光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物
【課題】母ガラスにカドミウム、セレン、鉛等の環境負荷が高い成分を含有させることなく、光学部品への利用に好適な光学部品用ガラス組成物と、それを用いた光学部品用ガラス部材及び光学部品の製造方法を提供する。
【解決手段】光学部品用ガラス部材は、内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する。
【解決手段】光学部品用ガラス部材は、内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
超短パルスレーザー、特にパルス幅がフェムト秒レベルのレーザー光は、そのピークパワーの強さから、多光子吸収過程を用いてガラス等の透明材料の内部を３次元的に加工できることが知られている。より具体的には、レーザー光の集光照射によってガラスの内部に高屈折率領域を形成し、光導波路を立体的に構成する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ガラスと高屈折率領域との間でより大きな屈折率差を得るために、化合物半導体を分散させた母ガラスの内部に超短パルスレーザー光を照射する方法が開示されている（特許文献２参照）。この方法では、超短パルスレーザー光によって化合物半導体の微結晶をガラスの内部に析出及び成長することで、高屈折率域を有する光導波路やフォトニック結晶構造を形成している。
【０００４】
また、ガラスの内部に屈折率が低下した部分となる空洞を形成し、この空洞とレーザー非照射部分との屈折率差を利用した光学部品が提案されている（非特許文献１参照）。例えば、Ｇｅが１０％ドープされたシリカガラスの内部に空洞を面心立方格子構造状に積層させた３次元フォトニック結晶構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１１２３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１４２１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｓ．Ｊｕｏｄｋａｚｉｓ、Ｈ−Ｂ．Ｓｕｎ、Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ、Ｈ．Ｍｉｓａｗａ、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｉｎ ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、第７４巻、第２６号、ｐ．３９５７−３９５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来技術においては、主にシリカガラス等のＳｉＯ２成分を大量に含有するガラスを利用している。そのようなガラスは、屈折率や分散を変調するような修飾酸化物成分を含まないか、又は少量しか含まないので、光学部品として使用する際、必要となるガラスの光学特性をコントロールすることが難しく、用途が大幅に限定されてしまう。シリカガラス以外では、より大きな屈折率差を得るために屈折率の高い半導体の微粒子をガラス中に析出させる手法があるが、半導体の成分として、母ガラスにカドミウム、セレン、鉛等の環境負荷が高い成分を含有させる必要があるという課題があった。空洞を利用する場合は、波長サイズ程度の空洞であれば高い屈折率差を得られることが期待できるが、空洞の形状やサイズの制御は非常に困難である。
【０００８】
また、ガラスに対してレーザー加工を行って光学部品に屈折率差を生じるためには、所定以上のレーザー照射の強度を確保する必要があり、物理的な空洞や微小亀裂等、意図しない欠陥を生成する可能性が高く、製造工程において歩留まりを悪くするという問題があった。
【０００９】
このため、より低照射強度で大きな屈折率差が得られるガラス組成が求められていた。特に、現在知られている多成分系光学ガラスにおいては、統一的な集光照射条件及び屈折率測定方法での評価が不十分であり、特定の集光照射条件において、どのガラスで屈折率差が大きくなり易く、安定的に加工できるかは検討されていない。また、屈折率の値のみを知ることができても、実際のデバイス設計においては、母材に対して、屈折率がプラスであるか、マイナスであるかをその分布も含めて知ることが必要である。
【００１０】
屈折率差がプラス又はマイナス方向であるかは、透過型の光学デバイスの使用時には大きな影響を与えるものではないが、屈折率差の値、符号、及び分布が分かるガラス組成を適宜選択することにより、光学部品の設計や部品の組み合わせの自由度が高くなる。
【００１１】
従って、本発明は、母ガラスにカドミウム、セレン、鉛等の環境負荷が高い成分を含有させることなく、光学部品への利用に好適な光学部品用ガラス組成物と、それを用いた光学部品用ガラス部材及び光学部品の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、レーザー加工時の集光照射出力を低減させても、所定の光学性能を得られるレーザー加工法及びガラス材料の組み合わせを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、Ｐ２Ｏ５成分を必須成分として含有するガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有することで、パルスレーザー光の吸収効率が高められることを見出した。また、光学部品への利用に好適な多成分ガラス材料を得るための物性上の要件が、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量にあることを見出し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを含有することで、この異質相における屈折率の変化量が大きくなることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１３】
（１） 内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス部材。
【００１４】
（２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｎｂ２Ｏ５成分 ５．０〜６０．０％及び
ＴｉＯ２成分 １．０〜５０．０％
の少なくともいずれかを含有する（１）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１５】
（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）又は（２）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１６】
（４） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２の含有量が２０％未満である（３）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１７】
（５） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜５０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００１８】
（６） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が５５．０％以下である（５）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１９】
（７） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が３５．０％以下である（５）記載の光学部品用ガラス部材。
【００２０】
（８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（７）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２１】
（９） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下である（８）記載の光学部品用ガラス部材。
【００２２】
（１０） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で４０．０％以下である（５）から（９）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２３】
（１１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２４】
（１２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、Ｆ成分を実質的に含有しない（１から（１１）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２５】
（１３） 前記光学部品用ガラス部材の母材ガラスと前記異質相領域との波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜が０．００５以上である（１）から（１２）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材（但し、異質相が空洞である場合は除く）。
【００２６】
（１４） 前記異質相領域は、パルスレーザーを集光照射することにより形成されたものである（１）から（１３）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２７】
（１５） 前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである（１４）記載の光学部品用ガラス部材。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度が１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【００２８】
（１６） 前記異質相領域は、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている（１）から（１５）のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【００２９】
（１７） 光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイより選択される光学部品として用いられる（１）から（１６）のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【００３０】
（１８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有するガラス組成物を用い、パルスレーザーを集光照射して、ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備えた光学部品の製造方法。
【００３１】
（１９） 前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである（１８）記載の光学部品用ガラス部材の製造方法。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０ｍｍ／秒以下
【００３２】
（２０） パルスレーザーを集光照射して、ガラス内部の所望の位置に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域が形成される光学部品を製造するためのガラス組成物であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有する光学部品用ガラス組成物。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、Ｐ２Ｏ５成分を必須成分として含有するガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有することで、パルスレーザー光の吸収効率が高められ、ガラスの加工効率が高められる。それとともに、これにより、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量が大きくなる。そのため、光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に好適な光学部品用ガラス部材及び光学部品用ガラス組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ガラス内部に異質相を生成する方法を例示する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、ガラス内部に生成した異質相の観察及び屈折率評価条件を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、異質相の屈折率を評価するための定量位相顕微鏡の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、母材中の異質相の屈折率差の計測例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材をレンズとして使用した概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材を回折格子として使用した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に本発明のガラス組成物において、各成分の組成範囲を前記のとおり限定した理由を説明する。なお、本明細書中においては、以下においてあえて明示がない場合、各成分の含有率は質量％にて表されるものとする。またｎｄはｄ線（波長＝５８７．６ｎｍ）での屈折率であり、νｄはアッベ数である。
【００３６】
本発明の光学部品用ガラス部材は、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス組成物からなる。これにより、パルスレーザー光の吸収効率が高められながらも、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量が大きくなる。そのため、光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に好適な光学部品用ガラス部材及び光学部品用ガラス組成物を提供できる。
【００３７】
また、光学部品の製造方法は、上述の光学部品用ガラス組成物を用い、パルスレーザーを集光照射して、前記ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備える。
【００３８】
以下、本発明の実施形態の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
【００３９】
［光学部品用ガラス組成物］
本発明の光学部品用ガラス組成物を構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
【００４０】
＜必須成分、任意成分について＞
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げ、ガラスに高分散性及び高透過率を付与する成分である。また、リン酸塩ガラスは、ケイ酸塩ガラスやホウ酸塩ガラス等に比べて熔融性が優れており、プレス時における耐失透性も優れているという点で、本発明の光学部品用ガラス部材に有用である。特に、Ｐ２Ｏ５成分の含有率を５．０％以上にすることで、レーザー照射により形成される異質相の屈折率に影響を及ぼす他の修飾酸化物を含有させても、耐失透性の高い安定なガラスを形成できる。一方、Ｐ２Ｏ５成分の含有率を６０．０％以下にすることで、レーザーを用いて切断すべきガラスの網目構造が低減されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは２０．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５２．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００４１】
Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分である。Ｎｂ２Ｏ５及びＴｉＯ2成分は、ガラスに含有させることで、可視光領域の光に対する透過率が維持されたまま、４００ｎｍ以下の波長の光に対して吸収を示すようになる。そのため、より低いレーザーパワーで多光子吸収を引き起こすことができ、ガラスの加工効率を高めることができる。また、特にリン酸塩ガラスの内部では、ガラスの屈折率とパルスレーザー光の照射によって形成される異質相との屈折率差Δｎを大きくするのに効果的な成分である。従って、本発明の光学部品用ガラス部材においては、これらのうち少なくともいずれか１つを必須成分として含有させることが好ましい。これにより、パルスレーザー光の吸収効率が高められながらも、ガラスの屈折率と、パルスレーザー光の照射によって形成される異質相の屈折率と、の屈折率差Δｎが大きくなる。そのため、光学部品としての利用に好適なガラスを得ることができる。
【００４２】
Ｎｂ２Ｏ５成分を含有する場合、上述の屈折率差Δｎを大きくし易くするための酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率の下限は、好ましくは５．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは２５．０％である。一方、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率は、６０．０％以下にすることが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率が６０．０％を超えると、ガラスの液相温度が上昇し、ガラスが失透し易くなる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率が６０．０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなるとともに、可視光に対する透明度が低下する。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
