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WO2002100790A1 - Multi-layer film filter-use substrate glass and multi-layer film filter - Google Patents

Multi-layer film filter-use substrate glass and multi-layer film filter Download PDF

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Publication number
WO2002100790A1
WO2002100790A1 PCT/JP2002/005413 JP0205413W WO02100790A1 WO 2002100790 A1 WO2002100790 A1 WO 2002100790A1 JP 0205413 W JP0205413 W JP 0205413W WO 02100790 A1 WO02100790 A1 WO 02100790A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
substrate glass
multilayer
filter
multilayer filter
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2002/005413
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Satoru Yoshihara
Masahiro Kobayashi
Akihiko Sakamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to US10/257,930 priority Critical patent/US20040012871A1/en
Publication of WO2002100790A1 publication Critical patent/WO2002100790A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
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    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films

Definitions

  • the present invention relates to a multi-layer filter substrate glass and a multi-layer filter used for optical communication.
  • the multilayer filter is indispensable as a passive device that transmits and reflects a specific wavelength to split and combine light.
  • Typical multilayer filters used in the optical communication field include a bandpass filter (BPF) that cuts out multi-wavelength light into a very narrow band, a C band (1528 nm to 1561 nm), and an L band (1561 nrr! ⁇ 1620).
  • BPF bandpass filter
  • EDFA an edge filter that separates the center of the C band into a short wavelength region (1528 nm to 1545 nm: commonly known as the blue band) and a long wavelength region (1545 nm to 1561 nm: commonly known as the red band).
  • Erbium-doped fiber-amplifier There is a gain equalizer that flattens the gain.
  • plastic is used as the base material of the optical filter for the camera.
  • the base material of the above-mentioned multilayer filter is made of glass having excellent heat resistance because strong laser light is incident thereon.
  • an optical filter for 100 GHz (the wavelength interval to be multiplexed is 0.8 nm) has about 20 layers
  • an optical filter for 50 GHz has more than 100 layers. Is required.
  • the characteristics required for the substrate glass become more severe.
  • the refractive index of the multilayer film In order to maintain qualitative properties, it is required that the thermal expansion coefficient of the base material be slightly larger than that of the multilayer film, and in order to maintain the dimensional stability of the multilayer film, the base material will not be deformed by the multilayer film As described above, it is required to increase the modulus of elasticity of the base material. ing.
  • the multilayer filter having a large number of layers as described above has a problem in that the production yield is low and the cost is very high.
  • the workability of the substrate glass is regarded as important. It is becoming more and more. That is, in the multilayer filter, first, a multilayer film is formed on a transparent plate having a size larger than the final shape by vapor deposition / sputtering, and then the final shape is completed by cutting and polishing.
  • the transparent plate before film formation has a thickness of 1 Omm or more in order to prevent deformation of the multilayer film at the time of film formation, and is reduced to a final thickness of 1 mm by subsequent polishing. Therefore, the ability to improve production efficiency during polishing is an essential condition for realizing low prices.
  • the multilayer filter is required to have excellent weather resistance so that the filter characteristics are maintained over a long period of time. That is, when exposed to high-temperature and high-humidity conditions, fogging is likely to occur on the glass surface, and the multilayer film is liable to be deteriorated.
  • the substrate glass for optical filter disclosed in No. 1 does not satisfy both the characteristics of workability and weather resistance. Summary of the Invention
  • An object of the present invention is to provide a substrate glass for a multilayer filter and a multilayer filter which maintain the conventional characteristics and have a high production yield.
  • Another object of the present invention is to provide a substrate glass for a multilayer filter and a multilayer filter, which are excellent in workability and weather resistance, are inexpensive, and do not easily deteriorate the multilayer film over a long period of time. It is in.
  • a multilayer film filter has a multilayer film formed on a substrate glass having a size larger than the final shape by vapor deposition and spattering, and then is cut and polished to finish the final shape.
  • the variation in the thickness of the multilayer jl becomes smaller, and as the variation in the thickness of the multilayer film becomes smaller, the number of multilayers from one substrate glass increases.
  • the present inventors have found that when a membrane filter is collected, the variation in the center wavelength between each of the multilayer filters is reduced, so that the production yield of the multilayer filter is improved, and this is proposed as the present invention.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a flatness within a circle having a diameter of 5 O mm of 200 nm or less and a coefficient of thermal expansion at 130 to 70 ° C. of 90 to 90 ° C. and characterized in that at 7 Bruno - 1 3 0 X 1 0.
  • the multilayer filter of the present invention has a flatness within a circle having a diameter of 5 O mm of 200 ⁇ m or less, and a coefficient of thermal expansion at 130 to 70 ° C. of 90 to 13 OX. It is characterized by using a substrate glass of 10 7 / ° C.
  • the present inventors have conducted intensive studies and found that, because of excellent workability, a high polishing rate, and excellent weather resistance, the filter is inexpensive and hardly degrades filter characteristics over a long period of time.
  • a substrate glass for a membrane filter has been found and proposed as the present invention.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a polishing rate of 10 ⁇ m / min or more by the lapping method, and a mass loss in a boiling water bath of 0.05 wt% / hr or less. It is characterized in that the mass loss with a 1 N nitric acid aqueous solution is 0.20 wt ° / oZhr or less.
  • the multilayer filter of the present invention has a polishing rate of 10 m / min or more by the lapping method, a mass loss in a boiling water bath of 0.05 wt% / hr or less, and a nitric acid of 0.01 N. It is characterized by using a substrate glass whose mass loss in an aqueous solution is 0.20 wt% / hr or less.
  • the polishing rate by the lapping method is such that the plate-like sample is held at a fixed position on a horizontally rotating lapping plate, is processed while supplying a lapping agent by applying a load vertically, and the amount of mass reduction of the plate-like sample is determined. Measure and evaluate.
  • the lap condition at this time is as follows. O k Pa, rotation speed of lap plate is 50-200 r.p.m, distance from center of lap plate to center of plate sample is 5-20 cm, No. 1200 alumina as lapping agent A slurry having a mass ratio of 1:10 to 1:50 shall be used.
  • FIG. 1 is an example of a flatness measurement result of Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a transmittance curve in the infrared region of Example 2 according to the present invention. Description of the preferred embodiment
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a flatness within a circle having a diameter of 5 Omm of 200 nm or less, preferably 150 nm or less.
  • the flatness refers to the highest part of the undulation (P) in the surface undulation shape measured by scanning a plane in an arbitrary direction using a laser interferometer (F601 analysis system manufactured by FUJINON). ) And the lowest part (V).
  • P the undulation
  • V the lowest part
  • a sheet glass with a size of 10 t x 100 mm ⁇ is prepared and roughly polished by a double-side polishing machine. After this step, the flatness within a 5 Omm diameter circle can be less than 1 ⁇ m (1000 nm).
