專利名稱：光學(xué)設(shè)備及透鏡組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)所使用的光合分波器、光隔離器、光循環(huán)器、 光開關(guān)、光增益等效器等光學(xué)設(shè)備以及該光學(xué)設(shè)備所使用的透鏡組件。
背景技術(shù)：
作為這種光學(xué)設(shè)備，公知的是，制作兩個(gè)毛細(xì)管，透鏡組件，該毛細(xì) 管-透鏡組件是將固定了光纖的端部的毛細(xì)管和透鏡用粘接劑而固定在共 通的套管上而成的，將這些組件以透鏡彼此隔著光功能部件(光學(xué)濾波器、 光隔離器芯等)而相對(duì)的方式用粘接劑固定在收容構(gòu)件(圓形部件或箱形
部件)的內(nèi)部(如下述的專利文獻(xiàn)1 4)。透鏡具有使從光纖射出的光轉(zhuǎn) 變成平行光并使平行光聚光且射入光纖的功能。作為透鏡，可以使用折射 率分布型的圓柱狀透鏡(也就是GRIN透鏡 一端為與光軸正交的垂直面 而另一端為傾斜面的情況較多)、兩端設(shè)置有具有同一曲率中心的兩個(gè)部 分球面狀的透鏡面的同一折射率的透鏡(即鼓狀透鏡)、 一端設(shè)置有部分
球面狀的透鏡面的同一折射率的圓柱狀透鏡(也就是C透鏡另一端多數(shù)
是傾斜面)以及非球面透鏡等。
在下述的專利文獻(xiàn)5中，為了在光纖與透鏡之間能夠進(jìn)行光軸的調(diào)節(jié)，
而制作毛細(xì)管組件和透鏡組件，該毛細(xì)管組件是將固定有光纖端部的毛細(xì)
管埋設(shè)在套管的凹狀部；該透鏡組件是將透鏡固定在圓筒狀袖套內(nèi)，調(diào)節(jié) 毛細(xì)管組件與透鏡組件的相對(duì)位置，調(diào)節(jié)光纖與透鏡之間的光軸后，將套
管的端面與圓筒狀袖套的端面相互固定。光纖的前端面及保持它的毛細(xì)管 端面都研磨成球面狀，毛細(xì)管被套管加壓，由此光纖的前端面與透鏡的出 入射面PC接觸(Physical Contact)。作為透鏡，使用GRIN透鏡。作為光 功能部件的濾波器與透鏡組件一起固定于另一個(gè)部件上(基礎(chǔ)部件7b)， 并裝在相對(duì)向的透鏡組件之間。
在下述的專利文獻(xiàn)6中，將作為帶通濾波器、光隔離器等的各種光學(xué)零件固定于外徑尺寸一致的各自的圓筒狀套管中制成多個(gè)元件，按照各元 件的圓柱形套管中形成的各對(duì)位用的標(biāo)記，將各元件互相對(duì)位層疊固定 (即圓筒狀主體)。而且，對(duì)毛細(xì)管組件在X、 Y、 Z軸方向進(jìn)行光軸調(diào)節(jié)， 并將其固定于這樣制作而成的圓筒狀主體的一端，同時(shí)，對(duì)具有球透鏡的 部件在X、 Y、 Z軸方向進(jìn)行光軸調(diào)節(jié)并將其固定在圓筒狀主體的另一端，
然后再進(jìn)行毛細(xì)管組件在X、 Y、 Z軸方向的光軸調(diào)節(jié)并將其固定。另外，
作為上述元件，已經(jīng)公開有將壓入固定在透鏡保持架的非球面透鏡和帶通
濾波器固定于圓筒狀套管中的元件。(如圖2A)。 專利文獻(xiàn)l:(日本)特開2002-182061號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2003-344697號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:(日本)特開2005-10372號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:(日本)特開2005-24928號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5:(日本)特開2004-271894號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)6:(日本)特開2003-121681號(hào)公報(bào)
就將兩個(gè)毛細(xì)管'透鏡組件以透鏡彼此隔著光功能部件而相對(duì)的方式 固定在收容構(gòu)件內(nèi)部的構(gòu)成的光學(xué)設(shè)備而言，在各毛細(xì)管'透鏡組件中，出 入射光的光軸與套管的中心軸不一致的情況很多。因此，在將各毛細(xì)管-透 鏡組件插入預(yù)先固定有光功能部件的收容構(gòu)件的內(nèi)部的狀態(tài)下，為了達(dá)到 最合適的光學(xué)調(diào)芯狀態(tài)，有必要調(diào)整各毛細(xì)管.透鏡組件的位置。并且，為 了能夠進(jìn)行其位置調(diào)整，必須確保各毛細(xì)管'透鏡組件的套管外周與收容構(gòu) 件的內(nèi)周之間有較大的空隙(直徑差)。其結(jié)果是，將各毛細(xì)管'透鏡組件 的套管外周用粘接劑固定在收容構(gòu)件內(nèi)周時(shí)，上述空隙中進(jìn)入大量的粘接 劑，由于該粘接劑的固化收縮以及經(jīng)年劣化，作為完成品的光學(xué)設(shè)備的光
