JPS6177629A - 屈折率分布を有する球レンズの製造法 - Google Patents
屈折率分布を有する球レンズの製造法Info
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- JPS6177629A JPS6177629A JP19653084A JP19653084A JPS6177629A JP S6177629 A JPS6177629 A JP S6177629A JP 19653084 A JP19653084 A JP 19653084A JP 19653084 A JP19653084 A JP 19653084A JP S6177629 A JPS6177629 A JP S6177629A
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Classifications
-
- 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
- C03C23/0095—Solution impregnating; Solution doping; Molecular stuffing, e.g. of porous glass
Landscapes
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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ザーや発光
ダイオード光源との光結合等に使用されるところの屈折
率分布を有する球レンズの製造法に関する。
ダイオード光源との光結合等に使用されるところの屈折
率分布を有する球レンズの製造法に関する。
［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
１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）の出力光あるいは光ファイバーから
の出射光を平行ビームに変換したり、また平行ビームを
光フアイバー中に高効率で入射させる光結合技術は、光
通信にとって、欠かせない重要な技術である。一般には
光源やファイバーからの出射光をレンズ等の光学素子を
用いて平行光に変換したり、集光したりして結合効率の
改善を図っており、光学素子としては円柱レンズ、球レ
ンズ、屈折率分布を有するロッドレンズ等を用いるのが
有効とされている。
１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）の出力光あるいは光ファイバーから
の出射光を平行ビームに変換したり、また平行ビームを
光フアイバー中に高効率で入射させる光結合技術は、光
通信にとって、欠かせない重要な技術である。一般には
光源やファイバーからの出射光をレンズ等の光学素子を
用いて平行光に変換したり、集光したりして結合効率の
改善を図っており、光学素子としては円柱レンズ、球レ
ンズ、屈折率分布を有するロッドレンズ等を用いるのが
有効とされている。
ところで、これらの光学素子のうちで、特に球レンズは
ガラスや合成サファイヤなどを用いて作製されるが、三
次元的に等方性を有するので方向性がない上に、加工コ
ストも比較的安価なため、光源結合系や平行ビーム系に
広く利用されている。
ガラスや合成サファイヤなどを用いて作製されるが、三
次元的に等方性を有するので方向性がない上に、加工コ
ストも比較的安価なため、光源結合系や平行ビーム系に
広く利用されている。
球レンズはまた比較的低収差で簡単な光学系が設計でき
ると云われているが、さらに収差を改良するためには球
レンズ中に屈折率分布を持たせることが提案されており
、その屈折率分布は、例えばｎ’ （ｒ）＝ｎ ２（１
＋Ｇ２ （ｒ／ｒ ）２＋・・−・−・） ・・−・
・・■Ｏ になることが望ましいとされている。ここでｒ。
ると云われているが、さらに収差を改良するためには球
レンズ中に屈折率分布を持たせることが提案されており
、その屈折率分布は、例えばｎ’ （ｒ）＝ｎ ２（１
＋Ｇ２ （ｒ／ｒ ）２＋・・−・−・） ・・−・
・・■Ｏ になることが望ましいとされている。ここでｒ。
は球の半径、ｎｏは球の中心屈折率Ｇ２は屈折率勾配を
表わす定数である。
表わす定数である。
ここで、このような屈折率勾配を持つ従来のガラス体の
製造法としては、ロッド状ガラス体について分子スタッ
フィング法による製造法が知られている。この方法は多
