(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に屈折率分布付与金属の濃度が異なる濃度分布を付与したウエットゲルを形成するステップと、
該ウエットゲルを乾燥して嵩比重ρが、０．６≦ρ≦０．９（ｇ／ｃｍ３）のドライゲルを形成するステップと、
該ドライゲルを焼結してＧＲＩＮレンズ母材を形成するステップと、
該ＧＲＩＮレンズ母材を加熱しながら引き伸ばすステップを有するＧＲＩＮレンズの製造方法であって、
前記ドライゲルを焼結するステップにおいて、８００℃以上での焼結時の酸素分圧が１０−１Ｐａ以下であり、かつ、１０００〜１１５０℃での焼結時における昇温速度ｖ（℃／ｈ）とドライゲルの嵩密度ρとが
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係であることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法。
【請求項２】
請求項１のＧＲＩＮレンズの製造方法において、
前記ドライゲルを焼結するステップにおける、８００℃以上での焼結をヘリウム雰囲気中で行うことにより酸素分圧を１０−１Ｐａ以下とすることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のＧＲＩＮレンズの製造方法において、前記屈折率分布付与金属がチタン又はタンタルであることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法。
【請求項４】
請求項３の製造方法により製造したSiO2−Ta2O5
又はSiO2−TiO2系石英ガラスでなり、開口数＞０．４であることを特長とするＧＲＩＮレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に光通信用光結合部品やカメラ、内視鏡等の光学素子に応用可能な屈折率分布型光学素子とそのゾルゲル法による製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率分布型の光学素子は、例えば半導体レーザからの放射光を高効率で光ファイバに入射させる時に用いられる球面収差の小さなレンズとして、また、レンズの端面が平坦で、かつ円柱の長さを変えることによって任意の焦点距離が付与できるために、カメラなどの画像伝送用のレンズとして注目されている。特に、形状が小型な円柱状であるため光学系の軸合わせや保持が容易で組立て性の高いレンズとして期待されている。この円柱状の屈折率分布型の光学素子（Graded Indexレンズ、以下、「ＧＲＩＮレンズ」と略す。）は、図１に示すように、その断面方向ｘ、ｙの屈折率ｎを下記（1）式であらわしたとき、2乗カーブで連続的に変化する棒状レンズで、この屈折率分布によってレンズ作用が行われる。
ｎ＝ｎ0｛１−g2r2/2｝        （1）
ｇ  ：  ＧＲＩＮレンズの集光能力を表わす定数
ｎ0 ：  ＧＲＩＮレンズの材料の屈折率
ｒ  ：  半径方向  ｒ２＝ｘ２＋ｙ２【０００３】
図１に示すように、ＧＲＩＮレンズの半径をa、半径aでの屈折率をｎaとすれば、
g＝NA／aｎ0 
ただし、
NA＝（ ｎ02−ｎa2 ）1/2      （2）
と表わされる。ここで  NAはＧＲＩＮレンズの中心と周辺での屈折率の2乗差の平方根で、開口数Numerical Aperture（以下、「NA」と略す。）と称し、レンズ性能を表わす重要なパラメータである。NAの高いレンズは光の集光能力が高い、即ちレンズ特性の良いレンズである。現在、実用化されているものはNA＝0.２程度であり、半導体レーザからの放射光を高効率で光ファイバに入射させるためにもNA≧0.4のＧＲＩＮレンズが、且つ、光学素子を小型化させるためにも小径のＧＲＩＮレンズが強く望まれている。【０００４】
