带镜筒的透光窗及光模块的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种能够抑制向发光元件返回的反射返回光，制造工序简便，制造成本低廉且光学性能优异的带镜筒的透光窗。带镜筒的透光窗(1)具有镜筒(3)、由镜筒(3)保持的透光窗(2)、将镜筒(3)固定于光模块的接合部(4)，其特征在于，透光窗(2)的光学基准剖面(2f)与镜筒(3)的中心轴(3f)正交，接合部(4)具备向光学基准剖面(2f)倾斜的倾斜面(4a)。
【专利说明】带镜筒的透光窗及光模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对射出光的光学元件与反射返回光的光学耦合进行抑制的带镜筒的透光窗及光模块。
【背景技术】
[0002]在光通信领域中， 使用具有壳体的光模块，该壳体收容半导体激光器(光学元件)且具备使半导体激光器的出射光透过的透光窗。并且，透光窗由板状的玻璃构成，为了防止半导体激光器的出射部的氧化，在壳体中填充氦等不活泼气体，并对该壳体进行气密密封。
[0003]然而，从半导体激光器射出的激光透过透光窗而向壳体的外部射出。此时，激光的一部分由透光窗反射而向半导体激光器返回，该返回光引起的噪声成为问题。
[0004]因此，已知有一种在构成透光窗的玻璃的两面上设置反射防止膜来抑制向半导体激光器返回的返回光的方法。然而，在该方法中，由于使用了反射防止膜，因此存在材料成本、制造成本升高的课题。
[0005]在专利文献I公开了一种用于解决该课题的发光模块(半导体激光装置)。图14表示专利文献I公开的光模块的俯视简图。图15表示沿着图14所示的C-C线剖切且从箭头方向观察的剖视简图。在该发光模块500中，如图15所示，在收容半导体激光器513的壳体511(罩)的上表面511a形成有使激光透过的开口部511b。并且，以闭塞开口部511b的方式将板状的玻璃502 (玻璃盖)通过低熔点玻璃508固定在壳体511的内侧面511c上。
[0006]另外，如图14所示，两个突起部507a、507b以向半导体激光器513 (图15中示出)侧突出的方式形成在位于开口部511b附近的壳体511的内侧面511c(图15中示出)上。并且，两个突起部507a、507b形成在相对于开口部511b的中心对称的位置上。如此，玻璃502与两个突起部507a、507b抵接，从而如图15所示那样相对于壳体511的内侧面511c倾斜地固定。
[0007]如此，玻璃502相对于半导体激光器513的光轴515非正交地设置。因此，从半导体激光器513射出的扩散光514a即使由玻璃502反射，也不会向半导体激光器513返回。
[0008]【专利文献I】日本特开2011-216583号公报
[0009]在专利文献I公开的发光模块500中，如图15所示，玻璃502倾斜地固定在壳体511的内侧面511c上。进行该固定时，在使玻璃502与两个突起部507a、507b (图14中示出)抵接的状态下，如图15所示，在附图的左右方向(Y方向)上改变低熔点玻璃508的流入量，由此使玻璃502倾斜。
[0010]然后，将壳体511配置在加热炉内，将低熔点玻璃508加热至软化的温度后进行冷却，从而将玻璃502固定在壳体511的内侧面511c上。
[0011]如此，就专利文献I公开的方法来说，制造工序复杂，存在制造成本高这样的课题。
[0012]玻璃502相对于壳体511的内侧面511c倾斜。因此，玻璃502相对于水平面倾斜，软化了的低熔点玻璃508受到重力等的作用。该作用成为误差的主要原因，会导致玻璃502相对于壳体511的内侧面511c的倾斜角度511e产生偏差。
[0013]另外，如图15所示，通过在附图的左右方向(Y方向)上改变低熔点玻璃508的流入量，由此使玻璃502倾斜。因此，无法减少低熔点玻璃508的流入量，低熔点玻璃508容易受到重力等的作用。
