JP2006138929A

JP2006138929A - 誘電体多層膜フィルタ型光部品

Info

Publication number: JP2006138929A
Application number: JP2004326470A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nishiwaki; 賢治西脇
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】少ない部品点数で作製でき、光機能素子への入射角度の調整が可能な誘電体多層膜フィルタ型光部品の提供。
【解決手段】複数のコリメータの間に光機能素子を挟んだ構造の誘電体多層膜フィルタ型光部品であって、管状をなし中央部に光機能素子固定用の穴３が設けられた部品本体２と、前記穴を塞いで融着された低融点ガラス４によって前記部品本体内に固定された光機能素子５と、部品本体のそれぞれの開口から先端が前記光機能素子に近接する位置まで挿入され、かつ部品本体のそれぞれの開口端部で半田８により固定された複数のコリメータ６，７とからなることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ型光部品１。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリメータの間に光機能素子を挟んだ構造の誘電体多層膜フィルタ型光部品に関する。

コリメータの間に光機能素子を挟んだ構造の誘電体多層膜フィルタ型光部品としては、例えば、特許文献１〜３に開示されている。

特許文献２では、光機能素子として誘電体多層膜フィルタをコリメータのレンズ端面にエポキシ系などの接着剤を用いて直接固定した構成が開示されている。また、特許文献１では光機能素子としてアイソレータコアを、また特許文献３では光機能素子として誘電体多層膜フィルタを、それぞれ筒状のスペーサに固定し、さらにスペーサをコリメータのレンズ先端部に固定することで、光路中から接着剤を無くしている。

また、コリメータを半田により本体に固定する方法としては、前記特許文献１〜３に記載されているように、１つのコリメータに対して２箇所を半田固定する方法が一般的である。
米国特許第６６３１２２０号明細書米国特許第６３９６９８０号明細書米国特許第６７６７１３９号明細書

レンズ端面に接着剤でフィルタ等の光機能素子を貼り付ける場合、ハイパワー光で接着剤が焼け焦げ、所望の機能を満足できなくなるおそれがある。さらに、接着剤は吸湿することで接着強度が劣化するため、何らかの形で本体内部に湿気が入った場合に、光機能素子がレンズから剥がれてしまうおそれがある。

スペーサを用いて固定する場合は、光路中に接着剤が無いため、ハイパワー光に関しては問題ないが、部品点数が多くなるため、材料費が高くなり、作業工数も多くなってしまう問題がある。

またコリメータを部品本体に固定するときも、本体の穴の部分と本体端の部分の各２箇所（合計４箇所）固定しなければならず、面倒である。

ここで、光機能素子として利得等化フィルタ（ＧＦＦ：Gain Flattening Filter）を用いた光部品の組み立てを考える。誘電体多層膜フィルタは、同じフィルタ基板においても、フィルタの位置、膜の残留応力などの差によってフィルタの中心波長にバラツキがある。そのため設計通りのフィルタを用いた場合は問題ないが、設計から若干ずれたフィルタを使用する場合は、フィルタへの入射角を変えることで中心波長をシフトさせて、目標とする波形に合わせ込む必要がある。そのためコリメータのレンズに直接フィルタを貼り付ける場合は、フィルタへの入射角を調整することができない。またスペーサを利用する場合は、フィルタを固定したスペーサの角度を調整することで、入射角を調整できるが、調整作業が面倒である。設計よりも中心波長が短波にある場合は、フィルタを加熱（エージング）することで、長波側に波長シフトさせることはできるが、予め長波にある場合はフィルタへの入射角を変えるしか無い。

従来の方法のように、コリメータのレンズ端面にフィルタを固定してしまうと、フィルタへの入射角を変えることができないので、中心波長の合わせ込みができず、歩留まり良くＧＦＦを組み立てることが難しくなってしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、接着剤を用いることなく、少ない部品点数で作製でき、光機能素子への入射角度の調整が可能な誘電体多層膜フィルタ型光部品の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、複数のコリメータの間に光機能素子を挟んだ構造の誘電体多層膜フィルタ型光部品であって、管状をなし中央部に光機能素子固定用の穴が設けられた部品本体と、前記穴を塞いで融着された低融点ガラスによって前記部品本体内に固定された光機能素子と、部品本体のそれぞれの開口から先端が前記光機能素子に近接する位置まで挿入され、かつ部品本体のそれぞれの開口端部で半田により固定された複数のコリメータとからなることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ型光部品を提供する。

本発明の誘電体多層膜フィルタ型光部品は、部品本体内に配置した光機能素子を中央部に設けた穴を塞いで融着された低融点ガラスによって固定し、部品本体のそれぞれの開口から先端が前記光機能素子に近接する位置までコリメータを挿入し、部品本体のそれぞれの開口端部でコリメータを半田により固定した構成としたので、接着剤を用いることなく、少ない部品点数で誘電体多層膜フィルタ型光部品を作製できる。
また、コリメータ固定時に光機能素子への入射角度を調整できるので、中心波長の合わせ込みが可能となるので、誘電体多層膜フィルタ型光部品を歩留まり良く作製することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る誘電体多層膜フィルタ型光部品（以下、光部品と略記する。）の第１実施形態を示す断面図であり、図１中、符号１は光部品、２は部品本体、３は穴、４は低融点ガラス、５は光機能素子、６と７はコリメータ、６ａと７ａはコリメートレンズ、６ｂと７ｂは光ファイバ、８は半田である。

