(57)【要約】【課題】光アイソレータを構成する光学素子と金属ホルダとの接合部に関し、接合用部材の光アイソレータ開口部への流入を防止し、挿入損失の劣化を防止する。また、光学素子がずれることにより金属製ホルダ開口部に隙間が生じることを防止し、アイソレーションの劣化を防ぐ。【解決手段】偏光子及びファラデー回転子のいずれかが、一方面から突出した円柱状突起部を有するとともに、該円柱状突起部を含む上記光学素子の側面が金属から成る上記ホルダの貫通孔に接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも円板状の偏光子及びファラデー回転子を含む光学素子を備え、該光学素子のそれぞれが貫通孔を有する光学素子保持用のホルダと接合してなる光アイソレータにおいて、上記偏光子及びファラデー回転子のいずれかが、一方面から突出した円柱状突起部を有するとともに、該円柱状突起部を含む上記光学素子の側面が金属から成る上記ホルダの貫通孔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】
上記円柱状突起部の先端が、上記ホルダの貫通孔から突出し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】
上記ホルダの光入出射側は、上記貫通孔の終端から外側に拡張したテーパー状の凹部が形成されるとともに、上記円柱状突起部の先端が上記ホルダの入出射面に対して陥没し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４】
上記光学素子と、上記金属製ホルダが半田接合により接合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５】
上記光学素子と、上記金属製ホルダが低融点ガラスにより接合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６】
上記光学素子の円柱状突起部を超音波加工により形成することを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光情報処理、光センサー等に用いられる光アイソレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源等の光源から出射した光は、各種光学素子や光ファイバに入射されるが、入射光の一部は各種光学素子、光ファイバを透過する際、反射や散乱を起こす。反射や散乱した光の一部は光源側に戻り、信号特性を劣化させるが、この戻り光を遮断するため、光アイソレータが用いられる。なお近年、光アイソレータには、小型化、低価格化が強く求められている。
【０００３】
図８は光アイソレータ１の構造を示す斜視図である。ここで偏光子２、３は透過する光の一方向の偏波成分を吸収し、その偏波成分に直交する偏波成分を透過する機能を有し、また、ファラデー回転子４はリング状の永久磁石５による飽和磁界強度の下で所定波長の光の偏波方向を約４５度回転する機能を有する。また２つの偏光子２、３は、それぞれの吸収あるいは透過偏波方向が約４５度ずれるように配置されている。
【０００４】
次に光アイソレータ１の動作について説明する。光軸Ｌに示す矢印方向を順方向とし、角度は右回転方向を＋とする。ＬＤから出射した光は順方向に進行し、その光は一般にＴＥモード発振となり、偏光子２の透過偏波方向に平行な偏波方向で光アイソレータ１に入射する。光は偏光子２を透過し、ファラデー回転子４でその偏波方向を＋４５度回転させ、偏光子３に入射する。偏光子３の透過偏波方向は偏光子２の透過偏波方向に対し＋４５度の角度となるように配置されているため、順方向に進む光は偏光子１１を透過する。
【０００５】
逆方向から入射する反射戻り光は、不確定な偏波を有するが、偏光子３では＋４５度の偏波方向を有する光のみが透過し、他は遮断される。偏光子３を透過した逆方向の光は、ファラデー回転子４でその偏波方向をさらに＋４５度回転させ、偏光子２に入射する。ここで偏光子２に入射する逆方向光は、＋９０度の偏波方向であり、偏光子２とはクロスニコルとなるため、偏光子２で遮断され、反射戻り光はＬＤに戻らない。このように、偏光子２と偏光子３の透過偏波方向を４５度ずらして配置することにより、光アイソレータ１として機能する。
