JP3383942B2 - Ｗｄｍ光学フィルター用ガラス基板、ｗｄｍ光学フィルター、ｗｄｍ用光合分波器 - Google Patents
Ｗｄｍ光学フィルター用ガラス基板、ｗｄｍ光学フィルター、ｗｄｍ用光合分波器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におけ
る光の波長分割多重化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、略してＷＤＭ）
に使用される光学フィルター用のガラス基板、光学フィ
ルター、並びに波長分割多重化用の光合分波器に関す
る。又、上記光学フィルター用ガラス基板に用いられる
ガラスの製造方法に関する。
る光の波長分割多重化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、略してＷＤＭ）
に使用される光学フィルター用のガラス基板、光学フィ
ルター、並びに波長分割多重化用の光合分波器に関す
る。又、上記光学フィルター用ガラス基板に用いられる
ガラスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長多重光通信では、波長が僅かに異な
る光を合波したり、逆に、複数の波長成分を含んだ光か
ら、特定波長光を選択的に取り出す（分波）ことが行わ
れている。このような合分波に用いられる光学フィルタ
ーは、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用光学フィルターと呼
ばれており、特開平１０−３３９８８２５号公報、特表
平１０−５１２９７５号公報に記載されたものが知られ
ている。
る光を合波したり、逆に、複数の波長成分を含んだ光か
ら、特定波長光を選択的に取り出す（分波）ことが行わ
れている。このような合分波に用いられる光学フィルタ
ーは、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用光学フィルターと呼
ばれており、特開平１０−３３９８８２５号公報、特表
平１０−５１２９７５号公報に記載されたものが知られ
ている。
【０００３】これらの公報に記載された光学フィルター
は、ガラス基板上に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５
等の誘電体多層膜を形成した構成になっており、この誘
電体多層膜に、特定波長の光を選択的に透過したり、反
射したりする機能を付与することでバンドパスフィルタ
ーとしての機能を与えている。ここで、誘電体多層膜が
形成されている基板には、石英等のガラス材料が使用さ
れている。
は、ガラス基板上に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５
等の誘電体多層膜を形成した構成になっており、この誘
電体多層膜に、特定波長の光を選択的に透過したり、反
射したりする機能を付与することでバンドパスフィルタ
ーとしての機能を与えている。ここで、誘電体多層膜が
形成されている基板には、石英等のガラス材料が使用さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
種の光学フィルターにおいて、バンドパスの中心波長
が、温度変化によりドリフトすることが報告されてい
る。又、温度ドリフトは、ガラス基板と誘電体多層膜の
各熱膨張係数に依存することも報告されている。（Haru
o Takahashi, Applied Optics, vol.34[4], pp.667-67
5, 1995）。
種の光学フィルターにおいて、バンドパスの中心波長
が、温度変化によりドリフトすることが報告されてい
る。又、温度ドリフトは、ガラス基板と誘電体多層膜の
各熱膨張係数に依存することも報告されている。（Haru
o Takahashi, Applied Optics, vol.34[4], pp.667-67
5, 1995）。
【０００５】この文献では、ガラス基板の熱膨張係数が
誘電体多層膜の熱膨張係数等によって決まる所定の範囲
より小さい場合、単位温度あたりのバンドパス中心波長
のドリフトは正方向（長波長方向）になること、一方、
ガラス基板の熱膨張係数が誘電体多層膜の熱膨張係数等
によって決まる所定の範囲より大き過ぎる場合、バンド
パス中心波長のドリフトは負方向（短波長方向）となる
ことが、報告されている。
誘電体多層膜の熱膨張係数等によって決まる所定の範囲
より小さい場合、単位温度あたりのバンドパス中心波長
のドリフトは正方向（長波長方向）になること、一方、
ガラス基板の熱膨張係数が誘電体多層膜の熱膨張係数等
によって決まる所定の範囲より大き過ぎる場合、バンド
パス中心波長のドリフトは負方向（短波長方向）となる
ことが、報告されている。
【０００６】ドリフトが大きい場合、使用温度の変動に
より、光学フィルターのフィルター特性、即ち、透過波
長が変化してしまい、所望のフィルター特性が得られな
いと言う不都合が生じる。特に、光通信の波長多重伝送
技術に用いられる光合分波器のように狭帯域のバンドパ
スフィルタとーして用いる場合には、ドリフトによるフ
ィルター特性の変動が伝送密度を制限してしまい、影響
が大きい。
より、光学フィルターのフィルター特性、即ち、透過波
長が変化してしまい、所望のフィルター特性が得られな
いと言う不都合が生じる。特に、光通信の波長多重伝送
技術に用いられる光合分波器のように狭帯域のバンドパ
スフィルタとーして用いる場合には、ドリフトによるフ
ィルター特性の変動が伝送密度を制限してしまい、影響
が大きい。
【０００７】波長多重の高密度化に伴い、より温度変動
に対して安定な特性を有する光学フィルター、これを用
いた光合分波器の要求が高い。
に対して安定な特性を有する光学フィルター、これを用
いた光合分波器の要求が高い。
【０００８】温度安定性を高めるには、光学フィルター
に温度調整装置をとりつけ制御する手法があるが、構成
が複雑になり、そのため長期信頼性確保の困難さが増
し、更に高価な素子・機器にならざるを得ない問題点が
ある。
に温度調整装置をとりつけ制御する手法があるが、構成
が複雑になり、そのため長期信頼性確保の困難さが増
し、更に高価な素子・機器にならざるを得ない問題点が
ある。
【０００９】今日では、上述したようなバンドパスの中
心波長の温度ドリフトが、光通信における高密度化を阻
害する要因の一つになっている。
心波長の温度ドリフトが、光通信における高密度化を阻
害する要因の一つになっている。
【００１０】さらに、光学フィルターは、ガラス基板上
に、誘電体多層膜を形成した構成を有しているが、温度
変化により、ガラス基板上に形成された誘電体多層膜が
剥離しやすいという問題もある。
に、誘電体多層膜を形成した構成を有しているが、温度
変化により、ガラス基板上に形成された誘電体多層膜が
剥離しやすいという問題もある。
【００１１】このような背景の下、本発明は、バンドパ
スの中心波長の温度ドリフトを低減し、誘電体多層膜の
剥離を防止するため、所定の線熱膨張係数、組成を有す
る新規のガラス基板、及び、バンドパスの中心波長の温
度ドリフトを低減した信頼性の高い光学フィルター並び
に光合分波器を提供することを目的とする。
スの中心波長の温度ドリフトを低減し、誘電体多層膜の
剥離を防止するため、所定の線熱膨張係数、組成を有す
る新規のガラス基板、及び、バンドパスの中心波長の温
度ドリフトを低減した信頼性の高い光学フィルター並び
に光合分波器を提供することを目的とする。
【００１２】又、本発明の他の目的は、特定のガラス成
分の含有量を調整し、波長分割多重化用光学フィルター
の基板材料として好適な線熱膨張係数を有するガラスを
製造する方法を提供することを目的とする。
分の含有量を調整し、波長分割多重化用光学フィルター
の基板材料として好適な線熱膨張係数を有するガラスを
製造する方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、表面に密
着固定するように光学多層膜を形成し、光の波長分割多
重化のための光学フィルターとするためのガラス基板で
あって、ＳｉＯ２を含み、温度範囲−３０℃から＋７０
℃における平均線熱膨張係数が１００×１０− ７〜１３
０×１０−７／Ｋ であるガラスからなることを特徴と
するものである。
着固定するように光学多層膜を形成し、光の波長分割多
重化のための光学フィルターとするためのガラス基板で
あって、ＳｉＯ２を含み、温度範囲−３０℃から＋７０
℃における平均線熱膨張係数が１００×１０− ７〜１３
０×１０−７／Ｋ であるガラスからなることを特徴と
するものである。
【００１４】第２の発明は、表面に密着固定するように
光学多層膜を形成し、光の波長分割多重化のための光学
フィルターとするためのガラス基板であって、必須成分
として、ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属
元素を示す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必須成分の合量
が６０モル％以上であるガラスからなることを特徴とす
るものである。
光学多層膜を形成し、光の波長分割多重化のための光学
フィルターとするためのガラス基板であって、必須成分
として、ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属
元素を示す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必須成分の合量
が６０モル％以上であるガラスからなることを特徴とす
るものである。
【００１５】第３の発明は、表面に密着固定するように
光学多層膜を形成し、光の波長分割多重化のための光学
フィルターとするためのガラス基板であって、必須成分
として、ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属
元素を表す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必須成分以外の
各成分の含有量よりも前記各必須成分の含有量が多いガ
ラスよりなることを特徴とするものである。
光学多層膜を形成し、光の波長分割多重化のための光学
フィルターとするためのガラス基板であって、必須成分
として、ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属
元素を表す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必須成分以外の
各成分の含有量よりも前記各必須成分の含有量が多いガ
ラスよりなることを特徴とするものである。
【００１６】第４の発明は、第２の発明、第３の発明に
おいて、前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５８モル％、 ＴｉＯ２ ７〜３０モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０〜１２モル％、 及び合量で１５〜４０モル％のＲ２Ｏ、を含むことを特
徴とするものである。
おいて、前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５８モル％、 ＴｉＯ２ ７〜３０モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０〜１２モル％、 及び合量で１５〜４０モル％のＲ２Ｏ、を含むことを特
