JP6025680B2 - 集積型光モジュールの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、集積型光モジュールの製造装置および製造方法に関するものであり、より詳しくは、集積型光モジュールに含まれるレンズの光学調芯に関する。

近年、光ネットワークの通信トラフィック量は増大しており、高い通信容量を持ち、より小型で低消費電力である光モジュールが求められている。小型化及び低消費電力化実現のため、集積化が進められており、例えば、下記特許文献１には、１つのパッケージ内に、４つの波長の異なる光素子と光合波器を、レンズにより光学的に結合した集積型光モジュールに関する技術が公開されている。この集積型光モジュールでは、４つの光素子からの発光を光合波器に入射させる際、各光素子間での光損失バラツキが小さくなるように実装する必要がある。

下記特許文献２では、レンズと光合波器の間に、液晶素子または非線形光学素子からなる光線方向変化部を配置し、外部から操作用の電気信号を送ることによって、通過する信号光の光線方向を波長毎に変化させ、各光素子間の光損失ばらつきを小さくする方法が提案されている。

米国特許出願公開第２０１１／００１３８６９号明細書（図１） 特開２０１０−１７５８７５号公報（図１）

しかしながら、特許文献２の方法では、液晶素子または非線形光学素子を必要とするため、コストが高くなり、また、小型化が難しくなる。また、外部から電気信号を送る必要があり、モジュールとしての消費電力も大きくなってしまうという問題点がある。

本発明の目的は、レンズの光学調芯が容易であり、レンズを固定する際に生じる位置ずれを可能な限り低減でき、これにより安定した光結合効率を実現できる集積型光モジュールの製造装置および製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の光素子と、
各光素子が出力する光をそれぞれ集光する複数のレンズと、
各レンズによって集光された光を合波する光合波器と、
各レンズをそれぞれ保持する複数のレンズホルダと、
各レンズホルダをそれぞれ支持する複数のホルダベースと、
前記複数の光素子、前記光合波器および前記複数のホルダベースを支持するキャリア基板とを備えた集積型光モジュールの製造装置であって、
前記レンズホルダを保持する第１保持機構と、
該第１保持機構を変位可能に支持する第１ステージと、
前記ホルダベースを保持する第２保持機構と、
該第２保持機構を変位可能に支持する第２ステージと、
前記キャリア基板を保持する第３保持機構と、
該第３保持機構を変位可能に支持する第３ステージと、
前記光合波器を保持する第４保持機構と、
該第４保持機構を変位可能に支持する第４ステージと、
前記レンズホルダと前記ホルダベースとの接合部、および前記ホルダベースと前記キャリア基板との接合部を溶接するレーザ溶接機構と、
前記光素子と前記レンズとの間の調芯を監視するためのモニタ機構とを備え、
光素子とレンズとの間の調芯を実施する際、前記ホルダベースを基準として前記レーザ溶接機構の溶接位置および前記モニタ機構の設置位置がそれぞれ一定に維持されることを特徴とする。

また本発明は、複数の光素子と、
各光素子が出力する光をそれぞれ集光する複数のレンズと、
各レンズによって集光された光を合波する光合波器と、
各レンズをそれぞれ保持する複数のレンズホルダと、
各レンズホルダをそれぞれ支持する複数のホルダベースと、
前記複数の光素子、前記光合波器および前記複数のホルダベースを支持するキャリア基板とを備えた集積型光モジュールの製造方法であって、
前記複数の光素子が実装されたキャリア基板を用意するステップと、
前記キャリア基板、前記レンズホルダおよび前記ホルダベースを個別に保持するステップと、
前記複数の光素子のうち、調芯対象となる光素子を発光させるステップと、
前記ホルダベースの位置を固定した状態で、前記レンズホルダおよび前記キャリア基板を変位させながら、調芯対象となるレンズを通過した光を監視することにより前記光素子と前記レンズとの間の調芯を実施するステップと、
調芯の終了後、前記ホルダベースの位置を固定した状態で、前記レンズホルダと前記ホルダベースとの接合部および前記ホルダベースと前記キャリア基板との接合部を溶接するステップと、
前記光合波器を前記キャリア基板に実装するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、光素子とレンズとの間の調芯を実施する際、ホルダベースを基準としてモニタ機構の設置位置を一定に維持することによって、モニタ機構のビーム位置基準が光素子間で一致するため、ビーム位置基準ずれによるレンズの位置ずれを抑制できる。