【０００６】
なお、光アイソレータ１の構成例としては、偏光子２、３やファラデー回転子４などの光学素子を金属製ホルダ９、１０、１１に接合し、それぞれを金属製の円筒状部品１２を介して一体化するのが一般的である。
【０００７】
光学素子を金属製ホルダに接合する際の構成例としては、図９に示すように金属製ホルダ１４に貫通孔を設け、金属製ホルダ１４の貫通孔の内径より小さな外径を持つ円形の光学素子１３を貫通孔に挿入し、金属製ホルダ１４の貫通孔内壁と光学素子１３の外壁とを接合用部材１５により接合する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
その他の構成例としては、図１０に示すように金属製ホルダ１４の凹部に光学素子を挿入し、光学素子１３と金属製ホルダ１４との接触面を接合用部材１５にて接合する方法が提案されている（特許文献２参照）。ここで光学素子の形状は円形、四角形等が挙げられる。
【０００９】
そして、近年、光アイソレータには低価格化が求められており、大型の平板状光学素子を複数個に分割して使用する光アイソレータ用光学素子は小型化の傾向にあるため、光学素子と金属製ホルダとの接触面積のより小さい四角形状の光学素子が多く使用されている。
【００１０】
なお、光学素子と金属製ホルダとの接合方法としては低融点ガラスによる封着や金属接合が提案されている。低融点ガラスを用いる際は、ペースト状、もしくは、あらかじめリング状等の形状に成形され半焼結させたプリフォーム状のものを用いる。低融点ガラスを光学素子と、金属製ホルダ間に配置した後これらを加熱し、低融点ガラスを溶融させることにより光学素子と金属製ホルダを接合する。
【００１１】
また、金属接合を行う場合、光学素子と、金属製ホルダ間に金属半田を配置した後、これらを加熱し、金属半田を溶融させることにより光学素子と金属製ホルダを接合する。なお、光学素子はめっき等の表面処理が不可能なため、光学面をマスキングし、スパッタ等によりメタライズを行い、金属接合が可能になるように予備的に表面処理を行う。
【特許文献１】特開２００１−３５６３０１号参照
【特許文献２】特開平７−１７５０１９号参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図９に示した光学素子１３の外壁部分を、金属製ホルダ１４の内壁部分に接合用部材を用いて接合する場合、光学素子１３が金属製ホルダ１４内で光軸Ｌ方向に対し平行方向にずれる可能性があるため、あらかじめ光学素子１３、金属製ホルダ１４及び接合用部材１５の相対位置を治具等により光学素子で保持して位置決定した後、接合作業を行う必要がある。このため、冶具等により光学素子１３の一部を保持する際の光学素子１３を保持する部分が、光学素子１３の外壁部分を接合している関係上、その光透過部を持つ以外ないため、光透過面に傷が生じる危険がある。さらに、光学素子１３と金属製ホルダ１４の接合作業の際、接合用部材１５の一部が光学素子の光透過部を覆い、光アイソレータの開口を狭める危険もある。
【００１３】
これらの場合、光アイソレータの挿入損失特性の劣化が生じ、また光学面上の傷や接合用部材で反射した光がＬＤ側に戻ることで、信号特性の劣化が生じる。
【００１４】
また、光学素子１３を保持する冶具が、溶融した接合用部材１５によって、光アイソレータを構成する部材と接合されてしまう不具合も生じる。
【００１５】
一方、図１０に示した金属製ホルダ１４に凹部を設け、四角形の光学素子１３を凹部に挿入した後、光学素子１３と金属製ホルダ１４とを接合する場合も同様に、接合用部材１５の一部が光学素子１３の光学面部分を覆い、光アイソレータの開口を狭める危険がある。また、光学素子１３が金属製ホルダ１４内で光軸Ｌに対し垂直方向にずれ易いため、金属製ホルダ１４に設けた貫通孔の全面を覆うことができなくなる危険がある。ここで、金属製ホルダ１４に設けた貫通孔に隙間が生じた場合、この部分に配置されるべき光学素子１３が、一部分だけ削除されたことと同等の結果となる。
