JPH02123321A - 光アイソレータの製造方法および同製造方法に用いられる偏光素子アレイ並びに同製造方法で得られた光アイソレータを一体化した光学モジュール - Google Patents

光アイソレータの製造方法および同製造方法に用いられる偏光素子アレイ並びに同製造方法で得られた光アイソレータを一体化した光学モジュール

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JPH02123321A
JPH02123321A JP63276030A JP27603088A JPH02123321A JP H02123321 A JPH02123321 A JP H02123321A JP 63276030 A JP63276030 A JP 63276030A JP 27603088 A JP27603088 A JP 27603088A JP H02123321 A JPH02123321 A JP H02123321A
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optical
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彰二郎 川上
Kazuo Shiraishi
和男 白石
Kazutaka Baba
馬場　一隆
Seiji Hattori
服部　晴児
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    • G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、量産性に優れ、特性の安定した小型かつ軽
量な光アイソレータが得られる光アイソレータの製造方
法および同製造方法用の偏光素子アレイ並びに同製造方
法で得られた光アイソレータを一体化した光学モジュー
ルに関する。
（従来の技術） 半導体レーザは、集光レンズやこの後方に接続される光
ファイバなどの光学部品の端面反射などの戻り光によっ
て動作が不安定になることが知られている。
このことは光を用いる通信、計測分野におけるシステム
の信頼性の上で大きな問題になっている。
この問題を解決するための手段として光アイソレータの
使用が考えられる。
光アイソレータは、基本的には偏光子とファラデー回転
子とから構成されており、第３図にその典型的な光アイ
ソレータの斜視図を示している。
同図に示す光アイソレータは、一対の偏光子１゜１とこ
れらの偏光子１，１間に配置されたファラデー回転子２
とを備えており、偏光子１には複屈折プリズムあるいは
偏光ビームスプリッタが、ファラデー回転子２には磁性
ガーネットの結晶が使われている。
また、ファラデー回転子２の外周には、リング状の磁界
印加用の永久磁石３が設けられ、偏光子１を含むこれら
の全体がケース４内に収納されている。
しかしながら、このような構造の光アイソレータには、
特に、偏光子１が大型なので、全体が大型になり“重量
も重くなるという欠点があった。
そこで、本発明者らはこのような問題が解決できる新規
な光アイソレータとして、特公昭６１−１６９６１号公
報に開示されているような構造を提案している。
第４図は、同公報に示されている光アイソレータの構造
例を示しており、光アイソレータは、−対の偏光子５．
６と、ファラデー回転子７および永久磁石８とを有して
おり、偏光子５，６はそれぞれ数千オングストローム厚
の透明誘電体膜５ａ。
６ａと、複素誘電体である数十オングストローム厚の金
属膜５ｂ、６ｂとを交互に積層したものであって、特に
、偏光子５．６が第３図のものに比べて極めて小型・軽
量化される。
しかし、このような構造の光アイソレータには、その製
造方法に以下に説明する技術的課題があった。
（発明が解決しようとする課題） すなわち、第４図に示した光アイソレータは、従来、微
小な偏光子５．６をファラデー回転子７の両面に個別に
貼付けて一つずつ製造していたので、組立てに熟練を必
要とし、時間がかかり、極めて量産性に欠けるとともに
、品質のバラツキが大きい製造方法であった。
また、第４図の光アイソレータでは、特に、−方の偏光
子６の金属膜６ａの面を他方の偏光子５の金属膜５ａの
面に対して正確に４５度偏位させた状態で貼付しなけれ
ばならないが、この作業も偏光子６が微小部品なので位
置合わせが難しべ、組立てられた光アイソレータの特性
が太き（バラツク原因となっていた。
ところで、光アイソレータは従来から半導体レーザなど
と一体化した光学モジュールとして提供されており、第
５図にその一例を示している。
同図に示す光学モジュールは、同一光軸上に配置された
