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特開2022-6506光学素子及びその製造方法並びに光アイソレータ、光伝送装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022006506
(43)【公開日】2022-01-13
(54)【発明の名称】光学素子及びその製造方法並びに光アイソレータ、光伝送装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/28 20060101AFI20220105BHJP
C23C 14/08 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
G02B27/28 A
C23C14/08 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020108758
(22)【出願日】2020-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】508377532
【氏名又は名称】株式会社ＳＭＭプレシジョン
(74)【代理人】
【識別番号】100095223
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 章三
(74)【代理人】
【識別番号】100085040
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕
(74)【代理人】
【識別番号】100137752
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 岳行
(72)【発明者】
【氏名】山野辺 康徳
【テーマコード（参考）】
2H199
4K029
【Ｆターム（参考）】
2H199AA02
2H199AA06
2H199AA07
2H199AA13
2H199AA15
2H199AA19
2H199AA23
2H199AA53
2H199AA62
2H199AA64
2H199AA82
2H199AA90
2H199AA95
4K029AA04
4K029AA24
4K029BA43
4K029BA45
4K029BA48
4K029BA50
4K029BC09
4K029CA08
(57)【要約】
【課題】光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制する。
【解決手段】光学素子１として、磁界を作用させることで光Ｂｍの偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子２と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、ファラデー回転子２と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素３（具体的には３ａ，３ｂ）と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、これらの光学要素を積層して光学要素積層体５を構成し、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜６を有する。
【選択図】図１
【解決手段】光学素子１として、磁界を作用させることで光Ｂｍの偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子２と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、ファラデー回転子２と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素３（具体的には３ａ，３ｂ）と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、これらの光学要素を積層して光学要素積層体５を構成し、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜６を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光アイソレータに使用される光学素子であって、
磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、
これらの光学要素を積層して光学要素積層体を構成し、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を有することを特徴とする光学素子。
磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、
これらの光学要素を積層して光学要素積層体を構成し、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を有することを特徴とする光学素子。
【請求項2】
請求項１に記載の光学素子において、
前記光学素子積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜が形成され、前記透明導電膜は前記反射防止膜の最外表面に形成されていることを特徴とする光学素子。
前記光学素子積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜が形成され、前記透明導電膜は前記反射防止膜の最外表面に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項3】
請求項２に記載の光学素子において、
前記透明導電膜は、前記反射防止膜の一部を兼用して形成されていることを特徴とする光学素子。
前記透明導電膜は、前記反射防止膜の一部を兼用して形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項4】
請求項２に記載の光学素子において、
前記透明導電膜は、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％以上であることを特徴とする光学素子。
前記透明導電膜は、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項5】
請求項２に記載の光学素子において、
前記透明導電膜は、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下であることを特徴とする光学素子。
前記透明導電膜は、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下であることを特徴とする光学素子。
【請求項6】
請求項３に記載の光学素子において、
前記透明導電膜は、屈折率が１．７以上で前記偏光案内要素の材料に対して屈折率差が０．２以上高いことを特徴とする光学素子。
前記透明導電膜は、屈折率が１．７以上で前記偏光案内要素の材料に対して屈折率差が０．２以上高いことを特徴とする光学素子。
【請求項7】
請求項２に記載の光学素子において、
前記透明導電膜は、ＩＣＯ（Indium Celium Oxide）系、ＩＷＯ（Indium Tungsten Oxide）系、ＩＣＷＯ（Indium Celium Tungsten Oxide）又はＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）であることを特徴とする光学素子。
前記透明導電膜は、ＩＣＯ（Indium Celium Oxide）系、ＩＷＯ（Indium Tungsten Oxide）系、ＩＣＷＯ（Indium Celium Tungsten Oxide）又はＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）であることを特徴とする光学素子。
【請求項8】
光アイソレータに使用される光学素子であって、
磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有する光学素子を製造するに際し、
前記ファラデー回転子及び前記偏光案内要素を含む光学要素を積層して光学要素積層体を構成する光学要素積層工程と、
前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜を形成する反射防止処理工程と、
前記反射防止処理工程と共に実施され、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の前記反射防止膜の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面に、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を形成する表面導電処理工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有する光学素子を製造するに際し、
前記ファラデー回転子及び前記偏光案内要素を含む光学要素を積層して光学要素積層体を構成する光学要素積層工程と、
前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜を形成する反射防止処理工程と、
前記反射防止処理工程と共に実施され、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の前記反射防止膜の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面に、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を形成する表面導電処理工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項9】
請求項８に記載の光学素子の製造方法において、
前記表面導電処理工程は、不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけて成膜するイオンアシスト蒸着法を用いて実施することを特徴とする光学素子の製造方法。
前記表面導電処理工程は、不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけて成膜するイオンアシスト蒸着法を用いて実施することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項10】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子と、
前記光学素子の周囲に配置された磁石と、
を備えたことを特徴とする光アイソレータ。
前記光学素子の周囲に配置された磁石と、
を備えたことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項11】
請求項１０に記載の光アイソレータと、
前記光アイソレータに対して光を入射する又は前記光アイソレータから出射された光を受け入れる光学部品と、
を備えたことを特徴とする光伝送装置。
前記光アイソレータに対して光を入射する又は前記光アイソレータから出射された光を受け入れる光学部品と、
を備えたことを特徴とする光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光アイソレータに使用される光学素子に係り、特に、小型の光アイソレータを製造する上で有効な光学素子及びその製造方法並びに光学素子を用いた光アイソレータ、光伝送装置の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
光アイソレータは、一般に、偏波依存型光アイソレータや、偏波無依存型光アイソレータに大別される。偏波依存型光アイソレータは、レーザ光源から出た光が光ファイバに導かれる順方向の損失が１ｄＢ以下と小さく、且つ、光ファイバからレーザ光源に導かれる逆方向の損失が２０ｄＢ以上と大きい特徴を持っている。このような特性を実現するために、偏波依存型光アイソレータには、少なくとも入出力側に各一枚の偏光子とファラデー回転子が不可欠である。通常は、偏光子－ファラデー回転子－偏光子で構成される。また、高信頼性を要求される長距離伝送などの光信号の純度が高いエリアでは、レーザへの戻り光が更に抑えられている必要があり、４０ｄＢを超える要求がある。このような要求に対応するには、偏光子とファラデー回転子を更に一対追加した二段構成とすることがある。
