DE69503039T2

DE69503039T2 - Verfahren zur herstellung einer optischen anordnung für optischen isolator

Info

Publication number: DE69503039T2
Application number: DE69503039T
Authority: DE
Inventors: Ryuji Osawa
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: EP0747747A4; CA2184054A1; WO1996020423A1; DE69503039D1; EP0747747B1; KR970701364A; KR100286956B1; CN1146245A; EP0747747A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung gehört zu einem optischen Isolator, der den Faradayeffekt benutzt, zum Benutzen bei optischer Kommunikation, optischer Messung und insbesondere auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Mehrzahl von optischen Anordnungen, die Komponenten eines optischen Isolators sind.

Hintergrundtechnik

Kürzlich sind ein optisches Kommunikationssystem mit einem Halbleiterlaser als Lichtquelle und ein optisches Gerät unter Benutzüng eines Halbleiterlasers weitverbreitet benutzt worden und expandieren mehr und mehr im Umfang und dem Maß der Anwendungen.
Zum Verbessern der Genauigkeit und der Sicherheit des optischen Kommunikationssystems und des optischen Gerätes des beschriebenen Typs ist es wirksam, zu dem Halbleiterlaser zurückkehrendes Licht zu entfernen. Als Mittel zum Entfernen des zurückkehrenden Lichtes wird ein optischer Isolator benutzt.
Im allgemeinen weist ein herkömmlicher optischer Isolator eine optische Anordnung auf, die zusammengesetzt ist aus mindestens drei optischen Einrichtungen einschließlich eines Polarisators, eines Faradayrotators und eines Analysators, die entlang einer geraden Linie angeordnet sind, einem Permanentmagneten zum Erzeugen eines Magnetfeldes und einem Halter zum festen Verbinden und schützen der optischen Anordnung und des Permanentmagneten.
Traditionellerweise ist zum Befestigen der optischen Einrichtungen aneinander und zum Befestigen der optischen Einrichtungen an dem Halter ein Befestigungsverfahren unter Benutzung eines organischen Klebstoffes benutzt worden. Bei dem Befestigungsverfahren ist es jedoch schwierig, die Klebestärke über eine lange Dauer aufrechtzuerhalten. Insbesondere nimmt die Klebestärke aufgrund der Änderungen in der Umgebung wie Temperatur und Feuchtigkeit ab.
Im Hinblick auf das obige ist für den optischen Isolator, der zum Beispiel bei einen optischen Kommunikationszwischenverstärker benutzt wird, von den verlangt wird, daß er eine hohe Zuverlässigkeit über eine lange Dauer aufweist, vorgeschlagen worden, daß der optische Isolator unter Benutzung eines Befestigungsverfahrens gebildet wird, das ein Metallfusionsbondingverfahren anstelle des Befestigungsverfahren benutzt wird, das den organischen Klebstoff benutzt.
Das Anhaften durch das Metallfusionsbondingverfahren ist eine Technologie, die in vielen Gebieten wie eine Gasturbinenschaufel, ein Magnetfenster eines Magnetrons oder einer Mikrowellenelektronenröhre, eine Ausbreitungsübertragungsröhre hoher Leistung und hoher Frequenz und ähnliches angewendet und in praktische Benutzung gebracht worden ist. Bei dem optischen Isolator wird das Metallfusionsbondingverfahren benutzt zum Ankleben der optischen Einrichtungen aneinander durch einen metallischen Film, der an dem Umfang einer Öffnung einer jeden optischen Einrichtung gebildet ist, oder zum Anhaften der optischen Einrichtungen an dem Halter.
Obwohl Materialien der metallischen Filme sich mehr oder weniger unterscheiden in Abhängigkeit von Materialien, an denen sie anhaften sollen wird im allgemeinen zum Sicherstellen der Klebekraft eine Schicht, die aus einer einzigen Art von Metall besteht, die aus Cr, Ta, W, Ti, Mo, Ni und Pt ausgewählt ist, oder eine Schicht, die aus einer Legierung besteht, die mindestens eines der oben erwähnten Metalle enthält, als unterliegende Schicht gebildet. Als oberste Schicht wird Au, Ni, Pt oder ähnliches benutzt. Weiter kann in manchen Fällen als Zwischenschicht zwischen der unterliegenden Schicht und der obersten Schicht eine Schicht aus Ni, Pt und ähnlichem gebildet sein.
Als Fusionsbondingmetall wird von Lötmaterialien wie Au-Sn- Legierung, Pb-Sn-Legierung und Au-Ge-Legierung und verschiedenen Arten von Hartlötmaterialien Benutzung gemacht. Unter jenen wird das Au-Sn-Legierungslötmaterial mit einer hohen Klebekraft und einer relativ niedrigen Fusionsbondingtemperatur als Befestigungsmaterial zum Metallfusionsbonden benutzt, da es in der Klebekraft und der Arbeitseffektivität hervorragend ist.
Als ein Verfahren zum Bilden des oben erwähnten metallischen Filmes sind ein Naßprozeß durch Plattieren und ein Trockenprozeß wie Vakuumabscheiden und Sputtern bekannt. Unter jenen wird der Trockenprozeß oft zum Verhindern benutzt, daß Schäden auftreten und Staub auf einer optischen Oberfläche der optischen Einrichtung oder einen Antireflexionsfilm anhaften.
In Figuren 28 und 29 ist ein herkömmliches Verfahren der Herstellung eines optischen Isolators vom Metallfusionsbondingtyp dargestellt. Zuerst wird, wie in Figur 28(a) gezeigt ist, ein äußerer Halter 42 und ein goldplattierter Endhalter 40 durch einen Laser geschweißt. Darin sind ein ringförmiger Permanentmagnet 3, ein ringförmiges Lötmittel 14, ein Polarisator 50 mit auf beiden Oberflächen davon gebildet metallischen Filmen 10, ein ringförmiges Lötmittel 14, ein goldplattierter innerer Ring 15, ein ringförmiges Lötmittel 14 und ein Faradayrotator 60 mit auf einer Oberfläche davon gebildeten metallischen Filmen 10 in dieser Reihenfolge angeordnet. Sie werden in einen Ofen zur Wärmebehandlung gebracht und gelötet. Diese Komponente wird als Komponente A bezeichnet.
Andererseits ist, wie in Figur 28(b) gezeigt ist, ein Analysator 70 mit den auf einer Oberfläche davon gebildeten metallischen Filmen 10 auf einem goldplattierten Endhalter 41 mit einem dazwischen eingefügten ringförmigen Lötmittel 14 angeordnet. Sie werden in einen Ofen zur Wärmebehandlung gebracht und gelötet. Diese Komponente wird als eine Komponente B bezeichnet.
Danach wird, wie in Figur 29(a) gezeigt ist, ein Lichtstrahl mit einer vorbestimmten Wellenlänge durch die Analysatorseite (Komponente B) eingegeben, und der Analysator 70 wird so gedreht, daß die von der Polarisatorseite (Komponente A) emittiert Lichtleistung ein Minimum wird. An der Position, an der die Lichtleistung ein Minimum wird, wird die Komponente B in die Komponente A eingefügt. Danach werden die Endhalter 40 und 41 und der äußere Halter 42 durch eine Laserschweißmaschine geschweißt. Somit werden die Komponente A und die Komponente B miteinander kombiniert zum Bilden eines einzelnen optischen Isolators 1.
Das herkömmliche Herstellungsverfahren weist jedoch ein schwerwiegendes Problem bei der Massenproduktion und den Kosten auf. Genauer, jede optische Einrichtung, nämlich der Polarisator, der Analysator oder der Faradayrotator wird durch Bilden eines Antireflexionsfilnes auf einer optischen Materialplatte mit einer Größe nicht mehr als 10mm² und durch Schneiden desselben in Stücke in eine Größe von ungefähr l,6mm² hergestellt. Danach wird, wie in Figur 30 gezeigt ist, eine einzelne optische Einrichtung 20 an einem Befestigungsfutter mit einer Tragplatte 17 und einem Maskenhalter 18 befestigt. Durch die Benutzung des Befestigungsfutters wird die einzelne optische Einrichtung 20 durch die Maske 19 in einem Gebiet maskiert, das eine Öffnung wird. Dann wird den Trockenprozeß wie die Vakuumabscheidung und das Sputtern der metallische Film mit einer vorbestimmten Konfiguration gebildet.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Herstellungsverfahren werden zu viele Mannstunden bei einem Reinigungsvorgang benötigt, nachdem die optische Materialplatte in jede einzelne optische Einrichtung unterteilt ist, und in dem darauffolgenden Vorgang des Einsetzens der optischen Einrichtung in das Befestigungsfutter. Es ist daher schwierig, die metallischen Filme auf einer großen Zahl von optischen Einrichtungen zu bilden.
Wie im vorangehenden beschrieben ist, wird die Komponente A durch Löten des Polarisators, des Faradayrotators und des Endhalters gebildet, während die Komponente B durch Löten des Analysators und des Endhalters gebildet wird. Diese Komponenten werden in Paaren eins nach dem anderen nach einer Winkeleinstellung befestigt. Das benötigt eine große Zahl von Schritten, die ein Hindernis bei der Verringerung der Kosten darstellen.
