JP2014048577A - Optical fiber joint method, and optical fiber joint device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバの接合方法及び光ファイバの接合装置に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber bonding method and an optical fiber bonding apparatus.
一般的に光モジュールは、光デバイスにおける光受送信部に光ファイバが接合されており、光デバイスにおける光受送信部と光ファイバとの間において光の受送信が行われる。従って、光モジュールを製造する際には、光デバイスにおける光受送信部に光ファイバが接合される。具体的には、光ファイバの端面には、光デバイスに接合しやすいようにフェルールが接合されており、例えば、光デバイスであるPLC(Planar lightwave circuit:平面光波回路)に、フェルールを接合することにより、光デバイスと光ファイバとの接合がなされる。 In general, in an optical module, an optical fiber is bonded to an optical transmission / reception unit in an optical device, and light is transmitted / received between the optical reception / transmission unit and the optical fiber in the optical device. Therefore, when manufacturing the optical module, the optical fiber is bonded to the light receiving / transmitting unit in the optical device. Specifically, a ferrule is bonded to the end face of the optical fiber so as to be easily bonded to the optical device. For example, the ferrule is bonded to a PLC (Planar lightwave circuit) that is an optical device. As a result, the optical device and the optical fiber are joined.
このようにして接合されるPLCとフェルールとの位置関係は、光の結合効率に大きな影響を与えるため、精密な位置合せを行い接合する必要がある。具体的には、例えば、PLCにフェルールを接合する方法としては、光デバイスが機能する状態で、光の結合状態をモニタしながらフェルール等の位置(姿勢等)を調整し、光の結合効率が最大となるような位置に合わせた後、固定して、接合する方法がある。しかしながら、この方法では、光デバイスを機能させるための電源や光の入出力をモニタするための計測装置等が必要となり、光ファイバを接合する工程が大がかりなものとなり、また、時間も要するため、製造される光モジュールが高コストなものとなってしまう。 The positional relationship between the PLC and the ferrule that are joined in this way has a great influence on the light coupling efficiency, and therefore it is necessary to perform precise positioning and joining. Specifically, for example, as a method of joining a ferrule to a PLC, the position (posture etc.) of the ferrule or the like is adjusted while monitoring the light coupling state while the optical device is functioning, and the light coupling efficiency is improved. There is a method of fixing and joining after adjusting to the maximum position. However, this method requires a power source for functioning the optical device, a measuring device for monitoring input / output of light, etc., and the process of joining the optical fibers becomes large, and also requires time. The manufactured optical module is expensive.
このため、PLC及びフェルールの外形等をCCD(Charge Coupled Device)カメラ等の撮像装置を用いて撮像し、撮像された画像に基づき、フェルール等の位置を調節し、固定して接合する方法がある。 For this reason, there is a method in which the external shape of the PLC and the ferrule is imaged using an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) camera, the position of the ferrule is adjusted based on the captured image, and is fixedly joined. .
ところで、PLC及びフェルールの外形等をCCDカメラ等の撮像装置により撮像し、フェルール等の位置を調節する方法では、接合部分の側面等より撮像しなければならず、小型化が求められている光モジュールに適用することは困難である。また、光モジュールの小型化に伴い、より一層高い精度でPLCとフェルールとの位置合せを行うことが求められており、PLC及びフェルールの外形等を撮像装置により撮像して位置合せを行う方法には精度の点において限界があった。 By the way, in the method of imaging the outer shape of the PLC and the ferrule with an imaging device such as a CCD camera and adjusting the position of the ferrule, etc., the image must be picked up from the side surface of the joint portion, etc. It is difficult to apply to modules. In addition, with the miniaturization of the optical module, it is required to align the PLC and the ferrule with higher accuracy, and a method for performing alignment by imaging the external shape of the PLC and the ferrule with an imaging device. There was a limit in terms of accuracy.
PLC10とフェルール20との接合について、図1に基づき説明する。PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とを接合する際、本来であれば、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが完全に一致するように接合されることが好ましい。しかしながら、実際には、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが完全に一致するように接合させることは困難であり、図1に示されるように、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21との間にはズレ角φ等が生じてしまう。このように、接合面11と接合面21との間でズレ角φが生じてしまうと、フェルール20の上面22側で、接合面21と接合面11との間でギャップg1が生じ、フェルール20の底面23側で、接合面21と接合面11との間でギャップg2が生じてしまう。このように生じるギャップg1とギャップg2は、フェルール20における接合面21の幅をDとした場合、数1に示される関係にある。
The joining of the
ここで、フェルール20における接合面21の幅Dを約1.5mmとし、ズレ角φが0.1°以下となるよう位置合せを行おうとすると、ギャップg1とギャップg2との差g2−g1が2.6μm以下となるように位置合せを行うことが求めらる。しかしながら、上述したような、PLC及びフェルールの外形等を撮像装置により撮像し、撮像された画像に基づき位置合せを行う方法では、このような微細な位置合せを行うことは極めて困難であり、精度の高い位置合せを行うことはできない。
Here, of about 1.5mm width D of the joining
従って、PLC等の光回路とフェルールとを高い精度で位置合せをして、接合することのできる光ファイバの接合方法が求められている。 Therefore, there is a need for an optical fiber joining method that can align and join an optical circuit such as a PLC and a ferrule with high accuracy.
