JP7389390B2 - ファイバアレイトレーおよび該トレーを用いた光デバイスの自動光接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信で用いられる平面光波回路型光デバイスを含む光モジュールの光実装工程で使用する治具及びその使用方法に関する。具体的には例えば、光デバイスに光ファイバアレイを接続する際に用いる、光ファイバアレイを固定するためのトレー、および該トレーを用いた光デバイスの自動光接続方法に関する。

通信容量の増大に伴い、通信設備やデータセンタなどで用いられる光デバイスの需要も急増している。そしてこれら光デバイスの低コスト化が期待されている。

通信用光デバイスには、スプリッタ、光スイッチ、ＡＷＧ、コヒーレントレシーバーなど、平面光波回路（ＰＬＣ）を含むものが多く存在する。

平面光波回路の材料は、シリコン、石英、ＩｎＰなど様々であるが、それら平面光波回路型光デバイスチップの光入出力部となる端面には、複数のファイバ芯線を束ねた光ファイバアレイが、接着剤を用いて接続されている。

平面光波回路と光ファイバアレイとの接続には、例えば特許文献１に記載されているように、ＵＶ光の照射で硬化する、ＵＶ光硬化型接着剤用いることが多い。

また非特許文献１のように、ＵＶ接着剤を用いることで、多芯のファイバ接続においても位置合わせ精度が高く高信頼な光接続が可能である。

特許５７２３３３５号公報

M. Ishii, Y. Hibino, F. Hanawa, "Multiple 32-fiber array connection to silica waveguides on Si", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 8, NO. 3, MARCH 1996

（従来の光接続工程）
平面光波回路型デバイスのチップに光ファイバアレイを接続する、従来の光接続工程について説明する。

図１の従来の光ファイバ接続装置では、例えば平面光波回路型デバイスのチップ（ＰＬＣ２）が、６軸制御可能なチップステージ１の上に固定載置されており、ＰＬＣ２の入出力パスがチップ２の片側面（図１では左端面）に配置されている。

ＰＬＣチップ２の左側には、光ファイバの一端を束ね、各光ファイバ芯線のコア面を端面に整列させるガラスブロック部４が、ファイバアレイホルダー５の上に同様に固定載置されている。光ファイバアレイ３は分岐部６で各光ファイバ芯線に分岐され、分岐された各光ファイバ芯線の他端はコネクタ９で終端されており、任意のコネクタ９がＬＤ光源装置７とパワーメーター装置８にそれぞれ接続されている。

ここでＬＤ光源装置７とパワーメーター装置８に接続した入力ポートと出力ポートを用いて、モニタ光を通しながらＰＬＣチップ２とファイバアレイ３のガラスブロック部４の位置をサブミクロンの精度でアライメント（調心）する。

チップ２とファイバアレイ３の位置のアライメントは、Ｘ,Ｙ,Ｚ,θ,α,βの６軸自動
調心装置を用いて自動調心することができ、この時、調心に用いる入出力パスの数は任意である。即ちＬＤ装置７とパワーメーター８に接続するコネクタの数は一組以上であってよい。

自動調心後、チップ２とファイバアレイ３のガラスブロック部４の間に接着剤を滴下し、図１の矢印のようにＵＶ光を照射して硬化接着する。

ここではチップの片側に入出力導波路がある場合について説明したが、入力導波路と出力導波路がチップの別の端面にある場合は、例えば出力端面側にパワーメーター８に接続したフォトダイオードをセットした状態で調心し、入力用のファイバアレイを接続した後、チップの向きを変えてもう一端面に出力用のファイバアレイを接続すればよい。

この工程を箇条書きにすると下記の通りである。
1. ＰＬＣチップ２を調心装置のチップステージ１上に固定。
2. ファイバアレイ３のガラスブロック部４を調心装置のＦＡホルダ５に固定。
3．調心に用いる任意の入出力パスのコネクタをＬＤ光源７及びパワーメーター８に接続
。
4．自動調心（アライメント）を実行。
5. ＵＶ接着剤で硬化
6. ファイバアレイ３のコネクタをＬＤ光源７とパワーメーター（ＰＭ）８から外す。
7. 接続されたＰＬＣチップ２とファイバアレイ３を調心装置から外す。

