JP3582913B2 - 光アイソレータの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光計測等に使用されるファラデー効果を利用した光アイソレータに係り、特に、小型で量産性に優れた光アイソレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体レーザを光源とした光通信システムや、半導体レーザを使用した光応用機器が広範に利用されてきており、更に、その用途、及び規模が拡大している。
【０００３】
これら光通信システムや光応用機器の精度や安定性を向上させるため、半導体レーザへの戻り光を除去する目的に、光アイソレータが使用されている。
【０００４】
この光アイソレータの構成は、偏光子、検光子、ファラデー回転子からなる光学素子と、磁界発生用の永久磁石、及びそれらを固定保護するためのホルダーからなっている。
【０００５】
従来、各光学素子とホルダーとの固定接着の方法として、有機接着剤が使用されてきたが、長期にわたる接着力の安定性に乏しく、特に、温湿度等の環境変化に対して、特性が劣化していた。
【０００６】
このため、光通信用中継器等のように、長期間にわたる高度の信頼性を要求される光アイソレータには、従来の有機接着剤による固定法に代わり、金属融着法によって形成された光アイソレータが使用されている。
【０００７】
更に、本発明者は、以前に、図２及び図３に示すような量産性を向上した金属融着型光アイソレータを提案した。これは、図２に示すように、複数の光学素子が取り出せる大きさの光学材料の少なくとも片面に溝を形成し、メタライズ膜を形成した後、図３に示すように、光学素子どうしを半田接合し、その後、切断して、光アイソレータ１個分の光学素子を同時に複数個作製するものであり、更に、この光学素子をマグネット中に固定し、必要により、外部ホルダーを接合することにより、図４に示すような光アイソレータを完成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
半田接合された光学材料どうしの接合部分以外の対向する面の間には、僅かに隙間が形成される。これは、接合する光学面に形成されている反射防止膜どうしが接触することによって、損傷するのを防ぐためで、隙間は２〜２０μｍ程度に形成されている。しかしながら、半田接合後の切断において、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、この隙間に入り込み、洗浄後においても、十分に除去できず、損入損失を増大させるため、歩留を下げる原因となっていた。
【０００９】
従って、本発明の技術的課題は、上述の問題点を解決した歩留のよい、高信頼性の光アイソレータの製造方法を供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子とからなる光学材料の半田接合終了後、光学材料表面に撥水性の表面改質剤を塗布し、その後に切断することにより、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、光学材料間の隙間に入り込むのを防止し、更に、上記の塵埃などが一旦侵入したとしても、簡単な洗浄により除去でき、歩留を向上した光アイソレータの製造方法を提供できる。
【００１１】
以下、本発明の作用効果について説明する。光学材料表面に形成されている反射防止膜として、通常、２〜３層の屈折率が異なる材料の薄膜が形成されている。このうちで、最表面に形成される材料として多く使用されているものは、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３膜である。これらの材料は、表面エネルギーが高く、非常に活性であり、切削粉、水垢、ワックス等の塵埃に対して、強固に付着するよう反応する。
【００１２】
従って、撥水性の表面改質剤を反射防止膜の表面に塗布することにより、表面エネルギーを下げ、冷却水やワックスと表面改質剤との接触角を大きくし、光学材料間の隙間に冷却水やワックスが侵入するのを防ぐことができる。更に、切削粉が侵入した場合も、表面改質剤によって強固に付着せず、簡単な洗浄によって除去できる。
【００１３】
ここで、撥水性の表面改質剤としては、ふっ素系の樹脂に反応性の高い基を末端に持たせ、基材との密着力を高めたものが望ましい。この末端基として、反射防止膜として使用されているＳｉＯ２，ＴｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３に最も強力に反応するものには、一般に、カップリング剤と呼ばれるものが有効で、シラン系カップリング剤及びチタネート系カップリング剤がある。この中で、シラン系カップリング剤は、酸化物表面の（−０Ｈ）基、（−ＣＯＯＨ）基と化学反応し、強固に結合するため、表面改質剤として非常に好ましい。
【００１４】
更に、炭素の直鎖の官能基がふっ素に置換されたものは、フルオロアルキルシランと呼ばれ、反射防止膜に塗布した場合、表面に強固に結合しつつ、表面エネルギーを下げるため、切断時の切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、隙間に入り込むのを防止し、更に、一旦、侵入した上記の塵においても、簡単な洗浄により除去でき、特に望ましい。
【００１５】
一般に、これらのカップリング剤の働きは、被処理面上を１分子厚さに被覆できれば、十分な効果が得られ、それ以上に厚く被覆しても効果は変わらない。従って、溶剤により、０．０１〜５ｗｔ％程度の濃度で希釈した溶液中に、半田接合した光学材料をディッピングした後、加熱処理することで、光学材料表面の改質処理が行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例により、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（実施例）
