(57)【要約】【課題】各光学素子間に無機接着剤が付着すること無く歩留まり良く容易に作製でき、さらに全体における一層の小型化を具現し得る光学素子の保持構造を提供する。【解決手段】少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を一対の基板で保持する構造であって、少なくとも一方の上記基板の主面に、一つの側面に連通する溝状の凹部を有し、該凹部に上記偏光子、ファラデー回転子の端部を保持して接着剤で固定する。【選択図】図１
2005181760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を一対の基板で保持する構造であって、少なくとも一方の上記基板の主面に、一つの側面に連通する断面コの字形の溝状の凹部を有し、該凹部に上記偏光子、ファラデー回転子の端部を保持して接着剤で固定したことを特徴とする光学素子の保持構造。
【請求項２】
少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を一対の基板で保持する構造であって、少なくとも一方の上記基板の主面に、側面に連通しない矩形状の凹部を有し、該凹部に上記偏光子、ファラデー回転子の端部を保持して接着剤で固定したことを特徴とする光学素子の保持構造。
【請求項３】
上記凹部の深さが０．０５ｍｍ〜０．２８ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の保持構造。
【請求項４】
上記基板は永久磁石からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の保持構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の保持構造からなる光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として光通信機器、光情報処理機器、光計測等に用いられる光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムで、半導体レーザから発した光はレンズを介して光ファイバ端面に投影され伝送されるが、一部の光はレンズや光ファイバの端面で表面反射して半導体レーザまで戻り、ノイズとなってしまう。このノイズは半導体レーザの動作を不安定にするという悪影響を与える。そこでこの戻り光を除去するために光アイソレータが使用されている。
【０００３】
一般に、光アイソレータは、光増幅器、半導体レーザ装置等に使用されている。この光学機構部品は、２枚の偏光子の相対角度が４５°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約４５°のファラデー回転子を挿入して互いに固定したものであり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。近年この光学機構部品に対しては、小型化、量産化、低価格化が強く要望されており、その対策として例えば、特許文献１参照に開示されたような光アイソレータの開発利用が盛んになってきた。
【０００４】
図５に、従来の光アイソレータ２０は基本構成を示した斜視図である。この光アイソレータ２０は、一枚の配置基準とする同一な取り付け基板２４上における一方向に２枚の偏光子２１の間にファラデー回転子２２が配置されるように各光学素子を有機接着剤で接合・固定すると共に、取り付け基板２４上における各光学素子の周囲の一方向とは垂直な他方向に各光学素子を挟み込むようにファラデー回転子２２へ印加する磁界を発生する２個の磁石２３を有機接着剤で接合・固定した構造を有している。ここでは、各光学素子の外形を正確に切断形成した上で取り付け基板２４上に配置する構成において、取り付け基板２４の厚さ方向における全体の寸法を低背化すると共に、全体の小型化および低コスト化および高信頼性を計るために各光学素子の主面の形状を正方形にし、前期各光学素子の間隔を狭めて配置するように工夫している。
【０００５】
このうち、ファラデー回転子２２にはＧｄＢｉ系やＴｂＢｉ系の磁性ガーネット厚膜が使用されるが、こうした場合、磁性ガーネット厚膜の磁気モーメントを配列させるために磁石２３の材料には通常Ｓｍ２ Ｃｏ１７系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が使用されている。この希土類磁石は、高い磁気特性（残留磁束密度，保磁力等）を有する反面、希土類元素を多量に含有することにより、原材料費が高価になってしまうこと、容易に酸化され易いために磁石特性が劣化され易いこと、酸化物粒子の飛散を招き易いこと、材料が硬くて脆いために加工が容易でないこと等の短所を有している。それ故、希土類磁石を使用する場合には加工時に研削液や浸漬時間の制約を受け、しかも光アイソレータへの装着に際してはメッキ等の耐酸化被覆処理が必須となっている。
【０００６】
