專利名稱：光學(xué)部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如非互易元件的光學(xué)部件及其制造方法，該光學(xué)部件主要適于用作光通信中的光學(xué)無(wú)源器件。
常規(guī)上，光隔離器被用作光通信中的光學(xué)部件。
正如以下將要詳細(xì)說(shuō)明的那樣，傳統(tǒng)的光隔離器通常包括第一偏振器、第二偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、補(bǔ)償器、第一襯底和第二襯底。在制造傳統(tǒng)的光隔離器的方法中，第一偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器和補(bǔ)償器被切割成預(yù)定的尺寸，然后利用粘合劑固定到切割成相同尺寸的第一襯底上。隨后，由粘合劑將第二偏振器粘合到第一襯底上。此后，第二襯底從與第一襯底相對(duì)的側(cè)邊粘合到第一偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、補(bǔ)償器和第二偏振器上。
另一種傳統(tǒng)的光隔離器包括圓柱形金屬外殼、主偏振器和副偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器以及環(huán)形磁鐵。此外，金屬外殼由管形外殼器件和帽形外殼器件組合構(gòu)成。主偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器以及環(huán)形磁鐵被固定在管形外殼器件內(nèi)，而副偏振器被固定在帽形外殼器件內(nèi)。環(huán)形磁鐵被插入法拉第旋轉(zhuǎn)器的外圍部分。
然而，傳統(tǒng)光隔離器的制造方法存在的一個(gè)問(wèn)題是，需要大量工時(shí)用于組裝光學(xué)元件。而且，即使用鑷子將光學(xué)元件安放到第一襯底上，光學(xué)元件也會(huì)由于粘合劑、焊劑或玻璃焊劑的表面張力而互相吸引。因此，由于粘合劑、焊劑或玻璃焊劑在光學(xué)面的沉積或由于光學(xué)元件的傾斜和偏斜，可能會(huì)對(duì)傳統(tǒng)光隔離器的特性產(chǎn)生負(fù)面影響。
此外，在另一種傳統(tǒng)光隔離器中，為了對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)器提供磁場(chǎng)，將環(huán)形磁鐵環(huán)繞法拉第旋轉(zhuǎn)器放置。然而，加工該環(huán)形磁鐵的成本很高。
不僅如此，為了通過(guò)焊接將傳統(tǒng)光隔離器安裝到LD(激光二極管)等模塊中，將光學(xué)元件整體插入金屬盒內(nèi)。然而，制造尺寸更小的金屬盒存在困難而且成本很高。因此，以低成本制造小尺寸的傳統(tǒng)光隔離器存在困難。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供諸如非互易元件的光學(xué)部件，它具有良好的光學(xué)特性并適于批量生產(chǎn)，并且可以可靠地固定該光學(xué)部件內(nèi)的各光學(xué)元件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供光學(xué)部件的制造方法，該光學(xué)部件具有良好的光學(xué)特性并適于批量生產(chǎn)，并且可以可靠地固定該光學(xué)部件內(nèi)的各光學(xué)元件。
通過(guò)以下的說(shuō)明，將逐漸明了本發(fā)明的其它目的。
在本發(fā)明的光學(xué)部件中，當(dāng)在襯底上固定偏振器或法拉第旋轉(zhuǎn)器時(shí)，無(wú)需將上述各光學(xué)元件切割成片。相反，本發(fā)明的光學(xué)部件是按以下方法成型的。即，首先將襯底切割成預(yù)定寬度的帶，同時(shí)將各光學(xué)元件也切割成預(yù)定寬度的帶。接著，將各帶形光學(xué)元件固定到帶形襯底上。然后，將襯底和固定在其上的光學(xué)元件同時(shí)切割成預(yù)定的尺寸。此外，雙折射晶體也可以用作偏振器。
