JP3093900B2 - 光学装置の光学部材の固定方法及びその固定装置並びに光アイソレータ - Google Patents

光学装置の光学部材の固定方法及びその固定装置並びに光アイソレータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、接着剤や半田付けを
用いることなくレーザ光が透過する光学装置の光学部材
を固定できる方法及びその光学部材の固定装置並びに
アイソレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ光が透過する光学装置、
えば光アイソレータにおいて、それが依存型か無依存型
かを問わず、光アイソレータの主要部を構成する偏光素
子等の光学部材間を接着剤を用いて固定する方法が知ら
れている。また他の光学部材の固定方法として、光学部
材の外周面を金属蒸着によりメッキして、光学部材を金
属製枠体に半田付けして固定するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】接着剤を用いる固定方
法には下記の問題がある。すなわち、接着剤は経時的に
劣化するので長期間の耐候性が劣る。そして光路に接着
剤が介在する場合、大容量のレーザー光が透過するもの
にあっては、接着剤がこのレーザー光に耐えることがで
きないから、接着剤による固定方法は大容量の光学装置
には適用できない欠点がある。また、組立作業の際、接
着剤の固化時間を速めるために加熱工程を必要とするの
で作業が迅速に行えない問題がある。さらに、光学部材
を例えば3枚重ねる光学装置では、各光学部材の光透過
面のコーティング作業をすべての光学部材について一律
にすることができない。例えば両端に位置している光学
部材の内面は対接着剤用のコーティング面を必要とし、
外面は対空気用のコーティング面を必要とする。また中
間の光学部材の両面は対接着剤用のコーティング面を必
要とする。このように配置位置により光学部材の光透過
面のコーティングの種類が相違する場合があり、このた
めに、異なる種類のコーティング作業が必要となる分だ
け製作に手間がかかる。
【0004】半田付けして固定する方法には次の問題が
ある。すなわち、光学部材の外周をメタライズ、例えば
メッキする作業を必要とするために、製作のための特別
な技術と設備を必要としてコストがかかり、また光学部
材が小型の場合には半田付けが面倒となり作業が容易で
はない。さらに半田付けやろう付けにフラックスを用い
る場合には、洗浄工程を必要とするが、十分な洗浄が行
い難く、汚れによる光学特性の劣化を招く問題がある。
【0005】この発明の第1の目的は、耐候性が良く、
加熱設備、半田の設備さらには熟練を要することなく製
造組立を簡易迅速に容易にしかも高コストにならないよ
うにすることにある。この発明の他の目的は大容量のレ
ーザー光が透過することができる光学装置にも適用で
き、光学特性の劣化を招かないようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ光
が透過する光学装置の固定方法においては、光学部材を
枠体内壁と押え体との間で挟持固定する方法であり、上
記光学部材の上記枠体内壁側か押え体側の少なくともい
ずれか一側に塑性変形可能である軟質金属部材からなる
位置保持部材を介在させかつ光学部材と当接した状態
で、上記押え体側か上記枠体側か少なくとも一方の側か
ら押圧力を加えて上記位置保持部材を塑性変形させて、
上記光学部材を位置保持させるものである。この発明
係るレーザ光が透過する光学装置の光学部材の固定装置
においては、枠体と、光学部材と、この光学部材を上記
枠体との間で挟持する押え体と、この押え体と枠体との
少なくとも一方からのの押圧力で塑性変形可能である
質金属部材からなる位置保持部材とを具備しており、上
記位置保持部材は上記光学部材の上記枠体内壁側か上記
押え体側の少なくともいずれ一側に配置されており、か
つ上記光学部材と当接しているものである。この発明の
光アイソレータにおいては、枠体と、光学部材と、上記
光学部材を上記枠体との間で挟持する押え体と、この押
え体と枠体との少なくとも一方からのからの押圧力で塑
性変形可能である軟質金属部材からなる位置保持部材と
を具備しており、上記位置保持部材は上記光学部材の上
記枠体内壁側か上記押え体側の少なくともいずれ一側に
配置されており、かつ上記光学部材と当接しているもの
である。位置保持部材に対する押圧側は、枠体側及び押
え体側の双方、枠体側又は押え体側の一方であり、少な
くとも枠体側又は押え体側かいずれか一方である。
【0007】この発明における位置保持部材の材質とし
ては、塑性変形可能の部材であり、例えば軟質金属があ
る。この軟質金属の例としては、鉛、錫等の単一金属や
