JP5913837B2 - 光学デバイス - Google Patents

Description

本発明は、導光部材と光学素子とを有する光学デバイスに関する。

例えば特許文献１には、導光部材の端部に取付可能な光部品が開示されている。光部品において、キャップ（ホルダ）は、フェルールが嵌合する孔として形成される第１の嵌合部と、この第１の嵌合部（孔）と連通する孔として形成される第２の嵌合部とを有する配置部を有している。

フェルールには、光ファイバが挿通されている。フェルールは、フェルールの側面の少なくとも１箇所が第１の嵌合部にＹＡＧ溶接されることにより、ホルダに固定される。なおフェルールは、接着剤、抵抗溶接、圧入、かしめなどによって、ホルダに固定されることも可能である。またフェルールは、フェルールの端部にてホルダに固定可能でもある。

第２の嵌合部には、光学素子（光変換部材）が配設されている。光学素子は、光学素子が第２の嵌合部と融点ガラスまたは樹脂によって固定されることで、ホルダに固定される。

特開２００７−１８８０５９号公報

特許文献１において、フェルールがホルダに固定されるためには、フェルールとホルダとの間に隙間が生じず、フェルールとホルダとが密着した状態で、フェルールとホルダとは嵌合する必要がある。この状態で、フェルールは、ＹＡＧ溶接、接着剤、抵抗溶接、圧入、かしめなどによって、ホルダに固定されている。

ＹＡＧ溶接や接着剤が用いられる場合、上述した隙間が小さいほど、フェルールとホルダとにおける固定強度は高くなる。そのためＹＡＧ溶接や接着剤が用いられる場合であっても、圧入が用いられる場合と同様に、ホルダの内径はフェルールの外径よりも小さくしておく。そしてこの状態で、フェルールは、ホルダに圧入される。

しかし、この圧入工程において、圧入のために、非常に大きな荷重が軸方向に沿ってフェルールとホルダとにかかる。荷重がフェルールとホルダとにかかると、荷重によって、フェルールに配設されている光ファイバと、ホルダに配設されている光学素子とに歪が生じる。そして、歪によって、光学性能が低下してしまう。

特に、フェルールとホルダとにおける公差（締め代）が大きいほど、圧入のための荷重は大きくなる。これにより上述したように、歪が光ファイバと光学素子とに生じ易くなり、組み立て時において荷重によって光学性能がさらに低下してしまう。このように公差（締め代）が大きいほど、組み立て時において荷重によって光学性能が低下してしまう。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下を防止する光学デバイスを提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、光を導光する導光部材と、前記導光部材を保持する第１の保持部材と、前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、前記光学素子を保持する第２の保持部材と、前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段とを具備し、前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、前記半田接合と前記接着剤との少なくとも１つは、前記第２の保持部材と前記光結合部材とにおいて、前記第２の保持部材の細い前記一端部が挿入される前記光結合部材の一端部の一端端面と、前記光結合部材の外部に配設される前記第２の保持部材の太い他端部に備えられ前記一端端面に対向し前記第２の保持部材の細い前記一端部の外周面と連続する一端面とに配設され、前記第１の保持部材と前記光結合部材とにおいて、前記第１の保持部材の前記一端部が挿入される前記光結合部材の他端部の他端端面と、前記光結合部材の外部に配設される前記第１の保持部材の外周面とに配設されることを特徴とする光学デバイスを提供する。
本発明は目的を達成するために、光を導光する導光部材と、前記導光部材を保持する第１の保持部材と、前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、前記光学素子を保持する第２の保持部材と、前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段と、を具備し、前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、前記第１の保持部材の前記一端部の端面は、前記第１の保持部材に挿入された前記導光部材の端面と同一平面に配設され、前記第２の保持部材の前記一端部の端面は、前記第２の保持部材に挿入された前記光学素子の端面と同一平面に配設されることを特徴とする光学デバイスを提供する。
本発明は目的を達成するために、光を導光する導光部材と、前記導光部材を保持する第１の保持部材と、前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、前記光学素子を保持する第２の保持部材と、前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段と、を具備し、前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、前記第１の保持部材の前記一端部と前記第２の保持部材の前記一端部とは、前記導光部材の端面が前記光学素子の端面と当接するように、前記光結合部材の両端から挿入されることを特徴とする光学デバイスを提供する。

