JP2004177618A - Optical isolator unit and optical component with optical isolator - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that the strength of the adhesive joint part of a laminated optical isolator element is reduced under a high temperature and humidity atmosphere. <P>SOLUTION: The optical isolator unit is constituted of the laminated optical isolator element, an inner sleeve for holding the outer peripheral side face of the laminated optical isolator element, an outer sleeve arranged on the periphery of the inner sleeve and a base plate having a through-hole in nearly the center part and coming in contact with the end faces of both the inner sleeve and the outer sleeve so as to tightly seal the isolator unit, and by joining the tightly sealed optical isolator unit where the outer peripheral side face of the optical isolator element is firmly adhered to the inside wall of the inner sleeve to the light incident surface of the optical component, the laminated optical isolator is tightly sealed, then, the high reliability is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光情報処理などに使用する光アイソレータユニットおよび光アイソレータ付光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用に使用される光モジュールには、光信号を送信するＬＤモジュール、及び光信号を受信するＰＤモジュールがあり、大容量、高速、長距離無中継通信が要求されるシステムに対して、ＬＤモジュール内部に実装されるＯ／Ｅ変換用の発光素子には、分布帰還型半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザ）が使用される。ＤＦＢレーザの特徴は、発振スペクトルが狭く分散特性に優れる一方、反射戻り光に対しては非常に敏感であり、光ファイバへの結合端面やその他の不連続界面からの反射光が素子へ戻ると、ＤＦＢレーザは不安定状態となってしまう。
【０００３】
そこで、上記モジュールには、反射光が発光素子へ戻るのを防止するため、発光素子と光ファイバとの間に、順方向の光は透過し、逆方向の光は遮断する機能を有する光アイソレータ素子を配置する。
【０００４】
光アイソレータ素子の構造は、２枚の偏光子の相対角を約４５°とし、それらの間にファラデー回転子を設置固定し、周囲に永久磁石を配置して構成される。ファラデー回転子は永久磁石から印加される磁界により、光信号の偏波面を４５°回転させるように設計されている。また、偏光子はある一定方向の偏光のみ通過させる作用を有する。
【０００５】
入射側の偏光子を通った順方向の光は、偏波面がファラデー回転子で４５°回転するため、４５°の相対角を有する出射光側の偏光子を通過できる。また、光ファイバからの反射戻り光は、出射側の偏光子を通ってファラデー回転子を透過するが、そのときに偏波が更に４５°回転され、入射側の偏光子に対して偏波面が９０°傾いた状態となるため、入射側の偏光子を透過できない。このようにして、光ファイバから発光素子方向への反射戻り光は光アイソレータ素子部で遮断され、発光素子は常に安定動作を行うことが可能となる。
【０００６】
これらの光アイソレータ素子に対しては、小型化、高信頼性、低コスト化が要求されている。このため積層型光アイソレータ素子を組み合わせ、光ファイバ端部へ配置、一体化した光アイソレータ付光部品が提案されている。これは、従来コリメートビーム系に使用されているバルク型光アイソレータに比較すると、積層型光アイソレータ素子が集光位置である光ファイバ端部へ配置されるため、積層型光アイソレータ素子を通過する光ビーム径を小さくすることができる。
【０００７】
このため、積層型光アイソレータ素子の有効エリアサイズを小さくすることができ、積層型光アイソレータ素子の小型化、低コスト化が可能である。また、バルク型光アイソレータは、ＬＤモジュールのパッケージ部へ接続する工程が必要であるが、光アイソレータ付光部品は光アイソレータ素子と光ファイバが一体化されているため、発光素子と光ファイバを調芯、固定するだけでよく、製造工程を短縮できる。
【０００８】
例えば、特許文献１では、図７（ａ）に開示されているように、積層型光アイソレータ素子２１は、入射側偏光子２２、ファラデー回転子２３、出射側偏光子２４から構成され、上記積層型光アイソレータ素子２１および永久磁石２５と光ファイバ２９端部を一体化するために、積層型光アイソレータ素子２１固定用の金属部材２６を用いて、キャピラリ２７を保持しているフェルール２８周辺部に接続固定する構造が提案されている。
【０００９】
また、特許文献２では、図７（ｂ）に開示されているように、積層型光アイソレータ素子３１は、入射側偏光子３２、ファラデー回転子３３、出射側偏光子３４から構成され、上記積層型光アイソレータ素子３１および永久磁石３５と光ファイバ３９端部を一体化するために、フェルール３８内のキャピラリ３７の研磨端面へ直接、積層型光アイソレータ素子３１を接着固定する構造が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−３２５２９９号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−１３３１４６号公報（第５頁、図１（ｂ））
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来型の光アイソレータ付光部品においては、積層型光アイソレータ素子の搭載部は気密封止されておらず、また、積層型光アイソレータ素子を構成する入射側偏光子、ファラデー回転子、出射側偏光子をそれぞれ接着剤にて貼り合わせてなることから、積層型光アイソレータ素子は直接外部雰囲気にさらされるため、高温高湿状態においては上記接着剤接合部の強度が低下し、層間剥離を起こす可能性が高いという問題点があった。
【００１２】
また、特許文献２には、積層型光アイソレータ素子３１を金属筒、ガラス板、レンズなどで気密封止する技術が開示されているが、積層型光アイソレータ素子３１とキャピラリ３７同士が直接接着剤を用いて固定されているため、接着界面が剥離した場合、剥離界面部で発光素子からの出射光軸が変動し、ＬＤモジュールの光出力が変動するという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光アイソレータユニットは、光アイソレータ素子と、該光アイソレータ素子の外周側面を保持した内側スリーブと、該内側スリーブの周囲に備えた外側スリーブと、概略中央部に貫通孔を有し前記内側スリーブと前記外側スリーブの両端面に当接して気密封止された底板とからなり、前記光アイソレータ素子の外周側面が前記内側スリーブの内壁に固着され気密封止されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記貫通孔は、前記光アイソレータ素子の光入射面よりも小さく、該光入射面は前記貫通孔を完全に覆い隠すように前記底板に当接されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記光アイソレータ素子は、少なくとも１つのファラデー回転子および少なくとも１つの偏光子を積層した積層型の光アイソレータであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記内側スリーブと前記底板が、同一材料で一体形成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記外側スリーブは永久磁石であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記外側スリーブの前記底板に当接する側の端面が、前記外側スリーブの中心軸に垂直な面に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光アイソレータユニットは、前記光アイソレータ素子の外形が、円弧の一部が切り離された略円形状であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光アイソレータ付光部品は、光部品の光入射側部材に、本発明の光アイソレータユニットの光アイソレータ素子の光出射側の外側スリーブ端面を当接させて、固着封止したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の光アイソレータ付光部品は、前記光部品が、フェルールであることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の光アイソレータ付光部品は、前記光部品が、レセプタクルであることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２４】