【００１６】
従って、図８に示す光アイソレータ構成を考えた場合、仮に偏光子２が削除されたならば、ファラデー回転子４を通過した戻り光が吸収されることなくＬＤ側に戻ってしまうことになる。また、仮にファラデー回転子４が削除されたならば、偏光子３を通過した戻り光が、偏光子２の透過偏波方向に対し、４５度傾いて入射するため、その一部が偏光子２を通過してしまう。さらに偏光子３が削除されたならば、不確定な偏波状態である戻り光の一部が、ファラデー回転子４を通過後、偏光子２に入射するため、その一部が偏光子２を通過してしまう事になる。このように金属製ホルダ１４に設けた貫通孔に隙間が生じた場合、戻り光がＬＤ側に戻ってしまうため、アイソレーション特性の劣化につながり、惹いては信号特性が劣化することとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑み少なくとも円筒状の偏光子及びファラデー回転子を含む光学素子を備え、該光学素子のそれぞれが貫通孔を有する光学素子保持用のホルダと接合してなる光アイソレータにおいて、上記偏光子及びファラデー回転子のいずれかが、一方面から突出した円柱状突起部を有するとともに、該円柱状突起部を含む上記光学素子の側面が金属から成る上記ホルダの貫通孔に接合されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記円柱状突起部の先端が、上記ホルダの貫通孔から突出していることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、上記ホルダの光入出射側は、上記貫通孔の終端から外側に拡張したテーパー状の凹部が形成されるとともに、上記円柱状突起部の先端が上記ホルダの入出射面に対して陥没していることを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記光学素子と、上記金属製ホルダが半田接合により接合されていることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、上記光学素子と、上記金属製ホルダが低融点ガラスにより接合されていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記光学素子の円柱状突起部を超音波加工により形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、光アイソレータを構成する光学素子の一方面から突出した円柱状突起部を形成することにより、突出していない残りの部分はフランジ状の突縁部が形成されることになる。よって、光学素子とホルダとを接合する際、ホルダの貫通孔の内周に光学素子を配置し、加熱等の接合作業を行う場合、光学素子の突縁部がホルダの貫通孔の内周だけではなく、貫通孔の周縁部にも突縁部が当接できるようにすると、光学素子がホルダ上で光軸Ｌに対し平行方向にずれることはない。また、光学素子の円柱状突起部が、ホルダの貫通孔に丁度よい径で挿入できるようにすると、光学素子がホルダ上で光軸Ｌに対し垂直方向にずれることもない。従って、光学素子とホルダとの相対位置が一義的に決定されるため、冶具等により光学素子を把持することが不要で、光学素子の光透過面に傷が生じたり、接合用部材が治具に付着したりすることもない。
【００２４】
また、光学素子の他方面は、突縁部分により接合用部材が光学素子の光透過面に周り込むことが無い。さらに、突縁部分がホルダの貫通孔を覆うように接合すると、貫通孔に付着した接合用部材が光学素子の光透過面に周り込むことが無い。従って、光アイソレータの開口径が狭窄することもなく、挿入損失の劣化や信号特性の劣化が生じない。
【００２５】
また、光学素子が金属製ホルダ中で光軸Ｌに対し垂直方向にずれる事がないので、金属製ホルダの貫通孔が完全に塞がれる。従って、アイソレーション特性の劣化も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１にて本発明による光アイソレータ１の構造を説明する断面図を示す。
