WO2004010194A1 - 光学装置およびその組立方法 - Google Patents

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WO2004010194A1
WO2004010194A1 PCT/JP2003/009070 JP0309070W WO2004010194A1 WO 2004010194 A1 WO2004010194 A1 WO 2004010194A1 JP 0309070 W JP0309070 W JP 0309070W WO 2004010194 A1 WO2004010194 A1 WO 2004010194A1
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optical
optical element
light
temperature
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PCT/JP2003/009070
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English (en)
French (fr)
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Hitoshi Kawai
Soichi Owa
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/025—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using glue
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/62—Optical apparatus specially adapted for adjusting optical elements during the assembly of optical systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical device having an optical element fixed at a predetermined position on a substrate (base) and a method for assembling the optical device.
  • FIG. 1 a fixed holder 101 is fixed on a metal substrate 100 with screws 102, and a lens holder 1 1 1 holding a lens 110 is fixed to the fixed holder 101.
  • the pillars 1 1 and 2 are fitted and attached, and the fitted state is fixed with screws (not shown).
  • the position of the fixed holder 101 can be adjusted in the horizontal direction by loosening the fastening with the screw 102, and the position of the lens holder 111 can be adjusted in the vertical direction by adjusting the fitting position of the column 111. is there.
  • a fixed holder 1 25 is bonded and fixed on a metal substrate 100 with solder 126, and a lens 120 A configuration in which a metal holder for holding the lens 120) is joined and fixed with solder 121 has also been used.
  • an optical element disposed on the substrate in this manner for example, there is a wavelength conversion crystal.
  • temperature management management for heating to a desired temperature
  • Etc. are required for some elements. Therefore, an optical element whose temperature is controlled to be high and an optical element which is kept at room temperature is disposed on the substrate, and a temperature difference is generated in the substrate, and the difference in the amount of expansion of the substrate due to the temperature difference is generated. Therefore, there is a problem that the arrangement position of the optical element is shifted. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such a problem, and when an optical element is arranged close to a substrate to constitute an optical device, when the temperature of each optical element differs depending on whether or not temperature management is performed, this temperature difference is obtained. It is an object of the present invention to provide an optical device having a configuration capable of suppressing an influence of the optical element on a substrate and suppressing a dislocation position of an optical element on the substrate, and an assembling method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide an optical device having a configuration in which a plurality of optical elements can be easily arranged and fixed in close proximity on a substrate, and can be made compact, and an assembling method thereof.
  • an optical device includes: a substrate (base); an optical system including a plurality of optical elements bonded and fixed on the substrate with an adhesive material; consists of a temperature control device for managing the temperature of the desired optical element, the substrate is thermal expansion coefficient of 1 0 - 6 ⁇ 1 0 - 9 mZK der Made from the material.
  • the thermal expansion coefficient of 1 0-6 -1 0 substrate - by making from 9 m / K at which the material, the substrate under the influence of temperature control of this even if the temperature control of the desired optical element There is almost no expansion or contraction, and the position of the optical element on the substrate can be accurately maintained.
  • the plurality of optical elements include an optical element whose temperature is controlled by a temperature control device and an optical element whose temperature is not controlled, and the optical element whose temperature is controlled and the optical element whose temperature is not controlled are mixed on the substrate.
  • an optical device can be configured.
  • an optical device in which at least one of the plurality of optical elements is temperature-controlled by a temperature control device to generate a temperature gradient in the surface of the substrate can be used without any problem.
  • the temperature control device has a heat source for heating a desired optical element to a predetermined high temperature.
  • the thermal expansion coefficient of 1 0 - as the material is s ⁇ l 0- 9 mZK, preferable to use a glass material. ⁇
  • An optical device can be configured by disposing optical elements on both the front and back surfaces of the substrate.
  • the substrate is made of a light transmissive material
  • a first optical path deflecting element is provided on at least one of the front and back surfaces of the substrate, and the light passing through the optical element provided on the one surface is made first.
  • the optical element may be configured to be deflected by the optical path deflecting element, pass through the substrate, and enter the optical element provided on the other surface of the substrate.
  • the first optical path deflecting element deflects light so as to be perpendicularly incident on one surface of the substrate and pass through the substrate
  • the second optical path deflecting element disposed on the other surface of the substrate causes the substrate to be deflected by the second optical path deflecting element. May be configured to deflect light passing through the optical element and make the light incident on the optical element provided on the other surface.
  • the first optical path deflecting element makes light obliquely incident on one surface of the substrate. Then, the light is deflected so as to pass through the substrate, and the light is split into a plurality of lights corresponding to the wavelengths by the prism function of the substrate and emitted to the opposite surface of the substrate.
  • the second optical path deflecting element provided on the other surface may be configured to be deflected by the second optical path deflecting element and enter the optical element provided on the other surface.
  • the material constituting the substrate may have desired filter characteristics with respect to light passing through the substrate.
  • the substrate is composed of quartz glass.
  • the holder is preferably made of quartz glass.
  • the adhesive material is composed of an ultraviolet-curable adhesive.
  • a cover member made of quartz glass is mounted on the substrate to which the optical element is adhered and fixed so as to surround the optical element, and the optical element can be disposed in a closed space surrounded by the substrate and the cover member.
  • the thermal expansion coefficient of 1 0 - 6 to a predetermined position on the substrate material made of a 1 0- 9 m / K is temperature controlled by the temperature management system
  • An optical system is formed by positioning a plurality of optical elements including the optical element and bonding and fixing them with an adhesive material.
  • the thermal expansion coefficient is preferable to use a glass material as the material is 1 0- e ⁇ l 0- 9 mZ K.
  • the optical element is supported by the position adjusting jig, the optical element is positioned at a predetermined position on the substrate, and the optical element is bonded and fixed on the substrate with an adhesive material in such a state.
  • the holder may be fixed on the substrate with an adhesive material, and the optical element may be fixed on the holder.
  • An ultraviolet curable adhesive can be used as the adhesive material.
  • the substrate may be made of quartz glass, and the ultraviolet curable adhesive may be cured by irradiating ultraviolet light through the substrate.
  • a cover member made of quartz glass may be mounted on the substrate to which the optical element is adhered and fixed so as to surround the optical element, and the optical element may be disposed in a closed space surrounded by the substrate and the cover member.
  • the ultraviolet-curable adhesive can be hardened by irradiating ultraviolet light through the cover member.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view for explaining a method of mounting an optical element (lens) on a substrate in the wavelength converter.
  • FIG. 3 is a side view for explaining a second method for mounting an optical element (lens) on a substrate in the wavelength conversion device.
  • FIG. 4 is a side view for explaining a third method of mounting an optical element (lens) on a substrate in the wavelength converter.
  • FIG. 5 is a side view for explaining a fourth method for mounting an optical element (wavelength conversion crystal) on a substrate in the wavelength conversion device.
  • FIG. 6 is a side view for explaining a fifth method for mounting an optical element (wavelength conversion crystal) on a substrate in the wavelength conversion device.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion device according to a third embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a wavelength conversion device according to a sixth embodiment of the present invention in a state where a substrate is disassembled into constituent parts.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of the wavelength conversion device according to the sixth embodiment in a state where a substrate is assembled.
  • FIG. 13 is a schematic side view showing a part of the configuration of a wavelength conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic side view showing a part of a configuration of a wavelength conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a front view showing an example of mounting a conventional optical element.
  • FIG. 16 is a side view showing another example of mounting a conventional optical element. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the present invention has a great feature in a configuration in which an optical element is fixedly held on a substrate.
  • the overall configuration of an optical device including a plurality of optical elements fixed and held in this manner is described by taking a wavelength converter as an example. explain. First embodiment
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the wavelength conversion device.
  • This device converts the wavelength of the incident light Li of the fundamental wave (wavelength I550 nm) from the light source 1, Create the output light Lo of the harmonic wave (wavelength around 190 nm).
  • Light source 1 is It consists of a DFB laser that emits light of the main wave and a fiber amplifier that amplifies this light, and the light L i of the fundamental wave amplified by the fiber amplifier enters the wavelength converter.
  • a laser and a fiber amplifier are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-200747 filed by the present applicant.
  • the wavelength conversion device is configured by arranging a number of optical elements on a substrate 5 as shown in FIG. 1, and the arrangement and role of each optical element will be described below along the movement path of incident light. Will be described.
  • the substrate 5 is made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than a normal metal (a material having a coefficient of thermal expansion of 10 ⁇ 6 to 10 ⁇ 9 ⁇ ⁇ ), such as a glass material, a ceramic, and a special metal (the main components Ni, Fe , C o), etc., to suppress the thermal expansion of the substrate with respect to a change in ambient temperature, and to minimize the change in position of each optical element arranged on the substrate 5. Further, as described later, it is preferable that the substrate 5 is made of quartz glass so that ultraviolet light or laser light can be passed through the substrate 5 and irradiated.
  • the incident light L i of the fundamental wave incident from the light source 1 into the wavelength converter first enters the dichroic mirror 11 and reflects the pump light used for amplification by the fiber amplifier. Only the fundamental signal light is passed.
  • the signal light that has passed through the dichroic mirror 11 passes through the wave plates 12 and 13 to have a desired polarization state, and enters the first wavelength conversion crystal 31 via the lens 14 and the mirror 15.
  • the first wavelength conversion crystal 31 is composed of an LBO crystal, and a part of the signal light of the fundamental wave incident thereon is converted into a second harmonic. For this reason, the unconverted fundamental signal light and the second harmonic signal light are emitted from the first wavelength conversion crystal 31 and passed through the wave plate 16 and the lens 17 to be converted into the second wavelength. It is incident on crystal 32.
  • the wave plate 16 is for adjusting the polarization state of the fundamental wave to the polarization state of the second harmonic.
