[go: up one dir, main page]

JP4456223B2 - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator Download PDF

Info

Publication number
JP4456223B2
JP4456223B2 JP2000086239A JP2000086239A JP4456223B2 JP 4456223 B2 JP4456223 B2 JP 4456223B2 JP 2000086239 A JP2000086239 A JP 2000086239A JP 2000086239 A JP2000086239 A JP 2000086239A JP 4456223 B2 JP4456223 B2 JP 4456223B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
bonding
faraday rotator
optical element
bonded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000086239A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001272631A (en
Inventor
聡明 渡邊
俊彦 流王
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2000086239A priority Critical patent/JP4456223B2/en
Priority to US09/812,554 priority patent/US6462872B2/en
Publication of JP2001272631A publication Critical patent/JP2001272631A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4456223B2 publication Critical patent/JP4456223B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光情報処理、光計測等に用いられる光アイソレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
光アイソレータは、光増幅器、半導体レーザ装置等に使用されている。
この光アイソレータは、2枚の偏光子の相対角度を約45°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約45°のファラデー回転子を挿入して互いに固定したものであり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。
【0003】
近年この光アイソレータに対しては、小型化、量産化、低価格化が強く要望されており、その対策として例えば、特開平10−227996号公報に開示されたような光アイソレータの開発利用が盛んになってきた。
図3(a)に示したように、この光アイソレータ20は、偏光子22A、22Bとファラデー回転子23から成る直方体の光学素子と直方体の磁石25A、25Bを平板状基板24に合金半田あるいは合成樹脂接着剤等で接合・固定した構造を有している。そして、図3(b)は光学素子と磁石とが基板に接合される場合の接合剤による接合面が基板表面の全面であることを示している。22dは偏光子の接合面を、23dはファラデー回転子の接合面を、25dは磁石の接合面をそれぞれ表している。
【0004】
このような構成の光アイソレータは、LD(レーザダイオード)モジュール内に搭載時に透過偏光方向の位置合わせが容易である、TEC(Thermo Electric Cooler)上に搭載可能である、小型化が容易である等の優位性があると考えられている。
【0005】
ところが、平面基板上に個々の光学素子を貼り合わせた形態の直方体状光学素子を平面基板に貼り付ける際、接合時の歪みにより所望の光学特性が得られないといった問題点が生じる。
【0006】
また光学素子の接合歪み回避のため予め光学素子を合成樹脂接着剤、特にシリコーン接着剤で接合することで歪み緩和を図ることも可能であることが知られている。しかし、この場合は基板と光学素子間の接合に十分な強度が得られず、取り扱い時に光アイソレータが破損してしまう危険性があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、光アイソレータ素子を基板上に接合・一体化し、高精度で組立て位置調整ができ、接合強度が高く、光学素子の接合歪みを回避し、光学特性に優れた信頼性の高い、低コストの光アイソレータを提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る光アイソレータは、少なくとも1つの偏光子および少なくとも1つのファラデー回転子から成り、それぞれを光透過面で貼り合わせた直方体の光学素子を基板に接合剤で接合・固定した光アイソレータにおいて、前記光学素子中のファラデー回転子が基板に接合されていない
ことを特徴としている。
【0009】
このように、直方体状光学素子中のファラデー回転子の対基板面のみが基板に接合されていないようにしておけば、接合後の光学素子の歪みを解消することができ、所望の光学特性が得られるようになる。さらに、光学素子の位置合わせは高精度で容易に行うことができ、光学素子を十分強力な接着強度で接合・固定することができるとともに、信頼性の高い、低コストの光アイソレータを提供することができる。
【0010】
この場合、光学素子中のファラデー回転子が基板に接合されないために、接合回避手段を設けることができる。
このように、光学素子中のファラデー回転子が基板に接合されないように、接合回避手段を設けておけば、確実にファラデー回転子を基板に接合することなく、接合後の光学素子の歪みを解消することができ、所望の光学特性が得られるとともに光学素子の位置合わせも高精度で強力に接合、固定することができる。
【0011】
この場合、接合回避手段が、接合剤をはじく材料とすることができる。
このように、接合回避手段としてファラデー回転子の対基板面に予め接合剤をはじく材料を付着しておけば、光学素子の対基板面に半田、合成樹脂接着剤等の接合剤を付着しても、ファラデー回転子の対基板面だけは接合剤がはじかれてしまい、他の接合剤の付いた接合面で基板に強固に接合させることができるとともに、接合後の光学素子の歪みを解消することができ、光学特性の劣化を回避することができる。
【0012】
そしてこの場合、接合回避手段を、基板とファラデー回転子の接合面の間に設けた間隙とすることができる。
