CN1463257A - 多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器 - Google Patents

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小林正宏
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Abstract

一种多层膜滤波器用玻璃基板，其在直径为50mm的圆内，平坦度为200nm以下，于－30℃～70℃的温度下，具有90～130×10－7/℃的膨胀系数。因为在直径为50mm的圆内其平坦度为200nm以下，所以多层膜的膜厚度的不平均会变小。当从一枚玻璃基板上采取多个多层膜滤波器时，其每一个多层膜滤波器间的中心波长的变化为中心波长+/－100pm。如此，多层膜滤波器的生产率可提高。

Description

多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器
技术领域
本发明是有关于一种用于光通讯上的多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器。
背景技术
近年来，随着光通讯网路的快速发展，而需要大量高性能且低价的光学组件。特别是，由于多层膜滤波器能一面使特定波长的光穿透又一面使其反射，因此以多层膜滤波器作为可进行光的分波·合波的被动组件是不可缺少的。
在光通讯领域中，所使用的典型多层膜滤波器包括有能够以极狭窄的带宽分出多种光波长的带通滤波器(BPF)、可区分出C带(1528nm～1561nm)与L带(1561nm～1620nm)的边缘滤波器、可区分C带为中心的短波长领域(1528nm～1545nm：通称蓝带)及长波长领域(1545nm～1561nm：通称红带)的宽带滤波器、使铒掺杂光纤放大器(EDFA)的增益平稳的增益均衡器。
一般照相机用的光学滤波器所使用的基材通常是使用塑料，而上述的多层膜滤波器的基材，为了使强雷射光入射，则必须使用耐热性较好的玻璃。
而且，为了传输较大量的资料，使波长的多重数量的增加是有效的，然而当多重数量愈增加，就需要使波长准确分离的技术。为了使多层膜滤波器使用的波长分离技术的准确度提高，而必须要增加多层膜的层数。举例来说，100GHz(在多重化下，波长间隔为0.8nm)用的光学滤波器，需要大约有20层的多层膜；或是50GHz(在多重化下，波长间隔为0.4nm)用的光学滤波器，则需要大约为100层以上的多层膜。但是，多层膜的层数增加，其玻璃基板对上述的特性要求就更严格。亦即，为了维持多层膜的折射率的温度安定性，基板的膨胀系数要求比多层膜稍微为大一些，而且，为了多层膜的尺寸安定性，为了不使基板因为多层膜而变形，要求提高基板的弹性率。在日本公开第2001-66425号专利案揭露了具有这样特性的一种光滤波器用玻璃基板。
另一方面，随着近年来光通信市场的急速膨胀，要求通过提高产量而实现低价格化的技术。然而，上述具有多层数的多层膜滤波器会具有生产率低而导致价格昂贵的问题。
而且，对于多层膜滤波器而言，玻璃基板必须特别重视其加工性。亦即，多层膜滤波器是先利用蒸镀或溅镀的方式于比最终形状的尺寸大的透明板上形成多层膜，之后再经切割与研磨加工而得到最终形状。为了防止形成多层膜时会变形，于形成多层膜前的透明板的厚度为10mm，然后再经过研磨加工，使其厚度变薄直到最终厚度成为1mm为止。于是，提高研磨加工的生产效率就成为实现低价格化的必要条件。
此外，多层膜滤波器为了能够维持长期的滤波特性，而要求其具有较好的耐候性。亦即，暴露在高温度高湿气的条件下，玻璃表面较容易发生雾面的现象，而多层膜也较容易劣化。
然而，日本公开第2001-66425号专利案所揭露的光滤波器用玻璃基板，其加工性与耐候性两者的特性皆无法满足上述要求。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器，其能维持上述的特性，且能够提高生产率。
本发明的另一个目的是提供一种多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器，其有较好的加工性与耐候性，价格便宜，且多层膜具有在长期使用下难以劣化的特性。
本案发明人经特意重复研究结果，多层膜滤波器是使用蒸镀或溅镀的方式，于比其最终形状的尺寸大的透明板上形成多层膜。然后，经切割与研磨加工而得到最终形状。比最终形状尺寸大的玻璃基板的平坦度愈高，多层膜的厚度不均匀现象愈小。而多层膜的厚度不均匀现象愈小，则于一枚玻璃基板上采取复数个多层膜滤波器时，由于各个多层膜滤波器的间，彼此的中心波长的变化缩小，因此可以提高多层膜滤波器的生产率。有鉴于此，本发明提出以下方案。
亦即，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板的特征为在直径为50mm的圆内，平坦度为200nm以下，在温度范围为-30℃～70℃之下，热膨胀系数为90～130×10-7/℃。
