JP2002321947A - Optical device and method for producing the same - Google Patents

Optical device and method for producing the same

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JP2002321947A
JP2002321947A JP2001127284A JP2001127284A JP2002321947A JP 2002321947 A JP2002321947 A JP 2002321947A JP 2001127284 A JP2001127284 A JP 2001127284A JP 2001127284 A JP2001127284 A JP 2001127284A JP 2002321947 A JP2002321947 A JP 2002321947A
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Japan
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optical
alkali metal
metal element
optical device
solution
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JP2001127284A
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Inventor
Hiroki Yoshikawa
博樹 吉川
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06Joining glass to glass by processes other than fusing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/09Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized optical device having a high reliability by realizing connecting optical elements with each other without using an organic adhesive. SOLUTION: A Faraday rotator 13 is provided with reflection preventing films 17 against glass, at both the sides. Reflection preventing films 16 against air are formed to one side of the two polarizing glasses 14, respectively and then the joining faces of the polarizing glasses 14 and those of the reflection preventing films 17 against glass of the Faraday rotator 13 are adjoined to form a jointed body 18 through alkali metal element-containing layers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子を接合し
て光デバイスを構成する際に、有機接着剤を使用せずに
一体化し小型化する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for integrating optical elements into an optical device without using an organic adhesive and reducing the size of the optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、WDM(Wave Divisi
on Multiplex、波長分割多重)の多波長化
により、光通信システムの高集積化が進んでいる。その
結果、そこに使用する光デバイスの小型化に対する要求
も強くなっている。光デバイスは、多くの場合、固定部
材に光学素子を接合し、これらを組み合せることにより
構成されている。しかし、この方法では、固定部材が邪
魔になり光デバイスの小型化の妨げとなっている。そこ
で、固定部材を排除し、光学素子同士を直接接着する方
法が検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, WDM (wave division) has been developed.
Due to the increase in the wavelength of on-multiplex (wavelength division multiplexing), the degree of integration of optical communication systems is increasing. As a result, there is a strong demand for miniaturization of optical devices used therein. In many cases, an optical device is configured by joining an optical element to a fixing member and combining them. However, in this method, the fixing member hinders the miniaturization of the optical device. Therefore, a method of eliminating the fixing member and directly bonding the optical elements to each other has been studied.

【0003】光学素子同士の接合で最も簡単な方法は、
有機接着剤を使用することである。しかしながら、有機
接着剤は、アウトガスがレーザーダイオードに悪影響を
及ぼす上に、高出力レーザーの照射や高温高湿雰囲気下
の暴露に弱く、信頼性に欠けるといった欠点を有する。
The simplest method of joining optical elements is
The use of an organic adhesive. However, the organic adhesive has drawbacks in that the outgassing adversely affects the laser diode, and is susceptible to high-power laser irradiation and exposure in a high-temperature, high-humidity atmosphere, and lacks reliability.

【0004】そこで、有機接着剤を使用せずに光学素子
同士を接合する方法が種々検討されてきた。例えば無機
接合材を使用する方法として、低融点ガラスや半田が挙
げられる。低融点ガラスは、Bi23 やPbO等の低
融点材料を主成分とした接合用ガラスであるが、接合時
に本ガラスの軟化点よりも高温に加熱する必要がある。
光デバイスの小型化を目的とした場合、光学素子の透光
面同士を接合すると効果的である。しかし、低融点ガラ
スを加熱軟化する際に光学素子に施した反射防止膜と低
融点ガラスが反応し、反射防止機能を損なうといった問
題がある。このため、透光面同士の接合に低融点ガラス
を使用した光デバイスは、実用化が困難とされている。
Therefore, various methods for joining optical elements without using an organic adhesive have been studied. For example, as a method of using an inorganic bonding material, low-melting glass or solder may be used. The low-melting glass is a joining glass mainly composed of a low-melting material such as Bi 2 O 3 or PbO, but needs to be heated to a temperature higher than the softening point of the present glass at the time of joining.
For the purpose of reducing the size of an optical device, it is effective to join the light transmitting surfaces of the optical element. However, when the low-melting glass is softened by heating, there is a problem that the anti-reflection film applied to the optical element reacts with the low-melting glass to impair the anti-reflection function. For this reason, it is considered difficult to commercialize an optical device using a low-melting glass for joining the light transmitting surfaces.

【0005】一方、半田は、透光性が全く無いため、透
光面に直接配置することができない。従って、透光面の
外枠に選択的メタライズを施し、メタライズ部のみに半
田が介在するような接合方法が採られている。このよう
な接合方法は、複雑なメタライズ工程を必要とし、歩留
り低下およびコスト上昇が避け難いといった問題を有す
る。
On the other hand, since the solder has no light transmitting property, it cannot be directly disposed on the light transmitting surface. Accordingly, a joining method is adopted in which the outer frame of the light transmitting surface is selectively metallized and solder is interposed only in the metallized portion. Such a joining method requires a complicated metallization step, and has a problem that a reduction in yield and an increase in cost are unavoidable.

【0006】また、接合材を一切使用しないで直接接合
する方法(特開平7−220923号公報、特開200
0−56265号公報参照)も試みられている。この方
法は、光学素子表面を親水化処理した後に親水化面同士
を貼り合すもので、半導体ではSOI(Silicon On Ins
ulator)ウエーハの製造工程で実用化されている。しか
しながら、この方法を光学デバイスに適用する場合、次
に述べるような問題点があり、未だ、実用化されていな
い。
Further, a method of directly joining without using any joining material (JP-A-7-220923 and JP-A-200-92323)
No. 0-56265). In this method, after the surface of an optical element is subjected to a hydrophilic treatment, the hydrophilic surfaces are bonded to each other. For a semiconductor, SOI (Silicon On Ins) is used.
ulator) Practical in the wafer manufacturing process. However, when this method is applied to an optical device, there are the following problems, and it has not yet been put to practical use.

【0007】この直接接合方法は、被接合物の形状およ
び物性に大きく依存する。例えば、反りの場合、曲率半
径で数百m以上あることが望ましい。また、被接合物の
表面粗さは、Ra=0.3nm以下であることが望まし
いと言われている。
[0007] This direct joining method largely depends on the shape and physical properties of the article to be joined. For example, in the case of warpage, it is desirable that the curvature radius is several hundred meters or more. Further, it is said that the surface roughness of the article to be joined is desirably Ra = 0.3 nm or less.

