(57)【要約】【課題】マグネットを小型化することができ、結果として光アイソレータを小型化することができる表面実装型光アイソレータ及びその磁気回路部の組立製造方法を提供する。【解決手段】略直方体状に加工された素材マグネット成形体から、前記マグネットとして多数個連なる寸法サイズに、マグネットブロックを切り出す切断工程と、磁極を揃え、マグネットブロックを平行に並べ、そのマグネットブロックの磁極両端面に対し、前記光通過口を複数箇所連ねた原版サイズの板状の磁気ヨーク部材を架橋に組み付ける張り合わせ工程と、前記架橋に組んだマグネットブロック及び磁気ヨーク部材を、前記一つのマグネット及び磁気ヨークからなる磁気回路部としての１つのセルに切り分ける分離工程と、を備える表面実装型光アイソレータ磁気回路部の製造方法。【選択図】　　　　図１
2004102173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状又は直方体の一部を切り欠いた略トンネル形状に形成されたマグネットが基台平面上に配置され、前記マグネットの磁極両端面に続く挟まれた一側面内側に位置するように、偏光子、ファラデー回転子、検光子の各光学素子が前記基台上中央に配置される光アイソレータであって、
前記マグネットの磁極両端面の各々に板状の磁気ヨークが固定され、
前記磁気ヨークが、前記マグネットの磁極両端面の前記一側面内側の縁から前記ファラデー回転子配置側に延出し、前記マグネット磁極端面部の他の３方の縁よりも内側に配置されてなる磁気回路部を有することを特徴とする表面実装型光アイソレータ。
【請求項２】
請求項１に記載の光アイソレータであって、
前記磁気ヨークは、前記マグネット磁極端面の同磁極間にそれぞれ個別に架設され、光源から出力された光が通過するための光通過口が、前記光学素子の光軸を中心として円周の光路系範囲内に、開口して対称に設けられている磁気回路部を有することを特徴とする表面実装型光アイソレータ。
【請求項３】
略直方体状に加工された素材マグネット成形体から、前記マグネットとして多数個連なる寸法サイズに、マグネットブロックを切り出す切断工程と、
磁極を揃え、マグネットブロックを平行に並べ、そのマグネットブロックの磁極両端面に対し、前記光通過口を複数箇所連ねた原版サイズの板状の磁気ヨーク部材を架橋に組み付ける張り合わせ工程と、
前記架橋に組んだマグネットブロック及び磁気ヨーク部材を、前記一つのマグネット及び磁気ヨークからなる磁気回路部としての１つのセルに切り分ける分離工程と、
前記分離された磁気回路部の磁気ヨーク部に対して、長手方向両端に所定の切削加工を施す縁取り工程と、を備えることを特徴とする請求項１及び２に記載の表面実装型光アイソレータ磁気回路部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光アイソレータ及びその構造の一部である磁気回路部に関するものである。詳細には、表面実装型光アイソレータにおける界磁マグネットと磁気ヨークとの組み合わせによる磁気回路部の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信システムにおいては、例えばレーザー光源から出力された光が、光路系の各種光学部品にて反射・散乱することで、逆に光りが光源側に戻り、レーザーの出力状態が不安定になることが知られている。そこで、光源側に反射して戻る光（以下、「戻り光」という。）を遮断するための光学部品として、いわゆる光アイソレータが一般的に用いられている。
【０００３】
構造別の光アイソレータの中で、表面実装型の光アイソレータは、界磁用マグネットと各種光学素子とが、光軸方向に平行に並んで、一つの基板表面上に取付固定されている。光学素子としては、通常の偏光子、ファラデー回転子、及び検光子の３つが挙げられ、これら各光学素子は、光源側から偏光子、ファラデー回転子、検光子の順となるように光軸方向に並んで基板上に配置されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２７９９６号公報（第２−５頁、第１図）
【０００５】
また、これら光学素子としての第一の偏光子は、光源から出力され入射した光を直線偏光に変換するものである。また第二のファラデー回転子は、界磁用マグネットからの飽和磁界の印加に基づき、ファラデー効果によって通過光の偏光面を４５度回転させるものである。さらに第三の検光子は、その偏光方向が偏光子の偏光方向に対して４５度ずらされており、ファラデー回転子を通過することで偏光面が４５度回転させられた光を通過させるものである。
【０００６】
従ってこれらの構成により、光源から出力されて光アイソレータに入射した光は、偏光子によって直線偏光され、ファラデー回転子によって偏光面が４５度回転させられた後、検光子を通過して、光アイソレータから出力される。また逆に、戻り光のうち検光子を通過した光は、ファラデー回転子によって偏光面がさらに４５度回転させられて、偏光面の回転角度が９０度の直線偏光となるため、偏光子を通過できずに光源側に戻ることができなくなる特性を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように前記表面実装型光アイソレータは、マグネットが直方体状、又は直方体の中心部分を横断する凹溝に形成された略トンネル状になっており、磁極となる２つの端面が光軸方向に並ぶように基板上に配置されている。また、界磁用マグネットの２つの磁極端面のうち、一方の端面側から発せられた磁束は放射状に分散されて、他方の端面に向かうようになっている。
