JP2003195047A - 光学デバイスの製造方法及び光学デバイス - Google Patents
光学デバイスの製造方法及び光学デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学素子同士を有機接着剤を使用することな
く接合し、小型でかつ高信頼性の光学デバイスを製造す
る方法を提供する。 【解決手段】 光学素子同士を接着剤を使用することな
しに接合して光学デバイスを製造する方法であって、少
なくとも前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗浄、親
水化処理を施した後、光学素子同士を接合面で貼り合わ
せ、その後、熱処理を行うことによって光学素子同士を
接合する光学デバイスの製造方法において、前記光学素
子を加熱した状態で、該光学素子同士を貼り合わせ、そ
の後熱処理することを特徴とする光学デバイスの製造方
法。
く接合し、小型でかつ高信頼性の光学デバイスを製造す
る方法を提供する。 【解決手段】 光学素子同士を接着剤を使用することな
しに接合して光学デバイスを製造する方法であって、少
なくとも前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗浄、親
水化処理を施した後、光学素子同士を接合面で貼り合わ
せ、その後、熱処理を行うことによって光学素子同士を
接合する光学デバイスの製造方法において、前記光学素
子を加熱した状態で、該光学素子同士を貼り合わせ、そ
の後熱処理することを特徴とする光学デバイスの製造方
法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子同士を接
着剤を使用することなく接合し一体化する光学デバイス
の製造方法及びこの方法で作製された光学デバイスに関
する。
着剤を使用することなく接合し一体化する光学デバイス
の製造方法及びこの方法で作製された光学デバイスに関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、WDM(Wavelength
Division Multiplex、波長分割多
重)の多波長化により、光通信システムの高集積化が進
んでいる。その結果、そこに使用される光学デバイスの
小型化に対する要求も強くなってきている。光学デバイ
スは、多くの場合、固定部材にファラデー回転子や偏光
子等の光学素子を接合し、これらを組み合わせることに
より構成されている。しかし、この方法では、固定部材
が邪魔になり光学デバイスの小型化の妨げとなってい
る。そこで、固定部材を排除し、光学素子同士を接着す
る方法が検討されている。
Division Multiplex、波長分割多
重)の多波長化により、光通信システムの高集積化が進
んでいる。その結果、そこに使用される光学デバイスの
小型化に対する要求も強くなってきている。光学デバイ
スは、多くの場合、固定部材にファラデー回転子や偏光
子等の光学素子を接合し、これらを組み合わせることに
より構成されている。しかし、この方法では、固定部材
が邪魔になり光学デバイスの小型化の妨げとなってい
る。そこで、固定部材を排除し、光学素子同士を接着す
る方法が検討されている。
【0003】例えば、特開平6−75189号公報に
は、樹脂等の有機接着剤を用いて光学素子同士を接着し
一体化された光アイソレータが開示されている。しかし
ながら、このような有機接着剤で接着した光アイソレー
タは、耐湿性・耐熱性が悪く、またアウトガスが発生す
るため、光アイソレータの光軸がずれたり、他の光学部
品に悪影響を及ぼす等の問題があった。
は、樹脂等の有機接着剤を用いて光学素子同士を接着し
一体化された光アイソレータが開示されている。しかし
ながら、このような有機接着剤で接着した光アイソレー
タは、耐湿性・耐熱性が悪く、またアウトガスが発生す
るため、光アイソレータの光軸がずれたり、他の光学部
品に悪影響を及ぼす等の問題があった。
【0004】そこで、有機接着剤を使用することなく、
光学素子同士を接合する方法が種々検討されてきた。例
えば、その一つとして、低融点ガラスや半田を無機接合
材として使用して光学素子同士を接合する方法がある。
低融点ガラスとは、B2O3やPbO等の低融点材料を
主成分とした接合用ガラスであるが、接合時にガラスの
軟化点よりも高温に加熱する必要がある。また、光学デ
バイスの小型化を目的とした場合、光学素子の透光面同
士を接合すると効果的である。しかし、このような低融
点ガラスを用いて光学素子の透光面同士を接合する場
合、低融点ガラスを加熱軟化する際に光学素子に施した
反射防止膜と低融点ガラスが反応し、反射防止機能を損
なうといった問題がある。このため、透光面同士の接合
に低融点ガラスを使用した光学デバイスの実用化は困難
とされている。
光学素子同士を接合する方法が種々検討されてきた。例
えば、その一つとして、低融点ガラスや半田を無機接合
材として使用して光学素子同士を接合する方法がある。
低融点ガラスとは、B2O3やPbO等の低融点材料を
主成分とした接合用ガラスであるが、接合時にガラスの
軟化点よりも高温に加熱する必要がある。また、光学デ
バイスの小型化を目的とした場合、光学素子の透光面同
士を接合すると効果的である。しかし、このような低融
点ガラスを用いて光学素子の透光面同士を接合する場
合、低融点ガラスを加熱軟化する際に光学素子に施した
反射防止膜と低融点ガラスが反応し、反射防止機能を損
なうといった問題がある。このため、透光面同士の接合
に低融点ガラスを使用した光学デバイスの実用化は困難
とされている。
【0005】一方、半田を使用する場合、半田は透光性
が全く無いため、透光面に直接配置することができな
い。従って、透光面の外枠に選択的メタライズを施し、
メタライズ部のみに半田が介在するような接合方法が採
られている。このような接合方法は、複雑なメタライズ
工程を必要とし、歩留りの低下およびコストの上昇が避
け難いといった問題を有する。
が全く無いため、透光面に直接配置することができな
い。従って、透光面の外枠に選択的メタライズを施し、
メタライズ部のみに半田が介在するような接合方法が採
られている。このような接合方法は、複雑なメタライズ
工程を必要とし、歩留りの低下およびコストの上昇が避
け難いといった問題を有する。
【0006】また、接合材を一切使用しないで光学素子
同士を直接接合する方法(特開平7−220923号公
報、特開2000−56265号公報参照)も試みられ
ている。この方法は、光学素子の表面を親水化処理した
後に親水化面同士を貼り合せるもので、半導体ではSO
I(Silicon On Insulator)ウエ
ーハの製造工程で実用化されている。しかしながら、こ
の方法を光学デバイスに適用する場合、次に述べるよう
な問題点があり、実用化が困難な状況である。
同士を直接接合する方法(特開平7−220923号公
報、特開2000−56265号公報参照)も試みられ
ている。この方法は、光学素子の表面を親水化処理した
後に親水化面同士を貼り合せるもので、半導体ではSO
I(Silicon On Insulator)ウエ
ーハの製造工程で実用化されている。しかしながら、こ
の方法を光学デバイスに適用する場合、次に述べるよう
な問題点があり、実用化が困難な状況である。
【0007】すなわち、このように、親水化処理を行っ
て光学素子同士を直接接合する方法は、被接合物の形状
および物性に大きく依存する。例えば、反りに関して
は、曲率半径で数百m以上あることが望ましい。また、
被接合物の表面粗さは、Ra=0.3nm以下であるこ
とが望ましいと言われている。さらに、被接合物間の線
膨張係数の差にも大きく影響される。
て光学素子同士を直接接合する方法は、被接合物の形状
および物性に大きく依存する。例えば、反りに関して
は、曲率半径で数百m以上あることが望ましい。また、
被接合物の表面粗さは、Ra=0.3nm以下であるこ
とが望ましいと言われている。さらに、被接合物間の線
膨張係数の差にも大きく影響される。
【0008】しかしながら、上記の要件を満足する光学
素子は少ない。例えば、光学デバイスで一般的に使用さ
れる光学素子の一つである鉄系ガーネット等は、厚さ方
向に応力分布を有するため大きな反りを伴うことが多
い。また、偏光ガラスは、ガラスに銀や銅などの金属粒
子を分散させた構造であるため、表面粗さを制御するこ
とが困難である。さらに、これら光学素子の熱膨張係数
は材料によって大きく異なる場合が多く、被接合物間の
熱膨張係数の差が大きくなる傾向にある。そのため、上
述したように光学素子同士が直接接合した接合体は、熱
処理が施されることによって接合面に剥離が発生しやす
く、接合面の密着性、耐久性は低いものとなっていた。
素子は少ない。例えば、光学デバイスで一般的に使用さ
れる光学素子の一つである鉄系ガーネット等は、厚さ方
向に応力分布を有するため大きな反りを伴うことが多
い。また、偏光ガラスは、ガラスに銀や銅などの金属粒
子を分散させた構造であるため、表面粗さを制御するこ
とが困難である。さらに、これら光学素子の熱膨張係数
は材料によって大きく異なる場合が多く、被接合物間の
熱膨張係数の差が大きくなる傾向にある。そのため、上
述したように光学素子同士が直接接合した接合体は、熱
処理が施されることによって接合面に剥離が発生しやす
く、接合面の密着性、耐久性は低いものとなっていた。
【0009】以上のように、現在、有機接着剤を使用す
ることなく光学素子を接合し、高信頼性の光学デバイス
を安価にかつ容易に製造することは、非常に困難な状況
にある。
ることなく光学素子を接合し、高信頼性の光学デバイス
を安価にかつ容易に製造することは、非常に困難な状況
にある。
【0010】
【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あって、本発明の目的は、
光学素子同士を有機接着剤を使用することなく接合し、
小型でかつ高信頼性の光学デバイスを製造する方法を提
供することにある。
題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、
光学素子同士を有機接着剤を使用することなく接合し、
小型でかつ高信頼性の光学デバイスを製造する方法を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、光学素子同士を接着剤を使用する
ことなしに接合して光学デバイスを製造する方法であっ
て、少なくとも前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗
浄、親水化処理を施した後、光学素子同士を接合面で貼
り合わせ、その後、熱処理を行うことによって光学素子
同士を接合する光学デバイスの製造方法において、前記
光学素子を加熱した状態で、該光学素子同士を貼り合わ
せ、その後熱処理することを特徴とする光学デバイスの
製造方法が提供される(請求項1)。
に、本発明によれば、光学素子同士を接着剤を使用する
ことなしに接合して光学デバイスを製造する方法であっ
て、少なくとも前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗
浄、親水化処理を施した後、光学素子同士を接合面で貼
り合わせ、その後、熱処理を行うことによって光学素子
同士を接合する光学デバイスの製造方法において、前記
光学素子を加熱した状態で、該光学素子同士を貼り合わ
せ、その後熱処理することを特徴とする光学デバイスの
製造方法が提供される(請求項1)。
【0012】このように、光学素子を加熱した後、この
加熱した光学素子同士を貼り合わせることによって、貼
り合わせの際の光学素子の温度とその後行う熱処理の熱
処理温度との温度差を小さくすることができる。それに
よって、接合面において熱処理時の温度変化により発生
する熱応力を小さくすることができるため、熱応力に起
因する接合面の剥離を防止でき、十分な接合強度で接合
された光学デバイスを製造することができる。また、光
学素子の平坦度や表面粗さが十分に制御されていない光
学素子であっても接合することが可能となる。また、有
機接着剤を使用せずに接合を行うため、アウトガスの発
生がない。さらに、このように接合された光学デバイス
は接合状態が優れているため、順方向挿入損失も低く、
優れた光学特性を有する。したがって、小型で信頼性が
高く、高性能の光学デバイスを安価に製造することがで
きる。
加熱した光学素子同士を貼り合わせることによって、貼
り合わせの際の光学素子の温度とその後行う熱処理の熱
処理温度との温度差を小さくすることができる。それに
よって、接合面において熱処理時の温度変化により発生
する熱応力を小さくすることができるため、熱応力に起
因する接合面の剥離を防止でき、十分な接合強度で接合
された光学デバイスを製造することができる。また、光
学素子の平坦度や表面粗さが十分に制御されていない光
学素子であっても接合することが可能となる。また、有
機接着剤を使用せずに接合を行うため、アウトガスの発
生がない。さらに、このように接合された光学デバイス
は接合状態が優れているため、順方向挿入損失も低く、
優れた光学特性を有する。したがって、小型で信頼性が
高く、高性能の光学デバイスを安価に製造することがで
きる。
【0013】このとき、前記光学素子を加熱し、光学素
子の温度を40℃以上100℃以下にして光学素子同士
を貼り合わせることが好ましい(請求項2)。
子の温度を40℃以上100℃以下にして光学素子同士
を貼り合わせることが好ましい(請求項2)。
【0014】このように、光学素子を加熱し、光学素子
の温度を40℃以上にして光学素子同士を貼り合わせる
ことによって、熱処理の際の温度変化により発生する熱
応力をより小さくすることができ、熱応力に起因する接
合面の剥離を効果的に防止することができる。また、光
学素子の温度を100℃以下にすることによって、貼り
合わせを行う際に、作業上の問題が生じることなく容易
に光学素子同士を貼り合わせることができる。
の温度を40℃以上にして光学素子同士を貼り合わせる
ことによって、熱処理の際の温度変化により発生する熱
応力をより小さくすることができ、熱応力に起因する接
合面の剥離を効果的に防止することができる。また、光
学素子の温度を100℃以下にすることによって、貼り
合わせを行う際に、作業上の問題が生じることなく容易
に光学素子同士を貼り合わせることができる。
【0015】またこのとき、前記光学素子を貼り合わせ
た後、前記光学素子の温度を、熱処理を行うまで40℃
以上に保持することが好ましい(請求項3)。
た後、前記光学素子の温度を、熱処理を行うまで40℃
以上に保持することが好ましい(請求項3)。
【0016】このように、光学素子を貼り合わせた後、
光学素子の温度を熱処理を行うまで40℃以上に保持す
ることによって、光学素子同士を貼り合わせてから熱処
理を行うまでの間に、光学素子の温度低下に起因して発
生する熱応力を小さくでき、弱い接合力で接着されてい
る接合体の接合面の剥離を防止することができる。ま
た、その後接合体に熱処理を行うことによって、さらに
接合面の接合強度を高め、十分な接合強度と優れた接合
状態で接合された光学デバイスを製造することができ
る。
光学素子の温度を熱処理を行うまで40℃以上に保持す
ることによって、光学素子同士を貼り合わせてから熱処
理を行うまでの間に、光学素子の温度低下に起因して発
生する熱応力を小さくでき、弱い接合力で接着されてい
る接合体の接合面の剥離を防止することができる。ま
た、その後接合体に熱処理を行うことによって、さらに
接合面の接合強度を高め、十分な接合強度と優れた接合
状態で接合された光学デバイスを製造することができ
る。
【0017】またこのとき、前記光学素子同士を接合面
で貼り合わせる際、該接合面を直接または溶液を介して
貼り合わせることが好ましい(請求項4)。
で貼り合わせる際、該接合面を直接または溶液を介して
貼り合わせることが好ましい(請求項4)。
【0018】このように、光学素子同士を接合面で貼り
合わせる際、該接合面を直接または溶液を介して貼り合
わせることによって、各々の光学素子を構成する化学種
同士の相互作用が有効に働き、高い接合強度で光学素子
