JPH0961666A - Method and device for alignment - Google Patents

Method and device for alignment

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Publication number
JPH0961666A
JPH0961666A JP21937195A JP21937195A JPH0961666A JP H0961666 A JPH0961666 A JP H0961666A JP 21937195 A JP21937195 A JP 21937195A JP 21937195 A JP21937195 A JP 21937195A JP H0961666 A JPH0961666 A JP H0961666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
mask
array
optical fiber
collimation lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP21937195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fujio Komata
冨士夫 小俣
Seiichi Shirai
誠一 白井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0961666A publication Critical patent/JPH0961666A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To align the optical axes of a two-dimensional optical fiber array and a two-dimensional lens array with high precision by easily and precisely arranging the both. SOLUTION: For the aligning method which aligns the optical axes of the optical fiber array 10 formed by arraying many optical fibers 11 in two dimensions and the collimation lens array 20 formed by arraying many collimation lenses 21 in two dimensions, a mask 40 having linear patterns (mesh type pattern) arrayed horizontally (vertically at the same array pitch as the array pitch of both the arrays 10 and 20 is placed in front of a detector 60 which detects the shape of a light beam 100, the light beam projected by each optical fiber 11 is converged by a collimation lens 20 to irradiate the mask 40, and the shape of the light beam cut off by the mask 40 is detected to adjust the relative positions of the optical fiber array 10 and collimation lens array 20 so that the beam shapes of beams which are passed without being cut off by the mask 20 as to some or all of the light beams from the optical fiber array 10 become uniform, thereby aligning the optical axes of the optical fibers 11 and collimation lenses 21.

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、フリースペース形
光スイッチの入出力系における多数の光ファイバを二次
元のマトリックス状に配列した光ファイバアレーと多数
のコリメーションレンズを二次元のマトリックス状に配
列したコリメーションレンズアレーにおいて、両アレー
の対応する光ファイバとコリメーションレンズについて
光軸を合わせるアライメント技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber array in which a large number of optical fibers are arranged in a two-dimensional matrix in an input / output system of a free space type optical switch and a large number of collimation lenses are arranged in a two-dimensional matrix. In the collimation lens array described above, the present invention relates to an alignment technique for aligning the optical axes of the corresponding optical fibers of both arrays and the collimation lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光通信網では、各種の光スイッチ
が必要となる。フリースペース形光スイッチもその一つ
であり、各光ファイバアレー間を空間接続したり、切り
替えたりするタイプの光スイッチである。
2. Description of the Related Art Conventional optical communication networks require various optical switches. The free space type optical switch is one of them, and it is an optical switch of the type that spatially connects or switches between optical fiber arrays.

【0003】特に、二次元に配列された光ファイバアレ
ー間を接続する光スイッチは、大容量の光交換技術を実
現するうえで重要なものとなっている。このフリースペ
ース形光スイッチにおいては、高い結合効率で光ファイ
バアレー間を接続する必要がある。そのためには、光フ
ァイバアレーとビームを伝搬するためのレンズアレー光
学系による高精度のビーム伝搬技術が望まれている。
In particular, an optical switch for connecting two-dimensionally arranged optical fiber arrays is important in realizing a large capacity optical switching technique. In this free space type optical switch, it is necessary to connect the optical fiber arrays with high coupling efficiency. For that purpose, a highly accurate beam propagation technique using an optical fiber array and a lens array optical system for propagating the beam is desired.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has found the following problems as a result of studying the above conventional technology.

【0005】前記従来の技術では、単体の光ファイバと
レンズの組み合わせ、あるいは、一次元光ファイバアレ
ーと一次元のレンズアレーの組み合わせについては、光
軸合わせのための種々の方法が検討されているが、二次
元の光ファイバアレーとレンズアレーの組み合わせにつ
いては、それぞれの作製精度、たとえば配列のバラツキ
などが一次元の場合に比べて難しくなるため、両者の光
軸を最適に調整することは極めて難しい問題であった。
In the above-mentioned prior art, various methods for optical axis alignment have been studied for the combination of a single optical fiber and a lens, or the combination of a one-dimensional optical fiber array and a one-dimensional lens array. However, in the case of a combination of a two-dimensional optical fiber array and a lens array, the manufacturing precision of each, for example, the variation in the array becomes more difficult than in the case of one-dimensional, so it is extremely difficult to optimally adjust the optical axes of both. It was a difficult problem.

