JP2797431B2 - 光結合部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバを用いた光コリメータを有する
光結合部品の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、この種の光結合部品の一つである光分波・合波
器の実装方法は第５図に示すような構造であった。第５
図において、31はガラスブロック、32は波長λ_１の光だ
けを透過するフィルタ、33は波長λ_２の光だけを透過す
るフィルタ、34はミラー、35はスペーサプリズム、36a
〜36cは屈折分布形レンズ、37a〜37cは光ファイバ端
末、38a〜38cは光ファイバ、39a〜39cはレンズ補強リン
グ、40a〜40cは光ファイバ端末補強リング、41は光回
路、42はケースである。

ガラスブロック31とスペーサプリズム35の間にフィル
タ32とファイバ33を挾んで接着し、さらにガラスブロッ
ク31にミラー34を接着する。光フィルタ38a〜38cをフェ
ルール37a〜37cに挿入固定し、屈折分布形レンズ36a〜3
6cとの光軸調整をした後、ガラス製のレンズ補強リング
39a〜39cおよび光ファイバ端末補強リング40a〜40cを用
いて紫外線硬化性樹脂で接着する。

光ファイバ38aから入力し屈折分布形レンズ36aから出
射した波長λ_１の平行光線はフィルタ32を透過して屈折
分布形レンズ36bに入射し、屈折分布形レンズ36bで集光
されて光ファイバ38bに結合する。光軸調整をした後、
屈折分布形レンズ36aおよびレンズ補強リング39aをガラ
スブロック31に、屈折分布形レンズ36bおよびレンズ補
強リング39bをスペーサプリズム35に接着剤を用いてそ
れぞれ接着固定する。

一方、光ファイバ38aから入射した波長λ_２は屈折分
布形レンズ36aで平行光線に変換された後フィルタ32と
ミラー34で反射され、フィルタ33を透過して屈折分布形
レンズ36cに入射し、屈折分布形レンズ36cで集光されて
光ファイバ38cから出力する。光軸調整をした後、屈折
分布形レンズ36cおよびレンズ補強リング39cを接着剤を
用いて接着固定する。

このようにして製作した光回路41をケース42に入れ、
ガラスブロック31の底面だけにケース42に接着させて樹
脂で固定するものであった。（特開昭62-187306号公
報） 発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、光結合部品を構成する光
学部品が主にガラスで出来ているので、接着剤を用いて
接合している。接着時間を短縮して生産性を向上するた
めに紫外線硬化性樹脂を使用する場合もあるが、紫外線
硬化性樹脂はアクリル基を含んでいるためにアセトン等
の溶剤に対して弱く、高い信頼性を確保することが難し
い。したがって、接着剤としては信頼性の高い熱硬化性
エポキシ樹脂を用いて接着していた。しかし、熱硬化性
樹脂を硬化するには光学部品の光軸を調整した段階で加
熱しなければならないので、その間組立治具を占有する
ために他の光結合部品を製作することができず、製造能
率が極めて悪いという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、光軸調整
後の光結合部品を組立治具から取り外して熱硬化性樹脂
を硬化し、光結合部品の生産性を高めようとするもので
ある。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、２つのビームス
プリッタとその間の光学部品の光軸調整をしたのち、こ
れらを補助固定板に速硬化性樹脂で固定し、その後組立
治具から取り外して光学部品部の熱硬化性樹脂を高温槽
内で硬化するものである。

作用 この構成により、光結合部品の組立治具は光軸調整の
時だけ使用し、熱硬化性樹脂を硬化する時は治具から取
り外すので組立治具の稼動率を上げて、生産性を高める
ことができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例による光結合部品である光
電圧センサの構成を示す図である。第１図において1,4
は偏光ビームスプリッタ、２は1/4波長板、３は電気光
学結晶、５は補助固定板、6,7a〜7eは樹脂、8a,8bはロ
ッドレンズ、9a,9bはレンズホルダ、10a,10bは光ファイ
バ端末、11a,11bは割りスリーブ、12a,12bは光ファイバ
のジャケット部、13a,13bは光ファイバ、14は入力光、1
5は出射光、16〜20は平行光線である。

まず始めに電圧光センサの動作について説明する。第
２図は電圧光センサの動作を示す図で、第２図において
21〜25は光、26〜30は各光の偏光面の状態を示す。

２つの偏光面26を持つ光21が偏光ビームスプリッタ１
に入射すると一つの偏光面27の光22のみが透過する。1/
4波長板２の光軸が偏光ビームスプリッタ１の対角線方
向に一致しているので、光22が1/4波長板２を透過する
と偏光状態が円偏光28の光23に変換されてニオブ酸リチ
ウム結晶よりなる電気光学結晶３に入射する。この電気
光学結晶３の電極（図示せず）に電圧を印加すると、電
気光学結晶３の持つ電気光学効果によってその屈折率が
変化するので、電気光学結晶３を透過した光24の偏光面
29は楕円偏光になる。光24が偏光ビームスプリッタ４を
透過するときに直線偏光30のみを持つ光25だけが出力さ
れる。光25の光量はニオブ酸リチウム結晶よりなる電気
光学結晶３に印加する電圧の大きさに比例して変化する
ので、電圧を光量の変化で測定することができることと
なる。

