JP4090915B2 - Fiber collimator, optical component, and method for manufacturing optical component - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田を用いて光部品用筐体に実装できるファイバコリメータ、及びそれを用いた光部品とその光部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバコリメータは、光ファイバとレンズを有するものであり、光ファイバ伝搬から空間伝播への切り替えを必要とする光回路部分を有する光部品に利用される。例えば、２つのファイバコリメータを対向配置させ、このファイバコリメータ間の空間を光が伝播できるようにし、この光が伝播する空間にフィルタなどの光学部品を配置した構成とすることによって、光分岐器，光分波器，光スイッチなどが形成される。このようなファイバコリメータが２つ対向配置された光部品は、通常、円筒状の光部品用筐体の２つの開口端部側にそれぞれファイバコリメータを固定することによって製造される。
【０００３】
前記ファイバコリメータを用いた光部品では、光が伝播する空間に湿気などが侵入することをなくする必要があり、光部品内を気密封止しなければならない。
例えば、前記したファイバコリメータが２つ対向配置された光部品の場合、半田を用いて、ファイバコリメータを光部品用筐体内に固定することによって、ファイバコリメータと筐体間の隙間を完全に封止でき、光部品内部に外気が侵入することをなくすることができる。このため、耐環境性に優れ、安定した光学特性が得られる光部品が実現できる。
【０００４】
しかし、半田を用いてファイバコリメータを固定する際、半田を溶融するために約２５０℃に加熱する必要があり、熱がファイバコリメータに伝わることになる。このため、従来のファイバコリメータでは以下に示すような不具合が生じることとなる。
図４は、従来のファイバコリメータ４１の一例を示す概略断面図である。光ファイバ４が挿入固定されたキャピラリ４０と、レンズ４３と、筐体４２からなり、キャピラリ４０とレンズ４３は、それぞれ筐体４２に接着剤４７で固定されている（特許文献１参照。）。このキャピラリ４０とレンズ４３との間は空気層となっている。
このファイバコリメータ４１を半田によって光部品用筐体内に固定する場合、半田を溶融するために加熱すると、ファイバコリメータ４１も加熱されることとなり、ファイバコリメータ４１の筐体４２内の空気が膨張する。２５０℃では常温に比べて体積が約１．６倍になるため、ファイバコリメータ４１内の圧力が上昇し、この圧力によってレンズ４３やキャピラリ４０が筐体４２から外れる場合がある。
【０００５】
そこで、前記キャピラリ４０とレンズ４３との間に接着剤を充填し、空気層を無くした構成とすることによって、ファイバコリメータ４１が加熱されてもファイバコリメータ４１の筐体４２内の圧力が上昇することを抑えることができる。
しかし、光の伝播経路に接着剤が存在することとなり、接着剤中の気泡による光の損失の増加や、接着剤による耐光パワー特性の低下などにより光学特性が悪化してしまう。更に、接着剤は高温多湿の条件では劣化しやすいために、耐環境性が悪い。
このように、図４に示された従来の構成では、優れた光学特性を有し、かつ半田を用いて光部品用筐体に実装できるファイバコリメータ４１は実現できていない。
【０００６】
また、耐熱性に優れたファイバコリメータを用いて、半田によって光部品用筐体内に固定できるようにすることも考えられる。このようなファイバコリメータとしては、例えばキャピラリとレンズとが透明のスペーサを介して接続され、キャピラリの先端部の光ファイバが通る部分近傍を光ファイバと同程度の低熱膨張率材料で形成したものが提案されている（特許文献２参照。）。
キャピラリの先端部、光ファイバ、スペーサの熱膨張係数がほぼ同等であるため、熱膨張係数の差によって熱応力がほとんど生じず、高温度下、キャピラリとスペーサ間や、キャピラリと光ファイバ間の接着面の熱応力による剥離が生じることがない。
しかし、このファイバコリメータは、１８０℃程度までは、優れた熱安定性が得られるが、半田を溶融するために２５０℃以上に加熱した場合、図４に示されたファイバコリメータと同様に、ファイバコリメータ内の圧力が上昇し、この圧力によってレンズやキャピラリが筐体から外れる場合がある。
【０００７】
図５は、従来のファイバコリメータ５１の他の一例を示す概略断面図である。このファイバコリメータ５１では、非球面レンズ５３が金属製の筐体５２と一体モールドで成形されている。また光ファイバ４は金属製ファイバホルダ５０の挿入孔に挿入、固定され、この光ファイバ４が固定された金属製ファイバホルダ５０と筐体５２とはＹＡＧ溶接によって固定されている（符号５２ａは溶接点を示す。）。このため、レンズ５３とファイバホルダ５０とは、それぞれ筐体５２に強固に固定されている。
このようなファイバコリメータ５１は、半田を溶融するために加熱した場合、ファイバコリメータ５１の筐体５２内の空気が膨張し、内圧が上昇しても、この圧力によってレンズ５３とファイバホルダ５０が筐体５２から外れることを防止できる。
しかし、溶接により接続する方法は、製造に係る装置が非常に高価であり、製造コストが高くなってしまう。また非球面レンズ５３は、金属製の筐体５２と一体モールドで成形されており、高い加工精度を必要とし、製造コストが更に高くなってしまう問題がある。
【０００８】
以上のように、従来のファイバコリメータでは、半田により光部品用筐体に実装することができないか、又は接着剤の高温多湿条件下での劣化などの問題があるため、このようなファイバコリメータを用いて製造された光部品は、気密密封が十分でなく、光学特性の耐環境信頼性に劣る。また、耐光パワー特性や光損失などの光学特性が十分でなく、また製造コストが高価となるなどの問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９６１８０号公報
【特許文献２】
特許第２５０９５８２号公報
【特許文献３】