また、光素子とレンズとの間の調芯を実施する際、ホルダベースを基準としてレーザ溶接機構の溶接位置を一定に維持することによって、レンズホルダとホルダベースとの接合部およびホルダベースとキャリア基板との接合部の溶接位置が各レンズ間で同じになる。そのため、溶接時に生じる歪の分布が各レンズ間で等しくなり、レーザ照射位置ずれによるレンズ位置ずれのばらつきを抑制できる。

その結果、レンズを固定する際に生じる位置ずれを可能な限り低減でき、これにより安定した光結合効率を実現できる。

本発明が適用可能な集積型光モジュールの一例を示す構成図である。 レンズユニットの構成の一例を示す斜視図である。 本発明に係る集積型光モジュールの製造装置の一例を示す斜視図である。 集積型光モジュールのレンズホルダおよびホルダベースを保持する機構を示す構成図である。 集積型光モジュールのキャリア基板を保持する機構を示す構成図である。 本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の一例を示す説明図である。 レンズユニットの溶接状態を示す説明図である。 レンズの位置を補正する手法を示す説明図である。 本発明が適用可能な集積型光モジュールの他の例を示す構成図である。 本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の他の例を示す説明図である。 本発明が適用可能な集積型光モジュールのさらに他の例を示す構成図である。 本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の他の例を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明が適用可能な集積型光モジュールの一例を示す構成図である。集積型光モジュールは、波長分割多重方式など、光信号を複数の通信チャネルで同時に送信できる機能を備える。ここでは、４本の通信チャネルについて例示するが、２〜３本または５本以上の通信チャネルについても同様に構成できる。

集積型光モジュールは、４つの光素子１と、４つのレンズユニット８と、光合波器５と、キャリア基板６などで構成される。本実施形態では、理解容易のため、光素子１の光軸方向をＺ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して平行な方向をＸ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して垂直な方向をＹ方向とする。

光素子１は、例えば、半導体レーザ、固体レーザなどで構成され、波長分割多重方式の場合、互いに異なる中心波長を有する光を発生する。光素子１は、サブマウント（不図示）上に半田、接着剤などで接合されており、サブマウントは、キャリア基板６上に半田、接着剤などで固定される。光素子１には、駆動回路、変調回路等が接続され、外部からのデジタル信号に基づいて高速変調された光パルスを発生する。

レンズユニット８は、各光素子１から出力されるレーザ光を集光するレンズを保持している。集光されたレーザ光は、光合波器５に通信チャネルごとに設けられた光入射口に導入される。

光合波器５は、ミラー５２および複数のバンドパスフィルタ５３が互いに対向するように取り付け台５１に接合されて構成される。各バンドパスフィルタ５３は、互いに異なる通過中心波長を有しており、この通過中心波長に一致したレーザ光を順次通過させ、通過中心波長とは一致しないレーザ光を反射することによって、波長が異なる複数のレーザ光を合波することができ、出射側において波長多重レーザ光が得られる。

本実施形態では、入射側４チャネル、出射側１チャネルの光合波器を用いた場合について説明しているが、入射側、出射側ともにチャネル数は問わない。また、光合波器５からの出射光は、レンズ等を介して光ファイバ（不図示）に結合され、さらに外部の通信ネットワークへ伝送される。光合波器５は、キャリア基板６上に接着剤を用いて固定される。

キャリア基板６は、例えば、銅タングステン（ＣｕＷ）、コバール等の金属材料で形成され、レーザ光源１、レンズユニット８、光合波器５などの各種コンポーネント部品が搭載され、固定される。

図２は、レンズユニット８の構成の一例を示す斜視図である。レンズユニット８は、レンズホルダ４と、ホルダベース７とを備える。レンズホルダ４は、各光素子１から出力されるレーザ光を集光するレンズ２を保持している。集光されたレーザ光は、光合波器５に通信チャネルごとに設けられた光入射口に導入される。