以下、本発明の第１の実施例について説明する。

直径2mmのロッドレンズ8a,8bは偏光ビームスプリッタ
１および偏光ビームスプリッタ４に直径2mm孔の開いた
レンズホルダ9a,9bを用いて、熱硬化性エポキシ接着剤7
d,7eで接着し、接着強度を高めている。光ファイバ13を
挿入して先端を鏡面研磨したセラミック製フェルール10
a,10bはセラミック製の割りスリーブ11a,11bでロッドレ
ンズ8a,8bと光学的に接続する。フェルール10a,10bおよ
び割りスリーブ11a,11bをセラミック製としているの
は、金属性のものを使用するとフェルール10a,10bや割
りスリーブ11a,11bにもある程度の電位が発生し、電圧
センサの感度に影響を与えることが考えられるので、金
属性のものを使用していない。偏光ビームスプリッタ
１、1/4波長板２および電気光学結晶３は熱硬化性エポ
キシ接着剤7aおよび7bで接着固定する。電気光学結晶３
と偏光ビームスプリッタ４は透明ガラス板５と紫外線硬
化性樹脂６で仮止めした後、電気光学結晶３と偏光ビー
ムスプリッタ４の間に塗布した熱硬化性エポキシ接着剤
7cを硬化して接着固定している。

フェルール10aに固定した光ファイバ13aから入射した
光14は割りスリーブ11aで接続したロッドレンズ8aから
平行光線16として出射される。平行光線16は偏光ビーム
スプリッタ１の反射面で直線偏光の平行光線17が反射さ
れる。1/4波長板２を透過した平行光線18は円偏光に変
換されて電気光学結晶３に入射する。電気光学結晶３に
は電極（図示せず）に電圧を印加しているので、電気光
学結晶３を通過した平行光線19は楕円偏光になる。平行
光線19は偏光ビームスプリッタ４で特定の直線偏光20を
選択的に反射してロッドレンズ8bに入射する。ロッドレ
ンズ8bは光を集光して割りスリーブ11bで接続したフェ
ルール10bに固定された光ファイバ13bに光学的に接続し
た光15を出力する。

ガラス板５は光学的な結合には寄与しないが、電圧光
センサを構成するときに重要な割合を果たすので、以下
第３図を用いて電圧光センサの製作方法について説明す
る。

電圧光センサを構成するとき、まず始めにそれぞれ１
辺が5mmの偏光ビームスプリッタ１と1/4波長板２および
長さが8mmの電気光学結晶３を熱硬化性エポキシ樹脂7a
および7bでそれぞれ接着し、治具を用いて接着部に圧力
を加えながら高温槽（90℃）内で硬化する。

次に外径が5mmのレンズホルダ9a,9bにロッドレンズ8
a,8bを接着固定した後、光ファイバのジャケット部12a,
12bおよび光ファイバ13a,13bを接着固定し、先端を鏡面
研磨したフェルール10a,10bを割りスリーブ11a,11bに挿
入して接続する。ロッドレンズ8a,8bおよびフェルール1
0a,10bの先端にはテーパー加工を施しているので、ロッ
ドレンズ8a,8bの縁が欠けることがなく、割りスリーブ1
1a,11bに簡単に挿入することができる。レンズホルダ9
a,9bおよびロッドレンズ8a,8bを偏光ビームスプリッタ
１および偏光ビームスプリッタ４に熱硬化性エポキシ樹
脂7dおよび7eで接着し、治具を用いて接着部に圧力を加
えながら高温槽（90℃）内で硬化する。ここまでの製作
は光学部品の加工精度に基づいて機械的に熱硬化性エポ
キシ樹脂７で接着固定する。

その後、光軸調整治具を用いて光ファイバ13aから入
射した光14が光ファイバ13bから光15が小さな結合損失
で出力するように光軸調整を行う。光軸調整後、電気光
学結晶３と偏光ビームスプリッタ４に熱硬化性エポキシ
樹脂7cを塗布して光軸を再調整する。その後、偏光ビー
ムスプリッタ１、1/4波長板２、電気光学結晶３および
偏光ビームスプリッタ４の上面に紫外線硬化性樹脂６を
塗布したのちガラス板５を乗せ、紫外線照射装置（図示
せず）で紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂６を硬化す
る。光結合はコリメータを使用し、また、光ファイバ13
aにはコア径80μｍの光ファイバを、ファイバ13bにはコ
ア径200μｍの光ファイバを用いている。紫外線硬化性
樹脂６の硬化時に生じる位置ずれは約100μｍ以下なの
で、結合損失の変化は0.1dB以下と大変小さい。この状
態で光学部品を光軸調整治具から取り外し、高温槽（90
℃）内で熱硬化性エポキシ樹脂7cを硬化する。紫外線硬
化性樹脂６を高温の雰囲気中に長時間放置するとその接
着力は低下するおそれがあるが、放置時間が短時間（２
〜３時間以内）であれば接着力に問題はないので、結合
損失を低下させることなく熱硬化性エポキシ樹脂7cを硬
化することができる。熱硬化性エポキシ樹脂7cの硬化後
の結合損失の低下は、光軸調整時と比較して最大0.1dB
程度である。