【0003】
ここで、偏波依存型光アイソレータとしては例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。
特許文献１には、円形磁石の内部にファラデー回転子を保持させ、ファラデー回転子を挟んで対構成の偏光子を配置した光アイソレータが開示されている。本例において、偏光子としては例えばガラスが標準的に使用されており、また、一般的に、ファラデー回転子は外部磁場による励磁が必要であり、外部に磁場を形成するための磁石を伴う構成が多く採用されている。
特許文献１には、円形磁石の内部にファラデー回転子を保持させ、ファラデー回転子を挟んで対構成の偏光子を配置した光アイソレータが開示されている。本例において、偏光子としては例えばガラスが標準的に使用されており、また、一般的に、ファラデー回転子は外部磁場による励磁が必要であり、外部に磁場を形成するための磁石を伴う構成が多く採用されている。
【0004】
また、光信号の中継や増幅器に使用される光アイソレータには偏波無依存型が求められる。偏波無依存型光アイソレータとしては例えば特許文献２に記載のものが挙げられる。特許文献２には、少なくとも二枚の複屈折結晶板の間に一枚のファラデー回転子、一枚の半波長板を並列配置した光アイソレータが開示されている。
このような光アイソレータは、一つ一つの光学要素を個別の金属ホルダに固定して、相互の回転方向を調整して組み立てる必要があり、一般的に通信用アイソレータに比べ高価なものとなる。
更に、偏波無依存型光アイソレータとしては、エルビウムドープファイバアンプ（ＥＤＦＡ）のような増幅器に使われる他に、半導体光増幅器用に使われることがある。この場合は、コスト的に一層安価なものが求められると同時に、実装密度の高い製品が必要となる。
このような光アイソレータは、一つ一つの光学要素を個別の金属ホルダに固定して、相互の回転方向を調整して組み立てる必要があり、一般的に通信用アイソレータに比べ高価なものとなる。
更に、偏波無依存型光アイソレータとしては、エルビウムドープファイバアンプ（ＥＤＦＡ）のような増幅器に使われる他に、半導体光増幅器用に使われることがある。この場合は、コスト的に一層安価なものが求められると同時に、実装密度の高い製品が必要となる。
【0005】
ところで、どちらの方式の光アイソレータについても、年々小型化が進んでおり、レーザ光等、光が通る光軸の面の清浄度が重要である。この特性は、偏光子や複屈折結晶板とその表面に付する反射防止膜としてのＡＲコート（anti-reflective coating）の品質に大きく影響を受けるが、光トランシーバ等のモジュール内に実装されたあとでは、ＡＲコート面のクリーニングは不可能であり、実装前はもとより、実装後に結露等により汚損されることに対して高い清浄度が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭６３－１４２３２０号公報（上記問題点を解決するための手段，第１図）
【特許文献2】特開２００４－０２９３３４号公報（実施例，図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする技術的課題は、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１の技術的特徴は、光アイソレータに使用される光学素子であって、磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、これらの光学要素を積層して光学要素積層体を構成し、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を有することを特徴とする光学素子である。
【0009】
本発明の第２の技術的特徴は、第１の技術的特徴を備えた光学素子において、前記光学素子積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜が形成され、前記透明導電膜は前記反射防止膜の最外表面に形成されていることを特徴とする光学素子である。
本発明の第３の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、前記反射防止膜の一部を兼用して形成されていることを特徴とする光学素子である。
本発明の第４の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％以上であることを特徴とする光学素子である。
本発明の第５の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下であることを特徴とする光学素子である。
本発明の第６の技術的特徴は、第３の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、屈折率が１．７以上で前記偏光案内要素の材料に対して屈折率差が０．２以上高いことを特徴とする光学素子である。
本発明の第７の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、ＩＣＯ（Indium Celium Oxide）系、ＩＷＯ（Indium Tungsten Oxide）系、ＩＣＷＯ（Indium Celium Tungsten Oxide）又はＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）であることを特徴とする光学素子である。
本発明の第３の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、前記反射防止膜の一部を兼用して形成されていることを特徴とする光学素子である。
本発明の第４の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％以上であることを特徴とする光学素子である。
本発明の第５の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下であることを特徴とする光学素子である。
本発明の第６の技術的特徴は、第３の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、屈折率が１．７以上で前記偏光案内要素の材料に対して屈折率差が０．２以上高いことを特徴とする光学素子である。
本発明の第７の技術的特徴は、第２の技術的特徴を備えた光学素子において、前記透明導電膜は、ＩＣＯ（Indium Celium Oxide）系、ＩＷＯ（Indium Tungsten Oxide）系、ＩＣＷＯ（Indium Celium Tungsten Oxide）又はＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）であることを特徴とする光学素子である。
【0010】
本発明の第８の技術的特徴は、光アイソレータに使用される光学素子であって、磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子と、前記ファラデー回転子の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、前記ファラデー回転子と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素と、が少なくとも含まれる光学要素を有する光学素子を製造するに際し、前記ファラデー回転子及び前記偏光案内要素を含む光学要素を積層して光学要素積層体を構成する光学要素積層工程と、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜を形成する反射防止処理工程と、前記反射防止処理工程と共に実施され、前記光学要素積層体の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の前記反射防止膜の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面に、通過する光成分に対して透明な透明導電膜を形成する表面導電処理工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法である。
本発明の第９の技術的特徴は、第８の技術的特徴を備えた光学素子の製造方法において、前記表面導電処理工程は、不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけて成膜するイオンアシスト蒸着法を用いて実施することを特徴とする光学素子の製造方法である。
本発明の第９の技術的特徴は、第８の技術的特徴を備えた光学素子の製造方法において、前記表面導電処理工程は、不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけて成膜するイオンアシスト蒸着法を用いて実施することを特徴とする光学素子の製造方法である。
【0011】
本発明の第１０の技術的特徴は、第１乃至第７のいずれかの技術的特徴を備えた光学素子と、前記光学素子の周囲に配置された磁石と、を備えたことを特徴とする光アイソレータである。
本発明の第１１の技術的特徴は、第１０の技術的特徴を備えた光アイソレータと、前記光アイソレータに対して光を入射する又は前記光アイソレータから出射された光を受け入れる光学部品と、を備えたことを特徴とする光伝送装置である。
本発明の第１１の技術的特徴は、第１０の技術的特徴を備えた光アイソレータと、前記光アイソレータに対して光を入射する又は前記光アイソレータから出射された光を受け入れる光学部品と、を備えたことを特徴とする光伝送装置である。
【発明の効果】
【0012】
本発明の第１の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することができる。
本発明の第２の技術的特徴によれば、光学素子を通過する光の反射損失を抑制でき、光アイソレータに使用したときに高アイソレーションを実現する上で有効である。
本発明の第３の技術的特徴によれば、反射防止膜を兼用しないで透明導電膜を形成する場合に比べて、反射防止膜及び透明導電膜の合計膜厚を抑えた状態で反射防止機能、表面導電機能を具現化することができる。
本発明の第４の技術的特徴によれば、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％未満である場合に比べて、光アイソレータとして使用される光学素子として透過特性を良好に保つことができる。
本発明の第５の技術的特徴によれば、体積抵抗率が１Ω・ｍを超える場合に比べて、最外表面に導電性を持たせて帯電を抑制し、これにより、確実にダストや水分を付着しにくくする作用を奏することができる。
本発明の第６の技術的特徴によれば、本構成を有しない場合に比べて、膜厚を抑えた透明導電膜を具備させることができる。
本発明の第７の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子に対し、光学特性を損なわない透明導電膜を容易に形成することができる。
本発明の第８の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光学素子を製造することができる。
本発明の第９の技術的特徴によれば、透明導電膜の成膜材料として融点の高い材料を選定したとしても、緻密性の高い剥離し難い透明導電膜を容易に形成することができる。
本発明の第１０の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光アイソレータを構築することができる。
本発明の第１１の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光アイソレータを含む光伝送装置を構築することができる。
本発明の第２の技術的特徴によれば、光学素子を通過する光の反射損失を抑制でき、光アイソレータに使用したときに高アイソレーションを実現する上で有効である。