徴とするものである。
【００１７】第５の発明は、第４の発明において、Ｒ２
Ｏとして、 Ｎａ２Ｏ １０〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ４〜１５モル％、 を含むことを特徴とするものである。
Ｏとして、 Ｎａ２Ｏ １０〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ４〜１５モル％、 を含むことを特徴とするものである。
【００１８】第６の発明は、第２の発明、第３の発明に
おいて、前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５５モル％、 Ｎａ２Ｏ １３〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ２〜１５モル％、 ＴｉＯ２ １０〜２５モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜８モル％、 を含むことを特徴とするものである。
おいて、前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５５モル％、 Ｎａ２Ｏ １３〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ２〜１５モル％、 ＴｉＯ２ １０〜２５モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜８モル％、 を含むことを特徴とするものである。
【００１９】第７の発明は、第２〜６の発明において、
前記ガラスが、アルカリ土類金属酸化物又は酸化亜鉛よ
りなる群より選ばれた一種又は複数種の酸化物Ｒ′Ｏを
含むことを特徴とするものである。
前記ガラスが、アルカリ土類金属酸化物又は酸化亜鉛よ
りなる群より選ばれた一種又は複数種の酸化物Ｒ′Ｏを
含むことを特徴とするものである。
【００２０】第８の発明は、第７の発明において、前記
Ｒ′Ｏの合量が２〜１５モル％であることを特徴とする
ものである。
Ｒ′Ｏの合量が２〜１５モル％であることを特徴とする
ものである。
【００２１】第９の発明は、第７の発明、第８の発明に
おいて、前記Ｒ′Ｏとして、 ＭｇＯ ０〜１３モル％、 ＣａＯ ０〜１０モル％、 ＳｒＯ ０〜 ８モル％、 ＢａＯ ０〜６モル％、 ＺｎＯ ０〜１０モル％、 を含むことを特徴とするものである。
おいて、前記Ｒ′Ｏとして、 ＭｇＯ ０〜１３モル％、 ＣａＯ ０〜１０モル％、 ＳｒＯ ０〜 ８モル％、 ＢａＯ ０〜６モル％、 ＺｎＯ ０〜１０モル％、 を含むことを特徴とするものである。
【００２２】第１０の発明は、第７〜９の発明におい
て、前記ガラスが、 ＭｇＯ １〜１３モル％、 ＺｎＯ ０．５〜１０モル％、 Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１モル％、 を含むことを特徴とするものである。
て、前記ガラスが、 ＭｇＯ １〜１３モル％、 ＺｎＯ ０．５〜１０モル％、 Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１モル％、 を含むことを特徴とするものである。
【００２３】第１１の発明は、第２〜１０の発明におい
て、前記ガラスが、 ＺｒＯ２ ０〜２モル％、 ＨｆＯ２ ０〜２モル％、 Ｌａ２Ｏ３ ０〜２モル％、 Ｙ２Ｏ３ ０〜２モル％、 を含むことを特徴とするものである。
て、前記ガラスが、 ＺｒＯ２ ０〜２モル％、 ＨｆＯ２ ０〜２モル％、 Ｌａ２Ｏ３ ０〜２モル％、 Ｙ２Ｏ３ ０〜２モル％、 を含むことを特徴とするものである。
【００２４】第１２の発明は、第２〜１１の発明におい
て、温度範囲−３０℃から＋７０℃における平均線熱膨
張係数が１００×１０−７〜１３０×１０−７／Ｋであ
ることを特徴とするものである。
て、温度範囲−３０℃から＋７０℃における平均線熱膨
張係数が１００×１０−７〜１３０×１０−７／Ｋであ
ることを特徴とするものである。
【００２５】第１３の発明は、第１２の発明において、
温度範囲−３０℃から＋７０℃における平均線熱膨張係
数が１０５×１０−７〜１２０×１０−７／Ｋであるこ
とを特徴とするものである。
温度範囲−３０℃から＋７０℃における平均線熱膨張係
数が１０５×１０−７〜１２０×１０−７／Ｋであるこ
とを特徴とするものである。
【００２６】第１４の発明は、第１〜１３の発明におい
て、ヌープ硬さが４５５ＭＰａ以上であることを特徴と
するものである。
て、ヌープ硬さが４５５ＭＰａ以上であることを特徴と
するものである。
【００２７】第１５の発明は、第１〜１４の発明のガラ
ス基板と、前記基板上に形成された光学多層膜を備えた
光合分波器用の光学フィルターである。
ス基板と、前記基板上に形成された光学多層膜を備えた
光合分波器用の光学フィルターである。
【００２８】第１６の発明は、第１５の発明において、
バンドパス中心波長の温度ドリフトが±０．００２５ｎ
ｍ／Ｋ以内であることを特徴とするものである。
バンドパス中心波長の温度ドリフトが±０．００２５ｎ
ｍ／Ｋ以内であることを特徴とするものである。
【００２９】第１７の発明は、第１５の発明、第１６の
発明の光学フィルターを有する波長分割多重化用の光合
分波器である。
発明の光学フィルターを有する波長分割多重化用の光合
分波器である。
【００３０】第１８の発明は、表面に密着固定するよう
にバンドパスフィルター機能を有する光学多層膜を形成
し、光の波長分割多重化のための光学フィルターとする
ためのガラス基板に用いるガラスの製造方法において、
ガラス成分であるアルカリ金属酸化物Ｒ２ＯとＴｉＯ２
の含有量を調整し、温度範囲−３０℃から＋７０℃にお
ける平均線熱膨張係数が１００×１０−７〜１３０×１
０−７／Ｋ のガラスを得ることを特徴とするものであ
る。
にバンドパスフィルター機能を有する光学多層膜を形成
し、光の波長分割多重化のための光学フィルターとする
ためのガラス基板に用いるガラスの製造方法において、
ガラス成分であるアルカリ金属酸化物Ｒ２ＯとＴｉＯ２
の含有量を調整し、温度範囲−３０℃から＋７０℃にお
ける平均線熱膨張係数が１００×１０−７〜１３０×１
０−７／Ｋ のガラスを得ることを特徴とするものであ
る。
【００３１】第１９の発明は、第１８の発明において、
光学フィルターの使用温度域に合わせて、前記温度域に
おいて前記光学多層膜のバンドパス中心波長の温度ドリ
フトが極小となるように、Ｒ２ＯとＴｉＯ２の含有量を
調整してガラスを製造することを特徴とするものであ
る。
光学フィルターの使用温度域に合わせて、前記温度域に
おいて前記光学多層膜のバンドパス中心波長の温度ドリ
フトが極小となるように、Ｒ２ＯとＴｉＯ２の含有量を
調整してガラスを製造することを特徴とするものであ
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】最初に、ガラス基板の発明に関す
る実施の形態について説明する。
る実施の形態について説明する。
【００３３】ガラス基板は、その表面に高屈折率を有す
る誘電体薄膜と低屈折率を有する誘電体薄膜を積層し、
干渉によって入射光のうち特定波長の光を透過するバン
ドパス機能を有する光学多層膜を形成して光学フィルタ
ーにするために使用されるものである。
る誘電体薄膜と低屈折率を有する誘電体薄膜を積層し、
干渉によって入射光のうち特定波長の光を透過するバン
ドパス機能を有する光学多層膜を形成して光学フィルタ
ーにするために使用されるものである。
【００３４】先に説明したように、波長分割多重化では
バンドパスの中心波長の温度ドリフトを低減する必要が
あるが、バンドパス機能は多層膜中における光の干渉を
利用して得られるものなので、温度ドリフトを低減する
には、温度変化に対する光学多層膜の光路長の変化を低
減しなければならない。光路長の変化は、多層膜を構成
する各薄膜の屈折率変化と膜厚変化によって生じるもの
と考えられる。
バンドパスの中心波長の温度ドリフトを低減する必要が
あるが、バンドパス機能は多層膜中における光の干渉を
利用して得られるものなので、温度ドリフトを低減する
には、温度変化に対する光学多層膜の光路長の変化を低
減しなければならない。光路長の変化は、多層膜を構成
する各薄膜の屈折率変化と膜厚変化によって生じるもの
と考えられる。
【００３５】光学フィルターが温度変化に晒されると、
光学多層膜だけでなく、ガラス基板も膨張あるいは収縮
する。光学多層膜は、ガラス基板表面に密着固定されて
おり、多層膜とガラス基板の線熱膨張係数に差があれ
ば、ガラス基板の膨張、収縮によって、光学多層膜はガ
ラス基板より応力を受けることになる。この応力によ
り、光学多層膜の膜厚、屈折率が僅かに変化することに
なるが、この膜厚、屈折率の変化と、光学多層膜の膨
張、収縮による膜厚変化などが相殺されれば、温度変化
による光学多層膜中の光路長変化を低減できる。後述す
る実用的な光学多層膜を使用した場合、上記変化を相殺
し、上記光路長変化を低減し、上記温度ドリフトを低減
するには、−３０〜＋７０℃におけるガラス基板の平均
線膨張係数を１００×１０−７〜１３０×１０−７／
Ｋ、好ましくは１０５×１０−７〜１２０×１０−７／
Ｋとすればよいことが、本発明者らによって見出され
た。
光学多層膜だけでなく、ガラス基板も膨張あるいは収縮
する。光学多層膜は、ガラス基板表面に密着固定されて
おり、多層膜とガラス基板の線熱膨張係数に差があれ
ば、ガラス基板の膨張、収縮によって、光学多層膜はガ
ラス基板より応力を受けることになる。この応力によ
り、光学多層膜の膜厚、屈折率が僅かに変化することに
なるが、この膜厚、屈折率の変化と、光学多層膜の膨
張、収縮による膜厚変化などが相殺されれば、温度変化
による光学多層膜中の光路長変化を低減できる。後述す
る実用的な光学多層膜を使用した場合、上記変化を相殺
し、上記光路長変化を低減し、上記温度ドリフトを低減
するには、−３０〜＋７０℃におけるガラス基板の平均
線膨張係数を１００×１０−７〜１３０×１０−７／
Ｋ、好ましくは１０５×１０−７〜１２０×１０−７／
Ｋとすればよいことが、本発明者らによって見出され
た。
【００３６】以上、説明したように、温度変化による光
路長変化を低減するためには、ガラス基板と光学多層膜
との密着固定された面で応力を発生させる必要があるも
のと考えられる。ガラス基板はガラス製であるがゆえ
に、誘電体薄膜を積層した光学多層膜よりも柔らかい。
そのため、上記応力によって光学多層膜が密着固定され
ているガラス基板表面が、光学多層膜側にむしり取られ
るようにして光学多層膜が剥離してしまい、高信頼性が
得られにくいという問題がある。
路長変化を低減するためには、ガラス基板と光学多層膜
との密着固定された面で応力を発生させる必要があるも
のと考えられる。ガラス基板はガラス製であるがゆえ
に、誘電体薄膜を積層した光学多層膜よりも柔らかい。
そのため、上記応力によって光学多層膜が密着固定され
ているガラス基板表面が、光学多層膜側にむしり取られ
るようにして光学多層膜が剥離してしまい、高信頼性が
得られにくいという問題がある。
【００３７】第１の態様は、温度範囲−３０℃から＋７
０℃における平均線熱膨張係数が１００×１０−７〜１
３０×１０−７／Ｋ、好ましくは１０５×１０−７〜１
２０×１０−７／Ｋであり、ＳｉＯ２を含むガラス基板
である。平均線熱膨張係数を上記範囲にすることによ
り、バンドパス中心波長の温度ドリフトを低減すること
