JP2008129145A - 光アイソレータ素子と光アイソレータおよびこれ等の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック部品等の適用が可能でかつ品質の均一化と量産性に優れる光アイソレータ素子と光アイソレータを提供し、合わせてこれ等の製造方法を提供する。
【解決手段】ファラデー回転子２とこの両側に配置される第一偏光子１と第二偏光子３とで構成される光アイソレータ素子であって、１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂と光重合開始剤および熱硬化促進剤を主成分とする一液型の紫外線硬化型光学用接着剤によりファラデー回転子と第一偏光子並びに第二偏光子間が張り合わされていることを特徴とする。また、上記光アイソレータ素子とファラデー回転子を飽和磁化させる永久磁石４がホルダー５に固定された光アイソレータであって、一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤により光アイソレータ素子と永久磁石がホルダーに接着固定されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザの戻り光による雑音防止のために使用される光アイソレータとこの構成部品である光アイソレータ素子に係り、特に、一液型の紫外線硬化型光学用接着剤が適用された光アイソレータ素子と光アイソレータおよびこれ等光アイソレータ素子と光アイソレータの製造方法に関するものである。

光通信等において半導体レーザより出射した光の内、光ファイバ等により反射された光は再び半導体レーザへ戻ってくるが、この反射戻り光は、半導体レーザのモードホッピングを招き、レーザ発振光を不安定にする雑音の大きな発生原因となる。このため、このような反射戻り光を抑制するために、ファラデー効果を利用した光アイソレータが使用されている。

図１に光アイソレータの基本構成を示す。すなわち、この光アイソレータは、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように光軸線上に沿って配置され入射光の偏波面にその偏波面が一致する第一偏光子１と、この第一偏光子１の光出射側後方に配置され入射光の偏波面を４５度回転せしめるファラデー回転子２と、このファラデー回転子２の光出射側後方に配置され上記第一偏光子１に対して４５度傾いた偏波面を有する第二偏光子３とでその主要部が構成されている。

そして、上記ファラデー回転子２と第一偏光子１並びに第二偏光子３との間は光学用接着剤により張り合わされて光アイソレータ素子を構成し、かつ、この光アイソレータ素子とこの光アイソレータ素子のファラデー回転子２を飽和磁化させる永久磁石４が上記光学用接着剤を介しホルダー５に接着固定されて光アイソレータを構成している。

ところで、この種の上記光学用接着剤として、従来、特許文献１に記載されているようにビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂を主剤とし、その硬化剤としてアミン系化合物を用いた二液混合型の熱硬化型光学用接着剤が知られている。

しかし、二液混合型の熱硬化型光学用接着剤は、主剤であるエポキシ樹脂にアミン系化合物から成る硬化剤を混合すると直ちに硬化反応が開始されるためその可使時間が制限されるという欠点があり、かつ、接着剤を硬化させるために１００℃以上の熱処理が必須となることから光アイソレータ素子等の構成部品の全てについて１００℃以上の耐熱性が求められるという問題があった。

一方、特許文献２に記載されているように光硬化型変性シリコーンを接着剤として用いる光アイソレータも提案されているが、硬化物がゴム弾性を持つために変形する可能性があった。
特開２００４−９９８６３号公報 特開平１０−４８５７１公報号公報

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、光アイソレータ素子等の構成部品について１００℃以上の耐熱性が要求されずかつ変形の可能性もない光アイソレータ素子と光アイソレータを提供し、合わせてこれ等光アイソレータ素子と光アイソレータの製造方法を提供することにある。

すなわち、請求項１に係る発明は、
ファラデー回転子とこの両側に配置される第一偏光子と第二偏光子とでその主要部が構成される光アイソレータ素子を前提とし、
１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂と光重合開始剤および熱硬化促進剤を主成分とする一液型の紫外線硬化型光学用接着剤により、上記ファラデー回転子と第一偏光子並びに第二偏光子間が張り合わされていることを特徴とし、
また、請求項２に係る発明は、
請求項１記載の光アイソレータ素子とこの光アイソレータ素子のファラデー回転子を飽和磁化させる永久磁石がホルダーに固定された光アイソレータを前提とし、
一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤により、光アイソレータ素子と永久磁石がホルダーに接着固定されていることを特徴とするものである。