  • the roughly polished sheet glass is finish-polished by a double-side polishing machine. After this step, the flatness within a 5 Omm diameter circle can be reduced to 300 nm or less.
  • the final polished sheet glass is set on a carrier, and the surface on which the multilayer film is formed is polished, that is, the single-sided final polishing is performed, so that the flatness within a circle having a diameter of 5 mm becomes 200 nm or less.
  • first heat expansion coefficient at 30 to 70 ° C is 90 ⁇ 130 X 10- 7 Z ° C, preferably not more than 95 X 10- 7 Z ° C, Oh Rui because it is 120X 10 one 7 Z ° C or more, the thermal expansion coefficient of the substrate glass and the multilayer film Since the difference gives a sufficient compressive stress to the multilayer film, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter becomes 1 pm / ° C or less.
  • the thermal expansion coefficient of 90X 10- 7 Z ° C less than the temperature dependence of the center wavelength of the multi-layer film filter, 1 m / ° C becomes larger than, may cause adjacent wavelength interfere, 130X 10- If the temperature is higher than 7 / ° C, the multilayer film is peeled off from the substrate glass and cannot be used as a filter.
  • the Young's modulus of the substrate glass for a multilayer filter of the present invention is 75 GPa or more, because the substrate glass is not deformed by the multilayer film and the dimensional stability of the multilayer film is improved.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a polishing rate of 10 ⁇ m / min or more by a lapping method, a mass loss in a boiling water bath of 0.05 wt ° / oZhr or less, and 0.0 IN or less. Mass loss in aqueous nitric acid solution 0.20 wt ° /. Since it is equal to or less than Zhr, the filter characteristics are inexpensive and hardly deteriorate over a long period of time. In other words, if the polishing rate by the lapping method is less than 10 ⁇ m / min, the processability of the substrate glass is poor and the processing time is long, so the production efficiency of the multilayer filter is poor and the price cannot be reduced.
  • the weather resistance of the multilayer filter is low.
  • the glass surface is apt to fog and the multilayer film is liable to deteriorate.
  • the workability described above means workability such as grinding, cutting, and mirror polishing of glass.
  • the method for measuring the weight loss of the glass for evaluating the weather resistance is based on the Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS “Method for measuring the chemical durability of optical glass (powder method) 06-1975”.
  • the Young's modulus, as a substrate glass having a weather resistance, by mass%, containing S I_ ⁇ 2 30 ⁇ 60%, 5 ⁇ 33% L i 2 0 + N a 2 0 + ⁇ 2 0 substrate glass are preferred, with weight 0/0, S I_ ⁇ 2 30 ⁇ 60 0/0, ⁇ 1 2 ⁇ 3 1 ⁇ 10%, B 2 O 3 0 ⁇ 20%, MgO + C aO + B aO + S rO + ZnO 3 ⁇ 35%, L i 2 0 + Na 2 0 + K 2 0 5 ⁇ 33%, T i 0 2 + Z r 0 2 1 ⁇ 3 0%, Gd 2 0 3 + L a 2 0 3 0 ⁇ ; L 0% more preferably a substrate glass containing is there.
  • Sio 2 is a component constituting the skeleton of the glass, and has an effect of improving weather resistance. It is particularly preferable that the content is 40 to 55%.
  • S i ⁇ 2 exceeds 60%, the coefficient of thermal expansion is small, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter becomes large, the polishing rate is low, and the glass is likely to be difficult to form. In this case, the thermal expansion coefficient is large, the multilayer film is easily peeled off from the substrate glass, and the weather resistance is apt to be significantly deteriorated.
  • Li 20 , Na 20, and K 20 are components that increase the coefficient of thermal expansion and improve workability.
  • the total content of these components is more preferably 10 to 33 ° / 0. . If L i 2 0 + N a 2 0 + ⁇ 2 0 is less than 5%, the workability deteriorates, low thermal expansion coefficient of the base plate glass, the greater than 33%, the thermal expansion coefficient is high, It is not preferable because of poor weather resistance.
  • Alpha 1 2 0 3 is a component which constitutes the backbone of the glass in the same manner as S i 0 2, to suppress the elution of alkali component in the glass, because the effect of improving the weather resistance is significant, more than 1% It is desirable to contain. If it exceeds 10%, the polishing rate tends to decrease.
  • Beta 2 0 3 has the effect of helping the action to the molten glass as agent, more preferably in particular its content is 10% 0. And ⁇ larger 2 Omicron 3 20%, the weather resistance is remarkably deteriorated, the polishing rate tends to be small, and, volatilization is large and a connexion striae occur during glass melting, uniform glass is hardly obtained.
  • MgO, CaO, BaO, 31 "0 and 2110 act as fluxing agents to help melt the glass, have the effect of increasing the polishing rate and improving the workability, and furthermore have the effect of weathering. It has the effect of enhancing the properties, and more preferably the total of these contents is 3 to 30% . If MgO + CaO + BaO + SrO + ZnO is more than 35%, the coefficient of thermal expansion is increased. Large, the multilayer film is more likely to be peeled off than the substrate glass, and the weather resistance is liable to deteriorate.If less than 3%, the coefficient of thermal expansion is small, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer film filter becomes large, and the polishing rate of the glass increases.
  • T i 0 2 and Z r 0 2 has an effect of increasing the thermal expansion coefficient while maintaining the weather resistance, more preferably particularly 1-20 percent total content thereof. If T i O 2 + Zr ⁇ 2 is more than 30%, the glass tends to be devitrified, and if it is less than 1%, it is difficult to obtain a high thermal expansion coefficient.
  • G d 2 0 3 and: L a 2 0 3 has the effect of improving the weather resistance without significantly reducing the thermal expansion coefficient, and particularly the total amount is 0-8% of the content of these More preferred.
  • Gd 2 0 3 + L a 2 0 3 is large, the thermal expansion coefficient of ease lower than 10% ⁇ .
  • Glass also present invention in addition to those described above, it is possible to add a clarifying agent such as S b 2 0 3. However, As 2 0 3 is for environmentally undesirable, it is better not to use.
  • the substrate glass having a processability and weather resistance were excellent as described above, the actual qualitative contains no P b O, by mass% (S ⁇ 0 2 + ⁇ 1 2 0 3 + ⁇ 2 0 3 + ⁇ 2 0 5 ) / (MgO + C aO + B aO + S rO + ZnO + L i 20 + Na 20 + K 20 ) ⁇ 1.55, L i 20 + N a 20 + K 2 0 5 to 33% is preferred substrate glass containing, substantially contains no P b O, in mass%, S i 0 2 30 ⁇ 60% , a l 2 0 3 1 ⁇ 10%, ⁇ 2 ⁇ 3 0 ⁇ 20 0 / o , MgO + C aO + B aO + S rO + Z ⁇ 1 5 ⁇ 35%, L i 2 0 + N a 2 0 + 2 0 10 ⁇ 33%, (S i 0 2 + A 1 2 0 3 + B 2 0 )
  • P bo is an environmentally unfavorable component because it reduces weather resistance
  • L i 20 , Na 20 and K 20 are components that improve workability. More preferably, the total of these contents is 10 to 33%. If Li 20 + Na 20 + K 20 is more than 33%, the substrate glass has a high coefficient of thermal expansion and is inferior in weather resistance, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 5%, the workability is deteriorated and the coefficient of thermal expansion of the substrate glass tends to be small, which is not preferable.