本発明の第３の技術的特徴によれば、反射防止膜を兼用しないで透明導電膜を形成する場合に比べて、反射防止膜及び透明導電膜の合計膜厚を抑えた状態で反射防止機能、表面導電機能を具現化することができる。
本発明の第４の技術的特徴によれば、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％未満である場合に比べて、光アイソレータとして使用される光学素子として透過特性を良好に保つことができる。
本発明の第５の技術的特徴によれば、体積抵抗率が１Ω・ｍを超える場合に比べて、最外表面に導電性を持たせて帯電を抑制し、これにより、確実にダストや水分を付着しにくくする作用を奏することができる。
本発明の第６の技術的特徴によれば、本構成を有しない場合に比べて、膜厚を抑えた透明導電膜を具備させることができる。
本発明の第７の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子に対し、光学特性を損なわない透明導電膜を容易に形成することができる。
本発明の第８の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光学素子を製造することができる。
本発明の第９の技術的特徴によれば、透明導電膜の成膜材料として融点の高い材料を選定したとしても、緻密性の高い剥離し難い透明導電膜を容易に形成することができる。
本発明の第１０の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光アイソレータを構築することができる。
本発明の第１１の技術的特徴によれば、光アイソレータに使用される光学素子の表面がダストや水蒸気に晒されたとしても、光学素子の光軸が通る表面の清浄度低下を抑制することが可能な光アイソレータを含む光伝送装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】（ａ）は本発明が適用された光学素子を用いた光アイソレータ、光伝送装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ部分の断面説明図である。
【図2】（ａ）は実施の形態１に係る光アイソレータ内蔵の光伝送装置としての光レセプタクルの全体構成を示す説明図、（ｂ）は光アイソレータに使用される光学素子の基本構成を示す説明図である。
【図3】（ａ）は図２（ｂ）に示す光学素子の光軸が通る表面部の構成例を示す説明図、（ｂ）は同光学素子の光軸が通る表面部の他の構成例を示す説明図、（ｃ）は同光学素子の光軸が通る表面部の別の構成例を示す説明図である。
【図4】（ａ）～（ｃ）は実施の形態１に係る光学素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図5】（ａ）は光学要素積層基板を作成するために用意される各光学要素基板の初期状態を示す説明図、（ｂ）は光学要素基板としての偏光子基板に反射防止処理を実施した反射防止処理工程を示す説明図、（ｃ）は光学要素基板としての偏光子基板に表面導電処理を実施した表面導電処理工程を示す説明図、（ｄ）は（ｃ）に示す表面導電処理工程の一例を示す説明図である。
【図6】（ａ）は比較の形態１に係る光学素子を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す光学素子表面部の構成例を示す説明図である。
【図7】（ａ）は実施の形態２に係る光学素子を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す光学素子表面部の構成例を示す説明図である。
【図8】（ａ）は実施の形態３に係る光学素子を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す光学素子表面部の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された光学素子を用いた光アイソレータが組み込まれた光伝送装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、光伝送装置１２は、光アイソレータ１０と、光アイソレータ１０に対して光Ｂｍを入射する光学部品１３と、を備えたものである。
ここで、光アイソレータ１０は、図１（ａ）に示すように、所定構造を有する光学素子１と、光学素子１の周囲に配置される磁場形成用の磁石１１と、を備えている。また、光学部品１３としては、入射用のものに限定されるものではなく、光アイソレータ１０から出射された光を受け入れる光学部品１３も広く含み、この種の光伝送装置の代表例としては光レセプタクルが挙げられる。
図１（ａ）は本発明が適用された光学素子を用いた光アイソレータが組み込まれた光伝送装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、光伝送装置１２は、光アイソレータ１０と、光アイソレータ１０に対して光Ｂｍを入射する光学部品１３と、を備えたものである。
ここで、光アイソレータ１０は、図１（ａ）に示すように、所定構造を有する光学素子１と、光学素子１の周囲に配置される磁場形成用の磁石１１と、を備えている。また、光学部品１３としては、入射用のものに限定されるものではなく、光アイソレータ１０から出射された光を受け入れる光学部品１３も広く含み、この種の光伝送装置の代表例としては光レセプタクルが挙げられる。
【0015】
本実施の形態において、光学素子１の基本的構成は、磁界を作用させることで光の偏光方向を予め決められた角度だけ回転させる一若しくは複数のファラデー回転子（ＦＲ：Faraday Rotatorの略）２と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置されて光を偏光案内し、ファラデー回転子２と協働して光の順方向への通過を許容し、光の逆方向への通過を阻止する偏光案内要素３（具体的には３ａ，３ｂ）と、が少なくとも含まれる光学要素を有し、これらの光学要素を積層して光学要素積層体５を構成し、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面には、通過する光成分に対して透明な透明導電膜６を有するものである。
【0016】
このような技術的手段において、光アイソレータ１０には偏波依存型、偏波無依存型があるが、本例の光学素子１はいずれにも適用可能である。また、光アイソレータ１０の磁石１１は、光学素子１に対して接触して配置されてもよいし、非接触に配置されてもよい。特に、磁石１１に対して光学素子１を非接触に配置する態様では、光学素子１を小型化する上で、光学素子１と磁石１１とを切り離して設計することが可能になり、小型化した光学素子１に対して必要な磁場を形成する磁石１１を設置するようにすればよい。
また、ファラデー回転子２は一つに限られず、複数使用する態様も含む。
更に、偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）としては、偏波依存型光アイソレータに使用される光学素子１では偏光方向が予め決められた角度分異なる偏光子が挙げられ、また、偏波無依存型光アイソレータに使用される光学素子１では光の順方向入射側に複屈折結晶、光の順方向出射側に複屈折結晶及び１／２波長板が挙げられる。
また、本例の光学素子１としては、ファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）との間に反射防止膜を介在させる、あるいは、複数のファラデー回転子２間に放熱要素を介在させる等の各種態様があるので、光学素子１を構成する光学要素については、ファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）とを少なくとも含む態様であれば広く含まれる。
更に、本例の光学素子１は、各光学要素を積層して光学要素積層体５を構成するものであるから、光学素子１の中間に位置する光学要素が空気層に直接接触することはない。このため、中間に位置する光学要素については空気層に対する反射防止処理を施すことは必ずしも必要ではない。
また、ファラデー回転子２は一つに限られず、複数使用する態様も含む。
更に、偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）としては、偏波依存型光アイソレータに使用される光学素子１では偏光方向が予め決められた角度分異なる偏光子が挙げられ、また、偏波無依存型光アイソレータに使用される光学素子１では光の順方向入射側に複屈折結晶、光の順方向出射側に複屈折結晶及び１／２波長板が挙げられる。
また、本例の光学素子１としては、ファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）との間に反射防止膜を介在させる、あるいは、複数のファラデー回転子２間に放熱要素を介在させる等の各種態様があるので、光学素子１を構成する光学要素については、ファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）とを少なくとも含む態様であれば広く含まれる。
更に、本例の光学素子１は、各光学要素を積層して光学要素積層体５を構成するものであるから、光学素子１の中間に位置する光学要素が空気層に直接接触することはない。このため、中間に位置する光学要素については空気層に対する反射防止処理を施すことは必ずしも必要ではない。
【0017】
また、透明導電膜６については、通過する光成分（予め決められた波長域）に対して透明で、かつ、導電性を有するものであれば適宜選定して差し支えない。光通信に必要な波長域で透明な透明導電膜６であれば何でも適用可能である。例えば導電キャリア密度が高いＩＴＯ等の膜では、光通信に必要な波長域では不透明であるため、使用材料としては不適切である。これに対し、少数キャリアで、かつ、キャリア移動度が高い材料を選定すれば、透明性、導電性を担保する透明導電膜６の候補材料になり得る。
更に、本例では、光学要素積層体５の光軸が通る最外表面に透明導電膜６を設けることで、光学要素積層体５の最外表面に導電性を持たせて帯電を抑制し、これにより、ダストや水分を付着しにくくする作用を奏する。
更にまた、透明導電膜６の形成箇所については、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち、少なくとも空気層に直接露出する面に形成すればよい。このため、例えば光学要素積層体５の光の順方向入射側又は出射側のいずれか一方の最外表面が他の光学部品１３に接触固定される態様では、他方の最外表面にのみ透明導電膜６を形成するようにしてもよい。尚、他の光学部品１３に接触固定される光学要素積層体５の最外表面に透明導電膜６を形成してもよいことは勿論である。
更に、本例では、光学要素積層体５の光軸が通る最外表面に透明導電膜６を設けることで、光学要素積層体５の最外表面に導電性を持たせて帯電を抑制し、これにより、ダストや水分を付着しにくくする作用を奏する。
更にまた、透明導電膜６の形成箇所については、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の最外表面のうち、少なくとも空気層に直接露出する面に形成すればよい。このため、例えば光学要素積層体５の光の順方向入射側又は出射側のいずれか一方の最外表面が他の光学部品１３に接触固定される態様では、他方の最外表面にのみ透明導電膜６を形成するようにしてもよい。尚、他の光学部品１３に接触固定される光学要素積層体５の最外表面に透明導電膜６を形成してもよいことは勿論である。
【0018】
次に、光学素子１の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、光学素子１の好ましい態様としては、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜７が形成され、透明導電膜６は反射防止膜７の最外表面に形成されている態様が挙げられる。本例は、光学要素積層体５の光軸が通る外表面に反射防止膜７を備え、光学素子１を通過する光の反射損失を抑制する態様である。一般に、光アイソレータ１０の使用目的は光の入射側に対して光の戻りがないことを前提とするため、高アイソレーションを企図するには反射防止膜７を有する態様が好ましい。尚、高アイソレーションを更に高めるという観点からすれば、光学要素積層体５の光軸が通る外表面に限らず、積層された光学要素間、例えばファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）との界面にも反射防止膜を設けることが好ましい。
