帶鏡筒的透光窗及光模塊的製作方法
2024-04-11 16:49:05
帶鏡筒的透光窗及光模塊的製作方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種能夠抑制向發光元件返回的反射返回光，製造工序簡便，製造成本低廉且光學性能優異的帶鏡筒的透光窗。帶鏡筒的透光窗(1)具有鏡筒(3)、由鏡筒(3)保持的透光窗(2)、將鏡筒(3)固定於光模塊的接合部(4)，其特徵在於，透光窗(2)的光學基準剖面(2f)與鏡筒(3)的中心軸(3f)正交，接合部(4)具備向光學基準剖面(2f)傾斜的傾斜面(4a)。
【專利說明】帶鏡筒的透光窗及光模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對射出光的光學元件與反射返回光的光學耦合進行抑制的帶鏡筒的透光窗及光模塊。
【背景技術】
[0002]在光通信領域中， 使用具有殼體的光模塊，該殼體收容半導體雷射器(光學元件)且具備使半導體雷射器的出射光透過的透光窗。並且，透光窗由板狀的玻璃構成，為了防止半導體雷射器的出射部的氧化，在殼體中填充氦等不活潑氣體，並對該殼體進行氣密密封。
[0003]然而，從半導體雷射器射出的雷射透過透光窗而向殼體的外部射出。此時，雷射的一部分由透光窗反射而向半導體雷射器返回，該返回光引起的噪聲成為問題。
[0004]因此，已知有一種在構成透光窗的玻璃的兩面上設置反射防止膜來抑制向半導體雷射器返回的返回光的方法。然而，在該方法中，由於使用了反射防止膜，因此存在材料成本、製造成本升高的課題。
[0005]在專利文獻I公開了一種用於解決該課題的發光模塊(半導體雷射裝置)。圖14表示專利文獻I公開的光模塊的俯視簡圖。圖15表示沿著圖14所示的C-C線剖切且從箭頭方向觀察的剖視簡圖。在該發光模塊500中，如圖15所示，在收容半導體雷射器513的殼體511(罩)的上表面511a形成有使雷射透過的開口部511b。並且，以閉塞開口部511b的方式將板狀的玻璃502 (玻璃蓋)通過低熔點玻璃508固定在殼體511的內側面511c上。
[0006]另外，如圖14所示，兩個突起部507a、507b以向半導體雷射器513 (圖15中示出)側突出的方式形成在位於開口部511b附近的殼體511的內側面511c(圖15中示出)上。並且，兩個突起部507a、507b形成在相對於開口部511b的中心對稱的位置上。如此，玻璃502與兩個突起部507a、507b抵接，從而如圖15所示那樣相對於殼體511的內側面511c傾斜地固定。
[0007]如此，玻璃502相對於半導體雷射器513的光軸515非正交地設置。因此，從半導體雷射器513射出的擴散光514a即使由玻璃502反射，也不會向半導體雷射器513返回。
[0008]【專利文獻I】日本特開2011-216583號公報
[0009]在專利文獻I公開的發光模塊500中，如圖15所示，玻璃502傾斜地固定在殼體511的內側面511c上。進行該固定時，在使玻璃502與兩個突起部507a、507b (圖14中示出)抵接的狀態下，如圖15所示，在附圖的左右方向(Y方向)上改變低熔點玻璃508的流入量，由此使玻璃502傾斜。
[0010]然後，將殼體511配置在加熱爐內，將低熔點玻璃508加熱至軟化的溫度後進行冷卻，從而將玻璃502固定在殼體511的內側面511c上。
[0011]如此，就專利文獻I公開的方法來說，製造工序複雜，存在製造成本高這樣的課題。
[0012]玻璃502相對於殼體511的內側面511c傾斜。因此，玻璃502相對於水平面傾斜，軟化了的低熔點玻璃508受到重力等的作用。該作用成為誤差的主要原因，會導致玻璃502相對於殼體511的內側面511c的傾斜角度511e產生偏差。
[0013]另外，如圖15所示，通過在附圖的左右方向(Y方向)上改變低熔點玻璃508的流入量，由此使玻璃502傾斜。因此，無法減少低熔點玻璃508的流入量，低熔點玻璃508容易受到重力等的作用。