このようにしてＰＬＣチップ２にファイバアレイ３が光接続されるが、従来は工程４以外の工程は自動化されておらず、手動で実施されていた。これら全工程を自動化できれば、量産性向上と作業員削減による実装費用の大幅な低コスト化が可能である。

しかしながら、次の理由から従来は全自動化が実現されていなかった。

一番の理由は、ファイバアレイの長尺ファイバ部（巻かれた状態での形状が豚のしっぽを連想させるためピッグテイルとも呼ばれる）が妨げとなって、自動搬送装置でのファイバアレイの取り扱いが困難だからである。（ハンドリングの難易性）

例えば工程２では、納品されたトレーからファイバアレイ３を取り出し、光ファイバ部が絡まないようにガラスブロック部４を自動調心装置のＦＡホルダ５に固定する必要があった。

同様に工程７でも、ファイバアレイ３に接続固定後のチップ２を装置から取り外して、ファイバが絡まないようにトレーに収納する必要があった。

また工程３、６で、調心のためコネクタをＬＤおよびＰＭポートに接続/脱着する際に
も、長尺ファイバが絡まないように取り扱いに注意する必要があった。

ファイバの絡まりの他にも、長尺ファイバをどこかに引っ掛けて引っ張り力を加えてしまうとファイバの破損につながるので、細心の注意が必要であった。

その他の理由としては、ＬＤ光源７やＰＭ装置８へのコネクタの接続/脱着操作には精
密な制御性が必要であること、複数の入出力コネクタの中から調心に用いるコネクタを自動で選択することなどが、全自動化のための困難に挙げられる。

ＬＤ光源やパワーメーター（ＰＭ）のポートへのコネクタ脱着操作時には、光源やパワーメーターのポートの枠の中に、まっすぐにコネクタを挿入／抜き取りをする必要がある。斜めや間違った方向に力が加わりながら抜き差しをすると、精密な部品が破損する可能性があり、慎重な取り扱いが必要であった。

よって光接続工程の全自動化には、数メートルにも及ぶこともある長尺ファイバの取り扱いを簡易にするための治具（トレー）が必要である。また、その長尺ファイバの取り扱いなどを自動で実施するための機構が必要である。

本発明では長尺ファイバ付きのファイバアレイの取り扱いを簡易にし、光接続工程の全自動化を可能にさせる治具となる、ファイバトレー及びそのファイバトレーを使用した自動光接続方法について提案する。
このトレーを使用することにより、ＰＬＣチップへのファイバアレイ接続の工程の自動化が可能となり、光デバイスの量産性向上及び低コスト化が可能となる。

本提案のコンセプトは、不定形でハンドリングが難しいファイバアレイを、半固定構造を備えた定型のトレーに脱着可能に半固定して収納することによってハンドリングを容易にし、自動装置での取り扱いを可能にすることである。さらにトレーに摺動機構を備え、調心の際に長尺ファイバに余長を持たせることもできる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の実施形態の一例は、以下のような構成を備えることを特徴とする。

（構成１）
光デバイスに光ファイバアレイを接続する際に用いる、光ファイバアレイを固定するためのトレーであって、
光ファイバアレイのガラスブロック部を脱着可能に半固定する半固定構造と、
長尺ファイバを巻きつけて半固定する半固定構造と、
光ファイバアレイに接続された複数のコネクタを脱着可能に半固定する半固定構造を有するトレー。

（構成２）
構成１に記載のトレーであって、
前記光ファイバアレイの前記ガラスブロック部と前記コネクタを調心のために動かす際に前記長尺ファイバに余長を持たせるための摺動機構を有することを特徴とするトレー。

（構成３）
構成１に記載のトレーであって、
前記光ファイバアレイの前記ガラスブロック部を脱着可能に半固定する半固定構造と、前記コネクタを脱着可能に半固定する半固定構造とは、機械的に脱着可能なノッチ構造になっていることを特徴とするトレー。

