JP5182602B2

JP5182602B2 - 可変分散補償器

Info

Publication number: JP5182602B2
Application number: JP2007020513A
Authority: JP
Inventors: 諭牧尾
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008185865A

Description

本発明は、固定部材を介して光学素子をベースに固定する光学装置に関わるものである。

従来、光学素子であるガラス部品をホルダーに接着固定する光学装置において、クラック発生および組立精度向上のために、図４のように光学素子である光学ガラス部品１３１を固定する構成において、ホルダー１３２の一面に基準面１３３を残して設けられた接着部１３４の周囲を囲む溝１３５にて分離して、光学ガラス部品１３１を固定している。（特許文献１）この構成は図５のように光学素子１３６を固定したホルダー１３２とベース１３０にも適用することが可能である。

また、光学装置または光学素子として、レーザモジュール等がある。発光素子やレーザ共振器を安定に発振させるために、図６の従来例のレーザモジュールではペルチェ素子１０１の吸熱側にＬ型の吸熱板１１２を設け、前記吸熱板上にモニター用ホトダイオード１１３、チップ状のレーザダイオード１１４、レンズ１１５が設置され、放熱側はケース１１０の方に取り付けられている。ケース１１０に設置された光ファイバ１１６に光を出力しており、温度制御時の放熱側の温度変動により、ペルチェ素子１０１を介して設置されている光学素子からの光路が変動してしまい損失が変化するという問題があった。そのため、図７のようにＬ型吸熱板１１２とケース１１０の間に非放熱ブロック１１７を追加して固定することで光路を安定化する対策が行われていた。（特許文献２）

図８に示す可変分散補償器のように多重反射光路をもつ光学装置では、ペルチェ素子１０１の吸熱側にエタロン１２３、部品固定部材であるベース１２５、ミラー１２６およびコリメータ１２１、１２２を全て配置することで温度に対して光路１２４を安定とする構造としていた（特許文献３）。しかし、接着剤の熱膨張による変化で出力が若干変動するという問題に対する検討は為されていない。

特許第３０４８１４１号公報（図２）特開平６−４５７０５号公報（図１）特開２００６−５３５１９号公報（図１、図４）

しかし、特許文献１、２及び３の方法では光学素子からの光路ずれを最小に抑えることが難しく損失変動があるという問題点があった。特許文献１の構成では、接着部１３４の接着剤の熱膨張係数がホルダーよりも１０倍大きいために外部環境の温度変化により、ホルダーより光学素子が大きく持ち上がり位置ずれが発生してしまい、光路１２４が変化してしまうという問題がある。特許文献２の構成では、非放熱ブロック１１７の面でケースに接着することで、接着剤の熱膨張による変化で出力が変動するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、このような課題を解決し、光路安定性が高い光学装置を提供する方法を実現することにある。

本発明の光学装置は、固定部材を介して光学素子がベースに固定された光学装置において、前記固定部材のベース側には固定面と前記固定面を分割する溝を有し、前記固定面は前記光学素子の光路に平行な向きと前記光学素子の光路に交差する向きに沿って配列されており、接着剤を介して前記固定面の一部が前記ベースに固着されているとともに、前記固定面の他の一部が前記ベースに接触していて、前記固定部材が前記ベースに対して前記接着剤の厚さのみで傾いていることを特徴とする。より詳細には本発明の光学装置は、光学素子が固定部材を介して、ベースに固定する光学装置において、ベースは光学素子の光路とほぼ水平であり、固定部材は光学素子の光路と垂直面側でベースに接着固定される構成であり、固定部材のベース側の面には分割する溝を設け、分割された固定面の光学素子側と反対側の辺を含む面に接着剤を塗布し、ベースとの接触部が光学素子側の辺または点であり、固定部材はベースに対して傾いていることを特徴とする。

分割面の一部に接着剤を塗布して、光学素子側の固定部材の辺または点でベースと接触して支点を形成することで、固定部材はベースに対して接着剤厚さのみで僅かに傾いている構成となる。接着時に加重を加えて固定することにより、接着剤厚さを５０μｍ以下と小さくできることから、固定部材の固定面と前記ベースの面の為すの傾斜角度αが１°以下であり、熱膨張による光学素子の変化を極力小さくすることができ、安定な光学装置を実現できる。

さらに、固定部材において溝による固定面の分割数は６以上であり、前記固定面の面積の２０〜４０％でベースに接着固定することでより安定な光学装置を実現できる。

また、光学素子としては発光素子、受光素子、レンズ、ミラー、フィルタおよびエタロンから選ばれる少なくとも１つを用い、光学装置に適用できる。前記固定部材にペルチェ素子またはヒーターが固定されて温度制御できることを特徴とする光学装置に適用できる。

本発明の構成を、エタロンを用いた可変分散補償器に適用することで安定した特性が得られる。

本発明の構成により、高い光路安定性を得ることができる光学素子を実現できる。

以下、図面を用いて本発明について説明するが、本発明の構成が必ずしもこれらにより限定されるものではない。また、同様の部材は同じ符号で説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明に適用する光学装置の第１の実施形態を示す断面図である。光学素子２３であるミラーが固定部材３２を介して、ベース２５に固定された光学装置において、ベース２５は光学素子の光路２４とほぼ水平であり、固定部材３２は側面に光学素子２３を有し、前記側面に垂直な底面でベース２５に接着固定される。固定部材３２の底面は固定面とそれを分割する溝４１で構成し、分割された固定面の光学素子側と反対側の辺を含む面に接着剤３４を塗布し、ベース２５との接触部４２が光学素子側の辺または点でベース２５と接触して支点を形成することで、固定部材３２はベース２５に対して接着剤３４の厚み分だけ傾いている。接着時に固定部材３２に加重を加えて固定することにより、接着剤厚さを２０μｍ以下と小さくできることから、光軸２４の向きにおいて固定部材３２の長さは３ｍｍであり、その傾斜角度αが約０．３８°であり、熱膨張による光学素子の変化を極力小さくすることができ、安定な光学装置を実現できた。

図２は固定部材３２の底面を示す平面図である。分割する溝４１により固定部材３２は６分割されている。分割面の（ａ）、（ｃ）部に接着剤を塗布している。図３に固定部材３２の分割面に、それぞれ接着剤を塗布し、温度変化５０℃とした時の光路２４についてθとαの変位角度を測定した結果である。分割された固定面の光学素子側と反対側の辺を含む面に接着剤３４を塗布することで、ベース２５との接触部４２が光学素子側の辺または点でベース２５と接触して支点を形成されるために、より安定となり、さらに、分割された固定面の光学素子側と反対側の辺を含む面を分割した（ａ）、（ｃ）が最も変位が少なく安定な光学装置を実現できた。

（第２の実施形態）
本発明を図７のレーザモジュールに適用した。第１の実施形態と同様に非放熱ブロックのケースに固定する面を分割して、選択した分割面（ａ）及び（ｃ）に接着剤を塗布して固定したことで、安定化でき、出力がより安定なレーザモジュールを実現できた。

（第３の実施形態）
本発明を図９のエタロンを用いた可変分散補償器に適用した。第１の実施形態と同様に吸熱板２が低熱膨張係数のべース２５に固定される面を分割して、選択した分割面（ａ）及び（ｃ）に接着剤を塗布して固定したことで、損失特性が０．１ｄＢ以下と安定な可変分散補償器を実現できた。吸熱板はペルチェ素子の吸熱側に設置し光学部材の温度分布を均一にするための板状の部材であり（均熱板としても機能する）、熱伝導率の高いものが有効であり、光学素子の温度を安定させるために熱の出入りをペルチェ素子及び放熱板の側に限っているものを指す。図９では、ペルチェ素子１の吸熱側に吸熱板２を介してエタロン２３が設けられており、吸熱板のみが低熱膨張係数のべース２５に固定されており、ペルチェ素子１と放熱側の放熱板３は中空に浮いている構成であるために、温度制御時の放熱側の温度変動により、ペルチェ素子１を介して設置されているエタロン２３の位置ずれが発生しない。また、吸熱側は吸熱板２とエタロン２３のみであるために熱容量が小さく低消費電力とすることができた。また、ケース１０内で低熱膨張のベース２５上にコリメータ２１、２２とミラー２６を固定しているので損失特性が０．２ｄＢ以下と安定な可変分散補償器を実現できた。

上記実施例において、ペルチェ素子１をヒーター素子に置き換えたところ、同様に光路を安定させる効果が得られた。このように、本発明により、高い光路安定性を得ることができる光学素子を実現できた。

本発明の一実施例の光学装置を説明するための断面図である。本発明の一実施例の光学装置を説明するための平面図である。本発明の一実施例の光学装置を説明するためのグラフである。従来の光学装置を説明するための断面図である。参考例の光学装置を説明するための断面図である。従来のレーザモジュールを説明するための断面図である。従来のレーザモジュールを説明するための断面図である。従来の可変分散補償器を説明するための上面図である。実施例の可変分散補償器を説明するための上面図及び一部断面図である。

符号の説明

１ペルチェ素子、
２吸熱板、
３放熱板、
１０ケース、
１６光ファイバ
２１、２２コリメータ
２３エタロン
２４光路
２５ベース
２６ミラー
３２固定部材
３４接着剤
４１溝
４２接触部
１１２Ｌ型吸熱板、
１１３モニター用ホトダイオード
１１４レーザダイオード
１１５レンズ
１１７非放熱ブロック
１１８Ｔ型吸熱板
１３１光学素子
１３３基準面
１３５溝
１３６光学素子

Claims

固定部材を介してエタロンがベースに固定された可変分散補償器において、前記固定部材のベース側には固定面と前記固定面を分割する溝を有し、前記固定面は前記エタロンの光路に平行な向きと前記エタロンの光路に交差する向きに沿って配列されており、接着剤を介して前記固定面の一部が前記ベースに固着されているとともに、前記固定面の他の一部が前記ベースに接触していて、前記固定部材が前記ベースに対して前記接着剤の厚さのみで傾いていることを特徴とする可変分散補償器。
前記固定部材の固定面と前記ベースの面の為す角度が１°以下であることを特徴とする請求項１に記載の可変分散補償器。
前記エタロンは前記固定部材の前記固定面に垂直な側面に固定され、
接着剤を介して前記ベースに固定された前記固定面の前記一部は、前記エタロンを固定した側面側の辺または点であり、
前記他の一部は前記エタロンを固定した側面に対して反対側の側面側の辺を含む分割面であること特徴とする請求項１または２に記載の可変分散補償器。
前記固定部材において、溝による固定面の分割数は６以上であり、
前記エタロンを固定した側面に対して反対側の側面側には、接着剤が塗布されていない分割面を介した両端に、接着剤が塗布された分割面が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の可変分散補償器。
前記固定部材にペルチェ素子またはヒーターが固定されて温度制御できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変分散補償器。