JP3331555B2 - 光ファイバーのアライメント方法および光ファイバーアライメント装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーのア
ライメント方法および光ファイバーアライメント装置に
係わり、特に、導波路型の半導体光素子の光結合面と、
光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入出力
器の端面との平行度を、精密、かつ簡易に調整すること
が可能となる光ファイバーのアライメント方法および光
ファイバーアライメント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、導波路型の半導体光素子として、
例えば、導波路型フォトダイオード、導波路型半導体レ
ーザー、双方向光通信用の導波路型光発光受光素子等が
知られている。

【０００３】この導波路型の半導体光素子の特性を測定
するためには、光ファイバーの終端部分をフェルールに
納めた光入出力器を準備し、光入出力器を半導体光素子
に近づけ、その後、半導体光素子と光ファイバーとの光
軸を一致させて測定する必要がある。

【０００４】なお、これ以降、本明細書においては、半
導体光素子と光ファイバーとが光学的に結合する面を光
結合面と称する。即ち、半導体光素子の光結合面とは、
半導体光素子が受光素子であれば光入射面を、半導体光
素子が発光素子であれば光射出面を、また、半導体光素
子が光発光受光素子であれば光入射・光射出面を意味
し、さらに、光ファイバーの光結合面とは、光ファイバ
ーの光入射・光射出面を意味する。

【０００５】従来、この半導体光素子と、光ファイバー
との光軸を一致させる方法として、図５に示す光ファイ
バーのアライメント方法が知られている。

【０００６】図５は、従来例の光ファイバーのアライメ
ント方法を説明するための模式図である。

【０００７】同図において、３０１は光ファイバー、３
０２は測定台、３０３は導波路型の半導体光素子である
導波路型フォトダイオード、３０４は平行合わせ器、３
０５はフェルール、３１３は導波路型フォトダイオード
３０３の光結合面、３１５はフェルール３０５の終端面
である。

【０００８】同図に示すように、光ファイバー３０１の
光射出面を含む終端部は、ジルコニアあるいは金属等の
材料からなるフェルール３０５で固定されている。ここ
で、光ファイバー３０１と、フェルール３０５とは光入
出力器を構成する。

【０００９】また、導波路型フォトダイオード３０３
は、半導体表面に平行に形成された光導波路を有し、半
導体側面からこの光導波路に光を入射して、半導体内で
光電変換するものである。さらに、平行合わせ器３０４
の一面は、予めフェルール３０５の終端面３１５と平行
になるように、精密に調整されている。

【００１０】次に、図５を用いて、従来の光ファイバー
のアライメント方法を説明する。

【００１１】（ト）始めに、図５（ａ）に示すように、
導波路型フォトダイオード３０３の光結合面３１３が、
測定台３０２の上面からはみ出るように、導波路型フォ
トダイオード３０３を測定台３０２上に載置する。

【００１２】（チ）次に、図５（ｂ）に示すように、平
行合わせ器３０４を導波路型フォトダイオード３０３の
光結合面３１３に接触させて、導波路型フォトダイオー
ド３０３の光結合面３１３を平行合わせ器３０４に対し
て平行にする。

【００１３】（リ）最後に、図５（ｃ）に示すように、
光ファイバー３０１を導波路型フォトダイオード３０３
の光結合面３１３に近づけて、導波路型フォトダイオー
ド３０３と光ファイバー３０１との光軸を一致させる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記導波路型フォトダ
イオード３０３に高効率で光を入射させるためには、可
能な限り、フェルール３０５の終端面３１５（あるい
は、光ファイバー３０１の光結合面）を、導波路型フォ
トダイオード３０３の側面、即ち、導波路型フォトダイ
オード３０３の光結合面（半導体表面に平行に形成され
た光導波路の光入射面）３１３に近づける必要があり、
そのためには、フェルール３０５の終端面３１５と、導
波路型フォトダイオード３０３の光結合面３１３との平
行度を、高精度に調整する必要がある。

【００１５】さらに、このフェルール３０５の終端面３
１５と導波路型フォトダイオード３０３の光結合面３１
３との平行合わせは、導波路型フォトダイオード３０
３、あるいは、光ファイバー３０１を交換する毎に行う
必要があった。

