JP3196699B2 - 光部品の組立方法及び光部品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、ＬＤモジュールや、
インライン型のアイソレータ等の光素子を保持する複数
の金属筐体からなる光部品の組立方法及びその光部品に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、微細な光素子を光学的に結合する
には、まずこれら光素子を金属筐体に収納して保持し、
光軸調整により、これら金属筐体の相互の位置関係を調
整し、光損失が最小となる最適位置を決定した後に、ス
ポット溶接により接合する。

【０００３】例えば、特開平７−３１８７６３号公報に
よれば、図６に示すように、一方の光素子である光ファ
イバ７を光ファイバホルダ６を介して保持する第１の金
属筐体５と、他方の光素子である光素子３を含む第２の
金属筐体１がその突き当てた接合面の外周で、溶接スポ
ット１０によりスポット溶接されている。また、図６よ
りわかるように、下側の部材ほど側面を張出すようにし
て凹部を形成し、この凹部と溶融金属の表面張力により
溶接が乗りやすくなるようにしている。尚、レーザ光線
束の照射方向については本公報には開示されていない
が、従来より前記凹部に直接レーザ光線束３１を照射し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光部品
の接合方法では、光軸調整により、光損失を最小にする
金属筐体間の最適位置を決定した後に、その後の金属筐
体の溶接工程で金属筐体に熱変形を生じ、溶接前に光軸
調整により位置決めした位置がずれ、光損失が増加する
という問題がある。

【０００５】前記特開平７−３１８７６３号公報では、
光ファイバ７を保持する光ファイバホルダ６と第１の金
属筐体５との間の位置ずれを解決するために、光ファイ
バホルダ６と第２の金属筐体１との間に、第１の金属筐
体５に代えて特殊なスペーサを挿入し、各接合面をスポ
ット溶接することを提案している。しかし、この提案に
よっても、この特殊なスペーサと第２の金属筐体１との
間の、溶接部の熱的不均一に起因する位置ずれの問題は
解決されていない。

【０００６】そこで、本願発明者は前記スポット溶接の
際の熱変形とこれに伴う位置ずれの原因を究明し、この
結果に基づいて、特殊な部品を要することなく低コスト
で、金属筐体の溶接時の光損失の増加を許容できる範囲
に抑制する光部品の組立方法とその光部品を開示する。

【０００７】ここで、前記金属筐体を、従来の溶接法に
より溶接する際に生ずる熱変形と金属筐体間の位置ずれ
の原因について検討する。

【０００８】まず、図３（ａ）に例示するように、２つ
の、外径が異なる円柱状の金属筐体１０、２０の各接合
面をその中心を一致させて突き当て、第１の金属筐体１
０の側面が第２の金属筐体２０の側面から張出してお
り、かつその張出量ΔＸが全周にわたり等しい状態で、
突き当てた接合面の外周上に位置し、かつ接合面の中心
に対し回転対称な位置にスポット溶接をする場合につい
てその熱変形を検討する。

【０００９】なお、本願において溶接位置とは、図１に
例示するように、各金属筐体１０、２０の突き当てた接
合面の外周上であって、その接合面の中心に対し回転対
称な位置にあり、かつ、張出した側の金属筐体１０の裾
部と、他の金属筐体２０の接合面の近傍の側面２０ａと
で形成されるＶ字状の凹部の底の位置３０ａをいう。

【００１０】結論を先に示せば、図３（ａ）に示すよう
に、スポット溶接した各金属筐体は、突き当てた接合面
の中心位置で垂直方向に交わる仮想的な中心軸（以下、
単に中心軸という。）の方向（以下単に軸方向とい
う。）に平行に熱変形を生じ微細な空隙が残るが、各金
属筐体の中心軸が傾くような変形は生じない。これは、
図３（ａ）の左右の円Ａ、Ｂ内の各溶接位置でのレーザ
光線束の照射による熱の供給とその後の冷却速度が同じ
であることによるものである。即ち、各溶接位置につい
てレーザ光線束を同じ条件で照射すると、まず照射位置
の金属が加熱溶融するとともに金属筐体の内部に熱が拡
散して熱膨張する。

