JP3413219B2 - 光アイソレータ用光学素子の接着方法 - Google Patents
光アイソレータ用光学素子の接着方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータの組立
構造に係わり、特に光アイソレータを構成する各構成素
子の接合固定部位における接合固定方法に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】レーザ光を用いた情報制御システムにお
いては、自らの発振により生じた出力光の一部がシステ
ムの構成素子により反射されてレーザー発振器内に帰還
（戻り光）し、レーザーの発振が乱される現象がある。
この戻り光を遮断する目的で、図２に示す偏光子１と検
光子２、及び磁気飽和させたファラデー回転子３、永久
磁石４とホルダＡ５１とホルダＢ６１とを用いて構成す
る、いわゆる光アイソレータの使用が従来より提案され
ている。ここで、図２に示すこの一般的な構造の光アイ
ソレータにおいては、各素子の接合固定に用いる物質が
一般に有機系接着剤であるため、光アイソレータをモジ
ュール内に封入する等、長い期間にわたり、狭い空間に
密閉して使用する場合、有機系接着剤からの脱ガスによ
り、光アイソレータ内の空間が汚染され、該空間内のレ
ーザ光源、レンズ等の光学特性に影響を与えることがあ
る。又、有機系接着剤が経年変化を生じ、接着強度が減
少するため、光アイソレータの長期的な信頼性に問題が
あった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで、これらの問題
を解決するため、光アイソレータの各構成素子の接合固
定方法に、はんだ付等の無機接着が検討されている。は
んだ付は、一般に溶融したはんだ金属による金属間の接
合であり、非金属の半田付は一般に困難である。一方、
図２に示すように、光アイソレータを構成する光学素子
であるファラデー回転子３、偏光子１、及び検光子２、
又、場合によっては永久磁石４も非金属であり、金属製
の適当なスペーサを構造中に加えたとしても、上記構成
素子を互いにはんだ付方法により直接接合することはで
きない。そこで、上記各非金属素子のはんだ付接合箇所
に、金属の薄膜を形成し、金属薄膜表面をはんだ接合に
用いることになる。金属層が形成された光学素子や永久
磁石等の構成素子は、微小なはんだ箔、粒子を接合箇所
にあてがい、電気炉等により昇温し、はんだを溶融する
方法等で接合固定する。しかし、接着工程におけるはん
だの溶融温度から室温までの降温過程で、接合する物質
間の熱膨張係数の違いにより、接着歪が生じ、光学素子
の光学特性劣化、及び割れが発生する。そこで、接着歪
を発生しない接着方法が待たれていた。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題点
を解決して、長期信頼性を有する光アイソレータを供す
る手段を提供するものである。本発明は、光学素子をホ
ルダにはんだ付接合するメタル接合光アイソレータ用光
学素子の接着方法において、前記光学素子側面にメタラ
イズ膜を施した後、リング状はんだ箔を配置し、該光学
素子側面のメタライズ膜と前記ホルダとをはんだ付固定
する光アイソレータ用光学素子の接着方法であって、前
記光学素子と前記ホルダの熱膨張係数の差をΔαとした
時、０.５×１０−６≦Δα≦１.０×１０−６／℃で規
定されるΔαだけ、前記光学素子より大きい熱膨張係数
を有する材質のホルダにはんだ付接合固定することを特
徴とする光アイソレータ用光学素子の接着方法である。
即ち本発明は、図２に示すように、メタル接合光アイソ
レータにおいて、偏光子等の光学素子側面にメタライズ
膜８を施し、該光学素子である偏光子１、又は検光子２
側面に、該光学素子と金属ホルダＡ５の熱膨張係数の差
をΔαとした時、０.５×１０−６≦Δα≦１.０×１０
−６／℃で規定されるΔαだけ該光学素子より大きい熱
膨張係数を有する材質の金属ホルダＡ５にはんだ付接合
固定することを特徴とする光アイソレータ用光学素子の
接着方法である。 【０００５】 【作用】本発明においては、光学素子側面にメタライズ
膜を施すことにより、側面でホルダ材と接合させること
ができ、光学素子の入射面に対して働く応力歪を緩和す
ることができる。その結果、光学素子の割れ、反射、及
び屈折等による挿入損失を最小限にすることができ、光
学特性の劣化が少ない光アイソレータを製造することが
