光学元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过空间光学系统对光波进行合成的光学元件。
【背景技术】
[0002]近年来，作为能够进行10Gbps等高速大容量通信的光学元件，专利文献I所记载的双偏振四相相移键控(DP-QPSK ；Dual Polarizat1n-Quadrature Phase Shift Keying)被实际应用。这种光学元件构成为，包括并列形成有(具有被称为嵌套式结构的波导结构的)两个QPSK调制部的基板、聚光元件以及偏振合成元件(专利文献2、3)等。另外，这些光学部件配置在由不锈钢等金属形成的框体部内。框体部由箱部和覆盖箱部的盖部构成并被气密密封。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2010-156842号公报
[0006]专利文献2:日本特开2012-211971号公报
[0007]专利文献3:日本特开2012-047953号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]此处，在对容纳光学部件的框体部进行气密密封时，通常使用作为电阻焊接中的一种的缝焊。缝焊使用通过辊式电极将焊接部通电而在焊接部附近产生的焦耳热。在进行该缝焊时，存在如下可能性:产生由在局部产生的焦耳热引起的温度分布，由于与此相伴的热收缩而在光学元件的框体部发生翘曲，由于预先在框体内部调整好配置位置的基板、聚光元件以及偏振合成元件等光学部件产生错位而使特性劣化。另外，存在由于光学元件的周边环境的温度变化而也产生同样的问题的可能性。
[0010]因此，本发明的目的在于，提供即使温度变化时特性也不会劣化的光学元件。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明的一方面的光学元件为通过空间光学系统对光波进行合成的光学元件，包括框体部、光波导元件、合成部以及准直器部。框体部在内部具有容纳空间，通过接合两个以上的部件而形成。光波导元件设置在容纳空间内，射出至少两个光波。合成部设置在容纳空间外，通过空间光学系统对从光波导元件射出到框体部外的光波进行合成。准直器部与框体部连接并且保持合成部，具有对通过合成部合成的光波进行聚光的聚光构件和供通过聚光构件聚光的光波导入的光纤。
[0013]在该光学元件中，在框体部的容纳空间内设置有光波导元件，在容纳空间外配置有合成部。因此，能够在将构成框体部的两个以上的部件彼此接合之后组装合成部。因此，即使在通过利用焊接等的热量的方法进行框体部的部件彼此的接合时，通过在将部件彼此接合之后再组装合成部，从而不会由于部件彼此接合时的热量的影响而在合成部产生错位。另外，由于是在框体部的容纳空间外设置合成部的结构，因此能够与合成部的空间量以及合成部的安装所需的空间量相应地使框体部小型化。因此，能够防止框体部的长形化，即使在对框体部施加热量的情况下也能够抑制翘曲的产生。这样一来，该光学元件即使在温度变化的情况下特性也不会劣化。
[0014]另外，在上述光学元件中，能够在框体部的容纳空间外在同轴上相邻配置合成部和准直器部。由此，与合成部配置在框体部的容纳空间内并且准直器部配置在框体部的容纳空间外的情况相比，在上述光学元件中，即使在温度变化的情况下也能够抑制合成部与准直器部的错位，能够防止特性的劣化。
[0015]合成部能够具备:偏振旋转元件，使从光波导元件射出的光波中的至少一个光波的偏振面旋转；以及偏振合成元件，使从光波导元件射出的光波中的未通过偏振旋转元件旋转偏振面的光波和通过偏振旋转元件旋转了偏振面的光波偏振合成，或者，使通过偏振旋转元件旋转了偏振面的光波彼此偏振合成。此时，偏振旋转元件和偏振合成元件配置在框体部的容纳空间外，从而能够实现框体部的进一步的小型化。另外，由于能够实现框体部的进一步的小型化，因此即使在温度变化时也能够进一步抑制框体部的翘曲，能够抑制特性的劣化。
[0016]光学元件能够进一步具有偏振旋转元件，该偏振旋转元件使从光波导元件射出的光波中的至少一个光波的偏振面旋转。此时，合成部使从光波导元件射出的光波中的未通过偏振旋转元件旋转偏振面的光波和通过偏振旋转元件旋转了偏振面的光波偏振合成，或者，使通过偏振旋转元件旋转了偏振面的光波彼此偏振合成。由此，能够通过准直器部保持合成部，并将偏振旋转元件配置在适当的位置，提高设计的自由度。
[0017]准直器部还包括分隔件部，该分隔件部具有与合成部抵接的至少两个以上的抵接面，合成部优选固定在分隔件部的抵接面。此时，在通过粘接而将合成部固定于分隔件部的抵接面时，能够将粘接面积确保得较大，能够增大粘接强度。由此，能够防止合成部的错位和脱落。
[0018]准直器部优选还包括限制合成部相对于分隔件部的抵接面错位的限制部件。此时，能够通过限制部件将合成部更切实地固定于分隔件部。
[0019]限制部件优选为板簧或填充剂。此时，能够使用板簧或填充剂简单且切实地将合成部固定于分隔件部。
[0020]准直器部优选包括:第一准直器部，固定有合成部和聚光构件；以及第二准直器部，固定有光纤。此时，通过对第一准直器部和第二准直器部的位置关系进行调节，能够更切实地将通过聚光构件而聚光的光波导入到光纤。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明的一方面，即使温度变化时特性也不会劣化。
【附图说明】
[0023]图1是示出一个实施方式所涉及的光调制器的内部结构的概略的剖视部。
[0024]图2是沿着图1的I1-1I线的剖视图。
[0025]图3是图1的光调制器的剖视图，(a)是沿着图1的IIIa-1IIa线的剖视图，(b)是沿着图1的IIIb-1IIb线的剖视图。
[0026]图4是示出合成部的固定方法的第一变形例的剖视图。
[0027]图5是示出合成部的固定方法的第二变形例的剖视图。
【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图以DP-QPSK调制器为例来对本发明的一实施方式进行说明。
[0029]如图1所示，光调制器(光学元件)I构成为包括调制部10、合成部20以及准直器部30。调制部10输出两个光波。具体地讲，调制部10构成为包括基板(光波导元件)11、框体部12以及透镜部13。光波经由光纤2而输入到基板11。基板11例如由铌酸锂(LiNbO3)等具有电光效应的材料构成。基板11进彳丁从光纤2输入的光波的调制。在基板11例如形成有并列配置有两个QPSK调制部的波导结构，该QPSK调制部采用被称为嵌套式结构的、并列配置两个马赫-曾德尔型(以下表述为“MZ型”)光波导并且各个MZ型光波导组装到更大的MZ型光波导的分支波导内而成的光波导结构。对形成于基板11的调制电极施加驱动信号，由此从基板11射出被调制和复用化的两个光波。另外，基板11的结构不限定于并列形成有两个嵌套式结构的QPSK调制部的结构，只要是射出两个以上的光波的结构则也可以是其他结构。也可以是例如进行二值调制的由一个MZ型光波导构成的BPSK调制部，也可以是进行二值以上的多值调制的调制部。
[0030]透镜部13对从基板11射出的两个光波进行准直，使其朝向合成部20射出。更详细地讲，在透镜部13的保持基板13b设置有对从基板11射出的两个光波分别进行准直的两个透镜部13a。其中，也可以是，将对从基板11射出的两个光波中的一个光波进行准直的透镜部13a和对另一个光波进行准直的透镜部13a分别设置于彼此不同的基板。
[0031]框体部12在内部具有容纳空间X。基板11和透镜部13设置在框体部12的容纳空间X内。如图2所示，框体部12构成为包括箱部(部件)12a和盖部(部件)12b。箱部12a具有一面开口的长方体的箱形状。盖部12b以覆盖箱部12a的开口部的方式配置。箱部12a由盖部12b气密地密封。作为箱部12a和盖部12b的材料，例如能够使用不锈钢等金属。箱部12a与盖部12b通过利用缝焊等的热量的方法进行接合。另外，虽然通过箱部12a和盖部12b形成框体部12，但是也可以通过缝焊等将两个以上的部件彼此接合而形成框体部12。
[0032]另外，在箱部12a设置有用于将从基板11射出的光波向框体部12外引导的窗12c。作为窗12c的材料，例如能够使用蓝宝石。基板11例如通过粘接剂等而固定于箱部12a。另外，也可以是，将用于固定基板11的面中的供基板11抵接的部分的壁厚形成得比其他部位厚，并在通过形成得壁厚较厚而形成为梯形状的部位的上部固定基板。
[0033]如图1?图3 (a)和图3 (b)所示，合成部20构成为包括偏振旋转元件21和偏振合成元件22。偏振旋转元件21使从基板11射出的两个光波的偏振面旋转，使两个光波成为偏振面彼此相互倾斜90度的状态。另外，偏振旋转元件21也可以使从基板11射出的两个光波中的一个光波的偏振面旋转90度，还可以使两个光波中的一个光波的偏振面旋转45度并使另一个光波的偏振面向反方向旋转45度。
[0034]偏振合成元件22通过空间光学系统对利用偏振旋转元件21而使偏振面彼此倾斜90度的两个光波彼此进行偏振合成，使两个光波射出到同一光路上。作为偏振合成元件22，例如能够使用钒酸钇晶体。
[0035]合成部20配置在准直器部30的第一支架31内。具体地讲，合成部20安装在分隔件部25，该分隔件部25固定在具有圆筒形状的第一支架31的内壁。分隔件部25具有与合成部20抵接的两个抵接面25a。分隔件部25例如通过粘接剂或YAG焊接而固定于第一支架31。合成部20例如通过粘接剂而固定于分隔件部25的抵接面25a。
[0036]准直器部30与框体部12连接并且保持合成部20。具体地讲，准直器部30构成为包括分隔件部25、第一支架(第一准直器部)31、第二支架(第二准直器部)32、聚光透镜(聚光构件)33以及光纤3。第一支架31具有圆筒形状。在第一支架31的内壁，如上所述地隔着分隔件部25而固定有合成部20，并且，在第一支架31的内壁直接固定有聚光透镜33。作为第一支架31的材料，例如能够使用不锈钢。第一支架31通过YAG焊接而固定于框体部12。
[0037]聚光透镜33对由偏振合成元件22合成的光波进行聚光并导入到光纤3。例如对设置在聚光透镜33的外缘的框部和第一支架31进行YAG焊接，从而将聚光透镜33固定于第一支架31。
[0038]在光纤3的前端部设置有套管(ferrule) 35和光纤支架36。光纤3的前端部与设置于套管35的孔部连通。套管35由光纤支架36保持。另外，作为套管35