【００１１】従って、各溶接位置の溶融部分は、熱膨張
に伴う金属筐体の軸方向に引っ張り応力を受けて延伸さ
れる。次に、この延伸された溶接部分を含む金属筐体の
外周部分から冷却がはじまるので、溶融部分は軸方向に
延伸された状態で固化する。この場合溶接位置を中心と
する図３（ａ）の円Ａ、Ｂ内の金属筐体が外部に面した
部分の外部表面積に注目すると、両者は等しく、従って
冷却速度も同じとなる。この為、左右の溶接位置の膨張
と収縮が等しく、従って軸方向に平行な変形は生ずる
が、中心軸が傾く変形は生じないものと考えられる。
尚、一般に、中心軸に平行な方向の変形の場合は光損失
は無視できるほど小さいが、中心軸が傾く方向の変形の
場合は比較的光損失が大きい。

【００１２】また、金属筐体の内部の冷却は外部よりも
遅れるので、外部に面している溶接部分が固化した後
も、内部は冷却が進行し、この結果金属筐体１０、２０
の接合面に微細な空隙が生ずる。

【００１３】次に、光軸調整により決定した後の各金属
筐体の中心軸は、一般にずれている場合、即ち張出した
金属筐体の張出量ΔＸ が、外周の各位置で均一でない
場合が多いので、この状態で溶接する場合の熱変形につ
いて検討する。この場合も、結論を先に示せば、図３
（ｂ）に例示するように、一方の金属筐体１０の側面
の、他方の金属筐体２０の側面に対する張出量ΔＸが突
き当てた接合面の各位置で異なる場合は、各溶接位置で
の冷却速度が不均一となることに起因して、溶接によ
り、中心軸が傾く方向の熱変形を生ずる。

【００１４】この原因は、図３（ｂ）の左側の、円Ａ内
の溶接位置を中心とする領域に注目すると、右側の円Ｂ
内の溶接位置を中心とする領域と比較して、金属筐体１
０の張出量ΔＸが比較的小さく、溶接位置の金属の体積
当たりの外部に面する外部表面積の割合が比較的小さい
ので、熱が逃げにくく金属筐体の温度上昇と熱変形が相
対的に大きくなる。

【００１５】これに対し、同図右側の、円Ｂ内の溶接位
置を中心とする領域に注目すると、張出量ΔＸが比較的
大きく、溶接位置の金属の体積当たりの外部表面積の割
合が比較的大きいので熱が逃げ易く、金属筐体の温度上
昇と熱変形が相対的に小さくなる。この結果左側の円Ａ
内にある溶接位置での熱変形量が、右側の円Ｂ内にある
溶接位置での熱変形量よりも大きくなるために、溶接に
より中心軸が傾く方向の熱変形、即ち光軸を右側に回転
させる方向に位置ずれを生ずる。

【００１６】なお、溶接時に各金属筐体を上下方向から
熱膨張に対抗する力で加圧して軸方向の熱膨張を完全に
抑制すれば、前記のような熱変形自体は排除できる可能
性はあるが、金属筐体に座屈を生じ、内部に保持する光
素子を損傷するので採用できない。ただし、大きな効果
は期待できないが、可能な範囲で加圧して熱膨張を抑制
すれば、その分だけ熱変形とこれに伴う光損失の増加を
抑制することは可能と考えられる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を克服するため
に本願発明においては、第１の光素子を保持する第１の
金属筐体と、第２の光素子を保持する第２の金属筐体と
を、その接合面を相互に突き当て、レーザ光線束を照射
して溶接固定する光部品の組立方法において、前記一方
の金属筐体の側面が他方の金属筐体の側面よりも張出し
ており、前記レーザ光線束を、前記張出した金属筐体側
に傾斜した入射方向から照射して、前記突き当てた接合
面の外周をポット溶接することを特徴とする。

【００１８】即ち、前記の熱変形と位置ずれに関する検
討、考察に基づき、本願発明者は、光軸調整後の各金属
筐体の中心軸が垂直方向に相互にずれている場合におい
ても、各溶接位置での加熱と冷却条件を極力均一化し、
かつそれらの加熱冷却速度を緩やかなものとすれば、溶
接後の光損失の増加を抑制することができる見通しを
得、これに基づき試行錯誤を重ねて本願発明を完成し
た。