このように、接合回避手段として、基板とファラデー回転子の接合面の間に間隙を設けても上記と同様の効果を挙げることができる。
【0013】
さらにこの場合、接合回避手段が、光学素子を構成するファラデー回転子の光透過面面積を偏光子の光透過面面積より小さく形成して貼り合わせたものとすることができる。
【0014】
このように、接合回避手段を、光学素子を構成するファラデー回転子の光透過面面積を偏光子の光透過面面積より小さく形成して貼り合わせたものとしてもレーザ等の光線透過には何等の影響を与えることなく、ファラデー回転子の対基板接合面に隙間を形成することができるので、他の面で接合強度を保ちつつ、光学素子の接合後の接合歪を回避することができるとともに所望の光学特性を得ることができる。
【0015】
加えて、接合回避手段を、ファラデー回転子以外の光学素子の側面部分に、ハンダ接合用メタライズを形成し、基板とハンダ接合されることにより構成されるものとすることができる。
このように、基板との接合にハンダを用いる場合には、接合回避手段として、光学素子の側面部分に、ハンダ接合用メタライズ形成時にファラデー回転子にはメタライズを施さず、ハンダ接合を行うことで、ファラデー回転子の基板に対する接合回避を行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、光アイソレータを取扱う際に、衝撃、落下等による機械的損傷や破壊を防止するため、接合強度の高い接合剤を使用すると光学素子に歪みが発生して、所望の光学特性が得られず、その改善策として接合歪みを緩和することができる接着剤としてシリコーン樹脂接着剤が有効で、光学特性の劣化を回避できることを見出した。しかし、シリコーン樹脂接着剤では高い接合強度が得られず、光アイソレータ取扱い時に光学素子が破損する危険性があった。
【0017】
そこで接合歪みの発生原因を種々検討した結果、この歪みは主にファラデー回転子に起因していることが判明した。このため、光アイソレータの光学素子中のファラデー回転子の対基板接合面に接合回避手段を設けることで接合歪みに起因した光学特性の劣化を回避できることを発想し、諸条件を精査して本発明を完成させた。
【0018】
図1(a)は、本発明の光アイソレータの構成の一例を示す説明図である。
この光アイソレータ1は、2枚の偏光子2A、2Bの相対角度を約45°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約45°のファラデー回転子3を挿入して互いに固定して成る直方体状の光学素子であり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。
【0019】
そして、図1(b)に見られるように基板4の光学素子接合面(偏光子の接合面2d、ファラデー回転子の接合面3c)上に光学素子を、磁石接合面5d上に直方体状の永久磁石5A、5Bをそれぞれ接合・固定した構造になっている。
【0020】
この場合、偏光子2A、2B、ファラデー回転子3の断面は共に矩形、特に正方形が好ましく、2枚の偏光子2A、2Bの間に45°ファラデー回転子3を挟んで光学素子を形成し、基板の中央に合成樹脂接着剤、例えばエポキシ樹脂接着剤で接合・固定するのがよい。また、耐熱性が要求される場合は、接合にハンダや低融点ガラスを用いて固定するのが良い。ファラデー回転子3は、ビスマス置換希土類鉄ガーネット等の単結晶板が多く用いられている。
【0021】
また、磁石5A、5Bは、例えばSm−Co永久磁石が用いられ、直方体に燒結、成型した磁石を、光軸に平行に着磁してファラデー回転子3の横に光軸に平行に並べて接合・固定することにより所望の光アイソレータ1が構成される。磁石の接合・固定にもエポキシ樹脂等の合成樹脂接着剤を使用するのがよい。
また、基板は、ステンレス鋼板(SUS304)を高精度に機械仕上げ加工したものが使用される。透明性を要する場合は、石英ガラス、GGG等が用いられる。
【0022】
ここで、本発明の光アイソレータの構造上の最大の特徴を説明する。
その特徴とするところは、図1(b)に示したように、光学素子中のファラデー回転子3が基板1に接合されないよう接合回避手段3cを設けて構成されていることである。
【0023】
接合回避手段の具体例としては、先ず第1に、ファラデー回転子の対基板接合面あるいは基板の対ファラデー回転子接合面に予め接合剤をはじく材料を塗布しておき、光学素子を基板に接合・固定した際に、ファラデー回転子の接合面で接合歪みが発生するのを回避しようとするものである。
【0024】
このように、接合回避手段としてファラデー回転子の対基板面に予め接合剤をはじく材料を付着しておけば、光学素子の対基板面に半田、合成樹脂接着剤等の接合剤を付着しても、ファラデー回転子の対基板面だけは接合剤がはじかれて接合することはなく、他の面で基板に強固に接合させることができるとともに、接合後の光学素子の歪みを解消することができ、光学特性の劣化を防止することができる。
【0025】
接合剤をはじく材料としては、具体的には合金半田の場合は、光学素子側面へのメタライズ無し層の形成であり、エポキシ樹脂接着剤の場合は、フッ素系樹脂コート等が好ましい。
【0026】
第2に、接合回避手段を、基板とファラデー回転子の接合面の間に設けた間隙とすることができる。
例えば、図2(a)に示したように、凹状段差付きの基板34は、基板の対ファラデー回転子接合面を彫り込んで凹状段差を形成したもので、光学素子を接合した場合に形成される間隙33cを接合回避手段3cとするものである。この場合、光学素子の接合剤による接合面は偏光子接合面32dである。
【0027】
また、図2(b)のように、凸状段差付きの基板44は、光学素子を形成する2枚の偏光子の接合面42dを平板状基板表面より凸状の段差として形成し、光学素子を接合した場合に、ファラデー回転子の対基板接合面との間に形成される間隙43cを接合回避手段3cとするものである。
【0028】
第3に、接合回避手段3cを、図2(c)に示したように、ファラデー回転子53の光透過面面積を偏光子52A、52Bの光透過面面積より小さく形成して貼り合わせて光学素子51を構成し、基板に接合した場合に、ファラデー回転子の対基板接合面と基板との間に形成される間隙53cを接合回避手段3cとするものである。この場合、光学素子の接合剤による接合面は偏光子の対基板接合面52dである。
【0029】
このように構成することによって、レーザ等の光線透過には何等の影響を与えることなく、ファラデー回転子の対基板接合面と基板との間に間隙を形成してファラデー回転子を直接接合することを防止することができる。従って、他の偏光子の接合面52dで接合強度を保ちつつ、光学素子の接合後に発生する接合歪を解消することができるとともに光学特性の劣化を回避することができる。
【0030】
本発明の光アイソレータは、以上説明したように構成することによって、次のような作用、効果を挙げることができる。
直方体状光学素子中のファラデー回転子の対基板接合面だけに、基板に接合されないような接合回避手段を設けておけば、接合後の光学素子の歪みを解消することができ、所望の光学特性が得られるようになる。さらに、光学素子の位置合わせは高精度で容易に行うことができ、他の接合面で光学素子を十分な接着強度で接合・固定することができるとともに、信頼性の高い、低コストの光アイソレータを提供することができる。
【0031】
【実施例】
以下本発明の実施例と比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜3、比較例1)
先ず光学素子を作製した。片面に対空気用無反射コーティングを、もう一方に対接着剤用無反射コーティングを施した偏光ガラス2枚と、両面に対接着剤用無反射コーティングを施したファラデー回転子を接着剤を介して、各々の対接着剤用無反射コーティングを施した面同士を向かい合わせて接合する。この時、偏光ガラス/ファラデー回転子/偏光ガラスの重ね合わせた光学素子に対して、順方向、逆方向から各々偏光を入射し、磁場中で、順方向挿入損失が最小に、逆方向挿入損失が最大になるように重ね合わせ、角度を調整しながら接合・固化を行う。この重ね合わせた光学素子を所定の大きさに切断し、貼り合わせ光学素子を形成する。
【0032】
この光学素子を用いて以下の光アイソレータを作製し光学特性を求めた。
光学素子と磁石を接合する基板は、接合箇所を確認するため、透明基板(石英、GGG)を用いて実験を行った。磁石はSm−Co永久磁石を2ケ使用した。
【0033】
実施例1は、ファラデー回転子の対基板接合面に接着剤のはじき材を塗布して接合回避手段とした。はじき材にはフッ素系樹脂を使用した。
【0034】
実施例2は、ファラデー回転子の対基板接合面と基板との間に間隙を設けたもので、実施例2−1は、基板表面のファラデー回転子接合面に凹状段差による0.3mm深さの間隙を形成した基板を使用した。実施例2−2は、基板表面の2ケ所の偏光子接合面を高くした凸状段差による0.3mm深さの間隙を形成した基板を使用した。また、実施例2−3は、ファラデー回転子の光透過面面積を偏光子の光透過面面積より小さく形成した光学素子を平板状基板に接合し、0.1mm深さの間隙を形成した。
【0035】
実施例3は、基板表面のファラデー回転子接合面に合成樹脂接着剤を全く塗布しないで間隙を形成した。実施例3ではエポキシ樹脂接着剤膜厚さ分の間隙が生じる。
【0036】
比較例1−1は、光学素子の対基板接合面、すなわちファラデー回転子の対基板接合面も含んで全面にエポキシ樹脂接着剤を塗布したもの、比較例1−2は、同じくシリコーン樹脂接着剤を塗布したものである。
【0037】
実施例2−1の図2(a)のように凹状の段差を間隙とした基板は、2.3mm巾×1.5mm奥行×0.5mm厚さの平板の中央に1.2mm巾×0.5mm奥行×0.3mm深さの段差を設けてある。また、実施例2−2の図2(b)に示したように、凸状の段差の間に設けた間隙は、2ケの1.2mm巾×0.5mm奥行×0.3mm高さの直方体を偏光子の位置に合わせて作製したことにより形成され、1.2mm巾×0.5mm奥行である。実施例2−3のファラデー回転子の光透過面面積は、偏光子のそれに比し、8.5%小さいものとした。
【0038】
各例につき、試料を10個づつ作製し、逆方向挿入損失を測定し、衝撃破壊試験を行って総合判定し、その結果を表1にまとめて記載した。各試験方法と判定基準は次の通りである。
(a)逆方向挿入損失の判定基準は、≧38dBとした。
(b)衝撃破壊試験:光学特性を測定した後、6方向につき各5回の2000G衝撃試験を行った。この試験によって光学素子または磁石の剥離のないものを合格とする。
【0039】
【表1】

Figure 0004456223
【0040】
表1から明らかなように、ファラデー回転子の対基板接合面と基板表面との間に接合回避手段を設けて接合・固定した光アイソレータが、接合歪みを回避して光学特性に優れ、接合強度も充分満足することができるものであることがわかる。
【0041】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0042】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の光アイソレータは、小型化されてLDモジュール内に組み込むのに適しており、光学素子を良好な光学特性となる最適位置に偏光面を調整することが極めて容易で、かつ光学素子の対基板接合強度が極めて高く、さらに接合応力を受けることがなく、そのため大きな逆方向挿入損失を有する信頼性の高い光アイソレータを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光アイソレータの構成例を示す説明図である。
(a)斜視図、(b)光学素子および磁石と基板との接合面の状態を表す断面図。
【図2】本発明の光アイソレータのファラデー回転子の対基板接合面または基板表面に設けられる接合回避手段を表す説明図である。
(a)凹状の段差による間隙を接合回避手段とした、(b)凸状の段差による間隙を接合回避手段とした、(c)ファラデー回転子の光透過面面積を縮小してできた間隙を接合回避手段とした。
【図3】従来の光アイソレータの構成例を示す説明図である。
(a)斜視図、(b)光学素子および磁石と基板との接合面の状態を表す断面図。
【符号の説明】
1、20…光アイソレータ、
2A、2B、22A、22B、52A、52B…偏光子(偏光ガラス)、
3、23、53…ファラデー回転子、 4、24、…平板状基板、
34、44…段差を有する基板、 51…光学素子、
5A、5B、25A、25B…永久磁石
2d、22d、32d、42d、…基板の偏光子接合面、
52d…偏光子の基板接合面、
3c…ファラデー回転子の接合回避手段を設ける部分、
33c、43c、53c…間隙、 23d…基板のファラデー回転子接合面、
5d、25d…基板の永久磁石接合面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical isolator used for optical communication, optical information processing, optical measurement, and the like.
[0002]
[Prior art]
Optical isolators are used in optical amplifiers, semiconductor laser devices, and the like.
In this optical isolator, the relative angle between two polarizers is set to about 45 °, and a Faraday rotator with a Faraday rotation angle of about 45 ° is inserted between them to fix them together. It has a function of transmitting light and blocking light in the reverse direction.
[0003]
In recent years, there has been a strong demand for miniaturization, mass production, and cost reduction for this optical isolator. For example, the optical isolator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-227996 has been developed and utilized. It has become.
As shown in FIG. 3 (a), this optical isolator 20 includes a rectangular parallelepiped optical element composed of polarizers 22A and 22B and a Faraday rotator 23 and a rectangular parallelepiped magnet 25A and 25B, which are alloyed or synthesized on a flat substrate 24. It has a structure that is bonded and fixed with a resin adhesive. FIG. 3B shows that the bonding surface by the bonding agent when the optical element and the magnet are bonded to the substrate is the entire surface of the substrate surface. 22d represents a bonding surface of the polarizer, 23d represents a bonding surface of the Faraday rotator, and 25d represents a bonding surface of the magnet.
[0004]
The optical isolator having such a configuration can be easily mounted on a TEC (Thermo Electric Cooler), easily aligned in the LD (laser diode) module, and can be easily miniaturized. It is believed that there is an advantage.
[0005]
However, when a rectangular parallelepiped optical element in which individual optical elements are bonded to a flat substrate is bonded to the flat substrate, there arises a problem that desired optical characteristics cannot be obtained due to distortion during bonding.
[0006]
It is also known that distortion can be mitigated by previously bonding the optical element with a synthetic resin adhesive, particularly a silicone adhesive, in order to avoid bonding distortion of the optical element. However, in this case, sufficient strength cannot be obtained for bonding between the substrate and the optical element, and the optical isolator may be damaged during handling.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems. The optical isolator element is bonded and integrated on the substrate, the assembly position can be adjusted with high accuracy, the bonding strength is high, and the bonding distortion of the optical element is avoided. An object of the present invention is to provide a reliable and low-cost optical isolator having excellent optical characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an optical isolator according to the present invention includes at least one polarizer and at least one Faraday rotator, and a rectangular parallelepiped optical element bonded with a light transmission surface to a substrate with a bonding agent. In the bonded / fixed optical isolator, the Faraday rotator in the optical element is not bonded to the substrate .