【００１６】しかしながら、前記従来例の光ファイバー
のアライメント方法では、導波路型フォトダイオード３
０３の光結合面３１３は、平行合わせ器３０４により、
平行合わせ器３０４に対して平行にされるが、フェルー
ル３０５の終端面３１５と、導波路型フォトダイオード
３０３の光結合面３１３との平行合わせ（平行度調整）
は目視で行っており、高精度に平行度を調整するために
は、相当の熟練度と多大な時間が必要であるという問題
点があった。

【００１７】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、光ファ
イバーのアライメント方法において、導波路型の半導体
光素子の光結合面と、光入出力器の端面との平行度を、
高精度、かつ簡単に調整することが可能となる技術を提
供することにある。

【００１８】本発明の他の目的は、光ファイバーアライ
メント装置において、導波路型の半導体光素子の光結合
面と、光入出力器の端面との平行度を、高精度、かつ簡
単に調整することが可能となる技術を提供することにあ
る。

【００１９】本発明の前記目的並びにその他の目的及び
新規な特徴は、本明細書の記載及び添付図面によって明
らかにする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００２１】光ファイバーのアライメント方法におい
て、導波路型の半導体光素子を、その光結合面が台座か
らはみ出るように台座の上面に載置する第１のステップ
と、光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入
出力器の端面を、前記台座の上面に略垂直な状態で、前
記半導体光素子の光結合面と面接触させる第２のステッ
プと、前記光入出力器を所定距離後退させる第３のステ
ップと、前記半導体光素子と前記光ファイバーとの光軸
を一致させる第４のステップとから成る。

【００２２】光ファイバーのアライメント方法におい
て、導波路型の半導体光素子を、その光結合面が台座か
らはみ出るように台座の上面に載置する第１のステップ
と、光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入
出力器の端面を、前記台座の上面に対して傾けた状態
で、前記半導体光素子の光結合面と面接触させる第２の
ステップと、前記光入出力器を所定距離後退させる第３
のステップと、前記半導体光素子と前記光ファイバーと
の光軸を一致させる第４のステップとから成る。

【００２３】光ファイバーアライメント装置において、
導波路型の半導体光素子を載置する台座と、光ファイバ
ーの終端部分をフェルールに納めた光入出力器の端面
を、前記台座の上面に略垂直な状態で、光結合面が前記
台座からはみ出るように載置された前記半導体光素子の
前記光結合面と面接触させる第１の手段と、前記光入出
力器を所定距離後退させる第２の手段と、前記半導体光
素子と前記光ファイバーとの光軸を一致させる第３の手
段とを備える。

【００２４】光ファイバーアライメント装置において、
導波路型の半導体光素子を載置する台座と、光ファイバ
ーの終端部分をフェルールに納めた光入出力器の端面
を、前記台座の上面に対して傾けた状態で、光結合面が
前記台座からはみ出るように載置された前記半導体光素
子の前記光結合面と接触させる第１の手段と、前記光入
出力器を所定距離後退させる第２の手段と、前記半導体
光素子と前記光ファイバーとの光軸を一致させる第３の
手段とを備える。

【００２５】前記手段によれば、その光結合面が台座か
らはみ出るように、導波路型の半導体光素子を台座の上
面に載置し、光ファイバーの終端部分をフェルールに納
めた光入出力器の端面を台座の上面に略垂直な状態で、
半導体光素子の光結合面と面接触させ、半導体光素子の
光結合面と光入出力器の端面との相対的な平行度を高精
度に一致させた後に、光入出力器を所定距離後退させ
て、半導体光素子と光ファイバーとの光軸を一致させる
ようにしたので、導波路型の半導体光素子の光結合面
と、光入出力器の端面との平行度を、高精度、かつ簡単
に調整することが可能となる。

【００２６】前記手段によれば、その光結合面が台座か
らはみ出るように、導波路型の半導体光素子を台座の上
面に載置し、光ファイバーの終端部分をフェルールに納
めた光入出力器の端面を台座の上面に対して傾けた状態
で、半導体光素子の光結合面と面接触させ、半導体光素
子の光結合面と光入出力器の端面との相対的な平行度を
高精度に一致させた後に、光入出力器を所定距離後退さ
せて、半導体光素子と光ファイバーとの光軸を一致させ
るようにしたので、導波路型の半導体光素子の光結合面
に損傷を与えることなく、導波路型の半導体光素子の光
結合面と、光入出力器の端面との平行度を、高精度、か
つ簡単に調整することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２８】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２９】［発明の実施の形態１］図１は、本発明の
一実施の形態（発明の実施の形態１）である光ファイバ
ーアライメント装置の概略構成を示す斜視図である。