【００１９】即ち、本願発明者は、図１に示すような中
心軸がずれた位置に光学的最適位置がある金属筐体１
０、２０について、各金属筐体の接合面の外周に種々の
方向からレーザ光線束３１を照射して溶接テストを繰返
した結果、従来の常識に反し、張出している金属筐体１
０の側へ傾斜した入射方向からレーザ光線束３１を照射
して溶接すると、突き当てた接合面の外周の各溶接位置
について熱変形が均一で、したがって光軸の曲がりとこ
れに起因する光損失の増加も抑制できることを見出し、
これに基づき本願発明を完成した。

【００２０】即ち、本願発明は、レーザ光線束を、その
入射角度θ（以下、説明の便宜上、金属筐体の側面に垂
直の方向Ｎに対し張出している金属筐体側へ傾斜した方
向の入射角度θを正（＞０）とし、また他の金属筐体側
へ傾斜した方向の入射角度θを負（＜０）とする。）が
方向Ｎに対し張出した側の金属筐体１０の側に傾斜した
側にある角度の方向から、各溶接位置３０ａについてそ
の近傍の、張出した側の金属筐体１０の裾部の先端１０
ａと、他の金属筐体２０の接合面の近傍の側面２０ａと
を、同時に照射して加熱することを主要構成要件とし、
効果として各溶接位置３０ａを中心とするその近傍の部
材が比較的均一に加熱され、溶接の際の回転方向への熱
変形とこれに伴う光損失の増加を許容できる範囲に抑制
できることを特徴とする。

【００２１】換言すれば、本願発明は、図１に例示する
金属筐体の溶接位置３０ａに直接レーザ光線束を照射す
るのではなく、その周辺近傍の、第１の金属筐体の裾部
の先端１０ａと第２の金属筐体２０の側面２０ａを、同
時に照射、加熱することにより前記課題を解決するもの
である。

【００２２】本願発明は、光軸調整により決定した各金
属筐体の中心軸が一致しない場合であっても、その後の
溶接に伴う回転方向の熱変形を抑制することができ、光
損失増加が極めて少ない光部品の組立方法と光部品を提
供する。通常、溶接前の、光軸調整により決定した金属
筐体の相互間の最適位置は、中心軸が一致しない場合が
多いので、本願発明は光部品を量産する場合に適してお
り実用的意義が高い。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１乃至図５に基づいて、本願発
明の実施の形態について説明する。尚、同一の要素には
同一の番号を付し、重複する説明を省略する。

【００２４】（実施形態１ 基本的実施形態）本実施形
態１は、図１に示すように、第１の光素子として、シン
グルモード光ファイバの先端に屈折率分布型光ファイバ
チップレンズを接合した、光ファイバコリメータ１２を
保持する円柱状の金属筐体１０と、第２の光素子として
光アイソレータ２１及びこれとリンクする光ファイバコ
リメータ１２ａを保持する、円柱状の金属筐体２０の各
接合面１０ｂ、２０ｂを突き当て、その外周をレーザ光
線束３１でスポット溶接するケースであって、第１の金
属筐体１０の外径が、第２の金属筐体２０のそれよりも
大きく、かつ前者の高さは、後者のそれよりも小さい場
合である。

【００２５】第１の金属筐体１０は、中心軸上に光路と
なる貫通孔を有し、その上部に円筒状のホルダ１１が形
成され、第１の光素子である光ファイバコリメータ１２
を保護管１３を介して保持する。金属筐体１０のつば部
の外径は３ｍｍ乃至６ｍｍの範囲、高さは０．５ｍｍ乃
至２．０ｍｍの範囲である。

【００２６】第２の金属筐体２０は、内部の空間に第２
の光素子の主要素子として光アイソレータ２１を保持
し、かつ中心軸上に光路となる貫通孔を有し、第２の光
素子の一部であり光アイソレータ２１と結合する光ファ
イバコリメータ１２ａが保護管１３を介して挿入されて
いる。金属筐体２０の外径は３ｍｍ乃至６ｍｍの範囲、
高さは５ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲である。前記の光素子
１２、１２ａを保持する金属筐体１０、２０を、接合面
１０ｂ、２０ｂで突き当て、光損失が最小となる光学的
に最適位置を光軸調整により決定する。光軸調整後の各
金属筐体の中心軸は一般にずれている。

【００２７】レーザのビーム３１を、突き当てた接合面
の外周上の溶接位置３０ａの近傍の、金属筐体１０の裾
部１０ａと、金属筐体２０ａの側面２０ａを、同時に、
張出した金属筐体１０側に傾斜した側に入射角度θ（θ
＞０）を有する方向から、各溶接位置について同じ条件
で照射してスポット溶接し、光部品を組立てる。

【００２８】完成した光部品の光損失の増加は、例えば
外周の各位置の張出量ΔＸが０ｍｍ〜０．３ｍｍ、即ち
金属筐体１０が金属筐体２０に対し部分的に張出してい
るケースであって張出量ΔＸが最小の位置の０ｍｍから
最大の位置の０．３ｍｍまで分布しているサンプルにつ
いて、入射角度θが１度から１１度の範囲でレーザ光線
束を照射してスポット溶接した場合、いづれも許容でき
る上限である０．０５ｄＢ以下とすることができる。

【００２９】図１に示す光部品の構成部品の内で金属筐
体１０の外径だけを大きくして張出量ΔＸが０ｍｍ〜
１．０ｍｍのサンプルを作成し、これについて入射角度
θが１度から６度の範囲でレーザ光線束を照射してスポ
ット溶接した場合、いづれも０．０５ｄＢ以下とするこ
とができる。張出量ΔＸがいかなる値のものであって
も、入射角度がθ＞０の範囲で最適の入射角度θを発見
でき、特に張出量ΔＸの最大が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ
の範囲にあるサンプルであれば、この最適な入射角度θ
でレーザ光線束を照射してスポット溶接することにより
組立てた光部品は、光損失の増加を許容できる範囲の上
限である０．０５ｄＢ以下に抑制できる。

【００３０】これに対し、入射角度がθ≦０の場合、即
ちレーザ光線束が、金属筐体の側面に垂直の方向Ｎに対
し張出した第１の金属筐体１０の側とは反対の方向から
照射した場合には、サンプル毎の熱変形のバラツキが大
きくなり、かつ光損失の増加が０．０５ｄＢを超えるケ
ースが多くなる。

【００３１】（実施形態２ 金属筐体の各種サイズ）本
実施形態２は、実施形態１で開示した金属筐体の他、第
１の金属筐体と第２の金属筐体の各サイズの可能な組み
合わせを開示する。

【００３２】即ち、図２（ａ）に例示すように、第１の
金属筐体１０の直径及び高さが、第２の金属筐体２０の
直径及び高さよりもそれぞれ小さい場合、 図２（ｂ）
に例示するように、第１の金属筐体１０の直径が、第２
の金属筐体２０の直径よりも小さく、かつ第１の金属筐
体１０の高さが、第２の金属筐体２０の高さよりも大き
い場合、図２（ｃ）に例示すように、第１の金属筐体１
０の直径及び高さが、第２の金属筐体２０の直径及び高
さよりも大きい場合である。

【００３３】これらのいづれの場合も、最適のレーザ光
線束の入射角度θは、張出量ΔＸの値により影響を受け
るので、入射角度がθ＞０の範囲において最適な入射角
度θの値を発見した上で、レーザ光線束を照射してスポ
ット溶接することにより、光損失の増加を許容できる範
囲に抑制することが可能である。

【００３４】（実施形態３ 金属筐体を構成する金属材
料の融点）本実施形態３は、張出した側の金属筐体を構
成する金属材料の融点に対し、他の金属筐体を構成する
金属材料の融点を相対的に高くして、溶接の際の熱変形
とこれに伴う光損失の増加を一層抑制するケースであ
る。例えば、張り出した金属筐体１０の金属材料として
融点が１４００℃のＳＵＳ３０３、他の金属筐体２０の
金属材料として１４５０℃のＳＵＳ３０４を使用するケ
ースである。

【００３５】光損失の増加を一層抑制できる主な理由
は、溶接スポットが、低融点の張出した金属筐体側にの
みに形成され、各金属筐体に同じ金属を使用した場合と
比較して、その大きさが約半分と小さくなるからであ
る。

【００３６】即ち、前記金属筐体の熱変形の考察から容
易に類推できるように、低融点の金属筐体側では、溶接
位置の部材がレーザ光線束の照射を受けて溶融し、溶融
部分が引っ張り応力を受けた状態で冷却固化するので熱
変形を生ずる。これに対し、高融点の金属筐体側では、
レーザ光線束の照射を受けても溶融することなく、一旦
膨張しても冷却により収縮し完全に元の状態に戻るの
で、前記同じ金属材料からなる金属筐体を用いる場合と
比較して、熱変形とそれに伴う光損失の増加も約半分と
少なくなるものと考えられる。

【００３７】また、張出した金属筐体の側に低融点の金
属材料を採用したのは、熱が逃げやい張出した金属筐体
の裾部と溶融部分の位置が近ければ、それだけ溶融部分
の熱膨張量が少なくなり、また熱変形量も少なくなるか
らである。

【００３８】（実施形態４ 各金属筐体の張出の態様）
光軸調整により決定した後の各金属筐体の位置関係は、
中心軸が垂直方向に若干ずれている場合が多く、大部分
の場合は一方の外径が大きい方の金属筐体が、他方の金
属筐体に対し、接合面の全周にわたり張出している。し
かし、極端な場合には、相互に一方の金属筐体が他方の
金属筐体に対し張出している場合もある。この場合は、
それぞれの張出し部分について張出した側に傾斜した方
向、即ち入射方向自体は異なるが、それぞれの部分につ
いて入射角度がθ＞０の方向からレーザ光線束を照射
し、スポット溶接をすることにより、光損失の増加を許
容できる範囲に抑制することが可能である。

【００３９】

【実施例】

（最適な入射角度θと熱変形、光損失の増加との関係）
図１に本実施例の光部品の断面図を示す。第１の金属筐
体１０は、つば部の外径４．５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの
ＳＵＳ３０４ステンレス製の円柱体で、中心軸上に光路
となる貫通孔を有し、かつその貫通孔の上部に円筒状の
光ファイバホルダ１１が接合され、これに保護管１３を
介して第１の光素子である光ファイバコリメータ１２が
挿入されている。

【００４０】第２の金属筐体２０は、外径４．２ｍｍ、
厚さ１２ｍｍ、ＳＵＳ３０４ステンレス製の円柱体で、
その内部に第２の光素子の主要素子としてアイソレータ
結晶２１を保持し、かつ中心軸上に光路となる貫通孔を
有し、第２の光素子の一部として、アイソレータ結晶２
１と結合する光ファイバコリメータ１２ａを保護管１３
ａを介して保持している。

【００４１】これら各光素子を保持した金属筐体１０、
２０の接合面１０ｂ、２０ｂを突合わせて、光軸調整に
より光損失の増加が最小となる最適位置を決定する。

【００４２】光軸調整ずみの光部品の内より、特に、サ
ンプル間のバラツキを回避し考察を容易とするために、
金属筐体の張出し状態が同じもの、即ち突き当てた接合
面の外周上の各位置の張出量ΔＸが同じで、かつ熱変形
の影響が最大となると予想される張出量ΔＸが０ｍｍ〜
０．３ｍｍのものを選び出した。このサンプルについて
接合面の外周上の、張出量ΔＸが最大の０．３ｍｍの位
置を含んで１２０度間隔で３個所の各溶接位置３０ａに
ついて、入射角度θを＋１０度から−３度の範囲で１度
毎に変えた１４ケースについて、 ＹＡＧレーザ光によ
りスポット溶接を行った。ＹＡＧレーザ光は、１０Ｗ／
ｍｍ２の強度で、金属筐体１０の裾部の突起部１０ａと
金属筐体２０の接合面の近傍の側面２０ａとを同時に１
秒照射してスポット溶接を行なった。

【００４３】これら光部品の光損失増加を測定して、入
射角度θと熱変形、即ち光損失増加との関係を検討し
た。

【００４４】また、張出量ΔＸの影響を明らかにするた
めに、構成部品の内で金属筐体１０のつば部の外径を
５．２ｍｍと大きくし他はすべて前記の場合と同じとし
て、突き当てた接合面の外周の張出量ΔＸを０ｍｍ〜
１．０ｍｍとした光部品についても、同様な検討を行っ
た。

【００４５】この結果は、図５に示すように、張出量Δ
Ｘの最大が０．３ｍｍの場合も、１．０ｍｍの場合も、
入射角度θ＞０の範囲に、光損失の増加が最小となるレ
ーザ光線束の入射角度θの最適位置が存在する。また、
許容できる光損失増加である０．０５ｄＢ以下とするに
は、前者では概ね０度＜θ＜６度の範囲、後者では概ね
０度＜θ＜１１度の範囲にすればよいことがわかる。
尚、一般に、張出量ΔＸが大きくなれば、最適な入射角
度θは小さくなり、張出量ΔＸが小さくなれば、最適な
入射角度θは大きくなる。