レンズ２は、ガラス材料で形成されており、レンズ筒に収納されている。レンズ筒は、金属で形成されており、レンズホルダ４に固定されている。レンズホルダ４に対する固定方法は、半田、接着剤、レーザ溶接が例示できるが、本実施形態では接着剤３を用いている。なお、レンズホルダ４に固定するレンズは、レンズ筒の使用を省略した角型形状でも構わない。

レンズホルダ４は、Ｘ方向に沿って延びる水平部材４１と、水平部材４１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材４２ａ，４２ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。なお、レンズホルダ４は、１つの水平部材と１つの垂直部材を用いて、いわゆるＬ字状に形成した構成でも構わない。

レンズ２は、レンズ筒に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ４の水平部材４１に接着剤３を用いて固定される。垂直部材４２ａ，４２ｂは、ベース部材として機能するホルダベース７に固定される。レンズホルダ４とホルダベース７の固定方法は、半田、接着剤、レーザ溶接が例示できるが、本実施形態ではレーザ溶接を用いている。

レンズユニット８は、キャリア基板６上に固定されている。レンズユニット８とキャリア基板６の固定方法は、半田、接着剤、レーザ溶接が例示できるが、本実施形態ではレーザ溶接を用いている。

図３は、本発明に係る集積型光モジュールの製造装置の一例を示す斜視図である。図４は、集積型光モジュールのレンズホルダ４およびホルダベース７を保持する機構を示す構成図である。図５は、集積型光モジュールのキャリア基板６を保持する機構を示す構成図である。

この製造装置１００は、レンズユニット位置合わせ機構と、キャリア基板位置合わせ機構と、レーザヘッド１５ａ，１５ｂを含むレーザ溶接機構と、撮像カメラ１７を含むモニタ機構などで構成される。

レンズユニット位置合わせ機構は、レンズホルダ４を保持する吸着コレット９ａと、吸着コレット９ａを変位可能に支持するステージ１０ａと、ホルダベース７を保持する吸着コレット９ｂと、吸着コレット９ｂを変位可能に支持するステージ１０ｂなどで構成される。

キャリア基板位置合わせ機構は、キャリア基板６を保持するカセット１３と、カセット１３を変位可能に支持するステージ１４と、光合波器５を保持する把持具２２と、把持具２２を変位可能に支持するステージ２３などで構成される。

図４に示すように、ステージ１０ａ，１０ｂは、Ｙ方向に変位可能な移動機構であり、ステージ１０ｂ上にステージ１０ａが設置されており、吸着コレット９ｂが保持したホルダベース７を基準として、吸着コレット９ａが保持したレンズホルダ４の位置をＹ方向に移動可能な構造が得られる。

また、ステージ１０ｂと吸着コレット９ｂとの間およびステージ１０ｂとステージ１０ａとの間には、スライドガイド１１を介在させることが好ましく、これにより吸着コレット９ｂ、ステージ１０ａおよび吸着コレット９ａが重力方向（Ｙ方向）に変位するのが許容される。さらに、ステージ１０ｂとスライドガイド１１との間に、荷重調整用の引っ張りバネ１２を設置することが好ましく、これにより吸着コレット９ｂが保持したホルダベース７に対してＹ方向の任意の荷重を印加できる構造が得られる。その結果、ホルダベース７を溶接する際、ホルダベース７に対してＹ方向荷重を印加することによって、ホルダベース７のＹ方向への反り返りを低減でき、反り返りによる光軸ずれを抑制できる。

次に図５を参照して、カセット１３には、光素子１が実装されたキャリア基板６を把持するためのキャリア基板把持機構（不図示）と、光素子１を通電するための光素子給電機構（不図示）等が備えられ、さらにカセット１３の上部には、把持具２２を変位可能に支持するステージ２３が設置されている。カセット１３を支持するステージ１４は、ＸＺの２方向およびＸＹＺ軸回りの回転方向Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの３軸方向の計５軸方向に移動、回転可能な機構である。把持具２２を支持するステージ２３は、ＸＺの２方向およびＹ軸回りの回転方向Ｓｙの計３軸方向に移動、回転可能な機構である。

