(57)【要約】【課題】筐体の大型化を必要とせずに、機能部材と光ファイバーの調芯作業および筐体内への収納作業を簡単に行えるようにし、温度変化等に伴って光ファイバーに加わる応力を緩和する。【解決手段】機能部材２と光ファイバー３を調芯して予め互いに固定しておく。この機能部材２と光ファイバー３を、ケース４に挿入する。このとき、ケース４の上方から機能部材２を挿入し、光ファイバー３は、スリット４ａ，６ｂを通過させて円筒状凸部６の中空部６ａに到達させる。機能部材２には部分的に可撓性樹脂接着剤７を付与しておき、機能部材２をケース４の底面から浮かせた状態で固定する。スリット４ａ，６ｂおよび中空部６ａに硬質樹脂封止剤９を注入して封止し、光ファイバー３を硬質樹脂封止剤９で埋めた状態にする。そして、リッド５をケース４の上方を覆うように固定する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端開口のケースと、
前記ケースの側面に設けられている導入口と、
前記ケースの側面の上端から前記導入口まで連続して形成され、前記導入口を前記ケースの側面の上方に向けて開放するスリットと、
前記ケース内に収納されている機能部材と、
前記機能部材を前記ケースに固定する可撓性樹脂接着剤と、
前記機能部材に一端が固定され、前記導入口を通って外部へ延出する光ファイバーと、
前記スリットおよび前記導入口を封止する樹脂封止剤と、
前記ケースの上端を覆うように固定されて前記ケースとともに筐体を構成するリッドとを有する光学デバイス。
【請求項２】
前記樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤である、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤と可撓性樹脂封止剤を含み、前記スリットおよび前記導入口の内部で、外部に対して露出している部分には前記硬質樹脂封止剤が存在し、前記硬質樹脂封止剤および前記ケースに覆われている部分に前記可撓性樹脂封止剤が存在する、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記可撓性樹脂接着剤は、前記機能部材の表面に部分的に付与されており、前記機能部材は前記ケース内に部分的に固定され、非固定部分は前記ケースの内面から間隔をおいて位置している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項５】
機能部材と光ファイバーとを調芯して互いに固定する工程と、
上面開口のケース内に前記機能部材を挿入するとともに、前記機能部材に一端が固定されている光ファイバーを、前記ケースの側面上端から下方へ形成されたスリットから挿入し、前記スリットと連続する導入口まで到達させて、前記光ファイバーを、前記導入口を通って前記ケースの外部へ延出するように保持する工程と、
前記機能部材の表面に塗布されている可撓性樹脂接着剤を硬化させて、前記機能部材を前記ケース内に固定する工程と、
前記スリットから前記導入口に至るまで樹脂封止剤を注入し、前記樹脂封止剤を硬化させることにより、前記スリットおよび前記導入口を封止する工程と、
前記ケースの上端を覆うようにリッドを固定して筐体を形成する工程とを含む、光学デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤である、請求項５に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤と可撓性樹脂封止剤を含み、前記スリットおよび前記導入口の内部で、外部に対して露出している部分には前記硬質樹脂封止剤を配設し、前記硬質樹脂封止剤および前記筐体に覆われている部分に前記可撓性樹脂封止剤を配設する、請求項５に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記可撓性樹脂接着剤を、前記機能部材の表面に部分的に付与し、前記機能部材を前記筐体内に部分的に固定し、非固定部分は前記ケースの内面から間隔をおいて位置させる、請求項５〜７のいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記リッドを、前記可撓性樹脂封止剤によって前記ケースの上端に固定する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学デバイスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバーを用いた光通信において、時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送や波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送を用いて大量の情報を伝達することが可能になってきている。それに伴って、光信号を解析し、伝達された大量の情報を処理するために、複雑な光学デバイスが必要になっている。例えば、波長分割多重伝送を行う場合には、光源や可変減衰器や光スイッチなどの様々な光学部品が組み込まれた複合デバイスが用いられる。
