JP2004170696A

JP2004170696A - 光フィルタの固定方法

Info

Publication number: JP2004170696A
Application number: JP2002336706A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukuda; 浩二福田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】接着剤を用いず、長期信頼性が優れた光フィルタの固定方法を提供することにある。
【解決手段】筐体４１内に光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定の角度で固定する方法において、フィルタ固定フレーム１内に光フィルタ８６を収納して固定し、他方、筐体４１に光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定角度をなす穴４２を形成しておき、その穴４２に、光フィルタ８６を収納したフィルタ固定フレーム１を挿入して固定する方法である。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体内に光フィルタを光軸に対して所定角度で固定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光フィルタの固定方法は、接着剤を用いて筐体内に光フィルタを光軸に対して所定角度で固定する方法である。
【０００３】
具体的には、図８（ａ）〜（ｆ）に示されるように、まず、カギ状のフィルタ台８１に熱硬化性の接着剤８２を作業者が爪楊枝８３で塗布し（図８（ａ））、接着剤８２を塗布したフィルタ台８１に、スリット８４を有するフィルタ挿入台８５を上方から被せ、そのフィルタ挿入台８５のスリット８４に光フィルタ８６を挿入し（図８（ｂ））、フィルタ台８１上に光フィルタ８６を搭載する。フィルタ挿入台８５全体を接着剤８２の硬化温度以上に加熱し、接着剤８２を硬化させてフィルタ挿入台８５に光フィルタ８６を固定した後、フィルタ挿入台８５を上方へ外すと（図８（ｃ））、図８（ｄ）に示した状態になる。
【０００４】
他方、筐体８７に、光フィルタ８６を光軸Ｌに対して所定角度で固定するためのカギ穴８８を形成しておき、そのカギ穴８８の入口に熱硬化性の接着剤を塗布し、接着剤を塗布したカギ穴８８に光フィルタ８６が固定されたフィルタ台８１を嵌め込む（図８（ｅ））。
【０００５】
その後、筐体８７全体を接着剤の硬化温度以上に加熱し、接着剤を硬化させて筐体８７にフィルタ台８１を固定すると、筐体８７内に光フィルタ８６が光軸Ｌに対して所定角度（例えば、約４５°）で固定される（図８（ｆ））。
【０００６】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２７１７４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、フィルタ台８１と光フィルタ８６の固定およびフィルタ台８１と筐体８７の固定に接着剤を用いているので、特に、光フィルタ８６が光トランシーバなどの光送受信モジュール用の波長合分波フィルタの場合、フィルタサイズが小型であることから、接着剤の塗布量が微量になり、接着剤の塗布量の制御が容易なディスペンサを使用することができず、作業者の手作業によって接着剤を塗布しなければならないという問題がある。
【０００９】
そのため、個々の製品毎に接着剤の塗布量にバラツキが大きく、接着剤の塗布量が多すぎればフィルタ挿入台８５と光フィルタ８６の間に接着剤が流れ込み、光フィルタ８６とフィルタ挿入台８５が接着されてしまう一方、接着剤の塗布量が少なすぎれば、製品完成時に光フィルタ８６とフィルタ台８１間の接着強度が弱くなり、製品の長期信頼性という点で問題になる。
【００１０】
また、フィルタ挿入台８５から光フィルタ８６を外すときに、光フィルタ８６の一部を破損することもあった。したがって、接着剤の塗布量の管理が必要であるという問題もあり、その管理は作業者の勘や器用さに頼るところが非常に大きかった。
【００１１】
さらに、フィルタ台８１を筐体８７に嵌め込んだ後では、どのくらいの接着剤を塗布したのかを外観で検査することは不可能だった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、接着剤を用いず、長期信頼性が優れた光フィルタの固定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、筐体内に光フィルタを光軸に対して所定の角度で固定する方法において、フィルタ固定フレーム内に上記光フィルタを収納して固定し、他方、上記筐体に光軸に対して所定角度をなす穴を形成しておき、その穴に、上記光フィルタを収納したフィルタ固定フレームを挿入して固定する光フィルタの固定方