JP3547057B2 - 水晶波長板の接合方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光通信や光計測に用いられる光アイソレータなどの光デバイスに部品として使用する水晶波長板の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光デバイスの部品として使用される水晶波長板は、厚さが０．０２ｍｍから０．１ｍｍ、面積が約２ｍｍ２ から５ｍｍ２ のものである。そしてこの種の水晶波長板の固定方法としては、エポキシ樹脂系接着剤を用いて他の偏光子などの部品を接着したり、低融点金属を用いて金属ケースと接合する方法がとられていた。
【０００３】
上記方法で接合した場合、接合した温度環境のまま使用する限り何らさしつかえないが、温度環境が変化すると水晶と水晶を接合した他の部品の熱膨脹の違いによって水晶波長板に歪が加わることとなる。この歪は光弾性により複屈折を変化させ、波長板の特性値であるリターディション（＝複屈折×厚み）を狂わせることになる。そこで出願人はこのような熱歪を緩和させる一手法として、中間にセラミックスを介在させる方法を先に提案した（特開平６−２６５７２６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、水晶結晶は結晶学的一軸性結晶に属し熱膨脹係数がＺ軸に平行方向で７．４×１０−６、Ｚ軸に垂直方向で１３．６×１０−６と異方性が大きい。したがって熱歪の緩和のためにたとえセラミックスなどの等方性の素材を用いたとしても、例えばＺ軸に平行方向の熱膨脹係数に一致した材料を用いれば、その材料はＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは合致せず、その結果、熱歪は発生してしまう。
【０００５】
即ち、水晶やガラスや金属などの等方性物質に接合した場合には、温度変化による熱膨脹の差に起因する歪は避け難い。特に水晶波長板のように薄い材料をデバイス部材として接合する場合は尚更である。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、熱歪のない接合の可能な水晶波長板の接合方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る水晶波長板の接合方法は、水晶結晶を材料とする波長板を支持部材に接合するに際し、その間に水晶を素材とする基板を介在させると共に、波長板の水晶の結晶軸であるＺ軸の方向と基板の水晶の結晶軸のＺ軸の方向を一致させて接合した。
【０００７】
本発明の［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法は、［請求項１］において、基板の真中には光の通路となる穴をあけると共に、支持部材にあけた穴との位置を合せ、前記基板の上部に固定した波長板に対して光を入射するようにした。
【０００８】
本発明の［請求項３］に係る水晶波長板の接合方法は、［請求項１］において、基板の形状をコ字形とすると共に、前記コ字形の開口位置上部に波長板を固定し、コ字形基板の基部を支持部材に固定した。
【０００９】
【作用】
本発明の［請求項１］，［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法は、水晶結晶を基板材料として用い、接合する際にＺ軸の方向を一致させることにより、異方性の影響をなくし、温度変化による熱歪の発生をなくすものである。水晶のＺ軸に平行方向の熱膨脹係数をα、Ｚ軸に垂直方向の熱膨脹係数をβ、金属の熱膨脹係数をγとする。
【００１０】
一端に水晶波長板を接合した水晶基板の他端を光デバイスケースの金属に接合して保持する。水晶波長板と水晶基板のＺ軸とのなす角をθとし接合部分の長さをＷとする。又、水晶基板と金属ケースの接合部分の長さをＬとする。これら３者を接合したその温度ではもちろん熱歪は発生しない。
【００１１】
接合した温度からδＴだけ温度変化すると、金属と水晶基板の接合部分にはＺ軸と平行方向にはＬ（α−γ）δＴほどの長さの差に起因する応力が生じ、Ｚ軸と垂直な方向にはＬ（β−γ）δＴほどの長さの差に起因する応力が生じることになる。
【００１２】
一方、水晶波長板と水晶基板との接合部分では、両者のＺ軸のなす角がゼロである場合には接合部分の両側での温度変化による長さの差は原理的に存在しない。角度θがゼロでない場合にはＷ（α−β）δＴ ｓｉｎθほどの長さの差に起因する応力が発生することになるが、（α−β） ｓｉｎθが１０のマイナス７乗となるθが１０°以内では実質無視してもよい。
【００１３】
水晶基板が十分に厚くて他端に発生する応力を吸収してしまえば、水晶波長板には温度変化による歪はなく、波長板のリターディションは本来の特性値を保つことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して実施例を説明する。
図１は本発明の［請求項１］に係る水晶波長板の接合方法を示す一実施例の構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１において、１は水晶性波長板、２は筺体であり、これらを直接接合せずに、その間にバッファ３（基板）を介在させて接合させたものである。
【００１５】
なお、３は水晶素材からなるバッファでその厚みは約２ｍｍあり、その真中に穴３−１をあけ、ステンレス製の筺体２にも同様に穴２−１をあけて、これを光の通路Ｘとしている。したがって光は水晶基板（バッファ）３とステンレス製筺体２にあけた穴を通して波長板に入射する。４は接合位置を示し、水晶波長板１のＺ軸の方向とバッファ３のＺ軸方向とを合せてエポキシ樹脂系接着剤にて接合している。
【００１６】
ここでステンレスの熱膨脹係数は１６．４×１０−６であり、水晶のＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは近いがＺ軸に平行な方向の熱膨脹係数の約２倍である。したがってステンレスと水晶の接合部分には温度変化により応力が加わるが、この応力は水晶基板の厚み２ｍｍの方向に徐々に緩和され、水晶基板に接着した水晶波長板には熱歪の影響はない。なお、上記実施例では接合点として４隅の場合を示したが、接合全周縁であってもよい。
【００１７】
