JP2000105354A - 光アイソレータ用素子 - Google Patents
光アイソレータ用素子Info
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- JP2000105354A JP2000105354A JP27690698A JP27690698A JP2000105354A JP 2000105354 A JP2000105354 A JP 2000105354A JP 27690698 A JP27690698 A JP 27690698A JP 27690698 A JP27690698 A JP 27690698A JP 2000105354 A JP2000105354 A JP 2000105354A
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- optical isolator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光アイソレータ用素子１において、光学特性の
安定化を図り、且つ作製時に発生するクラック等の不具
合を防止する。 【解決手段】ファラデー回転子２および偏光子３，３’
の端部に基板４を接合した光アイソレータ−用素子１に
おいて、基板４とてして非磁性材料であり、熱膨張係数
が９５×１０-7（１／℃）以上での材料を用いる。
安定化を図り、且つ作製時に発生するクラック等の不具
合を防止する。 【解決手段】ファラデー回転子２および偏光子３，３’
の端部に基板４を接合した光アイソレータ−用素子１に
おいて、基板４とてして非磁性材料であり、熱膨張係数
が９５×１０-7（１／℃）以上での材料を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
た光を各種光学素子や光ファイバに導入する際に生じる
戻り光を除去するために用いられる光アイソレータ用素
子およびその製造方法に関するものである。
た光を各種光学素子や光ファイバに導入する際に生じる
戻り光を除去するために用いられる光アイソレータ用素
子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー光源等の光源から出射した光
は、各種光学素子や光ファイバに入射されるが、入射光
の一部は各種光学素子、光ファイバを透過する際、反射
や散乱を起こす。反射や散乱した光の一部は光源側に戻
るが、この戻り光を遮断するため、光アイソレータが用
いられる。
は、各種光学素子や光ファイバに入射されるが、入射光
の一部は各種光学素子、光ファイバを透過する際、反射
や散乱を起こす。反射や散乱した光の一部は光源側に戻
るが、この戻り光を遮断するため、光アイソレータが用
いられる。
【０００３】従来この種の光アイソレータは、２枚の偏
光子の間に平板状のファラデー回転子を設置し、これら
３つの部品をリング状の磁石内に部品ホルダを介して配
置することによって構成されていた。ファラデー回転子
は飽和磁界強度において所定の波長をもつ光の偏光面を
４５゜回転する厚みを持ち、２つの偏光子はそれぞれの
透過方向が４５゜回転方向にずれるように回転調整され
て構成されている。
光子の間に平板状のファラデー回転子を設置し、これら
３つの部品をリング状の磁石内に部品ホルダを介して配
置することによって構成されていた。ファラデー回転子
は飽和磁界強度において所定の波長をもつ光の偏光面を
４５゜回転する厚みを持ち、２つの偏光子はそれぞれの
透過方向が４５゜回転方向にずれるように回転調整され
て構成されている。
【０００４】このような構成の光アイソレータは、製品
ごと別個に回転調整作業が必要であり組立工数が多くか
かる。このため光アイソレータ用素子を以下の（１）乃
至（５）の工程により作製する手法が提案されている。
ごと別個に回転調整作業が必要であり組立工数が多くか
かる。このため光アイソレータ用素子を以下の（１）乃
至（５）の工程により作製する手法が提案されている。
【０００５】（１）１又は２以上の平板状ファラデー回
転子と２以上の偏光子を、仮固定用接着剤を介して積層
する工程。
転子と２以上の偏光子を、仮固定用接着剤を介して積層
する工程。
【０００６】（２）前記工程（１）により積層された光
学素子を短冊状にカットする工程。（３）前記工程
（２）によりカットされた光学素子を洗浄し、前記工程
（１）にて塗布された仮固定用接着剤を排除する工程。
学素子を短冊状にカットする工程。（３）前記工程
（２）によりカットされた光学素子を洗浄し、前記工程
（１）にて塗布された仮固定用接着剤を排除する工程。
【０００７】（４）前記工程（３）により短冊状になっ
た１又は２以上の平板状ファラデー回転子と２以上の偏
光子を整列させ、前記工程（２）による切断面に基板を
接着する工程。
た１又は２以上の平板状ファラデー回転子と２以上の偏
光子を整列させ、前記工程（２）による切断面に基板を
