(57)【要約】【課題】各光学素子の固着部の高い信頼性を得て、光アイソレータの小型化及び低価格化を図り、量産性を向上させる。【解決手段】各偏光子の光透過面を含む片面、あるいは４５度ファラデー回転子の光透過面を含む両面、あるいは少なくとも前記一方の偏光子の光透過面を含む片面と前記４５度ファラデー回転子の光透過面を含む片面、のいずれかの組み合わせに対応する前記光学素子面上に、透光性を有する低融点ガラス層をスパッタリング法を用いて成膜させ、少なくとも２枚以上の偏光子と少なくとも１枚以上の４５度ファラデー回転子とを、当該透光性を有する低融点ガラス層を介して積層させ、溶融固化し、一体化させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子とを、共に低融点ガラス層を介して積層し溶融固着する光アイソレータ素子の固定構造であって、
前記単板状の各偏光子の光透過面を含む片面、あるいは前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む両面、あるいは少なくとも前記一方の単板状の偏光子の光透過面を含む片面と前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む片面、のいずれかの組み合わせに対応する前記光学素子面上に、
スパッタリング法を用いて、前記積層溶融固着のための透光性を有する低融点ガラス層を成膜したことを特徴とする光アイソレータ素子。
【請求項２】
前記スパッタリング法による透光性を有する低融点ガラス層の膜厚が、略２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ素子。
【請求項３】
少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子とを、積層固着してなる光アイソレータ素子の製造において、
（１）前記単板状の各偏光子の光透過面を含む片面、あるいは前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む両面、あるいは少なくとも前記一方の単板状の偏光子の光透過面を含む片面と前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む片面、のいずれかの組み合わせに対応する前記光学素子面上に、
スパッタリング法を使用して、前記積層溶融固着のための透光性を有する低融点ガラス層を成膜する膜付け工程と、
（２）前記単板状の偏光子および４５度ファラデー回転子とを、相互に前記透光性を有する低融点ガラス層を介して重ね合わせる積層工程と、
（３）各単板状の偏光子の偏光透過方向が、光軸を中心に相対的に所定角度を有するように偏光子基板の相対位置を調整する組み込み工程と、
（４）前記透光性を有する低融点ガラス層を溶融固化する固着工程と、
（５）前記溶融固化により一体化された大判サイズの複合基板材料を、所望の寸法に切断加工して、各光アイソレータ素子を多数個に切り出す切断工程と、
を具備することを特徴とする光アイソレータ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として光通信システムや光計測機器に用いられる光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等のパッシブ光デバイスとして好適な光アイソレータ素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光アイソレータは、光ファイバでの光通信技術におけるキーデバイスの１つであり、光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等において、光路系の光部品からのレーザダイオード光源側への反射戻り光の防止や、光ファイバアンプ内の光の共振の発生を防止するために用いられている。これらの光アイソレータは、レーザダイオード光源と光ファイバとの間、あるいは２本の光ファイバの間に、偏光子、ファラデー回転子、および他の一方の偏光子（一般的に検光子ともいう）を組み合わせ、更にファラデー回転子の周囲に上記ファラデー回転子を飽和磁化させるための永久磁石を配置して設けたものが一般的である。
【０００３】
具体的に、偏波依存型光アイソレータは、例えば「１段型」の場合には、２枚の偏光子の偏光透過方向の相対角度が約４５度になるように対面配置させ、それらの偏光子の間に、飽和磁場内で所定の波長においてファラデー回転角が約４５度となる厚みを有するファラデー回転子を１枚配置させて、互いに保持固定したものであり、順方向の光を通過させ、一方で逆方向の光を遮断させる作用を有するものである。
