JP4740907B2

JP4740907B2 - 光学部品の光軸調整方法および光軸調整装置、ならびに光学部品の製造方法

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Publication number: JP4740907B2
Application number: JP2007189755A
Authority: JP
Inventors: 淳小沢; 誠一尾登; 繁明後藤
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2009025640A

Description

本発明は、光通信に使用される半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整方法および光軸調整装置、ならびに光学部品の製造方法に関し、特に、光学部品を製造する際に、ケースに収容された発光素子およびレンズの光軸に対してケースに固定する光ファイバの光軸を合致させるよう調整する光学部品の光軸調整方法および光軸調整装置、ならびに光学部品の製造方法に関する。

一般に、光通信に使用される半導体レーザモジュールなどの光学部品は、例えば、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）チップを基板上に搭載したチップキャリア、レンズ、光アイソレータ、光ファイバ、光出力モニタ用の受光素子およびＬＤチップの温度を制御するペルチェ素子などを含んで構成されている。この光学部品は、例えば、素材を結晶成長させて素子化するＬＤチップ製造ステップおよび各構成要素を組み立てるモジュール組立ステップを経て製造されている。
このモジュール組立ステップにおいては、ケースに収容されたＬＤチップおよびレンズの光軸に対してケースに固定する光ファイバの光軸が合致するよう調整するいわゆる調芯が行われ、この調芯後に各構成要素が溶接などの固定手段により固定するいわゆる固定打ちにより組み立てられている。この調芯は、例えば、光ファイバのフェルールを所定の位置で仮配置した後、実際にモジュールに通電しＬＤチップから出力された光を光パワーメータなどで受光し、受光した光の強度が最も強くなるよう、光ファイバの光軸位置を微調整し、微調整後の位置で固定打ちすることにより行われている（例えば、非特許文献１参照）。
しかしながら、調芯後の固定打ちによって光ファイバの光軸位置が僅かにずれてしまうことがあるため、固定打ちがなされた後に、光ファイバの光軸位置がケースに収容された発光素子およびレンズの光軸に対して合致しているか否かの検査が行われている。この検査は、調芯と同様にモジュールに通電しＬＤチップから出力された光を光パワーメータなどで受光し、受光した光の強度を測定することにより行われている。この検査の結果、光ファイバの光軸位置が許容範囲内になかった場合には、光ファイバの光軸位置をケースに収容された発光素子およびレンズの光軸と合致させる調整が必要となる。
従来、この種の光学部品の光軸調整方法として、例えば、モジュールを組み立てる作業者が光パワーメータなどで受光した光の強度が表示されているモニタを見ながら固定打ちされた光ファイバ側の構成要素の一部に荷重を加え、その光の強度が変化する状況に応じ、その光の強度が最も強くなる構成要素の位置を測定していた。この測定により把握された構成要素のθ方向における位置と、作業者が経験により得たＺ軸方向の位置に基づいて、構成要素の調整すべき位置にＹＡＧレーザビームを照射するといういわゆる補正打ちを行って、光ファイバの光軸位置を微調整する方法が知られている。

「アンリツテクニカルＮｏ．７７Ａｐｒ．１９９９、ｐ４０〜ｐ４５」アンリツ株式会社

しかしながら、上述のような従来のＹＡＧレーザビームを照射して光ファイバの光軸位置を微調整する方法においては、照射する位置によって、光ファイバの光軸位置が変化するので、照射する位置の決定に際し、作業者の経験と熟練した技術が必要となり、作業効率の向上や生産量の拡大を図ることが困難という問題があった。
また、従来のＹＡＧレーザビームを照射して光ファイバの光軸位置を微調整する方法においては、１回の調整で光ファイバの光軸位置を合致させることは困難である場合が多く、何回も同様の調整作業を繰り返さなければならないという問題があった。

本発明は、前述のような従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、光学部品の光軸を調整する際に、調整すべき位置の決定および調整を自動的に実行することができる光学部品の光軸調整方法および光軸調整装置、該光軸調整方法で調整された光学部品、ならびに光学部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光学部品の光軸調整方法は、上記目的達成のため、（１）少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有する光学部品の光軸を調整する光軸調整方法において、前記発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合を測定する合致度合測定ステップと、前記合致度合測定ステップにより測定された前記合致度合、および前記光軸の調整を実施するため予め設定された調整実施位置と前記合致度合との関係を示す調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出する調整実施位置算出ステップと、前記調整実施位置算出ステップにより算出された前記調整実施位置に基づいて前記光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により実施する調整実施ステップと、前記調整実施位置算出ステップにより算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施ステップの後に前記合致度合測定ステップにより測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新ステップとを含み、前記調整実施位置算出ステップが、前記調整実施位置データ更新ステップにより更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出することを特徴とする。
この構成により、合致度合測定ステップにおいて、発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合である合致度合が測定され、その合致度合に基づいて調整実施位置算出ステップにおいて、調整実施位置が算出され、この調整実施位置に基づいて調整実施ステップにおいて光学部品の調整実施が実行される。この調整実施位置算出ステップにおいては、合致度合と調整実施位置とに関する予め設定された調整実施位置データ、例えば、マップ形式のデータに基づいて調整実施位置が算出されるので、従来のように、光学部品毎に作業者が経験と感覚により調整実施位置を決定するような手動での光軸の調整がなくなり、調整実施が自動化される。

また、調整実施位置データ更新ステップにおいて、調整実施が実行される毎に、調整実施位置および合致度合に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整の最新のデータに基づいて随時置き換えられる。ここでいう許容範囲とは、半導体レーザモジュールなどの光学部品の波長などの仕様、その他の条件により異なるが、光学部品として使用されるレーザ光などの媒体の光軸のずれが許容されうる範囲をいう。このようなずれの度合を受光器などにより測定する場合には、測定された光強度の許容範囲をいう。

上記（１）に記載の光学部品の光軸調整方法において、（２）前記調整実施位置データ更新ステップが、初回の前記調整実施位置算出ステップにより算出された初回の前記調整実施位置と、該初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の前記調整実施ステップの後に前記合致度合測定ステップにおいて測定された前記合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置データ更新ステップにおいて、光学部品の光軸調整における初回の調整実施位置と、この初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の調整実施ステップの後に合致度合測定ステップにおいて測定された初回の合致度合との双方に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、やや調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが調整実施位置データの更新のためのデータから除外される。

上記（１）または（２）のいずれかに記載の光学部品の光軸調整方法において、（３）前記合致度合測定ステップにおいて測定された前記合致度合が、直前に実行された前記合致度合測定ステップにおいて測定された直前合致度合よりも悪いとき、光学部品の光軸の調整を停止するよう構成してもよい。
この構成により、合致度合が、直前に実行された合致度合測定ステップにおいて測定された直前合致度合よりも低いとき、例えば、初回の調整実施ステップにおいて、光学部品の調整実施がなされたことにより、合致度合が悪化したときは、光学部品自体に何らかの異常があるので、光軸の自動調整に適さない。このような光学部品に対して光軸の調整を続行しても調整効率が低下してしまうので、光軸の調整を停止することにより、光軸の自動調整を強制的に終了させる。

上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学部品の光軸調整方法において、（４）前記調整実施位置算出ステップにおいて算出した調整実施位置を補正する調整実施位置補正ステップを含み、前記調整実施位置補正ステップが、前記接続部材を前記固定部材に固定するよう前記固定部材の外周側面部に固定照射されたレーザ光の照射位置と、前記調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、前記調整実施位置を補正するステップからなり、前記調整実施ステップが、前記調整実施位置補正ステップにより補正された調整実施位置に対してレーザ光を調整照射するよう構成してもよい。
この構成により、固定照射位置と、新たに調整照射しようとする調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて調整実施位置が補正されると、固定照射がなされた固定照射位置による光軸調整に対する悪影響が回避される。例えば、固定照射がなされた固定照射位置の近傍に新たな調整実施位置が算出されたとき、この算出された調整実施位置にレーザ光を調整照射しても、既に固定照射された部分が近傍に存在していると、レーザ光の調整照射による所期の効果が得られにくくなり、光軸の調整の精度が低下してしまうという悪影響がある。そのため、その効果の低下する分だけ調整実施位置を補正することにより、より適切な調整実施位置が算出される。

上記（４）に記載の光学部品の光軸調整方法において、（５）前記調整実施位置補正ステップが、前記調整実施位置算出ステップで算出された前記調整実施位置が、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置重なったとき、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の近傍を新たな調整実施位置として補正するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置算出ステップで算出された新たに調整実施しようとする調整実施位置と、固定照射位置および既に調整照射がなされた既調整実施位置との重複が回避される。この重複が回避されると、同一位置に重ねてレーザ光が照射されることはない。既にレーザ光が照射されると、この照射部分は、厚みが薄くなり、ピンホールが形成されることがあり、このような照射部分にレーザ光が照射されると、レーザ光の熱エネルギが光ファイバのコア部分に到達し易くなりコアを損傷するおそれがある。調整実施位置の補正がなされると、このような弊害が回避される。

上記（４）または（５）に記載の光学部品の光軸調整方法において、（６）前記調整実施位置算出ステップで算出された前記調整実施位置が、直前の前記調整実施ステップで前記調整照射がなされた既調整実施位置に対して、前記固定部材の軸線方向と直交する方向で、略対向する位置であったときに、光軸の調整を停止するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置算出ステップで算出された調整実施位置が、直前の調整実施ステップで調整照射がなされた既調整実施位置に対して、例えば、円筒状の固定部材料の軸方向に直交する平面内で１８０度±６０度の範囲内であったとき、すなわち、初回の調整実施ステップにおいて調整実施が実行され、その実行により所期の光学部品の調整効果が得られず、合致度合が悪化したようなとき、光学部品自体に何らかの異常があるので、光軸の自動調整に適さない。このような光学部品に対して光軸の調整を続行しても調整効率が低下してしまうので、光軸の調整を停止することにより、光軸の自動調整を強制的に終了させる。

