(57)【要約】【課題】製造時のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜(ＲＩＧ膜)の割れ等が防止され、ファラデー回転角の精度が高く、ハイパワー用光アイソレータに適用されても挿入損失が増加し難いファラデー回転子の製造方法を提供する。【解決手段】非磁性ガーネット基板（育成基板）2-1上にＲＩＧ膜1-1を育成し、ＲＩＧ膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程と、平面状に加工されたＲＩＧ膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板3-1を貼り付けかつ該接着剤を硬化させることなく育成基板を研削して除去し、露出したＲＩＧ膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程と、育成基板が除去された側のＲＩＧ膜に上記接着剤を用いて第二放熱用基板を貼り付ける第三工程と、ＲＩＧ膜の両面側に第一放熱用基板と第二放熱用基板を貼り付けた後、上記接着剤を硬化させる第四工程を具備することを特徴とする。【選択図】図３
2015161729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と該ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に光学用接着剤を介し接着された第一放熱用基板並びに第二放熱用基板を有し、かつ、ファラデー回転角の合計が４５度となるように複数個を組み合わせて適用されるファラデー回転子の製造方法において、
非磁性ガーネット基板上にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を育成し、かつ、育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程と、
平面状に加工されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板を貼り付け、かつ、該光学用接着剤を硬化させることなく非磁性ガーネット基板を研削して除去すると共に、露出したビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程と、
非磁性ガーネット基板が除去された側のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第二放熱用基板を貼り付ける第三工程と、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に第一放熱用基板と第二放熱用基板を貼り付けた後、上記光学用接着剤を硬化させる第四工程、
を具備することを特徴とするファラデー回転子の製造方法。
【請求項２】
硬化温度が９０℃以上のエポキシ樹脂により上記光学用接着剤が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項３】
第二工程において、３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の温度条件下で光学用接着剤を１時間〜２４時間加熱して上記光学用接着剤を硬化させることなくその粘性を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項４】
３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の上記温度条件が３０℃以上かつ８０℃以下であることを特徴とする請求項３に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項５】
３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の温度条件下で１時間〜２４時間加熱された光学用接着剤の粘度が０．０４〜０．１０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項３に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項６】
上記第一放熱用基板並びに第二放熱用基板がサファイアで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項７】
上記第一放熱用基板並びに第二放熱用基板とビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜との間に対接着剤用反射防止膜が形成され、かつ、第一放熱用基板並びに第二放熱用基板の上記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とは反対側に位置する各面に対空気用反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のファラデー回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相エピタキシャル法（以下、ＬＰＥ法と称する）により育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜で構成されるファラデー回転子に係り、特に、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に光学用接着剤を介し接着された第一放熱用基板並びに第二放熱用基板を有するファラデー回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性ガーネット単結晶はファラデー効果を有しており、光通信や加工用レーザの戻り光対策に利用される光アイソレータの中心材料である。