【０００３】
光学デバイスに対しては、光ファイバーを介して様々な光学部品が接続される。このような光学デバイスにおいて高性能を維持するために、高温および高湿の環境下での信頼性を確保するように、通常、気密封止構造（ハーメチックシール）が採用される。具体的には、このような光学デバイスは、図７に示すように、光学デバイス本体である筐体２１の内部に様々な機能部材２２（図面では模式的に描いているが、レンズやフィルタなどのガラスを主成分とする光学部品や、モータやリレーやソレノイドなどの機構部品を含む）が配置されており、光ファイバー２３が、これらの機能部材２２と図示しない外部の光学部品等とを接続させるために、一端が筐体２１内の機能部材２２に接続され、筐体２１の導入口２４を通過して外部に延出している。通常、筐体２１のケース２５内に、機能部材２２がエポキシ系樹脂などの硬質樹脂接着剤２６や固定ねじなどによって固定され、ケース２５にリッド（蓋）２７が被せられて両者がシーム溶接などにより接合された構成である。そして、機能部材２２に一端が接続された光ファイバー２３が、ケース２５に設けられた導入口２４から外部に延びており、導入口２４は、金錫はんだ２８などにより封止されて気密性を保っている。なお、通常、ケース２５やリッド２７は、鉄系の金属材料であるコバール材にニッケルメッキと金メッキが施されたものであり、光ファイバー２３の外表面には金メッキが施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した構成の光学デバイスを製造する場合、筐体２１内部の機能部材２２と光ファイバー２３との光軸を合わせるように調芯して、両者を固定しなければならない。従って、予め、筐体２１の導入口２４からケース２５内に光ファイバー２３を挿入しておき、光ファイバー２３から実際に光を出力しながらケース２５内の機能部材２２と光ファイバー２３の調芯を行ってから、機能部材２２および光ファイバー２３をケース内に固定している。しかし、波長分割多重の光通信を行う場合のように、情報量の増大や複雑化に伴って、個々の光学デバイスの小型化が求められる現状では、筐体２１は必要最小限の大きさである。従って、前記した方法では、ケース２５内で空間的な余裕の殆どない状況で機能部材２２と光ファイバー２３の調芯作業を行わなければならないため、作業性が悪く、歩留まり悪化の原因になり、コスト低減の妨げになる。
【０００５】
そこで、機能部材２２と光ファイバー２３とを、ケース２５外で予め調芯して互いに固定してユニット化し、そのユニットをケース２５内に収納する方法が考えられる。この方法によると、狭いケース２５内で調芯作業を行わなくてよいため、作業性が向上する。しかし、この構成では、機能部材２２と光ファイバー２３とからなるユニットをケース２５内に収納する際に、機能部材２２に対して既に固定された光ファイバー２３を、ケース２５内から、円孔状の導入口２４を貫通させて外部に延出させる必要があり、その作業が困難である。特に、機能部材２２の少なくとも両側面に光ファイバー２３が固定されて異なる方向（通常は互いに反対の方向）に延びている構成が一般的であるため、全ての光ファイバー２３を、それぞれ導入口２４を貫通させる作業は非常に困難である。しかも、光ファイバー２３は可撓性に乏しく、ケース２５内で導入口２４に通すために無理に屈曲させると折れてしまうおそれがある。結局、光ファイバー２３を無理なく導入口２４を貫通させるためには、ケース２５内に十分な空きスペースを用意しておくことが必要になり、筐体２１が大型化するため、光学デバイスの小型化の要求に反することになる。
【０００６】
また、完成状態の光学デバイスにおいて、温度変化に伴う膨張係数の差によって、光ファイバー２３に応力が加わるおそれがある。すなわち、光ファイバー２３の一端は機能部材２２に固定され、導入口２４では金錫はんだ２８によりケース２５に固定されている。一般に、機能部材２２はガラスなどを主成分としているものが多く、ケース２５はコバール材などの金属を主成分としており、両者の線膨張係数は異なっている。例えば、温度上昇に伴ってケース２５が大きな伸びを示すときに、機能部材２２はそれに比べてごく僅かな伸びしか示さないと、光ファイバー２３は、機能部材２２に固定されている端部と、金錫はんだ２８により導入口２４でケース２５に固定されている部分との間に引張応力が加わることになる。特に近年では、各種光学デバイスが使用される環境が、−２０℃から７０℃程度までの極めて広い温度範囲に亘ることがあり、その分だけ、光ファイバー２３に加わる引張応力が強大になり、光ファイバー２３が破損する可能性が高くなる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、筐体の大型化を必要とせずに、機能部材と光ファイバーの調芯作業および筐体内への収納作業を簡単に行うことができ、しかも、環境温度変化等に伴って光ファイバーに加わる応力を緩和することができる、光学デバイスとその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学デバイスは、上端開口のケースと、ケース内に収納されている機能部材と、機能部材に一端が固定されている光ファイバーと、ケースの上端を覆うように固定されてケースとともに筐体を構成するリッドとを有している。このケースは、側面に設けられている導入口と、側面の上端から導入口まで連続して形成され、導入口をケースの側面の上方に向けて開放するスリットとを有している。機能部材は、可撓性樹脂接着剤によりケースに固定されている。光ファイバーは、機能部材に一端が固定され、導入口を通って外部へ延出している。そして、スリットおよび導入口は樹脂封止剤により封止されている。