ができ、ＳｉＯ２を含有することにより、ガラスの硬さ
が増加し、光学多層膜が剥離しにくいガラス基板を提供
することができる。
０℃における平均線熱膨張係数が１００×１０−７〜１
３０×１０−７／Ｋ、好ましくは１０５×１０−７〜１
２０×１０−７／Ｋであり、ＳｉＯ２を含むガラス基板
である。平均線熱膨張係数を上記範囲にすることによ
り、バンドパス中心波長の温度ドリフトを低減すること
ができ、ＳｉＯ２を含有することにより、ガラスの硬さ
が増加し、光学多層膜が剥離しにくいガラス基板を提供
することができる。
【００３８】なお、第１の態様では、ＳｉＯ２がガラス
網目形成材になっていることが好ましい。ＳｉＯ２がガ
ラス網目形成材となっているかどうかは、次のようにし
て判別することができる。まずガラスがＢ２Ｏ３及びＰ
２Ｏ５など、網目形成材となりうる他の成分を含まない
場合、ＳｉＯ２はガラス網目形成材になっているものと
見なすことができる。ガラスがＢ２Ｏ３又はＰ２Ｏ５な
どを含有している場合は、ＳｉＯ２の含有量がこれより
充分多量（たとえば２倍以上）であれば、ＳｉＯ２がガ
ラス網目形成材になっているものと見なすことができ
る。ＳｉＯ２がガラス網目形成材になることによって、
ガラス基板の硬さは更に増加し、温度変化時の光学多層
膜剥離の問題を防止することができる。ガラス基板の硬
さは、ヌープ硬さで４５５ＭＰａ以上が好ましく、４６
０ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上がさら
に好ましい。
網目形成材になっていることが好ましい。ＳｉＯ２がガ
ラス網目形成材となっているかどうかは、次のようにし
て判別することができる。まずガラスがＢ２Ｏ３及びＰ
２Ｏ５など、網目形成材となりうる他の成分を含まない
場合、ＳｉＯ２はガラス網目形成材になっているものと
見なすことができる。ガラスがＢ２Ｏ３又はＰ２Ｏ５な
どを含有している場合は、ＳｉＯ２の含有量がこれより
充分多量（たとえば２倍以上）であれば、ＳｉＯ２がガ
ラス網目形成材になっているものと見なすことができ
る。ＳｉＯ２がガラス網目形成材になることによって、
ガラス基板の硬さは更に増加し、温度変化時の光学多層
膜剥離の問題を防止することができる。ガラス基板の硬
さは、ヌープ硬さで４５５ＭＰａ以上が好ましく、４６
０ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上がさら
に好ましい。
【００３９】第２の態様は、基板の平均線熱膨張係数を
温度範囲−３０℃から＋７０℃において１００×１０
−７〜１３０×１０−７／Ｋ、好ましくは１０５×１０
−７〜１２０×１０−７／Ｋにするとともに、十分な硬
さを得るための組成を有するガラス基板であり、この基
板を構成するガラスは、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｒ
２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属元素を示す。）、Ｔｉ
Ｏ２を含み、これら必須成分の合計含有量が６０モル％
以上のガラス、又は、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｒ２
Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属元素を示す。）、ＴｉＯ
２を含み、これら必須成分以外の各成分の含有量よりも
前記各必須成分の含有量（ただし、Ｒ２Ｏの含有量と
は、アルカリ金属酸化物の合計含有量を意味する。）が
多いガラスである。以下、これらのガラスをＳｉＯ２−
Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラスと呼ぶことにする。
温度範囲−３０℃から＋７０℃において１００×１０
−７〜１３０×１０−７／Ｋ、好ましくは１０５×１０
−７〜１２０×１０−７／Ｋにするとともに、十分な硬
さを得るための組成を有するガラス基板であり、この基
板を構成するガラスは、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｒ
２Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属元素を示す。）、Ｔｉ
Ｏ２を含み、これら必須成分の合計含有量が６０モル％
以上のガラス、又は、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｒ２
Ｏ（ただし、Ｒはアルカリ金属元素を示す。）、ＴｉＯ
２を含み、これら必須成分以外の各成分の含有量よりも
前記各必須成分の含有量（ただし、Ｒ２Ｏの含有量と
は、アルカリ金属酸化物の合計含有量を意味する。）が
多いガラスである。以下、これらのガラスをＳｉＯ２−
Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラスと呼ぶことにする。
【００４０】第２の態様においても、ガラス基板の硬さ
は、ヌープ硬さで４５５ＭＰａ以上が好ましく、４６０
ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上がさらに
好ましい。
は、ヌープ硬さで４５５ＭＰａ以上が好ましく、４６０
ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上がさらに
好ましい。
【００４１】上記ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラス
において、ＳｉＯ２はガラスを硬くし、ガラスの耐候性
を向上させる成分である。Ｒ２Ｏは、ＳｉＯ２含有ガラ
スの平均線熱膨張係数を上記所定範囲の平均線熱膨張係
数に近づけるための成分であり、ＴｉＯ２は、上記所定
範囲の平均線熱膨張係数を得るための成分であり、Ｓｉ
Ｏ２と同様、優れた耐候性を得るための成分でもある。
において、ＳｉＯ２はガラスを硬くし、ガラスの耐候性
を向上させる成分である。Ｒ２Ｏは、ＳｉＯ２含有ガラ
スの平均線熱膨張係数を上記所定範囲の平均線熱膨張係
数に近づけるための成分であり、ＴｉＯ２は、上記所定
範囲の平均線熱膨張係数を得るための成分であり、Ｓｉ
Ｏ２と同様、優れた耐候性を得るための成分でもある。
【００４２】ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラスで
は、Ｒ２ＯとＴｉＯ２の置換の度合いを制御しながら、
ガラスの−３０〜＋７０℃における平均線熱膨張係数を
所定の範囲内で、基板表面に設けられる光学多層膜に応
じて高精度に調整することができる。すなわち、使用温
度域（例えば室温）において上記温度ドリフトが極小
（最もゼロに近いことを意味する。）になるよう、Ｒ２
ＯとＴｉＯ２の置換の度合いを調整して、ガラスの平均
線熱膨張係数を好適な値に合わせ込むことができる。Ｒ
２ＯとＴｉＯ２の置換の度合いは、各々の原料の量を調
節し、ガラスの溶融を行うことにより制御することがで
きる。
は、Ｒ２ＯとＴｉＯ２の置換の度合いを制御しながら、
ガラスの−３０〜＋７０℃における平均線熱膨張係数を
所定の範囲内で、基板表面に設けられる光学多層膜に応
じて高精度に調整することができる。すなわち、使用温
度域（例えば室温）において上記温度ドリフトが極小
（最もゼロに近いことを意味する。）になるよう、Ｒ２
ＯとＴｉＯ２の置換の度合いを調整して、ガラスの平均
線熱膨張係数を好適な値に合わせ込むことができる。Ｒ
２ＯとＴｉＯ２の置換の度合いは、各々の原料の量を調
節し、ガラスの溶融を行うことにより制御することがで
きる。
【００４３】なお、ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラ
スは、光通信で使用される１．３〜１．６μｍの波長域
で透明であり、光学ガラスとしても高品質なものであ
る。
スは、光通信で使用される１．３〜１．６μｍの波長域
で透明であり、光学ガラスとしても高品質なものであ
る。
【００４４】次に、ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラ
スにおけるガラス成分の含有量について説明する。
スにおけるガラス成分の含有量について説明する。
【００４５】ＳｉＯ２については、その含有量が３８モ
ル％未満になると、ガラスの耐候性が低下するととも
に、ガラスの硬さが低下して光学多層膜の剥離が起こり
やすく、５８モル％を超えると平均線熱膨張係数が上記
所定の範囲よりも小さくなり、温度ドリフトが大きくな
ってしまう。したがって、ＳｉＯ２の含有量は、好まし
くは３８〜５８モル％、より好ましくは３８〜５０モル
％、さらに好ましくは３８〜４８モル％、特に好ましく
は４２〜４８モル％である。
ル％未満になると、ガラスの耐候性が低下するととも
に、ガラスの硬さが低下して光学多層膜の剥離が起こり
やすく、５８モル％を超えると平均線熱膨張係数が上記
所定の範囲よりも小さくなり、温度ドリフトが大きくな
ってしまう。したがって、ＳｉＯ２の含有量は、好まし
くは３８〜５８モル％、より好ましくは３８〜５０モル
％、さらに好ましくは３８〜４８モル％、特に好ましく
は４２〜４８モル％である。
【００４６】アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏについては、そ
れらの合量が１５モル％未満になると、先に説明した効
果が得にくくなり、４０モル％を超えるとガラスの耐候
性が低下しやすくなる。よってアルカリ金属酸化物の合
計含有量は、１５〜４０モル％が好ましく、２２〜３２
モル％がより好ましい。
れらの合量が１５モル％未満になると、先に説明した効
果が得にくくなり、４０モル％を超えるとガラスの耐候
性が低下しやすくなる。よってアルカリ金属酸化物の合
計含有量は、１５〜４０モル％が好ましく、２２〜３２
モル％がより好ましい。
【００４７】アルカリ金属酸化物としては、Ｎａ２Ｏ、
Ｋ２Ｏが好ましく、前記両成分を含むことがより好まし
く、含有されるアルカリ金属酸化物が、Ｎａ２Ｏ及びＫ
２Ｏからなることがさらに好ましい。
Ｋ２Ｏが好ましく、前記両成分を含むことがより好まし
く、含有されるアルカリ金属酸化物が、Ｎａ２Ｏ及びＫ
２Ｏからなることがさらに好ましい。
【００４８】Ｎａ２Ｏの含有量は、１０〜２５モル％が
好ましく、１３〜２５モル％がより好ましく、１５〜２
２モル％がさらに好ましい。
好ましく、１３〜２５モル％がより好ましく、１５〜２
２モル％がさらに好ましい。
【００４９】Ｋ２Ｏの含有量は、２〜１５モル％が好ま
しく、４〜１５モル％がより好ましく、５〜１５モル％
がさらに好ましく、６〜１５モル％が一段と好ましく、
６〜１０モル％が特に好ましい。
しく、４〜１５モル％がより好ましく、５〜１５モル％
がさらに好ましく、６〜１５モル％が一段と好ましく、
６〜１０モル％が特に好ましい。
【００５０】ＴｉＯ２については、その含有量が７モル
％未満になるとガラスの耐候性が低下しやすくなるとと
もに、上記所定範囲の平均線熱膨張係数が得にくくな
り、３０モル％を超えても上記所定範囲の平均線熱膨張
係数が得にくくなる。したがって、ＴｉＯ２の含有量
は、７〜３０モル％が好ましく、１０〜２５モル％がよ
り好ましく、１０〜２２モル％がさらに好ましく、１２
〜２２モル％が一段と好ましく、１２〜２０モル％が特
に好ましい。
％未満になるとガラスの耐候性が低下しやすくなるとと
もに、上記所定範囲の平均線熱膨張係数が得にくくな