（構成４）
構成１に記載のトレーであって、
光接続時に調心に用いる前記コネクタの位置を認識するための認識マーカが、前記コネクタを脱着可能に半固定する半固定構造の近傍についていることを特徴とするトレー。

（構成５）
構成２に記載のトレーであって、
前記摺動機構により前記長尺ファイバをたわませたときに、前記長尺ファイバのたわみ方を制御するための突起構造を有することを特徴とするトレー。

（構成６）
構成２に記載のトレーであって、
前記摺動機構は、２枚の板状部材を重ね合わせた構造であることを特徴とするトレー。

（構成７）
構成６に記載のトレーであって、
前記摺動機構は、前記２枚の板状部材の摺動動作をガイドするレール構造を有することを特徴とするトレー。

（構成８）
構成１ないし７のいずれか１項に記載のトレーを用いた光デバイスの自動光接続方法であって、
前記光ファイバアレイの前記ガラスブロック部および前記複数のコネクタの少なくとも一つを外して、前記長尺ファイバに余長を持たせて前記光デバイスにファイバアレイを全自動で光接続する自動光接続方法。

以上記載したように本発明のファイバアレイトレーによれば、光接続工程の全自動化が可能となり、光接続工程の量産性向上と作業員削減による実装費用の低コスト化が可能である。

従来の光ファイバアレイとＰＬＣの光接続工程を示す図である。 本発明の光ファイバアレイトレーの伸長状態における上面図である。 本発明の光ファイバアレイトレーの収縮状態における上面図である。 本発明の光ファイバアレイトレーの可動部の断面図（図３のIV‐IV’）である。 本発明の光ファイバアレイトレーのノッチ構造部の側面図（ａ）および上面図（ｂ）である。 本発明の光ファイバアレイトレーを用いた自動光接続工程を実施する自動光接続装置の概要を示す図である。 トレー収納前のファイバアレイの一般的な状態を説明する図である。 （ａ）～（ｆ）は、本発明の自動光接続方法の各工程における光ファイバアレイトレーとＰＬＣチップの状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で、図１を含め同じ要素には同じ番号を付与し、説明は省略されることもある。
（本発明の光ファイバアレイトレーの構造）
まず、図２～図５に本発明の光ファイバアレイトレーの構造の概要を説明する。

本発明の光ファイバアレイトレーは、図２および図３の上面図および図４の重畳する板状部材の断面図に示すように、部分的に重畳して配置され、長さ方向（図３の左右の両矢印方向）に摺動可能な下側と上側の２枚の板状部材２１，２２で構成されている。２枚の板状部材２１，２２は、図２が重畳する部分の面積が最小となる伸長状態における上面図であり、図３が重畳する部分の面積が最大となる収縮状態における上面図である。

図４には、２枚の板状部材２１，２２が重畳した本発明の光ファイバアレイトレーの摺動部における、摺動方向に垂直な板状部材の断面図を示す。図３のIV‐IV’における２枚の板状部材２１，２２の断面図である。図４で、下側の板状部材２１の上面の両脇には、上側の板状部材２２が摺動する時にガイドとなる向かい合う２つのレール構造２１ａ、２１ｂを設けてもよい。

向かい合う２つのレール構造２１ａ、２１ｂの内面、および／またはレール構造２１ａ、２１ｂの内面に接する上側の板状部材２２の両脇の側面には、摺動する際の移動距離を適宜の位置で係止、固定制御可能なように、摩擦係数を高める加工（刻み目、切り込みや粗面化加工）などを施してもよい。

またレール構造は図４とは上下逆に、上側の板状部材２２の下面の両脇に、下側の板状部材２１を抱き込む形状で下向きに設けてもよい。あるいはレール構造は、一方の板状部材の摺動面上に設けた摺動方向に延びたレール部と、該レール部を挟み込むように形成され、他方の板状部材の摺動面上に設けた溝部などであってもよい。要すれば、２枚の板状部材の摺動動作をガイドするレール構造であればよい。

