JP2004198802A

JP2004198802A - ファイバコリメータ及びその製造方法

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Publication number: JP2004198802A
Application number: JP2002368311A
Authority: JP
Inventors: Hironori Tanaka; 弘範田中; Kenichiro Asano; 健一郎浅野; Hideyuki Hosoya; 英行細谷; Hitohiro Momotsu; 仁博百津
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP3993083B2

Abstract

【課題】本発明は外気からの湿気の進入を抑え、湿気による光学特性の変動がほとんど無く、優れた信頼性を有するファイバコリメータを提供する。
【解決手段】本発明のファイバコリメータ１は、光ファイバ４が接続されたレンズ３と、筐体２を備え、前記レンズ３が前記筐体の端部側に接合されたファイバコリメータにおいて、前記レンズ３と前記筐体２とが、低融点ガラス５により接合された構成とする。また本発明のファイバコリメータ１の製造方法は、低融点ガラス５又は金属ろう材を接合面７，８に配し、加熱して前記低融点ガラス５又は前記金属ろう材を溶融し、冷却固化してレンズ３と筐体２とを接合する構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバコリメータ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のファイバコリメータの一例を示すもので、図中符号２は筐体を示し、また符号３はＧＲＩＮレンズを示し、符号４は光ファイバ素線をそれぞれ示す。ＧＲＩＮレンズ３はセルフォックレンズとも呼ばれ、レンズ媒質内で屈折率が放物線状に変化しており、入射光をレンズ媒質内で放物線状に屈折させることができる。光ファイバ素線４は、キャピラリ６によりＧＲＩＮレンズ３に接続されている。このＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ素線４とは、筐体２内に収容されており、筐体２は外枠の役割を果たす。
【０００３】
このファイバコリメータ１は、光ファイバ素線４を伝搬した光をＧＲＩＮレンズ３に通して放物線状に屈折させ、コリメート性（平行性）に優れた光ビームとして出射する機能を有する。このため、光ファイバ伝搬から空間伝播への切り替えを優れた光結合効率で行うことができ、光コネクタとして例えば光の分岐、結合、切り替え等を行う光回路に利用される。
【０００４】
このファイバコリメータ１は、図８に示すように、筐体２とＧＲＩＮレンズ３とを接着剤３０で固定する方法や、鏡筒一体型レンズと筐体２とを溶接により接合する方法等によって製造される。鏡筒一体型レンズと筐体２とを溶接により接合する方法では、例えばレーザ等を用いて溶接し接合することになる。
しかし溶接により接合する方法は、製造に係る装置が非常に高価であり、製造コストが高くなってしまう。また、接合面を点で接合するため、接合面を完全に封止することができない。このためファイバコリメータ１内を外気と完全に遮断することができず、これによりファイバコリメータ１は、特に湿気による影響を受けることとなり、信頼性に欠ける問題がある。
また、レーザによる溶接で鏡筒一体型レンズと筐体２を仮固定した後、半田等で気密封止することもできるが、製造工程が増え、製造コストが高くなる問題がある。
【０００５】
また筐体２とＧＲＩＮレンズ３とを接着剤３０で固定し、ファイバコリメータ１とする方法では、例えば光学接着剤等を用いて固定する（特許文献１参照。）。この方法では、接合面を完全に封止できるため湿気による影響を無くすることができる。
しかし光学接着剤などの接着剤３０は、高温多湿の環境に非常に弱く、接着性の低下による強度低下や剥れが生じてしまうため、信頼性に欠ける問題がある。
更に光学接着剤は高温度に耐えることができない。このため図８に示すような筐体２とＧＲＩＮレンズ３とが接着剤３０によって固定されたファイバコリメータ１では、光部品に実装する工程にて、半田やＹＡＧレーザ等のように熱を与える方法を用いることができない問題がある。
【０００６】
図９は、従来のファイバコリメータ１の他の一例を示す（特許文献２参照。）。このファイバコリメータ１では、非球面レンズ４０が金属製の筐体２と一体モールドで成形されている。また光ファイバ素線４は金属製ファイバホルダ４１の挿入孔に挿入、固定され、この光ファイバ素線４が固定された金属製ファイバホルダ４１は、筐体２に溶接、固定されている。