図１は本発明の光アイソレータユニットの実施形態を示す側面断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明の光アイソレータユニット９は、積層型光アイソレータ素子１、内側スリーブ５、外側スリーブ６、底板７とからなり、内側スリーブ５に前記積層型光アイソレータ素子１が嵌装されて、その外周側面が、前記内側スリーブ５の内壁に固着され気密封止されている。
【００２６】
また、前記内側スリーブ５の周囲に外側スリーブ６が配設され、さらに、前記内側スリーブ５および前記外側スリーブ６の端面は、概略中央部に貫通孔８を有する底板７に当接して気密封止された構造となっている。
【００２７】
また、積層型光アイソレータ素子１は、入射側偏光子２、ファラデー回転子３、出射側偏光子４とからなり、それぞれ接着剤によって貼り合わされて積層されている。
【００２８】
この光アイソレータユニット９は、詳しくは後述するが、外側スリーブ６が底板７と接しているのと反対側の端面を、光部品の入射側の部材に当接させて固着封止させて用いる。そして、前記底板７の貫通孔８から入射した光が積層型光アイソレータ素子１を透過して光部品の入射側部材へと導かれる。
【００２９】
ここで、全ての部材間隙が封止されているため、積層型光アイソレータ素子１の周囲は内側スリーブ５、外側スリーブ６、底板７、光部品の入射側部材で囲まれた気密封止構造となる。特に湿度を遮断するため、外部雰囲気に変動があっても接着剤で貼り合わされた積層構造を有する積層型光アイソレータ素子１の接着剤の接合部強度劣化を防止することが可能となる。
【００３０】
なお、ここでは、光アイソレータユニット９で用いる光アイソレータ素子として、積層型光アイソレータ素子１によって説明したが、それ以外の光アイソレータ素子を用いることも可能である。しかしながら、小型化、低コスト化が可能であり、問題であった環境変動によるアイソレータ積層部の強度劣化も本発明の簡易封止構造により解消されることから、積層型光アイソレータ素子を用いることが望ましい。
【００３１】
なお、積層型光アイソレータ素子１は、複数のファラデー回転子、複数の偏光子を組み合わせた多段型のものでもよい。また、入射光の光源として、偏光方向に直交する戻り光の影響に強い発光素子を用いるときは、入射側偏光子２は必ずしも必要でないが、光学系などから光源への戻り光を確実に遮断するために、入射側偏光子２を設けるのが望ましい。
【００３２】
また、入射側偏光子２の入射面、ファラデー回転子３両面および出射側偏光子４の出射面には、反射防止のためＡＲコートを施しておくことが重要であり、例えば、対空気に対してのＡＲコート材料としてはＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２の４層構成としたものがあり、使用波長によって各層の膜厚を最適化することが必要である。
【００３３】
また、入射側偏光子２、ファラデー回転子３、出射側偏光子４を積層する接着剤としては、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤が望ましく、製造工程上簡単に高い接着力が得られることから、ＵＶ併用熱硬化型がより望ましい。
【００３４】
また、ファラデー回転子３としては、磁性ガーネット単結晶材料を用い、ファラデー効果を得るために外部磁界が必要な非保磁型ファラデー回転子や、外部磁界を加える必要のない保磁型ファラデー回転子などを用いることができるが、例えば、保磁型ファラデー回転子は、あらかじめ強い外部磁界にて着磁することによって、単磁区構造を保つことが可能になることから、外部から磁界を印加しなくても偏波面を回転させる作用を有するため、積層型光アイソレータ素子１の周囲に永久磁石を配設する必要がなくなり、構造を簡素化され、部品点数を削減することが可能となる。
【００３５】
なお、必要に応じて、永久磁石を積層型光アイソレータ素子１の周囲に配設する。例えば、前記内側スリーブ５と前記外側スリーブ６の間に配設してもよいし、あるいは、前記内側スリーブ５、前記外側スリーブ６そのものを永久磁石で構成してもよい。
【００３６】
この中でも、磁性ガーネット単結晶のファラデー効果を安定的に得ることが可能であることから、前記外側スリーブ６を永久磁石により構成することが望ましい。
【００３７】
永久磁石を用いる場合、Ｎｄ（ネオジウム）材料やＳｍＣｏ（サマリウム・コバルト）材料などの強磁性体を用いることができるが、その中でも温度特性が良好であるため、ＳｍＣｏ材料を用いることが望ましい。また、永久磁石材の表面は、腐食防止のため表面全体をＮｉなどでメッキすることが望ましい。
【００３８】
次に、本発明の光アイソレータユニット９の各構成部材を組み立てる手順について、図２の（ａ）〜（ｄ）の各図に示す。
【００３９】
図２（ａ）では、貫通孔８を設けた底板７に内側スリーブ５の下端面を当接し接着固定させ、前記内側スリーブ５の内部に積層型光アイソレータ素子１を搭載する。また、図２（ｂ）では、前記内側スリーブ５の内壁部と前記積層型光アイソレータ素子１の外周側面部に接着剤１１を塗布するのと同時に、前記底板７上の外端周辺にも接着剤１１を塗布する。さらに、図２（ｃ）では、外側スリーブ６を、前記内側スリーブ５の前記底板７の周辺の接着剤１１を用いて搭載する。最後に、図２（ｄ）では、接着剤１１を完全硬化させて、各接着部を固定する。
【００４０】
ここで、前記貫通孔８は、前記積層型光アイソレータ素子１の光入射面よりも小さく、該光入射面は前記貫通孔８を完全に覆い隠すように前記底板に当接されていることが望ましい。前記貫通孔８が前記積層型光アイソレータ素子１の光入射面よりも大きいときは、前記積層型光アイソレータ素子１を安定して底板７上に保持することが難しく、さらに前記積層型光アイソレータ素子１外周側面と前記内側スリーブ５内壁の接着した部分が外部に対して完全に露出し、悪影響を及ぼす恐れがあるからである。
【００４１】
また、前記貫通孔８が、前記積層型光アイソレータ素子１の光入射面に対して、小さすぎるときは、十分に光が入射できず、発光素子と光ファイバの結合効率が劣化したり、また底板７によって入射光が反射し、その反射戻り光の影響により発光素子を不安定動作させたりする恐れがある。このため、貫通孔８の直径は、積層型光アイソレータ素子１の約８０％以上とすることが望ましい。
【００４２】
また、前記内側スリーブ５と前記底板７は、同一材料で一体形成されていることが望ましい。その理由としては、前記内側スリーブ５と前記底板７とが固着されているのは、該底板７の端面のみであるため、接着強度が若干低い。そのため、大きな衝撃を受けたときや、熱膨張の影響を受けたときなど、微小ではあるが、前記底板７の上で前記内側スリーブ５の位置が変位し、積層型光アイソレータ素子１と外部の光部品の光軸がずれる恐れがあるからである。
【００４３】
なお、前記内側スリーブ５と前記底板７を一体形成するための材料としては、ＳＦ２０Ｔなどの快削材料が好適に使用され、これをフライス盤による切削加工や射出成形加工などの方法により一体形成すればよい。
【００４４】
また、本発明の光アイソレータユニットでは、図２の（ｃ）に示したように前記外側スリーブ６の前記底板７に当接する側の端面を、前記外側スリーブ６の中心軸に垂直な面に対して傾斜させることが望ましい。通常、反射を防止するため、積層型光アイソレータ素子１の実装位置を光軸に対し斜めに配置することはごく普通になされているが、本発明においては、前記外側スリーブ６の端面を傾斜させて加工し、前記底板７に当接させるだけで、簡単かつ正確に、前記積層型光アイソレータ素子１を光軸に対して斜めに配設することができる。なお、傾斜の角度はおおよそ６〜８°程度が好ましい。
【００４５】
また図３（ａ）〜（ｄ）に、積層型光アイソレータ素子１を傾斜させるための別の方法を示す。貫通孔１３を有する底板１２において、内側スリーブ５と当接する面の部分を所望の角度の傾斜を有するように加工しておき、後は同様に、積層型光アイソレータ素子１の外周側面を前記内側スリーブ５の内壁に固着させ気密封止して搭載し、外側スリーブ１４を固着させて形成するものである。
【００４６】
