JPH01244405A - 光ファイバ固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光モジユール内等において光ファイバを固定
台に正確に位置決めして固定する光ファイバ固定装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

光作動部品、たとえば、半導体レーザ、ＰＩＮフォトダ
イオード、光集積回路等と光ファイバとを直接的に光結
合する場合、光ファイバの光軸と光作動部品の受光部の
光軸とが一致していることが要求される。

第４図は、光作動部品と光ファイバとがその内部におい
て光結合する光モジュールの外観図である。この光モジ
ュールは、受信用として用いられるものであり、光ファ
イバ１の先端から出射された光が、受光素子であるＰＩ
Ｎフォトダイオード２の受光部に入射するようになって
いる。光ファイバ１の先端部１ａは、コア部が露出され
その露出部に金属メツキが施されており、いわゆるメタ
ライズドファイバが構成されている。そして、このメタ
ライズドファイバ部１ａが固定台３の上で正確に位置決
めされた後、ハンダ付けによって固定されている。なお
、ＰＩＮフォトダイオード２は、図示省略したコンデン
サ、抵抗、ＩＣなどが搭載されているハイブリッドＩＣ
基板４上に固定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、光ファイバ１を固定台３に固定する前に光フ
ァイバ１とＰＩＮフォトダイオード２の光軸を正確に合
わせても、ハンダが固まる過程においてハンダが光ファ
イバ１に対して偏った力を与え、光ファイバ１が固定台
３に固定された時点では光軸がずれてしまうという問題
があった。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の光ファイバ固定装
置は、光ファイバを保持し任意の方向に移動させること
ができる第１の電動マニピュレータと、光ファイバ固定
材溶融手段を保持し任意の方向に移動させることができ
る第２の電動マニピュレータと、前記光ファイバと光結
合される光作動部品が搭載された光モジュールを載置す
る載置台と、前記第１、第２の電動マニピュレータおよ
び前記光ファイバ固定材料溶融手段を駆動制御する制御
装置とを有し、前記制御装置は、前記光作動部品の光軸
と前記光ファイバの光軸とが合致するように第１の電動
マニピュレータを駆動する手段と、光軸を合致させた後
節２の電動マニピュレータおよび光ファイバ固定材溶融
手段を駆動して光ファイバを光モジュールの適当な箇所
に固定する手段と、固定後の光軸ずれの量および方向を
算出する手段と、前記光ファイバ固定材溶融手段を駆動
して前記光ファイバを固定している光ファイバ固定材を
溶融した後節１の電動マニピュレータを駆動して前記光
軸ずれと逆方向に同量だけ移動させる手段とを備えてい
るものである。

〔作用〕

光ファイバと光作動部品との光軸を合わせた後、ハンダ
等の光ファイバ固定材で光ブアイバが光モジュールの適
当な箇所に一旦固定される。その後、光ファイバ固定材
を再び溶かし、固定材が冷却して固化する際に生じる光
軸ずれの量と同量だけ逆方向に光ファイバを移動して固
定材を固化させるので、今度は固定材の固化によって光
ファイバと光作動部品の光軸が合致する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の外観図である。載置台１０
には、これから光ファイバ１を位置決め固定しようとす
る光モジュール１１が載置されている。載置台１０の前
方には光ファイバ１の先端部の位置決めを行うための電
動マニピュレータ１２が配置されている。電動マニピュ
レータ１２の駆動要素１２ａは、制御装置１４がらの指
示によって上下（Ｙ方向）に移動するようになっており
、その側面には光ファイバ１を保持するためのステージ
１３が水平に取り付けられている。駆動要素１２ｂ、１
２ｃは同じく制御装置１４がらの指示によってそれぞれ
左右（Ｘ方向）前後（Ｚ方向）に移動するものであり、
その移動によって駆動要素１２ａがそれぞれＸ方向、Ｚ
方向に移動するようになっている。

光モジュール１１の上部後方には別の電動マニピュレー
タ１７が配置されており、電動マニピュレータ１７には
ハンダ付は用のレーザビーム１５を照射する出射光学ヘ
ッド部１６が保持されている。出射光学ヘッド部１６の
上部には光ファイバ１８の一端が接続されており、その
他端はＹＡＧレーザ装置２１に接続されている。この電
動マニピュレータ１７も電動マニピュレータ１２と同様
に制御装置１４からの指示にしたがってレーザビーム１
５の集光部を所望の方向に所望の量だけ移動さぜること
かてきる。ＹＡＧレーザ装置２１の制御は、仮想配線２
２を介して制御装置１４により行イっれる。なお、制御
装置１４と電動マニピュレータ１２．１７とは、コネク
タ１つを介して１ｈ号接続かなされている。また、光モ
ジュール］１に搭載され光ファイバ１との光軸合わせか
行われるＰＩＮフォトダイオード２の出力信号は、仮想
配線２０て示すように制御装置１４に与えられている。

