JP2002139643A - 光結合モジュール及びその光軸修正方法 - Google Patents
光結合モジュール及びその光軸修正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光軸調整が容易な光結合モジュールとその光
軸調整方法を課題とする。 【解決手段】 光結合素子と入力光の光路を変更するプ
リズムとを備え、入力側に1以上の入力コリメータと出
力側に出力コリメータとを備えた光結合モジュールであ
って、上記コリメータの光軸が、光軸調整手段により調
整可能である。また、コリメータをモジュールに組み立
てた後、光学部品間の光損失をモニタしながら、一方の
光学部品の接合部周囲の任意の複数箇所に対して外力を
順次に加えることにより、光損失の低減が最大となるヒ
ット箇所を探しだし、その反対側の接合部の箇所にレー
ザを照射することによって光軸ずれを修正する。
軸調整方法を課題とする。 【解決手段】 光結合素子と入力光の光路を変更するプ
リズムとを備え、入力側に1以上の入力コリメータと出
力側に出力コリメータとを備えた光結合モジュールであ
って、上記コリメータの光軸が、光軸調整手段により調
整可能である。また、コリメータをモジュールに組み立
てた後、光学部品間の光損失をモニタしながら、一方の
光学部品の接合部周囲の任意の複数箇所に対して外力を
順次に加えることにより、光損失の低減が最大となるヒ
ット箇所を探しだし、その反対側の接合部の箇所にレー
ザを照射することによって光軸ずれを修正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、入力側と出力側
の少なくとも２つのコリメータを筒状体に固定したコリ
メータ間の光軸を調整できる光結合モジュールおよびそ
の光軸調整に関する。
の少なくとも２つのコリメータを筒状体に固定したコリ
メータ間の光軸を調整できる光結合モジュールおよびそ
の光軸調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】少なくとも２つのコリメータと、その光
軸を合わせた状態で固定される筒状体１１２とを具えた
光結合モジュールとして、例えば図７に示すような構造
の光結合モジュール１００があり、このモジュールの断
面を概略的に示してある。このモジュール１００は、２
つの光入力側のコリメータ１０２および１０４からモジ
ュール１００内に入力される光をそれぞれ、プリズム１
０６および光結合器１０８を介して、光出力側のコリメ
ータ１１０に結合させるものである。
軸を合わせた状態で固定される筒状体１１２とを具えた
光結合モジュールとして、例えば図７に示すような構造
の光結合モジュール１００があり、このモジュールの断
面を概略的に示してある。このモジュール１００は、２
つの光入力側のコリメータ１０２および１０４からモジ
ュール１００内に入力される光をそれぞれ、プリズム１
０６および光結合器１０８を介して、光出力側のコリメ
ータ１１０に結合させるものである。
【０００３】このようなモジュール１００の製造に際し
ては、光入力側のコリメータ１０２および１０４と光出
力側のコリメータ１１０との光損失が最小限になるよう
に光軸を合わせる（調芯とも称する。）必要がある。一
方側のコリメータを筒状体１１２に固定した後、もう一
方側のコリメータを、光損失が最小限となる最適調芯位
置に調整する。
ては、光入力側のコリメータ１０２および１０４と光出
力側のコリメータ１１０との光損失が最小限になるよう
に光軸を合わせる（調芯とも称する。）必要がある。一
方側のコリメータを筒状体１１２に固定した後、もう一
方側のコリメータを、光損失が最小限となる最適調芯位
置に調整する。
【０００４】この後、コリメータ１０２、１０４または
１１０と筒状体１１２との接合部をレーザ溶接、例えば
ＹＡＧレーザを用いて溶接固定する。コリメータ１０
２、１０４および１１０は、それぞれ、筒状体１１２に
形成された円筒空洞１１８、１２０および１２２内に挿
入して固定する。コリメータ１０２、１０４および１１
０の外壁と円筒状空洞１１８、１２０および１２２の周
縁とが円形に線接触して、接合部を構成している。よっ
て接合部は円形であり、この円の円周上にレーザを１２
〜１５箇所、互いに等間隔となるように照射する。
１１０と筒状体１１２との接合部をレーザ溶接、例えば
ＹＡＧレーザを用いて溶接固定する。コリメータ１０
２、１０４および１１０は、それぞれ、筒状体１１２に
形成された円筒空洞１１８、１２０および１２２内に挿
入して固定する。コリメータ１０２、１０４および１１
０の外壁と円筒状空洞１１８、１２０および１２２の周
縁とが円形に線接触して、接合部を構成している。よっ
て接合部は円形であり、この円の円周上にレーザを１２
〜１５箇所、互いに等間隔となるように照射する。
【０００５】この照射は、例えば、まず円周上の３点の
互いに等間隔な位置に同時に行われ、その後円周上で位
置をずらしてさらに３点同時に照射を行う。その後は、
位置をずらしながらさらに２回あるいは３回、３点での
照射を行うことにより、最終的に接合部の円周の１２〜
１５箇所で溶接固定することができる。これにより、コ
リメータが筒状体に固定される。
互いに等間隔な位置に同時に行われ、その後円周上で位
置をずらしてさらに３点同時に照射を行う。その後は、
位置をずらしながらさらに２回あるいは３回、３点での
照射を行うことにより、最終的に接合部の円周の１２〜
１５箇所で溶接固定することができる。これにより、コ
リメータが筒状体に固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなレーザによる溶接固定では、レーザの照射位置
のずれやレーザパワーのばらつき、溶接部分の状態の違
い等によって、レーザの照射部分に生じる収縮が照射位
置によって異なる。このため、コリメータ１０２、１０
４および１１０の角度が接合時に調整した最適調芯位置
よりもずれてしまうことが多い。よって、筒状体１１２
に固定した後の光入力側のコリメータ１０２および１０
４と光出力側のコリメータ１１０との間では、光軸がず
れて光損失が増加してしまうという問題があった。
たようなレーザによる溶接固定では、レーザの照射位置
のずれやレーザパワーのばらつき、溶接部分の状態の違
い等によって、レーザの照射部分に生じる収縮が照射位
置によって異なる。このため、コリメータ１０２、１０
４および１１０の角度が接合時に調整した最適調芯位置
よりもずれてしまうことが多い。よって、筒状体１１２
に固定した後の光入力側のコリメータ１０２および１０
４と光出力側のコリメータ１１０との間では、光軸がず
れて光損失が増加してしまうという問題があった。
【０００７】このため、光軸合わせを行った少なくとも
２つの光学部品の筒状体への溶接固定時に発生する光軸
ずれが生じない光結合モジュール、及び光軸を修正する
方法の出現が望まれていた。
２つの光学部品の筒状体への溶接固定時に発生する光軸
ずれが生じない光結合モジュール、及び光軸を修正する
方法の出現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明の第１の態様は、下
記の構造を備えたことを特徴とする光結合モジュールで
ある。 （ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子（３
４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）とを収
容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１６）
を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単数の
出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞を備
えた筒状体（１２）と、（ｂ）前記第２の円筒空洞（２
６）に収容されて固定される、出力コリメータ（１８）
と、（ｃ）前記第１の円筒空洞（２６）に収容されて固
定される、1以上の入力コリメータ（１４、１６）であ
って、前記出力コリメータに対する光軸が、光軸調整手
段により調整可能である入力コリメータ（１４、１
６）。
記の構造を備えたことを特徴とする光結合モジュールで
ある。 （ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子（３
４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）とを収
容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１６）
を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単数の
出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞を備
えた筒状体（１２）と、（ｂ）前記第２の円筒空洞（２
６）に収容されて固定される、出力コリメータ（１８）
と、（ｃ）前記第１の円筒空洞（２６）に収容されて固
定される、1以上の入力コリメータ（１４、１６）であ
って、前記出力コリメータに対する光軸が、光軸調整手
段により調整可能である入力コリメータ（１４、１
６）。
【０００９】発明の第２の態様は、前記入力コリメータ
の光軸調整手段は、（ａ）前記筒状体の端面に溶接され
る端面と反対側の端面が球面を形成するリング（３８）
と、（ｂ）前記シリンダの中間に設けられた先端（４
０）が平面であるフランジ（４２）であって、前記リン
グの球面（３８ａ）に線接触させた後、更に、前記リン
グに溶接されるフランジと、から構成されることを特徴
とする光結合モジュールである。
の光軸調整手段は、（ａ）前記筒状体の端面に溶接され
る端面と反対側の端面が球面を形成するリング（３８）
と、（ｂ）前記シリンダの中間に設けられた先端（４
０）が平面であるフランジ（４２）であって、前記リン
グの球面（３８ａ）に線接触させた後、更に、前記リン
グに溶接されるフランジと、から構成されることを特徴
とする光結合モジュールである。
【００１０】発明の第３の態様は、前記溶接はレーザ溶
接であることを特徴とする光結合モジュールである。
接であることを特徴とする光結合モジュールである。
【００１１】発明の第４の態様は、前記レーザ溶接は、
ＹＡＧレーザ溶接又はエキシマレーザ溶接であることを
特徴とする光結合モジュールである。
ＹＡＧレーザ溶接又はエキシマレーザ溶接であることを
特徴とする光結合モジュールである。
【００１２】発明の第５の態様は、光の入力強度と出力
強度とを測定して、両者の減衰が最小になるように、前
記溶接されたことを特徴とする光結合モジュールであ
る。
強度とを測定して、両者の減衰が最小になるように、前
記溶接されたことを特徴とする光結合モジュールであ
る。
【００１３】発明の第６の態様は、前記溶接後、再度入
力強度と出力強度とを測定して、両者の減衰が最小にな
るように、溶接されたことを特徴とする光結合モジュー
ルである。
力強度と出力強度とを測定して、両者の減衰が最小にな
るように、溶接されたことを特徴とする光結合モジュー
ルである。
【００１４】発明の第７の態様は、下記の工程を備えた
ことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整方法であ
る。（ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子
（３４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）と
を収容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１
６）を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単
数の出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞
を備えた筒状体（１２）を用意し、（ｂ）前記第２の円
筒空洞（２６）にシリンダ内に，出力コリメータ（１
８）を装入して、前記筒状体と溶接して固定し、（ｃ）
次いで、前記第１の円筒空洞（２６）に、入力コリメー
