(57)【要約】【課題】部品サイズを変更せずに有効径が拡張された光アイソレータを提供しかつこの製造方法を提供する。【解決手段】２つの偏光子11、13と１つのファラデー回転子12を有しこれ等がその光透過面で貼り合わされて成る略直方体形状の光アイソレータ素子101と、この光アイソレータ素子が収容される円形状の貫通孔を有しかつ光アイソレータ素子のファラデー回転子を磁気的に飽和させる筒状永久磁石40とを備える光アイソレータであって、未硬化の常温時における粘度が20〜95Pa・sでかつ硬化後のショア硬度がA30〜45である接着剤10により光アイソレータ素子が筒状永久磁石の貫通孔内壁に接合されていることを特徴とする。この光アイソレータでは、光アイソレータ素子や筒状永久磁石等を固定するホルダーが不要となるため、製造コストの削減と製品の小型化が図れ、有効径の拡張が図れる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの偏光子と１つのファラデー回転子を有しかつこれ等がその光透過面で貼り合わされて成る略直方体形状の光アイソレータ素子と、この光アイソレータ素子が収容される円形状の貫通孔を有しかつ光アイソレータ素子のファラデー回転子を磁気的に飽和させる筒状永久磁石とを備える光アイソレータにおいて、
未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤により光アイソレータ素子が筒状永久磁石の貫通孔内壁に接合されていることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
上記光アイソレータ素子におけるファラデー回転子と筒状永久磁石の貫通孔内壁との空隙部分が、上記接着剤により隙間なく充填されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光アイソレータの製造方法において、
２分割された未着磁の第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石とで上記筒状永久磁石が構成され、未着磁の第一筒状永久磁石と上記光アイソレータ素子がその中心軸を一致させかつ中心軸方向の相対位置を規制させた状態で載置される接着治具にこれ等第一筒状永久磁石と光アイソレータ素子を収容する第一工程と、
上記接着治具に収容された第一筒状永久磁石の貫通孔開放端部とこの貫通孔開放端部に近接する光アイソレータ素子外周面の双方に未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤を塗布すると共に、第二筒状永久磁石の貫通孔開放端部を第一筒状永久磁石の貫通孔開放端部に位置整合させた状態で第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石を合体させる第二工程と、
上記接着剤を硬化させて光アイソレータ素子と第一筒状永久磁石並びに第二筒状永久磁石を一体化させた後、一体化されたこれ等の集合体を上記接着治具から取り外してその筒状永久磁石を着磁させる第三工程、
を具備することを特徴とする光アイソレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光情報システム等で使用される半導体モジュールに組み込まれる光アイソレータに係り、特に、部品サイズを変更せずに従来品より有効径が拡張された光アイソレータとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光アイソレータは、一般に、ファラデー回転子、このファラデー回転子を飽和させるための永久磁石、入射側偏光子、出射側偏光子とで構成される。また、ファラデー回転子に関しては、ファラデー回転子そのものの厚みを調整することにより、光の偏波面が４５度回転するように調整されているものを使用している。
【０００３】
そして、光アイソレータにおいて、入射側偏光子を通過しファラデー回転子に対して順方向に入ってきた直線偏光は、ファラデー回転子を透過することにより入射した直線偏光の偏波面が４５度回転され、その回転位置で透過光量が最大となるように調整された出射側偏光子を透過する。よって、殆ど損失のない光として次の光学系へと伝送される。
【０００４】
また、光アイソレータにおいて、反射戻り光がある場合、出射側偏光子を透過した直線偏光は、ファラデー回転子を透過することにより偏波面が４５度回転され、これにより入射側偏光子と直交することになるため消光する。このようにして、光アイソレータの機能が果たされることになる。
【０００５】
図１（Ａ）（Ｂ）に従来例に係る光アイソレータを示す。
【０００６】
