WO1996020423A1

WO1996020423A1 - Ensemble de dispositifs optiques pour isolateur optique et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO1996020423A1
Application number: PCT/JP1995/002740
Authority: WO
Inventors: Ryuji Osawa
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 1997-06-27
Also published as: KR100286956B1; EP0747747A4; EP0747747B1; CA2184054A1; DE69503039D1; EP0747747A1; DE69503039T2; CN1146245A; KR970701364A

Description

明細害光アイソレータ用光学素¾&立体の製造方法技術分野

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ァイソレー夕に属し、更に詳しくは、光アイソレータの部品である光学素¾1立体の製造方法に属する。背景技術

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来ており、更にその用途及び利用規模が拡大されている。

これら光通信システムや光応用機器の精度や安全性を向上させるためには、半導体レーザへの戻り光を除去することが有効であるが、この戻り光除去手段として光アイソレータが使用されている。

従来の光アイソレータの "^的な構成は、偏光子、ファラデー回 fe^、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子を一直線に沿って配置して成る光学素子糸体と、磁界発生用の永久磁石と、これら光学素子組立体及び永久磁石を固定し保護するためのホルダーとで構成されている。

従来、光学素子同士を互いに固定する方法、及び光学素子をホルダーに固定する方法として、有機接着剤による固定法力用いられてきた力《、この固定法では、長期に渡って接着力を維持するのが困難であり、特に、温度、温湿度等の環境変化によつて接着力が低下していた。

このため、光通信用中継器等の様に長期間に渡って高度の信頼性を要求される光アイソレータにおいては、有機接着剤による固定法に代わり、金属融着法による固定法を用いて構成された光アイソレータ力提案されている。

この金属融着法による接着は、ガス ·タービン 'ブレード、マグネトロンやマィク口波電子管の真空窓、高出力高周波伝播送信管等の幅広い分野で応用され、実用化されている技術である。この金属融着法は、光アイソレータにおいては各光学素子のアパーチャの周囲に形成されたメタライズ膜を介して光学素子同士を接着したり、或は光学素子とホルダーとを接着するのに用いられている。

このメタライズ膜の材料は、被接着材料により多少異なるが、一般的には、密着力確保のため、下地層として、 C r、 T a、 W、 T i、 M o、 N i、若くは P tの内の I SISの金属からなる層、又はこれらの金属の内の少なくとも 1種類の金属を含む合金からなる層が形成され、また、最表層として、 A u、 N i、 P t 等が使用される。更に、下地層と最表層の間の中間層として、 N i、 P t等からなる層力形成されることもある。

また、融着用金属としては、 A u— S n合金、 P b— S n合金、 A u— G e合金等の半田材ゃ各種ろぅ材が使用される力密着強度が大きく融着温度も比較的低い A u - S n合金半田力、'密着強度及び作業性の点で優れているため、金属融着固定用材料として望ましい。

上述のメタライズ膜の形成方法としては、メツキ法によるゥヱットプロセス、並びに真空蒸着法及びスパッタリング法等のドライプロセス力、'知られているが、光学素子の光学面又は反射防止膜にキズカ発生したり、ゴミが付着するのを防止するために、ドライプロセスが多用されている。

ここで、第 2 9図及び第 3 0図に従来の金属融着型光ァイソレータの製造方法を示す。先ず、第 2 9図（a ) に示すように、外部ホルダー 4 2と金メッキ処理された端部ホルダー 4 0とをレーザーで^し、その中にリング状の永久磁石 3、リング状の半田 1 4、表裏両面にメタライズ膜 1 0が形成された偏光子 5 0、リング状の半田 1 4、金メツキされた内部リング 1 5、リング状の半田 1 4、片面にメタライズ膜 1 0が形成されたファラデー回転子 6 0の順で配置し、これらを熱処理炉に入れ、これらの半田付けを行う。この部品を A部品と言うことにする。

—方、第 2 9図（b ) に示すように、片面にメタライズ膜 1 0が形成された検光子 7 0は、金メツキされた端部ホルダー 4 1の上にリング状の半田 1 4を介在させて配置され、これらを熱処理炉に入れ、これらの半田付けを行う。この部品を B部品と言うことにする。

この後、第 3 0図（a ) に示すように、所定の波長の光線を検光子側（B部品）から入れ、偏光子側（A部品）から出射される光のパワー力低になるように、検光子 7 0を回転させ、光のパワー力最低になった所で B部品を A部品に嵌め込み、その後、レーザー溶接機によって端部ホルダー 4 0 , 4 1と外部ホルダー 4 2とを^し、これにより、第 3 0図（b) に示すように、 A部品と B部品とが組み合わされ、一つの光アイソレータ 1ができる。

しかしながら、従来の製造方法では量産性及びコス卜に重大な問題があった。即ち、偏光子、検光子及びファラデー回!^の各光学素子は、それぞれ、 1 0 m m角以上の大きさの光学材料板に反射防 jj^を形成した後に、 1. 6 mm角程度のサイズに切断して^される。この後、第 3 1図に示すように、 1個の光学素子 2 0は、支持板 1 7及びマスク押さえ 1 8から成る固定治具に固定される。この固定治具により、 1個の光学素子 2 0は、メタルマスク 1 9によりアパーチャと成るべき領域をマスキングされ、真空蒸着法又はスパッタリング法のドライブロセスによりメタライズ膜が所定の形状に形成される。

この従来の製造方法では、光学材料板を 1個分の光学素子に切断した後の洗浄や、その後の光学素子を固定治具にセッティングするための工程に非常に多くの手間が掛り、大量の光学素子にメタライズ膜を形成することが困難であった。更に、先に述べたように、偏光子、ファラデー回転子及び端部ホルダーを半田接着した A部品と、検光子及び端部ホルダーを半田接着した B部品とを一組ずつ角度調整を行いながら固定するため工数力《掛り、コスト低減の障害になっていた。また、光学素子を複数個切り出せる大きさの偏光子材料板、ファラデー回転子材料板及び検光子材料板の各光学材料板を直接半田接着する方法も検討され、半田材料からなる薄膜を真空蒸着法によりメタライズ膜上に形成する方法が実施された。しかし、光学素子全体の面積に対して半田膜が形成される部分の面積が小さいため、半田材料の利用効率が非常に悪く、十分な接着状態を得るためには半田膜として数 m以上の厚 L、膜が必要となり、コスト力《上昇してしま、実用的ではなかった。