同士を接合することができる。
合わせる際、該接合面を直接または溶液を介して貼り合
わせることによって、各々の光学素子を構成する化学種
同士の相互作用が有効に働き、高い接合強度で光学素子
同士を接合することができる。
【0019】また、前記光学素子同士を溶液を介して貼
り合わせる際に、前記溶液として、極性分子を主成分と
した液体を単独または混合して使用することが好ましい
(請求項5)。
り合わせる際に、前記溶液として、極性分子を主成分と
した液体を単独または混合して使用することが好ましい
(請求項5)。
【0020】このように、光学素子同士を溶液を介して
貼り合わせる際に、極性分子を主成分とした液体を単独
または混合して使用することによって、光学素子同士の
接合力を更に向上させることができ、それによって、接
合面に発生する剥離を効果的に防止することができる。
貼り合わせる際に、極性分子を主成分とした液体を単独
または混合して使用することによって、光学素子同士の
接合力を更に向上させることができ、それによって、接
合面に発生する剥離を効果的に防止することができる。
【0021】また、前記光学素子同士を接合面で貼り合
わせた後、前記熱処理工程において熱処理温度を100
℃以上400℃以下にすることが好ましい(請求項
6)。このように、熱処理工程の熱処理温度が100℃
以上400℃以下であれば、光学素子の接合力を効果的
に高めることができ、十分な接合強度で接合された、ま
た接合状態が優れた光学デバイスを製造することができ
る。
わせた後、前記熱処理工程において熱処理温度を100
℃以上400℃以下にすることが好ましい(請求項
6)。このように、熱処理工程の熱処理温度が100℃
以上400℃以下であれば、光学素子の接合力を効果的
に高めることができ、十分な接合強度で接合された、ま
た接合状態が優れた光学デバイスを製造することができ
る。
【0022】このとき、前記熱処理を行う際に、昇温速
度を20℃/hr以下とすることが好ましい(請求項
7)。このように、昇温速度を20℃/hr以下とする
ことによって、熱処理を行う際に接合面で大きな熱応力
を急激に受けることがない。そのため、接合面の剥離を
低減することができ、さらに接合面における接合強度の
バラツキを小さくすることができる。したがって、光学
素子同士が良好な状態で接合された光学デバイスを得る
ことができる。
度を20℃/hr以下とすることが好ましい(請求項
7)。このように、昇温速度を20℃/hr以下とする
ことによって、熱処理を行う際に接合面で大きな熱応力
を急激に受けることがない。そのため、接合面の剥離を
低減することができ、さらに接合面における接合強度の
バラツキを小さくすることができる。したがって、光学
素子同士が良好な状態で接合された光学デバイスを得る
ことができる。
【0023】さらに、前記熱処理が、減圧雰囲気あるい
は水素を含む雰囲気で行われることが好ましい。このよ
うに、熱処理雰囲気が減圧雰囲気あるいは水素を含む雰
囲気であることによって、さらに接合面の接合強度を強
めることができる。
は水素を含む雰囲気で行われることが好ましい。このよ
うに、熱処理雰囲気が減圧雰囲気あるいは水素を含む雰
囲気であることによって、さらに接合面の接合強度を強
めることができる。
【0024】このとき、前記接合される光学素子を、少
なくとも磁性ガーネット及び偏光子とすることができる
(請求項8)。このように、接合される光学素子を少な
くとも磁性ガーネット及び偏光子とすることによって、
得られる光学デバイスを光アイソレータとして機能する
光学デバイスとすることができる。光アイソレータは、
光学デバイスの中で最も利用価値が高いものの一つであ
り、光通信における必須デバイスである。したがって本
発明により、小型で十分な接合強度を有する光アイソレ
ータを提供することができる。
なくとも磁性ガーネット及び偏光子とすることができる
(請求項8)。このように、接合される光学素子を少な
くとも磁性ガーネット及び偏光子とすることによって、
得られる光学デバイスを光アイソレータとして機能する
光学デバイスとすることができる。光アイソレータは、
光学デバイスの中で最も利用価値が高いものの一つであ
り、光通信における必須デバイスである。したがって本
発明により、小型で十分な接合強度を有する光アイソレ
ータを提供することができる。
【0025】さらに、このとき、前記光学素子同士を貼
り合わせる前に、予め接合する光学素子の少なくとも一
方の接合面に金属酸化膜を形成し、その後光学素子同士
を貼り合わせることが好ましい(請求項9)。
り合わせる前に、予め接合する光学素子の少なくとも一
方の接合面に金属酸化膜を形成し、その後光学素子同士
を貼り合わせることが好ましい(請求項9)。
【0026】このように、接合する光学素子の少なくと
も一方の接合面、例えば磁性ガーネットと偏光子を接合
する場合であれば、磁性ガーネットの偏光子との接合面
に予め金属酸化膜を形成し、その後それらを貼り合わせ
ることによって、接合面の接合強度をさらに高めること
ができる。また、形成された金属酸化膜が光学デバイス
において反射防止膜として機能することにより、信頼性
が高く、高性能の光学デバイスを製造することができ
る。
も一方の接合面、例えば磁性ガーネットと偏光子を接合
する場合であれば、磁性ガーネットの偏光子との接合面
に予め金属酸化膜を形成し、その後それらを貼り合わせ
ることによって、接合面の接合強度をさらに高めること
ができる。また、形成された金属酸化膜が光学デバイス
において反射防止膜として機能することにより、信頼性
が高く、高性能の光学デバイスを製造することができ
る。
【0027】このとき、前記光学素子の接合面に形成す
る金属酸化膜を、Al2O3、TiO2、SiO2から
選択される1種または2種以上の金属酸化膜とし、該金
属酸化膜を単層または多層に積層することが好ましい
(請求項10)。
る金属酸化膜を、Al2O3、TiO2、SiO2から
選択される1種または2種以上の金属酸化膜とし、該金
属酸化膜を単層または多層に積層することが好ましい
(請求項10)。
【0028】このように、形成する金属酸化膜をAl2
O3、TiO2、SiO2から選択される1種または2
種以上の金属酸化膜とし、それを単層または多層に積層
することによって、金属酸化膜の反射防止膜としての機
能をさらに高め、また光学素子同士の接合力も著しく高
めることができる。
O3、TiO2、SiO2から選択される1種または2
種以上の金属酸化膜とし、それを単層または多層に積層
することによって、金属酸化膜の反射防止膜としての機
能をさらに高め、また光学素子同士の接合力も著しく高
めることができる。
【0029】そして、本発明の製造方法により製造され
た光学デバイスは、光学素子同士が有機接着剤を使用せ
ずに十分な接合強度で接合された光学デバイスであり、
アウトガスの発生や接合面の劣化がない。さらに、接合
面の接合状態も優れているため、光学デバイスの順方向
挿入損失を低減することができる。したがって、小型で
高信頼性、高性能の光学デバイスとすることができる
(請求項11)。
た光学デバイスは、光学素子同士が有機接着剤を使用せ
ずに十分な接合強度で接合された光学デバイスであり、
アウトガスの発生や接合面の劣化がない。さらに、接合
面の接合状態も優れているため、光学デバイスの順方向
挿入損失を低減することができる。したがって、小型で
高信頼性、高性能の光学デバイスとすることができる
(請求項11)。
【0030】さらに、本発明の製造方法により製造され
た光学デバイスは、例えば光アイソレータとすることが
できる(請求項12)。
た光学デバイスは、例えば光アイソレータとすることが
できる(請求項12)。
【0031】上述したように、光アイソレータは、光学
デバイスの中で最も利用価値が高いものの一つである。
したがって、本発明の光学デバイスが光アイソレータで
あることによって、近年要望の強い光アイソレータの小
型化、有機接着剤のフリー化に応えた光学デバイスを提
供することができる。さらに、十分な接合強度を有し、
接合状態も優れているため、信頼性が高く、高性能の光