先ず、光学素子１の好ましい態様としては、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜７が形成され、透明導電膜６は反射防止膜７の最外表面に形成されている態様が挙げられる。本例は、光学要素積層体５の光軸が通る外表面に反射防止膜７を備え、光学素子１を通過する光の反射損失を抑制する態様である。一般に、光アイソレータ１０の使用目的は光の入射側に対して光の戻りがないことを前提とするため、高アイソレーションを企図するには反射防止膜７を有する態様が好ましい。尚、高アイソレーションを更に高めるという観点からすれば、光学要素積層体５の光軸が通る外表面に限らず、積層された光学要素間、例えばファラデー回転子２と偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）との界面にも反射防止膜を設けることが好ましい。
【0019】
また、透明導電膜６の好ましい態様としては、反射防止膜７の一部を兼用して形成されている態様が挙げられる。例えば偏波無依存型光アイソレータでは偏光案内要素３として偏光子が必要になるが、ほとんどがガラスを母材にしてその中に一軸偏光性を持たせるために銀等の導電性粒子を櫛状に配列させた混ぜ物を入れたものが用いられている。よって、光学的にはガラスの屈折率（約１．５）付近となる。これを光アイソレータとして適切に使用するには、空気層（屈折率１）と偏光子材料としてのガラスとをマッチングするために反射防止膜７が必要になる。また、接着剤はガラスの屈折率とあまり差がないか、若干低い（例えば１．４５程度）ことから、これを考慮することもある。また、ファラデー回転子２の屈折率は２．３～２．４と高いが、通常は偏光子（ガラス）上に貼り合わせることから、ここには１．５と２．３（あるいは２．４）との間でマッチングをとる。このため、ファラデー回転子２が最外表面に露出するような使用を想定する場合には、当該反射防止膜７の最外表面が透明導電膜６として機能するものであれば反射防止膜７の一部を兼用する態様が可能である。
【0020】
また、透明導電膜６の好ましい別の態様としては、光波長域が６００乃至２０００ｎｍ域にて透過率が８０％以上である態様が挙げられる。本例は、反射防止膜７の外表面に形成される透明導電膜６として有効な透過率特性である。光伝送技術（光通信や光センサ、ファイバレーザ等）では光波長域が６００乃至２０００ｎｍの範囲であり、この範囲の光成分に対して透過率が８０％以上であればよく、好ましくは９０％以上がよい。
更に、透明導電膜６の別の好ましい態様としては、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下である態様が挙げられる。本例は、反射防止膜７の外表面に形成される透明導電膜６として有効な導電特性であり、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下、好ましくは１×１０－４Ω・ｍ以下がよい。また、表面抵抗率に着目すると、１０９Ω／□以下であればよい。
更に、透明導電膜６の別の好ましい態様としては、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下である態様が挙げられる。本例は、反射防止膜７の外表面に形成される透明導電膜６として有効な導電特性であり、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下、好ましくは１×１０－４Ω・ｍ以下がよい。また、表面抵抗率に着目すると、１０９Ω／□以下であればよい。
【0021】
更に、透明導電膜６の好ましい別の態様としては、屈折率が１．７以上で偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）の材料に対して屈折率差が０．２以上高い態様が挙げられる。本例は、透明導電膜６が反射防止膜７の一部を兼用する場合において、反射防止膜７の外表面に形成される透明導電膜６として有効な屈折特性である。本例においては、透明導電膜６は反射防止膜７としての機能も具備することが必要になる。そして、反射防止膜７は、例えば光学干渉によって特定の光波長域の反射を防止するものである。よって、偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）の材料に対して屈折率差がないと、光学干渉をもたらせないことから、反射防止膜７としては少なくとも偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）の屈折率よりも高い屈折率の材料を含む構成であることが必要である。ここで、偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）の材料（例えばガラス）の屈折率を１．５とすると、反射防止膜７の低屈折率膜を同等の屈折率の材料（例えばＳｉＯ２）で形成したとすれば、反射防止機能を実現するには、高屈折率膜としては屈折率差が少なくとも０．２以上好ましくは０．３以上、つまり、１．７以上好ましくは１．８以上のものを選定する必要がある。このため、反射防止膜７の一部を兼用する透明導電膜６としては反射防止膜７の高屈折率膜の屈折特性を具備することが好ましい。
【0022】
また、透明導電膜６の好ましい別の態様としては、ＩＣＯ（Indium Celium Oxide）系、ＩＷＯ（Indium Tungsten Oxide）系、ＩＣＷＯ（Indium Celium Tungsten Oxide）又はＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）である態様が挙げられる。本例は、高キャリア移動度特性により導電性を発現し、光伝送技術で使用される光波長域（赤外域）において透明な材料例である。
ここで、一般的には、同じ材料で屈折率を変えるということは難しいが、ＩＣＯ、ＩＷＯ又はＩＴｉＯではその組成比を変えることでキャリア密度を変えることが可能になるので、屈折率を若干調整することは可能である。但し、組成比が変わることで透過率に影響することから、この点も含めて屈折率を調整することが必要である。
ここで、一般的には、同じ材料で屈折率を変えるということは難しいが、ＩＣＯ、ＩＷＯ又はＩＴｉＯではその組成比を変えることでキャリア密度を変えることが可能になるので、屈折率を若干調整することは可能である。但し、組成比が変わることで透過率に影響することから、この点も含めて屈折率を調整することが必要である。
【0023】
また、光学素子１の製造方法の代表的態様としては、前述した光学素子１を製造するに際し、ファラデー回転子２及び偏光案内要素３（３ａ，３ｂ）を含む光学要素を積層して光学要素積層体５を構成する光学要素積層工程と、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の外表面に反射防止膜７を形成する反射防止処理工程と、反射防止処理工程と共に実施され、光学要素積層体５の光軸が通る光の順方向入射側及び出射側の反射防止膜７の最外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面に、通過する光成分に対して透明な透明導電膜６を形成する表面導電処理工程と、を備えたものが挙げられる。
本例においては、複数の光学素子１を加工する前の母材料について各光学要素基板を用意し、各光学要素基板に対して反射防止膜７、透明導電膜６を形成した後に、各光学要素基板を積層して光学要素基板積層体を構成し、しかる後に、各光学要素サイズに切断するようにする手法が主として採用される。
本例においては、複数の光学素子１を加工する前の母材料について各光学要素基板を用意し、各光学要素基板に対して反射防止膜７、透明導電膜６を形成した後に、各光学要素基板を積層して光学要素基板積層体を構成し、しかる後に、各光学要素サイズに切断するようにする手法が主として採用される。
【0024】
また、表面導電処理工程としては適宜選定して差し支えないが、不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけて成膜するイオンアシスト蒸着法を用いて実施する態様が好ましい。
ここで、透明導電膜６の成膜として、ＩＣＯ、ＩＷＯ又はＩＴｉＯを使用するに当たって、出発原料となるＣｅＯ２やＴｉＯ２、ＷＯ３は融点が高く、通常の蒸着法では組成ズレが生じ易いが、反応性プラズマ蒸着法（ＲＰＤ法：Reactive Plasma Depositionの略）に代表されるイオンアシスト蒸着法が好ましい。つまり、イオンアシスト蒸着法は、Ａｒ等の運動エネルギの大きい不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけ、反跳した被成膜粒子を成膜することから、通常の電子ビームを使う蒸着法では飛ばすことができない高融点の材料を成膜することが可能である。また、膜の緻密性が高く、運動エネルギも高いため、スパッタリングほどではないが、成膜対象基板側への食い込みが生じ、剥がれにくいという性質がある。
ここで、透明導電膜６の成膜として、ＩＣＯ、ＩＷＯ又はＩＴｉＯを使用するに当たって、出発原料となるＣｅＯ２やＴｉＯ２、ＷＯ３は融点が高く、通常の蒸着法では組成ズレが生じ易いが、反応性プラズマ蒸着法（ＲＰＤ法：Reactive Plasma Depositionの略）に代表されるイオンアシスト蒸着法が好ましい。つまり、イオンアシスト蒸着法は、Ａｒ等の運動エネルギの大きい不活性ガスをイオン化して成膜ターゲットにぶつけ、反跳した被成膜粒子を成膜することから、通常の電子ビームを使う蒸着法では飛ばすことができない高融点の材料を成膜することが可能である。また、膜の緻密性が高く、運動エネルギも高いため、スパッタリングほどではないが、成膜対象基板側への食い込みが生じ、剥がれにくいという性質がある。
【0025】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
－光レセプタクルの全体構成－
図２（ａ）は実施の形態１に係る光伝送装置としての光レセプタクル２０の基本構成を示す。
本例において、光レセプタクル２０は、光ファイバ２１を接続部品２５を介して光アイソレータ１０に接続したものであり、光アイソレータ１０によって光ファイバ２１からの光（本例ではレーザ光）を一方向だけ伝送し、反射して戻ってくる光成分が光ファイバ２１側へ逆光するのを阻止するものである。
◎実施の形態１
－光レセプタクルの全体構成－
図２（ａ）は実施の形態１に係る光伝送装置としての光レセプタクル２０の基本構成を示す。
本例において、光レセプタクル２０は、光ファイバ２１を接続部品２５を介して光アイソレータ１０に接続したものであり、光アイソレータ１０によって光ファイバ２１からの光（本例ではレーザ光）を一方向だけ伝送し、反射して戻ってくる光成分が光ファイバ２１側へ逆光するのを阻止するものである。
【0026】
＜接続部品＞
ここで、接続部品２５は、金属製（例えばステンレス製）のフェルール２６の貫通孔２７内に外被で保護された光ファイバ２１を挿入装着し、このフェルール２６の貫通孔２７の出口側には段付き孔部２８を形成すると共に、この段付き孔部２８にはセラミックス製（例えばジルコニア製）の円筒状の小径フェルールからなるキャピラリ２９を嵌め込んで保持し、更に、キャピラリ２９の一端部をフェルール２６の段付き孔部２８から突出するように露呈させ、かつ、キャピラリ２９の貫通孔３０内には光ファイバ２１の外被が取り除かれた光ファイバ素線部２２を挿入保持するようにしたものである。
更に、キャピラリ２９の露呈部端面は光ファイバ素線部２２の光軸方向に直交する面でもよいが、本例では、アイソレーション機能を確保しつつ反射戻り光の影響を抑えるという観点から、直交する面に対して予め決められた角度θ（例えば０＜θ≦８°）だけ傾斜した傾斜面３１を有している。
ここで、接続部品２５は、金属製（例えばステンレス製）のフェルール２６の貫通孔２７内に外被で保護された光ファイバ２１を挿入装着し、このフェルール２６の貫通孔２７の出口側には段付き孔部２８を形成すると共に、この段付き孔部２８にはセラミックス製（例えばジルコニア製）の円筒状の小径フェルールからなるキャピラリ２９を嵌め込んで保持し、更に、キャピラリ２９の一端部をフェルール２６の段付き孔部２８から突出するように露呈させ、かつ、キャピラリ２９の貫通孔３０内には光ファイバ２１の外被が取り除かれた光ファイバ素線部２２を挿入保持するようにしたものである。