この場合、端面がフラットな形状の外側スリーブ１４で本発明を構成することが可能であり、最終的な光アイソレータユニット１５の形状も先端がフラットな形状となる。
【００４７】
また、積層型光アイソレータ素子１については、外形が円形状のものを好適に用いることができる。特に、上記のように内側スリーブ５と底板７を一体形成するような場合は、切削加工や射出成形加工などの方法により、前記内側スリーブ５の内壁を容易に円筒内壁形状に形成することができるため、前記積層型光アイソレータ素子１の形状は、円形であることが望ましい。
【００４８】
従来型の光アイソレータ付光部品においては、積層型光アイソレータ素子１の入射偏波方向を形状より識別するため、四角形状として長辺方向を入射偏波方向としていたが、発光素子より入射される信号光のビーム形状はほぼ円形であることから、実際に必要な有効エリアとしては円形でよい。したがって、積層型光アイソレータ素子１を円形にすることによって、不要な四角形状の角部を除くことができ、低コスト化に寄与するという利点がある。
【００４９】
さらに、前記積層型光アイソレータ素子１を円形にするに当たっては、円弧の一部が切り離された略円形状にし、この切り離された箇所によって入射偏波方向を示すことが望ましい。
【００５０】
前記円弧の一部が切り離された略円形状の積層型光アイソレータ素子１を加工する方法について、図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４（ａ）は本発明の積層型光アイソレータ素子を示す側面断面図であり、図４（ｂ）はその製造方法を説明する図である。
【００５１】
図４（ｂ）中一点鎖線１６で示したように、あらかじめワックスなどでダミー基体上に貼り付けた大判形状の積層体を、超音波加工機を用いて必要な有効径以上の外形を有する丸形へ加工し、図４（ｂ）中破線１７で示したようなダイシング加工により、例えば、入射偏波方向を示すためのラインを入れる。
【００５２】
その後、ワックスを溶かして、加工した積層体を取り外すことによって、図４（ａ）に示すような、円弧の一部が切り離された略円形状の積層型光アイソレータ素子１を得る。
【００５３】
この円弧が切り離された箇所により、素子の入射偏波方向を容易に判別することができ、さらに四角形状の場合と比較して、一枚の大判形状の積層体からの素子の取り数を多くできるため、素子の低コスト化を行うことが可能となる。
【００５４】
また、光アイソレータユニット９の部材同士を気密封止するための接着剤１１は、高耐湿性、高強度、低硬化収縮率、低ヤング率材料であることが必要とされることから、アクリル系接着剤や熱硬化型のエポキシ系接着剤を用いるのが望ましい。一般的には、例えば、エポキシテクノロジー社製熱硬化型エポキシ接着剤エポテック３５３ＮＤを好適に用いることができる。
【００５５】
接着剤１１については、上記にとらわれるものではなく、要求される環境条件に対応した接着剤を適宜選択し、硬化条件や接着面洗浄条件などの条件が最適になるように選択し管理を行えばよい。また、長期信頼性を確保するために、硬化後にアニールなどを行い、残留応力低減を行ってもよい。
【００５６】
また、本発明の光アイソレータ付光部品は、光部品の光入射側部材に、本発明の光アイソレータユニットの光アイソレータ素子の光出射側の外側スリーブ端面を当接させて、固着封止して用いることを特徴とする。
【００５７】
例えば、前記光部品として、フェルールやレセプタクルなどと組み合わせることによって、これらの部品に光アイソレータの機能を付加することが可能となる。即ち、前記光アイソレータユニット９を構成する底板７の貫通孔８から入射した光が積層型光アイソレータ素子１を透過して前記光部品の入射側部材へと導かれ、前記光部品からの反射光などは、前記光アイソレータユニット９で遮断される。
【００５８】
また、上記構造は、接着剤１１により部材間隙が充填され気密封止されているために、環境の変動に対する変化を受けにくく、長期にわたって安定して使用できるという利点も有する。
【００５９】
さらに、前記光アイソレータユニット９の光透過面は、光部品の光入射側部材を取り付ける際に、接着剤を介することなく取り付けられているため、例えば、図７（ｂ）に示す積層型光アイソレータ素子３１とキャピラリ３７同士が直接、接着剤を用いて固定されている構造に比較し、上記接着剤固定部の接着界面剥離に起因する、発光素子およびフェルールの光軸変動を防止することが可能になるため、外部環境や雰囲気の影響によるＬＤモジュールの光出力劣化を防止することができるという利点を有している。
【００６０】
次に、本発明の光アイソレータ付光部品の実施形態として、本発明の光アイソレータユニットと光ファイバ付きのフェルールを組み合わせた例について、図５の側面断面図を用いて説明する。
【００６１】
光ファイバ５３は、金属製のフェルール５２へキャピラリ５１を圧入固定した後、フェルール５２に形成されている孔部５６へ挿入し、接着剤５４で気密封止されている。そして、本発明の光アイソレータユニット９が、フェルール５２端面へ当接し接着剤５５を用いて接着固定されている。
【００６２】
本発明の光アイソレータ付光部品をモジュールへ固定する際にＹＡＧ溶接を用いることが望ましいため、フェルール５２に使用する材料としては、溶接性の良好な金属材料が好ましく、一般的にはＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４などが好ましい。さらに低コスト化のために、快削材料であるＳＦ２０Ｔなどを使用することも可能である。
【００６３】
また、キャピラリ５１の材料としては、セラミックを用いるのが好ましく、その中でもコネクタ側に最も多く使用されるジルコニアセラミックスがコスト上有利である。
【００６４】
さらに、ＬＤ素子への反射戻り光を低減するため、キャピラリ５１は光軸に対し斜め研磨されることが好ましく、同様に本発明の光アイソレータユニット９についても、積層型光アイソレータ素子１を光軸に対し斜めに搭載したタイプのものを用いることが好ましい。
【００６５】
また、キャピラリ５１の光入射面と積層型光アイソレータ１の光出射面は、略平行となるように配置されることが望ましい。その理由は次の通りである。まず、積層型光アイソレータ素子１の光入射面に入射する光は、平行光ではなく光ファイバ端面に結像するように絞られた光である。そのため、積層型光アイソレータ素子１を配置する位置は、光ファイバに近ければ近いほど、光入射面の有効受光径が小さくてすむ。したがって、キャピラリ５１の光入射面と積層型光アイソレータ１の光出射面を略平行に配置することにより、キャピラリ５１と積層型光アイソレータ１同士の距離を短くすることができ、積層型光アイソレータ１の小型化が可能になるからである。
【００６６】
前記光アイソレータユニット９を前記フェルール５２の端面に取り付けるに当たっては、あらかじめ光アイソレータユニット９およびフェルール５２へ、それぞれ光軸に対する傾斜面を示すマークを設け、そのマークを一致させるように位置を調整しながら、各々の傾斜面が平行になるような最適な位置に取り付けることが必要である。
【００６７】
各部材を接着する接着剤は、気密封止する必要があることから、前記光アイソレータユニット９の各部材の組み立てに用いた熱硬化性のエポキシ接着剤などを使用することが望ましい。
【００６８】
また、本発明の光アイソレータ付光部品の別の実施形態として、本発明の光アイソレータユニットとレセプタクルを組み合わせた例について、図６の側面断面図を用いて説明する。
【００６９】
スタブ６３は内部に短尺光ファイバ６５を内蔵しており、片端はＰＣ研磨処理、もう一方を斜め研磨処理し、圧入金具６２へ圧入固定した後、弾性スリーブ６４を挿入し、その後シェル６１を圧入してレセプタクル６７とし、上記で説明したと同様な本発明の光アイソレータユニット９を前記レセプタクル６７へ接着剤６６を用いて接着固定するものである。
【００７０】
前記スタブ６３の材料は、一般的にジルコニアセラミックスが使用され、フェルールと光学的に接続される側の端面は、曲率半径２０ｍｍ程度のＰＣ研磨が必要であり、反対側の端面は、ＬＤ素子への反射戻り光を小さくするため、光軸に対して６〜８°程度の斜め研磨が必要である。
【００７１】
また、前記弾性スリーブ６４に使用される材料は、一般的に用いられているジルコニア、リン青銅などが好適であり、また圧入金具６２、シェル６１へ使用される材料としては、圧入して固定する構造を用いることから、ＳＵＳ系材料が好適に用いられる。
【００７２】
前記光アイソレータユニット９を前記レセプタクル６７の端面に取り付けるに当たっても、前記フェルールに取り付けたときと同様の理由から、積層型光アイソレータ１の光出射面と前記レセプタクル６７の前記スタブ６３の光入射面の傾斜は略平行にすることが望ましく、同じように位置を調整しながら最適な位置に取り付けることが望ましい。
【００７３】
各部材を接着する接着剤については、フェルールの場合と同様に、熱硬化性のエポキシ接着剤などが好適に用いられる。
【００７４】
【実施例】
本発明の実施例を以下説明する。
【００７５】
