JP3691361B2 - Optical element module assembling apparatus and optical axis adjusting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ(以下LDと略称)とレンズと光ファイバとで構成される光通信用の素子モジュールを組立てる工程で使用する光素子モジュールの組み立て装置、特に、その光ファイバの光軸調整部の構成光素子モジュール組立装置及び光軸調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
LDからの出射光をレンズで集光して光ファイバに入射する構成の通信用光素子モジュールでは、良好な光結合を得るためにモジュールを構成する部品の位置合わせ、いわゆる光軸調整を行って組み立てる。
【0003】
光素子モジュールには、LDからの出射光を入射する第1のレンズと第1のレンズの出射光を集光し光ファイバに入射する第2のレンズの2個のレンズを用いる形態のものがある。2個のレンズを用いる光素子モジュールは、レンズの軸ずれ許容度が緩く、製作性が良いという特長がある。また光結合での損失を小さくできるという特性もあるため、レンズ個数が2個と部品点数が多いにもかかわらず、高性能が求められるな光素子モジュールでは、この構成は多用されている。
【0004】
光素子モジュールの製造において、第二レンズの光軸と光ファイバの位置との高精度な位置合わせ、即ち光軸調整が必要である。従来の光軸調整方法は、光出力測定機器を用いて光ファイバ端からの光出力を観察しながら光軸調整を行い、光出力が最大となる位置を探し出す方法が実施されている。しかし前記従来の方法では調整時間が多大であり、高速で光軸調整を実施する方法が必要となる。
【0005】
例えば特開平8−297229号公報ではCCDカメラを用いてLDの光束を2点計測し、本来集光されるべき位置と現在集光されている位置とのずれ量を算出し、XYZステージを駆動させ本来集光されるべき位置にきわめて短時間に光軸調整する方法が提案されているが、光軸上部にCCDカメラを有しており光ファイバの光軸調整は困難であり、且つ第二レンズを用いない光素子モジュールに対する光軸調整装置のため、第二レンズを使用する光素子モジュールの製造に適用は困難である。
【0006】
また、特開平9−43456号公報では赤外線撮像管カメラを用いて光素子モジュールのレーザスポットの位置を撮像し、ファイバチャックで把持された光ファイバをXYステージで移動させ、光ファイバ端をレーザスポットへ位置決めする方法が提案されているが、レーザ溶接等で光ファイバを固定する光素子モジュールでは光軸上部に赤外線撮像管カメラが配置されていると装置全体が大きくなりレーザ溶接の出射光学部が配置しづらく、またZステージ等で赤外線撮像管カメラを待避させる構造としても多大な待避時間を要するという問題があり、光軸調整の高速化における妨げとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記光素子モジュールの製造における光軸調整時間を短縮する光素子モジュールの組立て装置、特に光ファイバ光軸調整部の構造及び光軸調整方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、LDと光ファイバとレンズとを光軸調整して組み立てる光素子モジュールを製造する装置において、上記光ファイバとレンズとの光軸調整を行う光ファイバの光軸調整部が、上記LDとレンズの光軸上の近傍での上記レンズの出力ビームの画像出力をその画像の位置を換えながら、かつ光軸から離れた位置で得る撮像手段と、上記撮像手段で得た画像から位置データを算出する処理装置と、上記位置データを用い上記光ファイバの位置決めをおこなう位置決め手段と、上記位置決め手段出の調整時に上記光ファイバの出力を測定する光出力測定機器とを備える。
【0009】
本発明の特に好ましい実施形態では、上記撮像手段を光画像を伝送するファイバ束と、上記ファイバ束の一端を上記レンズの光軸近傍で移動し任意の位置に停止する移動機構と、上記ファイバ束の他端に伝送された光画像像を撮像する光学系及びカメラとを設けて構成する。
【0010】
更に、本発明の光ファイバ光軸調整方法では、上記本発明の光素子モジュールの組立て装置において、上記LDを発光状態とし、上記レンズを規定の位置へセットし、上記レンズから出射される光ビームが収束する状態とし、その収束位置近傍のレーザ光画像を上記収束位置近傍からはなれた位置で撮像光学系のピントを合わせて、ビーム収束位置のデータを測定し、その測定したデータを用いて組みたれられるべき光ファイバの把持装置を所定の位置に移動する。
【0011】