タ（１４、１６）を装入し、前記入力コリメータと前記
出力コリメータの光軸を、両者間の光の減衰量を測定し
て、その減衰量が最小となるように調整して固定する方
法である。
ことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整方法であ
る。（ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子
（３４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）と
を収容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１
６）を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単
数の出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞
を備えた筒状体（１２）を用意し、（ｂ）前記第２の円
筒空洞（２６）にシリンダ内に，出力コリメータ（１
８）を装入して、前記筒状体と溶接して固定し、（ｃ）
次いで、前記第１の円筒空洞（２６）に、入力コリメー
タ（１４、１６）を装入し、前記入力コリメータと前記
出力コリメータの光軸を、両者間の光の減衰量を測定し
て、その減衰量が最小となるように調整して固定する方
法である。
【００１５】発明の第８の態様は、前記調整して固定す
る方法は、（ａ）前記筒状体（１２）の端面に、端面
（３８b）と反対側の端面が球面（３８a）を形成するリ
ング（３８）を点溶接し、（ｂ）次いで、前記シリンダ
の中間に設けられたフランジ（４２）の先端（４０）
を、前記リングの球面（３８ａ）に接触させ、前記フラ
ンジ（４２）に対するリング（３８）の角度の調整して
点溶接する、ことを特徴とする光結合モジュールの光軸
調整方法である。
る方法は、（ａ）前記筒状体（１２）の端面に、端面
（３８b）と反対側の端面が球面（３８a）を形成するリ
ング（３８）を点溶接し、（ｂ）次いで、前記シリンダ
の中間に設けられたフランジ（４２）の先端（４０）
を、前記リングの球面（３８ａ）に接触させ、前記フラ
ンジ（４２）に対するリング（３８）の角度の調整して
点溶接する、ことを特徴とする光結合モジュールの光軸
調整方法である。
【００１６】発明の第９の態様は、前記固定は、複数回
行なうことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整方
法である。
行なうことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整方
法である。
【００１７】発明の第１０の態様は、前記固定のうち第
２回以降の固定は、（ａ）光入力側および光出力側の前
記コリメータ間の光損失をモニタしながら、一方のコリ
メータの接合部周囲の任意の複数箇所に対して外力を順
次に加えることにより、光損失の低減が最大になるヒッ
ト箇所を探し出し、（ｂ）次いで、前記ヒット箇所のコ
リメータを挟んで１８０度反対側の箇所（８０）に点溶
接する、ことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整
方法である。
２回以降の固定は、（ａ）光入力側および光出力側の前
記コリメータ間の光損失をモニタしながら、一方のコリ
メータの接合部周囲の任意の複数箇所に対して外力を順
次に加えることにより、光損失の低減が最大になるヒッ
ト箇所を探し出し、（ｂ）次いで、前記ヒット箇所のコ
リメータを挟んで１８０度反対側の箇所（８０）に点溶
接する、ことを特徴とする光結合モジュールの光軸調整
方法である。
【００１８】発明の第１１の態様は、前記点溶接は、レ
ーザ溶接で行うことを特徴とする光結合モジュールの光
軸調整方法である。
ーザ溶接で行うことを特徴とする光結合モジュールの光
軸調整方法である。
【００１９】発明の第１２の態様は、前記レーザ溶接
は、ＹＡＧレーザ又はエキシマレーザであることを特徴
とする光結合モジュールの光軸調整方法である。
は、ＹＡＧレーザ又はエキシマレーザであることを特徴
とする光結合モジュールの光軸調整方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。また、図において、図を分
かり易くするために断面を示すハッチング（斜線）は一
部分を除き省略してある。この実施の形態では、光入力
側のコリメータおよび光出力側のコリメータを備えた光
結合モジュールの例と、その光軸修正方法につき、より
詳しく説明する。図１はこの実施形態の光結合モジュー
ルの概略的な構成の断面図である。
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。また、図において、図を分
かり易くするために断面を示すハッチング（斜線）は一
部分を除き省略してある。この実施の形態では、光入力
側のコリメータおよび光出力側のコリメータを備えた光
結合モジュールの例と、その光軸修正方法につき、より
詳しく説明する。図１はこの実施形態の光結合モジュー
ルの概略的な構成の断面図である。
【００２１】以下において、入力側のコリメータが２セ
ットの場合を述べるが、２セットに限定されず、３セッ
ト或いは４セットでも、筒状体内にコリメータ数に対応
する個数のプリズムを収容できれば、実施できることは
言うまでもない。
ットの場合を述べるが、２セットに限定されず、３セッ
ト或いは４セットでも、筒状体内にコリメータ数に対応
する個数のプリズムを収容できれば、実施できることは
言うまでもない。
【００２２】光結合モジュール１０は、中間の円筒空洞
に光結合素子３４と出力コリメータ１８の光軸から変位
した入力コリメータ１６の入力光の光軸を変更するプリ
ズム３２を収容している筒状体１２と、この筒状体１２
に固定された入力コリメータ１４、１６および出力コリ
メータ１８とを備えている。光結合素子は、例えば偏光
分離素子等である。また、プリズムは、異方性結晶のプ
リズムである。入力コリメータ１４には第１入力ファイ
バ２０が連結しており、出力コリメータ１６には第２入
力ファイバ２２が連結しており、出力コリメータ１８に
