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专利名称 | 光学装置及其制造方法 |
申请号 | CN201310110215.4 | 申请日期 | 2013-04-01 |
法律状态 | 权利终止 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2013-10-23 | 公开/公告号 | CN103364895A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G02B6/42 | IPC分类号 | G;0;2;B;6;/;4;2;;;G;0;2;B;7;/;0;4查看分类表>
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申请人 | 三菱电机株式会社 | 申请人地址 | 日本东京
变更
专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 三菱电机株式会社 | 当前权利人 | 三菱电机株式会社 |
发明人 | 安井伸之;中原武彦;下野真也;福田圭一;望月敬太;有贺博;宇藤健一;村尾觉志;小寺秀和 |
代理机构 | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 | 代理人 | 孙蕾 |
摘要
本发明提供能够高精度且迅速实施与相对光轴方向垂直的2个方向相关的光学对准的光学装置及其制造方法。光学装置的制造方法,该光学装置具备:透镜(3),在Z方向具有光轴;透镜保持器(5),保持透镜(3);保持器载体(6),固定透镜保持器(5),制造方法包括:准备具有沿着X方向延伸的水平部件(51)和沿着Y方向延伸的2个垂直部件(52a、52b)的透镜保持器(5)的步骤;将透镜(3)固定于水平部件(51)的步骤;将垂直部件(52a、52b)固定于保持器载体(6)的步骤;通过对水平部件(51)照射激光使得塑性变形,调整透镜(3)的X方向位置的步骤;通过对垂直部件(52a、52b)照射激光使得塑性变形,调整透镜(3)的Y方向位置的步骤。
1.一种光学装置的制造方法,该光学装置具备:
光学元件,在规定方向具有光轴;
保持部件,保持该光学元件;以及
基体部件,固定该保持部件,
该光学装置的制造方法的特征在于,包括:
准备具有第一部件和第二部件的保持部件的步骤,该第一部件沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸,该第二部件沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸;
将光学元件固定于第一部件的步骤;
将第二部件固定于基体部件的步骤;
通过对第一部件照射激光使其塑性变形,针对第一方向调整光学元件的位置的步骤;
以及
通过对第二部件照射激光使其塑性变形,针对第二方向调整光学元件的位置的步骤。
2.根据权利要求1所述的光学装置的制造方法,其特征在于:
在光学元件的固定步骤以及第二部件的固定步骤之前,还包括:准备与光学元件光耦合的第二光学元件的步骤;以及以使光学元件和第二光学元件的光耦合成为最大的方式,进行两者间的光轴的对准的步骤,
在将光学元件固定于第一部件的步骤中,在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置距离的状态下,固定光学元件,
在将第二部件固定于基体部件的步骤中,在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置距离的状态下,固定第二部件。
3.根据权利要求1所述的光学装置的制造方法,其特征在于,
保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的两端分别连结的2个第二部件。
4.根据权利要求1所述的光学装置的制造方法,其特征在于,
保持部件还具有沿着第二方向延伸的第三部件,
在将光学元件固定于第一部件的步骤中,使第三部件介于光学元件与第一部件之间。
5.根据权利要求1所述的光学装置的制造方法,其特征在于,
光学装置具备:
作为所述光学元件的透镜;
与透镜光耦合的激光光源;
与透镜光耦合的光合波器;以及
搭载有激光光源、光合波器以及所述基体部件的基板。
6.一种光学装置,其特征在于,具备:
光学元件,在规定方向具有光轴;
保持部件,保持该光学元件;以及
基体部件,固定该保持部件,
保持部件具有:
第一部件,沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸;以及
第二部件,沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸,
第一部件以及第二部件由通过激光的照射而能够塑性变形的材料形成。
7.一种光学装置,其特征在于,具备:
透镜,在规定方向具有光轴;
透镜筒,收纳了该透镜;
保持部件,保持该透镜筒;以及
基体部件,固定该保持部件,
保持部件具有:
第一部件,沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸;以及
第二部件,沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸,
第一部件以及第二部件由通过激光的照射而能够塑性变形的材料形成,透镜筒的侧面与第一部件连结。
8.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,
在第二部件中,形成有插入透镜筒的一部分的开口部。
9.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,
保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的两端分别连结的2个第二部件。
10.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,
保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的单端连结的1个第二部件。
11.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,
保持部件还具有沿着光轴方向延伸的第三部件,
透镜筒与第三部件连结。
12.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,
第一部件以及第二部件分别是平板部件。
13.根据权利要求7~12中的任意一项所述的光学装置,其特征在于,
在透镜筒的侧面,形成有平坦面,
透镜筒经由该平坦面而与保持部件连结。
14.根据权利要求7~12中的任意一项所述的光学装置,其特征在于,
透镜筒使用粘接剂或者焊接而与保持部件连结。
光学装置及其制造方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及光学装置及其制造方法,更详细而言涉及光学装置的光学对准(alignment)。\n背景技术\n[0002] 近年来,光网络(networks)的通信业务量(traffic load)增大,而要求具有高的通信容量,更小型且低功耗的光发送机。例如,在下述专利文献1中,公开了使用4个透镜(lens)将波长不同的4个激光(laser)光源和1个光合波器光学地耦合,而具有高的通信容量,并且小型的光发送机。在该光发送机中,关于4个激光光源和1个光合波器的光学对准,分别需要设为光耦合效率高并且光耦合效率的偏差小。因此,要求高精度地组装各激光光源、各透镜以及光合波器。\n[0003] 在专利文献1的光发送机中,4个激光光源通过焊锡被固定在硅(silicon)基板上。各激光光源输出不同波长的光。另外,在硅基板上,设置有光合波器(PLC:planar lightwave circuit,平面光波导)。针对来自各激光光源的光,使用球透镜(ball lens)聚光到光合波器(PLC)的入射侧光波导。球透镜被透镜保持器(lens holder)保持,该透镜保持器具有通过从硅基板进行蚀刻(etching)一体形成的弹簧(spring)和把手(handle)。弹簧具有锯齿形(zigzag)构造,进行稍微的伸缩和向上下左右弯曲,所以能够使把手三维地位移。把手的相反侧被固定于硅基板而无法活动,所以球透镜的活动根据杠杆(leverage)的原理,相当于与支点-力点的距离和支点-作用点的距离的比例相应地减小把手的活动。\n[0004] 在透镜的位置调整中,一般,相比于光轴方向(例如,Z方向),在与光轴方向垂直的\n2个方向(XY方向),光学性的对准的容差(tolerance)(容许误差)更严格。在专利文献1的手法中,能够将把手的上下左右的活动变换为与球透镜的光轴方向垂直的2个方向(XY方向)的小的活动,所以光学性的对准变得容易。另外,在把手的附近形成有金属的层,如果在其两旁的硅制基板上流过电流,则在发热的金属的层上形成厚的焊锡层。从激光光源放射光,对光合波器(PLC),以使光耦合效率为极大的方式调整把手。然后,由于对金属的层施加电流,所以焊锡层熔融,流淌的焊锡埋在金属的层的周围,将把手固定。\n[0005] 【专利文献1】美国专利申请公开第2011/0013869号说明书\n[0006] 【专利文献2】日本特开平2-308209号公报(第1图)\n[0007] 【专利文献3】日本特开2005-43479号公报(图10、图11)\n[0008] 【专利文献4】日本特开2005-214776号公报(图12、图13)\n[0009] 【专利文献5】日本特开2006-178019号公报\n[0010] 【专利文献6】日本特开2007-264160号公报\n发明内容\n[0011] 在专利文献1的光发送机中,将焊锡凝固时的把手的偏移(positional \naberration),利用杠杆原理,作为球透镜的偏移而减小,意图使光耦合效率的降低减少。