図２は本発明の［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法を示す一実施例の構成図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。図２において．５はコ字型の水晶基板（バッファ）で、これに水晶波長板１を半田７にて固定したものである。６は一部をメタリズしたセラミックスのアルミナ板であり、水晶基板をメタライズして半田づけしたものである。
【００１８】
光は水晶基板のコ字型の空隙を通して水晶波長板に入射する。なお、アルミナの熱膨脹係数は９×１０−６であり水晶のＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは差がある。この差によりアルミナと水晶基板の接合部分には応力が加わるが、この応力はアルミナからの距離に応じて徐々に緩和され、水晶基板に接合した水晶波長板には熱歪の影響はない。なお、上記実施例では接合点として４隅の場合を例に説明したが、接合全周縁であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば水晶波長板のような極めて薄い板状材の固定に際して、水晶素材からなるバッファ（基板）を介在させると共に、各Ｚ軸方向を合せて接合するようにしたので、熱歪の影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水晶波長板の接合方法の一実施例の構成図。
【図２】本発明による水晶波長板の接合方法の他の一実施例の構成図。
【符号の説明】
１ 水晶波長板
２ 筺体
３ 水晶素材からなるバッファ（基板）
４ 接合位置
５ コ字型の水晶基板
６ アルミナ板
７ 半田
【産業上の利用分野】
本発明は、光通信や光計測に用いられる光アイソレータなどの光デバイスに部品として使用する水晶波長板の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光デバイスの部品として使用される水晶波長板は、厚さが０．０２ｍｍから０．１ｍｍ、面積が約２ｍｍ２ から５ｍｍ２ のものである。そしてこの種の水晶波長板の固定方法としては、エポキシ樹脂系接着剤を用いて他の偏光子などの部品を接着したり、低融点金属を用いて金属ケースと接合する方法がとられていた。
【０００３】
上記方法で接合した場合、接合した温度環境のまま使用する限り何らさしつかえないが、温度環境が変化すると水晶と水晶を接合した他の部品の熱膨脹の違いによって水晶波長板に歪が加わることとなる。この歪は光弾性により複屈折を変化させ、波長板の特性値であるリターディション（＝複屈折×厚み）を狂わせることになる。そこで出願人はこのような熱歪を緩和させる一手法として、中間にセラミックスを介在させる方法を先に提案した（特開平６−２６５７２６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、水晶結晶は結晶学的一軸性結晶に属し熱膨脹係数がＺ軸に平行方向で７．４×１０−６、Ｚ軸に垂直方向で１３．６×１０−６と異方性が大きい。したがって熱歪の緩和のためにたとえセラミックスなどの等方性の素材を用いたとしても、例えばＺ軸に平行方向の熱膨脹係数に一致した材料を用いれば、その材料はＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは合致せず、その結果、熱歪は発生してしまう。
【０００５】
即ち、水晶やガラスや金属などの等方性物質に接合した場合には、温度変化による熱膨脹の差に起因する歪は避け難い。特に水晶波長板のように薄い材料をデバイス部材として接合する場合は尚更である。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、熱歪のない接合の可能な水晶波長板の接合方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る水晶波長板の接合方法は、水晶結晶を材料とする波長板を支持部材に接合するに際し、その間に水晶を素材とする基板を介在させると共に、波長板の水晶の結晶軸であるＺ軸の方向と基板の水晶の結晶軸のＺ軸の方向を一致させて接合した。
【０００７】
本発明の［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法は、［請求項１］において、基板の真中には光の通路となる穴をあけると共に、支持部材にあけた穴との位置を合せ、前記基板の上部に固定した波長板に対して光を入射するようにした。
【０００８】
本発明の［請求項３］に係る水晶波長板の接合方法は、［請求項１］において、基板の形状をコ字形とすると共に、前記コ字形の開口位置上部に波長板を固定し、コ字形基板の基部を支持部材に固定した。
【０００９】
【作用】
本発明の［請求項１］，［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法は、水晶結晶を基板材料として用い、接合する際にＺ軸の方向を一致させることにより、異方性の影響をなくし、温度変化による熱歪の発生をなくすものである。水晶のＺ軸に平行方向の熱膨脹係数をα、Ｚ軸に垂直方向の熱膨脹係数をβ、金属の熱膨脹係数をγとする。
【００１０】
一端に水晶波長板を接合した水晶基板の他端を光デバイスケースの金属に接合して保持する。水晶波長板と水晶基板のＺ軸とのなす角をθとし接合部分の長さをＷとする。又、水晶基板と金属ケースの接合部分の長さをＬとする。これら３者を接合したその温度ではもちろん熱歪は発生しない。
【００１１】
接合した温度からδＴだけ温度変化すると、金属と水晶基板の接合部分にはＺ軸と平行方向にはＬ（α−γ）δＴほどの長さの差に起因する応力が生じ、Ｚ軸と垂直な方向にはＬ（β−γ）δＴほどの長さの差に起因する応力が生じることになる。
【００１２】
一方、水晶波長板と水晶基板との接合部分では、両者のＺ軸のなす角がゼロである場合には接合部分の両側での温度変化による長さの差は原理的に存在しない。角度θがゼロでない場合にはＷ（α−β）δＴ ｓｉｎθほどの長さの差に起因する応力が発生することになるが、（α−β） ｓｉｎθが１０のマイナス７乗となるθが１０°以内では実質無視してもよい。
【００１３】
水晶基板が十分に厚くて他端に発生する応力を吸収してしまえば、水晶波長板には温度変化による歪はなく、波長板のリターディションは本来の特性値を保つことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して実施例を説明する。
図１は本発明の［請求項１］に係る水晶波長板の接合方法を示す一実施例の構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１において、１は水晶性波長板、２は筺体であり、これらを直接接合せずに、その間にバッファ３（基板）を介在させて接合させたものである。
【００１５】
なお、３は水晶素材からなるバッファでその厚みは約２ｍｍあり、その真中に穴３−１をあけ、ステンレス製の筺体２にも同様に穴２−１をあけて、これを光の通路Ｘとしている。したがって光は水晶基板（バッファ）３とステンレス製筺体２にあけた穴を通して波長板に入射する。４は接合位置を示し、水晶波長板１のＺ軸の方向とバッファ３のＺ軸方向とを合せてエポキシ樹脂系接着剤にて接合している。
【００１６】
ここでステンレスの熱膨脹係数は１６．４×１０−６であり、水晶のＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは近いがＺ軸に平行な方向の熱膨脹係数の約２倍である。したがってステンレスと水晶の接合部分には温度変化により応力が加わるが、この応力は水晶基板の厚み２ｍｍの方向に徐々に緩和され、水晶基板に接着した水晶波長板には熱歪の影響はない。なお、上記実施例では接合点として４隅の場合を示したが、接合全周縁であってもよい。
【００１７】
図２は本発明の［請求項２］に係る水晶波長板の接合方法を示す一実施例の構成図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。図２において．５はコ字型の水晶基板（バッファ）で、これに水晶波長板１を半田７にて固定したものである。６は一部をメタリズしたセラミックスのアルミナ板であり、水晶基板をメタライズして半田づけしたものである。
【００１８】
光は水晶基板のコ字型の空隙を通して水晶波長板に入射する。なお、アルミナの熱膨脹係数は９×１０−６であり水晶のＺ軸に垂直な方向の熱膨脹係数とは差がある。この差によりアルミナと水晶基板の接合部分には応力が加わるが、この応力はアルミナからの距離に応じて徐々に緩和され、水晶基板に接合した水晶波長板には熱歪の影響はない。なお、上記実施例では接合点として４隅の場合を例に説明したが、接合全周縁であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば水晶波長板のような極めて薄い板状材の固定に際して、水晶素材からなるバッファ（基板）を介在させると共に、各Ｚ軸方向を合せて接合するようにしたので、熱歪の影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水晶波長板の接合方法の一実施例の構成図。
【図２】本発明による水晶波長板の接合方法の他の一実施例の構成図。
【符号の説明】
１ 水晶波長板
２ 筺体
３ 水晶素材からなるバッファ（基板）
４ 接合位置
５ コ字型の水晶基板
６ アルミナ板
７ 半田
Claims (3)
- 水晶結晶を材料とする波長板を支持部材に接合するに際し、その間に水晶を素材とする基板を介在させると共に、波長板の水晶の結晶軸であるＺ軸の方向と基板の水晶の結晶軸のＺ軸の方向を一致させて接合したことを特徴とする水晶波長板の接合方法。
- 基板の真中には光の通路となる穴をあけると共に、支持部材にあけた穴との位置を合せ、前記基板の上部に固定した波長板に対して光を入射することを特徴とする請求項１記載の水晶波長板の接合方法。
- 基板の形状をコ字形とすると共に、前記コ字形の開口位置上部に波長板を固定し、コ字形基板の基部を支持部材に固定したことを特徴とする請求項１記載の水晶波長板の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08637395A JP3547057B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 水晶波長板の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08637395A JP3547057B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 水晶波長板の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262227A JPH08262227A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3547057B2 true JP3547057B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=13885084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08637395A Expired - Fee Related JP3547057B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 水晶波長板の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3547057B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006101550A (ja) * | 2005-12-05 | 2006-04-13 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性表面波デバイス及びこれを用いた通信装置、並びにアンテナデュプレクサ |
| JP7468406B2 (ja) * | 2021-02-26 | 2024-04-16 | 株式会社島津製作所 | フーリエ変換赤外分光光度計 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP08637395A patent/JP3547057B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08262227A (ja) | 1996-10-11 |
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Legal Events
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