本発明に係る光学部品の光軸調整装置においては、上記目的を達成するため、（７）少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有する光学部品の光軸を調整する光軸調整装置において、前記発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合を測定する合致度合測定手段と、前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合、および前記光軸の調整を実施するため予め設定された調整実施位置と前記合致度合との関係を示す調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出する調整実施位置算出手段と、前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置に基づいて前記光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により実施する調整実施手段と、前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施の後に前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新手段とを含み、前記調整実施位置算出手段が、前記調整実施位置データ更新手段により更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出することを特徴とする。
この構成により、合致度合測定手段により、発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合である合致度合が測定され、その合致度合に基づいて調整実施位置算出手段により、調整実施位置が算出され、この調整実施位置に基づいて調整実施手段により光学部品の調整実施が実行される。この調整実施位置算出手段により、合致度合と調整実施位置とに関する予め設定された調整実施位置データ、例えば、マップ形式のデータに基づいて調整実施位置が算出されるので、従来のように、光学部品毎に作業者が経験と感覚により調整実施位置を決定するような手動での光軸の調整がなくなり、調整実施が自動化される。

また、調整実施位置データ更新手段により、調整実施が実行される毎に、調整実施位置および合致度合に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整の最新のデータに基づいて随時置き換えられる。

上記（７）に記載の光学部品の光軸調整装置において、（８）前記調整実施位置データ更新手段が、前記調整実施位置算出手段により算出された初回の前記調整実施位置と、該初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の前記調整実施の後に前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置データ更新手段により、光学部品の光軸調整における初回の調整実施位置と、この初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の調整実施の後に合致度合測定手段により測定された初回の合致度合との双方に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、やや調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが調整実施位置データの更新のためのデータから除外される。

上記（８）のいずれかに記載の光学部品の光軸調整装置において、（９）前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合が、前記合致度合測定手段により直前に測定された直前合致度合よりも悪いとき、光学部品の光軸の調整を停止するよう構成してもよい。
この構成により、合致度合が、直前に実行された合致度合測定手段により測定された直前合致度合よりも低いとき、例えば、初回の調整実施手段により、光学部品の調整実施がなされたことにより、合致度合が悪化したときは、光学部品自体に何らかの異常があるので、光軸の自動調整に適さない。このような光学部品に対して光軸の調整を続行しても調整効率が低下してしまうので、光軸の調整を停止することにより、光軸の自動調整を強制的に終了させる。

上記（７）〜（９）のいずれかに記載の光学部品の光軸調整装置において、（１０）前記調整実施位置算出手段において算出した調整実施位置を補正する調整実施位置補正手段を含み、前記調整実施位置補正手段が、前記接続部材を前記固定部材に固定するよう前記固定部材の外周側面部に固定照射されたレーザ光の照射位置と、前記調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、前記調整実施位置を補正する手段からなり、前記調整実施手段が、前記調整実施位置補正手段により補正された調整実施位置に対してレーザ光を調整照射するよう構成してもよい。
この構成により、固定照射位置と、新たに調整照射しようとする調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて調整実施位置が補正されると、固定照射がなされた固定照射位置による光軸調整に対する悪影響が回避される。例えば、固定照射がなされた固定照射位置の近傍に新たな調整実施位置が算出されたとき、この算出された調整実施位置にレーザ光を調整照射しても、既に固定照射された部分が近傍に存在していると、レーザ光の調整照射による所期の効果が得られにくくなり、光軸の調整の精度が低下してしまうという悪影響がある。そのため、その効果の低下する分だけ調整実施位置を補正することにより、より適切な調整実施位置が算出される。

上記（１０）に記載の光学部品の光軸調整装置において、（１１）前記調整実施位置補正手段が、前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置が、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方と重なったとき、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の近傍を新たな調整実施位置として補正するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置算出手段により算出された新たに調整実施しようとする調整実施位置と、固定照射位置および既に調整照射がなされた既調整実施位置との重複が回避される。この重複が回避されると、同一位置に重ねてレーザ光が照射されることはない。既にレーザ光が照射されると、この照射部分は、厚みが薄くなり、ピンホールが形成されることがあり、このような照射部分にレーザ光が照射されると、レーザ光の熱エネルギが光ファイバのコア部分に到達し易くなりコアを損傷するおそれが発生する。調整実施位置の補正がなされると、このような弊害が回避される。

上記（１０）または（１１）に記載の光学部品の光軸調整装置において、（１２）前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置が、直前の前記調整実施手段により前記調整照射がなされた既調整実施位置に対して、前記固定部材の軸線方向と直交する方向で、略対向する位置であったときに、光軸の調整を停止するよう構成してもよい。
この構成により、調整実施位置算出手段により算出された調整実施位置が、直前の調整実施ステップで調整照射がなされた既調整実施位置に対して、例えば、円筒状の固定部材料の軸方向に直交する平面内で１８０度±６０度の範囲内であったとき、すなわち、初回の調整実施ステップにおいて調整実施が実行され、その実行により所期の光学部品の調整効果が得られず、合致度合が悪化したようなとき、光学部品自体に何らかの異常があるので、光軸の自動調整に適さない。このような光学部品に対して光軸の調整を続行しても調整効率が低下してしまうので、光軸の調整を停止することにより、光軸の自動調整を強制的に終了させる。

本発明に係る光学部品の製造方法は、上記目的を達成するため、（１３）少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有し、前記ケース内部の発光素子からの出射光を前記光ファイバから出力する光学部品の製造方法であって、前記ケースに、内部に前記接続部材が挿入された前記固定部材を載置する載置工程と、前記発光素子から光を出射させた状態で、前記発光素子からの出射光の焦点と前記光ファイバの先端とがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致するよう、前記固定部材、および前記固定部材の内部に挿入された前記接続部材の位置を微動させて光軸調整を行う微動工程と、前記発光素子からの出射光の焦点が前記光ファイバの光軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致して調整された状態で、前記固定部材を前記ケースに固定する第１の固定工程と、前記第１の固定工程で前記ケースに固定された前記固定部材と前記固定部材に挿入されている前記接続部材とを固定する第２の固定工程と、前記ケースと前記固定部材と前記接続部材とが固定された状態で、前記発光素子からの出射光と前記光ファイバの光軸との合致度合を前記光ファイバから出力された光の光強度を測定して求める合致度合測定工程と、前記合致度合測定工程で測定した合致度合に基づいて、当該合致度合の向上のための、前記固定部材に補正打ちすべき箇所である調整実施位置を、前記補正打ち後の前記光強度と当該補正打ちを行う直前の状態における前記光強度の差分値と光軸方向における基準位置から補正打ちを行った調整実施位置までの距離とに関する、予め設定された調整実施位置データに基づいて算出する調整実施位置算出工程と、前記算出された調整実施位置に基づいて前記光学部品の光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により前記固定部材の補正打ちすべき箇所に補正打ちする調整実施工程と、前記調整実施位置算出工程で算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施の後に前記合致度合測定工程で測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新工程とを備え、前記調整実施位置算出工程は、前記調整実施位置データ更新工程により更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出し、前記発光素子からの出射光と前記光ファイバの光軸との前記合致度合が、予め設定された所望の範囲内で合致するまで前記調整実施位置算出工程および前記調整実施工程とを繰り返し実施することを特徴とする。
この構成により、載置工程において、少なくとも内部に発光素子を収容するケースに、内部に前記接続部材が挿入された固定部材が載置される。また、微動工程において発光素子から光を出射させた状態で、この発光素子からの出射光の焦点と光ファイバの先端とがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致するよう、固定部材およびこの固定部材の内部に挿入された接続部材の位置を微動して光軸調整が実行される。また、第１の固定工程において、発光素子からの出射光の焦点が光ファイバの光軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致して調整された状態で、固定部材がケースに固定される。
また、第２の固定工程において、第１の固定工程でケースに固定された固定部材とこの固定部材に挿入されている接続部材とが固定される。また、合致度合測定工程において、ケースと固定部材と接続部材とが固定された状態で、発光素子からの出射光と光ファイバの光軸との合致度合が、光ファイバから出力された光の光強度を測定することにより求められる。
また、調整実施位置算出工程において、合致度合測定工程で測定した合致度合に基づいて、この合致度合の向上のための、固定部材に補正打ちすべき箇所である調整実施位置が算出され、調整実施工程において、算出された調整実施位置に基づいて、固定部材の補正打ちすべき箇所に補正打ちが実施される。
また、調整実施位置算出工程においては、補正打ち後の光強度と、この補正打ちを行う直前の状態における光強度の差分値と光軸方向における基準位置から補正打ちを行った調整実施位置までの距離とに関する、予め設定された調整実施位置データに基づいて調整実施位置が算出され、発光素子からの出射光と光ファイバの光軸との合致度合が、予め設定された所望の範囲内で合致するまで調整実施位置算出工程および調整実施工程とが繰り返し実施される。
その結果、光学部品毎に作業者が経験と感覚により調整実施位置を決定するような手動での光軸の調整がなくなり、調整実施が自動化され、光学部品の生産効率が高まる。
また、調整実施位置データ更新工程で調整実施が実行される毎に、調整実施位置および合致度合に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整の最新のデータに基づいて随時置き換えられる。

上記（１３）に記載の光学部品の製造方法において、（１４）前記調整実施位置算出工程は、初回の補正打ち後の前記光強度と前記第２の固定工程後の前記光強度の差分値と光軸方向における基準位置からの初回の補正打ちを行った調整実施位置までの距離とに関する、予め設定された調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出するよう構成してもよい。
この構成により、やや調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが調整実施位置データから除外される。

請求項１に係る光学部品の光軸調整方法によれば、適格な調整実施位置を決定することができるので、調整実施位置の決定およびこの調整実施位置の決定に基づく調整実施を自動的に実行することができる。その結果、光学部品の調整実施による光軸の調整回数が少なく、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。

また、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュールの光軸調整の最新のデータに基づいて置き換えられるので、より正確な光軸の調整が行われ、光軸の調整の繰り返し回数が減少する。その結果、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。