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、上記フィルタ固定フレームは、上記光フィルタが嵌め込まれるケースと、そのケースに重ね合わせられるカバーとからなる請求項１記載の光フィルタの固定方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、上記フィルタ固定フレーム内に上記光フィルタを収納し、その光フィルタを収納した上記ケースと上記カバーとの継ぎ目を溶接して一体化し、上記穴に一体化したフィルタ固定フレームを挿入し、その穴の入口を溶接して上記筐体と一体化する請求項１または２記載の光フィルタの固定方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、上記フィルタ固定フレームと上記穴とは、その穴に上記光フィルタを収納したフィルタ固定フレームを挿入した際、上記光フィルタが光軸に対して所定角度から±２°以内のクリアランスを有するように形成される請求項１〜３いずれかに記載の光フィルタの固定方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るフィルタ固定フレームの組立分解図である。図２は、光フィルタを収納して一体化したフィルタ固定フレームの斜視図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示したフィルタ固定フレームの３Ａ−３Ａ線断面図である。
【００１９】
図１〜図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、本発明に係るフィルタ固定フレーム１は、光フィルタ８６を収納固定するためのものであり、光フィルタ８６が嵌め込まれるケース１ａと、そのケース１ａに重ね合わせられるカバー１ｂとからなっている。
【００２０】
光フィルタ８６は板状に形成されており、その全面が保護膜で一様にコーティングされている。光フィルタ８６としては、例えば、光伝送に使用される光送受信モジュール用の波長合分波フィルタを挙げることができる。波長合分波フィルタは、特定の波長帯域の光を透過し、その他の波長帯域の光を反射する分波機能と、その逆の合波機能を有する光フィルタである。
【００２１】
光送受信モジュールとしては、例えば、発光素子である半導体レーザ（ＬＤ）ＬＤ用集光レンズ、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）、ＰＤ用集光レンズ、ＬＤとＰＤのそれぞれに接続される光ファイバなどが備えられた光トランシーバを挙げることができる。
【００２２】
ケース１ａとカバー１ｂとは、同じ外寸となるように枠状に形成され、その中央部が光フィルタ８６の表裏面を露出させるための窓となっている。ケース１ａの厚さは、光フィルタ８６を嵌め込む必要があるので、カバー１ｂの厚さよりも厚くなるようにしている。
【００２３】
ケース１ａの内寸とカバー１ｂの後面側の内寸とは、同じ寸法であり、光フィルタ８６の外寸よりもやや小さくなっている。これは図２に示すように、光フィルタ８６をフィルタ固定フレーム１内に収納して固定した際、光フィルタ８６の表裏面が露出するようにするためである。
【００２４】
ケース１ａの前面には、光フィルタ８６の外寸よりもやや大きい内寸の枠状の溝２が形成されている。溝２の深さは、光フィルタ８６の厚さとほぼ同じになるようにしている。これは、光フィルタ８６の外寸とケース１ａの溝２の内寸の嵌め合いに余裕を持たせることで、光フィルタ８６をケース１ａに嵌め込むときの作業を容易にするためである。
【００２５】
つまり、ケース１ａとカバー１ｂの寸法は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように光フィルタ８６がフィルタ固定フレーム１内を若干動くようになっていてもよく、要は図３（ｂ）に示すように、光フィルタ８６が溝２の縁に片寄ったときでも、ケース１ａの内寸内（窓内）に光フィルタ８６のない隙間が現れなければよい。
【００２６】
これらケース１ａとカバー１ｂは、例えば、アルミニウム、銅、スチールなどの溶接できる金属からなっている。最終的に光送受信モジュール内に組み込まれる点を考慮すると、放熱性が高いアルミニウムを使用するとよい。
【００２７】
本発明に係る筐体を説明する。図４は、本発明に係る筐体の斜視図である。
【００２８】
図４に示すように、本発明に係る筐体４１は、図１〜図３（ａ）および図３（ｂ）で説明したフィルタ固定フレーム１内に収納固定された光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定角度で固定するためのものであり、その一側面４１ｒから内部にかけて光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定角度をなす穴としてのスリット４２を形成したものである。本実施の形態では、光軸Ｌ１，Ｌ２に対する角度を約４５°にしている。筐体４１の上面４１ｕには集光レンズ４３ｕが、筐体４１の前面４１ｆには集光レンズ４３ｆがそれぞれ取り付けられている。
