JP4327225B2 - Method for approaching alignment position, alignment device for optical component, and method for manufacturing assembly of optical component - Google Patents
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Description
本発明は、光学部品(単体の部品の他、複数の部品からなるいわゆる光学モジュールも含む。)同士の位置合わせを行う、光学部品の調芯方法及びその装置、並びにその調芯方法を用いた光学部品の組立体の製造方法に関するものである。 The present invention uses an optical component alignment method and apparatus, and an alignment method for aligning optical components (including so-called optical modules including a plurality of components in addition to a single component). The present invention relates to a method of manufacturing an assembly of optical components.
一般的に、光学部品同士の位置合わせの位置合わせには、高い精度が要求される。 In general, high accuracy is required for alignment between optical components.
例えば、光通信などに用いられる単一モード光ファイバのコア径は3〜8μmφ程度である。一方、光源である半導体レーザと集光レンズの集光スポットサイズも数μmφと極めて小さく、これらの光学部品の調芯には高い精度が要求される。通常、半導体レーザからの光を単一モード光ファイバへ光結合する場合、その結合損失を−0.5dB程度に抑えるために許容される精度は、光軸に対して垂直方向で±1μm程度、水平方向では±10μm程度、角度ずれでは±0.5゜程度である。 For example, the core diameter of a single mode optical fiber used for optical communication or the like is about 3 to 8 μmφ. On the other hand, the condensing spot size of the semiconductor laser, which is a light source, and the condensing lens is extremely small, such as several μmφ, and high precision is required for alignment of these optical components. Usually, when light from a semiconductor laser is optically coupled to a single mode optical fiber, the accuracy allowed to suppress the coupling loss to about −0.5 dB is about ± 1 μm in the direction perpendicular to the optical axis, The horizontal direction is about ± 10 μm, and the angle deviation is about ± 0.5 °.
また、例えば、半導体レーザと導波路との調芯や、光ファイバと導波路の調芯などにおいても、同程度の精度が要求される。 Further, for example, the same degree of accuracy is required in alignment between the semiconductor laser and the waveguide, and alignment between the optical fiber and the waveguide.
従来から、光学部品の調芯は、第1の光学部品から出射されて第2の光学部品に導入された光を光検出器で検出し、前記光検出器の出力を増幅手段で増幅し、前記増幅手段の出力に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整することにより行われている。そして、下記に例示する技術も含めて種々の調芯手法が提案されているが、いずれの従来の調芯手法においても、前記増幅手段として直線増幅器(リニアアンプ)が用いられていた。 Conventionally, alignment of an optical component is performed by detecting light emitted from the first optical component and introduced into the second optical component with a photodetector, and amplifying the output of the photodetector with an amplifying unit. This is done by adjusting the relative positions of the first optical component and the second optical component based on the output of the amplification means. Various alignment methods including the techniques exemplified below have been proposed. In any of the conventional alignment methods, a linear amplifier (linear amplifier) is used as the amplification means.
従来の一般的な調芯手法は、半導体レーザの集光スポットに対して光ファイバの先端をXYZステージにより走査して、より信号の強い位置を順次追跡してゆくものである。これを短時間に実現する方法として、通常、螺旋状の走査を行い、所定の信号強度が得られる範囲を検知し、当該範囲の検知後は、山登り法と呼ばれる階段状の2次元走査又は3次元走査により最適点を見つける方法がある。 In the conventional general alignment method, the tip of the optical fiber is scanned with the XYZ stage with respect to the focused spot of the semiconductor laser, and the position where the signal is stronger is sequentially tracked. As a method for realizing this in a short time, usually, a spiral scan is performed to detect a range in which a predetermined signal intensity is obtained, and after the detection of the range, a step-like two-dimensional scan called a hill-climbing method or 3 There is a method of finding the optimum point by dimensional scanning.
また、特公平7−113694号公報(下記特許文献1)には、90゜異なる方向に走査するピエゾアクチュエータを用いて光ファイバの先端を円運動させ、位相検波によりXY2方向の光軸ずれを検出することにより、光ファイバ同士の自動調芯を行う自動光軸合わせ装置が開示されている。
しかしながら、螺旋状走査と山登りとを併用する従来技術では、螺旋状走査によって所定の信号強度が得られる範囲を検知するのに数十秒程度の時間が必要であり、また、山登りについても、走査の一つ一つのステップが信号の増減を判断しながら進められることになるため、探索に40秒から数分程度の時間を要するという問題があった。 However, in the conventional technique using both spiral scanning and hill climbing, it takes about tens of seconds to detect a range in which a predetermined signal intensity can be obtained by spiral scanning. Each step of the above process is performed while judging increase / decrease of the signal, so that there is a problem that it takes about 40 seconds to several minutes for the search.
また、光強度分布が常に理想的な勾配を有している訳ではなく、局所的に光強度分布の勾配が逆転するような箇所も存在することがある。例えば、半導体レーザからの光をレンズで集光する場合、一般的に半導体レーザのビームの歪み、レンズの収差、干渉などにより、光強度分布が理想的なガウス分布にはならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動することが少なくない。この傾向は、特に集光点から離れた光強度の低い領域で起こり易い。したがって、山登りに代表される従来法のように信号の最強点を追いかける方式では、ピーク点が明確に定まらないことになり、これが調芯時間を長くする原因になっている。 In addition, the light intensity distribution does not always have an ideal gradient, and there may be a portion where the gradient of the light intensity distribution is locally reversed. For example, when light from a semiconductor laser is collected by a lens, the light intensity distribution is not an ideal Gaussian distribution due to distortion of the semiconductor laser beam, lens aberration, interference, etc. On the other hand, the actual light intensity distribution often varies locally. This tendency tends to occur particularly in a region with a low light intensity away from the condensing point. Therefore, in the method of chasing the strongest point of the signal as in the conventional method typified by mountain climbing, the peak point is not clearly determined, which causes the alignment time to be lengthened.
さらに、螺旋状走査と山登りとを併用する従来技術では、光検出器の出力を直線増幅器で増幅した信号を用いて、所定の信号強度が得られる範囲を検知しているので、直線増幅器で増幅した信号によりモニタし得る光強度の範囲は極限られてしまうことから、所定の信号強度が得られる範囲を検知するのに、長時間を要していた。 Furthermore, in the conventional technology that uses both spiral scanning and hill climbing, a range in which a predetermined signal intensity can be obtained is detected using a signal obtained by amplifying the output of the photodetector with a linear amplifier. Since the range of the light intensity that can be monitored by the received signal is extremely limited, it takes a long time to detect the range in which the predetermined signal intensity can be obtained.
特公平7−113694号公報に開示された従来技術では、ピエゾアクチュエータの駆動信号を参照信号として光検出器の出力を位相検波し、XY2方向の光軸ずれを検出しているが、直線増幅器を用いているため、ロックインアンプで位相を検知できるレベルの信号強度を得るまでのXY軸走査に時間がかかる。また、特公平7−113694号公報に開示された従来技術は、単にXY軸方向(光軸と直交する面内の方向)の位置合わせを行うものであるにすぎず、光軸方向への位置合わせには何ら寄与し得ない。したがって、例えば、半導体レーザと集光レンズとからなる光源モジュールと光ファイバとの位置合わせを行う場合に、焦点方向(Z軸)を迅速に調整することは不可能である。 In the prior art disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 7-11694, the output of the photodetector is phase-detected by using the drive signal of the piezo actuator as a reference signal to detect the optical axis deviation in the XY2 direction. Therefore, it takes time to scan the XY axes until obtaining a signal intensity level at which the phase can be detected by the lock-in amplifier. The prior art disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-113694 merely aligns in the XY axis direction (in-plane direction orthogonal to the optical axis), and is positioned in the optical axis direction. It cannot contribute to the combination. Therefore, for example, when aligning a light source module composed of a semiconductor laser and a condenser lens and an optical fiber, it is impossible to quickly adjust the focal direction (Z axis).
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、迅速に光学部品の位置合わせを行うことができる光学部品の調芯方法及びその装置、並びにその調芯方法を用いた光学部品の組立体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an optical component alignment method and apparatus capable of quickly aligning optical components, and a set of optical components using the alignment method. It aims at providing the manufacturing method of a solid.
本発明者の研究の結果、光学部品の調芯時の3次元的な光強度分布を十分に考察することにより、その3次元空間における1次元的な光強度分布が、従来必要であった探索動作を極力減らして光学部品の迅速な位置合わせのために用いることができる極めて有益な情報を含んでいることを見出した。また、光学部品の調芯時の3次元的な光強度分布を十分に考察することにより、その分布特性に応じて光強度を信号としてモニタし得る3次元空間を拡大するためには、光検出器の出力を増幅する増幅手段として対数増幅器を用いることが最適であることを見出した。光強度を信号としてモニタし得る3次元空間を拡大することができれば、従来からのいずれの調芯技術と組み合わせても、従来に比べて格段に調芯時間を短縮することができるが、特に、対数増幅器の使用と1次元的な光強度分布の取得及びその利用とを両方とも採用すると、両者の効果が相乗的に発揮され、従来に比べて、大幅に調芯時間を短縮することができることが、判明した。 As a result of the inventor's research, a one-dimensional light intensity distribution in the three-dimensional space has been conventionally required by sufficiently considering the three-dimensional light intensity distribution during alignment of optical components. It has been found that it contains extremely useful information that can be used for rapid alignment of optical components with minimal movement. In order to expand the three-dimensional space in which the light intensity can be monitored as a signal according to the distribution characteristics by sufficiently considering the three-dimensional light intensity distribution at the time of alignment of the optical component, light detection is performed. It has been found that it is optimal to use a logarithmic amplifier as an amplifying means for amplifying the output of the amplifier. If the three-dimensional space in which the light intensity can be monitored as a signal can be expanded, the alignment time can be significantly shortened compared to the conventional one even if combined with any conventional alignment technique, If both the use of a logarithmic amplifier and the acquisition and use of a one-dimensional light intensity distribution are adopted, the effects of both can be demonstrated synergistically, and the alignment time can be greatly reduced compared to the conventional case. There was found.
本発明は、このような本発明者の研究の結果としてなされたものである。ここでは、前記課題を解決する技術手段として、下記第1乃至第27の態様を提示する。なお、下記第10の態様が請求項1に係る発明に相当し、下記第20の態様が請求項2に係る発明に相当し、下記第25の態様が請求項3に係る発明に相当し、下記第26の態様が請求項4に係る発明に相当し、下記第27の態様が請求項5に係る発明に相当している。
The present invention has been made as a result of such inventor's research. Here, the following first to twenty-seventh aspects are presented as technical means for solving the above problems. The following tenth aspect corresponds to the invention according to
第1の態様による光学部品の調芯方法は、第1の光学部品から出射されて第2の光学部品に導入された光を光検出器で検出し、前記光検出器の出力を増幅手段で増幅し、前記増幅手段の出力に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯方法において、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る光強度分布取得段階と、前記光強度分布取得段階で得られた1次元的な光強度分布に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する位置調整段階と、を備えたものである。 In the optical component alignment method according to the first aspect, the light emitted from the first optical component and introduced into the second optical component is detected by a photodetector, and the output of the photodetector is amplified by an amplification means. In an optical component alignment method that amplifies and adjusts a relative position between the first optical component and the second optical component based on an output of the amplification means, the first optical component and the second optical component Based on the output of the amplifying means obtained according to the reciprocating scan while reciprocally scanning the second optical component relatively one-dimensionally and reciprocally with respect to one axis, A light intensity distribution obtaining step for obtaining a light intensity distribution, and a relative relationship between the first optical component and the second optical component based on the one-dimensional light intensity distribution obtained in the light intensity distribution obtaining step. A position adjustment stage for adjusting the correct position. .
前記1つの軸は、互いに直交する軸をX軸、Y軸及びZ軸とし、X軸周りの回転軸をXθ、Y軸周りの回転軸をYθ、Z軸周りの回転軸をZθとするとき、例えば、X、Y、Z、Xθ、Yθ、Zθのうちのいずれの軸であってもよい。このとき、Z軸が第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致していてもよい。また、前記第1及び第2の光学部品はそれぞれ、単体の部品であってもよいし、複数の部品からなるいわゆる光学モジュールであってもよい。これらの点は、後述する各態様についても同様である。 When one of the axes is an X axis, a Y axis, and a Z axis orthogonal to each other, a rotation axis around the X axis is Xθ, a rotation axis around the Y axis is Yθ, and a rotation axis around the Z axis is Zθ For example, any axis of X, Y, Z, Xθ, Yθ, and Zθ may be used. At this time, the Z axis may substantially coincide with the optical axis direction of the light emitted from the first optical component. Each of the first and second optical components may be a single component or a so-called optical module including a plurality of components. These points are the same for each aspect described later.
また、前記往復走査の繰り返し周波数は、高いほど参照データが増えるため調芯時間の短縮と調芯精度の向上に寄与する。例えば、前記往復走査の繰り返し周波数は、5Hz以上であることが好ましく、30Hz以上であることが好ましい。往復走査のためのアクチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いた場合、例えば、30Hz〜240Hzの繰り返し周波数を得ることができる。この点も、後述する各態様についても同様である。 Moreover, since the reference data increases as the repetition frequency of the reciprocating scanning increases, it contributes to shortening the alignment time and improving the alignment accuracy. For example, the repetition frequency of the reciprocating scanning is preferably 5 Hz or more, and preferably 30 Hz or more. When a piezo actuator is used as the actuator for reciprocating scanning, for example, a repetition frequency of 30 Hz to 240 Hz can be obtained. This also applies to each aspect described later.
前記第1の態様では、第1の光学部品と第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させて1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整している。このように、従来技術と異なり、1次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、無駄な信号探索の動作を減らすことができ、迅速に光学部品の位置合わせを行うことができる。また、1次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。 In the first aspect, the first optical component and the second optical component are relatively reciprocally scanned one-dimensionally with respect to one axis, and a one-dimensional light intensity distribution with respect to one axis is obtained. The relative positions of the first optical component and the second optical component are adjusted based on the light intensity distribution. In this way, unlike conventional technology, position adjustment is performed by collectively using a one-dimensional light intensity distribution, so unnecessary signal search operations can be reduced, and optical components can be quickly aligned. It can be carried out. In addition, since the position adjustment is performed by collectively using the one-dimensional light intensity distribution, the light intensity distribution is not an ideal Gaussian distribution, and the actual light intensity distribution is locally compared to the distribution. Even if it fluctuates, the influence can be greatly reduced.