ハンダ,ウッドメタル等の合金であり、押え体により圧
力をかけたき、光学部材に割れや欠けなどの損傷を与え
ないで塑性変形し得る材料である。
【0008】
【作用】光学部材は、枠体側か押え体側か少なくとも一
方の側からの押圧力により位置保持部材の受面を押圧し
て、この押圧により位置保持部材が塑性変形して上記受
面に食い込んで、その位置が保持される。
【0009】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。この発明の第1実施例を図1及び図2に示す。
【0010】枠体1は、ステンレス製のものであり、上
端開口の平面円形のボックス形のものであり、底部中央
にレーザー光が通過する穴1aを開けてある。枠体1の
底部内壁に塑性変形可能である半田板からなる位置保持
部材2を敷いてある。位置保持部材2は、その中央にレ
ーザー光が通過する穴2aを開けてある。穴2aは、穴
1aに対向しており、穴1aよりも大きい穴である。位
置保持部材2上には光学部材Eが位置し、この光学部材
の底部は上方の押え体3からの押圧力により位置保持部
材2上面に下方に少し食込まれているために、位置保持
部材で位置保持されている。押え体3はステンレス製円
板であって、中央部に穴3aを開けてあり、枠体1の蓋
を兼用している。押え体3は、光学部材E上から枠体1
の底部内壁に向けて押圧力をかけてこの光学部材を枠体
1の底部内壁との間で挟持固定するためのものである。
押え体3は、枠体1の上端開口を覆い、複数の固定個所
4(図面で円形で図示してある。)をレーザー溶接し
て、枠体1の上端に固定されている。穴3aは、穴1
a,2aと対向位置し、枠体1の穴1aと同径になって
いる。
【0011】次に、上例の固定装置を用いて光学部材を
固定する方法を説明する。まず、枠体1の底部内壁に位
置保持部材2を敷き、この位置保持部材に光学部材Eを
載せてその上面から押え体3を被せ、その後図1の矢印
方向から押え体上に所定の押圧力を加える。この押圧力
は、光学部材Eを通じて位置保持部材2の受面にかかる
ので、位置保持部材は図1に示すように塑性変形して光
学部材の底部が位置保持部材上面に食込まれ、このため
に光学部材は位置保持される。
【0012】なお、その後、押え体3の外周の固定個所
4をレーザー溶接して、枠体1に結合固定する。
【0013】第1実施例においては、位置保持部材2を
光学部材Eの下側に配置している例を示しているが、上
側又は下側のいずれの側に配置してもよい。上側に配置
する構成とする場合には、押え体3の押圧力が光学部材
を通して、枠体1の底部内壁に直接及ぶ。上記底部内壁
の平面は精度が出にくいため、押圧時に光学部材が割れ
たり、欠けるおそがあるから、光学部材としてはその
強度の高いものを選ぶ必要がある。
【0014】固定法の他の例として、押圧方向として、
枠体1側から押圧して、枠体1と押え体3との相対的の
関係において、押え体が位置保持部材2を押圧するもの
であってもよい。
【0015】この発明の第2実施例を第3図に示す。こ
の例では、光学部材Eの上下両面側に位置保持部材2を
配置し、光学部材の下面側にのみ位置保持部材を配置し
た第1実施例と区別される。上下両側の位置保持部材2
の中央に穴2aを開けてあり、相互の穴は対向位置して
いる。各穴2aは、枠体1の穴1aと押え体3の穴3a
とそれぞれ中心が一致している。その他の構成は、上例
と実質的に同一構成である。
【0016】上例の固定装置による光学部材Eの固定方
法を説明する。枠体1の底部内壁に敷いてある位置保持
部材2上に光学部材Eを載せ、この光学部材の上面にも
位置保持部材2を乗せ、その後上方の位置保持部材上に
押え体3を被せ、この押え体の上方から枠体底部に向け
て所定の押圧力をかける。すると、その押圧力によって
上下の両位置保持部材2は塑性変形し、光学部材の受面
は、両位置保持部材に食込まれ、上下両側の位置が保持
される。なお、その後、レーザー溶接によって押え体3
の固定個所を枠体1の開口端に結合固定する。
【0017】この例では、両位置保持部材2の塑性変形
によって、光学部材Eの片側のみならず他側も位置決め
されるので、第1実施例に比較してより一層光学部材の
固定が確実なものとなる。押圧側を押え体3に代えて枠
体1の底部側としてもよく、また枠体側と押え体側の双
方から押圧してもよい。
【0018】位置保持部材において、光学部材を受ける
面が広い場合には、位置保持部材の塑性変形がしにくい
問題がある。この問題を解決したのが、図4に示す位置
保持部材の実施例である。すなわち、同図(ア)に示す
例では、位置保持部材2の片側(上面)を凹凸面2bと
してある。押え体の押圧力に対してその片面側の変形を
容易にして、光学部材Eの割れや欠けを防止する。同図