再び図３を参照して、レーザヘッド１５ａ，１５ｂは、ＹＡＧレーザ等のレーザ光源および集光光学系を備え、レンズホルダ４とホルダベース７との接合部、およびホルダベース７とキャリア基板６との接合部を溶接する機能を有する。レーザヘッド１５ａ，１５ｂは、ＸＹＺ方向に移動可能な移動機構であるステージ１６ａ，１６ｂにそれぞれ搭載され、各ヘッドのレーザ照射位置の初期位置が個別に微調整可能なように構成される。

モニタ機構は、光素子１とレンズ２との間の調芯を監視する機能を有し、本実施形態では、光強度分布を電気信号に変換する撮像カメラ１７と、各光素子１からのレーザ光の像を形成する対物レンズ１８と、ＸＹＺ方向に移動可能な移動機構であるステージ１９などを備える。ステージ１９は、撮像カメラ１７の初期位置の微調整に用いられる。

図６は、本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の一例を示す説明図である。本実施形態では、複数（ここでは４個）の光素子１が実装されたキャリア基板６の上に、レンズ２を有するレンズユニット８を１つずつ調芯して固定し、続いて、光合波器５の位置を調整して固定することによって、４本の光軸２０を同軸に結合させる。以下、工程別に説明する。

（工程１）
図６（ａ）に示すように、複数の光素子１が予め実装されたキャリア基板６を用意し、カセット１３に収納し固定する。

（工程２）
次に図６（ｂ）に示すように、吸着コレット９ａ，９ｂを用いて、レンズホルダ４およびホルダベース７をそれぞれ吸着保持し、調芯対象となるレンズユニット８をキャリア基板６の上に戴置する。

続いて、複数の光素子１のうち調芯対象となる光素子を発光させ、レンズ２を通過した後の光軸２０を、対物レンズ１８を通して撮像カメラ１７により検出する。続いて、撮像カメラ１７のビーム像が所定の箇所に来るように、レンズ２の位置をＸＹＺ方向に調整する。このときホルダベース７の位置を固定した状態で、ステージ１４を用いてホルダベース７を基準として、キャリア基板６をＸＺ方向に変位させることによって、レンズ２のＸＺ方向の調芯を行う。また、レンズ２のＹ方向の調芯は、ステージ１０ａを用いてホルダベース７を基準として、レンズホルダ４をＹ方向に変位させて行う。

（工程３）
次に、レーザヘッド１５ａ，１５ｂから溶接レーザ光を発生して、レンズホルダ４、ホルダベース７およびキャリア基板６を溶接して固定する。

図７は、レンズユニット８の溶接状態を示す説明図である。最初にレンズホルダ４とホルダベース７との接合部に向けて溶接レーザ光２１ａを照射して２点溶接により固定し、レンズユニット８を完成し、引き続き、ホルダベース７とキャリア基板６との接合部に向けて溶接レーザ光２１ｂを照射して２点溶接により固定する。２度目の固定の前に、再度、レンズユニット８をキャリア基板６に対して変位させてＸＺ方向の調芯を行うことも可能である。

レンズユニット８の溶接を行う場合、ホルダベース７に対してＹ方向荷重を印加することが好ましく、これによりホルダベース７のＹ方向への反り返りを低減でき、反り返りによる光軸ずれを抑制できる。

（工程４）
次に図６（ｃ）に示すように、残りの光軸についても上述した工程１〜３を繰り返すことによって、光素子１とレンズ２との間の調芯およびレンズユニット８の固定を行う。

各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、モニタ機構の設置位置を一定に維持することによって、モニタ機構のビーム位置基準が光素子間で一致するため、ビーム位置基準ずれによるレンズの位置ずれを抑制できる。

また各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの溶接位置を一定に維持することによって、レンズホルダ４とホルダベース７との接合部およびホルダベース７とキャリア基板６との接合部の溶接位置が各レンズ間で同じになる。そのため、溶接時に生じる歪の分布が各レンズ間で等しくなり、レーザ照射位置ずれによるレンズ位置ずれのばらつきを抑制できる。

（工程５）
こうして４つのレンズユニット８をキャリア基板６の上に固定した後、図６（ｄ）に示すように、把持具２２を用いて光合波器５を保持してキャリア基板６の上に戴置する。

続いて、複数の光素子１を同時または時系列で発光させた状態で、撮像カメラ１７を用いて４本の光軸２０の位置を監視しながら、ステージ２３を用いて光合波器５のＸＺ方向の位置とＹ軸回りの回転を調整することによって、４本の光軸２０を同軸に結合させる。こうした光軸調整の終了後、光合波器５とキャリア基板６との接合部に接着剤を塗布して両者を固定する。

（工程６）
さらに必要であれば、レンズユニット８の固定後に、レンズ２の位置を補正することも可能である。

図８は、レンズ２の位置を補正する手法を示す説明図である。図８（ａ）では、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの一方を用いて、レンズホルダ４の水平部材４１の中央部に向けて補正レーザ光２１ｃを照射し、局所加熱することによって、レーザ照射位置が溶解、凝固する過程で水平部材４１に塑性変形が生じ、レンズ２の固定位置を−Ｙ方向に補正することができる。

図８（ｂ）では、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの一方を用いて、レンズホルダ４の水平部材４１の中央部から−Ｘ方向にずらした位置に向けて補正レーザ光２１ｃを照射し、局所加熱することによって水平部材４１に塑性変形が生じ、レンズ２の固定位置を−Ｘ方向に補正することができる。逆に、＋Ｘ方向にレンズ位置を補正する場合は、レンズホルダ４の水平部材４１の中央部から＋Ｘ方向にずらした位置に向けて補正レーザ光２１ｃを照射する。

図８（ｃ）では、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの一方を用いて、ホルダベース７の表面に向けて補正レーザ光２１ｃを照射し、局所加熱することによってホルダベース７に塑性変形が生じ、レンズ２の固定位置を＋Ｙ方向に補正することができる。

このようにレンズユニット８の固定後に、レーザ光の照射により塑性変形させることによって、レンズの固定位置を調整することが可能になる。その結果、光軸方向に対して垂直な２つの方向に関する光学調芯を高精度かつ迅速に実施でき、これにより安定した光結合効率を実現できる。

実施の形態２．
図９は、本発明が適用可能な集積型光モジュールの他の例を示す構成図である。集積型光モジュールは、実施の形態１と同様に、４つの光素子１と、４つのレンズユニット８と、光合波器５ａと、キャリア基板６などで構成される。

本実施形態において、光合波器５ａは、１つのＳｉ基板上に光を伝播する導波路が複数形成された平面光導波路として構成される。レンズユニット８を介して光素子１からのレーザ光が光合波器５ａに結合する側を入射側、上記導波路を伝播し光合波器５ａから光が出射される側を出射側とすると、図９では入射側に複数の導波路が形成され、上記基板内で合波し、出射側に形成された１つの導波路を通って光出射口からレーザ光が出射される。

本実施形態では、入射側４チャネル、出射側１チャネルの光合波器を用いた場合について説明しているが、入射側、出射側ともにチャネル数は問わない。また、光合波器５ａからの出射光は、レンズ等を介して光ファイバ（不図示）に結合され、さらに外部の通信ネットワークへ伝送される。光合波器５ａは、キャリア基板６上に接着剤を用いて固定される。

本実施形態に係る集積型光モジュールについても、実施の形態１に係る集積型光モジュールの製造装置および製造方法を使用することによって製造可能である。

図１０は、本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の他の例を示す説明図である。本実施形態においても、複数（ここでは４個）の光素子１が実装されたキャリア基板６の上に、レンズ２を有するレンズユニット８を１つずつ調芯して固定し、４本の光軸を同軸に結合させる。以下、工程別に説明する。

（工程１）
図１０（ａ）に示すように、複数の光素子１および光合波器５ａが予め実装されたキャリア基板６を用意し、カセット１３に収納し固定する。なお、実施の形態１と同様に、各光軸について調芯および固定を行った後に光合波器５ａを実装する手順でも可能である。

本実施形態では、複数の光素子１からの光は、光合波器５ａを通過して出射口より出射光２１として出射されるため、実施の形態１に係る撮像カメラ１７の代わりに、光強度が測定可能な光パワーメータ１７ａを用いる。

（工程２）
次に図１０（ｂ）に示すように、吸着コレット９ａ，９ｂを用いて、レンズホルダ４およびホルダベース７をそれぞれ吸着保持し、調芯対象となるレンズユニット８をキャリア基板６の上に戴置する。

続いて、複数の光素子１のうち調芯対象となる光素子を発光させ、レンズ２を通過し、光合波器５ａの出射口からの出射光２１の強度を光パワーメータ１７ａにより検出する。続いて、光パワーメータ１７ａの検出強度が最大となるように、レンズ２の位置をＸＹＺ方向に調整する。このときホルダベース７の位置を固定した状態で、ステージ１４を用いてホルダベース７を基準として、キャリア基板６をＸＺ方向に変位させることによって、レンズ２のＸＺ方向の調芯を行う。また、レンズ２のＹ方向の調芯は、ステージ１０ａを用いてホルダベース７を基準として、レンズホルダ４をＹ方向に変位させて行う。

（工程３）
次に、レーザヘッド１５ａ，１５ｂから溶接レーザ光を発生して、レンズホルダ４、ホルダベース７およびキャリア基板６を溶接して固定する。図７と同様に、最初にレンズホルダ４とホルダベース７との接合部に向けて溶接レーザ光２１ａを照射して２点溶接により固定し、レンズユニット８を完成し、引き続き、ホルダベース７とキャリア基板６との接合部に向けて溶接レーザ光２１ｂを照射して２点溶接により固定する。２度目の固定の前に、再度、レンズユニット８をキャリア基板６に対して変位させてＸＺ方向の調芯を行うことも可能である。

レンズユニット８の溶接を行う場合、ホルダベース７に対してＹ方向荷重を印加することが好ましく、これによりホルダベース７のＹ方向への反り返りを低減でき、反り返りによる光軸ずれを抑制できる。

（工程４）
次に図１０（ｃ）に示すように、残りの光軸についても上述した工程１〜３を繰り返すことによって、光素子１とレンズ２との間の調芯およびレンズユニット８の固定を行う。

各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、モニタ機構の設置位置を一定に維持することによって、モニタ機構のビーム位置基準が光素子間で一致するため、ビーム位置基準ずれによるレンズの位置ずれを抑制できる。

また各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの溶接位置を一定に維持することによって、レンズホルダ４とホルダベース７との接合部およびホルダベース７とキャリア基板６との接合部の溶接位置が各レンズ間で同じになる。そのため、溶接時に生じる歪の分布が各レンズ間で等しくなり、レーザ照射位置ずれによるレンズ位置ずれのばらつきを抑制できる。

（工程５）
さらに必要であれば、図８と同様に、レンズユニット８の固定後に、レンズ２の位置を補正することも可能である。

本実施形態では、平面光導波路型の光合波器５ａを搭載した集積型光モジュールの製造について説明したが、実施の形態１と同様な効果を達成することができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明が適用可能な集積型光モジュールのさらに他の例を示す構成図である。集積型光モジュールは、実施の形態１と同様に、４つの光素子１と、４つのレンズユニット８と、光合波器５ｂと、キャリア基板６などで構成される。

本実施形態において、光合波器５ｂは、複数のバンドパスフィルタ５４が光軸に対して４５度傾斜し、直線状に配列されて構成される。各バンドパスフィルタ５４は、互いに異なる反射中心波長を有しており、この反射中心波長に一致したレーザ光を順次反射し、反射中心波長とは一致しないレーザ光を通過させることによって、波長が異なる複数のレーザ光を合波することができ、出射側において波長多重レーザ光が得られる。

本実施形態では、入射側４チャネル、出射側１チャネルの光合波器を用いた場合について説明しているが、入射側、出射側ともにチャネル数は問わない。また、光合波器５ｂからの出射光は、レンズ等を介して光ファイバ（不図示）に結合され、さらに外部の通信ネットワークへ伝送される。バンドパスフィルタ５４は、キャリア基板６上に接着剤を用いて固定される。

