(57)【要約】【課題】高い信頼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り、量産性の向上と新規な光アイソレータ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】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、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介して積層させ、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た光アイソレータ素子とする。【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、低融点ガラス層を介して積層し、前記低融点ガラス層を溶融固着して一体化する光アイソレータ素子の固定構造であって、前記低融点ガラス層が、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層であることを特徴とする光アイソレータ素子。
【請求項２】
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、低融点ガラス層を介して積層し、前記低融点ガラス層を溶融固着して一体化する光アイソレータ素子の固定構造であって、前記低融点ガラス層が、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔部の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材とを介して積層されていることを特徴とする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してなる光アイソレータ素子において、（１）偏光子基板とファラデー回転子基板とを、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介して積層させる工程、あるいは、あらかじめ光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層と仮溶融固化した偏光子基板またはファラデー回転子基板のいずれかと他方側を、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介するように積層させる工程と、（２）各偏光子基板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の位置を調整する工程と、（３）前記低融点ガラス層を溶融固化する工程と、（４）溶融固化により一体化された複合基板を所望の寸法に切断加工して、光アイソレータ素子を多数個切り出す工程と、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。
【請求項４】
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において、（１）偏光子基板とファラデー回転子基板とを、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材を介して積層させる工程、あるいは、あらかじめ光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材と仮溶融固化した偏光子基板またはファラデー回転子基板のいずれかと他方側を、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介するように積層させる工程と、（２）各偏光子基板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の位置を調整する工程と、（３）前記低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材を溶融固化する工程と、（４）溶融固化により一体化された複合基板を所望の寸法に切断加工して、光アイソレータ素子を多数個切り出す工程と、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。前記光アイソレータは、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設させたものである。
【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度となる所定の厚さ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させたものであり、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、小型化及び低価格化ならびに量産化が強く望まれており、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、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も提案されている。
【０００５】
図５は、従来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、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、金属ホルダ１１に固定している構成としている。
【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固定した後に、これを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、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できる。
【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１２、１２’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いる構成としている（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、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には、以下に示す幾つかの問題があった。
【００１０】
まず第一に、（１）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、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、（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、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進む恐れがあり、信頼性の観点からこのような構成は懸念される。
