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JP4403239B2 - Optical isolator - Google Patents
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JP4403239B2 - Optical isolator - Google Patents

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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Description

本発明は主として光通信システム等に用いられる光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等のパッシブ光デバイスとして好適な光アイソレータに関するものである。   The present invention relates to an optical isolator suitable as a passive optical device such as an optical communication module, a semiconductor laser module, and an optical amplifier mainly used in an optical communication system.

光アイソレータは、光ファイバでの光通信システムにおけるキーデバイスの1つであり、光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等において、光路系の光部品からのレーザダイオード(以下、LD)光源側への反射戻り光の防止や、光増幅器内部での光の共振の発生を防止するために用いられている。これらの光アイソレータは、LD光源と光ファイバとの間、或いは2本の対向した光ファイバの間に、偏光子、ファラデー回転子、及び他の一方の偏光子(検光子とも云う。)の光学素子を組み合わせ、更に前記ファラデー回転子の周囲に前記ファラデー回転子を飽和磁化させるためのマグネットを配置させたものである。   An optical isolator is one of key devices in an optical communication system using an optical fiber. In an optical communication module, a semiconductor laser module, an optical amplifier, and the like, a laser diode (hereinafter referred to as LD) light source side from an optical component in an optical path system is used. This is used to prevent the reflected return light of the light and the occurrence of light resonance inside the optical amplifier. These optical isolators are optical elements of a polarizer, a Faraday rotator, and another polarizer (also referred to as an analyzer) between an LD light source and an optical fiber or between two opposed optical fibers. The elements are combined, and a magnet for saturation magnetization of the Faraday rotator is arranged around the Faraday rotator.

具体的な偏波依存型光アイソレータ(以下、光アイソレータ)の構成は、例えば「1段型」の場合には、2枚の偏光子の光信号透過面における偏光透過方向の相対角度が約45度異なるように対面配置させると共に、それらの偏光子の間に、飽和磁場内で所定の波長においてファラデー回転角が約45度となる厚みを有するファラデー回転子を1枚配置させて、互いに保持固定させて成るものである。以上の構成により、順方向の光信号は透過させ、逆方向の光信号を遮断する作用を有する。   For example, in the case of a “single-stage type” configuration of a polarization-dependent optical isolator (hereinafter referred to as an optical isolator), the relative angle of the polarization transmission direction on the optical signal transmission surface of the two polarizers is about 45. The two Faraday rotators with a thickness of about 45 degrees at a given wavelength in a saturated magnetic field are placed between the polarizers so that they face each other, and are held and fixed together. It is made up of. With the above configuration, the forward optical signal is transmitted and the reverse optical signal is blocked.

そして、上記の光アイソレータにおいては、最近、小型化及び量産化による低価格化が強く望まれており、製造時における組立工数を減じ、或いは各偏光子間の偏光透過方向の回転調整作業を軽減させるための方策の1つとして、例えば平板状の偏光子及びファラデー回転子と直方体のマグネットとを、平板状の取付基板上に固定した構造を有する光アイソレータが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開平10−227996号(第2−4頁、第1図)
In the above optical isolators, recently, there has been a strong demand for cost reduction by downsizing and mass production, which reduces the number of assembly steps at the time of manufacture or reduces the rotation adjustment work of the polarization transmission direction between the polarizers. For example, an optical isolator having a structure in which, for example, a plate-shaped polarizer and a Faraday rotator and a rectangular parallelepiped magnet are fixed on a plate-shaped mounting substrate has been proposed (for example, Patent Documents). 1).
JP-A-10-227996 (page 2-4, FIG. 1)

図4は、このような光アイソレータ100を示す概略斜視図である。光アイソレータ100を構成する2枚の偏光子1a、1bは、予め所定方向に偏光透過方向が設定されるように平板状に切り出され、ファラデー回転子2も同様に平板状に切り出される。より詳説すると、まず偏光子1aを所定方向に偏光透過方向が設定されるように切り出し、次に、飽和磁場内で光信号の偏光方向が所定方向に回転したときに、その偏光方向が偏光子1aの偏光透過方向と相対的に45度異なるようにファラデー回転子2を切り出す。最後に偏光子1bを、その偏光透過方向が偏光子1aの偏光透過方向と相対的に45度異なると共にファラデー回転子2の回転方向に一致するように切り出す。   FIG. 4 is a schematic perspective view showing such an optical isolator 100. The two polarizers 1a and 1b constituting the optical isolator 100 are cut out in a flat plate shape so that the polarization transmission direction is set in a predetermined direction in advance, and the Faraday rotator 2 is cut out in a flat plate shape as well. In more detail, first, the polarizer 1a is cut out so that the polarization transmission direction is set in a predetermined direction, and then, when the polarization direction of the optical signal is rotated in the predetermined direction in the saturation magnetic field, the polarization direction is changed to the polarizer. The Faraday rotator 2 is cut out so as to be 45 degrees different from the polarization transmission direction of 1a. Finally, the polarizer 1b is cut out so that its polarization transmission direction is 45 degrees different from the polarization transmission direction of the polarizer 1a and coincides with the rotation direction of the Faraday rotator 2.

切り出された偏光子1a、1b及びファラデー回転子2(以下、必要に応じて光学素子と云う)と、マグネット3、3とは図示しない半田等の固定手段によって1つの平板状の取付基板4上に固定される。その際、マグネット3、3はその着磁方向が光アイソレータ100の光軸と平行になるように着磁される。以上により光アイソレータ100が形成される。   The cut out polarizers 1a and 1b and the Faraday rotator 2 (hereinafter referred to as an optical element if necessary) and the magnets 3 and 3 are mounted on one flat mounting substrate 4 by a fixing means such as solder (not shown). Fixed to. At that time, the magnets 3 and 3 are magnetized so that the magnetization direction thereof is parallel to the optical axis of the optical isolator 100. Thus, the optical isolator 100 is formed.

しかしながら、図4に示すような光アイソレータ100の構成では、1つの取付基板4の同一平面上に光学素子とマグネット3、3を配置するため、以下に示すような幾つかの問題がある。   However, in the configuration of the optical isolator 100 as shown in FIG. 4, the optical element and the magnets 3 and 3 are arranged on the same plane of the single mounting substrate 4, so that there are some problems as described below.

まず第一に、取付基板4が平板状であるために光学素子及びマグネット3、3が固定される面上に光学素子及びマグネット3、3の固定位置を定める構造や基準となる箇所が無く、更に、光学素子と取付基板4との固定面と、マグネット3、3と取付基板4との固定面とが同一平面上であるため、光学素子及びマグネット3、3の位置決めが難しく、1個1個の光アイソレータ100毎に基板4の面上における光学素子及びマグネット3、3の固定位置がばらつきが発生し、光学特性が安定しなかった。   First of all, since the mounting substrate 4 has a flat plate shape, there is no structure or reference position for determining the fixing position of the optical element and the magnets 3 and 3 on the surface to which the optical element and the magnets 3 and 3 are fixed. Furthermore, since the fixing surface of the optical element and the mounting substrate 4 and the fixing surface of the magnets 3 and 3 and the mounting substrate 4 are on the same plane, it is difficult to position the optical element and the magnets 3 and 3 one by one. The optical element and the fixing position of the magnets 3 and 3 on the surface of the substrate 4 varied for each optical isolator 100, and the optical characteristics were not stable.