【００３０】同図において、１０１は光ファイバー、１
０２は測定台、１０５は光ファイバー１０１の終端部を
納めたフェルール、１０６はフェルール１０５をＸ，
Ｙ，Ｚ方向に移動させる３軸移動機構である。

【００３１】同図に示すように、本実施の形態の光ファ
イバーアライメント装置においては、光ファイバー１０
１の光射出面を含む終端部は、ジルコニアあるいは金属
等の材料からなるフェルール１０５で固定されている。
ここで、光ファイバー１０１と、フェルール１０５とは
光入出力器を構成する。また、３軸移動機構１０６は、
一般に市販されている周知の微動ステージ等で構成され
る。

【００３２】図２は、本実施の形態の光ファイバーのア
ライメント方法を説明するための模式図であり、同図に
おいて、１０３は導波路型の半導体光素子である導波路
型フォトダイオード、１１３は導波路型フォトダイオー
ド１０３の光結合面、１１５はフェルール１０５の終端
面である。

【００３３】次に、図２を用いて、本実施の形態の光フ
ァイバーのアライメント方法を説明する。

【００３４】（イ）始めに、図２（ａ）に示すように、
導波路型フォトダイオード１０３の光結合面１１３が測
定台１０２の上面からはみ出るように、導波路型フォト
ダイオード１０３を測定台１０２の上に載置する。

【００３５】（ロ）次に、図２（ｂ）に示すように、フ
ェルール１０５の終端面１１５（あるいは、光ファイバ
ー１０１の光結合面）で、導波路型フォトダイオード１
０３の光結合面１１３を押しずらし、導波路型フォトダ
イオード１０３の光結合面１１３をフェルール１０５の
終端面１１５に対して平行にする。

【００３６】（ハ）最後に、図２（ｃ）に示すように、
光ファイバー１０１を５μｍほど引き戻し、その後、３
軸移動機構１０６で、光ファイバー１０１を上下左右に
平行に移動して光軸アライメントを行う。

【００３７】このように、本実施の形態では、フェルー
ル１０５の終端面１１５を、導波路型フォトダイオード
１０３の光結合面１１３と面接触させ、導波路型フォト
ダイオード１０３の光結合面１１３とフェルール１０５
の終端面１１５との相対的な平行度を高精度に一致させ
た後に、光ファイバー１０１を所定距離後退させて、導
波路型フォトダイオード１０３と光ファイバー１０１と
の光軸を一致させるようにしたので、導波路型フォトダ
イオード１０３の光結合面１１３と、フェルール１０５
の終端面１１５（あるいは、光ファイバー１０１の光結
合面）との平行度を、高精度、かつ簡単に調整させるこ
とが可能となる。

【００３８】本実施の形態による導波路型フォトダイオ
ード１０３と光ファイバー１０１との光軸アライメント
は、平行合わせ器（図５に示す３０４）を用いる従来例
に比べて、約２倍の高精度であったのに加えて、平行合
わせ器での平行度を調整するステップを省略できるた
め、光軸アライメントに要した時間も３分の１に短縮す
ることができた。

【００３９】［発明の実施の形態２］図３は、本発明の
他の実施の形態（発明の実施の形態２）である光ファイ
バーアライメント装置の概略構成を示す斜視図である。

【００４０】同図において、２０１は光ファイバー、２
０２は測定台、２０５は光ファイバー２０１の終端部を
納めたフェルール、２０６はフェルール２０５をＸ，
Ｙ，Ｚ方向に移動、およびθ方向に回転させる３軸移動
及び１軸回転機構である。

【００４１】ここで、３軸移動及び１軸回転機構２０６
は、一般に市販されている周知の微動ステージ等で構成
される。

【００４２】図４は、本実施の形態の光ファイバーのア
ライメント方法を説明するための模式図であり、同図に
おいて、２０３は導波路型の半導体光素子である導波路
型フォトダイオード、２１３は導波路型フォトダイオー
ド２０３の光結合面、２１５はフェルールの終端面であ
る。