できる。 【０００６】 【実施例】本発明に用いられる光学素子は、必要波長の
光に対して透明な光学単結晶であり、はんだ付接合を行
うためには、光透過領域をさけて、周辺に金属層のメタ
ライズ膜を形成してはんだ付を行う必要がある。非金属
の表面に金属薄膜のメタライズ膜を形成する方法として
は、一般に、電解・非電解めっき、スパッタリング、蒸
着等の手段が挙げられるが、本発明においては、マグネ
トロンスパッタ法によった。スパッタリングは、スパッ
タ圧力０.３Ｐａ、スパッタパワー２００Ｗの条件下に
て成膜した。但し、光学素子は、その表面の一部を光透
過領域として残さなければならないため、表面全体に金
属層のメタライズ膜を形成することができず、光路の透
過面にマスク処理を行った。メタライズ膜の金属薄膜材
料としては、一般に、はんだ付が容易とされる金属であ
る金、銀、銅はもちろん、クロム、ニッケル、白金、ア
ルミニウム、パラジウム等を用いることができる。図１
に示すように、光学素子である偏光子１、又は検光子２
と接合固定する金属ホルダＡ５材には、光学素子の熱膨
張係数より若干大きい材質を選択した（但し、０.５×
１０-6≦熱膨張係数差Δα≦１.０×１０-6／℃）。こ
れらの構成部品をはんだ付治具にセットし、光学素子の
側面にリング状はんだ箔７を配置し、はんだ付を行っ
た。はんだ付は、電気炉内でＮ2ガス雰囲気中で、昇
温、降温を行った。昇温温度は、最高３００℃である。
以上の方法にて、はんだ付処理をした２５個の光学素子
の外観検査において、割れは発生しておらず、又、剥離
試験を行ったところ、光学素子の接着強度として、２Ｋ
ｇ／ｍｍ2以上（光学素子に垂直に荷重を加える）が得
られ、十分な接着強度を有するはんだ付が可能であるこ
とがわかった。 【０００７】 【発明の効果】本発明を用いて組立られた光アイソレー
タは、接着歪により光学素子の特性を劣化させることな
く、又、はんだ接着剤の光学素子の光透過面へのはみ出
しによる不良の発生も少ない。更に、有機接着剤を用い
た場合と比べ、長期的な信頼性に秀れる。従って、本発
明による組立方法によって、従来製品に比べて、優れた
長期信頼性を有する光アイソレータの提供が可能であ
る。
構造に係わり、特に光アイソレータを構成する各構成素
子の接合固定部位における接合固定方法に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】レーザ光を用いた情報制御システムにお
いては、自らの発振により生じた出力光の一部がシステ
ムの構成素子により反射されてレーザー発振器内に帰還
（戻り光）し、レーザーの発振が乱される現象がある。
この戻り光を遮断する目的で、図２に示す偏光子１と検
光子２、及び磁気飽和させたファラデー回転子３、永久
磁石４とホルダＡ５１とホルダＢ６１とを用いて構成す
る、いわゆる光アイソレータの使用が従来より提案され
ている。ここで、図２に示すこの一般的な構造の光アイ
ソレータにおいては、各素子の接合固定に用いる物質が
一般に有機系接着剤であるため、光アイソレータをモジ
ュール内に封入する等、長い期間にわたり、狭い空間に
密閉して使用する場合、有機系接着剤からの脱ガスによ
り、光アイソレータ内の空間が汚染され、該空間内のレ
ーザ光源、レンズ等の光学特性に影響を与えることがあ
る。又、有機系接着剤が経年変化を生じ、接着強度が減
少するため、光アイソレータの長期的な信頼性に問題が
あった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで、これらの問題
を解決するため、光アイソレータの各構成素子の接合固
定方法に、はんだ付等の無機接着が検討されている。は
んだ付は、一般に溶融したはんだ金属による金属間の接
合であり、非金属の半田付は一般に困難である。一方、
図２に示すように、光アイソレータを構成する光学素子
であるファラデー回転子３、偏光子１、及び検光子２、
又、場合によっては永久磁石４も非金属であり、金属製
の適当なスペーサを構造中に加えたとしても、上記構成
素子を互いにはんだ付方法により直接接合することはで
きない。そこで、上記各非金属素子のはんだ付接合箇所
に、金属の薄膜を形成し、金属薄膜表面をはんだ接合に
用いることになる。金属層が形成された光学素子や永久
磁石等の構成素子は、微小なはんだ箔、粒子を接合箇所
にあてがい、電気炉等により昇温し、はんだを溶融する
