JP2003015082A

JP2003015082A - レンズ付きアイソレータ

Info

Publication number: JP2003015082A
Application number: JP2001197122A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kyomasu; 幹雄京増
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】偏波依存型偏光子は、レーザの広がり角とレン
ズ間の距離に基づく光スポット径によりその専有面積が
制限され、小型化に制約があった。【解決手段】レンズを備え、かつ光透過面を反射防止コ
ートされた第一の偏光子と、光透過面をそれぞれ反射防
止コートされたファラデー回転子と第２の偏光子を光学
調整して接合した複合素子とを、それぞれ同一の基板に
取り付けてなるレンズ付きアイソレータであって、上記
第１及び／又は第２の偏光子を、基板の縞状溝部の上に
低い屈折率の薄膜と高い屈折率の薄膜を積層して形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光通信等の送信に
用いるレーザモジュールの構造的原因で発生する反射戻
り光を防止する目的で使用される、偏波依存型光アイソ
レータの構造に関するもので、要求される反射特性、小
型化を実現し、かつレンズとの複合化を達成するための
レンズ付きアイソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信等に使用される、アイソレ
ータは、偏光子、ファラデー回転子を金属金具に半田や
低融点ガラスで取り付け、これをＹＡＧレーザで回転調
整しながら融着で取り付けて完成している。これを用い
るときは、レンズの後に取り付け、コリメート系や非コ
リメート系を構成し、適当な位置に取り付けられて用い
られていた。

【０００３】このような構成が取られていたため、レー
ザダイオードとレンズとの距離は、レンズの寸法、レン
ズを取り付けるための金具の寸法を考慮して設計される
ため、アイソレータに入力されるレーザのモードフィー
ルド径はどうしても大きなものとなり、このため、アイ
ソレータに用いられる偏光子、ファラデー回転子の寸法
が大きくなり、これが、アイソレータのコスト要因の１
つとなっていた。また、１つ１つ光学調整する事が要求
され、それが、さらに、加工コストを押し上げる要因と
なっていた。

【０００４】その解決策の１つとして、レーザからピグ
テイル間を非コリメート光学系で構成し、ピグテイルの
前面に、ラミネートアイソレータを取り付ける方法が採
用されていたが、この方法は、ピグテイル自身、方向性
が無いため、実際のモジュールに取り付ける際、レーザ
の偏波面と合わせるための回転調整が必要となってい
た。

【０００５】また、非コリメート光学系をとっても、フ
ァラデー回転子、並びに偏光子の板厚を薄く出来るわけ
ではないため、その大きさは、前面の偏光子の表面にお
けるビーム形状により制限されていた。さらに、ラミネ
ートアイソレータは偏光子とファラデー回転子を接着剤
で固着しているため、今後、益々、レーザの発光強度が
大きくなる用途に対し、その信頼性に対する不安が充分
解消されるものではなかった。

【０００６】このような課題を抱える従来のアイソレー
タの構成例を図によって説明する。図８は従来の一般的
なアイソレータの構成例を示している。

【０００７】図に示すように、偏光子４が、低融点ガラ
ス１２を用いて、金具１１に取り付けられる。また、フ
ァラデー回転子３が、同様に低融点ガラス１２を用いて
金具１１'に取り付けられる。これら２つの素子が回転
光学調整された後、ＹＡＧレーザにより、融着で固定さ
れる。

【０００８】もう１つの偏光子４が低融点ガラス１２を
用いて金具１１"に取り付けられる。その後、金具１１'
と１１"が、２つの偏光子４が互いに９０°となるよう
回転光学調整され、ＹＡＧレーザで融着して固定され、
入射されたレーザの光は透過するが、反射された光は吸
収される機能を有する素子が完成する。

【０００９】このアイソレータは通常、コリメート系で
用いられる。したがって、アイソレータを透過する光の
スポット径は、レーザの広がり角とアイソレータの前に
置かれるレンズの焦点距離で決定される事になる。レン
ズの焦点距離は、その取り付け方法、開口数等から決定
される。

【００１０】ＬＤの広がり角は、典型的値として３０°
が良く知られている。また、レンズの焦点距離として
０．８ｍｍが多く採用されるため、そこから得られる光
のスポット径は１ｍｍとなり、したがって、アイソレー
タの有効範囲は少なくとも１ｍｍ□が要求される事にな
る。