第２図は制御装置］４の内部構成を示すブロック図であ
る。制御装置１−４はＣＰ　Ｕ３０を備えており、ＣＰ
Ｕ３０はリードオンリーメモリ　（ＲＯＭ）３３に予め
格納されたプログラムにしたかって装置全体の制御を行
う。ランタムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３２には後述す
るように、ＰＩＮフォトタイオート タ〕２の移動量なとが記憶され、その記憶内容か制御動
作中に適宜読み出される。なお、初号３１で示されるも
のは、電動マニピュレータ１２、１７、ＰＩＮフォトダ
イオード２およびＹＡＧレーザ装置２１のそれぞれとＣ
ＰＵ３０とを接続するインターフェース回路である。

つきに、本実施例の動作を第３図のフローチャートを用
いて説明する。まず、準備として、ＰＩＮフォトダイオ
ード２および固定台３が搭載された光モジュール１］を
載置台〕Ｏの上に固定し、光ファイバ１，の先端かＰＩ
Ｎフォトダイオード２の受光面にほぼ対向するように光
ファイバ１をステージ１′３に固定する。そして、電動
マニピュレータ１２の駆動要素１２ｃを調整してＺ方向
の位置決めを目視によって行い、光ファイバ１の他端に
設けられている図示省略した光源をオンさせて、一定光
量の光を光ファイバ］の先端部からＰＩＮフォトダイオ
ード２に向りて出射する。

以」二で準（＋ｊｉｆか終了し、この状態から、ＲＯＭ
３３に格納されているプログラムを実行させる。

まず、電動マニピュレータ］２に対してステージ］３を
ＸＹ右方向任意に移動さぜなからＰＩＮフォトダイオー
ド２の出力信号を監視してＰＩＮフォトダイオード２の
受光量が最大となる位置を捜し、その位置情報をＲＡＭ
３２に格納する（ステップ］０］）。

つきに、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に光ファイバ１を移動
しなから各位置でのＰＩＮフォトダイオード２の出力信
号をチエツクし、光ファイバ１の移動量とその移動に伴
う光量変化の関係をテーブル状にＲＡＭ３２に記憶する
（ステップ］０２）。

ついで、電動マニピュレータ１７を駆動し、レーザビー
ム１５の位置をターゲットすなわちＰＩＮフォトダイオ
ード２」二に置かれた光ファイバ］のメタライズドファ
イバ部１−ａに合わせる（ステップ１０３）。なお、こ
こでの位置合わせは、「１視によりマニュアルで行って
も良いし、レーザビーム１５のパワーを弱めて出射光学
ヘッド部１６を適当に移動させその反射光変化を利用し
て自動的に行っても良い。

レーザビーム］５の照射位置か決定したら、ＹＡＧレー
ザ装置２１を駆動し、そのレーザビーム１５によってＰ
ＩＮフォトダイオード２上でハンダを溶か［７、メタラ
イストファイバ部１ａをＰＩＮフォトダイオード２にハ
ンダ（＝１けする（ステップ］０４）。そして、ハンダ
か固まるのに必要な１１４間が経過した時点で、固定台
３の受光量を検出し、ＲＡＭ３　２に記憶する（ステッ
プ１０５）。

つぎに、ハンダ付は後の固定台３の受光量か許容範囲か
否かを判断する（ステップ１０６）。許容範囲は予め設
定し、ＲＯＭ３３またはＲＡＭ３２に記憶しておく。本
実施例では、受光量がその最大値に対して１ｄＢ以下で
あることを許容範囲としている。ここで、受光量が許容
範囲内であれば、そのまま動作を終了させる。

