JPH09184944A - Method and device for adjusting optical axis - Google Patents

Method and device for adjusting optical axis

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JPH09184944A
JPH09184944A JP34240695A JP34240695A JPH09184944A JP H09184944 A JPH09184944 A JP H09184944A JP 34240695 A JP34240695 A JP 34240695A JP 34240695 A JP34240695 A JP 34240695A JP H09184944 A JPH09184944 A JP H09184944A
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JP
Japan
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optical axis
optical
unit
optical fiber
light
Prior art date
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Application number
JP34240695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumitake Suzuki
文武 鈴木
Takashi Shiotani
隆司 塩谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for optical axis adjustment which can efficiently adjust the optical axis of an optical module in a short time with high precision irrelevantly to variance in the optical axis of the optical component and differences in specifications. SOLUTION: As for the optical adjusting method of optical module assembly for joining a light emission unit and an optical fiber unit, the light intensity distribution of a projection beam is measured at least at two points on a perpendicular facing the light emission unit, the focus position of the projection beam is found on the basis of information on the respective obtained beam center positions and beam spot diameters, and the core tip part of the optical fiber is set at the focus position. As for the optical axis adjusting method of optical module assembly for joining a light reception unit and the optical fiber unit, the light intensity distribution of the projection beam is measured at least two points on the perpendicular line facing the optical fiber unit, the focus position of the projection beam is found on the basis of information on the respective obtained beam center positions and beam spot diameters, and the light reception surface of the light reception unit is set at the focus position.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光軸調整方法及びそ
の装置に関し、更に詳しくは発/受光ユニットと光ファ
イバユニットを接合する光モジュール組立における光軸
調整方法及びその装置に関する。この種の光モジュール
組立においては、光ファイバコア部の径φが10μm以
下となることから、サブミクロンオーダの精度が必要と
なる。そこで、このような高精度の光軸調整(光軸の合
わせ込み)及びモジュールの組立を効率良く行える光軸
調整方法及びその装置の提供が望まれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical axis adjusting method and an apparatus therefor, and more particularly to an optical axis adjusting method and an apparatus therefor in an optical module assembly for joining a light emitting / receiving unit and an optical fiber unit. In this type of optical module assembly, since the diameter φ of the optical fiber core portion is 10 μm or less, accuracy on the order of submicrons is required. Therefore, it is desired to provide an optical axis adjusting method and an apparatus for efficiently performing such highly accurate optical axis adjustment (optical axis adjustment) and module assembly.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来技術を説明する図である。図
8(A)は一例の発光(LD)モジュールの断面図で、
図において1は光ファイバ、2はコア部、3はファイバ
ホルダ、4はパッケージ、5はレンズ、6はレーザダイ
オード(LD)である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional technique. FIG. 8A is a sectional view of an example of a light emitting (LD) module,
In the figure, 1 is an optical fiber, 2 is a core part, 3 is a fiber holder, 4 is a package, 5 is a lens, and 6 is a laser diode (LD).

【0003】光軸調整が適正に行われたLDモジュール
ではLD6からの射出ビームはレンズ5で集光され、コ
ア部2の先端部(焦点)に入射する。しかし、一般にL
D6やパッケージ4への組み込みにはばらつきがあり、
これがビーム射出位置のオフセットやビーム射出角、焦
点距離の変動となって現れる。このため、光ファイバユ
ニット3とLDユニット4とを単に接合したたけでは適
正なLDモジュールは得られない。
In the LD module in which the optical axis is properly adjusted, the beam emitted from the LD 6 is condensed by the lens 5 and is incident on the tip portion (focus point) of the core portion 2. But in general L
There are variations in the incorporation into D6 and package 4,
This appears as a change in the beam emission position offset, the beam emission angle, and the focal length. Therefore, a proper LD module cannot be obtained only by simply joining the optical fiber unit 3 and the LD unit 4.

【0004】そこで、このようなLDモジュール組立の
際には、LDモジュール毎にLDの射出ビームがコア部
の先端に集光するように光軸を合わせ込む必要がある。
以下、これを光軸調整と呼ぶ。図8(B)は従来の光軸
調整・組立装置の構成を示す図で、図において11は防
振台、12はXY軸移動ステージ、13はパッケージ保
持治具、14はZ軸移動ステージ、15はファイバつか
み具、16はホルダ保持治具、21は光パワーメータ、
22は情報処理部(パーソナルコンピュータ等)、23
は各部の駆動制御を行う制御部である。
Therefore, when assembling such an LD module, it is necessary to align the optical axis of each LD module so that the emitted beam of the LD is focused on the tip of the core portion.
Hereinafter, this is called optical axis adjustment. FIG. 8B is a diagram showing a configuration of a conventional optical axis adjusting / assembling apparatus. In the figure, 11 is a vibration isolation table, 12 is an XY axis moving stage, 13 is a package holding jig, 14 is a Z axis moving stage, Reference numeral 15 is a fiber grip, 16 is a holder holding jig, 21 is an optical power meter,
Reference numeral 22 denotes an information processing unit (personal computer or the like), 23
Is a control unit that controls the drive of each unit.

【0005】防振台11の上にXY軸移動ステージ12
及びZ軸移動ステージ14を設け、共通の空間座標
(X,Y,Z)でこれらの位置制御を行う。パッケージ
保持治具13はXY軸移動ステージ12の上に設けら
れ、XY平面の方向に移動可能である。またファイバつ
かみ具15はZ軸移動ステージ14に設けられ、Z軸方
向に移動可能である。
An XY axis moving stage 12 is mounted on a vibration isolation table 11.
And a Z-axis moving stage 14 are provided, and position control of these is performed with common spatial coordinates (X, Y, Z). The package holding jig 13 is provided on the XY axis moving stage 12 and can move in the directions of the XY plane. The fiber gripper 15 is provided on the Z-axis moving stage 14 and can move in the Z-axis direction.

【0006】更に、LD6を内蔵したパッケージ4はパ
ッケージ保持治具13に保持される。一方、光ファイバ
1を挿入したファイバホルダ3はホルダ保持治具3に保
持される。この場合に、光ファイバ1はファイバつかみ
具15に把持され、ファイバホルダ3の中でZ軸方向に
微動可能である。以下、従来の光軸調整方法を説明す
る。
Further, the package 4 incorporating the LD 6 is held by the package holding jig 13. On the other hand, the fiber holder 3 into which the optical fiber 1 is inserted is held by the holder holding jig 3. In this case, the optical fiber 1 is gripped by the fiber gripper 15 and can be finely moved in the Z direction in the fiber holder 3. The conventional optical axis adjusting method will be described below.

【0007】まずパッケージ4内のLD6を発光させ、
その光強度を光ファイバ1の端部に接続した光パワーメ
ータ21でモニタする。更に、制御部23によりLDモ
ジュールの仕様に応じた初期設定値で各X,Y,Zステ
ージの初期設定を行い、光ファイバ1とパッケージ4と
の位置関係を最大受光強度が得られる付近の所定の初期
位置に設定する。
First, the LD 6 in the package 4 is made to emit light,
The light intensity is monitored by an optical power meter 21 connected to the end of the optical fiber 1. Further, the control unit 23 initializes each of the X, Y, and Z stages with initial setting values according to the specifications of the LD module, and the positional relationship between the optical fiber 1 and the package 4 is set to a predetermined value near the maximum light receiving intensity. Set to the initial position of.

