(57)【要約】基準対象物（４１）、光透過面（２３）を有する光ファイバ（２０）、及び保持装置（３０）を備えた光伝送装置を製造するため、本発明では、光ファイバの外面形状の成型によって、保持要素に凹部を形成することを提案する。凹部は、光透過面の位置を変化させるため、凹部内で保持要素に対して摺動する光ファイバの案内部の半径方向の形状係合制御に用いられる。基準対象物（４１）に対する保持要素の層及び光透過面の固定により、基準対象物に対する光透過面の位置決めが完了する。
2011513774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光ファイバ（２０）、少なくとも一つの基準対象物（４１）、及び少なくとも一つの保持要素（３０）を有している光伝送装置の製造方法であって、前記光ファイバ（２０）は少なくとも一つの光透過面（２３）を有している、光伝送装置の製造方法において、
前記光ファイバ（２０）の少なくとも一つの案内部の半径方向の形状にフィットするガイドを形成するため、前記保持要素（３０）の少なくとも一つの凹部を用いて前記保持要素（３０）を製造する工程であって、前記光ファイバ（２０）の少なくとも一つの外面形状の成型によって、前記凹部がその外面形状を少なくとも部分的に受け入れるように前記保持要素（３０）を製造する工程と、
前記保持要素（３０）の凹部内で前記光ファイバの案内部を少なくとも摺動させることにより、前記保持要素（３０）に対する前記光透過面（２３）の位置を変化させる工程と、
前記基準対象物（４１）に対して前記保持要素（３０）及び前記光透過面（２３）の位置を固定する工程と
を備える製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記基準対象物（４１）に対して前記光透過面（２３）の位置を固定する工程は、案内部を含む前記保持要素（３０）を、前記光ファイバ（２０）の軸線と直交する少なくとも一つの方向に移動させる工程を有する方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、
前記保持要素（３０）の凹部内でのファイバ軸線に沿った前記光ファイバ（２０）の案内部の前記摺動は、前記基準対象物（４１）に対して前記保持要素（３０）の位置を実質的に変化させることなく行われる方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法において、
前記光ファイバ（２０）の案内部は、ファイバ軸線と直交して実質的に一定である断面を有し、前記摺動は、前記ファイバ軸線に沿った光ファイバ（２０）の案内部の変位を含む方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法において、
前記光ファイバ（２０）の案内部は、ファイバ軸線と直交する実質的に円柱状の断面を有し、前記摺動は、前記ファイバ軸線の周りにおける前記光ファイバ（２０）の前記案内部の回転を含み、複数のファイバ素子と前記光透過面（２３）とファイバコアとのうち少なくとも一つが非回転対称な形状を有すること、並びに前記光ファイバ自身が少なくとも非回転対称な光学特性及び複数のファイバコアのうち少なくとも一つを有することの少なくとも何れか一つである方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法において、
前記外面形状は、ファイバクラッド（２２）の外側面によって形成される方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法において、
前記保持要素（３０）の製造及び前記凹部の成型は、前記光ファイバ（２０）の外面形状を包囲する物質の固化を含む方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記物質は接着剤又ははんだである方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、
前記保持要素は、前記ファイバクラッド（２２）から取り外される光ファイバ（２０）のファイバ被覆材（２１）の一部である方法。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項に記載の方法において、
成型前、前記光ファイバ（２０）の少なくとも一つの外面形状は、前記包囲する物質に対する前記光ファイバ（２０）の材料接合を発生させこと、又は前記包囲する物質に対する前記光ファイバ（２０）の材料接合を脆弱化することのために提供される表面不活性化処理によって処理される方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法において、
前記光ファイバ（２０）の外面形状の成型は、除去法を用いることで脆弱化されること、或いは消去されたりする前記保持要素（３０）と前記光ファイバ（２０）との間の摩擦係合又は材料接合によって行われる方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法において、
前記基準対象物（４１）に対する前記光透過面（２３）の位置の固定は、前記基準対象物（４１）に対して機械的に接続される部品（１０，４２，６０，６１，６２，６４）上への前記光ファイバ（２０）の固定部の固定を含み、前記各固定は、溶着及び少なくとも一つの接合物質の関与のうち少なくとも何れか一つ、具体的には、はんだ及び着剤のうち少なくとも何れか一つによる固定部間における少なくとも一つの材料接合（５０，５１）を含む方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法において、
前記基準対象物（４１）に対する前記光透過面（２３）の位置の固定は、少なくとも前記基準対象物（４１）に対する前記保持要素（３０）の固定と、少なくとも前記保持要素（３０）に対する前記光ファイバ（２０）の固定とによって行われる方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法において、