特開平７−１５１９３４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち半田を用いて光部品用筐体に実装でき、かつ優れた光学特性を有するファイバコリメータ、及びこのファイバコリメータを用い、半田により実装され、耐環境性に優れた光部品と、その光部品を安価で容易に製造できる方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、レンズが筐体に固定されたファイバコリメータにおいて、気体抜け機構が設けられ、ファイバコリメータ内の気体が外方に流出できるようにし、前記筐体が開口部を有し、光ファイバ通し穴が設けられたブーツが筐体の前記開口部側に固定され、光ファイバ通し穴より光ファイバが外方に引き出され、前記気体抜け機構が光ファイバ通し穴と光ファイバとの隙間であり、該隙間から、ファイバコリメータ内の気体が外方に流出できるようにしたことを特徴とするファイバコリメータである。
請求項２に係る発明は、前記レンズと前記筐体とが、軟化点が半田の融点よりも高い材料により接合されたことを特徴とする請求項または１に記載のファイバコリメータである。
請求項３に係る発明は、前記軟化点が半田の融点よりも高い材料が、低融点ガラスであることを特徴とする請求項２に記載のファイバコリメータである。
請求項４に係る発明は、前記光ファイバと前記レンズとが融着接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のファイバコリメータである。
請求項５に係る発明は、前記光ファイバが、その先端周辺の被覆層が剥離され、裸光ファイバが露出した状態でレンズと融着接続された後に、前記裸光ファイバに接着剤が被覆されたものであることを特徴とする請求項４に記載のファイバコリメータである。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のファイバコリメータが２つ対向配置された状態で半田にて光部品用筐体に固定されたことを特徴とする光部品である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本実施形態のファイバコリメータ１の一例を示す概略断面図である。本実施形態のファイバコリメータ１は、円筒状の筐体２、ＧＲＩＮレンズ３、光ファイバ４からなる。
ＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４とは融着接続されている。通常、ＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４との融着接続は、光ファイバ４の先端から２〜３ｍｍ程度に渡って被覆層１４が剥離されて裸光ファイバ２４が露出した状態で行われる。この裸光ファイバ２４が露出した部分には、融着接続後、耐熱性に優れた接着剤５が被覆されている。この接着剤５としては、シリコン系接着剤などが使用できる。
【００１３】
また、ＧＲＩＮレンズ３と筐体２は、筐体２の一方の端部側で低融点ガラス６により接合されている。この低融点ガラス６は、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｆｅ等の酸化物を含む材料であり、軟化点が半田の融点よりも高いものである。
低融点ガラス６は、ＧＲＩＮレンズ３と筐体２との間の空間を気密封止するように設けられている。このような低融点ガラス６をＧＲＩＮレンズ３と筐体２との間の空間に設ける方法としては、例えば特願２００２−３６８３１１号に記載された方法を適用できる。
【００１４】
光ファイバ４は、筐体２の他方の端部側より外部に引き出されている。この状態で、光ファイバ４と筐体２とは接着剤７により固定されている。この接着剤７は、光ファイバ４と筐体２との間の空間を気密封止するように設けられている。
筐体２は、その側壁に気体抜け用の貫通孔８が設けられたものであり、この貫通孔８を介して気体がファイバコリメータ１の内部と外部とを流通できるようになっている。この貫通孔８が気体抜け機構となる。
【００１５】
本実施形態のファイバコリメータ１は、筐体２に気体抜け用の貫通孔８が設けられており、ファイバコリメータ１が加熱されて筐体２内の気体が膨張しても、前記貫通孔８から筐体２内の気体が筐体２の外方に流出するようになっている。これにより、ファイバコリメータ１が加熱されても、筐体２内の気体の圧力は上昇することが無く、外気とほぼ同じとなる。このため、従来のように筐体２内の気体の圧力上昇によりＧＲＩＮレンズ３が筐体２から外れることがなく、半田を用いて、このファイバコリメータ１を光部品用筐体内に固定することができる。
【００１６】
また、ＧＲＩＮレンズ３と筐体２とは、低融点ガラス６により接合されているため、例えば半田を溶融するために２５０℃以上に加熱しても低融点ガラス６は軟化することが無く、ＧＲＩＮレンズ３が筐体２から外れることがない。このように優れた熱安定性が得られる。
【００１７】
また、従来のようにＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４との間に空気層やスペーサが設けられておらず、ＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４とが直接融着接続されている。このＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４は、共に石英ガラスから構成されているため熱膨張係数が同一であり、接続界面にて熱膨張による光軸の軸ズレが生じることが無く、温度変化による光学特性の変動を非常に小さく抑えることができる。
更に、ＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ４とを融着接続後、光ファイバ４のうち裸光ファイバ２４が露出した部分には、耐熱性に優れた接着剤５が被覆されており、これにより裸光ファイバ２４が外気と直接接触することが無く、外気中の湿気により裸光ファイバ２４の光学特性や機械強度が劣化することを防止できる。
【００１８】
このような本実施形態のファイバコリメータ１を用いることによって、半田にてファイバコリメータ１を光部品用筐体に固定して光部品とすることができる。このため、ファイバコリメータ１と光部品用筐体間の隙間を完全に封止でき、容易に光部品内を気密封止できる。また、半田を用いた製造工程では、製造に係る装置も安価で、複雑な作業工程が無く、安価で簡便に光部品を製造できる。