又、各光学素子を間隔をおいて個々に取付基板4に固定するので、良好な特性となる最適位置となるように光学素子間の間隔を調整することが非常に困難であった。そのため光アイソレータとして重要な特性である光信号透過の逆方向挿入損失が各光アイソレータで最大の状態になりにくかった。   Further, since each optical element is individually fixed to the mounting substrate 4 with a gap, it is very difficult to adjust the gap between the optical elements so as to obtain an optimum position with good characteristics. Therefore, the reverse insertion loss of optical signal transmission, which is an important characteristic as an optical isolator, is difficult to reach the maximum state in each optical isolator.

第二に、ファラデー回転子2の端部における印加磁場強度が、中央部に比べ相対的に弱くなるため、その端部を通過する光信号については所望の光学特性を得ることができなかった。   Second, since the applied magnetic field strength at the end of the Faraday rotator 2 is relatively weaker than that at the center, desired optical characteristics cannot be obtained for the optical signal passing through the end.

そこで、これら問題点を解消するものとして、光学素子固定部平面の高さがその周辺部平面高さと異なるような、段部を有する取付基板上に光学素子を固定して成る光アイソレータが考案されている(特許文献2参照。)。
特開2001−264695号(第2−4頁、第1図)
In order to solve these problems, an optical isolator has been devised in which an optical element is fixed on a mounting substrate having a step portion so that the height of the plane of the optical element fixing part is different from the plane height of the peripheral part. (See Patent Document 2).
JP 2001-264695 (page 2-4, Fig. 1)

図5は、このような光アイソレータ101を示す概略斜視図である。なお、光アイソレータ100と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing such an optical isolator 101. In addition, the same number is attached | subjected to the same location as the optical isolator 100, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

光アイソレータ101は、中央に段差4'Dを有する取付基板4'の光学素子固定面4'C上に光学素子を、マグネット固定面4'A、4'B上にマグネット3、3をそれぞれ固定した構造になっている。マグネット固定部平面4'A、4'Bと光学素子固定部平面4'Cに段差を設けることで、取付基板4'中央の段差面上に光学素子を配置し、これを両側のマグネット3、3で挟み込むような形になるのでマグネット3、3及び光学素子の位置決めが容易になると共に、光学素子をマグネット3、3の高さ方向の中心に配置することが可能になり、ファラデー回転子2に対する磁場強度の不足を解消することができるとしている。   The optical isolator 101 fixes the optical element on the optical element fixing surface 4′C of the mounting substrate 4 ′ having a step 4′D in the center, and the magnets 3 and 3 on the magnet fixing surfaces 4′A and 4′B, respectively. It has a structure. By providing a step in the magnet fixing part plane 4'A, 4'B and the optical element fixing part plane 4'C, the optical element is arranged on the stepped surface in the center of the mounting substrate 4 ', and this is arranged on the magnets 3 on both sides. 3 makes it easy to position the magnets 3 and 3 and the optical element, and allows the optical element to be arranged at the center of the magnets 3 and 3 in the height direction. It is said that the shortage of magnetic field strength against can be solved.

しかしながら、光アイソレータ101は取付基板4'に偏光子1a、1b及びマグネット3、3(以下、必要に応じて、一括して各部品と云う)を固定する構成なので、各部品を取付基板4'上に固定する際に、各部品が有するそれぞれの熱膨張係数と取付基板4'の熱膨張係数との差に起因して、前記各部品又は取付基板4'の内部で収縮が起こり応力歪みが発生する。このような応力歪みは、光アイソレータ全体の光学特性の劣化等の種々の悪影響を及ぼすため除去されることが望ましい。   However, since the optical isolator 101 is configured to fix the polarizers 1a and 1b and the magnets 3 and 3 (hereinafter, collectively referred to as “components” as needed) to the mounting substrate 4 ′, each component is attached to the mounting substrate 4 ′. When fixing on the top, due to the difference between the thermal expansion coefficient of each component and the thermal expansion coefficient of the mounting substrate 4 ′, contraction occurs in each component or the mounting substrate 4 ′, resulting in stress distortion. appear. Such stress strain is desirably removed because it has various adverse effects such as deterioration of the optical characteristics of the entire optical isolator.

そのための有効手段として、前記各部品を固定する取付基板4'の材料を、前記各部品が有する熱膨張係数に近い熱膨張係数の材料に選定することが挙げられる。取付基板4'を近似の熱膨張係数を有する材料にすることにより、前記各部品内部で発生する応力歪みを低減して種々の悪影響を抑制しようとするものである。   As an effective means for that purpose, it is possible to select the material of the mounting substrate 4 ′ for fixing the respective components as a material having a thermal expansion coefficient close to the thermal expansion coefficient of the respective components. By making the mounting substrate 4 ′ a material having an approximate thermal expansion coefficient, it is intended to suppress various adverse effects by reducing the stress strain generated inside each component.

しかしながら光アイソレータ101の構成では、光学素子とマグネット3、3を1つの材料からなる取付基板4'上に固定するため、光学素子とマグネット3、3の熱膨張係数が異なっている場合にはどちらかの熱膨張係数に近い材料を選定して取付基板4'を形成せざるを得ない。   However, in the configuration of the optical isolator 101, the optical element and the magnets 3 and 3 are fixed on the mounting substrate 4 ′ made of one material. The material close to the thermal expansion coefficient must be selected to form the mounting substrate 4 ′.

このような場合、殆どのケースでは光学素子に近似した熱膨張係数を有する材料を取付基板4'に選定することが多い。その理由として、光学素子はガラス性で応力歪みに対して非常に脆いという事が挙げられる。光アイソレータに一般的に使用されている偏光子1a、1bの熱膨張係数は約6.5×10-6/℃であり、一方ファラデー回転子2の熱膨張係数は約10.2〜11.0×10-6/℃程度であるため、これら光学素子内部で発生する応力歪みの発生を防止するためには、取付基板4'の材料に偏光子1a、1bとファラデー回転子2の各熱膨張係数の中間の値の熱膨張係数を有する材料を選定することが最適である。 In such a case, in most cases, a material having a thermal expansion coefficient approximate to that of the optical element is often selected for the mounting substrate 4 ′. The reason is that the optical element is glassy and very fragile to stress strain. The thermal expansion coefficient of the polarizers 1a and 1b generally used in the optical isolator is about 6.5 × 10 −6 / ° C., whereas the thermal expansion coefficient of the Faraday rotator 2 is about 10.2 to 11.0 × 10 −6 / In order to prevent the occurrence of stress distortion occurring inside these optical elements because of the temperature of about 0 ° C., intermediate values of the respective thermal expansion coefficients of the polarizers 1a and 1b and the Faraday rotator 2 are used as the material of the mounting substrate 4 ′. It is optimal to select a material having a thermal expansion coefficient of