本発明の装置及び方法によれば、遠隔位置から光素子モジュールの光軸を省スペースで計測可能な機構により、レンズを使用する光素子モジュールの組み立て製造において、レンズと光ファイバの光軸調整を行った後、レンズ部と光ファイバ部を溶接するレーザ溶接固定機器を光ファイバの近傍に配備することが可能となり、レーザ溶接固定機器等の移動時間短縮が可能となり更なる光軸調整及び光素子モジュールの組立てを高速化できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による光素子モジュールの組み立て装置の一実施例を図面を用いて説明する。
【0013】
図1は本発明による光素子モジュールの組み立て装置の一実施例の斜視図である。図2は、上記光素子モジュールの組立装置の要部構成を示す側面図である。本発明の実施例を説明する前に、本発明の組み立て装置によって組み立てられる光素子モジュールの構造及び光結合状態を図3を用いて説明する。
【0014】
光素子モジュールは、図3(a)に示すように、レーザダイオード(LD)10をもつパッケージ16と、アイソレータモジュール17と、光ファイバ14の入力端を保持するホルダ19とで組み立てられる。パッケージ16内にはLD10を搭載するステム15と、筒状のレンズホルダ18に内蔵されLD10からの発散光を平行光に変換する第一レンズ11とが設けられている。アイソレータモジュール17の内部には、アイソレータ12、平行光を収束する第二レンズ13が内蔵されている。
【0015】
レンズホルダ18は光軸調芯後、ステム15とレンズホルダ取り付け面で接続固定される。レンズホルダ18が接続固定されたステム15はパッケージ16へ搭載され、パッケージ16は密閉される。パッケージ16が密閉された後、第二レンズ13とアイソレータ12が一部品となったアイソレータモジュール17と光ファイバ14を光軸調整してレーザ溶接固定する構造となっている。
【0016】
図3(b)は図3(a)の光学系のみを抽出して示した図で、LD10から出射される発散光は、第一レンズ11を経て平行光となり、アイソレータ12を透過し、第二レンズ13によって収束光となり、光ファイバ14に入射する。アイソレータ12は、第二レンズ13や光ファイバ14等からの戻り光を除去する機能を有する。
【0017】
この2レンズ方式の光素子モジュールでの光軸調整は次の二つの内容を含む。
【0018】
(1)第一レンズ11から出射するレーザ光が、概平行光であり、その光軸はステム15の外形に対して平行であること。これはステム15を格納するパッケージ16に、アイソレータモジュール17が固定されるため、パッケージ16に対してレーザ光の平行度がでているようにする。
(2)アイソレータモジュール17と光ファイバ14を組み付けた場合、光ファイバ14に入射する光量が最大となるようにする。
本発明の光素子モジュールの組み立て装置の光ファイバの光軸調整部及び方法は、上記の(2)の内容を対象とするものである。
【0019】
図1の光素子モジュールの組み立て装置は、作業者が操作を行う操作パネル1、光ファイバ14を溶接固定するためのYAGレーザ溶接出射光学部2、光素子モジュールからの光ビームの光学像を光軸から離れた位置で遠隔検出撮像するための赤外線撮像管カメラ3、YAGレーザ溶接出射光学部2へYAGレーザを出力するYAGレーザ発振器4、光素子モジュールからの光ビームを検出するためのファイバ束を位置決めするためのファイバ束位置決め機構部5、パッケージ16を、アイソレータモジュール17及び光ファイバ14に入射する光量が最大となる位置へ光軸調整するための光軸調整ステージ6、前記光軸調整を実施する際にアイソレータモジュール17を位置決め調整するアイソレータ調整ステージ7、前記光軸調整を実施する際に光ファイバ14を位置決め調整する光ファイバ調整ステージ8から構成される。なお、図1には光素子モジュールを構成するパッケージ16、アイソレータモジュール17、光ファイバ14及び光ファイバホルダー19は示されていない。
【0020】
上記光素子モジュールの組み立て装置の要部構成は図2のように、アイソレータモジュール17内の第二レンズより射出される収束光の収束位置を検出するためのファイバ束20及びパッケージ16から射出される総光量を検出するための光検出器50をファイバ束位置決め機構部5で固定し上下及びXY(紙面に垂直な面)方向に移動できるファイバ束上下移動部35、ファイバ束XY移動部34と、ファイバ束20に入射した光ビームの像をファイバ束20の他端において撮影し光ビームの収束位置を確認する画像を表示するための赤外線撮像管カメラ3と、光ファイバ14に入射する光量が最大となる位置へ光軸調整するためにLD10を内蔵したパッケージ16を保持固定するパッケージ固定機構32をXYθ方向に移動できる光軸調整XYθ移動部31を持つ光軸調整ステージ6と、光軸調整を実施する際にアイソレータモジュール17を位置決め調整するためにアイソレータモジュール17をアイソレータ把持機構39で把持しながら上下及びXY方向に移動できるアイソレータ上下移動部38及びアイソレータXY移動部37を持つアイソレータ調整ステージ7、光ファイバ14を位置決め調整するためにファイバホルダ19と光ファイバ14を保持するファイバホルダ把持機構42、光ファイバ把持機構44で同一中心で把持し各々独立して上下するファイバホルダ上下移動部41、光ファイバ上下移動部43を搭載しXYに移動できる光ファイバファイバホルダXY移動部40とから構成される光ファイバ調整ステージ8及び光ファイバ14の出力を検出するパワーメータ33をベース30上で構成している。