(イ)の例では、位置保持部材2の上下両面を凹凸面2
bとして、その変形を(ア)の例に比較して容易にし
て、光学部材Eの割れや欠けを防止する。凹凸面は、位
置保持部材2の面に例えば帯状の溝を形成したり、突起
を設けたりなどして形成される。
【0019】枠体の底面内壁及び押え体と位置保持部材
とのそれぞれ接する面をサンドブラスト、エッチング、
切削加工等の方法により粗面とすることにより、位置保
持部材と枠体、位置保持部材と押え体の位置固定力を強
くすることができる。
【0020】図5は、固定装置を依存型光アイソレータ
に適用にした例を示す。この例において、筒状のホルダ
5内に光が進む方向(図左右方向)に光学部材である偏
光子E1、ファラディ回転子E2、検光子E3を順次配
置してある。なお、ファラディ回転子の外側にマグネッ
トMを配置してある。偏光子E1は、ボックス形の枠体
6内に収納されている。偏光子E1の一側(図左側)に
は、枠体6内壁面との間には、塑性変形可能である半田
板からなる位置保持部材7を介在させてある。偏光子E
1の他側に筒形枠体8の一部を形成している押え部8a
が位置している。押え部8aは、枠体6の開口端の蓋を
兼用している。偏光子E1は、押え部8aの押圧力で位
置保持部材7に押圧された状態で枠体6の内壁面と押え
部8aとの間で挟持固定されている。枠体6は、固定個
所9(円形で図示。)でレーザー溶接によってホルダ5
に固定されており、同様の方法で押え部8aは、固定個
所9aで枠体に固定されている。
【0021】また、ファラディ回転子E2は枠体8の筒
部内に収納されている。ファラディ回転子E2の一側
(図左側)には、筒部内周に設けてある段部8bに位置
保持部材7と同質の位置保持部材10が配置されてい
る。ファラディ回転子E2は、枠体8の筒部内周に挿入
してある押えパイプ11の押圧力によって、この押えパ
イプと枠体の段部8bで位置保持部材10を介在させた
状態で固定されている。枠体8の筒部外周にマグネット
Mが支持されている。押えパイプ11は、固定個所9b
をレーザー溶接により、枠体8の筒部開口端に固定され
ている。
【0022】検光子E3の固定状態及び固定方法は、偏
光子E1の固定状態及び固定方法と同様である。相違す
るところは、検光子E3を枠体12の内壁と押え体14
で挟持している点である。13は、位置保持部材7と同
質の位置保持部材である。9cは枠体12とホルダ5と
の固定個所、9dは枠体12と押え体14との固定個所
である。図5において、レーザー光を通過するための各
穴6a,7a,8c,14a,13a,12aが一直線
上に並んで配置されている。
【0023】図6及び図7にこの発明を適用した他の
アイソレータの例を示す。
【0024】この例における光アイソレータは、無依存
型である。枠体15は上端開口の溝形状のステンレス製
枠体である。枠体15の底部内壁に半田板からなる位置
保持部材16を敷いている。枠体15内には、位置保持
部材16上に光の進む方向(図1左右方向)に沿って光
学部材である第1複屈折素子E4、第1磁気光学材料E
5、第2複屈折素子E6、第3複屈折素子E7、第2磁
気光学材料E8及び第4複屈折素子E9をそれぞれ配置
し、各部材間には、それぞれ環状のスペーサ18を配置
してある。各部材E4〜E9及び各スペーサ18の上部
に半田板からなる位置保持部材17を載せ、位置保持部
材の上から押え体19で下方に押圧している。押え体1
9の押圧力で部材E4〜E9の上下部分及びスペーサ1
8の上下部分は、上下の位置保持部材16,17に食込
まれて、その位置が固定されている。なお、押え体19
は、枠体1上端にレーザー溶接により固定されてい
る。M1は磁石である。
【0025】この例の光アイソレータの製法は枠体15
の内底部の位置保持部材16上にスペーサ18と光学部
材E4〜E9を交互に配置し、枠体の両側から押え棒で
スペーサ18と光学部材E4〜E9との配列状態を位置
決めし、その後位置保持部材17をスペーサ18及び光
学部材E4〜E9の上側に載せて、押え体19を被せ
て、押え体を下方に押えて、最後に押え体を枠体の開口
端に固定する。こうすれば、スペーサ18と光学部材E
4〜E9とは、上下両側が位置保持部材16,17に食
込まれて、その位置が固定される環状のスペーサ18
の角部のアールを図7に示すように比較的大きくすれ
ば、位置保持部材16の変形がしやすくなり、位置固定
力が向上する。
【0026】上記各例における枠体の形状は、光学部材
を収納できるものに限られず、例えば浅い皿状として、
光学部材にかかる押圧力を相対的に受けたり保持できる
ものであればよい。
【0027】
【発明の効果】この発明は、枠体内壁と押え体との間で
塑性変形可能の軟質金属部材からなる位置保持部材を介
在させてレーザ光を通す光学装置の光学部材を固定する