近年、この種の磁性ガーネット単結晶として、ＬＰＥ法により非磁性ガーネット基板上に育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜が主流になっている。ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜は、希土類鉄ガーネット単結晶中における希土類元素の一部がビスマスで置換されたもので、厚さ数百μｍ程度を有する結晶膜である。尚、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜の育成にＬＰＥ法が採用されている理由は、ＬＰＥ法が量産性に優れるため高品質の結晶膜を低価格で製造できるからである。
【０００３】
そして、上記非磁性ガーネット基板上に育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜（以下、ＲＩＧ膜と称する）は、研削と研磨工程によりＲＩＧ膜のファラデー回転角が４５度となるよう加工され、光アイソレータのファラデー回転子用材料として提供されている。
【０００４】
ところで、光アイソレータは、従来、出力５Ｗ程度のレーザを適用対象としていたが、近年、出力１０Ｗ以上のハイパワーレーザを対象とするものも多くなってきている。
【０００５】
上記ハイパワーレーザ用の場合、ファラデー回転角が４５度に加工されたＲＩＧ膜両面に放熱用サファイア（Sapphire）を貼り付けた構造（Sapphire／ＲＩＧ／Sapphire：以下、放熱用基板としてのSapphireを「Ｓ」と表記する）の光アイソレータでは、レーザが導入された際のＲＩＧ膜で発生する熱量が大きいため、放熱用サファイアにより十分な放熱を行うことが困難となり温度が上昇する。そして、温度上昇に起因してＲＩＧ膜の光透過率が低くなるため、挿入損失（insertion loss：以下、「ＩＬ」と略称する）が増加して基準外となってしまう。ＰＩＯＩ（Polarization Independent Optical Isolator：偏光無依存型光アイソレータ）の部品中において、熱源となるものは光を吸収するＲＩＧ膜のみである。
【０００６】
そこで、このような温度上昇を防止するため、ファラデー回転角が２２．５度に加工されたＲＩＧ膜を２枚用い、あるいは、ファラデー回転角が１５度に加工されたＲＩＧ膜を３枚用いると共に、これ等ＲＩＧ膜間にもサファイア等の放熱用基板を挿入して放熱性を高める（すなわち、ファラデー回転角が２２．５度の場合にはＳ／ＲＩＧ／Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ、ファラデー回転角が１５度の場合にはＳ／ＲＩＧ／Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ）ことにより、上記挿入損失（ＩＬ）を増加させない手法が開発されている。
【０００７】
尚、図１は、ファラデー回転角が４５度に加工された１枚のＲＩＧ膜を用いた「４５度品」に係る光アイソレータと、ファラデー回転角が２２．５度に加工された２枚のＲＩＧ膜を用いた「２２．５度品」に係る光アイソレータについて、その入力パワーと挿入損失（「ＩＬ」）との関係を示したグラフ図で、図１のグラフ図から「２２．５度品」に係る光アイソレータの方が挿入損失（「ＩＬ」）に優れていることが確認される。
【０００８】
但し、複数のＲＩＧ膜を用いる方法は、ＲＩＧ膜が薄くなることに起因して加工時におけるＲＩＧ膜の反りや厚みムラが問題となったため、特許文献１に開示されているように、予めＲＩＧ膜を放熱用基板に接着させた後、ＲＩＧ膜を所望の厚さに研磨することによってＲＩＧ膜の反りや厚みムラを改善する方法が提案されている。
【０００９】
しかし、特許文献１で提案された方法は、エピタキシャル成長用基板上にＲＩＧ膜を育成し、図２に示すようにエピタキシャル成長用基板（図示せず）を削り落として薄いＲＩＧ膜２０を単体の状態にし、かつ、薄いＲＩＧ膜２０に対接着剤用反射防止膜２１を形成した後、対接着剤用反射防止膜３１が設けられたサファイア等の放熱用基板３０に上記薄いＲＩＧ膜２０を接着させる手法が採られているため、エピタキシャル成長用基板の削り落としやその後のハンドリング時において薄いＲＩＧ膜にクラックが生じたり、ＲＩＧ膜が割れたりして、収率を低下させる新たな問題が懸念されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２９２７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、製造時におけるＲＩＧ膜のクラックや割れが防止され、かつ、ファラデー回転角の精度が高いと共に、ハイパワー用の光アイソレータに適用された場合でも挿入損失が増加し難いファラデー回転子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、特許文献１で提案された手法、すなわち、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）を削り落として薄いＲＩＧ膜を単体の状態にし、サファイア等の放熱用基板に単体の状態にされた薄いＲＩＧ膜を接着させた後、該ＲＩＧ膜を所望の厚さに研磨する手法とは異なる以下の方法を検討した。
【００１３】
