CN1815302A - 光学器件与法拉第旋转器的制造方法、光学器件及光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便利性优良的光学器件的制造方法，特别是一种稳定地制造高性能光学器件的技术。在获得构成法拉第旋转器的、实质上能呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜之后，在此单晶膜装于光隔离器等光学器件的状态下对单晶膜进行磁化。通过在法拉第旋转器装入光器件之后进行磁化工序，能完全不需要区别单晶膜的内外面，并且能改善光学器件的特性。

Description

光学器件与法拉第旋转器的制造方法、光学器件及光通信系统

本申请是申请号为03121663.3、申请日为2003年3月14日的原案申请的分案申请，该原案申请的首个在先申请为JP2002-157098，在先申请日为2002年5月30日。

技术领域

本发明涉及一种用于光通信系统的法拉第旋转器、采用法拉第旋转器的光隔离器等的光学器件以及设有光学器件的光通信系统。

背景技术

现在对于传送容量小的电气通信而言，光通信正在加速普及。如下所述，其主要原因是光通信能够高速大容量传送、由于中继器可减少而有利于长距离传送以及不受电磁噪声的影响。

光与电视、无线电广播或无线通信中使用的电波在作为电磁波这一点上是一致的。但是在光通信中使用的电磁波的频率大约是200THz，相当于卫星广播(约10GHz)的约20000倍。频率高表示波长短，就能高速传送非常多的信号。附带指出，光通信中使用的电磁波的波长(中心波长)为1.31μm和1.55μm。

众所周知，光通信中使用的光纤构成折射率不同的玻璃的二重结构。由于通过中心的纤芯的光由于在纤芯内部来回反射，即使光纤成为弯曲的，也能正确地传送信号。并且因为在光纤中使用高透明度的高纯度石英玻璃，光通信衰减仅为0.2dB/km。所以不用通过放大器，就可传送约100km，与电气通信相比，可以减少中继器的数量。

在电气通信中EMI(电磁干扰)成为问题，而使用光纤的通信不受电磁感应引起的噪声的影响。因此能够传送极高品质的信息。

现在的光通信系统通过光发射器的LD(激光二极管)将电信号转换为光信号，光信号通过光纤传送后，再通过光接收器的PD(光电二极管)转换为电信号。这样在光通信系统中不可缺少的元件是LD、PD、光纤和光连接器。低速、近距离的通信系统不用说，在高速、远距离的通信系统中除了以上元件之外光放大器、光分配器等等光传送设备以及用于这些设备上的光隔离器、光循环器、光耦合器、光分波器、光开关、光调制器、光衰减器等光学部件(光学器件)都是必需的。

在高速、远距离传送或多分支的光通信系统中特别重要的元件是光隔离器。在目前的光通信系统中光隔离器用于光发射器的LD模块和中继器中。光隔离器是设有使电磁波仅在一个方向传播而阻止途中反射返回的电磁波之作用的光学部件。光隔离器是一种应用磁光效应之一的法拉第效应的光学部件。法拉第效应是指使透过由具有法拉第效应的材料，即稀土铁柘榴石单晶膜等形成的法拉第旋转器的光的偏振面旋转的现象。像法拉第效应那样，使光的偏振方向旋转的性质称作旋光性，但是与通常的旋光性不同，在法拉第效应中光的前进方向即使反过来也不回到原来状态，而还在偏振方向旋转。利用法拉第效应使光的偏振方向旋转的现象的元件称作法拉第旋转器。

下面，以LD模块为例说明光隔离器的功能。

LD作为与光纤一体化的LD模块装入光发射器中。光隔离器配置在LD和光纤之间，它具有应用法拉第效应而防止在LD上反射返回光的功能。所谓反射返回光是指从LD出射的光通过光连接器等构件微量反射返回的光。反射返回光成为对于LD噪声的原因。使光仅在一个方向通过的光隔离器可除去这种噪声而保持通信品质。

对于光发射器的LD的情况，由于从LD出射的光的振动方向(偏振方向)定在一个方向，可以采用构造简单的偏振依存型光隔离器。图19表示传统的偏振依存型光隔离器10的基本结构。光隔离器10由柘榴石单晶膜构成的法拉第旋转器11、用于围住且磁化法拉第旋转器11的圆筒状永久磁石12和配置在法拉第旋转器11的内外两面的偏振片13、14所成分。偏振片13、14按相互之间的偏振轴以45°的相对角度配置。另外在光隔离器10中将光的行进方向称为顺向，而将反射返回的方向称为逆向。

法拉第旋转器决定光隔离器的特性。因此为了获得高性能的光隔离器，构成法拉第旋转器的材料的特性是重要的。选择构成法拉第旋转器的材料的要点在于，使用波长(对于光纤：1.31μm和1.55μm。)的法拉第转角大且透明度高。具备这种条件的材料当初使用的是YIG(钇铁柘榴石，Y₃Fe₅O₁₂)，但在批量生产性和小型化方面是不充分的。

后来发现，如果用铋(Bi)置换柘榴石型结晶的稀土类格点，则法拉第的旋转能力飞跃提高，其后就将铋置换型稀土铁柘榴石单晶用于法拉第旋转器。

然而传统的铋置换型稀土铁柘榴石单晶在大于饱和磁场的磁场中法拉第转角呈现固定的值。而且，在小于饱和磁场的磁场中法拉第转角与磁场大小成比例，如取消外部磁场，则法拉第效应消失。因此如图19所示，在传统的光隔离器10中设置有用于在法拉第旋转器11上施加大于饱和磁场的磁场的永久磁石12。

光隔离器10跟其它设备、构件一样，也有小型化和低成本化的要求。但是，永久磁石12的存在妨碍了光隔离器10的小型化和低成本化。

如果取消磁场，传统的铋置换型稀土铁柘榴石单晶的法拉第效应完全消失，从这一点看可以说是软磁性材料。因此，永久磁石12的设置是不可缺少的。然而，如果对于铋置换型稀土铁柘榴石单晶能够赋予硬磁性，也就是说，即使取消外部磁场，也能维持法拉第转角的性质(锁住)，则可以省略永久磁石12的设置。永久磁石12的省略将带来光隔离器或者各种利用法拉第效应的设备、构件的小型化和低成本化。因此，人们正在进行铋置换型稀土铁柘榴石单晶的开发。

例如特开平6-222311号公报中公开的一种由LPE(Liquid PhaseEpitaxial：液相外延)法生长的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜，在这种铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜中在与上述单晶膜面正交的方向上施加外部磁场而达到磁饱和后，即使除去该外部磁场，仍能保持磁饱和时的法拉第旋转效应。这种单晶膜显示，如果施加大于饱和磁场的外部磁场，即使取消外部磁场，仍能维持法拉第转角。

发明内容

如上所述，提出了具有硬磁性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的方案。在这种硬磁性单晶膜中与需要设置永久磁石12的传统的软磁性单晶膜不同，磁化方向变得极其重要。也就是说，由于图19所示的传统的光隔离器10按照永久磁石12的方向决定由软磁性单晶膜成分的法拉第旋转器11的磁化方向，因此法拉第旋转器11的内外面不需要特别区别。然而采用不需要设置永久磁石12的、由硬磁性单晶膜成分的法拉第旋转器的光学器件则必须识别施加了外部磁场的法拉第旋转器的磁化方向，即法拉第旋转器的内外面。如果假设将法拉第旋转器磁化方向弄错而装配到光隔离器等光学器件中，则光学器件将完全失去功能。

但是，由于法拉第旋转器的内外面颜色相同，因此用肉眼区别是困难的。在制造法拉第旋转器中当赋予硬磁性后，加工、清洗这样的工序可以不加考虑，但在以后的工序中继续区别其内外是不容易的。因此在特开平10-115815号公报中提出了使在法拉第旋转器上形成的防反射膜的色相在其内外面上不同的方案。

更具体地说，所生长的单晶膜经切断、研磨后，在其内外面分别形成色相不同的防反射膜而作成内外色相不同的定型品后，能够将内外色相作为指标来判别磁化后的磁化方向。

但是，在上述特开平10-115815号公报中将法拉第旋转器装配到光隔离器等光学器件上时，必须一直掌握哪一种色调是单晶膜的外面或者是内面。并且，为了在单晶膜的内外面分别施以色相不同的涂层，必须使防反射膜在外面和内面形成不同的结构，这样就存在便利性上的问题。