[0014]在专利文献I公开的发光模块500中，从半导体激光器513射出的扩散光514a透过玻璃502而向壳体511的外部射出。图16示出用于说明专利文献I中的倾斜的透光窗与光的行进方向的关系的图。此时，如图16所不,扩散光514a的光轴515附近的光束514b在从半导体激光器513射出至入射到玻璃502之前，在光轴515上与光轴515大致平行地行进。然而，玻璃502的法线502a相对于半导体激光器513的光轴515倾斜。因此，当扩散光514a透过玻璃502时，光束514b根据光轴515与法线502a的倾斜角度502b、玻璃502的厚度，在从光轴515上移动的线515a上与光轴515大致平行地行进。
[0015]需要说明的是，由于光轴515与内侧面511c的法线一致，因此光轴515与法线502a的倾斜角度502b和内侧面511c的法线与玻璃502的法线502a所成的倾斜角度一致。由此，倾斜角度502b与玻璃502相对于内侧面511c的倾斜角度51 Ie —致。
[0016]因此，玻璃502的倾斜角度511e与基于低熔点玻璃对玻璃502进行接合固定时的制造偏差对应而产生偏差，由此光轴515与法线502a的倾斜角度502b产生了偏差。其结果是，在专利文献I公开的发光模块500中，存在因玻璃502的倾斜角度511e的制造偏差引起发光模块500的制造成品率变差的课题。
[0017]因此，考虑了通过冲压成型，不使用低熔点玻璃而在壳体内成型出倾斜的板状的玻璃，即，一体成型的带壳体的 玻璃。然而，当对玻璃原料进行冲压成型的模具倾斜时，由于模具未与玻璃原料同时接触或对玻璃原料在与冲压正交的方向上也作用有载荷，从而发生玻璃的偏斜(偏D )、玻璃原料向模具与壳体之间的伸出(U々出^ )。
[0018]当发生玻璃的偏斜时，存在折射率不均匀而光学性能劣化的情况。而且，若发生玻璃原料向模具与壳体之间的伸出，则在取出带壳体的玻璃时，会在板状的玻璃上产生裂纹或破裂等。因此，产品成品率下降，成为成本高的主要原因。
【发明内容】
[0019]本发明鉴于上述课题而作出，其目的在于提供一种能够抑制向发光元件返回的反射返回光，制造工序简便，制造成本低廉且光学性能优异的带镜筒的透光窗。
[0020]本发明的带镜筒的透光窗具有镜筒、由所述镜筒保持的透光窗、及将所述镜筒固定于光模块的接合部，其特征在于，所述接合部具备倾斜面，在所述透光窗上设定了与所述镜筒的中心轴正交的光学基准剖面时，所述倾斜面相对于所述光学基准剖面倾斜。
[0021]本发明的带镜筒的透光窗使用所述接合部所具备的所述倾斜面来向内设有发光元件的光模块固定。此时，由于所述倾斜面与所述透光窗的所述光学基准剖面相互不平行，因此通过将所述倾斜面以与所述发光元件的光轴正交的方式固定，而能够以所述透光窗的所述光学基准剖面与所述发光元件的光轴非正交的方式将透光窗设置于镜筒。由此，根据本发明的带镜筒的透光窗，能够抑制向所述发光元件返回的反射返回光。
[0022]而且，根据本发明，能够将所述透光窗以平行于与所述镜筒的中心轴正交的平面的方式保持在所述镜筒内，并使用所述倾斜面，以所述透光窗的所述光学基准剖面与所述发光元件的光轴非正交的方式将透光窗设置于镜筒。由此，不需要像专利文献I公开的、使所述透光窗与两个突起部抵接，并根据部位而改变低熔点玻璃的流入量，来使所述透光窗的所述光学基准剖面与所述发光元件的光轴非正交那样复杂的制造工序。因此，根据本发明的带镜筒的透光窗，制造工序简便，制造成本也低廉。
[0023]此外，根据本发明，无需使所述透光窗相对于所述镜筒的内侧面倾斜就能够将所述透光窗固定于所述镜筒。因此，在利用低熔点玻璃等将所述透光窗向所述镜筒固定时，能够在所述透光窗与所述内侧面之间均匀地设置低熔点玻璃等，能够减少低熔点玻璃等的使用量，也能够抑制重力等的作用。因此，能够减少低熔点玻璃的偏斜或厚度偏差等，从而能够抑制所述光学基准剖面的相对于所述光轴的倾斜角度偏差。由此，本发明的带镜筒的透光窗在光学性能上优异。
[0024]由此，根据本发明，可提供一种能够抑制向发光元件返回的反射返回光，制造工序简便，制造成本低廉且光学性能优异的带镜筒的透光窗。
[0025]优选的是，所述接合部设置在所述镜筒的外周面上，并从所述外周面向外方突出。
[0026]如此，所述镜筒能够通过切削加工而形成。此时，通过对所述镜筒进行切削来形成所述接合部，由此能减少所述镜筒的热容量。因此，在将透光窗向镜筒固定时或将带镜筒的透光窗向光模块等固定时，能够缩短升温时间。由此，能够缩短制造时间，因此能够使制造成本低廉。