次に、請求項３に係る発明は、
請求項１記載の光アイソレータ素子の製造方法を前提とし、
ファラデー回転子、または、このファラデー回転子に接合される第一偏光子と第二偏光子のいずれか一方を被着体とし、他方を対接着体とすると共に、被着体に一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤を塗布する塗布工程と、
上記紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された被着体に対し、上記対接着体を配置する配置工程と、
上記被着体の紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された箇所に紫外線を照射して照射部位の紫外線硬化型光学用接着剤を硬化させる紫外線照射工程と、
硬化された紫外線硬化型光学用接着剤により一体化された被着体と対接着体を、庫内温度が６０℃以上９０℃以下に設定されたオーブン内に投入し、遮蔽されて紫外線が照射されない部位の紫外線硬化型光学用接着剤を完全硬化させる加熱工程、
を具備することを特徴とし、
また、請求項４に係る発明は、
請求項２記載の光アイソレータの製造方法を前提とし、
上記ホルダー、または、このホルダーに固定される光アイソレータ素子と永久磁石のいずれか一方を被着体とし、他方を対接着体とすると共に、被着体に一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤を塗布する塗布工程と、
上記紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された被着体に対し、上記対接着体を配置する配置工程と、
上記被着体の紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された箇所に紫外線を照射して照射部位の紫外線硬化型光学用接着剤を硬化させる紫外線照射工程と、
硬化された紫外線硬化型光学用接着剤により一体化された被着体と対接着体を、庫内温度が６０℃以上９０℃以下に設定されたオーブン内に投入し、遮蔽されて紫外線が照射されない部位の紫外線硬化型光学用接着剤を完全硬化させる加熱工程、
を具備することを特徴とするものである。

本発明に係る光アイソレータ素子および光アイソレータによれば、
光学用接着剤として高温加熱を必要としない一液型の紫外線硬化型光学用接着剤が適用されているため、構成部品に１００℃以上の耐熱性が要求されないことからプラスチック部品等の適用が可能となり、かつ、この紫外線硬化型光学用接着剤は一液型のため、可使時間が限定される上記二液混合型の熱硬化型光学用接着剤と相違し特性の安定した接着剤の塗布が可能となることから品質の均一化と量産性に優れている。

また、本発明に係る光アイソレータ素子と光アイソレータの製造方法によれば、
加熱工程を併用することで紫外線が照射されない部位の紫外線硬化型光学用接着剤が完全硬化されるため、接着作業が短縮されて生産工程の省力化が可能となり、この結果、製造コストの低減が図れる効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

まず、本発明に係る光アイソレータ素子と光アイソレータは、１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂と光重合開始剤および熱硬化促進剤を主成分とする一液型の紫外線硬化型光学用接着剤が適用されていることを特徴とする。

そして、１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する上記樹脂としては、エポキシ樹脂とアクリル酸を反応させて得られるビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＦ等と同じビスフェノール骨格を有し、かつ、側鎖に不飽和エステル基を有する、例えば、不飽和ビニルエステル樹脂、エポキシエステル樹脂等が挙げられる。

また、１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する上記樹脂は液体に限ったものでなく、固体の樹脂であっても希釈剤等と併用することで適用することができる。

更に、１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する上記樹脂の粘度が２５℃で７０Ｐａ・ｓ以上の場合は、粘度が２５℃で５Ｐａ・ｓ以上かつ両末端に二重結合を有する適宜樹脂により希釈し、希釈の後の粘度を０．５Ｐａ・ｓ以上３０Ｐａ・ｓ以下とすることが望ましい。粘度が０．５Ｐａ・ｓ未満の場合、接着剤塗布後の膜厚が２．０μｍ未満となり耐熱耐湿性が悪くなりことがあり、３０Ｐａ・ｓ越えると一定膜厚で接着剤を塗布することが困難となり製品の特性が安定しないことがあるからである。

次に、本発明で適用される上記光重合開始剤については特に限定されないが、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤等を例示することができ、これ等は単一でも複数混合して適用してもよい。

また、上記熱硬化促進剤についても、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン等の有機酸塩、芳香族および脂肪族のジメチルウレア等を例示することができ、これ等は単一でも複数混合して適用してもよい。

尚、必要に応じて、上記紫外線硬化型光学用接着剤にシランカップリング剤等の接着力向上剤、界面活性剤、濡れ性向上剤、消泡剤等を添加することができる。

次に、ファラデー回転子、または、このファラデー回転子に接合される第一偏光子と第二偏光子のいずれか一方を被着体とし、また、ホルダー、または、このホルダーに固定される光アイソレータ素子と永久磁石のいずれか一方を被着体とした場合、この被着体への接着剤の塗布には、ディスペンサー、印刷、スタンピング等の適宜手段が利用できる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的内容が以下の実施例により何ら制限されるものではない。