【００１２】
さらに、（３）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、（４）光アイソレータの順方向の挿入損失を低減させるため、透光性が良好な光学接着剤を選択しなければならず、加えて、（５）接着層の厚さを制御することが困難であり、また（６）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。
【００１４】
さらに加えて、（７）光学接着剤が熱硬化型である場合には、接着層の硬化終了後、室温まで冷やされることにより、各光学素子および接着層の熱膨張係数が異なるため、共に収縮する最の収縮する程度がそれぞれ異なり、この収縮の違いによって生じた歪みが各光学素子に集中し、光アイソレータ素子の消光特性が低下、あるいはクラック等が発生し不良となる可能性があり、特に、各光学素子の光学面の全面に接着層が存在するような構成では、接着層の総面積が大きいことから、上記このような不良が常に懸念される、という上記の各問題点があった。
【００１５】
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。
【００１６】
まず、（１）光透過領域を含む光学面を透光性の低融点ガラスにより溶融固化しているため、光アイソレータの順方向の挿入損失を低減させるためには、透光性が良好な低融点ガラスを選択して使用しなければならず、また、（２）偏光子の片面および４５度ファラデー回転子の片面に、対低融点ガラス層用の無反射コートを別途膜付けする必要がある。
【００１７】
そして、（３）上記の各光学素子の片面に施された上記の対低融点ガラス層用の無反射コートの面を、間違いなく向かい合うように配置させる必要があるが、往々にして配置の間違いの作業ミスが生じて、不良が発生する可能性が否定できない。
【００１８】
さらに、（４）低融点ガラスの溶融中あるいは固化中に、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り、加えて、（５）接着層の溶融終了後、室温まで冷やされて固化する際に、各光学素子および接着層の熱膨張係数が異なるために、共に収縮する程度がそれぞれ異なり、この収縮差の違いによって生じた歪みが各光学素子に集中し、光アイソレータ素子の消光特性が低下し、あるいは、クラックが発生し、不良となる可能性があり、特に、各光学素子の光学面の全面に接着層が存在するような構成では、接着層の総面積が大きいことから、このような不良が常に懸念される、という各問題点があった。
【００１９】
前記問題に鑑み、本発明は、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してなる光アイソレータ素子において、高い信頼性を有することができるための手段を提供して、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、量産性が向上する新規な光アイソレータ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【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、低融点ガラス層を介して積層し、前記低融点ガラス層を溶融固着して一体化する光アイソレータ素子の固定構造であって、前記低融点ガラス層が、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層である光アイソレータ素子としている。
【００２１】
また請求項２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、低融点ガラス層を介して積層し、前記低融点ガラス層を溶融固着して一体化する光アイソレータ素子の固定構造であって、前記低融点ガラス層が、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔部の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材とを介して積層されている光アイソレータ素子としている。
【００２２】
また請求項３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してなる光アイソレータ素子において、（１）偏光子基板とファラデー回転子基板とを、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介して積層させる工程、あるいは、あらかじめ光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層と仮溶融固化した偏光子基板またはファラデー回転子基板のいずれかと他方側を、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介するように積層させる工程と、（２）各偏光子基板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の位置を調整する工程と、（３）前記低融点ガラス層を溶融固化する工程と、（４）溶融固化により一体化された複合基板を所望の寸法に切断加工して、光アイソレータ素子を多数個切り出す工程と、からなる光アイソレータ素子の製造方法としている。
【００２３】
また請求項４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してなる光アイソレータ素子において、（１）偏光子基板とファラデー回転子基板とを、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材を介して積層させる工程、あるいは、あらかじめ光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材と仮溶融固化した偏光子基板またはファラデー回転子基板のいずれかと他方側を、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介するように積層させる工程と、（２）各偏光子基板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の位置を調整する工程と、（３）前記低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材を溶融固化する工程と、（４）溶融固化により一体化された複合基板を所望の寸法に切断加工して、光アイソレータ素子を多数個切り出す工程と、からなる光アイソレータ素子の製造方法としている。
【００２４】
