JP2842310B2 - 光モジュール光軸調整装置及び方法 - Google Patents

光モジュール光軸調整装置及び方法

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JP2842310B2 JP7191733A JP19173395A JP2842310B2 JP 2842310 B2 JP2842310 B2 JP 2842310B2 JP 7191733 A JP7191733 A JP 7191733A JP 19173395 A JP19173395 A JP 19173395A JP 2842310 B2 JP2842310 B2 JP 2842310B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光モジュール光軸調整装
置及び方法に関し、特に半導体レーザと光ファイバの光
軸合わせを行う光モジュール光軸調整装置及び方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の光モジュール光軸調整方法として
は特開平1−180507に示されているものがある。
【0003】従来の光軸調整方法は、図4(a)に示す
ようにLDモジュール17をその出射光軸を基本光軸に
ほぼ平行となるように固定し、光ファイバの一端(光フ
ァイバ16)をLDモジュール17の出射光軸上で受光
面をLDモジュール17に近接させて保持した状態でL
Dモジュール17の出射光が光ファイバを透過した光を
センサ(図示略)でモニタしながら、基本光軸に直角で
互いに直交する二方向のXY方向を走査するように光フ
ァイバ16を移動させ前記センサの出力が最大となるよ
うに光ファイバ16を位置させる面サーチ工程と、この
面サーチ工程の次に図4(b)に示すように行う前記基
本光軸を含み互いに直交する二平面上で光ファイバ16
を受光面を中心に回転させ、前記センサの出力が最大と
なる角度にし図4(c)に示す状態に調整する角度サー
チ工程と、この角度サーチ工程の次に図4(d)に示す
ように行う前記基本光軸方向に光ファイバ16を移動さ
せ、さらに前記基本光軸方向に直角な二方向に面サーチ
を行い前記センサの出力が最大となる位置に光ファイバ
16とLDモジュール17との間隔を調整する焦点サー
チ工程とを含む光軸粗調整を行い、この後にさらに光フ
ァイバ16をX、Y方向に光軸粗調整の時よりも小さい
間隔で移動させ前記センサの出力が最大となる位置に光
ファイバ16を精密調整する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光軸調
整方法は、角度サーチ、焦点サーチの前に、光ファイバ
にLDモジュールから出射されるレーザビームを導入す
るために面サーチを行う必要がある。この面サーチはレ
ーザビームが位置する可能性のある範囲すべてにわたっ
て光ファイバをXY方向に走査し、光ファイバを透過す
る光量が最大となる光ファイバの位置を見つけるもので
あるが、一般にLDモジュールのレーザビームの位置は
LDベレットのマウントのばらつきやレーザビームを集
光するレンズの搭載のばらつきなどによって数10〜数
100μmの範囲でばらついてしまう。
【0005】一方、光ファイバのコア径はシングルモー
ドの場合高々10μm程度であり、LDモジュールから
出射させるレーザビームもフォーカス位置では10μm
程度であるため、面サーチの際のXY走査の間隔は10
μm以下でなくてはならない。たとえば、500×50
0μmの範囲を10μm間隔で面サーチするには、25
00回のステージ移動と光パワー計測が必要となる。
【0006】このため、従来の光モジュール光軸調整方
法は、最初に光ファイバにレーザビームを導入するため
の面サーチに時間が掛かり、LDモジュールと光ファイ
バの光軸調整には長時間を要する欠点があり、この光モ
ジュール光軸調整方法の欠点が光モジュール組立の生産
性が上がらない原因となっている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光モジュール光
軸調整装置は、LDモジュールを固定するLDチャック
と、前記LDチャックを搭載してXY方向に移動させる
ステージと、光ファイバの入射端をこのステージにより
光軸合わせ用位置に位置決めされた前記LDモジュール
に対応する位置に固定するファイバチャックと、前記ス
テージによりレーザスポット位置測定用位置に位置決め
された前記LDモジュールのレーザスポットを投影し光
軸とファイバチャックに固定された光ファイバの入射端
の光軸との相対位置が既知であるレンズと、前記レンズ
に関し前記レーザスポットと共役な位置に配置されたピ
ンホールと、前記レンズと前記ピンホールの間に配置さ
れレーザスポット位置決め用位置に位置決めされたLD