第2の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1の態様において、前記増幅手段に対数増幅を行わせるものである。 The optical component alignment method according to the second aspect is that, in the first aspect, the amplification means performs logarithmic amplification.
この第2の態様によれば、光検出器の出力を対数増幅するので、光強度を信号としてモニタし得る3次元空間を大幅に拡大することができる。例えば、6桁に及ぶ信号強度変化をゲインの切換なしにリアルタイム検出できることとなり、例えば集光スポットと入射点の3次元的なずれに対して、直線増幅器を用いた場合と比較して各軸でそれぞれ3倍以上の面積、体積では30倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。このように、前記第2の態様によれば、1次元的な光強度分布の利用に加えて、対数増幅を併用することにより、1次元的な光強度分布を有効に得ることができる空間を大幅に拡大することができるため、両者の効果が相俟って、より調芯時間を短縮することができる。 According to the second aspect, since the output of the photodetector is logarithmically amplified, the three-dimensional space where the light intensity can be monitored as a signal can be greatly expanded. For example, it is possible to detect a change in signal intensity of 6 digits in real time without switching the gain. For example, with respect to a three-dimensional deviation between the focused spot and the incident point, each axis is compared with the case where a linear amplifier is used. Adjustments can be made while monitoring the signal intensity in a wide space of about 30 times the area and volume of about 3 times each. As described above, according to the second aspect, in addition to the use of the one-dimensional light intensity distribution, the space in which the one-dimensional light intensity distribution can be effectively obtained by using the logarithmic amplification together. Since it can be greatly enlarged, the alignment time can be further shortened due to the combined effect of both.
第3の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1の態様において、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には、前記増幅手段に対数増幅を行わせ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には、前記増幅手段に直線増幅を行わせるものである。 An optical component alignment method according to a third aspect is the optical component alignment method according to the first aspect, wherein the amplification means performs logarithmic amplification before the relative position approaches the alignment position. After approaching the alignment position, the amplification means performs linear amplification.
この第3の態様によれば、調芯位置に近づく前に対数増幅による信号を用い、調芯位置に近づいた後に直線増幅による信号を用いるので、前記第2の態様と同様の利点を得ながら、しかも、調芯位置付近では狭い範囲での信号変化をより捉えやすい直線増幅を併用することにより、調芯精度を一層高めることができる。 According to the third aspect, since the signal by logarithmic amplification is used before approaching the alignment position and the signal by linear amplification is used after approaching the alignment position, the same advantage as that of the second aspect is obtained. In addition, the alignment accuracy can be further improved by using together linear amplification that makes it easier to capture signal changes in a narrow range near the alignment position.
第4の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記位置調整段階は、前記1次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動させて、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。前記往復走査の中心位置を移動させる前記所定方向と前記往復走査の方向とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。 In the optical component alignment method according to the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the position adjustment step includes an integral value of a predetermined range of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution, or Obtaining an average value, and moving the center position of the reciprocating scan in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, so that the integral value or the average value is maximum. And stopping the movement in the predetermined direction at a position at or near the position. The predetermined direction for moving the center position of the reciprocating scan and the reciprocating scan direction may or may not coincide with each other.
この第4の態様は、1次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものである。この第4の態様によれば、1次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値を得てこれを利用するので、往復走査の範囲内に調芯位置がなくても、前記所定方向に関して光学部品の相対的な位置を調芯位置に近づけることができる。また、前記積分値又は前記平均値を用いるので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。 The fourth aspect exemplifies a specific method for utilizing a one-dimensional light intensity distribution. According to the fourth aspect, since the integrated value or average value of the light intensity is obtained from the one-dimensional light intensity distribution and used, the predetermined value can be obtained even if there is no alignment position within the reciprocating scan range. The relative position of the optical component with respect to the direction can be brought close to the alignment position. In addition, since the integrated value or the average value is used, the light intensity distribution is not an ideal Gaussian distribution, and even if the actual light intensity distribution fluctuates locally with respect to the distribution, the influence is greatly increased. Can be reduced.
第5の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記位置調整段階は、前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、所定方向に移動させて、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。ここで、所定比率値幅は、ピーク値から所定比率だけ下がったレベルにおける1次的な光強度分布波形の幅であり、前記比率として50%を採用する場合には半値幅となる。前記比率は、50%に限定されるものではなく、例えば40%や60%など、適宜の値を採用し得る。この第5の態様では、前記往復走査の中心位置を移動させる前記所定方向と前記往復走査の方向とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。例えば、前記所定方向は、第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致する方向でもよいし、この方向に対して略垂直な方向でもよい。 The optical component alignment method according to a fifth aspect is the optical component alignment method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the position adjustment step includes a light intensity peak value or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution. The center position of the reciprocating scan is moved in a predetermined direction, and the position at or near the position where the peak value is maximum, or the position at or near the position where the predetermined ratio value width is minimum. And stopping the movement in a predetermined direction. Here, the predetermined ratio value width is the width of the primary light intensity distribution waveform at a level that is lower than the peak value by the predetermined ratio. When 50% is adopted as the ratio, the predetermined ratio value width is a half width. The ratio is not limited to 50%, and an appropriate value such as 40% or 60% can be adopted. In the fifth aspect, the predetermined direction for moving the center position of the reciprocating scan and the direction of the reciprocating scan may or may not coincide with each other. For example, the predetermined direction may be a direction substantially coincident with the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, or may be a direction substantially perpendicular to this direction.
この第5の態様は、1次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものである。この第5の態様によれば、前記ピーク値又は前記所定比率値幅により前記所定方向の調整を行うので、第1及び第2の光学部品の相対位置が調芯位置に近づいた場合において微調整を行う場合に、特に有効である。 The fifth aspect exemplifies a specific method for utilizing a one-dimensional light intensity distribution. According to the fifth aspect, since the adjustment in the predetermined direction is performed by the peak value or the predetermined ratio value width, fine adjustment is performed when the relative position of the first and second optical components approaches the alignment position. This is particularly effective when done.
第6の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記第1の光学部品から出射される光は集光点に集光される光であり、前記位置調整段階段は、前記1次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る段階と、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致する第1の方向に対する略垂直な第2の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置を前記第1の方向に移動させて前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第1の方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。この第6の態様では、前記往復走査の方向は、第1の方向や第2の方向と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。 In the optical component alignment method according to the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the light emitted from the first optical component is light condensed at a condensing point, The position adjusting step obtains an integrated value or average value or peak value of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution, and substantially coincides with the optical axis direction of light emitted from the first optical component. In a state where the center position of the reciprocating scan is offset with respect to the alignment position in a second direction substantially perpendicular to the first direction, the integrated position or the center value is moved in the first direction. And stopping the movement in the first direction at a position where the average value or the peak value is minimum or a position in the vicinity thereof. In the sixth aspect, the reciprocating scanning direction may or may not coincide with the first direction or the second direction.
この第6の態様は、1次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものであり、特に、第1の光学部品から出射される光は集光点に集光される光である場合に、その集光光の光強度分布に着目したものである。本発明者の研究の結果、光軸方向と略垂直な方向にオフセットした状態で、光軸方向と略一致する方向へ移動させると、前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置で当該方向の位置が調芯位置に最も近づくことが、判明した。前記第6の態様は、この特性を巧みに利用することにより、当該移動方向の位置調整を行うものである。 The sixth aspect exemplifies a specific method of using the one-dimensional light intensity distribution. In particular, the light emitted from the first optical component is light condensed at the condensing point. In some cases, attention is paid to the light intensity distribution of the condensed light. As a result of the inventor's research, the integral value, the average value, or the peak value becomes minimum when moved in a direction substantially coincident with the optical axis direction while being offset in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction. It was found that the position in that direction is closest to the alignment position. In the sixth aspect, the position in the moving direction is adjusted by skillfully utilizing this characteristic.
第7の態様による光学部品の調芯方法は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記位置調整段階は、前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動させて、前記ピーク値又は前記所定比率値幅が所定値となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。前記往復走査の方向は、第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略垂直な方向であることが好ましいが、第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致する方向でもよいし、他の方向でもよい。 The optical component alignment method according to a seventh aspect is the optical component alignment method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the position adjustment step includes a peak value of light intensity or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution. And the center position of the reciprocating scanning is moved in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, so that the peak value or the predetermined ratio value width is a predetermined value. And stopping the movement in the predetermined direction at a position at or near the position. The reciprocating scanning direction is preferably substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, but substantially coincides with the optical axis direction of the light emitted from the first optical component. The direction may be the other direction.
例えば、導波路と光ファイバとの調芯や、導波路と半導体レーザとの調芯においては、出射端と入射端が一致する点が理想的な調芯位置になるが、調整時に出射端と入射端が接触すると部品の端面に傷がついたり、調芯がずれることになる。したがって、調芯の最終段階で出射端と入射端のギャップが所定量となったときに、光軸方向への光学部品の移動を停止させる必要がある。従来は、光軸の直角方向から光学的手段でこのギャップを計測している例もあるが、このギャップが数μm程度であると干渉やギャップに対して直角方向の構造的な歪み等の影響で計測は容易ではない。これに対し、本発明者の研究の結果、前記ピーク値や前記所定比率値幅が前記ギャップと相関関係にあることを見出した。前記第7の態様は、この相関関係を巧みに利用することにより、前記ギャップが所定量となったときに光軸方向への光学部品の移動を停止させるものである。したがって、この第7の態様によれば、特別なギャップ計測手段を用いずに、精度良く前記ギャップを設定し得る。 For example, in the alignment between the waveguide and the optical fiber or the alignment between the waveguide and the semiconductor laser, the point where the emission end and the incident end coincide with each other is an ideal alignment position. When the incident end comes into contact, the end face of the component is damaged or the alignment is shifted. Therefore, it is necessary to stop the movement of the optical component in the optical axis direction when the gap between the emitting end and the incident end reaches a predetermined amount at the final stage of alignment. Conventionally, there is an example in which this gap is measured by optical means from the direction perpendicular to the optical axis, but if this gap is about several μm, the influence of interference, structural distortion in the direction perpendicular to the gap, etc. Measurement is not easy. On the other hand, as a result of the inventor's research, it was found that the peak value and the predetermined ratio value width are correlated with the gap. In the seventh aspect, by skillfully utilizing this correlation, the movement of the optical component in the optical axis direction is stopped when the gap reaches a predetermined amount. Therefore, according to the seventh aspect, the gap can be accurately set without using a special gap measuring means.
第8の態様による光学部品の調芯方法は、略直線上に配置されそれぞれ光を互いに平行な光軸に沿って出射させ得る複数の部位を有する第1の光学部品、及び、略直線上に配置されそれぞれ光を入射させ得る複数の部位を有する第2の光学部品について、第1の光学部品の前記複数の部位のうちの2つ以上の部位からそれぞれ出射されて第2の光学部品の前記複数の部位のうちの対応する2つ以上の部位にそれぞれ導入された光をそれぞれ2つ以上の光検出器で検出し、前記2つ以上の光検出器の出力をそれぞれ2つ以上の増幅手段で増幅し、前記2つ以上の増幅手段の出力に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯方法において、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記2つ以上の増幅手段の出力に基づいて、当該各出力毎に、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る光強度分布取得段階と、前記光強度分布取得段階で得られた各1次元的な光強度分布に基づいて、前記各1次元的な光強度分布のピーク位置のばらつきが小さくなるように、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する位置調整段階と、を備えたものである。この第8の態様においても、前記第1の態様と同様に、前記1つの軸は限定されるものではない。 An optical component alignment method according to an eighth aspect includes a first optical component that is disposed on a substantially straight line and has a plurality of portions that can emit light along optical axes that are parallel to each other, and a substantially straight line. About the 2nd optical component which has a plurality of parts which can be made to enter each, and is each emitted from two or more parts of a plurality of above-mentioned parts of the 1st optical component, and the above-mentioned of the 2nd optical component Lights introduced into two or more corresponding parts of the plurality of parts are detected by two or more photodetectors, respectively, and the outputs of the two or more photodetectors are respectively two or more amplification means In the optical component alignment method, the relative position between the first optical component and the second optical component is adjusted based on the outputs of the two or more amplification means. Relative to the second optical component In addition, based on the outputs of the two or more amplifying means obtained in accordance with the reciprocating scanning while reciprocatingly reciprocatingly scanning one axis one-dimensionally, one-dimensionally regarding the one axis for each of the outputs. Based on the light intensity distribution acquisition stage for obtaining a correct light intensity distribution and the one-dimensional light intensity distribution obtained in the light intensity distribution acquisition stage, there is a variation in the peak position of each one-dimensional light intensity distribution. A position adjustment step of adjusting a relative position between the first optical component and the second optical component so as to be smaller. Also in the eighth aspect, like the first aspect, the one axis is not limited.
例えば、リボンファイバと、端面に直線上に並んだ複数の導波路端部を有する導波路デバイスとの調芯を行う場合、両者の光軸回りの傾きを一致させる必要がある。本発明者は、このような光軸回りの傾きの調整も、前記1次元的な光強度分布に基づいて、前記第8の態様のような手法で行うことができることを見出した。 For example, when aligning a ribbon fiber and a waveguide device having a plurality of waveguide end portions arranged in a straight line on the end face, it is necessary to match the inclinations around the optical axes of the two. The present inventor has found that such adjustment of the inclination around the optical axis can also be performed by the technique as in the eighth aspect based on the one-dimensional light intensity distribution.
第9の態様による光学部品の調芯方法は、第1の光学部品から出射されて第2の光学部品に導入された光を光検出器で検出し、前記光検出器の出力を増幅手段で増幅し、前記増幅手段の出力に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯方法において、前記増幅手段に対数増幅を行わせるものである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical component alignment method comprising: detecting light emitted from a first optical component and introduced into a second optical component with a photodetector; and outputting an output of the photodetector with an amplifying unit. In an optical component alignment method that amplifies and adjusts a relative position between the first optical component and the second optical component based on an output of the amplification unit, logarithmic amplification is performed on the amplification unit. It is something to make.