片面に対空気用ＡＲコートを施した１０×１０×０．２ｍｍサイズの入射側偏光子２、出射側偏光子４および両面に対接着剤ＡＲコートを施した１０×１０×０．４ｍｍサイズのファラデー回転子３を積層し、その際にエポキシ系接着剤を塗布し、入射側偏光子２と出射側偏光子の入射偏波方向が４５°となるよう光学調芯した後、接着剤を硬化した。
【００７６】
そして、図４（ｂ）に示すように、積層型光アイソレータ素子１を個片に分割するため、超音波加工によりφ０．５ｍｍの丸形へ形成し、さらに入射偏波方向に平行にダイシングラインを入れ、積層型光アイソレータ素子１とした。
【００７７】
次に、図１に示すように内側スリーブ５と底板７はＳＦ２０Ｔを用いて、フライス盤を用いた切削加工により一体形成し、貫通孔８はφ０．４ｍｍとなるよう加工した。
【００７８】
また、外側スリーブ６は、ＳｍＣｏ材を使用した永久磁石とし、外形φ２．４５ｍｍ、内径φ１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの円柱形状とし、その片側端面を８°形状に加工した後、腐食防止のため表面全体をＮｉメッキした。
【００７９】
上記により作製した積層型光アイソレータ素子１を図２に示すように内側スリーブ５に嵌装し、底板７の貫通孔８を覆い隠すように当接した。その後、熱硬化型エポキシ系接着剤１１をディスペンサにより積層型光アイソレータ素子１外周部と内側スリーブ５内壁の隙間部、および前記底板７の周辺部に連続的に塗布した後、前記永久磁石よりなる外側スリーブ６が８°となるように斜め加工された端面を前記底板７の接着剤１１付着部に搭載し、全体を加熱して熱硬化することによって、本発明の光アイソレータユニット９を得た。
【００８０】
この光アイソレータユニット９を図５に示すような光ファイバ付きのフェルール部材と組合せた。光ファイバ５３を保持したキャピラリ５１は８°に研磨され、フェルール５２端面全周へ熱硬化型エポキシ系の接着剤５５を塗布した後、上記で作製した光アイソレータユニット９を搭載し、８°の面同士が略平行になるよう調整し、光軸を合わせた後、熱硬化を行って光アイソレータ付光部品とした。
【００８１】
このようにして作製した光アイソレータ付光部品の光学特性を測定したところ、波長１３１０ｎｍ、温度２５℃で、挿入損失≦０．３ｄＢ、アイソレーション≧３０ｄＢであることがわかり、さらに先端部の積層型光アイソレータ素子１が実装される閉空間の気密性をヘリウムリークテストにより測定したところ、１×１０^−８ａｔｍ．ｃｃ・ｓｅｃ．であることがわかり、光学特性も気密性も良好であることを確認した。
【００８２】
また、表１は大判における積層型光アイソレータ素子１の取り数とコスト比較を示す。大判形状が０．５×０．６ｍｍサイズの場合、素子形状が四角形状とすれば取り数は約２００個となる。それに対して、本発明の円弧の一部が切り離された略円形状の素子では、取り数が約２７０個と約１．４倍に増加することがわかった。
【００８３】
したがって、同等の有効エリアを有する積層型光アイソレータ素子１個当たりの単価は、従来の四角形状のものに比較して、コストを約０．７倍とすることが可能となった。
【００８４】
【表１】

【００８５】
【発明の効果】
本発明の光アイソレータユニットを用いた光部品によれば、積層型光アイソレータ素子部が完全に気密封止されることから、上記積層型光アイソレータ素子が直接外部雰囲気にさらされることがなくなり、高温高湿状態においても光アイソレータ素子の積層部の強度が低下したり、光特性が変化したりすることがなく、高信頼性を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータユニットを示す側面断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光アイソレータユニットの製造工程を示す側面断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光アイソレータユニットの別の実施形態における製造工程を示す側面断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の積層型光アイソレータ素子を示す側面断面図であり、（ｂ）は本発明の積層型光アイソレータ素子の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の光アイソレータ付光部品の実施形態を示す側面断面図である。
【図６】本発明の光アイソレータ付光部品の実施形態を示す側面断面図である。
【図７】従来型の光アイソレータ付光部品を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１：積層型光アイソレータ素子
２：入射側偏光子
３：ファラデー回転子
４：出射側偏光子
５：内側スリーブ
６：外側スリーブ
７：底板
８：貫通孔
９：光アイソレータユニット
１１：接着剤
１２：底板
１３：貫通孔
１４：外側スリーブ
１５：光アイソレータユニット
１６：中一点鎖線
１７：中破線
５１：キャピラリ
５２：フェルール
５３：光ファイバ
５４：接着剤
５５：接着剤
５６：孔部
６１：シェル
６２：圧入金具
６３：スタブ
６４：弾性スリーブ
６５：短尺光ファイバ
６６：接着剤
６７：レセプタクル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical isolator unit and an optical component with an optical isolator used for optical communication, optical information processing, and the like.
[0002]
[Prior art]
Optical modules used for optical communication include an LD module that transmits an optical signal, and a PD module that receives an optical signal. For a system that requires large-capacity, high-speed, long-distance non-relay communication, As a light emitting element for O / E conversion mounted inside the LD module, a distributed feedback semiconductor laser (hereinafter, DFB laser) is used. DFB lasers have a narrow oscillation spectrum and excellent dispersion characteristics, but are very sensitive to reflected return light. When reflected light from the coupling end face to the optical fiber or other discontinuous interface returns to the element, , The DFB laser becomes unstable.
[0003]
In order to prevent the reflected light from returning to the light emitting element, the above-mentioned module has an optical isolator having a function of transmitting light in the forward direction and blocking light in the reverse direction between the light emitting element and the optical fiber. Arrange the elements.
[0004]
The structure of the optical isolator element is configured such that the relative angle between the two polarizers is about 45 °, a Faraday rotator is installed and fixed between them, and a permanent magnet is arranged around the polarizer. The Faraday rotator is designed to rotate the plane of polarization of an optical signal by 45 ° by a magnetic field applied from a permanent magnet. Further, the polarizer has the function of passing only polarized light in a certain direction.