図１（Ａ）（Ｂ）に示す光アイソレータはシリンドリカル型と呼ばれるもので、光の透過経路を中心として、光が通過する円形状の開口部を有する円盤型ホルダー６と、この円盤型ホルダー６に接着固定され、かつ、入射側偏光子１、ファラデー回転子２、出射側偏光子３を接着剤で一体化した略直方体形状の光学素子（以後、光アイソレータ素子と称する）１００と、同じく上記円盤型ホルダー６に接着固定され、かつ、上記ファラデー回転子２を磁気的に飽和させる円筒形状の永久磁石４とでその主要部が構成されている。
【０００７】
ところで、上記シリンドリカル型光アイソレータにおいては、円盤型ホルダー６の開口径が光透過部分の有効径となるが、半導体モジュールに光アイソレータを実装する際の位置調整の容易さを確保するため、上記有効径の拡張が求められている。
【０００８】
この場合、円盤型ホルダー６の開口径を大きくすることにより有効径は拡張されるが、ホルダー６と光アイソレータ素子１００の接着面積が狭くなり、ホルダー６から光アイソレータ素子１００が脱落し易くなってしまう。また、ホルダー６の開口径を大きくする場合は、光アイソレータの部品コストの大部分を占める光アイソレータ素子１００のサイズも大きくする必要があり、コスト上昇を招くという弊害が生じる。更に、光アイソレータ素子１００のサイズを大きくした場合は、ファラデー回転子２の磁気的飽和を維持するために磁石４も大きくする必要があり、光アイソレータの外形寸法が大きくなるという問題も生じてきてしまう。
【０００９】
コストを上昇させたり光アイソレータの外形寸法を大きくさせたりすることなく有効径を拡張させる方策として、有効径を規制するホルダーを無くしてしまう方法が考えられる。このような光アイソレータの一例が特開平４−３３３８１８号公報に記載されている。
【００１０】
特開平４−３３３８１８号公報には、矩形状の貫通孔を有する円筒状磁石の上記貫通孔に光アイソレータ素子を挿入し、かつ、円筒状磁石と光アイソレータ素子を接着剤で固定した光アイソレータが開示されている。そして、このような構造の光アイソレータにおいては、光アイソレータ素子の光透過面がホルダー等により遮蔽されないため、光アイソレータ素子を大きくすることなく有効径の拡張が図れる。
【特許文献１】特開平４−３３３８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、矩形状の貫通孔に略直方体形状の光アイソレータ素子を挿入しかつ接着剤で固定する特開平４−３３３８１８号公報記載の光アイソレータにおいては、以下に示すような欠点があるため、未だ実用化されていないのが現状である。
【００１２】
例えば、円筒状磁石における矩形状の貫通孔に略直方体形状の光アイソレータ素子を挿入する場合、貫通孔と光アイソレータ素子間の隙間が狭いときは粘性の低い接着剤を磁石と光アイソレータ素子の隙間に流し込む必要があるが、接着剤が光アイソレータ素子の光透過面に付着し光学面を汚してしまう危険性があった。また、貫通孔と光アイソレータ素子間の隙間が広いときは、接着剤の注入は容易になるものの、貫通孔の中心に光アイソレータ素子を配置することが困難となり、この結果、円筒状磁石の中心と光アイソレータ素子の中心が一致せず有効径が変化してしまうという欠点があった。更に、接着剤の硬化後における硬度が高い場合、光アイソレータ作製後に光学特性を評価すると、ファラデー回転子に大きな応力がかかるため、反射戻り光を遮断する特性であるアイソレーションが４〜５ｄＢ程度劣化することがあった。
【００１３】
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、部品サイズを変更せずに従来品より有効径が拡張された光アイソレータを提供し、かつ、この光アイソレータを容易に製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、請求項１に係る発明は、
少なくとも２つの偏光子と１つのファラデー回転子を有しかつこれ等がその光透過面で貼り合わされて成る略直方体形状の光アイソレータ素子と、この光アイソレータ素子が収容される円形状の貫通孔を有しかつ光アイソレータ素子のファラデー回転子を磁気的に飽和させる筒状永久磁石とを備える光アイソレータを前提とし、
未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤により光アイソレータ素子が筒状永久磁石の貫通孔内壁に接合されていることを特徴とし、
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の発明に係る光アイソレータを前提とし、
上記光アイソレータ素子におけるファラデー回転子と筒状永久磁石の貫通孔内壁との空隙部分が、上記接着剤により隙間なく充填されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に係る発明は、
請求項１または請求項２に記載の光アイソレータの製造方法を前提とし、