更に、キャピラリ２９の露呈部端面は光ファイバ素線部２２の光軸方向に直交する面でもよいが、本例では、アイソレーション機能を確保しつつ反射戻り光の影響を抑えるという観点から、直交する面に対して予め決められた角度θ（例えば０＜θ≦８°）だけ傾斜した傾斜面３１を有している。
【0027】
＜光アイソレータ＞
光アイソレータ１０は、図２（ａ）に示すように、接続部品２５の傾斜面３１に所定構造の光学素子１を図示外の接着剤を用いて直接的に貼り付けると共に、この光学素子１の周囲には磁石１１（本例では永久磁石１１ａ）を配置するようにしたものである。
光アイソレータ１０は、図２（ａ）に示すように、接続部品２５の傾斜面３１に所定構造の光学素子１を図示外の接着剤を用いて直接的に貼り付けると共に、この光学素子１の周囲には磁石１１（本例では永久磁石１１ａ）を配置するようにしたものである。
【0028】
－光学素子の構成例－
図２（ｂ）は本実施の形態で用いられる光学素子１の一例を示す。
同図において、光学素子１は、偏波依存型光アイソレータ１０で使用されるものであって、ファラデー回転子２と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二枚の偏光子４０（具体的には４０ａ，４０ｂ）とを含む光学要素からなっており、本例では、各光学要素が積層されて光学要素積層体５として構成され、光学要素積層体５のうち一方の偏光子４０ａが接続部品２５の傾斜面３１に接着固定されている。
本例において、ファラデー回転子２は例えば磁気光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜からなり、また、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）は本例では偏光ガラス板からなり、偏光方向が相互に予め決められた角度、例えば４５°傾斜するように配置されている。そして、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）はファラデー回転子２を挟み込み、図示外の接着剤（例えばエポキシ接着剤）を介在して積層される。そして、光学素子１の周囲に配置された永久磁石１１ａによりファラデー回転子２には磁場が作用し、ファラデー回転子２を通過する光を偏光させるようになっている。
図２（ｂ）は本実施の形態で用いられる光学素子１の一例を示す。
同図において、光学素子１は、偏波依存型光アイソレータ１０で使用されるものであって、ファラデー回転子２と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二枚の偏光子４０（具体的には４０ａ，４０ｂ）とを含む光学要素からなっており、本例では、各光学要素が積層されて光学要素積層体５として構成され、光学要素積層体５のうち一方の偏光子４０ａが接続部品２５の傾斜面３１に接着固定されている。
本例において、ファラデー回転子２は例えば磁気光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜からなり、また、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）は本例では偏光ガラス板からなり、偏光方向が相互に予め決められた角度、例えば４５°傾斜するように配置されている。そして、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）はファラデー回転子２を挟み込み、図示外の接着剤（例えばエポキシ接着剤）を介在して積層される。そして、光学素子１の周囲に配置された永久磁石１１ａによりファラデー回転子２には磁場が作用し、ファラデー回転子２を通過する光を偏光させるようになっている。
【0029】
そして、本実施の形態では、ファラデー回転子２の両面には、各偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）との接合面での反射を防止するために対接着剤用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成される。また、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）のファラデー回転子２との接合面にも対接着剤用のＡＲコート６０が形成されている。
更に、本例では、光入射側に位置する一方の偏光子４０ａの光入射側面には、接合先の材料に合わせて、対接着剤用のＡＲコート６０が形成されており、また、光出射側に位置する他方の偏光子４０ｂの光出射側面には、対空気層用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成されている。
本例において、ＡＲコート６０は反射防止膜７（図１参照）に相当するものであり、例えば図３（ａ）に示すように、通常は高屈折率膜６０ｕと低屈折率膜６０ｄとを重ねることで、光の干渉特性から反射率を抑える構成が用いられる。ここで、ＡＲコート６０の段数、膜厚、屈折率については接合条件を踏まえて適宜選定する必要があり、例えば図３（ａ）では、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄを二段構成（ここでいう段数は高屈折率膜と低屈折率膜とを一セットとした場合のセット数に相当）にしているが、これに限られるものではなく、例えば図３（ｂ）に示すように、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの段数を重ねる程、広い波長帯域での反射防止機能を実現することが可能である。
また、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの各膜厚に対して遮断特性が敏感であることから、通常は四段、五段構成で波長帯域幅に余裕を持たせたＡＲコート６０を使用するようにすればよい。但し、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの段数を増やせば、それだけ製造コストが上昇するため、過度に段数を上げることは得策ではない。
また、通常のＡＲコート材料は所謂絶縁体である。このため、水に対する接触角を大きくする被膜を付すなど非常に薄い有機膜を塗布して帯電防止対策を行う場合がある。これについては対指紋性を高めるためにも役立っている。
更に、本例では、光入射側に位置する一方の偏光子４０ａの光入射側面には、接合先の材料に合わせて、対接着剤用のＡＲコート６０が形成されており、また、光出射側に位置する他方の偏光子４０ｂの光出射側面には、対空気層用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成されている。
本例において、ＡＲコート６０は反射防止膜７（図１参照）に相当するものであり、例えば図３（ａ）に示すように、通常は高屈折率膜６０ｕと低屈折率膜６０ｄとを重ねることで、光の干渉特性から反射率を抑える構成が用いられる。ここで、ＡＲコート６０の段数、膜厚、屈折率については接合条件を踏まえて適宜選定する必要があり、例えば図３（ａ）では、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄを二段構成（ここでいう段数は高屈折率膜と低屈折率膜とを一セットとした場合のセット数に相当）にしているが、これに限られるものではなく、例えば図３（ｂ）に示すように、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの段数を重ねる程、広い波長帯域での反射防止機能を実現することが可能である。
また、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの各膜厚に対して遮断特性が敏感であることから、通常は四段、五段構成で波長帯域幅に余裕を持たせたＡＲコート６０を使用するようにすればよい。但し、高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄの段数を増やせば、それだけ製造コストが上昇するため、過度に段数を上げることは得策ではない。
また、通常のＡＲコート材料は所謂絶縁体である。このため、水に対する接触角を大きくする被膜を付すなど非常に薄い有機膜を塗布して帯電防止対策を行う場合がある。これについては対指紋性を高めるためにも役立っている。
【0030】
特に、本例では、図２（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、光学要素積層体５の光軸が通る両側面のＡＲコート６０は、その最外表面を構成する高屈折率膜６０ｕが透明導電膜７０として兼用されている。
ここで、透明導電膜７０として適用可能な材料について検討する。
材料として、絶縁材料であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、及び、導電材料であるＩＴＯ（１０ｗｔ．％ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（１ｗｔ．％ＳｎＯ２）、ＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）、ＩＷＯ（１．０ｗｔ．％ＷＯ３）、ＩＴｉＯ（１．０ｗｔ．％ＴｉＯ２）について、評価したところ、以下に示す表１の結果が得られた。
ここで、透明導電膜７０として適用可能な材料について検討する。
材料として、絶縁材料であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、及び、導電材料であるＩＴＯ（１０ｗｔ．％ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（１ｗｔ．％ＳｎＯ２）、ＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）、ＩＷＯ（１．０ｗｔ．％ＷＯ３）、ＩＴｉＯ（１．０ｗｔ．％ＴｉＯ２）について、評価したところ、以下に示す表１の結果が得られた。
【0031】
【表1】
【0032】
評価方法として、各材料について、波長域λ＝６００～２０００ｎｍ）において、透過率、体積抵抗率及び屈折率について測定した。
ここで、透過率については紫外可視赤外分光光度計Ｖ－５７０（日本分光（株）製）で測定した。また、体積抵抗率については、ロレスタＡＰ（（株）三菱化学アナリテック製）を用い四端子法で測定した。更に、屈折率については、エリプソメータＭ－２４０（日本分光（株）製）で測定した。
尚、透過率については９０％以上を○、７０～９０％を△、７０％未満を×とした。また、総合評価については、透過率、体積抵抗率及び屈折率を総合的に見て評価したものである。
表１によれば、透明導電膜としては、市場で最も有名かつ利用されているのはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜がある。これは、可視域が透明であり、結晶化することで９０％以上の高い透過率を有している。しかしながら、光アイソレータで使用されるような波長域（赤外波長域）では不透明であるため、使われることはない。このため、透明導電膜７０としては、ＩＣＯやＩＷＯ、ＩＴｉＯといった高キャリア移動度特性を有する材料が適していることが理解される。これらの材料を用いた透明導電膜７０は、赤外波長域まで透明であり、光通信用の波長域と合致する。
また、透明導電膜７０の透明性は透過率で評価するようにすればよい。ＡＲコート６０は幾つもの光学膜（高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄ）を積層してなるため、各層の透明度が重要である。ゆえに、透明導電膜７０の透明性は、光通信や光センサ、ファイバレーザ等のアプリケーションで利用される波長域λが６００～２０００ｎｍ域の範囲で、透過率が８０％以上であることが好ましく、特に透過率９０％以上がより好ましい。