【0006】したがって、多数の光ファイバを二次元の
マトリックス状に配列した光ファイバアレーと多数のコ
リメーションレンズを二次元のマトリックス状に配列し
たコリメーションレンズアレーとで構成される光入出力
系において、両アレーの各々の光ファイバとコリメーシ
ョンレンズの光軸を合わせる優れた方法は、提案されて
いなかった。
Therefore, in an optical input / output system composed of an optical fiber array in which a large number of optical fibers are arranged in a two-dimensional matrix and a collimation lens array in which a large number of collimation lenses are arranged in a two-dimensional matrix, No superior method has been proposed for aligning the optical axis of each optical fiber of the array with the collimation lens.

【0007】本発明の目的は、二次元の光ファイバアレ
ーと二次元のレンズアレーの相互の配置を精度よくかつ
容易に合わせ、両者の光軸を高精度に合わせることが可
能な技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of accurately and easily aligning a two-dimensional optical fiber array and a two-dimensional lens array with each other and accurately aligning both optical axes. Especially.

【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0010】(1)多数の光ファイバを二次元に配列し
た光ファイバアレーと多数のコリメーションレンズを二
次元に配列したコリメーションレンズアレーとの光軸を
合わせるアライメント方法において、前記両アレーの配
列ピッチと同じ配列ピッチで水平あるいは垂直に並べた
ライン状パターンもしくはメッシュ状パターンを有する
マスクを、ビームの形状を検出する検出器の前に置き、
各光ファイバから出射した光ビームをコリメーションレ
ンズで集光して、前記マスクに照射して、ライン状パタ
ーンもしくはメッシュ状パターンの交点で遮られてきた
ビームの形状をビーム形状検出器で検出して、光ファイ
バアレーの全てのビームもしくは所望のビームについて
前記パターンで遮られずに通過してきた残余の部分のビ
ーム形状が均等になるように、光ファイバアレーとコリ
メーションレンズアレーの相対位置を調整し、光ファイ
バとコリメーションレンズの光軸を合わせる。
(1) In an alignment method for aligning the optical axes of an optical fiber array in which a large number of optical fibers are two-dimensionally arranged and a collimation lens array in which a large number of collimation lenses are two-dimensionally arranged, the arrangement pitch of both arrays is A mask having a line-shaped pattern or a mesh-shaped pattern arranged horizontally or vertically at the same array pitch is placed in front of the detector for detecting the beam shape,
The light beam emitted from each optical fiber is collected by a collimation lens, applied to the mask, and the shape of the beam intercepted at the intersection of the line pattern or mesh pattern is detected by the beam shape detector. , The relative position of the optical fiber array and the collimation lens array is adjusted so that the beam shapes of all the beams of the optical fiber array or the remaining beam that has passed without being blocked by the pattern are uniform, Align the optical axes of the optical fiber and the collimation lens.

【0011】(2)前記(1)のアライメント方法にお
いて、マスクに形成されたライン状のパターンもしくは
メッシュ状のパターンの一部を削除し、ビームを遮らな
い部分を設け、前記マスクを通過した光をハーフミラー
で直交する2本ビームに分岐し、分岐されたビームのう
ち、直進しないビームをビーム形状検出器に入射させ
て、ライン状もしくはメッシュ状パターンに遮られたビ
ーム形状を検出して、光ファイバアレーとコリメーショ
ンレンズアレーとの光軸合わせを行うと同時に、直進し
てきた光ビームのうち前記マスクの光ビームを遮らない
部分を通過してきた光ビームをプリズムに入射させ、該
プリズムを前記マスク面に垂直方向に移動させた時、プ
リズムにより方向を180°変えられた戻り光の位置が
動かないように前記両アレーの光軸を調整する。
(2) In the alignment method of (1), a part of the line-shaped pattern or the mesh-shaped pattern formed on the mask is deleted to provide a portion that does not block the beam, and the light passing through the mask is Is split into two orthogonal beams with a half mirror, and among the split beams, a beam that does not go straight is made incident on a beam shape detector, and the beam shape blocked by a line-shaped or mesh-shaped pattern is detected, The optical axes of the optical fiber array and the collimation lens array are aligned, and at the same time, the light beam that has passed through the portion of the mask that does not block the light beam of the straight light beam is made incident on the prism, and the prism is masked by the mask. When moving in the direction perpendicular to the surface, the position of the returning light whose direction is changed by 180 ° by the prism does not move. Adjusting the optical axis of the array.

