JP2007271882A - 光モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でありながら複数の光ファイバと複数の光学素子との良好な接続状態を容易に実現することのできる光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュール１Ａは、光軸Ｚ１に沿って、素子アレイ１０とホルダ２０と光ファイバアレイ３０とを備える。素子アレイ１０は、光軸Ｚ１に沿った方向（Ｚ軸方向）と、光軸Ｚ１を回転中心とした回転方向１０Ｒとにおいて調整自在となるようにホルダ２０によって保持されている。このため、光ファイバアレイ３０についての回転方向の調整を行うことなく、素子アレイ１０と光ファイバアレイ３０との良好な光学的結合を実現することができる。特に、発光素子１１および光ファイバ３２が２次元配列されている場合に好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子からの光を光ファイバに入射し、または光ファイバからの光を受光素子に入射するように構成された光モジュールおよびその製造方法に関する。

従来より、光通信の分野において、発光素子や受光素子などの光学デバイスと、光ファイバとを光学的に結合させる光モジュールが使用されている。光通信によれば、電気通信に比べて高速かつ大量のデータ伝送を行うことが可能である。その一方で、光通信を行う場合、電気通信を行う場合よりも伝送経路において高精度な接続が要求される。

このような要求に対し、一般的には、アクティブアライメントという技術を用いて対応している。具体的には、例えば発光素子から発光した光を光ファイバに入射するとともに、光ファイバの射出端からの出力をモニタし、その出力が最大になるように発光素子および光ファイバを相対的に移動させて両者を固定するという手法である（例えば特許文献１参照）。
特開平７−３０２０７号公報

また、上記とは異なる方法として、Ｖ溝などを利用したパッシブアライメントという技術も最近では用いられるようになっている（例えば特許文献２参照）。
特開平１１−２９５５６１号公報

しかしながら、上記特許文献１のようなアクティブアライメントに基づく接続方法では、比較的高精度な接続が可能であるものの、調整に大幅な時間を要する。このため作業効率が悪く、特に複数の接続を行う場合にはコストの面において非常に不利である。

一方、上記特許文献２のようなパッシブアライメント技術に基づく接続方法によれば、アクティブアライメント技術に比べて調整時間の短縮が可能である。しかしながら、この方法については、互いに一次元配列された複数の光ファイバおよび複数の光デバイス同士を接続する場合には適用可能であるものの、光ファイバおよび光デバイスが各々２次元配列されている場合に適用することは困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成でありながら複数の光ファイバと複数の光学素子との良好な接続状態を容易に実現することのできる光モジュールを提供すると共に、そのような光モジュールをより簡便に製造することのできる光モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の光モジュールは、複数の発光素子または複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、複数の発光素子または複数の受光素子と光の授受を各々行う複数の光ファイバが配列されてなる光ファイバアレイと、素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備え、素子アレイおよび光ファイバアレイの少なくとも一方が、光ファイバの光軸に沿った光軸方向と、光軸に平行な回転軸を回転中心とした回転方向とにおいて調整自在に保持されるようにしたものである。なお、複数の光ファイバは、各々の端面が同一平面に含まれるように配列され、かつ、各々の光軸が少なくともその端面近傍において互いに平行をなすように配列されたものである。ここでいう平行とは完全平行が理想ではあるが、それに限定されるものではなく実質的に平行である状態という。例えば、製造誤差等のずれを含む概念である。

本発明の光モジュールでは、素子アレイおよび光ファイバアレイのうちの少なくとも一方が、光軸方向と、光軸に平行な回転軸を回転中心とした回転方向とにおいて調整自在となるように保持部材によって保持されている。このため、素子アレイまたは光ファイバアレイの少なくとも一方について、その端面における発光素子または受光素子あるいは光ファイバの配列位置を観察しながら、それらの配列位置を保持部材の基準位置に合わせることが可能である。すなわち、素子アレイまたは光ファイバアレイと、光軸方向および回転方向における保持部材との相対位置を調整し、決定することが容易である。ここで、素子アレイまたは光ファイバアレイのいずれか一方を回転方向において調整しておけば、他方についての回転方向の調整は不要である。

本発明の光モジュールでは、素子アレイおよび光ファイバアレイの少なくとも一方が、光軸と直交する２軸方向において調整自在に保持されていることが望ましい。また、保持部材は、発光素子からの各射出光を集光し、対応する光ファイバの一端面に各光束を導くように機能する集光レンズ、または光ファイバからの各射出光を集光し、対応する受光素子の端面に各光束を導くように機能する集光レンズをさらに保持していることが望ましい。さらに、発光素子または受光素子が光軸と直交する面内において２次元配列されている場合には、複数の光ファイバの端面についても複数の発光素子または複数の受光素子と対応するように２次元配列されていることが望ましい。