アイソレータを提供することができる。
デバイスの中で最も利用価値が高いものの一つである。
したがって、本発明の光学デバイスが光アイソレータで
あることによって、近年要望の強い光アイソレータの小
型化、有機接着剤のフリー化に応えた光学デバイスを提
供することができる。さらに、十分な接合強度を有し、
接合状態も優れているため、信頼性が高く、高性能の光
アイソレータを提供することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発
明者等は、小型で信頼性の高い光学デバイスを製造する
方法を提供するために、光学素子同士が有機接着剤を使
用することなく透光面で接合され、また接合時に種々の
光学素子の反射防止膜に与えられるダメージがなく、し
かも、反り、表面粗れが生じ易い光学素子に対しても十
分な接合強度が得られる光学デバイスの製造方法とし
て、接合する光学素子を高温の状態で貼り合わせ、その
後熱処理を行って接合一体化することによって、接合面
の剥離を抑制でき、接着剤を使用することなく十分な接
合強度で光学素子同士を接合することができることを見
出し、接合に関する諸条件を精査することによって本発
明を完成させるに至った。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発
明者等は、小型で信頼性の高い光学デバイスを製造する
方法を提供するために、光学素子同士が有機接着剤を使
用することなく透光面で接合され、また接合時に種々の
光学素子の反射防止膜に与えられるダメージがなく、し
かも、反り、表面粗れが生じ易い光学素子に対しても十
分な接合強度が得られる光学デバイスの製造方法とし
て、接合する光学素子を高温の状態で貼り合わせ、その
後熱処理を行って接合一体化することによって、接合面
の剥離を抑制でき、接着剤を使用することなく十分な接
合強度で光学素子同士を接合することができることを見
出し、接合に関する諸条件を精査することによって本発
明を完成させるに至った。
【0033】すなわち、本発明の光学デバイスの製造方
法は、光学素子同士を接着剤を使用することなしに接合
して光学デバイスを製造する方法であって、少なくとも
前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗浄、親水化処理
を施した後、光学素子同士を接合面で貼り合わせ、その
後、熱処理を行うことによって光学素子同士を接合する
光学デバイスの製造方法において、前記光学素子を加熱
した状態で、該光学素子同士を貼り合わせ、その後熱処
理することを特徴とする光学デバイスの製造方法であ
る。
法は、光学素子同士を接着剤を使用することなしに接合
して光学デバイスを製造する方法であって、少なくとも
前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗浄、親水化処理
を施した後、光学素子同士を接合面で貼り合わせ、その
後、熱処理を行うことによって光学素子同士を接合する
光学デバイスの製造方法において、前記光学素子を加熱
した状態で、該光学素子同士を貼り合わせ、その後熱処
理することを特徴とする光学デバイスの製造方法であ
る。
【0034】このような本発明の光学デバイスの製造方
法により、光学素子同士を貼り合わせる際の温度と熱処
理の際の熱処理温度との温度差を小さくし、それによっ
て熱処理の際に接合面で発生する熱応力を小さくするこ
とができるため、熱処理の際に接合面で発生する剥離を
低減することができ、十分な接合強度で接合された光学
デバイスを製造することができる。すなわち、光学素子
同士を使用に耐えるほど強固に接合するためには、どう
しても最終的に100℃以上の熱処理をする必要があ
る。したがって、この熱処理の温度と光学素子同士を貼
り合わせた時の温度の差が大きければ大きい程、貼り合
わせ時に対する熱処理時に発生する熱応力が大きくな
り、熱処理の昇降温時や熱処理中に剥離が生じ易いもの
と思われる。
法により、光学素子同士を貼り合わせる際の温度と熱処
理の際の熱処理温度との温度差を小さくし、それによっ
て熱処理の際に接合面で発生する熱応力を小さくするこ
とができるため、熱処理の際に接合面で発生する剥離を
低減することができ、十分な接合強度で接合された光学
デバイスを製造することができる。すなわち、光学素子
同士を使用に耐えるほど強固に接合するためには、どう
しても最終的に100℃以上の熱処理をする必要があ
る。したがって、この熱処理の温度と光学素子同士を貼
り合わせた時の温度の差が大きければ大きい程、貼り合
わせ時に対する熱処理時に発生する熱応力が大きくな
り、熱処理の昇降温時や熱処理中に剥離が生じ易いもの
と思われる。
【0035】そして、本発明により光学素子の平坦度や
表面粗さが十分に制御されていない光学素子であっても
接合することが可能となる。さらに、有機接着剤を使用
しないためアウトガスの発生がなく、他の光学部品に悪
影響を及ぼすこともない。さらに、このように製造され
た光学デバイスは接合状態も良く、また接合面の劣化が
低減されるため、光学デバイスの光学特性の低下を抑制
できる。したがって、小型で高信頼性、高性能の光学デ
バイスを安価に製造することができる。
表面粗さが十分に制御されていない光学素子であっても
接合することが可能となる。さらに、有機接着剤を使用
しないためアウトガスの発生がなく、他の光学部品に悪
影響を及ぼすこともない。さらに、このように製造され
た光学デバイスは接合状態も良く、また接合面の劣化が
低減されるため、光学デバイスの光学特性の低下を抑制
できる。したがって、小型で高信頼性、高性能の光学デ
バイスを安価に製造することができる。
【0036】まず、本発明による光学素子同士を接合す
る接合方法について、光学素子として磁性ガーネットと
偏光子を用いて光学デバイスを製造する場合を例に挙
げ、図1を参照しながら以下に説明する。先ず、磁性ガ
ーネット及び偏光子の接合される表面(接合面)に十分
な研磨加工(工程)を施す。その後、各々の接合面を
十分に洗浄し(工程)、親水化処理(工程)を行
う。その際、接合面の洗浄には、通常の湿式洗浄が有
効であるが、さらに短波長紫外線処理(UV処理)やプ
ラズマ処理を併用するとより効果的である。また、親水
化処理には、半導体SOIウエーハプロセスで一般的
に利用されているアンモニア過水(アンモニア水、過酸
化水素水、純水の混合液)や硝酸、塩酸の希釈液もしく
はこれら希釈液に過酸化水素水を添加した溶液が有効で
ある。
る接合方法について、光学素子として磁性ガーネットと
偏光子を用いて光学デバイスを製造する場合を例に挙
げ、図1を参照しながら以下に説明する。先ず、磁性ガ
ーネット及び偏光子の接合される表面(接合面)に十分
な研磨加工(工程)を施す。その後、各々の接合面を
十分に洗浄し(工程)、親水化処理(工程)を行
う。その際、接合面の洗浄には、通常の湿式洗浄が有
効であるが、さらに短波長紫外線処理(UV処理)やプ
ラズマ処理を併用するとより効果的である。また、親水
化処理には、半導体SOIウエーハプロセスで一般的
に利用されているアンモニア過水(アンモニア水、過酸
化水素水、純水の混合液)や硝酸、塩酸の希釈液もしく
はこれら希釈液に過酸化水素水を添加した溶液が有効で
ある。
【0037】次に、純水による洗浄を行い、親水化処理
液を除去する(工程)。この純水洗浄を行った後、必
要に応じて、IPA蒸気乾燥法やスピンドライヤー等に
より接合面の乾燥を行うこともできる。このように接合
面を乾燥させる場合には、乾燥むらを防止することが望
ましい。
液を除去する(工程)。この純水洗浄を行った後、必
要に応じて、IPA蒸気乾燥法やスピンドライヤー等に
より接合面の乾燥を行うこともできる。このように接合
面を乾燥させる場合には、乾燥むらを防止することが望
ましい。
【0038】その後、上記工程で得られた前処理済みの
磁性ガーネットと偏光子を加熱し(工程)、この加熱
された状態のままそれらを貼り合わせる。その際、接合
面で直接接合しても良いが、より接合を容易に行うため
に接合面に溶液を塗布し(工程)、その後磁性ガーネ