２分割された未着磁の第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石とで上記筒状永久磁石が構成され、未着磁の第一筒状永久磁石と上記光アイソレータ素子がその中心軸を一致させかつ中心軸方向の相対位置を規制させた状態で載置される接着治具にこれ等第一筒状永久磁石と光アイソレータ素子を収容する第一工程と、
上記接着治具に収容された第一筒状永久磁石の貫通孔開放端部とこの貫通孔開放端部に近接する光アイソレータ素子外周面の双方に未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤を塗布すると共に、第二筒状永久磁石の貫通孔開放端部を第一筒状永久磁石の貫通孔開放端部に位置整合させた状態で第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石を合体させる第二工程と、
上記接着剤を硬化させて光アイソレータ素子と第一筒状永久磁石並びに第二筒状永久磁石を一体化させた後、一体化されたこれ等の集合体を上記接着治具から取り外してその筒状永久磁石を着磁させる第三工程を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１または請求項２に記載の光アイソレータによれば、
筒状永久磁石の貫通孔内壁に光アイソレータ素子を接合させる際、未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓである接着剤を用いていることから、未硬化の上記接着剤を光アイソレータ素子等に塗布した際、この接着剤の表面張力により接着剤が垂れ流れたりすることがないため、接着剤が光アイソレータ素子の光透過面に付着して光学面を汚してしまう危険性を著しく低減することが可能となる。また、硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤を用いていることから、ファラデー回転子に大きな応力がかからず、アイソレーションの劣化が抑制される。
【００１７】
また、請求項３に記載の光アイソレータの製造方法によれば、
第一工程において、未着磁の第一筒状永久磁石と光アイソレータ素子がその中心軸を一致させかつ中心軸方向の相対位置を規制させた状態で載置される接着治具を用いていることから、筒状永久磁石における貫通孔の中心に光アイソレータ素子を配置することができるため有効径が変化する弊害を回避させることが可能となる。
【００１８】
従って、請求項１または請求項２に係る光アイソレータを容易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明に係る光アイソレータは、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように互いに円形状の貫通孔を有しかつ２分割された第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２から成る筒状永久磁石４０と、入射側偏光子１１、ファラデー回転子１２、出射側偏光子１３が接着剤で一体化されかつ上記筒状永久磁石４０の貫通孔内に挿入された略直方体形状の光アイソレータ素子１０１と、この光アイソレータ素子１０１を筒状永久磁石４０の貫通孔内壁に接合させる接着剤１０とで構成され、この接着剤１０が、未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤（例えば、アクリル変成シリコーン樹脂）で構成されていることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、本発明に係る光アイソレータにおいては、図３（Ｃ）に示すように入射側偏光子１１、ファラデー回転子１２、出射側偏光子１３共、従来と同様のものを使用することができる。ファラデー回転子１２を磁気的に飽和させるための筒状永久磁石４０に関しては、従来品と同じサイズの光アイソレータ素子を用いる場合は、長さを従来サイズの半分にしたもの、すなわち外径・内径のサイズは同じで、長さが従来サイズの半分のものを２つ用意する。図３（Ａ）に示すように第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２の長さが半分であっても、図３（Ｂ）に示すように２つを合体させて使用するので、ファラデー回転子１２を磁気的に飽和させる能力は従来と変わらない。尚、第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２は未着磁のものを使用し、上記接着剤１０を硬化させて光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１並びに第二筒状永久磁石４２を一体化させた後において着磁させる。
【００２２】
以下、本発明に係る光アイソレータの製造方法について説明する。
【００２３】
まず、図３（Ｄ）および図６（Ａ）に示すように光アイソレータ素子１０１を接着治具５０に載置する。この接着治具５０は、図４および図５に示すように治具の中心に光アイソレータ素子１０１を配置できるように矩形状の素子載置溝５１が設けられ、また、次の工程で載置される第一筒状永久磁石４１の中心軸が光アイソレータ素子１０１の中心軸と一致しかつ中心軸方向の相対位置を規制させた状態で配置できるようにリング状の磁石載置溝５２が設けられている。
【００２４】
次に、図３（Ｄ）および図６（Ｂ）に示すように着磁前の第一筒状永久磁石４１を接着治具５０の磁石載置溝５２に載置し、その後、図６（Ｃ）に示すように未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である上記接着剤１０を、第一筒状永久磁石４１の貫通孔開放端部より上方側にはみ出た光アイソレータ素子１０１の側面と上記貫通孔開放端部の双方がつながるように塗布する。ここで、未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓである接着剤を用いることにより、その表面張力によって接着剤が接着治具５０の底まで垂れ流れたりしないため、第一筒状永久磁石４１と光アイソレータ素子１０１間の隙間部分を直接接合することが可能となる。また、硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤を使用すると、接着剤の硬化時に光アイソレータ素子に加わる応力が抑制されるためか、上述したアイソレーションの劣化が生じない。
【００２５】
最後に、もう一方の第二筒状永久磁石４２にも接着剤を塗布した後、第二筒状永久磁石４２の貫通孔開放端部を、既に載置されている第一筒状永久磁石４１の貫通孔開放端部に位置整合させた状態で第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２を合体させ、かつ、上記接着剤を硬化させる。
【００２６】
そして、光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１並びに第二筒状永久磁石４２を一体化させた後、これ等の集合体を上記接着治具５０から取り外し、かつ、第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２とで構成される筒状永久磁石４０を着磁すれば、図２（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の光アイソレータが完成される。
【００２７】
本発明の光アイソレータによれば、従来の円盤型ホルダーが不要になるため、従来品では接着代となっていた部分も光透過部分の有効径として生かすことが可能となり、かつ、部品サイズを変更することなく光透過部分の有効径を従来品以上に確保することが可能となる。更に、上記ホルダーが不要となるため、コスト削減、製品の小型化も図れる。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２９】
予め１１ｍｍ角の入射側偏光子１１、ファラデー回転子１２、出射側偏光子１３を接着剤により接着し、ダイシングソーにより切断して、光透過面の大きさが１．４ｍｍ角の光アイソレータ素子１０１を作製した（図３Ｃ参照）。また、未着磁の外径３ｍｍ、内径２ｍｍで、高さ１ｍｍの第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２を用意した（図３Ａ参照）。第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２の内径は光アイソレータ素子１０１の光透過面の対角長さより若干大きくなっている。
【００３０】
まず、図４に示すように治具の中心に光アイソレータ素子が配置できるように素子載置溝５１が設けられ、第一筒状永久磁石の中心軸が光アイソレータ素子の中心軸と一致しかつ中心軸方向の相対位置を規制させた状態で配置できるように磁石載置溝５２が設けられている接着治具５０を準備し、この接着治具５０に図６（Ａ）に示すように光アイソレータ素子１０１を載置する。
【００３１】
光アイソレータ素子１０１が接着治具５０に収まり、治具の底面に対して光アイソレータ素子１０１の側面が垂直になっていることを確認した後、図６（Ｂ）に示すように第一筒状永久磁石４１を接着治具５０に載置する。
【００３２】
光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１を載置した後、光アイソレータ素子１０１が第一筒状永久磁石４１の中心に位置し、第一筒状永久磁石４１と光アイソレータ素子１０１との間に生じている隙間が均等であることを確認する。
【００３３】