【０００８】
このため、上記のような表面実装型の光アイソレータにおいては、前記マグネット端面から発せられた磁束のうち、各光学素子の方に分散されない磁束は、前記ファラデー回転子の磁化に関わらないことになる。例えば、前記表面実装型光アイソレータでは、発せられた磁束のうち約７５％の磁束は、各光学素子の方に分散されないため、ファラデー回転子の磁化には、残り約２５％の磁束分でしか貢献しないことになる。
【０００９】
しかしながら、ファラデー回転子が、ファラデー効果により通過光の偏光面を４５度回転させるためには、界磁用マグネットから少なくとも飽和磁界が印加される必要がある。そこで、ファラデー回転子に対して少なくとも飽和磁界を印加可能となるように、マグネットを設計及び配置する場合には、ファラデー回転子の磁化に貢献しない他の無効な磁束の分を考慮し、ファラデー回転子の方に分散される磁束分だけで前記飽和磁界を発生させるのに十分な大きさ形状寸法にしなければならなかった。
【００１０】
このため、マグネット自身が大きくなってしまうといった問題があり、また、マグネットの大きさが大きくなると、それに合わせて光アイソレータ全体もサイズが大きくなってしまうため、光アイソレータの小型化が困難になるといった問題もあり、希土類磁石といった高性能マグネット材料が用いられていた。
【００１１】
本発明の課題は、上記マグネットを更に小型化することができ、結果として光アイソレータを小型化することができる表面実装型光アイソレータ及びその磁気回路部の組立製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題に対し、請求項１に記載の発明では、直方体状又は直方体の一部を切り欠いた略トンネル形状に形成されたマグネットを基台平面上に配置し、前記マグネットの磁極両端面に続く挟まれた一側面内側に位置するように、偏光子、ファラデー回転子、検光子の各光学素子を前記基台上中央に配置する光アイソレータにおいて、前記マグネットの磁極両端面の各々に板状の磁気ヨークを固定し、前記磁気ヨークが、前記マグネットの磁極両端面の前記一側面内側の縁から前記ファラデー回転子配置側に延出し、前記マグネット磁極端面部の他の３方の縁よりも内側に配置される磁気回路部を有する表面実装型光アイソレータとしている。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、マグネットが基台平面状に配置され、マグネットの磁極となる２つの磁極端面に連続する一側面に位置するようにファラデー回転子が基台上に配置され、また、マグネット磁極端面の各々に磁気ヨークが固定されている。
【００１４】
すなわち、磁気ヨークが、磁極端面の一側面の縁からファラデー回転子側に延出し、磁極端面の他の縁よりも内側に位置するように、２つの磁極端面の各々に配置固定されているので、一方の端面から放射状に発せられる磁束、特に前記端面の領域のうち、この端面の他の縁と磁気ヨークとの間の端面表面が露出した状態となっている領域から発せられる磁束は、透磁率の高い磁気ヨーク側に引き付けられ、前記一面よりもファラデー回転子側にて収束された状態となって他方の端面へと向かうことになる。これにより、前記一面よりもファラデー回転子側における磁束密度が大きくなり、ファラデー回転子の磁化において有効な磁束が確実に増えることになる。
【００１５】
また請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光アイソレータにおいて、前記磁気ヨークが、前記マグネット磁極端面の同磁極間にそれぞれ個別に架設され、光源から出力された光が通過するための光通過口を、前記光学素子の光軸を中心として円周の光路系範囲内に、開口して対称に設けている磁気回路部を有する表面実装型光アイソレータとしている。
【００１６】
この請求項２に記載の発明によれば、一方の磁極端面から発せられて磁気ヨーク側に引き付けられた磁束は、磁気ヨークのファラデー回転子と光の軸方向に沿って開口した光通過口側に収束され、磁束密度が大きくなった状態で、この光通過口を介してファラデー回転子の方へと磁束が向かうことになる。つまり、磁気ヨークに光通過口が設けられることによって、この光通過口が光の通路として機能させられるだけでなく、磁気ヨークに引き付けられた磁束を収束させるための磁束収束部としても機能させられる。
【００１７】
またこの光通過口は、光路系を軸方向に見て、マグネットの間にあり、マグネットの磁極端面両側にそれぞれ位置しており、例えば光通過口が、前記軸方向に見てマグネットの磁極端面の一面側に配置されていると、一端の磁極端面側の光通過口部分から発せられる磁束は、光通過口の中心方向反対側の他端の磁気ヨークによって引き付けられる。
【００１８】