【0008】次に、X,Y,Z軸の各ステージを所定の
シーケンスに従って微動させ、受光強度が最大とになる
ように光ファイバ1(Z軸)及びパッケージ4(XY
軸)の位置の微調整を行う。こうして最大の受光強度が
得られると、光ファイバ1とファイバホルダ3及びファ
イバホルダ3とパッケージ4との間を夫々YAGレーザ
溶接等により順次固定し、LDモジュールを完成する。
Next, each stage of the X, Y, and Z axes is finely moved according to a predetermined sequence, and the optical fiber 1 (Z axis) and the package 4 (XY are set so that the received light intensity becomes maximum.
Make fine adjustments to the (axis) position. When the maximum received light intensity is obtained in this manner, the optical fiber 1 and the fiber holder 3, and the fiber holder 3 and the package 4 are sequentially fixed by YAG laser welding or the like to complete the LD module.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
軸調整においては、一般に光ファイバコア部2の径φが
10μm以下となることから、サブミクロンオーダの微
調整が必要となる。一方、この種のLDユニットの組立
については、ある程度の広いばらつきを見込まなくては
ならない。
By the way, in this kind of optical axis adjustment, since the diameter φ of the optical fiber core portion 2 is generally 10 μm or less, fine adjustment on the order of submicron is required. On the other hand, with respect to the assembly of this type of LD unit, it is necessary to allow for some wide variation.

【0010】従って、上記従来のようにLDモジュール
の仕様に応じた初期設定値で各X,Y,Zステージの初
期設定を行う方式であると、たまたま初期設定位置が光
強度最大位置の付近にある場合は良いが、そうで無い場
合には、光強度最大を検出するまでに広い範囲を微小ピ
ッチで検索することとなり、光軸調整に多大の時間を要
する。
Therefore, in the method of performing the initial setting of each X, Y, Z stage with the initial setting value according to the specifications of the LD module as in the above-mentioned conventional case, the initial setting position happens to be near the maximum light intensity position. In some cases, it is good, but in other cases, a wide range is searched at a fine pitch until the maximum light intensity is detected, and it takes a lot of time to adjust the optical axis.

【0011】また、仕様の異なるLDモジュールを調整
・組立する場合には、仕様毎に初期設定(調整開始)位
置や各ステージの移動ピッチを変更する必要があり、光
軸調整用プログラムのパラメータ管理が煩雑となる。な
お、以上の問題はフォトダイオード(受光)ユニットに
光ファイバユニットを接合したPDモジュールの調整・
組立についても言えることである。
Further, when adjusting and assembling LD modules having different specifications, it is necessary to change the initial setting (adjustment start) position and the moving pitch of each stage for each specification, and the parameter management of the optical axis adjusting program is performed. Becomes complicated. The above problems are caused by the adjustment of the PD module in which the optical fiber unit is joined to the photodiode (light receiving) unit.
The same goes for assembly.

【0012】本発明の目的は、光部品の光軸のばらつき
や仕様の相違にも関わらず、光モジュールの高精度な光
軸調整を短時間で効率良く行える光軸調整方法及びその
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical axis adjusting method and apparatus capable of efficiently performing highly accurate optical axis adjustment of an optical module in a short time regardless of variations in optical axes of optical components and differences in specifications. To do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図1
(A)の構成により解決される。即ち、本発明(1)の
光軸調整方法は、発光ユニットと光ファイバユニットを
接合する光モジュール組立における光軸調整方法におい
て、発光ユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2点
Z1,Z2において射出ビームの光強度分布を測定し、
得られた各ビーム中心位置及びビームスポット径の情報
に基づき射出ビームの焦点位置を求め、該焦点位置に光
ファイバのコア先端部を合わせ込む工程を備えるもので
ある。
The above-mentioned problem is solved, for example, by referring to FIG.
The problem is solved by the configuration of (A). That is, the optical axis adjusting method of the present invention (1) is an optical axis adjusting method in an optical module assembly in which a light emitting unit and an optical fiber unit are joined to each other, and at least two points Z1 and Z2 on a vertical line facing the light emitting unit emit an emission beam. The light intensity distribution of
The step of obtaining the focal position of the emitted beam based on the obtained information on the center position of each beam and the beam spot diameter and aligning the core tip of the optical fiber to the focal position is provided.

【0014】本発明(1)によれば、予め発光ユニット
の光強度分布を測定し、得られた射出ビームの焦点位置
に光ファイバのコア先端部を合わせ込むので、発光ユニ
ットの光軸のばらつきや仕様の相違にも関わらず、共通
のアルゴリズムで高精度な光軸調整を短時間で効率良く
行える。また、発光ユニットに対面する鉛直線上の少な
くとも2点Z1,Z2で射出ビームの光強度分布を測定
するので、射出ビームの焦点位置は演算により求まり、
光強度分布測定に要する時間も少ない。
According to the present invention (1), since the light intensity distribution of the light emitting unit is measured in advance and the tip end portion of the core of the optical fiber is aligned with the focal position of the obtained emission beam, the variation of the optical axis of the light emitting unit. Despite the differences in specifications, the common algorithm enables highly accurate optical axis adjustment in a short time and with high efficiency. Further, since the light intensity distribution of the emitted beam is measured at at least two points Z1 and Z2 on the vertical line facing the light emitting unit, the focal position of the emitted beam can be obtained by calculation,
It takes less time to measure the light intensity distribution.

【0015】なお、複数回の光強度分布測定により所定
以下又は最小のビームスポット径が検出された時点のビ
ーム中心位置をもって射出ビームの焦点位置としても良
い。この場合に、各光強度分布の測定は2次元平面につ
いて行えるので、従来のように光パワーメータで光強度
最大のポイントを試行錯誤で検索する場合に比べて、焦
点位置の検出を効率良く行える。即ち、光強度分布測定
結果をモニタしつつ測定平面をZ軸にのみ移動すれば良
い。
The focus position of the emitted beam may be the beam center position at the time when the beam spot diameter not more than a predetermined value or the minimum beam spot diameter is detected by measuring the light intensity distribution a plurality of times. In this case, since each light intensity distribution can be measured on a two-dimensional plane, the focus position can be detected more efficiently than in the conventional case where the maximum light intensity is searched by trial and error with an optical power meter. . That is, the measurement plane may be moved only on the Z axis while monitoring the light intensity distribution measurement result.

【0016】また本発明(2)の光軸調整方法は、発光
ユニットと光ファイバユニットを接合する光モジュール
組立における光軸調整方法において、発光ユニットに対
面する鉛直線上の少なくとも2点において射出ビームの
光強度分布を測定し、得られた各ビーム中心位置の情報
に基づき射出ビームの光軸又は射出角を求め、該光軸上
又は射出角の方向に光ファイバのコア先端部を合わせ込
む工程を備えるものである。
Further, the optical axis adjusting method of the present invention (2) is an optical axis adjusting method in an optical module assembly in which a light emitting unit and an optical fiber unit are joined to each other, and at least two points on the vertical line facing the light emitting unit A step of measuring the light intensity distribution, obtaining the optical axis or emission angle of the emitted beam based on the obtained information on the center position of each beam, and aligning the core tip of the optical fiber in the optical axis or in the direction of the emission angle. Be prepared.

【0017】ところで、この種の発光モジュールの別段
の高精度を必要としないような用途では、射出ビームの
光軸上又は射出角の方向に光ファイバのコア先端部を合
わせ込むだけでも十分な光軸調整効果が得られる。しか
も、本発明(2)によれば、焦点方向(Z軸方向)の合
わせ込み設備及び制御を省略できるので、調整設備及び
制御を大幅に簡略化できる。
By the way, in applications where the light emitting module of this type does not require extra high precision, it is sufficient to align the core tip of the optical fiber with the optical axis of the emission beam or in the direction of the emission angle. Axial adjustment effect can be obtained. Moreover, according to the present invention (2), the adjusting equipment and control in the focal direction (Z-axis direction) can be omitted, and therefore the adjusting equipment and control can be greatly simplified.

【0018】好ましくは、本発明(3)においては、光
ファイバのコア先端部を合わせ込んだ後、該光ファイバ
の受光強度をモニタしつつ該受光強度が最大となるよう
にXY平面及びZ軸方向の微調整を行う。本発明(3)
によれば、サブミクロンオーダの微調整工程が必要な場
合でも、これを常に最適位置の近傍から開始できるの
で、サブミクロンオーダの微調整も無駄無く短時間で効
率良く行える。
Preferably, in the present invention (3), after aligning the core tip of the optical fiber, the light receiving intensity of the optical fiber is monitored while the light receiving intensity is maximized so that the light receiving intensity becomes maximum. Fine-tune the direction. The present invention (3)
According to this, even if a fine adjustment process of the submicron order is required, this can always be started in the vicinity of the optimum position, and therefore the fine adjustment of the submicron order can be efficiently performed in a short time without waste.

