光隔离器用元件及其制造方法以及使用了该光隔离器用元件的光隔离器

摘要

一种光隔离器用元件，通过在筒状的磁铁体的内部容纳通过利用在法拉第转子与偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力或氢键结合力来接台至少1个所述法拉第转子与至少2个所述偏光镜而使之一体化。

说明书

技术领域

本发明涉及为了除去在将从光源射出的光导入到各种光学元件或光纤中时产生的返回光而使用的光隔离器用元件、其制造方法以及使用了该光隔离器用元件的光隔离器。

背景技术

在光通信模块等中，从激光器光源等的光源射出的光入射到各种光学元件或光纤上，但其入射光的一部分在各种光学元件或光纤的端面上或内部等被反射或被散射。该被反射或散射了的光的一部分按原样作为返回光返回到光源中。因此，为了不使该返回光返回到光源中而使用了光隔离器。

以往，这种光隔离器，是通过在2片偏光镜之间设置平板状的法拉第转子、并将这3个部件经部件支承件容纳在筒状的磁铁内而构成的。通常，将法拉第转子的厚度调整为在饱和磁场内使具有所定的波长的光的偏振面旋转45°的厚度，此外，对2个偏光镜进行旋转调整，使得各自的透射偏振光方向偏移到45°旋转方向上。

对于这种结构的光隔离器来说，因法拉第转子和2个偏光镜是分开的部件，所以各元件均需要支承件，因此，不仅部件数目多、组装工序数多，而且各部件间的光学上的调整作业是繁杂的，导致了高成本。此外，因为部件数目多，故难以实现小型化。

因此，提出了通过在平板状的法拉第转子的两面上分别用粘接剂粘接平板状的偏光镜实现一体化后来构成光隔离器用元件，并通过将该光隔离器用元件配置在筒状的磁铁内中央部中来谋求小型化的光隔离器。

图10是示出通过用粘接剂实现一体化来谋求小型化的光隔离器的结构的图。

在该图中，光隔离器15，由用光透射性良好且其折射率被控制的光学粘接剂19粘接了法拉第转子16、偏光镜17、18的光隔离器用元件20，和容纳该光隔离器用元件20的筒状的磁铁21构成。在此，偏光镜17、18具有吸收所透过的光的一个方向的偏振波分量并透过与该偏振波分量正交的偏振波分量的功能。此外，法拉第转子16具有在饱和磁场强度中使所定的波长的光的偏振面旋转约45°的功能。此外，将2个偏光镜17、18配置成其各自的透射偏振波方向错开约45度。

图11至14是用于说明所述现有的光隔离器用元件20的制造方法的图。

首先，如图11和图12所示，利用粘接使作为约10mm见方的大型的光学元件的偏光镜基板22、法拉第转子基板23与偏光镜基板24实现一体化。在此，将偏光镜基板22的透射偏振波方向设定为与某1边平行的方向(图中箭头示出的方向)，将偏光镜基板24的透射偏振波方向设定为与某1边成45度的方向(图中箭头示出的方向)。将偏光镜基板22、法拉第转子23和偏光镜基板24粘接成各1边互相平行，由此得到光隔离器用元件基板25。此外，在各光学元件的粘接中，如上所述，使用了在光学性能方面透明的树脂作为粘接剂。作为该粘接剂，一般使用了环氧树脂类、丙烯酸树脂类的有机类粘接剂。

在此，在对光隔离器要求高的隔离度的情况下，对于法拉第转子23的偏振波旋转角度45+α度来说，必须将偏光镜基板22和偏光镜基板24的旋转偏移精密地调整为45-α度。具体地说，通过旋转调整偏光镜基板22和偏光镜基板24，使从反方向(例如，从偏光镜基板24一侧)入射、并透过的光为最小。

其次，如图13和图14所示，通过用切割等切断光隔离器用元件基板25，加工成小的片状的多个光隔离器用元件20(参照特开平4-338916号公报)。

这样，通过使用按顺序层叠作为大型的光学元件用基板的偏光镜基板22、法拉第转子基板23和偏光镜基板24作成层叠体并在结束了该层叠体的粘接后进行切割以得到多个光隔离器用元件20的方法，可提高作业性，同时可增加生产量，进而还可削减部件数量。再有，作为在图10等中示出的光学粘接剂19，一般使用环氧树脂类、丙烯酸树脂类的有机类粘接剂。

再者，发明者提出了在各光学元件的粘接中不使用树脂的小型化了的光隔离器。该光隔离器是在构成图10中示出的光隔离器用元件20的法拉第转子16与偏光镜17、18的接合中不是使用树脂、而是使用透光性的低熔点玻璃的光隔离器。该光隔离器用元件20的制造方法与图11至14中示出的方法大致相同，在使偏光镜基板22、法拉第转子基板23与偏光镜基板24实现一体化时，在各基板间夹入透光性的低熔点玻璃，通过加热到低熔点玻璃熔融的温度来接合各基板(参照特开平8-146351号公报)。