本実施の形態の一観点によれば、光ファイバの端面に接合されているフェルールの接合面と、前記フェルールの接合面と接合される光回路の接合面とを撮像する撮像工程と、前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させる接触工程と、前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させることにより、前記フェルールの接合面において生じた光が検出されない密着領域に基づき、前記フェルール、または、前記光回路の位置を調整する調整工程と、前記調整工程の後、前記フェルールと前記光回路とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする。 According to one aspect of the present embodiment, an imaging process for imaging the joint surface of the ferrule joined to the end face of the optical fiber and the joint surface of the optical circuit joined to the joint surface of the ferrule, and the ferrule A contact step of bringing the bonding surface of the optical circuit into contact with the bonding surface of the optical circuit, and contacting the bonding surface of the ferrule with the bonding surface of the optical circuit to detect light generated on the bonding surface of the ferrule. An adjustment step of adjusting the position of the ferrule or the optical circuit based on a close contact area, and a bonding step of bonding the ferrule and the optical circuit after the adjustment step. .
また、本実施の形態の他の一観点によれば、光ファイバの端面に接合されているフェルールが設置されるハンドと、前記フェルールの接合面と接合される接合面を有する光回路が設置されるステージと、前記フェルールの接合面において全反射された光が検出される位置に設置されており、前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面を撮像する撮像部と、前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面に光を照射する光源と、を有し、前記フェルールの接合面と前記光回路の接合面とを接触させた際に、前記フェルールの接合面において生じる、前記撮像部において光が検出されない密着領域を検出し、前記密着領域に基づく調整を行い、前記フェルールと前記光回路とを接合することを特徴とする。 Further, according to another aspect of the present embodiment, a hand in which a ferrule joined to an end face of an optical fiber is installed, and an optical circuit having a joined surface joined to the joint surface of the ferrule is installed. A stage, a position where the light totally reflected on the joint surface of the ferrule is detected, an imaging unit that images the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit, and the joint surface of the ferrule And a light source that irradiates light to the joint surface of the optical circuit, and the imaging unit that is generated on the joint surface of the ferrule when the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit are brought into contact with each other A contact region where no light is detected is detected, adjustment based on the contact region is performed, and the ferrule and the optical circuit are joined.
開示の光ファイバの接合方法及び光ファイバの接合装置によれば、PLC等の光回路とフェルールとを高い精度で位置合せをして、接合することができる。 According to the disclosed optical fiber bonding method and optical fiber bonding apparatus, an optical circuit such as a PLC and a ferrule can be aligned and bonded with high accuracy.
発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 Modes for carrying out the invention will be described below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
(光ファイバの接合装置)
本実施の形態における光ファイバの接合装置について、図2及び図3に基づき説明する。図2は、本実施の形態における光ファイバの接合装置の構造図であり、図3は、本実施の形態における光ファイバの接合装置の要部構造図である。
(Optical fiber bonding equipment)
An optical fiber bonding apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a structural diagram of an optical fiber bonding apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3 is a principal structural diagram of the optical fiber bonding apparatus according to the present embodiment.
