損失２ｄＢ
の望ましくない結果であった。

【００３１】〔亀裂発生原因の追求〕熱ガス脱離分析
（ＴＤＳ）により、上記亀裂の原因となる偏光層中の気
泡中に含まれるガスについて、上記比較例で説明した金
属粒子層と誘電体層とをそれぞれ５層積層した延伸前の
サンプルを用いて分析した。なお、TDS 分析とは、真空
中にて試料を加熱し、その時発生するガスの定性分析を
行うと同時に、真空度の変化を測定するものである。

【００３２】その結果を図３に示す。縦軸のＥは１０の
指数であることを示す。ここで、Ｘ軸に加熱温度をと
り、Ｙ軸に真空度の変化、及びＡｒガスのイオン強度を
とった。これによると、５５０℃から６００℃にかけて
大きく真空度が変化することが観察され、この温度範囲
にて偏光層中の気泡が破裂したと考えられる。また、定
性分析を行った結果、真空度の変化と同時にＡｒガスが
発生していることが確認された。これにより、気泡の原
因はサンプルの偏光層中からのＡｒの発生であることが
確認された。さらに、気泡が破裂する前の温度でもＡｒ
ガスが発生していることも確認された。

【００３３】そこで、以上の結果を踏まえ、気泡が発生
しない温度にて長時間熱処理を行うことにより、サンプ
ル中のガス含有量を低減させることとした。

【００３４】まず、気泡が発生しない温度でＡｒが脱ガ
スできる温度、つまり、サンプル中のＡｒガス含有量を
低減させる温度を調査するため、サンプルを真空中で４
８０℃から２０℃ずつ上昇させた温度で約１５分間加熱
し、そのサンプルの積層界面における目視による気泡の
有無、及び表面粗さの変化について測定を行った。その
結果を表１及び図４に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１及び図４から明らかなように、熱処理
温度が５６０℃以下の場合にはほとんど積層表面には膨
らみが全く見られず、積層界面に気泡が発生していなか
った。また、表面粗さも１３〜１７Åでほとんど変化が
なかった。一方、熱処理温度が５８０℃になると、目視
により積層表面に膨らみが見られ積層界面に気泡が発生
していることが確認された。また、その気泡の発生と同
時に表面粗さも急激に変化することが確認された。その
時の表面粗さは１５０Åであり、気泡が発生していない
他のサンプルと比較すると１０倍以上の値となった。以
上の検討により、脱ガスの為の熱処理温度を５６０℃に
決定した。基板２や誘電体層５にパイレックスガラスを
用いると、ガラス転移点（５５０℃）より高い５６０℃
での脱ガスで気泡が発生して表面粗さが増加し、ガラス
転移点以下の５４０℃以下での脱ガスでは気泡が発生せ
ず、表面粗さも２０Å以下にすることができた。

【００３７】次に、熱処理による脱ガスの効果を確認す
る為、真空中で約５６０℃にて４時間、８時間、１０時
間、１２時間の熱処理時間のそれぞれで加熱したサンプ
ルのＡｒガス含有量、また、そのサンプルの延伸温度で
ある、６２５℃で加熱した時の目視による膨らみ（気
泡）の有無、及び表面粗さについて調査を行った。その
結果を表２及び図５に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２及び図５から明らかなように、５６０
℃で１０時間の熱処理を行う事により、サンプル中のＡ
ｒ含有量が１．５×１０²⁰molecules/cm³に低減され、
延伸の際に６２５℃に加熱しても、積層表面の膨らみ
（気泡）がほとんど発生しないことが確認された。特
に、５６０℃で１２時間の熱処理を行う事により、Ａｒ
含有量が１．０×１０¹⁹molecules/cm³に低減され、延
伸の際に６２５℃に加熱しても、積層表面の膨らみ（気
泡）が全く発生しないことが確認され、最も望ましくは
Ａｒ含有量を１．０×１０¹⁹molecules/cm³以下にする
ことがよいことが判明した。

【００４０】〔偏光素子の製造〕上記検討を踏まえ、積
層体を上記比較例と同様にして作製し、その後、サンプ
ルの偏光層中のＡｒの含有量を低減させる為、加熱炉に
て５６０℃で１２時間加熱した。なお、この時の雰囲気
は大気雰囲気とした。ここで、大気雰囲気でＡｒを脱ガ
スしたことから明らかなように、脱ガス雰囲気は任意
で、好ましくは０族元素の含有量が２容積％以下（大気
で１容積％）とする。

【００４１】次いで、サンプルを６２５℃にて４５ｋｇ
/mm²の応力で５０ｍｍの延伸を行った。このサンプルの
積層表面を観察したところ、膨らみは全く見られず積層
界面には気泡は全く発生していなかった。さらに、表面
粗さも２０Å以下であり非常に平滑なものを得ることに
成功した。