但是，如上所述，在法拉第转子16的两面上通过利用粘接剂19使偏光镜17、18实现一体化得到的光隔离器用元件20中，在粘接剂19是有机类粘接剂的情况下，存在耐湿性差、特别是在高温高湿条件下的使用受到限制的问题。此外，在长时间的使用或高输出的激光中的使用中，存在粘接剂19变质的危险，存在可靠性下降的可能性。

此外，在组装到激光器模块中时，包含光隔离器用元件20的光隔离器15暴露于高温下。因此，在使用有机类粘接剂作为粘接剂19的情况下，该粘接剂19分解而发生气泡，会在法拉第转子16与偏光镜17、18之间产生间隙，或者光隔离器15的构成构件发生脱落。再者，来自有机类粘接剂19的向外散发的气体附着于激光器芯片或透镜等的光学部件表面上，存在使光学特性恶化的危险。

此外，在法拉第转子16的两面上利用低熔点玻璃19粘接板状的偏光镜17、18而实现了一体化的光隔离器用元件20中，由于低熔点玻璃19的玻璃转移温度高达几百度，故在使其熔融而使各构件固定后，在冷却到室温时热应力增加，存在各构件或低熔点玻璃19中发生裂纹的危险。此外，如果热应力加到法拉第转子16上，则透过法拉第转子16的光的消光比恶化，光隔离器15的诸特性、特别是反方向衰减特性恶化。

发明内容

本发明是鉴于所述的情况而进行的，其目的在于提供一种能够解决以上所述现有的问题的光隔离器用元件、其制造方法以及使用了该光隔离器用元件的光隔离器。

为了达到该目的，本发明提供一种光隔离器用元件，包括至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜，其中，所述法拉第转子与所述偏光镜，被作用在其接合面间的范德瓦尔斯力接合而成为一体。

按照该结构，平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜，利用在其接合面之间产生的范德瓦尔斯力而被接合以实现一体化。因此，可得到即能抑制因热应力导致的裂纹的发生，又有良好的耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性的光隔离器用元件。

而且，本发明还提供一种光隔离器用元件，包括至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜，其中，所述法拉第转子与所述偏光镜，被作用在其接合面间的氢键结合力接合而成为一体。

按照该结构，平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜，利用在其接合面之间产生的氢键结合力而被接合以实现一体化。因此，可得到即能抑制因热应力导致的裂纹的发生，又有良好的耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性的光隔离器用元件。

而且，本发明还提供一种光隔离器，包括光隔离器用元件，其中至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜被作用在其接合面间的范德瓦尔斯力接合而成为一体；和被配置在所述光隔离器用元件周围的磁铁体。

按照该结构，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使光隔离器用元件实现一体化，故可得到在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面具有良好性能的光隔离器用元件。

而且，本发明还提供一种光隔离器，包括光隔离器用元件，其中至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜被作用在其接合面间的氢键结合力接合而成为一体；和被配置在所述光隔离器用元件周围的磁铁体。

按照该结构，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的氢键结合力接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使光隔离器用元件实现一体化，故可得到在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面具有良好性能的光隔离器用元件。

而且，本发明还提供一种光隔离器用元件的制造方法，所述的光隔离器用元件含有互相接合的至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜，包括，激活所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤；和通过在真空中使接合面被激活了的法拉第转子与偏光镜互相接触，以利用在法拉第转子与偏光镜的接合面上产生的范德瓦尔斯力来接合的步骤。

按照该方法，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面上产生的范德瓦尔斯力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，因为不存在现有技术中那样的有机粘接材料或低熔点玻璃，故可得到能抑制因热应力导致的裂纹的发生、同时在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面性能良好的光隔离器用元件。

而且，本发明还提供一种光隔离器用元件的制造方法，所述的光隔离器用元件含有互相接合的至少1个平板状的法拉第转子和至少2个平板状的偏光镜，包括，清洁所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤；使所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面吸附氢氧基以使表面激活的步骤；以及通过使法拉第转子与偏光镜在真空中互相接触，以便利用所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中、一方的接合面的氢氧基与另一方的接合面的氧原子之间产生的氢键来接合的步骤。

按照该方法，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面上产生的氢键结合力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，故可得到即能抑制因热应力导致的裂纹的发生、又在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面具有良好性能的光隔离器用元件。

附图说明

图1是切开与本发明的实施方案有关的光隔离器的主要部分而示出的立体图。

图2是用于说明构成本发明的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图3是用于说明构成本发明的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图4是用于说明构成本发明的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图5是用于说明用于构成本发明的光隔离器的光隔离器用元件的接合界面的状态的示意图。

图6是切开与本发明的另一实施方案有关的光隔离器的主要部分而示出的立体图。

图7是示出加到法拉第转子上的应力与消光比的关系的特性图。

图8是示出用于构成本发明的光隔离器的光隔离器用元件的另一结构例的立体图。

图9是示出构成本发明的光隔离器用的光隔离器用元件的又一结构例的立体图。

图10是示出现有的光隔离器的结构的立体图。

图11是用于说明构成现有的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图12是用于说明构成现有的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图13是用于说明构成现有的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