しかしながら取付基板4'の材料を、偏光子1a、1bとファラデー回転子2の中間の値の熱膨張係数のものにすると、今度はマグネット3、3の熱膨張係数との差が開かざるを得なくなる。よって、取付基板4'とマグネット3、3との熱膨張差が増大することによってマグネット3、3が取付基板4'から剥離してしまう事態を招いていた。   However, if the material of the mounting substrate 4 ′ is made to have a coefficient of thermal expansion that is an intermediate value between the polarizers 1a and 1b and the Faraday rotator 2, the difference from the coefficient of thermal expansion of the magnets 3 and 3 must be opened. Disappear. Therefore, the increase in the thermal expansion difference between the mounting substrate 4 ′ and the magnets 3 and 3 causes a situation where the magnets 3 and 3 are separated from the mounting substrate 4 ′.

更に、光アイソレータ101を光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等の外部機器に搭載するには、取付基板4'を外部機器に実装させることによって行っている。従って、取付基板4'の材料を光学素子の熱膨張係数に近似のものに選定すると、搭載時に加わる外部応力・外力による変形に対して高靱性・高剛性又は高強度な材料とは限らないため、取付基板4'内部で収縮が起こって応力歪みが発生し、この応力歪みが光学素子に伝わって光学素子内部に応力歪みを発生させる原因となっていた。また、外力による変形によって取付基板4'にカケやクラック等が発生するという問題もある。   Furthermore, mounting the optical isolator 101 on an external device such as an optical communication module, a semiconductor laser module, or an optical amplifier is performed by mounting the mounting substrate 4 ′ on the external device. Therefore, if the material of the mounting substrate 4 ′ is selected to be close to the thermal expansion coefficient of the optical element, it is not necessarily a material with high toughness, high rigidity or high strength against deformation caused by external stress or external force applied during mounting. The shrinkage occurs inside the mounting substrate 4 ′ and stress strain is generated. This stress strain is transmitted to the optical element and causes stress strain inside the optical element. There is also a problem that cracks, cracks, etc. occur in the mounting substrate 4 ′ due to deformation due to external force.

しかしながら、取付基板4'を外部応力・外力による変形に対して高靱性・高剛性又は高強度な材料に選定すると、今度は取付基板4'の熱膨張係数と光学素子の熱膨張係数との差が大きくなり、光学素子に応力歪みが発生し易くなる。つまり、1種類の材料で相反する2つの要求を満足させることは非常に困難であった。   However, if the mounting substrate 4 ′ is selected as a material having high toughness, high rigidity or high strength against deformation due to external stress or external force, this time, the difference between the thermal expansion coefficient of the mounting substrate 4 ′ and the thermal expansion coefficient of the optical element. Becomes larger, and stress distortion is likely to occur in the optical element. That is, it was very difficult to satisfy two conflicting requirements with one kind of material.

又、光アイソレータ101では、段差4'Dの高さ寸法によって光学素子をマグネット3、3の高さ方向の中心に配置させるため、マグネット固定面4'A、4'Bに対する段差4'Dの高さ寸法に要求される加工精度は非常に厳しいものになり、更にマグネット固定面4'A、4'Bは互いに離間しているため、4'A、4'Bの両面を水平方向で同一高さに加工しないと2つのマグネット3、3の高さ方向の中心にずれが発生するため、やはり要求される加工精度は非常に厳しいものになる。   Further, in the optical isolator 101, the optical element is arranged at the center in the height direction of the magnets 3 and 3 according to the height dimension of the step 4'D, so that the step 4'D with respect to the magnet fixing surfaces 4'A and 4'B The machining accuracy required for the height dimension is very strict, and the magnet fixing surfaces 4'A and 4'B are separated from each other, so both sides of 4'A and 4'B are the same in the horizontal direction. If the height is not processed, the center of the two magnets 3 and 3 is displaced in the height direction, so that the required processing accuracy is very severe.

更に、段差4'Dの外形形状や、段差4'Dとマグネット固定面4'A、4'Bとの連続面は90度に加工しなければならないため、取付基板4'全体の加工そのものが複雑化すると共に、90度加工部分にバリやカケ・クラック等による変形が発生し易くなるという問題もあった。特に、取付基板4'にステンレス鋼SUS304等の塑性材料を使用すると、加工時の切断、切削によるバリ・カケ・クラック等が発生し易くなる。又、加工性に優れる脆性材料を取付基板4'に使用すると、前記のように光アイソレータ搭載時の外部応力・外力による変形に対する靱性・剛性又は強度が不足することになる。   Furthermore, since the outer shape of the step 4'D and the continuous surface of the step 4'D and the magnet fixing surfaces 4'A and 4'B must be processed at 90 degrees, the entire processing of the mounting substrate 4 'itself In addition to being complicated, there is also a problem that deformation due to burrs, burrs, cracks, etc. is likely to occur in the 90-degree processed part. In particular, when a plastic material such as stainless steel SUS304 is used for the mounting substrate 4 ', burrs, chips, cracks, and the like are likely to occur during cutting and cutting. Further, when a brittle material having excellent workability is used for the mounting substrate 4 ′, as described above, the toughness, rigidity, or strength against deformation due to external stress / external force when mounting the optical isolator is insufficient.

そこで、本発明は上記各課題に鑑みて成されたものであり、その目的は少なくとも2枚以上の偏光子と1枚以上のファラデー回転子を取付基板上に固定して成る光アイソレータにおいて、取付基板に各部品を固定する際に各部品に生ずる応力歪みを低減すると共に、外部機器搭載時に加わる外部応力・外力による変形に対して高靱性・高剛性又は高強度な光アイソレータを提供することである。更に、取付基板に対する各部品の接着性の向上と、加工性に優れた高品質で信頼性の高い光アイソレータを提供することである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical isolator in which at least two or more polarizers and one or more Faraday rotators are fixed on a mounting substrate. By reducing stress distortion generated in each component when fixing each component to the board, and providing an optical isolator with high toughness, high rigidity, or high strength against deformation due to external stress or external force applied when mounting external equipment is there. It is another object of the present invention to provide a high-quality and highly reliable optical isolator excellent in workability and adhesion of each component to the mounting substrate.

