(57)【要約】【課題】保持部材と光学部品との間に接着剤を介在させないで光学部品を吸引固定する光学保持ユニットを提供すること。【解決手段】少なくとも一つの平面をもつ光学部品の光学保持ユニットであって、少なくとも一つの面１１aと、面１１aに光学部品の平面が重ね合わされると塞がれる開口Aが面１１aに形成され他方の開口が面１１a以外に形成された吸気孔１１cと、をもつ光学保持部材１１と、光学保持部材１１に光学部品を固定する固定部材１２と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの平面をもつ光学部品の光学保持ユニットであって、
少なくとも一つの面と、前記面に前記光学部品の平面が重ね合わされると塞がれる開口が前記面に形成され他方の開口が前記一つの面以外に形成された吸気孔と、をもつ光学保持部材と、
前記光学保持部材に前記光学部品を固定する固定部材と、を有することを特徴とする光学保持ユニット。
【請求項２】
前記光学保持部材は、前記一つの面と背向する他方の面をもち、前記一つの面が前記他方の面に対して所定の角度傾斜している請求項１に記載の光学保持ユニット。
【請求項３】
前記光学保持部材は、前記他方の面と直交する軸及び前記光学部品の中心と前記軸とを一致させる位置決め段差部をもつ請求項２に記載の光学保持ユニット。
【請求項４】
少なくとも一つの平面をもつ光学部品の光学保持方法であって、
光学保持部材の吸気孔の一方の開口が形成された一つの面に前記開口が塞がれるように前記光学部品の一つの平面を重ね合わせる重ね合わせステップと、
前記吸気孔の空気を吸引する吸引ステップと、
前記光学部品を前記光学保持部材に固定する固定ステップと、を有することを特徴とする光学保持方法。
【請求項５】
前記光学保持部材は、前記一つの面と背向する他方の面をもち、前記一つの面が前記他方の面に対して所定の角度傾斜している請求項４に記載の光学保持方法。
【請求項６】
前記光学保持部材は、前記他方の面と直交する軸及び前記光学部品の中心と前記軸とを一致させる位置決め段差部をもち、前記重ね合わせステップは、前記段差部に前記光学部品の端部を合わせて前記光学部品を重ね合わせる請求項５に記載の光学保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバーレーザ等の光学機器に使用されるミラー、プリズム、波長板等の光学部品を保持する光学保持ユニット及び光学保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貫通孔をもつ円筒状保持部材の貫通孔より大きく且つ保持する円形光学部品の外形と略等しい径の段差部に接着剤を介して光学部品を吸引固定する技術が開発されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２５４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、保持部材と光学部品との間に接着剤を介在させて吸引するため、接着剤の層厚が一定にならず、光学部品が傾斜して保持部材に固定されてしまう。しかもその傾斜角、傾斜方向が変動し、制御することができない。
【０００５】
また、光学部品、接着剤及び保持部材の温度による線膨張係数の違いにより、光学部品に歪みが生じ、最悪の場合、光学部品が損傷する。
【０００６】
また、光学部品を吸引固定する際、接着剤が貫通孔に流れ出し、最悪の場合、貫通孔を塞ぎ、吸引できなくなる。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、保持部材と光学部品との間に接着剤を介在させないで光学部品を吸引固定する光学保持ユニット及び保持方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明の光学保持ユニットは、少なくとも一つの平面をもつ光学部品の光学保持ユニットであって、少なくとも一つの面と、前記面に前記光学部品の平面が重ね合わされると塞がれる開口が前記面に形成され他方の開口が前記一つの面以外に形成された吸気孔と、をもつ光学保持部材と、前記光学保持部材に前記光学部品を固定する固定部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記の光学保持ユニットにおいて、前記光学保持部材は、前記一つの面と背向する他方の面をもち、前記一つの面が前記他方の面に対して所定の角度傾斜しているものとすることができる。