[0009]
In this way, if only the surface of the Faraday rotator in the rectangular parallelepiped optical element facing the substrate is not bonded to the substrate, distortion of the optical element after bonding can be eliminated, and desired optical characteristics can be obtained. It will be obtained. Furthermore, the optical element can be easily aligned with high accuracy, and the optical element can be bonded and fixed with sufficiently strong adhesive strength, and a highly reliable and low-cost optical isolator is provided. Can do.
[0010]
In this case, since the Faraday rotator in the optical element is not bonded to the substrate, a bonding avoiding means can be provided .
In this way, if a means for avoiding bonding is provided so that the Faraday rotator in the optical element is not bonded to the substrate, the distortion of the optical element after bonding is eliminated without reliably bonding the Faraday rotator to the substrate. In addition, desired optical characteristics can be obtained, and alignment of the optical element can be strongly bonded and fixed with high accuracy.
[0011]
In this case, the joining avoiding means can be a material that repels the joining agent .
As described above, if a material that repels the bonding agent is previously attached to the surface of the Faraday rotator as a bonding avoidance means, a bonding agent such as solder or synthetic resin adhesive is attached to the surface of the optical element. However, the bonding agent is repelled only on the surface of the Faraday rotator facing the substrate, and the bonding surface with another bonding agent can be firmly bonded to the substrate and the distortion of the optical element after bonding is eliminated. And deterioration of the optical characteristics can be avoided.
[0012]
In this case, the bonding avoiding means can be a gap provided between the bonding surface of the substrate and the Faraday rotator .
As described above, the same effect as described above can be obtained even if a gap is provided between the bonding surface of the substrate and the Faraday rotator as the bonding avoidance means.
[0013]
Further, in this case, the joining avoiding means may be formed by bonding the light transmitting surface area of the Faraday rotator constituting the optical element smaller than the light transmitting surface area of the polarizer .
[0014]
As described above, even if the joining avoiding means is formed by bonding the light transmitting surface area of the Faraday rotator constituting the optical element to be smaller than the light transmitting surface area of the polarizer, there is nothing for transmitting light such as a laser. Since a gap can be formed on the Faraday rotator-to-substrate bonding surface without affecting the bonding, it is possible to avoid bonding distortion after bonding of the optical element while maintaining bonding strength on the other surface. Can be obtained.
[0015]
In addition, the bonding avoiding means may be configured by forming solder bonding metallization on the side surface portion of the optical element other than the Faraday rotator and soldering to the substrate .
As described above, when solder is used for bonding to the substrate, the Faraday rotator is not subjected to metallization when soldering metallization is formed on the side surface portion of the optical element as a bonding avoidance means. Thus, it is possible to avoid joining the Faraday rotator to the substrate.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
In order to prevent mechanical damage and destruction due to impact, drop, etc. when handling the optical isolator, the present inventors use the bonding agent having a high bonding strength to cause distortion in the optical element, resulting in desired optical characteristics. As a remedy, it was found that a silicone resin adhesive is effective as an adhesive that can alleviate joint distortion, and deterioration of optical properties can be avoided. However, the silicone resin adhesive does not provide high bonding strength, and there is a risk that the optical element may be damaged when the optical isolator is handled.
[0017]
Thus, as a result of various investigations on the cause of the joint distortion, it was found that this distortion was mainly caused by the Faraday rotator. For this reason, it was conceived that optical property deterioration due to bonding distortion can be avoided by providing bonding avoidance means on the surface of the Faraday rotator to the substrate bonding surface in the optical element of the optical isolator. Was completed.
[0018]
FIG. 1A is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the optical isolator of the present invention.
This optical isolator 1 is formed by setting a relative angle between two polarizers 2A and 2B to about 45 °, and inserting a Faraday rotator 3 having a Faraday rotation angle of about 45 ° between them to fix them. It is a rectangular parallelepiped optical element, and has a function of transmitting light in the forward direction and blocking light in the reverse direction.
[0019]
As shown in FIG. 1B, the optical element is formed on the optical element bonding surface (polarizer bonding surface 2d, Faraday rotator bonding surface 3c) of the substrate 4, and the rectangular parallelepiped shape is formed on the magnet bonding surface 5d. The permanent magnets 5A and 5B are joined and fixed.
[0020]
In this case, the cross sections of the polarizers 2A and 2B and the Faraday rotator 3 are both rectangular, particularly preferably square, and an optical element is formed by sandwiching the 45 ° Faraday rotator 3 between the two polarizers 2A and 2B. It is preferable to bond and fix to the center of the substrate with a synthetic resin adhesive such as an epoxy resin adhesive. In addition, when heat resistance is required, it is preferable to use solder or low melting point glass for bonding. As the Faraday rotator 3, a single crystal plate such as bismuth-substituted rare earth iron garnet is often used.
[0021]
The magnets 5A and 5B are made of, for example, Sm-Co permanent magnets. The magnets sintered and molded in a rectangular parallelepiped are magnetized in parallel to the optical axis, and are arranged next to the Faraday rotator 3 in parallel to the optical axis. A desired optical isolator 1 is configured by fixing. It is preferable to use a synthetic resin adhesive such as an epoxy resin for joining and fixing the magnet.
Further, a substrate obtained by machining a stainless steel plate (SUS304) with high accuracy is used. When transparency is required, quartz glass, GGG, or the like is used.
[0022]
Here, the maximum structural features of the optical isolator of the present invention will be described.
The feature is that, as shown in FIG. 1B, the Faraday rotator 3 in the optical element is provided with a joining avoiding means 3c so as not to be joined to the substrate 1.
[0023]
As a specific example of the bonding avoiding means, first, a material that repels a bonding agent is applied in advance to the Faraday rotator bonding surface or the Faraday rotator bonding surface of the substrate, and the optical element is bonded to the substrate. -It is intended to avoid the occurrence of joint distortion at the joint surface of the Faraday rotator when fixed.
[0024]
As described above, if a material that repels the bonding agent is previously attached to the surface of the Faraday rotator as a bonding avoidance means, a bonding agent such as solder or synthetic resin adhesive is attached to the surface of the optical element. However, only the surface of the Faraday rotator facing the substrate is not repelled and bonded, and the other surface can be firmly bonded to the substrate, and the distortion of the optical element after bonding can be eliminated. And deterioration of optical characteristics can be prevented.
[0025]
As a material for repelling the bonding agent, specifically, in the case of alloy solder, a non-metallized layer is formed on the side surface of the optical element, and in the case of an epoxy resin adhesive, a fluorine resin coating or the like is preferable.
[0026]
Secondly, the bonding avoiding means can be a gap provided between the bonding surface of the substrate and the Faraday rotator.
For example, as shown in FIG. 2A, the substrate 34 with a concave step is formed by engraving the anti-Faraday rotator bonding surface of the substrate to form a concave step, and is formed when optical elements are bonded. The gap 33c is used as the joining avoiding means 3c. In this case, the bonding surface of the optical element by the bonding agent is the polarizer bonding surface 32d.
[0027]
Further, as shown in FIG. 2B, the substrate 44 with a convex step is formed such that the joining surface 42d of the two polarizers forming the optical element is formed as a convex step from the surface of the flat substrate. In this case, the gap 43c formed between the Faraday rotator and the surface to be bonded to the substrate is used as the bonding avoiding means 3c.
[0028]
Third, as shown in FIG. 2 (c), the bonding avoiding means 3c is optically bonded by forming the light transmitting surface area of the Faraday rotator 53 smaller than the light transmitting surface areas of the polarizers 52A and 52B. When the element 51 is configured and bonded to the substrate, the gap 53c formed between the substrate-to-substrate bonding surface of the Faraday rotator and the substrate serves as the bonding avoiding means 3c. In this case, the bonding surface of the optical element with the bonding agent is the polarizer-to-substrate bonding surface 52d.
[0029]
With this configuration, the Faraday rotator can be directly joined by forming a gap between the Faraday rotator-to-substrate bonding surface and the substrate without any effect on the transmission of light from a laser or the like. Can be prevented. Therefore, while maintaining the bonding strength at the bonding surface 52d of the other polarizer, it is possible to eliminate the bonding distortion generated after the bonding of the optical element and to avoid the deterioration of the optical characteristics.
[0030]
By configuring the optical isolator of the present invention as described above, the following operations and effects can be obtained.
If a means for avoiding bonding to the substrate is provided only on the Faraday rotator-to-substrate bonding surface in the rectangular parallelepiped optical element, distortion of the optical element after bonding can be eliminated and desired optical characteristics can be eliminated. Can be obtained. Furthermore, the optical elements can be easily aligned with high accuracy, and the optical elements can be bonded and fixed with sufficient bonding strength on other bonding surfaces, and a highly reliable and low-cost optical isolator. Can be provided.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
(Examples 1 to 3, Comparative Example 1)
First, an optical element was produced. Two polarizing glasses with anti-reflective coating for air on one side and anti-reflective coating for adhesive on the other side, and a Faraday rotator with anti-reflective coating for adhesive on both sides via adhesive Then, the surfaces coated with the anti-reflection coating for each adhesive are bonded face to face. At this time, polarized light is incident from the forward direction and the reverse direction on the optical element laminated with the polarizing glass / Faraday rotator / polarizing glass, respectively, and the forward insertion loss is minimized in the magnetic field. Are overlapped so that the maximum is possible, and bonding and solidification are performed while adjusting the angle. The superposed optical element is cut into a predetermined size to form a bonded optical element.