本発明の技術的課題は、以上に述べた問題点を解決して量産性に優れて、安価に製造できる高信頼性光アイソレータの製造方法を供しょうとするものである。

一発明の開示

請求の範囲第 1項記載の発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子力一光軸上に整列させて配置されることにより構成されている光アイソレー夕用光学素子体の製造方法であって、複数の前記偏光子を切り出すこと力河能な偏光子材料板、複数の前記ファラデー回転子を切り出すことが可能なファラデー回材料板、及び複数の前記検光子を切り出すことが可能な検光子材料板の少なくとも 3枚の光学材料板を用意し、前記偏光子材料板の前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面、前記ファラデー回転子材料板の前記偏光子材料板及び検光子材料板に対向する光学面、並びに前記検光子材料板の前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面の各光学面において光透過用のアパーチャと成るべき領域以外の部分にメタライズ膜を形成するメタラィズ膜形成工程と、該メタライズ膜形成工程後、前記偏光子材料板の偏光方向に対して前記検光子材料板の偏光方向が実質的に 4 5° 傾いた状態になるように前記各光学材料板を積み重ね、前記各光学面に形成されたメタライズ膜の部分で、前記各光学材料板を互いに半田付けする半田付け工程と、該半田付け工程後、前記各光^ W料板を切断して、複数の前記光学素子組立体を切り出す切断工程とを有することを特徴とする光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法が得られる。請求の範囲第 2項記載の発明によれば、前記半田付け工程の前に、前記ファラデ一回^?材料板に対向する光学面と前記偏光子材料板に対向する光学面の内、少なくとも一方の光学面に、前記各光学材料板を前記光学素子組立体単位で切り分けるための第 1の溝を形成し、更に前記検光子材料板に対向する光学面と前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面の内、少なくとも一方の光学面に、前記第 1の溝と同じパターンの第 2の溝を形成する溝形成工程を付加し、前記切断工程において、前記第 1及び第 2の溝の部分で前記各光学材料板を切断することを特徴する請求の範囲第 1項記載の光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法力、 '得られる。

請求の範囲第 3項記載の発明によれば、前記溝形成工程の後に前記メタライズ膜形成工程が行われ、該メタライズ膜形成工程において、前記メタライズ膜を前記第 1及び第 2の溝を構成する壁面にも形成し、前記切断工程において、前記メ夕ライズ膜が形成された壁面を有する部分が前記各光学素子の側面に段部として残るように前記第 1及び第 2の溝の部分をそれらの中央部で切断することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光アイソレータ用光学素子体の製造方法が得られる e

請求の範囲第 4項記載の発明によれば、偏光子、ファラデー回転子、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子が一光軸上に整列させて配置され、前記各光学素子がそれらの光学面のアパーチャの周辺に形成されたメタラィズ膜を介して半田接合されている光アイソレータ用光学素立体において、前記各光学素子の側面に段部が形成され、該段部にメタライズ膜が形成され、該段部に形成されたメタライズ膜を介して永久磁石のめつき部に半田接合されることを特徴とする光ァイソレー夕用光学素且立体が得られる。

請求の範囲第 5項記載の発明によれば、前記半田付け工程において、前記メタラィズ膜により範囲を定められた前記各光学材料板のァパーチャの同一箇所を通過する光軸が前記光学面に直交する直線に対して傾くように、前記各光学材料板を積み重ね、この状態で前記各光学材料板を前記メタラィズ膜の部分で半田付けし、前記切断工程において、前記光軸に沿って前記各光学材料板を切断することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光ァイソレータ用光学素^立体の製造方法が得られる。

請求の範囲第 6項記載の発明によれば、偏光子、ファラデー回子、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子力一光軸上に整列させて配置され、前記各光学素子がそれらの光学面のアパーチャの周辺に形成されたメタライズ膜を介して半田接合されている光アイソレータ用光学素子組立体において、前記各光学素子の光学面に直交する直線力前記各アパーチャの同一箇所を通過する光軸に対して傾いており、前記各光学素子の側面が、同一平面上で並び且つ前記光軸と平行であることを特徴とする光アイソレータ用光学素¾&立体が得られる。

請求の範囲第 7項記載の発明によれば、前記半田付け工程の後に、前記各光学材料板の光学面に撥水性を有する表面改質剤を塗布する表面改質工程を行 L 該表面改質工程の後に、前記切断工程を行うようにしたことを特徴とする請求の範

一一囲第 1項又は第 2項記載の光アイソレータ用光学素体の製造方法が得られ請求の範囲第 8項記載の発明によれば、前記表面改質工程において用いられる表面改 TOが、シラン系カツプリング剤であることを特徴とする請求の範囲第 7 項記載の光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法が得られる。

請求の範囲第 9項記載の発明によれば、前記表面改質工程において用いられる表面改が、フルォロアルキルシランであることを特徴とする請求の範囲第 7 項記載の光アイソレータ用光学素立体の製造方法が得られる。

請求の範囲第 1 0項記載の発明によれば、前記メタライズ膜形成工程において、前記メタライズ膜によって範囲を定められる前記アパーチャ力、'該メタライズ膜により完全に取り囲まれるように、前記メタライズ膜を形成することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法力、'得られる。

請求の範囲第 1 1項記載の発明によれば、前記メタライズ膜形成工程において前記メタライズ膜の形成のために使用されるメタルマスクが、前記アパーチャと成るべき領域を覆うマスク部と、該マスク部同士を接続する橋部とを有し、且つ前記マスク部力前記アパーチャと成るべき領域を覆っている時に、前記橋部が前記光学面から離れるように形成されているものであることを特徴とする請求の範囲第 1 0記載の光アイソレー夕用光学素子組立体の製造方法力、'得られる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の第 1の実施形態の溝形成工程を示す斜視図であり、

第 2図は第 1の実施形態のメタライズ膜形成工程を示す斜視図であり、第 3図は第 1の実施形態の半田付け工程を示し、（a ) は溝に半田を挿入した状態を示す断面図、（b ) は半田付けが完了した状態を示す断面図であり、第 4図は第 1の実施形態における作用を模式的に示し、（a ) は半田材を溝に入れた状態の断面図、（b ) は半田材が融けた状態の断面図であり、

第 5図は第 1の実施形態の変形例における作用を模式的に示し、（a ) は半田材を溝に入れた状態の断面図、 ( b ) は半田材が融けた状態の断面図であり、第 6図は第 1の実施形態の切断工程を示し、（a ) は切断前の状態の断面図、 (b ) は切断後の状態の断面図であり、

第 7図は第 1の実施形態により得られた光学素子組立体を用いて構成されたァイソレー夕の断面図であり、

第 8図は第 1の実施形態の変形例におけるメタライズ膜形成工程を示す斜視図であり、

第 9図は本発明の第 2の実施形態におけるメタライズ膜形成工程終了時の光学材料板の要部を示す斜視図であり、

第 1 0図は第 2の実施形態により得られた光学素子組立体をマグネットに挿入し接合する状態を示し、（a ) は接合した状態の一部切欠き斜視図、（b ) は挿入時の断面図であり、

第 1 1図は第 2の実施形態により得られた光学素子体を用いて構成された光アイソレータの断面図であり、

第 1 2図は本発明の第 3の実施形態のメタライズ膜形成工程及び溝形成工程を示す斜視図であり、

第 1 3図は第 3の実施形態の半田付け工程及び切断工程を示す断面図であり、第 1 4図は第 3の実施形態により得られた光学素子体を用 L、て構成された光アイソレータの断面図であり、

