JPH0712969Y2 - 光アイソレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ．考案の目的 〔産業上の利用分野〕 本考案は光アイソレータの組立て構造にかかわり、とく
に光アイソレータを構成する各構成素子の互いの接合部
位の新規な接続固定方法に関するものである。

〔従来の技術〕

光アイソレータは、レーザ光を用いた情報制御システム
等において、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発振器内に帰
還（戻り光）し、レーザの発振が乱される現象があり、
これを防止するため光アイソレータが用いられ、そのた
め光アイソレータは２枚の偏光子及び磁気飽和させたフ
ァラデー回転子を用いることによりこの戻り光を光学的
に遮断してしまう様構成されている。

この従来の光アイソレータの一般的な構成例を第５図，
第６図に示す。第５図に示す光アイソレータは偏光子と
しての役割を持つ２個の偏光プリズムA21,偏光プリズム
B22,フアラデー回転子３及びファラデー回転子への磁界
の印加手段である２個の円板型永久磁石51,52を有機系
接着剤などの接合手段により順に貼り合わせて構成され
ている。しかし、この一般的な構造の光アイソレータに
おいては接合手段として一般に用いられている有機系の
接着剤は流動性が高く、かつ偏光プリズムやファラデー
回転子の表面とは親和性が大きいため、光アイソレータ
内部に侵入固化し光学特性を劣化させたり、光学素子や
永久磁石等の光アイソレータ構成素子により囲まれ密閉
された空間ができてしまい空間内の気温変化による結露
などにより光アイソレータの特性が劣化する問題があ
る。従来これらの問題は、有機接着剤による組立て作業
を不活性ガス中などの特殊な雰囲気下で行い、密閉空間
内に予め不活性ガスを充てんしておくことにより結露等
の発生を防ぐ方法、または光アイソレータ構成中に空気
抜き構造を持つスペーサを加えるか、構成素子である光
学素子，永久磁石に予め空気抜きのための溝や貫通孔を
あけておくなどの対策を講じていた。これらの対策は光
アイソレータ全体の構造を著しく複雑化し、作業性を悪
くし、コスト上昇の要因となる問題があった。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は光アイソレータの構成素子に通気路を構成した
り、不活性ガスを充てんしたりすることなく、また組立
て時接着剤の使用例と同じく部品点数を増やすことなく
光アイソレータが組立てられ、かつ前記問題点が解消さ
れる光アイソレータの構造を提供するものである。すな
わち、接着剤に代わり金属薄膜と半田を用い簡単に通気
路を形成し、かつ確実に固着組立てできる構造の光アイ
ソレータを提供する。

ロ．考案の構成 〔課題を解決するための手段〕 本考案の光アイソレータを構成する各部品の接合固定部
位の固定は、従来方法で用いられる有機接着剤などによ
る方法ではなく無機材料である半田を用いている。すな
わち、有機溶剤等の放出のない材料を用いる。半田付け
はいわば溶融した半田金属による金属間の接合であり非
金属への半田付けは一般に困難である。いっぽう、光ア
イソレータを構成する光学素子はファラデー回転子及び
偏光子はもとより、場合によっては永久磁石も非金属で
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、上記の各構成素子を直接互いに半田付け方法により
接合することは困難である。そこで、上記の各非金属素
子の半田付け接合該当箇所に金属の薄膜を形成し、該金
属薄表面を半田付け接合に用いる。金属層を形成された
光学素子や永久磁石等の構成材料は、マイクロソルダリ
ングの手法、または微小な半田箔・粒子等を接合箇所に
あてがい昇温する方法などで互いに位置ずれを生じさせ
ぬよう接合固定することが可能となる。この半田付けを
用いる光アイソレータの組立て方法は従来の有機接着剤
を用いる組立て方法に比較して、１）通常の有機接着剤
の固化温度より一般にかなり高い半田溶融温度にまで昇
温する必要がある。２）半田付けの際にフラックスの使
用は異物の付着となり好ましくない等の欠点がある。し
かし、有機接着剤を用いた場合に比べて、一般には有機
物が光アイソレータ内に残留しないので有機材よりの脱
ガス等により光アイソレータに近接のほかの部品へダメ
ージを与える恐れがなく、また有機接着剤の場合に見ら
れる経時変化や吸湿による接着強度の低下の心配が比較
的小さいという利点がある。また、金属層を形成してい
ない光学素子表面は一般に半田が付きにくいので、光学
素子表面との親和性の高い有機接着剤を用いた場合に較
べ、接合領域の制御が容易である。半田付け接合による
組立て方法として述べた前記２点の問題は、組立て接合
作業方法の改善や、雰囲気制御による無フラックス半田
付けの実施によって、いづれも解決が可能である。従っ
て当考案における光アイソレータの組立て方法として用
いた半田付けの工程は従来の有機接着剤などを用いる場
合の組立工程に較べ多少複雑とはなるものの本質として
高度な技術を要する工程の増加はない。いっぽう、光ア
イソレータ構成素子、例えば光学素子の半田付け接合に
はその表面に金属薄層の形成が必要であるという特徴に
着目し、その工程にて使用される光透過光領域を確保す
るためのマスクパターンに密閉構造を防ぐ空気抜きのた
めの通気路領域を加えておくことにより前述の接合領域
の制御が可能な有利点を生かし、接合材料である半田層
内に空気抜きのための通路を設けることが可能である。
この場合、マスクにより目形成された光学素子表面の金
属薄層のパターンは通気路部分を除いた部分は島状とな
る。また、この空気抜き領域形成のためのマスクパター
ンへの細工は半田付けにより接合される構造材の双方に
施されなければ意味がないので光学素子の接合の相手と
して例えば表面処理の不要な金属製スペーサを直接用い
ることはせず、必ず空気抜き領域部には半田が付かぬよ
う表面処理を行う必要がある。ここでは例として光学素
子を取り上げたが光アイソレータを構成する素子におい
ても、表面の半田付け接合領域の制御が必要な場合同様
の措置が可能である。以上述べた方法により、光アイソ
レータ構成素子の組立て接合において、マスク成形され
た金属薄層と半田付け方法を用いることにより、光アイ
ソレータ内部の密閉空間からの空気抜きを半田付け接合
層内に設けることが可能である。また、半田付け接合の
長期的な安定性は有機接着剤等を用いた従来の光アイソ
レータに比べ、より単純な構造で、かつ信頼性の高い製
品を作ることが可能である。

すなわち本考案は少なくとも、ファラデー回転子，永久
磁石及び偏光子から成る光アイソレータで、かつ光アイ
ソレータを構成する各部品の接合固定が半田付け方法に
より組み立てられる光アイソレータにおいて、光アイソ
レータ内部に密閉された空間と通気性を持たせるため接
合箇所に島状に半田付けが良好な金属の薄層を形成し
て、半田接合により構成したことを特徴とする光アイソ
レータを提供することにある。

〔作用〕 光アイソレータの接着組立てを光学素子の接着部に島状
の金属薄膜を付着させて、この薄膜を用いて非金属体へ
の親和性の小さい半田を用いて接着組み立てることによ
り通気路の形成が簡単で、また光学素子に異物を付着さ
せず強固な光アイソレータを組み立てられる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本考案による光アイソレータの一実施例の組立
構造を示す分解外観斜視図である。光学素子の半田付け
領域に金属薄層を形成する場合の説明の例を第３図に示
す。光学素子は必要波長の光に対し透明な酸化物の単結
晶であり、半田付け接合を行うためには光透過領域の外
側の周辺に金属層を形成して半田付けを実施する必要が
ある。非金属物の表面に金属薄膜を形成する方法として
は、一般に、電解・無電解メッキ，スパッタリング，蒸
着などの手段があり、そのいづれを用いてもかまわな
い。ただし、光学素子はその表面の一部を光透過領域と
して残さねばならないため表面全体に金属層を形成する
ことができず、何らかのマスク処理が必要となる。第３
図は正方板状の光学素子にマスクを用い、中央部分を残
してマスキングする場合の説明図である。まず、ホルダ
９の中央の穴に光学素子４を落とし込み、上からマスク
10をかぶせ止めねじ11によりその４隅をホルダ９に固定
する。この状態でスパッタリング，蒸着等の措置を講じ
ると、光学素子の中央部及び４本の腕状の領域を残し、
その片面の周辺部に金属層が形成される。以上の方法に
より、正方形光学素子片面に金属薄層を形成した状態の
説明図が第４図である。図に示すとおり、光学素子４の
片面の中央部の円形の領域及び４本の腕状の領域を除い
て金属薄層79が形成されることになりこの層に半田付け
を行うことによって光アイソレータの組立てを行う。光
学素子が半田付け接合される相手方の素子の接合間にも
同様にマスキングのうえ金属薄層を形成する必要があ
る。以上の方法により表面に金属薄層を形成された光ア
イソレータの各構成素子の組立て構成図が第１図であ
り、片面に金属薄層を形成された偏光子A11及び偏光子B
12,そして、両面に形成されたファラデー回転子３及び
２つの円板形永久磁石51,52を組み合せたものである。
各光学素子表面の金属薄層（71から78まで）が図中に示
されている。接合に用いる半田箔（61から64まで）の形
状は、光学素子の金属層の形状に合わせてあり、正確に
光学素子に位置を合わせて他の光アイソレータ構成素子
と共に固定し、全体を昇温して半田付けを行う。

第１図は半田付け接合前の光アイソレータの組立て外観
斜視図、第２図は本実施例の光アイソレータ構成素子、
半田箔を接合の順に並べた光アイソレータの半田付け接
合前の組立て手順を示す断面図である。各構成素子の接
合は半田付け専用の治具を用い半田箔を含め全体を固定
し、電気炉等を用いて昇温温度，半田付け雰囲気を制御
することにより有機フラックスを用いることなく光アイ
ソレータ全体を半田付け接合する。接合素子間の空隙の
空気抜きのため、金属薄層のマスク部（金属薄膜のない
ところ）の位置を合わせることにより半田層中に空気抜
きに使用する孔を形成させ、光アイソレータ内外部の空
気の導通を確保する。以上述べた半田付け方法による光
アイソレータの組立ては、有機接着剤などを用いる従来
方法による組立てに較べて金属薄層を接合部の表面に形
成するという工程を必要とするが、半田層自体に空気抜
きのための貫通孔が形成されるため、光アイソレータ内
の密閉領域を解放でき従来型の光アイソレータがその構
造中に空気抜き構造で持たせるためには構造を複雑にし
ている点や、不要なガスを光アイソレータ内に閉じ込め
ないために組立て時の雰囲気制御の問題を考慮する必要
がない。他方、有機接着剤等を用いて光アイソレータの
組立てを行った場合には、その接合部材表面に接着剤が
流れて広がりやすいために接合層内部に空気抜きの貫通
孔を設けることは技術的に困難であり、１）光アイソレ
ータ構成素子である光学素子、若しくは永久磁石の表面
に溝を設けるか、内部に貫通孔をあける。２）空気抜き
空間確保のための専用スペーサを光アイソレータ構造中
に設ける。３）接着工程を不活性ガス雰囲気炉中にて行
うなどにより密閉空間の存在が特性の劣化に影響しない
ようにする。等の手段をとる必要があるので光アイソレ
ータ形状の複雑化による工程の増加は避けられなかっ
た。然るに、金属層形成の工程の存在を勘案しても従来
型構造の光アイソレータに較べ製作が容易な形状とな
り、また半田付け構造自体が持つ金属溶接の長期信頼性
を考慮すると、組立て接合を半田付け方法によって行
い、かつ半田層中に内部空間との空気の導通の領域を確
保した当考案により組み立てられた光アイソレータは、
従来構造のものに比べその製品化に当たり有利な構造で
ある。

ハ．考案の効果 本考案にて述べた半田付け接合により強固に組み立てら
れ、かつ半田層中に簡単に空気抜きのための導通孔を設
けた光アイソレータが製造でき、従来品に比べ温度変化
や経時変化に対して信頼性の高い製品を安価に供給でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す分解外観斜視図。 第２図は、第１図に示す本考案の一実施例の組立てを説
明する分解断面図。 第３図は、第１図に示す本考案の一実施例に用いる光学
素子に金属薄膜を形成するためのマスクの固定方法を示
す斜視図。 第４図は、第３図に示すマスキングにより金属薄膜を付
着させた光学素子の４つの空気通路を示す平面図。 第５図は、従来の光アイソレータの一例を示す外観斜視
図。 第６図は、第５図に示す従来の光アイソレータの一例の
断面図。 11……偏光子Ａ、12……偏光子Ｂ、21……偏光プリズム
Ａ、22……偏光プリズムＢ、３……ファラデー回転子、
４……光学素子、51,52……永久磁石、61,62,63,64……
半田箔、71,72,73,74,75……金属薄層、８……光軸、９
……ホルダ、10……マスク、11……止めねじ、12……空
気通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、ファラデー回転子，永久磁石
   及び偏光子から成る光アイソレータで、かつ光アイソレ
   ータを構成する各部品の接合固定が半田付け方法により
   組み立てられる光アイソレータにおいて、光アイソレー
   タ内部に密閉された空間と通気性を持たせるため、接合
   箇所に島状に半田付け特性が良好な金属の薄層を形成し
   て半田接合により構成したことを特徴とする光アイソレ
   ータ。