JP3267711B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JP3267711B2 JP3267711B2 JP34543792A JP34543792A JP3267711B2 JP 3267711 B2 JP3267711 B2 JP 3267711B2 JP 34543792 A JP34543792 A JP 34543792A JP 34543792 A JP34543792 A JP 34543792A JP 3267711 B2 JP3267711 B2 JP 3267711B2
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- Japan
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- optical isolator
- alloy
- optical
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- polarizer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファラデー効果を利用
した光アイソレータに関する。
した光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】可視光半導体レーザを光計測等の光信号
伝送系の光源として用いる場合、半導体レーザからの出
射光の一部が伝送路或は伝送用光学部品の各接続部で反
射して半導体レーザへ帰還した場合、半導体レーザの発
振特性の不安定化や雑音増加を引き起こす原因となる。
この戻り光が帰還するのを防止するために、一般的に光
アイソレータが使用される。
伝送系の光源として用いる場合、半導体レーザからの出
射光の一部が伝送路或は伝送用光学部品の各接続部で反
射して半導体レーザへ帰還した場合、半導体レーザの発
振特性の不安定化や雑音増加を引き起こす原因となる。
この戻り光が帰還するのを防止するために、一般的に光
アイソレータが使用される。
【０００３】光アイソレータの基本構成は、図３に示す
ように、ファラデー効果を有する磁気光学素子５と、偏
光子３、検光子４と磁気光学素子５に磁界を印加するた
めの磁石６とから構成され、磁気光学素子５、偏光子
３、検光子４がそれぞれ光軸調整されている。そして、
矢印ａの方向に伝搬する入射光は偏光子３を透過後、直
線偏光となって磁気光学素子５に入射し、この磁気光学
素子５を伝搬中、光はその偏波面が磁石６の磁界により
通常４５°回転した状態で検光子に入射し、この検光子
の傾きが予め入射光の偏波面の傾き４５°と等しく設定
されているので、この入射光を透過させる。一方、矢印
ｂのように逆方向に伝搬する戻り光は検光子４と磁気光
学素子５を透過することにより、偏光子３の偏波面に対
して９０°傾いた偏波面をもった直線偏光になって偏光
子に入射されるために、この逆方向の戻り光は偏光子３
を透過しない。
ように、ファラデー効果を有する磁気光学素子５と、偏
光子３、検光子４と磁気光学素子５に磁界を印加するた
めの磁石６とから構成され、磁気光学素子５、偏光子
３、検光子４がそれぞれ光軸調整されている。そして、
矢印ａの方向に伝搬する入射光は偏光子３を透過後、直
線偏光となって磁気光学素子５に入射し、この磁気光学
素子５を伝搬中、光はその偏波面が磁石６の磁界により
通常４５°回転した状態で検光子に入射し、この検光子
の傾きが予め入射光の偏波面の傾き４５°と等しく設定
されているので、この入射光を透過させる。一方、矢印
ｂのように逆方向に伝搬する戻り光は検光子４と磁気光
学素子５を透過することにより、偏光子３の偏波面に対
して９０°傾いた偏波面をもった直線偏光になって偏光
子に入射されるために、この逆方向の戻り光は偏光子３
を透過しない。
【０００４】このような光アイソレータを作製する場
合、図２に示すような構造をとることが多い。小型化を
達成するために偏光子３には薄型化が可能なポーラコア
（コーニング社製偏光ガラス）を用い、磁石６には高Ｂ
ｓであるＳｍ−Ｃｏ材、又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ材を用いて
いる。また、これらを組み立てる場合、部品の接着に有
機接着法を用いると耐久性が著しく劣るため、金属はん
だによるメタル接着法が用いられている。メタル接着法
は各部品を金属はんだを介して接着する方法である。金
属はんだは主にＡｕ／Ｓｎ（＝８０／２０）合金が用い
られている。ここで、端部ホルダ８、外部ホルダ９、内
部ホルダ７、磁石６はＮｉメッキ等により全面メッキす
ることではんだの付きやすい表面処理が可能であるが、
磁気光学素子、およびポーラコアを使用した偏光子およ
び検光子は非金属であるためメッキは不可能である。よ
って、一般的には、マスキングによるメタライズスパッ
タリング法が用いられる。この方法は光学素子の光の透
部分をマスクし、接着部分にスパッタリングによりＮ
ｉ，Ａｕ等で接着パターンを形成するものである。
合、図２に示すような構造をとることが多い。小型化を
達成するために偏光子３には薄型化が可能なポーラコア
（コーニング社製偏光ガラス）を用い、磁石６には高Ｂ
ｓであるＳｍ−Ｃｏ材、又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ材を用いて
いる。また、これらを組み立てる場合、部品の接着に有
機接着法を用いると耐久性が著しく劣るため、金属はん
だによるメタル接着法が用いられている。メタル接着法
は各部品を金属はんだを介して接着する方法である。金
属はんだは主にＡｕ／Ｓｎ（＝８０／２０）合金が用い
られている。ここで、端部ホルダ８、外部ホルダ９、内
部ホルダ７、磁石６はＮｉメッキ等により全面メッキす
ることではんだの付きやすい表面処理が可能であるが、
磁気光学素子、およびポーラコアを使用した偏光子およ
び検光子は非金属であるためメッキは不可能である。よ
って、一般的には、マスキングによるメタライズスパッ
タリング法が用いられる。この方法は光学素子の光の透
部分をマスクし、接着部分にスパッタリングによりＮ
ｉ，Ａｕ等で接着パターンを形成するものである。
【０００５】これらのパターン上にリング型のはんだを
介してホルダを接着している。はんだの融点は２８０°
であるので、３００°に加温後冷却することにより接着
が完了する。
介してホルダを接着している。はんだの融点は２８０°
であるので、３００°に加温後冷却することにより接着
が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏光子
および検光子に使用されるポーラコアと端部ホルダの熱
膨張係数が異なるため、冷却時に結晶割れが生じてしま
い、アイソレータ特性を劣化させるという欠点があっ
た。本発明の課題は、金属接着時にポーラコアに生ずる
歪みを可能な限り少なく抑えて、割れを防止することに
ある。
および検光子に使用されるポーラコアと端部ホルダの熱
膨張係数が異なるため、冷却時に結晶割れが生じてしま
い、アイソレータ特性を劣化させるという欠点があっ
た。本発明の課題は、金属接着時にポーラコアに生ずる
歪みを可能な限り少なく抑えて、割れを防止することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
課題を解決するために、偏光子３、検光子４を支持する
端部ホルダ８にＮｉ含有量３２±１ｗｔ％又は４２±１
ｗｔ％からなるＦｅ−Ｎｉを主成分とする合金を使用す
ることにより、接着時にポーラコアに割れが生じない接
着法を用い、信頼性の高い光アイソレータを提供するこ
とである。
課題を解決するために、偏光子３、検光子４を支持する
端部ホルダ８にＮｉ含有量３２±１ｗｔ％又は４２±１
ｗｔ％からなるＦｅ−Ｎｉを主成分とする合金を使用す
ることにより、接着時にポーラコアに割れが生じない接
着法を用い、信頼性の高い光アイソレータを提供するこ
とである。
【０００８】
【作用】一般に、熱膨張係数の異なる２種の物質をはん
だを介して接合する際、はんだの融点以上まで温度を上
げ、その後冷却する際、熱膨張の差により歪みが生じ
る。延性のある金属どうしの場合は、この歪みを内部応
力として吸収することができるが、ポーラコアのような
ガラスの場合には圧縮又は引張り応力による歪みを吸収
しきれず割れが生じる。熱膨張係数が同じ物質であれば
このようなことはなく、歪みや割れは生じない。
だを介して接合する際、はんだの融点以上まで温度を上
げ、その後冷却する際、熱膨張の差により歪みが生じ
る。延性のある金属どうしの場合は、この歪みを内部応
力として吸収することができるが、ポーラコアのような
ガラスの場合には圧縮又は引張り応力による歪みを吸収
しきれず割れが生じる。熱膨張係数が同じ物質であれば
このようなことはなく、歪みや割れは生じない。
【０００９】図１にＦｅ−Ｎｉ合金のＮｉ含有量と熱膨
張係数との関係を示す。ポーラコアの熱膨張係数は６.
５×１０-6／℃であり、図１よりＮｉ−Ｆｅ合金の熱膨
張係数が６.５×１０-6／℃となるのはＮｉ含有量が３
２ｗｔ％と４２ｗｔ％の場合のみである。熱膨張係数の
差が１０％以下であれば割れは少なくなるので（望まし
くは５％以下）、最適なＮｉ含量の範囲は３２±１ｗｔ
％又は４２±１ｗｔ％となる。
張係数との関係を示す。ポーラコアの熱膨張係数は６.
