JP2000180658A - 光部品の調心装置 - Google Patents

光部品の調心装置

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JP2000180658A
JP2000180658A JP36127498A JP36127498A JP2000180658A JP 2000180658 A JP2000180658 A JP 2000180658A JP 36127498 A JP36127498 A JP 36127498A JP 36127498 A JP36127498 A JP 36127498A JP 2000180658 A JP2000180658 A JP 2000180658A
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axis
optical
axes
optical component
stage
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JP36127498A
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English (en)
Inventor
Tomomi Moriya
知巳 守屋
Tomokane Hirose
智財 広瀬
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 どのような形態の光部品であっても、高精度
に調心を行うことのできる光部品の調心装置を提供する
こと。 【解決手段】 本発明の光部品の調心装置は、複数本の
光軸を有する光部品7の突き合わせ端面7aを、相手側
光部品8の突き合わせ端面8aと対向させて調心させる
もので、光部品を固定する固定部6dと、直線移動三軸
及び回転移動三軸の計六軸の自由度で固定部6dを移動
させる各軸毎の移動ステージ1〜6とを備え、回転移動
軸のうちの一軸が、固定する光部品7の突き合わせ端面
7aを通り、かつ、突き合わせ端面7aに対して直角な
端面回転軸θZとされ、移動ステージ1〜6の各重心
が、一本の鉛直軸P上に配置されていることを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光部品同士を調心
させる光部品の調心装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光導波路や光ファイバアレイなどの光部
品同士を結合させる際には、導波路と光ファイバアレイ
上の光ファイバのコア部とを調心して、伝送損失が最小
となるようにしている。このような光部品の調心を行う
調心装置としては、特開平8-201650号公報や特開平9-18
9820号公報に記載のものなどが知られている。
【0003】特開平8-201650号公報に記載の調心装置
は、直線移動三軸及び回転移動二軸の計五軸の自由度
で、固定した光部品の調心を行うものである。また、特
開平9-189820号公報に記載の調心装置は、直線移動三軸
及び回転移動一軸の計四軸で、固定した光部品の調心を
行うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8-2016
50号公報に記載の調心装置は、突き合わせ端面を傾斜さ
せた光部品に対する配慮がなされていないものであり、
また、光部品の低コスト化に伴う寸法精度の低下が生じ
ている昨今においては、調心時の自由度も充分であると
は言えないものであった。一方、特開平9-189820号公報
に記載の調心装置は、調心時の自由度が少なく、また、
数μmの精度で調心を行う必要がある装置としては、装
置全体の重量バランスが悪く、調心時に各移動軸に対応
する各ステージに重力によるモーメントが発生し、光部
品の位置がずれてしまう、すなわち、光部品を確実に固
定し得ない場合もあった。
【0005】従って、本発明は、どのような形態の光部
品であっても、高精度に調心を行うことのできる光部品
の調心装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、複数本の光軸を有する光部品の突き合わせ端面を、
相手側光部品の突き合わせ端面と対向させて調心させる
光部品の調心装置において、光部品を固定する固定部
と、直線移動三軸及び回転移動三軸の計六軸の自由度で
固定部を移動させる各軸毎の移動ステージとを備え、回
転移動軸のうちの一軸が、固定する光部品の突き合わせ
端面を通り、かつ、突き合わせ端面に対して直角な端面
回転軸とされ、移動ステージの各重心が、一本の鉛直軸
上に配置されていることを特徴としている。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、固定部が、鉛直軸に対して側方に延設
された腕部の先端に形成されていることを特徴としてい
る。
【0008】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の発明において、固定部が、10-6以下の線膨張係
数を有していることを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の光部品の調心装置の一実
施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0010】本実施形態の調心装置は、図1に示される
ように、もう一方の調心装置と対向された状態で使用さ
れる。ここでは、光部品として、光ファイバアレイ7と
光導波路8とが使用されており、光導波路8の両端にそ
れぞれ光ファイバアレイ7を調心した後に結合させる場
合で説明する。一対の調心装置の間には、光導波路8を
固定する固定装置が配置されている。
【0011】光ファイバアレイ7には、複数本の光ファ
イバ(図示せず)が平行に配列されており、これを、光
導波路8の基板上に形成された導波路と調心させる。光
ファイバアレイ7及び光導波路8の突き合わせ端面7
a,8aは、光ファイバや導波路の端面での反射の影響
を低減させるために、傾斜角度αの傾斜が形成されてい
る。ここでは、α=約8度とされている。
【0012】本実施形態の調心装置は、図1及び図2に
示されるように、Z軸直線移動用の移動ステージ1(以
下、Z軸ステージ1とも言う)、X軸直線移動用の移動
ステージ2(以下、X軸ステージ2とも言う)、θX
回転移動用の移動ステージ3(以下、θX軸ステージ3
とも言う)、Y軸直線移動用の移動ステージ4(以下、
Y軸ステージ4とも言う)、θY軸回転移動用の移動ス
テージ5(以下、θY軸ステージ5とも言う)、及び、
θZ軸回転移動用の移動ステージ6(以下、θZ軸ステー
ジ6とも言う)が下方から上方に積層された構造とされ
ている。
【0013】ここで、X軸は、光ファイバアレイ7の光
ファイバ配列方向とされている。Y軸は、X軸に対して
直角で、かつ、光ファイバアレイ7の突き合わせ端面7
aに平行とされている。Z軸は、X軸に対して直角で、
かつ、光ファイバアレイ7内の光ファイバの延設方向に
対して平行とされている。
【0014】θX軸は、X軸方向に延在されている。θY
軸は、Y軸方向に延在され、光ファイバアレイ7の突き
合わせ端面7aの中央を通り、かつ、突き合わせ端面7
aを含む平面上に配置されている。θZ軸は、端面回転
軸であり、突き合わせ端面7aの中心を通り、かつ、突
き合わせ端面7aに対して直角な位置に配置されてい
る。
【0015】Z軸ステージ1は、下側部1aと上側部1
bとからなり、上側部1bは、下側部1aに対してZ軸
方向に直線状にスライド可能とされている。下側部1a
に対する上側部1bのスライドは、図示されないモータ
によってサブミクロンオーダーの分解能で行われる。
【0016】X軸ステージ2も、上述したZ軸ステージ
1と同様の構成を有しており、上側部2bは、下側部2
aに対してX軸方向に直線状にスライド可能とされてお
り、そのスライドは、図示されないモータによってサブ
ミクロンオーダーの分解能で行われる。なお、Z軸ステ
ージ1の上側部1bとX軸ステージ2の下側部2aとは
一体的に結合されている。
【0017】θX軸ステージ3は、下側部3aと上側部
3bとからなり、下側部3aの上面が凹状曲面として形
成され、上側部3bの下面が上述した凹状曲面に対応し
た凸状曲面として形成されている。このため、上側部3
bは、下側部3aに対してθ X軸を中心として円弧状に
スライド可能とされている。下側部3aに対する上側部
3bのスライドは、図示されないモータによって、(突
き合わせ端面7aでの移動量に関して)サブミクロンオ
ーダーの分解能で行われる。なお、X軸ステージ2の上
側部2bとθX軸ステージ3の下側部3aとは一体的に
結合されている。
【0018】Y軸ステージ4は、下側部4aと上側部4
bとからなり、上側部4bは、下側部1aに対してY軸
方向に直線状にスライド可能とされている。下側部4a
に対する上側部4bのスライドは、図示されないモータ
によってサブミクロンオーダーの分解能で行われる。な
お、θX軸ステージ3の上側部3bとY軸ステージ4の
下側部4aとは一体的に結合されている。
【0019】θY軸ステージ5は、湾曲したレール部5
aとこのレール部5a上をスライドするスライド部5b
とからなる。スライド部5bは、レール部5aに対して
θY軸を中心として円弧状にスライド可能とされてい
る。レール部5aに対するスライド部5bのスライド
は、図示されないモータによって、(突き合わせ端面7
aでの移動量に関して)サブミクロンオーダーの分解能
で行われる。なお、Y軸ステージ4の上側部4bの上面
にレール部5aが一体的に形成されている。
【0020】θZ軸ステージ6も、上述したθX軸ステー
ジ3と同様の構成を有しており、上面が凹状曲面として
形成された下側部6aと、下面が凸状曲面として形成さ
れた上側部6bとからなる。上側部6bは、下側部6a
に対してθZ軸を中心として円弧状にスライド可能とさ
れている。下側部6aに対する上側部6bのスライド
は、図示されないモータによって他の移動ステージ1〜
5と同様に高精度に行われる。なお、θY軸ステージ5
のスライド部5bとθZ軸ステージ6の下側部6aとは
一体的に結合されている。
【0021】θZ軸ステージ6の上側部6bからは、腕
部6cが側方に向けて延設されている。上側部6bに対
して、腕部6cは上述した傾斜角度αの角度を有して延
設されている。また、腕部6cの先端には、光ファイバ
アレイ7を固定する固定部6dが形成されている。ここ
では、光ファイバアレイ7の固定方法については詳しく
述べないが、通常行われる固定方法によって光ファイバ
アレイ7が固定部6dに固定される。腕部6cが傾斜角
度αの角度で延設されているので、光ファイバアレイ7
は、突き合わせ端面7aに対して直角なθZ軸を中心に
回転可能となる。
【0022】また、固定部6dは、10-6以下の線膨張係
数を有する素材で形成されている。このような素材とし
ては、日本鋳造株式会社製superLexシリーズ5などがあ
る。なお、ここに言う固定部6dとは、固定する光ファ
イバアレイ7と接触する全ての部分を言う。また、上述
した移動ステージ1〜6の各重心は、一本の鉛直軸P上
に位置されている(図1中左方の調心装置を参照)。
【0023】なお、光ファイバアレイ7を調心させる相
手となる光導波路8が、固定台9上に固定されている。
θY軸ステージ5の回転半径は約150mmとされている。ま
た、上述した腕部6cは、鉛直軸Pに対して側方に延設
されている。このため、光ファイバアレイ7の下方に
は、固定台9などの機構を配置するスペースが確保でき
る。また、移動ステージ1〜6の各重心が鉛直軸P上に
位置されているので、このように腕部6cを側方に延設
させても、調心時に非常に安定した状態で作業を行え
る。
【0024】上述した調心装置は、突き合わせ端面7a
が約8度(傾斜角度α)で傾斜されている光ファイバア
レイ7を取り扱うことを前提としており、このため、θ
X軸ステージ3の上側部3bから上方が予め約8度傾け
られた状態とされ、かつ、腕部6cがθZ軸ステージ6
の上側部6bから約8度傾けた状態で延設されている。
【0025】次に、上述した調心装置の使用方法を簡単
に説明する。
【0026】まず、一対の光ファイバアレイ7を各調心
装置の固定部6dにそれぞれ固定し、光導波路8を固定
台9に固定する。次いで、一方の光ファイバアレイ7に
取り付けられている光ファイバ(図示せず)から光を伝
送させ、他方の光ファイバアレイ7に取り付けられてい
る光ファイバ(図示せず)を通して光を検出する。
【0027】伝送される光をパワーモニターなどでモニ
ターしながら調心作業を行い、最も伝送特性が良好なと
ころで調心がなされたとされる。実際には、パワーモニ
ターなどによるモニター結果を演算処理して、上述した
各移動ステージ1〜6の各軸についての直線移動量又は
回転移動量を算出し、各モータを駆動させて各移動ステ
ージ1〜6を移動させて調心が行われる。
【0028】調心が終了したら、各光ファイバアレイ7
及び光導波路8の突き合わせ端面7a,8aに対して紫
外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射させることで硬化
結合させる。このとき、紫外線が照射される部分は、最
大約10℃程度の温度上昇を伴う。一般的なステンレス(S
US)は、線膨張係数(熱膨張係数とも言う)が1.8×10 -5
(/℃)であることを考慮すると、この温度上昇によっ
てX方向(膨張による伝送特性への影響が最も顕著であ
る方向)に約1μm程度の熱膨張によるズレが発生する。
光部品はサブミクロンオーダーで調心を行うため、この
膨張によるズレは無視できない。本実施形態の調心装置
は、紫外線が照射される固定部6dの線膨張係数が10-6
以下とされているため、調心作業に影響をほとんど与え
ない。
【0029】また、このような装置を用いて調心を行う
場合、傾斜された突き合わせ端面7aに対して垂直な軸
であるθZを中心に突き合わせ端面7aを回転させるこ
とができる。このため、相手側の光導波路8の突き合わ
せ端面8aとの干渉を防止しつつ、配列された複数本の
光ファイバ(導波路)の全てを正確に調心させることが
できる。
【0030】さらに、このような装置を用いて調心作業
を行う場合、光ファイバアレイ7を外力によって取り付
ける際などに最大約1kgの荷重が固定部6dに加えられ
るが、このような荷重が加えられても、本実施形態の調
心装置は、各移動ステージ1〜6の重心が鉛直軸P上に
配置されており、非常に安定しているため、移動ステー
ジ1〜6のズレは確認できなかった。また、調心後、そ
のまま放置しても経時的なズレは発生しなかった。
【0031】上述した調心装置においては、調心時に各
移動ステージ1〜6が移動されると各移動ステージ1〜
6の重心位置も移動するので、厳密に言えば、重心が僅
かに鉛直軸P上からずれる場合はある。しかし、調心時
の各移動ステージ1〜6の移動は上述したようにサブミ
クロンオーダーで行われ、その移動量は数μmであり、
装置全体の大きさからみれば非常に僅かなものである。
このため、各移動ステージ1〜6が移動されても、各重
心は実質的に鉛直軸P上にあると言える。
【0032】なお、本発明の調心装置は、上述した実施
形態のものに限定されることはない。例えば、上述した
実施形態においては、突き合わせ端面7aが約8度(傾
斜角度α)で傾斜されている光ファイバアレイ7を取り
扱うことを前提としており、このため、θX軸ステージ
3の上側部3bから上方が予め約8度傾けられた状態と
され、かつ、腕部6cがθZ軸ステージ6の上側部6b
から約8度傾けた状態で延設されていた。例えば、突き
合わせ端面7aの傾斜角度αが7.8度とされている光フ
ァイバアレイ7を取り扱う場合は、θX軸ステージ3の
上側部3bから上方を予め7.8度傾けた状態とし、か
つ、腕部6cをθZ軸ステージ6の上側部6bから7.8度
傾けた状態で延設すれば良い。
【0033】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、直線移
動三軸及び回転移動三軸の計六軸の自由度を有してお
り、かつ、回転移動軸のうちの一軸が、端面回転軸とさ
れているため、突き合わせ端面をその平面内で回転させ
ることができ、突き合わせ端面が傾斜して形成されてい
るような光部品であっても、確実に高精度の調心を行う
ことができる。また、各移動ステージの重心が一本の鉛
直軸上に配置されているので、装置全体が非常に安定し
ており、調心時に光部品を確実に保持しておくことがで
き、より高精度の調心を行うことができる。
【0034】請求項2に記載の発明によれば、固定部
が、鉛直軸に対して側方に延設された腕部の先端に形成
されているので、固定部の下方にスペースを形成させる
ことができ、調心を行う相手側の光部品を確実に固定す
る機構を配置することができ、より高精度な調心を行う
ことができる。
【0035】請求項3に記載の発明によれば、光部品同
士の結合時に、光部品を固定する固定部の熱膨張による
調心ズレを抑止することができ、より高精度な調心を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光部品の調心装置の一実施形態を示す
側面図である。
【図2】本発明の光部品の調心装置の一実施形態を示す
斜視図である。
【符号の説明】
1…Z軸ステージ(移動ステージ)、2…X軸ステージ
(移動ステージ)、3…θX軸ステージ(移動ステー
ジ)、4…Y軸ステージ(移動ステージ)、5…θY
ステージ(移動ステージ)、6…θZ軸ステージ(移動
ステージ)、6c…腕部、6d…固定部、7…光ファイ
バアレイ(光部品)、8…光導波路(光部品)、7a,
8a…突き合わせ端面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 AA01 BA03 BA12 DA03 DA04 DA05 DA06 DA22 2H043 AA03 AA11 AA25 AB05 AB06 AD03 AD13 AD24

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の光軸を有する光部品の突き合わ
    せ端面を、相手側光部品の突き合わせ端面と対向させて
    調心させる光部品の調心装置において、 前記光部品を固定する固定部と、直線移動三軸及び回転
    移動三軸の計六軸の自由度で前記固定部を移動させる各
    軸毎の移動ステージとを備え、 前記回転移動軸のうちの一軸が、固定する前記光部品の
    前記突き合わせ端面を通り、かつ、前記突き合わせ端面
    に対して直角な端面回転軸とされ、 前記移動ステージの各重心が、一本の鉛直軸上に配置さ
    れていることを特徴とする光部品の調心装置。
  2. 【請求項2】 前記固定部が、前記鉛直軸に対して側方
    に延設された腕部の先端に形成されている、請求項1に
    記載の光部品の調心装置。
  3. 【請求項3】 前記固定部が、10-6以下の線膨張係数を
    有している、請求項1又は2に記載の光部品の調心装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005338862A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh 基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた装置、該装置を位置調整するための方法および該装置を備えた光学システム
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