而且，本发明的多层膜滤波器的特征为所使用的玻璃基板在直径为50mm的圆内，平坦度为200nm以下，在温度范围为-30℃～70℃之下，热膨胀系数为90～130×10-7/℃。
此外，本案发明人经特意重复研究结果，多层膜滤波器用玻璃基板因为加工性优良，而研磨速度大，加上耐候性优良，因此具有价格低、且多层膜具有在长期使用下不太会恶化的特性。有鉴于此，本发明提出以下方案。
亦即，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板的特征为利用轮磨(lap)法的研磨速度在10μm/分以上；而在沸腾的水中，质量损失率在0.05wt％/小时以下；而在0.01N的硝酸水溶液中，质量损失率在0.2wt％/小时以下。
而且，本发明的多层膜滤波器的特征为所使用的玻璃基板利用轮磨(lap)法的研磨速度在10μm/分以上；而在沸腾的水中，质量损失率在0.05wt％/小时以下；而在0.01N的硝酸水溶液中，质量损失率在0.2wt％/小时以下。
在此，轮磨法的研磨速度是使板状试料保持于水平方向回转的研磨板的固定位置，然后垂直施与重量，并且供给研磨剂予以加工，然后由板状试料的质量的损失量来测定的。此时的研磨条件：研磨荷重为30～50kPa、研磨板的回转速度为50～200r.p.m.、研磨板中心与板状试料的中心相距5～20cm、使用研磨剂为1200号铝粉加水的研浆，其质量比为1∶10～1∶50。
附图说明
图1表示实施例1的平面度测定结果的一个例子。
图2表示实施例2的红外区域的透过滤曲线。
具体实施方式
本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，在直径为50mm的圆内，由于平坦度为200nm以下，优选150nm以下，多层膜的膜厚度不平均现象小，因此从一枚玻璃基板上采取多个多层膜滤波器时，各个多层膜滤波器的中心波长的变化为中心波长+/-100pm，于是多层膜滤波器的生产率可提高。
于此，平坦度是指使用雷射干涉仪(富士通F601解析***)在平面上的任意方向扫描测定表面起伏形状时，起伏的最高点(P)与最低点(V)的差(P-V)。
而且，对于多层膜滤波器用玻璃基板而言，使其在直径为50mm的圆内，平坦度为200nm以下，可以使用下述的优选实施方法。
首先，提供一玻璃板，其尺寸为10mm厚、直径为100mm，并使用两面研磨机进行粗磨。经此步骤后，直径50mm的圆内的平坦度为1μm(1000nm)以下。再者，经过粗磨后的玻璃板，再利用两面研磨机研磨进行细磨。经此步骤后，可得到直径50mm的圆内的平坦度为300nm以下。最后，经过细磨后的玻璃板，放置于输送器中，对预定形成多层膜的研磨面上，进行最终的细部研磨，而使在直径50mm的圆内的平坦度为200nm以下。
而且，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，因为在温度范围为-30℃～70℃之下，热膨胀系数为90～130×10-7/℃，优选95×10-7/℃以上、120×10-7/℃以下，所以利用玻璃基板与多层膜的间的膨胀系数差，使多层膜中具有足够的压缩应力，且多层膜滤波器的中心波长的温度依赖性在1pm/℃以下。亦即，当热膨胀系数小于90×10-7/℃时，多层膜滤波器的中心波长的温度依赖性为1pm/℃以上，其相邻波长可能会产生干涉现象。而当热膨胀系数大于90×10-7/℃时，多层膜会从玻璃基板剥落，造成滤波器不耐使用。
而且，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板的杨氏系数优选75GPa以上，使玻璃基板不会因为多层膜而变形，多层膜的尺寸稳定性良好。
此外，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，由于轮磨法的研磨速度在10μm/分以上；在沸腾的水中，质量损失率在0.05wt％/小时以下；在0.01N的硝酸水溶液中，质量损失率在0.2wt％/小时以下，因此其具有价格低、且多层膜在长期使用下不太会劣化的特性。亦即，轮磨法的研磨速度在10μm/分以下时，玻璃基板的加工性较差，而加工时间也较长，因此多层膜滤波器的生产效率会变差，无法实现低价格化。而在沸腾的水中，质量损失率在0.05wt％/小时以上时，或是在0.01N的硝酸水溶液中，质量损失率在0.2wt％/小时以上时，多层膜滤波器的耐候性变差，在长时间暴露于高温高湿的条件下，玻璃表面会发生雾面现象，而使多层膜品质容易劣化。其中，上述的加工性是指玻璃的研磨加工、切割加工、镜面的研磨加工等的加工性。
另外，评量耐候性的玻璃质量损失测定方法是根据日本光学工业协会的规格JOGIS「光学玻璃的化学耐久性的测量方法(粉末法)06-1975」所制定的基准。
