JP2018189660A - 光通信モジュールの光軸調芯組立装置および光軸調芯組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光通信モジュール内に複数のレンズを、サブμmオーダーの精度で実装する場合、レンズを固定した際に生じる位置ずれ防止し、光軸調芯組立時間が長くならない、光通信モジュールの光軸調芯組立装置を提供する。【解決手段】光通信モジュールは、光通信モジュール内に実装された複数のレーザ光源に対して、レーザ光源からの出射光を複数のレンズで集光し、複数の導波路を有する光合波器に入射した後の出射側の導波路から得られるレーザ光を複数のレンズとは別の１つのレンズで集光し、光ファイバに入射させるもので、複数のレンズ固定後のレンズ位置ずれを、ＹＡＧレーザを照射することで補正する。光通信モジュール光軸調芯組立装置１００は、外力印加機構１５０とレーザ光出力モニタ１４０を設け、レンズ固定後の複数のレンズの位置補正を自動化する。【選択図】図７

Description

この発明は集積型光通信モジュールの組立装置に関するものである。より詳しくは、一つの光通信モジュール内に波長の異なる複数のレーザダイオード素子（レーザ光） を実装し、それぞれのレーザ光源からの出射光を集束光に変換するレンズを複数のレーザ光源に対して光軸調整し、固定するための組立装置および組立方法に関するものである。

近年、光ネットワークの通信トラフィック量は増大しており、高い通信容量を持ち、より小型で、低消費電力である光通信モジュールが求められている。例えば、特許文献１には、４つの波長の異なるレーザ光源と１つの光合波器をレンズで光学的に結合し、高い通信容量を持ち、かつ小型の光通信モジュールが開示されている。この従来の光通信モジュールでは、４つのレーザ光源の光がそれぞれ高い光結合効率で、かつ光結合効率のばらつきが小さくなるように実装する必要がある。このため、４つのレーザ光源とレンズ、そして、光合波器を高精度に組み立てることが要求される。以下、複数のレーザ光源を１つの光合波器によって、光結合させる構造の光集積モジュールの組立方法について、先行事例を紹介しながら、説明する。

光通信用モジュールのレンズ高精度組立方法、つまり、レンズ高精度光軸調芯固定方法（レンズを高精度に光軸調芯して固定する方法）には、レーザ光源からの光を検出しながら、レンズの位置を移動させることによって、光軸調芯を行ない、はんだ、またはＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ溶接により、レンズを固定するという方法が挙げられる。この方法では、レーザ光源からの光を検出しながら、レンズを動かし、固定するため、部材公差や前工程で生じた位置ずれの影響を吸収することが可能となり、高い光結合効率を得られる。しかしながら、レンズ固定の際に生じた位置ずれによって、光結合効率が低下するという問題があった。さらには、複数のレーザ光源を１つの光合波器によって光結合をとる際に、それぞれのレンズの位置ずれ量にばらつきが発生するため、各レーザ光源間の光結合効率に、ばらつきが生じてしまうという問題点があった（例えば特許文献１参照）。

これに対して、高い光結合効率を得るために、レンズ固定後にレンズホルダに対して、外力を加えることによって、レンズホルダを塑性変形させ、レンズ固定位置を補正することで光結合効率を上げる方法がある（例えば特許文献２参照）。

さらに、光軸調芯方法に示されるレーザ光照射による照射点の溶解・凝固に伴う収縮を用いて光軸を調整する方法を転用することが考えられる（例えば特許文献３、４参照）。

米国特許出願公開第２０１１／００１３８６９号明細書 特開平２―３０８２０９号公報 特開２００５−４３４７９号公報 特開２００５−２１４７７６号公報 特開２０１３−２３１９３７号公報

特許文献３、４の従来技術では、一つの発光素子に対して円筒筐体のあらゆる方向から微調芯を行うレーザ照射が可能であるが、複数の発光素子と複数のレンズを一つの光合波器に結合する場合、これらの素子を同一基板上に配置することにより、当該基板と素子や光合波器の実装精度向上が図れる。しかし、同一の基板上に複数のレンズホルダを配置した場合、あらゆる方向からのレーザ照射による調芯は困難である。