【0012】(3)同一の配列ピッチを有する二次元の
光ファイバアレーと二次元のコリメーションレンズアレ
ーを光軸方向が一致するように配置し、各々を独立に位
置調整する微動機構と、前記コリメーションレンズアレ
ーの光が出射する側に設置されたライン状もしくはメッ
シュ状パターンを有するマスクと、該マスクを通過した
光ビームの形状を計測する光ビーム形状検出器と、前記
ライン状もしくはメッシュ状パターンにより遮られて通
過してきた光ビームの残余の部分の形状がすべての光ビ
ームもしくは所望の光ビームについて均等になるよう
に、前記微動機構を調整する手段を具備したアライメン
ト装置である。
(3) A two-dimensional optical fiber array having the same array pitch and a two-dimensional collimation lens array are arranged so that the optical axis directions thereof coincide with each other, and a fine movement mechanism for independently adjusting the positions of the two and the collimation. A mask having a line-shaped or mesh-shaped pattern installed on the light emitting side of the lens array, a light beam shape detector that measures the shape of the light beam that has passed through the mask, and the line-shaped or mesh-shaped pattern The alignment apparatus is provided with means for adjusting the fine movement mechanism so that the shape of the remaining portion of the light beam that has been blocked and passed is uniform for all the light beams or the desired light beam.

【0013】(4)前記(3)のアライメント装置にお
いて、ライン状もしくはメッシュ状パターンを有するマ
スクの一部を削除して、光ビームを遮らないエリアを設
けたマスクを用い、該マスク通過後の光ビームを直進す
る光ビームとこれと直交する光ビームとに分岐するハー
フミラーと、該ハーフミラーにより分岐された直進しな
い光ビームの形状を検出する光ビーム形状検出器と、直
進する光ビームのうち前記マスクの光ビームを遮らない
エリアを通過した光ビームの進行方向を180°変える
プリズムと、該プリズムにより進行方向を変えられた光
ビームの位置を検出する受光素子と位置検出装置とを具
備したものである。
(4) In the alignment apparatus of (3), a mask having a line-shaped or mesh-shaped pattern is partially removed to provide an area which does not block the light beam. A half mirror that splits the light beam into a straight light beam and a light beam that is orthogonal to the straight light beam, a light beam shape detector that detects the shape of the straight light beam that is split by the half mirror, and a straight light beam A prism for changing the traveling direction of the light beam passing through the area of the mask that does not block the light beam by 180 °, a light receiving element for detecting the position of the light beam whose traveling direction is changed by the prism, and a position detecting device are provided. It was done.

【0014】(5)前記(3)または(4)に記載され
るアライメント装置において、前記光ビーム形状検出器
は、ビデオカメラと画像処理装置とからなる。
(5) In the alignment apparatus described in (3) or (4) above, the light beam shape detector comprises a video camera and an image processing device.

【0015】前述の手段によれば、光ファイバアレーと
コリメーションレンズアレーの各々の光ファイバとコリ
メーションレンズについて、各光軸を高精度に、かつ容
易に合わせることができる。また、各光軸を平行にする
ことができる。また、両アレーが組み込まれる装置の光
学系の光軸に対して平行にすることができる。
According to the above-mentioned means, the optical axes of the optical fibers of the optical fiber array and the collimation lens array and the collimation lens can be aligned accurately and easily. Moreover, each optical axis can be made parallel. It can also be parallel to the optical axis of the optical system of the device in which both arrays are incorporated.