【0021】
また、光軸調整ステージ6の上方にはアイソレータモジュール17、光ファイバ14、ファイバホルダ19、パッケージ16を各々の位置決め調整後に固定を行うために、上下及び前後で移動するYAGレーザ溶接出射光学部上下移動部45、YAGレーザ溶接出射光学部前後移動部46で最適位置にYAGレーザで溶接固定できるYAGレーザ溶接出射光学部2を複数配置し、これらを最適動作で動作させるカメラ撮像検出調整制御部48、パワー検出調整制御部47、全体制御部49で構成している。
【0022】
図4は、図1に示した光ファイバ組み立て装置の全体動作及び本発明による光軸調整方法の工程フロー図である。
先ず、パッケージ16、アイソレータモジュール17、光ファイバ14を組み立て装置へ手作業で供給する(S200)。次に、操作パネル1上の自動起動スイッチをオン(ON)すると(S201)、光軸調整ステージ6、アイソレータ調整ステージ7、光ファイバ調整ステージ5にセットされたそれぞれパッケージ16、アイソレータモジュール17及び光ファイバ14が自動で搬送され、予め設定された位置に初期位置決めされる(S202)。
【0023】
次に、YAGレーザ溶接高さを補正するためアイソレータモジュール17の取付高さを測定し(S203)、パッケージ16とアイソレータモジュール17の溶接面の面合わせを行う(S204)。前記面合わせ完了後、光軸調整ステージ6をθ回転させパッケージ16とアイソレータモジュール17の偏波面合わせを行い(S205)、次に、ファイバ束20による光ビームの画像検出を行い、XYZ方向の補正と補正されたときの座標データの読み取りを行う(S206)。
【0024】
次に、YAGレーザ溶接高さを補正するため光ファイバ14の取付高さを測定し(S207)、前記の画像検出により認識したXYZ座標の位置(光軸上)へ、光ファイバを位置決めする(S208)。次に、光ファイバ14をXYZ方向へ、パッケージ16をXY方向へ調整し、光出力が最大となる位置まで調整を繰り返す(S209)。
【0025】
前記光軸調整完了後、アイソレータモジュール17とパッケージ16をYAGレーザで溶接固定する(S210)。次に、アイソレータモジュール17とファイバホルダ19の溶接面の面合わせを行い(S211)、その後、光ファイバ14をXYZ方向へ調整し、光出力が最大となる位置まで調整を繰り返す(S212)。前記光軸調整完了後、光ファイバ14とファイバホルダ19をYAGレーザで溶接固定する(S213)。次に、再度、アイソレータモジュール17とファイバホルダ19の溶接面の面合わせを行い(S214)、その後、ファイバ14をXY方向へ調整し、光出力が最大となる位置まで調整を繰り返す(S215)。前記光軸調整完了後、ファイバホルダ19とアイソレータモジュール17をYAGレーザで溶接固定する(S216)。上記工程を経て完成した光素子モジュール21は光軸調整ステージ6により取り出し場所まで搬送され(S217)、手作業で完成品を取り外し(S218)、光素子モジュールの一連の組み立て動作を完了する。
【0026】
以下上記光素子モジュールの一連の組み立てにおける光ファイバ光軸調整方法を具体的に説明する。
図5(a)は、アイソレータモジュール17とパッケージ16とを溶接固定する部分を完全に密着させるための面合わせ動作を説明する図である。図5(a)において、アイソレータ調整ステージ7(図示せず)を駆動することによりアイソレータモジュール17の下端がパッケージ16の上端に接触する位置まで下降し、その位置からさらに上記アイソレータ調整ステージ7を駆動することによりアイソレータモジュール17をZ方向に下降させ、アイソレータモジュール17の下端面をパッケージ16の上端面に押し付けることにより、光軸調整ステージ6の角度が微小に変化し、アイソレータモジュール17の下端面とパッケージ16の上端面が完全に平行な状態となり、アイソレータモジュール17とパッケージ16の面合わせ動作を完了する。
【0027】
図5(b)は、パッケージ16とアイソレータモジュール17の偏波面合わせ動作を説明する図である。前記面合わせ動作終了後、図5(b)に示すように、ファイバ束位置決め機構部5(図示せず)を駆動し、光検出器50をアイソレータモジュール17の直上に移動した状態で、パッケージ16に通電することにより、パッケージ16の上端からレーザ光を射出させる。パッケージ16から射出されたレーザ光はアイソレータモジュール17内部を通過した後、光検出器50に入射する。次に光軸調整ステージ6をθ方向に回転させ光検出器50に入射するレーザ出力が最大となる位置で光軸調整ステージ6を停止させる。
