JP2003279749A - 偏光ガラス - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結合損失が減少した偏光ガラス製品を製造す
る。 【解決手段】 銀、銅または銅−カドミウムおよび少
なくとも一種類の他のハロゲンの供給源を含有するバッ
チを溶融する。溶融物をガラス製品に成形しかつ冷却す
る。ガラス製品を、ガラス中にハロゲン化銀、ハロゲン
化銅またはハロゲン化銅−カドミウムの結晶を生成さ
せ、沈殿させるのに十分な期間に亘り高温にさらす。ガ
ラス製品を、ガラスのアニール点よりも高い温度におい
て応力下で伸張させて、応力の方向に前記結晶を引き延
ばす。伸張されたガラス製品を高温において還元雰囲気
に露出して、銀または銅の金属への還元を開始する。ガ
ラス製品は１．６より大きい屈折率を有する。
る。 【解決手段】 銀、銅または銅−カドミウムおよび少
なくとも一種類の他のハロゲンの供給源を含有するバッ
チを溶融する。溶融物をガラス製品に成形しかつ冷却す
る。ガラス製品を、ガラス中にハロゲン化銀、ハロゲン
化銅またはハロゲン化銅−カドミウムの結晶を生成さ
せ、沈殿させるのに十分な期間に亘り高温にさらす。ガ
ラス製品を、ガラスのアニール点よりも高い温度におい
て応力下で伸張させて、応力の方向に前記結晶を引き延
ばす。伸張されたガラス製品を高温において還元雰囲気
に露出して、銀または銅の金属への還元を開始する。ガ
ラス製品は１．６より大きい屈折率を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は偏光ガラスに関す
る。本発明は、より詳しくは、偏光ガラスおよびそのよ
うなガラスから製造された光アイソレータのような偏光
製品に関する。
る。本発明は、より詳しくは、偏光ガラスおよびそのよ
うなガラスから製造された光アイソレータのような偏光
製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、またはハ
ロゲン化銅−カドミウムの結晶を含有するガラスにおい
て、偏光効果を得ることができる。これらの結晶は、適
切な量の上記金属およびフッ素以外のハロゲンを含有す
る組成を有するアルミノケイ酸塩ガラスにおいて沈殿し
得る。
ロゲン化銅−カドミウムの結晶を含有するガラスにおい
て、偏光効果を得ることができる。これらの結晶は、適
切な量の上記金属およびフッ素以外のハロゲンを含有す
る組成を有するアルミノケイ酸塩ガラスにおいて沈殿し
得る。
【０００３】偏光効果は、これらの結晶含有ガラスにお
いて、このガラスを延伸し、次いで、その表面を還元雰
囲気に露出することにより生じる。ガラスは、このガラ
スを引き延ばすためにガラスアニール温度よりも高い温
度で応力下に配置され、それによって、結晶が引き延ば
され、配向される。次いで、引き延ばされた製品を、２
５０℃よりも高いが、ガラスアニール温度より２５℃を
越えるほどは高くない温度で還元雰囲気に露出する。こ
れにより、ハロゲン化物結晶の少なくとも一部が元素の
銀または銅（以後、「金属」と称する）に還元されてい
る表面層が生成される。
いて、このガラスを延伸し、次いで、その表面を還元雰
囲気に露出することにより生じる。ガラスは、このガラ
スを引き延ばすためにガラスアニール温度よりも高い温
度で応力下に配置され、それによって、結晶が引き延ば
され、配向される。次いで、引き延ばされた製品を、２
５０℃よりも高いが、ガラスアニール温度より２５℃を
越えるほどは高くない温度で還元雰囲気に露出する。こ
れにより、ハロゲン化物結晶の少なくとも一部が元素の
銀または銅（以後、「金属」と称する）に還元されてい
る表面層が生成される。
【０００４】ハロゲン化物粒子は、ガラスの歪み点未満
の温度では、ガラスの粘度が高すぎるので、成長できな
い。結晶沈殿のためには、アニール点を越えたより高い
温度が好ましい。物理的支持がガラス体に与えられる場
合、ガラスの軟化点よりも５０℃高い温度まで用いても
差し支えない。偏光ガラスの製造方法が、特許文献１に
詳細に記載されている。
の温度では、ガラスの粘度が高すぎるので、成長できな
い。結晶沈殿のためには、アニール点を越えたより高い
温度が好ましい。物理的支持がガラス体に与えられる場
合、ガラスの軟化点よりも５０℃高い温度まで用いても
差し支えない。偏光ガラスの製造方法が、特許文献１に
詳細に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４７９８１９号明細書
【０００６】
【特許文献２】米国特許第４３０４５８４号明細書
【０００７】
【特許文献３】米国特許第５９３２５０１号明細書
【０００８】
【特許文献４】米国特許第４８９１３３６号明細書
【０００９】
【特許文献５】米国特許第５０２３２０９号明細書
【００１０】
【特許文献６】米国特許第４８９０３１８号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した種類の偏光ガ
ラスは、以下に制限されるものではないが、光通信装
置、光学式記録装置、光センサ、および光干渉計を含む
装置に用いられる偏光素子を製造するのに用いられる。
光通信システムに用いられる光アイソレータは、第１の
偏光子、ファラデー旋光器、およびホルダ内の光軸上に
配列された第２の偏光子を有してなる。光アイソレータ
の２つの重要な用途は、光通信システムおよび光ファイ
バ増幅器にある。光アイソレータの挿入損失は、光アイ
ソレータの製造における重要な考慮すべき事柄であり、
約０．５ｄＢ未満のレベルに挿入損失を維持しなければ
ならない。
ラスは、以下に制限されるものではないが、光通信装
置、光学式記録装置、光センサ、および光干渉計を含む
装置に用いられる偏光素子を製造するのに用いられる。
光通信システムに用いられる光アイソレータは、第１の
偏光子、ファラデー旋光器、およびホルダ内の光軸上に
配列された第２の偏光子を有してなる。光アイソレータ
の２つの重要な用途は、光通信システムおよび光ファイ
バ増幅器にある。光アイソレータの挿入損失は、光アイ
ソレータの製造における重要な考慮すべき事柄であり、
約０．５ｄＢ未満のレベルに挿入損失を維持しなければ
ならない。
【００１２】挿入損失は、一般に、表面損失、吸収損失
および結合損失の３つの要因によるものであると考えら
れる。表面損失は、光アイソレータを構成する成分の様
々な表面間の損失であり、成分間の異なる屈折率が表面
損失に寄与する。特許文献１に記載された偏光ガラスの
屈折率は１．５０８以下である。ファラデー旋光器の屈
折率は、一般に、約２．４であり、屈折率のこのような
大きな差は、アイソレータ成分の表面損失に寄与する。
たとえ反射防止（ＡＲ）膜が表面損失を低減できるとし
ても、表面損失を低減させるための他の様式を提供する
ことが望ましいであろう。結合損失は、一般に、約０．
１５から約０．２５ｄＢまでである。従来の偏光子と比
較して、結合損失及び表面損失の減少した偏光ガラスか
ら製造された偏光子を提供することが望ましいであろ
う。
および結合損失の３つの要因によるものであると考えら
れる。表面損失は、光アイソレータを構成する成分の様
々な表面間の損失であり、成分間の異なる屈折率が表面
損失に寄与する。特許文献１に記載された偏光ガラスの
屈折率は１．５０８以下である。ファラデー旋光器の屈
折率は、一般に、約２．４であり、屈折率のこのような
大きな差は、アイソレータ成分の表面損失に寄与する。
たとえ反射防止（ＡＲ）膜が表面損失を低減できるとし
ても、表面損失を低減させるための他の様式を提供する
ことが望ましいであろう。結合損失は、一般に、約０．
１５から約０．２５ｄＢまでである。従来の偏光子と比
較して、結合損失及び表面損失の減少した偏光ガラスか
ら製造された偏光子を提供することが望ましいであろ
う。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のある実施の形態
は、ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、またはハロゲン化銅
−カドミウムの結晶を沈殿させることにより相分離され
ており、少なくとも２：１のアスペクト比を持つ銀、
銅、または銅カドミウムの金属粒子を含有する偏光ガラ
ス製品に関する。この実施の形態によれば、前記製品
は、１．５５よりも大きい屈折率を有する。他の実施の
形態において、前記製品は、１．６よりも大きい屈折率
を有する。好ましい実施の形態において、前記製品は、
１．６５よりも大きい屈折率を有する。
は、ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、またはハロゲン化銅
−カドミウムの結晶を沈殿させることにより相分離され
ており、少なくとも２：１のアスペクト比を持つ銀、
銅、または銅カドミウムの金属粒子を含有する偏光ガラ
ス製品に関する。この実施の形態によれば、前記製品
は、１．５５よりも大きい屈折率を有する。他の実施の
形態において、前記製品は、１．６よりも大きい屈折率
を有する。好ましい実施の形態において、前記製品は、
１．６５よりも大きい屈折率を有する。
【００１４】本発明の別の実施の形態は、本発明にした
がって製造された偏光ガラス製品を有してなる光アイソ
レータに関する。本発明による偏光子を用いた光アイソ
レータの利点の１つは、アイソレータが低い結合損失を