本実施の形態における光ファイバの接合装置は、ステージ110、ハンド120、光源130、撮像部140を有している。本実施の形態における光ファイバの接合装置は、図4に示されるような光ファイバ50の端面に接合されているフェルール20と、光回路であるPLC10とを接合するものであり、PLC10は光デバイスの筐体30内に収められている。尚、予め光ファイバ50の端面には、フェルール20が接合されているものとする。
The optical fiber bonding apparatus in the present embodiment includes a
ステージ110には、PLC10の収められている筐体30が設置されており、ステージ110は、PLC10の姿勢を自由に動かすことができるように、例えば、6軸の自由度を有している。ハンド120は、フェルール20を設置し固定するための把持部と、フェルール20の位置を例えば一軸で調整することのできる位置調整部とを有しており、更に、PLC10とフェルール20との接触を検知することができるよう力覚センサ121が設けられている。尚、本実施の形態においては、PLC10とフェルール20との相対的な位置は、ステージ110により調整してもよく、ハンド120により調整してもよい。
The
光源130は、ステージ110の上方に設けられており、PLC10とフェルール20との接合部分を照射する。光源130は、例えば、LED(Light Emitting Diode)スポットライト等により形成されており、光源130より出射される光は、筐体30の内部において反射率が高い波長の光が好ましい。例えば、筐体30の内部において金メッキ等が施されている場合には、金に対して反射率nの高い赤色光、例えば、波長が約650nmの光を発光するLEDスポットライト等を光源130に用いることが好ましい。
The
撮像部140は、撮像カメラ141、結像レンズ142、偏光板143、カラーフィルタ144等を有している。撮像部140は、フェルール20の接合面21において全反射された光が入射する位置に設置されている。従って、フェルール20の接合面21において全反射された光は、カラーフィルタ144、偏光板143、結像レンズ142を介し、撮像カメラ141に入射する。これにより、フェルール20との接合面21における画像を撮像することができる。
The
また、図5に示されるように、本実施の形態における光ファイバの接合装置は、コンピュータ等の制御部150により動作等が制御されている。具体的には、制御部150による制御により、ステージコントローラ・ドライバ115を介して、ステージ110の位置制御等がなされる。また、制御部150による制御により、ハンドコントローラ・ドライバ125を介して、ハンド120の位置制御等がなされる。また、力覚センサ121により検出された情報は、センサアンプ126を介し、制御部150に伝達される。撮像部140において撮像された画像は、グラバ145を介し、制御部150に伝達される。尚、グラバ145は、制御部150内に設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the operation and the like of the optical fiber bonding apparatus in the present embodiment are controlled by a
(光ファイバの接合方法)
次に、本実施の形態における光ファイバの接合方法について説明する。
(Optical fiber bonding method)
Next, an optical fiber bonding method in the present embodiment will be described.
最初に、図6に基づきPLC10とフェルール20との接合について説明する。前述したように、PLC10とフェルール20とは、図6(a)に示されるように、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが一致した状態で接合されていることが理想である。しかしながら、実際には、図6(b)に示されるように、接合面11と接合面21とが略平行であっても、ギャップがある状態や、図6(c)に示されるように、接合面11と接合面21とが平行ではない状態で接触している場合がある。これらの場合には、光の結合効率が低下してしまうため好ましくない。
Initially, joining of PLC10 and the
ところで、光源130より照射された光は、筐体30の内部において反射され散乱光となり、フェルール20の接合面21に入射する。ここで、フェルール20の接合面21に入射する光の入射角が、接合面21の法線に対し臨界角以上である場合には、接合面21において全反射する。本実施の形態においては、撮像部140は、フェルール20の接合面21において全反射された光が、フェルール20の上面22において屈折されて入射する位置に設置されている。
By the way, the light emitted from the
具体的には、図7に示されるように、筐体30の内部において反射された散乱光が、フェルール20の接合面21に入射角γで入射した場合、入射角γが臨界角以上であれば、フェルール20の接合面21において、入射角γと同じ角度である反射角γで全反射される。フェルール20の接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βで入射し、フェルール20の上面22において屈折し、出射角αで出射する。本実施の形態においては、撮像部140は、フェルール20の上面22より出射角αで出射された光が入射する位置に設置されている。尚、本実施の形態においては、入射角、反射角、出射角は、各々の面の法線に対する角度を意味するものとする。
Specifically, as shown in FIG. 7, when scattered light reflected inside the housing 30 is incident on the
ここで、フェルール20を形成している材料の屈折率をn1、空気の屈折率をn2とした場合、スネルの法則より数2に示される式が導かれ、また、全反射条件より数3に示される式が導かれる。例えば、フェルール20がガラスで形成されているものとした場合、n1は約1.5、n2は約1.0となり、臨界角は約42°となる。よって、フェルール20の接合面21に入射角γで入射した光が、γ>42°である場合には、フェルール20の接合面21において全反射する。
Here, when the refractive index of the material forming the
また、フェルール20の接合面21における傾き角度を傾き角δとすると、β、γ、δは、数4に示される式の関係にある。尚、傾き角δとは、フェルール20における垂直な端面に対する角度である。
Further, if the inclination angle of the
尚、フェルール20の接合面21において入射角γで入射する光は、フェルール20の底面23において入射角ζで入射した散乱光であり、フェルール20の底面23において屈折し出射角εとなる光である。よって、入射角γと入射角ζとは、数5に示される式に関係にあり、また、フェルール20の底面23においては、スネルの法則より数6に示される式が導かれる。尚、フェルール20の底面23において、散乱光が入射角ζで入射するためには、出射角εは臨界角以下であることが求められる。即ち、出射角εは、数7に示される式であることが求められる。
The light incident at the incident angle γ on the
上述した図7に示される状態は、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とが接触していない状態を示すものである。しかしながら、図8に示されるように、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とが接触している状態では、接合面21と接合面11との接触部分の近傍において、光は接合面21において全反射されることなく、PLC20に入射する。このため、この接触部分の近傍からは、撮像部140には光が入射しないため、撮像部140において撮像された画像には黒く映り、この黒く映った領域に基づきフェルール20の接合面21とPLC10の接合面11との接触部分や接触状況を知ることができる。尚、本実施の形態においては、この黒く映った領域を密着領域と記載する。また、この密着領域は、この領域のすべてにおいて、接合面11と接合面21とが接触していることを意味するものではない。
The state shown in FIG. 7 described above indicates a state where the
図9には、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とが接触していない状態において、撮像部140において撮像されるフェルール20の接合面21における画像の様子を示す。図9は、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが、ギャップg離れており、本実施の形態においては、フェルール20の接合面21における明るさの状態、即ち、後述する密着領域の状態によって、接触状態を判断することができる。
FIG. 9 shows a state of an image on the
(光ファイバの接合方法の手順)
次に、図10に基づき、具体的な光ファイバの接合方法の手順について説明する。
(Procedure of optical fiber bonding method)
Next, a procedure of a specific optical fiber joining method will be described with reference to FIG.