上記各課題を解決するために、本発明の請求項1記載の光アイソレータは、少なくとも2枚以上の偏光子と1枚以上のファラデー回転子とからなる光学素子及びマグネットが取付基板上に固定されて成る光アイソレータにおいて、前記取付基板が脆性材料から成る第1の基板と、塑性材料からなる第2の基板とで構成され、前記第1の基板と前記第2の基板とが固定され一体化された後に、前記光学素子が前記第1の基板上に固定されると共に前記マグネットが前記第2の基板上に固定されて成ることを特徴とする光アイソレータとしている。 In order to solve the above problems, an optical isolator according to a first aspect of the present invention, the optical element and the magnet preparative comprising at least two or more polarizers and one or more Faraday rotator fixed on the mounting substrate In this optical isolator, the mounting substrate is composed of a first substrate made of a brittle material and a second substrate made of a plastic material, and the first substrate and the second substrate are fixed and integrated. In this optical isolator, the optical element is fixed on the first substrate and the magnet is fixed on the second substrate.

更に、本発明の請求項2記載の光アイソレータは、前記第1の基板が酸化物セラミックスから成ると共に、前記第2の基板がフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、銅タングステン合金、タングステンの何れか一つから成ることを特徴とする光アイソレータとしている。   Furthermore, in the optical isolator according to claim 2 of the present invention, the first substrate is made of oxide ceramics, and the second substrate is made of any of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, copper tungsten alloy, and tungsten. This is an optical isolator characterized by comprising one of these.

又、本発明の請求項3記載の光アイソレータは、前記第1の基板と前記第2の基板とに金属膜層が成膜されると共に、更に前記第1の基板と前記第2の基板のどちらか一方若しくは両方の前記金属膜層上に半田層が成膜され、前記第1の基板の金属膜層と前記第2の基板の金属膜層とを面接触させ、その面接触している一部分をNd:YAGレーザのスポット溶接により局所的に加熱させることにより、半田層を溶融させて前記第1の基板と前記第2の基板とを一体化させることを特徴とする光アイソレータ光アイソレータとしている。   In the optical isolator according to claim 3 of the present invention, a metal film layer is formed on the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate are further formed. A solder layer is formed on one or both of the metal film layers, the metal film layer of the first substrate and the metal film layer of the second substrate are in surface contact, and the surface contact is made. As an optical isolator optical isolator characterized in that a part is locally heated by spot welding of an Nd: YAG laser to melt a solder layer and integrate the first substrate and the second substrate Yes.

又、本発明の請求項4記載の光アイソレータは、前記光学素子が固定される前記第1の基板上に、光信号の光軸に対して傾き角を有するように溝が前記光学素子の個数分形成されると共に、前記光学素子が溝に挿入されることによって前記第1の基板上に固定されることを特徴とする光アイソレータとしている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical isolator according to the fourth aspect of the present invention, grooves are formed on the first substrate to which the optical element is fixed so as to have an inclination angle with respect to the optical axis of the optical signal. The optical isolator is formed in a divided manner and fixed on the first substrate by inserting the optical element into the groove.

本発明の光アイソレータに依れば取付基板を材質の異なる2種類の材料から成る基板で構成するので、光学素子を固定する第1の基板には脆性材料でその熱膨張係数が偏光子とファラデー回転子の熱膨張係数の中間の値である材料を使用することが可能になる。従って、光学素子内部に発生する応力歪みを抑止することが可能になり、更に、脆性材料を用いるため、切断・切削等の加工性に優れ、バリやカケ・クラック等による変形の発生を防止することが可能になる。   According to the optical isolator of the present invention, the mounting substrate is composed of substrates made of two different materials. Therefore, the first substrate for fixing the optical element is made of a brittle material and has a thermal expansion coefficient of the polarizer and the Faraday. It is possible to use materials that are intermediate values of the coefficient of thermal expansion of the rotor. Therefore, it becomes possible to suppress the stress strain generated in the optical element, and furthermore, since a brittle material is used, it is excellent in workability such as cutting and cutting, and prevents deformation due to burrs, cracks, cracks, etc. It becomes possible.

又、光アイソレータが外部機器に搭載される時に、外部機器に接触・固定される第2の基板には塑性材料を使用することに、外部機器搭載時の外部応力・外力の変形に対して強い光アイソレータを形成することが可能になる。又、マグネットの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有すると共にレーザ溶接性に優れる材料を第2の基板に使用することができるため、熱膨張係数差に起因したマグネットの取付基板からの剥離を防止して接着性を高めることが可能となる。   In addition, when the optical isolator is mounted on an external device, the second substrate that is contacted / fixed to the external device uses a plastic material and is resistant to deformation of external stress and external force when mounted on the external device. An optical isolator can be formed. In addition, since a material having a thermal expansion coefficient close to that of the magnet and excellent in laser weldability can be used for the second substrate, peeling of the magnet from the mounting substrate due to a difference in thermal expansion coefficient is prevented. As a result, the adhesiveness can be improved.

更に、上記第1の基板と第2の基板を、光学素子及びマグネットを固定する前に予めNd:YAGレーザによるスポット溶接で一体化する。第1の基板と第2の基板を一体化することにより、上記第1の基板が有する効果と第2の基板が有する効果を兼ね備えて相反する2つの要求を満足した取付基板を形成することが可能となり、その取付基板を使用した光アイソレータを形成することができる。又、予め第1の基板と第2の基板を一体化することにより、第1の基板上に光学素子を固定した時の位置ズレ発生を防止して光アイソレータ全体の光学特性を所望の特性にすることが可能になる。   Further, the first substrate and the second substrate are integrated by spot welding with an Nd: YAG laser in advance before fixing the optical element and the magnet. By integrating the first substrate and the second substrate, it is possible to form an attachment substrate that satisfies the two conflicting requirements by combining the effects of the first substrate and the effects of the second substrate. Thus, an optical isolator using the mounting substrate can be formed. Also, by integrating the first substrate and the second substrate in advance, the occurrence of misalignment when the optical element is fixed on the first substrate can be prevented, and the optical characteristics of the entire optical isolator can be made to the desired characteristics. It becomes possible to do.

更に、溶接後のスポット溶接痕を、光アイソレータの光軸方向における順方向或いは逆方向を示すマーキングとして利用することが可能になる。   Furthermore, the spot weld mark after welding can be used as a marking indicating the forward direction or the reverse direction in the optical axis direction of the optical isolator.

更に、第1及び第2の基板の外形形状は平板状に形成させることができるため2つの基板の加工を簡略化することが可能であると共に、要求される加工精度を緩やかにすることができる。又、第2の基板を平板状とすることにより2つのマグネットの固定面の水平方向における高さを同一高さに加工することも極めて容易になり、やはり要求される加工精度が緩やかになる。且つ、低価格で前記条件を全て満足させる取付基板7を形成することができる。   Further, since the outer shapes of the first and second substrates can be formed in a flat plate shape, the processing of the two substrates can be simplified and the required processing accuracy can be moderated. . Further, by making the second substrate into a flat plate shape, it becomes very easy to process the height of the fixed surfaces of the two magnets in the horizontal direction, and the required processing accuracy is also moderated. In addition, it is possible to form the mounting substrate 7 that satisfies all the above conditions at a low price.