示すことである。例えば、ある実施の形態によれば、
１．６より大きい屈折率および２つの単一モードファイ
バの間に配置された５０マイクロメートルの厚さを有す
る偏光子では、結合損失が０．３５ｄＢ未満である。
がって製造された偏光ガラス製品を有してなる光アイソ
レータに関する。本発明による偏光子を用いた光アイソ
レータの利点の１つは、アイソレータが低い結合損失を
示すことである。例えば、ある実施の形態によれば、
１．６より大きい屈折率および２つの単一モードファイ
バの間に配置された５０マイクロメートルの厚さを有す
る偏光子では、結合損失が０．３５ｄＢ未満である。
【００１５】本発明の別の実施の形態は、偏光ガラス製
品を製造する方法に関する。この方法は、１．６より大
きい屈折率を有し、銀、銅または銅とカドミウムおよび
少なくとも一種類のハロゲンの供給源を含有するガラス
のバッチを溶融し、その溶融物をガラス製品に成形しか
つ冷却し、このガラス製品を、ガラス中にハロゲン化
銀、ハロゲン化銅またはハロゲン化銅−カドミウムの結
晶を生成させ、沈殿させるのに十分な期間に亘り高温に
さらす各工程を有してなる。その方法はまた、このガラ
ス製品を、前記ガラスのアニール点よりも高い温度にお
いて応力下で伸張させて、その応力の方向に前記結晶を
引き延ばし、この引き延ばされたガラス製品を高温で還
元雰囲気に露出して、銀または銅の金属への還元を開始
する各工程も含む。好ましい実施の形態において、前記
ガラス製品は、１．６より大きい屈折率を有し、より好
ましい実施の形態において、前記ガラス製品は、１．６
５より大きい屈折率を有する。ある実施の形態におい
て、前記ガラス中のハロゲン化銀、ハロゲン化銅または
ハロゲン化銅−カドミウムの結晶を沈殿させるための温
度は、そのガラスの軟化点よりも少なくとも５０℃高
く、前記結晶を沈殿させるのに十分な時間は、２時間か
ら４時間までである。他の実施の形態において、前記ガ
ラス製品が応力下で伸張される温度は、前記ガラスの軟
化点よりも少なくとも約５０℃低い。他の実施の形態に
おいて、前記ガラス製品が還元雰囲気に露出される温度
は、約２５０℃よりも高い。
品を製造する方法に関する。この方法は、１．６より大
きい屈折率を有し、銀、銅または銅とカドミウムおよび
少なくとも一種類のハロゲンの供給源を含有するガラス
のバッチを溶融し、その溶融物をガラス製品に成形しか
つ冷却し、このガラス製品を、ガラス中にハロゲン化
銀、ハロゲン化銅またはハロゲン化銅−カドミウムの結
晶を生成させ、沈殿させるのに十分な期間に亘り高温に
さらす各工程を有してなる。その方法はまた、このガラ
ス製品を、前記ガラスのアニール点よりも高い温度にお
いて応力下で伸張させて、その応力の方向に前記結晶を
引き延ばし、この引き延ばされたガラス製品を高温で還
元雰囲気に露出して、銀または銅の金属への還元を開始
する各工程も含む。好ましい実施の形態において、前記
ガラス製品は、１．６より大きい屈折率を有し、より好
ましい実施の形態において、前記ガラス製品は、１．６
５より大きい屈折率を有する。ある実施の形態におい
て、前記ガラス中のハロゲン化銀、ハロゲン化銅または
ハロゲン化銅−カドミウムの結晶を沈殿させるための温
度は、そのガラスの軟化点よりも少なくとも５０℃高
く、前記結晶を沈殿させるのに十分な時間は、２時間か
ら４時間までである。他の実施の形態において、前記ガ
ラス製品が応力下で伸張される温度は、前記ガラスの軟
化点よりも少なくとも約５０℃低い。他の実施の形態に
おいて、前記ガラス製品が還元雰囲気に露出される温度
は、約２５０℃よりも高い。
【００１６】本発明の追加の利点は、以下の詳細な説明
に述べられている。前記一般的な説明および以下の詳細
な説明の両方は、例示であり、特許請求の範囲に記載さ
れた本発明のさらなる説明を与えることを意図したもの
であるのが理解されよう。
に述べられている。前記一般的な説明および以下の詳細
な説明の両方は、例示であり、特許請求の範囲に記載さ
れた本発明のさらなる説明を与えることを意図したもの
であるのが理解されよう。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の例示としての実施の形態
をいくつか記載する前に、本発明は、以下の説明に述べ
られた構成の詳細に制限されるものではないことを理解
すべきである。本発明には他の実施の形態が可能であ
り、本発明を様々な様式で実施することができる。
をいくつか記載する前に、本発明は、以下の説明に述べ
られた構成の詳細に制限されるものではないことを理解
すべきである。本発明には他の実施の形態が可能であ
り、本発明を様々な様式で実施することができる。
【００１８】偏光ガラス素子の製造は、公知であり、特
