JP4695118B2

JP4695118B2 - 光学アッシーと光学モジュール

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Publication number: JP4695118B2
Application number: JP2007175182A
Authority: JP
Inventors: 雅之白鳥
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009014916A

Description

この発明は、光ファイバから出射する発散光を平行光に変換するコリメータと光機能部品とから成る光学部品（以下、「光学アッシー」と称する）と、その光学アッシーをモジュール化した光学モジュールに関する。

従来のコリメータと光機能部品とを機能的にまとめた光学モジュール５００を図１３に示す（特許文献１）。図１３は、光伝送方向と平行な面で切断した断面を示す模式的な図である。光学モジュール５００は、多重化された波長の光を分波する分波フィルタとして機能する。

光学モジュール５００は、光学アッシー９５の一端に接続された光ファイバ１１と１３、他端に接続された光ファイバ１２、キャピラリ３１と３２などで構成されている。そして樹脂９０で固定されている。

光学アッシー９５は、分波フィルタ５２を有する第１コリメータ９１、第２コリメータ９３、スリーブ６０から構成されている。また、各構成部は接着剤９２によって固定されている。光ファイバ１１と１３の位置は、光ファイバ１１から出射した波長λ_１の光が分波フィルタ５２で反射されて光ファイバ１３に入射するように決める。そして、接着剤９２によって固定される。光ファイバ１２の位置は、光ファイバ１１から出射した波長λ_２の光がファイバ１２に入射するように決める。そして接着剤によって固定される。この従来の光学モジュール５００は、１個のスリーブ６０によって各構成部の光軸をそろえられるので光軸の角度の調整を不要にしている。

一方、従来から光学モジュール５００の製造工程で多用される接着剤の場合、接着剤硬化時の硬化収縮量の偏りや、温度による膨張量の差によって、光軸ずれや偏波面の乱れ等の光学的な問題が生じ易い。例えばキャピラリ３１とレンズ２１を接着するときに、光軸廻りに接着剤９２の偏りがあると、硬化収縮量の偏りによる光軸ずれや、熱膨張による光損失の温度依存性の増大などの問題が生じる。また、レンズと光ファイバとの間に接着剤９２が介在すると、ハイパワーの光によって接着剤が損傷してしまうことも問題となっていた。

これらの問題を解決する方法として、レンズと光ファイバとをアーク放電によって溶融結合させて接続する技術が知られている（特許文献２）。特許文献２の技術を図１４を参照して簡単に説明する。

図１４は、図示しないアーク放電器を備えた調芯装置において、レンズ２６と光ファイバ２５を調芯接着させる工程を模式的に示した図である。光ファイバ２５とレンズ２６とが１本の光軸を形成するように直線的に配置され、光ファイバ２５と反対側に反射面をレンズ２６側に向けた高反射ミラー２３が配置されている。

最初に光ファイバ２５の光軸調整を行う（図１４（ａ））。図示しない光源から光を光ファイバ２５に入射する。入射した光は、レンズ２６によってコリメート（collimate）されて高反射ミラー２３に出射される。光は高反射ミラー２３で反射され再びレンズ２６に戻って光ファイバ２５に入射する。この戻り光は、図示しない調芯装置に組み込まれた光検出器でその強度が測定される。その強度が最大になるように光ファイバ２５の先端面２５ａの位置Ｐ_１が決定される。

次にレンズ２６と光ファイバ２５の接合点を挟んで対向して配置されるプラスとマイナスの一対のアーク電極１２１にアーク放電を開始させることにより、放電プラズマ３を生成する。放電プラズマ３によってレンズ２６の端面２６ａと光ファイバ２５の先端部２５ａは、変形しない程度に加熱される（図１４（ｂ））。

アーク放電を開始してから所定時間後に光ファイバ２５の先端部２５ａをレンズ２６に押し込む。これにより光ファイバ２５とレンズ２６とが、その境界面において互いに溶け合って結合する（図１４（ｃ））。

次に光ファイバ２５を光軸方向に引き戻すことで、最初の工程で決定された戻り光の強度が最大になる位置Ｐ_１で、光ファイバ２５とレンズ２６とが強固に溶融結合される（図１４（ｄ））。
特開２００３−１２１６８９号特開２００６−２０９０８５号

特許文献２に示された溶融結合技術で、レンズと光ファイバとの接着部分での接着剤介在による性能低下を防ぐことができる。
しかし、スリーブ６０に第１コリメータ９１と第２コリメータ９３を接着剤９２で接着する工程が残っている。特許文献１の６頁右欄最上行に記載されているように、スリーブ６０の内径はレンズ２１，２２の外径よりも約１０μｍ大きく設計される。このような構造では、レンズ２１と２２に塗布された接着剤９２に偏りがある場合にも、硬化収縮や熱膨張による光学特性の低下が生じる。また、接着剤９２の偏りは、光軸のずれの原因にもなっていた。