半導体レーザａと光アイμｂとの間に、外周に永久磁石
Ｃが設けられたファラデー回転子ｄと、レーザビーム制
御用レンズｅおよび偏光子ｆとを設け、これらの各構成
部品をケースｇで一体化している。
この構造では、ファラデー回転子ｄと半導体レーザａと
の間に偏光子が省略された構造になっており、この構造
でもある範囲で要求を満たすことができるが、ファラデ
ー回転子ｄおよび偏光子ｆに替えて光アイソレータを設
置することが望ましい。
この場合、上記公報に開示されている構造の光アイソレ
ータを用いれば、光学モジュールの大幅な小型・軽量化
が達成されることが期待されている。
しかし、前述したように第４図に示した光アイソレータ
には、製造方法に問題があって、特性の安定したものが
大量に得られなかったので、特に、光アイソレータを光
学モジュールに一体化するときには、組立てた後にこれ
を交換することができないので、厳密な検査を必要とし
、光学モジュールが極めて高価になる。
また、単に、ファラデー回転子ｄおよび偏光子ｆを第４
図の光アイソレータに代替しただけでは、モジュールの
各構成部品が間隔をおいて光軸上に設置されているので
、各部品の光軸合わせが面倒になるという問題もある。
この発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、その第一の目的は、量産性に優れ、特
性の安定した小型かつ軽量化された高品質な光アイソレ
ータが一括して得られる製造方法およびその製造方法に
用いられる偏光子アレイを提供することにある。
また、第二の目的としては、組立てが簡単で安価な光ア
イソレータが一体化された光学モジュールを提供するこ
とにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、ファラデー効
果による偏波面回転性を有する回転素子と、透明誘電体
膜と複素誘電体膜とを交互に積層した多層膜状の偏光素
子とを有する光アイソレータの製造方法であって、 前記回転素子と偏光素子とをそれぞれ大面積の板状の回
転素子および偏光素子アレイに形成するとともに、この
回転素子の少なくとも片面側に前記偏光素子アレイをそ
の多層膜の膜面方向が前記回転素子の面と直交するよう
に固着して光アイソレータアレイを形成した後に、この
光アイソレータアレイを分断して多数の光アイソレータ
チップとなすことを特徴とする。
また、この製造方法に用いられる偏光素子アレイとして
、平板状の基板と、この基板上に交互に形成された透明
誘電体膜と複素誘電体膜とを有する偏光子原板を備え、
この偏光子原板を複数枚積層したことを特徴とする。
さらに、光学モジュールとして、半導体レーザと光ファ
イバとの間に光アイソレータを介装してこれらをケース
で一体化した光学モジュールにおいて、上記製造方法で
得られた光アイソレータチップを光ファイバの先端部に
直接または透明体を介して取付けて一体化したことを特
徴とする。
上記製造方法、偏光素子アレイおよび光学モジュールに
は、回転素子が光波帯で偏波面回転性を有するガーネッ
トであって、かつ、偏光素子の複素誘電体を金属で構成
することが望ましい。
（作用） 上記構成の光アイソレータの製造方法によれば偏光素子
が大面積の板状アレイに形成されているので、微小な偏
光素子を回転素子に貼付する方法に比べて偏光素子アレ
イの多層膜の面を回転素子の面に直交するように固着す
る際の作業性および位置合せ精度が向上する。
また、上記製造方法で得られる多数のアイソレータチッ
プは、回転素子に偏光素子アレイを貼付した光アイソレ
ータアレイを分断したものなので、各アイソレータチッ
プの特性は均一化され、バラツキが生じない。
さらに、上記製造方法に用いられる偏光素子アレイは、
平板状の基板と、この基板上に交互に形成された透明誘
電体膜と複素誘電体膜とを備えた偏光子原板を複数枚積
層したものから構成されているので、これを回転素子に
貼付する際の取扱い性が向上するとともに、位置合わせ
かさらに簡単になり、基板はアイソレータチップに分断
するときの基準として利用できる。
さらにまた、上記構成の光学モジュールによれば、光フ
ァイバの先端部に特性の安定した光アイソレータが固着
されているので、これを半導体レーザなどと組立てモジ
ュール化する際に光軸合わせが簡単になる。
（実施例） 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。
第１図は、この発明にかかる光アイソレータの製造方法
の一実施例を示している。
同図に示す製造方法では、まず、第１図（Ａ）。
（Ｂ）に示す手順によって、偏光素子アレイ１０が形成
される。