本実施形態に係る集積型光モジュールについても、実施の形態１に係る集積型光モジュールの製造装置および製造方法を使用することによって製造可能である。

図１２は、本発明に係る集積型光モジュールの製造方法の他の例を示す説明図である。本実施形態においても、複数（ここでは４個）の光素子１が実装されたキャリア基板６の上に、レンズ２を有するレンズユニット８を１つずつ調芯して固定し、４本の光軸を同軸に結合させる。以下、工程別に説明する。

（工程１）
図１２（ａ）に示すように、複数の光素子１が予め実装されたキャリア基板６を用意し、カセット１３に収納し固定する。

（工程２）
次に図１２（ｂ）に示すように、吸着コレット９ａ，９ｂを用いて、レンズホルダ４およびホルダベース７をそれぞれ吸着保持し、調芯対象となるレンズユニット８をキャリア基板６の上に戴置する。さらに、把持具２２を用いて１つのバンドパスフィルタ５４を保持し、キャリア基板６の上に戴置する。

続いて、複数の光素子１のうち調芯対象となる光素子を発光させ、レンズ２を通過してバンドパスフィルタ５４で反射した後の光軸２１を撮像カメラ１７により検出する。続いて、撮像カメラ１７のビーム像が所定の箇所に来るように、レンズ２の位置をＸＹＺ方向に調整する。このときホルダベース７の位置を固定した状態で、ステージ１４を用いてホルダベース７を基準として、キャリア基板６をＸＺ方向に変位させることによって、レンズ２のＸＺ方向の調芯を行う。また、レンズ２のＹ方向の調芯は、ステージ１０ａを用いてホルダベース７を基準として、レンズホルダ４をＹ方向に変位させて行う。さらに、ステージ２３を用いて、キャリア基板６上に戴置したバンドパスフィルタ５４の位置および向きを微調整し、光軸２１の位置を調整する。

（工程３）
次に、レーザヘッド１５ａ，１５ｂから溶接レーザ光を発生して、レンズホルダ４、ホルダベース７およびキャリア基板６を溶接して固定する。図７と同様に、最初にレンズホルダ４とホルダベース７との接合部に向けて溶接レーザ光２１ａを照射して２点溶接により固定し、レンズユニット８を完成し、引き続き、ホルダベース７とキャリア基板６との接合部に向けて溶接レーザ光２１ｂを照射して２点溶接により固定する。２度目の固定の前に、再度、レンズユニット８をキャリア基板６に対して変位させてＸＺ方向の調芯を行うことも可能である。

レンズユニット８の溶接を行う場合、ホルダベース７に対してＹ方向荷重を印加することが好ましく、これによりホルダベース７のＹ方向への反り返りを低減でき、反り返りによる光軸ずれを抑制できる。

続いて、バンドパスフィルタ５４とキャリア基板６との接合部に接着剤を塗布して両者を固定する。

（工程４）
次に図１２（ｃ）に示すように、残りの光軸についても上述した工程１〜３を繰り返すことによって、光素子１とレンズ２との間の調芯、レンズユニット８の固定およびバンドパスフィルタ５４の固定を行う。

各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、モニタ機構の設置位置を一定に維持することによって、モニタ機構のビーム位置基準が光素子間で一致するため、ビーム位置基準ずれによるレンズの位置ずれを抑制できる。

また各光軸について調芯および固定を行う際、ホルダベース７を基準として、レーザヘッド１５ａ，１５ｂの溶接位置を一定に維持することによって、レンズホルダ４とホルダベース７との接合部およびホルダベース７とキャリア基板６との接合部の溶接位置が各レンズ間で同じになる。そのため、溶接時に生じる歪の分布が各レンズ間で等しくなり、レーザ照射位置ずれによるレンズ位置ずれのばらつきを抑制できる。

（工程５）
さらに必要であれば、図８と同様に、レンズユニット８の固定後に、レンズ２の位置を補正することも可能である。

本実施形態では、複数のバンドパスフィルタ５４を含む光合波器５ｂを搭載した集積型光モジュールの製造について説明したが、実施の形態１と同様な効果を達成することができる。