本発明によれば、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下を防止する光学デバイスを提供することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係り、光結合前の光デバイスの分解斜視図である。 図１Ｂは、光結合後の光コネクタの概略図である。 図２Ａは、光結合部材の変形例を示す図である。 図２Ｂは、光結合部材の変形例を示す図である。 図２Ｃは、光結合部材の変形例を示す図である。 図２Ｄは、光結合部材の変形例を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係り、第２の保持部材の変形例を示す図である。 図４Ａは、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係り、第１の保持部材と第２の保持部材との少なくとも一方を、光結合部材に対して連結手段によって連結している図である。 図４Ｂは、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係り、第１の保持部材と第２の保持部材との少なくとも一方を、光結合部材に対して連結手段によって連結している図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１Ａと図１Ｂとを参照して第１の実施形態について説明する。
光学デバイス１０は、光を導光する例えば光ファイバ２１などの導光部材と、光ファイバ２１を保持する第１の保持部材３１と、光ファイバ２１によって導光された光を照射されることで機能する光学素子４１と、光学素子４１を保持する第２の保持部材５１とを有している。

図１Ｂに示すように、光ファイバ２１は、光を出射する出射端面２３ａを一端部２３に有している。光ファイバ２１の他端部２５は、光ファイバ２１を保護する例えば樹脂製の被覆層２５ａによって被覆されている。光ファイバ２１は、例えばガラスやプラスチックなどによって形成されている。

第１の保持部材３１は、例えばジルコニアやガラスや金属などによって形成されているフェルールである。この金属は、例えばニッケルやＳＵＳなどである。第１の保持部材３１は、例えば円筒形状を有している。詳細には、図１Ｂに示すように、第１の保持部材３１は、光ファイバ２１が嵌合または接着する貫通孔３１ａを、第１の保持部材３１の中心に有している。貫通孔３１ａは、第１の保持部材３１の軸方向において、第１の保持部材３１を貫通している。貫通孔３１ａは、第１の保持部材３１が光ファイバ２１を保持するために配設されており、保持孔として機能する。第１の保持部材３１は、光ファイバ２１の出射端面２３ａが第１の保持部材３１の一端面３１ｂと同一平面上に配設されるように、光ファイバ２１を保持している。なおこのとき、出射端面２３ａと一端面３１ｂとは、同一平面上に位置するように配設される。一端面３１ｂは、第１の保持部材３１の一端部３３に配設されている。

貫通孔３１ａは、一端面３１ｂにおいて開口している。一端面３１ｂにおいて、貫通孔３１ａの開口部周辺は、例えば平面として形成されている。また一端面３１ｂにおいて、第１の保持部材３１の縁側は、第１の保持部材３１の軸方向において、第１の保持部材３１の他端面３１ｃ側から一端面３１ｂ側に向かって縮径するように、テーパ形状に形成されている。このように第１の保持部材３１の一端部３３は、第１の保持部材３１の軸方向において、第１の保持部材３１の他端面３１ｃ側から第１の保持部材３１の一端面３１ｂ側に向かって縮径している円錐台形状を有している。なお図１Ｂに示すように、一端部３３は、後述する光結合部材６１に圧入されるために、光結合部材６１に挿入される挿入部でもある。一端部３３の外径は、一端部３３が光結合部材６１に圧入されるために、光結合部材６１の内径よりも大きい。

また第１の保持部材３１は、貫通孔３１ａと連通し、光ファイバ２１が貫通孔３１ａに挿入され嵌合するように、光ファイバ２１の一端部２３を貫通孔３１ａにガイドするガイド口３１ｄを他端面３１ｃに有している。ガイド口３１ｄと他端面３１ｃとは、第１の保持部材３１の他端部３５に配設されている。ガイド口３１ｄは、第１の保持部材３１の他端面３１ｃから第１の保持部材３１の一端面３１ｂ側に向かって縮径している円錐台形状を有しており、傾斜しているテーパとなっている。なお上述した被覆層２５ａは、第１の保持部材３１の他端面３１ｃ側、詳細にはガイド口３１ｄ付近にまで配設されているのみであり、貫通孔３１ａには挿入されない。そのため光ファイバ２１の一端部２３は、被覆層２５ａから露出している。

ガイド口３１ｄには、被覆層２５ａを含む光ファイバ２１の他端部２５側を第１の保持部材３１に接着する接着部材３７が配設される。接着部材３７は、被覆層２５ａにも配設される。接着部材３７は、例えば、光学用の接着剤や、シリコンやエポキシ等の接着剤などである。

光学素子４１は、例えばセラミックやガラスなどで形成されている。光学素子４１は、例えば円柱形状を有している。なお光学素子４１は、円柱形状に限定することはなく、円錐形状や半球形状や放物形状であってもよい。光学素子４１の径は、例えば光ファイバ２１の径よりも大きい。光学素子４１は、例えば平面状の一端面４３ａを有している。この一端面４３ａは、光ファイバ２１と光学素子４１とが光結合するために、出射端面２３ａと当接する。一端面４３ａは、出射端面２３ａから出射された光が入射する入射端面である。

第２の保持部材５１は、例えばニッケルやＳＵＳや真鍮などの金属によって形成されている。第２の保持部材５１は、第１の保持部材３１とは別体である。第２の保持部材５１は、段付き形状に形成されており、そのため例えば凸形状の外形を有している。このような第２の保持部材５１は、一端部５３と、一端部５３よりも大きい（太い）他端部５５とから構成されている。一端部５３と他端部５５とは、例えば円柱形状を有している。この場合、一端部５３は細径部として形成され、他端部５５は太径部として形成されている。

図１Ｂに示すように、一端部５３は、後述する光結合部材６１に圧入されるために、光結合部材６１に挿入される挿入部である。一端部５３の外径は、一端部５３が光結合部材６１に圧入されるために、光結合部材６１の内径よりも大きい。このように挿入部である第２の保持部材５１の一端部５３は、光結合部材６１に挿入されるために、光結合部材６１の外部に配設される他端部５５といった他の部分よりも細い。なお一端部５３の外径は、光結合部材６１に挿入される第１の保持部材３１の一端部３３の外径と略同一である。

図１Ｂに示すように、一端部５３は、光ファイバ２１と光学素子４１とが光結合する際、第１の保持部材３１の一端部３３と対向している。一端部５３は、第１の保持部材３１の一端面３１ｂと当接する平面状の一端面５３ａを有している。また他端部５５は、後述する光結合部材６１の一端部６３と当接する平面状の一端面５５ａを有している。他端部５５の外径は、光結合部材６１の内径よりも大きく、光結合部材６１の外径と略同一、または光結合部材６１の外径よりも小さい。

第２の保持部材５１は、光学素子４１が嵌合または接着する貫通孔５１ａを、第２の保持部材５１（一端部５３と他端部５５）の中心に有している。貫通孔５１ａは、第２の保持部材５１の軸方向において、第２の保持部材５１（一端部５３と他端部５５）を貫通している。貫通孔５１ａは、第２の保持部材５１が光学素子４１を保持するために配設されており、保持孔として機能する。第２の保持部材５１は、光学素子４１の一端面４３ａが一端部５３の一端面５３ａと同一平面上に配設されるように、光学素子４１を保持している。なおこのとき、一端面４３ａと一端面５３ａとは、同一平面上に位置するように配設される。

また光学デバイス１０は、第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とが挿入されることで弾性変形し、弾性変形によって光ファイバ２１と光学素子４１とを光結合する光結合部材６１をさらに有している。光結合部材６１は、例えば、ジルコニアやニッケルやリン青銅などのバネ材によって形成されており、弾性変形するための弾性力を有している。

第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とが光結合部材６１に挿入される際、出射端面２３ａと一端面４３ａとが互いに当接するように、第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とは、光結合部材６１に圧入され、光結合部材６１に嵌合する。また第２の保持部材５１の一端部５３は光結合部材６１の一端部６３から圧入され、第１の保持部材３１の一端部３３は光結合部材６１の他端部６５から圧入される。光結合部材６１の内周面は、圧入によって、挿入部である一端部３３の外周面と、挿入部である一端部５３の外周面とに密着する。

また光結合部材６１は、光結合部材６１が第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とを径方向に押圧し、光結合部材６１が第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とを例えば径方向に位置あわせして、光結合部材６１が光ファイバ２１（出射端面２３ａ）と光学素子４１（一端面４３ａ）とを同軸上に配設し、光結合部材６１が光ファイバ２１と光学素子４１とを連結するように、圧入時において例えば径方向に縮径するように弾性変形する。このように光結合部材６１は、位置決め部材でもあり、連結部材でもある。

このような光結合部材６１は、上述した弾性力に依存する弾性変形を促進するために、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠かかるように、形成されている。また光結合部材６１は、圧入時において、光結合部材６１が第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とを径方向に締め付ける力を弱めるために、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠かかるように、形成されている。そのため例えば光結合部材６１は、一部分が切り欠かれた断面を、軸方向に連続して有する略円筒部材として、形成されている。この断面は、光結合部材６１の軸方向に対して直交する平面方向に形成されている。またこの断面は、例えばＣ字形状に形成されている。そのため光結合部材６１は、例えばＣ字形状の断面を、軸方向に連続して有する略円筒形状として、形成されている。このように光結合部材６１は、円の一部が切り欠けられた割りスリーブとなっている。よって光結合部材６１は、光結合部材６１の軸方向に沿って配設され、軸方向において光結合部材６１を貫通しているスリット６１ａを有している。スリット６１ａは、光結合部材６１の厚み方向において、光結合部材６１を貫通している。

次に、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とが光結合部材６１に圧入される際、光学デバイス１０の軸方向に沿って第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とにかかる荷重について説明する。
光結合部材６１は、圧入によって、例えば径方向に拡径するように弾性変形する。そのため、光結合部材６１が径方向に拡径するように弾性変形しない場合の荷重に比べて、本実施形態の荷重が小さくても、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とは光結合部材６１に圧入される。

また光結合部材６１は、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とは別体である。詳細には、光結合部材６１は、第１の保持部材３１において挿入部である一端部３３と、第２の保持部材５１において挿入部である一端部５３とは別体である。そのため上述したように、第２の保持部材５１の一端部５３は光結合部材６１の一端部６３から光結合部材６１に圧入可能となり、第１の保持部材３１の一端部３３は光結合部材６１の一端部６３から光結合部材６１に圧入可能となる。言い換えると、光結合部材６１の一端部６３は第２の保持部材５１の一端部５３に固定されておらず、光結合部材６１の他端部６５は第１の保持部材３１の一端部３３に固定されていない。つまり光結合部材６１の両端部は、固定端ではなく自由端となっている。よって本実施形態の荷重は、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とのいずれかと一体である場合における荷重と比べて小さくても、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とは光結合部材６１に圧入される。

また、圧入時において、本実施形態の光結合部材６１が第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とを径方向に締め付ける力を、第１の締め付け力と称する。また本実施形態とは異なり、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠けられずに、光結合部材６１が例えば筒状に形成されている場合において、光結合部材６１が第１の保持部材３１の一端部３３と第２の保持部材５１の一端部５３とを径方向に締め付ける力を、第２の締め付け力と称する。本実施形態における第１の締め付け力は、例えばスリット６１ａ（断面の一部分が切り欠けること）の大きさに対応して、第２の締め付け力よりも小さくなるように調整されている。そのため本実施形態の荷重は、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠けられずに、光結合部材６１が例えば筒状に形成されている場合における荷重に比べて小さくても、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とは光結合部材６１に圧入される。

このように光結合部材６１は、弾性変形と、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とは別体であることと、断面の一部分が切り欠けられることで調整される第１の締め付け力とによって、圧入時において、圧入によって第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とに光学デバイス１０の軸方向に沿って掛かる荷重を制御（調整・抑制）する。

次に本実施形態の組み立て方法について説明する。
光学素子４１は貫通孔５１ａに配設され、第２の保持部材５１は光学素子４１を保持する。
また、光ファイバ２１はガイド口３１ｄから貫通孔３１ａに配設され、接着部材３７はガイド口３１ｄにて被覆層２５ａを含む光ファイバ２１を第１の保持部材３１に接着する。これにより、第１の保持部材３１は、光ファイバ２１を保持する。

他端部５５の一端面５５ａが光結合部材６１の一端部６３と当接するように、挿入部である第２の保持部材５１の一端部５３は光結合部材６１に圧入される。
次に、出射端面２３ａと一端面４３ａとが互いに当接するように、挿入部である第１の保持部材３１の一端部３３は光結合部材６１に圧入される。

第２の保持部材５１の一端部５３と、第１の保持部材３１の一端部３３とが、それぞれ光結合部材６１に圧入される際、光結合部材６１は、例えば径方向に弾性変形する。また、この弾性変形は、スリット６１ａ（断面の一部分が切り欠けられること）によって促進される。そして、光結合部材６１は、弾性変形によって、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とを径方向に押圧する。これにより、光結合部材６１は、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とを例えば径方向に位置あわせして、光ファイバ２１（出射端面２３ａ）と光学素子４１（一端面４３ａ）とを同軸上に配設し、光ファイバ２１と光学素子４１とを連結する。よって、光ファイバ２１（出射端面２３ａ）と光学素子４１（一端面）とは、光結合する。

なお第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とが光結合部材６１に圧入される際、光結合部材６１は例えば径方向に拡径するように弾性変形する。そのため圧入時において、実施形態の荷重は、光結合部材６１が径方向に弾性変形しない場合における荷重に比べて小さくて済む。よって、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることが防止され、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下が防止される。

また光結合部材６１は、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とは別体である。そのため圧入時において、本実施形態の荷重は、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とのいずれかと一体である場合における荷重に比べて小さくて済む。よって、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることが防止され、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下がさらに防止される。

また、第１の締め付け力は、例えばスリット６１ａ（断面の一部分が切り欠けること）の大きさに応じて、第２の締め付け力よりも小さい。そのため圧入時において、本実施形態の荷重は、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠けられずに、光結合部材６１が例えば筒状に形成されている場合における荷重に比べて小さくて済む。よって、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることが防止され、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下が防止される。

このように本実施形態では、第１の保持部材３１（一端部３３）と第２の保持部材５１（一端部５３）とが光結合部材６１に圧入される際、光結合部材６１が例えば径方向に拡径するように弾性変形することで、荷重を、光結合部材６１が径方向に弾性変形しない場合における荷重に比べて小さくできる。よって本実施形態では、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることを防止でき、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下を防止できる。

また本実施形態では、光結合部材６１は、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠かかるように、形成されている。これにより本実施形態では、弾性変形を促進でき、上述したように、荷重を、光結合部材６１が径方向に弾性変形しない場合における荷重に比べて小さくできる。

また本実施形態では、光結合部材６１は、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠かかるように、形成されている。これにより本実施形態では、第１の締め付け力を第２の締め付け力よりも小さくでき、荷重を、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠けられずに、光結合部材６１が例えば筒状に形成されている場合における荷重に比べて小さくできる。よって本実施形態では、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることをさらに防止でき、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下をさらに防止できる。

また本実施形態では、光結合部材６１を、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とは別体にしている。そのため本実施形態では、光結合部材６１の両端部を、固定端ではなく自由端にでき、荷重を、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とのいずれかと一体である場合における荷重と比べて小さくできる。よって本実施形態では、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることをさらに防止でき、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下をさらに防止できる。

例えば、光結合部材６１の断面の一部分が切り欠けられずに、光結合部材６１が例えば筒状に形成され、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とのいずれかと一体であるとする。
このとき、本実施形態のように、圧入によって第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とに掛かる荷重を少なくするためには、第１の保持部材３１の外径と第２の保持部材５１の外径と光結合部材６１の内径とを、高精度の加工する必要がある。しかし、これによって光学デバイス１０の加工コストが高くなってしまう。

またこの場合、加工コストを抑えるために、加工精度が下がると、第１の保持部材３１の外径と第２の保持部材５１の外径と光結合部材６１の内径とにおいて、公差（締め代）が大きくなる。そのため、圧入のために荷重は大きくなってしまう。これにより上述したように、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じ、組み立て時において荷重によって光学性能が低下してしまう。

しかしながら本実施形態では、公差（締め代）が大きくなっても、言い換えると、加工精度が高くなくても、上記によって、荷重を小さくでき、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることを防止でき、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下を防止できる。また本実施形態では、上記によって、加工コストを抑えた状態で、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じることを防止でき、組み立て時において荷重によって生じる光学性能の低下を防止できる。

また本実施形態では、上述した弾性変形と、断面の一部分が切り欠けられることで調整される第１の締め付け力と、光結合部材６１が第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とは別体であることとによって、圧入時において、圧入によって第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とに光学デバイス１０の軸方向に沿って掛かる荷重を制御できる。よって本実施形態では、歪が荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とに生じ、組み立て時において荷重によって光学性能が低下してしまう。また本実施形態では、荷重によって光ファイバ２１と光学素子４１とが損傷することを防止できる。

また本実施形態では、上記によって、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１と光結合部材６１との形状と大きさとによって変化する圧入時の荷重のばらつきを抑えることができ、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１と光結合部材６１との形状と大きさとによって変化する圧入時の荷重を小さくできる。

また本実施形態では、第２の保持部材５１の一端部５３が光結合部材６１に圧入された後、一端部５３と同径の第１の保持部材３１の一端部３３が光結合部材６１に圧入されるため、嵌合幅のばらつきを抑えることができ、荷重を安定させることができる。なお本実施形態では、第２の保持部材５１の一端部５３と第１の保持部材３１の一端部３３とを光結合部材６１に同時に圧入してもよい。

また本実施形態では、第２の保持部材５１の一端部５３が光結合部材６１に圧入される際、他端部５５の一端面５５ａが光結合部材６１の一端部６３と当接する。これにより本実施形態では、光結合部材６１に対して第２の保持部材５１を容易に位置決めできる。また本実施形態では、第２の保持部材５１の一端部５３が光結合部材６１に圧入された後、出射端面２３ａと一端面４３ａとが互いに当接するように、第１の保持部材３１の一端部３３が光結合部材６１に圧入される。よって本実施形態では、第２の保持部材５１と第１の保持部材３１とに対して光結合部材６１を容易に位置決めできる。

また本実施形態では、一端部３３，５３の外径を光結合部材６１の内径よりも大きくすることで、一端部３３，５３を光結合部材６１に圧入でき、光ファイバ２１と光学素子４１との連結強度を高めることができる。

また本実施形態では、一端部３３の外径と一端部５３の外径と略同一にすることで、光ファイバ２１と光学素子４１とを容易に位置決めでき、光結合時のずれを防止できる。

また本実施形態では、一端部３３，５３が挿入部として機能することで、光結合のための位置決めを高精度に維持することができる。また本実施形態では、一端部３３，５３が挿入部として機能することで、光ファイバ２１と光学素子４１とを容易に軸あわせできる。

また本実施形態では、第２の保持部材５１が例えば凸形状の外形を有し、他端部５５の外径は、光結合部材６１の外径と略同一、または光結合部材６１の外径よりも小さい。そのため本実施形態では、第２の保持部材５１の強度を確保した状態で、光学デバイス１０を小型にできる。

また本実施形態では、接着剤などを使用せず、一端部３３，５３を光結合部材６１に圧入することで、光学デバイス１０を容易に組み立てることができる。

また本実施形態では、接着剤などを使用せずに、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１と光結合部材６１とを同じ材質（例えばニッケル）で形成することで、熱に対して高い信頼性を確保でき、この状態で強固に光結合できる。

また本実施形態では、光学デバイス１０は、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１と光結合部材６１との連結強度をさらに確保するために、これらに密着して覆うカバー部材をさらに有していても良い。

なお本実施形態では、光結合部材６１は割りスリーブであるが、これに限定する必要はない。
例えば、光結合部材６１は、弾性変形でき、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１とに対して別体であれば、図２Ａに示すように、円筒部材として形成されても良い。この場合であっても、本実施形態では、上述した効果を得ることができる。

または例えば、光結合部材６１は、一部分が切り欠けられた断面を有する円筒部材として形成されていても良い。そのために図２Ｂに示すように、光結合部材６１は、例えば、光結合部材６１の軸方向に沿って配設されている溝部６１ｃを有していてもよい。溝部６１ｃは、光結合部材６１の外周面から内周面に向かって凹んでいてもよいし、光結合部材６１の内周面から外周面に向かって凹んでいてもよい。溝部６１ｃの配置位置と形状とは、特に限定されない。

または図２Ｃに示すように、光結合部材６１は、軸方向において光結合部材６１を貫通せず途切れているスリット６１ａを有していても良い。この場合、光結合部材６１は、スリット６１ａを複数有していても良い。スリット６１ａの配置位置と形状とは、特に限定されない。

または図２Ｄに示すように、光結合部材６１は、光結合部材６１の厚み方向において光結合部材６１を貫通している孔６１ｄを有していても良い。孔６１ｄの配置位置と形状とは、特に限定されない。

または光結合部材６１は、スリット６１ａと溝部６１ｃと孔６１ｄとの少なくとも１つを有する円筒部材しとして形成されてもよい。
このように断面の一部分が切り欠けていれば、弾性変形を促進でき、第１の締め付け力を第２の締め付け力よりも確実に小さくできる。

次に図３を参照して本実施形態の第１の変形例について説明する。
本変形例の第２の保持部材５１において、一端部５３と他端部５５とは、同径である。また一端部５３が光結合部材６１に圧入されるために、一端部５３の外径と他端部５５の外径とは光結合部材６１の内径よりも大きい。また一端部５３の外径と他端部５５の外径とは、光結合部材６１に挿入される第１の保持部材３１の一端部３３の外径と略同一である。

つまり第２の保持部材５１は、円筒形状を有している。一端部５３が光結合部材６１に圧入されるために、第２の保持部材５１の外径は光結合部材６１の内径よりも大きい。また第２の保持部材５１の外径は、光結合部材６１に挿入される第１の保持部材３１の一端部３３の外径と略同一である。

これにより本変形例では、第２の保持部材５１を容易に加工でき、コストを低減できる。

次に図４Ａと図４Ｂとを参照して、本実施形態の第２の変形例について説明する。
本変形例の光学デバイス１０は、第１の保持部材３１と第２の保持部材５１との少なくとも一方を、光結合部材６１に対して固定する固定手段７１を有している。

固定手段７１は、例えばレーザ溶接と、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有している。

図４Ａに示すように、レーザ溶接と半田接合と接着剤とは、例えば他端部５５の一端面５５ａと一端部６３とにおいて第２の保持部材５１と光結合部材６１とを固定する。またレーザ溶接と半田接合と接着剤とは、例えば第１の保持部材３１の外周面と他端部６５とにおいて第１の保持部材３１と光結合部材６１とを固定する。

また図４Ｂに示すように、表面活性化接合において、例えばＡｕ膜が光結合部材６１の内周面と、第１の保持部材３１の外周面と第２の保持部材５１において一端部５３の外周面との少なくも一方とに配設される。

これにより本変形例では、固定手段７１によって、固定強度を補強でき、さらに高い固定強度を得ることができる。また本実施形態では、光学デバイス１０が小型化しても、固定手段７１によって、高い固定強度を確保できる。

また本変形例では、図４Ａに示すレーザ溶接と半田接合と接着剤とは、光ファイバ２１と光学素子４１の外側に配設され、光結合部材６１の外側に配設されるために、光結合効率を確保した状態で、高い固定強度を確保できる。

