JPH03249606A - 磁気光学素子付偏光ビームスプリッタおよびその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光通信、光計測等に用いられる光アイソレー
タ、光結合器、光減衰器等の磁気光学素子と偏光ビーム
スプリッタの構成および製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 光通信、光計測等に使用されている光アイソレータを例
とすると、一般に光アイソレータは第２図に示すように
偏光子１．検光子２．磁気光学素子３．永久磁石４から
構成される。ここでよく用いられる偏光子、検光子とし
ては複屈折性結晶を使用したローションプリズム、グラ
ントムソンプリズムや特公昭６１−５８８０９号公報に
あるようにルチル（Ｔｉ０２）結晶の複屈折性を利用し
た偏光分離素子、さらに光学ガラス、たとえばＢに−７
等の直角三角形プリズムに誘電体多層膜を形成して偏光
膜を設けた偏光ビームスプリッタがある。

また磁気光学素子３としては、フラックス法。

フローティングゾーン法で育成したバルク単結晶、また
は液相エピタキシャル（［・ＰＥ）法で育成したＢｉ置
換型ガーネット膜が使用されている。

永久磁石４は光アイソレータでファラデー効果を利用す
るため、磁気光学素子３を磁気的に完全飽和させるため
に必要である。なお第２図の構成で光アイソレータを作
成するには光の反射ロスを防ぐため、偏光子１．検光子
２．磁気光学素子３各々に反射防止膜をコーティングし
て組立てられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところがこのような構成からなる光アイソレータでは、
偏光子、検光子、ｔｌ磁気光学素子それぞれ別々に製作
するため、少なくとも光軸面となる部分に反射防止膜を
コーティングしないと光の反射の影響が生じる。また前
述したような複屈折性プリズム等は高度な加工精度が要
求されるため、生産性が悪くコストが高くなる欠点があ
る。逆に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の場合には生
産性、コストの面で優れているが、誘電体多層膜の層数
を少なくとも２５層以上形成しないとローションプリズ
ムやグラントムソンプリズムに比べて消光特性が劣る。

さらに近年は特に光アイソレータの耐久性が要求されて
いるため、高屈折率物質と低屈折率物質もハードコート
材料で形成しないと耐久性の面で問題がある。

一方、磁気光学素子３ではバルク単結晶の場合、結晶の
育成時間が長いので生産性が悪くＬＰＥ法で育成される
Ｂ１置換型ガーネット膜では光吸収損失の低減化のため
、非磁性ガーネット基板を研摩で除去する必要があり基
板の有効利用ができない。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記した問題点を解決すべく、ファラデー効果
の大きな磁気光学素子と偏光ビームスプリッタを一体に
して光の反射ロスを低減したプリズム構造とするもので
、通常光学ガラス上には成長が困難な磁気光学素子を、
非磁性ガーネット結晶の基板上に育成し、なおかつ通常
では光学ガラスを使用する偏光ビームスプリッタを、非
磁性ガーネット結晶を基板として作製する。また誘電体
多層膜はＴ！０２／５ｉＱ２のハードコート材料で偏光
膜を形成し、偏光ビームスプリッタの消光特性−４１−
を高めるため、Ｔｐ＋　Ｔｓ ２５層以上の層数からなることを特徴としている。

［実施例１］ 第３図は本発明の工程を示し、（ａ）でＣａ、　Ｈｇ。

２ｒｌｉ換Ｇｄ５Ｇａｓ○１２の（１１１）　面非磁性
が一１ット基板５（格子定数ａ　＝　１２．４９５）に
、ＰｂＯ−８２０３をフラックス〈融剤）として、ＬＰ
Ｅ法にヨリｊｉ［２ｆｆ１度７９５℃にＴ：　（ＢｉＧ
ｄ）３Ｆｅｓ　Ｏ１２膜６を３８０ｓエピタキシヤル成
長させた。このときのファラデー回転角は波長λ＝　１
．３１ｍで５９°であったため、（ｂ）のように４５°
磁気光学素子として使用するため約９０．研摩で除去し
た。次に（Ｃ）のようにマルチブレードソーで切断し、
さらに（ｄ）で示すように非磁性ガーネット基板を切断
し、最後に１つの角度が３９５°となる直角三角形プリ
ズム７に研摩した（ｅ）。また切断したもう一方のプリ
ズム８も同様の形に研摩し、その斜面には高屈折率物質
として屈折率ｎＨ＝２．２５のＴｉＯ２，低屈折率物質
として屈折率ｎＨ＝１．４２のＳｉＱ　２を交互に３１
層蒸着で偏光膜９を形成した（ｅ）。蒸着条件を第１表
に示す。