【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組み込みにおいて、（１）光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介して積層させ、あるいは、（２）空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔部の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材とを介して積層させて、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ため、固着において高い信頼性を有することができ、さらに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、量産性を向上させることが可能となる。
【００２５】
【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断面図である。
【００２６】
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、光通過用の開口部を設けた低融点ガラス層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、光入射方向の開口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、ギャップとなる空気層５が設けられている。
【００２７】
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。
【００２８】
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できる。
【００２９】
そして、光通過用の開口部を設けた低融点ガラス層４、４’は、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であることが望ましい。ここで、使用する光の波長に対して透光性が良好である必要は全く無い。あえて、低融点ガラス層が透光性が低い場合には、光アイソレータとして機能している場合の不必要な散乱光を低融点ガラス層によって低減することもできる。
【００３０】
ここで、低融点ガラス層４、４’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。そして、光通過用の開口部は、例えばプレート状の低融点ガラスに穴あけ加工をおこなうことで設けても良く、あるいはプレート状の低融点ガラスを成形する際にあらかじめ開口部を設けるようにプレス成形されても良い。
【００３１】
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。なお、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用いられている。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・固定され、さらに光軸に平行に着磁されている。
【００３２】
このように、光通過用の開口部を設けた低融点ガラス層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たので、以下に示す各利点が得られた。
【００３３】
（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、
（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、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、
（３）さらに、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く、
（４）透光性に一切関係ない低融点ガラスを使用できることから、低融点ガラスの選択の幅が拡がり、また、接着層を厚さを厚くしても、光アイソレータ素子の光学特性を維持することが可能であり、
（５）低融点ガラスに空孔が設けられているため、その表面張力の作用により、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中に、光通過用の開口部に達することがなく、光アイソレータの光学特性を維持することが容易であり、
（６）各光学素子の開口領域に垂直な方向における接着層と光学素子の間は、空気層であることから、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中に、接着層と光学素子間の内部に気泡が入り込み光アイソレータの光学特性を劣化させる問題が当然に無く、
（７）また、光学素子の片面に対低融点ガラス層用に無反射コートを別途におこなう必要が無く、光学素子の両面に対空気層用に無反射コートを施すことで、光アイソレータ素子の順方向の挿入損失を低減させることができ、
（８）そのため、各光学素子の片面同士を積層させる場合に、配置の間違いの作業ミスが生じることが無く、
（９）加えて、接着層の溶融終了後室温まで冷やされて固化する際に、各光学素子および接着層の熱膨張係数が多少異なっていたとしても、従来の光アイソレータ素子と比較して、接着層の面積が小さいことから、収縮の違いによって生じる歪みは小さく各光学素子にクラックが発生する可能性が少なく、不良が発生する可能性が少ない、
という効果を有する光アイソレータ素子１となり、しかも光学調整が容易に可能であり、組立工数が少ない光アイソレータ素子１となる。
【００３４】
次に、図２（ａ）は、本発明の光アイソレータ素子の別の一例を示す斜視概略図であり、図２（ｂ）は前記図２（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断面図である。
【００３５】
図２（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’が配置され、中心に空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層６、６’および前記空孔部の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材７、７’とを介して積層され、一体化された構成となっている。また、図２（ｂ）に示すように、光入射方向の開口領域に垂直な方向については、前記同様に単板状の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、ギャップとなる空気層５が設けられている。
【００３６】
このとき用いられる偏光子３、３’や４５度ファラデー素子２は、先に述べたものと同様な材料であって、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層６、６’は、その空孔部の内径が間接部材７、７’の外径とほぼ同等であるか、わずかに大きい構成のものである。そして、低融点ガラス層６、６’設けられた空孔部は、先に述べたのと同様に、例えばプレート状の低融点ガラスに穴あけ加工をおこなうことで設けても良く、あるいはプレート状の低融点ガラスを成形する際にあらかじめ空孔部を設けるようにプレス成形されても良い。
【００３７】
またここで、間接部材７、７’は、スペーサとしての機能も有するため、その間接部材の厚さを基準として接着層の厚さを容易に制御することができ、そのため光アイソレータ素子の全長および前記ギャップとなる空気層５の間隔を容易に管理することが可能となる。なお、間接部材７、７’の厚さは、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層６、６’の厚さより薄いものである。この間接部材７、７’は、低融点ガラス層６、６’の熱膨張係数と同様の熱膨張係数であることが望ましく、このようにすれば、低融点ガラス層６、６’と間接部材７、７’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等を少なくすることができる。
【００３８】
例えば、間接部材７、７’は、４２６アロイ（熱膨張係数が約７．０×１０−６℃−１）やＳＦ２０Ｔ（熱膨張係数が約１１．０×１０−６℃−１）やコバール（熱膨張係数が約４．８×１０−６℃−１）などの材料を用いても良い。ここで、間接部材７、７’は、光通過用の開口部を設けているため、あえて、使用する光の波長に対して透光性が低い材料を選択して使用する場合には、光アイソレータとして機能している場合の不必要な散乱光を、間接部材７、７’によって低減することもできる。
【００３９】
また、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中において、低融点ガラスは表面張力により間接部材７、７’の周囲および内周部にのみ達して、各光学素子の開口領域には入り込むことが無いため、光アイソレータの光学特性を維持しながら、容易に開口領域の気密を確保することができる。そのため、ダイシングソーなどを用いた切断加工の際に、水や不純物が各光学素子間の光学面上に入り込むことが無く、光アイソレータの光学特性を維持することができる。
【００４０】
このように、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層６、６’および前記空孔部の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材７、７’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たので、先に述べたような効果に加えて、以下に示す各利点が得られる。
【００４１】
（１）間接部材はスペーサとしての機能も有するため、その間接部材の厚さを基準として接着層の厚さを容易に制御することができ、
（２）また、間接部材は、光アイソレータとして不必要な散乱光を除去させることも可能であり、
（３）また、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中において、低融点ガラスは表面張力により間接部材の周囲に及ぶことになるため、容易に開口領域を確保することができ、光アイソレータの光学特性を維持することができ、
（４）そのため、ダイシングソーなどを用いた切断加工の際に、水や不純物が各光学素子間の光学面上に入り込むことが無く、光アイソレータの光学特性を維持することができる、
という効果を有する光アイソレータ素子１となり、しかも光学調整が容易に可能であり、組立工数が少ない光アイソレータ素子１となる。
【００４２】
図３は、本発明にかかる光アイソレータ素子１の製造手順を示す概略図である。
【００４３】
まず始めに、図３に示すように、略同一サイズである大判サイズの２枚の偏光子基板１４、１４’および同サイズの１枚の４５度ファラデー回転子基板１３、ならびに複数個の光通過用の開口部が整列して設けられている２枚の低融点ガラスプレート１５、１５’を用意する。ここで、低融点ガラスプレート１５、１５’の厚さは、低融点ガラスの熱伝導率や作業性の観点から、略２００μｍ以下とすることが望ましい。
【００４４】
また、図３には、低融点ガラスプレート１５、１５’の光通過用の開口部は、空孔部（貫通孔）としているが、開口領域が確保されていれば形状としての限定はない。なお、図３には、４５度ファラデー回転子基板１３および偏光子基板１４、１４’ならびに低融点ガラスプレート１５、１５’は、いずれも正方形を示しているが、正方形以外でもよく、例えば長方形や円形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１４、１４’の偏光透過方向は、光入射方向にそれぞれ相対的に図３に示す４５度の角度を有するように構成するように配置する。
【００４５】
次に、偏光子基板１４、１４’の間に４５度ファラデー回転子基板１３を配置して、さらに両偏光子基板１４、１４’と４５度ファラデー回転子基板１３の間に複数個の光通過用の開口部が整列して設けられている２枚の低融点ガラスプレート１５、１５’を配置する。なお、図３において、図中の偏光子基板１４、１４’上の両端に矢印をもつ線は、偏光透過方向を示している。このとき、それぞれの低融点ガラスプレート１５、１５’の空孔部の各中心位置を設計上合致させる。なお、２枚の低融点ガラスプレート１５、１５’の光通過用の開口部は、それぞれまったく同じ大きさを有していてもよいが、光通過用の開口領域を最低限確保することができさえすれば、両方の光通過用の開口部の大きさは共に異なっていても良い。またここで、低融点ガラスプレート１５、１５’の一方の面を予め４５度ファラデー回転子１３あるいは偏光子１４、１４’の光学面に溶融固化しておいてもよい。
【００４６】
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１４、１４’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、高温炉内で低融点ガラスプレート１５、１５’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１３と偏光子基板１４、１４’とを一体化する。なお、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。
【００４７】
なお、本例においては、２枚の低融点ガラスプレート１５、１５’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１３と偏光子基板１４、１４’とを一体化させている例を示しているが、当然低融点ガラスプレート１５、１５’をそれぞれ個別に溶融させて固化し、４５度ファラデー回転子基板１３と偏光子基板１４、１４’とを一体化する方法によってもよい。ただしこのとき、始めに溶融固化させる低融点ガラスプレートの融点は、次に溶融固化させる低融点ガラスプレートの融点より高い必要がある。
【００４８】
なお、偏光子基板１４、１４’と４５度ファラデー回転子基板１３の両面には、各基板と空気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、対空気層用の無反射コートを施しておくことが望ましい。
【００４９】
次に、この一体化された大判サイズの基板を、図４（ｂ）に示すように、ダイシングソーなどを用いて図１に示す光アイソレータ素子１の寸法サイズに細分化して切断加工し、図１に示すような形状の小型の光アイソレータ素子を多数個取りする。
【００５０】
このような製造方法により、特性が均一な光アイソレータ素子１を短時間の作業工程で同時に、多数個製造することが可能となる。
【００５１】
また図４には図示しなかったが、前記低融点ガラスプレートに設けられた空孔部の内径とほぼ同一かあるいはわずかに小さい外径を有し、かつ、光通過用の開口部を中心に設けた間接部材７、７’を、少なくとも前記空孔部の数に対して同数個だけ用意し、各空孔部に配置することも可能である。ただし、間接部材７、７’の厚さは、前記低融点ガラスプレート１５、１５’の厚さより薄いことが必要である。
【００５２】
なお、上記発明の実施の形態として、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の構成を用いて説明したが、本発明は必ずしも図示のものに限られず、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。
【００５３】
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。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば先に説明したように、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において、光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラス層を介して積層させて、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ため、光アイソレータ素子は、（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、また、（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、さらに、（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。
【００５５】
さらに（４）透光性に一切関係ない低融点ガラスを使用できることから、低融点ガラスの選択の幅が拡がり、また、接着層を厚さを厚くしても、光アイソレータ素子の光学特性を維持することが可能であり、（５）低融点ガラスに空孔部が設けられているため、その表面張力の作用により、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中に、光通過用の開口部に達することがなく、光アイソレータの光学特性を維持することが容易であり、（６）各光学素子の開口領域に垂直な方向における接着層と光学素子の間は、空気層であることから、低融点ガラスの溶融中あるいは固化中に、接着層と光学素子間の内部に気泡が入り込み光アイソレータの光学特性を劣化させる問題が当然無い。
【００５６】
さらにまた、（７）光学素子の片面に対低融点ガラス層用に無反射コートを別途におこなう必要が無く、光学素子の両面に対空気層用に無反射コートを施すことで、光アイソレータ素子の順方向の挿入損失を低減させることができ、そのため、（８）各光学素子の片面同士を積層させる場合に、配置の間違いの作業ミスが生じることが無く、加えて（９）接着層の溶融終了後室温まで冷やされて固化する際に、各光学素子および接着層の熱膨張係数が多少異なっていたとしても、従来の光アイソレータ素子と比較して、接着層の面積が小さいことから、収縮の違いによって生じる歪みは小さく各光学素子にクラックが発生する可能性が少なく、不良が発生する可能性が少ない、という作用を奏する。
【００５７】
また、本発明によれば先に説明したように、少なくとも１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において、空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層および前記空孔の内部に配設した光通過用の開口部を設けた間接部材とを介して積層させて、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ため、光アイソレータ素子は、上記の作用に加えて、（１）間接部材はスペーサとしての機能も有するため、その間接部材の厚さを基準として接着層の厚さを容易に制御することができ、また、（２）間接部材は、光アイソレータとして不必要な散乱光を除去させることも可能であり、また、（３）低融点ガラスの溶融中あるいは固化中において、低融点ガラスは表面張力により間接部材の周囲に及ぶことになるため、容易に開口領域を確保することができ、光アイソレータの光学特性を維持することができ、そのため、（４）ダイシングソーなどを用いた切断加工の際に、水や不純物が各光学素子間の光学面上に入り込むことが無く、光アイソレータの光学特性を維持することができる、という作用を奏する。
【００５８】
そして、このように光通過用の開口部を設けたプレート状の低融点ガラスあるいは空孔部が設けられたプレート状の低融点ガラス層により、光アイソレータ素子が一体化されていることから、組立工数を減じることができ、また、光学調整の作業を軽減できることから、低価格化・量産化に寄与することが可能となる。
【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（ａ）、および断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の光アイソレータ素子の別の一例を示す斜視図（ａ）、および断面図（ｂ）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斜視分解図である。
【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’光通過用の開口部を設けた低融点ガラス層
５　　空気層
６、６’空孔が設けられたプレート状の低融点ガラス層
７、７’間接部材
８、８’光学接着剤
９　　固定部材
１０　　永久磁石
１１　　ホルダ
１２、１２’透光性の低融点ガラス層
１３　　大判サイズの４５度ファラデー回転子基板
１４、１４’大判サイズの偏光子基板
１５、１５’光通過用の開口部を設けた低融点ガラスプレート
１６、１６’空孔部が設けられた低融点ガラスプレート
【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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