孔質ガラスロッドを素材に使用してその細孔内にドーパ
ント（屈折率修正成分）を充填させるものであって、特
開昭５１−１２６２０７号公報には分子スタッフインク
法で屈折率勾配を有するガラス体の製造法が多孔質ガラ
スの製造法と共に次のように教示されている。
製造法としては、ロッド状ガラス体について分子スタッ
フィング法による製造法が知られている。この方法は多
孔質ガラスロッドを素材に使用してその細孔内にドーパ
ント（屈折率修正成分）を充填させるものであって、特
開昭５１−１２６２０７号公報には分子スタッフインク
法で屈折率勾配を有するガラス体の製造法が多孔質ガラ
スの製造法と共に次のように教示されている。
すなわち、まず分相し得る硼珪酸塩ガラスを所定の条件
で熱処理することによって、５ｉＯｚに富んだ相とアル
カリ金属酸化物およびＢ２０３に富んだ相とに分相させ
る。次にそのガラスを塩酸硫酸、硝酸などの酸を含む水
溶液で処理して、アルカリ金属酸化物およびＢ２０３に
富んだ酸易溶相を溶出させ、５ｉ０２に富んだ相を骨格
とする連続細孔を有する多孔質ガラスを調製する。次い
でこうして得られた多孔質ガラス体の細孔内に、ドーパ
ントの溶液を浸漬（スタッフィング）させた後、ガラス
体の外側から細孔内のドーパントの一部を溶出（アンス
タッフインク）させてガラス体内のドーパントに濃度勾
配を形成させ、しかる後、ドーパントを細孔内に析出さ
せてからそのガラス体を乾燥し、さらに熱処理を施して
細孔をつぶすことにより半径方向に屈折率勾配を有する
ガラス体を得るものである。このようにして得られた半
径方向に屈折率分布を有するロッド状ガラス体は、その
屈折率勾配が例えば ｎ（ｒ）２＝ｎｏ２［１−ｑ２ｒ２＋ｈ４ｇ４ｒ４＋・
・・・・・１４ｎ ２［１−ｇ２ｒ２］
・・・・・・■（ここでｒは半径、ｎｏはロッドの中心
軸の屈折率、Ｑおよびｈ４は定数である） に従って変化し、この０式の屈折率分布の形態は前記０
式と同様である。このようにして製造されたロッド状ガ
ラス体は、光通信用ファイバー同志の結合用マイクロレ
ンズとして使用される。
で熱処理することによって、５ｉＯｚに富んだ相とアル
カリ金属酸化物およびＢ２０３に富んだ相とに分相させ
る。次にそのガラスを塩酸硫酸、硝酸などの酸を含む水
溶液で処理して、アルカリ金属酸化物およびＢ２０３に
富んだ酸易溶相を溶出させ、５ｉ０２に富んだ相を骨格
とする連続細孔を有する多孔質ガラスを調製する。次い
でこうして得られた多孔質ガラス体の細孔内に、ドーパ
ントの溶液を浸漬（スタッフィング）させた後、ガラス
体の外側から細孔内のドーパントの一部を溶出（アンス
タッフインク）させてガラス体内のドーパントに濃度勾
配を形成させ、しかる後、ドーパントを細孔内に析出さ
せてからそのガラス体を乾燥し、さらに熱処理を施して
細孔をつぶすことにより半径方向に屈折率勾配を有する
ガラス体を得るものである。このようにして得られた半
径方向に屈折率分布を有するロッド状ガラス体は、その
屈折率勾配が例えば ｎ（ｒ）２＝ｎｏ２［１−ｑ２ｒ２＋ｈ４ｇ４ｒ４＋・
・・・・・１４ｎ ２［１−ｇ２ｒ２］
・・・・・・■（ここでｒは半径、ｎｏはロッドの中心
軸の屈折率、Ｑおよびｈ４は定数である） に従って変化し、この０式の屈折率分布の形態は前記０
式と同様である。このようにして製造されたロッド状ガ
ラス体は、光通信用ファイバー同志の結合用マイクロレ
ンズとして使用される。
［発明の効果］
この発明は上述の分子スタッフィング法を応用して、球
の半径方向に屈折率分布を有し、収差の改善された球レ
ンズの製造法を提供することを目的としている。
の半径方向に屈折率分布を有し、収差の改善された球レ
ンズの製造法を提供することを目的としている。
［目的を達成するための手段］
この発明は球状の多孔質ガラス体をＣ３ＮＯ３、Ｔｌｌ
ＮＯ３等金属化合物又はその混合物からなるドーパント
の溶液に浸漬して、ガラス体の細孔内にドーパントを充
填し、次に水又は水と有機溶媒の混合液に前記のガラス
体を浸漬してガラス体の外側から細孔内のドーパントの
一部を溶出させてガラス球内のドーパントに濃度勾配を
形成させ、しかる後にこのガラス球を低温で有機溶媒に
浸漬してドーパントを細孔内に析出させてから、ガラス
体を乾燥し、次いで熱処理により細孔をつぶして屈折率
勾配を有する球状のガラス体を調製することからなって
いる。
ＮＯ３等金属化合物又はその混合物からなるドーパント
の溶液に浸漬して、ガラス体の細孔内にドーパントを充