具有上述膨胀系数、杨氏系数、耐候性的玻璃基板，其系以含有质量百分比为30～60％的SiO2、质量百分比为5～33％的Li2O+Na2O+K2O的玻璃基板为好。且其系以含有质量百分比为30％～60％的SiO2、质量百分比为1％～10％的Al2O3、质量百分比为0％～20％的B2O3、质量百分比为3％～35％的MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO、质量百分比为5％～33％的Li2O+Na2O+K2O、质量百分比为1％～30％的TiO2+ZrO2以及质量百分比为0～10％的Gd2O3+La2O3的玻璃基板为较好。
接着，说明限定上述成分含量的范围的理由。
SiO2是构成玻璃结构的成分，其具有提高耐候性的效果，特别是其含量优选40％～55％。SiO2成分超过60％时，其热膨胀系数变小、多层膜滤波器的中心波长的温度依赖性变大、研磨速度变小、且玻璃的成形会有困难。而若是SiO2成分低于30％时，其热膨胀系数变大，多层膜从玻璃基板剥离，而且耐候性也会明显恶化。
Li2O、Na2O以及K2O为可提高热膨胀系数、提高加工性的成分，特别是其含量优选10％～33％。Li2O+Na2O+K2O的含量低于5％时，则其加工性会恶化，而且玻璃基板的热膨胀系数会变低。若是Li2O+Na2O+K2O的含量高于33％时，其热膨胀系数变大，耐候性恶化而不好。
Al2O3与SiO2同样是构成玻璃结构的成分，为了抑制玻璃中碱性成分的溶出，并使耐候性的效果显著的提高，Al2O3的含量优选1％以上，但是如果Al2O3的含量大于10％，则研磨速度会容易变小。
B2O3系作为助熔剂使用，其效果为有助于玻璃的熔融，特别是B2O3的含量优选0～10％。B2O3含量大于20％时，耐候性会明显恶化，而研磨速度也容易变小，而且在玻璃熔融时，其挥发大会造成纹路，而不容易得到均匀的玻璃。
MgO、CaO、BaO、SrO与ZnO也作为助熔剂使用，其有助于玻璃的熔融，而且具有使研磨速度变大，提高加工性的效果，此外，也具有提高耐候性的效果，特别是，其总含量优选3～30％。而MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO的含量大于35％时，热膨胀系数变大，多层膜容易从玻璃基板剥离，耐候性容易恶化，MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO的含量小于3％时，热膨胀系数变小，多层膜滤波器的中心波长的温度依赖性变大，玻璃的研磨速度容易变小，加工性容易恶化，而且，玻璃熔融会变得困难。
TiO2及ZrO2具有维持耐候性及增大热膨胀系数的效果，特别是其总含量优选1～20％。TiO2+ZrO2的含量大于30％时，玻璃容易失去透明度，而TiO2+ZrO2的含量小于1％时，则无法提高热膨胀系数。
Gd2O3与La2O3具有可防止热膨胀系数降低，并提高耐候性的效果。特别是其总含量优选0～8％。Gd2O3+La2O3的含量大于10％时，热膨胀系数容易变低。
除了上述材料以外，本发明的玻璃例如也可添加Sb2O3等清澄剂。但是，因为As2O3对环境保护上不好，尽量不要使用。
而且，就上述具有优良的加工性及耐候性的玻璃基板而言，其系以实质上不含有PbO，而包括(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/(MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+Li2O+Na2O+K2O)≤1.55以及质量百分比为5～33％的Li2O+Na2O+K2O的玻璃基板为好；且其系以实质上不含PbO，而包括质量百分比为30％～60％的SiO2、质量百分比为1％～10％的Al2O3、质量百分比为0％～20％的B2O3、质量百分比为3％～35％的MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO、质量百分比为5％～33％的Li2O+Na2O+K2O、(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/(MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+Li2O+Na2O+K2O)≤1.55、质量百分比为1％～10％的TiO2+ZrO2、质量百分比为0～10％的Gd2O3+La2O3的玻璃基板为较好。
接着，说明限定上述成分含量的范围的理由。
PbO会使耐候性降低，而且由于PbO为对环境保护不好的成分，因此玻璃最好不要含有此成分。
SiO2、Al2O3、B2O3与P2O5含量的总合∑A与MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、Li2O、Na2O与K2O含量的总合∑B相比时，当∑A/∑B大于1.55，因为相对的玻璃架构成分多，所以玻璃架构中的非架桥结合的成分变少，而容易使研磨速度变小。而且，当∑A/∑B大于0.8时，其会具有较好的耐候性。