まず、特許文献１で提案された手法と同様、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）上にＲＩＧ膜を育成し、育成されたＲＩＧ膜を研削、研磨して平面状に加工した後、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）を削り落とさずに上記ＲＩＧ膜に光学用接着剤を用いて放熱用基板（第一放熱用基板）を貼り付ける方法を検討した。この方法では、平面状に加工されたＲＩＧ膜に放熱用基板（第一放熱用基板）が貼り付けられる際、削り落とされていないエピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）によりＲＩＧ膜が保持されるため、ＲＩＧ膜にクラックが生じたり割れたりする現象を回避できることが確認された。
【００１４】
次に、平面状に加工されたＲＩＧ膜に光学用接着剤を用いて放熱用基板（第一放熱用基板）を貼り付けた後、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）を削り落とすと共に、露出したＲＩＧ膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する工程について検討した。この工程の際、平面状に加工されたＲＩＧ膜に光学用接着剤を用いて放熱用基板（第一放熱用基板）を貼り付け、かつ、高温加熱処理して光学用接着剤を硬化させた場合、ＲＩＧ膜の一方面に存在するエピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）と他方面に存在する放熱用基板（第一放熱用基板）の熱膨張率が異なるため、熱膨張率が大きい基板側（すなわち、非磁性ガーネット基板側）を凸の状態にしてＲＩＧ膜が湾曲し、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）を削り落とすときにＲＩＧ膜中央部が削られてＲＩＧ膜の平面性が低下すると共に、露出したＲＩＧ膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定することが難しくなることが確認された。そこで、平面状に加工されたＲＩＧ膜に光学用接着剤を用いて放熱用基板（第一放熱用基板）を貼り付け、かつ、光学用接着剤を硬化させることなくエピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）を削り落とすと共に、露出したＲＩＧ膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する方法を採ったところ、ＲＩＧ膜の上記湾曲現象が回避されて高い精度でもって所望のファラデー回転角に設定することができ、かつ、エピタキシャル成長用基板（非磁性ガーネット基板）の除去作業にも支障を来さないことが確認された。
【００１５】
本発明はこのような技術的検討を経て完成されたものである。
【００１６】
すなわち、請求項１に係る発明は、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と該ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に光学用接着剤を介し接着された第一放熱用基板並びに第二放熱用基板を有し、かつ、ファラデー回転角の合計が４５度となるように複数個を組み合わせて適用されるファラデー回転子の製造方法において、
非磁性ガーネット基板上にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を育成し、かつ、育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程と、
平面状に加工されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板を貼り付け、かつ、該光学用接着剤を硬化させることなく非磁性ガーネット基板を研削して除去すると共に、露出したビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程と、
非磁性ガーネット基板が除去された側のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第二放熱用基板を貼り付ける第三工程と、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に第一放熱用基板と第二放熱用基板を貼り付けた後、上記光学用接着剤を硬化させる第四工程、
を具備することを特徴とし、
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載のファラデー回転子の製造方法において、
硬化温度が９０℃以上のエポキシ樹脂により上記光学用接着剤が構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、
請求項１または２に記載のファラデー回転子の製造方法において、
第二工程において、３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の温度条件下で光学用接着剤を１時間〜２４時間加熱して上記光学用接着剤を硬化させることなくその粘性を低下させることを特徴とし、
請求項４に係る発明は、
請求項３に記載のファラデー回転子の製造方法において、
３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の上記温度条件が３０℃以上かつ８０℃以下であることを特徴とし、
請求項５に係る発明は、
請求項３に記載のファラデー回転子の製造方法において、