【0016】[0016]

【発明の実施形態】以下、図面を参照して本発明につい
て実施形態とともに詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments with reference to the drawings.

【0017】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted.

【0018】(実施形態1)図1は本発明のアライメン
ト法を実現する一実施例(実施形態1)の装置の概略構
成を示すブロック構成図であり、10はファイバアレ
ー、11は光ファイバ、20はコリメーションレンズア
レー、21はコリメーションレンズ、30はアライメン
ト装置、40はマスク、41はガラス基板、42はマス
ク40の水平ラインパターン、43はマスク40の垂直
ラインパターン、60は検出器、61はモニター、10
0はビームである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block configuration diagram showing a schematic configuration of an apparatus of an embodiment (Embodiment 1) for realizing an alignment method of the present invention. 10 is a fiber array, 11 is an optical fiber, 20 is a collimation lens array, 21 is a collimation lens, 30 is an alignment device, 40 is a mask, 41 is a glass substrate, 42 is a horizontal line pattern of the mask 40, 43 is a vertical line pattern of the mask 40, 60 is a detector, and 61 is a detector. Monitor, 10
0 is a beam.

【0019】本実施形態1のアライメントは、図1に示
すように、多数の光ファイバ11が二次元のマトリック
ス状に配列された光ファイバアレー10と該光ファイバ
アレー10に入出射するビーム100をコリメートする
コリメーションレンズアレー20を対象に行うものであ
り、コリメーションレンズアレー20は、光ファイバア
レー10と同様にコリメーションレンズ21が二次元の
マトリックス状に配列されている。前記コリメーション
レンズ21は、イオン拡散法による平板マイクロレンズ
アレーやマイクロボールレンズアレー等で構成される。
In the alignment of the first embodiment, as shown in FIG. 1, an optical fiber array 10 in which a large number of optical fibers 11 are arranged in a two-dimensional matrix and a beam 100 which enters and exits the optical fiber array 10 are arranged. The collimation lens array 20 for collimation is targeted, and in the collimation lens array 20, the collimation lenses 21 are arranged in a two-dimensional matrix like the optical fiber array 10. The collimation lens 21 is composed of a flat plate microlens array, a microball lens array, or the like by the ion diffusion method.

【0020】アレイメント装置30は、光ファイバアレ
ー10の光ファイバ11とコリメーションレンズアレー
20のコリメーションレンズ21の光軸合わせを行うた
めに使用され、少なくともX,Y方向移動とZ軸回りの
回転および両者のあおり角の調整機構を備えている。こ
こで、光軸の方向がZ方向(紙面の横方向)、紙面の縦
方向がX方向、紙面に対して上向の垂直方向がY方向と
している。光ファイバ11とコリメーションレンズ21
は、コリメーションレンズ21の焦点距離もしくはその
近傍に設定配置される。
The alignment device 30 is used for aligning the optical axes of the optical fibers 11 of the optical fiber array 10 and the collimation lens 21 of the collimation lens array 20, and at least moves in the X and Y directions and rotates about the Z axis. It is equipped with a mechanism for adjusting the tilt angle of both. Here, the direction of the optical axis is the Z direction (the horizontal direction of the paper surface), the vertical direction of the paper surface is the X direction, and the vertical direction above the paper surface is the Y direction. Optical fiber 11 and collimation lens 21
Is set and arranged at or near the focal length of the collimation lens 21.

【0021】コリメーションレンズアレー20の後に水
平ラインパターン42あるいは垂直ラインパターン43
もしくはその両方のラインパターンを有するマスク40
を設置する。設置する位置は、レンズアレー20の直後
で、コリメーションレンズ21を透過後の光ビームが広
がり、隣接する光ビームと重ならない位置に選ばれる。
A horizontal line pattern 42 or a vertical line pattern 43 is provided after the collimation lens array 20.
A mask 40 having line patterns of both or both
Is installed. The installation position is selected immediately after the lens array 20 so that the light beam after passing through the collimation lens 21 spreads and does not overlap the adjacent light beams.