【００４３】
ＴｉＯ２成分を含有する場合、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは５．０％を下限とする。ＴｉＯ２成分の含有率が１．０％未満であると、上述の屈折率差Δｎを大きくすることは困難な場合がある。一方、ＴｉＯ２成分の含有率が５０．０％を超えると、ガラスの耐失透性が低下し、ガラスを安定に得ることが難しくなる。また、可視光領域のガラスの透明性の観点からも、その上限を５０．０％とすることが好ましい。これにより、ガラスの可視光に対する透明性が高められるため、可視光に対して好適な光学部品を作製できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４５．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４４】
本発明の光学部品用ガラス組成物では、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分のいずれかを必須成分として含有してもよいが、両成分を同時に含有してもよい。Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分は、それぞれ単独に含有しても効果を奏するが、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分を共存させると、より安定なガラスを得ることができ、ガラスの耐失透性をより高めることができる。しかし、両成分の合量が５．０％より少ないと、屈折率差を大きくとるために非常に大きなレーザーエネルギーを必要とするか、もしくは屈折率差が大きくならない。そのため、両成分の合量は、好ましくは５．０％、さらに好ましくは１０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは２５．０％を下限とする。一方、前記合量が７５．０％より多いと、液相温度の上昇、耐失透性の悪化、ガラスの不安定化等の問題がある。そのため、両成分の合量は、好ましくは７５．０％、より好ましくは６５．０％、最も好ましくは６１．０％を上限とする。
【００４５】
ＳｉＯ２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を３０．０％以下にすることで、より大きな屈折率差を得ることができる。また、レーザーを用いて切断すべきガラスの網目構造が低減されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは３０．０％を上限とし、より好ましくは２０．０％未満とし、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、ＳｉＯ２成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、ＳｉＯ２成分を０．１％以上含有することで、異質相の屈折率に影響を及ぼす修飾酸化物を含有させても、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．３％、最も好ましくは０．５％を下限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００４６】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を向上し、ガラス溶融時の粘度を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ａｌ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を高めつつ、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００４７】
ＭｇＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４８】
ＣａＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４９】
ＳｒＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５０】
ＢａＯ成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を５０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くし、耐失透性の低下を抑えて、耐酸性をはじめとした化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４０．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。ここで、特に分散の大きい（アッベ数が４０以下）ガラスが得られる点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは７．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５１】
ＺｎＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を４０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５２】
本発明のガラス組成物では、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で５５．０％以下であることが好ましい。これにより、ＲＯ成分による屈折率及び分散の低下が抑えられ、一方で、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の含有率は、合計で好ましくは５５．０％、より好ましくは４５．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。
【００５３】
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有できる。
【００５４】
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、Ｎａ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｎａ２Ｏ成分を０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１．０％を下限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００５５】
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｋ２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．５％、最も好ましくは９．０％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００５６】
本発明のガラス組成物では、Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下であることが好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下が抑えられる一方で、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、ガラスの液相温度が低くなるため、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１７．０％を上限とする。なお、Ｒｎ２Ｏ成分はいずれも含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｒｎ２Ｏ成分の少なくともいずれかを０．１％以上含有することで、Ｐ２Ｏ５成分等により形成されるガラスの網目構造が一部で切断されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは２．０％を下限とする。
【００５７】
特に、本発明のガラス組成物では、（ＲＯ＋Ｒｎ２Ｏ）の含有率が、０．１％以上４０．０％以下であることが好ましい。これにより、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは３．０％を下限とし、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。
【００５８】
Ｂ２Ｏ３成分は、安定なガラスの形成を促し、耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは７．０％を上限とする。なお、Ｂ２Ｏ３成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｂ２Ｏ３成分を０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．３％、最も好ましくは０．５％を下限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００５９】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスを失透し難くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
【００６０】
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＷＯ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの耐失透性を高めるとともに、短波長の可視光に対するガラスの透過率の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＷＯ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、最も好ましくは８．５％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６１】
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有率を４０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの安定性を高めて耐失透性の低下を抑えることができ、ガラスの透過率の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。
【００６２】
ＺｒＯ２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＺｒＯ２成分の含有率を５．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分による屈折率の低下が抑えられ、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ２成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００６３】
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｌａ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｌａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いてガラス内に含有できる。
【００６４】
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｄ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｇｄ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６５】
Ｙ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｙ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹ２Ｏ３、ＹＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６６】
本発明のガラス組成物では、Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄからなる群より選択される１種以上）の含有率の合計が、２０．０％以下であることが好ましい。これら成分の含有率を２０．０％以下にすることで、Ｌｎ２Ｏ３成分によるアッベ数の上昇が抑えられる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くしつつ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。
【００６７】
ＳｎＯ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くし、光学恒数を調整する成分であり、本発明のガラス中の任意成分である。特に、ＳｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの透過率及び耐失透性を低下し難くできる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物基準の全質量に対するＳｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＳｎＯ成分は、原料として例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス体内に含有することができる。
【００６８】
Ｓｂ２Ｏ３成分は、短波長の可視光に対するガラスの透過率を高める成分であるとともに、ガラスを溶融する際に脱泡効果を有する、本発明のガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を１．０％以下にすることで、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くなり、金型に付着する不純物が低減されるため、ガラス成形体の表面への凹凸や曇りの形成を低減できる。従って、酸化物基準の全質量に対するＳｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。
【００６９】
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ２Ｏ３成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤、脱泡剤、又はそれらの組み合わせを用いることができる。
【００７０】
＜含有させるべきでない成分について＞
次に、本発明のガラス組成物に含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
【００７１】
また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でも材料自体が着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。そのため、可視の波長域において本発明の光学部品を用いる場合には、実質的に含まないことが好ましい。
【００７２】
さらに、Ｂｅ、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ａｓ、Ｏｓ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ等の各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされるため、環境上の影響を重視する場合には、これらを実質的に含まないことが好ましい。
【００７３】
さらに、Ｆ成分は、ガラスの屈折率や分散を調整する成分であるが、レーザー照射による屈折率差を小さくする成分である。従って、本発明のガラス部材では、Ｆ成分は実質的に含有しないことが好ましい。
【００７４】
＜製造方法＞
本発明のガラス組成物は、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
【００７５】
＜物性＞
本発明の光学部品用ガラス組成物は、高い屈折率（ｎｄ）を有するとともに、高い分散性、すなわち小さいアッベ数（νｄ）を有することが好ましい。特に、本発明の光学部品用ガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．６５、より好ましくは１．７０、最も好ましくは１．７３を下限とし、好ましくは２．４０、より好ましくは２．３０、最も好ましくは２．２０を上限とする。また、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）は、好ましくは４５、より好ましくは３５、最も好ましくは３０を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに光学部品の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。なお、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）の下限は特に限定しないが、本発明によって得られる光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）は、概ね１０．０以上、具体的には１２．５以上、さらに具体的には１５．０以上であることが多い。
【００７６】
また、本発明の光学部品用ガラス組成物は、特に可視光領域（４００ｎｍを超え且つ７６０ｎｍ以下の領域）の波長の光に対する光学部品用途を目的とする場合、可視光領域の波長の光を透過することが好ましい。一方で、中心波長が８００ｎｍのパルスレーザー光を集光照射する場合、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光、例えば４００ｎｍの波長の光に対して吸収を有することが好ましい。これにより、パルスレーザー光の波長の２倍のエネルギーに相当する２個分の光子で励起する二光子吸収過程が起こり易くなる。そのため、光学部品用ガラス組成物に対してパルスレーザー光を集光照射したときに、パルスレーザー光の吸収効率を高めることができ、ガラスの加工効率を高めることができる。より具体的には、４００ｎｍの波長の光に対する吸収を有しており、この波長の光に対する内部透過率が低いことが好ましい。ここで、４００ｎｍの波長の光に対する内部透過率は、９７％以下が好ましく、９５％以下がより好ましく、９０％以下が最も好ましい。