最初に、ステップ102(S102)において、図4に示されるように、光ファイバ50の端部にフェルール20を接合する。
First, in step 102 (S102), the
次に、ステップ104(S104)において、フェルール20をPLC10に近づけた後、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とを撮像部140により観察する。具体的には、PLC10をステージ110に設置し、フェルール20をハンド120に設置し、光源130より光を照射した状態で、フェルール20とPLC10とを近づけ、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とを撮像部140により観察する。この際、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11との間にギャップgが観察される。この場合において、図11に示すように、フェルール20とPLC10とのギャップgの幅が均一ではない場合には、PLC10の接合面11に対しフェルール20の接合面21が傾いているため、フェルール20を矢印11Aに示す方向に回転させる。これにより、図12に示すように、フェルール20とPLC10とのギャップgの幅が一定となるように調整することができる。尚、図11(a)は、上面図であり、図11(b)は、側面図であり、図11(c)は、この状態を撮像部140により撮像した画像の様子を示す図である。また、図12(a)は、上面図であり、図12(b)は、側面図であり、図12(c)は、この状態を撮像部140により撮像した画像の様子を示す図である。
Next, in step 104 (S104), after the
次に、ステップ106(S106)において、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とを接触させる。具体的には、図12において矢印12Aに示される方向にフェルール20を移動させることにより、フェルール20とPLC10とを接触させる。フェルール20とPLC10とが接触したか否かは、ハンド120に取り付けられている力覚センサ121において検知することができる。これにより、フェルール20の接合面21には、密着領域が生じる。具体的には、フェルール20とPLC10とを接触させることにより、撮像部140において撮像されているフェルール20の接合面21には、例えば、図13(c)に示されるような、密着領域60aが観察される。この密着領域60aは、フェルール20の接合面21において、光が全反射されていない領域であり、撮像部140には密着領域60aからの光は入射しないため、黒く確認される。尚、接合面21において、密着領域が生じない場合には、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とのズレ角φが大きい場合が考えられる。この場合には、フェルール20をPLC10より離し、ズレ角φが所定の角度以下になるように、例えば、ズレ角φが1.1°以下になるようにハンド120等によりフェルール20の位置や角度を変えて調整する。
Next, in step 106 (S106), the
次に、ステップ108(S108)において、密着領域の長さ及び幅が所定の長さ及び幅以上であるか否かが判断される。撮像部140において観察された密着領域の長さ及び幅のいずれか一方または双方が所定の長さ及び幅未満である場合には、ステップ110に移行する。一方、撮像部140において観察された密着領域の長さ及び幅が双方とも所定の長さ及び幅以上である場合には、ステップ112に移行する。尚、所定の長さ及び幅とは、撮像部140の位置等により変わるため、一概に述べることはできないが、10μm以上、更には、30μm以上であることが好ましい。
Next, in step 108 (S108), it is determined whether or not the length and width of the contact area are equal to or greater than a predetermined length and width. If one or both of the length and width of the contact area observed in the
具体的には、図13(a)及び図13(b)に示されるように、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とが理想的な状態で接触している場合には、図13(c)に示されるように、密着領域60aが接合面21の広い領域で観察される。この際観察される密着領域60aの長さLは所定の長さ以上であって、幅Wは所定の幅以上である。この場合には、ステップ112に移行する。
Specifically, as shown in FIGS. 13A and 13B, when the joining
また、図14(a)及び図14(b)に示されるように、フェルール20の接合面21の上側において、PLC10の接合面11と接触している場合には、図14(c)に示されるように、密着領域60bが接合面21の上側で観察される。この際観察される密着領域60bは、密着領域60bの長さLは所定の長さ以上であるが、幅Wは所定の幅未満である。この場合には、ステップ110に移行する。
Further, as shown in FIGS. 14A and 14B, when the
また、図15(a)及び図15(b)に示されるように、フェルール20の接合面21の下側において、PLC10の接合面11と接触している場合には、図15(c)に示されるように、密着領域60cが接合面21の下側で観察される。この際観察される密着領域60cは、密着領域60cの長さLは所定の長さ以上であるが、幅Wは所定の幅未満である。この場合には、ステップ110に移行する。
Further, as shown in FIGS. 15A and 15B, in the case where the lower surface of the
また、図16(a)及び図16(b)に示されるように、フェルール20の接合面21の左側において、PLC10の接合面11と接触している場合には、図16(c)に示されるように、密着領域60dが接合面21の左側で観察される。この際観察される密着領域60dは、密着領域60dの長さLは所定の長さ未満であって、幅Wは所定の幅以上である。この場合には、ステップ110に移行する。
Further, as shown in FIGS. 16A and 16B, the left side of the
また、図17(a)及び図17(b)に示されるように、フェルール20の接合面21の右側において、PLC10の接合面11と接触している場合には、図17(c)に示されるように、密着領域60eが接合面21の右側で観察される。この際観察される密着領域60eは、密着領域60eの長さLは所定の長さ未満であって、幅Wは所定の幅以上である。この場合には、ステップ110に移行する。
Further, as shown in FIGS. 17A and 17B, when the right side of the
次に、ステップ110(S110)において、PLC10よりフェルール20を離し、ハンド120によりフェルール20の位置や傾きを調整する。
Next, in step 110 (S110), the
具体的には、図14(c)に示されるように、密着領域60bが接合面21の上側で観察された場合には、PLC10よりフェルール20を離し、フェルール20の先端を上げるように動かし調整する。
Specifically, as shown in FIG. 14 (c), when the close contact region 60b is observed above the joining
また、図15(c)に示されるように、密着領域60cが接合面21の下側で観察された場合には、PLC10よりフェルール20を離し、フェルール20の先端を下げるように動かし調整する。
Further, as shown in FIG. 15C, when the
また、図16(c)に示されるように、密着領域60dが接合面21の左側で観察された場合には、PLC10よりフェルール20を離し、フェルール20の先端の右側が出て左側が引っ込むように動かし調整する。
Further, as shown in FIG. 16C, when the contact area 60d is observed on the left side of the
また、図17(c)に示されるように、密着領域60eが接合面21の右側で観察された場合には、PLC10よりフェルール20を離し、フェルール20の先端の左側が出て右側が引っ込むように動かし調整する。
Further, as shown in FIG. 17C, when the close contact region 60 e is observed on the right side of the
これらの調整を行った後、再び、ステップ106に移行する。即ち、再度、フェルール20の接合面21とPLC10の接合面11とを接触させる。
After making these adjustments, the process proceeds to step 106 again. That is, the
尚、密着領域が、図14(c)または図15(c)と、図16(c)または図17(c)とが組み合わされた状態で検出された場合には、各々の状態に対応してフェルール20の位置を動かすことにより調整する。
If the contact area is detected in a state where FIG. 14 (c) or FIG. 15 (c) is combined with FIG. 16 (c) or FIG. 17 (c), it corresponds to each state. Then, the position of the
上記においては、フェルール20の位置や傾きを動かすことにより調整する場合について説明したが、ステージ110によりPLC10の位置や傾きを動かすことにより調整を行ってもよい。
In the above description, the case where adjustment is performed by moving the position and inclination of the
次に、ステップ112(S112)において、フェルール20とPLC10とを接合する。これにより、本実施の形態における光ファイバの接続方法は終了する。この際、図13(c)に示される状態の各々の位置等を記録した後、フェルール20をPLC10より離し、再度、フェルール20及びPLC10を記録されている位置となるように動かし、接触させた後、接合するものであってもよい。
Next, in step 112 (S112), the
尚、上記においては、密着領域60a等の長さ及び幅が所定の長さ及び幅以上になるようにフェルール20の位置等を調整する場合について説明したが、密着領域60a等の長さ及び幅が最も大きくなるようにフェルール20の位置等を調整してもよい。また、この調整は、調整を行う前よりも調整を行った後の方が、密着領域60a等の長さまたは幅が長くなるようにフェルール20の位置等を調整することを、所定の長さ及び幅以上となるまで繰り返すものであってもよい。これらの調整を行う場合には、上記におけるステップ108及びステップ110に代えて、これらの調整の工程を行う。
In the above description, the case where the position and the like of the
(密着領域)
ところで、撮像部140において、このように黒く観察される密着領域60a等は、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが接触している部分以外にも、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とが近接している場合にも生じる。即ち、PLC10の接合面11とフェルール20の接合面21とのギャップgが、エバネッセント波の浸み込み深さ以下である場合には、密着領域60a等が観察される。具体的には、ギャップgが数8に示される式を満たす領域においては、エバネッセント波の浸み込みが生じ、光は全反射されないため、撮像部140により撮像された画像においては、この領域は黒く観察される。
(Close contact area)
By the way, in the
ここで、λは光源130における波長であり、650nmとし、n1を1.5、n2を1.0、γを55.9°とした場合、数8に示される式より、ギャップgは141nm以下となる。図1に示されるPLC10の接合面11とフェルール20の接合面21との間のズレ角φと、ギャップgより、接合面21における密着領域60a等の幅WPは、数9に示される式となる。
Here, λ is a wavelength in the
ここで、ズレ角φを0.1°、gを141nmとすると、接合面21における密着領域60a等の幅WPは、約81μmとなる。尚、接合面21における密着領域60a等の幅WPは約81μmであるが、撮像部140が設置される位置により、撮像部140により観察される密着領域60a等の幅Wが異なる幅で観察される。従って、出射角αを選んで撮像部140を設置することにより、密着領域60a等の幅Wを広く観察することができる。よって、本実施の形態においては、フェルール20の接合面21に入射する散乱光の入射角γが臨界角以上となる角度であって、密着領域60aの幅Wを広く観察することができる位置に、撮像部140が設置されていることが好ましい。尚、密着領域60a等の長さLについては、撮像部140が設置される位置等を考慮する必要がなく、密着領域60aの長さは、実際に観察される長さと同じである。
Here, the deviation angle phi 0.1 °, when the g and 141 nm, the width W P of
図18は、散乱光の出射角α、入射角β、入射角γとギャップgとの関係を示す。尚、傾き角δは、6.0°であるものとし、フェルール20の接合面21における臨界角は41.8°であるものとする。また、密着領域の幅Wは、数2〜数5に示される式等に基づき算出した値である。
FIG. 18 shows the relationship between the scattered light exit angle α, the incident angle β, the incident angle γ, and the gap g. It is assumed that the inclination angle δ is 6.0 ° and the critical angle at the
図18(a)に示されるように、出射角αが70.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが45.2°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが38.8°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約283nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約162μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約50μmである。
As shown in FIG. 18A, when the
図18(b)に示されるように、出射角αが65.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが46.8°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが37.2°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約233nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約134μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約48μmである。
As shown in FIG. 18B, when the
図18(c)に示されるように、出射角αが60.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが48.7°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが35.3°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約199nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約114μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約46μmである。
As shown in FIG. 18C, when the