ここで、透過率については紫外可視赤外分光光度計Ｖ－５７０（日本分光（株）製）で測定した。また、体積抵抗率については、ロレスタＡＰ（（株）三菱化学アナリテック製）を用い四端子法で測定した。更に、屈折率については、エリプソメータＭ－２４０（日本分光（株）製）で測定した。
尚、透過率については９０％以上を○、７０～９０％を△、７０％未満を×とした。また、総合評価については、透過率、体積抵抗率及び屈折率を総合的に見て評価したものである。
表１によれば、透明導電膜としては、市場で最も有名かつ利用されているのはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜がある。これは、可視域が透明であり、結晶化することで９０％以上の高い透過率を有している。しかしながら、光アイソレータで使用されるような波長域（赤外波長域）では不透明であるため、使われることはない。このため、透明導電膜７０としては、ＩＣＯやＩＷＯ、ＩＴｉＯといった高キャリア移動度特性を有する材料が適していることが理解される。これらの材料を用いた透明導電膜７０は、赤外波長域まで透明であり、光通信用の波長域と合致する。
また、透明導電膜７０の透明性は透過率で評価するようにすればよい。ＡＲコート６０は幾つもの光学膜（高屈折率膜６０ｕ、低屈折率膜６０ｄ）を積層してなるため、各層の透明度が重要である。ゆえに、透明導電膜７０の透明性は、光通信や光センサ、ファイバレーザ等のアプリケーションで利用される波長域λが６００～２０００ｎｍ域の範囲で、透過率が８０％以上であることが好ましく、特に透過率９０％以上がより好ましい。
【0033】
また、透明導電膜７０の導電性は体積抵抗率又は表面抵抗率で評価するようにすればよい。一般に、表面抵抗率が１０５Ω/□以下が導電膜、１０５～１０９Ω／□が帯電防止性が高いとされるが、ＡＲコート６０にする場合の膜厚はナノメートルオーダーとなることから、体積抵抗率が１Ω・ｍ以下であることが好ましく、特に、体積抵抗率が１×１０－４Ω・ｍ以下であればより好ましい。
また、透明導電膜７０の屈折率は、光アイソレータ用ＡＲコート６０の膜構成材料から、偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）の母材であるＳｉＯ２と同等か、或いは比較して高屈折率であることが望まれる。前者には工業的に有望な材料はなく、後者には屈折率差が大きいほど膜厚を抑えることが可能であり有利である。そこで、屈折率は、１．７以上が好ましい。この屈折率は、偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）の材料であるガラス（１．５）に対して屈折率差が０．２以上であるが、屈折率差が０．３以上確保できる１．８以上であれば、より好ましい。
また、透明導電膜７０の屈折率は、光アイソレータ用ＡＲコート６０の膜構成材料から、偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）の母材であるＳｉＯ２と同等か、或いは比較して高屈折率であることが望まれる。前者には工業的に有望な材料はなく、後者には屈折率差が大きいほど膜厚を抑えることが可能であり有利である。そこで、屈折率は、１．７以上が好ましい。この屈折率は、偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）の材料であるガラス（１．５）に対して屈折率差が０．２以上であるが、屈折率差が０．３以上確保できる１．８以上であれば、より好ましい。
【0034】
このように、本例の光学素子１によれば、光学素子１の光軸が通る最外表面に前述した透明導電膜７０が形成されているため、光アイソレータ１０の特性に影響を与えずに、空気層に直接露出する光学素子１の最外表面に導電性を具備させることが可能である。このため、光学素子１の最外表面が空気層に晒されたとしても、光学素子１の最外表面は帯電防止されていることから、ダストや水蒸気等は光学素子１の最外表面には付着し難い。このとき、透明導電膜７０を形成することで、透明導電膜７０を形成しない場合に比べて、光学素子１の光軸が通る最外表面では水に対する接触角を大きくすることが可能であり、その分、水分の付着は抑えられる。
【0035】
◎変形の形態１
実施の形態１では、透明導電膜７０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、光学素子１の光軸が通る外表面に形成されたＡＲコート６０の最外表面に位置する高屈折率膜６０ｕを兼用して構成されているが、これに限られるものではなく、例えば図３（ｃ）に示すように、ＡＲコート６０の外表面に別途透明導電膜７０を形成するようにしてもよいことは勿論である。
本例では、透明導電膜７０を成膜するに当たって、ＡＲコート６０と物理的に切り離して間に空気層を介在させると、ＡＲコート６０の干渉条件が狂うことから、ＡＲコート６０とは切り離さずにＡＲコート６０の高屈折率膜６０ｕと同じ屈折率を持つ透明導電膜７０を積層する等、ＡＲコート６０の反射防止機能を妨げない範囲で適宜構成することが必要である。
実施の形態１では、透明導電膜７０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、光学素子１の光軸が通る外表面に形成されたＡＲコート６０の最外表面に位置する高屈折率膜６０ｕを兼用して構成されているが、これに限られるものではなく、例えば図３（ｃ）に示すように、ＡＲコート６０の外表面に別途透明導電膜７０を形成するようにしてもよいことは勿論である。
本例では、透明導電膜７０を成膜するに当たって、ＡＲコート６０と物理的に切り離して間に空気層を介在させると、ＡＲコート６０の干渉条件が狂うことから、ＡＲコート６０とは切り離さずにＡＲコート６０の高屈折率膜６０ｕと同じ屈折率を持つ透明導電膜７０を積層する等、ＡＲコート６０の反射防止機能を妨げない範囲で適宜構成することが必要である。
【0036】
－光学素子の製造方法－
次に、本実施の形態で用いられる光学素子１の製造方法について図４及び図５を用いて説明する。
本実施の形態において、光学素子１の製造方法は、光学素子１を細分化する上で必要な光学要素基板として、本例では、ファラデー回転子基板８２と二枚の偏光子基板８３（具体的には８３ａ，８３ｂ）とを用意し、ファラデー回転子基板８２とこれを挟む二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）との間に接着剤８５を塗布し、ファラデー回転子基板８２が二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）の間に挟み込まれるように接着剤８５で接着し、ファラデー回転子基板８２と偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）とが貼り合わされた光学要素積層基板９０を作製する積層基板作製工程（図４（ａ）参照）と、積層基板作製工程で作製された光学要素積層基板９０を第１の切断方向Ｘ及びこれに直交する第２の切断方向Ｙに沿って予め決められたサイズの光学要素積層体５として切断し、個別の光学素子１とする光学素子切断工程（図４（ｂ）参照）とを有している。
次に、本実施の形態で用いられる光学素子１の製造方法について図４及び図５を用いて説明する。
本実施の形態において、光学素子１の製造方法は、光学素子１を細分化する上で必要な光学要素基板として、本例では、ファラデー回転子基板８２と二枚の偏光子基板８３（具体的には８３ａ，８３ｂ）とを用意し、ファラデー回転子基板８２とこれを挟む二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）との間に接着剤８５を塗布し、ファラデー回転子基板８２が二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）の間に挟み込まれるように接着剤８５で接着し、ファラデー回転子基板８２と偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）とが貼り合わされた光学要素積層基板９０を作製する積層基板作製工程（図４（ａ）参照）と、積層基板作製工程で作製された光学要素積層基板９０を第１の切断方向Ｘ及びこれに直交する第２の切断方向Ｙに沿って予め決められたサイズの光学要素積層体５として切断し、個別の光学素子１とする光学素子切断工程（図４（ｂ）参照）とを有している。
【0037】
そして、本例においては、積層基板作製工程は、各光学要素基板を積層する前の段階で、各光学要素基板（ファラデー回転子基板８２、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ））に対して反射防止処理、表面導電処理を実施するようにしたものである。
この点について補足すると、先ず、図５（ａ）に示すように、各光学要素基板として、ファラデー回転子基板８２と二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）とを用意した後、図５（ｂ）に示すように、ファラデー回転子基板８２の両面、及び、各偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）の両面にＡＲコート６０を成膜し、更に、図５（ｃ）に示すように、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のうちファラデー回転子基板８２とは反対側に位置するＡＲコート６０の外表面に透明導電膜７０を成膜するようにすればよい。
この点について補足すると、先ず、図５（ａ）に示すように、各光学要素基板として、ファラデー回転子基板８２と二枚の偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）とを用意した後、図５（ｂ）に示すように、ファラデー回転子基板８２の両面、及び、各偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）の両面にＡＲコート６０を成膜し、更に、図５（ｃ）に示すように、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のうちファラデー回転子基板８２とは反対側に位置するＡＲコート６０の外表面に透明導電膜７０を成膜するようにすればよい。
【0038】
本例において、ＡＲコート６０を成膜する方法としては、真空蒸着やスパッタリング、ウェットコーティングなど様々な手法があるが、光学要素基板（ファラデー回転子基板８２、偏光子基板８３）の種類や性能（低反射率）により適宜選択され、一般的には真空蒸着法が適用される。
そして、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のＡＲコート６０の最表層に透明導電膜７０を成膜する。この透明導電膜７０の成膜方法としては適宜選定して差し支えないが、反応性プラズマ蒸着法、特にイオンアシスト蒸着法が好ましい。このイオンアシスト蒸着法は、 図５（ｄ）に示すように、真空チャンバ１００内の基板ホルダ１０１に透明導電膜７０の成膜対象である偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）を保持する一方、真空チャンバ１００内にＡｒ等の不活性ガスのイオン源１０２、及び、透明導電膜材料である成膜ターゲット１０４の蒸発源１０３を設置し、運動エネルギの大きい不活性ガスをイオン化して成膜ターゲット１０４にぶつけ、反跳した被成膜粒子から成膜ターゲット１０４の被成膜粒子を蒸発させ、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のＡＲコート６０の最表層に透明導電膜７０として成膜するようにしたものである。
そして、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のＡＲコート６０の最表層に透明導電膜７０を成膜する。この透明導電膜７０の成膜方法としては適宜選定して差し支えないが、反応性プラズマ蒸着法、特にイオンアシスト蒸着法が好ましい。このイオンアシスト蒸着法は、 図５（ｄ）に示すように、真空チャンバ１００内の基板ホルダ１０１に透明導電膜７０の成膜対象である偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）を保持する一方、真空チャンバ１００内にＡｒ等の不活性ガスのイオン源１０２、及び、透明導電膜材料である成膜ターゲット１０４の蒸発源１０３を設置し、運動エネルギの大きい不活性ガスをイオン化して成膜ターゲット１０４にぶつけ、反跳した被成膜粒子から成膜ターゲット１０４の被成膜粒子を蒸発させ、偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）のＡＲコート６０の最表層に透明導電膜７０として成膜するようにしたものである。
