JPH05221696A - 光学デバイス用単結晶ファイバーを基体に固定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単結晶ファイバーを基体に固定するに当り、
気泡を含まない接着剤層を形成し、得られる光学デバイ
スの性能を向上させる。 【構成】 単結晶ファイバーを接着剤により基体に接着
する際、予じめ接着剤に、超音波処理を施しながら真空
脱泡を施し脱泡された接着剤を用い、必要に応じて単結
晶ファイバーを前記脱泡接着剤を介して基体に接合した
後、この接合体に超音波処理と真空脱泡処理を施し、そ
の後接着剤を硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学デバイス用単結晶
ファイバーを基体に固定する方法に関するものである。
更に詳しく述べるならば、本発明は、光学デバイス用単
結晶ファイバーを気泡を含有しない接着剤層により、基
体に接着固定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学デバイス用単結晶ファイバーは、光
学デバイスの形状寸法をコンパクトに、かつ小型化する
のに有用なものであり、かつ高い光閉じ込め効果を有し
ているため、第２高周波発生（ＳＨＧ）素子、光メモリ
素子などとしてその有用性が注目されている。

【０００３】最近、光を用いて演算する光コンピューテ
ィング方式の研究開発が盛んになっているが、これは光
が高い非干渉性、無誘導性、空間的高分解能、および広
帯域性を有しているためである。このような光コンピュ
ーティング方式において、光メモリはそのキーデバイス
になりつつある。

【０００４】単結晶ファイバー、例えば鉄をドープした
ニオブ酸リチウムの単結晶ファイバーは、その非線形光
学効果により導波光を、その半分の波長を有する光に変
換することができ、また、そのフォトリフラリティブ効
果によって、画像を書き込み、読み出しする光メモリ素
子として用いることができる。

【０００５】このような単結晶ファイバーを光学デバイ
スとして用いるとき、単結晶を基体に接着剤を用いて固
定し、その両端面を研磨し、この端面に光を入射する。

【０００６】単結晶ファイバーを基体に接着剤により固
定するとき、接着剤中に気泡が存在すると、単結晶ファ
イバーと接着剤層との間に隙間を生じ、そのためファイ
バー端面の精密な加工が困難になる。

【０００７】一般に単結晶ファイバーを基体（ガラス）
に接着剤により接着する場合、単結晶ファイバー、基
体、および硬化した接着剤層の硬度が、互いにほゞ等し
いことが望ましい。上記３者の硬度に差があると、単結
晶ファイバーの端面研摩の際に、最も硬度の低い部分が
先に磨耗してしまい、平坦な光学研磨が困難になる。

【０００８】上記のように、硬化接着剤の硬度を考慮
し、単結晶ファイバー用接着剤として、二液型エポキシ
樹脂系接着剤が用いられることが多い。このような二液
型接着剤は、二液を混合するとき、混合物中に気泡を生
じ、このような気泡含有接着剤を用いて単結晶ファイバ
ーを基体に接着固定すると、単結晶ファイバー表面と接
着剤層との間に気泡間隙を生ずる。このような気泡間隙
を有する単結晶ファイバー接合体の端面を研磨すると、
この気泡間隙部分が欠け落ち易く、また、研磨剤が、こ
の気泡間隙部分に進入し、それが仕上げの際に脱出して
きて、仕上げされた単結晶ファイバーの端面を損傷する
ことがある。このような単結晶ファイバー端面の欠陥は
光メモリデバイスにおいて散乱を発生する原因となり、
著しく、画像の解像度を低下させるという不都合を生ず
る。

【０００９】接着剤の気泡を除去するためには、接着剤
が硬化する前に、その中の気泡を、例えば真空脱泡法な
どにより除去すればよいが、接着剤の粘度が高い場合
は、脱泡に長時間を要し、しかも完全に脱泡させること
が困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光学デバイ
ス用単結晶ファイバーを基体に固定するに当り、気泡を
含まない接着剤層を形成する方法を提供しようとするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光学デバ
イス用単結晶ファイバーを基体に固定するために用いら
れる接着剤に真空脱泡を施すに当り、これに超音波処理
を施すことにより、脱泡時間を著しく短縮し、脱泡度を
高め得ることを見出し、本発明を完成させた。

【００１２】本発明方法は、光学デバイス用単結晶ファ
イバーを、接着剤により基体に接着固定するに際し、予
じめ、前記接着剤に、超音波処理を施しながら真空脱泡
処理を施すことを特徴とする、光学デバイス用単結晶フ
ァイバーを基体に固定する方法である。

【００１３】上記本発明方法において、前記単結晶ファ
イバーを前記脱泡処理された接着剤を介して前記基体に
接合し、得られた接合体に、超音波処理と、真空脱泡処
理とを施しながら、前記接着剤を硬化することが好まし
い。

【００１４】

【作用】本発明に用いられる光学デバイス用単結晶ファ
イバーは、例えば、鉄ドープニオブ酸リチウム単結晶フ
ァイバー、ロジウムドープニオブ酸リチウム単結晶ファ
イバーなどから選ぶことができる。この単結晶ファイバ
ーの太さおよび長さなどに格別の限定ないが、例えば
０．２〜１mmの直径と、３〜１００mmの長さを有するも
のなどを用いることができる。

【００１５】本発明方法に用いられる基体は通常ガラス
により製造されるが、無機単結晶などからなるものであ
ってもよく、また、その寸法、形状などにも制限はな
い。

【００１６】本発明方法に用いられる接着剤の種類につ
いても格別の制限はないが、硬化により体積の変化、例
えば収縮のないもの、例えば、二液型エポキシ樹脂系接
着剤、および紫外線硬化型接着剤などを用いることがで
きる。また単結晶ファイバーのまわりに形成される接着
剤層の厚さについても制限はないが、一般に１０〜１０
０μｍ程度である。

【００１７】本発明方法において、接着剤（二液型の場
合は、二液の混合物）、又は単結晶ファイバーを接着剤
を介して基体に接合して形成された接合体に、超音波処
理と真空脱泡処理とが同時に施される。

【００１８】この超音波処理に用いられる超音波は、１
０KHz 以上、好ましくは１５〜１６KHz 以上の周波数を
有する音波であって、例えば、水晶のような圧電形振動
子、チタン酸バリウムなどのようなセラミックスからな
る電歪形振動子、又はフェライトなどのような磁歪形振
動子をトランスデューサーとして用い、これに高周波電
圧を付加して発生させることができる。本発明方法に用
いられる超音波は、既知の超音波発生装置により発生さ
せることができる。

【００１９】本発明方法に用いられる真空脱泡操作も、
例えば真空ポンプ（例えば５０リットル／分、１０^-4To
rr）と、大型デシケーターを用いて行うことができる。
真空脱泡工程における真空度は−１０^-2〜１０^-4Torrで
あることが好ましい。

【００２０】本発明方法において、接着剤に対する超音
波および真空脱泡処理は２０℃〜３０℃の温度において
３〜５分間施すことが好ましい。この脱泡処理後接着剤
を硬化させる。

【００２１】本発明方法の一実施態様を図１〜図４を参
照して説明する。図１に示されている基体下半部、例え
ばガラス基体下半部１に、幅２１０〜１０１０μｍ、深
さ２１０〜１０１０μｍの溝２を形成する。別に接着剤
（二液型の場合、二液の混合物）に、超音波処理および
真空脱泡処理を施して、脱泡された接着剤を調製する。

【００２２】この脱泡された接着剤の適量を、気泡が混
入しないように注意しながら前記溝２中に注入する。図
２において、前記脱泡接着剤を注入された溝３に単結晶
ファイバー４をゆっくりと装入し、図３に示されている
ように、この溝付基体１の上に、溝のない基体上半部５
を重ね貼着して、接合体６を形成する。

【００２３】図４において、接合体６を超音波処理装置
７に入れ、これを真空脱泡装置８中に入れて、接合体６
に超音波処理と真空脱泡処理とを施す。この処理時間は
５〜１０分程度でよい。その後、接合体６を乾燥機に入
れてこれに硬化処理を施す。この硬化条件は、８０〜１
００℃の温度で、４０〜６０分間である。得られた接着
剤硬化接合体を、処理装置から取り出し、余分の接着剤
を除去し、単結晶ファイバー端面に所要の研磨処理を施
す。

【００２４】

【実施例】本発明を下記実施例によって更に説明する。実施例１ ０．０５％（重量）の鉄を固溶させたニオブ酸リチウム
単結晶を引上げ法により育成製造した。このファイバー
に１０００℃の熱処理を１時間施して酸素欠陥を除去し
た。得られた単結晶ファイバーの直径は約５００μｍで
あり、その長さは５cmであった。

【００２５】ガラス基体下半部（長さ：５０mm、幅：５
mm、厚さ：２５mm）の１面に、幅６００μｍ、深さ６０
０μｍの溝を、カッターを用いて形成した。

【００２６】別に、二液型エポキシ樹脂接着剤（スリー
ボンド社製）の所定量の二液を混合し、これに３０℃に
おいて、１５KHz の超音波処理を施しながら、１０^-3To
rrの真空度における真空脱泡処理を５分間施した。

【００２７】この真空脱泡接着剤を、前記ガラス製基体
下半部の溝に気泡が混入しないように注意深く注入し
た。この接着剤注入溝に、前記単結晶ファイバーをゆっ
くり装入し、この溝付基体に、それと同寸法、および形
状の溝なしガラス製基体上半部を重ね貼り合わせて接合
体を形成した。

【００２８】上記により形成された接合体を、超音波処
理装置中に装入し、これを真空脱泡装置中に装入し、こ
の接合体に、３０℃において、１５KHz の超音波処理
と、１０^-3Torrの真空度における脱泡処理を１０分間施
した。この脱泡後９０℃で５分間加熱すると、溝中の接
着剤は十分に硬化して気泡を含まない接着剤層が得ら
れ、単結晶ファイバーは、硬化接着剤を介して上下部基
体に強固に固定された。

【００２９】この接着剤硬化接合体を、前記処理装置か
ら取り出し、接着剤の過剰分を除去し、単結晶ファイバ
ーの両端面に研磨加工を施した。この研磨加工において
供研磨試料を、鉄定盤上において、最初、＃８００研磨
砥粒を用いて、前記端面を５分間研磨し、次に＃１５０
０の研磨砥粒を用いて１０分間研磨し、次に＃３０００
の研磨砥粒を用いて１０分間研磨し、次に＃６０００の
研磨砥粒を用いて１５分間研磨した。この研磨面を、最
後にポリッシングパッド上で、０．３μｍの平均粒径を
有する研磨材を用いて２時間研磨した。得られた単結晶
ファイバー端面は、欠落部やきづの全くない鏡面をなし
ており、この光学研磨面に光を入射するとき、光の散乱
は全く認められなかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明方法によって、全く気泡を含まな
い接着剤を有する単結晶ファイバー／接着剤層／基体か
らなる接合体が得られ、その単結晶ファイバー両端を高
度な光学的研磨面に研磨することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いられる溝を有する基体の斜視
説明図である。

【図２】前記基体の溝に脱泡済み接着剤および単結晶フ
ァイバーを装入した基体の斜視説明図である。

【図３】前記溝つき基体（脱泡済み接着剤および単結晶
ファイバー含有）に溝なし基体を貼り合わせて得られる
接合体の斜視説明図である。

【図４】前記接合体を、超音波処理装置に入れ、これを
更に真空脱泡装置に配置したときの工程説明図である。

【符号の説明】 １…基体下半部 ２…溝 ３…脱泡接着剤を注入した溝 ４…単結晶ファイバー ５…溝なし基体上半部 ６…接合体 ７…超音波処理装置 ８…真空脱泡装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学デバイス用単結晶ファイバーを、接
   着剤により基体に接着固定するに際し、予じめ前記接着
   剤に、超音波処理を施しながら真空脱泡処理を施すこと
   を特徴とする、光学デバイス用単結晶ファイバーを基体
   に固定する方法。
2. 【請求項２】 前記単結晶ファイバーを、前記脱泡処理
   された接着剤を介して前記基体に接合し、得られた接合
   体に超音波処理と、真空脱泡処理とを施しながら、前記
   接着剤を硬化する、請求項１に記載の方法。