【００４２】また、このサンプルの光学特性を光スペク
トルアナライザーにより測定したところ、消光比４０ｄ
Ｂ、挿入損失０．１ｄＢの非常に良好な結果を得ること
ができた。

【００４３】〔光アイソレータ〕図６に光アイソレータ
１０の一部断面斜視図を示すように、光アイソレータ１
０はＮｉ−Ｆｅ合金から成るホルダ１１内に、第１偏光
素子１２と磁性ガーネット等から成るファラデー回転子
１３と第２偏光素子１４とを軸上に配置させ、周囲に同
軸の磁石１５を配置させて構成されています。ここで、
第１偏光素子１２は、図８に示すように、金属粒子４ａ
が光の伝搬方向（入射光Ｌ１→出射光Ｌ２）に向かって
タテ方向に配向している。また、第２偏光素子１４は、
図９に示すように、金属粒子４ａが戻り光の方向（Ｌ２
→Ｌ１）方向に向かって斜め方向に配向している。

【００４４】順方向（入射光Ｌ１→出射光Ｌ２）の偏光
面の回転は次のようになる。すなわち、無偏光の光（図
７）は、第１偏光素子１２を透過するとタテ方向の光
が遮断され、主にヨコ方向の光が透過する（図７）。
そして、この透過光がファラデー回転子１３により４５
°時計回りに回転させられ（図７）、第２偏光素子１
４をそのままの偏光光が透過する（図７）。

【００４５】一方、逆方向（戻り光〜）の偏光面の回転
は次のようになる。すなわち、伝搬経路で反射された無
偏光の戻り光（図７）は、第２偏光素子１４を透過す
ると斜め方向の光が遮断され、その斜め方向と直交する
方向の光が主に透過する（図７）。そして、この透過
光がファラデー回転子１３により４５°時計回りに回転
させられ（図７）、第１偏光素子１２により遮断され
る（図７′）。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の偏光素子
及びその製造方法によれば、偏光層中のスパッタリング
ガスの不純物ガスの含有量を所定値以下とすることによ
り、偏光素子表面に気泡が生じることなしに、偏光特性
及び信頼性の非常に優れた偏光素子及び光アイソレータ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る偏光素子の構造を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る偏光素子の要部断面図である。

【図３】偏光素子からの気泡の発生を示すＴＤＳによる
特性図である。

【図４】延伸前の偏光素子について、熱処理温度と表面
粗さとの関係を示す特性図である。

【図５】延伸前の偏光素子を真空中５６０℃で加熱した
際の、熱処理時間と偏光層の表面粗さ及び偏光層中のＡ
ｒ含有量との関係を示す特性図である。

【図６】光アイソレータの分解状態を示す一部破断斜視
図である。

【図７】本発明に係る光アイソレータの動作原理を説明
する図であり、出射光側から入射光側へ向かってみた場
合の偏光面の回転を示す図である。

【図８】本発明に係る光アイソレータの第１偏光素子の
金属粒子の配向状態を模式的に示す図である。

【図９】本発明に係る光アイソレータの第２偏光素子の
金属粒子の配向状態を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１：偏光素子２：基板（誘電体基板）３：偏光層４：金属粒子層４ａ：金属粒子５：誘電体層１０：光アイソレータ１１：ホルダ１２：第１偏光素子１３：ファラデー回転子１４：第２偏光素子Ｌ１：入射光Ｌ２：出射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性を有する基板の少なくとも一主面
上に、形状異方性を有する金属粒子が分散された金属粒
子層と誘電体層とが交互に複数層に積層された偏光層を
設けて成る偏光素子であって、前記偏光層中に０族元素
の含有量が１．５×１０²⁰ molecules/cm³以下であるこ
とを特徴とする偏光素子。
【請求項２】前記誘電体層をスパッタリングにより形
成するとともに、該誘電体層中にスパッタリングガスの
含有量が１．５×１０²⁰ molecules/cm³以下であること
を特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
【請求項３】前記スパッタリングガスがアルゴンガス
であることを特徴とする請求項２に記載の偏光素子。
【請求項４】透光性を有するガラス基板の少なくとも
一方の主面上に、多数の金属粒子から成る金属粒子層を
形成する工程と、該金属粒子層上にガラス層をスパッタ
リングで形成する工程とを交互に繰り返すことにより、
金属粒子層とガラス層とが複数層に積層された積層体を
作製し、該積層体を３００℃以上且つガラス層のガラス
転移点以下の温度で熱処理した後に、該積層体を積層方
向と直交する方向へ熱塑性変形させることにより、前記
多数の金属粒子に形状異方性を付与し配向せしめたこと
を特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項５】光を透過させるファラデー回転子の光入
射側及び／又は光出射側に請求項１に記載の偏光素子を
配設して成ることを特徴とする光アイソレータ。