专利名称：二次谐波光发生装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及二次谐波光发生装置及其制造方法。
背景技术：
例如如专利文献l (段落0003、图8)记载的那样，二次谐波光发生装 置使来自光源的光通过非线性光学晶体而发生二次谐波。
图3 (a)表示二次谐波光发生装置的基本结构例。
如图3 (a)所示，二次谐波光发生装置具有半导体激光器等光源装 置l、利用非线性而具有大介电常数的非线性光学晶体芯片2、使来自光源 装置1的光P1与非线性光学晶体芯片2的光导耦合的耦合光学系统3，把 这些元件收容在框体4中。在框体4的外侧设置电极端子5。
波长入1的光P1在通过非线性光学晶体芯片2的光导时，由介质极化 振动的微小非线性应答而产生输入波长入1整数倍的谐波。其中，二次谐波 光P2(入2:(入1) /2)能够得到比较强的值。
图3 (b)表示非线性光学晶体芯片2的剖视图。非线性光学晶体芯片 2的光导2a的宽度是单模光纤的2分之一到3分之一，非常小。为了进行 高效率的光耦合，在光导2a的输入端，与单模光纤的芯比较，需要把基本 波光P1向其面积的25%到10%左右的部分聚光。
另一方面，在组装工序中，难于把光源装置l和非线性光学晶体芯片2 向能够得到高效率光耦合的相对位置固定。
因此，在光源装置1与非线性光学晶体芯片2之间配置耦合光学系统3, 在组装工序后利用该耦合光学系统3调整光程，使基本波光Pl与光导2a 耦合。
耦合光学系统3具有利用SIDM等驱动器而能够向三轴~一轴方向移动 的一个或多个透镜3a、 3b。通过从外部控制驱动器来调整透镜的位置，来 调整向光导2a射入的基本波光Pl的焦点位置，使基本波光Pl与光导2a 良好耦合。
3但如专利文献1也记载的那样，高精度进行光源装置1和非线性光学
晶体芯片2的定位依然是重要的课题。
专利文献1记载有这样的方法把构成有非线性光学晶体的光导的光 导型波长转换器件(SHG元件)向夹头吸附，并经由紫外线硬化性粘接剂 而被配置在副支架上，移动该夹头来进行定位，向粘接剂照射紫外线来进 行固定。在专利文献1记载的发明中，把定位时夹头的保持力设定成是从 粘接剂接受的摩擦力以上，这样来防止夹头与器件的位置偏离。
专利文献l:特开2004-12992号公报
但现有技术尚定位、固定困难而生产性不良好。装置大型化和由副支 架翘曲等机械变形而引起偏心的可能性高。
因此，希望进一步使定位、固定容易，提高生产性，使装置结构小型、
筒单化。
发明内容
本发明是鉴于以上现有的技术问题而开发的，课题是对二次谐波光发 生装置而使光导对于光源装置的定位、固定容易，使生产设备结构小型、 简单化，而且提高组装精度、可靠性、低成本性和生产性。
为了解决以上课题，本发明内容1记载发明的二次谐波光发生装置具 备框体，其具有开口；
光源装置，其被固定于所述框体；
套筒，其把非线性光学晶体芯片收纳在中心孔且具有相对所述开口进 行间隙配合的外形，所述非线性光学晶体芯片形成有对从所述光源装置射 出的光进行传播并转换为二次谐波光的光导；
耦合光学系统，其配置在所述框体内，使从所述光源装置射出的光与 所述光导耦合，
把所述套筒向所述开口插入并且相对所述框体固定。
本发明内容2记载的发明是在本发明内容1记载的二次谐波光发生装 置中，把所述套筒通过粘接或熔敷相对所述框体固定。
本发明内容3记载的发明是在本发明内容1记载的二次谐波光发生装 置中，所述耦合光学系统具有可动透镜，该可动透镜能够把像点向与所述 光导轴向正交的二轴方向调整。本发明内容4记载的发明是在本发明内容1记载的二次谐波光发生装 置中，所述光源装置由CD光源用LD封装等所使用的TO封装而被封装化， 该TO封装的光输出端部^L配置在所述框体内，在所述TO封装上安装有所 述耦合光学系统。
本发明内容5记载的发明是在本发明内容1记载的二次谐波光发生装 置中，所述框体具有与所述开口同心配置的圆筒体。
