(57)【要約】【課題】従来の壁構造体を有する光モジュールは、光部品実装作業用のスペースが必要であり、その作業も煩雑であった。そこで、本発明は、煩雑な手順が不要で、光モジュールを小型化、高密度化でき、安定した光伝送を可能とする光部品保持具、光モジュール、及び光モジュール製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光部品保持具は、光部品の光軸方向と平行な前記光部品の側面をそれぞれの先端部で挟持するアーム対と、前記アーム対を外部の面に固定するホルダと、を備え、前記アーム対は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じて前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が変わることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光部品の光軸方向と平行な前記光部品の側面をそれぞれの先端部で挟持するアーム対と、
前記アーム対を外部の面に固定するホルダと、
を備え、
前記アーム対は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じて前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が変わることを特徴とする光部品保持具。
【請求項２】
前記アーム対は、長手方向にある縁が対向する前記先端部となるように折り曲げられた１枚の板であることを特徴とする請求項１に記載の光部品保持具。
【請求項３】
前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が前記光部品の中心軸より前記ホルダ側にあり、
前記アーム対のそれぞれの前記先端部は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じ、前記光部品の前記側面に沿って互いの距離が近づく又は離れることを特徴とする請求項１又は２に記載の光部品保持具。
【請求項４】
前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が広がる形状であることを特徴とする請求項３に記載の光部品保持具。
【請求項５】
前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が狭まる形状であることを特徴とする請求項３に記載の光部品保持具。
【請求項６】
前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が広がった後に狭まる形状であることを特徴とする請求項３に記載の光部品保持具。
【請求項７】
前記光部品の前記側面を前記先端部で挟持するそれぞれの位置は、前記光部品の中心軸から前記ホルダ方向を０°とすると、絶対値で４５°以上８５°以下にあることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光部品保持具。
【請求項８】
前記アーム対は、前記先端部側に向かう間隔が中心軸における前記光部品の幅で一定であり、
前記アーム対のそれぞれの前記先端部は、前記光部品と前記ホルダとの距離に関わらず互いの距離が一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光部品保持具。
【請求項９】
底面パネルと、
前記底面パネル上に配置された光学素子と、
前記光学素子の出射光又は入射光の光路に位置合わせされた前記光部品と、
前記底面パネルを前記外部の面として前記光部品を前記底面パネル上に保持する請求項１から８のいずれかに記載の光部品保持具と、
を備える光モジュール。
【請求項１０】
底面パネル上の所定位置に光学素子を配置する素子実装工程と、
前記光学素子の出射光又は入射光の光路に光部品を挿入し、前記光学素子と前記光部品とが光結合するように、前記光部品の前記底面パネル上における平面方向及び高さ方向の精密位置を検出するアライメント工程と、
前記光部品を前記底面パネルから退避させる退避工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける平面方向の位置に請求項１から８のいずれかに記載の光部品保持具を固定する保持具実装工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける平面方向の位置に前記光部品を移動させ、前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける高さ方向の位置となるように前記光部品を前記光部品保持具の前記アーム対に押し込む又は引き戻す光部品再配置工程と、