金属製ファイバホルダ４１と筐体２とはＹＡＧ溶接によって固定されており、上述したように、外気と完全に遮断することができず、湿気による影響を受けやすく、信頼性に欠ける問題がある。また製造に係る装置は非常に高価であり、製造コストが高くなってしまう。
また非球面レンズ４０は、金属製の筐体２と一体モールドで成形されており、高い加工精度を必要とし、製造コストが更に高くなってしまう問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９６１８０号公報
【特許文献２】
特開平７−１５１９３４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわちレンズと筐体との接合面が強固に固定され、かつ完全に封止され湿気による影響が無く、これにより環境による特性の変動がほとんど無く、また耐熱性に優れ、光部品に実装する際に半田やＹＡＧレーザを用いた簡便な方法が適用できるファイバコリメータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズと前記筐体とが、低融点ガラスにより接合されたことを特徴とするファイバコリメータである。
【００１０】
これによりレンズと筐体との接合面を完全に封止でき、ファイバコリメータ内を外気と遮断できる。このためファイバコリメータ内への湿気の進入を抑えることができ、湿気による光学特性の変動を低減できる。これにより環境による特性の変動がほとんど無く、高い信頼性を有するファイバコリメータが実現できる。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、接合面における前記ファイバコリメータの内部から外部に至る経路長が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバコリメータである。
ここで、前記した接合面は、筐体と低融点ガラスとの接合面、レンズと低融点ガラスとの接合面を示す。
【００１２】
外気の湿気は、上記した接合面を通り、ファイバコリメータ内へ進入するため、上記した経路長は湿気の進入経路となる。上記した経路長を１ｍｍ以上とすることによって、ファイバコリメータ内への湿気の進入を無くすることができる。これにより環境による特性の変動がほとんど無く、高い信頼性を有するファイバコリメータが実現できる。更に接合部は十分な接合面積を有することとなり、レンズを筐体へ強固に固定できる。上記した経路長は、更に好ましくは、１〜３ｍｍであり、最も好ましくは、１〜２ｍｍである。このとき多量に低融点ガラスを使用することがなく経済的であり、かつファイバコリメータ内への湿気の進入をほぼ完全に無くすることができ、高い信頼性が実現できる。またレンズを筐体へ更に強固に固定できる。
【００１３】
経路長が１ｍｍ未満のとき、ファイバコリメータ内への湿気の進入を抑えることができず、環境による特性の変動が生じてしまい、好ましくない。また経路長が３ｍｍよりも長いとき、多くの低融点ガラスを用いる必要があるためコストが高くなり、また製造が困難となるため、好ましくない。
【００１４】
請求項３にかかる発明は、前記低融点ガラスの線膨張係数が、前記レンズの線膨張係数と前記筐体の線膨張係数との範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバコリメータである。
温度が変化するとき、低融点ガラス、レンズ、筐体の線膨張係数の差によって接合面には熱応力が生じる。低融点ガラスは、レンズと筐体との間に位置しており、この低融点ガラスの線膨張係数をレンズの線膨張係数と筐体の線膨張係数との範囲とすることによって、低融点ガラス、レンズ、筐体の線膨張係数の差を小さくすることができ、接合面に生じる熱応力を低減できる。
このため熱応力による低融点ガラスのクラックの発生を防ぐことができ、これにより低融点ガラスの機械的強度の低下やレンズの割れ等がほとんど無く、高い信頼性を有するファイバコリメータが実現できる。
特に低融点ガラスの線膨張係数は、レンズの線膨張係数と筐体の線膨張係数との平均値にほぼ等しい値であることが更に好ましく、これにより線膨張係数の差による熱応力を更に低減でき、高い信頼性が実現できる。
【００１５】
請求項４にかかる発明は、前記低融点ガラスの外周面が半球状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のファイバコリメータである。
これにより上記した接合面における経路長を大きく設けることができ、ファイバコリメータ内への湿気の進入を無くすることができる。更に上記した接合面は、十分な接合面積を有することとなり、レンズを強固に筐体へ固定できる。