図２、図３の２枚の板状部材２１，２２は、それぞれの上面にファイバアレイの長尺ファイバ部（ピッグテイル部）の一部を円周に沿って巻き付け可能な、円形の巻き付け部２３、２４を１つづつ有していてもよい。巻き付け部２３、２４の円の半径を、それぞれＲ１，Ｒ２とする。

下側の板状部材２１上の円形の巻き付け部２３（Ｒ１）は、重畳する部分の面積が最大となる収縮状態（図３）において上側の板状部材２２と重畳しない部分に形成されている。

上側の板状部材２２にはまた、ファイバアレイのガラスブロック部４と分岐部６とを脱着可能な状態に半固定する半固定構造として、ノッチ構造部２５ａ、ｂが形成されている。ファイバアレイが分岐部６で分岐された各芯線ファイバ端部のコネクタ９も、同様な複数の半固定構造のノッチ構造部２５ｃにより下側の板状部材２1の左下の位置で、光を左
端に入出力する向きで上下方向に整列して半固定されている。

図５には、図２，３のノッチ構造部２５ａ、ｂ、ｃを総称して半固定構造をなすノッチ構造部２５の例として、その側面図（ａ）と上面図（ｂ）の概要を示す。

図５（ａ）には、ノッチ構造部２５の側面図（板状部材２１（２２）の断面をコネクタ９の光入出力側から見た図）を示す。ノッチ構造部２５は、トレーの板状部材の上に２枚１組の爪状の部材が、先端部に係止部となる突起部が向き合うように配置されており、ガラスブロックや分岐部、コネクタを挟持して、機械的に脱着可能な状態に半固定する構造をしている。

図５（ｂ）の上面図では、分岐された芯線ファイバのコネクタ９を１つ固定する例を示している。

図２にある光ファイバアレイトレーの伸長状態では、ファイバアレイの長尺ファイバ部は、下側の板状部材２１の円形の巻き付け部２３（Ｒ１）から、上側の板状部材２２の右上にあるノッチ構造部２５ａに固定されたガラスブロック部４までを、真っ直ぐに結ぶ長さまで伸長している。

同様に、巻き付け部２３（Ｒ１）と巻き付け部２４（Ｒ２）との間の長尺ファイバ部、ファイバアレイの分岐部６からノッチ構造部２５ｃに半固定された分岐された各芯線ファイバ端部のコネクタ９までの間のファイバ部分（ファンアウト部）も、真っ直ぐに結ぶ長さまで伸長している。

これに対して図３にある光ファイバアレイトレーの収縮状態では、ファイバアレイの長尺ファイバ部は、余長として曲線状に湾曲した状態にある。長尺ファイバ部の湾曲方向を規制する（たわみ方を制御する）ため、それぞれ１枚のガイド構造２６ａ～ｄが、板状部材２１，２２の面上の適宜の位置に略板面に垂直に突出した構造（突起構造）として配置されている。

各ガイド構造２６（突起構造）は図示の数にかぎらず、必要な個所に適宜の数を設置することができ、それぞれ単純な１枚の板や棒などの突起構造の部材で形成してもよい。また、それぞれ必要に応じて適宜の間隔で向かい合う２枚以上の部材で構成されてもよい。更に、長尺ファイバのトレーの板状部材２１，２２の面からの垂直方向の距離を規制する（板状部材の板面から長尺ファイバが離れすぎないようにする）ように、先端部に爪部などの構造を設けたり、板状部材の板面内の方向または板面に垂直な方向で、湾曲する面を有する形状で形成されまたは配置されていてもよい。

光ファイバアレイトレーの材料は、成型が容易かつ安価なボール紙やプラスチックで形成することができる。

ファイバアレイ３のガラスブロック部４は、ノッチ構造部２５ａに例えばロボットで機械的に脱着可能な容易に外せる形で取り付けることができ、図５のノッチ構造部２５の爪に対応する凹部などの係止構造を有していてもよい。