前記保持要素（３０）は、主として体積及び質量の少なくとも何れか一つに対する固化物質からなり、かつキャリア（１０）を有する保持組立体（３１）の一部をなし、材料接合が、前記保持要素（３０）と、前記物質自身又は前記物質とは異なる接合材料からなる前記キャリア（１０）との間に存在している方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
前記基準対象物（４１）に対する前記光透過面（２３）の位置の固定は、少なくとも前記基準対象物（４１）に対する前記保持要素（３０）の固定と、少なくとも前記キャリア（１０）に対する前記光ファイバ（２０）の固定とによって行われる方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか一項に記載の方法において、
前記基準対象物（４１）、前記保持要素（３０）、及び前記光透過面（２３）は、共有されたハウジング（６０）内において少なくとも部分的に位置付けられ、かつ前記共有されたハウジング（６０）のハウジング部品、具体的には、ハウジング壁（６２）、ハウジング底板（６１）、ハウジングカバー、又はファイバフィードスルー（６４）上に固定される方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、
前記保持要素（３０）に対する前記光透過面（２３）の位置変化のため、前記光ファイバ（２０）の接合部に対する変位及び回転装置の機械的接合の少なくとも何れか一つが行われ、前記ハウジング（６０）の内部を形成するために提供される領域外に位置付けられる方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の方法において、
前記基準対象物（４１）に対する前記光透過面（２３）の位置固定は、少なくとも前記基準対象物（４１）に対する前記保持要素（３０）の固定と、少なくとも前記ファイバフィードスルー（６４）上への前記光ファイバ（２０）の固定とによって行われる方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れか一項に記載の方法において、
前記基準対象物（４１）はレーザダイオード素子であり、前記光ファイバの光透過面（２３）は光入射面又はファイバ端面である方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの光ファイバ（２０）、少なくとも一つの基準対象物（４１）、及び少なくとも一つの保持要素（３０）を有している光伝送装置であって、前記光ファイバ（２０）は少なくとも一つの光透過面（２３）を有している光伝送装置において、
前記光ファイバ（２０）の少なくとも一つの案内部は、前記案内部の半径方向の形状にフィットするガイドを形成すべく組み込まれた前記保持要素（３０）の少なくとも一つの凹部内に位置付けられ、前記凹部は、前記光ファイバ（２０）の少なくとも一つの外面形状を部分的に成型し、
前記光透過面（２３）、及び前記基準対象物（４１）に対する前記保持要素（３０）の位置がいずれも固定されている光伝送装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の光伝送装置において、
請求項１〜１９記載の何れか一項に係る少なくとも一つの方法を用いて製造された光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に係る光伝送装置の製造方法、及び請求項２０の前提部に係る光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子半導体部品、例えばレーザダイオードから放射される光を光ファイバへ結合することは、一般に結合面としての光透過面を介して行われる。その結合面は、例えば、光ファイバの第一端部に位置している。
【０００３】
最適な結合効率を達成するために、光透過面は、光学的な基準対象物、例えば光線束の焦点を合わせるレンズに関して配置されなければならない。加えて、最適な結合効率を得るために、結合面は基準対象物に関してこの位置に固定されなければならない。
【０００４】
基準対象物に対する結合面の四つの運動自由度、即ち三つの平行運動及び一つの回転運動は、位置決め中に決定的な役割を果たす。直交座標系では、これら自由度は、光ファイバの軸線を横切る二方向ｘ（水平）及びｙ（垂直）、光ファイバの軸線と平行な方向ｚ（軸）、並びに光ファイバの軸線と平行な軸の周りの回転θ（光ファイバのアジマス調整）である。
【０００５】
光ファイバが非回転対称の幾何学構造を有する場合、光ファイバの光学特性や結合効率を向上するためには、特に後者の回転が重要である。従って、例えば、特に軸線方向に大きく発散する光線束の結合を容易に形成するために、光ファイバの端面の光透過面は、くさび形又は双曲線形状を有する。加えて、光ファイバは、少なくとも結合領域において、光線束の矩形の断面に適合された矩形のコアを有することがある。加えて、偏波保持光ファイバは、非回転対称の断面形状の屈折率楕円体を有する。
【０００６】
基準対象物に対して光ファイバの光透過面を位置決めする際の技術的な要件は、高精度の相対移動の実行を含む。その高精度の相対移動の実行は、ｘ，ｙ及びｚ方向並びに任意にθ方向に高精度で制御可能であるとともに、相対的な相互の固定により両対象物の最適な相対位置において、全ての運動自由度を排除するものである。
【０００７】
位置決め及び固定方法が、迅速かつ低コストで実施されるとともに、長期の安定性を有しながら高い結合効率を確保することができる場合、位置決め及び固定方法は互いに最適に補強し合う。
【０００８】
特許文献１では、光ファイバの端部が、中空の円筒として実施されたフェルール内に物理的に接着された形式で埋め込まれているものが提案されている。四つの支持要素上における位置決めが完了した後、このフェルールはレーザ溶接を用いて固定される。
