JP3633657B2

JP3633657B2 - 光部品の固定方法

Info

Publication number: JP3633657B2
Application number: JP32478294A
Authority: JP
Inventors: 雄一川幡; 寛松浦; 安昭田村
Original assignee: 株式会社応用光電研究室
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JPH08179176A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光部品を支持体に固定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を扱う装置を作製する場合、この装置に必要な各種光部品を支持体に所定の位置関係で固定する必要が多々ある。例えば光部品としての光ファイバー（フェルール等の補助部材と組み合わせたものも光部品と考えるものとする。）を他の光部品に対し両者の光軸が一致するように配置する場合で考えると、他の光部品としての例えば発光素子や受光素子が予め固定されている支持体に、光ファイバを所定の位置関係で固定することが行なわれる。そしてこのような固定を行なう場合の従来方法の一つとして以下に図３（Ａ）を参照して説明するような方法があった。
【０００３】
この方法は、曲率を有した摺動面１１ａと光ファイバ挿入部１１ｂとを持った第１の部材１１、前記摺動面１１ａに対応する曲率を有した第１摺動面１３ａとこれとは直交する方向に曲率が付けられた第２摺動面１３ｂとを持った第２の部材１３、前記第２摺動面１３ｂに対応する曲率を有した第１摺動面１５ａを持ち然も底面が平坦な第２摺動面１５ｂとされている第３の部材１５および、平坦な摺動面１７ａを有した台座１７を用いるものであった。詳細には、台座１７上に、第３〜第１の部材１５〜１１をこの順にかつ対応する摺動面同士が接するように配置する。ただし光ファイバ１９は第１の部材１１の光ファイバ挿入部１１ｂに挿入されている。また、台座１７、第１〜第３の部材１１〜１５各々には光ファイバ１９からの光を通過する貫通部（図では隠れて見えない。）が形成されている。ここで、第３の部材１５を摺動面１５ｂ，１７ａを利用して台座１７上において移動することにより図中のｘおよびｙ方向についての光ファイバの位置合わせを行なう。第２の部材１３を摺動面１３ｂおよび１５ａを利用して移動することにより図中θｙの方向についての光ファイバの位置合わせ（角度合わせ）を行なう。第１の部材１１を摺動面１１ａおよび１３ａを利用して移動することにより図中θｘの方向についての光ファイバの位置合わせ（角度合わせ）を行なう。各方向についての光ファイバの位置合わせが済んだなら、第１〜第３の部材１１〜１５および台座１７それぞれの間を溶接する。
【０００４】
また、光部品の従来の他の固定方法として以下に図３（Ｂ）を参照して説明するような方法があった。
【０００５】
この方法は、フェルール２１、フェルール２１を固定するパイプ２３、該パイプを固定する部材２５であって先端が球状部２５ａに加工されている部材２５および該部材２５の球状部２５ａを受ける穴部２７ａを有したリング部２７および、リング部２７を摺動する面２９ａを有した台座２９を用いるものであった。詳細には、光ファイバ３１が挿入されたフェルール２１をパイプ２３に固定したものを部材２５に固定し、これをその球状部２５ａがリング部２７の穴部２７ａに納まるようリング部２７にセットする。そして、リング部２７を摺動面２９ａを利用して台座２９上において移動することにより図中のｘおよびｙ方向についての光ファイバ３１の位置合わせを行なう。部材２５を傾けることにより図中のθｘおよびθｙ方向についての光ファイバ３１の位置合わせ（角度合わせ）を行なう。各方向についての光ファイバの位置合わせが済んだなら、部材２５、リング部２７および台座２９それぞれの間を溶接する。なお、図３（Ｂ）において３３は例えば光ファイバ３１からの光を平行光線にするためのレンズである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（Ａ）を用いて説明した光部品の従来の固定方法では、光部品の固定に用いる部材の数が多い、各部材の構造が複雑である、各部材が大型なものとなり易い等の問題がある。また特に曲率を有した摺動面を持つ部材１１、１３、１５の加工には高い加工精度が必要であるという問題がある。これらのため、光部品のコストの低減および小型化などを図るにもおのずと限界があった。
【０００７】
また、図３（Ｂ）を用いて説明した光部品の従来の固定方法では、図３（Ａ）を用いて説明した方法に比べ光部品の固定に用いる部材の数は少なくできるが、先端が球状部２５ａとされた部材２５の加工には高い加工精度が必要なため、コストの低減を図るにもやはり限界がある。また、リング部２７の穴部２７ａの内径のわずかな加工誤差で部材２５の球状部２５ａのリング部２７に接する場所が変わり、このため、部材２５の球状部２５ａの球面とリング部２７の上面とのなす角度α（図３（Ｂ）参照）が大きく変化してしまう。ここで、上記角度αが小さくなるようにリング部２７における穴部２７ａの内径がずれた場合つまり内径が小さくなった場合は、部材２５およびリング部２７を溶接する際に用いるビーム（例えばＹＡＧレーザビーム）が、部材２５の球状部分およびリング部２７により遮られてしまい、両者の溶接ができなくなる。上記角度αを大きくするには、図４に示したようにリング部２７の穴部２７ａの内径を部材２５の球状部分の直径に近い寸法にすれば良い。しかし、あまり寸法を近づけると、部材２５をリング部２７に押圧した際部材２５の球状部２５ａがリング部２７に入り込み、安定して部材２５とリング部２７との隅肉溶接が行なえない場合が生じる。つまり、リング部２７の内径を部材２５の球状部の直径に近づける場合も、部材２５の球状部２５ａおよびリング部２７の穴部２７ａおのおのに高い加工精度が必要となるので、光部品のコスト高をやはり招く。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明によれば、光部品を支持体に所定の位置関係で溶接法により固定するに当たり、光部品の所定部分をテーパー状に予め加工しておく。また、支持体として、開口部を有した支持体であって、該開口部の少なくとも前記光部品における所定部分に対応する部分の寸法が前記所定部分の寸法に対し前記光部品を支持できる程度に小さくされた開口部を有した支持体を、用意する。そして、該支持体の開口部に前記光部品のテーパー状に加工した部分を差し込んだ状態で該光部品の角度合わせを行い、その後光部品を支持体に溶接する。
【０００９】
なお、この発明において、光部品の所定部分をテーパ状に加工するとは、光部品の所定部分に直接テーパー状の加工をする場合、光部品に補助部材を接続した状態を構成し該補助部材の所定部分（光部品の所定部分と対応する部分）に上記テーパー状の加工をする場合のいずれも含むものとする。
【００１０】
また、この発明において光部品の所定部分とは、光部品と支持体との位置決めを良好に行なうためのテーパー状の加工を施すのに適した部分をいい、光部品の形状、支持体の形状などを考慮し設計に応じきめられる部分である。
【００１１】
【作用】
この発明によれば、支持体が有する開口部の縁部分と、光部品のテーパー状に加工した面（以下、テーパー面）とが接触して、光部品の位置が規定される。ただし、光部品にテーパー面を設けた分、支持体における開口部の側壁とこの開口部内に入っている光部品のテーパー面部分との間に間隙が出来た状態が得られる。この間隙は光部品の位置調整を可能にする自由空間になるので、開口部内に隠れている光部品のテーパー面部分が支持体の側壁に接触する範囲までの任意の位置に光部品を傾けることによる光部品の位置調整が可能になる。ここで、光部品にテーパー状の加工をすることは光部品に球状加工することに比べ容易である。また、光部品にテーパー状の加工をした場合はテーパー面と支持体の上面とがなす角度（後の図１中のα_０）を、光部品に球状加工する場合より大きくし易い。また、テーパー面とすると、テーパー面と支持体の上面とがなす角度を大きくしても、光部品の、支持体における開口部の上面より露出する量（後の図１中のＬ部分）を、多くできるため、隅肉溶接がし易い。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明の光部品の固定方法の実施例について説明する。しかしながら、説明に用いる図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。
【００１３】
図１は第１の実施例の説明に供する上面図および断面図である。
先ず、光部品の所定部分をテーパー状に予め加工することを、この実施例では次のように行なう。光部品としてここでは光ファイバ４１を用意する。この光ファイバ４１を補助部材としてのフェルール４３により保持する。また、このフェルール４３を別の補助部材としてのパイプ４５により保持する。そして、このパイプ４５を、さらに別の補助部材として、少なくとも支持体に固定される側の端部（補助部材の端からある程度までの部分）が円筒形状となった部材４７であって、該端部の全周がテーパー状に加工されてテーパー面４７ａとなっている部材４７により保持する。ただし、この実施例では部材４７は全体が円筒形状となったものを用いている。このようにして、所定部分がテーパー状に加工された光部品を用意した。
【００１４】
ここで、部材４７のテーパー面４７ａを形成した部分の寸法を参考までに説明すると、この実施例では次の通りである。部材４７のテーパ面４７の下端での直径φ_１は４．４ｍｍ、上端での直径φ_２は４．８ｍｍ、これら下端および上端での高さの差ｈは１ｍｍである。したがって、この場合のテーパー角βはｔａｎ^−１（０．２／１）で決まるので約１１°となっている。このテーパ角βは設計に応じた任意の値と出来るが、これが深すぎると溶接用ビームを遮りやすくなり、浅すぎると後述のリング部５３の開口部５３ａに挿入しづらい、光部品の位置調整範囲が狭くなるなどの支障がでるので、これらを考慮して決めるのが良い。
【００１５】
一方、開口部を有した支持体５１を、この実施例では、開口部５３ａを有した摺動部材５３と、摺動部材５３を摺動させる摺動面５５ａ有した台座５５とで構成している。ただし、摺動部材５３の開口部５３ａの形状はこの場合光部品側のの部材４７の形状に合わせて円形としてあり、かつ、開口部５３ａの直径は、上述の部材４７をそのテーパー面４７ａのある部分で支持できる程度に部材４７のテーパー面４７ａの上端の直径より小さくしてある。なお、摺動部材５３の外形形状は特に限定されず設計に応じた任意の形状とできる。例えばＸ，Ｙ方向の位置合わせに好適な形状とできる。また、光部品側の部材４７および支持体側の摺動部材５３、台座５５は溶接可能な材料であってかつ光部品の設計に応じた任意の材料で構成できる。
【００１６】
部材４７のテーパ面４７ａのテーパ角βがこの実施例では上述したごとく約１１°であるので、部材４７を摺動部材５３に垂直に立てた場合のテーパー面４７ａと摺動部材５３の上面とのなす角度α_０は７９°程度になるので、部材４７が溶接用ビームを遮る危険はない。
【００１７】
次に、光ファイバ４１等が組み込まれている部材４７のテーパー面４７ａが支持体５１側の摺動部材５３の開口部５３ａに位置するように部材４７を支持体５１の開口部５３ａに差し込む。なお、光ファイバ４１の位置合わせ対象の他の光部品（図示せず）は、台座５５の下方に予め固定されているものとする。ここで、摺動部材５３を摺動面５５ａを利用して台座５５上において移動することにより図１中のｘおよびｙ方向についての光ファイバ４１の他の光部品に対する位置合わせを行なう。また、部材４７を傾けることにより、図中のθｘおよびθｙ方向についての光ファイバ４１の他の光部品に対する位置合わせ（角度合わせ）を行なう。
【００１８】
各方向についての光ファイバの位置合わせが済んだなら、部材４７、摺動部材５３および台座５５それぞれの間を溶接する。
【００１９】
なお、光ファイバ４１を台座５５に対し垂直以外に位置調整する必要がある場合は、厳密には、部材４７のテーパー面４７ａは摺動部材５３の内周全域で接するのではなく一部接しない部分（隙間）が生じる。しかし一般に光部品の位置調整においては、光ファイバ４１の台座５５に対する固定角度は９０°±５°以内程度であるので部材４７のテーパー面４７ａと摺動部材５３とが接しない部分の隙間は無視できる程度となるので、部材４７と摺動部材５３との溶接は一般的な隅肉溶接技術により行なえる。
【００２０】
図１を用い説明した実施例では、光部品の一端の全周にテーパー面を設けていたが、テーパー面を設ける所定部分は設計に応じ変更出来る。例えば図１中のθｘ、θｙのいずれか一方のみの調整をすれば良い場合は、その調整に必要な部分のみにテーパー状の加工をしても良い。その一例を図２を参照して説明する。
【００２１】
この図２の例は、光部品（図示せず）を含む部材１４７が柱状の例であり、然も柱状の部材１４７の対向する２面をテーパー面１４７ａとしてある例である。また、支持体５１側の摺動部材１５３の開口部１５３ａは部材１４７の形状に対応した長方形状の開口部となっている。
【００２２】
この図２の例では、摺動部材１５３を摺動面５５ａを利用して台座５５上において移動することにより、図２中のｘおよびｙ方向についての、光部品を含む部材１４７の他の光部品に対する位置合わせを行う。また、部材１４７はここでは図２中のθｙの方向にのみ傾けることができるので、このように傾けをすることで、θｙ方向についての、光部品を含む部材１４７の他の光部品に対する位置合わせ（角度合わせ）を行なうことができる。このように目的によっては、光部品の周囲の一部にテーパー面を設けても本発明の光部品の固定方法は適用できることが分かる。
【００２３】
上述においてはこの発明の光部品の固定方法の実施例について説明したが、この発明は上述の実施例に限られない。
【００２４】
例えば、上述の実施例は、光ファイバ４１を補助部材としてのフェルール４３、パイプ４５を介し補助部材４７に固定しこの補助部材４７自体の一端にテーパー面を設けていたが、これは一例であり、既に説明したように光部品の種類によっては光部品自体にテーパー面を設ける場合があっても良い。また、補助部材が他の構成とされる場合があっても良い。また、支持体５１も摺動部材５３および台座５５の構成に限られずこの発明の目的の範囲において任意な構成と出来る。例えば、位置合わせに関しｘ，ｙ方向についての大きな移動がない場合であれば摺動部材５３を用いることなく台座５５に所定の開口部を設ける等し、θｘ、θｙのみ調整できる構成としても良い。
【００２５】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明によれば、光部品の所定部分をテーパー状に予め加工しておき、一方、支持体として所定の開口部を有した支持体を用意し、該支持体の開口部に前記光部品をテーパー面側で差し込む。そして、この状態で該光部品を前記テーパー面を利用して所定の位置になるように合わせる。このため、加工が容易なテーパー面を利用しての光部品の位置合わせが行なえる。また、部品点数が少なくできる。これらのため、光部品のコスト低減が図れる。また、テーパー面を利用している分部品の構造が簡単なため部品の小型化も図れるので、光部品の小型化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明に供する上面図および断面図である。
【図２】実施例の説明に供する上面図、断面図および底面図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は従来技術の説明に供する図である。
【図４】課題の説明図である。
【符号の説明】
４１：光部品（光ファイバ）
４３：補助部材（フェルール）
４５：補助部材（パイプ）
４７：補助部材（テーパー状の加工をした部材）
４７ａ：テーパー面
４９：レンズ
５１：開口部を有した支持体
５３：開口部を有した摺動部材
５５：台座
５５ａ：摺動面
１４７：周囲の一部にテーパー面を有した部材
１４７ａ：テーパー面

Claims

光部品を支持体に所定の位置関係で溶接法により固定するに当たり、光部品の所定部分をテーパー状に予め加工しておき、支持体として、開口部を有した支持体であって、該開口部の少なくとも前記光部品における所定部分に対応する部分の寸法が前記所定部分の寸法に対し前記光部品を支持できる程度に小さくされた開口部を有した支持体を、用意し、該支持体の開口部に前記光部品のテーパー状に加工した部分を差し込んだ状態で該光部品の角度合わせを行い、その後光部品を支持体に溶接することを特徴とする光部品の固定方法。
請求項１に記載の光部品の固定方法において、
前記光部品を、少なくとも前記支持体に固定される側の端部が円筒形状となったものとし、該端部をテーパー状に加工し、
前記支持体の開口部を円形状の開口部としたこと
を特徴とする光部品の固定方法。