但是,实际上,还有时球透镜的偏移不会没有,而在与光轴方向垂直的2个方向(XY方向)上光学性的对准的容差严格,光耦合效率降低。特别是,在确保多个激光光源和光合波器(PLC)的光耦合的情况下,在各球透镜的偏移量中发生偏差,所以减小光耦合效率的偏差也是困难的。\n[0012] 在专利文献2中,提出了在半导体发光装置中,使用能够塑性变形的透镜保持器,在固定了透镜保持器之后,通过外力使透镜保持器进行塑性变形,提高光耦合效率的方法。\n在应用于使用多个透镜将来自多个发光元件的光耦合于光合波器时的情况下,透镜周边的作业空间(space)受到限制,所以使用小钳子(tweezers)等来提供外力。但是,在要求小型集成化的光发送机中,在通过小钳子等提供外力时,有可能与旁边的透镜保持器发生干扰,调整作业困难。\n[0013] 另外,在专利文献3、4中,提出了使用与基于激光照射的照射点的熔化·凝固相伴的收缩,来调整光轴的倾斜角的方法。在该手法中,在针对收纳了1个发光元件的主框体,通过激光焊接分别固定了保持了透镜以及光纤(fiber)的2个圆筒框体之后,对圆筒框体的侧面照射激光,从而调整了各圆筒框体的光轴的倾斜角。但是,在同一基板上高密度地排列了多个光模块(module)的情况下,来自所有方向的激光照射是困难的。\n[0014] 本发明的目的在于提供一种能够高精度并且迅速地实施与相对光轴方向垂直的2个方向相关的光学对准的光学装置及其制造方法。\n[0015] 为了达成上述目的,本发明是一种光学装置的制造方法,该光学装置具备:光学元件,在规定方向具有光轴;\n[0016] 保持部件,保持该光学元件;以及\n[0017] 基体部件,固定该保持部件,\n[0018] 该光学装置的制造方法的特征在于,包括:\n[0019] 准备具有第一部件和第二部件的保持部件的步骤,该第一部件沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸,该第二部件沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸;\n[0020] 将光学元件固定于第一部件的步骤;\n[0021] 将第二部件固定于基体部件的步骤;\n[0022] 通过对第一部件照射激光使其塑性变形,针对第一方向调整光学元件的位置的步骤;以及\n[0023] 通过对第二部件照射激光使其塑性变形,针对第二方向调整光学元件的位置的步骤。\n[0024] 在本发明中,优选在光学元件的固定步骤以及第二部件的固定步骤之前,还包括:\n准备与光学元件光耦合的第二光学元件的步骤;以及以使光学元件和第二光学元件的光耦合成为最大的方式,进行两者间的光轴的对准的步骤,\n[0025] 在将光学元件固定于第一部件的步骤中,在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置距离的状态下,固定光学元件,\n[0026] 在将第二部件固定于基体部件的步骤中,在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置距离的状态下,固定第二部件。\n[0027] 另外,在本发明中,优选保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的两端分别连结的2个第二部件。\n[0028] 另外,在本发明中,优选保持部件还具有沿着第二方向延伸的第三部件,[0029] 在将光学元件固定于第一部件的步骤中,使第三部件介于光学元件与第一部件之间。\n[0030] 另外,在本发明中,优选光学装置具备:\n[0031] 作为所述光学元件的透镜;\n[0032] 与透镜光耦合的激光光源;\n[0033] 与透镜光耦合的光合波器;以及\n[0034] 搭载有激光光源、光合波器以及所述基体部件的基板。\n[0035] 另外,本发明涉及的一种光学装置,其特征在于,具备:\n[0036] 光学元件,在规定方向具有光轴;\n[0037] 保持部件,保持该光学元件;以及\n[0038] 基体部件,固定该保持部件,\n[0039] 保持部件具有:\n[0040] 第一部件,沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸;以及\n[0041] 第二部件,沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸,\n[0042] 第一部件以及第二部件由通过激光的照射而能够塑性变形的材料形成。