【０００９】
特許文献２では、位置決めの移動を行うために、光透過面（光ファイバの端面）と基準対象物（レーザダイオード）との最適な相対位置が、二つの別々の運動パターンによって確定されることが提案されている。第一の運動パターンは基準対象物に関するフェルールのｘｙ平面内にあり、第二の運動パターンが基準対象物に関するフェルールのｚ方向にある。
【００１０】
両方法を組み合わせることは有利である。即ち、フェルールファイバユニットとレーザダイオードとを互いに固定することによって一つの自由度を排除した状態で、第一の自由度を排除した後に少なくとも第二の自由度の方向において再調整することができないように、全ての自由度が排除される。
【００１１】
また、もちろん、フェルールを省略した場合でも、単にレーザダイオードに対して光透過面（結合面）を用いて光ファイバの端部を位置決め可能である。
この理由により、複数の文献では、補助要素を用いて、結合面の自由度が、補助要素に対して少なくとも一つの横方向ｘ又はｙ、好ましくは両方向で制限されるのに対して、他の運動の自由度、特にｚ方向及びθ方向が光透過面を位置決めするために維持されるものが提案されている。
【００１２】
その種の要素は、支持載置部（特許文献３、特許文献４）、Ｖ形溝（特許文献５）、リング（特許文献５）、及びフェルール（特許文献６）を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，５２９，５３５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６９０，８６５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９５５，６８３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４６９，４５６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０７８，７１１号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６６８，０４５号明細書
【特許文献７】米国特許第３，９１０，６７７号明細書
【特許文献８】米国特許第４，７６６，７０５号明細書
【特許文献９】米国特許第５，８４５，０２４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，８７２，８８１号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，３０１，４０６号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，５９７，８３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来技術に係る補助要素は、光ファイバの軸線方向（ｚ方向）において光ファイバを案内するための機能が、残りの遊びがｚ方向と交差する方向に存在する点で不適切であるという欠点を有する。位置決め工程において順に排除される、例えば、方向ｘ及びｙにおける横運動のグループと、方向ｚ及びθにおける軸運動のグループというように、運動自由度を互いに独立した二つのグループに分けることが保証されない。
【００１５】
光透過面の位置決めは、光ファイバが結合領域において非回転対称として実施されている場合に必要となる、光ファイバの軸線の周りの回転に関して特に重要であることが分かっている。横方向に遊びがある場合、回転軸の位置は光ファイバの軸線と同一ではなくなるが、ガイドの公差範囲内で光ファイバの軸線の付近に位置する。従って、光ファイバの端面、即ち結合面の回転は、常に横方向における不要な移動を伴うものである。その不必要な移動は、後に再び補償しなければならず、一般に光ファイバのアジマスの再調整を行う必要が生じることもある。
【００１６】
望ましくない複雑な調整作業は、特に光ファイバ端面上の光透過面が、例えば、特許文献７〜１２で説明されるようなグランドレンズの形体にある、部分的にくさび形又は円柱形として実施されている光ファイバに関する。
【００１７】
本発明の目的は、基準対象物、例えばレーザダイオードに対して光ファイバの光透過面を位置決めするための補助要素を説明することにある。補助要素は、横方向の遊び無しで光ファイバの軸線方向に沿って及び光ファイバの軸線方向の周りの少なくとも一つで光透過面の位置を変更することができる。
【００１８】
更に、本発明の目的は、簡素かつ低コストで補助要素を製造可能にすることである。
加えて、本発明の目的は、基準対象物に対して光ファイバの光透過面を位置決めするための方法を説明することにある。横の運動自由度からなる第一のグループと、軸線の運動自由度からなる第二のグループとが使用されるとともに、互いに独立して個々に排除される。
【００１９】
最後に、本発明の目的は、基準対象物に対して光ファイバの光透過面の位置決めを、特に簡素かつ低コストの方法で行うことができる、光伝送装置及びその光伝送装置を製造するための方法を説明することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、請求項１に係る光伝送装置を製造するための方法、及び請求項２０に係る光伝送装置による発明に基づき達成される。
本発明によれば、光ファイバのガイド部は、補助要素の凹部の半径方向の形状に画定されたガイド内に配置されている。補助要素は保持要素として参照され、凹部は光ファイバの外面形状を成型することにより製造されている。
【００２１】
成型は、本発明に係る保持要素の製造を簡素かつ低コストで行うことができる。特に、成型は、光ファイバを案内するために使用される凹部を高精度で製造することができる。従って、凹部と光ファイバの案内部との間における半径方向の形状のフィットする部分が、製造によって最適に保証される。
【００２２】