このＧＲＩＮレンズの作製方法としては、イオン交換法や気相CVD（Chemical Vapor DeposiTion）法、ゾルゲル法などが知られている。しかしながら、イオン交換法で作られるＧＲＩＮレンズは、アルカリ成分を含む多成分ガラスのため、NAが大きくとれず、しかもガラス材料の熱膨張係数が非常に大きく耐熱性の問題で信頼性に乏しかった。また、気相法では、0.38のNA（例えば文献；P.B.O’Connorほか：Electron.Lett.,13(1977)170-171）が実験室レヘ゛ルで得られているが、それ以上のNAを得るためには添加物（GeO2,P2O5など）の添加量を増やしていかなければならず、そのためガラス材料の熱膨張係数が大きくなり母材が割れやすく、またガラス化の際に気泡が発生しやすく実用化には不安定であった。なかでも所望の濃度分布を精密に形成可能なゾルゲル法によるガラス作製方法が有効である。【０００５】
一方、ゾルゲル法は、低温での合成法であり、屈折率分布付与金属の濃度分布を精密に形成することが可能で、有効な方法である。ゾルゲル法によるガラスの作製方法では、シリコンのアルコキシドを主成分とするアルコール溶液に、溶媒として酸または塩基を添加し加水分解することでゾルとし、多成分系のガラスを作製する場合にはさらに金属成分を添加し、このゾルをさらに重縮合反応させることで、架橋反応を進行させウェットゲルを作製している。そして、得られたウェットゲルを乾燥し、ゲル中の溶媒を除去後、焼成することで緻密なガラスを作製している。【０００６】
ゾルゲル法を用いてＧＲＩＮレンズを作製する場合には、屈折率分布付与金属成分に濃度分布を形成することが必要となるが、その方法として、金属成分の原料に金属塩を用いる方法、分子スタッフィング法、更には金属アルコキシドを用いる方法が知られている。金属塩を用いて屈折率分布形成のための金属成分を導入する方法では、ゾルの調製時に金属塩を水溶液あるいはアルコール溶液として添加したゲルを作製する。このようなゲルはシリコンの骨格からなる細孔中の溶媒に金属塩が溶解して存在している。得られたゲルを金属塩に対する溶解度の高い低分子量のアルコール、水、あるいはこれらの混合溶液等に浸漬することでゲル中に含有する金属成分を溶出し、濃度分布を形成する。しかしながら、Ti、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒなどの屈折率への寄与が大きな金属の適当な塩が存在しないために高いNAのＧＲＩＮレンズには適用が非常に難しかった。【０００７】
分子スタッフィング法では、特公平５−８２３３２号公報に、ウェットゲルを乾燥、焼成して多孔質体を作製し、Ti含有溶液等に浸漬して多孔質体に金属成分を均一に含浸させ、SiＯ2 −TiＯ2 等の金属含有ガラスを得る方法が開示されている。ところが、この方法では、ドライゲルを高温まで熱処理しているので、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合手が強固に結合しており、反応活性なＳｉ−ＯＨ基が少なくなっているため、極くわずかの金属成分しかＳｉ−Ｏ−Ｓｉに結合することができにくく、高いNAのＧＲＩＮレンズを安定に作ることが難しかった。【０００８】
金属アルコキシドを用いる方法では、ゾルの調製時に、シリコンのアルコキシドに屈折率を高める成分として金属アルコキシドをアルコール溶液として添加したゲルを作製する。金属アルコキシドを用いたゲルは、シリコンと金属原子が結合を形成しているので、金属成分に濃度分布を形成するためには、シリコンと金属原子の結合を切断し金属成分を溶出しうる濃度分布付与液中にゲルを浸漬し、溶出液の洗浄後、濃度分布を固定し、洗浄・乾燥・焼成するという方法である。この金属アルコキシドを用いる方法では、特に、SiO2−Ta2O5,やSiO2−TiO2系石英ガラスを選択すると、高いNAのＧＲＩＮレンズが安定に確保できる。しかしながら、ＧＲＩＮレンズを作成するためには、機械的ショックを与えると割れやすい、しかも熱で収縮しやすいポーラスなゲルを、持ち運びしながら、ゲル中の金属成分の溶出や洗浄・乾燥・焼結の各工程を遂行させなければならず、特に1mm以下の小径のＧＲＩＮレンズを割れずに精度よく安定に作製することが非常に困難で、商業的に大量生産するのは不可能であった。従来、この方法により大量生産が可能であったのは、ウエットゲルの段階で直径１０ｍｍ、ドライゲルの段階で直径５ｍｍ、ＧＲＩＮレンズに焼結した段階で直径２〜３ｍｍ程度のものであった。