\n[0043] 另外,本发明涉及的一种光学装置,其特征在于,具备:\n[0044] 透镜,在规定方向具有光轴;\n[0045] 透镜筒,收纳了该透镜;\n[0046] 保持部件,保持该透镜筒;以及\n[0047] 基体部件,固定该保持部件,\n[0048] 保持部件具有:\n[0049] 第一部件,沿着相对光轴方向垂直的第一方向延伸;以及\n[0050] 第二部件,沿着相对光轴方向以及第一方向垂直的第二方向延伸,\n[0051] 第一部件以及第二部件由通过激光的照射而能够塑性变形的材料形成,\n[0052] 透镜筒的侧面与第一部件连结。\n[0053] 在本发明中,优选在第二部件中,形成有插入透镜筒的一部分的开口部。\n[0054] 另外,在本发明中,优选保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的两端分别连结的2个第二部件。\n[0055] 另外,在本发明中,优选保持部件具有1个第一部件、以及与第一部件的单端连结的1个第二部件。\n[0056] 另外,在本发明中,优选保持部件还具有沿着光轴方向延伸的第三部件,透镜筒与第三部件连结。\n[0057] 另外,在本发明中,优选第一部件以及第二部件分别是平板部件。\n[0058] 另外,在本发明中,优选在透镜筒的侧面,形成有平坦面,透镜筒经由该平坦面而与保持部件连结。\n[0059] 另外,在本发明中,优选透镜筒使用粘接剂或者焊接而与保持部件连结。\n[0060] 根据本发明,通过对沿着第一方向延伸的第一部件照射激光而使得进行塑性变形,能够针对第一方向进行光学元件的位置调整。另外,通过对沿着第二方向延伸的第二部件照射激光而使得进行塑性变形,能够针对第二方向进行光学元件的位置调整。其结果,能够高精度并且迅速地实施与相对光轴方向垂直的2个方向相关的光学对准。\n附图说明\n[0061] 图1是示出本发明可应用的光发送机的一个例子的结构图。\n[0062] 图2是示出透镜保持器的结构的一个例子的立体图。\n[0063] 图3是示出对水平部件照射了激光时的塑性变形的样子的说明图。\n[0064] 图4是示出对垂直部件照射了激光时的塑性变形的样子的说明图。\n[0065] 图5是示出对水平部件的中央部照射了激光时的塑性变形的样子的说明图。\n[0066] 图6是示出针对图2所示的水平部件的照射区域,YAG激光的照射前和照射后的容差曲线(curve)的图形(graph)。\n[0067] 图7是示出YAG激光的能量(energy)与透镜位移量的关系的图形。\n[0068] 图8是示出透镜保持器的结构的其他例子的立体图。\n[0069] 图9是示出本发明涉及的光学装置的制造方法的一个例子的流程图。\n[0070] 图10是示出本发明的实施方式2的结构图,图10(a)是正面图、图10(b)是平面图、图10(c)是侧面图。\n[0071] 图11是示出本发明的实施方式3的结构图,图11(a)是正面图、图11(b)是平面图、图11(c)是侧面图。\n[0072] 图12是示出本发明的实施方式4的结构图,图12(a)是正面图、图12(b)是平面图、图12(c)是侧面图。\n[0073] 图13是示出本发明的实施方式5的结构图,图13(a)是正面图、图13(b)是平面图、图13(c)是侧面图。\n[0074] 图14是示出本发明的实施方式6的结构图,图14(a)是正面图、图14(b)是平面图、图14(c)是侧面图。\n[0075] 图15是示出本发明的实施方式7的结构图,图15(a)是正面图、图15(b)是平面图、图15(c)是侧面图。\n[0076] 图16是示出本发明的实施方式8的结构图,图16(a)是正面图、图16(b)是平面图、图16(c)是侧面图。\n[0077] 图17是示出本发明的实施方式9的结构图,图17(a)是正面图、图17(b)是平面图、图17(c)是侧面图。\n[0078] 图18是示出本发明的实施方式10的结构图,图18(a)是正面图、图18(b)是平面图、图18(c)是侧面图。\n[0079] (符号说明)\n[0080] 1:激光光源;3:透镜;4:透镜筒;5:透镜保持器;6:保持器载体;7:基板;8:固定板;20:光合波器;21:波导;25:光出射口;51、51a、51b、55:水平部件;52a、52b、53a、53b、\n56a、56b:垂直部件;57:Z部件;H:开口部。\n具体实施方式\n[0081] 本申请以在2012年4月3日在日本申请的日本特愿2012-84778号、以及在2012年10月10日在日本申请的日本特愿2012-224968号为优先权的基础,将其公开内容通过该参照编入本申请。\n[0082] 以下,参照附图,说明优选的实施方式。\n[0083] 实施方式1.\n[0084] 图1是示出本发明可应用的光发送机的一个例子的结构图。光发送机具备波分复用方式等能够通过多个通信信道(channel)同时发送光信号的功能。此处,例示4个通信信道,但对于2~3个或者5个以上的通信信道也能够同样地构成。\n[0085] 光发送机包括4个激光光源1、4个透镜保持器5、光合波器20、以及基板7等。\n[0086] 激光光源1例如包括半导体激光器、固体激光器等,在波分复用方式的情况下,发生具有相互不同的中心波长的光。