[0032]
Using this optical element, the following optical isolators were fabricated and optical characteristics were determined.
Experiments were conducted using a transparent substrate (quartz, GGG) as a substrate for bonding the optical element and the magnet in order to confirm the bonding location. As the magnet, two Sm-Co permanent magnets were used.
[0033]
In Example 1, an adhesive repellent material was applied to the surface of the Faraday rotator which was to be bonded to the substrate, thereby providing a bonding avoidance means. A fluorine resin was used as the repellent material.
[0034]
In Example 2, a gap is provided between the Faraday rotator-to-substrate bonding surface and the substrate. In Example 2-1, the Faraday rotator bonding surface on the substrate surface has a depth of 0.3 mm due to a concave step. A substrate in which a gap was formed was used. In Example 2-2, a substrate in which a gap of 0.3 mm depth was formed by a convex step with the two polarizer bonding surfaces on the substrate surface being raised was used. In Example 2-3, an optical element in which the light transmission surface area of the Faraday rotator was smaller than the light transmission surface area of the polarizer was bonded to a flat substrate to form a gap having a depth of 0.1 mm.
[0035]
In Example 3, a gap was formed without applying any synthetic resin adhesive to the Faraday rotator joint surface of the substrate surface. In Example 3, a gap corresponding to the film thickness of the epoxy resin adhesive is generated.
[0036]
Comparative Example 1-1 was obtained by applying an epoxy resin adhesive to the entire surface including the surface to be bonded to the substrate of the optical element, that is, the surface to be bonded to the Faraday rotator, and Comparative Example 1-2 was also a silicone resin adhesive. Is applied.
[0037]
As shown in FIG. 2A of Example 2-1, a substrate having a concave step as a gap is 1.2 mm wide × 0 at the center of a 2.3 mm wide × 1.5 mm deep × 0.5 mm thick flat plate. A step of 5 mm depth × 0.3 mm depth is provided. Further, as shown in FIG. 2B of Example 2-2, the gap provided between the convex steps is two 1.2 mm width × 0.5 mm depth × 0.3 mm height. It is formed by making a rectangular parallelepiped according to the position of the polarizer, and is 1.2 mm wide × 0.5 mm deep. The light transmission surface area of the Faraday rotator of Example 2-3 was 8.5% smaller than that of the polarizer.
[0038]
For each example, ten samples were prepared, the reverse insertion loss was measured, an impact fracture test was performed, and a comprehensive judgment was made. The results are summarized in Table 1. Each test method and criteria are as follows.
(A) The criterion for the reverse insertion loss was ≧ 38 dB.
(B) Impact fracture test: After measuring the optical properties, five 2000G impact tests were performed for each of the six directions. By this test, an optical element or a magnet that does not peel off is accepted.
[0039]
[Table 1]
Figure 0004456223
[0040]
As is clear from Table 1, the optical isolator, which is bonded and fixed by providing a bonding avoidance means between the Faraday rotator's surface to substrate bonding surface and the substrate surface, avoids bonding distortion and has excellent optical characteristics and bonding strength. It can be seen that it can be fully satisfied.
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, the optical isolator of the present invention is suitable for being miniaturized and incorporated in an LD module, and it is extremely important to adjust the plane of polarization of the optical element to an optimal position that provides good optical characteristics. An optical isolator that is easy and has a very high bonding strength with respect to the substrate and is not subjected to bonding stress, and thus has a large reverse insertion loss and can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of an optical isolator according to the present invention.
(A) Perspective view, (b) Sectional drawing showing the state of the joint surface of an optical element and a magnet, and a board | substrate.
FIG. 2 is an explanatory view showing a bonding avoiding means provided on the surface to be bonded to the substrate of the Faraday rotator or the substrate surface of the optical isolator of the present invention.
(A) A gap formed by a concave step was used as a joining avoiding means, (b) a gap formed by a convex step was used as a joining avoiding means, and (c) a gap formed by reducing the light transmission surface area of the Faraday rotator. The joining avoidance means was used.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional optical isolator.
(A) Perspective view, (b) Sectional drawing showing the state of the joint surface of an optical element and a magnet, and a board | substrate.
[Explanation of symbols]
1, 20 ... optical isolator,
2A, 2B, 22A, 22B, 52A, 52B ... Polarizer (polarizing glass),
3, 23, 53 ... Faraday rotator, 4, 24, ... flat substrate,
34, 44 ... Substrate having a step, 51 ... Optical element,
5A, 5B, 25A, 25B ... permanent magnets ,
2d, 22d, 32d, 42d,...
