JPH04240134A - 屈折率分布型レンズの製造方法 - Google Patents
屈折率分布型レンズの製造方法Info
- Publication number
- JPH04240134A JPH04240134A JP2414591A JP2414591A JPH04240134A JP H04240134 A JPH04240134 A JP H04240134A JP 2414591 A JP2414591 A JP 2414591A JP 2414591 A JP2414591 A JP 2414591A JP H04240134 A JPH04240134 A JP H04240134A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous
- gel
- porous gel
- metal ions
- glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 claims abstract description 24
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N caesium nitrate Chemical compound [Cs+].[O-][N+]([O-])=O NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 5
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 4
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- -1 silicon alkoxide Chemical class 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N caesium(1+) Chemical compound [Cs+] NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- CRNJBCMSTRNIOX-UHFFFAOYSA-N methanolate silicon(4+) Chemical compound [Si+4].[O-]C.[O-]C.[O-]C.[O-]C CRNJBCMSTRNIOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
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
【０００１】
【技術分野】本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法
に関し、より詳細には、光通信システムや光情報処理等
の微小光学素子の分野に有用な屈折率分布型レンズの製
造方法に関する。例えば、光通信、光情報処理などに適
用されるものである。
に関し、より詳細には、光通信システムや光情報処理等
の微小光学素子の分野に有用な屈折率分布型レンズの製
造方法に関する。例えば、光通信、光情報処理などに適
用されるものである。
【０００２】
【従来技術】透明媒質中の屈折率を変化させることによ
りレンズ作用を付与させたいわゆる屈折率分布型レンズ
は、通常の光学レンズに比して、平板状でレンズ作用を
付与できること、端面上に結像できること、結像特性を
自由に選択できること、レンズのアレイ化やマトリック
ス化が容易であること等の種々の利点を備えており、光
通信分野において最近ことに注目されている。
りレンズ作用を付与させたいわゆる屈折率分布型レンズ
は、通常の光学レンズに比して、平板状でレンズ作用を
付与できること、端面上に結像できること、結像特性を
自由に選択できること、レンズのアレイ化やマトリック
ス化が容易であること等の種々の利点を備えており、光
通信分野において最近ことに注目されている。
【０００３】これらのうち、ガラス素材を用いた屈折率
分布型レンズは、通常、■ガラス基体の一部を所定の溶
融塩と接触させて拡散によりイオン交換を行ない、それ
により電子分極率の大きな金属イオン（例えば、タリウ
ムやセシウム）をガラス基体内に不均一分布させて屈折
率を変化させる方法（イオン交換法）や、■ガラス基体
を分相処理及び酸処理して多孔質化し、これに電子分極
率の大きな金属元素の溶液を一部に接触させて含浸して
濃度分布を形成し、次いで乾燥、高温加熱処理等を行な
って透明なガラス体に変換する方法（モレキュラースタ
ッフィング法）で作製されており、ことにイオン交換法
■で得られたレンズはセルフォックレンズとして知られ
ている。
分布型レンズは、通常、■ガラス基体の一部を所定の溶
融塩と接触させて拡散によりイオン交換を行ない、それ
により電子分極率の大きな金属イオン（例えば、タリウ
ムやセシウム）をガラス基体内に不均一分布させて屈折
率を変化させる方法（イオン交換法）や、■ガラス基体
を分相処理及び酸処理して多孔質化し、これに電子分極