  • the S i o 2 is a component constituting the skeleton of glass, have a effect of improving the weather resistance, more preferably in particular its content is 40 to 55%. If the content of Si 0 2 exceeds 60%, the polishing rate is low, and the glass tends to be difficult to form. If the content is less than 30%, the weather resistance deteriorates significantly.
  • a 1 2 0 3 is a component which constitutes the backbone of the glass in the same manner as S i 0 2, to suppress the elution of alkali component in the glass, because the effect of improving the weather resistance is significant, more than 1% It is desirable to contain. If it exceeds 10%, the polishing rate tends to decrease.
  • B 2 0 3 has the effect of acting as a flux assist melting of glass, more preferably in particular its content is 0-10%. 2 0 3 is greater than 20% B, weather resistance is significantly deteriorated, easily the polishing rate decreases, also striae caused an increasing number of volatilization during glass melting, uniform glass is hardly obtained.
  • MgO, CaO, BaO, 31: 0 and 2110 act as fluxes to help melt the glass, have the effect of increasing the polishing rate and improving the workability, especially their content Is more preferably 20 to 30%. If the content of MgO + CaO + Ba0 + Sr0 + ZnO is more than 35%, the weather resistance tends to deteriorate, and if it is less than 15%, the polishing rate of the glass tends to decrease, and the workability is reduced. Is easy to get worse.
  • T i 0 2 and Z r 0 2 has an effect of increasing the thermal expansion coefficient while maintaining the weather resistance, more preferably in particular 1 to 8% of total content thereof.
  • T I_ ⁇ 2 + Z r 0 2 is more than 10%, the glass tends to be devitrified, less than 1% the Most, is difficult to obtain a high thermal expansion coefficient.
  • G d 2 0 3 and L a 2 0 3 has the effect of improving the weather resistance without significantly reducing the thermal expansion coefficient, in particular more that the total content of these 8% 0 Preferred.
  • Gd 2 ⁇ 3 + L a 2 0 3 is the thermal expansion coefficient tends to be low as greater than 10%.
  • a fining agent such as Sb 2 O 3 can be added to the glass of the present invention.
  • As 2 0 3 is for environmentally undesirable, it is better not to use.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a minimum transmittance of 80% or more, preferably 88% or more at a thickness of 1 Omm and a wavelength of 950 to 1650 nm, and in any wavelength range used in optical communication, This is preferable because the light attenuation rate is low.
  • the minimum transmittance refers to the lowest transmittance at a wavelength of 950 to 1650 nm.
  • OH groups in the glass cause absorption of light having a wavelength of about 1400 nm and decrease the light intensity. Hope to minimize as much as possible.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention cannot be used because the light and intensity are reduced when the internal transmittance at a thickness of lmm and a wavelength of 1550 nm is 98% or less.
  • the single-use substrate glass and the multilayer filter will be described in detail based on Examples.
  • Tables 1 to 3 show Examples 1 to 12 of the present invention, and Tables 4 and 5 show Comparative Examples 1 to 6.
  • FIG. 1 shows an example of the flatness measurement result of Example 1
  • FIG. 2 shows a transmittance curve of Example 2 in the infrared region.
  • Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Tables 1 to 5 were produced as follows.Firstly, glass raw materials were prepared so as to have the compositions shown in Tables 1 to 5, and a platinum rutupo was used. The mixture was melted at 1300-1500 ° C for 4 hours, and the melt was poured on a carbon plate and annealed to obtain a glass molded body.
  • the above glass molded body was processed into ⁇ 76 mm ⁇ 10 mmt, and coarsely polished using a double-side polishing machine having a platen diameter of ⁇ 280 mm.
  • the conditions of the rough polishing at that time are as follows. Rough polishing was performed in two parts, the first one using # 400 alumina as an abrasive, and the second one using # 1200 alumina.
  • the relative speed between the workpiece and the surface plate at the carrier center position was set at 3 Om / min, and the polishing load was set at 120 gZ cm 2 .
  • the glass plate with a thickness of 7.05 mm by the above rough polishing had a flatness within a circle of 5 Omm in diameter of l zm (1000 nm) or less.
  • the glass plate after the rough polishing was finish-polished using a double-side polishing machine having a platen diameter of ⁇ 28 Omm.
  • the conditions of the finish polishing at that time are as follows. A cerium pad was used as a polishing pad, and a cerium oxide-based polishing agent was used as a polishing agent.
  • the relative speed between the work and the surface plate at the center of the carrier was set at 3 Om / min, and the polishing load was set at 120 g / cm 2 .
  • the surface on which the multilayer film is to be formed was set on the pad surface side of the finish-polished sheet glass, and a single-sided final finish polishing was performed.
  • the conditions for the one-sided final polishing are as follows. A single-side polishing machine with a platen diameter of 28 Omm was used, a cerium pad was used as a polishing pad, and a cerium oxide-based polishing agent was used as a polishing agent. The relative speed between the workpiece and the surface plate at the center of the carrier was set at 1 OmZ, and the polishing load was set at 40 g / cm 2 .
  • the multi-layer membrane filter substrate glasses of Examples 1 to 12 and Comparative Example 2 having a thickness of 7000 Omm in this manner are, as shown in Tables 1 to 4, within a circle of 5 Omm in diameter. The flatness became 150 nm or less.
  • a multilayer film composed of a total of 100 layers in which Ta 2 0 5 and Si 0 2 dielectric coatings were alternately repeated was formed on the above glass substrate by using an ion-assisted vapor deposition apparatus. A filter was made.
  • the maximum value and the average value were calculated for 20 substrate glasses according to the method described above.
  • the polishing rate by the lapping method is as follows: a plate sample with a side of 25 mm and a thickness of 3 mm is rotated horizontally. ⁇ While holding the iron lap plate in a fixed position, applying a load vertically and processing while supplying the lapping agent, The mass loss of the sample glass was measured and evaluated.
  • the lap conditions at this time were a lap load of 35 kPa, a rotational speed of the lap plate of 100 rpm, a distance from the center of the lap plate to the center of the plate sample of 10 cm, and a lapping agent of 1200 laps.
  • the slurry had a weight ratio of the alumina powder to water of 1:20.
  • the coefficient of thermal expansion was measured using a dilatometer (TD-5000S manufactured by Mac Science).
  • a glass sample is ground to a particle size of 420 to 590 / zm, its specific gravity is weighed and placed in platinum chopsticks, placed in a flask containing reagents, and placed in a boiling water bath for 60 minutes. It is calculated by calculating the mass loss (% by mass) of the powdered glass after the treatment (Japanese Optical Glass Industrial Association Standard JOG IS “Method for measuring the chemical durability of optical glass (powder method) 06—1975 " by) .
  • the reagent used in the water resistance evaluation was pure water adjusted to pH 6.5 to 7.5, and the reagent used in the acid resistance evaluation was an aqueous nitric acid solution adjusted to 0.01 N.
  • the Young's modulus was measured by an ultrasonic pulse method using Mitsubishi Electric ultrasonic flaw detector FD-1800.
  • the minimum transmittance was measured with a Shimadzu UV-3100 PC spectrophotometer using a sample with a thickness of 10 mm and optically polished on both sides.
  • the internal transmittance was measured using a Shimadzu spectrophotometer UV-3100 PC at a wavelength of 1550 nm after preparing two samples with different wall thicknesses, and then calculating the internal transmittance at a thickness of 1 mm.
  • the transmittance in the infrared region was measured in a wavelength range of 950 to 1650 nm with a thickness of 10 mm using a Shimadzu spectrophotometer UV-31 ° PC.
  • the production yield of the multilayer filter was calculated as a non-defective product in which the variation in the desired center wavelength of the manufactured multilayer filters was within the range of the center wavelength soil of 100 pm.
  • the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter is such that the temperature rises from 0 ° C to 70 ° C, and the change in the center wavelength near 150 nm during that time is measured by the spectrum analyzer (1). It was determined by measuring with Q-883384 manufactured by Advantest.
  • Example 1 to 12 of the present invention since the flatness is high, the production yield of the multilayer filter is high, and the thermal expansion coefficient is high, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter is 1 pm / °. C or less. Also, the polishing rate was high and the weather resistance was excellent. In addition, as shown in FIG. 2, Example 2 had a high infrared transmittance, and hardly any light absorption near 140 nm was observed.
  • Comparative Example 1 and Comparative Examples 3 to 6 the single-sided final polishing was not performed during the polishing of the substrate glass, so that the flatness was large and the production yield of the multilayer filter was low.
  • Comparative Example 2 although the flatness was high and the production yield of the multilayer filter was high, the temperature dependence of the center wavelength of the multilayer filter was large because the coefficient of thermal expansion was low.
  • sigma Alpha / sigma beta is large, low polishing rate, processing 1 "students poor.
  • Comparative Example 3 because it contains a large amount of B 2 0 3, or a low weather resistance having a large polishing rate ivy.
  • Comparative Examples 4 and 5 were excellent in weather resistance due to a small amount of alkali components, but were poor in workability due to a large polishing rate due to large ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ . Is small, the polishing rate is high, and the workability is excellent. However, since PbO is contained, the weather resistance is low and the environment is not preferable.