第 1 5図は本発明の第 4の実施形態の半田付け工程及び切断工程を示す断面図であり、

第 1 6図は本発明の第 5の実施形態の半田付け工程及び切断工程を示す断面図であり、

第 1 7図は本発明の第 6の実施形態の半田付け工程及び切断工程を示す断面図であり、

第 1 8図は本発明の第 7の実施形態の ¾ ¾成工程及びメタライズ膜形成工程を示す斜視図であり、

第 1 9図は第 7の実施形態の半田付け工程及び切断工程を示す断面図であり、第 2 0図は第 7の実施形態において用いられている表面改質剤の構造式であり、第 2 1図は本発明の第 7の実施形態に係る光アイソレータ及び比較例に係る光アイソレータの測定結果を示す図であり、

第 2 2図は本発明の第 8の実施形態による製造方法の溝形成工程後の光学材料板の斜視図であり、

第 2 3図は第 2 2図に示す光学材料板にメタライズ膜を形成するメタライズ膜形成工程を概略的に示す透視図であり、

第 2 4図は第 2 3図に示すメタライズ膜形成工程の際に使用されるメタルマスクの要部を示す斜視図であり、

第 2 5図は第 2 2図に示す光学材料板を半田付する半田工程を示し、（a ) は半田付け前の状態を示す断面図、（b ) は半田付け後の状態を示す断面図であり、第 2 6図は第 2 5図に示される半田接合された光学材料板を切断する切断工程を示す側面図であり、

第 2 7図は比較される製造方法のメタライズ膜形成工程で使用されるメタルマスクの平面図であり、

第 2 8図は第 8の実施形態に係る光アイソレー夕と比較例に係る光アイソレー夕の測定結果を示すダラフであり、

第 2 9図は従来の光アイソレータの組立方法を示し、（a ) は A部品の方法を示す断面図、（b) は B部品の組立方法を示す断面図であり、

第 3 0図は従来の光アイソレータの組立方法を示し、（a ) は、 B部品を A部品に嵌め込む前の状態の断面図、（b ) は B部品を A部品に嵌め込んだ状態の断面図であり、

第 3 1図は従来のメタライズ膜形成の状況を示し、（ a ) は斜視図、（ b ) は断面図であり、

第 3 2図は従来のホルダーを用いて光学素子組立体を傾斜させた光アイソレー夕の断面図であり、

第 3 3図は従来の製造方法により得られた光学素子組立体の透視図である。発明を実施するための最良の形態第 1図乃至第 7図を参照して、本発明の第 1の実施形態について説明する。先ず、第 1図に示すように、複数の偏光子 5 0を切り出すこと力《可能な偏光子材料板 5、複数のファラデ一回 6 0を切り出すことが可能なファラデ一回転子材料板 6、及び複数の検光子 7 0を切り出すことが可能な検光子材料板 7の各光学材料板を用意する。偏光子材料板 5及び検光子材料板 7としては、反射防止膜力両面に形成されたルチル単結晶板を用いている。また、ファラデー回転子材料板 6としては、反射防 JWが両面に形成されたガーネット単結晶板を用いている。

偏光子材料板 5のファラデー回転子材料板 6に対向する光学面 5 aと、ファラデ一回^?材料板 6の偏光子材料板 5に対向する光学面 6 aに、各光学材料板を光学素且立体単位で切り分けるための格子状の第 1の溝 8を形成する。更にファラデー回転子材料板 6の検光子材料板 7に対向する光学面 6 bと，検光子材料板 7のファラデー回 ¾δ ^材料板 6に対向する光学面 7 aに、第 1の溝 8と同じパターンの第 2の溝 9を形成する。偏光子材料板 5に形成した溝 8の方向は、ルチル単結晶の C軸に対して 0° 及び 9 0° の 2方向とし、検光子材料板 7に形成した溝 9の方向は、ルチル単結晶の C軸に対して 4 5° 及び 1 3 5。の 2方向とした。

以上の溝形成工程後、メタルマスクを使用して、偏光子材料板 5のファラデー回転子材料板 6に対向する光学面 5 a、ファラデー回転子材料板 6の偏光子材料板 5及び検光子材料板 7に対向する光学面 6 a, 6 b、並びに検光子材料板 7のファラデー回転子材料板 6に対向する光学面 7 aの各光学面において光透過用のアパーチャ 1 1と成るべき領域以外の部分にメタライズ膜 1 0を形成した。この時の、メタライズ膜 1 0の形成法は、 R Fマグネトロンスパッタリング法とし、使用金属は T i ZN i ZA uであり、メタライズ膜 1 0を 3層膜とした。第 2図は、偏光子材料板 5に形成したメタライズ膜 1 0を示すが、ファラデ一回転子材料板 6、及び検光子材料板 7に形成されるメタライズ膜 1 0も同様のものである。以上のメタライズ膜形成工程後、第 3図（a ) に示すように、偏光子材料板 5 の偏光方向に対して検光子材料板 7の偏光方向カ塽質的に 4 5 ° 傾いた状態にな

一るように（本実施形態の場合、第 1の溝 8と第 2の溝 9とを合わせるようにすれば良い）、各光学材料板 5， 6, 7を積み重ね、溝 8 , 9に棒状の半田材 1 2を挿入し、熱処理炉により溶融 ·固化して、第 3図（b ) に示すように、各光学面 5 a , 6 a , 6 b, 7 aに形成されたメタライズ膜 1 0の部分で、各光学材料板 5， 6 , 7を互いに半田付けした。この時に用いた半田材 1 2は、 A u— S n (A u ： 5 0 a t m%； 1 8て）である。

この様に、検光子材料板 7の偏光方向を偏光子材料板 5の偏光方向に対して⁴ 5° 回転した方向とすることによって、本実施形態により得られた光学素子組立体を用いて光アイソレータを構成したとき最大の消光比が得られるので、偏光子材料板 5及び検光子材料板 7に上述の方向に溝 8 , 9を形成することによって、従来行つていた検光子側から入射し、偏光子側から出射する光のパヮ一を最低になるよう検光子を回転させて調整するという工程を省略することができる。また、光学材料板同士の半田接合において、充分な接着強度を広い範囲にわたつて得るためには、半田工程の際に必要最低限の半田が各光学材料板の広い範囲にわたつて形成されたメタライズ膜の全てに流れ込むこと力必要となる。本実施形態では、第 4図（a ) に模式的に示すように、光学材料 5 , 6の溝 8に置かれた半田材 1 2は、熱処理炉において、加熱され液体状になった後、第 4図（b ) に模式的に示すように、溶融した半田材 1 2は、溝 8により光学材料板の隅々にまで行き渡り、この溝 8から毛管現象により対向するメタライズ膜 1 0間に、半田接着に必要な量だけ入り込み、その後冷却することによりメタライズ膜 1 0の部分で半田接着力行われる。この時、余分な半田材 1 2は溝 8に残るため、光が通過する部分に半田が入り込んで入射口スを増大させることが起こらな t、。尚、第 5図（a ) に示すようにように、光学材料板 5， 6の接着面の一方のみに溝 8 を形成した変形例の場合でも、第 5図（b) に示すように、第 4図（b ) と同様に溶融した半田 1 2がメタライズ膜 1 0間にのみに流れ込むため、溶融した半田 1 2がアパーチャ 1 1の部分に入り込むことがない。