【0022】前記マスク40は、図2及び図3に示され
るように、ガラスなどの透明基板41上に水平ラインパ
ターン42あるいは垂直ラインパターン43が並列に並
んだ金属薄膜のラインパターンが設けられて構成され
る。または、図3に示すように、水平ラインパターン4
2と垂直ラインパターン43を直交するよう交差させて
メッシュ状にしたパターンで構成される。前記金属薄膜
パターンの形成については、高精度の配列が可能なホト
リソグラフィにより行われる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the mask 40 is provided with a metal thin film line pattern in which horizontal line patterns 42 or vertical line patterns 43 are arranged in parallel on a transparent substrate 41 such as glass. Composed. Alternatively, as shown in FIG. 3, the horizontal line pattern 4
2 and the vertical line pattern 43 intersect at right angles to form a mesh pattern. The formation of the metal thin film pattern is performed by photolithography which enables highly precise arrangement.

【0023】前記マスク40としては、金属薄膜のライ
ンパターン42,43、または、メッシュ状パターンの
ほかに、金属細線でライン、または、メッシュを形成し
たもの(図4)、あるいはSiの異方性エッチングでメ
ッシュを形成したもの(図5)でもよい。
As the mask 40, in addition to the metal thin film line patterns 42 and 43 or the mesh pattern, lines or meshes formed by fine metal wires (FIG. 4), or Si anisotropy is used. A mesh formed by etching (FIG. 5) may be used.

【0024】金属細線を用いたマスク40は、10数本
〜数10本の金属細線を水平あるいは垂直に並べたライ
ン状のもの、または、図4に示すように、10数本〜数
10本の水平あるいは垂直に並べた金属細線49上に金
属細線49を垂直あるいは水平に重ねて並べ、メッシュ
状にしたものである。金属細線は、線径の小さい、金
線、あるいはピアノ線等である。金属細線は、ベース4
7上に等間隔で配置された径が同じである位置決めピン
48に巻いて配線し、水平あるいは垂直に並べる。金属
細線は、位置決めピン48に巻いた状態で接着等により
固定する。
The mask 40 using thin metal wires is a line-shaped one in which several ten to several tens of thin metal wires are arranged horizontally or vertically, or as shown in FIG. The metal thin wires 49 are vertically or horizontally stacked on the horizontally or vertically arranged metal thin wires 49 to form a mesh. The thin metal wire is a gold wire, a piano wire, or the like having a small wire diameter. The thin metal wire is the base 4
The positioning pins 48, which have the same diameter and are arranged at equal intervals on the wiring 7, are wound and wired to be arranged horizontally or vertically. The thin metal wire is fixed by adhesion or the like in a state of being wound around the positioning pin 48.

【0025】図5に示すSiの異方性エッチングによる
マスクは、Si単結晶の(100)面を、例えば、KO
H溶液でエッチングすると矩形の貫通穴が形成できるこ
とを利用して作製する。Siウエハ基板45にマトリッ
クス配列の矩形の貫通穴46を作製してメッシュを形成
する。マトリックス配列の矩形穴46は、ホトリソグラ
フィ技術を利用してSiウエハ基板45に形成する。
The mask obtained by anisotropic etching of Si shown in FIG. 5 has a (100) plane of a Si single crystal, for example, KO.
It is manufactured by utilizing the fact that a rectangular through hole can be formed by etching with an H solution. Matrix-shaped rectangular through holes 46 are formed in the Si wafer substrate 45 to form a mesh. The rectangular holes 46 in the matrix arrangement are formed in the Si wafer substrate 45 by using the photolithography technique.

【0026】ここで、前記マスク40の水平ラインパタ
ーン42および垂直ラインパターン43の配列ピッチ
は、光ファイバアレー10とコリメーションレンズアレ
ー20の光ファイバ11とコリメーションレンズ21の
配列ピッチと同じである。水平ラインパターン42およ
び垂直ラインパターン43の幅、あるいは、細線の線径
は、アライメントをする対象の光ビーム径より細くなる
よう選ばれる。
The arrangement pitch of the horizontal line patterns 42 and the vertical line patterns 43 of the mask 40 is the same as the arrangement pitch of the optical fibers 11 of the optical fiber array 10 and the collimation lens array 20 and the collimation lens 21. The width of the horizontal line pattern 42 and the vertical line pattern 43, or the diameter of the fine line is selected so as to be smaller than the diameter of the light beam to be aligned.

