專利名稱：二次諧波光發(fā)生裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次諧波光發(fā)生裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
例如如專利文獻l (段落0003、圖8)記載的那樣，二次諧波光發(fā)生裝 置使來自光源的光通過非線性光學(xué)晶體而發(fā)生二次諧波。
圖3 (a)表示二次諧波光發(fā)生裝置的基本結(jié)構(gòu)例。
如圖3 (a)所示，二次諧波光發(fā)生裝置具有半導(dǎo)體激光器等光源裝 置l、利用非線性而具有大介電常數(shù)的非線性光學(xué)晶體芯片2、使來自光源 裝置1的光P1與非線性光學(xué)晶體芯片2的光導(dǎo)耦合的耦合光學(xué)系統(tǒng)3，把 這些元件收容在框體4中。在框體4的外側(cè)設(shè)置電極端子5。
波長入1的光P1在通過非線性光學(xué)晶體芯片2的光導(dǎo)時，由介質(zhì)極化 振動的微小非線性應(yīng)答而產(chǎn)生輸入波長入1整數(shù)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(xué)晶體芯片2的剖視圖。非線性光學(xué)晶體芯片 2的光導(dǎo)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(dǎo)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，難于把光源裝置l和非線性光學(xué)晶體芯片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(xué)晶體芯片2之間配置耦合光學(xué)系統(tǒng)3, 在組裝工序后利用該耦合光學(xué)系統(tǒng)3調(diào)整光程，使基本波光Pl與光導(dǎo)2a 耦合。
耦合光學(xué)系統(tǒng)3具有利用SIDM等驅(qū)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(qū)動器來調(diào)整透鏡的位置，來 調(diào)整向光導(dǎo)2a射入的基本波光Pl的焦點位置，使基本波光Pl與光導(dǎo)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(xué)
晶體芯片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(gòu)成有非線性光學(xué)晶體的光導(dǎo)的光 導(dǎo)型波長轉(zhuǎn)換器件(SHG元件)向夾頭吸附，并經(jīng)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(fā)明中，把定位時夾頭的保持力設(shè)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(xiàn)有技術(shù)尚定位、固定困難而生產(chǎn)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(chǎn)性，使裝置結(jié)構(gòu)小型、
筒單化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上現(xiàn)有的技術(shù)問題而開發(fā)的，課題是對二次諧波光發(fā) 生裝置而使光導(dǎo)對于光源裝置的定位、固定容易，使生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)小型、 簡單化，而且提高組裝精度、可靠性、低成本性和生產(chǎn)性。
為了解決以上課題，本發(fā)明內(nèi)容1記載發(fā)明的二次諧波光發(fā)生裝置具 備框體，其具有開口；
光源裝置，其被固定于所述框體；
套筒，其把非線性光學(xué)晶體芯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(xué)晶體芯片形成有對從所述光源裝置射 出的光進行傳播并轉(zhuǎn)換為二次諧波光的光導(dǎo)；
耦合光學(xué)系統(tǒng)，其配置在所述框體內(nèi)，使從所述光源裝置射出的光與 所述光導(dǎo)耦合，
把所述套筒向所述開口插入并且相對所述框體固定。
本發(fā)明內(nèi)容2記載的發(fā)明是在本發(fā)明內(nèi)容1記載的二次諧波光發(fā)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(fā)明內(nèi)容3記載的發(fā)明是在本發(fā)明內(nèi)容1記載的二次諧波光發(fā)生裝 置中，所述耦合光學(xué)系統(tǒng)具有可動透鏡，該可動透鏡能夠把像點向與所述 光導(dǎo)軸向正交的二軸方向調(diào)整。本發(fā)明內(nèi)容4記載的發(fā)明是在本發(fā)明內(nèi)容1記載的二次諧波光發(fā)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(nèi)，在所述TO封裝上安裝有所 述耦合光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明內(nèi)容5記載的發(fā)明是在本發(fā)明內(nèi)容1記載的二次諧波光發(fā)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(fā)明內(nèi)容6記載的發(fā)明是制造本發(fā)明內(nèi)容1到內(nèi)容5任一項記載的 二次諧波光發(fā)生裝置的制造方法，其中，把所述耦合光學(xué)系統(tǒng)配置在所述 框體內(nèi)，且把所述光源裝置被固定于所述框體，在把所述套筒向所述開口 插入后，調(diào)整所述套筒相對所述框體的位置，在所述光導(dǎo)相對所述光源裝 置定位的基礎(chǔ)上，把所述套筒相對所述框體固定。