【００２７】
本発明の光アイソレータ１は、複数の円筒状に形成した金属製ホルダ９、１０、１１内部に円板状の光アイソレータ１を固定してなるものである。
【００２８】
ここに示すように、偏光子２、３は円板状に形成され、透過する光の一方向の偏波成分を吸収し、その偏波成分に直交するような偏波成分を透過する機能を有し、また、ファラデー回転子４はリング状の永久磁石５による飽和磁界強度の下で所定波長の光の偏波方向を約４５度回転する機能を有する。また２つの偏光子２、３は、それぞれの吸収あるいは透過偏波方向が約４５度ずれるように配置されている。偏光子２、３、及びファラデー回転子４はそれぞれ接合用部材６、７、８を用いて金属製ホルダ９、１０、１１に固定され、さらに金属製の円筒状部品１２を介し、溶接により一体化されている。
【００２９】
偏光子２および偏光子３は、例えば楕円体形の金属粒子がガラス内に分散された構造の偏光ガラスからなる。この偏光ガラスは長く延伸された金属粒子をガラス自身の中に一方向に配列させることにより偏光特性を持たせたガラスであり、金属粒子の延伸方向に垂直な偏波面を持つ光が透過し、平行な偏波面を持つ光は吸収される。ここで偏光子２の透過偏波方向は、偏光子３の透過偏波方向に対し略−４５度の角度を持つように配置されている。
【００３０】
ファラデー回転子４は、例えばビスマス置換ガーネット結晶等で、その厚みは入射光線の偏光面が４５度回転する様に設定する。一般に、偏波面を回転させるためには、入射光線の光軸Ｌ方向に十分な磁界を印可することが必要である。また、自己バイアス型のファラデー回転子を用いれば磁石なしでも光アイソレータは動作するため、磁石は不要となる。
【００３１】
本発明は、偏光子２、３及びファラデー回転子４からなる光学素子と金属製ホルダ９、１０、１１との接合方法、およびその構造に関するものであるが、ここでは偏光子２、３を金属製ホルダ９、１０に接合する部分についてのみ説明を行う。なお、ファラデー回転子４を金属製ホルダ１１に接合する場合も、同様の方法によって、同様の効果を得ることが可能である。
【００３２】
ここで、図２に示すように、偏光子２、３又はファラデー回転子４の何れかである光学素子１３は、その光透過部が円柱状に突出した円柱状突起部１３ａを有しており、金属製ホルダ１４の貫通孔にこの円柱状突起部１３ａが挿入されている。この場合、金属製ホルダ１４の貫通孔の径よりも少し小さくなるように円柱状突起部の径が設計されている。金属製ホルダ１４の貫通孔の径と、円柱状突起部１３ａの径の差異は、両者の加工精度に依存するが、金属製ホルダ１４の貫通孔の径に対し、円柱状突起部１３ａの径を１０μm乃至１００μm程度小さく設定する。また、光学素子１３の円柱状突起部１３ａの先端が、金属製ホルダ１４の貫通孔の先端縁部１４ａに対し、突出する突縁部１３ｂが形成されるよう配置されている。
【００３３】
なお、図２で示したように、金属製ホルダ１４の貫通孔の先端部１４ａから連通するとともに、外側にいくにしたがって開口径が大きくなるテーパー状の凹部１４ｂを設けることにより、光学素子１３と金属製ホルダ１４を接合する接合用部材１５が、テーパー状凹部１４ｂに溜まるため、光学素子１３の光透過面に付着することが無い。また、金属製ホルダ１４の貫通孔端にテーパー状凹部１４ｂを設けることで、光学素子１３に設けられた円柱状突起部１３ａの先端を、金属製ホルダ１４に設けられた貫通孔の先端縁部１４ａから突出させつつ、金属製ホルダの最先端部１４ｃに対しては、これが陥没した構造を取ることが可能である。これにより、実質的な接合面積を増加させることが可能であるとともに、光アイソレータの取り扱いに際し、光学素子１３に傷が生じる事が無く、安定した光学特性を維持することが可能である。
【００３４】
また、上述のように光学素子１３に円柱状突起部１３ａを設けることにより、外周部にはフランジ状の突縁部１３ｂが形成されることとなり、金属製ホルダと光学素子は突縁部１３ｂの側面で接触する事になる。この接触部分に接合用部材２０を挟み、金属製ホルダ１４と光学素子１３とを接合させることができるので、接合面積が増大するだけでなく、接合用部材２０が円柱状突起部１３ａとは反対側の面に回り込むのを防止することができる。