Li2O、Na2O与K2O是可使加工性提高的成分，特别是，其总含量优选10～33％。Li2O+Na2O+K2O大于33％时，玻璃基板的热膨胀系数变高，耐候性也会恶化，因此不好。而且，Li2O+Na2O+K2O的总含量小于5％时，则其加工性会恶化，而且玻璃基板的热膨胀系数会变低，因此也不好。
SiO2是构成玻璃结构的成分，其具有提高耐候性的效果。特别是其含量优选40％～55％。SiO2成分超过60％，研磨速度变小，且玻璃的成形会变得困难。而若是SiO2成分低于30％，耐候性会明显的恶化。
Al3O3与SiO2同样是构成玻璃结构的成分，为了抑制玻璃中碱性成分的溶出、并使耐候性的效果明显提高，Al3O3含量优选1％以上，但是如果Al3O3含量大于10％，则研磨速度会容易变小。
B2O3是作为助熔剂使用，其效果为有助于玻璃的熔融，特别是B2O3的含量优选0～10％。B2O3含量大于20％时，耐候性会明显恶化，而研磨速度也容易变小。而且在玻璃熔融时，其挥发性大会造成纹路，而不容易得到均匀的玻璃。
MgO、CaO、BaO、SrO与ZnO也作为助熔剂使用，其有助于玻璃熔融，而且具有使研磨速度变大，提高加工性的效果。此外，也具有提高耐候性的效果，特别是，其总和含量优选20～30％。而MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO的含量大于35％时，耐候性容易恶化。MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO的含量小于15％时，玻璃的研磨速度容易变小，加工性容易恶化。
TiO2及ZrO2具有维持耐候性及增大热膨胀系数的效果，特别是其总含量优选1～8％。TiO2+ZrO2的含量大于10％时，玻璃容易失去透明度，而TiO2+ZrO2的含量小于1％时，则无法提高热膨胀系数。
Gd2O3与La2O3具有可防止热膨胀系数降低，并提高耐候性的效果。特别是其总含量优选0～8％。Gd2O3+La2O3的含量大于10％时，热膨胀系数容易变低。
除了上述材料以外，本发明的玻璃例如也可添加Sb2O3等清澄剂。但是，因为As2O3对环境保护上不好，尽量不要使用。
而且，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，在基板厚度为10mm、波长为950～1650nm的情形下，其最小的透过率为80％以上，而优选88％以上，即使在光通信的波长使用中，因为可降低光的衰减率，而可以得到较好的结果。在此，最小的透过率是指波长为950～1650nm的最低的透过率而言。
此外，由于玻璃中的氢氧基(OH基)系为造成波长在1400nm附近的光会被吸收的原因，而会造成光强度降低，因此在使用波长在1400nm附近的光的情况下，优选是希望能够减少玻璃中的OH基。
此外，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，在厚度为1mm、波长为1550nm的情形下，其内部透过率为98％以下，因为光线强度会降低而无法使用。
以下，特举出本发明的多层膜滤波器用玻璃基板以及多层膜滤波器的实施例，作详细说明如下。
表1～3表示本发明的实施例1～12，表4与表5表示比较例1～6。图1表示实施例1的平面度测定结果的一个例子，图2表示实施例2的红外区域的透过滤曲线。
                                         表1
      质量％    实施例1   实施例2    实施例3   实施例4   实施例5
A     SiO2     46.8     46.8     51.8     39.8     42.8
    Al2O3     3.0     3.0     3.0     3.0     8.0
    B2O3     -     -     -     -     -
    P2O5     -     -     -     -     -
B     MgO     8.0     -     -     -     -
    CaO     3.0     11.0     10.0     13.0     11.0
    BaO     8.0     8.0     6.0     9.0     7.0
    SrO     5.0     8.0     6.0     9.0     7.0
    ZnO     3.0     -     -     -     -
    Li2O     9.0     9.0     10.0     10.0     7.0
    Na2O     7.0     7.0     5.0     10.0     5.0
    K2O     -     -     -     -     -
    TiO2     2.0     2.0     2.0     2.0     5.0
    ZrO2     1.0     1.0     1.0     1.0     3.0
    La2O3     -     -     -     -     -
    Gd2O3     4.0     4.0     5.0     3.0     4.0
    Sb2O3     0.2     0.2     0.2     0.2     0.2
    ∑A/∑B     1.16     1.16     1.48     0.84     1.38
    平坦度(最大值)(nm) 120 110 145 85 95
    平坦度(平均值)(nm) 100 90 120 70 80
    热膨胀系数(×10-7/℃) 109 110 102 118 100
    研磨速度(μm/分) 50 60 30
    耐水性(wt％)     0.01     0.02     0.01     0.03     0.01
    耐酸性(wt％)     0.05     0.07     0.04     0.15     0.04
    杨氏系数(Gpa)     93     95     96     89     90
    最小透过率(％)10mm厚 91 89 92 91 90
    内部透过率(％)1mm厚计算值1550nm 99 99 99
    生产率(％)     25     30     25     35     35
    中心波长的温度依赖性(pm/℃) 0.7 0.6 0.8 0.4 0.5
                                       表2
    质量％   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10
A     SiO2     43.8     42.8     47.8     47.8     39.8
    Al2O3     3.0     3.0     3.0     2.0     -
    B2O3     -     10.0     -     -     2.0
    P2O5     -     -     -     -     -
B     MgO     -     -     -     5.0     -
    CaO     9.0     10.0     11.0     -     -
    BaO     10.0     7.0     8.0     -     4.0
    SrO     11.0     7.0     6.0     -     -
    ZnO     -     -     2.0     -
    Li2O     9.0     7.0     8.0     -     2.0
    Na2O     7.0     6.0     7.0     18.0     14.0
    K2O     -     -     -     10.0     9.0
    TiO2     2.0     2.0     2.0     15.0     29.0
    ZrO2     1.0     1.0     1.0     -     -
    La2O3     4.0     4.0     3.0     -     -
    Gd2O3     -     -     3.0     -     4.0
    Sb2O3     0.2     0.2     0.2     0.2     0.2
    ∑A/∑B     1.02     1.51     1.28     1.42     1.44
    平坦度(最大值)(nm) 115 120 130 120 110
    平坦度(平均值)(nm) 90 90 110 100 90
    热膨胀系数(×10-7/℃) 105 108 108 112 100
    研磨速度(μm/分) 65 55 60
    耐水性(wt％)     0.03     0.03     0.03     0.02     0.03
    耐酸性(wt％)     0.17     0.10     0.09     0.09     0.10
    杨氏系数(Gpa)     88     95     95     100     85
    最小透过率(％)10mm厚 92 90 89 90 90
    内部透过率(％)1mm厚计算值1550nm 99 99 99
    生产率(％)     30     30     25     25     35
    中心波长的温度依赖性(pm/℃) 0.6 0.6 0.8 0.6 0.7
