JPH0675136A - 光フアイバ端と光学部品との位置決め組み立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光フアイバ端と光学部品との
位置決め組み立て方法に関し、一軸方向のみの光学位置
決めをすることにより組み立て作業の大幅な簡略化を可
能とする。 【構成】 光フアイバ端３５を端面に覗かせて保持
固定する光フアイバ保持体と該光フアイバ保持体を嵌合
させ光フアイバ端と光学部品３２との間隔位置を進退し
て位置決めさせるためのスリーブとの組み立て方法であ
って、上記光フアイバ端３５と光学部品面３６双方の反
射光を検出する反射光検出装置３１を用いて該双方の反
射光間の間隔距離ｋを測定することにより光フアイバ端
３５と光学部品面３６間の間隔Ｋを所定の位置関係に設
定位置決めして組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、能率的な光フアイバ端
と光学部品との位置決め組み立て方法に関する。

【０００２】光通信などの光信号伝送路としては中心の
コアガラスの周囲をクラッドガラス層で覆った光フアイ
バが用いられる。光信号が伝送されるコアガラスの部分
はシングルモードフアイバの場合にはきわめて細く、数
μｍ程度であるから、このコアガラスの部分との光結合
は効率よく行なわれなければならない。

【０００３】そのほか、光フアイバと各種の光学部品と
の光結合もまた効率よく結合させることが必要不可欠な
ことである。このために、光フアイバ端の位置を光学部
品に対して正確な光学的位置決めして相互に位置固定す
ることが行なわれる。

【０００４】たとえば、図４の基本的構成図に示される
光分岐結合装置の断面図によれば、箱形ハウジング１の
周囲３面に光フアイバ組み立て体の取り付け部を設け、
ここに３つの光フアイバ組み立て体２，３，４を取り付
ける。箱形ハウジング１の中央部には所定の光分岐比に
設定されたハーフミラー５を取り付ける。３つの光フア
イバ組み立て体２，３，４の位置を調整して箱形ハウジ
ング１に固定する。

【０００５】第１の光フアイバ組み立て体２の光フアイ
バのコアガラスに光源からの光信号を伝送させてハーフ
ミラー５に向けて出射させる。光フアイバ端から出射さ
れた光信号は内部のレンズによって平行光束となってハ
ーフミラー５に至り、それぞれ所定の分岐比の透過光と
反射光に分岐されて透過光は対向する第２の光フアイバ
組み立て体３に入射され、反射光は第３の光フアイバ組
み立て体４に入射される。

【０００６】入射された平行光束はそれぞれの光フアイ
バ組み立て体３，４内のレンズで収束されて光フアイバ
のコアガラスに伝送される。このような光フアイバと光
学レンズとの光結合はコアガラスの点に近い部分と平行
光束との変換であるから、コアガラスの端面はレンズの
焦点位置に正確に位置されていることが必要である。こ
のように設定されていることにより、３つの光フアイバ
組み立て体２，３，４を箱形ハウジング１の面に対して
平面上の位置合わせを行なって光軸合わせすることで相
互の光結合を行なうことができる。

【０００７】

【従来の技術】上記レンズと光フアイバの位置合わせを
行なう従来の方法について図５の原理図で説明する。光
源１０と光フアイバ１１で光接続された基準の光フアイ
バ組み立て体１２には光学レンズ１３が内蔵され、これ
によって平行光束１４が出射されるようになっている。

【０００８】この基準の光フアイバ組み立て体１２は図
示省略の調整台に固定されており調整台の他方には微動
調整装置１５が設けられている。この微動調整装置１５
には位置決めして組み立てようとしている光フアイバ組
み立て体１６が支持腕１７，１８によって支持されてい
る。なお、二つの光フアイバ組み立て体１２，１６はい
ずれも断面図に示されている。

【０００９】微動調整装置１５の一方の腕１７は内部に
レンズ１９を圧入固定しているスリーブ２０を、他方の
腕１８は光フアイバ２１を貫通させて端面に光フアイバ
端を覗かせている光フアイバ保持体２２をそれぞれ支持
している。