この第9の態様によれば、光検出器の出力を対数増幅するので、光強度を信号としてモニタし得る3次元空間を大幅に拡大することができる。したがって、光強度が感知される領域を探索するための時間を大幅に短縮することができ、ひいては、調芯時間を短縮することができる。なお、第9の態様は、1次元的な光強度分布の利用との併用に限定されるものではなく、従来から知られている種々の手法(例えば、前記螺旋状走査と山登りとを併用する技術や特公平7−113694号公報)と組み合わせてもよい。 According to the ninth aspect, since the output of the photodetector is logarithmically amplified, the three-dimensional space in which the light intensity can be monitored as a signal can be greatly expanded. Therefore, the time for searching for the region where the light intensity is sensed can be greatly shortened, and as a result, the alignment time can be shortened. Note that the ninth aspect is not limited to the combined use of the one-dimensional light intensity distribution, and various conventionally known methods (for example, the spiral scanning and hill climbing are used in combination). Technology and Japanese Patent Publication No. 7-11694) may be combined.
第10の態様による光学部品の調芯方法は、第1の光学部品から出射されて第2の光学部品に導入された光を光検出器で検出し、前記光検出器の出力を増幅手段で増幅し、前記増幅手段の出力に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯方法において、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には、前記増幅手段に対数増幅を行わせ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には、前記増幅手段に直線増幅を行わせるものである。 In the optical component alignment method according to the tenth aspect, the light emitted from the first optical component and introduced into the second optical component is detected by a photodetector, and the output of the photodetector is amplified by an amplification means. In an optical component alignment method that amplifies and adjusts a relative position between the first optical component and the second optical component based on an output of the amplification means, the relative position is aligned. Before the position approaches, the amplification means performs logarithmic amplification, and after the relative position approaches the alignment position, the amplification means performs linear amplification.
この第10の態様によれば、調芯位置に近づく前に対数増幅による信号を用い、調芯位置に近づいた後に直線増幅による信号を用いるので、前記第10の態様と同様の利点を得ながら、しかも、調芯位置付近では狭い範囲での信号変化をより捉えやすい直線増幅を併用することにより、調芯精度を一層高めることができる。 According to the tenth aspect, since the signal by logarithmic amplification is used before approaching the alignment position, and the signal by linear amplification is used after approaching the alignment position, the same advantage as the tenth aspect is obtained. In addition, the alignment accuracy can be further improved by using together linear amplification that makes it easier to capture signal changes in a narrow range near the alignment position.
第11の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記増幅手段の出力に基づいて、前記相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する制御手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、を備え、前記制御手段は、前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る手段と、前記1次元的な光強度分布に基づいて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 An optical component alignment device according to an eleventh aspect is an optical component alignment device that adjusts the relative positions of a first optical component and a second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component, and movement for changing the relative position between the first optical component and the second optical component And a control means for controlling the moving means to adjust the relative position based on the output of the amplifying means, and the first optical component and the second optical component relative to each other. Reciprocating scanning means for reciprocatingly reciprocally scanning one axis with respect to one axis, and the control means performs one-dimensional with respect to the one axis based on the output of the amplifying means obtained according to the reciprocating scanning. To obtain a typical light intensity distribution Based on the one-dimensional optical intensity distribution, so as to adjust the relative position between the first optical component and said second optical component, is intended to include, and means for controlling said moving means.
第12の態様による光学部品の調芯装置は、前記第11の態様において、前記増幅手段が対数増幅を行うものである。 An optical component alignment apparatus according to a twelfth aspect is the eleventh aspect, wherein the amplification means performs logarithmic amplification.
第13の態様による光学部品の調芯装置は、前記増幅手段は、選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行い、前記制御手段は、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるように、かつ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせるように、前記増幅手段に前記選択信号を与えるものである。 In an optical component alignment device according to a thirteenth aspect, the amplifying means selectively performs one of logarithmic amplification and linear amplification in response to a selection signal, and the control means The amplification means causes the amplification means to perform logarithmic amplification before approaching the alignment position, and causes the amplification means to perform linear amplification after the relative position approaches the alignment position. The selection signal is given to the means.
第14の態様による光学部品の調芯装置は、前記第11乃至第13の態様において、前記制御手段は、前記1次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 In the optical component aligning device according to a fourteenth aspect, in the eleventh to thirteenth aspects, the control means obtains an integral value or an average value of a predetermined range of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution. And a position where the center position of the reciprocating scan moves in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, and the integrated value or the average value is maximized. Means for controlling the moving means so as to stop the movement in the predetermined direction at a position in the vicinity thereof.
第15の態様による光学部品の調芯装置は、前記第11乃至第14のいずれかの態様において、前記制御手段は、前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、所定方向に移動して、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 In an optical component alignment apparatus according to a fifteenth aspect, in any of the eleventh to fourteenth aspects, the control means obtains a peak value of light intensity or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution. And a center position of the reciprocating scan moves in a predetermined direction, and the predetermined position is a position where the peak value is maximum or a position near the position or a position where the predetermined ratio value width is a minimum or a position near the position. And means for controlling the moving means so as to stop the movement in the direction.
第16の態様による光学部品の調芯装置は、前記第11乃至第15の態様において、前記第1の光学部品から出射される光は集光点に集光される光であり、前記制御手段は、前記1次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る手段と、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致する第1の方向に対する略垂直な第2の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置が前記第1の方向に移動して前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第1の方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 The alignment device for an optical component according to a sixteenth aspect is the control device according to any one of the eleventh to fifteenth aspects, wherein the light emitted from the first optical component is light collected at a condensing point. Means for obtaining an integrated value or average value or peak value of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution, and a first direction substantially coincident with the optical axis direction of the light emitted from the first optical component. In a state where the center position of the reciprocating scan is offset with respect to the alignment position in a second direction substantially perpendicular to the center position, the center position moves in the first direction and the integrated value, the average value, or the peak And means for controlling the moving means so as to stop the movement in the first direction at a position where the value is minimum or a position in the vicinity thereof.
第17の態様による光学部品の調芯装置は、前記第11乃至第15のいずれかの態様において、前記制御手段は、前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記ピーク値又は前記所定比率値幅が所定値となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 In an optical component alignment apparatus according to a seventeenth aspect according to any one of the eleventh to fifteenth aspects, the control means obtains a peak value of light intensity or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution. And the center position of the reciprocating scan moves in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, and the peak value or the predetermined ratio value width is a predetermined value. And a means for controlling the moving means so as to stop the movement in the predetermined direction at a position or a position in the vicinity thereof.
第18の態様による光学部品の調芯装置は、略直線上に配置されそれぞれ光を互いに平行な光軸に沿って出射させ得る複数の部位を有する第1の光学部品と、略直線上に配置されそれぞれ光を入射させ得る複数の部位を有する第2の光学部品との、相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品の前記複数の部位のうちの2つ以上の部位からそれぞれ出射されて前記第2の光学部品の前記複数の部位のうちの対応する2つ以上の部位にそれぞれ導入された光をそれぞれ検出する2つ以上の光検出器の出力をそれぞれ増幅する2つ以上の増幅手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記2つ以上の増幅手段の各出力に基づいて、前記相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する制御手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、を備え、前記制御手段は、前記往復走査に従って得られる前記2つ以上の増幅手段の出力に基づいて、当該各出力毎に、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る手段と、前記各1次元的な光強度分布に基づいて、前記各1次元的な光強度分布のピーク位置のばらつきが小さくなるよう前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する手段と、を含むものである。 An optical component alignment device according to an eighteenth aspect is arranged on a substantially straight line and a first optical component having a plurality of portions arranged on a substantially straight line and capable of emitting light along optical axes parallel to each other. In the aligning device for an optical component that adjusts the relative position with the second optical component having a plurality of portions into which light can be incident, two of the plurality of portions of the first optical component. Output of two or more photodetectors that respectively detect light respectively emitted from two or more parts and respectively introduced into two or more corresponding parts of the plurality of parts of the second optical component. Two or more amplifying means for amplifying each, a moving means for changing the relative position of the first optical component and the second optical component, and each output of the two or more amplifying means , I will adjust the relative position Control means for controlling the moving means, and reciprocating scanning means for reciprocally scanning the first optical component and the second optical component relatively one-dimensionally with respect to one axis. And the control means obtains a one-dimensional light intensity distribution with respect to the one axis for each output based on the outputs of the two or more amplification means obtained according to the reciprocating scanning, and Based on each one-dimensional light intensity distribution, the relative positions of the first optical component and the second optical component are set so that the variation in the peak position of each one-dimensional light intensity distribution is reduced. And means for controlling the moving means to adjust.
第19の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記増幅手段の出力に基づいて、前記相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する制御手段と、を備え、前記増幅手段が対数増幅を行うものである。 An optical component alignment device according to a nineteenth aspect is an optical component alignment device that adjusts the relative positions of a first optical component and a second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component, and movement for changing the relative position between the first optical component and the second optical component And a control means for controlling the moving means so as to adjust the relative position based on the output of the amplifying means, and the amplifying means performs logarithmic amplification.
第20の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記増幅手段の出力に基づいて、前記相対的な位置を調整するように、前記移動手段を制御する制御手段と、を備え、前記増幅手段は、選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行い、前記制御手段は、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるように、かつ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせるように、前記増幅手段に前記選択信号を与えるものである。 The optical component aligning device according to the twentieth aspect is an optical component aligning device that adjusts the relative positions of the first optical component and the second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component, and movement for changing the relative position between the first optical component and the second optical component And a control means for controlling the moving means to adjust the relative position based on the output of the amplifying means, the amplifying means logarithmically amplifying and responsive to a selection signal One of the linear amplifications is selectively performed, and the control unit causes the amplification unit to perform logarithmic amplification before the relative position approaches the alignment position, and the relative position. After reaching the alignment position, linear amplification is applied to the amplification means. As causes and gives the selection signal to said amplifying means.
前記第11乃至第20の態様による光学部品の調芯装置は、前記第1乃至第10の態様による光学部品の調芯方法を実現する装置の例であり、制御部を用いることにより自動的に調芯を行う装置の例である。しかしながら、前記第1乃至第10の態様による光学部品の調芯方法は、前記増幅手段の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる光学部品の調芯装置によっても実現することができ、前記第1乃至第10の態様による光学部品の調芯方法は、増幅手段の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる場合も含む。下記の第21乃至第26の態様は、前記増幅手段の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる光学部品の調芯装置の例である。 The optical component alignment apparatus according to the eleventh to twentieth aspects is an example of an apparatus that realizes the optical component alignment method according to the first to tenth aspects, and is automatically performed by using a control unit. It is an example of the apparatus which performs alignment. However, the optical component alignment methods according to the first to tenth aspects can also be realized by an optical component alignment apparatus that leaves an operator to make decisions based on the output of the amplification means. The optical component alignment method according to the tenth aspect includes a case where the operator makes a decision based on the output of the amplification means. The following twenty-first to twenty-sixth aspects are examples of an optical component aligning device that leaves an operator the judgment based on the output of the amplification means.
第21の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記オペレータの操作に応じて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る手段と、前記1次元的な光強度分布をオペレータに提示する提示手段と、を備えたものである。 An optical component alignment device according to a twenty-first aspect is an optical component alignment device that adjusts the relative positions of a first optical component and a second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component, and according to the operation of the operator, the first optical component and the second optical component; A moving means for changing a relative position; a reciprocating scanning means for reciprocally reciprocally scanning the first optical component and the second optical component one-dimensionally with respect to one axis; and the reciprocating device. Based on the output of the amplification means obtained according to scanning, a means for obtaining a one-dimensional light intensity distribution with respect to the one axis and a presentation means for presenting the one-dimensional light intensity distribution to an operator are provided. Is.
第22の態様による光学部品の調芯装置は、前記第21の態様において、前記増幅手段が対数増幅を行うものである。 An optical component alignment apparatus according to a twenty-second aspect is the twenty-first aspect, wherein the amplification means performs logarithmic amplification.
第23の態様による光学部品の調芯装置は、前記第21の態様において、前記増幅手段は、前記オペレータの操作に応じて、対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行うものである。 An optical component alignment apparatus according to a twenty-third aspect is the twenty-first aspect, wherein the amplification means selectively performs one of logarithmic amplification and linear amplification in accordance with the operation of the operator. .
第24の態様による光学部品の調芯装置は、略直線上に配置されそれぞれ光を互いに平行な光軸に沿って出射させ得る複数の部位を有する第1の光学部品と、略直線上に配置されそれぞれ光を入射させ得る複数の部位を有する第2の光学部品との、相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品の前記複数の部位のうちの2つ以上の部位からそれぞれ出射されて前記第2の光学部品の前記複数の部位のうちの対応する2つ以上の部位にそれぞれ導入された光をそれぞれ検出する2つ以上の光検出器の出力をそれぞれ増幅する2つ以上の増幅手段と、前記オペレータの操作に応じて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、前記往復走査に従って得られる前記2つ以上の増幅手段の出力に基づいて、当該各出力毎に、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る手段と、前記各1次元的な光強度分布をオペレータに提示する提示手段と、を備えたものである。 An optical component aligning device according to a twenty-fourth aspect is arranged on a substantially straight line and a first optical component having a plurality of portions arranged on a substantially straight line and capable of emitting light along optical axes parallel to each other. In the aligning device for an optical component that adjusts the relative position with the second optical component having a plurality of portions into which light can be incident, two of the plurality of portions of the first optical component. Output of two or more photodetectors that respectively detect light respectively emitted from two or more parts and respectively introduced into two or more corresponding parts of the plurality of parts of the second optical component. Two or more amplifying means for amplifying, a moving means for changing a relative position between the first optical component and the second optical component in accordance with an operation of the operator, and the first optical A component and the second optical component; Relatively, based on the output of the reciprocating scanning unit that reciprocally scans one axis in a one-dimensional manner and the two or more amplifying units obtained according to the reciprocating scanning, the one one for each output Means for obtaining a one-dimensional light intensity distribution with respect to the axis, and a presenting means for presenting each one-dimensional light intensity distribution to the operator.
第25の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力に基づく情報をオペレータに提示する提示手段と、前記オペレータの操作に応じて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、を備え、前記増幅手段が対数増幅を行うものである。 An optical component alignment device according to a twenty-fifth aspect is an optical component alignment device that adjusts the relative positions of a first optical component and a second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component; presentation means for presenting information based on the output of the amplifying means to the operator; and depending on the operation of the operator And a moving means for changing a relative position between the first optical component and the second optical component, and the amplifying means performs logarithmic amplification.