【０００９】
また、本発明の光学デバイスの製造方法は、機能部材と光ファイバーとを調芯して互いに固定する工程と、上面開口のケース内に機能部材を挿入するとともに、機能部材に一端が固定されている光ファイバーを、ケースの側面上端から下方へ形成されたスリットから挿入し、スリットと連続する導入口まで到達させて、光ファイバーを、導入口を通ってケースの外部へ延出するように保持する工程と、機能部材の表面に塗布されている可撓性樹脂接着剤を硬化させて、機能部材をケース内に固定する工程と、スリットから導入口に至るまで樹脂封止剤を注入し、樹脂封止剤を硬化させることにより、スリットおよび導入口を封止する工程と、ケースの上端を覆うようにリッドを固定して筐体を形成する工程とを含む。
【００１０】
このような構成および方法によると、機能部材と光ファイバーの調芯および固定作業を筐体の外部で行えるため、作業性に優れている。さらに、機能部材に既に固定されている光ファイバーを、従来の円孔状の導入口に通すのではなく、スリットから中空部に落とし込めばよいため、作業が非常に簡単であるとともに、この作業中に光ファイバーを曲げたりする必要がないため、筐体内に広い空間がなくてもよく、光学デバイスの小型化に寄与する。
【００１１】
また、光ファイバーは樹脂封止剤によって固定されているため、従来のように金錫はんだによって固定される場合に比べて、温度変化等に伴って光ファイバーに加わる応力が樹脂封止剤に吸収されて緩和され、光ファイバーが破損する危険性を低減できる。
【００１２】
一方、機能部材は可撓性樹脂接着剤によって固定されているため、外部からの振動や、機能部材とケースの温度変化に伴う伸縮の差などが、可撓性樹脂接着剤によって吸収されて、機能部材に影響を及ぼすことがない。
【００１３】
そして、樹脂封止剤は、シーム溶接や金錫はんだに比べてコスト安にできるので、光学デバイスのコストダウンに寄与する。
【００１４】
なお、樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤であってもよい。または、樹脂封止剤は硬質樹脂封止剤と可撓性樹脂封止剤を含み、スリットおよび導入口の内部で、外部に対して露出している部分には硬質樹脂封止剤が存在し、硬質樹脂封止剤およびケースに覆われている部分に可撓性樹脂封止剤が存在する構成であってもよい。
【００１５】
後者の場合、光ファイバを直接覆う部分の殆どは、可撓性樹脂封止剤であるため、湿気を筐体内部に通さず気密性を保ちつつ、光ファイバーを可能な限り可撓性樹脂封止剤により覆うことができ、温度変化に伴う機能部材やケースの伸縮の差をよく吸収して、光ファイバーに加わる応力（引張応力）をさらに緩和することができる。
【００１６】
可撓性樹脂接着剤は、機能部材の表面に部分的に付与されており、機能部材はケース内に部分的に固定され、非固定部分はケースの内面から間隔をおいて位置していることが好ましい。これによると、機能部材はケースの底面から少し浮いた状態で固定されるため、外部振動がケースを介して伝わりにくく、また、機能部材とケースの伸縮の差が部分的にしか応力を及ぼさないので、機能部材への悪影響がより小さく抑えられる。
【００１７】
リッドは、可撓性樹脂封止剤によってケースの上端に固定されることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に本発明の光学デバイスを示しており、図２にその断面図を示している。まず、この光学デバイスの基本構成を説明すると、光学デバイス本体である筐体１の内部に様々な機能部材２（図面では模式的に描いているが、レンズやフィルタなどのガラスを主成分とする光学部品や、モータやリレーやソレノイドなどの機構部品を含む）が配置されており、光ファイバー３が、これらの機能部材２と図示しない外部の光学部品等とを接続させるために、一端が筐体１内の機能部材２に接続された状態で、筐体１の外部に延出している。筐体１は、上端開口のケース４とリッド（蓋）５が接合されたものである。ケース４とリッド５はコバール材にニッケルメッキと金メッキが施されたものであり、光ファイバー３の外表面には金メッキが施されている。
【００２０】
図３に示すケース４は、側面に円筒状凸部（スタッド）６が形成されており、円筒状凸部６は光ファイバー３の導入口となる中空部６ａを有し、この中空部６ａから上方にスリット６ｂが形成され、このスリット６ｂに連続してケース４の側面にスリット４ａが形成されている。従って、中空部６ａは、スリット６ｂとスリット４ａを介して、ケース４の側面上方に露出する開放状態になっている。円筒状凸部６は、ケース４の本体とは別に形成された後に接合されたものであっても、ケース４の本体に一体的に形成されたものであってもよい。
【００２１】
このケース４内に、機能部材２が、可撓性樹脂接着剤７（例えばシリコンゴム系樹脂接着剤）によって固定されている。可撓性樹脂接着剤７は機能部材２に部分的に付与されており、機能部材２は、ケース４の底面から少し浮いた状態に保持されている。そして、機能部材２に設けられている電極ピン８が、ケース４の底面の孔部４ｂを貫通して延出しており、孔部４ｂは硬質樹脂封止剤９（例えばエポキシ系樹脂封止剤）により封止されている。機能部材２に対して予め調芯されて固定されている光ファイバー３は、円筒状凸部６の中空部６ａを貫通して外部に延びており、中空部６ａとスリット６ｂ，４ａは硬質樹脂封止剤９により封止されている。リッド５は、やはり硬質樹脂封止剤９によりケース４の上方を覆うように側面上端に固定されている。
【００２２】
次に、この光学デバイスの製造方法について説明する。
【００２３】
まず、準備工程として、機能部材２と光ファイバー３を調芯して互いに固定し、ユニット化しておく。そして、このユニット化した機能部材２と光ファイバー３を、ケース４に挿入する。このとき、ケース４の上方から機能部材２を挿入し、光ファイバー３は、スリット４ａおよびスリット６ｂを通過させて円筒状凸部６の中空部６ａに到達させる。なお、機能部材２の底面および側面には部分的に可撓性樹脂接着剤７を付与しておき、この可撓性樹脂接着剤７を硬化させることによって、機能部材２をケース４の底面から少し浮かせた状態で固定する。また、機能部材２の電極ピン８を、ケース４の底面の孔部４ｂを貫通させ、その後で孔部４ｂに硬質樹脂封止剤７を注入して硬化させ、孔部４ｂを封止する。
【００２４】
続いて、スリット４ａ、スリット６ｂ、および中空部６ａを満たすように硬質樹脂封止剤９を注入する。そしてこの硬質樹脂封止剤９を硬化させることによって、スリット４ａ、スリット６ｂ、および中空部６ａを封止し、光ファイバー３を硬質樹脂封止剤９で埋めた状態にする。そして、やはり硬質樹脂封止剤９を用いて、リッド５をケース４の上方を覆うように側面上端に固定する。さらに、円筒状凸部６とそれから延出する光ファイバー３の一部を覆うようにゴムフード１０を装着する。こうして、図１，２に示す本実施形態の光学デバイスが完成する。
【００２５】
以上説明した光学デバイスによると、機能部材２と光ファイバー３の調芯および固定作業を筐体１の外部で行えるため、作業性に優れている。さらに、機能部材２に既に固定されている光ファイバー３を、従来のような円孔状の導入口に通すのではなく、スリット４ａ，６ｂから中空部６ａに落とし込めばよいため、作業が非常に簡単であるとともに、この作業中に光ファイバー３を曲げたりする必要がないため、筐体１内に広い空間がなくてもよく、光学デバイスの小型化に寄与する。
【００２６】
また、光ファイバー３は硬質樹脂封止剤９によって固定されているため、従来のように金錫はんだによって固定される場合に比べて、温度変化等に伴って光ファイバー３に加わる応力が硬質樹脂封止剤９に吸収されて緩和され、光ファイバー３が破損する危険性を低減できる。
【００２７】
一方、機能部材２は可撓性樹脂接着剤７によって固定されているため、外部からの振動や、機能部材２とケース４の温度変化に伴う伸縮の差などが、可撓性樹脂接着剤７によって吸収されて、機能部材２に影響を及ぼすことがない。特に、図２に示すように、機能部材２に部分的に付与された可撓性樹脂接着剤７によって、機能部材２がケース４の底面から少し浮いた状態で固定されていると、外部振動がケース４を介して伝わりにくく、また、機能部材２とケース４の伸縮の差が部分的にしか応力を及ぼさないので、機能部材２への悪影響がより小さく抑えられる。
【００２８】
硬質樹脂封止剤９および可撓性樹脂接着剤７は、シーム溶接や金錫はんだに比べてコスト安にできるので、光学デバイスのコストダウンに寄与する。
【００２９】
なお、図４に示すように、ゴムフード１０を有していない光学デバイスでも、前記したのと全く同様な効果を奏する。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００３１】
本実施形態では、円筒状凸部６の中空部６ａとスリット４ａ，６ｂに注入される樹脂封止剤として、硬質樹脂封止剤９（例えばエポキシ系樹脂封止剤）と可撓性樹脂封止剤１１（例えばシリコンゴム系樹脂封止剤）とを併用している。すなわち、中空部６ａおよびスリット４ａ，６ｂ内において、外部に露出する部分（外気に触れる部分）は硬質樹脂封止剤９を用いて封止し、それ以外の部分は可撓性樹脂封止剤１１を用いて封止している。具体的には、スリット４ａ，６ｂ内はすべて硬質樹脂封止剤９により封止されており、中空部６ａにおいては、外部に露出する部分から、湿気を通さないために必要最小限の範囲までが硬質樹脂封止剤９の層になっており、その内側は可撓性樹脂封止剤１１の層になっている。従って、光ファイバ３を直接覆う部分の殆どは、可撓性樹脂封止剤１１である。
【００３２】
この構成によると、湿気を筐体１内部に通さず気密性を保ちつつ、光ファイバー３を可能な限り可撓性樹脂封止剤１１により覆っているため、温度変化に伴う機能部材２やケース４の伸縮の差を、可撓性樹脂封止剤１１によって吸収することができ、光ファイバー３に加わる応力（引張応力）を緩和することができる。硬質樹脂封止剤９であっても光ファイバー３に加わる応力を緩和する効果があるが、本実施形態のように光ファイバー３の周囲の大部分を可撓性樹脂封止剤１１にすることにより、さらに大きな応力緩和効果が得られる。なお、可撓性樹脂封止剤１１は、可撓性樹脂接着剤７と同じ材質であるが、ここではその用途に応じて異なる名称を付与している。以上説明した以外の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００３３】
なお、図６に示すように、ゴムフード１０を有していない光学デバイスでも、前記したのと全く同様な効果を奏する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、機能部材と光ファイバーの調芯および固定作業を筐体の外部で行えるため、作業性に優れている。さらに、機能部材に既に固定されている光ファイバーを、円孔状の穴に通すのではなく、スリットから中空部に落とし込めばよいため、作業が非常に簡単であるとともに、筐体内に広い作業用空間がなくてもよく、光学デバイスの小型化に寄与する。
【００３５】
機能部材は可撓性樹脂接着剤によって固定されているため、外部からの振動や、機能部材とケースの温度変化に伴う伸縮の差などが、可撓性樹脂接着剤によって吸収されて、機能部材に影響を及ぼすことがない。
【００３６】
光ファイバーは樹脂封止剤によって固定されているため、温度変化等に伴って光ファイバーに加わる応力が樹脂封止剤に吸収されて緩和され、光ファイバーが破損する危険性を低減できる。さらに、光ファイバーを硬質樹脂封止剤と可撓性樹脂封止剤とを併用して封止し、外部に露出する部分は気密性を保つために必要最小限な範囲だけ硬質樹脂封止剤を用いて封止し、それ以外の部分は可撓性樹脂封止剤を用いて封止することにより、光ファイバーに直接接触する封止部の殆どを可撓性樹脂封止剤として、光ファイバーに加わる応力を緩和する効果をさらに大きくすることができる。
【００３７】
なお、硬質樹脂封止剤および可撓性樹脂封止剤および可撓性述接着剤は比較的安価なので、光学デバイスのコストダウンに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学デバイスを示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光学デバイスを示す図であり、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその正面断面図、（ｃ）はその側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の光学デバイスの組立前のケースを示す図であり、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその正面断面図、（ｃ）はその側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光学デバイスの変更例を示す図であり、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその正面断面図、（ｃ）はその側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の光学デバイスを示す図であり、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその正面断面図、（ｃ）はその側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の光学デバイスの変更例を示す図であり、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその正面断面図、（ｃ）はその側面図である。
【図７】従来の光学デバイスの一例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１　　　筐体（光学デバイス本体）
２　　　機能部材
３　　　光ファイバー
４　　　ケース
４ａ　　スリット
４ｂ　　孔部
５　　　リッド
６　　　円筒状凸部
６ａ　　中空部（導入口）
６ｂ　　スリット
７　　　可撓性樹脂接着剤
８　　　電極ピン
９　　　硬質樹脂封止剤
１０　　ゴムフード
１１　　可撓性樹脂封止剤
【図１】
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【図２】
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【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】
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