【0028】
図5(c)は、ファイバ束20による光ビーム画像検出動作を説明する図である。図5(c)において、ファイバ束位置決め機構部(図示せず)を駆動し、アイソレータモジュール17の直上にファイバ束20を位置決めする。次にファイバ束20の他端を赤外線撮像管カメラ3(図示せず)で撮影しながら、ファイバ束位置決め機構部5(図示せず)をXY方向に駆動し、レーザ光がファイバ束20の中央に入射する位置でファイバ束20を停止する。この位置からファイバ束20をZ方向に下降させながら、前記赤外線撮像管カメラで撮影したレーザ光の映像の面積が最小となる位置で、ファイバ束20の移動を停止する。前記レーザ光の映像の面積は、アイソレータモジュール17から射出されるレーザ光が収束する位置にファイバ束20の端面が位置する時に最小となるため、前記検出面積が最小となる位置を求めることにより、レーザ光が収束する位置データを求めることができる。
【0029】
図6(a)はパッケージ16とアイソレータモジュール17の位置関係を最適なものに調整するための光軸調整動作を説明する図である。図6(a)に示すように、光ファイバ調整ステージ8(図示せず)を駆動し、光ファイバ14及びファイバホルダ19をアイソレータモジュール17の直上に移動する。この際、図5(c)で求めたレーザ光が収束する位置のデータを用いて光ファイバ14の先端が位置するようにする。この状態から、光ファイバ14をXYZ方向に微動させながら、光ファイバ14の他端に接続された光出力測定器33(図示せず)で測定される光出力が最大となる位置を求め、その位置で光ファイバ14を停止する。次に、光軸調整ステージ6をXY方向に微小移動させ、パッケージ16とアイソレータモジュール17の位置関係を変動させることによりレーザ光が光ファイバ14に入射する際の入射角を微調整しながら、光出力測定器33で光出力を測定し、光出力が最大となる位置で、パッケージ16を停止する。
【0030】
次に図6(b)に示すように、YAGレーザ溶接出射光学部位置決め機構(図示せず)を駆動し、3個のYAGレーザ溶接出射光学部2を下降させ、パッケージ16及びアイソレータモジュール17の接合面を3点で溶接固定する。その後アイソレータ把持機構39を開放し、光軸調整ステージ6をθ方向に回転させながらパッケージ16及びアイソレータモジュール17の接合面の多点溶接を行う。溶接完了後、アイソレータ調整ステージ(図示せず)を駆動し、アイソレータ把持機構39を右方向に退避させる。
【0031】
次に図6(c)に示すように、ファイバホルダ19の下端面とアイソレータモジュール17の上端面とを溶接固定する面を密着させるための面合わせ動作を行う。図6(c)において、光ファイバ調整ステージ(図示せず)を駆動することにより、光ファイバ14及びファイバホルダ19をZ方向に下降させ、ファイバホルダ19の下端面をアイソレータモジュール17の上端面に押し付けることにより、光軸調整ステージ6の角度が微小に変化し、ファイバホルダ19の下端面とアイソレータモジュール17の上端面が完全に平行な状態となり、ファイバホルダ19とアイソレータモジュール17の面合わせ動作が完了する。
【0032】
上記面合わせ完了後、図7(a)に示すように、再度光ファイバ調整ステージ(図示せず)をXYZ方向に移動させ、光ファイバ14を光出力測定器33(図示せず)で測定される光出力が最大となる位置に光ファイバ14を位置決めする。
【0033】
次に図7(b)に示すように、YAGレーザ溶接出射光学部位置決め機構45、46(図示せず)を駆動し、3個のYAGレーザ溶接出射光学部2を移動し、光ファイバ14及びファイバホルダ19を溶接固定する。
その後、ファイバホルダ19及びアイソレータモジュール17の面合わせを前記の手順で再度行った後、ファイバホルダ19をXY方向に微動させ、図8(a)に示すように、光出力が最大となる位置にファイバホルダ19を位置決めする。
【0034】
次にファイバホルダ19及びアイソレータモジュール17の溶接固定を行う。
【0035】
図8(b)に示すように、YAGレーザ溶接出射光学部位置決め機構45、46(図示せず)を駆動し、3個所のYAGレーザ溶接出射光学部2を移動し、ファイバホルダ19及びアイソレータモジュール17の接合面を3点で溶接固定する。次にファイバホルダ把持機構42及び光ファイバ把持機構44を開放し、光軸調整ステージ6をθ方向に回転させながら、ファイバホルダ19及びアイソレータモジュール17の接合面の多点溶接を行う。
以上の手順で光素子モジュール21が完成する。
【0036】
図9は、本発明による光素子モジュールの組み立て装置の更に他の実施例における第二レンズ13と光ファイバ14との組み付け位置調整部を示す。本実施例は、図2に示した実施例における遠隔地で光ビームの映像を得る手段であるファイバ束の代わりに、集光されたレーザ光を可視化するための受光板を用いたものである。他の光ファイバ調整ステージ、光軸調整ステージ等にかんしては、図2に示した場合と同じであるので、説明を省く。図11において、90はLD10のと同じ波長を持つ代替光源、91は第二レンズ13により集光されたレーザ光を可視化するための受光板、92は受光板91で可視化されたレーザ光の集光状態を認識するカメラであり、カメラ92で認識したレーザ光の集光状態に応じて、受光板91の位置を移動させるモータ93とモータ93を制御する制御装置94から構成される。
【0037】
代替光源90の発散光は、第二レンズ13を介して受光板91で可視化され、焦点位置において最小スポット径となることから、受光板91面のスポット径をカメラ92で認識し、最小スポット径となる位置(以下、WDと記す)のデータを、モータ93により受光板91をレーザ光に対して前後方向に移動させて検出することにより、第二レンズ13固有の焦点位置ばらつきを事前に把握する。第二レンズ13と光ファイバ14との位置調整においては、第二レンズ13と光ファイバ14との間隔をWDに設定することにより、第二レンズ13固有の焦点位置ばらつきを吸収させられることから、位置調整時間の短縮が可能となる。
【0038】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、LDを含むもパッケージと、収束レンズと、光ファイバから構成される光素子モジュールで組み立てにおいて、収束レンズによるレーザ光の収束位置を光素子モジュールの光軸から離れた位置で光学像として、撮像し、その位置データを利用してその後の正確な光軸あわせを行うため、光ファイバの光軸調整を高精度且つ短時間で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光素子モジュールの組み立て装置の一実施例の斜視図。
【図2】図1の要構成を示す側面図。
【図3】本発明の実施例へ適用する光素子モジュールの構造を説明する図。
【図4】図1の実施例のによる光素子モジュール組み立てを説明するフロー図。
【図5】本発明による光ファイバ光軸調整方法の一実施例の工程を説明する図。
【図6】本発明による光ファイバ光軸調整方法の一実施例の工程を説明する図。
【図7】本発明による光ファイバ光軸調整方法の一実施例の工程を説明する図。
【図8】本発明による光ファイバ光軸調整方法の一実施例の工程を説明する図。
【図9】本発明による光素子モジュールの組み立て装置の更に他の実施例の用部構成を示す図。
【符号の説明】
1……操作パネル,2……YAGレーザ溶接出射光学部,
3……赤外線撮像管カメラ,4……YAGレーザ発振器,
5……ファイバ束位置決め機構部,6……光軸調整ステージ,
7……アイソレータ調整ステージ,8……光ファイバ調整ステージ,
10……レーザーダイオード(LD),11……第一レンズ,
12……アイソレータ,13……第二レンズ,14……光ファイバ,
15……ステム,16……パッケージ,18……レンズホルダ,
19……ファイバホルダ,20……ファイバ束,21……光素子モジュール,
30……ベース,31……光軸調整XYθ移動部,32……パッケージ固定機構,
33……パワーメータ,34……ファイバ束XY移動部,
35……ファイバ束上下移動部,36……ファイバ束把持機構,
37……アイソレータXY移動部,38……アイソレータ上下移動部,
39……アイソレータ把持機構,
40……光ファイバ,ファイバホルダXY移動部
41……第二レンズ上下移動部,42……ファイバホルダ把持機構,
43……光ファイバ上下移動部,44……光ファイバ把持機構,
45……YAGレーザ溶接出射光学部上下移動部,
46……YAGレーザ溶接出射光学部前後移動部,
47……パワー検出調整制御部,48……カメラ撮像検出調整制御部,
49……全体制御部,50……光検出器,90……代替光源,
91……受光板,92……カメラ,93……モータ,94……制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element module assembling apparatus used in the process of assembling an optical communication element module composed of a semiconductor laser (hereinafter abbreviated as LD), a lens, and an optical fiber, and in particular, adjusting the optical axis of the optical fiber. The present invention relates to an optical element module assembling apparatus and an optical axis adjusting method.
[0002]
[Prior art]
In a communication optical element module configured to condense light emitted from an LD with a lens and enter an optical fiber, alignment of components constituting the module is performed in order to obtain good optical coupling, so-called optical axis adjustment is performed. assemble.
[0003]
The optical element module has a configuration using two lenses, a first lens for entering the light emitted from the LD and a second lens for collecting the light emitted from the first lens and entering the optical fiber. is there. The optical element module using two lenses has a feature that the tolerance of the lens axis deviation is loose and the manufacturability is good. In addition, since there is a characteristic that loss due to optical coupling can be reduced, this configuration is frequently used in optical element modules that require high performance even though the number of lenses is two and the number of parts is large.
[0004]
In the production of the optical element module, it is necessary to align the optical axis of the second lens with the position of the optical fiber with high accuracy, that is, optical axis adjustment. As a conventional optical axis adjustment method, a method of performing optical axis adjustment while observing the optical output from the end of the optical fiber using an optical output measuring device and searching for a position where the optical output is maximized is performed. However, the conventional method requires a great amount of adjustment time, and requires a method for adjusting the optical axis at high speed.
[0005]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-297229, a CCD camera is used to measure two light fluxes of an LD, calculate a deviation amount between a position where light should be focused and a position where light is currently focused, and drive an XYZ stage. Although a method of adjusting the optical axis at a position where light should be condensed has been proposed in a very short time, it is difficult to adjust the optical axis of the optical fiber because it has a CCD camera above the optical axis. Since it is an optical axis adjustment device for an optical element module that does not use a lens, it is difficult to apply it to manufacture of an optical element module that uses a second lens.
[0006]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-43456, an infrared imaging tube camera is used to image the position of the laser spot of the optical element module, the optical fiber held by the fiber chuck is moved on the XY stage, and the optical fiber end is moved to the laser spot. In the optical element module for fixing the optical fiber by laser welding or the like, if the infrared imaging tube camera is arranged on the upper part of the optical axis, the entire apparatus becomes large and the laser welding emission optical part becomes larger. It is difficult to arrange and the structure for retracting the infrared image pickup tube camera by a Z stage or the like has a problem that it takes a long time to retract, which hinders the speeding up of the optical axis adjustment.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an optical device module assembling apparatus, particularly a structure of an optical fiber optical axis adjusting unit and an optical axis adjusting method for shortening the optical axis adjusting time in the manufacturing of the optical device module.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in an apparatus for manufacturing an optical element module that is assembled by adjusting an optical axis of an LD, an optical fiber, and a lens, an optical axis adjustment unit of the optical fiber that adjusts the optical axis of the optical fiber and the lens is provided. An imaging means for obtaining an image output of the output beam of the lens in the vicinity of the LD and the optical axis of the lens at a position away from the optical axis while changing the position of the image, and an image obtained by the imaging means A processing device for calculating position data from the positioning means, positioning means for positioning the optical fiber using the position data, and a light output measuring device for measuring the output of the optical fiber when adjusting the positioning means.
[0009]
In a particularly preferred embodiment of the present invention, a fiber bundle that transmits an optical image to the imaging means, a moving mechanism that moves one end of the fiber bundle near the optical axis of the lens and stops at an arbitrary position, and the fiber bundle The optical system and camera which image the optical image image transmitted to the other end of this are provided.
[0010]
Further, in the optical fiber optical axis adjusting method of the present invention, in the optical device module assembling apparatus of the present invention, the LD is set in a light emitting state, the lens is set at a specified position, and the light beam emitted from the lens The laser beam image in the vicinity of the convergence position is focused on the imaging optical system at a position away from the vicinity of the convergence position, and the data at the beam convergence position is measured. The gripping device for the optical fiber to be slid is moved to a predetermined position.
[0011]
According to the apparatus and method of the present invention, the optical axis of a lens and an optical fiber can be adjusted in the assembly manufacturing of an optical element module using a lens by a mechanism capable of measuring the optical axis of the optical element module from a remote position in a space-saving manner. After this, it becomes possible to install a laser welding fixing device for welding the lens portion and the optical fiber portion in the vicinity of the optical fiber, and it is possible to shorten the moving time of the laser welding fixing device and the like, and further optical axis adjustment and optical element Module assembly can be speeded up.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of an optical device module assembly apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a perspective view of an optical device module assembling apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a main configuration of the optical device module assembling apparatus. Before describing an embodiment of the present invention, the structure and optical coupling state of an optical element module assembled by the assembly apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
[0014]
As shown in FIG. 3A, the optical element module is assembled by a
[0015]
The lens holder 18 is connected and fixed at the
[0016]
FIG. 3B shows only the optical system of FIG. 3A extracted, and divergent light emitted from the
[0017]
The optical axis adjustment in the two-lens optical element module includes the following two contents.
[0018]
(1) The laser light emitted from the
(2) When the
The optical axis adjusting unit and method of the optical fiber of the optical device module assembling apparatus of the present invention are intended for the contents of the above (2).
[0019]
The optical device module assembling apparatus shown in FIG. 1 includes an
[0020]
As shown in FIG. 2, the main configuration of the optical device module assembling apparatus is emitted from the
[0021]
Above the optical
[0022]
FIG. 4 is a process flow diagram of the overall operation of the optical fiber assembling apparatus shown in FIG. 1 and the optical axis adjusting method according to the present invention.
First, the
[0023]
Next, the mounting height of the
[0024]
Next, in order to correct the YAG laser welding height, the mounting height of the
[0025]
After completion of the optical axis adjustment, the
[0026]
The optical fiber optical axis adjusting method in a series of assembly of the optical element module will be specifically described below.
FIG. 5A is a diagram for explaining a surface matching operation for completely bringing a part where the
[0027]
FIG. 5B is a diagram for explaining the polarization plane matching operation of the
[0028]
FIG. 5C is a diagram for explaining a light beam image detection operation by the
[0029]
FIG. 6A is a diagram for explaining an optical axis adjustment operation for adjusting the positional relationship between the
[0030]
Next, as shown in FIG. 6B, a YAG laser welding / emission optical unit positioning mechanism (not shown) is driven to lower the three YAG laser welding / emission
[0031]
Next, as shown in FIG. 6C, a surface matching operation is performed to bring a lower surface of the
[0032]
After completion of the surface alignment, as shown in FIG. 7A, the optical fiber adjustment stage (not shown) is moved again in the XYZ directions, and the
[0033]
Next, as shown in FIG. 7B, the YAG laser welding / emission optical
Thereafter, the
[0034]
Next, the
[0035]
As shown in FIG. 8B, the YAG laser welding / emission optical
The optical element module 21 is completed by the above procedure.
[0036]
FIG. 9 shows an assembly position adjusting unit for the
[0037]
The divergent light of the alternative light source 90 is visualized by the light receiving plate 91 via the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the assembly of an optical element module including an LD including a package, a converging lens, and an optical fiber, the convergence position of the laser beam by the converging lens is determined from the optical axis of the optical element module. Since an optical image is taken at a distant position and the subsequent optical axis alignment is performed using the position data, the optical axis adjustment of the optical fiber can be performed with high accuracy and in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an optical device module assembling apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the main configuration of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of an optical element module applied to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating assembly of an optical element module according to the embodiment of FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of an embodiment of an optical fiber optical axis adjustment method according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a process of an embodiment of an optical fiber optical axis adjusting method according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of an embodiment of an optical fiber optical axis adjustment method according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a process of an embodiment of an optical fiber optical axis adjustment method according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a part of still another embodiment of the optical device module assembling apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 …… Operation panel, 2 …… YAG laser welding optical section,
3 ... Infrared tube camera, 4 ... YAG laser oscillator,
5 ... Fiber bundle positioning mechanism, 6 ... Optical axis adjustment stage,
7 …… Isolator adjustment stage, 8 …… Optical fiber adjustment stage,
10 …… Laser diode (LD), 11 …… First lens,
12 ... Isolator, 13 ... Second lens, 14 ... Optical fiber,
15 ... stem, 16 ... package, 18 ... lens holder,
19 ... Fiber holder, 20 ... Fiber bundle, 21 ... Optical element module,
30 …… Base, 31 …… Optical axis adjustment XYθ moving part, 32 …… Package fixing mechanism,
33 …… Power meter, 34 …… Fiber bundle XY moving part,
35 …… Fiber bundle vertical movement part, 36 …… Fiber bundle gripping mechanism,
37 …… Isolator XY moving part, 38 …… Isolator vertical moving part,
39 …… Isolator gripping mechanism,
40 …… Optical fiber, fiber holder
43: Optical fiber vertical movement part, 44: Optical fiber gripping mechanism,
45..YAG laser welding emission optical part vertical movement part,
46 …… YAG laser welding emission optics back and forth moving part,
47 …… Power detection adjustment control unit, 48 …… Camera imaging detection adjustment control unit,
49...
91 …… Light receiving plate, 92 …… Camera, 93 …… Motor, 94 …… Control device
Claims (5)
光ファイバと
第2のレンズ及びアイソレータを含むアイソレータモジュールと
からなる光素子モジュールを光軸調整して組立て製造する装置であって、
上記LDからのレーザ光は上記パッケージに対して並行であり、上記アイソレータモジュールの下端面を上記パッケージの上端面に押し付けることによって面合わせを行い、
上記光ファイバと第2のレンズとの光軸調整を行う光ファイバの光軸調整部が、上記LDと第2のレンズの光軸上の近傍での上記第2のレンズの出力ビームの画像出力をその画像の位置を換えながら、かつ光軸から離れた位置で得る撮像手段と、上記撮像手段で得た画像から位置データを算出する処理装置と、上記位置データを用い上記光ファイバの位置決めをおこなう位置決め手段と、上記位置決め手段出の調整時に上記光ファイバの出力を測定する光出力測定機器とを備えたことを特徴とする光素子モジュールの組み立て装置。 A package including a first lens and a laser diode (hereinafter abbreviated as LD) and an optical fiber;
An isolator module including a second lens and an isolator ;
An optical element module comprising the optical element module comprising :
The laser beam from the LD is parallel to the package, and the surface is aligned by pressing the lower end surface of the isolator module against the upper end surface of the package.
Optical axis adjustment of the optical fiber for optical axis adjustment between the optical fiber and the second lens, the image output of the output beam of the second lens in the vicinity of the optical axis of the LD and the second lens Imaging means that obtains the image at a position away from the optical axis while changing the position of the image, a processing device that calculates position data from the image obtained by the imaging means, and positioning of the optical fiber using the position data. An apparatus for assembling an optical element module, comprising: positioning means for performing and optical output measuring equipment for measuring the output of the optical fiber when adjusting the output of the positioning means.
光ファイバと
第2のレンズ及びアイソレータを含むアイソレータモジュールと
からなる光素子モジュールを光軸調整して組立て製造する方法において、
上記LDからのレーザ光は上記パッケージに対して並行であり、上記アイソレータモジュールの下端面を上記パッケージの上端面に押し付けることによって面合わせを行い、
上記LDを発光状態とし、上記レンズから出射される光ビームの画像の位置を換えながら画像位置からは離れた位置で上記光ビームの画像を観察し、
上記光ビームが収束する状態の時の位置データを検出し、
上記位置データを用いて上記光学レンズと光ファイバの組み立てのための光ファイバ把持装置の位置を制御する工程を含むことを特徴とする光ファイバ光軸調整方法 A package including a first lens and a laser diode (hereinafter abbreviated as LD) and an optical fiber;
An isolator module including a second lens and an isolator ;
In a method of assembling and manufacturing an optical element module comprising :
The laser beam from the LD is parallel to the package, and the surface is aligned by pressing the lower end surface of the isolator module against the upper end surface of the package.
The LD is in a light emitting state, and the image of the light beam is observed at a position away from the image position while changing the position of the image of the light beam emitted from the lens,
Detect position data when the light beam converges,
An optical fiber optical axis adjustment method comprising the step of controlling the position of an optical fiber gripping device for assembling the optical lens and optical fiber using the position data
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