第26の態様による光学部品の調芯装置は、第1の光学部品と第2の光学部品との相対的な位置を調整する光学部品の調芯装置において、前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、前記オペレータの操作に応じて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、前記増幅手段の出力に基づく情報をオペレータに提示する提示手段と、を備え、前記増幅手段は、前記オペレータの操作に応じて、対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行うものである。 An optical component alignment apparatus according to a twenty-sixth aspect is an optical component alignment apparatus that adjusts the relative positions of a first optical component and a second optical component, and is emitted from the first optical component. Amplifying means for amplifying the output of the photodetector for detecting the light introduced into the second optical component, and according to the operation of the operator, the first optical component and the second optical component; Moving means for changing the relative position; and presenting means for presenting information based on the output of the amplifying means to an operator, wherein the amplifying means performs logarithmic amplification and linear amplification according to the operation of the operator. One of them is selectively performed.
第27の態様による光学部品の組立体の製造方法は、第1の光学部品と第2の光学部品との組立体の製造方法であって、前記第10の態様による光学部品の調芯方法により前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を調整する工程を備えたものである。 An optical component assembly manufacturing method according to a twenty-seventh aspect is a method for manufacturing an assembly of a first optical component and a second optical component, wherein the optical component alignment method according to the tenth aspect is used. And a step of adjusting a relative position between the first optical component and the second optical component.
本発明によれば、迅速に光学部品の位置合わせを行うことができる光学部品の調芯方法及びその装置、並びにその調芯方法を用いた光学部品の組立体の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the alignment method of an optical component which can perform alignment of an optical component rapidly, its apparatus, and the manufacturing method of the assembly of an optical component using the alignment method can be provided. .
以下、本発明による光学部品の調芯方法及びその装置、並びに光学部品の組立体の製造方法について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an optical component alignment method and apparatus according to the present invention, and an optical component assembly manufacturing method will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置を模式的に示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical component assembling apparatus having an optical component aligning device according to a first embodiment of the present invention.
この組立装置は、半導体レーザ1と集光レンズ2とを有する光源モジュール(第1の光学部品に相当)3と、単芯の光ファイバ4(第2の光学部品に相当)の端面4aとを調芯した後に、レーザ溶接機5により両者を連結することにより、半導体レーザ1の光を光ファイバに結合する半導体レーザモジュールを組み立てる装置として構成されている。後述する各要素のうち、レーザ溶接機5及び下記の制御部17のレーザ溶接機制御機能以外の要素により、本実施の形態による光学部品の調芯装置が構成されている。
This assembling apparatus includes a light source module (corresponding to a first optical component) 3 having a
図1に示す組立装置は、レーザ溶接機5の他に、基体6と、基体6上に搭載された移動機構としての光源モジュール3用のステージ7と、基体6上に搭載された移動機構としての光ファイバ4用のステージ8と、ステージ7上に搭載され光源モジュール31つの軸に関して1次元的に繰り返してステージ7に対して往復走査させる往復走査機構としてのピエゾアクチュエータ9と、ステージ7に対する光源モジュール3の位置を検出する静電センサや差動トランスなどの位置検出器10と、位置検出器10からの検出信号を増幅する増幅回路11と、ピエゾアクチュエータ9を駆動するピエゾ駆動部12と、光源モジュール3の半導体レーザ1を発光させる光源駆動回路13と、ステージ7,8を駆動するステージ駆動部14と、端部4aから光ファイバ4に導入された光を検出するフォトダイオード等の光検出器15と、光検出器15の出力を増幅する増幅部16と、例えばパーソナルコンピュータ等を用いて構成され装置全体を制御する制御部17と、を備えている。
The assembly apparatus shown in FIG. 1 includes a
光源モジュール3は、保持具18を介してピエゾアクチュエータ9上に搭載されている。光ファイバ4の端部4a側の部分が、V溝等を有する保持具19を介してステージ8上に搭載されている。これにより、光源モジュール3と光ファイバ4の端部4aとが対向している。光ファイバ4の端部4a側の部分には、調芯後に光ファイバ4と光源モジュール3との連結を行うためのリング状の連結部材20が設けられている。
The
説明の便宜上、図1に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定義する。Z方向が光源モジュール3及び光ファイバ4の端部4aの光軸方向と略一致している。なお、図1中の各軸の矢印側の+(プラス)、その反対側を−(マイナス)とする。これらの点は、後述する各実施の形態の説明についても同様とする。
For convenience of explanation, as shown in FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. The Z direction substantially coincides with the optical axis direction of the
ステージ7は、ピエゾアクチュエータ9(したがって、光源モジュール3)をX軸、Y軸及びZ軸上を独立して移動させる機能を持つが、本実施の形態では、ステージ7は調芯開始時の初期の位置設定時などに使用されるのみであり、調芯時には固定されたままとされる。したがって、以下の説明では、ステージ7は基体6と一体となる。なお、調芯時にも、ステージ7を、ステージ8共に又はそれに代えて又は使用してもよいことは言うまでもない。
The
本実施の形態では、ピエゾアクチュエータ9は、制御部17からの指令に応じてピエゾ駆動部12が出力される正弦波のアナログ電圧信号からなるピエゾ駆動信号により、駆動され、光源モジュール3をステージ7に対して(したがって、基体6に対して)X軸方向に繰り返して往復運動(往復走査)させる。なお、往復走査機構としては、ピエゾアクチュエータ9に代えて、ボイスコイルモータ、電磁プランジャー、直動ステージなどを用いてもよい。
In the present embodiment, the
光源モジュール3のステージ7に対する位置(ピエゾアクチュエータ9の変位量)は、位置検出器10により検出され、その検出信号が増幅回路11で増幅された後に制御部17へ入力される。なお、位置検出器10が内蔵されたピエゾアクチュエータ9が市販されているので、例えば、これを用いることができる。また、ピエゾアクチュエータ9を駆動する駆動信号がピエゾアクチュエータ9の変位量に対応しているので、位置検出器10を用いずに、駆動信号自体を位置検出信号として用いてもよい。
The position of the
光源モジュール3の半導体レーザ1は、光源駆動回路13から供給される電流により一定の光量で発光させられ、集光レンズ2の焦点位置に微少な光スポットが形成される。ピエゾアクチュエータ9による光源モジュール3の往復走査に従って、この光スポットも往復走査されることになる。前記焦点位置と光ファイバ4の端部4aとが合致する位置が調芯位置となる。
The
ステージ8は、光ファイバ4(厳密には光ファイバ4の入射端4a側部分)ををX軸、Y軸及びZ軸上を独立して移動させる機能を持ち、X軸ステージ8x、Y軸ステージ8y及びZ軸ステージ8zを複合したものとなっている。ただし、各軸のステージ8x〜8zの図示は省略している。本実施の形態では、このステージ8が調芯時の位置調整機構として用いられる。
The
光検出器15は、光ファイバ4aの出射端に配置され、光源モジュール3から光ファイバ4に入射したレーザ光強度を検出し、その出力信号が増幅部16で増幅され光強度信号として制御部17へ送られる。
The
本実施の形態では、増幅部16は、制御部17からの増幅モード選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行うように構成されている。増幅部16の構成の一例を図2に示す。図2は、増幅部16の構成の一例を示す概略ブロック図である。図2に示す例では、増幅部16は、対数増幅器21と、直線増幅器22と、これらを増幅モード選択信号に応じて切り換えるスイッチ23,24とから構成されている。増幅部16は、常に対数増幅を行うように構成してもよく、その場合には、図3に示すように対数増幅器21のみで構成すればよい。通常、対数増幅器はその増幅度を変更する機能を含むので、前記増幅モード選択信号により、増幅度を切り替えるようにしてもよい。
In the present embodiment, the amplifying
対数増幅器21は、入力に対して対数的な増幅特性を持つ。対数増幅器21として、例えば、1nAから1mAまでの6桁の電流変化に対して−10Vから+10Vの電圧で出力するものを用いることができる。この場合、通常光検出器15として用いるフォトダイオード(PD)の感度は0.5A/W程度なので、−10Vから+10Vの電圧出力は、PDの光入力パワーに換算して2nWから2mWに相当する。一方、直線増幅器22は、狭い範囲での電流変化は対数増幅器21に比べて捉えやすいが、例えば2〜3桁の電流変化しか捉えることができない。したがって、このような対数増幅器21を用いることにより、6桁に及ぶ信号強度変化をゲインの切換なしにリアルタイム検出できることとなり、集光スポット(焦点位置)と入射点(光ファイバ4の端部4a)の3次元的なずれに対して、従来技術と同じく常に直線増幅器22を用いる場合に比べて、各軸でそれぞれ3倍以上の面積、体積では30倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。
The
ここで、図4乃至図7を参照して、光源モジュール3から出射される光(集光レンズ2により集光された光)の強度分布について説明する。図4及び図6は、XZ平面(又はYZ平面)と平行であり前記焦点位置を含む平面内における光強度分布を模式的に示す光強度分布図である。なお、この光強度分布は、前記焦点位置を通りZ軸と平行な直線を中心として略回転対称となる。図4及び図6は、集光されたビームの光強度が焦点位置からガウス分布で拡がると仮定して、対数表示したものであり、焦点位置での光強度を1(=100)として規格化し、各桁の等強度線を記入したものである。図5は、図4の紙面内においてX方向(又はY方向)に互いにずれたZ軸と平行な各ラインO,P,Q,R上での、各Z方向位置における光強度を示す図である。図7は、図6の紙面内においての互いにZ方向にずれたX軸(又はY軸)と平行な各ラインH,I,J,K上での、各X方向(Y方向)位置における光強度を示す図である。
Here, with reference to FIG. 4 thru | or FIG. 7, intensity distribution of the light (light condensed by the condensing lens 2) radiate | emitted from the
図4乃至図7からわかるように、光源の焦点位置でビームは3次元的に極めて小さく集光され、極めて高い光強度になるが、焦点の前方、後方及びXY軸外側に向けて急激に減衰する。従来技術と同じく常に直線増幅器22を用いる場合には、一度に観察できる信号強度の範囲は例えば2〜3桁であり、図4及び図6において一度に2〜3本の等強度線の範囲しか観察できない。これに対して、対数増幅器21を用いると、例えば、図4及び図6の中心点(集光位置)から最も外側の等強度線(10−6の等強度線)までの範囲を同時に観察することが可能になる。
As can be seen from FIGS. 4 to 7, the beam is focused three-dimensionally very small at the focal point of the light source, resulting in a very high light intensity, but abruptly attenuated toward the front, rear and outside the XY axis. To do. When the
次に、図1に示す装置の調芯動作について、図8を参照して説明する。図8は、各調整段階における光ファイバ4及びその端部(先端部)4aの移動の様子を、図4及び図6に示すような光強度分布と共に示す図である。図8では、理解を容易にするため、X軸、Y軸及びZ軸の原点(中心)を集光点としている。
Next, the alignment operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the movement of the
調芯動作を開始する際の初期の位置設定に関して、光源モジュール3の集光点に対する光ファイバ4の先端部4aの機械的設定誤差がZ軸で±250μm程度、X軸及びY軸で±200μm程度に収まっている場合について説明する。
Regarding the initial position setting when starting the alignment operation, the mechanical setting error of the
この場合、光ファイバ4の先端部4aの位置は、予想される集光点に対して予めZ軸に−1000μm程度(光源モジュール3から遠方)、XY軸に各々−250μm程度、ずらした位置(この位置は設定位置であり、実際の位置は設定位置から前記設定誤差の分だけずれる。)から調芯動作を開始する。
In this case, the position of the
調芯動作を開始すると、制御部17は、ピエゾ駆動部12に指令を与えて、ピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9を駆動し、光源モジュール3及びその集光スポットを、X軸方向に例えば周波数30Hz、振幅100μm〜300μmの所定の振幅の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路13を介して光源モジュール3の半導体レーザ1を所定の電流値で発光させる。光ファイバ4の出射光の強度は、光検出器15で検出され、その出力が増幅部16で増幅され、増幅部16の出力が制御部17へ供給される。制御部17は、増幅部16に増幅モード選択信号を与えて、増幅部16に対数増幅を行わせる。本実施の形態では、後述するような微調整を行う場合を除き、増幅部16には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器10から増幅回路11を介して得られる位置検出信号が、制御部17へ供給される。制御部17は、増幅回路11からの位置検出信号と増幅部16からの出力(増幅された光強度信号)をA/D変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、X軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。
When the alignment operation is started, the
このようなピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。
The acquisition of the one-dimensional light intensity distribution according to the reciprocating scanning in the X-axis direction by the
このような状態で、まず、図8(a)に示すように、Y軸方向の位置調整を行う。この段階では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置(Y軸方向のほぼ中心位置に相当)を求め、Y軸ステージ8yを停止させる。このとき、積分値又は平均値が最大になる位置を求めるため、図8(a)に示すように、一旦プラス方向へ行き過ぎた後に、積分値又は平均値が最大になる位置に戻して止めることになる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がY軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができる。なお、前記積分値又は平均値が最大になる位置ではなく、その付近の位置でY軸ステージ8yを停止させてもよい。これは、図8(d)を参照して後述する最終調整において、Y軸方向について再調整を行うためである。
In such a state, first, the position adjustment in the Y-axis direction is performed as shown in FIG. At this stage, the
次いで、図8(b)に示すように、X軸方向の位置調整を行う。この段階においても、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置(X軸方向のほぼ中心位置に相当)を求め、X軸ステージ8xを停止させる。このとき、積分値又は平均値が最大になる位置を求めるため、図8(b)に示すように、一旦プラス方向へ行き過ぎた後に、積分値又は平均値が最大になる位置に戻して止めることになる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がX軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができる。なお、前記積分値又は平均値が最大になる位置ではなく、その付近の位置でX軸ステージ8xを停止させてもよい。これは、図8(d)を参照して後述する最終調整において、X軸方向について再調整を行うためである。
Next, as shown in FIG. 8B, position adjustment in the X-axis direction is performed. Also at this stage, the
次に、図8(c)に示すように、Z軸方向の位置調整を行う。すなわち、制御部17は、まず、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yを数10μm程度プラス方向又はマイナス方向にオフセットさせる。これは、Z軸ステージ8zをプラス方向へ走査していった際には、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができるように、Z軸方向のほぼ中心位置で、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布から得られる光強度の積分値、平均値及びピーク値が最小となるためである。Y軸ステージ8yのオフセット後に、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を演算する。制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の積分値又は平均値又はピーク値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してZ軸ステージ8zをプラス方向へ走査し、積分値又は平均値又はピーク値が減少し、最小値を示した後に再び増加に転じることを確認し、最少値になる位置へ戻してZ軸ステージ8zを停止させる。なお、前記積分値又は平均値又はピーク値が最小になる位置ではなく、その付近の位置でZ軸ステージ8zを停止させてもよい。これは、図8(d)を参照して後述する最終調整において、Z軸方向について再調整を行うためである。
Next, as shown in FIG. 8C, position adjustment in the Z-axis direction is performed. That is, the
以上の動作により、光ファイバ4の端部4aは、調芯位置(集光点の位置)に近づいた状態となる。
With the above operation, the
その後、図8(d)に示すように、最終調整を行う。この最終調整では、Y軸方向の再調整、Z軸方向の再調整及びX軸方向の再調整を順次行う。調芯精度をより高めるためには、このようにZ軸方向の再調整を行うことが好ましいが、Z軸方向の再調整は省略してもよい。 Thereafter, as shown in FIG. 8D, final adjustment is performed. In this final adjustment, readjustment in the Y-axis direction, readjustment in the Z-axis direction, and readjustment in the X-axis direction are sequentially performed. In order to further increase the alignment accuracy, it is preferable to perform readjustment in the Z-axis direction as described above, but readjustment in the Z-axis direction may be omitted.
まず、Y軸方向の再調整では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅(他の比率による所定比率値幅でもよい。この点は以下同様である。)を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Y軸ステージ8yを停止させる。前記ピーク値が最大となる位置や前記半値幅が最小となる位置がY軸方向の中心位置に相当するものとなることは、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができる。
First, in the readjustment in the Y-axis direction, the
引き続くZ軸方向の再調整では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してZ軸ステージ8zを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Z軸ステージ8zを停止させる。前記ピーク値が最大となる位置や前記半値幅が最小となる位置がZ軸方向の中心位置に相当するものとなることは、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができる。既に説明したように、このZ軸方向の再調整を省略してもよい。
In the subsequent readjustment in the Z-axis direction, the
その後のX軸方向の再調整では、制御部17は、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給をピエゾ駆動部12に停止させ、ピエゾアクチュエータ9のX軸方向への往復走査を停止させる。その後、制御部17は、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xを走査するかあるいはピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9に直流電圧を掃引して、X軸方向へ走査させることにより、増幅部16から得られる信号が最大となる位置を求め、その位置の状態にして、調芯動作を終了する。
In the subsequent readjustment in the X-axis direction, the
以上説明した動作では、制御部17は、最後まで増幅部16に対数増幅を行わせていた。しかしながら、制御部17は、前述した図8(d)を参照して説明した最終段階においては、増幅部16に直線増幅を行わせてもよい。このように、光ファイバ4の端部4aが調芯位置に近づいた後に増幅部16の増幅モードを直線増幅に切り換えることにより、ピーク点検出等の分解能を更に上げることができ、ひいてはサブミクロンレベル等のより高精度な調芯が可能となる。
In the operation described above, the
図1に示す装置では、調芯が終了したら、リング状の連結部材20を図1中の左方向へ移動し、連結部材20と光源モジュール3との間、連結部材20と光ファイバ4のフェルールとの間をそれぞれ、レーザ溶接機5からのパルスレーザなどによりスポット溶接する。
In the apparatus shown in FIG. 1, when alignment is completed, the ring-shaped connecting
なお、本実施の形態において、Y軸、X軸の調整後Y軸を数10μm程度オフセットして、Z軸の調整を行っているが、これは焦点調整をする上で、微少な集光スポットそのものを検知対象とするよりも、圧倒的に広い空間を有する無信号領域を含めて検知対象とする方が焦点位置を迅速に検知できるためである。このような手法を行う場合には、本実施の形態のように、例えば6桁にも及ぶ広い光量変化をリアルタイムで観察する能力を持つ対数増幅器21を用いることが好ましい。
In this embodiment, after adjusting the Y axis and the X axis, the Y axis is offset by about several tens of μm, and the Z axis is adjusted. This is because the focal position can be detected more quickly when the detection target includes a non-signal area having an overwhelmingly large space, rather than the detection target itself. In the case of performing such a method, it is preferable to use a
本実施の形態では、前述したように、ピエゾアクチュエータ9により光源モジュール3をX軸方向に1次元的に繰り返して往復走査させてX軸に関する1次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて、光ファイバ4の位置を調整している。このように、従来技術と異なり、1次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、無駄な信号探索の動作を減らすことができ、迅速に光学部品の位置合わせを行うことができる。また、1次元的な光強度分布の積分値又は平均値又は波形そのものを一括して利用することにより位置調整を行うので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。さらに、本実施の形態では、光検出器15の出力を対数増幅するので、光強度を信号としてモニタし得る3次元空間を大幅に拡大することができ、集光スポットと光ファイバ4の端部4aの3次元的なずれに対して、直線増幅器を用いた場合と比較して各軸でそれぞれ3倍以上の面積、体積では30倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。このように、本実施の形態によれば、1次元的な光強度分布の利用に加えて、対数増幅を併用することにより、1次元的な光強度分布を有効に得ることができる空間を大幅に拡大することができるため、両者の効果が相俟って、より調芯時間を短縮することができる。
In the present embodiment, as described above, the
本発明者は、本実施の形態による装置と同様の装置を実際に作製し、光源モジュール3と光ファイバ4との調芯を行ったところ、約5秒程度と非常に短い時間で調芯が終了することが確認できた。
The inventor actually manufactured an apparatus similar to the apparatus according to the present embodiment and aligned the
本実施の形態では、調芯の軸としてX,Y,Zの3軸による調芯制御を行っているが、更にXθ、Yθ、Zθを含む調芯においても、本発明の有効性は明らかである。例えば、本実施の形態で更にXθ、Yθを含む調芯を行う場合、ステージの角度移動によっても、対数増幅の採用により検出系のダイナミックレンジが大きいため、信号を見失うことが少ない。また、Xθ軸の角度移動については、角度移動によるビームスポット位置または検出点位置のずれがピエゾアクチュエータ9の振幅以内であれば、角度移動による強度分布の変化を捉えることも可能であり、この方法で光結合の最適角度を求めて調芯することもできる。
In the present embodiment, alignment control is performed using three axes of X, Y, and Z as alignment axes. However, the effectiveness of the present invention is apparent even in alignment including Xθ, Yθ, and Zθ. is there. For example, when alignment including Xθ and Yθ is further performed in this embodiment, the detection system is less likely to lose sight because the dynamic range of the detection system is large due to the adoption of logarithmic amplification even when the stage is moved. Further, regarding the angular movement of the Xθ axis, if the deviation of the beam spot position or detection point position due to the angular movement is within the amplitude of the
[第2の実施の形態] [Second Embodiment]
図9は、本発明の第2の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置を模式的に示す概略構成図である。図9において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical component assembling apparatus having an optical component aligning device according to the second embodiment of the present invention. 9, elements that are the same as or correspond to elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図9に示す装置が前述した図1に示す装置と基本的に異なる所は、図1に示す装置では、制御部17が調芯の自動制御を実現しているのに対し、図9に示す装置では、増幅部16の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる装置として構成されている点である。
The apparatus shown in FIG. 9 is basically different from the apparatus shown in FIG. 1 described above. In the apparatus shown in FIG. 1, the
図9に示す装置では、制御部17が取り除かれ、その代わりに、オペレータが各種の指令を与えるための操作部31と、操作部31から指令された通りに装置各部を制御する制御部32と、オシロスコープ33とが設けられている。
In the apparatus shown in FIG. 9, the
制御部32は、操作部31を介してオペレータから与えられる指令に従って、ピエゾ駆動部12にピエゾアクチュエータ9を駆動させる。制御部32は、操作部31を介してオペレータから与えられる指令に従って、光源駆動回路13に半導体レーザ1を発光させる。制御部32は、操作部31を介してオペレータから与えられる指令に従って、増幅部16に増幅モード選択信号を供給する。制御部32は、操作部31を介してオペレータから与えられる指令に従って、ステージ駆動部14を介してステージ7,8を移動させる。
The
オシロスコープ33は、位置検出器10からの位置信号を増幅回路11で増幅した信号をトリガ信号として受け取り、増幅部16の出力信号を時間波形として表示する。ピエゾアクチュエータ9により光源モジュール3がX軸方向に往復走査されているときには、光源モジュール3のステージ7に対する位置(ピエゾアクチュエータ9の変位量)と時間とは対応関係にあるので、位置信号をトリガ信号としてオシロスコープ33が表示する増幅部16の出力信号の時間波形は、ピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布を示している。このように、本実施の形態では、オシロスコープ33が、1次元的な光強度分布を表示することによりオペレータに提示する提示部を構成している。もっとも、1次元的な光強度分布をオペレータに提示する提示部としては、例えば、CRT等の画像表示部と、増幅回路11からの位置信号及び増幅部16からの出力を取り込み、X軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を直接的に、例えば往復走査の半周期毎に順次画像表示部に表示させる信号処理部と、を用いてもよい。なお、増幅回路11からの位置信号をトリガ信号として用いる代わりに、ピエゾ駆動信号をトリガ信号として用いてもよいことは、言うまでもない。
The
この図9に示す装置を用いれば、オペレータは、オシロスコープ33に表示された波形(1次元的な光強度分布)を見ながら、操作部31を操作してステージ8を調整することにより、前記第1の実施の形態による装置が実現している調芯方法に準じた調芯方法を実現して、光源モジュール3と光ファイバ4との調芯を行うことができる。ただし、オペレータが波形を見て判断するので、以下に説明するような調芯方法を採用することができる。
Using the apparatus shown in FIG. 9, the operator adjusts the
図9に示す装置を用いた調芯方法の一具体例について、説明する。 A specific example of the alignment method using the apparatus shown in FIG. 9 will be described.
図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができるように、光ファイバ4の端部4aのZ軸方向の位置が集光点のZ軸方向の位置と一致していると、Y軸方向のずれに対して信号強度の変化が大きくなって調整が難しくなるため、Z軸方向の位置は、例えば、予め数100μm程度集光点のZ軸方向位置からずらした位置から調整を開始することが望ましい。
As can be understood from the light intensity distribution described with reference to FIGS. 4 to 7, the position in the Z-axis direction of the
オペレータは、操作部31を介して指令を与えて、ピエゾアクチュエータ9を駆動し、光源モジュール3及びその集光スポットを、X軸方向に例えば周波数30Hz、振幅100μm〜300μmの正弦波形で往復走査させ、また、光源モジュール3の半導体レーザ1を所定の電流値で発光させる。また、オペレータは、操作部31を介して指令を与えて、増幅部16に対数増幅を行わせる。オシロスコープ33には、X軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を示す波形が、例えば往復走査の半周期毎に順次更新されて表示される。
The operator gives a command via the
このような状態で、まず、オペレータは、操作部31を操作することによりX軸ステージ8xを調整して、オシロスコープ33の波形の最大値を見つけ、さらに信号が大きくなるようにY軸ステージ8yを調整する。ここで、オシロスコープ33で観察している波形に顕著なピークが見つかれば、オペレータは、操作部31を操作して、画面の中心にピークがくるようにX軸ステージ8xを調整する。ピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査範囲からX軸のピークが外れている場合は、波形が傾斜して観察されるので、傾斜の高い方向にX軸ステージ8xを調整すれば、容易にピークを見つけることができる。往復走査範囲内にピークが入ってきたら、オペレータは、画面の中心にピークがくるように操作部31の操作によりX軸ステージ8xを調整する。
In this state, the operator first adjusts the X-axis stage 8x by operating the
次に、Z軸ステージ8zを調整し、信号が大きくなる位置を確認する。ピーク位置を確認したら、さらに同じ方向にZ軸を移動させ、信号が一方的に減少する場合は、確認したピーク位置に戻って、Y軸ステージ8yを調整して信号が最大になる位置を求める。 Next, the Z-axis stage 8z is adjusted and the position where the signal becomes large is confirmed. When the peak position is confirmed, the Z axis is further moved in the same direction, and when the signal decreases unilaterally, the peak position is returned and the Y axis stage 8y is adjusted to obtain the position where the signal is maximized. .
Z軸方向に移動させた時、信号が一旦減少し、信号が最少となる位置を確認後、さらに同じ方向にZ軸を移動させた時、信号が再度増加に転じる場合は、2番目のピーク位置を確認する。2番目のピーク位置を確認後、Z軸ステージ8yを先ほどの信号が最少となる位置に戻し、Y軸ステージ8yを調整して信号が最大になる位置を求める。 If the signal decreases once when moving in the Z-axis direction, and the signal starts to increase again when the Z-axis is moved in the same direction after confirming the position where the signal is minimized, the second peak Check the position. After confirming the second peak position, the Z-axis stage 8y is returned to the position where the previous signal is minimized, and the Y-axis stage 8y is adjusted to obtain the position where the signal is maximized.
この一連の操作で、X,Y,Zの調整位置が決定されるが、更に高精度な調芯が必要な場合は、再度、X,Y,Z軸の調整を行ってもよい。このとき、オペレータは、操作部31を操作して、増幅部16に直線増幅を行わせることが、好ましい。なお、増幅部16に直線増幅を行わせることがない場合には、図3に示すように、増幅部16を対数増幅器21のみで構成しておいてもよい。
With this series of operations, the X, Y, and Z adjustment positions are determined. However, if more accurate alignment is required, the X, Y, and Z axes may be adjusted again. At this time, it is preferable that the operator operates the
以上の調整が終了したら、オペレータは、操作部31を操作することにより、ピエゾアクチュエータ9による往復走査を止め、ピエゾアクチュエータ9に直流電圧を印加する。オペレータは、オシロスコープ33に表示される増幅部16の信号レベルを見ながら、そのレベルが最大となるように、操作部31を操作してこの直流電圧を調整し、調芯を終了する。なお、前記直流電圧を印加したり調整したりする代わりに、X軸ステージ8xを調整してもよい。
When the above adjustment is completed, the operator operates the
本実施の形態では、オペレータが介在する形で調芯が行われるが、オペレータは、前述したように、ピエゾアクチュエータ9により光源モジュール3をX軸方向に1次元的に繰り返して往復走査させてX軸に関する1次元的な光強度分布に基づいて、光ファイバ4の位置を調整することができる。したがって、本実施の形態によれば、オペレータが介在する形で調芯を行う従来技術に比べて、格段に調芯時間を短縮することができ、しかも、オペレータはほとんど熟練を要しない。
In the present embodiment, alignment is performed with an operator interposed, but as described above, the operator repeatedly reciprocates the
なお、ステージ7,8として、手動操作型のステージ(例えばオペレータが調整ねじ等を操作して位置を調整し得るステージ)を用いてもよく、その場合には、ステージ駆動部14は不要となる。
As the
また、後述する第3の実施の形態の場合と同様に、本実施の形態による装置において、ピエゾアクチュエータ9による往復走査の走査方向をZ軸方向に変えてもよい。
Similarly to the case of the third embodiment described later, in the apparatus according to the present embodiment, the scanning direction of the reciprocating scanning by the
[第3の実施の形態] [Third Embodiment]
本実施の形態の第3の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置について、説明する。 An optical component assembling apparatus having an optical component alignment apparatus according to a third embodiment of the present embodiment will be described.
本実施の形態による装置は、前述した図1に示す装置を次のように変形したものである。すなわち、本実施の形態による装置では、ピエゾアクチュエータ9による往復走査の走査方向がX軸方向ではなくZ軸方向に変更され、これに伴い、調芯動作が変更されている。したがって、本実施の形態の説明においても図1を参照し、図1に示す装置の説明と重複する説明は省略する。
The apparatus according to the present embodiment is a modification of the apparatus shown in FIG. 1 described above. That is, in the apparatus according to the present embodiment, the scanning direction of the reciprocating scanning by the
本実施の形態による装置の調芯動作について、説明する。 The alignment operation of the apparatus according to this embodiment will be described.
調芯動作を開始する際の初期の位置設定に関して、光源モジュール3の集光点に対する光ファイバ4の先端部4aの機械的設定誤差がZ軸で±250μm程度、X軸及びY軸で±200μm程度に収まっている場合について説明する。
Regarding the initial position setting when starting the alignment operation, the mechanical setting error of the
この場合、ファイバ4の先端部4aの位置は、予想される集光点に対して予めZ軸に−1000μm程度(光源モジュール3から遠方)、XY軸に各々−150μm程度、ずらした位置(この位置は設定位置であり、実際の位置は設定位置から前記設定誤差の分だけずれる。)から調芯動作を開始する。
In this case, the position of the
調芯動作を開始すると、制御部17は、ピエゾ駆動部12に指令を与えて、ピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9を駆動し、光源モジュール3及びその集光スポットを、Z軸方向に例えば周波数30Hz、振幅100μm〜300μmの所定の振幅の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路13を介して光源モジュール3の半導体レーザ1を所定の電流値で発光させる。光ファイバ4の出射光の強度は、光検出器15で検出され、その出力が増幅部16で増幅され、増幅部16の出力が制御部17へ供給される。制御部17は、増幅部16に増幅モード選択信号を与えて、増幅部16に対数増幅を行わせる。本実施の形態では、後述するような微調整を行う場合を除き、増幅部16には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器10から増幅回路11を介して得られる位置検出信号が、制御部17へ供給される。制御部17は、増幅回路11からの位置検出信号と増幅部16からの出力(増幅された光強度信号)をA/D変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、Z軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。
When the alignment operation is started, the
このようなピエゾアクチュエータ9によるZ軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。
The acquisition of the one-dimensional light intensity distribution according to the Z-axis direction reciprocating scanning by the
このような状態で、まず、X軸方向の位置調整を行う。この段階では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置(X軸方向のほぼ中心位置に相当)を求め、X軸ステージ8xを停止させる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がX軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図4乃至図7を参照して説明した光強度分布から理解することができる。なお、必要に応じて後にX軸方向について再調整を行う場合には、前記積分値又は平均値が最大になる位置ではなく、その付近の位置でX軸ステージ8xを停止させてもよい。
In such a state, first, position adjustment in the X-axis direction is performed. At this stage, the
次いで、Z軸方向の位置調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を演算する。制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の積分値又は平均値又はピーク値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してZ軸ステージ8zをプラス方向へ走査し、積分値又は平均値又はピーク値が減少し、最小値を示した後に再び増加に転じることを確認し、最少値になる位置へ戻してZ軸ステージ8zを停止させる。なお、前記積分値又は平均値又はピーク値が最小になる位置ではなく、その付近の位置でZ軸ステージ8zを停止させてもよい。これは、Z軸方向について、後に再調整を行うためである。
Next, position adjustment in the Z-axis direction is performed. At this stage, the
次に、Y軸方向の位置調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅(他の比率による所定比率値幅でもよい。この点は以下同様である。)を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Y軸ステージ8yを停止させる。
Next, position adjustment in the Y-axis direction is performed. At this stage, the
その後、Z軸方向の位置の再調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布の形状を判別し、光強度信号が大きくなる方向へZ軸ステージ8zを走査し、1次元的な光強度分布からピーク位置がZ軸方向の往復走査の振幅のほぼ中央になる位置へZ軸ステージ8zを移動して停止させる。
Thereafter, the position in the Z-axis direction is readjusted. At this stage, the
最後に、制御部17は、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給を停止させ、Z軸ステージ8zを走査するかピエゾアクチュエータ9の直流電圧を掃引して増幅部16から得られる信号が最大になる位置を求め、その位置の状態にして、調芯動作を完了する。
Finally, the
なお、例えばサブミクロンレベルのより高精度な調芯を行う場合は、最初のX軸方向の調整及びY軸方向の調整が終了した段階で、制御部17が増幅部16を対数増幅モードから直線増幅モードに切替えることによりピーク点検出の分解能を更に上げることができる。また、より完全な調芯を行う場合は、X軸方向の微調整及びY軸方向の微調整を複数回行ってもよい。
For example, in the case of performing highly accurate alignment at the submicron level, the
このX軸方向の微調整は、例えば、次のようにして行う。制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、X軸ステージ8xを停止させる。なお、前記Y軸方向の微調整は、このX軸方向の微調整と同様に行うことができる。
The fine adjustment in the X-axis direction is performed as follows, for example. For each one-dimensional light intensity distribution obtained sequentially as described above, the
本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。 Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained.
[第4の実施の形態] [Fourth Embodiment]
図10は、本発明の第4の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置を模式的に示す概略構成図である。図10において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical component assembling apparatus having an optical component aligning device according to the fourth embodiment of the present invention. 10, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図10に示す装置が図1に示す装置と異なる所は、以下に説明する点である。 The apparatus shown in FIG. 10 is different from the apparatus shown in FIG. 1 in the following points.
図10に示す装置は、図1中の光源モジュール3に代わる光源モジュール41と、図1中の光ファイバ4に代わる単芯の偏波面保持光ファイバ43とを調芯した後に、レーザ溶接機5により両者を連結することにより、半導体レーザ1の光を光ファイバ43に結合する半導体レーザモジュールを組み立てる装置として構成されている。
The apparatus shown in FIG. 10 aligns the
光源モジュール41は、半導体レーザ1及び集光レンズ2の他に、偏光方向が調整された偏光子42を有している。光源モジュール41は、保持具18を介してピエゾアクチュエータ9上に搭載されている。本実施の形態では、ピエゾアクチュエータ9は、光源モジュール41をステージ7に対してZ軸方向に往復走査するようになっている。また、図面には示していないが、光源モジュール41の半導体レーザ1及び偏光子42は、制御部17の制御下でステージ駆動部14により駆動されZθ方向に(すなわち、Z軸の回りの回転方向に)少なくとも180゜回転する回転ステージ(図示せず)に取り付けられている。ここでは、この回転ステージをZθ回転ステージと呼ぶ。偏波面保持光ファイバ43は、保持具19を介してステージ8上に搭載されている。
In addition to the
次に、図10に示す装置の調芯動作について説明する。 Next, the alignment operation of the apparatus shown in FIG. 10 will be described.
調芯動作を開始する際の初期の位置設定に関して、光源モジュール41の集光点に対する光ファイバ43の先端部43aの機械的設定誤差がZ軸で±250μm程度、X軸及びY軸で±200μm程度に収まっている場合について説明する。
Regarding the initial position setting when starting the alignment operation, the mechanical setting error of the
この場合、ファイバ43の先端部43aの位置は、予想される集光点に対して予めZ軸に−300μm程度(光源モジュール43から遠方)、XY軸に各々−150μm程度、ずらした位置(この位置は設定位置であり、実際の位置は設定位置から前記設定誤差の分だけずれる。)から調芯動作を開始する。
In this case, the position of the
調芯動作を開始すると、制御部17は、ピエゾ駆動部12に指令を与えて、ピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9を駆動し、光源モジュール41及びその集光スポットを、Z軸方向に例えば周波数30Hz、振幅300μmの正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路13を介して光源モジュール41の半導体レーザ1を所定の電流値で発光させる。光ファイバ43の出射光の強度は、光検出器15で検出され、その出力が増幅部16で増幅され、増幅部16の出力が制御部17へ供給される。制御部17は、増幅部16に増幅モード選択信号を与えて、増幅部16に対数増幅を行わせる。本実施の形態では、増幅部16には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器10から増幅回路11を介して得られる位置検出信号が、制御部17へ供給される。制御部17は、増幅回路11からの位置検出信号と増幅部16からの出力(増幅された光強度信号)をA/D変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、Z軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。
When the alignment operation is started, the
このようなピエゾアクチュエータ9によるZ軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。
The acquisition of the one-dimensional light intensity distribution according to the Z-axis direction reciprocating scanning by the
このような状態で、まず、Zθ方向の位置調整を行う。すなわち、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布をモニタしながら、前記Zθ回転ステージを180゜の範囲で回転させ、光信号強度が概ね最大になる位置に戻って固定する。
In such a state, first, the position adjustment in the Zθ direction is performed. That is, the
次いで、X軸方向の位置調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅(他の比率による所定比率値幅でもよい。この点は以下同様である。)を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、X軸ステージ8xを停止させる。
Next, position adjustment in the X-axis direction is performed. At this stage, the
次いで、Y軸方向の位置調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅(他の比率による所定比率値幅でもよい。この点は以下同様である。)を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Y軸ステージ8yを停止させる。
Next, position adjustment in the Y-axis direction is performed. At this stage, the
次に、Z軸方向の位置調整を行う。この段階においては、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布の形状を判別し、光強度信号が大きくなる方向へZ軸ステージ8zを走査し、1次元的な光強度分布からピーク位置がZ軸方向の往復走査の振幅のほぼ中央になる位置へZ軸ステージ8zを移動して停止させる。
Next, position adjustment in the Z-axis direction is performed. At this stage, the
その後、Zθ方向の位置の再調整を行う。すなわち、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布をモニタしながら、前記Zθ回転ステージを180゜の範囲で回転させ、光信号波形が最大になる位置に戻って固定する。
Thereafter, the position in the Zθ direction is readjusted. That is, the
最後に、制御部17は、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給を停止させ、Z軸ステージ8zを走査するかピエゾアクチュエータ9の直流電圧を掃引して増幅部16から得られる信号が最大になる位置を求め、その位置の状態にして、調芯動作を完了する。
Finally, the
なお、更に高精度な調芯を行う場合は、最初のX軸方向の調整及びY軸方向の調整が終了した段階で、制御部17が増幅部16を対数増幅モードから直線増幅モードに切替えることによりピーク点検出の分解能を更に上げることができる。また、より完全な調芯を行う場合は、X軸方向の微調整及びY軸方向の微調整を複数回行ってもよい。
In order to perform alignment with higher accuracy, the
このX軸方向の微調整は、例えば、次のようにして行う。制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、X軸ステージ8xを停止させる。なお、前記Y軸方向の微調整は、このX軸方向の微調整と同様に行うことができる。
The fine adjustment in the X-axis direction is performed as follows, for example. For each one-dimensional light intensity distribution obtained sequentially as described above, the
図10に示す装置では、調芯が終了したら、リング状の連結部材20を図10中の左方向へ移動し、連結部材20と光源モジュール41との間、連結部材20と光ファイバ43のフェルールとの間をそれぞれ、レーザ溶接機5からのパルスレーザなどによりスポット溶接する。
In the apparatus shown in FIG. 10, when alignment is completed, the ring-shaped connecting
本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。 Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained.
本実施の形態の変形例として、光源モジュール41の偏光子42の後段に着脱可能な1/4波長板を挿入し、これを挿入した状態で前記第3の実施の形態と同様にX,Y,Z軸の調整を行った後、前記1/4波長板を取り外して光源モジュール41を前記Zθ回転ステージにより回転し、偏波面保持光ファイバ43との偏光方向を合わせる方法でも良い。
As a modification of the present embodiment, a detachable quarter-wave plate is inserted in the subsequent stage of the
[第5の実施の形態] [Fifth Embodiment]
図11は、本発明の第5の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置を模式的に示す概略構成図である。図11において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical component assembling apparatus having an optical component aligning device according to the fifth embodiment of the present invention. 11, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図11に示す装置が図1に示す装置と異なる所は、以下に説明する点である。 The apparatus shown in FIG. 11 is different from the apparatus shown in FIG. 1 in the following points.
図11に示す装置は、図1中の光源モジュール3に代わる光検出モジュール54の導波路デバイス51の導波路51aの入射端面と、図1中の光ファイバ4に代わる単芯の光ファイバ55とを調芯した後に、接着機59により両者を連結する組立装置として構成されている。
The apparatus shown in FIG. 11 includes an incident end face of the
光検出モジュール54は、導波路51aを持つ導波路デバイス51と、光検出器としてのフォトダイオード53と、導波路51aの出射端面から出射した光をフォトダイオード53に集光するレンズ52と、を有し、導波路51aの入射端面から入射した光をフォトダイオード53で検出するようになっている。フォトダイオード53の出力である光強度信号は、増幅部16で増幅された後に制御部17に供給される。光検出モジュール54は、ピエゾアクチュエータ9上に搭載されている。本実施の形態では、ピエゾアクチュエータ9は、光検出モジュール54をステージ7に対してX軸方向に往復走査するようになっている。
The
光ファイバ55は、保持具19を介してステージ8上に搭載されている。光ファイバ55の入射端には、半導体レーザ57と集光レンズ58とを有する光源モジュール56が配置され、光源モジュール56の半導体レーザ57は光源駆動回路13から供給される電流により一定の光量で発光させられる。光源モジュール56の半導体レーザ57からの光は、集光レンズ58を経て光ファイバ55の入射端から光ファイバ55に入り、光ファイバ55の出射端から出射される。図11に示すように、光ファイバ55の出射端は導波路デバイス51の導波路51aの入射端と対向している。
The optical fiber 55 is mounted on the
ここで、図12乃至図15を参照して、光ファイバ55の出射端(発光点)から出射される光の強度分布について説明する。図12及び図14は、XZ平面(又はYZ平面)と平行であり前記焦点位置を含む平面内における光強度分布を模式的に示す光強度分布図である。なお、この光強度分布は、前記発光点を通りZ軸と平行な直線を中心として回転対称となる。図12及び図14は、発光点から出射された光強度が発光点位置からガウス分布で拡がると仮定して、対数表示したものであり、発光点位置での光強度を1(=100)として規格化し、各桁の等強度線を記入したものである。図13は、図12の紙面内においてX方向(又はY方向)に互いにずれたZ軸と平行な各ラインO’,P’,Q’,R’上での、各Z方向位置における光強度を示す図である。図15は、図14の紙面内においての互いにZ方向にずれたX軸(又はY軸)と平行な各ラインH’,I’,J’,K’上での、各X方向(Y方向)位置における光強度を示す図である。 Here, with reference to FIG. 12 to FIG. 15, the intensity distribution of light emitted from the emission end (light emitting point) of the optical fiber 55 will be described. 12 and 14 are light intensity distribution diagrams schematically showing the light intensity distribution in a plane parallel to the XZ plane (or YZ plane) and including the focal position. This light intensity distribution is rotationally symmetric about a straight line passing through the light emitting point and parallel to the Z axis. FIG. 12 and FIG. 14 are logarithmic displays on the assumption that the light intensity emitted from the light emitting point spreads in a Gaussian distribution from the light emitting point position, and the light intensity at the light emitting point position is 1 (= 10 0 ). And is filled with isointensity lines for each digit. FIG. 13 shows the light intensity at each position in the Z direction on each line O ′, P ′, Q ′, R ′ parallel to the Z axis shifted from each other in the X direction (or Y direction) in the plane of FIG. FIG. FIG. 15 shows each X direction (Y direction) on each line H ′, I ′, J ′, K ′ parallel to the X axis (or Y axis) shifted in the Z direction in the plane of FIG. It is a figure which shows the light intensity in a position.
図12乃至図15からわかるように、発光点から離れるに従って急激に減衰する。従来技術と同じく常に直線増幅器22を用いる場合には、一度に観察できる信号強度の範囲は例えば2〜3桁であり、図12及び図15において一度に2〜3本の等強度線の範囲しか観察できない。これに対して、対数増幅器21を用いると、例えば、図12及び図13の発光点から最も外側の等強度線(10−6の等強度線)までの範囲を同時に観察することが可能になる。なお、本実施の形態においても、増幅部16は、前記第1の実施の形態と同じ構成を持っており、対数増幅器22を有している。
As can be seen from FIG. 12 to FIG. 15, it attenuates rapidly as the distance from the light emitting point increases. When the
次に、図11に示す装置の調芯動作について説明する。 Next, the alignment operation of the apparatus shown in FIG. 11 will be described.
調芯動作を開始する際の初期の位置設定に関して、光ファイバ55の出射端のの機械的設定誤差がZ軸で所定の設定位置に対して±250μm程度、X軸及びY軸で±100μm程度に収まっている場合について説明する。 Regarding the initial position setting when starting the alignment operation, the mechanical setting error of the output end of the optical fiber 55 is about ± 250 μm with respect to a predetermined setting position on the Z axis, and about ± 100 μm on the X axis and the Y axis. Will be described.
この場合、光ファイバ55の出射端の位置は、導波路51aの入射端に対して予めZ軸に1500μm程度(導波路51aの入射端から遠方)、XY軸に各々−150μm程度、ずらした位置(この位置は設定位置であり、実際の位置は設定位置から前記設定誤差の分だけずれる。)から調芯動作を開始する。
In this case, the position of the output end of the optical fiber 55 is a position shifted from the incident end of the
調芯動作を開始すると、制御部17は、ピエゾ駆動部12に指令を与えて、ピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9を駆動し、導波路51aを含む光検出モジュール54を、X軸方向に例えば周波数30Hz、振幅100μm程度の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路13を介して光源モジュール56の半導体レーザ57を所定の電流値で発光させる。導波路51aに導入された光の強度は、フォトダイオード53で検出され、その出力が増幅部16で増幅され、増幅部16の出力が制御部17へ供給される。制御部17は、増幅部16に増幅モード選択信号を与えて、増幅部16に対数増幅を行わせる。本実施の形態では、増幅部16には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器10から増幅回路11を介して得られる位置検出信号が、制御部17へ供給される。制御部17は、増幅回路11からの位置検出信号と増幅部16からの出力(増幅された光強度信号)をA/D変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、X軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。
When the alignment operation is started, the
このようなピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。
The acquisition of the one-dimensional light intensity distribution according to the reciprocating scanning in the X-axis direction by the
このような状態で、まず、X軸方向の位置調整を行う。この段階では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してX軸ステージ8xをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置(X軸方向のほぼ中心位置に相当)を求め、X軸ステージ8xを停止させる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がY軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図12乃至図15を参照して説明した光強度分布から理解することができる。
In such a state, first, position adjustment in the X-axis direction is performed. At this stage, the
次いで、Y軸方向の位置調整を行う。この段階では、制御部17は、前述のようにして順次得られる各1次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部17は、各1次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部14を介してY軸ステージ8yをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置(Y軸方向のほぼ中心位置に相当)を求め、Y軸ステージ8yを停止させる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がX軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図12乃至図15を参照して説明した光強度分布から理解することができる。
Next, position adjustment in the Y-axis direction is performed. At this stage, the
次に、制御部17は、Z軸ステージ8zを光ファイバ55と導波路51aを近づける方向へ約1000μm移動させる。この時、制御部17は、1次元的な光強度分布が台形状を示していれば台形波形がピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査の振幅のほぼ中央になる位置へX軸ステージ8xを移動させ、台形状でなく、左右非対称の波形の場合は、X軸ステージ8xを信号のレベルの高い方向へ走査し、台形波形がピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査の振幅のほぼ中央になる位置までX軸ステージ8xを移動させる。
Next, the
次に、制御部17は、1次元的な光強度分布の積分値又は平均値をモニタしながらY軸方向の位置を再度調整し、積分値又は平均値が最大になる位置までY軸ステージ8yを移動させる。
Next, the
次に、制御部17は、Z軸ステージ8zでファイバ55を導波路51aへ徐々に近づけて行く。すると、1次元的な光強度分布は、図16に示すように徐々に信号のピーク強度が増すとともに、波形の幅(半値幅)が縮まってくる。ファイバ55の出射端と導波路51aの入射端との間のギャップ長と波形の幅(半値幅)とは、図17に例示するように、一定の関係があるので、所定の幅に到達した時点でZ軸ステージ8zの移動を止める。
Next, the
その後、制御部17は、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給を停止させ、X軸ステージ8xを走査するかピエゾアクチュエータ9の直流電圧を掃引して増幅部16から得られる信号が最大になる位置を求め、その位置の状態にする。
Thereafter, the
次に、制御部17は、Z軸ステージ8zを所定の距離だけ移動してファイバ55の出射端を導波路51aの入射端に突き当てる。
Next, the
その後、制御部17は、接着機59により、半田付けもしくは接着剤等によりファイバ55の出射端と導波路51aの入射端とを固定させる。これにより、組立が完了する。
Thereafter, the
なお、本実施の形態の方法により、導波路デバイスの導波路端面と半導体レーザチップとの調芯も可能である。但し、この場合、制御部17は、導波路端面と半導体レーザチップのギャップ長を決定した時点で、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給を停止させ、X軸ステージ8xを走査するかピエゾアクチュエータ9の直流電圧を掃引して増幅部16から得られる信号が最大になる位置を求め、その位置の状態にし、両者の突き当ては行わない。
Note that the alignment of the waveguide end face of the waveguide device and the semiconductor laser chip is also possible by the method of the present embodiment. However, in this case, when the
なお、本実施の形態では、ピエゾアクチュエータ9による往復走査の走査方向をX軸方向としているが、その走査方向は例えばY軸方向であっても構わない。
In the present embodiment, the scanning direction of the reciprocating scanning by the
[第6の実施の形態] [Sixth Embodiment]
図18は、本発明の第6の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する光学部品の組立装置を模式的に示す概略構成図である。図19は、図18中の要部を模式的に示す概略斜視図である。図20は、図18に示す装置の傾きに関する調芯の原理を模式的に示す図である。図18及び図19において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 18 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical component assembling apparatus having an optical component aligning device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a schematic perspective view schematically showing a main part in FIG. FIG. 20 is a diagram schematically showing the principle of alignment relating to the tilt of the apparatus shown in FIG. 18 and 19, the same or corresponding elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
図18に示す装置が図1に示す装置と異なる所は、以下に説明する点である。 The apparatus shown in FIG. 18 differs from the apparatus shown in FIG. 1 in the following points.
図18に示す装置は、図1中の光源モジュール3に代わる導波路デバイス61と、図1中の光ファイバ4に代わるリボン光ファイバ62とを調芯した後に、接着機63により両者を連結する組立装置として構成されている。
The apparatus shown in FIG. 18 aligns a
導波路デバイス61は、図19に示すように、1本の導波路(説明の便宜上、「分岐前導波路」と呼ぶ。)が複数の導波路(説明の便宜上、「分岐後導波路」と呼ぶ。)に分岐した構成の分岐導波路64を有している。分岐導波路64の複数の分岐後導波路の端面は、図19及び図20に示すように、直線L1上に所定ピッチで配置され、それぞれ光を互いに平行な光軸に沿って出射させ得る部位となっている。
In the
導波路デバイス61は、ピエゾアクチュエータ9上に搭載されている。導波路デバイス61の分岐前導波路の端面には光ファイバ65の一端が結合され、光ファイバ65の他端には、半導体レーザ66と集光レンズ67とを有する光源モジュール68が配置され、光源モジュール68の半導体レーザ66は光源駆動回路13から供給される電流により一定の光量で発光させられる。半導体レーザ66からの光は、集光レンズ57及び光ファイバ65を経由して、分岐導波路64の分岐前導波路に入射され、分岐導波路64の複数の分岐後導波路からそれぞれ出射される。
The
リボン光ファイバ62は、図19に示すように、複数の芯線光ファイバ69を有している。複数の芯線光ファイバ69の一方端面は、図19及び図20に示すように、直線L2上に前記所定ピッチと同一ピッチで配置され、それぞれ光を互いに平行な光軸に沿って入射させ得る部位となっている。リボン光ファイバ62の一方側部分が、保持具19により、ステージ8上に搭載されている。複数の芯線光ファイバ69の一方端面は、導波路デバイス61の分岐導波路64の複数の分岐後導波路の端面とそれぞれ対向している。
The ribbon
リボン光ファイバ62の両側の2つの芯線光ファイバ69の他端には、光検出器15A,15Bがそれぞれ配置されている。導波路デバイス61の分岐導波路64の両側の2つの分岐後導波路の端面からそれぞれ出射された光は、リボン光ファイバ62の両側の2つの芯線光ファイバ69を経由して、光検出器15A,15Bによりそれぞれ検出される。光検出器15A,15Bの各出力は、それぞれ増幅部16A,16Bで増幅された後に制御部17に供給される。各増幅部16A,16Bは、図1中の増幅部16と同じ構成を持っており、対数増幅器22を有している。
また、本実施の形態では、ステージ8は、X,Y,Z軸以外にZθ回転軸の調整機構を有している。すなわち、ステージ8は、X軸ステージ8x、Y軸ステージ8y、Z軸ステージ8z及びZθ回転ステージ8zθを複合したものとなっている。ただし、各軸のステージ8x〜8z,8zθの図示は省略している。
In the present embodiment, the
次に、図18に示す装置の調芯動作について説明する。 Next, the alignment operation of the apparatus shown in FIG. 18 will be described.