根據(jù)本發(fā)明，在二次諧波光發(fā)生裝置中，通過采用把形成有光導(dǎo)的非 線性光學(xué)晶體芯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(jié)構(gòu)，而成為能夠利用現(xiàn)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(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)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(chǎn)性的效果。


圖1是本發(fā)明一實施例二次諧波光發(fā)生裝置的縱剖視圖； 圖2是本發(fā)明一實施例二次諧波光發(fā)生裝置的立體圖； 圖3 (a)是表示現(xiàn)有二次諧波光發(fā)生裝置基本結(jié)構(gòu)例的剖視圖，圖3 (b)是非線性光學(xué)晶體芯片的剖視圖4是本發(fā)明一實施例驅(qū)動透鏡的驅(qū)動裝置的立體圖； 圖5是本發(fā)明一實施例層合型壓電驅(qū)動器的立體圖； 圖6是表示本發(fā)明一實施例的驅(qū)動電壓脈沖的波形圖。 符號說明
1光源裝置 2非線性光學(xué)晶體芯片 IOTO封裝12框體 12框體 12c開口 13耦合光學(xué)系統(tǒng) 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(jié)部 DHlb方槽 DH2a連結(jié)部 DH2b方槽 DR驅(qū)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(qū)動器 S孔徑光闌 XDSX軸驅(qū)動軸
XPZ X軸壓電驅(qū)動器 YDS Y軸驅(qū)動軸YPZ Y軸壓電驅(qū)動器
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的一實施例。以下是本發(fā)明的一實施例而 不是限定本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明一實施例二次諧波光發(fā)生裝置的縱剖視圖。圖2是本發(fā) 明一實施例二次諧波光發(fā)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(shè)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(nèi)。作為光源裝置1而使用半導(dǎo)體激光器。光源裝置1的電極與端子 10a被電連接。在蓋10c內(nèi)填充封固劑而把光源裝置1封固并封裝化。在蓋 10c的中央設(shè)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的中央形成有用于插入套筒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并使向二次諧波光P2轉(zhuǎn)換的 光導(dǎo)的非線性光學(xué)晶體芯片2收納于套筒14的中心孔，并利用粘接等進行 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(nèi)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(diào)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(shè)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(guān)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。由于非線性光學(xué)晶體芯片2脆，所以套筒14需要僅成為 其保護部件的材質(zhì)。優(yōu)選套筒14的材質(zhì)使用不銹鋼等金屬，把套筒14的 中心孔高精度加工成符合非線性光學(xué)晶體芯片2的外形。
耦合光學(xué)系統(tǒng)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(biāo)，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(nèi)，把耦合光學(xué)系統(tǒng)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的光輸出端并被固定。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(shè)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(jié)構(gòu)，也可以4巴透鏡設(shè)置三片以上。