【0039】
この種のイオンアシスト蒸着法によれば、成膜ターゲット１０４として高融点の材料を成膜することが可能になり、また、膜の緻密性が高く、運動エネルギが高いことから、被成膜粒子が偏光子基板８３（８３ａ，８３ｂ）側へと食い込んで剥がれ難いという性質が得られる。ゆえに、本手法は、酸化物を含む材料系における透明導電膜７０（あるいはＡＲコート６０）の製法として適している。
このときの透明導電膜７０の厚みは、各材料の屈折率により最低反射となる数値に調整されている。例えば、光通信１．３μｍ波長帯の光アイソレータに適用する場合には、偏光子へ例えば三層構成のＡＲコート６０を付与するが、光入射側が空気層（屈折率１）、光出射側に偏光子（ガラスが母材）となるＡＲコート６０であれば、ＩＣＯを適用する場合、屈折率は、１．８～２．２であり、光入射側のＩＣＯ膜厚をおよそ５０ｍｍに調整する。また、ＩＴｉＯの場合も、屈折率は、１．７～２．１であり、同様な厚み調整を行うようにすればよい。
このときの透明導電膜７０の厚みは、各材料の屈折率により最低反射となる数値に調整されている。例えば、光通信１．３μｍ波長帯の光アイソレータに適用する場合には、偏光子へ例えば三層構成のＡＲコート６０を付与するが、光入射側が空気層（屈折率１）、光出射側に偏光子（ガラスが母材）となるＡＲコート６０であれば、ＩＣＯを適用する場合、屈折率は、１．８～２．２であり、光入射側のＩＣＯ膜厚をおよそ５０ｍｍに調整する。また、ＩＴｉＯの場合も、屈折率は、１．７～２．１であり、同様な厚み調整を行うようにすればよい。
【0040】
◎比較の形態１
次に、実施の形態１に係る光学素子１の性能を評価する上で、比較の形態１に係る光学素子１’について説明する。
図６（ａ）は比較の形態１に係る光学素子１’の要部を示す説明図である。
同図において、光学素子１’は、ファラデー回転子２（本例では磁性光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜）と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）とを接着剤で接合し、光学要素積層体として構成したものである。
そして、本例では、ファラデー回転子２の両面には、各偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）との接合面での反射を防止するために対接着剤用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成される。また、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）のファラデー回転子２との接合面にも対接着剤用のＡＲコート６０が形成されている。
更に、本例では、光入射側に位置する一方の偏光子４０ａの光入射側面には、接合先の材料に合わせて、対接着剤用のＡＲコート６０が形成されており、また、光出射側に位置する他方の偏光子４０ｂの光出射側面には、対空気層用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成されている。
本例において、ＡＲコート６０は、図６（ｂ）に示すように、通常は高屈折率膜６０ｕと低屈折率膜６０ｄとを重ねることで、光の干渉特性から反射率を抑える構成が用いられるが、実施の形態１とは異なり、光学素子１の光軸が通る両側に位置するＡＲコート６０の最表層は、透明導電膜を有しておらず、絶縁体からなる高屈折率膜６０ｕで構成されている。
このような比較の形態１に係る光学素子１’によれば、光学素子１’の光軸が通る外表面のうち空気層に直接露出する面は、非導電性であることから、帯電によりダストや水蒸気が付着し易く、また、それを清掃する際に拭き取り難いという懸念がある。
次に、実施の形態１に係る光学素子１の性能を評価する上で、比較の形態１に係る光学素子１’について説明する。
図６（ａ）は比較の形態１に係る光学素子１’の要部を示す説明図である。
同図において、光学素子１’は、ファラデー回転子２（本例では磁性光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜）と、ファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）とを接着剤で接合し、光学要素積層体として構成したものである。
そして、本例では、ファラデー回転子２の両面には、各偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）との接合面での反射を防止するために対接着剤用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成される。また、二枚の偏光子４０（４０ａ，４０ｂ）のファラデー回転子２との接合面にも対接着剤用のＡＲコート６０が形成されている。
更に、本例では、光入射側に位置する一方の偏光子４０ａの光入射側面には、接合先の材料に合わせて、対接着剤用のＡＲコート６０が形成されており、また、光出射側に位置する他方の偏光子４０ｂの光出射側面には、対空気層用に屈折率を調整したＡＲコート６０が形成されている。
本例において、ＡＲコート６０は、図６（ｂ）に示すように、通常は高屈折率膜６０ｕと低屈折率膜６０ｄとを重ねることで、光の干渉特性から反射率を抑える構成が用いられるが、実施の形態１とは異なり、光学素子１の光軸が通る両側に位置するＡＲコート６０の最表層は、透明導電膜を有しておらず、絶縁体からなる高屈折率膜６０ｕで構成されている。
このような比較の形態１に係る光学素子１’によれば、光学素子１’の光軸が通る外表面のうち空気層に直接露出する面は、非導電性であることから、帯電によりダストや水蒸気が付着し易く、また、それを清掃する際に拭き取り難いという懸念がある。
【0041】
◎実施の形態２
図７（ａ）は実施の形態２に係る光学素子の要部を示す。
同図において、光学素子１は、実施の形態１と同様に、偏波依存型光アイソレータに使用されるものであって、二つのファラデー回転子２（具体的には２ａ，２ｂ）と、各ファラデー回転子２（２ａ，２ｂ）を挟むように配置される三つの偏光子４０（具体的には４０ａ～４０ｃ）とを図示外の接着剤を介して積層し、光学要素積層体５として構成したものである。
そして、本例では、ファラデー回転子２（２ａ，２ｂ）と偏光子４０（４０ａ～４０ｃ）との接合面には夫々対接着剤用のＡＲコート６０が形成され、更に、光学要素積層体５の光軸が通る偏光子４０（４０ａ，４０ｃ）の外表面にはＡＲコート６０が形成されると共に、このＡＲコート６０の最表層には透明導電膜７０が形成されている。
図７（ａ）は実施の形態２に係る光学素子の要部を示す。
同図において、光学素子１は、実施の形態１と同様に、偏波依存型光アイソレータに使用されるものであって、二つのファラデー回転子２（具体的には２ａ，２ｂ）と、各ファラデー回転子２（２ａ，２ｂ）を挟むように配置される三つの偏光子４０（具体的には４０ａ～４０ｃ）とを図示外の接着剤を介して積層し、光学要素積層体５として構成したものである。
そして、本例では、ファラデー回転子２（２ａ，２ｂ）と偏光子４０（４０ａ～４０ｃ）との接合面には夫々対接着剤用のＡＲコート６０が形成され、更に、光学要素積層体５の光軸が通る偏光子４０（４０ａ，４０ｃ）の外表面にはＡＲコート６０が形成されると共に、このＡＲコート６０の最表層には透明導電膜７０が形成されている。
【0042】
本実施の形態に係る光学素子１によれば、偏光子４０（４０ａ～４０ｃ）の偏光方向及びファラデー回転子２（２ａ，２ｂ）のファラデー角度を適切に選定することで、光アイソレータとして使用することが可能である。
このとき、実施の形態１と同様に、光学素子１の光軸が通る最外表面の少なくとも一方は空気層に直接露出することになるが、空気層に晒されている光学素子１の最外表面は透明導電膜７０で被覆されていることから、空気中のダストや水蒸気が光学素子１の最外表面には付着し難く、空気層に直接露出する光学素子１の外表面がダストや水蒸気によって汚れる懸念は抑制される。
このとき、実施の形態１と同様に、光学素子１の光軸が通る最外表面の少なくとも一方は空気層に直接露出することになるが、空気層に晒されている光学素子１の最外表面は透明導電膜７０で被覆されていることから、空気中のダストや水蒸気が光学素子１の最外表面には付着し難く、空気層に直接露出する光学素子１の外表面がダストや水蒸気によって汚れる懸念は抑制される。
【0043】
◎実施の形態３
図８（ａ）は実施の形態３に係る光学素子の要部を示す。
同図において、光学素子１は、実施の形態１，２と異なり、偏波無依存型光アイソレータに使用されるものであって、ファラデー回転子２と、このファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二つの複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）と、１／２波長板１２０とを図示外の接着剤を介して積層し、光学要素積層体５として構成したものである。
ここで、複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）は例えばルチル（ＴｉＯ２）結晶で構成され、ファラデー回転子２は実施の形態１と同様に、磁気工学結晶膜（例えば磁性ガーネット結晶膜）で構成される。
そして、本例では、ファラデー回転子２とこれに隣接する複屈折結晶板１１０ｂ及び１／２波長板１２０との接合面には対接着剤用のＡＲコート６０が形成され、更に、光学要素積層体５の光軸が通る複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）の外表面にはＡＲコート６０が形成されると共に、このＡＲコート６０の最表層には透明導電膜７０が形成されている。
図８（ａ）は実施の形態３に係る光学素子の要部を示す。
同図において、光学素子１は、実施の形態１，２と異なり、偏波無依存型光アイソレータに使用されるものであって、ファラデー回転子２と、このファラデー回転子２の光軸方向両側に配置される二つの複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）と、１／２波長板１２０とを図示外の接着剤を介して積層し、光学要素積層体５として構成したものである。
ここで、複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）は例えばルチル（ＴｉＯ２）結晶で構成され、ファラデー回転子２は実施の形態１と同様に、磁気工学結晶膜（例えば磁性ガーネット結晶膜）で構成される。
そして、本例では、ファラデー回転子２とこれに隣接する複屈折結晶板１１０ｂ及び１／２波長板１２０との接合面には対接着剤用のＡＲコート６０が形成され、更に、光学要素積層体５の光軸が通る複屈折結晶板１１０（１１０ａ，１１０ｂ）の外表面にはＡＲコート６０が形成されると共に、このＡＲコート６０の最表層には透明導電膜７０が形成されている。
【0044】
本例において、光入射側に位置する複屈折結晶板１１０ａに入射した光は偏光面が９０°異なる常光線と異常光線とに分かれ、これらの偏光はファラデー回転子２で４５°、１／２波長板１２０で４５°合わせて９０°回転させられ、常光線は異常光線に、異常光線は常光線へと逆になって後段の複屈折結晶板１１０ｂに入射し、合波されて低損失で出射される。
一方、逆方向からの光については、順方向と同じく、光は、複屈折結晶板１１０ｂを通過するときに常光線と異常光線とに分かれて１／２波長板１２０とファラデー回転子２とを通過する。しかし、順方向の場合とは異なり、偏光面は元の状態のままであるため、後段に位置する複屈折結晶板１１０ａで合波されることなく進み、光ファイバ側に再入射される懸念はない。