[0005]
The light in the forward direction passing through the polarizer on the incident side can pass through the polarizer on the outgoing light side having a relative angle of 45 ° because the polarization plane is rotated by 45 ° by the Faraday rotator. Also, the reflected return light from the optical fiber passes through the Faraday rotator through the output-side polarizer. At that time, the polarization is further rotated by 45 °, and the polarization plane is shifted with respect to the input-side polarizer. Since it is inclined by 90 °, it cannot pass through the polarizer on the incident side. In this way, the reflected return light from the optical fiber toward the light emitting element is blocked by the optical isolator element, and the light emitting element can always perform a stable operation.
[0006]
These optical isolator elements are required to be small, highly reliable, and low in cost. For this reason, an optical component with an optical isolator has been proposed in which laminated optical isolator elements are combined, arranged at the end of an optical fiber, and integrated. This is because, compared to the bulk type optical isolator conventionally used for the collimated beam system, the stacked optical isolator element is located at the end of the optical fiber, which is the focusing position, so that the light passing through the stacked optical isolator element The beam diameter can be reduced.
[0007]
Therefore, the effective area size of the stacked optical isolator element can be reduced, and the size and cost of the stacked optical isolator element can be reduced. In addition, the bulk type optical isolator requires a process of connecting to the package part of the LD module. However, since the optical component with the optical isolator integrates the optical isolator element and the optical fiber, the light emitting element and the optical fiber are adjusted. It is only necessary to fix the core, and the manufacturing process can be shortened.
[0008]
For example, in Patent Document 1, as disclosed in FIG. 7A, the multilayer optical isolator element 21 includes an incident-side polarizer 22, a Faraday rotator 23, and an output-side polarizer 24. In order to integrate the optical fiber isolator element 21 and the permanent magnet 25 with the end of the optical fiber 29, a metal member 26 for fixing the multilayer optical isolator element 21 is used to surround the ferrule 28 holding the capillary 27. A structure for connecting and fixing has been proposed.
[0009]
In addition, in Patent Document 2, as disclosed in FIG. 7B, the laminated optical isolator element 31 includes an incident-side polarizer 32, a Faraday rotator 33, and an output-side polarizer 34. A structure has been proposed in which the laminated optical isolator element 31 is bonded and fixed directly to the polished end face of the capillary 37 in the ferrule 38 in order to integrate the optical isolator element 31 and the permanent magnet 35 with the end of the optical fiber 39. .
[0010]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325299 (page 4, FIG. 1)
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-133146 (page 5, FIG. 1B)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional optical component with an optical isolator described above, the mounting part of the multilayer optical isolator element is not hermetically sealed, and the incident side polarizer, the Faraday rotator, Since the output-side polarizers are bonded together with an adhesive, the laminated optical isolator element is directly exposed to an external atmosphere, so that the strength of the adhesive bonding portion is reduced in a high-temperature and high-humidity state and delamination occurs. There is a problem that it is highly possible to cause the problem.
[0012]
Patent Literature 2 discloses a technique for hermetically sealing the laminated optical isolator element 31 with a metal cylinder, a glass plate, a lens, or the like. However, the laminated optical isolator element 31 and the capillary 37 are directly bonded to each other with an adhesive. Therefore, when the bonding interface is peeled off, there is a problem that the optical axis emitted from the light emitting element fluctuates at the peeling interface and the light output of the LD module fluctuates.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The optical isolator unit according to the present invention includes an optical isolator element, an inner sleeve that holds an outer peripheral side surface of the optical isolator element, an outer sleeve provided around the inner sleeve, and a through hole in a substantially central portion, and the inner side has a through hole. It is characterized by comprising a sleeve and a bottom plate hermetically sealed by contacting both end surfaces of the outer sleeve, wherein an outer peripheral side surface of the optical isolator element is fixed to an inner wall of the inner sleeve and hermetically sealed.
[0014]
In the optical isolator unit of the present invention, the through hole is smaller than a light incident surface of the optical isolator element, and the light incident surface is in contact with the bottom plate so as to completely cover and hide the through hole. It is characterized by the following.
[0015]
The optical isolator unit according to the present invention is characterized in that the optical isolator element is a laminated optical isolator in which at least one Faraday rotator and at least one polarizer are laminated.
[0016]
Further, the optical isolator unit of the present invention is characterized in that the inner sleeve and the bottom plate are integrally formed of the same material.
[0017]
The optical isolator unit according to the present invention is characterized in that the outer sleeve is a permanent magnet.
[0018]
Further, the optical isolator unit according to the present invention is characterized in that an end surface of the outer sleeve that is in contact with the bottom plate is inclined with respect to a plane perpendicular to a center axis of the outer sleeve.
[0019]
Further, the optical isolator unit of the present invention is characterized in that the outer shape of the optical isolator element has a substantially circular shape in which a part of an arc is cut off.
[0020]
In the optical component with an optical isolator of the present invention, the outer sleeve end surface on the light emission side of the optical isolator element of the optical isolator unit of the present invention abuts on the light incident side member of the optical component and is fixedly sealed. It is characterized by.
[0021]
In the optical component with an optical isolator according to the present invention, the optical component is a ferrule.
[0022]
Further, the optical component with an optical isolator of the present invention is characterized in that the optical component is a receptacle.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the optical isolator unit of the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 1, the optical isolator unit 9 of the present invention includes a laminated optical isolator element 1, an inner sleeve 5, an outer sleeve 6, and a bottom plate 7, and the laminated optical isolator element 1 is fitted to the inner sleeve 5. The outer peripheral side surface is fixed to the inner wall of the inner sleeve 5 and hermetically sealed.
[0026]
Further, an outer sleeve 6 is disposed around the inner sleeve 5, and the end faces of the inner sleeve 5 and the outer sleeve 6 abut against a bottom plate 7 having a through hole 8 at a substantially central portion to hermetically seal. The structure has been.
[0027]
The multilayer optical isolator element 1 includes an incident-side polarizer 2, a Faraday rotator 3, and an output-side polarizer 4, and is laminated by bonding with an adhesive.
[0028]
As will be described in detail later, the optical isolator unit 9 is used by fixing the end surface of the optical sleeve opposite to the side where the outer sleeve 6 is in contact with the bottom plate 7 to the member on the incident side of the optical component. Then, light incident from the through hole 8 of the bottom plate 7 is transmitted through the laminated optical isolator element 1 and guided to the incident side member of the optical component.
[0029]
Here, since all the member gaps are sealed, the periphery of the laminated optical isolator element 1 has an airtight sealing structure surrounded by the inner sleeve 5, the outer sleeve 6, the bottom plate 7, and the incident side member of the optical component. Become. In particular, since the humidity is blocked, it is possible to prevent the bonding strength of the adhesive of the laminated optical isolator element 1 having the laminated structure bonded with the adhesive from being deteriorated even when the external atmosphere fluctuates.
[0030]
Here, as the optical isolator element used in the optical isolator unit 9, the stacked optical isolator element 1 has been described, but other optical isolator elements can be used. However, the miniaturization and cost reduction are possible, and the problem of the deterioration of the strength of the isolator laminate due to environmental fluctuations is also eliminated by the simple sealing structure of the present invention. desirable.
[0031]
The multilayer optical isolator element 1 may be a multi-stage type in which a plurality of Faraday rotators and a plurality of polarizers are combined. When a light emitting element that is strong against the influence of return light orthogonal to the polarization direction is used as the light source of the incident light, the incident side polarizer 2 is not necessarily required, but the return light from the optical system to the light source is reliably blocked. Therefore, it is desirable to provide the incident-side polarizer 2.