本发明内容6记载的发明是制造本发明内容1到内容5任一项记载的 二次谐波光发生装置的制造方法，其中，把所述耦合光学系统配置在所述 框体内，且把所述光源装置被固定于所述框体，在把所述套筒向所述开口 插入后，调整所述套筒相对所述框体的位置，在所述光导相对所述光源装 置定位的基础上，把所述套筒相对所述框体固定。
根据本发明，在二次谐波光发生装置中，通过采用把形成有光导的非 线性光学晶体芯片收纳在中心孔的套筒向固定有光源装置的框体的开口插 入来进行定位固定的方法、结构，而成为能够利用现有通信用LD才莫块组装 装置，能够拿着套筒进行粘接、熔敷等固定，有生产设备结构小型、简单 化，而且提高本装置的组装精度、可靠性、低成本性和生产性的效果。
图1是本发明一实施例二次谐波光发生装置的纵剖视图； 图2是本发明一实施例二次谐波光发生装置的立体图； 图3 (a)是表示现有二次谐波光发生装置基本结构例的剖视图，图3 (b)是非线性光学晶体芯片的剖视图4是本发明一实施例驱动透镜的驱动装置的立体图； 图5是本发明一实施例层合型压电驱动器的立体图； 图6是表示本发明一实施例的驱动电压脉冲的波形图。 符号说明
1光源装置 2非线性光学晶体芯片 IOTO封装12框体 12框体 12c开口 13耦合光学系统 14套筒 Pl基本波光 P2 二次谐波光 BS基座 C电极 DH1透镜座DH2透镜座 DHla连结部 DHlb方槽 DH2a连结部 DH2b方槽 DR驱动装置HD支承体HG槽 Ll第一透镜 L2第二透镜 PE压电陶资
PZ压电驱动器 S孔径光阑 XDSX轴驱动轴
XPZ X轴压电驱动器 YDS Y轴驱动轴YPZ Y轴压电驱动器
具体实施例方式
以下，参照
本发明的一实施例。以下是本发明的一实施例而 不是限定本发明。
图1是本发明一实施例二次谐波光发生装置的纵剖视图。图2是本发 明一实施例二次谐波光发生装置的立体图。图1和图2都记载了共通的 X-Y-Z轴。把光轴方向设定成是Z轴。
TO封装IO具有端子10a、底座10b、盖10c等，4巴光源装置1封入在 盖10c内。作为光源装置1而使用半导体激光器。光源装置1的电极与端子 10a被电连接。在盖10c内填充封固剂而把光源装置1封固并封装化。在盖 10c的中央设置来自光源装置1的光的射出口。
框体12具有圓筒体12a和把圆筒体12a的一端覆盖的上端部12b。 但在上端部12b的中央形成有用于插入套筒14的开口 12c。把开口 12c和 圆筒体12a同心配置。
把形成有传播从光源装置1射出的光Pl并使向二次谐波光P2转换的 光导的非线性光学晶体芯片2收纳于套筒14的中心孔，并利用粘接等进行 固定。
与开口 12c和套筒14的Z轴垂直的截面形状是圆形。套筒14的外径 比开口 12c的内径稍微小，套筒14能够有间隙地与开口 12c嵌合。即，为 了能够调整框体12与套筒14的相对位置而在开口 12c与套筒14之间设置
有间隙。
作为套筒14的形状，除了图2所示的圆筒之外也可以是长方体的外形。 作为套筒14，与其截面形状无关地能够适用在中心部分具有向长度方向贯 通的孔的筒状体。由于非线性光学晶体芯片2脆，所以套筒14需要仅成为 其保护部件的材质。优选套筒14的材质使用不锈钢等金属，把套筒14的 中心孔高精度加工成符合非线性光学晶体芯片2的外形。
耦合光学系统13具备透镜13a、透镜13b和使这些透镜13a、 13b进 行微小移动的SIDM (Smooth Impact Drive Mechanism,登录商标，未图示)单元，SIDM单元的端子13c、 13d延伸出。把TO封装10的光输出 端部配置在框体12内，把耦合光学系统13安装在TO封装10的光输出端。 即把透镜13a、 13b固定在各SIDM单元的可动部，SIDM单元的固定部被 安装在TO封装10的光输出端并被固定。但SIDM单元和固定用的部件被 配置得不遮挡光路。
例如4巴SIDM单元的透4竟13a可动方向i殳定为X轴方向，4巴另外的 SIDM单元的透镜13b可动方向设定为Y轴方向。
也可以置换透镜13a和透镜13b而使用单一的透镜，使该单一的透4竟 分别向X轴和Y轴方向可动。
也可以是在Z轴方向也任意可动的结构，也可以4巴透镜设置三片以上。
即，具有一片或两片以上的透镜，构成至少把X轴、Y轴作为可动方 向的可动透镜单元，耦合光学系统13包含能够把像点向与光导的轴向Z正 交的两轴方向X、 Y进行调整的可动透镜。
下面说明组装。
向TO封装10附设耦合光学系统13并固定。对其覆盖框体12，把耦 合光学系统13配置在框体12内，把框体12和TO封装10固定。结果是光 源装置1被固定于框体12。
接着把套筒14向开口 12c插入。
然后，使套筒14的从框体12出来的部分保持在调心器，利用该调心 器来调整套筒14相对框体12的位置。这是用于进行非线性光学晶体芯片2 的光导相对光源装置1的定位的调整。调整方向是Z轴方向、围绕X轴的 角度和围绕Y轴的角度。
当套筒14的位置调整完成，则把套筒14向框体12固定。固定是通过 把套筒14和框体12的接合部A进行粘接或熔敷来进行。
以上，本装置的组装完成。关于X轴方向和Y轴方向的调心是利用耦 合光学系统13调整基本波光P1的像点位置来进行。通过套筒14的调整和 耦合光学系统13的调整，就使基本波光P1高效率地与非线性光学晶体芯 片2的光导耦合。
在把本装置向安装基板安装时，除了端子10a之外还把端子13c、 13d 也与基板连接，优选能够控制耦合光学系统13。安装后把由于时效变化、 温度变化而产生的调心偏离通过控制耦合光学系统13来校正。下面说明第一透镜13a、第二透镜13b和使这些透镜13a、 13b进行孩i 小移动的驱动器即SIDM ( Smooth Impact Drive Mechanism )单元的结 构例。图4是驱动透镜的驱动装置DR的立体图。第二透镜L2和孔径光阑 S被透镜座DH2保持并一体移动。成为可动部件的透镜座DH2具有接受驱 动力的连结部DH2a。
在连结部DH2a的端部i殳置具有与四方柱状的X轴驱动轴XDS对应形 状且与之相接的方槽DH2b，且在与方槽DH2b之间安装有把X轴驱动轴 XDS夹住的板弹簧XSG。在连结部DH2a与板弹簧XSG之间被夹住的驱动 部件即X轴驱动轴XDS向与第二透镜L2的光轴正交的方向(X方向)延 伸，被板弹簧XSG的作用力适当按压。X轴驱动轴XDS的一端是自由端， 另 一端与机电转换元件即X轴压电驱动器XPZ连结。X轴压电驱动器XPZ 被安装于竖立设置在基座BS的侧壁SW。
另一方面，第一透镜Ll被透镜座DH1保持并一体移动。成为可动部 件的透镜座DH1具有接受驱动力的连结部DHla。
在连结部DHla的端部设置具有与四方柱状的Y轴驱动轴YDS对应形 状且与之相接的方槽DHlb，且在与方槽DHlb之间安装有把Y轴驱动轴 YDS夹住的板弹簧YSG。在连结部DHla与板弹簧YSG之间被夹住的驱动 部件即Y轴驱动轴YDS向与X轴方向和第一透镜Ll的光轴正交的方向(Y 方向)延伸，被板弹簧YSG的作用力适当按压。Y轴驱动轴YDS的一端是 自由端，另一端与电机械转换元件即Y轴压电驱动器YPZ连结。Y轴压电 驱动器YPZ被安装于基座BS的上面。
压电驱动器XPZ、 YPZ把由PZT(锆-钛酸铅)等形成的压电陶瓷层合。 压电陶瓷其晶格内的正电荷重心与负电荷重心不一致，其自身极化，具有 一向其极化方向施加电压就伸展的性质。但压电陶瓷向该方向的变形是微 小的，由于难于利用该变形量来驱动被驱动部件，所以如图5所示那样， 提供能够实用的层合型压电驱动器，该层合型压电驱动器是把多个压电陶 瓷PE重叠并在其中间并列连接电极C的结构。本实施例把该层合型压电驱 动器PZ作为驱动源使用。
下面说明该透镜L1、 L2的驱动方法。 一般来说层合型压电驱动器在施 加电压时的位移量小而产生的力大，其应答性也敏锐。因此，如图6(a) 所示，当向压电驱动器XPZ施加上升陡而下降平緩的大致锯齿状波形的脉冲电压时，压电驱动器XPZ在脉冲上升时急剧地伸展，在脉冲下降时比其 平緩地收缩。因此，在压电驱动器XPZ伸长时，由其冲击力把x轴驱动轴 XDS向图4的跟前侧推出，保持着透镜L2和孔径光阑S的透镜座DH2的 连结部DH2a和板弹簧XSG由于其惯性而不与X轴驱动轴XDS —起移动， 与X轴驱动轴XDS之间产生滑动而留在该位置(稍微移动的情况也有)。 另一方面，在脉沖下降时与上升时比较而X轴驱动轴XDS是慢慢地返回， 所以连结部DH2a和板弹簧XSG相对X轴驱动轴XDS不滑动，与X轴驱 动轴XDS成一体地向图4的内侧移动。即，通过施加频率^皮设定成tt百到 数万赫兹的脉冲而能够使保持着透镜L2和孔径光阑S的透镜座DH2以希 望的速度向X轴方向连续地移动。
同样，如图6(a)所示，当向压电驱动器YPZ施加上升陡而下降平緩 的大致锯齿状波形的脉冲电压时，压电驱动器YPZ在脉冲上升时急剧地伸 展，在脉沖下降时比其平緩地收缩。因此，在压电驱动器YPZ伸长时由其 沖击力而把Y轴驱动轴YDS向图4的上侧推出，保持着透镜L1的透镜座 DH1的连结部DHla和板弹簧YSG由于其惯性而不与Y轴驱动轴YDS — 起移动，与Y轴驱动轴YDS之间产生滑动而留在该位置(稍微移动的情况 也有)。另一方面，在脉冲下降时与上升时比较，Y轴驱动轴YDS是慢慢地 返回，所以连结部DHla和板弹簧YSG相对Y轴驱动轴YDS不滑动，与Y 轴驱动轴YDS成一体地向图4的下侧移动。即，通过施加频率被:设定成数 百到数万赫兹的脉沖而能够使保持着透镜L1的透镜座DH1以希望的速度 向Y轴方向连续地移动。
即，通过施加规定的脉冲输入而能够使透镜L2和孔径光阑S .向X轴 方向、使透镜L1向Y轴方向以规定的速度连续移动。且从以上是清楚了， 但只要施加图6 (b)所示那样的电压的上升平緩而下降陡的脉冲，则能够 使透镜座DH1 、 DH2向反方向移动。本实施例由于把X轴驱动轴XDS和Y 轴驱动轴YDS设定成四方柱状(防转动机构)，所以发挥了防止透镜座DH1 、 DH2转动的功能，由于抑制了透镜L2、 Ll的倾斜，所以不需要另外设置导 向轴。
权利要求
1、一种二次谐波光发生装置，其特征在于，具备框体，其具有开口；光源装置，其被固定于所述框体；套筒，其把非线性光学晶体芯片收纳在中心孔且具有相对所述开口进行间隙配合的外形，所述非线性光学晶体芯片形成有对从所述光源装置射出的光进行传播并转换为二次谐波光的光导；耦合光学系统，其配置在所述框体内，使从所述光源装置射出的光与所述光导耦合，把所述套筒向所述开口插入并且相对所述框体固定。
2、 如权利要求1所述的二次谐波光发生装置，其特征在于，把所述套 筒通过粘接或熔敷相对所述框体固定。
3、 如权利要求1所述的二次谐波光发生装置，其特征在于，所述耦合 光学系统具有可动透镜，该可动透镜能够把像点向与所述光导轴向正交的 二轴方向调整。
4、 如权利要求1所述的二次谐波光发生装置，其特征在于，所述光源 装置被TO封装化，该TO封装的光输出端部被配置在所述框体内，在所述 TO封装上安装有所述耦合光学系统。
5、 如权利要求1所述的二次谐波光发生装置，其特征在于，所述框体 具有与所述开口同心配置的圆筒体。
6、 一种如权利要求1至5中任一项所述的二次谐波光发生装置的制造 方法，其特征在于，把所述耦合光学系统配置在所述框体内，并且把所述 光源装置固定于所述框体，将所述套筒向所述开口插入后，调整所述套筒 相对所述框体的位置，由此，在所述光导相对所述光源装置定位的基础上， 把所述套筒相对所述框体固定。
全文摘要
本发明提供一种二次谐波光发生装置，能够使光导对于光源装置的定位、固定容易，使装置结构小型、简单化。该二次谐波光发生装置具备框体，其具有开口；光源装置，其向框体固定；套筒，其把非线性光学晶体芯片收纳在中心孔且具有相对开口进行间隙配合的外形，所述非线性光学晶体芯片形成有对从光源装置射出的光进行传播并转换为二次谐波光的光导；耦合光学系统，其配置在框体内而使从光源装置射出的光与光导耦合，把套筒向开口插入并进行位置调整后再相对框体固定。
文档编号G02F1/35GK101652711SQ200880010109
公开日2010年2月17日 申请日期2008年2月13日 优先权日2007年3月30日
发明者尾关幸宏, 长井史生 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社