Weiterhin sind Überlegungen angestellt über ein Verfahren des direkten Lötens solcher optischen Materialplatten, nämlich eine Polarisatormaterialplatte, eine Faradayrotatormaterialplatte und eine Analysatormaterialplatte, von denen jede solch eine Abmessung aufweist, daß jede Platte in eine Mehrzahl von optischen Einrichtungen unterteilt werden kann, und es ist versucht worden, einen dünnen Film eines Lötmateriales auf dem metallischen Film mittels Vakuumabscheiden zu bilden. Da jedoch die Fläche eines Teiles, in dem der Lötfilm gebildet wird, im Vergleich mit der gesamten Fläche der optischen Einrichtung klein ist, ist die Effektivität der Benutzung des Lötmateriales extrem schlecht. Zum Erzielen einer ausreichenden Bondingbedingung ist es notwendig, als Lötfilm einen dicken Film mit einer Dicke von nicht weniger als einigen Mikrometern zu benutzen. Dieses bringt eine Erhöhung der Kosten mit sich, und daher ist dieses Verfahren nicht praktisch.
Die EP 0 742 467 A, die Stand der Technik unter Art. 54(3) EPÜ bildet, offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optischen Anordnungen für einen optischen Isolator, wobei jede Anordnung mindestens drei optische Einrichtungen einschließlich eines Polarisators, eines Faradayrotators und eines Analysators aufweist. Ein optischer Materialblock wird vorbereitet. Linienrillen werden vorläufig in dem optischen Materialblock entlang von Schneidelinien gebildet. Ein metallischer Film wird in Abschnitten mit Ausnahme von Bereichen gebildet, die die Lichtdurchlässigkeitsöffnungen werden. Der optische Materialblock wird entlang der Schneidelinien geschnitten.
Die US 5 452 122 weist ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optischen Anordnungen für einen optischen Isolator auf, bei dem ein erster Polarisator und ein zweiter Polarisator mit beiden Flächen eines Faradayrotators so verbunden werden, daß die entsprechenden Richtungen der durchgelassenen Polarisation voneinander um die optische Achse um 45º versetzt sind. Die Elemente werden miteinander durch einen optischen Klebstoff verbunden. Danach wird das Schneiden in einzelne optische Anordnungen durchgeführt.
Die EP 0 512 572 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Anordnung für einen optischen Isolator, bei dem ein Polarisator, ein Faradayrotator und ein Analysator durch an einen äußeren Umfang des Polarisators aufgebrachtes geschmolzenes Glas befestigt werden, wobei der Umfang von dem Faradayrotator zu kontaktieren ist, und auf einen äußeren Umfang des Analysators, der mit dem Faradayrotator zu kontaktieren ist. Eine Mehrzahl solcher optischer Anordnungen kann unter Benutzung optischer Materialplatten hergestellt werden.
Es ist die technische Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines hoch zuverlässigen optischen Isolators vorzusehen, das in der Massenproduktion überlegen ist und bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optischen Anordnungen für einen optischen Isolator mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rillenbildungsschritt gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Metallfilmbildungsschritt gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 3 zeigt einen Lötschritt gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem Lötmittel in die Rillen eingefüllt wird, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem das Löten beendet ist;
Figur 4 zeigt schematisch einen Betrieb der ersten Ausführungsform, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Lötmaterial in eine Rille gefüllt ist, wobei (b) eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Lötmaterial geschmolzen ist;
Figur 5 zeigt schematisch einen Betrieb bei einer Modifikation der ersten Ausführungsform, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Lötmaterial in eine Rille eingefüllt ist, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem das Lötmaterial geschmolzen ist;
Figur 6 zeigt einen Schneideschritt gemäß der ersten Ausführungsforn, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die den Zustand vor dem Schneiden zeigt, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand nach dem Schneiden zeigt;
Figur 7 ist eine Schnittansicht eines Isolators, der unter Benutzung einer optischen Anordnung gebildet ist, die gemäß der ersten Ausführungsform erhalten worden ist;
Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Metallfilmbildungsschritt bei der Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
Figur 9 ist eine perspektivische Ansicht, die Hauptabschnitte von optischen Materialplatten zeigt, wenn ein Metallfilmbildungsschritt bei einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beendet ist;
Figur 10 zeigt einen Zustand, in dem eine optische Anordnung, die gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten worden ist, in einen Magneten eingefügt und mit ihm verbunden ist, wobei (a) eine einen verbunden Zustand zeigende teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht ist, wobei (b) eine Schnittansicht nach Einfügung ist;
Figur 11 ist eine Schnittansicht eines optischen Isolators, der durch die Benutzung einer optischen Anordnung gebildet ist, die gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten worden ist;
Figur 12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Metallfilmbildungsschritt und einen Rillenbildungsschritt gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 13 ist eine Schnittansicht, die einen Lötschritt und einen Schneideschritt gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
Figur 14 ist eine Schnittansicht eines optischen Isolators, der durch die Benutzung einer optischen Anordnung gebildet ist, die gemäß der dritten Ausführungsform erhalten worden ist;
Figur 15 ist eine Schnittansicht, die einen Lötschritt und einen Schneideschritt gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 16 ist eine Schnittansicht, die einen Lötschritt und einen Schneideschritt gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 17 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rillenbildungsschritt und einen Metallfilmbildungsschritt gemäß einer siebten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 18 ist eine Schnittansicht, die einen Lötschritt und einen Schneideschritt gemäß der siebten Ausführungsform zeigt;
Figur 19 zeigt eine chemische Strukturformel eines in der siebten Ausführungsform benutzten Mittels zum Modifizieren der Oberfläche;
Figur 20 ist eine Ansicht, die ein Meßresultat für optische Isolatoren gemäß der siebten Ausführungsform dieser Erfindung und fur optische Isolatoren gemäß eines Vergleichsverfahrens zeigt;
Figur 21 ist eine perspektivische Ansicht, die optische Materialplatten nach einem Rillenbildungsschritt bei einem Herstellungsverfahren gemäß einer achten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Figur 22 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Metallfilmbildungsschritt des Bildens metallischer Filme auf in Figur 21 dargestellten optischen Materialplatten zeigt;
Figur 23 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptabschnitt einer Metallmaske zur Benutzung in dem in Figur 22 dargestellten Metallfilmbildungsschritt zeigt;
Figur 24 zeigt einen Lötschritt des Lötens der in Figur 21 dargestellten optischen Materialplatten, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand vor dem Löten zeigt, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand nach dem Löten zeigt; Figur 25 ist eine Seitenansicht, die einen Schneideschritt des Schneidens der optischen Materialplatten zeigt, die gelötet und verbunden sind, wie in Figur 24 dargestellt ist;
Figur 26 ist eine Draufsicht einer in einem Metallfilmbildungsschritt in einem Vergleichsherstellungsverfahren benutzten Metallmaske ist;
Figur 27 ist ein Diagramm, das ein Meßresultat für optische Isolatoren gemäß der achten Ausführungsform und für optische Isolatoren gemäß dem Vergleichsverfahren zeigt;
Figur 28 zeigt ein herkömmliches Verfahren des Zusammensetzen eines optischen Isolators, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die ein Verfahren zum Zusammensetzen einer Komponente A zeigt, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die ein Verfahren des Zusammensetzens einer Komponente B zeigt;
Figur 29 das herkömmliche Verfahren des Zusammensetzens eines optischen Isolators, wobei (a) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, bevor die Komponente B in die Komponente A eingefügt ist, wobei (b) eine Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, nachdem die Komponente B in die Komponente A eingefügt ist;
Figur 30 zeigt eine herkömmliche Weise des Bildens eines metallischen Filmes, wobei (a) eine perspektivische Ansicht ist, wobei (b) eine Schnittansicht ist;
Figur 31 ist eine Schnittansicht eines optischen Isolators, in dem eine optische Anordnung durch die Benutzung des herkömmlichen geneigten Halters geneigt ist; und
Figur 32 ist eine perspektivische Ansicht einer optischen Anordnung, die gemäß dem herkömmlichen Herstellungsverfahren erhalten worden ist.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 7 wird die Beschreibung im Hinbllck auf die erste Ausführungsform dieser Erfindung gegeben.
Zuerst wird, wie in Figur 1 gezeigt ist, eine Vorbereitung der optischen Materialplatten einschließlich einer Polarisatormaterialplatte 5, die in eine Mehrzahl von Polarisatoren 50 unterteilt werden kann, einer Faradayrotatormaterialplatte 6, die in eine Mehrzahl von Faradayrotatoren 60 unterteilt werden kann, und einer Analysatormaterialplatte 7, die in eine Mehrzahl von Analysatoren 70 unterteilt werden kann, gemacht. Als die Polarisatormaterialplatte 5 und die Analysatormaterialplatte 7 wird Benutzung gemacht von einer Rutileinkristallplatte mit auf beiden Seiten davon gebildeten Antireflexionsfilmen. Als die Faradayrotatormaterialplatte wird Benutzung gemacht einer Granateinkristallplatte mit auf beiden Seiten davon gebildeten Antireflexionsfilmen.
In einer optischen Oberfläche 5a der Polarisatormaterialplatte 50, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, und in einer optischen Oberfläche 6a der Faradayrotatormaterialplatte 6, die,. der Polarisatormaterialplatte 5 zugewandt ist, werden gitterartige erste Rillen 8 so gebildet, daß jede optische Materialplatte in Stücke unterteilt werden kann, die eine optische Anordnung bilden. Zusätzlich werden in einer optischen Oberfläche 6b der Faradayrotatormaterialplatte 6, die der Analysatormaterialplatte 7 zugewandt ist, und in einer optischen Oberfläche 7a der Analysatormaterialplatte 7, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, zweite Rillen 9 mit einem Muster ähnlich zu denen der ersten Rillen 8 gebildet. Die auf der Polarisatormaterialplatte 5 gebildeten Rillen 8 erstrecken sich in zwei Richtungen in 0º und 90º in Bezug auf eine C-Achse des Rutileinkristalles, während sich die auf der Analysatormaterialplatte 7 gebildeten Rillen 9 in zwei Richtungen an 45º und 135º in Bezug auf die C-Achse des Rutileinkristalles erstrecken.
Nach dem oben erwähnten Rillenbildungsschritt wird ein metallischer Film 10 unter Benutzung einer Metallmaske an einem Abschnitt mit Ausnahme der Bereiche gebildet, die Lichtdurchlaßöffnungen 11 werden sollen, in jeder der optischen Oberfläche 5a der Polarisatormaterialplatte 5, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, den optischen Oberflächen 6a und 6b der Faradayrotatormaterialplatte 6, die der Polarisatormaterialplatte 5 beziehungsweise der Analysatormaterialplatte 7 zugewandt sind, und der optischen Oberfläche 7a der Analysatormaterialplatte 7, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist. Als Verfahren zum Bilden des metallischen Filmes 10 wird das RF- Magnetron-Sputterverfahren benutzt, wobei Ti/Ni/Au als Metalle zum Bilden der metallischen Filme 10 mit einem Dreischichtfilm benutzt wird. In Figur 2 ist der auf der Polarisatormaterialplatte 5 gebildete metallische Film 10 dargestellt. Der ähnliche metallische Film 10 ist auf jeder Faradayrotatormaterialplatte 6 und der Analysatormaterialplatte 7 gebildet.
Nach dem oben erwähnten Metallfilmbildungsschritt werden, wie in Figur 3(a) gezeigt ist, die optischen Materialplatten 5, 6 und 7 so aufeinander gestapelt, daß eine Polarisationsrichtung der Analysatormaterialplatte 7 im wesentlichen um 45º in Bezug auf eine Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte 5 (in dieser Ausführungsform werden die ersten Rillen 8 und die zweiten Rillen 9 in Übereinstimmung miteinander gesetzt) geneigt ist, dann werden stabartige Lötmaterialien 12 in die Rillen 8 und 9 eingeführt, in einem Ofen zur Wärmebehandlung geschmolzen und verfestigt. Somit werden, wie in Figur 3(b) gezeigt ist, die optischen Materialplatten 5, 6 und 7 aneinander an Abschnitten der metallischen Filme 10 gelötet, die auf den optischen Oberflächen Sa, 6a, 6b und 7a gebildet sind. In diesem Fall wurden die Lötmaterialien 12 aus Au/Sn (Au:50 Atomprozent; Schmelzpunkt von 418ºC) benutzt.
Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, da die Polarisationsrichtung der Analysatormaterialplatte 7 um einen Winkel von 45º in Bezug auf die Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte 5 gedreht ist, daß maximale Lichtauslöschverhältnis erreicht wird, wenn ein optischer Isolator durch die Benutzung der optischen Anordnung, die durch diese Ausführungsform erhalten wird, zusammengesetzt ist. Folglich ist es durch Bilden der Rillen 8 und 9 in der Polarisatormaterialplatte 5 und der Analysatormaterialplatte 7 in den oben erwähnten Richtungen möglich, den herkömmlichen Einstellschritt des Drehens des Analysators so, daß die von der Polarisatorseite imitierte Lichtleistung nach dem Durchgehen durch die Analysatorseite minimal wird, wegzulassen.
Zum Erhalten einer ausreichenden Klebefestigkeit über einen weiten Bereich bei der Lötverbindung zwischen den optischen Materialplatten ist es notwendig bei dem Lötschritt, daß der minimale wesentliche Betrag von Lötmittel über die gesamte Fläche des auf dem weiten Bereich auf jeder optischen Materialplatte gebildeten metallischen Filmes fließt. Bei dieser Ausführungsform wird das in die Rillen 8 der optischen Materialien 5 und 6 angeordnete Lotmaterial 12, wie schematisch in Figur 4(a) gezeigt ist, in dem Ofen zur Wärmebehandlung erwärmt, so daß es in die Flüssigphase übergeht. Danach fließt, wie schematisch in Figur 4(b) gezeigt ist, das so geschmolzene Lötmaterial 12 in alle Teile der optischen Materialplatten entlang der Rillen 8. Aus den Rillen 8 wird der wesentliche Betrag des bei der Lötverbindung benötigten Lötmateriales in eine Lücke zwischen den einander zugewandten metallischen Filmen 10 durch die Kapillarwirkung eingeführt. Durch das folgende Kühlen wird die Lötverbindung zwischen den metallischen Filmen 10 ausgeführt. In dieser Hinsicht verbleibt ein übermäßiger Betrag des Lötmateriales 12 in jeder Rille 8. Daher wird Lichteinfallverlust daran gehindert, daß er aufgrund von Einschlüssen des Lötmateriales in den lichtdurchlässigen Abschnitten erhöht wird. Nebenbei, Figur 5(a) zeigt eine Modifikation, bei der die Rillen 8 nur auf einer der Verbindungsoberflächen der optischen Materialplatten 5 und 6 gebildet sind. Auch in diesem Fall fließt, wie in Figur 5(b) gezeigt ist, daß Lötmittel 12 in geschmolzenem Zustand in die Lücke zwischen den metallischen Filmen 10 nur auf die Weise ähnlich zu der Figur 4 (b). Somit wird das Lötmittel 12 in geschmolzenen Zustand daran gehindert, in die Öffnungen 11 einzutreten.
Nach dem oben erwähnten Lötschritt werden, wie durch die gestrichelten Linien in Figur 6(a) gezeigt ist, die gelöteten und verbundenen Materialplatten 5, 6 und 7 in Stücke entlang der Rillen 8 und 9 geschnitten. Somit werden die gelöteten und verbunden optischen Materialplatten 5, 6 und 7 in eine Mehrzahl von optischen Anordnungen 2 geschnitten, wie in Figur 4(b) gezeigt ist.
Jede wie oben erwähnt erhaltene optische Anordnung 2 wird an Endhaltern 40 und 41, einen Permanentmagneten 3 und einen äußeren Halter 42 zum Herstellen eines optischen Isolators 1 gelötet, wie in Figur 7 gezeigt ist. Ein hier benutztes Lötmaterial ist Au/Sn (Au:80 Atomprozent; Schmelzpunkt von 252ºC) mit einem Schmelzpunkt niedriger als der des Lötmateriales 12 zum Benutzen beim Löten der optischen Materialplatten.
Gemäß den oben erwähnten Schritten ist es möglich, eine Massenverarbeitung der Bildung der metallischen Filme auf den optischen Einrichtungen und der Lötverbindung zwischen den optischen Einrichtungen durchzuführen und drastisch die Zahl der Schritte zu verringern. Daher kann eine Verringerung der Kosten erreicht werden.
Obwohl eine Schnittkonfiguration der Rille in der Ausführungsform ein Rechteck ist, kann die Konfiguration ein Polygon wie ein Dreieck oder ein Trapez, ein Halbkreis oder ein Ellipse sein, solange Lötmaterial eingeführt werden kann und das übermäßige Lötmaterial während des Lötens zurückgehalten werden kann.
Obwohl die Rillen 8 und 9 weiter in einem Gittermuster bei dieser Ausführungsform angeordnet sind, ist die Anordnung nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel können die Rillen 8 (9) parallel entlang einer Richtung angeordnet sein, wie bei der in Figur 8 gezeigten Modifikation.
Weiterhin können die Antireflexionsfilme entweder vor oder nach der Bildung der Rillen gebildet werden.
Weiterhin dient die durch diese Ausführungsform erhaltene optische Anordnung zur Benutzung in einem sogenannten optischen Einstufenisolator mit drei optischen Einrichtungen einschließlich eines Polarisators, eines Faradayrotators und eines Analysators. Diese Erfindung ist jedoch auch auf optische Anordnungen zur Benutzung in einem sogenannten optischen Zweistufenisolator anwendbar, der durch eine Kombination zweier optischer Einstufenisolatoren gebildet ist und aus sechs optischen Einrichtungen zusammengesetzt ist. Zusätzlich ist diese Erfindung ebenfalls auf eine optische Anordnung zur Benutzung in einem sogenannten optischen Eineinhalbtstufenisolator, der aus fünf optischen Einrichtungen als Mittelstruktur zusammengesetzt ist, anwendbar.
Unter Bezugnahme auf Figur 9 bis 11 wird eine Beschreibung in Hinblick auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung jetzt gegeben.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Konfiguration und des Materiales des metallischen Filmes, der in dem Metallfilmbildungsschritt gebildet wird, und der Schneideabschnitte der optischen Materialplatten in dem Schneideschritt.
In Figur 9 ist nur eine optische Einrichtung für jede der drei optischen Materialplatten dargestellt. Wie aus Figur 9 ersichtlich ist, werden die in dem Metallfilmbildungsschritt gebildeten metallischen Filme 10 nicht nur auf den optischen Oberflächen sondern auch auf den Wandoberflächen 80 und 90 gebildet, die die Rillen 8 und 9 abgrenzen. Der metallische Film 10 weist einen Dreischichtfilm auf, der aus einem unterliegenden Film aus Cr mit einer Dicke von 0,35um, einem mittleren Film aus Ni mit einer Dicke von 0,35um und einem Verbindungsfilm aus Au mit einer Dicke von 0,15um zusammengesetzt ist.
Danach werden durch die Benutzung des ersten Lötmateriales (Au/Sn: Schmelzpunkt von 280ºC) 12 die optischen Materialplatten 5, 6 und 7 miteinander verlötet und verbunden.
Danach werden die gelöteten und verbunden optischen Materialplatten 5, 6 und 7 in der Mitte einer jeden der Rillen 8 und 9 so geschnitten, daß jene Abschnitte, die die Wandoberflächen 80 und 90 enthalten, auf denen die metallischen Filme 10 gebildet sind, als Stufenabschnitte 51, 61 und 71 auf den Seitenoberflächen der optischen Einrichtungen 50, 60 beziehungsweise 70 verbleiben. Somit wird eine Mehrzahl der optischen Anordnungen 2 erhalten.
Als nächstes wird, wie in Figur 10 gezeigt ist, ein Permanentmagnet 3 einer zylindrischen Form mit einer rechteckigen Öffnung 30 versehen, die sich entlang einer Mittelachse erstreckt, wobei Ausströmrillen 31 an den vier Ecken der Öffnung 30 gebildet sind, und dessen Oberfläche durch einen Ni-plattierten Film (Filmdicke:10um) 32 bedeckt ist. Die optische Anordnung 2 wird in den Permanentmagneten gesetzt. Durch Benutzung eines zweiten Lötmateriales (Pb/Sn: 175ºC) 13 wird die optische Anordnung 2 durch den metallischen Film 10, der an den Seitenoberflächen davon offenliegt, mit dem Permanentmagnet 3 gelötet und verbunden. So ist ein optischer Isolator 1 hergestellt.
Es wird hier angemerkt, daß bei dem herkömmlichen optischen Isolator die gelöteten Abschnitte der optischen Anordnung nicht auf den Seitenoberflächen der optischen Anordnung nach dem Verbinden offenliegen. Folglich können die optische Anordnung und der Permanentmagnet nicht miteinander durch die Benutzung dieser Abschnitte verlötet werden. In dem Fall der bei der durch diese Ausführungsform erhaltenen optischen Anordnung sind die Stufenabschnitte 51, 61 und 71 auf den Seitenoberflächen der optischen Einrichtungen gebildet, wie oben beschrieben wurde. Diese Stufenabschnitte 51, 61 und 71 sind mit den metallischen Filmen 10 versehen. Bei dem Lötschritt fließt, wie in Figur 11 gezeigt ist, das erste Lötmaterial 12 auch auf den auf den Stufenabschnitten 51, 61 und 71 gebildeten metallischen Film 10. Daher ist es möglich, daß erste Lötmaterial 12 auf den Seitenoberflächen der optischen Anordnung 2 nach der Verbindung offenzulegen. Somit kann an diesen Abschnitten die optische Anordnung 2 mit dem Permanentmagneten 3 durch die Benutzung des zweiten Lötmateriales 13 verlötet und verbunden werden.
Wie oben beschrieben werden bei dieser Ausführungsform die Stufenabschnitte bei jeder der optischen Einrichtungen gebildet, und die metallischen Filme liegen auf den Seitenoberflächen der optischen Anordnung offen. An den Abschnitten, an denen das erste Lötmaterial an den metallischen Filmen auf den Seitenoberflächen anhaftet, kann die optische Anordnung mit dem Permanentmagneten durch das zweite Lötmaterial verlötet werden. Als Resultat kann der optische Isolator ohne Benutzung des Endhalters und des äußeren Halters hergestellt werden.
Es ist zu verstehen, daß das Material der metallischen Filme und das Lötmaterial nicht auf die in der Ausführungsform benutzten beschränkt ist.
Es wird Bezug genommen auf Figuren 12 bis 14, eine Beschreibung wird in Hinsicht auf eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung gegeben.
Bei dieser Ausführungsform ist die optische Achse des einfallenden Lichtes zum Erzielen einer überlegenen Eigenschaft in Bezug auf einer gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen geneigt.
Diese Ausführungsform ist ebenfalls grundsätzlich ähnlich zu der ersten Ausführungsform
Zuerst wird eine Vorbereitung getroffen für eine Polarisatormaterialplatte 5 mit einer Größe, die geeignet ist, um in eine Mehrzahl von Polarisatoren 50 mit gleicher Länge und Breite und vorbestimmter Dicke geschnitten zu werden, für eine Faradayrotatormaterialplatte 6 mit einer Größe, die geeignet ist, um in eine Mehrzahl von Faradayrotatoren 60 mit einer Länge und Breite gleich jener der Polarisatormaterialplatte 5 und einer vorbestimmten Dicke geschnitten zu werden, und für eine Analysatormaterialplatte 7 mit einer Größe, die geeignet ist, um in eine Mehrzahl von Analysatoren 70 mit einer Länge und einer Breite gleich jenen der Polarisatormaterialplatte 5 und einer vorbestimmten Dicke geschnitten zu werden.
Als nächstes werden metallische Filme 10 auf einer Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, beiden Oberflächen der Faradayrotatormaterialplatte 6 und einer Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7 gebildet. Danach wird auf jenen Oberflächen der Polarisatormaterialplatte 5, der Faradayrotatorrnaterialplatte 6 und der Analysatormaterialplatte 7, auf der die metallischen Filme 10 gebildet sind, Rillen 8 und 9 in einem Gittermuster gebildet. Wie in Figur 12 gezeigt ist, werden die optischen Materialplatten dann übereinander so gestapelt, daß die Faradayrotatormaterialplatte 6 zwischen der Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, auf der der metallische Film 10 gebildet ist, und der Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7, auf der der metallische Film 10 gebildet ist, eingeschlossen. Die Rillen 8 und 9 sind so gebildet, daß sie einander zuweisen, wenn die optischen Materialplatten mit ihren Kanten ausgerichtet gestapelt werden.
Nachdem die optischen Materialplatten gestapelt sind, wie in Figur 13(a) gezeigt ist, sind die Kanten der Polarisatormaterialplatte 5, der Faradayrotatormaterialplatte 6 und der Analysatormaterialplatte 7 auf einer geraden Linie angeordnet, die unter einem Winkel θº die Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten schneidet, so daß die Positionen der Rillen 8 und 9 und die Öffnungen 11 gegeneinander verschoben sind. Danach wird das Lötmaterial 12 in die Rillen 8 und 9 eingeführt. Durch Verschieben der optischen Materialplatten gegeneinander, wie oben beschrieben wurde, schneidet eine optische Achse, die durch den gleichen Punkt in jeder der Öffnungen der optischen Materialplatten geht, eine gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten unter einem Winkel θº.
Das eingeführte Lötmaterial 12 wird in einem Ofen zur Wärmebehandlung erwärmt, so daß es in die Flüssigphase übergeht. Danach wird, wie in Figur 13(b) gezeigt ist, nur ein wesentlicher Betrag des Lötmateriales, der bei der Lötverbindung benötigt wird, in eine Lücke zwischen die einander zugewandten metallischen Filme 10 durch die Kapillarwirkung eingeführt. Durch das folgende Kühlen wird die Lötverbindung ausgeführt. Bei diesen Vorgang ist es möglich, da ein überschüssiger Betrag des Lötmateriales in den Rillen 8 und 9 verbleibt, eine Zunahme des Lichteinfallverlustes zu verhindern, das daraus resultiert, daß Lötmaterial 12 in Lichtdurchlaßabschnitte fließt.
Wie durch gestrichelte Linien in Figur 13(b) gezeigt ist, wird eine Trennung durchgeführt zum Erhalten eines Abschnittes, der jeweils eine optische Anordnung 2 für einen einzelnen optischen Isolator darstellt, der einen Satz des Polarisators 50 der Polarisatormaterialplatte 5, einen Lichtdurchlaßbereich, den entsprechenden Faradayrotator 60 der Faradayrotatormaterialplatte 6, einen Lichtdurchlaßbereich, den entsprechenden Analysator 70 der Analysatormaterialplatte 7 und einen Lichtdurchlaßbereich als auch die metallischen Filme 10, die diesen Satz der lichtdurchlässigen Bereiche umgeben, enthält.
Somit ist es, wie in Figur 13(c) gezeigt ist, möglich, eine Mehrzahl der optischen Anordnungen 2 aus den gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten zu erhalten.
Durch die Benutzung der optischen Anordnung 2, die bei dieser Ausführungsform erhalten ist, wird ein in Figur 14 dargestellter optischer Isolator 1 gebildet. Der optische Isolator 1 weist die optische Anordnung 2, einen Permanentmagneten 3, Endhalter 40 und 41 und einen äußeren Halter 43 auf. Wie aus Figur 14 ersichtlich ist, weist jede der optischen Einrichtungen 50, 60 und . 7oder optischen Anordnung 2, die bei dieser Ausführungsform erhalten worden sind, einen sechseckigen Körper mit einem Pallelogrammabschnitt auf. Die optische Anordnung 2 ist innerhalb des Permanentmagneten 3 angeordnet und an die metallplattierten inneren Wände des Permanentmagneten 3 gelötet. Im Vergleich mit dem herkömmlichen optischen Isolator, wie er zum Beispiel in Figur 31 dargestellt ist, bei dem die optische Anordnung 2 geneigt ist, kann der optische Isolator 1 praktisch alle Bereiche mit Ausnahme der Abschnitte des metallischen Filmes 10 auf den optischen Oberflächen der optischen Einrichtungen 50, 60 und 70 benutzen. Mit anderen Worten, bei Öffnungen der gleichen Größe kann die bei dieser Ausführungsform erhaltene optische Anordnung weiter miniaturisiert werden. Da weiter ein geneigter Halter 43 für einen geneigten Aufbau, wie er beim Stand der Technik notwendig ist, weggelassen werden kann, ist es möglich, Miniaturisierung und niedrige Kosten im Vergleich mit dem herkömmlichen Produkt zu erzielen.
Eine Beschreibung wird in Hinblick auf eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung gegeben.
Zuerst wird auf eine Weise ähnlich zu der dritten Ausführungsform eine Vorbereitung durchgeführt für eine Polarisatormaterialplatte 5 mit einer Größe, die geeignet ist, um in eine Mehrzahl von Polarisatoren 50 mit einer Länge und einer Breite gleich zu einander und einer vorbestimmten Dicke geschnitten zu werden, für eine Faradayrotatormaterialplatte 6 mit einer Länge und einer Breite gleich jener der der Polarisatorrnaterialplatte 5 und einer vorbestimmten Dicke und für eine Analysatormaterialplatte 7 mit einer Lände und einer Breite gleich jenen der Polarisatormaterialplatte 5 und einer vorbestimmten Dicke.