ットと偏光子を貼り合せることが好ましい(工程)。
磁性ガーネットと偏光子を加熱し(工程)、この加熱
された状態のままそれらを貼り合わせる。その際、接合
面で直接接合しても良いが、より接合を容易に行うため
に接合面に溶液を塗布し(工程)、その後磁性ガーネ
ットと偏光子を貼り合せることが好ましい(工程)。
【0039】このとき塗布する溶液は、水、アンモニア
等の極性分子を主成分とした液体を単独もしくは混合し
て使用することが望ましく、特に純水を介して接合する
ことが望ましい。この様に純水を用いて接合を行うこと
によって強力な水素結合が得られ、磁性ガーネットと偏
光子の接合力を一層高めることができる。また、この溶
液にアルカリ金属元素やケイ酸塩などの可溶性物質を添
加することによって、更に接合力を向上させることも可
能である。
等の極性分子を主成分とした液体を単独もしくは混合し
て使用することが望ましく、特に純水を介して接合する
ことが望ましい。この様に純水を用いて接合を行うこと
によって強力な水素結合が得られ、磁性ガーネットと偏
光子の接合力を一層高めることができる。また、この溶
液にアルカリ金属元素やケイ酸塩などの可溶性物質を添
加することによって、更に接合力を向上させることも可
能である。
【0040】そして、光学素子を加熱してそれらを貼り
合わせる際、光学素子の温度を40℃以上100℃以下
に加熱して光学素子同士を貼り合わせることが好まし
い。光学素子同士を貼り合わせる際に光学素子の温度が
40℃より低いと、熱処理の際に接合面に発生する熱応
力が大きくなり、剥離が発生する恐れがある。また一
方、光学素子の温度が100℃より高いと、光学素子同
士の貼り合わせを行う際に高温であるためハンドリング
上問題が生じ易く、さらに光学素子同士を溶液、特に純
水を介して貼り合わせる場合では、接合面に純水を塗布
すると蒸発してしまい、適切に光学素子同士を接合する
ことが困難となる。そこで、光学素子の加熱と接合面
への液体塗布を合わせて、加熱した純水に光学素子を
浸漬することにより行うこともできる。
合わせる際、光学素子の温度を40℃以上100℃以下
に加熱して光学素子同士を貼り合わせることが好まし
い。光学素子同士を貼り合わせる際に光学素子の温度が
40℃より低いと、熱処理の際に接合面に発生する熱応
力が大きくなり、剥離が発生する恐れがある。また一
方、光学素子の温度が100℃より高いと、光学素子同
士の貼り合わせを行う際に高温であるためハンドリング
上問題が生じ易く、さらに光学素子同士を溶液、特に純
水を介して貼り合わせる場合では、接合面に純水を塗布
すると蒸発してしまい、適切に光学素子同士を接合する
ことが困難となる。そこで、光学素子の加熱と接合面
への液体塗布を合わせて、加熱した純水に光学素子を
浸漬することにより行うこともできる。
【0041】上記の手順で貼り合せた接合体を自然乾燥
もしくは真空乾燥させることによって、弱い接合力で固
定される(工程)。
もしくは真空乾燥させることによって、弱い接合力で固
定される(工程)。
【0042】乾燥後、弱い接合力で固定された接合体に
100℃以上400℃以下の熱処理温度で数時間熱処理
を施すことにより、接合体の接合力を高めて十分な接合
強度で接合された光学デバイスを作製することができる
(工程)。このとき、熱処理温度を100℃以上にす
ることにより、製品として問題ない程度に十分な接合強
度を得ることができる。一方、熱処理温度が400℃を
超えると、光学素子、特に偏光ガラス等を用いた場合
は、光学特性が劣化する恐れがある。
100℃以上400℃以下の熱処理温度で数時間熱処理
を施すことにより、接合体の接合力を高めて十分な接合
強度で接合された光学デバイスを作製することができる
(工程)。このとき、熱処理温度を100℃以上にす
ることにより、製品として問題ない程度に十分な接合強
度を得ることができる。一方、熱処理温度が400℃を
超えると、光学素子、特に偏光ガラス等を用いた場合
は、光学特性が劣化する恐れがある。
【0043】またこのとき、熱処理工程における昇温速
度が速や過ぎると、昇温中に接合面の剥離が発生する恐
れがある。従って、昇温速度は20℃/h以下に設定す
ることが望ましい。また、熱処理時の雰囲気は、大気中
でも問題ないが、減圧雰囲気もしくは水素を含む雰囲気
であるとより望ましい。このような雰囲気で熱処理を行
うことによって、さらに接合面の接合を強固にすること
ができる。
度が速や過ぎると、昇温中に接合面の剥離が発生する恐
れがある。従って、昇温速度は20℃/h以下に設定す
ることが望ましい。また、熱処理時の雰囲気は、大気中
でも問題ないが、減圧雰囲気もしくは水素を含む雰囲気
であるとより望ましい。このような雰囲気で熱処理を行
うことによって、さらに接合面の接合を強固にすること
ができる。
【0044】また、上記の接合プロセスにおいて、光学
素子を加熱した後、それらを貼り合わせて得られる接合
体は接合強度が弱いため、温度変化による熱応力の影響
を受けやすく接合面で剥離が発生し易い。そのため、光
学素子を貼り合わせた(工程)後、熱処理が行われる
まで、光学素子の温度を40℃以上に保持することが好
ましい。
素子を加熱した後、それらを貼り合わせて得られる接合
体は接合強度が弱いため、温度変化による熱応力の影響
を受けやすく接合面で剥離が発生し易い。そのため、光
学素子を貼り合わせた(工程)後、熱処理が行われる
まで、光学素子の温度を40℃以上に保持することが好
ましい。
【0045】このように、接合体に熱処理を行うまで光
学素子の温度を40℃以上に保持することにより、弱い
接合力で接着されている接合面において熱処理を行うま
での光学素子の温度低下に伴って生じる熱応力を小さく
でき、剥離の発生を低減することができる。したがっ
て、その後、優れた接合状態で接着されている接合体に
熱処理を行って更に接合強度を高めることにより、十分
な接合強度で接合された、また接合状態がより優れた光
学デバイスを製造することができる。
学素子の温度を40℃以上に保持することにより、弱い
接合力で接着されている接合面において熱処理を行うま
での光学素子の温度低下に伴って生じる熱応力を小さく
でき、剥離の発生を低減することができる。したがっ
て、その後、優れた接合状態で接着されている接合体に
熱処理を行って更に接合強度を高めることにより、十分
な接合強度で接合された、また接合状態がより優れた光
学デバイスを製造することができる。
【0046】なお、上記接合プロセスにおいて、光学素
子同士を接合する際、光学素子の接合面に予め相対する
光学素子の屈折率に最適化した反射防止コートを施して
おくことが望ましい。
子同士を接合する際、光学素子の接合面に予め相対する
光学素子の屈折率に最適化した反射防止コートを施して
おくことが望ましい。
【0047】例えば、上記の直接接合方法において磁性
ガーネットと偏光子を接合する場合、磁性ガーネットの
偏光子との接合面に金属酸化膜を形成し、その後、磁性
ガーネットと偏光子を貼り合わせることによって、形成
された金属酸化膜が反射防止膜として作用する。さら
に、このように金属酸化膜を形成することによって、磁
性ガーネットと偏光子の接合をより強固にすることがで
きる。
ガーネットと偏光子を接合する場合、磁性ガーネットの
偏光子との接合面に金属酸化膜を形成し、その後、磁性
ガーネットと偏光子を貼り合わせることによって、形成
された金属酸化膜が反射防止膜として作用する。さら
に、このように金属酸化膜を形成することによって、磁
性ガーネットと偏光子の接合をより強固にすることがで
きる。
【0048】その際、光学素子の接合面に形成される金
属酸化膜は、化学的に安定で通信波長帯(0.9〜1.
7μm)で透明であれば良く、表面層が親水化され易い
ものであればさらに好ましい。そのため、金属酸化膜が
Al2O3、TiO2、SiO 2から選択される1種ま
たは2種以上の金属酸化膜であり、単層または多層に積
層されたものであることによって、反射防止膜としての
効果が大きく、さらに接合力の向上が顕著であるため、
高信頼性の光学デバイスとすることができる。
属酸化膜は、化学的に安定で通信波長帯(0.9〜1.
7μm)で透明であれば良く、表面層が親水化され易い
ものであればさらに好ましい。そのため、金属酸化膜が
Al2O3、TiO2、SiO 2から選択される1種ま
たは2種以上の金属酸化膜であり、単層または多層に積
層されたものであることによって、反射防止膜としての
効果が大きく、さらに接合力の向上が顕著であるため、
高信頼性の光学デバイスとすることができる。
【0049】このようにして、本発明によれば、例えば
図2に示すように、磁性ガーネット1の両面に偏光子2
が直接接合された、光アイソレータとして機能する光学
デバイス5を得ることができる。尚、この図2において
は、上述したように磁性ガーネット1に対ガラス反射防
止膜として作用する金属酸化膜3が形成され、さらに偏
光子2には対空気反射防止膜4が形成された光学デバイ
スの一例を示している。
図2に示すように、磁性ガーネット1の両面に偏光子2
が直接接合された、光アイソレータとして機能する光学
デバイス5を得ることができる。尚、この図2において
は、上述したように磁性ガーネット1に対ガラス反射防
止膜として作用する金属酸化膜3が形成され、さらに偏
光子2には対空気反射防止膜4が形成された光学デバイ
スの一例を示している。
【0050】このとき、上記のように光学素子として偏
光子を用いる場合、比較的薄くても十分な消光性能を有
する偏光ガラスであることが好ましく、このような偏光
ガラスを用いることによって光学デバイスをさらに小型
化することができる。このような偏光ガラスとしては、
一般的に用いられているホウケイ酸ガラス等のガラス母
材中に銀や銅等の金属を分散させたものを使用すること
ができる。さらに、上記磁性ガーネットとして、ファラ
デー回転能に優れたビスマス置換鉄ガーネットを使用す
ることが好ましい。このような磁性ガーネットであれ
ば、0.5mm程度の厚さで45°のファラデー回転角
が実現可能であり、より小型の光学デバイスを構成する
場合に有効である。
光子を用いる場合、比較的薄くても十分な消光性能を有
する偏光ガラスであることが好ましく、このような偏光
ガラスを用いることによって光学デバイスをさらに小型
化することができる。このような偏光ガラスとしては、
一般的に用いられているホウケイ酸ガラス等のガラス母
材中に銀や銅等の金属を分散させたものを使用すること
ができる。さらに、上記磁性ガーネットとして、ファラ
デー回転能に優れたビスマス置換鉄ガーネットを使用す
ることが好ましい。このような磁性ガーネットであれ
ば、0.5mm程度の厚さで45°のファラデー回転角
が実現可能であり、より小型の光学デバイスを構成する
場合に有効である。
【0051】しかしながら、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、本発明に適用される光学素子と
しては、上記の偏光子、また磁性ガーネットのような磁
気光学素子の他に、電気光学素子や波長選択フィルタ
ー、波長板、圧電素子を使用することができ、このよう
な光学素子を接合する場合でも、本発明により光学素子
同士を十分な接合強度で接合することができる。
ものではない。例えば、本発明に適用される光学素子と
しては、上記の偏光子、また磁性ガーネットのような磁
気光学素子の他に、電気光学素子や波長選択フィルタ
ー、波長板、圧電素子を使用することができ、このよう
な光学素子を接合する場合でも、本発明により光学素子
同士を十分な接合強度で接合することができる。
【0052】また、本発明の光学デバイスは、図2に示
したように、必ずしも磁性ガーネットあるいは偏光子に
反射防止膜が形成されてなくても良い。また、偏光子の
反射防止膜4を形成する場合、反射防止膜の形成は上記
接合プロセスのいずれの工程間で行ってもよい。
したように、必ずしも磁性ガーネットあるいは偏光子に
反射防止膜が形成されてなくても良い。また、偏光子の
反射防止膜4を形成する場合、反射防止膜の形成は上記
接合プロセスのいずれの工程間で行ってもよい。
【0053】このように製造された光学デバイスは、十
分な接合強度で光学素子同士が接合されており、また、
有機接着剤を使用せずに接合されているため、アウトガ
スの発生がない。さらに、接合面の接合状態が優れてい
るため順方向挿入損失が低く、優れた光学特性を有する
光学デバイスとすることができる。
分な接合強度で光学素子同士が接合されており、また、
有機接着剤を使用せずに接合されているため、アウトガ
スの発生がない。さらに、接合面の接合状態が優れてい
るため順方向挿入損失が低く、優れた光学特性を有する
光学デバイスとすることができる。
【0054】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて本
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1〜8)接合に用いる光学素子は、偏光子とし
て偏光ガラスを、また磁性ガーネットとしてビスマス置
換鉄ガーネット(波長1.31μmでθf=45°に調
整したもの)を用意した。これらの光学素子に十分な研
磨加工を施して表面粗さRaを0.3nm以下に調製し
た。
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1〜8)接合に用いる光学素子は、偏光子とし
て偏光ガラスを、また磁性ガーネットとしてビスマス置
換鉄ガーネット(波長1.31μmでθf=45°に調
整したもの)を用意した。これらの光学素子に十分な研
磨加工を施して表面粗さRaを0.3nm以下に調製し
た。
【0055】その後、Bi置換鉄ガーネットについて
は、その両面に対ガラス反射防止膜(Al2O3、Ti
O2及びSiO2の単層膜、あるいはAl2O3/Ti
O2/SiO2の3層膜)を施したものと対ガラス反射
防止膜を施していないものを準備し、また一方、偏光ガ
ラスには非接合面側のみに対空気反射防止膜(Al2O
3/SiO2膜)を施した。尚、これらの反射防止膜は
波長1.31μmで最適化した。磁性ガーネットと偏光
子の詳細な物性については以下の表1に示す。表1に示
したデータは、偏光子の非接合面および磁性ガーネット
の両面に反射防止膜を施したものについて測定したもの
である。
は、その両面に対ガラス反射防止膜(Al2O3、Ti
O2及びSiO2の単層膜、あるいはAl2O3/Ti
O2/SiO2の3層膜)を施したものと対ガラス反射
防止膜を施していないものを準備し、また一方、偏光ガ
ラスには非接合面側のみに対空気反射防止膜(Al2O
3/SiO2膜)を施した。尚、これらの反射防止膜は
波長1.31μmで最適化した。磁性ガーネットと偏光
子の詳細な物性については以下の表1に示す。表1に示
したデータは、偏光子の非接合面および磁性ガーネット
の両面に反射防止膜を施したものについて測定したもの
である。
【0056】
【表1】
【0057】図2に、磁性ガーネットに対ガラス反射防
止膜を施したものを用いて接合一体化する光学デバイス
の構成を示す。磁性ガーネット1の両面に対ガラス反射
防止膜3を施し、偏光子2の非接合面側のみに対空気反
射防止膜4を施した後、偏光子2の接合面と磁性ガーネ
ット1の対ガラス反射防止膜3とを接合して、光学デバ
イス5を作製した。
止膜を施したものを用いて接合一体化する光学デバイス
の構成を示す。磁性ガーネット1の両面に対ガラス反射
防止膜3を施し、偏光子2の非接合面側のみに対空気反
射防止膜4を施した後、偏光子2の接合面と磁性ガーネ
ット1の対ガラス反射防止膜3とを接合して、光学デバ
イス5を作製した。
【0058】偏光子と磁性ガーネットの接合手順は、図
1に示すフローに従って行い、光学デバイスを作製し
た。各工程の主な接合条件を以下に示す。 研磨:磁性ガーネット及び偏光子の表面粗さが0.3
nm以下となるように研磨を行う。 洗浄:低圧水銀灯によるUV(紫外線)処理後、純水
で洗浄(US(Ultra Sonic、超音波)洗
浄)する。 親水化処理:アンモニア水:過酸化水素水: 純水=
1:1:4のアンモニア過水に浸漬する。 洗浄:純水洗浄(US洗浄)し、その後、IPA蒸気
乾燥を行う。 加熱:光学素子を40〜100℃に加熱する。 液体塗布:各光学素子の接合面に純水を塗布する。 貼合:純水が乾燥する前に磁性ガーネットと偏光子を
貼り合せる。 乾燥:貼り合わせ後、24時間真空乾燥する。このと
き、光学素子の温度を25〜70℃にする。 熱処理:0.2気圧の水素雰囲気中で、熱処理温度を
110℃に設定し、10時間熱処理を行う。その際、昇
温速度は4℃/hrとする。
1に示すフローに従って行い、光学デバイスを作製し
た。各工程の主な接合条件を以下に示す。 研磨:磁性ガーネット及び偏光子の表面粗さが0.3
nm以下となるように研磨を行う。 洗浄:低圧水銀灯によるUV(紫外線)処理後、純水
で洗浄(US(Ultra Sonic、超音波)洗
浄)する。 親水化処理:アンモニア水:過酸化水素水: 純水=
1:1:4のアンモニア過水に浸漬する。 洗浄:純水洗浄(US洗浄)し、その後、IPA蒸気
乾燥を行う。 加熱:光学素子を40〜100℃に加熱する。 液体塗布:各光学素子の接合面に純水を塗布する。 貼合:純水が乾燥する前に磁性ガーネットと偏光子を
貼り合せる。 乾燥:貼り合わせ後、24時間真空乾燥する。このと
き、光学素子の温度を25〜70℃にする。 熱処理:0.2気圧の水素雰囲気中で、熱処理温度を
110℃に設定し、10時間熱処理を行う。その際、昇
温速度は4℃/hrとする。
【0059】(比較例)上記実施例と同様の偏光ガラス
およびBi置換鉄ガーネットを用意し、それぞれの光学
素子に実施例と同様の反射防止膜を施した後、それらの
接合を行った。このとき、図1のフローに示す加熱(工
程)を行わずに光学素子同士を貼り合わせたこと以外
は、上記接合条件と同様の条件で光学デバイスを作製し
た。
およびBi置換鉄ガーネットを用意し、それぞれの光学
素子に実施例と同様の反射防止膜を施した後、それらの
接合を行った。このとき、図1のフローに示す加熱(工
程)を行わずに光学素子同士を貼り合わせたこと以外
は、上記接合条件と同様の条件で光学デバイスを作製し
た。
【0060】工程の熱処理を行った後、得られた各光
学デバイス(実施例1〜8および比較例)の接合面の評
