JP3833889B2 - レーザダイオード素子と光ファイバの調心方法およびその方法を用いた調心装置およびレーザダイオードモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心してレーザダイオードモジュールを製造するとき等に用いられるレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法およびその方法を用いた調心装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）素子と、レーザダイオード素子からの光を伝播する光ファイバとを結合してモジュール化したレーザダイオードモジュールが用いられている。レーザダイオードモジュールには様々な構成のものがあり、その一例として、図１２の（ａ）、（ｂ）に示すような要部構成を備え、レーザダイオード素子と光ファイバとをダイレクトカップリング（直接光結合）して成るレーザダイオードモジュールが用いられている。
【０００３】
同図に示すレーザダイオードモジュールは、図示されていない金属製のパッケージを有しており、このパッケージ内に、同図の（ａ）に示す側面構成および同図の（ｂ）に示す平面構成が収容されている。これらの図に示すように、レーザダイオードモジュールはベース１を備え、ベース１の素子載置台２にキャリア２２を介してレーザダイオード素子３が配設固定されている。レーザダイオード素子３は例えば波長９８０ｎｍ帯においてレーザ光を発振する。
【０００４】
レーザダイオード素子３には光ファイバとしてのレンズドファイバ８の先端側が対向配置されている。レンズドファイバ８は、光ファイバの先端側に例えば楔型のレンズ５を形成して成り、該レンズドファイバ８のレンズ５はフェルール４の端面１５から先方に突出して設けられている。フェルール４は固定部１９を介して前記ベース１に固定されている。なお、固定部１９の構成は、同図に示す以外にも様々な構成が提案されている。
【０００５】
また、ベース１上にはモニターフォトダイオード１１が固定され、ベース１の下側にはレーザダイオード素子３の温度を一定に保つためのペルチェモジュール２０が設けられている。ペルチェモジュール２０の底面は前記パッケージ（同図には図示せず）内に固定されている。
【０００６】
上記レーザダイオードモジュールにおいては、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を精度良く調心し、光結合することが要求される。
【０００７】
上記調心に際し、従来は、例えばレンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略一致するＺ軸方向と、該Ｚ軸方向と直交し前記レーザダイオード素子３の底面に略水平な方向であるＸ軸方向と、該Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向に共に直交するＹ軸方向の３軸方向に移動しながら、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８の一端側（先端側）で受け、レンズドファイバ８の他端側から出射される光量を光パワーメータにより測定し、その光量が最大となる位置を求めていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光軸合わせの方法は、レンズドファイバ８をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動させて多数の位置で光量測定を行なう必要があり、調心に時間と労力を要するといった問題があった。そのため、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８等の光ファイバとの調心作業を効率的に行なって、レーザダイオード素子と光ファイバとを直接光結合できる方法が求められていたが、未だかつてこのような方法は確立されていなかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、レーザダイオード素子と光ファイバとの調心作業を効率的に行なって、レーザダイオード素子と光ファイバとを直接光結合できるレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法およびその方法を用いた調心装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の調心方法は、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、前記光ファイバを前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に相対的に予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含み、前記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１１】
また、第２の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１２】
さらに、第３の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバをレーザダイオード素子に対してＺ軸方向に相対的に移動しながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１３】
さらに、第４の発明の調心方法は、上記第３の発明の構成に加え、前記光量測定によって得たレーザ光の光量と光ファイバのＺ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、それぞれの区分範囲内における光量の代表値同士を比較し、然る後に、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定める構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１４】
さらに、第５の発明の調心方法は、レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向の光ファイバ最適位置を上記第１乃至第４のいずれか一つのレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法により決定し、前記Ｚ軸方向と略直交するＸＹ平面内で光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、粗調心位置を決定する工程Ｓ １ と、該工程Ｓ １ によって決定した位置からさらにＸＹ平面で光量最大となる光ファイバ最適位置となるように微調心する工程Ｓ ２ とを含むレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法であって、前記工程Ｓ １ では、前記ＸＹ平面内で楕円形となるレーザ光における楕円の短軸方向よりも長軸方向に広い範囲で前記光ファイバに入射する前記レーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】
ここで、楕円の長軸方向に広い範囲とは、典型的には略楕円、略菱形、略長方形が挙げられる。このような測定範囲で調心を行なえば、例えば波長９８０ｎｍ帯のレーザ光のように、略楕円形のレーザ光を発するレーザダイオード素子と光ファイバとを効率良く調心することができる。
【００１７】
さらに、前記工程Ｓ１において、粗調心では前記長軸方向における光量の測定点間隔を該長軸に直交する短軸方向における光量の測定点間隔に比べて広くすることにより、効率良く長手方向の測定点を減らすことができるし、逆に狭くすることにより、より調心精度が求められるＹ軸方向において精度良く調心することができる。
【００１８】
さらに、第６の発明の調心方法は、第５の発明の構成に加え、前記工程Ｓ１では、光ファイバの出射端面が描く軌跡が渦巻き状となるように、前記光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させる構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
このようにすると、粗調心を効率良く行なうことができる。
【００２０】
さらに、第７の発明の調心方法は、第５又は第６の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、該光量の測定結果に基づいて光量の二次曲面近似を行い、その近似結果に基づいて調心を行なう構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
このようにすると、工程Ｓ１において設定方向に広い範囲にレーザ光の光量の測定を行なうので、工程Ｓ２において測定誤差が少なく効率の良い二次曲面近似を行なうことができる。また、二次曲面近似の適用により、工程Ｓ１における測定点を少なくすることができる。
【００２２】
さらに、第８の発明の調心方法は、第７の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、長軸上及び該長軸に直交する短軸上において、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２３】
この発明において、より好適には、長軸と短軸の直交する点を基準点とし、該基準点の１点と、該基準点を挟む長軸上、短軸上のそれぞれ２点の計５点を側定点とする。このようにすると、ステージの移動を単純かつ効率良く行なうことができる。
【００２５】
さらに、第９の発明の調心装置は、レーザダイオード素子の配置部と；前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一な方向をＺ軸方向とし、該Ｚ軸方向と直交し前記レーザダイオード素子の底面に略水平な方向をＸ軸方向とし、該Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向に共に直交する方向をＹ軸方向としたときに、前記レーザダイオード素子と対向配置される光ファイバを前記Ｚ軸方向と前記Ｘ，Ｙ軸方向の少なくとも一方に移動可能な光ファイバ移動ステージと；第１乃至第８の発明のいずれか一つに記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法のアルゴリズムを１つ以上格納したアルゴリズム格納部と；該アルゴリズム格納部に格納したアルゴリズムに基づいて前記光ファイバ移動ステージによる光ファイバの移動を制御するステージ制御手段とを備えている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２７】
一般に、光部品同士を対向配置し、一方側の光部品から出射する光を他方側に入射させる場合、何れかの光部品を前記光の光軸方向と略一致するＺ軸方向に移動させて光部品同士を近づけていくと、一方側の光部品から他方側の光部品に入射する光の光量分布は、ある焦点距離をピークにした単峰の光量分布を取るものである。
【００２８】
しかしながら、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、レーザダイオード素子から出射されるレーザ光を光ファイバに直接入射してレーザダイオード素子と光ファイバとを光結合する場合、たとえ光ファイバの接続端面に反射防止コートを施しても、光ファイバ接続端面における反射を完全に抑制することはできず、光ファイバ接続端面とレーザダイオード素子の端面との間で共振現象が生じ、この共振現象が、前記レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合における光結合強度に影響を与える。
【００２９】
そして、この影響によって、レーザ光の光量分布が乱れるため、レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合強度は、例えば図９の（ａ）に示すように、前記のような単峰の光量分布にはならない。
【００３０】
なお、図９の（ａ）には、前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向の基準位置を基準として光ファイバを前記Ｚ軸方向に移動しながら前記レーザ光を前記光ファイバに直接入射させ、該光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定した測定結果を示している。
【００３１】
同図の横軸は、前記Ｚ軸方向の基準位置を基準（０）とし、光ファイバをレーザダイオード素子に近づける方向に前記Ｚ軸方向の移動を行なったときに、その位値を正（＋）とし、光ファイバをレーザダイオード素子から遠ざける方向に前記Ｚ軸方向の移動を行なったときに、その位値を負（−）として示している。また、前記レーザ光の波長は９８０ｎｍとしており、レーザ光の光量（強度）の測定は光ファイバを０．１μｍ移動するごとに行なったものである。
【００３２】
図９の（ａ）に示すように、前記レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合においては、その光量分布は、光ファイバの前記Ｚ軸方向の基準位置からのＺ軸方向の移動に伴い、光パワー（レーザ光の光量）が大きくなったり小さくなったりする光量変動を繰り返し、光量分布が乱れる。これは、レーザダイオード素子から発振された光が、光ファイバの先端面から戻ることによるものと考えられる。
【００３３】
したがって、前記Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定する際、光ファイバのＺ軸方向の移動もしくは測定データの選別を適切にしないと、上記光量変動に邪魔されて光ファイバ最適位置を見つけられなかったり、レーザダイオード素子と光ファイバとが接近しすぎて光ファイバの接続端面側が破損したりするといったおそれがあった。
【００３４】
そこで、本発明者は、上記光量変動を解析して図９の（ｂ）に示すように模式化し、この模式図に基づき、光量分布が前記レーザ光の波長の半分の周期で変動することを見出した。
【００３５】
上記第１の特徴的な発明は、光ファイバを前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながらレーザダイオード素子から出射されるレーザ光を前記光ファイバに入射させ、前記光ファイバを予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含む。
【００３６】
また、上記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍である。
【００３７】
したがって、第１の発明の調心方法は、前記Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定する際、光ファイバのＺ軸方向の測定データの選別を適切に行なって的確な調心を行なうことができる。
【００３８】
また、第２の特徴的な発明は、工程Ｓ０において、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するので、レーザ光の光量測定回数も低減でき、より一層容易にＺ軸方向光ファイバ最適位置を決定でき、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心できる。
【００３９】
さらに、第４の発明のように、レーザダイオード素子と対向配置した光ファイバをレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザ光を前記光ファイバに入射させて該光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定し、該測定レーザ光の光量と前記光ファイバの前記Ｚ軸方向の移動量との相関データを前記基準移動量（レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍）ごとに区分して順次取り込んでＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めると、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係るレーザダイオード素子と光ファイバの調心装置の一実施形態例が、レーザダイオード素子３やレンズドファイバ８を配置した状態で模式的に示されている。
【００４１】
同図に示すように、本実施形態例の調心装置は、レーザダイオード素子３の配置部９と、フェルール把持部（フェルールハンド）１０を備えた光ファイバ移動ステージ１１と、カメラ２５と、カメラ移動手段１６と、制御装置３０を有している。制御装置３０は、ステージ制御手段７、アルゴリズム格納部６、マニュアル操作部３１を有している。
【００４２】
前記配置部９にはレーザダイオードモジュールのパッケージ底板１８が固定配置されるようになっており、パッケージ底板１８上にはペルチェモジュール（同図には図示せず）とベース１を介してレーザダイオード素子３が固定されている。
【００４３】
一方、前記フェルール把持部１０にはレンズドファイバ８を挿入固定したフェルール４が把持されるようになっており、フェルール把持部１０にフェルール４を把持した状態で移動することにより、フェルール４に挿通固定したレンズドファイバ８のレンズ５側をレーザダイオード素子３の発光部に間隔を介して対向配置する。また、レンズドファイバ８のレンズ５と反対側には光パワーメータ３２が接続される。
【００４４】
前記カメラ２５は前記配置部９の上側に設けられており、カメラ２５はカメラ移動手段１６に取り付けられている。カメラ２５による撮像画像は前記制御装置３０内に設けられたマニュアル操作部３１に加えられるようになっており、上記撮像画像の一例が図５の（ａ）に示されている。また、マニュアル操作部３１によってカメラ移動手段１６の移動制御を操作する構成と成している。
【００４５】
前記光ファイバ移動ステージ１１は、フェルール把持部１０で把持したフェルール４を移動することにより、前記レーザダイオード素子３に対向配置される光ファイバを前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動可能と成している。図１の装置においては、Ｚ軸方向の移動をＺステージ１４により行ない、Ｘ軸方向の移動をＸステージ１２により行ない、Ｙ軸方向の移動をＹステージ１３により行なう。また、これらの移動は、前記制御装置３０に設けられているステージ制御手段７により行なう構成と成している。
【００４６】
ステージ制御手段７は、マニュアル操作部３１の操作によって光ファイバ移動ステージ１１を移動する機能と、アルゴリズム格納部６に格納したアルゴリズムに基づいて、光ファイバ移動ステージ１１の移動を自動的に制御する機能を有している。アルゴリズム格納部６には、以下に示す、本発明の特徴的なレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法のアルゴリズムが格納されている。
【００４７】
アルゴリズム格納部６には、第１のアルゴリズムとして、Ｚ軸方向調心のアルゴリズムが格納されている。このＺ軸方向の調心方法は、以下のようにしてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めるものである。
【００４８】
まず、図１２の（ａ）、（ｂ）に示したように、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面（レンズ５の端面）を対向配置する。そして、前記レンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら前記レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８に入射させ、レンズドファイバ８を前記Ｚ軸方向の基準位置を基準として予め定めた基準移動量ずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定する。そして、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定める。
【００４９】
前記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量としており、本実施形態例では基準移動量を（λ／２）＝（９８０／２）ｎｍ≒０．５μｍとした。
【００５０】
このようにすることで、レンズドファイバ８を予め定めた基準移動量（ここでは０．５μｍ）ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちでレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めることになる。
【００５１】
また、アルゴリズム格納部６には、第２のアルゴリズムとして、Ｘ軸方向とＹ軸方向の粗調心のアルゴリズムが格納されている。この調心方法は、以下のようにしてＸＹ平面上の光ファイバの粗調心位置を定めるものである。
【００５２】
まず、上記と同様にレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、前記ＸＹ平面上の予め定められる基準位置を始点として、図３（ａ）に示すように、レンズドファイバ８の接続端面側を前記ＸＹ平面上で前記Ｙ軸方向に長い略長方形状の渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら（レンズドファイバ８の接続端面が描く軌跡が略長方形状の渦巻き状となるように、レンズドファイバ８の接続端面側をレーザダイオード素子３に対して相対的に移動させ）、前記レーザ光をレンズドファイバ８に入射させる。
【００５３】
このとき、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該光量が最大となる位置を前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとの粗調心位置として定める渦巻き調心を行い、然る後に、前記粗調心位置を始点として前記渦巻き調心を行なう。このように、前記渦巻き調心の動作を１回以上行ない、粗調心におけるＸＹ平面光ファイバ最適位置を定める。
【００５４】
なお、前記の如く、前記カメラ２５による撮像画像は、例えば図５の（ａ）に示したような画像となり、ＸＺ平面における画像となるために、Ｙ軸方向の位置をマニュアル操作部３１の操作によって調節するのは困難である。それに加え、楕円形の発光パターンを有する例えば９８０ｎｍ帯のレーザ素子との光結合に使用されるレンズドファイバ８は、高い結合効率を得るため、その先端側に形成されているレンズ５の形状が同図の（ｂ）に示すような楔型で、Ｙ軸方向の位置ずれが生じるとＸ軸方向の位置ずれに比べてレーザダイオード素子３との光結合効率が低下し易い。
【００５５】
また、周知の如く、９８０ｎｍ帯のレーザダイオード素子３から出射されるレーザ光は、レーザダイオード素子３の端面（レーザ光出射面）に非常に近い位置においてＸ軸方向に長い楕円形状となるが、レーザダイオード素子３の端面から少し離れると、Ｙ軸方向に長い楕円形状となる。
【００５６】
そこで、本実施形態例では、上記レンズドファイバ８の接続端面側の移動をＸＹ平面上でＹ軸方向に長い略長方形状の渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら行い、それにより効率的にＸＹ方向の粗調心を行なえるようにした。例えば図３（ａ）に示すＸ軸方向のステップ幅Ｓｘは、Ｙ軸方向のステップ幅Ｓｙの１０分の１である。なお、図３（ａ）では、レンズドファイバ８に入射する光量の測定範囲が略長方形状となるようにしたが、略楕円状（図３（ｂ））、略菱形状（図３（ｃ））等、Ｙ軸方向を長軸と規定し得る平面図形となっていればよい。
【００５７】
また、本実施形態例では、上記第２のアルゴリズム粗調心によって求めたＸＹ平面光ファイバ最適位置を基準として、さらに前記ＸＹ平面上で前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとの微調心を行なって最終的なＸＹ平面光ファイバ最適位置を定めるようになっており、この微調心のアルゴリズムが第３のアルゴリズムとしてアルゴリズム格納部６に格納されている。
【００５８】
第３のアルゴリズムによってＸＹ平面上の最適位置を求めるときには、まず、前記粗調心位置をＸＹ平面上の基準位置を基準とし、ＸＹ平面上の複数の箇所にレンズドファイバ８の接続端面側を移動させる。そして、このときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量をそれぞれ測定し、この測定結果に基づいて前記ＸＹ平面上での光量分布を二次曲面近似して光量が最大となる最大光量位置を求める最大光量位置検出動作を行なう。
【００５９】
次に、前記最大光量位置を基準として前記二次曲面近似による最大光量位置検出動作を行なうといったように、前記最大光量検出動作を１回以上行なって最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定める。
【００６０】
なお、前記二次曲面近似の方法は様々であるが、本実施形態例では例えば図４に示すように、予め定めた基準位置に１点、この基準位置を挟んでＸ軸方向に２点、Ｙ軸方向に２点、合計５点の設定点を定め、これらの設定点にレンズドファイバ８の接続端面側を移動させて上記二次曲面近似による最大光量位置検出動作を行なう５点調心法を適用している。
【００６１】
ステージ制御手段７は、上記第１から第３のアルゴリズムを適宜組み合わせることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定し、この決定した位置にレンズドファイバ８を移動させて、レンズドファイバ８とレーザダイオード素子３とを光結合させる。
【００６２】
本実施形態例の調心装置は以上のように構成されており、次にこの調心装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバ（ここではレンズドファイバ８）の調心方法について説明する。
【００６３】
まず、図１に示すように、レーザダイオード素子３を配置部９上のベース１に固定し、レンズドファイバ８を挿通固定したフェルール４をフェルール把持部１０によって把持する。このとき、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光の光軸と、Ｚ軸とが一致するようにレーザダイオード素子３の配置を調整することが望ましい。この状態で、マニュアル操作部３１の操作によってステージ移動手段７を操作し、光ファイバ移動ステージ１１を動作させる。そして、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、調心を開始する（図６のステップ１０１）。
【００６４】
このステップ１０１では、フェルール把持部１０に把持したフェルール４を移動してフェルール４の端面をレーザダイオード素子３の端面の近傍に近づける。この操作は、例えばカメラ２５からの撮像画像に基づいてマニュアル操作部３１を操作して行なう。
【００６５】
次に、図６のステップ１０２で、ＸＹ平面上における粗調心を開始する。この粗調心は、前記第２のアルゴリズムにより行われるものである。
【００６６】
すなわち、ＸＹ平面上の予め定められる基準位置を始点として、図３（ａ）に示したように、レンズドファイバ８の接続端面側を前記ＸＹ平面上で前記Ｙ軸方向に長い渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら前記レーザ光をレンズドファイバ８に入射させる。そして、レンズドファイバ８に接続されている光パワーメータ３２により検出される検出値が最大となる位置をレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８のＸＹ平面上の粗調心位置として定める渦巻き調心を行なう。その後、ＸＹ平面上の粗調心位置を始点とした渦巻き調心を行なうといったように、渦巻き調心を１回以上、最大２０回まで繰り返す。
【００６７】
なお、本実施形態例では、粗調心の工程数短縮のため、前記渦巻き調心時の前記短軸であるＸ軸方向のステップ幅（測定点間隔）Ｓｘを１〜１０μｍの範囲内の設定値、長軸であるＹ軸方向のステップ幅Ｓｙを１０〜１００μｍの範囲内の設定値として、短軸方向の側定点間隔よりも長軸方向の側定点間隔を広くとった。そして、ステップ１０３で、前記粗調心位置における光量検出値が、光量しきい値として定めた０．１〜１ｍＷの範囲内の設定値以上となったら、ステップ１０４へ進む。
【００６８】
ステップ１０４では、前記渦巻き調心における光量しきい値のみ３〜６ｍＷの範囲内の設定値に変えて、前記と同様に渦巻き調心を行う。そして、ステップ１０５で、ＸＹ平面上の粗調心位置における光量検出値が、光量しきい値として定めた３〜６ｍＷの範囲内の設定値以上となったら、ステップ１０６で、この位置を粗調心における最終的なＸＹ平面光ファイバ最適位置として定める。その後、図７のステップ２０１へ進む。
【００６９】
なお、ステップ１０５で、粗調心位置における光量検出値が３〜６ｍＷの範囲内の設定値（しきい値）以上とならない場合は、ステップ１０７で最大繰り返し回数が２０回に達するまでは、ステップ１０４の渦巻き調心動作を繰り返し行ない、ステップ１０７で最大繰り返し回数が２０回に達したときには、ステップ１０８でマニュアル調心画面へ移行し、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を対向配置し直し、ステップ１０１に戻る。
【００７０】
図７のステップ２０１では、ＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を求める微調心をおこなう。この調心は、図８に示すフローチャートに基づいて行われる。すなわち、ステップ３０１で、前記渦巻き調心によって定めた最終的な粗調心位置（例えばＸ０，Ｙ０）をＸＹ平面上での基準位置として（０，０）とする。
【００７１】
次に、ステップ３０２で、前記基準位置を基準として、図４に示すように、レンズドファイバ８の接続端面側を複数の位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）に移動し、各移動位置において光量を測定する。
【００７２】
なお、必要であれば、その後、前記基準位置（０，０）にレンズドファイバ８の接続端面を移動して、この基準位置における光量を再び測定し、前記粗調心時における光量測定値との平均を取る。なお、上記ΔＸ、ΔＹ（測定点間隔）の値は、ΔＸ>ΔＹとし、図７のステップ２０１に示したように、例えばΔＸ＝０．５〜２．５μｍの範囲内の設定値、ΔＹ＝０．３〜１．５μｍの範囲内の設定値とする。このように、微調心時には、非常に高い調心精度が求められるＹ軸方向において、Ｘ軸方向よりも測定点間隔を狭くとって調心精度を向上させると好ましい。
【００７３】
そして、図８のステップ３０３で、レンズドファイバ８の接続端面の位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）の光量測定値に基づいてＸ軸方向の光量分布を二次関数に近似し、一方、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の光量測定値に基づいてＹ軸方向の光量分布を二次関数に近似し、ステップ３０４で、光量が最大となる最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を求める。この後、ステップ３０１に戻って上記プロセスを繰り返し、連続する２回の最大光量位置の測定結果におけるｃｅｎｘ同士、ｃｅｎｙ同士の差分をそれぞれ、Δｃｅｎｘ、Δｃｅｎｙとする。
【００７４】
なお、Ｘステージ１２、Ｙステージ１３が大きく移動するのを防ぐために、上記二次関数が上に凸でない場合、もしくは、｜Δｃｅｎｘ｜>ΔＸ、｜Δｃｅｎｙ｜>ΔＹの場合は、（ΔＸ，０）と（−ΔＸ，０）の各位置における光量が大きい方の座標をｃｅｎｘとしたり、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の各位置における光量が大きい方の座標をｃｅｎｙとしたりする。
【００７５】
そして、ステップ３０５で、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）か否かを判断し、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）であれば計算を終了し、最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）をＸＹ平面上のレンズドファイバ８の最適位置と決定する。この場合、図７のステップ２０２で、ＸＹ調心が適切に行なわれたことを判断できる（ＯＫとなる）ので、ステップ２０３へ進む。
【００７６】
また、図８のステップ３０５で、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）とならないときは、同図のステップ３０６を介してステップ３０１に戻り、前記最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を基準（０，０）として前記と同様に最大光量位置検出動作を行なっていき、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）となるまで、最大２０回、最大光量検出動作を繰り返し行なって、最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定める。
【００７７】
この５点調心のように、楕円形のレーザ光の長軸上と短軸上でのみレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、光量の２次曲面近似を行なうことは、測定点低減とステージ移動の効率の点で好ましい。
【００７８】
次に、図７のステップ２０３で、前記第１のアルゴリズムに基づいてＺ軸方向の調心を行なう。すなわち、前記レンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８に入射させ、レンズドファイバ８を前記Ｚ軸方向の基準位置を基準として０．５μｍずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定する。
【００７９】
なお、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３に近づける方向にＺ軸方向の移動を行なったときの移動方向を正（＋）とし、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３から遠ざける方向にＺ軸方向の移動を行なったときの移動方向を負（−）とする。
【００８０】
また、Ｚ軸方向の光量位置が最大となる位置は、例えばレーザダイオード素子３の端面から約４μｍのレーザダイオード素子３に非常に接近した位置であるため、レンズドファイバ８を０．５μｍずつ移動させると、レンズドファイバ８とレーザダイオード素子３とが衝突する危険性があるため、本実施形態例では、Ｚ軸方向の移動判断を以下のようにして行なっている。
【００８１】
すなわち、現在位置の光パワーＰａと＋０．５μｍだけレーザダイオード素子から離れた位置の光パワーＰｂとを比較し、Ｐａ−Ｐｂ<（大小判断しきい値）ならば、レンズドファイバ８の移動方向を＋方向（レーザダイオード素子３に近づける方向）にし、Ｐａ−Ｐｂ≧（大小判断しきい値）ならば、レンズドファイバ８の移動方向を−方向（レーザダイオード素子３から遠ざける方向）にして、レンズドファイバ８を０．５μｍずつＺ軸方向に移動させる。なお、本実施形態例では、上記大小判断しきい値を２ｍＷとしている。
【００８２】
そして、例えば図２の（ａ）の矢印に示すように、レンズドファイバ８の移動方向を＋方向（レーザダイオード素子３に近づける方向）にしてＺ軸方向に移動させていったときに、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量（光パワー）測定値が減少し始める位置（図２（ａ）のａ）を見つける。この位置から更にもう１ピッチ、レンズドファイバ８を移動し（図２（ａ）のｂ）、前記光量が確かに減少しているかどうかを確認する。
【００８３】
そして、上記光量減少を確認できたら、図２の（ｂ）の矢印に示すように、レンズドファイバ８の移動方向を−方向（レーザダイオード素子３から遠ざける方向）にしてＺ軸方向に移動させていき、レンズドファイバ８の−方向の移動においても、上記と同様に、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量（光パワー）測定値が減少し始める位置（図２（ｂ）のｃ）を見つける。
【００８４】
この位置から更にもう１ピッチ、レンズドファイバ８を移動し（図２（ｂ）のｄ）、光量が確かに減少しているかどうかを確認する。そして、光量減少を確認できたときに、レンズドファイバ８の移動方向を変更し、前記位置ｂとｃの中点ｅにレンズドファイバ８を移動する。
【００８５】
その後、この位置ｅの近傍において、レンズドファイバ８を前記基準移動量（０．５μｍ）より小さい値（例えば約０．１μｍ）ずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、この測定結果に基づいて、光量が最大となる位置をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めている。
【００８６】
上記のようにして、Ｚ軸方向の調心により、図７のステップ２０４で、Ｚ調心が適切に行なわれた（ＯＫとなった）と判断され、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置が決定したら、図７のステップ２０５で、ＸＹ方向の微調心を再度行なう。なお、この微調心方法はステップ２０１とほぼ同様にし、ΔＸとΔＹの値のみ、ΔＸ＝０．１〜０．５μｍの範囲内の設定値、ΔＹ＝０．０５〜０．３μｍの範囲内の設定値に変更して行なう。
【００８７】
そして、ステップ２０５での微調心終了後、ステップ２０６で、ステップ２０５のＸＹ調心が適切に行なわれたと判断されたら、最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定め、ステップ２０７で調心を終了する。
【００８８】
一方、ステップ２０３でのＺ軸方向調心において、Ｚ軸方向の移動繰り返し回数が２０回（最大繰り返し回数）となっても、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を決定できなかったときには、ステップ２０４で、ＸＹ調心ＯＫでないと判断し、ステップ２０８で、ＸＹ方向の微調心をステップ２０５と同様にして行なう。このとき、ΔＸ、ΔＹはステップ２０１の場合より小さな値とする。
【００８９】
そして、ステップ２０９で、このＸＹ調心が適切に行なわれたと判断されたときは、ステップ２１０で、ステップ２０３と同様にＺ軸方向の調心を行ない、ステップ２１１で、このＺ調心が適切に行なわれたと判断されたときは、ステップ２０５でＸＹ方向の微調心を行なって、調心を終了する。
【００９０】
なお、前記ステップ２０１、２０５、２０８におけるＸＹ方向の微調心において、最大繰り返し回数に達しても調心が適切に行なわれなかったときには、ステップ２０２、２０６、２０９で、それぞれ、ＸＹ調心が適切に行なわれなかったと判断され、この場合、図６のステップ１０１に戻り、ＸＹ平面上の粗調心動作から調心動作をもう一度調心をやり直す。
【００９１】
また、前記ステップ２１０におけるＺ軸方向の調心において、最大繰り返し回数に達しても調心が適切に行なわれなかったときには、とりあえず、ステップ２１２を介してステップ２０８に戻り、ステップ２０８〜ステップ２１０の動作を再び行なう。
【００９２】
そして、このステップ２１０での再動作を行なっても（ステップ２１０での動作を２回行なっても）、ステップ２１１で、Ｚ調心が適切に行なわれなかったと判断された場合は、ステップ２１２を介して、図６のステップ１０１に戻り、ＸＹ平面上の粗調心動作から調心動作をもう一度調心をやり直す。
【００９３】
本実施形態例によれば、上記動作によりレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８をＸ，Ｙ，Ｚ方向に調心するものであり、例えばＸＹ平面上の粗調心時には、レンズドファイバ８をＹ軸方向に長い渦巻き状に巻回移動しながら行なうため、少ない移動回数で効率良くＸＹ平面上の粗調心位置を決定することができる。
【００９４】
すなわち、前記の如く、カメラ２５の撮像画像は図５の（ａ）に示す画像であり、この画像を見ながらのマニュアル操作によってはＹ軸方向の位置合わせが難しいが、上記実施形態例は、レンズドファイバ８をＹ軸方向に長い渦巻き状に巻回移動しながらＸＹ平面上の粗調心位置を決定するので、マニュアル操作によるＹ軸方向の位置合わせ精度がＸ軸方向の位置合わせ精度に比べて低いことをカバーできる優れた粗調心方法である。
【００９５】
また、前記の如く、レーザダイオード素子３から出射するレーザ光のスポット形状は、レーザダイオード素子３の端面からＺ軸方向に非常に近い位置を除き、Ｙ軸方向に長い楕円形状となるので、この点においても、上記のようにＹ軸方向に長い渦巻き状にレンズドファイバ８の接続端面を移動させながら調心すると、レーザ光のスポット位置を迅速にとらえることができ、少ない移動回数で効率良くＸＹ平面上の粗調心位置を決定できる。
【００９６】
また、本実施形態例によれば、ＸＹ平面上の微調心は、前記５点調心法により行なうため、効率良く正確にＸＹ平面上のレンズドファイバ８の最適位置を決定し、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【００９７】
さらに、本実施形態例によれば、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８との調心においては、そのＺ軸方向光量分布が前記レーザ光の波長の半分の周期（λ／２であり、本実施形態例では約０．５μｍ）で変動することに基づき、レンズドファイバ８を０．５μｍずつＺ軸方向に移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めるので、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を効率良く正確に定めてレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実施形態例では、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光の波長を９８０ｎｍとしたが、レーザ光の波長は適宜設定されるものであり、例えば１４８０ｎｍとしてもよい。
【００９９】
また、レンズドファイバ先端側形状は楔型に限定されず、軸対称の先球形状であってもよい。
【０１００】
さらに、上記実施形態例では、上記レーザ光波長に対応させて、レンズドファイバ８のＺ軸方向調心時の基準移動量を、その波長の約半分の値としたが、レンズドファイバ８のＺ軸方向調心時の基準移動量は、前記波長の約半分の整数倍としてもよい。
【０１０１】
ただし、レーザ光の光軸とＺ軸が一致していないときには、（レーザ光の波長の半分）×α（αは補正係数）の周期でＺ軸方向における光量分布が変動するので、基準移動量もα倍することが好ましい。
【０１０２】
さらに、上記実施形態例では、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を設定する際に、レンズドファイバ８を０．５μｍずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めたが、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を以下のような方法により決定してもよい。
【０１０３】
すなわち、上記実施形態例と同様に、まず、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３の光軸と略一致するＺ軸方向に移動しながらレーザ光をレンズドファイバ８に入射させてレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を連続的に測定する。そして、このレーザ光の光量とレンズドファイバ８のＺ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、レンズドファイバ８の移動終了後に、それぞれの区分範囲内でその光量の代表値を予め定めた代表値決定方式によって求める。
【０１０４】
その後、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めてもよい。
【０１０５】
なお、前記基準移動量は、例えばレーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量に設定され、前記光量の代表値は、前記区分範囲内の光量平均値や、区分範囲内の光量最大値、区分範囲内の同位相位置における測定値等の適宜の値が設定される。
【０１０６】
この方法の具体例を以下に述べる。まず、具体例１について述べる。例えばＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を適宜の方法により求め、光軸（Ｚ）方向の基準位置を基準として、レンズドファイバ８を一定速度でレーザダイオード素子３側に近づけていく。なお、レンズドファイバ８がレーザダイオード素子３側に近づくときは、その移動量を正（＋）とし、レーザ光波長は９８０ｎｍ帯の波長とする。
【０１０７】
基準位置（０）から＋０．５μｍの範囲内（前記区分範囲）を第１の区分範囲内とし、この範囲内でレーザ光の光量（光パワー）の最大値を求めてＰ１とする。次に、＋０．５μｍから＋１．０μｍの範囲内を第２の区分範囲内とし、この範囲内でレーザ光の光量最大値を求めてＰ２とする。そして、大小判断しきい値をβとし、Ｐ１＋β<Ｐ２ならば、基準位置から＋１．０μｍの範囲内（第１の区分範囲と第２の区分範囲の両範囲内）におけるレーザ光の光量最大値はＰ２の値とする。
【０１０８】
次に、前記第２の範囲内を新たな第１の範囲内と定義し、Ｐ１にＰ２を代入（Ｐ１の値をＰ２の値に更新）する。そして、＋１．０μｍから１．５μｍの範囲内を新たな第２の範囲内とし、この新たな第２の範囲内でレーザ光の光量最大値を求めて、この値を新たなＰ２の値とする（Ｐ２の値を更新する）。その後、新たなＰ１、Ｐ２について、Ｐ１＋β<Ｐ２かどうかを判断する。
【０１０９】
このようにして、第１の範囲と第２の範囲を順次更新していき、また、それに伴い、Ｐ１とＰ２の値を順次更新していき、Ｐ１＋β<Ｐ２かどうかの判断を行い、Ｐ１＋β≧Ｐ２となったときの第１の範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置をさらに探索する。このときの探索は周知の山登り法等によって行なう。このようなＺ軸方向光ファイバ最適位置にレンズドファイバ８を位置させ、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを結合する。
【０１１０】
次に、具体例２について以下に述べる。まず、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３の近傍位置（ここを基準位置とする）からＺ軸方向に遠ざけていき、レーザダイオード素子３からレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光パワーを測定し、予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込む。そして、レンズドファイバ８の移動終了後に、基準位置からの移動量と光量との相関データに基づき、前記区分範囲内に、予め定めた代表値決定方式により（例えば光量の平均値を取って）、光量の代表値を決定する。
【０１１１】
然る後に、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内において、山登り法等の予め定めた最適位置設定方法によってＺ軸方向における光ファイバ最適位置を定めて、前記レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを光結合する。
【０１１２】
以上のようにしてＺ軸方向における光ファイバ最適位置を設定しても、上記実施形態例と同様に、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を効率良く正確に定めてレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【０１１３】
また、上記実施形態例では、レンズドファイバ８を基準移動量ずつＺ軸方向に移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向における光ファイバ最適位置として定めたが、前記測定値が最大となる位置をＺ軸方向における光ファイバ最適位置として定めてもよい。
【０１１４】
さらに、上記実施形態例はレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を調心させる調心装置としたが、本発明は、レンズドファイバ８以外の光ファイバをレーザダイオード素子３と光結合させるときの調心方法や調心装置にも適宜適用されるものである。
【０１１５】
さらに、上記実施形態例では、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置を決定するために５点調心法による微調心を行なう構成としたが、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置決定は、５点調心法以外でも構わない。
【０１１６】
すなわち、上記５点調心法は、最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を決定するために、例えば、基準位置（０，０）と、その他、Ｘ方向の２点位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）および、Ｙ方向の２点位置（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の５つの位置における光量を測定したが、光量測定位置を５点よりも多くして、上記実施形態例と同様の二次曲面近似を行なって、ＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を決定してもよい。
【０１１７】
また、ＸＹ平面上の微調心における光ファイバ最適位置決定方法として、例えば以下の方法が適用できる。まず、５点あるいはそれ以上の複数点にレンズドファイバ８を移動したときの光量測定値に基づいて、上記実施形態例とほぼ同様にしてＸ軸方向の二次関数近似とＹ方向の二次関数近似から光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を求める。一方、ＸＹ平面上の光量分布をＸＹ平面上の位置座標の関数で表わす、ｘ、ｙを含む多項近似式により近似し、前記ＸＹ平面上の複数点での光量測定値をそれぞれ代入して得た連立方程式を解くことにより、前記多項近似式のそれぞれの項の未知の係数を求める。
【０１１８】
そして、前記光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）における光量測定値と、前記多項近似式のｘとｙにそれぞれｃｅｎｘ，ｃｅｎｙを代入したときの値の差が許容範囲内に入ったときに光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を確定し、この位置をＸＹ平面上の光ファイバの最適位置としてもよい。
【０１１９】
あるいは、ＸＹ平面上の微調心における光ファイバの最適位置を以下に示すシンプレックス法により求めることもできる。このシンプレックス法は、ＸＹ平面上の設定点のうち、最小光量点に変えて光量がより多い新たな設定点を設定するという手順を繰り返すことによりＸＹ平面上での最大光量点を迅速かつ正確に求めるものである。
【０１２０】
以下、図１０，１１を参照してシンプレックス法に基づくＸＹ平面上の光ファイバの最適位置検出方法を具体的に説明する。なお、図１０のＬ１〜Ｌ４は、光量分布の等量線を示しており、同図における光量分布は、Ｌ１>Ｌ２>Ｌ３>Ｌ４となっている。
【０１２１】
まず、ＸＹ平面上の複数の箇所、ここでは任意の３つの設定点（評価点）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を選択し、例えば図１０のＡ、Ｂ、Ｃとする（図１１のステップ４０１）。そして、これらの設定点Ａ、Ｂ、Ｃにレンズドファイバ８の接続端面を移動させたときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３をそれぞれ測定する（ステップ４０２）。次に、上記それぞれの設定点における光量のうち、光量が最小となるものに対応する点Ｐｉ（光量最小点：例えばここでは図１０のＡとする）を求める（図１１のステップ４０３）。
【０１２２】
そして、上記設定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図１０のＡ、Ｂ、Ｃ）のうち、光量最小点（ここではＡ）を除く設定点（ここではＢ、Ｃ）をＰｓ、Ｐｔと定め、この設定点を結んだ線Ｂ−Ｃの中点をＭとする（図１１のステップ４０４）。
【０１２３】
次に、このＭと上記光量最小点Ａを通り、点Ａと反対側に延びる直線上に新たな設定点Ｐ１’Ｐ２’Ｐ３’（図１０のＤ、Ｅ、Ｆ）を設定する（図１１のステップ４０５）。なお、この設定の仕方は適宜決定されるものであるが、例えば図１０においては、ＡＤ＝０．５ＡＭ、ＡＥ＝２ＡＭ、ＡＦ＝３ＡＭとなるようにした。
【０１２４】
次に、設定点Ｄ、Ｅ、Ｆにレンズドファイバ８の接続端面を移動させたときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量ＱＰ１’、ＱＰ２’、ＱＰ３’をそれぞれ測定する（図１１のステップ４０６）。次に、上記それぞれの設定点における光量のうち、光量が最大となるものに対応する点Ｐｕ（光量最大点：例えばここでは図１０のＥとする）を求める（図１１のステップ４０７）。
【０１２５】
次に、図１１のステップ４０８で、上記設定点Ｐｓ、Ｐｔ、Ｐｕ（ここでは図１０のＢ、Ｃ、Ｅ）の隣り合うもの同士を結ぶ線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓのそれぞれの長さを収束しきい値γと比較し、線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓのそれぞれの長さが収束しきい値γ未満であれば、ステップ４０９で、設定点ＰｕをＸＹ平面上の光ファイバ最適位置と定める。また、線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓの少なくとも１つの長さが収束しきい値γ以上であれば、ステップ４０２以降の動作を繰り返す。
【０１２６】
ＸＹ平面上の微調心における光ファイバ最適位置設定方法として、以上のような多変数最適化手法の一つであるシンプレックス法を用いることにより、たとえレーザダイオード素子３の光量分布を二次関数近似でうまく表現できない場合であっても、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置を求めることができる。
【０１２７】
【発明の効果】
第１の発明の結合方法によれば、前記光ファイバを予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含み、基準移動量を、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量に適切に設定したものであるから、レーザダイオード素子と光ファイバとの間のレーザ光共振の影響を受けずに、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めてレーザダイオード素子と光ファイバとを調心することができる。
【０１２８】
また、第２の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するので、レーザ光の光量測定回数も低減でき、より一層容易にＺ軸方向光ファイバ最適位置を決定できる。
【０１２９】
さらに、第３の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、前記光ファイバを前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザ光を前記光ファイバに入射させて該光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定するので、光ファイバをＺ軸方向に移動したときの光ファイバに入射するレーザ光の光量変化を非常に詳細に測定できる。
【０１３０】
さらに、第４の発明の調心方法は、半導体レーザ素子に対向配置される光ファイバにレーザ光を入射させ、このレーザ光の光量を連続的に測定し、該測定レーザ光の光量と前記光ファイバの前記Ｚ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、この取り込みデータに基づいてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めて、前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心することによって、レーザダイオード素子と光ファイバとの間のレーザ光共振の影響を受けずに、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めてレーザダイオード素子と光ファイバとを調心することができる。
【０１３２】
さらに、第５の発明の調心方法は、ＸＹ平面内で楕円形となるレーザ光における楕円の短軸方向よりも長軸方向に広い範囲で前記レーザ光の光量を測定し、粗調心するものであるから、レーザ光のＸＹ平面における形状に対応させて、前記長軸方向における光量の測定点間隔を該長軸に直交する短軸方向における光量の測定点間隔に比べて広くすることにより、効率良く長手方向の測定点を減らすことができるし、逆に狭くすることにより、より調心精度が求められるＹ軸方向において精度良く調心することができる。
【０１３３】
さらに、第６の発明の調心方法は、第５の発明の構成に加え、前記工程Ｓ１では、光ファイバの出射端面が描く軌跡が渦巻き状となるように、前記光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させるものであるから、粗調心を効率良く行なうことができる。
【０１３４】
さらに、第７の発明の調心方法は、第５又は第６の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、該光量の測定結果に基づいて光量の二次曲面近似を行い、その近似結果に基づいて調心を行なうので、少ない測定点で測定誤差が少なく効率の良い二次曲面近似を行なうことができる。
【０１３５】
さらに、第８の発明の調心方法は、第７の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、長軸上及び該長軸に直交する短軸上において、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するものであるから、例えば、長軸と短軸の直交する点を基準点とし、該基準点の１点と、該基準点を挟む長軸上、短軸上のそれぞれ２点の計５点を側定点とすることで、ステージの移動を単純かつ効率良く行なうことができる。
【０１３７】
さらに、本発明の調心装置は、前記第１乃至第８の少なくとも１つのアルゴリズムを用いて光ファイバを移動させ、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心する調心装置であるから、レーザダイオード素子と光ファイバをＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に的確に調心し、レーザダイオード素子と光ファイバとを低損失で調心できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザダイオード素子と光ファイバとの調心方法を用いた調心装置の一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとの光軸方向の調心動作の説明図である。
【図３】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の粗調心動作例の説明図である。
【図４】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の微調心動作説明図である。
【図５】上記実施形態例の装置のカメラ撮像図例（ａ）と、レーザダイオード素子とレンズドファイバとの対向状態拡大図（ｂ）である。
【図６】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の粗調心動作のフローチャートである。
【図７】上記実施形態例の装置を用いた、図６に続くレーザダイオード素子と光ファイバとの調心動作のフローチャートである。
【図８】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の微調心動作を具体的に示すフローチャートである。
【図９】レーザ光の光軸方向の光ファイバ位置を変えてレーザダイオード素子から光ファイバに入射するレーザ光の強度を測定した結果を示すグラフ（ａ）と、このグラフの模式的分析図（ｂ）である。
【図１０】本発明のレーザダイオード素子と光ファイバとの調心方法として適用されるシンプレックス法の説明図である。
【図１１】シンプレックス法のフローチャートである。
【図１２】レーザダイオード素子と光ファイバとの調心を適用したレーザダイオードモジュールの例を示す説明図である。
【符号の説明】
３ レーザダイオード素子
４ フェルール
６ アルゴリズム格納部
７ ステージ制御手段
８ レンズドファイバ
１０ フェルール把持部
１１ 光ファイバ移動ステージ
３０ 制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心してレーザダイオードモジュールを製造するとき等に用いられるレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法およびその方法を用いた調心装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）素子と、レーザダイオード素子からの光を伝播する光ファイバとを結合してモジュール化したレーザダイオードモジュールが用いられている。レーザダイオードモジュールには様々な構成のものがあり、その一例として、図１２の（ａ）、（ｂ）に示すような要部構成を備え、レーザダイオード素子と光ファイバとをダイレクトカップリング（直接光結合）して成るレーザダイオードモジュールが用いられている。
【０００３】
同図に示すレーザダイオードモジュールは、図示されていない金属製のパッケージを有しており、このパッケージ内に、同図の（ａ）に示す側面構成および同図の（ｂ）に示す平面構成が収容されている。これらの図に示すように、レーザダイオードモジュールはベース１を備え、ベース１の素子載置台２にキャリア２２を介してレーザダイオード素子３が配設固定されている。レーザダイオード素子３は例えば波長９８０ｎｍ帯においてレーザ光を発振する。
【０００４】
レーザダイオード素子３には光ファイバとしてのレンズドファイバ８の先端側が対向配置されている。レンズドファイバ８は、光ファイバの先端側に例えば楔型のレンズ５を形成して成り、該レンズドファイバ８のレンズ５はフェルール４の端面１５から先方に突出して設けられている。フェルール４は固定部１９を介して前記ベース１に固定されている。なお、固定部１９の構成は、同図に示す以外にも様々な構成が提案されている。
【０００５】
また、ベース１上にはモニターフォトダイオード１１が固定され、ベース１の下側にはレーザダイオード素子３の温度を一定に保つためのペルチェモジュール２０が設けられている。ペルチェモジュール２０の底面は前記パッケージ（同図には図示せず）内に固定されている。
【０００６】
上記レーザダイオードモジュールにおいては、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を精度良く調心し、光結合することが要求される。
【０００７】
上記調心に際し、従来は、例えばレンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略一致するＺ軸方向と、該Ｚ軸方向と直交し前記レーザダイオード素子３の底面に略水平な方向であるＸ軸方向と、該Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向に共に直交するＹ軸方向の３軸方向に移動しながら、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８の一端側（先端側）で受け、レンズドファイバ８の他端側から出射される光量を光パワーメータにより測定し、その光量が最大となる位置を求めていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光軸合わせの方法は、レンズドファイバ８をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動させて多数の位置で光量測定を行なう必要があり、調心に時間と労力を要するといった問題があった。そのため、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８等の光ファイバとの調心作業を効率的に行なって、レーザダイオード素子と光ファイバとを直接光結合できる方法が求められていたが、未だかつてこのような方法は確立されていなかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、レーザダイオード素子と光ファイバとの調心作業を効率的に行なって、レーザダイオード素子と光ファイバとを直接光結合できるレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法およびその方法を用いた調心装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の調心方法は、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、前記光ファイバを前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に相対的に予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含み、前記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１１】
また、第２の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１２】
さらに、第３の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバをレーザダイオード素子に対してＺ軸方向に相対的に移動しながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１３】
さらに、第４の発明の調心方法は、上記第３の発明の構成に加え、前記光量測定によって得たレーザ光の光量と光ファイバのＺ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、それぞれの区分範囲内における光量の代表値同士を比較し、然る後に、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定める構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１４】
さらに、第５の発明の調心方法は、レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向の光ファイバ最適位置を上記第１乃至第４のいずれか一つのレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法により決定し、前記Ｚ軸方向と略直交するＸＹ平面内で光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、粗調心位置を決定する工程Ｓ １ と、該工程Ｓ １ によって決定した位置からさらにＸＹ平面で光量最大となる光ファイバ最適位置となるように微調心する工程Ｓ ２ とを含むレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法であって、前記工程Ｓ １ では、前記ＸＹ平面内で楕円形となるレーザ光における楕円の短軸方向よりも長軸方向に広い範囲で前記光ファイバに入射する前記レーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】
ここで、楕円の長軸方向に広い範囲とは、典型的には略楕円、略菱形、略長方形が挙げられる。このような測定範囲で調心を行なえば、例えば波長９８０ｎｍ帯のレーザ光のように、略楕円形のレーザ光を発するレーザダイオード素子と光ファイバとを効率良く調心することができる。
【００１７】
さらに、前記工程Ｓ１において、粗調心では前記長軸方向における光量の測定点間隔を該長軸に直交する短軸方向における光量の測定点間隔に比べて広くすることにより、効率良く長手方向の測定点を減らすことができるし、逆に狭くすることにより、より調心精度が求められるＹ軸方向において精度良く調心することができる。
【００１８】
さらに、第６の発明の調心方法は、第５の発明の構成に加え、前記工程Ｓ１では、光ファイバの出射端面が描く軌跡が渦巻き状となるように、前記光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させる構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
このようにすると、粗調心を効率良く行なうことができる。
【００２０】
さらに、第７の発明の調心方法は、第５又は第６の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、該光量の測定結果に基づいて光量の二次曲面近似を行い、その近似結果に基づいて調心を行なう構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
このようにすると、工程Ｓ１において設定方向に広い範囲にレーザ光の光量の測定を行なうので、工程Ｓ２において測定誤差が少なく効率の良い二次曲面近似を行なうことができる。また、二次曲面近似の適用により、工程Ｓ１における測定点を少なくすることができる。
【００２２】
さらに、第８の発明の調心方法は、第７の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、長軸上及び該長軸に直交する短軸上において、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２３】
この発明において、より好適には、長軸と短軸の直交する点を基準点とし、該基準点の１点と、該基準点を挟む長軸上、短軸上のそれぞれ２点の計５点を側定点とする。このようにすると、ステージの移動を単純かつ効率良く行なうことができる。
【００２５】
さらに、第９の発明の調心装置は、レーザダイオード素子の配置部と；前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一な方向をＺ軸方向とし、該Ｚ軸方向と直交し前記レーザダイオード素子の底面に略水平な方向をＸ軸方向とし、該Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向に共に直交する方向をＹ軸方向としたときに、前記レーザダイオード素子と対向配置される光ファイバを前記Ｚ軸方向と前記Ｘ，Ｙ軸方向の少なくとも一方に移動可能な光ファイバ移動ステージと；第１乃至第８の発明のいずれか一つに記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法のアルゴリズムを１つ以上格納したアルゴリズム格納部と；該アルゴリズム格納部に格納したアルゴリズムに基づいて前記光ファイバ移動ステージによる光ファイバの移動を制御するステージ制御手段とを備えている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２７】
一般に、光部品同士を対向配置し、一方側の光部品から出射する光を他方側に入射させる場合、何れかの光部品を前記光の光軸方向と略一致するＺ軸方向に移動させて光部品同士を近づけていくと、一方側の光部品から他方側の光部品に入射する光の光量分布は、ある焦点距離をピークにした単峰の光量分布を取るものである。
【００２８】
しかしながら、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、レーザダイオード素子から出射されるレーザ光を光ファイバに直接入射してレーザダイオード素子と光ファイバとを光結合する場合、たとえ光ファイバの接続端面に反射防止コートを施しても、光ファイバ接続端面における反射を完全に抑制することはできず、光ファイバ接続端面とレーザダイオード素子の端面との間で共振現象が生じ、この共振現象が、前記レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合における光結合強度に影響を与える。
【００２９】
そして、この影響によって、レーザ光の光量分布が乱れるため、レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合強度は、例えば図９の（ａ）に示すように、前記のような単峰の光量分布にはならない。
【００３０】
なお、図９の（ａ）には、前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向の基準位置を基準として光ファイバを前記Ｚ軸方向に移動しながら前記レーザ光を前記光ファイバに直接入射させ、該光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定した測定結果を示している。
【００３１】
同図の横軸は、前記Ｚ軸方向の基準位置を基準（０）とし、光ファイバをレーザダイオード素子に近づける方向に前記Ｚ軸方向の移動を行なったときに、その位値を正（＋）とし、光ファイバをレーザダイオード素子から遠ざける方向に前記Ｚ軸方向の移動を行なったときに、その位値を負（−）として示している。また、前記レーザ光の波長は９８０ｎｍとしており、レーザ光の光量（強度）の測定は光ファイバを０．１μｍ移動するごとに行なったものである。
【００３２】
図９の（ａ）に示すように、前記レーザダイオード素子と光ファイバとの光結合においては、その光量分布は、光ファイバの前記Ｚ軸方向の基準位置からのＺ軸方向の移動に伴い、光パワー（レーザ光の光量）が大きくなったり小さくなったりする光量変動を繰り返し、光量分布が乱れる。これは、レーザダイオード素子から発振された光が、光ファイバの先端面から戻ることによるものと考えられる。
【００３３】
したがって、前記Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定する際、光ファイバのＺ軸方向の移動もしくは測定データの選別を適切にしないと、上記光量変動に邪魔されて光ファイバ最適位置を見つけられなかったり、レーザダイオード素子と光ファイバとが接近しすぎて光ファイバの接続端面側が破損したりするといったおそれがあった。
【００３４】
そこで、本発明者は、上記光量変動を解析して図９の（ｂ）に示すように模式化し、この模式図に基づき、光量分布が前記レーザ光の波長の半分の周期で変動することを見出した。
【００３５】
上記第１の特徴的な発明は、光ファイバを前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながらレーザダイオード素子から出射されるレーザ光を前記光ファイバに入射させ、前記光ファイバを予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含む。
【００３６】
また、上記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍である。
【００３７】
したがって、第１の発明の調心方法は、前記Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定する際、光ファイバのＺ軸方向の測定データの選別を適切に行なって的確な調心を行なうことができる。
【００３８】
また、第２の特徴的な発明は、工程Ｓ０において、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するので、レーザ光の光量測定回数も低減でき、より一層容易にＺ軸方向光ファイバ最適位置を決定でき、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心できる。
【００３９】
さらに、第４の発明のように、レーザダイオード素子と対向配置した光ファイバをレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザ光を前記光ファイバに入射させて該光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定し、該測定レーザ光の光量と前記光ファイバの前記Ｚ軸方向の移動量との相関データを前記基準移動量（レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍）ごとに区分して順次取り込んでＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めると、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係るレーザダイオード素子と光ファイバの調心装置の一実施形態例が、レーザダイオード素子３やレンズドファイバ８を配置した状態で模式的に示されている。
【００４１】
同図に示すように、本実施形態例の調心装置は、レーザダイオード素子３の配置部９と、フェルール把持部（フェルールハンド）１０を備えた光ファイバ移動ステージ１１と、カメラ２５と、カメラ移動手段１６と、制御装置３０を有している。制御装置３０は、ステージ制御手段７、アルゴリズム格納部６、マニュアル操作部３１を有している。
【００４２】
前記配置部９にはレーザダイオードモジュールのパッケージ底板１８が固定配置されるようになっており、パッケージ底板１８上にはペルチェモジュール（同図には図示せず）とベース１を介してレーザダイオード素子３が固定されている。
【００４３】
一方、前記フェルール把持部１０にはレンズドファイバ８を挿入固定したフェルール４が把持されるようになっており、フェルール把持部１０にフェルール４を把持した状態で移動することにより、フェルール４に挿通固定したレンズドファイバ８のレンズ５側をレーザダイオード素子３の発光部に間隔を介して対向配置する。また、レンズドファイバ８のレンズ５と反対側には光パワーメータ３２が接続される。
【００４４】
前記カメラ２５は前記配置部９の上側に設けられており、カメラ２５はカメラ移動手段１６に取り付けられている。カメラ２５による撮像画像は前記制御装置３０内に設けられたマニュアル操作部３１に加えられるようになっており、上記撮像画像の一例が図５の（ａ）に示されている。また、マニュアル操作部３１によってカメラ移動手段１６の移動制御を操作する構成と成している。
【００４５】
前記光ファイバ移動ステージ１１は、フェルール把持部１０で把持したフェルール４を移動することにより、前記レーザダイオード素子３に対向配置される光ファイバを前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動可能と成している。図１の装置においては、Ｚ軸方向の移動をＺステージ１４により行ない、Ｘ軸方向の移動をＸステージ１２により行ない、Ｙ軸方向の移動をＹステージ１３により行なう。また、これらの移動は、前記制御装置３０に設けられているステージ制御手段７により行なう構成と成している。
【００４６】
ステージ制御手段７は、マニュアル操作部３１の操作によって光ファイバ移動ステージ１１を移動する機能と、アルゴリズム格納部６に格納したアルゴリズムに基づいて、光ファイバ移動ステージ１１の移動を自動的に制御する機能を有している。アルゴリズム格納部６には、以下に示す、本発明の特徴的なレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法のアルゴリズムが格納されている。
【００４７】
アルゴリズム格納部６には、第１のアルゴリズムとして、Ｚ軸方向調心のアルゴリズムが格納されている。このＺ軸方向の調心方法は、以下のようにしてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めるものである。
【００４８】
まず、図１２の（ａ）、（ｂ）に示したように、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面（レンズ５の端面）を対向配置する。そして、前記レンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら前記レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８に入射させ、レンズドファイバ８を前記Ｚ軸方向の基準位置を基準として予め定めた基準移動量ずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定する。そして、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定める。
【００４９】
前記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量としており、本実施形態例では基準移動量を（λ／２）＝（９８０／２）ｎｍ≒０．５μｍとした。
【００５０】
このようにすることで、レンズドファイバ８を予め定めた基準移動量（ここでは０．５μｍ）ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちでレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めることになる。
【００５１】
また、アルゴリズム格納部６には、第２のアルゴリズムとして、Ｘ軸方向とＹ軸方向の粗調心のアルゴリズムが格納されている。この調心方法は、以下のようにしてＸＹ平面上の光ファイバの粗調心位置を定めるものである。
【００５２】
まず、上記と同様にレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、前記ＸＹ平面上の予め定められる基準位置を始点として、図３（ａ）に示すように、レンズドファイバ８の接続端面側を前記ＸＹ平面上で前記Ｙ軸方向に長い略長方形状の渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら（レンズドファイバ８の接続端面が描く軌跡が略長方形状の渦巻き状となるように、レンズドファイバ８の接続端面側をレーザダイオード素子３に対して相対的に移動させ）、前記レーザ光をレンズドファイバ８に入射させる。
【００５３】
このとき、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該光量が最大となる位置を前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとの粗調心位置として定める渦巻き調心を行い、然る後に、前記粗調心位置を始点として前記渦巻き調心を行なう。このように、前記渦巻き調心の動作を１回以上行ない、粗調心におけるＸＹ平面光ファイバ最適位置を定める。
【００５４】
なお、前記の如く、前記カメラ２５による撮像画像は、例えば図５の（ａ）に示したような画像となり、ＸＺ平面における画像となるために、Ｙ軸方向の位置をマニュアル操作部３１の操作によって調節するのは困難である。それに加え、楕円形の発光パターンを有する例えば９８０ｎｍ帯のレーザ素子との光結合に使用されるレンズドファイバ８は、高い結合効率を得るため、その先端側に形成されているレンズ５の形状が同図の（ｂ）に示すような楔型で、Ｙ軸方向の位置ずれが生じるとＸ軸方向の位置ずれに比べてレーザダイオード素子３との光結合効率が低下し易い。
【００５５】
また、周知の如く、９８０ｎｍ帯のレーザダイオード素子３から出射されるレーザ光は、レーザダイオード素子３の端面（レーザ光出射面）に非常に近い位置においてＸ軸方向に長い楕円形状となるが、レーザダイオード素子３の端面から少し離れると、Ｙ軸方向に長い楕円形状となる。
【００５６】
そこで、本実施形態例では、上記レンズドファイバ８の接続端面側の移動をＸＹ平面上でＹ軸方向に長い略長方形状の渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら行い、それにより効率的にＸＹ方向の粗調心を行なえるようにした。例えば図３（ａ）に示すＸ軸方向のステップ幅Ｓｘは、Ｙ軸方向のステップ幅Ｓｙの１０分の１である。なお、図３（ａ）では、レンズドファイバ８に入射する光量の測定範囲が略長方形状となるようにしたが、略楕円状（図３（ｂ））、略菱形状（図３（ｃ））等、Ｙ軸方向を長軸と規定し得る平面図形となっていればよい。
【００５７】
また、本実施形態例では、上記第２のアルゴリズム粗調心によって求めたＸＹ平面光ファイバ最適位置を基準として、さらに前記ＸＹ平面上で前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとの微調心を行なって最終的なＸＹ平面光ファイバ最適位置を定めるようになっており、この微調心のアルゴリズムが第３のアルゴリズムとしてアルゴリズム格納部６に格納されている。
【００５８】
第３のアルゴリズムによってＸＹ平面上の最適位置を求めるときには、まず、前記粗調心位置をＸＹ平面上の基準位置を基準とし、ＸＹ平面上の複数の箇所にレンズドファイバ８の接続端面側を移動させる。そして、このときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量をそれぞれ測定し、この測定結果に基づいて前記ＸＹ平面上での光量分布を二次曲面近似して光量が最大となる最大光量位置を求める最大光量位置検出動作を行なう。
【００５９】
次に、前記最大光量位置を基準として前記二次曲面近似による最大光量位置検出動作を行なうといったように、前記最大光量検出動作を１回以上行なって最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定める。
【００６０】
なお、前記二次曲面近似の方法は様々であるが、本実施形態例では例えば図４に示すように、予め定めた基準位置に１点、この基準位置を挟んでＸ軸方向に２点、Ｙ軸方向に２点、合計５点の設定点を定め、これらの設定点にレンズドファイバ８の接続端面側を移動させて上記二次曲面近似による最大光量位置検出動作を行なう５点調心法を適用している。
【００６１】
ステージ制御手段７は、上記第１から第３のアルゴリズムを適宜組み合わせることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の光ファイバ最適位置を決定し、この決定した位置にレンズドファイバ８を移動させて、レンズドファイバ８とレーザダイオード素子３とを光結合させる。
【００６２】
本実施形態例の調心装置は以上のように構成されており、次にこの調心装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバ（ここではレンズドファイバ８）の調心方法について説明する。
【００６３】
まず、図１に示すように、レーザダイオード素子３を配置部９上のベース１に固定し、レンズドファイバ８を挿通固定したフェルール４をフェルール把持部１０によって把持する。このとき、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光の光軸と、Ｚ軸とが一致するようにレーザダイオード素子３の配置を調整することが望ましい。この状態で、マニュアル操作部３１の操作によってステージ移動手段７を操作し、光ファイバ移動ステージ１１を動作させる。そして、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、調心を開始する（図６のステップ１０１）。
【００６４】
このステップ１０１では、フェルール把持部１０に把持したフェルール４を移動してフェルール４の端面をレーザダイオード素子３の端面の近傍に近づける。この操作は、例えばカメラ２５からの撮像画像に基づいてマニュアル操作部３１を操作して行なう。
【００６５】
次に、図６のステップ１０２で、ＸＹ平面上における粗調心を開始する。この粗調心は、前記第２のアルゴリズムにより行われるものである。
【００６６】
すなわち、ＸＹ平面上の予め定められる基準位置を始点として、図３（ａ）に示したように、レンズドファイバ８の接続端面側を前記ＸＹ平面上で前記Ｙ軸方向に長い渦巻き状に外側に向けて巻回移動しながら前記レーザ光をレンズドファイバ８に入射させる。そして、レンズドファイバ８に接続されている光パワーメータ３２により検出される検出値が最大となる位置をレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８のＸＹ平面上の粗調心位置として定める渦巻き調心を行なう。その後、ＸＹ平面上の粗調心位置を始点とした渦巻き調心を行なうといったように、渦巻き調心を１回以上、最大２０回まで繰り返す。
【００６７】
なお、本実施形態例では、粗調心の工程数短縮のため、前記渦巻き調心時の前記短軸であるＸ軸方向のステップ幅（測定点間隔）Ｓｘを１〜１０μｍの範囲内の設定値、長軸であるＹ軸方向のステップ幅Ｓｙを１０〜１００μｍの範囲内の設定値として、短軸方向の側定点間隔よりも長軸方向の側定点間隔を広くとった。そして、ステップ１０３で、前記粗調心位置における光量検出値が、光量しきい値として定めた０．１〜１ｍＷの範囲内の設定値以上となったら、ステップ１０４へ進む。
【００６８】
ステップ１０４では、前記渦巻き調心における光量しきい値のみ３〜６ｍＷの範囲内の設定値に変えて、前記と同様に渦巻き調心を行う。そして、ステップ１０５で、ＸＹ平面上の粗調心位置における光量検出値が、光量しきい値として定めた３〜６ｍＷの範囲内の設定値以上となったら、ステップ１０６で、この位置を粗調心における最終的なＸＹ平面光ファイバ最適位置として定める。その後、図７のステップ２０１へ進む。
【００６９】
なお、ステップ１０５で、粗調心位置における光量検出値が３〜６ｍＷの範囲内の設定値（しきい値）以上とならない場合は、ステップ１０７で最大繰り返し回数が２０回に達するまでは、ステップ１０４の渦巻き調心動作を繰り返し行ない、ステップ１０７で最大繰り返し回数が２０回に達したときには、ステップ１０８でマニュアル調心画面へ移行し、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を対向配置し直し、ステップ１０１に戻る。
【００７０】
図７のステップ２０１では、ＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を求める微調心をおこなう。この調心は、図８に示すフローチャートに基づいて行われる。すなわち、ステップ３０１で、前記渦巻き調心によって定めた最終的な粗調心位置（例えばＸ０，Ｙ０）をＸＹ平面上での基準位置として（０，０）とする。
【００７１】
次に、ステップ３０２で、前記基準位置を基準として、図４に示すように、レンズドファイバ８の接続端面側を複数の位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）に移動し、各移動位置において光量を測定する。
【００７２】
なお、必要であれば、その後、前記基準位置（０，０）にレンズドファイバ８の接続端面を移動して、この基準位置における光量を再び測定し、前記粗調心時における光量測定値との平均を取る。なお、上記ΔＸ、ΔＹ（測定点間隔）の値は、ΔＸ>ΔＹとし、図７のステップ２０１に示したように、例えばΔＸ＝０．５〜２．５μｍの範囲内の設定値、ΔＹ＝０．３〜１．５μｍの範囲内の設定値とする。このように、微調心時には、非常に高い調心精度が求められるＹ軸方向において、Ｘ軸方向よりも測定点間隔を狭くとって調心精度を向上させると好ましい。
【００７３】
そして、図８のステップ３０３で、レンズドファイバ８の接続端面の位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）の光量測定値に基づいてＸ軸方向の光量分布を二次関数に近似し、一方、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の光量測定値に基づいてＹ軸方向の光量分布を二次関数に近似し、ステップ３０４で、光量が最大となる最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を求める。この後、ステップ３０１に戻って上記プロセスを繰り返し、連続する２回の最大光量位置の測定結果におけるｃｅｎｘ同士、ｃｅｎｙ同士の差分をそれぞれ、Δｃｅｎｘ、Δｃｅｎｙとする。
【００７４】
なお、Ｘステージ１２、Ｙステージ１３が大きく移動するのを防ぐために、上記二次関数が上に凸でない場合、もしくは、｜Δｃｅｎｘ｜>ΔＸ、｜Δｃｅｎｙ｜>ΔＹの場合は、（ΔＸ，０）と（−ΔＸ，０）の各位置における光量が大きい方の座標をｃｅｎｘとしたり、（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の各位置における光量が大きい方の座標をｃｅｎｙとしたりする。
【００７５】
そして、ステップ３０５で、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）か否かを判断し、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）であれば計算を終了し、最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）をＸＹ平面上のレンズドファイバ８の最適位置と決定する。この場合、図７のステップ２０２で、ＸＹ調心が適切に行なわれたことを判断できる（ＯＫとなる）ので、ステップ２０３へ進む。
【００７６】
また、図８のステップ３０５で、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）とならないときは、同図のステップ３０６を介してステップ３０１に戻り、前記最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を基準（０，０）として前記と同様に最大光量位置検出動作を行なっていき、｜Δｃｅｎｘ｜<（収束しきい値）、かつ、｜Δｃｅｎｙ｜<（収束しきい値）となるまで、最大２０回、最大光量検出動作を繰り返し行なって、最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定める。
【００７７】
この５点調心のように、楕円形のレーザ光の長軸上と短軸上でのみレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、光量の２次曲面近似を行なうことは、測定点低減とステージ移動の効率の点で好ましい。
【００７８】
次に、図７のステップ２０３で、前記第１のアルゴリズムに基づいてＺ軸方向の調心を行なう。すなわち、前記レンズドファイバ８を前記レーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光をレンズドファイバ８に入射させ、レンズドファイバ８を前記Ｚ軸方向の基準位置を基準として０．５μｍずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定する。
【００７９】
なお、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３に近づける方向にＺ軸方向の移動を行なったときの移動方向を正（＋）とし、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３から遠ざける方向にＺ軸方向の移動を行なったときの移動方向を負（−）とする。
【００８０】
また、Ｚ軸方向の光量位置が最大となる位置は、例えばレーザダイオード素子３の端面から約４μｍのレーザダイオード素子３に非常に接近した位置であるため、レンズドファイバ８を０．５μｍずつ移動させると、レンズドファイバ８とレーザダイオード素子３とが衝突する危険性があるため、本実施形態例では、Ｚ軸方向の移動判断を以下のようにして行なっている。
【００８１】
すなわち、現在位置の光パワーＰａと＋０．５μｍだけレーザダイオード素子から離れた位置の光パワーＰｂとを比較し、Ｐａ−Ｐｂ<（大小判断しきい値）ならば、レンズドファイバ８の移動方向を＋方向（レーザダイオード素子３に近づける方向）にし、Ｐａ−Ｐｂ≧（大小判断しきい値）ならば、レンズドファイバ８の移動方向を−方向（レーザダイオード素子３から遠ざける方向）にして、レンズドファイバ８を０．５μｍずつＺ軸方向に移動させる。なお、本実施形態例では、上記大小判断しきい値を２ｍＷとしている。
【００８２】
そして、例えば図２の（ａ）の矢印に示すように、レンズドファイバ８の移動方向を＋方向（レーザダイオード素子３に近づける方向）にしてＺ軸方向に移動させていったときに、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量（光パワー）測定値が減少し始める位置（図２（ａ）のａ）を見つける。この位置から更にもう１ピッチ、レンズドファイバ８を移動し（図２（ａ）のｂ）、前記光量が確かに減少しているかどうかを確認する。
【００８３】
そして、上記光量減少を確認できたら、図２の（ｂ）の矢印に示すように、レンズドファイバ８の移動方向を−方向（レーザダイオード素子３から遠ざける方向）にしてＺ軸方向に移動させていき、レンズドファイバ８の−方向の移動においても、上記と同様に、レンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量（光パワー）測定値が減少し始める位置（図２（ｂ）のｃ）を見つける。
【００８４】
この位置から更にもう１ピッチ、レンズドファイバ８を移動し（図２（ｂ）のｄ）、光量が確かに減少しているかどうかを確認する。そして、光量減少を確認できたときに、レンズドファイバ８の移動方向を変更し、前記位置ｂとｃの中点ｅにレンズドファイバ８を移動する。
【００８５】
その後、この位置ｅの近傍において、レンズドファイバ８を前記基準移動量（０．５μｍ）より小さい値（例えば約０．１μｍ）ずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、この測定結果に基づいて、光量が最大となる位置をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めている。
【００８６】
上記のようにして、Ｚ軸方向の調心により、図７のステップ２０４で、Ｚ調心が適切に行なわれた（ＯＫとなった）と判断され、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置が決定したら、図７のステップ２０５で、ＸＹ方向の微調心を再度行なう。なお、この微調心方法はステップ２０１とほぼ同様にし、ΔＸとΔＹの値のみ、ΔＸ＝０．１〜０．５μｍの範囲内の設定値、ΔＹ＝０．０５〜０．３μｍの範囲内の設定値に変更して行なう。
【００８７】
そして、ステップ２０５での微調心終了後、ステップ２０６で、ステップ２０５のＸＹ調心が適切に行なわれたと判断されたら、最終的に求めた最大光量位置をＸＹ平面上の光ファイバ最適位置として定め、ステップ２０７で調心を終了する。
【００８８】
一方、ステップ２０３でのＺ軸方向調心において、Ｚ軸方向の移動繰り返し回数が２０回（最大繰り返し回数）となっても、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を決定できなかったときには、ステップ２０４で、ＸＹ調心ＯＫでないと判断し、ステップ２０８で、ＸＹ方向の微調心をステップ２０５と同様にして行なう。このとき、ΔＸ、ΔＹはステップ２０１の場合より小さな値とする。
【００８９】
そして、ステップ２０９で、このＸＹ調心が適切に行なわれたと判断されたときは、ステップ２１０で、ステップ２０３と同様にＺ軸方向の調心を行ない、ステップ２１１で、このＺ調心が適切に行なわれたと判断されたときは、ステップ２０５でＸＹ方向の微調心を行なって、調心を終了する。
【００９０】
なお、前記ステップ２０１、２０５、２０８におけるＸＹ方向の微調心において、最大繰り返し回数に達しても調心が適切に行なわれなかったときには、ステップ２０２、２０６、２０９で、それぞれ、ＸＹ調心が適切に行なわれなかったと判断され、この場合、図６のステップ１０１に戻り、ＸＹ平面上の粗調心動作から調心動作をもう一度調心をやり直す。
【００９１】
また、前記ステップ２１０におけるＺ軸方向の調心において、最大繰り返し回数に達しても調心が適切に行なわれなかったときには、とりあえず、ステップ２１２を介してステップ２０８に戻り、ステップ２０８〜ステップ２１０の動作を再び行なう。
【００９２】
そして、このステップ２１０での再動作を行なっても（ステップ２１０での動作を２回行なっても）、ステップ２１１で、Ｚ調心が適切に行なわれなかったと判断された場合は、ステップ２１２を介して、図６のステップ１０１に戻り、ＸＹ平面上の粗調心動作から調心動作をもう一度調心をやり直す。
【００９３】
本実施形態例によれば、上記動作によりレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８をＸ，Ｙ，Ｚ方向に調心するものであり、例えばＸＹ平面上の粗調心時には、レンズドファイバ８をＹ軸方向に長い渦巻き状に巻回移動しながら行なうため、少ない移動回数で効率良くＸＹ平面上の粗調心位置を決定することができる。
【００９４】
すなわち、前記の如く、カメラ２５の撮像画像は図５の（ａ）に示す画像であり、この画像を見ながらのマニュアル操作によってはＹ軸方向の位置合わせが難しいが、上記実施形態例は、レンズドファイバ８をＹ軸方向に長い渦巻き状に巻回移動しながらＸＹ平面上の粗調心位置を決定するので、マニュアル操作によるＹ軸方向の位置合わせ精度がＸ軸方向の位置合わせ精度に比べて低いことをカバーできる優れた粗調心方法である。
【００９５】
また、前記の如く、レーザダイオード素子３から出射するレーザ光のスポット形状は、レーザダイオード素子３の端面からＺ軸方向に非常に近い位置を除き、Ｙ軸方向に長い楕円形状となるので、この点においても、上記のようにＹ軸方向に長い渦巻き状にレンズドファイバ８の接続端面を移動させながら調心すると、レーザ光のスポット位置を迅速にとらえることができ、少ない移動回数で効率良くＸＹ平面上の粗調心位置を決定できる。
【００９６】
また、本実施形態例によれば、ＸＹ平面上の微調心は、前記５点調心法により行なうため、効率良く正確にＸＹ平面上のレンズドファイバ８の最適位置を決定し、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【００９７】
さらに、本実施形態例によれば、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８との調心においては、そのＺ軸方向光量分布が前記レーザ光の波長の半分の周期（λ／２であり、本実施形態例では約０．５μｍ）で変動することに基づき、レンズドファイバ８を０．５μｍずつＺ軸方向に移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めるので、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を効率良く正確に定めてレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実施形態例では、レーザダイオード素子３から出射されるレーザ光の波長を９８０ｎｍとしたが、レーザ光の波長は適宜設定されるものであり、例えば１４８０ｎｍとしてもよい。
【００９９】
また、レンズドファイバ先端側形状は楔型に限定されず、軸対称の先球形状であってもよい。
【０１００】
さらに、上記実施形態例では、上記レーザ光波長に対応させて、レンズドファイバ８のＺ軸方向調心時の基準移動量を、その波長の約半分の値としたが、レンズドファイバ８のＺ軸方向調心時の基準移動量は、前記波長の約半分の整数倍としてもよい。
【０１０１】
ただし、レーザ光の光軸とＺ軸が一致していないときには、（レーザ光の波長の半分）×α（αは補正係数）の周期でＺ軸方向における光量分布が変動するので、基準移動量もα倍することが好ましい。
【０１０２】
さらに、上記実施形態例では、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を設定する際に、レンズドファイバ８を０．５μｍずつ移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めたが、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を以下のような方法により決定してもよい。
【０１０３】
すなわち、上記実施形態例と同様に、まず、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８の接続端面を対向配置し、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３の光軸と略一致するＺ軸方向に移動しながらレーザ光をレンズドファイバ８に入射させてレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を連続的に測定する。そして、このレーザ光の光量とレンズドファイバ８のＺ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、レンズドファイバ８の移動終了後に、それぞれの区分範囲内でその光量の代表値を予め定めた代表値決定方式によって求める。
【０１０４】
その後、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めてもよい。
【０１０５】
なお、前記基準移動量は、例えばレーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量に設定され、前記光量の代表値は、前記区分範囲内の光量平均値や、区分範囲内の光量最大値、区分範囲内の同位相位置における測定値等の適宜の値が設定される。
【０１０６】
この方法の具体例を以下に述べる。まず、具体例１について述べる。例えばＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を適宜の方法により求め、光軸（Ｚ）方向の基準位置を基準として、レンズドファイバ８を一定速度でレーザダイオード素子３側に近づけていく。なお、レンズドファイバ８がレーザダイオード素子３側に近づくときは、その移動量を正（＋）とし、レーザ光波長は９８０ｎｍ帯の波長とする。
【０１０７】
基準位置（０）から＋０．５μｍの範囲内（前記区分範囲）を第１の区分範囲内とし、この範囲内でレーザ光の光量（光パワー）の最大値を求めてＰ１とする。次に、＋０．５μｍから＋１．０μｍの範囲内を第２の区分範囲内とし、この範囲内でレーザ光の光量最大値を求めてＰ２とする。そして、大小判断しきい値をβとし、Ｐ１＋β<Ｐ２ならば、基準位置から＋１．０μｍの範囲内（第１の区分範囲と第２の区分範囲の両範囲内）におけるレーザ光の光量最大値はＰ２の値とする。
【０１０８】
次に、前記第２の範囲内を新たな第１の範囲内と定義し、Ｐ１にＰ２を代入（Ｐ１の値をＰ２の値に更新）する。そして、＋１．０μｍから１．５μｍの範囲内を新たな第２の範囲内とし、この新たな第２の範囲内でレーザ光の光量最大値を求めて、この値を新たなＰ２の値とする（Ｐ２の値を更新する）。その後、新たなＰ１、Ｐ２について、Ｐ１＋β<Ｐ２かどうかを判断する。
【０１０９】
このようにして、第１の範囲と第２の範囲を順次更新していき、また、それに伴い、Ｐ１とＰ２の値を順次更新していき、Ｐ１＋β<Ｐ２かどうかの判断を行い、Ｐ１＋β≧Ｐ２となったときの第１の範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置をさらに探索する。このときの探索は周知の山登り法等によって行なう。このようなＺ軸方向光ファイバ最適位置にレンズドファイバ８を位置させ、レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを結合する。
【０１１０】
次に、具体例２について以下に述べる。まず、レンズドファイバ８をレーザダイオード素子３の近傍位置（ここを基準位置とする）からＺ軸方向に遠ざけていき、レーザダイオード素子３からレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光パワーを測定し、予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込む。そして、レンズドファイバ８の移動終了後に、基準位置からの移動量と光量との相関データに基づき、前記区分範囲内に、予め定めた代表値決定方式により（例えば光量の平均値を取って）、光量の代表値を決定する。
【０１１１】
然る後に、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内において、山登り法等の予め定めた最適位置設定方法によってＺ軸方向における光ファイバ最適位置を定めて、前記レーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを光結合する。
【０１１２】
以上のようにしてＺ軸方向における光ファイバ最適位置を設定しても、上記実施形態例と同様に、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を効率良く正確に定めてレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８とを調心することができる。
【０１１３】
また、上記実施形態例では、レンズドファイバ８を基準移動量ずつＺ軸方向に移動させるごとにレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量を測定し、該測定値が最大となる位置近傍をＺ軸方向における光ファイバ最適位置として定めたが、前記測定値が最大となる位置をＺ軸方向における光ファイバ最適位置として定めてもよい。
【０１１４】
さらに、上記実施形態例はレーザダイオード素子３とレンズドファイバ８を調心させる調心装置としたが、本発明は、レンズドファイバ８以外の光ファイバをレーザダイオード素子３と光結合させるときの調心方法や調心装置にも適宜適用されるものである。
【０１１５】
さらに、上記実施形態例では、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置を決定するために５点調心法による微調心を行なう構成としたが、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置決定は、５点調心法以外でも構わない。
【０１１６】
すなわち、上記５点調心法は、最大光量位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を決定するために、例えば、基準位置（０，０）と、その他、Ｘ方向の２点位置（ΔＸ，０）、（−ΔＸ，０）および、Ｙ方向の２点位置（０，ΔＹ）、（０，−ΔＹ）の５つの位置における光量を測定したが、光量測定位置を５点よりも多くして、上記実施形態例と同様の二次曲面近似を行なって、ＸＹ平面上の光ファイバ最適位置を決定してもよい。
【０１１７】