學(xué)特性以及耐候性等性能方面有時(shí)不能得到很高的可靠性。
尤其是近年來，在光通信領(lǐng)域，伴隨著多媒體信息社會(huì)的發(fā)展，高速
度光通信、波長(zhǎng)多路通信(WDM)、高密度波長(zhǎng)多路通信(DWDM)等的 必要性已經(jīng)提高，對(duì)用于這些通信系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備來說，在輸入輸出更高 能量的光的條件下的可靠性的要求逐漸提高。由于在這種光學(xué)設(shè)備中使用 比較多的粘接劑，伴隨高能量光的輸入輸出引起的光學(xué)設(shè)備的溫度升高， 增大了人們對(duì)粘接劑熱劣化的擔(dān)心。另外，也讓人預(yù)想到粘接劑處于輸入輸出光的光路中時(shí)，由于不同的條件，粘接劑不能耐受輸入輸出光的高能 量，可能引起燒損等破損。
另外，由于透鏡和套管、套管和收容構(gòu)件各自互相固定，因各部件的 熱膨脹量或收縮量的差引起的應(yīng)力集中在透鏡上時(shí)，折射率會(huì)部分變化產(chǎn) 生光學(xué)特性的失調(diào)。
另外，專利文獻(xiàn)5的光學(xué)設(shè)備中的結(jié)構(gòu)為，兩個(gè)透鏡、光功能部件(濾
波器)各自分別被組裝，包括左右的基礎(chǔ)部件(7a、 7b)和左右的毛細(xì)管 組件時(shí)，將合計(jì)6個(gè)元件層疊并相互固定。并且，其結(jié)構(gòu)為，在使毛細(xì)管 組件的套管端面與透鏡組件的圓筒狀袖套的端面接合的狀態(tài)下，光纖的前 端面與透鏡的出入射面處于PC接觸，另外，光纖的前端面和濾波器(17) 之間的軸方向距離根據(jù)透鏡及圓筒狀袖套和基礎(chǔ)部件(7a、 7b)的軸方向 尺寸來決定。因此，調(diào)芯操作不僅繁瑣，對(duì)各元件的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)的自由 度很小，為了得到最適當(dāng)?shù)恼{(diào)芯狀態(tài)需要對(duì)各元件的構(gòu)成部件進(jìn)行高精度 加工。結(jié)果制造成本很高。
在專利文獻(xiàn)6的光學(xué)設(shè)備中，以相同的外徑尺寸形成包含帶通濾波器、 光隔離器各種光學(xué)部件的多個(gè)的圓筒狀套管，按照各圓筒狀套管的外徑尺 寸的標(biāo)記進(jìn)行對(duì)位，以得到各種光學(xué)部件的光學(xué)調(diào)芯狀態(tài)。因此，需要對(duì) 各圓筒狀套管的外周與內(nèi)周的同軸度及軸方向的尺寸、各圓筒狀套管的各 光學(xué)部件的定位進(jìn)行高精度地管理，從而制造成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備在光學(xué)特性以及耐候 性方面可以得到很高的可靠性。
本發(fā)明的另一課題是提供一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備可以降低制造成本。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種光學(xué)設(shè)備，包括第一毛細(xì)管
組件，其具有插入固定有光纖的毛細(xì)管和保持該毛細(xì)管的保持構(gòu)件；第二
毛細(xì)管組件，其具有插入固定有光纖的毛細(xì)管和保持該毛細(xì)管的保持構(gòu)
件；透鏡組件，其具有與第一毛細(xì)管組件的光纖的前端隔著空隙而相對(duì)的 第一透鏡、與第二毛細(xì)管組件的光纖的前端隔著空隙而相對(duì)的第二透鏡、裝在第一透鏡和第二透鏡之間的光功能部件、和收容這些部件的收容構(gòu)
件，在收容構(gòu)件的一端面固定有第一毛細(xì)管組件的保持構(gòu)件，在收容構(gòu)件
的另 一端面固定有所述第二毛細(xì)管組件的保持構(gòu)件。
本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)為，在收容了第一透鏡、第二透鏡以及光功 能部件的透鏡組件的收容構(gòu)件的兩端面，分別固定第一毛細(xì)管組件與第二 毛細(xì)管組件，因此，調(diào)整相對(duì)于透鏡組件的第一毛細(xì)管組件以及第二毛細(xì) 管組件的位置到最合適的光學(xué)調(diào)芯狀態(tài)時(shí)，毛細(xì)管組件向調(diào)整位置的移動(dòng) 不受收容構(gòu)件的內(nèi)周限制。因此，與現(xiàn)有光學(xué)設(shè)備相比，收容構(gòu)件的內(nèi)周 側(cè)沒有必要確保用于調(diào)芯的大空隙，用于固定透鏡和光功能部件的粘接劑 只需少量即可。因此，可以抑制由于粘接劑的硬化收縮及經(jīng)年劣化引起的 光學(xué)設(shè)備的光學(xué)特性以及耐候性等的低下，可以構(gòu)成可靠性很高的光學(xué)設(shè) 備。相對(duì)于透鏡組件，第一毛細(xì)管組件以及第二毛細(xì)管組件的位置調(diào)整的