【００１６】
請求項５にかかる発明は、前記レンズの側面部が、前記低融点ガラスにより被覆されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のファイバコリメータである。
ここで前記したレンズの側面部は、レンズの側面全体を示す。これによりレンズの側面のうち外部に晒される部分が少なくなり、衝撃等からレンズを保護することができる。このため例えば衝撃によってレンズ側面に欠けや傷、折れなどが発生することを無くすことができ、高い信頼性が実現できる。
また、レンズと筐体とを強固に接着でき、優れた引張り強度が実現できる。このため、例えば光ファイバを把持してファイバコリメータを取り扱う場合のように、レンズに接続された光ファイバに引張力が加わってもレンズと筐体とが外れることがなく、この引張り力に耐えることができる。
【００１７】
請求項６にかかる発明は、光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズと前記筐体とが、金属ろう材により接合されたことを特徴とするファイバコリメータ
【００１８】
これによりレンズと筐体との接合面を完全に封止でき、ファイバコリメータ内を外気と遮断できる。このためファイバコリメータ内への湿気の進入を抑えることができ、湿気による光学特性の変動を無くすることができ、これにより環境による特性の変動がほとんど無く、高い信頼性を有するファイバコリメータが実現できる。更に金属ろう材を用いた場合、接合面が小さくても優れた接着性が得られ、かつ湿気を遮断できるため、使用する金属ろう材を低減できる。
【００１９】
請求項７にかかる発明は、前記低融点ガラスの軟化点又は前記金属ろう材の融点が、２５０〜４００℃であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のファイバコリメータである。
これによりファイバコリメータを光部品へ実装する際、半田によるろう接や、ＹＡＧレーザを用いた溶接等の簡便な手段が適用でき、実装工程を簡便に行うことができる。低融点ガラスの軟化点又は金属ろう材の融点は、更に好ましくは、３００〜４００℃であり、最も好ましくは、３００〜３５０℃である。これにより筐体とレンズとを簡便に接合でき、光ファイバ被覆への悪影響も少なく、かつ耐熱性に優れ、熱によって低融点ガラスや金属ろう材の接着性が低下しにくく、高温度でも使用できる。
【００２０】
低融点ガラスの軟化点又は金属ろう材の融点が２５０℃よりも低いとき、ファイバコリメータを光部品へ実装する際、半田やＹＡＧレーザを用いた簡便な手段が適用できず、実装工程が困難となり、好ましくない。低融点ガラスの軟化点又は金属ろう材の融点が４００℃よりも高い場合、ファイバコリメータの製造工程にて、軟化点、融点よりも高い温度で低融点ガラスや金属ろう材を部分加熱することが困難となり、拡散した熱によって光ファイバの被覆部分が焦げてしまう等の問題が生じるので、レンズと筐体とを接合することが難しくなるため、好ましくない。
【００２１】
請求項８にかかる発明は、光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータを製造する方法において、
低融点ガラス又は金属ろう材を接合面に配し、加熱して前記低融点ガラス又は前記金属ろう材を溶融し、冷却固化して前記レンズと前記筐体とを接合することを特徴とするファイバコリメータの製造方法である。
これにより簡便に優れた信頼性を有するファイバコリメータを製造できる。
【００２２】
請求項９にかかる発明は、スポットヒータで加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法である。
スポットヒータは熱量を抑えて加熱できるため、加熱時に低融点ガラスの急激な温度上昇を抑えることができる。これにより低融点ガラス全体を均一にゆっくりと軟化させることができ、熱衝撃によって低融点ガラスに亀裂（クラック）が生じることを防ぎ、低融点ガラスの融解による流動性の変化を制御しやすく、簡便に低融点ガラスを所望の接合面に設けることができ、また所望の形状とすることができる。
【００２３】
請求項１０にかかる発明は、半導体レーザで加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法である。
これにより短時間で低融点ガラスを所望の温度とすることができ、低融点ガラスを加熱して溶融し、冷却固化してレンズと筐体を接合する工程を短時間で行うことができる。
【００２４】
請求項１１にかかる発明は、前記筐体に金属又はセラミックスからなるカバーを被せ、該カバーを半導体レーザで加熱し、発生した熱によって前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項１０に記載のファイバコリメータの製造方法である。