本発明における第１の光モジュールの製造方法は、複数の発光素子が配列されてなる素子アレイと、発光素子からの光を受光するように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であり、以下の２つの工程（Ａ），（Ｂ）を含むものである。
（Ａ）保持部材の一端部に素子アレイを組み込んだのち、発光素子からの各射出光を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、素子アレイを光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に光軸に沿って移動させることにより、素子アレイを保持部材の基準位置に合わせる工程。
（Ｂ）保持部材の他端部に光ファイバアレイを組み込んだのち、光軸と直交する２軸方向に沿って光ファイバアレイを移動させることにより、保持部材と光ファイバアレイとの相対位置を調整する工程。

本発明における第２の光モジュールの製造方法は、複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、受光素子へ光を入射させるように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であり、以下の２つの工程（Ｃ），（Ｄ）を含むものである。
（Ｃ）保持部材の一端部に素子アレイを組み込んだのち、受光素子からの各反射光を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、素子アレイを光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に光軸に沿って移動させることにより、素子アレイを保持部材の基準位置に合わせる工程。
（Ｄ）保持部材の他端部に光ファイバアレイを組み込んだのち、光軸と直交する２軸方向に沿って光ファイバアレイを移動させることにより、保持部材と光ファイバアレイとの相対位置を調整する工程。

本発明における第１および第２の光モジュールの製造方法では、発光素子または受光素子の配列位置を観察しながら光軸方向および回転方向における保持部材との相対位置を調整したのち、光軸と直交する２軸方向における保持部材と光ファイバアレイとの相対位置を調整するようにしたので、光ファイバアレイについては、回転方向の調整が不要となる。

本発明における第３の光モジュールの製造方法は、複数の発光素子が配列されてなる素子アレイと、発光素子からの射出光を受光するように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であり、以下の２つの工程（Ｅ），（Ｆ）を含むものである。
（Ｅ）保持部材の一端部に光ファイバアレイを組み込んだのち、光ファイバからの光の各々を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、光ファイバアレイを光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に光軸に沿って移動させることにより、光ファイバアレイを保持部材の基準位置に合わせる工程。
（Ｆ）保持部材の他端部に素子アレイを組み込んだのち、光軸と直交する２軸方向に沿って素子アレイを移動させることにより、保持部材と素子アレイとの相対位置を調整する工程。

本発明における第４の光モジュールの製造方法は、複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、受光素子へ光を入射させるように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であり、以下の２つの工程（Ｇ），（Ｈ）を含むものである。
（Ｇ）保持部材の一端部に光ファイバアレイを組み込んだのち、光ファイバからの光の各々を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、光ファイバアレイを光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に光軸に沿って移動させることにより、光ファイバアレイを保持部材の基準位置に合わせる工程。
（Ｈ）保持部材の他端部に前記素子アレイを組み込んだのち、光軸と直交する２軸方向に沿って素子アレイを移動させることにより、保持部材と素子アレイとの相対位置を調整する工程。

本発明における第３および第４の光モジュールの製造方法では、光ファイバの配列位置を観察しながら光軸方向および回転方向における保持部材との相対位置を調整したのち、光軸と直交する２軸方向における保持部材と素子アレイとの相対位置を調整するようにしたので、素子アレイについては、回転方向の調整が不要となる。

本発明の光モジュールによれば、保持部材が、複数の発光素子または複数の受光素子が配列されてなる素子アレイおよび複数の光ファイバが配列されてなる光ファイバアレイの少なくとも一方を、光軸方向および回転方向において調整自在に保持するようにしたので、素子アレイまたは光ファイバアレイの少なくとも一方と、光軸方向および回転方向における保持部材との相対位置を容易に調整し、決定することができる。このため、素子アレイまたは光ファイバアレイのいずれか一方についての回転方向の調整をすれば、他方についての回転方向の調整を行うことなく素子アレイと光ファイバアレイとの良好な光学的結合を実現することができる。特に、発光素子または受光素子、および光ファイバが２次元配列されている場合に好適である。

本発明における第１および第２の光モジュールの製造方法によれば、発光素子からの各射出光または受光素子からの各反射光を検出してそれらの配列位置を観察しながら光軸方向および回転方向の調整を行うことにより素子アレイを保持部材の基準位置に合わせたのち、光軸と直交する２軸方向に沿って光ファイバアレイを移動させることにより保持部材と光ファイバアレイとの相対位置を調整するようにしたので、比較的容易に回転方向の位置合わせを行うことができ、素子アレイと光ファイバアレイとの良好な光学的結合を実現することができる。

