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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2015-535098(P2015-535098A)
(43)【公表日】2015年12月7日
(54)【発明の名称】モノリシックガラス直線偏光子及びアッテネータ
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20151110BHJP
G02B 1/115 20150101ALI20151110BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
G02B1/115
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2015-542863(P2015-542863)
(86)(22)【出願日】2013年11月18日
(85)【翻訳文提出日】2015年7月15日
(86)【国際出願番号】US2013070486
(87)【国際公開番号】WO2014081648
(87)【国際公開日】20140530
(31)【優先権主張番号】61/728,482
(32)【優先日】2012年11月20日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100090468
【弁理士】
【氏名又は名称】佐久間 剛
(72)【発明者】
【氏名】ガフシ，ラシッド
(72)【発明者】
【氏名】ワン，ジュエ
【テーマコード（参考）】
2H149
2K009
【Ｆターム（参考）】
2H149AA24
2H149AB26
2H149BA02
2H149BA17
2H149BB26
2H149FA41W
2H149FA42W
2H149FC02
2H149FD03
2H149FD25
2K009AA02
2K009BB02
2K009CC02
2K009CC03
2K009CC06
2K009DD03
2K009DD04
(57)【要約】
開示は、偏光子及び光アッテネータのいずれとしてもはたらくことができる、すなわち両者の機能を単一素子に統合した、素子に関する。素子は、モノリシックまたは一体の（明細書では「基板」とも称される）ガラス偏光子、選ばれた波長及び減衰量での使用に最適化され、偏光子の少なくとも一方の主表面上に被着された、多層「光減衰または光減衰性」（ＬＡ）コーティング、及びＬＡコーティングの上面上の多層反射防止（ＡＲ）コーティングを含む。開示はさらに、第１及び第２の偏光素子並びに、第１の偏光素子の後で第２の偏光素子の前に配置された、光を回転させるためのファラデーローテーターを備えた一体型光アイソレータ／アッテネータに関し、一体型光アイソレータ／アッテネータは光源からの光ビームに偏光及び減衰のいずれも生じさせる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏光性粒子を内に有するガラス偏光子、前記ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に被着された多層光減衰性（ＬＡ）コーティング及び前記減衰性コーティングの上面上に被着された多層反射防止（ＡＲ）コーティングを備えた一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子において、
前記ＬＡコーティングが、高屈折率材料Ｈ及び低屈折率材料Ｌの複数の周期を含み、ここで、Ｌは、ゼロではない吸光度及び１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物及び混合金属酸化物からなる群から選ばれ、Ｈはシリコンであり、
前記ＡＲコーティングは複数の周期Ｈ'Ｌ'を含み、ここで、Ｈ'は屈折率ｎが１.７より大きい高屈折率材料であり、Ｌ'は屈折率ｎが１.７以下の低屈折率材料であり、
前記素子は１２００〜１７００ｎｍの波長範囲にわたって０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある減衰量を有し、
前記偏光性粒子は銀、銅及び銅／カドミウムからなる群から選ばれる、
ことを特徴とする一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
前記ＬＡコーティングが、高屈折率材料Ｈ及び低屈折率材料Ｌの複数の周期を含み、ここで、Ｌは、ゼロではない吸光度及び１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物及び混合金属酸化物からなる群から選ばれ、Ｈはシリコンであり、
前記ＡＲコーティングは複数の周期Ｈ'Ｌ'を含み、ここで、Ｈ'は屈折率ｎが１.７より大きい高屈折率材料であり、Ｌ'は屈折率ｎが１.７以下の低屈折率材料であり、
前記素子は１２００〜１７００ｎｍの波長範囲にわたって０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある減衰量を有し、
前記偏光性粒子は銀、銅及び銅／カドミウムからなる群から選ばれる、
ことを特徴とする一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
【請求項2】
前記ガラス偏光子が、白金、パラジウム、オスミウム、イリジウム、ロジウム及びルテチウムからなる群から選ばれる貴金属をさらに含み、該貴金属が、ゼロ価金属として測定して０.０００１重量％〜０.５重量％の範囲にある量で存在していることを特徴とする請求項１に記載の一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
【請求項3】
前記ＬＡコーティング材料Ｌが、ＩＴＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＨｆＯ２，Ｙｂ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５及びＧｅＯ２からなる群から選ばれ、該ＬＡコーティング材料Ｌの少なくとも１つが２より大きい屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
【請求項4】
前記ＡＲ高屈折率材料Ｈ'が、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｒＴｉＯ３，及びＷＯ３からなる群から選ばれ、
前記ＡＲ低屈折率材料Ｌ'が、ＳｉＯ２，ＦドープＳｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３、並びにフッ化物、ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＹｂＦ３，ＹＦ３からなる群から選ばれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