最近では磁石２３の材料として、希土類磁石に代わりフェライト磁石を使用することが実施されている。このフェライト磁石は、ＢａＯ，ＳｒＯとＦｅ２Ｏ３とにより構成される酸化物磁石であり、希土類磁石と比べた場合、低い磁気特性を示す反面、原材料費が安価であること、極めて高い耐蝕性を有すること、材料の結晶粒子が小さいために加工が容易であること等の長所を有している。それ故、フェライト磁石を使用する場合には加工時に研削液や浸漬時間の制約が少なく、耐酸化被覆処理が不要となっている。
【特許文献１】特開平１０−２２７９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように本発明によれば、上述した既存の光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータの場合、作製に際して取り付け基板の厚さ方向における全体の寸法を低背化すると共に、全体の小型化および低コスト化および高信頼性を計るために各光学素子の主面の形状を正方形にし、各光学素子の間隔を狭めて配置しているが、こうした構成であれば各光学素子を取り付け基板に対して有機接着剤を用いて接合・固定するとき、前期有機接着剤が表面張力によって本来付着してはならない前期各光学素子間に付着してしまうことがあり、結果として有機接着剤が各光学素子間の光路を塞いだ不良品となって歩留まりを劣化させてしまうという問題がある。
【０００８】
図６は、上述した光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータの作製に際しての問題点を説明するために示した要部を抜粋した側面図である。ここでは、偏光子２１及びファラデー回転子２２を取り付け基板２４に対して有機接着剤としてのエポキシ樹脂接着剤２５を用いて固定した際、エポキシ樹脂接着剤２５が表面張力によって偏光子２１及びファラデー回転子２２の間に付着した様子を示している。このような、有機接着剤の固着時には幾分の轢けを生じるが、有機接着剤が逃げ場無く各光学素子間で表面張力により吸い寄せられると、轢けにより図６に示されるような略Ｕ字形の形状が形成され易くなる。
【０００９】
又、上述した光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータの場合、基本的に各光学素子，磁石，及び取り付け基板の３点による構成部品を必要としており、特に各光学素子や磁石を配置するための取り付け基板の寸法面積に或る程度の大きさを要するめ、全体として一層の小型化を具現し難いという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、各光学素子間に無機接着剤が付着すること無く歩留まり良く容易に作製でき、さらに全体における一層の小型化及び低コスト化及び高信頼性を具現し得る光学機構部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を一対の基板で保持する構造であって、少なくとも一方の上記基板の主面に、一つの側面に連通する断面コの字形の溝の凹部を有し、該凹部に上記偏光子、ファラデー回転子の端部を保持して接着剤で固定したことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は、少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を一対の基板で保持する構造であって、少なくとも一方の上記基板の主面に、側面に連通しない矩形状の凹部を有し、該凹部に上記偏光子、ファラデー回転子の端部を保持して接着剤で固定したことを特徴とする。
【００１３】
また、上記溝部の深さが０．０５ｍｍ〜０．２８ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
更に、上記基板は永久磁石からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記光学素子の保持構造を用いて光アイソレータを構性したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上に述べた通り、本発明の光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータによれば、既存の少なくとも一つの板状の偏光子と、少なくとも一つの板状のファラデー回転子とを並べてその両端部を取り付けるための一対の基板を対向基板として、前記各光学素子を無機接着剤を用いて、基板の凹部に保持したことによって、それぞれの各光学素子の光透過面がZ軸方向を端面として、垂直面がX軸方向を側面として基板に対して位置決めすることができる。これによって、光学素子の保持構造の作製に際して無機接着剤が過剰にあっても凹部の隔壁によって流出が阻止されるか、凹部に流れ込む構造となっているためにその影響が排除され、結果として全体における一層の小型化及び低コスト化及び高信頼性を具現し得るとともに、該各光学素子間に無機接着剤が付着すること無く歩留まり良く容易に作製できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１及び図３は、本発明の実施の形態を示す光学素子の保持構造を示す斜視図である。この光アイソレータ１０は、２枚の対向する対向基板として用いられた取り付け基板３間に対して２個の偏光子１と、これらの各偏光子１間に配置される一枚のファラデー回転子２とによる総計３個の光学素子をそれぞれの光透過面がZ軸方向を端面として、垂直面AがX軸方向を側面として、該基板３の側面と各光学素子の側面と組み合わせて無機接着剤としてのハンダを用いて接合・固定して配備して成っている。
【００１８】
図２及び図４に接合部分の断面を示す。図１、２に示す実施形態では、基板３の主面には、一つの側面に連通する断面コの字型の溝状の凹部４が３個形成され、各凹部４に各光学素子の端部を挿入し、ハンダ５などの接着剤を用いて固定してある。図２に示すように、上記凹部４は、幅ｔ１、ｔ２、長さＨ０、間隔ｌ１であり、図２上での左右の側面からの距離ｌ０、下の側面との距離Ｈ１となっている。
【００１９】
また他の実施形態である図３，４の例では、基板３には側面に連通しない矩形状の凹部４が形成され、各凹部４に各光学素子の端部を挿入し、ハンダ５などの接着剤を用いて固定してある。図４に示すように、上記凹部４は、幅ｔ１、ｔ２、長さＨ０、間隔ｌ１であり、図２上での左右の側面からの距離ｌ０、上下の側面との距離Ｈ１となっている。
【００２０】
いずれの実施形態においても、基板３自体はSm−Co磁石などの永久磁石から成っていることが好ましい。
【００２１】
上記２個の偏光子１間には、空隙寸法ｌ１をもってファラデー回転子２が配備されることになるが、このファラデー回転子２には従来通りにＧｄＢｉ系やＴｂＢｉ系の磁性ガーネット厚膜が使用されている。
【００２２】
ここで、偏光子１を保持する凹部４の幅ｔ１は０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、ファラデー回転子２を保持する凹部４の幅ｔ２は０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍ、高さＨ０が０．７ｍｍ〜１．１ｍｍ、Ｈ１が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、凹部４の間隔ｌ１、側面との距離ｌ０は０．０５mm〜０．２ｍｍとすることが好ましい。
【００２３】
また、凹部４の深さは０．０５ｍｍ〜０．２８ｍｍとすることが好ましい。この範囲とすることにより、各光学素子１，２の間にハンダ５が表面張力によって付着されることが無く、結果としてハンダ５が該各光学素子１，２間の光路を塞ぐことの無い良品となって歩留まりが向上することが好まれる。
【００２４】
本発明においては、従来に見られるように、平板状の金属材料またはガラス、セラミック等で形成された基板上に各光学素子と磁石が接合・固定されて無い構造であることによって全体が小型されている。
【００２５】
即ち、こうした構成の場合、ハンダ５の塗布を要しての光学素子の保持構造の作製に際して、各凹部４内で各光学素子１、２の側面が取り付けられ、このときに特定の光学素子用の凹部４から隣接する凹部４との間に形成された隔壁を超えてハンダ５が流れ出ることを防止できる（ハンダ５が過剰にあっても凹部４間の隔壁によって流出が阻止される）ため、各光学素子間にハンダ５が付着されることが無く、結果としてハンダ５が各光学素子１、２間の光路を塞ぐことの無い良品となって歩留まりが向上する。
【実施例】
【００２６】
本発明の光学素子の保持構造及びこれを用いた光アイソレータの実施例として図１、２の光アイソレータ１０を作成した。２個の偏光子１と１個のファラデー回転子２を互いに空隙寸法ｌ０、ｌ１、高さH１とをもって、基板３のｌ０位置にコの字形の溝部４の幅ｔ１、ｔ２と高さH0に接合した。
【００２７】
各偏光子１が１ｍｍ×１ｍｍ×ｔ０．２ｍｍ、ファラデー回転子２が１ｍｍ×１ｍｍ×ｔ０．４ｍｍ、基板（磁石）３が１．３９ｍｍ×１．２ｍｍ×ｔ０．６ｍｍの寸法となっており、所定箇所に各光学素子１、２の側面がハンダ５により取り付け接合・固定するための凹部４が深さ０．２５ｍｍで形成されている。
【００２８】
各光学素子１、２の空隙寸法ｌ１が０．１ｍｍであり、空隙寸法ｌ０が０．１２ｍｍである。各凹部４の幅ｔ１が０．２５ｍｍであり、幅ｔ２が０．４５ｍｍであり、高さＨ０が１．０２５ｍｍである。
【００２９】
一方、各光学素子１、２のそれぞれの両端面に対空気反射防止膜（Aｌ２O３／ＳｉＯ２）を施した。なお、これら反射防止膜は、波長１．５５μｍで最適化した。
【００３０】
次に、各光学素子１、２を基板３の表面に各コの字形の溝部４に接合・固定する工程を行った。まず基板３の各コの字形の溝部４内に金メッキを施しハンダ５付が可能になるようにした。また、基板３の各コの字形の溝部４に各光学素子１、２の側面が固定される場所に金９０％、錫１０％を含むハンダ５の箔（融点：２８０℃）を載せ、これを高周波加熱で３５０℃に加熱し融解した。ハンダ５の箔が融けたら高周波加熱を中止し、ハンダ５の温度が下がって行く過程で、各光学素子１、２を融解したハンダ５で各コの字形の溝部４に接合・固定し光アイソレータを完成させた。この光アイソレータの光透過方向の長さは１．１０ｍｍとすることができた。