図１５は、接着剤９２の偏りによって、レンズの光軸の平行度が変化する様子を模式的に示した断面図である。例えば、レンズ２１を固定する接着剤９２が、スリーブ６０の一端の上部に偏って塗布された場合、接着剤９２はレンズ２１の外側端面側を押し下げる。その結果、光軸とスリーブ６０の中心軸との平行度が低くなってしまう。

そもそも特許文献１に開示された発明は、光軸とスリーブ６０の中心軸との平行度が高いことを前提としている。しかし、スリーブ６０とレンズ２１，２２の隙間部分に接着剤９２が介在することで平行度が低下し、製造歩留まりの低下や、温度依存性の増大を生じていた。

また、光学モジュール５００は、分波フィルタ５２をレンズ２１の端面に直接成膜する形態である。しかし、光機能部品は、部品の互換性や誘電体多層膜の膜厚制御の困難性から基板上に誘電体多層膜を成膜し、それを比較的小面積のチップ形状にダイス（dice）したものが望ましい。しかし、光機能部品をチップ部品にすると、上記した接着剤の問題が、光機能部品とレンズとの間の接触面でも発生することになる。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光学モジュールを構成する諸部品の位置決めが容易で、比較的小面積のチップ形状の光機能部品が使用可能で、接着剤を使用しない光学アッシーと、接着剤の使用を可能な限り廃した光学モジュールを提供することを目的とする。

この発明による光学アッシーは、あらかじめ定めた平行度の範囲にある第１端面と第２端面を有する光機能部品と、円柱形の第１レンズと、内径が前記第１レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、端面の垂直度があらかじめ定めた範囲にある第１垂直端面を有し、前記第１垂直端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第１レンズを保持する第１インナー割りスリーブと、円柱形の第２レンズと、内径が前記第２レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、端面の垂直度があらかじめ定めた範囲にある第２垂直端面を有し、前記第２垂直端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第２レンズを保持する第２インナー割りスリーブと、円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成されたアウター割りスリーブとを備える。

前記アウター割りスリーブの内径は、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブの外径以下である。前記光機能部品は、第１端面の法線方向と前記アウター割りスリーブの中心軸の方向とを一致させた状態で、前記アウター割りスリーブの内に配置できる大きさである。前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割スリーブの内径は、中心軸の方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を内部に配置できない大きさである。

以上の各部品が、前記光機能部品の第１端面と前記第１インナー割りスリーブの第１垂直端面とが接触し、前記光機能部品の第２端面と前記第２インナー割りスリーブの第２垂直端面とが接触する状態で、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブが前記アウター割りスリーブの内側面に保持される構造である。

また、この発明による光学モジュールは、筺体内に収容された上記光学アッシーを、その両端から光ファイバを保持した第１と第２のファイバフォルダで挟持し、第１と第２ファイバフォルダが上記第１と第２インナー割りスリーブの端面に接する構造である。

この発明によれば、円柱状のレンズを、円筒状のインナー割りスリーブの内側面でレンズのほぼ全円周を囲繞（まとわりつくように保持）するので光軸が傾き難いコリメータを形成できる。更に一対のコリメータを、１個のアウター割りスリーブの共通する内側面で囲繞するので光機能部品およびコリメータの光軸を容易に一致させることが出来る。また、光機能部品を、光軸に垂直な端面を持つ一対のコリメータが挟持するので、比較的小面積の平面形状を持つ光機能部品を使用することができる。したがって、コストダウンが可能である。更に、一切接着剤を用いずに組み立てることが出来るので、製造歩留まりや、温度依存性の課題を解決する効果も奏する。

また、この発明による光学モジュールは、上記した光学アッシーを、その第１と第２インナー割りスリーブの端面に接触する一対のファイバフォルダで挟持する構造であり、接着剤の使用を可能な限り廃している。したがって、温度依存性の低い光学モジュールにすることが出来る。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。

この発明の光学アッシー１００の実施例１を、部分的に透視した斜視図として図１に示す。図１において二点鎖線で示す形状は、光学アッシー１００をモジュール化した場合を示すものであり、この部分については後述する。光学アッシー１００は、全体として円柱状の外観を持ち、例えば波長λ_１の光は反射し、波長λ_２の光は透過する光部品である。

