(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の光学素子を筒状ホルダーの両開口面に保持固定し、かつ前記筒状ホルダーに空気孔を設けた光デバイスであって、前記空気孔は、前記筒状ホルダーの外部に面して開口部を有し、前記筒状ホルダーの内部と連通するとともに、前記空気孔の内部に迷光の進入を阻止する直角に屈曲する屈曲部を１つ有していることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記筒状ホルダーは、両開口が互いに径の異なる開口からなり、前記筒状ホルダーの内部に前記互いに径の異なる開口の連結部を有し、
上記空気孔が、前記筒状ホルダーの外部に面して開口部を有する第１の空気孔と、
前記筒状ホルダーの内部の前記連結部に面して開口部を有する第２の空気孔と、を備え、前記第１の空気孔と前記第２の空気孔とを直角方向に組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
筐体と、
該筐体に設けられた発光素子と、
該発光素子の光軸に対して４５度傾けた状態で固定された第一分波フィルタと、
前記発光素子に対向させて前記筐体に設けられた光ファイバーと、
前記第一分波フィルタの固定位置に前記光軸と直交するように取り付けられた請求項１または請求項２に記載の光デバイスであって、前記２個の光学素子が第二分波フィルタおよび集光レンズである光デバイスと、
前記集光レンズに対向するように前記光デバイスの前記筒状ホルダーに設けられた受光素子とを備えた双方向モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種光伝送分野において用いられる光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光デバイスには光部品からのレーザー光源への反射戻光の防止及び光ファイバアンプ内で光の共振発生を防止する光アイソレータ、光信号を一方向にのみ通過させるような非相反機能を持つサーキュレータ、光伝送路中に挿入され光路を切り替える光スイッチ、また以下で説明する双方向モジュール等がある。
【０００３】
光デバイスの具体例として、双方向通信において光ファイバ１本で送受信を行うときに用いられる双方向モジュールにて説明する。
【０００４】
双方向モジュールとは、送信光を発するレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子と、受信光を受信するフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子を有し、光信号の送信機能と受信機能を併せ持つ構造の光伝送デバイスである。
【０００５】
従来の双方向モジュールは、例えば図５に示すように、波長λ１の送信光を放射するＬＤ等の発光素子１と、ＰＤ等の受信素子１１とを筐体８に固定し、また光信号を導出、導入する光ファイバ５の一端をフェルール５ａを用いて筐体８に固定し、筐体８内には第一分波フィルタ４、送信側集光レンズ２と受信側集光レンズ１２を備えているものである。
【０００６】
この双方向モジュールでは、発光素子１から出射された波長λ１の光信号は送信側集光レンズ２を介して第一分波フィルタ４を通過し、光ファイバ５から導出される。一方光ファイバ５を通過してしてきた波長λ２の受信に対しては、反射する成分を持つ第一分波フィルタ４で反射され、受信側集光レンズ１２により波長λ２に対して感度のある受光素子１１に導かれるという構成を持っている。
【０００７】
上記発光素子１、受光素子１１はそれぞれ筐体８との間に金属によるリング状のスペーサ３、１３を介在させ、ＹＡＧレーザ溶接またはハンダ付け等の手段によって固定されている（特開２０００−３０４９８５号公報参照）。
【０００８】
また高速通信を行うため送受信同時に駆動させる場合に、送信側の信号光の影響が受信側の信号光へ雑音として悪影響を与えてしまうことをより小さくするために、第一分波フィルタ４と受光素子１１の間に第二分波フィルタ６を追加する事により高特性を得るようにしているものがある。この第二分波フィルタ６を追加する上で、受信レンズ１２と一体化することでコンパクトにまとめることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来例において、筒状のホルダー７の両端面に第二分波フィルタ６、受信側集光レンズ１２等の光学素子を接着剤、ハンダ付け、もしくは低融点ガラス付け等、高温処理の必要な方法にて固定しようとした場合、ホルダー７と第二分波フィルタ６、受信側集光レンズ１２で形成される内部空間が密閉されるために、この内部空間の空気の膨張により、光学素子のずれ、浮きが発生し、信号光が光学素子の有効径外を通過する、または光軸に対し光学素子が傾くことにより光学特性が劣化してしまう、さらには光学素子を通過しない迷光によりＳ／Ｎ比が悪くなるという問題が発生する。
【００１０】
上記課題に鑑みて本発明は、２個の光学素子を筒状ホルダーの両開口面に保持固定し、かつ前記筒状ホルダーに空気孔を設けた光デバイスであって、前記空気孔は、前記筒状ホルダーの外部に面して開口部を有し、前記筒状ホルダーの内部と連通するとともに、前記空気孔の内部に前記開口部から前記筒状ホルダーの内部に迷光の進入を阻止する直角に屈曲する屈曲部を１つ有していることを特徴とする。さらに、前記筒状ホルダーは、両開口が互いに径の異なる開口からなり、前記筒状ホルダーの内部に前記互いに径の異なる開口の連結部を有し、上記空気孔が、前記筒状ホルダーの外部に面して開口部を有する第１の空気孔と、前記筒状ホルダーの内部の前記連結部に面して開口部を有する第２の空気孔と、を備え、前記第１の空気孔と前記第２の空気孔とを直角方向に組み合わせて形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、双方向モジュールは、筐体と、この筐体に設けられた発光素子と、この発光素子の光軸に対して４５度傾けた状態で固定された第一分波フィルタと、前記発光素子に対向させて前記筐体に設けられた光ファイバーと、前記第一分波フィルタの固定位置に前記光軸と直交するように取り付けられた請求項１または請求項２に記載の光デバイスであって、前記２個の光学素子が第二分波フィルタおよび集光レンズである光デバイスと、前記集光レンズに対向するように前記光デバイスの前記筒状ホルダーに設けられた受光素子とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態である光デバイスの一例である双方向モジュールの断面図を示し、図２は図１の第二分波フィルタ６、受信側集光レンズ１２を保持した受信側のホルダー７の拡大断面図である。
【００１４】
筐体８に発光素子１としてレーザダイオード（ＬＤ）と、受光素子１１としてフォトダイオード（ＰＤ）を互いの光軸が直交するように配置し、送受信の光信号の分離体として第一分波フィルタ４は互いの光軸に４５度傾けた状態にし、第二分波フィルタ６は受信側光軸に８度傾けた状態で受信側集光レンズ１２と一体になるようにホルダー７に固定した上で配置されている。また発光素子１の光軸方向に光ファイバ５を保持したフェルール５ａを備えている。
【００１５】
発光素子１から出射された波長λ１の送信光は送信集光レンズ２及び第一分波フィルタ４を通過し光ファイバ５により導出される。また光ファイバ５から導入された波長λ２の受信光は第一分波フィルタ４によって反射し、この反射した受信光が第二分波フィルタ６を通過し受信側集光レンズ１２により集光されて受光素子１１に入射する。これによって双方向光通信が可能となる。
【００１６】
第二分波フィルタ６は接着剤により金属製のリング状ホルダー７に接着され、受信側集光レンズ１２は圧入により同じく金属製のリング状ホルダー７に固定されている。ここでホルダー７は第二分波フィルタ６の接着面より切欠き７ａが設けられ、これによってホルダー７と第二分波フィルタ６、受信側集光レンズ１２で形成される内部空間７ｃと外部とを連通しており、接着硬化時の高温による内部空間の空気の膨張を外部へ逃がすことによって熱膨張した空気圧に起因する第二分波フィルタ６の位置ずれ、光軸方向との角度ずれを防いでいる。
【００１７】
ここで言う光学素子は、第二分波フィルタ６、受信側集光レンズ１２である。貼付け固定する光学素子は、光学的有効径に対し、片側０．２ｍｍ以上大きな光路径を確保するよう開けられたホルダー７の穴に、さらに固定代として０．２ｍｍ以上大きい寸法であることが望ましい。
【００１８】
光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ等では光学素子としてガーネット等のファラデー回転子、方解石、ルチル、ＬＮ結晶等の複屈折結晶、レンズ、１／２λ波長板、１／４λ波長板、プリズム、ミラー等があり、これらの光学素子を保持する際にも本発明を適用することができる。
【００１９】
ホルダー７の材質としては、熱膨張係数が小さく、またＹＡＧレーザ溶接する事を考慮してＳＵＳ３０４を使用したが、条件により金属、セラミック、樹脂等の使用も可能である。例えば、金属ではＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金等があり、セラミックでは、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニア等がある。更に樹脂ではＰＢＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＩ、ＬＣＰ、ＰＡ等が考えられる。
【００２０】
ホルダー７への光学素子の固定方法としては圧入、紫外線硬化型接着剤、嫌気性接着剤等もあるが、熱処理を伴う固定方法として、エポキシ樹脂系接着剤、ハンダ、低融点ガラス等があり、それぞれ６０℃〜１２５℃、１２０℃〜４００℃、３４０℃〜５００℃程度の高温処理が必要となるため本発明を適用できる。
【００２１】
また貫通孔７ｂの断面形状は円、四角形、多角形と何れでも良いが、切削加工の場合はドリルでの加工上円形が最も望ましい。但し樹脂モールド、メタルインジェクションモールド等の成形品の場合は円形に限ることはなく、図４（ｃ）の様な孔の場合は四角形がより良い。貫通孔７ｂの位置は上面、側面とも同様な効果はあるが、ホルダー７をボデー等の構造体へ取付ける時に接着剤等を使用する場合には、側面に貫通孔を設けるか、もしくは上面から側面へ至るような孔、切欠きとすることにより、貫通孔への接着剤の回り込みでホルダー７の接着強度を上げることが可能となる。
【００２２】
尚このように製作したホルダー７に、密閉構造が必要な場合には、ホルダー７をボデー等の構造体へ取付ける時点で貫通孔７ｂを接着剤等で塞ぐことにより容易に密閉することが可能となる。
【００２３】
図３、図４に本発明の他の実施形態を示す。図３（ａ）はホルダー７に切欠きではなく側面に内部空間７ｃと連通する貫通孔７ｂを設けた場合の側面図である。図３（ｂ）は同じくホルダー７の上部に貫通孔７ｂを設けた上面図である。また図３（ｃ）はホルダー７に孔が設けられない場合に光学素子である第二分波フィルタ６側に貫通孔６ａを設けた場合の上面図を示す。
【００２４】
また図４（ａ）のようにホルダー７の光路形状と光学素子である第二分波フィルタ６の形状を変えることにより、両者の隙間に空気孔を設けることもできる。図４（ｂ）は迷光の進入を阻止するために直角方向の２つの孔を組み合わせて貫通孔７ｂを形成したものである。図（４ｃ）はメタルインジェクションモールド、樹脂モールド等の成型品では角ピンを使用することにより、図（４ｂ）と同様な効果をスライドコアを使用せず安価な上下型にて成形する形状を示す。
【００２５】
以上のように説明に双方向モジュールを一例として示したが、本発明は光デバイス全般の光学素子固定に適用することができる。
【００２６】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００２７】
本発明実施例として図２に示す切欠き７ａ付きの金属製ホルダー７と、比較例として従来の切欠きのない金属製ホルダー７を作製し、共に受信側集光レンズ１２を圧入後第二分波フィルタ６を接着固定し、第二分波フィルタ６のずれ、傾きを確認した。また逆に第二分波フィルタ６を接着固定した後、受信側集光レンズ１２を圧入し、その圧入力を確認した。
【００２８】
サンプルに使用した各材質は、金属製ホルダー７にＳＵＳ３０４、第二分波フィルタ６に２ｍｍ×２ｍｍで０．２ｍｍ厚の白板ガラス、受信側集光レンズ１２にφ２．５ｍｍのＢＫ７のボールレンズとし、固定用接着剤は２液混合のエポキシ樹脂系接着剤を使用した。また硬化条件は１２５℃１時間とした。
【００２９】
その結果を表１、表２に示す。
【００３０】
【表１】
0004841079.tif 000002
【００３１】
【表２】
0004841079.tif 000003
【００３２】
受信側集光レンズ１２圧入後の接着結果は、従来例は第二分波フィルタ６に何らかの位置移動が生じたものが１０個中８個あったのに対し、本発明実施例では皆無であった。また第二分波フィルタ６接着後の受信側集光レンズ１２圧入の結果は、ホルダー７内部の圧縮空気の圧力により平均して従来品が平均２０．５Ｎｆ圧入力において高くなった。
【００３３】
【発明の効果】
以上、光学素子をホルダーを介して固定してなる光デバイスにおいて、２個以上の光学素子を筒状ホルダーの両開口面に保持固定し、かつ上記光学素子もしくはホルダーのいずれかに空気孔を設けることにより、内部空気の膨張による、ずれ、浮きの発生を皆無にでき、安定した光学素子の固定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光デバイスの断面図である。
【図２】本発明の光デバイスにおける光学素子を保持したホルダーの拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光デバイスにおける光学素子を保持したホルダーのさまざまな実施形態を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光デバイスにおける光学素子を保持したホルダーのさまざまな実施形態を示す図である。
【図５】従来の双方向モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１：発光素子
２：送信側集光レンズ
３：送信側スペーサ
４：第一分波フィルタ
５：光ファイバ
５ａ：光ファイバフェルール部
６：第二分波フィルタ
６ａ：貫通孔
７：ホルダ−
７ａ：切欠き部
７ｂ：貫通孔
７ｃ：内部空間
８：筐体
１１：受光素子
１２：受信側集光レンズ
１３：受信側スペーサ
【図１】
0004841079.tif 000004
【図２】
0004841079.tif 000005
【図３】
0004841079.tif 000006
【図４】
0004841079.tif 000007
【図５】
0004841079.tif 000008