JPH07152000A - ファイバコリメータの固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光通信用装置を小型化できるようにする。 【構成】 支持ブロック１０とファイバコリメータ・ホ
ルダ２０を備え、ファイバコリメータ２４をファイバコ
リメータ・ホルダ２０に固着し、そのファイバコリメー
タ・ホルダ２０と基板とを支持ブロック１０を介して結
合する構成である。 前記支持ブロック１０は、基板に
当接する底面及びファイバコリメータ・ホルダに当接す
る側面に平面研磨が施され、且つ基板及びファイバコリ
メータ・ホルダとのネジによる仮固定用の長穴１２，１
４を有する。前記ファイバコリメータ・ホルダ２０は、
前記支持ブロック１０と当接する側面に平面研磨が施さ
れると共に、仮固定用のネジ穴を有し、その反対側面に
は円筒状ファイバコリメータ２４に嵌合する断面半円形
状の嵌合溝２２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光サーキュレータや光
スイッチ等の各種光通信用装置において、それに組み込
むファイバコリメータを光学的に位置調整し、レーザ溶
接により固定するファイバコリメータの固定構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光サーキュレータや光スイッチ等の光通
信用装置を低損失かつ高性能な装置とするためには、光
ファイバ、偏光ビームスプリッタ、偏光プリズム等の各
光学部品を組み合わせる際、光軸及び焦点等が適切な位
置になるよう調整する必要がある。特に、ファイバコリ
メータは入出力部分に配置される光学部品であり、その
位置ずれは光信号の結合損失に重大な影響を与えるた
め、その位置の調整及び固定構造は重要である。

【０００３】図６に従来の代表的なファイバコリメータ
の固定構造を示す。このファイバコリメータの固定構造
は、光学部品を搭載した基板上に載置した楔状スペーサ
５２と、その上に載置した保持ブロック５６とからな
り、該保持ブロック５６に円筒状ファイバコリメータ２
４を取り付けた構成である。保持ブロック５６は、円筒
状ファイバコリメータ２４を挿入する挿入孔５７と、ネ
ジによってファイバコリメータ２４を仮固定するための
ネジ穴５８と、保持ブロック５６と楔状スペーサ５２と
をネジ５９によって仮固定するための長穴を有する。楔
状スペーサ５２には、この保持ブロック５６の長穴にほ
ぼ対応した位置にネジ穴を設けてある。

【０００４】このようなファイバコリメータの固定構造
は、例えば図７に示すような光スイッチに用いられる。
この光スイッチは、あるポートからの入射光を特定方向
のポートに出射するように切り換える機能をもつ多ポー
ト受動非相反素子である。これは、第１の偏光ビームス
プリッタ６０と第２の偏光ビームスプリッタ６２の間
に、ファラデー回転子３３と半波長板３４とを配置した
構成である。両偏光ビームスプリッタ６０，６２は、偏
光分離膜を形成した三角プリズムと全反射面を有する平
行四辺形プリズムを、偏光分離膜を挟むように組み合わ
せたものである。四辺に配置した各ポートにファイバコ
リメータを設置し、前記固定構造により調整固定する。

【０００５】前記のファイバコリメータの固定構造によ
る調整及び固定は次の通りに行う。各ファイバコリメー
タ２４を各保持ブロック５６に取り付け、そのまま偏光
ビームスプリッタ３０，３２、ファラデー素子３３、半
波長板３４を固定した基板５０上で、一対ずつ結合損失
が最小となるように位置調整する。位置調整の後、保持
ブロック５６と基板５０の間に楔形スペーサ５２を挿入
し、隙間のないように楔形スペーサ５２を移動調整す
る。その上で、ファイバコリメータ２４と保持ブロック
５６、基板５０と楔形スペーサ５２と保持ブロック５６
をネジ５８，５９で仮固定する。そして各部をＹＡＧレ
ーザで溶接し固着する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、こ
の構成の光スイッチでは、ファイバコリメータが四辺に
配置されているから、ファイバを４方向から引き出さな
くてはならず、取扱いに不便で小型化も難しい。また、
回路基板に実装する際にも、ファイバが四辺から出てい
るのでスペースを取ってしまう。