ここで、各実施例並びに比較例の評価は以下のようにして行っている。

まず、各実施例並びに比較例に係る光学用接着剤を用いて１ｍｍ^２の偏光子をＳＵＳ３０４に接着させて評価試料を作成し、かつ、ＳＵＳ３０４に接着された偏光子をプッシュプルゲージを用い水平方向に押圧してＳＵＳ３０４から剥離させる。このとき、偏光子およびＳＵＳ３０４それぞれの接着面における紫外線遮蔽箇所のタック性を指触により評価し、タック性がない場合は接着剤が硬化していると判断して「合格」とし、タック性がある場合は接着剤が硬化していないと判断して「不合格」としている。

１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂としてビスフェノールＡ系ビニルエステル樹脂［昭和高分子（株）社製 商品名：リポキシ］５０重量部、希釈剤としてトリプロピレングリコールジアクリレート［新中村化学（株）社製 商品名：ＮＫエステル ＡＰＧ−２００］５０重量部、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン［チバ・スペシャリティケミカルズ（株）社製 商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４］５重量部、および、熱硬化促進剤として３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素［ナカライテスク（株）社製］１重量部とで構成される実施例１に係る一液型の紫外線硬化型光学用接着剤をＳＵＳ３０４に塗布し、かつ、このＳＵＳ３０４上に１ｍｍ^２の偏光子を配置した。

次に、メタルハライドランプ光源により上記偏光子上からＳＵＳ３０４に塗布された紫外線硬化型光学用接着剤へ向け紫外線を３Ｊ／ｃｍ^２照射した後、一体化された偏光子（すなわち対接着体）とＳＵＳ３０４（すなわち被着体）を庫内温度が９０℃に設定されたオーブン内に入れ、１時間後に取り出して評価試料を得た。評価試料の合否を以下の表１に示す。

１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂としてビスフェノールＡ系ビニルエステル樹脂［昭和高分子（株）社製 商品名：リポキシ］５０重量部、希釈剤としてトリプロピレングリコールジアクリレート［新中村化学（株）社製 商品名：ＮＫエステル ＡＰＧ−２００］５０重量部、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン［チバ・スペシャリティケミカルズ（株）社製 商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４］５重量部、熱硬化促進剤として３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素［ナカライテスク（株）社製］１重量部、および、カップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン［信越シリコーン（株）社製 商品名：ＫＢＭ４０３］２重量部とで構成される実施例２に係る一液型の紫外線硬化型光学用接着剤をＳＵＳ３０４に塗布し、かつ、このＳＵＳ３０４上に上記偏光子を配置した。

次に、メタルハライドランプ光源により上記偏光子上からＳＵＳ３０４に塗布された紫外線硬化型光学用接着剤へ向け紫外線を３Ｊ／ｃｍ^２照射した後、一体化された偏光子とＳＵＳ３０４を庫内温度が９０℃に設定されたオーブン内に入れ、１時間後に取り出して評価試料を得た。評価試料の合否を以下の表１に示す。

１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂としてビスフェノールＡ系ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物［共栄社化学（株）社製 商品名：エポキシエステル３０００Ａ］５０重量部、希釈剤としてトリプロピレングリコールジアクリレート［新中村化学（株）社製 商品名：ＮＫエステル ＡＰＧ−２００］５０重量部、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン［チバ・スペシャリティケミカルズ（株）社製 商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４］５重量部、および、熱硬化促進剤として３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素［ナカライテスク（株）社製］１重量部とで構成される実施例３に係る一液型の紫外線硬化型光学用接着剤をＳＵＳ３０４に塗布し、かつ、このＳＵＳ３０４上に上記偏光子を配置した。

次に、メタルハライドランプ光源により上記偏光子上からＳＵＳ３０４に塗布された紫外線硬化型光学用接着剤へ向け紫外線を３Ｊ／ｃｍ^２照射した後、一体化された偏光子とＳＵＳ３０４を庫内温度が９０℃に設定されたオーブン内に入れ、１時間後に取り出して評価試料を得た。評価試料の合否を以下の表１に示す。
［比較例１］
１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂としてビスフェノールＡ系ビニルエステル樹脂［昭和高分子（株）社製 商品名：リポキシ］５０重量部、希釈剤としてトリプロピレングリコールジアクリレート［新中村化学（株）社製 商品名：ＮＫエステル ＡＰＧ−２００］５０重量部、および、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン［チバ・スペシャリティケミカルズ（株）社製 商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４］５重量部とで構成され、上記熱硬化促進剤が配合されていない比較例１に係る一液型の紫外線硬化型光学用接着剤をＳＵＳ３０４に塗布し、かつ、このＳＵＳ３０４上に１ｍｍ^２の偏光子を配置した。

