JP2000249983A - 光非相反素子の製造方法 - Google Patents

光非相反素子の製造方法

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JP2000249983A
JP2000249983A JP5629599A JP5629599A JP2000249983A JP 2000249983 A JP2000249983 A JP 2000249983A JP 5629599 A JP5629599 A JP 5629599A JP 5629599 A JP5629599 A JP 5629599A JP 2000249983 A JP2000249983 A JP 2000249983A
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thick film
optical
garnet thick
adhesive
based garnet
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Tadakuni Sato
忠邦 佐藤
Takayuki Suzuki
孝幸 鈴木
Toshio Shoji
利男 東海林
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファラデー回転子となるBi系ガーネット厚
膜を、2枚の平板状の偏光子の間に重ね合わせ、接着剤
を用いて貼り合わせ、固定した積層体を、割れを生じる
ことなく切断し、挿入損失が小さい光非相反素子を得る
方法を提供すること。 【解決手段】 Bi系ガーネット厚膜からなるファラデ
ー回転子の両面に偏光子を配置して構成される光非相反
素子は、反りを1.5μm/mm以下に規定したBi系
ガーネット厚膜を用い、硬化後における接着層の厚さ
0.1mm当たりの光透過率が88%以上で、接着層の
熱膨張率が100×10−6/℃以下である接着剤を用
いて積層体を作製し、切断加工して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信シス
テムや光計測器に用いられ、光を一方向にのみ透過さ
せ、逆方向には遮断する光素子である光非相反素子の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光源からの出射光を、光学系を用いて伝
達しようとするとき、光学系中の光学素子の端面で反射
した光は、光源に戻ってくる。例えば、光通信において
は、レーザ光源から出射した光は、結合レンズによって
収束され、光ファイバの端面に集められる。光アイソレ
ータを用いない場合には、一部は光ファイバの端面で反
射されて、レーザ光源に戻る。レーザ光源に戻った光
は、一般に位相も偏光方向もレーザ光源の出射光とは異
なり、これによって、レーザ発振が乱され、出射光にノ
イズが生じたり、さらにはレーザ発振の停止に至る場合
もある。
【0003】このようなノイズを防ぐため、戻り光を遮
断する光非相反部品として、光アイソレータや光サーキ
ュレータ等の光非相反部品が使用される。これらの光非
相反部品は、ファラデー回転子と偏光材料からなる光非
相反素子と磁界印加手段を組み合わせて構成される。フ
ァラデー回転子を挟むようにして、ファラデー回転子の
両面に平板の偏光材料を接着し、その上で所要の形状寸
法に切断して、複数に分割する方法は、低コストの光相
反素子を得る上で有用である。光非相反素子には、戻り
光の遮断特性(アイソレーション)が高いこと、入射光
の透過損失(挿入損失)が小さいことが要求される。
【0004】ファラデー回転子には、Bi置換型希土類
ガーネットからなる磁気光学ガーネット厚膜(以下、B
i系ガーネット厚膜という)が多く用いられる。また、
偏光材料には、ガラス偏光子やルチル偏光子等が用いら
れる。
【0005】Bi系ガーネット厚膜は、液相エピタキシ
ャル成長法(以下、LPE法という)によって作製され
る。PbO、Bi等を用いてフラックス成分と
し、Tb、Gd、Fe、Al
、Ga等を用いてガーネット成分として、
約900〜1100℃で溶解し、その溶液中に浸漬した
基板上にBi系ガーネット厚膜が育成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Bi系ガーネ
ット厚膜の熱膨張率は、基板に比べて、20%程度大き
いため、常温に降温すると、Bi系ガーネット厚膜は、
凹状に歪み、大きな応力が残存することになる。そのた
め、基板を除去しても、Bi系ガーネット膜には大きな
反りを生じてしまう。
【0007】このようなBi系ガーネット厚膜をファラ
デー回転子として用い、偏光子と貼り合わせ、切断・分
割して、複数の光非相反素子を得る上で問題がある。大
きく反ったBi系ガーネット膜を、2枚の平板状の偏光
子の間に重ね合わせ、接着剤を用いて貼り合わせて固定
した積層体では、中間のBi系ガーネット厚膜に大きな
応力が蓄積される。さらに、この積層体から切断・分割
して複数の光非相反素子を取得するために、ワックスを
用いて固定する工程は、通常、昇温操作を必要とする。
温度を上げることにより、とくに積層体のBi系ガーネ
ット厚膜には、往々にして割れが生じる。Bi系ガーネ
ット厚膜は、機械的に脆い上、偏光子として多く用いら
れるガラス偏光子との間の熱膨張率の差が大きいからで
ある。Bi系ガーネット厚膜の熱膨張率は、約10×1
−6/℃、ガラス偏光子の熱膨張率は、約6×10
−6/℃である。
【0008】本発明の目的は、ファラデー回転子となる
Bi系ガーネット厚膜を、2枚の平板状の偏光子の間に
重ね合わせ、接着剤を用いて貼り合わせ、固定した積層
体を、割れを生じることなく切断し、挿入損失が小さい
光非相反素子を得る方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Bi系
ガーネット厚膜からなるファラデー回転子の両主面にそ
れぞれ偏光子を配置して構成される光非相反素子は、反
りを1.5μm/mm以下に規定したBi系ガーネット
厚膜を用い、硬化後における接着層の厚さ0.1mm当
たりの光透過率が88%以上を示し、かつ、接着層の熱
膨張率が、100×10−6/℃以下である接着剤を用
いて接着し、接着剤を硬化させた後に、Bi系ガーネッ
ト厚膜と偏光子が接着された積層体を、接着した面に垂
直に切断加工することによって得られる。
【0010】本発明において、接着層の光透過率(厚さ
0.1mm当り)を88%以上としたのは、低い挿入損
失の非相反素子の挿入損失を得るためである。通常、挿
入損失が0.5dB以下の光アイソレータを作製するた
めには、光非相反素子部の挿入損失は、0.3dB以下
であれば十分である。本発明は、挿入損失の設定値を
0.2dB以下と規定して、さらに高性能化を図る。
【0011】また、本発明において、Bi系ガーネット
厚膜の反りを1.5μm/mm以下としたのは、機械的
に脆い性質を有するBi系ガーネット厚膜に誘起される
応力を低減し、Bi系ガーネット厚膜と偏光子を重ね合
わせ、接着して固定した積層体の切断加工時に、Bi系
ガーネット厚膜に割れを生じさせないためである。
【0012】本発明において、硬化後の接着層の熱膨張
率が100×10−6/℃以下であるような接着剤を使
用することとしたのは、Bi系ガーネット厚膜に割れを
生じさせないためである。Bi系ガーネット厚膜と偏光
子を重ね合わせ、接着して固定した積層体の切断加工に
際しては、加熱昇温し、ワックスで固定する工程を必要
とする。硬化後の熱膨張率が小さい接着剤を使い、加
熱、冷却によってBi系ガーネット厚膜に誘起される応
力を低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【0014】(第1の実施の形態)まず、波長1.31
μmにおいてファラデー回転角(θ)が約45deg
となるTbBi系ガーネット厚膜(実際の厚さは約30
0μmとなる)、1対のガラス偏光子(商品名ポーラコ
ア)、およびアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤を用
意した。TbBi系ガーネット厚膜は、一辺が10mm
の正方形をなしている。2枚で1対をなすガラス偏光子
は、厚さが500μmで、同様に一辺が10mmの正方
形をなし、これらを重ねると、互いの偏光面が45de
gとなるように成形されている。
【0015】図1は、接着層の単位厚さ(0.1mm)
当たりの光透過率に対する、積層体の挿入損失を、波長
1.31μmにおいて測定した結果を示す図である。図
2は、2枚のガラス偏光子の間にBi系ガーネット厚膜
を重ね合わせ、接着剤によって固定した積層体を示す図
である。TbBi系ガーネット厚膜1およびガラス偏光
子2,3には、反射を低減するように、予めARコート
処理がなされてある。接着して作製した積層体を、昇温
し、またはUV照射して、接着剤を硬化させた。接着層
4の厚さは、約2〜20μmであった。図1から、積層
体の挿入損失0.2dB以下は、接着層の厚さ0.1mm
当たりの光透過率が88%以上を有する接着剤を用いる
ことによって得られることがわかる。この事実は、工業
上、有用である。
【0016】(第2の実施の形態)第1の実施の形態と
同様にして、エポキシ系接着剤(接着層の厚さ0.1m
m当たりの光透過率94%、硬化後の熱膨張率約80×
10−6/℃)を使用して、TbBi系ガーネット厚膜
1を2枚のガラス偏光子2、3の間に重ね合わせ、接着
し積層体を作製した。ついで、接着剤が硬化した後、積
層体をワックスを用いて固定し、ダイヤモンド製研削刃
によって、一辺が約0.9mmの正方形に切断して、複
数の光非相反素子を作製した。
【0017】図3は、積層体を切断して取得した光非相
反素子のなかで、TbBi系ガーネット厚膜に生じた割
れ発生率と、TbBi系ガーネット厚膜1の反りとの関
係を示す図である。図4は、TbBi系ガーネット厚膜
1の反りを定義する図である。すなわち、本発明では、
TbBi系ガーネット厚膜1の反りは、単位長さ(m
m)当りの最大凸部の高さ(μm)で示すものとする。
図5は、積層体が切断され、複数の非相反素子に分割さ
れた状態を示す図である。
【0018】図3によれば、TbBi系ガーネット厚膜
1の反りが、1.5μm/mm以下で、TbBi系ガー
ネット厚膜の1割れ発生率が著しく低い。したがって、
TbBi系ガーネット厚膜1の割れ発生率を低くするに
は、TbBi系ガーネット厚膜1の反りを1.5μm/
mm以下とすることは、工業上、非常に有益となる。
【0019】(第3の実施の形態)前記第1の実施の形
態および第2の実施の形態と同様にして、GdBi系ガ
ーネット厚膜(厚さ約300μm、反り1.0μm/m
m)を、2枚のガラス偏光子の間に重ね合わせ、接着し
積層体を作製した。接着剤には、硬化後の0〜150℃
における接着層の熱膨張率が様々な値を示すアクリル系
接着剤、エポキシ系接着剤を用いた。ついで、前記と同
様に、積層体を切断して、複数の光非相反素子を作製し
た。
【0020】図6は、積層体を切断して取得した光非相
反素子のなかで、GdBi系ガーネット厚膜に生じた割
れ発生率と、接着剤が硬化した後の、0〜150℃にお
ける接着層の熱膨張率の関係を示す図である。図6によ
れば、使用する接着剤が硬化した後の接着層の熱膨張率
が100×10−6/℃以下では、GdBi系ガーネッ
ト厚膜ガーネット層の割れ発生率が著しく低いことが判
る。したがって、GdBi系ガーネット厚膜ガーネット
層の割れ発生率を低くするには、硬化後の接着層の熱膨
張率が100×10−6/℃以下の接着剤を使用するこ
とは、工業上、有益である。
【0021】前記各実施の形態において示された中で、
本発明にもとづいて作製された光非相反素子を、Sm
Co17系円筒形磁石内に設置して、光アイソレータを
作製した。その結果、波長1.31μmにおける特性
は、消光比が40dB以上、挿入損が0.4dB以下で
あり、良好な特性を有する光アイソレータが構成される
ことが確認された。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ファラデー回転子となるBi系ガーネット厚膜を、2枚
の平板状の偏光子の間に重ね合わせ、接着剤を用いて貼
り合わせて固定した積層体を、割れを生じることなく切
断し、挿入損失が小さい光非相反素子を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】接着層の光透過率に対する、積層体の挿入損失
を示す図。
【図2】接着剤によって固定した積層体を示す図。
【図3】割れ発生率とTbBi系ガーネット厚膜の反り
の関係を示す図。
【図4】反りを定義する図。
【図5】積層体が切断された状態を示す図。
【図6】割れ発生率と接着層の熱膨張率の関係をす図。
【符号の説明】
1 TbBi系ガーネット厚膜 2,3 ガラス偏光子 4 接着層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファラデー回転を呈する磁気光学ガーネ
    ット厚膜、および該磁気光学ガーネット厚膜の両主面に
    それぞれ偏光子を配置して構成される光非相反素子の製
    造方法において、前記磁気光学ガーネット厚膜と前記偏
    光子を、硬化後における接着層の厚さ0.1mm当た
    り、88%以上の光透過率を示す接着剤を用いて、接着
    することを特徴とする光非相反素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記磁気光学ガーネット厚膜の反りは、
    1.5μm/mm以下であることを特徴とする請求項1
    記載の光非相反素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記接着剤が硬化した後における前記接
    着層の熱膨張率が、100×10−6/℃以下であるこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2記載の光非相反
    素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記磁気光学ガーネット厚膜および前記
    偏光子を接着した積層体を、前記接着剤を硬化させた後
    に、前記接着した面に垂直に切断加工する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載の光非相反素子の製造方法。
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