【0027】このような装置構成におけるアライメント
の方法を以下に述べる。光ファイバアレー10とコリメ
ーションレンズアレー20の個々の光ファイバ11とコ
リメーションレンズ21の光軸合わせについては、ま
ず、光ファイバ11からビーム100を出射させる。コ
リメーションレンズ21を焦点距離もしくはその近傍に
設定し、アライメント装置30のXY移動とZ軸回りの
回転により光ファイバ11とコリメーションレンズ21
の相対位置を粗く合わせて光ビーム100をコリメート
し、マスク40に照射する。光ビーム100は、マスク
40の水平ラインパターン42もしくは垂直ラインパタ
ーン43で光ビーム100の一部が遮られてマスク40
を通過する。
The alignment method in such an apparatus configuration will be described below. Regarding alignment of the optical axes of the individual optical fibers 11 of the optical fiber array 10 and the collimation lens array 20 and the collimation lens 21, first, the beam 100 is emitted from the optical fiber 11. The collimation lens 21 is set at or near the focal length, and the optical fiber 11 and the collimation lens 21 are moved by the XY movement of the alignment device 30 and the rotation around the Z axis.
The light beam 100 is collimated by roughly aligning the relative positions of the above, and the mask 40 is irradiated with the light beam 100. The light beam 100 is partially masked by the horizontal line pattern 42 or the vertical line pattern 43 of the mask 40 so that the mask 40
Pass through.

【0028】この通過した光ビーム100を光ビーム形
状を検知する光ビーム形状検出器60に入射させる。光
ビーム形状検出器60としては、一度に多数のビームを
検出できるビデオカメラが有用である。光ビーム形状検
出器60で光ビーム形状を撮像しモニター61等に表示
する。光ファイバ11とコリメーションレンズ21の全
て、もしくは所望の光ファイバ11とコリメーションレ
ンズ21について、マスク40を通過してきた光ビーム
100の形状を比較する。
The passed light beam 100 is incident on a light beam shape detector 60 for detecting the light beam shape. As the light beam shape detector 60, a video camera capable of detecting a large number of beams at one time is useful. The light beam shape detector 60 images the light beam shape and displays it on the monitor 61 or the like. The shape of the light beam 100 that has passed through the mask 40 is compared for all of the optical fiber 11 and the collimation lens 21, or for the desired optical fiber 11 and the collimation lens 21.

【0029】この場合、モニター61への画像信号をも
とに、画像処理装置を用いて、ビーム形状の輪郭などを
抽出することにより、さらに容易に形状の比較を行うこ
とができる。
In this case, the shapes can be compared more easily by extracting the contours of the beam shape using an image processing device based on the image signal to the monitor 61.

【0030】図6(a),(b)にライン状パターンを
通過する前と後のビーム形状を示す。また、図7
(a),(b),(c)に光ビームとマスク40のライ
ンの位置関係を示す。図6(a)は、ライン状パターン
に遮られたビーム形状を、図6(b)は、ライン状パタ
ーンへ入射する前のビーム形状を示す。
FIGS. 6A and 6B show beam shapes before and after passing through the linear pattern. FIG.
The positional relationship between the light beam and the line of the mask 40 is shown in (a), (b), and (c). FIG. 6A shows the beam shape blocked by the linear pattern, and FIG. 6B shows the beam shape before being incident on the linear pattern.

【0031】マスク40を通過してきた光ビーム100
は、図7(a)に示すように、水平ラインパターン42
もしくは垂直ラインパターン43がビーム100の中央
にあると、光ビーム100の中央が遮られ、丸い光ビー
ムの左右(または上下)の両端の円弧状の部分が検出さ
れる。十字形パターンの場合は、図7(c)に示すよう
に、丸い光ビームの4隅の扇形の部分が検出される。
The light beam 100 passing through the mask 40
Is a horizontal line pattern 42 as shown in FIG.
Alternatively, if the vertical line pattern 43 is located at the center of the beam 100, the center of the light beam 100 is blocked, and the arc-shaped portions at the left and right (or the top and bottom) ends of the round light beam are detected. In the case of the cross pattern, as shown in FIG. 7C, fan-shaped portions at the four corners of the round light beam are detected.