率の大きな金属元素の溶液を一部に接触させて含浸して
濃度分布を形成し、次いで乾燥、高温加熱処理等を行な
って透明なガラス体に変換する方法（モレキュラースタ
ッフィング法）で作製されており、ことにイオン交換法
■で得られたレンズはセルフォックレンズとして知られ
ている。
【０００４】しかしながら、上記イオン交換法■では、
イオンの拡散や交換に極めて長時間（例えば、マスクさ
れたガラス基体を溶融塩中に数日間侵漬）を要し、さら
に長時間行なってもイオン拡散に限界があり、せいぜい
直径５ｍｍ程度のレンズしか得ることができなかった。 一方、モレキュラースタッフィング法では、ガラス基体
の多孔質化が複雑でかつ長時間を要し（例えば、分相処
理に２日間、酸処理に２０日間程度必要）、また取扱い
も複雑でかつ特殊な設備を必要とする問題点があった。
イオンの拡散や交換に極めて長時間（例えば、マスクさ
れたガラス基体を溶融塩中に数日間侵漬）を要し、さら
に長時間行なってもイオン拡散に限界があり、せいぜい
直径５ｍｍ程度のレンズしか得ることができなかった。 一方、モレキュラースタッフィング法では、ガラス基体
の多孔質化が複雑でかつ長時間を要し（例えば、分相処
理に２日間、酸処理に２０日間程度必要）、また取扱い
も複雑でかつ特殊な設備を必要とする問題点があった。
【０００５】この点を解決するために、例えば、特開昭
６２−４１７２５号公報に「屈折率分布型レンズの製造
法」が提案されている。この公報のものは、多孔質ガラ
スを用いた屈折率分布型レンズの作製方法に関するもの
で、金属アルコキシドの加水分解によりえられる多孔質
ゲル（または、さらに熱処理をした多孔質ガラス）を基
板とし、この表面の一部に金属イオンをマスク等を介し
て基板内に不均一拡散させ、次に高温加熱処理してレン
ズを得るものである。
６２−４１７２５号公報に「屈折率分布型レンズの製造
法」が提案されている。この公報のものは、多孔質ガラ
スを用いた屈折率分布型レンズの作製方法に関するもの
で、金属アルコキシドの加水分解によりえられる多孔質
ゲル（または、さらに熱処理をした多孔質ガラス）を基
板とし、この表面の一部に金属イオンをマスク等を介し
て基板内に不均一拡散させ、次に高温加熱処理してレン
ズを得るものである。
【０００６】また、先に提案された「屈折率分布型レン
ズの製造方法」では、複数の金属アルコキシドの加水分
解により得られる多孔質ゲルを基板として用い、少なく
とも該基板の一方の表面に半球状もしくは非球面状の形
状を物理的もしくは化学的方法により付与した後、化学
的方法により多孔質ゲルを構成する成分の一部をゲル外
に溶出させ、ゲル表面から内部にその成分の不均一な分
布を形成し、次にこの多孔質ゲルを高温加熱処理をして
屈折率分布型レンズを得るものである。しかし、複数の
金属アルコキシドの加水分解により均一な多孔質ゲルを
得るのは難しく、溶液の調整などに問題が残る。また、
溶出により一部成分を除去するため構造的に弱くなり、
割れや光散乱点などの原因になるなどの問題がある。
ズの製造方法」では、複数の金属アルコキシドの加水分
解により得られる多孔質ゲルを基板として用い、少なく
とも該基板の一方の表面に半球状もしくは非球面状の形
状を物理的もしくは化学的方法により付与した後、化学
的方法により多孔質ゲルを構成する成分の一部をゲル外
に溶出させ、ゲル表面から内部にその成分の不均一な分
布を形成し、次にこの多孔質ゲルを高温加熱処理をして
屈折率分布型レンズを得るものである。しかし、複数の
金属アルコキシドの加水分解により均一な多孔質ゲルを
得るのは難しく、溶液の調整などに問題が残る。また、
溶出により一部成分を除去するため構造的に弱くなり、
割れや光散乱点などの原因になるなどの問題がある。
【０００７】図３（ａ），（ｂ）は、従来の屈折率分布
型レンズの作製方法を示す図で、図中、１１は屈折率分
布型平板レンズ、１２は無孔のガラス層、１３はタリウ
ム元素の拡散層、１４はマスク、１５は拡散孔、１６は
平板状多孔質ゲルである。しかし、図３に示すような屈
折率分布型レンズの作製方法では、光の屈折作用はその
屈折率分布のみにより得るため、基板との屈折率差が一
般に小さくしかとれないこともあり、集光能力が小さく
、大きな開口数ＮＡ．を得ることが難しい。また、マス
クの剥離などのプロセスによる濃度分布が変化するなど
の作製上の問題がある。
型レンズの作製方法を示す図で、図中、１１は屈折率分
布型平板レンズ、１２は無孔のガラス層、１３はタリウ
ム元素の拡散層、１４はマスク、１５は拡散孔、１６は
平板状多孔質ゲルである。しかし、図３に示すような屈
折率分布型レンズの作製方法では、光の屈折作用はその
屈折率分布のみにより得るため、基板との屈折率差が一
般に小さくしかとれないこともあり、集光能力が小さく
、大きな開口数ＮＡ．を得ることが難しい。また、マス
クの剥離などのプロセスによる濃度分布が変化するなど
の作製上の問題がある。
【０００８】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、製造工点が少なく、生産性に富み、光学特性の
制御性の良い新規の屈折率分布型レンズの製造方法を提
供することを目的としてなされたものである。
もので、製造工点が少なく、生産性に富み、光学特性の
制御性の良い新規の屈折率分布型レンズの製造方法を提
供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
、金属アルコキシドの加水分解により得られる多孔質ゲ
ルを基板とし、少なくとも該基板の一方の表面に半球状
もしくは非球面状の形状を物理的もしくは化学的方法に
より付与した後、多孔質ゲルもしくは該多孔質ゲルを乾
燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率の大きな金
属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオンを多
孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に表面より不均一拡散
させ、次に前記多孔質ガラスもしくは多孔質ゲルを高温
加熱処理をして屈折率分布型レンズを得ること、或いは
、（２）金属アルコキシドの加水分解により得られる多
孔質ゲルを基板とし、少なくとも該基板の一方の表面に
半球状もしくは非球面状の形状を物理的もしくは化学的
方法により付与した後、多孔質ゲルもしくは該多孔質ゲ
ルを乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率の小
きな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオ
ンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に均一に拡散し
、その後電子分極率の大きな金属イオンの溶液を所定時
間接触させて該金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔
質ゲル内に表面より不均一拡散させ、次に前記多孔質ガ
ラスもしくは多孔質ゲルを高温加熱処理をして屈折率分
布型レンズを得ること、更には、（３）前記（１）又は
（２）において、金属アルコキシドの加水分解により得
られる多孔質ゲルからなる基板の少なくとも一方の表面
に半球状もしくは非球面状の形状を付与する方法におい
て、表面上に機械加工もしくはフォトリソグラフィの手
法を用いて円形開口を有するマスクを設け、エッチング
により半球状もしくは非球面状に凹面を有する穴を設け
た平板を前記多孔質ゲルの少なくとも一方の表面に機械
的に押しつけるか、前記多孔質ゲルを作製中に前記平板
を型にして堆積させることにより、形状を付与すること
、更には、（４）前記（１）又は（２）において、前記
電子分極率の大きな金属イオンがタリウム又はセシウム
イオンであることを特徴としたものである。 以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
、金属アルコキシドの加水分解により得られる多孔質ゲ
ルを基板とし、少なくとも該基板の一方の表面に半球状
もしくは非球面状の形状を物理的もしくは化学的方法に
より付与した後、多孔質ゲルもしくは該多孔質ゲルを乾
燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率の大きな金
属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオンを多
孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に表面より不均一拡散
させ、次に前記多孔質ガラスもしくは多孔質ゲルを高温
加熱処理をして屈折率分布型レンズを得ること、或いは
、（２）金属アルコキシドの加水分解により得られる多
孔質ゲルを基板とし、少なくとも該基板の一方の表面に
半球状もしくは非球面状の形状を物理的もしくは化学的
方法により付与した後、多孔質ゲルもしくは該多孔質ゲ
ルを乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率の小
きな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオ
ンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に均一に拡散し
、その後電子分極率の大きな金属イオンの溶液を所定時
間接触させて該金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔
質ゲル内に表面より不均一拡散させ、次に前記多孔質ガ
ラスもしくは多孔質ゲルを高温加熱処理をして屈折率分
布型レンズを得ること、更には、（３）前記（１）又は
（２）において、金属アルコキシドの加水分解により得
られる多孔質ゲルからなる基板の少なくとも一方の表面
に半球状もしくは非球面状の形状を付与する方法におい
て、表面上に機械加工もしくはフォトリソグラフィの手
法を用いて円形開口を有するマスクを設け、エッチング
