JP3844731B2 - 光ファイバ整列システム - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバブロックに関し、特に、光ファイアブロック上に光ファイバアレイを実装するための光ファイバ整列システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、光ファイバブロックは、光ファイバアレイ(optical fiber array)を実装するための複数のＶ字状の溝(V-groove)を上面に備えるブロック(block)、及び光ファイバアレイをカバーするガラスリッド(glass lid)から構成される。この光ファイバブロックは、平面光波回路(planar lightwave circuit)の入力端または出力端とリボン光ファイバ(optical fiber ribbon)を連結するために使用することができる。リボン光ファイバは、それぞれコア(core)及びクラッド(clad)を有する光ファイバアレイ、及び光ファイバアレイを囲み、熱硬化樹脂及び紫外線硬化性樹脂などの材質からなる外部被覆で構成される。
【０００３】
光ファイバブロックの製作過程は、リボン光ファイバの外部被覆を一部除去する過程と、光ファイバアレイを複数のＶ字状の溝(V-groove)上に整列させる過程と、光ファイバアレイ上に接着剤を塗る過程と、光ファイバアレイ上をガラスリッドで覆う過程と、固定した光ファイバアレイの断面を所望する角度で研磨する過程と、からなる。
【０００４】
光ファイバアレイを２５０μｍの間隔で複数のＶ字状の溝に整列させる工程は、一般的に手作業で遂行される。また、光ファイバアレイを１２７μｍの間隔で複数のＶ字状の溝に整列する場合は、一般的に２５０μｍの間隔を有する複数の光ファイバから構成されたリボン光ファイバを使用する。このとき、それぞれ２５０μｍの間隔を有する複数の光ファイバから構成された第１及び第２リボン光ファイバを上下に配置し、第２リボン光ファイバを構成する第２光ファイバアレイ間に第１リボン光ファイバを構成する第１光ファイバアレイを挿入する工程が遂行される。
【０００５】
前述したような整列工程において、作業者の熟練度及び判断程度によって製品の不良が発生することがあるので、製品の量産において、生産性が大きく低下するという問題点があり、作業者によって製作された光ファイバブロックの品質においても大きな差を有するようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、光ファイバブロックの製作において、ブロック上に光ファイバを容易かつ確実に整列させる光ファイバ整列システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明による複数の溝を有する光ファイバブロック上に光ファイバアレイを実装するための光ファイバ整列システムは、光ファイバアレイの一部を支持する第１ジグ及び上面に形成された複数の真空用ホールを利用し光ファイバアレイの他の一部を吸着して固定する第２ジグをそれぞれ含む複数のジグ組立体と、光ファイバアレイをブロック上に整列させるために各ジグ組立体を３次元的に移動及び回転させる複数のＸ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージと、光ファイバアレイの整列過程をモニタリングするために映像信号を出力する映像ユニットと、映像ユニットを３次元的に移動させる映像ユニット移動部と、を含んでなる。
【０００８】
この光ファイバ整列システムにおける映像ユニット移動部は、光ファイバアレイの整列状態をモニタリングすることができるように制御信号を出力する移動制御部をさらに含むと好ましい。
【０００９】
第１ジグは、その上面に複数の長方形の溝が形成された金属基板と、基板の一端とヒンジ結合された磁性を有するカバーと、を含むとよく、第２ジグは、その上面に形成された複数の長方形の溝と、溝の底面に形成された複数のホールと、その一端に形成された第１排気ポートと、を含むとよい。複数のホールは第１排気ポートと連結され、第１排気ポートは真空ポンプと連結されると好ましい。
【００１０】
また、本発明では、複数の溝を有する光ファイバブロック上に第１及び第２光ファイバアレイを実装するための光ファイバ整列システムにおいて、前記第１光ファイバアレイの外部被覆部の一部を支持する第１ジグ及び前記第１ジグから離隔して位置し、上面に形成された複数の真空用ホールを利用し前記第１光ファイバアレイの外部被覆部の他の一部を吸着して固定する第２ジグを含む第１ジグ組立体と、前記第１ジグ組立体を３次元的に移動及び回転させる第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージと、前記第２光ファイバアレイの外部被覆部の一部を支持する第３ジグ及び前記第３ジグから離隔して位置し、その上面に形成された複数の真空用ホールを利用し前記第２光ファイバアレイの外部被覆部の他の一部を吸着して固定する第４ジグを含む第２ジグ組立体と、前記第２ジグ組立体を３次元的に移動及び回転させることによって、前記第２光ファイバアレイを前記第１光ファイバアレイ間に挿入して整列させた後、前記第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージとともに前記整列された第１及び第２光ファイバアレイをブロック上に整列させる第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージと、前記第１及び第２光ファイバアレイの整列過程をモニタリングするために入射された映像信号を出力する映像検出器及び前記映像信号をスクリーン上に表示する映像表示部を有する映像ユニットと、前記映像ユニットを３次元的に移動させる映像ユニット移動部と、を含むことを特徴とする光ファイバ整列システムをも提供する。
【００１１】
この光ファイバ整列システムにおける映像ユニット移動部は、第１及び第２光ファイバアレイの整列状態が映像表示部を通して確認できるように制御信号を出力する移動制御部をさらに含むようにすると好ましい。
【００１２】
第１ジグは、複数の長方形の溝がその上面に形成された金属基板と、基板の一端とヒンジ結合された磁性を有するカバーと、を含むとよく、第２ジグは、その上面に形成された複数の長方形の溝と、溝の底面に形成された複数のホールと、その一端に形成された第１排気ポートと、を含むとよい。この場合、ホールは第１排気ポートと連結され、第１排気ポートは真空ポンプと連結されるているとなおよい。
【００１３】
第１及び第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージは、第２光ファイバアレイを構成する各光ファイバを第１光ファイバアレイの隣接する光ファイバ間に整列させるように作動すると好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明の好適な一実施形態による光ファイバ整列システムの構成を示す概略図であり、図２は光ファイバアレイの未装着時における図１の第１ジグ組立体構成を示す図であり、図３は第１光ファイバアレイが装着された図１の第１ジグ組立体構成を示す図であり、図４は第２光ファイバアレイが装着された図１の第２ジグ組立体を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、光ファイバ整列システムは、第１ジグ組立体１００(jig assembly)及び第２ジグ組立体２００、第１垂直支持台(vertical supporter)３００及び第２垂直支持台(vertical supporter)３５０、第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ(stage)４００及び第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０、映像ユニット(vision unit)５００、映像表示部(display)６６０、映像ユニット移動部(vision unit translator)６２０、及び移動制御部(translate controller)６４０から構成される。
【００１７】
図２及び図３を参照すると、第１ジグ組立体１００は、第１ジグ１１０及び第２ジグ１２０、第１水平支持台１３０から構成される。第１ジグ１１０は、複数の長方形の溝１１４がその上面に形成された金属性の基板１１２、及び基板１１２の一端とヒンジ(hinge)結合された磁性を有するカバー(cover)１１６から構成される。各溝１１４の厚さ及び幅は、溝１１４に実装される第１リボン光ファイバ７００の厚さ及び幅を考慮して設定される。
【００１８】
第２ジグ１２０は、複数の長方形の溝１２２がその上面に形成されている。第１排気ポート１２６は、第２ジグ１２０の一端に形成され、真空管(図示せず)を通して真空ポンプ(vacuum pump)(図示せず)と連結される。各溝１２２の底面には第１排気ポート１２６と連結した複数のホール１２４が形成される。つまり、真空ポンプを作動させると、複数のホール１２４を通して第１リボン光ファイバ７００を溝１２２に吸着固定することができるようになる。第１水平支持台１３０は、第１ジグ１１０及び第２ジグ１２０が所定の距離だけ離隔して固定されるように、第１ジグ１１０及び第２ジグ１２０の一端に取り付けられる。
【００１９】
図１を参照すると、第１垂直支持台３００は、その上面に第２ジグ１２０の下面が取り付けられ、その下面は第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４００に固定されている。
【００２０】
第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４００は、第１垂直支持台３００を３次元的移動または回転させる機能を遂行する。つまり、第１垂直支持台３００をＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸の方向に線形移動させ、Ｘ軸、Ｙ軸またはＺ軸を中心にして所定の角度(θＸ、θＹまたはθＺ)で回転させる機能を遂行する。
【００２１】
図４を参照すると、第２ジグ組立体２００は、第３及び第４ジグ２１０及び２２０、第２水平支持台２３０から構成される。
【００２２】
第３ジグ２１０は、複数の長方形の溝２１４がその上面に形成された金属性の基板２１２、基板２１２の一端とヒンジ結合された磁性を有するカバー２１６から構成される。各溝２１４の厚さ及び幅は、溝２１４に実装される第２リボン光ファイバ７５０の厚さ及び幅を考慮して設定される。
【００２３】
第４ジグ２２０は、複数の長方形の溝７２２がその上面に形成され、その一端には真空管を通して真空ポンプと連結される第２排気ポート２２６が形成される。各溝７２２の底面には、第２排気ポート２２６と連結している複数のホール７２４が形成される。つまり、真空ポンプを作動させると、複数のホール７２４を通して第２リボン光ファイバ７５０を溝７２２に吸着固定することができるようになる。
【００２４】
第２水平支持台２３０は、第３及び第４ジグ２１０及び２２０が所定の距離だけ離隔して固定されるように、第３及び第４ジグ２１０及び２２０の一端に取り付けられる。第２垂直支持台３５０は、その上面に第４ジグ２２０の下面が取り付けられ、その下面は第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０に固定されている。
【００２５】
第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０は、第２垂直支持台３５０を３次元的に移動または回転させる機能を遂行する。つまり、第２垂直支持台３５０をＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸の方向に線形移動させ、Ｘ軸、Ｙ軸またはＺ軸を中心にして所定の角度(θＸ、θＹまたはθＺ)で回転させる機能を遂行する。
【００２６】
映像ユニット５００としては、ＣＣＤカメラ(Charge Coupled Device camera)５２０を使用することができる。ＣＣＤカメラ５２０は、レンズ部５１０、及びインターフェース部(interface)５３０を含む。レンズ部５１０は、レンズ部５１０を通して内部で入射した映像の倍率及び焦点を調整し、検出した映像を映像信号に変換する。インターフェース部５３０は、映像信号を映像表示部６６０に適した信号に変換して出力する。映像表示部６６０は、映像ユニット５００からの出力信号をスクリーン上に出力する。
【００２７】
映像ユニット移動部６２０は、移動制御部６４０の制御信号によって映像ユニット５００をＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸の方向に線形移動させる。
【００２８】
移動制御部６４０は、第１及び／または第２光ファイバアレイ７２０及び／または７７０の整列状態を映像表示部６６０を通して作業者が確認することができるように、映像ユニット移動部６２０に制御信号を出力する。
【００２９】
図５は、図１に示す光ファイバ整列システムの整列方法を説明するためのフローチャートであり、図６乃至図８は、図５に示す整列方法を説明するための図である。図５に示すように、整列方法は、第１光ファイバアレイの準備過程(過程９１０:PREPARE THE FIRST OPTICAL FIBER ARRAY)、第２光ファイバアレイの準備過程(過程９２０:PREPARE THE SECOND OPTICALO FIBER ARRAY)、第１及び第２光ファイバアレイの整列過程(過程９３０:ALIGN THE FIRST AND SECOND OPTICAL FIBER ARRAYS)、第１及び第２光ファイバアレイとブロックの整列過程(過程９４０:ALIGN THE FIRST AND SECOND OPTICAL FIBER ARRAYS WITH THE BLOCK)から構成される。
【００３０】
第１光ファイバアレイの準備過程(過程９１０)は、第１ジグ組立体１００に第１リボン光ファイバ７００を装着し、第１光ファイバアレイ７２０の端についてのＸ軸に対する角度及びＺ軸に対する位置を映像ユニット５００を利用して測定する過程である。
【００３１】
第２光ファイバアレイの準備過程(過程９２０)は、第２ジグ組立体２００に第２リボン光ファイバ７５０を装着し、第２光ファイバアレイ７７０の端についてのＸ軸に対する角度及びＺ軸に対する位置を映像ユニット５００を利用して測定する過程である。
【００３２】
第１及び第２光ファイバアレイの整列過程(過程９３０)は、第１サブ整列過程(過程９３２:FIRST SUB-ALIGN)及び第２サブ整列過程(過程９３７:SECOND SUB-ALIGN)から構成される。
【００３３】
第１サブ整列過程(過程９３２)では、第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０(または、第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４００)を操作することによって、第２光ファイバアレイ７７０の端を第１光ファイバアレイ７２０の端に整列させる。つまり、この第１サブ整列過程(過程９３２)を経た後、第１光ファイバアレイ７２０の端と第２光ファイバアレイ７７０の端とは互いに平行になり、Ｚ軸に対して同一の位置に置かれるようになる。
【００３４】
次に、第２サブ整列過程(過程９３７:SECOND SUB-ALIGN)では、第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０を利用して第２リボン光ファイバ７５０をＸ軸の周りに所定の角度(θＸ)で回転させ、第２リボン光ファイバ７５０をＹ軸に沿って線形移動させることによって、図６に示すように、第２光ファイバアレイ７７０を構成する各光ファイバを第１光ファイバアレイ７２０の互いに隣接した光ファイバ間に介在させる。
【００３５】
図６は、第１光ファイバアレイ７２０を備える第１リボン光ファイバ７００、及び第２光ファイバアレイ７７０を備える第２リボン光ファイバ７５０を示す。第２光ファイバアレイ７７０は、第１光ファイバアレイ７２０と同様に、４芯の光ファイバから構成される。また、第１光ファイバアレイ７２０の互いに隣接する光ファイバ間に第２光ファイバアレイ７７０を構成する該当の光ファイバが介在させられる。第２光ファイバアレイ７７０は、第１光ファイバアレイ７２０に対して斜角をなしている。次に、第２サブ整列過程(過程９３７)では、第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ４５０を利用して第２リボン光ファイバ７５０をＸ軸の周りに所定の角度(θＸ)で逆方向に回転させることによって、第２光ファイバアレイ７７０が第１光ファイバアレイ７２０と並んで整列するようにする。
【００３６】
図７は、同間隔で配置された８つのＶ字状の溝８３０を備えるブロック８００を示す。ブロック８００は、同間隔で形成された８つのＶ字状の溝８３０を上面に備える本体部(body)８２０、及び本体部８２０から延長された支持部８１０から構成される。ここで、支持部８１０及び本体部８２０は厚さが異なっているが、この厚さの差は第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０をＶ字状の溝８３０に確実に実装できるように設定したものである。
【００３７】
第１及び第２光ファイバアレイとブロックの整列過程(過程９４０)では、ブロック８００の上面に形成されたＶ字状の溝８３０の端についてのＸ軸に対する角度及びＺ軸に対する位置を映像ユニット５００を利用して測定し、第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０の端についてのＸ軸に対する角度及びＺ軸に対する位置を、Ｖ字状の溝８３０の端についてのＸ軸に対する角度及びＺ軸に対する位置に整列せさ、第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０をＶ字状の溝８３０に実装する過程である。このとき、第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０は、Ｘ軸周りに所定の角度(θＸ)で回転され、図８に示すようにＶ字状の溝８３０上に実装されるまでＹ軸に沿って線形移動される。
【００３８】
図８は、第１及び第２光ファイバアレイとブロックの整列過程(過程９４０)によってブロック８００上に実装された第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０を示している。図面通り、第１リボン光ファイバ７００及び第２リボン光ファイバ７５０は積層され、第１光ファイバアレイ７２０及び第２光ファイバアレイ７７０はブロック８００上に並んで整列されていることが分かる。