[0014]在專利文獻I公開的發光模塊500中，從半導體雷射器513射出的擴散光514a透過玻璃502而向殼體511的外部射出。圖16示出用於說明專利文獻I中的傾斜的透光窗與光的行進方向的關係的圖。此時，如圖16所不,擴散光514a的光軸515附近的光束514b在從半導體雷射器513射出至入射到玻璃502之前，在光軸515上與光軸515大致平行地行進。然而，玻璃502的法線502a相對於半導體雷射器513的光軸515傾斜。因此，當擴散光514a透過玻璃502時，光束514b根據光軸515與法線502a的傾斜角度502b、玻璃502的厚度，在從光軸515上移動的線515a上與光軸515大致平行地行進。
[0015]需要說明的是，由於光軸515與內側面511c的法線一致，因此光軸515與法線502a的傾斜角度502b和內側面511c的法線與玻璃502的法線502a所成的傾斜角度一致。由此，傾斜角度502b與玻璃502相對於內側面511c的傾斜角度51 Ie —致。
[0016]因此，玻璃502的傾斜角度511e與基於低熔點玻璃對玻璃502進行接合固定時的製造偏差對應而產生偏差，由此光軸515與法線502a的傾斜角度502b產生了偏差。其結果是，在專利文獻I公開的發光模塊500中，存在因玻璃502的傾斜角度511e的製造偏差引起發光模塊500的製造成品率變差的課題。
[0017]因此，考慮了通過衝壓成型，不使用低熔點玻璃而在殼體內成型出傾斜的板狀的玻璃，即，一體成型的帶殼體的 玻璃。然而，當對玻璃原料進行衝壓成型的模具傾斜時，由於模具未與玻璃原料同時接觸或對玻璃原料在與衝壓正交的方向上也作用有載荷，從而發生玻璃的偏斜(偏D )、玻璃原料向模具與殼體之間的伸出(U々出^ )。
[0018]當發生玻璃的偏斜時，存在折射率不均勻而光學性能劣化的情況。而且，若發生玻璃原料向模具與殼體之間的伸出，則在取出帶殼體的玻璃時，會在板狀的玻璃上產生裂紋或破裂等。因此，產品成品率下降，成為成本高的主要原因。
【發明內容】
[0019]本發明鑑於上述課題而作出，其目的在於提供一種能夠抑制向發光元件返回的反射返回光，製造工序簡便，製造成本低廉且光學性能優異的帶鏡筒的透光窗。
[0020]本發明的帶鏡筒的透光窗具有鏡筒、由所述鏡筒保持的透光窗、及將所述鏡筒固定於光模塊的接合部，其特徵在於，所述接合部具備傾斜面，在所述透光窗上設定了與所述鏡筒的中心軸正交的光學基準剖面時，所述傾斜面相對於所述光學基準剖面傾斜。
[0021]本發明的帶鏡筒的透光窗使用所述接合部所具備的所述傾斜面來向內設有發光元件的光模塊固定。此時，由於所述傾斜面與所述透光窗的所述光學基準剖面相互不平行，因此通過將所述傾斜面以與所述發光元件的光軸正交的方式固定，而能夠以所述透光窗的所述光學基準剖面與所述發光元件的光軸非正交的方式將透光窗設置於鏡筒。由此，根據本發明的帶鏡筒的透光窗，能夠抑制向所述發光元件返回的反射返回光。
[0022]而且，根據本發明，能夠將所述透光窗以平行於與所述鏡筒的中心軸正交的平面的方式保持在所述鏡筒內，並使用所述傾斜面，以所述透光窗的所述光學基準剖面與所述發光元件的光軸非正交的方式將透光窗設置於鏡筒。由此，不需要像專利文獻I公開的、使所述透光窗與兩個突起部抵接，並根據部位而改變低熔點玻璃的流入量，來使所述透光窗的所述光學基準剖面與所述發光元件的光軸非正交那樣複雜的製造工序。因此，根據本發明的帶鏡筒的透光窗，製造工序簡便，製造成本也低廉。
[0023]此外，根據本發明，無需使所述透光窗相對於所述鏡筒的內側面傾斜就能夠將所述透光窗固定於所述鏡筒。因此，在利用低熔點玻璃等將所述透光窗向所述鏡筒固定時，能夠在所述透光窗與所述內側面之間均勻地設置低熔點玻璃等，能夠減少低熔點玻璃等的使用量，也能夠抑制重力等的作用。因此，能夠減少低熔點玻璃的偏斜或厚度偏差等，從而能夠抑制所述光學基準剖面的相對於所述光軸的傾斜角度偏差。由此，本發明的帶鏡筒的透光窗在光學性能上優異。
[0024]由此，根據本發明，可提供一種能夠抑制向發光元件返回的反射返回光，製造工序簡便，製造成本低廉且光學性能優異的帶鏡筒的透光窗。
[0025]優選的是，所述接合部設置在所述鏡筒的外周面上，並從所述外周面向外方突出。
[0026]如此，所述鏡筒能夠通過切削加工而形成。此時，通過對所述鏡筒進行切削來形成所述接合部，由此能減少所述鏡筒的熱容量。因此，在將透光窗向鏡筒固定時或將帶鏡筒的透光窗向光模塊等固定時，能夠縮短升溫時間。由此，能夠縮短製造時間，因此能夠使製造成本低廉。