板面が１１ｍｍ×１１ｍｍのサイズのルチル単結晶からなる板状の光学材料を偏光子及び検光子とし、又、１１ｍｍ×１１ｍｍの同一面積を持つ板状のガーネットをファラデー回転子とした。これらの光学材料に対して、溝形成、メタライズ膜形成を行った後、半田接合を行った。
【００１８】
この後、イソプロピルアルコールを溶媒として化１に示す構造式を持つパーフルオロアルキルシラン［東芝シリコーン（株）製］の０．５ｗｔ％溶液に半田接合を行った光学材料を３０分間ディッピングし、１２０℃で１時間乾燥した。
【００１９】
【化１】
【００２０】
その後、ダイシングソーにより、１．６ｍｍ×１．６ｍｍのサイズの光アイソレータ２５組分の光学素子を切り出した。
【００２１】
（比較例）
前述の実施例において、パーフルオロアルキルシランの塗布を行わず、切断を行った。
【００２２】
実施例及び比較例において、作製された光アイソレータの光学素子をマグネット中に固定し、挿入損失を比較した。
【００２３】
実施例及び比較例に対しての挿入損失のヒストグラムを図１に示す。
【００２４】
結晶自身の透過損失としては、ルチル単結晶１枚当り０．０１ｄＢであり、ガーネット単結晶１枚は、０．１５ｄＢであるため、３枚の結晶で０．１７ｄＢの損失となり、それ以上の損失の殆どが、切削粉、水垢、ワックス等の塵による損失となる。
【００２５】
図１より、従来法である比較例では、損失が大きく、しかも、ばらついているのに対して、実施例では、殆ど結晶自身の損失分だけであり、ほぼ揃っている。これは、塵が各素子の隙間に残っておらず、本発明の効果が十分であったことを示している。
【００２６】
以上、述べたように、本発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子を切り出す前の光学材料の半田接合終了後、光学材料表面に撥水性の表面改質剤を塗布し、その後に切断することにより、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、この隙間に入り込むのを防止し、更に、一旦、侵入した上記の塵についても、簡単な洗浄により除去でき、歩留を向上した光アイソレータの製造方法を提供できる。
【００２７】
なお、本発明の実施例において、表面処理剤の処理方法として、ディッピング法を使用したが、本発明の意図するところは、素子表面を表面処理することにあり、処理方法について、本発明の実施例に制限されない。
【００２８】
更に、本発明の実施例において、フルオロアルキルシランとして、直鎖炭素数７のものを使用したが、製法により、この直鎖炭素数を変更したものも合成でき、本発明の実施例と同様な効果が得られるため、フルオロアルキルシランの直鎖炭素数について、本発明の実施例に制限されない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、高信頼性光アイソレータの歩留を向上した製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例の測定結果を示す図。
【図２】光学材料から光学素子を作製する方法を説明する図。
【図３】光学材料から光学素子を作製する方法を説明する図。
【図４】光アイソレータの構造を示す断面図。
【符号の説明】
１ 偏光子
２ ガーネット単結晶板
３ 検光子
４ マグネット
５ 半田材
６ 外部ホルダー
７ 端部ホルダー
８ メタライズ膜
９ 光アイソレータ１組分の光学素子
１２ 溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光計測等に使用されるファラデー効果を利用した光アイソレータに係り、特に、小型で量産性に優れた光アイソレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体レーザを光源とした光通信システムや、半導体レーザを使用した光応用機器が広範に利用されてきており、更に、その用途、及び規模が拡大している。
【０００３】
これら光通信システムや光応用機器の精度や安定性を向上させるため、半導体レーザへの戻り光を除去する目的に、光アイソレータが使用されている。
【０００４】
この光アイソレータの構成は、偏光子、検光子、ファラデー回転子からなる光学素子と、磁界発生用の永久磁石、及びそれらを固定保護するためのホルダーからなっている。
【０００５】
従来、各光学素子とホルダーとの固定接着の方法として、有機接着剤が使用されてきたが、長期にわたる接着力の安定性に乏しく、特に、温湿度等の環境変化に対して、特性が劣化していた。
【０００６】
このため、光通信用中継器等のように、長期間にわたる高度の信頼性を要求される光アイソレータには、従来の有機接着剤による固定法に代わり、金属融着法によって形成された光アイソレータが使用されている。
【０００７】
更に、本発明者は、以前に、図２及び図３に示すような量産性を向上した金属融着型光アイソレータを提案した。これは、図２に示すように、複数の光学素子が取り出せる大きさの光学材料の少なくとも片面に溝を形成し、メタライズ膜を形成した後、図３に示すように、光学素子どうしを半田接合し、その後、切断して、光アイソレータ１個分の光学素子を同時に複数個作製するものであり、更に、この光学素子をマグネット中に固定し、必要により、外部ホルダーを接合することにより、図４に示すような光アイソレータを完成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