価を行った。得られた各光学デバイスをダイサーにより
1×1mmのチップ状に切断し、得られたチップを密閉
容器中に105℃、相対湿度100%で100時間保持
し(以下、プレッシャークッカー試験(PCT)と記
す)た後、その接合面を観察した。この接合面の観察に
おいて、ダイサーで切断した時に接合面が剥離したもの
は×、PCT後に接合面に浸食が発生したものは△、P
CT後も接合面に浸食が無いものは○として評価を行っ
た。
学デバイス(実施例1〜8および比較例)の接合面の評
価を行った。得られた各光学デバイスをダイサーにより
1×1mmのチップ状に切断し、得られたチップを密閉
容器中に105℃、相対湿度100%で100時間保持
し(以下、プレッシャークッカー試験(PCT)と記
す)た後、その接合面を観察した。この接合面の観察に
おいて、ダイサーで切断した時に接合面が剥離したもの
は×、PCT後に接合面に浸食が発生したものは△、P
CT後も接合面に浸食が無いものは○として評価を行っ
た。
【0061】以下の表2に、各試料の貼り合わせ時の光
学素子の温度、光学素子を貼り合わせた後から熱処理を
行うまでの光学素子の保持温度、及び得られた光学デバ
イスの接合面の観察結果を示す。
学素子の温度、光学素子を貼り合わせた後から熱処理を
行うまでの光学素子の保持温度、及び得られた光学デバ
イスの接合面の観察結果を示す。
【0062】
【表2】
【0063】表2に示したように、本発明により製造さ
れた光学デバイス、すなわち、光学素子を加熱した後、
加熱した光学素子同士を貼り合わせて作製した実施例1
〜8は、いずれもダイサー切断時に剥離を生じることな
く、十分な接合強度で接合されていることがわかる。
れた光学デバイス、すなわち、光学素子を加熱した後、
加熱した光学素子同士を貼り合わせて作製した実施例1
〜8は、いずれもダイサー切断時に剥離を生じることな
く、十分な接合強度で接合されていることがわかる。
【0064】また、実施例1〜8を比較すると、磁性ガ
ーネットに金属酸化膜、特にSiO 2の単層膜及びAl
2O3/TiO2/SiO2の3層膜を施したものは、
接合面の接合強度をより高めることができた。さらに、
光学素子同士を貼り合わせた後、熱処理を行うまで光学
素子の温度を40℃以上に保持することによって、接合
強度をさらに高めることができ、より信頼性の高い光学
デバイスを製造することができた。
ーネットに金属酸化膜、特にSiO 2の単層膜及びAl
2O3/TiO2/SiO2の3層膜を施したものは、
接合面の接合強度をより高めることができた。さらに、
光学素子同士を貼り合わせた後、熱処理を行うまで光学
素子の温度を40℃以上に保持することによって、接合
強度をさらに高めることができ、より信頼性の高い光学
デバイスを製造することができた。
【0065】それに対して、光学素子を加熱せずに光学
素子同士を貼り合わせた比較例では、磁性ガーネットに
酸化膜を施さなかったものはダイサーで切断した時に接
合面が剥離してしまい、また磁性ガーネットに酸化膜を
施したものでも、接合強度が十分とは言えず、反射防止
膜としてAl2O3の単層膜、またTiO2の単層膜を
施したものはダイサー切断時に接合面が剥離し、またS
iO2の単層膜、Al 2O3/TiO2/SiO2の3
層膜を施したものでもPCT後は接合面に大きな浸食が
発生していた。
素子同士を貼り合わせた比較例では、磁性ガーネットに
酸化膜を施さなかったものはダイサーで切断した時に接
合面が剥離してしまい、また磁性ガーネットに酸化膜を
施したものでも、接合強度が十分とは言えず、反射防止
膜としてAl2O3の単層膜、またTiO2の単層膜を
施したものはダイサー切断時に接合面が剥離し、またS
iO2の単層膜、Al 2O3/TiO2/SiO2の3
層膜を施したものでもPCT後は接合面に大きな浸食が
発生していた。
【0066】(実施例9〜12)接合に用いる光学素子
として、上記実施例と同様に、偏光ガラスとビスマス置
換鉄ガーネット(波長1.31μmでθf=45°に調
整したもの)を用意し、これらの光学素子に十分な研磨
加工を施した。このとき、Bi置換鉄ガーネットの表面
粗さRaは、0.15nmと0.50nmの2種類のも
のを準備した。
として、上記実施例と同様に、偏光ガラスとビスマス置
換鉄ガーネット(波長1.31μmでθf=45°に調
整したもの)を用意し、これらの光学素子に十分な研磨
加工を施した。このとき、Bi置換鉄ガーネットの表面
粗さRaは、0.15nmと0.50nmの2種類のも
のを準備した。
【0067】その後、Bi置換鉄ガーネットについて
は、その両面に対ガラス反射防止膜としてAl2O3/
TiO2/SiO2の3層膜を施し、偏光ガラスには非
接合面側のみに対空気反射防止膜としてAl2O3/S
iO2膜を施した。尚、これらの反射防止膜は波長1.
31μmで最適化した。
は、その両面に対ガラス反射防止膜としてAl2O3/
TiO2/SiO2の3層膜を施し、偏光ガラスには非
接合面側のみに対空気反射防止膜としてAl2O3/S
iO2膜を施した。尚、これらの反射防止膜は波長1.
31μmで最適化した。
【0068】光学素子の接合手順については、図1に示
すフローに従って接合する方法と、図1の工程の加熱
後、光学素子の接合面に純水の塗布(工程)を行わず
に直接光学素子同士を貼り合わせ(工程)、その後乾
燥(工程)を行わず熱処理する方法の2種類の接合方
法で光学デバイスを作製した。その際、工程の加熱で
は光学素子を70度に加熱し、また光学素子同士を貼り
合わせた後、熱処理を行うまで光学素子の温度を40℃
に保持した。また、光学素子の貼り合わせを行う際、2
枚の偏光子の偏波方向が互いに45°になるように調製
して磁性ガーネットと偏光子を貼り合わせた。それ以外
の接合条件については、上記実施例と同様とした。
すフローに従って接合する方法と、図1の工程の加熱
後、光学素子の接合面に純水の塗布(工程)を行わず
に直接光学素子同士を貼り合わせ(工程)、その後乾
燥(工程)を行わず熱処理する方法の2種類の接合方
法で光学デバイスを作製した。その際、工程の加熱で
は光学素子を70度に加熱し、また光学素子同士を貼り
合わせた後、熱処理を行うまで光学素子の温度を40℃
に保持した。また、光学素子の貼り合わせを行う際、2
枚の偏光子の偏波方向が互いに45°になるように調製
して磁性ガーネットと偏光子を貼り合わせた。それ以外
の接合条件については、上記実施例と同様とした。
【0069】まず、このようにして得られた各光学デバ
イスを1×1mmのチップ状に切断し、図3に示すよう
に、切断した光学デバイス5を円筒型マグネット6中に
設置し、光アイソレータ7を構成した。作製したそれぞ
れの光アイソレータについて上記と同様にPCTを行
い、接合面の観察を行った。また、PCT前後での光ア
イソレータの順方向挿入損失を波長1.31μmのレー
ザー光により測定した。順方向挿入損失の測定は、図4
に示すように、光源(不図示)より発した光線10を光
アイソレータ7に透過させ、透過した光線10をディテ
クタ8で検出することによって行った。
イスを1×1mmのチップ状に切断し、図3に示すよう
に、切断した光学デバイス5を円筒型マグネット6中に
設置し、光アイソレータ7を構成した。作製したそれぞ
れの光アイソレータについて上記と同様にPCTを行
い、接合面の観察を行った。また、PCT前後での光ア
イソレータの順方向挿入損失を波長1.31μmのレー
ザー光により測定した。順方向挿入損失の測定は、図4
に示すように、光源(不図示)より発した光線10を光
アイソレータ7に透過させ、透過した光線10をディテ
クタ8で検出することによって行った。
【0070】以下の表3に、各試料の接合面の観察結
果、及びPCT前後での順方向挿入損失の測定結果を示
す。
果、及びPCT前後での順方向挿入損失の測定結果を示
す。
【0071】
【表3】
【0072】表3に示したように、表面の粗い光学素子
を用いても、十分な接合強度で接合された光学デバイス
を製造することができた。また、光学素子を貼り合わせ
る際に溶液(純水)を介して貼り合わせることによっ
て、PCT後でも接合面の浸食がなく、さらに高い接合
強度で接合することができた。さらに、本発明により作
製された光学デバイスは接合面の接合状態も優れている
ため、順方向挿入損失を小さくすることができ、PCT
後でもその性質が低下することなく、優れた光学特性を
有する光学デバイスとすることができる。以上のことか
ら、本発明によれば、光学素子の表面が十分に制御され
ていない光学素子を接合する場合でも、信頼性が高く、
高性能の光学デバイスを作製することができる。また、
溶液を介して光学素子同士を接合することによって、さ
らに接合強度を高め、より信頼性の高い光学デバイスを
製造することができる。
を用いても、十分な接合強度で接合された光学デバイス
を製造することができた。また、光学素子を貼り合わせ
る際に溶液(純水)を介して貼り合わせることによっ
て、PCT後でも接合面の浸食がなく、さらに高い接合
強度で接合することができた。さらに、本発明により作
製された光学デバイスは接合面の接合状態も優れている
ため、順方向挿入損失を小さくすることができ、PCT
後でもその性質が低下することなく、優れた光学特性を
有する光学デバイスとすることができる。以上のことか
ら、本発明によれば、光学素子の表面が十分に制御され
ていない光学素子を接合する場合でも、信頼性が高く、
高性能の光学デバイスを作製することができる。また、
溶液を介して光学素子同士を接合することによって、さ
らに接合強度を高め、より信頼性の高い光学デバイスを
製造することができる。
【0073】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
【0074】例えば、上記の実施の形態では、光学素子
として磁性ガーネットと偏光子を使用して、磁性ガーネ
ットの両面に偏光子が接合された光アイソレータについ
て示しているが、これに限定されるものではなく、偏光
子と磁性ガーネットを更に組み合わせて多段構造に構成
した光アイソレータ等にも適用することができる。ま
た、磁性ガーネットと偏光子をバッファガラス等の透光