【００３１】
一方、比較例として図５のように用いた光アイソレータ２０は、これらの各光学素子２１、２２、一枚の配置基準とする同一な取り付け基板２４上における一方向に２枚の偏光子２１の間に４５°ファラデー回転子２２を設け、エポキシ樹脂接着剤２５で接合・固定が可能になるようにした、また、基板２４にはステンレス（ＳＵＳ３０４）製平板１．３９ｍｍ×３．２ｍｍ×ｔ０．５ｍｍの寸法である。各光学素子２１、２２と磁石２３は本発明の各光学素子１、２と基板３が同一のものを用いて光アイソレータ２０を完成させた。
【００３２】
この光アイソレータ２０の光透過方向の長さは１．２２ｍｍであったが、これは各光学素子２１、２２をそれぞれ個別に基板２４上に固定溝部なしで接合・固定しているための寸法である。
【００３３】
本発明実施例と比較例の光アイソレータ１０、２０のサンプルをそれぞれ１１個作製し、それらについて光学特性（順方向挿入損失、逆方向挿入損失）を測定した。光学特性の測定条件は、光波長λｏを１５５０ｎｍ、レーザの光出力強度を０ｄＢｍまたは１ｍＷで行った。
【００３４】
測定系には、パワーメータとしてＨｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社のＨＰ８１５３Ａ光マルチメータ、固定レーザ光源モジュールとしてＨＰ８１５５３ＳＭシリーズ、光パワー・センサ・モジュールとしてＨＰ８１５３１Ａシリーズを使用して測定を行った。
【００３５】
以上の測定条件で本発明の実施例、比較例の光学デバイスの光学特性評価結果を表１にしめした。
【表１】
2005181760.tif 000003
【００３６】
これにより、本発明の実施例の１１個の順方向挿入損失の平均は、０．１０ｄＢであり、逆方向挿入損失の平均は４５ｄＢであった。また、比較例の１１個の順方向挿入損失の平均は、０．１３ｄＢであり、逆方向挿入損失の平均は３８ｄＢであった。したがって、本発明実施例は、比較例よりも十分に良好な光学特性を有し、それらの値も安定していることが確認できた。
【００３７】
以上の結果から明らかな様に、偏光子及びファラデー回転子を取り付け基板に対して有機接着剤としてのエポキシ樹脂接着剤を用いて固定した際、エポキシ樹脂接着剤が表面張力によって偏光子及びファラデー回転子の間に付着した様子を示している。このような、有機接着剤の固着時には幾分の轢けを生じ、有機接着剤が逃げ場無く各光学素子間で表面張力により吸い寄せられると、轢けにより図６に示されるような略Ｕ字形の形状が形成され易くなった。その結果、光学機構部品のアイソレーション特性が著しく劣化した。
【００３８】
また、偏光子とファラデー回転子の角度ずれが顕著に表れる逆方向挿入損失の値は、実施例の結果よりもかなり悪くなっており、また光学機構部品個々の値もばらつきが大きかった。これはエポキシ樹脂接着剤で偏光子とファラデー回転子の角度調整がずれたためだと考えられる。
【００３９】
また、本発明による光学機構部品では、偏光子とファラデー回転子の角度調整の精度が確保されているため、光学特性は良好でありかつ安定していることが判る。
【００４０】
さらに、偏光子、ファラデー回転子を基板上（ステンレス（ＳＵＳ３０４））に接合・固定して無いため、特に光透過方向での小型化が可能になった。
【００４１】
以上により、各光学素子が取り付け基板に凹部により接合・固定して成る光学素子の保持構造の長期安定性の光学特性が実現した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光学素子の保持構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学素子の保持構造を示す断面図である。
【図３】本発明の他の光学素子の保持構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の光学素子の保持構造を示す断面図である。
【図５】従来の光アイソレータを示す斜視図である。
【図６】従来の光アイソレータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２１    偏光子
２、２２    ファラデー回転子
３          基板
４          凹部
５          ハンダ
１０、２０  光アイソレータ
２３        磁石
２４        基板
２５        エポキシ樹脂接着剤
X          側面
Z          端面
ｌ０        凹部と側面の距離
ｌ１        凹部の間隔
ｔ１、ｔ２   凹部の幅
H0          基板側面から凹部までの距離
H1          凹部の長さ
【図１】
2005181760.tif 000004
【図２】
2005181760.tif 000005
【図３】
2005181760.tif 000006
【図４】
2005181760.tif 000007
【図５】
2005181760.tif 000008
【図６】
2005181760.tif 000009