により半球状もしくは非球面状に凹面を有する穴を設け
た平板を前記多孔質ゲルの少なくとも一方の表面に機械
的に押しつけるか、前記多孔質ゲルを作製中に前記平板
を型にして堆積させることにより、形状を付与すること
、更には、（４）前記（１）又は（２）において、前記
電子分極率の大きな金属イオンがタリウム又はセシウム
イオンであることを特徴としたものである。 以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】図１（ａ），（ｂ）は、本発明による屈折
率分布型レンズの一実施例を説明するための構成図で、
図２は、その製造方法を説明するための工程図である。 図中、１はガラス基板、２はゲル表面（ガラス表面）、
３は多孔質ゲル、４は型、５は濃度分布、６は硝酸カリ
ウム水溶液、７は多孔質ガラス、８は屈折率分布、９は
入射光、１０は硝酸セシウム水溶液である。
率分布型レンズの一実施例を説明するための構成図で、
図２は、その製造方法を説明するための工程図である。 図中、１はガラス基板、２はゲル表面（ガラス表面）、
３は多孔質ゲル、４は型、５は濃度分布、６は硝酸カリ
ウム水溶液、７は多孔質ガラス、８は屈折率分布、９は
入射光、１０は硝酸セシウム水溶液である。
【００１１】本発明による屈折率分布型レンズの製作方
法では、金属アルコキシドの加水分解により得られる多
孔質ゲル３を基板１として用い、少なくとも一方の表面
２に半球もしくは非球面の形状を物理的もしくは化学的
方法により付与した後、多孔質ゲル３もしくは該多孔質
ゲル３を乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率
の大きな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属
イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に表面より
不均一拡散させるか、もしくは電子分極率の小さな金属
イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオンを多孔
質ガラスもしくは多孔質ゲル内に均一に拡散し、その後
電子分極率の大きな金属イオンの溶液を所定時間接触さ
せて該金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内
に表面より不均一拡散させて、次に前記多孔質ガラスも
しくは多孔質ゲル３を高温加熱処理をして図１（ａ），
（ｂ）に示すような屈折率分布型レンズを得る。
法では、金属アルコキシドの加水分解により得られる多
孔質ゲル３を基板１として用い、少なくとも一方の表面
２に半球もしくは非球面の形状を物理的もしくは化学的
方法により付与した後、多孔質ゲル３もしくは該多孔質
ゲル３を乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分極率
の大きな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該金属
イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に表面より
不均一拡散させるか、もしくは電子分極率の小さな金属
イオンの溶液を所定時間接触させて該金属イオンを多孔
質ガラスもしくは多孔質ゲル内に均一に拡散し、その後
電子分極率の大きな金属イオンの溶液を所定時間接触さ
せて該金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内
に表面より不均一拡散させて、次に前記多孔質ガラスも
しくは多孔質ゲル３を高温加熱処理をして図１（ａ），
（ｂ）に示すような屈折率分布型レンズを得る。
【００１２】本発明の実施例では、シリコンアルコキシ
ドとしてシリコンテトラメトキシド（ＴＭＯＳ）を用い
て得られるＳｉＯ２系の多孔質ゲル３を基板とする。先
ず、シリコンテトラメトキシド（ＴＭＯＳ）の混合アル
コール溶液（混合するアルコールには、例えば、メチル
、エチル、プロピルアルコール等がある）を調整し、こ
の溶液に水を添加して（必要ならば、塩酸やアンモニア
なども触媒として添加）アルコキシドの加水分解と縮合
反応により多孔質ゲル３を作製する。この多孔質ゲルに
、表面上に機械加工もしくはフォトリソグラフィの手法
を用いて円形開口を有するマスクを設け、エッチングに
より半球状もしくは非球面状の凹面を有する穴をアレイ
状に設けたガラス基板４を、一方のゲル表面に機械的に
押しつけるか、該多孔質ゲル３を作製中に前記ガラス基
板４上に堆積させることにより、図（ａ）に示すような
多孔質ゲル３の表面に形状２を転写する。
ドとしてシリコンテトラメトキシド（ＴＭＯＳ）を用い
て得られるＳｉＯ２系の多孔質ゲル３を基板とする。先
ず、シリコンテトラメトキシド（ＴＭＯＳ）の混合アル
コール溶液（混合するアルコールには、例えば、メチル
、エチル、プロピルアルコール等がある）を調整し、こ
の溶液に水を添加して（必要ならば、塩酸やアンモニア
なども触媒として添加）アルコキシドの加水分解と縮合