【００１９】
前記したように光部品内を気密封止できるため、ファイバコリメータ１が２つ対向配置した状態で半田にて光部品用筐体に固定された光部品は、光が伝播する空間に湿気などが侵入することをなくすることができ、光学特性の耐環境信頼性に優れた光部品が実現できる。
【００２０】
［第２の実施形態］
図２は、本実施形態のファイバコリメータ１１の一例を示す概略断面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、光ファイバ４と筐体１２とを固定するための接着剤７によって、光ファイバ４と筐体１２との間の空間が完全に封止されておらず、開口部９が設けられている点である。この開口部９が気体抜け機構となり、筐体１２内の気体が筐体１２の外方に流出するようになっている。
これにより、第１の実施形態と同様に、ファイバコリメータ１１が加熱されても、筐体１２内の気体の圧力は上昇することが無い。このため、従来のように筐体１２内の気体の圧力上昇によりＧＲＩＮレンズ３が筐体１２から外れることがなく、半田を用いて、このファイバコリメータ１１を光部品用筐体内に固定することができる。
【００２１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、光ファイバ通し穴が設けられたゴム製のブーツが筐体１２の他方の端部側に固定され、光ファイバ通し穴より光ファイバ４が外方に引き出されている点である。光ファイバ通し穴において、光ファイバ４はブーツに固定されておらず、光ファイバ通し穴と光ファイバ４との隙間から、ファイバコリメータ内の気体が外方に流出できるようになっている。
このため、ファイバコリメータが加熱されて筐体１２内の気体が膨張しても、筐体１２内の気体の圧力は上昇することが無いため、半田を用いて、このファイバコリメータを光部品用筐体内に固定することができる。
【００２２】
［第４の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態のファイバコリメータを用いて、偏波保持型光部品を製造する方法を説明する。
ファイバコリメータは、光ファイバとして偏波保持光ファイバを使用する以外は、第１の実施形態と同一であるため詳細の説明は省略する。偏波保持型光部品としては、ファイバコリメータが２つ対向配置され、このファイバコリメータ間の空間を光が伝播できるようにしたものである。このような偏波保持型光部品では、２つのファイバコリメータの偏波軸Ｐを一致させる必要があり、ファイバコリメータの調芯工程が必要となる。
【００２３】
図３は、本実施形態における調芯工程を示す図である。２つのファイバコリメータ２１，３１を対向配置し、一方のファイバコリメータ２１を固定し、他方のファイバコリメータ３１を回転させて、最も損失の小さい回転角（最小損失角度）を探してψ角調芯を行う。
このとき回転角は、双方のファイバコリメータ２１，３１に設けられた貫通孔２８，３８の相対位置として求める。例えば貫通孔３８が、貫通孔２８の長手方向に対して一致する位置２８’にあるときを回転角が０°の位置とし、この位置２８’から他方のファイバコリメータ３１を回転させた角度αを回転角としてもよい。
このように、ψ角調芯した後、最小損失角度を貫通孔２８，３８の相対位置として見出す。この後の工程では、２つのファイバコリメータ２１，３１の貫通孔２８，３８の相対位置を前記最小損失角度に合わせるだけでψ角調芯を行う。
【００２４】
次に、円筒状の光部品用筐体内にファイバコリメータ２１，３１を実装する。まず、光部品用筐体内に２つのファイバコリメータ２１，３１を対向配置する。そして、２つのファイバコリメータ２１，３１の貫通孔２８，３８の相対位置を前記最小損失角度に合わせる。この状態でファイバコリメータ２１，３１を仮固定し、半田を用いてファイバコリメータ２１，３１を光部品用筐体に固定する。このときファイバコリメータ２１，３１と光部品用筐体との隙間が、半田によって完全に気密封止された状態とする。
【００２５】
本実施形態では、最小損失角度を貫通孔の相対位置として見出すことによって、この後の工程では、２つのファイバコリメータ２１，３１の貫通孔２８，３８の相対位置を前記最小損失角度に合わせるだけで容易にψ角調芯を行うことができる。このため、調芯に係る作業が簡略化でき、安価に偏波保持型光部品を製造することができる。
例えばψ角調芯の後に、θ角、φ角の調芯なども行う場合、θ角、φ角の調芯の後、再度ψ角のずれを補正するとき、貫通孔２８，３８の相対位置を前記最小損失角度に合わせるだけで再びψ角調芯が行える。このように、複数回ψ角調芯を行う場合も、貫通孔２８，３８の相対位置を前記最小損失角度に合わせるだけでよく、調芯に係る作業が大幅に簡略でき、安価に偏波保持型光部品を製造することができる。
【００２６】
なお、本実施形態は、偏波保持型光部品に限定されず、ファイバコリメータが２つ対向配置された光部品に適用できる。例えばψ角調芯を高精度に行い、低損失の光部品を歩留まり良く製造できるようにする場合に、本実施形態は好ましく適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１乃至７に係る発明によれば、気体抜け機構が設けられており、例えばファイバコリメータが加熱された場合のように、ファイバコリメータ内の気体が膨張しても、気体抜け機構から気体がファイバコリメータの外方に流出できるようになっている。これにより、ファイバコリメータが加熱されても、ファイバコリメータ内の気体の圧力上昇によりレンズが筐体から外れることがなく、半田を用いて、このファイバコリメータを光部品用筐体内に固定することができる。
【００２８】
特に請求項４及び５に係る発明によれば、ＧＲＩＮレンズと筐体とは、低融点ガラスのように軟化点が半田の融点よりも高い材料により接合されているため、例えば半田を溶融するために２５０℃以上に加熱しても低融点ガラスは軟化することが無く、ＧＲＩＮレンズが筐体から外れることがない。このように優れた熱安定性が得られる。
【００２９】