請求項２に係る光学部品の光軸調整方法によれば、やや光軸調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが除外されるので、２回目以降の調整後のデータに影響を受けることがなく、より的確な最新のデータから作成される分布図に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、精度の高い効率的な光軸の調整が行われ、光軸の調整の繰り返し回数が著しく減少する。

請求項３に係る光学部品の光軸調整方法によれば、合致度合測定ステップにおいて測定された合致度合が悪化したとき、光軸の調整が停止されるので、何らかの異常がある光学部品に対する無駄な光軸の自動調整を終了することができる。その結果、調整効率の低下を防止することができる。

請求項４に係る光学部品の光軸調整方法によれば、新たに算出された調整実施位置が的確に補正されるので、精度の高い光軸の調整を効率よく実行することができる。

請求項５に係る光学部品の光軸調整方法によれば、既にレーザ光が照射された位置と、同一位置に重ねてレーザ光が照射されることはないので、光ファイバの損傷が防止されるとともに、既にレーザ光が照射された位置の近傍に調整実施のレーザ光が照射されるので、光軸調整の効果が得られ、光ファイバの光軸の合致度合を高めることができる。

請求項６に係る光学部品の光軸調整方法によれば、光軸の調整が停止されるので、何らかの異常がある光学部品に対する無駄な光軸の自動調整を終了することができる。その結果、調整効率の低下を防止することができる。

請求項７に係る光学部品の光軸調整装置によれば、適格な調整実施位置を決定することができるので、光学部品の調整実施による光軸の調整回数が少なく、調整実施位置の決定およびこの調整実施位置の決定に基づく調整実施を自動的に実行することができる。その結果、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。

また、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュールの光軸調整の最新のデータに基づいて置き換えられるので、より正確な光軸の調整が行われ、光軸の調整の繰り返し回数が減少する。その結果、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。また、この光学部品の光軸調整装置によれば、装置を稼動するにあたり、必要とされる調整実施位置データは、最少２点のみで可能であり、正確な関係式を得るための多大なデータ取得実験が不要となり、装置の早期稼動が実現できる。

請求項８に係る光学部品の光軸調整装置によれば、やや光軸調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが除外されるので、２回目以降の調整後のデータに影響を受けることがなく、より的確な最新のデータから作成される分布図に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、精度の高い効率的な光軸の調整が行われ、光軸の調整の繰り返し回数が著しく減少する。

請求項９に係る光学部品の光軸調整装置によれば、合致度合測定ステップにおいて測定された合致度合が悪化したとき、光軸の調整が停止されるので、何らかの異常がある光学部品に対する無駄な光軸の自動調整を終了することができる。その結果、調整効率の低下を防止することができる。

請求項１０に係る光学部品の光軸調整装置によれば、新たに算出された調整実施位置が的確に補正されるので、精度の高い光軸の調整を効率よく実行することができる。

請求項１１に係る光学部品の光軸調整装置によれば、既にレーザ光が照射された位置と、同一位置に重ねてレーザ光が照射されることはないので、光ファイバの損傷が防止されるとともに、既にレーザ光が照射された位置の近傍に調整実施のレーザ光が照射されるので、光軸調整の効果が得られ、光ファイバの光軸の合致度合を高めることができる。

請求項１２に係る光学部品の光軸調整装置によれば、光軸の調整が停止されるので、何らかの異常がある光学部品に対する無駄な光軸の自動調整を終了することができる。その結果、調整効率の低下を防止することができる。

請求項１３に係る光学部品の製造方法によれば、光学部品毎に作業者が経験と感覚により調整実施位置を決定するような手動での光軸の調整がなくなり、調整実施が自動化され、光学部品の生産効率が高まり、低コストで品質に優れた光学部品が得られる。

請求項１４に係る光学部品の製造方法によれば、やや調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが調整実施位置データから除外された精度の高い調整実施位置データに基づくため、より生産効率が高まり、より品質に優れた光学部品が得られる。

以下、本発明に係る光学部品の光軸調整方法および光学部品の光軸調整装置の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明に係る光学部品の光軸調整方法は、本発明に係る光学部品の光軸調整装置により実施することができ、光学部品の光軸調整装置の説明を通じてその光学部品の光軸調整方法の詳細をも明らかにすることとする。合致度合測定ステップは、合致度合測定手段により好適に行うことができ、調整実施位置算出ステップは、調整実施位置算出手段により好適に行うことができ、調整実施ステップは、調整実施手段により好適に行うことができ、調整実施位置データ更新ステップは、調整実施位置データ更新手段により好適に行うことができ、調整実施位置補正ステップは、調整実施位置補正手段により好適に行うことができる。

図１に示すように、光学部品の光軸調整装置１０は、筐体１２と、ＹＡＧレーザ溶接部１４と、パッケージ保持機構部１６と、駆動制御部１８と、ペルチェ素子コントローラ２０と、ＬＤ電源２２と、受光器２６と、コントローラ３０とを含んで構成されている。

筐体１２は、上部支持板１２ａと、底部支持板１２ｂと、上部支持板１２ａおよび底部支持板１２ｂを支持する支柱１２ｃ、１２ｄおよび図示しない他の支柱により構成されている。筐体１２には、ＹＡＧレーザ溶接部１４と、パッケージ保持機構部１６と、駆動制御部１８と、ペルチェ素子コントローラ２０と、ＬＤ電源２２と、受光器２６と、コントローラ３０が収容されている。

ＹＡＧレーザ溶接部１４は、溶接制御ユニット１４ａと、ユニットマウント１４ｂと、ユニットプレート１４ｃと、レーザ照射ユニット１４ｄ、１４ｅ、１４ｆと、照射ヘッド１４ｇ、１４ｈ、１４ｉとにより構成されている。

レーザ照射ユニット１４ｄ、１４ｅ、１４ｆは、それぞれの先端部に照射ヘッド１４ｇ、１４ｈ、１４ｉが設けられ、ユニットプレート１４ｃおよびユニットマウント１４ｂを介して上部支持板１２ａに取り付けられている。この照射ヘッド１４ｇ、１４ｈ、１４ｉは、パッケージ保持機構部１６に保持された半導体レーザモジュール１５の光軸を中心とする円周上に等間隔になるよう配置されており、半導体レーザモジュール１５の接合箇所に均等にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されるようになっている。
溶接制御ユニット１４ａは、筐体１２の上部支持板１２ａに取り付けられており、コントローラ３０の指令に基づいて照射ヘッド１４ｇ、１４ｈ、１４ｉから半導体レーザモジュール１５の接合箇所に同時に照射するＹＡＧレーザビーム１４ｒの照射量および照射タイミングを制御するようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体レーザモジュール１５は、ケースとしてのパッケージ４１と、ペルチェ素子４２と、基板４３と、発光素子としての半導体レーザチップ４４と、フォトダイオード４５と、レンズ４６と、光アイソレータ４７と、ホルダ４８と、サーミスタ４９と、光ファイバ５１と、フェルール５２と、スリーブ５３と、リード５４、５５とを含んで構成されている。

パッケージ４１は、パッケージ本体４１ａと、パッケージ本体４１ａを基板などの外部機器に固定するための固定ブラケット４１ｂ、４１ｃと、パッケージ内の各構成要素保護するパッケージキャップ４１ｄと、パッケージ本体４１ａの側面部でスリーブ５３とフェルール５２との接合部分を保護するスリーブキャップ４１ｅとにより構成されている。
パッケージ本体４１ａには、その内部底面に、サーミスタ４９により基板４３の温度を検知し半導体レーザチップ４４を一定の温度、例えば、２５℃に保つためのペルチェ素子４２が固定されており、このペルチェ素子４２の上部には基板４３が取り付けられている。この基板４３には、半導体レーザチップキャリア４４ａを介して半導体レーザチップ４４が設けられ、フォトダイオードキャリア４５ａを介してフォトダイオード４５が設けられている。このフォトダイオード４５は、半導体レーザチップ４４の後端部から出射されるレーザビーム４４ｄを受光することにより、半導体レーザチップ４４の出力を監視するモニタとして機能するようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ４６および光アイソレータ４７は、ホルダ４８を介して基板に固定されている。レンズ４６は、半導体レーザチップ４４から出射されるレーザビーム４４ｂを光ファイバ５１の端部で集束させて光ファイバ５１に入光させるようになっている。光アイソレータ４７は、半導体レーザチップ４４から出射されるレーザビーム４４ｂのみを通過させ、光ファイバ５１側から来る反射光などを吸収するようになっている。

半導体レーザチップ４４から出射されるレーザビーム４４ｂを効率よく光ファイバ５１に入光させるため、半導体レーザチップ４４の光軸と、レンズ４６の光軸と、光ファイバ５１の光軸とが光軸方向で合致するようこれらの光学部品が配設されている。

具体的には、図５に示すように、半導体レーザチップ４４から出射されるレーザ光がレンズ４６を透過し集束して焦点４４ｃで結像するようになっており、この焦点４４ｃと光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸とがＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で合致するよう配設されている。

図３および図４に示すように、パッケージ本体４１ａには、光出射窓部４１ｆが貫通して形成されており、この光出射窓部４１ｆ内を半導体レーザチップ４４から出射されるレーザビーム４４ｂ光が通過するようになっている。この光出射窓部４１ｆには、図示しないガラスが挿入されており、パッケージ本体４１ａの機密性が確保されている。また、この光出射窓部４１ｆの外側には、スリーブ５３が固定されている。このスリーブ５３には、貫通孔５３ｇが形成されており、この貫通孔５３ｇには、光ファイバ５１の端部に形成されているフェルール５２が挿入されるようになっている。

また、このスリーブ５３の下部にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射され、スリーブ５３がパッケージ本体４１ａに、例えば、貫通溶接され固定されている。
また、スリーブ５３の外周側面にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されることによりスリーブ５３とフェルール５２とが貫通溶接または隅肉溶接され、スリーブ５３とフェルール５２とが固定されている。

パッケージ保持機構部１６は、θ軸ステージ１６ａと、ステージプレート１６ｂと、Ｙ軸ステージ１６ｃと、Ｘ軸ステージ１６ｄと、Ｚ軸ステージ１６ｅと、ジンバル１６ｆと、クランププレート１６ｇと、フェルールクランプ１６ｈと、パッケージ固定治具１６ｉとにより構成されている。

θ軸ステージ１６ａは、筐体１２の底部支持板１２ｂに回転可能に取り付けられており、このθ軸ステージ１６ａの上部にはステージプレート１６ｂが固定され、θ軸ステージ１６ａの回転とともにステージプレート１６ｂも回転するようになっている。
ステージプレート１６ｂには、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ１６ｃが取り付けられている。また、このＹ軸ステージ１６ｃには、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸ステージ１６ｄが取り付けられており、Ｘ軸ステージ１６ｄには、ジンバル１６ｆが取り付けられている。このジンバル１６ｆは、その上部で半導体レーザモジュール１５を水平に保持するよう水平保持機構で構成されている。
Ｚ軸ステージ１６ｅは、筐体１２の支柱１２ｄに取り付けられており、ステージプレート１６ｂ、Ｙ軸ステージ１６ｃおよびＸ軸ステージ１６ｄをＺ軸方向に移動させるようになっている。

また、Ｚ軸ステージ１６ｅの上部には、クランププレート１６ｇが固定されており、このクランププレート１６ｇの下部にはフェルールクランプ１６ｈおよび図示しないスリーブクランプが固定されている。
フェルールクランプ１６ｈは、その先端部で、ジンバル１６ｆに保持された半導体レーザモジュール１５の上部のフェルール５２を保持するようになっている。

駆動制御部１８は、例えば、制御回路などの電子回路によって構成されており、コントローラ３０の指令に基づいて、θ軸ステージ１６ａの回転、Ｙ軸ステージ１６ｃのＹ軸方向の移動、Ｘ軸ステージ１６ｄのＸ軸方向の移動およびＺ軸ステージ１６ｅのＺ軸方向の移動の各動作を制御するようになっている。

ペルチェ素子コントローラ２０は、温度制御回路によって構成されており、ジンバル１６ｆに保持された半導体レーザモジュール１５内のペルチェ素子に接続され、サーミスタ４９が検知した温度情報に基づいて、半導体レーザモジュール１５が最適な温度、例えば、約２５℃で一定になるよう制御するようになっている。

ＬＤ電源２２は、例えば、電源制御回路によって構成されており、半導体レーザモジュール１５のペルチェ素子４２、半導体レーザチップ４４およびフォトダイオード４５などを駆動するための電源をそれぞれペルチェ素子４２、半導体レーザチップ４４およびフォトダイオード４５に供給するようになっている。

受光器２６は、例えば、フォトダイオードを含んで構成されており、光ファイバ５１内を透過したレーザ光の強度をフォトダイオードで受光し測定するようになっている。受光器２６においては、受ける光の量に比例して電流を発生するようになっており、強い光を受けると電流量は増加し、弱い光を受けると電流量が減少するので、この電流量を測定することにより、レーザ光の光強度が検出されるようになっている。

コントローラ３０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、書換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路および駆動回路等を含む出力インターフェース回路を含んで構成されている。このコントローラ３０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータにより構成してもよい。

また、このコントローラ３０は、例えば、ＲＯＭなどの記憶媒体に格納された合致度合測定プログラム３２、調整実施位置算出プログラム３４、調整実施プログラム３６、調整実施位置データ更新プログラム３８、調整実施位置補正プログラム４０を含んで構成されている。

合致度合測定プログラム３２は、前述のＣＰＵ、ＲＯＭなどを含んで構成されており、受光器２６から出力される信号に基づいて、受光器２６が受光するレーザビーム４４ｂ光の光強度（ｍＷ）を測定するようになっている。

図５（ａ）に示すように、ＬＤ電源２２（図１参照）により通電された半導体レーザチップ４４から出射したレーザビーム４４ｂは、レンズ４６で屈折し光アイソレータ４７内を透過し、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの端部で光軸上の焦点４４ｃに集束し、光ファイバ５１内を通過し、受光器２６の受光面に到達するようになっている。

図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸およびＹ軸（図１参照）で形成されるＸＹ平面におけるレーザビーム４４ｂの焦点位置が光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸に対してずれた位置になると、そのずれの大きさに応じて受光器２６が受けるレーザビーム４４ｂの光強度（ｍＷ）が変化することが分かる。レンズ４６で屈折したレーザビーム４４ｂの焦点４４ｃのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における各位置と、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における光軸の先端部の位置とが合致したとき、光強度が最も大きくなる。
図５（ｂ）に示す曲線の山の部分が、光強度が最も大きい部分で、焦点位置が±０であり、焦点４４ｃの位置と光ファイバコア５１ａの光軸とがその軸線方向で合致している状態を表しており、本実施の形態においては、例えば、Ｐｆ_０で表される。

本実施の形態における光強度（ｍＷ）は、本発明に係る光学部品の光軸調整方法および光学部品の光軸調整装置における合致度合を構成している。この光強度が大きいほど、光ファイバコア５１ａの光軸の先端部の位置が、焦点４４ｃにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における各位置で合致している度合が大きく、つまり、合致している度合がよく、光強度が小さいほど、光ファイバコア５１ａの光軸の先端部の位置が、焦点４４ｃにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における各位置で合致している度合が小さい、つまり、合致している度合が悪いことを表している。したがって、光強度の大きさを測定することにより、光ファイバコア５１ａの光軸の先端部の位置が、焦点４４ｃにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における各位置で合致しているか否かの合致度合を測定することができる。

調整実施位置算出プログラム３４は、前述のＣＰＵ、ＲＯＭなどなどを含んで構成されており、合致度合測定プログラム３２により測定された光強度に基づいて半導体レーザモジュール１５のスリーブ５３およびフェルール５２で光軸の調整を実施させるよう、スリーブ５３の調整実施位置を算出するようになっている。Ｘ軸およびＹ軸において、図１１（ａ）に示すように、スリーブ５３内に固定された光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸の中心をＰとし、中心Ｐからスリーブ５３の△印で表す外周側面の任意の点Ｐ_１までの半径をｒとし、中心Ｐと近傍の固定打ち点Ｐ_５３ｄとを通る線をＬ_５３ｄとし、中心Ｐと外周側面の点Ｐ_１とを通る線をＬ_θとし、線Ｌ_５３ｄと線をＬ_θとのなす角をθとすると、ＸＹ平面における調整実施位置は、半径ｒおよび角度θとで表される。また、この半径ｒおよび角度θの代わりに、Ｘ軸およびＹ軸で形成されるＸＹ平面上の所定の基準位置からの距離からなるＸＹ位置で表してもよい。

また、この調整実施位置は、Ｚ軸方向においては、図１０（ａ）に示すように、スリーブ５３の上端面をＺ_０とし、この下方向にＬ_１〜Ｌ_５のように基準位置Ｚ_０からの距離で表される。この調整実施位置は、ＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されるスリーブ５３の外周側面における光軸位置調整用の照射位置を表している。

調整実施位置算出プログラム３４においては、半径ｒおよび角度θで表されるＸＹ平面上の調整実施位置と、Ｚ軸上の調整実施位置の双方が算出される。この調整実施位置の算出においては、ＸＹ平面上の調整実施位置の算出およびＺ軸上の調整実施位置の算出のステップの前後は問われず、いずれの算出を先に実行してもよい。

図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＸＹ平面上の調整実施位置の算出においては、ＬＤ電源２２（図１参照）により通電された半導体レーザチップ４４からレーザビーム４４ｂを出射させるとともに、スリーブ５３の外周側面から放射内方に向かって押圧ステー５６により順次角度ωを変えて押圧し、フェルール５２の上部の外周側面に荷重を加える。

図９（ａ）に示すように、受光器２６が測定したレーザビーム４４ｂの光強度が最も大きくなる角度θが調整実施位置として算出される。すなわち、スリーブ５３が貫通溶接される前に、レンズ４６で屈折したレーザビーム４４ｂの焦点４４ｃの位置に、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸が合致するよう調芯され、光ファイバコア５１ａの光軸が焦点４４ｃに合致した最も光強度が大きいＰｆ_０を基準として、光強度が最もＰｆ_０に近い値になるピークの角度θを検出する。この荷重を加える位置は、多いほど位置精度が高まるが、作業位置は、合致度合測定プログラム３２と調整実施位置算出プログラム３４とにより定められる。

図９（ａ）における、Ｐｆ_ｋは固定打ち後の測定光強度、Ｐｆ_１は初回調整実施後の測定光強度、Ｐｆ_ｘはＸ回目の調整実施後の測定光強度を示している。
合致度合測定プログラム３２は、光強度Ｐｆ_０と現状態の光強度（Ｐｆ_ｋまたはＰｆ_１またはＰｆ_ｘ）とを測定するとともに、その差分値ΔＰｆ_ｄａｔａを求め、この差分値ΔＰｆ_ｄａｔａが許容範囲内にあるか否かを判定する。また現状態が初回調整実施後の場合には、差分値のＰｆ_１−Ｐｆ_ｋをΔＰｆ_{ｒｅｎｅｗ}として記憶手段に調整実施位置と関連づけて記憶させる。

調整実施位置算出プログラム３４は、合致度合測定プログラム３２で測定した前述の差分値ΔＰｆ_ｄａｔａおよび後述する調整実施位置データに基づいて光軸の調整を実施するための調整実施位置を定める。

ここで、図９（ｂ）に示す調整実施位置データについて説明する。
この調整実施位置データは、”調整実施位置の基準位置Ｚ_０からの距離Ｌ”と”Ｐｆ_１−Ｐｆ_ｋで定まるΔＰｆ_{ｒｅｎｅｗ}”とを関連づけたものであり、Ｐｆ_１を測定する度に随時蓄積される。この調整実施位置データは、コントローラ３０のＲＯＭなどの記憶手段に記憶され、必要の都度、調整実施位置算出プログラム３４により読み出されて使用するようになっている。

以下、合致度合の判定およびＺ軸上の調整実施位置の決定の流れを具体的に説明する。
（１）図９（ａ）に示す調芯後の最大測定光強度Ｐｆ_０と固定打ち後の測定光強度Ｐｆ_ｋとを測定するとともにその差分値（Ｐｆ_０−Ｐｆ_ｋ）を求め、その差分値（Ｐｆ_０−Ｐｆ_ｋ）が許容範囲内にあるか否かを判定する。
（２）差分値（Ｐｆ_０−Ｐｆ_ｋ）が許容範囲外であった場合、図１０（ｂ）に示すように、上述した調整実施位置データに基づいてＺ軸上の調整実施位置を定め、後述する調整実施プログラム３６において、定められた調整実施位置にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射される調整照射、すなわち、調整打ちが実行される。
（３）調芯後の最大測定光強度Ｐｆ_０と初回調整実施後の測定光強度Ｐｆ_１とを測定するとともに、その差分値（Ｐｆ_０−Ｐｆ_１）を算出し、差分値（Ｐｆ_０−Ｐｆ_１）が許容範囲内にあるか否かを判定する。同時に差分値（Ｐｆ_１−Ｐｆ_ｋ）をΔＰｆ_{ｒｅｎｅｗ}として、初回調整実施位置と関連づけて記憶手段に記憶させる。

この調整実施位置データは、関係式で表すことができ、例えば、係数をｋとすると、ｚ＝ｋ×ｆ（ΔＰｆ_ｄａｔａ）のように近似式で表すことができる。この場合、係数ｋは、半導体レーザモジュールの仕様やその他の条件により異なる。この関係式は、ΔＰｆ_ｄａｔａと基準位置Ｚ_０からの距離との関係を表すものであればよく、一次式だけでなく、二次式や対数など任意の関数で表してもよい。

また、この関係式は、ΔＰｆ_ｄａｔａと基準位置Ｚ_０からの距離について、光軸調整を実施したデータをプロットしΔＰｆ_ｄａｔａと基準位置Ｚ_０からの距離の分布図を作成し、この分布図に基づいて予め作成されたものである。

例えば、図１０（ａ）に示すように、スリーブ５３の上端面の基準位置Ｚ_０から下方に距離Ｌ_１だけ離隔した点をＺ_１、距離Ｌ_２だけ離隔した点をＺ_２、距離Ｌ_３だけ離隔した点をＺ_３、距離Ｌ_４だけ離隔した点をＺ_４、距離Ｌ_５だけ離隔した点をＺ_５とすると、図１０（ｂ）示すように、この距離が大きくなるほど、ΔＰｆ_ｄａｔａが大きくなるので、ＹＡＧレーザ溶接によるスリーブ５３およびフェルール５２の調整実施の効果が比例して大きくなることが分かる。調整実施位置算出プログラム３４において、この関係式に基づいて調整実施位置が算出されるので、この関係式は、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における合致度合と調整実施位置とに関する調整実施位置データを構成している。

また、この合致度合測定プログラム３２は、受光器２６が受けるレーザビーム４４ｂの光強度が、直前に検出された受光器２６が受けるレーザビーム４４ｂの光強度よりも小さいとき、半導体レーザモジュール１５の光軸の調整を停止するようコントローラ３０に信号を出力するよう構成されている。

また、この合致度合測定プログラム３２は、図１１（ａ）に示すように、スリーブ５３の外周側面に対してＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射された光軸の調整実施位置を仮に５３ｄとし、新たに調整実施しようとする新たな調整実施位置をＰ_１とすると、中心Ｐと溶接部５３ｄとを通る線Ｌ_５３ｄと、中心Ｐと点Ｐ_１とを通る線Ｌ_θとのなす角度θが１８０度±６０度の範囲内であったときに、半導体レーザモジュール１５の光軸の調整を停止するようコントローラ３０に信号を出力するよう構成されている。

調整実施プログラム３６は、調整実施位置算出プログラム３４により算出された角度θおよびＺ軸方向の位置で表される調整実施位置に基づいてコントローラ３０の指令により前述のＹＡＧレーザ溶接部１４により実行されるようになっている。具体的には、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置、例えば、図１０（ａ）に示すＺ_４で表される調整実施位置に、１箇所の照射ヘッド１４ｇから１本のＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射され、この調整実施位置Ｚ_４でスリーブ５３とフェルール５２とが貫通溶接されることにより実行される。このＹＡＧレーザビーム１４ｒの照射は、スリーブ５３とフェルール５２とを固定する際に照射された出力と同等またはそれ以下の出力で照射されることが好ましいが、スリーブ５３とフェルール５２とを固定する際に照射された出力より大きい出力でもよい。この貫通溶接により、フェルール５２がスリーブ５３の内壁面部に引き寄せられたり、またはスリーブ５３およびフェルール５２が調整実施位置Ｚ_４を略中心として収縮して屈曲するので、光ファイバ５１の光軸が微動し固定される。例えば、スリーブ５３およびフェルール５２が調整実施位置Ｚ_４の上部および下部でＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射された方向に突出するよう僅かに湾曲して固定される。また、フェルール５２がスリーブ５３の内壁面部の方向に微動して固定される。その結果、レンズ４６で屈折したレーザビーム４４ｂの焦点４４ｃの位置と、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸とを合致させることができる。

調整実施位置データ更新プログラム３８においては、初回の調整実施位置算出プログラム３４により算出された初回の調整実施位置と、この初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の調整実施プログラム３６の実行の後に合致度合測定プログラム３２において測定された合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新するようになっている。

また、調整実施位置データ更新プログラム３８においては、調整実施プログラム３６により、調整実施が実行される都度、随時調整実施位置データが更新される。例えば、調整実施位置データが１００個であるとき、このデータの内最も古いデータが、最も新しいデータに更新されるようになっている。このような随時更新以外の更新方法であってもよい、例えば、新たなデータが所定数である１００個蓄積されたとき、古い調整実施位置データを新たな調整実施位置データに一括で更新してもよい。

なお、本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０を最初に稼動した際には、当然のことながら稼動による調整実施位置データは記憶手段に記憶されていない。このような場合には、予備実験などで得られたデータからなる調整実施位置データを予め記憶手段に記憶させておき、光学部品の光軸調整装置１０の稼動初期は、予備実験データからなる調整実施位置データを用いて調整実施位置を算出する。そして、光学部品の光軸調整装置１０の稼動を続けるに伴って、この調整実施位置データは調整実施位置データ更新プログラム３８により更新され、より正確な調整が可能となる。

予め準備する調整実施位置データのデータ数は、最少２点でよい。この２点を用いて調整実施位置データの直線近似を求めることが可能である。なお、この予め準備するデータは、初回の調整実施位置データのみを調整実施位置データとして使用してもよく、やや精度が低下するものの、２回目以降の調整実施位置データも使用するようにしてもよい。

調整実施位置補正プログラム４０は、調整実施プログラム３６が、スリーブ５３の表面部における角度θおよびＺ軸方向の位置で表される調整実施位置に１本のＹＡＧレーザビーム１４ｒを照射する調整照射により行われる。スリーブ５３の表面部に３本のＹＡＧレーザビーム１４ｒを同時に照射する固定照射により貫通溶接が行われ、フェルール５２がスリーブ５３に固定される。この固定照射がなされた固定照射位置である溶接部と、調整実施位置算出プログラム３４において算出した新たな調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、新たな調整実施位置を補正し、補正した調整実施位置に対して調整照射を実施するよう構成されている。このＹＡＧレーザビーム１４ｒの照射による調整照射は、固定照射と同等またはそれ以下の出力であることが好ましいが、同等以上であってもよい。

図１１（ａ）に示すように、ＹＡＧレーザ溶接部１４により既に溶接されたスリーブ５３の溶接部５３ｄと、溶接部５３ｅとがＸＹ平面で１２０度離隔している場合、溶接部５３ｄと溶接部５３ｅとの間の位置によって、スリーブ５３およびフェルール５２の調整実施量が変化する。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、光ファイバ５１の光軸の中心Ｐと溶接部５３ｄとを結ぶ直線Ｌ_５３ｄを基準として、この基準からの角度θで表されるスリーブ５３の表面部の位置により、スリーブ５３およびフェルール５２の調整実施量が変化する。角度θが０度〜６０度の範囲では、徐々に上方に傾斜した直線グラフで表され、６０度〜１２０度では、徐々に下方に傾斜した直線グラフで表される。

調整実施位置補正プログラム４０においては、この直線グラフに基づいて、角度θが０度〜３０度の範囲および９０度〜１２０度の範囲において、図１０（ａ）で示される距離Ｌ_１〜Ｌ_５に対して係数αを乗算することにより、調整実施位置算出プログラム３４で検出したＺ軸方向の位置を距離Ｌ_１〜Ｌ_５が大きくなるよう補正する。この係数αは、角度θが６０度のときの１．０を最大とする凸特性を持ち、半導体レーザモジュールの仕様や材質その他の条件により異なるが、１＜α≦２の範囲で適宜選択され、例えば、１．１５〜１．２などからなる。

また、この調整実施位置補正プログラム４０においては、調整実施位置算出プログラム３４により検出された新たな調整実施位置が、ＹＡＧレーザ溶接部１４により既に溶接されたスリーブ５３の溶接部５３ｄと重なったとき、溶接部５３ｄの近傍を新たな調整実施位置として補正するよう構成されている。溶接部５３ｄの近傍とは、溶接部５３ｄに隣接する位置で溶接部５３ｄの外延と新たに溶接しようとする溶接部の外延が重複しない位置をいい、半導体レーザモジュールの仕様や材質その他の条件により異なるが、例えば、溶接部５３ｄの外延と新たに溶接しようとする溶接部の外延との距離が０．５ｍｍ〜数ｍｍの範囲にあることをいう。この溶接部５３ｄの近傍は、溶接部５３ｄを中心として、スリーブ５３の円周方向に時計回りまたは反時計回りの近傍のうち、合致度合測定プログラム３２により合致度合が大きい方が選択されるようになっている。

以下、パッケージ本体４１ａにスリーブ５３とフェルール５２とをＹＡＧレーザ溶接により接合する接合手段について、図３〜図７を参照して説明する。

図３に示すように、まず、半導体レーザモジュール１５が光出射窓部４１ｆ側が上部になるようパッケージ保持機構部１６のジンバル１６ｆ上に載置され、パッケージ固定治具１６ｉにより固定保持される。
次いで、図４に示すように、スリーブ５３の貫通孔５３ｇに光ファイバ５１の端部に設けられたフェルール５２を挿入したものが、パッケージ本体４１ａの光出射窓部４１ｆの上部に載置される。このときフェルール５２の先端部がスリーブ５３の貫通孔５３ｇの下部に位置している。フェルール５２が挿入されたものが光出射窓部４１ｆの上部に載置される際、スリーブ５３は下方に押圧され、パッケージ本体４１ａがスリーブ５３と接する上面４１ｇがスリーブ５３の底面と平行になった状態でジンバルが固定され、その後、下方への押圧が解除される。

次いで、図５（ａ）に示すように、合致度合測定プログラム３２により実行される前述の光軸合致の手段により、レンズ４６で屈折したレーザビーム４４ｂの焦点４４ｃの位置と、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸とが合致するよう調芯される。

次いで、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、フェルールクランプによりフェルール５２が保持され、ＹＡＧレーザビーム１４ｒがスリーブ５３の下部周側面部の円周上で３等分された位置５３ａ、５３ｂ、５３ｃに同時に照射されフェルール５２とパッケージ本体４１ａとが貫通溶接される。続いて、θ軸ステージ１６ａを僅かに回転させることによりステージプレート１６ｂを介してスリーブ５３を回転させ、さらに、位置５３ａ、５３ｂ、５３ｃに隣接した３箇所で同時に貫通溶接される。

次いで、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザビーム１４ｒがスリーブ５３の周側面部の円周上で３等分された位置５３ｄ、５３ｅ、５３ｆに同時に照射され、Ｚ軸ステージ１６ｅが下降することにより、スリーブ５３の上部、中央部および下部の３層で合計９箇所においてフェルール５２とパッケージ本体４１ａとが貫通溶接される。この貫通溶接後、フェルール５２を保持していたフェルールクランプが開放されパッケージ本体４１ａ、スリーブ５３およびフェルール５２の接合が完了する。

本実施の形態における合致度合測定プログラム３２は、半導体レーザモジュール１５のスリーブ５３およびフェルール５２の光軸の合致度合を受光器２６により測定するよう構成されており、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における合致度合測定手段を構成している。

また、本実施の形態における調整実施位置算出プログラム３４は、合致度合測定プログラム３２により測定された光強度など合致度合に基づいて半導体レーザモジュール１５のスリーブ５３およびフェルール５２をＹＡＧレーザ溶接部１４により調整実施させる調整実施位置を算出するよう構成されており、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における調整実施位置算出手段を構成している。

また、本実施の形態における調整実施プログラム３６は、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置に基づいて半導体レーザモジュール１５のスリーブ５３およびフェルール５２をＹＡＧレーザ溶接部１４で貫通溶接により調整実施されており、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における調整実施手段を構成している。

また、本実施の形態における調整実施位置データ更新プログラム３８は、調整実施プログラム３６によりスリーブ５３およびフェルール５２を調整実施させた後に合致度合測定プログラム３２により測定された調整後の合致度合と、調整実施位置算出プログラム３４により測定された調整後の調整実施位置に基づいて調整実施位置データを更新するよう構成されており、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における調整実施位置データ更新手段を構成している。

また、本実施の形態における調整実施位置補正プログラム４０は、調整実施位置算出プログラム３４により算出されたスリーブ５３およびフェルール５２を調整実施させる調整実施位置が、調整実施プログラム３６において既に溶接された溶接部と重なったとき、調整実施位置を補正するよう構成されており、本発明に係る光学部品の光軸調整装置における調整実施位置補正手段を構成している。

以下、本実施の形態における半導体レーザモジュール１５の光軸調整について、図１２および図１３を参照して説明する。

図１２および図３に示すように、組み立てられた半導体レーザモジュール１５がパッケージ保持機構部１６上に載置され、パッケージ固定治具１６ｉにより保持される（ステップＳ１１）。次いで、図４に示すように、半導体レーザモジュール１５のパッケージ本体４１ａに設けられた光出射窓部４１ｆの上方にスリーブ５３の貫通孔５３ｇにフェルール５２が挿入された状態のスリーブ５３が載置される（ステップＳ１２）。

次いで、図５（ａ）に示すように、半導体レーザモジュール１５にＬＤ電源２２から電源が供給され、半導体レーザチップ４４からレーザビーム４４ｂが出射され、受光器２６によりレーザビーム４４ｂが受光され、その光強度が測定される。測定された光強度に基づいて合致度合測定プログラム３２により、レンズ４６を透過して集束したレーザビーム４４ｂの焦点４４ｃと、光ファイバ５１の光ファイバコア５１ａの光軸とがＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で各々合致するよう、スリーブ５３を微動させる調芯が実行される（ステップＳ１３）。これらの光軸が合致すると、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザ溶接部１４によりスリーブ５３が半導体レーザモジュール１５のパッケージ本体４１ａに貫通溶接され固定される（ステップＳ１４）。

次いで、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザ溶接部１４によりスリーブ５３とフェルール５２とが貫通溶接により固定される（ステップＳ１５）。スリーブ５３が半導体レーザモジュール１５のパッケージ本体４１ａに貫通溶接され固定されると、光軸自動調整が開始される（ステップＳ１６）。

次いで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザビーム４４ｂの焦点４４ｃと、光ファイバコア５１ａの光軸とが合致しているか否かの合致度合が合致度合測定プログラム３２により測定される（ステップＳ１７）。これらの光軸が合致していると判断されたときは（ステップＳ１８）、光軸自動調整が終了し（ステップＳ１９）、半導体レーザモジュール１５がパッケージ保持機構部１６から取り外され光軸の調整は終了する。

ステップＳ１７において、レーザビーム４４ｂの焦点４４ｃと、光ファイバコア５１ａの光軸とが合致していないと判断されたときは（ステップＳ１８）、（Ａ）に進み、測定した合致度合がその直前に合致度合測定プログラム３２により測定された直前合致度合より大きいか否かが判断され（ステップＳ２４）、測定した合致度合が直前合致度合より小さく、合致度合が悪化したと判断された場合は、半導体レーザモジュール１５が異常であることが、例えば、光軸調整装置１０の図示しない表示部に表示される(ステップＳ３２)。

次いで、半導体レーザモジュール１５の光軸自動調整が停止し(ステップＳ３３)、半導体レーザモジュール１５がパッケージ保持機構部１６から取り外され(ステップＳ３４)、光軸の調整が終了する。

次いで、ステップＳ２４において、測定した合致度合が直前合致度合より大きく、合致度合が悪化していないと判断された場合は、光軸の調整実施回数が所定回数、例えば、４回に到達したか否かが判断され（ステップＳ２５）、４回に到達したと判断された場合は、ステップ３２に進む。

４回に到達していないと判断された場合は、調整実施位置算出プログラム３４により、予め設定された調整実施位置データまたは調整実施位置データ更新プログラム３８により更新された調整実施位置データに基づいて、Ｚ軸方向の調整実施位置が算出される（ステップＳ２６）。
次いで、調整実施位置算出プログラム３４により、スリーブ５３のＸＹ平面における角度θの位置が算出される（ステップＳ２７）。

次いで、調整実施位置算出プログラム３４により算出された角度θ、すなわち、図１１（ａ）に示すように、線Ｌ_５３ｄと、線Ｌ_θとのなす角度θが１８０度±６０度の範囲内にあるか否かが判断され（ステップＳ２７）、角度θが１８０度±６０度の範囲内にあったと判断されたときは、ステップ３２に進む。角度θが１８０度±６０度の範囲内にないと判断されたときは、調整実施位置算出プログラム３４により算出された角度θ、Ｚ軸方向の調整実施位置およびスリーブ５３の半径rに基づいて、スリーブ５３のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における光軸の調整実施位置が決定される。

この光軸の調整実施位置は、適宜調整実施位置補正プログラム４０により、最適な位置に補正される。例えば、フェルール５２がスリーブ５３に固定される固定照射がなされた固定照射位置である溶接部と、調整実施位置算出プログラム３４において算出した新たな調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、新たな調整実施位置が補正される。

また、この調整実施位置補正プログラム４０においては、調整実施位置算出プログラム３４により検出された新たな調整実施位置が、ＹＡＧレーザ溶接部１４により既に溶接されたスリーブ５３の溶接部５３ｄと重なったとき、溶接部５３ｄの近傍が新たな調整実施位置になるよう補正される。このような補正がなされ、最終的にスリーブ５３のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸における光軸の調整実施位置が決定される。

次いで、決定された調整実施位置にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射され、光ファイバ５１の光軸の調整実施が実行される（ステップＳ２９）。
次いで、実行された調整実施の回数が初回か否かが判断され（ステップＳ３０）、初回でないと判断されたときは、図１２および図１３の（Ｂ）に進みステップＳ１７以降が実行される。他方、初回であると判断されたときは、調整実施位置算出プログラム３４により算出されたＺ軸方向の調整実施位置と、調整実施プログラム３６により実行された後に、合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合、すなわち、図９（ａ）に示すフェルール５２が固定された後に受光器２６で測定された固定後の測定光強度Ｐｆ_ｋと、この固定後に最初に調整実施され、受光器２６で測定された初回調整実施後の測定光強度Ｐｆ_１との差を表すΔＰｆ_{ｒｅｎｅｗ}に基づいて、予め設定された調整実施位置データまたは更新された調整実施位置データが随時更新される。

次いで、図１２および図１３の（Ｂ）に進み、レーザビーム４４ｂの焦点４４ｃと、光ファイバコア５１ａの光軸とが合致しているか否かが合致度合測定プログラム３２により測定される（ステップＳ１７）。

本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、内部にレンズ４６を収容するパッケージ４１と、先端部にフェルール５２を有する光ファイバ５１と、フェルール５２をパッケージ４１に固定するためのスリーブ５３とを備えている。さらに、光ファイバ５１の光軸が半導体レーザチップ４４から出射されレンズ４６を透過したレーザ光の焦点４４ｃと合致しているか否かの合致度合を測定する合致度合測定プログラム３２と、合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合に基づいて光ファイバ５１の光軸の調整を実施するための調整実施位置を算出する調整実施位置算出プログラム３４と、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置に基づいて光ファイバ５１の光軸の調整を実施する調整実施プログラム３６とを有し、調整実施位置算出プログラム３４が、合致度合と調整実施位置とに関する予め設定された調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出するよう構成されている。

この構成により、例えば、マップ形式のデータに基づいて調整実施位置が検出されるので、調整実施による光軸の調整回数が少なく、調整実施させる位置の決定および調整実施を自動的に実行することができ、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。

また、本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、合致度合測定プログラム３２、調整実施位置算出プログラム３４および調整実施プログラム３６が、光ファイバ５１の光軸がレンズ４６を透過した光の焦点４４ｃと許容範囲内で合致するまで繰り返し実行され、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置と、この調整実施位置に基づいて実行された調整実施プログラム３６の実行後に合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新プログラム３８を有するよう構成されている。

この構成により、調整実施位置データ更新プログラム３８において、調整実施が実行される毎に、調整実施位置および合致度合に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、予め設定された調整実施位置データが、稼動中の半導体レーザモジュール１５の光軸調整の最新のデータ、角度θ及びＺ軸方向調整実施位置に基づいて随時置き換えられるので、光学部品の生産効率が高まり生産コストが低減されるとともに、長期信頼性のある光学部品が得られる。

また、本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、調整実施位置データ更新プログラム３８が、調整実施位置算出プログラム３４により算出された初回の調整実施位置と、この初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の調整実施の後に合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新するよう構成されている。

この構成により、調整実施位置データ更新プログラム３８により、半導体レーザモジュール１５の光軸調整における初回の調整実施位置と、この初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の調整実施の後に合致度合測定プログラム３２により測定された初回の合致度合との双方に基づいて調整実施位置データが更新される。その結果、やや調整の精度が低下する２回目以降の調整後のデータが調整実施位置データの更新のためのデータから除外され、精度の高い効率的な光軸の調整が行われ、光軸の調整の繰り返し回数が著しく減少する。

また、本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合が、合致度合測定プログラム３２により直前に測定された直前合致度合よりも大きいとき、光学部品の光軸の調整を停止するよう構成され、さらに、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置が、既に調整実施プログラム３６により調整照射がなされた既調整実施位置に対して、スリーブ５３の軸線方向と直交する方向で、略対向する位置であったときに、光軸の調整を停止するよう構成されている。

この構成により、合致度合が、直前に実行された合致度合測定プログラム３２により測定された直前合致度合よりも低いとき、例えば、初回の調整実施手段により、光学部品の調整実施がなされたことにより、合致度合が悪化したときは、半導体レーザモジュール１５自体に何らかの異常があるので、光軸の自動調整に適さない。このような半導体レーザモジュール１５に対して光軸の調整を続行しても調整効率が低下してしまうので、光軸の調整を停止することにより、光軸の自動調整を強制的に終了させることができる。このように合致度合測定プログラム３２により測定された合致度合が悪化したとき、光軸の調整が停止されるので、何らかの異常がある半導体レーザモジュール１５に対する無駄な光軸の自動調整を終了することができ、調整効率の低下を防止することができる。

本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、調整実施プログラム３６が、スリーブ５３の表面部における調整実施位置にＹＡＧレーザビーム１４ｒを照射する調整照射により行われ、スリーブ５３の表面部にＹＡＧレーザビーム１４ｒを照射する固定照射によりフェルール５２がスリーブ５３に固定され、固定照射がなされた固定照射位置と、調整実施位置算出プログラム３４により算出した新たな調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、新たな調整実施位置を補正し、補正した調整実施位置に対して調整照射を実施するようにした調整実施位置補正プログラム４０を有するよう構成されている。

この構成により、固定照射がなされた固定照射位置による光軸調整に対する悪影響が回避される。例えば、固定照射がなされた固定照射位置の近傍に新たな調整実施位置が算出されたとき、この算出された調整実施位置にＹＡＧレーザビーム１４ｒを調整照射しても、既に固定照射された部分が近傍に存在していると、ＹＡＧレーザビーム１４ｒの調整照射による所期の効果が得られにくくなり、光軸の調整の精度が低下してしまうという悪影響がある。そのため、その効果の低下する分だけ調整実施位置を補正することにより、より適切な調整実施位置が算出され、精度の高い光軸の調整を効率よく実行することができる。

本実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置１０においては、調整実施位置補正プログラム４０が、調整実施位置算出プログラム３４により算出された調整実施位置が、固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方と重なったとき、固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方の近傍を新たな調整実施位置として補正するよう構成されている。

この構成により、調整実施位置算出プログラム３４により算出された新たに調整実施しようとする調整実施位置と、固定照射位置および既に調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方との重複が回避される。この重複が回避されると、同一位置に重ねてＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されることはない。ＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されると、この照射部分は、厚みが薄くなり、ピンホールが形成されることがあり、このような照射部分にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されると、ＹＡＧレーザビーム１４ｒの熱エネルギが光ファイバのコア部分に到達し易くなりコアを損傷するおそれがある。調整実施位置の補正がなされると、このような弊害が回避され、既にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射された位置と、同一位置に重ねてＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射されることはないので、光ファイバの損傷が防止されるとともに、既にＹＡＧレーザビーム１４ｒが照射された位置の近傍に調整実施のレーザ光が照射されるので、光軸調整の効果が得られ、光ファイバの光軸の合致度合を高めることができる。

本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１５においては、前述の光軸調整方法および光軸調整装置１０により調整されたことを特徴としており、半導体レーザモジュール１５の光軸の調整回数が少なくなり、その調整実施箇所が少なくなるので長期信頼性に優れ、また、短時間で効率よく光軸の調整ができるのでコスト低下を図ることができる。

また、以上の説明においては、半導体レーザチップからの出射光と光ファイバとの結合にレンズを用いる構成としたが、レンズ無しの構成（いわゆるバットジョイント）、つまり光強度が最大となるように光ファイバの調芯を行う構成においても、本発明を適用することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る光学部品の光軸調整方法は、調整すべき位置の決定および調整を自動的に実行することができ、光学部品の光軸の調整回数が少なくなり、高い生産効率の下で生産することができ、光軸の調整実施箇所が少なくなるので、広く半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整方法全般に有用である。
また、本発明に係る光学部品の光軸調整装置は、調整すべき位置の決定および調整を自動的に実行することができ、光学部品の光軸の調整回数が少なくなり、高い生産効率の下で生産することができ、光軸の調整実施箇所が少なくなるので、広く半導体レーザモジュールなどの光学部品の光軸調整装置全般に有用である。
本発明に係る光学部品は、本発明に係る光学部品の光軸調整方法により光軸の調整が行われるので、光軸の調整回数が少なくその調整実施箇所が少なくなり、品質が安定し長期信頼性に優れ、また、自動で短時間で効率よく光軸の調整がされるのでコスト低下を図ることができ、耐久性も優れているので、広く半導体レーザモジュールなどの光学部品全般に有用である。
本発明に係る光学部品の製造方法は、光学部品の光軸の調整すべき位置の決定および調整を自動的に実行することができる工程が含まれており、光学部品の光軸の調整回数が少なくなり、高い生産効率の下で製造することができ、さらに光軸の調整実施箇所が少なくなるので、広く半導体レーザモジュールなどの光学部品の製造方法全般に有用である。