【００１１】図９はアイソレータの専有面積を少なくす
る目的で採用されている構造を示すもので、ピグテイル
１５にラミネートアイソレータ１６が取り付けられてい
る。

【００１２】図に示すように、まず、２つの偏光子４と
１つのファラデー回転子３の板が回転光学調整され、接
着剤で取り付けられる。したがって、この場合は、素子
を１つ１つ取り付けられているわけではないため、加工
工数は削減されている。これを所望の寸法に切断したも
のがラミネートアイソレータ１６である。

【００１３】一方、ピグテイル１５は次のように作成さ
れる。フェルール１７と金具１１が圧入で取り付けら
れ、被覆１３を除かれたファイバー１２がフェルール１
７に通され、被覆ごと接着剤で固定される。その後、フ
ェルール１７の先端が角度研摩され、ラミネートアイソ
レータがこのフェルール１７の先端に接着剤で取り付け
られる。

【００１４】ここに、磁性体５がピグテイルに取り付け
られたアイソレータが完成する。

【００１５】このアイソレータは、光学的には調整され
ているものの、モジュールに取り付ける場合、レーザは
偏波依存性を有しているため、このレーザとの方向性を
合わせる必要があり、この素子を取り付ける場合、再
度、回転光学調整をしながら取り付けることが要求され
ている。

【００１６】図１０は、特開平９−９０２８２号公報に
示されているもので、第１の偏光子１にレンズ２が取り
付けられ、さらにファラデー回転子３と第２の偏光子４
が取り付けられ、これに磁性体５が取りつけられた構造
を有し、レーザ２０の出射光線２２がファイバー２６に
結合を結ぶ構成が取られている．このような構造の場
合、アイソレータの専有面積を小さくする目的は達成し
ているものの、下記に示す、種々の弱点を有するもので
ある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来のコリメート系ア
イソレータは、レンズの後に図８のアイソレータが置か
れ、コリメータ系の場合は、レーザがレンズの焦点距離
におかれ、その距離がレンズの取り付け可能な値に設定
される事から、アイソレータとレンズが別体で構成され
ている場合、取り付け構造が各々に必要となり、その結
果、光のスポット径は大きくなり、したがって、アイソ
レータの構成要素である偏光子、ファラデー回転子を小
さくする事ができないという課題があった。

【００１８】アイソレータの寸法を小さくするために、
図中に示すように、非コリメータ系を採用し、ピグテイ
ルの直前にアイソレータを取り付ける手段がある。ただ
この場合も、非コリメート系とはいえ、偏光子、ファラ
デー回転子に必要な厚み（偏光子０．２〜０．５ｍ
ｍ、ファラデー回転子０．５ｍｍ）があるため、おの
ずと寸法に限界を有している。

【００１９】又、上記構造では、図９からわかるよう
に、金具１１を用いて、ＹＡＧによる溶接で取り付ける
際に、この金具１１に方向を示す正確な目印がなかった
りアイソレータが目印に正確に取り付けられていない
為、方向性がわかる構造とはなっていない。このため、
再度、光学調整が必要であり、取り付けるための専用の
装置が必要となる。

【００２０】さらに、図１０に示すものでは、アイソレ
ータの占有面積を小さくするには有効であるが、戻り光
に対する対策、加えて戻り光対策を行なった後の組立て
の簡易化を実現する構造に対し言及していない。たとえ
ば、アイソレータを傾ける事により、戻り光対策として
いるが、アイソレータを小形にし、レーザ２０とアイソ
レータの距離が極端に近づいた場合、容易な取り付け構
造を与える構造は提示されていない。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明は、
レンズを備え、かつ光透過面を反射防止コートされた第
一の偏光子と、光透過面をそれぞれ反射防止コートされ
たファラデー回転子と第２の偏光子を光学調整して接合
した複合素子とを、それぞれ同一の基板に取り付け、さ
らにこの基板に磁性体を取り付けてレンズ付きアイソレ
ータを構成する事により、レンズ、アイソレータが一体
で取り付けられる構造を与え、レーザとレンズの距離を
短縮し、かつ、容易に取り付け可能としている。

【００２２】また、第１及び／又は第２の偏光子が、基
板の縞状溝部の上に低い屈折率を有する薄膜と高い屈折
率を有する薄膜を交互に積層して形成したものであるこ
とを特徴とする。