以上の半田付け工程後、第 6図（a ) において点線で示すように、溝 8 , 9に沿って半田接合された各光学材料板 5， 6 , 7を切断し、半田接合された各光学材料板 5 , 6 , 7から、第 4図（b) に示すように、複数の光学素子組立体 2を

- - 切り出した。

以上のようにして得られた光学素子組立体 2に、端部ホルダー 4 0, 4 1、永久磁石 3、外部ホルダー 4 2を半田付けすることによって第 7図に示す光アイソレータ 1をした。この時に用いられる半田材は、光学材料板を半田付けする半田材 1 2よりも融点の低い A u— S n (A u ： 8 0 a t m%； 5 2t) とした。

以上説明した工程により、各光学素子におけるメタライズ膜の形成、及び各光 ^子同士の半田接着を大量に処理でき、工程も大幅に省略できるため、コストの低減が図れる。

尚、溝の断面形状について、本実施形態では長方形としたが、半田材が挿入でき、半田接着時の余分な半田材を保持できれば良く、三角形、台形等の多角形、或いは半円状、楕円状であっても良い。

また、本実施形態では、溝 8 , 9を格子状に配置した力これに限らず、第 8 図に示す変形例のように、溝 8 (9) を一方向に沿って並設しても良い。

更に、反射防止膜の形成は、溝の形成の前でも後でも良い。

また、本実施形態により得られる光学素子組立体は、偏光子、ファラデー回転子、検光子の 3枚の光学素子から成るいわゆる 1段型光ァイソレータ用のものである力、本発明は、 1段型光アイソレータを 2個接続し、 6枚の光学素子から成るいわゆる 2段型光アイソレータ用の光学素子組立体に対しても適用でき、更にその中間の構成の 5枚の光学素子から成るいわゆる 1. 5 ¾ 光アイソレータ用の光学素子体に対しても適用できる。

次に、第 9図乃至第 1 1図を参照して本発明の第 2の実施形態について説明する 0

本実施形態は、メタライズ膜形成工程において形成されるメタライズ膜の形状、及び材質、並びに切断工程における光学材料板の切断箇所を除き、第 1の実施形態と同じである。

第 9図は 3枚の光学材料板をそれぞれ光学素子 1個分だけ示してある。第 9図から明らかなように、本実施形態の場合、メタライズ膜形成工程で形成されるメタラィズ膜 1 0は、光学面だけでなく、溝 8 , 9を構成する壁面 8 0, 9 0にも形成されている。このメタライズ膜 10は、下地膜として C rを 0. 35 m厚に形成し、中間膜として N iを 0. 35 厚に形成し、接合膜として Auを 0. 15#m厚に形成し、 3層膜とした。

その後、第 1の半田材（Au— Sn：融点 280 ） 12により、各光学材料板 5, 6, 7を半田接合した。

その後、メタライズ膜 10力、'形成された壁面 80, 90を有する部分が、各光学素子 50, 60, 70の側面に段部 51, 61， 71として残るように、溝 8, 9の中央で、半田接合された各光学材料板 5, 6, 7を切断し、複数の光学素子体 2を得た。

次に、第 10図に示すように、円柱状で、中心軸方向に直立体状の穴 30力《形成され、その穴 30の 4隅に逃げ溝 31力《形成され、更に表面に N iめっき膜

(膜厚 10 ^ m) 32が施された永久磁石 3に、光学素子体 2を挿入し、第 2の半田材（Pb— Sn： 175て） 13により、光学素子^体 2をその側面で露出したメタライズ膜 10を介して永久磁石 3に半田接合し、光アイソレータ 1を作製した。

因みに、従来型の光アイソレータでは、光学素子組立体の半田接合部は、接合された光学素子組立体の側面には露出していない。このため、この部分を利用して、光学素立体と永久磁石とを半田接合することはできない。本実施形態により得られる光学素子組立体の場合、上述のように、光学素子の側面に段部 51, 61, 71があり、これらの段部 51, 61, 71には、メタライズ膜 10があるので、半田付け工程では、第 11図に示すように、段部 51, 61， 71のメタラィズ膜 10上にも第 1の半田材 12は流れ込む。従って、接合された光学素子組立体 2の側面に、第 1の半田材 12を露出させることができ、この部分で第 2の半田材 13によつて光学素子体 2を永久磁石 3に半田接合できる。

以上述べたように、本 Hife形態では、各光学素子に段部を形成し、メタライズ膜を光学素立体の側面に露出させ、この側面のメタライズ膜に付着した第 1 の半田材の部分で、第 2の半田材により光学素子組立体を永久磁石に半田接合させることができ、この結果、端部ホルダー及び外部ホルダーを使用することなく、光アイソレータを作製することができる。尚、メタライズ膜の材質、及び半田材の材質は、本形態において使用されたものに限定されない。

次に、本発明の第 3の実施形態を第 1 2図乃至第 1 4図を参照して説明する。本実施形態は、より優れた特性とするために、光学面に直交するに対して入射光の光軸が傾くようにしたものである。

本実施形態も、基本的に第 1の実施形態と同様である。

先ず、複数の偏光子 5 0が切り出せる大きさで縦横の長さが等しく所定の厚みをもった偏光子材料板 5、複数のファラデー回転子 6 0が切り出せる大きさで縦横の長さが偏光子材料板 5と等しく所定の厚みをもつたファラデー回転子材料板 6、及び複数の検光子 7 0を切り出せる大きさで縦横の長さが偏光子材料板 5と等しく所定の厚みを持つた検光子材料板 7を用意する。

次に、偏光子材料板 5の片面、ファラデー回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面にメタライズ膜 1 0を形成する。その後、偏光子材料板 5、ファラデ一回転子材料板 6、及び検光子材料板 7のメタライズ膜 1 0が形成された面上に格子状に溝 8 , 9を形成し、第 1 2図に示す様に、偏光子材料板 5のメタラィズ膜 1 0力形成された面と検光子材料板 7のメタライズ膜 1 0が形成された面でファラデー回転子材料板 6を挟む様にし重ね合せる。溝 8, 9は、各光学材料板の端を揃えて各光学材料板を重ね合せた時に対向するように形成されている。光学材料板を重ね合せた後、第 1 3図（a ) に示す様に、溝 8, 9の位置及びアパーチャ 1 1の位置が互いにずれるように、偏光子材料板 5、ファラデー回転子材料板 6、検光子材料板 7の端部を各光学材料板の光学面に対し直交する線に角度 0で交差する直線上に位置させる。その後、溝 8, 9に半田材 1 2を挿入する。このように各光学材料板を互いにずらすことにより、各光学材料板のァパーチヤの同一箇所を通過する光軸力光学材料板の光学面に直交する直線に対して角度 0で交差するようになる。

挿入された半田材 1 2は、熱処理炉において、加熱され液体状になった後、第 1 3図（b) に示す様に対向するメタライズ膜 1 0間に毛管現象によって半田接着に必要な量だけ入り込み、その後冷却することにより半田接着が行われる。このとき、余分な半田材 1 2は溝 8, 9に残るため、光透過部分に半田材 1 2力流れ込み入射ロスを増大させる様なこと力、'起こらない。