【０００７】そこで、図８に示すように、ファイバコリ
メータを２個ずつ対向する二辺に配置した構成の光スイ
ッチが考えられる。この光スイッチの偏光ビームスプリ
ッタ７０，７２は、２個の平行四辺形プリズムをその全
反射面が両端にくるように配置し、偏光分離膜を挟む構
造にする。こうすると、ファイバコリメータは対向する
二辺に配置できるので、取扱いも便利で小型化も達成で
きるようにみえる。しかし従来のファイバコリメータの
固定構造を用いると、ファイバコリメータの結合損失の
調整のため保持ブロック５６を移動し、且つそれにとも
なって基板５１と保持ブロック５６との間に隙間がない
ように楔形スペーサ５２を挿入する必要があるため、そ
れらが隣同士互いに接触して調整不能にならないような
スペースを確保する必要がある（試作した結果では、フ
ァイバコリメータ同士の間隔は１５mm程度必要であっ
た) 。従って、ファイバコリメータの間隔を大きく取ら
ざるを得ず、そのため偏光ビームスプリッタの偏光分離
膜と全反射面の間隔もそれに合わせて設計しなければな
らない。こうしてファイバコリメータ同士の間隔を広げ
ると、装置全体の大きさは図７のものと大差ない寸法と
なってしまう。

【０００８】本発明の目的は、光通信用装置を小型化で
きるファイバコリメータ固定構造を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学部品を搭
載した基板上に円筒状ファイバコリメータを位置決めし
て固定する構造において、前記基板上に取り付ける支持
ブロックと、円筒状ファイバコリメータを保持し前記支
持ブロックの側面に当接固定するファイバコリメータ・
ホルダとを具備するファイバコリメータの固定構造であ
る。前記支持ブロックは、基板に当接する底面及びファ
イバコリメータ・ホルダに当接する側面に平面研磨が施
され、且つ基板及びファイバコリメータ・ホルダとのネ
ジによる仮固定用の長穴を有する。前記ファイバコリメ
ータ・ホルダは、前記支持ブロックと当接する側面に平
面研磨が施されると共に、仮固定用のネジ穴を有し、そ
の反対側面には円筒状ファイバコリメータに嵌合する断
面半円形状の嵌合溝を有する。そして、ファイバコリメ
ータとファイバコリメータ・ホルダ、ファイバコリメー
タ・ホルダと支持ブロック、支持ブロックと基板とをそ
れぞれレーザ溶接により固着する。ここで支持ブロック
の底面、及び支持ブロックとファイバコリメータ・ホル
ダとの当接面の一方もしくは両方に仮止め用の接着剤を
流し込むための凹部を形成する構成が望ましい。

【００１０】また、角筒状ファイバコリメータを用いる
場合には、ファイバコリメータ自体がファイバコリメー
タ・ホルダを兼ねているので、支持ブロックのみで固定
できる。前記支持ブロックは、基板に当接する底面及び
ファイバコリメータに当接する側面に平面研磨が施さ
れ、且つ基板及びファイバコリメータとのネジによる仮
固定用の長穴を有する。前記ファイバコリメータは、前
記支持ブロックと当接する側面に平面研磨が施され、且
つ仮固定用のネジ穴を有する。そしてファイバコリメー
タと支持ブロック、支持ブロックと基板とをそれぞれレ
ーザ溶接により固着する。ここで支持ブロックの底面、
及び支持ブロックとファイバコリメータとの当接面の一
方もしくは両方に仮止め用の接着剤を流し込むための凹
部を形成する構成が望ましい。

【００１１】このような固定構造において、ファイバコ
リメータは次の方法で固定される。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸微動ス
テージ、回転微動ステージ、傾斜微動ステージ、ファイ
バコリメータ取付け治具を備えたファイバコリメータ位
置調整装置により、ファイバコリメータの位置決めを行
う。位置決め完了後、仮固定用のネジの締め付け前に接
着剤を流し込んで仮止めし、ネジ締め付け後に、ネジ締
め付け部から外側に向かってＹＡＧレーザ溶接を行う。

【００１２】

【作用】このファイバコリメータの固定構造は、まずフ
ァイバコリメータの結合損失の調整を行って、その位置
にあわせて各部を固定する。このとき支持ブロックの側
面と円筒状ファイバコリメータの半分を嵌合したファイ
バコリメータ・ホルダ側面、あるいは角筒状ファイバコ
リメータの側面とが当接している。そのため、２個のフ
ァイバコリメータを近接して配置しても、支持ブロック
等はファイバコリメータより外側で移動調整できること
になる。従ってファイバコリメータが結合損失の調整に
よる移動によって互いに接触しない程度の距離が確保さ
れていればよい。ファイバコリメータの調整移動に必要
な距離は僅かであり、ファイバコリメータを背中合わせ
のように配置する光通信用装置に用いる場合には、ファ
イバコリメータの間隔を小さくして配置できるので、装
置全体を小型化できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係るファイバコリメータの固
定構造の一実施例を示す分解斜視図であり、図２はその
固定構造の組立斜視図である。この例は円筒状のファイ
バコリメータを固定する構造であり、支持ブロック１０
とファイバコリメータ・ホルダ２０を備え、ファイバコ
リメータ２４をファイバコリメータ・ホルダ２０に固着
し、そのファイババコリメータ・ホルダ２０と基板とを
支持ブロック１０を介して結合する構成である。

【００１４】支持ブロック１０は、直方体１０ａの底部
両端に水平外向きの平板状突出部１０ｂを一体的に形成
した形状をなす。直方体１０ａの両側には高さ方向に長
い長穴１２を形成する。また両突出部１０ｂに、直方体
１０ａの短辺方向に長い長穴１４を設けている。これら
長穴は、ネジによる仮固定用の穴である。支持ブロック
１０は、基板に当接する底面及びファイバコリメータ・
ホルダ２０に当接する側面に平面研磨をする（例えば平
坦度５μｍ以内）。更に、この側面及び底面に接着剤を
流し込む凹部１６を形成する。凹部の両側に更に形成さ
れている溝は接着剤の流れ止めである。ファイバコリメ
ータ・ホルダ２０は略直方体をなし、前記支持ブロック
１０と当接する側面に平面研磨をする（例えば平坦度５
μｍ以内）。その反対側面には円筒状ファイバコリメー
タ２４が嵌合する断面半円形状の嵌合溝２２を形成す
る。円筒状ファイバコリメータ２４は、レンズとフェル
ール付き光ファイバとを、円筒状の金属製スリーブ内に
収容したものである。

【００１５】図３は、このファイバコリメータの固定構
造を先に述べた光スイッチに適用した説明図である。光
スイッチの構成は、基本的には前記と同様であってよい
ので同一部分には同一符号を付する。光スイッチは、両
偏光ビームスプリッタ３０，３２の間にファラデー回転
子３３と半波長板３４とを配置する構造である。偏光ビ
ームスプリッタ３０，３２は、図６と同様に、全反射面
を有する２個の平行四辺形プリズムを、偏光分離膜を挟
むように組み合わせたものである。ファイバコリメータ
２４は光スイッチの二辺に設けた一対ずつのポート
Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ にそれぞれ背中合わせのように
に配置され、上記固定構造によって調整固定される。

【００１６】このファイバコリメータの固定構造によっ
て、ファイバコリメータを調整固定する手順は以下に示
す通りである。 円筒状ファイバコリメータ２４をファイバコリメータ
・ホルダ２０の嵌合溝２２に嵌合し、ＹＡＧレーザによ
って溶接固定する。 次にファイバコリメータ・ホルダ２０に取り付けたフ
ァイバコリメータ２４の設置位置を光学的に調整する。
この調整治具を図４に示す。あらかじめ偏光ビームスプ
リッタ３０，３２、ファラデー回転子３３、半波長板３
４を固定した基板５０を固定台４２に設置する。ファイ
バコリメータ２４のファイバ側の端部をファイバコリメ
ータ取付治具４０に取り付けて、一対ずつ結合損失が最
小となるように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸微動ステージ４３，４
４，４５、回転微動ステージ４６、傾斜微動ステージ４
７にて位置調整する。 調整終了後、支持ブロック１０の側面を対応するファ
イバコリメータ・ホルダ２０の側面に当接する。その際
に、支持ブロック１０とファイバコリメータ・ホルダ２
０、及び支持ブロック１０と基板との接触面は密接させ
る。 支持ブロック１０の側面１０及び底面１０に形成した
凹部に瞬間接着剤を流し込み、基板３６と支持ブロック
１０、支持ブロック１０とファイバコリメータ・ホルダ
２０を仮固定する。更に基板３６と支持ブロック１０、
支持ブロック１０とファイバコリメータ・ホルダ２０を
ネジ１１，１５で仮固定する。接着剤で支持ブロック１
０を仮固定するのは、ネジ１１，１５で固定する際に支
持ブロック１０の位置がずれて、ファイバコリメータの
結合損失が劣化するのを防ぐためである。 最後に、基板３６と支持ブロック１０、支持ブロック
１０とファイバコリメータ・ホルダ２０をＹＡＧレーザ
で溶接し、固定する。この光スイッチについて、溶接前
と溶接後の入出力ポート間のそれぞれの挿入損失の劣化
を測定したところ（表１に測定結果を示す）、０．０５
ｄＢ以内であり実用上問題はない。

【００１７】

【表１】

【００１８】このファイバコリメータの固定構造では、
まずファイバコリメータの結合損失の調整を行って、そ
の位置にあわせて各部を固定する。このとき支持ブロッ
クの側面と円筒状ファイバコリメータの半分を嵌合した
ファイバコリメータ・ホルダ側面とが当接している。そ
のため、円筒状ファイバコリメータを背中合わせに近接
して配置すれば、ファイバコリメータ・ホルダ及び支持
ブロックはそれらの外側に位置することになる。従って
ファイバコリメータ同士の距離は、結合損失の調整によ
る移動によって互いに接触しないだけ確保されていれば
十分である。試作した光スイッチのファイバコリメータ
の間隔を実測してみたところ５mm程度であり、従来技術
の約１５mmに対し、大幅に短縮できた。こうして、ファ
イバコリメータの間隔を小さくできるので、偏光ビーム
スプリッタも小さくでき、光スイッチ全体を小型化でき
る。

【００１９】図５に角筒状ファイバコリメータを用いた
場合のファイバコリメータの固定構造を示す。これは光
学部品を搭載した基板上に角筒状ファイバコリメータ２
６を位置決めして固定する構造である。即ち、前記基板
上に取り付けた支持ブロック１０が角筒状ファイバコリ
メータ２６を側面支持する構成である。前記支持ブロッ
ク１０は、前記実施例と同様の構造でよく、基板に当接
する底面及び角筒状ファイバコリメータ２６に当接する
側面に平面研磨が施され、基板及び角筒状ファイバコリ
メータ２６とのネジによる仮固定用の長穴を有する。角
筒状ファイバコリメータ２６は、前記支持ブロック１０
と当接する側面に平面研磨が施され、仮固定用のネジ穴
を有する。角筒状ファイバコリメータ２６を位置調整
後、前記実施例と同様に仮固定し、角筒状ファイバコリ
メータ２６と支持ブロック１０、支持ブロック１０と基
板とをレーザ溶接により固着する。こうした構造のファ
イバコリメータの固定構造も、前記実施例と同様に、従
来技術に比して、光通信用装置全体のサイズを小さくす
ることが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、支持ブロックの側面に円筒状
ファイバコリメータを嵌合したファイバコリメータ・ホ
ルダを固定し、あるいは支持ブロックの側面に角筒状フ
ァイバコリメータを直接固定しているから、２個のファ
イバコリメータを背中合わせのように近接して対称的に
配置すれば、ファイバコリメータ間の距離をファイバコ
リメータの調整移動に必要な距離だけ確保できればよ
く、従来技術に比較して、光通信用装置を大幅に小型化
できる。また、それにともなって光学装置の部品も小さ
くできるためコスト的にも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るファイバコリメータの固定構造の
一実施例を示す分解斜視図。

【図２】このファイバコリメータの固定構造の組立斜視
図。

【図３】このファイバコリメータ固定部品を用いた光ス
イッチの概略図。

【図４】位置調整治具の説明図

【図５】本発明の他の実施例を示す分解斜視図。

【図６】従来のファイバコリメータ固定部品を示す説明
図。

【図７】従来のファイバコリメータ固定部品を四辺に配
置した光スイッチの説明図。

【図８】従来のファイバコリメータ固定部品を二辺に配
置した光スイッチの説明図。

【符号の説明】

１０ 支持ブロック １２ 長穴 １４ 長穴 １６ 凹部 １８ 凹部 ２０ ファイバコリメータ・ホルダ ２２ 嵌合溝 ２４ 円筒状ファイバコリメータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部品を搭載した基板上に円筒状ファ
   イバコリメータを位置決めして固定する構造において、
   前記基板上に取り付ける支持ブロックと、円筒状ファイ
   バコリメータを保持し前記支持ブロックの側面に当接固
   定するファイバコリメータ・ホルダとを具備し、前記支
   持ブロックは、基板に当接する底面及びファイバコリメ
   ータ・ホルダに当接する側面に平面研磨が施され且つ基
   板及びファイバコリメータ・ホルダとのネジによる仮固
   定用の長穴を有し、前記ファイバコリメータ・ホルダ
   は、前記支持ブロックと当接する側面に平面研磨が施さ
   れると共に仮固定用のネジ穴を有し且つその反対側面に
   は円筒状ファイバコリメータに嵌合する断面半円形状の
   嵌合溝を有し、ファイバコリメータとファイバコリメー
   タ・ホルダ、ファイバコリメータ・ホルダと支持ブロッ
   ク、支持ブロックと基板とをそれぞれレーザ溶接により
   固着したことを特徴とするファイバコリメータの固定構
   造。
2. 【請求項２】 支持ブロックの底面、及び支持ブロック
   とファイバコリメータ・ホルダとの当接面の一方もしく
   は両方に仮止め用の接着剤を流し込むための凹部が形成
   されている請求項１記載のファイバコリメータの固定構
   造。
3. 【請求項３】 光学部品を搭載した基板上に角筒状ファ
   イバコリメータを位置決めして固定する構造において、
   前記基板上に取り付けられ角筒状ファイバコリメータを
   側面支持する支持ブロックを具備し、前記支持ブロック
   は、基板に当接する底面及びファイバコリメータに当接
   する側面に平面研磨が施され且つ基板及びファイバコリ
   メータとのネジによる仮固定用の長穴を有し、前記ファ
   イバコリメータは、前記支持ブロックと当接する側面に
   平面研磨が施され且つ仮固定用のネジ穴を有し、ファイ
   バコリメータと支持ブロック、支持ブロックと基板とを
   それぞれレーザ溶接により固着したことを特徴とするフ
   ァイバコリメータの固定構造。
4. 【請求項４】 支持ブロックの底面、及び支持ブロック
   とファイバコリメータとの当接面の一方もしくは両方に
   仮止め用の接着剤を流し込むための凹部が形成されてい
   る請求項３記載のファイバコリメータの固定構造。
5. 【請求項５】 請求項２又は４の固定構造において、
   Ｘ，Ｙ，Ｚ軸微動ステージ、回転微動ステージ、傾斜微
   動ステージ、ファイバコリメータ取付け治具を備えたフ
   ァイバコリメータ位置調整装置により、ファイバコリメ
   ータの位置決めを行い、位置決め完了後、仮固定用のネ
   ジの締め付け前に接着剤を流し込んで仮止めし、ネジ締
   め付け後に、ネジ締め付け部から外側に向かってＹＡＧ
   レーザ溶接を行うファイバコリメータの固定方法。