【００２３】さらに、上記ファラデー回転子の片面に無
機薄膜を形成し、該薄膜をエッチングして縞状溝部を形
成し、この上に低い屈折率を有する薄膜と高い屈折率を
有する薄膜を交互に積層し、もってファラデー回転子と
第２の偏光子の複合体としている。

【００２４】また、上記、ファラデー回転子の片面に縞
状溝部を形成し、この上に低い屈折率を有する薄膜と高
い屈折率を有する薄膜を交互に積層し、もってファラデ
ー回転子と第２の偏光子の複合体としている。

【００２５】かかる偏光子の基板に対する要求は、透過
波長特性として、使用する波長を透過する材質であれば
良く、ガラス、パイレックス（登録商標）、石英、ガー
ネット等、あまり種類を選ばない。したがって、上述の
ように、レンズを含む該第１の偏光子の形成、あるい
は、ファラデー回転子を含む第２の偏光子それぞれを１
つの部品として形成できる作用を有し、かつ、それぞれ
の第１、第２の偏光子の光学調整が、写真製版技術に置
き換えることができる。さらに、接合が膜形成に置き換
えられており、そのような作業が省略されるという大き
な効果を有している。

【００２６】上記技術の更なる応用として、ファラデー
回転子の片面にファラデー回転子の光学軸に合わせて縞
状溝部を形成し、その裏面には、光学軸と４５°傾くよ
うに縞状溝部を形成し、それぞれに、低い屈折率を有す
る薄膜と高い屈折率を有する薄膜を形成して、第１の偏
光子、ファラデー回転子、第２の偏光子で複合体として
形成することもできる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。図１は本発明のアイソレータを示してい
る。第１の偏光子１の前方にはレンズ２が形成され、そ
の後方の端面１ａは、傾斜面となっている。これらの素
子の両面は反射防止コートがされ、その下面には金属層
６ａが形成され、金属層６ｂを有する基板７に取り付け
られている。

【００２８】また、同じ基板７上にファラデー回転子３
と第2の偏光子４が固定され、ファラデー回転子３で入
射光の偏光面を４５°傾け、第２の偏光子４でこの入射
光を透過させる作用をなす。これらは、光学調整された
後、ファラデー回転子３に形成された金属層６ｃと第２
の偏光子４に形成された金属層６ｄとで接合され複合素
子を形成する。この複合素子の下面には金属層６ａが形
成され、金属層６ｂを有する基板７に取り付けられる。
さらに、ファラデー回転子３に磁界を印加するための磁
性体５を基板７に取り付けて、光アイソレータを構成し
てある。

【００２９】上記のような、第１の偏光子１にレンズ２
を形成し、焦点距離が短く、開口数の大きなレンズ２を
採用することにより、レーザの直近にレンズ２ならびに
アイソレータを置くことが出来、その結果、レーザの出
射光のスポット径を小さく抑え、かつ高い結合効率を得
る事が出来る。

【００３０】レンズからの反射特性による戻り光とレー
ザとの結合効率は、計算の結果、問題とはならないこと
が確認されている。レンズ２と第１の偏光子１との界面
での反射は、屈折率が同じであれば、発生しない。接着
等でつける場合、コリメート系では直接、戻り光がレー
ザと結合するため、接合面を斜めにしておく必要があ
る。第１の偏光子１の後方の端面１ａからの反射は、コ
リメート系の場合、レーザとほぼ、１００％結合する事
になる。したがって、本発明ではこの端面１ａに所定の
角度を持たせ、反射防止コートを行うことで、戻り光と
レーザとの結合効率の低下を図っている。

【００３１】次に本発明における他の実施形態を図２に
示す。このフォトニック結晶による第１の偏光子１は図
３に示すようにレンズ２を有する大きな基板に縞状溝部
２８が形成され、該基板上に低い屈折率を有する薄膜２
６と高い屈折率を有する薄膜２７が積層に形成され、こ
れによって、偏光子の作用となるように構成されてい
る。

【００３２】また、図２においては、ファラデー回転子
３にＣＶＤにより酸化膜を形成し、酸化膜に写真製版を
行うことにより図４に示すように縞状凸部２９を形成
し、この上に低い屈折率を有する薄膜２６と高い屈折率
を有する薄膜２７を積層に形成し、これを第２の偏光子
４として複合体を形成する事で、アイソレータを構成し
ている。あるいは、ファラデー回転子３自体に縞状溝部
２８を形成し、該溝部上に低い屈折率を有する薄膜２６
と高い屈折率を有する薄膜２７を積層で形成し、複合体
とする事も出来る。