前記底面パネルの面に対する所定の角度から前記アーム対の前記先端部にレーザ光を照射し、前記光部品の側面と前記先端部とをレーザ溶接する溶接工程と、
を順に行う光モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ又はファイバコリメータ等の光部品を平面に固定する光部品保持具、これを用いた光モジュール、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの平面上に光部品や光学素子を直接実装する光モジュールは、光結合のため光部品と光学素子の位置を高精度に制御することが求められる。本明細書では、「光学素子」が波長変換素子や光変調器等であり、「光部品」がレンズやファイバコリメータ等であるとして説明する。
【０００３】
光学素子は温度制御が必要な場合が多く、ペルチェ素子のような温度制御部材の上に搭載される。ところが、ペルチェ素子は高さ方向のばらつきが多く、光学素子と光結合させる光部品には光モジュールの底面パネル上での位置（Ｘ，Ｙ方向位置）精度だけでなく高さ方向（Ｚ方向）の調整が必要となる。そのため光部品を高さ方向に調整、固定するための壁構造体やウエッジ部品が用いられている。
【０００４】
特許文献１は、壁構造体を用いて光ファイバを固定する方法を説明している。特許文献１の壁構造体は、孔を有する台座、リング部、及び光ファイバが挿入されたパイプ部材からなる。パイプ部材をリング部に当て、リング部と台座を摺動させて光ファイバの位置合わせ（光軸合わせ）を行い、リング部と台座を固定する。従来の光モジュールは、このような壁構造体が用いられている。
【０００５】
図４は、壁構造体を用いて光部品を実装した光モジュールを底面パネルに垂直且つ光軸を含む面で切断した断面図である。図４の光モジュールは、底面パネル１１、２つの光学素子（６、１０）、２つの光部品（ファイバコリメータ１３、レンズ付鏡筒９を内包するフランジ付パイプ７）、及び壁構造体（８、１２）を備える。
【０００６】
壁構造体（８、１２）は、光部品を挿入する孔を有しており、底面パネル１１上の所定の位置に配置される。この孔は、光部品の直径より大きく作られており、光部品を孔内で動かして光軸合わせ（高さ合わせ）を行う。光軸合わせ終了後、壁構造体と光部品とをレーザ溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１７９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図４のように壁構造体を用いて光部品を固定する従来の光モジュールには、壁構造体（８、１２）を配置するための大きなスペースが必要である。そのスペースとは、壁構造体自体の配置スペースだけでなく、
（ｉ）壁構造体を配置した後に光部品を挿入する空間
（ｉｉ）壁構造体８から突出しているレンズ付鏡筒９の余長
（ｉｉｉ）レーザ溶接のためのスペース
を含む。また、光部品をレーザ溶接で壁構造体に固定する際は、モジュール全体の向きを変えながらレーザ溶接するなど煩雑な手順を踏む必要があった。さらに、モジュール全体の向きを変えてもレーザ光が到達できる位置は限定され、光部品の底面パネル側（下側）が死角に入るため、当該部分の光部品と壁構造体のレーザ溶接は困難である。このため、光部品と壁構造体の底面パネルと反対側（上側）のみレーザ溶接されているので、従来の光モジュールには光伝送の安定性にも課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、煩雑な手順が不要で、光モジュールを小型化、高密度化でき、安定した光伝送を可能とする光部品保持具、光モジュール、及び光モジュール製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る光部品保持具は、光部品を押し込むだけで高さ調整ができ、さらにレーザ溶接箇所が死角に入らない位置とした。
【００１１】
具体的には、本発明に係る光部品保持具は、光部品の光軸方向と平行な前記光部品の側面をそれぞれの先端部で挟持するアーム対と、前記アーム対を外部の面に固定するホルダと、を備え、前記アーム対は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じて前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が変わることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光モジュールは、
底面パネルと、
前記底面パネル上に配置された光学素子と、
前記光学素子の出射光又は入射光の光路に位置合わせされた前記光部品と、
前記底面パネルを前記外部の面として前記光部品を前記底面パネル上に保持する前記光部品保持具と、