【００７７】
また、本発明の光学部品用ガラス組成物は、５．３以下の比重を有することが好ましい。これにより、光学部品や、光学部品の搭載される光学系を小型軽量化することができる。従って、本発明の光学部品用ガラス組成物の比重は、好ましくは５．３、より好ましくは４．３、最も好ましくは３．８を上限とする。なお、本発明の光学部品用ガラス組成物の比重の下限は特に限定しないが、本発明によって得られる光学部品用ガラス組成物の比重は、概ね２．４以上、具体的には２．８以上、さらに具体的には３．２以上であることが多い。
【００７８】
＜本発明により得られる異質相の屈折率差について＞
上述の光学部品用ガラス組成物から、母材と屈折率が異なる異質相を形成して光学部品を製造する際、必要となるガラス内部に存在する該異質相領域の光軸方向の厚みは、母材と異質相との屈折率差Δｎによって決定される。通常の回折光学素子等の光学設計においては、部品を通過する光の位相波面が０から２πで計算され、その際、位相Φの変化量は下式で与えられる。Φは位相（ラジアン）、Δｎは母材と異質相の屈折率差、ｄは異質相の厚み、λは波長である。
【数１】
【００７９】
上記の式１において、Φ＝２πとなるのに必要な厚みは、設計波長をλ＝６３２．８ｎｍとしたとき、表１のようになる。すなわち屈折率差Δｎが大きいほど同じ効果（例えば位相の変化）を得るために必要となるガラス内部の異質相領域の厚みが小さくなる。
【表１】
【００８０】
必要な異質相領域の厚みが小さくなることは、母材と屈折率が異なる異質相を利用する光学部品において、部品のコンパクト化に効果的である。また、形成すべき異質相領域の全体量が少なくなるので、必要なエネルギーも少なくて済む。また、例えばガラス内部に異質相領域が形成された既製品を作っておき、必要に応じて利用する場合、異質相領域の厚みが薄ければ薄いほど、ガラスに対して自由に加工できる部分が多くなり、加工性・製造性の面で好ましい。
【００８１】
現在、機器に実装する光学部品のコンパクト化に関しては非常に高いニーズがあり、例えばデジタルカメラに用いられる、水晶、ニオブ酸リチウム等の単結晶からなる光学ローパスフィルタは、１００〜３００μｍ程度の厚みで製作されることが試みられている。一方で、母材と屈折率が異なる異質相を利用する光学部品を製造する際、該異質相領域の厚みは、加工するガラスの厚みの半分程度より小さいことが、回折光学部品の設計の自由度向上のため好ましいとされている。仮にガラスの厚みが３００μｍであれば、該ガラスの半分程度の１５０μｍよりも小さいことが好ましい。
【００８２】
従って、母材と異質相領域との屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜は、０．００５以上が好ましく、０．０１以上がより好ましい。これにより、異質相の厚みが薄くなるため、基板の厚みをより薄くすることができる。また、異質相が形成されずに残存する基板の厚みが増加するため、光学ローパスフィルタ機能以外の機能がもたらされる構造を母材に付加することも可能である。なお、本願明細書における屈折率差｜Δｎ｜は、特段の記載が無い限り、波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率の差を指すものとする。
【００８３】
＜パルスレーザー光の発生手段及び伝送手段＞
本発明では、集光点において熱の発生を起こし難い、パルス幅が１０ピコ秒（１０ｐｓ＝１０−１２ｓ）以下のパルスレーザーを用いることができる。好適には、パルスレーザー光は、波長約８００ｎｍ、パルス幅３００フェムト秒（３００ｆｓ＝３×１０−１３ｓ）、繰り返し周波数２５０ｋＨｚ、集光対物レンズの手前のパワーで投入平均パワー１２０〜４８０ｍＷ（０．４８〜１．２５μＪ／パルス）程度のフェムト秒パルスレーザーを用いる。このフェムト秒パルスレーザーを、倍率１０倍（開口数０．３）の対物レンズ等を介して、表面を研磨したガラス材料の内部に集光照射することにより、ガラス材料の内部の局所において瞬間的に異質相を生成できる。
【００８４】
照射するレーザーの波長は、本発明のガラスに吸収がなく透明な波長領域であることが好ましい。照射するガラスの透過率や特定波長の吸収の有無にも依るが、好ましくは、約２００ｎｍ〜２１００ｎｍ、より好ましくは、４００〜１１００ｎｍ、最も好ましくは、５００〜９００ｎｍである。この範囲であれば、集光された光強度の高い部位のみで多光子吸収を起こし精密な加工ができるので好ましい。
【００８５】
レーザーの繰返し周波数は、下限は、好ましくは１０Ｈｚ以上、より好ましくは１ｋＨｚ以上、最も好ましくは１００ｋＨｚ以上である。繰返し周波数の下限が、１０Ｈｚ以上であれば、集光される部位に対して各々１パルス以上のレーザーパルスが照射されるため、異質相を形成する際のレーザービームの強度及びポインティングのゆらぎを平均化でき、その影響を低減できる。また、これにより平滑な界面をもつ異質相が形成し易くなるため、走査速度を上げても平滑な面を保ち易くでき、スループットをさらに向上することができる。
【００８６】
レーザーの繰返し周波数は、上限は、好ましくは１００ＭＨｚ以下、より好ましくは１ＭＨｚ以下、最も好ましくは、５００ｋＨｚ以下である。繰返し周波数の上限を１００ＭＨｚ以下とすることで、加工時の熱の蓄積による熱歪みやクラックの発生が抑制され、且つステージの速度が制御し易くなるため、より精度の高い加工を行うことができる。
【００８７】
レーザーのパルス幅の下限は、好ましくは、１０ｆｓ以上、より好ましくは、５０ｆｓ以上、最も好ましくは、１００ｆｓ以上である。下限を１０ｆｓ以上とすることで、形成される異質相のサイズと屈折率変化の分布の調整を容易にできる。一方、レーザーのパルス幅の上限は、好ましくは、１０ｐｓ以下、より好ましくは、１ｐｓ以下、最も好ましくは、５００ｆｓ以下である。上限を１０ｐｓ以下とすることで、形成される異質相周辺部への熱影響を低減でき、精度の高い加工を行うことができる。
【００８８】
ガラス材料を載置するステージは、位置再現性が１００ｎｍ以下である電動ベアリングステージやエアベアリングステージを用いるのが好ましい。特にレーザー光に対してガラスを移動させながら加工する場合、ステージの走査速度は、１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒が好ましい。この範囲であれば、重ね描き加工等も安定して行うことができる。なお、本願発明はステージを用いる形態に限定されず、例えばステージ操作を行わずに、ガラスを移動させない状態で複数のレーザービーム、又は複数に分離した単一のレーザービームを、同時にガラスに照射して一括してガラスを加工することも可能である。
【００８９】
レーザーを集光する集光レンズの開口数Ｎ．Ａ．は次式で表される。
【数２】
ここで、ｆはレンズの焦点距離、Φはレンズの有効開口径である。
集光レンズの開口数の下限は、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、最も好ましくは０．１以上である。開口数の下限を０．０１以上とすることにより、レーザーを照射した際にガラスの内部で屈折率が変化し易くなるため、特に厚みが薄いガラスの内部を加工する際に、レーザーの入射面や出射面でガラスを破壊せずにガラスを加工できる。また、開口数の上限は、好ましくは０．８５以下、より好ましくは０．６以下、最も好ましくは０．５以下である。開口数の上限を０．８５以下とすることにより、比較的低い開口数での加工となり、パワー密度を増加させてもガラスの内部に空洞が形成され難くなるため、ガラスのより大きな体積に対して異質相を形成できる。
【００９０】
集光倍率の下限は、好ましくは１倍（等倍）以上、より好ましくは５倍以上、最も好ましくは１０倍以上である。集光倍率の下限を１以上とすることにより、パワー密度が高められるため、大きな屈折率変化を得易くでき、且つ異質相の光軸方向の形状の制御をし易くできる。一方、集光倍率の上限は、好ましくは１００倍以下、より好ましくは６０倍以下、最も好ましくは４０倍以下である。集光倍率の上限を１００倍以下とすることにより、比較的低いパワーで大きな屈折率変化を得ると同時に、試料と対物レンズとの間の距離を大きくとることができ、加工できる表面形状の選択範囲を広くすることができる。
【００９１】
本発明に係る光学部品の製造方法においては、パルスレーザービームの照射により材料内部に異質相を形成するため、使用するパルスレーザービームのパワー密度を所定の範囲にすることが好ましい。レーザービームのパワー密度は、通常は単位面積及び単位時間当たり、どれだけのエネルギーが投入されたかを示す量であり、連続発振レーザービームを一点に集光する場合は下記式で表される。
【数３】
【００９２】
これに対して、パルスレーザービームを１点に集光する場合は下記式で表される。
【数４】
【００９３】
集光するパルスレーザーのピークパワー密度は、焦点位置あるいは、集光位置、あるいは結像位置の最もエネルギーが高い個所において、好ましくは３ＴＷ／ｃｍ２、より好ましくは１０ＴＷ／ｃｍ２、最も好ましくは２０ＴＷ／ｃｍ２を下限とする。（Ｇ；ギガ＝１０９、Ｔ；テラ＝１０１２）ピークパワー密度の下限を３ＴＷ／ｃｍ２以上とすることで、ガラス内部に屈折率変化を起こして異質相を形成できる。一方で、ピークパワー密度は、好ましくは４００ＴＷ／ｃｍ２、より好ましくは２００ＴＷ／ｃｍ２、最も好ましくは１００ＴＷ／ｃｍ２以下を上限とする。ピークパワーの上限を４００ＴＷ／ｃｍ２以下とすることで、屈折率が変化した異質相の形状を制御し易くでき、異質相の内部における屈折率分布も均一に近付けることができる。
【００９４】
一方で、レーザーを照射されるガラスは、照射するレーザーの波長に対して吸収が小さいことが好ましい。より具体的には、照射するレーザーの波長に対して、１０ｃｍの厚みで測定される内部透過率が９５％以上であることが好ましい。これにより、ガラスを透過するレーザーの出力の低下が抑えられるため、ガラスの所望の範囲に異質相を形成できる。
【００９５】
レーザーを照射する条件は適宜設定されるが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たす条件が好ましい。上述のガラス組成及び照射の条件を組み合わせることで、本発明においては、低い照射強度であっても屈折率が０．００５以上変化した異質相が得られる。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【００９６】
本発明で形成される異質相の屈折率変化領域は、その用途に応じて適宜二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成される。そして、この屈折率変化領域は連続している。すなわち、ガラス材料の内部には、レーザーの照射による空洞を有しないことが好ましい。ここで空洞が生じてしまうと、連続した異質相に屈折率差の不連続な界面が形成されるため、光の散乱や多重反射の原因となる。また、本発明に係る光学部品の製造方法では、レーザーの照射によって生じる、希土類元素の価数変化や金属コロイドの析出による光学部品用ガラスの着色や、結晶析出による異方性の発生を有しないことが好ましい。また、本発明における異質相に周期構造を持たせる場合は、周期ピッチ及び／又は異質相の幅が、光学部品で使用する波長と同程度のサイズより大きいことが好ましい。すなわち、可視光領域（４００ｎｍ−７６０ｎｍ）の光に対して用いられる光学部品であれば、周期ピッチ及び／又は異質相の幅は、好ましくは４００ｎｍ、より好ましくは１μｍ、最も好ましくは１０μｍを下限とする。周期構造の周期ピッチ及び／又は異質相の幅を４００ｎｍ以上とすることで、加工時における異質相の形状の自由度が高くなるため、光学部品を透過する光の位相を制御し易くできる。従って、周期構造の周期ピッチ及び／又は異質相の幅が光学部品で使用する波長より大きい光学部品は、周期ピッチ及び／又は異質相の幅が小さい光学部品と区別されることが好ましい。
【００９７】
本発明の製造方法においては、パルスレーザー光を複数のビームに分割する工程を有していてもよく、またそれらの複数のパルスレーザー光をそれぞれ複数位置に集光照射することも好ましい。これにより、一括して複数の屈折率が異なる領域が材料内部に形成されるため、加工スループットを向上させることができる。ビームを複数に分割する工程は、ビームスプリッター、回折格子、マイクロレンズアレイ、ホログラム、及び位相変調素子等から選択される光学部品を用いて行うが、これに限定されない。
【００９８】
また、一本又は分割された複数本のパルスレーザー光の各々のパルスの位相、振幅、波長、偏光、及びパルス時間幅のうち１つ以上を変化させる工程を有していてもよい。それらの変化したパルスレーザー光を適宜組み合わせることにより、照射する材料の屈折率分布や形状に依存しない、自由度の高い加工を行うことができる。
また、上述の光学部品用ガラスの内部の所望の位置に形成された屈折率変化領域をさらに広範囲に形成するために、集光させたパルスレーザー光の集光点を、光学部品用ガラスに対して相対移動させることも可能である。
【００９９】
＜異質相の形成方法＞
図１は、本発明の一実施形態に係る、ガラスの内部に異質相を生成する方法を例示する図である。母材４０を水平面内に移動可能なステージ５０に固定し、ステージ５０を移動しながらパルスレーザー１２を発振し、レーザー光を母材４０の上方から照射する。パルスレーザー１２からのレーザー光は、集光レンズ１４によって集光されて、母材４０の内部に照射される。これにより、レーザー光の焦点近傍の局所領域が瞬間的に加熱され、母材４０の内部に屈折率が変化した異質相２５が生成される。走査方向２０を適宜設定することにより、母材４０の内部において略直線状の形状を有する異質相２５を生成できる。異質相２５は、観察及び評価方向３０から見た断面を用いて屈折率を評価できる。
【０１００】
なお、通常は、本発明に係る異質相の生成方法を用いて加工したガラスを光学部品等として用いる場合の透過光は、パルスレーザー１２からのレーザー光と平行になるようにする。すなわち、観察及び評価方向３０は、通常に光学部品等として使用する場合の透過光の方向に対して直交する。
【０１０１】
＜異質相の屈折率評価方法＞
図２は、本発明の一実施形態に係る、ガラス材料の内部に生成した異質相の観察及び屈折率評価条件を示す図である。図２には、図１における観察及び評価方向３０と直交する断面において、母材４０を切開した断面を例示した。レーザー入射方向１８は、図１におけるパルスレーザー１２の照射方向と同一である。加工深さ２８は、母材４０のレーザー入射方向１８に近い端面から異質相２５までの距離である。典型的な加工深さ２８は、１０〜２０００μｍであるが、これに限られず、集光レンズ１４の焦点距離の選択及び集光レンズ１４と母材４０との間隔の調整に基づいて適宜設定される。
【０１０２】
図３は、本発明の一実施形態に係る、異質相の屈折率を評価するための定量位相顕微鏡の構成を示す図である。定量位相顕微鏡５５は、光源６０、スプリッター６２、ミラー６４、６６、ハーフミラー７０、集光光学系７２、撮像素子７４を有する。光源６０は、好適にはレーザーである。光学系のアライメントは、ハーフミラー７０において、試料６８を通過した物体光７８と参照光７６とが位相干渉を起こすよう調整される。物体光７８及び参照光７６の経路に介在できる光学系は適宜設計できる。特に、試料を透過した物体光７８を拡大するための対物レンズ、及び参照光７６を発散させる対物レンズを介在させることにより、測定に用いる光の波長程度の面分解能で評価されることが好ましい。
【０１０３】
母材を研磨して得られる試料６８の、観察及び評価方向３０における厚みは２０μｍとする。試料６８は、試料中の屈折率の計測領域を、定量位相顕微鏡の物体光７８の経路が通過するよう設置される。すなわち、図２に示した異質相２５を含む母材４０の断面に対して物体光７８の経路は直交する。物体光７８の経路が異質相２５を含まない母材４０を通過する場合は、母材４０のみの屈折率が物体光７８の位相情報に反映される。物体光７８の経路が異質相２５を通過する場合は、異質相２５の屈折率が物体光７８の位相情報に反映される。
【０１０４】
このように位相干渉した光を、撮像素子７４を用いて計測し解析することにより、試料６８の屈折率や、試料６８が有する材質の不均一さに基づく屈折率差等を解析できる。それにより、試料６８の断面内における屈折率及び屈折率差の１次元又は２次元分布を計測できる。好適な定量位相顕微鏡の例は、マッハツェンダー型顕微干渉計である。計測できる屈折率差の典型的な精度は、波長６３２．８ｎｍにおいて０．０００２である。
ここで、図３に示す定量位相顕微鏡を用いて、母材４０及び母材４０に含まれる異質相２５を通過する物体光７８を解析することにより、母材４０と異質相２５との屈折率差を計測できる。
【０１０５】
＜光学部品＞
本発明の光学部品用ガラス部材は、部材内部の異質相の形状や周期構造に基づいて、透過型回折格子、フレネルレンズ、ホログラム素子、回折レンズ、カメラ用レンズ、球面収差補正や色収差補正の可能なレンズ、ＣＤ／ＤＶＤ用ピックアップレンズ、マイクロレンズ、及びマイクロレンズアレイ等に用いうる。
【０１０６】
例えば、回折光学部品や光拡散部品として、固体撮像素子を有する撮像光学系に組み込み、適度に像をぼかすことでモアレを低減する光学的ローパスフィルタにも用いうる。光拡散素子としての利用には、光拡散板等も含まれる。光フィルタとしての利用には、ビームスプリッター、偏光フィルタ、波長選択フィルタ、波長ローパスフィルタ、波長ハイパスフィルタ、及び光アッテネーター（光減衰器）等も含まれる。
【０１０７】
レンズとして用いる場合、光学部材の一部又は全体が平面、球面、非球面、自由曲面のレンズ形状であってもよく、光学部材の形状による機能と内部に形成された異質相の機能とが複合化された光学部品であってもよい。
【０１０８】
他の用途としては、記録用メモリ部品、映像表示部品等が挙げられる。また、光情報通信に用いられる、光導波路構造、光分波器構造、及び／又はリング共振器構造を有していてもよい。光学部品の用途は、これらに限定されるものではなく、これらの光学機能を有する異質相を集積化した光学部品としてもよい。
【０１０９】
本発明の光学部品は、パルスレーザー光の集光照射によりガラス材料の内部に形成される屈折率変化領域を用いるものであり、レーザー光を集光照射する際のガラス材料の形状は、レーザー入射面が平面であることが好ましい。なお、ガラス材料の形状は、必ずしも平面に限られる必要はなく、例えば凸レンズや凹レンズのような凹面や凸面を有していてもよく、高次の曲面を有していてもよい。
【０１１０】
本発明の光学部品は、レーザー光を集光照射してガラス材料の内部に加工を行ったものを、例えばその後の切削や研磨によって所望の材料形状に加工されたものでもよく、例えば、その形状が凹面や凸面や高次の曲面、多角形の段差や溝を有する構造でもよい。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
【０１１２】
＜実施例１：母ガラスの光学特性＞
表２〜表４に、母材として用意した試料Ａ〜Ｔの組成（酸化物換算組成における質量％）、及び、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、比重、及び波長４００ｎｍの光についての吸収の有無の結果を示す。表中の空欄は、組成に含まれないか又は組成比が計測限界以下であることを表す。なお、表２のうち試料Ｃ〜Ｅは、本願の比較例に関するものである。
【０１１３】
本発明の試料Ａ〜Ｔのガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表２〜表４に示した組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。
【０１１４】
ここで、試料Ａ〜Ｔのガラスの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
【０１１５】
また、試料Ａ〜Ｔのガラスの吸収波長は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１７−８２に準じ、反射損失を含まない分光透過率（τ）として、厚さ１０ｍｍにおける内部透過率を評価した。ここで、４００ｎｍの波長の光についての内部透過率の値が９５％以下の場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「○」を記載した。また、この内部透過率の値が９５％より大きく９７％以下の場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「△」を記載した。また、この内部透過率の値が９７％より大きい場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「×」を記載した。
【０１１６】
また、試料Ａ〜Ｔのガラスの比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５（光学ガラスの比重の測定方法）に記載された方法により測定した。
【０１１７】
【表２】
【０１１８】
【表３】
【０１１９】
【表４】
【０１２０】
表２〜４に表されるように、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．６５以上、より詳細には１．７５以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は２．４以下、より詳細には２．２以下であり、所望の範囲内であった。
【０１２１】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれもアッベ数（νｄ）が１０以上、より詳細には１５以上であるとともに、このアッベ数（νｄ）は４５以下、より詳細には４１以下であり、所望の範囲内であった。
【０１２２】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも比重が５．３以下、より詳細には３．８以下であるとともに、この比重は２．４以上、より詳細には３．２以上であり、所望の範囲内であった。
【０１２３】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｔのガラスは、いずれも２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光に対して吸収が認められた。より具体的には、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｔのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、いずれも９７％以下であった。特に、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、いずれも９５％以下であった。一方で、試料Ｃ〜Ｅのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、９７％より大きかった。加えて、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも４５０ｎｍ〜８００ｎｍまでの間で特異な吸収もなく、可視光領域で高い透過率を有するガラスであった。
【０１２４】
＜実施例２：異質相の生成及び評価＞
異質相の生成は、前述の図１を示して記載した方法により実施した。すなわち、集光レンズ１４として開口数０．３の１０倍対物レンズ（ＵｐｌａｎＦｌ；Ｏｌｙｍｐｕｓ社製）を用い、約７×１０−８ｃｍ２のスポット面積に集光させた。ステージ５０は１ｍｍ毎秒の速度で一方向に移動させた。レーザー光の集光領域が間隔３０μｍのラインアレー状となるように走査を繰り返した。フェムト秒パルスレーザーは、Ｎｄ−ＹＬＦ励起のＴｉサファイア再生増幅システム（Ｍｉｒａ９００−ＲｅｇＡ９０００システム；Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社製）から中心波長８００ｎｍ、パルス幅３００ｆｓ、繰り返し周波数２５０ｋＨｚで発振させたパルスレーザーを集光レンズに導入した。投入されるレーザーのパワーはＮＤフィルタで調節され、対物レンズ手前の測定値で、レーザー光の出力を時間平均した平均出力で１２０〜２４０ｍＷのパワーを投入した。これらの手順により、母材４０の上方端面から深さ２００μｍの領域に間隔３０μｍのラインアレー状の異質相２５を形成した。さらに、ステージ５０の移動方向及び移動量を適宜調整し、複数の平行線状に整列した異質相２５を形成した。
【０１２５】
表５に、本発明に係る異質相の生成方法を用いて加工した試料Ａ〜Ｔにおける異質相の屈折率差を、母材に対する差分として示す。この差分は、絶対値が最大である差分の値を符号付きで示すものである。
【０１２６】
図４は、本発明の一実施形態に係る、母材中の異質相の屈折率差の計測例を示す図である。図４には、表３に示した異質相の屈折率差の計測結果を表した。屈折率差のレーザー平均出力依存性２００は、異質相を含む母材を試料とし、定量位相顕微鏡を用いて計測した、レーザー光の出力を時間平均した平均出力［ｍＷ］に対する異質相の母材に対する屈折率差を表す。
ここで、前記平均出力は対物レンズ手前のレーザーパワーであるが、開口数０．３の１０倍対物レンズで照射した場合、焦点位置での１パルスあたりのエネルギー、及びピークパワー密度は、前記平均出力が１２０、２４０、３６０、４８０ｍＷのとき、それぞれ、約０．３、０．６、０．９、１．３μＪ／パルス、及び、約１４、２８、４３、５７ＴＷ／ｃｍ２であった。（Ｔ：テラ＝１０１２）
【０１２７】
【表５】
【０１２８】
その結果、表５及び図４に示すように、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒは、レーザー平均出力１２０［ｍＷ］、２４０［ｍＷ］、３６０［ｍＷ］及び４８０［ｍＷ］の照射条件の少なくともいずれかにおいて、屈折率差の絶対値が０．００５以上を示した。その一方で、試料Ｃ〜Ｅ及びＳ〜Ｔは、レーザー平均出力４８０［ｍＷ］以下の全ての照射条件においても、屈折率差の絶対値が０．００５を超えなかった。表５から、異質相の屈折率差の上限が母材の組成に依存するとともに、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒは、母材に対する屈折率差の絶対値が０．００５以上の異質相を生成できた。
また、表５及び図４より、Δｎの絶対値として０．００５を超えた試料においては、いずれもΔｎがマイナス方向の値が大きくなる特徴が見られた。
【０１２９】
＜実施例３：レンズの例＞
図５は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材をレンズとして使用した概念図である。
図５においては、レンズ形状の光学部材３００は内部に異質相３０２を有し、これにより本来のレンズ形状で形成される焦点位置が変化しうる。具体的には、異質相３０２を設けることにより、内部の異質相により補正された焦点位置３１４を発生しうる。
異質相３０２は周期的であってもよく、ランダムであってもよい。周期的な配列は、フレネルレンズのようなリング幅が周期的に変調する同心円状のリング形状の異質相であってもよい。異質相３０２の配置、光学部品内に占める割合等は設計事項である。
【０１３０】
＜実施例４：回折格子の例＞
図６は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材を回折格子として使用した概念図である。
図６（ａ）において、回折格子として機能する光学部品３５０は、内部に３次元的に周期配列された異質相３５２を有する。すなわち、本発明に係る製造方法を用いて加工したガラス部材において、内部に３次元的に周期配列された異質相を有する光学部品は回折格子として機能しうる。具体的には、本発明に係る回折格子として機能する光学部品３５０に、入射光３６０を入射して得られる出射光３６２は、回折光を含んでなる。
図６（ｂ）は、入射する点光源３７０を表す概念図である。例えば、入射する点光源３７０は、回折格子として機能する光学部品３５０への入射光３６０の一部の光路の、進行方向における断面でありうる。
図６（ｃ）は、出射した点光源３８０を表す概念図である。一実施形態において、本発明に係る回折格子として機能する光学部品３５０に、入射する点光源３７０を入射することにより、出射した点光源３８０が得られる。
異質相の周期やサイズ等は設計事項であり、これらにより回折光の強度比や分布は変化しうる。
【０１３１】
以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、光学的ローパスフィルタ、種々の回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ及びレンズに関連する光学部品、マイクロレンズアレイ等にも同様に対応することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１２ パルスレーザー
１４ 集光レンズ
１８ レーザー入射方向
２０ 走査方向
２５ 異質相
２８ 加工深さ
３０ 観察及び評価方向
４０ 母材
５０ ステージ
５５ 定量位相顕微鏡
６０ 光源
６２ スプリッター
６４、６６ ミラー
６８ 試料
７０ ハーフミラー
７２ 集光光学系
７４ 撮像素子
７６ 参照光
７８ 物体光
２００ 屈折率差のレーザー平均出力依存性
２１０ 屈折率対アッベ数特性
３００ レンズ形状の光学部品
３０２ 異質相
３１０ 入射光
３１２ 部材の形状による焦点位置
３１４ 内部の異質相により補正された焦点位置
３５０ 回折格子として機能する光学部品
３５２ 内部に３次元的に周期配列された異質相
３６０ 入射光
３６２ 出射光
３７０ 入射する点光源
３８０ 出射した点光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
超短パルスレーザー、特にパルス幅がフェムト秒レベルのレーザー光は、そのピークパワーの強さから、多光子吸収過程を用いてガラス等の透明材料の内部を３次元的に加工できることが知られている。より具体的には、レーザー光の集光照射によってガラスの内部に高屈折率領域を形成し、光導波路を立体的に構成する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ガラスと高屈折率領域との間でより大きな屈折率差を得るために、化合物半導体を分散させた母ガラスの内部に超短パルスレーザー光を照射する方法が開示されている（特許文献２参照）。この方法では、超短パルスレーザー光によって化合物半導体の微結晶をガラスの内部に析出及び成長することで、高屈折率域を有する光導波路やフォトニック結晶構造を形成している。
【０００４】
また、ガラスの内部に屈折率が低下した部分となる空洞を形成し、この空洞とレーザー非照射部分との屈折率差を利用した光学部品が提案されている（非特許文献１参照）。例えば、Ｇｅが１０％ドープされたシリカガラスの内部に空洞を面心立方格子構造状に積層させた３次元フォトニック結晶構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１１２３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１４２１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｓ．Ｊｕｏｄｋａｚｉｓ、Ｈ−Ｂ．Ｓｕｎ、Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ、Ｈ．Ｍｉｓａｗａ、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｉｎ ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、第７４巻、第２６号、ｐ．３９５７−３９５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来技術においては、主にシリカガラス等のＳｉＯ２成分を大量に含有するガラスを利用している。そのようなガラスは、屈折率や分散を変調するような修飾酸化物成分を含まないか、又は少量しか含まないので、光学部品として使用する際、必要となるガラスの光学特性をコントロールすることが難しく、用途が大幅に限定されてしまう。シリカガラス以外では、より大きな屈折率差を得るために屈折率の高い半導体の微粒子をガラス中に析出させる手法があるが、半導体の成分として、母ガラスにカドミウム、セレン、鉛等の環境負荷が高い成分を含有させる必要があるという課題があった。空洞を利用する場合は、波長サイズ程度の空洞であれば高い屈折率差を得られることが期待できるが、空洞の形状やサイズの制御は非常に困難である。
【０００８】
また、ガラスに対してレーザー加工を行って光学部品に屈折率差を生じるためには、所定以上のレーザー照射の強度を確保する必要があり、物理的な空洞や微小亀裂等、意図しない欠陥を生成する可能性が高く、製造工程において歩留まりを悪くするという問題があった。
【０００９】
このため、より低照射強度で大きな屈折率差が得られるガラス組成が求められていた。特に、現在知られている多成分系光学ガラスにおいては、統一的な集光照射条件及び屈折率測定方法での評価が不十分であり、特定の集光照射条件において、どのガラスで屈折率差が大きくなり易く、安定的に加工できるかは検討されていない。また、屈折率の値のみを知ることができても、実際のデバイス設計においては、母材に対して、屈折率がプラスであるか、マイナスであるかをその分布も含めて知ることが必要である。
【００１０】
屈折率差がプラス又はマイナス方向であるかは、透過型の光学デバイスの使用時には大きな影響を与えるものではないが、屈折率差の値、符号、及び分布が分かるガラス組成を適宜選択することにより、光学部品の設計や部品の組み合わせの自由度が高くなる。
【００１１】
従って、本発明は、母ガラスにカドミウム、セレン、鉛等の環境負荷が高い成分を含有させることなく、光学部品への利用に好適な光学部品用ガラス組成物と、それを用いた光学部品用ガラス部材及び光学部品の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、レーザー加工時の集光照射出力を低減させても、所定の光学性能を得られるレーザー加工法及びガラス材料の組み合わせを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、Ｐ２Ｏ５成分を必須成分として含有するガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有することで、パルスレーザー光の吸収効率が高められることを見出した。また、光学部品への利用に好適な多成分ガラス材料を得るための物性上の要件が、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量にあることを見出し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを含有することで、この異質相における屈折率の変化量が大きくなることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１３】
（１） 内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス部材。
【００１４】
（２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｎｂ２Ｏ５成分 ５．０〜６０．０％及び
ＴｉＯ２成分 １．０〜５０．０％
の少なくともいずれかを含有する（１）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１５】
（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）又は（２）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１６】
（４） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２の含有量が２０％未満である（３）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１７】
（５） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜５０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００１８】
