JPH0572252A - 光応用センサ - Google Patents
光応用センサInfo
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- JPH0572252A JPH0572252A JP3238077A JP23807791A JPH0572252A JP H0572252 A JPH0572252 A JP H0572252A JP 3238077 A JP3238077 A JP 3238077A JP 23807791 A JP23807791 A JP 23807791A JP H0572252 A JPH0572252 A JP H0572252A
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- Japan
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- optical
- grooves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ベ−ス基盤に形成した光学部品位置決め用溝
に対する熱応力の緩和、熱応力による光学部品接着部の
剥離、脱落防止。 【構成】 ベ−ス基盤表面の両側に平行に光学部品位置
決め用溝を形成し、そのベ−ス基盤裏面の前記溝と対応
する位置或いはその近傍に同様の溝を形成する。 【効果】 溝に対する熱応力の緩和により各構成部材の
適正な組付け状態を維持でき、光応用センサの出力、透
過光量温度特性が向上する。また、熱応力による光学部
品接着部の剥離等が防止され、ベ−ス基盤に生産効率の
よい樹脂材を用いることもできる。
に対する熱応力の緩和、熱応力による光学部品接着部の
剥離、脱落防止。 【構成】 ベ−ス基盤表面の両側に平行に光学部品位置
決め用溝を形成し、そのベ−ス基盤裏面の前記溝と対応
する位置或いはその近傍に同様の溝を形成する。 【効果】 溝に対する熱応力の緩和により各構成部材の
適正な組付け状態を維持でき、光応用センサの出力、透
過光量温度特性が向上する。また、熱応力による光学部
品接着部の剥離等が防止され、ベ−ス基盤に生産効率の
よい樹脂材を用いることもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、送電線網、配電線網及
び変電所等における故障点検出システムを形成する場合
に用いられる光応用センサに関する。
び変電所等における故障点検出システムを形成する場合
に用いられる光応用センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電力系統における故障点を自動検出する
ため、Bi12SiO20 等の光学単結晶を用いた光応用センサ
が提案されている。この装置では、送信器から送った光
が磁気光学素子を透過し、受信器で検出される。そし
て、短絡や地路によって電流値が急激に変化すると、送
電線の周りに発生する磁界の大きさが変化するので、磁
気光学素子を透過する光の偏波面が変化する。この変化
を検出して故障を判別するようになっている。
ため、Bi12SiO20 等の光学単結晶を用いた光応用センサ
が提案されている。この装置では、送信器から送った光
が磁気光学素子を透過し、受信器で検出される。そし
て、短絡や地路によって電流値が急激に変化すると、送
電線の周りに発生する磁界の大きさが変化するので、磁
気光学素子を透過する光の偏波面が変化する。この変化
を検出して故障を判別するようになっている。
【０００３】こうした光応用センサにおいては、パッケ
ージ内部にベ−ス基盤、光学素子、偏光子、検光子、コ
リメータ等を配設する、これらは相互に光軸合わせされ
ていなければならない。この光軸合わせを容易にする方
法の一つとして、磁器類等で形成されるベ−ス基盤に光
学部品を位置決め固定するための凹部を形成し、ここに
光学部品を組付ける方法がとられている。図４は、ベ−
ス基盤２０に凹部２１を形成した状態を示している。図
４Ａに示す平面図のようにベ−ス基盤２０の両側に断面
Ｖ状の凹部２１を平行に形成し、ここに図４Ｂに示す断
面図のように光学部品２２を接着組付けするのである。
ージ内部にベ−ス基盤、光学素子、偏光子、検光子、コ
リメータ等を配設する、これらは相互に光軸合わせされ
ていなければならない。この光軸合わせを容易にする方
法の一つとして、磁器類等で形成されるベ−ス基盤に光
学部品を位置決め固定するための凹部を形成し、ここに
光学部品を組付ける方法がとられている。図４は、ベ−
ス基盤２０に凹部２１を形成した状態を示している。図
４Ａに示す平面図のようにベ−ス基盤２０の両側に断面
Ｖ状の凹部２１を平行に形成し、ここに図４Ｂに示す断