激光光源1在子固定部件(submount)(未图示)上通过焊锡、粘接剂等接合,子固定部件在基板7上通过焊锡、粘接剂等被固定。也可以代替这样的子固定部件,而经由LD载体(carrier)固定于基板7。对激光光源1,连接了驱动电路、调制电路等,发生根据来自外部的数字(digital)信号被高速调制的光脉冲(pulse)。\n[0087] 透镜保持器5保持了对从各激光光源1输出的激光进行聚光的透镜。聚光了的激光被导入光入射口,该光入射口针对每个通信信道被设置于光合波器20。\n[0088] 光合波器20例如构成为PLC(planar lightwave circuit,平面光波导),具备4个光入射口、4个波导21以及1个光出射口25,具有对从激光光源1输出的激光进行传送并合波的功能。该光出射口25一般与光纤光耦合,进而向外部的通信网络连接。在基板7上使用粘接剂固定光合波器20。\n[0089] 基板7由例如CuW、Kovar等金属材料形成,搭载并固定有激光光源1、透镜保持器\n5、光合波器20等各种组成(component)构件。\n[0090] 在本实施方式中,为易于理解,将激光光源1的光轴方向设为Z方向,将相对光轴方向垂直、且相对基板7的主面平行的方向设为X方向,将相对光轴方向垂直、且相对基板\n7的主面垂直的方向设为Y方向。\n[0091] 图2是示出透镜保持器5的结构的一个例子的立体图。透镜保持器5具备沿着X方向延伸的水平部件51、和从水平部件51的两端沿着Y方向延伸的2个垂直部件52a、52b等,形成为所谓门型(gantry)的形状。另外,透镜保持器5也可以是使用1个水平部件和1个垂直部件,形成为所谓L字状的结构。透镜3被收纳于透镜筒4,以在Z方向具有光轴的方式通过透镜保持器5来保持。垂直部件52a、52b被固定于作为基体部件发挥功能的保持器载体(holder carrier)6。\n[0092] 水平部件51以及垂直部件52a、52b由通过YAG激光等的加工用激光的照射而能够进行塑性变形的材料、例如不锈钢、硅钢等形成,优选由0.3~0.4mm厚的不锈钢板形成。\n透镜筒4以及保持器载体6也优选由与水平部件51以及垂直部件52a、52b同样的材料形成。在水平部件51的中央部,通过YAG激光焊接等固定透镜筒4。\n[0093] 图3是示出对水平部件51照射了激光LA时的塑性变形的样子的说明图。在例如由0.3mm厚的不锈钢板形成了水平部件51的情况下,如果远离水平部件51的中央部而朝向比垂直部件52a、52b更靠跟前的位置、例如图2所示的水平部件51的照射区域A,点(spot)照射YAG激光等激光LA,则发生由于不锈钢的熔化-凝固所致的收缩。伴随该收缩变形,接近照射区域(area)A的一方的垂直部件52b的上部被稍微拉到靠近中央部,另一方面,远离照射区域A的一方的垂直部件52a的上部被大幅拉到靠近中央部。其结果,根据两者的挠曲量之差,被固定于水平部件51的中央部的透镜筒4在向-X方向位移之后,成为静止状态。另外,与上述相反,在对接近垂直部件52a的场所进行了点照射的情况下,能够伴随材料的收缩变形,使透镜筒4向X方向位移。\n[0094] 图4是示出对垂直部件52a、52b照射了激光LB时的塑性变形的样子的说明图。在例如由0.3mm厚的不锈钢板形成了垂直部件52a、52b的情况下,如果朝向垂直部件52a、52b同时点照射YAG激光等激光LB,则发生由于不锈钢的熔化-凝固所致的收缩。伴随该收缩变形,垂直部件52a、52b的上部朝下位移。其结果,水平部件51的两端向Y方向位移,并且被固定于水平部件51的中央部的透镜筒4也向-Y方向位移之后,成为静止状态。\n[0095] 关于向-Y方向的位移,也可以使YAG激光等激光点照射到如下那样的场所。图5是示出在对水平部件51中的位于透镜3的上表面的区域A2照射了激光LC时的塑性变形的样子的说明图。该区域A2优选设置于水平部件51的中央部附近。如果朝向照射区域A2点照射激光LC,则发生由于该不锈钢的熔化-凝固所致的收缩,伴随该收缩变形,水平部件\n51的中央部朝下位移,垂直部件52a、52b的上部向靠近中央部位移。其结果,透镜筒4也向-Y方向位移之后,成为静止状态。\n[0096] 这样,能够利用通过激光的照射实现的塑性变形,针对X方向以及Y方向对透镜3的位置进行微调整。能够通过激光的照射时间、照射光焦度(power)、照射次数、照射位置等各种照射参数(parameter),控制透镜3的位置调整量。另外,激光能够从基板7上部侧照射,所以即使在将透镜保持器5固定于基板7上之后,也能够容易地进行透镜3的位置偏移校正。\n[0097] 图6是示出针对图2所示的水平部件51的照射区域A,YAG激光的照射前和照射后的容差曲线的图形。纵轴表示来自光合波器20的光出射口25的光输出,横轴表示透镜\n3的X方向位移量(μm)。实线表示激光的照射前、单点划线表示激光的照射后。如果观察图形,则在激光的照射前后,容差曲线自身整体向-X方向移动(shift),根据该移动量,求出由于YAG激光照射所致的位移量。