方法等で接合固定する。しかし、接着工程におけるはん
だの溶融温度から室温までの降温過程で、接合する物質
間の熱膨張係数の違いにより、接着歪が生じ、光学素子
の光学特性劣化、及び割れが発生する。そこで、接着歪
を発生しない接着方法が待たれていた。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題点
を解決して、長期信頼性を有する光アイソレータを供す
る手段を提供するものである。本発明は、光学素子をホ
ルダにはんだ付接合するメタル接合光アイソレータ用光
学素子の接着方法において、前記光学素子側面にメタラ
イズ膜を施した後、リング状はんだ箔を配置し、該光学
素子側面のメタライズ膜と前記ホルダとをはんだ付固定
する光アイソレータ用光学素子の接着方法であって、前
記光学素子と前記ホルダの熱膨張係数の差をΔαとした
時、０.５×１０−６≦Δα≦１.０×１０−６／℃で規
定されるΔαだけ、前記光学素子より大きい熱膨張係数
を有する材質のホルダにはんだ付接合固定することを特
徴とする光アイソレータ用光学素子の接着方法である。
即ち本発明は、図２に示すように、メタル接合光アイソ
レータにおいて、偏光子等の光学素子側面にメタライズ
膜８を施し、該光学素子である偏光子１、又は検光子２
側面に、該光学素子と金属ホルダＡ５の熱膨張係数の差
をΔαとした時、０.５×１０−６≦Δα≦１.０×１０
−６／℃で規定されるΔαだけ該光学素子より大きい熱
膨張係数を有する材質の金属ホルダＡ５にはんだ付接合
固定することを特徴とする光アイソレータ用光学素子の
接着方法である。 【０００５】 【作用】本発明においては、光学素子側面にメタライズ
膜を施すことにより、側面でホルダ材と接合させること
ができ、光学素子の入射面に対して働く応力歪を緩和す
ることができる。その結果、光学素子の割れ、反射、及
び屈折等による挿入損失を最小限にすることができ、光
学特性の劣化が少ない光アイソレータを製造することが
できる。 【０００６】 【実施例】本発明に用いられる光学素子は、必要波長の
光に対して透明な光学単結晶であり、はんだ付接合を行
うためには、光透過領域をさけて、周辺に金属層のメタ
ライズ膜を形成してはんだ付を行う必要がある。非金属
の表面に金属薄膜のメタライズ膜を形成する方法として
は、一般に、電解・非電解めっき、スパッタリング、蒸
着等の手段が挙げられるが、本発明においては、マグネ
トロンスパッタ法によった。スパッタリングは、スパッ
タ圧力０.３Ｐａ、スパッタパワー２００Ｗの条件下に
て成膜した。但し、光学素子は、その表面の一部を光透
過領域として残さなければならないため、表面全体に金
属層のメタライズ膜を形成することができず、光路の透
過面にマスク処理を行った。メタライズ膜の金属薄膜材
料としては、一般に、はんだ付が容易とされる金属であ
る金、銀、銅はもちろん、クロム、ニッケル、白金、ア
ルミニウム、パラジウム等を用いることができる。図１
に示すように、光学素子である偏光子１、又は検光子２
と接合固定する金属ホルダＡ５材には、光学素子の熱膨
張係数より若干大きい材質を選択した（但し、０.５×
１０-6≦熱膨張係数差Δα≦１.０×１０-6／℃）。こ
れらの構成部品をはんだ付治具にセットし、光学素子の
側面にリング状はんだ箔７を配置し、はんだ付を行っ
た。はんだ付は、電気炉内でＮ2ガス雰囲気中で、昇
温、降温を行った。昇温温度は、最高３００℃である。
以上の方法にて、はんだ付処理をした２５個の光学素子
の外観検査において、割れは発生しておらず、又、剥離
試験を行ったところ、光学素子の接着強度として、２Ｋ
ｇ／ｍｍ2以上（光学素子に垂直に荷重を加える）が得
られ、十分な接着強度を有するはんだ付が可能であるこ
とがわかった。 【０００７】 【発明の効果】本発明を用いて組立られた光アイソレー
タは、接着歪により光学素子の特性を劣化させることな
く、又、はんだ接着剤の光学素子の光透過面へのはみ出
しによる不良の発生も少ない。更に、有機接着剤を用い
た場合と比べ、長期的な信頼性に秀れる。従って、本発
明による組立方法によって、従来製品に比べて、優れた
長期信頼性を有する光アイソレータの提供が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において用いた構成部品の説明図であ
り、図１の（ａ）は上面より見た図、図１の（ｂ）は断
面を見た図。 【図２】光アイソレータの一般的な構成を示した外観斜
