JPH08503079A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ファイバテールまたはファイバテールを受けるように構成したソケットに光信号を提供するように適合されている信号発生器のような光学装置が２つの薄膜接着剤により組立てられる。一方の薄膜はビーム通路に垂直であり、５０−２００μの厚さであることが好ましい。他方の薄膜は例えばビーム通路を囲んでビーム通路に平行であり、３０−９０μの厚さであることが好ましい。便宜的に装置は仲介部品を含み、前記薄膜の端部は前記部品の一方を前記仲介部品に接着する。

Description

【発明の詳細な説明】 光学装置 本発明は光学装置、特に一方から他方への光信号の効率的な伝送を行うため相 互に関して位置されることを必要とされる２つの部品を有する光学装置構造に関 する。 本発明は光通信装置の製造における重要な応用を有し、ここで例えば正確で安 定な相対的位置づけが２つの部品の間で必要とされる。本発明の目的では１つの 部品を光源部品として、他方の部品を受光部品として区別するのが便利である。 光源部品により与えられる光信号の捕捉のため受光部品が正確に位置されるよう にこれらを並設することが光通信では共通の必要条件である。例えば１つの部品 が光ファイバ導波体の形態の受動の光学装置から成り、他方の部品がレーザ、フ ォトダイオードのような能動的な光学装置から成っていてもよい。光源部品と受 光部品との間の正確で安定な相対的位置付けは光学装置の最適で安定な光整列を 確実にするのに必要とされる。同様に、このような正確で安定な相対的位置付け は能動装置又は受動装置を構成する２つの部品との間で必要とされてもよい。 光源部品と受光部品が共通に具備する種々の形態の光学装置を識別することが 便利である。 光源部品は信号発生器、例えば電気パワーを光信号に変換する半導体装置で構 成されてもよい。このような半導体装置の例は光放射ダイオード（ＬＥＤ）、端 部放射ＬＥＤ（ＥＬ ＥＤ）、広範囲の半導体レーザを含んでいる。これらの装置の多くは導波体構造 を具備している。信号発生器はしばしば光接続の形成に不都合な発散ビームを提 供する。このような状況では、ビームを照準するか焦点を収束させるレンズを光 源部品が含むことが通常である。光源部品は受動装置、例えば光ファイバのよう な受動的な光導波体構造を具備してもよい。 受光部品は光検出器、例えば光信号を電気信号に変換する半導体装置であって もよい。このような装置の例はフォトダイオードとＰＩＮダイオードとを含む。 受光部品は導波体構造、例えば光ファイバのような受動的な導波体構造を含み、 これは前方伝送用の光源部品から受信局の光信号を受信するように構成されてい る。 受動的導波体構造は受光部品（例えば光送信機の出力を送信する光ファイバ） または光源部品（例えば光受信機で終端する光ファイバ）のいずれでも利用され ることができることに留意すべきである。 光アイソレータは導波体構造が使用される必要のないタイプの受動光部品のよ く知られた１例である。 １つの部品が導波体構造を具備してもよいことは既に述べた。ある場合では、 外部導波体装置の端部は部品に恒久的に含まれてもよく、例えばファイバテール は光信号の送信用に永久に位置されてもよい。しかしながら光学的技術は広範囲 のコネクタを含み、例えば第１のファイバに接続されているプラグは第２のファ イバに接続されているソケットに挿入さ れている。本発明の他の実施例では導波体構造は外部導波体装置に接続するよう に適合されているプラグまたはソケットの形状である。接続が終了するとき、外 部導波体装置は動作的に内部装置に接続される。プラグまたはソケットの位置は それ故、（間接的に）外部導波体装置の位置を定め、これは本発明による光学装 置で重要な実施例である。 前述したように全ての場合で、組立の満足できる性能はこれらの部品がどのよ うな形態であっても２つの部品の正確な相対位置に依存することが強調される。 いかなる光学機能であっても部品は類似または同一の場合を有し、それ故、組立 の機械的問題は光学機能とは無関係であることもまた認められる。 典型的に、光学的許容度は±３μｍより小さく、好ましくは±１μｍより小さ いことが好ましい。１つの部品が例えばファイバのような外部導波体と接続する ためのソケットまたはプラグを含む場合では、プラグが常にソケットの同一位置 に入らないので構造全般の性能には変化がある。