許文献１および２に記載されている。本発明のある実施
の形態は、ホウケイ酸アルミニウムをベースとする組
成、および１．５５より大きく、好ましくは、１．６５
より大きい屈折率を有するガラス偏光子に関する。
許文献１および２に記載されている。本発明のある実施
の形態は、ホウケイ酸アルミニウムをベースとする組
成、および１．５５より大きく、好ましくは、１．６５
より大きい屈折率を有するガラス偏光子に関する。
【００１９】本発明の偏光ガラス素子および方法は、十
分な容積の金属ハロゲン化物の結晶を沈殿させられるも
のであり、１．５５より大きく、好ましくは、１．６よ
り大きく、より好ましくは、１．６５より大きい屈折率
を有するホウケイ酸アルミニウムをベースとするどのよ
うなガラスにも実施できるであろう。
分な容積の金属ハロゲン化物の結晶を沈殿させられるも
のであり、１．５５より大きく、好ましくは、１．６よ
り大きく、より好ましくは、１．６５より大きい屈折率
を有するホウケイ酸アルミニウムをベースとするどのよ
うなガラスにも実施できるであろう。
【００２０】本出願人は、特許文献３に開示されている
１．５５より大きい屈折率を有するある母材ガラス組成
物を認識した。この明細書には、それらの組成物がフォ
トクロミックガラスに有用であることが教示されてい
る。しかしながら、これらのガラスが、偏光ガラス製品
を製造するための母材ガラスとして用いられることは教
示も示唆もされていない。したがって、本発明のある実
施の形態によれば、本出願人は、１．５８から１．６５
までの屈折率を有する特許文献３の実施例２−９の組成
物を、偏光ガラス製品の製造の適した母材ガラスとして
確認した。特許文献３に開示された組成は、重量パーセ
ントで表された以下の成分を含有する：３５−４７％の
ＳｉＯ2、１２−１９％のＢ2Ｏ3、６．５−１２％のＺ
ｒＯ2、０−６％のＡｌ2Ｏ3、１．５−３％のＬｉ2Ｏ、
２−５％のＮａ2Ｏ、２−７％のＫ2Ｏ、０．２５−０．
７５％のＣｕＯ、０．１−２％のＣｌ、０−３％のＣａ
Ｏ、０−７％のＳｒＯ、２−７％のＢａＯ、０−３％の
ＺｎＯ、０−１２％のＹ2Ｏ3、８−２０％のＬａ2Ｏ3、
０．２−２．５％のＳｎＯ、および０．１−２％のＢ
ｒ。偏光特性を得るために、適量の銀または銅の金属を
前記バッチに加える必要がある。例えば、０．２から
０．３重量％のＡｇまたはＣｕを前記バッチに加えて差
し支えない。
１．５５より大きい屈折率を有するある母材ガラス組成
物を認識した。この明細書には、それらの組成物がフォ
トクロミックガラスに有用であることが教示されてい
る。しかしながら、これらのガラスが、偏光ガラス製品
を製造するための母材ガラスとして用いられることは教
示も示唆もされていない。したがって、本発明のある実
施の形態によれば、本出願人は、１．５８から１．６５
までの屈折率を有する特許文献３の実施例２−９の組成
物を、偏光ガラス製品の製造の適した母材ガラスとして
確認した。特許文献３に開示された組成は、重量パーセ
ントで表された以下の成分を含有する：３５−４７％の
ＳｉＯ2、１２−１９％のＢ2Ｏ3、６．５−１２％のＺ
ｒＯ2、０−６％のＡｌ2Ｏ3、１．５−３％のＬｉ2Ｏ、
２−５％のＮａ2Ｏ、２−７％のＫ2Ｏ、０．２５−０．
７５％のＣｕＯ、０．１−２％のＣｌ、０−３％のＣａ
Ｏ、０−７％のＳｒＯ、２−７％のＢａＯ、０−３％の
ＺｎＯ、０−１２％のＹ2Ｏ3、８−２０％のＬａ2Ｏ3、
０．２−２．５％のＳｎＯ、および０．１−２％のＢ
ｒ。偏光特性を得るために、適量の銀または銅の金属を
前記バッチに加える必要がある。例えば、０．２から
０．３重量％のＡｇまたはＣｕを前記バッチに加えて差
し支えない。
【００２１】本発明のいくつかの実施の形態にしたがっ
て使用できる、本出願人により確認された他の組成とし
ては、１．５８５から１．６１０までの屈折率を有す
る、特許文献４に開示された組成が挙げられる。これら
のガラス組成物は、重量パーセント基準で以下の組成：
３３−５０％のＳｉＯ2、１５−２０％のＢ2Ｏ3、１−
４％のＺｒＯ2、５−８％のＡｌ2Ｏ3、２−２．５％の
Ｌｉ2Ｏ、０．３−２．５％のＮａ2Ｏ、３−８％のＫ2
Ｏ、２−８％のＳｒＯ、８−１４％のＮｂ2Ｏ5、および
２−７％のＴｉＯ2から実質的になり、ＣａＯ、Ｂａ
Ｏ、ＺｎＯ、およびＬａ2Ｏ3を含まず、１００％を超え
た重量パーセントで以下の元素を加えるべきである：
０．０００７０−０．０３５０％のＣｕＯ、０．１７０
−０．３６０％のＣｌ、０．１３０−０．２２０％のＢ
ｒ、および０．１３０−０．２８０％のＡｇ。
て使用できる、本出願人により確認された他の組成とし
ては、１．５８５から１．６１０までの屈折率を有す
る、特許文献４に開示された組成が挙げられる。これら