【００４３】次に、図４を用いて、本実施の形態の光フ
ァイバーのアライメント方法を説明する。

【００４４】（ニ）始めに、図４（ａ）に示すように、
導波路型フォトダイオード２０３の光結合面２１３が測
定台２０２の上面からはみ出るように、導波路型フォト
ダイオード２０３を測定台２０２の上に載置する。

【００４５】（ホ）次に、図４（ｂ）に示すように、３
軸移動及び１軸回転機構２０６で、フェルール２０５の
終端面２１５（あるいは、光ファイバー２０１の光結合
面）を上方に約５°傾けた後、導波路型フォトダイオー
ド２０３の光結合面２１３の下方の一辺を、このフェル
ール２０５の終端面２１５で押しずらし、導波路型フォ
トダイオード２０３の光結合面２１３の一辺をフェルー
ル２０５の終端面２１５に対して平行にする。

【００４６】（ヘ）最後に、図４（ｃ）に示すように、
光ファイバー２０１を５μｍほど引き戻し、その後、３
軸移動及び１軸回転機構２０６で、光ファイバー２０１
を上下左右に平行に移動して光軸アライメントを行う。

【００４７】このように、本実施の形態では、フェルー
ル２０５の終端面２１５を、導波路型フォトダイオード
２０３の光結合面２１３に対して傾けた状態で、導波路
型フォトダイオード２０３の光結合面２１３と面接触さ
せ、導波路型フォトダイオード２０３の光結合面２１３
とフェルール２０５の終端面２１５との相対的な平行度
を高精度に一致させた後に、光ファイバー２０１を所定
距離後退させて、導波路型フォトダイオード２０３と光
ファイバー２０１との光軸を一致させるようにしたの
で、導波路型フォトダイオード２０３の光結合面２１３
と、フェルール２０５の終端面２１５（あるいは、光フ
ァイバー２０１の光結合面）との平行度を、高精度、か
つ簡単に調整させることが可能となる。

【００４８】本実施の形態による導波路型フォトダイオ
ード２０３と光ファイバー２０１との光軸アライメント
は、前記実施の形態と同様、平行合わせ器（図５に示す
３０４）を用いる従来例に比べて、約２倍の高精度であ
ったのに加えて、平行合わせ器での平行度を調整するス
テップを省略できるため、光軸アライメントに要した時
間も３分の１に短縮することができた。

【００４９】さらに、本実施の形態による光軸アライメ
ントによれば、フェルール２０５の終端面２１５の接触
位置が導波路型フォトダイオード２０３の導波路から離
れているため、導波路型フォトダイオード２０３の光結
合面２１３に損傷を与えることがない。

【００５０】なお、本実施の形態では、フェルール２０
５の終端面２１５（あるいは、光ファイバー２０１の光
結合面）を上方に約５°傾けるようにしたが、これに限
定されるものではなく、下方に傾けるようにしてもよ
く、また、その角度も、フェルール２０５の終端面２１
５を傾けた状態で、導波路型フォトダイオード２０３の
光結合面２１３と、フェルール２０５の終端面２１５
（あるいは、光ファイバー２０１の光結合面）との平行
度調整が可能であれば、どのような角度でもよい。

【００５１】また、前記（ヘ）のステップにおいては、
光ファイバー２０１を５μｍほど引き戻し、３軸移動及
び１軸回転機構２０６で、フェルール２０５の終端面２
１５を導波路型フォトダイオード２０３の光結合面２１
３に対して平行な状態にし、その後、光ファイバー２０
１を上下左右に平行に移動して光軸アライメントを行う
ようにしてもよい。

【００５２】また、前記各実施の形態においては、導波
路型の半導体光素子として、導波路型フォトダイオード
を用いた場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、導波路型半導体レーザーあるいは導波路型
半導体光変調器等の他の導波路型の半導体光素子を用い
てもよい。

【００５３】以上、本発明を発明の実施の形態に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更し得ることは言うまでもない。