【００３３】このように基板に形成した縞状溝部２８又
は縞状凸部２９上に屈折率の異なる薄膜２６，２７を積
層して偏光子を構成することを特徴としている。

【００３４】本発明で重要な事は、レンズ２の主軸から
基板７の底面までの距離が所望の値に入るようにする事
である。この目的を実現するため、第１の偏光子１を切
り出すための大きな基板に形成されるレンズ２の位置は
精密に制御された位置に形成される。さらに、ダイサー
により、正確な寸法に切断される。また基板７には正確
な平面度、正確な厚さが要求される。このため、材料と
してガラスが最適である．ただし、他の材料が使えない
という事ではない。

【００３５】以上のような構造を取る事により実現でき
る効果は、第１の偏光子１にレンズ２が取り付けられ、
そのレンズ２の焦点距離が短く、高い開口数を採用する
事により、アイソレータをレーザに十分、近づける事が
出来、その結果、アイソレータの有効面積を小さくする
事が出来、したがって、低コスト化を実現する事が出来
る。

【００３６】レンズと偏光子との複合化を行い、１つの
偏光子基板に、沢山のレンズを形成することができるた
め、１個当たりのレンズのコストが低減し、かつ、レン
ズを取り付けるための金具、並びに工数を削減する事が
出来る。

【００３７】また、ファラデー回転子３と第２の偏光子
４との光学調整は大きな基板ごと行なう事が出来るた
め、あるいは、図２の例では写真製版で作成する事がで
きるため、組立ての簡略化を行なう事が出来、コストの
低下につながる。この基板を斜めに切断する方法は、現
在、ダイサーで確立している。

【００３８】基板７への取り付けは金属層６ａで行なっ
ている。この方法は、接合面の厚さ制御が容易であり、
また、正確な厚さを有する基板７の採用によりレンズ２
の光軸と基板７の底面の距離を容易に制御する事が出来
る。この値を制御する事で、本発明を取り付ける場合、
取り付けの自由度を１次元とする事が出来、容易な取付
を実現している。

【００３９】次に、図２に示す各光学素子の製造を詳細
に説明する。

【００４０】第１の偏光子１のを切り離すための基板は
図３に示す構造をしている。多数のレンズ２を含む大き
な基板の片面に、縞状溝部２８が形成されており、該溝
部上に、低い屈折率を有する薄膜２６と高い屈折率を有
する薄膜２７が積層され、もって、第１の偏光子を形成
している。該第１の偏光子１の縞状溝部２８の周期Ｌｘ
の範囲はＬｘ＝０．３９〜０．４３λが好ましく、例え
ばＬｘ＝０．４λ＝０．６２μｍとする。また、２つの
薄膜層２６、２７の層の周期Ｌｚは、例えばＬｚ＝０．
８・Ｌｘ＝０．６５６μｍに設定し、また、各膜の厚み
と周期の比率は偏光効果が確認されるようバランスを取
っている。薄膜２６、２７の材質は、例えば、薄膜２６
としてはＳｉＯ₂、薄膜２７としてＳｉを採用してい
る。

【００４１】上記、条件で形成された１枚の基板から複
数の素子が切り出される。切り出しの角度は正確に測定
され、選択的に除去可能な薄膜を両面にコートした後、
ダイサーにより図３の点線部分８から切り出されること
になる。切り出された素子の一部の切断面に金属層６ａ
を形成し、選択的に除去可能な薄膜を除去する事によっ
て、第１の偏光子１が作成される。

【００４２】レンズ２を形成する方法は、レンズ２の晶
材として、融点の低いものを選択し、モールドレンズを
作成する方法を用いて、多数のレンズ２が正確な位置関
係にある１枚の基板として作成される。

【００４３】第２の偏光子４とファラデー回転子３の複
合体は次のように作成される。図４は、ファラデー回転
子３にＣＶＤでＳｉＯ₂薄膜を約０．５μｍ形成し、該
薄膜にレジスト塗布、写真製版、エッチングにより、周
期が０．６２μｍの縞状凸部２８を形成し、これに上
記、レンズ２と同様に２つの薄膜２６，２７の積層を形
成し、これを第２の偏光子４とし、複合体を形成してい
る。縞状凸部２９を形成するに当っては、レジストを塗
布したファラデー回転子３の基板の方向性を測定し、レ
ーザビームによりレジストに穴をあけ、該穴を目印とし
て写真製版を行い、第２の偏光子の方向が一致するよう
にしている。