以下說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明光學(xué)部件的制造方法。首先，主襯底和副襯底被切割成具有預(yù)定寬度的帶，同時(shí)將各偏振器或雙折射晶體以及法拉第旋轉(zhuǎn)器切割成預(yù)定寬度的帶。接著，將各帶形偏振器或帶形雙折射晶體以及帶形法拉第旋轉(zhuǎn)器固定到帶形主襯底上。然后，將按預(yù)定寬度切割成帶的副襯底從與固定主襯底的側(cè)邊相對(duì)的側(cè)邊固定到帶形偏振器或帶形雙折射晶體以及帶形法拉第旋轉(zhuǎn)器上。此后，通過(guò)同時(shí)以預(yù)定尺寸切割光學(xué)元件和主襯底以及副襯底就可以生產(chǎn)光學(xué)部件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件，包括諸如光隔離器、光環(huán)行器等非互易元件。在該光學(xué)部件中，無(wú)需利用環(huán)形磁鐵環(huán)繞偏振器為法拉第旋轉(zhuǎn)器提供磁場(chǎng)，而是為法拉第旋轉(zhuǎn)器提供四片板狀磁鐵。板狀磁鐵的加工成本比環(huán)形磁鐵的加工成本低。這樣可以提供制造成本低的光學(xué)部件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件，其包括諸如光隔離器、光環(huán)行器等非互易元件。在此光學(xué)部件中，通過(guò)利用可被焊接的磁鐵將偏振器和法拉第旋轉(zhuǎn)器固定到襯底上，在金屬外殼內(nèi)不必含有偏振器和法拉第旋轉(zhuǎn)器。由于光學(xué)部件不需要此金屬外殼，所以就可以降低成本并減小光學(xué)部件的尺寸。此外，雙折射晶體也可用作偏振器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件的制造方法，光學(xué)部件的半成品被切割成預(yù)定寬度的帶并被固定到襯底上。從而，可以容易地利用儀器對(duì)光隔離器、光環(huán)行器等進(jìn)行定位。因此，不僅可以降低光學(xué)部件的傾斜或偏斜而且不會(huì)在光學(xué)部件上產(chǎn)生粘合劑的沉淀。于是，含有諸如光隔離器、光環(huán)行器等非互易元件的光學(xué)部件可以被制造成具有穩(wěn)定可靠特性的器件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件的制造方法，可以將光學(xué)部件的帶形半成品固定到玻璃襯底。此后，可以將光學(xué)部件帶形半成品與玻璃襯底同時(shí)切割。因此，可以在很大程度上減少制造光學(xué)部件的工時(shí)。
換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的光學(xué)部件包括偏振裝置、法拉第旋轉(zhuǎn)器以及襯底。至少利用除其各自光學(xué)面以外的兩個(gè)表面將偏振裝置和法拉第旋轉(zhuǎn)器分別固定到襯底，襯底包括可以焊接的磁鐵。
偏振裝置可以由偏振器或雙折射晶體構(gòu)成。
可以將光學(xué)部件用于諸如光隔離器和光環(huán)行器的非互易元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供光學(xué)部件的一種制造方法，該方法包括如下步驟制備偏振裝置材料的第一長(zhǎng)條；制備法拉第旋轉(zhuǎn)體材料的第二長(zhǎng)條；將第一長(zhǎng)條和第二長(zhǎng)條固定到襯底上；將第一長(zhǎng)條、第二長(zhǎng)條以及襯底在其整個(gè)長(zhǎng)度切割成多個(gè)分別具有預(yù)定尺寸的片；并且，將多個(gè)片的每一個(gè)用作光學(xué)部件。
偏振裝置可以由兩個(gè)偏振器或兩個(gè)雙折射晶體構(gòu)成。
襯底可以包括能被焊接的磁鐵。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種制造光學(xué)部件的制造方法，該方法包括步驟制備偏振裝置材料的第一長(zhǎng)條；制備法拉第旋轉(zhuǎn)器材料的第二長(zhǎng)條；利用其間插入了第一長(zhǎng)條和第二長(zhǎng)條的兩個(gè)襯底固定第一長(zhǎng)條和第二長(zhǎng)條；將第一長(zhǎng)條、第二長(zhǎng)條以及兩個(gè)襯底在其整個(gè)長(zhǎng)度上切割成具有預(yù)定尺寸的多個(gè)片；并且每個(gè)片用作光學(xué)部件。
圖1A是用于說(shuō)明傳統(tǒng)光隔離器的一個(gè)實(shí)例的前視圖；圖1B是用于說(shuō)明圖1A所示的傳統(tǒng)光隔離器的一個(gè)實(shí)例的側(cè)視圖；圖2是制造光隔離器的傳統(tǒng)制造方法的原理圖；圖3A是用于說(shuō)明傳統(tǒng)光隔離器的另一個(gè)實(shí)例的前視圖；圖3B是用于說(shuō)明圖3A所示的傳統(tǒng)光隔離器的另一個(gè)實(shí)例的側(cè)視圖4顯示了在制造根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)部件的方法中加工的制成品；圖5A是用于解釋在制造根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)部件的方法中加工的半成品的切割過(guò)程的平面圖；圖5B是用于解釋圖5A所示的待加工的半成品的切割過(guò)程的側(cè)視圖；圖6A是示意說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光隔離器的前視圖；以及圖6B是示意說(shuō)明圖6A所示的光隔離器的側(cè)視圖。