【特許文献１】特公平５−８２３３２号公報
【非特許文献１】P.B.O’Connorほか著：Electron.Lett.,13(1977)170-171）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、開口数NAが大きく、直径が１ｍｍ以下の小径のＧＲＩＮレンズが切望されている。これを解決するためには、まず第一に、金属アルコキシドを用いるゾルゲル法を用いて大径（例えば、直径4〜5ｍｍ程度）のSiO2−Ta2O5,やSiO2−TiO2系石英ガラスのＧＲＩＮレンズ母材を作製し、次に、その母材を、例えばカーボンヒータの電気炉に挿入して1800〜2000℃で引き伸ばし、直径１mm以下の小径のＧＲＩＮレンズ状光ファイバを作製し、それを適当な長さに切断研削してＧＲＩＮレンズを作製することが考えられる。しかしながら、ＧＲＩＮレンズ母材を1800〜2000℃の高温で再加熱すると、一般に発泡してしまって引き伸ばすことができず、小径のＧＲＩＮレンズ状光ファイバを安定に作ることができなかった。【００１０】
本発明は、開口数NAが大きく屈折率分布が2乗カーブの大径のＧＲＩＮレンズ母材をゾルゲル法で作製し、その後電気炉などによる加熱炉で小径に引き伸ばして小径のＧＲＩＮレンズに関し、特に引き伸ばすときに発泡のないＧＲＩＮレンズ状の光ファイバの製造を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔請求項１〕
本発明は、半径方向に屈折率分布付与金属の濃度が異なる濃度分布を付与したウエットゲルを形成するステップと、該ウエットゲルを乾燥して嵩比重ρが、０．６≦ρ≦０．９（ｇ／ｃｍ３）のドライゲルを形成するステップと、該ドライゲルを焼結してＧＲＩＮレンズ母材を形成するステップと、該ＧＲＩＮレンズ母材を加熱しながら引き伸ばすステップを有するＧＲＩＮレンズの製造方法であって、前記ドライゲルを焼結するステップにおいて、８００℃以上での焼結時の酸素分圧が１０−１Ｐａ以下であり、かつ、１０００〜１１５０℃での焼結時における昇温速度ｖ（℃／ｈ）とドライゲルの嵩密度ρとが
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係であることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法である。
【００１２】
本発明において、ドライゲルの嵩比重ρとは、ドライゲルの重さ（グラム）を体積（ｃｍ２）で除した値である。また、EXP｛−１２ρ｝とは、ｅ（＝２．７１８２８・・・）の−１２ρ乗である。【００１３】
〔請求項２〕
また本発明は、前記請求項１のＧＲＩＮレンズの製造方法において、前記ドライゲルを焼結するステップにおける、８００℃以上での焼結をヘリウム雰囲気中で行うことにより酸素分圧を１０−１Ｐａ以下とすることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法である。【００１４】
〔請求項３〕
また本発明は、前記請求項１又は２のＧＲＩＮレンズの製造方法において、前記屈折率分布付与金属がチタン又はタンタルであることを特長とするＧＲＩＮレンズの製造方法である。【００１５】
〔請求項４〕
また本発明は、前記請求項３の製造方法により製造したSiO2−Ta2O5
又はSiO2−TiO2系石英ガラスでなり、開口数＞０．４であることを特長とするＧＲＩＮレンズである。
【００１６】
SiO2−TiO2系石英ガラスのＧＲＩＮレンズ母材を線引き加熱したときに発泡したガラスの気泡中のガスの組成成分を調べた結果、発泡に寄与している主なガスは、（１）H2Oと（２）O2であることが分かった。以下、屈折率分布付与金属がチタン（Ti）の場合について説明するが、その他の屈折率分布付与金属の場合も同様であるので、SiO2−TiO2系石英ガラスについてのみ説明する。【００１７】