[0027]优选的是，所述透光窗一体成型于所述镜筒。
[0028]本发明的带镜筒的透光窗包括所述镜筒和由所述镜筒保持的所述透光窗。因此，仅将所述镜筒和窗原料作为构件，使用模具并通过冲压成型而能够一体成型出所述带镜筒的透光窗。如此，所述透光窗与所述镜筒一体成型，由此不需要使用粘接用的低熔点玻璃，能够使制造工序更简便，也能够使制造成本更低廉。
[0029]在进行该冲压成型时，由于所述透光窗的光入射面与所述镜筒的所述中心轴正交设置，因此可以使用与所述中心轴正交的所述模具。因此，所述模具的成形面与窗原料在面内大致均匀地接触。而且，对于窗原料而言，能抑制与冲压正交的方向上的载荷。由此，能抑制窗原料的偏斜或窗原料向所述模具与所述镜筒之间伸出的情况，因此能够光学性能良好地成型，且制造成本低廉。
[0030]另外，无需使用粘接用的低熔点玻璃，且能够使用精密的模具，因此能够抑制所述光入射面相对于所述光轴的倾斜角度偏差，因此能够进一步提高光学性能。
[0031]优选的是，所述透光窗由玻璃或树脂构成。若为这种形态，则能够使所述透光窗具有透光性。
[0032]优选的是，所述接合部在所述外周面的整周上连续设置。若为这种形态，则能够在所述光模块的开口部的整周上将带镜筒的透光窗接合，因此能够将带镜筒的透光窗与所述光模块气密地固定。
[0033]优选的是，在镜筒中的透光窗设置部的区域，所述镜筒的热容量在所述镜筒的周向上大致相同。
[0034]使用低熔点玻璃等将所述透光窗固定于所述镜筒，或者通过使用所述镜筒和窗原料的冲压成型，能够制造出带镜筒的透光窗。此时，所述透光窗或所述窗原料保持在所述镜筒内，在将所述低熔点玻璃或所述窗原料加热至软化的温度之后，冷却至规定的温度。如此，将所述透光窗或由所述窗原料成型出的所述透光窗固定在所述镜筒内。
[0035]此时，在镜筒中的透光窗设置部的区域，若所述镜筒的热容量在所述镜筒的周向上不均匀，则所述低熔点玻璃等或所述窗原料的温度分布在所述周向上不同。其结果是，产生所述低熔点玻璃等或所述透光窗的密度的不均匀，在所述低熔点玻璃等或所述透光窗中产生残留应力。其结果是，带镜筒的透光窗的品质会发生劣化。
[0036]相对于此，在本发明中，在镜筒中的透光窗设置部的区域，所述镜筒的热容量在所述镜筒的周向上大致相同，由此能够提高带镜筒的透光窗的品质。
[0037]本发明的光模块具有带镜筒的透光窗、射出光的发光元件、及内设所述发光元件且具备与所述发光元件的光轴正交的连结面的壳体，所述光模块的特征在于，所述带镜筒的透光窗和所述壳体以所述倾斜面与所述连结面对置的方式气密地固定。
[0038]本发明的光模块中，所述壳体的与所述发光元件的光轴正交的所述连结面和所述透光窗的相对于所述光学基准剖面倾斜的所述倾斜面相互对置而形成。因此，所述透光窗中定义的光学基准剖面以与所述发光元件的光轴非正交的方式设置。由此，能抑制从所述发光元件射出的光由所述透光窗反射而向所述发光元件返回的情况。
[0039]本发明的光模块通过将气密的带镜筒的透光窗气密地固定于所述壳体而形成。因此，本发明的光模块被气密密封，从而能够在本发明的光模块中填充氦等不活泼气体，以防止所述发光元件的氧化。
[0040]【发明效果】
[0041]根据本发明，可提供一种能够抑制向发光元件返回的反射返回光，制造工序简便，制造成本低廉且光学性能优异的带镜筒的透光窗。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是第一实施方式的带镜筒的透光窗的俯视简图。
[0043]图2是沿着图1所示的A-A线剖切且从箭头方向观察的剖视简图。
[0044]图3是第一实施方式的带镜筒的透光窗的制造方法的说明图。
[0045]图4是使用了第一实施方式的带镜筒的透光窗的发光模块的剖视简图。
[0046]图5是通过熔接接合将带镜筒的透光窗固定于光学系统的说明图。
[0047] 图6是通过熔接接合将带镜筒的透光窗固定而得到的发光模块的剖视简图。
[0048]图7是透光窗和半导体激光器的配置简图。
[0049]图8是说明透光窗的倾斜角度与光的行进方向的关系的图。
[0050]图9是第一实施方式的第一变形例的剖视简图。
[0051]图10是第一实施方式的第二变形例的剖视简图。
[0052]图11是第二实施方式的带镜筒的透光窗的俯视简图。
[0053]图12是沿着图11所示的B-B线剖切且从箭头方向观察的剖视简图。
[0054]图13是第二实施方式的带镜筒的透光窗的制造方法的说明图。
[0055]图14是专利文献I公开的光模块的俯视简图。
[0056]图15是沿着图14所示的C-C线剖切且从箭头方向观察的剖视简图。
[0057]图16是说明专利文献I中的倾斜的透光窗与光的行进方向的关系的图。
[0058]【符号说明】[0059]I带镜筒的透光窗
[0060]2透光窗
[0061]2a光入射面
[0062]2b光出射面
[0063]2c 侧面
[0064]2d光入射面的法线
[0065]2e窗原料
[0066]2f光学基准剖面
[0067]3 镜筒
[0068]3a内侧面
[0069]3b内周面
[0070]3c外周面
[0071]3d突出部
[0072]3e 开口部
[0073]3f中心轴
[0074]3g 底面
[0075]4接合部
[0076]4a倾斜面
[0077]4b环状突起
[0078]8低熔点玻璃
[0079]10发光模块
[0080]11 壳体
[0081]Ila连结面
[0082]Ilb 焊料
[0083]12准直透镜
[0084]13半导体激光器
[0085]13a 台座
[0086]14a扩散光
[0087]14b平行光
[0088]14c光轴附近的光束
[0089]15 光轴
【具体实施方式】
[0090]<第一实施方式>
[0091]参照附图，详细地说明本实施方式。图1表示第一实施方式的带镜筒的透光窗的俯视简图。图2表示沿着图1所示的A-A线剖切且从箭头方向观察的剖视简图。需要说明的是，各附图为了便于观察而适当改变尺寸来进行图示。
[0092]如图1及图2所示，本实施方式的带镜筒的透光窗I在圆筒状的镜筒3内设有俯视为圆形的板状即圆板状的玻璃构成的透光窗2。圆板状的透光窗2具有光所入射的光入射面2a、射出光的光出射面2b、及与镜筒3的内周面3b相接的侧面2c。
[0093]并且，如图1及图2所示，光学基准剖面2f被定义为以沿着侧面2c的周向连成的曲线通过侧面2c的Z方向的中心点的方式剖切透光窗2所得到的剖面。
[0094]并且，侧面2c在镜筒3的内周面3b的整周上与内周面3b抵接而气密地接合。而且，光入射面2a、光出射面2b及光学基准剖面2f相对于镜筒3的中心轴3f正交设置。在本实施方式中，光入射面2a、光出射面2b及光学基准剖面2f相互平行。
[0095]如图1及图2所示，镜筒3具有在其外周面3c上连续设置且从外周面3c向外方突出的接合部4。在本实施方式中，使用接合部4将镜筒3固定于光模块。并且，接合部4具有向透光窗2的光学基准剖面2f倾斜的倾斜面4a。S卩，倾斜面4a相对于透光窗2的光学基准剖面2f以规定的角度倾斜。需要说明的是，镜筒3通过对不锈钢等进行切削加工而形成。
[0096]在本实施方式中，镜筒3形成为圆筒状，但并未限定于此。从中心轴3f的方向观察到的内周面3b及外周面3c的形状也可以是多边形。而且，虽然将透光窗2设为圆板状，但并未限定于此。从中心轴3f的方向观察到的透光窗2的侧面2c的形状也可以是多边形。
[0097]透光窗2由透明的玻璃构成，但并未限定于此。只要透明即可，也可以由树脂等构成。
[0098]在本实施方式中，透光窗2的光入射面2a及光出射面2b设定为平面,但并未限定于此。例如，光出射面2b也可以具备光学功能面。
[0099]在本实施方式的带镜筒的透光窗I中，如图2所示，不使用粘接用的低熔点玻璃等，使透光窗2的侧面2c与镜筒3的内周面3b抵接而将透光窗2固定于镜筒3。由此，不会像专利文献I公开的现有技术那样因粘接用的低熔点玻璃等导致光入射面2a的倾斜角度产生偏差。需要说明的是，光入射面2a的倾斜角度如图7所示被定义为光入射面的法线2d与光模块的光轴15所成的角度。
[0100]接下来，说明本实施方式的带镜筒的透光窗I的制造方法。图3表示第一实施方式的带镜筒的透光窗的制造方法的说明图。
[0101]在图3 (a)所示的工序中，准备冲压装置50。冲压装置50具有主体模具53、上模具51、下模具52及加热器54。并且，上模具51及下模具52分别具备从平坦的基面51b、52b突出的圆柱状的突出部51a、52a。突出部51a及突出部52a分别具备平坦的下表面51c及上表面52c。
[0102]上模具51的中心轴和下模具52的中心轴设为一致。并且，相对于它们的中心轴以正交的方式设置基面51b、52b、下表面51c及上表面52c。
[0103]接着，在图3(b)所示的工序中，将镜筒3和窗原料2e放入到主体模具53内。此时，突出部52a插入到镜筒3的内周面内，窗原料2e放置在突出部52a的上表面52c之上。然后，利用加热器54加热至窗原料2e发生软化的温度。
[0104]如图2所示，镜筒3具有与镜筒3的中心轴3f正交的底面3g。并且，镜筒3以底面3g与基面52b抵接的方式放置。因此，镜筒3的中心轴3f与上模具51的中心轴及下模具52的中心轴大体一致。
[0105]接着，在图3(c)所示的工序中，上模具51及下模具52与各自的中心轴大致平行地移动而从上下对窗原料2e进行冲压。其结果是，上模具51及下模具52的下表面51c及上表面52c的形状被转印到窗原料2e上，由此形成带镜筒的透光窗I。
[0106]接着，在图3(d)所示的工序中，将加热器54的电源切断而冷却至规定的温度。然后，将上模具51及下模具52从主体模具53拔出，使带镜筒的透光窗I从上模具51及下模具52脱模，由此制造出带镜筒的透光窗I。
[0107]并且，在带镜筒的透光窗I中，如图2所示，透光窗2以其光入射出射面2a、2b与镜筒3的底面3g平行的方式形成。而且，接合部4的倾斜面4a以向底面3g倾斜的方式设置，因此光入射出射面2a、2b相对于倾斜面4a倾斜地形成。
[0108]如此，根据本实施方式，不使用粘接用的低熔点玻璃，仅将镜筒3和窗原料2e作为构件，使用模具并通过冲压成型而一体成型出带镜筒的透光窗I。由此，透光窗2 —体成型于镜筒3，从而无需使用粘接用的低熔点玻璃，因此能够简化制造工序，还能够使制造成本低廉。
[0109]另外，由于光入射面2a及光出射面2b与镜筒3的中心轴3f正交设置，因此能够使用具备与中心轴3f正交的下表面51c及上表面52c的模具51、52来进行冲压成型。因此，上模具51及下模具52分别与窗原料2e大致同时接触。而且，对于窗原料2e而言，能抑制与冲压正交的方向上的载荷。由此，能抑制窗原料2e的偏斜、窗原料2e向模具51、52与镜筒3之间伸出的情况，因此能够光学品质良好地成型，且制造成本低廉。
[0110]另外，根据本实施方式，无需使用粘接用的低熔点玻璃，而能够使用精密地形成的上模具51及下模具52。因此，能抑制光入射面2a及光出射面2b的倾斜角度产生偏差。由此，带镜筒的透光窗I的光学性能优异。
[0111]根据本实施方式，如图2所不,光入射面2a及光出射面2b为平面,但并未限定于此。也可以是光入射面2a及光出射面2b具有光学功能面且为曲面。例如，可以是光入射面2a及光出射面2b为凸面，或者光入射面2a为凸面而光出射面2b为平面。
[0112]在这样的情况下，也将以沿着侧面2c的周向连成的曲线通过与镜筒3的内周面相接的侧面2c的Z方向的中心点的方式剖切透光窗所得到的剖面定义为光学基准剖面。此时，由于光学基准剖面与镜筒的中心轴正交设置，因此在通过冲压成形来制造光入射面及光出射面为曲面的带镜筒的透光窗时，也能得到与本实施方式大致同样的结果。
[0113]接下来，说明将本实施方式的带镜筒的透光窗I装入光模块来使用的情况。图4表示使用了第一实施方式的带镜筒的透光窗的发光模块的剖视简图。
[0114]如图4所示，通过将带镜筒的透光窗I固定于光学系统30，而形成发光模块40。光学系统30具有中空的壳体11，在壳体11内的附图下侧设有台座13a。并且，以出射部朝向附图上侧的方式将半导体激光器13设于台座13a。
[0115]并且，在壳体11内且在从半导体激光器13射出的扩散光14a行进的前方设有准直透镜12。扩散光14a通过准直透镜12时，被变换成平行光14b。
[0116]并且，带镜筒的透光窗I以位于透过了准直透镜12的平行光14b行进的前方的方式固定于壳体11。透过了带镜筒的透光窗I的平行光14b向发光模块40的外部射出。
[0117]在发光模块40的壳体11上设有与半导体激光器13的光轴15正交的连结面11a。并且，带镜筒的透光窗I以倾斜面4a与连结面Ila对置且平行的状态固定于壳体11。因此，透光窗2中定义的光学基准剖面2f即光入射面2a由于相对于倾斜面4a倾斜，因此与半导体激光器13的光轴15非正交地设置。由此，能抑制平行光14b由透光窗2的光入射面2a反射而向半导体激光器13的出射部返回的情况。
[0118]如图4所示，以向光入射面2a及光出射面2b倾斜的倾斜面4a与光轴15正交的方式将带镜筒的透光窗I固定于光学系统30,因此如图2所不,光入射面2a及光出射面2b能够与镜筒3的中心轴3f正交设置。由此，如图3所示，能够使用具备与中心轴3f (图2中示出)正交的下表面51c及上表面52c的模具51、52冲压成型出带镜筒的透光窗I。
[0119]在本实施方式中，镜筒3和壳体11为金属制，镜筒3与壳体11经由焊料Ilb而接合。此时，将倾斜面4a和连结面Ila在氦等不活泼气体气氛中，如图4所示那样水平配置并相互平行地对置而气密地接合。而且，由于倾斜面4a与连结面Ila的间隙为等间隔，因此焊料Ilb被均匀地涂敷在倾斜面4a与连结面Ila的间隙内。而且，在能够确保接合强度的情况下，可以减少焊料Ilb的使用量。由此，能够抑制重力等对焊料Ilb的作用，并且通过均匀地涂敷焊料Ilb及减少焊料Ilb的使用量，能抑制倾斜面4a与连结面Ila的平行度的偏差。
[0120]因此，能抑制倾斜面4a相对于光轴15的倾斜角度的偏差，从而能抑制光入射面2a的倾斜角度的偏差。由此，根据本实施方式，能够实现光学性能优异的发光模块40。
[0121]另外，根据本实施方式的发光模块40，在由带镜筒的透光窗I和壳体11围成且内设有半导体激光器13的空间中填充氦等不活泼气体，并对该空间进行气密密封。由此，能防止半导体激光器13的出射部的氧化。
[0122]气密密封是指将由带镜筒的透光窗I和壳体11围成的空间密闭来防止与外部之间的气体的流通。即，防止填充在由带镜筒的透光窗I和壳体11围成的空间内的氦等不活泼气体与外部的空气发生置换的情况。
[0123]在本实施方式中，倾斜面4a与连结面Ila经由焊料Ilb而接合，但并未限定于此。也可以将镜筒3与壳体11熔接接合。
[0124]图5表示通过熔接接合将带镜筒的透光窗固定于光学系统的说明图。在进行该熔接接合时，如图5所示，预先在镜筒3的倾斜面4a上形成环状突起4b。环状突起4b从倾斜面4a突出，沿着镜筒3的外周面3c在整周上连续形成。
[0125]并且，熔接接合是指在氦等不活泼气体气氛中，如图5所示，将镜筒3向壳体11按压，使环状突起4b与连结面Ila接触。并且，对镜筒3与壳体11之间施加电压，使电流集中地流过环状突起4b，产生焦耳热而使环状突起4b熔融。由此，带镜筒的透光窗I将氦等不活泼气体填充到壳体11内，并气密地固定于光学系统30。
[0126]图6表示通过熔接接合将带镜筒的透光窗固定而得到的发光模块的剖视简图。如上述那样，带镜筒的透光窗I通过熔接接合而固定于光学系统30，如图6所示，形成发光模块60。
[0127]如此，根据熔接接合，能够不经由焊料而使倾斜面4a与连结面Ila抵接来进行接合，因此能进一步抑制倾斜面4a与连结面Ila的平行度的偏差。由此，发光模块60的光学性能更为优异。
[0128]根据本实施方式，将带镜筒的透光窗I固定于具备半导体激光器的发光模块，但并未限定于此。也可以固定于具备受光元件的受光模块。此时，相当于来自外部的半导体激光器的光向带镜筒的透光窗I入射的情况。这种情况下，光入射面也与外部的半导体激光器的光轴非正交地设置，根据本实施方式，能抑制向外部的半导体激光器的出射部返回的返回光。
[0129]图7表示透光窗与半导体激光器的配置简图。图8表示用于说明透光窗的倾斜角度与光的行进方向的关系的图。
[0130]如图7所示，透光窗2的光入射面2a及光出射面2b相对于半导体激光器13的光轴15以倾斜角度Φ倾斜配置。此时，光轴附近的光束14c与光轴15平行地行进，透过准直透镜12，以入射角度Φ向透光窗2入射。然后，按照斯涅耳定律，在透光窗2内以折射角度Θ行进。然后，透过了透光窗2的光束14c按照斯涅耳定律再次与光轴15平行地行进。此时，光束14c在与光轴15正交的方向上使光路挪动移动距离Y而行进。需要说明的是，倾斜角度Φ是透光窗2的光入射面的法线2d与光轴15所成的角度。
[0131]图8中将透光窗2设为折射率=1.45的玻璃并将气氛气体的折射率设为1.0而进行计算。观察图8可知，当光入射面2a及光出射面2b的倾斜角度Φ变大时，折射角度Θ及移动距离Y均变大。因此可知，当倾斜角度Φ产生偏差时，移动距离Y产生偏差。
[0132]并且，由于通过了透光窗2的光通常向光纤的芯部聚集，因此减少移动距离Y的偏差是非常重要的。由此，对光入射面2a及光出射面2b的倾斜角度的偏差进行抑制的话，能提高半导体激光器与光纤的光学耦合效率，能提高光学性能。
[0133]〈第一变形例〉
[0134]图9表示第一实施方式的第一变形例的剖视图。在本变形例的镜筒3中，如图9所示，从外周面3c侧仅对镜筒3的下侧(Zl方向)部分进行切削，而削出倾斜面4a，由此形成接合部4。由此，与在镜筒的外周面连续设置且从外周面向外方突出的第一实施方式的接合部4相比，本变形例的镜筒3的切削加工简便。
[0135]然而，在第一实施方式中，从外周面3c侧将镜筒3的下侧(Zl方向)部分及上侧(Z2方向)部分切削除去。因此，第一实施方式与本变形例相比，镜筒3的壁厚较薄，因此镜筒3的热容量小。由此，第一实施方式与本变形例相比，在将透光窗2向镜筒3固定时、或将带镜筒的透光窗向光学系统等固定时，能够缩短升温时间。由此，与本变形例相比，第一实施方式能够缩短制造时间，能够使制造成本低廉。
[0136]〈第二变形例〉
[0137]图10表示第一实施方式的第二变形例的剖视简图。本变形例如图10所示，在镜筒3的透光窗设置部3i的区域中，镜筒3的热容量在镜筒3的周向(图10中未示出)上大致相同。
[0138]内周面3b中的与侧面2c抵接的面3h在镜筒3的周向上连续而呈带状地设置在镜筒3的内周面3b上。该面3h的上下(Z方向)的两端成为在镜筒3的周向上连续的两条曲线。将与镜筒3的中心轴3f正交的直线从这两条曲线的各位置引到镜筒3的外周面3c。将从两条曲线的各位置引到镜筒3的外周面3c的直线在镜筒3的周向上汇集而形成的两个面分别命名为上表面、下表面。并且，将透光窗设置部3i定义为处于所述上表面与所述下表面之间的镜筒3的区域。S卩，透光窗设置部3i是将图10所示的两条虚线所夹持的镜筒3的区域在镜筒3的周向(图10中未示出)上汇集而形成的区域。
[0139]在本变形例中，在接合部4中，平行地形成倾斜面4a和与倾斜面4a对置的面4c，由此，在镜筒3中定义的透光窗设置部3i的区域，镜筒3的体积在镜筒3的周向(图10中未示出)上大致相同。而且，由于镜筒3通过对同一原料进行切削加工制作而成，因此镜筒3的比热在镜筒3内均匀。由此，在本变形例中，在透光窗设置部3i的区域，镜筒3的热容量在镜筒3的周向(图10中未示出)上大致相同。由此，本变形例的带镜筒的透光窗的品质良好。
[0140]〈第二实施方式〉
[0141]图11表示第二实施方式的带镜筒的透光窗的俯视简图。图12表示沿着图11所示的B-B线剖切且从箭头方向观察的剖视图。图13表示第二实施方式的带镜筒的透光窗的制造方法的说明图。
[0142]如图11及图12所示，本实施方式的带镜筒的透光窗10在镜筒3的上侧(Z2方向)端部设有从内周面3b突出的突出部3d。并且，在突出部3d的内侧设有开口部3e，在突出部3d的下侧面(Zl方向)设有与镜筒3的中心轴3f正交的内侧面3a。
[0143]接下来，使用图13，说明带镜筒的透光窗10的制造方法。在图13(a)所示的工序中，镜筒3以内侧面3a朝向附图上侧且内侧面3a水平的方式设置。在图13(b)所示的工序中，在内侧面3a之上放置低熔点玻璃8。
[0144]接着，在图13(c)所示的工序中，以光出射面2b朝向下侧的方式将透光窗2放置在低熔点玻璃8之上。此时，光出射面2b以与内侧面3a对置且相互平行的方式设置。然后，在图13(d)所示的工序中，低熔点玻璃8在被加热至软化的温度之后，被冷却至规定的温度。如此，透光窗2经由低熔点玻璃8而固定在内侧面3a上。
[0145]如此，光出射面2b和内侧面3a水平配置，并相互平行地对置而接合。因此，重力等均匀地作用在处于光出射面2b与内侧面3a之间的低熔点玻璃8上。而且，能抑制因重力等使低熔点玻璃8发生移动的情况。因此，能抑制低熔点玻璃8偏向特定的部位而聚集的情况，从而减少光出射面2b与内侧面3a之间的厚度偏差等。因此，能够抑制光入射面2a的倾斜角度偏差。由此，使用了本实施方式的带镜筒的透光窗10的发光模块在光学性能上优异。
[0146]在专利文献I中，如图15所示，通过在附图上的左右改变低熔点玻璃508的量，由此使玻璃502向壳体511的内侧面511c倾斜，而将玻璃502固定于壳体511。
[0147]由于玻璃502相对于水平面倾斜，因此升温时软化的低熔点玻璃508在重力的作用下容易偏向下侧而聚集。而且，玻璃502、壳体511及低熔点玻璃508选择的是具有使物质间结合的性质即亲和力的材料。因此，已知玻璃502的与低熔点玻璃508接触的面、壳体511的内侧面511c在分子间力的作用下，以拉拽软化的低熔点玻璃508的方式发挥作用。当玻璃502的所述面与内侧面511c的间隔变窄时，该拉拽力有效地发挥作用。因此，该拉拽力将软化的低熔点玻璃508朝向玻璃502的所述面与内侧面511c的间隔窄的方向、即朝向上侧拉拽。
[0148]因此，重力和来自玻璃502的所述面及内侧面511c的拉拽力作用在软化的低熔点玻璃508上。因此，在专利文献I中，存在低熔点玻璃508偏向聚集或其厚度产生偏差的情况。
[0149]另外，重力和拉拽力对软化的低熔点玻璃508在相反方向上发挥作用。因此，软化的低熔点玻璃508被沿着上下方向拉拽，而在低熔点玻璃508内产生空洞。因此，在专利文献I公开的发光模块500中，在玻璃502与内侧面511c之间产生未夹有低熔点玻璃508的部分，从而损害气密性。[0150]在第二实施方式中，光出射面2b与内侧面3a对置且相互平行设置。因此，光出射面2b及内侧面3a为水平，且光出射面2b与内侧面3a的间隔为等间隔。
[0151]由此，根据本实施方式，能够抑制因重力或光出射面2b及内侧面3a的拉拽力使低熔点玻璃偏向聚集或其厚度产生偏差的情况。另外，也能抑制在低熔点玻璃内产生空洞的情况。
[0152]这也同样适用于图4所示那样使倾斜面4a和连结面Ila水平配置且相互平行对置，而将镜筒3与壳体11经由焊料Ilb进行接合的情况。
【权利要求】
1.一种带镜筒的透光窗，具有镜筒、由所述镜筒保持的透光窗、及将所述镜筒固定于光模块的接合部，其特征在于， 所述接合部具备倾斜面，在所述透光窗上设定了与所述镜筒的中心轴正交的光学基准剖面时，所述倾斜面相对于所述光学基准剖面倾斜。
2.根据权利要求1所述的带镜筒的透光窗，其特征在于， 所述接合部设置在所述镜筒的外周面上，并从所述外周面向外方突出。
3.根据权利要求1或2所述的带镜筒的透光窗，其特征在于， 所述透光窗一体成型于所述镜筒。
4.根据权利要求1所述的带镜筒的透光窗，其特征在于， 所述透光窗由玻璃或树脂构成。
5.根据权利要求2所述的带镜筒的透光窗，其特征在于， 所述接合部在所述外周面的整周上连续设置。
6.根据权利要求1或2所述的带镜筒的透光窗，其特征在于， 在镜筒中的透光窗设置部的区域，所述镜筒的热容量在所述镜筒的周向上大致相同。
7.一种光模块，其具有带镜筒的透光窗、射出光的发光元件、及内设所述发光元件且具备与所述发光元件的光轴正交的连结面的壳体，其中，所述带镜筒的透光窗具有镜筒、由所述镜筒保持的透光窗、及将所述镜筒固定于所述光模块的接合部，所述光模块的特征在于， 所述带镜筒的透光窗和所述壳体以所述倾斜面与所述连结面对置的方式气密地固定。
【文档编号】G02B7/02GK103529529SQ201310211526
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】今井秀行 申请人:阿尔卑斯电气株式会社