參考圖1至圖3，為了便于理解本發(fā)明，首先說(shuō)明傳統(tǒng)光學(xué)部件以及一種傳統(tǒng)光學(xué)部件的制造方法。
圖1示出傳統(tǒng)的光隔離器。圖1A示出傳統(tǒng)光隔離器的前視圖，圖1B示出其側(cè)視圖。在圖1A和圖1B中，光隔離器11包括兩片偏振器2a和2b、法拉第旋轉(zhuǎn)器3b、補(bǔ)償器4b以及兩片襯底1a和1b。在所說(shuō)明的實(shí)例中，襯底1a和1b的材料通常為鐵氧體磁材料。
圖2示出用于解釋制造圖1所示的傳統(tǒng)光隔離器11的方法的說(shuō)明圖。在圖2中，光隔離器11的半成品由偏振器2b、法拉第旋轉(zhuǎn)器3b、襯底1a以及補(bǔ)償器4a組成。偏振器2b、法拉第旋轉(zhuǎn)器3b以及補(bǔ)償器4b被切割成預(yù)定的尺寸并用粘合劑固定到被切割成同樣尺寸的襯底1a上。在制造光隔離器11過(guò)程中，利用粘合劑52將偏振器2a粘合到襯底1a，襯底1b被可靠地粘合到與上述半成品中的襯底1a相對(duì)的側(cè)邊。此外，有機(jī)粘合劑、焊劑或玻璃焊劑可以用作粘合劑52。
以下將說(shuō)明傳統(tǒng)光隔離器和傳統(tǒng)光隔離器的制造方法所存在的幾個(gè)問(wèn)題。圖1所示的傳統(tǒng)光隔離器的制造方法存在的問(wèn)題是需要大量的組裝工時(shí)。此外，如圖2所示，即使利用鑷子將光學(xué)元件安放到襯底上，光學(xué)元件也會(huì)由于粘合劑、焊劑或玻璃焊劑的表面張力而互相吸引。因此，由于粘合劑、焊劑或玻璃焊劑在光學(xué)面的沉積或光學(xué)元件的傾斜和偏斜，會(huì)對(duì)光隔離器的特性產(chǎn)生負(fù)面影響。
圖3示出另一個(gè)傳統(tǒng)光隔離器的實(shí)例。圖3A是正仰視圖，而圖3B為側(cè)仰視圖。在圖3A中和圖3B中，光隔離器12包括圓柱形金屬外殼102、兩片偏振器2c和2d、法拉第旋轉(zhuǎn)器3b以及環(huán)形磁鐵8。此外，金屬外殼102由管形外殼器件61和帽形外殼器件71組合構(gòu)成。主偏振器2d、法拉第旋轉(zhuǎn)器3b以及環(huán)形磁鐵8被固定在管形外殼器件61內(nèi)，而副偏振器2c被固定在帽形外殼器件71內(nèi)。環(huán)形磁鐵8被插入法拉第旋轉(zhuǎn)器3b的外圍部分。為了向法拉第旋轉(zhuǎn)體3b提供磁場(chǎng)，將環(huán)形磁鐵8環(huán)繞法拉第旋轉(zhuǎn)體3b放置。然而，加工環(huán)形磁鐵8需要的成本很高。
不僅如此，為了通過(guò)焊接將圖1和圖3所示的傳統(tǒng)光隔離器安裝到LD等模塊，而將整個(gè)光學(xué)元件插入金屬外殼。然而，以更小的尺寸制造這種金屬外殼受到限制而且成本高。因此，難于以低成本制造小尺寸的傳統(tǒng)光隔離器。
參考圖4至圖6，現(xiàn)在將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件以及此光學(xué)部件的制造方法。
圖4示出采用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)部件制造方法加工的中間產(chǎn)品的說(shuō)明圖。圖4所示的待加工的中間產(chǎn)品(換句話說(shuō)即半成品)中，將由光學(xué)元件各自材料構(gòu)成的、并分別被切割成1．2mm帶的長(zhǎng)條器件(即，長(zhǎng)條)2e、3a、2f、4a分別固定到襯底1上。即，將分別由偏振器材料構(gòu)成的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)2e和2f、由法拉第旋轉(zhuǎn)器材料構(gòu)成的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)3a以及由補(bǔ)償器材料構(gòu)成的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)4a固定到襯底1上。在此，襯底1的寬度為3．1mm。此外，襯底1由可焊接的磁性材料構(gòu)成。例如，可以選擇Fe-Cr-Co磁性材料作為制造襯底1的材料。
為了制造圖4所示的中間產(chǎn)品，首先，將環(huán)氧粘合劑涂到襯底1上。利用定位儀器(未示出)分別將被切割成1．2mm寬的帶的光學(xué)元件定位到襯底1。在此種情況下，在加熱室中將襯底1以及固定到其上的光學(xué)元件加熱到120℃以固化環(huán)氧樹脂粘合劑。
在圖4所示的實(shí)例中，采用了分別由偏振器材料構(gòu)成的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)2e和2f。待加工的中間產(chǎn)品可以另外通過(guò)采用雙折射晶體材料構(gòu)成的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)同樣地制造。
圖5示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)部件的制造方法切割待加工的中間產(chǎn)品的切割過(guò)程的說(shuō)明圖。如圖5A和5B所示，利用蠟10將在加熱室固化了其粘合劑的待加工的中間產(chǎn)品粘合到玻璃襯底9。然后，利用切割器將待加工的中間產(chǎn)品切割成寬度均為1．2mm的多個(gè)片而且各片均被用作光學(xué)部件。此處，光學(xué)部件是作為非互易元件實(shí)例的光隔離器。
圖6A是示意說(shuō)明光隔離器的前視圖，圖6B是示意說(shuō)明光隔離器的側(cè)視圖。如圖6A所示，分別被切割成1．2mm×3．1mm尺寸的三片襯底1d、1e和1f被粘合并被固化到按圖5A和圖5B切割的光隔離器上。然后將粘合固化的光隔離器插入管形外殼器件6。如圖6B所示，利用粘合劑將襯底1c、1d、1e和1f固定到管形外殼器件6的端部。此后，帽形外殼器件7被粘合固定到上述管形外殼器件6的側(cè)面。這樣就獲得了圖6A和圖6B所示的光隔離器。
為了確認(rèn)根據(jù)上述實(shí)施例的光隔離器的光學(xué)特性，需要測(cè)試光插入損耗和反向損耗。結(jié)果是，光插入損耗確定為0．3dB，反向損耗為25dB。因此，根據(jù)上述實(shí)施例的光隔離器獲得了優(yōu)良的光學(xué)特性。
在根據(jù)上述實(shí)施例的光隔離器中，采用了包括管形外殼器件6和帽形外殼器件7的金屬外殼101。然而，在將研究的根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的光隔離器中未采用金屬外殼。在這種情況下，由于襯底1c、1d和1f由可被焊接的磁性材料構(gòu)成，所以可以通過(guò)焊接將襯底1c、1d和1f直接固定到LD(激光二極管)等組件上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，分別由各光學(xué)元件材料構(gòu)成并分別被切割成預(yù)定寬度的帶的長(zhǎng)條器件(長(zhǎng)條)被分別固定到襯底。相應(yīng)地，利用儀器定位光學(xué)部件變得容易了。因此，不僅可以減小光學(xué)元件的傾斜或偏斜而且可以減少在光學(xué)元件上產(chǎn)生不必要的粘合劑沉淀。因此，能夠制造具有穩(wěn)定可靠特性的光學(xué)部件。
此外，根據(jù)本發(fā)明，分別被切割成預(yù)定寬度帶的光學(xué)元件被分別固定到板狀襯底上。因此，就可以同時(shí)切割光學(xué)部件和板狀襯底。這樣就可以在很大程度上減少制造光學(xué)部件的工時(shí)。
不僅如此，在此光學(xué)部件中，通過(guò)用四片板狀磁鐵環(huán)繞光學(xué)部件，可不必使用環(huán)形磁鐵。板狀磁鐵的加工成本比環(huán)狀磁鐵的加工成本低。因此可以提供制造成本更低的光學(xué)部件。
此外，可以利用可被焊接的磁鐵固定光學(xué)部件。因此，可以將光學(xué)部件焊接到LD(激光二極管)組件上，而無(wú)需金屬外殼。這樣就可以獲得成本低、尺寸小的光學(xué)部件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有優(yōu)良光學(xué)特性并適于批量生產(chǎn)的、并且其中的各光學(xué)元件被可靠地固定在其上的諸如非互易元件的光學(xué)部件及其制造方法。
權(quán)利要求
1．一種光學(xué)部件，包括偏振裝置、法拉第旋轉(zhuǎn)器以及襯底，至少利用除其各光學(xué)面以外的兩個(gè)表面將所述偏振裝置和所述法拉第旋轉(zhuǎn)器分別固定到所述襯底上，所述襯底由可焊接的磁性材料構(gòu)成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中所述偏振裝置由偏振器構(gòu)成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中所述偏振裝置由雙折射晶體構(gòu)成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中所述光學(xué)部件供非互易元件使用。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)部件，其中所述非互易元件為光隔離器。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)部件，其中所述非互易元件為光環(huán)行器。
7．一種制造光學(xué)部件的方法，所述方法包括步驟制備由偏振裝置材料構(gòu)成的第一長(zhǎng)條；制備由法拉第旋轉(zhuǎn)器材料構(gòu)成的第二長(zhǎng)條；將所述第一長(zhǎng)條和所述第二長(zhǎng)條固定到襯底上；將所述第一長(zhǎng)條、所述第二長(zhǎng)條以及所述襯底在其整個(gè)長(zhǎng)度上切割成多個(gè)具有預(yù)定尺寸的片；以及所述多個(gè)片的每個(gè)被用作所述光學(xué)部件。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述偏振裝置由兩個(gè)偏振器構(gòu)成。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述偏振裝置由兩個(gè)雙折射晶體構(gòu)成。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述襯底由可焊接的磁鐵構(gòu)成。
11．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述光學(xué)部件供非互易元件使用。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述非互易元件為光隔離器。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述非互易元件為光環(huán)行器。
14．一種制造光學(xué)部件的方法，所述方法包括步驟制備由偏振裝置材料構(gòu)成的第一長(zhǎng)條；制備由法拉第旋轉(zhuǎn)器材料構(gòu)成的第二長(zhǎng)條；由具有插入到其中的所述第一長(zhǎng)條和所述第二長(zhǎng)條的兩個(gè)襯底固定所述第一長(zhǎng)條和所述第二長(zhǎng)條；將所述第一長(zhǎng)條、所述第二長(zhǎng)條和所述兩個(gè)襯底在其整個(gè)長(zhǎng)度上切割成多個(gè)具有預(yù)定尺寸的片；以及所述多個(gè)片的各片用作光學(xué)部件。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述偏振裝置由兩個(gè)偏振器構(gòu)成。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述偏振裝置由兩個(gè)雙折射晶體構(gòu)成。
17．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底由可焊接的磁鐵構(gòu)成。
18．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述光學(xué)部件供非互易元件使用。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述非互易元件為光隔離器。
20．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述非互易元件為光環(huán)行器。
全文摘要
在制造光學(xué)部件的方法中,通過(guò)環(huán)氧樹脂粘合劑將分別用于偏振器的長(zhǎng)形器件2e、2f、用于法拉第旋轉(zhuǎn)器的3a、用于補(bǔ)償器的4a固定到襯底1上以制造中間產(chǎn)品。隨后,利用蠟10將中間產(chǎn)品粘合到玻璃襯底9上。然后,將中間產(chǎn)品切割成各片均用于作為光隔離器的光學(xué)部件的片。
文檔編號(hào)G02F1/09GK1295263SQ0013021
公開日2001年5月16日 申請(qǐng)日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月28日
發(fā)明者三浦英志, 東海林利男, 細(xì)川忠利, 土屋治彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東金