モジュールからのレーザビームを2軸方向に偏向走査す
るレーザビーム走査器と、前記ピンホールを通過する前
記レーザビームの強度を測定するレーザビーム検出素子
とを備えている。
【0008】本発明の光モジュール光軸調整方法は、L
Dモジュールを固定するLDチャックと、前記LDチャ
ックを搭載してXY方向に移動させるステージと、光フ
ァイバの入射端をこのステージにより光軸合わせ用位置
に位置決めされた前記LDモジュールに対応する位置に
固定するファイバチャックと、前記ステージによりレー
ザスポット位置測定用位置に位置決めされた前記LDモ
ジュールのレーザスポットの結像面に配置された中心と
ファイバチャックに固定された光ファイバの入射端の光
軸との相対位置が既知である十字スリットと、前記十字
スリットを通過したレーザスポット位置決め用位置に位
置決めされたLDモジュールからのレーザビームの強度
を測定するレーザビーム検出素子とを備えている。
【0009】本発明の光モジュール光軸調整方法は、レ
ーザスポット位置測定用位置に固定したLDモジュール
のレーザビームをレーザビーム走査器で2軸方向に偏向
走査し、このレーザビーム走査器で偏向走査されたレー
ザビームを入射して前記LDモジュールのレーザスポッ
トレンズで投影し、このレンズに関し前記レーザスポッ
トと共役な位置に配列されたピンホールを通過する前記
レーザビームの強度を前記レーザビーム検出素子で測定
し、このレーザビーム検出素子が前記レーザビーム走査
器による走査中に前記レーザビームの最大の強度を測定
した時の前記レンズの光軸に対する前記レーザスポット
の相対位置を前記レンズの光軸と光軸合わせ用位置に固
定された光ファイバの入射端の光軸との相対位置に加え
た分だけ前記LDモジュールを移動させることを特徴と
する。
【0010】本発明の光モジュール光軸調整方法は、レ
ーザスポット位置測定用位置に固定したLDモジュール
のレーザスポットの結像面に配置された十字スリットを
通過した前記LDモジュールからのレーザビームの強度
を測定し、前記LDモジュールを下記の座標からなる位
置(Xmax,Ymax)から前記十字スリットの中心
と光軸合わせ用位置に固定された光ファイバの入射端の
光軸の相対位置だけ移動させて前記LDモジュールと前
記光ファイバの入射端との光軸を合わせることを特徴と
する。 座標Xmax:前記LDモジュールを前記十字スリット
の下方で前記十字スリットの一方の直線状スリットの方
向であるX軸の方向に移動した時に前記十字スリットを
通過した前記レーザビームの最大強度を検出した時の前
記LDモジュールの前記X軸上の座標。 座標Ymax:前記LDモジュールを前記十字スリット
の下方で前記十字スリットの他方の直線状スリットの方
向であるY軸の方向に移動した時に前記十字スリットを
通過した前記レーザビームの最大強度を検出した時の前
記LDモジュールの前記Y軸上の座標。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。
【0013】図1に示す光モジュール光軸調整装置は、
LDモジュール1を固定するLDチャック2と、光ファ
イバ3の入射端に外装された金属管4を所定の位置のL
Dチャック2に保持されたLDモジュール1に対向する
ように固定するファイバチャック5と、LDチャック2
を搭載しLDモジュール1が出射するレーザビーム6の
光軸に対し垂直なXY平面内を移動して光ファイバ3の
光軸とLDモジュール1の光軸の位置合わせを行うこと
のできるXYステージ7と、LDチャック2によりレー
ザビームの位置測定用の位置に保持されたLDモジュー
ル1の上側に配置されレーザビーム6が集光されて形成
するレーザスポット8を投影するレンズ11と、レンズ
11を通過したレーザビーム6の光路中に配置され2軸
方向にレーザビーム6を偏向走査するガルバノミラー1
2と、レンズ11に関してレーザスポット8と共役な位
置に配置されたピンホール13と、ピンホール13を通
過したレーザビーム6のビーム強度を測定する赤外線検
出素子14とで構成される。レンズ11の光軸と金属管
4内の光ファイバ3の入射端の光軸との相対位置は既知
である。
【0014】図1に示した実施例において、レーザスポ
ット8の位置はレンズ11でピンホール13面上に投影
されるが、ピンホール13面上に投影されるレーザスポ
ット8の像はガルバノミラー12によってXY方向に高
速に走査される。この走査において、赤外線検出素子1
4によって検出されるレーザビーム6の強度が最大とな
るガルバノミラー12の位置から、レーザスポット8の
レンズ11の光軸に対する位置を求めることができる。
レーザスポット8の位置を検出した後、既知のレンズ1
1の光軸と、ファイバチャック5に固定された金属管4
内の光ファイバ 3の光軸との相対位置にガルバノミラー
11の位置から検出されたレーザスポット8のレンズ1
1の光軸に対する位置から換算したレーザスポット8の
レンズ11の光軸に対する位置ずれを加えた分だけXY
ステージ7を移動することにより、金属管4内の光ファ
イバ3の入射端の光軸に対しLDモジュール1のレーザ
スポット8の位置を正確に合わせることができる。レー
ザビーム8の位置を求めた後は、このようにXYステー
ジ7でLDモジュール1をファイバチャック5に固定さ
れた金属管4に対向する位置に移動させ、レーザスポッ
ト8と金属管4の位置合わせを正確に行う。
【0015】ガルバノミラー12を走査しピンホール1
3を通過するレーザビーム6が最大となる位置を求める
ことは、XYステージ7を走査して光ファイバ3の透過
光量を検出する面サーチと等価であるが、XYステージ
7に比べガルバノミラー12は非常に軽量であるため、
XYステージ7に比べ高速な走査が可能である。
【0016】図1に示した実施例では赤外線であるレー
ザビーム6の検出に受光光量のみを検出できればよい安
価な赤外線検出素子14を使用しているため、安価に装
置を構成できるという効果がある。
【0017】図2は本発明の他の実施例を示す斜視図で
ある。
【0018】図2に示す光モジュール光軸調整装置は、
LDモジュール1を固定するLDチャック2と、光ファ
イバ3の入射端に外装された金属管4を所定の位置のL
Dチャック2に保持されたLDモジュール1に対向する
ように固定するファイバチャック5と、LDチャック2
を搭載しLDモジュール1が出射するレーザビーム6の
光軸に対し垂直なXY平面内を移動して光ファイバ3の
光軸とLDモジュール1の光軸の位置合わせを行うこと
のできるXYステージ7と、LDモジュール1のレーザ
ビーム6が集光されて形成するレーザスポット8の結像
面上に配置されファイバチャック5に固定され、中心と
金属管4内のファイバ3の入射端の光軸との相対位置が
既知である十字スリット15と、十字スリット15を通
過したレーザビーム6のビーム強度を測定する赤外線検
出素子14とで構成される。
【0019】図2に示されている十字スリット15は互
いに交差するx軸方向の直線状のスリット15aとy軸
方向の直線状のスリット15bから構成されている。図
3(a)及び(b)はXYステージ7によりLDモジュ
ール1を十字スリット15の下方でX方向およびY方向
に移動させたときの十字スリット15を通過するレーザ
ビーム6の強度の様子を示すグラフである。図3(a)
XYステージ7によりLDモジュール1をX軸方向に
移動させたときにスリット15bを通過したレーザビー
ム6の光量変化を示しており、図3(b)はXYステー
ジ7によりLDモジュール1をY軸方向に移動させたと
きにスリット15aを通過したレーザビーム6の光量変
化を示している。それぞれ光量が最大となるときのX座
標およびY座標をXmaxおよびYmaxとする。
【0020】次に本実施例における光軸調整の手順につ
いて説明する。
【0021】LDモジュール1が十字スリット15に対
向するような位置にXYステージ7を移動させ、LDモ
ジュール1をX軸方向およびY軸方向に1回ずつ移動さ
せ、図3(a)及び(b)に示すような十字スリット1
5を通過するレーザビーム6の光量変化のデータを採
る。光量が最大となる位置(Xmax、Ymax)にL
Dモジュール1を移動させ、すなわちレーザスポット8
の位置を十字スリット15の中心に合わせ、それから既
知の十字スリット15の中心とファイバチャック5に固
定された金属管4内の光ファイバ3の光軸との相対位置
だけXYステージ7を移動させる。
【0022】このように予め光ファイバ3との距離が既
知である十字スリット15の中心に対してレーザスポッ
ト8を正確に位置合わせすることにより、ファイバチャ
ック5に固定された光ファイバ3に対して正確にレーザ
スポット8を位置合わせすることができる。
【0023】本実施例においては赤外線に感度を有する
高価な撮像管やCCDなどの赤外線撮像素子やレーザビ
ーム6を走査するガルバノミラー12も必要ないため、
安価に装置を構成することができる。また、レーザスポ
ット8の位置を検出するためにXYステージ7によるL
Dモジュール1の移動が必要となるが、XY方向それぞ
れ1回だけでよいのでサーチ時間は非常に短くてすむ。
【0024】
【発明の効果】本発明の光モジュール光軸調整装置及び
方法は、レーザスポット位置測定用位置に固定されたL
Dモジュールのレーザスポットの位置をレーザビーム検
出素子で検出し、この検出した位置で光軸合わせ用位置
に固定された光ファイバの入射端の光軸とレーザビーム
検出素子との相対位置を修正した相対位置分だけLDモ
ジュールを移動させることにより、光ファイバとLDモ
ジュールとの光軸調整を短時間に行うことを可能にし、
光モジュールの生産性を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図3】図2に示した赤外線検出素子で得られた信号を
示すグラフの図である。
【図4】従来の光軸調整方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,17 LDモジュール 2 LDチャック 3,16 光ファイバ 5 ファイバチャック 7 XYステージ 12 ガルバノミラー 13 ピンホール 14 赤外線検出素子 15 十字スリット。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザ(LD)モジュールを固定
    するLDチャックと、前記LDチャックを搭載してXY
    方向に移動させるステージと、光ファイバの入射端をこ
    のステージにより光軸合わせ用位置に位置決めされた前
    記LDモジュールに対応する位置に固定するファイバチ
    ャックと、前記ステージによりレーザスポット位置測定
    用位置に位置決めされた前記LDモジュールのレーザス
    ポットを投影し光軸とファイバチャックに固定された光
    ファイバの入射端の光軸との相対位置が既知であるレン
    ズと、前記レンズに関し前記レーザスポットと共役な位
    置に配置されたピンホールと、前記レンズと前記ピンホ
    ールの間に配置されレーザスポット位置決め用位置に位
    置決めされたLDモジュールからのレーザビームを2軸
    方向に偏向走査するレーザビーム走査器と、前記ピンホ
    ールを通過する前記レーザビームの強度を測定するレー
    ザビーム検出素子とを含むことを特徴とする光モジュー
    ル光軸調整装置。
  2. 【請求項2】 LDモジュールを固定するLDチャック
    と、前記LDチャックを搭載してXY方向に移動させる
    ステージと、光ファイバの入射端をこのステージにより
    光軸合わせ用位置に位置決めされた前記LDモジュール
    に対応する位置に固定するファイバチャックと、前記ス
    テージによりレーザスポット位置測定用位置に位置決め
    された前記LDモジュールのレーザスポットの結像面に
    配置された中心とファイバチャックに固定された光ファ
    イバの入射端の光軸との相対位置が既知である十字スリ
    ットと、前記十字スリットを通過したレーザスポット位
    置決め用位置に位置決めされたLDモジュールからのレ
    ーザビームの強度を測定するレーザビーム検出素子とを
    含むことを特徴とする光モジュール光軸調整装置。
  3. 【請求項3】 レーザスポット位置測定用位置に固定し
    たLDモジュールのレーザビームをレーザビーム走査器
    で2軸方向に偏向走査し、このレーザビーム走査器で偏
    向走査されたレーザビームを入射するレンズで前記LD
    モジュールのレーザスポットを投影し、このレンズに関
    し前記レーザスポットと共役な位置に配列されたピンホ
    ールを通過する前記レーザビームの強度を前記レーザビ
    ーム検出素子で測定し、このレーザビーム検出素子が前
    記レーザビーム走査器による走査中に前記レーザビーム
    の最大の強度を測定した時の前記レンズの光軸に対する
    前記レーザスポットの相対位置を前記レンズの光軸と光
    軸合わせ用位置に固定された光ファイバの入射端の光軸
    との相対位置に加えた分だけ前記LDモジュールを移動
    させることを特徴とする光モジュール光軸調整方法。
  4. 【請求項4】 レーザスポット位置測定用位置に固定し
    たLDモジュールのレーザスポットの結像面に配置され
    た十字スリットを通過した前記LDモジュールからのレ
    ーザビームの強度を測定し、前記LDモジュールを下記
    の座標からなる位置(Xmax,Ymax)から前記十
    字スリットの中心と光軸合わせ用位置に固定された光フ
    ァイバの入射端の光軸の相対位置だけ移動させて前記L
    Dモジュールと前記光ファイバの入射端との光軸を合わ
    せることを特徴とする光モジュール光軸調整方法。 座標Xmax:前記LDモジュールを前記十字スリット
    の下方で前記十字スリットの一方の直線状スリットの方
    向であるX軸の方向に移動した時に前記十字スリットを
    通過した前記レーザビームの最大強度を検出した時の前
    記LDモジュールの前記X軸上の座標。 座標Ymax:前記LDモジュールを前記十字スリット
    の下方で前記十字スリットの他方の直線状スリットの方
    向であるY軸の方向に移動した時に前記十字スリットを
    通過した前記レーザビームの最大強度を検出した時の前
    記LDモジュールの前記Y軸上の座標。
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