(57)【要約】【課題】耐熱性や耐久性に優れ、信頼性を高めることができる、光学部品を提供する。【解決手段】第１のプリズム２及び第２のプリズム３を備え、第１のプリズム２及び第２のプリズム３が接合層４を介して接合された光学部品１であって、接合層４が、ガラス接合材により構成されていることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のプリズム及び第２のプリズムを備え、該第１のプリズム及び第２のプリズムが接合層を介して接合された光学部品であって、
前記接合層が、ガラス接合材により構成されている、光学部品。
【請求項２】
前記ガラス接合材が、スズリン酸塩系ガラスにより構成されている、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記ガラス接合材を構成するガラスが、Ｐ２Ｏ５と、ＳｎＯ及びＳｎＦ２のうち少なくとも一方とを含み、
前記Ｐ２Ｏ５の含有量が、モル％で、０．１％以上であり、
前記ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が、モル％で、１％以上である、請求項１又は２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記ガラス接合材の厚み１ｍｍ及び波長４００ｎｍにおける内部光透過率が、９９％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項５】
前記ガラス接合材の屈伏点が、２５０℃以上、３５０℃以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項６】
前記ガラス接合材の屈折率が、１．６以上、１．８以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項７】
前記接合層の厚みが、０．１μｍ以上、３μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項８】
前記第１のプリズムの主面上に、誘電体多層膜が成膜されており、該誘電体多層膜と第２のプリズムとが前記接合層を介して接合されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項９】
第１のプリズム及び第２のプリズムを備え、該第１のプリズム及び第２のプリズムが接合層を介して接合された光学部品の製造方法であって、
前記第２のプリズムの主面上に、ガラス接合材をスパッタリング又は蒸着することにより、前記接合層を形成する工程と、
前記第２のプリズムの主面上に形成された前記接合層に、前記第１のプリズムを押圧しながら、加熱処理をする工程と、
を備える、光学部品の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱処理における加熱温度が、２５０℃以上、４５０℃以下である、請求項９に記載の光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのプリズムが接合されてなる光学部品及び該光学部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光ビームスプリッタなどの光学部品が、光通信機等の分野において広く用いられている。このような光学部品は、少なくとも２つのプリズムが接合されることにより形成されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、２つのプリズムが接着剤を介して接合されてなる光学部品が開示されている。特許文献１では、２つのプリズムの貼り合わせ面が外面又はコーナー部に達している部位に、切欠き部が設けられている。特許文献１では、この切欠き部において、貼り合わせ面からしみ出た接着剤を溜められることから、接着剤の量を厳密に調整せずとも光学特性に優れる光学部品を簡便に製造できる旨が記載されている。なお、接着剤の具体例としては、紫外線硬化型接着剤又は熱硬化型接着剤が記載されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、第１の透光性部材及び第２の透光性部材が接着剤層を介して接合されてなる光学部品が開示されている。特許文献２では、第１の透光性部材及び第２の透光性部材と接着材層との間には、光学的機能膜が設けられている。なお、特許文献２では、第１の透光性部材及び第２の透光性部材の具体例として、プリズムが記載されている。また、接着剤層を構成する接着剤の具体例として、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等の硬化性樹脂が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６８９４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の光学部品は、耐熱性や、経時劣化による耐久性が十分でなかった。そのため、信頼性を高めること困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、耐熱性や耐久性に優れ、信頼性を高めることができる、光学部品及び該光学部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光学部品は、第１のプリズム及び第２のプリズムを備え、該第１のプリズム及び第２のプリズムが接合層を介して接合された光学部品であって、前記接合層が、ガラス接合材により構成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る光学部品では、前記ガラス接合材が、スズリン酸塩系ガラスにより構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る光学部品では、前記ガラス接合材を構成するガラスが、Ｐ２Ｏ５と、ＳｎＯ及びＳｎＦ２のうち少なくとも一方とを含み、前記Ｐ２Ｏ５の含有量が、モル％で、０．