本実施形態の光部品１は、複数のコリメータ６，７の間に光機能素子５を挟んだ構造になっており、管状をなし中央部に光機能素子固定用の穴３が設けられた部品本体２と、その穴３を塞いで融着された低融点ガラス４によって部品本体２内に固定された光機能素子５と、部品本体２のそれぞれの開口から先端が光機能素子５に近接する位置まで挿入され、かつ部品本体２のそれぞれの開口端部で半田８により固定された複数のコリメータ６，７とからなることを特徴としている。

前記光機能素子５としては、ＧＦＦなどの誘電体多層膜フィルタ、光アイソレータなどが挙げられる。

前記部品本体２は、光機能素子５及びコリメータ６，７が挿入可能な内径を有する金属管などが用いられる。なお、部品本体２の形状は、光機能素子５の形状、挿入するコリメータ６，７の数などに応じて適宜変更可能である。

この部品本体２の中央部に設けられた穴３の大きさは、光機能素子５よりも小さい方が望ましい。例えば、光機能素子５の大きさが□１．３ｍｍ×ｔ１ｍｍとすると、穴３の直径は０．５〜０．８ｍｍ程度が望ましい。この穴３があまり小さいと、光機能素子５と部品本体２とを固定する低融点ガラス４の量が少なくなり、十分な強度が得られないためである。

前記低融点ガラス４としては、各種の光部品同士あるいは光部品と支持部材等の融着に用いられている従来公知の各種の低融点ガラスの中から選択して使用することができ、特に、コリメータ６，７の固定に用いる半田８の融点よりも約１００℃程度高い融点を持ち、かつ穴３を塞いで融着した後に十分な気密性が得られる低融点ガラス材料が好ましい。

一例として、市販の低融点ガラスを用い、図２に示すサンプルによって低融点ガラスのハーメチック性を確認した。このサンプルは、図２に示すように、金属管９の一端側に光機能素子５として誘電体多層膜フィルタを低融点ガラス４によって融着固定して作製した。このサンプルの中央にｏ-リング１０を嵌着して実験装置のヘリウム流路１１内に気密に配置した。そして、ヘリウム流路１１の一方を５気圧のヘリウムガス雰囲気とし、ヘリウム流路１１の他方に設けたヘリウムリークディテクタ１２によって、低融点ガラス４を通してリークするヘリウム量を検出可能とした。

試験結果は、ヘリウムリーク量が１×１０^−９（ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ）以下（ヘリウムリークディテクタの検知限度以下）であり、低融点ガラスを用いたハーメチック構造は十分な気密性を有していると言える。

前記コリメータ６，７は、コリメートレンズ６ａ，７ａの一端に光ファイバ６ｂ，７ｂの先端を融着接続した構造になっている。使用されるコリメートレンズ６ａ，７ａ及び光ファイバ６ｂ，７ｂの光学特性や構造パラメータは特に限定されず、従来公知の各種コリメートレンズ及び各種光ファイバの中から、光部品１の使用目的等に応じて適宜選択し、組み合わせて用いることができる。

前記半田８は、コリメータ６，７を確実に部品本体２の端部に固定できると共に、コリメータ６，７を部品本体２の端部に固定した状態で、部品本体２の内部を気密状態にできるものであればよく、従来公知の各種半田材料の中から適宜選択して用いることができる。本実施形態では、それぞれのコリメータ６，７のコリメートレンズ６ａ，７ａ部分を半田８によって部品本体２の端部に固定している。

本実施形態の光部品１の組立て方法の一例を説明すると、まず、部品本体２、光機能素子５及び複数のコリメータ６，７を準備し、部品本体２内に光機能素子５を穴３の位置に挿入するとともに、穴３に低融点ガラス４を配置する。次に、低融点ガラス４を加熱し、光機能素子５を融着するとともに穴３を塞ぎ、その後放冷する。次に、部品本体２の両端側からコリメータ６，７を、それぞれの先端が光機能素子５近傍になるように挿入する。次に、部品本体２の各端部に半田８を配置し、続いて加熱して半田８を溶融させ、その後放冷、固化することで各コリメータ６，７を部品本体２の各端部に固定し、光部品１を作製する。

先に部品本体に光機能素子５を固定することで、光機能素子５に対するコリメータ６，７の入射角を簡単に変更できるので、ＧＦＦなどの光部品を組み立て易い。また、使用する低融点ガラス４は、コリメータ６，７の固定に用いる半田８の融点よりも約１００℃高いため、半田固定時に光機能素子５が動くことはない。