本発明における第３および第４の光モジュールの製造方法によれば、光ファイバからの光を各々検出してそれらの配列位置を観察しながら光軸方向および回転方向の調整を行うことにより光ファイバアレイを保持部材の基準位置に合わせたのち、光軸と直交する２軸方向に沿って素子アレイを移動させることにより保持部材と素子アレイとの相対位置を調整するようにしたので、比較的容易に回転方向の位置合わせを行うことができ、素子アレイと光ファイバアレイとの良好な光学的結合を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明における第１の実施の形態としての光モジュールの構成について説明する。図１は、本実施の形態の光モジュール１Ａの構成を表す断面図である。なお、図１には、後述する本実施の形態の変形例としての光モジュール１Ｂについても併せて示す。図２は、光モジュール１Ａの要部の位置関係を模式的に表す概略斜視図である。光モジュール１Ａは、光軸Ｚ１に沿って、素子アレイ１０とホルダ２０と光ファイバアレイ３０とを備えたものである。

素子アレイ１０は、例えば９つの発光素子１１（１１Ａ〜１１Ｈ，１１Ｊ）が本体１２に埋設されたものである。図２に示したように、９つの発光素子１１は、光軸Ｚ１と直交する面内において２次元配列されている（図２では、３行×３列の配列状態を例示している）。なお、図１では、発光素子１１および光ファイバ３２について各々３つずつ含む断面を示している。発光素子１１としては、例えば発光ダイオードや半導体レーザなどを用いることができる。本体１２には給電線１３，１４が接続されており、発光素子１１に発光エネルギーが供給されるようになっている。さらに、素子アレイ１０は、光軸Ｚ１に沿った方向（Ｚ軸方向）と、光軸Ｚ１に平行な回転軸（ここでは光軸Ｚ１）を回転中心とした回転方向１０Ｒとにおいて調整自在となるようにホルダ２０によって保持されている。具体的には、本体１２は、そのフランジ部分を除いた部分が円柱状をなすように構成されており、その円柱状の部分における外周面１２Ｓがホルダ２０の一端側に設けられた係合部２２の内周面２２Ｎと密接しながら回転方向１０Ｒにおいて回転可能に保持されている。同時に、本体１２は、その外周面１２Ｓを内周面２２と密接させながら光軸Ｚ１方向に移動可能に保持されている。なお、図１に示した本体１２およびホルダ２０の形状は一例に過ぎず、他の形状をなすようにしてもよい。

ホルダ２０は、光軸Ｚ１に沿って延在する貫通孔を有する円筒状をなすものであり、その貫通孔の中央部分には球状の集光レンズ２１（以下、単にレンズ２１という。）が固定配置されている。なお、レンズ２１としては、球状以外の正レンズを用いることも可能である。また、単一のレンズに限らず、複数のレンズによって構成してもよい。

光ファイバアレイ３０は、円筒状のホルダ３１と、９本の光ファイバ３２（３２Ａ〜３２Ｈ，３２Ｊ）と、フェルール３３とを有しており、ホルダ２０における、素子アレイ１０が保持された端部と反対側の端部に保持されている。光ファイバ３２は、図２に示したように、発光素子１１に対応して２次元配列された状態（３行×３列の配列状態）でフェルール３３に接着固定されている。円柱状の輪郭をなすフェルール３３は、その外周面３３Ｓをホルダ３１の内周面３１Ｎと密接させながら光軸Ｚ１方向に沿って移動可能に保持されている。また、ホルダ３１は、ホルダ２０における素子アレイ１０とは反対側の端面２３と接し、光軸Ｚ１と直交する２軸方向（図１におけるＸ軸方向およびＹ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。このような構成により、光ファイバアレイ３０は、ホルダ２０に対し、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向において調整自在となっている。その一方で、素子アレイ１０とは異なり、回転方向１０Ｒにおいて回転することはできず、ホルダ２０に対する光ファイバ３２の配列位置が常に同じ向きとなるように保持されている。

次に、光モジュール１Ａの作用について説明する。

図１に示したように、発光素子１１を発光させると、発光端面１１Ｔからの射出光束φ１はレンズ２１を透過することによって集光され、集光光束φ２となる。なお、図１では、９つの発光素子１１のうちの中央に位置する発光素子１１Ａから射出する射出光束φ１、および９本の光ファイバ３２のうちの中央に位置する光ファイバ３２Ａへ入射する集光光束φ２についてのみ図示し、他の射出光束および集光光束については図示を省略している。集光光束φ２は光ファイバ３２の端面３４に到達したのち、各光ファイバ３２のコア部に入射され、クラッド部との境界面において全反射を繰り返しながらコア部を伝播していくこととなる。