\n[0098] 图7是示出YAG激光的能量与透镜位移量的关系的图形。纵轴是透镜的X方向位移量(μm)、横轴是YAG激光的设定能量值(J:焦耳(joule))。激光的照射时间是125m秒,如果例如使YAG激光的能量设定值为2J,则得到约0.4μm的位移量。这样,通过预先取得YAG激光的能量设定值、照射时间以及透镜位移量的关系并利用近似式或者插值式,位置偏移量的校正变得容易。\n[0099] 图8是示出透镜保持器5的结构的其他例子的立体图。透镜保持器5具备沿着X方向延伸的2个水平部件51a、51b、和沿着Y方向延伸的4个垂直部件52a、52b、53a、53b等。透镜3被收纳于透镜筒4,以在Z方向具有光轴的方式被透镜保持器5保持。垂直部件\n52a、52b被固定于作为基体部件发挥功能的保持器载体6。\n[0100] 水平部件51a、51b以及垂直部件52a、52b、53a、53b由通过YAG激光等加工用激光的照射而能够进行塑性变形的材料、例如不锈钢、硅钢等形成,优选由0.3~0.4mm厚的不锈钢板形成。透镜筒4以及保持器载体6也优选由与水平部件以及垂直部件同样的材料形成。\n[0101] 关于水平部件51a、51b,在图2所示的水平部件51的中央形成缝隙(slit),具有\n2分割那样的形状。垂直部件52a、52b从水平部件51a、51b的外端沿着Y方向延伸而与保持器载体6连结。垂直部件53a、53b从水平部件51a、51b的内端沿着Y方向延伸,在其下端部通过YAG激光焊接等固定透镜筒4。即,在透镜筒4与水平部件51a、51b之间,分别介有垂直部件53a、53b。\n[0102] 在这样的结构中,在朝向水平部件51a、51b的某一方点照射激光的情况下,与图3同样地,发生由于材料的熔化-凝固所致的收缩,能够伴随该收缩变形而使透镜筒4向X方向或者-X方向位移。\n[0103] 另外,在朝向垂直部件52a、52b同时点照射了激光的情况下,与图4同样地,发生由于材料的熔化-凝固所致的收缩,能够伴随该收缩变形使透镜筒4向-Y方向位移。\n[0104] 另外,在朝向悬置透镜筒4的垂直部件53a、53b同时点照射激光的情况下,发生由于材料的熔化-凝固所致的收缩,与上述相反,能够使透镜筒4向Y方向位移。\n[0105] 这样,在图8所示的透镜保持器5中,能够针对X方向和-X方向以及Y方向和-Y方向实施透镜的位置偏移校正。\n[0106] 图9是示出本发明涉及的光学装置的制造方法的一个例子的流程图。最初,激光光源1以及光合波器20预先固定于基板7。在步骤S1中,例如使用YAG激光焊接将保持了透镜3的透镜筒4相对透镜保持器5固定。接下来,在步骤S2中,将透镜保持器5和保持器载体6分别使用具有真空吸附机构的夹具来把持住,在基板7上,配置于激光光源1与光合波器20的光入射口之间。另外,对于进行把持的夹具也可以使用真空吸附机构以外的结构。另外,能够在光合波器20的光出射口25侧,配置光电二极管(photodiode)等受光器,监视来自光合波器20的输出。\n[0107] 接下来,在步骤S3中,使激光光源1发光,以在基板7上使受光器的光输出成为最大的方式,使用具有真空吸附机构的夹具,针对透镜保持器5和保持器载体6在作为光轴方向的Z方向进行对准。接下来,在步骤S4中,以使受光器的光输出成为最大的方式,使用具有真空吸附机构的夹具,对透镜保持器5在Y方向进行对准。然后,存储对准后的光输出Py0。\n[0108] 接下来,在步骤S5中,在光输出成为最大的位置(光耦合最大位置),通过YAG焊接固定保持器载体6和透镜保持器5。在固定时,优选在针对保持器载体6使透镜保持器5在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置(offset)距离的状态、例如离开约1μm的状态下进行焊接。即,在图2那样的透镜保持器中,在照射激光时,透镜3仅向-Y方向位移。作为其应对,如果预先偏置规定偏置距离例如+1μm来固定,则通过激光的照射,能够以能够覆盖光耦合最大位置的前后的方式,进行Y方向的位置校正。然后,在透镜保持器5固定之后,存储受光器的光输出Py。\n[0109] 接下来,在步骤S6中,计算透镜保持器5的固定前后的光输出变动(ΔPy=Py0-Py)。接下来,在步骤S7中,根据计算出的光输出变动(ΔPy),使用例如表现了图6的容差曲线的表格(table),决定透镜的Y方向位移量。\n[0110] 接下来,在步骤S8中,通过所决定的透镜的Y方向位移量,决定YAG激光的能量设定值、照射时间等各种照射参数,朝向使得向-Y方向位移的部位照射激光。这样,透镜3的Y方向位置偏移校正完成。\n[0111] 接下来,在步骤S9中,使用具有真空吸附机构的夹具,把持固定了透镜保持器5的保持器载体6。接下来,在步骤S10中,以使受光器的光输出成为最大的方式,使用具有真空吸附机构的夹具,针对保持器载体6在X方向进行对准。然后,存储对准后的光输出Px0。