图14是用于说明构成现有的光隔离器用的光隔离器用元件的制作方法的图。

具体实施方式

图1是切开与本发明的实施方案有关的光隔离器的主要部分而示出的立体图。在该图中，光隔离器1，包括在平板状的法拉第转子(FaradayRotator)2的两侧接合平板状的偏光镜(Polarizer)3、4而层叠地实现了一体化的光隔离器用元件5，和容纳该光隔离器用元件5的筒状的磁铁体6。此外，如后述那样，在大型的法拉第转子基板的两侧接合了同样大型的偏光镜基板后，通过以适当的大小进行细分来制作光隔离器用元件5。

法拉第转子2例如由铋置换石榴石结晶等构成，将其厚度设定为使具有所定的波长的入射光线的偏振面旋转45度。一般来说，为了使偏振面旋转，需要在入射光线的光轴S方向上施加足够的磁场。此外，如果使用自偏置型的法拉第转子，则因为即使没有磁铁，光隔离器1也工作，故不需要磁铁体6。

偏光镜3、4，由具有吸收入射的光的1个方向的偏振分量的功能的吸收型偏光镜，或者对入射的光的1个方向的偏振分量进行分离或合成的双折射性偏光镜而构成。例如，在法拉第转子2使入射的光的偏振面绕光轴旋转45度，偏光镜3、4为吸收型偏光镜的情况下，作成使偏光镜3的透射偏振光方向相对于偏光镜4的透射偏振光方向绕光轴偏移45°的结构即可。

在本实施例中，偏光镜3与法拉第转子2的接合面和法拉第转子2与偏光镜4的接合面，其各表面的原子相互间是在常温下直接被接合的。即，在法拉第转子2与偏光镜3、4的接合界面上不存在粘接剂等异种材料，在本实施方案中，只存在作为法拉第转子2和偏光镜3、4的一部分的几nm的非常薄的中间层。

图2、图3和图4是示出本发明的光隔离器用元件的制造方法的图。首先，如图2所示，为了在不使粘接剂等的异种材料介入的情况下直接接合四方形状的大型的偏光镜基板与四方形状的大型的法拉第转子基板，在利用研磨使四方形状的大型的偏光镜基板7和四方形状的大型的法拉第转子基板7’的各自的表面平滑化后，如图3所示，通过利用溅射清洁表面而使之激活。

利用被称为CMP(化学机械抛光)的方法等来进行所述的研磨，其中，在所述的CMP方法中，在具有化学的腐蚀作用的某种液体中混入陶瓷或金刚石的研磨砂粒来进行研磨。希望该研磨面成为例如平坦度为10μm以下、面粗糙度为10nm以下的超平滑面。此外，为了在不介入粘接剂等的异种材料的情况下直接接合2个基板，以除去在基板的加工过程中表面发生了化学变化的加工变质层的方式进行研磨加工。按照所述的CMP的研磨方法，能以几nm为单位进行研磨，故在研磨层的下部几乎不造成损伤。

所述CMP由抛光工序和清洗工序构成。关于抛光工序，如图2所示，在超纯水中使用抛光底座8对偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面进行了抛光后，在使平均粒径为30nm的SiO₂粒子悬浮在NaOH溶液中的乳化氧化硅9中进行抛光。此外，在清洗工序中，在超声波浴槽内利用乙醇进行了清洗后，在超声波浴槽内利用超纯水进行清洗，其后用旋转干燥器进行干燥。再有，在清洗的各工序间用超纯水进行漂洗。

再有，如果作为参考来叙述，则在单纯的机械研磨中，即使对于平坦度或面粗糙度来说能达到所希望的值，但由于因加工的缘故而残存在化学性质方面发生了变化的加工变质层，故不能进行其后的面接合。

其次，在所述的研磨工序后，如图3所示，在真空槽10内在支撑体40、41上进行了支撑的状态下使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’对置，通过用适宜的照射强度并以所定的照射时间照射离子束或中性的原子，除去在大气中附着于接合表面上的气体分子的层、污染物、氧化膜等的表面层(约10nm)，使清洁的面露出。即，通过照射由氩等的惰性气体产生的离子束或中性的原子，清洁成为接合面的表面，由此进行激活。通常，如果通过照射并溅射氩高速原子束等的惰性气体(快原子束)来刻蚀物质表面，则可除去所述表面层，由此进行表面激活。利用该处理，接合面成为具有与其它的原子强的结合力的激活的状态。

在此，通过用真空泵11进行排气，使真空槽10成为真空状态。由于其真空度对接合面的清洁度有影响，故希望真空度尽可能高，现实的情况是，真空度必须为10^-2Pa以上(最好约为10^-4Pa)。再有，在图3中，符号12是束源，符号13表示惰性气体导入装置。

在经过了所述的激活工序后，如果在真空中并在室温下，通过使2个支撑体40、41在互相接近的方向上移动，在整个面上使偏光镜基板7与法拉第转子基板7’的表面相互间密接，则利用作为分子间力的范德瓦尔斯力(Van der Waals force)使偏光镜基板7与法拉第转子基板7’互相吸附。再有，在清洁的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面上发生了多个成为非结合状态的轨道、即悬挂链。关于这些悬挂链，因为其活性很强，故如果按原样进行放置，则即使例如将真空槽10维持于高真空，也在其表面上以化学方式吸附在真空槽10内残留的氮或碳、碳化氢等杂质而使其表面非激活。因此，在激活工序之后，必须在尽可能短的时间内使偏光镜基板7与法拉第转子基板7’密接。

此外，为了使偏光镜基板7与法拉第转子基板7’的结合变得牢固，希望在面密接时进行加压。该施加的压力与接合面的面粗糙度有很大的关系。例如，在接合面的面粗糙度为约10nmRa的情况下，即使是1kgf那样的小的施加压力，也能实现表面间的密接。

其次，虽然省略图示，但在真空槽10内使一方的支撑体40以法拉第转子基板7’一侧成为表面的方式支撑所述已接合的基板，同时使另一方的支撑体41支撑新的偏光镜基板7，与所述同样地进行研磨处理和激活处理，通过使偏光镜基板7与法拉第转子基板7’接触，利用范德瓦尔斯力使之接合。由此，得到在法拉第转子基板7’的两侧直接接合了偏光镜基板7的大型的光学元件14(图4)。再有，在偏光镜基板7与法拉第转子基板7’的接触时，与前面所述同样地希望施加按压力。

在此，在对图1中示出的光隔离器1要求高的隔离度的情况下，对于法拉第转子2的偏振波旋转角度45+α度来说，必须将偏光镜3和偏光镜4的透射偏振波方向的旋转偏移精密地调整为45-α度。具体地说，在接合大型的法拉第转子基板与大型的偏光镜基板时，对大型的偏光镜基板相互间进行旋转调整，，使从反方向入射、透过的光为最小。

再有，如果预先测定了对于大型的偏光镜基板的外形的透射偏振波方向或大型的法拉第转子基板的偏振波旋转角等偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的偏振特性，则在真空槽10内调整了偏光镜基板7与法拉第转子基板7’相互间的相对角度后，通过互相接合，可得到具有良好的光学特性的光隔离器用元件5。

此外，如果直接接合图1中示出的法拉第转子2与偏光镜3、4，则由于在其边界部分上各自的折射率不同，故入射的光线的一部分被反射，但通过在面对边界部分的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面上预先涂敷由具有与邻接的基板的折射率近似的折射率的无机材料的多层膜(例如，在表面上设置了SiO₂、TiO₂或Ta₂O₅的多层膜)构成的防止反射膜，可防止反射。此时，在边界部分中例如成为由SiO₂、TiO₂或Ta₂O₅构成的约几百nm的膜相互间的接合，但接合原理不变。此外，如果在已成膜的防止反射膜的表面上以几百nm至几μm的厚度对具有与邻接的偏光镜基板7或法拉第转子基板7’的折射率同样的折射率的材料进行成膜，则即使在激活工序中表层的几十nm被除去，但因为残存防止反射膜，故防止反射的功能也能正常地工作。再有，将该无机材料的多层膜设置在偏光镜基板7的接合表面和法拉第转子基板7’的接合表面中任一方的接合表面上即可。

最后，如图4所示，使用划线切割或丝锯切割等的方法，通过以适当的大小切割在法拉第转子基板7’的两侧直接接合了偏光镜基板7的大型的光学元件14，得到由作为分子间力的范德瓦尔斯力接合了的多个光隔离器用元件5。

图5是示出本发明的光隔离器用元件5的接合界面的示意图。即，如果利用研磨砂粒37研磨偏光镜基板和法拉第转子基板的接合表面并使之平滑化，则在该被平滑化了的偏光镜基板表面的原子32和法拉第转子基板表面的原子33上附着并结合了氧化膜或污染物质等的不需要的物质35。利用离子或中性原子刻蚀这些不需要的物质35而使之清洁，进行表面的激活，使得原子32、33的结合键呈现出来。如果存在该结合键的已被激活的表面互相接触，则通过原子相互间结合来进行偏光镜基板与法拉第转子基板的接合。此时，即使在原子水平中多少有些遗漏，也能利用在表面间起作用的原子间力进行接合，但为了使原子相互间进一步密接而结合，进行了加压。

以这种方式接合的偏光镜基板和法拉第转子基板显示出非常强的接合强度，具有与体(bulk)大致相同的强度。再有，根据本发明的接合原理可知，各基板的表面中的原子状态对于基板的接合强度是非常重要的要素。

图6是切开与本发明的另一实施方案有关的光隔离器的主要部分而示出的立体图。在该图中，光隔离器31，由通过在平板状的法拉第转子2的两侧接合平板状的偏光镜3、4而层叠地一体化的光隔离器用元件30，和容纳该光隔离器用元件30的筒状的磁铁体21构成。再有，与前面的实施方案的光隔离器用元件5同样，在大型的法拉第转子基板的两侧接合了同样大型的偏光镜基板后，通过以适当的大小进行细分来制作光隔离器用元件30。

在此，法拉第转子2和偏光镜3、4具有在各自的接合表面上形成的软质材料38。该软质材料38由金属或半金属的薄膜构成，利用蒸镀或电镀等的方法进行其成膜。此外，必须将该软质材料38的厚度定为没有损耗的增大或偏振波特性等的光学的影响的厚度。如果将光的波长定为λ，则软质材料38的厚度最好为λ/4以下。

通过在接合表面上蒸镀软质材料38，由于其表面比SiO₂、TiO₂等的电介质硬质材料的表面软，故通过在对法拉第转子基板和偏光镜基板加压时软质材料38发生变形，法拉第转子基板与偏光镜基板更容易接合。作为软质材料38，在金属中，例如可使用Au、Al、Ag、Cu、Sn、Zn、Ga等，在半金属中，可使用Si或以这些金属为主要成分的合金。

这样，即使在法拉第转子2与偏光镜3、4的彼此的接合表面上具有软质材料38的情况下，光隔离器用元件的制造方法与所述的图2、图3和图4中示出的方法相同。但是，平滑化度、真空度、加压力等的接合条件与在接合表面上具有SiO₂、TiO₂等的第1实施方案相比放松了，具有容易进行常温接合的优点。再有，可在法拉第转子2的接合表面和偏光镜3、4的接合表面的任一方的接合表面上设置软质材料38。

此外，为了得到稳定的接合，希望彼此的接合表面的原子是同一金属或半金属。例如，最好预先利用蒸镀等在偏光镜基板和法拉第转子基板的接合面上以几十nm的厚度设置铝(Al)或硅(Si)的薄膜。

如以上已说明的那样，在所述制造工序中制作大型光学元件14时，通过在使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的接合表面平滑化的同时，对其进行清洁处理，使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的接合表面激活，在此基础上使两者密接，利用作为分子间力的范德瓦尔斯力直接使之接合。与此不同，也有通过使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面吸附(或附着)氢氧基而使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面激活、使该已激活的偏光镜基板7与法拉第转子基板7’互相密接、利用作为分子间力的范德瓦尔斯力直接接合偏光镜基板7与法拉第转子基板7’的方法。

在该接合方法中，为了使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面吸附(或附着)氢氧基，在真空气氛中，对在与图2和图3中示出的工序同样的工序中被平滑化了的、清洁了的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’喷吹水分子并使其吸附水分子和在喷吹时生成的氢氧基后，利用等离子束或微波等对偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面施加除去该水分子的程度的能量以除去表面的水分子而只残留氢氧基即可。

或者，也可对水分子施加高频或直流电压，利用由此发生的电磁场或利用由该电磁场生成的等离子能量将水分子分解为氢氧基，将该氢氧基喷射到被平滑化了的、清洁了的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面上以使氢氧基吸附。

再者，在对被平滑化了的、清洁了的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’喷吹水分子以使其吸附水分子后，利用等离子束或微波等对偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的表面供给能量以使表面的水分子分解为氢氧基，也可使之吸附该已分解的氢氧基。

这样，可得到通过在真空气氛中使表面上吸附了氢氧基的偏光镜基板7和法拉第转子基板7’互相接触利用氢键结合力直接接合了偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的大型的光学元件14。

再有，在使偏光镜基板7和法拉第转子基板7’接触时，与前面的实施方案的情况同样，也可施加偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的接合方向的按压力。此外，与前面的实施方案同样，可在偏光镜基板7和法拉第转子基板7’的接合面(表面)上设置由无机材料构成的多层膜，也可设置软质材料。与前面的实施方案同样，在偏光镜基板7的接合面和法拉第转子基板7’的接合面中至少某一方的接合面上设置该由无机材料构成的多层膜和软质材料即可。

此外，在所述的说明中，使偏光镜基板7的接合面和法拉第转子基板7’的接合面吸附氢氧基，但使偏光镜基板7的接合面和法拉第转子基板7’的接合面中至少某一方的接合面吸附氢氧基即可。但是，即使在只使某一方的接合面吸附氢氧基的情况下，也希望对不吸附氢氧基的基板的接合面与吸附氢氧基的基板的接合面同样地实施清洁处理。

使用与图4所示的工序同样的划线切割或丝锯切割等的方法，通过以适当的大小切割这样得到的大型的光学元件14，得到由氢键结合力接合了的多个光隔离器用元件5。

这样，在本发明中，偏光镜基板7和法拉第转子基板7’之相是利用范德瓦尔斯力或氢键结合力而被直接接合的，由于未使用任何粘接剂等有机物，故可得到在耐湿性方面良好的光隔离器用元件5。

此外，在光隔离器用元件5中通过来自LD光源的高输出的光，但在如现有例那样利用粘接剂接合了偏光镜基板7和法拉第转子基板7’相互间的情况下，由于粘接剂部分的性能恶化而使透射率减少的缘故，光隔离器用元件的插入衰减特性的恶化是令人担心的。但是，在本发明中，由于未使用一切粘接剂等的有机物，故可得到在耐光性方面良好的光隔离器用元件5。

再者，作为将光隔离器用元件5组装到激光器模块中的情况的固定方法，可考虑焊锡的熔融粘接或利用YAG激光器进行的固定或使用热固化型的粘接剂的接合等，但在哪一种情况下都将光隔离器用元件5暴露于高温下。但是，在本发明中，由于未使用任何粘接剂等的有机物，故即使在高温下也不产生粘接剂等的树脂的性能恶化，可得到在耐热性方面良好的光隔离器用元件5。

顺便说说，在为了得到光隔离器用元件5而使用低熔点玻璃层叠2片大型的法拉第转子基板和大型的偏光镜基板的情况下，由于所发生的热应力的影响的缘故，在法拉第转子基板和偏光镜基板中发生裂纹等或在粘接部中产生剥离。再有，在使用低熔点玻璃等的接合用构件接合2种被粘接材料的情况下发生的热应力P如下式那样来示出。

P＝K×Δα×L×(t2-t1)+E        …(式1)

在此，K表示基于各构件的弹性率等的系数，Δα表示被粘接材料间的热膨胀系数差，L表示被粘接材料的尺寸，t2表示粘接时的加热温度(在使用低熔点玻璃的接合的情况下是玻璃转移温度)，t1是室温，E是由其它的因素引起的应力。这样，对被粘接材料施加的热应力与被粘接材料间的热膨胀系数差和粘接时的加热温度、被粘接材料的尺寸成比例，如果这些参数大，则被粘接材料所受的热应力也增加。

一般来说，低熔点玻璃的玻璃转移温度为300℃以上，由于式1中的(t2-t1)这一项变大，故所产生的热应力变大。为了补偿这一点，必须使被粘接材料的尺寸L、即基板的尺寸在一定程度以下，因此，一次能得到的光隔离器用元件5的数量必然受到限制，在批量生产性方面较差。

与此不同，如果使用本发明的方法，则由于在室温下接合法拉第转子基板与偏光镜基板，故式1中的(t2-t1)这一项变小，可充分地抑制热应力的发生，可接合大型的法拉第转子基板与偏光镜基板相互间，一次能得到大量光隔离器用元件。因而，在批量生产性方面良好，可实现光隔离器的低价格化。

此外，在图1中示出的光隔离器1中，如果在构成构件、特别是法拉第转子2中产生热应力，则从图7示出的对法拉第转子施加的应力与消光比的关系也可看出，在通过法拉第转子2的平面偏振光的消光比方面产生性能恶化，光隔离器1的反方向衰减特性恶化。根据图1来说明这一点。从反方向入射的反射返回光透过偏光镜4而成为平面偏振光。透过了法拉第转子2的平面偏振光旋转-45度，但同时也产生与其正交的偏振分量。如果在消光比方面产生性能恶化，则该正交的偏振波分量增加，但由于该分量透过偏光镜3，故导致反方向衰减特性的恶化。

再有，在图7中在横轴上表示应力，在纵轴上表示法拉第转子2的透射光的消光比。在这里可明白，在未施加应力的状态下，透射光的消光比为47dB，是良好的，即使如此，随着应力增加，透射光的消光比恶化，在3kgf/mm²以上，下降到作为光隔离器1的一般的特性下限设定值的25dB。

现在，如果使用低熔点玻璃作为光隔离器1中的粘接用构件，则对法拉第转子施加的热应力变大，但如果依据本发明的方法，则由于在室温下接合了构成光隔离器用元件的法拉第转子基板与偏光镜基板，故可充分地抑制该热应力的发生，其结果，可得到光学特性良好的光隔离器用元件5。再有，在本发明中所谓的室温下，指的是-20～70度的温度范围。

(实施例)

作为本发明的光隔离器的实施例，进行了图1中示出的光隔离器用元件的试制。

作为大型的偏光镜基板，准备了2片尺寸为10mm×10mm×0.2mm(纵×横×厚度)、折射率为1.47的基板，同时作为大型的法拉第转子基板，准备了1片尺寸为10mm×10mm×0.4mm(纵×横×厚度)、折射率为2.35的基板。在此，预先测定了对于2片偏光镜基板的外形的透射偏振波方向或法拉第转子基板的偏振波旋转角等的偏振特性，计算了得到良好的隔离特性用的偏光镜基板相互间的相对角度。

具体地说，作为偏光镜基板，使用康宁(Corning)公司制的Polarcor(制品名)，作为法拉第转子基板，使用了铋置换石榴石。而且，在法拉第转子基板的表面上适当地形成多层TiO₂和SiO₂膜，在涂敷了对于折射率为1.45的媒质的防止反射膜后，在表面上只形成100nm的SiO₂膜。另外，SiO₂的折射率为1.45。

其次，使用CMP的方法对偏光镜基板的表面和法拉第转子基板的最外部的表面的SiO₂膜的表面进行了化学研磨。作为研磨液，使用了具有化学腐蚀作用的硫酸过氧化氢混合液。由此，各基板的面粗糙度约为10nmRa。

其次，在真空槽内进行了偏光镜基板和法拉第转子基板的各表面的激活和偏光镜基板与法拉第转子基板的接合。将偏光镜基板和法拉第转子基板保持在真空槽内的所定的夹具上，利用真空泵进行排气，使该真空槽内的真空度为10^-7Torr。其后，利用Ar的束流在60秒间照射偏光镜基板和法拉第转子基板的各接合面(表面)，进行了接合面(表面)的清洗和激活。Ar束流的能量约为1keV，使照射角相对于接合面为45度。

由该Ar束流的照射进行的刻蚀约为5nm，是充分小的，对光学特性没有影响。其后，在真空槽内以偏光镜基板和法拉第转子基板的外形为基准调整了相对角度后，使之互相直接接触，通过加压，进行了接合。用1kgf在3分钟间进行了加压。利用该接合，使折射率为1.47的偏光镜基板与在表面上形成了折射率为1.45的SiO₂膜的法拉第转子基板接触，但由于两者的折射率差充分小，故在该边界面上的反射率为0.01％，是充分小的。

然后，利用切割切断由该已被接合的偏光镜基板和法拉第转子基板构成的光学元件，制作了49个纵向和横向的尺寸为1.2mm×1.3mm的大小的光隔离器用元件。

在该49个光隔离器用元件中没有发生裂纹、破碎、剥离等。此外，对制作了的光隔离器用元件施加饱和磁场并测定了特性的结果，确认了全部的光隔离器用元件具有插入损耗为0.2dB以下、隔离度为40dB以上的良好且均匀的特性。再有，作为比较例，也同时制作了利用低熔点玻璃粘接偏光镜基板与法拉第转子基板、使尺寸等其它的条件与本发明的制品相等的现有制品。在下述的表中示出如所述那样作成的本发明的光隔离器用元件和现有的光隔离器用元件的隔离特性平均值和裂纹的发生率。

如该表所示，由于在使用了低熔点玻璃的现有的光隔离器用元件中产生了大的热应力，故隔离特性显著地恶化，在偏光镜中产生了裂纹。与此不同，在按照本发明的方法制作的光隔离器用元件中，可得到良好的隔离特性，也没有发生裂纹。

此外，在进行大的光学元件被切断而成为各个小片的光隔离器用元件的剪断试验中，全部的元件在接合面上未发生破裂，而是在光隔离器用元件的内部的破坏，确认了接合强度是充分的。

从以上的试制结果可明白，可用与使用了粘接剂的现有的光隔离器用元件同等的工序数来制作本发明的光隔离器用元件，同时可实现小型化，也可谋求接合面的长期的稳定性。

在以上的实施方案中，与本发明有关的光隔离器1、31都使用了由1个法拉第转子2和在该法拉第转子2的两侧接合的2个偏光镜3、4构成的光隔离器用元件5、30，但不限于此。

例如，如图8所示，也可使用以2个偏光镜53、55位于外侧的方式交替地接合了2个法拉第转子51、52和3个偏光镜53、54、55的光隔离器用元件56，将该光隔离器用元件56容纳在筒状的磁铁体57内而作成光隔离器58。可利用与前面已说明的实施方案同样的工序来制作在该图8中示出的结构的光隔离器用元件56。

此外，如图9所示，也可使用交替地接合了2个法拉第转子61、62和2个偏光镜63、64的光隔离器用元件65，将该光隔离器用元件65容纳在筒状的磁铁体66内而作成光隔离器67。可利用与前面已说明的实施方案同样的工序来制作在该图9中示出的结构的光隔离器用元件65。

此外，在所述的实施方案中，与本发明有关的光隔离器1、31的光隔离器用元件5、30都被容纳在筒状的磁铁体6、21内，但不限于此。例如，也可以是磁铁体6、21只覆盖构成光隔离器用元件5、30的法拉第转子2的部分的结构。

在所述的实施方案中，与本发明有关的光隔离器1、31都使用了筒状的磁铁体6、21，但不限于此。例如，也可在光隔离器用元件5、30的周围配置了互相独立的多个磁铁体，或者只在构成光隔离器用元件5、30的法拉第转子2的周围配置了互相独立的多个磁铁体。

如以上已说明的那样，本发明是互相接合至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜而构成的光隔离器用元件，通过利用在所述法拉第转子与所述偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力来接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使之一体化。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，故可得到能抑制因热应力导致的裂纹的发生、同时在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的由范德瓦尔斯力接合而成的光隔离器用元件中，所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面可一体地具备由无机材料构成的膜体。

据此，通过用具有与邻接的元件的折射率近似的折射率的材料构成表面的膜体，可抑制在接合面上的入射光线的反射。

此外，在与本发明有关的由范德瓦尔斯力接合而成的光隔离器用元件中，所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面一体地可具备由软质材料构成的膜体。

据此，由于接合表面因软质材料的缘故变得柔软而容易变形，故容易接合法拉第转子与偏光镜，能可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

另外，如以上已说明的那样，本发明还可以是互相接合至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜而构成的光隔离器用元件，通过利用在所述法拉第转子与所述偏光镜的接合面间产生的氢键结合力来接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使之一体化。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的氢键结合力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，故可得到能抑制因热应力导致的裂纹的发生、同时在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的由氢键结合力接合而成的光隔离器用元件中，所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面可一体地具备由无机材料构成的膜体。

据此，通过用具有与邻接的元件的折射率近似的折射率的材料构成表面的膜体，可抑制在接合面上的入射光线的反射。

此外，在与本发明有关的由氢键结合力接合而成的光隔离器用元件中，所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面一体地可具备由软质材料构成的膜体。

据此，由于接合表面因软质材料的缘故变得柔软而容易变形，故容易接合法拉第转子与偏光镜，能可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

此外，与本发明有关的光隔离器包含：通过利用在至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使之一体化的光隔离器用元件；以及在该光隔离器用元件的周围配置的磁铁体。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力来接合法拉第转子与偏光镜而使光隔离器用元件实现一体化，故可得到在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器。

此外，在与本发明有关的光隔离器中，可将所述磁铁体做成筒状，将所述由范德瓦尔斯力接合而成的光隔离器用元件配置在所述筒状的磁铁体内部。

据此，因为在构成光隔离器用元件的法拉第转子的周围可靠地配置磁铁体，故可实现在可靠性方面良好的光隔离器。

此外，与本发明有关的光隔离器包含：通过利用在至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜的接合面间产生的氢键结合力接合所述法拉第转子与所述偏光镜而使之一体化的光隔离器用元件；以及在该光隔离器用元件的周围配置的磁铁体。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的氢键结合力来接合法拉第转子与偏光镜而使光隔离器用元件实现一体化，故可得到在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器。

此外，在与本发明有关的光隔离器中，可将所述磁铁体做成筒状，将所述由氢键结合力接合而成的光隔离器用元件配置在所述筒状的磁铁体内部。

据此，因为在构成光隔离器用元件的法拉第转子的周围可靠地配置磁铁体，故可实现在可靠性方面良好的光隔离器。

此外，本发明是互相接合至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜而构成的光隔离器用元件的制造方法，包含下述步骤：激活所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤；以及通过在真空中使接合面被激活了的法拉第转子与偏光镜互相接触以利用在法拉第转子与偏光镜的接合面上产生的范德瓦尔斯力来接合的步骤。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的范德瓦尔斯力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，因为不象以往那样存在有机粘接材料或低熔点玻璃，故可得到能抑制因热应力导致的裂纹的发生、同时在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在激活所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含使所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面平滑化的步骤。

据此，通过使法拉第转子和偏光镜的彼此的接合面平滑化，在法拉第转子与偏光镜的接合面上生成大的范德瓦尔斯力，以便可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，可进行平滑化以使所述接合面的面粗糙度分别为10nm以下。

据此，在法拉第转子与偏光镜的接合面上可靠地生成大的范德瓦尔斯力，以便可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在真空中使所述接合面被激活了的法拉第转子与偏光镜互相接触时，可使接合所述法拉第转子与偏光镜的按压力起作用。

据此，通过在法拉第转子与偏光镜的接合面上可靠地生成大的范德瓦尔斯力，可靠地接合法拉第转子与偏光镜，可得到在可靠性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在激活所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含在所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面上一体地形成由无机材料构成的膜体的步骤。

据此，通过用具有与邻接的元件的折射率近似的折射率的材料构成表面的膜体，可抑制在接合面上的入射光线的反射，可得到在光学特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在激活所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含在所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面上一体地形成由软质材料构成的膜体的步骤。

据此，由于接合表面因软质材料的缘故变得柔软而容易变形，故容易接合法拉第转子与偏光镜，能可靠地接合法拉第转子与偏光镜，可实现在可靠性方面良好的光隔离器。

此外，本发明是互相接合至少1个平板状的法拉第转子与至少2个平板状的偏光镜而构成的光隔离器用元件的制造方法，包含下述步骤：清洁所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤；使所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面吸附氢氧基以使表面激活的步骤；以及通过在真空中使法拉第转子与偏光镜互相接触以利用所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中一方的接合面的氢氧基与另一方的接合面的氧原子之间产生的氢键结合力来接合的步骤。

据此，由于利用在平板状的法拉第转子与平板状的偏光镜的接合面间产生的氢键结合力来接合法拉第转子与偏光镜而使之一体化，故可得到能抑制因热应力导致的裂纹的发生、同时在耐光性、耐热性、耐湿性和隔离特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在清洁所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含使所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面平滑化的步骤。

据此，通过使法拉第转子和偏光镜的彼此的接合面平滑化，在法拉第转子与偏光镜的接合面上生成大的氢键结合力，以便可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，可进行平滑化以使所述接合面的面粗糙度分别为10nm以下。

据此，在法拉第转子与偏光镜的接合面上可靠地生成大的氢键结合力，以便可靠地接合法拉第转子与偏光镜。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在清洁所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含在所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面上一体地形成由无机材料构成的膜体的步骤。

据此，通过用具有与邻接的元件的折射率近似的折射率的材料构成表面的膜体，可抑制在接合面上的入射光线的反射，可得到在光学特性方面良好的光隔离器用元件。

此外，在与本发明有关的光隔离器用元件的制造方法中，在清洁所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面的步骤之前还可包含在所述法拉第转子的接合面和所述偏光镜的接合面中至少某一方的接合面上一体地形成由软质材料构成的膜体的步骤。

据此，由于接合表面因软质材料的缘故变得柔软而容易变形，故容易接合法拉第转子与偏光镜，能可靠地接合法拉第转子与偏光镜，可得到在可靠性方面良好的光隔离器。