３０℃以上かつ光学用接着剤の硬化温度未満の温度条件下で１時間〜２４時間加熱された光学用接着剤の粘度が０．０４〜０．１０Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
【００１８】
次に、請求項６に係る発明は、
請求項１〜５のいずれかに記載のファラデー回転子の製造方法において、
上記第一放熱用基板並びに第二放熱用基板がサファイアで構成されていることを特徴とし、
請求項７に係る発明は、
請求項１〜６のいずれかに記載のファラデー回転子の製造方法において、
上記第一放熱用基板並びに第二放熱用基板とビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜との間に対接着剤用反射防止膜が形成され、かつ、第一放熱用基板並びに第二放熱用基板の上記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とは反対側に位置する各面に対空気用反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明は、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と該ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に光学用接着剤を介し接着された第一放熱用基板並びに第二放熱用基板を有し、かつ、ファラデー回転角の合計が４５度となるように複数個を組み合わせて適用されるファラデー回転子の製造方法において、
非磁性ガーネット基板上にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を育成し、かつ、育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程と、
平面状に加工されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板を貼り付け、かつ、該光学用接着剤を硬化させることなく非磁性ガーネット基板を研削して除去すると共に、露出したビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程と、
非磁性ガーネット基板が除去された側のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第二放熱用基板を貼り付ける第三工程と、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に第一放熱用基板と第二放熱用基板を貼り付けた後、上記光学用接着剤を硬化させる第四工程、
を具備することを特徴とする。
【００２０】
そして、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程では、平面状に加工されるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜が非磁性ガーネット基板により保持されているため、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜にクラックや割れが生ずる現象を回避することが可能となる。
【００２１】
また、平面状に加工されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板を貼り付ける第二工程でも、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜は非磁性ガーネット基板により保持されているため、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜にクラックや割れを生じさせることなく第一放熱用基板を貼り付けることが可能となる。
【００２２】
更に、光学用接着剤を用いて第一放熱用基板が貼り付けられたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜から非磁性ガーネット基板を研削して除去すると共に、露出したビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程では、上記光学用接着剤を硬化させることなく非磁性ガーネット基板を研削、除去していることから、放熱用基板と非磁性ガーネット基板における熱膨張率の差異に起因して一方の基板側にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜が湾曲する現象を回避できるため、高い精度でもって所望のファラデー回転角に設定することが可能となり、かつ、非磁性ガーネット基板の除去作業にも支障を来すことがない。
【００２３】
このため、請求項１に係るファラデー回転子の製造方法によれば、製造時におけるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜のクラックや割れが防止され、かつ、設定されたファラデー回転角の精度が高いと共に、ハイパワー用の光アイソレータに適用された場合でも挿入損失が増加し難いファラデー回転子を得ることが可能となる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ファラデー回転角が４５度に加工された１枚のＲＩＧ膜を用いた「４５度品」に係る光アイソレータとファラデー回転角が２２．５度に加工された２枚のＲＩＧ膜を用いた「２２．５度品」に係る光アイソレータについてその入力パワーと挿入損失（ＩＬ）との関係を示したグラフ図。
