JPS61214928A - オプトエレクトロニクス部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光分岐、光結合器、光合分波器、光変調器、光
スィッチ、光アイソレータ、ＬＤ光源、ＬＥＤ光源、光
検出器等オプトエレクトロニクス部品の実装技術に関係
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕　′上記オプトエレ
クトロニクス部品は光学微小レンズ、光ファイバ、光導
波路等の微小光束を取り扱う光学部品がその構成要素に
含まれていて一般にこれらの部品の組立は極めて高い精
度を必要とする事が既に知られている。

例えばオプトエレクトロニクス部品としては第４図の２
波長光合分波器があり、これは２つの波長の異った先入
ｌ入、を誘電体干渉膜フィルター（１）の波長選択性透
過／反射特性を利用して合波または分波するためのもの
で入出力光は光ファイバ（５）を介して行なうものであ
る。両者間の光結合効率を十分に向上させる目的でロッ
ドレンズ（３）等の微小レンズを設けて光フアイバ先端
に集光させる手段が取られている。しかしながら十分な
光結合器　　　率を得るためには光学系内のロッドレン
ズ、入出力光ファイバ等全ての光軸を極めて高い精度で
一致させる調整操作とそれに続く固定方法が重要となる
。

例えばＮＡ＝０．３〜０．４程度のロッドレンズで集光
してＧＩ型型上モード光ファイバ５０／１２５へ入射す
る場合両者間の結合損失の変動量を０．１ｄＢ以内に抑
えて組立るのに必要な調整精度は光軸方向の移動に関し
ては位置精度１５０μｍ以内、軸と垂直な半径方向に関
しては位置精度±５μｍ以内また両者の光軸のアオリ角
度精度は±１°以内である０上記の組立調整精度を実現
するために従来技術により実装されたオプトエレクトロ
ニクス部品の一実施例を第５図に示す。

此の図は実装技術を理解する上で必要な部分のみを示す
。■溝基板αυ上には所望の位置に正確な■溝が形成さ
れ、この基板上に干渉膜フィルター（１）やプリズマ（
２）等のマイクロオプティックス化されたブロック状の
光学系を固定した後、上記■溝の壁面に密着させてロッ
ドレンズ（３）や光ファイバ（５）等を望ましい状態に
配置し、最後に一滴の光硬化型接着剤を注入して例えば
超高圧水銀ランプ光源からの紫外線を数１０秒間程度照
射して短時間で急激に凝固し各光学部品の間を接着し、
固定して行く方法が実施されている。

上記従来技術による組立は純粋に機械的な光軸設定に基
づいているので組立工程が簡単でかつ組立時間が非常に
短縮できる利点がある反面上記組立精度を維持するため
に全ての組立部品がμｍ単位の正確さで製作されていな
くてはならない。

第５図の如くロッドレンズ、光フアイバ等円柱形状をし
た光学部品を■溝をガイドとしてプリズム等被接着物の
表面へ押しつけた場合Ｖ溝基板の加工精度、プリズムの
接着精度、ロッドレンズ端面の直角精度如何んによって
は微少な楔状の間隙が接着部に発生し接着層の厚さに不
均一を生ずる。

これは内部応力歪の発生や湿気の吸収を促進し、接着層
の経時変化を誘発し、接着剤とガラス表面の間の界面剥
離現像を生じ耐環境特性を低下させる。従って組立部品
の完壁な機械加工が不可決でアリ、ロッドレンズ、光フ
アイバ内の屈折率分布や千汗膜フィルター等光学部品の
光学的特性までも完壁である必要があり各構成部品の量
産性が向上せずコストが非常に高くなってしまう大きな
難点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の欠点を解決するためになされたもので耐
環境特性に優れ、製造コストの安いオプトエレクトロニ
クス部品を組み立てる事ができる装置を提供する。

〔発明の概要〕

オプトエレクトロニクス部品構成要素に含マレる光軸を
有する光学部品例えばロッドレンズ、光ファイバの如く
円柱形状をした光学部品を組立装置アーム部に形成され
たシリンダー内部に格納し、高圧エアー等の流体をシリ
ンダー内へ注入して本発明による流体の圧力で上記光学
部品を被接着物へ移動して接触させ、引き続ぎ流体の圧
力で両部品を押しつけておき、この間に熱硬化型または
光硬化型接着剤、瞬間接着剤、ガラス半田、金属半田等
所望の固定手段を用いるオプトエレクトロニクス部品の
製造方法を得るものである。

〔発明の効果〕

本発明によるオプトエレクトロニクス部品組立装置は流
体の圧力でロッドレンズや光ファイバ等の円柱形状をし
た光学部品を被接着物へ押しつけるために両者の接着面
同志は融通がきいて密着する様になじむので部品の加工
精度によらず従来例の如き楔状の間隙が発生する事は無
く、接着面内の接着層の厚さの不均一が生じないので内
部応力歪の発生が軽減され、また湿気等が接着層内部へ
侵入し易く極めて耐環境特性の優れたオプトエレクトロ
ニクス部品の組立を可能にする。

更に流体を使用する効果は例えば上記接着層を光硬化型
接着剤で光硬化する場合超高圧水銀ランプ光源に含まれ
る赤外線が接着部へ影響して急激な温度上昇を生ずるの
が上記ロッドレンズ等円柱形状をした光学部品周囲の間
隙から射き出した上記流体が接着部の放熱を促進し硬化
時の温度条件の安定をはかり熱歪を緩和する事が可能で
ある。

低温の流体を使用すればこの効果が一層高まる事は言う
までもない。また熱硬化型接着剤を使用する場合は逆に
高温の流体を使用する事で接着部を予備加熱して硬化時
間を短縮する事が可能である。

更に従来、光学部品を移動する手段としてマニュピレー
タ等機械的支持によるものが一般的であったが駆動用動
力の振動の影響を受けて微妙な調整を困難にしていたが
、本発明では流体の圧力で光学部品を移動させるため駆
動用動力との間をゴムホース等振動を吸収しやすい伝達
手段で接続する事により振動の影響を軽減し精密な調整
を可能にする。

〔発明の実施例〕

以下本発明による第一の実施例を第１図を参照して詳細
に説明する。第１図のオプトエレクトロニクス組立装置
は動作状況を理解する上で特に重要な部分のみを示した
が、この図の他に接着面の上方、紙面と垂直な位置に紫
外線蛍光灯、超高田水銀ランプ等から成る紫外線照射装
置がある。

アーム部（９）は組立装置の所定の位置に固定しても良
いが第１図の如くシリンダ一部（１１の直後に光検出器
（７）を格納し、アーム部全体を３軸方向へ移動するＸ
ＹＺステージ及び２軸回転ステージ上に取り付けても良
い。本実施例では光検出器（７）は四象限からなる四分
割ホトダイオードであって各象限の光出力を比較する事
により受光光束の強度分布の中心が四象限のいづれに存
在するかを判定して光学部品の調心を行なうためのもの
であり、光検出器（力には電子回路が液膜されている。

エアー注入口（８）はロッドレンズ（３）を移動させる
ための高圧エアーを注入またはエアーを吸引するための
ものでパルプ、ポンプ等流体制御装置が液膜されている
。入力光ファイバより干渉膜フィルターの透過波長に対
応する光を入射させプリズム（２）の受光側へ本発明の
アーム部（９）を移動し接近させる。

予め機械的に、またはエアー注入口（８）で吸引する事
によりロッドレンズ（３）をシリンダー１０内に格納し
ておきロッドレンズから出射する光の強度分布が軸対称
となる様に四分割ホトダイオード出力を測定しながらア
ーム部即ちロッドレンズの位置を調整し光結合効率を最
大とする〇 調整完了後、ロッドレンズ端面に１μｊ程度の微意の光
硬化型接着剤を一滴塗布し本発明によるエアー注入口よ
りエアー１窒素、炭酸ガス、アルゴン等高圧ガスから成
る流体を注入してロッドレンズ端面をプリズム面に密着
させる。この際ロッドレンズ、シリンダー間に適度な間
隙が存在してロッドレンズは微少な首振運動または回転
運動が可能であり、従来例と興なり上記両液着面同志が
互に良くなじみ密着する。なおロッドレンズがシリンダ
ー格納位置よりプリズム面まで移動する間に調整が若干
ズしても本実施例の装置では光検出器の信号により即時
修正する事が可能であり、接着剤を光硬化する直前まで
ロッドレンズの位置を監視する事ができる利点がある。

しかる後、接着剤の硬化は超高田水銀ランプ、キセノン
ランプ、メタルハライドランプ等を光源とした照射装置
のシャッターを開いて紫外線を集束レンズ、反射ミラー
、石英製バンドル光ファイバ等で上記接着部へ導びき極
く短時間の露光で接着剤を凝固し両方の部品を固定する
〇 上記実施例に於いて接着方法は必ずしも光硬化型接着剤
である必要はなくエポキシ樹脂系熱硬化型接着剤、シア
ノアクリレート系瞬間接着剤、ガラス半田、金属半田等
で行っても本発明を実施する上で何ら支障はない。

また光検出器（７）に直接液間した電子回路で必要な受
光量を測定した後、その情報から次に液膜した電子演算
回路で調心状態、光結合状態等を判断して、その出力信
号でアーム部側動用ＸＹＺステージの動力を制御する事
で一連の調整操作を自動的に実施する事も可能である。

更に計算機等を導入し電磁弁等の流体制御装置を介して
高圧エアー等流体の吸収力により光学部品を自動的にア
ーム部シリンダー内へ格納し、上記調整操作を行ない、
例えば自動精密液体吐出装置により一定量の接着剤をロ
ッドレンズ端面または接着すべきプリズム表面へ塗布し
再び高圧エアーを動作させて本発明により接着する。照
射装置のシャッターの開閉を電気的に制御して照射時間
を設定する事もできる。

上述の如く本発明によるオプトエレクトロニクス部品組
立装置は自動化しやすく量産性に富み製造コストの安い
オプトエレクトロニクス部品を提供する事ができる。

第二の実施例を第２図を参照して説明する。第一の実施
例に従ってロッドレンズ（３）を接着固定した後、アー
ム部シリンダーαＱの一部に予め格納されていたガラス
管から成るロッドレンズ補強材（４）をロッドレンズと
プリズム同志の接着部を更に覆う様に接着固定しロッド
レンズに機械的強度を持たせ、補強材の材質となるガラ
スの線膨張係数はロッドレンズに近い程良い事は言うま
でもない。

ロツドレンーＸＷ８５ｔｌ材の内径はロッドレンズの外
径より若干大きく、垂直に切断された端面及びロッドレ
ンズ表面に光硬化型接着剤を少量塗布した後、本発明に
よる第二のエアー注入口（８，）より高圧エアーを注入
してロッドレンズ補強材をプリズム面へ密着させ、第一
の実施例同様、紫外線を照射して接着固定する。ただし
、上記補強材を取り扱う範囲内では光検出を行なう必要
は無い。

上記の如く流体による補強材の支持方法は其の押え方に
無理が無いために接着剤硬化時に内部応力歪の発生が少
ない特徴があり紫外線反射ミラーの照明効果も加わり補
強材接着方法として非常に優れている。

次に第三の実施例について第３図を参照して説明する。

第一の実施例に従ってロッドレンズ（３）をプリズム面
へ接着固定した後、本発明による組立装置を用いてロッ
ドレンズ（４）に出力光７アイパ（５）全結合する場合
の説明を行なう。第３図の光検出器７はアーム部から分
離された光パワーメータであって光ファイバ（５）を差
し込んでその出力光量の測定が可能である。光７アイパ
（５）は例えばＧＩ型型上モード光ファイバコア径５０
μｍφクラッド径１２５μｍφのものを使用し、これを
クラツド径より若干太り穴径１２６〜１２７μｍφの光
フアイバー補強材（６）に封入し予め端面を十分に研磨
し、本発明による組立装置アーム部のシリンダ一部内に
格納しておく◎入力光ファイバより入射した光は１／４
ピツチロツドレンズ（４）の端面近傍に集束し上記光フ
アイバ端面に一滴の光硬化型接着剤を塗布し本発明によ
るエアー注入口（８）より高圧エアーを注入し１上記光
ファイバ補強材に加わる流体の圧力で光ファイバを移動
させロッドレンズ端面に密着させ光パワーメータの測定
値が最大値を得る位置までアーム部のＸＹｚステージを
駆動し光７アイパを移動させた後、短時間紫外線を照射
し接着剤を凝固し両部品を固定すれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を最も良く表わすオプシエレクト
ロニクス組立装置の主要部断面図、第２図及び第３図は
本発明の他の実施例を示す図１第４図はオプトエレクト
ロニクス部品の一例を示す断面図、第５図は従来例を示
す斜視図である。 １・・・干渉膜フィルター ２・・・プリズム ３・・・ロッドレンズ ４・・・ロッドレンズ補強材 ５・・・光ファイバ ６・・・光ファイバ袖強材 ７・・・光検出器 ８・・・エアー注入口 ９・・・組立装置アーム部 、１０・・・シリンダ一部 １１・・・Ｖ溝基板 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（外１名）第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の部品から構成されたオプトエレクトロニ
   クス部品の製造に際して流体の圧力により第一の光学部
   品を移動させ該第一の光学部品を第二の光学部品に押し
   つけることを特徴とし両光学部品を一体化するオプトエ
   レクトロニクス部品の製造方法。