JP2806410B2 - 光素子アレイと多心光ファイバの光結合装置 - Google Patents

光素子アレイと多心光ファイバの光結合装置

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JP2806410B2 JP4188137A JP18813792A JP2806410B2 JP 2806410 B2 JP2806410 B2 JP 2806410B2 JP 4188137 A JP4188137 A JP 4188137A JP 18813792 A JP18813792 A JP 18813792A JP 2806410 B2 JP2806410 B2 JP 2806410B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光素子アレイの各光素子
と多心光ファイバとを個別に光結合する光素子アレイと
多心光ファイバの光結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の光結合装置の一例を図1
に示す。本図に示すように、シリコン基板1上に半導体
レーザアレイの如き光素子アレイ2を形成し、あるいは
後付けして、シリコン基板1の面に形成した複数本の平
行なV溝3内にそれぞれ多心光ファイバテープ4の各光
ファイバ心線5を配置し、接着剤により各光ファイバ心
線5をV溝3内に固定することにより光結合を実現して
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
結合装置でも、V溝3によってある程度の軸調心はでき
る。しかしながら、V溝3の寸法誤差、光ファイバ心線
5の偏心により軸ずれが生じるので、光損失が生じ超低
接続損失の光結合を実現することはできなかった。
【0004】本発明の目的は、上述の点に鑑みて、超低
接続損失の光結合ができる光素子アレイと多心光ファイ
バの光結合装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、光素子アレイが形成されあるい
は後付けされ、該光素子アレイの各光軸方向にそれぞれ
V溝が形成され、該V溝のそれぞれの中央に貫通穴が形
成されたシリコン基板と、前記光素子アレイを発光させ
る電源と、それぞれの前記V溝内に設置され前記光素子
アレイと光結合させられる光ファイバと、前記貫通穴に
挿入されて前記光ファイバの心線を支える微調整板を駆
動することで前記光ファイバを個別に軸調心する多心光
ファイバ個別軸調心機と、前記光素子アレイの発光にと
もなって前記光ファイバの片端から放射される光のパワ
ーを測定する光パワー測定器と、該光パワー測定器の出
力レベルが最大となるように前記多心光ファイバ個別軸
調心機の軸調心制御を行うコントローラとを具備するこ
とを特徴とする。
【0006】ここで、光素子アレイが形成あるいは後付
けされた第1のシリコン基板と、V溝が形成され、V溝
の中央に貫通穴が形成された第2のシリコン基板と、前
記第1と第2のシリコン基板を結合するための補強板と
を具備することができる。
【0007】
【作用】上記のように、本発明の光素子アレイと多心光
ファイバの光結合装置は、光素子アレイの光軸方向に形
成したV溝の中央に貫通穴を開口し、光パワー測定器の
出力レベルが最大となるように、シリコン基板の貫通穴
に挿入されて光ファイバ心線を支える微調整板を駆動制
御することで軸調心制御を行う点を特徴としている。上
記微調整板を挿入するための貫通穴が無いときには、光
素子アレイと光ファイバの接点から離れた位置に微調整
板を置かざるをえないので位置調整機構と位置決め場所
が遠くなり、調心の精度が悪くなる。また、シリコン基
板上に光ファイバを接着する場合に、固定位置(微調整
板)からの距離が長くなるので調心誤差が大きくなる。
さらに、光ファイバ同士はその軸ずれをカメラで観測で
きるが、光素子アレイと多心光ファイバの光結合の場合
にはカメラでその軸ずれを観測することは不可能であ
り、パワー測定方式が不可欠である。従って、本発明
は、上記特徴構成の多心光ファイバ個別軸調心機を使う
ことにより、光素子アレイと多心光ファイバの軸中心同
士をほとんど軸ずれの誤差なく一致させることができ
る。このため、本発明によれば、個別軸調心していない
従来の光結合に比べて、非常に低接続損失の光結合が実
現できる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0009】図2は本発明の一実施例の光結合装置の構
成を示す。図2の(A)に示すように、この光結合装置
にはシリコン基板1上に半導体レーザアレイ2が形成、
あるいは後付けされ、半導体レーザアレイ2の発光素子
の位置と数に対応した複数本(本例では4本)の平行な
V溝3が形成されている。これら複数のV溝3の中央に
これらV溝を横切ってシリコン基板1を貫通する長方形
の穴11が形成されている。光ファイバテープ4の各光
ファイバ心線5がそのV溝3内に挿入され、その先端が
穴11を横断して半導体レーザアレイ2の各光素子に近
接して配置される。次に、本願人が先に提案した図2の
(B)に示すような多心光ファイバ心線接続装置(特願
平3−205763号)のような多心光ファイバ個別軸
調心機構を用いて、半導体レーザアレイ2の各光素子に
対して各光ファイバ心線5を個別に高精度に軸合せし、
その後に接着剤等で各光ファイバ心線5をシリコン基板
1に対して固定する。
【0010】図2の(B)において、12は半導体レー
ザアレイ用電源、13は光パワー測定器、14は圧電素
子コントローラである。15は多心光ファイバ個別軸調
心機構であり、圧電素子16,微調整板18および上下
微動台17等から構成される。
【0011】調整作業開始時において、シリコン基板1
は基台19上に本図に示すように、軸調心機構15の微
調整板18の先端がシリコン基板1の貫通穴11に挿入
され、光ファイバ心線5を支える状態で固定される。光
ファイバテープ4の片端は光パワー測定器13に結合さ
れている。圧電素子コントローラ14は光パワー測定器
13から得られるパワー測定情報を用いて軸調心機構1
5の圧電素子16を制御し、軸調心を行う。すなわち、
半導体レーザアレイ用電源12からの供給電源により半
導体レーザアレイ2の各光素子が発光し、これらのレー
ザ光が光ファイバ心線5を通って光パワー測定器13に
個別に受光され、電気的な測定信号に変換されて圧電素
子コントローラ14に伝達される。半導体レーザアレイ
2の光素子と光ファイバ心線5とが高精度に軸合せされ
た場合には上記測定信号のレベルは最大値となるから、
圧電素子コントローラ14はこれら測定信号のレベルが
それぞれ最大値となるように圧電素子16を駆動制御し
て光ファイバ心線5の位置を微調整することにより、高
精度な軸調心が各光ファイバ心線5毎に個別に達成され
る。この圧電素子16の駆動制御には、例えば自動焦点
調整などに良く用いられている所謂「山登り方式」など
が適用できる。
【0012】次に、図3及び図4を参照して、図2に示
す多心光ファイバ個別軸調心機構15の構成について説
明する。図3の(A)は正面図、(B)は側面図、
(C)は(A)の上面図、(D)は微移動可能な各微調
整板18の形状を示す側面図である。図4は図3の
(A)の一部を拡大した図である。図3の(A)、
(B)において、20はシリコン基板面1に形成したV
溝基板であり、複数のV溝3により多心光ファイバの個
々の心線5を支持しており、基台(上下微動台)17に
結合されている。基台17には、複数の圧電素子16が
図3の(B)に示すように、光ファイバ心線5に沿って
並列に植設されて固定されている。多心光ファイバ個別
軸調心機構15の微調整部は、図3の(A)および図4
に示すように、それぞれが2つの微調整板18の組で構
成されるもので、その微調整板18の各々には、頂部に
V溝基板20のV溝3に合わせ、光ファイバ心線5をそ
の両側から斜めに支持可能なテーパー面が形成されてい
る。また、これらの微調整板18は、側面から見た場
合、図3の(B)に示すように、ほぼL字型に形成され
ており、上記各圧電素子16の上部先端にそれぞれ微調
整板18が、図3の(B)および図4に示すように、立
設状態で取付けられている。更に、各微調整板18の底
部(基部)には、図3の(D)に示すように、圧電素子
16と接続するための突起181が各々間隔を変えて形
成されている。これらの突起181により各微調整板1
8はそれぞれ圧電素子16と異なる位置で装着する。そ
して、この各微調整板18は重ねられて支持ピン28を
介して取付けられ、支持ピン28によって揺動可能に支
持される。なお、各微調整板18対の間には、図3の
(A)に示すように、スペーサ30が介装されて隣接す
る微調整板同士がその調整時に干渉しないようにしてあ
る。更に、好ましくは、これら微調整板18とV溝基板
20とは双方から弾性把持部材35でソフトに把持され
る。
【0013】上記のように、圧電素子16が装着される
上記突起181の位置はここで8つある微調整板18別
に順次変えてあるので、圧電素子16の複数組(ここで
は4組)を光ファイバ心線5の狭い配列間隔、例えば2
50μm程度の間隔の配列に対して斜めに配列すること
により、その素子間の間隔を十分に保つことができる。
このような構造にすることでコンパクトになり、圧電素
子16が独立に駆動できるように配置できる。各微調整
板18は突起181を介して各々に取付けられた圧電素
子16によって上下にサブミクロンオーダで微動できる
ようになっている。この4組の微調整板18の上下微動
によって4本の光ファイバ心線5をそれぞれ2次元的に
独立して微移動させることができる。
【0014】図4に軸調心の原理を示す。図4の(a)
は光ファイバ心線5を上方に微動する場合で、左右2つ
の圧電素子16を両方伸ばす。図4の(b)は光ファイ
バ心線5を下方に微動する場合で、左右2つの圧電素子
16を両方縮める。図4の(c)は光ファイバ心線5を
右方向に微動する場合で、左の圧電素子16のみを伸ば
す。図4の(d)は光ファイバ心線5を左方向に微動す
る場合で、右の圧電素子16のみを伸ばす。このよう
に、左右の圧電素子16の伸びの割合を変えることによ
り、光ファイバ心線5を2次元的に微動できる。
【0015】上下微動台17は軸調心部の全体の上下に
微動させ、シリコン基板1の穴11に調心部18を挿入
したり、取り出すことができる。
【0016】次に、超低損失の光結合を実現する本発明
の一実施例に係る調整工程を説明する。
【0017】プロセス(1) 図2に示すようにシリコン基板1を基台19の上に設置
する。
【0018】プロセス(2) 調心機構15の調心部(微調整板)18をシリコン基板
1の穴11から挿入し、光パワー測定器13によって測
定された個々の光ファイバ心線5の光パワーが最大にな
るように圧電素子コントローラ14で圧電素子16を制
御し、これにより半導体レーザアレイ2の個々の軸中心
と光ファイバ心線5の軸中心を一致させる。
【0019】プロセス(3) 全ての光ファイバ心線5の軸調心が終了したところで、
光ファイバ心線5を瞬間接着剤などで固定する。
【0020】以上のプロセスにより超低損失な光結合を
行うことができる光結合装置が得られる。
【0021】(他の実施例) 図1の実施例では、本発明の適用対象としてシリコン基
板1上にV溝3が形成されているものを例示したが、本
発明はこれに限定されない。例えば図5に示すように、
シリコン基板1上にV溝が予め形成されてなく、基板1
の端に光素子アレイ2は配置されているような場合に
は、まず図6に示すように、別途設けたV溝基板31の
V溝3と光素子アレイ2とを位置決めしてから、次いで
図5のシリコン基板1と図6のV溝基板31とを図7に
示すような補強板32等を用いて接続・固定し、その後
に、上述した本発明の微調整手順により光結合を行え
ば、前述と同様な作用効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来困難であった光素子アレイと多心光ファイバの高精
度の個別軸調心を実現することができるので、従来の光
結合に較べて非常に低損失な光結合を実現できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光素子アレイと多心光ファイバの光結合
装置の構成例を示す平面図である。
【図2】本発明の一実施例の光素子アレイと多心光ファ
イバの光結合装置の構成を示す平面図(A)と側面図
(B)である。
【図3】図2の多心光ファイバ個別調心機構の構成を示
す正面図(A)、側面図(B)、上面図(C)および説
明図(D)である。
【図4】図3の調心機構による軸調心の原理を示す構成
図である。
【図5】本発明の他の実施例に用いる光素子アレイの設
置状態を示す平面図である。
【図6】図5のシリコン基板に接続するV溝基板を示す
平面図である。
【図7】図5のシリコン基板と図6のV溝基板を固定し
た状態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 光素子アレイ(半導体レーザアレイ) 3 V溝 4 光ファイバテープ 5 光ファイバ心線 11 穴 12 半導体レーザアレイ用電源 13 光パワー測定器 14 圧電素子コントローラ 15 多心光ファイバ個別軸調心機構 16 圧電素子 17 上下微動台(基台) 18 微調整板 19 基台 20 V溝基板 31 V溝基板 32 補強板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪田 哲郎 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−150603(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光素子アレイが形成されあるいは後付け
    され、該光素子アレイの各光軸方向にそれぞれV溝が形
    成され、該V溝のそれぞれの中央に貫通穴が形成された
    シリコン基板と、 前記光素子アレイを発光させる電源と、それぞれの 前記V溝内に設置され前記光素子アレイと光
    結合させられる光ファイバと、 前記貫通穴に挿入されて前記光ファイバの心線を支える
    微調整板を駆動することで前記光ファイバを個別に軸調
    心する多心光ファイバ個別軸調心機と、前記光素子アレイの発光にともなって 前記光ファイバの
    片端から放射される光のパワーを測定する光パワー測定
    器と、 該光パワー測定器の出力レベルが最大となるように前記
    多心光ファイバ個別軸調心機の軸調心制御を行うコント
    ローラとを具備することを特徴とする光素子アレイと多
    心光ファイバの光結合装置。
  2. 【請求項2】 光素子アレイが形成あるいは後付けされ
    た第1のシリコン基板と、 V溝が形成され、V溝の中央に貫通穴が形成された第2
    のシリコン基板と、 前記第1と第2のシリコン基板を結合するための補強板
    とを具備することを特徴とする請求項1に記載の光素子
    アレイと多心光ファイバの光結合装置。
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