【図２】エピタキシャル成長用基板が削り落とされた薄いＲＩＧ膜にサファイア等の放熱用基板を接着させる工程を示す特許文献１に係る製造法の説明図。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る第一工程から第二工程途中までを示す工程説明図。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る上記第二工程の途中から第四工程までを示す工程説明図。
【図５】本発明に係る製造方法により得られた大面積ファラデー回転子が光アイソレータに搭載されるサイズにカットされる工程を示す説明図。
【図６】図６（Ａ）は、本発明に係る第二工程において光学用接着剤を用いてＲＩＧ膜に第一放熱用基板を貼り付けかつ光学用接着剤を加熱、硬化させた場合、非磁性ガーネット基板の熱膨張率と第一放熱用基板の熱膨張率との差に起因して発生する湾曲現象を示す説明図、図６（Ｂ）は、湾曲した非磁性ガーネット基板を研削して除去した場合、ＲＩＧ膜中央部も研削されてＲＩＧ膜の平面性が低下してしまう弊害を示す説明図。
【図７】本発明で適用された光学用接着剤の温度と粘度との関係を示すグラフ図。
【図８】ファラデー回転角が１５度に加工された３枚のＲＩＧ膜を用い、３個のファラデー回転子が隙間を介して組み込まれた偏光無依存型光アイソレータの概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
上述したように本発明に係るファラデー回転子の製造方法は、
非磁性ガーネット基板上にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を育成し、かつ、育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して平面状に加工する第一工程と、
平面状に加工されたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第一放熱用基板を貼り付け、かつ、該光学用接着剤を硬化させることなく非磁性ガーネット基板を研削して除去すると共に、露出したビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する第二工程と、
非磁性ガーネット基板が除去された側のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜に光学用接着剤を用いて第二放熱用基板を貼り付ける第三工程と、
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の両面側に第一放熱用基板と第二放熱用基板を貼り付けた後、上記光学用接着剤を硬化させる第四工程、
を具備することを特徴とするものである。
【００２７】
（１）第一工程
図３（Ａ）に示すように、液相エピタキシャル法（ＬＰＥ法）により非磁性ガーネット基板２−１上にビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜（以下、ＲＩＧ膜と略称する）１−１を育成する。
【００２８】
尚、上記非磁性ガーネット基板２−１としては、Ｇｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12基板（ＧＳＧＧ基板）が例示され、また、ＲＩＧ膜１−１としては、組成式Ｎｄ0.71Ｇｄ1.10Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12で示されるガーネット結晶膜が例示される。
【００２９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、育成されたＲＩＧ膜１−１を研削、研磨して平面状に加工する。
【００３０】
そして、ＲＩＧ膜１−１を研削、研磨して平面状に加工する際、ＲＩＧ膜１−１は非磁性ガーネット基板２−１により保持されているため、ＲＩＧ膜１−１にクラックが生じたり割れたりする現象を回避することができる。
【００３１】
（２）第二工程
（２−１）貼り付け工程
次に、図３（Ｃ）〜（Ｄ）に示すように、平面状に加工されたＲＩＧ膜１−１に光学用接着剤（図示せず）を用いて第一放熱用基板３−１を貼り付ける。
【００３２】
平面状に加工された上記ＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１が貼り付けられる際、ＲＩＧ膜１−１は非磁性ガーネット基板２−１により保持されているため、ＲＩＧ膜１−１にクラックや割れを生じさせることなく第一放熱用基板３−１を貼り付けることができる。
【００３３】
上記第一放熱用基板３−１としては、特許文献１に記載されたサファイア基板が例示される。尚、サファイア基板は複屈折性を有するが、Ｃ面サファイア基板を適用することで等方的となる。
【００３４】
また、図３（Ｃ）中、符号４ａは、第一放熱用基板３−１の一方面とＲＩＧ膜１−１にそれぞれ設けられた対接着剤用反射防止膜を示し、符号４ｂは、第一放熱用基板３−１の他方面に設けられた対空気用反射防止膜を示している。
【００３５】
（２−２）非磁性ガーネット基板の研削、除去と、ファラデー回転角の設定工程
次に、光学用接着剤（図示せず）を硬化させることなく図４（Ａ）に示すように非磁性ガーネット基板２−１を研削して除去すると共に、非磁性ガーネット基板２−１が除去されて露出したＲＩＧ膜１−１を研削、研磨して所望のファラデー回転角、例えば、２２．５度、１５度に設定する。
【００３６】