接着する工程。
【０００８】（５）前記工程（４）により一体化された
光学素子、基板をブロック状にカットし光アイソレータ
用素子を複数個切り出す工程。
光学素子、基板をブロック状にカットし光アイソレータ
用素子を複数個切り出す工程。
【０００９】上記工程により作製された光アイソレータ
用素子の構成を図６に示す。ここに示すように光アイソ
レータ用素子３０は、平板状ファラデー回転子３１およ
び偏光子３２、３２’が基板３３上に配置され、接合材
３４によって接着されている。上記工程により作製され
た光アイソレータ用素子３０においては、大型の光学素
子を光学調整した後、多数個の光学素子に切断するた
め、均一で、優れた特性の光アイソレータ用素子が容易
に多数個作製することができ、組立工数の削減が可能
で、量産性に優れる。
用素子の構成を図６に示す。ここに示すように光アイソ
レータ用素子３０は、平板状ファラデー回転子３１およ
び偏光子３２、３２’が基板３３上に配置され、接合材
３４によって接着されている。上記工程により作製され
た光アイソレータ用素子３０においては、大型の光学素
子を光学調整した後、多数個の光学素子に切断するた
め、均一で、優れた特性の光アイソレータ用素子が容易
に多数個作製することができ、組立工数の削減が可能
で、量産性に優れる。
【００１０】また基板３３として金属平板やガラス平板
などの無機材料を用い、接合材３４にも低融点ガラスや
半田などの無機材料を用いると、有機系のアウトガスが
発生しない。そのため半導体レーザーパッケージ内に光
アイソレータ用素子を設置することができ、装置の小型
化および特性の安定化が実現する。
などの無機材料を用い、接合材３４にも低融点ガラスや
半田などの無機材料を用いると、有機系のアウトガスが
発生しない。そのため半導体レーザーパッケージ内に光
アイソレータ用素子を設置することができ、装置の小型
化および特性の安定化が実現する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光アイソレ
ータに用いられるファラデー回転子を動作させるために
は磁界を印加する必要がある。しかし基板３３として金
属材料、特に強磁性体を用いると、ファラデー回転子に
印加される磁界強度の低下、印加方向の変動等が生じ、
所望のファラデー効果が得られず、光アイソレータ光学
特性が劣化するという問題があった。
ータに用いられるファラデー回転子を動作させるために
は磁界を印加する必要がある。しかし基板３３として金
属材料、特に強磁性体を用いると、ファラデー回転子に
印加される磁界強度の低下、印加方向の変動等が生じ、
所望のファラデー効果が得られず、光アイソレータ光学
特性が劣化するという問題があった。
【００１２】また、各光学素子と基板３３との接着に際
し、低融点ガラス等の熱処理を必要とする接合材３４を
用いる場合、各光学素子および基板３３の熱膨張係数の
差異により、光アイソレータ用素子を構成する部材に熱
応力が生じる。特に、光アイソレータ用素子を構成する
部材のなかで、熱膨張係数の大きい部材には引張応力が
生じ、応力が部材の強度より大きくなるとクラックの発
生等の不具合が生じる。
し、低融点ガラス等の熱処理を必要とする接合材３４を
用いる場合、各光学素子および基板３３の熱膨張係数の
差異により、光アイソレータ用素子を構成する部材に熱
応力が生じる。特に、光アイソレータ用素子を構成する
部材のなかで、熱膨張係数の大きい部材には引張応力が
生じ、応力が部材の強度より大きくなるとクラックの発
生等の不具合が生じる。
【００１３】さらに、一体化された光学素子および基板
３３をブロック状にカットし、光アイソレータ用素子を
複数個切り出す工程では、基板３３の材料が金属材料で
ある場合、脆性材料である光学素子と塑性材料である基
板３３とを同時にカットすることになる。しかし塑性材
料の切断および切削加工では加工端部にバリや微少な変
形が生じ、基板３３に直接接合されている光学素子には
これを原因とした応力集中部が生じる。光学素子は脆性
材料であるため、この応力集中部はクラックが生じる原
因となる。
３３をブロック状にカットし、光アイソレータ用素子を
複数個切り出す工程では、基板３３の材料が金属材料で
ある場合、脆性材料である光学素子と塑性材料である基
板３３とを同時にカットすることになる。しかし塑性材
料の切断および切削加工では加工端部にバリや微少な変
形が生じ、基板３３に直接接合されている光学素子には
これを原因とした応力集中部が生じる。光学素子は脆性
材料であるため、この応力集中部はクラックが生じる原
因となる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題に鑑み
てなされたものであり、１又は２以上のファラデー回転
子の両側に２以上の偏光子を配置し、前記ファラデー回
転子および前記偏光子を基板上に衝立することで前記フ
ァラデー回転子および前記偏光子を一体化した光アイソ
レータ用素子において、接合材を低融点ガラスとし、前
記基板として、非磁性材料かつ熱膨張係数が９５×１０
-7（１／℃）以上の材料を用いることを特徴とするもの
である。
てなされたものであり、１又は２以上のファラデー回転
子の両側に２以上の偏光子を配置し、前記ファラデー回
転子および前記偏光子を基板上に衝立することで前記フ
ァラデー回転子および前記偏光子を一体化した光アイソ
レータ用素子において、接合材を低融点ガラスとし、前
記基板として、非磁性材料かつ熱膨張係数が９５×１０
-7（１／℃）以上の材料を用いることを特徴とするもの
である。
【００１５】また、本発明は、上記基板として脆性材料
を用いることを特徴とする。
を用いることを特徴とする。
【００１６】即ち、本発明においては、光学素子に接着
される基板として非磁性材料を用いるため、ファラデー
回転子に印加される磁界強度を低下させることも、印加
方向を変動させることがない。従って所望のファラデー
効果を得ることができ、光アイソレータの光学特性が劣
化することもない。
される基板として非磁性材料を用いるため、ファラデー
回転子に印加される磁界強度を低下させることも、印加
方向を変動させることがない。従って所望のファラデー
効果を得ることができ、光アイソレータの光学特性が劣
化することもない。
【００１７】また、光アイソレータに一般的に用いられ
る光学素子の熱膨張係数は６５〜１１０×１０-7（１／
℃）であり、これに対し、本発明では基板として９５×
１０-7（１／℃）以上と比較的大きな熱膨張係数を持っ
た材料を用いるため、光学素子と基板との接着に際し、
光アイソレータ用素子を構成する部材に熱応力が生じて
も、基板以外の部材、特に光学素子には強い引張応力が
生じることはなく、クラック等の不具合が生じることは
ない。また、基板に引張応力が生じても、基板部材の強
度が十分に得られるならばクラック等の不具合が生じる
ことはない。
る光学素子の熱膨張係数は６５〜１１０×１０-7（１／
℃）であり、これに対し、本発明では基板として９５×
１０-7（１／℃）以上と比較的大きな熱膨張係数を持っ
た材料を用いるため、光学素子と基板との接着に際し、
光アイソレータ用素子を構成する部材に熱応力が生じて
も、基板以外の部材、特に光学素子には強い引張応力が
生じることはなく、クラック等の不具合が生じることは
ない。また、基板に引張応力が生じても、基板部材の強
度が十分に得られるならばクラック等の不具合が生じる
ことはない。
【００１８】また、接合材である低融点ガラス、基板は
ともに光学素子と同じ脆性材料を用いることにより、一
体化した光学素子、基板をブロック状にカットし光アイ
ソレータ用素子を複数個切り出す工程においても、切断
・切削加工端部にバリや微少な変形が生じることはな
い。したがって基板に直接接合されている光学素子にも
これを原因とした応力集中部は生じず、クラックが生じ
ることもない。
ともに光学素子と同じ脆性材料を用いることにより、一
体化した光学素子、基板をブロック状にカットし光アイ
ソレータ用素子を複数個切り出す工程においても、切断
・切削加工端部にバリや微少な変形が生じることはな
い。したがって基板に直接接合されている光学素子にも
これを原因とした応力集中部は生じず、クラックが生じ
ることもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。
面を用いて説明する。
【００２０】図１は本発明の光アイソレータ用素子を示
す斜視図である。図１に示すように光アイソレータ用素
子１は、平板状ファラデー回転子２および偏光子３、
３’が基板４上に配置され、低融点ガラス５によって接
着されている。このように各光学素子が低融点ガラス５
により基板４上に一体化されているため、光アイソレー
タを構成するホルダ等の部品点数を削減することがで
き、光アイソレータの小型化が実現する。
す斜視図である。図１に示すように光アイソレータ用素
子１は、平板状ファラデー回転子２および偏光子３、
３’が基板４上に配置され、低融点ガラス５によって接
着されている。このように各光学素子が低融点ガラス５
により基板４上に一体化されているため、光アイソレー
タを構成するホルダ等の部品点数を削減することがで
き、光アイソレータの小型化が実現する。
【００２１】ファラデー回転子２は、例えばビスマス置
換ガーネット結晶等で、その厚みは入射光線の光軸６方
向の飽和磁界を印加した場合に入射光線の偏光面が４５
゜回転する様に設定する。
換ガーネット結晶等で、その厚みは入射光線の光軸６方
向の飽和磁界を印加した場合に入射光線の偏光面が４５
゜回転する様に設定する。
【００２２】２枚の偏光子３、３’は吸収型偏光子、あ
るいは複屈折性偏光子で構成される。吸収型偏光子を用
いた場合、２枚の偏光子３、３’の透過偏光面を光軸６
のまわりに４５゜だけずらした構成とすればよい。
るいは複屈折性偏光子で構成される。吸収型偏光子を用
いた場合、２枚の偏光子３、３’の透過偏光面を光軸６
のまわりに４５゜だけずらした構成とすればよい。
【００２３】また、本発明の光アイソレータ用素子１は
全て無機材料により構成されるため、アウトガスは発生
しない。一般にＧａＡｓ等からなる半導体レーザーチッ
プはわずかな残留酸素によってその表面に酸化膜が形成
され、発振効率の低下が見られる。そこで、半導体レー
ザーチップを設置するパッケージは、窒素ガス等の不活
性ガスで気密封止され、当然封止パッケージ内にはアウ
トガスの発生する部品の設置は不可能である。アウトガ
スは主に有機系の部材より発生するが、本発明の光アイ
ソレータ用素子１は、前述したようにアウトガスの発生
がほとんど無く、また小型であるため、半導体レーザー
チップやレンズと同様に、パッケージ内に設置が可能と
なる。従って、高性能で非常に小型の半導体レーザーモ
ジュールが提供できる。
全て無機材料により構成されるため、アウトガスは発生
しない。一般にＧａＡｓ等からなる半導体レーザーチッ
プはわずかな残留酸素によってその表面に酸化膜が形成
され、発振効率の低下が見られる。そこで、半導体レー
ザーチップを設置するパッケージは、窒素ガス等の不活
性ガスで気密封止され、当然封止パッケージ内にはアウ
トガスの発生する部品の設置は不可能である。アウトガ
スは主に有機系の部材より発生するが、本発明の光アイ
ソレータ用素子１は、前述したようにアウトガスの発生
がほとんど無く、また小型であるため、半導体レーザー
チップやレンズと同様に、パッケージ内に設置が可能と
なる。従って、高性能で非常に小型の半導体レーザーモ
ジュールが提供できる。
【００２４】なお、光アイソレータ用素子１を使用する
際には、ファラデー回転子２に磁界を印加させるため、
光アイソレータ用素子１を磁石内に配置する必要がある
が、本実施例では磁石および光アイソレータ用素子１を
保持するホルダ等の構成は省略する。
際には、ファラデー回転子２に磁界を印加させるため、
光アイソレータ用素子１を磁石内に配置する必要がある
が、本実施例では磁石および光アイソレータ用素子１を
保持するホルダ等の構成は省略する。
【００２５】本発明による光アイソレータ用素子１にお
いては、基板２として非磁性材料を用いるが、これを実
現する材料としてはマルテンサイト系ステンレスやＦ
ｅ、Ｍｎ、Ｃｏ等の遷移金属元素を含まないセラミック
スが好ましい。これによりファラデー回転子２以外、全
ての部材が非磁性材料となるため、ファラデー回転子２
に印加される磁界強度が低下することも、印加方向が変
動することもない。
いては、基板２として非磁性材料を用いるが、これを実
現する材料としてはマルテンサイト系ステンレスやＦ
ｅ、Ｍｎ、Ｃｏ等の遷移金属元素を含まないセラミック
スが好ましい。これによりファラデー回転子２以外、全
ての部材が非磁性材料となるため、ファラデー回転子２
に印加される磁界強度が低下することも、印加方向が変
動することもない。
【００２６】一般に磁界中に強磁性体である媒質がおか
れると、磁界に対して媒質内の磁束密度が増加し、反対
に媒質周囲の磁束密度は減少、従って磁界強度が低下す
る。また、強磁性体である媒質が磁界中におかれると媒
質が磁化し、それ自体が磁界を生じさせる。媒質が十分
大きくない場合、生じる磁界は曲線状になるため、媒質
付近の磁界がひずむ。
れると、磁界に対して媒質内の磁束密度が増加し、反対
に媒質周囲の磁束密度は減少、従って磁界強度が低下す
る。また、強磁性体である媒質が磁界中におかれると媒
質が磁化し、それ自体が磁界を生じさせる。媒質が十分
大きくない場合、生じる磁界は曲線状になるため、媒質
付近の磁界がひずむ。
【００２７】本発明による光アイソレータ用素子１の構
成を考えた場合、基板４が強磁性体であると、その大き
さがファラデー回転子２と同程度であるので、基板４付
近に配置されたファラデー回転子２に印加される磁界強
度が低下したり、印加方向が変動する。ここで、ファラ
デー回転子２が希土類鉄ガーネット結晶である場合、印
加される磁界が飽和磁界強度以下であると、結晶内での
磁区の方向が揃わず、不規則な散乱が生じ、また大きな
ヒステリシスを示すなど制御が困難になる。また、ファ
ラデー回転角は光軸６と印加される磁界のなす角度に依
存しているため、磁界の印加方向が変動すると所望のフ
ァラデー回転角が得られなくなる。
成を考えた場合、基板４が強磁性体であると、その大き
さがファラデー回転子２と同程度であるので、基板４付
近に配置されたファラデー回転子２に印加される磁界強
度が低下したり、印加方向が変動する。ここで、ファラ
デー回転子２が希土類鉄ガーネット結晶である場合、印
加される磁界が飽和磁界強度以下であると、結晶内での
磁区の方向が揃わず、不規則な散乱が生じ、また大きな
ヒステリシスを示すなど制御が困難になる。また、ファ
ラデー回転角は光軸６と印加される磁界のなす角度に依
存しているため、磁界の印加方向が変動すると所望のフ
ァラデー回転角が得られなくなる。
【００２８】しかし前述のように、本発明による光アイ
ソレータ用素子においては、ファラデー回転子２以外、
全ての部材が非磁性材料からなるため、ファラデー回転
子２に印加される磁界強度を低下させることも、印加方
向を変動させることもない。従って所望のファラデー効
果を得ることができ、光アイソレータの光学特性が劣化
することもない。
ソレータ用素子においては、ファラデー回転子２以外、
全ての部材が非磁性材料からなるため、ファラデー回転
子２に印加される磁界強度を低下させることも、印加方
向を変動させることもない。従って所望のファラデー効
果を得ることができ、光アイソレータの光学特性が劣化
することもない。
【００２９】なお、ファラデー回転子２として自己バイ
アス型のものを用いれば外部から磁界を印加せずとも光
アイソレータは動作するため、磁石は不要となるが、こ
の場合でも基板４を非磁性材料とすることによる上述の
効果により光アイソレータ光学特性は安定する。
アス型のものを用いれば外部から磁界を印加せずとも光
アイソレータは動作するため、磁石は不要となるが、こ
の場合でも基板４を非磁性材料とすることによる上述の
効果により光アイソレータ光学特性は安定する。
【００３０】次に上記構成による光アイソレータ用素子
の作製手順を、図２を用いて示す。先ず図２（ａ）に示
すように、１枚の平板上ファラデー回転子７と２枚の偏
光子８、８’を用意し、各光学素子を仮固定用接着剤９
を介して積層する。２枚の偏光子８、８’に関しては、
重ね合わせた状態でそれぞれの透過偏光方向１０、１
０’が４５゜ずれた状態になることが望ましい。
の作製手順を、図２を用いて示す。先ず図２（ａ）に示
すように、１枚の平板上ファラデー回転子７と２枚の偏
光子８、８’を用意し、各光学素子を仮固定用接着剤９
を介して積層する。２枚の偏光子８、８’に関しては、
重ね合わせた状態でそれぞれの透過偏光方向１０、１
０’が４５゜ずれた状態になることが望ましい。
【００３１】次に図２（ｂ）に示す様に、使用する波長
のレーザ光を光軸１１方向に通過させ、透過するレーザ
光の強度、偏光面等確認しながら偏光子８、８’の透過
偏光方向が光軸１１に対して４５゜相互に回転した位置
となるよう調整する。その後、仮固定用接着剤９を硬化
させ、積層された光学素子１２を得る。但し、光アイソ
レータに要求される光学特性が低い場合にはレーザ光を
用いた光学調整を行わず、外観上から各光学素子の配置
を合わせ、仮固定用接着剤９を硬化させても良い。
のレーザ光を光軸１１方向に通過させ、透過するレーザ
光の強度、偏光面等確認しながら偏光子８、８’の透過
偏光方向が光軸１１に対して４５゜相互に回転した位置
となるよう調整する。その後、仮固定用接着剤９を硬化
させ、積層された光学素子１２を得る。但し、光アイソ
レータに要求される光学特性が低い場合にはレーザ光を
用いた光学調整を行わず、外観上から各光学素子の配置
を合わせ、仮固定用接着剤９を硬化させても良い。
【００３２】続いて図２（ｃ）に示す様に、仮固定用接
着剤によって積層された光学素子１２を切断し、短冊状
の光学素子１３を得る。図中点線は切断部を示す。その
後光学素子間の仮固定用接着剤９を洗浄・除去し各光学
素子ごとに分離する。
着剤によって積層された光学素子１２を切断し、短冊状
の光学素子１３を得る。図中点線は切断部を示す。その
後光学素子間の仮固定用接着剤９を洗浄・除去し各光学
素子ごとに分離する。
【００３３】次に図３（ａ）に示すように、互いに分離
した短冊状の光学素子１４を一定の空隙を設けて整列さ
せる。この時、各光学素子１４の配置は前工程における
配置に等しくし、平坦な面１５上に切断面を接触させ整
列させる。偏光子８、８’の配置、特に光軸を中心とし
た回転方向の配置に変動が生じると前述の光学調整時で
得られた光学特性と比較して劣化が生じるが、当工程に
より偏光子８、８’の回転方向の配置は正確に再現され
るため、光学特性の劣化は生じない。
した短冊状の光学素子１４を一定の空隙を設けて整列さ
せる。この時、各光学素子１４の配置は前工程における
配置に等しくし、平坦な面１５上に切断面を接触させ整
列させる。偏光子８、８’の配置、特に光軸を中心とし
た回転方向の配置に変動が生じると前述の光学調整時で
得られた光学特性と比較して劣化が生じるが、当工程に
より偏光子８、８’の回転方向の配置は正確に再現され
るため、光学特性の劣化は生じない。
【００３４】この後、図３（ｂ）に示す様に整列した光
学素子１４の一端に低融点ガラス１７を用いて基板１８
を接着する。光アイソレータに一般的に用いられる光学
素子のうち、偏光子は熱膨張係数が６５×１０-7（１／
℃）のものが多く用いられている。また、ファラデー回
転子の熱膨張係数は１１０×１０-7（１／℃）程度であ
る。これに対し、本発明で提案する光アイソレーター用
素子に用いる基板１８は９５×１０-7（１／℃）以上と
比較的大きな熱膨張係数を持っているため、光学素子１
４と基板１８との接着に際し、光アイソレータを構成す