光学アッシー１００は、アウター割りスリーブ４５の内部に、光機能部品４６を中央にして両端から第１コリメータ４７と第２コリメータ４８とが挿入されて構成される。アウター割りスリーブ４５は、円筒状であって、中心軸と平行な方向にスリット４５ｓが形成される。つまり、断面はＣ型である。

第１コリメータ４７は、円柱状の第１レンズ４１と、第１インナー割りスリーブ４３とから成る。第２コリメータ４８も、円柱状の第２レンズ４２と円筒状の第２インナー割りスリーブ４４とから成る。第１，第２レンズ４１，４２は、例えば光軸に垂直な円形断面の半径方向に屈折率が分布している屈折率分布型ロッドレンズである。第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４は、内径が第１，第２レンズ４１，４２の外径以下で、円筒の中心軸と平行な方向にスリット４３ｓ，４４ｓが形成されている。つまり、断面はＣ型である。

図１のＩＩ−ＩＩ線を含む方位で第１、第２インナー割りスリーブ４３、４４の中心軸沿いに光学アッシー１００を切断した断面を図２に示す。第１インナー割りスリーブ４３は、端面の垂直度が予め定めた範囲にある第１垂直端面４３ａを有し、第１垂直端面４３ａの反対側の端面側の円筒の内側面で第１レンズ４１を保持する。第１レンズ４１の一部は、第１インナー割りスリーブ４３から突出させる。

第２コリメータ４８も、第１コリメータ４７と同じ構成である。第２インナー割りスリーブ４４は、垂直度があらかじめ定めた範囲にある第２垂直端面４４ａを有している。

アウター割りスリーブ４５は、光機能部品４６と第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４を内径内に保持する。アウター割りスリーブ４５は、円筒状であって、円筒と平行な方向にスリット４５ｓ（図面２では省略）が形成され、その内径は第１及び第２インナー割りスリーブ４３，４４の外径以下である。

光機能部品４６は、例えば板状であり、予め定めた平行度の範囲にある第１端面４６ａと第２端面４６ｂを有する。第１端面４６ａには、例えば薄膜の反射防止膜が成膜され、第２端面４６ｂには波長λ_１の光を反射し、波長λ_２の光を透過するフィルタ膜が成膜されている。光機能部品４６は、第１端面４６ａの法線方向とアウター割りスリーブ４５の中心軸の方向とを一致させた状態で、アウター割りスリーブ４５の内径内に配置できる大きさであり、かつ、第１インナー割りスリーブ４３の内部には配置できない大きさである。

例えば、第１レンズ４１の外径をφ＝１．２５ｍｍで下の寸法許容差を０とし、第１インナー割りスリーブ４３の内径をφ＝１.２５ｍｍで上の寸法許容差を０とする。したがって、第１インナー割りスリーブ４３の内径は、第１レンズ４１の外径以下である。第１インナー割りスリーブ４３は、スリット４３ｓを有するので、弾性変形して第１レンズ４１を保持する。

つまり、第１インナー割りスリーブ４３は第１レンズ４１のほぼ全ての円周表面と接触しながら、第１レンズ４１を保持する。したがって、第１レンズ４１の光軸とインナー割りスリーブ４３の中心軸とが高精度に平行な第１コリメータ４７を容易に組み立てられる。

例えば、第１インナー割りスリーブ４３の外径をφ＝２．５０ｍｍで下の寸法許容差を０とする。アウター割りスリーブ４５の内径をφ＝２.５０ｍｍで上の寸法許容差を０とする。このようにすると、アウター割りスリーブ４５は、第１インナー割りスリーブ４３のほぼ全ての円周表面と接触しながら、第１インナー割りスリーブ４３を保持する。したがって、アウター割りスリーブ４５の中心軸と第１インナー割りスリーブ４３の中心軸とを、高精度にかつ容易に平行にできる。第２インナー割りスリーブ４４の場合も同じである。このような構造なので、第１レンズ４１の光軸と第２レンズ４２の光軸とは高精度に平行である。したがって、光学アッシー１００に光ファイバを接続するときの調芯が容易になる。

以上、具体的な寸法を示して説明したが、第１レンズ４１と第２レンズ４２の外径が、第１と第２インナー割りスリーブ４３と４４の内径以上で、かつ、第１と第２インナー割りスリーブ４３と４４の外径がアウター割りスリーブ４５の内径以上であり、弾性力によって保持されることが重要である。また、弾性変形によって中心軸が傾かないように設計すれば、平行度を高くできる。

また、第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４、及びアウター割りスリーブ４５の材質は、例えばジルコニアが好適である。ジルコニアは、熱膨張係数が比較的小さいので温度に対して安定である。また、レンズと光ファイバを上記したアーク放電で溶融結合させる場合でも、両スリーブに対してアーク放電のスパークが飛ばない点でも好ましい。

また、光機能部品４６を、その両端面に、第１インナー割りスリーブ４３の第１垂直端面４３ａと第２インナー割りスリーブ４４の第２垂直端面４４ａを接触させて挟持する構造なので、比較的小面積の光機能部品４６を用いることが出来る。

例えば光機能部品４６の第１，第２端面４６ａ，４６ｂを１．４ｍｍ角（面積＝１.９６ｍｍ^２）とし、第１，第２インナー割りスリーブの形状を上記した条件とした場合、第１，第２端面４６ａ，４６ｂの約３７％に相当する０.７３ｍｍ^２の面積で、光機能部品４６を両側から挟持することが出来る。第１端面４６ａと第２端面４６ｂとの平行度はあらかじめ定めた範囲にあり、第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４の第１垂直端面４３ａと第２垂直端面４４ａの垂直度もあらかじめ定めた範囲内にある。したがって、光機能部品４６は、高精度に光軸に垂直に保持される。あらかじめ定めた範囲の平行度と垂直度は、光学アッシー１００が求められる光学特性から設計される誤差の範囲である。なお、第１端面４６ａと第２端面４６ｂを持つ光機能部品４６は、通常、ガラス基板の表面に誘電体薄膜を多層に成膜して光学フィルタを形成した後に、ガラス基板を比較的小面積の単位にダイスしたチップ部品である。したがって、高い平行度を得やすい。また、第１垂直端面４３ａは、円筒の端面である。製造上、中心軸は明確なので、垂直度の制御も容易である。

以上述べた実施例１の光学アッシー１００は、従来の光学アッシーと異なり、一切接着剤を使用しないで組み立てが可能である。したがって、従来、接着剤を使用することで発生した課題を完全に解決できる優れた効果も奏する。

〔光学アッシー１００の組み立て〕
光学アッシー１００の組み立て工程を、フロー図を図３に、各工程における光学アッシー１００の模式図を図４に示して説明する。

最初に第１インナー割りスリーブ４３に、第１垂直端面４３ａと反対側から第１レンズ４１を圧入して第１コリメータ４７を組み立てる（ステップＳ１、図４（ａ））。このとき、第１垂直端面４３ａと、第１レンズ４１の端面４１ａとの距離は、第１レンズ４１のワーキングディスタンスと一致させる。また、第１レンズ４１の反対側の端面は、第１インナー割りスリーブ４３の端面より例えば０．６ｍｍ程度突出させる。なお、第１インナー割りスリーブ４３の長さは、このような構成になるように設計しておけばよい。第２コリメータ４８も同様に組み立てられる。

次にアウター割りスリーブ４５の一方から、アウター割りスリーブ４５のスリット４５ｓの反対側に第２インナー割りスリーブ４４のスリット４４ｓを位置させ、かつ第２垂直端面４４ａを内側にした向きで、第２コリメータ４８を挿入する。（ステップＳ２、図４（ｂ））。

次に光機能部品４６を、第２端面４６ｂと第２インナー割りスリーブ４４の第２垂直端面４４ａとが接触するように配置する（ステップＳ３、図４（ｃ））。

最後にステップＳ１で組み立てた第１コリメータ４７を、第１垂直端面４３ａを内側でかつ、第１インナー割りスリーブ４３のスリットと第２インナー割りスリーブ４４のスリットとを合わせた向きで、アウター割りスリーブ４５の他方の端から圧入する（ステップＳ４、図４（ｄ））。なお、図４では第２コリメータ４８を先に圧入したが、第１コリメータ４７が先でもよい。

このようにこの発明による光学アッシー１００は、接着剤を一切使用しないで容易に組み立てられる。また、２つのレンズの光軸を高い精度で平行にできる。したがって、製造歩留まり、温度依存性の課題を解決できる。さらに、光学アッシーに光ファイバを接続する際の調芯も容易になる。

〔変形例〕
実施例１の第１インナー割りスリーブ４３は、中心軸に平行にスリット４３ｓが形成された円筒形である。しかし、第１インナー割りスリーブ４３の円筒の肉厚が厚いと弾性変形量が小さく、第１レンズ４１を圧入し難いという問題がある。一方、第１インナー割りスリーブ４３の肉厚は、光機能部品４６を垂直に保持する必要性からなるべく厚い方が好ましいという事情もある。そこで、円筒の肉厚を十分確保しながら、適切な弾性変形量を得る工夫として、第１インナー割りスリーブ４３の形状を図５に示すようにしてもよい。図５に示す第１インナー割りスリーブ４３は、スリット４３ｓと対向する円筒外側が面状に切り欠かれ薄肉部４３ａが形成されている。この薄肉部４３ａの厚さを調整すれば、第１インナー割りスリーブ４３の肉厚が厚くても弾性変形量を適切にすることが出来る。第２インナー割りスリーブ４４側も同様である。

〔光学モジュール〕
実施例１で説明した光学アッシー１００に光を入出力する光ファイバを接続し、更に、筺体内に光ファイバと光学アッシー１００とを収容して一体化させた光学モジュール２００について説明する。

図６は、光学モジュール２００を、光軸と平行な方向で切断した断面図である。光学モジュール２００は、例えば金属性のパイプである筺体６０の中央部分に配置される光学アッシー１００を、その両端から外形が略円柱状の第１ファイバフォルダ６２と第２ファイバフォルダ６４とで挟持する構造である。

第１ファイバフォルダ６２の光学アッシー１００と反対側の端面は、筺体６０の端部と略一致した端面６２ａで切り落とされた形状である。端面６２ａの中央部分に２本の光ファイバ７０、７１の被覆部分を収容できる比較的大きな孔６２ｂが形成され、孔６２ｂの先は、径の小さな孔６２ｃにつながっている。孔６２ｂと孔６２ｃには、光学モジュール２００の組み立て後に接着剤７４が充填される。孔６２ｂと孔６２ｃは、接着剤７４が流れ易いようにテーパ面６２ｄでつながっている。孔６２ｃの先は、光ファイバ７０と７１の芯線部分のみが挿入されるファイバ挿通孔６２ｅと６２ｆが設けられ、座グリ部６２ｇにつながっている。座グリ部６２ｇは、第１レンズ４１の直径よりも大きな直径である。

第１ファイバフォルダ６２の光学アッシー１００側の端面６２ｈと外径との間にはテーパ面６２ｉが形成されている。端面６２ｈは、第１インナー割りスリーブ４３の端面にのみ接し、アウター割りスリーブ４５の端面には接触しない。

光ファイバ７０と７１の芯線は、調芯した後に溶融結合によって、第１レンズ４１の端面４１ｂと接合される。この調芯工程は、光学アッシー１００の光軸の平行度が高精度に組み立てられているので容易に行える。

光ファイバ７０、７１と第１レンズ４１の融着部周囲には接着剤７４を塗布してもよい。接着剤７４は、硬化後も柔軟性を有するシリコン系のものが好ましい。第１ファイバフォルダ６２の端面６２ａと筺体６０とは、その外周側面において例えば紫外線硬化型樹脂７５で接着固定される。

第２ファイバフォルダ６４は、第１ファイバフォルダ６２と光ファイバの本数が異なるだけなので、その説明は省略する。

以上説明したように光学モジュール２００は、光学アッシー１００を、第１と第２インナー割りスリーブ４３と４４の端面のみを挟持し、かつ、接着剤をほとんど使用していない構造である。したがって、温度変化に対して安定な特性となる。

光学モジュール２００を構成する諸部品には、コストの関係から汎用的な部品を使用すればよい。例えば筺体６０は精密ＳＵＳパイプ、第１ファイバフォルダ６２と６４には比較的安価に製作できるＡＢＳ材による射出成型部品を用いる。これらの材料の熱膨張係数は、表１に示すように光学アッシー１００の材料であるジルコニアよりも大きい。

特に熱膨張係数の大きなＡＢＳ材で成型される第１，第２ファイバフォルダ６２，６４を、光学アッシー１００のアウター割りスリーブ４５と、第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４の両者の端面に接触させてしまうと、第１，第２ファイバフォルダ６２，６４の熱膨張による変形が、光学アッシー１００の特性を変えてしまう恐れがある。そこで、第１，第２ファイバフォルダ６２，６４の端面６２ｈと６４ｈは、第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４の両端面にのみに接触する構造がよい。この構造により、第１，第２ファイバフォルダ６２，６４の熱膨張による力は、第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４に対して均等に作用する。

第１，第２インナー割りスリーブ４３，４４は、光機能部品４６と、それぞれ面で接しているので、均等に作用する力で各部品の位置がずれることがない。その均等に作用する力は、第１，第２ファイバフォルダ６２，６４の外側端面の変形として開放される。

図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線で、光学アッシー１００を切断した断面を図７に示す。光機能部品４６は高価なので、比較的小面積のチップ形状にして用いる。その結果、アウター割りスリーブ４５との間に隙間を持つ場合もある。

例えば、アウター割りスリーブ４５の内径をφ＝２.５ｍｍ、光機能部品４６を１．４ｍｍ角とする。このとき、アウター割りスリーブ４５の内径と光機能部品４６の対角線の長さとの差は約０．５ｍｍである。この隙間が在っても、光学アッシー１００や光学モジュール２００がスタティックな状態で使用されるのであれば何の問題もない。しかし、例えば激しい振動がある環境下で使用され、中心軸と直交する方向に大きな加速度が加わると、光機能部品４６の位置がずれて、光機能部品として使用不能になってしまうことがある。そこで、光機能部品４６とアウター割りスリーブ４５の内面との間に新たな部品としてチップカラー８０を設ける。図８は、チップカラー８０を備えたときの様子を示すＶＩＩ−ＶＩＩ線（図６参照）での断面図である。チップカラー８０の斜視図を図９に示す。

チップカラー８０は、断面がＣ型の円筒状であり、例えばＳＵＳ３０４をプレス加工したものである。チップカラー８０の外径は、アウター割りスリーブ４５の内径よりも小さく、内径は光機能部品４６の対角線よりも大である。またチップカラー８０の幅（光軸方向の長さ）は、光機能部品４６の厚み（第１端面４６ａと第２端面４６ｂとの間隔）よりも短い。

図１０は、チップカラー８０を組み込んだ光学アッシー１２０の光軸と平行な断面図である。チップカラー８０の外径とアウター割りスリーブ４５の内径面との間、チップカラー８０の内径と光機能部品４６との間に隙間がある。チップカラー８０の厚みを調整すれば隙間を小さくできる。隙間を調整することで、中心軸と直交する向きの加速度が加わっても、光機能部品４６が大きく動かないようにすることができる。

また、チップカラー８０の幅が光機能部品４６の第１端面４６ａと第２端面４６ｂ間の幅よりも小さい。したがって、光機能部品４６の垂直度は、第１垂直端面４３ａと第１端面４６ａ、第２垂直端面４４ａと第２端面４６ｂによって確保される。

ここまでは、光機能部品４６の第１端面４６ａを光学アッシー１００の光軸に対して垂直にした実施例を示した。第１端面４６ａを光軸に対して垂直にすると、その第１端面４６ａでの反射光が、入射した方向に戻ってしまい、光学アッシー１００の反射減衰量が低下してしまう。そこで、上記した実施例では、第１端面４６ａに反射防止膜を成膜していた。

図１１は実施例３の光学アッシーの光軸と平行な断面である。光学アッシー１３０では、光機能部品４６における反射減衰量を大きくする目的で、光機能部品４６の第１端面４６ａと接する第１インナー割りスリーブ１０１の端面を、中心軸に対してあらかじめ定めた角度の範囲で傾斜させ、第１傾斜面１０１ｃとする。

第１傾斜面１０１ｃと第１端面４６ａとが接することで、第１端面４６ａを光軸に対して垂直でない状態にできる。この結果、第１端面４６ａでは、入射した方向と異なる方向に光を反射させることができる。光機能部品４６を第１傾斜面１０１ｃに沿わせて保持するために、第２端面４６ｂと接する第２インナー割りスリーブ１０３の端面も、同じ角度だけ傾斜させた第２傾斜端面１０３ｃとする。ここでも、光機能部品４６の光軸と直交する方向の大きさは、アウター割りスリーブ４５の内径よりも小さく、かつ、第１傾斜面１０１ｃに沿わせた場合でも第１，第２インナー割りスリーブ１０１，１０３の内部に配置できない大きさである。

実施例３の場合、第１インナー割りスリーブ１０１の第１傾斜面１０１ｃと第２インナー割りスリーブ１０３の第２傾斜面１０３ｃの傾斜をそろえなければならない。したがって、組み立てが難しくなる。そこで実施例４では、光機能部品４６と第２インナー割りスリーブ４４との間に傾斜アダプター１１０を設ける。図１２は、実施例４の光学アッシーの光軸と平行な断面図である。傾斜アダプター１１０は、外径がアウター割りスリーブ４５の内径よりも小さく、内径が第２インナー割りスリーブ４４と同じ内径の円筒形である。傾斜アダプター１１０の第３傾斜端面１１０ａは、第１傾斜面１０１ｃと同じ傾斜角である。かつ、傾斜アダプター１１０の第２インナー割りスリーブ４４の第２垂直端面４４ａと接する面は、中心軸に対して垂直な第３垂直端面１１０ｂである。

傾斜アダプター１１０の外径は、アウター割りスリーブ４５の内径よりも小さいので、傾斜アダプター１１０は、アウター割りスリーブ４５の内部で自由に回転可能である。アウター割りスリーブ４５に、第１インナー割りスリーブ１０１と第１レンズ４１とから成る第１コリメータ１０４を圧入した後に、傾斜アダプター１１０を挿入する。その後に第２コリメータ４８を圧入すれば、傾斜アダプター１１０は、第３傾斜端面１１０ａが第２端面４６ｂと一致するように回転する。

このような構造にすることで、反射減衰量を確保するために光機能部品４６を傾斜させても容易に光学アッシーを組み立てることができる。

なお、上記した説明では、第１，第２レンズ４１，４２として円柱形の屈折率分布型ロッドレンズを用いた例を示したが、一方の端面に曲面を有する集束性レンズを用いてもよい。

また、光機能部品４６の第１端面４６ａは、円形でも多角形でも構わない。また、変形例で説明したインナー割りスリーブは、薄肉部を１箇所で説明したが、面状に切り欠き部を２箇所以上に設けてもよい。また、切り欠き部の断面を矩形状として軸方向に複数形成するようにしてもよい。また、一方のインナー割スリーブだけに薄肉部を形成してもよい。

この発明の光学アッシー１００の実施例１を示す図。図１のII−II線で切断した光学アッシー１００の断面を示す図。光学アッシー１００の組み立て工程のフロー図。図３の各工程の光学アッシー１００を模式的に示す図、（ａ）はステップＳ１の工程を示す図、（ｂ）はステップＳ２の工程を示す図、（ｃ）はステップＳ３の工程を示す図、（ｄ）はステップＳ４の工程を示す図である。薄肉部を形成したインナー割りスリーブの変形例を示す図。この発明の光学モジュール２００の断面を示す図。図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線で、光学アッシー１００を切断した断面を示す図。チップカラー８０を用いた場合のＶＩＩ−ＶＩＩ線で光学アッシー１００を切断した断面図。チップカラー８０を示す斜視図。この発明の実施例２の光学アッシー１２０を示す図。この発明の実施例３の光学アッシー１３０を示す図。この発明の実施例４の光学アッシー１４０を示す図。特許文献１に開示された従来の光学モジュール５００を示す図。特許文献２に開示されたレンズと光ファイバの接続技術を示す図、（ａ）は光ファイバ２５の光軸調整の工程を示す図、（ｂ）はレンズ２６と光ファイバ２５を加熱する工程を示す図、（ｃ）はレンズ２６と光ファイバ２５とを結合する工程を示す図、（ｄ）は調芯された位置で光ファイバ２５とレンズ２６とが溶融結合される工程を示す図である。接着剤の偏りによって光軸が変化する従来の光学アッシーを模式的に示す図。

Claims

あらかじめ定めた平行度の範囲にある第１端面と第２端面を有する光機能部品と、
円柱形の第１レンズと、
内径が前記第１レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、端面の垂直度があらかじめ定めた範囲にある第１垂直端面を有し、前記第１垂直端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第１レンズを保持する第１インナー割りスリーブと、
円柱形の第２レンズと、
内径が前記第２レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、端面の垂直度があらかじめ定めた範囲にある第２垂直端面を有し、前記第２垂直端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第２レンズを保持する第２インナー割りスリーブと、
円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成されたアウター割りスリーブと
を備え、
前記アウター割りスリーブの内径は、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブの外径以下であり、
前記光機能部品は、第１端面の法線方向と前記アウター割りスリーブの中心軸の方向とを一致させた状態で、前記アウター割りスリーブの内に配置できる大きさであり、
前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割スリーブの内径は、中心軸の方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を内部に配置できない大きさであり、
前記光機能部品の第１端面と前記第１インナー割りスリーブの第１垂直端面とが接触し、前記光機能部品の第２端面と前記第２インナー割りスリーブの第２垂直端面とが接触する状態で、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブが前記アウター割りスリーブの内側面に保持されている
ことを特徴とする光学アッシー。
あらかじめ定めた平行度の範囲にある第１端面と第２端面を有する光機能部品と、
円柱形の第１レンズと、
内径が前記第１レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、当該円筒の端面が当該円筒の中心軸に対してあらかじめ定めた角度の範囲で傾斜する第１傾斜端面を有し、前記第１傾斜端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第１レンズを保持する第１インナー割りスリーブと、
円柱形の第２レンズと、
内径が前記第２レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、当該円筒の端面の当該円筒の中心軸に対する角度が、前記第１傾斜端面と同一の角度で傾斜する第２傾斜端面を有し、前記第２傾斜端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第２レンズを保持する第２インナー割りスリーブと、
円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成されたアウター割りスリーブと
を備え、
前記アウター割りスリーブの内径は、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブの外径以下であり、
前記光機能部品は、第１端面の法線方向と前記アウター割りスリーブの中心軸の方向とを一致させた状態で、前記アウター割りスリーブの内に配置できる大きさであり、
前記第１インナー割りスリーブの内径は、第１傾斜端面の法線方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を前記第１インナー割りスリーブの内部に配置できない大きさであり、
前記第２インナー割りスリーブの内径は、第２傾斜端面の法線方向と前記光機能部品の第２端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を前記第２インナー割りスリーブの内部に配置できない大きさであり、
前記光機能部品の第１端面と前記第１インナー割りスリーブの第１傾斜端面とが沿い、かつ、前記光機能部品の第２端面と前記第２インナー割りスリーブの第２傾斜端面とが沿う状態で、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブが前記アウター割りスリーブの内側面に保持されている
ことを特徴とする光学アッシー。
あらかじめ定めた平行度の範囲にある第１端面と第２端面を有する光機能部品と、
円柱形の第１レンズと、
内径が前記第１レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、当該円筒の端面が当該円筒の中心軸に対してあらかじめ定めた角度の範囲で傾斜する第１傾斜端面を有し、前記第１傾斜端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第１レンズを保持する第１インナー割りスリーブと、
円筒状であって、端面の当該円筒の中心軸に対する角度が前記第１傾斜端面と同一の角度で傾斜する第３傾斜端面と、前記第３傾斜端面と反対側の端面があらかじめ定めた垂直度の範囲にある第３垂直端面を有する傾斜アダプターと、
円柱形の第２レンズと、
内径が前記第２レンズの外径以下である円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成され、端面の垂直度があらかじめ定めた範囲にある第２垂直端面を有し、前記第２垂直端面の反対の端面側の当該円筒の内側面で前記第２レンズを保持する第２インナー割りスリーブと、
円筒状であって、当該円筒の中心軸と平行な方向にスリットが形成されたアウター割りスリーブと
を備え、
前記アウター割りスリーブの内径は、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブの外径以下であり、
前記光機能部品は、第１端面の法線方向と前記アウター割りスリーブの中心軸の方向とを一致させた状態で、前記アウター割りスリーブの内に配置できる大きさであり、
前記傾斜アダプターの外径は、前記アウター割りスリーブの内径よりも小さく、前記第２インナー割りスリーブの内径よりも大きく、
前記第１インナー割りスリーブの内径は、第１傾斜端面の法線方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を内部に配置できない大きさであり、
前記傾斜アダプターの内径は、第２傾斜端面の法線方向と前記光機能部品の第２端面の法線方向とを一致させた状態では、前記光機能部品を内部に配置できない大きさであり、
前記光機能部品の第１端面と前記第１インナー割りスリーブの第１傾斜端面とが接触し、前記光機能部品の第２端面と前記傾斜アダプターの第３傾斜端面とが接触し、前記傾斜アダプターの第３垂直端面と前記第２インナー割りスリーブの第２垂直端面とが接触する状態で、前記第１インナー割りスリーブおよび前記第２インナー割りスリーブが前記アウター割りスリーブの内側面に保持されている
ことを特徴とする光学アッシー。
請求項１乃至３の何れかに記載の光学アッシーであって、
前記第１インナー割りスリーブまたは前記第２インナー割りスリーブは、前記スリットと反対側の側面に薄肉部を有する
ことを特徴とする光学アッシー。
請求項１乃至４の何れかに記載の光学アッシーであって、
円筒状のチップカラーも備え、
前記チップカラーの内径は、当該円筒の中心軸の方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させて、前記光機能部品を当該チップカラーの内に配置できる大きさであり、
前記チップカラーの外径は、当該円筒の中心軸の方向と前記光機能部品の第１端面の法線方向とを一致させて、当該チップカラーを当該アウター割りスリーブの内に配置できる大きさであり、
当該チップカラーの円筒の長さが前記光機能部品の第１端面と第２端面との距離よりも短い
ことを特徴とする光学アッシー。
請求項１乃至５の何れかに記載の光学アッシーと、
前記第１レンズに融着された１本以上の第１光ファイバと、
前記第２レンズに融着された１本以上の第２光ファイバと、
前記第１光ファイバを保持し、前記第１インナー割りスリーブの端面に接する第１ファイバホルダと、
前記第２光ファイバを保持し、前記第２インナー割りスリーブの端面に接する第２ファイバホルダと、
前記光学アッシー、前記第１ファイバホルダ、前記第２ファイバホルダを保持する筐体と、
を備える光学モジュール。
請求項６記載の光学モジュールであって、
前記第１レンズと前記第１光ファイバとの融着部分、および前記第２レンズと前記第２光ファイバとの融着部分が、接着剤により補強されている
ことを特徴とする光学モジュール。