填し、次に水又は水と有機溶媒の混合液に前記のガラス
体を浸漬してガラス体の外側から細孔内のドーパントの
一部を溶出させてガラス球内のドーパントに濃度勾配を
形成させ、しかる後にこのガラス球を低温で有機溶媒に
浸漬してドーパントを細孔内に析出させてから、ガラス
体を乾燥し、次いで熱処理により細孔をつぶして屈折率
勾配を有する球状のガラス体を調製することからなって
いる。
この発明の方法において、その素材として使用される球
状の多孔質ガラスは、例えば次のような方法で調製する
ことができる。すなわち、分相し得る板状のガラスか又
はこれを球状に加工したガラス体を所定の条件で熱処理
することにより、ＳｉＯ２に富んだ相とアルカリ金属酸
化物およびＢ２０３に富んだ相とにまず分相させる。次
にこのガラス板を塩酸、硫酸、硝酸などの酸を含む水溶
液で処理して、アルカリ金属酸化物およびＢ２Ｏ３に富
んだ酸易溶相を溶出させることにより、ＳｉＯ２に富ん
だ相を骨格とした連続細孔を。
状の多孔質ガラスは、例えば次のような方法で調製する
ことができる。すなわち、分相し得る板状のガラスか又
はこれを球状に加工したガラス体を所定の条件で熱処理
することにより、ＳｉＯ２に富んだ相とアルカリ金属酸
化物およびＢ２０３に富んだ相とにまず分相させる。次
にこのガラス板を塩酸、硫酸、硝酸などの酸を含む水溶
液で処理して、アルカリ金属酸化物およびＢ２Ｏ３に富
んだ酸易溶相を溶出させることにより、ＳｉＯ２に富ん
だ相を骨格とした連続細孔を。
持つ板状又は球状の多孔質ガラス体゛を得ることができ
る。ここで板状の多孔質は、また球状に切削加工するこ
とによって球状の多孔質体とすることができる。
る。ここで板状の多孔質は、また球状に切削加工するこ
とによって球状の多孔質体とすることができる。
以下、図面にそってこの発明の詳細な説明すると、第１
図はこの発明の全工程を示す図であって、以上のように
して得られた球状の多孔質体は、ドーパントとして０３
ＮＯ：ｌあるいはＴｌＮＯ３等の化合物か又はその混合
物の水溶液中に浸漬される。これによって、ガラス体を
水又は水と有機溶媒の混合液に浸漬し、ガラス体の外側
から細孔内のドーバンの一部を溶出させてガラス体内の
ドーパントに第２図に示すような球の半径方向に依存す
る濃度勾配を形成させる。多孔質ガラス球内のドーパン
トに所定の濃度分布を形成させた以後は、そのガラス球
を低温で有機溶媒に浸漬して、ドーパントを細孔中に析
出させ、次いでガラス球を乾燥して細孔内の溶媒を揮発
せしめ、熱処理により細孔をつぶすことにより、屈折率
勾配を有する球状のガラス体１が得られる。こうして得
られる球状のガラス体内の屈折率分布曲線は、第２図に
示すドーパントの濃度分布曲線と相似し、半径方向に外
側に向って屈折率が徐々に減少する前記の式■によって
表わされるような屈折率分布を有することになる。而し
てこれを表面研磨することによって屈折率分布形の球状
のレンズが得られる。
図はこの発明の全工程を示す図であって、以上のように
して得られた球状の多孔質体は、ドーパントとして０３
ＮＯ：ｌあるいはＴｌＮＯ３等の化合物か又はその混合
物の水溶液中に浸漬される。これによって、ガラス体を
水又は水と有機溶媒の混合液に浸漬し、ガラス体の外側
から細孔内のドーバンの一部を溶出させてガラス体内の
ドーパントに第２図に示すような球の半径方向に依存す
る濃度勾配を形成させる。多孔質ガラス球内のドーパン
トに所定の濃度分布を形成させた以後は、そのガラス球
を低温で有機溶媒に浸漬して、ドーパントを細孔中に析
出させ、次いでガラス球を乾燥して細孔内の溶媒を揮発
せしめ、熱処理により細孔をつぶすことにより、屈折率
勾配を有する球状のガラス体１が得られる。こうして得
られる球状のガラス体内の屈折率分布曲線は、第２図に
示すドーパントの濃度分布曲線と相似し、半径方向に外
側に向って屈折率が徐々に減少する前記の式■によって
表わされるような屈折率分布を有することになる。而し
てこれを表面研磨することによって屈折率分布形の球状
のレンズが得られる。
「発明の効果］
この発明の方法で得られた球レンズは、通常の均質なガ
ラスよりなる球レンズと比較して著しく収差が改善され
、光源からの光を平行光に変換したり、あるいは平行光
を集光したりする場合の光学素子として、極めて有効で
ある。
ラスよりなる球レンズと比較して著しく収差が改善され
、光源からの光を平行光に変換したり、あるいは平行光
を集光したりする場合の光学素子として、極めて有効で
ある。
［実施例１１