并且，不是以硬磁性柘榴石为对象，而是作为区别法拉第旋转器的内外面的方法，在特开2000-89165号公报中提出在纵横方向上切断磁性柘榴石单晶而加工成矩形板状片时，通过沿一方的切断线从一面进行开沟加工，沿一边形成切口的方案。

特开平10-115815号公报的方案、特开2000-89165号公报的方案的价值均在于能够区别法拉第旋转器的内外面这一点上。在特开平10-115815号公报的方案中，本来在法拉第旋转器的内外面上加上相同的防反射膜即可满足需要，现在却反而要采用具有不同色相的不同防反射膜，这样就产生了在内外面分别进行防反射膜的设计和成膜条件的设定的负担。并且，依据本发明人员的研究，由内外面的色相来识别差别，即使对于熟练者来说，有时也不容易。

并且，如特开2000-89165号公报的方案那样，通过沿一方的切断线从一面进行开沟加工，沿一边形成切口的法拉第旋转器，按照本发明人员的研究，已确认会使硬磁性法拉第旋转器所要求的特性，特别是保磁力下降。

本发明的目的在于，提供一种便利性优良的光学器件的制造方法，特别是一种稳定制造高性能光学器件的技术。

本发明的目的还在于，提供一种采用防反射膜而能明确区别法拉第旋转器的内外面的、便利性好的方法。

本发明的目的还在于，提供一种能够防止法拉第旋转器所要求的特性恶化的、并能区别内外面的加工方法。

〔第一解决手段〕

法拉第旋转器是用LPE法等生长的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜(以下适当地称作“柘榴石单晶膜”或简单称作“单晶膜”)磁化后，经研磨、切断而加工到预定的厚度制成。然后将这样制成的法拉第旋转器与其它的光学元件一起装配，制成光学器件。本发明人员为了用简易的方法获得高性能的光学器件而进行了各种研究，发现通过将法拉第旋转器装入光学器件之后执行磁化工序，完全没有必要区别单晶膜的内外面。

于是，本发明提供一种光学器件制造方法，其特征在于：作为装入法拉第旋转器的光学器件的制造方法，包括获得构成法拉第旋转器、且实质上能呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的工序和在此单晶膜装入光学器件中的状态下对单晶膜进行磁化的磁化工序。

此处，光学器件通常包含光隔离器、光衰减器、光循环器、光开关及它们的波导型器件等。另外光隔离器有偏振依存型和非偏振依存型，但本申请的发明在只提到光隔离器时，具有包含偏振依存型和非偏振依存型二者的概念。

本发明的光学器件的制造方法中，最好在上述磁化工序之前对得到的单晶膜进行去磁处理。对单晶膜的去磁处理可以在加热到单晶膜居里温度以上的状态下进行。最好通过去磁处理后，单晶膜完全失去磁力。但是去磁处理的结果有时也会残留若干磁力，而在本申请的说明书中以单晶膜去磁处理为目的而进行的处理通常称为“去磁处理”。而对去磁处理的结果有若干磁力残留的情况，以下恰当地称为“减磁”。

并且，本发明提供的由法拉第旋转器、法拉第旋转器以外的光学元件和固定法拉第旋转器的构件所成分的光学器件具有以下的特征。即本发明的光学器件的特征在于：设有能使顺向的光入射的第一光学元件，与该第一光学元件有预定间隔而相对配置并使顺向的光出射的第二光学元件，配置在第一光学元件与第二光学元件之间、并使透过第一光学元件的光的偏振面旋转后向第二光学元件出射的法拉第旋转器，以及固定法拉第旋转器的构件；其中法拉第旋转器由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成，同时通过熔点大于此法拉第旋转器的居里点的粘合剂固定在上述构件上。

此处，第一光学元件和第二光学元件可以采用偏振片、金红石等偏光分离元件等。例如，在作为光学器件制造光隔离器时，可以采用偏振片作为第一光学元件和第二光学元件。并且，作为粘合剂焊料或低熔点玻璃是合适的，采用这些材料，能够将法拉第旋转器牢固地固定在构件上。

另外，本发明提供的光学器件是由法拉第旋转器、法拉第旋转器以外的光学元件和固定法拉第旋转器的构件所成分的光学器件，其特征在于：法拉第旋转器由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成，同时通过熔点大于200°的粘合剂将该法拉第旋转器固定在构件上。再有，熔点大于200°的粘合剂有焊料和低熔点玻璃等。

并且，本发明提供的法拉第旋转器的制造方法，其特征在于：作为采用实质上呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的法拉第旋转器的制造方法，包括获得单晶膜的工序、对获得的单晶膜进行去磁处理的工序、对去磁处理后的单晶膜施以规定处理的工序以及对施以了规定处理的单晶膜进行磁化的工序。该去磁处理是为了使单晶膜去磁(或减磁)而进行的处理。去磁处理可以采用将法拉第旋转器加热到法拉第旋转器的居里温度以上或采用交流去磁的方法。

众所周知，光隔离器等光学器件适用于光通信系统中。本发明的方案是将本发明的光学器件用于光通信系统中。该方案的光通信系统包括发出由电信号转换的光信号的光发射器、传送由上述光发射器发出的上述光信号的光传送线路以及接收通过上述光传送线路而传送的上述光信号并将接收的上述光信号转换为电信号的光接收器，上述光发射器设有将上述电信号转换为上述光信号的电-光转换元件和配置于上述电-光转换元件与上述光传送线路之间的光学器件，构成上述光学器件的法拉第旋转器由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜成分，同时通过熔点大于该法拉第旋转器居里点的粘合剂固定在构件上。

〔第二解决手段〕

本发明人员在研究了采用防反射膜区别法拉第旋转器内外面的方法后，提出不是如特开平10-115815号公报的方案那样使色相在内外面上不同，而是在内外面的任一个面上形成如先前一样在整个面上形成防反射膜，而在另一个面的一部分上设置不形成防反射膜的区域，这样在内外面上防反射膜的形态不同，则能够区别内外面。

因此，本发明的特征在于：作为使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器，包括由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成并设有相对的内外面的扁平状旋转器本体和在上述旋转器本体的内外面上形成的防反射膜，上述防反射膜在上述内外面中的形成状态不同。

由于本发明的法拉第旋转器在内外面中防反射膜的形成状态不同，因此只要在内外面上照射光，一看就能区别内外面。与使内外面的防反射膜的色相不同的情况相比，可显著提高区别内外面的简易性。例如对于防反射膜的色相是浅紫色和蓝紫色的不同，如果考虑到构成法拉第旋转器本体的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜大致是黑色，则并不容易加以区别。

与此形成对比，依据本发明，即使色相相同，只要照射光，就能够明确区别未形成防反射膜的区域和形成防反射膜的区域。并且如果要决定在整个面上形成防反射膜的面是外面还是内面，只要识别整面形成防反射膜的面，就能区别法拉第旋转器的内外面。

防反射膜在内外面形成的形态存在各种状况。例如通过在内外面的任何一个面中至少一个角部的近旁不形成防反射膜，就能够使防反射膜在内外面中形成的状态不同。例如，如果防反射膜在装入光隔离器时，在光透过的区域形成，就能够发挥功能。反过来说，在光透过区域以外的区域形成防反射膜也没有意义。以往的法拉第旋转器只不过是避免仅在光透过区域上选择性地形成防反射膜的麻烦，而在内外两面的整个面上形成防反射膜。

因此，本发明所推荐的是在不适用于光透过区域的角部近旁形成不设防反射膜的区域。

并且，最好在内外面的任何一个面的整个面上形成防反射膜，而在另一个面上仅在包含法拉第旋转器的光透过区域的预定的区域上形成防反射膜。

以上的方案是有关采用防反射膜区别法拉第旋转器的内外两面的方法，但是如以下说明中提及，本发明也提出了施以机械加工等其它加工来区别法拉第旋转器的内外两面的方法。

如特开2000-89165号公报的方案那样，通过沿着一方的切断线从一面进行开沟加工而沿一边形成切口的法拉第旋转器会产生保磁力下降，磁滞特性出现非对称性。然而，通过限定加工区域，就能够防止特性恶化，并能区别法拉第旋转器的内外面。