視図。 【符号の説明】 １ 偏光子 ２ 検光子 ３ ファラデー回転子 ４ 永久磁石 ５ 金属ホルダＡ ６ 金属ホルダＢ ７ リング状はんだ箔 ８ メタライズ膜 ９ 光軸 ５１ ホルダＡ ６１ ホルダＢ
り、図１の（ａ）は上面より見た図、図１の（ｂ）は断
面を見た図。 【図２】光アイソレータの一般的な構成を示した外観斜
視図。 【符号の説明】 １ 偏光子 ２ 検光子 ３ ファラデー回転子 ４ 永久磁石 ５ 金属ホルダＡ ６ 金属ホルダＢ ７ リング状はんだ箔 ８ メタライズ膜 ９ 光軸 ５１ ホルダＡ ６１ ホルダＢ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光学素子をホルダにはんだ付接合するメ
タル接合光アイソレータ用光学素子の接着方法におい
て、前記光学素子側面にメタライズ膜を施した後、リン
グ状はんだ箔を配置し、該光学素子側面のメタライズ膜
と前記ホルダとをはんだ付固定する光アイソレータ用光
学素子の接着方法であって、前記光学素子と前記ホルダ
の熱膨張係数の差をΔαとした時、０.５×１０−６≦
Δα≦１.０×１０−６／℃で規定されるΔαだけ、前
記光学素子より大きい熱膨張係数を有する材質のホルダ
にはんだ付接合固定することを特徴とする光アイソレー
タ用光学素子の接着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21556092A JP3413219B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 光アイソレータ用光学素子の接着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21556092A JP3413219B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 光アイソレータ用光学素子の接着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634861A JPH0634861A (ja) | 1994-02-10 |
| JP3413219B2 true JP3413219B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=16674454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21556092A Expired - Fee Related JP3413219B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 光アイソレータ用光学素子の接着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413219B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3439275B2 (ja) * | 1994-11-25 | 2003-08-25 | エヌイーシートーキン株式会社 | 光アイソレータの製造方法 |
| WO1996020423A1 (fr) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Tokin Corporation | Ensemble de dispositifs optiques pour isolateur optique et son procede de fabrication |
| EP1072925B1 (en) | 1995-12-18 | 2004-02-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical element having heat-resistant anti-reflection coating |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP21556092A patent/JP3413219B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0634861A (ja) | 1994-02-10 |
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