【0019】また上記の課題は例えば図1(B)の構成
により解決される。即ち、本発明(4)の光軸調整方法
は、受光ユニットと光ファイバユニットを接合する光モ
ジュール組立における光軸調整方法において、光ファイ
バユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2点Z1,
Z2において射出ビームの光強度分布を測定し、得られ
た各ビーム中心位置及びビームスポット径の情報に基づ
き射出ビームの焦点位置を求め、該焦点位置に受光ユニ
ットの受光面を合わせ込む工程を備えるものである。
The above problem can be solved by, for example, the configuration of FIG. That is, the optical axis adjusting method of the present invention (4) is an optical axis adjusting method in an optical module assembly in which a light receiving unit and an optical fiber unit are joined, and at least two points Z1 on the vertical line facing the optical fiber unit.
A step of measuring the light intensity distribution of the emission beam at Z2, obtaining the focal position of the emission beam based on the obtained information of the beam center position and the beam spot diameter, and aligning the light receiving surface of the light receiving unit with the focal position It is a thing.

【0020】従って、受光モジュールの組立において
も、受光ユニットの光軸のばらつきや仕様の相違にも関
わらず、共通のアルゴリズムで高精度な光軸調整を短時
間で効率良く行える。なお、複数回の光強度分布測定に
より所定以下又は最小のビームスポット径が検出された
時点のビーム中心位置をもって射出ビームの焦点位置と
しても良い。
Therefore, also in assembling the light-receiving module, high-precision optical-axis adjustment can be efficiently performed in a short time by a common algorithm regardless of variations in the optical axes of the light-receiving units and differences in specifications. It should be noted that the beam center position at the time point when a beam spot diameter not more than a predetermined value or the minimum is detected by measuring the light intensity distribution a plurality of times may be the focal position of the emission beam.

【0021】また本発明(5)の光軸調整方法は、受光
ユニットと光ファイバユニットを接合する光モジュール
組立における光軸調整方法において、光ファイバユニッ
トに対面する鉛直線上の少なくとも2点Z1,Z2にお
いて射出ビームの光強度分布を測定し、得られた各ビー
ム中心位置の情報に基づき射出ビームの光軸又は射出角
を求め、該光軸上又は射出角の方向に受光ユニットの受
光面を合わせ込む工程を備えるものである。
The optical axis adjusting method of the present invention (5) is an optical axis adjusting method in an optical module assembly for joining a light receiving unit and an optical fiber unit, wherein at least two points Z1 and Z2 on a vertical line facing the optical fiber unit. At, the light intensity distribution of the exit beam is measured, the optical axis or exit angle of the exit beam is obtained based on the obtained information of the center position of each beam, and the light receiving surface of the light receiving unit is aligned on the optical axis or in the direction of the exit angle. It includes a step of inserting.

【0022】例えばフォトダイオードのような受光ユニ
ットではその受光面積が光ファイバのコア面積よりも広
い場合も少なくない。かかる場合には、光ファイバユニ
ットからの射出ビームの光軸上又は射出角の方向に受光
ユニットの受光面を合わせ込むだけでも十分な光軸調整
効果が得られる。しかも、本発明(5)によれば、焦点
方向(Z軸方向)の合わせ込み設備及び制御を省略でき
るので、調整設備及び制御を大幅に簡略化できる。
In a light receiving unit such as a photodiode, the light receiving area is often larger than the core area of the optical fiber. In such a case, a sufficient optical axis adjusting effect can be obtained only by aligning the light receiving surface of the light receiving unit on the optical axis of the beam emitted from the optical fiber unit or in the direction of the emission angle. Moreover, according to the present invention (5), the adjusting equipment and the control in the focal direction (Z-axis direction) can be omitted, so that the adjusting equipment and the control can be greatly simplified.

【0023】好ましくは、本発明(6)においては、受
光ユニットの受光面を合わせ込んだ後、受光素子の受光
強度をモニタしつつ該受光強度が最大となるようにXY
平面及びZ軸方向の微調整を行う。本発明(6)によれ
ば、サブミクロンオーダの微調整工程が必要な場合で
も、これを常に最適位置の近傍から開始できるので、サ
ブミクロンオーダの微調整も無駄無く短時間で効率良く
行える。
Preferably, in the present invention (6), after aligning the light receiving surfaces of the light receiving units, the XY is maximized while monitoring the light receiving intensity of the light receiving element.
Finely adjust the plane and Z-axis. According to the present invention (6), even when a fine adjustment process of the submicron order is required, this can always be started in the vicinity of the optimum position, and therefore the fine adjustment of the submicron order can be efficiently performed in a short time without waste.

【0024】また上記の課題は例えば図1(A)の構成
により解決される。即ち、本発明(7)の光軸調整装置
は、光強度分布測定部と光ファイバユニットとを並列に
配置すると共に、両者と発光ユニットとを対面可能に構
成し、本発明(1),(2)又は(3)の光軸調整を行
うように構成したものである。従って、本発明(1),
(2)又は(3)による光軸調整を高効率、高信頼で実
現できる。
The above problem can be solved by, for example, the configuration of FIG. That is, in the optical axis adjusting device of the present invention (7), the light intensity distribution measuring unit and the optical fiber unit are arranged in parallel, and both of them and the light emitting unit are configured to face each other. It is configured to perform the optical axis adjustment of 2) or (3). Therefore, the present invention (1),
The optical axis adjustment according to (2) or (3) can be realized with high efficiency and high reliability.

【0025】また上記の課題は例えば図1(B)の構成
により解決される。即ち、本発明(8)の光軸調整装置
は、光強度分布測定部と受光ユニットとを並列に配置す
ると共に、両者と光ファイバユニットとを対面可能に構
成し、請求項4,5又は6の光軸調整を行うように構成
したものである。従って、本発明(4),(5)又は
(6)による光軸調整を高効率、高信頼で実現できる。
The above problem can be solved by, for example, the configuration of FIG. That is, in the optical axis adjusting device of the present invention (8), the light intensity distribution measuring unit and the light receiving unit are arranged in parallel, and both of them and the optical fiber unit can be faced to each other. The optical axis is adjusted. Therefore, the optical axis adjustment according to the present invention (4), (5) or (6) can be realized with high efficiency and high reliability.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通
して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図
2は第1の実施の形態による光軸調整・組立装置の構成
を示す図であり、レーザダイオード(LD)ユニットと
光ファイバユニットとの間の光軸調整・組立を行う場合
を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals indicate the same or corresponding parts throughout the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical axis adjusting / assembling apparatus according to the first embodiment, and shows a case where the optical axis adjusting / assembling is performed between the laser diode (LD) unit and the optical fiber unit. .

【0027】図において、1は光ファイバ、3はファイ
バホルダ、4はLDのパッケージ(LDユニット)であ
り、これらの内部構造は図8(A)と同一で良い。ま
た、防振台11の上にX軸移動ステージ17、XY軸移
動ステージ12及びZ軸移動ステージ14を設け、これ
らは共通の空間座標(X,Y,Z)で位置制御される。
この場合に、X軸移動ステージ17はXY軸移動ステー
ジ12を保持すると共に、光強度分布測定器30とホル
ダ保持治具16との間の規定距離を比較的高速に移動可
能である。
In the figure, 1 is an optical fiber, 3 is a fiber holder, 4 is an LD package (LD unit), and the internal structure thereof may be the same as in FIG. 8A. Further, an X-axis moving stage 17, an XY-axis moving stage 12 and a Z-axis moving stage 14 are provided on the anti-vibration table 11, and their positions are controlled by common spatial coordinates (X, Y, Z).
In this case, the X-axis moving stage 17 holds the XY-axis moving stage 12 and can move the specified distance between the light intensity distribution measuring instrument 30 and the holder holding jig 16 at a relatively high speed.

【0028】更に、防振台11の上には光強度分布測定
器30、コリメータレンズ31及びYAGレーザ溶接機
40が設けられている。コリメータレンズ31は共通の
空間座標(X,Y,Z)でZ軸方向に移動可能である。
他のパッケージ保持治具13、ファイバつかみ具15、
ホルダ保持治具16については図8(B)と同等で良
い。更に、21は光パワーメータ、22は装置全体の制
御・処理を行う情報処理部(パーソナルコンピュータ
等)、23は各部の駆動・制御を行う制御部である。
Further, a light intensity distribution measuring device 30, a collimator lens 31, and a YAG laser welding machine 40 are provided on the vibration isolation table 11. The collimator lens 31 is movable in the Z-axis direction with common spatial coordinates (X, Y, Z).
Other package holding jig 13, fiber grip 15,
The holder holding jig 16 may be equivalent to that shown in FIG. Further, 21 is an optical power meter, 22 is an information processing unit (personal computer or the like) that controls and processes the entire apparatus, and 23 is a control unit that drives and controls each unit.

【0029】図2(A)はビームプロファイル工程を示
しており、予めLDユニット4のビームプロファイルを
行うことで射出ビームが収束する位置(焦点)の位置座
標(X0,Y0,Z0)を求める。好ましくは、後述の
如くLDユニット4のビーム射出面に鉛直なZ軸上の2
点で夫々にビームプロファイルを行い、得られた各ビー
ム中心位置及びビームスポット径の情報に基づき射出ビ
ームの焦点位置(X0,Y0,Z0)を演算により求め
る。
FIG. 2A shows a beam profile process, in which the beam profile of the LD unit 4 is preliminarily obtained to obtain the position coordinates (X0, Y0, Z0) of the position (focus point) at which the emitted beam converges. Preferably, as described below, the laser beam on the Z-axis perpendicular to the beam emission surface of the LD unit 4 is 2
The beam profile is performed for each point, and the focal position (X0, Y0, Z0) of the emission beam is calculated by the calculation based on the obtained information of the beam center position and the beam spot diameter.

【0030】又は、ビームプロファイルを連続的に行
い、所定以下又は最小のビームスポット径が検出された
時点のビーム中心位置をもって射出ビームの焦点位置
(X0,Y0,Z0)としても良い。図2(B)はサブ
ミクロンオーダの微調整及び溶接の工程を示している。
即ち、X軸移動ステージ17は上記ビームプロファイル
後のLDユニット4をファイバホルダ3の真下に移動す
る。一方、XY軸移動ステージ12はLDユニット4の
ビーム焦点平面位置(X0,Y0)が光ファイバ1のコ
ア部2の中心の真下に来るようにLDユニット4を初期
設定する。また、Z軸移動ステージ14は該コア部2の
先端がビーム焦点位置の高さZ0に来るように光ファイ
バ1を初期設定する。
Alternatively, the beam profile may be continuously performed, and the focal point position (X0, Y0, Z0) of the emission beam may be set to the beam center position at the time when the beam spot diameter not more than a predetermined value or the minimum is detected. FIG. 2B shows the steps of fine adjustment and welding in the submicron order.
That is, the X-axis moving stage 17 moves the LD unit 4 after the beam profile just below the fiber holder 3. On the other hand, the XY axis moving stage 12 initializes the LD unit 4 so that the beam focal plane position (X0, Y0) of the LD unit 4 is directly below the center of the core portion 2 of the optical fiber 1. Further, the Z-axis moving stage 14 initializes the optical fiber 1 so that the tip of the core portion 2 comes to the height Z0 of the beam focus position.

【0031】かくして、LDユニット4の光軸(射出位
置、射出角及び焦点位置)にどの様なばらつきが有って
も、該LDユニット4は常にサブミクロンオーダの微調
整を開始するに最適な位置に初期設定される。しかる
後、光パワーメータ21で光ファイバ1の受光出力をモ
ニタしつつサブミクロンオーダの微調整を行うと共に、
最大の受光強度が得られた位置で光ファイバ1とファイ
バホルダ3及びファイバホルダ3とパッケージ4との間
を夫々レーザ溶接機40により溶接固定する。
Thus, no matter how the optical axis (emission position, emission angle, and focal position) of the LD unit 4 varies, the LD unit 4 is always optimal for starting fine adjustment on the order of submicrons. Initialized to position. After that, while monitoring the received light output of the optical fiber 1 with the optical power meter 21, while performing fine adjustment on the order of submicron,
The laser welding machine 40 welds and fixes between the optical fiber 1 and the fiber holder 3, and between the fiber holder 3 and the package 4 at the position where the maximum received light intensity is obtained.

【0032】図3はLDユニットの光強度分布測定処理
を説明する図で、図3(A)はその原理的な構成を示し
ている。図において、30は光強度分布測定器、32は
NDフィルタ、33は2次元配列の受光ユニット(例え
ばフォトダイオードアレイ)、34は駆動回路部、35
は画像処理部である。
FIG. 3 is a view for explaining the light intensity distribution measuring process of the LD unit, and FIG. 3 (A) shows the principle configuration thereof. In the figure, 30 is a light intensity distribution measuring device, 32 is an ND filter, 33 is a light receiving unit (for example, a photodiode array) in a two-dimensional array, 34 is a drive circuit section, and 35 is
Is an image processing unit.

【0033】LDユニット4からの射出ビームはコリメ
ータレンズ31で平行ビームに変換され、離れた光強度
分布測定器30に入射する。この場合に、LD6の射出
ビームはレンズ5で集光されているので、パッケージ4
からの射出ビームは光軸Oに向かう円錐状をなしてお
り、コリメータレンズ31の高さZに応じたビームスポ
ット径φのビームが光強度分布測定器30に入射する。
The beam emitted from the LD unit 4 is converted into a parallel beam by the collimator lens 31 and is incident on the distant light intensity distribution measuring device 30. In this case, since the exit beam of the LD 6 is condensed by the lens 5, the package 4
The emitted beam from is in the shape of a cone directed toward the optical axis O, and a beam having a beam spot diameter φ corresponding to the height Z of the collimator lens 31 enters the light intensity distribution measuring instrument 30.

【0034】この入射ビームは、必要ならNDフィルタ
32により光強度が減衰され、フォトダイオードアレイ
33に入力する。駆動回路部34は、各フォトダイオー
ド素子の受光出力をスキャンすると共に、これらを増幅
し、かつA/D変換して、画素毎の光強度データを生成
する。画像処理部35は、各光強度データを2次元XY
のメモリ空間に記憶すると共に、以下のビームプロファ
イル処理を行う。
The incident beam is attenuated in light intensity by the ND filter 32 if necessary, and is input to the photodiode array 33. The drive circuit unit 34 scans the received light output of each photodiode element, amplifies these, and A / D converts them to generate light intensity data for each pixel. The image processing unit 35 uses the two-dimensional XY for each light intensity data.
And the following beam profile processing is performed.

【0035】図3(B)において、一例のビームプロフ
ァイル処理は0.5mm×0.5mm角の光学的領域に
ついて行われる。画像処理部35は、該光学的領域に対
応するメモリ空間をX軸及びY軸方向にスキャンすると
共に、受光強度IX,IYが最大となる点の平面座標
(X1,Y1)を求める。また、その時のコリメータレ
ンズ31の高さZ1は既知であるから、空間上の点座標
(X1,Y1,Z1)が求まる。これは光軸O上の1点
に他ならない。更に、各光強度データを所定閾値TH1
でスライスすることにより、ビーム強度が一定(例えば
検出出力1mW)以上となるようなビームスポットの径
φ1を求める。
In FIG. 3B, an example of beam profile processing is performed on an optical area of 0.5 mm × 0.5 mm square. The image processing unit 35 scans the memory space corresponding to the optical area in the X-axis and Y-axis directions and obtains the plane coordinates (X1, Y1) of the point where the received light intensities IX, IY are maximum. Since the height Z1 of the collimator lens 31 at that time is known, the point coordinates (X1, Y1, Z1) in space can be obtained. This is nothing but one point on the optical axis O. Furthermore, each light intensity data is set to a predetermined threshold value TH1.
By slicing with, the diameter φ1 of the beam spot at which the beam intensity becomes constant (for example, detection output 1 mW) or more is obtained.