【０００４】
そして、上記の光アイソレータに対しては、昨今、小型化及び量産化による低価格化が強く望まれており、製造における精密な組立工数を減じ、あるいは各部品間の光学調整の作業を軽減させるための方策の１つとして、例えば、単純な構造として、単板状の偏光子と単板状の４５度ファラデー回転子とを、光学接着剤により直接接着することにより一体化された光アイソレータ素子を、円筒状の永久磁石の内部に配設した光アイソレータが提案されている。
【０００５】
図５は、その光アイソレータの一例を示す構成概略図である。図５に示すように、従来の光アイソレータは、単板状の偏光子３、３’と、単板状の４５度ファラデー回転子２とを、光透過性が良好で屈折率が一定の値に制御されている光学接着剤８、８’により、各光学素子の光透過領域を含む接合部素子全面に塗付されて張り合わされ、その素子周囲において固定部材９により永久磁石１０と一体に固定された光アイソレータを、カップ状の金属ホルダ１７にマウント固定した構成としている。
【０００６】
このような透光性の光学接着剤により一体化された光アイソレータ素子を作製する場合には、大判サイズの偏光子基板とファラデー回転子基板とを、光学接着剤によりお互い全面接着して固定した後に、これを賽の目に切断加工することにより、同時に多数個の光アイソレータ素子を得るという方法が採用されている。その結果として、組立工数が減じられ、また光学調整の作業が軽減でき、生産量を増加させることが可能となり、低価格化・量産化に寄与することが確認されている。
【０００７】
また図６は、従来の光アイソレータ素子の別の一例を示す構成概略図である。図６に示すように、光アイソレータ素子１は、円形の単板状の偏光子３、３’と円形の単板状の４５度ファラデー回転子２とが、透光性の低融点ガラス層１６、１６’を介して積層されて、前記低融点ガラスの溶融固化により一体化されて固着されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１４６３５１号公報  （第２−４頁、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すような光アイソレータ素子としては、単板状の偏光子と単板状の４５度ファラデー回転子とを光学接着剤により全面で接着固定して一体化することにより、以下に示す幾つかの問題があった。
【００１０】
まず第一に、光学接着剤の硬化時において、光学接着剤の接着層の収縮が発生してしまう。このような収縮は光学特性に大きな影響を及ぼし、耐湿性および耐候性の点で問題を生じることがあり、特に高温高湿などの厳しい環境下における使用には一定の限界がある。
【００１１】
また、長時間にわたって比較的高い出力を有するレーザ光が透光性光学接着剤を透過した場合に、光学接着剤中の炭素や不純物が光エネルギーを吸収して発熱し、光学接着剤の劣化が急速に進む恐れがあり、信頼性の観点からこのような構成は一般的に懸念される。
【００１２】
さらに、光学接着剤から発生するガスが、レーザ光源などの他の部品に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１３】
加えて、光アイソレータの順方向の挿入損失を低減させるため、透光性が十分に良好な光学接着剤を選択しなければならず、加えて、接着層の厚さを制御することが困難であり、また光学接着剤塗布中あるいは硬化中に、光学接着剤の内部あるいは接着層と光学素子間の内部に気泡が入り込んで、光アイソレータの光学特性を劣化させる可能性がある、という上記の各問題があった。
【００１４】
また一方で、図６に示すような光アイソレータ素子１の場合においても、幾つかの問題があった。
【００１５】
まず、光透過領域を含む光学面の全面を透光性の低融点ガラスにより溶融固化するためには、透光性が良好な低融点ガラス層を各光学素子間に均一に設けなければならず、さらに、大判サイズの偏光子の片面、または４５度ファラデー回転子の片面などの大面積領域に、比較的容易に均一な低融点ガラス層を設ける必要がある。例えば従来方法での低融点ガラスプレートを用いたとすると、ガラス部材を各光学素子間に挿入した場合、両光学素子表面との境界に不要な空気層が介在する可能性が大きい。
【００１６】
これにより、低融点ガラス層の溶融中あるいは固化中に、融着層と光学素子間の内部に気泡が入り込んで、光アイソレータの光学特性を低下させる可能性があるという問題があった。さらに、板状の低融点ガラスプレートを用いることにより、その厚みは少なくとも０．１ｍｍ（１００μｍ）前後までしか薄くできず、厚み方向による光損失は当然否めないという問題を抱えていた。
【００１７】
本発明は、前記問題に鑑み、少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子と、を積層固着してなる光アイソレータ素子において、固着部に高い信頼性と光学的に高特性を有する接合手段を提供して、光アイソレータの小型化及び低価格化を図ることができ、かつ量産性が向上する改善された光アイソレータ素子構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子とを、共に低融点ガラス層を介して積層し溶融固着する光アイソレータ素子の固定構造であって、前記単板状の各偏光子の光透過面を含む片面、あるいは前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む両面、あるいは少なくとも前記一方の単板状の偏光子の光透過面を含む片面と前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む片面、のいずれかの組み合わせに対応する前記光学素子面上に、スパッタリング法を用いて、前記積層溶融固着のための透光性を有する低融点ガラス層を成膜した光アイソレータ素子としている。
【００１９】
また請求項２に記載の発明では、前記スパッタリング法による透光性を有する低融点ガラス層の膜厚が、略２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ素子としている。
【００２０】
また請求項３に記載の発明では、少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子とを、積層固着してなる光アイソレータ素子の製造において、（１）前記単板状の各偏光子の光透過面を含む片面、あるいは前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む両面、あるいは少なくとも前記一方の単板状の偏光子の光透過面を含む片面と前記単板状の４５度ファラデー回転子の光透過面を含む片面、のいずれかの組み合わせに対応する前記光学素子面上に、スパッタリング法を用いて、前記積層溶融固着のための透光性を有する低融点ガラス層を成膜する膜付け工程と、（２）前記単板状の偏光子および４５度ファラデー回転子とを、相互に前記透光性を有する低融点ガラス層を介して重ね合わせる積層工程と、（３）各単板状の偏光子の偏光透過方向が、光軸を中心に相対的に所定角度を有するように偏光子基板の相対位置を調整する組み込み工程と、（４）前記透光性を有する低融点ガラス層を溶融固化する固着工程と、（５）前記溶融固化により一体化された大判サイズの複合基板材料を、所望の寸法に切断加工して、各光アイソレータ素子を多数個に切り出す切断工程と、を具備する光アイソレータ素子の製造方法としている。
【００２１】
【作用】
本発明は上記のように、少なくとも２枚以上の単板状の偏光子と、少なくとも１枚以上の単板状の４５度ファラデー回転子とを積層してなる光アイソレータ素子の製造において、高い透光性を有する低融点ガラス層を、前記各光学素子の表面上にスパッタリング法を用いて直接薄膜を成膜させることができるので、膜厚が管理が容易で、成膜性が良く均一で、品質が安定した前記低融点ガラス層を組立構成要素と共に、前記各光学素子部品と一体物として取り扱うことができ、部品点数が削減され、組立工数を簡略化でき、さらに小型化および低価格化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態に係る光アイソレータ素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の光アイソレータ素子の一例を示す斜視概略図であり、図１（ｂ）は前記図１（ａ）のＡ−Ａ’方向から切り取った光アイソレータ素子を示す概略断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、光アイソレータ素子１は、単板状の４５度ファラデー回転子２の両面にそれぞれ単板状の偏光子３、３’を、透光性を有する低融点ガラス層４、４’を介して積層され、一体化される構成となっている。また、図１（ｂ）に示すように、光入射方向の領域に垂直な方向において、単板状の４５度ファラデー回転子２と単板状の偏光子３、３’との間には、透光性を有する低融点ガラス層４、４’が設けられている。
【００２４】
そして、図２は、本発明の光アイソレータ素子にかかる単板状の偏光子面に成膜された低融点ガラス層の成膜の一例を示す斜視概略図である。図２に示すように、光透過面５（破線で示す領域）を含む面上に、スパッタリング法を用いて成膜することにより、薄くて均一な膜厚の低融点ガラス層４、（４’）が得られる。尚、この図示例では、単板状の偏光子３、（３’）の片面に、低融点ガラス層を成膜する例を示しているが、単板状の偏光子側に限らず、４５度ファラデー回転子側に同様な方法で低融点ガラス層を成膜させてもよい。
【００２５】
そして、本発明においては、単板状の偏光子や単板状の４５度ファラデー回転子などの光学素子の面上に、あらかじめスパッタリング法を用して、前記積層溶融固着のための透光性を有する低融点ガラス層を均一に薄く成膜させて、前記低融点ガラス層を溶融個化することにより、前記４５度ファラデー回転子と前記偏光子とを一体化し、光アイソレータ素子を作成することを最大の特徴とする。
【００２６】
なお、低融点ガラス層を成膜させる処理装置としては、スパッタリング装置を使用し、スパッタリングターゲットには低融点ガラス層４、４’となる高い透光特性を有する低融点ガラス素材を使用する。またスパッタリングターゲットの形状は、例えば直径６インチ、厚さ３ｍｍのものなどを使用することができる。
【００２７】
ここで、低融点ガラス層４、４’を成すスパッタリングターゲットは、低融点ガラス層の溶融固化後においても各光学素子の特性および機能が維持されるように、融点が４００℃程度以下のガラス材質であることが望ましい。この低融点ガラス層は、例えば主成分が酸化鉛と酸化ホウ素であって、融点が３１０℃であるものや、その他に主成分が酸化鉛と酸化ホウ素と酸化タリウムであって融点が２５０℃であるものなどを用いることができる。そして、この低融点ガラス層は、使用する光の波長に対して高い透光性を有する素材である。
【００２８】
また同時に、低融点ガラス層４、４’を成すスパッタリングターゲットの熱膨張係数は、４５度ファラデー回転子２および偏光子３、３’の熱膨張係数のほぼ中間の値となるように材料を選択することが好ましい。例えば、４５度ファラデー回転子２の熱膨張係数が１０．６×１０−６℃−１であり、偏光子３、３’の熱膨張係数が５．１１×１０−６℃−１である場合には、低融点ガラス層４、４’の熱膨張係数が５．１１×１０−６〜１０．６×１０−６℃−１の範囲内であれば、４５度ファラデー回転子２と偏光子３、３’の熱膨張係数の差による影響を低減でき、熱により生じる歪みや室温への冷却の際に生じるクラックを少なくすることができる。
【００２９】
そして、スパッタリング処理工程の際には、使用するガスとして、例えばアルゴンなどを用いるのが好ましい。そして、スパッタ条件を任意に設定し、ＲＦパワー、スパッタ圧力、基板間距離、基板回転数、アルゴン流量などを任意に調整する。これにより、厚さが約２０μｍ以下の低融点ガラス層を光学素子上に成膜することができる。
【００３０】
ここで、４５度ファラデー回転子２には、液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により作製したビスマス置換希土類鉄ガーネット等の単結晶板などが用いられ、上記のファラデー回転子に図示していない界磁磁石により光入射方向の飽和磁場が印加されている場合には、入射光の偏光面を光軸まわりに正確に４５度回転させるために、光の進行方向に対して所定の厚さを有するように構成されている。
【００３１】
さらに、偏光子３、３’は、単板型構造であるガラス偏光子であり、タイプとしては無機ガラス基板に誘電体粒子を内包するタイプや、ガラス基板上に誘電体を積層するタイプなどがあり、いずれも偏光透過方向に対して直交する偏光方向の入射光を吸収・遮断する作用を有していて、例えばコーニング社製「ポーラコア」などを用いることが一般的である。
【００３２】
なお、この光アイソレータ素子１を多数個の光アイソレータ素子に切断加工し、円筒状の永久磁石内に挿入すれば、光アイソレータとして機能するが、本発明の実施の形態例では、界磁磁石としての永久磁石及び光アイソレータ素子１を直接または間接的に保持固定するホルダ等の構成部品は省略することとする。また、永久磁石（図示せず）は、例えばサマリウムコバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）系磁石やネオジ（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）系磁石、フェライト磁石などが用いることができるが、特にサマリウムコバルト磁石は高い磁石材料特性が得られ小型化に適しており、また温度安定性及び耐酸化性に優れていることから多用されている。前記永久磁石は、４５度ファラデー回転子２の周囲に、光軸に平行に配置し固定され、さらに光軸に平行に着磁されている。
【００３３】
このように、スパッタリング法を用して成膜させた高い透光性を有する低融点ガラス層４、４’により、光アイソレータ素子１の各構成部品（４５度ファラデー回転子２と偏光子３、３’）を固着して一体化させることができ、しかも光学調整が容易になり、組立工数が減り、生産性が向上する。これにより以下に示す幾つかの利点があった。
【００３４】
（１）耐湿性及び耐候性に優れ、特に高温高湿などの厳しい環境下における使用にも耐えることができる。
【００３５】
（２）長時間にわたって比較的高い出力を有するレーザ光が、各光学素子の光通過領域を透過する場合であっても、接着層を直接には通過しないことから、接着層中の炭素や不純物が光エネルギーを吸収して発熱することが無く、そのため接着層の劣化が進む恐れが無く、信頼性の点で優れている。
【００３６】
（３）接着層から発生するガスが皆無であり、レーザ光源などの他の部品に悪影響を及ぼす可能性が無い。
【００３７】
（４）低融点ガラス層の膜厚をスパッタ処理条件により容易に制御管理することが可能であるため、低融点ガラス層を均一な厚さで高精度に薄くさせることも可能であり、またそのために光損失を従来に比べ大幅に低減することができる。また、このように一定の厚さで高精度に低融点ガラス層を薄く均一に、かつ各光学素子面に直接成膜させることができるため、低融点ガラス層を溶融固化する際に、低融点ガラス層の内部に気泡が入ることが著しく無くなり、光アイソレータの光学特性の劣化を低減することが可能となる。
【００３８】
（５）また、スパッタリング法を使用して、任意の光学素子上に成膜される透光性を有する各低融点ガラス層を介して、所定の構成で光学素子を積層させ、前記低融点ガラス層を溶融固化することにより一体化していることから、個々の光アイソレータ素子の組立工数を減らし、また個々の光学調整の作業を軽減できることから、低価格化及び量産化に寄与することが可能となる。
【００３９】
図３は、本発明にかかる光アイソレータ素子の製造手順を示す概略図である。
【００４０】
まずはじめに、図３に示すように、外形寸法がほぼ同一である大判サイズの２枚の偏光子基板１３、１３’および同サイズの１枚の４５度ファラデー回転子基板１２を用意する。そして、低融点ガラス層１４、１４’を、両偏光子基板１３、１３’の片面に、スパッタリング法を用いて成膜させる。ここで、低融点ガラス層１４、１４’の厚さは、スパッタリング装置の能力またはスパッタリング処理工程の工数と時間、さらには低融点ガラスの熱伝導率や作業性の観点から、約２０μｍ以下とした。但し、実際には約１０μｍ前後とすることが望ましい。
【００４１】
また、図３においては、４５度ファラデー回転子基板１２および偏光子基板１３、１３’はいずれも正方型を示しているが、形状は正方型以外でもよく、例えば長方型や円形型であってもかまわない。ここで、製造する光アイソレータ素子は、１段型（偏光子２枚および４５度ファラデー回転子１枚）の光アイソレータ素子を例としているため、２枚の偏光子基板１３、１３’の偏光透過方向は、光入射方向にそれぞれ相対的に４５度の角度を有するように構成されている。
【００４２】
次に、片面に低融点ガラス層１４が成膜された偏光子基板１３と、同様に片面に低融点ガラス層１４’が成膜された偏光子基板１３’の間に、前記両低融点ガラス層側を挟んで４５度ファラデー回転子基板１２を配置する。なお、図３において、図中の偏光子基板１３、１３’面上の両端に矢印をもつ符号は、偏光透過方向を簡易的にそれぞれ示している。
【００４３】
次に、光入射方向に使用する波長のレーザ光を照射して、偏光子基板１３、１３’の偏光透過方向が光入射方向を中心に４５度相互に回転した位置となるように調整した後に、または、レーザ光を照射せずに互いの偏光子の一辺を基準として位置決めした後、高温炉内で低融点ガラス層１４、１４’を溶融させ、図４（ａ）に示すように、４５度ファラデー回転子基板１２と偏光子基板１３、１３’とを一体化する。このとき高温炉の内部の雰囲気は、空気に限らずに窒素などでもよい。
【００４４】
さらに、低融点ガラス層の溶融固化は、例えば電気炉内で低融点ガラス層の溶融温度以上の温度にて、不活性気体中において、光学素子に一定の荷重をかけておこなう。そして、低融点ガラス層の溶融固化時に発生する接合部の応力歪みによる光学素子の特性の悪化を防止するために、溶融固化後は光アイソレータ素子積層基板１１を室温まで徐々に冷却することが好ましい。
【００４５】
また、本例においては、２層の低融点ガラス層１４、１４’を同時に溶融させ固化させて４５度ファラデー回転子基板１２と偏光子基板１３、１３’とを一体化させている例を示しているが、当然、低融点ガラス層１４、１４’をそれぞれ個別に溶融させ固化させて４５度ファラデー回転子基板１２と偏光子基板１３、１３’とを一体化する方法によってもよい。ただ、このとき、はじめに溶融固化させる低融点ガラス層の融点は、次に溶融固化させる低融点ガラス層の融点より高いことが必要がある。
【００４６】
次に、この一体化された大判サイズの光アイソレータ素子積層基板１１（図４（ａ）に図示）を、ダイシングソーなどを用いて図１（ａ）、（ｂ）に示す光アイソレータ素子１の寸法サイズに切断加工して、図４（ｂ）に示すような形状の光アイソレータ素子１を多数個切り出す。
【００４７】
このような基板素材から一括切り出しする製造方法により、特性が均一な光アイソレータ素子１を、短時間で同時に、多数個製造することが可能となる。
【００４８】
なお、低融点ガラス層の屈折率は、４５度ファラデー回転子基板１２と低融点ガラス層の屈折率の差および偏光子基板１３、１３’と低融点ガラス層の屈折率の差により生じるフレネル反射を防止し、光アイソレータの挿入損失を低減させるために、偏光子の屈折率や４５度ファラデー回転子の屈折率と近似しているものであることが好ましく、偏光子の屈折率と４５度ファラデー回転子の屈折率のほぼ中間値であるとなお一層好ましい。
【００４９】
加えて、低融点ガラス層を光学素子上にスパッタリング法により成膜させる前にあらかじめ、４５度ファラデー回転子基板と偏光子基板は、それぞれ対低融点ガラス層用の無反射コートを施しておくごとが、特性上好ましい。
【００５０】
なお、上記のいずれの発明の実施の形態例も、１段型（偏光子２枚および４５度ファラデー回転子１枚）の光アイソレータ素子１の構成を用いたが、本発明は必ずしも図示のものに限らず、１．５段型（偏光子３枚および４５度ファラデー回転子２枚）であっても、あるいは、２段型（偏光子４枚および４５度ファラデー回転子２枚）の光アイソレータ素子であっても、上記本発明の実施の形態の例と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、レーザダイオード光源（図示せず）から発せられる光信号が直線偏光の光である場合には、光アイソレータ素子１のうち入射側の偏光子は特に必要とされないことから、上記入射側の偏光子は省略される場合もある。
【００５２】
上記の仕様内容から、実験的に図１に示す本発明に係る光アイソレータ素子を５０台製作し、比較のため同時に、従来方法の光アイソレータ素子も同数製作した。まず、偏光透過方向が光入射方向を中心に４５度相互に回転した位置となる偏光子基板２個（いずれも１０ｍｍ角、厚さ０．２ｍｍ）と４５度ファラデー回転子基板１個（１０ｍｍ角、厚さ０．３５ｍｍ）とガラススパッタリングターゲット１個（透光性あり、直径６インチ、厚さ３ｍｍ）を用意した。
【００５３】
そして、これらの偏光子の片面に、厚さ約２０μｍの低融点ガラス層をスパッタリング法を使用して成膜させ、次に、偏光子基板と４５度ファラデー回転子基板とを、高温炉（温度３５０℃）内において窒素雰囲気中で、前記低融点ガラス層を溶融固化して、本発明に係る光アイソレータ素子基板（大きさ１０ｍｍ角）を製作した。同様に、従来の光アイソレータ素子基板についても、寸法が同様の偏光子基板２個および４５度ファラデー回転子基板１個を用いて、透光性を有するエポキシ系接着剤により一体化して光アイソレータ素子基板（大きさ１０ｍｍ角）を製作した。なお、冷却時に光学素子の生じる歪みを最低限にするために、低融点ガラス層の溶融後は３時間をかけて徐々室温まで光アイソレータ素子基板を冷却した。
【００５４】
その後、本発明に係る光アイソレータ素子基板および従来の光アイソレータ素子基板について、ダイシングソーにより、賽の目の切断加工をして、それぞれ個片（寸法は１ｍｍ角）の光アイソレータ素子に切断した。
【００５５】
このようにして製作した、本発明による光アイソレータ素子および従来の光アイソレータ素子について、完成品全数につき評価波長１５５０ｎｍにおいて挿入損失および逆方向損失を室温にて測定評価した。
【００５６】
その結果は、光アイソレータ素子の平均の挿入損失および平均の逆方向損失値は、本発明に係る光アイソレータ素子では、それぞれ０．３５（ｄＢ）および３３．２（ｄＢ）であり、一方、従来の光アイソレータ素子では、それぞれ０．３８（ｄＢ）および３３．４（ｄＢ）であった。
【００５７】
その後、いずれの光アイソレータ素子も、高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、２０００時間）をおこなったところ、高温高湿試験後の光アイソレータ素子の平均の挿入損失および平均の逆方向損失値は、本発明に係る光アイソレータ素子では、それぞれ０．３６（ｄＢ）および３３．１（ｄＢ）であり、一方、従来の光アイソレータ素子では、それぞれ０．５２（ｄＢ）および２７．８（ｄＢ）であった。
【００５８】