ノッチ構造部２５ａは特に、調心し光接続した後のＰＬＣチップ２をファイバアレイ３のガラスブロック部４と共に光ファイバアレイトレーに取り付けるため、図５と同様な図示しない別の組の係止構造部を含む半固定構造を有していてもよい。

ノッチ構造部２５ｂは、本発明の自動光接続方法の範囲では分岐部６を取り外すことは無いので、着脱可能な半固定構造ではない固定構造のものとすることもできる。

ノッチ構造部２５ｃは、複数のコネクタ９に対応して複数並列に設けられるので、図５にある２枚１組の爪状の部材の少なくとも一方は、隣接部材と一体の部材であってもよい。

また複数のコネクタ部９の側にも、ノッチ構造部２５ｃにそれぞれ脱着可能な形で取り付けることが可能なように、係止部となる突起部に対応する凹部などの係止構造を設けてもよい。

長尺ファイバ部は、所要の任意の長さ（巻き付け回数）だけ円型の巻き付け部２３，２４に巻き付けられることができる。

トレーの２枚の板状部材２１，２２には、互いに摺動する際の移動距離を適宜の位置で固定、制御可能なように、摺動面に複数のノッチ加工（刻み目加工）や摩擦係数の大きい粗面化などを施してもよい。

ノッチ構造部２５により、コネクタ部とファイバアレイのガラスブロック部４を、トレーに機械的に脱着可能な状態に半固定することで、自動装置で機械的にトレーから簡単にファイバアレイを脱着でき長尺ファイバの余長も確保できるようになっている。

さらに、コネクタ９とガラスブロック４をトレーから外してＬＤ／ＰＭポートや固定台に取り付ける際に、ファイバに引っ張り力がかからないよう、トレーの２枚の板状部材２１，２２を摺動することによって、長尺光ファイバにさらに十分な余長が持てるようにすることもできるなっている。

また、複数のコネクタの中から調心に用いる（ＬＤ７とＰＭ８に接続する）コネクタ９を選択する必要があるので、トレーのノッチ構造２５ｃの脇の板面には、画像認識で選択するコネクタの位置を判別できるように、認識マーカ２７が記されているのが望ましい。

（自動光接続装置）
次に、上記で説明した光ファイバアレイトレーを用いた自動光接続工程について説明する。

図６に、本発明の自動光接続工程の全体を示す自動光接続装置の概要を示す。

図６で、光ファイバアレイは本発明の光ファイバアレイトレーに収納された状態で、複数個が重ねられた状態で、ＦＡベンダ６１から順に自動光接続装置の調心部に供給される。同様にＰＬＣチップもチップベンダ６２に収納された状態で、複数個が重ねられてチップベンダ６２から順に自動光接続装置の調心部に供給される。

トレーに収納されたファイバアレイは、ＦＡコンベア６３や搬送アーム（図示せず）で調心装置６４０まで移動する。ＰＬＣチップ２も同様に、チップベンダ６２から搬送アーム（図示せず）などで調心装置６４０のチップステージ１上まで移動される。

図６の調心装置６４０には、調心用６軸調心機構の他に、カメラ６４２、ＵＶランプ６４３が備わっている。またファイバアレイ３のガラスブロック部をバキューム吸着などでつかみＦＡステージまで移動させるための搬送ハンド６４４も調心装置６４０付近に設置されている。さらに、ＰＬＣチップ２とＦＡ４がＵＶ接着剤で接続された状態で収納されたトレー６６を搬出するためのコンベア６７と、搬送されてきたトレー６６を収納するためのコレクタ６８も設置されている。

この状態で、光ファイバアレイトレーを摺動して短縮し、長尺ファイバに図３のような余長を持たせる。トレーを摺動して短縮するためには、ハンド６４４を用いることもできるが、ＦＡコンベア６３上に別の可動機構（ロボットアームなど、図示せず）を設けて用いることもできる。あるいはＦＡコンベア６３による光ファイバアレイトレーの移動により、トレーを短縮させる力が働くような機構であってもよい。

