JPH06230314A - Production of optical isolator - Google Patents

Production of optical isolator

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Publication number
JPH06230314A
JPH06230314A JP3443393A JP3443393A JPH06230314A JP H06230314 A JPH06230314 A JP H06230314A JP 3443393 A JP3443393 A JP 3443393A JP 3443393 A JP3443393 A JP 3443393A JP H06230314 A JPH06230314 A JP H06230314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
optical
solder
isolator
holder
Prior art date
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Pending
Application number
JP3443393A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Hashima
学 橋間
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH06230314A publication Critical patent/JPH06230314A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a solder joining method which does not induce flaws on the surface of an optical element in the process for production of the metal joined isolator. CONSTITUTION:Metal joining is possible without requiring insertion of solder between the optical element 16 and a holder at the time of metal joining of the optical element 16 and the holder by forming an AuSn film 14 on the surface of the optical element by so-called physical vapor deposition methods, such as vapor deposition method, sputtering method and ion plating method, of an AnSn alloy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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の作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an optical isolator utilizing the Faraday effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザを光計測などの光信号伝送
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、伝送路或い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。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(ファラデー回転子)3と、偏光子1および検光子
2と磁気光学素子に磁界を印加するための永久磁石4と
から構成され、磁気光学素子3、偏光子1、検光子2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1を透過後、直線偏光となっ
て、磁気光学素子3に入射し、この磁気光学素子3を伝
搬中、光はその偏波面が、通常45°回転した状態で検
光子2に入射し、この検光子2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
する入射光は検光子2と磁気光学素子3を透過すること
により、偏光子1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1に入射するために、
この逆方向の入射光は偏光子1を透過しない。
2. Description of the Related Art When a semiconductor laser is used as a light source for an optical signal transmission system for optical measurement or the like, a part of light emitted from the semiconductor laser is reflected at each connection portion of a transmission line or a transmission optical component and the semiconductor laser is reflected. When returned to, it may cause instability of oscillation characteristics of the semiconductor laser and increase noise.
An optical isolator is generally used to prevent the return light from returning. As shown in FIG. 3, the basic structure of the optical isolator includes a magneto-optical element (Faraday rotator) 3 having a Faraday effect, a polarizer 1, an analyzer 2, and a permanent magnet 4 for applying a magnetic field to the magneto-optical element. The magneto-optical element 3, the polarizer 1, and the analyzer 2 are each adjusted in optical axis. Then, the incident light propagating in the direction of the arrow a becomes linearly polarized light after passing through the polarizer 1 and is incident on the magneto-optical element 3. It is incident on the analyzer 2 in a state of being rotated by 45 °, and since the inclination of the analyzer 2 is set in advance to be equal to the inclination of 45 ° of the polarization plane of the incident light, this incident light is transmitted. On the other hand, the incident light propagating in the opposite direction as shown by the arrow b passes through the analyzer 2 and the magneto-optical element 3 to become linearly polarized light having a polarization plane inclined by 90 ° with respect to the polarization plane of the polarizer 1. In order to enter the polarizer 1,
This incident light in the opposite direction does not pass through the polarizer 1.