さらに、従来の光学装置の製造方法では、集積型光通信モジュール内に複数のレンズを、サブμmオーダーの精度で実装する場合、上記レンズを固定した際に生じる位置ずれが問題となる。これに対しては、固定後にレンズ位置を補正することで上記のサブμmオーダーの精度にてレンズを実装することが可能であり、先行事例（例えば特許文献２参照）も存在する。しかし、従来のレンズ位置の補正が必要のない非集積型の光通信モジュールに対しては、光軸調芯組立時間（ここでは、レンズを固定するための時間と固定後のレンズ位置補正のための時間との合計時間）が長くなり、生産性が低下するといった課題がある。

本発明に係る光通信モジュールの光軸調芯組立装置は、
複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源からのレーザ光を集束させ、平面導波路に入射させるための複数の第１レンズと、
前記複数の第１レンズを各別に保持し、熱により変形する面を設けた複数のレンズホルダと、
前記レンズホルダを各別に固定するための複数のホルダベースと、
前記複数のレーザ光源、前記平面導波路、前記複数の第１レンズ、前記複数のレンズホルダ、前記複数のホルダベースを搭載するキャリア基板と、
を備えた光通信モジュールの光軸調芯組立装置であって、
前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの各位置を調整して前記キャリア基板に固定するため、レーザ光を前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースに照射する照射位置を調整するレーザヘッド調整部と、
前記キャリア基板外に配置した集光レンズである第２レンズと光ファイバを有し、前記平面導波路に入射し当該平面導波路から出射したレーザ光を前記第２レンズにより集束させ、その集束したレーザ光を前記光ファイバに入射することによりレーザ光の強度を測定する光出力測定部と、
を備え、
前記レーザヘッド調整部により、レーザ光を前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの調整した照射位置に照射することで、前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの各位置を調整して前記キャリア基板に固定するとともに、
前記光出力測定部により測定したレーザ光の強度をモニタして、前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの予め設定した位置にレーザ光を照射することで、当該レンズホルダおよび当該ホルダベースを塑性変形させて前記第１レンズの固定位置を補正するとともに、前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの同一平面内の直交する２方向に互いに独立に塑性変形させることで前記直交する２方向に互いに独立に前記第１レンズの固定位置を補正するものである。

また、本発明に係る光通信モジュールの光軸調芯組立方法は、
複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源からのレーザ光を集束させ、平面導波路に入射させるための複数の第１レンズと、
前記複数の第１レンズを各別に保持し、熱により変形する面を設けた複数のレンズホルダと、
前記レンズホルダを各別に固定するための複数のホルダベースと、
前記複数のレーザ光源、前記平面導波路、前記複数の第１レンズ、前記複数のレンズホルダ、前記複数のホルダベースを搭載するキャリア基板と、
を備えた光通信モジュールの光軸調芯組立装置を用いて光通信モジュールの組立を行う光通信モジュールの光軸調芯組立方法において、
前記レンズホルダと前記ホルダベースを固定する固定ステップと、
前記ホルダベースを前記キャリア基板に固定する固定ステップと、
前記キャリア基板に前記ホルダベースを固定後に前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの上面を同じ方向からレーザを照射することで熱を与えて前記レンズホルダおよびホルダベースを塑性変形させ前記第１レンズの固定位置を補正するステップと、を含み、
レーザ照射位置を前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの同一平面内の直交する２方向に互いに独立に塑性変形させることで、前記直交する２方向に互いに独立にレンズ固定位置を補正するステップを有するものである。

本発明における光通信モジュールの光軸調芯装置によれば、モジュールと第１レンズを接続するためのレンズホルダおよびホルダベースを固定後に、レンズホルダもしくはホルダベールをＹＡＧレーザ照射により熱歪を与えて塑性変形させることで、第１レンズの固定時に発生する位置ずれをサブμｍオーダで補正する第１レンズ組立方法において、第１レンズの補正方向を、第１レンズに外力を加えた時の光出力の増減から、第１レンズの位置補正方向を自動で検知することで、光軸調芯時間の短縮が可能となる。

実施の形態１に係る集積型光通信モジュールの構成を示す図である。 実施の形態１に係るレンズ機構部品の構成を示す図である。 実施の形態１に係る集積型光通信モジュールの組立手順を示す図である。 実施の形態１に係るレンズの＋Ｙ方向への位置補正方法を示す図である。 実施の形態１に係るレンズの−Ｙ方向への位置補正方法を示す図である。 実施の形態１に係るレンズの−Ｘ方向への位置補正方法を示す図である。 実施の形態１に係るレンズ光軸調芯組立装置を示す図である。 実施の形態１に係るレンズ把持部を示す図である。 実施の形態１に係る光出力測定部を示す図である。 実施の形態１に係る外力印加機構を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明にて提供する光軸調芯組立装置が適用可能な光送信用モジュールの一例を示す構成図である。
光通信モジュールは、波長分割多重方式など、光信号を複数の通信チャネルで同時に送信できる機能を備える。ここでは、４本の通信チャネルについて例示するが、２〜３本または５本以上の通信チャネルについても同様に構成できる。

光通信モジュールは、４つのレーザ光源１と、４つのレンズホルダ４と、平面導波路１０と、キャリア基板６などで構成される。なお、本実施形態では、理解容易のため、レーザ光源１の光軸方向をＺ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して平行な方向をＸ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して垂直な方向をＹ方向とする。

レーザ光源１は、半導体レーザで構成され、波長分割多重方式の場合、互いに異なる中心波長（１３００ｎｍ〜１５００ｎｍ）を有する光を発生する。レーザ光源１は、サブマウント（図示せず）上に半田や接着剤で接合されており、サブマウントは、キャリア基板６上に半田や接着剤で固定される。レーザ光源１には、駆動回路、変調回路等が接続され、外部からのデジタル信号に基づいて高速変調された光パルスを発生する。図１においては、レーザ光源１は、１つの素子に対して１つのレーザ発光部が形成されているが、１つの素子内で複数のレーザ発光部が形成された素子を用いても良い。

レンズホルダ４は、各レーザ光源１から出力されるレーザ光を集光する第１レンズ２を保持している。集光されたレーザ光は、平面導波路１０によって、平面導波路内で結合させ、出射側（光ファイバ側）の１つの導波路から出射される。さらに、平面導波路から出力させるレーザ光は、第２レンズ１３によって集光され、光ファイバ（図示せず）に結合される。第１レンズ２は、ガラスやシリコンなどの赤外光を透過できる材料で形成されている。

図１においては、第１レンズ２は、レンズ鏡筒３に収納され、レンズホルダ４により保持されているが、第１レンズ２を、直接、レンズホルダ４により保持してもよい。なお、レンズ鏡筒３は、金属で形成されており、レンズホルダ４に固定されている。レンズホルダ４に対する固定方法は、はんだ、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられる。はんだにより固定する場合は、レンズ鏡筒３とレンズホルダ４の接合面に金メッキを施すことが強固な固定を得るためには、より望ましい。一方、接着剤により固定する場合は、はんだによる接着の場合と異なり、固定の強化に対する金メッキ使用の効果はないため、金メッキを施さない。
また、ＹＡＧレーザ溶接により固定する場合は、レンズ鏡筒３とレンズホルダ４は、両者ともＹＡＧレーザ光の波長に対する吸収率の高いステンレス鋼や珪素鋼板などが望ましいが、レンズ鏡筒３もしくはレンズホルダ４のどちらか一方だけがＹＡＧレーザ光の波長に対する吸収率の高いステンレス鋼や珪素鋼板であっても良い。また、レンズ鏡筒３を介さずに、第１レンズ２をレンズホルダ４にて保持する場合は、ＹＡＧレーザ溶接は使用せず、はんだや接着剤にて保持してもよい。

なお、本実施の形態では、レンズ鏡筒３とレンズホルダ４はＹＡＧレーザ溶接にて固定されており、両者の材質はステンレス鋼や珪素鋼板などのＹＡＧレーザ光に対する吸収率が高いものを用いた場合について説明している。

図２は、レンズホルダ４の構成の一例を示す斜視図である。レンズホルダ４は、Ｘ方向に沿って延びる水平部材４１と、水平部材４１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材４２ａ、４２ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。第１レンズ２は、レンズ鏡筒３に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ４の水平部材４１に固定され、垂直部材４２ａ、４２ｂは、ベース部材として機能するホルダベース５に固定され、レンズ機構部品７を形成している。

なお、レンズホルダ４は、ホルダベース５と溶接固定されるため、溶接代として、いわゆるＬ字状に形成されている。さらに、レンズ機構部品７は、ホルダベース５の裏面（図の下側の面）を固定面として、キャリア基板６上に固定されている。

ここで、レンズホルダ４に固定する第１レンズ２は、図２に示すものとは異なり、レンズ鏡筒３を設けない角型形状でも良い。この場合、第１レンズ２とレンズホルダ４は、はんだ、もしくは接着剤で固定する。また、レンズ機構部品７とキャリア基板６の固定は、はんだ、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられる。

はんだにより固定する場合は、キャリア基板６とレンズ機構部品７の接合面、ここではホルダベース５の−Ｙ（マイナスＹ）方向側の面とキャリア基板６の＋Ｙ（プラスＹ）方向側の面、に金メッキを施すことが望ましい。また、接着剤により固定する場合は、金メッキを施さない。また、ＹＡＧレーザ溶接により固定する場合は、ホルダベース５とキャリア基板６はＹＡＧレーザ光の波長に対する吸収率の高いステンレス鋼や珪素鋼板などが望ましいが、上記の材料を用いるのはホルダベース５だけでも良い。例えば、キャリア基板６の材料は、ＹＡＧレーザ光に対する吸収率が低い材料、例えば銅タングステンを用いても良い。

平面導波路１０は、シリコンなどの赤外光（１３００ｎｍ〜１６００ｎｍ）を透過する材料で形成された基板であり、前記基板と屈折率差を設けた導波路部にレーザ光を閉じ込め、伝播させるものである。導波路部は、入射側（レーザ光源１側）には、モジュール内に実装されたレーザ光源１の数と同数の導波路が設けられている。これらの導波路が前記基板内で１つの導波路にまとめられ、出射側（光ファイバ側）では１つの導波路となる。

［組立手順の説明］
図３は、本発明の実施における光通信モジュールの組立手順について説明した図である。まずステップ１（Ｓ１）では、第１レンズ２を保持したレンズホルダ４とホルダベース５を把持する。

次にステップ２（Ｓ２）で、キャリア基板６上に実装した複数のレーザ光源１に対して、レンズ機構部品７を、レーザ光源１から出射される光が平面導波路１０の入射側導波路１１に結合するように、ＸＹＺ方向の位置を調整（光軸調芯）する。この時、レンズ機構部品７の最適位置は、平面導波路１０の出射側導波路１２に第２レンズおよびこれに接続されている光ファイバにより測定される出力パワーが最大となる位置とする。

次にステップ３（Ｓ３）で、ホルダベース５に対して、レンズホルダ４を固定する。ここで、上記固定方法は、はんだや接着材、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられるが、本実施の形態では、ＹＡＧレーザ溶接にて固定する場合について説明している。はんだや接着剤を用いる場合は、前述の通り、レンズホルダ４およびホルダベース５の接合面に金メッキ等の表面処理を施す必要がある。さらに、後述する本組立手順を用いた光軸調芯組立装置においても、はんだや接着剤の塗布機構や上記接合剤を硬化させるための機構（加熱や紫外線照射）が必要となる。ここで、レンズホルダ４とホルダベース５を固定した際に、調整した第１レンズ２はホルダ部材の熱変形の影響により位置ずれを起こす。そのため、両者を固定する際は、予め固定後の位置ずれ量を考慮し、調整位置をずらしておく方が望ましい。

次にステップ４（Ｓ４）で、上記で固定したレンズ機構部品７を再度、光軸調芯する。ここで、Ｙ方向においては、レンズホルダ４とホルダベース５が既に固定されており調整できないため、ＸＺ方向のみ光軸調芯を行う。

次にステップ５（Ｓ５）で、レンズ機構部品７をキャリア基板６上に固定する。キャリア基板６への固定方法は、レンズホルダ４とホルダベース５の固定にて説明した方法（はんだ、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接）が挙げられるが、本実施の形態では、ＹＡＧレーザ溶接にて固定することとする。この時、ホルダベース５とキャリア基板６間に隙間が生じないようにするため、両者の面合わせを行っておくことが望ましい。

最後にステップ６（Ｓ６）で、キャリア基板６に対してホルダベース５を固定した際の第１レンズ２の位置ずれを補正する。この時、集光レンズである第１レンズ２を保持したレンズホルダ４およびホルダベース５にＹＡＧレーザを照射し、熱変形させることで第１レンズ２の位置を補正する。なお、第１レンズ２の補正は、後述する本組立手順を用いた光軸調芯組立装置に備えた外力印加機構により、第１レンズ２に外力を加えた時に生じる、平面導波路１０の出射側導波路からのレーザ光を集束レンズにより光ファイバに入射させ、レーザ光のパワーを測定しながらレンズ位置補正を行う。これにより、各レーザ光源から出射させるレーザ光を１つの光ファイバに結合させた時の光結合効率のばらつきを小さくすることができる。

具体的な補正方法については、先行事例（特許文献５参照）に一例が記載されているが、以下では本実施の形態における補正方法について具体例を説明する。
まず、＋Ｙ方向（図中の上方向である矢印Ｙの方向）に第１レンズ２を位置補正する場合は、図４に示すホルダベース５上のＡ部にＹＡＧレーザ１４を照射する。また、−Ｙ方向（図中の下方向である矢印Ｙと逆の方向）に第１レンズ２を位置補正する場合は、図５に示すレンズホルダ４の水平部材４１の軸ａ上のＢ部にＹＡＧレーザを照射する。ここで、軸ａは第１レンズ２の中心軸、あるいはその近傍点を通る軸である。

次に、Ｘ方向に第１レンズ２を位置補正する場合は、図６に示すレンズホルダ４の水平部材４１のＣ部にＹＡＧレーザを照射する。この時、図６に示す軸ａの位置は、図５に示すレンズホルダ４の水平部材４１の軸ａと同じ軸であり、ＹＡＧレーザ照射位置であるＣ部を、この軸ａから＋Ｘ方向（図中の右方向である矢印Ｘの方向）にずらすことで、第１レンズ２の位置を−Ｘ方向（図中の左方向である矢印Ｘと逆の方向）に補正できる。また、Ｃ部を第１レンズ２の中心軸から−Ｘ方向にずらすことで、第１レンズ２位置を＋Ｘ方向に補正できる。

以上のように、レンズホルダ４およびホルダベース５にＹＡＧレーザ照射する位置を変えることで、正負のＸ方向（正負両方向）及び正負のＹ方向（正負両方向）に第１レンズ２の位置を補正することができる。さらに、ＹＡＧレーザの照射エネルギーを変えることで、第１レンズ２の位置補正量をサブμｍオーダーまで調整可能となる。さらに、追加照射のＹＡＧレーザ照射による第１レンズの補正方向を自動で決定するため、モジュール内に固定した第１レンズに外力を加える機構と、第１レンズに外力を加えた際の光ファイバを介して得られる光出力をモニタする測定機能を備えた光軸調芯装置を提供し、第１レンズ固定後のレンズ位置補正の自動化を図ることで、光軸調芯時間を短縮することができる。

以上説明したように、実施の形態１により、レンズホルダを固定後に、レンズホルダをＹＡＧレーザ照射により熱歪を与えて塑性変形することで、レンズホルダをホルダベースに固定時に発生する位置ずれやホルダベースをキャリア基板に固定時に発生する位置ずれをサブｍオーダで補正することが可能となる。さらに、レンズホルダ４の水平部材４１の上面を軸ａに対し＋Ｘ方向側にレーザ照射することで、第１レンズ２を−Ｘ方向に補正でき、水平部材４１の上面を軸ａに対し−Ｘ方向側にレーザ照射することで、第１レンズ２を＋Ｘ方向に補正できる。さらに、ホルダベース上面のＡ点にレーザ照射することで第１レンズ２を＋Ｙ方向に補正できる。このように、同一方向からのレーザ照射にて、レーザ照射を行う部材や照射位置によって第１レンズ２の補正方向を、Ｘ方向とＹ方向が互いに独立に補正することが可能となる。これにより、複数の第１レンズを配置した場合でも、全ての第１レンズにおいて固定位置をサブμｍオーダで補正することが可能となる。さらに、平面導波路の出射側導波路からのレーザ光を集束レンズにより光ファイバに入射させ、レーザ光のパワーを測定しながらレンズ位置補正を行うことで、各レーザ光源から出射させるレーザ光を１つの光ファイバに結合させた時の光結合効率のばらつきを小さくすることができる。

［光軸調芯組立装置の説明］
図７は、本実施の形態における光軸調芯組立装置の構成を示した図である。光軸調芯組立装置１００は、レンズ把持部１１０、光素子位置合わせ部１２０、ＹＡＧレーザヘッド調整部１３０、光出力測定部１４０、外力印加機構１５０で構成される。

まず、レンズ把持部１１０を図８に示す。レンズ把持部１１０は、レンズホルダ４を把持するホルダ把持機構１１１、ホルダベース５を把持するベース把持機構１１２、ホルダ把持機構およびベース把持機構を搭載し、モータにより駆動される把持機構全体移動型Ｙ軸ステージ１１３、およびベース把持機構１１２に対して、ホルダ把持機構１１１をＹ軸方向に位置調整可能でモータにより駆動される、把持機構一部移動型Ｙ軸ステージ１１４にて構成される。

ここで、上記のホルダおよびベース把持機構を搭載したステージは、Ｙ軸方向（キャリア基板６に対して垂直方向）に移動可能である。さらに、上記それぞれの把持機構は、スライド機構１１５を介して、上記ステージ上に固定されている。また、スライド機構１１５上には、ベース把持機構に対して、ホルダ把持機構をＹ軸方向に位置調整可能な把持機構一部移動型Ｙ軸ステージ１１４を設置している。

前述の組立手順において、キャリア基板６に対してホルダベース５を固定する際に、上記把持機構全体移動型Ｙ軸ステージ１１３をＹ軸方向に駆動させ、ホルダベース５をキャリア基板６に押し付けるが、ホルダベース５とキャリア基板６が接触したことを検知するセンサ１１６を、レンズ把持部に搭載していることが望ましい。

本実施の形態においては、ホルダベース５をキャリア基板６に接触させた際に、スライド機構がステージ移動方向とは逆方向に動作し、この時の動作を検知するためのセンサをステージ上に設置している。なお、本実施の形態においては、上記センサには、接触量を測定可能な接触式の変位センサを設置しているが、これに限定されるものではない。

次に、光素子位置合わせ部１２０は、レーザ光源１を載せたキャリア基板６を保持する光素子取り付け用カセット（図示せず）、光素子調芯ステージによって構成されている。光素子取り付け用カセットは、キャリア基板６を把持する機構（図示せず）とレーザ光源１への給電機構（図示せず）を備えており、光素子調芯ステージは、第１レンズ２に対してレーザ光の照射位置を調整するため、ＸＺの２軸方向に加え、ＸＹＺ軸回りの回転方向Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚの３方向で、計５方向に移動、または回転可能な機構を備えている。

次に、ＹＡＧレーザヘッド調整部１３０には、ＹＡＧレーザヘッドの位置を調整可能なステージを設けている。ＹＡＧレーザヘッドは、レンズ把持部に対して、ＹＡＧレーザを照射した際の第１レンズ２の位置ずれを抑制するため、第１レンズ２のＺ軸に対して対称な位置を同時にレーザ照射できるように設置し、ＹＡＧレーザヘッドの位置調整ステージは、ＸＹＺ方向に調整可能なステージとすることが望ましい。

次に、光出力測定部１４０を図９に示す。光出力測定部１４０は、レーザ光源１から出射される赤外光（１３００ｎｍ〜１６００ｎｍ）の強度を測定する計測機器と、本計測機器にレーザ光を入射させる光ファイバ１４１、平面導波路１０の出射側導波路１２から出射させるレーザ光を集光し、光ファイバ１４１に結合させるための集光レンズ１４２、光ファイバ１４１の位置調整を行うＸＹＺステージ１４３、光ファイバ１４１に入射するレーザ光のパワーを測定するパワーメータ１４４から構成されている。

集光レンズ１４２は、出射側導波路１２に対して規定の位置に設置されていれば良く、位置調整機構を設ける必要は無い。これに対して、光ファイバ１４１にはＸＹＺ方向の位置調整機構を設け、出射側導波路１２からのレーザ光のパワーが最大となる位置に調整する必要がある。

なお、モジュール内に最初に実装させる第１レンズ２と光ファイバ１４１を交互に光軸調芯し、両者の位置をレーザ光のパワーが最大となる位置に調整する。その後に実装させる第１レンズ２に対しては、光ファイバ１４１は再度光軸調芯する必要は無い。

ここで、光ファイバ１４１には、シングルモードもしくはマルチモードファイバを用いる。また、光ファイバ１４１にシングルとマルチモードの２つのファイバを用い、最初に光ファイバに対する出射光の位置ずれによるレーザ光のパワー低下が緩いマルチモードファイバを用いて光軸調芯を行った後にシングルモードファイバに切り替えて、最終的な光軸調芯を実施しても良い。また、ＹＡＧレーザヘッド調整部は他のレーザヘッド調整部でも適用可能である。

次に、外力印加機構１５０を図１０に示す。外力印加機構１５０は、レンズホルダ４に対して、垂直荷重印加機構１５１および水平荷重印加機構１５２を備えている。垂直荷重印加機構１５１は、ばね機構を備え、第１レンズ２を保持するレンズホルダ４の中心軸上に外力を加える機構である。これにより、レンズホルダ４を垂直方向（−Ｙ方向）に弾性変形させ、その時に生じる測定パワーの変動を測定する。

測定パワーが上昇する場合は、第１レンズ２の最適位置が−Ｙ方向側にあるため、図５に示すＢ部にＹＡＧレーザを照射し、第１レンズ２の位置を補正する。また、測定パワーが低下する場合は、第１レンズ２の最適位置が＋Ｙ方向側にあるため、図４に示すＡ部にＹＡＧレーザ１４を照射し、第１レンズ２の位置を補正する。

水平荷重印加機構１５２は、レンズホルダ４に対して水平方向（±Ｘ方向）に外力を印加する機構である。水平方向への荷重印加は、板ばねや直動機構を用いる。これにより、レンズホルダ４を水平方向に弾性変形させ、その時に生じる測定パワーの変動を測定する。この時、＋Ｘ方向、−Ｘ方向のそれぞれに水平荷重を印加し、測定パワーが上昇する方向を検出する。ここで、−Ｘ方向に水平荷重を印加し、測定パワーが上昇した場合、図６に示すＣ部にＹＡＧレーザを照射し、第１レンズ２の位置を補正する。

以上のように、本実施の形態における光軸調芯組立装置において、レンズホルダ４に垂直および水平方向から外力を印加する機構を設け、±Ｘ、−Ｙ方向に自動で外力を印加することで、第１レンズ２の最適位置を検出する。第１レンズ２を保持するレンズホルダ４もしくはホルダベース５に対してＹＡＧレーザを照射することで、第１レンズ２の固定位置を自動で補正することが可能となる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば位置の固定、あるいは補正に用いるレーザはＹＡＧレーザに限るものではなく、他のレーザ光、例えばＹＡＧの第２高調波を用いたグリーンレーザやファイバーレーザでもよい。

１ レーザ光源、２ 第１レンズ、３ レンズ鏡筒、４ レンズホルダ、５ ホルダベース、６ キャリア基板、７ レンズ機構部品、１０ 平面導波路、１１ 入射側導波路、１２ 出射側導波路、１３ 第２レンズ、１４ ＹＡＧレーザ、４１ 水平部材、４２ａ、４２ｂ 垂直部材、１００ 光軸調芯組立装置、１１０ レンズ把持部、１１１ ホルダ把持機構、１１２ ベース把持機構、１１３ 把持機構全体移動型Ｙ軸ステージ、１１４ 把持機構一部移動型Ｙ軸ステージ、１１５ スライド機構、１１６ センサ、１２０ 光素子位置合わせ部、１３０ ＹＡＧレーザヘッド調整部、１４０ 光出力測定部、１４１ 光ファイバ、１４２ 集光レンズ、１４３ ＸＹＺステージ、１４４ パワーメータ、１５０ 外力印加機構、１５１ 垂直荷重印加機構、１５２ 水平荷重印加機構

Claims (4)

1. 複数のレーザ光源と、
   前記複数のレーザ光源からのレーザ光を集束させ、平面導波路に入射させるための複数の第１レンズと、
   前記複数の第１レンズを各別に保持し、熱により変形する面を設けた複数のレンズホルダと、
   前記レンズホルダを各別に固定するための複数のホルダベースと、
   前記複数のレーザ光源、前記平面導波路、前記複数の第１レンズ、前記複数のレンズホルダ、前記複数のホルダベースを搭載するキャリア基板と、
   を備えた光通信モジュールの光軸調芯組立装置であって、
   前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの各位置を調整して前記キャリア基板に固定するため、レーザ光を前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースに照射する照射位置を調整するレーザヘッド調整部と、
   前記キャリア基板外に配置した集光レンズである第２レンズと光ファイバを有し、前記平面導波路に入射し当該平面導波路から出射したレーザ光を前記第２レンズにより集束させ、その集束したレーザ光を前記光ファイバに入射することによりレーザ光の強度を測定する光出力測定部と、
   を備え、
   前記レーザヘッド調整部により、レーザ光を前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの調整した照射位置に照射することで、前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの各位置を調整して前記キャリア基板に固定するとともに、
   前記光出力測定部により測定したレーザ光の強度をモニタして、前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの予め設定した位置にレーザ光を照射することで、当該レンズホルダおよび当該ホルダベースを塑性変形させて前記第１レンズの固定位置を補正するとともに、前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの同一平面内の直交する２方向に互いに独立に塑性変形させることで前記直交する２方向に互いに独立に前記第１レンズの固定位置を補正することを特徴とする光通信モジュールの光軸調芯組立装置。
2. 前記第１レンズ位置の補正方向を決定する際に、当該第１レンズに外力を加え、平面導波路の出射側導波路から出射されるレーザ光のパワーの増減から、前記第１レンズの位置補正方向を自動で検知するための外力印加機構を備えた請求項１に記載の光通信モジュールの光軸調芯組立装置。
3. 前記第１レンズの位置補正方向を検出するために、前記キャリア基板の水平、垂直方向から各々独立に外力を印加できる機構を備えた請求項２に記載の光通信モジュールの光軸調芯組立装置。
4. 複数のレーザ光源と、
   前記複数のレーザ光源からのレーザ光を集束させ、平面導波路に入射させるための複数の第１レンズと、
   前記複数の第１レンズを各別に保持し、熱により変形する面を設けた複数のレンズホルダと、
   前記レンズホルダを各別に固定するための複数のホルダベースと、
   前記複数のレーザ光源、前記平面導波路、前記複数の第１レンズ、前記複数のレンズホルダ、前記複数のホルダベースを搭載するキャリア基板と、
   を備えた光通信モジュールの光軸調芯組立装置を用いて光通信モジュールの組立を行う光通信モジュールの光軸調芯組立方法において、
   前記レンズホルダと前記ホルダベースを固定する固定ステップと、
   前記ホルダベースを前記キャリア基板に固定する固定ステップと、
   前記キャリア基板に前記ホルダベースを固定後に前記レンズホルダおよび前記ホルダベースの上面を同じ方向からレーザを照射することで熱を与えて前記レンズホルダおよびホルダベースを塑性変形させ前記第１レンズの固定位置を補正するステップと、を含み、
   レーザ照射位置を前記レンズホルダあるいは前記ホルダベースの同一平面内の直交する２方向に互いに独立に塑性変形させることで、前記直交する２方向に互いに独立にレンズ固定位置を補正するステップを有することを特徴とする光通信モジュールの光軸調芯組立方法。

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