受光量か許容範囲外であれば、ＹＡＧレーザ装置２１を
駆動してレーザビーム１５をターゲットに照射して固定
台３上でメタライストファイバ部１ｂを固定しているハ
ンダを再び溶かし、その状態を維持したまま電動マニピ
ュレータ１２を駆動してＰＩＮフォトダイオード２の受
光ｉ−ｆｆｉと光ファイバ１との光軸を再度位置合イリ
せする。このときの位置合わせ方法はステップ〕０コの
ときと同様であり、受光量が最大となる位置を捜せば良
い。

そして、この位置合わせの際に、移動した方向および距
離（Ｘ）に関する情報をＲＡＭ３２に記憶する（ステッ
プ１０７）。このときの移動方向および距離はステップ
１０２で作成した記憶テーブルを用いて行う。すなわち
、電動マニピュレータ１２を駆動しながら、移動に伴う
受光量の変化を検知し、その受光量をステップ１０２で
作成した記憶テーブルにあてはめて移動距離を算出する
。

このように、受光量変化から移動距離を算出すれば、電
動マニピュレータ１２の機械誤差を無視することができ
る。

引き続き、ＹＡＧレーザ装置２１を駆動してレーザビー
ム１５をターゲットに照射しハンダを溶かした状態で、
電動マニピュレータ１２を駆動して光ファイバ１を−Ｘ
だけ移動し、その後ＹＡＧレーザ装置２１の駆動を停止
させる。（ステップ１０８）。

その後、ターゲットのハンダが固化してメタライズドフ
ァイバ部１ａが固定台３の上で固定されるのに必要な時
間が経過した時点で、再び受光量を測定する（ステップ
１０９）。

そのときの受光量が、前述の許容範囲内であれば動作を
終了させ、許容範囲外であれば上述のステップ１０７か
ら１０９までを再度実行する（ステップ１１０）。そし
て、ステップ１０９で測定した受光量が許容範囲内に納
まるまでステップ１０７から１１０を繰り返し実行し、
許容範囲内に納まったとき、動作を終了させる。

なお、本実施例では光ファイバと光結合させる対象がＰ
ＩＮフォトダイオードであるが、その他の受光素子や発
光素子であっても良い。発光素子の場合には、光ファイ
バの他端に光量測定装置を設け、その出力から光軸の合
致を検出することができる。

また、本実施例では光ファイバ１の固定をハンダ付けに
より行なっているが、溶接により固定する場合も本発明
を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光ファイバ固定袋置によれ
ば、ハンダ等の光ファイバ固定材で光ファイバを一旦固
定し、その後、光ファイバ固定材を再び溶かし、固定材
が冷却して固化する際に生じる光軸ずれの量と同量だけ
逆方向に光ファイバを移動して、すなわちオフセーット
を与えて固定材を固化させるので、固定材の固化によっ
て光ファイバと光作動部品の光軸が合致する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観を示す斜視図、第′２
図は本発明の構成を示すブロック図、第３図は本発明の
動作を示すフローチャート、第４図は光モジュールの外
観を示す斜視図である。 １・・・光ファイバ、１ａ・・・メタライズドファイバ
部、２・・・ＰＩＮフォトダイオード、３・・・固定台
、１０・・・載置台、１１・・・光モジュール、１２・
・・電動マニピュレータ、１３・・・ステージ、１４・
・・制御装置、１５・・・レーザビーム、１７・・・電
動マニピュレータ、２１・・・ＹＡＧレーザ装置、３０
・・・ＣＰＵ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ファイバを保持し任意の方向に移動させることができ
   る第１の電動マニピュレータと、光ファイバ固定材溶融
   手段を保持し任意の方向に移動させることができる第２
   の電動マニピュレータと、前記光ファイバと光結合され
   る光作動部品が搭載された光モジュールを載置する載置
   台と、前記第１、第２の電動マニピュレータおよび前記
   光ファイバ固定材溶融手段を駆動制御する制御装置とを
   有し、 前記制御装置は、前記光作動部品の光軸と前記光ファイ
   バの光軸とが合致するように第１の電動マニピュレータ
   を駆動する手段と、光軸を合致させた後第２の電動マニ
   ピュレータおよび光ファイバ固定材溶融手段を駆動して
   光ファイバを光モジュールの適当な箇所に固定する手段
   と、固定に伴う光軸ずれの量および方向を算出する手段
   と、前記光ファイバ固定材溶融手段を駆動して前記光フ
   ァイバを固定している光ファイバ固定材を溶融した後第
   １の電動マニピュレータを駆動して前記光軸ずれと逆方
   向に同量だけ移動させる手段とを備えている光ファイバ
   固定装置。