二次諧波光發生裝置及其製造方法
2024-01-28 21:22:15 2
專利名稱：二次諧波光發生裝置及其製造方法
技術領域：
本發明涉及二次諧波光發生裝置及其製造方法。
背景技術：
例如如專利文獻l (段落0003、圖8)記載的那樣，二次諧波光發生裝 置使來自光源的光通過非線性光學晶體而發生二次諧波。
圖3 (a)表示二次諧波光發生裝置的基本結構例。
如圖3 (a)所示，二次諧波光發生裝置具有半導體雷射器等光源裝 置l、利用非線性而具有大介電常數的非線性光學晶體晶片2、使來自光源 裝置1的光P1與非線性光學晶體晶片2的光導耦合的耦合光學系統3，把 這些元件收容在框體4中。在框體4的外側設置電極端子5。
波長入1的光P1在通過非線性光學晶體晶片2的光導時，由介質極化 振動的微小非線性應答而產生輸入波長入1整數倍的諧波。其中，二次諧波 光P2(入2:(入1) /2)能夠得到比較強的值。
圖3 (b)表示非線性光學晶體晶片2的剖視圖。非線性光學晶體晶片 2的光導2a的寬度是單模光纖的2分之一到3分之一，非常小。為了進行 高效率的光耦合，在光導2a的輸入端，與單模光纖的芯比較，需要把基本 波光P1向其面積的25%到10%左右的部分聚光。
另一方面，在組裝工序中，難於把光源裝置l和非線性光學晶體晶片2 向能夠得到高效率光耦合的相對位置固定。
因此，在光源裝置1與非線性光學晶體晶片2之間配置耦合光學系統3, 在組裝工序後利用該耦合光學系統3調整光程，使基本波光Pl與光導2a 耦合。
耦合光學系統3具有利用SIDM等驅動器而能夠向三軸~一軸方向移動 的一個或多個透鏡3a、 3b。通過從外部控制驅動器來調整透鏡的位置，來 調整向光導2a射入的基本波光Pl的焦點位置，使基本波光Pl與光導2a 良好耦合。
3但如專利文獻1也記載的那樣，高精度進行光源裝置1和非線性光學
晶體晶片2的定位依然是重要的課題。
專利文獻1記載有這樣的方法把構成有非線性光學晶體的光導的光 導型波長轉換器件(SHG元件)向夾頭吸附，並經由紫外線硬化性粘接劑 而被配置在副支架上，移動該夾頭來進行定位，向粘接劑照射紫外線來進 行固定。在專利文獻1記載的發明中，把定位時夾頭的保持力設定成是從 粘接劑接受的摩擦力以上，這樣來防止夾頭與器件的位置偏離。
專利文獻l:特開2004-12992號公報
但現有技術尚定位、固定困難而生產性不良好。裝置大型化和由副支 架翹曲等機械變形而引起偏心的可能性高。
因此，希望進一步使定位、固定容易，提高生產性，使裝置結構小型、
筒單化。
發明內容
本發明是鑑於以上現有的技術問題而開發的，課題是對二次諧波光發 生裝置而使光導對於光源裝置的定位、固定容易，使生產設備結構小型、 簡單化，而且提高組裝精度、可靠性、低成本性和生產性。
為了解決以上課題，本發明內容1記載發明的二次諧波光發生裝置具 備框體，其具有開口；
光源裝置，其被固定於所述框體；
套筒，其把非線性光學晶體晶片收納在中心孔且具有相對所述開口進 行間隙配合的外形，所述非線性光學晶體晶片形成有對從所述光源裝置射 出的光進行傳播並轉換為二次諧波光的光導；
耦合光學系統，其配置在所述框體內，使從所述光源裝置射出的光與 所述光導耦合，
把所述套筒向所述開口插入並且相對所述框體固定。
本發明內容2記載的發明是在本發明內容1記載的二次諧波光發生裝 置中，把所述套筒通過粘接或熔敷相對所述框體固定。
本發明內容3記載的發明是在本發明內容1記載的二次諧波光發生裝 置中，所述耦合光學系統具有可動透鏡，該可動透鏡能夠把像點向與所述 光導軸向正交的二軸方向調整。本發明內容4記載的發明是在本發明內容1記載的二次諧波光發生裝 置中，所述光源裝置由CD光源用LD封裝等所使用的TO封裝而被封裝化， 該TO封裝的光輸出端部^L配置在所述框體內，在所述TO封裝上安裝有所 述耦合光學系統。
本發明內容5記載的發明是在本發明內容1記載的二次諧波光發生裝 置中，所述框體具有與所述開口同心配置的圓筒體。
本發明內容6記載的發明是製造本發明內容1到內容5任一項記載的 二次諧波光發生裝置的製造方法，其中，把所述耦合光學系統配置在所述 框體內，且把所述光源裝置被固定於所述框體，在把所述套筒向所述開口 插入後，調整所述套筒相對所述框體的位置，在所述光導相對所述光源裝 置定位的基礎上，把所述套筒相對所述框體固定。
根據本發明，在二次諧波光發生裝置中，通過採用把形成有光導的非 線性光學晶體晶片收納在中心孔的套筒向固定有光源裝置的框體的開口插 入來進行定位固定的方法、結構，而成為能夠利用現有通信用LD才莫塊組裝 裝置，能夠拿著套筒進行粘接、熔敷等固定，有生產設備結構小型、簡單 化，而且提高本裝置的組裝精度、可靠性、低成本性和生產性的效果。
圖1是本發明一實施例二次諧波光發生裝置的縱剖視圖； 圖2是本發明一實施例二次諧波光發生裝置的立體圖； 圖3 (a)是表示現有二次諧波光發生裝置基本結構例的剖視圖，圖3 (b)是非線性光學晶體晶片的剖視圖4是本發明一實施例驅動透鏡的驅動裝置的立體圖； 圖5是本發明一實施例層合型壓電驅動器的立體圖； 圖6是表示本發明一實施例的驅動電壓脈衝的波形圖。 符號說明
1光源裝置 2非線性光學晶體晶片 IOTO封裝12框體 12框體 12c開口 13耦合光學系統 14套筒 Pl基本波光 P2 二次諧波光 BS基座 C電極 DH1透鏡座DH2透鏡座 DHla連結部 DHlb方槽 DH2a連結部 DH2b方槽 DR驅動裝置HD支承體HG槽 Ll第一透鏡 L2第二透鏡 PE壓電陶資
PZ壓電驅動器 S孔徑光闌 XDSX軸驅動軸
XPZ X軸壓電驅動器 YDS Y軸驅動軸YPZ Y軸壓電驅動器
具體實施例方式
以下，參照
本發明的一實施例。以下是本發明的一實施例而 不是限定本發明。
圖1是本發明一實施例二次諧波光發生裝置的縱剖視圖。圖2是本發 明一實施例二次諧波光發生裝置的立體圖。圖1和圖2都記載了共通的 X-Y-Z軸。把光軸方向設定成是Z軸。
TO封裝IO具有端子10a、底座10b、蓋10c等，4巴光源裝置1封入在 蓋10c內。作為光源裝置1而使用半導體雷射器。光源裝置1的電極與端子 10a被電連接。在蓋10c內填充封固劑而把光源裝置1封固並封裝化。在蓋 10c的中央設置來自光源裝置1的光的射出口。
框體12具有圓筒體12a和把圓筒體12a的一端覆蓋的上端部12b。 但在上端部12b的中央形成有用於插入套筒14的開口 12c。把開口 12c和 圓筒體12a同心配置。
把形成有傳播從光源裝置1射出的光Pl並使向二次諧波光P2轉換的 光導的非線性光學晶體晶片2收納於套筒14的中心孔，並利用粘接等進行 固定。
與開口 12c和套筒14的Z軸垂直的截面形狀是圓形。套筒14的外徑 比開口 12c的內徑稍微小，套筒14能夠有間隙地與開口 12c嵌合。即，為 了能夠調整框體12與套筒14的相對位置而在開口 12c與套筒14之間設置
有間隙。
作為套筒14的形狀，除了圖2所示的圓筒之外也可以是長方體的外形。 作為套筒14，與其截面形狀無關地能夠適用在中心部分具有向長度方向貫 通的孔的筒狀體。由於非線性光學晶體晶片2脆，所以套筒14需要僅成為 其保護部件的材質。優選套筒14的材質使用不鏽鋼等金屬，把套筒14的 中心孔高精度加工成符合非線性光學晶體晶片2的外形。
耦合光學系統13具備透鏡13a、透鏡13b和使這些透鏡13a、 13b進 行微小移動的SIDM (Smooth Impact Drive Mechanism,登錄商標，未圖示)單元，SIDM單元的端子13c、 13d延伸出。把TO封裝10的光輸出 端部配置在框體12內，把耦合光學系統13安裝在TO封裝10的光輸出端。 即把透鏡13a、 13b固定在各SIDM單元的可動部，SIDM單元的固定部被 安裝在TO封裝10的光輸出端並被固定。但SIDM單元和固定用的部件被 配置得不遮擋光路。
例如4巴SIDM單元的透4竟13a可動方向i殳定為X軸方向，4巴另外的 SIDM單元的透鏡13b可動方向設定為Y軸方向。
也可以置換透鏡13a和透鏡13b而使用單一的透鏡，使該單一的透4竟 分別向X軸和Y軸方向可動。
也可以是在Z軸方向也任意可動的結構，也可以4巴透鏡設置三片以上。
即，具有一片或兩片以上的透鏡，構成至少把X軸、Y軸作為可動方 向的可動透鏡單元，耦合光學系統13包含能夠把像點向與光導的軸向Z正 交的兩軸方向X、 Y進行調整的可動透鏡。
下面說明組裝。
向TO封裝10附設耦合光學系統13並固定。對其覆蓋框體12，把耦 合光學系統13配置在框體12內，把框體12和TO封裝10固定。結果是光 源裝置1被固定於框體12。
接著把套筒14向開口 12c插入。
然後，使套筒14的從框體12出來的部分保持在調心器，利用該調心 器來調整套筒14相對框體12的位置。這是用於進行非線性光學晶體晶片2 的光導相對光源裝置1的定位的調整。調整方向是Z軸方向、圍繞X軸的 角度和圍繞Y軸的角度。
當套筒14的位置調整完成，則把套筒14向框體12固定。固定是通過 把套筒14和框體12的接合部A進行粘接或熔敷來進行。
以上，本裝置的組裝完成。關於X軸方向和Y軸方向的調心是利用耦 合光學系統13調整基本波光P1的像點位置來進行。通過套筒14的調整和 耦合光學系統13的調整，就使基本波光P1高效率地與非線性光學晶體芯 片2的光導耦合。
在把本裝置向安裝基板安裝時，除了端子10a之外還把端子13c、 13d 也與基板連接，優選能夠控制耦合光學系統13。安裝後把由於時效變化、 溫度變化而產生的調心偏離通過控制耦合光學系統13來校正。下面說明第一透鏡13a、第二透鏡13b和使這些透鏡13a、 13b進行孩i 小移動的驅動器即SIDM ( Smooth Impact Drive Mechanism )單元的結 構例。圖4是驅動透鏡的驅動裝置DR的立體圖。第二透鏡L2和孔徑光闌 S被透鏡座DH2保持並一體移動。成為可動部件的透鏡座DH2具有接受驅 動力的連結部DH2a。
在連結部DH2a的端部i殳置具有與四方柱狀的X軸驅動軸XDS對應形 狀且與之相接的方槽DH2b，且在與方槽DH2b之間安裝有把X軸驅動軸 XDS夾住的板彈簧XSG。在連結部DH2a與板彈簧XSG之間被夾住的驅動 部件即X軸驅動軸XDS向與第二透鏡L2的光軸正交的方向(X方向)延 伸，被板彈簧XSG的作用力適當按壓。X軸驅動軸XDS的一端是自由端， 另 一端與機電轉換元件即X軸壓電驅動器XPZ連結。X軸壓電驅動器XPZ 被安裝於豎立設置在基座BS的側壁SW。
另一方面，第一透鏡Ll被透鏡座DH1保持並一體移動。成為可動部 件的透鏡座DH1具有接受驅動力的連結部DHla。
在連結部DHla的端部設置具有與四方柱狀的Y軸驅動軸YDS對應形 狀且與之相接的方槽DHlb，且在與方槽DHlb之間安裝有把Y軸驅動軸 YDS夾住的板彈簧YSG。在連結部DHla與板彈簧YSG之間被夾住的驅動 部件即Y軸驅動軸YDS向與X軸方向和第一透鏡Ll的光軸正交的方向(Y 方向)延伸，被板彈簧YSG的作用力適當按壓。Y軸驅動軸YDS的一端是 自由端，另一端與電機械轉換元件即Y軸壓電驅動器YPZ連結。Y軸壓電 驅動器YPZ被安裝於基座BS的上面。
壓電驅動器XPZ、 YPZ把由PZT(鋯-鈦酸鉛)等形成的壓電陶瓷層合。 壓電陶瓷其晶格內的正電荷重心與負電荷重心不一致，其自身極化，具有 一向其極化方向施加電壓就伸展的性質。但壓電陶瓷向該方向的變形是微 小的，由於難於利用該變形量來驅動被驅動部件，所以如圖5所示那樣， 提供能夠實用的層合型壓電驅動器，該層合型壓電驅動器是把多個壓電陶 瓷PE重疊並在其中間並列連接電極C的結構。本實施例把該層合型壓電驅 動器PZ作為驅動源使用。
下面說明該透鏡L1、 L2的驅動方法。 一般來說層合型壓電驅動器在施 加電壓時的位移量小而產生的力大，其應答性也敏銳。因此，如圖6(a) 所示，當向壓電驅動器XPZ施加上升陡而下降平緩的大致鋸齒狀波形的脈衝電壓時，壓電驅動器XPZ在脈衝上升時急劇地伸展，在脈衝下降時比其 平緩地收縮。因此，在壓電驅動器XPZ伸長時，由其衝擊力把x軸驅動軸 XDS向圖4的跟前側推出，保持著透鏡L2和孔徑光闌S的透鏡座DH2的 連結部DH2a和板彈簧XSG由於其慣性而不與X軸驅動軸XDS —起移動， 與X軸驅動軸XDS之間產生滑動而留在該位置(稍微移動的情況也有)。 另一方面，在脈沖下降時與上升時比較而X軸驅動軸XDS是慢慢地返回， 所以連結部DH2a和板彈簧XSG相對X軸驅動軸XDS不滑動，與X軸驅 動軸XDS成一體地向圖4的內側移動。即，通過施加頻率^皮設定成tt百到 數萬赫茲的脈衝而能夠使保持著透鏡L2和孔徑光闌S的透鏡座DH2以希 望的速度向X軸方向連續地移動。
同樣，如圖6(a)所示，當向壓電驅動器YPZ施加上升陡而下降平緩 的大致鋸齒狀波形的脈衝電壓時，壓電驅動器YPZ在脈衝上升時急劇地伸 展，在脈沖下降時比其平緩地收縮。因此，在壓電驅動器YPZ伸長時由其 沖擊力而把Y軸驅動軸YDS向圖4的上側推出，保持著透鏡L1的透鏡座 DH1的連結部DHla和板彈簧YSG由於其慣性而不與Y軸驅動軸YDS — 起移動，與Y軸驅動軸YDS之間產生滑動而留在該位置(稍微移動的情況 也有)。另一方面，在脈衝下降時與上升時比較，Y軸驅動軸YDS是慢慢地 返回，所以連結部DHla和板彈簧YSG相對Y軸驅動軸YDS不滑動，與Y 軸驅動軸YDS成一體地向圖4的下側移動。即，通過施加頻率被:設定成數 百到數萬赫茲的脈沖而能夠使保持著透鏡L1的透鏡座DH1以希望的速度 向Y軸方向連續地移動。
即，通過施加規定的脈衝輸入而能夠使透鏡L2和孔徑光闌S .向X軸 方向、使透鏡L1向Y軸方向以規定的速度連續移動。且從以上是清楚了， 但只要施加圖6 (b)所示那樣的電壓的上昇平緩而下降陡的脈衝，則能夠 使透鏡座DH1 、 DH2向反方向移動。本實施例由於把X軸驅動軸XDS和Y 軸驅動軸YDS設定成四方柱狀(防轉動機構)，所以發揮了防止透鏡座DH1 、 DH2轉動的功能，由於抑制了透鏡L2、 Ll的傾斜，所以不需要另外設置導 向軸。
權利要求
1、一種二次諧波光發生裝置，其特徵在於，具備框體，其具有開口；光源裝置，其被固定於所述框體；套筒，其把非線性光學晶體晶片收納在中心孔且具有相對所述開口進行間隙配合的外形，所述非線性光學晶體晶片形成有對從所述光源裝置射出的光進行傳播並轉換為二次諧波光的光導；耦合光學系統，其配置在所述框體內，使從所述光源裝置射出的光與所述光導耦合，把所述套筒向所述開口插入並且相對所述框體固定。
2、 如權利要求1所述的二次諧波光發生裝置，其特徵在於，把所述套 筒通過粘接或熔敷相對所述框體固定。
3、 如權利要求1所述的二次諧波光發生裝置，其特徵在於，所述耦合 光學系統具有可動透鏡，該可動透鏡能夠把像點向與所述光導軸向正交的 二軸方向調整。
4、 如權利要求1所述的二次諧波光發生裝置，其特徵在於，所述光源 裝置被TO封裝化，該TO封裝的光輸出端部被配置在所述框體內，在所述 TO封裝上安裝有所述耦合光學系統。
5、 如權利要求1所述的二次諧波光發生裝置，其特徵在於，所述框體 具有與所述開口同心配置的圓筒體。
6、 一種如權利要求1至5中任一項所述的二次諧波光發生裝置的製造 方法，其特徵在於，把所述耦合光學系統配置在所述框體內，並且把所述 光源裝置固定於所述框體，將所述套筒向所述開口插入後，調整所述套筒 相對所述框體的位置，由此，在所述光導相對所述光源裝置定位的基礎上， 把所述套筒相對所述框體固定。
全文摘要
本發明提供一種二次諧波光發生裝置，能夠使光導對於光源裝置的定位、固定容易，使裝置結構小型、簡單化。該二次諧波光發生裝置具備框體，其具有開口；光源裝置，其向框體固定；套筒，其把非線性光學晶體晶片收納在中心孔且具有相對開口進行間隙配合的外形，所述非線性光學晶體晶片形成有對從光源裝置射出的光進行傳播並轉換為二次諧波光的光導；耦合光學系統，其配置在框體內而使從光源裝置射出的光與光導耦合，把套筒向開口插入並進行位置調整後再相對框體固定。
文檔編號G02F1/35GK101652711SQ200880010109
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月13日 優先權日2007年3月30日
發明者尾關幸宏, 長井史生 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社