【００１０】支持腕１７はスリーブ２０を支持してこれ
を紙面と直交方向の水平なＸ方向と紙面と平行面の上下
方向のＹ方向にそれぞれ微動可能であり、支持腕１８は
光フアイバ保持体２２を紙面と平行な左右方向のＺ方向
に微動可能である。このＺ方向の微動によりスリーブ２
０と嵌合している光フアイバ保持体２２を微動させ、レ
ンズ１９と光フアイバ２１の端面間の間隔距離を調整す
ることができる。

【００１１】光フアイバ２１の他端は光パワーメータ２
３に接続され、その信号出力はＣＰＵ２４で処理されて
微動調整装置１５を駆動するように構成されている。微
動調整装置１５によってスリーブ２０をＸ，Ｙ方向に微
動して光パワーメータ２３の信号出力が最大となるよう
にＣＰＵ２４によって信号処理してその出力で微動調整
装置１５を微動させる。さらに光フアイバ保持体２２を
Ｚ方向に同様にして最大出力が得られるように微動させ
る。最良の位置が設定されるとその状態でスリーブ２０
と光フアイバ保持体２２をレーザ溶接などの手段で溶接
固定する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来は上記のような方
法で位置決め固定していたので、３軸方向の微動によっ
て調整することから装置全体が大掛かりな設備となり、
しかも光検出信号が最大となる点を求めていることから
平行な光束であるといった確証が認められないものであ
った。３軸方向の調整を行なうことは調整時間も大幅に
要していた。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決し、簡易
な方法で位置決めの行なえる位置決め組み立て方法の提
供を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明手段の構成要旨は、光フアイバ端を端面に覗か
せて保持固定する光フアイバ保持体と該光フアイバ保持
体を嵌合させ光フアイバ端と光学部品との間隔位置を進
退して位置決めさせるためのスリーブとの組み立て方法
であって、上記光フアイバ端と光学部品面双方の反射光
を検出する反射光検出装置を用いて該双方の反射光間の
間隔距離を測定することにより光フアイバ端と光学部品
面間の間隔を所定の位置関係に設定位置決めして組み立
てる方法である。

【００１５】

【作用】上記本発明の構成要旨によると、反射面を有す
る光学部品を用意し反射光検出装置によって、光フアイ
バ端からの反射光と該光学部品端面からの反射光との反
射時間差から、両者の間の距離を換算しながら両者間の
距離に相当する位置とすることにより、簡単容易に所定
間隔位置に設定することが可能である。したがって、調
整時間も大幅に短縮される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の光フアイバ端と光学部品との
位置決め組み立て方法を、上記構成の要旨にもとづいた
実施例につき図を参照して具体的かつ詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明方法の原理図であって、図
（ａ）に示されるように、光フアイバ３０の一端は反射
光検出装置３１に光結合され、他端は光学部品の一つで
あるところの光学レンズ３２と光結合させるように配置
されている。

【００１８】反射光検出装置３１は短い幅のパルス光３
５を発射する光源３３と、光フアイバ３０端および光学
レンズ３２の端面３６からの反射光を検出する手段、な
らびにこれら反射光の時間間隔を距離に換算する手段３
４とをそなえてなるものである。

【００１９】光源３３からパルス光３５が出射され反射
光が反射光検出手段３４で図（ｂ）に示されるように、
横軸の時間軸上に光フアイバ端３５からの反射光が検出
表示され、その位置がＴ₁ に示される。ついで光学レン
ズ３２の端面３６からの反射光が遅れた位置Ｔ₂ に検出
表示される。このＴ₁ とＴ₂ との間隔ｋが光フアイバ端
面３５と光学レンズ３２の端面３６の間隔間距離Ｋ（Ｋ
＝ｋ）として表示される。計算は、ｋ＝１／２×ｃ／ｎ
×（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）、ただしｃ＝真空中の光速、ｎ＝屈折
率、である。

【００２０】したがって、相互の位置を光軸上で進退さ
せることで、光学レンズ３２の既知な焦点距離の位置に
換算して光フアイバ３０の端面３５を位置させることが
可能であり、光フアイバ端３５から出射され所定の開口
角で拡がる光束を、光学レンズ３２を通過させることに
より平行な光束とすることが容易に行なえる。

【００２１】図２は本発明のさらに具体的な実施例を示
す。図２の図（ａ）に示されるように光フアイバ４０は
先端を円柱形の光フアイバ保持体４１の中心の貫通孔に
挿入させ、先端面を覗かせて保持固定されている。光フ
アイバ４０の他方は反射光検出装置４２に光結合されて
いる。

【００２２】光フアイバ保持体４１はフランジ４３を有
する円筒形のスリーブ４４に嵌合挿入され、固定台４５
に支持固定されている。このスリーブ４４には焦点距離
の既知な光学レンズ４６が予め圧挿入され固定されてい
る。なお、光フアイバ保持体４１とスリーブ４４とは断
面図として示されている。

【００２３】この固定台４５を支持している支持台４７
の垂直面には上下方向に可動な微動装置４８が設けら
れ、これから延びる支持腕４９に光フアイバ保持体４１
が取り付けられている。

【００２４】反射光検出装置４２の検出出力信号はＣＰ
Ｕ５０によって出力信号を処理して微動装置４８を駆動
制御させるように構成されている。また、反射光検出装
置４２には光フアイバ４０の端からの反射光と光学レン
ズ４６からの反射光とを検出してその間の距離間隔を表
示する機能を有し、所望の距離に設定してＣＰＵ５０を
介して微動装置４８を制御駆動させる機能をも有する。

【００２５】反射光検出装置４２から短い幅のパルス光
を光フアイバ４０に入射させ、光フアイバ保持体４１の
端面からスリーブ４４内の光学レンズ４６に向けて出射
させることにより、これら両端面からの反射光が光フア
イバ４０内を通して反射光検出装置４２により検出され
る。と同時に間隔距離が計算される。図２の図（ｂ）の
実線に示される横軸の時間軸上に二つの反射光Ｔ₁ とＴ
₂ とが表示される。この間隔は距離に換算されることに
より両端面間の距離として認識される。

【００２６】光フアイバ４０端からの反射光Ｔ₁ が光学
レンズ４６の端面反射光Ｔ₂ に対して所定の距離間隔位
置が点線で示される位置であるとすると、その位置迄Ｃ
ＰＵ５０を介して微動挿入４８を駆動制御して光フアイ
バ保持体４１を接近挿入させ相互間の間隔を移動させ
る。逆の場合には離間させる。このようにしてきわめて
容易に調整位置決めすることが可能である。

【００２７】このように光フアイバ４０の端面位置が光
学レンズ４６の既知な焦点距離の位置であると換算する
ことで容易に設定することができる。位置決めが完了す
ると光フアイバ保持体４１とスリーブ４４の嵌合部５１
に向けて周囲の複数箇所にＹＡＧレーザ光による点溶接
を施し両者を溶融させて溶接固定を行なう。溶接は一瞬
にして行なえるから能率的であり、このために材料は熱
伝導率の低いステンレス鋼などが適する。

【００２８】図３に本発明方法の第２の実施例を示す。
なお、図２と同等部分には同一符号を付して示してあ
る。図３の図（ａ）は断面図に示されるが、気密に密封
されたハウジング６０の内部には半導体レーザ装置６１
が取り付けられ、その前に第１のレンズ６２が取り付け
られている。円柱形の第２のレンズ６３がハウジング６
０を貫通するように設けられている。

【００２９】半導体レーザ装置６１から出射されるレー
ザ光は第１のレンズ６２で収束されて平行な光束となり
第２のレンズ６３で外部の光フアイバ４０端に集光され
てクラッドガラス内に伝送される。ここで本実施例では
光フアイバ４０は光フアイバ保持体４１に貫通固定され
ていることは図２の実施例と同様である。この光フアイ
バ保持体４１を嵌合させるスリーブ４４はフランジ４３
が端面に位置していることである。また、円柱形の第２
のレンズ６３の外側端面はハウジング６０の面に一致さ
れている。

【００３０】したがって、スリーブ４４はハウジング６
０の面上を摺動移動させて光フアイバ４０の光軸と第２
のレンズ６３の光軸とが一致されるように位置決めさ
せ、レーザ溶接などの手段で溶接固定させればよい。す
なわち、スリーブ４４の端面と光フアイバ４０端との距
離を所定間隔に設定すれば、第２のレンズ６３の焦点距
離の位置に光フアイバ４０の端面が位置されることにほ
かならない。

【００３１】このような光フアイバ４０のスリーブ４４
に対する位置決めは図３の図（ｂ）によって行なわれ
る。固定台４５上にスリーブ４４のフランジ面を板ガラ
ス５２を介して取り付ける。光フアイバ４０を保持固定
した光フアイバ支持体４１を微動装置４８の支持腕４９
に支持させてスリーブ４４に挿入させる。

【００３２】光フアイバ４０の他方の端部が反射光検出
装置４２に光結合され、その信号出力がＣＰＵ５０に接
続され、微動装置４８を駆動制御させることは前実施例
と同様である。

【００３３】このように構成された本実施例は反射光検
出装置４２からの短いパルス光が光フアイバ４０の端部
から出射されて板ガラス５２の面によって反射される。
勿論光フアイバ４０端からの反射光も存在する。この両
反射光が反射光検出装置４２によって図２の図（ｂ）に
示されると同様に時間軸上の信号として検出され、距離
間隔に換算される。所望の間隔距離となるようにＣＰＵ
５０で微動装置４８を微動させ、光フアイバ支持体４１
をスリーブ４４に対して進退させる。所定の位置におい
て嵌合部５１をレーザ溶接などの手段で溶接固定する。

【００３４】本実施例によれば位置検出手段として板ガ
ラス５２としたが、これに限定されるものでなく金属そ
の他の反射体を適用することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に述べたように本発明の光フア
イバ端と光学部品との位置決め組み立て方法によると、
光学部品に対する光フアイバ端の位置を容易に設定する
ことができるので位置決め作業がきわめて能率よく行な
える実用上の効果はきわめて著しいものである。たとえ
ば、第１の実施例ではレンズ対向の結合損失が平均０．
４ｄＢと従来の光軸調整で組み立てていた場合とほぼ同
様の値が得られ、しかも組み立て時間も従来の１／２に
短縮することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理図

【図２】本発明方法の具体的実施例

【図３】本発明方法の第２の実施例

【図４】光分岐結合装置の基本的構成図

【図５】レンズと光フアイバ端間の間隔位置合わせの従
来方法の説明図

【符号の説明】

３０ 光フアイバ ３１ 反射光検出装置 ３２ 光学レンズ ３３ 光源 ３４ 反射光検出手段 ３５ 光フアイバ端 ３６ 光学レンズ端面 ４０ 光フアイバ ４１ 光フアイバ保持体 ４２ 反射光検出装置 ４４ スリーブ ４６ 光学レンズ ４８ 微動装置 ５０ ＣＰＵ ６０ ハウジング ６１ 半導体レーザ装置 ６２ 第１のレンズ ６３ 円柱形の第２のレンズ Ｔ₁ 光フアイバ端からの反射光の位置 Ｔ₂ 光学部品面からの反射光の位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光フアイバ端（３５）を端面に覗かせて
   保持固定する光フアイバ保持体と該光フアイバ保持体を
   嵌合させ光フアイバ端と光学部品（３２）との間隔位置
   を進退して位置決めさせるためのスリーブとの組み立て
   方法であって、 上記光フアイバ端（３５）と光学部品面（３６）双方の
   反射光を検出する反射光検出装置（３１）を用いて該双
   方の反射光間の間隔距離（ｋ）を測定することにより光
   フアイバ端（３５）と光学部品面（３６）間の間隔
   （Ｋ）を所定の位置関係に設定位置決めして組み立てる
   ことを特徴とする光フアイバ端と光学部品との位置決め
   組み立て方法。