[0027]優選的是，所述透光窗一體成型於所述鏡筒。
[0028]本發明的帶鏡筒的透光窗包括所述鏡筒和由所述鏡筒保持的所述透光窗。因此，僅將所述鏡筒和窗原料作為構件，使用模具並通過衝壓成型而能夠一體成型出所述帶鏡筒的透光窗。如此，所述透光窗與所述鏡筒一體成型，由此不需要使用粘接用的低熔點玻璃，能夠使製造工序更簡便，也能夠使製造成本更低廉。
[0029]在進行該衝壓成型時，由於所述透光窗的光入射面與所述鏡筒的所述中心軸正交設置，因此可以使用與所述中心軸正交的所述模具。因此，所述模具的成形面與窗原料在面內大致均勻地接觸。而且，對於窗原料而言，能抑制與衝壓正交的方向上的載荷。由此，能抑制窗原料的偏斜或窗原料向所述模具與所述鏡筒之間伸出的情況，因此能夠光學性能良好地成型，且製造成本低廉。
[0030]另外，無需使用粘接用的低熔點玻璃，且能夠使用精密的模具，因此能夠抑制所述光入射面相對於所述光軸的傾斜角度偏差，因此能夠進一步提高光學性能。
[0031]優選的是，所述透光窗由玻璃或樹脂構成。若為這種形態，則能夠使所述透光窗具有透光性。
[0032]優選的是，所述接合部在所述外周面的整周上連續設置。若為這種形態，則能夠在所述光模塊的開口部的整周上將帶鏡筒的透光窗接合，因此能夠將帶鏡筒的透光窗與所述光模塊氣密地固定。
[0033]優選的是，在鏡筒中的透光窗設置部的區域，所述鏡筒的熱容量在所述鏡筒的周向上大致相同。
[0034]使用低熔點玻璃等將所述透光窗固定於所述鏡筒，或者通過使用所述鏡筒和窗原料的衝壓成型，能夠製造出帶鏡筒的透光窗。此時，所述透光窗或所述窗原料保持在所述鏡筒內，在將所述低熔點玻璃或所述窗原料加熱至軟化的溫度之後，冷卻至規定的溫度。如此，將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鏡筒內。
[0035]此時，在鏡筒中的透光窗設置部的區域，若所述鏡筒的熱容量在所述鏡筒的周向上不均勻，則所述低熔點玻璃等或所述窗原料的溫度分布在所述周向上不同。其結果是，產生所述低熔點玻璃等或所述透光窗的密度的不均勻，在所述低熔點玻璃等或所述透光窗中產生殘留應力。其結果是，帶鏡筒的透光窗的品質會發生劣化。
[0036]相對於此，在本發明中，在鏡筒中的透光窗設置部的區域，所述鏡筒的熱容量在所述鏡筒的周向上大致相同，由此能夠提高帶鏡筒的透光窗的品質。
[0037]本發明的光模塊具有帶鏡筒的透光窗、射出光的發光元件、及內設所述發光元件且具備與所述發光元件的光軸正交的連結面的殼體，所述光模塊的特徵在於，所述帶鏡筒的透光窗和所述殼體以所述傾斜面與所述連結面對置的方式氣密地固定。
[0038]本發明的光模塊中，所述殼體的與所述發光元件的光軸正交的所述連結面和所述透光窗的相對於所述光學基準剖面傾斜的所述傾斜面相互對置而形成。因此，所述透光窗中定義的光學基準剖面以與所述發光元件的光軸非正交的方式設置。由此，能抑制從所述發光元件射出的光由所述透光窗反射而向所述發光元件返回的情況。
[0039]本發明的光模塊通過將氣密的帶鏡筒的透光窗氣密地固定於所述殼體而形成。因此，本發明的光模塊被氣密密封，從而能夠在本發明的光模塊中填充氦等不活潑氣體，以防止所述發光元件的氧化。
[0040]【發明效果】
[0041]根據本發明，可提供一種能夠抑制向發光元件返回的反射返回光，製造工序簡便，製造成本低廉且光學性能優異的帶鏡筒的透光窗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的俯視簡圖。
[0043]圖2是沿著圖1所示的A-A線剖切且從箭頭方向觀察的剖視簡圖。
[0044]圖3是第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的製造方法的說明圖。
[0045]圖4是使用了第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的發光模塊的剖視簡圖。
[0046]圖5是通過熔接接合將帶鏡筒的透光窗固定於光學系統的說明圖。
[0047] 圖6是通過熔接接合將帶鏡筒的透光窗固定而得到的發光模塊的剖視簡圖。