次に第 1 3図（b ) に点線で示される様に、偏光子材料板場 5の偏光子 5 0、 1個分の光透過領域、それに対応するファラデ一回転子材料板 6のファラデ一回

6 0、 1個分の^ S過領域、及びそれに対応する検光子材料板 7の検光子 7 0、 1個分の光透過領域の一組と、このの光透過領域の各々を囲む各メタラィズ膜 1 0を含む部分を、光アイソレータ 1個分の光学素¾&立体 2として切り出す。

この様にして、第 1 3図（c ) に示す様に、半田接合された各光学材料板から複数個の光学素子組立体 2を得ることができる。

本実施形態で得られた光学素子体 2を用いて第 1 4図に示す光ァイソレー夕 1を構成した。この光アイソレータ 1は、光学素子 mi:体 2と、永久磁石 3と、端部ホルダー 4 0 , 4 1と、外部ホルダー 4 3とから成る。第 1 4図から明らかなように、本実施形態により得られた光学素子組立体 2の各光学素子 5 0 , 6 0, 7 0は、断面形状が平行四辺形である六面体と成り、この光学素子^体 2は、永久磁石 3内に配置され、永久磁石 3の金属メツキされた内壁に半田接合されている。この光アイソレータ 1は、従来の例えば第 3 2図に示す様な光アイソレー夕の光学素且立体 2を傾けて設置したものに比べ、各光学素子 5 0 , 6 0, 7 0の光学面におけるメタラィズ膜 1 0部分以外の殆どの領域を使用することができる。即ち、アパーチャの大きさを同じにした場合、本実施形態により得られた光学素子組立体の方力小型ィ匕できる。更に、従来のように傾けて設置するためのホルダー 4 3を省略できることにより、従来品に比べ小型化及び低コス卜化が図れる。

次に第 1 5図を参照して本発明の第 4の実施形態について説明する。

まず、第 3の実施形態と同様に、複数の偏光子 5 0力《切り出せる大きさで縦横の長さが等しく所定の厚みをもつた偏光子材料板 5、縦横の長さが偏光子材料板 5と等しく所定の厚みをもったファラデ一回^材料板 6、及び縦横の長さが偏光子材料板 5と等しく所定の厚みをもつた検光子材料板 7を用意する。

次に、偏光子材料板 5の片面、ファラデー回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面にメタライズ膜 1 0を形成する。その後、偏光子材料板 5、ファラデー回転子材料板 6、及び検光子材料板 7のメタライズ膜 1 0が形成された面上に格子状に溝 8 , 9を形成し、第 1 2図に示すものと同様にして、偏光子材料板 5のメタライズ膜 1 0力形成された面と検光子材料板 7のメタライズ膜 1 0が形成された面でファラデー回転子材料板 6を挟む様にし重ね合せる。ここで各光 ^料板 5， 6 , 7の溝 8， 9は、第 1 5図（a ) に示す様に、各光学材料板 5， 6 , 7の端部をそろえた時に各光学材料板の光学面に対し直交する直線に角度 Θ で交差する上に並ぶ様に形成してある。このように構成することにより、各光学材料板のアパーチャの同一箇所を通過する光軸が、各光学材料板の光学面に直交する直線に対して角度 Θで交差するようになる。

各光学材料板 5， 6， 7を重ね合せた後、溝 8 , 9に半田材 1 2を挿入する。挿入された半田材 1 2は、熱処理炉において、加熱され液体状になった後、第 1 5図（b ) に示す様に、対向するメタライズ膜 1 0間に毛管現象によって半田接着に必要な量だけ入り込み、その後冷却することにより半田接着が行われる。次に第 1 5図（b ) に^で示される様に、偏光子材料板 5の偏光子 5 0、 1 個分の光透過領域、それに対応するファラデ一回転子材料板 6のファラデ一回転子 6 0、 1個分の光透過領域、及びそれに対応する検光子材料板 7の検光子 7 0、 1個分の光透過領域の一組と、この一組の光透過領域の各々を囲む各メタラィズ膜 1 0を含む部分を、光アイソレータ 1個分の光学素子組立体 2として切り出す。

この様にして、第 1 5図（c ) に示す様に、半田接合された各光学材料板から複数個の光学素子組立体 2を得ることができる。

第 1 6図は、本発明の第 5の実施形態による光学素子組立体の製造方法の工程を示す断面図である。

本実施形態は、第 3の実施形態と近似している。しかし、第 3の実施形態では、メタライズ膜 1 0を形成した後に溝 8 , 9を形成した力本実施形態では、その逆に成っている。即ち、本実施形態では、先ず、偏光子材料板 5の片面、ファラデ一回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面に溝 8 , 9を形成する。ここで溝 8 , 9は、各光学材料板の端部を揃えて各光 ^料板を重ね合せた時に対向する位置になるように形成する。この溝 8 , 9を形成した後で、偏光子材料板 5の片面、ファラデー回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面にメタラィズ膜 1 0を形成する。

その後、第 3の実施形態と同様の工程を行なうことにより、複数個の光学素子数体 2を一時に製造することができる。

第 1 7図は本発明の第 6の実施形態による光学素子組立体の製造方法の工程を示す断面図である。

本実施形態は、第 4の実施形態と近似している。し力、し、第 4の形態では、メタライズ膜 1 0を形成した後に溝 8， 9を形成した力本実施形態では、その逆に成っている。即ち、本実施形態では、先ず、偏光子材料板 5の片面、ファラデ一回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面に溝 8 , 9を形成する。ここで溝 8， 9は、第 1 7図（a ) に示すように、各光学材料板 5 , 6 , 7の端部を揃えた時に各光学材料板の光学面に対し直交する直線に角度 Θで交差する直線上に並ぶ様に形成する。この溝 8, 9を形成した後で、偏光子材料板 5の片面、ファラデ一回転子材料板 6の両面、及び検光子材料板 7の片面にメタライズ膜 1 0を形成する。

その後、第 4の実施形態と同様の工程を行なうことにより、複数個の光学素子体 2を一時に製造することができる。

尚、第 3乃至第 6の実施形態において、半田材 1 2を溝 8， 9に挿入して半田接合した図を示したが、メタライズ膜 1 0上に蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレーティング法による半田材からなる薄膜を形成して半田接合しても良く、半田材の設置方法に関して、第 3乃至第 4の実施形態に制限されない。

また、第 3乃至第 6の実施形態において、溝 8 , 9のずれる方向は、第 1 2図における X軸方向のみでも、 Y軸方向のみでも、 X軸と Y軸とに挟まれた任意の方向でもよい。

また、第 3乃至第 6の実施形態において、偏光子材料板 5及び検光子材料板 7 は、ルチル単結晶からなる光学材料板を用いた。また、ファラデー回転子材料板 6は、ガーネット単結晶からなる光学材料板を用いた。これらの偏光子材料板 5、ファラデ一回転子材料板 6、及び検光子材料板 7の各々の縦横めサイズは、 1 1 mm X 1 1 mmとした。また偏光子材料板 5及び検光子材料板 7の厚みは 0. 4 mmとし、ファラデー回転子 6の厚みは 0. 4 8 5 mmとした。また、各光学材料板の光学面に対して直交する直線と、この直線と交差する直線とのなす角度 0 は、 4度とした。

次に、表面改質工程をしたことを特徴とする第 7の実施形態について説明する。

前述の実施形態においては、切断工程をする際に、切削粉、冷却水、光学材料固定用ワックス等の異物が、半田接合された光学材料板の間に入り込み、洗浄してもこの異物を取り除くことができずに、歩留まりが低下することがあつたが、本実施形態は、これを防止するものである。

第 1 8図乃至第 2 0図を参照して、第 7の実施形態について説明する。第 1 8 図に示すように、板面が 1 1 mm X I 1 mmのサイズのルチル単結晶からなる板状の光学材料板を偏光子材料板 5及び検光子材料板 7とし、又、 1 1 mm x 1 1 mmの同一面積を持つ板状のガーネットをファラデー回子材料板 6とした。これらの光学材料板に対して、第 1の実施形態と同様にして、溝 8, 9を形成し、次に、メタライズ膜 1 0を形成した。その後、第 1 9図（a ) , (b) に示すように、各光学材料板 5， 6 , 7を半田材 1 2により、互いに接合した。

この後、イソプロピルアルコールを溶媒として第 2 0図に示す構造式を持つパ一フルォロアルキルシラン [東芝シリコーン（株）製] の 0. 5 w t %溶液に半田接合した光学材料板を 3 0分間ディッビングし、 1 2 0 で 1時間乾燥した。このようにして、各光学材料板 5 , 6， 7の表面に撥水性を有する表面改質材を塗布した。

その後、第 1 9図（c ) に示すように、ダイシングソ一により、半田接合した光学材料板を溝 8 , 9の部分で切断し、 1. 6 mm x l . 6 mmのサイズの光ァイソレー夕 2 5個分の光学素子組立体 2を切り出した。

次に、本実施形態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、 S i 0₂、 T i 0。、及び A 1 ₂ 0₃膜である。これらの材料は、表面エネルギ一が高く、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。

- 従って、撥水性の表面改質剤を反射防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、光学材料板間の隙間に冷却水ゃヮックスカ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、簡単な洗浄によつて除去できる。

ここで、撥水性の表面改質剤としては、ふつ素系の樹脂に反応性の高い基を未端に持たせ、基材との密着力を高めたものが望ましい。この未端基として、反射防止膜として使用されている S i 0₂、 T i 0₂、及び A 1 0₃ 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、シラン系力ップリング剤は、酸化物表面の（一 O H) 基、（一 C O O H) 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。

更に、炭素の直鎖の官能基がふつ素に置換されたものは、フルォ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。

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。従つて、溶剤により、 0. 0 l〜5 w t % ^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ビングした後、加熱処理することで、光学材料表面の改質処理が行える。

本実施形態の有効性を確認するために、本実施形態と一部工程の異なる製造方法（以下、「比較例」という）により光学素子組立体を作製した。この比較例は、パーフルォロアルキルシランの塗布を行わずに切断を行った点のみ本実施形態と異なる。

本実施形態及び比較例により作製された光学素子組立体をマグネット中に固定して光アイソレータを構成し、この挿入損失を比較した。

本実施形態及び比較例に係る光アイソレー夕の挿入損失のヒス卜グラムを第 2

- 8 1図に示す。

結晶自身の透過損失としては、ルチル単結晶 1枚当り 0. O l d Bであり、ガ一ネット単結晶 1枚は、 0. 1 5 d Bであるため、 3枚の結晶で 0. 1 7 d Bの敝となり、それ以上の損失の殆どが、切断工程において光学材料板の光学面に付着した切肖衞、水垢、ワックス等の塵による損失となる。

第 2 1図から明らかなように、比較例に係る光アイソレータでは、損失が大きく、しかも、ばらついているのに対して、本実施形態に係る光アイソレータでは、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、本実施形態の効果が十分であつたことを示している。

以上、述べたように、本実施形態によれば、半田接合された光学材料板の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、侵入した異物についても、簡単な洗浄により除去でき、歩留を向上した光学素子体の製造方法を提供できる。

尚、本実施形態において、表面処理剤の処理方法として、ディッビング法を使用したが、本実施形態の意図するところは、光学材料板表面を表面処理することにあり、処理方法について、本実施形態のものに制限されない。

更に、本実施形態において、フルォロアルキルシランとして、直^素数 7のものを使用したが、製法により、この直 ^素数を変更したものも合成でき、本実施形態と同様な効果が得られるため、フルォロアルキルシランの直鎖炭素数について、本実施形態のものに制限されない。

次に本発明の第 8の実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、第 7の形態と同様の目的を有するものである。

第 2 2図乃至第 2 8図を参照して、先ず、第 2 2図に示すように、 1 l mm x 1 1 mmのサイズのルチル単結晶（厚さ l mm) からなる光学材料板を偏光子材料板及 5び検光子材料板 7とし、また、 l l mm x l l mm (厚さ 0. 5 mm) のガーネットをファラデー回転子材料板 6とした。偏光子材料板 5は、複数の偏光子 5 0を切り出すことができる大きさのものであり、同様に、ファラデー回転子材料板 6も複数のファラデー回転子 6 0を切り出すことができる大きさのものであり、更に、検光子材料板 7も複数の検光子 7 0を切り出すことができる大きさのものである。

偏光子材料板 5のファラデー回^?材料板 6に対向する光学面 5 a、及びファラデー回転子材料板 6の偏光子材料板 5に対向する光学面 6 aに、それぞれ、縦及び横のピッチが 1 . 6 mmである第 1の溝 8を形成し、更に、ファラデー回転子材料板 6の検光子材料板 7に対向する光学面 6 b、及び検光子材料板 7のファラデー回転子材料板 6に対向する光学面 7 aに、それぞれ、第 1の溝 8と同じパターンの第 2の溝 9を形成した。この第 2の溝 9は、偏光子材料板 5の偏光方向に対して検光子材料板 7の偏光方向が実質的に 4 5 ° 傾いた状態にある時に、第 1の溝 8と対向するように成っている。第 1及び第 2の溝 8 , 9により、 1 . 6 mm角の光学素子組立体 2が 2 5組得られるようにした。

以上の溝形成工程後、第 2 3図に示すように、偏光子材料板 5のファラデー回転子材料板 6に対向する光学面 5 a、ファラデ一回転子材料板 6の偏光子材料板 5及び検光子材料板 7に対向する光学面 6 a， 6 b、並びに検光子材料板 7のファラデー回 fe^材料板 6に対向する光学面 7 aの各光学面に、メタライズ膜 1 0 を形成した。この時、メタライズ膜 1 0は、各光学面のアパーチャ 1 1と成るベき領域を覆わないように形成される。このメタライズ膜 1 0により、各光学面において、アパーチャ 1 1の範囲が定められるように成っている。また、このメタライズ膜 1 0は、アパーチャ 1 1となるべき領域を完全に取り囲むように形成されている。このようにメタライズ膜 1 0を形成することにより、後述する半田付け工程において、相対向するメタライズ膜 1 0間に半田層 1 2 ' 力形成され、これらメタライズ膜 1 0及び半田層 1 2 ' により、アパーチャ 1 1の部分に生じた隙間 1 3は完全に塞がれる。従って、第 3 1図に示すように、アパーチャ 1 1の部分に生じた隙間 1 3に通じる開口力構成されることがなく、後述する切断工程において、異物 1 6が隙間 1 3に侵入することがない。

本実施形態においては、メタライズ膜 1 0の形成をスパッタリングにより行つた。このスパッタリングの際に、第 2 4図に示すメタルマスク 1 4 0用いた。このメタルマスク 1 4 0は、アパーチャ 1 1となるべき領域を覆う円板状のマスク部 1 4 1と、マスク部 1 4 1同士を連結する棒状の橋部 1 4 2と、これらを支持 0 — するフレーム部 1 4 3とから成り、勿論、マスク部 1 4 1と橋部 1 4 2との間は、空間 1 4 4と成っている。橋部 1 4 2の光学材料板側面 1 4 2 aは、マスク部 1 4 1の光学材料板側面 1 4 1 aよりも、第 2 4図上、低く成っており、従って、マスク部 1 4 1がアパーチャ 1 1となるべき領域を覆っている時、橋部 1 4 2は、光学面から離れるように成っている。このメタルマスク 1 4 0のマスク部 1 4 1 の直径は 0 1. 4 5 mmであり、橋部 1 4 2の幅は 0. 2 mmである。また、マスク部 1 4 1及びフレーム部 1 4 3の厚みは 0. 2 mmであり、橋部 1 4 2の厚みは 0. 1 mmである。

以上のメタライズ膜形成工程後、第 2 5図（a ) に示すように、第 1及び第 2 の溝 8 , 9にそれぞれ半田材 1 2を配置し、偏光子材料板 5の偏光方向に対して検光子材料板 7の偏光方向が実質的に 4 5 ° 傾いた状態になるように、偏光子材料板 5、ファラデー回転子材料板 6、及び検光子材料板 7を積み重ね、この状態でこれらの光学材料板を熱処理炉（図示せず）内に入れて半田材 1 2を加熱する。加熱されて液体状になった半田材 1 2は、第 2 5図（b ) に示すように、毛管現象により相対向するメタライズ膜 1 0の間に流れ込む。その後、加熱を止めると半田材 1 2は固まり半田層 1 2 ' と成り、この半田層 1 2 ' により偏光子材料板 5、ファラデー回転子材料板 6、及び検光子材料板 7は、メタライズ膜 1 0の部分で互いに接合される。尚、本実施形態の場合、検光子材料板 7のファラデー回転子材料板 6に対向する面にも第 2の溝 9が形成され、しかもこの第 2の溝は、偏光子材料板 5の偏光方向に対して検光子材料板 7の偏光方向が実質的に 4 5 ° 傾いた状態にある時に第 1の溝 8と対向するように形成されているので、第 1の溝 8と第 2の溝 9とを合わせるようにして偏光子材料板 5、ファラデ一回転子材料板 6、及検光子材料板 7を積み重ねれば、検光子材料板 7の偏光方向が偏光子材料板 5の偏光方向に対して実質的に 4 5° 傾いた状態になるように成っている。以上の半田付け工程後、第 2 5図（b ) に示すように、半田接合された光学材料板 5， 6， 7を、第 1及び第 2の溝 8， 9の部分で切断する。この切断工程により、第 2 6図に示すように、半田接合された光学材料板から複数の光学素子組立体 2力切り出される。

本実施形態においては、光学材料板 5 , 6 , 7のアパーチャ 1 1となるべき領域を完全に取り囲むように光学材料板 5, 6、 7の光学面上にメタライズ膜 1 0 が形成されるので、半田接合された光学材料板 5, 6、 7を側面から見たとき、アパーチャ 1 1の周囲はすべてメタライズ膜 1 0及び半田層 1 2' によって遮蔽されている。このため、アパーチャ 1 1の部分に生じた隙間に通じる開口力構成されることがなく、従って、半田接合された光学材料板 5 , 6, 7を切断する時に、切削粉、冷却水、固定用ワックス等の異物がアパーチャ 1 1の部分に生じた隙間に侵入することがない。

本実施形態においては、光学材料板 5 , 6 , 7同士の接着力を高めて信頼性を向上させるために、光学材料板 5 , 6 , 7の表面に形成されている反射防をアパーチャ 1 1となるべき領域を除いてスパッタエッチングした後に、メタライズ膜 1 0をスパッタリングにより形成するように成っている。このスパッ夕エツチングの際のアパーチャ 1 1となるべき領域のマスクとしてフォトレジスト膜を用いると、このフォトレジスト膜は、スパッタエッチングに耐えられない。従つて、このスパッタエッチングにおいては、メタルマスクを使用しなければならない。このメタルマスクは、メタライズ膜をスパッタリングにより形成する際にも用いられるが、この従来のメタルマスクを用いては、メタライズ膜の形状をァパ一チヤとなるべき領域を完全に取り囲むような形状にすることはできない。なぜならば、メタルマスクには、アパーチャを Sうマスク部分を支持するための橋部力く必要であり、この橋部に接する光学材料板の部分には、メタライズ膜が形成されないからである。この点に関し、本発明者は、鋭意研究の結果、解決策を見いだした。即ち、アパーチャを覆うメタルマスクのマスク部力《光学材料板の光学面と接触している状態において、橋部が光学面から離れるようにメタルマスクを構成することにより、橋部の直下にある光学面にもメタライズ膜が形成されることを見いだした。このようにメタライズ膜カ《形成されるのは、橋部が光学面から僅かに離れていれば、めっき材から飛来する粒子が橋部の下側に回り込んで橋部直下の光学面にも付着するがらである。

本実施形態の有効性を証明するために、本実施形態と一部工程の異なる製造方法（以下、「比較例」という）により光学素子組立体を製造した。本実施形態と比較例とでは、メタライズ膜形成工程において使用するメタルマスクが異なるだ

一 — けであり、これ以外の工程は同じである。

比較例において、使用されるメタルマスクは、第 2 7図に示されるものであり、正方向に仕切られた光学面（図示せず）の四隅にメタライズ膜を形成するものである。第 2 7図において、メタルマスク 1 5 0のハッチングのしてない部分は、光学面上にメタライズ膜を形成するための穴 1 5 1であり、この穴 1 5 1に囲まれたハッチング部分は、アパーチャとなるべき領域を覆うマスク部 1 5 2である _c 穴 1 5 1は、正方形であり、その対角線の長さは、 1. 5 mmである。このメタルマスクを使用して形成されたメタライズ膜 1 0は第 3 3図のようになる。

本実施形態及び比絞例により作成された光学素子組立体をそれぞれマグネットの中に固定し、挿入損失を比較した。

本実施形態により得られた光学素子組立体を用いた光アイソレータ（以下、「本実施形態に係る光アイソレータ」という）、及び比較例により得られた光学素子体を用いた光アイソレータ（以下、「比較例に係る光アイソレータ」という）の挿入損失のヒストグラムを第 2 8図に示す。

結晶自身の透過損失としては、ルチル単結晶 1枚当たり 0. O l d Bであり、ガーネット単結晶 1枚は 0. 1 5 d Bであるため、 3枚の結晶で 0. 1 7 d Bの損失となり、それ以上の損失の殆どが、切削粉、水垢、ワックス等の異物による損失となる。

第 2 8図から明らかなように、比較例に係る光アイソレータでは損失が大きく、しかもばらついているのに対して、本実施形態に係る光アイソレータ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、異物がアパーチャに生じた隙間に存在せず、本実施形態の効果が十分であったことが分かる。

尚、本実施形態の特徴部分は、アパーチャとなるべき領域を完全に取り囲むようにメタライズ膜を形成する点にあり、メタライズ膜形成工程は、本実施形態のようなスパッタリングによるメタライズ膜形成工程に限られな L、。これ以外のメタラィズ膜の形成法としては、例えば、光学面全面に形成されたメタライズ膜上にフォトレジストによるパターンを形成した後、エッチングによりメタライズ膜の不要部分を除去するフォトエツチング法や、予め光学面のメタライズ膜を形成する必要のない部分にフォトレジストを形成し、その後、光学面全面にメタライズ膜を形成し、レジスト膜とその上に形成されたメタライズ膜を除去するリフトオフ法によって行なうこともできる。

また、本¾½形態のメタライズ膜形成工程において使用されたメタルマスクはあくまでも一例であり、本発明において用いられるメタルマスクは、スパッタリング時において、橋部が光学面から離れていれば良く、本実施形態において使用されたメタルマスクの形状に限定されない。更に、アパーチャの形状は円形以外に、多角形、ダ円形でも良く、アパーチャの形状は、本実施形態のものに限定されない。産業上の利用可能性

本発明は、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等において使用される光アイソレー夕の光学素子組立体の製造方法として優れている。

一一

Claims

請求の範囲

1. 偏光子、ファラデー回転子、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子が一光軸上に整列させて配置されることにより構成されている光アイソレー夕用光学素立体の製造方法であつて、

複数の前記偏光子を切り出すこと力可能な偏光子材料板、複数の前記ファラデ一回転子を切り出すことが可能なファラデ一回転子材料板、及び複数の前記検光子を切り出すことが可能な検光子材料板の少なくとも 3枚の光学材料板を用意し、前記偏光子材料板の前記フマラデ一回転子材料板に対向する光学面、前記ファラデ一回転子材料板の前記偏光子材料板及び検光子材料板に対向する光学面、並びに前記検光子材料板の前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面の各光学面において光透過用のアパーチャと成るべき領域以外の部分にメタライズ膜を形成するメタライズ膜形成工程と、

該メタライズ膜形成工程後、前記偏光子材料板の偏光方向に対して前記検光子材料板の偏光方向が実質的に 4 5° 傾いた状態になるように前記各光学材料板を積み重ね、前記各光学面に形成されたメタライズ膜の部分で、前記各光学材料板を互いに半田付けする半田付け工程と、

該半田付け工程後、前記各光学材料板を切断して、複数の前記光学素子組立体を切り出す切断工程と

を有することを特徴とする光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法。

2. 前記半田付け工程の前に、前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面と前記偏光子材料板に対向する光学面の内、少なくとも一方の光学面に、前記各光学材料板を前記光学素子組立体単位で切り分けるための第 1の溝を形成し、更に前記検光子材料板に対向する光学面と前記ファラデー回転子材料板に対向する光学面の内、少なくとも一方の光学面に、前記第 1の溝と同じパターンの第 2の溝を形成する溝形成工程を付加し、前記切断工程において、前記第 1及び第 2の溝の部分で前記各光学材料板を切断することを特徴する請求の範囲第 1項記載の光ァイソレータ用光学素子 ¾a¾体の製造方法。

3. 前記溝形成工程の後に前記メタライズ膜形成工程が行われ、該メタライズ膜形成工程において、前記メタライズ膜を前記第 1及び第 2の溝を構成する壁面にも形成し、前記切断工程において、前記メタライズ膜カ《形成された壁面を有する部分が前記各光学素子の側面に段部として残るように前記第 1及び第 2の溝の部分をそれらの中央部で切断することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光ァィソレー夕用光学素子体の製造方法。

4. 偏光子、ファラデ一回^?、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子が一光軸上に整列させて配置され、前記各光学素子がそれらの光学面のァパーチヤの周辺に形成されたメタライズ膜を介して半田接合されている光アイソレータ用光学素子組立体において、前記各光学素子の側面に段部が形成され、該段部にメタラィズ膜が形成され、該段部に形成されたメタライズ膜を介して永久磁石のめつき部に半田接合されることを特徴とする光アイソレータ用光学素子組立体。

5. 前記半田付け工程において、前記メタライズ膜により範囲を定められた前記各光学材料板のアパーチャの同一箇所を通過する光軸か 5記光学面に直交する直線に対して傾くように、前記各光学材料板を積み重ね、この状態で前記各光学材料板を前記メタライズ膜の部分で半田付けし、前記切断工程において、前記光軸に沿って前記各光学材料板を切断することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光アイソレータ用光学素子組立体の製造方法。

6. 偏光子、ファラデ一回転子、及び検光子の少なくとも 3つの光学素子が一光軸上に整列させて配置され、前記各光学素子がそれらの光学面のアパーチャの周辺に形成されたメタライズ膜を介して半田接合されている光アイソレータ用光学素子組立体において、前記各光学素子の光学面に直交する直線が、前記各ァパーチャの同一箇所を通過する光軸に対して傾いており、前記各光学素子の側面が、同一平面上で並び且つ前記光軸と平行であることを特徴とする光アイソレータ用光学素^ ϋ立体。

7. 前記半田付け工程の後に、前記各光学材料板の光学面に撥水性を有する表面改質剤を塗布する表面改質工程を行い、該表面改質工程の後に、前記切断工程を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光ァイソレ一夕用光学素子組立体の製造方法。

8. 前記表面改質工程において用いられる表面改質剤が、シラン系カップリング剤であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の光ァイソレー夕用光学素子組立体の製造方法。

9. 前記表面改質工程において用いられる表面改質剤力フルォロアルキルシランであることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の光ァイソレータ用光学素子組立体の製造方法。

1 0. 前記メタライズ膜形成工程において、前記メタライズ膜によって範囲を定められる前記アパーチャ力該メタライズ膜により完全に取り囲まれるように、前記メタライズ膜を形成することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光アイソレー夕用光学素 ¾a立体の製造方法。

1 1. 前記メタライズ膜形成工程において前記メタライズ膜の形成のために使用されるメタルマスク力前記アパーチャと成るべき領域を覆うマスク部と、該マスク部同士を接続する橋部とを有し、且つ前記マスク部が前記アパーチャと成るベき領域を覆つている時に、前記橋部が前記光学面から離れるように形成されているものであることを特徴とする請求の範囲第 1 0記載の光アイソレー夕用光学素子組立体の製造方法。