この機構は例えば、ＦＡコンベア６３のコンベア移動面上の位置に、略平行に逆ハの字形に固定して設けられた２本のレールであって、光ファイバアレイトレーの長手方向をコンベアの移動方向に直角に整列させ、ＦＡコンベア６３上の光ファイバアレイトレーが移動して調心装置６４０に近づくにつれて、光ファイバアレイトレーを挟んで２本のレールの間隔が次第に狭くなるように配置された２本のレールの組などであってもよい。トレーを摺動して伸長する際にも同様な、コンベア上でのトレーの移動を利用した機構を用いることができる。

次にパッチパネル付近に設置されているカメラによる画像認識によって、アライメントに用いるコネクタを認識マーク２７（図２，３）などを用いて選別し、ロボットでトレーから取り外してＬＤ７またはＰＭ８のポートに接続する。図６ではＬＤ７、ＰＭ８は図示されていないが、パッチパネル６５に接続された入力ファイバ６５１、出力ファイバ６５２がＬＤ７、ＰＭ８に接続されているので、ここに接続してもよい。

そして、ハンド６４４でファイバアレイのガラスブロック部４をトレーから取り外し、調心ステージ台（チップステージ１手前のＦＡステージ５、図６には示せず）に移動して固定する。

次に、ＰＬＣチップ２を調心ステージ（チップステージ１）上に搬送し、固定する。

図６のこの状態で、ＰＬＣチップ２に光を通した状態で出力パワーが最大になるように、ＰＬＣチップ２とファイバアレイのガラスブロック部４の位置を、６軸調心で自動で合わせる。

位置合わせ後、ＰＬＣチップ２とファイバアレイのガラスブロック部４の端面間にＵＶ光硬化接着剤を挿入し、ＵＶランプ６４３よりＵＶ光を照射して硬化する。

図６でＵＶ硬化後、ＬＤ７、ＰＭ８に繋がるコネクタを機械で外し、トレーのノッチ構造部２５ｃ（図３）に再度収納する。

そして、接続されたチップ２とファイバアレイ３を調心ステージ台（チップステージ１、５）から外し、共に、光ファイバアレイトレーに収納する。

図６で、ＰＬＣチップ２が収納されたファイバアレイトレー６６は、コンベア６７等で搬送され、コレクタ６８に格納されて出荷される。

実施例１では、石英ＰＬＣを用いた光スイッチへの自動ファイバ接続について説明する。
ファイバアレイ収容トレーの構造は、基本的に図２～５に示すのと同様である。

図７は一般的なファイバアレイのトレー収納前の全体の構造を説明する図である。ファイバアレイ３のテープファイバ部７１は単心の光ファイバを複数本、テープ状に集成した構造を有しており、右端のガラスブロック部４でＰＬＣチップなどに光接続される。図7
のファイバアレイ３の中央の分岐部６で分岐された各光ファイバの区間はファンアウト部７２と呼ばれ、左端の複数のコネクタ９でそれぞれ終端され光入出力される。

また、摺動させて縮める前の伸長状態の光ファイバアレイトレーの上面図は図２、収縮状態の光ファイバアレイトレーの上面図は図３と同じであるので、基本的な説明は省略する。

トレーには直径の異なる複数の円形構造（巻き付け部２３、２４）があり、ここに長尺ファイバを巻き付けられるようになっている。本実施例では直径の異なる２つの円形構造を有する。２つの直径を変えておき、それぞれの円盤にファイバを巻き付ける回数を変えておくことで、長さの異なるファイバアレイも１種類のトレーに巻き付けることができる。

またコネクタ、ファイバアレイのガラスブロック、ファイバアレイと光接続後のチップなどを半固定できるノッチ構造２５（半固定構造、図５参照）を有する。この半固定構造により、コネクタやファイバアレイ、チップを、トレーの上方向から機械で取り外し、取り付けできる構造になっている。

さらにトレーにはファイバのたわみ方向を制御するための、またトレーの摺動位置を一定にするための突起構造（ガイド構造２６）を有する。この突起構造により、トレーを摺動させて、余長となる長尺ファイバをたわませたときにも、余長ファイバが絡まらないようにすることができる。

また、トレーには前述のように認識識別可能なマーク（２７）がついているが、コネクタ部９側にもマークを付け、カメラで認識可能とすることもできる。このマークを利用して、調心の時に用いるコネクタを画像認識し識別することができる。

ファイバアレイのトレーへの収納も機械で実施することができる。
調心してＰＬＣチップと光接続されたファイバアレイは、ファイバアレイトレーに収納されたのちコレクタ６８に入れられて実装メーカーに出荷される。

（自動光接続工程）
図８（ａ）～（ｆ）には、本発明のファイバアレイトレーを使用した自動光接続工程の流れを示す。

図８（ａ）で、光ファイバアレイは本発明のトレーに収納された状態で、複数台がベンダーに入った状態で供給される。
トレーに収納されたファイバアレイとＰＬＣチップ２は、コンベアや搬送アームで調心装置まで移動する。

図８（ｂ）で、光ファイバアレイトレーを摺動し、トレーを収縮状態としファイバに余長を持たせる。この時、摺動量は機械で制御でき、任意である。
誤って摺動しすぎると、巻き付けられているファイバやコネクタが破損する可能性があるので、図３に示した突起構造（ガイド構造２６）により、ある位置以上はトレーを摺動させることができないようになっている。

図８（ｃ）で、カメラによる画像認識によってアライメントに用いるコネクタを選別し、ロボットでトレーから取り外してＬＤ光源７またはパワーメーター（ＰＭ）８のポートに接続する。ポート上側と横方向からカメラで認識しながら操作することで、コネクタがＬＤ７とＰＭ８のポートにまっすぐ挿入できるようになっている。

また、ファイバアレイのガラスブロック部４をトレーから取り外し、ＦＡステージ５の上に移動して固定する。

次に、ＰＬＣチップ２を調心ステージ１の上に搬送し、固定する。ファイバアレイのガラスブロック部４とＰＬＣチップ２は、バキュームチャックなどを利用してサブミクロンもずれないように固定する。

図８（ｄ）で、チップ２に光を通した状態で出力パワーが最大になるように、ＰＬＣチップ２とファイバアレイのガラスブロック部４の位置を、６軸調心で自動で合わせる。

位置合わせ後、ＰＬＣ２とファイバアレイのガラスブロック部４の端面間にＵＶ硬化接着剤を挿入し、ＵＶ光を照射して硬化する。

図８（ｅ）で、ＵＶ硬化後、ＬＤ７またはＰＭ８に接続するコネクタを外し、トレーに再度収納する。また、チップ２と接続されたファイバアレイをステージから外し、ファイバとチップをトレーに収納する。

図８（ｆ）で、光ファイバアレイトレーを再び伸長状態とし、光モジュールが収納されたトレーをコンベア等で搬送し、ベンダーに入れて出荷する。

このような自動光接続工程により、本発明の光ファイバアレイトレーを使用して、光ファイバアレイを脱着可能に半固定する半固定構造により、光ファイバアレイのガラスブロック部および複数のコネクタの少なくとも一つを外して、長尺ファイバに余長を持たせて平面光波回路型光デバイスに自動で光接続する自動光接続方法を実現することができる。

さらにまた、本発明の光ファイバアレイトレーの摺動機構を使用すれば、より充分な余長を持たせて光ファイバアレイを自動で光デバイスに光接続することが容易となる。

本実施例では石英ＰＬＣチップへの光接続であったが、平面光波回路の光デバイスの材料はＩｎＰなどの半導体、シリコンなど任意である。

またＰＬＣチップ光デバイスの品種も、スイッチ、ＡＷＧ、スプリッタ、送受信モジュールなど任意である。

さらにファイバアレイの芯数、即ち入出力導波路の本数も任意であり、長尺ファイバ付きのファイバアレイの取り扱いを簡易にし、光デバイスとの光接続工程の全自動化を可能にできる。
このファイバトレーの材料は成形が容易で安価なプラスチックやボール紙等任意である。