尚、光学用接着剤（図示せず）を用いて第一放熱用基板３−１をＲＩＧ膜１−１に貼り付ける際、高温加熱処理して光学用接着剤を硬化させた場合、ＲＩＧ膜１−１の一方面に存在する非磁性ガーネット基板２−１の熱膨張率と他方面に存在するＣ面サファイア基板から成る第一放熱用基板３−１の熱膨張率とが異なるため、図６（Ａ）に示すように熱膨張率が大きい基板側（図６Ａでは非磁性ガーネット基板２−１側）を凸の状態にしてＲＩＧ膜１−１が湾曲し、非磁性ガーネット基板２−１を研削、除去したときに、図６（Ｂ）に示すようにＲＩＧ膜１−１中央部も削られてＲＩＧ膜１−１の平面性が低下してしまう。
【００３７】
このため、本発明に係るファラデー回転子の製造方法では、光学用接着剤を用いてＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付け、光学用接着剤を硬化させることなく図４（Ａ）に示すように非磁性ガーネット基板２−１を研削して除去すると共に、非磁性ガーネット基板２−１が除去されて露出したＲＩＧ膜１−１を研削、研磨して所望のファラデー回転角に設定する方法を採用している。
【００３８】
そして、このような方法を採用したことにより、ＲＩＧ膜１−１の湾曲現象が回避されるため、高い精度でもって所望のファラデー回転角に設定することができ、かつ、非磁性ガーネット基板２−１の除去作業にも支障を来さない利点を有している。
【００３９】
ところで、３０℃以上かつ適用した光学用接着剤の硬化温度未満の温度条件下で光学用接着剤を１時間〜２４時間加熱することで、上記光学用接着剤を硬化させることなくその粘性を低下させて光学用接着剤内に含まれるボイド等を除去することが可能となる。例えば、３０℃以上かつ８０℃以下の温度条件下で光学用接着剤を１時間〜２４時間加熱することで光学用接着剤を硬化させることなく光学用接着剤の粘度を０．０４〜０．１０Ｐａ・ｓに低下させることができ、これにより光散乱の原因となる光学用接着剤内のボイド等を除去することが可能となる。尚、上記加熱処理により光学用接着剤の粘度を低下させた場合、上記非磁性ガーネット基板の研削加工については常温に戻して行うことが望ましい。光学用接着剤の粘度が低い状態下で非磁性ガーネット基板の研削加工を行った場合、硬化前における光学用接着剤の接着強度が弱まって非磁性ガーネット基板の剥がれ等を引き起こす危険性があるからである。このため、光学用接着剤内のボイド等を除去するために加熱処理を行った場合には、加熱処理後における接着剤の温度が常温に戻るまで上記非磁性ガーネット基板の研削加工を待った方が好ましい。
【００４０】
次に、本発明に係るファラデー回転子は、ファラデー回転角の合計が４５度となるように複数個を組み合わせて適用されるため、研削、研磨処理後におけるＲＩＧ膜の厚みムラは１１ｍｍ角内で１μｍ以下が好ましい。
【００４１】
（２−３）光学用接着剤
次に、本発明で適用可能な光学用接着剤として、例えば、硬化温度が９０℃以上のエポキシ樹脂であって、接着剤の粘度と温度との関係が、例えば、図７のグラフ図で示されるものが挙げられる。
【００４２】
すなわち、このエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するもので、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＦ、水添ビスフェノールＡ等や、カテコール、レゾルシンなどの多価フェノールとエピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエーテルや、ｐ−オキシ安息香酸、β−オキシナフト香酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒドリンを反応させて得られるグリシジルエーテルエステルや、フタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸から得られるポリグリシジルエステル、更にはノボラック型エポキシやエポキシ化ポリオレフィン等が例示される。
【００４３】
以下、主剤と硬化剤を主成分とした二液性エポキシ樹脂（混合型接着剤）の一例について説明する。
【００４４】
尚、この二液性エポキシ樹脂（混合型接着剤）は実施例で適用されているものであり、以下のようにして製造されている。
【００４５】
（主剤）
エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型「ＥＰＩＫＯＴＥ  ８２８」：シェル社製  エポキシ樹脂登録商標）１００重量部に対し、メタノールと微量の蟻酸（または酢酸）を加え、混合攪拌した後、温度２０±５℃の条件で有機溶剤に溶かした０．５重量部のオクチル酸スズを混合した。
【００４６】
混合後、６０℃程度の条件で加温、攪拌し、その後、常温に戻しかつ純水を加え真空攪拌によりアルコール（メタノール）、水および蟻酸（または酢酸）を除去する。
【００４７】
次に、γグリシドキシトリメトキシシラン５重量部と、アルコール系溶剤および純水を若干加え、６０±２０℃で真空攪拌脱泡を行った後、冷却器を使い徐々に冷却して、エポキシ基以外の活性基部分の一部若しくは全部が金属石鹸により不活性化されかつ少なくとも１のエポキシ基にシランカップリング剤が結合されたシラン変性エポキシ樹脂を得た。
【００４８】
（硬化剤）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に、メンセンジアミン（ＭＤＡ）６０重量部を加え、１５重量％酢酸水溶液中で６０±５℃で混合攪拌した後、室温に戻し、１０重量％アンモニア水にて中和させ、更に水とメタノールにて洗浄を行った後、減圧蒸留を行い、ＭＤＡアダクトを得た。
【００４９】
このＭＤＡアダクト４０重量部にポリオキシアルキレンジアミンを６０重量部混合し窒素ガス中で混合攪拌を行い硬化剤とした。
【００５０】