【0008】さらに、被接合物間の熱膨張率の差にも大
きく影響される。しかしながら、上記の制限を満足する
光デバイスは以外に少ない。例えば、光デバイスで一般
的に使用される光学素子の一つである鉄系ガーネット等
は厚さ方向に応力分布を有するため、大きな反りを伴う
ことが多い。また、偏光ガラスは、ガラスに銀粒子を分
散させた構造であるため、表面粗さを制御することが困
難である。さらに、これら光学素子の熱膨張率は、材料
によって大きく異なる場合が多く、被接合物間の熱膨張
率差が大きくなる傾向にある。このため、直接接合技術
の光デバイスヘの適用は、非常に困難なものとなってい
る。このように、現在、有機接着剤を使用せずに光学素
子を接合した光デバイスを安価にかつ容易に製造するこ
とは、非常に困難な状況にある。
[0008] Further, the difference in the thermal expansion coefficient between the objects to be bonded is greatly affected. However, there are few optical devices that satisfy the above restrictions. For example, an iron-based garnet or the like, which is one of the optical elements generally used in an optical device, has a stress distribution in a thickness direction, and thus often involves a large warp. Further, since the polarizing glass has a structure in which silver particles are dispersed in glass, it is difficult to control the surface roughness. Furthermore, the thermal expansion coefficients of these optical elements often differ greatly depending on the material, and the difference in the thermal expansion coefficient between the objects to be bonded tends to increase. For this reason, it is very difficult to apply the direct bonding technology to optical devices. As described above, at present, it is extremely difficult to easily and inexpensively manufacture an optical device in which optical elements are joined without using an organic adhesive.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような問題点に鑑みなされたもので、光学素子同士の接
合を有機接着剤によらずに実現することで、小型でかつ
高信頼性の光学デバイスを提供することを主たる目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and realizes a small-sized and highly reliable optical element by realizing joining of optical elements without using an organic adhesive. The main object of the present invention is to provide an optical device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光デバイスは、光学素子の少なくとも一面
が他の光学素子と接合して成り、該接合面を光が透過す
ることによって機能する光学デバイスにおいて、該光学
素子の接合面にアルカリ金属元素を含有する層を設けた
ことを特徴としている(請求項1)。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical device of the present invention comprises at least one surface of an optical element joined to another optical element, and transmits light through the joint surface. In a functional optical device, a layer containing an alkali metal element is provided on a joint surface of the optical element (claim 1).

【0011】このように、光学デバイスを構成する光学
素子の接合面にアルカリ金属元素を含有する層を設けた
ものとすれば、光学素子同士の十分な接合強度を有機接
着剤を使用せずに容易に実現することができるととも
に、アウトガスの発生や接合面の劣化がなく、小型で高
信頼性の光デバイスを安価に提供することができる。
As described above, if the layer containing an alkali metal element is provided on the bonding surface of the optical element constituting the optical device, sufficient bonding strength between the optical elements can be obtained without using an organic adhesive. A small and highly reliable optical device that can be easily realized, does not generate outgas and does not deteriorate the bonding surface, and can be provided at low cost.

【0012】この場合、アルカリ金属元素をLi、N
a、K、Rbの内から選択される1種または2種以上と
することが好ましい(請求項2)。そして光学素子の接
合面に設けたアルカリ金属元素含有層の厚みを0.1n
m以上100nm未満とし、アルカリ金属元素の含有濃
度を酸化物換算で0.5重量%以上60重量%未満とす
ることが好ましい(請求項3)。
In this case, the alkali metal elements are Li, N
It is preferable to use one or more selected from a, K, and Rb (claim 2). The thickness of the alkali metal element-containing layer provided on the bonding surface of the optical element is 0.1 n
m and less than 100 nm, and the content of the alkali metal element is preferably 0.5% by weight or more and less than 60% by weight in terms of oxide (claim 3).

【0013】このように、アルカリ金属元素をLi、N
a、K、Rbの内から選択される1種または2種以上と
すれば、強固な接合が可能となり、アルカリ金属元素含
有層の厚みを0.1nm以上100nm未満とすれば、
十分な接合強度を得ることができる。さらに、アルカリ
金属元素含有層の含有濃度を酸化物換算で0.5重量%
以上60重量%未満とすれば、十分な接合強度が得られ
るとともに接合時の光学素子の接合面が変質したり、耐
湿性の劣化を招くことはない。
Thus, the alkali metal elements are Li, N
If one or two or more selected from a, K, and Rb are used, strong bonding can be achieved. If the thickness of the alkali metal element-containing layer is 0.1 nm or more and less than 100 nm,
Sufficient bonding strength can be obtained. Further, the content of the alkali metal element-containing layer is adjusted to 0.5% by weight in terms of oxide.
When the content is less than 60% by weight, a sufficient bonding strength can be obtained, and the bonding surface of the optical element at the time of bonding does not deteriorate and the moisture resistance does not deteriorate.

【0014】この場合、光学素子は、少なくとも偏光ガ
ラスおよび/またはビスマス置換鉄ガーネットで構成さ
れていることが好ましい(請求項4)。このように、例
えば偏光ガラス製偏光子とビスマス置換鉄ガーネット製
ファラデー回転子を接合して接合体を形成する場合に、
アルカリ金属元素含有層が接合剤として光学特性に影響
を及ぼすことなく有効に機能する。
In this case, it is preferable that the optical element is made of at least polarizing glass and / or bismuth-substituted iron garnet. Thus, for example, when joining a polarizing glass polarizer and a bismuth-substituted iron garnet Faraday rotator to form a joined body,
The alkali metal element-containing layer functions effectively as a bonding agent without affecting optical properties.

【0015】この場合、互いに接合される各光学素子の
熱膨張率の差が2×10-6/℃以下であることが望まし
く(請求項5)、互いに接合される各光学素子の熱膨張
率の差の中間の値を有する光学材料を各光学素子の間に
設けることができる(請求項6)。
In this case, it is desirable that the difference in the coefficient of thermal expansion between the optical elements bonded to each other is not more than 2 × 10 −6 / ° C. (Claim 5). An optical material having an intermediate value of the difference can be provided between the respective optical elements.

【0016】このように、アルカリ金属元素含有層を介
して強固に接合された光学素子は、ストレスがかかると
消光比が低下することがある。そしてこの消光比はデバ
イスの温度変化に伴って劣化し、光学素子間の熱膨張率
差が2×10-6/℃以上で顕著になるので、この値以下
になる光学材料を選択して構成するのが望ましい。ま
た、この値以上になる場合は、両光学素子の熱膨張率の
差の中間の値を有する光学材料、例えばバッファガラス
を各光学素子の間に設けることによって温度変化による
特性の劣化を防止することができる。
As described above, the extinction ratio of the optical element firmly bonded via the alkali metal element-containing layer may be reduced when a stress is applied. The extinction ratio deteriorates with a change in the temperature of the device, and the difference in the coefficient of thermal expansion between the optical elements becomes remarkable at 2 × 10 −6 / ° C. or more. It is desirable to do. When the value is equal to or more than this value, deterioration of characteristics due to temperature change is prevented by providing an optical material having an intermediate value of the difference between the coefficients of thermal expansion of both optical elements, for example, a buffer glass between the optical elements. be able to.