以上のように、本発明の光実装工程で使用する半固定構造を備えたファイバトレー及びその使用による光接続方法の自動化により、光実装工程の量産性が向上し、組み立てコストの低下を図ることができた。

１ チップステージ
２ ＰＬＣチップ
３ 光ファイバアレイ
４ ガラスブロック部
５ ファイバアレイホルダー（ＦＡステージ）
６ 分岐部
９ コネクタ
７ ＬＤ光源装置
８ ＰＭ（パワーメーター）装置
２１，２２ 板状部材
２１ａ、２１ｂ レール構造
２３（Ｒ１）、２４（Ｒ２） 巻き付け部
２５、２５ａ、ｂ、ｃ ノッチ構造部
２６、２６ａ～ｄ ガイド構造
２７ 認識マーク
６１ ＦＡベンダ
６２ チップベンダ
６３ コンベア
６４０ 調心装置
６４２ カメラ
６４３ ＵＶランプ
６４４ ハンド
６５ パッチパネル
６５１ 入力ファイバ
６５２ 出力ファイバ
６６ ファイバトレー
６７ コンベア
６８ コレクタ
７１ テープファイバ部
７２ ファンアウト部

Claims (8)

1. 光デバイスに光ファイバアレイを接続する際に用いる、光ファイバアレイを固定するためのトレーであって、
   第１の板状部材と、前記第１の板状部材の上側において前記第１の板状部材と部分的に重畳し、かつ、前記第１の板状部材に対して摺動可能な第２の板状部材と、を含む摺動機構と、
   前記第２の板状部材に設けられ、前記光ファイバアレイのガラスブロック部を脱着可能に半固定する第１の半固定構造と、
   前記第１の板状部材に設けられ、前記光ファイバアレイに接続された複数のコネクタを脱着可能に半固定する第２の半固定構造と、
   前記第１の半固定構造と前記第２の半固定構造との間における前記光ファイバアレイの長尺ファイバ部が部分的に巻き付けられ、かつ、前記摺動機構の摺動に応じて前記長尺ファイバ部の余長が可変する第３の半固定機構と、を有するトレー。
2. 請求項１に記載のトレーであって、
   前記第３の半固定機構は、
   前記第１の板状部材に設けられ、前記長尺ファイバ部の第１の部分が巻き付けられる第１の巻き付け部と、
   前記第２の板状部材に設けられ、前記長尺ファイバ部の前記第１の部分とは異なる第２の部分が巻き付けられる第２の巻き付け部と、を有することを特徴とするトレー。
3. 請求項２に記載のトレーであって、
   前記第１の巻き付け部は、前記摺動に応じて前記第１の板状部材および前記第２の板状部材が互いに重畳する面積が最大となる状態において、前記第１の板状部材に対して上側に位置する前記第２の板状部材と重畳しない前記第１の板状部材の部分に設けられることを特徴とするトレー。
4. 請求項２または３に記載のトレーであって、
   前記第１の巻き付け部および前記第２の巻き付け部のそれぞれは、円周に沿って前記長尺ファイバ部を巻き付け可能な円形構造を有し、かつ、前記円形構造の径が互いに異なることを特徴とするトレー。
5. 請求項１に記載のトレーであって、
   前記第１の半固定構造と、前記第２の半固定構造とは、機械的に脱着可能なノッチ構造になっていることを特徴とするトレー。
6. 請求項１に記載のトレーであって、
   前記摺動機構は、前記摺動により前記長尺ファイバ部をたわませたときに、前記長尺ファイバ部のたわみ方を制御するための突起構造を有することを特徴とするトレー。
7. 請求項１に記載のトレーであって、
   前記摺動機構は、前記摺動をガイドするレール構造を有することを特徴とするトレー。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のトレーを用いた光デバイスの自動光接続方法であって、
   前記光ファイバアレイの前記ガラスブロック部および前記複数のコネクタの少なくとも一つを外して、前記長尺ファイバ部に余長を持たせて前記光デバイスにファイバアレイを全自動で光接続する自動光接続方法。

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