り、３０モル％を超えても上記所定範囲の平均線熱膨張
係数が得にくくなる。したがって、ＴｉＯ２の含有量
は、７〜３０モル％が好ましく、１０〜２５モル％がよ
り好ましく、１０〜２２モル％がさらに好ましく、１２
〜２２モル％が一段と好ましく、１２〜２０モル％が特
に好ましい。
【００５１】Ａｌ２Ｏ３については、ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ
−ＴｉＯ２系ガラスにおいて任意成分であり、ガラスの
耐候性を向上させるとともに、ガラスを硬くする成分で
ある。しかし、その含有量が１２モル％を超えると、上
記所定範囲の平均線熱膨張係数が得にくくなる。したが
って、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０〜１２モル％が好まし
く、０．５〜１２モル％がより好ましく、０．５〜８モ
ル％がさらに好ましく、１〜８モル％が一段と好まし
く、２〜８モル％が一層好ましく、２〜６モル％が特に
好ましい。
−ＴｉＯ２系ガラスにおいて任意成分であり、ガラスの
耐候性を向上させるとともに、ガラスを硬くする成分で
ある。しかし、その含有量が１２モル％を超えると、上
記所定範囲の平均線熱膨張係数が得にくくなる。したが
って、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０〜１２モル％が好まし
く、０．５〜１２モル％がより好ましく、０．５〜８モ
ル％がさらに好ましく、１〜８モル％が一段と好まし
く、２〜８モル％が一層好ましく、２〜６モル％が特に
好ましい。
【００５２】なお、Ａｌ２Ｏ３はＳｉＯ２とともに耐候
性を向上させ、ガラスを硬くする成分であって、任意成
分としては特別な成分なので、必須成分とすることが望
ましく、その場合、上記各成分の含有量は、 ＳｉＯ２ ３８〜５８モル％、 Ｎａ２Ｏ １３〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ２〜１５モル％、 ＴｉＯ２ １０〜２５モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜８モル％、 とすることがより好ましい。この組成で、特にＲ２Ｏの
合量を規定する必要はないが、Ｒ２Ｏの合量を上記組成
と同様、好ましくは１５〜４０モル％、より好ましくは
２２〜３２モル％としてもよい。
性を向上させ、ガラスを硬くする成分であって、任意成
分としては特別な成分なので、必須成分とすることが望
ましく、その場合、上記各成分の含有量は、 ＳｉＯ２ ３８〜５８モル％、 Ｎａ２Ｏ １３〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ２〜１５モル％、 ＴｉＯ２ １０〜２５モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜８モル％、 とすることがより好ましい。この組成で、特にＲ２Ｏの
合量を規定する必要はないが、Ｒ２Ｏの合量を上記組成
と同様、好ましくは１５〜４０モル％、より好ましくは
２２〜３２モル％としてもよい。
【００５３】第２の態様の基板を構成するガラスは、上
記各成分に加えて、アルカリ土類金属酸化物、酸化亜鉛
からなる酸化物の群より選ばれた一種又は複数種の酸化
物を含むことが好ましく、なかでもＭｇＯ及びＺｎＯを
含むことが好ましい。アルカリ土類酸化物及び酸化亜鉛
は、化学的耐久性を大きく損なうことなく、耐失透性及
び溶融性を向上させる成分である。これら２価成分を含
有させることにより、ガラスの液相温度を下げ、ガラス
の製造、成形を容易に行うことができる。またＭｇＯ
は、ガラスをより硬くし、光学多層膜剥離防止に効果の
ある成分でもある。アルカリ土類金属酸化物、酸化亜鉛
の何れかを含む場合、これら２価成分の合量を、上記効
果を得るために２モル％以上とすることが好ましく、耐
候性を低下させないために１５モル％以下とすることが
好ましい。
記各成分に加えて、アルカリ土類金属酸化物、酸化亜鉛
からなる酸化物の群より選ばれた一種又は複数種の酸化
物を含むことが好ましく、なかでもＭｇＯ及びＺｎＯを
含むことが好ましい。アルカリ土類酸化物及び酸化亜鉛
は、化学的耐久性を大きく損なうことなく、耐失透性及
び溶融性を向上させる成分である。これら２価成分を含
有させることにより、ガラスの液相温度を下げ、ガラス
の製造、成形を容易に行うことができる。またＭｇＯ
は、ガラスをより硬くし、光学多層膜剥離防止に効果の
ある成分でもある。アルカリ土類金属酸化物、酸化亜鉛
の何れかを含む場合、これら２価成分の合量を、上記効
果を得るために２モル％以上とすることが好ましく、耐
候性を低下させないために１５モル％以下とすることが
好ましい。
【００５４】さらに、優れた耐失透性及び溶融性を得つ
つ、耐候性を低下させないという観点から、ＺｎＯの含
有量を０〜１０モル％、ＭｇＯの含有量を０〜１３モル
％、ＣａＯの含有量を０〜１０モル％、ＳｒＯの含有量
を０〜 ８モル％、ＢａＯの含有量を０〜６モル％、と
することがより好ましく、さらに、ＭｇＯの含有量を１
〜１３モル％、ＺｎＯの含有量を０．５〜１０モル％、
とすることが一層好ましい。
つ、耐候性を低下させないという観点から、ＺｎＯの含
有量を０〜１０モル％、ＭｇＯの含有量を０〜１３モル
％、ＣａＯの含有量を０〜１０モル％、ＳｒＯの含有量
を０〜 ８モル％、ＢａＯの含有量を０〜６モル％、と
することがより好ましく、さらに、ＭｇＯの含有量を１
〜１３モル％、ＺｎＯの含有量を０．５〜１０モル％、
とすることが一層好ましい。
【００５５】上記ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラス
には、脱泡剤を加えてもよい。脱泡剤としては、Ｓｂ２
Ｏ３などを例示することができ、その含有量としては、
０〜０．１モル％が好ましい。
には、脱泡剤を加えてもよい。脱泡剤としては、Ｓｂ２
Ｏ３などを例示することができ、その含有量としては、
０〜０．１モル％が好ましい。
【００５６】上記ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラス
には、耐候性を向上させるために、ＺｒＯ２，Ｈｆ
Ｏ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３からなる群より選ばれた一
種又は複数種の酸化物を含有させることもできるが、上
記所定範囲よりも平均線熱膨張係数が小さくならないた
めに、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３の各
成分の含有量は、０〜２モル％にすることが好ましく、
０〜１．２モル％とすることがより好ましい。なお、こ
れら各成分は、各々０．２モル％以上含有させることに
より、耐候性向上の効果が顕著に現れる。
には、耐候性を向上させるために、ＺｒＯ２，Ｈｆ
Ｏ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３からなる群より選ばれた一
種又は複数種の酸化物を含有させることもできるが、上
記所定範囲よりも平均線熱膨張係数が小さくならないた
めに、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３の各
成分の含有量は、０〜２モル％にすることが好ましく、
０〜１．２モル％とすることがより好ましい。なお、こ
れら各成分は、各々０．２モル％以上含有させることに
より、耐候性向上の効果が顕著に現れる。
【００５７】なお，本発明の目的から外れない限り、数
％のLi,ランタニド、Nb、Ta、W、B、Ga、In、Ge、Sn、P
b、P、Sb、Bi、Teの各酸化物を添加して、ガラスの屈折
率、ガラス転移点、加工性等を調整することも可能であ
る。又、本発明の目的から外れない限り、構成酸化物成
分の内、数％をフッ化物に置換することも可能である。
％のLi,ランタニド、Nb、Ta、W、B、Ga、In、Ge、Sn、P
b、P、Sb、Bi、Teの各酸化物を添加して、ガラスの屈折
率、ガラス転移点、加工性等を調整することも可能であ
る。又、本発明の目的から外れない限り、構成酸化物成
分の内、数％をフッ化物に置換することも可能である。
【００５８】しかし、耐候性、ガラスの硬さ、平均線熱
膨張係数の諸性質から考え、ＳｉＯ ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２
Ｏ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯからなるガ
ラス、又は、このガラスに脱泡剤としてＳｂ２Ｏ３を加
えたガラスが最も好ましい。
膨張係数の諸性質から考え、ＳｉＯ ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２
Ｏ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯからなるガ
ラス、又は、このガラスに脱泡剤としてＳｂ２Ｏ３を加
えたガラスが最も好ましい。
【００５９】第１、第２の態様のガラス基板は、一般的
に使用されるガラスより、熱膨張係数が大きいため、炭
素鋼（熱膨張係数 １２０×１０−７／Ｋ），ステンレ
ス鋼[タイプ410]（同１１０×１０−７／Ｋ）など、工
業的に広く用いられる金属材料をその固定材料に用いた
場合でも、これら材料との熱膨張差が小さいために、温
度変動により固定治具との間に生じる応力による光学的
な歪みが軽微である。プラスチック材料についても、重
合度・架橋剤を選ぶことによりポリエチレン，ポリスチ
レン，ポリメタクリル酸メチルなど工業的に広く用いら
れる材料でも熱膨張係数が ９０〜１５０×１０−７／
Ｋ であるものを利用することができるので、同様の利
点がある。
に使用されるガラスより、熱膨張係数が大きいため、炭
素鋼（熱膨張係数 １２０×１０−７／Ｋ），ステンレ
ス鋼[タイプ410]（同１１０×１０−７／Ｋ）など、工
業的に広く用いられる金属材料をその固定材料に用いた
場合でも、これら材料との熱膨張差が小さいために、温
度変動により固定治具との間に生じる応力による光学的
な歪みが軽微である。プラスチック材料についても、重
合度・架橋剤を選ぶことによりポリエチレン，ポリスチ
レン，ポリメタクリル酸メチルなど工業的に広く用いら
れる材料でも熱膨張係数が ９０〜１５０×１０−７／
Ｋ であるものを利用することができるので、同様の利
点がある。
【００６０】上記ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ−ＴｉＯ２系ガラス
を光学要素に用い、上記のように炭素鋼，ステンレス鋼
[タイプ410]、ポリエチレン，ポリスチレン，ポリメタ
クリル酸メチルなどの材料からなる固定部材に固定した
光学素子を使用して構成された光学機器は、熱の変動に
対する光学的歪みが小さく安定性が良好である。また、
耐候性に優れるため広範な使用環境での利用が可能であ
る利点を持つ。
を光学要素に用い、上記のように炭素鋼，ステンレス鋼
[タイプ410]、ポリエチレン，ポリスチレン，ポリメタ
クリル酸メチルなどの材料からなる固定部材に固定した
光学素子を使用して構成された光学機器は、熱の変動に
対する光学的歪みが小さく安定性が良好である。また、
耐候性に優れるため広範な使用環境での利用が可能であ
る利点を持つ。