  • the substrate glass for a multilayer filter of the present invention has a high flatness, so that the production yield of the multilayer filter is high, it can be manufactured at low cost, and the thermal expansion coefficient is high, so that the temperature at the center wavelength is high. Small dependence.
  • it since it is excellent in workability and weather resistance, it is inexpensive and hardly degrades the multilayer film over a long period of time, and is suitable as an optical filter for optical communication.

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Description

明細書 多層膜フィルタ一用基板ガラス及び多層膜フィルタ一 発明の背景
本発明は、 光通信に用いる多層膜フィルター用基板ガラス及び多層膜フィルタ 一に関するものである。
近年、 光通信網の急速な発達により、 高性能で安価な光デバイスが大量に必要 となってきている。 特に、 多層膜フィルタ一は、 特定の波長を透過させたり反射 させたりすることにより、 光の分波■合波を行うパッシブデバイスとして必要不 可欠である。
光通信分野で用いられる代表的な多層膜フィルターには、 多波長の光を極めて 狭帯域に切り出すバンドパスフィルター （BPF) 、 Cバンド (1528 nm~ 1561 nm) と Lバンド （1561 nrr！〜 1620 nm) を分けるエッジフィ ルター、 Cバンドの中心をさらに短波長領域 （1 528 nm~ 1545 nm：通 称ブルーバンド） と長波長領域 (1545 nm〜 1561 nm：通称レツドバン ド） に分ける広帯域フィルター、 EDFA (エルビウム一ドープドファイバ一一 アンプリファイア） の利得をフラットにするゲインイコライザ等がある。
一般にカメラ用の光学フィルターの基材には、 プラスチックが使用されている 力 上記した多層膜フィルターの基材は、 強いレーザー光が入射されるため、 耐 熱性に優れたガラスが用いられている。
また、 より多くの情報を伝達するためには、 波長の多重数を増加させることが 有効であるが、 多重数が増大すればするほど、 これらの波長を精度よく分離する 技術が要求される。 多層膜フィルターを使用して波長分離の精度を向上させるた めには、 多層膜の層数を増加させなければならない。 例えば、 100GHz (多 重化する波長の間隔が 0. 8 nm) 用光フィルタ一では、 20層程度、 50GH z (多重化する波長の間隔が 0. 4nm) 用光フィルターでは、 100層以上も の多層膜が必要とされる。 しかし、 多層膜の層数が増加すると、 基板ガラスに要 求される特性もより厳しいものとなってくる。 すなわち、 多層膜の屈折率温度安 定性を維持させるために、 基材の熱膨張係数を多層膜のそれより少し大きくする ことが求められ、 また、 多層膜の寸法安定性を維持するため、 基材が多層膜によ り変形しないように、 基材の弾性率を高くすることが求められており、 特開 2 0 0 1 - 6 6 4 2 5号公報には、 このような特性を有する光フィルター用基板ガラ スが開示されている。
一方、 近年の光通信市場の急激な膨張に伴い、 量産性向上による低価格化を実 現する技術が要求されている。 しかしながら、 上記したような層数の多い多層膜 フィルタ一は、 生産歩留まりが低く、 非常に高価であることが問題となっている また、 多層膜フィルターにおいては、 基板ガラスの加工性が重要視されるよう になってきている。 すなわち、 多層膜フィルタ一は、 まず、 最終形状より大きい サイズの透明板状体に蒸着ゃスパッタにより多層膜を形成し、 その後切断及び研 磨加工により最終形状に仕上げられる。 成膜前の透明板状体は、 成膜時の多層膜 の変形を防ぐために、 1 O mm以上の肉厚を有し、 その後の研磨加工によって、 1 mmの最終肉厚まで薄くされる。 そのため、 研磨加工時の生産効率を向上させ ること力 低価格化を実現するための必須条件になる。
さらに、 多層膜フィルタ一は、 長期に亘つてフィルター特性が維持されるよう に、 耐候性にも優れていることが求められる。 すなわち、 高温高湿条件に曝され ると、 ガラス表面に曇りが発生しやすく、 また多層膜が劣化しやすいからである し力 しながら、 特開 2 0 0 1— 6 6 4 2 5号公報に開示されている光フィルタ 一用基板ガラスは、 加工性と耐候性の両方の特性を満たすものではない。 発明の要約
本発明の目的は、 従来の特性を維持し、 生産歩留まりが高い多層膜フィルター 用基板ガラス及び多層膜フィルターを提供することにある。
また、 本発明の他の目的は、 加工性と耐候性に優れるため、 安価で長期間に亘 つて多層膜が劣化しにく 、多層膜フィルタ一用基板ガラス及び多層膜フィルタ一 を提供することにある。 本発明者等は、 鋭意研究を重ねた結果、 多層膜フィルタ一は、 最終形状より大 きいサイズの基板ガラスに蒸着ゃスパッタにより多層膜を形成し、 その後切断及 び研磨加工により最終形状に仕上げられるが、 最終形状より大きいサイズの基板 ガラスの平面度が高いほど、 多層 jl莫の膜厚のばらつきが小さくなり、 多層膜の膜 厚のばらつきが小さくなるほど、 1枚の基板ガラスから複数の多層膜フィルター を採取した際、 各多層膜フィルタ一間の中心波長のばらつきが小さくなるため、 多層膜フィルターの生産歩留まりが向上することを見出し、 本発明として提案す るものである。
すなわち、 本宪明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 直径 5 O mmの円内の 平面度が、 2 0 0 n m以下であり、 一 3 0〜 7 0 °Cにおける熱膨張係数が 9 0〜 1 3 0 X 1 0 -7ノでであることを特徴とする。
また本発明の多層膜フィルタ一は、 直径 5 O mmの円内の平面度が、 2 0 0 η m以下であり、 一3 0〜7 0 °Cにおける熱膨張係数が 9 0〜1 3 O X 1 0 _ 7/ °Cである基板ガラスを使用してなることを特徴とする。
また、 本発明者等は、 鋭意研究を重ねた結果、 加工性に優れるため、 研磨速度 が大きく、 また、 耐候性に優れるため、 安価で長期間に亘つてフィルター特性が 劣ィ匕しにくい多層膜フィルタ一用基板ガラスを見出し、 本発明として提案するも のである。
すなわち、 本 明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 ラップ法による研磨速 度が 1 0 μ m/分以上であり、 沸騰水浴での質量減が 0 . 0 5 w t %/ h r以下 、 0 . 0 1 Nの硝酸水溶液での質量減が 0 . 2 0 w t °/oZ h r以下であることを 特徴とする。
また本発明の多層膜フィルタ一は、 ラップ法による研磨速度が 1 0 m/分以 上であり、 沸騰水浴での質量減が 0 . 0 5 w t %/ h r以下、 0 . 0 1 Nの硝酸 水溶液での質量減が 0 . 2 0 w t %/ h r以下である基板ガラスを使用してなる ことを特徴とする。