また、ＸＹ平面上の微調心における光ファイバ最適位置決定方法として、例えば以下の方法が適用できる。まず、５点あるいはそれ以上の複数点にレンズドファイバ８を移動したときの光量測定値に基づいて、上記実施形態例とほぼ同様にしてＸ軸方向の二次関数近似とＹ方向の二次関数近似から光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を求める。一方、ＸＹ平面上の光量分布をＸＹ平面上の位置座標の関数で表わす、ｘ、ｙを含む多項近似式により近似し、前記ＸＹ平面上の複数点での光量測定値をそれぞれ代入して得た連立方程式を解くことにより、前記多項近似式のそれぞれの項の未知の係数を求める。
【０１１８】
そして、前記光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）における光量測定値と、前記多項近似式のｘとｙにそれぞれｃｅｎｘ，ｃｅｎｙを代入したときの値の差が許容範囲内に入ったときに光量最大位置（ｃｅｎｘ，ｃｅｎｙ）を確定し、この位置をＸＹ平面上の光ファイバの最適位置としてもよい。
【０１１９】
あるいは、ＸＹ平面上の微調心における光ファイバの最適位置を以下に示すシンプレックス法により求めることもできる。このシンプレックス法は、ＸＹ平面上の設定点のうち、最小光量点に変えて光量がより多い新たな設定点を設定するという手順を繰り返すことによりＸＹ平面上での最大光量点を迅速かつ正確に求めるものである。
【０１２０】
以下、図１０，１１を参照してシンプレックス法に基づくＸＹ平面上の光ファイバの最適位置検出方法を具体的に説明する。なお、図１０のＬ１〜Ｌ４は、光量分布の等量線を示しており、同図における光量分布は、Ｌ１>Ｌ２>Ｌ３>Ｌ４となっている。
【０１２１】
まず、ＸＹ平面上の複数の箇所、ここでは任意の３つの設定点（評価点）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を選択し、例えば図１０のＡ、Ｂ、Ｃとする（図１１のステップ４０１）。そして、これらの設定点Ａ、Ｂ、Ｃにレンズドファイバ８の接続端面を移動させたときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３をそれぞれ測定する（ステップ４０２）。次に、上記それぞれの設定点における光量のうち、光量が最小となるものに対応する点Ｐｉ（光量最小点：例えばここでは図１０のＡとする）を求める（図１１のステップ４０３）。
【０１２２】
そして、上記設定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図１０のＡ、Ｂ、Ｃ）のうち、光量最小点（ここではＡ）を除く設定点（ここではＢ、Ｃ）をＰｓ、Ｐｔと定め、この設定点を結んだ線Ｂ−Ｃの中点をＭとする（図１１のステップ４０４）。
【０１２３】
次に、このＭと上記光量最小点Ａを通り、点Ａと反対側に延びる直線上に新たな設定点Ｐ１’Ｐ２’Ｐ３’（図１０のＤ、Ｅ、Ｆ）を設定する（図１１のステップ４０５）。なお、この設定の仕方は適宜決定されるものであるが、例えば図１０においては、ＡＤ＝０．５ＡＭ、ＡＥ＝２ＡＭ、ＡＦ＝３ＡＭとなるようにした。
【０１２４】
次に、設定点Ｄ、Ｅ、Ｆにレンズドファイバ８の接続端面を移動させたときのレンズドファイバ８に入射するレーザ光の光量ＱＰ１’、ＱＰ２’、ＱＰ３’をそれぞれ測定する（図１１のステップ４０６）。次に、上記それぞれの設定点における光量のうち、光量が最大となるものに対応する点Ｐｕ（光量最大点：例えばここでは図１０のＥとする）を求める（図１１のステップ４０７）。
【０１２５】
次に、図１１のステップ４０８で、上記設定点Ｐｓ、Ｐｔ、Ｐｕ（ここでは図１０のＢ、Ｃ、Ｅ）の隣り合うもの同士を結ぶ線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓのそれぞれの長さを収束しきい値γと比較し、線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓのそれぞれの長さが収束しきい値γ未満であれば、ステップ４０９で、設定点ＰｕをＸＹ平面上の光ファイバ最適位置と定める。また、線ＰｓＰｔ、ＰｔＰｕ、ＰｕＰｓの少なくとも１つの長さが収束しきい値γ以上であれば、ステップ４０２以降の動作を繰り返す。
【０１２６】
ＸＹ平面上の微調心における光ファイバ最適位置設定方法として、以上のような多変数最適化手法の一つであるシンプレックス法を用いることにより、たとえレーザダイオード素子３の光量分布を二次関数近似でうまく表現できない場合であっても、ＸＹ平面上の光ファイバの最適位置を求めることができる。
【０１２７】
【発明の効果】
第１の発明の結合方法によれば、前記光ファイバを予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含み、基準移動量を、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量に適切に設定したものであるから、レーザダイオード素子と光ファイバとの間のレーザ光共振の影響を受けずに、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めてレーザダイオード素子と光ファイバとを調心することができる。
【０１２８】
また、第２の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するので、レーザ光の光量測定回数も低減でき、より一層容易にＺ軸方向光ファイバ最適位置を決定できる。
【０１２９】
さらに、第３の発明の調心方法は、上記第１の発明の構成に加え、工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、前記光ファイバを前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に移動しながら、前記レーザ光を前記光ファイバに入射させて該光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定するので、光ファイバをＺ軸方向に移動したときの光ファイバに入射するレーザ光の光量変化を非常に詳細に測定できる。
【０１３０】
さらに、第４の発明の調心方法は、半導体レーザ素子に対向配置される光ファイバにレーザ光を入射させ、このレーザ光の光量を連続的に測定し、該測定レーザ光の光量と前記光ファイバの前記Ｚ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、この取り込みデータに基づいてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めて、前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心することによって、レーザダイオード素子と光ファイバとの間のレーザ光共振の影響を受けずに、Ｚ軸方向光ファイバ最適位置を適切に定めてレーザダイオード素子と光ファイバとを調心することができる。
【０１３２】
さらに、第５の発明の調心方法は、ＸＹ平面内で楕円形となるレーザ光における楕円の短軸方向よりも長軸方向に広い範囲で前記レーザ光の光量を測定し、粗調心するものであるから、レーザ光のＸＹ平面における形状に対応させて、前記長軸方向における光量の測定点間隔を該長軸に直交する短軸方向における光量の測定点間隔に比べて広くすることにより、効率良く長手方向の測定点を減らすことができるし、逆に狭くすることにより、より調心精度が求められるＹ軸方向において精度良く調心することができる。
【０１３３】
さらに、第６の発明の調心方法は、第５の発明の構成に加え、前記工程Ｓ１では、光ファイバの出射端面が描く軌跡が渦巻き状となるように、前記光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させるものであるから、粗調心を効率良く行なうことができる。
【０１３４】
さらに、第７の発明の調心方法は、第５又は第６の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、該光量の測定結果に基づいて光量の二次曲面近似を行い、その近似結果に基づいて調心を行なうので、少ない測定点で測定誤差が少なく効率の良い二次曲面近似を行なうことができる。
【０１３５】
さらに、第８の発明の調心方法は、第７の発明の構成に加え、前記工程Ｓ２では、長軸上及び該長軸に直交する短軸上において、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定するものであるから、例えば、長軸と短軸の直交する点を基準点とし、該基準点の１点と、該基準点を挟む長軸上、短軸上のそれぞれ２点の計５点を側定点とすることで、ステージの移動を単純かつ効率良く行なうことができる。
【０１３７】
さらに、本発明の調心装置は、前記第１乃至第８の少なくとも１つのアルゴリズムを用いて光ファイバを移動させ、レーザダイオード素子と光ファイバとを調心する調心装置であるから、レーザダイオード素子と光ファイバをＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に的確に調心し、レーザダイオード素子と光ファイバとを低損失で調心できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザダイオード素子と光ファイバとの調心方法を用いた調心装置の一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとの光軸方向の調心動作の説明図である。
【図３】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の粗調心動作例の説明図である。
【図４】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の微調心動作説明図である。
【図５】上記実施形態例の装置のカメラ撮像図例（ａ）と、レーザダイオード素子とレンズドファイバとの対向状態拡大図（ｂ）である。
【図６】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の粗調心動作のフローチャートである。
【図７】上記実施形態例の装置を用いた、図６に続くレーザダイオード素子と光ファイバとの調心動作のフローチャートである。
【図８】上記実施形態例の装置を用いたレーザダイオード素子と光ファイバとのＸＹ平面上の微調心動作を具体的に示すフローチャートである。
【図９】レーザ光の光軸方向の光ファイバ位置を変えてレーザダイオード素子から光ファイバに入射するレーザ光の強度を測定した結果を示すグラフ（ａ）と、このグラフの模式的分析図（ｂ）である。
【図１０】本発明のレーザダイオード素子と光ファイバとの調心方法として適用されるシンプレックス法の説明図である。
【図１１】シンプレックス法のフローチャートである。
【図１２】レーザダイオード素子と光ファイバとの調心を適用したレーザダイオードモジュールの例を示す説明図である。
【符号の説明】
３ レーザダイオード素子
４ フェルール
６ アルゴリズム格納部
７ ステージ制御手段
８ レンズドファイバ
１０ フェルール把持部
１１ 光ファイバ移動ステージ
３０ 制御装置
Claims (9)
- レーザダイオード素子と光ファイバの接続端面を対向配置し、前記光ファイバを前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向に相対的に予め定めた基準移動量ずつ移動させてなるそれぞれの位置のうちで前記光ファイバに入射するレーザ光の光量の測定値が最大となる位置またはその近傍をＺ軸方向光ファイバ最適位置として定めて前記レーザダイオード素子と前記光ファイバとを調心する工程Ｓ０を含み、前記基準移動量は、レーザ光の波長をλとしたときに（λ／２）の整数倍の量としたことを特徴とするレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバを基準移動量ずつステップ移動させ、それぞれの位置で光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 工程Ｓ０におけるレーザ光の光量測定は、光ファイバをレーザダイオード素子に対してＺ軸方向に相対的に移動しながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を連続的に測定することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 光量測定によって得たレーザ光の光量と光ファイバのＺ軸方向の移動量との相関データを予め定めた基準移動量ごとに区分して順次取り込み、それぞれの区分範囲内における光量の代表値同士を比較し、然る後に、前記光量の代表値が最大となる区分範囲内においてＺ軸方向光ファイバ最適位置を定めることを特徴とする請求項３記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一なＺ軸方向の光ファイバ最適位置を請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法により決定し、前記Ｚ軸方向と略直交するＸＹ平面内で光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させながら、前記光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、粗調心位置を決定する工程Ｓ １ と、該工程Ｓ １ によって決定した位置からさらにＸＹ平面で光量最大となる光ファイバ最適位置となるように微調心する工程Ｓ ２ とを含むレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法であって、前記工程Ｓ １ では、前記ＸＹ平面内で楕円形となるレーザ光における楕円の短軸方向よりも長軸方向に広い範囲で前記光ファイバに入射する前記レーザ光の光量を測定することを特徴とするレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 工程Ｓ１では、光ファイバの出射端面が描く軌跡が渦巻き状となるように、前記光ファイバの接続端面をレーザダイオード素子に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項５記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 工程Ｓ２では、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定し、該光量の測定結果に基づいて光量の二次曲面近似を行い、その近似結果に基づいて調心を行なうことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- 工程Ｓ２では、長軸上及び該長軸に直交する短軸上において、光ファイバに入射するレーザ光の光量を測定することを特徴とする請求項７記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法。
- レーザダイオード素子の配置部と；前記レーザダイオード素子から出射されるレーザ光の光軸方向と略同一な方向をＺ軸方向とし、該Ｚ軸方向と直交し前記レーザダイオード素子の底面に略水平な方向をＸ軸方向とし、該Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向に共に直交する方向をＹ軸方向としたときに、前記レーザダイオード素子と対向配置される光ファイバを前記Ｚ軸方向と前記Ｘ，Ｙ軸方向の少なくとも一方に移動可能な光ファイバ移動ステージと；請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載のレーザダイオード素子と光ファイバの調心方法のアルゴリズムを１つ以上格納したアルゴリズム格納部と；該アルゴリズム格納部に格納したアルゴリズムに基づいて前記光ファイバ移動ステージによる光ファイバの移動を制御するステージ制御手段とを備えていることを特徴とするレーザダイオード素子と光ファイバの調心装置。
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