【００６１】次に、光学フィルターの実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００６２】本発明の光学フィルターは、波長分割多重
化するための光合分波器に用いられるものであり、上述
のガラス基板上に、高屈折率の誘電体薄膜と低屈折率の
誘電体薄膜を堆積、積層して多層化、光学多層膜とし、
この光学多層膜に光の干渉によるバンドパス機能を付与
したものである。光学多層膜は、その構造を変えたり、
屈折率を変えたりすることによってバンドパス中心波長
を適宜、変化、調整することができる。
化するための光合分波器に用いられるものであり、上述
のガラス基板上に、高屈折率の誘電体薄膜と低屈折率の
誘電体薄膜を堆積、積層して多層化、光学多層膜とし、
この光学多層膜に光の干渉によるバンドパス機能を付与
したものである。光学多層膜は、その構造を変えたり、
屈折率を変えたりすることによってバンドパス中心波長
を適宜、変化、調整することができる。
【００６３】上記高屈折率誘電体薄膜の材料としては、
ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，Ｃｅ
Ｏ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｌａ２
Ｏ３，ＣｄＳ，Ｓｉを上げることができ、他方、低屈折
率誘電体薄膜材料としては、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２，Ｔｈ
Ｆ４をあげることができる。上記した高屈折率誘電体薄
膜の材料のうち、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２がより好まし
く、また、低屈折率誘電体薄膜の材料としては、ＳｉＯ
２がより好ましい。
ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，Ｃｅ
Ｏ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｌａ２
Ｏ３，ＣｄＳ，Ｓｉを上げることができ、他方、低屈折
率誘電体薄膜材料としては、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２，Ｔｈ
Ｆ４をあげることができる。上記した高屈折率誘電体薄
膜の材料のうち、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２がより好まし
く、また、低屈折率誘電体薄膜の材料としては、ＳｉＯ
２がより好ましい。
【００６４】光学フィルターのバンドパス中心波長の温
度ドリフトは、用いる基板材料の平均線熱膨張係数を適
切に調整することで小さくすることが可能である。勿
論、堆積する膜の特性・作成条件にも依存するが、およ
そ１００×１０−７〜１３０×１０−７／Ｋ の範囲内
で適切な平均線熱膨張係数を持つ基板を用いることでフ
ィルターのバンドパス中心波長の温度ドリフトを、±
０．００２５ｎｍ／Ｋ以内と非常に小さくすることが可
能である。そのため、広範な温度範囲での使用が可能で
ある。また、基板材料の耐候性が優れているため、研磨
等加工時に表面劣化の問題が生じることがなく、広範な
使用環境での利用が可能であるという利点を持つ。
度ドリフトは、用いる基板材料の平均線熱膨張係数を適
切に調整することで小さくすることが可能である。勿
論、堆積する膜の特性・作成条件にも依存するが、およ
そ１００×１０−７〜１３０×１０−７／Ｋ の範囲内
で適切な平均線熱膨張係数を持つ基板を用いることでフ
ィルターのバンドパス中心波長の温度ドリフトを、±
０．００２５ｎｍ／Ｋ以内と非常に小さくすることが可
能である。そのため、広範な温度範囲での使用が可能で
ある。また、基板材料の耐候性が優れているため、研磨
等加工時に表面劣化の問題が生じることがなく、広範な
使用環境での利用が可能であるという利点を持つ。
【００６５】波長１．５μｍ帯域の波長分割多重化にお
いて、合分波される波長成分の間隔が100 GHz (波長間
隔で 0.8 nm )の場合、温度ドリフトが 2.5 pm (0.0025
nm) /Ｋを超えると、光学フィルターの高透過率を示す
帯域のバンド幅が 0.2 nm 程度のために、100℃（例え
ば -30〜+70 ℃）程度の温度変化で信号光波長がフィル
ターの不透過帯に位置することになるので不都合であ
る。
いて、合分波される波長成分の間隔が100 GHz (波長間
隔で 0.8 nm )の場合、温度ドリフトが 2.5 pm (0.0025
nm) /Ｋを超えると、光学フィルターの高透過率を示す
帯域のバンド幅が 0.2 nm 程度のために、100℃（例え
ば -30〜+70 ℃）程度の温度変化で信号光波長がフィル
ターの不透過帯に位置することになるので不都合であ
る。
【００６６】合分波される波長成分の間隔が50 GHz (波
長間隔で 0.4 nm ) の場合、温度ドリフトが 0.5 pm
(0.0005nm) / Kを超えると、光学フィルターの高透過率
を示す帯域のバンド幅が 0.1 nm 程度のために、100℃
（例えば -30〜+70 ℃）程度の温度変化で信号光波長が
フィルターの不透過帯に位置する可能性が大きく、これ
もまた不都合である。
長間隔で 0.4 nm ) の場合、温度ドリフトが 0.5 pm
(0.0005nm) / Kを超えると、光学フィルターの高透過率
を示す帯域のバンド幅が 0.1 nm 程度のために、100℃
（例えば -30〜+70 ℃）程度の温度変化で信号光波長が
フィルターの不透過帯に位置する可能性が大きく、これ
もまた不都合である。
【００６７】上記光学フィルターによれば、バンドパス
中心波長の温度ドリフトを±０．００２５ｎｍ/Ｋ以
内、好ましくは、±０．０００５ｎｍ/Ｋ以内に抑える
ことができ、通常の使用によって生じる可能性のある温
度変化によって、信号光波長が光学フィルターの不透過
帯に位置することを防止することができ、高い信頼性を
得ることができる。
中心波長の温度ドリフトを±０．００２５ｎｍ/Ｋ以
内、好ましくは、±０．０００５ｎｍ/Ｋ以内に抑える
ことができ、通常の使用によって生じる可能性のある温
度変化によって、信号光波長が光学フィルターの不透過
帯に位置することを防止することができ、高い信頼性を
得ることができる。
【００６８】さらに、光学フィルターに使用されている
ガラス基板のヌープ硬さが４５５ＭＰａ以上なので、温
度変化（例えば１００℃）に対しても、光学多層膜とガ
ラス基板の熱膨張差による光学多層膜の剥離を防止する
ことができ、温度ドリフトの低減とともに高い信頼性を
有する光学フィルターを得ることができる。
ガラス基板のヌープ硬さが４５５ＭＰａ以上なので、温
度変化（例えば１００℃）に対しても、光学多層膜とガ
ラス基板の熱膨張差による光学多層膜の剥離を防止する
ことができ、温度ドリフトの低減とともに高い信頼性を
有する光学フィルターを得ることができる。
【００６９】このような光学フィルターを使用した光分
波器は、光学フィルターに波長多重化された信号光を導
光する出射端部を備えた光ファイバーと、光学フィルタ
ーから光学多層膜を透過した波長成分を受ける入射端部
を備え、当該波長成分を伝送する光ファイバーとを有
し、前述した光ファイバーの出射端部及び入射端部を光
学フィルターに対して位置決め保持することによって構
成されている。
波器は、光学フィルターに波長多重化された信号光を導
光する出射端部を備えた光ファイバーと、光学フィルタ
ーから光学多層膜を透過した波長成分を受ける入射端部
を備え、当該波長成分を伝送する光ファイバーとを有
し、前述した光ファイバーの出射端部及び入射端部を光
学フィルターに対して位置決め保持することによって構
成されている。
【００７０】また、光合波器は、光学フィルターに対し
て、光学多層膜を透過する波長成分と光学多層膜により
反射される波長成分をそれぞれ導光する光ファイバーの
出射端部を位置決め保持する一方、光学多層膜を透過し
た波長成分、及び、光学多層膜により反射した波長成分
を合波できるように、光学フィルターに対して入射端部
を位置決め保持された光ファイバーとを備え、合波され
た光は、光ファイバーの入射端部から当該光ファイバー
を通して、伝送できるように構成されている。波長多重
化の度合いに応じて、バンドパス中心波長が異なる光学
フィルターを複数用いて、各光学フィルターによって、
波長成分の合波、分波を行うようにしてもよい。
て、光学多層膜を透過する波長成分と光学多層膜により
反射される波長成分をそれぞれ導光する光ファイバーの
出射端部を位置決め保持する一方、光学多層膜を透過し
た波長成分、及び、光学多層膜により反射した波長成分
を合波できるように、光学フィルターに対して入射端部
を位置決め保持された光ファイバーとを備え、合波され
た光は、光ファイバーの入射端部から当該光ファイバー
を通して、伝送できるように構成されている。波長多重
化の度合いに応じて、バンドパス中心波長が異なる光学
フィルターを複数用いて、各光学フィルターによって、
波長成分の合波、分波を行うようにしてもよい。
【００７１】上記光分波器、光合波器（一括して光合分
波器と呼ぶ。）は、上述したように信頼性の高い光学フ
ィルターを備えているので、温度変化が著しい環境にお
いても高い信頼性を有している。
波器と呼ぶ。）は、上述したように信頼性の高い光学フ
ィルターを備えているので、温度変化が著しい環境にお
いても高い信頼性を有している。
【００７２】
【実施例】以下、本発明の実施例に係るガラス基板を更
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
【００７３】（実施例１〜２２）本発明のＷＤＭフィル
ター用ガラス基板に係る実施例１〜２２の各組成及び−
３０〜＋７０℃における平均線熱膨張係数、ヌープ硬さ
を表１に示す。表の各成分の含有量は、モル％表示であ
る。又、線熱膨張係数の単位は、１０−７／Ｋである。
又、Ｒ′Ｏは、２価成分（アルカリ土類金属酸化物と酸
化亜鉛）の合計含有量である。
ター用ガラス基板に係る実施例１〜２２の各組成及び−
３０〜＋７０℃における平均線熱膨張係数、ヌープ硬さ
を表１に示す。表の各成分の含有量は、モル％表示であ
る。又、線熱膨張係数の単位は、１０−７／Ｋである。
又、Ｒ′Ｏは、２価成分（アルカリ土類金属酸化物と酸
化亜鉛）の合計含有量である。
【００７４】本発明のガラスは、各成分の原料としてそ
れぞれ相当する酸化物，炭酸塩，硝酸塩等を使用し、表
１に記載した組成になるように、所定の割合で秤量し十
分に混合してガラス原料とする。この原料を白金製るつ
ぼに投入して電気炉を用いて１２００〜１４５０℃で溶
融し，攪拌・清澄・均質化の後，適当に予熱された型内に
鋳込んで固化し、徐冷して作成された。
れぞれ相当する酸化物，炭酸塩，硝酸塩等を使用し、表
１に記載した組成になるように、所定の割合で秤量し十
分に混合してガラス原料とする。この原料を白金製るつ
ぼに投入して電気炉を用いて１２００〜１４５０℃で溶
融し，攪拌・清澄・均質化の後，適当に予熱された型内に
鋳込んで固化し、徐冷して作成された。
【００７５】
【表１】
【００７６】すなわち実施例１の組成のガラスを例に取
れば、上記手順に従い、秤量され十分に混合された原料
は白金製るつぼに投入され、予め１３５０℃に保持され
た電気炉内で２時間溶融された。
れば、上記手順に従い、秤量され十分に混合された原料
は白金製るつぼに投入され、予め１３５０℃に保持され
た電気炉内で２時間溶融された。
【００７７】何れの実施例でもバッチの溶融・均質化は
容易に行うことができ、作成したガラスに失透は観察さ
れなかった。
容易に行うことができ、作成したガラスに失透は観察さ
れなかった。
【００７８】このように作製したガラスを、３０ｍｍφ
−１ｍｍ厚に加工し両面に研磨を施し、ＷＤＭフィルタ
ー用ガラス基板を作成した。
−１ｍｍ厚に加工し両面に研磨を施し、ＷＤＭフィルタ
ー用ガラス基板を作成した。
【００７９】各実施例のガラスとも、上記平均線熱膨張
係数は１００×１０−７／Ｋを超える値を有している。
なお、平均線熱膨張係数の測定には、レーザー光を用い
た光干渉法による熱膨張計（laser interferometry typ
e thermal expansion meter）を用いた。
係数は１００×１０−７／Ｋを超える値を有している。
なお、平均線熱膨張係数の測定には、レーザー光を用い
た光干渉法による熱膨張計（laser interferometry typ
e thermal expansion meter）を用いた。
【００８０】又、これらのガラスを粉末にして白金製か
ごに入れ、フラスコ中の純水中に浸漬し沸騰水浴中で１
時間処理後、その重量減を計測したところ、何れのガラ
スでも減量は ０．１％ 以下であり，良好な化学的耐久
性を有していることが確認された。
ごに入れ、フラスコ中の純水中に浸漬し沸騰水浴中で１
時間処理後、その重量減を計測したところ、何れのガラ
スでも減量は ０．１％ 以下であり，良好な化学的耐久
性を有していることが確認された。
【００８１】１ｍｍ厚の研磨ガラス基板試料にＴａ２Ｏ
５とＳｉＯ２を交互に堆積させた誘電体多層膜をコート
した．誘電体多層膜の形成方法は、通常の光学薄膜形成
で用いられている方法を採用することができる。例え
ば、ＩＡＤ（Ion Assisted Deposition）法などを用い
てもよい。
５とＳｉＯ２を交互に堆積させた誘電体多層膜をコート
した．誘電体多層膜の形成方法は、通常の光学薄膜形成
で用いられている方法を採用することができる。例え
ば、ＩＡＤ（Ion Assisted Deposition）法などを用い
てもよい。
【００８２】この時，Ｔａ２Ｏ５をガラス基板表面と接
触するよう配置し、多層膜の厚さは２４μｍとした。
触するよう配置し、多層膜の厚さは２４μｍとした。
【００８３】上記多層膜を形成した面及び非コーティン
グ面に対して，85℃−85%（相対湿度）で500時間保持す
る高温/高湿試験を施した．この高温/高湿試験の手法
は、当該技術分野においては典型的な試験方法である．
この試験の後，表面反応，劣化を評価するため，肉眼及
び顕微鏡による観察を行った．ガラス基板試料の非コー
ティング面には曇りが観察されなかった．また、光学多
層膜の膜下のガラスの表面反応も観察されなかった．ま
た，ガラス表面からの光学多層膜の剥離も観察されなか
った。
グ面に対して，85℃−85%（相対湿度）で500時間保持す
る高温/高湿試験を施した．この高温/高湿試験の手法
は、当該技術分野においては典型的な試験方法である．
この試験の後，表面反応，劣化を評価するため，肉眼及
び顕微鏡による観察を行った．ガラス基板試料の非コー
ティング面には曇りが観察されなかった．また、光学多
層膜の膜下のガラスの表面反応も観察されなかった．ま
た，ガラス表面からの光学多層膜の剥離も観察されなか
った。
【００８４】（参考例）フツリン酸塩ガラスとして２０
モル％Ｐ２Ｏ５−２０モル％ＡｌＦ３−２４モル％Ｃａ
Ｆ２−２０モル％ＳｒＦ２−１６モル％ＢａＯなる組成
を有するガラス、及びアルカリシリケートガラスとして
３０モル％Ｎａ２Ｏ−７０モル％ＳｉＯ ２なる組成を有
するガラスを作成した。手順は上記実施例１〜２２と同
様であるが，溶融温度はフツリン酸塩ガラスでは１０５
０℃，アルカリシリケートガラスでは１２５０℃で行っ
た。平均線熱膨張係数はフツリン酸塩ガラスでは１２５
×１０−７／Ｋ，アルカリシリケートガラスでは１１２
×１０−７／Ｋ であった。
モル％Ｐ２Ｏ５−２０モル％ＡｌＦ３−２４モル％Ｃａ
Ｆ２−２０モル％ＳｒＦ２−１６モル％ＢａＯなる組成
を有するガラス、及びアルカリシリケートガラスとして
３０モル％Ｎａ２Ｏ−７０モル％ＳｉＯ ２なる組成を有
するガラスを作成した。手順は上記実施例１〜２２と同
様であるが，溶融温度はフツリン酸塩ガラスでは１０５
０℃，アルカリシリケートガラスでは１２５０℃で行っ
た。平均線熱膨張係数はフツリン酸塩ガラスでは１２５
×１０−７／Ｋ，アルカリシリケートガラスでは１１２
×１０−７／Ｋ であった。
【００８５】これらのガラスを粉末にし白金製かごに入
れ，フラスコ中の純水中に浸漬し沸騰水浴中で１時間処
理後，その重量減を計測したところ、減量は前者では
０．２５％、後者では ５％ であり、上述の各実施例の
ガラスに比べ、化学的耐久性が低いことが確認された。
れ，フラスコ中の純水中に浸漬し沸騰水浴中で１時間処
理後，その重量減を計測したところ、減量は前者では
０．２５％、後者では ５％ であり、上述の各実施例の
ガラスに比べ、化学的耐久性が低いことが確認された。
【００８６】（実験例２３）実施例５に示した組成を有
する、バルク状のガラスを１×１×１ｃｍに加工し、対
向する２面を研磨後、図３に示す固定ジグにはさんで固
定した。固定部材はＳＵＳ４１０（平均線熱膨張係数
１１０×１０−７／Ｋ）で作成した。部品１Ａ、Ｂ及び
部品２Ａ,Ｂは貫通穴に通したボルトを用いて固定さ
れ、ガラスを狭持する構造である。部品１Ａ,Ｂの寸法
は１×２×２．５ｃｍ，部品２Ａ,Ｂの寸法は１×１×
１ｃｍである。
する、バルク状のガラスを１×１×１ｃｍに加工し、対
向する２面を研磨後、図３に示す固定ジグにはさんで固
定した。固定部材はＳＵＳ４１０（平均線熱膨張係数
１１０×１０−７／Ｋ）で作成した。部品１Ａ、Ｂ及び
部品２Ａ,Ｂは貫通穴に通したボルトを用いて固定さ
れ、ガラスを狭持する構造である。部品１Ａ,Ｂの寸法
は１×２×２．５ｃｍ，部品２Ａ,Ｂの寸法は１×１×
１ｃｍである。
【００８７】ガラスを治具に固定後、日本光学硝子工業
会規格「JOGIS 14-1975 光学ガラスのひずみの測定方
法」に従い，室温（２３℃）において内部歪みが生じて
いないことを確認した後、ガラス及び固定治具を−２５
℃まで冷却した。この時のガラス内部に発生した歪みを
同様に評価したところ、１ｎｍが得られ、ガラスと固定
ジグとの熱膨張係数の差に起因する温度変化によって誘
起された歪みが非常に小さいことが確認された。
会規格「JOGIS 14-1975 光学ガラスのひずみの測定方
法」に従い，室温（２３℃）において内部歪みが生じて
いないことを確認した後、ガラス及び固定治具を−２５
℃まで冷却した。この時のガラス内部に発生した歪みを
同様に評価したところ、１ｎｍが得られ、ガラスと固定
ジグとの熱膨張係数の差に起因する温度変化によって誘
起された歪みが非常に小さいことが確認された。
【００８８】（比較例１）ボロシリケート系光学ガラス
ＢＫ７（ＳｉＯ２が７４モル％、Ｂ２Ｏ３が９モル％、
Ｎａ２Ｏが１１モル％、Ｋ２Ｏが６モル％）を１×１×
１ｃｍに加工し、対向する２面を研磨後、実施例２３と
同様に図３に示す固定治具にはさんで固定した。このガ
ラスの平均線熱膨張係数は７５×１０−７／Ｋである。
実施例２３と同様にガラス及び固定治具を冷却し、この
時のガラス内部に発生した歪みを同様に評価したとこ
ろ、８ｎｍが得られ、この温度変化によって大きな歪み
が誘起されたことが確認された。
ＢＫ７（ＳｉＯ２が７４モル％、Ｂ２Ｏ３が９モル％、
Ｎａ２Ｏが１１モル％、Ｋ２Ｏが６モル％）を１×１×
１ｃｍに加工し、対向する２面を研磨後、実施例２３と
同様に図３に示す固定治具にはさんで固定した。このガ
ラスの平均線熱膨張係数は７５×１０−７／Ｋである。
実施例２３と同様にガラス及び固定治具を冷却し、この
時のガラス内部に発生した歪みを同様に評価したとこ
ろ、８ｎｍが得られ、この温度変化によって大きな歪み
が誘起されたことが確認された。
【００８９】（実施例２４）表１に示した各組成のＷＤ
Ｍフィルター用ガラス基板の表面に、高屈折率材料にＴ
ａ２Ｏ５、低屈折率材料にＳｉＯ２を用い、ファブリ−
ペロー型の１．５５μmバンドパスフィルタを作成し
た。膜構成はガラス基板／ (HL)7 H2L(HL)7H／空気 と
した（Ｈは高屈折率誘電体薄膜、Ｌは低屈折率誘電体薄
膜を示している。）。
Ｍフィルター用ガラス基板の表面に、高屈折率材料にＴ
ａ２Ｏ５、低屈折率材料にＳｉＯ２を用い、ファブリ−
ペロー型の１．５５μmバンドパスフィルタを作成し
た。膜構成はガラス基板／ (HL)7 H2L(HL)7H／空気 と
した（Ｈは高屈折率誘電体薄膜、Ｌは低屈折率誘電体薄
膜を示している。）。
【００９０】上記した膜構成は、ガラス基板表面側から
高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜が交互に各７
層ずつ、計１４層積層され、その上に、高屈折率誘電体
薄膜が２層、低屈折率誘電体薄膜１層、さらに高屈折率
誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜が交互に各７層ずつ、
計１４層積層、そしてその上に高屈折率誘電体薄膜が１
層積層されることによって構成されていることを示す。
高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜が交互に各７
層ずつ、計１４層積層され、その上に、高屈折率誘電体
薄膜が２層、低屈折率誘電体薄膜１層、さらに高屈折率
誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜が交互に各７層ずつ、
計１４層積層、そしてその上に高屈折率誘電体薄膜が１
層積層されることによって構成されていることを示す。
【００９１】ここで、低屈折率誘電体薄膜の出発原料を
ＳｉＯ２，高屈折率誘電体薄膜の出発原料をＴａ２Ｏ５
とし，基板温度は３５０℃とした。
ＳｉＯ２，高屈折率誘電体薄膜の出発原料をＴａ２Ｏ５
とし，基板温度は３５０℃とした。
【００９２】−２０〜＋４０℃の間での光学フィルター
のバンドパス中心波長の温度依存性を測定したところ、
実施例１０の組成のガラスを例にとると、＋０．０００
２ｎｍ／Ｋの値が得られ、温度安定性が非常に良好であ
ることが確認された。その他の組成のガラスについても
同様の評価を行ったところ、表１に示したとおり、−
０．０００８ｎｍ／Ｋ〜＋０．００２０ｎｍ／Ｋの値が
得られ、温度安定性が非常に良好であることが確認され
た。
のバンドパス中心波長の温度依存性を測定したところ、
実施例１０の組成のガラスを例にとると、＋０．０００
２ｎｍ／Ｋの値が得られ、温度安定性が非常に良好であ
ることが確認された。その他の組成のガラスについても
同様の評価を行ったところ、表１に示したとおり、−
０．０００８ｎｍ／Ｋ〜＋０．００２０ｎｍ／Ｋの値が
得られ、温度安定性が非常に良好であることが確認され
た。
【００９３】なお、入射光に対する透過及び反射特性
は，積層構造を形成する各層の屈折率及び厚さから求め
ることができ，入射光の波長及び偏光に依存する．光学
多層膜を構成する各層は、通常、１／４波長（λ／
４）、或いは、その整数倍の光学的厚さを有する。
は，積層構造を形成する各層の屈折率及び厚さから求め
ることができ，入射光の波長及び偏光に依存する．光学
多層膜を構成する各層は、通常、１／４波長（λ／
４）、或いは、その整数倍の光学的厚さを有する。
【００９４】高屈折率材料は典型的にはＴｉＯ２，Ｔａ