重ａ％ｔ’ｓ ｉ ０２ ５４．５０ 、Ｂ２０３ ３
４．３０、Ｎａ２Ｏ５２，２０およびに２０ ６．００
からなるガラスを１４５０℃で３時間溶解し、溶解中に
約１時間撹拌して鋳型に流し込み、５８０℃で１時間保
持した後、炉中で放冷してガラスブロックを得た。
４．３０、Ｎａ２Ｏ５２，２０およびに２０ ６．００
からなるガラスを１４５０℃で３時間溶解し、溶解中に
約１時間撹拌して鋳型に流し込み、５８０℃で１時間保
持した後、炉中で放冷してガラスブロックを得た。
このブロックから切り出し、加工した直径５．９５ｔｔ
ｎ （７） 、ｌｊ ７ スＨを５４０℃で１２０Ｒ間
熱処理して分相させた。次に分相したガラス球を１．５
ＮのＨ２８０４水溶液中１００℃の温度にて１２〜２４
時間処理し、多孔質ガラス球を水１００ａｉ！当り８０
ｇのＴｆＮＯ３を溶解させた溶液に温度１００℃で２４
時間浸漬してスタッフィングを行い、次いで４０体積％
のエタノールを含む水溶液中に温度７０℃で１５分間浸
漬してアンスタッフィングを行った。その後、このガラ
ス球を０℃のエタノール溶液に３時間浸漬してドーパン
トを細孔内に析出させ、さらに室温で１日保持して乾燥
し、エタノールを揮発させた。しかる後にこのガラス球
を８８０”Ｃの温度で６時間熱処理して細孔をつぶすこ
とにより、半径５、Ｏ＃の透明なガラス球を得た。次に
このガラス球の表面を研磨し、直径４．９５．の球レン
ズを得た。この球状ガラス体は半径方向に屈折率分布を
有し、その分布は前掲の式■に従えばｎ −１，４８
４、Ｑ ＝ ０．０７５ａｔｍ−’となるような球レン
ズであった。
ｎ （７） 、ｌｊ ７ スＨを５４０℃で１２０Ｒ間
熱処理して分相させた。次に分相したガラス球を１．５
ＮのＨ２８０４水溶液中１００℃の温度にて１２〜２４
時間処理し、多孔質ガラス球を水１００ａｉ！当り８０
ｇのＴｆＮＯ３を溶解させた溶液に温度１００℃で２４
時間浸漬してスタッフィングを行い、次いで４０体積％
のエタノールを含む水溶液中に温度７０℃で１５分間浸
漬してアンスタッフィングを行った。その後、このガラ
ス球を０℃のエタノール溶液に３時間浸漬してドーパン
トを細孔内に析出させ、さらに室温で１日保持して乾燥
し、エタノールを揮発させた。しかる後にこのガラス球
を８８０”Ｃの温度で６時間熱処理して細孔をつぶすこ
とにより、半径５、Ｏ＃の透明なガラス球を得た。次に
このガラス球の表面を研磨し、直径４．９５．の球レン
ズを得た。この球状ガラス体は半径方向に屈折率分布を
有し、その分布は前掲の式■に従えばｎ −１，４８
４、Ｑ ＝ ０．０７５ａｔｍ−’となるような球レン
ズであった。
［実施例２］
実施例１と同様にして得た直径２．９５ ｆｆｉの多孔
質ガラス球を実施例１と同様の条件でスタッフィングし
た後、３分間アンスタッフィングを行ない、その後やは
り実施例１と同様の条件で析出、乾燥、焼成を行ったと
ころ、得られたガラス球の屈折率分布は前掲の式■に従
えば ｎ ＝ １．４８３ Ｑ −０，１４２ｍ＋
＋−’となるような直径２．５Ｍ球レンズであった。
質ガラス球を実施例１と同様の条件でスタッフィングし
た後、３分間アンスタッフィングを行ない、その後やは
り実施例１と同様の条件で析出、乾燥、焼成を行ったと
ころ、得られたガラス球の屈折率分布は前掲の式■に従
えば ｎ ＝ １．４８３ Ｑ −０，１４２ｍ＋
＋−’となるような直径２．５Ｍ球レンズであった。
［実施例３］
実施例１と同様にして得た直径２．５Ｍの多孔質ガラス
球を水１００ｄ当り １２０９（７）Ｃ８ＮＯ３’！ｒ
溶解させた溶液に温度１００℃で６時間浸漬してスタッ
フィングを行ない、次いで４０体積％のエタノールを含
有する水溶液中に温度７０℃で７分浸漬してアンスタッ
フィングを行なった。その後、このガラス球を実施例１
と同様の条件で析出、乾燥、焼成を行ない、得られたガ
ラス球の屈折率分布は、前掲の式■に従えば ｎｏ−１，４７２Ｑ。＝ ０．１２６ｍ＋となるよう
な直径２＃ｌｌの球レンズであった。
球を水１００ｄ当り １２０９（７）Ｃ８ＮＯ３’！ｒ
溶解させた溶液に温度１００℃で６時間浸漬してスタッ
フィングを行ない、次いで４０体積％のエタノールを含
有する水溶液中に温度７０℃で７分浸漬してアンスタッ
フィングを行なった。その後、このガラス球を実施例１
と同様の条件で析出、乾燥、焼成を行ない、得られたガ
ラス球の屈折率分布は、前掲の式■に従えば ｎｏ−１，４７２Ｑ。＝ ０．１２６ｍ＋となるよう
な直径２＃ｌｌの球レンズであった。
以上各実施例を示したが、この発明は、これらに限定さ
れるものではない。
れるものではない。
第１図はこの発明に係る屈折率分布を有する球レンズの
製造法の全工程読図図、第２図は球状ガラス体内のドー
パントの濃度分布を示す図である。 １・・・球状ガラス 出 願 人 株式会社 保谷硝子 式 理 人 ｅＩ４ 倉 市 幸
第１図 第２図 エコ〔の手イ１５
製造法の全工程読図図、第２図は球状ガラス体内のドー
パントの濃度分布を示す図である。 １・・・球状ガラス 出 願 人 株式会社 保谷硝子 式 理 人 ｅＩ４ 倉 市 幸
第１図 第２図 エコ〔の手イ１５
Claims (1)
- 球状の多孔質ガラス体の細孔内にドーパントの溶液を浸
透させた後、ドーパントの一部を細孔内から溶出させて
多孔質ガラス体内のドーパントに濃度勾配を形成させ、
しかる後ドーパントを細孔内に析出させてから多孔質ガ
ラス体を乾燥して細孔内の溶媒を揮発させ、次いで熱処
理により細孔をつぶすことを特徴とする屈折率分布を有
する球レンズの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19653084A JPS6177629A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 屈折率分布を有する球レンズの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19653084A JPS6177629A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 屈折率分布を有する球レンズの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177629A true JPS6177629A (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=16359270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19653084A Pending JPS6177629A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 屈折率分布を有する球レンズの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177629A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006154868A (ja) * | 2006-03-09 | 2006-06-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ機能付き光ファイバおよびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126207A (en) * | 1975-03-18 | 1976-11-04 | Macedo Pedro B | Glass composite |
| JPS55130830A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Producing preform |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP19653084A patent/JPS6177629A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126207A (en) * | 1975-03-18 | 1976-11-04 | Macedo Pedro B | Glass composite |
| JPS55130830A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Producing preform |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006154868A (ja) * | 2006-03-09 | 2006-06-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ機能付き光ファイバおよびその製造方法 |
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