（１）H2O による発泡の原因は以下の通りである。ゲルの細孔表面に化学吸着した水酸基（Si-OH）は、焼結の段階で、室温から800℃までの加熱では除去されない。更に1200℃近辺まで焼結を続けドライゲルをガラス化させると、嵩密度の比較的大きなシリカドライゲル（≧1.1g/cm3）ではガラス化温度が低い(〜1000℃)ために、-OH基が外部に放出されるまでにドライゲルのガラス化が完了し、-OH基がガラス中に取り込まれる。ガラス中に取り込まれる-OH基の量によるが、特に-OH基が4000ppm以上含んでいるガラス母材を電気炉に挿入して1800〜2000℃で加熱引き伸ばしを行うと、しばしば発泡する。しかしながら、考察をさらに進めると、低嵩密度（≦0.9）のドライゲルを焼結した場合には、ドライゲルのガラス化温度が高く（〜1150℃）なるため1000〜1200℃の焼結の段階で、-OH基がドライゲルのガラス化前に空孔を通ってドライゲルの外部に放出され、高温加熱しても、H2O による発泡はなくなることが判明した。ガラス化するまでに-OH基をドライゲルの外部に放出することが重要で、-OH基のドライゲル外部への放出を助長するために1000〜1150℃の焼結時での昇温速度をゆっくりすることが重要である。【００１８】
（２）O2による発泡の原因は以下の通りである。屈折率分布付与金属としてのTiを含むＧＲＩＮレンズ母材はTiO2が局在した不均質な状態にある。これを1800〜2000℃で加熱して引き伸ばすと、母材中のTiO2が、TiO2→TiO＋1/2O2  となる分解反応が生じ、これによりO２が発生し発泡する。TiO2→TiO＋1/2O2  の分解反応は、１５００℃程度で起こるので、ドライゲルを焼成する段階（１２００℃程度以下）ではこの分解反応は起こらない。しかしながら、ドライゲルを焼成してガラス化する段階において、８００℃以上での焼結時の酸素分圧を１０−１Ｐａ以下とすると、この局在したTiO2によるTiO2→TiO＋1/2O2の分解反応は1000〜1100℃近辺で生じることが判明した。このため、嵩密度の比較的大きなTi添加ゲル（≧0.9g/cm3）を用いると、そのドライゲルのガラス化温度は1000℃以下であるため、分解反応で発生したO2は焼結の際に除去されずドライゲルのガラス中に取り込まれ、加熱引き伸ばしすると発泡することになるが、低嵩密度（≦0.9）のゲルを焼結した場合には、そのドライゲルのガラス化温度が1100〜1150℃近辺に上昇するため、分解反応で発生したO2はドライゲルがガラス化される前にドライゲルの外部に放出される。したがって、加熱線引しても発泡しなくなることになる。ドライゲルがガラス化する前に分解反応で発生したO2をガラス中から除去させることが重要で、分解反応で発生したO2のドライゲル外部への放出を助長するために、特に1000〜1150℃の焼結時での昇温速度をゆっくりすることが重要である。【００１９】
このように、ＧＲＩＮレンズ母材を引き伸ばす高温加熱時での発泡を抑制するためには、（１）ＧＲＩＮレンズ母材となるドライゲルの嵩密度を低くして、そのガラス化温度を上げること、（２）800℃以上での焼結時に酸素分圧を１０−１Ｐａに以下げること、（３）1000〜1150℃の焼結時での昇温速度を出来るだけゆっくりとあげ、ゲルがガラス化する前に-OH基や分解反応によって生じるO２を外部に放出させること、以上の３条件が鍵を握る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、開口数が大きく、小径のＧＲＩＮレンズを能率良く容易に製造することができる。本発明のＧＲＩＮレンズは、例えば直径１ｍｍ以下の小径とすることができるので、光ファイバコリメータなどの光素子を小型化できる。また、ＧＲＩＮレンズを光ファイバの先端に融着する場合は、溶融したガラスの表面張力による自己配列効果によりＧＲＩＮレンズと光ファイバとの軸が自動的に一致し、製造がきわめて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＧＲＩＮレンズの屈折率分布の説明図である。
【図２】昇温速度とドライゲルの嵩密度の関係の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