そして、主剤：硬化剤の重量割合を１００：２５として二液性エポキシ樹脂（混合型接着剤）を得た。
【００５１】
（３）第三工程と第四工程
次に、図４（Ａ）に示すように非磁性ガーネット基板２−１が除去された側のＲＩＧ膜１−１に、図４（Ｂ）に示すように光学用接着剤（図示せず）を用いＣ面サファイア基板から成る第二放熱用基板３−２を貼り付けた後、上記光学用接着剤を硬化させることにより図４（Ｃ）に示す大面積のファラデー回転子を製造することができる。
【００５２】
尚、図４（Ａ）〜（Ｃ）中、符号４ａは、第一放熱用基板３−１および第二放熱用基板３−２の一方面とＲＩＧ膜１−１にそれぞれ設けられた対接着剤用反射防止膜を示し、符号４ｂは、第一放熱用基板３−１および第二放熱用基板３−２の他方面にそれぞれ設けられた対空気用反射防止膜を示している。
【００５３】
また、製造された大面積（例えば、１１ｍｍ角）のファラデー回転子は、図５に示すように光アイソレータに搭載されるサイズ（例えば、２．２ｍｍ角）のファラデー回転子にカットされて用いられる。
【００５４】
（４）偏光無依存型光アイソレータ
図８は、ファラデー回転角が１５度に加工された３枚のＲＩＧ膜を用い、３個のファラデー回転子が隙間を介して組み込まれた偏光無依存型光アイソレータの概略構成を示す説明図である。
【００５５】
すなわち、この偏光無依存型光アイソレータは、本発明方法により製造されかつ光軸上に沿って配置された３個のファラデー回転子８１、８２、８３と、楔形状を有しかつファラデー回転子を中央にして光軸上外側にそれぞれ設けられた複屈折結晶８４、８５と、各ファラデー回転子８１、８２、８３の第一放熱用基板並びに第二放熱用基板（Ｃ面サファイア基板により各々構成されている）に接触しかつ各ファラデー回転子８１、８２、８３を保持する高熱伝導性ホルダ８６と、該高熱伝導性ホルダ８６を保持する外側ホルダ８７と、外側ホルダ８７を覆うように設けられた筒状磁石８８とで主要部が構成されている。
【００５６】
そして、図８に示された偏光無依存型光アイソレータにおいては、３個のファラデー回転子が隙間を介して組み込まれているため、隙間を設けずに３枚のＲＩＧ膜がサファイア基板Ｓを介し積層された構造（Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ／ＲＩＧ／Ｓ）を有する従来の光アイソレータと較べ、空冷作用が加わる分、放熱性に優れる利点を有している。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明する。
【００５８】
１１ｍｍ角の非磁性ガーネット基板（上述したＧＳＧＧ基板）上に育成したＲＩＧ膜として、組成式Ｎｄ0.71Ｇｄ1.10Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12で示されるガーネット結晶膜を適用し、かつ、非磁性ガーネット基板２−１により保持した状態で平面状に研削、研磨して、膜厚２００μｍ以下に設定すると共に、図３（Ｃ）に示すようにＲＩＧ膜１−１の研磨面に対接着剤用反射防止膜４ａを設けたもの（特許文献１に記載された方法と異なり非磁性ガーネット基板２−１は削り落とされていない）を予め準備した。
【００５９】
また、第一放熱用基板３−１と第二放熱用基板３−２として、１１ｍｍ角でかつ厚みが４００μｍのＣ面サファイア基板をそれぞれ適用し、図３（Ｃ）と図４（Ｂ）に示すようにＲＩＧ膜１−１に面する側の第一放熱用基板３−１と第二放熱用基板３−２の各面に対接着剤用反射防止膜４ａを設けると共に、第一放熱用基板３−１と第二放熱用基板３−２の他方の各面に対空気用反射防止膜４ｂを設けたものを予め準備した。
【００６０】
［実施例１］
図３（Ｃ）に示すように非磁性ガーネット基板２−１上に育成されたＲＩＧ膜１−１の研磨面に設けられた対接着剤用反射防止膜４ａ側と、第一放熱用基板３−１に設けられた対接着剤用反射防止膜４ａ側を対向させ、硬化温度が９０℃以上でかつ図７のグラフ図に示された温度−粘度特性を有するエポキシ接着剤（主剤と硬化剤を主成分とした上記二液性エポキシ樹脂）を用いて図３（Ｄ）に示すようにＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付けると共に、オーブンの加熱温度を８０℃に設定かつ７時間加熱してエポキシ接着剤を硬化させることなくエポキシ接着剤の粘度を０．０５（Ｐａ・ｓ）程度まで低下させてエポキシ接着剤内のボイド等を除去しかつ常温に戻した後、図４（Ａ）に示すように非磁性ガーネット基板２−１を研削により除去すると共に、非磁性ガーネット基板２−１が除去されて露出したＲＩＧ膜１−１を研削、研磨して、所望とするファラデー回転角（２２．５度）の膜厚（７０μｍ）に設定された構造体を得た。
【００６１】
次に、第一放熱用基板３−１が接着され、かつ、非磁性ガーネット基板２−１が除去されて所望のファラデー回転角に設定されたＲＩＧ膜１−１の露出面に、図４（Ｂ）に示すように対接着剤用反射防止膜４ａを成膜し、かつ、ＲＩＧ膜１−１の対接着剤用反射防止膜４ａ側と、第二放熱用基板３−２に設けられた対接着剤用反射防止膜４ａ側を対向させ、上記エポキシ接着剤（図示せず）を用いて図４（Ｃ）に示すようにＲＩＧ膜１−１に第二放熱用基板３−２を貼り付けた後、オーブンの加熱温度を１２０℃に上昇させ、かつ、３時間加熱してエポキシ接着剤を硬化させ、実施例１に係る大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を製造した。
【００６２】