（６） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が５５．０％以下である（５）記載の光学部品用ガラス部材。
【００１９】
（７） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が３５．０％以下である（５）記載の光学部品用ガラス部材。
【００２０】
（８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（７）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２１】
（９） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下である（８）記載の光学部品用ガラス部材。
【００２２】
（１０） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で４０．０％以下である（５）から（９）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２３】
（１１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２４】
（１２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、Ｆ成分を実質的に含有しない（１から（１１）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２５】
（１３） 前記光学部品用ガラス部材の母材ガラスと前記異質相領域との波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜が０．００５以上である（１）から（１２）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材（但し、異質相が空洞である場合は除く）。
【００２６】
（１４） 前記異質相領域は、パルスレーザーを集光照射することにより形成されたものである（１）から（１３）のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【００２７】
（１５） 前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである（１４）記載の光学部品用ガラス部材。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度が１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【００２８】
（１６） 前記異質相領域は、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている（１）から（１５）のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【００２９】
（１７） 光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイより選択される光学部品として用いられる（１）から（１６）のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【００３０】
（１８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有するガラス組成物を用い、パルスレーザーを集光照射して、ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備えた光学部品の製造方法。
【００３１】
（１９） 前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである（１８）記載の光学部品用ガラス部材の製造方法。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０ｍｍ／秒以下
【００３２】
（２０） パルスレーザーを集光照射して、ガラス内部の所望の位置に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域が形成される光学部品を製造するためのガラス組成物であって、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有する光学部品用ガラス組成物。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、Ｐ２Ｏ５成分を必須成分として含有するガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有することで、パルスレーザー光の吸収効率が高められ、ガラスの加工効率が高められる。それとともに、これにより、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量が大きくなる。そのため、光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に好適な光学部品用ガラス部材及び光学部品用ガラス組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ガラス内部に異質相を生成する方法を例示する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、ガラス内部に生成した異質相の観察及び屈折率評価条件を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、異質相の屈折率を評価するための定量位相顕微鏡の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、母材中の異質相の屈折率差の計測例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材をレンズとして使用した概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材を回折格子として使用した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に本発明のガラス組成物において、各成分の組成範囲を前記のとおり限定した理由を説明する。なお、本明細書中においては、以下においてあえて明示がない場合、各成分の含有率は質量％にて表されるものとする。またｎｄはｄ線（波長＝５８７．６ｎｍ）での屈折率であり、νｄはアッベ数である。
【００３６】
本発明の光学部品用ガラス部材は、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス組成物からなる。これにより、パルスレーザー光の吸収効率が高められながらも、パルスレーザー光によりガラス内部に２次元的又は３次元的に形成された異質相における屈折率の変化量が大きくなる。そのため、光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に好適な光学部品用ガラス部材及び光学部品用ガラス組成物を提供できる。
【００３７】
また、光学部品の製造方法は、上述の光学部品用ガラス組成物を用い、パルスレーザーを集光照射して、前記ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備える。
【００３８】
以下、本発明の実施形態の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
【００３９】
［光学部品用ガラス組成物］
本発明の光学部品用ガラス組成物を構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
【００４０】
＜必須成分、任意成分について＞
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げ、ガラスに高分散性及び高透過率を付与する成分である。また、リン酸塩ガラスは、ケイ酸塩ガラスやホウ酸塩ガラス等に比べて熔融性が優れており、プレス時における耐失透性も優れているという点で、本発明の光学部品用ガラス部材に有用である。特に、Ｐ２Ｏ５成分の含有率を５．０％以上にすることで、レーザー照射により形成される異質相の屈折率に影響を及ぼす他の修飾酸化物を含有させても、耐失透性の高い安定なガラスを形成できる。一方、Ｐ２Ｏ５成分の含有率を６０．０％以下にすることで、レーザーを用いて切断すべきガラスの網目構造が低減されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは２０．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５２．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００４１】
Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分である。Ｎｂ２Ｏ５及びＴｉＯ2成分は、ガラスに含有させることで、可視光領域の光に対する透過率が維持されたまま、４００ｎｍ以下の波長の光に対して吸収を示すようになる。そのため、より低いレーザーパワーで多光子吸収を引き起こすことができ、ガラスの加工効率を高めることができる。また、特にリン酸塩ガラスの内部では、ガラスの屈折率とパルスレーザー光の照射によって形成される異質相との屈折率差Δｎを大きくするのに効果的な成分である。従って、本発明の光学部品用ガラス部材においては、これらのうち少なくともいずれか１つを必須成分として含有させることが好ましい。これにより、パルスレーザー光の吸収効率が高められながらも、ガラスの屈折率と、パルスレーザー光の照射によって形成される異質相の屈折率と、の屈折率差Δｎが大きくなる。そのため、光学部品としての利用に好適なガラスを得ることができる。
【００４２】
Ｎｂ２Ｏ５成分を含有する場合、上述の屈折率差Δｎを大きくし易くするための酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率の下限は、好ましくは５．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは２５．０％である。一方、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率は、６０．０％以下にすることが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率が６０．０％を超えると、ガラスの液相温度が上昇し、ガラスが失透し易くなる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率が６０．０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなるとともに、可視光に対する透明度が低下する。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
【００４３】
ＴｉＯ２成分を含有する場合、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは５．０％を下限とする。ＴｉＯ２成分の含有率が１．０％未満であると、上述の屈折率差Δｎを大きくすることは困難な場合がある。一方、ＴｉＯ２成分の含有率が５０．０％を超えると、ガラスの耐失透性が低下し、ガラスを安定に得ることが難しくなる。また、可視光領域のガラスの透明性の観点からも、その上限を５０．０％とすることが好ましい。これにより、ガラスの可視光に対する透明性が高められるため、可視光に対して好適な光学部品を作製できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４５．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４４】
本発明の光学部品用ガラス組成物では、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分のいずれかを必須成分として含有してもよいが、両成分を同時に含有してもよい。Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分は、それぞれ単独に含有しても効果を奏するが、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分を共存させると、より安定なガラスを得ることができ、ガラスの耐失透性をより高めることができる。しかし、両成分の合量が５．０％より少ないと、屈折率差を大きくとるために非常に大きなレーザーエネルギーを必要とするか、もしくは屈折率差が大きくならない。そのため、両成分の合量は、好ましくは５．０％、さらに好ましくは１０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは２５．０％を下限とする。一方、前記合量が７５．０％より多いと、液相温度の上昇、耐失透性の悪化、ガラスの不安定化等の問題がある。そのため、両成分の合量は、好ましくは７５．０％、より好ましくは６５．０％、最も好ましくは６１．０％を上限とする。
【００４５】
ＳｉＯ２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を３０．０％以下にすることで、より大きな屈折率差を得ることができる。また、レーザーを用いて切断すべきガラスの網目構造が低減されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは３０．０％を上限とし、より好ましくは２０．０％未満とし、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、ＳｉＯ２成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、ＳｉＯ２成分を０．１％以上含有することで、異質相の屈折率に影響を及ぼす修飾酸化物を含有させても、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．３％、最も好ましくは０．５％を下限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００４６】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を向上し、ガラス溶融時の粘度を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ａｌ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を高めつつ、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００４７】
ＭｇＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４８】
ＣａＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００４９】
ＳｒＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５０】
ＢａＯ成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を５０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くし、耐失透性の低下を抑えて、耐酸性をはじめとした化学的耐久性の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４０．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。ここで、特に分散の大きい（アッベ数が４０以下）ガラスが得られる点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは７．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５１】
ＺｎＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を４０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
【００５２】
本発明のガラス組成物では、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で５５．０％以下であることが好ましい。これにより、ＲＯ成分による屈折率及び分散の低下が抑えられ、一方で、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の含有率は、合計で好ましくは５５．０％、より好ましくは４５．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。
【００５３】
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有できる。
【００５４】
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、Ｎａ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｎａ２Ｏ成分を０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１．０％を下限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００５５】
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度を下げる成分であるとともに、ガラス形成時の耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｋ２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの液相温度を低くして失透等の発生を低減できる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．５％、最も好ましくは９．０％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