【0036】次に、コリメータレンズ31の高さをZ2
(例えばZ2>Z1)に移動して上記と同様のビームプ
ロファイル処理を行い、光軸O上の他の1点の空間座標
(X2,Y2,Z2)及びその時のビームスポット径φ
2を求める。なお、コリメータレンズ31の高さZを変
えた場合は、PDアレイ33に入射するビーム束密度が
異なるので、ビーム径φ2の算出にはこれに応じた閾値
TH2を選択しても良い。こうすれば、円錐形の第1の
ビームスポット径φ1を通る線の延長上に第2のビーム
スポット径φ2が得られる。一方、受光強度の最大値検
出は相対的に行えるので同一アルゴリズムを使用する。
Next, the height of the collimator lens 31 is set to Z2.
(For example, Z2> Z1), the same beam profile processing as above is performed, and the spatial coordinates (X2, Y2, Z2) of another point on the optical axis O and the beam spot diameter φ at that time.
Ask for 2. When the height Z of the collimator lens 31 is changed, the beam bundle density incident on the PD array 33 is different, and therefore the threshold value TH2 may be selected in accordance with the beam diameter φ2. In this way, the second beam spot diameter φ2 is obtained on the extension of the line passing through the conical first beam spot diameter φ1. On the other hand, since the maximum value of the received light intensity can be detected relatively, the same algorithm is used.

【0037】図4は第1の実施の形態による光軸調整・
組立処理のフローチャートで、該図はLDユニットと光
ファイバとの間の光軸調整・組立を行う場合の処理を示
している。この処理は情報処理部22により行われる。
ステップS1では、装置を図2(A)の状態に設定し、
各ユニット3,4等を取り付ける。
FIG. 4 shows the optical axis adjustment / adjustment according to the first embodiment.
In the flow chart of the assembling process, this figure shows the process for adjusting and assembling the optical axis between the LD unit and the optical fiber. This processing is performed by the information processing unit 22.
In step S1, the device is set to the state shown in FIG.
Attach each unit 3, 4 etc.

【0038】ステップS2ではLD6を発光させる。ス
テップS3ではコリメータレンズ31を高さZ1の位置
に移動する。ステップS4ではLDユニット4の光強度
分布を測定し、第1のビーム中心位置(X1,Y1)及
びビームスポット径φ1を求める。ステップS5ではコ
リメータレンズ31を高さZ2(Z2>Z1)の位置に
移動する。
In step S2, the LD 6 is made to emit light. In step S3, the collimator lens 31 is moved to the position of height Z1. In step S4, the light intensity distribution of the LD unit 4 is measured to determine the first beam center position (X1, Y1) and the beam spot diameter φ1. In step S5, the collimator lens 31 is moved to the position of height Z2 (Z2> Z1).

【0039】ステップS6では再度LDユニット4の光
強度分布を測定し、第2のビーム中心位置(X2,Y
2)及びビームスポット径φ2を求める。ステップS7
ではビーム中心位置の差(X2−X1,Y2−Y1)及
び測定高さの差(Z2−Z1)に基づきビームの射出角
θを求める。ステップS8ではビーム径の差(φ2−φ
1)及び測定高さの差(Z2−Z1)に基づきビーム焦
点の高さZ0を求める。
In step S6, the light intensity distribution of the LD unit 4 is measured again, and the second beam center position (X2, Y) is measured.
2) and the beam spot diameter φ2. Step S7
Then, the exit angle θ of the beam is obtained based on the difference between the beam center positions (X2-X1, Y2-Y1) and the difference between the measurement heights (Z2-Z1). In step S8, the difference in beam diameter (φ2-φ
The height Z0 of the beam focus is obtained based on 1) and the difference between the measured heights (Z2-Z1).

【0040】ステップS9ではビーム焦点の高さZ0、
ビーム射出角θ及び一方のビーム中心位置(X1,Y1
or X2,Y2)に基づきビーム焦点の平面座標
(X0,Y0)を求める。ステップS10では図2
(B)に示す如くパッケージ保持治具13を光強度分布
測定器30の側からファイバ保持治具15の側に移動す
ると共に、上記求めた空間座標(X0,Y0,Z0)に
従い各部品位置の初期設定を行う。
In step S9, the beam focus height Z0,
Beam exit angle θ and one beam center position (X1, Y1
or X2, Y2), the plane coordinates (X0, Y0) of the beam focus are obtained. In step S10, FIG.
As shown in (B), the package holding jig 13 is moved from the light intensity distribution measuring device 30 side to the fiber holding jig 15 side, and at the same time, the position of each component is adjusted in accordance with the obtained spatial coordinates (X0, Y0, Z0). Perform initial settings.

【0041】ステップS11では各部品1,4に対する
X,Y,Z軸上のサブミクロンオーダによる微調整を行
う。ステップS12では、微調整完了により、各部品間
を溶接固定する。ステップS13では完成部品を取り外
し、必要なら次の部品を組み立てるために図2(A)の
状態に戻る。
In step S11, fine adjustment is performed for each of the components 1 and 4 on the submicron order on the X, Y, and Z axes. In step S12, the parts are welded and fixed after the fine adjustment is completed. In step S13, the completed part is removed, and the state shown in FIG. 2A is returned to if necessary to assemble the next part.

【0042】図5は第1の実施の形態による一例の光学
データ算出処理を説明する図で、図5(A)は光学系の
斜視図、図5(B),(C)は夫々ビームプロファイル
(1),(2)の処理説明図、図5(D)は射出ビーム
の光軸Oを含む面の平面図である。なお、この光学デー
タ算出処理は一例を示すものであり、他の様々な算出方
法を適用できることは言うまでも無い。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of optical data calculation processing according to the first embodiment. FIG. 5A is a perspective view of the optical system, and FIGS. 5B and 5C are beam profiles respectively. FIG. 5D is a plan view of a surface including the optical axis O of the emitted beam, and FIGS. It is needless to say that this optical data calculation process is an example, and various other calculation methods can be applied.

【0043】図5(A)において、LDユニット4の表
面からはレーザビームが円錐状に射出しており、その光
軸Oの姿勢は空間に想定した基準となるZ軸から図示の
如くオフセットしている。即ち、ビーム射出点(中心
点)の位置は原点より横にずれており、またビーム射出
方向も斜めに傾いている。これは、この種のLDユニッ
ト4の一般的な状態を示している。
In FIG. 5 (A), a laser beam is emitted from the surface of the LD unit 4 in a conical shape, and the posture of its optical axis O is offset from the Z axis, which is a reference assumed in space, as shown in the figure. ing. That is, the position of the beam emission point (center point) is laterally displaced from the origin, and the beam emission direction is also inclined. This shows the general state of this type of LD unit 4.

【0044】コリメータレンズ31を高さZ1(例えば
1mm)の位置に移動し、1回目のビームプロファイル
(1)を行う。その結果を図5(B)に示す。ビームプ
ロファイル(1)によれば、光軸O上の第1の点P1の
平面座標は(X1,Y1)であり、該点P1の高さはZ
1である。また、第1のスポットビーム径はφ1であ
る。
The collimator lens 31 is moved to the position of height Z1 (for example, 1 mm), and the first beam profile (1) is performed. The result is shown in FIG. According to the beam profile (1), the plane coordinates of the first point P1 on the optical axis O are (X1, Y1), and the height of the point P1 is Z.
It is one. Further, the first spot beam diameter is φ1.

