(57)【要約】【課題】屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜からなる多層膜を、交互成膜法により基板上に形成することができる光学フィルタの製造方法を提供する。【解決手段】光学フィルタ１の製造方法は、基板２上にポリリジン層１４を形成する工程と、ポリリジン層１４が形成された基板２を５〜２０ｎｍの粒子径を備える二酸化チタンナノ粒子を１０〜２０質量％の濃度で含有する二酸化チタンナノ粒子水分散液に浸漬してポリリジン層１４の上に二酸化チタンナノ粒子被膜１５を形成する工程とを繰り返し、複数のポリリジン層１４と二酸化チタンナノ粒子被膜１５とが交互に積層された多層膜３を形成する工程とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多層膜を備える光学フィルタの製造方法であって、
該基板を５〜２０ミリモル／リットルの範囲の濃度を備えるポリリジン溶液に浸漬した後、乾燥して溶媒を除去することにより該基板上にポリリジン層を形成する工程と、
該ポリリジン層が形成された基板を、５〜２０ｎｍの範囲の粒子径を備える二酸化チタンナノ粒子を１０〜２０質量％の範囲の濃度で含有する二酸化チタンナノ粒子水分散液に浸漬した後、乾燥することにより該ポリリジン層の上に二酸化チタンナノ粒子からなる二酸化チタンナノ粒子被膜を形成する工程と、
該ポリリジン層を形成する工程と該二酸化チタンナノ粒子被膜を形成する工程とを繰り返し、複数の該ポリリジン層と該二酸化チタンナノ粒子被膜とが交互に積層された多層膜を形成する工程とを備えることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学フィルタの製造方法において、前記基板は光ファイバであることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜からなる多層膜を備え、異なる誘電体薄膜同士の界面で生じる反射が干渉することを利用して、特定の波長のみを透過させ、或いは特定の波長の透過を制限する光学フィルタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記光学フィルタは、例えば、スパッタリング法等により屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜を積層して前記多層膜を形成することにより製造されている。しかし、前記スパッタリング法では成膜装置内を真空にする必要があることから装置が大がかりになる上、生産効率が低く、成膜に時間がかかるという問題がある。
【０００４】
そこで、前記スパッタリング法に代えて、交互積層法により基板上に屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜からなる多層膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
前記交互積層法は、負電荷を持つ第１の電解質の溶液又は分散液と、正電荷を持つ第２の電解質の溶液又は分散液とに基板を交互に浸漬することにより、該基板上に静電気的引力で吸着したアニオンとカチオンとの組を積層して前記多層膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１８０４３０号公報
【特許文献２】特許５７２０２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記交互積層法において、前記第１の電解質としてポリリジンを用い、前記第２の電解質として二酸化チタンナノ粒子を用いるときに、二酸化チタンナノ粒子の粒子径又は二酸化チタンナノ粒子分散液の濃度によっては、前記多層膜を形成することができないことがあるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消して、屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜多層膜からなる多層膜を、交互成膜法により確実に基板上に形成することができる光学フィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の光学フィルタの製造方法は、基板上に形成された多層膜を備える光学フィルタの製造方法であって、該基板を５〜２０ミリモル／リットルの範囲の濃度を備えるポリリジン溶液に浸漬した後、乾燥して溶媒を除去することにより該基板上にポリリジン層を形成する工程と、該ポリリジン層が形成された基板を、５〜２０ｎｍの範囲の粒子径を備える二酸化チタンナノ粒子を１０〜２０質量％の範囲の濃度で含有する二酸化チタンナノ粒子水分散液に浸漬した後、乾燥することにより該ポリリジン層の上に二酸化チタンナノ粒子からなる二酸化チタンナノ粒子被膜を形成する工程と、該ポリリジン層を形成する工程と該二酸化チタンナノ粒子被膜を形成する工程とを繰り返し、複数の該ポリリジン層と該二酸化チタンナノ粒子被膜とが交互に積層された多層膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光学フィルタの製造方法では、まず、前記基板を前記範囲の濃度を備えるポリリジン溶液に浸漬した後、乾燥して溶媒を除去する。このようにすることにより、前記基板の表面にポリリジン層が形成される。
【００１１】
次に、前記ポリリジン層が形成された基板を、二酸化チタンナノ粒子水分散液に浸漬した後、乾燥する。ここで、前記ポリリジンは正に帯電しており、前記二酸化チタンナノ粒子は負に帯電している。そこで、前記二酸化チタンナノ粒子が前記ポリリジン層上に静電気的引力により吸着し、前記二酸化チタンナノ粒子被膜が形成される。
【００１２】
次に、前記ポリリジン層上に前記二酸化チタンナノ粒子被膜が形成された基板を、前記範囲の濃度を備えるポリリジン溶液に浸漬した後、乾燥して溶媒を除去する。このようにすると、前記二酸化チタンナノ粒子は負に帯電しているので、正に帯電している前記ポリリジンが前記二酸化チタンナノ粒子被膜上に静電気的引力により吸着し、新たなポリリジン層が形成される。
【００１３】
そこで、前記ポリリジン層を形成する工程と前記二酸化チタンナノ粒子被膜を形成する工程とを繰り返すことにより、複数の該ポリリジン層と該二酸化チタンナノ粒子被膜とが静電気的引力により交互に積層された多層膜を形成することができる。
【００１４】
本発明の光学フィルタの製造方法では、５〜２０ミリモル／リットルの範囲の濃度を備えるポリリジン溶液を用いることにより前記ポリリジン層を形成することができ、５〜２０ｎｍの範囲の粒子径を備える二酸化チタンナノ粒子を１０〜２０質量％の範囲の濃度で含有する二酸化チタンナノ粒子水分散液を用いることにより前記二酸化チタンナノ粒子被膜を形成することができる。二酸化チタンナノ粒子の粒子径が前記範囲外であるか、又は前記二酸化チタンナノ粒子水分散液の二酸化チタンナノ粒子濃度が前記範囲外であるときには、前記二酸化チタンナノ粒子被膜を形成することができない。
【００１５】
また、本発明の光学フィルタの製造方法では、前記基板として、例えば、光ファイバを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の製造方法により得られる光学フィルタの一構成例を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の光学フィルタ１は、基板としての光ファイバ２の表面に多層膜３を備える。
【００１９】
光ファイバ２は、コア径５０μｍのマルチモード光ファイバ１１の任意の位置に、コア径３μｍのシングルモード光ファイバ１２を１５ｍｍの長さで挿入し、融着したものである。光ファイバ２は、マルチモード光ファイバ１１及びシングルモード光ファイバ１２の外周にクラッド層１３を備える。
【００２０】
また、多層膜３は、ポリリジン層１４と二酸化チタンナノ粒子被膜１５とを単位とする複合積層体層１６が２〜２０層、例えば１４層積層されている。この結果、多層膜３は、ポリリジン層１４と二酸化チタンナノ粒子被膜１５とが交互に積層されている。
【００２１】
多層膜３において、ポリリジン層１４は１．４５〜１．６の範囲の屈折率を備え、二酸化チタンナノ粒子被膜１５は１．９〜２．３の範囲の屈折率を備えている。この結果、屈折率が異なるポリリジン層１４と二酸化チタンナノ粒子被膜１５との界面で生じる反射が干渉することとなり、多層膜３を備える光ファイバ２を、特定の波長のみを透過させ、或いは特定の波長の透過を制限する光学フィルタ１として用いることができる。
【００２２】
次に、本実施形態の光学フィルタ１の製造方法について説明する。
【００２３】
本実施形態の製造方法では、まず、光ファイバ３をポリリジン溶液に浸漬し、乾燥させて溶媒を除去することにより、光ファイバ３の表面にポリリジン層１４を形成する。
【００２４】
ポリリジン（（Ｃ６Ｈ１２Ｎ２Ｏ）ｎ、モル質量７００００〜１５００００）は、Ｌ−リジンの低分子天然ホモポリマーであり、細菌による発酵により生産される。前記ポリリジン溶液は、前記ポリリジンを、５〜２０ミリモル／リットルの範囲の濃度で、溶媒としての純水に溶解したものである。
【００２５】
本実施形態の製造方法では、次に、光ファイバ３のポリリジン層１４の上に二酸化チタンナノ粒子からなる二酸化チタンナノ粒子被膜１５を形成する。二酸化チタンナノ粒子被膜１５は、最表面にポリリジン層１４を備える光ファイバ３を二酸化チタンナノ粒子水分散液に浸漬し、乾燥させることにより形成することができる。
【００２６】
前記二酸化チタンナノ粒子水分散液は、５〜２０ｎｍの範囲の粒子径を備える二酸化チタンナノ粒子を１０〜２０質量％の範囲の濃度で水に分散させたものであり、例えば、テイカ株式会社製微粒子酸化チタン（商品名：ＴＤＫ−８０１）を用いることができる。
【００２７】
上述のようにすると、前記ポリリジンは正に帯電しており、前記二酸化チタンナノ粒子は負に帯電しているので、該ポリリジンと該二酸化チタンナノ粒子との静電相互作用により、ポリリジン層１４と二酸化チタンナノ粒子被膜１５とを単位とする複合積層体層１６を形成することができる。
【００２８】
本実施形態の製造方法では、次に、ポリリジン層１４の形成と二酸化チタンナノ粒子被膜１５の形成とを相互に繰り返すことにより、例えば１０層の複合積層体層１６からなる多層膜３を形成することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１…光学フィルタ、  ２……光ファイバ（基板）、  ３…多層膜、  １４…ポリリジン層、  １５…二酸化チタンナノ粒子被膜、  １６…複合積層体層。
【図１】
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