本実施の形態では、素子アレイ１０が、ホルダ２０によって回転方向１０Ｒに沿って回転自在に保持されていることから、９つの発光素子１１の配列位置（配列の向き）を適切に調整することができる。ホルダ２０の向きと光ファイバ３２の配列の向きとの関係は常に一定であることから、発光素子１１の配列位置をホルダ２０の基準位置に合致するように調整すれば、結果として各発光素子１１からの射出光がレンズ２１を介して対応する光ファイバ３２に入射するようになっている。さらに、素子アレイ１０は、ホルダ２０に対して光軸Ｚ１方向に沿って移動可能となっているので、発光端面１２Ｔとレンズ２１との距離を変化させることにより倍率調整を行うこともできる。一方、光ファイバアレイ３０がホルダ２０によって３軸方向に移動可能に保持されていることから、次のような調整が可能である。すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って光ファイバ３２を移動させることにより光軸調整（光軸合わせ）を行うことができ、Ｚ軸方向に沿って光ファイバ３２を移動させることにより端面３４とレンズ２１との距離を適正化し、ピント調整を行うことができるのである。これらの結果、発光素子１１と光ファイバ３２との良好な光学的結合を実現することができる。すなわち、図２に示したように、例えば、発光素子１１Ａからの射出光はレンズ２１を経由したのち対応する光ファイバ３２Ａに入射され、発光素子１１Ｂからの射出光はレンズ２１を経由したのち対応する光ファイバ３２Ｂに入射される。他の発光素子１１Ｃ〜１１Ｈ，１１Ｊからの射出光についても同様に、光ファイバ３２Ｃ〜３２Ｈ，３２Ｊへ各々入射される。なお、図２では、視覚的な煩雑さを避けるため、発光素子１１Ａ〜１１Ｅから光ファイバ３２Ａ〜３２Ｅへ向かう光線のみを示す。

次に、図１および図２に加え、図３〜図５を参照して光モジュール１Ａの製造方法について説明する。図３は、光モジュール１Ａの製造方法における製造工程全体を示した流れ図であり、図４は、図３に示した製造工程の一部を説明するための概略構成図である。さらに、図５は、図３に示した製造工程の一部を説明するための説明図である。

まず、レンズ２１が配置されたホルダ２０の係合部２２に本体１２を挿入するようにして、素子アレイ１０をホルダ２０に組み込む（ステップＳ１０１）。

次いで、各発光素子１１の発光端面１１Ｔから射出したのちレンズ２１を透過した集光光束φ２を観察しながら、素子アレイ１０の位置調整を行う（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば図４に示したように光軸Ｚ１上にカメラ５０を配置して集光光束φ２を検出（撮影）することにより発光素子１１の配置状態を示す映像を取得し、図５（Ａ）に示したように、モニタ５１に表示させる。図５（Ａ）における黒丸「●」で示したスポット５２（５２Ａ〜５２Ｅ）は、発光素子１１Ａ〜１１Ｅにそれぞれ対応する集光光束φ２の像である。このような画像をカメラ５０によって連続的に取得しながら、素子アレイ１０を光軸Ｚ１を中心として回転させることにより発光素子１１Ａ〜１１Ｈ，１１Ｊの配列の向きを調整する。ここでは、例えば図５（Ａ）の矢印５Ｒの方向にスポット５２の配列を回転させる。モニタ５１には、スポット５２が本来あるべき位置、すなわち基準位置５３（５３Ａ〜５３Ｅ）を同時予め表示しておく。図５（Ｂ）に示したように、素子アレイ１０の回転操作を行っただけでは、スポット５２の全てが基準位置５３と一致しない場合がある。このため、さらに、素子アレイ１０を光軸Ｚ１に沿って移動させることにより倍率調整を行い、図５（Ｃ）のようにスポット５２を基準位置５３と一致させる。

素子アレイ１０とホルダ２０との位置調整を終えたのち、ホルダ２０の他端部に光ファイバアレイ３０を組み込む（ステップＳ１０３）。

そののち、代表的な光ファイバ３２の端面３４に入射する集光光束φ２の光量レベルが基準値以上となるように光ファイバアレイ３０の位置調整を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってホルダ３１を移動させることにより光軸調整（光軸合わせ）を行ったのち、フェルール３３と一体化された光ファイバ３２をＺ軸方向に沿って移動させることにより端面３４とレンズ２１との距離を適正化（ピント位置調整）する。ここでは、例えば配列の中央に位置する光ファイバ３２Ａと、配列の四隅に位置する光ファイバ３２Ｂ〜３２Ｅとについて、端面３４と反対側の端面から射出する光（図示せず）の光量レベルを測定し、それらが全て基準値以上となるような位置を見つけるようにする。

最後に、全ての光ファイバ３２に入射する集光光束φ２の光量レベルが基準値以上となるように光ファイバアレイ３０の位置を微調整する（ステップＳ１０５）。

このように、本実施の形態における光モジュール１Ａの製造方法によれば、発光素子１１の配列位置を観察しながら光軸Ｚ１方向および回転方向１０Ｒにおける素子アレイ１０とホルダ２０との相対位置調整を行ったのち、３軸方向におけるホルダ２０と光ファイバアレイ３０との相対位置調整を行うようにしたので、光ファイバアレイ３０については、回転方向の調整が不要となる。よって、最初から光量レベルを測定しながら位置合わせを行う場合などと比べ、比較的容易に回転方向の位置合わせを行うことができ、素子アレイ１０と光ファイバアレイ３０との良好な光学的結合を実現することができる。

＜変形例１＞
続いて、本実施の形態における変形例（変形例１）について説明する。本実施の形態では、複数の発光素子１１が配列された素子アレイ１０を備えた光モジュール１Ａについて説明したが、本変形例としての光モジュール１Ｂ（図１参照）のように、発光素子１１の替わりに複数の受光素子４１（４１Ａ〜４１Ｈ，４１Ｊ）が配列された素子アレイ４０を備えるようにしてもよい。その場合、光ファイバ３２（３２Ａ〜３２Ｈ，３２Ｊ）から射出された射出光束φ３がレンズ２１によって集光光束φ４となり、受光素子４１の受光端面４１Ｔに入射することとなる。

図６を参照して、受光素子４１を有する素子アレイ１０を備えた光モジュール１Ｂの製造方法について説明する。図６は、光モジュール１Ｂの製造方法における製造工程全体を示した流れ図である。

まず、レンズ２１が配置されたホルダ２０の係合部２２に本体１２を挿入するようにして、素子アレイ４０をホルダ２０に組み込む（ステップＳ２０１）。

次いで、各受光素子４１の受光端面４１Ｔから射出したのちレンズ２１を透過した集光光束φ２を観察しながら、素子アレイ４０の位置調整を行う（ステップＳ２０２）。ここでいう、受光端面４１Ｔから射出したのち・・・（略）・・・集光光束φ２とは、受光端面４１Ｔを照明等で照射して得られる反射光である。具体的な調整の方法については、上記実施の形態と同様である。

素子アレイ１０とホルダ２０との位置調整を終えたのち、ホルダ２０の他端部に光ファイバアレイ３０を組み込む（ステップＳ２０３）。

そののち、代表的な受光素子４１の受光端面４１Ｔにおいて検出される集光光束φ４の受光量レベルが基準値以上となるように光ファイバアレイ３０の位置調整を行う（ステップＳ２０４）。ここでは、例えば配列の中央に位置する受光素子と、配列の四隅に位置する受光素子とについて、各々の受光量レベルを測定し、それらが全て基準値以上となるような位置を見つけるようにする。

最後に、全ての受光素子４１に入射する集光光束φ４の受光量レベルが基準値以上となるように光ファイバアレイ３０の位置を微調整する（ステップＳ２０５）。

このように発光素子１１を受光素子４１に置き換えた場合であっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［第２の実施の形態］
続いて、図７を参照して、本発明における第２の実施の形態としての光モジュールの構成について説明する。図７は、本実施の形態の光モジュール１Ｃの構成を表す断面図である。なお、図７には、後述する本実施の形態の変形例としての光モジュール１Ｄについても併せて示す。光モジュール１Ｃは、光軸Ｚ１に沿って、素子アレイ６０とホルダ７０と光ファイバアレイ８０とを備えたものである。

素子アレイ６０は、光軸Ｚ１と直交する面内において２次元配列され例えば９つの発光素子１１が本体１５に埋設されたものである。本体１５には給電線１３，１４が接続されており、発光素子１１に発光エネルギーが供給されるようになっている。本体１５は、おおよそ円筒状をなした枠部１６によって、光軸Ｚ１に沿った方向（Ｚ軸方向）に調整自在に保持されている。さらに、枠部１６は、ホルダ７０における端面７１と接し、光軸Ｚ１と直交する２軸方向（図７におけるＸ軸方向およびＹ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。このような構成により、素子アレイ６０は、ホルダ２０に対し、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向において調整自在となっている。

ホルダ７０は、光軸Ｚ１に沿って延在する貫通孔を有する円筒状をなすものであり、その貫通孔の中央部分には球状の集光レンズ７２（以下、単にレンズ７２という。）が固定配置されている。なお、レンズ７２としては、球状以外の正レンズを用いることも可能であ。また、単一のレンズに限らず、複数のレンズによって構成してもよい。

光ファイバアレイ８０は、円筒状のホルダ８１と、９本の光ファイバ８２と、フェルール８３とを備えたものである。ホルダ８１は、ホルダ７０における、素子アレイ６０が保持された端部と反対側の端部に固定されている。光ファイバ８２は、発光素子１１に対応して２次元配列された状態（３行×３列の配列状態）でフェルール８３に接着固定されている。円柱状の輪郭をなすフェルール８３は、その外周面８３Ｓをホルダ８１の内周面８１Ｎと密接させながら光軸Ｚ１方向に沿って移動自在に保持されている。さらに、フェルール８３は、光軸Ｚ１に平行な回転軸（ここでは光軸Ｚ１）を回転中心とした回転方向８０Ｒにおいて回転自在となっている。

次に、光モジュール１Ｃの作用について説明する。

図７に示したように、発光素子１１を発光させると、発光端面１１Ｔからの射出光束φ１はレンズ７２を透過することによって集光され、集光光束φ２となる。集光光束φ２は光ファイバ８２の端面８４に到達したのち、各光ファイバ８２のコア部に入射され、クラッド部との境界面において全反射を繰り返しながらコア部を伝播していくこととなる。

本実施の形態では、光ファイバアレイ８０が、ホルダ７０によって回転方向８０Ｒに沿って回転自在に保持されていることから、９つの光ファイバ８２の配列位置（配列の向き）を適切に調整することができる。ホルダ７０の向きと発光素子１１の配列の向きとの関係は常に一定であることから、光ファイバ８２の配列位置をホルダ７０の基準位置に合致するように調整すれば、結果として各発光素子１１からの射出光がレンズ７２を介して対応する光ファイバ８２に入射するようになっている。さらに、光ファイバアレイ８０はホルダ７０に対して光軸Ｚ１方向に沿って移動可能となっているので、端面８４とレンズ７２との距離を変化させることによりピント調整を行うことができる。一方、素子アレイ６０が枠部１６によって３軸方向に移動可能に保持されていることから、次のような調整が可能である。すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って発光素子１１を移動させることにより光軸調整（光軸合わせ）を行うことができ、Ｚ軸方向に沿って発光素子１１を移動させることにより発光端面１１Ｔとレンズ７２との距離を適正化し、倍率調整を行うことができるのである。これらの結果、発光素子１１と光ファイバ８２との良好な光学的結合を実現することができる。

次に、図７に加え、図８を参照して光モジュール１Ｃの製造方法について説明する。図８は、光モジュール１Ｃの製造方法における製造工程全体を示した流れ図である。

まず、レンズ７２を配置されたホルダ７０の一端部に、光ファイバアレイ８０を組み込む（ステップＳ３０１）。

次いで、各光ファイバ８２の端面８４から射出したのち（または各光ファイバ８２の端面８４において反射したのち）レンズ７２によって集光された集光光束φ４を観察しながら、光ファイバアレイ８０の位置調整を行う（ステップＳ３０２）。具体的には、光軸Ｚ１上にカメラを配置して集光光束φ４を検出（撮影）することにより光ファイバ８２の配置状態を示す映像を連続的にしながら、光ファイバアレイ８０を光軸Ｚ１を中心として回転させ、配列の向きを調整する。ここでは、集光光束φ４を得るにあたり、例えば端面８４とは反対側の端面（図示せず）から各光ファイバ８２に光を入射してもよいし、あるいは、各光ファイバ８２の端面８４に外部光を照射するようにしてもよい。

光ファイバアレイ８０とホルダ７０との位置調整を終えたのち、ホルダ７０の他端部に、複数の発光素子１１が配列された素子アレイ６０を組み込む（ステップＳ３０３）。

そののち、各発光素子１１を発光させ、レンズ７２を介して代表的な光ファイバ８２の端面８４に入射する集光光束φ２の光量レベルが基準値以上となるように素子アレイ６０の位置調整を行う（ステップＳ３０４）。具体的には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って枠部１６を移動させることにより光軸調整（光軸合わせ）を行ったのち、本体１５と一体化された発光素子１１をＺ軸方向に沿って移動させることにより発光端面１１Ｔとレンズ７２との距離を適正化（倍率調整）する。ここでは、例えば配列の中央に位置する光ファイバと、配列の四隅に位置する光ファイバとについて、端面８４と反対側の端面から射出する光（図示せず）の光量レベルを測定し、それらが全て基準値以上となるような位置を見つけるようにする。

最後に、全ての光ファイバ８２の端面８４に入射する集光光束φ２の光量レベルが基準値以上となるように素子アレイ６０の位置を微調整する（ステップＳ３０５）。

このように、本実施の形態における光モジュール１Ｃの製造方法によれば、光ファイバ８２の配列位置を観察しながら光軸Ｚ１方向および回転方向８０Ｒにおける素光ファイバアレイ８０とホルダ７０との相対位置調整を行ったのち、３軸方向におけるホルダ７０と素子アレイ６０との相対位置調整を行うようにしたので、素子アレイ６０については、回転方向の調整が不要となる。よって、最初から光量レベルを測定しながら位置合わせを行う場合などと比べ、比較的容易に回転方向の位置合わせを行うことができ、素子アレイ６０と光ファイバアレイ８０との良好な光学的結合を実現することができる。

＜変形例２＞
続いて、本実施の形態における変形例（変形例２）について説明する。本実施の形態では、複数の発光素子１１が配列された素子アレイ６０を備えた光モジュール１Ｃについて説明したが、本変形例としての光モジュール１Ｄ（図７参照）のように、発光素子１１の替わりに複数の受光素子４１が配列された素子アレイ９０を備えるようにしてもよい。その場合、光ファイバ８２から射出された射出光束φ３がレンズ７２によって集光光束φ４となり、受光素子４１の受光端面４１Ｔに入射することとなる。

図９を参照して、受光素子４１を有する素子アレイ９０を備えた光モジュール１Ｄの製造方法について説明する。図９は、光モジュール１Ｄの製造方法における製造工程全体を示した流れ図である。

まず、レンズ７２が配置されたホルダ７０の一端部に、光ファイバアレイ８０を組み込む（ステップＳ４０１）。

次いで、各光ファイバ８２の端面８４から射出したのち（または各光ファイバ８２の端面８４において反射したのち）レンズ７２によって集光された集光光束φ４を観察しながら、光ファイバアレイ８０の位置調整を行う（ステップＳ４０２）。具体的な調整の方法については、上記実施の形態と同様である。

光ファイバアレイ８０とホルダ７０との位置調整を終えたのち、ホルダ７０の他端部に、複数の受光素子４１が配列された素子アレイ９０を組み込む（ステップＳ４０３）。

そののち、代表的な受光素子４１の受光端面４１Ｔにおいて検出される集光光束φ４の受光量レベルが基準値以上となるように素子アレイ９０の位置調整を行う（ステップＳ４０４）。ここでは、例えば配列の中央に位置する受光素子と、配列の四隅に位置する受光素子とについて、各々の受光量レベルを測定し、それらが全て基準値以上となるような位置を見つけるようにする。

最後に、全ての受光素子４１に入射する集光光束φ４の受光量レベルが基準値以上となるように素子アレイ９０の位置を微調整する（ステップＳ４０５）。

このように発光素子１１を受光素子４１に置き換えた場合であっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では発光素子，受光素子および光ファイバをそれぞれ３行×３列の２次元配列としたが、これに限定されるものではなく、他の配列形態も取り得るものである。また、素子アレイ、保持部材および光ファイバアレイの構造（形状）は、図１および図７に示したものに限定されるものではない。例えば、図１の光モジュール１Ａは、図１０に示した光モジュール１Ｅのような構造を有するものとしてもよい。

また、上記実施の形態では、素子アレイまたは光ファイバアレイのいずれか一方が光軸方向および回転方向に調整自在に保持され、かつ、他方が光軸と直交する２軸方向において調整自在に保持された機構としたが、これに限定されるものではない。例えば素子アレイおよび光ファイバアレイの双方が光軸方向、回転方向および光軸と直交する２軸方向の全てにおいて調整自在に保持されていてもよい。あるいは、素子アレイまたは光ファイバアレイのいずれか一方が光軸方向、回転方向および光軸と直交する２軸方向の全てにおいて調整自在となっており、他方が固定となっていてもよい。

本発明における第１の実施の形態としての光モジュール１Ａ、およびその変形例である光モジュール１Ｂの構成を表す断面図である。 図１に示した光モジュール１Ａの要部の位置関係を模式的に表す概略斜視図である。 光ファイバの構成を表す断面図である。 光モジュール１Ａの製造方法における製造工程を表す流れ図である。 図３に示した製造工程の一部を説明するための概略構成図である。 図３に示した製造工程の一部を説明するための説明図である。 光モジュール１Ｂの製造方法における製造工程を表す流れ図である。 本発明における第２の実施の形態としての光モジュール１Ｃ、およびその変形例である光モジュール１Ｄの構成を表す断面図である。 光モジュール１Ｃの製造方法における製造工程を表す流れ図である。 光モジュール１Ｄの製造方法における製造工程を表す流れ図である。 光モジュール１Ａの他の変形例としての光モジュール１Ｅの構成を表す断面図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ…光モジュール、１０，４０，６０，９０…素子アレイ、１１…発光素子、４１…受光素子、２０，７０…ホルダ、２１，７２…レンズ、３０，８０…光ファイバアレイ、３２，８２…光ファイバ。

Claims (14)

1. 複数の発光素子または複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、
   前記複数の発光素子または複数の受光素子と光の授受を各々行う複数の光ファイバが配列されてなる光ファイバアレイと、
   前記素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材と
   を備え、
   前記素子アレイおよび光ファイバアレイの少なくとも一方が、前記光ファイバの光軸に沿った光軸方向と、前記光軸に平行な回転軸を回転中心とした回転方向とにおいて調整自在に保持されている
   ことを特徴とする光モジュール。
2. 前記素子アレイおよび光ファイバアレイの少なくとも一方が、前記光軸と直交する２軸方向において調整自在に保持されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記素子アレイが回転方向において調整自在に保持されており、前記光ファイバアレイが前記光軸と直交する２軸方向において調整自在に保持されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記光ファイバアレイが回転方向において調整自在に保持されており、前記素子アレイが前記光軸と直交する２軸方向において調整自在に保持されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
5. 前記保持部材は、前記発光素子からの各射出光を集光し、対応する前記光ファイバの一端面に各光束を導くように機能する集光レンズ、または前記光ファイバからの各射出光を集光し、対応する前記受光素子の端面に各光束を導くように機能する集光レンズをさらに保持している
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
6. 前記発光素子または受光素子は、光軸と直交する面内において２次元配列されており、
   前記複数の光ファイバの端面は、前記複数の発光素子または複数の受光素子と対応するように２次元配列されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 複数の発光素子が配列されてなる素子アレイと、前記発光素子からの光を受光するように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、前記素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であって、
   前記保持部材の一端部に前記素子アレイを組み込んだのち、前記発光素子からの各射出光を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、前記素子アレイを前記光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に前記光軸に沿って移動させることにより、前記素子アレイを前記保持部材の基準位置に合わせる工程と、
   前記保持部材の他端部に前記光ファイバアレイを組み込んだのち、前記光軸と直交する２軸方向に沿って前記光ファイバアレイを移動させることにより、前記保持部材と前記光ファイバアレイとの相対位置を調整する工程と
   を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
8. 前記光ファイバの全てに入射する前記射出光の光量レベルが基準値以上となるように前記保持部材と前記光ファイバアレイとの相対位置を調整する
   ことを特徴とする請求項７に記載の光モジュールの製造方法。
9. 複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、前記受光素子へ光を入射させるように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、前記素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であって、
   前記保持部材の一端部に前記素子アレイを組み込んだのち、前記受光素子からの各反射光を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、前記素子アレイを前記光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に前記光軸に沿って移動させることにより、前記素子アレイを前記保持部材の基準位置に合わせる工程と、
   前記保持部材の他端部に前記光ファイバアレイを組み込んだのち、前記光軸と直交する２軸方向に沿って前記光ファイバアレイを移動させることにより、前記保持部材と前記光ファイバアレイとの相対位置を調整する工程と
   を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
10. 前記光ファイバから射出光を発生させ、前記受光素子の全てにおける前記射出光の光量レベルが基準値以上となるように前記保持部材と前記光ファイバアレイとの相対位置を調整する
    ことを特徴とする請求項９に記載の光モジュールの製造方法。
11. 複数の発光素子が配列されてなる素子アレイと、前記発光素子からの射出光を受光するように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、前記素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であって、
    前記保持部材の一端部に前記光ファイバアレイを組み込んだのち、前記光ファイバからの光を各々検出してそれらの配列位置を観察しつつ、前記光ファイバアレイを前記光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に前記光軸に沿って移動させることにより、前記光ファイバアレイを前記保持部材の基準位置に合わせる工程と、
    前記保持部材の他端部に前記素子アレイを組み込んだのち、前記光軸と直交する２軸方向に沿って前記素子アレイを移動させることにより、前記保持部材と素子アレイとの相対位置を調整する工程と
    を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
12. 前記発光素子から射出光を発生させ、前記光ファイバの全てに入射する前記射出光の光量レベルが基準値以上となるように前記保持部材と前記素子アレイとの相対位置を調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光モジュールの製造方法。
13. 複数の受光素子が配列されてなる素子アレイと、前記受光素子へ光を入射させるように位置する光ファイバが複数配列されてなる光ファイバアレイと、前記素子アレイおよび光ファイバアレイを保持する保持部材とを備えた光モジュールの製造方法であって、
    前記保持部材の一端部に前記光ファイバアレイを組み込んだのち、前記光ファイバからの光を各々を検出してそれらの配列位置を観察しつつ、前記光ファイバアレイを前記光ファイバの光軸に平行な回転軸を中心として回転させると共に前記光軸に沿って移動させることにより、前記光ファイバアレイを前記保持部材の基準位置に合わせる工程と、
    前記保持部材の他端部に前記素子アレイを組み込んだのち、前記光軸と直交する２軸方向に沿って前記素子アレイを移動させることにより、前記保持部材と素子アレイとの相対位置を調整する工程と
    を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
14. 前記光ファイバから射出光を発生させ、前記受光素子の全てにおける前記射出光の光量レベルが基準値以上となるように前記保持部材と前記素子アレイとの相対位置を調整する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光モジュールの製造方法。

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