金属アルコキシドを用いるゾルゲル法にてＧＲＩＮレンズ母材を作製する手順を簡潔に述べる。以下、屈折率分布付与金属がチタン（Ti）の場合について説明するが、その他の屈折率分布付与金属の場合も同様である。まず、ゾルの調製時に、少量のH2O で部分加水分解したSiのアルコキシドに、屈折率を高める成分としてTiの金属アルコキシドをアルコール溶液と共に添加撹拌した後にH2Oを添加してゾル液を調整し、ウエットゲルを作製する。Tiの金属アルコキシドを用いたウエットゲルは、SiとTi原子が結合を形成しているので、Ti成分に濃度分布を形成するためには、SiとTi原子の結合を切断しTi成分を溶出しうる濃度分布付与液（塩酸水溶液）中にウエットゲルを浸漬し、ウエットゲル中の溶出液を洗浄除去後、乾燥してドライゲルを作製し、それを焼成してガラス化する。Ti成分に濃度分布を形成するためには、濃度分布付与液（塩酸水溶液）中にウエットゲルを浸漬しSiとTi原子の結合を切断してTi成分を溶出する必要がある。Ti成分を溶出して洗浄・乾燥させたドライゲルの嵩密度は、Ti濃度やTi成分の溶出条件によって異なる。種々の溶出条件下でドライゲルを作製し、それらの嵩密度を測定した結果を表１に示す。サンプルNo.１及び6は塩酸水溶液に浸漬しない、すなわちＧＲＩＮレンズになっていない無垢ガラスであり、No.3や9は塩酸に一定時間浸漬したのち洗浄し、再び複数回塩酸に一定時間浸漬したＧＲＩＮレンズである。Ti成分の濃度分布を付与するために、ウエットゲル骨格中のTi成分とＳｉ骨格との結合関係を切断して溶出するという原理を用いているため、ウエットゲルの外周部位は、長時間の酸浸漬により骨格構造の切断反応が進行し、ウエットゲルの骨格がかなりダメイジを受けることになる。このウエットゲル構造を強化するために粒子の小さなゲル構造とし、粒子間の架橋点の数を増やし、長時間の酸浸漬によってもウエットゲル構造の劣化を防ぐことが必要で、サンプルNo.１及び6のように必然的に嵩密度は高い。【００２３】
【表１】
0004855933.tif 000002
【００２４】
表１より明らかなように、塩酸水溶液に浸漬させてTi成分を溶出させると、そのドライゲルの嵩密度は低くなり、浸漬時間が長いほど、塩酸溶液濃度が高いほど、また浸漬回数が多いほど嵩密度は、浸漬しない無垢なドライゲルに較べて低くなることがわかった。発泡を防止する上記3条件の（１）ＧＲＩＮレンズ母材となるドライゲルの嵩密度を低くするは、Tiの濃度分布付与液である塩酸への浸漬に於いて、Ti濃度、塩酸濃度、浸漬時間、浸漬回数を制御することにより嵩密度を0.65g/cm3近辺まで低くすることが出来る。どの条件が良いかは、ドライゲルの嵩蜜度と作製したＧＲＩＮレンズ母材のTi成分の濃度分布形状（2乗分布形状に近い）によって決定される。【００２５】
また上記3条件の（２）酸素分圧を≦10-1Paに低くするは、ドライゲルの800℃以上の焼結時に、焼結炉内の雰囲気をHeガスで十分満たし炉内の酸素分圧を下げることで容易に達成できる。Heガスは、ドライゲルがガラス化する過程で、TiO2の分解反応で発生した酸素ガスを短時間でドライゲルないしはガラス内から追い出すことができるので、最も好適である。【００２６】
次に、種々の嵩密度を有するドライゲルを、室温から800℃まではO2雰囲気のもとで毎時100℃昇温加熱してドライゲル中の炭化水素化合物を除去したのち、800〜1200℃までO2雰囲気をHe雰囲気に代えて酸素分圧を１０−１Pa以下に設定し、昇温速度を代えて焼結ガラス化させた。その後、焼結したガラスを引き伸ばしが可能な2000℃に高温加熱して発泡するか否かの検証を行った。その結果を、図２に示す。○●などは焼結ガラスを2000℃の引き伸ばし可能な温度まで加熱したときの発泡の程度を表わし、黒塗りの部分が多いほど発泡が著しいことを示す。図２より明らかなように、昇温速度が速いほど発泡が著しく、また嵩密度が小さいほど発泡が抑制され、それら昇温速度とドライゲルの嵩密度の間には発泡に関し相関関係があることが判明した。すなわち、図２に示した斜線領域にて焼結すると発泡が皆無で安定に引き伸ばしをすることが可能になる。この斜線領域は近似的に式（３）で表わされる。なお、ｖは昇温速度(℃/ｈ)、ρは嵩密度(g/cm3)である。