ここで、 ラップ法による研磨速度は、 板状試料を水平に回転するラップ板の定 位置に保持し、 垂直に荷重を加えてラップ剤を供給しながら加工し、 板状試料の 質量減少量を測定して評価する。 この時のラップ条件は、 ラップ荷重を 3 0〜5 O k P a、 ラップ板の回転速度が 50〜200 r . p. m、 ラップ板の中心から 板状試料の中心までの距離が 5〜 20 c m、 ラップ剤として 1200番アルミナ 粉末と水との質量比が 1 ： 10〜1 ： 50のスラリーを用いるものとする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る実施例 1の平面度測定結果の一例である。
図 2は、 本発明に係る実施例 2の赤外域の透過率曲線である。 好ましい実施例の記述
本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 直径 5 Ommの円内の平面度が、 200 nm以下、 好ましくは 150 nm以下であるため、 多層膜の膜厚のばらつ きが小さく、 1枚の基板ガラスから複数の多層膜フィルターを採取した際、 各多 層膜フィルタ一間の中心波長のばらつきが、 中心波長土 100 pmになり、 多層 膜フィルターの生産歩留まりが向上する。
ここで、 平面度とは、 レーザー干渉計 （FUJ INON製 F 601解析システ ム） を用いて平面を任意の方向に走査して測定される表面の起伏形状において、 該起伏の最も高い部位 （P) と最も低い部位 （V) との差 （P—V) をいう。 また、 多層膜フィルター用基板ガラスにおける、 直径 5 Ommの円内の平面度 を、 200 nm以下とするには、 以下に示す方法を用いることが好ましい。 まず、 10 t X 100 mm φのサイズの板状ガラスを準備し、 両面研磨機によ つて粗研磨する。 この工程の通過後には、 直径 5 Ommの円内の平面度は、 1 μ m (1000 nm) 以下にできる。 次に、 粗研磨された板状ガラスを両面研磨機 によって仕上げ研磨を行う。 この工程の通過後には、 直径 5 Ommの円内の平面 度は、 300 nm以下にできる。 最後に、 仕上げ研磨された板ガラスをキャリア にセットし、 多層膜を形成する面の研磨、 すなわち片面最終仕上げ研磨を行うこ とにより、 直径 5 Ommの円内の平面度が 200 nm以下になる。
また、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 一 30〜70°Cにおける熱 膨張係数が 90~130 X 10— 7Z°C、 好ましくは 95 X 10— 7Z°C以下、 あ るいは 120X 10一7 Z°C以上であるため、 基板ガラスと多層膜の熱膨張係数 差により多層膜に十分な圧縮応力が与えられるため、 多層膜フィルタ一の中心波 長の温度依存性が 1 pm/°C以下になる。 すなわち、 熱膨張係数が 90X 10— 7Z°Cより小さいと、 多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が、 1 m/°C より大きくなり、 隣接波長が干渉する恐れがあり、 130X 10— 7/°Cより大 きいと、 多層膜が基板ガラスより剥がれ、 フィルターとしての使用に耐えないか らである。
また、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスのヤング率が 75 G P a以上で あると、 基板ガラスが多層膜により変形せず、 多層膜の寸法安定性が良くなるた め好ましい。
また、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 ラップ法による研磨速度が 10 μ m/分以上であり、 沸騰水浴での質量減が 0. 05 w t °/oZ h r以下、 0 . 0 INの硝酸水溶液での質量減が 0. 20 w t °/。Z h r以下であるため、 安価 で長期間に亘つてフィルター特性が劣化しにくい。 すなわち、 ラップ法による研 磨速度が 10 μ m/分未満であると、 基板ガラスの加工性が悪く、 加工時間がか かるため、 多層膜フィルターの生産効率が悪く、 低価格化が実現できず、 また、 沸騰水浴での質量減が 0. 05 w t %/h rより多く、 0. 01Nの硝酸水溶液 での質量減が 0. 20 w t%/h rより多いと、 多層膜フィルターの耐候性が低 下し、 長期に亘つて、 高温高湿条件に曝されると、 ガラス表面に曇りが発生しや すく、 また多層膜が劣化しやすいからである。 尚、 上記した加工性とは、 ガラス の研削加工、 切削加工、 鏡面研磨加工等の加工性を意味する。
また、 耐候性を評価するガラスの質量減の測定方法は、 日本光学硝子工業会規 格 J OG I S 「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法 （粉末法） 06-1975 」 に基づいている。
上記した熱膨張係数、 ヤング率、 耐候性を有する基板ガラスとして、 質量％で 、 S i〇2 30〜60%、 L i 20 + N a 20 + Κ20 5〜33%を含有する 基板ガラスが好適であり、 質量0 /0で、 S i〇2 30〜600/0、 Α12Ο3 1〜 10%、 B2O3 0〜20%、 MgO + C aO+B aO+S rO + ZnO 3 〜35%、 L i 20 + Na 20 + K20 5〜 33 %、 T i 02+ Z r 02 1〜3 0%、 Gd 203+L a 203 0〜； L 0%を含有する基板ガラスがさらに好適で ある。
次に、 上記した範囲に成分含有量を限定した理由を述べる。
S i 02はガラスの骨格を構成する成分であり、 耐候性を向上させる効果を有 し、 特にその含有量が 40〜 55%であるとさらに好ましい。 S i〇2が 60% を超えると、 熱膨張係数が小さく、 多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が 大きくなり、 研磨速度が小さく、 またガラスの成形が困難になりやすく、 30% より少ないと、 熱膨張係数が大きく、 多層膜が基板ガラスより剥がれやすく、 ま た、 耐候性が著しく悪化しやすい。
L i 20、 Na 20及び K20は、 熱膨張係数を高め、 加工性を向上させる成分 であり、 特に、 これらの含有量の合量が 10〜 33 °/0であるとさらに好ましい。 L i 20 + N a 20 + Κ20が 5%よりも少ないと、 加工性が悪くなると共に、 基 板ガラスの熱膨張係数が低く、 33%よりも多いと、 熱膨張係数が高く、 耐候性 に劣るため好ましくない。
Α 1203は、 S i 02と同様にガラスの骨格を構成する成分であり、 ガラス中 のアルカリ成分の溶出を抑制し、 耐候性を向上させる効果が顕著であるため、 1 %以上含有することが望ましい。 10 %より多いと、 研磨速度が小さくなりやす い。
Β203は、 剤として作用してガラスの溶融を助ける効果があり、 特にその 含有量が 0〜 10 %であるとさらに好ましい。 Β 2 Ο 3が 20 %より大きいと、 耐候性が著しく悪化し、 研磨速度が小さくなりやすく、 また、 ガラス溶融時に揮 発が多くなつて脈理が生じ、 均一なガラスが得られにくい。
MgO、 C a O、 B aO、 31"0及び2110は、 融剤として作用してガラスの 溶融を助け、 また、 研磨速度を大きくし、 加工性を向上させる効果を有し、 さら に、 耐候性を高める効果を有し、 特にこれらの含有量の合量が 3〜30%である とさらに好ましい。 MgO + CaO + B aO+S r O + ZnOが 35%より多い と、 熱膨張係数が大きく、 多層膜が基板ガラスより剥がれやすく、 また耐候性が 悪くなりやすく、 3%より少ないと、 熱膨張係数が小さく、 多層膜フィルターの 中心波長の温度依存性が大きくなり、 ガラスの研磨速度が小さくなりやすく、 加 ェ性が悪くなりやすく、 また、 ガラスの溶融が困難になりやすい。 T i 02及び Z r 02は、 耐候性を維持しつつ熱膨張係数を大きくする効果が あり、 特にこれらの含有量の合量が 1〜20%であるとさらに好ましい。 T i O 2+Z r〇2が 30%より多くなると、 ガラスが失透しやすくなり、 1%より少 ないと、 高い熱膨張係数が得られにくい。
