(57)【要約】【課題】球面調整を行う光学素子の位置決めにおいて、調整後のレーザースポット溶接時に位置ずれすることなく溶接することが可能な構造及び製造方法を提供する。【解決手段】まわりに球面状のフランジ４が連続して形成された光学素子１とそれに対抗する球面状の支持部５を有するホルダー３の球面調整及びレーザースポット溶接に関して、いずれかの球面上の正三角形の頂点位置に半球状突起を設けて、互いを確実に接触させ且つ、レーザースポット溶接をそれぞれの半球状突起の中央に同時に行うことで溶接時の位置ずれをなくすことができる。【選択図】図１
2006154351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光または受光を行う光学素子と、前記光学素子を保持するとともに、前記光学素子から出射する光、または前記光学素子に入射する光を制限するホルダーとを備える光学部品の製造方法であって、
一端を前記光学素子に結合し他端を開放した略球面状のフランジを前記光学素子の周囲に渡って連続して形成し、
前記ホルダーには前記フランジの開放面と対向する略球面を有する支持部を形成し、
さらに、前記フランジと支持部とを互いに密着させたときに、前記フランジと支持部との間に空隙を有した状態で前記光学素子が前記ホルダーに当接するように前記フランジの開放側の端部に３個の半球状突起を予め形成しておき、
前記半球状突起にて前記光学素子を前記ホルダーに支持させ前記光学素子と前記ホルダーとの位置関係の調整を行った後、
前記半球状突起同士の全ての中間に位置する前記フランジと前記支持部との両方を同時にレーザー溶接して前記光学素子と前記ホルダーとを接続することを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項２】
発光または受光を行う光学素子と、前記光学素子を保持するとともに、前記光学素子から出射する光、または前記光学素子に入射する光を制限するホルダーとを備える光学部品の製造方法であって、
一端を前記光学素子に結合し他端を開放した略球面状のフランジを前記光学素子の周囲に渡って連続して形成し、
前記ホルダーには前記フランジの開放面と対向する略球面を有する支持部を形成し、
さらに、前記フランジと支持部とを互いに密着させたときに、前記フランジと支持部との間に空隙を有した状態で前記光学素子が前記ホルダーに当接するように前記支持部に３個の半球状突起を予め形成しておき、
前記半球状突起にて前記光学素子を前記ホルダーに支持させ前記光学素子と前記ホルダーとの位置関係の調整を行った後、
前記半球状突起同士の全ての中間に位置する前記フランジと前記支持部との両方を同時にレーザー溶接して前記光学素子と前記ホルダーとを接続することを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子をホルダー上に密着した際に、前記３個の半球状突起により前記フランジと支持部との隙間を１０〜２０μｍに保つことを特徴とする請求項１及び２に記載の光学部品の製造方法。
【請求項４】
前記３個の半球状突起を正三角形の頂点位置になるように配置したことを特徴とする請求項１及び２に記載の光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品の製造方法に関し、具体的には、光ファイバ通信用に用いられる光通信モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信モジュールは、図１０に示すように、ホルダー２の一端に、レーザーダイオードもしくはフォトダイオードである光学素子１を接合し、他端に光学素子１から出射された光あるいは光学素子１に入射する光を導くフェルール付き光ファイバ９を有する光学部材１０を接合している。ホルダー２の内部３には、ここでは明記しないが、光学素子１や光学部材１０から出射あるいは入射する光を制限するフィルタやプリズムなどを用いた光学系が配置されている。また、光学素子１には、一端が光学素子１に結合され、他端が開放された環状のフランジ４が光学素子１の周囲に渡って形成されている。このフランジ４は球面形状を有しており、このフランジ４と対向するホルダー２には、フランジ４の球面形状に沿って突出する球面状の支持部５が形成されている。また、光学部材１０は、レセプタクル６とその内部にフェルール付き光ファイバ９を挿入した時に物理的に接触するスタブ８と、平行光形成用のレンズ７によって構成されている。
【０００３】
このような構成において、フランジ４を形成した光学素子１とホルダー２とを接合するときには、ホルダー内部３のフィルタやプリズムを介して光学素子１と光学部材１０の光結合が所望の結合効率になるように位置調整が行われる。この位置調整は、フランジ４と支持部５とを嵌合させた状態で、図中に示す矢印方向に光学素子１あるいはホルダー２を摺動させて行う。位置調整後、フランジ４の端部付近の数箇所と支持部５とをレーザーにてスポット溶接し、光学素子１とホルダー２とを接合する。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１１３５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の光通信モジュールにおいては、光学素子１とホルダー２とを球面にて調整した場合、折角位置決めしていても、そのレーザースポット溶接時に位置ずれを起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
その原因を本発明者らが追求したところ、フランジ４やホルダー２の支持部５を球面状に加工するときの精度に起因することが判明した。すなわち、従来の部品機械加工精度では、フランジ４及び支持部５の真円度や真球度に２０〜５０μｍ程度のばらつきが生じてしまうため、フランジ４と支持部５とを嵌合した場合に片当たりして密着出来ない箇所が出来てしまう。その箇所をレーザーによりスポット溶接を行うと、溶接部分の凝固収縮力によって密着出来ない箇所が縮まるので、位置決めした位置と異なる方向にずれてしまう。
【０００６】
本発明は従来の課題を解決するもので、レーザー溶接時の調整位置ずれをなくすための製造方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の課題を解決するために本発明の光学部品の製造方法は、発光または受光を行う光学素子と、前記光学素子を保持するとともに、前記光学素子から出射する光、または前記光学素子に入射する光を制限するホルダーとを備える光学部品の製造方法であって、一端を前記光学素子に結合し他端を開放した略球面状のフランジを前記光学素子の周囲に渡って連続して形成し、前記ホルダーには前記フランジの開放面と対向する略球面を有する支持部を形成し、さらに、前記フランジと支持部とを互いに密着させたときに、前記フランジと支持部との間に空隙を有した状態で前記光学素子が前記ホルダーに当接するように前記フランジの開放側の端部に３個の半球状突起を予め形成しておき、前記半球状突起にて前記光学素子を前記ホルダーに支持させ前記光学素子と前記ホルダーとの位置関係の調整を行った後、前記半球状突起同士の全ての中間に位置する前記フランジと前記支持部との両方を同時にレーザー溶接して前記光学素子と前記ホルダーとを接続することを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の光学部品の製造方法は、発光または受光を行う光学素子と、前記光学素子を保持するとともに、前記光学素子から出射する光、または前記光学素子に入射する光を制限するホルダーとを備える光学部品の製造方法であって、一端を前記光学素子に結合し他端を開放した略球面状のフランジを前記光学素子の周囲に渡って連続して形成し、前記ホルダーには前記フランジの開放面と対向する略球面を有する支持部を形成し、さらに、前記フランジと支持部とを互いに密着させたときに、前記フランジと支持部との間に空隙を有した状態で前記光学素子が前記ホルダーに当接するように前記支持部に３個の半球状突起を予め形成しておき、前記半球状突起にて前記光学素子を前記ホルダーに支持させ前記光学素子と前記ホルダーとの位置関係の調整を行った後、前記半球状突起同士の全ての中間に位置する前記フランジと前記支持部との両方を同時にレーザー溶接して前記光学素子と前記ホルダーとを固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、フランジと支持部が部品精度及び取り付け精度により片あたりをする事が無くなりレーザー溶接を行った直後においても調整位置からずれることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の製造方法の実施例の形態を図面とともに詳細に説明するが、図１０に示した上記従来構造と共通する（あるいは共通し得る）部分・部品については、同一参照番号を付すると共にその説明を省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１及び図２は本発明の実施例１における光学部品の側面断面図と光学素子に取り付けるフランジを示す。図１及び２において、半球状突起は、１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、レーザー溶接位置は、１４ａ、１４ｂ、１４ｃと示されている。
【００１２】
図１において、レンズ７とスタブ８がレセプタクル６内の所定の位置に調整され保持された光学部材１０が、ホルダー２の右側面に固定される。この固定はXY平面内で光学的な位置決めを行なった後、ホルダー２と光学部材１０の対応面を密着させて接合部外周の要所をレーザー溶接することによって行なわれる。他方、ホルダー２の他の側面には、ホルダー内部３に配置されているが図示されていないフィルタやプリズム等の光学系を介して光結合される光学素子１が固定される。
【００１３】
この光学素子１のまわりにはフランジ４が接合部に対して凹になるように形成されている。図２に示されるように、そのフランジ端部１１の円周上には高さが１０〜２０μｍの半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃが正三角形の頂点位置になるように形成されている。一方、図１に示すように、そのフランジ４が接合されるホルダー２の側面位置には、そのフランジ４と対向する凸状球面を有する支持部５が形成されている。光学素子１とこのフランジ４を図１に示すように接続すると、光学素子１とホルダー２を密着させる際に、このフランジ端部３上の３つの半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃと支持部５の球面が隙間無く接触することになり、その球面上で光学素子１の取りつけ角度を矢印方向に調整することが可能になる。調整後、図２に示すようにフランジ端部３上の半球状突起１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間の中央部３箇所（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に高出力レーザーを同時に照射してレーザー溶接により接合する。
【００１４】
本製造法では、フランジ４の半球状突起１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して３点で光学素子１をホルダー２に密着させるため、従来のような面受けで密着させる方法に比べ確実に互いを接触させることができる。従って、レーザー溶接時にフランジ１とホルダー２との間に、凝固収縮力が働いても光学素子１とホルダー２との位置ずれが起こらない。本実施例では、被溶接部材がＳＵＳ３１６Ｌで使用レーザー溶接機（ＡＯＩ  ＦＸ−５０５０ＨＧ）でレーザーパワー４０％、照射時間を５ｍｓとして溶接した。この場合の、半球状突起１１ａ、１１ｂ、１１ｃの高さを１０〜２０μｍが望ましい。これは、図９に示すように、接合部材間の距離が溶接強度に関係するからである。溶接せん断強度は６ｋｇ以上必要なので、本実施例での接合部材間の隙間は２０μｍ以下にしなければならない。なお、この隙間は、溶接部材とレーザースポット照射条件で決まるので、それに合わせた半球状突起１１ａ、１１ｂ、１１ｃの高さを適宜選択すればよい。
【実施例２】
【００１５】
図３及び図４は、本発明の実施例２における光学部品の側面断面図とホルダーを示す。図３において、ホルダー２の支持部５とホルダー２上にある半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃを示す。また図４には、ホルダー２の接続部の拡大部分を示し、レーザー溶接位置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、の詳細位置を示すものである。
【００１６】
本実施例において上記実施例１と異なる部分は、半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃがフランジ４上ではなく支持部５の球面上に配置されることである。フランジ4の厚みは、溶接時のレーザーがフランジ４を貫通し保持部５に達する程度に設定すればよい。この厚みは、照射するレーザー照射条件やフランジ部材の材質で、最適なものを適宜決めればよい。このような構成により、溶接レーザー照射位置及びホルダー２を固定した状態で光学調整及びレーザー溶接ができる。
【実施例３】
【００１７】
図５及び図６は本発明の実施例３における光学部品の側面断面図とホルダーを示す。図５では、ホルダー２の支持部５と半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃを示し、図６では、レーザー溶接位置１４ａ、１４ｂ、１４ｃの詳細図を示す。本実施例において上記実施例１と異なる部分はフランジ４が接合部に対して凸になるように形成され、そのフランジ４が接合されるホルダー２の側面位置にそのフランジ４と対向する凹状球面を有する支持部５が形成され、かつ半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃがフランジ４上ではなく支持部５の凹球面端部１２の円周上に配置されることである。このような構成により、溶接レーザー照射位置及びホルダー２を固定した状態で光学位置調整及びレーザー溶接ができる。
【実施例４】
【００１８】
図７及び図８は本発明の実施例４における光学部品の側面断面図とフランジを示す。図８にフランジ４上の半球状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃとレーザー溶接位置１４ａ、１４ｂ、１４ｃの詳細を示す。本実施例において上記実施例１と異なる部分はフランジ４が接合部に対して凸になるように形成され、そのフランジ４が接合されるホルダー２の側面位置にそのフランジ４と対向する凹状球面を有する支持部５が形成されることである。支持部５の厚みは、溶接時のレーザーが支持部５を貫通しフランジ４に達する程度に設定すれば良い。この厚みは、照射するレーザー照射条件やホルダー部材の材質で、最適なものを適宜決めればよい。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明にかかる光学部品の製造方法は、球面形状でのレーザー溶接接合時に位置ずれの起こらない効果を有し、光通信モジュールにとどまらず、光ピックなど他の球面形状を有し、位置ずれに対して厳しい仕様が要求される部品のレーザースポット溶接に関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１における製造方法の側面断面図
【図２】本発明の実施例１における球面突起及び溶接位置の配置図
【図３】本発明の実施例２における製造方法の側面断面図
【図４】本発明の実施例２における球面突起及び溶接位置の配置図
【図５】本発明の実施例３における製造方法の側面断面図
【図６】本発明の実施例３における球面突起及び溶接位置の配置図
【図７】本発明の実施例４における製造方法の側面断面図
【図８】本発明の実施例４における球面突起及び溶接位置の配置図
【図９】部材（ＳＵＳ３１６Ｌ）におけるレーザースポット溶接時の隙間とせん断強度との関係を示す図
【図１０】従来の製造方法の側面断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  光学素子
２  ホルダー
３  ホルダー内部
４  フランジ
５  支持部
６  レセプタクル
７  レンズ
８  スタブ
９  フェルール付き光ファイバ
１０  光学部材
１１  フランジ端部
１２  球面端部
１３ａ  半球状突起
１３ｂ  半球状突起
１３ｃ  半球状突起
１４ａ  レーザー溶接位置
１４ｂ  レーザー溶接位置
１４ｃ  レーザー溶接位置
【図１】
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【図２】
2006154351.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006154351.tif 000009
【図８】
2006154351.tif 000010
【図９】
2006154351.tif 000011
【図１０】
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