前記ＡＲ低屈折率材料Ｌ'が、ＳｉＯ２，ＦドープＳｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３、並びにフッ化物、ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＹｂＦ３，ＹＦ３からなる群から選ばれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子。
【請求項5】
一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子を作製する方法において、
引き伸ばされた偏光性金属粒子を内に含有するモノリシックガラス直線偏光子を提供する工程、
少なくとも１つのシリコン層を高屈折率層Ｈとして含み、１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物及び混合金属酸化物からなる群から選ばれる酸化物の少なくとも１つの層を低屈折率層Ｌとして含む、多層無機光減衰性コーティングＬＡを前記ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に被着する工程、及び
前記減衰性コーティングの上面上に多層反射防止コーティングであって、少なくとも１つの周期Ｈ'Ｌ'を含む反射防止コーティング（式中、Ｈ'は１.７より大きい屈折率を有する高屈折率材料であり、Ｌ'は１.７以下の屈折率を有する低屈折率材料）を被着し、それによって、０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある量だけ入射光を減衰させる一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子を形成する工程、
を有してなり、
前記減衰性コーティング及び前記反射防止コーティングの前記被着工程中の前記ガラス偏光子の温度が、前記ガラス偏光子内の前記金属粒子が収縮または再球状化するであろう温度より低い、ことを特徴とする方法。
引き伸ばされた偏光性金属粒子を内に含有するモノリシックガラス直線偏光子を提供する工程、
少なくとも１つのシリコン層を高屈折率層Ｈとして含み、１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物及び混合金属酸化物からなる群から選ばれる酸化物の少なくとも１つの層を低屈折率層Ｌとして含む、多層無機光減衰性コーティングＬＡを前記ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に被着する工程、及び
前記減衰性コーティングの上面上に多層反射防止コーティングであって、少なくとも１つの周期Ｈ'Ｌ'を含む反射防止コーティング（式中、Ｈ'は１.７より大きい屈折率を有する高屈折率材料であり、Ｌ'は１.７以下の屈折率を有する低屈折率材料）を被着し、それによって、０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある量だけ入射光を減衰させる一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子を形成する工程、
を有してなり、
前記減衰性コーティング及び前記反射防止コーティングの前記被着工程中の前記ガラス偏光子の温度が、前記ガラス偏光子内の前記金属粒子が収縮または再球状化するであろう温度より低い、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【0001】
本出願は２０１２年１１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１/７２８４８２号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【0002】
本開示は、偏光子と減衰フィルタの２つの異なる光学素子を、偏光及び減衰のいずれも生じさせる単一素子に一体化することで作製される、一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータに関する。本素子は１２７５ｎｍ〜１６３５ｎｍの範囲内の近赤外（ＮＩＲ）波長において動作する。
【背景技術】
【0003】
遠距離通信装置はアッテネータ及び光アイソレータのいずれも使用する。アッテネータは較正された量の信号損失を加えることでパワーレベルを検査するために一時的に用いることができ、あるいは送信器と受信器のパワーレベルを適切に整合させるために恒久的に装着することができる。光ファイバ遠距離通信システムは適切に稼働するためにある量の光パワーを必要とするが、パワーが大きすぎると問題が生じ得る。例えば、カプラが信号を均等に分配しないときに、または敏感な機器を保護するために、パワーを制限することが必要になり得る場合がある。アッテネータは過剰な光パワーを捨て去り、通信システム内の信号レベルを受信器が最善に取り扱うことができるレベルまで下げることができる。これは、ネットワーク内の全ての端末における同じ送信器及び受信器の使用を、端末間を伝わる光が異なる損失を受けるとしても、可能にする。アッテネータの挿入はローカルネットワークの全領域における同じ端末装置の使用も可能にする。分配ノードに一番近い端末は建物の反対側の隅にある端末よりも２０ｄＢ高いレベルの信号を受け取ることがあり得るが、アッテネータがパワーレベルを平均させることができる。最も一般的で、最も費用がかからない、アッテネータは、入射光の固定された領域を遮断するフィルタである。そのようなアッテネータはパワーレベルを平均させるために通信システムに装着され、通常、そのようなアッテネータは二度と交換される必要はないであろう。
【0004】
光アイソレータは遠距離通信システム内の敏感な光コンポーネントへの、後方反射及びその他の雑音の到達を防止するために用いられる。光アイソレータは、遠距離通信周波数の光が通過する、一方通行路としてはたらく。光アイソレータは、順番に、一般に、コントラスト比を高め、垂直偏光入射光を浄化するための、垂直偏光軸をもつ偏光子である、第１偏光子または入力偏光子、垂直偏光を受け取って４５°回転させるためのファラデーローテーター、及び、偏光軸が第１偏光子の偏光軸に対して４５°をなす、第２偏光子または出力偏光子からなる。ファラデーローテーターからの４５°回転された光は完全に第２偏光子を通過して受信器、例えば光ファイバまたはアナライザに、実質的に無損失で届く。受信器によって後方に反射される光があっても、第２偏光子が後方反射光を４５°偏光させ、ファラデーローテーターが第２偏光子からの光をさらに４５°回転させるであろう。ローテーターから出てくる後方反射光は水平偏光になっていて、垂直偏光の通過しか可能にしない第１偏光子によって遮断されるであろう。したがって、入射光の方向とは逆の方向に進むいかなる反射光も消し去られるであろう。光アイソレータは、ファイバを通って非順方向に進んでいる雑音を遮断できる様式のため、高性能システムにおいて重要なコンポーネントである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