１％以上であり、前記ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が、モル％で、１％以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る光学部品では、前記ガラス接合材の厚み１ｍｍ及び波長４００ｎｍにおける内部光透過率が、９９％以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光学部品では、前記ガラス接合材の屈伏点が、２５０℃以上、３５０℃以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る光学部品では、前記ガラス接合材の屈折率が、１．６以上、１．８以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光学部品では、前記接合層の厚みが、０．１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光学部品では、前記第１のプリズムの主面上に、誘電体多層膜が成膜されており、該誘電体多層膜と第２のプリズムとが前記接合層を介して接合されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光学部品の製造方法は、第１のプリズム及び第２のプリズムを備え、該第１のプリズム及び第２のプリズムが接合層を介して接合された光学部品の製造方法であって、前記第２のプリズムの主面上に、ガラス接合材をスパッタリング又は蒸着することにより、前記接合層を形成する工程と、前記第２のプリズムの主面上に形成された前記接合層に、前記第１のプリズムを押圧しながら、加熱処理をする工程と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る光学部品の製造方法では、前記加熱処理における加熱温度が、２５０℃以上、４５０℃以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐熱性や耐久性に優れ、信頼性を高めることができる、光学部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００２１】
［光学部品］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。図１に示すように、光学部品１は、第１のプリズム２、第２のプリズム３、接合層４、及び第１の誘電体多層膜５を備える。
【００２２】
第１のプリズム２及び第２のプリズム３の形状は、それぞれ、略三角柱状である。本実施形態では、第１のプリズム２及び第２のプリズム３は、実質的に同一の形状を有する。なお、本発明において、「実質的に同一の形状」とは、第１のプリズム２及び第２のプリズム３が完全に同一である場合に加えて、本発明の作用効果を発揮することができる範囲で異なる形状である場合も含むことを意味している。また、第１のプリズム２及び第２のプリズム３の断面形状は、直角三角形であってもよく、直角三角形でなくともよい。第１のプリズム２及び第２のプリズム３の角部や稜線部は、面取り状又はＲ面取り状であってもよい。
【００２３】
本実施形態において、第１のプリズム２及び第２のプリズム３は、ガラスにより構成されている。第１のプリズム２及び第２のプリズム３は、他の透光性材料によって構成されていてもよい。
【００２４】
第１のプリズム２の主面２ａ上には、第１の誘電体多層膜５が成膜されている。第１の誘電体多層膜５は、接合層４を介して第２のプリズム３の主面３ａと接合されている。なお、第１の誘電体多層膜５は、第２のプリズム３の主面３ａ上に成膜された状態で、接合層４を介して第１のプリズム２の主面２ａと接合されていてもよい。なお、第１のプリズム２の主面２ａは、第１のプリズム２の斜面である。また、第２のプリズム３の主面３ａは、第２のプリズム３の斜面である。
【００２５】
本実施形態において、第１の誘電体多層膜５は、偏光分離膜として用いられる。例えば、第１の誘電体多層膜５は、第１の偏光成分７を反射し、第２の偏光成分８を透過する。本実施形態では、第１の偏光成分７がＳ偏光であり、第２の偏光成分８がＰ偏光である。なお、第１の偏光成分７がＰ偏光であり、第２の偏光成分８がＳ偏光であってもよい。このように、本実施形態において光学部品１は、偏光ビームスプリッタとして用いられている。もっとも、光学部品１は、反射プリズムや分岐プリズムなどであってもよい。
【００２６】
接合層４は、ガラス接合材により構成されている。ガラス接合材は、ガラスにより構成される接合材である。
【００２７】
ところで、従来の光学部品では、接合層が、有機系接着剤により構成されていた。そのため、耐熱性や経時劣化による耐久性が十分でなかった。
【００２８】
これに対して、本実施形態の光学部品１においては、接合層４がガラス接合材により構成されている。そのため、従来の有機系接着剤と比べて高い耐熱性や耐久性を有している。従って、光学部品１は、信頼性を高めることができる。
【００２９】