【0003】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6、検光子7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、永久
磁石11には高Bs材料であるSm−Co材、またはN
d−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、金属ハンダ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ハンダを介し
て接着する方法である。金属ハンダは主にAu/Sn合
金が用いられており、ここで端部ホルダ8、外部ホルダ
10、内部ホルダ12、永久磁石11はNiメッキなど
により全面メッキすることでハンダの付きやすい表面処
理が可能であるが、磁気光学素子3および偏光子および
検光子に用いられた偏光ガラスは非金属であるためメッ
キ処理は不可能である。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ている。
この方法は磁気光学素子、偏光子および検光子からなる
光学素子の光の通る部分をマスクし、接着部分にスパッ
タリングによりNi、Auなどで接着パターンを形成す
るものである。これらのパターン上にリング型のハンダ
を介して内部ホルダを接着している。ハンダの融点は2
80℃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。しかしながら、上記作製方法では、
ハンダを光学素子−ホルダ間に正確に配置する事が難か
しく、ハンダを配置する際に使用するピンセット等の工
具によって光学素子表面にキズ等を発生させ、光学特性
を劣下させる。したがって歩留まりが低下し、又生産性
が悪いという問題を生じていた。
When manufacturing such an optical isolator, the structure shown in FIG. 2 is often used. In order to achieve miniaturization, a polar core (polarizing glass manufactured by Corning Co., Ltd.) that can be thinned is used for the polarizer 6 and the analyzer 7, and the permanent magnet 11 is an Sm-Co material which is a high Bs material, or N.
The d-Fe-B material is used. Further, when these are assembled, if the organic bonding method is used for bonding the parts, the durability is remarkably inferior, and thus the metal bonding method using metal solder is used. The metal bonding method is a method of bonding the respective parts through a metal solder. The metal solder is mainly made of Au / Sn alloy. Here, the end holder 8, the outer holder 10, the inner holder 12 and the permanent magnet 11 are plated on the entire surface by Ni plating or the like, so that surface treatment that is easy to get solder is performed. Although it is possible, the magneto-optical element 3 and the polarizing glass used for the polarizer and the analyzer are non-metallic and therefore cannot be plated. Therefore, the metallized sputtering method by masking is generally used.
In this method, a portion through which light of an optical element consisting of a magneto-optical element, a polarizer and an analyzer passes is masked, and an adhesive pattern is formed on the adhesive portion by sputtering such as Ni or Au. The inner holder is bonded onto these patterns via ring type solder. The melting point of solder is 2
Since the temperature is 80 ° C., the adhesion is completed by heating to 300 ° C. and then cooling. However, in the above manufacturing method,
It is difficult to accurately arrange the solder between the optical element and the holder, and a tool such as tweezers used when arranging the solder causes scratches and the like on the surface of the optical element to deteriorate the optical characteristics. Therefore, there are problems that the yield is lowered and the productivity is poor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
光学素子表面にキズ等を誘発させることのないハンダ接
着法を供さんとするものであって、光アイソレータの生
産性向上及び高光学特性確保に資することができる。
Therefore, the present invention provides a solder bonding method that does not induce scratches or the like on the surface of an optical element, and improves the productivity of an optical isolator and ensures high optical characteristics. Can contribute to.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】メタル接合アイソレータ
用光学素子とホルダとの接合において、蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法等の、いわゆる物
理的蒸着法により、光学素子表面にAuSn薄膜を成膜
することにより、前記課題を解決する。
[Means for Solving the Problems] In bonding an optical element for a metal junction isolator and a holder, an AuSn thin film is formed on the surface of the optical element by a so-called physical vapor deposition method such as a vapor deposition method, a sputtering method or an ion plating method. By forming a film, the above problems are solved.

【0006】[0006]

【作用】メタル接合アイソレータ作製において、光学素
子固定は、一般に光学素子、被接合材間にリング状のハ
ンダを溶融することにより接合固定が完了する。しかし
ながら、光学素子、被接合材間にハンダを設置する時、
ピンセット等の工具及び補助治具により光学素子表面に
キズ等を発生させ、光学特性を劣化させる原因となる。
本発明におけるAuSnハンダを成膜した光学素子を用
いることによって、ハンダを光学素子−ホルダ材間に介
在させる必要がない為、光学素子の光学特性を劣化させ
る事がなく、高性能な光アイソレータが生産できる。更
に、ハンダ付け工程を短縮できるという利点がある。
In the production of the metal-bonded isolator, the fixing of the optical element is generally completed by melting the ring-shaped solder between the optical element and the material to be bonded. However, when installing the solder between the optical element and the materials to be joined,
A tool such as tweezers and an auxiliary jig cause scratches and the like on the surface of the optical element, which causes deterioration of optical characteristics.
By using the optical element on which the AuSn solder of the present invention is formed, it is not necessary to interpose the solder between the optical element and the holder material, so that a high performance optical isolator can be obtained without deteriorating the optical characteristics of the optical element. Can be produced. Further, there is an advantage that the soldering process can be shortened.

【0007】[0007]

【実施例】本発明を実施例を用いて詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to examples.

【0008】(実施例)図2に本発明によるアイソレー
タの構成図を示す。磁気光学素子にはガーネット、偏光
子および検光子にはポーラコア(コーニング社製偏光ガ
ラス)を用いた。ガーネットおよびポーラコアはφ2m
mに加工してある。磁気光学素子、偏光子および検光子
からなる光学素子には、マスキングにより図1に示すよ
うなリング状メタライズパターンを施した。成膜装置は
スパッタ装置を用い、成膜条件として、スパッタパワー
200W、スパッタ圧力0.5Pa、ターゲット材Au
Sn(=80/20%)、ターゲット−基板間距離10
0mm、成膜速度600オングストローム/minとし
た。また、膜厚は5μmとした。更に、光アイソレータ
を構成する他部品として、端部ホルダ8にはコバール、
外部ホルダ10にはSUS304、内部ホルダ12には
SUS430、磁石はSmCo磁石を使用した。これら
の各部品にはNiメッキ処理を施した。上記部品を位置
合わせ後、電気炉内で320度まで加熱し、接合を完了
させ、光アイソレータを作製した。
(Embodiment) FIG. 2 is a block diagram of an isolator according to the present invention. Garnet was used for the magneto-optical element, and Polar core (polarizing glass manufactured by Corning Incorporated) was used for the polarizer and the analyzer. Garnet and polar core φ2m
It has been processed to m. The ring-shaped metallized pattern as shown in FIG. 1 was applied to the optical element including the magneto-optical element, the polarizer and the analyzer by masking. A sputtering apparatus is used as the film forming apparatus, and the film forming conditions are as follows: sputter power 200 W, sputtering pressure 0.5 Pa, target material Au.
Sn (= 80/20%), target-substrate distance 10
The film forming rate was 0 mm and the film forming rate was 600 angstrom / min. The film thickness was 5 μm. Furthermore, as other parts constituting the optical isolator, the end holder 8 has a Kovar,
SUS304 was used for the outer holder 10, SUS430 was used for the inner holder 12, and an SmCo magnet was used as the magnet. Each of these parts was plated with Ni. After the above components were aligned, they were heated to 320 degrees in an electric furnace to complete the joining, and an optical isolator was produced.

【0009】(比較例)スパッタリングにより、光学素
子表面にCr、Ni、Auを各々0.35μm、0.3
5μm、0.15μm成膜した光学素子を使用し、ハン
ダ付けに、幅0.4mmリング型プリフォームハンダ
(AuSn=80/20%)を使用した以外は実施例と
同様にして、光アイソレータを作製した。
(Comparative Example) Cr, Ni, and Au were 0.35 μm and 0.3, respectively, on the surface of the optical element by sputtering.
An optical isolator was prepared in the same manner as in the example except that an optical element having a film thickness of 5 μm and a film thickness of 0.15 μm were used and a 0.4 mm wide ring type preform solder (AuSn = 80/20%) was used for soldering. It was made.

【0010】実施例及び比較例にて作製したメタル接合
アイソレータの信頼性を確認する為、図4に示すような
プロファイルにて、ヒートサイクル試験を行った。試験
の判定方法は、逆方向挿入損失が初期値より、20%劣
化する点とした。第1表にヒートサイクル試験の結果を
示す。
In order to confirm the reliability of the metal junction isolators produced in the examples and comparative examples, a heat cycle test was conducted with a profile as shown in FIG. The test determination method was set such that the reverse insertion loss deteriorated by 20% from the initial value. Table 1 shows the results of the heat cycle test.

【0011】 [0011]

【0012】ヒートサイクル試験の結果より、実施例、
比較例を比較しても、同等の信頼性を有することが判っ
た。従って、本発明を用いた場合、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。
From the results of the heat cycle test,
Even when the comparative examples were compared, it was found that they had the same reliability. Therefore, when the present invention is used, a highly reliable metal junction isolator can be manufactured.

【0013】また、実施例及び比較例にて、各50個メ
タル接合アイソレータを作製し、歩留を求めた。判定基
準は、作製時における光学特性が、順方向挿入損失0.
5dB以下、逆方向挿入損失38dB以上とした。表2
に実施例及び比較例にて作製したメタル接合アイソレー
タの歩留を示す。
In each of the examples and comparative examples, 50 metal junction isolators were produced and the yield was calculated. The criterion is that the optical characteristics at the time of fabrication are 0.
The insertion loss was 5 dB or less and the insertion loss in the reverse direction was 38 dB or more. Table 2
The yield of the metal junction isolators produced in the examples and comparative examples is shown in FIG.

【0014】 [0014]

【0015】表2に示す結果より、本発明の作製方法に
よれば、従来作製方法(比較例)と比較して、高い光学
特性を有する光アイソレータを歩留良く作製する事が可
能である。
From the results shown in Table 2, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an optical isolator having high optical characteristics with a high yield as compared with the conventional manufacturing method (comparative example).

【発明の効果】本発明によれば、高性能、高信頼性を有
するメタル接合アイソレータを歩留良く作製することが
可能である。
According to the present invention, a metal junction isolator having high performance and high reliability can be manufactured with high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にて使用した光学素子を示す説明図。
(a)は光学素子表面上のメタライズパターンを示す平
面図、(b)は(a)の成膜構造を示す断面図。
FIG. 1 is an explanatory view showing an optical element used in the present invention.
(A) is a plan view showing a metallized pattern on the surface of the optical element, and (b) is a sectional view showing the film-forming structure of (a).

【図2】本発明における光アイソレータの構造を示す断
面図。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of an optical isolator according to the present invention.

【図3】一般的な光アイソレータの構成を示す概略斜視
図。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of a general optical isolator.

【図4】ヒートサイクル試験のプロファイルを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a profile of a heat cycle test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、6 偏光子 2、7 検光子 3 磁気光学素子(ファラデー回転子) 4 永久磁石 5 磁気光学素子(ガーネット膜) 8 端部ホルダ 10 外部ホルダ 11 永久磁石 12 内部ホルダ 13 ハンダ接着部 14 メタライズ膜(AuSn膜) 15 透過面 16 光学素子 a 入射光の伝播する方向を示す矢印 b 戻り光の伝播する方向を示す矢印 1, 6 Polarizer 2, 7 Analyzer 3 Magneto-optical element (Faraday rotator) 4 Permanent magnet 5 Magneto-optical element (garnet film) 8 End holder 10 External holder 11 Permanent magnet 12 Inner holder 13 Solder adhesive part 14 Metallized film (AuSn film) 15 Transmission surface 16 Optical element a Arrow indicating propagation direction of incident light b Arrow indicating propagation direction of return light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタル接合アイソレータを構成する光学
素子とホルダとの接合において、該光学素子表面にAu
Sn合金膜を物理的蒸着法により成膜したことを特徴と
する光アイソレータの作製方法。
1. When bonding an optical element forming a metal-bonded isolator and a holder, Au is attached to the surface of the optical element.
A method for manufacturing an optical isolator, characterized in that a Sn alloy film is formed by a physical vapor deposition method.
JP3443393A 1993-01-29 1993-01-29 Production of optical isolator Pending JPH06230314A (en)

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JP3443393A JPH06230314A (en) 1993-01-29 1993-01-29 Production of optical isolator

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JP3443393A JPH06230314A (en) 1993-01-29 1993-01-29 Production of optical isolator

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