しかし例えば光通過口が、光路系を軸方向に見て、マグネットの磁極端面より外方に亘る範囲外に形成されていると、磁極端面から発せられた磁束が磁気ヨークに引き付けられても、前記光通過口にて効率的に磁束が収束されなくなる。この場合、光通過口を介してファラデー回転子の方へと向かう磁束の密度の増大が効率的に行われないことになり、この結果、実際にはマグネットの小型化が困難になることになる。
【００１９】
従って、磁束を光通過口にて効率的に収束する上で、光通過口は、光路系を軸方向に見て、マグネットの間であって、マグネットの基台側の縁から基台側の縁に対して反対側の縁に亘る範囲内、つまりマグネットの磁極端面の面積に比べてそれ以下の大きさに形成されていることが望ましい。これにより、マグネットと組み合わせる磁気回路部の小型化が図られる。
【００２０】
また、例えば２つのマグネットと２枚の磁気ヨークとによって、四角い枠状の磁気回路部構造体が形成されることになるので、前記枠状の構造体を用いて表面実装型光アイソレータが製造されることにより、光アイソレータ構成部品がパーツ別に補強されて、それぞれの部品強度が高められる。
【００２１】
また請求項３に記載の発明では、略直方体状に加工された素材マグネット成形体から、前記界磁用マグネットとして多数個連なる寸法サイズに、マグネットブロックを切り出す切断工程と、磁極を揃え、マグネットブロックを平行に並べ、そのマグネットブロックの磁極両端面に対し、前記光通過口を複数箇所連ねた原版サイズの板状の磁気ヨーク部材を架橋に組み付ける張り合わせ工程と、前記架橋に組んだマグネットブロック及び磁気ヨーク部材を、前記一つのマグネット及び磁気ヨークからなる磁気回路部としての１つのセルに切り分ける分離工程と、前記分離された磁気回路部の磁気ヨーク部に対して、長手方向両端に所定の切削加工を施す縁取り工程と、を備える請求項１及び２に記載の表面実装型光アイソレータ磁気回路部の製造方法としている。
【００２２】
この請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明と同等の効果を得ることができる光アイソレータの磁気回路部、及びそれを用いた表面実装型光アイソレータを製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明に係わる技術的範囲は、図示例に限定されることはない。
図１は、本発明が適用された一実施の形態として例示される表面実装型光アイソレータの要部構成を説明するための概略斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、表面実装型の光アイソレータ１００は、偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３の各光学素子１及びそれら素子を載置するジルコニア製の基板１４を有する光学素子部と、対となるマグネット２１及び磁気ヨーク２２（図においては２２ａ、２２ｂと標記）を有する磁気回路部２０と、各部品を搭載する組み込みベースとなるアルミナ製の基台３０とを備えて構成された表面実装型の光アイソレータである。
【００２５】
前記基台３０は、所定の厚みを有し、断面矩形状に形成された平板状部材である。ここでは、基台３０の奥行き方向を符号Ａとし、細鎖線で図示した光源から出力される光の光軸方向Ｂとが平行となっているものとする。また、基台３０の表面には、２つの直方体状マグネット２１、２１と基板１４がそれぞれ図のような配置で固定されている。
【００２６】
基板１４は、図の細線で示すように、２つのマグネット２１、２１の間にて基台３０上に固定されている。また基板１４は、所定の厚みを有し、断面矩形状に形成された部材である。さらに基板１４は、その厚みを変更することにより基板１４の表面に配置される各光学素子１の上下方向Ｄに沿った位置を調節する調節部材としても機能する。図において基板１４の表面上には、偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３が整列して配置されている。
【００２７】
各光学素子１は、図手前の光源側から偏光子１１、ファラデー回転子１２、検光子１３の順となるように、光軸方向Ｂに並んで基板１４上に半田材１５を介して固定されている。これら偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３は、所定の厚みを有し、断面正方形状に形成された板状部材であり、偏光子１１の奥側の光軸方向Ｂに並んで、光通過面１ａ（詳細は図６参照）とファラデー回転子１２の手前側の光通過面１ａとを合わせ、ファラデー回転子１２の奥側の光通過面１ａと検光子１３の手前側の光通過面１ａとを合わせた３枚合わせ状態となっている。
【００２８】
一方、マグネット２１、２１は、略直方体状に形成されており、図１に示すマグネット２１の奥行き方向Ａが光軸方向Ｂと平行に、且つ基板１４及び各光学素子１を挟むように所定間隔を空けて基台３０表面の左右両側に固定されている。また、マグネット２１、２１の奥行き方向Ａに沿った長さはベースとなる基台３０の奥行き方向Ａに沿った長さと略等しくなっている。
【００２９】
図１に示すマグネット２１、２１は、その手前側の端面２１ａ及び奥側の端面２１ｂがＮ・Ｓの磁極となっており、これら磁極端面から発せられる磁束によってファラデー回転子１２に対して少なくとも飽和磁界を印可する。また、２つのマグネット２１、２１の手前側及び奥側の磁極端面どうし２１ａ−２１ａ、２１ｂ−２１ｂには、２つのマグネット２１、２１に架設されるように磁気ヨーク２２ａ、２２ｂがそれぞれ固定されている。
【００３０】
ここで、磁気ヨーク２２（区別するため図では２２ａ、２２ｂと標記）について、図２を参照して以下詳細に説明する。なお図２は、磁気ヨークの磁束収束原理について説明するための概略図であり、図２（ａ）はマグネット２１の手前側の端面２１ａに磁気ヨーク２２ａが固定された状態を示し、図２（ｂ）は、前記磁気ヨーク２２が固定されていない従来形式の状態を示している。
【００３１】
図１及び図２（ａ）に示すように、磁気ヨーク２２（２２ａ）は、外形が矩形状に形成された平板状の金属部材である。そして、光軸方向Ｂを手前から見て、磁気ヨーク２２ａの左端部は、左側のマグネット２１の外形左端面よりも左右方向Ｃに沿って右側の内側に位置し、磁気ヨーク２２ａの右端部は、右側のマグネット２１の外形右端面よりも左右方向Ｃに沿って左側の内側に位置している。さらに、磁気ヨーク２２ａの上側及び下側の端部の各々が左右マグネット２１、２１の上側及び下側の面よりも上下方向Ｄに沿って少なくとも同一寸法以下の内側に位置している。
【００３２】
つまり、磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）は、手前側及び奥側のマグネット端面２１ａ、２１ｂの前記各光学素子１側配置方向となる向かい合う側面２１ｃの縁から各光学素子１側に延出して突出し、また残る前記手前側及び奥側のマグネット端面２１ａ、２１ｂの他の３方の縁よりも内側で、少なくとも同一寸法以下に配置されるように、前記手前側及び奥側のマグネット端面２１ａ、２１ｂの各々に固定されている。従って、手前側及び奥側のマグネット端面２１ａ、２１ｂの他の３方の縁と磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）外形との間の部分は、前記マグネット端面２１ａ、２１ｂ表面が多少露出された状態となることが最も好ましい。当然ながら逆に極端に過小な形状寸法の磁気ヨークとしてしまっては、本発明の効果が得られないことは言うまでもない。
【００３３】
また、磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）の略中央部には略円形状の光通過口２２１が設けられている。この光通過口２２１の内径２２１ａは、左側のマグネット２１と右側のマグネット２１との挟まれた間の向かい合う側面２１ｃ−２１ｃの距離よりも小さくなっている。なお、磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）は、外形が矩形状に形成された部材であるため、光通過口２２１の内径２２１ａは、マグネット２１の手前側及び奥側の端面２１ａ、２１ｂの上下方向Ｄに沿った長さ（以下、「上下幅」という。）よりも小さくなる。
【００３４】
このように、光通過口２２１は、光軸方向Ｂに見て、２つのマグネット２１、２１の間であって、手前側及び奥側の端面２１ａ、２１ｂの下端面側の縁２１ｄから前記端面２１ａ、２１ｂの上端面側の縁２１ｆに亘る範囲内に形成されている。なお、光通過口２２１の内径２２１ａは、各光学素子１の一辺の長さと略等しくなっているとともに、光通過口２２１の中心が各光学素子１の中心軸と略同軸上に位置している。
【００３５】
また、磁気ヨーク自身は、純鉄（高純度の鉄）等の飽和磁化（透磁率）の高い材料から形成されており、マグネット２１の手前側及び奥側の端面２１ａ、２１ｂから放射状に分散される磁束Ｆを磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）側に引き付けることとなる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、マグネット２１に磁気ヨークを備えない従来の場合のように、磁束Ｆは、マグネット２１の手前側（奥側）の端面２１ａ（２１ｂ）から四方に放射状に分散されるため、左右のマグネット２１、２１の間にファラデー回転子（図示していない）を配置しても、前記端面２１ａ（２１ｂ）から四方に分散された磁束のうち、ファラデー回転子に対して分散される磁束以外の他の３方の磁束は、ファラデー回転子の磁化に全く関わらないことになる。
【００３６】
しかしながら、図２（ａ）に示すように、マグネット２１、２１に磁気ヨーク２２ａ（２２ｂ）を備える場合には、磁極のマグネット端面２１ａ（２１ｂ）から放射状に分散される磁束、特に端面部の領域のうち、端面２１ａ（２１ｂ）の外周縁と磁気ヨーク２２ａ（２２ｂ）外形縁との間の領域２１ａ（２１ｂ）のハッチング部分から発せられる磁束Ｆは、透磁率の高い磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）側に引き付けられ、光通過口２２１側に収束され、中央部側の磁束密度が大きくなった状態で、この光通過口２２１を介して各光学素子の配置方向へと向かうことになる。これにより、ファラデー回転子に磁束が集中して、ファラデー回転子の飽和磁化において有効な磁束が効果的に増大することになる。