現時点において、これらの任務のいずれをも果たすことができる、すなわち、光アッテネータとしても、光アイソレータとしても、はたらくことができる、単一の一体型素子はない。本開示はそのような素子及びそのような素子を用いるデバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、偏光子及び光アッテネータのいずれとしてもはたらくことができる素子に、したがって両機能の単一素子への統合に関する。素子は、モノリシックすなわち一体の（本明細書では以降「基板」とも称する）ガラス偏光子、偏光子の少なくとも一方の主表面上に被着された、選ばれた波長及び減衰量において用いるために最適化された多層「光減衰または光減衰性」（ＬＡ）コーティング、及びＬＡコーティングの上面上の多層反射防止（ＡＲ）コーティングを、「基板／ＬＡ／ＡＲ」という順序で、有する。ＬＡコーティングは入射光エネルギーの透過レベルを減じることによって光システム内の過剰エネルギーを低減または除去するように設計される。ＡＲコーティングは表面反射損失を減じて、コントラストを改善し、光学表面透過を促進する。偏光性光学基板上のＬＡコーティングとＡＲコーティングの組合せの結果、光通信システムにおいて光の後方散乱も防止する、一体型偏光子／アッテネータが得られる。
【0007】
一実施形態においてＬＡコーティング及びＡＲコーティングは偏光子の一方の表面上に被着されるが、別の実施形態においてＬＡコーティング及びＡＲコーティングは偏光子の両面上に被着される。また別の実施形態において、素子は、偏光子の少なくとも一方の表面上に被着されたＳｉＯ２コーティング、ＳｉＯ２コーティングの上面上に被着された、選ばれた波長及び減衰量において用いるために最適化されたＬＡコーティング、及びＬＡコーティングの表面上の反射防止（ＡＲ）コーティングを、基板／ＳｉＯ２／ＬＡ／ＡＲという全体順序で、有する。別の実施形態においては、ＬＡコーティング及びＡＲコーティングが偏光子の一方の表面に施され、第２の表面にはＡＲコーティングだけが施される。
【0008】
反射防止（ＡＲ）コーティングは、交互する１.７より大きな屈折率を有する高屈折率材料層Ｈ'と１.７以下の屈折率を有する低屈折率材料層Ｌ'を有する多層コーティングである。別の実施形態において、反射防止コーティングの最終被着層がＳｉＯ２ではない場合に、反射防止コーティングの最終被着層の上面上にＳｉＯ２の封止層またはキャップ層を配置することができる。光減衰性コーティングＬＡは選ばれた減衰性材料の複数の層ＨＬからなる多重層である。ここで、Ｈは高屈折率材料、Ｌは低屈折率材料である。本開示に与えられる実施例において、多重層ＬＡコーティングはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、Ｓｉ及びＣｒ２Ｏ３を含み、ＩＴＯ層が偏光ガラス基板上に、またはＩＴＯ層の被着に先立って偏光ガラス基板上に被着されたＳｉＯ２層上に、被着される第１層である。素子の減衰量は、減衰性材料層の厚さ及び／または数を変えることで、いずれかの所望の減衰量に設定することができる。さらに、減衰層が被着される順序は、本開示に例示されるように、ＨＬからＬＨに変えることができる。
【0009】
一態様において、本開示は遠距離通信周波数において用いるための光アイソレータ／アッテネータにも関し、光アイソレータ／アッテネータは第１の側面及び第２の側面を有するファラデーローテーター及びそれぞれの側面にある偏光素子を含み、偏光素子の少なくとも１つはモノリシック偏光／アッテネータ素子である。一実施形態において、光アイソレータ／アッテネータデバイスの偏光素子はいずれもモノリシック偏光／減衰性素子である。
【0010】
一実施形態において、本開示の偏光子／アッテネータ及びそのような偏光子／アッテネータを用いる光アイソレータは１２７５ｎｍ〜１６３５ｎｍの波長範囲において動作する。別の実施形態において、本開示の偏光子／アッテネータ及びそのような偏光子／アッテネータを用いる光アイソレータは６００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲において動作する。また別の実施形態において、本開示の偏光子／アッテネータ及びそのような偏光子／アッテネータを用いる光アイソレータは１７００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲において動作する。別の実施形態において、本開示の偏光子／アッテネータ及びそのような偏光子／アッテネータを用いる光アイソレータは２０００ｎｍ〜２３００ｎｍの波長範囲において動作する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図１は減衰機能が統合されているモノリシックガラス偏光子である素子の略図であり、素子は、ガラス偏光子１０，入射光の所望の減衰度（％）及び波長に対して最適化された、本明細書では減衰コーティングまたは膜１２とも称される、無機光減衰コーティングまたはＬＡコーティング１２，及び反射防止コーティングまたは膜１４を有する。
【図2】図２は、曲線２０，２２，２４，２６，２８及び３０によってそれぞれ表される、０，１，１.５，２.０，２.５及び３.０ｄＢの減衰量における、一体型直線偏光子／アッテネータの％透過率対波長を示すグラフである。
【図8】図８は、「ポラコア(Polarcor)サブ」とも称される、ポラロア(Polarlor)基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率（Ｒｘ）及びスペクトル透過率（Ｔｘ）を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−２２５ｎｍＩＴＯ−１３５ｎｍＣｒ２Ｏ３−２３２ｎｍＳｉＯ２−９３ｎｍＮｂ２Ｏ５−３３３ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【図9】図９はポラロア基板上の５層／２４％吸光性ＡＲコーティングの６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率（Ｒｘ）及びスペクトル透過率（Ｔｘ）を示す。２４％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造はポラコアサブ−２２９ｎｍＩＴＯ−７９ｎｍＣｒ２Ｏ３−２１３ｎｍＳｉＯ２−１０１ｎｍＮｂ２Ｏ５−３２６ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【図10】図１０は、ポラロア基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率（Ｒｘ）及びスペクトル透過率（Ｔｘ）を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造はポラコアサブ−３０９ｎｍＩＴＯ−２８０ｎｍＣｒ２Ｏ３−２８７ｎｍＳｉＯ２−１６７ｎｍＮｂ２Ｏ５−３９０ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【図11】図１１はポラロア基板上の５層／２４％吸光性ＡＲコーティングの７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率（Ｒｘ）及びスペクトル透過率（Ｔｘ）を示す。