【0017】次に、本発明に係る光デバイスの製造方法
は、予め接合面を親水化処理した光学素子同士をアルカ
リ金属元素を溶解した溶液を介して密着し、該溶液を乾
燥した後に熱処理して光学素子同士を接合することを特
徴としている(請求項7)。このように、小型でかつ高
信頼性の光学デバイスは、光学素子の接合面同士の接合
を有機接着剤によらずアルカリ金属元素を溶解して含有
する溶液を介して密着させ熱処理して接合することで製
造することができる。
Next, in the method for manufacturing an optical device according to the present invention, the optical elements whose bonding surfaces have been made hydrophilic are brought into close contact with each other via a solution in which an alkali metal element is dissolved, and the solution is dried and then heat-treated. In this case, the optical elements are joined to each other (claim 7). As described above, in the small and highly reliable optical device, the bonding between the bonding surfaces of the optical elements is brought into close contact with each other through a solution containing an alkali metal element dissolved therein without using an organic adhesive, and the bonding is performed by heat treatment. It can be manufactured by

【0018】この場合、アルカリ金属元素を溶解した溶
液は、アルカリ金属元素を水酸化物として溶解する場
合、アルカリ金属元素との共存によってpH調節作用を
有する化合物を添加して調整することが好ましい(請求
項8)。このように、pH調節作用を有する化合物を添
加することによって強アルカリ性を抑え、接合時の光学
素子表面の変質、得られた接合体の耐湿性や接合強度の
低下を防止することができる。
In this case, when the alkali metal element is dissolved in the form of a hydroxide, the solution in which the alkali metal element is dissolved is preferably adjusted by adding a compound having a pH adjusting effect by coexistence with the alkali metal element ( Claim 8). As described above, by adding a compound having a pH adjusting function, strong alkalinity can be suppressed, and deterioration of the optical element surface at the time of bonding and a decrease in moisture resistance and bonding strength of the obtained bonded body can be prevented.

【0019】この場合、熱処理は、80〜200℃の温
度範囲で行うのが望ましく(請求項9)、熱処理は、減
圧雰囲気または水素を含む雰囲気で行うことができる
(請求項10)。このように、例えば上記温度範囲内で
数時間熱処理すれば、十分な接合力が得られる。また熱
処理の雰囲気は、大気中でも問題にならないが、減圧雰
囲気または水素を含む雰囲気がより好ましく、強固な接
合強度を得ることができる。
In this case, the heat treatment is desirably performed in a temperature range of 80 to 200 ° C. (claim 9), and the heat treatment can be performed in a reduced pressure atmosphere or an atmosphere containing hydrogen (claim 10). Thus, a sufficient bonding force can be obtained, for example, by performing heat treatment within the above temperature range for several hours. The heat treatment atmosphere does not matter even in the air, but a reduced pressure atmosphere or an atmosphere containing hydrogen is more preferable, and a strong bonding strength can be obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。本発明者等は、有機接着剤を使用
せずに光学素子同士を接合することで、小型で信頼性の
高い光デバイスを安価に提供するために、光の透過面の
接合が可能であり、かつ、接合時に種々の光学素子に対
してその反射防止膜にダメージを与えることなく、しか
も、反り、表面粗れ、熱膨張率差を有する光学素子に対
しても十分な接合強度が得られる接合技術として、アル
カリ金属元素含有層を介して接合すれば極めて効果的で
あることを見出し、接合に関する諸条件を精査して本発
明を完成させた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The present inventors, by joining optical elements without using an organic adhesive, in order to provide a small and highly reliable optical device at low cost, it is possible to join the light transmission surface, In addition, bonding that can provide sufficient bonding strength to optical elements having warpage, surface roughness, and a difference in coefficient of thermal expansion without damaging the antireflection film of various optical elements at the time of bonding. As a technique, it has been found that it is extremely effective to perform bonding via an alkali metal element-containing layer, and the present inventors have completed the present invention by carefully examining various conditions relating to bonding.

【0021】本発明の接合方法のフローを図1に示し
た。先ず、光学素子の接合面を十分に洗浄(工程)し
た後に、親水化処理(工程)を行う。洗浄には、通
常の湿式洗浄が有効であるが、さらに短波長紫外線処理
(UV処理)やプラズマ処理を併用すると、より効果的
である。また、親水化処理には、半導体SOIウエー
ハプロセスで一般的に利用されているアンモニア過水
(アンモニア水、過酸化水素水、純水の混合液)や硝
酸、塩酸の希釈液もしくはこれら希釈液に過酸化水素水
を添加した溶液が有効である。次に、純水による洗浄を
行い、親水化処理液を除去する。純水洗浄後は、IPA
蒸気乾燥法やスピンドライヤーで乾燥し、乾燥むらを防
止することが望ましい(工程)。
FIG. 1 shows the flow of the joining method of the present invention. First, after the bonding surface of the optical element is sufficiently washed (step), a hydrophilic treatment (step) is performed. For the cleaning, ordinary wet cleaning is effective. However, it is more effective to use a short wavelength ultraviolet treatment (UV treatment) or a plasma treatment in combination. In the hydrophilization treatment, ammonia peroxide (a mixture of aqueous ammonia, hydrogen peroxide, and pure water), nitric acid, or a diluted solution of hydrochloric acid or a diluted solution of these, which is generally used in a semiconductor SOI wafer process, is used. A solution to which a hydrogen peroxide solution is added is effective. Next, washing with pure water is performed to remove the hydrophilizing treatment liquid. After washing with pure water, IPA
It is desirable to dry by a steam drying method or a spin dryer to prevent uneven drying (step).