本発明において、ガラス接合材を構成するガラスとしては、特に限定されないが、スズリン酸塩系ガラスであることが好ましい。なかでも、上記ガラスは、Ｐ２Ｏ５と、ＳｎＯ及びＳｎＦ２のうち少なくとも一方とを含み、Ｐ２Ｏ５の含有量が、モル％で、０．１％以上であり、ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が、モル％で、１％以上であることがより好ましい。なお、ＳｎＯ及びＳｎＦ２は、いずれか一方のみを含んでいてもよく、双方を含んでいてもよい。ガラス接合材を構成するガラスとして、上記のようなガラスを用いることにより、光透過率をより一層高めることができる。また、屈伏点をより一層低めることもできる。特に、上記のようなガラスを用いた場合、４００℃以下の低温で接合することができるので、第１の誘電体多層膜５の熱劣化をより一層低減することができる。
【００３０】
Ｐ２Ｏ５は、ガラス骨格の構成成分である。また、光透過率を高める効果を有し、光透過率の低下を抑制する成分である。特に、高屈折率のガラスの場合は、Ｐ２Ｏ５による光透過率向上の効果が得られやすい。
【００３１】
Ｐ２Ｏ５の含有量は、モル％で、好ましくは０．１％以上、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは５％以上、特に好ましくは１０％以上、最も好ましくは２０％以上である。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、光透過率向上の効果が得られにくくなることがある。
【００３２】
一方、Ｐ２Ｏ５の含有量は、モル％で、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下である。Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が相対的に少なくなり、屈折率が低下しやすくなったり、化学耐久性が低下しやすくなったりすることがある。
【００３３】
ＳｎＯ及びＳｎＦ２は、高屈折率かつ高分散の光学特性を達成し、化学耐久性を向上させるための成分であり、部分分散比を低下させる効果もある。
【００３４】
ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和は、モル％で、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは２５％以上、特に好ましくは４０％以上、最も好ましくは５５％以上である。ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が少なすぎると、高屈折率特性を達成しにくくなると共に、耐侯性や化学耐久性が低下する場合がある。
【００３５】
一方、ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和は、特に限定されないが、モル％で、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下である。ＳｎＯ及びＳｎＦ２の含有量の和が多すぎると、ガラス化しにくくなる場合がある。
【００３６】
なお、ＳｎＯ及びＳｎＦ２の各々単独での含有量も、上記範囲内であることが好ましい。
【００３７】
また、ガラス接合材を構成するガラスには、上記成分以外にも、例えば、モル％で、Ｂ２Ｏ３  ０〜４０％、ＳｉＯ２  ０〜２０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ０〜４０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｒＯ２  ０〜１０％を含有させることができる。
【００３８】
なお、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＣｏＯは、光透過率を低下させる成分であることから、これらの成分の含有量は、それぞれ、モル％で、０．１％未満であることが好ましい。Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＥｒ等の希土類成分も光透過率を低下させるおそれがあることから、これらの成分の含有量は、酸化物換算において、それぞれ、モル％で、０．１％未満であることが好ましい。また、Ｉｎ及びＧａも光透過率を低下させるおそれがあり、しかも高価であることから、酸化物換算において、それぞれ、モル％で、０．１％未満であることが好ましい。さらに、環境上の理由から、鉛成分及びヒ素成分は、それぞれ、モル％で、０．０１％以下であることが好ましい。
【００３９】
本発明において、ガラス接合材の厚み１ｍｍ及び波長４００ｎｍにおける内部光透過率は、好ましくは９９％以上であり、より好ましくは９９．５％以上である。ガラス接合材の上記内部光透過率が、上記下限以上である場合、使用する波長に対する光損失をより一層小さくすることができる。
【００４０】
本発明において、ガラス接合材の屈伏点は、好ましくは２５０℃以上、好ましくは３５０℃以下、より好ましくは３００℃以下である。ガラス接合材の屈伏点が上記範囲内である場合、４００℃以下の低温で接合することができるので、第１の誘電体多層膜５の熱劣化をより一層低減することができる。なお、上記屈伏点は、ガラス接合材の熱膨張曲線において、最大ピークを示す温度である。熱膨張曲線は、例えば、熱膨張測定装置（ｄｉｌａｔｏ  ｍｅｔｅｒ）により得ることができる。
【００４１】
本発明において、ガラス接合材の屈折率は、好ましくは１．６以上、より好ましくは１．６８以上、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．７２以下である。ガラス接合材の屈折率が上記範囲内である場合、ガラス接合材と、第１のプリズム２及び第２のプリズム３との屈折率の差をより一層小さくすることができる。そのため、ガラス接合材と、第１のプリズム２及び第２のプリズム３との界面における反射をより一層抑制することができ、光の損失をより一層小さくすることができる。