【００２９】
このスリット４２は、光フィルタ８６を収納したフィルタ固定フレーム１の外寸よりもやや大きい内寸の矩形体状に形成されている。また、スリット１は、光フィルタ８６を収納固定した状態でフィルタ固定フレーム１が挿入固定されるので、その際、光フィルタ８６表面の中心と光軸Ｌ１，Ｌ２が一致するように、かつ筐体４１の一側面４１ｒの対角線とフィルタ固定フレーム１の継ぎ目Ｘとが一致する位置に形成されている（後述する図５参照）。
【００３０】
さて、本発明に係る光フィルタの固定方法を説明する。
【００３１】
まず、図１に示すように、ケース１ａの溝２に光フィルタ８６を嵌め込み、ケース１ａの前面にカバー１ｂを重ね合わせてフィルタ固定フレーム１内に光フィルタ８６を収納する。その後、図２に示すように、ケース１ａとカバー１ｂの継ぎ目Ｘ（図２中の太線）を溶接すると、光フィルタ８６とフィルタ固定フレーム１とが一体化されて固定される。このとき、光フィルタ８６の表裏面の大部分は露出した状態になる。継ぎ目Ｘの溶接した部分の良否は外観で判断できるので、容易に検査可能である。
【００３２】
継ぎ目Ｘの溶接方法としては、例えば、シーム溶接機（例えば、シムシーラ）によるシーム溶接やＹＡＧレーザによるレーザ溶接を行う方法を使用している。シーム溶接機は、上下に設けられた電極輪（円盤状の電極）で被溶接物の溶接したい部分を挟み、その電極輪を回転させながら通電することで、被溶接物の溶接したい部分を連続スポット溶接するものである。
【００３３】
次に、図５に示すように、図４で説明した筐体４１のスリット４２に、光フィルタ８６を収納固定したフィルタ固定フレーム１を挿入し、スリット４２の入口Ｙを上述した継ぎ目Ｘと同様の方法で溶接すると、光フィルタ８６を収納固定したフィルタ固定フレーム１と筐体４１とが一体化されて固定される。これにより、筐体４１内に光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して４５°で容易に固定できる。
【００３４】
このとき、光フィルタ８６表面の中心と光軸Ｌ１，Ｌ２が一致し、かつ筐体４１の一側面４１ｒの対角線とフィルタ固定フレーム１の継ぎ目Ｘとが一致した状態になる。入口Ｙの溶接した部分の良否も外観で判断できるので、容易に検査可能である。
【００３５】
このように、本発明に係る光フィルタの固定方法は、図８（ａ）〜（ｆ）で説明した従来の光フィルタの固定方法とは異なり、接着剤を用いていない点に特徴がある。
【００３６】
従来の方法では、光フィルタ８６の筐体８７内への取り付けに際して様々な箇所において接着剤を用いていたために、接着剤の塗布量の管理が必要であるという問題が生じ、その管理の良否によっては製品の信頼性や品質に悪影響を与える場合もあった。また、製品完成後に接着剤の塗布量が適量に守られているか外観で検査できなかった。
【００３７】
これに対して本発明に係る方法は、フィルタ固定フレーム１内に光フィルタ８６を収納して溶接によって固定し、他方、筐体４１に光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定角度をなすスリット４２を形成しておき、そのスリット４２に、光フィルタ８６を収納固定したフィルタ固定フレーム１を挿入して溶接によって固定しているので、筐体４１内に光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所定角度で容易に固定できる。したがって、光フィルタ８６の固定に接着剤が不要となり、接着剤の塗布量の管理をする必要もなくなる。
【００３８】
また、光フィルタ８６は、フィルタ固定フレーム１と筐体４１とによって機械的に固定されており、しかもケース１ａとカバー１ｂが溶接によって一体化され、フィルタ固定フレーム１と筐体４１が溶接によって一体化されているので、製品の長期信頼性という点では、接着剤を使用した場合に比べてはるかに優れている。
【００３９】
溶接した部分の良否は外観で判断できるので、容易に検査することが可能となり、製品の品質がより一層向上する。
【００４０】
次に、フィルタ固定フレームとスリットのクリアランスについて説明する。図６は、本発明に係る光フィルタの固定方法を用いて作製した光送受信モジュールの側面図である。図７は、フィルタ固定フレームとスリットのクリアランスを説明する図である。
【００４１】
図６に示すように、光送受信モジュール６１は、筐体４１の前面４１ｆに受光素子としてのＰＤ６２が取り付けられている。このＰＤ６２は、調芯機により、その光軸が集光レンズ４３ｆの光軸と一致するように調芯されている。一般に調芯機で調芯できる範囲（トレランスあるいは公差）は±２５０μｍである。
【００４２】
フィルタ固定フレーム１の光軸に対する所定角度からのズレが大きくなると、光フィルタ８６の光軸に対する所定角度からのズレも大きくなり、光送受信モジュール６１においてＰＤ６２を調芯できなくなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、フィルタ固定フレーム１とスリット４２とを、そのスリットに光フィルタ８６を収納したフィルタ固定フレーム１を挿入した際、光フィルタ８６が光軸に対して所定角度から±２°以内のクリアランスを有するように形成している。
【００４４】
このクリアランスは、具体的には次のようにして決定した。図７に示すように、光フィルタ８６が光軸に対して４５°の所定角度で筐体４１内に固定されているとする（図７中の太線）。この場合、筐体４１の上面４１ｕから光フィルタ８６に垂直に入射した入射光ａ１は、その一部が光フィルタ８６で反射されて９０°向きを変え、筐体４１の前面４１ｆに向かう光ａ２となる。
【００４５】
しかし、入射光ａ１および光ａ２は、部品の加工精度などの部品公差により、最大４０μｍのズレが生じる（図７中の点線矢印）。この点を考慮すると、調芯機で調芯する範囲は±２１０μｍが望ましい。また、光フィルタ８６表面の中心とＰＤ６２間の距離、すなわちＺ軸トレランスＴｚは一般に約３ｍｍなので、光フィルタ８６の光軸に対する傾きが４５°±２．３°以内、特にマージンをとれば、４５°±２°以内（図７中の点線）望ましい。したがって、フィルタ固定フレーム１とスリット４２とのクリアランスは±２°以内が最適である。
【００４６】
このクリアランスがある場合には、スリット４２に挿入したフィルタ固定フレーム１を仮に固定し、ＰＤ６２の調芯を行った後、図５で説明したスリット４２の入口Ｙの溶接を行うようにする。
【００４７】
なお、光送受信モジュール６１には、図示しない発光素子としてのＬＤも備えられているが、この場合のクリアランスの決定方法もＰＤ６２の場合と同様である。
【００４８】
上記実施の形態では、光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して４５°で固定する方法について説明したが、図４で説明した筐体４１に形成するスリット４２を用途に応じて変形すれば、光フィルタ８６を光軸Ｌ１，Ｌ２に対して所望の角度で固定できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５０】
（１）接着剤が不要である。
【００５１】
（２）製品の長期信頼性が優れている。
【００５２】
（３）製品の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルタ固定フレームの組立分解図である。
【図２】光フィルタを収納して一体化したフィルタ固定フレームの斜視図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２の３Ａ−３Ａ線断面図の一例である。
【図４】本発明に係る筐体の斜視図である。
【図５】本発明の好適実施の形態（図２で示した光フィルタを収納したフィルタ固定フレームと、図４で示した筐体とを一体化した状態）を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る方法を用いて作製した光送受信モジュールの側面図である。
【図７】フィルタ固定フレームとスリットとのクリアランスを説明する図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｆ）は、従来の光フィルタの固定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１フィルタ固定フレーム
１ａケース
１ｂカバー
４１筐体
４２スリット（穴）
８６光フィルタ
Ｘケースとカバーとの継ぎ目
Ｙスリットの入口

Claims

筐体内に光フィルタを光軸に対して所定角度で固定する方法において、フィルタ固定フレーム内に上記光フィルタを収納して固定し、他方、上記筐体に光軸に対して所定角度をなす穴を形成しておき、その穴に、上記光フィルタを収納したフィルタ固定フレームを挿入して固定することを特徴とする光フィルタの固定方法。
上記フィルタ固定フレームは、上記光フィルタが嵌め込まれるケースと、そのケースに重ね合わせられるカバーとからなる請求項１記載の光フィルタの固定方法。
上記フィルタ固定フレーム内に上記光フィルタを収納し、その光フィルタを収納した上記ケースと上記カバーとの継ぎ目を溶接して一体化し、上記穴に一体化したフィルタ固定フレームを挿入し、その穴の入口を溶接して上記筐体と一体化する請求項１または２記載の光フィルタの固定方法。
上記フィルタ固定フレームと上記穴とは、その穴に上記光フィルタを収納したフィルタ固定フレームを挿入した際、上記光フィルタが光軸に対して所定角度から±２°以内のクリアランスを有するように形成される請求項１〜３いずれかに記載の光フィルタの固定方法。