【００３５】
ここで、光学素子１３と金属製ホルダ１４とを接合する際、金属製ホルダ１４の上に光学素子１３を配置し、加熱等の接合作業を行うならば、光学素子の突縁部１３ｂが金属製ホルダ貫通孔の縁部に接触するため、光学素子１３が金属製ホルダ１４上で光軸Ｌに対し平行方向にずれることはない。光学素子の円柱状突起部１３ａが、金属製ホルダ１４の貫通孔に略貫通孔の径に近い大きさで挿入されるため、光学素子１３が金属製ホルダ１４上で光軸Ｌに対し垂直方向にずれることもない。従って、光学素子１３と金属製ホルダ１４との相対位置が一義的に決定されるため、冶具等により光学素子１３を把持することが不要なので、光学素子１３の光透過面での傷の発生や、接合用部材１５の治具への付着もない。
【００３６】
接合用部材１５としては、低融点ガラスや、金属半田などが考えられる。これらの接合用部材１５は、あらかじめリング状に形成したプリフォームを用いることで作業が容易になる。接合用部材１５で光学素子１３と金属製ホルダ１４を接合する場合、接合用部材の溶融温度以上に加熱し、接合用部材を溶融固着させる。
【００３７】
この際、接合用部材１５は表面張力によりその表面積が縮小する方向に変形し、接合用部材１５の内径が光学素子に設けられた円柱状突起部１３ａの外径寸法まで収縮する。さらに、光学素子１３からの荷重が加わると、接合用部材１５は金属製ホルダ１４と光学素子１３の隙間を、光学素子の円柱状突起部１３ａの先端方向に向けて流れ込む。ここで光学素子の円柱状突起部１３ａの先端は金属製ホルダ１４の貫通孔先端縁部１４ａより突出しているため、接合用部材１５は光学素子の円柱状突起部１３ａの先端位置まで届くことなく、金属製ホルダの貫通孔先端部１４ａに溜まる。
【００３８】
従って、接合用部材１５が光学素子１３の光透過部に付着することはなく、光アイソレータの開口径が狭窄することもないため、挿入損失の劣化が生じることもない。
【００３９】
また、接合用部材１５は、金属製ホルダ１４と光学素子の突縁部１３ｂの接触部から、光学素子の円柱状突起部１３ａの側面まで広がっているため、金属製ホルダ１４の貫通孔は光学素子と接合用部材１５で完全に遮蔽されることとなる。従って反射戻り光が光アイソレータの貫通孔を漏れることがなく、アイソレーションの劣化が生じることもない。
【００４０】
接合用部材１５として金属半田を用いる場合は、金属製ホルダ１４と光学素子の突縁部１３ｂ側面との間に金属半田を配置した後、これらを加熱し、金属半田を溶融させることにより光学素子１３と金属製ホルダ１４を接合する。光学素子１３は、突縁部１３ｂ側面にメタライズを行い、金属接合が可能になるように予備的に表面処理を行う。メタライズの構成例としては、下地層としてＣｒ層、中間層としてＮｉ層、最外層（表面層）としてＡｕ層とするものが一般的である。また金属製ホルダ１４側もメッキ加工による表面処理を行う。メッキ加工の構成例としては、下地層としてＮｉ層、表面層としてＡｕ層とするものが一般的である。また金属半田としてはＡｕ／Ｓｎ半田が一般的である。
【００４１】
なお、光学素子への円柱状突起部１３ａの形成は、大型の平板状光学素子に超音波加工を施すことで可能である。このことを図３に示す。図３（ａ）に示すように超音波加工は、砥粒をオイルや水等の溶剤中に混合した加工液１７を上下方向に超音波振動する工具（ツール）１６と加工対象物１８の間に加え、ツールを適当な加圧力で加工対象物に押し付けつつ超音波振動させることで、加工対象物１８を砥粒の衝撃により破砕加工し、ツール１６の形状を加工対象物１８に転写するものである。なお、ツール１６にはホーン１９、コーン２０と呼ばれる継ぎ手を介して超音波振動子２１が組み込まれ、ツール１６の材質としてはステンレスや硬鋼、焼き入れ鋼などを使用する。また、砥粒としてはカーボランダムやボロンカーバイト、シリコンカーバイトなどを使用する。
【００４２】
