JP2001033732A - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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JP2001033732A
JP2001033732A JP20152999A JP20152999A JP2001033732A JP 2001033732 A JP2001033732 A JP 2001033732A JP 20152999 A JP20152999 A JP 20152999A JP 20152999 A JP20152999 A JP 20152999A JP 2001033732 A JP2001033732 A JP 2001033732A
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JP
Japan
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optical
bbo
polarizing element
optical isolator
single crystal
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JP20152999A
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English (en)
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Hiroki Yoshikawa
博樹 吉川
Toshihiko Ryuo
俊彦 流王
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 偏光素子とファラデー回転子を使用した
光アイソレータにおいて、該偏光素子としてα−BaB
24単結晶を使用したことを特徴とする光アイソレー
タ。 【効果】 本発明の光アイソレータは、偏光素子にα−
BBOを使用しており、このα−BBOは、育成が容易
な単結晶であり、現在主流の偏光ガラスやルチル単結晶
を使用するよりも安価に偏光素子を作成することが可能
である。また、α−BBOは、UV領域の透過性にも優
れており、素子同士の接着にUV硬化型の接着剤が使用
可能である。このため、接合時の作業性及び接合精度が
向上し、高性能なアイソレータを再現性良く製造するこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安価に、かつ再現
性良く製造することが可能で、しかも高性能な光アイソ
レータに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
情報通信量の増加に伴い、基幹通信網のみならず通常の
通信回線やCATV等の有線放送等の光ケーブル化が進
んでいる。これら支線回線における情報量は基幹回線よ
りも少なく、光ケーブル化に伴う投資の回収が容易では
ない。従って、光ケーブル化に伴う費用を低減するべく
努力がなされている。
【0003】光アイソレータは、レーザー発信器から送
り出された光が再びレーザー発信器に戻るのを防ぐため
に用いられるが、これについても低コスト化が要求され
ている。
【0004】光アイソレータは、偏光素子とファラデー
回転子で構成される。例えば、最も簡単な構成の光アイ
ソレータでは、偏光素子/ファラデー回転子/偏光素子
の順に配置された構成となる。従来、偏光素子として
は、銀粒子を分散させた偏光ガラスやルチル単結晶が広
く使用されている。しかし、偏光ガラスは、非常に高価
な材料であるし、ルチルも大型の単結晶を得ることが困
難であり、決して安価な偏光素子材料とは言えない。ル
チルと同様の単結晶材料として、YVO4についても研
究がなされていたが、結晶育成が困難なことから実用化
に至っていないのが現状である。このため、光アイソレ
ータの製造費用の大半を偏光素子が占める状態にあり、
光アイソレータの低価格化への大きな阻害要因となって
いる。
【0005】上記のような問題を解決する手段として、
偏光素子にβ−BaB24単結晶を用いることが提案さ
れた(特開平10−20247号公報)。しかし、β−
BaB24は、ルチル単結晶やYVO4よりも量産性に
優れるものの、結晶育成中にクラックが生じ易いことか
ら充分な大型化が困難であることと、光学的非線形性を
有することから大光量のレーザーモジュールに組み込む
と設計通りのアイソレーション特性が得られないと言っ
た問題があり、大光量レーザーモジュールでの使用には
適さない。このため、低光量でのレーザーモジュール向
けの用途に限定されていた。
【0006】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、安価にかつ再現性良く製造でき、大光量の
レーザーモジュールに組み込むこともできて、高性能な
光アイソレータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、偏光素子にα−BaB24単結晶を使用した場合、
偏光ガラスやルチル単結晶よりも安価に光アイソレータ
を構成することができる上、α−BaB24単結晶は、
非線形性を示さず、かつ、紫外線(UV)領域での光透
過性にも優れ、このため大光量のレーザーモジュールや
光アンプに搭載可能な光アイソレータを製造することが