このように、紫外線硬化性樹脂６を用いて電圧光セン
サの仮止めをした後、熱硬化性エポキシ樹脂７を熱硬化
することにより、光結合部品の性能を低下させずに光軸
調整治具の占有時間を短くすることができるので、電圧
光センサの生産性を向上できるという効果が得られる。

なお、補助固定板５はガラス板５としたが、補助固定
板５はセラミック板でも良い。セラミック板の場合は紫
外線を透過しないので、この場合、紫外線をビームスプ
リッタ1,4および電気光学結晶３の側面下方から照射す
ることによって紫外線硬化性樹脂６を硬化することがで
きる。

第４図は本発明の第２の実施例の電圧光センサの構成
を示す。第２の実施例の電圧光センサの構成が第１の実
施例と異なる点は、コの字の形状のガラス板５′の脚部
上に偏光ビームスプリッタ１および偏光ビームスプリッ
タ４だけを紫外線硬化性樹脂６で接着し、1/4波長板２
および電気光学結晶３は接着していないことである。電
圧光センサの製作の順序は第１の実施例で説明した電圧
光センサと同じである。

ニオブ酸リチウム結晶よりなる電気光学結晶３は温度
変化や歪みに対して比較的に敏感なので、できるだけニ
オブ酸リチウム結晶よりなる電気光学結晶３に付着する
ものが少ないほうがよい。そこで、できるだけニオブ酸
リチウム結晶よりなる電気光学結晶３に不要な歪みを与
えないために偏光ビームスプリッタ１と偏光ビームスプ
リッタ４だけをガラス板５′で紫外線硬化性樹脂６を用
いて仮固定する構成にしている。また、偏光ビームスプ
リッタ４の側面に塗布した紫外線硬化性樹脂６と偏光ビ
ームスプリッタ４とニオブ酸リチウム結晶よりなる電気
光学結晶３の間に挾んだ熱硬化性エポキシ樹脂7cは混じ
ることがないので、それぞれの樹脂を確実に硬化するこ
とができる。

またニオブ酸リチウム結晶よりなる電気光学結晶３は
1/4波長板２と偏光ビームスプリッタ４にだけ接着して
いるので、この電気光学結晶３の電極（図示せず）から
印加した電圧を精度よく光強度に変換できることとな
る。

発明の効果 以上のごとく本発明は光コリメータを接合した２つの
ビームスプリッタを光学結合するように設け、この２つ
のビームスプリッタの間に少なくとも１つ以上の光学部
品設け、少なくとも２つのビームスプリッタを、補助固
定板に、速硬化性樹脂で仮固定した後、ビームスプリッ
タと光学部品を熱硬化性樹脂で高温雰囲気中で硬化する
ものである。このため光部品の組立装置は光軸調整時に
だけ使用し、熱硬化性樹脂の硬化時は組立装置から取り
外して行えるので、光部品の組立装置の稼動率が高くな
り、生産性が向上する。

またこの補助固定板はビームスプリッタの光路外を接
着しているので、補助固定板による光学的な特性劣化は
ないばかりでなく、光学部品の接着強度をも補強できる
と言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光結合部品により電圧
光センサを示す構成図、第２図は電圧光センサの動作原
理を説明するための電圧光センサの構成図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による光結合部品に
よる電圧光センサの製作方法、順序を説明する図、第４
図は本発明の他の実施例による光結合部品を用いた電圧
光センサを示す構成図、第５図は従来の光結合備品の構
成を示す構成図である。 1,4……偏光ビームスプリッタ、２……1/4波長板、３…
…電気光学結晶、5,5′……補助固定板、６……紫外線
硬化性樹脂、7a〜7e……熱硬化性エポキシ樹脂、8a,8b
……ロッドレンズ、9a,9b……レンズホルダ、10a,10b…
…フェルール、11a,11b……割りスリーブ、12……光フ
ァイバのジャケット部、13a,13b……光ファイバ、14…
…入力光、15……出射光、16〜20……平行光線、21〜25
……光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉田 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特公 昭63−9611（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光コリーメータを接合した第１のビームス
   プリッタに少なくとも１つ以上の光学部品を縦列に熱硬
   化性樹脂で接着した後に、この光学部品に、熱硬化性樹
   脂を介して光コリーメータを接合した第２のビームスプ
   リッタを当接させ、次にこれらの第１のビームスプリッ
   タ、光学部品および第２のビームスプリッタを補助固定
   板に速硬化性樹脂で接着し、その後、前記光学部品と第
   ２のビームスプリッタ間の熱硬化性樹脂を硬化させる光
   結合部品の製造方法。
2. 【請求項２】光学部品として電気光学結晶と1/4波長板
   を用いた特許請求の範囲第２項記載の光結合部品の製造
   方法。