又、第1の基板上に光信号の光軸に対して傾き角を有するように溝を光学素子の個数分形成すると共に、光学素子を溝に挿入することによって第1の基板上に固定することにより、偏光子及びファラデー回転子を溝に挿入するだけで、自動的に光軸に対して傾き角を有するように斜めに配置固定することが可能になる。更に、溝の間隔を予め各光学素子間の最適位置に設定することにより、光学素子を溝に挿入するだけで、自動的に各光学素子間の間隔を良好な特性となる最適位置に調整することも可能になる。   Further, grooves are formed for the number of optical elements so as to have an inclination angle with respect to the optical axis of the optical signal on the first substrate, and the optical elements are fixed on the first substrate by being inserted into the grooves. This makes it possible to automatically place and fix the polarizer and the Faraday rotator obliquely so as to have an inclination angle with respect to the optical axis only by inserting the polarizer and the Faraday rotator into the groove. Furthermore, by setting the groove interval in advance to the optimum position between the optical elements, the interval between the optical elements is automatically adjusted to an optimum position that provides good characteristics simply by inserting the optical element into the groove. It becomes possible.

<第1の実施形態>
以下、本発明に係る光アイソレータについて、図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の光アイソレータの一例を示す概略斜視図であり、図2は図1の光アイソレータを形成する取付基板の一例を示す概略斜視図であり、図3は図1を矢印U方向から見たときの光アイソレータの平面図である。なお、従来の光アイソレータ100又は101と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略もしくは簡略化して記述する。
<First Embodiment>
Hereinafter, an optical isolator according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the optical isolator of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a mounting substrate forming the optical isolator of FIG. 1, and FIG. It is a top view of an optical isolator when it sees from. The same parts as those of the conventional optical isolator 100 or 101 are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted or simplified.

図1に示す通り、本形態の光アイソレータ1は「1段型」(偏光子2枚及びファラデー回転子1枚による構成)を例にとって説明するため、2枚の偏光子1a、1bの偏光透過方向は、光信号入射方向Iにそれぞれ相対的に45度異なるように構成されている。   As shown in FIG. 1, the optical isolator 1 of this embodiment will be described by taking a “one-stage type” (configuration with two polarizers and one Faraday rotator) as an example, and polarization transmission of two polarizers 1a and 1b. The directions are configured to differ by 45 degrees relative to the optical signal incident direction I, respectively.

偏光子1a、1bとマグネット3、3の各部品が載置、固定される取付基板7は、図2に示すように第1の基板5(以下、必要に応じて基板5と云う)と第2の基板6(以下、必要に応じて基板6と云う)の2枚の平板状の基板が固定、一体化されることによって構成されるものである。まず、基板5の両面5a、5bに半田固定が可能なように金属膜層を成膜させ、更に基板6の少なくとも片面6aにも同様に半田固定用の金属膜層を成膜させる。そして、基板5と基板6のどちらか一方若しくは両方の前記金属膜層の上に、スパッタリング法により半田層を成膜させる。次に、基板5の片面5bと基板6の片面6aとを面接触させ、その面接触している一部分を局所的に加熱することにより、両基板5、6の金属膜層間に介在している半田層が溶融し、基板5と基板6とが部分的に接合固定され、一体化された取付基板7が形成される。   As shown in FIG. 2, a mounting substrate 7 on which the components of the polarizers 1a and 1b and the magnets 3 and 3 are placed and fixed is a first substrate 5 (hereinafter referred to as a substrate 5 if necessary) and a first substrate. Two flat-plate substrates of two substrates 6 (hereinafter referred to as substrate 6 as needed) are fixed and integrated. First, a metal film layer is formed on both surfaces 5a and 5b of the substrate 5 so that the solder can be fixed, and a metal film layer for fixing solder is also formed on at least one surface 6a of the substrate 6 in the same manner. Then, a solder layer is formed by sputtering on one or both of the substrate 5 and the substrate 6. Next, the one surface 5b of the substrate 5 and the one surface 6a of the substrate 6 are brought into surface contact, and a part of the surface contact is locally heated to intervene between the metal film layers of both the substrates 5 and 6. The solder layer is melted, the substrate 5 and the substrate 6 are partially bonded and fixed, and an integrated mounting substrate 7 is formed.

基板5と基板6との固定は、光学素子を基板5上に固定する前に行われる。仮に基板5に光学素子を固定した後に、光学素子と基板5から成る光学素子ユニットを基板6に固定すると、光学素子ユニットを基板6の片面6a上に配置・固定させる際に、僅かに位置ズレが生じてしまい、光アイソレータ1全体として所望の光学特性を得ることが困難になるためである。   The substrate 5 and the substrate 6 are fixed before the optical element is fixed on the substrate 5. If the optical element unit composed of the optical element and the substrate 5 is fixed to the substrate 6 after the optical element is fixed to the substrate 5, the optical element unit is slightly misaligned when placed and fixed on the one surface 6 a of the substrate 6. This is because it becomes difficult to obtain desired optical characteristics as the entire optical isolator 1.

基板5と基板6との半田固定面を局所的に加熱させる手段としては、Nd:YAGレーザによるスポット溶接が最適である。なお、このようにNd:YAGレーザのスポット溶接を行った場合には、溶接後に発生するスポット溶接痕8を、光アイソレータ1の光軸a方向における順方向(図1の矢印I方向)或いは逆方向を示すマーキングとしても利用することが可能である。   As a means for locally heating the solder fixing surfaces of the substrate 5 and the substrate 6, spot welding with an Nd: YAG laser is optimal. In addition, when spot welding of the Nd: YAG laser is performed in this way, the spot welding mark 8 generated after welding is forward or reverse in the optical axis a direction of the optical isolator 1 (direction of arrow I in FIG. 1) or reverse. It can also be used as a marking indicating the direction.

次に、偏光子1a、1bとファラデー回転子2の各光透過形成面の側面に、半田固定が可能なように、スパッタリング法及びマスキング法によて金属膜層を成膜させ、その金属膜層の上に蒸着法により半田層を成膜させる。そして、基板5の面上に、偏光子1a、ファラデー回転子2、偏光子1bの順で、それぞれの光学素子の1辺を基準にして配置する。その際、光アイソレータ100又は101と同様に各偏光子1a、1bの偏光透過方向が相対的に45度異なるように配置していく。   Next, a metal film layer is formed on the side surfaces of the light transmission surfaces of the polarizers 1a and 1b and the Faraday rotator 2 by a sputtering method and a masking method so that the solder can be fixed. A solder layer is formed on the layer by vapor deposition. Then, on the surface of the substrate 5, the polarizer 1a, the Faraday rotator 2, and the polarizer 1b are arranged in this order on the basis of one side of each optical element. At that time, similarly to the optical isolator 100 or 101, the polarization transmission directions of the polarizers 1a and 1b are relatively different by 45 degrees.

偏光子1a、1bは平板状であるガラス製偏光子であり、ガラス基板に誘電体粒子を内包するタイプや、ガラス基板上に誘電体を積層させるタイプ等があり、何れも偏光透過方向に対して直交する偏光方向の入射光を吸収・遮断する作用を有していて、例えばコーニング社製「ポーラコア」などを用いることができる。   Polarizers 1a and 1b are flat glass polarizers, including a type in which dielectric particles are encapsulated in a glass substrate and a type in which dielectrics are laminated on a glass substrate. For example, a “Polar core” manufactured by Corning Co., Ltd. can be used.

一方、ファラデー回転子2は、液相エピタキシャル成長法(LPE法)により作製したビスマス置換希土類鉄ガーネット等の単結晶板等が用いられ、光信号入射方向の飽和磁場が印加されている場合に、入射光信号の偏光方向を光軸回りに正確に45度回転させるために、光信号の進行方向に対して所定の厚さを有するように構成されている。   On the other hand, the Faraday rotator 2 is incident when a single magnetic plate such as a bismuth-substituted rare earth iron garnet manufactured by a liquid phase epitaxial growth method (LPE method) is used, and a saturation magnetic field in the optical signal incident direction is applied. In order to accurately rotate the polarization direction of the optical signal around the optical axis by 45 degrees, the optical signal is configured to have a predetermined thickness with respect to the traveling direction of the optical signal.

基板5上に光学素子を配置した状態で、取付基板7を電気炉内に挿入して、不活性気体中において、半田層の溶融温度以上の温度に加熱することにより光学素子側面に成膜させた半田層が溶融して、基板5と光学素子とが固定され一体化される。半田層が溶融している間、光学素子には一定の荷重をかける。そして、溶融固化後は室温まで徐々に冷却する。なお、不活性気体は還元雰囲気である窒素などが好ましい。図3に示すように各光学素子は光軸aの垂直方向に対して所定の傾き角θを有するように基板5上に配置、固定される。傾き角θを有するように斜めに光学素子が配置されることによって、各光学素子の光信号透過面で反射した光信号がLD光源に戻ることを防止できる。   With the optical element placed on the substrate 5, the mounting substrate 7 is inserted into an electric furnace and heated in an inert gas to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder layer to form a film on the side surface of the optical element. The solder layer melts and the substrate 5 and the optical element are fixed and integrated. While the solder layer is melted, a certain load is applied to the optical element. And after melting and solidifying, it cools gradually to room temperature. The inert gas is preferably nitrogen that is a reducing atmosphere. As shown in FIG. 3, each optical element is disposed and fixed on the substrate 5 so as to have a predetermined inclination angle θ with respect to the direction perpendicular to the optical axis a. By arranging the optical elements obliquely so as to have the inclination angle θ, it is possible to prevent the optical signal reflected by the optical signal transmission surface of each optical element from returning to the LD light source.

次に、直方体状のマグネット3、3の一面に湿式法により金属膜層を成膜させると共に、その金属膜層上に更に半田層を成膜させ、その後、基板6の面上にマグネット3、3を配置し、前記電気炉内で前記半田層を溶融させて基板6にマグネット3、3を固定、一体化させる。一体化後にマグネット3、3を光軸a方向と平行に着磁して、光アイソレータ1を得る。   Next, a metal film layer is formed on one surface of the rectangular parallelepiped magnets 3 and 3 by a wet method, and a solder layer is further formed on the metal film layer, and then the magnets 3 and 3 are formed on the surface of the substrate 6. 3, the solder layer is melted in the electric furnace, and the magnets 3 and 3 are fixed and integrated on the substrate 6. After the integration, the magnets 3 and 3 are magnetized in parallel with the direction of the optical axis a to obtain the optical isolator 1.

マグネット3、3は、例えばサマリウムコバルト(Sm-Co)系マグネットやネオジ(Nd-Fe-B)系マグネット、フェライトマグネットなどを用いることができるが、特にサマリウムコバルト系マグネットは高い磁気特性が得られるため小型化に適しており、又、温度安定性及び対酸化性に優れているので最適である。   As the magnets 3 and 3, for example, a samarium cobalt (Sm-Co) -based magnet, a neodymium (Nd-Fe-B) -based magnet, a ferrite magnet, or the like can be used. In particular, a samarium-cobalt magnet has high magnetic characteristics. Therefore, it is suitable for downsizing, and is optimal because it is excellent in temperature stability and oxidation resistance.

第1の基板5を構成する材料には、脆性材料であるジルコニアセラミックス、アルミナセラミックス等の酸化物セラミックスを使用することが望ましい。特にジルコニアセラミックスは、高靱性、高剛性及び高強度、高候性であり、かつ熱的環境変化に強く、更に、その熱膨張係数(9.2×10-6/℃)が偏光子1a、1bとファラデー回転子2の熱膨張係数の中間の値であるため望ましい。更に、第1の基板5は脆性材料であるため、切断・切削等の加工性に優れ、バリやカケ・クラック等による変形の発生を防止することが可能になる。 As a material constituting the first substrate 5, it is desirable to use a brittle material such as zirconia ceramics or oxide ceramics such as alumina ceramics. In particular, zirconia ceramics have high toughness, high rigidity, high strength, and high weatherability, and are resistant to changes in the thermal environment. Furthermore, their thermal expansion coefficients (9.2 × 10 -6 / ° C) are the polarizers 1a and 1b This is desirable because it is an intermediate value of the thermal expansion coefficient of the Faraday rotator 2. Furthermore, since the first substrate 5 is a brittle material, it has excellent workability such as cutting and cutting, and can prevent deformation due to burrs, cracks, cracks, and the like.

又、第2の基板6を構成する材料としては、塑性材料であるステンレス鋼SUS430(磁性材料、レーザ溶接性良)を使用することが望ましい。SUS430は非磁性材料ではないものの磁場の影響を受けにくく、又、光学素子と非常に近似値の熱膨張係数を有すると共に、第1の基板5の酸化物セラミックスに比べマグネット3、3の熱膨張係数(サマリウムコバルト系:約13×10-6/℃)に近い熱膨張係数を有し、更にレーザ溶接性に優れることから基板6に適切である。又、比較的熱膨張係数が大きい塑性材料のステンレス鋼SUS304(非磁性材料、レーザ溶接性良、熱膨張係数:約16×10-6/℃)もマグネット3、3の熱膨張係数に近いため使用することができる。又、低い熱膨張係数を有する材料で上記ステンレス鋼以外の塑性材料として、タングステン鋼やタングステン合金(例えばCu20W80)なども好適である。タングステンを主成分とする合金は、タングステン鋼と比較してレーザ溶接性が少し劣るものの、高エネルギーでのレーザ溶接であれば溶接可能である。更に、塑性材料は脆性材料に比べ、外部応力・外力の変形に対して強いため、光アイソレータ1を外部機器に搭載する時に使用される基板材料として最適である。 Further, as a material constituting the second substrate 6, it is desirable to use a stainless steel SUS430 (magnetic material, good laser weldability) which is a plastic material. Although SUS430 is not a non-magnetic material, it is not easily affected by a magnetic field, has a thermal expansion coefficient very close to that of an optical element, and has a thermal expansion coefficient of the magnets 3 and 3 compared to the oxide ceramics of the first substrate 5. It is suitable for the substrate 6 because it has a thermal expansion coefficient close to the coefficient (samarium cobalt type: about 13 × 10 −6 / ° C.) and is excellent in laser weldability. In addition, plastic material stainless steel SUS304 (non-magnetic material, good laser weldability, thermal expansion coefficient: about 16 × 10 -6 / ° C), which has a relatively large thermal expansion coefficient, is close to the thermal expansion coefficient of magnets 3 and 3 Can be used. Further, tungsten steel, tungsten alloy (for example, Cu20W80) or the like is also suitable as a plastic material other than the stainless steel having a low thermal expansion coefficient. An alloy containing tungsten as a main component is slightly inferior in laser weldability as compared with tungsten steel, but can be welded by laser welding at high energy. Furthermore, since the plastic material is more resistant to deformation of external stress and external force than the brittle material, it is optimal as a substrate material used when the optical isolator 1 is mounted on an external device.

このように本発明の光アイソレータにおいては取付基板7を、2種類の異なる材料から成る2つの基板5、6を一体化させて構成する構造としたため、光学素子を固定する基板とマグネットを固定する基板の材料を分けることが可能になる。従って、それぞれの熱膨張係数に近い材料を選定することが可能となり、光学素子に応力歪みが発生することを抑止することが可能となると共に、熱膨張係数差に起因した取付基板7からのマグネット3、3の剥離も防止することができる。   Thus, in the optical isolator according to the present invention, the mounting substrate 7 has a structure in which the two substrates 5 and 6 made of two different materials are integrated, so that the substrate for fixing the optical element and the magnet are fixed. It becomes possible to divide the material of the substrate. Therefore, it is possible to select materials close to the respective thermal expansion coefficients, it is possible to suppress the occurrence of stress distortion in the optical element, and the magnet from the mounting substrate 7 due to the difference in thermal expansion coefficient. The peeling of 3, 3 can also be prevented.

更に、2つの基板5、6の外形形状を平板状に形成して一体化させることにより、光学素子固定面5aとマグネット固定面6aとで段差を形成することが可能になる。従って、2つの基板5、6の加工を簡略化できると共に、要求される加工精度を緩やかにすることが可能となる。又、基板6を平板状とすることにより2つのマグネット3、3の固定面の水平方向における高さを同一高さに加工することも極めて容易になる。且つ、低価格で前記条件を全て満足させる取付基板7を形成することができる。   Further, by forming the outer shapes of the two substrates 5 and 6 into a flat plate and integrating them, a step can be formed between the optical element fixing surface 5a and the magnet fixing surface 6a. Accordingly, the processing of the two substrates 5 and 6 can be simplified and the required processing accuracy can be moderated. Moreover, it becomes very easy to process the height in the horizontal direction of the fixed surface of the two magnets 3 and 3 by making the board | substrate 6 flat form. In addition, it is possible to form the mounting substrate 7 that satisfies all the above conditions at a low price.

前記金属膜層の構成としては、Cr/Pt/Auの3層から成るものが好適である。第1層に形成するCr層は、光学素子との密着力を確保するために形成され、第2層に形成されるPt層は、前記半田層の拡散を防止するために形成される。そして、第3層に形成されるAu層は、半田層の濡れ性を促進させ、半田層に対する接合層を形成し、安定した半田付けが可能となる。なお、金属膜層は十分な密着強度を確保することができれば良いので、Cr/Pt/Auに限らずCr/Ni/AuやTi/Pt/Au等の別構成の金属膜層を用いても良い。   The metal film layer is preferably composed of three layers of Cr / Pt / Au. The Cr layer formed in the first layer is formed in order to ensure adhesion with the optical element, and the Pt layer formed in the second layer is formed in order to prevent diffusion of the solder layer. The Au layer formed on the third layer promotes the wettability of the solder layer, forms a bonding layer for the solder layer, and enables stable soldering. Note that the metal film layer only needs to be able to ensure sufficient adhesion strength, so that not only Cr / Pt / Au but also a metal film layer of another configuration such as Cr / Ni / Au or Ti / Pt / Au may be used. good.

又、前記半田層には、例えばAu/Snを用いることが可能であり、厚みとしては約5μmに設定する。なお、半田層はAu/Snに限らず、Au/Snより溶融温度が高い半田層としてAu/Ge等の別の組成の共晶半田材料を用いることも可能である。   Further, for example, Au / Sn can be used for the solder layer, and the thickness is set to about 5 μm. The solder layer is not limited to Au / Sn, and a eutectic solder material having another composition such as Au / Ge can be used as a solder layer having a melting temperature higher than that of Au / Sn.

なお、偏光子1a、1bとファラデー回転子2の両光信号透過面には、各光学素子と各光学素子間に介在する空気層との屈折率差によって生ずるフレネル反射を防止し、光アイソレータ1への光信号挿入損失を低減させるために、対空気層用の無反射コート(図示せず)を施しておくことが望ましい。   Note that the optical signal transmitting surfaces of the polarizers 1a and 1b and the Faraday rotator 2 prevent Fresnel reflection caused by the refractive index difference between each optical element and the air layer interposed between the optical elements. In order to reduce the optical signal insertion loss into the air, it is desirable to provide a non-reflective coating (not shown) for the air layer.

なお、前記半田層に代わって半田泊を前記金属膜層上で溶融固化させ、各光学素子及びマグネット3、3を取付基板7の面上に固定しても良い。又、半田に代わって低融点ガラスによって各部品を固定しても良い。このように光アイソレータ1を構成する各部品同士の固定に、半田や低融点ガラスといった無機材を使用することにより、高温高湿条件下での耐湿性の向上、長時間或いは高出力のレーザ光中での使用における信頼性の向上、アウトガスによる各部品への影響の未然の防止を図ることが可能になる。   Instead of the solder layer, a solder bed may be melted and solidified on the metal film layer, and the optical elements and the magnets 3 and 3 may be fixed on the surface of the mounting substrate 7. Further, each component may be fixed by low melting glass instead of solder. In this way, by using an inorganic material such as solder or low melting point glass for fixing the components constituting the optical isolator 1, the moisture resistance under high temperature and high humidity conditions is improved, and laser light with a long time or high output is obtained. It is possible to improve the reliability in use in the environment and prevent the outgassing from affecting each part.

<第2の実施形態>
以下、本発明に係る光アイソレータについて、図4を参照しながら詳細に説明する。図4は第2の実施形態に係る光アイソレータの取付基板の一例を示す概略斜視図である。なお、第1の実施形態の取付基板7と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略もしくは簡略化して記述する。
<Second Embodiment>
The optical isolator according to the present invention will be described in detail below with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a mounting substrate of the optical isolator according to the second embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same location as the attachment board | substrate 7 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified and described.

図4に示すように、第2の実施形態に係る取付基板7'の、第1の基板5の光学素子固定面である片面5b上には、光信号の光軸aに対して所定の傾き角θを有するように溝5cが前記光学素子の個数分形成される。光学素子の個数は「1段型」の場合は偏光子が2枚、ファラデー回転子が1枚の計3個であるので、溝5cも3本形成される。   As shown in FIG. 4, the mounting substrate 7 ′ according to the second embodiment has a predetermined inclination with respect to the optical axis a of the optical signal on the one surface 5 b that is the optical element fixing surface of the first substrate 5. As many grooves 5c as the number of the optical elements are formed so as to have an angle θ. When the number of optical elements is “one-stage type”, there are three polarizers and two Faraday rotators, so three grooves 5c are also formed.

溝5cを傾き角θを有するように形成することによって、偏光子1a、1b及びファラデー回転子2を溝5cに挿入するだけで、自動的に光軸aに対して傾き角θを有するように斜めに配置固定することが可能になる。更に、溝5cの間隔を予め各光学素子間の最適位置に設定することにより、光学素子を溝5cに挿入するだけで、自動的に各光学素子間の間隔を良好な特性となる最適位置に調整することも可能になる。溝5cはエッチング法などにより形成される。   By forming the groove 5c so as to have an inclination angle θ, it is possible to automatically have the inclination angle θ with respect to the optical axis a only by inserting the polarizers 1a, 1b and the Faraday rotator 2 into the groove 5c. It becomes possible to fix the arrangement at an angle. Furthermore, by setting the interval between the grooves 5c in advance to the optimum position between the optical elements, it is possible to automatically set the gap between the optical elements to the optimum position with good characteristics by simply inserting the optical element into the groove 5c. It is also possible to adjust. The groove 5c is formed by an etching method or the like.

なお、第1及び第2の実施の形態では、1段型(偏光子2枚及びファラデー回転子1枚)の光アイソレータの構成を示したが、本発明は必ずしも1段型に限定されず、いわゆる1.5段型(偏光子3枚及びファラデー回転子2枚)、或いは2段型(偏光子4枚及びファラデー回転子2枚)などの種々の光アイソレータの構成に適用可能である。   In the first and second embodiments, the configuration of the single-stage type (two polarizers and one Faraday rotator) optical isolator is shown, but the present invention is not necessarily limited to the single-stage type. The present invention can be applied to various optical isolator configurations such as a so-called 1.5-stage type (three polarizers and two Faraday rotators) or a two-stage type (four polarizers and two Faraday rotators).

本発明の光アイソレータを光通信システム等に用いられる光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等のパッシブ光デバイスに利用することにより、LD光源側への反射戻り光の防止や、光増幅器内部での光の共振の発生を防止することができる。   By using the optical isolator of the present invention for passive optical devices such as optical communication modules, semiconductor laser modules, and optical amplifiers used in optical communication systems, it is possible to prevent reflected return light to the LD light source side, It is possible to prevent the occurrence of light resonance.

本発明の光アイソレータの一例を示す概略斜視図。(第1の実施形態)The schematic perspective view which shows an example of the optical isolator of this invention. (First embodiment) 図1の光アイソレータを形成する取付基板の一例を示す概略斜視図。(第 1の実施形態)The schematic perspective view which shows an example of the attachment board | substrate which forms the optical isolator of FIG. (First embodiment) 図1を矢印U方向から見たときの光アイソレータの平面図。(第1の実施 形態)The top view of an optical isolator when FIG. 1 is seen from the arrow U direction. (First embodiment) 第2の実施形態に係る光アイソレータの取付基板の一例を示す概略斜視図。 (第2の実施形態)The schematic perspective view which shows an example of the attachment board | substrate of the optical isolator which concerns on 2nd Embodiment. (Second Embodiment) 従来の光アイソレータの一例を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows an example of the conventional optical isolator. 従来の光アイソレータの別形態を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows another form of the conventional optical isolator.

符号の説明Explanation of symbols

1 光アイソレータ
1a、1b 偏光子
2 ファラデー回転子
3 マグネット
7、7' 取付基板
8 スポット溶接痕
1 Optical isolator
1a, 1b Polarizer 2 Faraday rotator 3 Magnet 7, 7 'Mounting board 8 Spot welding mark

Claims (4)

少なくとも2枚以上の偏光子と1枚以上のファラデー回転子とからなる光学素子及びマグネットが取付基板上に固定されて成る光アイソレータにおいて、前記取付基板が脆性材料から成る第1の基板と、塑性材料からなる第2の基板とで構成され、前記第1の基板と前記第2の基板とが固定され一体化された後に、前記光学素子が前記第1の基板上に固定されると共に前記マグネットが前記第2の基板上に固定されて成ることを特徴とする光アイソレータ。 In the optical isolator at least two or more polarizers and optical elements and the magnet preparative consisting of one or more Faraday rotators, which are fixed on the mounting substrate, a first substrate on which the mounting substrate is made of brittle material, A second substrate made of a plastic material, and after the first substrate and the second substrate are fixed and integrated, the optical element is fixed on the first substrate and the An optical isolator comprising a magnet fixed on the second substrate. 前記第1の基板が酸化物セラミックスから成ると共に、前記第2の基板がフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、銅タングステン合金、タングステンの何れか一つから成ることを特徴とする請求項1記載の光アイソレータ。   2. The first substrate is made of oxide ceramics, and the second substrate is made of any one of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, copper tungsten alloy, and tungsten. Optical isolator. 前記第1の基板と前記第2の基板とに金属膜層が成膜されると共に、更に前記第1の基板と前記第2の基板のどちらか一方若しくは両方の前記金属膜層上に半田層が成膜され、前記第1の基板の金属膜層と前記第2の基板の金属膜層とを面接触させ、その面接触している一部分をNd:YAGレーザのスポット溶接により局所的に加熱させることにより、半田層を溶融させて前記第1の基板と前記第2の基板とを一体化させることを特徴とする請求項1又は請求項2の何れかに記載の光アイソレータ。   A metal film layer is formed on the first substrate and the second substrate, and a solder layer is further formed on one or both of the first substrate and the second substrate. The metal film layer of the first substrate and the metal film layer of the second substrate are brought into surface contact with each other, and a part of the surface contact is locally heated by spot welding with an Nd: YAG laser. The optical isolator according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate are integrated by melting the solder layer. 前記光学素子が固定される前記第1の基板上に、光信号の光軸に対して傾き角を有するように溝が前記光学素子の個数分形成されると共に、前記光学素子が溝に挿入されることによって前記第1の基板上に固定されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の光アイソレータ。   On the first substrate to which the optical element is fixed, grooves are formed by the number of the optical elements so as to have an inclination angle with respect to the optical axis of the optical signal, and the optical elements are inserted into the grooves. The optical isolator according to claim 1, wherein the optical isolator is fixed on the first substrate.
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