調芯動作を開始すると、制御部17は、ピエゾ駆動部12に指令を与えて、ピエゾ駆動部12を介してピエゾアクチュエータ9を駆動し、導波路デバイス61を、X軸方向に例えば周波数30Hz程度、振幅100μm〜300μm程度(±50〜150μm)程度の所定振幅の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路13を介して光源モジュール68の半導体レーザ66を所定の電流値で発光させる。これにより、リボン光ファイバ62の両側の2本の芯線光ファイバ69にそれぞれ導入された各光の強度は、光検出器15A,15Bでそれぞれ検出され、それらの出力が増幅部16A,16Bでそれぞれ増幅され、増幅部16A,16Bの出力が制御部17へ供給される。制御部17は、増幅部16A,16Bに増幅モード選択信号を与えて、増幅部16A,16Bに対数増幅を行わせる。本実施の形態では、増幅部16には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器10から増幅回路11を介して得られる位置検出信号が、制御部17へ供給される。制御部17は、増幅回路11からの位置検出信号と増幅部16A,16Bからの出力(増幅された光強度信号)をそれぞれA/D変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、X軸方向の往復走査の全振幅に渡る1次元的な光強度分布を、光検出器15A,15Bに対応するもの毎に、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。光検出器15Aに対応するものをチャンネルA(CH A)、光検出器15Bに対応するものをチャンネルB(CH B)と呼ぶ。
When the alignment operation is started, the
このようなピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査に従った1次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。
The acquisition of the one-dimensional light intensity distribution according to the reciprocating scanning in the X-axis direction by the
このような状態で、まず、制御部17は、Z軸ステージ8zを調整して、機械的に安全な範囲でリボンファイバ62を導波路デバイス61に接近させる。
In such a state, first, the
このとき、導波路デバイス61とリボンファイバ62の左右端がX軸で±50μm程度に収まっている場合、光検出器15A,15Bにそれぞれ対応して得られた各チャンネルCH A,CH Bの1次元的な光強度分布は、図20に示すようになる。
At this time, when the left and right ends of the
この時、導波路デバイス61の前記直線L1とリボンファイバ62の前記直線L2とが傾いていれば、1次元的な光強度分布におけるのピーク位置(ピークのX軸方向位置)は、互いにずれてばらつくことになる。制御部17は、2つの1次元的な光強度分布のピーク位置を演算し、両者のばらつきがほぼなくなるように、Zθ回転ステージ8zθにより角度を調整する。
At this time, if the straight line L1 of the
なお、本発明によれば、ピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査の振幅が小さい場合や部品の機械的設定誤差が大きい等の原因で1次元的な光強度分布のピーク位置がピエゾアクチュエータ9によるX軸方向の往復走査の振幅の範囲内に収まらない場合でも、得られる1次元的な光強度分布の波形の裾部分の傾斜から、それぞれのピーク位置が往復走査の振幅のどちらにずれているかを判別できるので、制御部17は、その判別結果に基づいてピークが現れる方向へZθ軸のステージ8zθおよびX軸ステージ8xを調整すれば、容易に角度調整ができる。
According to the present invention, the peak position of the one-dimensional light intensity distribution is caused by the
次に、制御部17は、Y軸ステージ8yを走査し、各チャンネルの1次元的な光強度分布のピーク強度が最大になるY軸位置を求め、この位置に停止させる。この時、左右のチャンネルで最大信号の得られるY軸上の位置がずれる場合は、その中間位置とするかもしくは2つのピーク強度が同一になるように調整する。
Next, the
制御部17は、Y軸の調整が終了した後、制御部17は、Z軸ステージ8zを走査して導波路にリボンファイバを近づけ、所定の距離でステージの移動を止める。この時、図16及び図17を参照して既に説明した事項と同様に、導波路デバイス61とリボンファイバ62先端の距離を1次元的な光強度分布から得られる半値幅等から知ることができる。
After the adjustment of the Y-axis is completed, the
次に、制御部17は、ピエゾアクチュエータ9への正弦波による駆動信号の供給を停止させ、X軸ステージ8xを走査するかピエゾアクチュエータ9の直流電圧を掃引して増幅部16A,16Bの一方から得られる信号が最大になる位置を求め、その位置の状態にする。その後、Z軸ステージ8zを所定の距離だけ移動してリボン光ファイバ62を導波路デバイス61に突き当てるか最少距離に設定する。
Next, the
その後、制御部17は、接着機63により、接着剤等によりリボン光ファイバ62の端部と導波路デバイス61の端部とを固定させる。これにより、組立が完了する。
Thereafter, the
なお、以上説明した例では、リボン光ファイバ62の複数の芯線光ファイバ69のうちの両側の2本の芯線光ファイバ69について光強度を検出しているが、2本以上の任意の数の芯線光ファイバ69について光強度を検出してもよく、リボン光ファイバ62が例えば16〜32本のような多芯であっても、全ての芯線光ファイバ69についてそれぞれ光強度を検出してもよい。
In the example described above, the light intensity is detected for the two core
[第7の実施の形態] [Seventh Embodiment]
図21は、本発明の第7の実施の形態による光学部品の調芯装置を有する、高周波特性計測装置を模式的に示す概略構成図である。図21において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 21 is a schematic configuration diagram schematically showing a high-frequency characteristic measuring apparatus having an optical component alignment apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 21, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図21に示す装置が図1に示す装置と異なる所は、以下に説明する点である。 The apparatus shown in FIG. 21 is different from the apparatus shown in FIG. 1 in the following points.
図21に示す装置は、光検出器としての高速フォトダイオードの高周波特性を計測する高周波特性計測装置として、構成されている。 The apparatus shown in FIG. 21 is configured as a high-frequency characteristic measuring apparatus that measures high-frequency characteristics of a high-speed photodiode as a photodetector.
図21に示す装置では、図1中の光ファイバ4に代えて、計測対象としてのフォトダイオード71が保持具72を介してステージ8上に搭載されている。フォトダイオード71は、光源モジュール3に対向している。また、図21に示す装置では、レーザ溶接機5及び光検出器15に代えて、バイアスT73、信号発生器74、分岐回路75及びスペクトラムアナライザ76が設けられている。
In the apparatus shown in FIG. 21, instead of the
フォトダイオード71は、光源モジュール3から入射したレーザ光強度を検出する。フォトダイオード71の出力は、分岐回路75により2つに分岐され、分岐された一方の出力が増幅部16で増幅されて制御部17に送られる。分岐回路75により分岐された他方の出力は、スペクトラムアナライザ76に送られ、スペクトラムアナライザ等によりその周波数特性などが計測される。光源モジュール3の半導体レーザ1は、バイアスT73を通して信号発生器74により変調される。
The
図21に示す装置では、前述した図1に示す装置の調芯動作と同様の調芯動作によって、光源モジュール3の集光点に対してフォトダイオード71が位置合わせされる。
In the apparatus shown in FIG. 21, the
なお、通常は、フォトダイオード71の受光面積は数10μmφと光源モジュール3の集光スポットよりも大きく、また、受光面積内の感度ムラもあるため、1値次元的な光強度分布のピーク点が明確に決められない場合があり得る。そのような場合は、信号の最大値に対して半値全幅の中心や重心位置に合わせても良く、フォトダイオード71の受光面に設けられたガードリング位置(図22を参照)を参照して中心位置を求める方法でも良い。
Normally, the light receiving area of the
調芯が終了したら、制御部17は、信号発生器74を制御して、発振周波数を掃引し、スペクトラムアナライザ76等により、フォトダイオード71の周波数特性を計測する。
When the alignment is completed, the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、図1に示す装置を変形して図9に示す装置を得たのと同様の変形を、図10に示す装置、図11に示す装置、図18に示す装置及び図21に示す装置にそれぞれ適用して、それらの装置に対応しオペレータの判断等に委ねる装置を構成することもできる。なお、図18に示す装置にそのような変形を適用する場合には、増幅器16A,16Bの各々に対して1つずつオシロスコープを設けてよいが、2現象オシロスコープを用いることが好ましい。
For example, a modification similar to that obtained by modifying the apparatus shown in FIG. 1 to obtain the apparatus shown in FIG. 9 is applied to the apparatus shown in FIG. 10, the apparatus shown in FIG. 11, the apparatus shown in FIG. 18, and the apparatus shown in FIG. It is also possible to configure a device that applies to each of them and leaves it to the operator's judgment or the like corresponding to these devices. When such a modification is applied to the apparatus shown in FIG. 18, one oscilloscope may be provided for each of the
1 半導体レーザ
2 集光レンズ
3 光源モジュール
4 光ファイバ
5 レーザ溶接機
7,8 ステージ
9 ピエゾアクチュエータ
10 位置検出器
11 増幅回路
16 増幅部
17 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る光強度分布取得段階と、Based on the output of the amplifying means obtained according to the reciprocating scan while relatively reciprocally scanning the first optical component and the second optical component one-dimensionally with respect to one axis. A light intensity distribution obtaining step for obtaining a one-dimensional light intensity distribution with respect to one axis;
前記1次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る段階と、Obtaining an integrated value or an average value of a predetermined range of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution;
前記往復走査の中心位置を、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動させて、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、The center position of the reciprocating scan is moved in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, and the integrated value or the average value is at or near the position where the integrated value or the average value is maximum. Stopping the movement in the predetermined direction at a position;
を備えたことを特徴とする調芯位置に近づける方法。The method of approaching the alignment position characterized by comprising.
前記第2の光強度分布取得段階で得た前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、Obtaining a peak value of light intensity or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution obtained in the second light intensity distribution acquisition stage;
前記往復走査の中心位置を、前記光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動させて、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置で当該所定方向への移動を停止させる段階と、The center position of the reciprocating scan is moved in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction, and the movement in the predetermined direction is stopped at the position where the peak value is maximum or the predetermined ratio value width is minimum. And the stage
を備えたことを特徴とする請求項1記載の調芯位置に近づける方法。The method of approaching the alignment position of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記第2の光強度分布取得段階で得た前記1次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、Obtaining a peak value of light intensity or a predetermined ratio value width from the one-dimensional light intensity distribution obtained in the second light intensity distribution acquisition stage;
前記往復走査の中心位置を、前記光軸方向と略一致する方向に移動させて、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置で前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止させる段階と、The center position of the reciprocating scan is moved in a direction substantially coincident with the optical axis direction, and the position where the peak value is maximized or the position where the predetermined ratio value width is minimized is substantially coincident with the optical axis direction. Stopping the movement in the direction,
を備えたことを特徴とする請求項1記載の調芯位置に近づける方法。The method of approaching the alignment position of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記所定方向への移動を停止させる前記段階の後に、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、前記1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る第2の光強度分布取得段階と、After the step of stopping the movement in the predetermined direction, the first optical component and the second optical component are relatively reciprocally scanned one-dimensionally with respect to the one axis, A second light intensity distribution acquisition step for obtaining a one-dimensional light intensity distribution with respect to the one axis based on the output of the amplification means obtained according to reciprocating scanning;
前記第2の光強度分布取得段階で得た前記1次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る段階と、Obtaining an integrated value or an average value or a peak value of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution obtained in the second light intensity distribution obtaining step;
前記光軸方向に対する略垂直な方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置を前記光軸方向と略一致する方向に移動させて前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置で前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止させる段階と、With the center position of the reciprocating scan being offset from the alignment position in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction, the center position is moved in a direction substantially coincident with the optical axis direction, and the integrated value or the Stopping the movement in the direction substantially coincident with the optical axis direction at a position where the average value or the peak value is minimum;
を備えたことを特徴とする請求項1記載の調芯位置に近づける方法。The method of approaching the alignment position of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記第2の光強度分布取得段階で得た前記1次元的な光強度分布から光強度の所定比率値幅を得る段階と、Obtaining a predetermined ratio value width of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution obtained in the second light intensity distribution acquisition stage;
前記往復走査の中心位置を、前記光軸方向と略一致する方向に移動させて、前記所定比率値幅が、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との間の所定量のギャップに対応する所定値となる位置で、前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止させる段階と、The center position of the reciprocating scan is moved in a direction substantially coinciding with the optical axis direction so that the predetermined ratio value width is a predetermined amount of gap between the first optical component and the second optical component. Stopping the movement in the direction substantially corresponding to the optical axis direction at a position corresponding to a predetermined value;
前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、前記光軸方向と略一致する方向へ移動させて、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを突き当てる段階と、The first optical component and the second optical component are relatively moved in a direction substantially coinciding with the optical axis direction, and the first optical component and the second optical component are brought into contact with each other. Stages,
を備えたことを特徴とする請求項1記載の調芯位置に近づける方法。The method of approaching the alignment position of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記第1の光学部品から出射されて前記第2の光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力を増幅する増幅手段と、Amplifying means for amplifying the output of a photodetector for detecting the light emitted from the first optical component and introduced into the second optical component;
前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との相対的な位置を変更させる移動手段と、Moving means for changing a relative position between the first optical component and the second optical component;
前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを相対的に、1つの軸に関して1次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、Reciprocating scanning means for reciprocally scanning the first optical component and the second optical component relatively one-dimensionally and reciprocally with respect to one axis;
前記往復走査に従って得られる前記増幅手段の出力に基づいて、前記1つの軸に関する1次元的な光強度分布を得る手段と、Means for obtaining a one-dimensional light intensity distribution with respect to the one axis based on the output of the amplification means obtained according to the reciprocating scanning;
前記1次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る手段と、Means for obtaining an integrated value or an average value of a predetermined range of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution;
前記往復走査の中心位置が、前記第1の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、The center position of the reciprocating scan is moved in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the first optical component, and the position where the integrated value or the average value becomes the maximum or in the vicinity thereof. Means for controlling the moving means to stop movement in the predetermined direction at a position;
を備えたことを特徴とする光学部品の調芯装置。An optical component alignment apparatus comprising:
前記移動手段を制御する前記手段により前記移動手段が制御された後に、前記往復走査の中心位置が、前記光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置で当該所定方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、After the moving means is controlled by the means for controlling the moving means, the center position of the reciprocating scan moves in a predetermined direction substantially perpendicular to the optical axis direction, and the peak value is maximized or Means for controlling the moving means to stop the movement in the predetermined direction at a position where the predetermined ratio value width is minimum;
を備えたことを特徴とする請求項8記載の光学部品の調芯装置。The optical component aligning device according to claim 8, comprising:
前記移動手段を制御する前記手段により前記移動手段が制御された後に、前記往復走査の中心位置が、前記光軸方向と略一致する方向に移動して、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置で前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、After the moving means is controlled by the means for controlling the moving means, the center position of the reciprocating scanning moves in a direction substantially coincident with the optical axis direction, and the position where the peak value becomes maximum or the Means for controlling the moving means to stop the movement in the direction substantially coincident with the optical axis direction at a position where the predetermined ratio value width is minimum;
を備えたことを特徴とする請求項8記載の光学部品の調芯装置。The optical component aligning device according to claim 8, comprising:
前記移動手段を制御する前記手段により前記移動手段が制御された後に得られた前記1次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る手段と、Means for obtaining an integrated value or average value or peak value of light intensity from the one-dimensional light intensity distribution obtained after the moving means is controlled by the means for controlling the moving means;
前記移動手段を制御する前記手段により前記移動手段が制御された後に、前記光軸方向に対する略垂直な方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置が前記光軸方向と略一致する方向に移動して前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置で前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、After the moving means is controlled by the means for controlling the moving means, the center position of the reciprocating scan is offset from the alignment position in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction. Moving in a direction substantially coincident with the optical axis direction and stopping the movement in the direction substantially coincident with the optical axis direction at a position where the integrated value or the average value or the peak value is minimum. Means for controlling the moving means;
を備えたことを特徴とする請求項8記載の光学部品の調芯装置。The optical component aligning device according to claim 8, comprising:
前記往復走査の中心位置が、前記光軸方向と略一致する方向に移動して、前記所定比率値幅が前記第1の光学部品と前記第2の光学部品との間の所定量のギャップに対応する所定値となる位置で、前記光軸方向と略一致する当該方向への移動を停止するように、前記移動手段を制御する手段と、The center position of the reciprocating scan moves in a direction substantially coincident with the optical axis direction, and the predetermined ratio value width corresponds to a predetermined amount of gap between the first optical component and the second optical component. Means for controlling the moving means so as to stop the movement in the direction substantially coincident with the optical axis direction at a position to be a predetermined value.
を備えたことを特徴とする請求項8記載の光学部品の調芯装置。The optical component aligning device according to claim 8, comprising:
前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるように、かつ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせるように、前記増幅手段に前記選択信号を与える手段を備えたことを特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の光学部品の調芯装置。Before the relative position approaches the alignment position, the amplification means performs logarithmic amplification, and after the relative position approaches the alignment position, linear amplification is performed on the amplification means. The optical component aligning device according to claim 8, further comprising means for giving the selection signal to the amplification means.
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