面図のように光学部品２２を接着組付けするのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例の光応用センサでは、周囲の温度変化に対しベ−
ス基盤２０が膨張、収縮した場合に、ベ−ス基盤２０が
熱応力により変形し、形成されている凹部２１が変形に
伴い広がったり、狭まったりといった変形を生じる。す
ると、ベ−ス基盤２０に組付けられた偏光子、検光子、
ロッドレンズ、フェル−ル等に位置ずれが生じる。この
位置ずれは光応用センサの出力に悪影響を及ぼしたり、
透過光量の温度特性を悪化させたりといった不具合を生
じさせてしまう。
従来例の光応用センサでは、周囲の温度変化に対しベ−
ス基盤２０が膨張、収縮した場合に、ベ−ス基盤２０が
熱応力により変形し、形成されている凹部２１が変形に
伴い広がったり、狭まったりといった変形を生じる。す
ると、ベ−ス基盤２０に組付けられた偏光子、検光子、
ロッドレンズ、フェル−ル等に位置ずれが生じる。この
位置ずれは光応用センサの出力に悪影響を及ぼしたり、
透過光量の温度特性を悪化させたりといった不具合を生
じさせてしまう。
【０００５】上記の不具合は、ベ−ス基盤２０の材質に
樹脂のような磁器および光学部品に比較して熱膨張係数
の大きなものを使用した場合に、一層顕著となる。ま
た、樹脂を使用した場合は上記の不具合の他、偏光子、
検光子、ロッドレンズ、フェル−ル等の接着個所の剥
離、脱落をも生じさせてしまう。したがって、射出成形
法等により基盤加工を効率良く行える材質である樹脂を
ベ−ス基盤に使用することができないという不具合もあ
る。
樹脂のような磁器および光学部品に比較して熱膨張係数
の大きなものを使用した場合に、一層顕著となる。ま
た、樹脂を使用した場合は上記の不具合の他、偏光子、
検光子、ロッドレンズ、フェル−ル等の接着個所の剥
離、脱落をも生じさせてしまう。したがって、射出成形
法等により基盤加工を効率良く行える材質である樹脂を
ベ−ス基盤に使用することができないという不具合もあ
る。
【０００６】本発明は、上記の不具合を解決すべく提案
されたもので、ベ−ス基盤の熱応力による変形を緩和
し、ベ−ス基盤に組付ける各構成部材の適正な組付け状
態を維持できる光応用センサを提供することを目的とし
たものである。
されたもので、ベ−ス基盤の熱応力による変形を緩和
し、ベ−ス基盤に組付ける各構成部材の適正な組付け状
態を維持できる光応用センサを提供することを目的とし
たものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、パッケージ内に少なくともベ−ス基盤、
光学素子、偏光子、検光子、コリメ−タ部材を配設して
なる光応用センサにおいて、ベ−ス基盤面に位置決め用
の凹部を形成してコリメ−タ部材を定置させるととも
に、ベ−ス基盤の反対側面の前記位置決め用の凹部に対
応する個所或いはその近傍に凹部を形成した光応用セン
サとした。
成するために、パッケージ内に少なくともベ−ス基盤、
光学素子、偏光子、検光子、コリメ−タ部材を配設して
なる光応用センサにおいて、ベ−ス基盤面に位置決め用
の凹部を形成してコリメ−タ部材を定置させるととも
に、ベ−ス基盤の反対側面の前記位置決め用の凹部に対
応する個所或いはその近傍に凹部を形成した光応用セン
サとした。
【０００８】
【作用】このような構成により、ベ−ス基盤の熱応力に
る変形が緩和されるので、光応用センサの出力、透過光
量の温度特性の悪化を防止でき、かつ、ベ−ス基盤の材
質に熱膨張係数の大きな材質を用いても、組付ける構成
部材の剥離、脱落を防止できる。
る変形が緩和されるので、光応用センサの出力、透過光
量の温度特性の悪化を防止でき、かつ、ベ−ス基盤の材
質に熱膨張係数の大きな材質を用いても、組付ける構成
部材の剥離、脱落を防止できる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を説明していく。図１は、本発明の第１実施例を示す平
面図、側面図及びＸ−Ｘ断面図である。図１Ａに示すよ
うに、この実施例では入力側、デバイス部分、出力側が
ほぼコの字状に配設されたレイアウトのものである。な
お、入力側、デバイス部分、出力側を直線状に配設する
ことも可能である。
を説明していく。図１は、本発明の第１実施例を示す平
面図、側面図及びＸ−Ｘ断面図である。図１Ａに示すよ
うに、この実施例では入力側、デバイス部分、出力側が
ほぼコの字状に配設されたレイアウトのものである。な
お、入力側、デバイス部分、出力側を直線状に配設する
ことも可能である。
【００１０】図面ではパッケージを図示していないが、
実際の構成においては図示してある各部材はパッケージ
の中に配設される。図１Ａに示すようにベ−ス基盤１上
に入力側、出力側のフェル−ル２、３、ロッドレンズ
４、５がそれぞれ配設され、更にデバイス部分として偏
光子６、磁器光学素子７、検光子８が順に配列されてい
る。本実施例では、入射側コリメ−タと出射側コリメ−
タとを、それぞれロッドレンズ４、５、フェル−ル２、
３、光ファイバ９、１０で構成しているが、この場合フ
ェル−ル２、３を省略することも可能である。
実際の構成においては図示してある各部材はパッケージ
の中に配設される。図１Ａに示すようにベ−ス基盤１上
に入力側、出力側のフェル−ル２、３、ロッドレンズ
４、５がそれぞれ配設され、更にデバイス部分として偏
光子６、磁器光学素子７、検光子８が順に配列されてい
る。本実施例では、入射側コリメ−タと出射側コリメ−
タとを、それぞれロッドレンズ４、５、フェル−ル２、
３、光ファイバ９、１０で構成しているが、この場合フ
ェル−ル２、３を省略することも可能である。
【００１１】磁気光学素子７及び各光学部品の位置決め
は、予めベ−ス基盤１に溝、突起パタ−ン等の所定のデ
ザインを施すことにより行う。また、これらはベ−ス基
盤１に接着剤を介して固定する。図１Ｃは、ベ−ス基盤
１にロッドレンズ４、５が溝を介して位置決めされると
ともに、接着剤で固定されている状態を示している。
は、予めベ−ス基盤１に溝、突起パタ−ン等の所定のデ
ザインを施すことにより行う。また、これらはベ−ス基
盤１に接着剤を介して固定する。図１Ｃは、ベ−ス基盤
１にロッドレンズ４、５が溝を介して位置決めされると
ともに、接着剤で固定されている状態を示している。
【００１２】以上のごとく構成されている本実施例の動
作を説明すると、光ファイバ９、フェル−ル２を通過し
ロッドレンズ４に入射した光は、偏光子６を通過して直
線偏光となり、さらに磁気光学素子７を通過してファラ
デ−回転を受ける。この光は検光子８を通過し、この
際、ファラデ−回転に応じて光量が変わる。この光量
は、磁気光学素子７にかかる磁界（図示していない）に
対応するのである。
作を説明すると、光ファイバ９、フェル−ル２を通過し
ロッドレンズ４に入射した光は、偏光子６を通過して直
線偏光となり、さらに磁気光学素子７を通過してファラ
デ−回転を受ける。この光は検光子８を通過し、この
際、ファラデ−回転に応じて光量が変わる。この光量
は、磁気光学素子７にかかる磁界（図示していない）に
対応するのである。
【００１３】次に、本実施例ではベ−ス基盤１が、図２
に示すように構成されている。ここで図２Ａは平面図、
図２Ｂは側面図、図２ＣはＸ−Ｘ断面図である。ベ−ス
基盤１の表面両側にコリメ−タ部材（フェル−ル２、
３、ロッドレンズ４、５）を位置決め固定するための断
面Ｖ字状溝１１、１２を形成する。一方、ベ−ス基盤１
の裏面両側の前記溝１１、１２に対応する個所にも同様
な断面Ｖ字状溝１３、１４を形成する。この場合、溝１
１，１２は上向きコ字状、Ｕ字状等の任意の形状であっ
てよいが、ベース基盤１の裏面の溝１３，１４の形状も
同一形状の溝とすることが望ましい。また溝の深さにつ
いても表裏面とも同一にするとともに溝底部中心線を一
致させることが望ましい。（第１実施例、第２実施例は
溝の深さを異ならしめている。また第２実施例では溝底
部中心線を一致させていない）
に示すように構成されている。ここで図２Ａは平面図、
図２Ｂは側面図、図２ＣはＸ−Ｘ断面図である。ベ−ス
基盤１の表面両側にコリメ−タ部材（フェル−ル２、
３、ロッドレンズ４、５）を位置決め固定するための断
面Ｖ字状溝１１、１２を形成する。一方、ベ−ス基盤１
の裏面両側の前記溝１１、１２に対応する個所にも同様
な断面Ｖ字状溝１３、１４を形成する。この場合、溝１
１，１２は上向きコ字状、Ｕ字状等の任意の形状であっ
てよいが、ベース基盤１の裏面の溝１３，１４の形状も
同一形状の溝とすることが望ましい。また溝の深さにつ
いても表裏面とも同一にするとともに溝底部中心線を一
致させることが望ましい。（第１実施例、第２実施例は
溝の深さを異ならしめている。また第２実施例では溝底
部中心線を一致させていない）
【００１４】このように構成したベ−ス部材１に、前記
コリメ−タ部材をはじめ他のデバイス部材を配設して接
着固定する。ここで、図３に示したような従来のベ−ス
基盤１に光学部材を配設して接着固定したものと、本実
施例に係るものとについて、透過光量の温度特性と温度
変化による光学部品の接着状況を比較した結果を説明す
る。なお、ベ−ス基盤１の材質としてアルミナ等の磁器
（熱膨張係数８０×１０-7／°Ｃ）、エポキシ等の樹脂
（熱膨張係数５００×１０-7／°Ｃ）を用いる。また、
溝１１〜１４はベ−ス基盤１の両面とも断面Ｖ字状とす
る。また、磁気光学素子７にはＢｉ12ＳｉＯ20単結晶を
用いる。また、偏光子６、検光子８は偏光ビ−ムスプリ
ッタとする。また、ロッドレンズ４、５には屈折率分布
型のものを用いる。また、フェル−ル２、３はアルミナ
製とする。また、接着剤は熱硬化型エポキシ系接着剤と
し、ベ−ス基盤１と各光学部品の接着面に塗布し８０°
Ｃ×９０分で熱硬化させた。
コリメ−タ部材をはじめ他のデバイス部材を配設して接
着固定する。ここで、図３に示したような従来のベ−ス
基盤１に光学部材を配設して接着固定したものと、本実
施例に係るものとについて、透過光量の温度特性と温度
変化による光学部品の接着状況を比較した結果を説明す
る。なお、ベ−ス基盤１の材質としてアルミナ等の磁器
（熱膨張係数８０×１０-7／°Ｃ）、エポキシ等の樹脂
（熱膨張係数５００×１０-7／°Ｃ）を用いる。また、
溝１１〜１４はベ−ス基盤１の両面とも断面Ｖ字状とす
る。また、磁気光学素子７にはＢｉ12ＳｉＯ20単結晶を
用いる。また、偏光子６、検光子８は偏光ビ−ムスプリ
ッタとする。また、ロッドレンズ４、５には屈折率分布
型のものを用いる。また、フェル−ル２、３はアルミナ
製とする。また、接着剤は熱硬化型エポキシ系接着剤と
し、ベ−ス基盤１と各光学部品の接着面に塗布し８０°
Ｃ×９０分で熱硬化させた。
【００１５】そして、本実施例に係る光応用センサと、
従来例に係る光応用センサとを恒温槽内に入れて常温
（２５°Ｃ）から、２５°Ｃ→６０°Ｃ→８０°Ｃ→６
０°Ｃ→２５°Ｃ→０°Ｃ→−２０°Ｃ→０°Ｃ→２５
°Ｃを１サイクルとし、各温度時間のキ−プ時間を５０
分、昇降温に１０分要して各温度での透過光量損失を測
定した。表１は、常温に対する最大透過光量損失値を示
したものである。
従来例に係る光応用センサとを恒温槽内に入れて常温
（２５°Ｃ）から、２５°Ｃ→６０°Ｃ→８０°Ｃ→６
０°Ｃ→２５°Ｃ→０°Ｃ→−２０°Ｃ→０°Ｃ→２５
°Ｃを１サイクルとし、各温度時間のキ−プ時間を５０
分、昇降温に１０分要して各温度での透過光量損失を測
定した。表１は、常温に対する最大透過光量損失値を示
したものである。
【００１６】
【表１】
【００１７】次に、前記昇降温サイクルを１０サイクル
行い、接着部の破損状況を観察したところ表２に示すよ
うな結果となった。ここで、分母は試料数であり、分子
は破損数である。
行い、接着部の破損状況を観察したところ表２に示すよ
うな結果となった。ここで、分母は試料数であり、分子
は破損数である。
【００１８】
【表２】
【００１９】以上のごとく、透過光量損失は磁器、樹脂
の双方とも、本実施例のものが少ないことが明らかであ
り、また、接着部破損については樹脂の場合に明らかな
差が出ている。
の双方とも、本実施例のものが少ないことが明らかであ
り、また、接着部破損については樹脂の場合に明らかな
差が出ている。
【００２０】図３は、本発明の第２実施例を示したもの
で、第１実施例と対応する個所には同一符号を付した。
本実施例は、ベ−ス基盤１の表面に形成した溝１１、１
２に対して、裏面に形成する溝１５、１６を対応する位
置に形成せず、ややベ−ス基盤１の両側端部よりにずら
して形成している。このように構成した本実施例のもの
も、第１実施例のものと同様の効果が得られることが判
明した。従来例のもの及び第１実施例のものとを比較し
た結果を示したものが表３、表４である。
で、第１実施例と対応する個所には同一符号を付した。
本実施例は、ベ−ス基盤１の表面に形成した溝１１、１
２に対して、裏面に形成する溝１５、１６を対応する位
置に形成せず、ややベ−ス基盤１の両側端部よりにずら
して形成している。このように構成した本実施例のもの
も、第１実施例のものと同様の効果が得られることが判
明した。従来例のもの及び第１実施例のものとを比較し
た結果を示したものが表３、表４である。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【発明の効果】以上のごとく、本発明によればベ−ス基
盤の裏面にも溝を形成しているので、周囲の温度変化に
対してコリメ−タ部材を配設している溝部の熱応力が緩
和され、光応用センサの出力、透過光量温度特性が向上
する。また、熱膨張係数が大きなベ−ス基盤材質であっ
ても、熱応力による光学部品の接着部の剥離、脱落を生
じさせることがほとんど無くなる。したがって、基盤材
質に樹脂を採用することも可能となり、基盤加工に射出
成形法、プレス成形法を採用することができ、量産性を
向上させることができるとともに、コストダウンを図る
ことができる。
盤の裏面にも溝を形成しているので、周囲の温度変化に
対してコリメ−タ部材を配設している溝部の熱応力が緩
和され、光応用センサの出力、透過光量温度特性が向上
する。また、熱膨張係数が大きなベ−ス基盤材質であっ
ても、熱応力による光学部品の接着部の剥離、脱落を生
じさせることがほとんど無くなる。したがって、基盤材
質に樹脂を採用することも可能となり、基盤加工に射出
成形法、プレス成形法を採用することができ、量産性を
向上させることができるとともに、コストダウンを図る
