(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子の光の入出射面以外の一面を一枚の基板上に接合・固定した光アイソレータにおいて、光学素子接合部平面の高さが、その周辺部平面高さより高い段差を有する前記一枚の基板上に、前記段差の幅と同じ幅の光学素子を接合・固定し、前記段差を有する基板の周辺部に直方体の磁石を配置し、該磁石で前記光学素子を挟み込むことにより、前記光学素子の接合強度を補強する構成としたことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
少なくとも前記光学素子の接合・固定が、シリコーン樹脂接着剤によりなされていることを特徴とする請求項１に記載した光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光情報処理、光計測等に用いられる光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
この光アイソレータは、２枚の偏光子の相対角度を約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。
【０００３】
近年この光アイソレータに対しては、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、特開平１０−２２７９９６号公報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。
図２に示したように、この光アイソレータ２０は、偏光子２２Ａ、２２Ｂとファラデー回転子２３から成る光学素子と直方体の磁石２５Ａ、２５Ｂを平板状基板２１に合金半田で接合・固定した構造を有している。
【０００４】
このような構成の光アイソレータは、ＬＤ（レーザダイオード）モジュール内に搭載時に透過偏光方向の位置合わせが容易である、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）上に搭載可能である、小型化が容易である等の優位性があると考えられている。
【０００５】
ところが、上記のように同一平面上に磁石と光学素子を配置すると以下のような問題が生じる。
（１）  光学素子の接合が磁石接合と同一平面上になるため、両側の磁石磁場の影響を受け( 引っ張りまたは反発) 、中央に配置した光学素子が歪んでしまう。（２）  磁石端部に配置されるファラデー回転子は中央部と異なり磁場強度が弱くなり、所定の光学特性が得られない( 順方向の挿入損失と逆方向の挿入損失の双方共) 。
（３）  光学素子及び磁石の位置合わせが難しくなる。
（４）  光学素子の接合歪みを回避するため、シリコーン樹脂接着剤等を用いる場合には、平板状基板と光学素子及び磁石の接合強度が弱いため、平板状基板から光学素子や磁石が剥離する危険性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、光アイソレータ素子と永久磁石を基板上に接合・一体化し、高精度で組立て位置調整ができ、接合強度が高く、光学素子の接合歪みを回避した信頼性の高い、低コストの光アイソレータを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る光アイソレータは、少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子の一面を基板上に接合・固定した光アイソレータにおいて、光学素子接合部平面の高さが、その周辺部平面高さと異なる段差を有する基板上に光学素子を接合・固定して成ることを特徴としている。
【０００８】
このように、光学素子接合部平面の高さが、その周辺部平面高さと異なる段差を有する基板上に光学素子を接合・固定すれば、周辺部に配置する磁石の磁場による吸収や反発に起因する力による中央に配置した接合後の光学素子への歪みを解消することができる。また、光学素子を磁石の高さ方向の中心に配置することが可能であり、ファラデー回転子に対する磁場強度不足を解消することができ、所望の光学特性が得られるようになる。さらに段差を利用すれば、光学素子及び磁石の位置合わせが極めて高精度で容易に行うことができ、調整を行うことは殆どなく、光学素子を接合・固定することができるとともに、信頼性の高い、低コストの光アイソレータを提供することができる。
【０００９】