でき、また、光学素子の接合に紫外線(UV)硬化型接
着剤を使用することができて、作業性の向上及び接合精
度の向上が達成されることを見出し、本発明をなすに至
ったものである。
【0008】従って、本発明は、偏光素子とファラデー
回転子を使用した光アイソレータにおいて、該偏光素子
としてα−BaB24単結晶を使用したことを特徴とす
る光アイソレータ、及び、偏光素子とファラデー回転子
を光学面同士で接合する際に使用する接着剤が紫外線硬
化型接着剤であることを特徴とする上記光アイソレータ
を提供する。
【0009】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の光アイソレータは、偏光素子とファラデー回転
子とを備えたものであり、この場合、本発明では、偏光
素子としてα−BaB24単結晶(α−BBO)を使用
することに特徴がある。BBOは、高温相のα−BBO
と低温相のβ−BBOがあり、β−BBOについては、
電気光学効果や非線形光学効果などの特異な特徴を有す
るため、光変調器やUVレーザー発信器などの材料とし
て広く研究されている。この結晶は、前述のように非線
形光学効果を有することから強い光を照射すると2次高
調波が発生するため、大光量用アイソレータとしては不
都合である。
【0010】一方、高温相であるα−BBOは、電気光
学効果や非線形光学効果を示さない。また、波長λ=1
89〜3500nmの範囲で良好な透過率を示す。特
に、UV域の透過性は、ルチルやYVO4よりも優れた
ものである(ルチルの透過域は、λ>420nm、YV
4の透過域は、λ>400nm)。
【0011】単結晶製造の面では、α−BBOは、比較
的容易に良質な大型単結晶を得ることができる。その製
造方法は、CZ(Czochralski)法が適用で
き、FZ(Floating zone)法やTSSG
(Top seeded solution grow
th)法よりも量産性に優れる。一方、β−BBOは、
CZ法でも結晶育成が可能ではあるが、より光学的に優
れた結晶を得るためには、TSSG法の方が適してい
る。この方法は、CZ法よりも育成速度に劣り、量産に
は不利である。
【0012】従って、α−BBOの特徴を他の単結晶と
比較してまとめると、表1のようになる。
【0013】
【表1】
【0014】以上のように、α−BBOは、従来使用さ
れていた偏光素子材料よりも安価に製造できる上にUV
透過性にも優れた特徴を持つ。
【0015】本発明において、光アイソレータは、偏光
素子とファラデー回転子を備えたものであれば、いずれ
の態様のものであってもよい。また、ファラデー回転子
も公知のものを使用することができ、光アイソレータの
組み立ても公知の方法を採用し得るが、α−BBOの特
徴を生かして、よりコストパフォーマンスの優れたアイ
ソレータを製造する方法として、次の方法が有効であ
る。即ち、光学素子同士を接着剤で接合することによっ
て、組み立て工程の簡略化及び光学素子をマウントする
ための部材点数の削減を図ることである。例えば、α−
BBOとファラデー回転子又はα−BBO同士を接着剤
で接着すると良い。予めサイズの大きな光学材料を接着
一体化し、これを所望のサイズに切断することで、多数
の一体型の光学素子を切り出せば更に量産性を向上させ
ることができる。図1は、これを示したもので、比較的
大きなサイズのα−BBOからなる2枚の偏光素子1,
1間に例えばBi置換ガーネット膜からなるファラデー
回転子2を介在し、これらの間を接着剤3,3で接着し
て得た一体型光学素子4を所用の大きさに切断して光学
素子チップ5を得、これを円筒磁石6内に入れて光アイ
ソレータ7を得ることができる。
【0016】この場合、従来の偏光ガラスやルチルでは
紫外線域の透過率が悪く、UV硬化型接着剤を使用する
ことができなかった。そのため、上記のような目的で使
用される接着剤は、熱硬化型接着剤を使用することが多
く、この場合、加熱降温時に素子及び接着剤の熱膨張率
の違いから素子がずれて接合されたり接着工程に時間を
要するといった問題があった。
【0017】一方、α−BBOは、他の偏光材料と異な
り紫外線域の透過率に優れており、UV硬化型の接着剤
を使用することができる。このため、接着精度の向上、
つまり光学特性のバラツキを小さくでき、更に、作業時
間の短縮が可能となる。
【0018】従って、α−BBOを偏光素子材料として
使用した本発明の光アイソレータは、α−BBO自体が
量産性に優れる上にUV硬化型接着剤が適用できるの
で、低コストでかつ高精度な光アイソレータが得られ
る。
【0019】ここで、UV硬化型の接着剤としては、シ
リコーン系、エポキシ系、アクリル系などが使用でき
る。
【0020】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
【0021】[実施例] ○光学素子 実施例に使用する光学素子は、偏光素子としてα−BB
O、ファラデー回転子としてビスマス置換鉄ガーネット
を使用した。α−BBOの製造には、CZ法を採用し、
引き上げ方向はc軸方向とした。得られた結晶は、直径
50mm、長さ40mmであり、一般に製造されている
他の複屈折結晶(ルチル、YVO4)よりも充分に大き
なサイズであった。
【0022】○構成 光アイソレータの構成としては、偏光素子/ファラデー
回転子/偏光素子の構成を採用した(なお、本発明はこ
の構成に限定されるものではない)。