プラグとソケットはこのエラー が小さいように設計されるが、結合されたエラーは前述の許容度内で維持される ことが必要である。これは２つの部品の相対位置が常に装置寿命期間内に維持さ れなければならない厳格な許容度を必要とすることを意味している。 装置を組立てる基本方法は十分に確立されている。光源部品は付勢され、光源 部品と受光部品の相対位置は受光部品が最大の出力を得るまで実験的に調節され る。２つの部品が最 適の形態であると、これらは接着剤の使用により固定される。この処理を実行可 能にする多くの治具が有効であり、治具は２つの部品を両者が治具内にある限り 正確な並列で保持する能力がある。しかしながら、組立性能は個々の部品の寿命 が考えられているよりも急速に劣化することが観察されている。本発明の目的は この劣化速度を減少させることである。 本発明によると、例えば光源部品と受光部品の構成部品は１つのまたは複数の 薄膜接着剤により共に保持される。構造は例えばビーム通路に垂直な第１の薄膜 とビーム通路に平行の第２の薄膜のような２つの薄膜接着剤（両者は薄い）を含 むことが好ましい。便宜的に第２の薄膜はビーム通路を包囲しそれに平行な管状 構造を有する。第１の薄膜接着剤は例えば５０−１５０μｍのような２５０μｍ 以下の厚さが好ましい。第２の薄膜接着剤の場合、好ましい厚さは１５０μｍよ りも薄く、特に例えば３０−９０μｍのような１００μｍ以下の厚さである。前 述したように、薄膜接着剤を使用して装置構造は厚膜の接着剤を有する通常の装 置構造よりも性能を長く維持することが発見されている。通常の装置構造の性能 における劣化は接着剤膜の空間的な不安定性によるものと考えられる。本発明に よる装置構造は薄膜を有するので薄膜の空間的不安定性は通常の装置構造におけ るよりも影響が少ない。 それ故、本発明による装置構造は薄膜接着剤により正確にその位置に維持され る２つの部品を有する。必要な正確な位置を達成するため、中間部品を利用する ことが便利であり、 各部品は薄膜接着剤により中間部品に別々に固定される。中間部品はビーム通路 に平行の円筒型壁とビーム通路に垂直の端部表面とを有する円筒型構造を有する ことが好ましい。端部表面は光信号の通過を許容する開口を有する。完成した構 造では端部表面は第１の薄膜接着剤により部品の１つに固定され、円筒型壁は第 ２の薄膜接着剤により他の部品に固定される。部品は通常、円筒型壁と光信号の 通路のための開口を有する端部表面とを有するケース内で組立てられることが認 められる。それ故、部品は仲介部品と幾何学的に両立性である。部品の１つが少 なくとも部分的に仲介部品内に位置されることが便利であり、この場合、接着剤 の第２の薄膜の厚さはこのように形成された環状空間部の厚さにより決定される 。 本発明による部品と仲介部品は前述の技術と非常に類似した技術を使用して構 成されることができる。即ち、１つの部品は仲介部品を支持するために使用され 、部品は前述したように治具を使用して正確な関係に調節される。この調節期間 中、仲介部品は治具に取付けられておらず、よってそれ自身の位置に自由に適合 する。部品が適切に整列されていることを光信号が示すとき、少量の接着剤がビ ーム通路に垂直なギャップ上に置かれ、表面張力は接着剤をギャップ中に吸引し 、表面張力はまた特定範囲内の厚さを有する第１の薄膜接着剤が形成されるよう に仲介部品を密接な関係に吸引する。接着剤の最初の一滴が与えられた後、二滴 目の接着剤が仲介部品と他方の部品との間の他のギャップに与えられる。このギ ャップはビーム通路に平行である。表面張力は接着剤をこのギ ャップに引込み、均一な薄膜接着剤、即ち第２の薄膜接着剤が得られるように仲 介部品（運動が自由である）を中心に位置させる傾向がある。二滴目の接着剤は 第１の接着剤が固まる前に与えられなければならず、それにより第１の接着剤は 第２の接着剤の中心位置設定を制限しない。両者の接着剤設定は、光源部品と受 光部品が治具により正確な関係に維持され、両者の接着剤が設けられるとき前述 したように正確な関係が薄膜接着剤により永久的に固定される。第２の薄膜接着 剤の厚さは環状ギャップの厚さにより決定され、部品はこの厚さが第２の薄膜接 着剤の厚さに対して特定された範囲内であるような大きさにされる。 前述の構造と技術は最終的な装置に存在する薄膜接着剤の厚さが非常に厳格な 厚さの制限を受けたとしても、光源部品と受光部品の初期的な調節用の相対的運 動の自由度を限定しないことが認められるであろう。 本発明は添付図面を参照して実施例により説明される。 図１は本発明による装置の概略図である。 図２は組立期間中の図１の装置を示した概略図である。 図３は受光部がソケットである装置を示した縦断面図である。 図４は図３に類似しているが受光部がファイバを含んでいる装置である。 図１は２つの部品10，11が仲介部品12に接着されている装置１を示している。 ３つの全部品は円筒型表面を有し、特に円筒型部品11は、好ましくは約７５μｍ の厚さの小さい環状 ギャップが存在するように仲介部品12の円筒型部分内に位置されている。部品10 は円筒型軸に垂直な表面15を具備し、この表面15は円筒型軸に垂直で、仲介部品 12の一部である端部表面16に近接して位置する。表面15，16の間のギャップは部 品10を部品12に固定する第１の接着剤の薄膜13を含んでいる。第１の薄膜13の厚 さは好ましくは約２００μである。 仲介部品12と部品11との間の環状空間はまた第２の接着剤の薄膜14を含み、こ の薄膜は部品11を仲介部品12に固定し、それによって部品10，11との間の関係が 固定される。部品11の外部直径と仲介部品12の内部直径が両者とも正確な規格で 作られるので、環の大きさは固定され、接着剤薄膜１４の厚さもまた前述したよ うに約７５μの好ましい厚さに制御される。 寸法の変化に影響のある素子が２つの接着薄膜13，14だけであり、これらは薄 く、部品の相対的位置付けに悪影響するのが薄膜の厚さの変化のみであるので図 １で示されている構造は長期間にわたって部品10，11を正確な構造で維持するこ とが認められよう。それ故、長期間でさえ、生じる変化は非常に小さく許容可能 である。これは許容度が±３μ以下であっても真であり、±１μ以下の許容度を 達成することも可能である。 図１は部品11が仲介部品12内で含まれ、部品10は含まれない点で非対称的であ ることに留意する。部品10，11の一方は光源部品を表し、他方は受光部品を表す 。前述の非対称にもかかわらずどちらの部品の周辺に仲介部品が位置されるのか は重要ではない。放射線ビームが装置の中心に沿って通過し、 全ての部品がこの通過を許容するため中心に窓を有することに留意する。通常、 ビーム通路はほぼ種々のシリンダの幾何学軸にほぼ一致する。 図２は図１で示されている構造を組立てるための技術の重要な特徴を示してい る。組立ての予備として部品11は仲介部品12の円筒型部分に導入される。その後 、部品11は部品10までもたらされるが仲介部品12は把持されず、空洞中の部品11 の存在によって限定されることを除いて完全に自由に移動することができる。従 って、２つの部品10，11は意図する関係に操作されることができ、仲介部品12が 別々に強制されないことは部品10と11との間の正しい関係を得ることも抑制また は妨害しないことを意味している。部品10，11が正確な整列に位置されるとき、 接着剤の小滴がギャップ17に導入される。接着剤はこの段階では液体であり、ギ ャップ17はウィッキング動作により小滴がギャップに引込まれるように十分狭く 、液体接着剤がギャップ内に入ると、液体の表面張力は仲介部品12を部品10に引 付け、ギャップの厚さは表面張力により設定される。これは接着剤薄膜の厚さが 前述の範囲内にあることを確実にする。 液体接着剤の一滴目が与えられた後、二滴目は部品11と仲介部品12との間の環 状部18に導入される。この環状部の厚さは２つの部品の大きさによって制御され 、これはウィッキング動作により小滴が環状部に引込まれるように十分小さく、 その後、表面張力が環状部内の部品11を中心に位置させる傾向がある。種々の部 品は例えば加熱治具の使用により暖めら れることが好ましく、その結果、接着剤は硬化して約２分間内で固定される。し かしながら、この期間の初期では２つの薄膜接着剤は仲介部品12が接着剤の大き さの変化により移動することを許容するように十分に流動性がある。この期間中 、部品10，11は治具にクランプされ、従って、これらは所望の関係で保持され仲 介部品12の運動は重要な調節に悪影響しない。２つの薄膜接着剤が乾燥すると部 品10，11は最適の関係で永久に固定され、薄膜が薄いので、この正確な関係は部 品の寿命を通じて維持される。 図３は光学構造３に適用されている図１の構造を示しており、光源部品31は第 １の動作装置11に対応し、光ファイバコネクタ（図示せず）を受けるソケット30 は第２の動作装置10に対応する。ソケット30は通常のファイバコネクタを形成す るためにファイバに取付けられたプラグを受けるように構成され、このソケット 30は受光部品を構成する。さらに、構造全体は外部ハウジング39内に取付けられ ている。 図３で示されている光学構造は長い期間の空間的安定性を達成するために図１ で示されているのと同一構造を有することは明白である。 構造の組立ては図２を参照して説明したのと同一方法で進行する。組立ては一 方の端部において適切なプラグで終端し、他方において強度監視装置（図示せず ）に接続された便利な長さのファイバを含む。光源部品31を仲介部品12に配置し 、例えば光源部品31内のＥＬＥＤのような光源38を付勢すると、光ビームはソケ ット30に挿入されたファイバの端部に入る。 便宜的に、ソケットは移動不可能にクランプされ、全ての調節は最大の強度が記 録されるまで光源部品30を移動することにより達成される。この点で接着剤の小 滴は図２に関して説明されたように与えられ、構成は永久的にされる。 図４は光源部品40が受光装置中で永久的に構成されるファイバ41の端部に隣接 して設置される装置を示している。この構造では光源部品40は図１の部品10に対 応し受光部品は部品11に対応する。厚い壁のスリーブ42は図１、２のカップ型の 仲介部品12の代わりをする。構成は図３と同一方法で組み立てられ、接着剤はギ ャップ43，44に導入され、部品40，41は適切な治具中にクランプされる。前の例 のように仲介部品は前のものと同一の制限を受けて自由に移動し、接着剤の表面 張力により適切な位置に位置される。図４の場合、図１乃至３の仲介部品と一見 類似しているがハウジング47は部品10または11の代りを形成し、能動装置48はハ ウジング47とケース46との間では運動が極小または理想的には生じないような方 法でカップ型のケース46内に堅く固定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）薄膜接着剤により光信号の伝送用の正確な整列で固定されている部品を具 備する光学装置。 （２）ビーム通路に垂直な接着剤の第１の薄膜と、ビーム通路に平行な接着剤の 第２の薄膜とが存在する請求項１記載の装置。 （３）第１の薄膜接着剤が２５０μ以下の厚さである請求項２記載の装置。 （４）第１の薄膜接着剤が５０−２００μの厚さである請求項３記載の光学装置 。 （５）第２の薄膜接着剤が１５０μ以下の厚さである請求項２乃至４のいずれか １項記載の装置。 （６）第２の薄膜接着剤が３０−９０μの厚さである請求項５記載の装置。 （７）第２の薄膜接着剤がビーム通路を包囲する管の形状である請求項６記載の 装置。 （８）前記装置が２つの部品、即ち前記光ビームを受信する受光部品に光ビーム を提供するように構成された光源部品を具備し、前記各光源部品と前記受光部品 は仲介部品に接着され、これらは前記ビームの伝送のために実効的に調節されて 保持され、前記仲介部品は前記ビーム通路に垂直な第１の表面と前記ビーム通路 に平行な第２の表面とを有し、前記第１の表面は前記第１の薄膜接着剤により前 記部品の１つに接着され、他方の前記部品は前記第２の薄膜接着剤により仲介部 品に接着されている請求項２乃至７のいずれか１項記載の装 置。 （９）（ａ）部品の１つで仲介部品を支持し、 （ｂ）光信号の適切な伝送のために相対位置を調節し、仲介部品の運動は前記支 持によるものを除いて抑制されず、 （ｃ）前記仲介部品と前記各部品との間の各ギャップに接着剤を導入し、前記導 入は実質上ウィッキング動作により達成され、 （ｄ）ステップ（ｂ）で達成される位置に前記部品を保持し請求項８に記載され ている構造が達成されることを特徴とする請求項８記載の装置を組立てる方法。 （１０）組立が加熱可能な治具中で行われる請求項９記載の方法。 （１１）実質上前述した光学装置。 （１２）添付図面の図１乃至４のいずれかを参照して説明されている光学装置。 （１３）実質上前述した光学装置の組立て方法。 （１４）添付図面の図１乃至４のいずれかを参照して説明されている光学装置の 組立て方法。