ここで直角三角形プリズムに偏光膜を形成するためには
、それぞれの境界面でブリュースター角条件を満足しな
ければならないので０式より（ｎｓニブリズムの屈折率
　　θｉ：入射角）θｉ・３９，５°が得られる。磁気
光学素子付プリズム７と偏光膜付プリズム８は光学接着
材により接着され、両面に反射防止膜をつけ第１図に示
す磁気光学素子付偏光ビームスプリッタ１０を得た。第
４図は偏光膜９の層数と偏光ビームスプｓ リッタとしての消光比−１０１００７Ｈを示したグラフ
であり、２５層以上の偏光膜て消光比３５ｄＢ以上が得
られることがわかる。さらに第５図は偏光膜として、高
屈折率物質と低屈折率物質をＴｉＱ　。

とＳｉＱ　、の組合せＰと、Ｚｎ３とＨｇＦ２の組合せ
Ｐｏにより形成したときの４５０℃、１時間の耐熱性の
比較テスト結果を示し、ＺｎＳとＨｇＦ２で形成した場
合透過率が低波長側にずれるが、ＴＯ２と５ｉＱ２で形
成した場合全く変化なく同一線上に含まれ、安定な材料
であることがわかる。

なお第６図は本発明による磁気光学素子付偏光ビームス
プリッタで作成した光アイソレータの構成図で、（ａ）
は偏光子と磁気光学素子一体型１０−１、（ｂ）は磁気
光学素子と検光子一体型１０−２であり、挿入損失０．
２５ｄＢ、消光比４１ｄＢのアイソレータ特性が得られ
た。

［実施例２］ 実施例１とほぼ同様にしてＧｄ３　（ＳｃＧａ）ｓ　Ｏ
１２の（１１１）面非磁性ガーネット基板（格子定数ａ
＝１２．５５１に、ＲＦ２極スパッタ法により（ＢｉＧ
ｄ）３　Ｆｅｓ　Ｏ１２躾を形成した。スパッタ条件を
第２表に示すが、形成膜のファラデー回転角は波長実施
例１と同様に加工し、偏光膜を蒸着して磁気光学素子付
偏光ビームスプリッタ１０を得た。

なお光アイソレータとして組込んだ場合、挿入損失２．
３ｄＢ、消光比３８ｄＢのアイソレータ特性が得られた
。

［発明の効果］ 本発明は磁気光学素子と偏光ビームスプリッタが一体構
成となるため、光学的調整が容易となり光の反射ロスが
極力低減可能である。また偏光ビームスプリッタ用のプ
リズム基板が通常の光学ガラスの屈折率１．５０〜１．
７３（偏光膜への入射角４５°）に比べ非磁性ガーネッ
ト基板では１９３と高いためＴｉＯ２／ＳｉＯ２偏光膜
で設計した場合、入射角が小さくなり従来よりコンパク
トな偏光ビームスプリッタが得られる。また磁気光学素
子の育成と偏光ビームスプリッタ用基板に非磁性ガーネ
ット基板を使用してプリズム化するため、従来研摩によ
り除去していた基板を有効に活用でき、光アイソレータ
等に組込む場合、小型化、生産工程の短縮、生産コスト
の低減も可能となり、さらに磁気光学素子と偏光子また
は検光子間の光学ロスも少なくできるので、実用１優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気光学素子付偏光ビームスプリッタ
の構成図。 第２図は従来の光アイソレータの構成図。 第３図は本発明の製造方法を示す工程図。 第４図は誘電体多層膜の層数と消光比とを示した特性図
。 第５図は誘電体多層膜の構成物質による耐熱テスト後の
変化を示した特性図。 第６図は本発明により構成された光アイソレータの構成
図。 １；偏光子　　　　　　　　２；検光子３・磁気光学素
子　　　　　４．永久磁石５非磁性ガーネツト基板 ６°Ｂｉ置換ガーネツト膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性ガーネットで形成された一対の直角三角形
   プリズムであつて、その斜面間に偏光分離膜となる誘電
   体多層膜を積層して接合一体化し、前記一体化された偏
   光ビームスプリッタの一面に磁気光学素子膜を形成した
   ことを特徴とする磁気光学素子付偏光ビームスプリッタ
   。
2. （２）非磁性ガーネット基板上に磁気光学素子膜を形成
   し、前記非磁性ガーネット基板側に斜面を形成した直角
   三角形プリズムと、非磁性ガーネット基板を同様な直角
   三角形に形成し、その斜面に偏光分離膜となる誘電体多
   層膜を積層した直角三角形プリズムとを、その斜面同士
   とを接合したことを特徴とする磁気光学素子付偏光ビー
   ムスプリッタの製造方法。
3. （３）前記磁気光学素子は液相エピタキシャル法。 または気相成長法でエピタキシャル成長させた単結晶か
   らなる請求項（１）記載の磁気光学素子付偏光ビームス
   プリッタ。
4. （４）前記誘電体多層膜は、高屈折率物質としてＴｉＯ
   ＿２であり、低屈折率物質としてＳｉＯ＿２からなる請
   求項（１）記載の磁気光学素子付偏光ビームスプリッタ
   。
5. （５）前記誘電体多層膜は、高屈折率物質層と低屈折率
   物質層の交互２５層以上からなる請求項（１）記載の磁
   気光学素子付偏光ビームスプリッタ。