JP3891712B2 - Member position adjustment fixing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部材の位置調整固着方法に関し、特に、2以上の部材の位置調整固着を正確に行なうための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザダイオードや光ファイバー等の光学要素を相互に光学的に結合する光結合装置が知られている。図12に、このような光結合装置を製造するための従来の方法の一例を説明するための図面を示す。
【0003】
図12に示すように、光結合装置を製造するに際し、まず、レンズホルダー2とロッドレンズ10とを、最適な位置関係で固着する必要がある。ここで、最適な位置関係とは、レーザダイオード8からの光がロッドレンズ10により絞り込まれ、その端面10aで焦点を結ぶような位置関係をいう。
【0004】
まず、金属製のレンズホルダー2を固定部材4、6を用いて固定する。つぎに、熱硬化性接着剤を塗布したロッドレンズ10を、レンズホルダー2のノーズ部2aに差し込む。つぎに、顕微鏡レンズ12を保持したレンズ押え14の当接面14aをロッドレンズ10の端面10aに接触させた状態でハロゲンランプ(図示せず)で当該端面10aを照明し、当該端面10aに顕微鏡レンズ12の焦点を合わせる。
【0005】
つぎに、レンズホルダー2の中でレーザダイオード8を発光させつつ、図中X方向(鉛直方向)、およびY方向(紙面に直交する方向、水平方向)にレーザダイオード8を動かし、レーザダイオード8からの光がロッドレンズ10の端面10aのほぼ中心にくるように調整する。ロッドレンズ10の端面10aの様子は、顕微鏡レンズ12を介して、ビジコン等を用いた撮像装置(図示せず)により観察することができる。
【0006】
レーザダイオード8からの光がロッドレンズ10の端面10aのほぼ中心にくるように調整したあと、顕微鏡レンズ12を、レンズ押え14とともにZ1方向に移動させる。このようにすれば、ロッドレンズ10の端面10aに顕微鏡レンズ12の焦点を合わせたままで、ロッドレンズ10をZ方向(水平方向)に移動させることができる。
【0007】
ロッドレンズ10をZ方向に移動させながら、ロッドレンズ10の端面10aの様子を、顕微鏡レンズ12を介して、撮像装置により観察する。ロッドレンズ10により絞り込まれたレーザダイオード8からの光が端面10aで焦点を結ぶ位置で、ロッドレンズ10の移動を止める。
【0008】
つぎに、そのままの状態で、ヒーター16によりレンズホルダー2を加熱して上述の熱硬化性接着剤を硬化させることで、ロッドレンズ10とレンズホルダー2とを、固着する。このようにして、ロッドレンズ10とレンズホルダー2とを、最適な位置関係で固着することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような光結合装置を製造する従来の方法には、次のような問題点があった。従来の方法においては、ロッドレンズ10とレンズホルダー2とが最適な位置関係となるように調整した後、レンズ押え14の当接面14aをロッドレンズ10の端面10aに接触させた状態で、ヒーター16によりレンズホルダー2を加熱して上述の熱硬化性接着剤を硬化し、固着させるようにしている。
【0010】
したがって、加熱によりレンズホルダー2が膨張して、レンズホルダー2の端部2bは、Z2方向に移動する。一方、加熱されないレンズ押え14の当接面14aは、元の位置を保っている。このため、ロッドレンズ10はレンズ押え14により、レンズホルダー2に対し相対的にZ1方向に押込まれることになる。これでは、せっかく調整したロッドレンズ10とレンズホルダー2との最適な位置関係が、固着時に崩れてしまう。
【0011】
この発明は、このような問題点を解決し、調整した位置関係が固着時に崩れることのない、部材の位置調整固着方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
この発明の部材の位置調整固着方法においては、加熱膨張することにより第1の方向に伸びるノーズ部を有するレンズホルダーと、当該レンズホルダーのノーズ部に対して第1の方向及び当該第1の方向とは逆方向の第2の方向に移動可能に保持された光学素子と、の相対位置を調整したあと固着する方法において、
加熱膨張することにより第1の方向に伸びる円筒部を有するガイド本体部分と、当該円筒部の下端に固着され光学素子を保持する押圧板と、を備えたガイド体を用意し、
レンズホルダーを、ノーズ部の端面が鉛直下向き又は鉛直斜め下向きになるように固定し、ガイド体の円筒部の内周をレンズホルダーのノーズ部の外周にはめ込んだ後、レンズホルダーのノーズ部の内部に光学素子を挿入し、
ガイド体の押圧板に光学素子を当接させつつガイド体を第1の方向及び/又は第2の方向に移動させることにより、レンズホルダーと光学素子との相対位置を調整し、
レンズホルダーとガイド体との相対位置を固定した状態で、ガイド体の押圧板に光学素子を当接させたまま、ガイド本体部分の円筒部およびレンズホルダーのノーズ部を加熱し、レンズホルダーと光学素子とを加熱工程を経て固着する方法であって、
実質的にレンズホルダーのノーズ部の熱膨張率とガイド本体部分の円筒部の熱膨張率とが同程度になるよう構成したこと、を特徴としている。
【0013】
したがって、加熱工程においてレンズホルダーのノーズ部およびガイド本体部分の円筒部が膨張するものの、双方の熱膨張率が同程度であることから、レンズホルダーとガイド体との間で加熱による寸法差は生じない。このため、レンズホルダーと、ガイド体に当接している光学素子との間に、加熱による相対位置の変化は生じない。すなわち、いったん調整したレンズホルダー光学素子との位置関係が固着時に崩れることはない。
【0014】
この発明の位置調整固着方法においては、レンズホルダー光学素子との間に熱硬化性の接着剤を介在させ、加熱工程において当該接着剤を加熱して硬化させることにより、レンズホルダー光学素子とを固着するようにしたことを特徴としている。
【0015】
したがって、光が届かないため光硬化性の接着剤を使用できないような箇所であっても、熱膨張によるレンズホルダー光学素子との位置ずれを気にすることなく、熱硬化性の接着剤を用いて、両部材を固着することができる。
【0016】
この発明の位置調整固着方法においては、レンズホルダー光学素子との位置関係を調整したあとレンズホルダー光学素子との間に毛細管現象を利用して接着剤をしみこませ、しみこませた接着剤を硬化させることによりレンズホルダー光学素子とを固着するようにしたことを特徴としている。
【0017】
したがって、レンズホルダー光学素子との位置関係を調整する際には、レンズホルダー光学素子との間に接着剤は存在しない。このため、当該調整の際におけるレンズホルダー光学素子との摺動抵抗を小さくすることができる。
【0018】
この発明の位置調整固着方法においては、レンズホルダーは光源を備えており、光学素子は光学素子であり、光学素子の所定部分に光学測定装置の焦点を合わせ、光源からの光を光学素子に作用させたときの当該所定部分の光学的状態を光学測定装置を用いて観察することで、レンズホルダー光学素子との位置関係を確認するようにしたことを特徴としている。
【0019】
したがって、いったん調整した光源を備えた部材と光学素子との位置関係が固着時に崩れることはない。このため、高精度が要求される光源を備えた部材と光学素子との位置決めを、容易に実現することができる。
【0020】
この発明の部材の位置調整固着方法においては、光学素子は当該レンズホルダーに挿入されるロッドレンズであり、光学素子の所定部分はロッドレンズの出力側端部であることを特徴としている。したがって、光源を備えたレンズホルダーと当該レンズホルダーに挿入されるロッドレンズとの位置決めを、容易に実現することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図7は、この発明の一実施形態による部材の位置調整方法、位置調整固着方法、光学素子の位置調整方法、照明用光源装置、および光学測定装置の合焦方法を用いて製造する光結合装置20の外観を表わす斜視図である。図1〜図3は、光結合装置20の製造方法を説明するための図面である。
【0022】
図3に示すように、光結合装置20は、第2の部材(部材)であるロッドレンズ(光学素子)30、および第1の部材(別の部材)であるレンズホルダー22を備えている。ロッドレンズ30は、レンズホルダー22のノーズ部22aの適部に挿入され、接着剤により固定されている。レンズホルダー22の上端(図中、Z1方向端)には、光源であるレーザダイオード28が固着されている。レーザダイオード28は、赤外光を発する。
【0023】
ロッドレンズ30の出力側端部(所定部分)である端面30aに光ケーブル60の端部60aを当接させ、割りスリーブ54で固定している。光ケーブル60は、光ファイバー58と、セラミックス等により構成され光ファイバー58を取巻くように形成されたフェルール56と、を備えている。
【0024】
このように、この光結合装置20は、ロッドレンズ30を介して、レーザダイオード28と光ファイバー58とを光学的に結合する装置である。レーザダイオード28から出た光は、ロッドレンズ30により絞り込まれ、光ファイバー58を介して外部に伝達される。
【0025】
つぎに、図1〜図3に基づいて、光結合装置20の製造方法を説明する。光結合装置20を製造するには、まず、レンズホルダー22とロッドレンズ30とを、最適な位置関係で固着する必要がある。ここで、最適な位置関係とは、レーザダイオード28からの光がロッドレンズ30により絞り込まれ、その端面30aで焦点を結ぶような位置関係をいう。
【0026】
まず、図1に示すように、金属製のレンズホルダー22を、端面22bが鉛直下向き(図中、Z2方向)になるように、固定部材24、26を用いて固定する。つぎに、ガイド体38をレンズホルダー22のノーズ部22aの外周にはめ込む。
【0027】
ガイド体38は、金属製のガイド本体部分34と、押圧板36とを備えている。ガイド本体部分34は、上述のレンズホルダー22と同一の金属材料を用いて構成されている。たとえば、当該金属材料として、SUS303が用いられる。
【0028】
ただし、ガイド本体部分34の構成材料とレンズホルダー22の構成材料とがほぼ同じ熱膨張率を有するのであれば、必ずしも両者の構成材料が同一である必要はない。また、両者の構成材料がほぼ同じ熱膨張率を有するのであれば、必ずしも両者の構成材料がともに金属である必要はない。たとえば、ガイド本体部分34の構成材料とレンズホルダー22の構成材料のうち、いずれか一方または双方を合成樹脂やセラミックスを用いて構成することもできる。
【0029】
ガイド本体部分34のうち円筒部34aの内周面と、レンズホルダー22のノーズ部22aの外周面とは、ともに精密研磨されており、ほとんどガタのない状態で滑らかにはめ合わされる。
【0030】
ガイド本体部分34のうち円筒部34aの下端(図中、Z2方向端)に、前述の押圧板36が、接着剤等で固着されている。押圧板36は、透光性を有する材料であってある程度硬度の高い材料、たとえば、サファイアや石英を用いて構成される。
【0031】
図4は、押圧板36の構成を示す斜視図である。押圧板36のうち、ロッドレンズ30の端面30aに当接する当接面36aには、ほぼ中央に合焦用指標36aが設けられている。合焦用指標36aは、当接面36aにフォトエッチング等を施すことにより形成される。
【0032】
図1に示すように、押圧板36のさらに鉛直下方には、所定距離を隔てて、顕微鏡レンズ32がガイド本体部分34に保持されている。
【0033】
このようなガイド体38をレンズホルダー22のノーズ部22aにはめ込んだあと、レンズホルダー22のノーズ部22aの内部に、鉛直上方からロッドレンズ30を挿入する。ロッドレンズ30は、自重で鉛直下方に降下し、端面30aが押圧板36の当接面36aに当接した状態で停止する。
【0034】
つぎに、レンズホルダー22の上端面22cに、レーザダイオード28をのせる。つぎに、照明用光源装置42からの光を、図中P1方向に照射し、押圧板36の中央近傍を照明するとともに、当該照明下で、押圧板36の合焦用指標36bに顕微鏡レンズ32の焦点を合わせる。
【0035】
図5に、照明用光源装置42の構成を説明するための断面図を示す。照明用光源装置42は、筐体46、筐体46の一端に設けられたレーザ光源であるレーザダイオード48、および筐体46の他端に設けられた散乱板50を備えている。
【0036】
筐体46の内面46aは、光反射率の高い材料を用いて構成されている。レーザダイオード48は、図1に示すレーザダイオード28と同一波長の赤外光を発する。レーザダイオード28から発せられるレーザ光のうち、ビーム中心近傍の光を、直接、散乱板50に照射するとともに、ビーム中心近傍以外の光を、筐体46の内面46aで反射したのち散乱板50に照射するよう構成している。
【0037】
この実施形態においては、ビーム中心近傍の光とは、レーザ光のうち、ビーム中心ないし散乱板50において当該ビーム中心の強度の半分程度の強度となる範囲の光である。ただし、ビーム中心近傍の光として、これ以外の範囲の光を用いることもできる。
【0038】
図6の(a)は、レーザダイオード28から発せられた光が、散乱板50の位置でどのような強度分布を持つかを示したグラフである。図6に示すように、ビーム中心ないしビーム中心の光の強度(図中(b)で表わす)の半分程度の強度(図中(c)で表わす)となる範囲の光(図中、Dの範囲にある光)を直接、散乱板50に照射するようにしている。すなわち、散乱板50(図5参照)の直径がDとなるようにしている。
【0039】
このようにすれば、ビーム中心近傍の光とビーム中心近傍以外の光とが散乱板50の位置で足し合わされ、図6の(d)に示すように、単位面積あたりの強度が高く、かつ、ある程度平均化された強度の光を得ることができる。
【0040】
このようにして足し合わされた光は、散乱板50において散乱され、干渉性の低い光(インコヒーレントな光)となって、押圧板36近傍を照らすことになる。すなわち、光結合装置20に用いられるレーザダイオード28から発せられる光と同じ波長で、かつ、干渉性の低い光で、押圧板36近傍を照明することができる。
【0041】
干渉性の低い光を用いるのは、干渉性の高い光を照明光として用いると、顕微鏡レンズ32の焦点を合わせる際に干渉縞が発生して観測しにくくなるためである。
【0042】
光結合装置20に用いられるレーザダイオード28から発せられる光と同じ波長の照明光を用いる理由を、図9A〜図11を用いて説明する。
【0043】
図9Aに示すように、光ファイバー58は、コア部58aと、コア部58aを取り囲むように形成されたクラッド部58bとを備えている。レーザダイオード28から発せられ、ロッドレンズ30で絞り込まれた光が、光ファイバー58のコア部58aに入射し、コア部58aとクラッド部58bとの境界で全反射を繰り返しながら、コア部58a内を図中右方向に進行する。
【0044】
絞り込まれた光を効率よくコア部58aに入射させるためには、絞り込まれた光の焦点がコア部58aの中心線上にくるようにするとともに、図9Aに示す(a)のように、絞り込まれた光の焦点が光ファイバー58の端面58cにくるようにすればよい。または、絞り込まれた光が、図9Bに示す(b)の状態から(c)の状態までのいずれかの状態になるようにすればよい。すなわち、絞り込まれた光の焦点が光ファイバー58の端面から±xの範囲にくるようにすればよい。
【0045】
たとえば、コア部58aの開口数(NA、Numerical Aperture)を0.1とし、コア部58aを構成する石英の屈折率(n)を1.5とし、コア部58aの直径(d)を10μmとすると、図中、θ’は、5.739゜となる。したがって、xは、49.75μmとなる。つまり、絞り込まれた光の焦点を、±50μm程度の精度で合わせることが要求される。なお、実際には、図9Cに示すように、絞り込まれた光はビームウエストを生ずるため、より厳しい位置合わせが要求される。
【0046】
一方、光の屈折率は、光の波長によって異なることが知られている。したがって、同じレンズであっても、作用する光の波長によって焦点距離が異なる。たとえば、押圧板36の合焦用指標36bに顕微鏡レンズ32の焦点を合わせる際の照明光として、波長λ1=546.1nmの光(緑色の光)を用いたと仮定する。また、レーザダイオード28から発せられ、顕微鏡レンズ32に入射する光が、波長λ2=1300nmの光(赤外光)であると仮定する。波長λ1の光を作用させた場合と、波長λ2の光を作用させた場合における、顕微鏡レンズ32の焦点距離の差δを算出してみる。
【0047】
顕微鏡レンズ32の波長λ1における屈折率(n1)を1.519、波長λ2における屈折率(n2)を1.504、開口数(NA)を0.4、ワーキングディスタンス(WD)を11mm、と仮定すると、顕微鏡レンズ32が平面レンズの場合には、図10Aに示すθは23.578゜となり、θ’は23.331゜となる。したがって、波長λ1の光を作用させた場合と、波長λ2の光を作用させた場合における、顕微鏡レンズ32の焦点距離の差δは、131μmとなる。また、顕微鏡レンズ32が球面レンズの場合には、図10Bに示すθは23.578゜となり、θ’は22.710゜となる。したがって、この場合における焦点距離の差δは、471μmとなる。
【0048】
さらに、ロッドレンズ30における焦点距離の相違を考慮に入れると、この差はもっと大きくなる。たとえば、ロッドレンズ30の波長λ2における屈折率(nL)を1.47744とすると、図11に示す焦点距離の差δLは、顕微鏡レンズ32が平面レンズの場合で203μmとなり、顕微鏡レンズ32が球面レンズの場合で728μmとなる。
【0049】
このように、レーザダイオード28から発せられ、ロッドレンズ30により絞り込まれた光の焦点を、±50μm程度の精度で合わせることが要求される一方、波長λ1の照明光を作用させた場合と、波長λ2のレーザダイオード28からの光を作用させた場合における、顕微鏡レンズ32の焦点のずれは、最大で728μmにもなってしまうことが判明した。
【0050】
このような考察に基づき、発明者は、レーザダイオード28から発せられる光と同じ波長の光を、照明光として用いることにしたのである。
【0051】
なお、上述の実施形態においては、照明用光源装置として、レーザダイオード28から発せられるレーザ光と実質的に同じ波長のレーザ光を散乱させて用いる装置を例に説明したが、照明用光源装置はこれに限定されるものではない。たとえば、レーザダイオード28から発せられるレーザ光と実質的に同じ波長の光を出すLED(発光ダイオード)や、有機EL(エレクトロルミネッセンス)や無機EL等の面発光素子を用いることもできる。また、ハロゲンランプに、レーザダイオード28から発せられるレーザ光と実質的に同じ波長の光のみを透過するフィルターをかけて用いることもできる。
【0052】
図1に戻って、このような照明光の下で、押圧板36の当接面36aに設けられた合焦用指標36b(図4参照)に顕微鏡レンズ32の焦点を合わせる。当接面36aに設けられた合焦用指標36bに顕微鏡レンズ32の焦点を合わせることで、当該当接面36aに当接したロッドレンズ30の端面30aに顕微鏡レンズ32の焦点を合わせたことになる。
【0053】
このようにすれば、ロッドレンズ30の端面30aにキズやほこり等が付着していない場合など、直接、焦点を合わせにくいような場合であっても、顕微鏡レンズ32の焦点を、容易に、ロッドレンズ30の端面30aに合わせることができる。
【0054】
焦点を合わせた後、レンズホルダー22の中でレーザダイオード28を発光させつつ、図中X方向(水平方向)、およびY方向(紙面に直交する方向、水平方向)にレーザダイオード28を動かし、レーザダイオード28からの光のスポットが、合焦用指標36bの中央近傍にくるように、仮位置合わせを行なう。合焦用指標36b近傍に生じた光のスポットは、顕微鏡レンズ32を介して、ビジコン等を用いた撮像装置(図示せず)により観察することができる。
【0055】
このようにしてレーザダイオード28からの光が合焦用指標36bの中央近傍にくるように調整したあと、顕微鏡レンズ32を、ガイド体38とともにZ1方向に移動させる。ガイド体38は、レンズホルダー22のノーズ部22aの外周面に沿ってZ1方向に移動する。
【0056】
ロッドレンズ30の端面30aは、ロッドレンズ30の自重により、押圧板36の当接面36aに当接している。したがって、ロッドレンズ30も、ガイド体38に連動してZ1方向に移動する。このようにすれば、ロッドレンズ30の端面30aに顕微鏡レンズ32の焦点を合わせたままで、ロッドレンズ30をZ1方向(鉛直上方)に移動させることができる。
【0057】
ロッドレンズ30をZ1方向に移動させながら、ロッドレンズ30の端面30aの様子を、顕微鏡レンズ32を介して、撮像装置により観察する。ロッドレンズ30により絞り込まれたレーザダイオード2からの光が端面30aで焦点を結ぶ位置で、ロッドレンズ30の移動を止める。
【0058】
ロッドレンズ30を移動させる過程で、当該焦点を結ぶ位置を超えてZ1方向に行き過ぎてしまうことがある。このような場合、ガイド体38をZ2方向(鉛直下方)に戻しながら、同様の手順で焦点を合わせればよい。すなわち、ガイド体38をZ2方向に戻しながら、ロッドレンズ30の端面30aの様子を、顕微鏡レンズ32を介して撮像装置により観察し、ロッドレンズ30により絞り込まれたレーザダイオード2からの光が端面30aで焦点を結ぶ位置で、ロッドレンズ30の移動を止めればよい。
【0059】
上述のように、ロッドレンズ30の端面30aは、ロッドレンズ30の自重により、押圧板36の当接面36aに当接している。したがって、ロッドレンズ30も、ガイド体38に連動してZ2方向(鉛直下方)に移動するからである。したがって、レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整を、迅速かつ低コストで行なうことができる。
【0060】
レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整が終ると、そのままの状態で、レーザダイオード28をいったん取り外し、図2に示すように、レンズホルダー22の鉛直上方から、熱硬化性の接着剤52を、ロッドレンズ30のレンズ面30bに付着しないようにたらし、ノーズ部22aの内周面とロッドレンズ30の外周面との間に、毛細管現象を利用して当該接着剤52をしみこませる。熱硬化性の接着剤の種類はとくに限定されるものではないが、たとえば、熱硬化性のエポキシ系接着剤を用いることができる。
【0061】
レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整後に接着剤52を塗布するようにしたので、位置調整の際に接着剤52によってレンズホルダー22とロッドレンズ30との円滑な相対動が妨げられることはない。
【0062】
つぎに、そのままの状態で、ヒーター40により、ガイド本体部分34の円筒部34a、およびレンズホルダー22のノーズ部22aを加熱して、上述の熱硬化性の接着剤52を硬化させて、ロッドレンズ30とレンズホルダー22とを固着する。
【0063】
加熱によってレンズホルダー22のノーズ部22aが膨張し、Z方向に若干伸びる。しかしながら、上述のように、ガイド本体部分34の円筒部34aの熱膨張率は、レンズホルダー22のノーズ部22aの熱膨張率とほぼ同じになるよう設定されているため、当該加熱によるガイド本体部分34の円筒部34aの伸び量は、レンズホルダー22のノーズ部22aの伸び量と、ほぼ同じになる。
【0064】
したがって、当該加熱工程において、押圧板36によってロッドレンズ30がZ1方向に押込まれることはほとんどない。すなわち、せっかく調整したロッドレンズ30とレンズホルダー22との最適な位置関係が、固着時に崩れてしまうことはない。
【0065】
このようにして、ロッドレンズ30とレンズホルダー22とを、最適な位置関係で固着することができる。
【0066】
つぎに、図3に示すように、ロッドレンズ30の端面30aに光ケーブル60の端部60aを当接させ、割りスリーブ54で固定する。その後、さきほど取り外したレーザダイオード28を、再び、レンズホルダー22の上端面22cにのせ、レンズホルダー22の中でレーザダイオード28を発光させつつ、図中X方向およびY方向(紙面に直交する方向)にレーザダイオード28を動かす。
【0067】
光ケーブル60のもう一方の端部(図示せず)にはパワーメータ(図示せず)が接続されており、当該パワーメータを用いて到達光量を観測している。当該到達光量が最大になるような位置が、レーザダイオード28の、X方向およびY方向における最適位置となる。
【0068】
つぎに、当該最適位置においてレーザダイオード28とレンズホルダー22とを固定する。固定方法としては、たとえばYAG溶接法などが用いられる。最後に、レンズホルダー22を固定していた固定部材24、26を外す。このようにして、光結合装置20を製造することができる。
【0069】
図8は、この発明の他の実施形態による製造方法を説明するための図面である。上述の実施形態においては、ロッドレンズ30とレンズホルダー22とを固着するのに、熱硬化性の接着剤52を用いたが(図2参照)、図8に示す実施形態においては、光硬化性の接着剤62を用いている。したがってヒーター40(図2参照)は必要ない。光硬化性の接着剤の種類はとくに限定されるものではないが、たとえば、UV(紫外線)硬化性のエポキシ系の接着剤を用いることができる。なお、接着工程以外の工程は、上述の実施形態と同様である。
【0070】
すなわち、この実施形態においては、レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整終了後、レーザダイオード28をいったん取り外し、図8に示すように、レンズホルダー22の鉛直上方から、光硬化性の接着剤62を、ロッドレンズ30のレンズ面30bに付着しないようにたらし、ノーズ部22aの内周面とロッドレンズ30の外周面との間に、毛細管現象を利用して当該接着剤62をしみこませるのである。
【0071】
上述の実施形態の場合と同様に、レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整後に接着剤62を塗布するようにしたので、位置調整の際に接着剤62によってレンズホルダー22とロッドレンズ30との円滑な相対動が妨げられることはない。
【0072】
つぎに、そのままの状態で、下斜め方向(P1方向)または、上斜め方向(P2方向)から、ロッドレンズ30に光をあてる。ロッドレンズ30に斜め方向から光をあてることにより、ノーズ部22aの内周面とロッドレンズ30の外周面との間にしみこませた接着剤62に光が到達する。なお、下斜め方向(P1方向)から光を当てる場合は、当該光は、透光性を有する押圧板36を介してロッドレンズ30に到達する。
【0073】
このように、レンズホルダー22とロッドレンズ30との位置調整後の接着処理に光硬化性の接着剤を用いると、硬化に際し加熱の必要がないため、熱膨張によるレンズホルダー22とロッドレンズ30との位置ずれを考慮する必要がない。このため、レンズホルダー22やガイド本体部分34の位置関係の制限や材質を選択する際の制限が少ない。また、光硬化性の接着剤は硬化時間が比較的短いため、生産効率を上げることが可能となる。
【0074】
なお、上述の各実施形態においては、レンズホルダー22に対してロッドレンズ30を鉛直方向に移動させるようにしたが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、レンズホルダー22に対してロッドレンズ30を鉛直斜め方向、たとえば、鉛直方向と45゜の傾きを持つ方向に移動させるようにしてもよい。
【0075】
また、上述の各実施形態においては、光結合装置として、光ファイバーとレーザダイオードとを光学的に結合するためのものを例に説明したが、光結合装置はこれに限定されるものではない。これ以外の光結合装置、たとえば、光ファイバーとレーザダイオード以外の発光素子とを光学的に結合するためのもの、光ファイバーとフォトトランジスタ等の受光素子とを光学的に結合するためのもの、光ファイバーと受光素子および発光素子を備えたモジュールとを光学的に結合するためのもの、発光素子と受光素子とを光学的に結合するためのもの、光ファイバー相互を光学的に結合するためのもの等にも、この発明を適用することができる。
【0076】
また、たとえば光ファイバーとレーザダイオードとを光学的に結合する光学素子として、ロッドレンズを例に説明したが、光学素子はロッドレンズに限定されるものではない。光学素子としては、たとえばロッドレンズ以外のレンズやプリズム、鏡などもある。
【0077】
また、光結合装置を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。光結合装置以外の光学部品や光学部品以外の部材にもこの発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態による光結合装置の製造方法を説明するための図面である。
【図2】この発明の一実施形態による光結合装置の製造方法を説明するための図面である。
【図3】この発明の一実施形態による光結合装置の製造方法を説明するための図面である。
【図4】押圧板36の構成を示す斜視図である。
【図5】照明用光源装置42の構成を説明するための断面図である。
【図6】照明用光源装置42から発せられる光の様子を説明するための図面である。
【図7】この発明の一実施形態による製造方法を用いて製造される光結合装置20の外観を表わす斜視図である。
【図8】この発明の他の実施形態による光結合装置の製造方法を説明するための図面である。
【図9】図9A,B,Cは、照明光として、光結合装置に用いられるレーザダイオード28から発せられる光と同じ波長の光を用いる理由を説明するための図面である。
【図10】図10A,Bは、照明光として、光結合装置に用いられるレーザダイオード28から発せられる光と同じ波長の光を用いる理由を説明するための図面である。
【図11】照明光として、光結合装置に用いられるレーザダイオード28から発せられる光と同じ波長の光を用いる理由を説明するための図面である。
【図12】光結合装置を製造するための従来の方法の一例を説明するための図面である。
【符号の説明】
22・・・・・レンズホルダー
22a・・・・ノーズ部
30・・・・・ロッドレンズ
34・・・・・ガイド本体部分
34a・・・・円筒部
36・・・・・押圧板
40・・・・・ヒーター
52・・・・・熱硬化性の接着剤
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a member position adjustment fixing method, and more particularly to a technique for accurately performing position adjustment fixing of two or more members.
[0002]
[Prior art]
Optical coupling devices that optically couple optical elements such as laser diodes and optical fibers are known. FIG. 12 shows a drawing for explaining an example of a conventional method for manufacturing such an optical coupling device.
[0003]
As shown in FIG. 12, when manufacturing the optical coupling device, first, it is necessary to fix the lens holder 2 and the rod lens 10 in an optimal positional relationship. Here, the optimal positional relationship refers to a positional relationship in which light from the laser diode 8 is narrowed down by the rod lens 10 and focused at the end face 10a.
[0004]
First, the metal lens holder 2 is fixed using the fixing members 4 and 6. Next, the rod lens 10 coated with a thermosetting adhesive is inserted into the nose portion 2 a of the lens holder 2. Next, the end surface 10a is illuminated with a halogen lamp (not shown) in a state where the contact surface 14a of the lens presser 14 holding the microscope lens 12 is in contact with the end surface 10a of the rod lens 10, and the end surface 10a is illuminated with a microscope. The lens 12 is focused.
[0005]
Next, while causing the laser diode 8 to emit light in the lens holder 2, the laser diode 8 is moved in the X direction (vertical direction) and the Y direction (direction perpendicular to the paper surface, horizontal direction) in the figure, The light is adjusted so that it is approximately at the center of the end face 10a of the rod lens 10. The state of the end surface 10a of the rod lens 10 can be observed by an imaging device (not shown) using a vidicon or the like through the microscope lens 12.
[0006]
After adjusting so that the light from the laser diode 8 comes to substantially the center of the end surface 10a of the rod lens 10, the microscope lens 12 is moved in the Z1 direction together with the lens presser 14. In this way, it is possible to move the rod lens 10 in the Z direction (horizontal direction) while keeping the focus of the microscope lens 12 on the end surface 10a of the rod lens 10.
[0007]
While moving the rod lens 10 in the Z direction, the state of the end surface 10a of the rod lens 10 is observed by the imaging device through the microscope lens 12. The movement of the rod lens 10 is stopped at a position where the light from the laser diode 8 focused by the rod lens 10 is focused on the end face 10a.
[0008]
Next, in the state as it is, the lens holder 2 is heated by the heater 16 to cure the thermosetting adhesive described above, thereby fixing the rod lens 10 and the lens holder 2 together. In this way, the rod lens 10 and the lens holder 2 can be fixed in an optimal positional relationship.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method for manufacturing the optical coupling device as described above has the following problems. In the conventional method, after adjusting the rod lens 10 and the lens holder 2 to have an optimal positional relationship, the heater 14 is brought into contact with the end surface 10a of the rod lens 10 while the contact surface 14a of the lens presser 14 is in contact therewith. The lens holder 2 is heated by 16 to cure and fix the above-mentioned thermosetting adhesive.
[0010]
Accordingly, the lens holder 2 is expanded by heating, and the end 2b of the lens holder 2 moves in the Z2 direction. On the other hand, the contact surface 14a of the lens presser 14 which is not heated maintains the original position. For this reason, the rod lens 10 is pushed in the Z1 direction relative to the lens holder 2 by the lens presser 14. In this case, the optimal positional relationship between the rod lens 10 and the lens holder 2 that have been adjusted with great care is lost during fixation.
[0011]
An object of the present invention is to solve such problems and to provide a member position adjusting and fixing method in which the adjusted positional relationship does not collapse at the time of fixing.
[0012]
[Means for Solving the Problem, Action and Effect of the Invention]
This invention In the position adjustment fixing method of the member of Extends in the first direction by thermal expansion A lens holder having a nose part and the nose part of the lens holder A second direction opposite to the first direction and the first direction. In the method of fixing after adjusting the relative position of the optical element held movably in the direction,
Extends in the first direction by thermal expansion A guide body having a guide body portion having a cylindrical portion and a pressing plate that is fixed to the lower end of the cylindrical portion and holds an optical element is prepared,
Fix the lens holder so that the end surface of the nose is vertically downward or diagonally downward, Guide body Inner circumference of cylindrical part Is inserted into the outer periphery of the lens holder nose, and the optical element is inserted into the lens holder nose.
While the optical element is in contact with the pressure plate of the guide body, First direction and / or second By moving the lens holder in the direction, adjust the relative position of the lens holder and the optical element,
With the relative position of the lens holder and guide body fixed, While the optical element is in contact with the pressing plate of the guide body, the cylindrical part of the guide body part and the nose part of the lens holder are heated, and the lens holder and the optical element are fixed through a heating process,
The thermal expansion coefficient of the nose part of the lens holder is substantially the same as the thermal expansion coefficient of the cylindrical part of the guide body part.
[0013]
Therefore, in the heating process Lens holder nose And guide Cylindrical part of the main body Is expanded, but both have a similar coefficient of thermal expansion, Lens holder There is no dimensional difference due to heating between the guide body and the guide body. For this reason, Lens holder And is in contact with the guide body Optical element The relative position does not change due to heating. Ie adjusted once Lens holder When Optical element The positional relationship between and does not collapse at the time of fixation.
[0014]
This invention In the position adjustment fixing method, Lens holder When Optical element By interposing a thermosetting adhesive between and heating and curing the adhesive in the heating step, Lens holder When Optical element It is characterized by being fixed.
[0015]
Therefore, even in places where light curable adhesives cannot be used because light does not reach, Lens holder When Optical element Both members can be fixed using a thermosetting adhesive without worrying about misalignment.
[0016]
This invention In the position adjustment fixing method, Lens holder When Optical element After adjusting the positional relationship with Lens holder When Optical element By soaking the adhesive between the two using a capillary phenomenon, and curing the soaked adhesive Lens holder When Optical element It is characterized by being fixed.
[0017]
Therefore, Lens holder When Optical element When adjusting the positional relationship with Lens holder When Optical element There is no adhesive between. For this reason, Lens holder When Optical element The sliding resistance can be reduced.
[0018]
This invention In the position adjustment fixing method, Lens holder Has a light source, Optical element Is an optical element, and the optical measurement device is focused on a predetermined portion of the optical element, and the optical state of the predetermined portion when light from the light source is applied to the optical element is observed using the optical measurement device so, Lens holder When Optical element It is characterized in that the positional relationship between and is confirmed.
[0019]
Therefore, the positional relationship between the optical element and the member provided with the light source that has been adjusted once does not collapse. For this reason, positioning of the member provided with the light source for which high accuracy is required and the optical element can be easily realized.
[0020]
This invention In the member position adjustment fixing method, the optical element is a rod lens inserted into the lens holder, and the predetermined part of the optical element is an output side end of the rod lens. Therefore, the positioning of the lens holder provided with the light source and the rod lens inserted into the lens holder can be easily realized.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 7 shows an optical coupling device manufactured by using a member position adjusting method, a position adjusting fixing method, an optical element position adjusting method, an illumination light source device, and an optical measuring device focusing method according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the external appearance of 20. FIG. 1 to 3 are diagrams for explaining a method of manufacturing the optical coupling device 20.
[0022]
As shown in FIG. 3, the optical coupling device 20 includes a rod lens (optical element) 30 as a second member (member) and a lens holder 22 as a first member (another member). The rod lens 30 is inserted into an appropriate portion of the nose portion 22a of the lens holder 22, and is fixed by an adhesive. A laser diode 28 as a light source is fixed to the upper end of the lens holder 22 (end in the Z1 direction in the figure). The laser diode 28 emits infrared light.
[0023]
The end portion 60 a of the optical cable 60 is brought into contact with the end surface 30 a which is the output side end portion (predetermined portion) of the rod lens 30 and is fixed by the split sleeve 54. The optical cable 60 includes an optical fiber 58 and a ferrule 56 formed of ceramics or the like and formed so as to surround the optical fiber 58.
[0024]
Thus, the optical coupling device 20 is a device that optically couples the laser diode 28 and the optical fiber 58 via the rod lens 30. The light emitted from the laser diode 28 is narrowed down by the rod lens 30 and transmitted to the outside through the optical fiber 58.
[0025]
Below, based on FIGS. 1-3, the manufacturing method of the optical coupling device 20 is demonstrated. In order to manufacture the optical coupling device 20, first, it is necessary to fix the lens holder 22 and the rod lens 30 in an optimal positional relationship. Here, the optimal positional relationship refers to a positional relationship in which light from the laser diode 28 is narrowed down by the rod lens 30 and focused at the end surface 30a.
[0026]
First, as shown in FIG. 1, the metal lens holder 22 is fixed using fixing members 24 and 26 so that the end face 22b is vertically downward (Z2 direction in the figure). Next, the guide body 38 is fitted into the outer periphery of the nose portion 22 a of the lens holder 22.
[0027]
The guide body 38 includes a metal guide main body portion 34 and a pressing plate 36. The guide main body portion 34 is configured using the same metal material as the lens holder 22 described above. For example, SUS303 is used as the metal material.
[0028]
However, as long as the constituent material of the guide main body portion 34 and the constituent material of the lens holder 22 have substantially the same coefficient of thermal expansion, the constituent materials of both need not necessarily be the same. Moreover, as long as both constituent materials have the substantially same thermal expansion coefficient, both constituent materials do not necessarily need to be a metal. For example, one or both of the constituent material of the guide main body portion 34 and the constituent material of the lens holder 22 can be configured using synthetic resin or ceramics.
[0029]
Of the guide body portion 34, the inner peripheral surface of the cylindrical portion 34a and the outer peripheral surface of the nose portion 22a of the lens holder 22 are both precisely polished and smoothly fitted with little play.
[0030]
The aforementioned pressing plate 36 is fixed to the lower end (end in the Z2 direction in the drawing) of the cylindrical portion 34a of the guide main body portion 34 with an adhesive or the like. The pressing plate 36 is made of a material having translucency and having a certain degree of hardness, for example, sapphire or quartz.
[0031]
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the pressing plate 36. Of the pressing plate 36, a contact surface 36a that contacts the end surface 30a of the rod lens 30 is provided with a focusing index 36a substantially at the center. The focusing index 36a is formed by performing photo-etching or the like on the contact surface 36a.
[0032]
As shown in FIG. 1, the microscope lens 32 is held by the guide body portion 34 at a predetermined distance below the pressing plate 36 at a predetermined distance.
[0033]
After such a guide body 38 is fitted into the nose portion 22a of the lens holder 22, the rod lens 30 is inserted into the nose portion 22a of the lens holder 22 from vertically above. The rod lens 30 descends vertically under its own weight, and stops in a state where the end surface 30a is in contact with the contact surface 36a of the pressing plate 36.
[0034]
Next, the laser diode 28 is placed on the upper end surface 22 c of the lens holder 22. Next, light from the illumination light source device 42 is irradiated in the direction P1 in the drawing to illuminate the vicinity of the center of the pressing plate 36, and the microscope lens 32 is placed on the focusing index 36b of the pressing plate 36 under the illumination. To focus on.
[0035]
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the illumination light source device 42. The illumination light source device 42 includes a housing 46, a laser diode 48 that is a laser light source provided at one end of the housing 46, and a scattering plate 50 provided at the other end of the housing 46.
[0036]
The inner surface 46a of the housing 46 is made of a material having a high light reflectance. The laser diode 48 emits infrared light having the same wavelength as that of the laser diode 28 shown in FIG. Of the laser light emitted from the laser diode 28, the light near the beam center is directly applied to the scattering plate 50, and the light other than the vicinity of the beam center is reflected by the inner surface 46 a of the housing 46 and then applied to the scattering plate 50. It is configured to irradiate.
[0037]
In this embodiment, the light in the vicinity of the beam center is light in the range of the laser beam that is about half the intensity of the beam center at the beam center or the scattering plate 50. However, light in a range other than this can also be used as light near the beam center.
[0038]
FIG. 6A is a graph showing the intensity distribution of the light emitted from the laser diode 28 at the position of the scattering plate 50. As shown in FIG. 6, light in a range (indicated by (c) in the figure) in which the intensity is about half of the beam center or the intensity of the light at the beam center (indicated by (b) in the figure). The scattering plate 50 is directly irradiated with light in the range. That is, the diameter of the scattering plate 50 (see FIG. 5) is set to D.
[0039]
In this way, light in the vicinity of the beam center and light other than in the vicinity of the beam center are added at the position of the scattering plate 50, and as shown in FIG. 6 (d), the intensity per unit area is high, and Light with an intensity averaged to some extent can be obtained.
[0040]
The light added in this way is scattered by the scattering plate 50, becomes light with low coherence (incoherent light), and illuminates the vicinity of the pressing plate 36. That is, the vicinity of the pressing plate 36 can be illuminated with the same wavelength as the light emitted from the laser diode 28 used in the optical coupling device 20 and with low coherence.
[0041]
The reason why low coherence light is used is that when high coherence light is used as illumination light, interference fringes are generated when the microscope lens 32 is focused, making observation difficult.
[0042]
The reason why the illumination light having the same wavelength as the light emitted from the laser diode 28 used in the optical coupling device 20 is used will be described with reference to FIGS. 9A to 11.
[0043]
As shown in FIG. 9A, the optical fiber 58 includes a core part 58a and a clad part 58b formed so as to surround the core part 58a. The light emitted from the laser diode 28 and narrowed down by the rod lens 30 enters the core portion 58a of the optical fiber 58, and repeats total reflection at the boundary between the core portion 58a and the clad portion 58b, and the inside of the core portion 58a is illustrated. Proceed in the middle right direction.
[0044]
In order to make the narrowed-down light efficiently enter the core portion 58a, the focused light is focused on the center line of the core portion 58a and is narrowed down as shown in FIG. 9A. What is necessary is just to make the focus of the light come to the end surface 58c of the optical fiber 58. Alternatively, the narrowed light may be in any state from the state (b) shown in FIG. 9B to the state (c). In other words, the focus of the narrowed light may be in the range of ± x from the end face of the optical fiber 58.
[0045]
For example, the numerical aperture (NA) of the core part 58a is 0.1, the refractive index (n) of quartz constituting the core part 58a is 1.5, and the diameter (d) of the core part 58a is 10 μm. Then, in the figure, θ ′ is 5.739 °. Therefore, x is 49.75 μm. That is, it is required to focus the focused light with an accuracy of about ± 50 μm. Actually, as shown in FIG. 9C, the narrowed-down light generates a beam waist, so that more stringent alignment is required.
[0046]
On the other hand, it is known that the refractive index of light varies depending on the wavelength of light. Therefore, even with the same lens, the focal length varies depending on the wavelength of the acting light. For example, it is assumed that light (green light) having a wavelength λ1 = 546.1 nm is used as illumination light when the microscope lens 32 is focused on the focusing index 36b of the pressing plate 36. Further, it is assumed that light emitted from the laser diode 28 and incident on the microscope lens 32 is light (infrared light) having a wavelength λ2 = 1300 nm. The difference δ in the focal length of the microscope lens 32 between when the light of wavelength λ1 is applied and when the light of wavelength λ2 is applied will be calculated.
[0047]
It is assumed that the refractive index (n1) at the wavelength λ1 of the microscope lens 32 is 1.519, the refractive index (n2) at the wavelength λ2 is 1.504, the numerical aperture (NA) is 0.4, and the working distance (WD) is 11 mm. Then, when the microscope lens 32 is a plane lens, θ shown in FIG. 10A is 23.578 °, and θ ′ is 23.331 °. Therefore, the difference δ in the focal length of the microscope lens 32 between the case where the light having the wavelength λ1 is applied and the case where the light having the wavelength λ2 is applied is 131 μm. When the microscope lens 32 is a spherical lens, θ shown in FIG. 10B is 23.578 °, and θ ′ is 22.710 °. Therefore, the focal length difference δ in this case is 471 μm.
[0048]
Furthermore, taking into account the difference in focal length in the rod lens 30, this difference is even greater. For example, if the refractive index (nL) at the wavelength λ2 of the rod lens 30 is 1.47744, the focal length difference δL shown in FIG. 11 is 203 μm when the microscope lens 32 is a plane lens, and the microscope lens 32 is a spherical lens. In this case, it is 728 μm.
[0049]
Thus, it is required that the light emitted from the laser diode 28 and focused by the rod lens 30 be focused with an accuracy of about ± 50 μm, while the illumination light having the wavelength λ1 is applied, It has been found that the deviation of the focus of the microscope lens 32 when the light from the laser diode 28 having the wavelength λ2 is applied becomes 728 μm at the maximum.
[0050]
Based on such consideration, the inventor decided to use light having the same wavelength as the light emitted from the laser diode 28 as illumination light.
[0051]
In the above-described embodiment, the illumination light source device is described as an example of a device that scatters and uses laser light having substantially the same wavelength as the laser light emitted from the laser diode 28. It is not limited to this. For example, an LED (light emitting diode) that emits light having substantially the same wavelength as the laser light emitted from the laser diode 28, or a surface light emitting element such as an organic EL (electroluminescence) or an inorganic EL can be used. The halogen lamp can be used by applying a filter that transmits only light having substantially the same wavelength as the laser light emitted from the laser diode 28.
[0052]
Returning to FIG. 1, the microscope lens 32 is focused on the focusing index 36b (see FIG. 4) provided on the contact surface 36a of the pressing plate 36 under such illumination light. By focusing the microscope lens 32 on the focusing index 36b provided on the contact surface 36a, the microscope lens 32 is focused on the end surface 30a of the rod lens 30 in contact with the contact surface 36a. Become.
[0053]
In this way, the microscope lens 32 can be easily focused on the rod even when it is difficult to focus directly, such as when there is no scratch or dust on the end face 30a of the rod lens 30. It can be matched with the end face 30 a of the lens 30.
[0054]
After focusing, while moving the laser diode 28 in the lens holder 22, the laser diode 28 is moved in the X direction (horizontal direction) and the Y direction (direction orthogonal to the paper surface, horizontal direction) in the drawing, and laser Temporary alignment is performed so that the light spot from the diode 28 comes near the center of the focusing index 36b. The spot of light generated in the vicinity of the focusing index 36b can be observed by an imaging device (not shown) using a vidicon or the like through the microscope lens 32.
[0055]
Thus, after adjusting so that the light from the laser diode 28 may be near the center of the focusing index 36b, the microscope lens 32 is moved together with the guide body 38 in the Z1 direction. The guide body 38 moves in the Z1 direction along the outer peripheral surface of the nose portion 22a of the lens holder 22.
[0056]
The end surface 30 a of the rod lens 30 is in contact with the contact surface 36 a of the pressing plate 36 due to the weight of the rod lens 30. Accordingly, the rod lens 30 also moves in the Z1 direction in conjunction with the guide body 38. In this way, the rod lens 30 can be moved in the Z1 direction (vertically upward) while the microscope lens 32 is focused on the end surface 30a of the rod lens 30.
[0057]
While moving the rod lens 30 in the Z1 direction, the state of the end surface 30a of the rod lens 30 is observed by the imaging device via the microscope lens 32. The movement of the rod lens 30 is stopped at a position where the light from the laser diode 2 focused by the rod lens 30 is focused on the end face 30a.
[0058]
In the process of moving the rod lens 30, the rod lens 30 may go too far in the Z1 direction beyond the position where the focal point is formed. In such a case, the focus may be adjusted in the same procedure while returning the guide body 38 in the Z2 direction (vertically downward). That is, the state of the end face 30a of the rod lens 30 is observed by the imaging device through the microscope lens 32 while returning the guide body 38 in the Z2 direction, and the light from the laser diode 2 narrowed down by the rod lens 30 is the end face 30a. The movement of the rod lens 30 may be stopped at the position where the focal point is established.
[0059]
As described above, the end surface 30 a of the rod lens 30 is in contact with the contact surface 36 a of the pressing plate 36 due to the weight of the rod lens 30. Therefore, the rod lens 30 also moves in the Z2 direction (vertically below) in conjunction with the guide body 38. Therefore, the position adjustment between the lens holder 22 and the rod lens 30 can be performed quickly and at low cost.
[0060]
When the position adjustment between the lens holder 22 and the rod lens 30 is completed, the laser diode 28 is temporarily removed as it is, and a thermosetting adhesive 52 is applied from above the lens holder 22 as shown in FIG. The adhesive 52 is soaked on the lens surface 30b of the rod lens 30 and the adhesive 52 is soaked between the inner peripheral surface of the nose portion 22a and the outer peripheral surface of the rod lens 30 using a capillary phenomenon. The type of the thermosetting adhesive is not particularly limited, and for example, a thermosetting epoxy adhesive can be used.
[0061]
Since the adhesive 52 is applied after adjusting the position of the lens holder 22 and the rod lens 30, smooth relative movement between the lens holder 22 and the rod lens 30 is prevented by the adhesive 52 during the position adjustment. Absent.
[0062]
Next, in the state as it is, the cylindrical portion 34a of the guide main body portion 34 and the nose portion 22a of the lens holder 22 are heated by the heater 40 to cure the above-described thermosetting adhesive 52, and the rod lens. 30 and the lens holder 22 are fixed.
[0063]
By heating, the nose portion 22a of the lens holder 22 expands and slightly extends in the Z direction. However, as described above, the thermal expansion coefficient of the cylindrical portion 34a of the guide main body portion 34 is set to be substantially the same as the thermal expansion coefficient of the nose portion 22a of the lens holder 22, and therefore the guide main body portion due to the heating. The extension amount of the cylindrical portion 34 a of the lens 34 is substantially the same as the extension amount of the nose portion 22 a of the lens holder 22.
[0064]
Therefore, in the heating step, the rod lens 30 is hardly pushed in the Z1 direction by the pressing plate 36. That is, the optimal positional relationship between the rod lens 30 and the lens holder 22 adjusted with great care will not be lost at the time of fixation.
[0065]
In this way, the rod lens 30 and the lens holder 22 can be fixed in an optimal positional relationship.
[0066]
Next, as shown in FIG. 3, the end portion 60 a of the optical cable 60 is brought into contact with the end surface 30 a of the rod lens 30 and fixed by the split sleeve 54. Thereafter, the laser diode 28 removed earlier is placed on the upper end surface 22c of the lens holder 22 again, and the laser diode 28 is caused to emit light in the lens holder 22, while in the X and Y directions (directions orthogonal to the paper surface) in the figure. The laser diode 28 is moved.
[0067]
A power meter (not shown) is connected to the other end (not shown) of the optical cable 60, and the amount of light reached is observed using the power meter. The position where the amount of light reaching the maximum is the optimum position of the laser diode 28 in the X direction and the Y direction.
[0068]
Next, the laser diode 28 and the lens holder 22 are fixed at the optimum position. As a fixing method, for example, a YAG welding method or the like is used. Finally, the fixing members 24 and 26 that fixed the lens holder 22 are removed. In this way, the optical coupling device 20 can be manufactured.
[0069]
FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing method according to another embodiment of the present invention. In the above-described embodiment, the thermosetting adhesive 52 is used to fix the rod lens 30 and the lens holder 22 (see FIG. 2). However, in the embodiment shown in FIG. The adhesive 62 is used. Therefore, the heater 40 (see FIG. 2) is not necessary. The type of the photo-curable adhesive is not particularly limited, and for example, a UV (ultraviolet) curable epoxy adhesive can be used. Steps other than the bonding step are the same as in the above-described embodiment.
[0070]
That is, in this embodiment, after the position adjustment between the lens holder 22 and the rod lens 30 is completed, the laser diode 28 is once removed, and a photo-curable adhesive is vertically applied from above the lens holder 22 as shown in FIG. 62 is prevented from adhering to the lens surface 30b of the rod lens 30, and the adhesive 62 is soaked between the inner peripheral surface of the nose portion 22a and the outer peripheral surface of the rod lens 30 by utilizing capillary action. It is.
[0071]
As in the case of the above-described embodiment, since the adhesive 62 is applied after the position adjustment of the lens holder 22 and the rod lens 30, the lens holder 22, the rod lens 30, and the like are used by the adhesive 62 during the position adjustment. Smooth relative movement is not hindered.
[0072]
Next, in the state as it is, light is applied to the rod lens 30 from the lower oblique direction (P1 direction) or the upper oblique direction (P2 direction). By applying light to the rod lens 30 from an oblique direction, the light reaches the adhesive 62 soaked between the inner peripheral surface of the nose portion 22a and the outer peripheral surface of the rod lens 30. In addition, when light is applied from the lower oblique direction (P1 direction), the light reaches the rod lens 30 through the pressing plate 36 having translucency.
[0073]
As described above, when a photo-curable adhesive is used for the adhesion process after the position adjustment between the lens holder 22 and the rod lens 30, there is no need for heating at the time of curing. There is no need to consider misalignment. For this reason, there are few restrictions on the positional relationship of the lens holder 22 and the guide main body part 34 and on the selection of materials. Moreover, since the photocurable adhesive has a relatively short curing time, the production efficiency can be increased.
[0074]
In each of the above-described embodiments, the rod lens 30 is moved in the vertical direction with respect to the lens holder 22, but the present invention is not limited to this. For example, the rod lens 30 may be moved with respect to the lens holder 22 in a vertically oblique direction, for example, a direction having an inclination of 45 ° with respect to the vertical direction.
[0075]
In each of the above-described embodiments, the optical coupling device is described as an example for optically coupling an optical fiber and a laser diode, but the optical coupling device is not limited to this. Other optical coupling devices, for example, for optically coupling optical fibers and light emitting elements other than laser diodes, for optically coupling optical fibers and light receiving elements such as phototransistors, optical fibers and light receiving For optically coupling an element and a module having a light emitting element, for optically coupling a light emitting element and a light receiving element, for optically coupling optical fibers to each other, The present invention can be applied.
[0076]
Also, for example, a rod lens has been described as an optical element that optically couples an optical fiber and a laser diode, but the optical element is not limited to a rod lens. Examples of optical elements include lenses other than rod lenses, prisms, and mirrors.
[0077]
Further, although the optical coupling device has been described as an example, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to optical components other than optical coupling devices and members other than optical components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing for explaining a method of manufacturing an optical coupling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining a method of manufacturing an optical coupling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing for explaining a method of manufacturing an optical coupling device according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a configuration of a pressing plate 36. FIG.
5 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an illumination light source device 42. FIG.
6 is a drawing for explaining the state of light emitted from the illumination light source device 42. FIG.
7 is a perspective view showing an appearance of an optical coupling device 20 manufactured by using the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a drawing for explaining a method of manufacturing an optical coupling device according to another embodiment of the present invention.
9A, 9B, and 9C are diagrams for explaining the reason why light having the same wavelength as light emitted from a laser diode 28 used in an optical coupling device is used as illumination light.
FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining the reason why light having the same wavelength as light emitted from a laser diode 28 used in an optical coupling device is used as illumination light.
FIG. 11 is a drawing for explaining the reason why light having the same wavelength as that emitted from a laser diode used in an optical coupling device is used as illumination light.
FIG. 12 is a drawing for explaining an example of a conventional method for manufacturing an optical coupling device.
[Explanation of symbols]
22 ... Lens holder
22a ... Nose part
30 ... Rod lens
34 ... Guide body
34a ... Cylindrical part
36 ... Pressing plate
40 ... Heater
52... Thermosetting adhesive

Claims (5)

加熱膨張することにより第1の方向に伸びるノーズ部を有するレンズホルダーと、当該レンズホルダーのノーズ部に対して第1の方向及び当該第1の方向とは逆方向の第2の方向に移動可能に保持された光学素子と、の相対位置を調整したあと固着する方法において、
加熱膨張することにより第1の方向に伸びる円筒部を有するガイド本体部分と、当該円筒部の下端に固着され光学素子を保持する押圧板と、を備えたガイド体を用意し、
レンズホルダーを、ノーズ部の端面が鉛直下向き又は鉛直斜め下向きになるように固定し、ガイド体の円筒部の内周をレンズホルダーのノーズ部の外周にはめ込んだ後、レンズホルダーのノーズ部の内部に光学素子を挿入し、
ガイド体の押圧板に光学素子を当接させつつガイド体を第1の方向及び/又は第2の方向に移動させることにより、レンズホルダーと光学素子との相対位置を調整し、
レンズホルダーとガイド体との相対位置を固定した状態で、ガイド体の押圧板に光学素子を当接させたまま、ガイド本体部分の円筒部およびレンズホルダーのノーズ部を加熱し、レンズホルダーと光学素子とを加熱工程を経て固着する方法であって、
実質的にレンズホルダーのノーズ部の熱膨張率とガイド本体部分の円筒部の熱膨張率とが同程度になるよう構成したこと、
を特徴とする部材の位置調整固着方法。
A lens holder having a nose portion extending in a first direction by heating and expanding, and movable in a first direction and a second direction opposite to the first direction with respect to the nose portion of the lens holder In the method of fixing after adjusting the relative position of the optical element held in
A guide body having a guide body portion having a cylindrical portion extending in the first direction by heating and expanding , and a pressing plate fixed to the lower end of the cylindrical portion and holding the optical element is prepared,
After fixing the lens holder so that the end surface of the nose part is vertically downward or diagonally downward , fit the inner periphery of the cylindrical part of the guide body into the outer periphery of the nose part of the lens holder, and then inside the nose part of the lens holder Insert the optical element into
Adjusting the relative position of the lens holder and the optical element by moving the guide body in the first direction and / or the second direction while bringing the optical element into contact with the pressing plate of the guide body;
With the relative position of the lens holder and guide body fixed , the cylindrical part of the guide body and the nose part of the lens holder are heated while the optical element is in contact with the pressing plate of the guide body, and the lens holder and the optical It is a method of fixing an element through a heating process,
That the thermal expansion coefficient of the nose part of the lens holder is substantially the same as the thermal expansion coefficient of the cylindrical part of the guide body part,
A member for adjusting and fixing the position of a member.
請求項1の位置調整固着方法において、
前記レンズホルダーと光学素子との間に熱硬化性の接着剤を介在させ、
前記加熱工程において当該接着剤を加熱して硬化させることにより、レンズホルダーと光学素子とを固着するようにしたこと、
を特徴とするもの。
In the position adjustment fixing method according to claim 1,
A thermosetting adhesive is interposed between the lens holder and the optical element,
In the heating step, the lens holder and the optical element are fixed by heating and curing the adhesive.
It is characterized by.
請求項2の位置調整固着方法において、
前記レンズホルダーと光学素子との位置関係を調整したあとレンズホルダーと光学素子との間に毛細管現象を利用して接着剤をしみこませ、しみこませた接着剤を硬化させることによりレンズホルダーと光学素子とを固着するようにしたこと、
を特徴とするもの。
In the position adjustment fixing method according to claim 2,
After adjusting the positional relationship between the lens holder and the optical element, an adhesive is soaked between the lens holder and the optical element by using a capillary phenomenon, and the soaked adhesive is cured, so that the lens holder and the optical element are cured. And to be fixed,
It is characterized by.
請求項1ないし請求項3のいずれかの位置調整固着方法において、
前記レンズホルダーは光源を備えており、
光学素子の所定部分に光学測定装置の焦点を合わせ、
光源からの光を光学素子に作用させたときの当該所定部分の光学的状態を光学測定装置を用いて観察することで、レンズホルダーと光学素子との位置関係を確認するようにしたこと、
を特徴とするもの。
In the position adjustment fixing method according to any one of claims 1 to 3,
The lens holder includes a light source,
The optical measuring device is focused on a predetermined part of the optical element,
The positional relationship between the lens holder and the optical element was confirmed by observing the optical state of the predetermined portion when the light from the light source was applied to the optical element using an optical measurement device,
It is characterized by.
請求項4の部材の位置調整固着方法において、
前記光学素子は、当該レンズホルダーに挿入されるロッドレンズであり、
光学素子の前記所定部分は、ロッドレンズの出力側端部であること、
を特徴とするもの。
In the position adjustment fixing method of the member of Claim 4,
The optical element is a rod lens inserted into the lens holder,
The predetermined portion of the optical element is an output side end of the rod lens;
It is characterized by.
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