【0022】このようにして得られた前処理済み光学素
子の接合面にアルカリ金属元素を含有した溶液を塗布
(工程)して貼り合せ(工程)る。アルカリ金属元
素としては、Li、Na、K、Rb等、ほとんどの1A
族元素が使用可能であるが、特にNa、Kが使用し易
い。また、溶液を調製する際は、水酸化物として添加す
ると調整が容易である。溶液がアルカリ金属元素の水酸
化物のみで構成された場合、アルカリ性が強いため、光
学素子表面を変質させる恐れがある上に、得られた接合
体の耐湿性や接合強度が低下することがある。そこで、
水溶液が蒸発する際に、SiO2 、TiO2 、Al2
3 、B23 、リン酸塩等を形成可能な化合物、例え
ば、シリコンアルコキシド等を同時に添加しておくこと
が望ましい。これら添加物は、前記の化合物に限定する
ものではなく、アルカリ金属元素との共存によって適度
なpH調製作用(pH=8〜12)を有するとともに、
溶液中の溶媒が蒸発したときにアルカリ金属元素と均質
に混合もしくは化合するものであればどのような化合物
でもよい。また、複数の化合物を混合利用してもよい。
A solution containing an alkali metal element is applied (processed) to the bonding surface of the pre-processed optical element thus obtained and bonded (process). Alkali metal elements include most of 1A such as Li, Na, K, and Rb.
Group elements can be used, but Na and K are particularly easy to use. In addition, when the solution is prepared, it is easy to adjust it by adding it as a hydroxide. When the solution is composed only of the hydroxide of the alkali metal element, since the alkalinity is strong, the surface of the optical element may be deteriorated, and the moisture resistance and the bonding strength of the obtained bonded body may be reduced. . Therefore,
When the aqueous solution evaporates, SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O
3, B 2 O 3, compounds capable of forming a phosphate or the like, for example, it is desirable to add the silicon alkoxide or the like at the same time. These additives are not limited to the above compounds, and have an appropriate pH adjusting action (pH = 8 to 12) by coexistence with an alkali metal element.
Any compound may be used as long as it is homogeneously mixed or combined with the alkali metal element when the solvent in the solution evaporates. Further, a plurality of compounds may be mixed and used.

【0023】上記、アルカリ金属元素を溶解した溶液中
のアルカリ金属元素の濃度或いは固形物質に対するアル
カリ金属元素の濃度は、最終的に得られるアルカリ金属
元素を含有する層中の濃度が、酸化物換算で0.5重量
%以上60重量%未満となるようにするのが好ましく、
さらに好ましくは、5〜40重量%である。アルカリ金
属元素の酸化物換算濃度が0.5重量%未満では十分な
接合強度が得られない。一方、60重量%以上では接合
時に光学素子の接合面が変質したり、接合強度および耐
湿性の低下を招き易い。なお、上記の溶液に使用する溶
媒は、水、アンモニア等の極性分子を主成分とした液体
を単独もしくは混合して使用することが望ましい。
The concentration of the alkali metal element in the solution in which the alkali metal element is dissolved or the concentration of the alkali metal element with respect to the solid substance is determined by calculating the concentration in the finally obtained layer containing the alkali metal element in terms of oxide. Is preferably 0.5% by weight or more and less than 60% by weight.
More preferably, it is 5 to 40% by weight. If the concentration of the alkali metal element in terms of oxide is less than 0.5% by weight, sufficient bonding strength cannot be obtained. On the other hand, when the content is 60% by weight or more, the bonding surface of the optical element is deteriorated at the time of bonding, and the bonding strength and the moisture resistance are likely to be reduced. The solvent used for the above solution is desirably used alone or as a mixture of liquids mainly composed of polar molecules such as water and ammonia.

【0024】最終的に得られるアルカリ金属元素含有層
の膜厚は、0.1nm以上あれば十分な接合力が得られ
るが、偏光ガラスのように表面粗さ(Ra)が1nm程
度と比較的粗い素材の接合に際しては、1nm以上の膜
厚に設定した方がより望ましい結果が得られる。一方、
膜厚が100nm以上になると膜厚の増加に従って接合
力が低下する傾向が見られる。従って、好ましくは0.
1nm以上100nm未満、より望ましい膜厚は、1n
m以上100nm未満の範囲である。これらのことを勘
案して、アルカリ金属元素を溶解した溶液の塗布量ある
いは濃度等を決定する。
A sufficient bonding force can be obtained if the thickness of the finally obtained alkali metal element-containing layer is 0.1 nm or more, but the surface roughness (Ra) is as relatively small as about 1 nm like a polarizing glass. When joining a rough material, a more desirable result is obtained when the thickness is set to 1 nm or more. on the other hand,
When the film thickness is 100 nm or more, there is a tendency that the bonding strength decreases as the film thickness increases. Therefore, it is preferable that 0.
1 nm or more and less than 100 nm, more preferably 1n
m and less than 100 nm. In consideration of the above, the application amount or concentration of the solution in which the alkali metal element is dissolved is determined.

【0025】上記の手順で貼り合せた光学素子を自然乾
燥もしくは真空乾燥すると、弱い接合力で固定される
(工程)。このものを80〜200℃程度の温度で数
時間熱処理することで必要十分な接合力が得られる(工
程)。このとき、熱処理工程における昇温速度が速や
過ぎると、昇温中に接合面の剥離が発生する恐れがあ
る。従って、20℃/h以下の昇温速度に設定すること
が望ましい。また、熱処理時の雰囲気は、大気中でも問
題ないが、減圧雰囲気もしくは水素を含む雰囲気である
とより望ましい。以上の工程を経て光学素子の接合を完
結する。
When the optical element bonded by the above procedure is naturally dried or vacuum dried, it is fixed with a weak bonding force (step). A necessary and sufficient bonding force can be obtained by heat-treating this at a temperature of about 80 to 200 ° C. for several hours (step). At this time, if the temperature raising rate in the heat treatment step is too fast, there is a possibility that peeling of the bonding surface occurs during the temperature raising. Therefore, it is desirable to set the heating rate to 20 ° C./h or less. Further, the atmosphere during the heat treatment is not problematic in the air, but is more preferably a reduced pressure atmosphere or an atmosphere containing hydrogen. Through the above steps, the joining of the optical elements is completed.

【0026】光学素子の歪に影響を受け易い光学デバイ
ス、例えば光アイソレータ等では、接合した光学素子に
ストレスがかかると消光比が低下する傾向にある。上記
アルカリ金属元素含有層を介して接合する方法で接合し
たデバイスは、強固に固定されるため、デバイスの温度
変化に伴って光学素子間の熱膨張率差に比例したストレ
スが加わる。
In an optical device, such as an optical isolator, which is easily affected by distortion of the optical element, the extinction ratio tends to decrease when stress is applied to the bonded optical element. Since the devices joined by the method of joining via the alkali metal element-containing layer are firmly fixed, a stress proportional to the difference in the coefficient of thermal expansion between the optical elements is applied as the temperature of the device changes.

【0027】このような状況において、光学デバイス
は、温度変化に伴って消光比が劣化することになる。こ
の消光比の温度劣化は、光学素子間の熱膨張率差が2×
10-6/℃以上で顕著になる傾向にある。従って、接合
する光学素子間の熱膨張率差が2×10-6/℃以下のも
のを選択する方がよいが、これ以上のものを用いる場合
は、夫々の光学素子の熱膨張率の間の熱膨張率を有し、
且つ光学的に均質で透明な素材を介して接合し一体化す
ることが望ましい。
In such a situation, the extinction ratio of the optical device deteriorates with a change in temperature. The temperature deterioration of the extinction ratio is caused by a difference in thermal expansion coefficient between the optical elements of 2 ×
It tends to be significant at 10 -6 / ° C or higher. Therefore, it is better to select one having a difference in thermal expansion coefficient of 2 × 10 −6 / ° C. or less between the optical elements to be joined. Has a coefficient of thermal expansion of
It is also desirable to join and integrate via an optically homogeneous and transparent material.