のガラス組成物は、重量パーセント基準で以下の組成：
３３−５０％のＳｉＯ2、１５−２０％のＢ2Ｏ3、１−
４％のＺｒＯ2、５−８％のＡｌ2Ｏ3、２−２．５％の
Ｌｉ2Ｏ、０．３−２．５％のＮａ2Ｏ、３−８％のＫ2
Ｏ、２−８％のＳｒＯ、８−１４％のＮｂ2Ｏ5、および
２−７％のＴｉＯ2から実質的になり、ＣａＯ、Ｂａ
Ｏ、ＺｎＯ、およびＬａ2Ｏ3を含まず、１００％を超え
た重量パーセントで以下の元素を加えるべきである：
０．０００７０−０．０３５０％のＣｕＯ、０．１７０
−０．３６０％のＣｌ、０．１３０−０．２２０％のＢ
ｒ、および０．１３０−０．２８０％のＡｇ。
【００２２】本発明のある実施の形態にしたがって認識
された屈折率の比較的高いさらに別の組成物が特許文献
５に開示されており、それらの組成物は１．５９を超え
る屈折率を示す。これらのガラス組成物は、必要に応じ
てＬｉ2Ｏと共に、ＺｒＯ2およびＫ2Ｏを組み合わせる
ことにより上昇した屈折率を示し、重量パーセント基準
で：４３−５２％のＳｉＯ2、１２．５−１８％のＢ2Ｏ
3、３−８％のＺｒＯ2、０−３％のＡｌ2Ｏ3、１．５−
３．５％のＬｉ2Ｏ、０．３−３％のＮａ2Ｏ、２−９％
のＫ2Ｏ、０−５％のＣａＯ、０．８−９％のＳｒＯ、
１−９％のＢａＯ、および２−８％のＴｉＯ2から実質
的になり、以下の元素が１００％を超えた重量パーセン
トで加えられるべきである：０．０００８０−０．０３
００％のＣｕＯ、０．１４−０．３５０％のＣｌ、０．
０９３−０．１８０％のＢｒ、および０．１００−０．
１７５％のＡｇ。
された屈折率の比較的高いさらに別の組成物が特許文献
５に開示されており、それらの組成物は１．５９を超え
る屈折率を示す。これらのガラス組成物は、必要に応じ
てＬｉ2Ｏと共に、ＺｒＯ2およびＫ2Ｏを組み合わせる
ことにより上昇した屈折率を示し、重量パーセント基準
で：４３−５２％のＳｉＯ2、１２．５−１８％のＢ2Ｏ
3、３−８％のＺｒＯ2、０−３％のＡｌ2Ｏ3、１．５−
３．５％のＬｉ2Ｏ、０．３−３％のＮａ2Ｏ、２−９％
のＫ2Ｏ、０−５％のＣａＯ、０．８−９％のＳｒＯ、
１−９％のＢａＯ、および２−８％のＴｉＯ2から実質
的になり、以下の元素が１００％を超えた重量パーセン
トで加えられるべきである：０．０００８０−０．０３
００％のＣｕＯ、０．１４−０．３５０％のＣｌ、０．
０９３−０．１８０％のＢｒ、および０．１００−０．
１７５％のＡｇ。
【００２３】本発明のある実施の形態にしたがってて使
用できる、本出願人により確認された他の組成物が、特
許文献６に開示されており、１．５９より大きい屈折率
を有する。これらの組成物は、酸化物基準のカチオンパ
ーセントで表して：３５−４７％のＳｉＯ2、２４−３
８％のＢ2Ｏ3、２．５−８％のＺｒＯ2、０−８％のＡ
ｌ2Ｏ3、０−１５％のＬｉ2Ｏ、０−８％のＮａ2Ｏ、２
−１３％のＫ2Ｏ、０−８．５％のＣａＯ、０−１６％
のＳｒＯ、０−８．５％のＢａＯ、０−３％のＺｎＯ、
０−５％のＮｂ2Ｏ5、０−３％のＬａ2Ｏ3、および０−
７％のＴｉＯ2から実質的になり、重量パーセントで表
された以下の元素が１００％を超えて加えられるべきで
ある：０．０００５−０．０５％のＣｕＯ、０．３−
０．６５％のＣｌ、０−０．６％のＦ、０．２−０．６
５％のＢｒ、および０．１５−０．４％のＡｇ。
用できる、本出願人により確認された他の組成物が、特
許文献６に開示されており、１．５９より大きい屈折率
を有する。これらの組成物は、酸化物基準のカチオンパ
ーセントで表して：３５−４７％のＳｉＯ2、２４−３
８％のＢ2Ｏ3、２．５−８％のＺｒＯ2、０−８％のＡ
ｌ2Ｏ3、０−１５％のＬｉ2Ｏ、０−８％のＮａ2Ｏ、２
−１３％のＫ2Ｏ、０−８．５％のＣａＯ、０−１６％
のＳｒＯ、０−８．５％のＢａＯ、０−３％のＺｎＯ、
０−５％のＮｂ2Ｏ5、０−３％のＬａ2Ｏ3、および０−
７％のＴｉＯ2から実質的になり、重量パーセントで表
された以下の元素が１００％を超えて加えられるべきで
ある：０．０００５−０．０５％のＣｕＯ、０．３−
０．６５％のＣｌ、０−０．６％のＦ、０．２−０．６
５％のＢｒ、および０．１５−０．４％のＡｇ。
【００２４】本発明のある実施の形態によれば、偏光ガ
ラス素子は、上述したガラスバッチの内の１つのような
高屈折率ガラスバッチの製造により提供される。その高
屈折率ガラスバッチは、ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、
またはハロゲン化銅−カドミウムの沈殿結晶相を含有
し、その結晶は伸張され、配向されている。前記製品の
表面近くにある結晶の少なくとも一部は、少なくともあ
る程度金属の銀または銅に還元されている。
