(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光アイソレータ部品である金属ホルダーと光学部品とを半田付けする工程において、接合部となる半田の厚さを１０μｍ以上とすることを特徴とする光アイソレータ部品の接合方法。
【請求項２】
円筒内に磁石を配置し、磁石内に配置したファラデー回転子を中心にして、該円筒の両端開口部に金属ホルダーが固定され、光の入射側の金属ホルダーに偏光子が保持され、出射側の金属ホルダーに検光子が保持されている光アイソレータにおいて、金属ホルダーと、偏光子または検光子とが厚さ１０μｍ以上の半田で接合されていることを特徴とする光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光アイソレータに組み込まれる部品の接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムや光計測器等には、偏光子や検光子の各種光学部品が利用されている。これらの光学部品は光アイソレータ等に組み込まれる。光アイソレータは光の伝送路に設けられ、予定の伝送方向に進む光だけを透過させ、光源方向に向かう反射光を選択的に遮断するものである。光アイソレータの性能を向上させるには、内部に組み込まれている偏光子やファラデー回転子等の光学部品が強く接合されていなければならない。
【０００３】
光アイソレータ内の光学部品は樹脂系接着剤で接合されていた。樹脂系接着剤は、光アイソレータの温度上昇や外部の温度変化によって膨張することがある。樹脂系接着剤が膨張すると、固定されていた光学部品にずれが生じ、光アイソレータの性能が低下する。光アイソレータの性能低下を防止する手段として、樹脂系接着剤の替わりに半田で光学部品を接合する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光アイソレータを組み立てる際には、半田で各光学部品を接合した後、金属ホルダーで各光学部品、例えば偏光子、検光子を保持する。具体的には、光学部品同士の接合と同様、金属ホルダーと各光学部品とを半田で接合する。熱によって溶融した半田が冷えて固まることで、金属ホルダーと光学部品とが接合される。金属ホルダーと光学部品とは熱膨張係数が異なるため、冷やされて収縮する割合が異なる。この収縮の違いによって光学部品に歪みがたまり、接合後の光学部品の消光性能が低下することがあった。
【０００５】
特開平６−１６７６７５号公報には、金属ホルダーと光学部品との熱膨張係数が近似するように金属ホルダーの材質を変え、光学部品の歪みを緩和する方法が記載されている。しかしながら、光学部品の熱膨張係数に近似する金属ホルダー材質は高価であり、加工しにくいものであった。
【０００６】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、光学部品の性能を低下させずに偏光子、検光子等の光学部品と金属ホルダーとを接合する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、金属ホルダーと光学部品とを接合する半田の厚さを調整すると、光学部品にたまる歪みが緩和されることを見いだし、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明の光アイソレータ部品の接合方法は、金属ホルダーと光学部品とを半田付けする工程において、接合部となる半田の厚さを１０μｍ以上とする方法である。
【０００９】
前記接合方法で得られた光学部品を組み立てて得られる本発明の光アイソレータを図１によって説明する。即ち、本発明の光アイソレータは、円筒１内に磁石２を配置し、磁石２内に配置したファラデー回転子３を中心にして、円筒１の両端開口部に金属ホルダー４が固定され、光の入射側の金属ホルダー４に偏光子５が保持され、出射側の金属ホルダー４に検光子６が保持されている光アイソレータにおいて、金属ホルダー４と、偏光子５または検光子６とが厚さ１０μｍ以上の半田７で接合されているものである。
【００１０】
【作用】
偏光子５や検光子６等の光学部品と金属ホルダー４とは熱によって溶融した半田７が冷えて固まることで接合される。金属ホルダー４と光学部品とは熱膨張が違うので、冷えて収縮する割合がそれぞれ異なる。半田７が薄いと、収縮する割合の違いによる歪みが光学部品にたまり、光学部品の消光性が低下する。半田７の厚さが１０μｍ以上の場合、光学部品にたまる歪みが半田７によって緩和されるので、光学部品の消光性は低下しない。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。図１は本発明を適用する光アイソレータの一実施例の断面図である。同図に示されるように、円筒１となる金属フレーム筒内に偏光子５、ファラデー回転子３、検光子６が光の入射側から順に配置されている。ファラデー回転子３は磁石２によって囲まれている。前記の光アイソレータ部品は半田７によって接合されている。半田７のうち、偏光子５および検光子６と金属ホルダー４との接合部は、厚さが１０μｍ以上となっている。