即，具有一片或兩片以上的透鏡，構(gòu)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(xué)系統(tǒng)13包含能夠把像點向與光導(dǎo)的軸向Z正 交的兩軸方向X、 Y進行調(diào)整的可動透鏡。
下面說明組裝。
向TO封裝10附設(shè)耦合光學(xué)系統(tǒng)13并固定。對其覆蓋框體12，把耦 合光學(xué)系統(tǒng)13配置在框體12內(nèi)，把框體12和TO封裝10固定。結(jié)果是光 源裝置1被固定于框體12。
接著把套筒14向開口 12c插入。
然后，使套筒14的從框體12出來的部分保持在調(diào)心器，利用該調(diào)心 器來調(diào)整套筒14相對框體12的位置。這是用于進行非線性光學(xué)晶體芯片2 的光導(dǎo)相對光源裝置1的定位的調(diào)整。調(diào)整方向是Z軸方向、圍繞X軸的 角度和圍繞Y軸的角度。
當(dāng)套筒14的位置調(diào)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(guān)于X軸方向和Y軸方向的調(diào)心是利用耦 合光學(xué)系統(tǒng)13調(diào)整基本波光P1的像點位置來進行。通過套筒14的調(diào)整和 耦合光學(xué)系統(tǒng)13的調(diào)整，就使基本波光P1高效率地與非線性光學(xué)晶體芯 片2的光導(dǎo)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(yōu)選能夠控制耦合光學(xué)系統(tǒng)13。安裝后把由于時效變化、 溫度變化而產(chǎn)生的調(diào)心偏離通過控制耦合光學(xué)系統(tǒng)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(qū)動器即SIDM ( Smooth Impact Drive Mechanism )單元的結(jié) 構(gòu)例。圖4是驅(qū)動透鏡的驅(qū)動裝置DR的立體圖。第二透鏡L2和孔徑光闌 S被透鏡座DH2保持并一體移動。成為可動部件的透鏡座DH2具有接受驅(qū) 動力的連結(jié)部DH2a。
在連結(jié)部DH2a的端部i殳置具有與四方柱狀的X軸驅(qū)動軸XDS對應(yīng)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(qū)動軸 XDS夾住的板彈簧XSG。在連結(jié)部DH2a與板彈簧XSG之間被夾住的驅(qū)動 部件即X軸驅(qū)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(dāng)按壓。X軸驅(qū)動軸XDS的一端是自由端， 另 一端與機電轉(zhuǎn)換元件即X軸壓電驅(qū)動器XPZ連結(jié)。X軸壓電驅(qū)動器XPZ 被安裝于豎立設(shè)置在基座BS的側(cè)壁SW。
另一方面，第一透鏡Ll被透鏡座DH1保持并一體移動。成為可動部 件的透鏡座DH1具有接受驅(qū)動力的連結(jié)部DHla。
在連結(jié)部DHla的端部設(shè)置具有與四方柱狀的Y軸驅(qū)動軸YDS對應(yīng)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(qū)動軸 YDS夾住的板彈簧YSG。在連結(jié)部DHla與板彈簧YSG之間被夾住的驅(qū)動 部件即Y軸驅(qū)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(dāng)按壓。Y軸驅(qū)動軸YDS的一端是 自由端，另一端與電機械轉(zhuǎn)換元件即Y軸壓電驅(qū)動器YPZ連結(jié)。Y軸壓電 驅(qū)動器YPZ被安裝于基座BS的上面。
壓電驅(qū)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(nèi)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(zhì)。但壓電陶瓷向該方向的變形是微 小的，由于難于利用該變形量來驅(qū)動被驅(qū)動部件，所以如圖5所示那樣， 提供能夠?qū)嵱玫膶雍闲蛪弘婒?qū)動器，該層合型壓電驅(qū)動器是把多個壓電陶 瓷PE重疊并在其中間并列連接電極C的結(jié)構(gòu)。本實施例把該層合型壓電驅(qū) 動器PZ作為驅(qū)動源使用。
下面說明該透鏡L1、 L2的驅(qū)動方法。 一般來說層合型壓電驅(qū)動器在施 加電壓時的位移量小而產(chǎn)生的力大，其應(yīng)答性也敏銳。因此，如圖6(a) 所示，當(dāng)向壓電驅(qū)動器XPZ施加上升陡而下降平緩的大致鋸齒狀波形的脈沖電壓時，壓電驅(qū)動器XPZ在脈沖上升時急劇地伸展，在脈沖下降時比其 平緩地收縮。因此，在壓電驅(qū)動器XPZ伸長時，由其沖擊力把x軸驅(qū)動軸 XDS向圖4的跟前側(cè)推出，保持著透鏡L2和孔徑光闌S的透鏡座DH2的 連結(jié)部DH2a和板彈簧XSG由于其慣性而不與X軸驅(qū)動軸XDS —起移動， 與X軸驅(qū)動軸XDS之間產(chǎn)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(qū)動軸XDS是慢慢地返回， 所以連結(jié)部DH2a和板彈簧XSG相對X軸驅(qū)動軸XDS不滑動，與X軸驅(qū) 動軸XDS成一體地向圖4的內(nèi)側(cè)移動。即，通過施加頻率^皮設(shè)定成tt百到 數(shù)萬赫茲的脈沖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(xù)地移動。
同樣，如圖6(a)所示，當(dāng)向壓電驅(qū)動器YPZ施加上升陡而下降平緩 的大致鋸齒狀波形的脈沖電壓時，壓電驅(qū)動器YPZ在脈沖上升時急劇地伸 展，在脈沖下降時比其平緩地收縮。因此，在壓電驅(qū)動器YPZ伸長時由其 沖擊力而把Y軸驅(qū)動軸YDS向圖4的上側(cè)推出，保持著透鏡L1的透鏡座 DH1的連結(jié)部DHla和板彈簧YSG由于其慣性而不與Y軸驅(qū)動軸YDS — 起移動，與Y軸驅(qū)動軸YDS之間產(chǎn)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，Y軸驅(qū)動軸YDS是慢慢地 返回，所以連結(jié)部DHla和板彈簧YSG相對Y軸驅(qū)動軸YDS不滑動，與Y 軸驅(qū)動軸YDS成一體地向圖4的下側(cè)移動。即，通過施加頻率被:設(shè)定成數(shù) 百到數(shù)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(xù)地移動。
即，通過施加規(guī)定的脈沖輸入而能夠使透鏡L2和孔徑光闌S .向X軸 方向、使透鏡L1向Y軸方向以規(guī)定的速度連續(xù)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升平緩而下降陡的脈沖，則能夠 使透鏡座DH1 、 DH2向反方向移動。本實施例由于把X軸驅(qū)動軸XDS和Y 軸驅(qū)動軸YDS設(shè)定成四方柱狀(防轉(zhuǎn)動機構(gòu))，所以發(fā)揮了防止透鏡座DH1 、 DH2轉(zhuǎn)動的功能，由于抑制了透鏡L2、 Ll的傾斜，所以不需要另外設(shè)置導(dǎo) 向軸。
權(quán)利要求
1、一種二次諧波光發(fā)生裝置，其特征在于，具備框體，其具有開口；光源裝置，其被固定于所述框體；套筒，其把非線性光學(xué)晶體芯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(xué)晶體芯片形成有對從所述光源裝置射出的光進行傳播并轉(zhuǎn)換為二次諧波光的光導(dǎo)；耦合光學(xué)系統(tǒng)，其配置在所述框體內(nèi)，使從所述光源裝置射出的光與所述光導(dǎo)耦合，把所述套筒向所述開口插入并且相對所述框體固定。
2、 如權(quán)利要求1所述的二次諧波光發(fā)生裝置，其特征在于，把所述套 筒通過粘接或熔敷相對所述框體固定。
3、 如權(quán)利要求1所述的二次諧波光發(fā)生裝置，其特征在于，所述耦合 光學(xué)系統(tǒng)具有可動透鏡，該可動透鏡能夠把像點向與所述光導(dǎo)軸向正交的 二軸方向調(diào)整。
4、 如權(quán)利要求1所述的二次諧波光發(fā)生裝置，其特征在于，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(nèi)，在所述 TO封裝上安裝有所述耦合光學(xué)系統(tǒng)。
5、 如權(quán)利要求1所述的二次諧波光發(fā)生裝置，其特征在于，所述框體 具有與所述開口同心配置的圓筒體。
6、 一種如權(quán)利要求1至5中任一項所述的二次諧波光發(fā)生裝置的制造 方法，其特征在于，把所述耦合光學(xué)系統(tǒng)配置在所述框體內(nèi)，并且把所述 光源裝置固定于所述框體，將所述套筒向所述開口插入后，調(diào)整所述套筒 相對所述框體的位置，由此，在所述光導(dǎo)相對所述光源裝置定位的基礎(chǔ)上， 把所述套筒相對所述框體固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二次諧波光發(fā)生裝置，能夠使光導(dǎo)對于光源裝置的定位、固定容易，使裝置結(jié)構(gòu)小型、簡單化。該二次諧波光發(fā)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(xué)晶體芯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(xué)晶體芯片形成有對從光源裝置射出的光進行傳播并轉(zhuǎn)換為二次諧波光的光導(dǎo)；耦合光學(xué)系統(tǒng)，其配置在框體內(nèi)而使從光源裝置射出的光與光導(dǎo)耦合，把套筒向開口插入并進行位置調(diào)整后再相對框體固定。
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(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者尾關(guān)幸宏, 長井史生 申請人:柯尼卡美能達精密光學(xué)株式會社