【００３９】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な一実施形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明の範囲はこれに限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【００４０】
【発明の効果】
前述してきたように、本発明による光ファイバ整列システムは、Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ、映像ユニットなどを利用してブロック上に光ファイバを容易かつ確実に整列させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な一実施形態による光ファイバ整列システムの構成を示す概略図。
【図２】 光ファイバアレイの未装着時の図１の第１ジグ組立体の構成を示す図。
【図３】 第１光ファイバアレイが装着された図１の第１ジグ組立体の構成を示す図。
【図４】 第２光ファイバアレイが装着された図１の第２ジグ組立体の構成を示す図。
【図５】 図１に示す光ファイバ整列システムの整列方法を説明するためのフローチャート。
【図６】 図５の整列方法を説明するための図。
【図７】 図５の整列方法を説明するための図。
【図８】 図５の整列方法を説明するための図。
【符号の説明】
１００ 第１ジグ組立体
２００ 第２ジグ組立体
４００ 第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ
４５０ 第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージ
５００ 映像ユニット
６２０ 映像ユニット移動部

Claims (6)

  1. 複数の溝を有する光ファイバブロック上に第１及び第２光ファイバアレイを実装するための光ファイバ整列システムにおいて、
    前記第１光ファイバアレイの外部被覆部の一部を支持する第１ジグ及び前記第１ジグから離隔して位置し、上面に形成された複数の真空用ホールを利用し前記第１光ファイバアレイの外部被覆部の他の一部を吸着して固定する第２ジグを含む第１ジグ組立体と、
    前記第１ジグ組立体を３次元的に移動及び回転させる第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージと、
    前記第２光ファイバアレイの外部被覆部の一部を支持する第３ジグ及び前記第３ジグから離隔して位置し、その上面に形成された複数の真空用ホールを利用し前記第２光ファイバアレイの他の一部を吸着して固定する第４ジグを含む第２ジグ組立体と、
    前記第２ジグ組立体を３次元的に移動及び回転させることによって、前記第２光ファイバアレイを前記第１光ファイバアレイ間に挿入して整列させた後、前記第１Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージとともに前記整列された第１及び第２光ファイバアレイをブロック上に整列させる第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージと、
    前記第１及び第２光ファイバアレイの整列過程をモニタリングするために入射された映像信号を出力する映像検出器及び前記映像信号をスクリーン上に表示する映像表示部を有する映像ユニットと、
    前記映像ユニットを３次元的に移動させる映像ユニット移動部と、を含むことを特徴とする光ファイバ整列システム。
  2. 前記映像ユニット移動部は、前記第１及び第２光ファイバアレイの整列状態が前記映像表示部を通して確認できるように制御信号を出力する移動制御部をさらに含む請求項１記載の光ファイバ整列システム。
  3. 前記第１ジグは、複数の長方形の溝がその上面に形成された金属基板と、前記基板の一端とヒンジ結合された磁性を有するカバーと、を含む請求項１記載の光ファイバ整列システム。
  4. 前記第２ジグは、その上面に形成された複数の長方形の溝と、前記溝の底面に形成された複数のホールと、その一端に形成された第１排気ポートと、を含む請求項１記載の光ファイバ整列システム。
  5. 前記ホールは前記第１排気ポートと連結され、前記第１排気ポートは真空ポンプと連結される請求項４記載の光ファイバ整列システム。
  6. 第１及び第２Ｘ-Ｙ-Ｚ-θＸ-θＹ-θＺステージは、前記第２光ファイバアレイを構成する各光ファイバを前記第１光ファイバアレイの隣接する光ファイバ間に整列させるように作動する請求項１記載の光ファイバ整列システム。
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