これにより例えば筐体表面が金メッキされ、半導体レーザを反射し、効率良く半導体レーザで加熱できない場合であっても、筐体に被せたカバーを半導体レーザで加熱し、加熱されたカバーの熱によって低融点ガラスを溶融するため、効率良く低融点ガラスを溶融できる。
前記したカバーは、ステンレスからなるものが好ましい。これによりカバーは半導体レーザによって効率良く加熱され、この熱によって低融点ガラスを溶融できる。
【００２５】
請求項１２にかかる発明は、高周波加熱装置で加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法である。
高周波加熱装置を用いることによって、筐体の接合部分は自己加熱され、短時間で所望の温度とすることができ、作業工程を短時間で行える。また加熱温度と加熱範囲は、高周波加熱装置の磁界の強さ、交番周期によって決定できるため、容易に所望の処理条件を設定でき、作業性に優れる。
【００２６】
請求項１３にかかる発明は、前記低融点ガラスを仮焼結して成形し、前記接合面に嵌め込み、加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のファイバコリメータの製造方法である。
これにより接合面に低融点ガラスを配する工程を確実にかつ簡便に行え、更にレンズの主面の表面に低融点ガラスが付着することを防ぐことができる。このため歩留まりを低減でき、かつレンズと筐体とを接合した後、レンズの主面に付着した低融点ガラスを除去する工程を無くすることができる。これにより製造工程を簡略化でき、製造コストを低減できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態］
［ファイバコリメータ］
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のファイバコリメータを示す。本実施形態のファイバコリメータ１は、円筒状の筐体２、ＧＲＩＮレンズ３、光ファイバ素線４からなる。光ファイバ素線４は、キャピラリ６によりＧＲＩＮレンズ３に接続される。また筐体２とＧＲＩＮレンズ３とは、低融点ガラス５により接合される。低融点ガラス５は、ＧＲＩＮレンズ３の側面を覆うように設けられている。低融点ガラス５の外周面５ａは外部に面した表面を示し、本実施形態では半球状である。
【００２８】
ＧＲＩＮレンズ３は、その主面３ｂが筐体の端部２ａから０．２〜０．４ｍｍ外部に位置するように固定される。ＧＲＩＮレンズの側面部３ａは、ＧＲＩＮレンズ３の側面のうち、筐体の端面２ａより外部に位置する部分であり、図中の符号３’で示した範囲である。本実施形態では側面部３ａは、低融点ガラス５によりほぼ完全に被覆されている。
【００２９】
接合面は、ＧＲＩＮレンズ３と低融点ガラス５との接合面７（図中の符号７’で示した範囲）、筐体２と低融点ガラス５との接合面８（図中の符号８’で示した範囲）であり、この接合面におけるファイバコリメータ１の内部から外部に至る経路長は、１〜１．２ｍｍである。
【００３０】
［ファイバコリメータの製造方法］
まず低融点ガラスを仮焼結して所定の形状に成形する。図２は、仮焼結し成形された低融点ガラス５を示す。成形された低融点ガラス５は、中央部にＧＲＩＮレンズ３が配置される貫通孔１１と、筐体の端部２ａと接する面１２が設けられている。次に図３のように、この成形された低融点ガラス５を筐体の端部２ａに嵌め込み、ＧＲＩＮレンズ３を中央部の貫通孔１１に挿入する。
【００３１】
スポットヒータにてまず筐体２を加熱する。筐体２と接する面から熱が伝わり、低融点ガラス５は軟化し始める。低融点ガラス５の表面が軟化したら、筐体２と低融点ガラス５とをスポットヒータにて加熱する。低融点ガラス５を十分に加熱し、表面張力を利用して図１に示すように、低融点ガラスの外周面５ａを半球状とする。そして図１に示すように、ＧＲＩＮレンズの側面部３ａをほぼ完全に被覆する。また接合面７，８における前記ファイバコリメータ１の内部から外部に至る経路長を１〜１．２ｍｍとする。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態のファイバコリメータ１は、筐体２とＧＲＩＮレンズ３とが低融点ガラス５により接合されており、ファイバコリメータ１内へ外気の湿気が進入することを抑えることができる。このため湿気による光学特性の変動を抑えることができる。
【００３３】