G d 203及び： L a 203は、 熱膨張係数をあまり低下させずに耐候性を向上さ せる効果を有し、 特にこれらの含有量の合量が 0〜 8%であるとさらに好ましい 。 Gd203 + L a203が 10%よりも多いと熱膨張係数が低くなりやす ヽ。 上記した以外にも本発明のガラスは、 S b 203等の清澄剤を添加することが 可能である。 ただし、 As 203は環境上好ましくないため、 使用しないほうが よい。
また、 上記したように優れた加工性及び耐候性を有する基板ガラスとして、 実 質的に P b Oを含有せず、 質量％で （S Ϊ 02 + Α 1203+Β203+Ρ205) / (MgO + C aO + B aO+S rO+ZnO+L i 20 + Na20 + K20) ≤ 1. 55、 L i 20 + N a 20 + K20 5〜 33 %を含有する基板ガラスが好適 であり、 実質的に P b Oを含有せず、 質量％で、 S i 02 30〜60%、 A l 203 1〜10%、 Β2Ο3 0〜200/o、 MgO+C aO + B aO+S rO + Z ηθ 1 5〜35%、 L i 20 + N a 20 + 20 10〜33%、 （S i 02 + A 1203 + B203+P205) / (MgO + C aO + B aO+S r O+ZnO + L i 20 + N a 20 + K20) ≤ 1. 55、 T i 02+Z r 02 1〜 10 %、 G d 203 + L a 203 0〜10%を含有する基板ガラスがさらに好適である。 次に、 上記した範囲に成分含有量を限定した理由を述べる。
P b oは、 耐候 1·生を低下させるとともに、 環境上好ましくない成分であるため
、 ガラス成分として含有させないほうが好ましい。
S i 02、 A 1203、 ：6203及ぴ？205の合量を∑ 、 MgO、 C a 0、 B aO、 S r 0、 ZnO、 L i 20、 N a 20及ぴ K20の合量を∑ Bとした時、 ∑ Α/ΣΒが 1. 55より大きいと、 相対的にガラス骨格成分が多くなるため、 ガ ラス構造中の非架橋結合が少なくなり、 研磨速度が小さくなりやすい。 また、 ∑ /∑8が0. 80よりも大きいと、 耐候性に優れるためより好ましい。
L i 20、 Na20及ぴ K20は、 加工性を向上させる成分であり、 特に、 これ らの含有量の合量が 10〜33%であるとさらに好ましい。 L i 20 + Na 20 + K20が 33%よりも多いと、 基板ガラスの熱膨張係数が高く、 耐候性に劣る ため好ましくない。 また、 5%よりも少ないと、 加工性が悪くなると共に、 基板 ガラスの熱膨張係数が小さくなりやすいため好ましくない。
S i ο2はガラスの骨格を構成する成分であり、 耐候性を向上させる効果を有 し、 特にその含有量が 40〜55%であるとさらに好ましい。 S i 02が 60% を超えると研磨速度が小さく、 またガラスの成形が困難になりやすく、 30 %よ り少ないと耐候性が著しく悪化しゃすレ、。
A 1203は、 S i 02と同様にガラスの骨格を構成する成分であり、 ガラス中 のアルカリ成分の溶出を抑制し、 耐候性を向上させる効果が顕著であるため、 1 %以上含有することが望ましい。 10%より多いと、 研磨速度が小さくなりやす い。
B203は、 融剤として作用してガラスの溶融を助ける効果があり、 特にその 含有量が 0〜10%であるとさらに好ましい。 B203が 20%より大きいと、 耐候性が著しく悪化し、 研磨速度が小さくなりやすく、 また、 ガラス溶融時に揮 発が多くなって脈理が生じ、 均一なガラスが得られにくい。
MgO、 C aO、 B aO、 31：0及び2110は、 融剤として作用してガラスの 溶融を助け、 また、 研磨速度を大きくし、 加工性を向上させる効果を有し、 特に これらの含有量の合量が 20〜30%であるとさらに好ましい。 Mg O + C a O + B a 0+ S r 0+ Z n Oが 35 %より多いと、 耐候性が悪くなりやすく、 1 5 %より少ないと、 ガラスの研磨速度が小さくなりやすく、 加工性が悪くなりやす い。
T i 02及び Z r 02は、 耐候性を維持しつつ熱膨張係数を大きくする効果が あり、 特にこれらの含有量の合量が 1〜8%であるとさらに好ましい。 T i〇2 + Z r 02が 10%より多くなると、 ガラスが失透しやすくなり、 1%より少な いと、 高い熱膨張係数が得られにくい。
G d 203及び L a 203は、 熱膨張係数をあまり低下させずに耐候性を向上さ せる効果を有し、 特にこれらの含有量の合量が 0〜 8%であるとさらに好ましい 。 Gd2〇3 + L a 203が 10 %よりも多いと熱膨張係数が低くなりやすい。 上記した以外にも本発明のガラスは、 S b 2 O 3等の清澄剤を添加することが 可能である。 ただし、 As 203は環境上好ましくないため、 使用しないほうが よい。
また、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 板厚 1 Omm、 波長 950 〜 1650 nmにおける最小透過率が 80 %以上、 好ましくは 88 %以上である と、 光通信で用いるどの波長域でも、 光の減衰率が低いため好ましい。 ここで、 最小透過率とは、 波長 950〜 1650 nmでの最も低い透過率を指す。
また、 ガラス中の OH基は、 1400 nm付近の波長の光を吸収する原因とな り、 光強度が低下するため、 1400 nm付近の波長の光を使用する場合には、 ガラス中の O H基をできるだけ少なくすることが望ましレ、。
また、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 肉厚 lmm、 波長 1550 nmでの内部透過率が 98%以下であると光,锒強度が低下するため使用できない 以下、 本発明の多層膜フィルタ一用基板ガラス及び多層膜フィルターを実施例 に基づいて詳細に説明する。
表 1~3は、 本発明の実施例 1〜12を、 表 4、 5は、 比較例 1〜6を示す。 図 1に、 実施例 1の平面度測定結果の一例を、 図 2に実施例 2の赤外域の透過率 曲線を示す。
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表 2
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表 3
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表 4
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表 5
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表 1〜 5に示す実施例 1〜 12及ぴ比較例 1〜 6は、 次のようにして作製した まず、 表 1〜5に示す組成になるようにガラス原料を調合し、 白金ルツポを用 いて 1300〜 1500°Cで 4時間溶融し、 融液をカーボン板上に流しだし、 ァ ニールして、 ガラス成形体を得た。
上記ガラス成形体を φ 76 mmX 10 mm tに加工し、 定盤径が φ 280 mm の両面研磨機を用いて粗研磨した。 その際の粗研磨の条件は以下の通りである。 粗研磨は 2回に分けて行い、 1回目には、 研磨剤として #400のアルミナを用 い、 2回目には # 1200のアルミナを用いた。 キャリア中心位置でのワークと 定盤の相対速度を 3 Om/分、 研磨荷重を 120 gZ cm2に設定した。
上記粗研磨によって 7. 05mmの肉厚となったガラス板は、 直径 5 Ommの 円内の平面度が l zm (1000 nm) 以下であった。
次に粗研磨後のガラス板を定盤径が Φ 28 Ommの両面研磨機を用いて仕上げ 研磨を行った。 その際の仕上げ研磨の条件は以下の通りである。 研磨パッドとし て、 セリゥムパッドを用い、 研磨剤として酸化セリゥム系研磨剤を用いた。 キヤ リア中心でのワークと定盤の相対速度を 3 Om/分、 研磨荷重を 120 g/cm 2に設定した。