５×１０-6／℃であり、図１よりＮｉ−Ｆｅ合金の熱膨
張係数が６.５×１０-6／℃となるのはＮｉ含有量が３
２ｗｔ％と４２ｗｔ％の場合のみである。熱膨張係数の
差が１０％以下であれば割れは少なくなるので（望まし
くは５％以下）、最適なＮｉ含量の範囲は３２±１ｗｔ
％又は４２±１ｗｔ％となる。
【００１０】
【実施例】本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
【００１１】
【実施例１】図２に本発明によるアイソレータの構造図
を示す。磁気光学素子５にはガーネット、偏光子３およ
び検光子４にはポーラコアを用いた。ガーネットおよび
ポーラコアはφ２ｍｍに加工してあり、メタライズ部は
幅０.２ｍｍ（内径１.５ｍｍ）のリング状になってい
る。端部ホルダ８にはＮｉ３２ｗｔ％−Ｆｅ合金、外部
ホルダ９にはＳＵＳ３０４、内部ホルダ７にはＳＵＳ４
３０、磁石はＳｍＣｏ材を使用している。はんだはＡｕ
／Ｓｎ２０％プリフォーム（商品名）を用いて光アイソ
レータを作製した。
を示す。磁気光学素子５にはガーネット、偏光子３およ
び検光子４にはポーラコアを用いた。ガーネットおよび
ポーラコアはφ２ｍｍに加工してあり、メタライズ部は
幅０.２ｍｍ（内径１.５ｍｍ）のリング状になってい
る。端部ホルダ８にはＮｉ３２ｗｔ％−Ｆｅ合金、外部
ホルダ９にはＳＵＳ３０４、内部ホルダ７にはＳＵＳ４
３０、磁石はＳｍＣｏ材を使用している。はんだはＡｕ
／Ｓｎ２０％プリフォーム（商品名）を用いて光アイソ
レータを作製した。
【００１２】
【実施例２】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ４２ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ４２ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００１３】
【実施例３】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ７７ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ７７ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００１４】
【実施例４】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ−Ｆｅ合金とした以外
は、実施例１と同様にして光アイソレータを作製した。
２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ−Ｆｅ合金とした以外
は、実施例１と同様にして光アイソレータを作製した。
【００１５】
【実施例５】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
１８ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金とした以外
は、実施例１と同様にして光アイソレータを作製した。
１８ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金とした以外
は、実施例１と同様にして光アイソレータを作製した。
【００１６】
【実施例６】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ４０ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ４０ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００１７】
【実施例７】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ４４ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ４４ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００１８】
【実施例８】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ４１ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ４１ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００１９】
【実施例９】実施例１において、端部ホルダ８の材質を
Ｎｉ４３ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
Ｎｉ４３ｗｔ％−Ｆｅ合金とした以外は、実施例１と同
様にして光アイソレータを作製した。
【００２０】以上の実施例について端部ホルダ材の熱膨
張係数、ポーラコアの割れの有無、ヒートサイクル試験
の結果を表１に示す。
張係数、ポーラコアの割れの有無、ヒートサイクル試験
の結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】ヒートサイクル試験は、図４に示すような
プロファイルで行った。
プロファイルで行った。
【００２３】表１から明かなように、Ｎｉ含有量が３２
ｗｔ％又は４２ｗｔ％のＦｅＮｉ合金を端部ホルダに用
いることにより、ポーラコアに割れがなく信頼性の高い
メタル接合アイソレータの作製が可能である。
ｗｔ％又は４２ｗｔ％のＦｅＮｉ合金を端部ホルダに用
いることにより、ポーラコアに割れがなく信頼性の高い
メタル接合アイソレータの作製が可能である。
【００２４】
【発明の効果】本発明による方法により、偏光子、検光
子に割れがなく、信頼性の高い光アイソレータを作製で
きた。
子に割れがなく、信頼性の高い光アイソレータを作製で
きた。
【図１】Ｆｅ−Ｎｉ合金のＮｉ含有量と熱膨張係数との
関係を示す図。
関係を示す図。
【図２】光アイソレータの構造を示す断面図。
【図３】光アイソレータの基本構成を示す説明図。
【図４】ヒートサイクル試験のプロファイルを示す図。
３ 偏光子 ４ 検光子 ５ 磁気光学素子 ６ 磁石 ７ 内部ホルダ ８ 端部ホルダ ９ 外部ホルダ １０ はんだ接着部 ａ 入射光の方向 ｂ 戻り光の方向
Claims (1)
- 【請求項１】 光アイソレータ用偏光子および検光子を
保持するホルダをＮｉ含有量３２±１ｗｔ％又は４２±
１ｗｔ％からなるＦｅ−Ｎｉ合金で作製したことを特徴
とする光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34543792A JP3267711B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34543792A JP3267711B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167675A JPH06167675A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3267711B2 true JP3267711B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=18376592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34543792A Expired - Fee Related JP3267711B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3267711B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69616957T2 (de) | 1995-12-18 | 2002-06-27 | Shinetsu Chemical Co | Optischer Isolator und optisches Bauteil mit einer hitzebeständigen antireflektierenden Beschichtung |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP34543792A patent/JP3267711B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06167675A (ja) | 1994-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |