JP5659280B1 - 光学デバイス、光学デバイス製造方法、及び光アイソレータ - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2では、固定部材上に設けられた溝の中に、接着剤を充填することによって、光学部品を固定部材上に固定する方法が開示されている。
本発明の光学デバイスの一つの態様は、第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、前記複数の光学部品が一体的に保持される基材と、を備え、前記光学部品のそれぞれは、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、を備え、前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、前記第2保持面を有する第2壁部と、を備え、前記第2壁部は、前記第2保持面上で前記光学面と交差する領域の少なくとも一部を含む範囲で前記第2壁部を貫通する第1孔部を含むことを特徴とする。
本発明の光学デバイスの一つの態様は、第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、前記複数の光学部品が一体的に保持される基材及び第2基材と、を備え、前記光学部品のそれぞれは、前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面と、を備え、前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、を備え、前記第2基材は、前記光学部品と前記第3面で接着材を介さずに当接して保持する第3保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面と、を備えることを特徴とする。
本発明の光学デバイスの一つの態様は、第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、前記複数の光学部品が一体的に保持される基材及び第2基材と、を備え、前記光学部品のそれぞれは、前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面と、を備え、前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、前記光学部品と前記第3面で接着剤を介さずに当接して保持する第3保持面と、を備え、前記第2基材は、前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面を有することを特徴とする。
本発明の光学デバイスは、第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、前記複数の光学部品が一体的に保持される基材と、を備え、前記光学部品のそれぞれは、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、を備え、前記基材は、前記光学部品と前記第1面で当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、複数の光学部品を基材によって保持する際に、指標部を指標として、複数の光学面の第1方向を位置決めする方法が採用できる。これより、複数の光学部品が第1方向に対して精度よく配置された光学デバイスが得られる。
この構成によれば、指標孔部は光学面の第1方向の範囲で第1壁部を貫通しているため、指標孔部を指標として、光学面を第1方向に位置決めする方法が採用できる。
この構成によれば、第2保持面を有する第2壁部には、第1孔部が設けられている。第1孔部は、第2保持面上で光学面と交差する領域の少なくとも一部を含んで、第2壁部を貫通している。言い換えると、光学面は第1孔部上に位置している。これにより、第1基材の第2保持面と複数の光学部品の第2面とを接着する際に、過剰な接着剤は第1孔部から外部へと排出されるため、接着剤が光学面へと回り込むことが抑制される。その結果、信頼性に優れた光学デバイスが得られる。
この構成によれば、接着剤を介して基材の第2保持面と接着される第2面の面積が、第1面よりも広いため、複数の光学部品の接着強度に優れた光学デバイスが得られる。
この構成によれば、基材と第2基材との両方によって、断面矩形状の光学部品を挟持して保持するため、複数の光学部品の接着強度に優れた光学デバイスが得られる。
この構成によれば、基材と第2基材との両方によって、断面矩形状の光学部品を挟持して保持するため、複数の光学部品の接着強度に優れた光デバイスが得られる。
この構成によれば、第4保持面を有する第4壁部には、第2孔部が設けられている。第2孔部は、第4保持面上で光学面と交差する領域の少なくとも一部を含んで、第4壁部を貫通している。言い換えると、光学面は第2孔部上に位置している。これにより、第2基材の第4保持面と複数の光学部品の第4面とを接着する際に、過剰な接着剤は第2孔部から外部へと排出されるため、接着剤が光学面へと回り込むことが抑制される。その結果、信頼性に優れた光学デバイスが得られる。
光学部品と基材とが熱膨張した際においては、光学部品と基材との熱膨張係数が異なることによって、光学部品と基材との間に応力が生じる場合がある。光学部品に応力が加えられると、光学部品が変質し、光学部品の光学特性が低下する場合がある。
これに対して、この構成によれば、光学部品と基材との間に生じる応力が、弾性接着剤によって吸収されるため、光学部品の光学特性が低下することを抑制できる。
この構成によれば、信頼性に優れた光アイソレータが得られる。
本発明の光学デバイス製造方法は、第1保持面と、第2保持面と、を有する基材を準備する工程と、光学面を有する複数の光学部品を第1方向に沿って前記基材に保持させる保持工程と、を含み、前記保持工程は、前記光学部品の前記光学面と交差する第1面を前記基材の前記第1保持面に当接させ、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する工程と、前記光学部品の前記光学面及び前記第1面と交差する第2面を、前記基材の前記第2保持面に接着剤を介して保持させ、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、光学部品の第2面と基材の第2保持面との両方に接着剤が供給されるため、第2面と第2保持面とを接着させる際に、接着界面に空隙が発生することを抑制できる。これにより、光学部品の接着強度に優れた光学デバイスが得られる。
この方法によれば、保持工程においては、光学部品を鉛直方向上方側から基材に保持させる。言い換えると、基材の第2保持面と光学部品の第2面とでは、第2保持面の方が鉛直方向下方側となるようにして、光学部品が基材に保持される。これにより、過剰な接着剤は、第1孔部を介して、鉛直方向下方側へと排出される。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
本実施形態においては、光学デバイスとして偏光無依存型の光アイソレータに用いる光学結晶アセンブルを例示して説明する。
図1(a),(b)及び図2(a)〜(c)は、本実施形態の光学結晶アセンブル(光学デバイス)2を示す図である。図1(a),(b)は、斜視図である。図2(a)は、正面図(YZ面図)である。図2(b)は、平面図(XY面図)である。図2(c)は、図2(b)におけるA−A断面図(ZX面図)である。図1(b)及び図2(b),(c)においては、第2基材1bの図示を省略している。
波長板22としては、例えば、λ/2板を用いることができる。
図3に示すように、基材ユニット1は、第1基材1aと、第2基材1bとを備えている。第1基材1a及び第2基材1bは同一形状である。図2(a)に示すように、基材ユニット1は、第1基材1aと第2基材1bとで光学部品5を挟み込んで保持する。
第1基材1aは、図3及び図4(b)に示すように、長尺の板が縁部において互いに直交するように接続された形状を有する部材である。第1基材1aの正面視形状は、図4(a)に示すように、L字形状である。第1基材1aは、第1保持面10aを有する第1壁部15aと、第2保持面11aを有する第2壁部16aとを備える。
第1基材1aの厚み及び材質は、光学部品5を固定できる範囲内で、特に限定されない。
第2基材1bは、図4(a)に示すように、第3保持面10bを有する第3壁部15bと、第4保持面11bを有する第4壁部16bとを備える。
第3壁部15bには、第1基材1aの第1切欠部13aと同様にして、第2切欠部13bが形成されている。
図5(a),(b)は、偏光無依存型光アイソレータ用の光学結晶アセンブル2の光学特性について説明する図である。図5(a)は、光学結晶アセンブル2に順方向から光Lを入射した場合を示した図である。図5(b)は、光学結晶アセンブル2に逆方向から光Lを入射した場合を示した図である。図5(a),(b)に示すように、光学結晶アセンブル2の長さ方向(X軸方向)両側には、入射側アパーチャ40と射出側アパーチャ41とが設置されている。なお、図5(a),(b)においては、基材ユニット1の図示は省略している。また、順方向とは、光Lが第1偏光子20から第2偏光子23へと向かう向き(+X向き,図1(b)及び図2(b),(c)に示す向きD)を意味する。逆方向とは、光Lが第2偏光子23から第1偏光子20へと向かう向き(−X向き)を意味する。
図5(c)は、本実施形態とは異なり、光学部品5がずれて配置された光学結晶アセンブル80に順方向から光Lを入射した場合を示す図である。
図6は、本実施形態の光学結晶アセンブルの製造方法を示すフローチャートである。
図7(a)〜(d)は、本実施形態の光学結晶アセンブルの製造手順を示す断面図(YZ断面図)である。
本実施形態の光学結晶アセンブルの製造方法は、図6に示すように、第1塗布工程S1と、第2塗布工程S2と、第1保持工程(保持工程)S3と、第1硬化工程S4と、第3塗布工程S5と、第4塗布工程S6と、第2保持工程S7と、第2硬化工程S8とを有する。
次に、第2塗布工程S2では、第1基材1aにおける第2壁部16aの第2保持面11a上に接着剤30を塗布する(供給する)。
第1塗布工程S1及び第2塗布工程S2により、各光学部品5の第2面5bと、第1基材1aの第2保持面11aと、のそれぞれに接着剤30が塗布される。
まず、第1当接工程S3aでは、図7(a)に示すようにして、光学部品5の第1面5aを、第1壁部15aの第1保持面10aに押し付けて当接させる。この工程により、光学部品5は、第1保持面10aと垂直な方向(Y軸方向,第2方向)に位置決めされて保持される。
次に、第4塗布工程S6では、第2基材1bにおける第4壁部16bの第4保持面11b上に接着剤30を塗布する(供給する)。
第3塗布工程S5及び第4塗布工程S6により、図7(b)に示すように、各光学部品5の第4面5dと、第2基材1bの第4保持面11bと、のそれぞれに接着剤30が塗布される。
なお、図7(d)では、光学結晶アセンブル2は、図1及び図2(a)〜(c)に示す状態に対して、上下反転した状態で示している。
本実施形態によれば、図8(a)に示すように、光学部品5の第1面5aを第1基材1aの第1保持面10aに押し当てて当接させることにより、第1保持面10aに垂直な方向(Y軸方向)に精度よく位置決めされる。第1保持面10aと第1面5aとの間には、接着剤30が介在しない。そのため、第1面5aを第1保持面10aに当接させた状態で、光学部品5の第2面5bを第1基材1aの第2保持面11aに接近させることができる。そして、光学部品5の第2面5bが第2保持面11aと接着剤30を介して接合されることにより、光学部品5は、第2保持面11aに垂直な方向(Z軸方向)に精度よく位置決めされる。したがって、各光学部品5が基材ユニット1の延在方向(X軸方向)に沿って直線的に精度よく配置された光学結晶アセンブルが得られる。
光学部品5と基材ユニット1とが半田やエポキシ系接着剤によって固定されている場合においては、光学部品5と基材ユニット1とが熱によって膨張した際に、光学部品5と基材ユニット1と間に応力が生じる。これは、光学部品5と基材ユニット1との熱膨張係数が異なるためである。このような応力が光学部品5に加えられると、光学部品5の光学特性が変質し、光学結晶アセンブル全体としての光学特性を低下させてしまう場合がある。
第3塗布工程S5と第4塗布工程S6とにおいても、同様である。
したがって、光学部品5と基材ユニット1との接着強度に優れた光学結晶アセンブルが得られる。
また、第1切欠部13a及び第2切欠部13bの代わりに、光学部品5を配置する際に基材ユニット1の延在方向(X軸方向)の位置指標となるような指標部を設ける構成であってもよい。指標部の構成としては、特に限定されず、例えば、第1壁部15a及び第3壁部15bに凹部や凸部を形成する構成でもよく、第1壁部15a及び第3壁部15bにアライメントマークを付すような構成であってもよい。
第2孔部12bは、形成されていなくてもよい。
基材ユニット1は、第2基材1bを備えなくてもよい。
第1硬化工程S4及び第2硬化工程S8は、省略してもよい。
また、第3塗布工程S5及び第4塗布工程S6のうち、どちらか一方の工程を省略してもよい。すなわち、第4保持面11bと第4面5dとのうち、どちらか一方に接着剤30を塗布することで、第2基材1bと光学部品5とを接着してもよい。
第2実施形態は、第1実施形態に対して、第1基材に第3保持面を有する第3壁部が備えられている点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付けることにより説明を省略する。
本実施形態の光学結晶アセンブル4は、図9(a),(b)に示すように、光学部品5と、基材ユニット3とを備えている。
基材ユニット3は、図10及び図11(a)に示すように、第1基材3aと、第2基材3bとを備えている。
第1壁部52a及び第3壁部52bには、切欠部(指標孔部,指標部)13cが形成されている。切欠部13cは、それぞれ第1壁部52a及び第3壁部52bを厚さ方向に貫通する。
第2基材3bは、図10に示すように、平面視矩形状の板状部材である。第2基材3bは、図11(a)に示すように、第4保持面51bを有している。
また、第2基材3bは、第1基材3aの第1壁部52a及び第3壁部52bと接着剤30によって接着されている。
第1壁部52aと第3壁部52bとのうち、どちらか一方には切欠部13cが形成されていなくてもよい。
また、第1壁部52aと第3壁部52bとの両方に切欠部13cが形成されていなくてもよい。
光学結晶アセンブル2Aは、第1偏光子と、第2偏光子と、ファラデー回転子と、波長板とを備える構成とした。第1偏光子及び第2偏光子としては、YVO4を用いた。ファラデー回転子としては、TGG単結晶を用いた。波長板としては、水晶によって構成されたλ/2板を用いた。
図12は、製造した光アイソレータ70を示す分解斜視図である。
図12に示すように、まず、光学結晶アセンブル2Aを磁気回路65内に挿入した。そして、磁気回路65に挿入された光学結晶アセンブル2Aを覆うようにして、前面パネル60と、側面パネル61と、後面パネル62と、底面パネル63と、天面パネル64とを設置した。これにより、光学結晶アセンブル2Aを用いた光アイソレータ70を製造した。前面パネル60及び後面パネル62には、それぞれアパーチャが設けられている。これにより、光学結晶アセンブルに入射する光を透過・遮断することができる。
また、比較例2として、上記実施例の光アイソレータ70に対して、光学結晶アセンブルの基材に孔部が形成されていない点においてのみ異なる光アイソレータを製造した。
また、比較例2の光アイソレータでは、光学結晶アセンブルの光学部品に破損が見られた。比較例2においては、光学部品の光学面が、固定用の接着剤が回り込むことによって汚染されていたためと考えられる。
Claims (12)
- 第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、
前記複数の光学部品が一体的に保持される基材と、を備え、
前記光学部品のそれぞれは、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、を備え、
前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、前記光学面の前記第1方向に関する位置決めの指標となる指標部と、前記第1保持面を有する第1壁部と、を備え、
前記指標部は、前記光学面の前記第1方向の範囲で前記第1壁部を貫通する指標孔部を含むことを特徴とする光学デバイス。 - 第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、
前記複数の光学部品が一体的に保持される基材と、を備え、
前記光学部品のそれぞれは、光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、を備え、
前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、前記第2保持面を有する第2壁部と、を備え、
前記第2壁部は、前記第2保持面上で前記光学面と交差する領域の少なくとも一部を含む範囲で前記第2壁部を貫通する第1孔部を含むことを特徴とする光学デバイス。 - 前記第2面の面積は、前記第1面の面積よりも広いことを特徴とする請求項1または2に記載の光学デバイス。
- 第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、
前記複数の光学部品が一体的に保持される基材及び第2基材と、を備え、
前記光学部品のそれぞれは、
前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、
光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面と、を備え、
前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、を備え、
前記第2基材は、前記光学部品と前記第3面で接着材を介さずに当接して保持する第3保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面と、を備えることを特徴とする光学デバイス。 - 前記光学部品は、前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面とを備え、
前記光学部品と前記第3面で接着材を介さずに当接して保持する第3保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面と、を有する第2基材を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学デバイス。 - 第1方向に沿って配列される複数の光学部品と、
前記複数の光学部品が一体的に保持される基材及び第2基材と、を備え、
前記光学部品のそれぞれは、
前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、
光学面と、前記光学面と交差する第1面と、前記光学面及び前記第1面と交差する第2面と、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面と、を備え、
前記基材は、前記光学部品と前記第1面で接着剤を介さずに当接したときに、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する第1保持面と、前記光学部品と接着剤を介して前記第2面を保持し、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする第2保持面と、前記光学部品と前記第3面で接着剤を介さずに当接して保持する第3保持面と、を備え、
前記第2基材は、前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面を有することを特徴とする光学デバイス。 - 前記光学部品は、前記第1方向と交差する方向の断面が矩形状に形成され、前記第1面と対向する位置に配される第3面と、前記第2面と対向する位置に配される第4面とを備え、
前記基材は、前記光学部品と前記第3面で接着剤を介さずに当接して保持する第3保持面を備え、
前記光学部品と接着剤を介して前記第4面を保持する第4保持面を有する第2基材を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光学デバイス。 - 前記第2基材は、前記第3保持面を有する第3壁部と、前記第4保持面を有する第4壁部と、を備え、
前記第4壁部は、前記第4保持面上で前記光学面と交差する領域の少なくとも一部を含む範囲で前記第4壁部を貫通する第2孔部を含むことを特徴とする請求項4または5に記載の光学デバイス。 - 前記接着剤は、弾性接着剤である、請求項1から8のいずれか一項に記載の光学デバイス。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の光学デバイスを備えることを特徴とする光アイソレータ。
- 第1保持面と、第2保持面と、を有する基材、及び、第3保持面を有する第3壁部と、第4保持面を有する第4壁部と、を有する第2基材を準備する工程と、
光学面を有する複数の光学部品を第1方向に沿って前記基材に保持させる保持工程と、
前記基材に保持された前記光学部品を、反転させて前記第2基材に保持させる第2保持工程と、
を含み、
前記保持工程は、前記光学部品の前記光学面と交差する第1面を前記基材の前記第1保持面に接着剤を介さずに当接させ、前記光学部品を前記第1方向と交差する第2方向に位置決めして保持する工程と、前記光学部品の前記光学面及び前記第1面と交差する第2面を、前記基材の前記第2保持面に接着剤を介して保持させ、前記光学部品を前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に位置決めする工程と、
を含み、
前記第2保持工程は、前記光学部品の前記第1面と対向する位置に配される第3面を前記第2基材の前記第3保持面に接着剤を介さずに当接させる工程と、前記光学部品の前記第2面と対向する位置に配される第4面を前記第2基材の前記第4保持面に接着剤を介して保持させる工程と、を含み、
前記基材は、前記第1保持面を有する第1壁部と、前記第2保持面を有する第2壁部と、を有し、
前記第2壁部は、前記第2保持面上で前記光学面と交差する領域の少なくとも一部を含む範囲で前記第2壁部を貫通する第1孔部を含み、
前記第4壁部は、前記第4保持面上で前記光学面と交差する領域の少なくとも一部を含む範囲で前記第4壁部を貫通する第2孔部を含み、
前記保持工程においては、前記複数の光学部品を鉛直方向上方側から、前記基材に保持させ、
前記第2保持工程においては、前記基材に保持された前記複数の光学部品を鉛直方向上側から、前記第2基材に保持させることを特徴とする光学デバイス製造方法。 - 前記光学部品の第2面に前記接着剤を供給する工程と、
前記基材の第2保持面に前記接着剤を供給する工程と、
前記接着剤を供給した第2面と、前記接着剤を供給した前記第2保持面とを接合する工程と、を含むことを特徴とする請求項11に記載の光学デバイス製造方法。
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