【００１２】
光アイソレータに入射した光は偏光子５を通過し、ファラデー回転子３によって偏光面が４５度回転する。回転によって光の偏光面が検光子６と一致するので、光は検光子６を通過できる。反射光は逆方向から検光子６に入射した後、ファラデー回転子３に入射する。逆方向からの反射光はファラデー回転子３により偏光面が４５度回転して、偏光子５の偏光面と直交する。このため反射光は、偏光子５で遮断される。
【００１３】
前記光アイソレータを組み立てる工程を以下に説明する。実際に、光アイソレータを組み立てる前に、偏光子５や検光子６と、金属ホルダー４とを半田７で接合し、接合後の偏光ガラスの消光性能を測定した。金属ホルダー４は熱膨張係数が１７．３×１０−６／℃であるステンレス材（ＳＵＳ  ３０４）、偏光子５および検光子６は熱膨張係数が６．５×１０−６／℃のポーラコア（コーニング社製）である。ポーラコアの表面にはニッケル、金等で接合用の薄膜が形成されている。半田７は金８０％、錫２０％の組成であるＡｕ−Ｓｎ２０を約１０μｍに薄膜化したものである。Ａｕ−Ｓｎ２０の融点は２８０℃である。接合の際、半田７の厚さを薄膜の挿入枚数によって調整し、３００℃で１０秒間の加熱処理を行なった。
【００１４】
接合後のポーラコアの消光比を測定し、ダイヤモンドブレードで接合部の中央を切断した。切断面から接合部の膜圧を測定し、接合後のポーラコアの消光比と接合部の半田７の厚さとの関係を調査した。その結果を図２に示す。又、金属ホルダー４を熱膨張係数が５．０×１０−６／℃であるコバール材として、同様の実験を行ない、その結果を図２に示した。
【００１５】
図２に示されている鎖線はポーラコア単独での消光比（５５ｄＢ）である。金属ホルダー４がＳＵＳ  ３０４の場合、半田７の厚さが１０μｍ以上のときに、接合後のポーラコアの消光比は光アイソレータを製造する際に必要な値である４０ｄＢ以上となった。金属ホルダー４がコバールの場合、半田７の厚さが１０μｍ以上のときに、消光比は５５ｄＢからほとんど低下しなかった。
【００１６】
半田７を金８８％、ゲルマニウム１２％の組成であるＡｕ−Ｇｅ１２にして、ＳＵＳ  ３０４と接合後のポーラコアの消光比を調査した。Ａｕ−Ｇｅ１２の融点は３５３℃である。３８０℃で１０秒間の加熱処理を行い、ポーラコアとＳＵＳ
３０４とを接合した。Ａｕ−Ｓｎ２０の場合と同様に、半田７の厚さが１０μｍ以上のときに、接合後のポーラコアの消光比は４０ｄＢ以上を示した。
【００１７】
金属ホルダー４とポーラコアとがＡｕ−Ｓｎ２０で接合されている部品を用い、光アイソレータを組み立てた。他の部品として磁石２にサマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）円筒磁石、ファラデー回転子３にビスマス（Ｂｉ）置換ガーネットを用い、ファラデー回転角度を４４．７度に調整し、挿入損失を０．０８ｄＢとした。
【００１８】
金属ホルダー４がＳＵＳ  ３０４の光アイソレータの順方向挿入損失は０．１５ｄＢ、逆方向挿入損失は３５ｄＢとなった。金属ホルダー４がコバール材の光アイソレータの順方向挿入損失は０．１６ｄＢ、逆方向挿入損失は４２ｄＢとなった。
【００１９】
上記光アイソレータとの比較例として、ＳＵＳ  ３０４とポーラコアとを接合しているＡｕ−Ｓｎ２０の厚さが５μｍである光アイソレータを組み立てた。順方向挿入損失は０．１６ｄＢであったが、逆方向挿入損失が２９ｄＢという低い値になった。Ａｕ−Ｓｎ２０の厚さを１０μｍ以下の範囲で変化させたが、逆方向挿入損失は３３ｄＢまでしか上がらなかった。
【００２０】
ＳＵＳ  ３０４とポーラコアとの間のＡｕ−Ｓｎ２０の厚さが１０μｍ以上の光アイソレータの耐久性および５μｍの光アイソレータの耐久性をヒートサイクル試験器（ダバイエスペック（株）製）で調査した。厚さが５μｍの光アイソレータは２０サイクル後、ポーラコアにクラックが発生した。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の光アイソレータ部品の接合方法によれば、光学部品と金属ホルダーとが冷えて収縮しても、両部品の収縮の違いによる歪みが光学部品にたまることがない。従って、これらの部品を組み立てて得られる光アイソレータの消光性能は非常に高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光アイソレータの一実施例の断面図である。
【図２】半田によって金属ホルダーと接合した後のポーラコアの消光比と、半田の厚さとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１はフレーム筒、２は磁石、３はファラデー回転子、４は金属ホルダー、５は偏光子、６は検光子、７は半田である。
【図１】
0003600290.tif 000002
【図２】
0003600290.tif 000003