JP3580581B2 - How to fix optical element to holder - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、レンズ、光学結晶、プリズム、あるいは光アイソレータ等の光学素子をホルダに固定する方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来より、レンズ、偏光子、光学結晶、プリズム、光アイソレータ等の光学素子を使用する場合には、光学素子をホルダに固定して使用している。これは、取扱い、位置調整、さらには他の素子との固定を容易にし、かつ精度、強度、信頼性等を向上するためである。
【0003】
レンズをホルダに固定する方法は、従来より低融点ガラスにより行われているが、具体的には、図5(A)、(B)の平面図、A−A線断面図に示すように、ホルダ11にレンズ13を配設した後、粉末状または粉末をペースト状にした低融点ガラス12をレンズ13の外周部に充填して加熱溶融することにより、レンズ13を固定する方法により行われていた。
【0004】
さらに、図6の斜視図に示すように、低融点ガラス12の充填部分にちょうど収まるような形状の低融点ガラスのワッシャー状のプリフォーム14を、レンズ13とホルダ11との間に嵌合させた後、低融点ガラスのプリフォーム14を加熱溶融することにより、レンズ13を固定する方法もあった。
【0005】
また、光源からの光を光学系を介して伝達しようとすると、レンズや光ファイバの端面、曲がり部等で信号光の一部が反射しレーザー光源まで戻りノイズを発生させる。このような反射戻り光を除去するために、光アイソレータが使用されている。光アイソレータは図7の断面概略図に示すように、例えば、第1偏光子16a、ファラデー回転子17および第2偏光子16bを順に配置して構成されるものである。これらは、接着剤を用いて組み立てられる場合もあるが、温度変化による位置ズレ、接着剤に含まれるガス発生の問題もあり半田や低融点ガラスを用いて接合する場合が増えている。
【0006】
図7は、低融点ガラスで光アイソレータとホルダを接合した例を示したものであり、この組み立ては、予めサブアセンブルAとして磁石15内に第1偏光子16aとホルダ11a、ファラデー回転子17を低融点ガラス12で加熱固定し、他方、サブアセンブルBとして、ホルダ11bに第2偏光子16bを低融点ガラス12で加熱固定して、このサブアセンブルAとBを、図7に示すように組み合わせて、第1偏光子16aまたは第2偏光子16bのいずれかを回転させて相互の偏光面の角度調整を行ったあと接合されてなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図5や図7に示すように光学素子を粉末やペースト状の低融点ガラスを用いて固定する場合は、低融点ガラス12の分量の調節および所望の箇所に塗布する事が非常に難しく、塗布する際に光学素子の表面に付着してしまい、特性を劣化させてしまう場合があった。
【0008】
一方、図6に示すような低融点ガラスのプリフォーム14を用いた場合は、分量調節の手間や塗布装置が不要で作業が容易であるが、低融点ガラスのプリフォーム14の形状を小さく製作するのに限界があり、数mm以下だと正確な寸法に成形することが困難となるために、いびつになったり、ねじれたり、反ったり、場合によっては成形できないために、小型なホルダには対応できないという問題があった。また、低融点ガラスのプリフォーム14は形状的に強度が弱いために、溶融固定前は輸送中に崩れる可能性があるし、作業中に破片が生じ、光学素子表面に付着して特性を劣化させる可能性もあった。
【0009】
例えば、変形した低融点ガラスのプリフォーム14aを使用してレンズ13を固定した場合を、図8(B)の断面図に示すが、固定状態が不安定となり、レンズ13の位置がある距離Aだけずれてしまうために、特性が劣化してしまう。なお、図8(A)はプリフォーム14aの加熱溶融前の断面図である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、段部を有するように中空部を形成したホルダにおいて、前記段部に光学素子を固定するときに、前記段部の前記光学素子の接合部位に低融点ガラスを予め充填し、前記光学素子を設置した後に前記低融点ガラスを加熱溶融させて前記光学素子を固定させた方法である。また、段部を有するように中空部を形成したホルダにおいて、前記ホルダの上面に中空部を覆うように板状の低融点ガラスを配し、上からプレスすると前記段部の前記光学素子の接合部位にのみ低融点ガラスが残るような形の金型を用いてプレスして低融点ガラスを充填し、前記光学素子を設置した後に前記低融点ガラスを加熱溶融させて前記光学素子を固定させた方法である。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0012】
図1乃至図4は本発明の3つの実施例を示し、同じ部材は同じ符号で示す。
【0013】
図1は本発明の第1実施例を示す構造であり、(A)は低融点ガラス2を一体成形した後のホルダ1の平面図、(B)は(A)のA−A線断面図、(C)は光学素子3を配設し、低融点ガラス2を加熱溶融して光学素子3を固定した後のA−A線断面図である。
【0014】
本発明では、光学素子3をホルダ1に配設する前に、予め接合部位に低融点ガラス2を充填することにより、低融点ガラス2の分量の調整、取り扱いが非常に容易となり、光学素子3の表面に低融点ガラス2が流出しないように容易に調整でき、小型のホルダ1にも精度よく低融点ガラス2を充填できるために、高精度に光学素子3を固定できる。なお、本実施例では、光学素子3が固定されるまでは、ホルダ1の段部となる部分に載置したが、中空部の下側から治具を挿入し、治具の上面に載置させておいてもよい。
【0015】
図2は、低融点ガラス2を充填する工程を示す構成図である。図2(A)に示すように、金型4bにホルダ1をセットし、図2(B)に示すように、ホルダ1の上にシート状に成形した低融点ガラス2を置き、図2(C)に示すように、加熱しながら上方から金型4aでプレスして成形する。なお、金型4aは、上方からプレスする際にホルダ1と光学素子3との接合部位にのみ低融点ガラス2が残るような形としている。また、板状の低融点ガラス2の厚みは、ホルダ1内に充填したい低融点ガラス2の肉厚により決定すればよい。
【0016】
このような工程によりホルダ1に低融点ガラス2が充填され、低融点ガラス2の肉厚が薄い場合でも、ホルダ1と一体化したために、作業中や輸送中に崩れることがなく、また、1ミクロン以下の加工精度が可能となり、部品の小型化、高精度化が実現する。
【0017】
図3は本発明の第2の実施例を示す図であり、(A)は低融点ガラス2を充填した後のホルダ1の平面図、(B)は(A)のA−A線断面図、(C)は光学素子3を配設し、低融点ガラス2を加熱溶融して光学素子3を固定した後のA−A線断面図である。
【0018】
本実施例では、ホルダ1の低融点ガラス2の充填部分に溝Bを設けた。この溝Bにより、さらに光学素子3の表面開口径内に低融点ガラス2が流出しにくくなり、より光学特性を劣化させない構成となる。
【0019】
図4は本発明の第3の実施例を示す断面図であり、光アイソレータをホルダに固定する場合を示した断面図である。光アイソレータの場合は、通信用として高信頼性が望まれており、特に半田よりもさらに信頼性の高い低融点ガラスによる接合が有効になる。この光アイソレータは、筒状の磁石5内に第1偏光子6a、ファラデー回転子7および第2偏光子6bが具備されている。第1偏光子6aは第2の実施例に示した溝構造を有したホルダ1aに加熱溶融された低融点ガラス2aを介して固定されている。ファラデー回転子7はホルダ1bに低融点ガラス2bを介して固定され、第1偏光子6aと磁石5とともにサブアセンブルAとして予め組み立てられる。また、第2偏光子6bも第2の実施例に示した溝構造を有したホルダ1cに低融点ガラス2cを介して固定されサブアセンブルBとして組み立てられる。このサブアセンブルA、Bを接合し、第1偏光子6aと第2偏光子6bの偏光面の角度調整を行い固定することにより製作される。なお、低融点ガラス2a、2b、2cを介しての固定方法は、上記第1の実施例または第2の実施例と同様に、光学素子を配設する前に予め低融点ガラス2a、2b、2cを充填する方法で行う。
【0020】
このように製作された光アイソレータは、上記第1の実施例および第2の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学素子のホルダへの固定方法によれば、ホルダと光学素子の接着部位に低融点ガラスを予め充填し、光学素子を設置した後に低融点ガラスを加熱溶融させて光学素子を固定する方法であるため、あるいは、ホルダの上面に板状の低融点ガラスを配し、上からプレスしてホルダと光学素子の接合部位にのみ低融点ガラスが残るようにした後、光学素子を設置し、低融点ガラスを加熱溶融させて光学素子を固定する方法であるために、分量の調整や、所望の部位への充填が非常に容易であり、低融点ガラスが不要な部位への付着の心配がなく、しかも小型の場合でも高精度に成形できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示し、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A線断面図、(C)は加熱溶融後のA−A線断面図である。
【図2】本発明の製造工程を示す構成図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示し、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A線断面図、(C)は加熱溶融後のA−A線断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す断面図である。
【図5】従来の光学素子がホルダに固定された状態を示す図である。
【図6】従来の低融点ガラスのプリフォームを示す斜視図である。
【図7】従来の光アイソレータ断面概略図である。
【図8】従来の光学素子がホルダに固定された状態を示す図である。
【符号の説明】
1、1a、1b、1c、11、11a、11b:ホルダ
2、2a、2b、2c、12、12a、12b:低融点ガラス
3:光学素子
4a、4b:金型
5、15:磁石
6a、16a:第1偏光子
6b、16b:第2偏光子
7、17:ファラデー回転子
13:レンズ
14、14a:低融点ガラスのプリフォーム
B:溝[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for fixing an optical element such as a lens, an optical crystal, a prism, or an optical isolator to a holder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when an optical element such as a lens, a polarizer, an optical crystal, a prism, and an optical isolator is used, the optical element is used by being fixed to a holder. This is to facilitate handling, position adjustment, and fixing to other elements, and to improve accuracy, strength, reliability, and the like.
[0003]
The method of fixing the lens to the holder is conventionally performed by using a low-melting glass. Specifically, as shown in the plan views of FIGS. 5A and 5B and the cross-sectional view taken along the line AA, After the
[0004]
Further, as shown in the perspective view of FIG. 6, a washer-
[0005]
When light from a light source is transmitted through an optical system, a part of the signal light is reflected by a lens, an end face of an optical fiber, a bent portion, or the like, and returns to the laser light source to generate noise. An optical isolator is used to remove such reflected return light. As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7, the optical isolator is configured by, for example, sequentially arranging a
[0006]
FIG. 7 shows an example in which an optical isolator and a holder are joined with low melting point glass. In this assembling, a
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the optical element is fixed by using powder or paste-like low-melting glass as shown in FIGS. 5 and 7, it is very difficult to adjust the amount of the low-
[0008]
On the other hand, when a low-melting-point glass preform 14 as shown in FIG. 6 is used, the work is easy without the trouble of adjusting the amount and a coating device, but the shape of the low-melting-
[0009]
For example, FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a case where the
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and in a holder having a hollow portion having a step, when an optical element is fixed to the step, bonding of the optical element to the step is performed. This is a method in which a low-melting glass is pre-filled in a part, the optical element is installed, and then the low-melting glass is heated and melted to fix the optical element. Further, in a holder having a hollow portion having a stepped portion, a plate-shaped low-melting glass is arranged on the upper surface of the holder so as to cover the hollow portion, and when pressed from above, the joining of the optical elements of the stepped portion is performed. The low-melting point glass was filled only by pressing using a mold having such a shape that the low-melting point glass remains, and the optical element was fixed by heating and melting the low-melting point glass after installing the optical element. Is the way.
[0011]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIGS. 1 to 4 show three embodiments of the present invention, wherein the same members are denoted by the same reference numerals.
[0013]
1A and 1B show a structure of a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a
[0014]
According to the present invention, before the optical element 3 is disposed in the
[0015]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a step of filling the low
[0016]
Even if the
[0017]
3A and 3B are views showing a second embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view of the
[0018]
In this embodiment, a groove B is provided in a portion of the
[0019]
FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and is a sectional view showing a case where an optical isolator is fixed to a holder. In the case of an optical isolator, high reliability is required for communication, and in particular, bonding with low melting point glass, which is more reliable than solder, is effective. In this optical isolator, a
[0020]
The optical isolator manufactured as described above can obtain the same effects as those of the first and second embodiments.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for fixing the optical element to the holder of the present invention, the low melting point glass is pre-filled in the bonding portion between the holder and the optical element, and the low melting point glass is heated and melted after the optical element is installed. Because it is a method of fixing the optical element, or after arranging a plate-like low-melting glass on the upper surface of the holder and pressing from above so that the low-melting glass remains only at the joint between the holder and the optical element, Since the optical element is installed and the low-melting glass is heated and melted to fix the optical element, it is very easy to adjust the amount and fill the desired site, and the low-melting glass is unnecessary. There is no need to worry about adhesion to the material, and molding can be performed with high accuracy even in a small size.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a sectional view taken along line AA of FIG. 1A, and FIG. 1C is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a manufacturing process of the present invention.
3A and 3B show a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a sectional view taken along line AA of FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a state where a conventional optical element is fixed to a holder.
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional low-melting glass preform.
FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional optical isolator.
FIG. 8 is a diagram showing a state where a conventional optical element is fixed to a holder.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 1c, 11, 11a, 11b:
Claims (1)
(1)ホルダの光学素子を固定する面を上に向け、前記ホルダの上面に少なくとも中空部全体を覆うように板状の低融点ガラスを配設する工程、(2)上からプレスすると前記段部の前記光学素子の接合部位にのみ低融点ガラスが残る形の金型を用いてプレスし、前記段部に低融点ガラスを充填する工程、(3)光学素子を前記段部に設置した後に前記低融点ガラスを加熱溶融させて前記光学素子を固定する工程。In an optical element installation holder having a hollow portion having a stepped portion, the optical element is fixed to the stepped portion by performing the following steps (1) to (3). How to fix the element to the holder.
(1) a step of disposing a plate-like low-melting glass on the upper surface of the holder so as to cover at least the entire hollow portion, with the surface of the holder fixing the optical element facing upward; Pressing using a mold having a shape such that the low-melting glass remains only at the joint portion of the optical element in the portion, and filling the low-melting glass in the step, (3) after installing the optical element in the step Fixing the optical element by heating and melting the low-melting glass.
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