反応により多孔質ゲル３を作製する。この多孔質ゲルに
、表面上に機械加工もしくはフォトリソグラフィの手法
を用いて円形開口を有するマスクを設け、エッチングに
より半球状もしくは非球面状の凹面を有する穴をアレイ
状に設けたガラス基板４を、一方のゲル表面に機械的に
押しつけるか、該多孔質ゲル３を作製中に前記ガラス基
板４上に堆積させることにより、図（ａ）に示すような
多孔質ゲル３の表面に形状２を転写する。
【００１３】次に、形状を付与された多孔質ゲル３（図
（ｂ）に示すように、乾燥して多孔質ガラス７にして取
り扱いやすいようにしても良い）を図（ｄ）に示すよう
に、電子分極率の大きい金属イオンとしてセシウムイオ
ンを含む硝酸セシウム水溶液１０に接触させるか、また
は図（ｃ）に示すように、まず電子分極率の小さい金属
イオンとしてカリウムイオンを含む硝酸カリウム水溶液
６に浸して均一に硝酸カリウムを分散させた後、図（ｄ
）に示すように、電子分極率の大きい金属イオンとして
セシウムイオンを含む硝酸セシウム水溶液１０に接触さ
せてイオン交換を行ない、硝酸セシウムの濃度分布５を
形成する。その後、メチルアルコール等のアルコール溶
液に浸して濃度分布５を固定し、乾燥させた後、昇温途
中（５００℃程度まで）はアルコキシル基および硝酸塩
の酸化のために酸素雰囲気中で、またその後の最終のガ
ラス化の過程では水酸基の縮合などで発生する水などを
効率良く取り除くためにヘリウムガス雰囲気中で高温加
熱処理（１，２００℃前後）をして透明ガラス化し、必
要ならば研磨等の加工を行い図（ｅ）に示すような屈折
率分布型レンズ１を得る。
（ｂ）に示すように、乾燥して多孔質ガラス７にして取
り扱いやすいようにしても良い）を図（ｄ）に示すよう
に、電子分極率の大きい金属イオンとしてセシウムイオ
ンを含む硝酸セシウム水溶液１０に接触させるか、また
は図（ｃ）に示すように、まず電子分極率の小さい金属
イオンとしてカリウムイオンを含む硝酸カリウム水溶液
６に浸して均一に硝酸カリウムを分散させた後、図（ｄ
）に示すように、電子分極率の大きい金属イオンとして
セシウムイオンを含む硝酸セシウム水溶液１０に接触さ
せてイオン交換を行ない、硝酸セシウムの濃度分布５を
形成する。その後、メチルアルコール等のアルコール溶
液に浸して濃度分布５を固定し、乾燥させた後、昇温途
中（５００℃程度まで）はアルコキシル基および硝酸塩
の酸化のために酸素雰囲気中で、またその後の最終のガ
ラス化の過程では水酸基の縮合などで発生する水などを
効率良く取り除くためにヘリウムガス雰囲気中で高温加
熱処理（１，２００℃前後）をして透明ガラス化し、必
要ならば研磨等の加工を行い図（ｅ）に示すような屈折
率分布型レンズ１を得る。
【００１４】なお、この方法では作製上大きな体積変化
を伴うため、それを考慮にいれた設計及び作製条件の設
定を行なう必要がある。こうして得られた屈折率分布型
レンズ１は、表面に半球状もしくは非球面状の形状２と
セシウム成分の濃度分布に起因する屈折率分布８を有し
ており、光学特性の大部分は表面での屈折率差及びその
形状２により決定され、その屈折率分布８により収差な
どの特性を制御することができる。例えば、図１に示す
ようにコリメートされた光９は、レンズ表面の球面効果
により屈折され焦点を結ぶが、その球面収差等を屈折率
分布８で補正することが可能となる。
を伴うため、それを考慮にいれた設計及び作製条件の設
定を行なう必要がある。こうして得られた屈折率分布型
レンズ１は、表面に半球状もしくは非球面状の形状２と
セシウム成分の濃度分布に起因する屈折率分布８を有し
ており、光学特性の大部分は表面での屈折率差及びその
形状２により決定され、その屈折率分布８により収差な
どの特性を制御することができる。例えば、図１に示す
ようにコリメートされた光９は、レンズ表面の球面効果
により屈折され焦点を結ぶが、その球面収差等を屈折率
分布８で補正することが可能となる。
【００１５】なお、本発明による実施例は、上記の方法
に限らず種々の変形が可能で、例えば多孔質ゲルの表裏
面に精度良く半球状もしくは非球面状の形状を付与する
ことにより、さらに高ＮＡ．のレンズを、また基板の厚
さを制御することにより正立実像を形成するレンズも得
ることができる。
に限らず種々の変形が可能で、例えば多孔質ゲルの表裏
面に精度良く半球状もしくは非球面状の形状を付与する
ことにより、さらに高ＮＡ．のレンズを、また基板の厚
さを制御することにより正立実像を形成するレンズも得
ることができる。
【００１６】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。（１）請求項１，２に対
応する効果；ゾルゲル法により多孔質ゲルの基板の作製
および加工が比較的簡便にでき、また得られるレンズは
、表面に半球状もしくは非球面状の形状と構成成分の濃
度分布に起因する屈折率分布とを有しており、その光学
特性を表面での屈折率差及びその形状と屈折率分布によ
り制御することができる。（２）請求項３に対応する効
果；機械加工もしくはフォトリソグラフィの手法とエッ
