JP2602653B2 - Optical fiber alignment machine - Google Patents

Optical fiber alignment machine

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JP2602653B2
JP2602653B2 JP62138693A JP13869387A JP2602653B2 JP 2602653 B2 JP2602653 B2 JP 2602653B2 JP 62138693 A JP62138693 A JP 62138693A JP 13869387 A JP13869387 A JP 13869387A JP 2602653 B2 JP2602653 B2 JP 2602653B2
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はレーザダイオードなどの発光源からの光
が、光ファイバに最も効率よく入射されるように位置合
せを行う光ファイバ調芯機に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber alignment machine that performs alignment so that light from a light emitting source such as a laser diode is most efficiently incident on an optical fiber.

「従来の技術」 パッケージにレーザダイオードが搭載され、そのパッ
ケージに光ファイバの一端が固定され、レーザダイオー
ドからの光を光ファイバに入射させて光ファイバを通じ
て外部に導出されるようにされたものはレーザダイオー
ドモジュールと呼ばれている。このレーザダイオードモ
ジュールを製造する場合に、レーザダイオードからの光
が光ファイバに最も効率よく入射されるようにレーザダ
イオードと光ファイバとを光ファイバ調芯機で位置合わ
せしている。
`` Prior art '' A laser diode is mounted on a package, one end of an optical fiber is fixed to the package, and light from the laser diode is made incident on the optical fiber to be led out through the optical fiber. It is called a laser diode module. When manufacturing this laser diode module, the laser diode and the optical fiber are aligned with an optical fiber alignment machine so that light from the laser diode is most efficiently incident on the optical fiber.

従来の光ファイバ調芯機はレーザダイオードが搭載さ
れたパッケージ(レーザダイオードパッケージと呼ばれ
る)と光ファイバとをそれぞれ微動台上に配し、作業者
が実体顕微鏡で光ファイバの先端位置と、レーザダイオ
ードとを目視し、あらかじめ決められた位置まで微動台
を手動で動して両者の位置合せを行うものであった。
In a conventional optical fiber alignment machine, a package on which a laser diode is mounted (referred to as a laser diode package) and an optical fiber are arranged on a fine adjustment table, respectively. Then, the fine movement table is manually moved to a predetermined position, and the two are aligned.

このように手動で位置合せを行うため、あらかじめ決
められた位置にセットする際に、光ファイバとレーザダ
イオードとを衝突させてこれらを破壊してしまう問題が
あった。
As described above, since the alignment is performed manually, there is a problem that the optical fiber and the laser diode collide with each other and are destroyed when the optical fiber is set at a predetermined position.

「問題点を解決するための手段」 発光源からの光が、光ファイバに効率よく入射するよ
うにこれら発光源と光ファイバとを相対的に移動させる
この発明による光ファイバ調芯機は、 上記光ファイバの先端近辺及び上記発光源の近辺をそ
れぞれ被観察物体とする顕微鏡手段と、 その顕微鏡手段に拡大投影された被観察物体の像を撮
影するビデオカメラ手段と、 そのビデオカメラ手段で撮影された像を表示するビデ
オ表示器と、 上記光ファイバを移動自在とする第1微動台と、 上記発光源を移動自在とする第2微動台と、 上記顕微鏡手段を上記光ファイバ及び上記発光源の配
列方向に移動自在とする第3微動台と、 上記ビデオ表示器に表示されたクロスヘアカーソルと
上記顕微鏡手段とを連動させる手段と、入力手段の操作
に応じて上記顕微鏡手段を移動させる手動移動手段と、
上記ビデオ表示器において上記クロスヘアカーソルを上
記光ファイバの先端及び上記発光源の位置に置くことに
より上記光ファイバの先端位置情報及び上記発光源の位
置情報を得る手段と、これら得られた両位置情報にもと
ずき、上記光ファイバの先端と上記発光源との間隔か
ら、これらがとるべき間隔を差し引いた値を演算する演
算手段と、その演算結果に応じて上記光ファイバの先端
位置と上記発光源の位置を相対的に移動させてこれらの
間隔を上記とるべき間隔に自動的にする自動移動手段
と、を含む制御コンピュータとを具備する。
"Means for solving the problem" The optical fiber alignment machine according to the present invention, which relatively moves the light source and the optical fiber so that the light from the light source efficiently enters the optical fiber, Microscope means for setting the vicinity of the tip of the optical fiber and the vicinity of the light-emitting source as objects to be observed, video camera means for taking an image of the object to be observed enlarged and projected on the microscope means, and images taken by the video camera means A video display for displaying an image, a first fine moving table for moving the optical fiber, a second fine moving table for moving the light source, and the microscope means for moving the optical fiber and the light source. A third fine movement table movable in the arrangement direction, a means for interlocking the crosshair cursor displayed on the video display with the microscope means, and the microscope in response to an operation of input means And manual means for moving the mirror means,
Means for obtaining the position information of the tip of the optical fiber and the position of the light emitting source by placing the crosshair cursor at the position of the tip of the optical fiber and the position of the light emitting source in the video display; A calculating means for calculating a value obtained by subtracting a distance to be taken from the distance between the tip of the optical fiber and the light emitting source from the distance between the tip of the optical fiber and the light emitting source; An automatic moving means for relatively moving the position of the light source and automatically setting these intervals to the above-mentioned intervals.

このように構成されているから、入力手段を操作し
て、ビデオ表示器の表示面上でクロスヘアカーソルを光
ファイバ先端及び発光源にそれぞれ位置合せすることに
より、光ファイバ先端位置情報及び発光源の位置情報が
得られ、これら両位置情報により制御コンピュータは光
ファイバの先端位置と発光源位置とを予め決められた状
態に自動的に行なって、光ファイバの先端と発光源との
位置合せが行われる。このように入力手段を手動操作し
てクロスヘアカーソルを光ファイバの先端及び発光源に
それぞれ位置合せすると、先端コンピュータに光ファイ
バ先端の位置情報と発光源の位置情報とが得られ、これ
ら位置情報を用いて制御コンピュータが光ファイバの先
端と発光源との相対的位置を制御するため、光ファイバ
と発光源とを衝突させるようなことは生じない。
With such a configuration, the input means is operated to position the crosshair cursor on the display surface of the video display with the tip of the optical fiber and the light emitting source, respectively. The position information is obtained, and the control computer automatically sets the position of the tip of the optical fiber and the position of the light emitting source to a predetermined state based on the two pieces of position information, and aligns the tip of the optical fiber with the light emitting source. Will be When the cross hair cursor is aligned with the tip of the optical fiber and the light emitting source by manually operating the input means in this manner, the tip computer obtains the positional information of the tip of the optical fiber and the positional information of the light emitting source. Since the control computer controls the relative position between the tip of the optical fiber and the light emitting source, the optical fiber does not collide with the light emitting source.

「実施例」 光ファイバ11は治具12により第1微動台13に支持さ
れ、レーザダイオードのような発光源14は容器(パッケ
ージ)15に収められ、その容器15は第2微動台16に保持
されている。制御線17,18をそれぞれ通じて制御コンピ
ュータ19が第1,第2微動台13,16を制御して光ファイバ1
1、発光源14をそれぞれ、光ファイバの軸方向(Z軸と
呼ぶ)と、Z軸に垂直で水平面内にある方向(X軸と呼
ぶ)と鉛直方向(Y軸と呼ぶ)との3軸方向に動かすこ
とができ、更に光ファイバ11をZ軸まわりに回動させる
ことができる。
"Example" An optical fiber 11 is supported on a first fine moving table 13 by a jig 12, and a light emitting source 14 such as a laser diode is housed in a container (package) 15, and the container 15 is held on a second fine moving table 16. Have been. A control computer 19 controls the first and second fine movement tables 13 and 16 through control lines 17 and 18, respectively, to control the optical fiber 1
1. Each of the light emitting sources 14 has three axes: an axial direction of the optical fiber (called the Z axis), a direction perpendicular to the Z axis and in a horizontal plane (called the X axis), and a vertical direction (called the Y axis). The optical fiber 11 can be rotated about the Z axis.

なお、発光源14はケーブル20を介して駆動電力が制御
コンピュータ19から供給されて発光する。
The light emitting source 14 emits light when driving power is supplied from the control computer 19 via the cable 20.

光ファイバ11の先端近辺及び発光源14近辺をそれぞれ
被観察物体とする顕微鏡手段21が設けられる。この例で
光ファイバ用に顕微鏡21aが、発光源用に顕微鏡21bがそ
れぞれ設けられた場合であるが、1つの顕微鏡を用いて
もよい。顕微鏡21a,21bは第3微動台22に保持され、制
御コンピュータ19は制御線23を通じて第3微動台22を制
御して顕微鏡21a,21bをそれぞれ、光ファイバ11、発光
源14の配列方向、つまりZ軸に沿って移動させることが
できる。
Microscope means 21 are provided, each of which makes the vicinity of the tip of the optical fiber 11 and the vicinity of the light source 14 an observation object. In this example, the microscope 21a is provided for the optical fiber and the microscope 21b is provided for the light emitting source. However, one microscope may be used. The microscopes 21a and 21b are held by a third fine adjustment table 22, and the control computer 19 controls the third fine adjustment table 22 through a control line 23 to control the microscopes 21a and 21b respectively in the arrangement direction of the optical fiber 11 and the light emitting source 14, that is, It can be moved along the Z axis.

顕微鏡手段21で拡大投影された被観察物体の像はビデ
オカメラ手段24で撮影される。この例では顕微鏡21a,21
bと対してビデオカメラ24a,24bがセットされている。制
御コンピュータ19からのカーソル信号が導線25を介して
ビデオカメラ24a,24bの各ビデオ出力に供給合成され
る。ビデオカメラ24a,24bの各ビデオ出力はビデオ信号
切替器26で切替えられてビデオ表示器27へ供給される。
ビデオ信号切替器26の切替えは制御コンピュータ19によ
り行われる。
The image of the observed object enlarged and projected by the microscope means 21 is photographed by the video camera means 24. In this example, the microscopes 21a, 21
Video cameras 24a and 24b are set for b. A cursor signal from the control computer 19 is supplied via a conductor 25 to each video output of the video cameras 24a and 24b and synthesized. Each video output of the video cameras 24a and 24b is switched by a video signal switch 26 and supplied to a video display 27.
Switching of the video signal switch 26 is performed by the control computer 19.

ビデオ表示器27には光ファイバ11の先端近辺又は発光
源14の近辺とクロスヘアカーソルとが表示される。クロ
スヘアカーソルの移動と顕微鏡21a,21bの移動とが連動
するように制御コンピュータ19は第3微動台22を制御す
る。顕微鏡21a,21bの位置を初期化して所定の位置に移
動させ、またこれと対応してクロスヘアカーソルも表示
面上で所定の位置(例えば原点)に位置させる。この状
態から入力手段としてのキーボード28を操作し、ビデオ
表示器27の表示面上でクロスヘアカーソルを光ファイバ
11の先端と一致させることにより、光ファイバ11の先端
の位置情報P1が制御コンピュータ19に得られる。同様に
クロスヘアカーソルを発光源14の右端に一致させること
により、発光源14の位置情報P2が得られる。
The video display 27 displays the vicinity of the tip of the optical fiber 11 or the vicinity of the light source 14 and a crosshair cursor. The control computer 19 controls the third fine moving table 22 so that the movement of the crosshair cursor and the movement of the microscopes 21a and 21b are linked. The positions of the microscopes 21a and 21b are initialized and moved to a predetermined position, and the crosshair cursor is also positioned at a predetermined position (for example, the origin) on the display surface correspondingly. From this state, operate the keyboard 28 as an input means, and move the crosshair cursor on the display surface of the video display 27 to the optical fiber.
The position information P 1 of the tip of the optical fiber 11 is obtained by the control computer 19 by matching the tip of the optical fiber 11. Similarly, by matching the cross hair cursor to the right end of the light emitting source 14, the position information P 2 of the light emitting source 14 is obtained.

これら位置情報P1,P2が得られると、制御コンピュー
タ19はP1−P2−αなる演算を行う。αは光ファイバ11の
先端と発光源14の右端とがとるべき間隔を示す。この演
算結果だけ光ファイバ11の先端と発光源14とを相対的に
移動させるように制御コンピュータ19は第1微動台13又
は第2微動台16或はその両者を制御する。なお入力手段
としてのキーボード28を操作して第1,第2微動台13,16
をそれぞれ制御して光ファイバ11の先端及び発光源14を
Z軸方向、X軸方向、Y軸方向にそれぞれ移動させるこ
とができ、また光ファイバ11をZ軸まわりに回動させる
ことができる。
When these pieces of position information P 1 and P 2 are obtained, the control computer 19 performs an operation of P 1 −P 2 −α. α indicates the distance between the tip of the optical fiber 11 and the right end of the light emitting source 14. The control computer 19 controls the first fine moving table 13 and / or the second fine moving table 16 so as to relatively move the tip of the optical fiber 11 and the light emitting source 14 by the calculation result. The first and second fine movement tables 13 and 16 are operated by operating a keyboard 28 as an input means.
, The tip of the optical fiber 11 and the light emitting source 14 can be moved in the Z-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction, respectively, and the optical fiber 11 can be rotated around the Z-axis.

光ファイバ11の他端は光パワーメータ29に接続され、
パワーメータ29の測定出力は導線31を通じて制御コンピ
ュータ19に入力される。制御コンピュータ19はパワーメ
ータ29の測定出力が最大となるように第1,第2微動台1
3,16又はその一方のみを制御する。制御コンピュータ19
に表示器31が接続され、操作者に対する指示や現在位
置、自動実行する時の状態などが表示される。上述した
各種の動作をするようなプログラムが制御コンピュータ
19に内蔵されている。
The other end of the optical fiber 11 is connected to an optical power meter 29,
The measurement output of the power meter 29 is input to the control computer 19 through the conductor 31. The control computer 19 controls the first and second fine movement tables 1 so that the measurement output of the power meter 29 is maximized.
Control only 3, 16 or one of them. Control computer 19
A display 31 is connected to the display unit, and an instruction to the operator, a current position, a state at the time of automatic execution, and the like are displayed. A program that performs the various operations described above is controlled by a control computer.
Built in 19.

光ファイバ11の先端と発光源14との位置合せが終了し
た後に、光ファイバ11のパイプを金具に溶接し、その金
具を容器15に溶接するが、その溶接用のYAGレーザヘッ
ドが図に示してないが顕微鏡21aに固定されている。ま
た光ファイバ11の取付けや発光源14の取付け時に、顕微
鏡21a,21bをこれが邪魔にならないように退避させるこ
とができる。顕微鏡21a,21bはその倍率を変えることが
できるものである。
After the alignment between the tip of the optical fiber 11 and the light emitting source 14 is completed, the pipe of the optical fiber 11 is welded to a metal fitting, and the metal fitting is welded to the container 15, and the YAG laser head for the welding is shown in the figure. Although not shown, it is fixed to the microscope 21a. Further, when attaching the optical fiber 11 or the light emitting source 14, the microscopes 21a and 21b can be retracted so that they do not interfere. The microscopes 21a and 21b can change the magnification.

次に上述したこの発明の光ファイバ調芯機を用いて調
芯作業を行う手順の例を説明する。
Next, an example of a procedure for performing an alignment operation using the above-described optical fiber alignment machine of the present invention will be described.

a.機械計等を初期化する。a. Initialize the mechanical gauge and so on.

b.表示器31に“LDパッケージを取付けて下さい”と表示
する。LDはレーザダイオードを示す。
b. The display 31 indicates "Please attach LD package". LD indicates a laser diode.

c.表示器31に“光ファイバを取付けて下さい”と表示す
る。
c. The display 31 indicates "Please attach the optical fiber."

d.顕微鏡21aを光ファイバの先端付近へ制御コンピュー
タ19により自動的に移動させる。光ファイバ11の保持は
治具により数mm以下の精度でセットされ、その位置は予
め決まっている。
d. The microscope 21a is automatically moved by the control computer 19 to the vicinity of the tip of the optical fiber. The holding of the optical fiber 11 is set by a jig with an accuracy of several mm or less, and its position is predetermined.

e.表示器31に“キーボードを用いてビデオ表示器上のク
ロスカーソルを光ファイバの先端に合せて下さい”と表
示する。この時Z軸方向は第3微動台22を、X軸及びY
軸方向は微動台13を用いて制御する。
e. The display 31 displays "Please use the keyboard to move the cross cursor on the video display to the tip of the optical fiber." At this time, the third fine adjustment table 22 is moved in the Z-axis direction,
The axial direction is controlled using the fine movement table 13.

f.この表示にもとづき、手動操作によるクロスヘアカー
ソルを光ファバの先端に合せた後に、顕微鏡21aの位置P
1を制御コンピュータ19に読込む。
f. Based on this display, manually align the crosshair cursor with the tip of the optical fiber, and then move the position P of the microscope 21a.
1 is read into the control computer 19.

g.顕微鏡21bをLDパッケージ中のLDチップ周辺に制御コ
ンピュータ19により自動的に移動させる。LDパッケージ
及びLDチップの相対位置は数mm以下の精度である。
g. The microscope 21b is automatically moved by the control computer 19 around the LD chip in the LD package. The relative positions of the LD package and the LD chip are accurate to several mm or less.

h.表示器31に“キーボードを用いてクロスカーソルをLD
チップの右端に合せて下さい”と表示する。この時Z軸
方向は第3微動台22を、X軸及びY軸方向は微動台16を
用いて制御する。
h. Indicate “Cross cursor with keyboard using LD on display 31”
At this time, control is performed using the third fine moving table 22 in the Z-axis direction and the fine moving table 16 in the X-axis and Y-axis directions.

i.この表示にもとづき、手動操作によりクロスヘアカー
ソルをLDチップ14の右端に合せた後、顕微鏡21bの位置P
2を制御コンピュータ19に読込む。
i. Based on this display, after manually adjusting the crosshair cursor to the right end of the LD chip 14, the position P of the microscope 21b is
2 is read into the control computer 19.

j.第2微動台16を(P1−P2−α)mmだけ光ファイバ11方
向へ動かす。
j. The second fine moving table 16 is moved toward the optical fiber 11 by (P 1 −P 2 −α) mm.

k.LDチップ14を発光させ、光ファイバ11に最大の光が入
射するように第2微動台16を自動的に3次元制御する。
k. The second fine moving table 16 is automatically three-dimensionally controlled so that the LD chip 14 emits light and the maximum light is incident on the optical fiber 11.

l.LDパッケージ15と光ファイバとを互に固定する。l. Fix the LD package 15 and the optical fiber together.

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、顕微鏡で拡大し
た投影像をビデオカメラで撮影し、そのビデオカメラの
出力をビデオ表示器に表示して、その表示を見ながら光
ファイバ先端、発光源に対しクロスヘアカーソルを合せ
るため、ビデオ表示器の表示面を大きくすることによ
り、そのカーソル合せを容易に高精度で行うことができ
る。その後はその正確な位置情報P1,P2が制御コンピュ
ータ19に得られており、その情報にもとづいて、光ファ
イバの先端と発光源との位置合せを制御コンピュータが
行うため光ファイバと発光源とを衝突させるおそれはな
い。また顕微鏡を直接見ながら微動台を制御するという
作業から解放され、しかも短時間で比較的容易な光ファ
イバの先端と発光源との位置合せを行うことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a projection image magnified by a microscope is captured by a video camera, the output of the video camera is displayed on a video display, and the optical fiber is viewed while viewing the display. Since the crosshair cursor is aligned with the tip and the light emitting source, the cursor can be easily adjusted with high accuracy by enlarging the display surface of the video display. After that, the precise position information P 1 and P 2 are obtained by the control computer 19, and based on the information, the control computer performs alignment between the tip of the optical fiber and the light emitting source. There is no danger of collision with. In addition, the work of controlling the fine movement table while directly looking at the microscope is released, and the positioning of the tip of the optical fiber and the light emitting source can be relatively easily performed in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明による光ファイバ調芯機の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an optical fiber aligner according to the present invention.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発光源からの光が、光ファイバに効率よく
入射するようにこれら発光源と光ファイバとを相対的に
移動させる光ファイバ調芯機において、 上記光ファイバの先端近辺及び上記発光源の近辺をそれ
ぞれ被観察物体とする顕微鏡手段と、 その顕微鏡手段に拡大投影された被観察物体の像を撮影
するビデオカメラ手段と、 そのビデオカメラ手段で撮影された像を表示するビデオ
表示器と、 上記光ファイバを移動自在とする第1微動台と、 上記発光源を移動自在とする第2微動台と、 上記顕微鏡手段を上記光ファイバ及び上記発光源の配列
方向に移動自在とする第3微動台と、 上記ビデオ表示器に表示されたクロスヘアカーソルと上
記顕微鏡手段とを連動させる手段と、入力手段の操作に
応じて上記顕微鏡手段を移動させる手段移動手段と、上
記ビデオ表示器上において上記クロスヘアカーソルを上
記光ファイバの先端及び上記発光源の位置に置くことに
より上記光ファイバの先端位置情報及び上記発光源の位
置情報を得る手段と、これら得られた両位置情報にもと
ずき、上記光ファイバの先端と上記発光源との間隔か
ら、これらがとるべき間隔を差し引いた値を演算する演
算手段と、その演算結果に応じて上記光ファイバの先端
位置と上記発光源の位置を相対的に移動させてこれらの
間隔を上記とるべき間隔αに自動的にする自動移動手段
と、を含む制御コンピュータとを具備する光ファイバ調
芯機。
1. An optical fiber aligner for relatively moving light from a light emitting source to the optical fiber so that the light from the light emitting source is efficiently incident on the optical fiber. Microscope means each having an object to be observed near the source, video camera means for taking an image of the object to be observed enlarged and projected on the microscope means, and a video display for displaying an image taken by the video camera means A first fine moving table that allows the optical fiber to move freely; a second fine moving table that allows the light emitting source to move freely; and a second fine moving table that allows the microscope means to move freely in the arrangement direction of the optical fiber and the light emitting source. (3) fine movement table, means for interlocking the crosshair cursor displayed on the video display with the microscope means, and means for moving the microscope means in response to operation of the input means Means for obtaining the position information of the tip of the optical fiber and the position information of the light emitting source by placing the cross hair cursor at the position of the tip of the optical fiber and the position of the light emitting source on the video display; Calculating means for calculating a value obtained by subtracting an interval to be taken between the tip of the optical fiber and the light emitting source from the interval between the tip of the optical fiber and the light emitting source, based on the position information, and An optical fiber alignment machine comprising: a control computer including: an automatic moving unit that relatively moves a tip position and a position of the light emitting source to automatically set the interval to the interval α to be set.
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