このように、製作時において、本発明による光アイソレータ素子および従来の光アイソレータ素子の挿入損失値および逆方向損失値は、両者に大きな差は見られなかったが、高温高湿試験後においては、本発明による光アイソレータ素子は、従来の光アイソレータ素子と比較してその特性が良好であり、高温高湿試験後も特性を悪化させることなく光学特性を維持していることが判明した。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば上記に説明したように、スパッタリング法を用いて光学素子表面上に直接成膜させた透光性を有する薄膜状の低融点ガラス層を介して、各光学素子を積層させ、前記低融点ガラス層を溶融固化することにより固着し一体化している。このため、本発明の光アイソレータ素子およびその製造工程においては、以下に示す作用効果を奏ずる。
【００６０】
（１）溶融個化し固着した部分は耐湿性及び耐候性に優れ、特に高温高湿などの厳しい環境下における使用にも耐えることができる。
【００６１】
（２）また、長時間にわたって比較的高い出力を有するレーザ光が、各光学素子の光通過領域を透過する場合であっても、低融点ガラス層では、層中の炭素や不純物が光エネルギーを吸収して発熱することが無く、そのため従来のように接着層の劣化が進む恐れが無く、信頼性の点で優れている。
【００６２】
（３）さらに、従来の接着層から発生するガスが皆無であり、レーザ光源などの他の部品に悪影響を及ぼす可能性が無い。
【００６３】
（４）低融点ガラス層の膜厚をスパッタ処理条件により容易に制御することが可能であるため、一定の厚さで高精度に薄くさせることが可能であり、また、そのため光損失を低減することができる。また、このようにスパッタ処理により一定の厚さで高精度に低融点ガラス層を直接光学素子面に成膜できるため、低融点ガラス層を溶融固化する際に、低融点ガラス層の内部に気泡が入ることが著しく無くなり、光アイソレータの光学特性を劣化を低減することが可能となる。
【００６４】
（５）また、スパッタリング法を用いて光学素子面上に直接成膜される透光性を有する低融点ガラス層を介して、光学素子を積層させ、前記低融点ガラス層を溶融固化することにより一体化しているので、部品点数及び組立工数を減じることができ、また、複雑な光学調整の作業を軽減でき、低価格化及び量産化に寄与することが可能となる。
【００６５】
なお、本発明においては、単板状の偏光子や単板状の４５度ファラデー回転子などの光学素子面上に、あらかじめスパッタリング法を使用して前記積層溶融固着のための高い透光性を有する低融点ガラス層を成膜させ、前記低融点ガラス層を溶融固化することにより、前記４５度ファラデー回転子と前記偏光子とを一体化して光アイソレータ素子を製作することができるようになった。また、これにより本発明の実施例によるところの低融点ガラス層の成膜の形状および厚さ、ならびに材質種類について、制限されることがなくなり、製品設計の自由度が広がった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータ素子の一例を示す斜視図および断面図である。
【図２】本発明の光アイソレータ素子にかかる、低融点ガラス層の成膜の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の光アイソレータ素子の製造方法の一例の作業工程を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明の光アイソレータ素子の組み込み、および切断製造方法を示す斜視図である。
【図５】従来の光アイソレータの一例を示す内部構成の断面図である。
【図６】従来の光アイソレータ素子の別の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１        光アイソレータ素子
２        ４５度ファラデー回転子
３，３’  偏光子
４，４’  低融点ガラス層（透光性を有する低融点ガラス）
５        光透過面
８，８’  光学接着剤
９        固定部材
１０      永久磁石
１１      大判サイズの光アイソレータ素子基板
１２      大判サイズの４５度ファラデー回転子基板
１３，１３’    大判サイズの偏光子基板
１４，１４’    低融点ガラス層（透光性を有する低融点ガラス）
１６，１６’    低融点ガラス層
１７        ホルダ
【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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