  • the second wavelength conversion crystal 32 is composed of an LBO crystal, The wavelength and a part of the second-harmonic signal light are wavelength-converted into third-harmonic waves, and the fundamental, second-harmonic, and third-harmonic signal lights are emitted from the second wavelength conversion crystal 32. As described above, of the signal light emitted from the second wavelength conversion crystal 32, the second and third harmonic signal lights are reflected by the dichroic mirror 18, and the fundamental wave signal light is reflected by the dichroic mirror 1 The light passes through 8 and is reflected by the reflecting mirror 23.
  • the third wavelength conversion crystal 33 is composed of a GdYCOB crystal, and a part of the second-harmonic signal light incident thereon is wavelength-converted into a fourth-harmonic signal light. Then, the signal lights of the fourth and third harmonics are emitted from the third wavelength conversion crystal 33, and the light thus emitted is incident on the fourth wavelength conversion crystal 34 via the lens 20.
  • the fourth wavelength conversion crystal 33 is composed of a BBO crystal, and a part of the third- and fourth-harmonic signal light incident thereon is wavelength-converted into the seventh-harmonic wave.
  • the seventh harmonic signal light emitted from the fourth wavelength conversion crystal 34 is reflected by the dichroic mirror 27 via the lenses 21 and 22.
  • the signal light of the fundamental wave transmitted through the dichroic mirror 18 and reflected by the reflecting mirror 23 is reflected by the reflecting mirror 26 via the lenses 24 and 25, and passes through the dichroic mirror 27.
  • the signal light of the seventh harmonic reflected by the dichroic mirror 27 and the signal light of the fundamental wave transmitted through the dichroic mirror 27 are coaxially overlapped as described above, and the fifth wavelength conversion crystal 35 Incident on.
  • the fifth wavelength conversion crystal 35 is composed of a CLBO crystal, and the fundamental wave and a part of the seventh harmonic signal light are wavelength-converted to the eighth harmonic signal light.
  • the fifth wavelength conversion crystal 35 emits the signal light of the fundamental wave, the signal light of the seventh harmonic, and the signal light of the eighth harmonic that have not been wavelength-converted, and this is reflected by the reflecting mirror 28. The light is reflected and emitted out of the device as the emission signal light Lo.
  • the reflecting mirror 28 is configured to output the light L 0. It is for setting the emission direction and does not contribute to wavelength conversion. Also, when beam shaping or the like is required in the device, it is necessary to additionally provide lenses and the like accordingly. Further, the types of the crystals constituting the first to fifth wavelength conversion crystals 31 to 35 are only examples, and the first to third wavelength conversion crystals 31 1, 3 2, 3 As 3, there are PP LN, PPL II, PPK PT, etc., and as the fifth wavelength conversion crystal 35, LBO, BBO, etc. can be considered. However, it is necessary to change the wave plate and lens according to the type of crystal used.
  • the temperature is set to a desired value to achieve non-critical phase matching.
  • the fifth wavelength conversion crystal 35 composed of a CLBO crystal is preferably kept at a temperature of about 150 degrees Celsius to keep it dry.
  • the fourth wavelength conversion crystal 34 made of BBO crystal is critically phase-matched, so there is basically no need to adjust the temperature. However, if there is an effect of the temperature around the crystal, If the internal temperature distribution is not uniform), the temperature of the entire BBO crystal is stabilized by adjusting the temperature of the BBO crystal, and the power fluctuation of the wavelength-converted light can be suppressed.
  • a temperature management device or a heating device is provided corresponding to an optical element (wavelength conversion crystal) requiring temperature management (management for heating to a desired temperature) as described above.
  • the remaining optical elements remain at room temperature, and the surface temperature distribution of the substrate 5 becomes non-uniform, resulting in a temperature gradient.
  • the substrate 5 is made of a glass material having a small coefficient of thermal expansion as described above, the amount of thermal expansion of the substrate 5 is extremely small even if there is a temperature gradient, and the substrate 5 is disposed on the substrate 5. The position change of each optical element is very small.
  • the wavelength conversion device is assembled by positioning and arranging optical elements such as lenses, mirrors, wavelength plates, wavelength conversion crystals, and the like at predetermined positions on the substrate 5 made of quartz glass.
  • optical elements such as lenses, mirrors, wavelength plates, wavelength conversion crystals, and the like
  • the method for positioning and mounting each optical element will be described below. In the following, a method of positioning and mounting the lens Ls on the substrate 5 as a representative of the optical element will be described.
  • FIG. 2 shows the first mounting method, in which a holder 51 for roughly adjusting the height to the substrate 5 is bonded with an adhesive 52, and the lens Ls is placed on the holder 51 with an ultraviolet ray. They are joined and fixed with a curable adhesive 53 (hereinafter referred to as UV adhesive).
  • UV adhesive a curable adhesive 53
  • the holder 51 only roughly adjusts the height, and accurate position adjustment (fine adjustment) is required when bonding the lens Ls on the holder 51.
  • an adjustment jig 55 is arranged outside the substrate 5, and the lens L s is gripped by the holding tool 57 attached to the tip of the arm 56 of the adjustment jig 55, and the lens L s is held. Position adjustment is performed.
  • the adjustment jig 66 is placed on an XYZ stage (not shown), and the position of the lens Ls is adjusted by adjusting the movement of the gripper 57 in the XYZ directions.
  • the UV adhesive 53 is irradiated with ultraviolet light to cure it, and the lens Ls is accurately positioned and mounted in a predetermined position.
  • the adjusting jig 55 is mounted. Remove and complete the installation of lens L s.
  • the UV adhesive 53 can be irradiated with ultraviolet light through the quartz glass substrate 5, which is very convenient.
  • the holder 51 may be bonded to the substrate 5 with a UV adhesive.
  • Fig. 3 shows the second mounting method.
  • a UV adhesive 54 It is also possible to position and join the lens Ls. At this time, the position of the lens Ls is adjusted using a position adjusting jig 55 as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a third mounting method.
  • the first holder 61 is adhered to the substrate 5 with the UV adhesive 64, and a hollow cylindrical shape is mounted on the first holder 61.
  • the second holder 62 is bonded with a UV adhesive 65.
  • a cylindrical third holder 63 is attached to the lens LS with a UV adhesive 66, and this third holder 63 is fitted into the hollow cylindrical space of the second holder 62, and the UV adhesive 6 Attach it in 2a.
  • height adjustment based on the thickness of the UV adhesive is eliminated, and the problem of the thickness change due to the temperature change of the UV adhesive 64, 65, 66 is almost eliminated.
  • the method of fixing the lens and the holder using UV adhesive is used, but once the UV adhesive is cured, it can not be removed and the position cannot be readjusted. It is. Therefore, in the following fourth and fifth attachment methods, solder is used instead of the UV adhesive.
  • FIG. 5 shows a fourth mounting method, in which an example of mounting the wavelength conversion crystal 70 held by the holder 71 to the substrate 5 is shown.
  • the legs 7 2 of the holder 7 1 are joined to the surface of the board 5 by the solder 7 3 .
  • the holder 7 1 is removed from the board 5 by heating the solder 7 3, and the position is adjusted again. It can be performed.
  • a heater may be attached to the holder 71, or a laser beam may be irradiated from outside to heat the solder joint.
  • FIG. 6 shows a fifth mounting method, in which a concave portion 5 a is formed in the substrate 5, and the leg portion 72 of the holder 71 is fixed and held by the solder 75 in the concave portion 5 a.
  • the holder 71 holds the wavelength conversion crystal 70 This is the same configuration as in FIG. In this case, the adjustment range in the height direction of the legs 72 can be made wider than in the case of FIG. Second embodiment
  • FIG. 7 shows a wavelength converter according to the second embodiment.
  • the same optical element as that of the device shown in FIG. 1 is arranged on a substrate 5 made of a glass material (quartz glass).
  • an enclosure 6 made of quartz glass is attached around the upper surface of the substrate 5.
  • the optical elements disposed on the substrate 5 are exactly the same as those of the device according to the first embodiment in FIG. 1, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • Quartz glass is transparent to all wavelengths up to the above-mentioned fundamental wave (1550 nm) and the 8th harmonic (1900 ⁇ m), so that incident light Li and output light It is not necessary to provide an opening in a portion through which Lo passes, and all the optical elements provided on the substrate 5 can be hermetically provided in the internal space covered by the enclosure 6. For this reason, the ambient temperature and humidity of the optical element can be appropriately controlled, and for example, a wavelength conversion crystal that is sensitive to humidity can be held in a dry atmosphere to prevent a decrease in its performance. In this case, when silica gel is used as a dehumidifying agent inside, since the substrate 5 and the enclosure 6 are transparent, the life of the gel can be easily visually judged from the outside.
  • each optical element is blocked from the outside air to prevent the entry of organic substances, It is also possible to purge the internal space with nitrogen.
  • a temperature management device or a heating device may be provided corresponding to an optical element (wavelength conversion crystal) requiring temperature management (management for heating to a desired temperature) to perform temperature management or heating management.
  • an optical element wavelength conversion crystal
  • temperature management management for heating to a desired temperature
  • the substrate 5 is made of a glass material having a small coefficient of thermal expansion, Even if there is a temperature gradient, the amount of thermal expansion of the substrate 5 is extremely small, and the position change of each optical element arranged on the substrate 5 is very small.
  • FIG. 8 shows a third embodiment.
  • the same optical element as that of the apparatus shown in FIG. 1 is provided on a substrate 5 made of a glass material (quartz glass), and the upper surface of the substrate 5 is covered as shown in FIG. Box 7 is installed.
  • the optical elements provided on the substrate 5 are exactly the same as those of the device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the above-described chemical cleaning phenomenon occurs in an optical element that receives signal light that is ultraviolet light having a short wavelength.
  • the dichroic mirror 11 and the wave plates 12 and 13 which receive the incident light L i from the light source 1 which is light in the near-infrared region and the chemical cleaning phenomenon hardly causes a problem are enclosed. It is arranged outside of 7, and the remaining optical elements are covered with an enclosure 7. Then, the incident light Li passing through the dichroic mirror 11 and the wave plates 12 and 13 passes through the inclined portion 7a of the enclosure 7 and enters the interior space of the enclosure 7. a is set so that the inclination angle with respect to the optical axis becomes the Brewster angle with respect to the fundamental wave, and the signal light of the fundamental wave can be incident into the internal space with high transmittance. Also, this W
  • the polarization state of the fundamental wave can be known.
  • the output signal light Lo which is wavelength-converted by the wavelength conversion device and reflected and emitted by the reflecting mirror 28, is transmitted through the prism portion 7b formed in the enclosure 7 and emitted to the outside. ing. Due to the prism action of the prism part 7b, the output signal light Lo is emitted at different refraction angles corresponding to the wavelengths, and is eight times higher than the output signal light Lo mixed with the fundamental wave, the seventh harmonic and the eighth harmonic. Waves can be separated. At this time, if the inclination angle of the prism portion 7b is set so as to be a Brewster angle with respect to the eighth harmonic, it is possible to emit the eighth harmonic with a high transmittance.
  • a wavelength-converting crystal that is sensitive to humidity can be kept in a dry atmosphere to prevent its performance from deteriorating.For this reason, when silica gel is used inside, the substrate 5 and the enclosure 7 are transparent, so the life of silica gel is Can be easily determined visually.
  • the internal space may be purged with nitrogen to suppress the occurrence of the chemical cleaning phenomenon.
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment.
  • the same optical element as that of the apparatus shown in FIG. 1 is provided on a substrate 5 made of a glass material (quartz glass), and the upper surface of the substrate 5 is covered as shown in FIG.
  • the enclosure 8 has an outer peripheral portion 8a that covers the outer peripheral side surface and a partition wall 8b that divides the internal space into two, and the closed space surrounded by the substrate 5 and the enclosure 8 is partitioned by the partition wall 8b.
  • first and second sealed rooms R 1 and R 2 are formed.
  • the optical elements disposed on the substrate 5 are exactly the same as those of the device according to the first embodiment in FIG. 1, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • an optical element through which signal light of the 7th and 8th harmonics, which is light in the ultraviolet region, passes is disposed in the second room R2, and nitrogen is passed through the second room R2. Purging is used to suppress the occurrence of the above-mentioned chemical cleaning phenomenon.
  • the ambient environment temperature and humidity of the optical elements provided therein can be appropriately managed.
  • a wavelength-converting crystal that is sensitive to humidity can be held in a dry atmosphere to prevent its performance from deteriorating.
  • silica gel when silica gel is used inside, the substrate 5 and the enclosure 8 are transparent, The life of the force gel can be easily visually determined from the outside.
  • FIG. 10 shows a fifth embodiment. Also in this apparatus, the same optical element as the apparatus in FIG. 1 is disposed on a substrate 5 made of a glass material (quartz glass).
  • the optical elements provided on the substrate 5 are the same except for the first and second wavelength conversion crystals, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the first and second wavelength conversion crystals 31 ′ and 32 ′ are configured using QPM elements such as PPLN, PPPTP, and PPLT instead of LBO crystals. Since this QPM device can perform non-critical phase matching at any temperature, the first to fifth wavelength conversion crystals 31, 32 ′, 33, 33, 34, and 35 are arranged on the substrate 5. Can be adjusted to the same temperature, and the number of wires and power consumption for temperature control can be reduced.
  • QPM elements such as PPLN, PPPTP, and PPLT instead of LBO crystals. Since this QPM device can perform non-critical phase matching at any temperature, the first to fifth wavelength conversion crystals 31, 32 ′, 33, 33, 34, and 35 are arranged on the substrate 5. Can be adjusted to the same temperature, and the number of wires and power consumption for temperature control can be reduced.
  • heat from a heat source 80 with a temperature controller is transferred to all crystals by a heat pipe 81 to control the temperature of these crystals.
  • this temperature management can be performed by installing a temperature sensor for a wavelength conversion crystal requiring a temperature setting and adjusting the temperature.
  • a temperature sensor may be installed at an arbitrary position to perform temperature control according to the crystal to be used, such as avoiding deliquescence and preventing light damage.
  • the surface temperature distribution of the substrate 5 becomes non-uniform because a temperature of other optical elements is at room temperature, and a temperature gradient occurs.
  • the substrate 5 is made of a glass material having a small coefficient of thermal expansion, the amount of thermal expansion of the substrate 5 is extremely small even with such a temperature gradient, and The change in the position of each of the optical elements arranged in the area is very small.
  • a substrate 5 'made of a glass material is composed of a heat source plate 85 with a temperature controller, and upper and lower substrate plates 86, 87 sandwiching the heat source plate 85 from above and below. .
  • first to fifth wavelength conversion crystals 31 to 35 requiring temperature control are arranged on the heat source plate 85.
  • Openings 86a to 86e are formed in the upper substrate plate 86 so that the first to fifth wavelength conversion crystals 31 to 35 are inserted therethrough, and the upper substrate plate 86 is a heat source plate 85
  • the first to fifth wavelength conversion crystals 31 to 35 protrude from the upper surface as shown in FIG.
  • another optical element is disposed on the upper substrate plate 86, for example, as shown in FIG.
  • the heat source plate 85 is maintained at the temperature set by the temperature controller, and all of the first to fifth wavelength conversion crystals 31 to 35 installed thereon have the temperature set in this manner.
  • the heat source plate 85 with a controller is provided with a heat source such as a heater and a temperature sensor such as a platinum resistance Z thermistor, and is made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum, copper, and (certain) ceramics. If glass is used for the upper substrate plate 86 on which the optical element is installed, it can be bonded and fixed by UV hardening resin. Further, since glass has a low thermal conductivity, heat from the heat source plate 85 can be prevented from being transmitted to the optical components installed on the upper substrate plate 86. When there is no problem even if all the optical elements used have the same high temperature, the upper substrate plate 86 may be omitted and all the optical elements may be installed on the heat source plate 85.
  • the surface temperature distribution of the substrate 5 becomes non-uniform because the other optical elements are at room temperature, and a temperature gradient occurs.
  • the substrate 5 is made of a glass material having a small coefficient of thermal expansion as described above, even if there is such a temperature gradient, the heat of the substrate 5 can be reduced. The amount of expansion is extremely small, and the position change of each optical element arranged on the substrate 5 is very small.
  • FIG. 13 shows a seventh embodiment.
  • the wavelength converter has been specifically illustrated and described. Here, a part of the wavelength converter is extracted and shown.
  • This optical device has a flat substrate 150 made of a light-transmitting glass material (for example, quartz glass), and has an upper surface (surface) 150a and a lower surface (back surface) 150a.
  • 50b is provided with a plurality of optical elements as shown.
  • the first lens 151, the wavelength conversion element 152, and the second lens 153 are disposed on the upper surface 150a along the optical axis of the incident light L i parallel to the upper surface 150a.
  • a first reflecting mirror 154 are provided, and a second reflecting mirror 155 and a third lens 156 facing vertically above and below the substrate 150 are provided on the lower surface 150b. ing.
  • the first to third lenses 15 1, 15 3, 15 6 are mounted on the substrate 15 0 via holders 15 1 a, 15 3 a, 15 56 a, respectively.
  • the length conversion element 152 is mounted on the substrate 150 via the holder 152a. The attachment of the lens and the wavelength conversion element via these holders is performed by using the above-described optical element assembling method.
  • the incident light L i of the first wavelength parallel to the upper surface 150 a of the substrate 150 enters the wavelength conversion element 15 2 through the first lens 15 1, Part of the light is wavelength-converted into light of the second wavelength. For this reason, light of the first and second wavelengths is emitted from the wavelength conversion element 15 2, and after passing through the second lens 15 3, hits the reflecting surface 15 5 a of the first reflecting mirror 15 4 Is reflected.
  • the reflecting surface 154a is inclined 45 degrees with respect to the upper surface 150a of the substrate 150, and the light reflected by the reflecting surface 154a is perpendicularly incident on the substrate 150. I do.
  • the substrate 150 Since the substrate 150 has a light transmitting property, this light passes through the substrate 150 and is reflected by the reflecting surface 150a of the second reflecting mirror 150.
  • the reflecting surface 150a is inclined by 45 degrees with respect to the lower surface 150b of the substrate, and the light reflected on the reflecting surface 150a extends parallel to the lower surface 150b and the third lens 1b.
  • the light passes through 5 6 and becomes the output signal light Lo.
  • it is the light having the first and second wavelengths that causes the light reflected by the reflecting surface 154a to be perpendicularly incident on the substrate 150. This is because the light of the two wavelengths is not split. When light of two wavelengths may be separated, the light may be obliquely incident on the substrate 150.
  • the optical elements are arranged on the upper and lower surfaces of the substrate 150, and the light is reflected by using the reflecting mirrors 154 and 155 facing each other, so that the substrate 150 Since optical signals are transmitted and received between the upper and lower surfaces of the substrate, optical elements disposed on the upper and lower surfaces of the substrate can be organically connected to form an optical device. Therefore, the optical device can be configured to be small and compact by effectively utilizing the upper and lower surfaces of the substrate.
  • FIG. 13 shows an example in which light is transmitted only once through the substrate 150 by a pair of reflecting mirrors 154 and 155 facing up and down. A configuration may be adopted in which a pair of reflecting mirrors is provided and the light is reflected a plurality of times.
  • FIG. 1 An eighth embodiment is shown in FIG.
  • This optical device is made of a light transmissive glass material (eg, quartz glass).
  • a flat substrate 160 is provided, and a plurality of optical elements are provided on the upper surface 160a and the lower surface 160b as shown in the figure.
  • the first lens 161, the wavelength conversion element 162, and the first reflecting mirror 16 are arranged on the upper surface 16a along the optical axis of the incident light L i parallel to the upper surface 16a. 3 is provided, and on the lower surface 160 b, second and third reflecting mirrors 165 and 166 which are obliquely opposed to each other across the substrate 160 are provided.
  • the first lens 161 and the wavelength conversion element 162 are mounted on the substrate 160 via the holders 16a and 162a. Is performed by using the assembling method described above.
  • the incident light Li of the first wavelength enters the wavelength conversion element 162 through the first lens 161, and a part of the light is converted into light of the second wavelength. Is done. For this reason, light of the first and second wavelengths is emitted from the wavelength conversion element 162, and impinges on the reflecting surface 1663a of the first reflecting mirror 163 and is reflected obliquely downward.
  • the reflecting surface 163a is inclined as shown in the figure with respect to the upper surface 160a of the substrate 160, and the light reflected by the reflecting surface 163a is obliquely incident on the substrate 160.
  • the light obliquely incident as described above is separated into a first wavelength light and a second light wavelength by the prism function of the substrate 160 and is emitted from the lower surface 160 b of the substrate 160. .
  • the second and third reflecting mirrors 165, 166 and the reflecting surfaces 165a, 166a are separated by the prism function as described above. And light at the second wavelength. For this reason, the light of the first and second wavelengths is reflected by the reflecting surfaces 1665a and 1666a, respectively, and becomes the first and second output signal lights Lo (1) and Lo (2). Is emitted.
  • the light after wavelength conversion can be divided according to the wavelength by obliquely incident light on the substrate 160, and each of the light is converted into a desired optical element. It is possible to separate and enter.
  • Substrate 1 If the separation of the light of the first and second wavelengths is small by merely transmitting the light once, the separation distance can be increased by repeatedly transmitting the light through the substrate 160 a plurality of times.
  • optical elements are provided on both the upper and lower surfaces of the substrate 160, and the optical elements are arranged on the upper and lower surfaces by using the reflecting mirrors 16 3, 16 5 and 16 6. Since the optical signal is exchanged between the lower surfaces, the upper and lower surfaces of the substrate can be effectively used, and the optical device can be made compact and compact.
  • the material of the substrate 160 it is possible to provide a function as a wavelength filter according to the light transmission characteristics of this material.
  • another optical path deflecting element for example, a prism may be used instead of the reflecting mirror.
  • the wavelength converter is described as an example of the optical device according to the present invention.
  • an optical device is configured by bonding and fixing an optical element to a predetermined position on a substrate with an adhesive material, so that the optical element can be disposed close to and fixed on the substrate. This makes it easier to reduce the size of the device.

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Abstract

光学装置は、基板５と、この基板５上に取り付けられるレンズＬｓとから構成される。基板５の上にＵＶ接着剤５２によりホルダー５１が接合され、ホルダー５１の上にＵＶ接着剤５３によりレンズＬｓが接合固定される。このとき、調整治具５５のアーム５６の先端に取り付けられた把持具５７によりレンズＬｓを把持して位置調整がなされた後、ＵＶ接着剤５３に紫外光が照射されてこれが硬化され、所望位置にレンズＬｓが接着固定される。これにより、光学素子を近接配置して基板上に固定することが容易となり、装置の小型コンパクト化を容易に図ることができる。

Description

糸田 光学装置およびその組立方法
技術分野
本発明は、 基板 （ベース） 上の所定位置に光学素子を固定して構成され る光学装置およびこの光学装置を組み立てる方法に関する。 背景技術
レーザー、 測定機器等、 様々な光学装置は基板上にレンズ等の光学素子 を位置決めして取り付けて構成されるが、 基板上に光学素子を取り付ける ときに正確な位置決めが要求される。 このため、 基板上に光学素子が位置 決め調整可能に取り付けられており、 その一例を図 1 5に示している。 こ の例では、 金属基板 1 0 0の上にネジ 1 0 2により固定ホルダー 1 0 1が 固定されており、 この固定ホルダー 1 0 1 に、 レンズ 1 1 0を保持したレ ンズホルダー 1 1 1の支柱部 1 1 2が嵌合して取り付けられ、 不図示のネ ジで嵌合状態を固定する。 固定ホルダー 1 0 1はネジ 1 0 2による締結を 緩めて水平方向の位置調整が可能であり、 レンズホルダー 1 1 1は支柱部 1 1 2の嵌合位置調整により垂直方向の位置調整が可能である。
また、 図 1 6に示すように、 金属基板 1 0 0の上に固定ホルダー 1 2 5 をハンダ 1 2 6により接合固定し、 この固定ホルダー 1 2 5の上にレンズ 1 2 0 (正確にはレンズ 1 2 0を保持する金属ホルダー） をハンダ 1 2 1 により接合固定する構成も従来から用いられている。
ところで、 レーザー、 測定機器等、 様々な光学装置は小型化が進んでお り、 基板上に取り付けられる光学素子も小型化し、 各素子が基板上に近接 して配設されているため、 上述のようにネジ 1 0 2により固定ホルダー 1 0 1を基板上に固定し、 固定ホルダー 1 0 1にレンズ 1 1 0を保持したレ ンズホルダー 1 1 1を取り付けるといった構成では、 これらホルダー、 ネ ジが邪魔して光学素子を近接配置することが難しく、 装置の小型化が阻害 されるという問題がある。 また、 図 1 6に示すように、 ハンダ付けにより ホルダーおよび光学素子を接合固定する場合、 各光学素子が近接すると、 ハンダを溶かすためのハンダごてを挿入できず、 光学素子を近接配置する ことが難しく、 装置の小型化が阻害されるという問題がある。
なお、 このように基板上に配設される光学素子としては例えば波長変換 結晶があるが、 このような光学素子の中にはその性能を維持するために温 度管理 （所望温度に加熱する管理等） が必要な素子がある。 このため、 基 板上に温度管理されて高温となつた光学素子と常温のままの光学素子とが 配設され、 基板内に温度差が発生し、 この温度差による基板の膨張量の相 違から光学素子の配設位置ずれが生ずるという問題がある。 発明の開示
本発明はこのような問題に鑑みたもので、 基板上に光学素子を近接配置 して光学装置を構成するときに、 温度管理の有無により光学素子毎の温度 が相違するときに、 この温度差による基板に対する影響を抑え、 基板上の 光学素子の配設位置ずれを抑えることができるような構成の光学装置およ びその組立方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、 基板上に複数の光学素子を近接配置して固定することが 容易で、 小型コンパク ト化が図れるような構成の光学装置およびその組立 方法を提供することを目的とする。
このような目的達成のため、 本発明に係る光学装置は、 基板 （ベース） と、 この基板上に接着材料により接着固定された複数の光学素子からなる 光学系と、 前記複数の光学素子のうち、 所望の光学素子の温度管理を行う 温度管理装置とからなり、 基板が、 熱膨張係数が 1 0 -6〜 1 0 -9mZKであ る材料から作られる。 このように基板を熱膨張係数が 1 0 ·6~ 1 0 -9m/K である材料から作ることにより、 所望の光学素子の温度管理を行ってもこ の温度管理の影響を受けて基板が膨張、 収縮することがほとんど無く、 基 板上の光学素子の位置を正確に保持できる。
この場合、 前記複数の光学素子が、 温度管理装置により温度管理される 光学素子と温度管理されない光学素子とからなり、 温度管理される光学素 子と温度管理されない光学素子とを混在して基板上に配設して光学装置を 構成することができる。
また、 前記複数の光学素子のうち、 少なくとも一つの光学素子が温度管 理装置により温度管理されて基板の面内に温度勾配が生じるような光学装 置でも問題なく用いることができる。
なお、 温度管理装置は所望の光学素子を所定高温に加熱する熱源を有す る。
上記熱膨張係数が 1 0 -s〜 l 0—9mZKである材料として、 ガラス材料を 用いるのが好ましい。 ·
上記基板の表裏両面にそれぞれ光学素子が配設して光学装置を構成する ことができる。
基板が光透過性の材料から構成され、 基板の表裏両面の少なく とも一方 の面に第 1光路偏向素子が配設され、 前記一方の面に配設された光学素子 を通過する光を第 1光路偏向素子により偏向させて基板を通過させ、 基板 の他方の面に配設された光学素子に入射させるように構成されても良い。 前記第 1光路偏向素子は光を基板の一方の面に対して垂直に入射して基 板を通過させるように偏向させ、 基板の他方の面に配設された第 2光路偏 向素子により基板を通過した光を偏向させて前記他方の面に配設された光 学素子に入射させるよ'うに構成されても良い。 '
また、 前記第 1光路偏向素子は光を基板の一方の面に対して斜めに入射 して基板を通過させるように偏向させ、 基板のプリズム機能によりこの光 を波長に対応して複数の光に分割して基板の反対側の面に出射させ、 基板 を通過して分割した光を前記他方の面に配設された第 2光路偏向素子によ りそれぞれ偏向させて前記他方の面に配設された光学素子に入射させるよ うに構成されても良い。
基板を構成する材料が基板を通過する光に対して所望のフィルター特性 を有するようにしても良い。
基板が石英ガラスから構成されるのが好ましい。
基板上にホルダを接着材料により接着固定し、 ホルダ上に光学素子を接 着固定するのが好ましい。
このとき、 ホルダが石英ガラスから構成されるのが好ましい。
前記接着材料が紫外線硬化型接着剤から構成されるのが好ましい。
前記光学素子が接着固定された基板の上に、 この光学素子を囲んで石英 ガラス製のカバー部材を取り付け、 光学素子を基板とカバー部材により囲 まれた密閉空間内に配設することができる。
一方、 本発明に係る光学装置の組立方法においては、 熱膨張係数が 1 0 —6〜 1 0—9m/Kである材料製の基板上の所定位置に、 温度管理装置により 温度管理される光学素子を含む複数の光学素子を位置決めして接着材料に より接着固定して光学系を形成する。
なお、 熱膨張係数が 1 0—e〜 l 0—9mZ Kである材料としてはガラス材料 を用いるのが好ましい。
このとき、 位置調整治具により光学素子を支持して光学素子を基板上の 所定位置に位置決めし、 このように位置決めした状態で接着材料により光 学素子を基板上に接着固定するのが好ましい。
基板上にホルダを接着材料により接着固定し、 ホルダ上に光学素子を接 着固定するようにしても良い。 接着材料として紫外線硬化型接着剤を用いることができる。
基板が石英ガラスからなり、 基板を通して紫外光を照射して紫外線硬化 型接着剤を硬化させても良い。
光学素子が接着固定された基板の上に、 光学素子を囲んで石英ガラス製 のカバー部材を取り付け、 光学素子を基板とカバー部材により囲まれた密 閉空間内に配設しても良い。
この場合において、 光学素子が紫外線硬化型接着剤により接着固定され る場合に、 カバー部材を通して紫外光を照射して紫外線硬化型接着剤を硬 化させることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1実施形態に係る波長変換装置の構成を示す概略図 である。
図 2は、 上記波長変換装置において基板上へ光学素子 （レンズ） を取り 付ける方法を説明する側面図である。
図 3は、 上記波長変換装置において基板上へ光学素子 （レンズ） を取り 付ける第 2の方法を説明する側面図である。
図 4は、 上記波長変換装置において基板上へ光学素子 （レンズ） を取り 付ける第 3の方法を説明する側面図である。
図 5は、 上記波長変換装置において基板上へ光学素子 （波長変換結晶） を取り付ける第 4の方法を説明する側面図である。
図 6は、 上記波長変換装置において基板上へ光学素子 （波長変換結晶） を取り付ける第 5の方法を説明する側面図である。
図 7は、 本発明の第 2実施形態に係る波長変換装置の構成を示す概略図 である。
図 8は、 本発明の第 3実施形態に係る波長変換装置の構成を示す概略図 である。
図 9は、 本発明の第 4実施形態に係る波長変換装置の構成を示す概略図 である。
図 1 0は、 本発明の第 5実施形態に係る波長変換装置の構成を示す概略 図である。
図 1 1は、 本発明の第 6実施形態に係る波長変換装置の構成を基板を構 成部品に分解した状態で示す斜視図である。
図 1 2は、 上記第 6実施形態に係る波長変換装置の構成を基板を組み立 てた状態で示す斜視図である。
図 1 3は、 本発明の第 7実施形態に係る波長変換装置の構成を、 その一 部を取り出して示す側面概略図である。
図 1 4は、 本発明の第 7実施形態に係る波長変換装置の構成を、 その一 部を取り出して示す側面概略図である。
図 1 5は、 従来の光学素子の取り付け例を示す正面図である。
図 1 6は、 従来の光学素子の別の取り付け例を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。 本 発明は基板に光学素子を固定保持する構成に大きな特徴を有するが、 この ようにして固定保持された複数の光学素子により構成される光学装置の全 体構成について、 波長変換装置を例にして説明する。 第 1実施形態
波長変換装置の第 1実施例を図 1に示しており、 この装置は、 光源 1か らの基本波 （波長 I 5 5 0 n m付近） の入射光 L iの波長変換を行って、 その 8倍波 （波長 1 9 0 n m付近） の出射光 L oを作成する。 光源 1は基 本波の光を出射する DF Bレーザーとこの光を増幅するファイバーアンプ とからなり、 ファイバーアンプにより増幅された基本波の光 L i を波長変 化装置に入射する。 なお、 このようなレーザーおよびファイバーアンプに ついては、 本出願人の出願による特開 20 00— 200 7 47号に開示さ れている。
波長変換装置は、 基板 5の上に図 1に示すように多数の光学素子を配設 して構成されており、 各光学素子の配置および役割について、 入射された 光の移動経路に沿って以下に説明する。 なお、 基板 5は通常の金属よりも 熱膨張率の小さな材料 （熱膨張係数 1 0·6〜 1 0·9ιηΖΚの材料）、 例えば ガラス材料、 セラミック、 特殊金属 （主要成分 N i , F e , C o) 等から 作り、 周囲の温度変化に対する基板の熱膨張を抑え、 基板 5の上に配置さ れた各光学素子の位置変化を非常に小さく抑えている。 また、 後述するよ うに、 紫外光や、 レーザ光を基板 5を通過させて照射できるように、 石英 ガラスから基板 5を作るのが好ましい。
上述のように光源 1から波長変換装置内に入射された基本波の入射光 L iは、 まず、 ダイクロイツクミラー 1 1に入射してファイバーアンプでの 増幅に用いられたポンプ光を反射させ、基本波の信号光のみを通過させる。 ダイクロイツクミラー 1 1を通過した信号光は波長板 1 2 , 1 3を通過し て所望の偏光状態にされ、 レンズ 1 4およびミラー 1 5を介して第 1波長 変換結晶 3 1に入射する。 第 1波長変換結晶 3 1は L BO結晶から構成さ れ、 ここに入射した基本波の信号光の一部は 2倍波に変換される。 このた め、 第 1波長変換結晶 3 1からは変換されなかった基本波の信号光と 2倍 波の信号光とが出射し、 波長板 1 6およびレンズ 1 7を通って第 2波長変 換結晶 3 2に入射する。 なお、 波長板 1 6は基本波の偏光状態を 2倍波の 偏光状態に合わせるためのものである。
第 2波長変換結晶 3 2は LBO結晶から構成され、 ここに入射した基本 波と 2倍波の信号光の一部が 3倍波に波長変換され、 第 2波長変換結晶 3 2からは基本波、 2倍波、 3倍波の信号光が出射する。 このように第 2波 長変換結晶 3 2から出射された信号光のうち、 2倍波および 3倍波の信号 光はダイクロイツクミラー 1 8により反射され、 基本波の信号光はダイク 口イツクミラー 1 8を透過して反射鏡 2 3により反射される。
ダイクロイツクミラー 1 8により反射された 2倍波および 3倍波の信号 光はレンズ 1 9を介して第 3波長変換結晶 3 3に入射する。 第 3波長変換 結晶 3 3は G d Y C O B結晶から構成され、 ここに入射した 2倍波の信号 光の一部が 4倍波の信号光に波長変換される。 そして、 4倍波および 3倍 波の信号光が第 3波長変換結晶 3 3から出射し、 このように出射した光は レンズ 2 0を介して第 4波長変換結晶 3 4に入射する。 第 4波長変換結晶 3 3は B B O結晶から構成され、 ここに入射した 3倍波および 4倍波の信 号光の一部が 7倍波に波長変換される。 第 4波長変換結晶 3 4を出射した 7倍波の信号光はレンズ 2 1， 2 2を介してダイクロイツクミラー 2 7に より反射される。
一方、 ダイクロイツクミラー 1 8を透過して反射鏡 2 3により反射され た基本波の信号光は、 レンズ 2 4 , 2 5を介して反射鏡 2 6により反射さ れ、 ダイクロイツクミラー 2 7を透過する。 このため、 上記のようにダイ クロイツクミラー 2 7により反射された 7倍波の信号光およびダイクロイ ックミラー 2 7を透過した基本波の信号光は同軸上に重なり、 第 5波長変 換結晶 3 5に入射する。 第 5波長変換結晶 3 5は C L B O結晶から構成さ れ、 基本波と 7倍波の信号光一部が 8倍波の信号光に波長変換される。 こ のため、 第 5波長変換結晶 3 5からは波長変換されなかった基本波の信号 光と 7倍波の信号光と 8倍波の信号光とが出射し、 これが反射鏡 2 8によ り反射されて出射信号光 L oと して装置外に出射される。
なお、 上記の構成の波長変換装置において、 反射鏡 2 8は出射光 L oの 出射方向を設定するためのもので波長変換に寄与するものではない。また、 装置内においてビーム整形等が必要なときには、 それに応じてレンズ等を 追加配設する必要がある。 また、 上記第 1〜第 5波長変換結晶 3 1〜3 5 を構成する結晶の種類は一例を示したものでしかなく、 その他にも第 1〜 第 3波長変換結晶 3 1， 3 2， 3 3 としては P P LN, P P L Τ, P P K PT等があり、 第 5波長変換結晶 3 5としては LBO， B BO等が考えら れる。 但し、 使用する結晶の種類に応じて波長板やレンズの変更が必要と なる。
また、 第 1及び第 2波長変換結晶 3 1， 3 2を上述のように L B O結晶 から構成する場合、 また第 3波長変換結晶 3 3に G d YCOB結晶から構 成する場合、 それぞれこれら結晶を所望の温度に設定して非臨界位相整合 とすることが望ましい。 C LBO結晶から構成される第 5波長変換結晶 3 5については、 その温度を摂氏 1 5 0度程度にして乾燥を保つのが好まし い。 なお、 B BO結晶からなる第 4波長変換結晶 34については臨界位相 整合であるため基本的には温度調整の必要はないが、 結晶周辺の温度の影 響がある場合 （この温度の影響により結晶内温度分布が不均一となるよう な場合） には、 この B B O結晶も温度調整することにより結晶全体の温度 が安定し、 波長変換された光のパワー変動を抑制することができる。
このため、 図示しないが、 上記のように温度管理 （所望温度に加熱する 管理） を必要とされる光学素子 （波長変換結晶） に対応して温度管理機器 もしくは加熱機器が設けられている。 このようにして必要な波長変換結晶 のみを温度管理もしくは加熱管理した場合、 残りの光学素子は常温のまま であるため、 基板 5の表面温度分布が不均一となり温度勾配が生じる。 と ころが、 上述のように基板 5は熱膨張率の小さなガラス材料から作られて いるので、 温度勾配があっても基板 5の熱膨張量は極く小さく、 基板 5の 上に配置された各光学素子の位置変化は非常に小さい。 光学素子の組立方法
以上のように波長変換装置は石英ガラスからなる基板 5の上に、レンズ、 ミラー、 波長板、 波長変換結晶等のような光学素子を所定位置に位置決め 配設して組み立てられるが、 基板 5に各光学素子を位置決めして取り付け る方法について、 以下に説明する。 なお以下においては、 光学素子を代表 してレンズ L sを基板 5の上に位置決めして取り付ける方法について説明 する。
まず、 図 2に第 1の取り付け方法を示しており、 基板 5に大まかな高さ を合わせるためのホルダー 5 1を接着剤 5 2により接合し、 このホルダー 5 1の上にレンズ L sを紫外線硬化型接着剤 5 3 (以下、 U V接着剤と称 する） により接合固定している。 但し、 ホルダー 5 1は大まかな高さを合 わせるだけであり、 ホルダー 5 1の上にレンズ L sを接着するときに正確 な位置調整 （微調整） が必要である。 このため、 基板 5の外側に調整治具 5 5を配置し、 この調整治具 5 5のアーム 5 6の先端に取り付けられた把 持具 5 7によりレンズ L sを把持してレンズ L sの位置調整が行われる。 調整治具 6 6は図示しない X Y Zステージに載置され、 把持具 5 7を X Y Z方向に移動する調整を行ってレンズ L s の位置調整を行う。 この位置調 整が完了した時点で U V接着剤 5 3に紫外光を照射してこれを硬化し、 レ ンズ L sを所定位置に正確に位置決めして取り付け、 この後、 調整治具 5 5を取り外してレンズ L sの取り付けが完了する。 なお、 このとき、 U V 接着剤 5 3に対する紫外光の照射を石英ガラス製の基板 5を通して行うこ ともでき、 非常に便利である。 また、 基板 5へのホルダー 5 1の接着も U V接着剤により行っても良い。
図 3に第 2の取り付け方法を示しており、 ホルダー 5 1による高さ調整 が不要なときには、 図 3に示すように、 基板 5の上面に U V接着剤 5 4に よりレンズ L sを位置決めして接合することも可能である。 なお、 このと きにも図 2に示すような位置調整治具 5 5を用いてレンズ L sの位置調整 が行われる。
図 4に第 3の取り付け方法を示しており、 この場合には、 基板 5の上に 第 1ホルダー 6 1を U V接着剤 6 4により接着し、 第 1ホルダー 6 1の上 に中空円筒状の第 2ホルダー 6 2を U V接着剤 6 5により接着している。 また、 レンズ L Sに円筒状の第 3ホルダー 6 3を U V接着剤 6 6により接 着し、 この第 3ホルダー 6 3を第 2ホルダー 6 2の中空円筒空間に嵌合さ せ、 U V接着剤 6 2 aで取り付けるようになつている。 これにより、 U V 接着剤の厚さによる高さ調整がなくなり、 U V接着剤 6 4， 6 5， 6 6の 温度変化に起因した厚さ変化の問題がほとんどなくなる。
以上の取り付け方法においては U V接着剤を用いてレンズおよびホルダ 一を固定する方法を用いているが、 U V接着剤は一旦硬化させると取り外 すことができず、 位置の再調整等が不可能である。 このため、 次に示す第 4および第 5の取り付け方法では、 U V接着剤に代えてハンダが用いられ る。
第 4の取り付け方法を図 5に示しており、 ここではホルダー 7 1により 保持された波長変換結晶 7 0を基板 5に取り付ける例を示している。 ホル ダー 7 1の脚部 7 2がハンダ 7 3により基板 5の表面に接合されており、 この場合にはハンダ 7 3を加熱することによりホルダー 7 1を基板 5から 取り外し、 位置の再調整等を行うことができる。 ハンダ 7 3を溶かす方法 としては、 ホルダー 7 1にヒーターを取り付けても良いし、 外部からレー ザ一光を照射してハンダ接合部を加熱しても良い。
第 5の取り付け方法を図 6に示しており、 ここでは基板 5に凹部 5 aが 形成され、 この凹部 5 a内においてハンダ 7 5によりホルダー 7 1の脚部 7 2を固定保持している。 なお、 ホルダー 7 1は波長変換結晶 7 0を保持 しており、 図 5と同一の構成である。 この場合には、 図 5の場合に比べて 脚部 7 2の高さ方向の調整範囲を広くすることができる。 第 2実施形態
図 7に第 2実施形態に係る波長変換装置を示しており、 この装置におい ては、 ガラス材料 （石英ガラス） 製の基板 5の上に図 1の装置と同一の光 学素子を配設した上で、 この基板 5の上面を囲って石英ガラス製の囲い 6 を取り付けている。 なお、 基板 5の上に配設される光学素子は図 1の第 1 実施形態に係る装置と全く同一であるため、 同一部品に同一番号を付して その説明は省略する。
石英ガラスは、 上述した基本波 （ 1 5 5 0 n m) カゝら 8倍波 （ 1 9 0 η m) の光までの全ての波長に対して透明であるため、 入射光 L iおよび出 射光 L oが通過する部分に開口を設ける必要がなく、 基板 5の上に配設し た光学素子全てを囲い 6により覆った内部空間内に密閉状態で配設するこ とができる。 このため、 光学素子の周囲環境温度、 湿度を適切に管理する ことができ、 例えば、 湿度に弱い波長変換結晶を乾燥雰囲気内に保持して その性能低下を防止できる。 この場合、 内部に除湿剤としてシリカゲルを 用いた場合、 基板 5および囲い 6が透明であるため、 シリ力ゲルの寿命を 外部から簡単に目視判断できる。 また、 ケミカルクリーニング現象 （紫外 光を受けてガラス表面が曇る現象で、 有機物の存在が原因と考えられる） の発生を抑えるため、 各光学素子を外気と遮断して有機物の侵入を阻止し たり、 内部空間を窒素パージすることも可能である。
また、 囲い 6における入射光 L iおよび出射光 L oが通過する部分に A Rコーティングを施して、 任意の波長に対して高い透過率となるような設 定が可能である。 さらに、 この装置において、 各波長変換結晶により変換 された波長をモエタ一する機構を付加した場合でも、 このモニター光を囲 いの外部に簡単に取り出すことができる。
この実施形態においても、 温度管理 （所望温度に加熱する管理） を必要 とされる光学素子 （波長変換結晶） に対応して温度管理機器もしくは加熱 機器を設けて温度管理もしくは加熱管理しても良い。 この場合、 残りの光 学素子は常温のままであるため、 基板 5の表面温度分布が不均一となり温 度勾配が生じるが、 基板 5は熱膨張率の小さなガラス材料から作られてい るので、 温度勾配があっても基板 5の熱膨張量は極く小さく、 基板 5の上 に配置された各光学素子の位置変化は非常に小さい。 第 3実施形態
第 3の実施形態を図 8に示している。 この装置においても、 ガラス材料 (石英ガラス） 製の基板 5の上に図 1の装置と同一の光学素子を配設した 上で、 この基板 5の上面を図示のように覆って石英ガラス製の囲い 7を取 り付けている。 なお、 基板 5の上に配設される光学素子は図 1の第 1実施 形態に係る装置と全く同一であるため、 同一部品に同一番号を付してその 説明は省略する。
この波長変換装置において、 上述のケミカルクリ一二ング現象は波長の 短い紫外光となる信号光を受ける光学素子について発生する。 このため、 近赤外領域の光でありケミカルクリ一ユング現象がほぼ問題となることが ない光源 1からの入射光 L i を受けるダイクロイツクミラー 1 1および波 長板 1 2， 1 3は囲い 7の外側に配設し、 残りの光学素子を囲い 7により 覆って配設している。 そして、 これらダイクロイツクミラー 1 1および波 長板 1 2 , 1 3を通過した入射光 L iは囲い 7における傾斜部 7 aを通過 して囲い 7の内部空間内に入るが、 この傾斜部 7 aは光軸に対する傾き角 が基本波に対してブリュースター角となるように設定されており、 基本波 の信号光を高透過率で内部空間内に入射させることができる。 また、 この W
傾斜部 7 aの外面において反射された基本波をモニターすれば、 基本波の 偏光状態を知ることができる。
また、 波長変換装置により波長変換され、 反射鏡 2 8により反射されて 出射される出射信号光 L oは、 囲い 7に形成されたプリズム部 7 bを透過 して外部に出射されるようになつている。 このプリズム部 7 bにおけるプ リズム作用により、 出射信号光 L oが波長に対応して異なる屈折角で出射 され、 基本波、 7倍波および 8倍波の混じった出射信号光 L oから 8倍波 を分離することができるようになつている。 またこのとき、 プリズム部 7 bの傾き角を 8倍波に対してブリユースター角となるように設定すれば、 8倍波を高い透過率で出射させることが可能である。
なお、 この場合にも、 囲い 7により覆った内部空間内に配設された光学 素子の周囲環境温度、 湿度を適切に管理することができる。 例えば、 湿度 に弱い波長変換結晶を乾燥雰囲気内に保持してその性能低下を防止でき、 このため、 内部にシリカゲルを用いた場合、 基板 5および囲い 7が透明で あるため、 シリカゲルの寿命を外部から簡単に目視判断できる。 また、 ケ ミカルクリ一二ング現象の発生を抑えるため、 内部空間を窒素パージして も良い。
なお、 上記の構成において、 例えば、 囲い 7により覆った内部空間内に 温度管理もしくは加熱管理が必要な光学素子を配設し、 囲い 7の内部の温 度管理を行った場合、 囲い 7の外側は常温のままであるため、 基板 5の表 面温度分布が不均一となり温度勾配が生じる。 ところが、 基板 5は熱膨張 率の小さなガラス材料から作られているので、 このような温度勾配があつ ても基板 5の熱膨張量は極く小さく、 基板 5の上に配置された各光学素子 の位置変化は非常に小さい。 第 4実施形態 第 4の実施形態を図 9に示している。 この装置においても、 ガラス材料 (石英ガラス） 製の基板 5の上に図 1の装置と同一の光学素子を配設した 上で、 この基板 5の上面を図示のように覆って石英ガラス製の囲い 8を取 り付けている。 この囲い 8は外周側面を覆う外周部 8 aと内部空間を二分 割する仕切壁 8 bとを有して構成され、 基板 5と囲い 8により囲まれた密 閉空間を仕切壁 8 bにより仕切って、 第 1および第 2密閉ルーム R 1 , R 2を形成している。 なお、 基板 5の上に配設される光学素子は図 1の第 1 実施形態に係る装置と全く同一であるため、 同一部品に同一番号を付して その説明は省略する。
この波長変換装置において、 紫外光領域の光となる 7倍波、 8倍波の信 号光が通る光学素子を第 2ルーム R 2内に配設するとともにこの第 2ルー ム R 2内を窒素パージして上述のケミカルクリ一ユング現象の発生を抑え ている。 また、 第 1及び第 2ルーム R l， R 2内ともに、 内部に配設され た光学素子の周囲環境温度、湿度をそれぞれ適切に管理することができる。 例えば、 湿度に弱い波長変換結晶を乾燥雰囲気内に保持してその性能低下 を防止でき、 上記と同様に、 内部にシリカゲルを用いた場合、 基板 5およ び囲い 8が透明であるため、 シリ力ゲルの寿命を外部から簡単に目視判断 できる。
なお、 上記の構成において、 例えば、 第 1及び第 2ルーム R l , R 2内 をそれぞれ内部に配設される光学素子に応じて所望温度とするような管理 を行うと、 基板 5の表面温度分布が不均一となり温度勾配が生じる。 とこ ろが、 上述のように基板 5は熱膨張率の小さなガラス材料から作られてい るので、 このような温度勾配があっても基板 5の熱膨張量は極く小さく、 基板 5の上に配置された各光学素子の位置変化は非常に小さい。 第 5実施形態 第 5の実施形態を図 1 0に示している。 この装置においても、 ガラス材 料 （石英ガラス） 製の基板 5の上に図 1の装置と同一の光学素子を配設し ている。 なお、 図示しないが、 上記実施形態と同様に基板 5の上に囲いを 設けるのが好ましい。 基板 5の上に配設される光学素子は第 1及び第 2波 長変換結晶を除いて同一であるため、 同一部品に同一番号を付してその説 明は省略する。
この装置では、 第 1及び第 2波長変換結晶 3 1 ' , 3 2 ' を、 L B O結 晶に代えて P P L N , P P K T P , P P L T等の Q P M素子を用いて構成 している。 この Q P M素子は任意の温度で非臨界位相整合することができ るため、基板 5の上に配設した第 1から第 5波長変換結晶 3 1 , 3 2 ' ， 3 3 , 3 4， 3 5を全て同じ温度に調整でき、 その温度管理のための配線 本数や消費電力を低減することができる。
この装置では、 温度コントローラ付き熱源 8 0からの熱をヒートパイプ 8 1により全ての結晶に伝熱してこれら結晶の温度管理を行う。 このよう に、 この温度管理は、 温度設定が必要な波長変換結晶に対してそこに温度 センサーを設置して温度調整を行うことにより可能である。 また、 全ての 波長変換結晶に温度設定が不要であるときには、 任意の位置に温度センサ 一を設置し、 潮解性回避や光損傷対策等、 使用する結晶に応じた温度管理 を行えばよい。
このようにヒートパイプ 8 1を用いて各波長変換結晶の温度管理を行つ た場合、 他の光学素子は常温となるため、 基板 5の表面温度分布が不均一 となり温度勾配が生じる。 ところが、 上述のように基板 5は熱膨張率の小 さなガラス材料から作られているので、 このような温度勾配があっても基 板 5の熱膨張量は極く小さく、 基板 5の上に配置された各光学素子の位置 変化は非常に小さい。 第 6実施形態
第 6の実施形態を図 1 1および図 1 2に示している。 この装置において はガラス材料 （石英ガラス） 製の基板 5 ' を、 温度コントローラ付き熱源 板 8 5 と、 この熱源板 8 5を上下から挟持する上および下基板板 8 6 , 8 7とから構成する。 熱源板 8 5の上に、 温度管理が必要な第 1〜第 5波長 変換結晶 3 1〜 3 5が配設されている。 上基板板 8 6には第 1〜第 5波長 変換結晶 3 1〜 3 5が挿通するように開口 8 6 a〜 8 6 eが形成されてお り、 上基板板 8 6が熱源板 8 5を覆って取り付けられたときに第 1〜第 5 波長変換結晶 3 1〜3 5が開口 8 6 a〜8 6 eを通って図 1 2に示すよう に上面に突出する。 そして、 この上基板板 8 6の上に他の光学素子が、 例 えば図 1に示すように配設される。
熱源板 8 5は温度コントローラにより設定される温度に保たれており、 この上に設置された第 1〜第 5波長変換結晶 3 1〜 3 5の全てがこのよう に設定される温度になる。 このコントローラ付き熱源板 8 5は、 ヒーター 等からなる熱源と白金抵抗 Zサーミスタ等の温度センサが取り付けられ、 アルミニウム、銅、 （一部の） セラミックス等の熱伝導率が大きい材料から 作られる。 光学素子が設置される上基板板 8 6はガラスを用いれば U V硬 化樹脂による接着固定が可能である。 また、 ガラスは熱伝導率が小さいた め、 熱源板 8 5からの熱が上基板板 8 6の上に設置した光学部品にあまり 伝わらないようにできる。 また、 使用する光学素子全てが同一高温にして も問題がないときには、 上基板板 8 6を省略して熱源板 8 5の上に全ての 光学素子を設置しても良い。
このように熱源板 8 5を用いて各波長変換結晶の温度管理を行った場合、 他の光学素子は常温となるため、 基板 5の表面温度分布が不均一となり温 度勾配が生じる。 ところが、 上述のように基板 5は熱膨張率の小さなガラ ス材料から作られているので、 このような温度勾配があっても基板 5の熱 膨張量は極く小さく、 基板 5の上に配置された各光学素子の位置変化は非 常に小さい。 第 7実施形態
第 7の実施形態を図 1 3に示している。 上述の実施形態においては波長 変換装置を具体的に例示して説明したが、 ここでは波長変換装置の一部を 取り出して示している。 この光学装置は、光透過性を有するガラス材料（例 えば、石英ガラス）から作られた平板状の基板 1 5 0を有し、その上面（表 面） 1 5 0 aおよび下面 （裏面） 1 5 0 bに図示のように複数の光学素子 が配設されている。 まず、 上面 1 5 0 aには、 この上面 1 5 0 a と平行な 入射光 L i の光軸に沿って、 第 1 レンズ 1 5 1、 波長変換素子 1 5 2、 第 2 レンズ 1 5 3および第 1反射鏡 1 5 4が配設され、 下面 1 5 0 bには、 基板 1 5 0を挟んで上下に対向する第 2反射鏡 1 5 5および第 3 レンズ 1 5 6が配設されている。
なお、 第 1〜第 3レンズ 1 5 1， 1 5 3 , 1 5 6はそれぞれホルダー 1 5 1 a , 1 5 3 a , 1 5 6 aを介して基板 1 5 0の上に取り付けられ、 波 長変換素子 1 5 2はホルダー 1 5 2 aを介して基板 1 5 0の上に取り付け られている。これらホルダーを介したレンズおよび波長変換素子の取付は、 上述した光学素子の組立方法を用いて行われる。
上記の構成の光学装置において、 基板 1 5 0の上面 1 5 0 aに平行な第 1波長の入射光 L iは、 第 1 レンズ 1 5 1を通って波長変換素子 1 5 2に 入射し、 その一部の光が第 2波長の光に波長変換される。 このため、 波長 変換素子 1 5 2からは第 1および第 2の波長の光が出射し、 第 2 レンズ 1 5 3を通った後に第 1反射鏡 1 5 4の反射面 1 5 4 aに当たって下方に反 射される。 反射面 1 5 4 aは基板 1 5 0の上面 1 5 0 aに対して 4 5度傾 いており、 反射面 1 5 4 aにより反射された光は基板 1 5 0に垂直に入射 する。 基板 1 5 0は光透過性を有するため、 この光は基板 1 5 0を通過し て第 2反射鏡 1 5 5の反射面 1 5 5 aに当たって反射される。 この反射面 1 5 5 aは基板下面 1 5 0 bに対して 4 5度傾いており、 反射面 1 5 5 a に当たって反射された光は下面 1 5 0 bに平行に延び、 第 3レンズ 1 5 6 を通って出射信号光 L oとなる。 ここで、 反射面 1 5 4 aにより反射され た光を基板 1 5 0に垂直に入射させるのは、 この光が第 1および第 2の波 長の光を有した光であり、 垂直に入射させて二つの波長の光を分光させな いためである。 なお、 二つの波長の光を分光させても良い場合にはこの光 を基板 1 5 0に斜めに入射させても良い。
このように第 7実施形態の装置では、 基板 1 5 0の上下両面に光学素子 を配設し、 互いに対向する反射鏡 1 5 4 , 1 5 5を用いて光を反射させて 基板 1 5 0を透過させ、 上下両面間での光信号をやり取りするように構成 しているので、 基板の上下両面に配設した光学素子を有機的に連結して光 学装置を構成することができる。 このため、基板の上下両面を有効利用し、 光学装置を小型、 コンパク トに構成することができる。 なお、 図 1 3にお いては、 上下に対向する一対の反射鏡 1 5 4 , 1 5 5により光が基板 1 5 0を一度だけ透過する例を示しているが、 必要に応じて複数の反射鏡対を 設け、 複数回反射させる構成としても良い。 また、 基板 1 5 0の材料を適 宜選定することにより、 この材料の光透過特性に応じた波長フィルターと しての機能を持たせることもできる。 なお、 反射鏡に代えて他の光路偏向 素子、 例えば、 プリズムを用いても良い。 第 8実施形態
第 8の実施形態を図 1 4に示している。 この実施形態においても第 7実 施形態と同様に、 波長変換装置の一部を取り出して示している。 この光学 装置は、 光透過性を有するガラス材料 （例えば、 石英ガラス） から作られ た平板状の基板 1 6 0を有し、 その上面 1 6 0 aおよび下面 1 6 0 bに図 示のように複数の光学素子が配設されている。 まず、 上面 1 6 0 aには、 この上面 1 6 0 a と平行な入射光 L i の光軸に沿って、第 1 レンズ 1 6 1、 波長変換素子 1 6 2および第 1反射鏡 1 6 3が配設され、 下面 1 6 0 bに は、 基板 1 6 0を挟んで斜めに対向する第 2および第 3反射鏡 1 6 5， 1 6 6が配設されている。 なお、 第 1 レンズ 1 6 1および波長変換素子 1 6 2はホルダー 1 6 1 a， 1 6 2 aを介して基板 1 6 0の上に取り付けられ ているが、 この取付は、 上述した光学素子の組立方法を用いて行われる。 上記の構成の光学装置において、 第 1波長の入射光 L iは第 1 レンズ 1 6 1を通って波長変換素子 1 6 2に入射し、 その一部の光が第 2波長の光 に波長変換される。 このため、 波長変換素子 1 6 2からは第 1および第 2 の波長の光が出射し、 第 1反射鏡 1 6 3の反射面 1 6 3 aに当たって斜め 下方に反射される。 反射面 1 6 3 aは基板 1 6 0の上面 1 6 0 aに対して 図示のように傾いており、 反射面 1 6 3 aにより反射された光は基板 1 6 0に斜めに入射する。 このように斜めに入射した光は、 基板 1 6 0のプリ ズム機能により、 第 1の波長の光と第 2の光の波長に分かれて基板 1 6 0 の下面 1 6 0 bから出射される。
基板 1 6 0の下面には上記第 2および第 3反射鏡 1 6 5 , 1 6 6力 そ の反射面 1 6 5 a， 1 6 6 aが上記のようにプリズム機能により分けられ た第 1および第 2の波長に光にそれぞれ対向する位置となるように、 配設 されている。 このため、 第 1および第 2の波長の光はそれぞれ反射面 1 6 5 a , 1 6 6 aにより反射され、 第 1および第 2の出射信号光 L o ( 1 ) および L o ( 2) として出射される。
このように本実施形態の装置では、 基板 1 6 0に対して光を斜入射させ ることにより、 波長変換後の光を波長に応じて分割することができ、 それ ぞれ所望の光学素子に分けて入射させることが可能となる。 なお、 基板 1 6 0を一度透過させるだけでは、 第 1および第 2波長の光の分離距離が小 さいときには、 複数回繰り返して基板 1 6 0を透過させることによりこの 分離距離を大きくすることができる。
また、 第 8実施形態の装置では、 第 7実施形態と同様に、 基板 1 6 0の 上下両面に光学素子を配設し、 反射鏡 1 6 3， 1 6 5 , 1 6 6を用いて上 下両面間での光信号をやり取りするように構成しているので、 基板の上下 両面を有効利用し、光学装置を小型、 コンパク トに構成することができる。 また、 基板 1 6 0の材料を適宜選定することにより、 この材料の光透過特 性に応じた波長フィルターとしての機能を持たせることもできる。 なお、 反射鏡に代えて他の光路偏向素子、 例えば、 プリズムを用いても良い。 以上の実施形態 （第 1〜第 8実施形態） においては、 本発明に係る光学 装置と して波長変換装置を例示して説明したが、 本発明の光学装置はこれ に限られるものではなく、 種々の光学装置に適用できる。 以上説明したように、 本発明によれば、 光学素子を基板上の所定位置に 接着材料により接着固定して光学装置が構成されため、 光学素子を近接配 置して基板上に固定することが容易となり、 装置の小型コンパク ト化を容 易に図ることができる。

Claims

言青 求 の 範 囲
1 . 基板と、
前記基板上に接着材料により接着固定された複数の光学素子からなる光学 系と、
前記複数の光学素子のうち、 所望の光学素子の温度管理を行う温度管理装 置とからなり、
前記基板が、 熱膨張係数が 1 0—6〜1 0—9m/Kである材料から作られるこ とを特徴とする光学装置。
2 . 前記複数の光学素子が、 前記温度管理装置により温度管理される光学素子 と温度管理されない光学素子とからなり、
前記温度管理される光学素子と前記温度管理されない光学素子とが混在し て前記基板上に配設されることを特徴とする請求項 1に記載の光学装置。
3 . 前記複数の光学素子のうち、 少なくとも一つの光学素子が前記温度管理装 置により温度管理されて前記基板の面内に温度勾配が生じることを特徴と する請求項 1に記載の光学装置。 4 . 前記温度管理装置は前記所望の光学素子を所定高温に加熱する熱源を有す ることを特徴とする請求項 1〜 3のいずれかに記載の光学装置。
5 .前記材料がガラス材料であることを特徴とする請求項 4に記載の光学装置。 6 . 前記基板の表裏両面にそれそれ前記光学素子が配設されていることを特徴 とする請求項 5に記載の光学装置。
. 前記基板が光透過性の材料から構成され、 前記基板の表裏両面の少なくと も一方の面に第 1光路偏向素子が配設され、 前記一方の面に配設された光学 素子を通過する光を前記第 1光路偏向素子により偏向させて前記基板を通 過させ、前記基板の他方の面に配設された前記光学素子に入射させるように 構成されていることを特徴とする請求項 6に記載の光学装置。 . 前記第 1光路偏向素子は前記光を前記基板の一方の面に対して垂直に入射 して前記基板を通過させるように偏向させ、 前記基板の他方の面に配設され た第 2光路偏向素子により前記基板を通過した光を偏向させて前記他方の 面に配設された前記光学素子に入射させるように構成されることを特徴と する請求項 7に記載の光学装置。 . 前記第 1光路偏向素子は前記光を前記基板の一方の面に対して斜めに入射 して前記基板を通過させるように偏向させ、 前記基板のプリズム機能により 前記光を波長に対応して複数の光に分割して前記基板の反対側の面に出射 させ、 前記基板を通過して分割した光を前記他方の面に配設された前記第 2 光路偏向素子によりそれそれ偏向させて前記他方の面に配設された前記光 学素子に入射させるように構成されることを特徴とする請求項 7に記載の 光学装置。 0 . 前記基板を構成する材料が前記基板を通過する光に対して所望のフィル 夕一特性を有することを特徴とする請求項 7〜 9のいずれかに記載の光学
1 . 前記基板が石英ガラスからなることを特徴とする請求項 1〜1 0のいず れかに記載の光学装置。
12. 前記基板上にホルダを接着材料により接着固定し、 前記ホルダ上に前記 光学素子を接着固定したことを特徴とする請求項 1〜 11のいずれかに記 載の光学装置。
13. 前記ホルダが石英ガラスからなることを特徴とする請求項 12に記載の 光学装置。 14. 前記接着材料が紫外線硬化型接着剤からなることを特徴とする請求項 1 〜13のいずれかに記載の光学装置。
15. 前記光学素子が接着固定された前記基板の上に、 前記光学素子を囲んで 石英ガラス製のカバー部材を取り付け、 前記光学素子を前記基板と前記カバ —部材により囲まれた密閉空間内に配設したことを特徴とする請求項 1〜 14のいずれかに記載の光学装置。
16.熱膨張係数が 10·6〜1 9 m/Kである材料製の基板上の所定位置に、 温度管理装置により温度管理される光学素子を含む複数の光学素子を位置 決めして接着材料により接着固定して光学系を形成することを特徴とする 光学装置の組立方法。
17. 前記材料がガラス材料であることを特徴とする請求項 16に記載の光学 装置の組立方法。
18. 位置調整治具により前記光学素子を支持して前記光学素子を前記基板上 の前記所定位置に位置決めし、 このように位置決めした状態で前記接着材料 により前記光学素子を前記基板上に接着固定することを特徴とする請求項
1 6又は 1 7に記載の光学装置の組立方法。 1 9 . 前記基板上にホルダを接着材料により接着固定し、 前記ホルダ上に前記 光学素子を接着固定することを特徴とする請求項 1 6〜 1 8のいずれかに 記載の光学装置の組立方法。
2 0 . 前記接着材料が紫外線硬化型接着剤からなることを特徴とする請求項 1 6〜 1 9のいずれかに記載の光学装置の組立方法。
2 1 . 前記基板が石英ガラスからなり、 前記基板を通して紫外光を照射して前 記紫外線硬化型接着剤を硬化させることを特徴とする請求項 2 0に記載の 組立方法。
2 2 . 前記光学素子が接着固定された前記基板の上に、 前記光学素子を囲んで 石英ガラス製のカバ一部材を取り付け、 前記光学素子を前記基板と前記カバ 一部材により囲まれた密閉空間内に配設したことを特徴とする請求項 1 6 〜 1 9のいずれかに記載の組立方法。
2 3 . 前記光学素子が接着固定された前記 ¾板の上に、 前記光学素子を囲んで 石英ガラス製のカバー部材を取り付け、 前記光学素子を前記基板と前記カバ —部材により囲まれた密閉空間内に配設し、
前記力ノ 一部材を通して紫外光を照射して前記紫外線硬化型接着剤を硬化 させることを特徴とする請求項 2 0もしくは 2 1に記載の組立方法。
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