確認後、光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１との隙間に、未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓでかつ硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５である接着剤（セメダイン社製  商品名ＳｕｐｅｒＸＬ）を注入し、図６（Ｃ）に示すように隙間部分が完全に接着剤で塞がれた状態にする。この時、接着剤が垂れ流れて接着治具５０と光アイソレータ素子１０１が接着されてしまう危険性が考えられるが、未硬化の常温時における粘度が２０〜９５Ｐａ・ｓである上記接着剤を用い、かつ、塗布量を調整することにより、表面張力によって接着剤が垂れ流れること無く、光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１間の隙間部分の接着が可能となる。
【００３４】
接着剤を注入するのと同時に、第一筒状永久磁石４１の貫通孔開放端部にも接着剤を塗布し、もう一方の第二筒状永久磁石４２を載せる。尚、このとき、第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２同士を接合した際に接着剤が外側にはみ出さないように上記貫通孔開放端部への接着剤の塗布量は少量にする（図６Ｄ参照）。
【００３５】
この状態で接着剤を固化させたら、一体化された光アイソレータ素子１０１と第一筒状永久磁石４１並びに第二筒状永久磁石４２の集合体を接着治具５０から取り外し、最後に第一筒状永久磁石４１と第二筒状永久磁石４２とで構成される筒状永久磁石４０を着磁させて光アイソレータが完成される。
【００３６】
得られた光アイソレータにおいては、従来例と相違して光アイソレータ素子をホルダーに接着する必要が無い。このため、ホルダーを不要とすることが可能になり、光アイソレータ素子の光透過面を有効に使うことが可能となる。また、光学特性においては、硬化後のショア硬度がＡ３０〜４５と低い柔軟性を有する上記接着剤を使用しているため、アイソレーションの劣化を防ぐことができている。
【００３７】
そして、光透過面の大きさが１．４ｍｍ角の光アイソレータ素子を用いた場合、光アイソレータ素子の周辺部にダイシングソーによる切断でチッピングが生じていたとしても、１．２ｍｍφ以上の有効径を確保できる。
【００３８】
他方、従来例に係る光アイソレータでは、光アイソレータ素子にホルダーへの接着代を設ける必要があるため、有効径はせいぜい１．０ｍｍφに留まる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の光アイソレータによれば、部品サイズを変更することなく従来品より有効径が拡張され、かつ、ホルダーが省略されて製造コストの削減と製品の小型化が図れるため、光通信や光情報システム等で使用される半導体モジュールに組み込まれる産業上の利用可能性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１（Ａ）は従来例に係る光アイソレータの正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ面断面図。
【図２】図２（Ａ）は本発明に係る光アイソレータの正面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のII−II面断面図。
【図３】図３（Ａ）は本発明に係る光アイソレータに組み込まれる第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石の概略斜視図、図３（Ｂ）は第一筒状永久磁石と第二筒状永久磁石が合体されて構成される筒状永久磁石の概略斜視図、図３（Ｃ）は本発明に係る光アイソレータに組み込まれる光アイソレータ素子の概略斜視図、図３（Ｄ）は本発明の接着治具に搭載された第一筒状永久磁石と光アイソレータ素子の概略斜視図。
【図４】本発明の製造方法で適用される接着治具の概略斜視図。
【図５】図４に示す接着治具に搭載された第一筒状永久磁石と光アイソレータ素子の概略斜視図。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は本発明に係る光アイソレータの製造方法の工程説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１０  接着剤
１１  偏光子
１２  ファラデー回転子
１３  偏光子
４０  筒状永久磁石
４１  第一筒状永久磁石
４２  第二筒状永久磁石
１０１  光アイソレータ素子
【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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