チングにより、表面上に半球状もしくは非球面状の凹面
を有する穴をアレイ状に設けた平板を用い、比較的簡単
で精度の良い型を得ることができ、しかも、より容易に
多孔質ゲルの表面にその形状を精度良く転写することが
できる。（３）また、電子分極率の大きな金属イオンを
タリウム又はセシウムイオンとしたので、屈折率差を大
きくすることができ、開口数の大きなレンズを得ること
ができる。
と、以下のような効果がある。（１）請求項１，２に対
応する効果；ゾルゲル法により多孔質ゲルの基板の作製
および加工が比較的簡便にでき、また得られるレンズは
、表面に半球状もしくは非球面状の形状と構成成分の濃
度分布に起因する屈折率分布とを有しており、その光学
特性を表面での屈折率差及びその形状と屈折率分布によ
り制御することができる。（２）請求項３に対応する効
果；機械加工もしくはフォトリソグラフィの手法とエッ
チングにより、表面上に半球状もしくは非球面状の凹面
を有する穴をアレイ状に設けた平板を用い、比較的簡単
で精度の良い型を得ることができ、しかも、より容易に
多孔質ゲルの表面にその形状を精度良く転写することが
できる。（３）また、電子分極率の大きな金属イオンを
タリウム又はセシウムイオンとしたので、屈折率差を大
きくすることができ、開口数の大きなレンズを得ること
ができる。
【図１】本発明による屈折率分布型レンズの一実施例を
説明するための構成図である。
説明するための構成図である。
【図２】本発明による屈折率分布型レンズの製造方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】従来の屈折率分布型レンズの作製方法を説明す
るための図である。
るための図である。
１ ガラス基板
２ ゲル表面
３ 多孔質ゲル
４ 型
５ 濃度分布
６ 硝酸カリウム水溶液
７ 多孔質ガラス
８ 屈折率分布
９ 入射光
１０ 硝酸セシウム水溶液
Claims (3)
- 【請求項１】 金属アルコキシドの加水分解により得
られる多孔質ゲルを基板とし、少なくとも該基板の一方
の表面に半球状もしくは非球面状の形状を物理的もしく
は化学的方法により付与した後、多孔質ゲルもしくは該
多孔質ゲルを乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分
極率の大きな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該
金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に表面
より不均一拡散させ、次に前記多孔質ガラスもしくは多
孔質ゲルを高温加熱処理をして屈折率分布型レンズを得
ることを特徴とする屈折率分布型レンズの製造方法。 - 【請求項２】 金属アルコキシドの加水分解により得
られる多孔質ゲルを基板とし、少なくとも該基板の一方
の表面に半球状もしくは非球面状の形状を物理的もしく
は化学的方法により付与した後、多孔質ゲルもしくは該
多孔質ゲルを乾燥して得られる多孔質ガラスを、電子分
極率の小さな金属イオンの溶液を所定時間接触させて該
金属イオンを多孔質ガラスもしくは多孔質ゲル内に均一
に拡散し、その後電子分極率の大きな金属イオンの溶液
を所定時間接触させて該金属イオンを多孔質ガラスもし
くは多孔質ゲル内に表面より不均一拡散させ、次に前記
多孔質ガラスもしくは多孔質ゲルを高温加熱処理をして
屈折率分布型レンズを得ることを特徴とする屈折率分布
型レンズの製造方法。 - 【請求項３】 金属アルコキシドの加水分解により得
られる多孔質ゲルからなる基板の少なくとも一方の表面
に半球状もしくは非球面状の形状を付与する方法におい
て、表面上に機械加工もしくはフォトリソグラフィの手
法を用いて円形開口を有するマスクを設け、エッチング
により半球状もしくは非球面状に凹面を有する穴を設け
た平板を前記多孔質ゲルの少なくとも一方の表面に機械
的に押しつけるか、前記多孔質ゲルを作製中に前記平板
を型にして堆積させることにより、形状を付与すること
を特徴とする請求項１又は２記載の屈折率分布型レンズ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414591A JPH04240134A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414591A JPH04240134A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240134A true JPH04240134A (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=12130165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2414591A Pending JPH04240134A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240134A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0775672A1 (de) * | 1995-11-25 | 1997-05-28 | Philips Patentverwaltung GmbH | Verfahren zur Herstellung eines flachen, glasartigen oder keramischen Formkörpers mit strukturierter Oberfläche |