更に請求項６に係る発明によれば、レンズと光ファイバとが直接融着接続されることによって、接続界面にて熱膨張による光軸の軸ズレが生じることが無く、温度変化による光学特性の変動を非常に小さく抑えることができる。これに加えて，請求項７に係る発明によれば、裸光ファイバが露出した部分に、耐熱性に優れた接着剤が被覆されたことによって、裸光ファイバが外気と直接接触することが無く、外気中の湿気により裸光ファイバの光学特性や機械強度が劣化することを防止できる。
【００３０】
また、請求項８に係る発明では、本発明のファイバコリメータを使用し、このファイバコリメータが半田を用いて光部品用筐体内に固定されたことによって、光部品の光路を完全に封止でき、これにより光が伝播する空間に湿気などが侵入することをなくすることができ、光学特性の耐環境信頼性に優れた光部品が実現できる。
【００３１】
また、請求項９に係る発明によれば、本発明のファイバコリメータを使用することによって、半田にてファイバコリメータを光部品用筐体に固定して光部品とすることができる。このため、ファイバコリメータと光部品用筐体間の隙間を完全に封止でき、容易に光部品の光路部分を気密封止できる。また、半田を用いた製造工程では、製造に係る装置も安価で、複雑な作業工程が無く、安価で簡便に光部品を製造できる。
【００３２】
これに加えて、請求項１０に係る発明によれば、最小損失角度を貫通孔の相対位置として見出すことによって、この後の工程では、２つのファイバコリメータの貫通孔の相対位置を前記最小損失角度に合わせるだけで容易にψ角調芯を行うことができる。このため、調芯に係る作業が簡略化でき、安価に偏波保持型光部品等の光部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態のファイバコリメータを示す概略断面図である。である。
【図２】 第２の実施形態のファイバコリメータを示す概略断面図である。である。
【図３】 第４の実施形態における調芯工程を示す図である。
【図４】 従来のファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図５】 従来のファイバコリメータの他の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１‥‥ファイバコリメータ、２，１２‥‥筐体、３‥‥レンズ、４‥‥光ファイバ、５‥‥接着剤、６‥‥低融点ガラス、８，２８，３８‥‥貫通孔、９‥‥開口部、１４‥‥光ファイバの被覆層、２４‥‥裸光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber collimator that can be mounted on an optical component casing using solder, an optical component using the same, and a method of manufacturing the optical component.
[0002]
[Prior art]
The fiber collimator has an optical fiber and a lens, and is used for an optical component having an optical circuit portion that requires switching from optical fiber propagation to spatial propagation. For example, by arranging two fiber collimators facing each other, allowing light to propagate through the space between the fiber collimators, and arranging optical parts such as a filter in the space where this light propagates, An optical demultiplexer, an optical switch, etc. are formed. An optical component in which two such fiber collimators are arranged to face each other is normally manufactured by fixing the fiber collimator to each of two open end portions of a cylindrical optical component casing.
[0003]
In the optical component using the fiber collimator, it is necessary to prevent moisture and the like from entering the space where light propagates, and the optical component must be hermetically sealed.
For example, in the case of an optical component in which two fiber collimators are arranged opposite to each other, the fiber collimator is fixed in the optical component housing using solder, thereby completely sealing the gap between the fiber collimator and the housing. It is possible to prevent outside air from entering the optical component. For this reason, it is possible to realize an optical component having excellent environmental resistance and stable optical characteristics.
[0004]
However, when fixing the fiber collimator using solder, it is necessary to heat to about 250 ° C. in order to melt the solder, and heat is transferred to the fiber collimator. For this reason, in the conventional fiber collimator, the following problems occur.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of aconventional fiber collimator 41. Thecapillary 40, thelens 43, and thecasing 42 into which the optical fiber 4 is inserted and fixed are composed. The capillary 40 and thelens 43 are each fixed to thecasing 42 with an adhesive 47 (see Patent Document 1). An air layer is formed between the capillary 40 and thelens 43.
In the case where thefiber collimator 41 is fixed in the optical component casing by soldering, if the heating is performed to melt the solder, thefiber collimator 41 is also heated, and the air in thecasing 42 of thefiber collimator 41 expands. At 250 ° C., the volume is about 1.6 times that at room temperature, so that the pressure in thefiber collimator 41 rises, and thelens 43 and thecapillary 40 may be detached from thehousing 42 due to this pressure.
[0005]
Therefore, by filling the gap between thecapillary 40 and thelens 43 and eliminating the air layer, the pressure in thehousing 42 of thefiber collimator 41 rises even when thefiber collimator 41 is heated. That can be suppressed.
However, an adhesive is present in the light propagation path, and the optical characteristics are deteriorated due to an increase in light loss due to bubbles in the adhesive and a decrease in light resistance power characteristics due to the adhesive. Furthermore, since the adhesive is likely to deteriorate under conditions of high temperature and humidity, the environmental resistance is poor.
As described above, the conventional configuration shown in FIG. 4 cannot realize thefiber collimator 41 that has excellent optical characteristics and can be mounted on the optical component casing using solder.
[0006]
It is also conceivable to use a fiber collimator with excellent heat resistance so that it can be fixed in the optical component casing with solder. As such a fiber collimator, for example, a capillary and a lens are connected via a transparent spacer, and the vicinity of the portion where the optical fiber at the tip of the capillary passes is made of a material having a low thermal expansion coefficient similar to that of the optical fiber. It has been proposed (see Patent Document 2).
Because the thermal expansion coefficients of the tip of the capillary, the optical fiber, and the spacer are almost the same, there is almost no thermal stress due to the difference in the thermal expansion coefficient, and adhesion between the capillary and the spacer or between the capillary and the optical fiber at high temperatures No peeling due to thermal stress on the surface.
However, this fiber collimator can obtain excellent thermal stability up to about 180 ° C., but when heated to 250 ° C. or higher in order to melt the solder, the fiber collimator is similar to the fiber collimator shown in FIG. The pressure in the collimator increases, and this pressure may cause the lens or capillary to come off the casing.
[0007]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of aconventional fiber collimator 51. In thisfiber collimator 51, anaspherical lens 53 is molded integrally with ametal casing 52. The optical fiber 4 is inserted and fixed in the insertion hole of themetal fiber holder 50, and themetal fiber holder 50 to which the optical fiber 4 is fixed and thehousing 52 are fixed by YAG welding (reference numeral 52a is welded). Show points.) For this reason, thelens 53 and thefiber holder 50 are each firmly fixed to thehousing 52.
When such afiber collimator 51 is heated to melt the solder, even if the air in thehousing 52 of thefiber collimator 51 expands and the internal pressure rises, this pressure causes thelens 53 and thefiber holder 50 to be encased. Detachment from thebody 52 can be prevented.
However, in the method of connecting by welding, the apparatus for manufacturing is very expensive, and the manufacturing cost becomes high. In addition, theaspheric lens 53 is molded in an integral mold with themetal casing 52, and requires high processing accuracy, resulting in a further increase in manufacturing cost.
[0008]
As described above, the conventional fiber collimator cannot be mounted on the optical component casing by soldering or has a problem such as deterioration of the adhesive under high temperature and high humidity conditions. The optical parts manufactured using such a material are not hermetically sealed and are inferior in environmental resistance reliability of optical characteristics. In addition, there are problems such as insufficient optical characteristics such as light-resistant power characteristics and light loss, and high manufacturing costs.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-196180 A [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2509582 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-151934
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, a fiber collimator that can be mounted on an optical component casing using solder and has excellent optical characteristics, and an optical component that is mounted by solder using this fiber collimator and has excellent environmental resistance, and the optical component. An object of the present invention is to provide a method that is inexpensive and can be easily manufactured.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according toclaim 1 is a fiber collimator including a lens to which an optical fiber is connected and a housing, and the lens is fixed to the housing, and a gas escape mechanism is provided, and the gas in the fiber collimator is outward. The casing has an opening, the boot provided with the optical fiber through hole is fixed to the opening side of the casing, and the optical fiber is drawn outward from the optical fiber through hole, The fiber collimator is characterized in that the gas escape mechanism is a gap between the optical fiber through hole and the optical fiber, and the gas in the fiber collimator can flow out from the gap.
The invention according toclaim2 is the fiber collimator according toclaim 1 or1 , wherein the lens and the casing are joined by a material having a softening point higher than a melting point of solder.
The invention according to claim3, wherein the softening point is higher material than the melting point of the solder, a fiber collimator ofclaim2, wherein the low melting glass.
The invention according to claim4 is the fiber collimator according to any one ofclaims 1 to3 , wherein the optical fiber and the lens are fusion-connected.
According to afifth aspect of the present invention, after the coating layer around the tip of the optical fiber is peeled off and the bare optical fiber is exposed and fusion bonded to the lens, the bare optical fiber is coated with an adhesive. The fiber collimator according to claim4 , wherein the fiber collimator is an optical fiber.
An invention according toclaim6 is an optical component characterized in that the two fiber collimators according to any one ofclaims 1 to5 are fixed to the optical component casing with solder in a state of being opposed to each other. is there.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of thefiber collimator 1 of the present embodiment. Thefiber collimator 1 according to the present embodiment includes acylindrical housing 2, a GRIN lens 3, and an optical fiber 4.
The GRIN lens 3 and the optical fiber 4 are fusion-connected. Usually, the fusion splicing of the GRIN lens 3 and the optical fiber 4 is performed in a state in which thecoating layer 14 is peeled from the tip of the optical fiber 4 over about 2 to 3 mm and the bareoptical fiber 24 is exposed. The exposed portion of the bareoptical fiber 24 is covered with an adhesive 5 having excellent heat resistance after fusion splicing. As this adhesive 5, a silicon-based adhesive or the like can be used.
[0013]
Further, the GRIN lens 3 and thehousing 2 are joined by a lowmelting point glass 6 on one end side of thehousing 2. The lowmelting point glass 6 is a material containing an oxide such as Pb, Bi, B, Nb, Ti, Zn, Fe, etc., and has a softening point higher than the melting point of the solder.
The lowmelting point glass 6 is provided so as to hermetically seal the space between the GRIN lens 3 and thehousing 2. As a method for providing such a lowmelting point glass 6 in the space between the GRIN lens 3 and thehousing 2, for example, a method described in Japanese Patent Application No. 2002-368411 can be applied.
[0014]
The optical fiber 4 is drawn out from the other end side of thehousing 2. In this state, the optical fiber 4 and thehousing 2 are fixed by the adhesive 7. The adhesive 7 is provided so as to hermetically seal the space between the optical fiber 4 and thehousing 2.
Thecasing 2 is provided with a through hole 8 for venting gas on its side wall, and gas can flow between the inside and the outside of thefiber collimator 1 through the through hole 8. This through-hole 8 becomes a gas escape mechanism.
[0015]
Thefiber collimator 1 of this embodiment is provided with a through-hole 8 for venting gas in thehousing 2, so that even if thefiber collimator 1 is heated and the gas in thehousing 2 expands, the through-hole 8 The gas in thehousing 2 flows out of thehousing 2. Thereby, even if thefiber collimator 1 is heated, the pressure of the gas in thehousing 2 does not increase and is almost the same as the outside air. For this reason, the GRIN lens 3 is not detached from thehousing 2 due to the gas pressure increase in thehousing 2 as in the prior art, and thefiber collimator 1 can be fixed in the optical component housing using solder. it can.
[0016]
In addition, since the GRIN lens 3 and thehousing 2 are joined by the lowmelting point glass 6, the lowmelting point glass 6 does not soften even when heated to 250 ° C. or higher for melting solder, for example. The lens 3 is not detached from thehousing 2. Thus, excellent thermal stability is obtained.
[0017]
Further, unlike the prior art, no air layer or spacer is provided between the GRIN lens 3 and the optical fiber 4, and the GRIN lens 3 and the optical fiber 4 are directly fused and connected. Since both the GRIN lens 3 and the optical fiber 4 are made of quartz glass, they have the same thermal expansion coefficient, and there is no optical axis misalignment due to thermal expansion at the connection interface, and optical characteristics due to temperature changes. Fluctuations can be kept very small.
Further, after the GRIN lens 3 and the optical fiber 4 are fused and connected, the exposed portion of the bareoptical fiber 24 of the optical fiber 4 is covered with the adhesive 5 having excellent heat resistance. Thefiber 24 is not in direct contact with the outside air, and the optical characteristics and mechanical strength of the bareoptical fiber 24 can be prevented from being deteriorated by moisture in the outside air.
[0018]
By using thefiber collimator 1 of this embodiment as described above, thefiber collimator 1 can be fixed to the optical component casing with solder to obtain an optical component. For this reason, the gap between thefiber collimator 1 and the optical component casing can be completely sealed, and the inside of the optical component can be easily hermetically sealed. Further, in the manufacturing process using solder, an apparatus for manufacturing is inexpensive, there is no complicated work process, and an optical component can be manufactured inexpensively and easily.
[0019]
As described above, since the inside of the optical component can be hermetically sealed, the optical component fixed to the optical component casing with the solder in a state where the twofiber collimators 1 are arranged to face each other has moisture or the like in the light propagation space. It is possible to eliminate the intrusion and to realize an optical component excellent in environmental reliability and optical characteristics.
[0020]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of thefiber collimator 11 of the present embodiment. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the space between the optical fiber 4 and thehousing 12 is completely sealed by the adhesive 7 for fixing the optical fiber 4 and thehousing 12. It is not stopped and theopening 9 is provided. Theopening 9 serves as a gas escape mechanism so that the gas in thehousing 12 flows out of thehousing 12.
Thereby, as in the first embodiment, even if thefiber collimator 11 is heated, the pressure of the gas in thehousing 12 does not increase. For this reason, the GRIN lens 3 is not detached from thecasing 12 due to an increase in gas pressure in thecasing 12 as in the prior art, and thefiber collimator 11 can be fixed in the optical component casing using solder. it can.
[0021]
[Third Embodiment]
The third embodiment differs from the second embodiment in that a rubber boot provided with an optical fiber through hole is fixed to the other end side of thehousing 12, and the optical fiber 4 is inserted through the optical fiber through hole. Is drawn out. In the optical fiber through hole, the optical fiber 4 is not fixed to the boot, and the gas in the fiber collimator can flow out from the gap between the optical fiber through hole and the optical fiber 4.
For this reason, even if the gas in thehousing 12 expands when the fiber collimator is heated, the pressure of the gas in thehousing 12 does not increase. Therefore, the fiber collimator is attached to the optical component housing using solder. Can be fixed in the body.
[0022]
[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, a method of manufacturing a polarization maintaining optical component using the fiber collimator of the first embodiment will be described.
Since the fiber collimator is the same as that of the first embodiment except that a polarization maintaining optical fiber is used as the optical fiber, detailed description thereof is omitted. As the polarization maintaining optical component, two fiber collimators are arranged opposite to each other so that light can propagate through the space between the fiber collimators. In such a polarization maintaining optical component, it is necessary to match the polarization axes P of the two fiber collimators, and a fiber collimator alignment process is required.
[0023]
FIG. 3 is a diagram illustrating an alignment process in the present embodiment. Twofiber collimators 21 and 31 are arranged opposite to each other, onefiber collimator 21 is fixed, and theother fiber collimator 31 is rotated to find the rotation angle with the smallest loss (minimum loss angle) and to adjust the ψ angle alignment. Do.
At this time, the rotation angle is obtained as a relative position of the throughholes 28 and 38 provided in both thefiber collimators 21 and 31. For example, when the through hole 38 is at aposition 28 ′ that coincides with the longitudinal direction of the throughhole 28, the rotation angle is set to 0 °, and the angle α obtained by rotating theother fiber collimator 31 from thisposition 28 ′ is It is good also as a rotation angle.
Thus, after the ψ angle alignment, the minimum loss angle is found as the relative position of the throughholes 28 and 38. In the subsequent steps, ψ angle alignment is performed only by adjusting the relative positions of the throughholes 28 and 38 of the twofiber collimators 21 and 31 to the minimum loss angle.
[0024]
Next, thefiber collimators 21 and 31 are mounted in a cylindrical optical component casing. First, the twofiber collimators 21 and 31 are arranged opposite to each other in the optical component casing. Then, the relative positions of the throughholes 28 and 38 of the twofiber collimators 21 and 31 are adjusted to the minimum loss angle. In this state, thefiber collimators 21 and 31 are temporarily fixed, and thefiber collimators 21 and 31 are fixed to the optical component casing using solder. At this time, the gap between thefiber collimators 21 and 31 and the optical component housing is completely hermetically sealed with solder.
[0025]
In this embodiment, by finding the minimum loss angle as the relative position of the through hole, in the subsequent steps, the relative positions of the throughholes 28 and 38 of the twofiber collimators 21 and 31 are simply adjusted to the minimum loss angle. Ψ angle alignment can be easily performed. For this reason, the operation | work which concerns on alignment can be simplified and a polarization maintaining optical component can be manufactured cheaply.
For example, when θ angle and φ angle alignment is also performed after the ψ angle alignment, the relative positions of the throughholes 28 and 38 are corrected when the ψ angle deviation is corrected again after the θ angle and φ angle alignment. Ψ angle alignment can be performed again simply by adjusting the value to the minimum loss angle. As described above, even when the ψ angle alignment is performed a plurality of times, it is only necessary to adjust the relative position of the through-holes 28 and 38 to the minimum loss angle. A mold optical component can be manufactured.
[0026]
In addition, this embodiment is not limited to a polarization maintaining optical component, but can be applied to an optical component in which two fiber collimators are arranged to face each other. For example, this embodiment can be preferably applied to the case where the ψ angle alignment is performed with high accuracy so that a low-loss optical component can be manufactured with a high yield.
[0027]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the inventions according toclaims 1 to 7, the gas escape mechanism is provided, and the gas in the fiber collimator expands, for example, when the fiber collimator is heated. However, gas can flow out of the fiber collimator from the gas escape mechanism. As a result, even if the fiber collimator is heated, the lens is not detached from the casing due to an increase in gas pressure in the fiber collimator, and the fiber collimator can be fixed in the optical component casing using solder. .
[0028]
In particular, according to the inventions according toclaims 4 and 5, the GRIN lens and the casing are joined by a material having a softening point higher than the melting point of the solder, such as low melting point glass. Even when heated to 250 ° C. or higher, the low-melting glass does not soften and the GRIN lens does not come off from the housing. Thus, excellent thermal stability is obtained.
[0029]
According to the sixth aspect of the present invention, since the lens and the optical fiber are directly fusion-bonded, there is no optical axis misalignment due to thermal expansion at the connection interface, and the optical characteristics due to temperature change are reduced. The fluctuation can be kept very small. In addition, according to the invention of claim 7, the exposed portion of the bare optical fiber is coated with an adhesive having excellent heat resistance, so that the bare optical fiber is not in direct contact with the outside air. The optical properties and mechanical strength of the bare optical fiber can be prevented from deteriorating due to moisture in the outside air.
[0030]
Further, in the invention according to claim 8, by using the fiber collimator of the present invention, and the fiber collimator is fixed in the optical component casing using solder, the optical path of the optical component can be completely sealed, As a result, moisture or the like can be prevented from entering the space in which light propagates, and an optical component having excellent optical characteristics and environmental resistance can be realized.
[0031]
According to the invention ofclaim 9, by using the fiber collimator of the present invention, the fiber collimator can be fixed to the optical component casing with solder to obtain an optical component. For this reason, the gap between the fiber collimator and the optical component casing can be completely sealed, and the optical path portion of the optical component can be easily hermetically sealed. Further, in the manufacturing process using solder, an apparatus for manufacturing is inexpensive, there is no complicated work process, and an optical component can be manufactured inexpensively and easily.
[0032]
In addition, according to the invention of claim 10, by finding the minimum loss angle as the relative position of the through-hole, in the subsequent step, the relative position of the through-holes of the two fiber collimators is set to the minimum loss angle. Ψ angle alignment can be easily performed only by adjusting to. For this reason, the operation | work regarding alignment can be simplified and optical components, such as a polarization-maintaining optical component, can be manufactured cheaply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fiber collimator according to a first embodiment. It is.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a fiber collimator according to a second embodiment. It is.
FIG. 3 is a diagram showing an alignment process in a fourth embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional fiber collimator.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional fiber collimator.
[Explanation of symbols]
1, 11, 21, 31 ... Fiber collimator, 2, 12 ... Housing, 3 ... Lens, 4 ... Optical fiber, 5 ... Adhesive, 6 ... Low melting point glass, 8, 28, 38 ... ... through hole, 9 ... opening, 14 ... coating layer of optical fiber, 24 ... bare optical fiber

Claims (6)

Translated fromJapanese

光ファイバが接続されたレンズと、筐体を備え、レンズが筐体に固定されたファイバコリメータにおいて、
気体抜け機構が設けられ、ファイバコリメータ内の気体が外方に流出できるようにし、
前記筐体が開口部を有し、光ファイバ通し穴が設けられたブーツが筐体の前記開口部側に固定され、光ファイバ通し穴より光ファイバが外方に引き出され、
前記気体抜け機構が光ファイバ通し穴と光ファイバとの隙間であり、該隙間から、ファイバコリメータ内の気体が外方に流出できるようにしたことを特徴とするファイバコリメータ。In a fiber collimator that includes a lens to which an optical fiber is connected and a housing, and the lens is fixed to the housing.
A gas escape mechanism is provided so that the gas in the fiber collimator can flow outward.
The housing has an opening, a boot provided with an optical fiber through hole is fixed to the opening side of the housing, and the optical fiber is drawn outward from the optical fiber through hole,
The fiber collimator is characterized in that the gas escape mechanism is a gap between the optical fiber through hole and the optical fiber, and the gas in the fiber collimator can flow out from the gap. 前記レンズと前記筐体とが、軟化点が半田の融点よりも高い材料により接合されたことを特徴とする請求項１に記載のファイバコリメータ。2. The fiber collimator according to claim1, wherein the lens and the housing are bonded with a material having a softening point higher than a melting point of solder. 前記軟化点が半田の融点よりも高い材料が、低融点ガラスであることを特徴とする請求項２に記載のファイバコリメータ。The fiber collimator according to claim2 , wherein the material whose softening point is higher than the melting point of solder is low-melting glass. 前記光ファイバと前記レンズとが融着接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のファイバコリメータ。Fiber collimator according to any one of claims 1 to3, characterized in that said optical fiber and said lens is fusion spliced. 前記光ファイバが、その先端周辺の被覆層が剥離され、裸光ファイバが露出した状態でレンズと融着接続された後に、前記裸光ファイバに接着剤が被覆されたものであることを特徴とする請求項４に記載のファイバコリメータ。The optical fiber is one in which a coating layer around its tip is peeled off and the bare optical fiber is fused and connected to the lens, and then the bare optical fiber is coated with an adhesive. The fiber collimator according to claim4 . 請求項１乃至５のいずれかに記載のファイバコリメータが２つ対向配置された状態で半田にて光部品用筐体に固定されたことを特徴とする光部品。An optical component, wherein two fiber collimators according to any one of claims 1 to5 are fixed to a housing for an optical component with solder in a state of being opposed to each other.

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