【００３７】
次に、前記表面実装型の光アイソレータ１００の製造方法について、各図面を参照して説明する。先ず、磁気ヨークとマグネットからなる磁気回路部の作成方法について、図３〜図５を参照して説明する。ここで、図３は、素材マグネット成形体からマグネットブロックを切り出す切断工程を説明するための概略図であり、また図４は、図３に示すマグネットブロックと磁気ヨークとを組み合わせる張り合わせ工程を説明するための概略図であり、また図５は、磁気回路部としての１つの独立したセルに切り分ける分離工程を示す概略図である。
【００３８】
図３（ａ）に示すマグネット成形体３２１は、図１に示したアルミナ製の基台３０に配置された状態でのマグネット２１となるように切り出される前素材のものであり、多数個取り可能な大きさで略直方体状に形成されている。なお、図においてマグネット成形体３２１の上下端面が磁極となっている。
【００３９】
ここで、マグネット成形体３２１の左右方向に沿った幅（以下、「左右幅」という）は、図１に示したマグネット２１のＣ方向の幅の略４倍とされている。また、マグネット成形体３２１の上下方向に沿った幅（以下、「上下幅」という）は、図１に示したマグネット２１の奥行き方向Ａに沿った長さと等しく、さらに、マグネット成形体３２１の奥行き方向に沿った長さは、図１に示したマグネット２１の上下方向Ｄの幅の略３倍とされている。
【００４０】
そして、図３（ｂ）に示すように、前記マグネット成形体３２１を、例えばワイヤソー等の切断手段（図示略）によって、図１に示したマグネット２１の左右方向Ｃの幅に沿ってそれぞれ切断し、マグネットブロック４２１を作成する。
これにより、図１に示したマグネット２１の略３倍の体積を有するマグネットブロック４２１が４個得られる。
【００４１】
次に、図４（ａ）に示すように、前記切り出された４個のマグネットブロック４２１のうち、いずれか２つのマグネットブロック４２１、４２１を同磁極（図における上下方向がそれぞれの磁極）をそろえて平行に並べ、あらかじめ光通過口２２１、２２１、…を連続して開口させた原版サイズの磁気ヨーク材４２２を、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように固定するヨーク固定工程を、以下、詳細に説明する。
【００４２】
ここで、図４（ａ）〜（ｃ）においては、奥行き方向が図１における上下方向Ｄに対応するようにマグネットブロック４２１及び磁気ヨーク材４２２が図示されている。つまり、マグネットブロック４２１の上側及び下側の端面は、図１及び図２におけるマグネット２１の手前側或いは奥側の磁極の端面２１ａ、２１ｂに対応している。
【００４３】
また磁気ヨーク材４２２は、図１に示した光アイソレータ１００に設けられた状態での磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）となるように切り出される前のものであり、外形が矩形状に形成された原版サイズの平板状に形成されている。また、図に示すように磁気ヨーク材４２２の略中央部には略円形状の光通過口２２１が奥行き方向に等間隔で３つ並んで設けられている。
【００４４】
なお、磁気ヨーク材４２２の左右幅は、図１に示した磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）の左右幅と等しくされている。また、磁気ヨーク材４２２の奥行き方向に沿った長さは、図１に示した磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）の上下方向Ｄに沿った長さの略３倍になっており、前記切り出されたマグネットブロック４２１の奥行き方向の長さよりもわずかに短くなっている。
【００４５】
先ず、図４（ｂ）に示すように、２つのマグネットブロック４２１、４２１の下側の端面に磁気ヨーク材４２２を固定する。具体的には、２つのマグネットブロック４２１、４２１は、左のマグネットブロック４２１の左端面から右のマグネットブロック４２１の右端面までの距離が磁気ヨーク材４２２の左右幅よりも、少なくとも大きくなるように配置されている。
【００４６】
そして、２つのマグネットブロック４２１、４２１の下側の端面間の略中央に磁気ヨーク材４２２の光通過口２２１が位置するようにし、半田材を用いて磁気ヨーク材４２２を２つのマグネットブロック４２１、４２１の下側の端面どうしに固定する。
【００４７】
続いて、図４（ｃ）に示すように、同じく２つのマグネットブロック４２１、４２１の上側の端面に磁気ヨーク材４２２を固定する。具体的には、マグネットブロック４２１の上側の端面に磁気ヨーク材４２２を固定した方法と同様にして、マグネットブロック４２１の下側の端面どうしに固定された磁気ヨーク材４２２の各光通過口２２１の中心軸と、２つのマグネットブロック４２１、４２１の上側の端面どうしに固定される磁気ヨーク材４２２の対応する光通過口２２１の中心軸が同軸上に位置するように、半田材を用いて磁気ヨーク材４２２を２つのマグネット４２１、４２１の上側の端面どうしに固定する。
【００４８】
これにより、図４（ｃ）に示すように、２つのマグネットブロック４２１、４２１の上側及び下側の端面どうしに固定された磁気ヨーク材４２２は、その左端部が左のマグネットブロック４２１の左端面よりも左右方向に沿って右側に位置し、磁気ヨーク材４２２の右端部が右のマグネットブロック４２１の右端面よりも左右方向に沿って左側に位置することになる。さらに、前記磁気ヨーク材４２２の手前側及び奥側の端部の各々がマグネットブロック４２１の手前側及び奥側の端面よりも奥行き方向に沿って内側に位置することになる。
【００４９】
なお、上記マグネットブロック４２１への磁気ヨーク材４２２の固定において使用される半田材は、例えば、約２７３度で溶融可能な、「Ａｕ／Ｓｎ（金／スズ）」を含有する低温半田材が有効である。また、マグネットブロック４２１の上側及び下側の端面には、半田材が溶着可能となるように所定の金属を予め成膜してメタライズしておくようになっている。
【００５０】
このようにして、マグネットブロック４２１と磁気ヨーク材４２２から構成される磁気回路部材４２０が形成されることになる。この磁気回路部材４２０は、図１に示したアルミナ製の基台３０に配置された状態での磁気回路部を手前側若しくは奥側を上下方向に向きを変えたものを、アレイ状に３つ並べたものと略同等な形状寸法となっている。
【００５１】
そこで次に、図５（ａ）に示すように、磁気回路部材４２０を、例えばワイヤソー等の切断手段によって、図１に示したマグネット２１の上下幅と略同等の間隔で、左右方向に沿って、図示した点線の間隔で切断する。これにより、図１に示した磁気回路部と略同等の磁気回路部２０を３つ作成する。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に示す前記作成された各々の磁気回路部２０の磁気ヨーク部５２２に対して、長手方向両端に所定の切削加工を施すことで、図２（ａ）に示すような寸法形状の磁気ヨーク２２ａの上下幅がマグネット端面２１ａの上下幅よりも上下方向に沿って内側に位置する形状となる。これによりマグネット端面２１ａから分散される磁束が、２つのマグネット構造体の間に効率的に収束されるような磁気ヨーク形状とすることができる。
【００５３】
このようにして、図１に示されるようなアルミナ製の基台３０上に、一端面を接合可能な磁気回路部２０が作成されることになる（図５（ｃ）参照）。
【００５４】
次に、光学素子部１０の作成方法について、図６を参照して簡単に説明する。ここで図６は、光学素子部１０の作成方法を説明するための図である。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３の各素子は、図１に示したジルコニア製の基板１４に配置された状態での光学素子１となるように組み込まれる前のものであり、所定の厚みを有し、断面矩形状に形成されている。
【００５６】
ここで図６（ａ）に示す各光学素子は、前工程において実際に光が素子内部を通過する光学機能部の光通過面１ａ−１ａの上下帯領域、並びに基板１４に接合される端面（下端面１ｂ）、及びこの端面に平行な端面（上端面１ｃ）に、スパッタ装置等により金属膜が形成されたものとし、前記偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３の各光学素子チップの左右幅の略５倍のバー状素材から切り分けられている（切断面１ｄ）。また、偏光子１１及び検光子１３は、光学素子１として組み合わされた時に互いの偏光方向が正確に４５度ずらされるようになっている。
【００５７】
前記金属膜の形成は、一般的にスパッタ処理によって行われる。このスパッタは、電子ビームを金属ターゲット材料に照射することで飛散した状態となる金属イオンを所望の部位面に膜付けするものである。これは前記光学素子の部位面のみならず、前記磁気ヨークとマグネットの接合部位の他、下記に示す光学系各部品との接合箇所にも多用される。
【００５８】
また、金属膜の形成は、下地層、中間層、表面層の３層から構成されるように行われる場合が多い。具体的には、例えばスパッタ装置の真空チャンバー内において、先ず、前記被覆材料への金属の定着性を高めるために、下地となる金属をスパッタすることで下地層を形成する。その後、下地層を構成する金属と表面層を構成する金属との中継ぎの役目をするとともに、ロー付け時に表面層を構成する金属の拡散防止の役目をするための金属をスパッタすることで中間層を形成する。そして、ロー材との濡れ性を高めるための金属をスパッタすることで表面層を形成する。なお、「下地層、中間層、表面層」を構成する金属としては、例えば「Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）」、或いは「Ｃｒ、Ｐｔ（白金）、Ａｕ」、或いは「Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ、Ａｕ」の組み合わせが挙げられる。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に示すように、偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３の各光学素子を符号Ｅ−Ｆ方向に加圧して熱圧着で仮固定した後、半田材１５を介して、前記金属膜を形成したジルコニア製の基板１４上に接合固定する。半田材１５としては、「Ａｕ／Ｇｅ（金／ゲルマニウム）」１２％を含有する半田材１５が挙げられる。
【００６０】
このようにして、基板１４上に偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３が一体となって接合された光学素子部１０が形成される。
【００６１】
次に、上記のようにして作成された光学素子部１０と、前記磁気回路部２０とをアルミナ製の基台３０上に固定する。具体的には、基台３０上において、磁気回路部２０の光通過口２２１の中心軸が光学素子部１０の各光学素子１の中心軸と同軸上に位置するように、半田材を用いて２つのマグネット２１、２１とジルコニア製基板１４を、前記アルミナ製基台３０の板面上に図１の配置で半田材により固定される。
【００６２】
ここで基台３０は、図１に示したアルミナ製の基台３０と略同等の形状をなしており、所定の厚みを有し、断面矩形状に形成された部材である。そして、アルミナ基台３０は、その左右幅が磁気回路部２０を構成する左のマグネット２１の左端面から右のマグネット２１の右端面に亘る長さと略等しく、基台３０の奥行き方向に沿った長さがマグネット２１の同方向に沿った長さと略等しくなっている。
【００６３】
なお、上記アルミナ製の基台３０へのマグネット２１及びジルコニア製の基板１４の固定において使用される半田材は、上述した各光学素子１の基板１４への接合において使用された半田材１５よりも低温で溶融する半田材であり、例えば、約２７３度で溶融可能な、「Ａｕ／Ｓｎ（金／スズ）」を含有する半田材である。また、マグネット２１のアルミナ基台３０に接合される面（図５において下端面となっている面）には、半田材が溶着可能となるように前記スパッタ装置等により所定の金属を予め成膜しておくようになっている。
【００６４】
以上のように、本発明の実施の形態の光アイソレータ１００によれば、マグネット２１の手前側及び奥側の一方の端面２１ａ（ここでは２１ａとする）から放射状に分散される磁束、特に前記端面２１ａの領域のうち、端面２１ａ表面が露出した領域から発せられる磁束は、透磁率の高い磁気ヨーク２２ａ側に引き付けられ、光通過口２２１にて収束されて磁束密度が大きくなった状態で、この光通過口２２１を介して各光学素子１の方へと向かうことになる。
【００６５】
これにより、ファラデー回転子１２に磁束が集中して、ファラデー回転子１２の磁化において有効な磁束が増えることになる。従って、磁気ヨークを備えない従来の光アイソレータのように、四方に分散される磁束だけでファラデー回転子１２に対する飽和磁界を発生させるのに十分な磁束を発する大きなマグネットを配設する必要がなくなり、よって、前記磁気ヨークを備えない光アイソレータに比べて、左右のマグネット２１、２１を小型化することができ、結果として光アイソレータ１００全体をも小型化できる。
【００６６】
また、磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）に光通過口２２１が設けられているので、この光通過口２２１を光の通路として機能させることができるだけでなく、磁気ヨーク２２（２２ａ、２２ｂ）に引き付けられた磁束を収束させるための磁束収束部としても機能させることができる。
【００６７】
ここで光通過口２２１は、図１の光軸方向Ｂに見て、２つのマグネット２１、２１の中間位置であって、手前側及び奥側の端面２１ａ、２１ｂの下端面側の縁２１ｄから前記端面２１ａ、２１ｂの上端面側の縁２１ｆに亘る範囲内に形成されている。また、その形状は円形であり、例えば光通過口２２１の内径２２１ａが、光軸方向Ｂに見てマグネット２１の端面２１ａの各光学素子１配置側となっている向かい合う側面２１ｃの縁部に重ならないように小径に形成されていると、端面２１ａの光通過口２２１部分から発せられる磁束は、光通過口２２１の中心方向からマグネット２１、２１間を通り、反対側の方向の磁気ヨーク２２ｂの光通過口２２１によって引き付けられる。
【００６８】
また逆に、例えば光通過口２２１が、光軸方向Ｂに見て手前側及び奥側の一方の端面２１ａ（ここでは２１ａとする）の下端面側の縁２１ｄから前記端面２１ａの上端面側の縁２１ｆに亘る範囲外に形成されていると、端面２１ａから発せられた磁束が磁気ヨーク２２ａに引き付けられても、光通過口２２１側にて効率的に収束されなくなる。これらの場合、光通過口２２１を介して各光学素子１の方へと向かう磁束の密度の増大が効率的に行われないことになり、効果が得られにくくなる。
【００６９】
従って、上記したように磁気ヨークを前記範囲内に設置し、光通過口２２１を適正な位置と開口径に形成することで、磁束を光通過口２２１に効率的に収束でき、マグネット２１の小型化を図ることができる。
【００７０】
また、２つのマグネット２１、２１と２つの磁気ヨーク２２ａ、２２ｂとによって、枠状の磁気回路部２０が形成されているので、枠組構造体を用いて光アイソレータ１００の磁気回路部分を製造することにより、光アイソレータ１００を取り囲んで保護し、全体を補強してその強度を高めることができる。
【００７１】
さらに、図５に示すように、基台３０に配置された状態となる磁気回路部２０を、３つアレイ状に並べて形成された磁気回路部材４２０から一度に多数個取りして作成できるので、光アイソレータ１００の部品製造を効率良く行うことができ、光アイソレータ１００の生産性を高めることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。例えば、上記実施の形態では、偏光子１１、ファラデー回転子１２、及び検光子１３の各光学素子１をジルコニア製の基板１４を介してアルミナ製の基台３０に配設するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、ジルコニア基板１４を介さずにアルミナ基台３０に直接配置するようにしても良いし、同材質のセラミックスを組み合わせても良い。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、マグネットが基台平面状に配置され、マグネットの磁極となる２つの磁極端面に連続する一側面に位置するようにファラデー回転子が基台上に配置され、また、マグネット磁極端面の各々に磁気ヨークが固定されている構造とした。。
【００７４】
すなわち、磁気ヨークが、磁極端面の一側面の縁からファラデー回転子側に延出し、磁極端面の他の３方の縁よりも内側に位置するように、２つの磁極端面の各々に配置固定されているので、一方の端面から放射状に発せられる磁束、特に前記端面の領域のうち、この端面の他の縁と磁気ヨークとの間の端面表面が露出した状態となっている領域から発せられる磁束は、透磁率の高い磁気ヨーク側に引き付けられ、前記一面よりもファラデー回転子側にて収束された状態となって他方の端面へと向かうことになる。これにより、前記ファラデー回転子側における磁束密度が大きくなり、ファラデー回転子の磁化において有効な磁束が確実に増えることになる。
【００７５】
これにより、磁気ヨークを備えない従来光アイソレータのように、ファラデー回転子の配置側に分散される磁束分だけでファラデー回転子に対する飽和磁界を発生させるのに十分な磁束を発する大きさのマグネットを設置する必要がなくなる。よって、前記磁気ヨークを備えない光アイソレータに比べてマグネット自体を小型化することができ、結果として光アイソレータ全体を小型化することができる。
【００７６】
また請求項２に記載の発明によれば、一方の磁極端面から発せられて磁気ヨーク側に引き付けられた磁束は、磁気ヨークのファラデー回転子と光の軸方向に沿って開口した光通過口側に収束され、磁束密度が大きくなった状態で、この光通過口を介してファラデー回転子の方へと磁束が向かうことになる。つまり、磁気ヨークに光通過口が設けられることによって、この光通過口が光の通路として機能させられるだけでなく、磁気ヨークに引き付けられた磁束を収束させるための磁束収束部としても機能させられる。
【００７７】
またこの光通過口は、光路系を軸方向に見て、マグネットの間にあり、マグネットの磁極端面両側にそれぞれ位置しており、例えば光通過口が、前記軸方向に見てマグネットの磁極端面の一面側に配置されていると、一端の磁極端面側の光通過口部分から発せられる磁束は、光通過口の中心方向から反対側、つまり他端側の磁気ヨークの光通過口部分によって引き付けられる。
【００７８】
磁束を光通過口にて効率的に収束する上で、光通過口は、光路系を軸方向に見て、マグネットの間であって、マグネットの基台側の縁から基台側の縁に対して反対側の縁に亘る範囲内、つまりマグネットの磁極端面の面積に比べてそれ以下の大きさに形成されており、これにより、マグネットと組み合わせる磁気回路部の小型化が図られる。
【００７９】
また請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明と同等の効果を得ることができる光アイソレータの磁気回路部、及びそれを用いた表面実装型光アイソレータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す光アイソレータの要部構成を説明するための概略斜視図である。
【図２】本発明の光アイソレータに備わる磁気ヨークの磁束収束原理を説明するための模式図（ａ）、と従来例（ｂ）を示す図である。
【図３】光アイソレータに備わるマグネット構造体の作成方法を説明するための図である。
【図４】マグネット構造体に磁気ヨーク材を組み合わせて磁気回路部材を作成する方法を説明するための図である。
【図５】磁気回路部材から磁気回路部を作成する方法を説明するための図である。
【図６】光アイソレータに備わる光学素子部の作成方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１００　　　光アイソレータ
１０　　　　光学素子部
１　　　　光学素子、（光学素子チップ）
１１　　　　偏光子
１２　　　　ファラデー回転子
１３　　　　検光子
１４　　　　基板
２０　　　　磁気回路部
２１　　　　マグネット
２２　　　　ヨーク
２２１　　　光通過口
２２１ａ　　　内径
３０　　　　基台
Ｂ　　　　光軸方向（光の軸方向）
【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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