JP2001051235A

JP2001051235A - 光アイソレータ用又は光磁界センサ用光学部品及びその製造方法並びに光ファイバ接続型光アイソレータ

Info

Publication number: JP2001051235A
Application number: JP11227542A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Watanabe; 聡明渡邊; Toshihiko Ryuo; 俊彦流王
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-23
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP3734011B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】ファラデー回転子の少なくとも一面に偏
光子を接合固定すると共に、このファラデー回転子に接
合固定された状態で偏光子の端面を研磨して、該偏光子
を薄型化してなることを特徴とする光アイソレータ用又
は光磁界センサ用光学部品及び該部品の製造方法並びに
光ファイバ接続型光アイソレータを提供する。【効果】本発明の光学部品は、素子が薄層化されたの
で、光学距離を短くすることができ、透過損失を低減で
き、ファイバ等へのアセンブリを考えた場合、チップサ
イズが小さくても、有効受光領域を十分に確保できるメ
リットを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測等
に使用し得る光アイソレータ用及び光磁界センサ用光学
部品及びこれら光学部品の製造方法並びに光ファイバ接
続型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】光アイ
ソレータ及び光磁界センサの偏光材料としては、偏光ガ
ラスが用いられるようになってきており、この偏光ガラ
スの代表例としてコーニング社製の商品名“ポラコア”
が挙げられるが、その他ガラスをベースにした偏光材料
も知られている。

【０００３】近年、光アイソレータや光磁界センサにお
いては、その形状を小型化してファイバの先端部に接合
させた、ファイバを取り扱う感覚で操作できる光アイソ
レータ（特開平６−８８９２６号公報等）などが開発さ
れてきており、この場合、光学素子の有効面積の小型化
により、低コスト化を図ることができる。

【０００４】光学素子の有効面積を小さくするには、光
学素子の厚みを薄くする必要があり、従来より様々な提
案がなされている。例えば、特開平９−２１１０９３号
公報には、ファラデー回転子を研磨して薄くすることが
提案されているが、ファラデー回転子を薄くすると、材
料組成の制約と偏光回転機能の不足による順方向挿入損
失又は逆方向挿入損失のいずれかの劣化を招き、光学部
品の特性上、好ましくない場合を生じる。

【０００５】一方、薄い偏光材料を使用する提案もなさ
れているが、取り扱いにくく、工程途中で割れてしまう
欠点を有する。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、光学特性を損なわず、光学素子を薄型化して、有効
面積を小さくすることができる光アイソレータ用又は光
磁界センサ用として使用される光学部品及びその製造方
法並びに光ファイバ接続型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】本発明は、上記目的を達
成するため、ファラデー回転子の少なくとも一面に偏光
子を接合固定すると共に、このファラデー回転子に接合
固定された状態で偏光子の端面を研磨して、該偏光子を
薄型化してなることを特徴とする光アイソレータ用又は
光磁界センサ用光学部品を提供する。また、本発明は、
ファラデー回転子の少なくとも一面に偏光子を接合固定
した後、偏光子の端面を研磨して、該偏光子を薄型化す
ることを特徴とする光アイソレータ用又は光磁界センサ
用光学部品の製造方法を提供する。この場合、偏光子は
金属粒子分散型ガラス偏光板や複屈折結晶板にて形成す
ることができるが、金属粒子分散型ガラス偏光板の場
合、研磨後に再度還元処理して偏光機能を付与乃至は維
持することが好適である。

【０００８】更に、本発明は、上記光学部品をファイバ
フェルール端面に接合した光ファイバ接続型光アイソレ
ータを提供する。

【０００９】即ち、本発明者は、上記課題を解決するた
めに鋭意検討を行った結果、ファラデー回転子を研磨し
て薄くするのではなく、ファラデー回転子に偏光子を接
合した状態で偏光子を研磨することにより、偏光子に割
れを生じることなく操作性よく研磨し得、これを薄型化
することで素子全体を薄型化できることを知見した。ま
た、偏光子が金属粒子分散型ガラス偏光板、例えばポラ
コアにて形成されたものである場合、ポラコアはハロゲ
ン化銀を含浸・延伸させたガラスの表面を還元処理し、
金属粒子を配向させて偏光機能を持たせた材料であり、
その偏光機能は表面層にあるので、偏光子を研磨し、薄
くした場合には、その偏光機能（消光性能）が劣化する
こともあるが、この時は予め還元層を厚く形成しておく
か、研磨した偏光子を再度還元処理することで、偏光機
能を維持させることが可能であることを知見したもので
ある。