【００４６】従って、この結果より、実際に光部品を組
立てる場合においては、その金属筐体について、入射角
度がθ＞０の範囲で、最初に最適な入射角度θと張出量
ΔＸとの関係を発見すれば、以降は光損失の増加が極め
て小さく優れた光学特性の光部品の組立が可能となる。
特に通常のサイズの光部品については、図５の結果よ
り、その最適な入射角度θは、概ね０度＜θ＜１１度の
範囲にあるといえるので、検討すべき範囲は狭く、比較
的簡単に、各サイズの金属筐体に最適な入射角度θを見
つけることができる。

【００４７】本実施例では、結果を明瞭に示すために、
突き当てた接合面の外周上の各位置の張出量ΔＸが同一
の光部品のサンプルのみを選び出して、入射角度θと光
損失の増加との関係を検討したが、実際には同じサイズ
の金属筐体でも、光軸調整後の金属筐体間の張出量ΔＸ
はサンプル毎に異なり一定の分布を有する。このような
張出量ΔＸがサンプル間で一定の分布を有する光部品の
集団に対しても、最適な入射角度θを決定することがで
き、光損失の増加を所定の値以下とすることが可能とな
る。

【００４８】尚、図５によれば、入射角度がθ＜０の範
囲においても、許容できる光損失増加である０．０５ｄ
Ｂ以下となる範囲が存在するが、この範囲はサンプル間
の光損失の増加のバラツキが大きくなるので１０個のデ
ータの平均値で示したものであり、入射角度がθ＞０の
範囲と比較して、縦軸が同じ値でも不良率が高くなる。

【００４９】（最適な入射角度θが存在する理由）入射
角度がθ＞０の範囲で、光損失の増加を最小とする最適
値が存在するのは、張出した金属筐体の裾部の、Ｖ字状
の凹部の底にある溶接位置３０ａに直接レーザ光線束を
照射するよりも、その溶接位置３０ａの周辺近傍の部材
１０ａと２０ａを同時に照射、加熱する方が、加熱とこ
れに伴う温度上昇、熱変形が均一になりやすいことによ
るものである。

【００５０】他方、入射角度がθ＜０の範囲について光
損失が増加するのは、溶接位置３０ａが、張出した金属
筐体の裾部の、Ｖ字状の凹部の底の位置にあり、溶接位
置の金属部材の単位体積当たりの外部表面積の割合が小
さく熱が逃げにくい。

【００５１】従って、入射角度がθ≦０の方向からこの
部分に直接レーザ光線束を照射すると急速な温度上昇と
これに伴う熱変形が生ずる。この結果、溶接位置毎の熱
的条件がバラツキ易く、熱変形が不均一となり易いこと
によるものである。

【００５２】入射角度がθ＞０の範囲について、入射角
度θが最適入射角度よりも大きくなるほど光損失が増加
するのは、あまりに入射角度θが大きくなると、溶接位
置３０ａからかなり離れた第２の金属筐体の側面２０ａ
にレーザ光線束３１が照射される結果、溶接位置３０ａ
の金属が溶融するまでに比較的多量の熱量が供給される
結果、熱変形量が大きくなるためである。なお溶接位置
から若干離れた位置にレーザ光線束３１が照射された場
合でも、溶接位置３０ａの金属部分が溶融するのは、同
じ金属筐体材料でも凸部については曲率半径が小さくな
るほど融点が低下するという事実による。

【００５３】（入射角度θと溶接スポットの形状との関
係）レーザ光線束の入射角度θと溶接スポットの断面形
状との関係を図４に示す。入射角度がθ＞０でレーザ光
線束を照射した場合の溶接スポットの断面形状につい
て、溶接スポット３０の中心である溶接位置３０ａを含
む縦断面図を図４（ａ）に、溶接位置３０ａと第２の金
属筐体２０の側面を含むＡ、Ａ‘断面図を図４（ｂ）に
示す。この場合は、溶接位置３０ａを中心とする温度分
布が比較的均一となる結果、溶接スポット３０の形状は
円形となる。