| US20220024817A1 (en) * | 2018-12-21 | 2022-01-27 | Corning Incorporated | Strengthened 3d printed surface features and methods of making the same |
-
1991
- 1991-01-23 JP JP2414591A patent/JPH04240134A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0775672A1 (de) * | 1995-11-25 | 1997-05-28 | Philips Patentverwaltung GmbH | Verfahren zur Herstellung eines flachen, glasartigen oder keramischen Formkörpers mit strukturierter Oberfläche |
| US5914086A (en) * | 1995-11-25 | 1999-06-22 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing structured mouldings |
| US20220024817A1 (en) * | 2018-12-21 | 2022-01-27 | Corning Incorporated | Strengthened 3d printed surface features and methods of making the same |
| US11970421B2 (en) * | 2018-12-21 | 2024-04-30 | Corning Incorporated | Strengthened 3D printed surface features and methods of making the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4844724A (en) | Method of adjusting refractive index distribution lenses | |
| JPS60150003A (ja) | 光学装置およびその製造法 | |
| JPH04240134A (ja) | 屈折率分布型レンズの製造方法 | |
| JPH03295818A (ja) | 屈折率分布ガラスの製造方法 | |
| JPS61106425A (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JPH04209721A (ja) | 屈折率分布型レンズの製造方法 | |
| JP3173110B2 (ja) | イオン拡散による光学素子の製造方法 | |
| JPS6241725A (ja) | 屈折率分布型レンズの製造法 | |
| JPH0288433A (ja) | 光学素子及び光学素子の製造方法 | |
| JPH0729800B2 (ja) | 光学ガラス体の製造方法 | |
| JPS6033512A (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JP3243826B2 (ja) | イオン置換による光学素子の製造方法 | |
| JPH0283228A (ja) | 光学素子及びその製造方法及び光学ヘッド | |
| JPS6076701A (ja) | 平板マイクロレンズの製造方法 | |
| JPS6259537A (ja) | 屈折率分布型レンズの製造法 | |
| JPS62191445A (ja) | マイクロレンズの製造方法 | |
| JPS58167453A (ja) | 円柱レンズ配列体の製造方法 | |
| JPH044261B2 (ja) | ||
| JPH08187461A (ja) | 屈折率分布型マイクロレンズの製造方法 | |
| JPH0353263B2 (ja) | ||
| JPS6081031A (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JPH0573705B2 (ja) | ||
| JPS6283335A (ja) | マイクロレンズアレ−の製造方法 | |
| JPH07140306A (ja) | マイクロレンズの製造方法 | |
| JPS616154A (ja) | 微小光学素子の製造方法 |