【0028】例えば、熱膨張率10×10-6/℃のファ
ラデー回転子と熱膨張率6.5×10-6/℃の偏光ガラ
スを接合一体化する場合、ファラデー回転子と偏光ガラ
スの問に8×10-6/℃程度の熱膨張率を有する光学ガ
ラスを配設すると温度変化による特性劣化を防止でき
る。この目的において、光学素子間に設ける光学ガラス
は、1 枚である必要はなく、熱膨張率を段階的に変化さ
せて複数枚設けた方がより効果的である。
For example, when a Faraday rotator having a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 -6 / ° C. and a polarizing glass having a coefficient of thermal expansion of 6.5 × 10 -6 / ° C. are integrally joined, the question of the Faraday rotator and the polarizing glass is made. If an optical glass having a coefficient of thermal expansion of about 8 × 10 −6 / ° C. is provided, it is possible to prevent characteristic deterioration due to a temperature change. For this purpose, the number of optical glasses provided between the optical elements does not need to be one, and it is more effective to provide a plurality of optical glasses by changing the coefficient of thermal expansion stepwise.

【0029】なお、上記接合プロセスを実施する前に、
予め光学素子の接合面には相対する光学素子もしくはア
ルカリ金属元素含有層の屈折率に最適化した反射防止コ
ートを施しておくことが望ましい。
Before carrying out the above joining process,
It is preferable that an antireflection coat optimized for the refractive index of the opposing optical element or alkali metal element-containing layer be applied to the bonding surface of the optical element in advance.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて本発明を具体
的に説明するが、本発明は、これらに限定されるもので
はない。 (実施例1)接合に用いた光学素子は、偏光子(偏光ガ
ラス)とファラデー回転子(ビスマス置換鉄ガーネッ
ト)である。諸物性は以下のとおりである。 偏光ガラス ファラデー回転子 表面粗さ(Ra(nm)): 1 / 0.5 反り(曲率半径(m)) : 60 / 20 線熱膨張率(×10-6/℃): 6.5 / 10 形状(mm): 15×15×0.2t/ 15×15×0.35t なお、上記データは、反射防止膜を施した後に測定した
ものである。
The present invention will now be described in more detail with reference to examples of the present invention.
However, the present invention is not limited to these.
There is no. (Example 1) An optical element used for bonding was a polarizer (a polarizing element).
Lath) and Faraday rotator (bismuth-substituted iron garnet)
G). Various physical properties are as follows.Polarized glass /Faraday rotator  Surface roughness (Ra (nm)): 1 / 0.5 Warpage (radius of curvature (m)): 60/20 Linear thermal expansion coefficient (× 10-6/ ° C): 6.5 / 10 Shape (mm): 15 × 15 × 0.2t / 15 × 15 × 0.35t The above data was measured after applying an antireflection film.
Things.

【0031】ファラデー回転子(Bi置換鉄ガーネット
を波長1.31μmでθf=45°に調整したもの) に
は、両面に対ガラス反射防止膜(TiO2 /Al23
/SiO2 )を施した。一方、偏光ガラスには、非接合
面側のみに対空気反射防止膜(Al23 /SiO2
を施した。なお、これら反射防止膜は、波長1.31μ
mで最適化した。
A Faraday rotator (Bi-substituted iron garnet adjusted to θf = 45 ° at a wavelength of 1.31 μm) has a glass antireflection film (TiO 2 / Al 2 O 3 ) on both surfaces.
/ SiO 2 ). On the other hand, the polarizing glass has an antireflection film against air (Al 2 O 3 / SiO 2 ) only on the non-bonding surface side.
Was given. These antireflection films have a wavelength of 1.31 μm.
Optimized with m.

【0032】接合一体化する光学素子の構成を図2に示
した。ファラデー回転子13の両面に対ガラス反射防止
膜17を施す。別に2枚の偏光ガラス14の片面に対空
気反射防止膜16を施した後、偏光ガラス14の接合面
とファラデー回転子の対ガラス反射防止膜17の接合面
同士をアルカリ金属元素含有層を介して接合して接合体
18を製造する。
FIG. 2 shows the structure of the optical element to be joined and integrated. The antireflection film 17 for glass is applied to both surfaces of the Faraday rotator 13. Separately, after applying an anti-reflection film 16 to one surface of two polarizing glasses 14, the bonding surface of the polarizing glass 14 and the bonding surface of the anti-reflection film 17 of the Faraday rotator are connected to each other via an alkali metal element-containing layer. Then, the joined body 18 is manufactured.

【0033】これら光学素子の接合手順は、図1に示す
フローに従って行った。各工程の製造条件を以下に示
す。 洗浄:低圧水銀灯によるUV(紫外線)処理後、純水
で洗浄(US(UltraSonic 、超音波)洗浄)する。 親水化処理:アンモニア水:過酸化水素水: 純水=
1:1:4のアンモニア過水に浸漬する。 洗浄、乾燥:純水洗浄(US洗浄)後、IPA蒸気乾
燥を行う。 アルカリ金属元素含有溶液塗布:Na2 O:SiO2
=2:8(重量比)水溶液を接合面に塗布する。水溶液
調製時に使用した化合物は、NaOHとテトラエトキシ
シランである。アルカリ金属元素含有層膜厚として2n
mに相当する量の水溶液を塗布する。 貼り合せ:塗布液が乾燥する前に貼り合せる。2枚の
偏光ガラスの偏波方向が互いに45degになるように
調整する。 乾燥:貼り合わせ後24時間真空乾燥する。 熱処理:110℃、10時間、0.2気圧の水素雰囲
気中で行う。昇温速度は4℃/hとした。この熱処理に
よって接合が完了する。
The joining procedure of these optical elements was performed according to the flow shown in FIG. The manufacturing conditions for each step are shown below. Washing: After UV (ultraviolet) treatment with a low-pressure mercury lamp, washing with pure water (US (UltraSonic, ultrasonic) washing). Hydrophilic treatment: ammonia water: hydrogen peroxide solution: pure water =
Immerse in 1: 1: 4 ammonia peroxide. Washing and drying: IPA steam drying is performed after pure water washing (US washing). Application of alkali metal element-containing solution: Na 2 O: SiO 2
= 2: 8 (weight ratio) aqueous solution is applied to the bonding surface. The compounds used in preparing the aqueous solution are NaOH and tetraethoxysilane. 2n as alkali metal element containing layer thickness
An amount of aqueous solution corresponding to m is applied. Lamination: Lamination before the coating liquid dries. The polarization directions of the two polarizing glasses are adjusted so as to be 45 deg with each other. Drying: After bonding, vacuum drying is performed for 24 hours. Heat treatment: performed at 110 ° C. for 10 hours in a hydrogen atmosphere at 0.2 atm. The heating rate was 4 ° C./h. The bonding is completed by this heat treatment.