本发明的方案是将加工区域限定在光透过区域以外的区域，更具体地说，限定在法拉第旋转器的角部而形成区别内外面的处理部分。即本发明作为使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器，其特征在于：包括由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成并设有相对的内外面的扁平状旋转器本体和设在上述旋转器本体的角部上的内外面确认处理部分。

本发明的内外面确认处理部分，可以将旋转器本体的至少一个角部进行倒角加工。例如通过将属于旋转器本体的外面或内面的任何一个面的角部进行倒角加工，能够区别旋转器本体的内外。倒角加工的角部至少有一个就足够，但是也容许对2～4个角部进行倒角加工。

作为本发明的内外面确认处理部分，也可以修圆加工旋转器本体的全部边缘部，并且在属于旋转器本体的外面的边缘部以及属于内面的边缘部进行有差异的修圆加工。

再有，关于本发明中角部和边缘部将在以后所述的实施例中谈及。所谓修圆加工是指将倒角加工的加工面形成圆形的状态。

作为本发明的内外面确认处理部分并不限于以上进行机械加工的方式，例如也可以通过在角部进行印刷而构成内外面确认处理部分。另外也可以将在角部上照射激光束而得到的激光照射痕迹作为内外面确认处理部分。

再有，重要的是以上的内外面确认处理部分在法拉第旋转器的光透过区域之外形成。这是由于在光透过区域内有内外面确认处理部分的情况下，可能会阻碍法拉第旋转器中光的透过而使法拉第旋转器的特性恶化。另外以上的内外面确认处理部分的例子只不过列举了理想的方式，并不是本发明中的全部方式。

附图说明

图1是表示依据本发明实施例1的光通信系统结构的图。

图2是表示依据本发明实施例1的LD模块结构的斜视图。

图3是表示依据本发明实施例1的光隔离器结构的图。

图4是表示依据本发明实施例1的光隔离器制造工序的流程图。

图5用于说明LPE方法的图。

图6是表示在法拉第旋转器装入光隔离器的状态下进行磁化的状况图。

图7是表示依据本发明实施例2中实施例2-1的法拉第旋转器的图。

图8是表示依据本发明实施例2中实施例2-2的法拉第旋转器的图。

图9是表示依据本发明实施例2中实施例2-3的法拉第旋转器的图。

图10是表示依据本发明实施例2中实施例2-4的法拉第旋转器的图。

图11是表示依据本发明实施例2中实施例2-5的法拉第旋转器的图。

图12是表示依据本发明实施例2中实施例2-6的法拉第旋转器的图。

图13是表示依据本发明实施例2的法拉第旋转器制造工序的流程图。

图14是表示依据本发明实施例2中实施例2-1的法拉第旋转器制造方法的图。

图15是表示依据本发明实施例2中实施例2-1的法拉第旋转器制造方法的图。

图16是表示依据本发明实施例2中实施例2-5的法拉第旋转器制造方法的图。

图17是表示依据本发明实施例2中实施例2-6的法拉第旋转器制造方法的图。

图18是表示与比较例有关的法拉第旋转器的图。

图19是表示传统的光隔离器结构的图。

具体实施方式

实施例1

以下，参照附图对本发明进行更详细、具体的说明。

首先，用图1说明本发明采用的光通信系统1。

光通信系统1是用于在发射侧与接收侧之间通过光信号传送信息的系统。在发射侧设置光发射器2，而在接收侧设置光接收器3。光发射器2和光接收器3通过由光纤成分的光传送线路4连接。光放大器5位于光传送线路4中间。根据光传送线路4的长度设置相应数量的光放大器5。

光发射器2中设有电子线路21和LD模块22。以成为传送对象的数据作为电信号接收的电子线路21在进行预定的处理后，将电信号输出到LD模块22。LD模块22将接收的电信号转换为光信号后，传送到光传送线路4。

光接收器3中设有PD模块31和电子线路32。接收了来自光传送线路4的光信号的PD模块31，将该信号转换为电信号后，输出到电子线路32。电子线路32将接收的电信号输出到接收侧。

在光传送线路4上配置的光放大器5进行放大，以防止光传送线路4传送的光信号衰减。

图2是表示LD模块22结构的图。LD模块22中设有：配置在外壳内的LD 222，使LD 222输出的光(信号)透过的透镜223，以及使透过透镜223的光(信号)的偏振面旋转的光隔离器224。

图3是表示光隔离器224结构的图。如图3所示，光隔离器224具有法拉第旋转器224b配置在两个偏振片224a、224c之间的结构。两个偏振片224a、224c以预定的间隔相对配置。现在，如果顺向的光入射在偏振片224a上，则顺向的光就从偏振片224c向光传送线路4出射。

偏振片224a、224c可以采用众所周知的材料。例如要求是康宁公司制的“波拉高”(ポ-ラ·コア(商品名))，但不限定于此。

法拉第旋转器224b使透过偏振片224a的顺向的光的偏振面例如只旋转45°后，向偏振片224c出射。偏振片224c的偏振轴对于偏振片224a的偏振轴只旋转45°而配置。因此偏振片224c使顺向的光透过。而从偏振片224c一侧入射、并透过偏振片224c的反方向的光的偏振面通过法拉第旋转器224b，再仅旋转45°后，与偏振片224a的偏振轴垂直。这样光隔离器224使来自偏振片224a侧的顺向光透过，而阻止来自偏振片224c侧的逆向光透过。

本实施例中该法拉第旋转器224b由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成。该法拉第旋转器224b作为光隔离器等光学器件的一部分而发挥功能。

下面，采用图4说明本实施例的光学器件的制造方法。如上所述，本实施例的特征在于：将由单晶膜构成的法拉第旋转器224b装入光隔离器224等光学器件后进行磁化。下面详细说明本实施例的光学器件的制造方法。

如图4所示，本实施例包括单晶膜生长工序(步骤S101)、去磁处理工序(步骤S102)、切断、研磨工序(步骤S103)和磁化工序(步骤S104)。

下面在谈及单晶膜所要求的成分后，说明各工序。

<单晶膜的成分>

单晶膜的构成材料选择硬磁性材料，即在后面所述的磁化工序(步骤S104)后使法拉第旋转器224b呈现矩形磁滞特性的材料。

铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的成分最好是(Bi_3-X-R_X)Fe_(5-W)M_WO₁₂的化学成分(但R为包含Y的稀土元素中的一种或两种以上元素，M为Ga、Al、Ge、Sc、In、Si与Ti中的一种或两种以上元素)。此处，R为包含Y的稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb与Lu)中的一种或两种以上元素。下面将包含Y的稀土元素称作“稀土元素R”。

并且，本实施例的硬磁性柘榴石材料中，0.5≤x≤2.5且0.2≤w≤2.5，最好是1.0≤x≤2.3且0.4≤w≤1.5。

作为稀土元素R，特别理想的是Gd、Tb、Yb。Gd的磁矩在稀土元素中是最大的，因此对于降低饱和磁化(4πMs)是有效的。并且，GdBi系柘榴石的磁化反转温度是-10℃左右，与TbBi系柘榴石的-50℃相比，更接近室温，因此对于硬磁性是有利的。另外，Gd不吸收波长大于1.2μm的光，因此对于插入损耗是有利的。

Tb是对于确保温度特性和波长特性有效的元素。Gd的磁各向异性大，对于高顽磁力化是有效的元素，但是Tb对于高顽磁力的贡献更大。

基于以上理由，本实施例的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的成分最好设定为(Bi_3-a-b-cGd_aTb_bYb_c)Fe_(5-W)M_WO₁₂的化学成分(式中，M为Ga、Al、Ge、Sc、In、Si与Ti中的一种或两种以上元素，0.5≤a+b+c≤2.5，0.2≤w≤2.5)。

本实施例的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜以LPE法形成为前提，但为了调整该单晶膜的晶格常数使之适合衬底的晶格常数而加入了Yb。为了增大法拉第旋转能力，最好是含Bi量大的晶体。此处，法拉第转角与构成法拉第旋转器224b的材料厚度成比例，将每单位厚度的转角称作法拉第旋转能力。由于光隔离器224中使用的法拉第旋转器224b的旋转角是45°，因此法拉第旋转能力越大，法拉第旋转器224b的厚度可以越薄，这对于小型化是有利的。