また低融点ガラスの外周面５ａは半球状であり、これにより接合面積を大きく設けることができる。更にＧＲＩＮレンズの側面３ａの大半は低融点ガラス５により被覆されており、外部からの衝撃等からＧＲＩＮレンズ３を保護できる。また、ＧＲＩＮレンズ３と筐体２とを強固に接着でき、光ファイバ素線４を把持して引張ったときの引張り強度を向上させることもできる。
【００３４】
ＧＲＩＮレンズ３は、その主面３ｂが筐体の端部２ａから０．２〜０．４ｍｍ外部に位置するように固定されており、これにより低融点ガラスの外周面５ａを半球状に形成しやすく、接合工程が簡便に行える。ＧＲＩＮレンズの主面３ｂが筐体の端部２ａより０．２ｍｍ未満では、低融点ガラスの外周面５ａを半球状に形成することが困難であり、好ましくない。またＧＲＩＮレンズの主面３ｂが筐体の端部２ａから０．４ｍｍよりも離れているとき、ＧＲＩＮレンズの側面部３ａを低融点ガラス５で被覆することが困難となり、必要となる低融点ガラス５の量も多くなるため、好ましくない。
【００３５】
更に本実施形態では、接合面７，８のうち、低融点ガラスの外周面５ａから底面５ｂまでの経路長は１〜１．２ｍｍであり、これにより湿気の進入を無くすることができ、かつＧＲＩＮレンズ３を強固に筐体２へ固定できる。経路長が１ｍｍ未満では湿気の進入を抑えることができず好ましくない。また経路長が１．２ｍｍよりも大きい場合、多くの低融点ガラス５を用いる必要があるためコストが高くなり、また製造が困難となるため、好ましくない。
【００３６】
低融点ガラス５には、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｆｅ等の酸化物を含む材料を用いており、線膨張係数は８．８×１０^−６［１／℃］である。筐体２はＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６であり、線膨張係数は１６×１０^−６〜１７×１０^−６［１／℃］である。またＧＲＩＮレンズ３の線膨張係数は５×１０^−７［１／℃］である。このように低融点ガラス５の線膨張係数は、筐体２の線膨張係数とＧＲＩＮレンズ３の線膨張係数とのほぼ中間値である。
このため接合面７，８にて、低融点ガラス５、ＧＲＩＮレンズ３、筐体２の線膨張係数の差によって生じる熱応力を低減でき、低融点ガラス５のクラックの発生を防ぐことができる。これによりクラックの発生による低融点ガラスの機械的強度の低下やＧＲＩＮレンズ３の割れ等がほとんど無く、高い信頼性が実現できる。
また、筐体２にＫＯＶＡＲ（線膨張係数５×１０^−６［１／℃］）や、インバー（線膨張係数１×１０^−６〜２×１０^−６［１／℃］）等の石英と非常に近い線膨張係数を有する金属を用いることによっても非常に信頼性の高い封着を実現できる。
【００３７】
また低融点ガラス５の軟化点は約２７０℃であり、半田によるろう接やＹＡＧレーザによる溶接を行っても低融点ガラス５は軟化せず、接着力の低下や変質等が無い。このため本実施形態のファイバコリメータ１を光部品へ実装する際、半田やＹＡＧレーザなどを用いた簡便な方法が適用でき、光部品への実装工程が簡便に行うことができる。
【００３８】
本実施形態のファイバコリメータ１の製造方法は、まず低融点ガラス５を仮焼結して接合面の形状に成形し、次に筐体２とＧＲＩＮレンズ３との間に嵌め込むため、接合面７，８に低融点ガラス５を配置する工程が確実に、かつ簡便に行える。
このためＧＲＩＮレンズの主面３ｂの表面に低融点ガラス５が付着することを防ぐことができ、歩留まりを低減できる。またＧＲＩＮレンズ３と筐体２とを接合した後、ＧＲＩＮレンズの主面３ｂに付着した低融点ガラス５を除去する工程を無くすることができる。これにより製造工程を簡略化でき、製造コストを低減できる。
【００３９】
また低融点ガラス５をスポットヒータにて加熱しており、低融点ガラス５の急激な温度上昇を抑えることができる。これより低融点ガラス５をゆっくりと軟化させることができ、更に熱衝撃による低融点ガラス内部のクラック発生を防ぎ、低融点ガラス５の融解による流動性の変化を簡便に制御でき、容易に低融点ガラス５を所望の接合面に設けることができ、また所望の形状とすることができる。
【００４０】
また低融点ガラス５を設ける位置は特に限定されないが、図５〜７のように低融点ガラスを設けることは好ましくない。図５は、外周面５ａが平面となるように低融点ガラス５を設けたファイバコリメータ１を示す。この場合、低融点ガラス５の表面張力によって製造が困難であり、好ましくない。
図６は、筐体２の内面にのみ低融点ガラスを設けたファイバコリメータ１を示す。この場合、接合面７，８を大きく設けることができず、これにより湿気の進入を十分に抑えることができず、また十分な強度が得られず好ましくない。
図７は、ＧＲＩＮレンズの側面部３ａが低融点ガラス５により被覆されていないファイバコリメータ１を示す。この場合、ＧＲＩＮレンズの側面３ａが、低融点ガラス５により被覆されておらず、脆性材料であるガラスは多少の傷でも急激に強度が低下してしまうため、外部からの衝撃等によりＧＲＩＮレンズ３に割れや欠けが生じやすく、好ましくない。
【００４１】
［第２の実施形態］
本実施形態のファイバコリメータ１の全体構成は、上述した第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態のファイバコリメータ１の製造方法が、第１の実施形態にて説明した製造方法と異なる点は、低融点ガラス５を加熱する加熱手段が、スポットヒータに代えて半導体レーザを用いることのみである。半導体レーザを用いることによって、短時間で低融点ガラス５を加熱して溶融させることができ、ＧＲＩＮレンズ３及び筐体２を接合する工程を短時間で行うことができる。
【００４２】
また、メッキされた筐体２を用いてファイバコリメータ１を製造する場合、そのメッキ表面で吸収されない波長のレーザ光は反射され、レーザ光による筐体の加熱を行うことができない。このような場合、半導体レーザから出射される波長のレーザ光を吸収するステンレスなどの材料からなり、前記筐体２の外径よりも大きい内径をもつ管状のカバーを作製し、前記筐体２の外側に被せ、この被せたカバーにレーザ光を照射して加熱する。
この方法によって、メッキされた筐体２をより効率的に半導体レーザによって加熱することができ、低融点ガラス５を溶融させることができる。
【００４３】
［第３の実施形態］
［ファイバコリメータ］
図４は、本実施形態のファイバコリメータ１を示す。このファイバコリメータ１の全体構成が、上述した第１の実施形態と異なる点は、低融点ガラス５に代えて金属ろう材２０を用いることである。使用する金属ろう材２０は、Ａｎ／Ｓｎ２０％のろう材であり、融点は２８０℃である。
【００４４】
［ファイバコリメータの製造方法］
図４に示した金属ろう材２０とＧＲＩＮレンズ３との接合面２１、金属ろう材２０と筐体２との接合面２２に、ニッケルメッキ等のメッキ処理を行う。次に水素還元雰囲気中にて筐体２及びＧＲＩＮレンズ３を所望の位置に配置し、金属ろう材２０を用いて筐体２とＧＲＩＮレンズ３とを接合する。
【００４５】
本実施形態のファイバコリメータ１は、金属ろう材２０により接合するため、外気からの湿気の進入を無くすることができ、更に優れた接着性が得られる。このため湿気の進入を抑えかつ十分な強度を実現するために、必要な金属ろう材２０は少量で良く、製造コストを低減できる。
【００４６】
なお本実施形態では、金属ろう材２０は、使用するＧＲＩＮレンズ３、筐体２の材質との相溶性に優れ、また優れた接着性を有し、所望の融点のものであれば使用でき、例えばＡｎ／Ｓｎ９０％のろう材等が使用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のファイバコリメータは、筐体とＧＲＩＮレンズとが低融点ガラス又は金属ろう材によって接合されることによって、外気からの湿気の進入を抑えることができ、これにより環境によって光学特性がほとんど変動せず、優れた信頼性が実現できる。また接合面における経路長を１ｍｍ以上設けることによって、外気からの湿気の進入を無くすることができ、これにより優れた信頼性が実現でき、かつ強固にＧＲＩＮレンズを筐体に固定できる。
更に低融点ガラスの線膨張係数をＧＲＩＮレンズの線膨張係数から筐体の線膨張係数までの範囲にすることによって、温度変化の際、線膨張係数の差により接合面に生じる熱応力を低減でき、熱応力による低融点ガラスのクラックの発生を防ぐことができる。
また低融点ガラスの軟化点、又は金属ろう材の融点を２５０〜４００℃とすることによって、本発明のファイバコリメータは、光部品に実装する際、半田やＹＡＧレーザを使用でき、簡便に実装工程が行える。
【００４８】
本発明のファイバコリメータの製造方法では、スポットヒータにて低融点ガラスを加熱することによって、簡便に低融点ガラスを所望の接合面に設け、かつ所望の形状とできる。また半導体レーザにて低融点ガラスを加熱することによって、短時間で低融点ガラスを所望の温度に加熱でき、短時間で接合できる。
更に高周波加熱装置にて低融点ガラスを加熱することによって、簡便に容易に処理条件を設定でき、作業性に優れる。また低融点ガラスを仮焼結して成形し、接合面に嵌め込むことによって、正確にかつ簡便に低融点ガラスを配することができ、ＧＲＩＮレンズの主面に低融点ガラスが付着することを抑えることができ、製造工程の簡略化、製造コストの低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低融点ガラスを用いたファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の製造方法に用いられる成形された低融点ガラスの一例を示す概略断面図である。
【図３】成形された低融点ガラスを接合面に配した一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の金属ろう材を用いたファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図５】外周面が平面となるように低融点ガラスを設けたファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図６】筐体の内面にのみ低融点ガラスを設けたファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図７】ＧＲＩＮレンズの側面部が低融点ガラスにより被覆されていないファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図８】従来の光学接着剤を用いたファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図９】従来のファイバコリメータの他の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・ファイバコリメータ，２・・・筐体，３・・・ＧＲＩＮレンズ，３ａ・・・ＧＲＩＮレンズの側面部，４・・・光ファイバ素線，５・・・低融点ガラス，５ａ・・・低融点ガラスの外周面，７・・・ＧＲＩＮレンズと低融点ガラスとの接合面，８・・・筐体と低融点ガラスとの接合面，２０・・・金属ろう材，２１・・・ＧＲＩＮレンズと金属ろう材との接合面，２２・・・筐体と金属ろう材とーの接合面

Claims

光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズと前記筐体とが、低融点ガラスにより接合されたことを特徴とするファイバコリメータ。
接合面における前記ファイバコリメータの内部から外部に至る経路長が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバコリメータ。
前記低融点ガラスの線膨張係数が、前記レンズの線膨張係数と前記筐体の線膨張係数との範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバコリメータ。
前記低融点ガラスの外周面が半球状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のファイバコリメータ。
前記レンズの側面部が、前記低融点ガラスにより被覆されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のファイバコリメータ。
光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズと前記筐体とが、金属ろう材により接合されたことを特徴とするファイバコリメータ。
前記低融点ガラスの軟化点又は前記金属ろう材の融点が、２５０〜４００℃であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のファイバコリメータ。
光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、前記レンズが前記筐体の端部側に接続されたファイバコリメータを製造する方法において、
低融点ガラス又は金属ろう材を接合面に配し、加熱して前記低融点ガラス又は前記金属ろう材を溶融し、冷却固化して前記レンズと前記筐体とを接合することを特徴とするファイバコリメータの製造方法。
スポットヒータで加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法。
半導体レーザで加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法。
前記筐体に金属又はセラミックスからなるカバーを被せ、該カバーを半導体レーザで加熱し、発生した熱によって前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項１０に記載のファイバコリメータの製造方法。
高周波加熱装置で加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８に記載のファイバコリメータの製造方法。
前記低融点ガラスを仮焼結して成形し、前記接合面に嵌め込み、加熱して前記低融点ガラスを溶融することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載のファイバコリメータの製造方法。