【００５４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００５５】（１）本発明によれば、光ファイバーのア
ライメント方法および光ファイバーアライメント装置に
おいて、光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた
光入出力器の端面を、半導体光素子の光結合面と面接触
させ、半導体光素子の光結合面と光入出力器の端面との
相対的な平行度を高精度に一致させた後に、光入出力器
を所定距離後退させて、半導体光素子と光ファイバーと
の光軸を一致させるようにしたので、導波路型の半導体
光素子の光結合面と、光入出力器の端面との平行度を、
高精度、かつ簡単に調整することが可能となる。

【００５６】（２）本発明によれば、光ファイバーのア
ライメント方法および光ファイバーアライメント装置に
おいて、光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた
光入出力器の端面を、半導体光素子の光結合面に対して
傾けた状態で、半導体光素子の光結合面と面接触させ、
半導体光素子の光結合面と光入出力器の端面との相対的
な平行度を高精度に一致させた後に、光入出力器を所定
距離後退させて、半導体光素子と光ファイバーとの光軸
を一致させるようにしたので、導波路型の半導体光素子
の光結合面に損傷を与えることなく、導波路型の半導体
光素子の光結合面と、光入出力器の端面との平行度を、
高精度、かつ簡単に調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である光ファイバーアラ
イメント装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】本実施の形態１の光ファイバーのアライメント
方法を説明するための模式図である。

【図３】本発明の他の実施の形態である光ファイバーア
ライメント装置の概略構成を示す斜視図である。

【図４】本実施の形態２の光ファイバーのアライメント
方法を説明するための模式図である。

【図５】従来例の光ファイバーのアライメント方法を説
明するための模式図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１…光ファイバー、１０２，２０
２，３０２…測定台、１０３，２０３，３０３…導波路
型の半導体光素子である導波路型フォトダイオード、１
０５，２０５，３０５…フェルール、１０６…３軸移動
機構、１１３，２１３，３１３…導波路型フォトダイオ
ード（１０３，２０３，３０３）の光結合面、１１５，
２１５，３１５…フェルール（１０５，２０５，３０
５）の終端面、２０６…３軸移動及び１軸回転機構、３
０４…平行合わせ器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/42 - 6/43 H01S 5/022 - 5/026 H01L 31/02 - 31/10 H01L 33/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波路型の半導体光素子を、その光結合
   面が台座からはみ出るように台座の上面に載置する第１
   のステップと、 光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入出力
   器の端面を、前記台座の上面に略垂直な状態で、前記半
   導体光素子の光結合面と面接触させる第２のステップ
   と、 前記光入出力器を所定距離後退させる第３のステップ
   と、 前記半導体光素子と前記光ファイバーとの光軸を一致さ
   せる第４のステップとを有することを特徴とする光ファ
   イバーのアライメント方法。
2. 【請求項２】 導波路型の半導体光素子を、その光結合
   面が台座からはみ出るように台座の上面に載置する第１
   のステップと、 光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入出力
   器の端面を、前記台座の上面に対して傾けた状態で、前
   記半導体光素子の光結合面と接触させる第２のステップ
   と、 前記光入出力器を所定距離後退させる第３のステップ
   と、 前記半導体光素子と前記光ファイバーとの光軸を一致さ
   せる第４のステップとを有することを特徴とする光ファ
   イバーのアライメント方法。
3. 【請求項３】 導波路型の半導体光素子を載置する台座
   と、 光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入出力
   器の端面を、前記台座の上面に略垂直な状態で、光結合
   面が前記台座からはみ出るように載置された前記半導体
   光素子の前記光結合面と面接触させる第１の手段と、 前記光入出力器を所定距離後退させる第２の手段と、 前記半導体光素子と前記光ファイバーとの光軸を一致さ
   せる第３の手段 とを備えることを特徴とする光ファイバ
   ーアライメント装置。
4. 【請求項４】 導波路型の半導体光素子を載置する台座
   と、 光ファイバーの終端部分をフェルールに納めた光入出力
   器の端面を、前記台座の上面に対して傾けた状態で、光
   結合面が前記台座からはみ出るように載置された前記半
   導体光素子の前記光結合面と接触させる第１の手段と、 前記光入出力器を所定距離後退させる第２の手段と、 前記半導体光素子と前記光ファイバーとの光軸を一致さ
   せる第３の手段 とを備えることを特徴とする光ファイバ
   ーアライメント装置。