また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１０…光学デバイス、２１…光ファイバ、２３ａ…出射端面、２３…一端部、２５…他端部、３１…第１の保持部材、３１ｂ…一端面、３１ｃ…他端面、３３…一端部、３５…他端部、４１…光学素子、４３ａ…一端面、５１…第２の保持部材、５３…一端部、５３ａ…一端面、５５…他端部、６１…光結合部材、６１ａ…スリット。

Claims (13)

1. 光を導光する導光部材と、
   前記導光部材を保持する第１の保持部材と、
   前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、
   前記光学素子を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段と、
   を具備し、
   前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、
   前記半田接合と前記接着剤との少なくとも１つは、
   前記第２の保持部材と前記光結合部材とにおいて、前記第２の保持部材の細い前記一端部が挿入される前記光結合部材の一端部の一端端面と、前記光結合部材の外部に配設される前記第２の保持部材の太い他端部に備えられ前記一端端面に対向し前記第２の保持部材の細い前記一端部の外周面と連続する一端面とに配設され、
   前記第１の保持部材と前記光結合部材とにおいて、前記第１の保持部材の前記一端部が挿入される前記光結合部材の他端部の他端端面と、前記光結合部材の外部に配設される前記第１の保持部材の外周面とに配設されることを特徴とする光学デバイス。
2. 光を導光する導光部材と、
   前記導光部材を保持する第１の保持部材と、
   前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、
   前記光学素子を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段と、
   を具備し、
   前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、
   前記第１の保持部材の前記一端部の端面は、前記第１の保持部材に挿入された前記導光部材の端面と同一平面に配設され、
   前記第２の保持部材の前記一端部の端面は、前記第２の保持部材に挿入された前記光学素子の端面と同一平面に配設されることを特徴とする光学デバイス。
3. 光を導光する導光部材と、
   前記導光部材を保持する第１の保持部材と、
   前記導光部材によって導光された前記光を照射されることで機能する光学素子と、
   前記光学素子を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材の一端部と前記第２の保持部材の一端部とが挿入されることで径方向に弾性変形し、前記弾性変形によって前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを押圧し前記導光部材と前記光学素子とを光結合する光結合部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との少なくとも一方を、前記光結合部材に対して固定する固定手段と、
   を具備し、
   前記固定手段は、半田接合と、接着剤と、表面活性化接合との少なくとも１つを有し、
   前記第１の保持部材の前記一端部と前記第２の保持部材の前記一端部とは、前記導光部材の端面が前記光学素子の端面と当接するように、前記光結合部材の両端から挿入されることを特徴とする光学デバイス。
4. 前記第１の保持部材と前記第２の保持部材と前記光結合部材とは、それぞれ別体であること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学デバイス。
5. 前記光結合部材は、一部分が切り欠かれた断面を、軸方向に連続して有する筒部材として、形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学デバイス。
6. 前記断面は、Ｃ字形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光学デバイス。
7. 前記光結合部材は、筒部材として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学デバイス。
8. 前記光結合部材は、スリットと、溝部と、孔との少なくとも１つを有している筒部材として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学デバイス。
9. 前記光結合部材に挿入される前記第１の保持部材の前記一端部と前記第２の保持部材の前記一端部において、前記第１の保持部材の前記一端部の外径と前記第２の保持部材の前記一端部の外径とは、前記光結合部材の内径よりも大きいことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の光学デバイス。
10. 前記第１の保持部材の前記一端部の外径は、前記第２の保持部材における前記一端部の外径と略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光学デバイス。
11. 前記第２の保持部材の前記一端部は、前記光結合部材の外部に配設される前記第２の保持部材の他端部よりも細いことを特徴とする請求項１０に記載の光学デバイス。
12. 前記表面活性化接合は、前記光結合部材の内周面と、前記光結合部材に挿入される前記第１の保持部材の前記一端部の外周面及び前記光結合部材に挿入される前記第２の保持部材の前記一端部の外周面とに配設されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学デバイス。
13. 前記導光部材の前記端面は、前記光学素子の前記端面より小さいことを特徴とする請求項３に記載の光学デバイス。

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