[发明专利]光隔离器用光学元件组件的制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及光通信、光测量等中使用的利用发拉第效应的光隔离，更详细地说，涉及光隔离器零件的光学元件组件的制造方法。

背景技术：

近年来，将半导体激光器作为光源的光通信系统或使用半导体激光器的光应用机器已被广范地利用起来，而且其用途及应用范围正进一步扩大。

为了提高这些光通信系统或光应用机器的精度和安全性，除去返回半导体激光器的光是一种有效的方法，且使用光隔离器作为这种返回光除去装置。

现有的光隔离器的一般结构是：它由将偏光镜、法拉第旋光镜及偏光镜这至少3种光学元件沿一直线配置成的光学元件组件、产生磁场用的永磁铁、以及将这些光学元件组件及永磁铁固定并进行保护用的保持架构成。

迄今，作为将光学元件互相固定的方法及将光学元件固定在保持架上的方法，可以采用利用有机粘接剂进行固定的方法，但该固定法难以长期维持粘接力，特别是由于温度、湿度等环境条件变化，会引起粘接力下降。

因此，在光通信用中继器等这种要求长期保持高度可靠性的光隔离器方面，提出了采用金属融合法进行固定的方法，以代替利用有机粘接剂进行固定的方法，构成光隔离器的方案。

利用这种金属融合法进行的粘接，被应用于燃气轮机叶片、磁控管及微波电子管的真空窗、以及大功率高频发射管等广阔领域，是一种已实用化的技术。这种金属融合法用于在光隔离器中，通过在各光学元件的孔隙周围形成的金属镀膜，将光学元件之间粘接起来，或将光学元件与保持架粘接起来。

该金属镀膜的材料随着被粘接的材料不同而稍有不同，通常，为了确保紧密粘接力，形成由Cr、Ta、W、Ti、Mo、Ni、或Pt中的一种金属构成的层作为底层，或形成由含有这些金属中的至少一种金属的合金构成的层，另外，使用Au、Ni、Pt等作为表面层。形成由Ni、Pt等构成的层作为底层和表面层之间的中间层。

另外，作为熔合用的金属，可使用Au-Sn合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金等软钎料或各种焊料，但粘接强度大、融合温度也比较低的Au-Sn合金软钎料由于其粘接强度及操作性较好，所以最好用它作为金属融合固定用材料。

作为上述金属镀膜的形成方法，已知有采用电镀法的湿式工艺、以及真空蒸镀法及溅射法等干式工艺，但为了防止在光学元件的光学面或防反射膜上产生缺陷或附着灰尘，多半采用干式工艺。

这里，图29及图30表示现有的金属融合型光隔离器的制造方法。首先，如图29(a)所示，用激光将外部保持架42和经过镀金处理的端部保持架40焊接起来，在其内部依次配置着环状的永磁铁3、环状的软钎料14、在表面和背面都形成了金属镀膜10的偏光镜50、环状的软钎料14、经过镀金处理的内环15、环状的软钎料14、以及在一面形成了金属镀膜10的法拉第旋光镜60，将它们放入热处理炉中进行它们之间的焊接。将该零件称为零件A。

另一方面，如图29(b)所示，在一面形成了金属镀膜10的偏光镜70通过环状的软钎料14配置在经过镀金处理的端部保持架41上，将它们放入热处理炉中进行它们之间的焊接。将该零件称为零件B。

然后，如图30(a)所示，使偏光镜70旋转，以便使给定波长的光线从偏光镜一侧(零件B)入射后从偏光镜一侧(零件A)射出的光的能量最低，在光的能量达到最低位置将零件B嵌入零件A中，然后，用激光焊接机将端部保持架40、41和外部保持架42焊接起来，于是，如图30(b)所示，零件A和零件B被组合在一起，制成了一个光隔离器1。

可是，现有的制造方法在大量生产和价格方面存在着重大的问题。即，偏光镜、偏光镜及法拉第旋光镜各光学元件都是在10mm以上大小的方形光学材料板上形成防反射膜后，按1.6mm方形左右的尺寸切断制成。然后，如图31所示，一个光学元件20被固定在由支撑板17及遮光压板18构成的固定夹具上。利用该固定夹具，借助于金属掩模19，将一个光学元件20上应成为孔隙的区域遮住，利用真空蒸镀法或溅射法这样的干式工艺，按给定的形状形成金属镀膜。

采用这种现有的制造方法时，将光学材料板切断成1个光学元件后，在进行清洗、以及将清洗后的光学元件定位在固定夹具上所需的工序中，要花费非常多的时间，在大量的光学元件上形成金属镀膜有困难。

再者，如上所述，将偏光镜、法拉第旋光镜及端部保持架焊接后的零件A和将偏光镜及端部保持架焊接后的零件B一组一组地调整角度后固定起来，为此所花费的工时有碍于降低成本。