２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３，
Ｙ２Ｏ３，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｌａ２Ｏ３，ＣｄＳ，Ｓｉ
である。低屈折率材料は典型的にはＳｉＯ２，Ｍｇ
Ｆ２，ＴｈＦ４である。
２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３，
Ｙ２Ｏ３，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｌａ２Ｏ３，ＣｄＳ，Ｓｉ
である。低屈折率材料は典型的にはＳｉＯ２，Ｍｇ
Ｆ２，ＴｈＦ４である。
【００９５】この光学多層膜は、ファブリ−ぺロー型の
干渉フィルターであり、狭い波長範囲で高い透過性を有
するとともに、その近接波長範囲の光を高反射で取り除
く機能を有し、この光学多層膜を有する光学フィルター
は、ＷＤＭ用光学フィルターとして好適に用いられる。
干渉フィルターであり、狭い波長範囲で高い透過性を有
するとともに、その近接波長範囲の光を高反射で取り除
く機能を有し、この光学多層膜を有する光学フィルター
は、ＷＤＭ用光学フィルターとして好適に用いられる。
【００９６】（実施例２５）この実施例２５では、４
６．５モル％ＳｉＯ２−３．３モル％Ａｌ２Ｏ３−１
９．６モル％Ｎａ２Ｏ−７．０モル％Ｋ２Ｏ−１６．６
モル％ＴｉＯ２−５．２モル％ＭｇＯ−１．８モル％Ｚ
ｎＯの組成を有するガラスによって構成され、直径５０
ｍｍ−厚さ１２ｍｍを備えた基板を用意した。当該基板
の両面を研磨し，片面に波長１５４４ｎｍ、５０ＧＨｚ
用（高透過帯域の間隔（透過中心周波数の間隔）が５０
ＧＨｚ、０．４ｍｍ）のファブリ-ペロー型干渉フィル
ター構造を有する光学多層膜を施した．この多層膜は、
Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の１００層以上の交互堆積からな
り、全厚さが３０〜４０μｍである。
６．５モル％ＳｉＯ２−３．３モル％Ａｌ２Ｏ３−１
９．６モル％Ｎａ２Ｏ−７．０モル％Ｋ２Ｏ−１６．６
モル％ＴｉＯ２−５．２モル％ＭｇＯ−１．８モル％Ｚ
ｎＯの組成を有するガラスによって構成され、直径５０
ｍｍ−厚さ１２ｍｍを備えた基板を用意した。当該基板
の両面を研磨し，片面に波長１５４４ｎｍ、５０ＧＨｚ
用（高透過帯域の間隔（透過中心周波数の間隔）が５０
ＧＨｚ、０．４ｍｍ）のファブリ-ペロー型干渉フィル
ター構造を有する光学多層膜を施した．この多層膜は、
Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の１００層以上の交互堆積からな
り、全厚さが３０〜４０μｍである。
【００９７】光学多層膜を形成した後，非コーティング
面からガラス基板を１ｍｍ厚さまで薄化した。そして、
光学多層膜が形成された面の裏面（光学研磨面）に、１
５４４ｎｍの無反射コーティングを施した。この後、基
板ガラスをこの応用分野で典型的なサイズである１．４
ｍｍ×１．４ｍｍに切り出し、複数個の光学フィルター
を得た。そして、各フィルターの透過中心波長の温度安
定性を評価した。
面からガラス基板を１ｍｍ厚さまで薄化した。そして、
光学多層膜が形成された面の裏面（光学研磨面）に、１
５４４ｎｍの無反射コーティングを施した。この後、基
板ガラスをこの応用分野で典型的なサイズである１．４
ｍｍ×１．４ｍｍに切り出し、複数個の光学フィルター
を得た。そして、各フィルターの透過中心波長の温度安
定性を評価した。
【００９８】図４は、０℃から６０℃における透過中心
波長の変化を示している。この温度域は、フィルターの
特性を評価する上で重要である．２５℃以下では負の温
度ドリフト，３０℃以上では正の温度ドリフトが観察さ
れが、その量は極めて小さく、この測定温度範囲におけ
る平均の温度ドリフトが非常に小さいことが確認され
た。
波長の変化を示している。この温度域は、フィルターの
特性を評価する上で重要である．２５℃以下では負の温
度ドリフト，３０℃以上では正の温度ドリフトが観察さ
れが、その量は極めて小さく、この測定温度範囲におけ
る平均の温度ドリフトが非常に小さいことが確認され
た。
【００９９】このように、温度ドリフトの符号が変化す
る付近の温度では、温度ドリフトを実質的にゼロと見な
せる。この温度を主たる使用温度（室温）に設定するこ
とにより、実際の使用環境（特に過酷ではない通常の環
境）で極めて安定した温度特性が得られる。上述したよ
うに、ガラス基板に含まれるＲ２ＯとＴｉＯ２の量を調
整することにより、室温において光学フィルターの温度
ドリフトを実質的にゼロにすることができる。
る付近の温度では、温度ドリフトを実質的にゼロと見な
せる。この温度を主たる使用温度（室温）に設定するこ
とにより、実際の使用環境（特に過酷ではない通常の環
境）で極めて安定した温度特性が得られる。上述したよ
うに、ガラス基板に含まれるＲ２ＯとＴｉＯ２の量を調
整することにより、室温において光学フィルターの温度
ドリフトを実質的にゼロにすることができる。
【０１００】なお，図示した温度ドリフトは測定点近傍
の狭い温度領域での値を示す。実施例２４と同様の評価
による−２０℃〜＋４０℃の間での平均値としては，−
０．０００４ｎｍ／Kの値が得られた。
の狭い温度領域での値を示す。実施例２４と同様の評価
による−２０℃〜＋４０℃の間での平均値としては，−
０．０００４ｎｍ／Kの値が得られた。
【０１０１】また，このガラスの−３０℃〜＋７０℃に
おける平均線膨張係数は１１２．５×１０−７／Kであ
った。
おける平均線膨張係数は１１２．５×１０−７／Kであ
った。
【０１０２】なお、図５は、WDM用光学フィルターの構
造を模式的に示した図であり、前述したガラス基板上
に、Ｔａ２Ｏ５膜及びＳｉＯ２膜を交互に積層した構成
を備えていることが判る。
造を模式的に示した図であり、前述したガラス基板上
に、Ｔａ２Ｏ５膜及びＳｉＯ２膜を交互に積層した構成
を備えていることが判る。
【０１０３】図６は、実施例１〜２２のガラス基板を用
いて光学フィルターを作成した場合におけるガラス基板
の平均線熱膨張係数とバンドパス中心波長の温度ドリフ
トの関係を示した図である。
いて光学フィルターを作成した場合におけるガラス基板
の平均線熱膨張係数とバンドパス中心波長の温度ドリフ
トの関係を示した図である。
【０１０４】（比較例２）ボロシリケート系光学ガラス
ＢＫ７を基板ガラスに用い、実施例２４と同様にバンド
パスフィルターを作成した。
ＢＫ７を基板ガラスに用い、実施例２４と同様にバンド
パスフィルターを作成した。
【０１０５】実施例２４と同様にバンドパスの中心波長
の温度依存性を測定したところ、０．００５５ｎｍ／Ｋ
の値が得られ，本発明のフィルタに比べて温度安定性が
劣ることが確認された。
の温度依存性を測定したところ、０．００５５ｎｍ／Ｋ
の値が得られ，本発明のフィルタに比べて温度安定性が
劣ることが確認された。
【０１０６】（実施例２６）次に、本発明の他の実施形
態に係る光合分波器について説明する。図１は、光合分
波器の機能を説明するための模式図である。
態に係る光合分波器について説明する。図１は、光合分
波器の機能を説明するための模式図である。
【０１０７】実施例１〜２２のうち、任意のガラスを用
いたガラス基板上に誘電体多層膜を形成して、透過波長
λ１，λ２，λ３を有し、他波長を反射する光学フィル
ター（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を作成する。これらの光学多
層膜に波長λ１，λ２，λ３からなる信号光を入力する
と、各フィルター通過後の信号光を波長λ１，λ２，λ
３にそれぞれ分波することができる。すなわち、このよ
うな構成で複数の波長成分からなる光を波長ごとに分波
する素子として機能する。光進行方向を図１と逆にすれ
ば、波長λ１，λ２，λ３の信号を合波する素子として
機能することもできる。
いたガラス基板上に誘電体多層膜を形成して、透過波長
λ１，λ２，λ３を有し、他波長を反射する光学フィル
ター（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を作成する。これらの光学多
層膜に波長λ１，λ２，λ３からなる信号光を入力する
と、各フィルター通過後の信号光を波長λ１，λ２，λ
３にそれぞれ分波することができる。すなわち、このよ
うな構成で複数の波長成分からなる光を波長ごとに分波
する素子として機能する。光進行方向を図１と逆にすれ
ば、波長λ１，λ２，λ３の信号を合波する素子として
機能することもできる。
【０１０８】図２は、４つの波長成分を含む信号光から
各波長成分を分離して取り出す光合分波器の概略図であ
る。
各波長成分を分離して取り出す光合分波器の概略図であ
る。
【０１０９】実施例１〜２２のうち、任意のガラスを用
いたガラス基板上に誘電体多層膜を形成して得られた光
学フィルター（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）を、信号光波
長域で透明な基材６に図２のように固定して光分波器を
構成する。各フィルターの透過波長はλ１，λ２，
λ３，λ４とする。シングルモードファイバー９から出
力される信号光（波長：λ１，λ２，λ３，λ４が合波
されたもの） をレンズ８でコリメートした後、 図２の
ように光分波器に入射させる。波長λ１光は光学フィル
ター５Ａを透過し、レンズ７Ａでシングルモードファイ
バー１０Ａに結合され、チャンネルＡから出力される。
波長λ２，λ３，λ４光は、光学フィルター５Ａで反射
され、図示のように光学フィルター５Ｂに入射する。光
学フィルター５Ｂでは，上記同様に波長λ２光が分波さ
れてチャンネルＢから出力される。以下同様にチャンネ
ルＣ，Ｄからは波長λ３，λ４光が出力される。
いたガラス基板上に誘電体多層膜を形成して得られた光
学フィルター（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）を、信号光波
長域で透明な基材６に図２のように固定して光分波器を
構成する。各フィルターの透過波長はλ１，λ２，
λ３，λ４とする。シングルモードファイバー９から出
力される信号光（波長：λ１，λ２，λ３，λ４が合波
されたもの） をレンズ８でコリメートした後、 図２の
ように光分波器に入射させる。波長λ１光は光学フィル
ター５Ａを透過し、レンズ７Ａでシングルモードファイ
バー１０Ａに結合され、チャンネルＡから出力される。
波長λ２，λ３，λ４光は、光学フィルター５Ａで反射
され、図示のように光学フィルター５Ｂに入射する。光
学フィルター５Ｂでは，上記同様に波長λ２光が分波さ
れてチャンネルＢから出力される。以下同様にチャンネ
ルＣ，Ｄからは波長λ３，λ４光が出力される。
【０１１０】波長多重伝送において、本光合分波器のシ
ングルモードファイバー９を送信側、シングルモードフ
ァイバー１０Ａ〜Ｄを受信側に配置すると、信号を波長
に応じて分解する光分波器として機能する。また、光進
行方向を図２と逆にすれば、多波長信号を合波する光合
波器として機能することもできる。何れの場合において
も、各波長成分に対して、温度ドリフトが±０．００２
５ｎｍ／Ｋ以下という高い信頼性の光合分波器を得るこ
とができる。上記光合分波器は、特に、波長成分が近接
し、高密度化された波長多重通信において高い信頼性を
発揮する。
ングルモードファイバー９を送信側、シングルモードフ
ァイバー１０Ａ〜Ｄを受信側に配置すると、信号を波長
に応じて分解する光分波器として機能する。また、光進
行方向を図２と逆にすれば、多波長信号を合波する光合
波器として機能することもできる。何れの場合において
も、各波長成分に対して、温度ドリフトが±０．００２
５ｎｍ／Ｋ以下という高い信頼性の光合分波器を得るこ
とができる。上記光合分波器は、特に、波長成分が近接
し、高密度化された波長多重通信において高い信頼性を
発揮する。
【０１１１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、硬く、
耐候性に優れ、所定の平均線膨張係数を有し、波長分割
多重化用光学フィルターの基板として好適なガラス基
板、及び、バンドパス中心波長の温度ドリフトが小さ
く、温度変化に対して高い信頼性を有する波長分割多重
化用の光学フィルター並びに光合分波器を得ることがで
きる。
耐候性に優れ、所定の平均線膨張係数を有し、波長分割
多重化用光学フィルターの基板として好適なガラス基
板、及び、バンドパス中心波長の温度ドリフトが小さ
く、温度変化に対して高い信頼性を有する波長分割多重
化用の光学フィルター並びに光合分波器を得ることがで
きる。
【０１１２】さらに、本発明によれば、基板材料である
ガラスの特定成分の量を調整してガラスを作ることによ
り、光学フィルターとして使用する温度域における上記
温度ドリフトを極小にすることができる。
ガラスの特定成分の量を調整してガラスを作ることによ
り、光学フィルターとして使用する温度域における上記
温度ドリフトを極小にすることができる。
【図１】図１は、本発明に係る光学フィルターの使用状
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の応用例である光合分波器を示
す模式図である。
す模式図である。
【図３】図３は、ガラスにおける歪みを測定する状態を
示す図である。
示す図である。
【図４】図４は、実施例２５の光学フィルターにおける
バンドパス中心波長の温度ドリフトと温度の関係を示し
た図である。
バンドパス中心波長の温度ドリフトと温度の関係を示し
た図である。
【図５】図５は、実施例２４の光学フィルターの構造を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図６】図６は、実施例１〜２２のガラス基板を用い、
実施例２４で得られた光学フィルターのバンドパス中心
波長の温度ドリフトと平均線熱膨張係数の関係を示す図
である。
実施例２４で得られた光学フィルターのバンドパス中心
波長の温度ドリフトと平均線熱膨張係数の関係を示す図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０２Ｂ 1/00 Ｇ０２Ｂ 1/00
5/28 5/28
6/293 6/28 Ｃ
(73)特許権者 592228756
ホーヤ コーポレイション ユーエスエ
イ
ＨＯＹＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ Ｕ
ＳＡ
アメリカ合衆国カルフォルニア州サンジ
ョゼ リンコンサークル960番地
960 ＲＩＮＣＯＮ ＣＩＲＣＬＥ，Ｓ
ＡＮ ＪＯＳＥ，ＣＡＬＩＦＯＲＮＩＡ
Ｕ．Ｓ．Ａ.
(72)発明者 ロバート ダブリュ．ジョンソン
アメリカ合衆国，カリフォルニア
94610，オークランド，サニーヒルズ
ロード 878
(72)発明者 柳田 裕昭
東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホ
ーヤ株式会社内
(72)発明者 橋本 和明
東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホ
ーヤ株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−198935（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−87432（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−58671（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−208250（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−160403（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03C 3/06 - 3/118
C03C 17/00 - 17/44
Claims (17)
- 【請求項１】 表面に密着固定するように光学多層膜を
形成し、光の波長分割多重化のための光学フィルターと
するためのガラス基板であって、 ＳｉＯ２ 、ＴｉＯ２、及び、Ｒ２Ｏ（但し、Ｒはアル
カリ金属元素を示す）を含み、温度範囲−３０℃から＋
７０℃における平均線熱膨張係数が１００ｘ１０−７〜
１３０ｘ１０−７／Ｋ であるガラスからなることを特
徴とするＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項２】 表面に密着固定するように光学多層膜を
形成し、光の波長分割多重化のための光学フィルターと
するためのガラス基板であって、 必須成分として、前記ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒは
アルカリ金属元素を示す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必
須成分の合量が６０モル％以上であるガラスからなるこ
とを特徴とするＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項３】 表面に密着固定するように光学多層膜を
形成し、光の波長分割多重化のための光学フィルターと
するためのガラス基板であって、 必須成分として、ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ（ただし、Ｒはアル
カリ金属元素を表す。）、ＴｉＯ２を含み、前記必須成
分以外の各成分の含有量よりも前記各必須成分の含有量
が多いガラスよりなることを特徴とするＷＤＭ光学フィ
ルター用ガラス基板。 - 【請求項４】 前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５８モル％、 ＴｉＯ２ ７〜３０モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０〜１２モル％、 及び合量で１５〜４０モル％のＲ２Ｏを含むことを特徴
とする請求項２又は３に記載のＷＤＭ光学フィルター用
ガラス基板。 - 【請求項５】 Ｒ２Ｏとして、 Ｎａ２Ｏ １０〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ４〜１５モル％、 を含むことを特徴とする請求項４に記載のＷＤＭ光学フ
ィルター用ガラス基板。 - 【請求項６】 前記ガラスが、 ＳｉＯ２ ３８〜５５モル％、 Ｎａ２Ｏ １３〜２５モル％、 Ｋ２Ｏ ２〜１５モル％、 ＴｉＯ２ １０〜２５モル％、 Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜８モル％、 を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のＷＤＭ
光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項７】 前記ガラスが、アルカリ土類金属酸化物
又は酸化亜鉛よりなる群より選ばれた一種又は複数種の
酸化物Ｒ′Ｏを含むことを特徴とする請求項２〜６の何
れか一項に記載のＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項８】 前記Ｒ′Ｏの合量が２〜１５モル％であ
ることを特徴とする請求項７に記載のＷＤＭ光学フィル
ター用ガラス基板。 - 【請求項９】 前記Ｒ′Ｏとして、 ＭｇＯ ０〜１３モル％、 ＣａＯ ０〜１０モル％、 ＳｒＯ ０〜８モル％、 ＢａＯ ０〜６モル％、 ＺｎＯ ０〜１０モル％、 を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載のＷＤＭ
光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１０】 前記ガラスが、 ＭｇＯ １〜１３モル％、 ＺｎＯ ０．５〜１０モル％、 Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１モル％、 を含むことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記
載のＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１１】 前記ガラスが、 ＺｒＯ２ ０〜２モル％、 ＨｆＯ２ ０〜２モル％、 Ｌａ２Ｏ３ ０〜２モル％、 Ｙ２Ｏ３ ０〜２モル％、 を含むことを特徴とする請求項２〜１０の何れか一項に
記載のＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１２】 温度範囲−３０℃から＋７０℃におけ
る平均線熱膨張係数が１００ｘ１０−７〜１３０ｘ１０
−７／Ｋであることを特徴とする請求項２〜１１の何れ
か一項に記載のＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１３】 温度範囲−３０℃から＋７０℃におけ
る平均線熱膨張係数が１０５ｘ１０−７〜１２０ｘ１０
−７／Ｋであることを特徴とする請求項１２に記載のＷ
ＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１４】 ヌープ硬さが４５５ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の
ＷＤＭ光学フィルター用ガラス基板。 - 【請求項１５】 請求項１〜１４の何れか一項に記載の
ガラス基板と、前記基板上に形成された光学多層膜を備
えた光合分波器用のＷＤＭ光学フィルター。 - 【請求項１６】 バンドパス中心波長の温度ドリフトが
±０．００２５ｎｍ／Ｋ以内であることを特徴とする請
求項１５に記載の光合分波器用のＷＤＭ光学フィルタ
ー。 - 【請求項１７】 請求項１５又は１６に記載のＷＤＭ光
学フィルターを有する波長分割多重化用のＷＤＭ用光合
分波器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14635599P | 1999-08-02 | 1999-08-02 | |
| US60/146355 | 1999-08-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP2002030288A Expired - Fee Related JP3828817B2 (ja) | 1999-08-02 | 2002-02-07 | Ｗｄｍ光学フィルターに使用されるガラス基板用ガラスの製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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