[0032]
It is important that the entrance surface of the entrance-side polarizer 2, the both surfaces of the Faraday rotator 3 and the exit surface of the exit-side polarizer 4 are coated with an AR coating to prevent reflection. AR coating material is TiO ₂ / SiO ₂ / TiO ₂ / SiO ₂ There is a four-layer structure, and it is necessary to optimize the film thickness of each layer according to the wavelength used.
[0033]
Further, as an adhesive for laminating the incident-side polarizer 2, the Faraday rotator 3, and the emission-side polarizer 4, an epoxy-based adhesive or an acrylic-based adhesive is preferable, and a high adhesive force can be easily obtained in a manufacturing process. Therefore, a thermosetting type combined with UV is more preferable.
[0034]
Further, as the Faraday rotator 3, a magnetic garnet single crystal material is used, and a non-coercive Faraday rotator requiring an external magnetic field to obtain a Faraday effect, or a coercive Faraday rotator requiring no external magnetic field. For example, a coercive type Faraday rotator can maintain a single domain structure by being magnetized in advance with a strong external magnetic field, so that no external magnetic field is applied. However, since it has the function of rotating the plane of polarization, it is not necessary to dispose a permanent magnet around the laminated optical isolator element 1, and the structure can be simplified and the number of parts can be reduced.
[0035]
In addition, a permanent magnet is provided around the laminated optical isolator element 1 as necessary. For example, it may be provided between the inner sleeve 5 and the outer sleeve 6, or the inner sleeve 5 and the outer sleeve 6 may be constituted by permanent magnets.
[0036]
Among these, the outer sleeve 6 is desirably formed of a permanent magnet because the Faraday effect of the magnetic garnet single crystal can be stably obtained.
[0037]
When a permanent magnet is used, a ferromagnetic material such as a Nd (neodymium) material or a SmCo (samarium / cobalt) material can be used. Among them, the SmCo material is preferably used because of its excellent temperature characteristics. It is desirable that the entire surface of the permanent magnet material be plated with Ni or the like to prevent corrosion.
[0038]
Next, a procedure for assembling each component of the optical isolator unit 9 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0039]
In FIG. 2A, the lower end surface of the inner sleeve 5 is brought into contact with the bottom plate 7 provided with the through hole 8 and is adhered and fixed, and the laminated optical isolator element 1 is mounted inside the inner sleeve 5. In FIG. 2B, the adhesive 11 is applied to the inner wall of the inner sleeve 5 and the outer peripheral side surface of the laminated optical isolator element 1, and at the same time, the adhesive is also applied to the periphery of the outer end on the bottom plate 7. The agent 11 is applied. Further, in FIG. 2C, the outer sleeve 6 is mounted using an adhesive 11 around the bottom plate 7 of the inner sleeve 5. Finally, in FIG. 2D, the adhesive 11 is completely cured to fix each bonded portion.
[0040]
Here, the through hole 8 is smaller than the light incident surface of the stacked optical isolator element 1, and the light incident surface is in contact with the bottom plate so as to completely cover the through hole 8. desirable. When the through hole 8 is larger than the light incident surface of the laminated optical isolator element 1, it is difficult to stably hold the laminated optical isolator element 1 on the bottom plate 7, and furthermore, the laminated optical isolator element 1 This is because the bonded portion between the outer peripheral side surface and the inner wall of the inner sleeve 5 may be completely exposed to the outside, which may have an adverse effect.
[0041]
When the through hole 8 is too small with respect to the light incident surface of the laminated optical isolator element 1, light cannot be sufficiently incident, and the coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber is deteriorated. Incident light is reflected by the bottom plate 7 and the light emitting element may be operated unstable due to the influence of the reflected return light. For this reason, it is desirable that the diameter of the through hole 8 be about 80% or more of the stacked optical isolator element 1.
[0042]
Further, it is desirable that the inner sleeve 5 and the bottom plate 7 are integrally formed of the same material. The reason is that the inner sleeve 5 and the bottom plate 7 are fixed only to the end face of the bottom plate 7, so that the bonding strength is slightly low. For this reason, the position of the inner sleeve 5 is displaced on the bottom plate 7 although it is very small, for example, when a large impact is applied or when it is affected by thermal expansion. This is because the optical axis of the optical component may be shifted.
[0043]
As a material for integrally forming the inner sleeve 5 and the bottom plate 7, a free-cutting material such as SF20T is preferably used, and if this is integrally formed by a method such as cutting by a milling machine or injection molding. Good.
[0044]
Further, in the optical isolator unit of the present invention, as shown in FIG. 2C, the end surface of the outer sleeve 6 on the side in contact with the bottom plate 7 is perpendicular to the center axis of the outer sleeve 6. It is desirable to make it inclined. Usually, in order to prevent reflection, the mounting position of the laminated optical isolator element 1 is usually arranged obliquely with respect to the optical axis. However, in the present invention, the end surface of the outer sleeve 6 is inclined. In this case, the stacked optical isolator element 1 can be simply and accurately arranged obliquely with respect to the optical axis only by processing and contacting the bottom plate 7. The angle of the inclination is preferably about 6 to 8 °.
[0045]
FIGS. 3A to 3D show another method for tilting the stacked optical isolator element 1. In the bottom plate 12 having the through hole 13, the portion of the surface that comes into contact with the inner sleeve 5 is processed so as to have a desired angle of inclination, and thereafter, similarly, the outer peripheral side surface of the laminated optical isolator element 1 is The outer sleeve 14 is fixedly mounted on the inner wall of the sleeve 5 and hermetically sealed.
[0046]
In this case, the present invention can be configured with the outer sleeve 14 having a flat end face, and the final shape of the optical isolator unit 15 is also flat at the tip.
[0047]
Further, as the stacked optical isolator element 1, a device having a circular outer shape can be suitably used. In particular, when the inner sleeve 5 and the bottom plate 7 are integrally formed as described above, the inner wall of the inner sleeve 5 can be easily formed into a cylindrical inner wall shape by a method such as cutting or injection molding. Therefore, it is desirable that the shape of the laminated optical isolator element 1 is circular.
[0048]
In the conventional optical component with an optical isolator, in order to identify the incident polarization direction of the laminated optical isolator element 1 from the shape, the long side direction is set as the incident polarization direction as a square shape, but the light is incident from the light emitting element. Since the beam shape of the signal light is substantially circular, the effective area actually required may be circular. Therefore, by making the laminated optical isolator element 1 circular, unnecessary square corners can be eliminated, which has the advantage of contributing to cost reduction.
[0049]
Further, in making the laminated optical isolator element 1 circular, it is desirable to form a substantially circular shape in which a part of an arc is cut off, and indicate the incident polarization direction by the cut off point.
[0050]
FIGS. 4A and 4B show a method of processing the substantially circular stacked optical isolator element 1 in which a part of the arc is cut off. FIG. 4A is a side sectional view showing a stacked optical isolator element of the present invention, and FIG. 4B is a view for explaining a manufacturing method thereof.
[0051]
As shown by an alternate long and short dash line 16 in FIG. 4 (b), a large-sized laminated body which has been pasted on a dummy base with wax or the like in advance is cut into a circle having an outer diameter larger than the required effective diameter using an ultrasonic machine. Then, a line for indicating the incident polarization direction is formed, for example, by dicing as shown by a broken line 17 in FIG. 4B.