                          表3
    质量％   实施例11   实施例12
A     SiO2     49.8     39.8
    Al2O3     3.0     3.0
    B2O3     -     -
    P2O5     2.0     -
B     MgO     -     -
    CaO     10.0     13.0
    BaO     6.0     9.0
    SrO     6.0     9.0
    ZnO     -     -
    Li2O     10.0     10.0
    Na2O     5.0     8.0
    K2O     -     2.0
    TiO2     2.0     2.0
    ZrO2     1.0     1.0
    La2O3     -     -
    Gd2O3     5.0     3.0
    Sb2O3     0.2     0.2
    ∑A/∑B     1.49     0.84
    平坦度(最大值)(nm) 155 85
    平坦度(平均值)(nm) 120 70
    热膨胀系数(×10-7/℃) 102 118
    研磨速度(μm/分) 40 70
    耐水性(wt％)     0.01     0.03
    耐酸性(wt％)     0.04     0.15
    杨氏系数(Gpa)
    最小透过率(％)10mm厚
    内部透过率(％)1mm厚计算值1550nm 99 98
    生产率(％)
    中心波长的温度依赖性(pm/℃)
                                  表4
    质量％   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4
A     SiO2     46.8     71.4     36.8     48.8
    Al2O3     3.0     -     3.0     8.0
    B2O3     -     6.5     22.0     -
    P2O5     -     -     -     -
B     MgO     -     -     -     -
    CaO     11.0     2.0     8.0     12.0
    BaO     8.0     -     6.0     10.0
    SrO     8.0     -     6.0     9.0
    ZnO     -     -     -     -
    Li2O     9.0     -     7.0     4.0
    Na2O     7.0     5.2     5.0     -
    K2O     -     13.9     -     -
    TiO2     2.0     -     2.0     2.0
    ZrO2     1.0     -     1.0     1.0
    La2O3     -     -     -     5.0
    Gd2O3     4.0     -     3.0     -
    Sb2O3     0.2     -     0.2     -
    ∑A/∑B     1.16     3.69     1.94     1.63
    平坦度(最大值)(nm) 360 50 335 350
    平坦度(平均值)(nm) 300 40 280 290
    热膨胀系数(×10-7/℃) 110 72 105 90
    研磨速度(μm/分) 110 8
    耐水性(wt％)     0.02     0.07     0.12     0.01
    耐酸性(wt％)     0.07     0.15     0.32     0.03
    杨氏系数(Gpa)     95     80
    最小透过率(％)10mm厚 90 91
    内部透过率(％)1mm厚计算值1550nm 99 99
    生产率(％)     5     35
    中心波长的温度依赖性(pm/℃) 0.7 4.2
                    表5
    质量％   比较例5   比较例6
A     SiO2     17.1     47.0
    Al2O3 - -
    B2O3     21.5     7.1
    P2O5     -     -
B     MgO     1.0     -
    CaO     -     -
    BaO     -     10.0
    SrO     14.8     -