この場合、段差を有する基板の周辺部に磁石または強度補強材を配置して、光学素子の接合強度を補強する構成とすることができる。
このように段差を利用して、段差上の平面に光学素子を配置し、周辺部に磁石を配置すれば、磁石で光学素子を挟み込むことになるので光学素子の接合強度を補強することができる。また、ファラデー回転子が自己飽和型の場合には、永久磁石に替えて同形状の金属部品等、磁石以外の素材で代用することができ、磁石と同等の強度補強効果を挙げることができる。
【００１０】
さらにこの場合、少なくとも前記光学素子の接合・固定が、シリコーン樹脂接着剤によりなされていることが好ましい。
このように光学素子の接合・固定にシリコーン樹脂接着剤を使用することにより、接合強度を保ちつつ、所望の光学特性を得ることができるとともに、光学素子の接合後の接合歪を回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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は、本発明の光アイソレータの構成の一例を示す説明図である。
この光アイソレータ１０は、２枚の偏光子２Ａ、２Ｂの相対角度を約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３を挿入して互いに固定して成る光学素子であり、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。
【００１２】
そして、中央に段差１Ｄを有する基板１の光学素子接合面１Ｃ上に光学素子を、磁石接合面１Ａ、１Ｂ上に直方体の永久磁石５Ａ、５Ｂをそれぞれ接合・固定した構造になっている。
【００１３】
この場合、偏光子２Ａ、２Ｂ、ファラデー回転子３の断面は共に矩形、特に正方形が好ましく、２枚の偏光子の間に４５°ファラデー回転子を挟んで光学素子を形成し、段差付き基板の中央段差上面に合成樹脂接着剤で接合・固定するのがよい。ファラデー回転子は、ビスマス置換希土類鉄ガーネット等の単結晶板が多く用いられている。
【００１４】
また、磁石５Ａ、５Ｂは、例えばＳｍ−Ｃｏ永久磁石が用いられ、直方体に燒結、成型した磁石を、光軸に平行に着磁して段差上面のファラデー回転子の横の段差周辺部に光軸に平行に並べて接合・固定することにより所望の光アイソレータが構成される。磁石の接合・固定にもエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂接着剤を使用するのがよい。
段差付き基板は、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）を機械加工して段差を付けた。
【００１５】
本発明の光アイソレータは、以上説明したように構成することによって、次のような作用、効果を挙げることができる。
先ず、磁石接合部平面と光学素子接合部平面に段差を設けることで、基板中央の段差面上に光学素子を配置し、これを両側の磁石で挟み込むような形になるので磁石及び光学素子の位置決めが極めて容易となり、位置精度も段差の加工精度により高精度を出すことができる。また接合後の磁石磁場強度の影響による光学素子歪みを解消することができる。
そして光学素子を磁石の高さ方向の中心に配置することが可能であり、ファラデー回転子に対する磁場強度の不足を解消することができる。
【００１６】
磁石部をエポキシ樹脂接着剤あるいはシリコーン樹脂接着剤で、光学素子部を特にシリコーン樹脂接着剤で接合することで、光アイソレータの接合強度を保ちつつ、所望の光学特性を得ることができると共に、光学素子の接合後の接合歪みを回避することができる利点がある。
【００１７】
ファラデー回転子が自己飽和型の場合には、永久磁石に替えて同形状の金属部品等、磁石以外の素材を強度補強材として代用することができ、磁石と同等の強度補強効果を挙げることができる。
また、磁石の他に段差を利用して磁石接合部平面、または光学素子接合部平面の何れかまたは双方に、接合強度補償用部品を配置し光学素子を接合歪みから保護することができる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例と比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、比較例）