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}         (3)
なお、この実験では、800〜1200℃まで昇温速度を一定にしたが、重要な温度領域は1000〜1150℃であり、それ以外の温度領域では40℃/ｈ程度で昇温しても良い。【００２７】
本発明において、屈折率分布付与金属は、Ti（チタン）、Ta（タンタル）、Sb（アンチモン）、又はZr（ジルコニウム）が、NAを高くできるとともに、熱膨張率が光ファイバの石英ガラスに近いので、望ましい。更に望ましくは、Ti及びTaで、ウエットゲル、ドライゲルの作成、及び焼成を安定して行うことができる。すなわち、Sb添加ガラスは、ゲルの燒結時に添加元素のSbが蒸発するという、またZr添加ガラスは、加水分解反応は比較的早く、ゲル作成の過程で、溶媒であるメタノール中で少量では有るが沈殿が形成されるというプロセス上の不安定性を有する。
【実施例１】
【００２８】
テトラメトキシシラン（TMOS）64.7ｇにエタノール39.16ｇ、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）18.27ｇ、更に0.056規定の塩酸7.76ｇを加え混合した後、エタノール39.74ｇとＤＭＦ18.27ｇを加えたチタニウムテトラブトキシド25.53ｇを攪拌しながら滴下混合する。その溶液に蒸留水（水）28.37ｇとエタノール24.76ｇを滴下混合してゾル液を作製する。このゾル液を内径14mmの試験管に移し、アルミホイルでシールした後に、60℃の恒温室に5日間置いて熟成させる。熟成の終わったゲルを1.5規定塩酸に3時間浸漬してTi成分に濃度分布を形成した後、水に24時間漬けて洗浄する。洗浄したウエットゲルを再び1.5規定塩酸に6時間浸漬してTi成分に濃度分布を形成し、エタノールに24時間漬けて洗浄する。洗浄の終わったゲルを取り出し、60℃の恒温室に5日間、120℃の恒温室に5日間置いて乾燥させる。乾燥させたドライゲルの嵩密度は0.73g/cm3と比較的小さなものであった。このドライゲルを半割の石英管に乗せ、焼結炉に挿入する。室温〜450℃は酸素雰囲気で毎時100℃で昇温し、450℃で酸素雰囲気で2時間止め、450℃〜800℃は酸素雰囲気で毎時20℃で昇温する。800℃〜1000℃はヘリウム雰囲気で毎時10℃で昇温し、1000℃〜1150℃はヘリウム雰囲気で毎時5℃で昇温する。1000℃〜1150℃では焼結炉のガス排出部をシールして直径10ｍｍ程度の穴を開け酸素分圧を≦10-1Paに保持した。その後1200℃まで昇温して焼成し透明な円柱状（直径4.2mm）のＧＲＩＮレンズ母材を得た。この母材の屈折率分布を測定した結果、中心から周辺に向かってほぼ2乗カーブで減少するNA=0.４７のＧＲＩＮレンズ母材が得られた。【００２９】
この母材をカーボンヒータの電気炉に0.04mm/sで挿入しながら外径150μmのＧＲＩＮレンズ状光ファイバに紡糸（引き伸ばし）したところ、発泡がなく安定したＧＲＩＮレンズ状光ファイバがえられた。このＧＲＩＮレンズ状光ファイバの屈折率分布を測定した結果、中心から周辺に向かってほぼ2乗カーブで減少するNA=0.４６のＧＲＩＮレンズ状光ファイバであった。このＧＲＩＮレンズ状光ファイバを長さ350μmに切断研磨したところ焦点距離164μmの小径の凸レンズ機能を有するＧＲＩＮレンズが得られた。【００３０】
本実施例における1000℃〜1150℃の昇温速度ｖは５（℃／ｈ）、１０５＊EXP｛−１２ρ}は１５．６９で、
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係を満足している。【００３１】
〔比較例１〕
実施例１と同様にして作製したウエットゲルを1.5規定塩酸に3時間浸漬してTi成分に濃度分布を形成した後、2回目の浸漬を行わずに、水に24時間、エタノールに24時間漬けて洗浄した。洗浄の終わったゲルを取り出し、60℃の恒温室に5日間、120℃の恒温室に5日間置いて乾燥させる。乾燥させたドライゲルの嵩密度は0.85g/cmであった。このドライゲルを実施例１と同様に焼結し、得られた透明なガラス体を2000℃に加熱したところ気泡が少々現れ、安定な引き伸ばしが出来なかった。【００３２】
本比較例における1000℃〜1150℃の昇温速度ｖは５（℃／ｈ）、１０５＊EXP｛−１２ρ}は３．７２で、
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係を満足していない。
【実施例２】
【００３３】
テトラメトキシシラン（TMOS）64.7ｇにエタノール39.16ｇ、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）18.27ｇ、更に0.056規定の塩酸7.76ｇを加え混合した後、エタノール39.74ｇとＤＭＦ18.27ｇを加えたタンタルエトキシド41.0ｇを攪拌しながら滴下混合する。その溶液に蒸留水（水）28.37ｇとエタノール24.76ｇを滴下混合してゾル液を作製する。このゾル液を内径14mmの試験管に移し、アルミホイルでシールした後に、60℃の恒温室に5日間置いて熟成させる。熟成の終わったゲルを0.1%の弗化水素酸水溶液に6時間浸漬してTa成分に濃度分布を形成した後、水に24時間漬けて洗浄し、さらに、エタノールに24時間漬けて洗浄した。洗浄の終わったゲルを取り出し、60℃の恒温室に5日間、120℃の恒温室に5日間置いて乾燥させる。乾燥させたドライゲルの嵩密度は0.8０g/cm3と比較的小さなものであった。このドライゲルを半割の石英管に乗せ、焼結炉に挿入する。室温〜450℃は酸素雰囲気で毎時100℃で昇温し、450℃で酸素雰囲気で2時間止め、450℃〜800℃は酸素雰囲気で毎時20℃で昇温する。800℃〜1000℃はヘリウム雰囲気で毎時10℃で昇温し、1000℃〜1150℃はヘリウム雰囲気で毎時5℃で昇温する。1000℃〜1150℃では焼結炉のガス排出部をシールして直径10ｍｍ程度の穴を開け酸素分圧を≦10-1Paに保持した。その後1200℃まで昇温して焼成し透明な円柱状（直径4.2mm）のＧＲＩＮレンズ母材を得た。この母材の屈折率分布を測定した結果、中心から周辺に向かってほぼ2乗カーブで減少するNA=0.４8のＧＲＩＮレンズ母材が得られた。【００３４】
この母材をカーボンヒータの電気炉に0.04mm/sで挿入しながら外径0.8mmのＧＲＩＮレンズ状光ファイバに紡糸したところ、発泡がなく安定したＧＲＩＮレンズ状光ファイバがえられた。このＧＲＩＮレンズ状光ファイバの屈折率分布を測定した結果、中心から周辺に向かってほぼ2乗カーブで減少するNA=0.４７のＧＲＩＮレンズ状光ファイバであった。このＧＲＩＮレンズ状光ファイバを長さ1.23mmに切断研磨したところ焦点距離1.05mmの小径の凸レンズのＧＲＩＮレンズが得られた。【００３５】
本実施例における1000℃〜1150℃の昇温速度ｖは５（℃／ｈ）、１０５＊EXP｛−１２ρ}は６．７７で、
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係を満足している。【００３６】
〔比較例２〕
実施例2と同様にして作製したウエットゲルを0.1%の弗化水素酸水溶液に2時間浸漬した後、水に24時間、エタノールに24時間漬けて洗浄した。洗浄の終わったゲルを取り出し、60℃の恒温室に5日間、120℃の恒温室に5日間置いて乾燥させる。乾燥させたドライゲルの嵩密度は0.95g/cmであった。このドライゲルを実施例2と同様に焼結し、得られた透明なガラス体を2000℃に加熱したところ気泡が少々現れ、安定な引き伸ばしが出来なかった。【００３７】
本比較例における1000℃〜1150℃の昇温速度ｖは５（℃／ｈ）、１０５＊EXP｛−１２ρ}は１．１２で、
ｖ≦１０５＊EXP｛−１２ρ}
の関係を満足していない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明におけるＧＲＩＮレンズは、光ファイバの先端に溶着して光ファイバ結合部品、コリメータなどとして利用することができる。
【図１】
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【図２】
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