固定方法及び固定装置であるから、加熱作業や半田付け
作業を、またそのための設備を省略できる分だけ、製造
組み立て作業が簡易迅速にかつ能率よくでき高コストに
なることを押えることができる。そして発明によれば、
接着剤による固定ではなく、フラックスを使用しないの
で、光学面の汚れが少なく、光学特性の劣化を防止で
き、耐候性が良く、大容量のレーザー光を通す光学装置
に適用できる。さらに、この発明によれば、耐候性に優
れ、簡易迅速な製造組立てができる光アイソレータを提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2のA−A線断面図である。
【図2】この発明の固定装置の第1実施例を示す平面図
である。
【図3】この発明の固定装置の第2実施例を示す縦断面
図である。
【図4】(ア),(イ)は位置保持部材の他の例をそれ
ぞれ示す拡大断面図である。
【図5】光アイソレータの実施例を示す縦断面図であ
る。
【図6】光アイソレータの他の実施例を示す縦断面図で
ある。
【図7】図6のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1 枠体 2 位置保持
部材 2b 凹凸面 3 押え体 6 枠体 7 位置保持
部材 8 枠体 8a 押え体
(押え部) 10 位置保持部材 11 押え体
(押えパイプ) 12 枠体 13 位置保持
部材 14 押え体 15 枠体 16 位置保持部材 17 位置保持
部材 18 スペーサ 19 押え体 E 光学部材 E1 光学部材
(偏光子) E2 光学部材(ファラディ回転子) E3 光学部材
(検光子) E4 光学部材(第1複屈折素子) E5 光学部材
(第1磁気光学材料) E6 光学部材(第2複屈折素子) E7 光学部材
(第3複屈折素子) E8 光学部材(第2磁気光学材料) E9 光学部材
(第4複屈折素子)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−35213(JP,A) 特開 平5−150188(JP,A) 特開 平4−75021(JP,A) 実公 昭63−12328(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 316 G02B 27/28 G02B 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光が透過する光学装置における光
    学材料を枠体内壁と押え体との間で挟持固定する方法で
    あって、上記光学部材の上記枠体内壁側か押え体側の少
    なくともいずれか一側に塑性変形可能である軟質金属部
    材からなる位置保持部材を介在させかつ上記光学部材と
    当接した状態で、上記押え体側か上記枠体側か少なくと
    も一方の側から押圧力を加えて上記位置保持部材を塑性
    変形させて、上記光学部材を位置保持させることを特徴
    とする光学装置の光学部材の固定方法。
  2. 【請求項2】 枠体と、レーザ光が透過する光学装置に
    おける光学部材を上記枠体との間で挟持する押え体と、
    この押え体と枠体との少なくと方からの押圧力で塑
    性変形可能である軟質金属部材からなる位置保持部材と
    を具備しており、上記位置保持部材は上記光学部材の上
    記枠体内壁側か上記押え体側の少なくともいずれ一側に
    配置されており、かつ上記光学部材と当接していること
    を特徴とする光学装置の光学部材の固定装置。
  3. 【請求項3】 枠体と、光学部材と、上記光学部材を上
    記枠体との間で挟持する押え体と、この押え体と上記枠
    体との少なくと方からの押圧力で塑性変形可能であ
    軟質金属部材からなる位置保持部材とを具備してお
    り、 上記位置保持部材は上記光学部材の上記枠体内壁側か上
    記押え体側の少なくともいずれ一側に配置されており、
    かつ上記光学部材と当接していることを特徴とする光ア
    イソレータ。
  4. 【請求項4】 枠体と、スペーサを挾んで配列している
    複数の光学部材と、これらの光学部材の配列方向と交差
    する方向側で上記各光学部材を上記枠体との間で挟持す
    る押え体と、この押え体と上記枠体との少なくとも一方
    からの押圧力で塑性変形可能である軟質金属部材からな
    る位置保持部材とを具備しており、 上記各位置保持部材は、上記光学部材の上記枠体内壁側
    と上記押え体側の一側にそれぞれ配置されており、かつ
    上記各光学部材と当接している ことを特徴とする光アイ
    ソレータ。
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