【0034】上記条件で接合した接合体をダイサーによ
り1×1mmのチップ状に切断し、接合面を観察した
が、接合界面の剥離等の欠陥は観察されなかった。さら
に、このチップを、純水中で1 時間煮沸し接合界面を観
察したが、接合界面の剥離等の欠陥の発生は観察されな
かった。以上のことから、本発明の接合一体化した光学
素子は、必要十分な強度を有することが確認された。
The bonded body bonded under the above conditions was cut into a 1 × 1 mm chip shape by a dicer, and the bonded surface was observed. No defects such as peeling of the bonded interface were observed. Further, the chip was boiled in pure water for 1 hour, and the bonding interface was observed. No occurrence of defects such as peeling of the bonding interface was observed. From the above, it was confirmed that the bonded and integrated optical element of the present invention had necessary and sufficient strength.

【0035】次に、上記条件で得られた接合体を円筒磁
石内にセットし、接合型光アイソレータを構成した。図
3に接合型光アイソレータ10の構成例を示す。ファラ
デー回転子13の両面に対ガラス反射防止膜17を施
し、非接合面に対空気反射防止膜16を設けた偏光ガラ
ス14をファラデー回転子対ガラス反射防止膜17と接
合して一体化した接合体18を円筒磁石15内にセット
して接合型光アイソレータ10を形成する。
Next, the joined body obtained under the above conditions was set in a cylindrical magnet to form a joined optical isolator. FIG. 3 shows a configuration example of the junction optical isolator 10. The Faraday rotator 13 is provided with anti-glass antireflection films 17 on both sides, and the non-joining surface is provided with a polarizing glass 14 provided with an anti-air antireflection film 16. The body 18 is set in the cylindrical magnet 15 to form the junction type optical isolator 10.

【0036】この光アイソレータの順方向挿入損失およ
び逆方向挿入損失を波長1.31μmのレーザー光で測
定した。その結果、順方向挿入損失は0.12dB、逆
方向挿入損失は48.6dBであった。これらの結果か
ら、本発明で得られた接合型光アイソレータは、光学的
に十分な特性を有することが確認できた。
The forward insertion loss and the backward insertion loss of this optical isolator were measured with a laser beam having a wavelength of 1.31 μm. As a result, the forward insertion loss was 0.12 dB, and the reverse insertion loss was 48.6 dB. From these results, it was confirmed that the junction optical isolator obtained in the present invention had optically sufficient characteristics.

【0037】(実施例2)アルカリ金属元素含有層の厚
みのみを種々変更した以外は、実施例1と同様の条件で
接合体を作製し、接合強度を評価して表1に示した。ア
ルカリ金属元素含有層の厚みは、図1の工程で塗布す
るアルカリ金属溶液の濃度および塗布量で調整した。な
お、使用した水溶液の組成は、実施例1と同様である。
Example 2 A joined body was produced under the same conditions as in Example 1 except that only the thickness of the alkali metal element-containing layer was variously changed, and the bonding strength was evaluated. The thickness of the alkali metal element-containing layer was adjusted by the concentration and the amount of the alkali metal solution applied in the step of FIG. The composition of the aqueous solution used was the same as in Example 1.

【0038】表1に示した通り、アルカリ金属元素含有
層の厚みは、0.1nm以上あれば通常の用途で十分な
接合強度を示すことが確認された。ただし、煮沸試験等
の劣悪環境にも耐える光学デバイスを必要とする場合
は、1nm以上100nm未満の膜厚に設定することが
望ましいことが確認された。
As shown in Table 1, it has been confirmed that if the thickness of the alkali metal element-containing layer is 0.1 nm or more, sufficient bonding strength can be exhibited for ordinary applications. However, it was confirmed that when an optical device that withstands a bad environment such as a boiling test is required, it is desirable to set the film thickness to 1 nm or more and less than 100 nm.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】(実施例3)アルカリ金属元素含有層のア
ルカリ金属元素の濃度を種々変更した以外は、実施例1
と同様の接合条件で接合体を作製し、実施例1と同じ方
法で接合強度を評価して、表2に示した。アルカリ金属
元素含有層のアルカリ金属元素濃度は、図1のアルカ
リ金属元素塗布工程で塗布するアルカリ金属元素溶液の
アルカリ金属元素とその他の固形物元素の酸化物換算比
(重量比)で調整した。なお、アルカリ金属元素含有層
の膜厚は、2nmに設定した。
Example 3 Example 1 was repeated except that the concentration of the alkali metal element in the alkali metal element-containing layer was variously changed.
A bonded body was produced under the same bonding conditions as in Example 1, and the bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. The alkali metal element concentration of the alkali metal element-containing layer was adjusted by the oxide conversion ratio (weight ratio) of the alkali metal element and other solid elements in the alkali metal element solution applied in the alkali metal element application step of FIG. The thickness of the alkali metal element-containing layer was set to 2 nm.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】表2に示した通り、アルカリ金属元素含有
層のアルカリ金属元素濃度は、0.5以上60重量%未
満の範囲内であれば通常の用途で十分な接合強度と製造
歩留りを示すことが確認された。ただし、煮沸試験等の
劣悪環境にも耐える光学デバイスを必要とする場合は、
5〜40重量%の濃度に設定することが望ましいことが
判った。
As shown in Table 2, if the alkali metal element concentration of the alkali metal element-containing layer is in the range of 0.5 to less than 60% by weight, sufficient bonding strength and production yield can be exhibited for ordinary applications. Was confirmed. However, if you need an optical device that can withstand adverse environments such as boiling tests,
It has been found that it is desirable to set the concentration to 5 to 40% by weight.

【0043】(実施例4)各光学素子間の熱膨張率差が
小さくなるように、バッファガラスを組み込んだ下記の
構成の接合型光アイソレータを作製した。すなわち、偏
光ガラス/バッファガラス/ファラデー回転子/バッフ
ァガラス/偏光ガラスという構成である。バッファガラ
スには、屈折率が偏光ガラスと同等であり、かつ、熱膨
張率が8×10-6/℃のものを選択した。また、バッフ
ァガラス以外の光学素子は、実施例1と全く同じものを
使用した。
(Example 4) A junction type optical isolator having the following structure, in which a buffer glass was incorporated, was manufactured so that the difference in the coefficient of thermal expansion between the optical elements was reduced. That is, it has a configuration of polarizing glass / buffer glass / Faraday rotator / buffer glass / polarizing glass. As the buffer glass, one having a refractive index equivalent to that of the polarizing glass and a coefficient of thermal expansion of 8 × 10 −6 / ° C. was selected. The optical elements other than the buffer glass used were exactly the same as those in Example 1.

【0044】この構成により、各光学素子間の熱膨張率
差は、下記の様になり、実施例1の光アイソレータの熱
膨張率差3.5×10-6/℃よりも小さくすることがで
きる。 偏光ガラス/バッファガラス間: 1.5×10-6/℃、 バッファガラス/ファラデー回転子間: 2×10-6/℃、 なお、上記構成においては、バッファガラスと偏光ガラ
スの屈折率が同じであるので、バッファガラスの反射防
止膜を省略することができる。
With this configuration, the difference in the coefficient of thermal expansion between the optical elements is as follows, and the difference in the coefficient of thermal expansion of the optical isolator of the first embodiment is smaller than 3.5 × 10 −6 / ° C. it can. Between polarizing glass and buffer glass: 1.5 × 10 −6 / ° C., between buffer glass and Faraday rotator: 2 × 10 −6 / ° C. In the above configuration, the refractive index of the buffer glass is the same as that of the polarizing glass. Therefore, the antireflection film of the buffer glass can be omitted.

【0045】このようにバッファガラスを設けて接合一
体化する光学素子の構成を図4に示した。ファラデー回
転子13の両面に対ガラス反射防止膜17を施す。次に
2枚のバッファガラス12を対ガラス反射防止膜17の
接合面にアルカリ金属元素含有層を介して接合する。別
に2枚の偏光ガラス14の片面に対空気反射防止膜16
を施した後、偏光ガラス14の接合面とバッファガラス
12の接合面同士を接合して接合体19を製造する。
FIG. 4 shows the structure of an optical element in which a buffer glass is provided and bonded and integrated. The antireflection film 17 for glass is applied to both surfaces of the Faraday rotator 13. Next, the two buffer glasses 12 are bonded to the bonding surface of the antireflection film 17 with an alkali metal element-containing layer interposed therebetween. Separately, an antireflection film 16 for air reflection is provided on one surface of two polarizing glasses 14.
Then, the bonding surface of the polarizing glass 14 and the bonding surface of the buffer glass 12 are bonded to each other to manufacture a bonded body 19.

【0046】次に、上記条件で得られた接合体を円筒磁
石内にセットして接合型光アイソレータを実施例1に準
じて作製し、逆方向挿入損失の温度依存性を評価した。
また、比較のため、実施例1で作製した標準構成の光ア
イソレータについても同様の評価を行った。なお、標準
構成光アイソレータの熱膨張率差は、偏光ガラス/ファ
ラデー回転子間で3.5×10-6/℃である。
Next, the joined body obtained under the above conditions was set in a cylindrical magnet to produce a joined optical isolator according to Example 1, and the temperature dependence of the reverse insertion loss was evaluated.
For comparison, the same evaluation was performed on the optical isolator having the standard configuration manufactured in Example 1. The difference between the coefficients of thermal expansion of the standard constituent optical isolators is 3.5 × 10 −6 / ° C. between the polarizing glass and the Faraday rotator.

【0047】図5に示すように、標準構成の光アイソレ
ータ(実施例1)は、110℃の環境温度で、約1.1
dBの逆方向挿入損失(消光比に相当する)の劣化が観
測されたのに対してバッファガラスを導入した光アイソ
レータは、消光比劣化が約0.3dBに留まっている。
このことから、バッファガラスを導入し、熱膨張率差を
2×10-6/℃まで低威することで、消光比の温度依存
を大幅に改善できることが確認できた。なお、図5のグ
ラフは、アイソレータそのものの消光比温度依存性を差
し引いて熱膨張率差の影響のみを示したものである。
As shown in FIG. 5, the optical isolator having the standard configuration (Embodiment 1) has a temperature of about 1.1 ° C. at an environmental temperature of 110 ° C.
The degradation of the reverse insertion loss (corresponding to the extinction ratio) of dB was observed, whereas the degradation of the extinction ratio of the optical isolator using the buffer glass was only about 0.3 dB.
From this, it was confirmed that the temperature dependence of the extinction ratio can be significantly improved by introducing the buffer glass and reducing the difference in the coefficient of thermal expansion to 2 × 10 −6 / ° C. The graph of FIG. 5 shows only the effect of the difference in the coefficient of thermal expansion by subtracting the temperature dependence of the extinction ratio of the isolator itself.

【0048】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、有機接着剤を使用していないため各種光学素子
の接合が容易でかつ強固な接合強度が得られるととも
に、アウトガスの発生や接合面の劣化がなく、小型で高
信頼性の光デバイスを安価に提供することが可能とな
る。
As described above in detail, according to the present invention, since no organic adhesive is used, various optical elements can be easily bonded and a strong bonding strength can be obtained. It is possible to provide a small and highly reliable optical device at low cost without causing deterioration of the bonding surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の接合方法の一例を示すフロー図であ
る。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a joining method according to the present invention.

【図2】実施例1で接合する光学素子の構成と接合体を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a configuration of an optical element to be joined in Example 1 and a joined body.

【図3】実施例1で形成した接合型光アイソレータの断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the junction optical isolator formed in Example 1.

【図4】実施例4で形成したバッファガラスを導入した
光学素子の構成と接合体を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration and a joined body of an optical element into which a buffer glass formed in Example 4 is introduced.

【図5】光学素子間の熱膨張率と光学特性(逆方向挿入
損失劣化量(dB))の温度依存性の関係を表す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the coefficient of thermal expansion between optical elements and the temperature dependence of optical characteristics (reverse insertion loss degradation (dB)).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…接合型光アイソレータ、 12…バッファガラ
ス、13…ファラデー回転子、 14…偏光ガラス、
15 …磁石、16…対空気反射防止膜、 17…対ガ
ラス反射防止膜、18、19…接合体。
10: junction type optical isolator, 12: buffer glass, 13: Faraday rotator, 14: polarizing glass,
15: Magnet, 16: Anti-reflection coating against air, 17: Anti-reflection coating against glass, 18, 19 ... Joint.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 DA27 EA13 EA27 HA21 KA05 2H099 AA01 BA02 CA11 DA05 4G061 AA02 BA07 CA01 CB04 CB12 CD12 DA05 DA09 DA10 DA22 DA32 DA43  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 DA27 EA13 EA27 HA21 KA05 2H099 AA01 BA02 CA11 DA05 4G061 AA02 BA07 CA01 CB04 CB12 CD12 DA05 DA09 DA10 DA22 DA32 DA43

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学素子の少なくとも一面が他の光学素
子と接合して成り、該接合面を光が透過することによっ
て機能する光学デバイスにおいて、該光学素子の接合面
にアルカリ金属元素を含有する層を設けたことを特徴と
する光学デバイス。
At least one surface of an optical element is bonded to another optical element, and the optical device functions by transmitting light through the bonded surface. The bonding surface of the optical element contains an alkali metal element. An optical device comprising a layer.
【請求項2】 前記アルカリ金属元素が、Li、Na、
K、Rbの内から選択される1種または2種以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。
2. The method according to claim 1, wherein the alkali metal element is Li, Na,
The optical device according to claim 1, wherein the optical device is one or more selected from K and Rb.
【請求項3】 前記光学素子の接合面に設けたアルカリ
金属元素含有層の厚みは、0.1nm以上100nm未
満であり、アルカリ金属元素の含有濃度は酸化物換算で
0.5重量%以上60重量%未満であることを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の光学デバイス。
3. The thickness of the alkali metal element-containing layer provided on the bonding surface of the optical element is 0.1 nm or more and less than 100 nm, and the content of the alkali metal element is 0.5% by weight or more and 60% or more in terms of oxide. The optical device according to claim 1 or 2, wherein the content is less than% by weight.
【請求項4】 前記光学素子は、少なくとも偏光ガラス
および/またはビスマス置換鉄ガーネットで構成されて
いることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
か1項に記載の光学デバイス。
4. The optical device according to claim 1, wherein the optical element is made of at least polarizing glass and / or bismuth-substituted iron garnet.
【請求項5】 前記互いに接合される各光学素子の熱膨
張率の差が2×10-6/℃以下であることを特徴とする
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光学デ
バイス。
5. The method according to claim 1, wherein a difference between thermal expansion coefficients of the optical elements bonded to each other is 2 × 10 −6 / ° C. or less. Optical device.
【請求項6】 前記互いに接合される各光学素子の熱膨
張率の差の中間の値を有する光学材料を各光学素子の間
に設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のい
ずれか1項に記載の光学デバイス。
6. The optical element according to claim 1, wherein an optical material having an intermediate value of a difference between thermal expansion coefficients of the optical elements bonded to each other is provided between the optical elements. The optical device according to claim 1.
【請求項7】 予め接合面を親水化処理した光学素子同
士をアルカリ金属元素を溶解した溶液を介して密着し、
該溶液を乾燥した後に熱処理して光学素子同士を接合す
ることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
7. An optical element whose bonding surface has been subjected to hydrophilic treatment is brought into close contact with each other via a solution in which an alkali metal element is dissolved,
A method for manufacturing an optical device, comprising drying the solution and heat-treating the solution to join the optical elements together.
【請求項8】 前記アルカリ金属元素を溶解した溶液
は、アルカリ金属元素を水酸化物として溶解する場合、
アルカリ金属元素との共存によってpH調節作用を有す
る化合物を添加して調整することを特徴とする請求項7
に記載した光学デバイスの製造方法。
8. The solution in which the alkali metal element is dissolved, wherein the alkali metal element is dissolved as a hydroxide,
8. The method according to claim 7, wherein a compound having a pH adjusting effect is added by coexisting with an alkali metal element.
3. The method for manufacturing an optical device according to item 1.
【請求項9】 前記熱処理は、80〜200℃の温度範
囲で行うことを特徴とする請求項7または請求項8に記
載した光学デバイスの製造方法。
9. The method according to claim 7, wherein the heat treatment is performed in a temperature range of 80 to 200 ° C.
【請求項10】 前記熱処理は、減圧雰囲気または水素
を含む雰囲気で行うことを特徴とする請求項7ないし請
求項9のいずれか1項に記載した光学デバイスの製造方
法。
10. The method according to claim 7, wherein the heat treatment is performed in a reduced pressure atmosphere or an atmosphere containing hydrogen.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003093896A1 (en) * 2002-05-02 2003-11-13 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacturing using direct bonding
EP1443357A1 (en) * 2003-01-29 2004-08-04 Kyocera Corporation An optical isolator element, a method for producing such an element, and an optical isolator using such an element
US6791748B2 (en) 2002-05-02 2004-09-14 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacture
US6814833B2 (en) 2001-10-26 2004-11-09 Corning Incorporated Direct bonding of articles containing silicon
JP2005522400A (en) * 2002-04-08 2005-07-28 コーニング インコーポレイテッド Direct bonding method using lithium
JP2006292799A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method for manufacturing faraday rotator and optical isolator into which with the rotator built
WO2008105068A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Shinwa Frontech Corp. Bonded-glass structure, article having bonded-glass structure, and method of bonding glass
JP2013218286A (en) * 2012-03-14 2013-10-24 Gigaphoton Inc Faraday rotator, optical isolator, laser device, and extreme-ultraviolet light generation apparatus
JP2020091443A (en) * 2018-12-07 2020-06-11 日本電気硝子株式会社 Polarizer and optical isolator

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949164B2 (en) 2001-10-26 2005-09-27 Corning Incorporated Direct bonding of articles containing silicon
US6814833B2 (en) 2001-10-26 2004-11-09 Corning Incorporated Direct bonding of articles containing silicon
JP2005522400A (en) * 2002-04-08 2005-07-28 コーニング インコーポレイテッド Direct bonding method using lithium
US6791748B2 (en) 2002-05-02 2004-09-14 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacture
JP2005524864A (en) * 2002-05-02 2005-08-18 コーニング インコーポレイテッド Optical isolator and fabrication method using direct bonding
US6950235B2 (en) 2002-05-02 2005-09-27 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacture
WO2003093896A1 (en) * 2002-05-02 2003-11-13 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacturing using direct bonding
US7253956B2 (en) 2003-01-29 2007-08-07 Kyocera Corporation Optical isolator element, a method for producing such an element, and an optical isolator using such an element
EP1443357A1 (en) * 2003-01-29 2004-08-04 Kyocera Corporation An optical isolator element, a method for producing such an element, and an optical isolator using such an element
JP2006292799A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method for manufacturing faraday rotator and optical isolator into which with the rotator built
JP4688024B2 (en) * 2005-04-06 2011-05-25 住友金属鉱山株式会社 Faraday rotator manufacturing method and optical isolator incorporating the rotator
WO2008105068A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Shinwa Frontech Corp. Bonded-glass structure, article having bonded-glass structure, and method of bonding glass
JP2013218286A (en) * 2012-03-14 2013-10-24 Gigaphoton Inc Faraday rotator, optical isolator, laser device, and extreme-ultraviolet light generation apparatus
JP2020091443A (en) * 2018-12-07 2020-06-11 日本電気硝子株式会社 Polarizer and optical isolator
JP7259301B2 (en) 2018-12-07 2023-04-18 日本電気硝子株式会社 Polarizer and optical isolator

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