【００４２】
また、本発明において、接合層４の厚みは、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下である。接合層４の厚みが上記下限以上である場合、膜応力による膜剥がれや膜割れを起こすことなくより一層確実に接合することができる。他方、接合層４の厚みが上記上限以下である場合、接合強度をより一層高めることができる。また、光の損失をより一層小さくすることもできる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。図２に示すように、光学部品２１は、さらに第２の誘電体多層膜６を備えている。第２の誘電体多層膜６は、第２のプリズム３の主面３ａ上に成膜されている。従って、光学部品２１では、第１の誘電体多層膜５及び第２の誘電体多層膜６が、接合層４を介して接合されている。なお、第１の誘電体多層膜５及び第２の誘電体多層膜６は、同じ厚みで同じ材料により構成されていることが好ましい。もっとも、第１の誘電体多層膜５及び第２の誘電体多層膜６は、異なる厚みであってもよく、異なる材料により構成されていてもよい。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４４】
光学部品２１においても、接合層４がガラス接合材により構成されている。そのため、光学部品２１は、従来の有機系接着剤と比べて高い耐熱性や耐久性を有している。従って、光学部品２１は、信頼性を高めることができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光学部品を示す模式的側面図である。図３に示すように、光学部品３１では、第１の誘電体多層膜が設けられていない。従って、光学部品３１では、第１のプリズム２の主面２ａが、接合層４を介して、直接、第２のプリズム３の主面３ａと接合されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
光学部品３１においても、接合層４がガラス接合材により構成されている。そのため、光学部品３１は、従来の有機系接着剤と比べて高い耐熱性や耐久性を有している。従って、光学部品３１は、信頼性を高めることができる。
【００４７】
なお、第１〜第３の実施形態においては、２つのプリズムからなる光学部品について説明した。もっとも本発明においては、光学部品が３つ以上のプリズムにより構成されていてもよい。その場合においても、プリズム間をガラス接合材により接合することで、信頼性に優れた光学部品を提供することができる。
【００４８】
［光学部品の製造方法］
以下、本発明の光学部品の製造方法の一例として、上述した光学部品１の製造方法について説明する。
【００４９】
まず、第１のプリズム２及び第２のプリズム３を用意する。続いて、用意した第１のプリズム２の主面２ａ上に、第１の誘電体多層膜５を成膜する。第１の誘電多層膜５の成膜方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング又は蒸着などの方法が挙げられる。
【００５０】
次に、ガラス接合材からなるターゲットを用いて、第２のプリズム３の主面３ａ上にガラス接合材をスパッタリング又は蒸着により成膜する。それによって、第２のプリズム３の主面３ａ上に接合層４を形成する。
【００５１】
上記スパッタリングは、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。また、蒸着は、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下もしくは不活性ガスのない状態で行うことが望ましい。
【００５２】
次に、第２のプリズム３上に形成された接合層４に、第１のプリズム２を第１の誘電体多層膜５側から押圧しながら、加熱処理をする。加熱処理をした後、冷却することにより、光学部品１を得ることができる。
【００５３】
なお、加熱処理の温度は、好ましくは２５０℃以上、４５０℃以下、より好ましくは４００℃以下である。加熱温度が上記温度範囲内である場合、第１の誘電体多層膜５の熱劣化をより一層低減することができる。
【００５４】
本製造方法では、ガラス接合材により接合層４が形成されているので、従来の有機系接着剤を用いた場合と比べて、得られた光学部品１が高い耐熱性や耐久性を有している。従って、得られた光学部品１は、信頼性を高めることができる。
【００５５】
また、ガラス接合材により接合層４が形成されることから、有機系接着剤を用いた場合のようにプリズム同士の貼り合わせ面から接着剤が溢れ出し難い。そのため、プリズム同士の貼り合わせ面の端部に切欠き部を設ける必要がなく、しかも接合材の量を厳密に調整する必要もない。よって、本製造方法では、簡便に光学部品１を製造することができる。さらに、プリズム同士の貼り合わせ面から接着剤が溢れ出し難いことから、溢れ出した接着剤がプリズムの外表面に付着し難い。よって、得られた光学部品１における光の損失を小さくすることもできる。また、切欠き部を設ける必要がないことから光学面をより広く取ることが可能となり、光路への設置調整をより一層簡便に行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１，２１，３１…光学部品
２…第１のプリズム
２ａ，３ａ…主面
３…第２のプリズム
４…接合層
５…第１の誘電体多層膜
６…第２の誘電体多層膜
７…第１の偏光成分
８…第２の偏光成分
【図１】
2018163276.tif 000003
【図２】
2018163276.tif 000004
【図３】
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