LPE法中采用的衬底(以下称为LPE衬底)具有预定的晶格常数。由于Bi的离子半径大，因此，单增加Bi的量，不能将要获得的结晶膜的晶格常数调制得和衬底的晶格常数相适合。因此，通过增加Bi的量，并使之含有离子半径小的Yb，就能将要获得的结晶膜的晶格常数调整得和衬底的晶格常数相适合。并且Yb对光通信中使用的光波长区域的光不吸收，所以不会使插入损耗恶化。

在本实施例的铋置换型稀土铁柘榴石材料中，M为置换Fe的一部分的元素，M可以是从Ga、Al、Ge、Sc、In、Si与Ti中选择一种或两种以上元素。从对单晶膜生长的稳定性或容易程度的影响考虑，其中以Ga为最理想。

在本实施例的铋置换型稀土铁柘榴石材料中，表示Gd、Tb、Yb含量的a、b、c为0.5≤a+b+c≤2.5。如果a+b+c小于0.5，离子半径大的Bi的量相对较多，则不能调整得与用于通过LPE法生长单晶膜的LPE板的晶格常数相适合。而如果a+b+c大于2.5，则相反，Bi的量相对较少，法拉第旋转能力减小。结果必须增加单晶膜的厚度，通过LPE法生长单晶膜变得困难，引起合格率下降。a+b+c的范围最好为1.0≤a+b+c≤2.3。

另外，a、b、c的值最好分别是0.1≤a≤1.5，0.3≤b≤2.0，0.1≤c≤1.5。a(Gd量)不小于0.1是为了充分确保用于获得硬磁性的磁各向异性。而如果a大于1.5，则由于Tb和Bi的量不足，不能获得高的法拉第旋转能力。

b(Tb量)不小于0.3是为了充分确保用于获得硬磁性的磁各向异性。另一方面，如果b大于2.0，则波长超过1.5μm的光中的插入损耗增大。

c(Yb量)不小于0.1是因为Yb量小于0.1时，不能确保足够的法拉第旋转能力，必须增加膜厚。而如果c大于1.5，则由于Gd、Tb和Bi的量不足，不能确保高的法拉第旋转能力。

在本实施例的铋置换型稀土铁柘榴石材料中，M对Fe的置换量w为0.2≤w≤2.5。当w小于0.2时，所得到的单晶膜不保持矩形磁滞特性。另一方面，如果w大于2.5，则在单晶膜生长中在熔融部分生成不必要的结晶核，单晶膜的良好生长变得困难。w的范围最好为0.3≤w≤2.0，w范围为0.4≤w≤1.5则更好。

但是，如上所述，本实施例的特征在于：将由硬磁性铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜成分的法拉第旋转器224b装入光隔离器224等光学器件之后进行磁化，此单晶膜的成分并不特别限定于上述范围，为了使单晶膜具有硬磁性，可以适当调整。

依据本实施例的法拉第旋转器224b可以由以上说明的铋置换型稀土铁柘榴石材料，例如由采用LPE法生长的单晶膜构成。此单晶膜实质上呈现矩形磁滞特性。

<单晶膜生长工序>

下面，说明单晶膜生长工序(步骤S101)。

本实施例的单晶膜可以采用LPE法生长。图5是表示采用LPE法生长单晶膜的情况的示图。

如图5所示，将要获得的单晶膜的原料和助熔剂投入例如铂制的坩埚40中。投入铂坩埚40中的原料和助熔剂，通过在加热线圈41上通电而加热、熔融后，形成熔融物42。使熔融物42的温度下降，成为过冷却状态后，如果一边使LPE衬底43旋转，一边接触熔融物，则在LPE衬底43上外延生长单晶膜44。另外，在生长的单晶膜44上不可避免地会混入助熔剂和来自坩埚40的杂质，自不待言，本实施例容许这种不可避免的杂质的混入。当然，为了获得本实施例的效果，要求降低这些杂质的混入。

采用LPE法得到的单晶膜44的生长厚度比最终要得到的法拉第旋转器224b的厚度厚一些。这是因为它要经研磨加工后作为法拉第旋转器224b来使用。

<去磁处理工序>

在单晶膜生长工序(步骤S101)中生长单晶膜44后，进入去磁处理工序(步骤S102)。去磁处理工序(步骤S102)是为了使单晶膜44的磁力消失，也就是使单晶膜44去磁(或减磁)而进行的工序。本实施例包括去磁处理工序(步骤S102)是基于以下的理由：即在单晶膜生长工序(步骤S101)中生长的单晶膜44已经带有某种程度的磁力。而且如果对于带有磁力的单晶膜44施行切断、研磨、无反射涂层等预定的处理，则铁等金属灰尘、金属夹具等由于磁力会附着在单晶膜44的表面。

在附着这种灰尘等的状态下切断、研磨单晶膜44，从制造效率和加工精度等方面考虑是有问题的，而对于附着这种灰尘的状态下直接将单晶膜44装入光隔离器224等光学器件中的情况，光学器件的特性会恶化。因此最好在切断、研磨工序(步骤S103)之前先进行去磁处理工序(步骤S102)。

对单晶膜44的去磁处理方法，例如可以有：加热、交流去磁或者它们的组合等。在采用加热对单晶膜44进行去磁(或减磁)时，加热温度应为单晶膜44的居里点以上的温度。众所周知，如果磁性物处于居里点以上的高温，则磁力完全消失。此处，单晶膜44的居里点由于成分不同而异，一般约为180～200℃。

具体地说，在铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜中在Fe未被Ga、Al等置换的情况下，单晶膜44的居里点约为280℃，而在Fe被Ga、Al等置换的情况下，单晶膜44的居里点约为190～200℃。因此在本实施例中所谓单晶膜44的居里点以上的温度具体指180℃以上的温度。

在采用交流去磁对单晶膜44去磁(或减磁)时，可以在几乎无静磁场的场所作用充分强的交流磁场，然后可使振幅逐渐减小到0。

<切断、研磨工序>

在去磁处理工序(步骤S102)中单晶膜44进行去磁(或减磁)后，进入切断、研磨工序(步骤S103)。在切断、研磨工序(步骤S103)中将单晶膜44切断、研磨到预定的大小，从而获得法拉第旋转器224b。

单晶膜44的切断要求采用钢丝锯进行。如果采用钢丝锯切断，可以将切断时的掉片控制在最小程度。由于这样控制掉片，可以保持在单晶膜生长工序(步骤S101)中生长的近乎完全结晶的状态，获得磁特性良好的单晶膜44。此处，所谓掉片是指在切断单晶膜44时单晶膜44的切断面的边缘产生缺口的现象。

在法拉第旋转器224b上，采用对所使用的光波长而言转角为45°单晶膜44。换句话说，采用LPE法生长的单晶膜44被研磨加工到法拉第转角成为45°。法拉第旋转器224b具有约500μm的厚度。

经切断、研磨加工之后，为了减少插入损耗，要求在法拉第旋转器224b的表面上施以无反射涂层。此处，所谓插入损耗是指出射光相对于入射光的衰减量。在法拉第旋转器224b中的插入损耗包括构成法拉第旋转器224b的材料的光吸收损失和由于此材料与空气的折射率差异而引起的界面的反射损失。为了确保高品质的信息传送，要求降低法拉第旋转器224b的插入损耗，而通过在法拉第旋转器224b的表面上加无反射涂层，反射损失能够降低到可忽略的程度。

<磁化工序>

在切断、研磨工序(步骤S103)获得预定尺寸的法拉第旋转器224b后，进入磁化工序(步骤S104)。在磁化工序(步骤S104)中对由单晶膜44形成的法拉第旋转器224b施加外部磁场。该磁化工序(步骤S104)是本实施例的特征部分，在法拉第旋转器224b被装入光隔离器224等光学器件的状态下进行。因此在法拉第旋转器224b被装入光隔离器224等光学器件时，完全不需要区分法拉第旋转器224b的内外面。

磁化工序(步骤S104)中的外部磁场强度应不小于饱和磁场，具体地说，在具有上述成分的法拉第旋转器224b的情况下，应为500Oe以上。最大是在约数倍于顽磁力Hc的范围内，外部磁场强度越高，越能期待法拉第旋转器224b的高顽磁力化。但是为了防止装置成本上升，在目前条件下外部磁场强度的上限应约20k Oe。最好是外部磁场强度大于1k Oe，外部磁场强度大于2k Oe则更好。

施加外部磁场的时间可以为1分钟至1小时左右。但是此时间是受外部磁场强度左右的，在外部磁场强度高的情况下，具体地说，在外部磁场的强度大于2k Oe的情况下，施加外部磁场的时间即使为数秒，也能够获得高顽磁力的效果。

如上所述，本实施例是在法拉第旋转器224b装入光隔离器224中的状态下进行磁化。此处，用图6表示法拉第旋转器224b磁化的情况。

如图6所示，法拉第旋转器224b通常在用粘合剂S固定于金属构件M的状态下，装入光隔离器224中。而且，保持法拉第旋转器224b装于光隔离器224等光学器件中的状态不变，在法拉第旋转器224b上施加饱和磁场以上的磁场。

为了在法拉第旋转器224b上施加饱和磁场以上的磁场，可以采用例如电磁铁等磁场发生装置(图中未表示)。也就是保持法拉第旋转器224b装于光隔离器等光学器件中的状态不变，将该光学器件设置在电磁铁等磁场发生装置中，在法拉第旋转器224b上施加饱和磁场以上的磁场。磁场的施加方向设为最终法拉第旋转器224b应被磁化的方向，具体地说，在法拉第旋转器224b的厚度方向上施加磁场。如图6所示，法拉第旋转器224b配置在偏振片224a、224c之间，与光的行进方向即顺向的光大致平行地在法拉第旋转器224b的厚度方向施加磁场。

在固定法拉第旋转器224b的金属构件M上，与法拉第旋转器224b的形状相适合地形成插入并保持法拉第旋转器224b的插入孔。粘合剂S以往采用熔点低于法拉第旋转器224b的居里点以下的温度的树脂，具体地说低于180℃的树脂等。这是由于以往采用的工序是经磁化工序之后再将法拉第旋转器224b再装入光隔离器224的工序。也就是说，对于经磁化工序的法拉第旋转器224b，如果加热到法拉第旋转器224b的居里点以上，则磁力完全消失，而磁化的意义也完全失去。因此用熔点低于居里点的树脂将法拉第旋转器224b固定在金属构件M上。

但是在以树脂等作为粘合剂S的情况下，粘结强度低，光隔离器224的可靠性不充分。因此本实施例基于与以往完全不同的设想，提出采用熔点大于法拉第旋转器224b的居里点的粘合剂，即大于180℃或200℃的粘合剂S。如上所述，本实施例是在法拉第旋转器224b装入光隔离器224之后进行磁化。所以在磁化工序(步骤S104)之前，将法拉第旋转器224b在法拉第旋转器224b的居里点以上的温度下加热，在特性上不会有任何问题。

有各种各样的熔点大于法拉第旋转器224b的居里点的粘合剂S，但其中以焊料、低熔点玻璃作为粘合剂S为最好。焊料、低熔点玻璃与树脂相比，不仅粘结强度高，而且具有以下优点：即在焊料、低熔点玻璃作为粘合剂S时，即使加热到它的熔点以上，也不会产生腐蚀固定法拉第旋转器224b的金属构件M的挥发成分。因此，在焊料、低熔点玻璃作为粘合剂S而使用时，不会腐蚀金属构件M，而且能将法拉第旋转器224b牢固地固定于金属构件M。

焊料中有金锡(Au-Sn)焊料等各种各样的材料，而在采用金锡(Au-Sn)焊料的场合，其成分可以如下：Au：60～90wt％，Sn：10～40wt％。金锡(Au-Sn)焊料的熔点为200～300℃，具体数值随成分不同而异。

作为低熔点玻璃，可以采用例如铅-硼酸系玻璃、银-磷酸系玻璃。铅-硼酸系玻璃、银-磷酸系玻璃的熔点为350～500℃，具体数值也随成分不同而异。

装入采用以上成分和制造方法的本实施例的法拉第旋转器224b的光隔离器224具有良好的特性，具体地说，具有低的插入损耗和高的消光比。

另外用图4表示制造光隔离器224的工序，但是也可以在经过切断、研磨工序(步骤S103)之后且在磁化工序(步骤S104)之前，再次进行去磁处理工序(步骤S102)。在这种情况下能够更有效地防止因切断、研磨工序(步骤S103)而产生的切屑等附着在单晶膜44上。并且，也可以省略去磁处理工序(步骤S102)，在磁化工序(步骤S104)之前利用以粘合剂S将法拉第旋转器224b固定在金属构件M上时的加热一并进行去磁(或减磁)。这种场合，以焊料等粘合剂S将法拉第旋转器224b固定在金属构件M上时所需要的加热时间可以设定得比通常的时间长。

以下，说明本实施例的具体实施例。

(实施例1-1)

以下，用为确认以基于图4所示的工序将法拉第旋转器224b装入光隔离器224之后再进行磁化的光隔离器224特性而进行的实验作为实施例1-1进行说明。

以氧化铋(Bi₂O₃，4N)、氧化亚铁(Fe₂O₃，4N)、氧化钆(Gd₂O₃，4N)、氧化铽(Tb₄O₇，3N)、氧化镱(Yb₂O₃，4N)、氧化镓(Ga₂O₃，4N)为原料，采用图5所示的装置，通过外延生长法生长一种铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜。所用LPE衬底是(111)柘榴石单晶(GdCa)₃(GaMgZr)₅O₁₂。此衬底的晶格常数是1.±0.nm。而选择上述原料是为了在单晶膜44磁化之后，呈现硬磁性。并且，除了上述材料之外，以氧化铅(PbO，4N)和氧化硼(B₂O₃，5N)作为助熔剂投入铂坩埚40中。

对生长铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜之后而获得的单晶膜44的成分分析的结果是Bi_1.0Gd_0.4Tb_1.2Yb_0.4Fe_4.0Ga_1.0O₁₂。而此单晶膜44的居里温度是190℃。接着，将这样获得的单晶膜44在升温炉内加热到430℃，即单晶膜44的居里点以上的温度，进行去磁处理，将去磁后的单晶膜44切断、研磨到预定的厚度和大小。再有，切断、研磨后的法拉第旋转器224b的尺寸为高1.0×宽1.0mm×厚500μm。

在法拉第旋转器224b上涂敷无反射涂层后，与偏振片224a、224c一起装配成为光隔离器224。将这样装配的光隔离器224设置在磁场发生器中，在外部磁场10k Oe中在要求的方向磁化。接着，测定光隔离器224的特性，结果显示其插入损耗为0.15dB，消光比为35dB。而产品合格率为100％。

(比较例1-1)

采用与实施例1-1同样的方法生长的单晶膜44在外部磁场10kOe中磁化后，经切断、研磨并涂敷无反射涂层，制成法拉第旋转器。然后，将法拉第旋转器224b与偏振片224a、224c一起装成光隔离器。测定光隔离器的特性，结果显示其插入损耗为1.3dB，消光比为17dB，作为光隔离器二者都呈现不充分的值。并且，产品合格率为80％。

调查特性不充分的原因的结果，确认在光隔离器内的法拉第旋转器的光路面上附着有微量的灰尘。可以认为灰尘是在装配光隔离器时附着的。

从以上实施例1-1和比较例1-1的结果可知：通过将法拉第旋转器224b装入光隔离器224后再进行磁化，可以获得具有插入损耗低、消光比良好的光隔离器224。并可知：通过将法拉第旋转器224b装入光隔离器224后进行磁化，可以不管法拉第旋转器224b的内外面而装入光隔离器224中，因此制造效率大幅提高，同时与在装入光隔离器224之前进行磁化的情况相比，合格率显著改善。

(实施例1-2)

以用于确认由粘合剂将法拉第旋转器224b固定在金属构件(不锈钢构件)之后，再装入光隔离器224中后进行磁化的情况的产品合格率所进行的实验作为实施例1-2进行说明。

将由实施例1-1获得的法拉第旋转器224b(单晶膜44生长后加热到居里点以上的温度，进行去磁处理，再切断、研磨到预定的厚度和大小，涂敷无反射涂层)采用以下的粘合剂固定在不锈钢构件上，然后与偏振片224a、224c一起装配成光隔离器224。下面，将采用金锡焊料的粘合剂称作样品1，采用铅-硼酸系玻璃的粘合剂称作样品2。

(粘合剂)

金锡焊料(Au/Sn＝80/20)：熔点约250℃

铅-硼酸系玻璃：熔点约430℃

测定样品1和样品2的插入损耗和消光比，它具有与实施例1-1同样的特性。而产品合格率为100％，具有理想的值。

如上所述，如本实施例所推荐的，通过将法拉第旋转器224b装入光隔离器224后再进行磁化，可以获得具有插入损耗低、消光比良好的高性能光隔离器224。另外通过采用熔点高于法拉第旋转器224b的居里温度的焊料或低熔点玻璃作为粘合剂S，可提高法拉第旋转器224b和金属构件M的粘结强度，其结果提高了光隔离器224的可靠性。另外，通过将法拉第旋转器224b装入光隔离器224后再进行磁化，可以不用去注意法拉第旋转器224b的内外面而装入光隔离器224中，因此制造效率大幅提高，同时合格率得到改善。

在实施例1-1和实施例1-2中对于采用法拉第旋转器224b和偏振片224a、224c装配光隔离器224的情况进行了说明，但并不限于玻璃偏振片，在采用在玻璃、双折射玻板、玻璃上蒸镀金属而构成的金属薄膜反射镜等光学元件和法拉第旋转器224b一起制作的光学器件时也可以期待取得同样的效果。

实施例2

下面参照附图更详细、具体地说明本发明的实施例2。正如前面所述，本实施例的法拉第旋转器的主要用途有光通信系统。另外如图6所示，法拉第旋转器224b在垂直于光透过方向的面呈矩形，而在此矩形范围内透过的光一般成为圆形。因此可以说并不是法拉第旋转器224b的所有部分都可用于发挥它的功能，对应于光透过区域以外的部分并没有发挥作为法拉第旋转器224b的功能。

在本实施例中，法拉第旋转器224b由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成。铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的成分与实施例1中所示的成分相同，因此在-20～+80℃的温度范围，即保证光隔离器224工作所必须的温度范围内呈现法拉第效应，同时可以得到法拉第旋转能力大于700°/cm的铋置换型稀土铁柘榴石材料。此柘榴石材料在施加大于该材料所具有的饱和磁场的外部磁场之后，即使除去该外部磁场后，实质上仍能维持以上的法拉第旋转能力。

再有，最好将本实施例应用于硬磁性铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜，但也不排除在软磁性铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜中的应用。因为即使对于例如偏振倒波器、光衰减器那样采用软磁性铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的情况，也有涉及到要考虑内外面问题的用途。

接着，对法拉第旋转器224b作更详细的说明。

依据本实施例的法拉第旋转器224b的防反射膜在内外面上形成形态不同。作为其方式之一，可以举出在内外面的任何一个面的至少一个角部的近旁上不形成防反射膜的法拉第旋转器224b的例子。

此法拉第旋转器224b如图7所示(实施例2-1)。如图7(b)所示，在法拉第旋转器224b的外面(也可以是内面，以下相同)的整个面上形成防反射膜AR，而如图7(a)所示，其内面(也可以是外面，以下相同)除一个角部C的近旁之外，形成防反射膜AR。

为了获得这样的防反射膜AR，可以通过在上述角部C的近旁施以掩膜的状态下形成防反射膜AR，之后除去掩膜，或者在整个面上形成防反射膜AR之后，再除去上述角部C的近旁的防反射膜AR(例如通过腐蚀)而获得。关于制造方法的具体内容随后说明。另外在图7中防反射膜AR用灰色表示，而法拉第旋转器224b本体用无色表示。但为了慎重起见，还要提及这并不反映真实的色彩。

通过对内面照射光，就能够容易地用肉眼区别形成防反射膜AR的部分和未形成防反射膜AR的部分。所以也能够容易地区别法拉第旋转器224b的内外面。另外未形成防反射膜AR的部分限于角部C的近旁，这是因为角部C的近旁不是光透过的部分，没有必要形成防反射膜AR。

而在图7的例中是仅除去一个角部C的近旁来形成防反射膜AR，不用说也可以除去2～4个角部C的近旁而形成防反射膜AR。而且依据本实施例，构成防反射膜AR的物质在内外即使采用同一物质，也可以区别内外。

另一个采用防反射膜AR可以区别内外的例子，如图8所示(实施例2-2)。如图8(a)所示，此例是在旋转器本体的外面形成圆形防反射膜AR。该圆形区域须包含光透过区域。另一方面，如图8(b)所示，在旋转器本体的整个内面上形成防反射膜AR。根据该例，通过在旋转器本体的外面上照射光，也能够区别形成防反射膜AR的区域和未形成防反射膜AR的区域。结果能够容易地区别法拉第旋转器224b的内外。

如上所述，通过使防反射膜AR的形成状态在法拉第旋转器224b的内外面上不同，可以容易地区别法拉第旋转器224b的内外面。另外，在以上的实施例中是在旋转器本体的整个内面上形成防反射膜AR，但是本实施例并不限定于此。例如在图7所示的例子中通过在内面的两个角部的近旁不形成防反射膜AR，能够使内外面的防反射膜AR的形成状态不同。并且，在图8所示的例子中通过在内面形成的防反射膜AR形成在含有光透过区域的矩形区域上，也能够使内外面的防反射膜AR的形成状态不同。

接着，说明通过施以机械加工形成内外面确认处理部分的法拉第旋转器224b。

图9是其一例，它是表示在法拉第旋转器224b的外面的一个角部C上施以倒角的例子(实施例2-3)。再有，法拉第旋转器224b的内面仍保持平面，而在整个面上形成防反射膜AR。图9所示的法拉第旋转器224b通过仅在外面形成倒角，也能够容易地区别法拉第旋转器224b的内外。另外在图9所示的例中虽然仅在外面进行倒角，但也可以使其数目不同，在内外两个面上形成倒角。

图10是图9的变形例，它是在法拉第旋转器224b的所有边缘部E上施以倒角的例子(实施例2-4)。另外在本实施例中边缘部E指包含存在于角部C和角部C之间的棱线的部分。并且倒角带有修圆加工，即圆角。这样以所有的边缘部E为对象而形成修圆的倒角，是为了防止法拉第旋转器224b的特性，特别是顽磁力的恶化。

也就是说，因为法拉第旋转器224b通过切断预定的单晶膜而获得，但在切断时在边缘部E上易产生掉片，这样顽磁力有下降的倾向，对此通过修圆加工边缘部E，可以抑制顽磁力的下降。

在图10的例中，在法拉第旋转器224b的所有边缘部E上形成经修圆加工的倒角，并且属于外面的面的倒角与属于内面的面的倒角相比，倒角量更大。因此，通过比较倒角量，能够区别外面和内面。

图11表示不施以机械加工而形成内外面确认处理部分的法拉第旋转器224b的一例(实施例2-5)。此例是在法拉第旋转器224b的外面的角部近旁上加圆形印刷标记P的例子。要求印刷标记P以清晰的色彩与防反射膜AR区别。

另外，图12也表示不施以机械加工而形成内外面确认处理部分的法拉第旋转器224b的一例(实施例2-6)。此例是在法拉第旋转器224b的外面的角部近旁上通过照射激光束形成照射痕迹。激光束照射可以在防反射膜AR形成之前或之后进行。在防反射膜AR形成之前照射激光束的情况下，照射痕迹比其它部分凹下，因此可以识别是外面。而在防反射膜AR形成之后照射激光束的情况下，由于照射激光束使防反射膜AR除去，加上照射痕迹比其它部分凹下，因此也可以识别是外面。

接着，说明本实施例的法拉第旋转器224b的制造方法。如图13所示，本实施例包括单晶膜生长工序(步骤S101)、切断、研磨工序(步骤S103)、防反射膜形成工序(步骤S105)、细断工序(步骤S107)和磁化工序(步骤S109)。在各工序中或各工序之间实施内外面确认处理部分形成工序。下面依次说明各工序。<单晶膜生长工序>