２４％吸光Ｌ性Ａ／ＡＲコーティング構造はポラコアサブ−３４７ｎｍＩＴＯ−５５１ｎｍＣｒ２Ｏ３−２３９ｎｍＳｉＯ２−１２９ｎｍＮｂ２Ｏ５−３９２ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【図12】図１２はポラロア基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの１０１０ｎｍ〜１１１０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率（Ｒｘ）及びスペクトル透過率（Ｔｘ）を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−４５５ｎｍＩＴＯ−４７７ｎｍＣｒ２Ｏ３−３１９ｎｍＳｉＯ２−１６２ｎｍＮｂ２Ｏ５−５２６ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の詳細な説明においては、本発明の実施形態の完璧な理解を提供するために、数多くの特定の詳細が述べられるであろう。しかし、それらの特定の詳細のいくらかまたは全てがなくとも本発明の実施形態が実施され得る場合が当業者には明らかであろう。別の例では、本発明を不必要に曖昧にしないように、周知の構造またはプロセスは詳細に説明されないことがあり得る。さらに、共通であるかまたは同様の素子を識別するために、同様であるかまたは同じ参照数字が用いられることがあり得る。
【0013】
本明細書において、術語「基板」、「偏光性基板」及び「ポラコアサブ」は、それ自身が偏光子であるいずれのガラスまたはガラス素子も定めるために用いられる。そのようなガラス偏光子が数多くの供給源から市販されている。本明細書では、市販の（米国ニューヨーク州コーニング(Corning)のコーニング社(Corning Incorporated)の）ポラコア（Ｐｏｌａｒｃｏｒ（登録商標））偏光子が、本開示の一体型偏光／減衰光学素子を作製するための基板の例として用いられる。また本明細書において、モノリシックガラス直線偏光子に施されるコーティングに関し、コーティング及び多層コーティングの個々の層は、偏光子とコーティングの間、またはコーティング層間、または隣接コーティング間に、いかなる接着材料または中間層材料も用いずに、偏光性ガラス、先に施されたコーティング、または多重層コーティングの先に施された層に密着する。接着材料は一般に、物どうしを接合する、溶剤の蒸発によるか、または、接着剤、例えば糊及びエポキシ樹脂、の２つ以上の成分の間におこる化学反応によるキュアー（硬化）が必要な、液体または半流動体である。中間層材料は一般に、キュアーを必要とせずに２つの異なる物どうしを保持または接合することができるポリマー材料、例えば両面接着テープである。さらに、本明細書において、術語「金属酸化物」は一種の金属と酸素からなる酸化物、例えば、Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，等を意味し、混合金属酸化物は少なくとも二種の金属と酸素からなる酸化物、例えば酸化インジウムスズ及びＳｒＴｉＯ３を意味する。
【0014】
本開示のデバイスは、統合された偏光機能及び減衰機能を有し、ファラデーローテーターと組み合わせて一体型光アイソレータ／アッテネータを作製するために用いることができる素子に関する。光アイソレータは、遠距離通信システムにおいて後方反射を減じるかまたは排除するため、偏光子をファラデーローテーターと組み合わせて用いている。本開示に用いられるタイプの偏光子は、遠距離通信関連波長に対して最適化された、モノリシック／吸光型ガラス偏光子として分類される。偏光子は技術上十分に解説されており、例えば、米国特許第７６４８６５６号、第７５１０９８９号及び第７４６１４８８号の明細書は様々な金属を含む偏光子の作製を説明している。偏光子の作製に用いることができる金属には銀、銅及び銅／カドミウムがあり、さらに、白金、パラジウム及び金のような金属、及びその他の金属がある。例えば、特開２００９−２１７１７６Ａ号公報及び特開２００９−２１７１７７Ａ号公報は、偏光子の作製及び、光アイソレータ、例えば光通信用ピグテイル型アイソレータであって、ファラデーローテーター及びファラデーローテーターの両側の偏光素子を備えたアイソレータの作製を説明している。
【0015】
現時点において、遠距離通信伝送レーザダイオードによって放射される光信号を減衰するためには、ＶＯＡ（可変光アッテネータ）またはその他の光コンポーネントが用いられている。本開示は、光を偏光させるためにも光を減衰するためにもはたらくことができる素子、そのような素子を作製する方法、及び所望の固定減衰量を達成し、同時に光アイソレータとしてもはたらくことができるデバイスを説明する。偏光依存型アイソレータ（ＰＤＩ）において、偏光子素子はアイソレータの入力偏光子及び出力偏光子として用いられる。本開示にしたがえば、所望の減衰量は、偏光子の少なくとも一方の表面の上面上に無機光減衰性（ＬＡ）コーティングを配置し、無機ＬＡコーティングの上面上に無反射（ＡＲ）コーティングを配置することによって達成される。本明細書に説明される偏光／減衰デバイスにおいて、偏光子は光アイソレータの入力（０°偏光または垂直軸）素子としてまたは出力（４５°偏光）素子として用いることができる。一実施形態において、減衰量は１２７５〜１６３５ｎｍの波長範囲にわたって０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある。別の実施形態において、減衰量は１２７５〜１６３５ｎｍの波長範囲にわたって０.５ｄＢ〜３ｄＢまでの範囲にある。本開示に説明される減衰及び反射防止の設計概念は、本開示に説明される教示を用いて適宜にＬＡコーティング及びＡＲコーティングを変更することによって、別の波長範囲に適用することもできる。例えば、本デザインは、６００〜１１００ｎｍ，１７００〜２０００ｎｍ及び２０００〜２３００ナノの範囲にある波長において用いることができる。これらの波長範囲における偏光子／アッテネータ素子も光アイソレータに用いることができる。
【0016】
図１は入射偏光を偏光／分析して所望の減衰量で減衰するための統合機能を有する光学素子の構造を示す。無機膜は従来の被着方法のいずれかによって偏光子上に被着することができる。図１の物品は、偏光子１０，ＡＲコーティング１４及び、偏光子１０とＡＲコーティング１４の間にある、ＬＡ膜１２を有する。ＬＡコーティング膜１２は所望の減衰量及び波長に対して最適化される。
【0017】
レーザダイオードの動作波長範囲に対して所望の減衰量を達成するため、ＬＡコーティングは、偏光子の一方の面上の被着に対して設計及び最適化されるか、あるいは両面上の被着に対して設計及び最適化され得る。そのような素子の使用により、偏光依存型アイソレータは統合された機能を有することができる。すなわち、「アイソレータ＋アッテネータ」であり得る。図２は、右側にある参照数字２０，２２，２４，２６，２８及び３０によってそれぞれが個別に表される、減衰量がそれぞれ０，１，１.５，２，２.５及び３.０ｄＢの一体型直線偏光子に対する、代表的な、シミュレートされた％透過率対波長スペクトルを示す。減衰量の差異は偏光子上に施された減衰性コーティングの厚さ及び減衰性コーティングの組成に依存する。
【0018】
図３は、ポラコア基板上に４層／無減衰ＡＲコーティングだけを有し、減衰性コーティングは有していない偏光子のスペクトル反射率を示す。ＡＲ被覆偏光子は、ＡＲコーティングはあるが減衰性コーティングはない偏光子に対する、ベースライン例としてはたらく。設計されたＡＲコーティングは、基板に始まり空気で終わる、（１）基板、及び（２）ＡＲコーティング：５１ｎｍＮｂ２Ｏ５，５６ｎｍＳｉＯ２，２４８ｎｍＮｂ２Ｏ５，２３６６ｎｍＳｉＯ２，空気である。ＬＡ／ＡＲ減衰／反射防止コーティングを有する偏光子はこの例と比較されることになる。ＡＲコーティングの最終層がＳｉＯ２であるから、キャップ層は設けられていない。
【0019】
図４は、４層ＬＡコーティング及びＬＡコーティングの上面上の４層ＡＲコーティングを含む、８層／１５％減衰性コーティングを有する偏光子／アッテネータ素子のスペクトル反射率を示す。１５％吸光性偏光子／アッテネータ素子の全体コーティング構造は、基板に始まり、（１）基板、（２）多層ＬＡコーティング：３１７ｎｍＩＴＯ，２２ｎｍＳｉ，６７ｎｍＣｒ２Ｏ３，１７７ｎｍＳｉ、及び（３）多層ＡＲコーティング：５４５ｎｍＮｂ２Ｏ５，１００ｎｍＳｉＯ２，１１１ｎｍＮｂ２Ｏ５，３１０ｎｍＳｉＯ２，空気である。ここで、ＩＴＯは酸化インジウムスズである。ＡＲコーティングの最終層がＳｉＯ２であるから、キャップ層は設けられていない。
【0020】
図５は、４層ＬＡコーティング及びＬＡコーティングの上面上の４層ＡＲコーティングを含む、８層／１５％減衰性コーティングを有する偏光子／アッテネータ素子のスペクトル吸光度を示す。１５％偏光子／アッテネータ素子の全体コーティング構造は図４の全体コーティング構造と同じであり、基板に始まり、（１）基板、（２）多層ＬＡコーティング：３１７ｎｍＩＴＯ，２２ｎｍＳｉ，６７ｎｍＣｒ２Ｏ３，１７７ｎｍＳｉ、及び（３）多層ＡＲコーティング：５４５ｎｍＮｂ２Ｏ５，１００ｎｍＳｉＯ２，１１１ｎｍＮｂ２Ｏ５，３１０ｎｍＳｉＯ２，空気である。ここで、ＩＴＯは酸化インジウムスズである。ＡＲコーティングの最終層がＳｉＯ２であるから、キャップ層は設けられていない。
【0021】
図６は、４層ＬＡコーティング及びＬＡコーティングの上面上の４層ＡＲコーティングを含む、８層／２４％減衰性コーティングを有する偏光子／アッテネータ素子のスペクトル反射率を示す。２４％偏光子／アッテネータ素子の全体コーティング構造は、基板に始まり、（１）基板、（２）多層ＬＡコーティング：５３５ｎｍＩＴＯ，２１ｎｍＳｉ，１２０ｎｍＣｒ２Ｏ３，２４４ｎｍＳｉ及び（３）多層ＡＲコーティング：５３９ｎｍＮｂ２Ｏ５，１８８ｎｍＳｉＯ２，６２ｎｍＮｂ２Ｏ５，３６９ｎｍＳｉＯ２，空気である。ここで、ＩＴＯは酸化インジウムスズである。ＡＲコーティングの最終層がＳｉＯ２であるから、キャップ層は設けられていない。
【0022】
図７は、４層ＬＡコーティング及びＬＡコーティングの上面上の４層ＡＲコーティングを含む、８層／２４％吸光性コーティングを有する偏光子／アッテネータ素子のスペクトル反射率を示す。２４％吸光性コーティングの全体コーティング構造は図４の全体コーティング構造と同じであり、基板に始まり、（１）基板、（２）多層ＬＡコーティング：５３５ｎｍＩＴＯ，２１ｎｍＳｉ，１２０ｎｍＣｒ２Ｏ３，２４４ｎｍＳｉ、及び（３）多層ＡＲコーティング：５３９ｎｍＮｂ２Ｏ５，１８８ｎｍＳｉＯ２，６２ｎｍＮｂ２Ｏ５，３６９ｎｍＳｉＯ２，空気である。ここで、ＩＴＯは酸化インジウムスズである。ＡＲコーティングの最終層がＳｉＯ２であるから、キャップ層は設けられていない。
【0023】
図８〜１３は別の偏光子／アッテネータ素子の、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。「裏面効果」は偏光子／アッテネータ素子に光が初めに入る側の表面から最も遠い側の表面でおこる反射を指す。図８〜１３から裏面効果を除外する理由は、偏光子／アッテネータ素子に光が入る前側表面に施された、工学的に形成された吸光性ＬＡ／ＡＲコーティングの実効果を決定して示すためである。裏面効果は、偏光子の裏面上にＡＲコーティングを施すことによるか、または本開示で先述した吸光性ＬＡ／ＡＲコーティングの適用によって、排除することができる。図１４の素子は、偏光子８０の前側表面Ｆに施された、本明細書に開示されるような吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング８２及び偏光子８０の後側表面に施されたＡＲ（のみの）コーティング８４を有する偏光子８０を備えた偏光子／アッテネータ素子を示す。光ｈνが吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング８２の前側表面に当たり、そこでコーティング８２によって減衰される。光が次いで偏光子８０を通過して偏光にされ、偏光は次いで、ＡＲコーティング８４が施され得る、偏光子８０の後側表面Ｂを通過する。図１４において、参照数字８６は前側表面Ｆから反射され得るいずれの光も表し、参照数字８８は後側表面Ｂから反射されるいずれの光も示す。したがって、本開示の教示を用いれば、偏光子基板８０の表面の一方または両方の上にＬＡ／ＡＲコーティングを有するか、あるいは、偏光子基板８０の前側表面上にＬＡ／ＡＲコーティングを有し、偏光子基板８０の後側表面上にＡＲコーティングを有する、偏光子／アッテネータを作製することができる。
【0024】
図８は、「ポラコアサブ」とも称されるポラロア基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−２２５ｎｍＩＴＯ−１３５ｎｍＣｒ２Ｏ３−２３２ｎｍＳｉＯ２−９３ｎｍＮｂ２Ｏ５−３３３ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0025】
図９はポラロア基板上の５層／２４％吸光性ＡＲコーティングの６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。２４％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−２２９ｎｍＩＴＯ−７９ｎｍＣｒ２Ｏ３−２１３ｎｍＳｉＯ２−１０１ｎｍＮｂ２Ｏ５−３２６ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0026】
図１０は、ポラロア基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−３０９ｎｍＩＴＯ−２８０ｎｍＣｒ２Ｏ３−２８７ｎｍＳｉＯ２−１６７ｎｍＮｂ２Ｏ５−３９０ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0027】
図１１は、ポラロア基板上の５層／２４％吸光性ＡＲコーティングの７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。２４％吸光Ｌ性Ａ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−３４７ｎｍＩＴＯ−５５１ｎｍＣｒ２Ｏ３−２３９ｎｍＳｉＯ２−１２９ｎｍＮｂ２Ｏ５−３９２ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0028】
図１２は、ポラロア基板上の５層／１５％吸光性ＡＲコーティングの１０１０ｎｍ〜１１１０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。１５％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−４５５ｎｍＩＴＯ−４７７ｎｍＣｒ２Ｏ３−３１９ｎｍＳｉＯ２−１６２ｎｍＮｂ２Ｏ５−５２６ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0029】
図１３は、ポラロア基板上の５層／２４％吸光性ＡＲコーティングの１０１０ｎｍ〜１１１０ｎｍの波長範囲での、裏面効果を無視した、スペクトル反射率及びスペクトル透過率を示す。２４％吸光性ＬＡ／ＡＲコーティング構造は、ポラコアサブ−６６６ｎｍＩＴＯ−１０１０ｎｍＣｒ２Ｏ３−３６ｎｍＳｉＯ２−５４６ｎｍＮｂ２Ｏ５−５７４ｎｍＳｉＯ２−空気である。
【0030】
本開示の一体型アイソレータ／アッテネータを作製するために様々な方法を用いることができるが、満たされなければならない一要件は、減衰性コーティング及び反射防止コーティングの被着中、基板の温度を偏光性ガラス基板内の金属粒子が再球状化するであろう温度より低く保たなければならないことである。偏光子内の金属粒子は引き伸ばされており、あまりにも高い温度まで加熱されると、金属粒子は収縮する、及び／または細長粒子としてとどまらずに球形粒子になる（再球状化する）。これがおこると、ガラスの偏光特性は劣化するであろうし、あるいは完全に失われ得る。これがおこる温度は、ガラス内に存在してガラスに偏光特性を与えている特定の金属粒子または金属粒子の混合物に依存するであろう。例えば、偏光性金属が銀、銅または銅／カドミウムであれば、コーティング材料被着中の基板温度は４００℃より低い。別の実施形態において、コーティング被着温度は３５０℃より低い。また別の実施形態において、被着温度は３００℃より低い。偏光性材料は、銀、銅、または銅／カドミウムからなる群から選ばれる。一実施形態において、偏光子は、銀、銅、または銅／カドミウムから選ばれる偏光性金属に加えて、米国特許第７４６８１４８号及び第７５１０９８９号の明細書に述べられているように、白金、パラジウム、オスミウム、イリジウム、ロジウムまたはルテチウムからなる群から選ばれる貴金属をさらに含み、貴金属はゼロ価金属として測定して０.０００１重量％〜０.５重量％の範囲にある量で存在している。ガラス内の偏光性金属粒子が収縮するかまたは再球状化するであろう温度は、コーティングプロセスに先立ち、ガラス偏光子を加熱し、収縮及び／または再球状化がおこる温度を観察することによって実験的に決定することができる。この過程は時間及び温度のいずれにもある程度依存する。例えば、偏光子が５００℃まで加熱されると、収縮／再球状化は数分内におこり得る。４００℃の温度では、時間はほぼ１時間以上である。
【0031】
減衰コーティング及び反射防止コーティングはいずれも技術上既知の物理的及び化学的な気相成長法によって施すことができる。いずれのコーティングを施すにも単一の方法を用いることができ、あるいは、必要であればそれぞれのコーティングに対して別々の方法を用いることができる。減衰性ＬＡコーティング及びＡＲコーティングの被着はマスクを使用するかまたは使用せずに行うことができる。マスクを用いる場合、米国特許第７４６５６８１号及び米国特許出願公開第２００９/０２９７８１２号の明細書に説明されている、通常マスク、反転マスクまたは部分マスクとすることができ、米国特許第７４６５６８１号及び米国特許出願公開第２００９/０２９７８１２号の明細書はそれぞれ反転マスク及び部分マスクの使用も説明している。いくつかの被着方法例が、それぞれ反転マスク及び部分マスクの使用も説明している、米国特許第７４６５６８１号及び米国特許出願公開第２００９/０２９７８１２号の明細書に説明されている。方法には、（１）コーティングがその上に被着されるべき基板の存在下で、被着されるべき材料が、真空中で、抵抗加熱または電子衝撃により加熱されて溶融状態にされる、従来の蒸着（ＣＤ）。溶融すると、材料の蒸発が起こり、コーティングが基板上に被着される。この方法において、基板は通常、加熱される。しかし、総合的に見て、この方法は一般に遠距離通信デバイスの作製にはあまり適していない：
（２）イオン支援蒸着（ＩＡＤ）はＣＤ法と同様であるが、被着プロセス中に、被着されているコーティングが高速の不活性ガスイオン、例えばアルゴンイオンによって、加えて、酸化物コーティングの場合には一般にコーティングの化学量論的組成を改善するために必要な、いくらかの酸素イオンによって、衝撃される。衝撃は表面エネルギーに打ち勝ち、表面易動度を与えて、緻密で平滑なコーティングを形成するに十分な運動量を被着されているコーティングに移行させるに役立つ。この方法の利点は基板加熱がほとんどまたは全く必要ではないことである：
（３）高速イオンビーム（例えば、５００ｅＶ〜１００１０ｅＶの範囲にあるアルゴンイオン）がターゲット材料、一般には酸化物材料に向けられる、イオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）。衝撃時に移行される運動量はターゲット材料をスパッタし、基板に平滑で緻密なコーティングとして被着させるに十分である。しかしこの方法はその有用性を制限する欠点、例えば、（ａ）基板表面内の被着一様性が製品品質を制限する問題になり得る、（ｂ）ターゲットのエロージョンが進むにつれて被着されるコーティングの一様性が変化する、及び（ｃ）衝撃エネルギーが極めて高く、被着されたフィルムの解離を生じさせる、も有する：
（４）被着されているコーティングに、低電圧であるが、電流密度が高いプラズマによって運動量が移行されることを除いて、ＩＡＤと同様であるプラズマイオン支援蒸着（ＰＩＡＤ）。一般に、バイアス電圧は９０〜１６０Ｖの範囲にあり、電流密度はｍＡ/ｃｍ２の範囲にある：
がある。
【0032】
減衰性ＬＡコーティング及びＡＲコーティングの被着はマスクを使用するかまたは使用せずに行うことができる。さらに、コーティング層の被着は、個々の層の被着中または被着後のプラズマイオン支援有りまたは無しで、行うことができる。さらに、酸化物コーティングが形成される場合、被着された酸化物材料に酸素が欠乏していないことを保証するため、被着プロセス中に酸素含有プラズマを用いることができる。しかし、Ｓｉ(０)、または単にＳｉ、が多層減衰コーティングに用いられる材料の１つである場合、Ｓｉ層の被着中に用いられるいかなるプラズマ内にも酸素は存在するべきではない。金属酸化物がＳｉ層の上面上に被着される場合、以下でさらに詳細に説明されるように、金属酸化物被着中に酸素が系に流れ込み得る。
【0033】
本開示の減衰コーティングは多層コーティングであり、コーティング材料は、金属及び、１.７より大きい屈折率‘ｎ’を有する、金属酸化物及び混合金属酸化物−Ｌ層、及びシリコン−ＳｉまたはＳｉ(０)、からなる群から選ばれ、これらの金属酸化物の全て及びシリコンはゼロではない吸光係数を有する。一実施形態において、減衰コーティング内の少なくとも１つの金属酸化物または混合金属酸化物の層は２.０より大きい屈折率を有する。別の実施形態において、減衰コーティング内の少なくとも１つの金属酸化物または混合金属酸化物の層は２.１より大きい屈折率を有する。Ｓｉはｎがほぼ３.４より大きく、減衰コーティングの形成に用いられる。Ｓｉが減衰コーティング材料として用いられる場合、ＳｉはＳｉ被着工程中に酸素も酸素含有プラズマも全く用いずに被着される。プラズマは、上に挙げた米国特許第７４６５６８１号及び米国特許出願公開第２００９/０２９７８１２号の明細書に示されているように、被着されている膜を平滑化及び緻密化するために用いられる。Ｓｉは酸素含有材料、例えば、本開示の実施例におけるようなＩＴＯの上面上に被着される。Ｓｉの被着中にはアルゴンまたはその他の不活性ガスのプラズマだけが用いられるべきである。Ｓｉは酸化物材料の上面上に敷きつめられるから、被着されたＳｉの初めの数原子層は、Ｓｉがその上に被着されている酸化物材料、例えば、ガラス偏光子基板、偏光子の表面上に被着されたＳｉＯ２膜、あるいは金属酸化物及び混合金属酸化物の表面に存在する酸素原子とＳｉ-Ｏ結合を形成する。表面がＳｉで覆われてしまえば、さらなるＳｉ-Ｏ結合の形成はおこることができず、設計仕様に達するまでＳｉ層が積み上げられる。Ｓｉ層の被着後、Ｓｉ層の上面上に酸化物材料ＭＯを被着することができる。この酸化物材料が被着されている間、酸化物材料はＳｉ層の表面においてＳｉ原子と反応して表面にＳｉ-Ｏ-Ｍ結合を形成する。Ｍは被着されている酸化物内の金属である。酸化物材料の数原子層がＳｉ層の上面上に被着されてしまうと、さらなるＳｉ-Ｏ-Ｍ結合の形成はおこらない。
【0034】
減衰性コーティングは異なる屈折率及び吸光係数を有する少なくとも２つの異なる材料を用いて形成される多層コーティングであり、一方の材料は高屈折率材料Ｈであり、他方の材料は低屈折率材料Ｌである。Ｈ材料はＳｉであり、Ｌ材料は、１.７より大きい屈折率及び０.００１より大きい吸光係数を有する金属酸化物または混合金属酸化物である。別の実施形態において、多層減衰コーティング内のＬ材料の少なくとも１つは２.１より大きい屈折率及び０.００１より大きい吸光係数を有する。多層減衰コーティング内のＨ材料は、屈折率が３.４より大きく、吸光係数が０.００１より大きい、Ｓｉである。減衰コーティングの形成に用いることができるＬ材料の例には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），Ｃｒ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，及びＧｅＯ２がある。ＩＴＯ層の厚さは２５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にある。Ｓｉ(０)層の厚さは２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあり、Ｃｒ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，及びＧｅＯ２の厚さは２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある。減衰コーティングの総厚は３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲にある。
【0035】
反射防止コーティングは、１.７より大きい屈折率（ｎ）を有する高屈折率材料Ｈ'と１.７以下のｎを有する低屈折率材料Ｌ'とが交互する層を含む、多層酸化物コーティングである。高屈折率ＡＲコーティング材料は、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｃ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｒＴｉＯ３，及びＷＯ３からなる群から選ばれる。低屈折率ＡＲ材料は、ＳｉＯ２，溶融石英，ＨＰＦＳ（登録商標），ＦドープＳｉＯ２（Ｆ-ＳｉＯ２），及びＡｌ２Ｏ３、並びにフッ化物、ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＹｂＦ３，ＹＦ３からなる群から選ばれる。ＡＲコーティングの最終被着層がＳｉＯ２ではない場合、ＳｉＯ２の封止層またはキャップ層を最終被着層の上面上に配することができる。高屈折率層の厚さは５０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある。低屈折率層の厚さは７５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。ＡＲコーティングの総厚は７００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲にある。ＳｉＯ２キャップ層が用いられる場合、キャップ層の厚さは２５ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にある。高屈折率層と低屈折率層の対１つがコーティング周期であり、ＡＲコーティングは少なくとも１周期から、２〜２０の範囲にある、複数の周期を含み、したがって、ＡＲコーティングの周期数は１〜２０の範囲にある。
【0036】
したがって、一態様において、本開示は、偏光性粒子を内に含んでいるガラス偏光子、ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に被着された多層減衰コーティング及び減衰コーティングの上面上に被着された多層反射防止コーティングからなる、一体型モノリシック直線偏光子／アッテネータ素子に関する。ガラス偏光子内の偏光性粒子は、銀、銅及び銅／カドミウムからなる群から選ばれる。一実施形態において、ガラス偏光子は、白金、パラジウム、オスミウム、イリジウム、ロジウムまたはルテチウムからなる群から選ばれる貴金属をさらに含み、貴金属はゼロ価金属として測定して０.０００１重量％〜０.５重量％の範囲にある量で存在する。偏光子／アッテネータ素子で得られる減衰量は、１２００〜１７００ｎｍの波長範囲にわたり、０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある。
【0037】
多層反射防止コーティングは複数の周期Ｈ'Ｌ'を含む。ここでＨ'は１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物材料であり、Ｌ'は１.７より小さい屈折率を有する金属酸化物材料である。高屈折率材料は、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｒＴｉＯ３，及びＷＯ３からなる群から選ばれる。低屈折率材料は、ＳｉＯ２，ＦドープＳｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３、並びにフッ化物、ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＹｂＦ３，ＹＦ３からなる群から選ばれる。
【0038】
別の態様において、本開示は、光源からの光ビームの偏光及び減衰のいずれも生じさせる一体型光アイソレータ／アッテネータであって、第１及び第２の偏光性素子並びに、第１の偏光性素子の前で第２の偏光性素子の後に配置された、光を回転させるためのファラデーローテーター、
を有し、
偏光性素子の少なくとも一方は、ガラス偏光子上に被着された多層減衰コーティング及び減衰コーティングの上面上に被着された多層反射防止コーティングを有するガラス偏光子を備えた、モノリシックガラス偏光子／アッテネータである、
第２の偏光素子の偏光軸は第１の偏光素子の偏光軸から、ファラデーローテーターによる光の回転の角度だけオフセットされる、
光アイソレータ／アッテネータは入射光を、０ｄＢより大きく３ｄＢまでの範囲にある量だけ減衰させる、
一体型光アイソレータ／アッテネータに関する。
【0039】
一体型光アイソレータ／アッテネータは０.５ｄＢ〜３ｄＢの範囲にある減衰量を有し、１２７５〜１６３５ｎｍの波長範囲において動作する。ＬＡコーティング及びＡＲコーティングを適宜に変更することによって、同じ設計概念を注目する別の波長範囲に適用することができる。多層減衰コーティング材料は２より大きい屈折率を有する金属酸化物及び混合金属酸化物並びにシリコンからなる群から選ばれ、減衰コーティングの総厚は３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲にある。多層反射防止コーティングは複数の周期Ｈ'Ｌ'を含む。ここでＨ'は１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物材料であり、Ｌ'は１.７より小さい屈折率を有する金属酸化物材料である。反射防止コーティングの総厚は７００ｎｍ〜１５００ｎｍである。高屈折率材料は、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｒＴｉＯ３，及びＷＯ３からなる群から選ばれる。低屈折率材料は、ＳｉＯ２，ＦドープＳｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３、並びにフッ化物、ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＹｂＦ３，ＹＦ３からなる群から選ばれる。
【0040】
別の態様では、本開示は、一体型モノリシックガラス直線偏光子／アッテネータ素子を作製する方法において、引き伸ばされた偏光性金属粒子を内に含有するモノリシックガラス直線偏光子を提供する工程、
ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に、２より大きい屈折率を有する少なくとも２つの異なるコーティング材料を含む多層減衰性コーティングを被着する工程、及び
減衰性コーティングの上面上に多層反射防止コーティングであって、少なくとも１つの周期Ｈ'Ｌ'（ここで、Ｈ'は１.７より大きい屈折率を有する高屈折率材料であり、Ｌ'は１.７以下の屈折率を有する低屈折率材料である）を含む反射防止コーティングを被着し、それにより、形成する工程、
を有してなり、
減衰性コーティング及び反射防止コーティングの被着中、ガラス偏光子の温度は、ガラス偏光子内の金属粒子が収縮または再球状化する温度より低い、
方法に関する。
【0041】
本方法において、減衰コーティングの被着は、屈折率ｎ≧３.４を有するシリコン並びに、１.７より大きい屈折率を有する、金属酸化物及び混合金属酸化物からなる群から選ばれる減衰コーティング材料の、多層コーティングの被着を意味し、反射防止コーティングの被着は複数の周期Ｈ'Ｌ'の被着を意味する。ここで、Ｈ'は１.７より大きい屈折率を有する金属酸化物屈折率材料であり、Ｌ'は１.７より小さい屈折率を有する金属酸化物屈折率材料である。多層減衰コーティングは、２５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にある厚さを有するＩＴＯ層、２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある厚さを有するＣｒ２Ｏ３層及び３０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある厚さを有する少なくとも１つのシリコン層を含む。多層反射防止コーティングは複数の周期Ｈ'Ｌ'を含み、ここで、Ｈ'はＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｒＴｉＯ３，及びＷＯ３からなる群から選ばれ、Ｌ'はＳｉＯ２，ＦドープＳｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる。
【0042】
本発明を限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には、本明細書に開示される本発明の範囲を逸脱しない他の実施形態が案出され得ることが当然であろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲だけによって限定されるべきである。
【符号の説明】
【0043】
１０ ガラス偏光子１２ 光減衰性（ＬＡ）コーティング
１４ 反射防止（ＡＲ）コーティング／膜
８０ 偏光子
８２ ＬＡ／ＡＲコーティング
８４ ＡＲコーティング
８６ 前面反射光
８８ 後面反射光
Ｂ 偏光子基板の前側表面
Ｆ 偏光子基板の後側表面
【手続補正書】
【提出日】2015年8月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
別の態様では、本開示は、一体型モノリシックガラス直線偏光子／アッテネータ素子を作製する方法において、引き伸ばされた偏光性金属粒子を内に含有するモノリシックガラス直線偏光子を提供する工程、
ガラス偏光子の少なくとも一方の表面上に、２より大きい屈折率を有する少なくとも２つの異なるコーティング材料を含む多層減衰性コーティングを被着する工程、及び
減衰性コーティングの上面上に多層反射防止コーティングであって、少なくとも１つの周期Ｈ'Ｌ'（ここで、Ｈ'は１.７より大きい屈折率を有する高屈折率材料であり、Ｌ'は１.７以下の屈折率を有する低屈折率材料である）を含む反射防止コーティングを被着し、それにより、一体型モノリシックガラス直線偏光子／アッテネータ素子を形成する工程、
を有してなり、
減衰性コーティング及び反射防止コーティングの被着中、ガラス偏光子の温度は、ガラス偏光子内の金属粒子が収縮または再球状化する温度より低い、
方法に関する。
【国際調査報告】