自由度比較大，各構(gòu)成沒有必要高精度加工就可以得到最合適的光學(xué)調(diào)芯 狀態(tài)，并且，這種調(diào)芯操作也比較容易進(jìn)行。因此，可以降低制造成本。
這里的光學(xué)部件有光學(xué)濾波器(帶通濾波器、長(zhǎng)波長(zhǎng)透過/反射濾波器、 短波長(zhǎng)透過/反射濾波器、補(bǔ)正用增益等效濾波器等)以及光隔離器芯等。 第一透鏡和第二透鏡是分別具有可以使從光纖射出的光轉(zhuǎn)化成平行 光并把平行光聚光后射入光纖的機(jī)能的透鏡。第一透鏡和第二透鏡可以用
上述的GRIN透鏡、鼓形透鏡、C透鏡、或非球面透鏡，但優(yōu)選其一方或
雙方為將球透鏡的一面加工制作成平面部的透鏡(下面，這樣制作成的透 鏡叫半球狀透鏡)。該半球狀透鏡具有上述的平面部和原樣剩余球透鏡球 面的一部分的球面部(部分球面)。從球面部的球面頂點(diǎn)通過曲率中心到
平面部的線段的長(zhǎng)度(L)優(yōu)選與球面部的曲率半徑(R:球透鏡的半徑)
相同或比其大。這樣一來，由于在球面部與平面部的邊界不會(huì)形成銳角， 半球狀透鏡上不易產(chǎn)生缺口等損傷，可以用鑷子等夾具很容易的處理。并 且，平面部成為與上述線段呈正交的平面。
上述的半球狀透鏡與GRIN透鏡等相比，具有只要改變球面部的曲率
半徑(R:球透鏡的半徑)以及上述線段的長(zhǎng)度(L)等透鏡形狀以及素材
(材料的種類以及構(gòu)成)，就可以容易地改變其光學(xué)特性的優(yōu)點(diǎn)。由于能 夠以高精度制作作為素材的球透鏡，對(duì)該球透鏡進(jìn)行加工而得到的半球狀透鏡精度較高，并且可以比較廉價(jià)地制作。
上述的半球狀透鏡優(yōu)選其平面部與毛細(xì)管組件的光纖的前端相對(duì)配 置，更優(yōu)選平面部與光纖的光軸呈正交配置。由于上述的半球狀透鏡與具 有相同折射率和相同焦點(diǎn)距離的鼓狀透鏡相比，可以增大其與光纖前端之 間的空隙量，可以有效減少到光纖的反射回光的影響。通過使平面部與光 纖光軸正交而配置半球狀透鏡，可以防止或抑制在其平面部上因透過該透 鏡的光的折射引起的光軸的傾斜偏差。
上述的半球狀透鏡也可以直接固定在透鏡組件的收容構(gòu)件，但優(yōu)選將 其固定于具有貫通孔的透鏡保持架。具體來說，在半球狀透鏡的球面部與 透鏡貫通孔的一端的邊緣側(cè)處于抵接狀態(tài)下，將半球狀透鏡用粘接劑等固 定在透鏡保持架上。通過使半球狀透鏡的球面部與透鏡保持架的貫通孔的 一端的邊緣側(cè)抵接，容易使半球狀透鏡的球面部的曲率中心與透鏡保持架 的貫通孔的中心一致。并且，透鏡保持架的貫通孔的大小及形狀在可得到 這種調(diào)芯作用的范圍只要適當(dāng)決定即可。例如，作為貫通孔的形狀，可以 采用圓形、正多邊形(正三角形、正方形、正六邊形等)。
并且，對(duì)透鏡保持架的外周和貫通孔的中心的同軸度及端面和外周的 正交角度進(jìn)行管理，通過將該管理下的透鏡保持架用粘接劑固定在收容構(gòu) 件上，可以使固定在該透鏡保持架上的半球狀透鏡的曲率中心與收容構(gòu)件 的中心軸達(dá)到一致或大體一致。由此，其后的毛細(xì)管組件的調(diào)芯作業(yè)變得 更容易。并且，在這種情況下，由于半球狀透鏡固定在透鏡保持架的一端 并且沒有直接固定在收容構(gòu)件上，即使半球狀透鏡、透鏡保持架及收容構(gòu) 件相互之間產(chǎn)生熱膨脹量或收縮量的差，對(duì)光學(xué)特性產(chǎn)生失調(diào)的應(yīng)力也不 會(huì)作用于半球狀透鏡。
光功能部件固定在上述透鏡保持架的另一端也可以。例如，預(yù)先制作 將半球狀透鏡固定在透鏡保持架的一端、將光功能部件固定在另一端的組 合體，將該組合體收容在收容構(gòu)件中并進(jìn)行位置調(diào)整后，將透鏡保持架固 定在收容構(gòu)件中，這種組裝方法被采用，就可以實(shí)現(xiàn)組裝作業(yè)的簡(jiǎn)單化。 另外，由于透鏡保持架的貫通孔成為光路，即使將光功能部件用粘接劑固 定在透鏡保持架上的情況下，這種粘接劑也不會(huì)進(jìn)入光路。并且，半球狀 透鏡和光功能部件之間的距離，通過透鏡保持架的光軸方向厚度的管理可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行精度良好的設(shè)定。