偏光素子アレイ１０の形成には、第１図（Ａ）に示す偏
光子原板１２が複数用いられる。
偏光子原板１２は、後述する光アイソレータチップ例え
ば、２１ｍ　Ｘ　２　ｍに対して比較的大きな面積に形
成され、平板状の基板１２ａと、この基板１２ａ上に交
互に形成された透明誘電体膜１２ｂと複素誘電体膜１２
ｃとから構成されいる。
基板１２ａとしては、例えば、石英が用いられ、透明誘
電体膜１２ｂとしては石英、複素誘電体膜１２ｃとして
はアルミニウム、銀、銅、金等の金属が用いられる。
透明誘電体膜１２ｂおよび複素誘電体膜１２ｃは、基板
１２ａ上に、例えば、その厚みがそれぞれ４０００〜１
００００オングストロームおよび５０〜２００オングス
トロ一ム程度に蒸着により成膜される。
以上の構成を備えた偏光子原板１２は、適当な大きさに
切断した後、第１図（Ｂ）に示すように、透明誘電体膜
１２ｂないしは複素誘電体膜１２ｃ上に各基板１２ａが
位置するように各接合面に接着剤を介して複数枚積層さ
れ、偏光子原板１２が一体化された偏光素子アレイ１０
とされる。
このようにして形成された偏光素子アレイ１０は、その
複素誘電体膜１２ｃの多層膜の膜面方向に直交する一端
面を研磨した後、第１図（Ｃ）に示すように、この研磨
した面を接合面として、接着剤を介して板状の回転素子
１４の一面側に固着される。
この場合に使用される接着剤としては、上記透明誘電体
膜１２ｂと同程度の光透過率を備え、光学的に均質なも
のが望ましく、例えば、紫外線硬化樹脂系の接着剤が使
用される。接着剤は偏光素子アレイ１０と回転素子１４
との接合面の全面に必ずしも介在させる必要はなく、ア
レイ状のアイソレータとして使用する場合には、これら
の外周部分などの適当な位置にのみ介在させるようにし
ても良い。
また、回転素子１４としては、例えば、磁性ガーネット
が用いられ、偏光素子アレイ１４が接合される面は予め
研磨され、必要に応じその表面に無反射コートが施され
ている。
回転素子１４の一方の面に偏光素子アレイ１０が固着さ
れると、回転素子１４の他方の面には、他の偏光素子ア
レイ１０゛が同じ方法で固着される。
この場合、偏光素子アレイ１０′は、偏光素子アレイ１
０の例えば、複素誘電体膜１２ｃの膜面方向に対して、
その膜面方向がほぼ４５度偏位するように固着され、こ
の位置合わせは、例えば、赤外光を利用した顕微鏡観察
下で行われる。
回転素子１４の両面側に一対の偏光素子アレイ１０．１
０”が固着されると、第１図ＣＤ）に示すように、光ア
イソレータアレイ１６が形成される。
このようにして形成された光アイソレータアレイ１６は
、その後３Ｉ１図（Ｅ）に示すように、例えば、グイシ
ングツ−により格子状に分断され、例えば、偏光素子ア
レイ１０．１０″および回転素子１４が１ｃ−程度の面
積を有していれば、数十個ないしは数百側の多数の光ア
イソレータチップ１８が一括して得られる。
さて、以上のように構成された光アイソレータの製造方
法によれば、回転素子および偏光素子がそれぞれ大面積
の偏光素子アレイ１０１回転素子１４に形成されている
ので、微小な偏光素子を回転素子に貼付する方法に比べ
て偏光素子アレイ１０の多層膜の面を回転素子１４の面
に直交するように固着する際の作業性および位置合せ精
度が向上する。
また、上記製造方法で得られる多数のアイソレータチッ
プ１８は、回転素子１４に偏光素子アレイ１０を貼付し
た光アイソレータアレイ１６を格子状に分断したものな
ので、各アイソレータチップ１８の特性は均一化され、
バラツキが生じない。
なお、上記実施例では、一対の偏光素子アレイ１０．１
０”を回転素子１４の両面側にそれぞれ固着する場合を
例示したが、光アイソレータとしては、回転素子の片面
側に偏光素子を配置したものや、２個の回転素子の間に
３個の偏光素子を配置したものなどがあるので、本発明
を実施する場合には少なくとも回転素子１４の片面側に
偏光素子アレイ１０を固着すればこれらの各光アイソレ
ータが得られる。
また、光アイソレータアレイ１６の分断方法は格子状に
分断するだけでなく、例えば、複数の光アイソレータチ
ップ１８が縦ないしは横方向に列状に連なるように分断
しても良い。
上記製造方法によって得られた光アイソレータチップ１
８の使用例を第２図に示している。
同図に示す使用例では、光アイソレータチップ１８を光
ファイバ２０の入射面に透明体２２を介して一体的に固
着し、これをホルダ２４に支持させるとともに、ホルダ
２４を半導体レーザ２６とレーザビーム制御用レンズ２
８が内蔵されたケース３０に一体化した状態で装着して
いる。
そして、ケース３０内部には、ホルダ２４を所定の位置
に装着すると、光アイソレータチップ１８の外周に位置