【0032】モニター61上の個々の光ビーム100の
形状について、図6(a)および図7(a)に示すよう
に、それぞれ検出された丸い光ビーム100の両端の円
弧状部分が均等になるようアライメント装置30を用
い、X、Y方向移動とZ軸回りの回転およびあおり角の
調整を行い、光ファイバ11とコリメーションレンズ2
1の相対位置を微調整する。図7(b)は、調整が不十
分な状態を示す。このようにして、光ファイバアレー1
0からの全ての光ビーム、もしくは所望の光ビームが均
等な形状となるよう調整することにより光ファイバアレ
ー10とコリメーションレンズアレー20の両者の光軸
を最適な状態に合わせることができる。
Regarding the shape of each light beam 100 on the monitor 61, as shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), the arc-shaped portions at both ends of the detected round light beam 100 become uniform. Using the alignment device 30, the optical fiber 11 and the collimation lens 2 are moved by performing the movement in the X and Y directions, the rotation around the Z axis, and the adjustment of the tilt angle.
Finely adjust the relative position of 1. FIG. 7B shows a state where the adjustment is insufficient. In this way, the optical fiber array 1
The optical axes of both the optical fiber array 10 and the collimation lens array 20 can be adjusted to an optimum state by adjusting all the light beams from 0 or a desired light beam so as to have a uniform shape.

【0033】(実施形態2)図8は本発明のアライメン
ト法を実現する他の実施例(実施形態2)の装置の概略
構成を示すブロック構成図であり、70はプリズム、8
0は位置検出用の受光素子、90は光ビーム位置検出装
置、100は光ビーム、110は光軸方向に直進する光
ビームと直交する方向に進む光ビーム、120は光軸方
向に直進する光ビームである。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a block diagram showing the schematic construction of an apparatus of another embodiment (Embodiment 2) for realizing the alignment method of the present invention. Reference numeral 70 denotes a prism, 8
Reference numeral 0 is a light receiving element for position detection, 90 is a light beam position detecting device, 100 is a light beam, 110 is a light beam that travels in a direction orthogonal to the light beam that travels straight in the optical axis direction, and 120 is light that travels straight in the optical axis direction. The beam.

【0034】前記実施形態1では、マスクをレンズアレ
ー20の直後に設置するため、光ビームの微少なあおり
に対しては、マスク透過後のビーム形状の変化として検
出しにくい点がある。本実施形態2は、この点を改善し
たものである。
In the first embodiment, since the mask is installed immediately after the lens array 20, there is a point that it is difficult to detect a slight tilt of the light beam as a change in the beam shape after passing through the mask. The second embodiment improves on this point.

【0035】本実施形態2のアライメント装置30は、
図8に示すように、光ファイバアレー10とコリメーシ
ョンレンズアレー20の光軸合わせを行うために使用さ
れ、X軸、Y軸およびX軸−Y軸面内の回転ならびに光
軸に対するあおり角の調整機構を有している。レンズア
レー20の直後にマスク40が設置され、光ファイバア
レー10から出射された光ビーム100は、コリメーシ
ョンレンズ21によりコリメートされ、マスク40に照
射される。マスク40を通過した光ビームは、ハーフミ
ラー50により光軸方向に直進する光ビーム120とこ
れと直交する方向に進む光ビーム110に分岐される。
The alignment apparatus 30 of the second embodiment is
As shown in FIG. 8, it is used for aligning the optical axes of the optical fiber array 10 and the collimation lens array 20, and rotation in the X-axis, Y-axis and X-axis-Y-axis plane and adjustment of the tilt angle with respect to the optical axis. It has a mechanism. The mask 40 is installed immediately after the lens array 20, and the light beam 100 emitted from the optical fiber array 10 is collimated by the collimation lens 21 and is applied to the mask 40. The light beam that has passed through the mask 40 is split by the half mirror 50 into a light beam 120 that travels straight in the optical axis direction and a light beam 110 that travels in a direction orthogonal thereto.