本發(fā)明為了解決上述問題提供一種透鏡組件。該組件具有將球透鏡 的一部分加工成平面部而被制作的透鏡、具有貫通孔的透鏡保持架、和收 容這些部件的收容構(gòu)件。透鏡在其球面部與透鏡保持架的貫通孔的一端抵 接的狀態(tài)下被固定于透鏡保持架。
在上述構(gòu)成中，透鏡優(yōu)選其平面部與收容構(gòu)件的一端面平行的配置。
另外，按與透鏡保持架的另一端鄰接的方式，光功能部件收容于收容 構(gòu)件的構(gòu)造也可以。這種情況下，也可以將光功能部件固定在透鏡的保持 架的另一端。并且，透鏡保持架固定在收容構(gòu)件里也可以。
另外，構(gòu)成也可以為，按與光功能部件順次鄰接的方式，有貫通孔的 第二透鏡保持架和將球透鏡的一部分加工成平面部而制作的第二透鏡被 收容在收容構(gòu)件中，第二透鏡在其球面部與第二透鏡保持架的貫通孔的另 一端的邊緣部抵接的狀態(tài)下被固定于第二透鏡保持架。在這種情況下，也 可以將第二透鏡保持架固定在收容構(gòu)件中。第二透鏡優(yōu)選以其平面部與收 容構(gòu)件的另一端面平行的方式配置。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種在光學(xué)特性以及耐候性方面可以得到較高 的可靠性的光學(xué)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可以降低制造成本、更加廉價(jià)的光學(xué)設(shè)備。


圖1是表示第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的概略構(gòu)成的縱剖面圖2是表示第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的透鏡組件的概略構(gòu)成的縱側(cè)面
圖3是表示第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的概略構(gòu)成縱剖面圖4是表示第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的透鏡組件的概略構(gòu)成的縱側(cè)面圖。
符號(hào)說明
1光學(xué)設(shè)備
2第一毛細(xì)管組件
5光纖5a前端面 6毛細(xì)管 6a前端面 7保持套管 7a端面
3第二毛細(xì)管組件
8光纖
8a前端面
9光纖
9a前端面
10毛細(xì)管
10a前端面
10， 毛細(xì)管
10， a前端面
11保持套管 lla端面 4透鏡組件 12第一透鏡 12a平面部
12b球面部 01曲率中心
Ll線段的長(zhǎng)度
Rl曲率半徑
13第二透鏡
13a平面部
13b球面部
02曲率中心
L2線段的長(zhǎng)度
R2曲率半徑
14帶通濾波器
14'光隔離器芯15收容套管
15a —端面
15b另一端面
16第一透鏡保持架
16a貫通孔
17第二透鏡保持架
17a貫通孔
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。 圖1表示的是第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1的概略構(gòu)成。由于該光學(xué)設(shè) 備1將單芯準(zhǔn)直儀與雙芯準(zhǔn)直儀組合而成，可用于波長(zhǎng)多路通信(WDM)
光學(xué)設(shè)備1主要由第一毛細(xì)管組件2、第二毛細(xì)管組件3、透鏡組件4 構(gòu)成。
第一毛細(xì)管組件2具有在單芯內(nèi)孔內(nèi)由粘接劑固定有一根光纖5的玻 璃制的毛細(xì)管6、和同軸狀外插在毛細(xì)管6外周且由粘接劑固定的玻璃制 的保持套管7。就光纖5的前端面5a與毛細(xì)管6的端面6a而言，對(duì)相對(duì) 于光纖5的光軸而傾斜的同一傾斜面進(jìn)行研磨加工，由此抑制光纖5前端 的反射回光。另外，在光纖5的前端面5a形成有防反射膜。保持套管7 的一端面7a在與光纖5的光軸正交的面形成，其直角度例如相對(duì)于以光 纖5的光軸為法線的幾何理想平面在士0.5度以下且優(yōu)選以士O.l度以下的精 度進(jìn)行管理。
第二毛細(xì)管組件3具有在兩芯的內(nèi)孔內(nèi)用粘接劑分別固定有兩根光
纖8、 9的玻璃制的毛細(xì)管10、同軸狀外插在毛細(xì)管10的外周且用粘接劑 固定的玻璃制的保持套管11。就光纖8、 9的前端面8a、 9a以及毛細(xì)管 10的前端面10a而言，對(duì)相對(duì)于光纖8、 9的光軸傾斜的同一傾斜面進(jìn)行 研磨加工，由此抑制光纖8、 9前端的反射回光。另外，在光纖8、 9的前 端面8a、 9a形成有防反射膜。保持套管的一端面lla形成為與光纖8、 9 的光軸正交的面，其直角度例如相對(duì)于以光纖5的光軸為法線的幾何理想平面在±0.5度以下且優(yōu)選以±0.1度以下的精度進(jìn)行管理。