【００５６】
本発明のガラス組成物では、Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下であることが好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下が抑えられる一方で、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、ガラスの液相温度が低くなるため、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１７．０％を上限とする。なお、Ｒｎ２Ｏ成分はいずれも含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｒｎ２Ｏ成分の少なくともいずれかを０．１％以上含有することで、Ｐ２Ｏ５成分等により形成されるガラスの網目構造が一部で切断されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは２．０％を下限とする。
【００５７】
特に、本発明のガラス組成物では、（ＲＯ＋Ｒｎ２Ｏ）の含有率が、０．１％以上４０．０％以下であることが好ましい。これにより、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の含有率の合計は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは３．０％を下限とし、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。
【００５８】
Ｂ２Ｏ３成分は、安定なガラスの形成を促し、耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、より多量のＮｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分をガラス中に含有できるため、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは７．０％を上限とする。なお、Ｂ２Ｏ３成分は含有しなくとも所望の特性を備えたガラス組成物を得ることができるが、Ｂ２Ｏ３成分を０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．３％、最も好ましくは０．５％を下限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００５９】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスを失透し難くすることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
【００６０】
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＷＯ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの耐失透性を高めるとともに、短波長の可視光に対するガラスの透過率の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＷＯ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、最も好ましくは８．５％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６１】
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有率を４０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの安定性を高めて耐失透性の低下を抑えることができ、ガラスの透過率の低下を抑えることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。
【００６２】
ＺｒＯ２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促してガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、ＺｒＯ２成分の含有率を５．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分による屈折率の低下が抑えられ、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ２成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有できる。
【００６３】
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｌａ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｌａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いてガラス内に含有できる。
【００６４】
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｄ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｇｄ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６５】
Ｙ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明のガラス組成物中の任意成分である。特に、Ｙ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹ２Ｏ３、ＹＦ３等を用いてガラス内に含有できる。
【００６６】
本発明のガラス組成物では、Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄからなる群より選択される１種以上）の含有率の合計が、２０．０％以下であることが好ましい。これら成分の含有率を２０．０％以下にすることで、Ｌｎ２Ｏ３成分によるアッベ数の上昇が抑えられる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、所望の高分散を得易くしつつ、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。
【００６７】
ＳｎＯ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くし、光学恒数を調整する成分であり、本発明のガラス中の任意成分である。特に、ＳｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を多量に含有させることができ、高い屈折率を維持したまま、ガラスの透過率及び耐失透性を低下し難くできる。また、ガラスの屈折率と異質相の屈折率との間における屈折率差をより大きくできる。従って、酸化物基準の全質量に対するＳｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＳｎＯ成分は、原料として例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス体内に含有することができる。
【００６８】
Ｓｂ２Ｏ３成分は、短波長の可視光に対するガラスの透過率を高める成分であるとともに、ガラスを溶融する際に脱泡効果を有する、本発明のガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を１．０％以下にすることで、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くなり、金型に付着する不純物が低減されるため、ガラス成形体の表面への凹凸や曇りの形成を低減できる。従って、酸化物基準の全質量に対するＳｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。
【００６９】
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ２Ｏ３成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤、脱泡剤、又はそれらの組み合わせを用いることができる。
【００７０】
＜含有させるべきでない成分について＞
次に、本発明のガラス組成物に含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
【００７１】
また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でも材料自体が着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。そのため、可視の波長域において本発明の光学部品を用いる場合には、実質的に含まないことが好ましい。
【００７２】
さらに、Ｂｅ、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ａｓ、Ｏｓ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ等の各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされるため、環境上の影響を重視する場合には、これらを実質的に含まないことが好ましい。
【００７３】
さらに、Ｆ成分は、ガラスの屈折率や分散を調整する成分であるが、レーザー照射による屈折率差を小さくする成分である。従って、本発明のガラス部材では、Ｆ成分は実質的に含有しないことが好ましい。
【００７４】
＜製造方法＞
本発明のガラス組成物は、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
【００７５】
＜物性＞
本発明の光学部品用ガラス組成物は、高い屈折率（ｎｄ）を有するとともに、高い分散性、すなわち小さいアッベ数（νｄ）を有することが好ましい。特に、本発明の光学部品用ガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．６５、より好ましくは１．７０、最も好ましくは１．７３を下限とし、好ましくは２．４０、より好ましくは２．３０、最も好ましくは２．２０を上限とする。また、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）は、好ましくは４５、より好ましくは３５、最も好ましくは３０を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに光学部品の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。なお、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）の下限は特に限定しないが、本発明によって得られる光学部品用ガラス組成物のアッベ数（νｄ）は、概ね１０．０以上、具体的には１２．５以上、さらに具体的には１５．０以上であることが多い。
【００７６】
また、本発明の光学部品用ガラス組成物は、特に可視光領域（４００ｎｍを超え且つ７６０ｎｍ以下の領域）の波長の光に対する光学部品用途を目的とする場合、可視光領域の波長の光を透過することが好ましい。一方で、中心波長が８００ｎｍのパルスレーザー光を集光照射する場合、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光、例えば４００ｎｍの波長の光に対して吸収を有することが好ましい。これにより、パルスレーザー光の波長の２倍のエネルギーに相当する２個分の光子で励起する二光子吸収過程が起こり易くなる。そのため、光学部品用ガラス組成物に対してパルスレーザー光を集光照射したときに、パルスレーザー光の吸収効率を高めることができ、ガラスの加工効率を高めることができる。より具体的には、４００ｎｍの波長の光に対する吸収を有しており、この波長の光に対する内部透過率が低いことが好ましい。ここで、４００ｎｍの波長の光に対する内部透過率は、９７％以下が好ましく、９５％以下がより好ましく、９０％以下が最も好ましい。
【００７７】
また、本発明の光学部品用ガラス組成物は、５．３以下の比重を有することが好ましい。これにより、光学部品や、光学部品の搭載される光学系を小型軽量化することができる。従って、本発明の光学部品用ガラス組成物の比重は、好ましくは５．３、より好ましくは４．３、最も好ましくは３．８を上限とする。なお、本発明の光学部品用ガラス組成物の比重の下限は特に限定しないが、本発明によって得られる光学部品用ガラス組成物の比重は、概ね２．４以上、具体的には２．８以上、さらに具体的には３．２以上であることが多い。
【００７８】
＜本発明により得られる異質相の屈折率差について＞
上述の光学部品用ガラス組成物から、母材と屈折率が異なる異質相を形成して光学部品を製造する際、必要となるガラス内部に存在する該異質相領域の光軸方向の厚みは、母材と異質相との屈折率差Δｎによって決定される。通常の回折光学素子等の光学設計においては、部品を通過する光の位相波面が０から２πで計算され、その際、位相Φの変化量は下式で与えられる。Φは位相（ラジアン）、Δｎは母材と異質相の屈折率差、ｄは異質相の厚み、λは波長である。
【数１】
【００７９】
上記の式１において、Φ＝２πとなるのに必要な厚みは、設計波長をλ＝６３２．８ｎｍとしたとき、表１のようになる。すなわち屈折率差Δｎが大きいほど同じ効果（例えば位相の変化）を得るために必要となるガラス内部の異質相領域の厚みが小さくなる。
【表１】
【００８０】
必要な異質相領域の厚みが小さくなることは、母材と屈折率が異なる異質相を利用する光学部品において、部品のコンパクト化に効果的である。また、形成すべき異質相領域の全体量が少なくなるので、必要なエネルギーも少なくて済む。また、例えばガラス内部に異質相領域が形成された既製品を作っておき、必要に応じて利用する場合、異質相領域の厚みが薄ければ薄いほど、ガラスに対して自由に加工できる部分が多くなり、加工性・製造性の面で好ましい。
【００８１】
現在、機器に実装する光学部品のコンパクト化に関しては非常に高いニーズがあり、例えばデジタルカメラに用いられる、水晶、ニオブ酸リチウム等の単結晶からなる光学ローパスフィルタは、１００〜３００μｍ程度の厚みで製作されることが試みられている。一方で、母材と屈折率が異なる異質相を利用する光学部品を製造する際、該異質相領域の厚みは、加工するガラスの厚みの半分程度より小さいことが、回折光学部品の設計の自由度向上のため好ましいとされている。仮にガラスの厚みが３００μｍであれば、該ガラスの半分程度の１５０μｍよりも小さいことが好ましい。
【００８２】
従って、母材と異質相領域との屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜は、０．００５以上が好ましく、０．０１以上がより好ましい。これにより、異質相の厚みが薄くなるため、基板の厚みをより薄くすることができる。また、異質相が形成されずに残存する基板の厚みが増加するため、光学ローパスフィルタ機能以外の機能がもたらされる構造を母材に付加することも可能である。なお、本願明細書における屈折率差｜Δｎ｜は、特段の記載が無い限り、波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率の差を指すものとする。
【００８３】
＜パルスレーザー光の発生手段及び伝送手段＞
本発明では、集光点において熱の発生を起こし難い、パルス幅が１０ピコ秒（１０ｐｓ＝１０−１２ｓ）以下のパルスレーザーを用いることができる。好適には、パルスレーザー光は、波長約８００ｎｍ、パルス幅３００フェムト秒（３００ｆｓ＝３×１０−１３ｓ）、繰り返し周波数２５０ｋＨｚ、集光対物レンズの手前のパワーで投入平均パワー１２０〜４８０ｍＷ（０．４８〜１．２５μＪ／パルス）程度のフェムト秒パルスレーザーを用いる。このフェムト秒パルスレーザーを、倍率１０倍（開口数０．３）の対物レンズ等を介して、表面を研磨したガラス材料の内部に集光照射することにより、ガラス材料の内部の局所において瞬間的に異質相を生成できる。
【００８４】
照射するレーザーの波長は、本発明のガラスに吸収がなく透明な波長領域であることが好ましい。照射するガラスの透過率や特定波長の吸収の有無にも依るが、好ましくは、約２００ｎｍ〜２１００ｎｍ、より好ましくは、４００〜１１００ｎｍ、最も好ましくは、５００〜９００ｎｍである。この範囲であれば、集光された光強度の高い部位のみで多光子吸収を起こし精密な加工ができるので好ましい。
【００８５】
レーザーの繰返し周波数は、下限は、好ましくは１０Ｈｚ以上、より好ましくは１ｋＨｚ以上、最も好ましくは１００ｋＨｚ以上である。繰返し周波数の下限が、１０Ｈｚ以上であれば、集光される部位に対して各々１パルス以上のレーザーパルスが照射されるため、異質相を形成する際のレーザービームの強度及びポインティングのゆらぎを平均化でき、その影響を低減できる。また、これにより平滑な界面をもつ異質相が形成し易くなるため、走査速度を上げても平滑な面を保ち易くでき、スループットをさらに向上することができる。
【００８６】
レーザーの繰返し周波数は、上限は、好ましくは１００ＭＨｚ以下、より好ましくは１ＭＨｚ以下、最も好ましくは、５００ｋＨｚ以下である。繰返し周波数の上限を１００ＭＨｚ以下とすることで、加工時の熱の蓄積による熱歪みやクラックの発生が抑制され、且つステージの速度が制御し易くなるため、より精度の高い加工を行うことができる。
【００８７】
レーザーのパルス幅の下限は、好ましくは、１０ｆｓ以上、より好ましくは、５０ｆｓ以上、最も好ましくは、１００ｆｓ以上である。下限を１０ｆｓ以上とすることで、形成される異質相のサイズと屈折率変化の分布の調整を容易にできる。一方、レーザーのパルス幅の上限は、好ましくは、１０ｐｓ以下、より好ましくは、１ｐｓ以下、最も好ましくは、５００ｆｓ以下である。上限を１０ｐｓ以下とすることで、形成される異質相周辺部への熱影響を低減でき、精度の高い加工を行うことができる。
【００８８】
ガラス材料を載置するステージは、位置再現性が１００ｎｍ以下である電動ベアリングステージやエアベアリングステージを用いるのが好ましい。特にレーザー光に対してガラスを移動させながら加工する場合、ステージの走査速度は、１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒が好ましい。この範囲であれば、重ね描き加工等も安定して行うことができる。なお、本願発明はステージを用いる形態に限定されず、例えばステージ操作を行わずに、ガラスを移動させない状態で複数のレーザービーム、又は複数に分離した単一のレーザービームを、同時にガラスに照射して一括してガラスを加工することも可能である。
【００８９】
レーザーを集光する集光レンズの開口数Ｎ．Ａ．は次式で表される。
【数２】
ここで、ｆはレンズの焦点距離、Φはレンズの有効開口径である。
集光レンズの開口数の下限は、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、最も好ましくは０．１以上である。開口数の下限を０．０１以上とすることにより、レーザーを照射した際にガラスの内部で屈折率が変化し易くなるため、特に厚みが薄いガラスの内部を加工する際に、レーザーの入射面や出射面でガラスを破壊せずにガラスを加工できる。また、開口数の上限は、好ましくは０．８５以下、より好ましくは０．６以下、最も好ましくは０．５以下である。開口数の上限を０．８５以下とすることにより、比較的低い開口数での加工となり、パワー密度を増加させてもガラスの内部に空洞が形成され難くなるため、ガラスのより大きな体積に対して異質相を形成できる。
【００９０】
集光倍率の下限は、好ましくは１倍（等倍）以上、より好ましくは５倍以上、最も好ましくは１０倍以上である。集光倍率の下限を１以上とすることにより、パワー密度が高められるため、大きな屈折率変化を得易くでき、且つ異質相の光軸方向の形状の制御をし易くできる。一方、集光倍率の上限は、好ましくは１００倍以下、より好ましくは６０倍以下、最も好ましくは４０倍以下である。集光倍率の上限を１００倍以下とすることにより、比較的低いパワーで大きな屈折率変化を得ると同時に、試料と対物レンズとの間の距離を大きくとることができ、加工できる表面形状の選択範囲を広くすることができる。
【００９１】
本発明に係る光学部品の製造方法においては、パルスレーザービームの照射により材料内部に異質相を形成するため、使用するパルスレーザービームのパワー密度を所定の範囲にすることが好ましい。レーザービームのパワー密度は、通常は単位面積及び単位時間当たり、どれだけのエネルギーが投入されたかを示す量であり、連続発振レーザービームを一点に集光する場合は下記式で表される。
【数３】
【００９２】
これに対して、パルスレーザービームを１点に集光する場合は下記式で表される。
【数４】
【００９３】
集光するパルスレーザーのピークパワー密度は、焦点位置あるいは、集光位置、あるいは結像位置の最もエネルギーが高い個所において、好ましくは３ＴＷ／ｃｍ２、より好ましくは１０ＴＷ／ｃｍ２、最も好ましくは２０ＴＷ／ｃｍ２を下限とする。（Ｇ；ギガ＝１０９、Ｔ；テラ＝１０１２）ピークパワー密度の下限を３ＴＷ／ｃｍ２以上とすることで、ガラス内部に屈折率変化を起こして異質相を形成できる。一方で、ピークパワー密度は、好ましくは４００ＴＷ／ｃｍ２、より好ましくは２００ＴＷ／ｃｍ２、最も好ましくは１００ＴＷ／ｃｍ２以下を上限とする。ピークパワーの上限を４００ＴＷ／ｃｍ２以下とすることで、屈折率が変化した異質相の形状を制御し易くでき、異質相の内部における屈折率分布も均一に近付けることができる。
【００９４】
一方で、レーザーを照射されるガラスは、照射するレーザーの波長に対して吸収が小さいことが好ましい。より具体的には、照射するレーザーの波長に対して、１０ｃｍの厚みで測定される内部透過率が９５％以上であることが好ましい。これにより、ガラスを透過するレーザーの出力の低下が抑えられるため、ガラスの所望の範囲に異質相を形成できる。
【００９５】
レーザーを照射する条件は適宜設定されるが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たす条件が好ましい。上述のガラス組成及び照射の条件を組み合わせることで、本発明においては、低い照射強度であっても屈折率が０．００５以上変化した異質相が得られる。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【００９６】
本発明で形成される異質相の屈折率変化領域は、その用途に応じて適宜二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成される。そして、この屈折率変化領域は連続している。すなわち、ガラス材料の内部には、レーザーの照射による空洞を有しないことが好ましい。ここで空洞が生じてしまうと、連続した異質相に屈折率差の不連続な界面が形成されるため、光の散乱や多重反射の原因となる。また、本発明に係る光学部品の製造方法では、レーザーの照射によって生じる、希土類元素の価数変化や金属コロイドの析出による光学部品用ガラスの着色や、結晶析出による異方性の発生を有しないことが好ましい。また、本発明における異質相に周期構造を持たせる場合は、周期ピッチ及び／又は異質相の幅が、光学部品で使用する波長と同程度のサイズより大きいことが好ましい。すなわち、可視光領域（４００ｎｍ−７６０ｎｍ）の光に対して用いられる光学部品であれば、周期ピッチ及び／又は異質相の幅は、好ましくは４００ｎｍ、より好ましくは１μｍ、最も好ましくは１０μｍを下限とする。周期構造の周期ピッチ及び／又は異質相の幅を４００ｎｍ以上とすることで、加工時における異質相の形状の自由度が高くなるため、光学部品を透過する光の位相を制御し易くできる。従って、周期構造の周期ピッチ及び／又は異質相の幅が光学部品で使用する波長より大きい光学部品は、周期ピッチ及び／又は異質相の幅が小さい光学部品と区別されることが好ましい。
【００９７】
本発明の製造方法においては、パルスレーザー光を複数のビームに分割する工程を有していてもよく、またそれらの複数のパルスレーザー光をそれぞれ複数位置に集光照射することも好ましい。これにより、一括して複数の屈折率が異なる領域が材料内部に形成されるため、加工スループットを向上させることができる。ビームを複数に分割する工程は、ビームスプリッター、回折格子、マイクロレンズアレイ、ホログラム、及び位相変調素子等から選択される光学部品を用いて行うが、これに限定されない。
【００９８】
また、一本又は分割された複数本のパルスレーザー光の各々のパルスの位相、振幅、波長、偏光、及びパルス時間幅のうち１つ以上を変化させる工程を有していてもよい。それらの変化したパルスレーザー光を適宜組み合わせることにより、照射する材料の屈折率分布や形状に依存しない、自由度の高い加工を行うことができる。
また、上述の光学部品用ガラスの内部の所望の位置に形成された屈折率変化領域をさらに広範囲に形成するために、集光させたパルスレーザー光の集光点を、光学部品用ガラスに対して相対移動させることも可能である。
【００９９】
＜異質相の形成方法＞
図１は、本発明の一実施形態に係る、ガラスの内部に異質相を生成する方法を例示する図である。母材４０を水平面内に移動可能なステージ５０に固定し、ステージ５０を移動しながらパルスレーザー１２を発振し、レーザー光を母材４０の上方から照射する。パルスレーザー１２からのレーザー光は、集光レンズ１４によって集光されて、母材４０の内部に照射される。これにより、レーザー光の焦点近傍の局所領域が瞬間的に加熱され、母材４０の内部に屈折率が変化した異質相２５が生成される。走査方向２０を適宜設定することにより、母材４０の内部において略直線状の形状を有する異質相２５を生成できる。異質相２５は、観察及び評価方向３０から見た断面を用いて屈折率を評価できる。
【０１００】
なお、通常は、本発明に係る異質相の生成方法を用いて加工したガラスを光学部品等として用いる場合の透過光は、パルスレーザー１２からのレーザー光と平行になるようにする。すなわち、観察及び評価方向３０は、通常に光学部品等として使用する場合の透過光の方向に対して直交する。
【０１０１】
＜異質相の屈折率評価方法＞
図２は、本発明の一実施形態に係る、ガラス材料の内部に生成した異質相の観察及び屈折率評価条件を示す図である。図２には、図１における観察及び評価方向３０と直交する断面において、母材４０を切開した断面を例示した。レーザー入射方向１８は、図１におけるパルスレーザー１２の照射方向と同一である。加工深さ２８は、母材４０のレーザー入射方向１８に近い端面から異質相２５までの距離である。典型的な加工深さ２８は、１０〜２０００μｍであるが、これに限られず、集光レンズ１４の焦点距離の選択及び集光レンズ１４と母材４０との間隔の調整に基づいて適宜設定される。
【０１０２】
図３は、本発明の一実施形態に係る、異質相の屈折率を評価するための定量位相顕微鏡の構成を示す図である。定量位相顕微鏡５５は、光源６０、スプリッター６２、ミラー６４、６６、ハーフミラー７０、集光光学系７２、撮像素子７４を有する。光源６０は、好適にはレーザーである。光学系のアライメントは、ハーフミラー７０において、試料６８を通過した物体光７８と参照光７６とが位相干渉を起こすよう調整される。物体光７８及び参照光７６の経路に介在できる光学系は適宜設計できる。特に、試料を透過した物体光７８を拡大するための対物レンズ、及び参照光７６を発散させる対物レンズを介在させることにより、測定に用いる光の波長程度の面分解能で評価されることが好ましい。
【０１０３】
母材を研磨して得られる試料６８の、観察及び評価方向３０における厚みは２０μｍとする。試料６８は、試料中の屈折率の計測領域を、定量位相顕微鏡の物体光７８の経路が通過するよう設置される。すなわち、図２に示した異質相２５を含む母材４０の断面に対して物体光７８の経路は直交する。物体光７８の経路が異質相２５を含まない母材４０を通過する場合は、母材４０のみの屈折率が物体光７８の位相情報に反映される。物体光７８の経路が異質相２５を通過する場合は、異質相２５の屈折率が物体光７８の位相情報に反映される。
【０１０４】
このように位相干渉した光を、撮像素子７４を用いて計測し解析することにより、試料６８の屈折率や、試料６８が有する材質の不均一さに基づく屈折率差等を解析できる。それにより、試料６８の断面内における屈折率及び屈折率差の１次元又は２次元分布を計測できる。好適な定量位相顕微鏡の例は、マッハツェンダー型顕微干渉計である。計測できる屈折率差の典型的な精度は、波長６３２．８ｎｍにおいて０．０００２である。
ここで、図３に示す定量位相顕微鏡を用いて、母材４０及び母材４０に含まれる異質相２５を通過する物体光７８を解析することにより、母材４０と異質相２５との屈折率差を計測できる。
【０１０５】
＜光学部品＞
本発明の光学部品用ガラス部材は、部材内部の異質相の形状や周期構造に基づいて、透過型回折格子、フレネルレンズ、ホログラム素子、回折レンズ、カメラ用レンズ、球面収差補正や色収差補正の可能なレンズ、ＣＤ／ＤＶＤ用ピックアップレンズ、マイクロレンズ、及びマイクロレンズアレイ等に用いうる。
【０１０６】
例えば、回折光学部品や光拡散部品として、固体撮像素子を有する撮像光学系に組み込み、適度に像をぼかすことでモアレを低減する光学的ローパスフィルタにも用いうる。光拡散素子としての利用には、光拡散板等も含まれる。光フィルタとしての利用には、ビームスプリッター、偏光フィルタ、波長選択フィルタ、波長ローパスフィルタ、波長ハイパスフィルタ、及び光アッテネーター（光減衰器）等も含まれる。
【０１０７】
レンズとして用いる場合、光学部材の一部又は全体が平面、球面、非球面、自由曲面のレンズ形状であってもよく、光学部材の形状による機能と内部に形成された異質相の機能とが複合化された光学部品であってもよい。
【０１０８】
他の用途としては、記録用メモリ部品、映像表示部品等が挙げられる。また、光情報通信に用いられる、光導波路構造、光分波器構造、及び／又はリング共振器構造を有していてもよい。光学部品の用途は、これらに限定されるものではなく、これらの光学機能を有する異質相を集積化した光学部品としてもよい。
【０１０９】
本発明の光学部品は、パルスレーザー光の集光照射によりガラス材料の内部に形成される屈折率変化領域を用いるものであり、レーザー光を集光照射する際のガラス材料の形状は、レーザー入射面が平面であることが好ましい。なお、ガラス材料の形状は、必ずしも平面に限られる必要はなく、例えば凸レンズや凹レンズのような凹面や凸面を有していてもよく、高次の曲面を有していてもよい。
【０１１０】
本発明の光学部品は、レーザー光を集光照射してガラス材料の内部に加工を行ったものを、例えばその後の切削や研磨によって所望の材料形状に加工されたものでもよく、例えば、その形状が凹面や凸面や高次の曲面、多角形の段差や溝を有する構造でもよい。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
【０１１２】
＜実施例１：母ガラスの光学特性＞
表２〜表４に、母材として用意した試料Ａ〜Ｔの組成（酸化物換算組成における質量％）、及び、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、比重、及び波長４００ｎｍの光についての吸収の有無の結果を示す。表中の空欄は、組成に含まれないか又は組成比が計測限界以下であることを表す。なお、表２のうち試料Ｃ〜Ｅは、本願の比較例に関するものである。
【０１１３】
本発明の試料Ａ〜Ｔのガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表２〜表４に示した組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。
【０１１４】
ここで、試料Ａ〜Ｔのガラスの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
【０１１５】
また、試料Ａ〜Ｔのガラスの吸収波長は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１７−８２に準じ、反射損失を含まない分光透過率（τ）として、厚さ１０ｍｍにおける内部透過率を評価した。ここで、４００ｎｍの波長の光についての内部透過率の値が９５％以下の場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「○」を記載した。また、この内部透過率の値が９５％より大きく９７％以下の場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「△」を記載した。また、この内部透過率の値が９７％より大きい場合は、表２〜４の「吸収の有無」欄に「×」を記載した。
【０１１６】
また、試料Ａ〜Ｔのガラスの比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５（光学ガラスの比重の測定方法）に記載された方法により測定した。
【０１１７】
【表２】
【０１１８】
【表３】
【０１１９】
【表４】
【０１２０】
表２〜４に表されるように、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．６５以上、より詳細には１．７５以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は２．４以下、より詳細には２．２以下であり、所望の範囲内であった。
【０１２１】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれもアッベ数（νｄ）が１０以上、より詳細には１５以上であるとともに、このアッベ数（νｄ）は４５以下、より詳細には４１以下であり、所望の範囲内であった。
【０１２２】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも比重が５．３以下、より詳細には３．８以下であるとともに、この比重は２．４以上、より詳細には３．２以上であり、所望の範囲内であった。
【０１２３】
また、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｔのガラスは、いずれも２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光に対して吸収が認められた。より具体的には、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｔのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、いずれも９７％以下であった。特に、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、いずれも９５％以下であった。一方で、試料Ｃ〜Ｅのガラスにおける、波長４００ｎｍのレーザーについての内部透過率は、９７％より大きかった。加えて、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒのガラスは、いずれも４５０ｎｍ〜８００ｎｍまでの間で特異な吸収もなく、可視光領域で高い透過率を有するガラスであった。
【０１２４】
＜実施例２：異質相の生成及び評価＞
異質相の生成は、前述の図１を示して記載した方法により実施した。すなわち、集光レンズ１４として開口数０．３の１０倍対物レンズ（ＵｐｌａｎＦｌ；Ｏｌｙｍｐｕｓ社製）を用い、約７×１０−８ｃｍ２のスポット面積に集光させた。ステージ５０は１ｍｍ毎秒の速度で一方向に移動させた。レーザー光の集光領域が間隔３０μｍのラインアレー状となるように走査を繰り返した。フェムト秒パルスレーザーは、Ｎｄ−ＹＬＦ励起のＴｉサファイア再生増幅システム（Ｍｉｒａ９００−ＲｅｇＡ９０００システム；Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社製）から中心波長８００ｎｍ、パルス幅３００ｆｓ、繰り返し周波数２５０ｋＨｚで発振させたパルスレーザーを集光レンズに導入した。投入されるレーザーのパワーはＮＤフィルタで調節され、対物レンズ手前の測定値で、レーザー光の出力を時間平均した平均出力で１２０〜２４０ｍＷのパワーを投入した。これらの手順により、母材４０の上方端面から深さ２００μｍの領域に間隔３０μｍのラインアレー状の異質相２５を形成した。さらに、ステージ５０の移動方向及び移動量を適宜調整し、複数の平行線状に整列した異質相２５を形成した。
【０１２５】
表５に、本発明に係る異質相の生成方法を用いて加工した試料Ａ〜Ｔにおける異質相の屈折率差を、母材に対する差分として示す。この差分は、絶対値が最大である差分の値を符号付きで示すものである。