そして、同様の条件により大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を１５枚製造し、得られた１５枚のファラデー回転子について、クラックや割れの有無、ＲＩＧ膜の反り、厚みムラを調べたところ、ファラデー回転子のクラックや割れは確認されず、かつ、ＲＩＧ膜の反りや厚みムラも確認されなかった。
【００６３】
［実施例２］
ＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付けるための光学用接着剤として実施例１で使用したエポキシ接着剤（主剤と硬化剤を主成分とした二液性エポキシ樹脂）を用い、かつ、オーブンの加熱温度を７０℃、８時間加熱してエポキシ接着剤を硬化させることなくエポキシ接着剤の粘度を０．０４（Ｐａ・ｓ）程度まで低下させてエポキシ接着剤内のボイド等を除去しかつ常温に戻した以外は実施例１と同様にして実施例２に係る大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を１５枚製造した。
【００６４】
そして、実施例１と同様、１５枚のファラデー回転子について、クラックや割れの有無、ＲＩＧ膜の反り、厚みムラを調べたところ、ファラデー回転子のクラックや割れは確認されず、かつ、ＲＩＧ膜の反りや厚みムラも確認されなかった。
【００６５】
［実施例３］
ＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付けるための光学用接着剤として実施例１で使用したエポキシ接着剤（主剤と硬化剤を主成分とした二液性エポキシ樹脂）を用い、かつ、オーブンの加熱温度を６０℃、１５時間加熱してエポキシ接着剤を硬化させることなくエポキシ接着剤の粘度を０．０７（Ｐａ・ｓ）程度まで低下させてエポキシ接着剤内のボイド等を除去しかつ常温に戻した以外は実施例１と同様にして実施例３に係る大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を１５枚製造した。
【００６６】
そして、実施例１と同様、１５枚のファラデー回転子について、クラックや割れの有無、ＲＩＧ膜の反り、厚みムラを調べたところ、ファラデー回転子のクラックや割れは確認されず、かつ、ＲＩＧ膜の反りや厚みムラも確認されなかった。
【００６７】
［実施例４］
ＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付けるための光学用接着剤として実施例１で使用したエポキシ接着剤（主剤と硬化剤を主成分とした二液性エポキシ樹脂）を用い、かつ、オーブンの加熱温度を５０℃、２０時間加熱してエポキシ接着剤を硬化させることなくエポキシ接着剤の粘度を０．１０（Ｐａ・ｓ）程度まで低下させてエポキシ接着剤内のボイド等を除去しかつ常温に戻した以外は実施例１と同様にして実施例４に係る大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を１５枚製造した。
【００６８】
そして、実施例１と同様、１５枚のファラデー回転子について、クラックや割れの有無、ＲＩＧ膜の反り、厚みムラを調べたところ、ファラデー回転子のクラックや割れは確認されず、かつ、ＲＩＧ膜の反りや厚みムラも確認されなかった。
【００６９】
［比較例１］
ＲＩＧ膜１−１に第一放熱用基板３−１を貼り付けるための光学用接着剤として実施例１で使用したエポキシ接着剤（主剤と硬化剤を主成分とした二液性エポキシ樹脂）を用い、かつ、オーブンの加熱温度を１２０℃、３時間加熱しエポキシ接着剤を硬化させた状態で非磁性ガーネット基板２−１を研削により除去した以外は実施例１と同様にして比較例１に係る大面積（１１ｍｍ角）のファラデー回転子を１０枚製造した。
【００７０】
そして、実施例１と同様、１０枚のファラデー回転子について、クラックや割れの有無、ＲＩＧ膜の反り、厚みムラを調べたところ、１０枚のファラデー回転子中１０枚に反りが発生し、かつ、加工中において１０枚のファラデー回転子中８枚にクラックの発生が確認され、更に、ＲＩＧ膜の湾曲現象に起因して１１ｍｍ角内で１μｍ以下の厚みムラ条件を満たさせることはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係るファラデー回転子の製造方法によれば、製造時におけるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶膜のクラックや割れが防止され、設定されるファラデー回転角の精度も高いと共に、ハイパワー用の光アイソレータに適用された場合でも挿入損失が増加し難いファラデー回転子を得ることが可能なため、ハイパワー用光アイソレータのファラデー回転子として利用される産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【００７２】
１−１  ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜（ＲＩＧ膜）
２−１  非磁性ガーネット基板
３−１  第一放熱用基板
３−２  第二放熱用基板
４ａ  対接着剤用反射防止膜
４ｂ  対空気用反射防止膜
２０  ＲＩＧ膜
２１  対接着剤用反射防止膜
３０  放熱用基板
３１  対接着剤用反射防止膜
８１  ファラデー回転子
８２  ファラデー回転子
８３  ファラデー回転子
８４  複屈折結晶
８５  複屈折結晶
８６  高熱伝導性ホルダ
８７  外側ホルダ
８８  筒状磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015161729.tif 000009
【図８】
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