本实施例的单晶膜生长工序(步骤S101)与实施例1中单晶膜生长工序(步骤S101)相同，省略说明。

<切断、研磨工序>

本实施例的切断、研磨工序(步骤S103)与实施例1中切断、研磨工序(步骤S103)相同，省略说明。而单晶膜44切断成10mm×10mm左右的大小。

<防反射膜形成工序>

切断、研磨加工后，为了降低插入损耗，进入在法拉第旋转器224b的外面上形成防反射膜AR的防反射膜形成工序(步骤S105)。

作为防反射膜AR可以将众所周知的材料，例如SiO₂、MgF₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、ZrO₂、TiO₂、Nd₂O₃、Y₂O₃单独或组合起来使用。形成防反射膜AR的方法可以采用真空蒸镀法、离子加速(ion-assisted)法、离子镀法和溅射法。

<细断工序>

在形成防反射膜AR后，进入切断成预定尺寸的细断工序(步骤S107)。例如在形成防反射膜AR的阶段中将具有10mm×10mm左右大小的单晶膜44切断成1mm×1mm左右。细断工序中的切断方法可以采用金刚石锯、钢丝锯等众所周知的切断方法。特别由于钢丝锯可以降低掉片的产生，因此是适当的。作为钢丝锯，例如可以采用金刚石钢丝锯。金刚石钢丝锯是将混合金刚石磨粒的金属粘合物的珠粒排列、粘结在专用的钢丝上而制成的。

<磁化工序>

在细断工序后，进入磁化工序(步骤S109)。在磁化工序中对于由单晶膜44构成的法拉第旋转器224b施加外部磁场。在磁化工序之前有必要使法拉第旋转器224b的内外可以区别。因为磁化后要识别磁化方向。所以，在单晶膜生长工序(步骤S101)以后、在磁化工序之前的任何一个工序的阶段中必须形成前面说明的内外面确认处理部分。再有，磁化工序也可以在细断工序(步骤S107)前进行。

以上，说明了用于获得本实施例的法拉第旋转器224b的基本制造工序。下面，对于图7～图12表示的实施例2-1～实施例2-6中的固有制造工序的适用例进行说明。

如图14所示，按照实施例2-1(参照图7)的法拉第旋转器224b的将要形成防反射膜AR的区域开孔的掩膜M叠层在例如10mm×10mm大小的单晶膜44上，在此状态下形成防反射膜AR。而在相对于叠层掩膜M的面的另一面上不用掩膜M，而在整个面上形成防反射膜AR。

如图15所示，形成防反射膜AR的单晶膜44除了因掩膜M而阻止防反射膜AR形成的部分(无色部分)之外，形成防反射膜AR。图15所示状态的单晶膜44接着被送到细断工序(图13中步骤S107)。

依据实施例2-2(图8)的法拉第旋转器224b也可以采用与以上说明的实施例2-1相同的方法仅在外面预定的区域上形成防反射膜AR。

依据实施例2-3(图9)的法拉第旋转器224b在细断工序(图13中步骤S107)切断之后，采用例如空气驱动的微研磨机或者通过激光束照射可以形成倒角。

依据实施例2-4(图10)的法拉第旋转器224b经细断工序(图13中步骤S107)之后，先采用滚筒研磨方式修圆加工法拉第旋转器224b的边缘部E。在施以滚筒研磨之后，与实施例2-1同样，采用微研磨机、激光束照射，使属于外侧的边缘部E的倒角尺寸大于属于内侧的面的倒角尺寸。

如图16所示，按照实施例2-5(图11)的法拉第旋转器224b在去磁处理工序(图13中步骤S105)结束之后、并形成防反射膜AR的单晶膜44的状态下，采用点阵打印机(在图16上仅以一根击点钢丝D表示)进行印刷。在单晶膜44的状态下在构成法拉第旋转器224b的每个区域上以点状金属丝D印刷。图16的无色部分表示印刷。再有，在本例中虽然谈到点阵打印机，但也可以使用喷墨打印机等其它设备。

依据实施例2-6(图12)的法拉第旋转器224b，是在防反射膜形成工序(图13中步骤S105)结束之后、在形成防反射膜AR的单晶膜44的状态下，照射激光束RB。图17表示其加工情况，在构成法拉第旋转器224b的每个区域上从激光束照射装置RM照射激光束RB，形成照射痕迹之后，进入细断工序(图13中步骤S107)。

以下，说明本实施例的具体实施例。

(实施例2-1)

以氧化铋(Bi₂O₃，4N)、氧化亚铁(Fe₂O₃，4N)、氧化钆(Gd₂O₃，4N)、氧化铽(Tb₄O₇，3N)、氧化镱(Yb₂O₃，4N)、氧化镓(Ga₂O₃，4N)为原料，采用图5所示的装置，通过外延生长法生长铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜。

所用的LPE衬底是(111)柘榴石单晶(GdCa)₃(GaMgZr)₅O₁₂。此衬底的晶格常数是1.±0.nm。而选择上述原料是为了在单晶膜44磁化之后，呈现硬磁性。并且，除了上述材料之外，以氧化铅(PbO，4N)和氧化硼(B₂O₃，5N)作为助熔剂投入铂坩埚40中。

对生长铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜之后获得的单晶膜44的成分分析的结果是Bi_1.0Gd_0.3Tb_1.5Yb_0.2Fe_4.2Ga_0.8O_12.0。

将获得的单晶膜44切断、研磨，作成10mm×10mm×500μm的尺寸。在切断、研磨后的单晶膜44上采用图14所示的方法用离子加速真空蒸镀法形成防反射膜AR。再有，作为防反射膜AR的材料采用Ta₂O₅、SiO₂，在单晶膜44上按此顺序叠层。形成防反射膜AR之后，采用金刚石钢丝锯切断成1mm×1mm的尺寸，得到法拉第旋转器224b。

在外部磁场10k Oe中对得到的法拉第旋转器224b进行磁化处理。在磁化处理时，应考虑对于防反射膜AR形成状态不同的内外面使磁化方向一致。磁化处理结束后，与偏振片224a、224c一起装配成光隔离器224。此时，一边确认法拉第旋转器224b的内外面，一边进行装配作业。

测定这样装配的光隔离器224的特性，结果显示其插入损耗为0.08dB，消光比为40dB。并且，法拉第旋转器224b的内外面无误，产品合格率为100％。而对于防反射膜AR的形成状态没有不同的法拉第旋转器224b的情况，由于内外面的差错，致使产品合格率只有80％。

(实施例2-2)

采用与实施例2-1相同的方法，单晶膜44经切断、研磨工序(图13中步骤S103)、防反射膜AR形成、细断工序(图13中步骤S107)，得到1mm×1mm尺寸的法拉第旋转器224b。如图9所示，采用微研磨机对此法拉第旋转器224b的外面的一个角部C进行倒角。

采用与实施例2-1相同的方法，对倒角后的法拉第旋转器224b进行磁化处理。使用磁化处理后的法拉第旋转器224b，与实施例2-1同样装配光隔离器224，测定其特性。结果是：插入损耗为0.08dB，消光比为40dB。并且，法拉第旋转器224b的内外面无误，产品合格率为100％。

作为比较例2-1，采用微研磨机将1mm×1mm尺寸的法拉第旋转器224b加工成图18所示的形状。测定此法拉第旋转器224b和未进行角部倒角的法拉第旋转器224b以及依据实施例2-2的法拉第旋转器224b的顽磁力。

结果确认如下：未进行角部倒角的法拉第旋转器224b的顽磁力是500Oe，而加工成图18所示形状的法拉第旋转器224b的磁滞特性为非对称的，而且顽磁力也下降(200Oe和400Oe)，因此作为硬磁性法拉第旋转器224b是不适当的。对此，确认依据实施例2-2的法拉第旋转器224b的顽磁力是490Oe，顽磁力仅轻微下降。

(实施例2-3)

采用与实施例2-1相同的方法，单晶膜44经切断、研磨工序(图13中步骤S103)、防反射膜AR形成、细断工序(图13中步骤S107)，得到1mm×1mm尺寸的法拉第旋转器224b。