原理的には同一のものであるが製造に起因して僅かに変化する断面寸法の複数の光ファイバからなる一群から任意の光ファイバを、少なくとも部分的に凹部内に又は凹部を通して挿通させることができるように、光ファイバを案内するための提供される凹部（配置されるべき光ファイバ上に成型されなかった）は、製造上、常に正の断面公差を有する。その結果、保持要素の凹部内に配置された光ファイバの横方向の遊びが、半径方向の形状のフィットする部分の欠如に起因して、少なくともいくつかの光ファイバに対して期待される。これは、各光ファイバに対して個々に適合するように製造されない、従来技術に係るフェルールの事例である。公知のフェルールとは異なり、本発明によれば、各光ファイバに対して個々に適合された保持要素が、各光ファイバ自身に対する保持要素内を案内するために提供される凹部の成型によって製造される。その製造によって、凹部と光ファイバとの間の半径方向の形状のフィットする部分が、少なくとも部分的に保証される。保持要素内の半径方向の形状のフィットするガイドは、非常に小さな、本質的に遊びの無い案内部の装着を保証する。光ファイバの軸線方向及び光ファイバの軸線の周りの少なくとも一つにおいて、光透過面の位置を変更することは、保持要素が固定されている場合には、本質的に横方向に移動することなく実施可能である。
【００２３】
運動の自由度を二つのグループ（横方向の運動自由度からなる第一のグループ、及び軸の運動自由度からなる第二のグループ）に分けるという本発明を通じて、基準対象物に対する光透過面の位置決め工程を、簡素かつ迅速に、よって低コストで行うことができる。光ファイバの軸線と直交する少なくとも一つの方向に沿う光ファイバの案内部を含む保持要素を移動させることにより、横の自由度からなる第一のグループが使用される。保持要素の凹部内で光ファイバの案内部を摺動させることにより、軸の運動自由度からなる第二のグループが使用される。運動自由度の両グループは、互いに独立して別々に排除可能である。基準対象物に対する保持要素の位置を固定することにより、横の運動自由度の第一のグループが排除される。保持要素に対する光透過面の位置を固定することにより、軸の運動自由度が排除される。従って、二つの固定方法のうち一方の各個別の固定方法を、関連する他方と独立して光伝送装置における異なる固定条件に適合及び最適化することができる。また、必要であれば、基準対象物に対する光透過面の距離を変えることなく、凹部内で光ファイバを摺動させることにより、保持要素がｚ方向に移動されてもよい。従って、例えば、基準対象物から保持要素までの距離が設定可能であるので、結合ギャップの最適な間隔が両部材の間で得られる。また、ｚ方向における基準対象物から保持要素までの距離は、各種の光伝送装置における光透過面の位置とは独立して一定に維持可能である。位置決め精度、並びに短期及び長期の固定精度に関して、本発明の光伝送装置により信頼性のある製造結果が得られる。
【００２４】
保持要素内で案内される光ファイバの案内部が、光ファイバの軸線方向において実質的に一定の断面を有する場合、光ファイバの案内部は、光透過面の位置をｘ又はｙ方向に変化させることなく、光ファイバの軸線方向（ｚ方向）に保持要素の凹部内で変位可能である。加えて、保持要素内で案内される光ファイバの案内部が非回転対称の断面を有する場合、光透過面の位置は回転（θ）方向において一定に維持可能である。
【００２５】
保持要素内で案内される光ファイバの案内部が回転対称形状、例えば円柱状断面を有する場合、保持要素の凹部内にある光ファイバのガイド部は、光透過面の位置をｘ又はｙ方向に変化させることなく、光ファイバの軸線に対応する回転軸の周りで回転可能である。加えて、保持要素内で案内される光ファイバの案内部が光ファイバの軸線方向において変化する断面を有する場合、光透過面の位置はｚ方向において一定に維持可能である。この文脈において、光結合又は出力結合領域として使用される光透過面、或いは光結合又は出力結合領域内の光ファイバの光案内領域が光ファイバの軸線に関して回転対称として実施されていない場合、本発明による光透過面の位置決めは、光ファイバの軸線の周りの回転に関して特に有利である。ガイド内に横方向の遊び無しで、回転軸の位置が光ファイバの軸線と同一である。これにより、光ファイバのアジマスの位置決めを迅速かつ低コストで行うことができる。
【００２６】
一方、これは、例えば、光ファイバ端面上のグランド円柱レンズ、又は光ファイバ端面上に取り付けられた円柱レンズという幾何学形状に起因する非回転対称レンズ効果を達成する端面を有する光ファイバに関連する。その端面の方位は、基準対象物に対して最適な透過のために配置される必要がある。他方、これは、特に、非回転対称の光線束の結合、案内、及び光線の成形のうち少なくとも一つに適した、少なくとも部分的に非回転対称の光ファイバコア、例えば矩形断面を有する光ファイバコアを有する光ファイバに関連する。また、ファイバレーザの光ファイバがこのカテゴリに属する。加えて、偏波保持特性を有する光ファイバ、及び複数のコアを有する光ファイバ、特に二重コアは、光ファイバのアジマスの位置決めを必要とする。
【００２７】
一般に、本発明に係る光伝送装置は、特定の光ファイバの使用、及び特定の波長の光の伝送に限定されるものではない。従って、光ファイバは、少なくとも部分的に光結晶構造、光ファイバレーザの一部、及び分岐ファイバ構造のうち少なくとも何れか一つを有してもよい。案内された光は、可視、紫外線、及び赤外線のうち少なくとも何れか一つのスペクトル範囲に属する。もちろん、本発明は、紫外線及び赤外線の少なくとも一つを超える波長からの電磁放射を伝送する光ファイバにも適用可能である。
【００２８】
また、光伝送装置は、単一の光ファイバ、単一の保持要素、或いは単一の基準対象物の使用に限定されるものではない。従って、本発明に基づき、直列に又は束になった複数の光ファイバを使用する装置が製造されてもよいし、直列及び積層構成の少なくとも何れか一つで複数の保持要素及び複数の基準対象物の少なくとも何れか一つを有する装置が製造されてもよい。
【００２９】
一般に、光ファイバは、光ガイドコア、コアの外側に接合される光を透過しないクラッド、及びクラッドの外側に接合される被覆材、例えばポリマー被覆材という三つの部品からなる。被覆材は、光ファイバに必須である柔軟性及び破損保護機能を光ファイバに対して提供する。被覆材は、例えば樹脂からなるが、金属からなるものであってもよい。
【００３０】
成型される光ファイバの外形部分が光ファイバのクラッドの外側面によって形成される場合、一般に光ファイバのクラッドの外側面は、光ファイバのクラッドの外側に位置する被覆材の外側面よりも円柱状の断面として実施され、かつ光ファイバコアや光ファイバの軸線に対してより同心状に配置されているため、本発明に係る方法は有利である。
【００３１】
この目的のため、必要であれば、凹部を形成するための成型工程の前に、成型される光ファイバの部分は被覆材を除去することにより外部に晒されるべきである。
一方、もちろん、光ファイバの製造工程中にクラッド上に成型された既存の被覆材を、本発明に係る保持要素として、部分的に利用することも有利である。光ファイバの軸線方向に延びるとともに、密着した形態で光ファイバのクラッドを半径方向に取り囲む被覆部が、残存する被覆材及び光ファイバのクラッドから分離又は取り外される。
【００３２】
完全性のため、もちろん、あまり好ましいことではないが、他の光ファイバ部品、例えばコア又は被覆材の外側面部も成型されてもよいことにも留意されたい。
本発明によれば、成型に際して使用される材料は、特定の材料に限定されないとはいえ、成型を行うため及び凹部を形成するために特定の材料又は物質であることが好ましい。成型中や成型後にその状態が変化する材料、例えば高い変形性（低い形態安定性）を有する状態から低い変形性（高い形態安定性）を有する状態へ変化する材料が、特に成型用に使用されることが好ましい。一般に、この状態変化は、例えば、粘性の低減又は可塑性の低減によって実質的に特徴付けられる物質の粘塑性の低減を含む。この変化は、例えば、照射又は温度により等温的に生成されてもよいし、化学的に誘起されてもよいし、例えば接着剤が固化するように温度上昇によって行われてもよいし、例えばはんだが固相線温度下で固化するように温度低下によって行われてもよい。
【００３３】
高い粘塑性の第一の状態では、随意に上昇した温度又は上昇した圧力を加えながら、成型中に成型されるべき光ファイバの外形部へ物質が適応される。低い粘塑性の第二の状態では、成型によって形成された凹部、及び保持要素の少なくとも一つ、又はそれらの一以上の部品は、実質的に形態安定的である。成型時の状態よりも少なくとも形状変化に対する熱的影響及び機械的影響の少なくとも一つに関してより安定的である。
【００３４】
粘塑性を低下させることは一般に固化とも呼ばれる。まとめると、本発明に係る方法は、保持要素の形成及び凹部の成型が、外形部を包囲及び接触の少なくとも一つを行う物質の固化を含む場合に有利である。包囲は、周面全体の３６０度の周りである必要はないが、半径方向の形状のフィットする部分を形成するのに必要な量、例えば部分的な周面である１９０度の周りに制限されてもよい。
【００３５】
物質の固化は特定の材料に限定されるものではないが、好ましくは成型中又は成型後に固化する材料は、実質的に固化が粘性状態の変化に基づくものである接着剤又ははんだ、特に有機接着剤又は金属はんだを含む。固化物質は、好ましくは実質的に完全に接着剤又ははんだからなる。
【００３６】
本発明に係る凹部は、例えば、構造的に関連する弾性を有する保持要素上に一以上の力を加えることによる、実質的に樹脂材料の変形のみによって、光ファイバの外形部上に成型されることはあまり好ましくない。保持要素は、力のかかっていない状態においてはめ合い部を欠いた第一の状態から、塑性変形を通じて力のかかっていない状態においてははめ合い部の存在する第二の状態へ変化する。保持要素に本来備わっており、かつ塑性変形後にも存在し得る張力に起因して、特定の状況下では保持要素と光ファイバとの間に僅かであるが摩擦接合も存在する。
【００３７】
保持要素は、好ましくは、実質的に完全に固化物質からなるか、或いは保持要素の体積及び質量の少なくとも一つに対して少なくとも大部分で固化物質からなる。
より複雑であるため、あまり好ましくはないが、保持要素は固化物質に加えて、外形部の成型時に直接的に関与しない他の物質を含んでもよい。それにも関わらず、成型工程と、成型完了後の保持要素の安定性とに関して、例えば、硬化する接着剤を機械的に安定させる充填材が使用される場合、それは有利である。
【００３８】
本発明による保持要素の凹部内に配置された光ファイバの案内部の摺動は、成型された光ファイバの部分と成型によって形成された保持要素との間に、材料結合が無く、好ましくは最大でも限定された僅かな摩擦接合が存在することを前提とする。
【００３９】
不利な状態を回避するために、成型された光ファイバの外形部は、成型前に表面表面不活性化処理に晒される。これは、光ファイバと周囲の物質とによる材料結合が生じることを回避したり、光ファイバと周囲の物質とによる材料結合を脆弱化したりする目的のために提供される。
【００４０】
その種の表面不活性化処理は、例えば、液体又は粉末の剥離剤を用いるウエット法を含む。表面不活性化処理は、外形部に対して全く接着性が無いか、或いは僅かなしか接着性がないが、成型物質と材料結合を形成するコーティング材を塗布することを含む。表面不活性化処理は、外形部に対して接着性を有するが、成型物質に対して材料結合を形成しないコーティング材を塗布することも含む。
【００４１】
既存の材料結合に生じ得る不利な状態、或いは保持要素と光ファイバとの間の摩擦接合に生じ得る不利な状態を修復するために、除去処理を適用することにより、そのような状態を脆弱化したり、相殺したりすることが提案されている。この種の除去処理は、少なくとも一つの力、特に静的又は動的な摩擦、圧縮、或いは張力を加えること、超音波を適用すること、気候上の環境条件、特に湿度、温度、及び圧力の少なくとも一つを変更することを含む。後者は、成型工程中、例えば形状安定固化の後又はその最中に既に生じる。
【００４２】
本発明による伝送装置を製造するための方法は、基準対象物に関する光透過面の方向付けを完了した後に、保持要素の位置の固定と、基準対象物に対する光透過面の位置の固定とに特徴を有する。
【００４３】
案内部の半径方向にフィットするガイドによって、光ファイバを一つの部品を用いて固定部に接続するには十分である。その部品の位置は基準対象物に対して固定されている。ガイドは好ましくは光透過面に近接して配置され、例えば、光ファイバのクラッドの直径の１００倍未満の距離、好ましくは２０倍未満の距離に配置される。この部品は、保持要素、キャリア、ファイバフィードスルー、及びフレームの少なくとも何れか一つであってもよい。キャリアは、保持要素を備える、好ましくは材料結合された保持組立体を形成する。ファイバフィードスルーは、ハウジングのフレーム内に位置する。フレームは、基準対象物と同じハウジング底板上に固定されている。
【００４４】
これら固定の各々は、好ましくは、溶接及び接合材の関与の少なくとも一つ、特に、はんだ及び接着剤の少なくとも一つによる固定部材間における少なくとも一つの材料結合を含む。保持要素上の光ファイバの固定部の締結中、固定部及び案内部は少なくとも部分的に重なりを有し、固定部の締結が少なくとも部分的に保持要素の凹部内で生じる場合に有利である。
【００４５】
既に示したように、本発明による光伝送装置は、共有ハウジングの完全に外側に配置されてもよいし、部分的に又は完全に供給ハウジングの内側に配置されてもよい。特に、基準対象物、保持要素、及び光ファイバは、少なくとも部分的に共有ハウジング内に配置され、共有ハウジングのハウジング部品、特にハウジング壁、ハウジング底板、ハウジングカバー、又はフィードスルーに締結される。
【００４６】
本発明の本質又は本発明に関連して前述した全ての処理工程のうちの少なくとも一つ、特に成型、位置変更、及び少なくとも一つの固定のうち少なくとも一つは、ハウジングの二つの壁部の間で行われる。
【００４７】
加えて、保持要素に対して光透過面の位置変更のためにセットアップされる変位及び回転装置の少なくとも一つの機械的結合は、ハウジングの内部容積の形成のために提供される領域の外側に位置する光ファイバの結合部上で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１ａ】本発明の光伝送装置の第一の例示的実施形態に従って製造された保持要素用キャリアを示す図。
【図１ｂ】光ファイバを有するキャリアを示す図。
【図１ｃ】成型が完了した後、光ファイバを備えたキャリアおよび保持要素からなる保持組立体を示す図。
【図１ｄ】レーザダイオード組立体を示し、かつ光ファイバの成型された部分と保持要素との間に存在する連結部を無効にするための除去法を適用する様子を示す図。
【図１ｅ】レーザダイオード組立体に対する光ファイバの結合面の位置決め方法を適用する様子を示す図。
【図１ｆ】レーザダイオード組立体に対する保持要素および光透過面の位置を固定した状態における本発明による完成した光伝送装置を示す図。
【図２】本発明に従って製造される光伝送装置の第二の例示的実施形態を示す図。
【図３】本発明に従って製造される光伝送装置の第三の例示的実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下では、例示的実施形態に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
全ての例示的実施形態において、光伝送装置に関し、基準対象物は発光レーザダイオード（４１）であり、光透過面はファイバ端面（２３）であり、レーザダイオード（４１）によって放射された光線束の大部分は、ファイバ端面を介して光ファイバ（２０）内に結合される。しかし、このことは本発明が特定の基準対象物または特定の光透過面に限定されることを意味しない。
【００５０】
一般には、基準対象物は、任意の周知の発光装置、光伝送装置、または受光装置であっても良い。本発明にとって望ましい発光装置は、レーザダイオードの他に、任意の種類の端面発光および面発光半導体レーザや、無機および有機材料の少なくとも一方から製造された発光ダイオード（ＬＥＤ）や、固体レーザおよびファイバレーザを含む。本発明にとって望ましい光伝送装置は、光ファイバおよびレンズの他に、任意の種類のレンズ装置、特に、コリメーション光学装置および焦点光学装置を含む。本発明にとって望ましい受光装置は、特に、フォトダイオード等の光電効果および光熱効果の少なくとも一つによる光検出装置、および、例えば、太陽電池や、ポンプ光として受光した光を用いるレーザ等の光起電力素子を含む。
【００５１】
一般には、光透過面は、光ファイバの任意の位置に配置して良く、端面だけでなく、むしろ光ファイバの軸線に沿った光ファイバの任意の外面でよい。
第一の実施形態
第一の例示的実施形態において、ガラスを備えたキャリア（１０）は、保持要素（３０）を受け入れるように用いられる。図１に示すように、キャリア（１０）は上側に縦溝を備え、縦溝は縦溝に対して垂直に延びる横溝（１３）によって、第一縦溝部（１１）および第二縦溝部（１２）に分離されている。第一縦溝部（１１）の縦軸線方向の延長線上において、キャリアは第二縦溝部（１２）から離間した方向に突起（１４）をさらに備え、該突起はキャリアの上側に対して、上側の反対に位置する下側へ向かってオフセットされている。
【００５２】
光ファイバ（２０）は、少なくともキャリア（１０）の縦溝の長さに対応した長さだけファイバの被覆材（２１）を備えず、この長さにおいて、ガラスを備えたファイバクラッド（２２）の外側面は、光ファイバ（２０）の外面形状を形成する。
【００５３】
光ファイバ（２０）の被覆材を備えない部分（２２）は、光ファイバ（２０）の端部まで延び、光ファイバ（２０）の端部は、光透過面としてグランド円柱レンズを備えたファイバ端面（２３）を有する。図１ｂから推測されるように、光ファイバ（２０）の被覆材を備えない部分（２２）は、縦溝内に部分的に導入され、ファイバ端面（２３）は突起（１４）の方向に縦溝の外側に配置される。縦溝に配置された光ファイバ（２０）の部分は溝底部上に存在し得るが、溝壁部の間に浮遊していることが望ましい。保持要素（３０）を製造するために、接着剤等の接着体が第一縦溝部（１１）内に導入され、接着剤は、第一縦溝部（１１）内に位置するファイバ部の周りに少なくとも部分的に流れるとともに、外形部の形状にはめ合う（図１ｃ）。横溝（１３）および突起（１４）は、ファイバ（２０）およびキャリアの間の拡大した自由な空間によって、第一縦溝部（１１）を越えた接着剤の毛細管流動を制限する。特に、横溝（１３）は、第二縦溝部（１２）内に接着剤が流れ込むことを防止する。突起（１４）上においてファイバの軸線方向に対して垂直に配置されるとともに、キャリア（１０）を固定するための接合面として設けられたキャリア（１０）の前面への接着剤の流動を突起（１４）が防止する。
【００５４】
接着剤は、好適な手段、例えば、熱および光の少なくとも一つを適用することによって固められて、接着剤による結合によって光ファイバ（２０）用の保持要素（３０）を形成する。接着剤の接着によって、光ファイバ（２０）の外面形状部とキャリア（１０）との両方に保持要素（３０）の材料結合が存在し、キャリア（１０）のみが、接着仲介用プライマで前処理されているため、光ファイバ（２０）のガラス上の接着剤はキャリア（１０）のガラス上の接着剤よりも少ない。
【００５５】
接合相手の間の接着力が比較可能な場合には、光ファイバ（２０）および保持要素（３０）の間の接着力は、より小さな相互作用によって、保持要素（３０）およびキャリア（１０）の間の接着力よりも小さいため、接着仲介用プライマは全ての場合において必要なわけではない。
【００５６】
代替的には、第一接着剤からなるとともに、分離して製造された保持要素が、第一縦溝部（１１）内の第二接着剤を用いて固定されても良い。
ファイバの軸線方向（ｚ方向）に引張力Ｆｚを加えることによって、保持要素（３０）と光ファイバ（２０）の成型された外面形状との間に存在する連結部は分離され、光ファイバ（２０）の案内部は、成型部によって画定される保持要素（３０）の凹部において半径方向の形状にフィットした状態で、案内される（図１ｄ）。対応する引張／圧縮力をファイバの軸線方向（ｚ方向）において光ファイバ（２０）に加え、かつ／あるいは、対応するねじり力をアジマス方向（θ方向）においてファイバの軸線の周りに加えることによって、案内部は凹部内において滑動して、移動することができ、保持要素（３０）およびキャリア（１０）の少なくとも何れか一方に対するファイバ端面（２３）の位置が変更できる（図１ｅ）。
【００５７】
キャリア（１０）および保持要素（３０）を備える保持組立体（３１）は、さらに、半径方向、デカルト座標においてはｘ及びｙ方向に、ファイバの軸線に対して横方向に移動することができ、ファイバ端面（２３）もこれらの方向に移動できる。
【００５８】
即ち、軸線方向ｚおよびθと、横方向ｘおよびｙとの両方の位置決め工程は、ファイバ端面（２３）の位置、特に、レーザダイオード組立体（４０）におけるレーザダイオード（４１）のビーム出力面に関してグランド円柱レンズの角度を、結合され得る最大光パワーについて最適に整合させることを可能にする。
【００５９】
レーザダイオード組立体（４０）において、レーザダイオード（４１）は、第一電気的接触面によって、電気的に絶縁された熱伝導体（４２）の第一電気的端子面（４３）上に固定されている。電気的端子要素（４５）は、第一電気的接触面と反対のレーザダイオード（４１）の第二接触面を、第一電気的端子面から電気的に切断された熱伝導体（４２）の第二電気的端子面（４４）に接続する。上述したように、ファイバ端面（２３）をレーザダイオード（４１）に対して位置決めすることによって、完全に整合した後、レーザダイオード（２３）に対するファイバ端面（２３）の位置が固定される。このことは、図１ｆに示すように、光ファイバ（２０）およびキャリア（１０）の間と、キャリア（１０）およびレーザダイオード組立体（４０）の間との各状況において、材料結合（５０、５１）を設けることによって実施される。
【００６０】
このために、一方で、接着剤等の接着体（５０）がキャリア（１０）の第二縦溝部（１２）内に導入され、この接着剤は、第二縦溝部内に配置された光ファイバ（２０）の固定部の周りに流動して、光ファイバ（２０）の外面形状にはめ合う。接着剤の固化と、その接着力および結合力とによって、保持要素（３０）に対するファイバ端面（２３）の位置を固定する材料結合がキャリア（１０）および光ファイバ（２０）の間に実現される。他方では、キャリア突起（１４）の端面と、レーザダイオードの発光面および端面に対してほぼ平行な熱伝導体（４２）の前面との間に、固まっていない接着体（５１）を導入することによって、レーザダイオード（４１）に対する保持要素（３０）の位置の固定が実現される。接着剤の固化と、その接着力および結合力とによって、材料結合が保持要素（３０）およびレーザダイオード（４１）の間に実現される。両方の固定方法は、任意の順序または同時に実施されても良く、総じて、レーザダイオード（４１）に対するファイバ端面（２３）の位置を固定して終了する。
【００６１】
以下の寸法は理解を容易にするために参照される。レーザダイオードの発光幅：９０μｍ、ファイバコアの直径：１０５μｍ、ファイバクラッドの直径：１２５μｍ、ファイバ被覆材の直径：２５０μｍ、第一縦溝部の長さ：０．５ｍｍ、ファイバ軸線の方向に沿った突起の長さ：０．５ｍｍ、固定された状態におけるファイバ端面の保持要素までの距離：０．５ｍｍ。
【００６２】
当然、具体的にはこの例示的実施形態も、一般的には本発明もこれらの寸法の指定に限定されない。しかし、ファイバ端面および保持要素の間の距離を、ファイバクラッドの直径の１００倍、特に望ましくは２０倍未満の固定値に維持することが有利であることが証明されている。
【００６３】
第二の実施形態
図２に示す本発明による光伝送装置の例示的実施形態は、第一の例示的実施形態における長さよりも短い長さにおいてのみ光ファイバ（２０）の被覆材（２１）がなく、その長さが第一縦溝部（１１）の長さの約１５０％から３００％にわたってのみ延びている点において、第一の例示的実施形態と異なる。第一の例示的実施形態とは対照的に、被覆材のないファイバ部は第一縦溝部（１１）に配置されているが、被覆材を有するファイバ部が第二縦溝部（１２）に配置されている。整合した後、光ファイバ（２０）をキャリア（１０）上に固定する場合には、材料結合が光ファイバ（２０）の固定部に接着剤（５０）によって設けられ、光ファイバ（２０）の固定部は、被覆材（２１）を備えるため、第一の例示的実施形態における光ファイバ（２０）の被覆材のない部分より実質的に高い可撓性を有する。第二の例示的実施形態におけるファイバ端面（２３）から離間する方向に固定部（５０）より突出するファイバ部は、第一の例示的実施形態よりも、破壊および曲げに対して相当強い。
【００６４】
さらに、キャリア（１０）は金属で製造され、保持要素（３０）は、液体ハンダ、望ましくは軟質ハンダを第一縦溝部（１１）内に導入することによって製造される。ハンダは、金属製キャリア（１０）と材料結合を形成するが、ファイバクラッド（２２）のガラスをぬらすことはない。
【００６５】
レーザダイオード組立体（４０）は、レーザダイオード（４１）の他に、導電性の金属製熱伝導体（４２）を備え、熱伝導体（４２）はレーザダイオード（４１）の第一接触面に接触するために材料結合を有する。熱伝導体に対して異極性を備えた電気的端子要素（４５）が、レーザダイオードの第二接触面上に固定されている。
【００６６】
保持組立体（３１）およびレーザダイオード組立体（４０）の連結部（５１）は、キャリア突起（１４）の端面と、熱伝導体（４２）の前面との間においてレーザを用いて加熱された二箇所のハンダ（５１）によって形成される。
【００６７】
第三の実施形態
図３に示す第三の例示的実施形態は、第一の例示的実施形態の光ファイバ（２０）、保持組立体（３１）、及びレーザダイオード組立体（４０）から製造される構造ユニットのハウジング（６０）内への統合を示し、ハウジング底板（６１）、ハウジング壁（６２）、及びファイバフィードスルー（６４）のみが見える。構造ユニットのハウジング底板（６１）への連結は、熱伝導体（４２）をハウジング底板（６１）上にハンダ付けすることによって実施され、熱伝導体はハウジング壁（６２）内に配置される。保持要素（３０）の製造のハンダ付け工程の前に、ファイバ端面（２３）およびキャリア（１０）を整合させ、位置決めし、かつ固定する。キャリア（１０）をｘ及びｙ方向に移動することによって、ファイバ端面（２３）がハウジング壁（２０）内において横方向に沿って整合され、移動機器および回転機器の少なくともいずれか一方を、ハウジング壁（６２）の外側に配置された光ファイバ（２０）の結合部に機械的に結合することによって、ファイバ端面（２３）が軸線方向に沿って整合される。
【００６８】
第一の例示的実施形態と同様に第一の被覆材のない固定部の領域において光ファイバ（２０）をキャリア上に固定することの他に、被覆材を有する第二の固定部の領域において、半径方向に配向された開口（６５）内に接着剤が注入され、光ファイバ（２０）はファイバフィードスルー（６４）に固定され、前記開口（６５）は光ファイバ（２０）を案内するように構成されたファイバフィードスルー（６４）の空洞を横切るようにファイバフィードスルー（６４）の外面から内面まで延びる。
【００６９】
レーザダイオード組立体（４０）に電力を供給するために、異極性を備えた二つの導電体（７０、７１）は、外側からハウジング壁を通って導かれ、二つの導電性支持点（７２、７３）において内側に端部を有する。電気的接続素子（７４、７５）は、支持点（７２、７３）をレーザダイオード組立体（４０）の電気的端子面に接続する。
【００７０】
最後に、例示的実施形態の特徴は本発明の権利範囲を限定するものではないことに注意されたい。特に、様々な例示的実施形態の特徴は、本発明の内容から逸脱することなく、組み合わせることができ、かつ／あるいは、周知の光伝送装置の他の特徴と組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…キャリア、１１…第一縦溝部、１２…第二縦溝部、１３…横溝、１４…突起、２０…光ファイバ、２１…ファイバ被覆材、２２…ファイバクラッド、２３…光透過面／ファイバ端面、３０…保持要素、３１…保持組立体、４０…レーザダイオード組立体、４１…基準対象物／レーザダイオード、４２…熱伝導体、４３…第一電気的端子面、４４…第二電気的端子面、４５…電気的端子要素、５０…光ファイバ（２０）及びキャリア（１０）の間の接合剤／連結部、５１…キャリア（１０）及びレーザダイオード組立体（４０）の間の接合剤／連結部、６０…ハウジング、６１…ハウジング底板、６２…ハウジング壁、６４…ファイバフィードスルー、６５…ファイバフィードスルーの開口、７０…第一導電体、７１…第二導電体、７２…第一導電性支持点、７３…第二導電性支持点、７４…第一電気的接続素子、７５…第二電気的接続素子。
【図１ａ−１ｃ】
2011513774.tif 000003
【図１ｄ−１ｅ】
2011513774.tif 000004
【図１ｆ−２】
2011513774.tif 000005
【図３】
2011513774.tif 000006
【国際調査報告】
2011513774.tif 000007
2011513774.tif 000008
2011513774.tif 000009
2011513774.tif 000010
2011513774.tif 000011
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