Dann werden metallische Filme 10 auf der Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, beiden Oberflächen der Faradayrotatormaterialplatte 6 und einer Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7 gebildet. Danach werden Rillen 8 und 9 in einem Gittermuster auf jenen Oberflächen der Polarisatormaterialplatte 5, der Faradayrotatormaterialplatte 6 und der Analysatormaterialplatte 7 gebildet, auf denen die metallischen Filme 10 gebildet sind. Auf einer Weise ähnlich zu der in Figur 12 dargestellten werden die optischen Materialplatten übereinander so gestapelt, daß die Faradayrotatormaterialplatte 6 zwischen der Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, auf der der Metallfilm 10 gebildet ist, und der Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7, auf der der metallische Film 10 gebildet ist, eingeschlossen wird.
Es sei hier angemerkt, daß die Rillen 8 und 9 der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 so gebildet sind, daß sie entlang gerader Linien angeordnet sind, die eine gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 unter einem Winkel θº schneidet, wenn die Kanten der optischen Materialplatten ausgerichtet sind. Mit diesem Aufbau schneidet eine optische Achse, die durch den gleichen Punkt in jeder der Öffnungen der optischen Materialplatten geht, die gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten unter dem Winkel θº.
Nachdem die optischen Materialplatten 5, 6 und 7 übereinander gestapelt sind, wird ein Lötmaterial 12 in jede der Rillen 8 und 9 eingeführt. Das eingeführte Lötmaterial 12 wird in einem Ofen zur Wärmebehandlung erwärmt, so daß es eine Flüssigphase annimmt. Danach wird nur ein wesentlicher Betrag des Lötmateriales, der bei der Lötverbindung benötigt wird, in eine Lücke zwischen dem einander zugewandten metallischen Filmen 10 durch die Kapillarwirkung eingeführt. Durch darauffolgendes Kühlen wird die Lötverbindung ausgeführt.
Eine Trennung wird durchgeführt zum Erhalten eines Abschnittes, der als jede optische Anordnung 2 für einen einzelnen optischen Isolator dient, der einen Satz des Polarisators 50 der Polarisatgrmaterialplatte 5, einen lichtdurchlässigen Bereich, den entsprechenden Faradayrotator 60 der Faradayrotatormaterialplatte 6, einen lichtdurchlässigen Bereich, den entsprechenden Analysator 70 der Analysatormaterialplatte 7 und einen lichtdurchlässigen Bereich als auch die diesen Satz von lichtdurchlässigen Bereichen umgebenden metallischen Film 10 enthält.
Ebenfalls ist es möglich, eine Mehrzahl der optischen Anordnungen 2 aus den gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten zu erhalten.
Figur 15 ist eine Schnittansicht, die die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Anordnung gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der dritten Ausführungsform. Obwohl bei der dritten Ausführungsform die Rillen 8 und 9 gebildet werden, nachdem der metallische Film 10 gebildet ist, ist die Reihenfolge bei dieser Ausführungsform umgekehrt. Genauer, bei dieser Ausführungsform werden Rillen 8 und 9 zuerst auf einer Oberfläche einer Polarisatormaterialplatte 5, beiden Oberflächen einer Faradayrotatormaterialplatte 6 und einer Oberfläche einer Analysatormaterialplatte 7 gebildet. Hierin werden die Rillen 8 und 9 so gebildet, daß sie einander gegenüberliegen, wenn die optischen Materialplatten aufeinander gestapelt werden, wobei ihre Kanten ausgerichtet sind. Nachdem die Rillen 8 und 9 gebildet sind, werden metallische Filme 10 auf der einen Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, den beiden Oberflächen der Faradayrotatormaterialplatte 6 und der einen Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7 gebildet.
Danach werden, indem die Schritte ähnlich zu jenen in der dritten Ausführungsform ausgeführt werden, eine Mehrzahl von optischen Anordnungen 2 gleichzeitig hergestellt.
Figur 16 ist eine Schnittansicht, die die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Anordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der vierten Ausführungsform. Obwohl die Rillen 8 und 9 in der vierten Ausführungsform gebildet werden, nachdem der metallische Film 10 gebildet ist, ist die Reihenfolge in dieser Ausführungsform umgekehrt. Genauer, bei dieser Ausführungsform werden die Rillen 8 und 9 zuerst auf einer Oberfläche einer Polarisatormaterialplatte 5, beiden Oberflächen einer Faradayrotatormaterialplatte 6 und einer Oberfläche einer Analysatormaterialplatte 7 gebildet. Hier werden, wie in Figur 16(a) gezeigt ist, die Rillen 8 und 9 so gebildet, daß sie entlang einer geraden Linie angeordnet sind, die unter einem Winkel θº eine gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 schneidet, wenn die Kanten der optischen Materialplatten ausgerichtet sind. Nachdem die Rillen 8 und 9 gebildet sind, werden metallische Filme 10 auf der einen Oberfläche der Polarisatormaterialplatte 5, den beiden Oberflächen der Faradayrotatormaterialplatte 6 und der einen Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7 gebildet.
Dann wird durch Ausführen der Schritte ähnlich zu jenen in der vierten Ausführungsform eine Mehrzahl von optischen Anordnungen 2 gleichzeitig hergestellt.
Bei der dritten bis sechsten Ausführungsform wird die Lötverbindung ausgeführt, indem das Lötmaterial 12 in jede der Rillen 8 und 9 eingeführt wird, wie in der Figur dargestellt ist. Die Lötverbindung kann jedoch ausgeführt werden, indem ein dünner Film aus Lötmaterial auf dem metallischen Film 10 mittels Dampfabscheiden, Sputtern oder Ionenplattieren gebildet wird. Somit ist die Anordnung des Lötmateriales nicht auf jene beschränkt, die in der dritten bis vierten (sic) Ausführungsformen beschrieben ist.
Weiterhin können bei der dritten bis sechsten Ausführungsform die Rillen 8 und 9 in eine X-Achsenrichtung alleine, in eine Y- Achsenrichtung alleine oder in eine gewünschte Richtung zwischen der X- und Y-Achsenrichtung in Figur 12 verschoben werden.
Bei der dritten bis sechsten Ausführungsform wird die aus Rutileinkristall gemachte Materialplatte als jede der Polarisatormaterialplatte 5 und Analysatormaterialplatte 7 benutzt. Als die Faradayrotatorrnaterialplatte 6 wird Benutzung der optischen Materialplatte gemacht, die aus einem Granateinkristall gemacht ist. Jede der Polarisatormaterialplatte 5, der Faradayrotatormaterialplatte 6 und der Analysatormaterialplatte 7 weist eine Größe von 11mm x 11mm in Länge und Breite auf. Jede der Polarisatormaterialplatte 5 und der Analysatormaterialplatte 7 weist eine Dicke von 0,4mm auf, während die Faradayrotatormaterialplatte 6 eine Dicke von 0,485mm aufweist. Zusätzlich ist der Winkel θº, der zwischen der geraden Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten und der geraden Linie, die die erstere gerade Linie schneidet, gleich 4º.
Eine Beschreibung wird nun in Hinblick auf eine siebte Ausführungsform gemacht, die durch Hinzufügen eines Oberflächenmodifikations schrittes gekennzeichnet ist.
Bei den vorangehenden Ausführungsformen kann während des Schneideschritts fremde Substanzen wie Schneidepulver, Kühlwasser, Hartlötmaterial zum Befestigen der optischen Materiale zwischen die gelöteten und verbunden optischen Materialplatten eindringen. Solche fremden Substanzen sind oft schwierig selbst durch Reinigen zu entfernen und verschlechtern die Ausbeute. Diese Ausführungsform verhindert den oben erwähnten Nachteil.
Es wird Bezug genommen auf Figuren 17 bis 19, eine Beschreibung wird in Hinblick der siebten Ausführungsform gegeben. Wie in Figur 17 gezeigt ist, wird eine planare optische Materialplatte mit einer planaren Oberfläche von 11mm x 11mm und aus Rutileinkristall gemacht als jede der Polarisatormaterialplatte 5 und der Analysatormaterialplatte 7 benutzt. Andererseits wird ein planarer Granat mit der gleichen Fläche von 11mm x 11mm als eine Faradayrotatormaterialplatte 6 benutzt. Auf den optischen Materialplatten werden Rillen 8 und 9 auf die Weise ähnlich zu der ersten Ausführungsform gebildet und dann werden metallische Filme 10 gebildet. Danach werden, wie in Figuren 18(a) und 18(b) gezeigt ist, die optischen Materialplatten 5, 6 und 7 miteinander unter der Benutzung eines Lötmateriales 12 verbunden.
Danach werden die gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten für 30 Minuten in eine 5 gewichtsprozentige Lösung von Perfluoralkylsilan (hergestellt von Toshiba Silicone KK) mit einer in Figur 19 gezeigten chemischen Strukturformel getaucht, wobei Isopropylalkohol als Lösungsmittel verwendet wird, und sie werden 120ºC während einer Stunde getrocknet. Somit wird ein die Oberfläche modifizierendes Mittel mit einer Wasserabstoßung auf die Oberfläche einer jeden der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 aufgebracht.
Danach werden, wie in Figur 18(c) gezeigt ist, die gelöteten und gebundenen optischen Materialplatten entlang der Rillen 8 und 9 unter Benutzung einer Dicingsäge zum Trennen der optischen Anordnungen 2 voneinander in 25 optische Isolatoren mit einer Größe von 1,6mm x 1,6mm getrennt.