    ZnO     -     6.1
    Li2O     8.5     -
    Na2O     -     6.0
    K2O     -     14.0
    TiO2     7.6     -
    ZrO2     4.5     -
    La2O3     17.0     -
    Gd2O3     -     -
    PbO     9.7
    Nb2O5     7.9     -
    Sb2O3     0.1     0.1
    ∑A/∑B     1.59     1.18-
    平坦度(最大值)(nm) 300 290
    平坦度(平均值)(nm) 250 240
    热膨胀系数(×10-7/℃) 90 88
    研磨速度(μm/分) 9 50
    耐水性(wt％)     0.07     0.06
    耐酸性(wt％)     0.20     0.22
    杨氏系数(Gpa)
    最小透过率(％)l0mm厚
    内部透过率(％)1mm厚计算值1550nm 97 99
    生产率(％)
    中心波长的温度依赖性(pm/℃)
表1～5所示的实施例1～12与比较例1～6如下制作的。
首先，根据表1～5的组成，调制出玻璃原料，然后使用白金坩埚，使玻璃原料于1300～1500℃的温度下加热4小时而熔融，再使熔融液流经由碳板，并经退火后而可得到玻璃成形体。
将上述的玻璃成形体加工成直径76mm、厚10mm，并使用固定盘直径为280mm的两面研磨机上进行粗磨。此时进行的粗研磨的条件如下。粗研磨分为二个阶段进行，第一阶段利用400号的铝粉，而第二阶段则利用1200号的铝粉。输送器中心位置的工作件与固定盘的相对速度设定为30m/分、研磨的荷重设定为120g/cm2。
经过上述的粗研磨步骤，可得到厚度7.05mm、直径50mm、且平坦度为1μm(1000nm)以下的玻璃板。
接着，经过粗研磨后的玻璃板，再使用固定盘直径为280mm的两面研磨机进行细研磨。此时进行的细研磨的条件如下，研磨垫使用铈研磨垫，研磨剂使用氧化铈系研磨剂。输送器中心位置的工作件与固定盘的相对速度设定为30m/分，研磨的荷重设定为120g/cm2。
经过上述的细研磨步骤，可得到厚度7.005mm、直径50mm，且平坦度为300nm以下的玻璃板。
然后，在经过细研磨后的玻璃板上的预定形成多层膜的表面上设置研磨垫，以进行最终单面细研磨。此时进行的最终单面细研磨的条件如下，在固定盘直径为280mm的单面研磨机上进行研磨，研磨垫使用铈研磨垫，研磨剂使用氧化铈系研磨剂。输送器的中心位置的工作件与固定盘的相对速度设定为10m/分，研磨的荷重设定为40g/cm2。
如此，可得到厚度7.000mm，如实施例1至实施例12与比较例2的多层膜滤波器用玻璃基板，如表1至表4所示，其在直径50mm的圆内，平坦度为200nm以下。
而且，除了不进行最终单面研磨外，比较例1及比较例3至比较例6的玻璃基板是使用与实施例相同的方法制造。
接着，使用离子辅助蒸镀装置，于上述玻璃基板上交互形成Ta2O5与SiO2介电质覆盖膜直到形成总计达100层的多层膜，以制作出多层膜滤波器。
根据上述的方法，对于20个玻璃基板算出平坦度的最大值与平均值。
利用轮磨法的研磨速度是利用一边将25mm、厚度3mm的板状试料保持于水平旋转的铸铁轮磨板上的固定位置，一边垂直的施加荷重，并且供给研磨剂以进行加工，然后测定玻璃试料质量减少量以评估的。这时的研磨条件为荷重为35kPa、轮磨板旋转速度为100r.p.m.、轮磨板的中心与板状试料的中心相距为10cm、研磨剂为第1200号铝粉与水，且其质量比为1∶20的研浆。
热膨胀系数则利用膨胀计(dilatometer)(由Mac Science制造的TD-5000S)来测定。
关于耐水性及耐氧化性是将玻璃试料磨碎成颗粒大小为420～590μm的粉末，再秤量其克比重后将粉末放入白金筛子中，接着将其置入于有试剂的烧瓶中，煮沸60分钟，处理后的玻璃粉末，计算出其质量减少率(质量％)，而算出耐水性及耐氧化性(根据日本光学玻璃工业协会规格JOGIS中，玻璃光学的化学耐久性的测定方法(粉末法)06-1975)。而且，耐水性评量用的试剂为酸碱值调整为pH6.5～7.5的纯水。耐氧化性评量用的试剂为0.01N的硝酸水溶液。
杨氏系数是使用三菱电机制造的超音波探测装置FD-1800以超音波脉冲法测定的。
最小透过率是使用经两面光学研磨后为厚度为10mm的试料，以岛津制造的分光光度计UV-3100PC来测定。内部透过率则是准备厚度相异的两个试料，以岛津制造的分光光度计UV-3100PC使用波长为1550nm的光源测定后，经由计算厚度1mm的内部透过率以求得的。红外线区透过率为使用岛津制造的分光光度计UV-3100PC，以厚度10mm的试料，在波长为950～1650nm范围内测定的。
多层膜滤波器的生产率是以多层膜滤波器内的中心波长的偏差在中心波长+/-100pm的范围下作为良品而计算的。
而且，多层膜滤波器中心波长的温度依赖性为当温度由0℃上升到70℃时，利用光谱分析仪(Advantest制造的Q-8384)测量在1550nm波长附近的中心波长变化以求得的。
本发明的实施例1至实施例12的平坦度高、多层膜滤波器的生产率高，而且，因为热膨胀系数高、多层膜滤波器中心波长的温度依赖性则可在1pm/℃以下。此外，研磨速度大且耐候性好。另外，如第2图所示，实施例2的红外线透过率高，且在1400nm的光波附近几乎看不到有光吸收。
另一方面，比较例1及比较例3至比较例6，玻璃基板在研磨时，由于没有进行最终单面细磨，因此其平坦度大，使多层膜滤波器的生产率降低。比较例2的平坦度高，多层膜滤波器的生产率高，由于其热膨胀系数低，因此多层膜滤波器的中心波长的温度依赖性较大。而且，由于∑A/∑B大，因此研磨速度小且加工性不好。
由于比较例3的B2O3含量多，因此研磨速度大且耐候性低。比较例4与比较例5的碱性物质含量少，因此耐候性优，但是由于其∑A/∑B大，因此研磨速度小且加工性不好。比较例6的∑A/∑B小，因此研磨速度大，且加工性好，然而其含有PbO，因此耐候性低，且在环境保护上也不好。
由上述的说明，本发明的多层膜滤波器用玻璃基板，因为平坦度高，所以多层膜滤波器的生产率高，可以便宜的制造。而且，因为热膨胀系数高，所以中心波长的温度依赖性小。此外，因为加工性与耐候性优良，所以其便宜且即使经过长时间使用多层膜也难以劣化，而适合于光通信用的光滤波器。

Claims (9)

1.一种多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板在直径为50mm的圆内，平坦度为200nm以下，于-30℃～70℃的温度范围内，具有90～130×10-7/℃的膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板的杨氏系数为75GPa以上。
3.根据权利要求1所述的多层膜滤波器用玻璃基板，该玻璃基板在厚度为10mm、波长为950～1650nm，最小透过率为80％以上。
4.根据权利要求1所述的多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板包括质量百分比为30～60％的SiO2、质量百分比为5～33％的Li2O+Na2O+K2O。
5.根据权利要求1所述的多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板包括质量百分比为30％～60％的SiO2、质量百分比为1％～10％的Al2O3、质量百分比为0％～20％的B2O3、质量百分比为3％～35％的MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO、质量百分比为5％～33％的Li2O+Na2O+K2O、质量百分比为1％～30％的TiO2+ZrO2以及质量百分比为0～10％的Gd2O3+La2O3。
6.一种多层膜滤波器用玻璃基板，该玻璃基板利用一轮磨(lap)法的研磨速度在10μm/分以上，而在沸腾的水中，质量损失率在0.05wt％/小时以下，而在0.01N的硝酸水溶液中，质量损失率在0.2wt％/小时以下。
7.根据权利要求6所述的多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板不含PbO，而包括(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/(MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+Li2O+Na2O+K2O)≤1.55以及质量百分比为5～33％的Li2O+Na2O+K2O。
8.根据权利要求6所述的多层膜滤波器用玻璃基板，其特征在于，该玻璃基板不含PbO，而包括质量百分比为30％～60％的SiO2、质量百分比为1％～10％的Al2O3、质量百分比为0％～20％的B2O3、质量百分比为3％～35％的MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO、质量百分比为5％～33％的Li2O+Na2O+K2O、(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/(MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO+Li2O+Na2O+K2O)≤1.55、质量百分比为1％～10％的TiO2+ZrO2、质量百分比为0～10％的Gd2O3+La2O3。
9.一种多层膜滤波器，该多层膜滤波器是使用权利要求1～8项中任一项所述的多层膜滤波器用玻璃基板。
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