は出力ファイバ２４が連結されている。
に光結合素子３４と出力コリメータ１８の光軸から変位
した入力コリメータ１６の入力光の光軸を変更するプリ
ズム３２を収容している筒状体１２と、この筒状体１２
に固定された入力コリメータ１４、１６および出力コリ
メータ１８とを備えている。光結合素子は、例えば偏光
分離素子等である。また、プリズムは、異方性結晶のプ
リズムである。入力コリメータ１４には第１入力ファイ
バ２０が連結しており、出力コリメータ１６には第２入
力ファイバ２２が連結しており、出力コリメータ１８に
は出力ファイバ２４が連結されている。
【００２３】筒状体１２の入力側１２ａに形成された第
１円筒空洞２６には、入力側の第１入力ファイバ２０お
よび第２入力ファイバ２２からそれぞれ筒状体１２内に
入力する光を、このプリズム３２および光結合素子３４
を用いて合成した後、合成した光を出力ファイバ２４に
結合させる作用が行われる。
１円筒空洞２６には、入力側の第１入力ファイバ２０お
よび第２入力ファイバ２２からそれぞれ筒状体１２内に
入力する光を、このプリズム３２および光結合素子３４
を用いて合成した後、合成した光を出力ファイバ２４に
結合させる作用が行われる。
【００２４】この光モジュール１０の組立ては、まず、
筒状体１２の出力側１２ｂの円筒空洞３０に出力コリメ
ータ１８を挿入した後、レーザ溶接、例えばＹＡＧ溶接
により固定する。次に、筒状体１２の入力側１２ａに形
成された第１および第２円筒空洞２６および２８に、入
力コリメータ１４および出力コリメータ１６を、出力コ
リメータ１８に光軸を合わせながら、それぞれ挿入した
後固定する。
筒状体１２の出力側１２ｂの円筒空洞３０に出力コリメ
ータ１８を挿入した後、レーザ溶接、例えばＹＡＧ溶接
により固定する。次に、筒状体１２の入力側１２ａに形
成された第１および第２円筒空洞２６および２８に、入
力コリメータ１４および出力コリメータ１６を、出力コ
リメータ１８に光軸を合わせながら、それぞれ挿入した
後固定する。
【００２５】この実施の形態では、筒状体１２の入力側
１２ａの第１円筒空洞２６と入力コリメータ１４との接
合部は、以下に説明するような構造である。なお、第２
円筒空洞２８と出力コリメータ１６との接合部も同様の
構造である。図２は、コリメータと筒状体との接続部の
構造の拡大図であり、また、図３は、接続部の接続前の
状態を示した図である。
１２ａの第１円筒空洞２６と入力コリメータ１４との接
合部は、以下に説明するような構造である。なお、第２
円筒空洞２８と出力コリメータ１６との接合部も同様の
構造である。図２は、コリメータと筒状体との接続部の
構造の拡大図であり、また、図３は、接続部の接続前の
状態を示した図である。
【００２６】図２に示すように、コリメータ１４は、シ
リンダ４４と、その先端に設けられたコリメータレンズ
４８と、他端に接続された光ファイバ２０とから構成さ
れる。そして、第１円筒空洞２６の端面２６ａに、リン
グ３８の下面３８ｂを溶接させる。このリング３８の反
対側の面３８ａは所定の半径を有する球面を形成する。
リンダ４４と、その先端に設けられたコリメータレンズ
４８と、他端に接続された光ファイバ２０とから構成さ
れる。そして、第１円筒空洞２６の端面２６ａに、リン
グ３８の下面３８ｂを溶接させる。このリング３８の反
対側の面３８ａは所定の半径を有する球面を形成する。
【００２７】他方、入力コリメータ１４のシリンダ４４
の中間には、先端４０が平面であるフランジ４２が設け
られ、前記リングの球面３８ａと線接触する。そして、
リング３８の球面３８ａと入力コリメータ１４のフラン
ジ４２の先端４０とは、レーザ溶接により固定される。
また、出力コリメータ１６も入力コリメータ１４と同様
に筒状体１２の円筒空洞２８の端部にリング３８を介し
て溶接されて固定されている。
の中間には、先端４０が平面であるフランジ４２が設け
られ、前記リングの球面３８ａと線接触する。そして、
リング３８の球面３８ａと入力コリメータ１４のフラン
ジ４２の先端４０とは、レーザ溶接により固定される。
また、出力コリメータ１６も入力コリメータ１４と同様
に筒状体１２の円筒空洞２８の端部にリング３８を介し
て溶接されて固定されている。
【００２８】次に、コリメータの筒状体への接続は、次
のようにして行う。図３に示す構成例では、入力コリメ
ータ１４は、円筒状シリンダ４４と、このシリンダ４４
内に具えられた空洞部４６と、空洞部４６に接続された
第１入力ファイバ２０と、第１入力ファイバ２０の反対
側に固定されたレンズ４８とを具えている。更に、シリ
ンダの中間にフランジ４２を備える。
のようにして行う。図３に示す構成例では、入力コリメ
ータ１４は、円筒状シリンダ４４と、このシリンダ４４
内に具えられた空洞部４６と、空洞部４６に接続された
第１入力ファイバ２０と、第１入力ファイバ２０の反対
側に固定されたレンズ４８とを具えている。更に、シリ
ンダの中間にフランジ４２を備える。
【００２９】リング３８の球面３８ａは上記フランジ４
２の平面状である先端４０と当接し、球面と線接触する
ので、コリメータのｘ軸（光軸）方向の向きを容易に調
整できる。このため、上記コリメータ間の光軸を合わせ
た状態で、これらのコリメータをそれぞれ筒状体に接合
させた後に、この接合部を溶接して光結合モジュールの
光学部品間の光軸ずれを修正する。具体的には、溶接後
に、コリメータ間の光損失をモニタしながら、レーザ溶
接を行うことが望ましい。
２の平面状である先端４０と当接し、球面と線接触する
ので、コリメータのｘ軸（光軸）方向の向きを容易に調
整できる。このため、上記コリメータ間の光軸を合わせ
た状態で、これらのコリメータをそれぞれ筒状体に接合
させた後に、この接合部を溶接して光結合モジュールの
光学部品間の光軸ずれを修正する。具体的には、溶接後
に、コリメータ間の光損失をモニタしながら、レーザ溶
接を行うことが望ましい。
【００３０】上記において、入力コリメータ１４の筒状
体１２への接続は、まず、入力コリメータ１４を保持し
ている図示しない治具を用いて、入力コリメータ１４
を、レンズ４８側が、第１円筒空洞２６の端部２６ａに
対向するように調節する。その後、第１円筒状空洞部の