る部材に熱応力が生じても、基板１８以外の部材、特に
光学素子１４には強い引張応力が生じることはなく、ク
ラック等の不具合が生じることはない。
学素子１４の一端に低融点ガラス１７を用いて基板１８
を接着する。光アイソレータに一般的に用いられる光学
素子のうち、偏光子は熱膨張係数が６５×１０-7（１／
℃）のものが多く用いられている。また、ファラデー回
転子の熱膨張係数は１１０×１０-7（１／℃）程度であ
る。これに対し、本発明で提案する光アイソレーター用
素子に用いる基板１８は９５×１０-7（１／℃）以上と
比較的大きな熱膨張係数を持っているため、光学素子１
４と基板１８との接着に際し、光アイソレータを構成す
る部材に熱応力が生じても、基板１８以外の部材、特に
光学素子１４には強い引張応力が生じることはなく、ク
ラック等の不具合が生じることはない。
【００３５】次に図３（ｃ）に示す様に、一体化された
構成部材をブロック状に切断し、光アイソレータ用素子
１を複数個切り出す。図中点線は切断部を示す。この切
断の際、ブロック形状を平行四辺形にするならば、光ア
イソレータ用素子１を使用するにあたり、各光学素子が
入射光線光軸に対して傾斜するため、各光学素子端面か
らの反射戻り光が光源に入射することを防ぐことが出来
る。
構成部材をブロック状に切断し、光アイソレータ用素子
１を複数個切り出す。図中点線は切断部を示す。この切
断の際、ブロック形状を平行四辺形にするならば、光ア
イソレータ用素子１を使用するにあたり、各光学素子が
入射光線光軸に対して傾斜するため、各光学素子端面か
らの反射戻り光が光源に入射することを防ぐことが出来
る。
【００３６】なお、この工程において基板１８として金
属材料を用いるならば、脆性材料である光学素子１４と
塑性材料である基板１８とを同時にカットすることにな
る。塑性材料の切断、切削加工では加工端部にバリや微
少な変形が生じ、基板１８に直接接合されている光学素
子にはこれを原因とした応力集中部が生じる。この応力
集中部は脆性材料である光学素子１４にクラックが生じ
る原因となる。
属材料を用いるならば、脆性材料である光学素子１４と
塑性材料である基板１８とを同時にカットすることにな
る。塑性材料の切断、切削加工では加工端部にバリや微
少な変形が生じ、基板１８に直接接合されている光学素
子にはこれを原因とした応力集中部が生じる。この応力
集中部は脆性材料である光学素子１４にクラックが生じ
る原因となる。
【００３７】しかし本発明による構成においては接合材
である低融点ガラス１７、基板１８は共に光学素子と同
じ脆性材料である。そこで一体化した光学素子１４、基
板１８をブロック状にカットし光アイソレータ用素子１
を複数個切り出す工程においても、切断・切削加工端部
にバリや微少な変形が生じることはない。したがってク
ラック等の不具合が生じることもない。
である低融点ガラス１７、基板１８は共に光学素子と同
じ脆性材料である。そこで一体化した光学素子１４、基
板１８をブロック状にカットし光アイソレータ用素子１
を複数個切り出す工程においても、切断・切削加工端部
にバリや微少な変形が生じることはない。したがってク
ラック等の不具合が生じることもない。
【００３８】なお、基板４をなす熱膨張係数が９５×１
０-7（１／℃）以上の材料としてはフォルステライトや
ジルコニアなどのセラミックスが挙げられるが、高強
度、高靱性の点でジルコニアセラミックスが好適であ
る。
０-7（１／℃）以上の材料としてはフォルステライトや
ジルコニアなどのセラミックスが挙げられるが、高強
度、高靱性の点でジルコニアセラミックスが好適であ
る。
【００３９】ここで図４に示した変形モードを用いて熱
膨張係数と熱応力の関係を説明する。図４（ａ）及び
（ｂ）は図３（ｂ）における断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂ
を示し、さらに上側の図は加熱時を示し、下側は冷却後
の部材変形モードを示す。
膨張係数と熱応力の関係を説明する。図４（ａ）及び
（ｂ）は図３（ｂ）における断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂ
を示し、さらに上側の図は加熱時を示し、下側は冷却後
の部材変形モードを示す。
【００４０】当工程では、偏光子８、ファラデー回転子
７等の光学素子１４は低融点ガラス１７を介して基板１
８と接着されているが、低融点ガラス１７の焼成後、各
部材が冷却されはじめると光学素子１４、基板１８共に
収縮を始める。ここで偏光子８の熱膨張係数は基板１８
の熱膨張係数に比べ小さいため、偏光子８は基板１８に
比べ収縮が少ない。従って図４（ａ）に示すように、偏
光子８の基板１８側には部材中央方向にむけて圧縮応力
２４が生じ、基板１８の偏光子８側には部材外側方向に
むけて引張応力２５が生じる。ここで偏光子８は脆性材
料であり引張応力に対しては脆いものの圧縮応力に対し
ては十分強度が得られるためクラック等の不具合が生じ
ることはない。また、基板１８としてジルコニア等、十
分に強度が得られるものを選択するならば、基板１８に
もクラック等の不具合は生じない。
７等の光学素子１４は低融点ガラス１７を介して基板１
８と接着されているが、低融点ガラス１７の焼成後、各
部材が冷却されはじめると光学素子１４、基板１８共に
収縮を始める。ここで偏光子８の熱膨張係数は基板１８
の熱膨張係数に比べ小さいため、偏光子８は基板１８に
比べ収縮が少ない。従って図４（ａ）に示すように、偏
光子８の基板１８側には部材中央方向にむけて圧縮応力
２４が生じ、基板１８の偏光子８側には部材外側方向に
むけて引張応力２５が生じる。ここで偏光子８は脆性材
料であり引張応力に対しては脆いものの圧縮応力に対し
ては十分強度が得られるためクラック等の不具合が生じ
ることはない。また、基板１８としてジルコニア等、十
分に強度が得られるものを選択するならば、基板１８に
もクラック等の不具合は生じない。
【００４１】さらにファラデー回転子７と基板１８の接
合を考えた場合でも、両者の熱膨張係数は同程度である
ため、収縮も同程度となる。よって図４（ｂ）に示すよ
うにどちらの接合面にも応力は生じずクラック等の不具
合は生じない。
合を考えた場合でも、両者の熱膨張係数は同程度である
ため、収縮も同程度となる。よって図４（ｂ）に示すよ
うにどちらの接合面にも応力は生じずクラック等の不具
合は生じない。
【００４２】
【実施例】本発明における基板１８の熱膨張係数とクラ
ック発生率の相関を確認する実験を行った。図５に今回
の実験に用いた各部材の寸法を示す。基板１８としては
その熱膨張係数が４７×１０-7（１／℃）から１１５×
１０-7（１／℃）までのものを６種選択し、また低融点
ガラス１７には熱膨張係数８６×１０-7（１／℃）、ガ
ラス転移温度が２３０℃のものを使用した。
ック発生率の相関を確認する実験を行った。図５に今回
の実験に用いた各部材の寸法を示す。基板１８としては
その熱膨張係数が４７×１０-7（１／℃）から１１５×
１０-7（１／℃）までのものを６種選択し、また低融点
ガラス１７には熱膨張係数８６×１０-7（１／℃）、ガ
ラス転移温度が２３０℃のものを使用した。
【００４３】表１に光学素子へのクラック発生率を示
す。表中、基板１８として材料Ａを用いた接着実験では
偏光子８、ファラデー回転子７に、材料Ｂ、Ｃを用いた
接着実験ではファラデー回転子７にクラックが生じてい
る。クラックが生じた光学素子の熱膨張係数はどれも基
板１８の熱膨張係数より小さく、低融点ガラス１７を焼
成後、接着面に引張応力が生じクラックが発生した。
す。表中、基板１８として材料Ａを用いた接着実験では
偏光子８、ファラデー回転子７に、材料Ｂ、Ｃを用いた
接着実験ではファラデー回転子７にクラックが生じてい
る。クラックが生じた光学素子の熱膨張係数はどれも基
板１８の熱膨張係数より小さく、低融点ガラス１７を焼
成後、接着面に引張応力が生じクラックが発生した。
【００４４】これに対し、基板１８として材料Ｄを用い
た接着実験ではファラデー回転子７の熱膨張係数は材料
Ｄのそれより大きいもののクラックは生じていない。こ
れはファラデー回転子７と基板１８の熱膨張係数が近い
値であり、ファラデー回転子７に生じた引張応力がファ
ラデー回転子７の強度より小さかったためと思われる。
以上の実験により、基板１８の熱膨張係数が９５×１０
-7（１／℃）以上であれば光学素子にクラックが生じる
ことなく作業が進められることが確認できた。
た接着実験ではファラデー回転子７の熱膨張係数は材料
Ｄのそれより大きいもののクラックは生じていない。こ
れはファラデー回転子７と基板１８の熱膨張係数が近い
値であり、ファラデー回転子７に生じた引張応力がファ
ラデー回転子７の強度より小さかったためと思われる。
以上の実験により、基板１８の熱膨張係数が９５×１０
-7（１／℃）以上であれば光学素子にクラックが生じる
ことなく作業が進められることが確認できた。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【発明の効果】上述のように本発明による光アイソレー
タ用素子は、基板に非磁性体を用いているため、安定し
た光学特性が得られる。また基板が光アイソレータに一
般的に用いられる光学素子に対し、比較的大きな熱膨張
係数を持っているため、光学素子にクラック等の不具合
が生じることはない。さらに基板部材として脆性材料を
用いるため光学素子に応力集中部は生じず、クラックが
生じることもない。
タ用素子は、基板に非磁性体を用いているため、安定し
た光学特性が得られる。また基板が光アイソレータに一
般的に用いられる光学素子に対し、比較的大きな熱膨張
係数を持っているため、光学素子にクラック等の不具合
が生じることはない。さらに基板部材として脆性材料を
用いるため光学素子に応力集中部は生じず、クラックが
生じることもない。
