電圧印加イオン交換によるマイクロレンズの作製に関する研究

外加电压离子交换法制备微透镜的研究

• 批准号: 63550587
• 负责人: 田中 雅美
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kinki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550587/
• 关键词: マイクロレンズ; 光学ガラス; イオン交換; オプトエレクトロニクス

オプトエレクトロニクス技術等の発展に伴い、300μm程度以下の大きさのマイクロレンズの開発が望まれている。本研究の目的は、電圧印加イオン交換によって、ガラス基板内に任意の大きさと焦点距離をもつマイクロレンズを形成させる方法を調べることであり、以下の諸点を明らかにした。1.マイクロレンズの作製法 第1段階で、ソーダガラスと溶融硝酸銀を接触させ、電圧を印加してAg^+イオンをガラス中のNa^+イオンとイオン交換させながら、Ag^+イオンの半球状濃度分布帯を形成させた。第2段階では、その半球状分布帯を溶融硝酸ナトリウムと接触させ、電流を同方法に流すことによって、ガラス基板内でのAg^+イオン濃度分布帯の形を球状に変えることができた。2.理論的解析 上記のAg^+イオン濃度分布の形は、操作条件(電流値、電圧印加時間、温度)によって変化する。本研究では、電場の影響を考慮した拡散方程式を解くことによって、マイクロレンズに最適な放物線型の濃度分布(屈折率分布)を形成させるための操作条件を求めた。3.理論の実験的検証 例として、直径40μm程度のマイクロレンズを作製するための理論的操作条件(第1段階は583K、1.5A/m^2、83分;第2段階は613K、2A/m^2、120分)に従ってイオン交換を行い、良好な放物線型のAg^+イオン濃度分布になることを示した。なお、第2段階での電流密度を0および10.5A/m^2にした場合のAg^+イオン濃度分布の理論的予測は、それぞれガラス表面側および内部側に片寄り、実測結果とよい一致を示した。これらの結果に基づいて、任意の直径のマイクロレンズを作製するための操作条件を理論的に推定できることを明らかにした。以上の成果を1988年上海国際ガラスシンポジウム(11月)(講演抄録P.71)および化学工学協会第54年会(1989年4月)で発表し、またJ.Non-Crystalline Solidsに投稿中である。

The development of high-tech technologies is expected to be accompanied by the development of high-tech technologies below 300μm. The purpose of this study is to adjust the method of forming an arbitrary large focal distance in a substrate by means of voltage switching. 1. The first step of the preparation method of silver nitrate is to dissolve silver nitrate in contact with it and to form a hemispherical concentration distribution zone of Ag + in the medium of Na + exchange and Ag + exchange. In the second stage, the concentration distribution of Ag^+ in the substrate is spherical. 2. The theoretical analysis describes the variation of Ag^+ concentration distribution and operating conditions (current value, voltage exposure time, temperature). In this study, the influence of electric field on the dispersion equation is considered. 3. The theoretical operating conditions (583K, 1.5 A/m^2, 83 min in the first stage and 613K, 2 A/m^2, 120 min in the second stage) for the exchange of ions and the concentration distribution of Ag^+ ions in the fine emission line are shown. The theoretical prediction of Ag^+ concentration distribution in the case where the current density of the second stage is between 0 and 10.5 A/m2 is consistent with the experimental results. The results of this study are based on theoretical assumptions about the operating conditions of arbitrary diameters. The above achievements were presented at the 54th Annual Meeting of the Association of Chemical Engineers (April 1989) in Shanghai International Conference on Crystalline Solids (November 1988).

项目成果

H.Yoshida: J.Non-Crystalline Solids.

H.Yoshida：J.非结晶固体。