JPH0572440A

JPH0572440A - コリメータ部の組立装置

Info

Publication number: JPH0572440A
Application number: JP23808191A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Yamamoto; 正信山本; Yuji Asai; 裕次浅井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】フェルールの端面とロッドレンズの端面とを
容易、迅速に、生産性よく接合し、端面結合部分での光
透過量を高く保持し、光透過損失の増大やバラツキの増
大を防止することである。【構成】固定用治具２によってフェルール１を固定す
る。フェルール１の端面1aとロッドレンズ４の端面4aと
を、例えば紫外線硬化型接着剤３で仮止めする。ロッド
レンズ４の端面4b側に、反射鏡14を設置する。光を、矢
印Ａ，Ｂのように入射させ、反射鏡14で反射させ、矢印
Ｃのように出射させ、矢印Ｄのように調心コントローラ
７へと入射させる。調心コントローラ７で反射光の光量
を測定すると共に、３軸ステージ５を光軸と直交する方
向へと二次元的に微動させる。反射光の光量が最大とな
った時点で、３軸ステージ５を固定し、紫外線照射装置
６から紫外線を照射させ、接着剤３を硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電圧センサ、光磁界
センサ等の製造工程において、コリメータ部を組立てる
ための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、送電線網、配電線網、変電所等
において、故障点を検出するため、電線周辺の磁界の変
化を検出するシステムが実用化されている。こうしたシ
ステムにおいては、例えば偏光子、 Bi₁₂SiO₂₀等の磁気
光学結晶、検光子の順に光を通過させ磁気光学結晶に印
加される磁場強度に応じて変化する検光子通過後の光強
度によって磁界強度の変化を検出している。

【０００３】このような装置を製造するためには、偏光
子に入力用コリメータ部を接続し、検光子に出力用コリ
メータ部を接続し、組み立てる必要がある。こうしたコ
リメータ部は、光ファイバが結合されたフェルールの端
面と、ロッドレンズの端面とを光学結合してなる。そし
て、あらかじめ両部品を端面結合する段階では、光ファ
イバとロッドレンズとの光学的中心を正確に合わせなけ
ればならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この際、フェルールと
ロッドレンズとを垂直方向に重ねて保持し、ロッドレン
ズの端面に反射鏡を載せ、フェルール側から光を入射さ
せ、この光を反射鏡で反射させ、最も反射光量が大きく
なったところでフェルールとロッドレンズとを接着する
ことが一応考えられる。しかし、この方法では、コリメ
ータ部の組立て作業を１本ごとに慎重に手作業で行う必
要があるので、熟練を要し、量産が非常に困難であり、
コリメータ部の製造コストが相当高くなってしまう。

【０００５】そこでこの問題を解決するために、本出願
人は、外形調心を利用したコリメータ部の組立方法を考
案した。この方法では、予め２種類のＶ溝を形成した治
具を準備し、一方のＶ溝にロッドレンズを配置し、他方
のＶ溝にフェルールを配置する。各Ｖ溝の相対的な位置
と寸法とを予め調整し、ロッドレンズとフェルールとの
中心が幾何学的にみて一致するようにしておく。この状
態で、ロッドレンズの端面とフェルールの端面とを接着
する。

【０００６】しかし、その後、本発明者が検討を進めて
みると、新たな問題があることが解った。即ち、ロッド
レンズは半径方向に屈折率分布を有しており、平行光を
一点に集光したり、拡がるビームを平行光にするという
機能を果たす。こうしたロッドレンズを製造するには、
各種元素をレンズ内に拡散させ、半径方向に屈折率分布
を形成させる。こうした製造条件の制約から実際には、
ロッドレンズの屈折率分布の中心は、幾何学的中心とは
異なっており、個々のロッドレンズでバラツキがある。
例えばロッドレンズの直径が２mmであるとすると、上記
のバラツキは３μm 程度となる。

【０００７】フェルールの方でも、これと同様の問題が
ある。即ち、光ファイバ素線をフェルール内に挿入し、
接着する必要があるが、この際、光ファイバの素線をフ
ェルールの幾何学的中心に完全に合わせることは事実上
困難であり、±１μm 以内でバラツキが生ずる。これら
の理由から、ロッドレンズとフェルールとの幾何学的中
心を一致させることができたとしても、ロッドレンズの
光学的中心と光ファイバ素線の中心とは位置ズレが生じ
うる。この場合は、光ファイバ素線から出射した光を充
分精度のよい平行光にすることができないし、また、ロ
ッドレンズ端面に精度のよい平行光が入射しても、それ
を充分に一点に集めることができない。

【０００８】このようなコリメータ部を用いて光応用セ
ンサを作製すると、その透過光量損失が悪くなる。ま
た、光磁界センサの場合はファラデー素子に平行光を通
過させ、光電圧センサの場合にはポッケルス素子に平行
光を通過させる必要がある。しかし、上記のようなコリ
メータ部を用いると、光の平行度が悪いため、光変調の
度合いに誤差を生じさせるだけでなく、センサの温度特
性にも悪影響を与えうる。

【０００９】従って、光学的にみて高精度のコリメータ
部を安定して製造することが難しいし、個々の製品のバ
ラツキが大きくなる。特に、光応用センサとして必要な
透過光量を確保できないと、不良品となるので、製品の
歩留りが低下し、コストが上昇してしまう。

【００１０】本発明の課題は、フェルールの端面とロッ
ドレンズの端面を、迅速かつ確実に生産性よく接合し、
端面結合部分での光透過量を高く保持し、光透過損失の
増大やバラツキの発生を防止することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバが
結合されたフェルールの端面とロッドレンズの端面とを
接合してコリメータ部を組立てる装置であって、前記フ
ェルールと前記ロッドレンズのうち一方の部品を定位置
に固定する固定用治具と、前記ロッドレンズの一方の端
面側に設置された反射鏡と、前記フェルールと前記ロッ
ドレンズのうち固定していない他方の部品に取り付けら
れたステージと、前記光ファイバへと光を入射させるた
めの光源と、前記光ファイバから取り出された反射光を
受光しつつこの反射光の光量がほぼ最大となるように前
記ステージを駆動する調心コントローラと、前記フェル
ールの端面と前記ロッドレンズの端面との間の未硬化接
着剤を硬化させるための硬化処理装置とを備える、コリ
メータ部の組立装置に係るものである。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の実施例を説明するための模
式図である。光ファイバ12a の結合されたフェルール１
を、固定用治具２に固定し、動かないようにする。この
光ファイバ12a の他端をカプラ10に接続する。また、光
源11も光ファイバ12b によってカプラ10に接続する。ま
た、調心コントローラ７を設置し、調心コントローラ７
とカプラ10との間も光ファイバ12c によって接続する。
調心コントローラ７の計測光量の出力をメータ９に接続
し、またシーケンサ８を調心コントローラ７に接続す
る。

【００１３】３軸ステージ５を予め所定位置に固定し、
この３軸ステージ５を調心コントローラ７に連結する。
フェルール１の端面1aに紫外線硬化型接着剤３を塗布
し、この上にロッドレンズ４を載せ、ロッドレンズ４の
端面4aをフェルール端面1aに仮付けする。次いで、ロッ
ドレンズ４の上側の端面4bに非硬化性樹脂13を塗布し、
非硬化性樹脂13の上に反射鏡14を載せ、密着させる。好
ましくは、反射鏡14をバネで押圧し、荷重をかける。

【００１４】３軸ステージ５のハンドルをロッドレンズ
４の外表面にセットし、把持する。この時点でロッドレ
ンズ４の中心とフェルール１の中心とが大体合うよう
に、予め３軸ステージ５の位置を定めておく。この状態
で、光源11から光を発生させると、この光は矢印Ａのよ
うに光ファイバ12内を進み、カプラ10を透過し、更に矢
印Ｂのように進み、フェルール１内に入射する。この入
射光は、更に接着剤３、ロッドレンズ４を透過し、反射
鏡14で反射される。更にこの反射光は、再びロッドレン
ズ４、接着剤３、フェルール１を透過し、矢印Ｃのよう
にフェルール外へと出射し、カプラ10で反射されて矢印
Ｄのように進む。

【００１５】この光が調心コントローラ７内へと入射す
る。調心コントローラ７内の受光素子で、この光量を計
測する。この計測値を、メータ９でリアルタイムに表示
する。調心コントローラ７内には小型のモータも内蔵さ
れており、図示省略した機構によって３軸ステージ５を
駆動させうるようになっている。３軸ステージ５が駆動
し、光軸と垂直な平面内で動くとフェルールに対するロ
ッドレンズ４の位置が変化し、それに伴い反射光量も変
化する。調心コントローラ７はこの反射光量をフィード
バックすることになり３軸ステージ５を制御し、反射光
量が最大となった位置で３軸ステージ５の動作を停止し
固定する。

【００１６】３軸ステージ５が停止すると、シーケンサ
８から紫外線照射装置６へと信号を送り、紫外線を紫外
線硬化型接着剤３へと照射し、接着剤３を硬化させる。
紫外線照射装置６はタイマーを内蔵しており、硬化に必
要な時間が経過すると、紫外線の照射が終了する。こう
してロッドレンズ４とフェルール１とが接合され、コリ
メータ部が組み立てられる。最後に、３軸ステージ５の
ハンドルと固定用治具２とを、コリメータ部から解除す
る。

【００１７】本実施例によれば、調心コントローラ７は
測定される反射光量をフィードバックして反射光量が最
大となるように３軸ステージ５を制御し、光軸調整をし
ている。従って、各コリメータ部の光軸合わせの精度が
安定しており、反射光量のバラツキが少ない。これによ
り、光応用センサのコリメータ部として使用する場合
に、必要な透過光量を常に確保できるので、不良品の発
生が少なく、歩留りが向上する。

【００１８】しかも、手作業で光軸を合わせる場合と異
なり、光軸調整を容易に、短時間に遂行することができ
る。これにより、コリメータ部の生産性を上げることが
できるし、従来のように高度な熟練労働者を確保する必
要がなくなるので、産業上大きなメリットがある。

【００１９】紫外線硬化型接着剤３は、熱硬化性をも併
用しているものであってもよい。この場合には、接着剤
３に対して、紫外線を照射すると共に、適度の熱を加え
ることができる。こうした接着剤３としては、以下のも
のを例示できる。ウレタンアクリレート系接着剤エポキシアクリレート系接着剤また、接着剤３の代りに、他の活性エネルギー線の照射
によって硬化する接着剤を用いてもよい。接着剤13とし
ては、使用する光の波長に対して透光性のよいものが好
ましい。

【００２０】図１に示す装置を用いて、その動作を確認
した。ただし、フェルール１としてはアルミナ製のもの
を用い、ロッドレンズとして 0.25 ピッチの屈折率分布
型ロッドレンズを用い、熱硬化性も併せ持つ紫外線硬化
型接着剤３としてウレタンアクリレート系接着剤を用い
た。非硬化性樹脂13としては、２液調合タイプの熱硬化
型エポキシ系接着剤の２液調合前の主剤を用いた。紫外
線の照射条件は、300mW ／cm²・２分間とした。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、光を、フェルール及び
ロッドレンズへと入射させ、反射鏡で反射させ、調心コ
ントローラにより測定される反射光量をフィードバック
させることにより３軸ステージを制御して反射光量がほ
ぼ最大となるように光軸調整をしているので、各コリメ
ータ部の光軸合わせの精度が安定しており、反射光量の
バラツキが少ない。これにより、光応用センサのコリメ
ータ部として使用する場合に、必要な透過光量を常に確
保できるので、不良品の発生が少なく、歩留りが向上す
る。

【００２２】しかも手作業で光軸を合わせる場合と異な
り、光軸調整を容易に、短時間に遂行することができ
る。これにより、コリメータ部の生産性を上げることが
できるし、従来のように高度の熟練労働者を確保する必
要がなくなるので、産業上大きなメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る組立装置を概略的に示す
模式図である。

【符号の説明】

１フェルール 1a フェルールの端面２固定用治具３紫外線硬化型接着剤４ロッドレンズ 4a, 4b ロッドレンズ端面５３軸ステージ６紫外線照射装置７調心コントローラ 11 光源 12a, 12b, 12c 光ファイバＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ光の進む方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバが結合されたフェルールの端
面とロッドレンズの端面とを接合してコリメータ部を組
立てる装置であって、前記フェルールと前記ロッドレンズのうち一方の部品を
定位置に固定する固定用治具と、前記ロッドレンズの一
方の端面側に設置された反射鏡と、前記フェルールと前
記ロッドレンズのうち固定していない他方の部品に取り
付けられたステージと、前記光ファイバへと光を入射さ
せるための光源と、前記光ファイバから取り出された反
射光を受光しつつこの反射光の光量がほぼ最大となるよ
うに前記ステージを駆動する調心コントローラと、前記
フェルールの端面と前記ロッドレンズの端面との間の未
硬化接着剤を硬化させるための硬化処理装置とを備え
る、コリメータ部の組立装置。
【請求項２】前記未硬化接着剤が紫外線硬化型接着剤
であり、前記硬化処理装置が紫外線照射装置である、請
求項２記載のコリメータ部の組立装置。