JP2000284226A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏光層とファラデー効果を有する透明誘電体基
板とを直接接合し、空間伝搬領域や界面反射による損失
が発生せず、また熱膨張差による熱応力を解消する。 【解決手段】ファラデー効果を有する透明誘電体基板１
ｂ上に、光吸収異方性を有する金属粒子分散層と透明誘
電体層とを交互に積層した偏光層１ａを設けた第一の偏
光子１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報通信分野で
用いられる光アイソレータであって、透明基板上に物理
蒸着法等により島状の金属粒子分散層と透明誘電体層と
を交互に積層した偏光層としての積層体を形成し、透明
基板及び積層体に延伸処理を施し偏光特性を付与した偏
光子を利用した光アイソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバーを利用した光通信に
おける光波長多重化により、光通信システムの情報量増
大、多機能化及び特性向上が盛んに行われている。この
ような光通信システムでは、通信光の光源として半導体
レーザが使用されており、半導体レーザの出射光が各種
光学部品，光ファイバー，これらの接続箇所で反射され
て戻り半導体レーザに再入射するとその動作が不安定に
なるため、信頼性の高い光通信を行うには前記反射光を
除去する光アイソレータが不可欠である。

【０００３】光アイソレータの構成部品の一つである偏
光子は、特定方向に偏光した光を取り出すためのもの
で、種々の構成の偏光子が研究されている。例えば、複
屈折性結晶を組み合わせたグラントムソンプリズム、複
屈折性の大きいルチル結晶、二色性を有する高分子材料
を偏光方向に延伸した偏光フィルム、透明誘電体層と金
属薄膜とを交互に積層した積層型偏光子（「ラミポー
ル」：住友セメント（株）商標名）、ホウ珪酸ガラス中
に銀コロイドを析出させて偏光方向に延伸させた析出金
属分散型偏光子（「ポーラコア」：コーニンググラスイ
ンダストリー社の商標名）、島状の金属粒子分散層と透
明誘電体層とを交互に積層した積層体を偏光方向に延伸
させた金属粒子分散層型偏光子等が挙げられる。

【０００４】これらの偏光子は、サングラス，液晶表示
用フィルター，写真用フィルター，スキー用ゴーグル，
自動車用ヘッドライト，ＣＲＴディスプレイ用防眩フィ
ルター等のほか、光ピックアップ，光センサー，光アイ
ソレータ等に幅広く使用され、近年光記録及び光通信等
の分野で、小型で高性能及び安価な偏光子の必要性が高
まっている。特に、ホウ珪酸ガラス中に銀コロイドを析
出させて偏光方向に延伸させた析出金属分散型偏光子
は、実用化された偏光子の中で光通信分野で最も利用さ
れているものの一つである（特公平２−４０６１９号公
報，米国特許第４４８６２１３号公報，米国特許第４４
７９８１９号公報参照）。

【０００５】そして、図４〜図７に従来の光アイソレー
タＡ１，Ａ２の動作及び基本構成を示す。図４及び図５
の光アイソレータＡ１において、第一の偏光子１６及び
第二の偏光子１９と、第一，第二偏光子１６，１９間に
設けられた少なくとも１個のファラデー回転子１８とを
有し、ファラデー回転子１８は第一，第二偏光子１６，
１９のいずれかにスペーサー１７を介してハンダ，低融
点ガラス又は接着剤により接合している。この構成で
は、ファラデー回転子１８と第一の偏光子１６は全く異
なる材質であるため、ハンダや低融点ガラスで接合しよ
うとすると、熱膨張率の違いによる熱応力が発生する
為、ファラデー回転子１８と第一の偏光子１６を直接接
合することはできない。そこで、熱膨張率の違いによる
熱応力を緩和するために、スペーサー１７を介装させ、
各々の表面に反射防止膜を施したファラデー回転子１８
と第一の偏光子１６を間接的に接合しアセンブルしてい
た。尚、図５において、２０は磁石、２１は第一のホル
ダ、２２は第二のホルダである。