[0048]圖7是透光窗和半導體雷射器的配置簡圖。
[0049]圖8是說明透光窗的傾斜角度與光的行進方向的關係的圖。
[0050]圖9是第一實施方式的第一變形例的剖視簡圖。
[0051]圖10是第一實施方式的第二變形例的剖視簡圖。
[0052]圖11是第二實施方式的帶鏡筒的透光窗的俯視簡圖。
[0053]圖12是沿著圖11所示的B-B線剖切且從箭頭方向觀察的剖視簡圖。
[0054]圖13是第二實施方式的帶鏡筒的透光窗的製造方法的說明圖。
[0055]圖14是專利文獻I公開的光模塊的俯視簡圖。
[0056]圖15是沿著圖14所示的C-C線剖切且從箭頭方向觀察的剖視簡圖。
[0057]圖16是說明專利文獻I中的傾斜的透光窗與光的行進方向的關係的圖。
[0058]【符號說明】[0059]I帶鏡筒的透光窗
[0060]2透光窗
[0061]2a光入射面
[0062]2b光出射面
[0063]2c 側面
[0064]2d光入射面的法線
[0065]2e窗原料
[0066]2f光學基準剖面
[0067]3 鏡筒
[0068]3a內側面
[0069]3b內周面
[0070]3c外周面
[0071]3d突出部
[0072]3e 開口部
[0073]3f中心軸
[0074]3g 底面
[0075]4接合部
[0076]4a傾斜面
[0077]4b環狀突起
[0078]8低熔點玻璃
[0079]10發光模塊
[0080]11 殼體
[0081]Ila連結面
[0082]Ilb 焊料
[0083]12準直透鏡
[0084]13半導體雷射器
[0085]13a 臺座
[0086]14a擴散光
[0087]14b平行光
[0088]14c光軸附近的光束
[0089]15 光軸
【具體實施方式】
[0090]
[0091]參照附圖，詳細地說明本實施方式。圖1表示第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的俯視簡圖。圖2表示沿著圖1所示的A-A線剖切且從箭頭方向觀察的剖視簡圖。需要說明的是，各附圖為了便於觀察而適當改變尺寸來進行圖示。
[0092]如圖1及圖2所示，本實施方式的帶鏡筒的透光窗I在圓筒狀的鏡筒3內設有俯視為圓形的板狀即圓板狀的玻璃構成的透光窗2。圓板狀的透光窗2具有光所入射的光入射面2a、射出光的光出射面2b、及與鏡筒3的內周面3b相接的側面2c。
[0093]並且，如圖1及圖2所示，光學基準剖面2f被定義為以沿著側面2c的周向連成的曲線通過側面2c的Z方向的中心點的方式剖切透光窗2所得到的剖面。
[0094]並且，側面2c在鏡筒3的內周面3b的整周上與內周面3b抵接而氣密地接合。而且，光入射面2a、光出射面2b及光學基準剖面2f相對於鏡筒3的中心軸3f正交設置。在本實施方式中，光入射面2a、光出射面2b及光學基準剖面2f相互平行。
[0095]如圖1及圖2所示，鏡筒3具有在其外周面3c上連續設置且從外周面3c向外方突出的接合部4。在本實施方式中，使用接合部4將鏡筒3固定於光模塊。並且，接合部4具有向透光窗2的光學基準剖面2f傾斜的傾斜面4a。S卩，傾斜面4a相對於透光窗2的光學基準剖面2f以規定的角度傾斜。需要說明的是，鏡筒3通過對不鏽鋼等進行切削加工而形成。
[0096]在本實施方式中，鏡筒3形成為圓筒狀，但並未限定於此。從中心軸3f的方向觀察到的內周面3b及外周面3c的形狀也可以是多邊形。而且，雖然將透光窗2設為圓板狀，但並未限定於此。從中心軸3f的方向觀察到的透光窗2的側面2c的形狀也可以是多邊形。
[0097]透光窗2由透明的玻璃構成，但並未限定於此。只要透明即可，也可以由樹脂等構成。
[0098]在本實施方式中，透光窗2的光入射面2a及光出射面2b設定為平面,但並未限定於此。例如，光出射面2b也可以具備光學功能面。
[0099]在本實施方式的帶鏡筒的透光窗I中，如圖2所示，不使用粘接用的低熔點玻璃等，使透光窗2的側面2c與鏡筒3的內周面3b抵接而將透光窗2固定於鏡筒3。由此，不會像專利文獻I公開的現有技術那樣因粘接用的低熔點玻璃等導致光入射面2a的傾斜角度產生偏差。需要說明的是，光入射面2a的傾斜角度如圖7所示被定義為光入射面的法線2d與光模塊的光軸15所成的角度。
[0100]接下來，說明本實施方式的帶鏡筒的透光窗I的製造方法。圖3表示第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的製造方法的說明圖。
[0101]在圖3 (a)所示的工序中，準備衝壓裝置50。衝壓裝置50具有主體模具53、上模具51、下模具52及加熱器54。並且，上模具51及下模具52分別具備從平坦的基面51b、52b突出的圓柱狀的突出部51a、52a。突出部51a及突出部52a分別具備平坦的下表面51c及上表面52c。
[0102]上模具51的中心軸和下模具52的中心軸設為一致。並且，相對於它們的中心軸以正交的方式設置基面51b、52b、下表面51c及上表面52c。
[0103]接著，在圖3(b)所示的工序中，將鏡筒3和窗原料2e放入到主體模具53內。此時，突出部52a插入到鏡筒3的內周面內，窗原料2e放置在突出部52a的上表面52c之上。然後，利用加熱器54加熱至窗原料2e發生軟化的溫度。
[0104]如圖2所示，鏡筒3具有與鏡筒3的中心軸3f正交的底面3g。並且，鏡筒3以底面3g與基面52b抵接的方式放置。因此，鏡筒3的中心軸3f與上模具51的中心軸及下模具52的中心軸大體一致。
[0105]接著，在圖3(c)所示的工序中，上模具51及下模具52與各自的中心軸大致平行地移動而從上下對窗原料2e進行衝壓。其結果是，上模具51及下模具52的下表面51c及上表面52c的形狀被轉印到窗原料2e上，由此形成帶鏡筒的透光窗I。
[0106]接著，在圖3(d)所示的工序中，將加熱器54的電源切斷而冷卻至規定的溫度。然後，將上模具51及下模具52從主體模具53拔出，使帶鏡筒的透光窗I從上模具51及下模具52脫模，由此製造出帶鏡筒的透光窗I。
[0107]並且，在帶鏡筒的透光窗I中，如圖2所示，透光窗2以其光入射出射面2a、2b與鏡筒3的底面3g平行的方式形成。而且，接合部4的傾斜面4a以向底面3g傾斜的方式設置，因此光入射出射面2a、2b相對於傾斜面4a傾斜地形成。
[0108]如此，根據本實施方式，不使用粘接用的低熔點玻璃，僅將鏡筒3和窗原料2e作為構件，使用模具並通過衝壓成型而一體成型出帶鏡筒的透光窗I。由此，透光窗2 —體成型於鏡筒3，從而無需使用粘接用的低熔點玻璃，因此能夠簡化製造工序，還能夠使製造成本低廉。
[0109]另外，由於光入射面2a及光出射面2b與鏡筒3的中心軸3f正交設置，因此能夠使用具備與中心軸3f正交的下表面51c及上表面52c的模具51、52來進行衝壓成型。因此，上模具51及下模具52分別與窗原料2e大致同時接觸。而且，對於窗原料2e而言，能抑制與衝壓正交的方向上的載荷。由此，能抑制窗原料2e的偏斜、窗原料2e向模具51、52與鏡筒3之間伸出的情況，因此能夠光學品質良好地成型，且製造成本低廉。
[0110]另外，根據本實施方式，無需使用粘接用的低熔點玻璃，而能夠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的傾斜角度產生偏差。由此，帶鏡筒的透光窗I的光學性能優異。
[0111]根據本實施方式，如圖2所不,光入射面2a及光出射面2b為平面,但並未限定於此。也可以是光入射面2a及光出射面2b具有光學功能面且為曲面。例如，可以是光入射面2a及光出射面2b為凸面，或者光入射面2a為凸面而光出射面2b為平面。
[0112]在這樣的情況下，也將以沿著側面2c的周向連成的曲線通過與鏡筒3的內周面相接的側面2c的Z方向的中心點的方式剖切透光窗所得到的剖面定義為光學基準剖面。此時，由於光學基準剖面與鏡筒的中心軸正交設置，因此在通過衝壓成形來製造光入射面及光出射面為曲面的帶鏡筒的透光窗時，也能得到與本實施方式大致同樣的結果。
[0113]接下來，說明將本實施方式的帶鏡筒的透光窗I裝入光模塊來使用的情況。圖4表示使用了第一實施方式的帶鏡筒的透光窗的發光模塊的剖視簡圖。
[0114]如圖4所示，通過將帶鏡筒的透光窗I固定於光學系統30，而形成發光模塊40。光學系統30具有中空的殼體11，在殼體11內的附圖下側設有臺座13a。並且，以出射部朝向附圖上側的方式將半導體雷射器13設於臺座13a。
[0115]並且，在殼體11內且在從半導體雷射器13射出的擴散光14a行進的前方設有準直透鏡12。擴散光14a通過準直透鏡12時，被變換成平行光14b。
[0116]並且，帶鏡筒的透光窗I以位於透過了準直透鏡12的平行光14b行進的前方的方式固定於殼體11。透過了帶鏡筒的透光窗I的平行光14b向發光模塊40的外部射出。
[0117]在發光模塊40的殼體11上設有與半導體雷射器13的光軸15正交的連結面11a。並且，帶鏡筒的透光窗I以傾斜面4a與連結面Ila對置且平行的狀態固定於殼體11。因此，透光窗2中定義的光學基準剖面2f即光入射面2a由於相對於傾斜面4a傾斜，因此與半導體雷射器13的光軸15非正交地設置。由此，能抑制平行光14b由透光窗2的光入射面2a反射而向半導體雷射器13的出射部返回的情況。
[0118]如圖4所示，以向光入射面2a及光出射面2b傾斜的傾斜面4a與光軸15正交的方式將帶鏡筒的透光窗I固定於光學系統30,因此如圖2所不,光入射面2a及光出射面2b能夠與鏡筒3的中心軸3f正交設置。由此，如圖3所示，能夠使用具備與中心軸3f (圖2中示出)正交的下表面51c及上表面52c的模具51、52衝壓成型出帶鏡筒的透光窗I。
[0119]在本實施方式中，鏡筒3和殼體11為金屬制，鏡筒3與殼體11經由焊料Ilb而接合。此時，將傾斜面4a和連結面Ila在氦等不活潑氣體氣氛中，如圖4所示那樣水平配置並相互平行地對置而氣密地接合。而且，由於傾斜面4a與連結面Ila的間隙為等間隔，因此焊料Ilb被均勻地塗敷在傾斜面4a與連結面Ila的間隙內。而且，在能夠確保接合強度的情況下，可以減少焊料Ilb的使用量。由此，能夠抑制重力等對焊料Ilb的作用，並且通過均勻地塗敷焊料Ilb及減少焊料Ilb的使用量，能抑制傾斜面4a與連結面Ila的平行度的偏差。
[0120]因此，能抑制傾斜面4a相對於光軸15的傾斜角度的偏差，從而能抑制光入射面2a的傾斜角度的偏差。由此，根據本實施方式，能夠實現光學性能優異的發光模塊40。
[0121]另外，根據本實施方式的發光模塊40，在由帶鏡筒的透光窗I和殼體11圍成且內設有半導體雷射器13的空間中填充氦等不活潑氣體，並對該空間進行氣密密封。由此，能防止半導體雷射器13的出射部的氧化。
[0122]氣密密封是指將由帶鏡筒的透光窗I和殼體11圍成的空間密閉來防止與外部之間的氣體的流通。即，防止填充在由帶鏡筒的透光窗I和殼體11圍成的空間內的氦等不活潑氣體與外部的空氣發生置換的情況。
[0123]在本實施方式中，傾斜面4a與連結面Ila經由焊料Ilb而接合，但並未限定於此。也可以將鏡筒3與殼體11熔接接合。
[0124]圖5表示通過熔接接合將帶鏡筒的透光窗固定於光學系統的說明圖。在進行該熔接接合時，如圖5所示，預先在鏡筒3的傾斜面4a上形成環狀突起4b。環狀突起4b從傾斜面4a突出，沿著鏡筒3的外周面3c在整周上連續形成。
[0125]並且，熔接接合是指在氦等不活潑氣體氣氛中，如圖5所示，將鏡筒3向殼體11按壓，使環狀突起4b與連結面Ila接觸。並且，對鏡筒3與殼體11之間施加電壓，使電流集中地流過環狀突起4b，產生焦耳熱而使環狀突起4b熔融。由此，帶鏡筒的透光窗I將氦等不活潑氣體填充到殼體11內，並氣密地固定於光學系統30。
[0126]圖6表示通過熔接接合將帶鏡筒的透光窗固定而得到的發光模塊的剖視簡圖。如上述那樣，帶鏡筒的透光窗I通過熔接接合而固定於光學系統30，如圖6所示，形成發光模塊60。
[0127]如此，根據熔接接合，能夠不經由焊料而使傾斜面4a與連結面Ila抵接來進行接合，因此能進一步抑制傾斜面4a與連結面Ila的平行度的偏差。由此，發光模塊60的光學性能更為優異。
[0128]根據本實施方式，將帶鏡筒的透光窗I固定於具備半導體雷射器的發光模塊，但並未限定於此。也可以固定於具備受光元件的受光模塊。此時，相當於來自外部的半導體雷射器的光向帶鏡筒的透光窗I入射的情況。這種情況下，光入射面也與外部的半導體雷射器的光軸非正交地設置，根據本實施方式，能抑制向外部的半導體雷射器的出射部返回的返回光。
[0129]圖7表示透光窗與半導體雷射器的配置簡圖。圖8表示用於說明透光窗的傾斜角度與光的行進方向的關係的圖。
[0130]如圖7所示，透光窗2的光入射面2a及光出射面2b相對於半導體雷射器13的光軸15以傾斜角度Φ傾斜配置。此時，光軸附近的光束14c與光軸15平行地行進，透過準直透鏡12，以入射角度Φ向透光窗2入射。然後，按照斯涅耳定律，在透光窗2內以折射角度Θ行進。然後，透過了透光窗2的光束14c按照斯涅耳定律再次與光軸15平行地行進。此時，光束14c在與光軸15正交的方向上使光路挪動移動距離Y而行進。需要說明的是，傾斜角度Φ是透光窗2的光入射面的法線2d與光軸15所成的角度。
[0131]圖8中將透光窗2設為折射率=1.45的玻璃並將氣氛氣體的折射率設為1.0而進行計算。觀察圖8可知，當光入射面2a及光出射面2b的傾斜角度Φ變大時，折射角度Θ及移動距離Y均變大。因此可知，當傾斜角度Φ產生偏差時，移動距離Y產生偏差。
[0132]並且，由於通過了透光窗2的光通常向光纖的芯部聚集，因此減少移動距離Y的偏差是非常重要的。由此，對光入射面2a及光出射面2b的傾斜角度的偏差進行抑制的話，能提高半導體雷射器與光纖的光學耦合效率，能提高光學性能。
[0133]〈第一變形例〉
[0134]圖9表示第一實施方式的第一變形例的剖視圖。在本變形例的鏡筒3中，如圖9所示，從外周面3c側僅對鏡筒3的下側(Zl方向)部分進行切削，而削出傾斜面4a，由此形成接合部4。由此，與在鏡筒的外周面連續設置且從外周面向外方突出的第一實施方式的接合部4相比，本變形例的鏡筒3的切削加工簡便。
[0135]然而，在第一實施方式中，從外周面3c側將鏡筒3的下側(Zl方向)部分及上側(Z2方向)部分切削除去。因此，第一實施方式與本變形例相比，鏡筒3的壁厚較薄，因此鏡筒3的熱容量小。由此，第一實施方式與本變形例相比，在將透光窗2向鏡筒3固定時、或將帶鏡筒的透光窗向光學系統等固定時，能夠縮短升溫時間。由此，與本變形例相比，第一實施方式能夠縮短製造時間，能夠使製造成本低廉。
[0136]〈第二變形例〉
[0137]圖10表示第一實施方式的第二變形例的剖視簡圖。本變形例如圖10所示，在鏡筒3的透光窗設置部3i的區域中，鏡筒3的熱容量在鏡筒3的周向(圖10中未示出)上大致相同。
[0138]內周面3b中的與側面2c抵接的面3h在鏡筒3的周向上連續而呈帶狀地設置在鏡筒3的內周面3b上。該面3h的上下(Z方向)的兩端成為在鏡筒3的周向上連續的兩條曲線。將與鏡筒3的中心軸3f正交的直線從這兩條曲線的各位置引到鏡筒3的外周面3c。將從兩條曲線的各位置引到鏡筒3的外周面3c的直線在鏡筒3的周向上匯集而形成的兩個面分別命名為上表面、下表面。並且，將透光窗設置部3i定義為處於所述上表面與所述下表面之間的鏡筒3的區域。S卩，透光窗設置部3i是將圖10所示的兩條虛線所夾持的鏡筒3的區域在鏡筒3的周向(圖10中未示出)上匯集而形成的區域。
[0139]在本變形例中，在接合部4中，平行地形成傾斜面4a和與傾斜面4a對置的面4c，由此，在鏡筒3中定義的透光窗設置部3i的區域，鏡筒3的體積在鏡筒3的周向(圖10中未示出)上大致相同。而且，由於鏡筒3通過對同一原料進行切削加工製作而成，因此鏡筒3的比熱在鏡筒3內均勻。由此，在本變形例中，在透光窗設置部3i的區域，鏡筒3的熱容量在鏡筒3的周向(圖10中未示出)上大致相同。由此，本變形例的帶鏡筒的透光窗的品質良好。
[0140]〈第二實施方式〉
[0141]圖11表示第二實施方式的帶鏡筒的透光窗的俯視簡圖。圖12表示沿著圖11所示的B-B線剖切且從箭頭方向觀察的剖視圖。圖13表示第二實施方式的帶鏡筒的透光窗的製造方法的說明圖。
[0142]如圖11及圖12所示，本實施方式的帶鏡筒的透光窗10在鏡筒3的上側(Z2方向)端部設有從內周面3b突出的突出部3d。並且，在突出部3d的內側設有開口部3e，在突出部3d的下側面(Zl方向)設有與鏡筒3的中心軸3f正交的內側面3a。
[0143]接下來，使用圖13，說明帶鏡筒的透光窗10的製造方法。在圖13(a)所示的工序中，鏡筒3以內側面3a朝向附圖上側且內側面3a水平的方式設置。在圖13(b)所示的工序中，在內側面3a之上放置低熔點玻璃8。
[0144]接著，在圖13(c)所示的工序中，以光出射面2b朝向下側的方式將透光窗2放置在低熔點玻璃8之上。此時，光出射面2b以與內側面3a對置且相互平行的方式設置。然後，在圖13(d)所示的工序中，低熔點玻璃8在被加熱至軟化的溫度之後，被冷卻至規定的溫度。如此，透光窗2經由低熔點玻璃8而固定在內側面3a上。
[0145]如此，光出射面2b和內側面3a水平配置，並相互平行地對置而接合。因此，重力等均勻地作用在處於光出射面2b與內側面3a之間的低熔點玻璃8上。而且，能抑制因重力等使低熔點玻璃8發生移動的情況。因此，能抑制低熔點玻璃8偏向特定的部位而聚集的情況，從而減少光出射面2b與內側面3a之間的厚度偏差等。因此，能夠抑制光入射面2a的傾斜角度偏差。由此，使用了本實施方式的帶鏡筒的透光窗10的發光模塊在光學性能上優異。
[0146]在專利文獻I中，如圖15所示，通過在附圖上的左右改變低熔點玻璃508的量，由此使玻璃502向殼體511的內側面511c傾斜，而將玻璃502固定於殼體511。
[0147]由於玻璃502相對於水平面傾斜，因此升溫時軟化的低熔點玻璃508在重力的作用下容易偏向下側而聚集。而且，玻璃502、殼體511及低熔點玻璃508選擇的是具有使物質間結合的性質即親和力的材料。因此，已知玻璃502的與低熔點玻璃508接觸的面、殼體511的內側面511c在分子間力的作用下，以拉拽軟化的低熔點玻璃508的方式發揮作用。當玻璃502的所述面與內側面511c的間隔變窄時，該拉拽力有效地發揮作用。因此，該拉拽力將軟化的低熔點玻璃508朝向玻璃502的所述面與內側面511c的間隔窄的方向、即朝向上側拉拽。
[0148]因此，重力和來自玻璃502的所述面及內側面511c的拉拽力作用在軟化的低熔點玻璃508上。因此，在專利文獻I中，存在低熔點玻璃508偏向聚集或其厚度產生偏差的情況。
[0149]另外，重力和拉拽力對軟化的低熔點玻璃508在相反方向上發揮作用。因此，軟化的低熔點玻璃508被沿著上下方向拉拽，而在低熔點玻璃508內產生空洞。因此，在專利文獻I公開的發光模塊500中，在玻璃502與內側面511c之間產生未夾有低熔點玻璃508的部分，從而損害氣密性。[0150]在第二實施方式中，光出射面2b與內側面3a對置且相互平行設置。因此，光出射面2b及內側面3a為水平，且光出射面2b與內側面3a的間隔為等間隔。
[0151]由此，根據本實施方式，能夠抑制因重力或光出射面2b及內側面3a的拉拽力使低熔點玻璃偏向聚集或其厚度產生偏差的情況。另外，也能抑制在低熔點玻璃內產生空洞的情況。
[0152]這也同樣適用於圖4所示那樣使傾斜面4a和連結面Ila水平配置且相互平行對置，而將鏡筒3與殼體11經由焊料Ilb進行接合的情況。
【權利要求】
1.一種帶鏡筒的透光窗，具有鏡筒、由所述鏡筒保持的透光窗、及將所述鏡筒固定於光模塊的接合部，其特徵在於， 所述接合部具備傾斜面，在所述透光窗上設定了與所述鏡筒的中心軸正交的光學基準剖面時，所述傾斜面相對於所述光學基準剖面傾斜。
2.根據權利要求1所述的帶鏡筒的透光窗，其特徵在於， 所述接合部設置在所述鏡筒的外周面上，並從所述外周面向外方突出。
3.根據權利要求1或2所述的帶鏡筒的透光窗，其特徵在於， 所述透光窗一體成型於所述鏡筒。
4.根據權利要求1所述的帶鏡筒的透光窗，其特徵在於， 所述透光窗由玻璃或樹脂構成。
5.根據權利要求2所述的帶鏡筒的透光窗，其特徵在於， 所述接合部在所述外周面的整周上連續設置。
6.根據權利要求1或2所述的帶鏡筒的透光窗，其特徵在於， 在鏡筒中的透光窗設置部的區域，所述鏡筒的熱容量在所述鏡筒的周向上大致相同。
7.一種光模塊，其具有帶鏡筒的透光窗、射出光的發光元件、及內設所述發光元件且具備與所述發光元件的光軸正交的連結面的殼體，其中，所述帶鏡筒的透光窗具有鏡筒、由所述鏡筒保持的透光窗、及將所述鏡筒固定於所述光模塊的接合部，所述光模塊的特徵在於， 所述帶鏡筒的透光窗和所述殼體以所述傾斜面與所述連結面對置的方式氣密地固定。
【文檔編號】G02B7/02GK103529529SQ201310211526
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2012年7月3日
【發明者】今井秀行 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社