を備える。
【００１３】
また、本発明に係る光モジュール製造方法は、
底面パネル上の所定位置に光学素子を配置する素子実装工程と、
前記光学素子の出射光又は入射光の光路に光部品を挿入し、前記光学素子と前記光部品とが光結合するように、前記光部品の前記底面パネル上における平面方向及び高さ方向の精密位置を検出するアライメント工程と、
前記光部品を前記底面パネルから退避させる退避工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける平面方向の位置に前記光部品保持具を固定する保持具実装工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける平面方向の位置に前記光部品を移動させ、前記アライメント工程で検出した前記精密位置の前記底面パネルにおける高さ方向の位置となるように前記光部品を前記光部品保持具の前記アーム対に押し込む又は引き戻す光部品再配置工程と、
前記底面パネルの面に対する所定の角度から前記アーム対の前記先端部にレーザ光を照射し、前記光部品の側面と前記先端部とをレーザ溶接する溶接工程と、
を順に行う。
【００１４】
光部品を光部品保持具に押し込む又は引き戻すことでアーム対の先端部が光部品の表面に沿って滑り、光部品の高さを容易かつ正確に調節することができる。さらに、溶接箇所となるアーム対の先端部は死角に入らないため容易かつ確実に光部品と光部品保持具とをレーザ溶接できる。さらに、光部品保持具が従来の壁構造体より小型化することができ、且つレーザ溶接のためのスペースも小さくできるので光モジュールの小型化、高密度化が可能である。
【００１５】
従って、本発明は、煩雑な手順が不要で、光モジュールを小型化、高密度化でき、安定した光伝送を可能とする光部品保持具、光モジュール、及び光モジュール製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る光部品保持具の前記アーム対は、長手方向にある縁が対向する前記先端部となるように折り曲げられた１枚の板であることを特徴とする。本光部品保持具を簡便な方法で作成できる。
【００１７】
本発明に係る光部品保持具は、前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が前記光部品の中心軸より前記ホルダ側にあり、前記アーム対のそれぞれの前記先端部は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じ、前記光部品の前記側面に沿って互いの距離が近づく又は離れることを特徴とする。光部品を光部品保持具を押し込むことでアーム対が押し広がり、光部品を光部品保持具を引き戻すことでアーム対が狭まる。アーム対がこのような動作をすることで、本光部品保持具は光部品を安定的に保持できるとともに高さ調整が容易となる。
【００１８】
アーム対は次のような形状が例示できる。
（１）前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が広がる形状である。
（２）前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が狭まる形状である。
（３）前記アーム対は、前記先端部側に向かって間隔が広がった後に狭まる形状である。
【００１９】
このような形状の場合、レーザ溶接箇所が死角に入らないように、前記光部品の前記側面を前記先端部で挟持するそれぞれの位置が、前記光部品の中心軸から前記ホルダ方向を０°とすると、絶対値で４５°以上８５°以下にあることが好ましい。
【００２０】
前記アーム対は、前記先端部側に向かう間隔が中心軸における前記光部品の幅で一定であり、前記アーム対のそれぞれの前記先端部は、前記光部品と前記ホルダとの距離に関わらず互いの距離が一定であってもよい。アーム対がこのような形状であっても、本光部品保持具は光部品を安定的に保持できるとともに高さ調整が容易となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、煩雑な手順が不要で、光モジュールを小型化、高密度化でき、安定した光伝送を可能とする光部品保持具、光モジュール、及び光モジュール製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【図２】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【図３】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【図４】従来の光モジュールを説明する断面図である。
【図５】本発明に係る光モジュールを説明する断面図である。
【図６】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【図７】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【図８】本発明に係る光部品保持具を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、本明細書及び図面において、底面パネルに対する垂線で底面パネル表面に接近する方向を「下」、底面パネル表面から離隔する方向を「上」として説明することがある。同様に光部品保持具のホルダからアーム対の先端部の方向を「上」、その逆を「下」として説明することがある。
【００２４】
（光部品保持具）
本実施形態の光部品保持具は、光部品の光軸方向と平行な前記光部品の側面をそれぞれの先端部で挟持するアーム対と、前記アーム対を外部の面に固定するホルダと、を備え、前記アーム対は、前記光部品と前記ホルダとの距離に応じて前記先端部で挟持する前記光部品の前記側面の位置が変わることを特徴とする。
【００２５】
図１、図６、図７、図８は、光部品としてレンズ付鏡筒（１又は２０）を搭載した本実施形態の光部品保持具の具体例である。いずれの図も光部品側からみた上面図（ａ）、光部品の光軸側から見た正面図（ｂ）、及び光部品の底面パネルからの高さを調整する図（ｃ）を記載する。
【００２６】
図１は、アーム対２の間隔が先端部３１側に向かって広がった後に狭まる形状である。
図６は、アーム対２の間隔が先端部３１側に向かって広がる形状である。
図７は、アーム対２の間隔が先端部３１側に向かって狭まる形状である。
図８は、アーム対２１の間隔が先端部３１側に向かって光部品２０の中心軸における幅で一定であり、且つ光部品２０とホルダ３との距離に関わらず一定である。
【００２７】
これらの光部品保持具のアーム対２は、長手方向にある縁が対向する先端部３１となるように折り曲げられた１枚の板であることを特徴とする。この板は、レーザ溶接に好適であるＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０４ＣＳＰ相当品であることが好ましい。
【００２８】
図１、図６、及び図７の光部品保持具は、先端部３１で挟持する光部品１の側面の位置が光部品１の中心軸よりホルダ３側にあり、アーム対２のそれぞれの先端部３１は、光部品１とホルダ３との距離に応じ、光部品１の側面に沿って互いの距離が近づく又は離れることを特徴とする。
【００２９】
すなわち、図１、図６、及び図７の光部品保持具は、次のような特徴を持つ。
この光部品保持具は、光部品１をアーム対２で保持し、光部品１の側面と先端部３１とをレーザ溶接して固定する。
この光部品保持具は、光部品１への力が印可されない時、光部品１の光軸が他の光学素子の光軸に対して若干高い位置となるように光部品１を保持するように設計されている。
図１（ｃ）、図６（ｃ）、及び図７（ｃ）に記載されるように、この光部品保持具は、アーム対２が光部品１によって押し広げられることによって光部品１の高さを調整可能とする。光部品１を押し込み過ぎたときは光部品１を引き戻せばよい。
【００３０】
図２に示すように、光部品１の側面を先端部３１で挟持するそれぞれの位置は、光部品１の中心軸からホルダ３の方向を０°とすると、絶対値で４５°以上８５°以下にあることが好ましい。アーム対２の先端部３１間の距離は、光部品１の直径よりもやや小さくなるように設計されており、光部品１をアーム対２に押し込むことによって先端部３１が押し広げられる。例えば、光部品１への力が印可されない時、先端部３１は４５°の位置にあり、光部品１へ力を印可することで先端部３１は光部品１の側面に沿って広がる。光部品１を固定する高さによって先端部３１の位置は変わるが、最も押し込んだ状態で先端部３１は８５°の位置にある。
【００３１】
そして、光部品１を所望の高さに調整した後、アーム対２の先端部３１と光部品１の側面とをレーザ溶接することで固定する。なお、光部品保持具は、予め底面パネル上の所定位置で、ホルダ３と底面パネル４との接触部分をレーザ溶接で固定しておく。また、光部品１は、光軸を中心軸とする角柱又は円柱であることが好ましい。特に円柱であれば、スムーズな高さ調整が可能である。
【００３２】
一方、図８の光部品保持具は、図８の光部品２０のように側面が平面である場合に用いられる。この光部品保持具も、光部品をアーム対２１で保持し、光部品２０の側面と先端部３１とをレーザ溶接して固定する。図８（ｃ）に記載されるように、この光部品保持具は、光部品２０が押し込まれてもアーム対２１が押し広がらない。アーム対２１で挟持された光部品２０をスライドさせることで高さを調整可能とする。光部品２０を押し込み過ぎたときは光部品２０を引き戻せばよい。
【００３３】
（光モジュール）
図５は、本実施形態の光モジュールを底面パネルに垂直且つ光軸を含む面で切断した断面図である。
本実施形態の光モジュールは、
底面パネル１１と、
底面パネル１１上に配置された光学素子（６、１０）と、
光学素子（６、１０）の出射光又は入射光の光路に位置合わせされた光部品（１４、１６）と、
底面パネル１１を前記外部の面として光部品（１４、１６）を底面パネル１１上に保持する図１、図６、図７又は図８に記載の光部品保持具１５と、
を備える。
【００３４】
本実施形態の光モジュールは、図４の壁構造体（８、１２）の代替として、図１、図６〜図８で説明した光部品保持具１５で光部品（レンズ付鏡筒１４やファイバコリメータ１６）を保持する。このため、本実施形態の光モジュールは、
（ｉ）光部品保持具１５を底面パネル１１に配置後、光部品（１４、１６）を押し込むだけなので、光部品（１４、１６）の高さ調整が容易である。
（ｉｉ）光部品保持具１５を底面パネル１１に配置後、光部品（１４、１６）を押し込むだけなので、従来の壁構造体のように光部品の余長が不要で省スペース化が可能である。
（ｉｉｉ）レーザ溶接箇所（先端部）も上面から容易に視認可能であることから固定作業が容易である。
（ｉｖ）レーザ溶接箇所（先端部）が死角に入らないので、未溶接箇所が無くなり光伝送の安定性が高まる。
という効果が得られる。
【００３５】
具体的な光モジュール製造方法を説明する。本製造方法は、
底面パネル１１上の所定位置に光学素子（６，１０）を配置する素子実装工程と、
光学素子（６，１０）の出射光又は入射光の光路に光部品（１４、１６）を挿入し、光学素子（６，１０）と光部品（１４、１６）とが光結合するように、光部品（１４、１６）の底面パネル１１上における平面方向及び高さ方向の精密位置を検出するアライメント工程と、
光部品（１４、１６）を底面パネル１１から退避させる退避工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の底面パネル１１における平面方向の位置に図１、図６、図７又は図８に記載の光部品保持具１５を固定する保持具実装工程と、
前記アライメント工程で検出した前記精密位置の底面パネル１１における平面方向の位置に光部品（１４、１６）を移動させ、前記アライメント工程で検出した前記精密位置の底面パネル１１における高さ方向の位置となるように光部品（１４、１６）を光部品保持具１５のアーム対に押し込む又は引き戻す光部品再配置工程と、
底面パネル１１の面に対する所定の角度からアーム対の先端部にレーザ光を照射し、光部品（１４、１６）の側面と前記先端部とをレーザ溶接する溶接工程と、
を順に行う。
【００３６】
例えば、アライメント工程は、底面パネル１１上の実装位置に微調整機構（微動台など）を用いて光部品（１４、１６）を配置し、光部品（１４、１６）の光路と他の光学素子（６，１０）の光路とをアライメントする。
退避工程は、微調整機構にアライメント後の光部品の位置及び高さを記憶させ、一時光部品を退避させる。
保持具実装工程は、底面パネル１１上の光部品の位置に光部品保持具１５を置き、光部品保持具１５のホルダと底面パネル１１とをレーザ溶接して固定する。
光部品再配置工程は、再度微調整機構で光部品（１４、１６）をアライメント位置に移動させ、当該位置に既に固定されている光部品保持具１５の上から光部品（１４、１６）をアライメントした高さまで押し込む。
溶接工程では、押し込まれた光部品（１４、１６）の側面とこれを保持するアーム対の先端部とをレーザ溶接する。
【００３７】
（効果）
本発明により、従来必要であった壁構造体が不要となり、光部品の実装面積を減少しつつ、高さ方向の調整が容易となる。また、これまでレーザ溶接の為に発生していた煩雑な作業を排除し、斜め上方向からのレーザ溶接で簡便に長期間安定した性能を得ることが可能となる。さらに、部品点数を減らす事により材料費の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１：光部品（レンズ付き鏡筒）
２：アーム対
３：ホルダ
４：底面パネル
５：光部品（ファイバコリメータ）
６：光学素子
７：フランジ付パイプ
８：壁構造体
９：レンズ付き鏡筒
１０：光学素子
１１：底面パネル
１２：壁構造体
１３：ファイバコリメータ
１４：レンズ付き鏡筒
１５：光部品保持具
１６：ファイバコリメータ
２０：光部品（レンズ付き鏡筒）
２１：アーム対
３１：先端部
【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】
2016176977.tif 000008
【図７】
2016176977.tif 000009
【図８】
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