【図１】本発明の光アイソレータ用素子を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる光アイソレ
ータ用素子の製造手順を示す図である。
ータ用素子の製造手順を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる光アイソレ
ータ用素子の製造手順を示す図である。
ータ用素子の製造手順を示す図である。
【図４】本発明の光アイソレータ用素子における低融点
ガラスの焼成後、冷却時の変形モードを示す図である。
ガラスの焼成後、冷却時の変形モードを示す図である。
【図５】本発明の実施例で用いた光アイソレータ用素子
を示す図である。
を示す図である。
【図６】従来の光アイソレータ用素子を示す概略図であ
る。
る。
１：光アイソレータ用素子 ２、７：ファラデー回転子 ３、３’、８、８’：偏光子 ４、１８：基板 ５、１７：低融点ガラス ６、１１：光軸 ９：仮固定用接着剤 １０、１０’：透過偏波方向 １４：光学素子
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に、１又は２以上のファラデー回転
子と、その両側に配置した２以上の偏光子を衝立してな
る光アイソレータ用素子において、上記各光学素子を低
融点ガラスで基板に接合するとともに、前記基板が非磁
性且つ熱膨張係数が９５×１０-7（１／℃）以上の材料
からなることを特徴とする光アイソレータ用素子。 - 【請求項２】上記基板が脆性材料からなることを特徴と
する請求項１記載の光アイソレータ用素子。 - 【請求項３】上記基板がジルコニアセラミックスからな
ることを特徴とする請求項２記載の光アイソレータ用素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27690698A JP2000105354A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 光アイソレータ用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27690698A JP2000105354A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 光アイソレータ用素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000105354A true JP2000105354A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17576046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27690698A Pending JP2000105354A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 光アイソレータ用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000105354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005122090A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Kyocera Corp | 光アイソレータ |
| JP2007101652A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Kyocera Corp | 光アイソレータ、およびこれを備えた光デバイス |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP27690698A patent/JP2000105354A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005122090A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Kyocera Corp | 光アイソレータ |
| JP4666931B2 (ja) * | 2003-09-25 | 2011-04-06 | 京セラ株式会社 | 光アイソレータ |
| JP2007101652A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Kyocera Corp | 光アイソレータ、およびこれを備えた光デバイス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041112 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050301 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |