JP3113393B2 - 光ファイバの駆動方法、および光モジュールの組み付け方法 - Google Patents

光ファイバの駆動方法、および光モジュールの組み付け方法

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JP3113393B2 JP04151606A JP15160692A JP3113393B2 JP 3113393 B2 JP3113393 B2 JP 3113393B2 JP 04151606 A JP04151606 A JP 04151606A JP 15160692 A JP15160692 A JP 15160692A JP 3113393 B2 JP3113393 B2 JP 3113393B2
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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、光ファイバの一部を微
動させる駆動方法、及び光ファイバなどの光学部品と、
受発光素子および光機能素子とからなる光モジュールの
組み付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光モジュールの小型化や生産性の向上の
ため、光部品と光ファイバとの接続の際、各部品を配置
したのちアライメントできることが望まれる。特に複数
本のファイバを一括して接続する際には基板の反り、導
波路、受発光素子などの膜厚分布に起因する位置ずれな
どによる各ファイバへの結合のバラツキを補正できるこ
とが望まれる。またファイバセンサーなどでは、ファイ
バを外部から電気的に制御して微動させることが望まれ
る。
【0003】上記要望に答える光ファイバの駆動方法及
び光モジュールの組み付け方法として、例えば静電駆動
による光ファイバアライメント法(1991年電子情報
通信学会秋季大会講演論文集C−160)が提案されて
おり、その概念図を図6に示す。この機構は、側面に金
属コートを施した光ファイバ1、2枚の電極21,21
を形成したV溝22、光ファイバ1と電極21との間に
数十μm程度の間隙を形成するためのV溝型スペーサ2
3、及び光ファイバ1の周囲を満たす紫外線硬化型接着
剤から構成され、光ファイバ1側面の金属コートと電極
21との間に電圧を印加したときの静電引力により光フ
ァイバ1を駆動しアライメントを行うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
はV溝22上の電極21と光ファイバ1との間の静電引
力によりファイバを微動させているため、その可動範囲
は電極方向に限られるし、微動できる範囲も制限され
る。従って、ファイバの微動及びアライメント可能な範
囲が制限される問題点があった。
【0005】そこで本発明の目的は上記のような問題点
に鑑み、調整範囲の自由度が大きい光ファイバの駆動方
法を実現し、生産性の良い光モジュールの組み付け方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光ファ
イバの駆動方法は、一部を所定位置に固定した光ファイ
バの自由端部にその軸線方向に沿って導電性部材を設
け、この導電性部材を直流電源に接続して直流回路を構
成し、前記光ファイバ自由端部の軸線にほぼ垂直の磁界
を印加する磁界印加装置を設け、前記直流回路及び磁界
印加装置を操作して直流電流の大きさ、直流電流の向
き、磁界の強さ、磁界の向きのいずれか少なくとも一つ
を制御することを特徴とする。
【0007】請求項3に記載の光モジュールの組み付け
方法は、所定位置に固定された1個または複数個の光素
子と、配置本数がこの光素子と等しく、一部が所定位置
に固定された光ファイバの自由端部とを組み付ける方法
において、この光ファイバ自由端部にその軸線方向に沿
って導電性部材を設け、この自由端部を、その軸線を前
記光素子の光軸とほぼ一致させて配置し、前記導電性部
材を直流電源に接続して直流回路を構成し、前記光ファ
イバ自由端部に、その軸線にほぼ垂直でありかつ向きが
この軸線にほぼ垂直の平面内で回転する磁界を印加する
とともに、この磁界の強さまたは前記導電性部材に流れ
る直流電流の大きさを制御して光ファイバ自由端部を前
記光素子に対しアライメントしたのち、この自由端部を
所定位置に固定することを特徴とする。なお、上記請求
項1,3に記載の発明において「ほぼ垂直」、「ほぼ直
交」はそれぞれ文字どおり「垂直」、「直交」の場合も
含むものとする。
【0008】
【作用】請求項1に記載の光ファイバの駆動方法におい
ては、直流回路及び磁界印加装置を作動させると、光フ
ァイバ自由端部に流れる直流電流と磁界との相互作用、
すなわちフレミングの左手の法則に従う力が、この先端
部に作用する。この場合、(1)上記直流電流の大きさ
または磁界の強さを変化させれば、上記力の大きさが変
わり、(2)上記直流電流または磁界の向きを変化させ
れば、上記力の向きが変わる。したがって、直流電流の
大きさまたは磁界の強さと、直流電流または磁界の向き
とを制御すれば、光ファイバ先端部に所望の向き、所望
の大きさの力を作用させることができる。
【0009】請求項2に記載の光ファイバの駆動方法に
おいては、光ファイバ先端部に磁界を任意の向きに印加
することが可能であるから、この先端部に任意の向きの
力を作用させることができる。
【0010】請求項3に記載の光モジュールの組み付け
方法は、請求項1に記載の光ファイバの駆動方法を適用
するものであり、光ファイバ先端部に任意の向きで任意
の大きさの力を作用させることができるから、光素子と
光ファイバとの位置合わせを簡便、的確に行うことが可
能となる。
【0011】
【実施例】本発明による光ファイバの駆動方法及び光モ
ジュールの組み付け方法を実施例を基にして説明する。
【0012】実施例1 図1に本発明による光ファイバの駆動方法の概念図を示
す。先端部1aをファイバ保持部材2から所定長さで突
出させた光ファイバ1を保持部材2の固定用V溝13に
固定し、この保持部材2をベース部材5上に配置する。
この場合、上記光ファイバ1の先端部1aには予め導電
性膜1b(例えばAuなどの金属膜)を蒸着法など従来
公知の薄膜形成方法によりコートしたのち、所定長にエ
ッチングしてパターニングを施しておく。また、上記固
定用V溝13とその周辺の一部、およびベース部材5の
一部にそれぞれ電極14a,14bを金属膜の蒸着及び
フォトリソグラフィーの手法を用いてパターニングして
おく。
【0013】そして、上記光ファイバ1の導電性膜1b
の一端部を上記電極14aと接触させるとともに、他端
部をワイヤーボンディング15等により上記電極14b
と接続し、さらに、直流電源7a、可変抵抗7b及びス
イッチ7cを備えた外部駆動回路7の両端をそれぞれ電
極14a,14bに接続して直流回路を構成する。
【0014】上記導電性膜1bは、蒸着法のほかスパッ
タ法やCVD法等により形成してもよいし、筒状の導電
体で光ファイバ1の先端部を被覆することにより形成す
ることもでき、いずれの方法によっても、導電性膜1b
を生産性良く容易に形成することができる。
【0015】次に、この実施例の作用について説明す
る。スイッチ7cをONにして光ファイバ1の軸線方向
に電流6b(矢印の向き)を流すとともに、光ファイバ
1の軸線に垂直で図1の上方に向かう磁界6aを印加す
れば、磁界と電流との相互作用(フレミングの左手の法
則)により磁界の向き及び電流の向きに垂直な向きの力
6cが光ファイバ先端部1aに作用する。したがって、
電流6bまたは磁界6aの大きさを制御することにより
先端部1aの変位量を制御することができる。また、磁
界6aの向きを変えることにより先端部1aに作用する
力の向き、すなわちその変位の向きを制御することがで
きる。
【0016】図2は、印加磁界6aの向きを光ファイバ
1にほぼ垂直な平面内で回転させる要領を示すもので
N、Sはそれぞれ磁石のN極、S極であり、このような
方法により上記変位の向きを任意に制御することができ
る。
【0017】実施例2 図3に本発明による光モジュールの組み付け方法の概念
図を示す。この機構では、金属膜の蒸着及びフォトリソ
グラフィーの手法を用いて電極パターンを形成した保持
部材4の上に発光素子3をボンディングした光素子ユニ
ットと、図1に示す保持部材2と光ファイバ1とからな
る組み合せ構造体とを対向させてベース部材5上に配置
し、上記発光素子3の光軸と光ファイバ1の光軸とをほ
ぼ一致させる。また、発光素子3を外部駆動回路9に接
続し、光ファイバ1については図1実施例と同じ要領で
外部駆動回路7を用いて直流回路を構成する。
【0018】そして、光モジュールの組み付けに際して
は、まず光ファイバ1の光軸調整を行うが、この場合、
発光素子3を駆動して光ファイバ1に光を入射させると
ともに、図1実施例の光ファイバ駆動方法にしたがって
光ファイバ1の先端部1aを適宜位置に変位させ、ファ
イバ出射端における光パワーをモニターして、その強度
が最大になった時点で、先端部1aを以下の手順でベー
ス部材5及び保持部材2に固定する。
【0019】すなわち、図4に示すように、あらかじめ
凝固収縮率の小さい紫外線硬化樹脂10を光ファイバ1
の先端部1aに塗布しておき、光軸調整ののち、紫外線
硬化樹脂10に光源11からの紫外線を照射し、これを
硬化させて光ファイバ先端部1aを固定する。このよう
な固定方法では、光モジュールの組み付けを作業性良く
行うことができる。
【0020】なお、実施例2では、発光素子3としてL
DやLEDなどの発光素子が、光ファイバ1として先端
面をレンズ加工した多モードファイバがそれぞれ想定さ
れる。また、これらのレンズ加工には放電加工方法等が
用いられる。
【0021】図5に、本発明により作製される光モジュ
ールの実施例を示す。ここでは、光素子である発光素子
3及び光ファイバ1がアレイ化されている。また保持部
材2にはSi結晶基板を用い、熱酸化などにより表面に
酸化膜を形成し、この酸化膜をマスクにしてEPW(エ
チレンジアミンピロカテコール水溶液)などをエッチン
グ液として用いた異方性エッチングにより、ファイバ固
定用V溝13をアレイ状に発光素子3と同一ピッチに精
度よく作製する。また、あらかじめ保持部材5の発光素
子3側端部にファイバ用共通電極8を作製しておく。組
み付けの際には、発光素子3のアレイと光ファイバ1の
ファイバアレイの高さ及び配列方向の光軸をほぼ一致さ
せて固定し、上記共通電極8と可動プローブ12により
順次各ファイバを外部駆動回路7と電気的に接続し、本
発明による組み付け方法にて微動調整ののち各ファイバ
を固定してモジュールを作製する。
【0022】本発明による組み付け方法では、上記のも
のに限らず種々の変形が可能である。例えば、光素子が
受光素子の場合には、光ファイバ端面からの伝搬光を受
光素子で電気的にモニターすることによりモジュールを
組み付ければよく、また、光ファイバにシングルモード
ファイバを用いることもできるし、光素子に種々の導波
路デバイスを採用することも考えられる。
【0023】
【発明の効果】請求項1に記載の光ファイバの駆動方法
によれば、光ファイバ先端部を所望の向きに所望の変位
量で変位させることが可能であるから、光ファイバ先端
部の可動範囲の自由度を大幅に拡大することができ、そ
の微動及びアライメントを的確かつ能率よく行うことが
できる。請求項2に記載の光ファイバの駆動方法によれ
ば、光ファイバ先端部の変位の向きを任意に制御するこ
とが可能となるから、請求項1に記載の駆動方法に比べ
て、その微動及びアライメントをさらに的確、能率的に
行うことができる。請求項3に記載の発明によれば、外
部からの制御により、モジュール組み付け中に光素子と
光ファイバとの位置合わせが可能となり、モジュールの
小型化および生産性の向上を図ることができる。請求項
4,5に記載の光モジュールの組み付け方法によれば、
光ファイバ先端部に生産性良く容易に導電性を有する部
材を設置することができる。請求項6に記載の光モジュ
ールの組み付け方法によれば、作業性の良い組み付けが
可能となる。本発明の光ファイバの駆動方法及び光モジ
ュールの組み付け方法は光通信、光情報処理等の分野に
広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ファイバの駆動方法の概念図で
ある。
【図2】印加磁界を光ファイバにほぼ垂直な平面内で変
化させる要領の説明図である。
【図3】本発明による光モジュールの組み付け方法の概
念図である。
【図4】光ファイバ先端部を固定する方法の説明図であ
る。
【図5】本発明により作製される光モジュールの構成図
である。
【図6】従来の光ファイバの駆動方法の概念図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ 1a 先端部 1b 導電性膜 2,4 保持部材 3 発光素子 5 ベース部材 6a 磁界 6b 電流 6c 力 7,9 外部駆動回路 7a 直流電源 7b 可変抵抗 7c スイッチ 8 共通電極 10 紫外線硬化樹脂 11 光源 12 可動プローブ 13 固定用V溝 14a,14b,21 電極 15 ワイヤーボンディング 22 V溝 23 スペーサ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一部を所定位置に固定した光ファイバの
    自由端部にその軸線方向に沿って導電性部材を設け、こ
    の導電性部材を直流電源に接続して直流回路を構成し、
    前記光ファイバ自由端部の軸線にほぼ垂直の磁界を印加
    する磁界印加装置を設け、前記直流回路及び磁界印加装
    置を操作して直流電流の大きさ、直流電流の向き、磁界
    の強さ、磁界の向きのいずれか少なくとも一つを制御す
    ることを特徴とする光ファイバの駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記磁界の向きを、前記光ファイバ自由
    端部の軸線にほぼ垂直の平面内で回転させることを特徴
    とする請求項1に記載の光ファイバの駆動方法。
  3. 【請求項3】 所定位置に固定された1個または複数個
    の光素子と、配置本数がこの光素子と等しく、一部が所
    定位置に固定された光ファイバの自由端部とを組み付け
    る方法において、この光ファイバ自由端部にその軸線方
    向に沿って導電性部材を設け、この自由端部を、その軸
    線を前記光素子の光軸とほぼ一致させて配置し、前記導
    電性部材を直流電源に接続して直流回路を構成し、前記
    光ファイバ自由端部に、その軸線にほぼ垂直でありかつ
    向きがこの軸線にほぼ垂直の平面内で回転する磁界を印
    加するとともに、この磁界の強さまたは前記導電性部材
    に流れる直流電流の大きさを制御して光ファイバ自由端
    部を前記光素子に対しアライメントしたのち、この自由
    端部を所定位置に固定することを特徴とする光モジュー
    ルの組み付け方法。
  4. 【請求項4】 前記導電性部材が、薄膜形成方法により
    コートされた薄膜であることを特徴とする請求項3に記
    載の光モジュールの組み付け方法。
  5. 【請求項5】 前記導電性部材が、前記光ファイバ自由
    端部周面を被覆する筒状導電体であることを特徴とする
    請求項3に記載の光モジュールの組み付け方法。
  6. 【請求項6】 前記光ファイバ自由端部の固定が、この
    自由端部に光硬化性樹脂を塗布し、これを光照射により
    硬化して行うものであることを特徴とする請求項3に記
    載の光モジュールの組み付け方法。
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