Als nächstes wird eine Beschreibung in Hinblick auf den Betrieb und die Wirkung dieser Ausführungsform gegeben. Als ein auf der Oberfläche des optischen Materiales gebildeter Antireflexionsfilm wird ein dünner Film, der aus zwei oder drei Schichten zusammengesetzt ist, die aus Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes gemacht sind, gebildet. Als oberste Oberflächenschicht unter diesen Schichten werden oft SiO&sub2;-, TiO&sub2;- und Al&sub2;O&sub3;- Filme benutzt. Diese Materialien haben eine hohe Oberflächenenergie und sind sehr aktiv. Diese Materialien reagieren zum starken Anziehen von Staub wie Schneidepulver, Wassertröpfchen und Hartlötmaterial.
Folglich kann das Aufbringen des wasserabstoßenden, oberflächenmodifizierenden Mittels auf die Oberfläche des Antireflexionsfilmes die Oberflächenenergie verringern und den Kontaktwinkel zwischen dem Kühlwasser oder dem Hartlötmaterial und dem die Oberfläche modifizierenden Mittel vergrößern. Somit ist es möglich zu verhindern, daß Kühlmittel oder Hartlötmaterial in eine zwischen den optischen Materialplatten gebildete Lücke eintritt. Selbst in dem Fall des Eintretens von Schneidepulver kann eine starke Anhaftung durch das die Oberfläche modifizierende Mittel vermieden werden, und die Entfernung kann durch einfaches Reinigen ausgeführt werden.
Hierin ist das wasserabstoßende, Oberflächen modifizierende Mittel bevorzugt aus einem Fluorharz mit einer an einem terminalen Ende hinzugefügten hochreaktivem Gruppe zum Verbessern der Klebestärke mit einem Basisteil gemacht. Als die terminale Gruppe, die am stärksten mit SiO&sub2;, TiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; reagiert, die als der Antireflexionsfilm benutzt werden, ist im allgemeinen ein sogenanntes Kopplungsmittel effektiv. Als Kopplungsmittel sind ein Silankopplungsmittel und ein Titanatkopplungsmittel bekannt. Unter jenen wird das Silankopplungsmittel extrem als das Oberflächen modifizierende Mittel bevorzugt, da es mit der (-OH)-Gruppe und der (-COOH)-Gruppe auf einer Oberfläche eines Oxids zum Bilden einer starken Verbindung reagiert. Zusätzlich wird das Silankopplungsmittel, bei dem eine funktionale Gruppe einer geraden Kohlenstoffkette durch Fluor versetzt ist, Fluoralkylsilan genannt. Wenn es auf den Antireflexionsfilm aufgebracht wird, koppelt Fluoralkylsilan stark mit der Oberfläche und senkt die Oberflächenenergie. Es ist daher möglich zu verhindern&sub1; daß das Schneidepulver, das Kühlwasser und das Halblötmaterial zum Befestigen des optischen Materiales in die Lücke während des Schneidens eintreten. Selbst wenn weiterhin der oben erwähnte Staub eingetreten ist, ist das Entfernen durch einfaches Reinigen möglich. Daher wird Fluoralkylsilan insbesondere bevorzugt.
Im allgemeinen erzielen diese Kopplungsmittel einen ausreichenden Effekt, wenn die Kopplungsmittel auf eine zu behandelnde Oberfläche mit einer Dicke eines einzelnen Moleküls aufgetragen werden. Auftragen mit einer größeren Dicke macht keinen Unterschied im Effekt. Folglich kann die modifizierende Behandlung der optischen Materialoberfläche ausgeführt werden, indem das gelötete und verbundene optische Material in seine Lösung getaucht wird, die durch ein Lösungsmittel auf eine Konzentration ungefähr zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent verdünnt ist, und durch die folgende Wärmebehandlung.
Zum Sicherstellen der Effektivität dieser Ausführungsform wurden optische Anordnungen durch ein Herstellungsverfahren (hier im folgenden als "Vergleichsbeispiel" bezeichnet) hergestellt, das sich teilweise in dem Schritt von dieser Ausführungsform unterscheidet. Das Vergleichsbeispiel ist ähnlich zu dieser Ausführungsform mit der Ausnahme, daß das Schneiden ausgeführt wurde ohne aufbringen von Perfluoralkylsilan.
Jede der durch diese Ausführungsform hergestellte optische Anordnungen und das Vergleichsbeispiel wurden in einem Magneten zum Bilden eines optischen Isolators zum Vergleich des Lichteinführungsverlustes befestigt.
Figur 20 zeigt ein Histogramm der Einführungsverluste sowohl in dem optischen Isolator gemäß dieser Ausführungsform als auch gemäß dem Vergleichsbeispiel.
Der Lichtdurchlaßverlust eines Kristalles selbst ist gleich 0,01dB und 0,15dB pro Stück Rutileinkristall beziehungsweise pro Stück Granateinkristall. Folglich weisen die drei Kristallstücke einen Verlust von 0,17dB auf. Das meiste des überschüssigen Verlusteg resultiert von Staub wie Schneidepulver, Wasserspritzer und Hartlötmaterial, das an der optischen Oberfläche der optischen Materialplatte während des Schneideschrittes anhaftet.
Wie aus Figur 20 ersichtlich ist, ist der Verlust und fluktuiert in den optischen Isolator gemäß des Vergleichsbeispieles. Andererseits entspricht bei den optischen Isolatoren gemäß dieser Ausführungsform der Verlust im wesentlichen dem der Kristalle selbst und ist allgemein gleichförmig. Dies zeigt, daß kein Staub in den Lücken zwischen den Einrichtungen verbleibt und daß die Ausführungsform einen befriedigenden Effekt vorsieht.
Wie oben erwähnt wurde wird gemäß dieser Ausführungsform das wasserabstoßende Oberflächen modifizierende Mittel auf die Oberfläche der gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten aufgebracht, worauf das Schneiden folgt. Somit ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Anordnung vorgesehen, das den Eintritt von Schneidepulver, Kühlwasser und Hartlötmaterial zum Befestigen der optischen Materialien in Lücken dazwischen verhindern kann, daß fremde bereits in die Lücken eingetretene Substanzen entfernen kann durch einfaches reinigen und das die Ausbeute verbessern kann.
Bei dieser Ausführungsform wird das Eintauchen als Behandlungsverfahren durch die Benutzung des Kopplungsmittels benutzt. Da es jedoch der Zweck der Erfindung ist, die Oberflächen der optischen Materialplatten einer Oberflächenbehandlung auszusetzen, ist das Behandlungsverfahren nicht auf das in dieser Ausführungsform beschriebenen begrenzt.
Bei dieser Ausführungsform wird Fluoralkylsilan mit sieben geraden Kohlenstoffkettenatomen benutzt. Modifikationen mit unterschiedlicher Zahl gerader Kohlenstoffkettenatomen können in Abhängigkeit von dem Herstellungsvorgang synthetisiert werden und einen ähnlichen Effekt wie bei dieser Ausführungsform zeigen. Somit ist die Zahl der geraden Kohlenstoffkettenatome in Fluoralkylsilan nicht auf die in dieser Ausführungsform beschriebenen beschränkt.
Eine Beschreibung wird nun im einzelnen in Hinsicht auf eine achte Ausführungsform dieser Erfindung gegeben. Diese Ausführungsform hat zur Aufgabe eine ähnliche wie die der siebten Ausführungsform.
Es wird sich im folgenden auf Figuren 21 bis 27 bezogen. Zuerst wird, wie in Figur 21 gezeigt ist, eine aus einem Rutileinkristall (Dicke von 1mm) mit einer Größe von 11mm x 11mm gemachte optische Materialplatte als jede der Polarisatormaterialplatte 5 und Analysatormaterialplatte 7 benutzt, während Granat mit einer Größe von 11mm x 11mm (Dicke von 0,5mm) als Faradayrotatormaterialplatte 6 benutzt wird. Die Polarisatormaterialplatte 5 weist eine Größe auf, die in eine Mehrzahl von Polarisatoren 50 geschnitten werden kann. Entsprechend weist die Faradayrotatormaterialplatte 6 eine Größe auf, die in eine Mehrzahl von Faradayrotatoren 60 geschnitten werden kann. Schließlich weist die Analysatormaterialplatte 7 eine Größe auf, die in eine Mehrzahl von Analysatoren 70 geschnitten werden kann.
Auf jeder einer optischen Oberfläche 5a der Polarisatormaterialplatte 5, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, und einer optischen Oberfläche 6a der Faradayrotatormaterialplatte 6, die der Polarisatorrnaterialplatte 5 zugewandt ist, sind erste Rillen 8 mit einem Abstand von 1,6mm in Länge und Breite gebildet. Auf jeder einer optischen Oberfläche 6b der Faradayrotatormaterialplatte 6, die der Analysatormaterialplatte 7 zugewandt ist, und einer optischen Oberfläche 7a der Analysatormaterialplatte 7, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, sind zweite Rillen 9 mit einem Muster ähnlich zu dem der ersten Rillen 8 gebildet. Die zweiten Rillen 9 sind so gebildet, daß sie den ersten Rillen 8 zugewandt sind, wenn eine Polarisationsrichtung der Analysatorrnaterialplatte 7 im wesentlichen mit 45º in Bezug auf die Polarisationsrichtung der Polarisationsmaterialplatte 5 geneigt ist. Durch die ersten und zweiten Rillen 8 und 9 werden fünfundzwanzig optische Anordnungen 2 von 1,6mm² erhalten.
Nachdem oben erwähnten Rillenbildungsschritt werden metallische Filme 10 auf jeder der optischen Oberfläche 5a der Polarisatormaterialplatte 5, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, den optischen Oberflächen 6a und 6b der Faradayrotatormaterialplatte 6, die der Polarisatormaterialplatte 5 beziehungsweise der Analysatormaterialplatte 7 zugewandt sind, und der optischen Oberfläche 7a der Analysatormaterialplatte 7, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist, gebildet, wie in Figur 22 gezeigt ist. In diesem Fall werden die metallischen Film 10 so gebildet, daß sie nicht die Bereich bedecken, die die Öffnungen 11 in den optischen Oberflächen werden. Die metallischen Filme 10 definieren die Bereiche der Öffnungen 11 in dem optischen Oberflächen. Zusätzlich werden die metallischen Filme 10 so gebildet, daß sie vollständig die Bereiche umgeben, die die Öffnungen 11 werden. Durch das Bilden der metallischen Filme 10 auf diese Weise wird eine Lötschicht 12' zwischen den metallischen Filmen 10, die einander gegenüberliegen, in dem Lötschritt gebildet, der später beschrieben wird, und diese metallischen Filme 10 und die Lötschicht 12' dichten vollständig einen Raum 13 ab, der in dem Abschnitt einer jeden Öffnung 11 gebildet ist. Daher wird vermieden, daß eine mit dem Raum 13 in dem Abschnitt der Öffnung 11 in Verbindung stehende Öffnung gebildet, wie in Figur 30 gezeigt ist. Somit tritt während eines später zu beschreibenden Schneideschrittes keine fremde Substanz 16 in den Raum 13 ein.
Bei dieser Ausführungsform werden die metallischen Filme 10 durch Sputtern gebildet. Bei dem Sputtern wird eine in Figur 23 gezeigte Metallmaske 140 benutzt. Die Metallmaske 140 weist plattenförmige Maskenabschnitte 141 zum Bedecken der Bereiche, die die Öffnungen 11 werden, stabartige Brückenabschnitte 142 zum Verbinden der Maskenabschnitte 141 miteinander und einen Rahmenabschnitt 143, der die Maskenabschnitte und die Brückenabschnitte trägt, auf. Natürlich sind Räume 144 zwischen den Maskenabschnitten 141 und den Brückenabschnitten 142 gebildet. Eine Seitenoberfläche 142a der optischen Materialplatte eines jeden Brückenabschnittes 142 liegt niedriger als eine Seitenoberfläche 141a der optischen Materialplatte eines jeden Maskenabschnittes 141 in Figur 23. Wenn folglich die Maskenabschnitte 141 die Bereiche abdecken, die die Öffnung 11 werden, sind die Brückenabschnitte 142 von der optischen Oberfläche getrennt. In der Metallmaske 140 weisen die Maskenabschnitte 141 einen Durchmesser von φ 1,45mm auf, und die Brückenabschnitte 142 weisen eine Breite von 0,22mm auf. Die Dicke der Maskenabschnitte 141 und der Rahmenabschnitte 143 ist gleich 0,2mm, und die Dicke der Brückenabschnitte 142 ist gleich 0,1mm.
Nach dem oben erwähnten Metallfilmbildungsschritt wird ein Lötmaterial 12 in jede der ersten und zweiten Rillen 8 und 9 angeordnet, und die Polarisatormaterialplatte 5, die Faradayrotatormaterialplatte 6 und die Analysatormaterialplatte 7 werden so aufeinander gestapelt, daß die Polarisationsrichtung der Analysatormaterialplatte 7 im wesentlichen um 45º in Bezug auf die Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte 5 geneigt ist, wie in Figur 24(a) gezeigt ist. In diesem Zustand werden diese optischen Materialplatten in einen Ofen zur Wärmebehandlung (nicht gezeigt) zum Erwärmen des Lötmateriales 12 gesetzt. Wie in Figur 24(b) gezeigt ist, fließt das Lötmaterial 12, das zum Erzielen einer Flüssigphase erwärmt ist, durch die Kapillarwirkung in Gebiete zwischen den metallischen 10, die einander zugewandt sind. Wenn danach das Erwärmen gestoppt wird, wird das Lötmaterial 12 zum Bilden der Lötschicht 12' verfestigt. Durch die Lötschicht 12' sind die Polarisatormaterialplatte 5, die Faradayrotatormaterialplatte 6 und die Analysatorrnaterialplatte 7 miteinander an dem Abschnitt der metallischen Filme 10 verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind die zweiten Rillen 9 ebenfalls auf der Oberfläche der Analysatormaterialplatte 7 gebildet, die der Faradayrotatormaterialplatte 6 zugewandt ist. Weiter sind die zweiten Rillen so gebildet, daß sie den ersten Rillen 8 zugewandt sind, wenn die Polarisationsrichtung der Analysatormaterialplatte 7 im wesentlichen um 45º in Bezug auf die Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte 5 geneigt ist. Folglich ist, sobald die Polarisatorrnaterialplatte 5, die Faradayrotatormaterialplatte 6 und die Analysatorrnaterialplatte 7 so aufeinander gestapelt sind, daß die ersten Rillen 8 und die zweiten Rillen 9 zueinander passen, die Polarisationsrichtung der Analysatormaterialplatte 7 im wesentlichen um 45º in Bezug auf die Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte 5 geneigt.
Nach dem oben erwähnten Lötschritt werden die gelöteten und verbunden optischen Materialplatten 5, 6 und 7 entlang der ersten und zweiten Rillen 8 und 9 geschnitten, wie in Figur 24(b) gezeigt ist. Durch diesen Schneideschritt werden eine Mehrzahl von optischen Anordnungen 2 von dem gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten abgeschnitten, wie in Figur 25 gezeigt ist.
Bei dieser Ausführungsform werden die metallischen Filme 10 auf den optischen Oberflächen der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 so gebildet&sub1; daß sie vollständig die Bereiche umgeben, die die Öffnungen 11 der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 werden. Bei diesem Aufbau werden die Umgebungen der Öffnungen 11 vollständig durch die metallischen Filme 10 und die Lötschichten 12' in der. Seitenansicht der gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten 5, 6 und 7 abgeschirmt. Daher wird keine solche Öffnung gebildet, die mit Räumen in Verbindung steht, die an dem Abschnitt einer jeden Öffnung 11 gebildet sind. Wenn somit die gelöteten und verbundenen optischen Materialplatten 5, 6 und 7 geschnitten werden, treten keine fremden Substanzen wie Schneidepulver, Kühlwasser und ein Befestigungshartlötmaterial in den an dem Abschnitt einer jeden Öffnung 11 gebildeten Raum ein.
Bei dieser Ausführungsform wird zum Vergrößern der Klebekraft zwischen den optischen Materialplatten 5, 6 und 7 zum Verbessern der Zuverlässigkeit ein auf der Oberfläche einer jeden der optischen Materialplatten 5, 6 und 7 gebildeter Antireflexionsfilm durch Sputtern mit Ausnahme der Bereiche, die die Öffnungen 11 werden, geätzt, und danach wird der metallische Film durch Sputtern gebildet. Wenn ein Photolackfilm bei dem Sputterätzen als eine Maske für die Bereiche, die die Öffnung 11 werden sollen, benutzt wird, kann der Photolackfilm das Sputterätzen nicht ertragen. Folglich ist bei dem Sputterätzen es notwendig, eine Metallmaske zu benutzen. Die Metallmaske wird auch beim Bilden des metallischen Filmes durch Sputtern benutzt. Jedoch ist es bei der Benutzung der herkömmlichen Metallmaske unmöglich, den metallischen Film in solcher Konfiguration zu bilden, daß er vollständig die Bereiche umgibt, die die Öffnungen werden. Dieses ist so, da es für die Metallmaske notwendig ist, daß sie Brükkenabschnitte zum Tragen der Maskenabschnitte aufweist, die die Offnungen bedeckt, und der metallische Film wird nicht auf diesen Abschnitten der optischen Materialplatten gebildet, die benachbart zu den Brückenabschnitten sind. In dieser Hinsicht hat der vorliegende Erfinder eine Lösung als Resultat seiner eifrigen Untersuchung gefunden. Insbesondere wurde herausgefunden, daß durch Bilden der Metallmaske so, daß die Brückenabschnitte der Metallmaske von der optischen Oberfläche in dem Zustand getrennt sind, in dem die Maskenabschnitte, die die Öffnungen bedecken, in Kontakt mit der optischen Oberfläche der optischen Materialplatte gebracht wird, der metallische Film auch auf Gebieten der optischen Oberfläche direkt unter den Brückenabschnitten gebildet wird. Der metallische Film wird so gebildet, da, wenn die Brückenabschnitte etwas von der optischen Oberfläche getrennt sind, die von dem Plattierungsmaterial fliegenden Teilchen zu der Unterseite der Brückenabschnitte fliegen, so daß sie auch an den Gebieten der optischen Oberfläche gerade unter den Brückenabschnitten befestigt werden.
Zum Bestätigen der Effektivität dieser Ausführungsform wurden optische Anordnungen durch ein Herstellungsverfahren (im folgenden als "Vergleichsbeispiel" bezeichnet) hergestellt, daß sich teilweise in dem Schritt von dieser Ausführungsform unterscheidet. Zwischen dieser Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel sind nur die Metallmasken zur Benutzung in dem Metallfilmbildungsschritt unterschiedlich, und die anderen Schritte identisch.
Die in dem Vergleichsbeispiel benutzte Metallmaske ist in Figur 26 gezeigt und dient zum Bilden des metallischen Filmes auf den Vierecken eines jeden Quadratabschnittes der optischen Oberfläche (nicht gezeigt). In Figur 26 stellen nicht schraffierte Abschnitte der Metallmaske 50 Öffnungen 51 dar, die zum Bilden des metallischen Filmes auf der optischen Oberfläche benutzt werden. Jeder schraffierte Abschnitt, der von den Öffnungen 151 umgeben ist, ist ein Maskenabschnitt 152 zum Bedecken des Bereiches, der jede Öffnung werden soll. Die Öffnungen 151 weisen eine Quadratform mit der Länge ihrer Diagonalen gleich 1,5mm auf. Der durch die Benutzung der Metallmaske gebildete metallische Film 10 ist in Figur 32 dargestellt.
Jede der durch diese Ausführungsform hergestellte optische Anordnung und das Vergleichsbeispiel wurden in einem Magneten zum Vergleichen des Einführungsverlustes befestigt.
Figur 27 zeigt ein Histogramm des Einführungsverlustes sowohl in dem optischen Isolator (hier im folgenden als "ein optischer Isolator in Zusammenhang mit dieser Ausführungsform" bezeichnet), der die optische Anordnung benutzt, die durch diese Ausfuhrungsform erzielt ist, als auch der optische Isolator (hier im folgenden als "ein optischer Isolator gemäß dem Vergleichsbeispiel" bezeichnet), der die optische Anordnung benutzt, die durch das Vergleichsbeispiel erhalten ist.
Der Lichttransmissionsverlust eines Kristalles selbst ist gleich 0,01dB und 0,15dB pro Stück eines Rutileinkristalles und pro Stück eines Granateinkristalles. Folglich weisen die drei Kristallstücke den Verlust von 0,17dB auf. Das meiste des überschüssigen Verlustes resultiert von fremden Substanzen wie Schneidepulver, Wasserspritzer und Hartlötmaterial.
Wie aus Figur 27 ersichtlich ist, ist der Verlust groß und fluktuiert in den optischen Isolatoren gemäß des Vergleichsbeispieles. Auf der anderen Seite entspricht der Verlust im wesentlichen zu dem der Kristalle selbst und ist im allgemeinen gleichförmig.
Es ist daher zu verstehen, daß keine fremde Substanz in den Räumen existiert, die in den Öffnungen gebildet sind, und das diese Ausführungsform einen befriedigenden Effekt zeigt.
Es sei hier angemerkt, daß der kennzeichnende Teil dieser Ausführungsform darin beruht, daß der metallische Film so gebildet ist, daß er vollständig die Bereiche umgibt, die die Öffnungen werden, und das der Metallfilmbildungsschritt nicht auf den in dieser Ausführungsform beschriebenen Metallfilmbildungsschritt durch Sputtern beschränkt ist. Bezüglich anderer Verfahren des Bildens eines metallischen Filmes kann Benutzung gemacht werden von zum Beispiel einem Photoätzverfahren, bei dem ein Photolackmuster auf einem metallischen Film gebildet wird, der auf der gesamten optischen Oberfläche gebildet ist, und danach werden unnötige Abschnitte des metallischen Filmes durch Atzen entfernt. Alternativ kann Benutzung gemacht werden von einem Abhebeverfahren, bei dem ein Photolack vorläufig auf einem Abschnitt der optischen Oberfläche gebildet wird, auf dem der metallische Film nicht gebildet werden muß, danach wird der metallische Film auf der gesamten optischen Oberfläche gebildet, und der Photolackfilrn und der darauf gebildete metallische Film werden entfernt.
Zusätzlich ist die in dem Metallfilmbildungsschritt benutzte Metallmaske dieser Ausführungsform nur beispielhaft. Eine in dieser Erfindung zu nutzende Metallmaske ist nicht auf die Konfiguration der in dieser Ausführungsform benutzten Metallmaske beschränkt, solange der Brückenabschnitt von der optischen Oberfläche während des Sputterns getrennt ist. Weiter kann die Konfiguration der Öffnung ein Polygon oder eine Ellipse ungleich einem Kreis sein. Somit ist die Konfiguration der Öffnung nicht auf die dieser Ausführungsform begrenzt.

Industrielle Anwendbarkeit

Diese Erfindung ist hervorragend als ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Anordnung für einen optischen Isolator zur Benutzung in einem optischen Kommunikationssystem, das einen Halbleiterlaser als Lichtquelle benutzt, in einem optischen Gerät, das einen Halbleiterlaser benutzt usw.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optischen Anordnungen (2) für einen optischen Isolator, wobei jede Anordnung (2) mindestens drei optische Einrichtungen einschließlich eines Polarisators (50), eines Faradayrotators (60) und eines Analysators (70) aufweist, die auf einer einzigen optischen Achse ausgerichtet sind, mit:

Vorbereiten von mindestens drei optischen Materialplatten einschließlich einer Polarisatormaterialplatte (5), die in eine Mehrzahl von Polarisatoren (50) geschnitten werden kann, einer Faradayrotatorplatte (6), die eine Mehrzahl der Faradayrotatoren (60) geschnitten werden kann, und einer Analysatormaterialplatte (7), die in eine Mehrzahl von Analysatoren (70) geschnitten werden kann;

einem Metallfilmbildungsschritt des Bildens eines metallischen Filmes (10) in einem Abschnitt, mit der Ausnahme der Bereiche, die Lichtdurchlaßöffnungen (11) werden sollen, in jeder von einer optischen Oberfläche (5a) der Polarisatormaterialplatte (5), die der Faradayrotatormaterialplatte (6) zugewandt ist, von optischen Oberflächen (6a, 6b) der Faradayrotatorrnaterialplatte (6), die der Polarisatormaterialplatte (5) und der Analysatormaterialplatte (7) zugewandt sind, und von einer optischen Oberfläche (7a) der Analysatormaterialplatte (7), die der Faradayrotatormaterialplatte (6) zugewandt ist;

einem Lötschritt des Aufeinanderstapelns der optischen Materialplatten nach dem Metallfilmbildungsschritt so, daß eine Polarisationsrichtung der Analysatorplatte (7) im wesentlichen unter einem Winkel von 45º in Bezug auf eine Polarisationsrichtung der Polarisatormaterialplatte (5) geneigt ist, und des Lötens der optischen Materialplatten aneinander an einem Abschnitt des auf jeder der optischen Oberfläche gebildeten metallischen Filmes (10); und

einem Schneideschritt des Schneidens der optischen Materialplatten nach dem Lötschritt in eine Mehrzahl der optischen Anordnungen (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren zusätzlich einen Rillenbildungsschritt vor dem Lötschritt des Bildens erster Rillen (8) auf mindestens einer der optischen Oberfläche (5a) der Polarisatormaterialplatte, die der Faradayrotatormaterialplatte (6) zugewandt ist, und der optischen Oberfläche (6a) der Faradayrotatormaterialplatte, die der Polarisatormaterialplatte (5) zugewandt ist, zum Unterteilen jeder der optischen Materialplatten in Stücke, von denen jedes eine der optischen Anordnungen (2) bildet, und des Bildens zweiter Rillen (9) mit einem Muster ähnlich zu dem der ersten Rillen (8) auf mindestens einer der optischen Oberfläche (6b) der Faradayrotatormaterialplatte, die der Analysatormaterialplatte (7) zugewandt ist, und der optischen Oberfläche (7a) der Analysatormaterialplatte, die der Faradayrotatormaterialplatte (6) zugewandt ist, aufweist; wobei die optischen Materialplatten entlang der ersten und zweiten Rillen in dem Schneideschritt geschnitten werden.

3.. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Metallfilmbildungsschritt nach dem Rillenbildungsschritt ausgeführt wird, die metallischen Filme (10) ebenfalls auf Wandoberflächen, die die erste und zweite Rillen (8, 9) abgrenzen, in dem Metallfilmbildungsschritt gebildet werden, die ersten und zweiten Rillen (8, 9) an ihren Mittelabschnitten so geschnitten werden, daß Abschnitte, die die Wandoberflächen (80, 90) enthalten, auf denen die metallischen Filme gebildet sind, als Stufenabschnitte (51, 61, 71) auf Seitenoberflächen einer jeden der optischen Anordnungen verbleiben.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Lötschritt die optischen Materialplatten so gestapelt werden, daß eine optische Achse, die durch den gleichen Punkt der Öffnungen (11) geht, die in jeder der optischen Materialplatten in einem durch den metallischen Film (10) abgegrenzten Bereich gebildet ist, in Bezug auf eine gerade Linie senkrecht zu den optischen Oberflächen geneigt ist, wobei die optischen Materialplatten aufeinander in dem oben erwähnten Zustand an Abschnitten der metallischen Filme (10) gelötet werden und die optischen Materialplatten entlang der optischen Achse in dem Schneideschritt geschnitten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem auf den Lötschritt ein Oberflächenmodifizierungsschritt des Anbringens eines eine Oberfläche modifizierenden Mittels mit Wasserabstoßung auf einer optischen Oberfläche einer jeden der optischen Materialplatten folgt, wobei der die Oberfläche modifzierende Schritt von dem Schneideschritt gefolgt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das die Oberfläche modifizierenden Mittel zur Benutzung in dem Oberflächenmodifikationsschritt ein Silankopplungsmittel oder Fluoralkylsilan ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der metallische Film (10) in dem Metallfilmbildungsschritt so gebildet wird, daß die Öffnungen (11), die in einem durch den metallischen Film (10) definierten Bereich gebildet werden, vollständig von dem metallischen Film (10) umgeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine Metallmaske (140) zur Benutzung bei dem Bilden des metallischen Filmes in dem Metallfilmbildungsschritt Maskenabschnitte (141) zum Bedecken der Bereiche, die die Öffnungen (11) werden, und Brückenabschnitte (142) zum Verbinden der Maskenabschnitte (141) miteinander aufweist, wobei die Brückenabschnitte (142) so gebildet werden, daß sie von der optischen Oberfläche getrennt sind, wenn die Maskenabschnitte (141) die Bereiche bedecken, die die Öffnungen (11) werden.