[0052]
Then, the wax is melted and the processed laminated body is removed to obtain a substantially circular laminated optical isolator element 1 in which a part of an arc is cut off as shown in FIG.
[0053]
The location where the arc is cut allows the direction of incident polarization of the element to be easily determined, and the number of elements to be taken from one large-sized laminate is larger than that of a square shape. Therefore, the cost of the element can be reduced.
[0054]
The adhesive 11 for hermetically sealing the members of the optical isolator unit 9 needs to be a material having high moisture resistance, high strength, low curing shrinkage, and low Young's modulus. It is desirable to use an adhesive or a thermosetting epoxy adhesive. Generally, for example, a thermosetting epoxy adhesive Epotek 353ND manufactured by Epoxy Technology can be suitably used.
[0055]
The adhesive 11 is not limited to the above, but may be appropriately selected from adhesives corresponding to required environmental conditions, and may be selected and managed so as to optimize conditions such as curing conditions and adhesive surface cleaning conditions. Good. Further, in order to ensure long-term reliability, annealing or the like may be performed after curing to reduce residual stress.
[0056]
In the optical component with an optical isolator of the present invention, the outer sleeve end surface on the light emission side of the optical isolator element of the optical isolator unit of the present invention abuts on the light incident side member of the optical component, and is fixedly sealed. It is characterized by using.
[0057]
For example, by combining the optical component with a ferrule, a receptacle, or the like, it becomes possible to add the function of an optical isolator to these components. That is, light incident from the through hole 8 of the bottom plate 7 constituting the optical isolator unit 9 passes through the laminated optical isolator element 1 and is guided to the incident side member of the optical component, and reflected light from the optical component Are interrupted by the optical isolator unit 9.
[0058]
In addition, the above structure has an advantage that it is hardly affected by changes in the environment and can be used stably for a long period of time because the member gap is filled with the adhesive 11 and hermetically sealed.
[0059]
Further, since the light transmitting surface of the optical isolator unit 9 is attached without using an adhesive when attaching the light incident side member of the optical component, for example, the laminated optical isolator shown in FIG. Compared to a structure in which the element 31 and the capillary 37 are directly fixed using an adhesive, it is possible to prevent the optical axis fluctuation of the light emitting element and the ferrule due to the separation of the adhesive interface of the adhesive fixing portion. Therefore, there is an advantage that the light output of the LD module can be prevented from deteriorating due to the influence of the external environment and the atmosphere.
[0060]
Next, as an embodiment of an optical component with an optical isolator of the present invention, an example in which the optical isolator unit of the present invention and a ferrule with an optical fiber are combined will be described with reference to a side sectional view of FIG.
[0061]
The optical fiber 53 is inserted into a hole 56 formed in the ferrule 52 after press-fixing the capillary 51 to a metal ferrule 52 and hermetically sealed with an adhesive 54. Then, the optical isolator unit 9 of the present invention abuts on the end face of the ferrule 52 and is bonded and fixed using an adhesive 55.
[0062]
Since it is desirable to use YAG welding when fixing the optical component with an optical isolator of the present invention to the module, a metal material having good weldability is preferable as the material used for the ferrule 52, and generally SUS303 and SUS304 are used. Are preferred. For further cost reduction, it is possible to use free-cutting material such as SF20T.
[0063]
Further, as the material of the capillary 51, it is preferable to use ceramics, and among them, zirconia ceramics most frequently used on the connector side is advantageous in terms of cost.
[0064]
Further, in order to reduce the reflected return light to the LD element, it is preferable that the capillary 51 is polished obliquely to the optical axis. Similarly, in the optical isolator unit 9 of the present invention, the laminated optical isolator element 1 is also polished. It is preferable to use a type mounted obliquely with respect to.
[0065]
Further, it is desirable that the light incident surface of the capillary 51 and the light emitting surface of the stacked optical isolator 1 are arranged to be substantially parallel. The reason is as follows. First, the light incident on the light incident surface of the stacked optical isolator element 1 is not parallel light but light focused so as to form an image on the end face of the optical fiber. Therefore, the closer to the optical fiber, the smaller the effective light receiving diameter of the light incident surface is required to dispose the laminated optical isolator element 1. Therefore, by arranging the light incident surface of the capillary 51 and the light emitting surface of the multilayer optical isolator 1 substantially in parallel, the distance between the capillary 51 and the multilayer optical isolator 1 can be shortened, and the multilayer optical isolator 1 can be shortened. This is because the size of the device can be reduced.
[0066]
When attaching the optical isolator unit 9 to the end face of the ferrule 52, a mark indicating an inclined surface with respect to the optical axis is provided in advance on the optical isolator unit 9 and the ferrule 52, and the position is adjusted so that the marks match. , It is necessary to mount them at an optimum position such that each inclined surface becomes parallel.
[0067]
Since the adhesive for bonding each member needs to be hermetically sealed, it is desirable to use a thermosetting epoxy adhesive or the like used for assembling each member of the optical isolator unit 9.
[0068]
Further, as another embodiment of the optical component with an optical isolator of the present invention, an example in which the optical isolator unit of the present invention and a receptacle are combined will be described with reference to a side sectional view of FIG.
[0069]
The stub 63 incorporates a short optical fiber 65 inside, and one end is subjected to a PC polishing process and the other is obliquely polished, and is press-fitted and fixed to a press-fitting metal fitting 62, and then an elastic sleeve 64 is inserted. The optical isolator unit 9 of the present invention, which is the same as that described above, is fixed to the receptacle 67 using an adhesive 66.
[0070]
The material of the stub 63 is generally zirconia ceramics, and the end face on the side optically connected to the ferrule needs PC polishing with a radius of curvature of about 20 mm, and the end face on the opposite side is connected to the LD element. In order to reduce the reflected return light, it is necessary to grind the optical axis at an angle of about 6 to 8 degrees.
[0071]
The material used for the elastic sleeve 64 is preferably zirconia or phosphor bronze which is generally used, and the material used for the press fitting 62 and the shell 61 is press-fitted and fixed. Since a structure is used, a SUS-based material is preferably used.
[0072]
Even when the optical isolator unit 9 is attached to the end face of the receptacle 67, for the same reason as when the optical isolator unit 9 is attached to the ferrule, the light exit surface of the stacked optical isolator 1 and the light entrance surface of the stub 63 of the receptacle 67 are connected. The inclination is desirably substantially parallel, and it is desirable to attach to the optimum position while adjusting the position in the same manner.
[0073]
As the adhesive for adhering each member, a thermosetting epoxy adhesive or the like is preferably used as in the case of the ferrule.
[0074]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below.
[0075]
A 10 × 10 × 0.2 mm size entrance-side polarizer 2 and an exit-side polarizer 4 with an AR coat for air on one side and a 10 × 10 × 0.4 mm size with an adhesive AR coat on both sides After laminating the Faraday rotator 3 and applying an epoxy adhesive at that time, optically aligning the incident-side polarizer 2 and the exit-side polarizer so that the incident polarization direction becomes 45 °, and then the adhesive is cured. did.
[0076]
Then, as shown in FIG. 4B, in order to divide the laminated optical isolator element 1 into individual pieces, the laminated optical isolator element 1 is formed into a round shape of φ0.5 mm by ultrasonic processing, and further, a dicing line is parallel to the incident polarization direction. To obtain a stacked optical isolator element 1.
[0077]
Next, as shown in FIG. 1, the inner sleeve 5 and the bottom plate 7 were integrally formed by cutting using a milling machine using SF20T, and the through hole 8 was processed to have a diameter of 0.4 mm.
[0078]
The outer sleeve 6 is made of a permanent magnet made of SmCo material, and has a cylindrical shape with an outer diameter of 2.45 mm, an inner diameter of 1.5 mm, and a height of 1.5 mm. Therefore, the entire surface was plated with Ni.
[0079]
The laminated optical isolator element 1 produced as described above was fitted into the inner sleeve 5 as shown in FIG. 2 and was brought into contact with the bottom plate 7 so as to cover the through hole 8. Thereafter, a thermosetting epoxy-based adhesive 11 is continuously applied by a dispenser to a gap between the outer peripheral portion of the laminated optical isolator element 1 and the inner wall of the inner sleeve 5 and a peripheral portion of the bottom plate 7, and is made of the permanent magnet. The end surface of the outer sleeve 6 obliquely processed so as to have an angle of 8 ° was mounted on the adhesive 11 of the bottom plate 7, and the whole was heated and thermally cured to obtain the optical isolator unit 9 of the present invention. .
[0080]
This optical isolator unit 9 was combined with a ferrule member having an optical fiber as shown in FIG. The capillary 51 holding the optical fiber 53 is polished to 8 °, a thermosetting epoxy adhesive 55 is applied to the entire circumference of the end face of the ferrule 52, and then the optical isolator unit 9 produced above is mounted. After adjusting the surfaces so that they were substantially parallel to each other, aligning the optical axes, and performing thermosetting, an optical component with an optical isolator was obtained.
[0081]
The optical characteristics of the optical component with an optical isolator thus manufactured were measured. As a result, it was found that at a wavelength of 1310 nm and a temperature of 25 ° C., the insertion loss ≦ 0.3 dB and the isolation ≧ 30 dB. The airtightness of the closed space in which the optical isolator element 1 was mounted was measured by a helium leak test to find that it was 1 × 10 ^-8 atm. cc · sec. It was confirmed that both the optical characteristics and the airtightness were good.
[0082]
Table 1 shows the number of laminated optical isolator elements 1 in a large format and a cost comparison. When the large-sized shape is 0.5 × 0.6 mm, if the element shape is a square shape, the number of pieces becomes about 200. On the other hand, it has been found that in the substantially circular element in which a part of the arc is cut off according to the present invention, the number of chips is increased to about 270, which is about 1.4 times.
[0083]
Therefore, the unit cost per laminated optical isolator element having the same effective area can be reduced by about 0.7 times as compared with the conventional square optical isolator element.
[0084]
[Table 1]

[0085]
【The invention's effect】
According to the optical component using the optical isolator unit of the present invention, since the multilayer optical isolator element is completely hermetically sealed, the multilayer optical isolator element is not directly exposed to the external atmosphere, Even in a high-humidity state, the strength of the laminated portion of the optical isolator element does not decrease and the optical characteristics do not change, and high reliability can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an optical isolator unit of the present invention.
2 (a) to 2 (d) are side sectional views showing a manufacturing process of the optical isolator unit of the present invention.
FIGS. 3A to 3D are side sectional views showing a manufacturing process in another embodiment of the optical isolator unit of the present invention.
FIG. 4 (a) is a side sectional view showing a stacked optical isolator element of the present invention, and FIG. 4 (b) is a diagram illustrating a method of manufacturing the stacked optical isolator element of the present invention.
FIG. 5 is a side sectional view showing an embodiment of an optical component with an optical isolator according to the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing an embodiment of an optical component with an optical isolator according to the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view showing a conventional optical component with an optical isolator.
[Explanation of symbols]
1: stacked optical isolator element
2: Incident side polarizer
3: Faraday rotator
4: Output side polarizer
5: Inner sleeve
6: outer sleeve
7: Bottom plate
8: Through-hole
9: Optical isolator unit
11: adhesive
12: Bottom plate
13: Through-hole
14: Outer sleeve
15: Optical isolator unit
16: Medium dot-dash line
17: Middle broken line
51: Capillary
52: Ferrule
53: Optical fiber
54: Adhesive
55: Adhesive
56: Hole
61: Shell
62: Press fitting
63: Stub
64: Elastic sleeve
65: Short optical fiber
66: Adhesive
67: Receptacle

Claims (10)

光アイソレータ素子と、該光アイソレータ素子の外周側面を保持した内側スリーブと、該内側スリーブの周囲に備えた外側スリーブと、概略中央部に貫通孔を有し前記内側スリーブと前記外側スリーブの両端面に当接して気密封止された底板とからなり、前記光アイソレータ素子の外周側面が前記内側スリーブの内壁に固着され気密封止されていることを特徴とする光アイソレータユニット。An optical isolator element, an inner sleeve holding an outer peripheral side surface of the optical isolator element, an outer sleeve provided around the inner sleeve, and both end faces of the inner sleeve and the outer sleeve having a through hole in a substantially central portion. An optical isolator unit comprising a bottom plate hermetically sealed in contact with the inner sleeve, wherein an outer peripheral side surface of the optical isolator element is fixed to an inner wall of the inner sleeve and hermetically sealed. 前記貫通孔は、前記光アイソレータ素子の光入射面よりも小さく、該光入射面は前記貫通孔を完全に覆い隠すように前記底板に当接されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータユニット。2. The light emitting device according to claim 1, wherein the through hole is smaller than a light incident surface of the optical isolator element, and the light incident surface is in contact with the bottom plate so as to completely cover the through hole. 3. Optical isolator unit. 前記光アイソレータ素子は、少なくとも１つのファラデー回転子および少なくとも１つの偏光子を積層した積層型の光アイソレータであることを特徴とする請求項１または２記載の光アイソレータユニット。The optical isolator unit according to claim 1, wherein the optical isolator element is a stacked optical isolator in which at least one Faraday rotator and at least one polarizer are stacked. 前記内側スリーブと前記底板が、同一材料で一体形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光アイソレータユニット。The optical isolator unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner sleeve and the bottom plate are integrally formed of the same material. 前記外側スリーブは永久磁石であることを特徴とする請求項４記載の光アイソレータユニット。The optical isolator unit according to claim 4, wherein the outer sleeve is a permanent magnet. 前記外側スリーブの前記底板に当接する側の端面が、前記外側スリーブの中心軸に垂直な面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光アイソレータユニット。The optical isolator unit according to any one of claims 1 to 5, wherein an end surface of the outer sleeve that is in contact with the bottom plate is inclined with respect to a plane perpendicular to a center axis of the outer sleeve. . 前記光アイソレータ素子の外形が、円弧の一部が切り離された略円形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光アイソレータユニット。The optical isolator unit according to claim 1, wherein an outer shape of the optical isolator element has a substantially circular shape in which a part of an arc is cut off. 光部品の光入射側部材に、請求項１〜７のいずれかに記載の光アイソレータユニットの光アイソレータ素子の光出射側の外側スリーブ端面を当接させて、固着封止したことを特徴とする光アイソレータ付光部品。A light incident side member of an optical component, wherein an outer sleeve end surface on a light emitting side of the optical isolator element of the optical isolator unit according to any one of claims 1 to 7 is abutted and fixedly sealed. Optical component with optical isolator. 前記光部品が、フェルールであることを特徴とする請求項８記載の光アイソレータ付光部品。The optical component with an optical isolator according to claim 8, wherein the optical component is a ferrule. 前記光部品が、レセプタクルであることを特徴とする請求項８記載の光アイソレータ付光部品。The optical component with an optical isolator according to claim 8, wherein the optical component is a receptacle.

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