【0045】次に、コリメータレンズ31を高さZ2
(例えば2mm)の位置に移動し、2回目のビームプロ
ファイル(2)を行う。その結果を図5(C)に示す。
ビームプロファイル(2)によれば、光軸O上の第2の
点P2の平面座標は(X2,Y2)であり、該点P2の
高さはZ2である。また、第2のスポットビーム径はφ
2(φ2<φ1)である。
Next, the collimator lens 31 is moved to the height Z2.
After moving to a position (for example, 2 mm), a second beam profile (2) is performed. The result is shown in FIG.
According to the beam profile (2), the plane coordinates of the second point P2 on the optical axis O are (X2, Y2), and the height of the point P2 is Z2. The second spot beam diameter is φ
2 (φ2 <φ1).

【0046】更に、上記ビームプロファイル(1),
(2)の両結果に基づき、同一平面に投影した2点P1
(X1,Y1),P2(X2,Y2)を通過する線分F
を求める{図5(C)参照}。この場合に、線分Fとビ
ームスポットφ1の最外周とが交わる点p1の平面座標
はF(x1,y1)で表せ、また線分Fとビームスポッ
トφ2の最外周とが交わる点p2の平面座標はF(x
2,y2)で表せる。これらは、円錐形をなす射出ビー
ムの外周に含まれる線分L上の2点に他ならない。
Furthermore, the beam profile (1),
Two points P1 projected on the same plane based on both results of (2)
Line segment F passing through (X1, Y1) and P2 (X2, Y2)
(See FIG. 5C). In this case, the plane coordinates of the point p1 where the line segment F and the outermost periphery of the beam spot φ1 intersect can be represented by F (x1, y1), and the plane of the point p2 where the line segment F and the outermost periphery of the beam spot φ2 intersect. The coordinates are F (x
2, y2). These are none other than two points on the line segment L included in the outer circumference of the conical emission beam.

【0047】更に、上記求めた線分FをZ軸方向に平行
移動すると、図5(A)の面Fが得られる。この面Fを
直角に見たものが、図5(D)の平面図である。図5
(D)において、Z軸の座標は基準空間の座標と1対1
に対応している。一方、F軸の座標は基準空間のX,Y
軸成分の合成座標F(X,Y),F(x,y)で表せ
る。
Further, when the above-obtained line segment F is translated in the Z-axis direction, the surface F of FIG. 5A is obtained. A plan view of FIG. 5D is obtained by viewing the surface F at a right angle. FIG.
In (D), the coordinates of the Z axis are 1: 1 with the coordinates of the reference space.
It corresponds to. On the other hand, the coordinates of the F axis are X and Y in the reference space.
It can be represented by the composite coordinates F (X, Y) and F (x, y) of the axis component.

【0048】かくして、Z−F平面上に光軸O上の2点
P1,P2の座標{Z1,F(X1,Y1)},{Z
2,F(X2,Y2)}及びビーム外周に対応する線分
L上の2点p1,p2の座標{Z1,F(x1,y
1)},{Z2,F(x2,y2)}が得られた。以後
は、平面上の各2点(P1,P2),(p1,p2)を
通過する2直線O,Lの問題として数学的方法により各
種の光学的データが簡単に求まる。
Thus, the coordinates of the two points P1 and P2 on the optical axis O on the ZF plane {Z1, F (X1, Y1)}, {Z.
2, F (X2, Y2)} and the coordinates {Z1, F (x1, y) of two points p1 and p2 on the line segment L corresponding to the beam periphery.
1)}, {Z2, F (x2, y2)} were obtained. After that, various optical data can be easily obtained by a mathematical method as a problem of two straight lines O and L passing through two points (P1, P2) and (p1, p2) on the plane.

【0049】例えば、ビーム射出角θはtan-1{F
(X2,Y2)−F(X1,Y1)}/(Z2−Z1)
により求まる。またビーム焦点の座標{F(X0,Y
0),Z0}は光軸Oと線分Lとが交わる点の座標とし
て求まる。かくして、最終的にビーム焦点位置の空間座
標(X0,Y0,Z0)が求まる。また、ビーム射出点
の空間座標も光軸OとZ=0の線分Fとが交わる点の座
標として求まる。
For example, the beam exit angle θ is tan −1 {F
(X2, Y2) -F (X1, Y1)} / (Z2-Z1)
Is determined by Also, the coordinates of the beam focus point {F (X0, Y
0), Z0} is obtained as the coordinates of the point where the optical axis O and the line segment L intersect. Thus, the spatial coordinates (X0, Y0, Z0) of the beam focus position are finally obtained. Further, the spatial coordinates of the beam emission point are also obtained as the coordinates of the point where the optical axis O and the line segment F of Z = 0 intersect.

【0050】なお、最初から基準となる空間座標系
(X,Y,Z)により光学データの演算を行っても良い
ことは言うまでも無い。以上の演算結果に基づき、光フ
ァイバ1のコア先端部をZOの高さに初期設定する。こ
れにより、光ファイバ1のコア先端部は図5(D)のZ
軸上のZ0の高さに位置する。一方、LDユニット4に
ついては、Z軸の原点位置から、ビーム焦点の平面位置
F(X0,Y0)と射出点の平面位置との差に相当する
分だけ図5(D)の左側にオフセットさせた位置に初期
設定する。その結果、光ファイバ1のコア先端部は射出
ビームの焦点位置(X0,Y0,Z0)に初期設定され
る(合わせ込まれる)ことになる。
It is needless to say that the optical data may be calculated from the beginning using the reference spatial coordinate system (X, Y, Z). Based on the above calculation results, the core tip of the optical fiber 1 is initialized to the height of ZO. As a result, the tip of the core of the optical fiber 1 becomes Z in FIG.
Located at the height of Z0 on the axis. On the other hand, the LD unit 4 is offset from the Z-axis origin position to the left side in FIG. 5D by an amount corresponding to the difference between the plane position F (X0, Y0) of the beam focus and the plane position of the emission point. To the initial position. As a result, the tip of the core of the optical fiber 1 is initially set (aligned) at the focal position (X0, Y0, Z0) of the emitted beam.

【0051】図6は第2の実施の形態による光軸調整・
組立装置の構成を示す図で、該図はフォトダイオード
(PD)ユニットと光ファイバユニットとの間の光軸調
整・組立を行う場合を示している。この例では、防振台
11の上にX軸移動ステージ17、XY軸移動ステージ
12、光強度分布測定器30、コリメータレンズ31を
夫々配置し、これらは共通の空間座標(X,Y,Z)で
位置制御される。この場合に、X軸移動ステージ17は
XY軸移動ステージ12、光強度分布測定器30及びコ
リメータレンズ31を保持すると共に、これらを規定距
離について比較的高速に移動可能である。
FIG. 6 shows the optical axis adjustment / adjustment according to the second embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an assembling apparatus, which shows a case where an optical axis adjustment / assembly is performed between a photodiode (PD) unit and an optical fiber unit. In this example, an X-axis moving stage 17, an XY-axis moving stage 12, a light intensity distribution measuring device 30, and a collimator lens 31 are arranged on the vibration isolation table 11, respectively, and these have common spatial coordinates (X, Y, Z). ) Position control. In this case, the X-axis moving stage 17 holds the XY-axis moving stage 12, the light intensity distribution measuring device 30, and the collimator lens 31, and can move them relatively at a predetermined distance.

【0052】他のパッケージ保持治具13、ホルダ保持
治具16、YAGレーザ溶接機40については図2と同
様で良い。更に、22は装置全体の制御・処理を行う情
報処理部、23は各部の駆動・制御を行う制御部、24
は発光部である。なお、この例ではZ軸(焦点)方向の
微調整機能(Z軸移動ステージ14、ファイバホルダ3
等)が省略されており、その分構造簡単になっている。
実際上の用途では、Z軸方向の微調整機能を省略して
も、光軸(水平)方向の微調整を行えば、十分な調整効
果が得られる場合も少なくない。
The other package holding jig 13, holder holding jig 16, and YAG laser welding machine 40 may be the same as those in FIG. Further, 22 is an information processing unit that controls and processes the entire apparatus, 23 is a control unit that drives and controls each unit, and 24
Is a light emitting part. In this example, a fine adjustment function in the Z-axis (focus) direction (Z-axis moving stage 14, fiber holder 3
Etc.) is omitted, and the structure is simplified accordingly.
In practical use, even if the fine adjustment function in the Z-axis direction is omitted, there are many cases in which a sufficient adjustment effect can be obtained by performing fine adjustment in the optical axis (horizontal) direction.

【0053】図7は光ファイバユニットの光強度分布測
定処理を説明する図で、図7(A)はPDモジュールの
断面図である。PDモジュールは、光ファイバ1から送
られてきた光ビームをレンズ5を介してPD7の受光面
に収束させ、電気信号に変換するモジュールである。こ
の例では、予め光ファイバ1とファイバホルダ3とが固
定されており、光軸調整は水平方向について行われる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the light intensity distribution measuring process of the optical fiber unit, and FIG. 7A is a sectional view of the PD module. The PD module is a module that converges the light beam sent from the optical fiber 1 onto the light receiving surface of the PD 7 via the lens 5 and converts it into an electric signal. In this example, the optical fiber 1 and the fiber holder 3 are fixed in advance, and the optical axis is adjusted in the horizontal direction.

【0054】図7(B)は光ファイバユニットの光強度
分布測定処理の原理的構成を示している。この例では光
ファイバユニット3が下向きであることから、光強度分
布測定器30を下側から対面させる。光ファイバユニッ
ト3からの射出ビームはコリメータレンズ31で平行ビ
ームに変換され、光強度分布測定器30に入射する。こ
の場合に、光ファイバ1の射出ビームはレンズ5で集光
されているので、ホルダ4からの射出ビームは光軸Oに
向かう円錐状をなしており、コリメータレンズ31の高
さZに応じたスポット径φのビームが光強度分布測定器
30に入射する。入射ビームは、NDフィルタ32で光
強度を減衰され、フォトダイオードアレイ33に入力す
る。駆動回路部34は、各フォトダイオード素子の受光
出力をスキャンすると共に、これらを増幅かつA/D変
換して、画素毎の光強度データを出力する。画像処理部
35は、各光強度データを2次元XYのメモリ空間に記
憶すると共に、上記と同様にしてビームプロファイル処
理を行う。
FIG. 7B shows the principle configuration of the light intensity distribution measuring process of the optical fiber unit. In this example, since the optical fiber unit 3 faces downward, the light intensity distribution measuring instrument 30 is faced from the lower side. The beam emitted from the optical fiber unit 3 is converted into a parallel beam by the collimator lens 31, and enters the light intensity distribution measuring device 30. In this case, since the emitted beam of the optical fiber 1 is condensed by the lens 5, the emitted beam from the holder 4 has a conical shape directed toward the optical axis O and corresponds to the height Z of the collimator lens 31. A beam having a spot diameter φ enters the light intensity distribution measuring device 30. The incident beam has its light intensity attenuated by the ND filter 32 and enters the photodiode array 33. The drive circuit unit 34 scans the received light output of each photodiode element, amplifies and A / D converts them, and outputs light intensity data for each pixel. The image processing unit 35 stores each light intensity data in a two-dimensional XY memory space and performs beam profile processing in the same manner as above.

【0055】図6に戻り、図6(A)は光ファイバユニ
ットのビームプロファイル工程を示している。まず光フ
ァイバユニット3及びPDユニット4を保持し、次に光
ファイバ1の他端からレーザ光(例えばHe−Neレー
ザ)を入射する。この状態でコリメーターレンズ31を
射出面から例えば1.0mmの高さに移動し、0.5m
m角の光学的領域についてビームプロファイル(1)を
行う。
Returning to FIG. 6, FIG. 6A shows the beam profile process of the optical fiber unit. First, the optical fiber unit 3 and the PD unit 4 are held, and then laser light (for example, He—Ne laser) is incident from the other end of the optical fiber 1. In this state, move the collimator lens 31 from the exit surface to a height of 1.0 mm,
The beam profile (1) is performed for the m-square optical region.

【0056】次にコリメーターレンズ31を射出面から
2.0mmの高さに移動し、同様にビームプロファイル
(2)を行う。これら2つのビームプロファイル結果に
基づき、上記第1の実施の形態と同様にして、射出ビー
ムが収束する位置(焦点)の空間座標(X0,Y0,Z
0)、又は射出ビームの光軸O又は射出角θを求める。
Next, the collimator lens 31 is moved to a height of 2.0 mm from the exit surface, and the beam profile (2) is similarly obtained. Based on these two beam profile results, as in the first embodiment, the spatial coordinates (X0, Y0, Z) of the position (focus point) at which the emitted beam converges.
0), or the optical axis O of the exit beam or the exit angle θ.

【0057】図6(B)はPDモジュールの組立工程を
示しており、上記ビームプロファイル後のファイバホル
ダ3の真下にX軸移動ステージ17によりPDユニット
4が運ばれる。更に、XY軸移動ステージ12により、
PDパッケージ4の受光面が射出ビームの光軸O上の点
に来るようにPDパッケージ4を位置設定し、レーザ溶
接機40により光ファイバユニット3とPDユニット4
とを溶接固定する。
FIG. 6B shows a process of assembling the PD module. The PD unit 4 is carried by the X-axis moving stage 17 directly below the fiber holder 3 after the beam profile. Furthermore, by the XY axis moving stage 12,
The PD package 4 is positioned such that the light receiving surface of the PD package 4 is located on the optical axis O of the emitted beam, and the laser welding machine 40 is used to position the optical fiber unit 3 and the PD unit 4.
Weld and fix.

【0058】なお、上記第2の実施の形態ではサブミク
ロンオーダの微調整を行わない場合を述べたが、これに
限らない。第2の実施の形態についても、Z軸移動ステ
ージ14及びファイバつかみ具15等を備え、かつPD
ユニット4に光パワーメータ21を接続することで、第
1の実施の形態と同様に、Z軸方向の合わせ込み(初期
設定)及びその後のサブミクロンオーダの微調整が行え
ることは明らかである。
In the second embodiment, the case where the sub-micron order fine adjustment is not performed has been described, but the present invention is not limited to this. Also in the second embodiment, the Z-axis moving stage 14 and the fiber gripper 15 are provided, and the PD
By connecting the optical power meter 21 to the unit 4, it is apparent that adjustment in the Z-axis direction (initial setting) and subsequent fine adjustment on the submicron order can be performed, as in the first embodiment.

【0059】また、上記各実施の形態ではファイバホル
ダ3の側が固定されている場合を述べたが、ファイバホ
ルダ3の側がXY平面を移動するように構成しても良
い。また、上記各実施の形態では鉛直線上の2点のビー
ムプロファイルにより射出ビームの焦点位置等を求めた
が、連続する複数回のビームプロファイルにより所定以
下又は最小のビームスポット径が検出された時点の空間
座標(X0,Y0,Z0)をもって射出ビームの焦点位
置とするように構成しても良い。その詳細は説明しない
が、上記各実施の形態の説明より明らかである。
In each of the above embodiments, the case where the fiber holder 3 side is fixed has been described, but the fiber holder 3 side may be configured to move on the XY plane. Further, in each of the above-described embodiments, the focal position and the like of the emission beam are obtained from the beam profile of two points on the vertical line. However, when the beam spot diameter below a predetermined value or the minimum beam spot diameter is detected by a plurality of consecutive beam profiles, It may be configured such that the focal position of the emitted beam is defined by the spatial coordinates (X0, Y0, Z0). Although not described in detail, it is clear from the description of each of the above embodiments.

【0060】また、上記一例の光学データ算出処理を説
明したが、他にも様々な方法で射出角や焦点位置の情報
を求め得ることは言うまでも無い。また、上記本発明に
好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸
脱しない範囲内で構成、制御、処理及びこれらの組合せ
の様々な変更が行えることは言うまでも無い。
Although the optical data calculation processing of the above example has been described, it goes without saying that the information of the exit angle and the focal position can be obtained by various methods. Although a plurality of preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that various changes can be made to the configuration, control, processing and combinations thereof without departing from the spirit of the present invention.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、光モジ
ュールを構成する部品の光軸ばらつきや仕様の相違にも
関わらず、高精度の光軸調整を短時間で効率良く行え、
高品質、高信頼性の光モジュールを提供できる。
As described above, according to the present invention, highly accurate optical axis adjustment can be performed efficiently in a short time regardless of variations in the optical axes of components constituting the optical module and differences in specifications.
It is possible to provide an optical module of high quality and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】図2は第1の実施の形態による光軸調整・組立
装置の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical axis adjusting / assembling device according to a first embodiment.

【図3】図3はLDユニットの光強度分布測定処理を説
明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a light intensity distribution measurement process of an LD unit.

【図4】図4は第1の実施の形態による光軸調整・組立
処理のフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of an optical axis adjusting / assembling process according to the first embodiment.

【図5】図5は第1の実施の形態による一例の光学デー
タ算出処理を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of optical data calculation processing according to the first embodiment.

【図6】図6は第2の実施の形態による光軸調整・組立
装置の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical axis adjusting / assembling device according to a second embodiment.

【図7】図7は光ファイバユニットの光強度分布測定処
理を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a light intensity distribution measuring process of the optical fiber unit.

【図8】図8は従来技術を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ 2 コア部 3 ファイバホルダ 4 パッケージ 5 レンズ 6 レーザダイオード 7 フォトダイオード 11 防振台 12 XY軸移動ステージ 13 パッケージ保持治具 14 Z軸移動ステージ 15 ファイバつかみ具 16 ホルダ保持治具 17 X軸移動ステージ 21 光パワーメータ 22 情報処理部 23 制御部 24 発光部 30 光強度分布測定器 31 コリメータレンズ 32 NDフィルタ 40 レーザ溶接機 1 Optical Fiber 2 Core Part 3 Fiber Holder 4 Package 5 Lens 6 Laser Diode 7 Photodiode 11 Anti-Vibration Table 12 XY Axis Moving Stage 13 Package Holding Jig 14 Z Axis Moving Stage 15 Fiber Grip 16 Holder Holding Jig 17 X Axis Moving stage 21 Optical power meter 22 Information processing unit 23 Control unit 24 Light emitting unit 30 Light intensity distribution measuring instrument 31 Collimator lens 32 ND filter 40 Laser welding machine

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光ユニットと光ファイバユニットを接
合する光モジュール組立における光軸調整方法におい
て、 発光ユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2点にお
いて射出ビームの光強度分布を測定し、得られた各ビー
ム中心位置及びビームスポット径の情報に基づき射出ビ
ームの焦点位置を求め、該焦点位置に光ファイバのコア
先端部を合わせ込む工程を備えることを特徴とする光軸
調整方法。
1. A method of adjusting an optical axis in an optical module assembly for joining a light emitting unit and an optical fiber unit, wherein a light intensity distribution of an emitted beam is measured at at least two points on a vertical line facing the light emitting unit, and each obtained value is obtained. An optical axis adjusting method comprising a step of obtaining a focal position of an outgoing beam on the basis of information on a beam center position and a beam spot diameter and aligning a core tip of an optical fiber with the focal position.
【請求項2】 発光ユニットと光ファイバユニットを接
合する光モジュール組立における光軸調整方法におい
て、 発光ユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2点にお
いて射出ビームの光強度分布を測定し、得られた各ビー
ム中心位置の情報に基づき射出ビームの光軸又は射出角
を求め、該光軸上又は射出角の方向に光ファイバのコア
先端部を合わせ込む工程を備えることを特徴とする光軸
調整方法。
2. An optical axis adjusting method in an optical module assembly for joining a light emitting unit and an optical fiber unit, wherein the light intensity distribution of an emission beam is measured at at least two points on a vertical line facing the light emitting unit, and each obtained An optical axis adjusting method comprising a step of obtaining an optical axis or an emission angle of an emission beam based on information on a beam center position and aligning a core tip of an optical fiber in the optical axis or in the direction of the emission angle.
【請求項3】 光ファイバのコア先端部を合わせ込んだ
後、該光ファイバの受光強度をモニタしつつ該受光強度
が最大となるようにXY平面及びZ軸方向の微調整を行
うことを特徴とする請求項1及び2の光軸調整方法。
3. A fine adjustment in the XY plane and the Z-axis direction is performed so that the light receiving intensity of the optical fiber is monitored and the light receiving intensity of the optical fiber is maximized after the core tips of the optical fibers are aligned. The optical axis adjusting method according to claim 1 or 2.
【請求項4】 受光ユニットと光ファイバユニットを接
合する光モジュール組立における光軸調整方法におい
て、 光ファイバユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2
点において射出ビームの光強度分布を測定し、得られた
各ビーム中心位置及びビームスポット径の情報に基づき
射出ビームの焦点位置を求め、該焦点位置に受光ユニッ
トの受光面を合わせ込む工程を備えることを特徴とする
光軸調整方法。
4. An optical axis adjusting method in an optical module assembly for joining a light receiving unit and an optical fiber unit, wherein at least 2 on a vertical line facing the optical fiber unit.
Measuring the light intensity distribution of the emission beam at each point, obtaining the focal position of the emission beam based on the obtained information of the beam center position and beam spot diameter, and aligning the light receiving surface of the light receiving unit with the focal position An optical axis adjusting method characterized by the above.
【請求項5】 受光ユニットと光ファイバユニットを接
合する光モジュール組立における光軸調整方法におい
て、 光ファイバユニットに対面する鉛直線上の少なくとも2
点において射出ビームの光強度分布を測定し、得られた
各ビーム中心位置の情報に基づき射出ビームの光軸又は
射出角を求め、該光軸上又は射出角の方向に受光ユニッ
トの受光面を合わせ込む工程を備えることを特徴とする
光軸調整方法。
5. An optical axis adjusting method in an optical module assembly for joining a light receiving unit and an optical fiber unit, wherein at least 2 on a vertical line facing the optical fiber unit.
Measure the light intensity distribution of the exit beam at the point, find the optical axis or exit angle of the exit beam based on the obtained information on the center position of each beam, and position the light-receiving surface of the light-receiving unit on the optical axis or in the direction of the exit angle. An optical axis adjusting method comprising a step of adjusting.
【請求項6】 受光ユニットの受光面を合わせ込んだ
後、受光素子の受光強度をモニタしつつ該受光強度が最
大となるようにXY平面及びZ軸方向の微調整を行うこ
とを特徴とする請求項4及び5の光軸調整方法。
6. The light receiving surface of the light receiving unit is aligned, and then the light receiving intensity of the light receiving element is monitored and fine adjustment is performed in the XY plane and the Z axis direction so as to maximize the light receiving intensity. The optical axis adjusting method according to claim 4 or 5.
【請求項7】 光強度分布測定部と光ファイバユニット
とを並列に配置すると共に、両者と発光ユニットとを対
面可能に構成し、請求項1,2又は3の光軸調整を行う
ように構成したことを特徴とする光軸調整装置。
7. The optical intensity distribution measuring section and the optical fiber unit are arranged in parallel, and both are arranged so that they can face each other, and the optical axis adjustment according to claim 1, 2 or 3 is performed. An optical axis adjusting device characterized in that
【請求項8】 光強度分布測定部と受光ユニットとを並
列に配置すると共に、両者と光ファイバユニットとを対
面可能に構成し、請求項4,5又は6の光軸調整を行う
ように構成したことを特徴とする光軸調整装置。
8. The light intensity distribution measuring section and the light receiving unit are arranged in parallel, and both of them and the optical fiber unit are configured to face each other, and the optical axis adjustment according to claim 4, 5 or 6 is performed. An optical axis adjusting device characterized in that
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103217765A (en) * 2013-04-17 2013-07-24 江苏奥雷光电有限公司 Pre-fixing device and pre-fixing method of optical element

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