ラス素子は、上述したガラスバッチの内の１つのような
高屈折率ガラスバッチの製造により提供される。その高
屈折率ガラスバッチは、ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、
またはハロゲン化銅−カドミウムの沈殿結晶相を含有
し、その結晶は伸張され、配向されている。前記製品の
表面近くにある結晶の少なくとも一部は、少なくともあ
る程度金属の銀または銅に還元されている。
【００２５】本発明の他の実施の形態は、上述した母材
ガラス組成物を使用することにより、１．５５より大き
い、好ましくは、１．６より大きい、より好ましくは、
１．６５より大きい屈折率を有するガラス偏光子を製造
する方法にある。この方法は、上述した組成物のよう
な、銅または銀の酸化物を含有する高屈折率のホウケイ
酸アルミニウムガラスを、その銅または銀と反応する塩
素や臭素のようなハロゲンの十分な量と共にバッチ溶融
する工程を有してなる。この方法はさらに、前記ガラス
中にハロゲン化銅またはハロゲン化銀の結晶相を沈殿さ
せ、このガラスを少なくとも一方向において応力にさら
して、このガラスおよびその中に含まれるハロゲン化銅
またはハロゲン化銀の結晶を引き延ばす各工程をさらに
含む。その後、このガラスは還元雰囲気に露出されて、
そのガラスの表面近くの薄層にあるハロゲン化銅または
ハロゲン化銀の晶子の少なくとも一部を還元させる。
ガラス組成物を使用することにより、１．５５より大き
い、好ましくは、１．６より大きい、より好ましくは、
１．６５より大きい屈折率を有するガラス偏光子を製造
する方法にある。この方法は、上述した組成物のよう
な、銅または銀の酸化物を含有する高屈折率のホウケイ
酸アルミニウムガラスを、その銅または銀と反応する塩
素や臭素のようなハロゲンの十分な量と共にバッチ溶融
する工程を有してなる。この方法はさらに、前記ガラス
中にハロゲン化銅またはハロゲン化銀の結晶相を沈殿さ
せ、このガラスを少なくとも一方向において応力にさら
して、このガラスおよびその中に含まれるハロゲン化銅
またはハロゲン化銀の結晶を引き延ばす各工程をさらに
含む。その後、このガラスは還元雰囲気に露出されて、
そのガラスの表面近くの薄層にあるハロゲン化銅または
ハロゲン化銀の晶子の少なくとも一部を還元させる。
【００２６】より具体的には、偏光ガラス製品を製造す
る工程は、４つの一般工程を有してなる： (1) 銀または銅と、塩化物、臭化物、およびヨウ化物
からなる群より選択される少なくとも一種類のハロゲン
化物とを含有する高屈折率ガラスのバッチを提供し、こ
のバッチを溶融し、その溶融物を所望の形状のガラス体
に成形し； (2) このガラス体に所定の熱処理を施して、その中に
所望のサイズのハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子
を生成し； (3) このガラス体を所定の温度範囲において応力下で
延伸して、前記ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子
を引き延ばし、それら粒子を応力の方向に整列させ； (4) 延伸されたガラス体を所定の温度範囲内で還元雰
囲気に露出して、前記ハロゲン化銀またはハロゲン化銅
の粒子の少なくとも一部を、引き延ばされた粒子内およ
び／またはその上に堆積した元素すなわち金属の銀また
は銅に還元する。
る工程は、４つの一般工程を有してなる： (1) 銀または銅と、塩化物、臭化物、およびヨウ化物
からなる群より選択される少なくとも一種類のハロゲン
化物とを含有する高屈折率ガラスのバッチを提供し、こ
のバッチを溶融し、その溶融物を所望の形状のガラス体
に成形し； (2) このガラス体に所定の熱処理を施して、その中に
所望のサイズのハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子
を生成し； (3) このガラス体を所定の温度範囲において応力下で
延伸して、前記ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子
を引き延ばし、それら粒子を応力の方向に整列させ； (4) 延伸されたガラス体を所定の温度範囲内で還元雰
囲気に露出して、前記ハロゲン化銀またはハロゲン化銅
の粒子の少なくとも一部を、引き延ばされた粒子内およ
び／またはその上に堆積した元素すなわち金属の銀また
は銅に還元する。
【００２７】各工程(2)、(3)、および(4)の熱処理パラ
メータの順守は、最終製品において所望の偏光特性を達
成する上で重要である。説明すると、前記ガラス体中に
ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子を生成するに
は、歪み点よりも高い温度、好ましくは、アニール点よ
りも高い温度が必要とされ、例えば、成形型中の制限の
ような物理的支持がガラス体に与えられる場合、ガラス
の軟化点よりも５０℃高い温度を用いても差し支えな
い。当該技術分野において十分に認識されているよう
に、粒子の最大溶解度温度を超えないとすると、粒子の
成長は、温度が高くなるにつれてより急激に生じるの
で、アニール点よりも高い温度が経済的に望ましい。熱
処理期間は、典型的に、約２時間から約６時間までであ
る。各工程の正確な温度は、ガラスの組成に依存し、日
常的な実験により決定できる。
メータの順守は、最終製品において所望の偏光特性を達
成する上で重要である。説明すると、前記ガラス体中に
ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子を生成するに
は、歪み点よりも高い温度、好ましくは、アニール点よ
りも高い温度が必要とされ、例えば、成形型中の制限の
ような物理的支持がガラス体に与えられる場合、ガラス
の軟化点よりも５０℃高い温度を用いても差し支えな
い。当該技術分野において十分に認識されているよう
に、粒子の最大溶解度温度を超えないとすると、粒子の
成長は、温度が高くなるにつれてより急激に生じるの
で、アニール点よりも高い温度が経済的に望ましい。熱
処理期間は、典型的に、約２時間から約６時間までであ
る。各工程の正確な温度は、ガラスの組成に依存し、日
常的な実験により決定できる。
【００２８】ガラス体（およびその中に以前に生成した
ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子）の伸張は、前
記ガラスのアニール点よりも高いが、軟化点よりも低い
温度、すなわち、前記ガラスが１０8ポアズよりも大き
い粘度を示す温度で行われる。一般に、その伸張は、高
応力を生じさせかつ粒子の再球状化を防ぐために、軟化
点よりも少なくとも５０℃低い温度で行われる。
ハロゲン化銀またはハロゲン化銅の粒子）の伸張は、前
記ガラスのアニール点よりも高いが、軟化点よりも低い
温度、すなわち、前記ガラスが１０8ポアズよりも大き
い粘度を示す温度で行われる。一般に、その伸張は、高
応力を生じさせかつ粒子の再球状化を防ぐために、軟化
点よりも少なくとも５０℃低い温度で行われる。
【００２９】還元雰囲気中での伸張体の焼成は、ここで
も、粒子が再球状化する傾向をなくすために、約２５０
℃よりも高いが、アニール点よりも２５℃高い温度以下
の温度、好ましくは、ガラスのアニール点よりもいくぶ
ん低い温度で行われる。
も、粒子が再球状化する傾向をなくすために、約２５０
℃よりも高いが、アニール点よりも２５℃高い温度以下
の温度、好ましくは、ガラスのアニール点よりもいくぶ
ん低い温度で行われる。
【００３０】
【実施例】ここで、図１を参照する。この図は、偏光子
スラブが２つの単一モードファイバの間に挿入された場
合の、そのスラブの高い屈折率の結合損失への影響を示
すものである。図１に示したように、１．６５の屈折率
を持つ５０マイクロメートル厚のスラブは、約０．３２
ｄＢの結合損失を有する。１．６０の屈折率および５０
マイクロメートルの厚さを持つスラブは、約０．３４ｄ
Ｂの結合損失を有する。１．４５の屈折率を持つ５０マ
イクロメートル厚のスラブは、０．４０ｄＢを超える結
合損失を示す。この減少した結合損失は、２つの導波路
間の直接結合用途に用いられる薄い偏光子製品において
重要である。屈折率を上昇させることにより、同じ厚さ
を持つ小片に関して、結合損失が減少する。あるいは、
ある用途においては、より厚いスラブの偏光子ガラスを
使用することが望ましいであろう。これは、製造および
取扱いがより容易であり、破損する傾向がより少ない。
偏光子ガラスの屈折率を上昇させることによって、より
厚いガラススラブを、偏光子の結合損失を不利に上昇さ
せずに使用できる。偏光子の屈折率を上昇させることの
別の利点は、屈折率が高いことにより、厚さの差による
結合損失の変動（図１における曲線の準勾配）は、屈折
率のより低いスラブと比較した場合、より小さい。
スラブが２つの単一モードファイバの間に挿入された場
合の、そのスラブの高い屈折率の結合損失への影響を示
すものである。図１に示したように、１．６５の屈折率
を持つ５０マイクロメートル厚のスラブは、約０．３２
ｄＢの結合損失を有する。１．６０の屈折率および５０
マイクロメートルの厚さを持つスラブは、約０．３４ｄ
Ｂの結合損失を有する。１．４５の屈折率を持つ５０マ
イクロメートル厚のスラブは、０．４０ｄＢを超える結
合損失を示す。この減少した結合損失は、２つの導波路
間の直接結合用途に用いられる薄い偏光子製品において
重要である。屈折率を上昇させることにより、同じ厚さ
を持つ小片に関して、結合損失が減少する。あるいは、
ある用途においては、より厚いスラブの偏光子ガラスを
使用することが望ましいであろう。これは、製造および
取扱いがより容易であり、破損する傾向がより少ない。
偏光子ガラスの屈折率を上昇させることによって、より
厚いガラススラブを、偏光子の結合損失を不利に上昇さ
せずに使用できる。偏光子の屈折率を上昇させることの
別の利点は、屈折率が高いことにより、厚さの差による
結合損失の変動（図１における曲線の準勾配）は、屈折
率のより低いスラブと比較した場合、より小さい。
【図１】２つの単一モードファイバの間に配置された偏
光子のスラブ厚に対する結合損失への屈折率の影響を示
すグラフ
光子のスラブ厚に対する結合損失への屈折率の影響を示
すグラフ
フロントページの続き
(72)発明者 ドナルド マクリーン トロッター ジュ
ニア
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14867
ニューフィールド ミラード ヒル ロ
ード 749
Ｆターム(参考） 2H038 AA21 BA35
2H049 BA02 BA08 BA26 BB03 BB61
BC03 BC25
2H099 BA02 CA11 DA05
Claims (11)
- 【請求項１】 ハロゲン化銀、ハロゲン化銅、またはハ
ロゲン化銅−カドミウムの結晶を沈殿させることにより
相分離されており、少なくとも２：１のアスペクト比を
有する銀、銅、または銅−カドミウムの金属粒子を含有
する偏光ガラス製品であって、１．５５より大きい屈折
率を有することを特徴とする製品。 - 【請求項２】 前記製品が１．６より大きい屈折率を有
することを特徴とする請求項１記載の製品。 - 【請求項３】 前記製品が１．６５より大きい屈折率を
有することを特徴とする請求項２記載の製品。 - 【請求項４】 請求項２記載の偏光ガラス製品を備えた
光アイソレータ。 - 【請求項５】 前記アイソレータが２つの単一モードフ
ァイバの間に配置され、５０マイクロメートルの厚さを
持つ偏光ガラス製品の結合損失が０．３５ｄＢ未満であ
ることを特徴とする請求項４記載の光アイソレータ。 - 【請求項６】 少なくとも２つの偏光ガラス素子、該偏
光ガラス素子の間に配置されたファラデー旋光器を備え
た光アイソレータであって、該偏光ガラス素子が１．６
より大きい屈折率を有し、２つの単一モードファイバの
間に配置された前記光アイソレータの結合損失が０．３
５ｄＢ未満であることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項７】 偏光ガラス製品を製造する方法であっ
て、 銀、銅または銅−カドミウムと、少なくとも一種類の他
のハロゲンの供給源とを含有するバッチを溶融し、 溶融物をガラス製品に成形しかつ冷却し、 該ガラス製品を、前記ガラス中にハロゲン化銀、ハロゲ
ン化銅またはハロゲン化銅−カドミウムの結晶を生成さ
せ、沈殿させるのに十分な期間に亘り高温にさらし、 前記ガラス製品を、前記ガラスのアニール点よりも高い
温度において応力下で伸張させて、該応力の方向に前記
結晶を引き延ばし、 伸張されたガラス製品を高温において還元雰囲気に露出
して、銀または銅の金属への還元を開始する、各工程を
有してなり、前記ガラス製品が１．６より大きい屈折率
を有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 前記ガラス製品が１．６５より大きい屈
折率を有することを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記ガラス中にハロゲン化銀またはハロ
ゲン化銅の結晶を沈澱させるための温度が該ガラスの軟
化点よりも少なくとも５０℃高く、前記結晶を沈澱させ
るのに十分な時間が２時間から４時間までであることを
特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記ガラス製品が応力下で伸張される
温度が、前記ガラスの軟化点よりも少なくとも５０℃低
いことを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 前記ガラス製品が還元雰囲気に露出さ
れる温度が２５０℃よりも高いことを特徴とする請求項
７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/059,963 | 2002-01-24 | ||
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