半田接合された光学材料どうしの接合部分以外の対向する面の間には、僅かに隙間が形成される。これは、接合する光学面に形成されている反射防止膜どうしが接触することによって、損傷するのを防ぐためで、隙間は２〜２０μｍ程度に形成されている。しかしながら、半田接合後の切断において、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、この隙間に入り込み、洗浄後においても、十分に除去できず、損入損失を増大させるため、歩留を下げる原因となっていた。
【０００９】
従って、本発明の技術的課題は、上述の問題点を解決した歩留のよい、高信頼性の光アイソレータの製造方法を供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子とからなる光学材料の半田接合終了後、光学材料表面に撥水性の表面改質剤を塗布し、その後に切断することにより、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、光学材料間の隙間に入り込むのを防止し、更に、上記の塵埃などが一旦侵入したとしても、簡単な洗浄により除去でき、歩留を向上した光アイソレータの製造方法を提供できる。
【００１１】
以下、本発明の作用効果について説明する。光学材料表面に形成されている反射防止膜として、通常、２〜３層の屈折率が異なる材料の薄膜が形成されている。このうちで、最表面に形成される材料として多く使用されているものは、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３膜である。これらの材料は、表面エネルギーが高く、非常に活性であり、切削粉、水垢、ワックス等の塵埃に対して、強固に付着するよう反応する。
【００１２】
従って、撥水性の表面改質剤を反射防止膜の表面に塗布することにより、表面エネルギーを下げ、冷却水やワックスと表面改質剤との接触角を大きくし、光学材料間の隙間に冷却水やワックスが侵入するのを防ぐことができる。更に、切削粉が侵入した場合も、表面改質剤によって強固に付着せず、簡単な洗浄によって除去できる。
【００１３】
ここで、撥水性の表面改質剤としては、ふっ素系の樹脂に反応性の高い基を末端に持たせ、基材との密着力を高めたものが望ましい。この末端基として、反射防止膜として使用されているＳｉＯ２，ＴｉＯ２，及びＡｌ２Ｏ３に最も強力に反応するものには、一般に、カップリング剤と呼ばれるものが有効で、シラン系カップリング剤及びチタネート系カップリング剤がある。この中で、シラン系カップリング剤は、酸化物表面の（−０Ｈ）基、（−ＣＯＯＨ）基と化学反応し、強固に結合するため、表面改質剤として非常に好ましい。
【００１４】
更に、炭素の直鎖の官能基がふっ素に置換されたものは、フルオロアルキルシランと呼ばれ、反射防止膜に塗布した場合、表面に強固に結合しつつ、表面エネルギーを下げるため、切断時の切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、隙間に入り込むのを防止し、更に、一旦、侵入した上記の塵においても、簡単な洗浄により除去でき、特に望ましい。
【００１５】
一般に、これらのカップリング剤の働きは、被処理面上を１分子厚さに被覆できれば、十分な効果が得られ、それ以上に厚く被覆しても効果は変わらない。従って、溶剤により、０．０１〜５ｗｔ％程度の濃度で希釈した溶液中に、半田接合した光学材料をディッピングした後、加熱処理することで、光学材料表面の改質処理が行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例により、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（実施例）
板面が１１ｍｍ×１１ｍｍのサイズのルチル単結晶からなる板状の光学材料を偏光子及び検光子とし、又、１１ｍｍ×１１ｍｍの同一面積を持つ板状のガーネットをファラデー回転子とした。これらの光学材料に対して、溝形成、メタライズ膜形成を行った後、半田接合を行った。
【００１８】
この後、イソプロピルアルコールを溶媒として化１に示す構造式を持つパーフルオロアルキルシラン［東芝シリコーン（株）製］の０．５ｗｔ％溶液に半田接合を行った光学材料を３０分間ディッピングし、１２０℃で１時間乾燥した。
【００１９】
【化１】
その後、ダイシングソーにより、１．６ｍｍ×１．６ｍｍのサイズの光アイソレータ２５組分の光学素子を切り出した。
【００２１】
（比較例）
前述の実施例において、パーフルオロアルキルシランの塗布を行わず、切断を行った。
【００２２】
実施例及び比較例において、作製された光アイソレータの光学素子をマグネット中に固定し、挿入損失を比較した。
【００２３】
実施例及び比較例に対しての挿入損失のヒストグラムを図１に示す。
【００２４】
結晶自身の透過損失としては、ルチル単結晶１枚当り０．０１ｄＢであり、ガーネット単結晶１枚は、０．１５ｄＢであるため、３枚の結晶で０．１７ｄＢの損失となり、それ以上の損失の殆どが、切削粉、水垢、ワックス等の塵による損失となる。
【００２５】
図１より、従来法である比較例では、損失が大きく、しかも、ばらついているのに対して、実施例では、殆ど結晶自身の損失分だけであり、ほぼ揃っている。これは、塵が各素子の隙間に残っておらず、本発明の効果が十分であったことを示している。
【００２６】
以上、述べたように、本発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子を切り出す前の光学材料の半田接合終了後、光学材料表面に撥水性の表面改質剤を塗布し、その後に切断することにより、切削粉、冷却水、及び光学材料固定用ワックスが、この隙間に入り込むのを防止し、更に、一旦、侵入した上記の塵についても、簡単な洗浄により除去でき、歩留を向上した光アイソレータの製造方法を提供できる。
【００２７】
なお、本発明の実施例において、表面処理剤の処理方法として、ディッピング法を使用したが、本発明の意図するところは、素子表面を表面処理することにあり、処理方法について、本発明の実施例に制限されない。
【００２８】
更に、本発明の実施例において、フルオロアルキルシランとして、直鎖炭素数７のものを使用したが、製法により、この直鎖炭素数を変更したものも合成でき、本発明の実施例と同様な効果が得られるため、フルオロアルキルシランの直鎖炭素数について、本発明の実施例に制限されない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、高信頼性光アイソレータの歩留を向上した製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例の測定結果を示す図。
【図２】光学材料から光学素子を作製する方法を説明する図。
【図３】光学材料から光学素子を作製する方法を説明する図。
【図４】光アイソレータの構造を示す断面図。
【符号の説明】
１ 偏光子
２ ガーネット単結晶板
３ 検光子
４ マグネット
５ 半田材
６ 外部ホルダー
７ 端部ホルダー
８ メタライズ膜
９ 光アイソレータ１組分の光学素子
１２ 溝
Claims (3)
- 複数の光アイソレータ用の光学素子が取り出せる大きさの光学材料の光学面にメタライズ膜を形成した後、光学材料どうしを半田接合し、その後、切断により個々の光学素子を作製する方法において、半田接合終了後、光学材料表面に撥水性の表面改質剤を塗布し、その後に切断することを特徴とする光アイソレータの製造方法。
- 請求項１記載の撥水性の表面改質剤は、シラン系カップリング剤であることを特徴とする光アイソレータの製造方法。
- 請求項１記載の撥水性の表面改質剤は、フルオロアルキルシランであることを特徴とする光アイソレータの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26938895A JP3582913B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 光アイソレータの製造方法 |
| CN95192601A CN1146245A (zh) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | 光隔离器用光学元件组件的制造方法 |
| PCT/JP1995/002740 WO1996020423A1 (fr) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Ensemble de dispositifs optiques pour isolateur optique et son procede de fabrication |
| EP95942297A EP0747747B1 (en) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Production method of optical device assembly for optical isolator |
| CA002184054A CA2184054A1 (en) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Optical device assembly for optical isolator and production method thereof |
| KR1019960704694A KR100286956B1 (ko) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | 광 아이솔레이터용 광학 소자 조립체 및 그 제조방법 |
| DE69503039T DE69503039T2 (de) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Verfahren zur herstellung einer optischen anordnung für optischen isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26938895A JP3582913B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 光アイソレータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990280A JPH0990280A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3582913B2 true JP3582913B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=17471719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26938895A Expired - Fee Related JP3582913B2 (ja) | 1994-12-27 | 1995-09-21 | 光アイソレータの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3582913B2 (ja) |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP26938895A patent/JP3582913B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0990280A (ja) | 1997-04-04 |
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