１ 光素子、 ２ レンズ、 ３ 接着剤、 ４ レンズホルダ、
５，５ａ，５ｂ 光合波器、 ６ キャリア基板、 ７ ホルダベース、
８ レンズユニット、 ９ａ，９ｂ 吸着コレット、 １０ａ，１０ｂ ステージ、
１１ スライドガイド、 １２ 引っ張りバネ、 １３ カセット、
１４ ステージ、 １５ａ，１５ｂ レーザヘッド、 １６ａ，１６ｂ ステージ、
１７ 撮像カメラ、 １８ 対物レンズ、 １９ ステージ、 ２０，２１ 光軸、
２１ａ，２１ｂ 溶接レーザ光、 ２１ｃ 補正レーザ光、 ２２ 把持具、
２３ ステージ、 ４１ 水平部材、 ４２ａ，４２ｂ 垂直部材、
５１ 取り付け台、 ５２ ミラー、 ５３，５４ バンドパスフィルタ、
１００ 製造装置。

Claims (5)

1. 複数の光素子と、
   各光素子が出力する光をそれぞれ集光する複数のレンズと、
   各レンズによって集光された光を合波する光合波器と、
   各レンズをそれぞれ保持する複数のレンズホルダと、
   各レンズホルダをそれぞれ支持する複数のホルダベースと、
   前記複数の光素子、前記光合波器および前記複数のホルダベースを支持するキャリア基板とを備えた集積型光モジュールの製造装置であって、
   前記レンズホルダを保持する第１保持機構と、
   該第１保持機構を変位可能に支持する第１ステージと、
   前記ホルダベースを保持する第２保持機構と、
   該第２保持機構を変位可能に支持する第２ステージと、
   前記キャリア基板を保持する第３保持機構と、
   該第３保持機構を変位可能に支持する第３ステージと、
   前記光合波器を保持する第４保持機構と、
   該第４保持機構を変位可能に支持する第４ステージと、
   前記レンズホルダと前記ホルダベースとの接合部、および前記ホルダベースと前記キャリア基板との接合部を溶接するレーザ溶接機構と、
   前記光素子と前記レンズとの間の調芯を監視するためのモニタ機構とを備え、
   光素子とレンズとの間の調芯を実施する際、前記ホルダベースを基準として前記レーザ溶接機構の溶接位置および前記モニタ機構の設置位置がそれぞれ一定に維持されることを特徴とする集積型光モジュールの製造装置。
2. 前記第２ステージと前記第２保持機構との間に介在し、前記第２保持機構の重力方向の変位を許容するスライド機構と、
   前記ホルダベースに印加される前記第２保持機構の荷重を調整するための荷重調整機構とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の集積型光モジュールの製造装置。
3. 複数の光素子と、
   各光素子が出力する光をそれぞれ集光する複数のレンズと、
   各レンズによって集光された光を合波する光合波器と、
   各レンズをそれぞれ保持する複数のレンズホルダと、
   各レンズホルダをそれぞれ支持する複数のホルダベースと、
   前記複数の光素子、前記光合波器および前記複数のホルダベースを支持するキャリア基板とを備えた集積型光モジュールの製造方法であって、
   前記複数の光素子が実装されたキャリア基板を用意するステップと、
   前記キャリア基板、前記レンズホルダおよび前記ホルダベースを個別に保持するステップと、
   前記複数の光素子のうち、調芯対象となる光素子を発光させるステップと、
   前記ホルダベースの位置を固定した状態で、前記レンズホルダおよび前記キャリア基板を変位させながら、調芯対象となるレンズを通過した光を監視することにより前記光素子と前記レンズとの間の調芯を実施するステップと、
   調芯の終了後、前記ホルダベースの位置を固定した状態で、前記レンズホルダと前記ホルダベースとの接合部および前記ホルダベースと前記キャリア基板との接合部を溶接するステップと、
   前記光合波器を前記キャリア基板に実装するステップとを含むことを特徴とする集積型光モジュールの製造方法。
4. 各接合部を溶接するステップにおいて、前記ホルダベースに垂直荷重を印加した状態で溶接を行うことを特徴とする請求項３記載の集積型光モジュールの製造方法。
5. 前記光合波器を実装するステップの後、前記レンズホルダの一部または前記ホルダベースの一部にレーザ光を照射して熱塑性変形を生じさせることによって、前記レンズの位置を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の集積型光モジュールの製造方法。

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