52d ... substrate bonding surface of the polarizer,
3c: A portion for providing a Faraday rotator joint avoiding means,
33c, 43c, 53c ... gap, 23d ... Faraday rotator joint surface of the substrate,
5d, 25d ... permanent magnet joint surfaces of the substrate.

Claims (5)

少なくとも1つの偏光子および少なくとも1つのファラデー回転子から成り、それぞれを光透過面で貼り合わせた直方体の光学素子の光透過面以外の少なくとも一側面に基板接合剤で接合・固定した光アイソレータにおいて、前記光学素子中のファラデー回転子が基板に接合されていないことを特徴とする光アイソレータ。In an optical isolator comprising at least one polarizer and at least one Faraday rotator , wherein a substrate is bonded and fixed to at least one side surface other than the light transmission surface of a rectangular parallelepiped optical element bonded with each other by a light transmission surface . The optical isolator is characterized in that the Faraday rotator in the optical element is not bonded to the substrate. 前記ファラデー回転子が基板に接合されないようにするための接合回避手段として、接合剤をはじく材料を有することを特徴とする請求項に記載した光アイソレータ。 2. The optical isolator according to claim 1 , wherein the Faraday rotator has a material that repels a bonding agent as a bonding avoidance means for preventing the Faraday rotator from being bonded to the substrate . 前記ファラデー回転子が基板に接合されないようにするための接合回避手段として、基板とファラデー回転子の接合面の間に設けた間隙を有するものであることを特徴とする請求項または請求項に記載した光アイソレータ。 As bonding avoidance means for the Faraday rotator from being bonded to the substrate, according to claim 1 or claim 2, characterized in that with a gap provided between the joining surfaces of the substrate and the Faraday rotator The optical isolator described in 1. 前記ファラデー回転子が基板に接合されないようにするための接合回避手段として、光学素子を構成するファラデー回転子の光透過面面積を偏光子の光透過面面積より小さく形成して貼り合わせたものであることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれか1項に記載した光アイソレータ。 As a means for avoiding the Faraday rotator from being bonded to the substrate, the light transmitting surface area of the Faraday rotator constituting the optical element is made smaller than the light transmitting surface area of the polarizer and bonded together. optical isolator set forth in any one of claims 1 to 3, characterized in that. 前記ファラデー回転子が基板に接合されないようにするための接合回避手段として、ファラデー回転子以外の光学素子の側面部分に、ハンダ接合用メタライズを形成し、基板とハンダ接合されることにより構成されることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれか1項に記載した光アイソレータ。 As a means for avoiding the Faraday rotator from being bonded to the substrate, solder bonding metallization is formed on the side surface portion of the optical element other than the Faraday rotator, and the substrate is soldered to the substrate. optical isolator set forth in any one of claims 1 to 4, characterized in that.
JP2000086239A 2000-03-22 2000-03-27 Optical isolator Expired - Fee Related JP4456223B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000086239A JP4456223B2 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Optical isolator
US09/812,554 US6462872B2 (en) 2000-03-22 2001-03-21 Optical isolator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000086239A JP4456223B2 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Optical isolator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001272631A JP2001272631A (en) 2001-10-05
JP4456223B2 true JP4456223B2 (en) 2010-04-28

Family

ID=18602442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000086239A Expired - Fee Related JP4456223B2 (en) 2000-03-22 2000-03-27 Optical isolator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4456223B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001272631A (en) 2001-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3924104B2 (en) Ferrule connection type optical isolator with optical fiber
JP4548988B2 (en) Receptacle with optical isolator and its assembly method
JP4456223B2 (en) Optical isolator
US6462872B2 (en) Optical isolator
JP3990088B2 (en) Optical isolator
JP2003255269A (en) Optical isolator
JPH11167085A (en) Optical isolator and optical fiber terminal with optical isolator
JP2000241765A (en) Faraday rotator and optical isolator
JP4491530B2 (en) Optical isolator
JP4540155B2 (en) Optical isolator
JP4403239B2 (en) Optical isolator
JP2020194149A (en) Optical element, manufacturing method thereof, optical isolator, and optical transmission device
JP3973975B2 (en) Optical isolator
JP4325839B2 (en) Optical isolator
JP4683916B2 (en) Optical isolator
US20030002128A1 (en) Optical isolator
JP2003222824A (en) Optical isolator
JP4683852B2 (en) Optical isolator
JP4429010B2 (en) Optical isolator
WO2003001276A1 (en) Optical isolator
JP4550209B2 (en) Optical isolator
JP3556010B2 (en) Optical isolator
JP2005215328A (en) Optical isolator
JP2003090984A (en) Embedded optical isolator
JP2006267434A (en) Optical isolator and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080902

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100119

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4456223

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160212

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees