(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１の光学部品と第１の光学部品に組み込まれる第２の光学部品とが光学的に結合されてなる光モジュールであって、第１の光学部品と第２の光学部品との間に、位置決め調整手段が介在し、第１の光学部品と位置決め調整手段の一端との接合面及び第２の光学部品と位置決め調整手段の他端との接合面がそれぞれ接着剤によって固着され、位置決め調整手段が、接着剤の固化前は撓むことが可能であり、第１の光学部品と第２の光学部品との位置合わせが終了した後に、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に充填された接着剤と共に位置決め調整手段に付着させた接着剤を固化させることによって、第１及び第２の光学部品との接合面が固着されると共に剛体化された位置決め調整手段であり、位置決め調整手段が、ステンレススチール製のコイル状部材からなることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１又は第２の光学部品に、前記接着剤を注入するための穴又は割が設けられている、請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１の光学部品が、筐体であり、前記第２の光学部品が、コリメータである、請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】
前記接着剤が、半田である、請求項１記載の光モジュール。
【請求項５】
筒状の第１の光学部品と第１の光学部品に組み込まれる第２の光学部品とが光学的に結合されてなる光モジュールの製造方法であって、第１の光学部品と第２の光学部品との間に、撓むことが可能な部材からなる位置決め調整手段を介在させて、第１の光学部品と第２の光学部品との位置合わせを行う第１のステップと、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に接着剤を充填すると共に、位置決め調整手段に接着剤を付着させた後、前記接着剤を固化させて、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面を固着すると共に、位置決め調整手段を剛体化する第２のステップと、を有し、位置決め調整手段として、ステンレススチール製のコイル状部材を用いることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記第２のステップの際、前記第１又は第２の光学部品に設けられた穴又は割を介して接着剤を注入し、前記第１及び第２の光学部品と前記位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に前記接着剤を充填すると共に、前記位置決め調整手段に前記接着剤を付着させる、請求項５記載の光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第１の光学部品として、筐体を用い、前記第２の光学部品として、コリメータを用いる、請求項５記載の光モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤として、半田を用いる、請求項５記載の光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記第２のステップの後、前記第１又は第２の光学部品の所定の箇所にレーザ光を照射して、前記光モジュールの光軸ずれを修正する第３のステップを有する、請求項５記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第３のステップにおいてレーザ光を照射する際、ＹＡＧレーザを使用する、請求項９記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に使用される光モジュール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光モジュールの製造方法において、例えば光学部品としてのコリメータと筐体とを所定の位置関係をもって組み立てる場合、図１５に示されるように、円筒形の筐体３０の両端部に円柱形状のコリメータ３２ａ、３２ｂをそれぞれ挿入し、所定の組立装置を用いて、筐体３０の中心線と一対のコリメータ３２ａ、３２ｂの光軸とが一致するように位置合せを行う。続いて、筐体３０の内周面とコリメータ３２ａ、３２ｂの外周面とのクリアランスに接着剤としての半田３４を充填した後、この半田３４を固化させて、筐体３０とコリメータ３２ａ、３２ｂとを半田３４を介して固着する。こうして、筐体３０に一対のコリメータ３２ａ、３２ｂが組み込まれた光モジュールを作製する。
【０００３】
こうした光モジュールの作製プロセスにおいて、一対のコリメータ３２ａ、３２ｂの光軸と筐体３０の中心線との位置合せを行って光学的に結合させる際には、筐体３０に対してコリメータ３２ａ、３２ｂを動かして調整するため、筐体３０の内周面とコリメータ３２ａ、３２ｂの外周面との間には充分な大きさのクリアランスを設ける必要がある。それ故、このクリアランスに充填する半田３４の量、即ち半田量が多くなり、その厚さも厚くなる。
【０００４】
ところで、筐体３０の中心線とコリメータ３２ａ、３２ｂの光軸とを正確に位置合せすれば、筐体３０の内周面とコリメータ３２ａ、３２ｂの外周面とのクリアランスは理論上は常に一定になるはずであるが、実際の作製プロセスにおいては、筐体３０やコリメータ３２ａ、３２ｂの加工精度や位置合せ精度等の種々の要因によりコリメータ３２ａ、３２ｂの光軸が筐体３０の中心線から偏心していたりして、必ずしも常に一定のクリアランスになる訳ではない。そのため、クリアランスに充填された半田３４の厚さが不均一になる場合が生じる。
【０００５】
このように不均一な厚さの半田３４を介して筐体３０とコリメータ３２ａ、３２ｂとが固着された状態となると、組立終了後の光モジュールにおいて、この不均一な厚さの半田３４に周囲を囲まれているコリメータ３２ａ、３２ｂには不均一な応力が働くことになり、その結果、コリメータ３２ａ、３２ｂが微少に変動して、光モジュールの光軸ずれを招くなどその特性を不安定にするという問題が生じた。
【０００６】
この問題に対処するため、例えば図１６に示されるように、筐体３０の内周面とコリメータ３２ａ、３２ｂの外周面とのクリアランスを充分に小さくして、このクリアランスに充填された半田３４の厚さを充分に薄くすることが考えられる。この場合、たとえ半田３４の厚さが不均一になってもその不均一の程度が充分に小さくなるため、コリメータ３２ａ、３２ｂに働く不均一な応力も小さくなり、コリメータ３２ａ、３２ｂの微少変動、延いては光モジュールの光軸ずれが抑制されて、その特性の安定化が図られる。
【０００７】
しかし、この場合には、筐体３０の内周面とコリメータ３２ａ、３２ｂの外周面とのクリアランスを小さくした分だけ、筐体３０とコリメータ３２ａ、３２ｂとの位置合せの際にコリメータ３２ａ、３２ｂを動かせる範囲が小さくなり、正確な位置合せのための調整が困難になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、上記した筒状の筐体に代表される第１の光学部品に上記したコリメータに代表される第２の光学部品を組み込んで光学的に結合された光モジュールを構成する際に、これらの光学部品間の位置合せが容易に且つ正確になされ、組立後の特性が安定している光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、筒状の第１の光学部品と前記第１の光学部品に組み込まれる第２の光学部品とが光学的に結合されてなる光モジュールであって、第１の光学部品と第２の光学部品との間に位置決め調整手段が介在し、第１の光学部品と位置決め調整手段の一端との接合面及び第２の光学部品と位置決め調整手段の他端との接合面がそれぞれ接着剤によって固着され、位置決め調整手段が、接着剤の固化前は撓むことが可能であり、第１の光学部品と第２の光学部品との位置合わせが終了した後に、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に充填された接着剤と共に位置決め調整手段に付着させた接着剤を固化させることによって、第１及び第２の光学部品との接合面が固着されると共に剛体化された位置決め調整手段であり、位置決め調整手段が、ステンレススチール製のコイル状部材からなることを特徴とする光モジュールが提供される。
【００１０】
また、本発明においては、筒状の第１の光学部品と前記第１の光学部品に組み込まれる第２の光学部品とが光学的に結合されてなる光モジュールの製造方法であって、第１の光学部品と第２の光学部品との間に、撓むことが可能な部材からなる位置決め調整手段を介在させて、第１の光学部品と第２の光学部品との位置合わせを行う第１のステップと、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に接着剤を充填すると共に、位置決め調整手段に接着剤を付着させた後、接着剤を固化させて、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面を固着すると共に、位置決め調整手段を剛体化する第２のステップと、を有し、位置決め調整手段として、ステンレススチール製のコイル状部材を用いることを特徴とする光モジュールの製造方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光モジュールを示す概略断面図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の光モジュールの組立てに用いる位置決め調整手段を示す断面図及び斜視図、図３は図１の光モジュールの部分拡大図である。
【００１２】
図１に示されるように、本実施形態に係る光モジュールにおいては、円筒形の第１の光学部品としての筐体１０とその一端部に組み込まれている円柱形状の第２の光学部品としてのコリメータ１２との間に、位置決め調整手段としてのコイル状部材１４が介在する構造となっており、これら２つの光学部品である筐体１０とコリメータ１２とが光学的に結合されている。
【００１３】
なお、筐体１０とコリメータ１２との光学的な結合は、必ずしも互いの中心線と光軸とが一致する場合に限られるものではないが、ここでは、筐体１０の中心線とコリメータ１２の光軸とが一致するように光学的に結合されている場合について説明する。
ここで、コイル状部材１４は、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、例えば直径０．２〜１．０ｍｍのＳＵＳ３０４製のワイヤ１６を巻きばねのように巻回してなる筒状体であり、隣接するワイヤ１６は互いにその側面で密着している。そして、コイル状部材１４の一端部は大口径部をなし、他端部は小口径部をなし、その境界ではコイルの口径がテーパ状に変化している。また、ワイヤ１６表面には、半田との濡れ性をよくするための金メッキが施されている。
【００１４】
なお、コイル状部材１４の大口径部と小口径部との境界においてコイルの口径がテーパ状に変化する代わりに、階段状に変化してもよい。また、筐体１０の内周面とコリメータ１２の外周面との差がワイヤ１６の径と殆ど等しい場合には、コイルの口径が常に一定となるストレートな形状をとることも可能である。
そして、図１において破線で囲んだ箇所において、筐体１０の内周面とコイル状部材１４の大口径部の外周面とが接合し、コリメータ１２の外周面とコイル状部材１４の小口径部の内周面とが接合している。これら筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面においては、図３に示されるように、ワイヤ１６の断面形状が円形であるため、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６の側面とが直に接触している箇所の周囲に間隙が生じており、この間隙に接着剤としての半田１８が充填されている。また、接合面以外の部分のコイル状部材１４においても、隣接するワイヤ１６の接触箇所の周囲に半田１８が充填され、コイル状部材１４全体に半田１８が付着した状態となっている。
【００１５】
このため、半田１８の固化に伴って、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面は固着されており、全体に半田１８が付着した状態となっているコイル状部材１４は剛体化されている。
次に、本実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する。
先ず、筐体１０の一端部にコリメータ１２を挿入すると共に、両者の間に撓むことが可能なコイル状部材１４を介在させ、筐体１０の内周面とコイル状部材１４の大口径部の外周面とを接合し、コリメータ１２の外周面とコイル状部材１４の小口径部の内周面とを接合する。
【００１６】
続いて、筐体１０及びコリメータ１２とのそれぞれの接合状態を維持したままで、撓むことが可能なコイル状部材１４を微動させ、筐体１０とコリメータ１２との位置合せを行う。なお、この筐体１０とコリメータ１２との位置合せは、必ずしも互いの中心線と光軸とを一致させる場合に限られるものではないが、ここでは、筐体１０の中心線とコリメータ１２の光軸とが一致するように位置合せを行う場合について説明する。
【００１７】
次いで、この位置合せが終了した段階で、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面に溶融した半田１８を溶着させると共に、接合面以外の部分のコイル状部材１４にも半田１８を溶着させる。コイル状部材１４のワイヤ１６表面には金メッキが施されているため、半田１８の溶着は容易に進む。
【００１８】
このとき、前述したように、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面においては、前記した筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６との接触箇所の周囲の間隙に溶融した半田１８が流入するのみであるため、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６とが直に接触している状態を損なうことはない。また、接合面以外の部分のコイル状部材１４においても、隣接するワイヤ１６の接触箇所の周囲に半田１８が充填され、コイル状部材１４全体に半田１８が付着した状態となる。
【００１９】
続いて、半田１８を固化させて、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面を固着すると共に、撓むことが可能であったコイル状部材１４を剛体化する。こうして、筐体１０の中心線とコリメータ１２の光軸とが一致するように光学的に結合された光モジュールが作製される。
以上のように本実施形態によれば、コリメータ１２と筐体１０との間に介在させた撓むことが可能なコイル状部材１４を微動させて両者の位置合せを行うため、容易且つ正確な位置合せができる。また、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面を固着する半田１８は、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６との接触箇所の周囲の間隙に充填されており、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６との直の接触状態が維持されているため、固化した半田１８の応力により筐体１０とコリメータ１２との光学的な結合関係が変動することは殆どなく、光モジュールの光軸ずれなどの特性の不安定化を防止することができる。
【００２０】
なお、本実施形態に係る光モジュールついては、以下に述べるような種々の変形例が考えられる。
例えば図４に示されるように、筐体１０の外周面とコイル状部材１４の大口径部の内周面とが接合するようにしてもよい（変形例１）。この変形例１は、図示されるように筐体１０の外径が小さい場合に好適である。但し、筐体１０の外径が上記図１に示される大きさの場合であっても、コイル状部材１４の大口径部の内径を大きくすることにより実現可能である。
【００２１】
また、図５に示されるように、筐体１０の端部側面とコイル状部材１４の大口径部の側面とが接合するようにしてもよい（変形例２）。この変形例２は、図示されるように筐体１０の厚みが充分に厚い場合やコリメータ１２の筐体１０への挿入位置が外側にずれる場合に好適である。
また、これら変形例１、２の場合、コリメータ１２とコイル状部材１４との接合面のみならず、筐体１０とコイル状部材１４との接合面も外部に露出した状態となるため、これらの接合面に半田１８を充填することが容易になるという利点も有している。
【００２２】
また、図６に示されるように、筐体１０へのコリメータ１２の挿入位置を上記図１に示される場合よりも更に内側にずらしてもよい（変形例３）。但し、この変形例３の場合、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面に半田１８を充填したりする際に、図示されるように筐体１０の内周面とコイル状部材１４の小口径部の外周面との間に余分の半田１８ａが付着する虞がある。そうなると、この余分の半田１８ａが固化する際に収縮する応力が働き、その結果、コリメータ１２と筐体１０との位置関係を微少に変動させて光モジュールの光軸ずれを招くことになる。これに対して、上記図１、図４、及び図５に示される場合にはこのような危険性はない。
【００２３】
また、図７に示されるように、コイル状部材１４の小口径部のワイヤ１６の外側に第２のワイヤ２０を巻いて２重コイル状態とし、これらのワイヤ１６とワイヤ２０との間に半田１８を充填してもよい（変形例４）。
また、図８に示されるように、コイル状部材１４の小口径部のワイヤ１６の外側にリング状部材２２を被せ、これらリング状部材２２とワイヤ２０との間に半田１８を充填してもよい（変形例５）。これら変形例４、５の場合、コイル状部材１４の剛性を更に高くして、光モジュールの衝撃に対する耐性を向上させる効果が発揮される。
【００２４】
なお、ここで、ワイヤ２０やリング状部材２２を設ける場所はコイル状部材１４の小口径部のワイヤ１６の外側に限定されるものではない。図示は省略するが、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４との接合が邪魔されない形態であれば、コイル状部材１４の大口径部のワイヤ１６の内側又は外側に設けてもよいし、コイル状部材１４の全領域に設けてもよい。
【００２５】
ところで、上記図１に示されるように、コリメータ１２とコイル状部材１４との接合面は外部に露出しているため、その接合面に半田１８を充填することは比較的容易であるが、筐体１０とコイル状部材１４との接合面は筐体１０の内部に隠れた状態になっているため、その接合面に半田１８を充填することは容易ではない。
【００２６】
このため、図９に示されるように、筐体１０の端部近傍に、接着剤注入用の穴２４を４箇所に設けておくことが望ましい（変形例６）。このような接着剤注入用の穴２４を設けておけば、例えば図１０に示されるように、この穴２４から接着剤１６を注入することにより、筐体１０とコイル状部材１４との接合面や筐体１０の内部に隠れている部分のコイル状部材１４に半田１８を容易に溶着することができる。
【００２７】
なお、ここで使用する溶融前の半田１８の固体形状は、例えば図１０（ａ）、（ｂ）、……、（ｅ）にそれぞれ示されるように、球状の半田１８Ａであっても、リング状の半田１８Ｂであっても、平板状又は円盤状の半田１８Ｃであっても、ペースト状の半田１８Ｄであっても、棒状の半田１８Ｅであってもよい。
また、接着剤注入用の穴２４の代わりに、図１１に示されるように、筐体１０の端部近傍の４箇所に一端が端部にまで延びる接着剤注入用の割２６を設けてもよい（変形例７）。この変形例７の場合も、変形例６の場合と同様の効果を奏することができる。なお、これら接着剤注入用の穴２４や割２６の設置箇所や設置数は必要に応じて適宜変更可能である。
【００２８】
ところで、本発明においては、上記した方法により光モジュールの作製を一応終了した後に、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Gamet）レーザによる修正撃ちを行うことも可能である。これについて以下に説明する。
前述したように、本発明の一実施形態においては、筐体１０及びコリメータ１２とコイル状部材１４とのそれぞれの接合面を固着する半田１８が、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６との接触箇所の周囲の間隙に充填されており、筐体１０及びコリメータ１２とワイヤ１６との直の接触状態が維持されているために、半田１８が固化する際に生じる応力によりコリメータ１２と筐体１０との位置関係が変動することは殆どなく、光モジュールの光軸ずれなどの特性の不安定化を招くことはないと考えられる。
【００２９】
しかし、実際の光モジュールの製造プロセスにおいて、半田１８が固化する際に生じる応力による光モジュールの光軸ずれが絶対に発生しないとは言い切れないため、僅かではあれ光軸ずれが発生した場合を想定して対応策を準備しておくことが望ましい。具体的には、ＹＡＧレーザを用いてレーザ光を照射することにより、光モジュールの光軸ずれの修正を行う。
【００３０】
本発明の他の実施形態においては、例えば図１２に示されるように、円筒形の筐体１０の両端部に一対の円柱形状のコリメータ１２ａ、１２ｂが挿入され、筐体１０の内周面と２個のコイル状部材１４ａ、１４ｂの大口径部の外周面とがそれぞれに接合し、一対のコリメータ１２ａ、１２ｂの外周面と２個のコイル状部材１４ａ、１４ｂの小口径部の内周面とがそれぞれに接合している。ここで、これら筐体１０及びコリメータ１２ａ、１２ｂとコイル状部材１４ａ、１４ｂとのそれぞれの接合面における半田（図示せず）の固化に伴って一対のコリメータ１２ａ、１２ｂの光軸にずれが生じた場合には、図中の矢印で模式的に表されるように、ＹＡＧレーザ（図示せず）を用いて所定のエネルギーのレーザ光を筐体１０の外側側面に照射する。こうして、一対のコリメータ１２ａ、１２ｂの光軸ずれ、即ち光モジュールの光軸ずれを修正する。このとき、レーザ光の照射位置は、筐体１０とコイル状部材１４ａ、１４ｂとの接合箇所であってもよいし、別の箇所であってもよい。
【００３１】
なお、レーザ光の照射位置は、上記図１２に示される場合に限定されず、例えば図１３に示されるように、筐体１０の端部にレーザ光を照射してもよい（変形例８）。この変形例８の場合、レーザ光照射による修正効果は上記図１２に示される場合よりも大きくなる。また、図１４に示されるように、筐体１０に括れ部２８を設けておき、この括れ部２８にレーザ光を照射してもよい（変形例９）。この変形例９の場合、変形例８の場合よりも更にレーザ光照射による修正効果は大きくなる。
【００３２】
このようにレーザ光の照射位置やその位置における照射対象の形状を適当に選択することにより、所望の程度の修正効果を得ることができ、光モジュールの光軸ずれを高精度に修正することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、筒状の第１の光学部品とこの第１の光学部品に組み込まれる第２の光学部品との間に、撓むことが可能な部材からなる位置決め調整手段を介在させて、第１及び第２の光学部品の位置合せを行うため、第１及び第２の光学部品の光学的な結合を容易且つ正確に実現することができる。
【００３４】
また、第１及び第２の光学部品の位置合せの後、これら第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面に接着剤を充填すると共に、この位置決め調整手段に付着した接着剤を固化させて、第１及び第２の光学部品と位置決め調整手段とのそれぞれの接合面を固着すると共に、この位置決め調整手段を剛体化するため、接着剤の固化の際に生じる応力により第１及び第２の光学部品の光学的な結合関係が変動することを抑制することが可能になり、光モジュールの光軸ずれなどの特性の不安定化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光モジュールを示す概略断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の光モジュールの作製に用いる位置決め調整手段としてのコイル状部材を示す断面図及び斜視図である。
【図３】図１の光モジュールの部分拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例１に係る光モジュールを示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の変形例２に係る光モジュールを示す概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の変形例３に係る光モジュールを示す概略断面図である。
【図７】図２のコイル状部材の変形例４を示す断面図である。
【図８】図２のコイル状部材の変形例５を示す断面図である。
【図９】図１の光モジュールの筐体に接着剤注入用の穴が設けられている変形例６を示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、……、（ｅ）はそれぞれ図９の穴を介して半田を注入する際に使用される溶融前の半田の固体形状を示す断面図である。
【図１１】図１の光モジュールの筐体に接着剤注入用の割が設けられている変形例７を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る光モジュールにＹＡＧレーザによるレーザ光を照射して光軸ずれを修正する様子を示す外観図である。
【図１３】図１２におけるレーザ光の照射位置を変えた変形例８の場合を示す外観図である。
【図１４】図１２におけるレーザ光の照射位置を変えた変形例９の場合を示す外観図である。
【図１５】従来の光モジュールの製造方法を説明するための概略断面図（その１）である。
【図１６】従来の光モジュールの製造方法を説明するための概略断面図（その２）である。
【符号の説明】
１０      筐体
１２、１２ａ、１２ｂ      コリメータ
１４、１４ａ、１４ｂ      コイル状部材
１６      ワイヤ
１８、１８ａ、１８Ａ、１８Ｂ、……，１８Ｅ      半田
２０      ワイヤ
２２      リング状部材
２４      接着剤注入用の穴
２６      接着剤注入用の割
２８      括れ部
【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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