JPH06313862A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
- Publication number
- JPH06313862A JPH06313862A JP12533293A JP12533293A JPH06313862A JP H06313862 A JPH06313862 A JP H06313862A JP 12533293 A JP12533293 A JP 12533293A JP 12533293 A JP12533293 A JP 12533293A JP H06313862 A JPH06313862 A JP H06313862A
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- JP
- Japan
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- gold
- optical element
- solder
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 メタル接合アイソレータにおいて、光学素子
に接着歪が発生せず、長期信頼性の高い光アイソレータ
を供する。 【構成】 金薄膜の両面に金−錫合金膜を融着した構造
の半田を用いて光学素子とホルダ間を接合することによ
り、金が接着歪を吸収する。
に接着歪が発生せず、長期信頼性の高い光アイソレータ
を供する。 【構成】 金薄膜の両面に金−錫合金膜を融着した構造
の半田を用いて光学素子とホルダ間を接合することによ
り、金が接着歪を吸収する。
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】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、伝送路ある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４に示すように、ファラデー効果を有する磁気光
学素子３と、偏光子１，検光子２と磁気光学素子３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、光はその偏波面が永
久磁石４の磁界により通常４５°回転した状態で偏光子
２に入射し、この偏光子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
搬する入射光は偏光子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に入射されるため
に、この逆方向の入射光は偏光子１を透過しない。
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、伝送路ある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４に示すように、ファラデー効果を有する磁気光
学素子３と、偏光子１，検光子２と磁気光学素子３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、光はその偏波面が永
久磁石４の磁界により通常４５°回転した状態で偏光子
２に入射し、この偏光子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
搬する入射光は偏光子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に入射されるため
に、この逆方向の入射光は偏光子１を透過しない。
【０００３】しかしながら、このような光アイソレータ
を作製する場合、図３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および検光子７に
は薄型化が可能な偏向ガラスを用い、永久磁石１１には
高ＢｓであるＳｍ−Ｃｏ材、又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ材を用
いている。又、これらを組み立てる場合、部品の接合に
有機接着法を用いると、耐久性が著しく劣るため、金属
半田によるメタル接合法が用いられている。メタル接合
法は、各部品を金属半田を介して接合する方法である。
金属半田は、主に金−錫合金が用いられており、ここで
端部ホルダ８および９、外部ホルダ１０、内部ホルダ１
２、及び永久磁石１１はＮｉめっき等によりめっき処理
し、半田の付着性を容易にしている。しかし、磁気光学
素子５、偏光子６および検光子７は光学結晶、あるいは
ガラスであるため、めっき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、光学素子の光
の通る部分をマスクし、接合部分にスパッタリングによ
りＮｉ，Ａｕ等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半田を介して端部ホル
ダ等の金属ホルダを接合固定している。半田付処理は電
気炉等を使用し、電気炉内を半田の融点以上に加熱処
理、その後、冷却することにより接合が完了する。
を作製する場合、図３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および検光子７に
は薄型化が可能な偏向ガラスを用い、永久磁石１１には
高ＢｓであるＳｍ−Ｃｏ材、又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ材を用
いている。又、これらを組み立てる場合、部品の接合に
有機接着法を用いると、耐久性が著しく劣るため、金属
半田によるメタル接合法が用いられている。メタル接合
法は、各部品を金属半田を介して接合する方法である。
金属半田は、主に金−錫合金が用いられており、ここで
端部ホルダ８および９、外部ホルダ１０、内部ホルダ１
２、及び永久磁石１１はＮｉめっき等によりめっき処理
し、半田の付着性を容易にしている。しかし、磁気光学
素子５、偏光子６および検光子７は光学結晶、あるいは
ガラスであるため、めっき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、光学素子の光
の通る部分をマスクし、接合部分にスパッタリングによ
りＮｉ，Ａｕ等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半田を介して端部ホル
ダ等の金属ホルダを接合固定している。半田付処理は電
気炉等を使用し、電気炉内を半田の融点以上に加熱処
理、その後、冷却することにより接合が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気光
学素子や偏光子等の光学素子を金属ホルダに金属半田を
使用して接合する場合、光学素子と金属ホルダとの熱膨
張係数が異なるため、冷却時に光学素子に割れが生じ、
アイソレータ効果を低減させるという問題があり、この
異種材間に発生する歪を吸収、緩和することによって、
課題を解決しようとするものである。
学素子や偏光子等の光学素子を金属ホルダに金属半田を
使用して接合する場合、光学素子と金属ホルダとの熱膨
張係数が異なるため、冷却時に光学素子に割れが生じ、
アイソレータ効果を低減させるという問題があり、この
異種材間に発生する歪を吸収、緩和することによって、
課題を解決しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】金を母材とし、その両面
に金−錫合金膜が均一厚さに融着した構造の半田を用い
ることにより、軟質材である母材の金が熱膨張差の大き
い異種材間に発生する歪を吸収、緩和することができる
ようにするものである。
に金−錫合金膜が均一厚さに融着した構造の半田を用い
ることにより、軟質材である母材の金が熱膨張差の大き
い異種材間に発生する歪を吸収、緩和することができる
ようにするものである。
【０００６】
【作用】一般に、二種の材料を半田を介して接合する
際、半田の融点以上まで温度を上げ、その後冷却する。
この時、両者の熱膨張の差により歪みが生じる。延性の
ある金属同士の場合は、この歪みを内部応力として吸収
することができるが、光学素子のような結晶又はガラス
の場合には圧縮又は応力による歪みを吸収しきれず、割
れが生じる。本発明の金薄膜上に金−錫を融着した構造
の半田を使用することにより、熱膨張係数の差によって
生じる接着歪を金薄膜が吸収し、光学素子と金属ホルダ
のような熱膨張係数差が存在する材料の接合において
も、接着歪が発生することなく、光学素子の割れを防止
できる。
際、半田の融点以上まで温度を上げ、その後冷却する。
この時、両者の熱膨張の差により歪みが生じる。延性の
ある金属同士の場合は、この歪みを内部応力として吸収
することができるが、光学素子のような結晶又はガラス
の場合には圧縮又は応力による歪みを吸収しきれず、割
れが生じる。本発明の金薄膜上に金−錫を融着した構造
の半田を使用することにより、熱膨張係数の差によって
生じる接着歪を金薄膜が吸収し、光学素子と金属ホルダ
のような熱膨張係数差が存在する材料の接合において
も、接着歪が発生することなく、光学素子の割れを防止
できる。
【０００７】
【実施例】本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
【０００８】（実施例１）図３に、本発明によるアイソ
レータの構造を示す。磁気光学素子５にはガーネット、
偏光子６及び検光子７にはポーラコア（コーニング社
製、熱膨張係数６.５×１０-6／℃）を用いた。ガーネ
ット膜５及びポーラコア６は径ｄが２ｍｍの円板に加工
してあり、メタライズ部１６は図１（ｂ）に示すよう
に、幅ｔ4が０.３ｍｍのリング状になっている。端部ホ
ルダ８，９にはコバール（４.７×１０- 6／℃）、外部
ホルダ１０にはＳＵＳ３０４、内部ホルダ１２にはＳＵ
Ｓ４３０、永久磁石１１はＳｍＣｏを使用している。半
田は、図１（ａ）に示すような厚さｔ2が３０μｍの金
の薄膜両面に金−錫合金（＝８０／２０％）を、蒸着に
より厚さｔ1およびｔ3が１０μｍになるよう成膜して半
田として用い、電気炉内で３２０℃まで加熱半田付けを
行い、図２に示すように、ポーラコア６と端部ホルダ８
とをメタル接合し、光アイソレータを作製した。
レータの構造を示す。磁気光学素子５にはガーネット、
偏光子６及び検光子７にはポーラコア（コーニング社
製、熱膨張係数６.５×１０-6／℃）を用いた。ガーネ
ット膜５及びポーラコア６は径ｄが２ｍｍの円板に加工
してあり、メタライズ部１６は図１（ｂ）に示すよう
に、幅ｔ4が０.３ｍｍのリング状になっている。端部ホ
ルダ８，９にはコバール（４.７×１０- 6／℃）、外部
ホルダ１０にはＳＵＳ３０４、内部ホルダ１２にはＳＵ
Ｓ４３０、永久磁石１１はＳｍＣｏを使用している。半
田は、図１（ａ）に示すような厚さｔ2が３０μｍの金
の薄膜両面に金−錫合金（＝８０／２０％）を、蒸着に
より厚さｔ1およびｔ3が１０μｍになるよう成膜して半
田として用い、電気炉内で３２０℃まで加熱半田付けを
行い、図２に示すように、ポーラコア６と端部ホルダ８
とをメタル接合し、光アイソレータを作製した。
【０００９】（実施例２）実施例１において、端部ホル
ダ材をパーマロイ（１３.０×１０-6／℃）とした以
外、実施例１と同様光アイソレータを作製した。
ダ材をパーマロイ（１３.０×１０-6／℃）とした以
外、実施例１と同様光アイソレータを作製した。
【００１０】（比較例１）実施例１において、半田を従
来用いられている金−錫（＝８０／２０％）とした以
外、実施例１と同様に光アイソレータを作製した。
来用いられている金−錫（＝８０／２０％）とした以
外、実施例１と同様に光アイソレータを作製した。
【００１１】（比較例２）実施例２において、半田を金
−錫（＝８０／２０％）とした以外、実施例２同様に光
アイソレータを作製した。
−錫（＝８０／２０％）とした以外、実施例２同様に光
アイソレータを作製した。
【００１２】以上の実施例、比較例について、端部ホル
ダ材質、端部ホルダの熱膨張係数、ポーラコアの割れの
有無、及び接着強度を表１に示す。
ダ材質、端部ホルダの熱膨張係数、ポーラコアの割れの
有無、及び接着強度を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１は、本発明の半田を用いることによ
り、熱膨張係数が異なる材質を接合した場合、母材であ
る金薄膜が熱膨張係数の違いを吸収し、ポーラコアに割
れ等を発生させず、割れ発生防止に効果が著しいことを
示している。又、一般に、金属と接合した光学素子とし
ての光学結晶に力を加えた場合に、接合面は剥がれずに
結晶が破壊される程度であれば接着強度としては問題な
く、その強度はポーラコアの場合、約１００Ｋｇ／ｃｍ
2とされている。表１の実施例の接着強度は、金−錫半
田と比較して十分な値であり、強度的に問題ない。
り、熱膨張係数が異なる材質を接合した場合、母材であ
る金薄膜が熱膨張係数の違いを吸収し、ポーラコアに割
れ等を発生させず、割れ発生防止に効果が著しいことを
示している。又、一般に、金属と接合した光学素子とし
ての光学結晶に力を加えた場合に、接合面は剥がれずに
結晶が破壊される程度であれば接着強度としては問題な
く、その強度はポーラコアの場合、約１００Ｋｇ／ｃｍ
2とされている。表１の実施例の接着強度は、金−錫半
田と比較して十分な値であり、強度的に問題ない。
【００１５】又、各実施例にて作製した２５個の光アイ
ソレータについて、ヒートサイクル試験を行った結果を
表２に示す。ヒートサイクル試験の条件は、図５に示す
ようなプロファイルで行った。試験の判定方法は、ポー
ラコアの接着強度が１００Ｋｇ／ｃｍ2以下になるサイ
クル数とした。
ソレータについて、ヒートサイクル試験を行った結果を
表２に示す。ヒートサイクル試験の条件は、図５に示す
ようなプロファイルで行った。試験の判定方法は、ポー
ラコアの接着強度が１００Ｋｇ／ｃｍ2以下になるサイ
クル数とした。
【００１６】
【表２】
【００１７】表２は、本発明による半田を用いることに
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ことを示している。
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ことを示している。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ポーラコアに割れがな
く、環境試験においても長期信頼性の高い光アイソレー
タを作製できた。
く、環境試験においても長期信頼性の高い光アイソレー
タを作製できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における使用半田の構成を示す説明図。
図１（ａ）は、半田の構成を示す模式的断面図、図１
（ｂ）はポーラコア上の半田接合部（メタライズ部）を
示す平面図。
図１（ａ）は、半田の構成を示す模式的断面図、図１
（ｂ）はポーラコア上の半田接合部（メタライズ部）を
示す平面図。
【図２】本発明の半田接合部分の構成を示し、半田接合
部の一例を示す断面図。
部の一例を示す断面図。
【図３】本発明による光アイソレータの構造を示す断面
図。
図。
【図４】一般的な光アイソレータの構成を示す外観斜視
図。
図。
【図５】ヒートサイクル試験のプロファイルを示す説明
図。
図。
１ 偏光子 ２ 検光子 ３ ファラデー回転子（磁気光学素子） ４ 永久磁石 ５ ガーネット膜（磁気光学素子） ６ 偏光子（ポーラコア） ７ 検光子（ポーラコア） ８，９ 端部ホルダ １０ 外部ホルダ １１ 永久磁石 １２ 内部ホルダ １３ 半田接合部 １４ 光透過部 １５ 本発明の半田 １６ メタライズ部 ａ 入射光の方向を示す矢印 ｂ 戻り光の方向を示す矢印 ｔ1，ｔ3 ＡｕＳｎ層の厚さ ｔ2 Ａｕ層の厚さ ｄ ガーネット又はポーラコアの径（２ｍｍ） ｔ4 リング状メタライズ部の幅（０.３ｍｍ）
Claims (2)
- 【請求項１】 光学素子を半田にて金属ホルダに固定し
てなるメタル接合光アイソレータにおいて、前記光学素
子と前記金属ホルダの接合部がＡｕ−Ｓｎ・Ａｕ・Ａｕ−
Ｓｎの三層構造であることを特徴とする光アイソレー
タ。 - 【請求項２】 光学素子を半田にて金属ホルダに固定し
てなるメタル接合光アイソレータの製造方法において、
前記光学素子と前記金属ホルダの接合にＡｕ−Ｓｉ・Ａ
ｕ・Ａｕ−Ｓｎの三層構造の半田を用いることを特徴と
する光アイソレータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12533293A JPH06313862A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12533293A JPH06313862A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313862A true JPH06313862A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14907493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12533293A Pending JPH06313862A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313862A (ja) |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP12533293A patent/JPH06313862A/ja active Pending
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