\n[0112] 接下来,在步骤S11中,在光输出成为最大的位置(光耦合最大位置),通过YAG焊接将保持器载体6相对基板7固定。在固定时,与步骤S5同样地,优选在以光耦合最大位置为基准而向与塑性变形方向相反的方向偏移了规定偏置距离的状态、例如离开了约1μm的状态下,焊接保持器载体6。如果预先偏置规定偏置距离、例如+1μm而固定,则能够以能够通过激光的照射覆盖光耦合最大位置的前后的方式,进行X方向的位置校正。然后,在固定保持器载体6之后,存储受光器的光输出Px。\n[0113] 接下来,在步骤S12中,计算保持器载体6的固定前后的光输出变动(ΔPx=Px0-Px)。接下来,在步骤S13中,根据计算出的光输出变动(ΔPx),使用例如表现了图6的容差曲线的表格,决定透镜的X方向位移量。\n[0114] 接下来,在步骤S14中,通过所决定的透镜的X方向位移量,决定YAG激光的能量设定值、照射时间等各种照射参数,朝向使得向-X方向位移的部位照射激光。这样,透镜\n3的X方向位置偏移校正完成。\n[0115] 这样,通过利用激光照射所致的塑性变形,能够进行透镜3的Y方向位置偏移校正以及X方向位置偏移校正。其结果,能够高精度并且迅速地实施透镜3的光学对准,能够提高透镜3的光耦合效率。\n[0116] 另外,在图1所示的多路复用通信信道光发送机中的透镜对准时,通过利用激光照射所致的塑性变形,能够提高在各通信信道中的光耦合效率,而且能够减小通信信道间的光耦合效率的偏差。\n[0117] 实施方式2.\n[0118] 图10是示出本发明的实施方式2的结构图,图10(a)是正面图、图10(b)是平面图、图10(c)是侧面图。透镜保持器5具备沿着X方向延伸的水平部件55、和从水平部件55的两端沿着Y方向延伸的2个垂直部件56a、56b等,形成为所谓门型的形状。透镜3被收纳于透镜筒4,以在Z方向具有光轴的方式被透镜保持器5保持。垂直部件56a、56b被固定于作为基体部件发挥功能的保持器载体6。\n[0119] 水平部件55以及垂直部件56a、56b由通过YAG激光等加工用激光的照射而能够进行塑性变形的材料、例如不锈钢、硅钢等形成,优选由0.3~0.4mm厚的不锈钢板形成。透镜筒4以及保持器载体6也优选由与水平部件55以及垂直部件56a、56b同样的材料形成。\n以使透镜筒4的侧面的最上部与水平部件55的中央部接合的方式,使用粘接剂或者焊接来固定透镜筒4。\n[0120] 在进行光学对准的情况下,如图3~图5所示,通过朝向透镜保持器5点照射激光,能够伴随部件的收缩变形而将透镜3的位置向+X方向、-X方向以及-Y方向进行微调整。\n[0121] 另外,还能够代替将透镜筒4的侧面的最上部固定于水平部件55,而将透镜筒4的侧面的最左部固定于垂直部件56a,在该情况下,能够进行仅-X方向的光学对准。\n[0122] 实施方式3.\n[0123] 图11是示出本发明的实施方式3的结构图,图11(a)是正面图、图11(b)是平面图、图11(c)是侧面图。透镜保持器5具有与图10同样的结构,但在垂直部件56a、56b的中央分别形成开口部H,在该开口部H插入了透镜筒4的一部分这一点上是不同的。\n[0124] 通过这样的结构,能够削减透镜保持器5的宽度尺寸(X方向),实现小型化。另外,垂直部件56a、56b能够由窄幅的支柱构成,所以能够容易地实现激光点照射所致的塑性变形。同样地,通过使水平部件55的宽度变窄,能够容易地实现激光点照射所致的塑性变形。\n[0125] 实施方式4.\n[0126] 图12是示出本发明的实施方式4的结构图,图12(a)是正面图、图12(b)是平面图、图12(c)是侧面图。透镜保持器5与图10同样地,具备沿着X方向延伸的1个水平部件55、和从水平部件55的单端沿着Y方向延伸的1个垂直部件56a等,形成为所谓L字状。以使透镜筒4的侧面的最上部与水平部件55的顶端部接合的方式,使用粘接剂或者焊接来固定透镜筒4。通过这样的结构,能够削减透镜保持器5的宽度尺寸(X方向),实现小型化。\n[0127] 实施方式5.\n[0128] 图13是示出本发明的实施方式5的结构图,图13(a)是正面图、图13(b)是平面图、图13(c)是侧面图。透镜保持器5与图10同样地,具备沿着X方向延伸的水平部件\n55、和从水平部件55的两端沿着Y方向延伸的2个垂直部件56a、56b等,形成为所谓门型的形状。以使透镜筒4的侧面的最上部与水平部件55的中央部接合的方式,通过YAG激光焊接等固定透镜筒4。\n[0129] 在本实施方式中,水平部件55被形成为格子状,具有沿着X方向延伸的多个X部件、和沿着Z方向(光轴方向)延伸的Z部件57。以使透镜筒4的侧面的最上部与X部件以及Z部件57的交叉部接合的方式,使用粘接剂或者焊接固定透镜筒4。\n[0130] 在进行光学对准的情况下,如图3~图5所示,通过朝向透镜保持器5点照射激光,能够伴随部件的收缩变形向+X方向、-X方向以及-Y方向对透镜3的位置进行微调整。\n[0131] 进而,在本实施方式中,在Z部件57中在透镜3的前后分别设定了照射区域B1、B2。通过朝向照射区域B1点照射激光,能够向-Z方向对透镜3的位置进行微调整,另一方面,通过朝向照射区域B2点照射激光,能够向+Z方向对透镜3的位置进行微调整。\n[0132] 实施方式6.\n[0133] 图14是示出本发明的实施方式6的结构图,图14(a)是正面图、图14(b)是平面图、图14(c)是侧面图。如图11所示,对于透镜保持器5的侧面被削掉且使水平部件55的Z方向的宽度变窄的透镜保持器,在ZX面内旋转90度而进行设置。透镜保持器5与图\n10同样地,具备沿着X方向延伸的水平部件55、和从水平部件55的两端沿着Y方向延伸的\n2个垂直部件56a、56b等,形成为所谓门型的形状。在垂直部件56a、56b的中央分别形成了开口部H,在该开口部H插入了透镜筒4的一部分,由此削减了透镜保持器5的宽度尺寸(X方向)。\n[0134] 另外,在本实施方式中,水平部件55具有沿着X方向延伸的多个X部件、和沿着Z方向(光轴方向)延伸的Z部件57。以使透镜筒4的侧面的最上部与Z部件57的中央部接合的方式,使用粘接剂或者焊接固定透镜筒4。\n[0135] 在进行光学对准的情况下,如图3~图5所示,通过朝向透镜保持器5点照射激光,能够伴随部件的收缩变形向+X方向、-X方向以及-Y方向对透镜3的位置进行微调整。\n[0136] 进而,在本实施方式中,在Z部件57中在透镜3的前后分别设定了照射区域C1、C2。通过朝向照射区域C1点照射激光,能够向-Z方向对透镜3的位置进行微调整,另一方面,通过朝向照射区域C2点照射激光,能够向+Z方向对透镜3的位置进行微调整。\n[0137] 实施方式7.\n[0138] 图15是示出本发明的实施方式7的结构图,图15(a)是正面图、图15(b)是平面图、图15(c)是侧面图。透镜保持器5具有与图10同样的结构,但水平部件55以及垂直部件56a、56b分别具有平板部件,使用粘接剂或者焊接而相互连结。通过这样的结构,能够降低透镜保持器5的制造成本(cost)。\n[0139] 实施方式8.\n[0140] 图16是示出本发明的实施方式8的结构图,图16(a)是正面图、图16(b)是平面图、图16(c)是侧面图。透镜保持器5具有与图10同样的结构,但在透镜筒4的侧面形成了被称为所谓D切削(D-cutting)的平坦面这一点上是不同的。透镜筒4经由该平坦面而与水平部件55连结。通过这样的结构,透镜保持器5和透镜筒4的接合面积增加,所以能够提高接合强度。\n[0141] 实施方式9.\n[0142] 图17是示出本发明的实施方式9的结构图,图17(a)是正面图、图17(b)是平面图、图17(c)是侧面图。透镜保持器5具有与图10同样的结构,但透镜筒4形成具有圆形贯通孔的四边形的板状,在透镜筒4的侧面,形成了平坦面这一点上是不同的。透镜筒4经由该平坦面而与水平部件55连结。通过这样的结构,透镜保持器5和透镜筒4的接合面积增加,所以能够提高接合强度。另外,透镜筒4是四边形的板状,所以能够降低透镜筒4的制造成本。\n[0143] 实施方式10.\n[0144] 图18是示出本发明的实施方式10的结构图,图18(a)是正面图、图18(b)是平面图、图18(c)是侧面图。透镜保持器5具有与图10同样的结构,但作为基体部件,代替保持器载体6针对固定板8直接接合。通过这样的结构,能够削减构件件数,能够降低透镜保持器5的制造成本。\n[0145] 在以上的说明中,为了进行由于部件的点焊接、熔化-凝固实现的塑性变形,例示了YAG激光的使用,但还能够其他高输出激光、例如CO2激光、固体激光、半导体激光,而在部件中使用树脂的情况下还能够使用准分子(excimer)激光等。\n[0146] 本发明与优选的实施方式以及附图关联地进行了说明,但各种变化、变更对于本领域技术人员来说是显而易见的。这样的变化、变更被所附的权利要求来定义,只要不脱离就应理解为处于本发明的范围内。
法律信息
- 2021-03-12
未缴年费专利权终止
IPC(主分类): G02B 6/42
专利号: ZL 201310110215.4
申请日: 2013.04.01
授权公告日: 2015.08.05
- 2015-08-05
- 2013-11-20
实质审查的生效
IPC(主分类): G02B 6/42
专利申请号: 201310110215.4
申请日: 2013.04.01
- 2013-10-23
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
| | 暂无 |
2004-01-29
| | |
2
| |
2004-05-19
|
2000-11-14
| | |
3
| |
2012-01-04
|
2010-02-01
| | |
4
| | 暂无 |
1994-06-23
| | |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |