JPH02277009A - 光出射手段とレンズの相対位置調整方法 - 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】 概　　　要 光デバイスの構成要素である発光素子や光ファイバ等の
光出射手段とレンズの相対位置調整方法に関し、 作業性が良いとともに、信頼性の高い調整を行うことが
できる光出射手段とレンズの相対位置調整方法を提供す
ることを目的とし、 光出射手段の出射光路上にレンズを配置してなる光出射
デバイスにおける光出射手段とレンズの相対位置を調整
する方法であって、前記光出射デバイスに対向して光検
出手段を配置し、該光検出手段により、光検出手段の受
光面に入射した光の強弱を画素単位で検出し、該光検出
手段の検出値から、光検出手段への入射光のビーム径及
びビーム中心の位置を導出手段により導出し、該導出手
段による導出値に基づいて、前記光出射手段とレンズの
相対位置を最適に調整するように構成する。

産業上の利用分野 本発明は光デバイスの構成要素である発光素子や光ファ
イバ等の光出射手段とレンズとの相対位置調整方法に関
する。

光ファイバを光伝送路とする光通信又は光伝送の分野に
おいては、光送受信機のほかに、光スィッチ、光合分波
器、光アイソレータ等の種々の光デバイスが使用されて
いる。この種の光デバイスは、通常、光伝送路の途中に
挿入して使用されるので、光ファイバから出射した光を
平行ビームにし、あるいは平行ビームを集束させて光フ
ァイバに入射させるために、コリメータを構成要素とし
て具備している。このようなコリメータは通常レンズを
具備して構成されており、光出射手段とレンズの位置関
係が相対する光入射手段との光結合効率に影響を及ぼす
から、光出射手段とレンズを最適な位置関係に調整する
必要があり、調整作業の簡略化及び信頼性の向上が要望
されている。

従来の技術 第５図は光デバイスの一つである光スィッチの構成図で
ある。２０．２１．２２は光フアイバアセンブリであり
、光フアイバアセンブリ２０．２１．２２は、フェルー
ル２０　ａ、　２１　ａ、　２２　ａに形成された細孔
に挿入固定された光ファイバ２０ｂ、２１ｂ、２２ｂと
集光又はコリメート用のレンズ２０ｃ、２１ｃ、２２ｃ
とを所定の位置関係で円筒状のホルダ２０ｄ、２１ｄ、
２２ｄ内に固定保持して構成されている。この３つの光
フアイバアセンブリ２０．２１．２２を図示の如く対向
配置して、この対向部分に移動可能な平行四辺形柱プリ
ズム２３が配置されて光スィッチが構成されている。

然して、例えば、プリズム２３がＡ位置にあるときには
、光ファイバ２０ｂからの出射光はレンズ２０ｃにより
平行ビームとされ、プリズム２３内をまっすぐ透過しく
図中実線矢印参照）、光フアイバアセンブリ２１のレン
ズ２１ｃにより集束されて、光ファイバ２１ｂに導入さ
れる。一方、プリズム２３がＢ位置にあるときには、光
フアイバアセンブリ２０からの出射光は、プリズム２３
の一方の側端面及び他方の側端面で反射しく図中点線矢
印参照）、光フアイバアセンブリ２２のレンズ２２ｃに
より集束されて、光ファイバ２２ｂに導入される。この
ようにして、光フアイバアセンブリ２０からの出射光を
光フアイバアセンブリ２１又は２２に選択的に入射する
ことができるようになっている。

第６図は一般的な光半導体モジ互−ルの構成図である。

２４は発光素子アセンブリであり、発光素子アセンブリ
２４は、ベース部材２５上に固定されたヒートシンク２
６上に固定されたＬＤ（半導体レーザ）等の発光素子２
７と、この発光素子２７の出射光軸上にレンズホルダ２
８に固定保持されたレンズ２９を配置して構成されてい
る。３０は光フアイバアセンブリであり、光フアイバア
センブリ３０は、フェルール３０ａに形成された細孔に
挿入固定された光ファイバ３０ｂと集光用のレンズ３０
ｃとを所定の位置関係で円筒状のホルダ３Ｏｄ内に固定
保持して構成されている。

然して、発光素子２７からの所定の開口角で放射された
光は、レンズ２９により概略平行光ビームとされ、この
平行光ビームは、光フアイバアセンブリ３０のレンズ３
０ｃにより集束されて光ファイバ３０ｂの端面から入射
され伝送される。

上述したような光デバイスにおいては、光ファイバと・
他の光ファイバ、゛あるいは発光素子と光ファイバ等を
光学的に結合するためにレンズを用いているが、光フア
イバ端面とレンズ、あるいは発光素子とレンズの相対位
置関係がその光結合効率に太き（影響するため、これら
の位置を厳密に調整する必要がある。

このため、従来は第７図及び第８図に示すような方法で
この位置調整を行っている。

第７図は光フアイバアセンブリの調整作業の説明図であ
り、同図において、３１はフェルール３１ａの細口に挿
入された光ファイバ３１ｂとレンズ３１ｃの相対位置調
整を行うべき被調整光フアイバアセンブリであり、３２
はこの被調整光ファイバアセンブリ３１のファイバ・レ
ンズ間距離ｄ５等の調整を行うための調整装置である。

調整装置３２はフェルール３３ａの細口にその一端が挿
入固定された光ファイバ３３ｂと、集光用のレンズ３３
ｃを円筒状のホルダ３’３ｄに固定保持してなるマスク
光フアイバアセンブリ３３と、光ファイバ３３ｂの他端
部に該マスク光フアイバアセンブリ３３に入射した光の
強弱を検出する光量検出手段３４を具備して構成されて
いる。

然して、調整作業は、まず被調整光フアイバアセンブリ
３１のホルダ３１ｄを所定位置に固定し、マスク光フア
イバアセンブリ３３を被調整光フアイバアセンブリ３１
に対向配置し、マスク光フアイバアセンブリ３３を図示
矢印Ｃ及びＤの如く、直交２軸方向に微小回転せしめて
調整を行い、被調整光フアイバアセンブリ３１にマスク
光フアイバアセンブリ３３を整合せしめる。そして、被
調整光フアイバアセンブリ３１から光を出射して、光量
検出手段３４の表示を参照して、調整装置３２に入射さ
れる光量が最大となるように、光ファイバ３１ｂを固定
したフェルール３１ａを図示矢印Ｅ方向に移動せしめて
、ファイバ・レンズ間距離ｄ、を調整していた。

第８図は光半導体モジュールの調整作業の説明図であり
、”ＬＤ（半導体レーザ）３５の出射光軸上にコリメー
ト用のレンズ３６を配置してなるＬＤアセンブリ３７に
対向して、第７図において説明したものと同様の調整装
置３２が配置されている様子が示されている。ＬＤ３５
とレンズ３６の間の距離ｄ２の調整作業は、第７図にお
いて説明したものとほぼ同様であるので、その説明は省
略する。

発明が解決しようとする課題 このように、従来は、光フアイバアセンブリや、ＬＤア
センブリ等の光出射デバイスに対向して、マスク光フア
イバアセンブリを配置し、マスク光フアイバアセンブリ
に入射される光量が最大となるように、光出射手段とレ
ンズとの相対位置を調整するようにしている。しかし、
従来は光出射手段とレンズの相対位置の調整を行うに際
し、光出射デバイスに対してマスク光フアイバアセンブ
リを厳密に整合させるという作業が必要であり、この作
業は煩雑であるとともに、この整合が不十分であると、
入射光量のピークを明確に検知することができず、適正
な調整を行うことができないために、信頼性に欠けると
いう問題があった。

本発明はこのような点に工みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、作業性が良いとともに、信頼性
の高い調整を行うことができる光出射手段とレンズの相
対位置調整方法を提供することである。

課題を解決するための手段 第１図に示す原理図を参照して説明する。光出射手段ｌ
の出射光路上にレンズ２を配置してなる光出射デバイス
３に対向して光検出手段５　（例えば、ビジコン、ＣＣ
Ｄセンサ等）を配置し、光検出手段５によりその受光面
４に入射した光の強弱を画素単位で検出する。この検出
値から、光検出手段５への入射光のビーム径及びビーム
中心の位置を導出し、この導出値に基づいて、前記光出
射手段１とレンズ２の相対位置を最適に調整することに
より、上述した課題を解決する。

作　　　用 本発明による光出射手段とレンズの相対位置調整作業を
詳細に説明すると、まず、光出射手段ユとレンズ２を有
する光出射デバイス３に対向して、受光面４が光出射デ
バイス３に対して所定の位置関係となるように光出射手
段５を配置する。例えば、調整すべき光デバイスが光フ
アイバアセンブリの場合には、レンズ及びフェルールに
挿入固定された光ファイバを保持している円筒状のホル
ダの中心軸が概略直交するとともに、該中心軸が受光面
４上の基準位置７と概略一致するように、光検出手段５
を配置する。

光出射手段１から光を出射すると、光検出手段５により
、画素単位でその光の強弱が検出され、導出手段８に入
力される。導出手段８により該検出値から入射光のビー
ム形状６（ガウス分布）が導出されるとともに、基準位
置７に対する該光のビーム中心のズレ量が導出される。

このビーム形状からはさらに、ビーム径（ガウス曲線の
ピーク値から１／ｅ”　　（ｅは自然対数の底）だけ下
がった位置での幅）が導出される。このビーム径は光出
射手段ｌとレンズ２との離間距離に１対１で対応するも
のであり、このビーム径が所定の値になるように、光出
射手段１又はレンズ２を矢印Ｈ方向に移動して光出射手
段１とレンズ２との離間距離を調整する。そして、ビー
ム中心が受光面４上の基準位置７に一致するように、光
出射手段１を図示矢印■及びＪ方向に回転して光出射手
段ｌとレンズ２の相対位置を調整する。

本発明によれば、ビジコン等の広い受光面を有する光検
出手段５を用い、画素単位で入射光の強弱を検出し、こ
の検出値からビーム径及びビーム中心位置を導出して、
この導出値に基づいて調整作業をなすようにしているか
ら、光検出手段５と光出射デバイス３の整合がそれほど
厳密になされていなくても、その検出値（ビーム形状）
にそれほどの変化はなく、適正な調整を行うことができ
、その作業性、信頼性を向上することができる。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
ことにする。

第２図は光フアイバアセンブリの調整作業の説明図であ
る。４０は調整を行うべき光フアイバアセンブリであり
、光フアイバアセンブリ４０は、フェルール４０ａに形
成された細孔に挿入固定された光ファイバ４０ｂを、コ
リメート用のレンズ４０ｃを固定保持した円筒状のホル
ダ４０ｄ内に保持して構成されている。ホルダ４０ｄは
その内部でフェルール４０ａを３軸方向に調整しうるよ
うに、若干の調整しろを有している。または、第２図に
方向のみを調整するように、フェルール４０ａとホルダ
４０ｄの製作精度を向上した場合もある。

４１は調整装置であり、調整装置はビジコン型撮像管を
有する光検出手段４２と、パソコン４３とから構成され
ている。ビジコンは光電変換面上に入射された光を小さ
なメツシュに切って、逐次メツシュの明るさに比例した
電気信号を送り出すものであり、この信号はＡ／Ｄ変換
されてパソコン４３に人力される。パソコン４３ではこ
の人力信号から、入射光のビーム形状を導出し、さらに
このビーム形状からビーム径を導出するとともに、光が
受光面上のどの位置に入射されているかが導出される。

光検出手段４２の受光面積は例えば、１０１０Ｘ１０に
設定されている。

然シて、光フアイバアセンブリ４０の円筒状のホルダ４
０ｄの中心軸が概略直交するとともに、該中心軸が光検
出手段４２の受光面上の基準位置と概略一致するように
、光検出手段４２を配置する。光フアイバアセンブリ４
０と光検出手段４２の受光面との離間距離は約４０ｃｍ
である。

光フアイバアセンブリ４０から光を出射すると（この光
のビーム径はφ２１Ｉ１ｍ位である）、光検出手段４２
により、画素単位でその光の強弱が検出され、パソコン
４３に人力される。パソコン４３では、該検出値から入
射光のビーム形状（ガウス分布）が導出されるとともに
、基準位置に対するビーム中心のズレ量が導出される。

このビーム形状からはさらに、ビーム径（ガウス曲線の
ピーク値からｌ／ｅ”（ｅは自然対数の底）だけ下がっ
た位置での幅）が導出される。そしてこのビーム径及び
ズレ量は、例えば、ＣＲＴ画面上にリアルタイムで表示
され、作業員はこの情報を見ながら、光ファイバ４０ｂ
が挿入固定されたフェルール４０ａ又はレンズ４０ｃを
矢印に方向に移動して、その離間距離を調整するととも
に、ビーム中心が受光面上の基準位置に一致するように
、フェルール４０ａを図示矢印り及びＭ方向に回転して
フェルール４０ａに挿入固定された光ファイバ４０ｂと
レンズ４０ｃの相対位置を調整する。この調整後、ホル
ダ４０ｄにフェルール４０ａを半田又は接着剤等により
固定して作業が終了する。

第３図は光半導体モジュールの調整作業の説明図であり
、ＬＤ（半導体レーザ）４４の出射光軸上にコリメート
用のレンズ４５を配置してなるＬＤアセンブリ４６に対
向して、上述した第２図において説明したものと同様の
調整装置３２が配置されている様子が示されている。Ｌ
Ｄ４５とレンズ４６の相対位置の調整作業は、第２図に
おいて説明したものとほぼ同様であり容易に類推できる
ので、その説明は省略する。

第４図はさらに他の実施例を示す図であり、第２図の構
成に自動調整装置を付加したものである。

第２図と同一の構成部分については同一の番号を付し、
その説明は省略する。４７はパソコン４３により制御さ
れる自動調整装置であり、自動調整装置４７は、３軸方
向（前後、左右、上下）に位置決め可能にスライドする
チャッキング治具４８を有しており、このチャッキング
治具４８により、フェルール４０ａがチャックされてい
る。パソコン４３には予め所望のビーム径が人力されて
おり、光検出手段４２への入射光が予め入力されたビー
ム径と一致するように、及びビーム中心が光検出手段４
２の基準位置に一致するように自動調整装置４７がパソ
コン４３により制御され、チャッキング治具４８が移動
して、レンズ４０ｃに対する光ファイバ４０ｂの相対位
置が最適になるように自動調整されるようになっている
。このように本発明を用いることにより、容易に調整作
業の自動化も図ることができる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、光出射゛デバイスからの
出射光を、ビジコン等の広い受光面を有する光検出手段
に入射し、画素単位でその強弱を検出して、光のビーム
径及びビーム中心位置を導出し、これに基づいて光出射
手段とレンズの相対位置を調整するようにしたので、光
検出手段と光出射デバイスをそれほど厳密に整合させな
くてもよく、作業性が大幅に向上するとともに、整合に
多少の誤差があったとしても、検出値はそれほど影響を
受けないから、信頼性の高い調整をなすことができるよ
うになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例を示す図、 第３図は本発明の他の実施例を示す図、第４図は本発明
のさらに他の実施例を示す図、第５図は光スィッチの構
成図、 第６図は光半導体モジュールの構成図、第７図及び第８
図は従来技術の説明図である。 ｌ・・・光出射手段、 ２・・・レンズ、 ３・・・光出射デバイス、 ４・・・受光面、 ５・・・光検出手段、 ８・・・導出手段。 本４６日月のｔも１１６口 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光出射手段（１）の出射光路上にレンズ（２）を配置し
   てなる光出射デバイス（３）における光出射手段（１）
   とレンズ（２）の相対位置を調整する方法であって、前
   記光出射デバイス（３）に対向して光検出手段（５）を
   配置し、 該光検出手段（５）により、光検出手段（５）の受光面
   （４）に入射した光の強弱を画素単位で検出し、該光検
   出手段（５）の検出値から、光検出手段（５）への入射
   光のビーム径及びビーム中心の位置を導出手段（８）に
   より導出し、 該導出手段（８）による導出値に基づいて、前記光出射
   手段（１）とレンズ（２）の相対位置を最適に調整する
   ようにしたことを特徴とする光出射手段とレンズの相対
   位置調整方法。