なお、光学素子の超音波加工を行う際は、図３（ｃ）に示すように光学素子２２を加工装置上のステージ２３に固定するため、ワックス２４で基盤ガラス２５に接着し、基盤ガラス２５を加工装置のステージ２３上に固定する。また、光学素子２２の光透過面が遊離砥流で傷つくことが無きよう、ワックス２４を用いて光等仮面にカバーガラス２６を固定する。ここで、図３（ｂ）に示すようなザグリ穴をハニカム状に配置したツール１６を用い、平板状光学素子の表面を加工するならば、光学素子２２に複数の円柱状突起部１３ａを一括して作製することができる。この後、光学素子をダイシング加工等により複数個の光学素子に分割することで、円柱状突起部１３ａをもつ光学素子多数固を一括して作製することが可能となる。
【００４３】
また、２段のザグリ穴からなるハニカム状の穴加工をツール１６先端に施し、これを用いて超音波加工を行えば、円柱状突起部１３ａの形成と、光学素子多数個への分割作業を同時に行うことができる。
【００４４】
なお、光学素子を金属半田にて金属製ホルダに接合する場合、上述のようにメタライズ加工が必要である。図４では、光学素子の光透過部以外の部分へ、メタライズ加工を施すためのプロセスを表す。まず（ａ）で示すように、光学素子２２は超音波加工を行うため、ワックス２４を用いて基盤ガラス２５とカバーガラス２６とで積層固定する。次に（ｂ）で示すように、超音波加工を行い、光学素子に円柱状突起部１３ａを形成する。次に（ｃ）に示すように、光学素子の突縁部側面や、円柱状突起部１３ａの側面など光透過面以外へのメタライズ加工２７を行うが、超音波加工を行った後光学素子は、その光透過面が基盤ガラスやカバーガラスによって覆われているため、これを容易に行うことができる。さらに、超音波加工により切削加工された部分は、ダイシングによる加工面や研磨による加工面に比べ表面粗さが粗いため、メタライズにより成膜された金属層の密着力が、投錨効果により上昇する。次に（ｄ）に示すように円柱状突起部１３ａ間２８をダイシング加工により分割し、最後に（ｅ）に示しように光学素子を固定していたワックスを有機溶剤等で洗浄し、小片の光学素子２９に分離する。
【００４５】
なお、光学素子は、図５（ａ）、（ｂ）に示したように、突縁部１３ｂ形状を丸形や、四角形など様々な形状に設定することが可能である。また、図６に示すように金属製ホルダ１４上の光学素子配置部は加工の容易性から円形状のザグリ穴３０を加工するが、光学素子１３として図５（ａ）に示したように突縁部形状を丸形にした場合、金属製ホルダ１４と光学素子１３の隙間が狭いため、少量の接合用部材１５で、大きな接合面積を形成することができ、光学素子１３の金属製ホルダ１４に対する接合強度を増加させることができる。但し、接合用部材１５が光学素子１３の光透過面まで、流れ込む危険は増加する。これに対し、図５（ｂ）に示したように突縁部１３ｂ形状を四角形や多角形にした場合、金属製ホルダ１４の円形状ザグリ穴３０と、光学素子突縁部１３ｂの側面の辺により三日月型の空隙が形成される。接合用部材１５がこの空隙に溜まるため、接合用部材１５が光学素子１３の光透過面に流れ込む危険は減少する。
【実施例】
【００４６】
本発明の第一の実施例を説明する。
【００４７】
まず光学素子に関しては、図６に示すように円柱状突起部１３ａの外径がφ１．０ｍｍ、高さ０．３ｍｍ、円形の突縁部の外径がφ１．２ｍｍ、光透過部以外の側面にメタライズ加工２７が施された光学素子１３を作製した。
【００４８】
最初に図３に示すように、超音波加工にて光学素子上の円柱状突起部１３ａ、及び円形の突縁部を形成する。超音波加工は、φ１．２ｍｍ及びφ１．０ｍｍの２段のザグリ穴からなるハニカム状の穴加工をツール１６の先端に施し行った。なお、超音波加工を行う前の大判光学素子２２のサイズは、偏光子が、□１０ｍｍ、０．５ｍｍ厚、ファラデー回転子が、□１０ｍｍ、０．３ｍｍ厚のものを使用した。また、各光学素子は超音波加工を施す前にワックス２４を用いて基盤ガラス２５とカバーガラス２６間に積層し、これを加工装置ステージ２３上に保持する。超音波加工は、ツール１６の材質をＳＵＳ３０４、超音波周波数を１９ｋＨｚ、砥粒としてボロンカーバイト、粒径＃１２００を使用し、加圧力  ８００ｇｆにて加工を行った。
【００４９】
次に超音波加工終了後、光学素子の超音波加工による切削部表面にメタライズ加工を行った。メタライズ加工は、下地層としてＣｒ層、中間層としてＮｉ層、最外層（表面層）としてＡｕ層の三層構造とした。これらの成膜はスパッタ装置を用い、成膜条件としては、スパッタパワー２００Ｗ、スパッタ圧力０.５Ｐａとした。その後、光学素子を保持していたワックス２４を、アルコール系溶剤を用いて除去し、個々の光学素子に分離した。
【００５０】
これらの加工により図６に示すような円筒状突出部１３ａを形成した光学素子１３を、金属製ホルダ１４に接合した。なお、金属製ホルダの材質はＳＵＳ４３０を使用し、表面処理として下地層Ｎｉ２〜３μｍ、表面層Ａｕ２〜３μｍ程度のめっき処理を施した。
【００５１】
光学素子１３と金属製ホルダ１４との接合方法としては、光学素子１３と金属製ホルダ１４間にリング状のＡｕ／Ｓｎ半田３１を溶融させそれぞれを接合させた。ここで金属製ホルダ１４の貫通孔長さを０．２ｍｍとし、円柱状突起部１３ａ先端は金属製ホルダ１４の貫通孔先端縁部１４ａから０．１ｍｍだけ突出するよう設定した。また、金属製ホルダ１４の貫通孔先端部はコーン状に拡張させており、金属製ホルダ１４の最先端部１４ｃより、光学素子の円柱状突起部１３ａの先端は０．１ｍｍだけ陥没するよう設定した。
【００５２】
なお、接合している。Ａｕ／Ｓｎ半田３１の溶融方法として、電気炉を使用し、Ａｕ／Ｓｎ半田３１の融点以上の温度まで加熱した。加熱過程での電気炉内の雰囲気は、酸化防止のため、窒素雰囲気下で行った。これら光学素子の半田接合完了後、おのおの金属製ホルダに接合された光学素子を図１に示すように金属製の円筒状部品１２を介して一体化した。この際、光軸Ｌ合わせを行なった後、側面からＹＡＧレーザを用いて金属製ホルダと円筒状部品を接合した。なお、リング状永久磁石としてＳｍＣｏ磁石を用いた。
【００５３】
また、比較例として図８に示した光アイソレータを作製した。ここで、偏光子２、３やファラデー回転子４などの光学素子は超音波加工にて外径がφ１．０ｍｍの円筒形、光透過部以外の側面にメタライズ加工を施したものを用い、接合用部材６、７、８としてＡｕ／Ｓｎ半田を用い接合を行った。
【００５４】
実施例及び比較例についてそれぞれ５０個ずつ作製し、その開口径について比較した。この結果を表１に示す。
【表１】
2005338411.tif 000003
【００５５】
このように、第一の実施例では光アイソレータの開口径が、光学素子に設けられた円柱状突起部１３ａの外径とよく一致しているのに対し、比較例では光学素子と金属製ホルダとを接合する際のＡｕ／Ｓｎ半田が光透過部に漏れだし、開口径が狭窄してしまった。
【００５６】
さらに実施例及び比較例について挿入損失及びその標準偏差を比較した。この結果を表２に示す。
【表２】
2005338411.tif 000004
【００５７】
ここで示すように比較例で作製された光アイソレータは、開口径の狭窄があるがために、挿入損失に劣化が生じた。これに対し第一の実施例にて作製された光アイソレータは、開口径を設定どおりに作製することができたため、挿入損失において安定して良好な特性を得ることができた。
【００５８】
つぎに、本発明の第二の実施例について図７を用いて説明する。
【００５９】
まず光学素子に関しては、円柱状突起部１３ａの外径がφ１．０ｍｍ、高さ０．３ｍｍ、正方形の突縁部寸法が１．０ｍｍ、円柱状突起部１３ａの側面、及び突縁部の側面にメタライズ加工２７が施された光学素子１３を作製した。
【００６０】
最初に超音波加工にて光学素子上の円柱状突起部１３ａを形成する。超音波加工は、φ１．０ｍｍのザグリ穴からなるハニカム状の穴加工をツール先端に施し、第一の実施例と同様の加工を行った。次に、第一の実施例と同様、光学素子の光透過部以外にメタライズ加工を行った。
【００６１】
最後に、光学素子に施された円柱状突起間をダイシング加工により切断し、正方形の突縁部を作製した。ダイシング加工は、ブレードとして粒径＃４００を使用し、ブレード回転数３００００ｒｐｍ、加工速度１．０ｍｍ／ｓｅｃにて行った。
【００６２】
以上の加工を行い作製された光学素子１３を用い、第一の実施例と同様の手法にて光アイソレータを作製した。
【００６３】
また、比較例として図９に示した光アイソレータを作製した。偏光子２、３やファラデー回転子４などの光学素子はダイシングにて□１．０ｍｍの正方形のものを用い、あらかじめ光透過部にマスキング加工を施した上で光学素子の四隅にメタライズ加工２７を施した。
【００６４】
実施例及び比較例についてそれぞれ５０個ずつ作製し、その開口径及び金属製ホルダ貫通孔に生じた隙間寸法について比較した。この結果を表３に示す。
【表３】
2005338411.tif 000005
【００６５】
このように、第二の実施例で作製された光アイソレータは、開口径が光学素子に設けられた円柱状突起部１３ａの外径とよく一致しているのに対し、比較例では光学素子と金属製ホルダとを接合する際のＡｕ／Ｓｎ半田が光透過部に漏れだし、開口径が狭窄してしまった。さらに、光学素子が金属製ホルダに設けられた円筒状凹部内で、光軸Ｌ方向に垂直方向にずれたために、金属製ホルダの貫通孔に最大０．２５ｍｍの隙間が生じてしまった。
【００６６】
さらに挿入損失アイソレーション及びその標準偏差を比較した。この結果を表４に示す。
【表４】
2005338411.tif 000006
【００６７】
ここで、示すように比較例で作製された光アイソレータは、開口径の狭窄があるがために、挿入損失に劣化が生じた。また金属製ホルダの貫通孔に隙間が生じたためアイソレーション特性に劣化が見られた。これに対し、第二の実施例にて作製された光アイソレータは挿入損失、アイソレーション共に良好な結果を得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の光アイソレータの実施形態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の光アイソレータにおける偏光子と金属製ホルダとの第一の接合形態を示す断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は超音波加工方法を示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は円柱状突起部を持つ光学素子を作製する工程を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、光学素子の突縁部形状を示す斜視図である。
【図６】本発明の第一の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態を示す断面図である。
【図８】従来の光アイソレータの形態を示す側面断面図である。
【図９】従来の光アイソレータにおける偏光子と金属製ホルダとの第一の接合形態を示す断面図である。
【図１０】従来の光アイソレータにおける偏光子と金属製ホルダとの第二の接合形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：光アイソレータ
２、３：偏光子
４：ファラデー回転子
５：永久磁石
６、７、８、１５：接合用部材
９、１０、１１、１４：金属製ホルダ
１２：円筒状部材
１３、２２：光学素子
１３ａ：円柱状突起部
１３ｂ：突縁部
１４ａ：貫通孔の先端縁部
１４ｂ：凹部
１４ｃ：最先端部
１６：ツール
１７：加工液
１８：加工対象物
１９：ホーン
２０：コーン
２１：超音波振動子
２３：加工装置ステージ
２４：ワックス
２５：基盤ガラス
２６：カバーガラス
２７：メタライズ加工部
２８：円柱状突起部の間
２９：小片の光学素子
３０：円形状ザグリ穴
３１：Ａｕ／Ｓｎ半田
【図１】
2005338411.tif 000007
【図２】
2005338411.tif 000008
【図３】
2005338411.tif 000009
【図４】
2005338411.tif 000010
【図５】
2005338411.tif 000011
【図６】
2005338411.tif 000012
【図７】
2005338411.tif 000013
【図８】
2005338411.tif 000014
【図９】
2005338411.tif 000015
【図１０】
2005338411.tif 000016