本発明の実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置の構成図である。本発明の実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置により光軸が調整される半導体レーザモジュールを示し、（ａ）は、半導体レーザモジュールの上部カバーを外した状態の平面図を示し、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視の断面図を示す。本発明の実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置に保持された半導体レーザモジュールの側面図を示す。図３のＢ矢視で示す部分の断面図を示し、半導体レーザモジュールに載置されたスリーブに光ファイバのフェルールが挿入された状態を示す。図５（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の断面図であり、半導体レーザモジュールに固定された光ファイバに検光子および受光器が接続された状態を示し、図５（ｂ）は、ＸＹ平面におけるレーザビームの焦点位置と受光器により受光したレーザビームの光強度との関係を示すグラフである。図６（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の断面図であり、スリーブの下部にＹＡＧレーザビームが照射された状態を示し、図６（ｂ）は、図３のＢ矢視で示す部分の上面図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された部分を示す。図７（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の断面図であり、スリーブの上部から下部にＹＡＧレーザビームが照射された状態を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された部分を示し、図７（ｃ）は、図３のＢ矢視で示す部分の側面図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された部分を示す。図８（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の断面図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された後に半導体レーザモジュールに固定された光ファイバに検光子および受光器が接続された状態を示し、図８（ｂ）は、半導体レーザモジュールに固定されたスリーブの周側面の角度ωの方向から周側面に荷重を加える位置を示す説明図であり、図８（ｃ）は、半導体レーザモジュールに固定されたスリーブおよび光ファイバの斜視図である。図９（ａ）は、半導体レーザモジュールに固定されたスリーブの周側面の角度θと受光器が受光したレーザビームの光強度との関係を示すグラフであり、図９（ｂ）は、半導体レーザモジュールに固定されたスリーブのＺ軸の基準位置からの距離と受光器が受光したレーザビームの最大光強度と測定光強度との差の関係を示すグラフである。図１０（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の斜視図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された半導体レーザモジュールの溶接位置を示し、図１０（ｂ）は、半導体レーザモジュールに補正用のＹＡＧレーザ溶接を行う上端部からの距離と溶接による調整実施量の大きさとの関係を示すグラフである。図１１（ａ）は、図３のＢ矢視で示す部分の上面図であり、ＹＡＧレーザビームにより溶接された半導体レーザモジュールの溶接位置を示し、図１１（ｂ）は、半導体レーザモジュールに補正用のＹＡＧレーザ溶接を行う溶接位置からのＸ軸、Ｙ軸平面における角度と、その角度の位置で溶接した場合の調整実施量の大きさとの関係を示すグラフである。本発明の実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る光学部品の光軸調整装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０光学部品の光軸調整装置
１２筐体
１２ａ上部支持板
１２ｂ底部支持板
１２ｃ、１２ｄ支柱
１４ＹＡＧレーザ溶接部（調整実施手段）
１４ａ溶接制御ユニット
１４ｂユニットマウント
１４ｃユニットプレート
１４ｄ、１４ｅ、１４ｆレーザ照射ユニット
１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ照射ヘッド
１４ｒＹＡＧレーザビーム
１５半導体レーザモジュール
１６パッケージ保持機構部
１６ａ θ軸ステージ
１６ｂステージプレート
１６ｃＹ軸ステージ
１６ｄＸ軸ステージ
１６ｅＺ軸ステージ
１６ｆジンバル
１６ｇクランププレート
１６ｈフェルールクランプ
１６ｉパッケージ固定治具
１８駆動制御部
２０ペルチェ素子コントローラ
２２ＬＤ電源
２６受光器（合致度合測定手段、調整実施位置算出手段）
３０コントローラ
３２合致度合測定プログラム（合致度合測定手段）
３４調整実施位置算出プログラム（調整実施位置算出手段）
３６調整実施プログラム（調整実施手段）
３８調整実施位置データ更新プログラム（調整実施位置データ更新手段）
４０調整実施位置補正プログラム（調整実施位置補正手段）
４１パッケージ（ケース）
４１ａパッケージ本体
４１ｂ、４１ｃ固定ブラケット
４１ｄパッケージキャップ
４１ｅスリーブキャップ
４１ｆ光出射窓部
４１ｇ上面
４２ペルチェ素子
４３基板
４４半導体レーザチップ（発光素子）
４４ａ半導体レーザチップキャリア
４４ｂ、４４ｄレーザビーム
４４ｃ焦点
４５フォトダイオード
４５ａフォトダイオードキャリア
４６レンズ
４７光アイソレータ
４８ホルダ
４９サーミスタ
５１光ファイバ
５１ａ光ファイバコア
５２フェルール
５３スリーブ
５３ａ〜５３ｆ溶接部
５３ｇ貫通孔
５４、５５リード
５６押圧ステー
Ｚ_０基準位置
Ｚ_１〜Ｚ_５調整実施位置
Ｌ_１〜Ｌ_５スリーブの上端部からの距離

Claims

少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有する光学部品の光軸を調整する光軸調整方法において、
前記発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合を測定する合致度合測定ステップと、
前記合致度合測定ステップにより測定された前記合致度合、および前記光軸の調整を実施するため予め設定された調整実施位置と前記合致度合との関係を示す調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出する調整実施位置算出ステップと、
前記調整実施位置算出ステップにより算出された前記調整実施位置に基づいて前記光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により実施する調整実施ステップと、
前記調整実施位置算出ステップにより算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施ステップの後に前記合致度合測定ステップにより測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新ステップとを含み、
前記調整実施位置算出ステップが、前記調整実施位置データ更新ステップにより更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出することを特徴とする光学部品の光軸調整方法。
前記調整実施位置データ更新ステップが、初回の前記調整実施位置算出ステップにより算出された初回の前記調整実施位置と、該初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の前記調整実施ステップの後に前記合致度合測定ステップにおいて測定された前記合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新することを特徴とする請求項１に記載の光学部品の光軸調整方法。
前記合致度合測定ステップにおいて測定された前記合致度合が、直前に実行された前記合致度合測定ステップにおいて測定された直前合致度合よりも悪いとき、光学部品の光軸の調整を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学部品の光軸調整方法。
前記調整実施位置算出ステップにおいて算出した調整実施位置を補正する調整実施位置補正ステップを含み、
前記調整実施位置補正ステップが、前記接続部材を前記固定部材に固定するよう前記固定部材の外周側面部に固定照射されたレーザ光の照射位置と、前記調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、前記調整実施位置を補正するステップからなり、
前記調整実施ステップが、前記調整実施位置補正ステップにより補正された調整実施位置に対してレーザ光を調整照射するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学部品の光軸調整方法。
前記調整実施位置補正ステップが、前記調整実施位置算出ステップで算出された前記調整実施位置が、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方と重なったとき、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の近傍を新たな調整実施位置として補正することを特徴とする請求項４に記載の光学部品の光軸調整方法。
前記調整実施位置算出ステップで算出された前記調整実施位置が、直前の前記調整実施ステップで前記調整照射がなされた既調整実施位置に対して、前記固定部材の軸線方向と直交する方向で、略対向する位置であったときに、光軸の調整を停止することを特徴とする請求項４または５に記載の光学部品の光軸調整方法。
少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有する光学部品の光軸を調整する光軸調整装置において、
前記発光素子からの出射光の前記光ファイバへの結合の度合を測定する合致度合測定手段と、
前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合、および前記光軸の調整を実施するため予め設定された調整実施位置と前記合致度合との関係を示す調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出する調整実施位置算出手段と、
前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置に基づいて前記光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により実施する調整実施手段と、
前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施の後に前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新手段とを含み、
前記調整実施位置算出手段が、前記調整実施位置データ更新手段により更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出することを特徴とする光学部品の光軸調整装置。
前記調整実施位置データ更新手段が、前記調整実施位置算出手段により算出された初回の前記調整実施位置と、該初回の調整実施位置に基づいて実行された初回の前記調整実施の後に前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合との双方に基づいて調整実施位置データを更新することを特徴とする請求項７に記載の光学部品の光軸調整装置。
前記合致度合測定手段により測定された前記合致度合が、前記合致度合測定手段により直前に測定された直前合致度合よりも悪いとき、光学部品の光軸の調整を停止することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光学部品の光軸調整装置。
前記調整実施位置算出手段において算出した調整実施位置を補正する調整実施位置補正手段を含み、
前記調整実施位置補正手段が、前記接続部材を前記固定部材に固定するよう前記固定部材の外周側面部に固定照射されたレーザ光の照射位置と、前記調整実施位置との間の間隔の大きさに応じて、前記調整実施位置を補正する手段からなり、
前記調整実施手段が、前記調整実施位置補正手段により補正された調整実施位置に対してレーザ光を調整照射するようにしたことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光学部品の光軸調整装置。
前記調整実施位置補正手段が、前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置が、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の少なくともいずれか一方と重なったとき、前記固定照射位置および既に前記調整照射がなされた既調整実施位置の近傍を新たな調整実施位置として補正することを特徴とする前記請求項１０に記載の光学部品の光軸調整装置。
前記調整実施位置算出手段により算出された前記調整実施位置が、直前の前記調整実施手段により前記調整照射がなされた既調整実施位置に対して、前記固定部材の軸線方向と直交する方向で、略対向する位置であったときに、光軸の調整を停止することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光学部品の光軸調整装置。
少なくとも内部に発光素子を収容するケースと、先端部に接続部材を有する光ファイバと、前記接続部材を前記ケースに固定するための固定部材とを有し、前記ケース内部の発光素子からの出射光を前記光ファイバから出力する光学部品の製造方法であって、
前記ケースに、内部に前記接続部材が挿入された前記固定部材を載置する載置工程と、
前記発光素子から光を出射させた状態で、前記発光素子からの出射光の焦点と前記光ファイバの先端とがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致するよう、前記固定部材、および前記固定部材の内部に挿入された前記接続部材の位置を微動させて光軸調整を行う微動工程と、
前記発光素子からの出射光の焦点が前記光ファイバの光軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向で各々合致して調整された状態で、前記固定部材を前記ケースに固定する第１の固定工程と、
前記第１の固定工程で前記ケースに固定された前記固定部材と前記固定部材に挿入されている前記接続部材とを固定する第２の固定工程と、
前記ケースと前記固定部材と前記接続部材とが固定された状態で、前記発光素子からの出射光と前記光ファイバの光軸との合致度合を前記光ファイバから出力された光の光強度を測定して求める合致度合測定工程と、
前記合致度合測定工程で測定した合致度合に基づいて、当該合致度合の向上のための、前記固定部材に補正打ちすべき箇所である調整実施位置を、前記補正打ち後の前記光強度と当該補正打ちを行う直前の状態における前記光強度の差分値と光軸方向における基準位置から補正打ちを行った調整実施位置までの距離とに関する、予め設定された調整実施位置データに基づいて算出する調整実施位置算出工程と、
前記算出された調整実施位置に基づいて前記光学部品の光軸の調整をレーザ光を照射する調整照射により前記固定部材の補正打ちすべき箇所に補正打ちする調整実施工程と、
前記調整実施位置算出工程で算出された前記調整実施位置と、該調整実施位置に基づいて実行された前記調整実施の後に前記合致度合測定工程で測定された前記合致度合との双方に基づいて前記調整実施位置データを更新する調整実施位置データ更新工程とを備え、
前記調整実施位置算出工程は、前記調整実施位置データ更新工程により更新された前記調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出し、
前記発光素子からの出射光と前記光ファイバの光軸との前記合致度合が、予め設定された所望の範囲内で合致するまで前記調整実施位置算出工程および前記調整実施工程とを繰り返し実施することを特徴とする光学部品の製造方法。
前記調整実施位置算出工程は、初回の補正打ち後の前記光強度と前記第２の固定工程後の前記光強度の差分値と光軸方向における基準位置からの初回の補正打ちを行った調整実施位置までの距離とに関する、予め設定された調整実施位置データに基づいて前記調整実施位置を算出することを特徴とする請求項１３に記載の光学部品の製造方法。