【００１０】本発明によれば、ファラデー回転子と偏光
材料とを積層した光学部品の薄層化が達成され、有効面
積を小さくすることができるものである。しかも、有効
面積の小さい本発明の光学部品は、順方向挿入損失、逆
方向挿入損失の劣化が抑制されて、光学的特性に優れる
ものである。

【００１１】従って、本発明の光学部品は、該部品を具
備する製品の小型化、低コスト化に寄与し、特に、近年
開発がみられるファイバ付き光アイソレータ及び光磁界
センサに好適に使用し得るものである。

【００１２】また、本発明の光アイソレータ用又は光磁
界センサ用の光学部品は、いずれも小型化、薄層化が達
成されているので、ファイバへのアセンブリを考えた場
合、チップサイズが小さくても、有効受光領域が十分に
確保されるものである。特に、本発明の光磁界センサ
は、光学部品が小型化されているので、ファイバ間の距
離を近づけることが可能になり、高性能化を図ることが
できる。

【００１３】更に、本発明の光学部品の製造方法によれ
ば、ファラデー回転子と偏光子とが接合状態のまま偏光
子の光学面を研磨するので、従来技術における偏光子を
薄層化した後にファラデー回転子に接合する場合と異な
り、研磨による取り扱いの問題は回避され、工程途中で
割れなどが発生するおそれもなく、作業性よく偏光子を
薄層化でき、光学的特性に優れた光学部品を簡単かつ確
実に得ることができるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明につき、
図面を参照して更に詳しく説明する。図１〜３は、本発
明の光学部品の製造過程の一例を示す説明図で、図１は
第１偏光子１、ファラデー回転子２、第２偏光子（検光
子）３の接合する位置関係を示す説明図である。なお、
以下の説明では、第１偏光子を単に偏光子と記載し、第
２偏光子を検光子と記載する。ここで、偏光子１と検光
子３には偏光ガラスを所定の大きさにカットしたものが
使用され、偏光子の両光学面１ａ，１ｂ、検光子３の両
光学面３ａ，３ｂには、ハロゲン化銀を配向させた還元
処理がそれぞれ施されており、各面には銀粒子還元層が
形成されている。

【００１５】なお、図示の例では、上記偏光子１及び検
光子３に使用した偏光ガラスとして、コーニング社製商
品名「ポラコア」を使用した。

【００１６】一方、ファラデー回転子２としては、４５
度の回転角度を有する強磁性体の材料（希土類鉄ガーネ
ット系の単結晶）を使用した。

【００１７】本実施例の光学部品は、上述した偏光子
１、ファラデー回転子２、検光子３が図２のように順次
接合されるものであるが、接合前に各接合面に対してそ
れぞれ対接着剤用のＡＲコートを施すことができ、ま
た、接合に際しては、本実施例の偏光子１と検光子３が
ファラデー回転子２を挟んで相対角度４５度になるよう
にセットされている。

【００１８】次いで、上記図２の接合状態にある偏光子
１と検光子３の非接合側の一方の光学面１ａ，３ｂに対
し、機械的に表面研磨を行い、更に必要により鏡面研磨
し、図３（ａ）に示すように、偏光子１’と検光子３’
とが薄層化されることにより、光学部品としての全体が
薄層化される。この場合、機械的研磨は公知の方法が採
用される。

【００１９】上記研磨後は、上記偏光子１’と検光子
３’の研磨面に対して、更に必要により対空気用ＡＲコ
ートが形成され、その後、図３（ｂ）の一点鎖線に示す
ように、所定のサイズに切断することにより、本発明の
光学部品を得ることができる。

【００２０】以上のように、本発明の光学部品は、偏光
子と検光子等の偏光材料を接合状態で研磨して、薄層化
を達成することにより、有効面積が小型化されるもので
あるが、上述した構成に限られず、本発明の要旨を逸脱
しない限り、処理、構成等を種々変更してもよい。

【００２１】例えば、図３（ａ）において、鏡面研磨
後、研磨面に対して更に還元処理を施すことにより、金
属粒子（上記例においては銀粒子）を析出させ（図３
（ｃ）の偏光子１”，検光子３”）、その後ＡＲコート
を施してもよく、この操作は鏡面研磨後の偏光子１’及
び検光子３’の還元層の厚さが薄い場合に有効である。
なお、偏光子１，検光子３において、その外側の還元層
１ａ，３ｂの厚さを厚くしておけば、研磨後、再度の還
元処理をしなくてもよい。

【００２２】更に、本発明の光学部品は、上述した偏光
子１、ファラデー回転子２、検光子３を順に積層した３
層構造に限られるものではなく、ファラデー回転子に偏
光材料を接合し、該偏光材料の非接合面を研磨すること
により得られるものであればよい。例えば、図４に示さ
れるように、外側偏光子１０１と内側偏光子１０３とか
らなる２つの偏光子と、第１ファラデー回転子１０２と
第２ファラデー回転子１０４とからなる２つのファラデ
ー回転子と、検光子１０５とをそれぞれ使用し、外側偏
光子１０１、第１ファラデー回転子１０２、内側偏光子
１０３、第２ファラデー回転子１０４、検光子１０５の
順に接合し、外側偏光子（第１偏光子）１０１，検光子
（第２偏光子）１０５の外側光学面を研磨すればよい。
また、図５に示されるように、ファラデー回転子２０２
の一面のみに偏光子（第１偏光子）２０１を接合し、こ
の偏光子２０１の外側光学面を研磨した光学部品として
もよい。なお、図２及び図４において、必要により一方
の偏光子又は検光子のみを研磨したり、図３（ａ）又は
（ｃ）の研磨済光学部品と図５の偏光子を研磨した後の
光学部品とを接合して５層構造の光学部品を得ることは
任意である。

【００２３】また、偏光子としては、ポラコア等の金属
粒子分散型の偏光ガラス以外に、複屈折結晶などによっ
て形成されていてもよい。偏光材料が複屈折結晶で、導
波路基板上の回路に組み込まれる場合には、偏光材料を
薄くする必要があるが、この場合も、複屈折結晶からな
る偏光子をファラデー回転子に張り付けた後、研磨薄型
化する手法は、光学距離を短くし、挿入損失（結合損
失）を小さくする上で有用である。

【００２４】更に、ファラデー回転子としては、強磁性
体材料が好適で、具体的には希土類鉄ガーネット系の単
結晶が使用でき、この場合、自己飽和型の希土類鉄ガー
ネット系の単結晶などを用いてもよい。また、接合は、
接着剤に限らず、偏光材料とファラデー回転子が固定さ
れていればよい（低融点ガラス、ハンダ材料、密着
等）。

【００２５】本発明の光アイソレータ用又は光磁界セン
サ用の光学部品は、この種の公知の光学部品と同様にし
て使用することができる。

【００２６】図６は、本発明の光学部品を用いた光ファ
イバ接続型光アイソレータの例を示す。このうち、図６
（ａ）は、図５の光学部品をファイバフェルール２０９
に接合したものであり、偏波依存性ファイバ２１０を用
いる場合、光学部品は、出射側偏光子を省くことがで
き、入射側偏光子２０１とファラデー回転子２０２です
む。この場合、図５の光学部品を、偏波依存性ファイバ
２１０を取り付けたフェルール２０９の研磨表面に偏光
子２０１と偏波依存性ファイバ２１０との相対角度が４
５度になるように調整固定することで、アイソレータ機
能が得られる。なお、図中２０６はＳｍ−Ｃｏ磁石であ
る。

【００２７】また、図６（ｂ），（ｃ）は、図６（ａ）
において、磁石不要の自己飽和型ファラデー素子２０
２’を用いた例であり、この場合、磁石２０６を用いる
代わりに、金属製素子カバー３００を用いたり〔図６
（ｂ）〕、又はこれをも省略する〔図６（ｃ）〕ことが
できる。

【００２８】以下、実施例を示し、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。

【００２９】〔実施例〕図１に示されるように、偏光子
１、ファラデー回転子２、検光子３を積層した３層構造
の光学部品を製造した。まず、偏光子１と検光子３とし
て、厚さ０．５ｍｍのハロゲン化銀を配向させて還元処
理した偏光ガラス（コーニング社製商品名「ポラコ
ア」）と、ファラデー回転子２として、厚さ０．３ｍ
ｍ、１３１０ｎｍでファラデー回転角度が４５度の希土
類鉄ガーネット単結晶を用い、それぞれの接合面にＡＲ
コートを施した後、図１に示すように配設して、接着剤
を塗布してそれぞれ接合した（図２）。なお、偏光子１
と検光子３とは相対角度４５度となるようにセットし
た。張り合わせた際の接合層を含む全体の厚みは１．３
１ｍｍであった。

【００３０】次いで、この偏光子１と検光子３の非接合
面の光学面をファラデー回転子２と接合したままの状態
でそれぞれ研磨し、全体の厚みが０．５２ｍｍ（偏光
子，検光子の厚みはそれぞれ約０．１１ｍｍ）になった
ところでそれぞれの面に鏡面研磨を行い、各鏡面研磨面
に対空気のＡＲコートを施し、上記光学部品を所定サイ
ズに切断した。この部品をＳｍ−Ｃｏ磁石中に固定し、
光アイソレータとしての光学特性を調べた。その結果、
順方向の挿入損失０．１２ｄＢ、逆方向挿入損失２９．
５ｄＢであった。逆方向挿入損失が小さくなったのは、
表面の還元処理層の厚みが結果的に研磨切除で薄くなっ
たためであると考えられる。

【００３１】一方、上記鏡面研磨後の光学素子に対し、
各鏡面研磨面表面に還元処理を行い、表面層に銀粒子を
析出させた後、上記と同様のサイズに切断し、同様に磁
石内に配備して、光アイソレータとしての光学的性能を
調べた。その結果、順方向挿入損失は０．１７ｄＢ、逆
方向挿入損失は４５．３ｄＢであった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の光学部品は、素子が薄層化され
たので、光学距離を短くすることができ、透過損失を低
減でき、ファイバ等へのアセンブリを考えた場合、チッ
プサイズが小さくても、有効受光領域を十分に確保でき
るメリットを有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏光子、ファラデー回転子、検光子の
接合する位置関係を示す説明図である。

【図２】上記構成部品を接合した様子を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の光学部品の仕上げの様子を示す説明図
であり、（ａ）は上記構成部品が研磨処理された光学部
品、（ｂ）は（ａ）の光学部品を所定サイズに切断する
一例を示す説明図、（ｃ）は（ａ）の処理後に更に還元
処理が施された光学部品の説明図である。

【図４】本発明の他の光学部品を示す斜視図である。

【図５】本発明の別の光学部品を示す斜視図である。

【図６】本発明の光ファイバ接続型光アイソレータを示
す説明図で、（ａ）は光ファイバ接続型光アイソレータ
の一例、（ｂ）は自己飽和型光ファイバ接続型光アイソ
レータの一例、（ｃ）は自己飽和型光ファイバ接続型光
アイソレータの他の例である。

【符号の説明】

１第１偏光子２ファラデー回転子３第２偏光子（検光子）２００，２００’，２００” 光ファイバ接続型光アイ
ソレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファラデー回転子の少なくとも一面に偏
光子を接合固定すると共に、このファラデー回転子に接
合固定された状態で偏光子の端面を研磨して、該偏光子
を薄型化してなることを特徴とする光アイソレータ用又
は光磁界センサ用光学部品。
【請求項２】偏光子が金属粒子分散型ガラス偏光板に
て形成された請求項１記載の光学部品。
【請求項３】金属粒子分散型ガラス偏光板の研磨面が
還元処理により偏光性が付与された請求項２記載の光学
部品。
【請求項４】偏光子が複屈折結晶により形成された請
求項１記載の光学部品。
【請求項５】偏光子の研磨面に反射防止膜を形成した
請求項１乃至４のいずれか１項記載の光学部品。
【請求項６】ファラデー回転子が強磁性体にて形成さ
れた請求項１乃至５のいずれか１項記載の光学部品。
【請求項７】強磁性体が希土類鉄ガーネット系単結晶
である請求項６記載の光学部品。
【請求項８】希土類鉄ガーネット系単結晶が、磁石が
ない状態でファラデー回転角度を示す自己飽和型のもの
である請求項７記載の光学部品。
【請求項９】ファラデー回転子の少なくとも一面に偏
光子を接合固定した後、偏光子の端面を研磨して、該偏
光子を薄型化することを特徴とする光アイソレータ用又
は光磁界センサ用光学部品の製造方法。
【請求項１０】偏光子が金属粒子分散型ガラス偏光板
にて形成された請求項９記載の光学部品の製造方法。
【請求項１１】金属粒子分散型ガラス偏光板からなる
偏光子を研磨して薄型化した後、その研磨面を還元処理
して、偏光性を付与するようにした請求項１０記載の光
学部品の製造方法。
【請求項１２】偏光子が複屈折結晶により形成された
請求項９記載の光学部品の製造方法。
【請求項１３】ファラデー回転子が強磁性体にて形成
された請求項９乃至１２のいずれか１項記載の光学部品
の製造方法。
【請求項１４】強磁性体が希土類鉄ガーネット系単結
晶である請求項１３記載の光学部品の製造方法。
【請求項１５】希土類鉄ガーネット系単結晶が、磁石
がない状態でファラデー回転角度を示す自己飽和型のも
のである請求項１４記載の光学部品の製造方法。
【請求項１６】請求項１乃至８のいずれか１項記載の
光学部品がファイバフェルールの端面に接合されてなる
光ファイバ接続型光アイソレータ。