采用滚筒研磨装置对此法拉第旋转器224b进行处理之后，如图10所示，外面的一个角部C的倒角尺寸扩大。采用与实施例2-1相同的方法对倒角后的法拉第旋转器224b进行磁化处理。使用磁化处理后的法拉第旋转器224b，与实施例2-1同样装配光隔离器224，测定其特性。结果是：插入损耗为0.08dB，消光比为40dB。另外，法拉第旋转器224b的内外面无误，产品合格率为100％。

(实施例2-4)

采用与实施例2-1相同的方法，切断、研磨单晶膜44，作成10mm×10mm×500μm的尺寸。在切断、研磨后的单晶膜44上采用离子加速真空蒸镀法形成防反射膜AR。另外作为防反射膜AR的材料采用Ta₂O₅、SiO₂，在单晶膜44上按此顺序叠层。

形成防反射膜AR之后，如图16所示，采用点击式打印机进行印刷。印刷的直径是50μm，使用的墨水是白色的。印刷结束后，采用金刚石钢丝锯切断成1mm×1mm的尺寸，然后与实施例2-1同样装配光隔离器224，测定其特性。结果是：插入损耗为0.08dB，消光比为40dB。并且，法拉第旋转器224b的内外面无误，产品合格率为100％。

采用与实施例2-1相同的方法，切断、研磨单晶膜44，作成10mm×10mm×500μm的尺寸。在切断、研磨后的单晶膜44上采用离子加速真空蒸镀法形成防反射膜AR。再有，作为防反射膜AR的材料采用Ta₂O₅、SiO₂，在单晶膜44上按此顺序叠层。

形成防反射膜AR之后，如图17所示，照射激光束RB。作为激光束照射装置RM使用加工用的UV激光装置。UV激光由于波长短，因此具有能够形成微细、无热影响、加工痕迹浅的优点。

激光束RB照射结束后，采用金刚石钢丝锯切断成1mm×1mm的尺寸，然后与实施例2-1同样装配光隔离器224，测定其特性。结果是：插入损耗为0.08dB，消光比为40dB。并且，法拉第旋转器224b的内外面正确，产品合格率为100％。

发明效果

如上所述，按照本发明，能够用简易的方法获得高性能的光学器件。

另外，如上所述，通过采用本发明的内外面确认方法，能够显著提高区别内外的可靠性，并且能够将作为法拉第旋转器的特性化降低到最小程度。

Claims (20)

1.一种光学器件，其特征在于：

设有由顺向的光入射的第一光学元件，

与所述第一光学元件以预定间隔相向配置的、由所述顺向的光出射的第二光学元件，

配置在所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的、使透过所述第一光学元件的光的偏振面旋转后向所述第二光学元件出射的法拉第旋转器，以及

固定所述法拉第旋转器的构件；

所述法拉第旋转器，

由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成，同时用熔点高于该法拉第旋转器的居里点的粘合剂固定在所述构件上。

2.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于：所述第一光学元件和所述第二光学元件是偏振片。

3.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于：所述粘合剂是焊料或低熔点玻璃。

4.一种光学器件，其特征在于：

设有由顺向的光入射的第一光学元件，

与所述第一光学元件以预定间隔相向配置的、由使所述顺向的光出射的第二光学元件，

配置在所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的、使透过所述第一光学元件的光的偏振面旋转后向所述第二光学元件出射的法拉第旋转器，以及

固定所述法拉第旋转器的构件；

所述法拉第旋转器，

由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成，同时该法拉第旋转器用熔点高于200℃的粘合剂固定在所述构件上。

5.一种采用实质上呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜的法拉第旋转器的制造方法，其特征在于：

包括获得所述单晶膜的工序，

对获得的所述单晶膜进行去磁处理的工序，

对所述去磁处理后的所述单晶膜进行预定处理的工序，以及

对作了所述预定处理的所述单晶膜进行磁化的工序。

6.如权利要求5所述的法拉第旋转器的制造方法，其特征在于：所述去磁处理是加热到所述法拉第旋转器的居里温度以上进行去磁或进行交流去磁。

7.一种光通信系统，其特征在于：

设有发射由电信号转换的光信号的光发送器，

传送由所述光发送器发射的所述光信号的光传送线路，以及

接收通过所述光传送线路传送的所述光信号并将所接收的所述光信号转换为电信号的光接收器；

所述光发送器，

设有将所述电信号转换为所述光信号的电-光转换元件，以及

配置于所述电-光转换元件与所述光传送线路之间的光学器件；

构成所述光学器件的法拉第旋转器，

由呈现矩形磁滞特性的铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜组成，同时通过熔点高于该法拉第旋转器居里点的粘合剂固定在构件上。

8.一种使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器，其特征在于：

设有由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成的、具有相向的内外面的扁平状旋转器本体，以及

在所述旋转器本体的内外面上形成的防反射膜；

使所述防反射膜在所述内外面上的形成状态不同。

9.如权利要求8所述的法拉第旋转器，其特征在于：通过在所述内外面的任何一个面上至少一个角部的近旁不形成所述防反射膜，使所述防反射膜在所述内外面上的形成状态不同。

10.如权利要求8所述的法拉第旋转器，其特征在于：通过在所述内外面的任何一个面的整个面上形成所述防反射膜，而在另一个面上仅在包含所述法拉第旋转器的光透射区的预定区域上形成所述防反射膜，使所述防反射膜在所述内外面上的形成状态不同。

11.一种使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器，其特征在于：

设有由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成的、具有相向的内外面的扁平状旋转器本体；以及

设于所述旋转器本体的角部或边缘部的内外确认处理部。

12.如权利要求11所述的法拉第旋转器，其特征在于：所述内外确认处理部是将所述旋转器本体的至少一个角部作了倒角加工的部分。

13.如权利要求11所述的法拉第旋转器，其特征在于：所述内外确认处理部是作了倒圆加工的所述旋转器本体的全部边缘部，并且在属于所述旋转器本体的外面的边缘部和属于内面的边缘部中的所述倒圆加工中设置差异。

14.如权利要求11所述的法拉第旋转器，其特征在于：所述内外确认处理部是在所述角部上作了印刷处理的部分。

15.如权利要求11所述的法拉第旋转器，其特征在于：所述内外确认处理部是在所述角部上施加的激光照射痕。

16.如权利要求11所述的法拉第旋转器，其特征在于：所述内外确认处理部在所述法拉第旋转器的光透射区以外形成。

17.一种使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器的制造方法，其特征在于：

包括获得由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成的、具有相向的内外面的扁平状旋转器本体的工序(a)，以及

在所述旋转器本体的内外面上形成防反射膜的工序(b)；

在所述工序(b)中，在所述内外面上形成状态不同的所述防反射膜。

18.一种使入射光的偏振面旋转的法拉第旋转器的制造方法，其特征在于：

包括获得由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成并具有相向的内外面的扁平状旋转器本体的工序(c)，以及

在所述旋转器本体的内外面上形成防反射膜的工序(d)；

在所述工序(c)或所述工序(d)之后，在所述旋转器本体的角部或边缘部上形成内外确认处理部。

19.一种光隔离器，其特征在于：

设有由顺向的光入射的第一偏振片，

与所述第一偏振片以预定间隔相向配置的、由所述顺向的光出射的第二偏振片，

配置在所述第一偏振片与所述第二偏振片之间并使透过所述第一偏振片的光的偏振面旋转后而向所述第二偏振片出射的法拉第旋转器；

所述法拉第旋转器，

设有由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成的、具有相向的内外面的扁平状旋转器本体，以及

在所述旋转器本体的内外面上形成的防反射膜；

所述防反射膜在所述内外面上的形成状态不同。

20.一种光隔离器，其特征在于：

设有由顺向的光入射的第一偏振片，

与所述第一偏振片以预定间隔相向配置的、由所述顺向的光出射的第二偏振片，

配置在所述第一偏振片与所述第二偏振片之间的、使透过所述第一偏振片的光的偏振面旋转后向所述第二偏振片出射的法拉第旋转器；

所述法拉第旋转器，

设有由铋置换型稀土铁柘榴石单晶膜构成的、具有相向的内外面的扁平状旋转器本体，以及

设在所述旋转器本体的角部或边缘部上的内外确认处理部。

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