本実施形態の光部品１は、部品本体２内に配置した光機能素子５を中央部に設けた穴３を塞いで融着された低融点ガラス４によって固定し、部品本体２のそれぞれの開口から先端が光機能素子５に近接する位置までコリメータ６，７を挿入し、部品本体２のそれぞれの開口端部でコリメータ６，７を半田８により固定した構成としたので、接着剤を用いることなく、少ない部品点数で光部品１を作製できる。
また、コリメータ６，７固定前に光機能素子５への入射角度を調整できるので、中心波長の合わせ込みが可能となるので、光部品１を歩留まり良く作製することができる。
また、低融点ガラス４の線膨張係数は約７．７×１０^−６／℃であり、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂よりも一桁ないし二桁、光機能素子５の基板の線膨張係数に近いため、温度変化の影響を受け難いという利点も持つ。
また、低融点ガラス４と半田８を用いてハーメチックシール化が可能であるため、湿度によって光機能素子５が剥がれるおそれもない。また光路中に接着剤のない構造となるので、ハイパワー光に対しても問題ない。

図３及び図４は、本発明に係る光部品の第２実施形態を示す断面図であり、図３は本実施形態で用いるコリメータの構造を示す断面図、図４は光部品の断面図である。図３中の符号１３はコリメータ、１４は金属シース、１５はコリメートレンズ、１６は低融点ガラス、１７は光ファイバ、１８は融着点である。また図４中、符号１９は光部品であり、その他の符号は前記図１又は図３中に示した各構成要素と同じであり、同一の構成要素には同じ符号を付してある。

図３に示すように、本実施形態においてコリメータ１３は、金属シース１４内に、端面に光ファイバ１７の先端を融着接続したコリメートレンズ１５を、その先端が金属シース１４の一端から突出した状態で挿入配置し、このコリメートレンズ１５の先端面が露出するように低融点ガラス１６でコリメートレンズ１５を金属シース１４の一端部に融着固定して構成されている。コリメートレンズ１５と光ファイバ１７との融着点１８及び光ファイバ１７の被覆除去部分は、金属シース１４内に存在し、金属シース１４の他端からは被覆が施された光ファイバ１７が導出された状態になっており、融着点１８などの強度的に弱い部分が金属シース１４により保護されている。

図４に示すように、本実施形態の光部品１９は、コリメータとして図３に示すコリメータ１３を用いた以外は、図１に示す光部品１と同様に構成されている。即ち、この光部品１９は、管状をなし中央部に光機能素子固定用の穴３が設けられた部品本体２と、その穴３を塞いで融着された低融点ガラス４によって部品本体２内に固定された光機能素子５と、部品本体２のそれぞれの開口から先端が光機能素子５に近接する位置まで挿入され、かつ部品本体２のそれぞれの開口端部で半田８により固定された複数のコリメータ１３，１３とから構成されている。

本実施形態の光部品１９は、前述した第１実施形態の光部品１と同様の効果を得ることができ、さらに、コリメータ１３として、金属シース１４内にコリメートレンズ１５とその一端に融着接続された光ファイバ１７の先端部とを収容し、低融点ガラス１６で融着固定して作製されたコリメータ１３を用い、その金属シース１４部分を部品本体２の端部に半田８で固定した構造なので、コリメータ１３の強度が高められ、取り扱い性が向上し、コリメータ１３の入射角調整が容易になる。また、コリメータ１３の金属シース１４部分と部品本体２の端部との金属同士を半田８で固定した構造なので、金属シース１４と部品本体２とをより強固に融着固定することができる。

本発明に係る光部品の第１実施形態を示す断面図である。低融点ガラスのヘリウムリーク試験の概要を示す構成図である。本発明の第２実施形態で用いるコリメータの断面図である。本発明に係る光部品の第２実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…光部品（誘電体多層膜フィルタ型光部品）、２…部品本体、３…穴、４…低融点ガラス、５…光機能素子、６，７…コリメータ、６ａ，７ａ…コリメートレンズ、６ｂ，７ｂ…光ファイバ、８…半田、９…金属管、１０…ｏ-リング、１１…ヘリウム流路、１２…ヘリウムリークディテクタ、１３…コリメータ、１４…金属シース、１５…コリメートレンズ、１６…低融点ガラス、１７…光ファイバ、１８…融着点、１９…光部品（誘電体多層膜フィルタ型光部品）。

Claims

複数のコリメータの間に光機能素子を挟んだ構造の誘電体多層膜フィルタ型光部品であって、管状をなし中央部に光機能素子固定用の穴が設けられた部品本体と、前記穴を塞いで融着された低融点ガラスによって前記部品本体内に固定された光機能素子と、部品本体のそれぞれの開口から先端が前記光機能素子に近接する位置まで挿入され、かつ部品本体のそれぞれの開口端部で半田により固定された複数のコリメータとからなることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ型光部品。