する環状の永久磁石３２設置されている。
この場合、透明体２２の光アイソレータチップ１８を固
着する面は、斜めにカットされ、半導体レーザ２６から
の投射光が直接制御レンズ２８側に反射しないように考
慮されている。
透明体２２は、アイソレータチップ１８をファイバ２０
に対して斜めに固着するのに有効であるとともに、同図
破線で示すように穴をあけておくことによりアイソレー
タチップ１８とファイバ２０との位置合せの簡単化及び
ファイバ２０の固定をより強固にするのに利用すること
もできる。
この使用例に示すように、本発明の製造方法で得られる
光アイソレータチップ１８を用いると、光アイソレータ
が一体化された光学モジュールを第５図のものと比べて
大幅に小型・軽量化できるとともに、光アイソレータチ
ップ１８が予め光ファイバ２０の先端部に固着されてい
るので、レンズ２８などとの光軸合わせが簡単になり、
全体の構造も簡素化され組立ても容易になる。
なお、偏波依存性素子を接続する場合には、光ファイバ
２０に偏波面保持型のものを用ることか光学モジュール
として望ましい。
また、光アイソレータチップ１８は、偏光素子の面が光
ファイバ２０の先端面に密着するように直接固着しても
良い。
（発明の効果） 以上実施例で説明したように、この発明にかかる光アイ
ソレータの製造方法および同製造方法に用いられる偏光
素子アレイによれば、特性が均質化された多数の光アイ
ソレータチップが一括して得られるので、従来の製造方
法と比較して極めて量産性に優れている。
また、本発明の光アイソレータを一体化した光学モジュ
ールによれば、特性が安定した組立ての容易なモジュー
ルが安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかる光アイソレータの製造方法を工
程順に示す説明図、第２図は同製造方法で得られた光ア
イソレータの使用例を示す説明図、第３図は従来の光ア
イソレータの一部断面斜視図、第４図は従来の光アイソ
レータの他の例を示す一部断面斜視図、第５図は従来の
光学モジュールを示す断面図である。 １０・・・・・・・・・・・・偏光素子アレイ１２・・
・・・・・・・・・・偏光子原板１２ａ・・・・・・・
・・基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ファラデー効果による偏波面回転性を有する回転
    素子と、透明誘電体膜と複素誘電体膜とを交互に積層し
    た多層膜状の偏光素子とを有する光アイソレータの製造
    方法であって、 前記回転素子と偏光素子とをそれぞれ大面積の板状の回
    転素子および偏光素子アレイに形成するとともに、前記
    回転素子の少なくとも片面側に前記偏光素子アレイをそ
    の多層膜の膜面方向が前記回転素子の面に対して直交す
    るように固着して光アイソレータアレイを形成した後に
    、この光アイソレータアレイを分断して複数の光アイソ
    レータチップとなすことを特徴とする光アイソレータの
    製造方法。
  2. （２）平板状の基板と、この基板上に交互に形成された
    透明誘電体膜と複素誘電体膜とを有する偏光子原板を備
    え、この偏光子原板を複数枚積層したことを特徴とする
    光アイソレータの製造方法に用いられる偏光素子アレイ
    。
  3. （３）半導体レーザと光ファイバとの間に光アイソレー
    タを介装してこれらをケースで一体化した光学モジュー
    ルにおいて、請求項１または２記載の製造方法で得られ
    た光アイソレータチップを前記光ファイバの先端部に直
    接または透明体を介して取付けて一体化したことを特徴
    とする光アイソレータを一体化した光学モジュール。
  4. （４）回転素子が光波帯で偏波面回転性を有するガーネ
    ットであって、かつ、偏光素子の複素誘電体が金属から
    なることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか一項
    に記載の光アイソレータの製造方法または同製造方法に
    用いられる偏光素子アレイ若しくは同製造方法で得られ
    た光アイソレータを一体化した光学モジュール。
JP63276030A 1988-11-02 1988-11-02 光アイソレータの製造方法および同製造方法に用いられる偏光素子アレイ並びに同製造方法で得られた光アイソレータを一体化した光学モジュール Pending JPH02123321A (ja)

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