先ず、光学素子を作製した。片面に対空気用無反射コーティングを、もう一方に対接着剤用無反射コーティングを施した偏光ガラス２枚と、両面に対接着剤用無反射コーティングを施したファラデー回転子（必要磁場強度：３１ＫＡ／ｍ）を接着剤を介して、各々の対接着剤用無反射コーティングを施した面同士を向かい合わせて接合する。
【００１９】
この時、偏光ガラス／ファラデー回転子／偏光ガラスの順に重ね合わせた光学素子に対して、順方向、逆方向から各々偏光を入射し、磁場中で順方向挿入損失が最小に、逆方向挿入損失が最大になるように重ね合わせ角度を調整しながら接合・固定を行う。この重ね合わせた光学素子を所定の大きさに切断し、貼り合わせ光学素子（１．３ｍｍ縦×１．３ｍｍ横×１．４ｍｍ奥行）を形成する。
【００２０】
この光学素子を用いて以下の光アイソレータを作製し光学特性を求めた。
実施例１は、磁石接合部平面と光学素子接合部平面に段差を設けた基板の各平面に磁石と光学素子を接着剤の種類を変えて接合・固定して光アイソレータを作製した。段差を有する基板は、３．５ｍｍ巾×１．６ｍｍ奥行×０．５ｍｍ厚さの平板の中央に１．３ｍｍ巾×１．６ｍｍ奥行×０．２ｍｍ高さの段差を設けてある。また、磁石は、１．０ｍｍ巾×１．５ｍｍ奥行×１．７ｍｍ高さの直方体とした。
比較例は従来のように磁石接合部平面と光学素子接合部平面に段差のない全平面基板（３．５ｍｍ巾×１．６ｍｍ奥行×０．７ｍｍ厚さ）上に磁石と光学素子を接着剤の種類を変えて接合・固定して光アイソレータを形成した。
【００２１】
各例につき、試料を１０個づつ作製し、逆方向挿入損失を測定し、光学素子の位置不良の有無を検査し、衝撃破壊試験を行ってその結果を表１にまとめて記載した。各試験方法と判定基準は次の通りである。
（ａ）光学素子の接合・固定位置精度：設定位置に対しての固定精度は、±０．０５ｍｍ（±５０μｍ）以内とし、これを越えるものは不良とした。
（ｂ）衝撃破壊試験：２０００Ｇの衝撃試験にて、６方向各５回の試験を行い、光学素子や磁石の剥離のないものを合格基準とした。
【００２２】
【表１】
0003990088.tif 000002
【００２３】
表１から、段差を有する基板上に光学素子と磁石を接合・固定した光アイソレータが、光学特性に優れ、組立て精度が高く、接合強度も充分満足することができるものであることがわかる。
【００２４】
（実施例２）
実施例１の条件で光学素子のファラデー回転子のみ異なる材料（飽和磁場強度：４８Ａ／ｍ）で光アイソレータを構成し、光線を図１の偏光ガラス２Ａの２Ａ−１、２Ａ−２、２Ａ−３の位置に透過させて光学特性を評価した。
逆方向挿入損失を測定して表２に示した。表２の結果から、磁場の中心に近い位置に光線を透過させるとファラデー回転子での磁場強度不足を解消できることがわかる。
【００２５】
【表２】
0003990088.tif 000003
【００２６】
（実施例３）
磁石の高さを高くした（磁石の高さ＋０．２ｍｍ）他は、実施例２の条件と同じとして、光学素子の光線透過位置２Ａ−３にかかる磁場強度と２Ａ−１にかかる磁場強度を等しくした場合の逆方向挿入損失を測定して、表２に併記した。表２の結果から光学素子を磁石の高さ方向の中心に配置することが可能であり、ファラデー回転子に対する磁場強度の不足を解消することができることがわかる。
【００２７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の光アイソレータは、小型化されてＬＤモジュール内に組み込むのに適しており、光学素子を良好な光学特性となる最適位置に偏光面を位置決めすることが極めて容易に、調整なしで行うことができると共に、光学素子が接合応力を受けることがなく、そのため大きな逆方向挿入損失を有する信頼性の高い光アイソレータを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータの構成例を示す説明図である。
【図２】従来の光アイソレータの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…段差を有する基板、  １Ａ、１Ｂ…基板の磁石接合面、
１Ｃ…基板の光学素子接合面、  １Ｄ…基板の段差、
２Ａ、２Ｂ…偏光子（偏光ガラス）、
３…ファラデー回転子、  ５Ａ、５Ｂ…永久磁石、
１０、２０…光アイソレータ、  ２１…平板状基板、
２２Ａ、２２Ｂ…偏光子、  ２３…ファラデー回転子、
２５Ａ、２５Ｂ…永久磁石。
【図１】
0003990088.tif 000004
【図２】
0003990088.tif 000005