透鏡組件4由以下主要要素構(gòu)成與第一毛細(xì)管組件2的光纖5的前
端面5a隔著間隙而相對(duì)的第一透鏡12、與第二毛細(xì)管組件3的光纖8、 9 的前端面8a、 9a隔著間隙而相對(duì)的第二透鏡B、裝在第一透鏡12與第二 透鏡13之間的光功能部件例如濾波器特別是帶通濾波器14、和收容這些 部件的玻璃制的收容套管15。
如圖2放大后所示，在該實(shí)施方式中，第一透鏡12是將球透鏡的一 部分加工成平面部而制成的透鏡(半球狀透鏡)，具有由研磨加工等除去 球透鏡的一部分而形成的平面部12a、和球透鏡的剩余部分即球面部12b。 從球面部12b的球面頂點(diǎn)通過曲率中心(01:球透鏡的球面中心)到平面 部12a的線段長(zhǎng)度(Ll)大于球面部12b的曲率半徑(Rl球透鏡的半徑)。 另外，第二透鏡13也是將球透鏡的一部分加工成平面部而制成的透鏡(半 球狀透鏡)，具有由研磨加工等除去球透鏡的一部分而形成的平面部13a、 和球透鏡的剩余部分即球面部13b。從球面部13b的球面頂點(diǎn)通過曲率中 心(02球透鏡的球面中心)到平面部13a的線段的長(zhǎng)度(L2)大于球面 部13b的曲率半徑(R2球透鏡的半徑)。并且，在該實(shí)施方式中，就第一 透鏡12與第二透鏡13而言，上述線段的長(zhǎng)度(Ll、 L2)及曲率半徑(Rl、 R2)相同(L1=L2、 R1=R2)，并且上述線段的長(zhǎng)度(Ll、 L2)和曲率半 徑(Rl、 R2)具有L1(L2)-1，R1(R2)的關(guān)系。
第一透鏡12和第二透鏡13例如由同一折射率的光學(xué)玻璃構(gòu)成，作為 這種光學(xué)玻璃，可以舉出折射率為1.7以上的MK-18 (日本電氣硝子株式 會(huì)社制)、折射率為1.9以上的RH-21 (日本電氣硝子株式會(huì)社制)等。例 如由MK-18形成且具有Ll(L2"1.2fRl(R2)的關(guān)系的第一透鏡12和第二 透鏡13，與具有相同折射率和相同焦距的鼓形透鏡相比，由于可以使其和 光纖前端之間的空隙量增大3.7倍左右，因此，可以使射向光纖的反射回 光減少到約1/10以下。另外，在第一透鏡12和第二透鏡13的平面部12a、 13a與球面部12b、 13b中的光透過的部分形成有防反射膜。
第一透鏡12通過第一透鏡保持架16固定于收容套管15。第一透鏡保 持架16由玻璃、金屬、或者陶瓷等(該實(shí)施方式中為玻璃)制作成圓形 環(huán)狀或圓筒狀，其中心部具有圓形貫通孔16a。第一透鏡12在將球面部12b與第一透鏡保持架16的貫通孔16a的一端側(cè)邊緣部抵接的狀態(tài)下，由 粘接劑固定于第一透鏡保持架16的一端。通過將第一透鏡12的球面部12b 與第一透鏡保持架16的貫通孔16a的一端側(cè)邊緣部抵接，則能夠容易地 使球面部12b的曲率中心(Ol)與第一透鏡保持架16的貫通孔16a的中 心一致。第一透鏡保持架16是對(duì)其外周和貫通孔16a的中心的同軸度、 端面與外周的直角度進(jìn)行管理，且將其外周用粘接劑固定于收容套管15 的內(nèi)周。通過將第一透鏡12固定在這種管理下的第一透鏡保持架16上， 則可以在將第一透鏡保持架16固定在收容套管15的內(nèi)周的狀態(tài)下，使第 一透鏡12的球面部12b的曲率中心(01)與收容套管15的內(nèi)周的中心軸 一致或大體一致。另外，由于第一透鏡12被固定于第一透鏡保持架16的 一端側(cè)，并且與收容套管15的內(nèi)周未直接固定，即使與收容套管15或第 一透鏡保持架16之間產(chǎn)生熱膨脹量或收縮量差，對(duì)光學(xué)特性產(chǎn)生失調(diào)的 應(yīng)力也不會(huì)作用于第一透鏡12。
第二透鏡13介由第二透鏡保持架17固定于收容套管15的內(nèi)周。第 二透鏡保持架17由玻璃、金屬、或者陶瓷等(該實(shí)施方式中為玻璃)制 作成圓形環(huán)狀或圓筒狀，其中心部具有圓形貫通孔17a。第二透鏡13在將 其球面部13b與第二透鏡保持架17的貫通孔17a的另一端側(cè)邊緣部抵接 的狀態(tài)下，由粘接劑固定于第二透鏡保持架17的另一端。通過將第二透 鏡13的球面部13b與第二透鏡保持架17的貫通孔17a的一端側(cè)邊緣部抵 接，則能夠容易地使球面部13b的曲率中心(02)與第二透鏡保持架17 的貫通孔17a的中心一致。第二透鏡保持架17對(duì)外周和貫通孔17a的中 心的同軸度、端面與外周的直角度進(jìn)行管理，將其外周用粘接劑固定在收 容套管15的內(nèi)周。通過將第二透鏡13固定在這種管理下的第二透鏡保持 架17上，則可以在將第二透鏡保持架17固定在收容套管15的內(nèi)周的狀 態(tài)下，使第二透鏡13的球面部13b的曲率中心(02)與收容套管15的內(nèi) 周中心軸一致或大體一致。另外，由于第二透鏡13固定于第二透鏡保持 架17的另一端側(cè)，并且與收容套管15的內(nèi)周未直接固定，即使與收容套 管15或第二透鏡保持架17之間產(chǎn)生熱膨脹或收縮差，對(duì)光學(xué)特性產(chǎn)生失 調(diào)的應(yīng)力也不會(huì)作用于第二透鏡13。
在該實(shí)施方式中，作為光功能部件的帶通濾波器14由粘接劑固定于第二透鏡保持架17的一端側(cè)。帶通濾波器14隔著第二透鏡保持架17的
貫通孔17a與第二透鏡13的球面部13b相對(duì)，同時(shí)，介由第一透鏡保持 架16的貫通孔16a與第一透鏡12的球面部相對(duì)。另外，帶通濾波器14 的一端面也可以與第一透鏡保持架16的另一端面連接，也可以離開該另 一端面?；蛘撸部梢詫V波器14用粘接劑固定在第二透鏡保持架 17和第一透鏡保持架16雙方。
收容套管15的一端面15a和另一端面15b各自形成為與收容套管15 內(nèi)周的中心軸正交的平面，該直角度例如相對(duì)于以內(nèi)軸的中心軸為法線的 幾何學(xué)理想平面在士0.5度以下，優(yōu)選有士0.1度以下的精度來管理。另外， 第一透鏡12的平面部12a與收容套管15的一端面15a平行，第二透鏡13 的平面部13a與收容套管15的另一端面15b平行。
如圖1所示，第一毛細(xì)管組件2與透鏡組件4在保持套管7的端面7a 與收容套管15的一端面15a處于對(duì)接狀后由粘接劑固定；第二毛細(xì)管組 件3與透鏡組件4在保持套管11的端面lla與收容套管15的另一端面15b 處于對(duì)接狀后由粘接劑固定。第一透鏡12的平面部12a與第一毛細(xì)管組 件2的光纖5的前端面5a隔著空隙而相對(duì)，第二透鏡13的平面部13a與 第二毛細(xì)管組件3的光纖8、 9的前端面8a、 9a隔著空隙而相對(duì)。
該實(shí)施形式的光學(xué)設(shè)備1例如可以如以下進(jìn)行組裝。
首先，在第二透鏡保持架17按上述的方式用粘接劑將第二透鏡13和 帶通濾波器14固定，從而制作由這三個(gè)零件構(gòu)成的組合體。這時(shí)，用合 適的定位夾具進(jìn)行按壓，以使第二透鏡13的平面部13a和第二透鏡保持 架17的端面(相對(duì)中心軸的直角度被管理的端面)平行或大體平行地固 定。然后，將這種組合體插入收容套管15的內(nèi)周并對(duì)其位置進(jìn)行調(diào)整后， 將第二透鏡保持架17的外周與收容套管15的內(nèi)周用粘接劑固定。并且， 為了能夠使組合體的第二透鏡保持架17順利的插入收容套管15的內(nèi)周， 使第二透鏡保持架17的外周直徑與收容套管15的內(nèi)周直徑大體相同(第 二透鏡保持架17的外周與收容套管15的內(nèi)周之間的空隙盡可能的小)。 這樣一來，能夠以第二透鏡13的平面部13a與收容套管15的另一端面l化 平行、并且與收容套管15的內(nèi)周的中心軸正交或接近于正交的狀態(tài)，將 上述組合體固定于收容套管15。如上所述，通過對(duì)第二透鏡保持架17的外周和貫通孔17a的中心的同軸度及端面和外周的直角度進(jìn)行管理，可以 使第二透鏡13的球面部13b的曲率中心(02)與收容套管15內(nèi)周的中心 軸一致或大體一致。
接下來，在第一透鏡保持架16按如上所述的方式用粘接劑將第一透 鏡12固定，制成由這兩個(gè)零件構(gòu)成的組合體。這時(shí)，用合適的定位夾具 進(jìn)行按壓，以使第一透鏡12的平面部12a和第一透鏡保持架16的端面(相 對(duì)中心軸的直角度被管理的端面)平行或大體平行地固定。然后，將該組 合體插入收容套管15的內(nèi)周并對(duì)其位置進(jìn)行調(diào)整后，將第一透鏡保持架 16的外周與收容套管15的內(nèi)周用粘接劑固定。并且，使第一透鏡保持架 16的外周直徑與收容套管15的內(nèi)周直徑大體一致(第一透鏡保持架16 的外周與收容套管15的內(nèi)周之間的空隙盡可能的小)，以使組合體的第一 透鏡保持架16能夠順利地插入收容套管15的內(nèi)周。這樣一來，能夠以第 一透鏡12的平面部12a與收容套管15的一端面15a平行、并且與收容套 管15的內(nèi)周的中心軸正交或接近于正交的狀態(tài)，將上述組合體固定于收 容套管15。如上所述，通過對(duì)第一透鏡保持架16的外周和貫通孔16a的 中心的同軸度及端面和外周的直角度進(jìn)行管理，可以使第一透鏡12的球 面部12b的曲率中心(01)與收容套管15內(nèi)周的中心軸一致或大體一致。
接下來，將第二毛細(xì)管組件3的保持套管11的端面lla與固定有上 述組合體的收容套管15的另一端面I5b對(duì)接，在與光纖8、 9的光軸方向 (Z軸方向)正交的方向(X軸、Y軸方向)對(duì)兩者的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整， 同時(shí)，在其對(duì)接的第二毛細(xì)管組件3的保持套管11內(nèi)使毛細(xì)管IO沿光軸 方向(Z軸方向)移動(dòng)，并對(duì)固定于毛細(xì)管10的光纖8、 9的前端面8a、 9a的位置進(jìn)行調(diào)整，在例如從一方的光纖8射出的光由帶通濾波器14反 射而返回到另一方的光纖9那樣最合適的光學(xué)調(diào)芯狀態(tài)下，進(jìn)行連接固定。
然后，將第一毛細(xì)管組件2的保持套管7的端面7a與固定有上述組 合體的收容套管15的一端面15a對(duì)接，在與光纖5的光軸方向(Z軸方向) 正交的方向(X軸、Y軸方向)對(duì)兩者的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)，在其 對(duì)接的第一毛細(xì)管組件2的保持套管7內(nèi)使毛細(xì)管6沿光軸方向(Z軸方 向)移動(dòng)，對(duì)固定于毛細(xì)管6的光纖5的前端面5a的位置進(jìn)行調(diào)整，在 例如從第二毛細(xì)管組件3的一方的光纖8射出的光由帶通濾波器14反射而返回到另一方的光纖5那樣最合適的光學(xué)調(diào)芯狀態(tài)下，進(jìn)行連接固定。
上述光學(xué)設(shè)備1的組裝方法中，構(gòu)成光學(xué)設(shè)備1的部件全部用透明材 料(例如樹脂、玻璃等)形成時(shí)，由于作為粘接劑可以使用UV固化型粘
接劑，組裝操作的操作性提高。另外，在保持套管7(11)和毛細(xì)管6U0) 的粘合及/或毛細(xì)管組件2 (3)和透鏡組件4的粘合中，也可以在用UV 固化型粘接劑臨時(shí)固定后，用可靠性高的熱固化粘接劑固定。
接下來，對(duì)實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1的一使用例(作為光分波器的使用 例)進(jìn)行說明。
例如，從第二毛細(xì)管組件3的一方的光纖8射出不同波長(zhǎng)的光;u、入2。
帶通濾波器14具有反射波長(zhǎng)XI的光而讓波長(zhǎng)的光通過的光學(xué)特性。 從第二毛細(xì)管組件3的光纖8射出的波長(zhǎng)XI的光由第二透鏡13的校準(zhǔn)變 成平行光并被帶通濾波器14反射。帶通濾波器14反射的波長(zhǎng)入l的光由 第二透鏡13聚光，返回到第二毛細(xì)管組件3的另一方光纖9。另一方面， 從第二毛細(xì)管組件3的光纖8射出的波長(zhǎng)的光由第二透鏡3校準(zhǔn)成平 行光并進(jìn)入帶通濾波器14。而且，通過帶通濾波器，由第一透鏡12聚光， 射入第一毛細(xì)管組件2的光纖5。
圖3表示第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備21的概略構(gòu)圖，圖4表示其透鏡 組件4。對(duì)與第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1實(shí)質(zhì)上相同的零件及部分附加同 一參照數(shù)字，省略重復(fù)的說明。
該實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備21與上述的第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1實(shí)質(zhì) 上的不同點(diǎn)有 一方面是將單芯的準(zhǔn)直儀彼此組合起來；另一方面是使用 了光隔離器芯14'。
在第一毛細(xì)管組件2的毛細(xì)管6的單芯的內(nèi)孔中，用粘接劑固定有一 根光纖5;在第二毛細(xì)管組件3的毛細(xì)管10，的單芯的內(nèi)孔中，用粘接劑 固定有一根光纖8。作為光功能部件的光隔離器芯14'用粘接劑固定在第 二透鏡保持架17的一端側(cè)。其他事項(xiàng)以第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1為準(zhǔn)， 所以省略重復(fù)的說明。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)設(shè)備，包括第一毛細(xì)管組件，其具有插入固定有光纖的毛細(xì)管和保持該毛細(xì)管的保持構(gòu)件；第二毛細(xì)管組件，其具有插入固定有光纖的毛細(xì)管和保持該毛細(xì)管的保持構(gòu)件；以及透鏡組件，其具有與所述第一毛細(xì)管組件的光纖的前端隔著空隙而相面對(duì)的第一透鏡、與所述第二毛細(xì)管組件的光纖的前端隔著空隙而相面對(duì)的第二透鏡、裝在所述第一透鏡和第二透鏡之間的光功能部件、和收容這些部件的收容構(gòu)件，在所述收容構(gòu)件的一端面固定有所述第一毛細(xì)管組件的保持構(gòu)件，在所述收容構(gòu)件的另一端面固定有所述第二毛細(xì)管組件的保持構(gòu)件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述第一透鏡及第二透 鏡中的至少一方的透鏡，是將球透鏡的一部分加工成平面部而被制作的透 鏡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述至少一方的透鏡以所述平面部與所述光纖的前端相面對(duì)的方式被配置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)設(shè)備，其中，與所述至少一方的 透鏡鄰接、且具有貫通孔的透鏡保持架被收容在所述收容構(gòu)件內(nèi)，所述至 少一方的透鏡在其球面部與所述透鏡保持架貫通孔的一端側(cè)邊緣部抵接 的狀態(tài)下，被固定于該透鏡保持架。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述光功能部件被固定于所述透鏡保持架的另 一端側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述透鏡保持架被固定于所述收容構(gòu)件。
7、 一種透鏡組件，其具有將球透鏡的一部分加工成平面部而被制作 的透鏡、具有貫通孔的透鏡保持架、和收容這些部件的收容構(gòu)件，其特征 在于，所述透鏡在其球面部與所述透鏡保持架貫通孔的一端側(cè)邊緣抵接的狀態(tài)下，被固定于該透鏡保持架。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡組件，其中，所述透鏡以所述平面部 與所述收容構(gòu)件的一端面平行的方式被配置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的透鏡組件，其中，以與所述透鏡保持 架的另一端側(cè)鄰接的方式，光功能部件被收容在收容構(gòu)件中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡組件，其中，所述光功能部件被固 定于所述透鏡保持架的另一端側(cè)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7 10任一項(xiàng)所述的透鏡組件，其中，所述透鏡保 持架被固定于所述收容構(gòu)件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9 11任一項(xiàng)所述的透鏡組件，其中，按與所述光 功能部件順次鄰接的方式，具有貫通孔的第二透鏡保持架和將球透鏡的一 部分加工成平面部而制作成的第二透鏡被收容在所述收容構(gòu)件中，所述第 二透鏡在其球面部與所述第二透鏡保持架的貫通孔的另一端側(cè)邊緣部抵 接的狀態(tài)下，被固定于該第二透鏡保持架。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的透鏡組件，其中，所述第二透鏡以所述平面部與所述收容構(gòu)件的另一端面平行的方式被配置。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的透鏡組件，其中，所述第二透鏡保持架被固定于所述收容構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)設(shè)備，所述光學(xué)設(shè)備在光學(xué)特性和耐候性方面可以得到很高的可靠性，并且可以降低制造成本。光學(xué)設(shè)備(1)包括第一毛細(xì)管組件(2)，具有插入固定有光纖(5)的毛細(xì)管(6)、保持毛細(xì)管(6)的保持套管(7)；第二毛細(xì)管組件(3)，具有插入固定有光纖(8)、(9)的毛細(xì)管(10)、保持毛細(xì)管(10)的保持套管(11)；和透鏡組件(4)，具有與光纖(5)的前端面(5a)隔著間隔而相對(duì)的第一透鏡(12)、與光纖(8)、(9)的前端面(8a)、(9a)隔著間隔而相對(duì)的第二透鏡(13)、裝在第一透鏡(12)和第二透鏡(13)之間的帶通濾波器(14)、和收容這些部件的收容構(gòu)件(15)。第一毛細(xì)管組件(2)的保持套管(7)固定于收容構(gòu)件(15)的一端面(15a)，第二毛細(xì)管組件(3)的保持構(gòu)件(11)固定于收容構(gòu)件(15)的另一端面(15b)。
文檔編號(hào)G02B6/32GK101438193SQ20078001620
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者田中宏和, 船引伸夫 申請(qǐng)人:日本電氣硝子株式會(huì)社