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る光応用センサの平面
図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
【図２】第１実施例に係る光応用センサに用いるベ−ス
基盤の平面図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
基盤の平面図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る光応用センサの平面
図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
図、側面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
【図４】従来例に係る光応用センサに用いるベ−ス基盤
の平面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
の平面図、Ｘ−Ｘ断面図である。
１ ベ−ス基盤 ２, ３ フェル−ル ４, ５ ロッドレンズ ６ 偏光子 ７ 磁気光学素子 ８ 検光子 ９, １０ 光ファイバ １１, １２ 溝 １３, １４ 溝
Claims (1)
- 【請求項１】 ケ−ス内に少なくともベ−ス基盤、光学
素子、偏光子、検光子、コリメ−タ部材を配設してなる
光応用センサにおいて、 ベ−ス基盤面に位置決め用の凹部を形成してコリメ−タ
部材を定置させるとともに、ベ−ス基盤の反対側面の前
記位置決め用の凹部に対応する個所或いはその近傍に凹
部を形成したことを特徴とする光応用センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238077A JP2501499B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 光応用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238077A JP2501499B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 光応用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572252A true JPH0572252A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2501499B2 JP2501499B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17024817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238077A Expired - Lifetime JP2501499B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 光応用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501499B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998047032A3 (en) * | 1997-04-11 | 1999-03-04 | Digital Optics Corp | Optical transmission systems including optical rods with three-dimensional patterns thereon and related structures |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP3238077A patent/JP2501499B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998047032A3 (en) * | 1997-04-11 | 1999-03-04 | Digital Optics Corp | Optical transmission systems including optical rods with three-dimensional patterns thereon and related structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2501499B2 (ja) | 1996-05-29 |
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