【０００６】また、図６及び図７の光アイソレータＡ２
では、第一の偏光子２３及び第二の偏光子２５と、第
一，第二の偏光子２３，２５との間に設けられる少なく
とも１個のファラデー回転子２４とを、ハンダ，低融点
ガラス，接着剤等により直接接合している。この構成に
おいては、光アイソレータＡ２の小型化、組み立て工程
数の削減、構成部品の一括加工による量産性向上を図る
ために、第一の偏光子２３及び第二の偏光子２５の間に
少なくとも１個のファラデー回転子２４を挟持させ、第
一，第二の偏光子２３，２５の偏光方向が互いに４５°
ずれるように配置し、透光性の接着剤２６を接合面全面
に塗布して貼り合わせ、一体化している。この場合に
も、ファラデー回転子２４，第一の偏光子２３，第二の
偏光子２５，接着剤２６の屈折率がそれぞれ異なるた
め、それぞれの界面に反射防止膜を施す必要がある。
尚、図７において、２７は磁石、２８は第一のホルダ、
２９は第二のホルダである。

【０００７】そして、図４において、所定の偏光方向の
入射光３は、偏光方向が同じ第一の偏光子１６を通過し
ファラデー回転子１８により４５°偏光方向が回転し、
第二の偏光子１９を通過し出射光４が外部の光ファイバ
ー等に入射する。光ファイバー等から戻って来た戻り光
５は、第二の偏光子１９と同じ偏光方向又はランダム偏
光であり、第二の偏光子１９を通過し、ファラデー回転
子１８により更に４５°偏光方向が回転するため、第一
の偏光子１６の偏光方向と９０°偏光方向が異なり、第
一の偏光子１６を通過できない、又はきわめて出力の小
さい戻り光６となる。前記動作は図６においても同様で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
従来の光アイソレータＡ１においては、熱膨張率の違い
による熱応力は完全に解消される訳ではなく、また第一
の偏光子１６とファラデー回転子１８との間には空間伝
搬領域がありそれが光損失の増大に繋がっていた。

【０００９】また、図７の従来の光アイソレータＡ２に
おいては、接着面が光の入出射面となることから、接着
剤２６の塗布状態の均一性が問題となっていた。また組
み立て後に接着剤２６からアウトガスが発生することも
問題であった。更に、ファラデー回転子２４，第一の偏
光子２３，第二の偏光子２５の各々の屈折率の違いによ
る界面反射の問題があった。

【００１０】更に、上記従来の析出金属分散型偏光子で
は、所望の金属コロイドを一定の大きさに凝集させるた
めには、媒質となる透明誘電体材料がフォトクロミック
ガラス等に限定されてしまう。一方、島状の金属粒子分
散層と透明誘電体層とを交互に積層させた金属粒子分散
層型偏光子では、Ａｕの金属粒子分散層とパイレックス
ガラス（コーニンググラスインダストリー社商標名）の
透明誘電体層とを交互に積層し、透明誘電体層中に金属
粒子を分散させた状態とした後、特定の面内方向（水平
方向）に加熱延伸し、金属粒子に光吸収異方性を付与し
たものが提案されている。この構成では、偏光子を構成
する透明誘電体層や透明誘電体基板用の材料を比較的自
由に選択することができる。

【００１１】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、島状の金属粒子分散層と
透明誘電体層とを交互に積層させた金属粒子分散層型偏
光子を利用したものであって、偏光子とファラデー回転
子との熱膨張差による熱応力発生を解消し、空間伝搬領
域や界面反射による損失を無くした光アイソレータとす
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光アイソレータ
は、ファラデー効果を有する透明誘電体基板上に、光吸
収異方性を有する金属粒子分散層と透明誘電体層とを交
互に積層した偏光層を設層したことを特徴とする。

【００１３】本発明は上記構成により、偏光子としての
偏光層と、ファラデー回転子としての透明誘電体基板と
が接着剤等を使用せずに直接接合され、その結果空間伝
搬領域や界面反射による損失が発生せず、また透明誘電
体基板材料と透明誘電体層材料を同じにすることで、熱
膨張差による熱応力が解消される。

【００１４】また本発明において、好ましくは、前記透
明誘電体基板が、磁性元素を含有するガラス又は磁性金
属微粒子を分散させたガラスから成る。

【００１５】上記構成により、ファラデー効果を有する
透明誘電体基板材料を従来のガーネット単結晶のように
結晶成長させる必要がなく、低コストに製造でき、また
磁性元素又は磁性金属微粒子の種類及び含有量を調整す
ることによりファラデー効果を容易に制御でき、更に偏
光層用の透明誘電体層と同じ材料が使用でき、熱膨張差
による熱応力が発生せず、界面反射による損失も解消さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の光アイソレータについて
以下に説明する。図１〜図３に本発明の光アイソレータ
Ａ３を示す。同図において、１は偏光子としての偏光層
１ａとファラデー効果を有する透明誘電体基板１ｂから
成る第一の偏光子、２は偏光層２ａと透明誘電体基板２
ｂから成る第二の偏光子、７はファラデー回転子に磁界
を作用して偏光面を回転させる磁石、８は第一の偏光子
１を設置する第一のホルダー、９は第二の偏光子２を設
置する第二のホルダーである。前記第一のホルダー８及
び第二のホルダー９は、ガラス，プラスチック等の透明
材料からなる板状体としても良く、その他不透明な樹脂
材料，Ａｌ等の金属材料からなる枠状のものでも良い。

【００１７】本発明のファラデー効果を有する透明誘電
体基板１ｂ，２ｂは、従来のＣｄＭｎＴｅ，ＹＩＧ等の
ガーネット単結晶とは異なり、Ｐｂ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｓ
ｂ，Ｃｅ，Ｔｂ，Ｔｅ，Ｐｒ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ等の磁性元素
を一成分として含有する、硼酸塩ガラス，燐酸塩ガラ
ス，珪酸塩ガラス，弗燐酸塩ガラス，硼珪酸ガラス等か
ら成る所謂ファラデー回転ガラスが好ましい。前記ファ
ラデー回転ガラスは、従来のガーネット単結晶のように
結晶成長させる必要がなく、磁性元素を含有させること
で低コストに製造でき、また磁性元素の種類及び含有量
を調整することによりファラデー効果を容易に制御でき
る。更に、後述する偏光層１ａ，２ａ用の透明誘電体層
１０と同じ材料が使用でき、熱膨張差による熱応力が発
生せず、界面反射による光損失も解消される。

【００１８】前記磁性元素の含有量は０．３〜３．０重
量％が良く、０．３重量％未満ではファラデー効果が小
さくなり必要なファラデー回転角が得られず、３．０重
量％を超えると光吸収が生じて損失が大きくなる。

【００１９】また、透明誘電体基板１ｂ，２ｂとして、
粒径が２〜１０ｎｍのＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等の磁性金属微
粒子を分散させた硼酸塩ガラス，燐酸塩ガラス，珪酸塩
ガラス，弗燐酸塩ガラス，硼珪酸ガラス等からなる磁性
金属微粒子分散ガラスが、上記ファラデー回転ガラスと
同様好適である。

【００２０】前記磁性金属微粒子の含有量は１０〜３０
重量％が良く、１０重量％未満ではファラデー効果が殆
ど得られず、３０重量％を超えると光散乱や光反射が大
きくなり透明性が劣化する。

【００２１】そして、本発明の光アイソレータＡ３は以
下のようにして製造される。図３の偏光子Ｐ１に示すよ
うに、透明誘電体基板１３の少なくとも一主面上に、島
状に金属粒子１２を分散させた金属粒子分散層１１を真
空蒸着法等により設け、次いで透明誘電体基板１３と同
じ材料の透明誘電体層１０をスパッタリング法等で前記
金属粒子分散層１１上に積層する。更に、金属粒子分散
層１１と透明誘電体層１０を交互に数層ずつ積層し偏光
層１４を形成する。次に、加熱下で偏光層１４及び透明
誘電体基板１３を特定の面内方向（水平方向）に延伸
し、金属粒子１２が回転楕円体に成形され光吸収異方性
を有することになる。尚、図３において、Ｌ１は入射
光、Ｌ２は出射光を示し、ｘ方向に延伸した結果ｘ方向
の光吸収性が高く、ｙ方向に偏光した出射光Ｌ２とな
る。

【００２２】また、透明誘電体基板１３中に分散してい
る磁性金属微粒子は粒径が２〜１０ｎｍと微小のため、
延伸時に引張応力が磁性金属微粒子に加わってもその形
状は殆ど変化せず、延伸後も等方性を保ちファラデー効
果を生ずる。

【００２３】透明誘電体基板１３にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等
の磁性金属微粒子を分散させるには、イオン注入法，イ
オンアシストスパッタ法，超微粒子ビーム成膜法，ゾル
ゲル法等を用いることができる。また、金属粒子１２は
Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等の貴金属元素及びＣｕ，Ｃｒ，Ａｌ
又はＷ等の遷移金属のうち少なくとも一種が好ましく、
これらは透明誘電体基板１３や透明誘電体層１０との濡
れ性が悪く凝集しやすい金属でしかも酸化され難く、そ
の結果透明誘電体層１０中で金属粒子１２として存在し
得る。これらの内、特に好ましいものは、低融点なため
凝集が容易でガラスとの濡れが悪く、しかも酸化され難
いＡｕと、安価でガラスとの濡れ性が悪いＣｕである。
なお、金属粒子１２は金属単体でなくとも良く、Ａｕ，
Ａｇ，Ｐｔ等の貴金属元素及びＣｕ，Ｃｒ，Ａｌ又はＷ
等の遷移金属の少なくとも一種を含む合金でもよい。

【００２４】また、金属粒子１２の形状の好ましい条件
は、アスペクト比（長軸方向の長さ／短軸方向の長さ）
が３〜３０、長軸方向の長さの平均値が１００〜３００
ｎｍ、短軸方向の長さの平均値が１０〜５０ｎｍであ
り、より好ましくはアスペクト比が１０〜３０、最も好
ましくはアスペクト比が１０〜２０である。

【００２５】前記透明誘電体層１０としては、透明誘電
体基板１３がファラデー回転ガラスの場合にはファラデ
ー回転ガラスと同じガラス材料を用い、磁性金属微粒子
分散ガラスの場合には透明誘電体基板１３と同じ材料の
硼酸塩ガラス，燐酸塩ガラス，珪酸塩ガラス，弗燐酸塩
ガラス，硼珪酸ガラス等を用いる。例えば、ホウ珪酸ガ
ラスとしては、ＢＫガラス｛ＢＫはホーヤ（株）商標
名｝、Ｓ−ＢＳＬガラス｛Ｓ−ＢＳＬは（株）オハラ商
標名｝、パイレックスガラス（パイレックスはコーニン
ググラスインダストリー社商標名）等であり、他にシリ
カガラス等の珪酸塩ガラスを用いる。また、このような
ガラス材料に代えてプラスチック等の他の透明材料を用
いてもよいが、ガラス材料は安価で延伸が容易である点
で好適である。

【００２６】更に、ファラデー回転子一体型の偏光子
１，２の製法を、下記工程〔１〕〜〔５〕により具体的
に述べる。

【００２７】〔１〕スパッタリング法により、ガラスか
らなる透明誘電体基板１３上に、透明誘電体基板１３と
同じ成分の下地ガラス薄膜を成膜する。

【００２８】〔２〕前記下地ガラス薄膜上にＣｕ薄膜を
スパッタリング法により成膜し、透明透明誘電体基板１
３を成膜温度にてアニール処理し、Ｃｕ薄膜を島状化さ
せる。

【００２９】〔３〕島状化したＣｕ薄膜を逆スパッタリ
ング処理し、Ｃｕ薄膜の上に透明誘電体基板１３と同じ
成分のガラス薄膜を成膜する。

【００３０】〔４〕工程〔２〕，〔３〕を所望の積層数
になるように繰り返し、透明誘電体層１０中の含有ガス
を除去するため透明誘電体基板１３を熱処理する。

【００３１】〔５〕脱ガス処理を経た透明誘電体基板１
３をその軟化点近傍の温度で加熱延伸する。

【００３２】本発明は、図１，２の如く、前記ファラデ
ー回転子一体型の第一の偏光子１，第二の偏光子２を組
み合わせて用いることで、界面反射や異種材料の接合に
よる熱応力等の問題を解消した光アイソレータを実現で
きる。また、図２の構成において、透明誘電体基板１
ｂ，２ｂのうち少なくとも一方がファラデー効果を有し
ていれば良い。

【００３３】また本発明は、第一の偏光子１，第二の偏
光子２のいずれかを有し、もう一方の偏光子として、フ
ァラデー効果を有さない透明誘電体基板上に偏光層を設
けたタイプのもの、或いは金属粒子分散層型以外の偏光
子を用いても良い。

【００３４】かくして、本発明は、偏光子としての偏光
層と、ファラデー回転子としての透明誘電体基板とが接
着剤等を使用せずに直接接合でき、その結果空間伝搬領
域や界面反射による損失が発生せず、また透明誘電体基
板材料と透明誘電体層材料を同じにすることで、熱膨張
差による熱応力発生が解消されるという作用効果を有す
る。

【００３５】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の
変更を行うことは何等差し支えない。

【００３６】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。

【００３７】（実施例１）図８は、本発明による光アイ
ソレータＡ４の断面図である。透明誘電体基板としてフ
ァラデー効果を有する磁性金属微粒子（Ｆｅ）３３ｃ，
３４ｃを分散させた硼珪酸ガラスから成るガラス基板３
３ｂ，３４ｂを用い、そのガラス基板３３ｂ，３４ｂ上
に透明誘電体層としてガラス基板３３ｂ，３４ｂと同一
成分のガラス層を、金属粒子分散層として銅（Ｃｕ）粒
子分散層を交互に積層することで、図３に示したものと
同様に積層体を形成した。尚、同図において、３３ａ，
３４ａは偏光層、３３は第一の偏光子、３４は第二の偏
光子、３５は磁石、３６は第一のホルダー、３７は第二
のホルダーである。

【００３８】光アイソレータＡ４の作製は以下の工程
〔１〕〜〔４〕により行った。

【００３９】〔１〕第一の偏光子３３において、ガラス
基板３３ｂ上に、マグネトロンスパッタリング法により
真空度２．０×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度１０．６ｎｍ
／ｓｅｃで、膜厚３０ｎｍの第一層目の金属粒子分散層
であるＣｕ粒子分散層を形成した。

【００４０】〔２〕Ｃｕ粒子分散層上に、真空度２．０
×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度０．２ｎｍ／ｓｅｃで、膜
厚１５０ｎｍの第一層目の透明誘電体層であるガラス層
を形成した。

【００４１】〔３〕前記〔１〕，〔２〕の成膜工程を繰
り返し、Ｃｕ粒子分散層とガラス層との交互層からなる
積層体（偏光層３３ａ）を作製した。

【００４２】〔４〕この積層体を５８０℃で脱ガス熱処
理した後、ガラス基板３３ｂの軟化点近傍の温度６２０
℃〜６３０℃で加熱延伸を行い、Ｃｕ粒子の形状を回転
楕円体状とし光吸収異方性を持たせ、同時にＣｕ粒子の
配向化も行った。

【００４３】その結果、各Ｃｕ粒子は光吸収異方性をも
ち、偏光特性が１３００ｎｍ近傍の光波長領域で得ら
れ、偏光子とファラデー回転子を一体化した第一の偏光
子３３を作製した。また、第二の偏光子３４も同様に作
製した。

【００４４】そして、図８の如く、ファラデー回転角が
２２．５°となる厚みを有する第一，第二の偏光子３
３，３４を用い、これらをそれぞれ第一のホルダー３６
と第二のホルダー３７にハンダにて接合した。その際、
第一の偏光子３３と第二の偏光子３４の偏光方向が互い
に４５°ずれるように位置合せすることで、光波長１３
１０ｎｍで動作する光アイソレータＡ４を実現した。

【００４５】本実施例の光アイソレータＡ４と、図５に
示す従来の光アイソレータＡ１とについて、光波長に関
する挿入損失特性を図１２に、光波長に関するアイソレ
ーション特性を図１３にそれぞれ示す。図１２，図１３
から判るように、アイソレーション特性は本実施例と従
来例とで殆ど変化ないが、挿入損失特性は本実施例が光
波長１２８０〜１３４０ｎｍ全域にわたって優れてい
た。

【００４６】（実施例２）図９は、本発明による光アイ
ソレータＡ５の断面図である。透明誘電体基板として、
ファラデー回転ガラスであるＦＲ−４ガラス（ＦＲはホ
ーヤ（株）商標名）から成るガラス基板４１ｂ，４２ｂ
を用い、ガラス基板４１ｂ，４２ｂ上に透明誘電体層と
してガラス基板４１ｂ，４２ｂと同じ成分のガラス層
を、金属粒子分散層として金（Ａｕ）粒子分散層を交互
に積層することにより、Ａｕ−ガラスの積層体（偏光
層）を構成した。尚、同図において、４１ａ，４２ａは
偏光層、４１は第一の偏光子、４２は第二の偏光子、４
３は磁石、４４は第一のホルダー、４５は第二のホルダ
ーである。

【００４７】光アイソレータＡ５の作製は以下の工程
〔１〕〜〔４〕により行った。

【００４８】〔１〕第一の偏光子４１において、ガラス
基板４１ｂ上に、マグネトロンスパッタリング法により
真空度４．０×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度１５．３ｎｍ
／ｓｅｃで、膜厚２０ｎｍの第一層目の金属粒子分散層
であるＡｕ粒子分散層を形成した。

【００４９】〔２〕Ａｕ粒子分散層上に、真空度２．０
×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度０．２ｎｍ／ｓｅｃで、膜
厚１７０ｎｍの第一層目の透明誘電体層であるガラス層
を形成した。

【００５０】〔３〕前記〔１〕，〔２〕の成膜工程を繰
り返し、Ａｕ粒子分散層とガラス層との交互層からなる
積層体（偏光層４１ａ）を作製した。

【００５１】〔４〕この積層体を５８０℃で脱ガス熱処
理した後、ガラス基板４１ｂの軟化点近傍の温度６６０
℃〜６７０℃で加熱延伸を行い、Ａｕ粒子の形状を回転
楕円体状とし光吸収異方性を持たせ、同時にＡｕ粒子の
配向化も行った。

【００５２】その結果、各Ａｕ粒子は光吸収異方性をも
ち、偏光特性が１５５０ｎｍ近傍の光波長領域で得ら
れ、偏光子とファラデー回転子を一体化した第一の偏光
子４１を作製した。また、第二の偏光子４２も同様に作
製した。

【００５３】そして、図９の如く、ファラデー回転角が
２２．５°となる厚みを有する第一の偏光子４１，第二
の偏光子４２を用い、これらをそれぞれ第一のホルダー
４４と第二のホルダー４５に低融点ガラスにて接合し
た。その際、第一の偏光子４１と第二の偏光子４２の偏
光方向が互いに４５°ずれるように位置合せすること
で、光波長１５５０ｎｍで動作する光アイソレータＡ５
を実現した。

【００５４】本実施例の光アイソレータＡ５と、図５に
示す従来の光アイソレータＡ１とについて、光波長に関
する挿入損失特性及び光波長に関するアイソレーション
特性を調べたところ、光波長１５５０ｎｍ帯域で上記実
施例１と同様の結果が得られた。

【００５５】（実施例３）図１０，図１１は、本発明に
よる光アイソレータＡ５の動作を説明する斜視図及びそ
の断面図である。図１０において、光アイソレータＡ５
の動作は図４の場合と同様でありその説明は省略する。

【００５６】透明誘電体基板として、ファラデー回転ガ
ラスであるＦＲ−４ガラス（ＦＲはホーヤ（株）商標
名）から成るガラス基板４６ｂ，４６ｂ′を用い、ガラ
ス基板４６ｂ，４６ｂ′上に透明誘電体層としてガラス
基板４６ｂ，４６ｂ′と同じ成分のガラス層を、金属粒
子分散層としてＣｕ粒子分散層を交互に積層することに
より積層体（偏光層）を構成した。尚、同図において、
４６はファラデー回転子と偏光子を一体化した偏光子を
２個接合した偏光子、４７は磁石、４８は第一のホルダ
ー、４９は第二のホルダーである。

【００５７】光アイソレータＡ６の作製は以下の工程
〔１〕〜〔４〕により行った。

【００５８】〔１〕ガラス基板４６ｂと偏光層４６ａに
ついて、ガラス基板４６ｂ上に、マグネトロンスパッタ
リング法により真空度４．０×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速
度１５．３ｎｍ／ｓｅｃで、膜厚２０ｎｍの第一層目の
金属粒子分散層であるＣｕ粒子分散層を形成した。

【００５９】〔２〕Ｃｕ粒子分散層上に、真空度２．０
×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度０．２ｎｍ／ｓｅｃで、膜
厚１７０ｎｍの第一層目の透明誘電体層であるガラス層
を形成した。

【００６０】〔３〕前記〔１〕，〔２〕の成膜工程を繰
り返し、Ｃｕ粒子分散層とガラス層との交互層からなる
積層体（偏光層４６ａ）を作製した。

【００６１】〔４〕この積層体を５８０℃で脱ガス熱処
理した後、ガラス基板４６ｂの軟化点近傍の温度６６０
℃〜６７０℃で加熱延伸を行い、Ｃｕ粒子の形状を回転
楕円体状とし光吸収異方性を持たせ、同時にＣｕ粒子の
配向化も行った。

【００６２】その結果、各Ｃｕ粒子は光吸収異方性をも
ち、偏光特性が１３１０ｎｍ近傍の光波長領域で得ら
れ、偏光子とファラデー回転子を一体化したガラス基板
４６ｂ及び偏光層４６ａを作製した。また、ガラス基板
４６ｂ′及び偏光層４６ａ′も同様に作製した。

【００６３】そして、図１１の如く、２つのファラデー
回転子一体型の偏光子を接合した偏光子４６を、ファラ
デー回転角が２２．５°となる厚みを有するガラス基板
４６ｂ，４６ｂ′の主面（偏光層４６ａ，４６ａ′の反
対面）同士を対向させ、かつ各偏光子層４６ａ，４６
ａ′の偏光方向が互いに４５°ずれるように配置し、約
５８０℃で熱処理し表面接合させて作製した。そして、
偏光子４６を第一のホルダー４８に低融点ガラスを用い
て接合し、光波長１３１０ｎｍで動作する光アイソレー
タＡ６を実現した。

【００６４】本実施例の光アイソレータＡ６と、図５に
示す従来の光アイソレータＡ１とについて、光波長に関
する挿入損失特性及び光波長に関するアイソレーション
特性を調べたところ、光波長１３１０ｎｍ帯域で上記実
施例１と同様の結果が得られた。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、ファラデー効果を有する透明
誘電体基板上に、光吸収異方性を有する金属粒子分散層
と透明誘電体層とを交互に積層した偏光層を設けた偏光
子を有することにより、偏光子としての偏光層と、ファ
ラデー回転子としての透明誘電体基板とが接着剤等を使
用せずに直接接合でき、その結果空間伝搬領域や界面反
射による光損失が発生せず、また透明誘電体基板材料と
透明誘電体層材料を同じにすることで、熱膨張差による
熱応力発生が解消される。

【００６６】また、透明誘電体基板と偏光層用の透明誘
電体層を同じ材料で作製でき、それらの屈折率を同一と
することができるため、従来のような反射防止膜を光出
入射界面に施す必要がない。また、従来のように偏光子
とファラデー回転子を貼り合わせる必要がないため、接
着剤の塗布状態の均一性の問題、接着剤からのアウトガ
ス発生の問題は生じない。その結果、本発明の光アイソ
レータは、組み立ての工程数を大幅に削減でき、構成部
品の一括加工により量産性が向上し、接着剤が不要とな
るため長期的信頼性が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光アイソレータＡ３の動作を説明する
斜視図である。

【図２】本発明の光アイソレータＡ３の断面図である。

【図３】本発明のファラデー回転子一体型の偏光子Ｐ１
の基本構成を示す斜視図である。

【図４】従来の光アイソレータＡ１の動作を説明する斜
視図である。

【図５】従来の光アイソレータＡ１の断面図である。

【図６】従来の光アイソレータＡ２の動作を説明する斜
視図である。

【図７】従来の光アイソレータＡ２の断面図である。

【図８】本発明の光アイソレータＡ４の断面図である。

【図９】本発明の光アイソレータＡ５の断面図である。

【図１０】本発明の光アイソレータＡ６の動作を説明す
る斜視図である。

【図１１】本発明の光アイソレータＡ６の断面図であ
る。

【図１２】本発明の光アイソレータＡ３と従来の光アイ
ソレータＡ１について、光波長に関する挿入損失特性を
示すグラフである。

【図１３】本発明の光アイソレータＡ３と従来の光アイ
ソレータＡ１について、光波長に関するアイソレーショ
ン特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１：第一の偏光子 １ａ：偏光層 １ｂ：ファラデー効果を有する透明誘電体基板 ２：第二の偏光子 ２ａ：偏光層 ２ｂ：ファラデー効果を有する透明誘電体基板 ３：入射光 ４：出射光 ５：戻り光 ６：戻り光の出射光 ７：磁石 ８：第一のホルダー ９：第二のホルダー １０：透明誘電体層 １１：金属粒子分散層 １２：金属粒子 １３：ファラデー効果を有する透明誘電体基板 １４：偏光層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ファラデー効果を有する透明誘電体基板上
   に、光吸収異方性を有する金属粒子分散層と透明誘電体
   層とを交互に積層した偏光層を設けた偏光子を有するこ
   とを特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】前記透明誘電体基板が、磁性元素を含有す
   るガラス又は磁性金属微粒子を分散させたガラスから成
   る請求項１記載の光アイソレータ。