端部２６ａを含む面におけるｘ軸およびｙ軸方向の筒状
体１２の位置、ｘ軸方向の筒状体１２の角度およびｙ軸
方向の筒状体１２の角度を、それぞれ筒状体１２を保持
している図示しない治具を用いて、出力コリメータ１８
に入力する光の損失が最小となるように調整する。すな
わち、入力コリメータ１４と、出力コリメータ１８との
光軸合わせを行う。
体１２への接続は、まず、入力コリメータ１４を保持し
ている図示しない治具を用いて、入力コリメータ１４
を、レンズ４８側が、第１円筒空洞２６の端部２６ａに
対向するように調節する。その後、第１円筒状空洞部の
端部２６ａを含む面におけるｘ軸およびｙ軸方向の筒状
体１２の位置、ｘ軸方向の筒状体１２の角度およびｙ軸
方向の筒状体１２の角度を、それぞれ筒状体１２を保持
している図示しない治具を用いて、出力コリメータ１８
に入力する光の損失が最小となるように調整する。すな
わち、入力コリメータ１４と、出力コリメータ１８との
光軸合わせを行う。
【００３１】次に、リング３８を、その球面３８ａが入
力コリメータ１４と対向するようにして、第１円筒空洞
２６の端面２６ａにセットする。このリング３８の構造
を図４に示す。図４（Ａ）は、リング３８の断面図であ
り、図４（Ｂ）は、リングを上から見た平面図である。
力コリメータ１４と対向するようにして、第１円筒空洞
２６の端面２６ａにセットする。このリング３８の構造
を図４に示す。図４（Ａ）は、リング３８の断面図であ
り、図４（Ｂ）は、リングを上から見た平面図である。
【００３２】図４（Ａ）に示す、球面３８ａは、球５０
を、その中心５２を通る軸５４に対して垂直な２つの面
５６および５８で切断して得られる。この球５０の大き
さは、フランジ４２の先端４０が球面３８ａと常に接触
するように、フランジ４２の先端４０の面積の大きさに
応じて適宜設定する。
を、その中心５２を通る軸５４に対して垂直な２つの面
５６および５８で切断して得られる。この球５０の大き
さは、フランジ４２の先端４０が球面３８ａと常に接触
するように、フランジ４２の先端４０の面積の大きさに
応じて適宜設定する。
【００３３】図５は、円筒空洞２６にリング３８を介し
てコリメータ１４が接合した際におけるリング、フラン
ジの先端およびコリメータのシリンダのそれぞれの位置
関係、およびレーザヘッドの配置位置を概略的に示した
構成図であり、筒状体の入力側から見た平面図であり、
その一部に図２に示すＺ−Ｚ面での断面矢視図も示す。
てコリメータ１４が接合した際におけるリング、フラン
ジの先端およびコリメータのシリンダのそれぞれの位置
関係、およびレーザヘッドの配置位置を概略的に示した
構成図であり、筒状体の入力側から見た平面図であり、
その一部に図２に示すＺ−Ｚ面での断面矢視図も示す。
【００３４】図４（Ｂ）に示す、リング３８の内側の円
３８ｃは、入力コリメータ１４または出力コリメータ１
６のシリンダ４４の外周円４５よりも大きく、フランジ
４２の先端４０で形成される円４１よりも小さくなるよ
うにする。そして、リング３８の球面３８ａと入力コリ
メータ１４のフランジ４２の先端面４０とを接触させた
状態で、リング３８と円筒空洞２６の端部２６ａとの接
合部分を溶接し固定し、その後、球面３８ａと先端４０
との接触部を溶接し固定する。
３８ｃは、入力コリメータ１４または出力コリメータ１
６のシリンダ４４の外周円４５よりも大きく、フランジ
４２の先端４０で形成される円４１よりも小さくなるよ
うにする。そして、リング３８の球面３８ａと入力コリ
メータ１４のフランジ４２の先端面４０とを接触させた
状態で、リング３８と円筒空洞２６の端部２６ａとの接
合部分を溶接し固定し、その後、球面３８ａと先端４０
との接触部を溶接し固定する。
【００３５】この例では、一度にリング３８の外側の３
ヶ所（ｐ、ｑ、ｒ）に対して等間隔にレーザを照射し、
点溶接を行なう。筒状体１２の周囲に、レーザヘッド６
０を３台１２０°間隔で配置して、３方向から同時に照
射を行う。これにより、照射の衝撃による接合部の位置
ずれは最小限に抑えることができる。この照射を４〜５
回、照射箇所をずらしながら行うことによって、接合部
に１２〜１５ヶ所の溶接固定部分を形成することができ
る。レーザ溶接は、ＹＡＧレーザ又はエキシマレーザが
溶接部の面積が小さい。従って凝固収縮量が小なく溶接
後の変形が少ない点で望ましい。
ヶ所（ｐ、ｑ、ｒ）に対して等間隔にレーザを照射し、
点溶接を行なう。筒状体１２の周囲に、レーザヘッド６
０を３台１２０°間隔で配置して、３方向から同時に照
射を行う。これにより、照射の衝撃による接合部の位置
ずれは最小限に抑えることができる。この照射を４〜５
回、照射箇所をずらしながら行うことによって、接合部
に１２〜１５ヶ所の溶接固定部分を形成することができ
る。レーザ溶接は、ＹＡＧレーザ又はエキシマレーザが
溶接部の面積が小さい。従って凝固収縮量が小なく溶接
後の変形が少ない点で望ましい。
【００３６】その後、第１円筒空洞２６に入力コリメー
タ１４の光軸合わせを行った状態のまま挿入して、リン
グ３８の球面３８ａと入力コリメータ１４のフランジ４
２の先端４０とを接合させる。その後、この球面３８と
フランジ先端４０との円形の接合部４１に対して、１２
〜１５ヶ所、等間隔にレーザを照射して溶接を行う。こ
の溶接も、一度に３ヶ所（例えばｘ、ｙ、ｚ）に等間隔
にレーザを照射する処理を、照射位置をずらしながら４
〜５回行う。ＹＡＧレーザの場合には、照射エネルギー
を、例えば６．４Ｊとする。
タ１４の光軸合わせを行った状態のまま挿入して、リン
グ３８の球面３８ａと入力コリメータ１４のフランジ４
２の先端４０とを接合させる。その後、この球面３８と
フランジ先端４０との円形の接合部４１に対して、１２
〜１５ヶ所、等間隔にレーザを照射して溶接を行う。こ
の溶接も、一度に３ヶ所（例えばｘ、ｙ、ｚ）に等間隔
にレーザを照射する処理を、照射位置をずらしながら４
〜５回行う。ＹＡＧレーザの場合には、照射エネルギー
を、例えば６．４Ｊとする。
【００３７】また、出力コリメータ１６も入力コリメー
タ１４と同様にしてリング３８を介して筒状体１２の第
２円筒空洞２８に溶接固定する。
タ１４と同様にしてリング３８を介して筒状体１２の第
２円筒空洞２８に溶接固定する。
【００３８】しかしながら、溶接ビームの照射位置やパ
ワー、溶接箇所の状態によって照射による収縮の度合い
が、この１２〜１５ヶ所の溶接固定部分の中でも違って
くる。よって、入力コリメータ１４および出力コリメー
タ１６は光軸合わせを行った時点よりも傾いて固定され
ることがある。これにより、入力コリメータ１４および
出力コリメータ１８間、ならびに入力コリメータ１６お
よび出力コリメータ１８間の光の結合損失値は最大１５
ｄＢ程度増加してしまうことがある。
ワー、溶接箇所の状態によって照射による収縮の度合い
が、この１２〜１５ヶ所の溶接固定部分の中でも違って
くる。よって、入力コリメータ１４および出力コリメー
タ１６は光軸合わせを行った時点よりも傾いて固定され
ることがある。これにより、入力コリメータ１４および
出力コリメータ１８間、ならびに入力コリメータ１６お
よび出力コリメータ１８間の光の結合損失値は最大１５
ｄＢ程度増加してしまうことがある。
【００３９】このような場合には、再度コリメータの光
軸ずれを修正する方法を図６に示す。まず、光入力側お
よび光出力側のコリメータ間の光損失をモニタしなが
ら、一方のコリメータの接合部周囲の任意の複数箇所に
対して外力を順次に加えることにより、光損失の低減が
最大になるヒット箇所を探し出す。光損失は、例えばＪ
ＩＳ Ｃ５９０１に規定する光伝送用受動部品試験方法
により行う。
軸ずれを修正する方法を図６に示す。まず、光入力側お
よび光出力側のコリメータ間の光損失をモニタしなが
ら、一方のコリメータの接合部周囲の任意の複数箇所に
対して外力を順次に加えることにより、光損失の低減が
最大になるヒット箇所を探し出す。光損失は、例えばＪ
ＩＳ Ｃ５９０１に規定する光伝送用受動部品試験方法
により行う。
【００４０】この例では、入力コリメータ１４または出
力コリメータ１６のシリンダ周囲の任意の箇所に対し
て、例えば金属の棒を押しつけることによって外力を加
える。このように外力を加えながら、入力コリメータ１
４と１６、及び出力コリメータ１８との間の光損失をモ
ニタして、外力を加えたときに光損失が一番低減するヒ
ット箇所７０を探し出す。
力コリメータ１６のシリンダ周囲の任意の箇所に対し
て、例えば金属の棒を押しつけることによって外力を加
える。このように外力を加えながら、入力コリメータ１
４と１６、及び出力コリメータ１８との間の光損失をモ
ニタして、外力を加えたときに光損失が一番低減するヒ
ット箇所７０を探し出す。
【００４１】次に、光損失が一番低減するヒット箇所７
０とコリメータを挟んで１８０度反対側の箇所８０に、
レーザを照射する。すなわち、溶接された接合部が円形
の場合には、ヒット箇所と直径方向に１８０度反対の側
の箇所にレーザを再照射することにより、接合部での光
軸ずれの再調整を行う。
０とコリメータを挟んで１８０度反対側の箇所８０に、
レーザを照射する。すなわち、溶接された接合部が円形
の場合には、ヒット箇所と直径方向に１８０度反対の側
の箇所にレーザを再照射することにより、接合部での光
軸ずれの再調整を行う。
【００４２】レーザを照射した箇所８０は、溶解して再
び固化する際に収縮する。よって、この収縮の力を利用
して、入力コリメータ１４の溶接固定に起因する傾きを
修正する。なお、コリメータの光軸ずれの修正を行う場
合に、レーザの照射位置を接合部の決定された照射位置
の周辺で微妙に変化させて、照射実験を行ったところ、
レーザの照射エネルギーが同じであれば、フランジに対
して照射を行ったときに、最も修正能力が高くなること
が確認された。
び固化する際に収縮する。よって、この収縮の力を利用
して、入力コリメータ１４の溶接固定に起因する傾きを
修正する。なお、コリメータの光軸ずれの修正を行う場
合に、レーザの照射位置を接合部の決定された照射位置
の周辺で微妙に変化させて、照射実験を行ったところ、
レーザの照射エネルギーが同じであれば、フランジに対
して照射を行ったときに、最も修正能力が高くなること
が確認された。
【００４３】また、実験により、光軸合わせを行った時
点の光損失値に対する溶接後の光損失値の増加分によっ
て、ＹＡＧレーザの照射エネルギーを変えて、光軸ずれ
の修正にかかる照射をより効率的に行うことを見出し
た。この光損失値の増加分に対する照射エネルギーの最
適値を下記表１に示す。
点の光損失値に対する溶接後の光損失値の増加分によっ
て、ＹＡＧレーザの照射エネルギーを変えて、光軸ずれ
の修正にかかる照射をより効率的に行うことを見出し
た。この光損失値の増加分に対する照射エネルギーの最
適値を下記表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１によれば、光損失値の増加分が０．１
ｄＢ以下のときは照射エネルギーを２．０Ｊとするのが
よく、増加分が０．１〜０．３ｄＢのときは照射エネル
ギーを４．２Ｊとする。同様に、光損失値の増加分が
０．３〜０．５ｄＢのときは照射エネルギーを５．１Ｊ
とし、０．５〜１．０ｄＢのときは５．７Ｊとし、１．
０〜２．０ｄＢのときは６．４Ｊとし、２．０〜３．０
ｄＢのときは７．０Ｊとし、および増加分が３．０ｄＢ
以上のときは照射エネルギーを７．５Ｊとするのが修正
に効果的である。
ｄＢ以下のときは照射エネルギーを２．０Ｊとするのが
よく、増加分が０．１〜０．３ｄＢのときは照射エネル
ギーを４．２Ｊとする。同様に、光損失値の増加分が
０．３〜０．５ｄＢのときは照射エネルギーを５．１Ｊ
とし、０．５〜１．０ｄＢのときは５．７Ｊとし、１．
０〜２．０ｄＢのときは６．４Ｊとし、２．０〜３．０
ｄＢのときは７．０Ｊとし、および増加分が３．０ｄＢ
以上のときは照射エネルギーを７．５Ｊとするのが修正
に効果的である。
【００４６】この修正は、光損失の値が、溶接固定前に
光軸合わせを行った時点と比較して、±０．０１ｄＢ程
度になるまで、外力を加えて光損失が低減するヒット箇
所を探しだし、この後そのヒット箇所とはコリメータを
挟んで反対側の箇所に対してＹＡＧレーザを照射すると
いう修正工程を数回繰り返して行う。
光軸合わせを行った時点と比較して、±０．０１ｄＢ程
度になるまで、外力を加えて光損失が低減するヒット箇
所を探しだし、この後そのヒット箇所とはコリメータを
挟んで反対側の箇所に対してＹＡＧレーザを照射すると
いう修正工程を数回繰り返して行う。
【００４７】この結果、表２に示すように、入力コリメ
ータ１４および出力コリメータ１８間の光損失に関して
は、光軸合わせ時に０．２２ｄＢで、溶接固定により
０．３０ｄＢとなった光損失値を、上述した修正によっ
て０．２３ｄＢにまで低減することができる。また、入
力コリメータ１６および出力コリメータ１８間の光損失
に関しては、光軸合わせ時に０．３０ｄＢで、溶接固定
により４．１ｄＢとなってしまった光損失値を、修正に
よって０．２９ｄＢにすることができる。
ータ１４および出力コリメータ１８間の光損失に関して
は、光軸合わせ時に０．２２ｄＢで、溶接固定により
０．３０ｄＢとなった光損失値を、上述した修正によっ
て０．２３ｄＢにまで低減することができる。また、入
力コリメータ１６および出力コリメータ１８間の光損失
に関しては、光軸合わせ時に０．３０ｄＢで、溶接固定
により４．１ｄＢとなってしまった光損失値を、修正に
よって０．２９ｄＢにすることができる。
【００４８】
【表２】
【００４９】レーザを照射した金属製の筒状体の箇所は
溶けた後、冷えて再び固まるときに収縮する。この収縮
によってレーザ照射箇所を含む光学部品全体が照射箇所
の方向に引っ張られる。すなわち、照射箇所とは反対側
の接合部の箇所に外力が加えられたと同様の状態とな
る。この照射箇所とは反対側の接合部の箇所は、コリメ
ータ等の光学部品間の光損失をモニタしながら探しださ
れた、光損失の低減が最大となるヒット箇所であるた
め、光損失の低減を図ることができる。よって、光学部
品の溶接後に生じる光学部品間の光軸ずれを、接合時の
状態とほぼ同じ状態にまで修正することができる。
溶けた後、冷えて再び固まるときに収縮する。この収縮
によってレーザ照射箇所を含む光学部品全体が照射箇所
の方向に引っ張られる。すなわち、照射箇所とは反対側
の接合部の箇所に外力が加えられたと同様の状態とな
る。この照射箇所とは反対側の接合部の箇所は、コリメ
ータ等の光学部品間の光損失をモニタしながら探しださ
れた、光損失の低減が最大となるヒット箇所であるた
め、光損失の低減を図ることができる。よって、光学部
品の溶接後に生じる光学部品間の光軸ずれを、接合時の
状態とほぼ同じ状態にまで修正することができる。
【００５０】また、光軸ずれを修正するためのレーザの
照射を一度行った時点で、コリメータ間の光損失がまだ
大きい場合には、再度、光損失の低減が最大となるヒッ
ト箇所を探し、このヒット箇所とは光学部品を挟んで反
対側の接合部の箇所にＹＡＧレーザ等のレーザを照射す
るという一連の動作を、所望の光損失の値が得られるま
で繰り返して行えばよい。
照射を一度行った時点で、コリメータ間の光損失がまだ
大きい場合には、再度、光損失の低減が最大となるヒッ
ト箇所を探し、このヒット箇所とは光学部品を挟んで反
対側の接合部の箇所にＹＡＧレーザ等のレーザを照射す
るという一連の動作を、所望の光損失の値が得られるま
で繰り返して行えばよい。
【００５１】また、このような光軸調整方法は、一般に
コリメータを備えた光モジュールに適用できることは言
うまでもない。
コリメータを備えた光モジュールに適用できることは言
うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の光結合モジュールは、中間の空洞部の光軸上に光
結合素子と入力光の光路を変更するプリズムとを収容
し、入力側に1以上の入力コリメータを収容し、出力側
に単数の出力コリメータを収容している。そして、前記
1以上の入力コリメータの光軸が、製作後において光軸
調整手段により調整できる構造であるので、光結合モジ
ュールとして利用価値が高い。
発明の光結合モジュールは、中間の空洞部の光軸上に光
結合素子と入力光の光路を変更するプリズムとを収容
し、入力側に1以上の入力コリメータを収容し、出力側
に単数の出力コリメータを収容している。そして、前記
1以上の入力コリメータの光軸が、製作後において光軸
調整手段により調整できる構造であるので、光結合モジ
ュールとして利用価値が高い。
【００５３】また、本発明の光軸修正方法によれば、溶
接固定後に、コリメータを含む光学部品間の光損失をモ
ニタしながら、一方のコリメータの接合部周囲の任意の
複数箇所に対して外力を順次に加えることにより、光損
失の低減が最大となるヒット箇所を探しだし、このヒッ
ト箇所とは光学部品を挟んで反対側の接合部の箇所にレ
ーザを照射することによって容易に光軸ずれを容易に修
正することができる。
接固定後に、コリメータを含む光学部品間の光損失をモ
ニタしながら、一方のコリメータの接合部周囲の任意の
複数箇所に対して外力を順次に加えることにより、光損
失の低減が最大となるヒット箇所を探しだし、このヒッ
ト箇所とは光学部品を挟んで反対側の接合部の箇所にレ
ーザを照射することによって容易に光軸ずれを容易に修
正することができる。
【図１】この発明の実施形態に係る光結合モジュールの
概略的な構成図である。
概略的な構成図である。
【図２】図１に示すコリメータの要部拡大図である。
【図３】筒状体にコリメータを挿入する前の時点におけ
る各構成成分の概略図である。
る各構成成分の概略図である。
【図４】（Ａ）は、リングの断面図であり、（Ｂ）は、
リングを上から見た平面図である。
リングを上から見た平面図である。
【図５】リング、フランジの先端およびコリメータのシ
リンダの位置関係およびレーザヘッドの配置位置を示す
概略図である。
リンダの位置関係およびレーザヘッドの配置位置を示す
概略図である。
【図６】光損失が低減する箇所およびＹＡＧレーザの照
射箇所の一例を示す図である。
射箇所の一例を示す図である。
【図７】従来の光モジュールの構成図である。
１０，１００：光結合モジュール １２，１１２：筒状体 １４、１６：入力コリメータ １８：出力コリメータ ２０：第１入力ファイバ ２２：第２入力ファイバ ２４：出力ファイバ ２６：第１円筒空洞 ２６ａ：筒状体の端部 ２８：第２円筒空洞 ３０：第３円筒空洞 ３２，１０６：プリズム ３４，１０８：光結合器 ３８：リング ３８ａ：リング球面３８ｂ：リング球面と反対側の面 ３８ｃ：リング内面 ４０：先端 ４１：先端で形成される円（球面とフランジ先端との接
合部） ４２：フランジ ４４：シリンダ ４５：シリンダ外周 ４６：空洞部 ４８：レンズ ６０：ＹＡＧレーザヘッド ７０：光損失が最低のヒット箇所 ８０：反対側の箇所 １０２，１０４，１１０：コリメータ １１８，１２０，１２２：円筒空洞
合部） ４２：フランジ ４４：シリンダ ４５：シリンダ外周 ４６：空洞部 ４８：レンズ ６０：ＹＡＧレーザヘッド ７０：光損失が最低のヒット箇所 ８０：反対側の箇所 １０２，１０４，１１０：コリメータ １１８，１２０，１２２：円筒空洞
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２８日（２００１．６．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】
【表１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 寛 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA31 CA32 CA39 DA04 DA05 DA18
Claims (12)
- 【請求項１】 下記の構造を備えたことを特徴とする光
結合モジュール。 （ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子（３
４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）とを収
容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１６）
を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単数の
出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞を備
えた筒状体（１２）と、（ｂ）前記第２の円筒空洞（２
６）に収容されて固定される出力コリメータ（１８）
と、（ｃ）前記第１の円筒空洞（２６）に収容されて固
定される、1以上の入力コリメータ（１４、１６）であ
って、前記出力コリメータに対する光軸が、光軸調整手
段により調整可能である入力コリメータ（１４、１
６）。 - 【請求項２】 前記入力コリメータの光軸調整手段は、
（ａ）前記筒状体（１２）の端面に溶接される端面（３
８b）と反対側の端面が球面（３８a）を形成するリング
（３８）と、（ｂ）前記シリンダの中間に設けられた先
端（４０）が平面であるフランジ（４２）であって、前
記リングの球面（３８ａ）に線接触させた後、更に，前
記リングに溶接されるフランジと、から構成されること
を特徴とする請求項１記載の光結合モジュール。 - 【請求項３】 前記溶接はレーザ溶接であることを特徴
とする請求項２記載の光結合モジュール。 - 【請求項４】 前記レーザ溶接は、ＹＡＧレーザ溶接又
はエキシマレーザ溶接であることを特徴とする請求項２
又は３に記載の光結合モジュール。 - 【請求項５】 前記溶接は、光の入力強度と出力強度と
を測定して、両者の減衰が最小になるように、行なわれ
たことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載
の光結合モジュール。 - 【請求項６】 前記溶接後、再度入力強度と出力強度と
を測定して、両者の減衰が最小になるように、溶接され
たことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載
の光結合モジュール。 - 【請求項７】 下記の工程を備えたことを特徴とする光
結合モジュールの光軸調整方法。 （ａ）中間の空洞部（３５）の光軸上に光結合素子（３
４）と入力光の光路を変更するプリズム（３２）とを収
容し、入力側に1以上の入力コリメータ（１４、１６）
を収容する第１の円筒空洞（２６）と、出力側に単数の
出力コリメータ（１８）を収容する第２の円筒空洞を備
えた筒状体（１２）を用意し、（ｂ）前記第２の円筒空
洞（２６）にシリンダ内に，出力コリメータ（１８）を
装入して、前記筒状体と前記第２のコリメータを溶接し
て固定し、（ｃ）次いで、前記第１の円筒空洞（２６）
に、入力コリメータ（１４、１６）を装入し、前記入力
コリメータと前記出力コリメータの光軸を、両者間の光
の減衰量を測定して、その減衰量が最小となるように調
整して固定する方法。 - 【請求項８】 前記調整して固定する方法は、（ａ）前
記筒状体（１２）の端面に、端面（３８b）と反対側の
端面が球面（３８a）を形成するリング（３８）を点溶
接し、（ｂ）次いで、前記シリンダの中間に設けられた
フランジ（４２）の先端（４０）を、前記リングの球面
（３８ａ）に接触させ、前記フランジ（４２）に対する
リング（３８）の角度の調整して点溶接する、ことを特
徴とする請求項７記載の光結合モジュールの光軸調整方
法。 - 【請求項９】 前記固定を複数回行なうことを特徴とす
る請求項８記載の光結合モジュールの光軸調整方法。 - 【請求項１０】 前記固定のうち第２回以降の固定は、
（ａ）光入力側および光出力側の前記コリメータ間の光
損失をモニタしながら、一方のコリメータの接合部周囲
の任意の複数箇所に対して外力を順次に加えることによ
り、光損失の低減が最大になるヒット箇所を探し出し、
（ｂ）次いで、前記ヒット箇所のコリメータを挟んで１
８０度反対側の箇所（８０）に点溶接する、ことを特徴
とする請求項９に記載の光結合モジュールの光軸調整方
法。 - 【請求項１１】 前記点溶接は、レーザ溶接で行うこと
を特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の
光結合モジュールの光軸調整方法。 - 【請求項１２】 前記レーザ溶接は、ＹＡＧレーザ又は
エキシマレーザであることを特徴とする請求項１１記載
の光結合モジュールの光軸調整方法。
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