【００５４】入射角度がθ＜０でレーザ光線束を照射し
た場合の溶接スポットの断面形状について、溶接位置３
０ａを含む縦断面図を図４（ｃ）に、溶接位置３０ａと
第２の金属筐体２０の側面を含むＢ、Ｂ‘断面図を図４
（ｄ）に示す。入射角度がθ＜０の範囲では、金属筐体
１０の裾の張出している部分についてレーザ光線束によ
る熱の供給がなく、かつこの部分から熱が逃げやすいの
で、溶接スポット３０の形状は金属筐体１０側が楕円と
なり、金属筐体２０側が円形となる。

【００５５】（その他、金属筐体の形状、スポット溶
接）以上の実施形態、実施例では、円柱状の金属筐体を
使用する場合について説明したが、本願発明はこれに限
定されるものではなく、他の形状の金属筐体を使用する
場合であっても適用することができる。

【００５６】また、以上の実施形態、実施例では、レー
ザ光線束を使用してスポット溶接を行ったが、本願発明
はこれに限定されるものではなく、その他の加熱方式に
よるスポット溶接を採用する場合であっても適用するこ
とができる。

【００５７】

【発明の効果】本願発明は、微細な光素子を保持する金
属筐体からなる光部品を組立てる際、光軸調整により決
定した各金属筐体の相互の位置関係につき、その中心軸
が一致せず一方の金属筐体が張出している場合におい
て、その張出した金属筐体側からレーザ光線束を照射し
てスポット溶接をすることにより、保持する光素子の光
軸を回転させる原因となる熱変形を顕著に減少すること
ができ、これにより光部品の組立て時の光損失増加が極
めて低いレベルに抑制することができる。

【００５８】また、光軸調整により決定した金属筐体の
相互間の最適位置は、中心軸が一致しない場合が多いの
で、本願発明は光部品を量産する場合に有効であり、実
用的意義が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の光部品の組立方法及び光部品を示す
従断面図である。

【図２】本願発明を適用可能な、サイズの異なる金属筐
体の組み合わせを示す側面図ある。

【図３】溶接に起因する熱変形の原因を示す側面図であ
る。

【図４】レーザ光線束の照射方向と溶接スポットの形状
との関係を示す図である。

【図５】レーザ光線束の照射方向と溶接後の光損失の増
加との関係を示す図である。

【図６】従来の光部品とその溶接位置を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０:第１の金属筐体 １０ａ：第１の金属筐体の裾部の先端（レーザ光線束照
射部位） １０ｂ：第１の金属筐体の接合面 １１：光ファイバホルダ １２：光ファイバコリメータ（第１の光素子） １２ａ：光ファイバコリメータ（第２の光素子） １３、１３ａ：保護管 ２０：第２の金属筐体 ２０ａ：第２の金属筐体の接合面の近傍の側面（レーザ
光線束照射部位） ２０ｂ：第２の金属筐体の接合面 ２１：光アイソレータ（第２の光素子） ３０：溶接スポット ３０ａ：溶接位置 ３１：レーザ光線束

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−318763（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−118261（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−113524（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−80266（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−177125（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−137204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−223718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48507（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−129593（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−177087（ＪＰ，Ｕ) 国際公開93／20467（ＷＯ，Ａ１) 米国特許5393956（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/24 G02B 6/36 - 6/43 G02B 7/00 - 7/40 B23K 26/00 - 26/00 310 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光素子を保持する第１の金属筐体
   と、第２の光素子を保持する第２の金属筐体とを、その
   接合面を相互に突き当て、レーザ光線束を照射して溶接
   固定する光部品の組立方法において、前記一方の金属筐
   体の側面が前記他方の金属筐体の側面よりも張出してお
   り、前記レーザ光線束を、前記張出した金属筐体側に傾
   斜した入射方向から照射して、前記突き当てた接合面の
   外周をスポット溶接することを特徴とする光部品の組立
   方法
2. 【請求項２】 前記第１の光素子が光ファイバであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光部品の組立方法
3. 【請求項３】 前記レーザ光線束の入射角度が１度乃至
   １１度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   光部品の組立方法
4. 【請求項４】 前記レーザ光線束がＹＡＧレーザ光であ
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいづれか１項に記
   載の光部品の組立方法
5. 【請求項５】 前記他方の金属筐体を構成する金属の融
   点が、前記張出した金属筐体を構成する金属の融点より
   も高いことを特徴とする請求項１乃至４のいづれか１項
   に記載の光部品の組立方法
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいづれか１項に記載の
   光部品の組立方法により組立てた光部品