【0023】実施例で使用した光アイソレータの構成を
図2に示す。この場合、図示していないが、α−BBO
偏光素子1のファラデー回転子(Bi置換ガーネット
膜)2と向き合う面には、対接着反射防止コートを、そ
の反対の面には対空気反射防止コートを施した。また、
ファラデー回転子2の両面には、対接着反射防止コート
を施した。なお、図2には、光入射方向、偏波方向、偏
光軸を矢印で示す。
【0024】これらの素子は、図1に示したように、接
着剤を介して光学面同士を接合した後に所定のサイズに
切断し、円筒磁石の中にセットした。
【0025】なお、ここで使用した接着剤は、UV硬化
型シリコーン樹脂である。接着時には、治具により光学
素子の光軸調整を行いながら120W/cm2のメタル
ハライドランプ光源により約1分間のUV照射を行い、
接着剤を硬化させた。
【0026】○光学特性 得られたアイソレータの両端にレンズを介して順方向透
過量が最大になるように調芯を行い、測定サンプルとし
た。光学系の概略を図3に示す。図3において、8は光
ファイバ、9はレンズであり、Lは光路を示す。このサ
ンプルに逆方向から光を入射し、消光比を測定した。な
お、測定光は、波長λ=1.47μm、200mWの高
出力タイプを使用し、高出力光においても使用可能かど
うかを確認した。結果を表に2まとめた。
【0027】
【表2】 消光比平均値=42.5dB、σ=1.37dB
【0028】[比較例] ○光学素子 偏光素子として市販のルチル単結晶、ファラデー回転子
としてビスマス置換鉄ガーネットを使用した。 ○構成 光学素子の配置及び形状は、実施例と同等の構成とし
た。
【0029】光学素子同士を接合するための接着剤は、
熱硬化型のシリコーン樹脂を使用した。接着時には、治
具により光学素子の光軸調整を行いながらオーブン内で
150℃、6時間加熱し、接着剤を硬化した。
【0030】なお、実施例と同様にUV硬化型接着剤に
よる接合を試みたが、接着剤は、充分に硬化しなかっ
た。 ○光学特性 実施例と同等の測定を行った。結果を表3にまとめる。
【0031】
【表3】 平均値=39.3dB、σ=3.53dB
【0032】以上の結果から認められるように、実施例
では、消光比平均値=42.5dB、σ=1.37dB
であるのに対して、比較例では、消光比平均値=39.
3dB、σ=3.53dBであった。消光比のロット間
バラツキは、比較例がσ=3.53に対して実施例がσ
=1.37であり、2.5倍以上のバラツキ低減となっ
ている。
【0033】このような消光比のバラツキ低減の効果
は、光学素子同士を接合する際に、本発明では、UV硬
化による低温処理であるのに対して、比較例では、加熱
による接着剤硬化処理を行っており、この際の素子及び
接着剤や治具の熱膨張が接着精度を悪化させているもの
と考えられる。また、消光比の値自体も、大光量光であ
るにも拘らず実施例の方が優れていることが確認でき
た。このことは、本発明のアイソレータが大光量用途に
も適していることを示す。
【0034】更に、実施例では接着剤の硬化処理に係わ
る時間は1分程度であるのに対して、比較例では6時間
を要しており、製造工程における時間短縮に大きな貢献
を果たすことが確認できた。
【0035】
【発明の効果】本発明の光アイソレータは、偏光素子に
α−BBOを使用しており、このα−BBOは、育成が
容易な単結晶であり、現在主流の偏光ガラスやルチル単
結晶を使用するよりも安価に偏光素子を作成することが
可能である。また、α−BBOは、UV領域の透過性に
も優れており、素子同士の接着にUV硬化型の接着剤が
使用可能である。このため、接合時の作業性及び接合精
度が向上し、高性能なアイソレータを再現性良く製造す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光アイソレータの製造法の一例を説明
するもので、(A)は一体型光学素子、(B)は光学素
子チップと円筒磁石、(C)は光アイソレータのそれぞ
れ斜視図である。
【図2】実施例に用いた光学素子の斜視図である。
【図3】実施例における光アイソレータの測定系の説明
図である。
【符号の説明】 1 偏光素子 2 ファラデー回転子 3 接着剤 4 一体型光学素子 5 光学素子チップ 6 円筒磁石 7 光アイソレータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏光素子とファラデー回転子を使用した
    光アイソレータにおいて、該偏光素子としてα−BaB
    24単結晶を使用したことを特徴とする光アイソレー
    タ。
  2. 【請求項2】 偏光素子とファラデー回転子を光学面同
    士で接合する際に使用する接着剤が紫外線硬化型接着剤
    であることを特徴とする請求項1記載の光アイソレー
    タ。
JP20152999A 1999-07-15 1999-07-15 光アイソレータ Pending JP2001033732A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019515354A (ja) * 2016-05-06 2019-06-06 セルオプティック、インコーポレイテッドCelloptic, Inc. 顕微鏡法及び他の応用例で使用するための複屈折レンズ干渉計

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