次に、メタルハライドランプ光源により上記偏光子上からＳＵＳ３０４に塗布された紫外線硬化型光学用接着剤へ向け紫外線を３Ｊ／ｃｍ^２照射した後、一体化された偏光子とＳＵＳ３０４を庫内温度が９０℃に設定されたオーブン内に入れ、１時間後に取り出して評価試料を得た。評価試料の合否を以下の表１に示す。
［比較例２］
１分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂としてビスフェノールＡ系ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物［共栄社化学（株）社製 商品名：エポキシエステル３０００Ａ］５０重量部、希釈剤としてトリプロピレングリコールジアクリレート［新中村化学（株）社製 商品名：ＮＫエステル ＡＰＧ−２００］５０重量部、および、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン［チバ・スペシャリティケミカルズ（株）社製 商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４］５重量部とで構成され、上記熱硬化促進剤が配合されていない比較例２に係る一液型の紫外線硬化型光学用接着剤をＳＵＳ３０４に塗布し、かつ、このＳＵＳ３０４上に１ｍｍ^２の偏光子を配置した。

次に、メタルハライドランプ光源により上記偏光子上からＳＵＳ３０４に塗布された紫外線硬化型光学用接着剤へ向け紫外線を３Ｊ／ｃｍ^２照射した後、一体化された偏光子とＳＵＳ３０４を庫内温度が９０℃に設定されたオーブン内に入れ、１時間後に取り出して評価試料を得た。評価試料の合否を以下の表１に示す。

本発明に係る光アイソレータ素子および光アイソレータによれば一液型の紫外線硬化型光学用接着剤が適用されているため構成部品に１００℃以上の耐熱性が要求されず、しかも品質の均一化と量産性に優れている。従って、この光アイソレータ素子と光アイソレータは安価かつ高信頼性を具備するため光通信用光アイソレータとして広範に利用される可能性を有している。

図１（Ａ）は光アイソレータの上面図、図１（Ｂ）は光アイソレータの側面図。

符号の説明

１ 第一偏光子
２ ファラデー回転子
３ 第二偏光子
４ 永久磁石
５ ホルダー

Claims (4)

1. ファラデー回転子とこの両側に配置される第一偏光子と第二偏光子とでその主要部が構成される光アイソレータ素子において、
   １分子中に２つ以上の芳香環を有しかつ分子鎖の両末端に不飽和エステル基を有する樹脂と光重合開始剤および熱硬化促進剤を主成分とする一液型の紫外線硬化型光学用接着剤により、上記ファラデー回転子と第一偏光子並びに第二偏光子間が張り合わされていることを特徴とする光アイソレータ素子。
2. 請求項１記載の光アイソレータ素子とこの光アイソレータ素子のファラデー回転子を飽和磁化させる永久磁石がホルダーに固定された光アイソレータにおいて、
   一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤により、光アイソレータ素子と永久磁石がホルダーに接着固定されていることを特徴とする光アイソレータ。
3. 請求項１記載の光アイソレータ素子の製造方法において、
   ファラデー回転子、または、このファラデー回転子に接合される第一偏光子と第二偏光子のいずれか一方を被着体とし、他方を対接着体とすると共に、被着体に一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤を塗布する塗布工程と、
   上記紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された被着体に対し、上記対接着体を配置する配置工程と、
   上記被着体の紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された箇所に紫外線を照射して照射部位の紫外線硬化型光学用接着剤を硬化させる紫外線照射工程と、
   硬化された紫外線硬化型光学用接着剤により一体化された被着体と対接着体を、庫内温度が６０℃以上９０℃以下に設定されたオーブン内に投入し、遮蔽されて紫外線が照射されない部位の紫外線硬化型光学用接着剤を完全硬化させる加熱工程、
   を具備することを特徴とする光アイソレータ素子の製造方法。
4. 請求項２記載の光アイソレータの製造方法において、
   上記ホルダー、または、このホルダーに固定される光アイソレータ素子と永久磁石のいずれか一方を被着体とし、他方を対接着体とすると共に、被着体に一液型の上記紫外線硬化型光学用接着剤を塗布する塗布工程と、
   上記紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された被着体に対し、上記対接着体を配置する配置工程と、
   上記被着体の紫外線硬化型光学用接着剤が塗布された箇所に紫外線を照射して照射部位の紫外線硬化型光学用接着剤を硬化させる紫外線照射工程と、
   硬化された紫外線硬化型光学用接着剤により一体化された被着体と対接着体を、庫内温度が６０℃以上９０℃以下に設定されたオーブン内に投入し、遮蔽されて紫外線が照射されない部位の紫外線硬化型光学用接着剤を完全硬化させる加熱工程、
   を具備することを特徴とする光アイソレータの製造方法。

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