上記仕上げ研磨によって 7. 005 mmの肉厚となったガラス扳は、 直径 50 mmの円内の平面度が 300 nm以下であった。
最後に、 仕上げ研磨された板ガラスにおいて、 多層膜を形成する面をパッド面 側にセットし、 片面最終仕上げ研磨を行った。 その片面最終仕上げ研磨の条件は 以下の通りである。 定盤径が φ 28 Ommの片面研磨機を用い、 研磨パッドとし てセリウムパッドを用い、 研磨剤として酸化セリウム系研磨剤を用いた。 キヤリ ァ中心位置でのワークと定盤の相対速度を 1 OmZ分、 研磨荷重を 40 g/cm 2に設定した。
この様にして 7. 00 Ommの肉厚となった実施例 1〜1 2及び比較例 2の多 層膜フィルター用基板ガラスは、 表 1〜4に示すように、 直径 5 Ommの円内の 平面度が 150 n m以下となつた。
また、 比較例 1及び比較例 3〜 6は、 片面最終仕上げ研磨を行わず、 それ以外 は全て実施例と同様の方法で作製した。
続いて、 上記したガラス基板上に、 Ta 205、 S i 02誘電体被膜を交互に繰 り返した計 100層からなる多層膜を、 イオンアシスト蒸着装置を用いて形成し 、 多層膜フィルターを作製した。
平面度は、 上述した方法に従い、 20枚の基板ガラスに対して、 最大値及び平 均値を算出した。
ラップ法による研磨速度は、 一辺 25mm、 肉厚 3 mmの板状試料を水平に回 転する鍚鉄製ラップ板の定位置に保持し、 垂直に荷重を加えてラップ剤を供給し ながら加工し、 試料ガラスの質量減少量を測定して評価した。 この時のラップ条 件は、 ラップ荷重が 35 kP a、 ラップ板の回転速度が 100 r . p. m、 ラッ プ板の中心から板状試料の中心までの距離が 10 c m、 ラップ剤は 1200番ァ ルミナ粉末と水との質量比が 1 ： 20のスラリーであった。
熱膨張係数は、 ディラトメーター （マックサイエンス製 TD— 5000 S) を 使用して測定した。
耐水性及び耐酸性は、 ガラス試料を粒度 420〜590 /zmに粉碎し、 その比 重グラムを秤量して白金箸に入れ、 それを試薬の入ったフラスコに入れて煮沸水 浴中で 60分間処理し、 処理後の粉末ガラスの質量減少量 （質量％) を算出した ものである （日本光学硝子工業会規格 JOG I S 「光学ガラスの化学的耐久性の 測定方法 （粉末法） 06— 1 975」 による） 。 尚、 耐水性評価で用いた試薬は PH6. 5〜 7. 5に調整した純水であり、 耐酸性評価で用いた試薬は 0. 01 Nに調整した硝酸水溶液である。
ヤング率は、 三菱電機製超音波探傷装置 FD— 1800を用いて超音波パルス 法で測定した。
最小透過率は、 10 mm厚で、 両面を光学研磨した試料を用いて、 島津製分光 光度計 UV— 3100 PCで測定した。 内部透過率は、 肉厚の異なる 2枚の試料 を用意し、 島津製分光光度計 UV— 3100 PCを使用して 1550 nmの波長 で測定した後、 厚さ 1mmの内部透過率を計算により求めた。 赤外域の透過率は 、 島津製分光光度計 UV— 31◦ 0 PCを使用して、 厚さ 10 mmで、 950〜 1650 nmの波長範囲で測定した。 多層膜フィルターの生産歩留りは、 作製した多層膜フィルターのうち所望する 中心波長のばらつきが中心波長土 1 0 0 p mの範囲内にあるものを良品として算 出した。
また、 多層膜フィルターの中心波長の温度依存性は、 0 °Cから 7 0 °Cまで温度 を上昇させ、 その間での 1 5 5 0 n m付近の中心波長の変化を、 スぺクトラムァ ナライザ一 （ァドバンテスト製 Q— 8 3 8 4 ) で測定して求めた。
本発明の実施例 1〜1 2は、 平面度が高く、 多層膜フィルターの生産歩留りが 高く、 また、 熱膨張係数が高いため、 多層膜フィルターの中心波長の温度依存性 が、 1 p m/°C以下であった。 また、 研磨速度が大きく、 耐候 1生に優れていた。 また、 図 2に示すように、 実施例 2は、 赤外透過率が高く、 1 4 0 0 n m付近の 光の吸収がほとんど見られなかった。
一方、 比較例 1及び比較例 3〜 6は、 基板ガラスの研磨時に、 片面最終仕上げ 研磨を行わなかったため、 平面度が大きく、 多層膜フィルターの生産歩留りが低 かった。 比較例 2は、 平面度が高く、 多層膜フィルターの生産歩留まりが高いが 、 熱膨張係数が低いため、 多層膜フィルターの中心波長の温度依存性が大きかつ た。 また、 Σ Α/ Σ Βが大きいため、 研磨速度が小さく、 加工 1"生が悪かった。 比較例 3は、 B 203を多く含むため、 研磨速度が大きいものの耐候性が低か つた。 比較例 4及び 5は、 アルカリ成分が少ないため、 耐候性に優れるが、 Σ Α Ζ Σ Βが大きいため、 研磨速度が小さく、 加工性に劣っていた。 比較例 6は、 ∑ Α/Σ Βが小さいため、 研磨速度が大きく、 加工性に優れるが、 P b Oを含有す るため、 耐候性が低く、 また、 環境上好ましくない。
以上説明したように、 本発明の多層膜フィルター用基板ガラスは、 平面度が高 いため、 多層膜フィルターの生産歩留りが高く、 安価に製造でき、 また、 熱膨張 係数が高いため、 中心波長の温度依存性が小さい。 また、 加工性と耐候性に優れ るため、 安価で長期間に亘つて多層膜が劣化しにくく、 光通信用の光フィルター として好適である。

Claims

請求の範囲
1. 直径 5 Ommの円内における平面度が、 200 nm以下であり、 —3 0〜70°Cにおける熱膨張係数が 90〜130X 10一7/。 Cである多層膜フィ ルター用基板ガラス。
2. ヤング率が 75GP a以上であるクレーム 1に記載の多層膜フィルタ 一用基板ガラス。
3. 板厚 1 Omm、 波長 950〜1650 nmにおける最小透過率が、 8 0%以上であるクレーム 1に記載の多層膜フィルター用基板ガラス。
4. 質量％で、 S i〇2 30〜60%、 L i 20 + N a 20 + K20 5 〜33%を含有するクレーム 1に記載の多層膜フィ^^タ一用基板ガラス。
5. 質量％で、 S i〇2 30〜60%、 A 1203 1〜 10 %、 B203 0〜20%、 MgO+CaO+B aO+S r O+ZnO 3〜35%、 L i 2
O + N a 20 + K20 5〜 33%、 T i 02+ Z r〇2 l〜30%、 Gd2O3 + L a 203 0〜10%を含有するクレーム 1に記載の多層膜フィルター用基 板ガラス。
6. ラップ法による研磨速度が 10 μ m/分以上であり、 沸騰水浴での質 量減が 0. 05 w t%/h r以下、 0. 01 Nの硝酸水溶液での質量減が 0. 2 0 w t %/h r以下である多層膜フィルター用基板ガラス。
7. 実質的に P b Oを含有せず、 質量0 /0で （S i 02 + A 1203 + B203 + P205) / (MgO + C aO + B aO+S r O+ZnO+L i 20 + Na20 + 20) ≤ 1. 55、 L i 20 + Na 2〇 + K20 5〜33%を含有するタレ ーム 6に記載の多層膜フィルター用基板ガラス。
8. 実質的に Pb〇を含有せず、 質量0 /0で、 S i〇2 30〜60%、 A 1203 1〜： L 00/o、 B203 0〜20%、 MgO + C aO + B aO+S rO + Z ηθ 15-35%, (S i O 2 + A 1203 + B 2 O 3+ P 205) / (Mg 0+C aO + B aO+S rO+ZnO+L i 20 + Na 20 + K20) ≤ 1. 55 、 L i 20 + N a 20 + K20 10〜 33 %、 T i O 2 + Z r O 2 1〜10%、 Gd203+L a 203 0〜10 %を含有するクレーム 6に記載の多層膜フィル ター用基板ガラス。 ■
9 . クレーム 1〜 8のいずれかに記載の多層膜フィルタ一用基板ガラスを 用いた多層膜：
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