性光学材料等を介して接合する際にも、本発明の製造方
法を適用することができる。
として磁性ガーネットと偏光子を使用して、磁性ガーネ
ットの両面に偏光子が接合された光アイソレータについ
て示しているが、これに限定されるものではなく、偏光
子と磁性ガーネットを更に組み合わせて多段構造に構成
した光アイソレータ等にも適用することができる。ま
た、磁性ガーネットと偏光子をバッファガラス等の透光
性光学材料等を介して接合する際にも、本発明の製造方
法を適用することができる。
【0075】また、上述した実施の形態では、磁性ガー
ネットと偏光子を接合する際に接合面に純水を塗布して
接合を行っているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、十分な結合強度が得られる場合は溶液を介さず
直接接合しても良い。
ネットと偏光子を接合する際に接合面に純水を塗布して
接合を行っているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、十分な結合強度が得られる場合は溶液を介さず
直接接合しても良い。
【0076】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接着剤を使用することなく光学素子同士の接合を容易に
かつ強固な接合強度で行うことができる。さらに、アウ
トガスの発生や接合面の劣化がなく、優れた光学特性を
有する小型で高信頼性の光デバイスを安価に提供するこ
とができる。
接着剤を使用することなく光学素子同士の接合を容易に
かつ強固な接合強度で行うことができる。さらに、アウ
トガスの発生や接合面の劣化がなく、優れた光学特性を
有する小型で高信頼性の光デバイスを安価に提供するこ
とができる。
【図1】本発明の接合方法の一例を示すフロー図であ
る。
る。
【図2】本発明の光学デバイスの構成の一例を示す概要
図である。
図である。
【図3】実施例において作製した接合型光アイソレータ
の概要図である。
の概要図である。
【図4】光アイソレータの順方向挿入損失を測定する際
の構成を表した概略図である。
の構成を表した概略図である。
1…磁性ガーネット(Bi置換鉄ガーネット)、
2…偏光子(偏光ガラス)、 3…金属酸化膜(対ガラ
ス反射防止膜)、 4…対空気反射防止膜、 5…光学デバイス、 6…円筒型マグネット、 7…光アイソレータ、 8…ディテクタ、 10…光線。
ス反射防止膜)、 4…対空気反射防止膜、 5…光学デバイス、 6…円筒型マグネット、 7…光アイソレータ、 8…ディテクタ、 10…光線。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
G02B 27/28 G02B 1/10 A 4G061
(72)発明者 小西 繁
群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化
学工業株式会社精密機能材料研究所内
(72)発明者 白崎 享
群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化
学工業株式会社精密機能材料研究所内
Fターム(参考) 2H043 AE02 AE23
2H049 BA02 BB51 BC14 BC25
2H099 AA01 BA02 CA06 DA00 DA05
2K009 AA04 AA06 BB02 CC03 CC42
4G059 AA11 AC04 EA05
4G061 AA20 BA12 CA01 CD02 CD10
DA23 DA51
Claims (12)
- 【請求項1】 光学素子同士を接着剤を使用することな
しに接合して光学デバイスを製造する方法であって、少
なくとも前記光学素子の各々の接合面に研磨、洗浄、親
水化処理を施した後、光学素子同士を接合面で貼り合わ
せ、その後、熱処理を行うことによって光学素子同士を
接合する光学デバイスの製造方法において、前記光学素
子を加熱した状態で、該光学素子同士を貼り合わせ、そ
の後熱処理することを特徴とする光学デバイスの製造方
法。 - 【請求項2】 前記光学素子を加熱し、光学素子の温度
を40℃以上100℃以下にして光学素子同士を貼り合
わせることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス
の製造方法。 - 【請求項3】 前記光学素子を貼り合わせた後、前記光
学素子の温度を、熱処理を行うまで40℃以上に保持す
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光
学デバイスの製造方法。 - 【請求項4】 前記光学素子同士を接合面で貼り合わせ
る際、該接合面を直接または溶液を介して貼り合わせる
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項
に記載の光学デバイスの製造方法。 - 【請求項5】 前記光学素子同士を溶液を介して貼り合
わせる際に、前記溶液として、極性分子を主成分とした
液体を単独または混合して使用することを特徴とする請
求項4に記載の光学デバイスの製造方法。 - 【請求項6】 前記光学素子同士を接合面で貼り合わせ
た後、前記熱処理工程において熱処理温度を100℃以
上400℃以下にすることを特徴とする請求項1から請
求項5のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方
法。 - 【請求項7】 前記熱処理を行う際に、昇温速度を20
℃/hr以下とすることを特徴とする請求項1から請求
項6のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。 - 【請求項8】 前記接合される光学素子を、少なくとも
磁性ガーネット及び偏光子とすることを特徴とする請求
項1から請求項7のいずれか一項に記載の光学デバイス
の製造方法。 - 【請求項9】 前記光学素子同士を貼り合わせる前に、
予め接合する光学素子の少なくとも一方の接合面に金属
酸化膜を形成し、その後光学素子同士を貼り合わせるこ
とを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に
記載の光学デバイスの製造方法。 - 【請求項10】 前記光学素子の接合面に形成する金属
酸化膜を、Al2O3、TiO2、SiO2から選択さ
れる1種または2種以上の金属酸化膜とし、該金属酸化
膜を単層または多層に積層することを特徴とする請求項
9に記載の光学デバイスの製造方法。 - 【請求項11】 請求項1から請求項10のいずれか一
項に記載の方法で製造された光学デバイス。 - 【請求項12】 前記製造された光学デバイスが光アイ
ソレータであることを特徴とする請求項11に記載の光
学デバイス。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001395064A JP2003195047A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 光学デバイスの製造方法及び光学デバイス |
US10/302,160 US6806990B2 (en) | 2001-11-22 | 2002-11-21 | Optical device and method for producing optical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001395064A JP2003195047A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 光学デバイスの製造方法及び光学デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003195047A true JP2003195047A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27601596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001395064A Pending JP2003195047A (ja) | 2001-11-22 | 2001-12-26 | 光学デバイスの製造方法及び光学デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003195047A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006021944A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Tosoh Quartz Corp | 平面ガラスの接合方法 |
JP2007132704A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Tosoh Quartz Corp | ガラス製マイクロチップベースプレート、ガラス製マイクロチップベースプレートの製造方法及びマイクロチップ |
-
2001
- 2001-12-26 JP JP2001395064A patent/JP2003195047A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006021944A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Tosoh Quartz Corp | 平面ガラスの接合方法 |
JP4559142B2 (ja) * | 2004-07-07 | 2010-10-06 | 東ソー・クォーツ株式会社 | 平面ガラスの接合方法 |
JP2007132704A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Tosoh Quartz Corp | ガラス製マイクロチップベースプレート、ガラス製マイクロチップベースプレートの製造方法及びマイクロチップ |
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