【００１０】
また、前記光学保持部材は、前記他方の面と直交する軸及び前記光学部品の中心と前記軸とを一致させる位置決め段差部をもつとよい。
上記の課題を解決するためになされた本発明の光学保持方法は、少なくとも一つの平面をもつ光学部品の光学保持方法であって、光学保持部材の吸気孔の一方の開口が形成された一つの面に前記開口が塞がれるように前記光学部品の一つの平面を重ね合わせる重ね合わせステップと、前記吸気孔の空気を吸引する吸引ステップと、前記光学部品を前記光学保持部材に固定する固定ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記の光学保持方法において、前記光学保持部材は、前記一つの面と背向する他方の面をもち、前記一つの面が前記他方の面に対して所定の角度傾斜しているものとすることができる。
【００１２】
また、前記光学保持部材は、前記一つの面と背向する他方の面をもち、前記一つの面が前記他方の面に対して所定の角度傾斜しているものとすることができる。
【００１３】
また、前記光学保持部材は、前記他方の面と直交する軸及び前記光学部品の中心と前記軸とを一致させる位置決め段差部をもつとよい。
【発明の効果】
【００１４】
吸気孔の開口する光学保持部材の一つの面に光学部品の平面が開口を塞ぐように重ね合わされるので、光学部品と光学保持部材との間に接着剤が介在せず、光学部品が傾斜することがない。
【００１５】
光学保持部材の一つの面が該面と背向する他方の面に対して所定の角度傾斜しているので、光軸調整用基準面をもつマウントに光学保持部材を載置するだけで、光学部品の光軸が調整される。
【００１６】
光学保持部材は、他方の面と直交する軸及び光学部品の中心と前記軸とを一致させる位置決め段差部をもつので、段差部に光学部品の端部を合わせるだけで光学部品の中心と光学保持部材の軸とを一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る光学保持ユニットの断面図である。
【図２】実施例の光学保持ユニットを装着したインライン型反射モジュールの断面図である。
【図３】実施例の光学保持ユニットの上面視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
光学保持ユニット１は、図１に示すように、少なくとも一つの面１１aと、面１１aに光学部品１０の平面１０aが重ね合わされると塞がれる開口Aが面１１aに形成され他方の開口が一つの面１１a以外に形成された吸気孔１１cと、をもつ光学保持部材１１と、光学保持部材１１に光学部品１０を固定する固定部材１２と、を有している。
【００２０】
光学保持部材１１は、たとえばアルミ製で、一つの面１１aと背向する他方の面１１bをもち、両方の面の面粗度は、たとえば、RZ3.2である。そして、一つの面１１aは他方の面１１bに対して所定の角度αだけ傾斜している。また、光学保持部材１１は、他方の面１１bと直交する中心軸OA1をもつ。
【００２１】
光学部品１０は、ガラス製で、面粗度がたとえば、λ／４（ここで、λは使用する光の波長）、平面度がニュートンリング２本の平行平面ミラーである。ミラー１０の平面１０aが吸気孔１１cの開口Aを塞ぐように面１１aに重ね合わされている。
【００２２】
光学保持部材１１に光学部品１０を固定する固定部材１２は、接着剤である。なお、固定部材１２は、接着剤に限らず、たとえば、着脱自在のネジ止め式固定金具でもよい。
【００２３】
次に、光学保持部材１１に光学部品１０を保持固定する工程（方法）について説明する
＜重ね合わせステップ＞先ず、光学部品１０の平面１０aが吸気孔１１cの開口Aを塞ぐように平面１０aを一つの面１１aに重ね合わせる。
【００２４】
＜吸引ステップ＞次に、吸気孔１１cの開口Bに排気ユニット（不図示）を接続し、吸気孔１１cの空気を吸引する。すると、開口Aが平面１０aで塞がれているので吸気孔１１c内の圧力が低下し、光学部品１０が光学保持部材１に固定される。
【００２５】
＜固定ステップ＞次に、この状態で光学部品１０の外周に接着剤１２を塗布し、所定の時間そのまましておく。接着剤１２が硬化したら、排気ユニットを停止させ、開口Bから取り外し、光学部品１０の固定が完了する。
【００２６】
接着剤１２の表面張力より大きな吸引力で光学部品１０を保持部材１１に保持することで、接着剤１２の表面張力による光学部品１０の位置ずれを防止することができる。
【００２７】
光学部品１０の平面１０aが光学保持部材１１の面１１aに重ね合わされているので、硬化するまえの接着剤１２が両者の間に入り込むことができない。その結果、光学部品１０の固定角度が変動することがない。また、光学部品１０、保持部材１１及び接着剤１２間の線膨張係数の違いによる歪みも生じない。
【００２８】
さらに、光学保持部材１１の一つの面１１aが他方の面１１bに対してαだけ傾斜しているので、光学定盤２０の平面２０aに垂直な光軸OA1方向から法線NLに対して入射角αで入射する光は、反射角αで光軸OA２方向に反射される。すなわち、光学定盤２０に光学保持ユニット１を載置するだけで、光学定盤２０の平面２０aに垂直な光軸OA1を２α回転した光軸OA2に変えることができる。
【実施例】
【００２９】
図２は、本発明の光学保持ユニットを装着したインライン型反射モジュールの断面図である。
【００３０】
インライン型反射モジュールは、光ファイバフェルール５から出射した光ビームをレンズ対６a、６bを用いて反射光学部品３０に集光させ、再び光ファイバフェルール５に結合させる光学モジュールである。
【００３１】
このモジュールは、たとえば、モードロックファバーレーザの共振器やファラデー回転子ミラー等に応用可能である。
【００３２】
光学保持ユニット３は、図２に示すように、その中心が光学定盤４０の中心軸CLと一致するように光学定盤４０に固定されている。
【００３３】
光学定盤４０は、CLを中心軸とする円盤形状をしており、上面４０aが光軸調整用基準面である。光学定盤４０は、アルミ製で、光学部品３０を基準面４０aより高さ方向で１．５±０．０２ｍｍ、角度１．６±０．２°の精度で固定できるように形成されている。この基準面４０aは、光学系を構築する際に光学保持部材３１の基準面３１bが密着固定されることで所定の位置精度が確保されるようにするために設けられている。
【００３４】
光学定盤４０の基準面４０aの中心には直径０．２ｍｍの吸気孔４０bが開口し、側面に開口するネジ孔４０cと連通している。
【００３５】
光学保持ユニット３は、図３及び図４に示すように、基準面である他方の面３１bと、基準面３１bから角度β傾斜した一つの面３１aと、直径０．２ｍｍの吸気孔３１cと、をもつ光学保持部材３１及び光学部品３０を固定する固定部材３２を有している。
【００３６】
光学保持部材３１は、ｘ軸と平行な位置決め段差部３１dとｙ軸に平行な位置決め段差部３１eとをもつ。二つの段差部の交差点kは、基準面３１bと直交する中心軸CLからwだけ変位している。
【００３７】
光学部品３０が載置される面３１aは、密着性を高めるために面粗度RZ3.2に仕上げられている。ミラーやプリズム等の光学部品は、通常面粗度がλ／４未満であり、一つの面３１aに容易に密着固定される。
【００３８】
光学部品３０は、縦０．６ｍｍ、横０．６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの半導体可飽和吸収体ミラーである。したがって、w＝０．３ｍｍとすることで、ミラー３０の直交する二つの端部を二つの位置決め段差部３１e、３１dに合わせるだけでミラー３０の中心と中心軸CLとを一致させることができる。
【００３９】
次に、光学保持部材３１に光学部品３０を保持固定する工程を説明する。
【００４０】
先ず、光学定盤４０の中心軸CLと光学保持部材３１の中心軸CLとを一致するように光学保持部材３１を光学定盤４０に固定する。すると、基準面３１bと基準面４０aとが密着し、吸気孔３１cと吸気孔４０bとが連通する。
【００４１】
＜重ね合わせステップ＞次に、半導体可飽和吸収体ミラー３０の直交する二つの端部を二つの位置決め段差部３１e、３１dに合わせて一つの面３１aに載置する。すると、ミラー３０の下面と面３１aとが密着し、吸気孔３cの開口が塞がれる。
【００４２】
＜吸引ステップ＞次に、ネジ孔４０cにネジで着脱可能な排気ユニット（不図示）を装着して、吸気孔３１c、４０b内の空気を吸引排気する。すると、ミラー３０の下面と他方面３１aとが強固に密着され、ミラー３０が光学保持部材３１に保持固定される。
【００４３】
＜固定ステップ＞次に、ミラー３０の側面に接着剤３２を塗布し、接着剤３２が硬化するまでそのままの状態を保持する。接着剤３２が硬化したら排気ユニットを取り外して光学部品３０の保持固定が終了する。
【００４４】
なお、排気ユニットによる吸引圧力は、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２である。吸引圧力は、光学部品の変形歪みを起こさず、密着保持する位置がずれない程度であれば小さな圧力である方が望ましい。
【００４５】
また、本実施例では、固定部材３２にエポキシ系接着剤を用いたが、光学部品３０を光学保持部材３１に固定できればよく、例えば、光学部品を機械的に押さえて固定する治具でもよい。
【００４６】
本実施例におけるミラー３０の固定は、エアー吸引によって密着保持した状態で接着剤３２を塗布して行われるので、接着剤３２の表面張力でミラー３０の位置がずれたり、ミラー３０のミラー面が接着剤３２で汚染されることがない。
【００４７】
また、本実施例のような微細なミラーを接着固定する際、ミラー３０の下面と光学保持部材３１の面３１aとの間に接着剤３２が介在した状態で吸引保持しようとすると、接着剤３２の表面張力が大きいために、吸引保持力が接着面全体に渡って均一にならず接着剤層厚さを完全に均一にすることができない。その結果、ミラー３０が光学保持部材３１の基準面３１bに対して意図しない傾きを有してしまう。それに対して、本実施例では、ミラー３０の下面と光学保持部材３１の一つの面３１aとの間に接着剤３２が介在しないように密着されるので、ミラー３０を高精度に固定することができる。また、吸気孔３１cへの接着剤３２の流れ込みを防止することができる。
【００４８】
ミラー３０が固定される一つの面３１aが、中心軸CLと直交する基準面３１bから角度β傾斜しているので、上記の手順で固定されたミラー３０の法線NLは、中心軸CLに対してβの角度をなす。
【００４９】
光学定盤４０の上面４０aには、図２に示すように、軸対称の大小の連通穴をもつ円筒状ホルダ５０が光学定盤４０の中心軸CLと同軸になるように固定されている。
【００５０】
ホルダ５０の小径の連通穴には光ファイバフェルール５が嵌挿され、大径の連通穴にはコリメータレンズ６a、６bが装着されている。
【００５１】
ファイバ端面は、端面からのフレネル反射光を除くために斜め研磨されている。その結果、ファイバ端面から出射される中心光線（光軸）OA3は、中心軸CLとβの角度をなす。中心光線OA3は、レンズ６aで中心軸CLに対して平行化され、その後、レンズ６bで中心軸CLとβの角度をなすようになる。したがって、光ファイバから出射された光がミラー３０で反射されて光ファイバに効率よく結合されるためには、ファイバからの出射ビームとミラー３０からの反射ビームが同一の光路となるようにミラー３０を所定の位置に所定の角度で設置する必要がある。もし、光学定盤４０上のミラー３０の位置及び角度精度が不十分な場合、ファイバへの結合効率が最大になるようにホルダ５０と光学定盤４０との位置及び角度を微調整して、その状態を保つように光学定盤４０とホルダ５０とを接着或いは溶接しなければならない。
【００５２】
しかし、本実施例の光学保持ユニット３では、ミラー３０の中心が中心軸CLと一致し、ミラー３０が基準面３１b及び４０aとβの角度をなすため、レンズ６b通過後の中心光線すなわち光軸OA3は、ミラー３０の法線NLであり（図４参照。）、ファイバ端面からの出射ビームが光軸OA3に沿ってミラー３０に入射し、ミラー３０で反射された反射ビームは同一の光路（光軸OA3）を通って、光ファイバ端面に入射される。すなわち、本発明の光学保持ユニット３のように、光学部品３０を所定の位置に所定の角度をなすように配置できる場合は、光学保持ユニット３の基準面３１bと光学定盤４０の基準面４０aとを当接するだけで光ファイバの結合効率を最大にすることができるので、アライメントレスになるとと共に、光学定盤４０とホルダ５０の固定が容易になる。
【符号の説明】
【００５３】
１１、３１・・・・・・・・光学保持部材
１１a、３１a・・・・・一つの面
１１b、３１b・・・・・他方の面
１１c、３１c・・・・・吸気孔
３１d、３１e・・・・・位置決め段差部
OA1 、CL ・・・・・・軸（中心軸）
A・・・・・・・・・・ 開口
１２、３２・・・・・・・固定部材
１０、３０・・・・・・・光学部品
α、β・・・・・・・・・所定の角度
【図１】
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【図２】
2010237385.tif 000004
【図３】
2010237385.tif 000005
【図４】
2010237385.tif 000006