JPH1020249A

JPH1020249A - 光アイソレータ用素子

Info

Publication number: JPH1020249A
Application number: JP17030796A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Furukata; 由紀子古堅
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JP3500250B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐湿性に優れ、温度サイクルによる特性の劣化
や素子の破損がなく、信頼性に優れた光アイソレータ用
素子を簡単な製造工程で得る。【解決手段】偏光子２、ファラデー回転子３等の光学素
子を接合材５を介して積層し、側面にシール材６を備え
てなる光アイソレータ用素子１であって、その最高使用
温度Ｔmax と最低使用温度Ｔmin に対し、上記接合材の
ガラス転移温度Ｔgoとシール材のガラス転移温度Ｔgs
を、Ｔgo＞Ｔmax Ｔgs＜Ｔmin とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光源から出射され
た光を各種光学素子や光ファイバに導入した際に生じる
戻り光を除去するために用いる光アイソレータ用素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信用モジュール等において、レーザ
ダイオード等の発光素子から出射された光は各種光学素
子や光ファイバに入射するが、その一部が反射して戻り
光となる。この戻り光が発光素子に入射するとレーザダ
イオードの特性が不安定となるため、戻り光の発光素子
への入射を防止するために光アイソレータが用いられて
いる。

【０００３】光アイソレータの構造は、図６に示すよう
に、偏光子２２、ファラデー回転子２３、偏光子２４を
この順に並べ、周囲に磁石２７を配置したものである。
そして、ファラデー回転子２３は磁界の作用によって光
の偏光面を４５°回転する作用を成し、各偏光子２２、
２４は互いの透過偏光面が４５°回転方向にずれるよう
に配置してある。

【０００４】いま、レーザダイオード等の発光素子８か
らの出射光１０は偏光子２２を通過して偏光となり、フ
ァラデー回転子２３によって、偏光面が４５°回転し、
この偏光面がちょうど透過するように偏光子２４を配置
してある。したがって、発光素子８からの出射光１０は
光アイソレータ２１を通過して光ファイバ９に入射す
る。一方、光ファイバ９端面の反射等による戻り光１１
は、偏光子２４を通過して偏光となり、ファラデー回転
子２３で偏光面が４５°回転すると、ちょうど偏光子２
２の透過偏光面と直交する偏光となって遮断される。

【０００５】このように、光アイソレータ２１は、一方
方向の光は通過させるが、逆方向の光を遮断するように
したものであり、そのため、上記のように発光素子８の
直後に配置すれば、戻り光１１が発光素子８に入射する
ことを防止できる。

【０００６】ところで、図６に示す光アイソレータ２１
では、偏光子２２、２４、ファラデー回転子２３、磁石
２７と、これらを保持するホルダー（不図示）が必要で
あり、部品点数が多くなって小型化できないだけでな
く、各素子の調整組立工程が煩雑となるものであった。

【０００７】そこで、本願出願人は、図７に示すよう
に、上記偏光子２２、２４、ファラデー回転子２３を接
合材２５で接着して積層一体化することによって、部品
点数を減らし、生産性を高くした光アイソレータ用素子
を提案した（特開平４−３３８９１６号公報参照）。ま
た、各素子を接着した場合、高湿度の環境下では接着剤
の剥離が発生するため、側面に金属薄膜や樹脂等をコー
ティングしたシール材２６を備えることも提案してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように各素
子を積層一体化し、側面にシール材２６を備えた光アイ
ソレータ用素子に温度変化が加わると、各素子に膨張、
収縮が生じる。この時、側面に固いシール材２６が備え
られていると、各素子の内部に応力が残留し、光学特性
が劣化するという問題があった。あるいは、シール材２
６が剥がれて防湿効果がなくなったり、接合材２５が剥
離して光アイソレータ用素子が破損する等の問題があっ
た。

【０００９】このように、従来、温度サイクルによる光
アイソレータ用素子の熱応力に対する検討改善はなされ
ていなかった。そこで、本発明は、温度サイクルにより
発生、残留する熱応力を少なくし、信頼性に優れた光ア
イソレータ用素子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、偏光子、ファ
ラデー回転子等の光学素子を接合材を介して積層し、側
面にシール材を備えてなる光アイソレータ用素子であっ
て、その最高使用温度Ｔmax と最低使用温度Ｔmin に対
し、上記接合材のガラス転移温度Ｔgoとシール材のガラ
ス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞Ｔmax Ｔgs＜Ｔmin であることを特徴とするものである。

【００１１】また、偏光子、ファラデー回転子等の光学
素子を接合材を介して積層し、側面にシール材を備えて
なる光アイソレータ用素子であって、上記接合材のガラ
ス転移温度Ｔgoとシール材のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞８５℃ Ｔgs＜−４０℃ であることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】上記ガラス転移温度とは、溶融状態の物質を急
冷したときに、非晶質固体化（ガラス化）する温度のこ
とであり、接着剤の場合、ガラス転移温度よりも高温で
はゴム状弾性を示し、ガラス転移温度以下では硬くな
る。

【００１３】そのため、本発明では、シール材のガラス
転移温度Ｔgsを最低使用温度Ｔminよりも低くしたこと
によって、使用温度域ではシール材はゴム状弾性を示す
こととなる。その結果、熱サイクルが加わって各素子が
膨張、収縮を繰り返しても、シール材が弾性変形するこ
とによって、応力を緩和することができる。

【００１４】また、本発明では、接合材のガラス転移温
度Ｔgoを最高使用温度Ｔmax よりも大きくしたことによ
って、使用温度域では接合材は充分に硬く堅固な接合構
造を維持できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を説明す
る。

【００１６】図１に示すように、本発明の光アイソレー
タ用素子１は、偏光子２、ファラデー回転子３、偏光子
４を積層し、接合材５で接着一体化するとともに、側面
にシール材６を備えている。

【００１７】上記ファラデー回転子３は、周囲に配置す
る磁石７による磁界の作用で通過する光の偏光面を４５
°回転させる作用を成し、また各偏光子２、４は互いの
透過偏光面が４５°ずれるように配置してある。そのた
め、図６に示す従来例と同様に、発光素子８からの出射
光１０は通過するが、反射による戻り光１１は遮断し、
戻り光１１が発光素子８に入射することを防止できる。

【００１８】なお、この光アイソレータ用素子１は、各
素子を接着一体化することにより部品点数を減らして、
生産性を高くできるとともに、側面をシール材６で覆っ
ていることにより、高湿度の環境下でも接合材５の剥離
を防止できる。

【００１９】また、上記光アイソレータ用素子１は、実
施する環境試験によって最高使用温度Ｔmax と最低使用
温度Ｔmin が決められる。通常は、ベルコア試験と呼ば
れる環境試験規格が採用され、この場合最高使用温度Ｔ
max は８５℃、最低使用温度Ｔmin は−４０℃となる。

【００２０】そして、本発明の光アイソレータ用素子１
では、上記接合材５のガラス転移温度Ｔgoとシール材６
のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞Ｔmax ・・・式１かつＴgs＜Ｔmin ・・・式２を満足するように、それぞれの材質を選定している。

【００２１】なお、通常行われているベルコア試験によ
る場合は、Ｔgo＞８５℃ ・・・式１’ かつＴgs＜−４０℃・・・式２’ を満足するように、それぞれの材質を選定している。

【００２２】上記接合材５、シール材６は樹脂やガラス
等からなるが、ガラス転移温度Ｔgo、Ｔgsとは、溶融状
態の物質を急冷した時に、非晶質固体化（ガラス化）す
る温度のことであり、接合材５及びシール材６は、それ
ぞれのガラス転移温度Ｔgo、Ｔgsよりも高い温度域では
ゴム状弾性を示すが、ガラス転移温度Ｔgo、Ｔgsよりも
低い温度域では硬くなる。

【００２３】そのため、式１（又は式１’）より、接合
材５のガラス転移温度Ｔgoが最高使用温度Ｔmax よりも
高いことから、使用温度域は全て接合材５のガラス転移
温度Ｔgoよりも低い温度となり、接合材５は常に充分に
硬い状態を維持することができる。

【００２４】光アイソレータ用素子１の各光学素子は精
密に角度調整されて接合されており、角度の微小なズレ
が生じると特性が劣化してしまうが、上記のように使用
温度域では接合材５が充分に硬い状態を維持できること
から、特性の劣化を防止できる。

【００２５】また、式２（又は式２’）より、シール材
６のガラス転移温度Ｔgsが最低使用温度Ｔmin よりも低
いことから、使用温度域は全てシール材６のガラス転移
温度Ｔgsよりも高い温度となり、シール材６は常にゴム
状弾性を示す状態となる。

【００２６】そのため、熱サイクルが加わった時に、各
素子が膨張、収縮を繰り返しても、側面のシール材６が
弾性変形することによって応力を吸収し、各素子に残留
応力が生じることを防止できる。その結果、シール材６
自体の剥離を防いで防湿効果を長期間維持し、接合材５
の剥離も防止できることから、光アイソレータ用素子１
の破損を防ぐこともできる。

【００２７】なお、上記接合材５、シール材６の種類と
しては、表１、２に示すように、エポキシ系、シリコン
系等で、硬化条件も光硬化、熱硬化、二液混合等さまざ
まなものを用いることができ、それぞれ使用温度域に応
じて必要なものを選定すれば良い。

【００２８】ただし、接合材５は光透過性の点から無色
透明で、屈折率が光ファイバ（ｎ＝１．４５）または偏
光子（ポーラコア：ｎ＝１．５１）に近いものが好まし
い。また、接合強度の点から接合材５の厚みは１０μｍ
以上とすることが好ましい。一方、シール材６は、特に
光学特性の要求はなく、防湿効果が得られる厚みに備え
ておけば良い。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】次に、本発明の光アイソレータ用素子１の
製造方法を説明する。

【００３２】図２（ａ）に示すように、それぞれ板状の
偏光子２、ファラデー回転子３、偏光子４を角度調整し
た上で接合材５を介して接合する。次に、同図（ｂ）に
示すように接合した板状体を切断し、同図（ｃ）に示す
各光アイソレータ用素子１に分割する。その後、同図
（ｄ）に示すように、側面にシール材６を塗布すること
によって、本発明の光アイソレータ用素子１を得ること
ができる。

【００３３】このようにすれば、小型の光アイソレータ
用素子１を容易に大量生産することができる。

【００３４】次に、本発明の光アイソレータ用素子１を
用いた応用例を説明する。

【００３５】図３に示すように、光ファイバ９を備えた
フェルール１２の端面に本発明の光アイソレータ用素子
１を配置し、シール材６によって側面をシールするとと
もにフェルール１２の端面と接合させることができる。
このようにすれば、フェルール１２と光アイソレータ用
素子１を一体化し、小型化できるとともに、取扱を容易
にすることができる。

【００３６】また、図４に示すように、円筒状の磁石７
の内部に光アイソレータ用素子１を配置し、磁石７との
間にシール材６を充填することによって、光アイソレー
タ用素子１の側面を覆うとともに、磁石７と接合させる
こともできる。この場合、シール材６は緩衝材としても
作用する。

【００３７】さらに、図５に示すようにシリコン、ガラ
ス、セラミックス等の基板１４上に光アイソレータ用素
子１を備えることもできる。この基板１４には光ファイ
バ（不図示）を固定するためのＶ溝１４ａを備え、基板
１４上に載置した発光素子１３とＶ溝１４ａとの間に凹
部１４ｂを形成し、この凹部１４ｂに光アイソレータ用
素子１を配置してシール材６で側面を覆うとともに、基
板１４と接合してある。この場合も、シール材６は緩衝
材として作用する。そして、光学素子１３からの出射光
は光アイソレータ用素子１を通過してＶ溝１４ａの光フ
ァイバから導出することができ、戻り光は光アイソレー
タ用素子１で遮断することができる。

【００３８】以上のように、本発明の光アイソレータ用
素子１は、側面を覆うシール材６を利用して他部材と接
合したり、緩衝材として作用させることができる。

【００３９】なお、以上の例では光アイソレータ用素子
１として角型のものを示したが、丸型やその他の形状と
することもできる。また、光アイソレータ用素子１を成
す各素子の構成についても、上述したものに限らず、他
の構成とすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光子、
ファラデー回転子等の光学素子を接合材を介して積層
し、側面にシール材を備えてなる光アイソレータ用素子
であって、その最高使用温度Ｔmax と最低使用温度Ｔmi
n に対し、上記接合材のガラス転移温度Ｔgoとシール材
のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞Ｔmax Ｔgs＜Ｔmin であるか、または上記接合材のガラス転移温度Ｔgoとシ
ール材のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞８５℃ Ｔgs＜−４０℃ であることによって、特に耐湿性に優れ、温度サイクル
による特性の劣化や素子の破損がなく、信頼性に優れた
光アイソレータ用素子を簡単な製造工程で得る事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光アイソレータ用素子を示す概略図で
ある。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光アイソレータ用素
子の製造工程を示す図である。

【図３】本発明の光アイソレータの応用例を示す断面図
である。

【図４】本発明の光アイソレータの応用例を示す斜視図
である。

【図５】本発明の光アイソレータの応用例を示す斜視図
である。

【図６】従来の光アイソレータの概略構造を示す図であ
る。

【図７】従来の光アイソレータ用素子を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１：光アイソレータ用素子２：偏光子３：ファラデー回転子４：偏光子５：接合材６：シール材７：磁石８：発光素子９：光ファイバ１０：出射光１１：戻り光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光子、ファラデー回転子等の光学素子を
接合材を介して積層し、側面にシール材を備えてなる光
アイソレータ用素子であって、その最高使用温度Ｔmax
と最低使用温度Ｔmin に対し、上記接合材のガラス転移
温度Ｔgoとシール材のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞Ｔmax Ｔgs＜Ｔmin であることを特徴とする光アイソレータ用素子。
【請求項２】偏光子、ファラデー回転子等の光学素子を
接合材を介して積層し、側面にシール材を備えてなる光
アイソレータ用素子であって、上記接合材のガラス転移
温度Ｔgoとシール材のガラス転移温度Ｔgsが、Ｔgo＞８５℃ Ｔgs＜−４０℃ であることを特徴とする光アイソレータ用素子。