一方、逆方向からの光については、順方向と同じく、光は、複屈折結晶板１１０ｂを通過するときに常光線と異常光線とに分かれて１／２波長板１２０とファラデー回転子２とを通過する。しかし、順方向の場合とは異なり、偏光面は元の状態のままであるため、後段に位置する複屈折結晶板１１０ａで合波されることなく進み、光ファイバ側に再入射される懸念はない。
【0045】
本実施の形態によれば、光学素子１の光軸が通る最外表面が空気層に直接露出するとしても、空気層に晒されている光学素子１の最外表面は透明導電膜７０で被覆されていることから、空気中のダストや水蒸気が光学素子１の最外表面には付着し難く、空気層に直接露出する光学素子１の外表面がダストや水蒸気によって汚れる懸念は抑制される。
【実施例0046】
◎実施例１
実施例１に係る光アイソレータは、実施の形態１に係る光学素子（図２（ｂ）による一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例２
実施例２に係る光アイソレータは、実施例１と略同様であるが、実施例１と異なり、ＡＲコートの最表層をＩＷＯ（１．０ｗｔ．％ＷＯ３）の透明導電膜で構成した。
◎実施例３
実施例３に係る光アイソレータは、実施例１と略同様であるが、実施例１と異なり、ＡＲコートの最表層をＩＴｉＯ（１．０ｗｔ．％ＴｉＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例４
実施例４に係る光アイソレータは、実施の形態２に係る光学素子（図７（ａ）による二枚のファラデー回転子、三枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例５
実施例５に係る光アイソレータは、実施の形態３に係る光学素子（図８（ａ）による一枚のファラデー回転子、二枚の複屈折結晶板、１/２波長板）を使用した偏波無依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
実施例１に係る光アイソレータは、実施の形態１に係る光学素子（図２（ｂ）による一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例２
実施例２に係る光アイソレータは、実施例１と略同様であるが、実施例１と異なり、ＡＲコートの最表層をＩＷＯ（１．０ｗｔ．％ＷＯ３）の透明導電膜で構成した。
◎実施例３
実施例３に係る光アイソレータは、実施例１と略同様であるが、実施例１と異なり、ＡＲコートの最表層をＩＴｉＯ（１．０ｗｔ．％ＴｉＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例４
実施例４に係る光アイソレータは、実施の形態２に係る光学素子（図７（ａ）による二枚のファラデー回転子、三枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎実施例５
実施例５に係る光アイソレータは、実施の形態３に係る光学素子（図８（ａ）による一枚のファラデー回転子、二枚の複屈折結晶板、１/２波長板）を使用した偏波無依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＩＣＯ（０．５ｗｔ．％ＣｅＯ２）の透明導電膜で構成した。
【0047】
◎比較例１
比較例１に係る光アイソレータは、実施例１と略同様に、一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであるが、ＡＲコートの最表層をＩＴＯ（１．０ｗｔ．％ＳｎＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎比較例２
比較例２に係る光アイソレータは、実施例１と略同様に、一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであるが、ＡＲコートの最表層をＩＴＯ（１０ｗｔ．％ＳｎＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎比較例３
比較例３に係る光アイソレータでは、比較の形態１に係る光学素子（図６（ａ）による一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＴｉＯ２の透明導電膜で構成した。
比較例１に係る光アイソレータは、実施例１と略同様に、一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであるが、ＡＲコートの最表層をＩＴＯ（１．０ｗｔ．％ＳｎＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎比較例２
比較例２に係る光アイソレータは、実施例１と略同様に、一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであるが、ＡＲコートの最表層をＩＴＯ（１０ｗｔ．％ＳｎＯ２）の透明導電膜で構成した。
◎比較例３
比較例３に係る光アイソレータでは、比較の形態１に係る光学素子（図６（ａ）による一枚のファラデー回転子、二枚の偏光子）を使用した偏波依存型光アイソレータであり、ＡＲコートの最表層をＴｉＯ２の透明導電膜で構成した。
【0048】
実施例１～５及び比較例１～３の光アイソレータについて性能評価する。
本例において、性能評価項目としては、以下の五項目で行った。
（１）表面抵抗率
表面抵抗率は、光アイソレータ用のチップ（光学素子）に加工する前の母材料（サイズ：１１ｍｍ×１１ｍｍ）で、四点接触式表面抵抗率測定器によって測定した。各材料の膜厚は、屈折率により最低反射となる数値に調整している。
（２）ＩＬ（Insertion lossの略）
ＩＬは光学素子を通過する光量の挿入損失を示し、例えば指定波長のＬＥＤ光源からのレーザ光を、光アイソレータ用のチップに透過させてパワーメータに入る光量と、光アイソレータ用のチップを通さず直接パワーメータに入った光量の差から算出した。光アイソレータとしては、少なくとも０．３ｄＢ未満に抑える必要がある。
（３）帯電防止
帯電防止は、表面抵抗計（ロレスタＡＰ）で評価した。◎は１０５以下、〇は１０９以下、×は１０１２以上の基準で評価した。
（４）対潮解性
対潮解性は、高温高湿度環境での長期暴露による湿潤を評価するものである。◎は外観変化なし、〇は外観変化あるが、使用上問題なし、×は有効径範囲内に湿潤あり使用不可の基準で評価した。
（５）総合評価
総合評価は、前述した表１の評価及び上記四項目を考慮し評価した。◎は四項目全ての特性が適正で使用可、×は表１の評価及び四項目のいずれかが不適正で使用不可の基準で評価した。
評価結果を以下の表２に示す。
本例において、性能評価項目としては、以下の五項目で行った。
（１）表面抵抗率
表面抵抗率は、光アイソレータ用のチップ（光学素子）に加工する前の母材料（サイズ：１１ｍｍ×１１ｍｍ）で、四点接触式表面抵抗率測定器によって測定した。各材料の膜厚は、屈折率により最低反射となる数値に調整している。
（２）ＩＬ（Insertion lossの略）
ＩＬは光学素子を通過する光量の挿入損失を示し、例えば指定波長のＬＥＤ光源からのレーザ光を、光アイソレータ用のチップに透過させてパワーメータに入る光量と、光アイソレータ用のチップを通さず直接パワーメータに入った光量の差から算出した。光アイソレータとしては、少なくとも０．３ｄＢ未満に抑える必要がある。
（３）帯電防止
帯電防止は、表面抵抗計（ロレスタＡＰ）で評価した。◎は１０５以下、〇は１０９以下、×は１０１２以上の基準で評価した。
（４）対潮解性
対潮解性は、高温高湿度環境での長期暴露による湿潤を評価するものである。◎は外観変化なし、〇は外観変化あるが、使用上問題なし、×は有効径範囲内に湿潤あり使用不可の基準で評価した。
（５）総合評価
総合評価は、前述した表１の評価及び上記四項目を考慮し評価した。◎は四項目全ての特性が適正で使用可、×は表１の評価及び四項目のいずれかが不適正で使用不可の基準で評価した。
評価結果を以下の表２に示す。
【0049】
【表2】
【0050】
表２によれば、実施例１は、光学素子のＡＲコートの最表層が導電性を有するために帯電防止効果が発現している。
実施例２～５は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現している。
これに対し、比較例１は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現しているが、ＩＬ（挿入損失）が許容範囲内ではあるものの、実施例１～３に比べて若干低下する。但し、比較例１は、表面抵抗が大きく、前述した表１に示すように、光通信で使用される波長域において透明性が悪いことから、光アイソレータとしての適用性が低い。
比較例２は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現しているが、ＩＬ（挿入損失）が許容範囲外まで増加しており、適用不可となる。
比較例３は、ＡＲコートの最表層が導電性を有しないため帯電防止効果が得られない。
実施例２～５は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現している。
これに対し、比較例１は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現しているが、ＩＬ（挿入損失）が許容範囲内ではあるものの、実施例１～３に比べて若干低下する。但し、比較例１は、表面抵抗が大きく、前述した表１に示すように、光通信で使用される波長域において透明性が悪いことから、光アイソレータとしての適用性が低い。
比較例２は、実施例１と略同様に、帯電防止効果が発現しているが、ＩＬ（挿入損失）が許容範囲外まで増加しており、適用不可となる。
比較例３は、ＡＲコートの最表層が導電性を有しないため帯電防止効果が得られない。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明の光アイソレータは、光学素子の光軸が通る外表面のうち少なくとも空気層に直接露出する面に透明導電膜を形成することで、光学素子の光軸が通る外表面が空気中のダストや水蒸気に晒されたとしても、洗浄性や潤滑性を高めることが可能であり、超小型化が進む光アイソレータの分野において、光アイソレータに組み込まれた光学素子に対し、メンテナンスフリー化を実現する上で有効である。
【符号の説明】
【0052】
１ 光学素子
１’ 光学素子
２（２ａ，２ｂ） ファラデー回転子
３（３ａ，３ｂ） 偏光案内要素
５ 光学要素積層体
６ 透明導電膜
７ 反射防止膜
１０ 光アイソレータ
１１ 磁石
１１ａ 永久磁石
１２ 光伝送装置
１３ 光学部品
２０ 光レセプタクル
２１ 光ファイバ
２２ 光ファイバ素線部
２５ 接続部品
２６ フェルール
２７ 貫通孔
２８ 段付き孔部
２９ キャピラリ
３０ 貫通孔
３１ 傾斜面
４０（４０ａ～４０ｃ） 偏光子
６０ ＡＲコート
６０ｕ 高屈折率膜
６０ｄ 低屈折率膜
７０ 透明導電膜
８２ ファラデー回転子基板
８３（８３ａ，８３ｂ） 偏光子基板
８５ 接着剤
９０ 光学要素積層基板
１００ 真空チャンバ
１０１ 基板ホルダ
１０２ イオン源
１０３ 蒸発源
１０４ 成膜ターゲット
１１０（１１０ａ，１１０ｂ） 複屈折結晶板
１２０ １／２波長板
Ｂｍ 光
Ｘ 第１の切断方向
Ｙ 第２の切断方向
１’ 光学素子
２（２ａ，２ｂ） ファラデー回転子
３（３ａ，３ｂ） 偏光案内要素
５ 光学要素積層体
６ 透明導電膜
７ 反射防止膜
１０ 光アイソレータ
１１ 磁石
１１ａ 永久磁石
１２ 光伝送装置
１３ 光学部品
２０ 光レセプタクル
２１ 光ファイバ
２２ 光ファイバ素線部
２５ 接続部品
２６ フェルール
２７ 貫通孔
２８ 段付き孔部
２９ キャピラリ
３０ 貫通孔
３１ 傾斜面
４０（４０ａ～４０ｃ） 偏光子
６０ ＡＲコート
６０ｕ 高屈折率膜
６０ｄ 低屈折率膜
７０ 透明導電膜
８２ ファラデー回転子基板
８３（８３ａ，８３ｂ） 偏光子基板
８５ 接着剤
９０ 光学要素積層基板
１００ 真空チャンバ
１０１ 基板ホルダ
１０２ イオン源
１０３ 蒸発源
１０４ 成膜ターゲット
１１０（１１０ａ，１１０ｂ） 複屈折結晶板
１２０ １／２波長板
Ｂｍ 光
Ｘ 第１の切断方向
Ｙ 第２の切断方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】