図18(d)に示されるように、出射角αが55.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが50.9°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが33.1°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約174nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約99μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約43μmである。
As shown in FIG. 18D, when the
図18(e)に示されるように、出射角αが50.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが53.3°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが30.7°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約155nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約89μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約40μmである。
As shown in FIG. 18E, when the
図18(f)に示されるように、出射角αが45.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが55.9°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが28.1°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約141nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約81μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約36μmである。
As shown in FIG. 18 (f), when the
図18(g)に示されるように、出射角αが40.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが58.6°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが25.4°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約129nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約74μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約33μmである。
As shown in FIG. 18G, when the
図18(h)に示されるように、出射角αが35.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが61.5°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが22.5°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約120nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約69μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約29μmである。
As shown in FIG. 18H, when the
図18(i)に示されるように、出射角αが30.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが64.5°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが19.5°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約113nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約65μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約26μmである。
As shown in FIG. 18 (i), when the
図18(j)に示されるように、出射角αが25.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが67.6°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが16.4°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約108nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約62μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約22μmである。
As shown in FIG. 18J, when the
図18(k)に示されるように、出射角αが20.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが70.8°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが13.2°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約103nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約59μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約19μmである。
As shown in FIG. 18 (k), when the
図18(l)に示されるように、出射角αが15.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが74.1°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが9.9°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約100nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約57μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約15μmである。
As shown in FIG. 18L, when the
図18(m)に示されるように、出射角αが10.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが77.4°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが6.6°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約97nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約55μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約12μmである。
As shown in FIG. 18 (m), when the
図18(n)に示されるように、出射角αが5.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが80.7°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが3.3°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約95nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約54μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約9μmである。
As shown in FIG. 18 (n), when the
図18(o)に示されるように、出射角αが0.0°となる位置に撮像部140を設置した場合、フェルール20の接合面21に入射角γが84.0°で入射した光は、フェルール20の接合面21において全反射される。接合面21において全反射された光は、フェルール20の上面22に入射角βが0.0°で入射し、フェルール20の上面22において屈折し、撮像部140に入射する。この場合、ズレ角φを0.1°とすると、ギャップgが約93nm以下となる領域が密着領域となる。この密着領域の接合面21における幅WPは約54μmであり、撮像部140により観察される密着領域の幅Wは約6μmである。
As shown in FIG. 18 (o), when the
図18に示されるように、出射角50°以上の位置に撮像部140を設置しても、筐体30の内部において反射された散乱光の入射は、期待することができない。よって、撮像部140は出射角αが45°以下となる位置に設置されていることが好ましく、また、密着領域の幅Wが長い方が観察しやすいため、出射角αが大きい方が好ましい。よって、出射角αが45°前後の位置に設置されていることが好ましい。
As shown in FIG. 18, even if the
尚、ズレ角φの値が大きい場合には、密着領域の幅Wpが狭くなり、撮像部140において観察することができない場合がある。例えば、撮像部140において、密着領域の幅Wpが10μm以上であれば、密着領域が検出可能であるものとすると、出射角αが45°、即ち、接合面21における入射角および反射角γが約55.9°のときには、数8及び数9に示される式より、ズレ角φが0.8°以下であれば密着領域を検出することが可能である。従って、撮像部140において密着領域を検出することができない場合には、フェルール20の位置を動かしながら調整を行うことにより密着領域の検出が可能となる。更には、初期状態においてズレ角φが0.8°以下となるように、フェルール20とPLC10との位置合せを予め行っておいてもよい。
Incidentally, if the value of the deviation angle φ is large, the width W p of the contact region is narrowed, it may not be possible to observe the
また、PLC10の接合面11またはフェルール20の接合面21の面精度により、複数の密着領域が観察された場合には、これらをまとめて一つの密着領域として扱えばよい。
Further, when a plurality of contact areas are observed due to the surface accuracy of the
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
光ファイバの端面に接合されているフェルールの接合面と、前記フェルールの接合面と接合される光回路の接合面とを撮像する撮像工程と、
前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させる接触工程と、
前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させることにより、前記フェルールの接合面において生じた光が検出されない密着領域に基づき、前記フェルール、または、前記光回路の位置を調整する調整工程と、
前記調整工程の後、前記フェルールと前記光回路とを接合する接合工程と、
を有することを特徴とする光ファイバの接合方法。
(付記2)
前記調整工程は、前記密着領域における長さの値及び幅の値が、ともに所定の値以上となるように調整を行うものであることを特徴とする付記1に記載の光ファイバの接合方法。
(付記3)
前記調整工程は、前記密着領域における長さまたは幅が、前記調整を行う前よりも長くなるように調整を行うものであることを特徴とする付記1に記載の光ファイバの接合方法。
(付記4)
前記調整工程は、前記密着領域における長さまたは幅が、最も大きくなるように調整を行うものであることを特徴とする付記1に記載の光ファイバの接合方法。
(付記5)
前記撮像工程は、前記フェルールの接合面において全反射された光が入射する位置に設置されている撮像部により撮像されることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の光ファイバの接合方法。
(付記6)
前記フェルールの接合面には、赤色光が照射されていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の光ファイバの接合方法。
(付記7)
光ファイバの端面に接合されているフェルールが設置されるハンドと、
前記フェルールの接合面と接合される接合面を有する光回路が設置されるステージと、
前記フェルールの接合面において全反射された光が検出される位置に設置されており、前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面を撮像する撮像部と、
前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面に光を照射する光源と、
を有し、
前記フェルールの接合面と前記光回路の接合面とを接触させた際に、前記フェルールの接合面において生じる、前記撮像部において光が検出されない密着領域を検出し、前記密着領域に基づく調整を行い、前記フェルールと前記光回路とを接合することを特徴とする光ファイバの接合装置。
(付記8)
前記ハンドまたは前記ステージは、前記密着領域の大きさがより大きくなるように、前記フェルールまたは前記光回路を動かすものであることを特徴とする付記7に記載の光ファイバの接合装置。
(付記9)
前記撮像部は、撮像カメラと、
前記撮像カメラに入射する光を透過する偏光板と、
を有することを特徴とする付記7または8に記載の光ファイバの接合装置。
(付記10)
前記撮像カメラに入射する光を透過するカラーフィルタを有することを特徴とする付記9に記載の光ファイバの接合装置。
(付記11)
前記光源より出射される光は赤色光であることを特徴とする付記7から10のいずれかに記載の光ファイバの接合装置。
(付記12)
前記ハンドには、前記フェルールと前記光回路との接触を感知する力覚センサが設けられていることを特徴とする付記7から11のいずれかに記載の光ファイバの接合装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
An imaging step of imaging the joint surface of the ferrule joined to the end face of the optical fiber and the joint surface of the optical circuit joined to the joint surface of the ferrule;
A contact step of bringing the joint surface of the ferrule into contact with the joint surface of the optical circuit;
The position of the ferrule or the optical circuit is adjusted based on a contact area where light generated on the joint surface of the ferrule is not detected by bringing the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit into contact with each other. Adjustment process;
After the adjustment step, a joining step for joining the ferrule and the optical circuit;
An optical fiber bonding method comprising:
(Appendix 2)
The optical fiber joining method according to appendix 1, wherein the adjustment step is performed such that both the length value and the width value in the contact region are equal to or greater than a predetermined value.
(Appendix 3)
The optical fiber joining method according to appendix 1, wherein the adjustment step is performed such that a length or a width in the contact region is longer than that before the adjustment.
(Appendix 4)
2. The optical fiber bonding method according to appendix 1, wherein the adjustment step is performed such that the length or width in the adhesion region is maximized.
(Appendix 5)
The optical fiber joining according to any one of appendices 1 to 4, wherein the imaging step is performed by an imaging unit installed at a position where light totally reflected on the joint surface of the ferrule enters. Method.
(Appendix 6)
The optical fiber joining method according to any one of appendices 1 to 5, wherein the ferrule joining surface is irradiated with red light.
(Appendix 7)
A hand on which a ferrule bonded to the end face of the optical fiber is installed;
A stage on which an optical circuit having a bonding surface to be bonded to the bonding surface of the ferrule is installed;
An imaging unit that is installed at a position where the totally reflected light is detected on the joint surface of the ferrule, and that images the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit;
A light source for irradiating light to the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit;
Have
When the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit are brought into contact with each other, a contact region where light is not detected in the imaging unit, which is generated on the joint surface of the ferrule, is detected, and adjustment based on the contact region is performed. An optical fiber bonding apparatus for bonding the ferrule and the optical circuit.
(Appendix 8)
The optical fiber bonding apparatus according to appendix 7, wherein the hand or the stage moves the ferrule or the optical circuit so that the size of the contact area becomes larger.
(Appendix 9)
The imaging unit includes an imaging camera;
A polarizing plate that transmits light incident on the imaging camera;
The optical fiber bonding apparatus according to
(Appendix 10)
The optical fiber bonding apparatus according to
(Appendix 11)
11. The optical fiber bonding apparatus according to any one of appendices 7 to 10, wherein the light emitted from the light source is red light.
(Appendix 12)
The optical fiber bonding apparatus according to any one of appendices 7 to 11, wherein the hand is provided with a force sensor for detecting contact between the ferrule and the optical circuit.
10 PLC
11 接合面
20 フェルール
21 接合面
22 上面
23 底面
30 筐体
50 光ファイバ
60a、60b、60c、60d、60e 密着領域
110 ステージ
115 ステージコントローラ・ドライバ
120 ハンド
121 力覚センサ
125 ハンドコントローラ・ドライバ
126 センサアンプ
130 光源
140 撮像部
141 撮像カメラ
142 結像レンズ
143 偏光板
144 カラーフィルタ
150 制御部
10 PLC
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させる接触工程と、
前記フェルールの接合面と、前記光回路の接合面とを接触させることにより、前記フェルールの接合面において生じた光が検出されない密着領域に基づき、前記フェルール、または、前記光回路の位置を調整する調整工程と、
前記調整工程の後、前記フェルールと前記光回路とを接合する接合工程と、
を有することを特徴とする光ファイバの接合方法。 An imaging step of imaging the joint surface of the ferrule joined to the end face of the optical fiber and the joint surface of the optical circuit joined to the joint surface of the ferrule;
A contact step of bringing the joint surface of the ferrule into contact with the joint surface of the optical circuit;
The position of the ferrule or the optical circuit is adjusted based on a contact area where light generated on the joint surface of the ferrule is not detected by bringing the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit into contact with each other. Adjustment process;
After the adjustment step, a joining step for joining the ferrule and the optical circuit;
An optical fiber bonding method comprising:
前記フェルールの接合面と接合される接合面を有する光回路が設置されるステージと、
前記フェルールの接合面において全反射された光が検出される位置に設置されており、前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面を撮像する撮像部と、
前記フェルールの接合面及び前記光回路の接合面に光を照射する光源と、
を有し、
前記フェルールの接合面と前記光回路の接合面とを接触させた際に、前記フェルールの接合面において生じる、前記撮像部において光が検出されない密着領域を検出し、前記密着領域に基づく調整を行い、前記フェルールと前記光回路とを接合することを特徴とする光ファイバの接合装置。 A hand on which a ferrule bonded to the end face of the optical fiber is installed;
A stage on which an optical circuit having a bonding surface to be bonded to the bonding surface of the ferrule is installed;
An imaging unit that is installed at a position where the totally reflected light is detected on the joint surface of the ferrule, and that images the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit;
A light source for irradiating light to the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit;
Have
When the joint surface of the ferrule and the joint surface of the optical circuit are brought into contact with each other, a contact region where light is not detected in the imaging unit, which is generated on the joint surface of the ferrule, is detected, and adjustment based on the contact region is performed. An optical fiber bonding apparatus for bonding the ferrule and the optical circuit.
前記撮像カメラに入射する光を透過する偏光板と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の光ファイバの接合装置。 The imaging unit includes an imaging camera;
A polarizing plate that transmits light incident on the imaging camera;
The optical fiber bonding apparatus according to claim 3, wherein:
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