【００４４】図５は、上記複合体の他の実施形態の１例
で、縞状溝部２８を直接、ファラデー回転子３に形成
し、２つの薄膜２６，２７を上記縞状溝部２８の上に形
成したものである。

【００４５】また、他の実施形態として、第１の偏光子
１と第２の偏光子４をファラデー回転子３の両面に形成
する事も可能である。ファラデー回転子３の光学回転軸
に合わせて印をつけ、この印に合わせて縞状溝部２８を
形成し、この上に、第１の偏光子１を形成する。次に、
ファラデー回転子３の他の面に、光学回転軸に対し、４
５°傾けた方向に合わせて縞状溝部２８を形成し、第２
の偏光子４を形成する。これによりアイソレータが形成
される事になる。

【００４６】ファラデー回転子３への特性に対する影響
は、アイソレーションの波長依存性であるが、この点
は、次のような理由により問題とはならない。すなわ
ち、ファラデー回転子３の回転角はその膜厚に依存して
おり、λ＝１．５５μｍにおける膜厚は４５０μｍであ
り、したがって、１μｍ当りの回転角は０．１°であ
る。したがって、上記、第２の偏光子４の形成による厚
さの違いは、０．２３μｍであるため、特性の影響は
０．０２°となり、全く問題とならない。

【００４７】かかるフォトニック結晶による偏光子形成
の効果は、レンズ基板２、あるいは、ファラデー回転子
３に積層で偏光子を形成すればよく、例えば、第１の偏
光子１の方向性は縞状溝部２８によりその方向が決まる
ため、例えば、同時に、写真製版により方向性を示すパ
ターンを入れておけば、そのパターンに沿って切断する
ことでその方向性を正確に出す事が出来る。例えば、５
インチ寸法の切断でも、その誤差は±１５μｍ程度が得
られるため、該切断によって得られる角度誤差は、０．
０００１°と極めて精度の高いものである。

【００４８】また、第２の偏光子４をファラデー回転子
３に形成する場合、最初、ファラデー回転子３の基板に
レジストを塗布し、この状態で、回転角の測定を行い、
ファラデー回転子３の基板にレーザダイオードで形成し
たスポットを数箇所照射して硬化させた後、レジストを
除去して、目印のレジストを残し、これを基準として縞
状溝部２８、あるいは縞状凸部２９を形成する事によ
り、上記、レンズ部より高い位置合わせが可能となる。

【００４９】このように、これまで、光学調整していた
作業が、写真製版におき返る事が出来るため、その操作
性は大幅に改善される．さらに、膜形成により、接続作
業が省略されるため、第１の偏光子１、第２の偏光子４
の形成が大幅に軽減される事になる。

【００５０】上記基板は、選択的に除去可能な薄膜を両
面に施した後、点線の斜め切断部１０に沿って切断し、
切断された素子の取り付け部を上にして並べ、ここに、
金属層６ａを形成し、その後、選択的に除去可能な薄膜
を除去する事により、偏光子４とファラデー回転子３の
複合体が形成される。

【００５１】第１の偏光子１と、ファラデー回転子３と
第２の偏光子４の複合体は、その厚さ、平面度の精度が
高い基板７に精密に組みつけられ、その後、磁性体５を
取り付けてアイソレータとして完成する。基板７並びに
金属層６ａ、６ｂに高い精度が要求されるのは、後に述
べるように、取り付けの自由度を1次元に帰着させるた
めである。その結果、容易な組立て方法が実現する事と
なる。

【００５２】次に、金属層に付いて述べる。金属層６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは下地、中間層、最上層と、この
上の半田層からなる。金属層６ａ〜６ｄとして要求され
るのは、下地層はガラスとの密着が良い事、中間層は下
地に対し、半田とのバッファ層となってくれること、最
上層は中間層の酸化防止、並びに半田層の濡れ性を確保
してくれる層で、一般的には、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｎｉ
／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ａｕ等が適して
いる．また、半田層としては、Ａｕ／Ｓｎの合金層ある
いは、積層が適している。

【００５３】上記、アイソレータの接合工程として、フ
ァラデー回転子３と第２の偏光子４の接合と、第１の偏
光子１並びにファラデー回転子３と第２の偏光子４の複
合体と基板７との接合をするのが半田層である。前者は
先に接合しておく必要があるため、高い融点が要求され
る．その実現方法として、次のような方法が可能であ
る。

【００５４】１つは、複合体を接合するための金属層６
ｃ、６ｄにＡｕ／Ｓｎを用い、基板７と接合するための
金属層６ａ、６ｂに、Ａｇ／Ｓｎ半田を用いる方法であ
る。もう１つの方法は、Ａｕ／Ｓｎの重量比を変える方
法である．重量比が７：３の時、この材料の融点は最小
となり、約２９０℃となる。この重量比が８：２等にな
るように合金の材料費を変更したり、金属層のＡｕの厚
さを変更することで、ファラデー回転子３と第２の偏光
子４との接合温度を上げておくことが出来る。

【００５５】各素子を切り離すときに用いる選択的に除
去可能な薄膜の１つとして、レジストやポリイミドがあ
る。これらは、デベロッパーにより除去される。また、
ハードコートとして窒化膜がある。これらはプラズマエ
ッチングで選択的に除去することが可能である。そのほ
か、場合により、用いる金属層並びに半田層６ａを侵さ
ないデベロッパーで除去できる金属を用いることも出来
る。

【００５６】次に本発明の応用例を図６に示す。レーザ
ダイオード２０はバンプ２１によりＳｉプラットフォー
ム２３に取り付けられる。本発明のアイソレータをなす
基板７がＳｉプラットフォーム２３上に固定され、Ｓｉ
プラットフォームに形成されたダイサーによる切断部２
４によりレーザダイオード２０との距離が設定される。
現在のダイサーの切断精度は向上しているため、レーザ
ダイオード２０の取り付け精度も含め、５μｍ以内の精
度での取り付けが可能である。

【００５７】また、アイソレータの取り付け位置は、Ｓ
ｉプラットフォーム２３に形成された溝部２５の高さで
決まる事となるが、この精度は、±１μｍが可能であ
る。また、レンズ２の中心のズレが±１μｍ、切断時の
位置合わせ誤差が±１μｍ、金属層６ａ、６ｂの制御誤
差が±０．５μｍとすると、総合的な誤差は、±１．８
μｍとなり、したがって、充分、精度の高い取り付けが
可能である。

【００５８】このような取り付け方法により、レンズ２
との距離、レーザダイオード２０とレンズ２の光軸の高
さ方向に対する位置合わせは一義的に定められるため、
横方向のみが調整要素として残るアイソレータが提供で
きる。

【００５９】なお、図６ではアイソレータの基板７をＳ
ｉプラットフォーム２３上に固定したが、このＳｉプラ
ットフォーム２３自体に直接各素子を固定して本発明の
アイソレータとすることもできる。

【００６０】第１の偏光子１を形成するレンズ２の形状
を図７に示す。図７で（ａ）は通常のもの、（ｂ）はレ
ンズ２が平面部に出ていないもの、（ｃ）は回析格子レ
ンズを示している。

【００６１】これらの形状は、全て金型の選択により作
成する事が可能である。

【００６２】

【実施例】本発明による実施例として図２のアイソレー
タを作成した。図３のようにレンズ２の周期を２７０μ
ｍの間隔とし、１２０μｍφの半球ボールレンズを有す
る大きな基板を作成した。その後、レンズ２の面に反射
防止コートを行い、上記、基板に感光性ポリイミドを被
せた後、３０μｍのブレードを用い、２４０μｍ□の第
１の偏光子１を切り出し、この切断面に、Ｃｒ／Ｎｉ／
Ａｕの下地、中間層、最上層（５００Å／２０００Å／
２０００Å）とＡｕ／Ｓｎの半田層２μｍを形成し、金
属層６ａを形成し、最後にポリイミドを除去し、第１の
偏光子１を形成した。

【００６３】ボールレンズの寸法は次のような考察に基
いて数値計算をおこなった。レーザダイオード２０の広
がり角は、垂直方向３０°、水平方向２５℃が一般的で
ある。球面レンズを仮定し、レンズ２の主面までの距離
を１００μｍとすると、コリメート光のスポット径は１
１５μφとなる。焦点が１００μｍのレンズの径は、ｆ
＝ｎ₂Ｒ／２（ｎ₂−ｎ₁）から、レンズの屈折率を１.５
とすると簡単に求まり、６６μｍとなる。もちろん収差
の問題があるため、単純にそのまま、このようなレンズ
設計とはならず、実際には非球面レンズを用いることが
前提となる。また、レーザダイオード２０とレンズ２の
光軸のズレにより、ビームに傾きが生じるため、その効
果もアイソレータの有効面積に考慮しておく必要があ
る。

【００６４】ファラデー回転子３の厚さを０．５ｍｍ、
第２の偏光子４の厚さを０．０１ｍｍ、両者の取り付け
空間を０．１ｍｍとすると、トータル０．６１ｍｍの厚
さが必要で、ビームの出射角度のばらつきを±３°まで
許容すると、それによる有効エリアの増加分は、６４μ
ｍとなる。

【００６５】これに、ダイサーによるダメージ層を３０
μｍ考慮すると、トータル、１１５μｍ＋６４μｍ＋６
０μｍで、２３９μｍがアイソレータの有効エリアとし
ての要求寸法となる。

【００６６】これは、従来のアイソレータに用いられて
いる偏光子、ファラデー回転子の必要面積、１．２ｍｍ
ｘ１．２ｍｍの約１８分の１に相当し、ダイサーの切断
面積を考慮すると、２０分の１と大幅に面積を縮小する
事ができる。

【００６７】また、この時、レーザダイオード２０とレ
ンズ２との距離は３４μｍあり、充分、取り付け可能な
距離が確保されている。

【００６８】次にフォトニック結晶による偏光子の作成
条件を示す。低い屈折率を有する薄膜２６の材質として
は、ＳｉＯ₂を用いるのが一般的である。高い屈折率を
有する薄膜２７の材質としては、Ｓｉ、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂
Ｏ₅等が上げられる。これらはＡＲコートに用いられて
いる材質で、その安定性は十分確認されている。

【００６９】フォトニック結晶で偏光子効果を得るに
は、波長λと縞状溝部２８の周期Ｌｘとの関係は、Ｌｘ
／λ＝０．４を取る必要があるため、λ＝１．５５μｍ
を代入すると、Ｌｘ＝０．６２μｍが得られている。薄
膜２６，２７の周期Ｌｚと溝の周期Ｌｘの関係はＬｚ／
Ｌｘ＝０．８となることから、薄膜２６，２７の周期Ｌ
ｚは０．５μｍとなる。高い屈折率の材質と低い屈折率
の材質との比率を種々変化させて、試料を作成し、最適
値を得ている。

【００７０】縞状溝部２８の深さＦと、薄膜周期Ｌｚと
の関係はＦ＝０．４５Ｌｚ＝０．２３μｍを設定してい
る。これらの条件により偏光子を形成した。

【００７１】ファラデー回転子３に縞状溝部２８を０．
２３μｍ形成し、片面に反射防止コートを施し、縞状溝
部２８上に低い屈折率を有する薄膜２６並びに高い屈折
率を有する薄膜２７を１０層、積層し、第２の偏光子４
との複合体を形成した。この基板に感光性ポリイミド形
成した後、２４０×２４３μｍの寸法にダイサーで切断
した。切断に当っては、片面は垂直に、片面は８°の角
度を付け、角度の付いた部分を取り付けると、２４０×
２４０μｍの寸法となるように設定した．次に、金属層
６ａを形成し、複合体を完成させた。

【００７２】最後に、基板７に金属層６ｂを形成し、所
望の寸法に切断した後、第１の偏光子１と複合体を半田
で接合して取り付け、アイソレータを完成させた。

【００７３】このアイソレータを用いて、光学台上で評
価した所、結合効率として、約３５％が得られた。ま
た、反射率として３５ｄＢ以上が得られている。もちろ
ん、アイソレータの基本特性である挿入損失、分離特性
としてはそれぞれ、０．２ｄＢ以下、ピーク波長で４０
ｄＢ以下が得られている。

【００７４】この結果で、結合効率が３５％となってい
るのは、球面レンズを用いたための収差の影響で、非球
面レンズを用いることができれば、６０〜７０％の結合
効率を得ることが出来ると考える。

【００７５】また、本試作では、十分な位置合わせ精度
を考慮せず製作したが、各寸法を十分抑えながら作成す
れば、精度として±２μｍが可能と考えられる。

【００７６】

【発明の効果】このように、本発明によれば、レンズを
備え、かつ光透過面を反射防止コートされた低い屈折率
を有する薄膜と高い屈折率を有する薄膜の積層で形成し
た第一の偏光子と、光透過面をそれぞれ反射防止コート
されたファラデー回転子と低い屈折率を有する薄膜と高
い屈折率を有する薄膜の積層で形成した第２の偏光子で
形成した複合素子とを、それぞれ同一の基板に取り付け
てなるレンズ付きアイソレータであって、偏光子、およ
びファラデー回転子の必要面積を従来の面積に比較し十
分減少させることが出来、また、その取り付けには、回
転光学調整を写真製版で代行し、さらに、光軸に接着剤
がないため、高信頼性が確保され、生産に当っては、レ
ンズ基板作成、偏光子形成、ファラデー回転子基板の光
軸測定等基板によるバッチ処理が可能なため生産工数の
大幅な短縮が可能である。このため、従来に比較し、低
コストでのアイソレータの供給が可能であり、今後、益
々、普及に拍車のかかる光通信市場のさらなる発展を促
すものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ付きアイソレータを示す断面図
である。

【図２】本発明のレンズ付きアイソレータの他の実施形
態を示す断面図である。

【図３】本発明のレンズ付きアイソレータをなす第１の
偏光子の製造方法を示す断面図である。

【図４】本発明のレンズ付きアイソレータをなす第２の
偏光子とファラデー回転子との複合体の製造方法を示す
図である。

【図５】本発明のレンズ付きアイソレータの他の実施形
態をなす第２の偏光子とファラデー回転子の複合体の製
造方法を示す断面図である。

【図６】本発明のレンズ付きアイソレータの応用例を示
す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明のレンズ付きアイソレ
ータに用いるレンズの断面図である。

【図８】従来の一般的な偏波依存型アイソレータを示す
断面図である。

【図９】従来のピグテイルに塔載したラミネートアイソ
レータを示す断面図である。

【図１０】従来のレンズ付きアイソレータの断面図であ
る。

【符号の説明】

１第１の偏光子１ａ端面２レンズ３ファラデー回転子３ａ端面４第２の偏光子４ａ端面５磁性体６ａ〜６ｄ金属層７基板８切断部９斜め研削部１０切断部１１金具１１１' 金具２１１" 金具３１２低融点ガラス１３ファイバー被覆部１４接着剤１５ピグテイル１６ラミネートアイソレータ１７フェルール１８光スポット２０レーザダイオード２１バンプ２２出射光線２３Ｓｉプラットフォーム２４切断部２５溝部２６薄膜２７薄膜２８縞状溝部２９縞状凸部３０光軸調整方向３１光軸調整方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズを備えかつ光透過面を反射防止コー
トされた第１の偏光子と、光透過面をそれぞれ反射防止
コートされたファラデー回転子と第２の偏光子を光学調
整して接合した複合素子とを、それぞれ同一の基板に取
り付けてなるレンズ付きアイソレータであって、上記第
１及び／又は第２の偏光子が、基板の縞状溝部の上に低
い屈折率の薄膜と高い屈折率の薄膜を積層して形成した
ものであることを特徴とするレンズ付きアイソレータ。
【請求項２】上記ファラデー回転子の片面に無機薄膜を
形成し、該薄膜をエッチングして縞状溝部を形成し、こ
の上に低い屈折率を有する薄膜と高い屈折率を有する薄
膜を交互に積層し、もってファラデー回転子と第２の偏
光子の複合体としたことを特徴とする請求項１記載のレ
ンズ付きアイソレータ。
【請求項３】上記ファラデー回転子の片面に縞状溝部を
形成し、この上に低い屈折率を有する薄膜と高い屈折率
を有する薄膜を交互に積層し、もってファラデー回転子
と第２の偏光子の複合体としたことを特徴とする請求項
１記載のレンズ付きアイソレータ。
【請求項４】上記ファラデー回転子の両面に、縞状溝部
をファラデー回転子の回転軸に合わせて作成し、第１の
偏光子、ファラデー回転子、第２の偏光子の複合体とし
たことを特徴とする請求項１記載のレンズ付きアイソレ
ータ。