【０１２６】
図４は、本発明の一実施形態に係る、母材中の異質相の屈折率差の計測例を示す図である。図４には、表３に示した異質相の屈折率差の計測結果を表した。屈折率差のレーザー平均出力依存性２００は、異質相を含む母材を試料とし、定量位相顕微鏡を用いて計測した、レーザー光の出力を時間平均した平均出力［ｍＷ］に対する異質相の母材に対する屈折率差を表す。
ここで、前記平均出力は対物レンズ手前のレーザーパワーであるが、開口数０．３の１０倍対物レンズで照射した場合、焦点位置での１パルスあたりのエネルギー、及びピークパワー密度は、前記平均出力が１２０、２４０、３６０、４８０ｍＷのとき、それぞれ、約０．３、０．６、０．９、１．３μＪ／パルス、及び、約１４、２８、４３、５７ＴＷ／ｃｍ２であった。（Ｔ：テラ＝１０１２）
【０１２７】
【表５】
【０１２８】
その結果、表５及び図４に示すように、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒは、レーザー平均出力１２０［ｍＷ］、２４０［ｍＷ］、３６０［ｍＷ］及び４８０［ｍＷ］の照射条件の少なくともいずれかにおいて、屈折率差の絶対値が０．００５以上を示した。その一方で、試料Ｃ〜Ｅ及びＳ〜Ｔは、レーザー平均出力４８０［ｍＷ］以下の全ての照射条件においても、屈折率差の絶対値が０．００５を超えなかった。表５から、異質相の屈折率差の上限が母材の組成に依存するとともに、試料Ａ〜Ｂ及びＦ〜Ｒは、母材に対する屈折率差の絶対値が０．００５以上の異質相を生成できた。
また、表５及び図４より、Δｎの絶対値として０．００５を超えた試料においては、いずれもΔｎがマイナス方向の値が大きくなる特徴が見られた。
【０１２９】
＜実施例３：レンズの例＞
図５は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材をレンズとして使用した概念図である。
図５においては、レンズ形状の光学部材３００は内部に異質相３０２を有し、これにより本来のレンズ形状で形成される焦点位置が変化しうる。具体的には、異質相３０２を設けることにより、内部の異質相により補正された焦点位置３１４を発生しうる。
異質相３０２は周期的であってもよく、ランダムであってもよい。周期的な配列は、フレネルレンズのようなリング幅が周期的に変調する同心円状のリング形状の異質相であってもよい。異質相３０２の配置、光学部品内に占める割合等は設計事項である。
【０１３０】
＜実施例４：回折格子の例＞
図６は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材を回折格子として使用した概念図である。
図６（ａ）において、回折格子として機能する光学部品３５０は、内部に３次元的に周期配列された異質相３５２を有する。すなわち、本発明に係る製造方法を用いて加工したガラス部材において、内部に３次元的に周期配列された異質相を有する光学部品は回折格子として機能しうる。具体的には、本発明に係る回折格子として機能する光学部品３５０に、入射光３６０を入射して得られる出射光３６２は、回折光を含んでなる。
図６（ｂ）は、入射する点光源３７０を表す概念図である。例えば、入射する点光源３７０は、回折格子として機能する光学部品３５０への入射光３６０の一部の光路の、進行方向における断面でありうる。
図６（ｃ）は、出射した点光源３８０を表す概念図である。一実施形態において、本発明に係る回折格子として機能する光学部品３５０に、入射する点光源３７０を入射することにより、出射した点光源３８０が得られる。
異質相の周期やサイズ等は設計事項であり、これらにより回折光の強度比や分布は変化しうる。
【０１３１】
以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、光学的ローパスフィルタ、種々の回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ及びレンズに関連する光学部品、マイクロレンズアレイ等にも同様に対応することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１２ パルスレーザー
１４ 集光レンズ
１８ レーザー入射方向
２０ 走査方向
２５ 異質相
２８ 加工深さ
３０ 観察及び評価方向
４０ 母材
５０ ステージ
５５ 定量位相顕微鏡
６０ 光源
６２ スプリッター
６４、６６ ミラー
６８ 試料
７０ ハーフミラー
７２ 集光光学系
７４ 撮像素子
７６ 参照光
７８ 物体光
２００ 屈折率差のレーザー平均出力依存性
２１０ 屈折率対アッベ数特性
３００ レンズ形状の光学部品
３０２ 異質相
３１０ 入射光
３１２ 部材の形状による焦点位置
３１４ 内部の異質相により補正された焦点位置
３５０ 回折格子として機能する光学部品
３５２ 内部に３次元的に周期配列された異質相
３６０ 入射光
３６２ 出射光
３７０ 入射する点光源
３８０ 出射した点光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス部材。
【請求項２】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｎｂ２Ｏ５成分 ５．０〜６０．０％及び
ＴｉＯ２成分 １．０〜５０．０％
の少なくともいずれかを含有する請求項１記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項３】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１又は２記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項４】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２の含有量が２０％未満である請求項３記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項５】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜５０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から４のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項６】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が５５．０％以下である請求項５記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項７】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が３５．０％以下である請求項５記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項８】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から７のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項９】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下である請求項８記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１０】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で４０．０％以下である請求項５から９のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１１】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜４０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から１０のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１２】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、Ｆ成分を実質的に含有しない請求項１から１１のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１３】
前記光学部品用ガラス部材の母材ガラスと前記異質相領域との波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜が０．００５以上である請求項１から１２のいずれか記載の光学部品用ガラス部材（但し、異質相が空洞である場合は除く）。
【請求項１４】
前記異質相領域は、パルスレーザーを集光照射することにより形成されたものである請求項１から１３のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１５】
前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである請求項１４記載の光学部品用ガラス部材。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【請求項１６】
前記異質相領域は、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている請求項１から１５のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１７】
光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイより選択される光学部品として用いられる請求項１から１６のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１８】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有するガラス組成物を用い、
パルスレーザーを集光照射して、ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備えた光学部品の製造方法。
【請求項１９】
前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである請求項１８記載の光学部品用ガラス部材の製造方法。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒以下
【請求項２０】
パルスレーザーを集光照射して、ガラス内部の所望の位置に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域が形成される光学部品を製造するためのガラス組成物であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有する光学部品用ガラス組成物。
【請求項１】
内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５．０〜６０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の少なくともいずれかを必須成分としてさらに含有する光学部品用ガラス部材。
【請求項２】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｎｂ２Ｏ５成分 ５．０〜６０．０％及び
ＴｉＯ２成分 １．０〜５０．０％
の少なくともいずれかを含有する請求項１記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項３】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１又は２記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項４】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２の含有量が２０％未満である請求項３記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項５】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜５０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から４のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項６】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が５５．０％以下である請求項５記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項７】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有率が３５．０％以下である請求項５記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項８】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から７のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項９】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で２０．０％以下である請求項８記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１０】
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の含有率が、合計で４０．０％以下である請求項５から９のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１１】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜４０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜５．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から１０のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１２】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、Ｆ成分を実質的に含有しない請求項１から１１のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１３】
前記光学部品用ガラス部材の母材ガラスと前記異質相領域との波長６３２．８ｎｍの光に対する屈折率差Δｎの絶対値｜Δｎ｜が０．００５以上である請求項１から１２のいずれか記載の光学部品用ガラス部材（但し、異質相が空洞である場合は除く）。
【請求項１４】
前記異質相領域は、パルスレーザーを集光照射することにより形成されたものである請求項１から１３のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１５】
前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである請求項１４記載の光学部品用ガラス部材。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒〜１０ｍｍ／秒
【請求項１６】
前記異質相領域は、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている請求項１から１５のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１７】
光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイより選択される光学部品として用いられる請求項１から１６のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
【請求項１８】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有するガラス組成物を用い、
パルスレーザーを集光照射して、ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域を形成する工程を備えた光学部品の製造方法。
【請求項１９】
前記パルスレーザーが、以下の条件（ａ）から（ｄ）を満たすレーザービームである請求項１８記載の光学部品用ガラス部材の製造方法。
（ａ）パルス幅：１０フェムト（１０×１０−１５）秒〜１０ピコ（１０×１０−１２）秒
（ｂ）繰り返し周波数：１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ
（ｃ）焦点位置でのピークパワー密度：３ＴＷ／ｃｍ２〜４００ＴＷ／ｃｍ２
（ｄ）走査機構によって走査される焦点の走査速度：１０μｍ／秒以下
【請求項２０】
パルスレーザーを集光照射して、ガラス内部の所望の位置に屈折率差が異なることにより区分される異質相領域が形成される光学部品を製造するためのガラス組成物であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ２Ｏ５成分を５〜６０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及び／又はＴｉＯ２成分を必須成分として含有する光学部品用ガラス組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７３９３４（Ｐ２０１１−７３９３４Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８２５０（Ｐ２００９−２２８２５０）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「三次元光デバイス高効率製造技術」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「三次元光デバイス高効率製造技術」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]