【0036】ここで用いられるマスク40の構成は、図
8に示されるように、ラインパターンの一部分をカット
し、光ビーム100を遮らないようにしてある。
The structure of the mask 40 used here is such that a part of the line pattern is cut so that the light beam 100 is not blocked, as shown in FIG.

【0037】分岐された光ビーム110は、前記実施形
態1で述べたように、マスク40により遮られた光ビー
ム形状を光ビーム形状検出器60により検出し、分割さ
れた形状が全ての光ビームもしくは所望の光ビームに対
して、均等になるよう、アライメント装置30が調整さ
れる。
As described in the first embodiment, the branched light beam 110 is detected by the light beam shape detector 60 for the shape of the light beam blocked by the mask 40, and the divided shape is all the light beams. Alternatively, the alignment device 30 is adjusted so as to be even with respect to the desired light beam.

【0038】一方、直進した光ビーム120のうち、マ
スク40のラインパターンにより遮られずに通過した光
ビームを用い、プリズム70により光ビームの進行方向
を180°変更し、光ビームの位置を検出する受光素子
80に入射させる。プリズム70をマスク40と平行位
置となるように設置し、プリズム70の移動方向をマス
ク40の面に垂直な方向にとり、プリズム70を移動さ
せると、受光素子80へ入射する光ビームの位置は、プ
リズム70に入射する角度に応じて移動する。この移動
量をなくすかもしくは極めて小さくするよう、アライメ
ント装置30を調整することにより、光ビームの平行
性、あおり角を最適にすることができる。
On the other hand, of the straight-ahead light beam 120, the light beam that has passed without being blocked by the line pattern of the mask 40 is used, and the traveling direction of the light beam is changed by 180 ° by the prism 70 to detect the position of the light beam. The light is received by the light receiving element 80. When the prism 70 is installed so as to be parallel to the mask 40, the moving direction of the prism 70 is set to the direction perpendicular to the surface of the mask 40, and the prism 70 is moved, the position of the light beam incident on the light receiving element 80 is It moves according to the angle of incidence on the prism 70. By adjusting the alignment device 30 so as to eliminate or extremely reduce the movement amount, the parallelism and the tilt angle of the light beam can be optimized.

【0039】さらに、このマスク40の面を光ファイバ
アレー10ならびにレンズアレー20を組み込むフリー
スペース形光スイッチ等の装置の実装面と対応するよう
設置することにより、前記実施形態1の方法によりアラ
イメントされた光ファイバアレー10ならびにレンズア
レー20の両アレーは、組み込まれる装置の光軸に対し
て平行な光軸を有するようにすることができ、装置への
組み込みを容易にすることができる。
Further, by arranging the surface of the mask 40 so as to correspond to the mounting surface of a device such as a free space type optical switch incorporating the optical fiber array 10 and the lens array 20, alignment is performed by the method of the first embodiment. Both the optical fiber array 10 and the lens array 20 can have an optical axis parallel to the optical axis of the device to be incorporated, and can be easily incorporated into the device.

【0040】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
Although the present invention has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

【0041】[0041]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0042】光ファイバアレーとコリメーションレンズ
アレーの各々の光ファイバとコリメーションレンズにつ
いて、各光軸を高精度に、かつ容易に合わせることがで
きる。
The optical axes of the optical fibers and the collimation lens of the optical fiber array and the collimation lens array can be accurately and easily aligned with each other.

【0043】また、各光軸を平行にすることができる。
また、光ファイバアレーならびにレンズアレーの両アレ
ーが組み込まれる装置の光学系の光軸に対して平行にす
ることができる。
Further, each optical axis can be made parallel.
In addition, both the optical fiber array and the lens array can be made parallel to the optical axis of the optical system of the device.

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

【図1】本発明のアライメント法を実現する一実施例
(実施形態1)の装置の概略構成を示すブロック構成図
である。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a schematic configuration of an apparatus of an embodiment (Embodiment 1) for realizing an alignment method of the present invention.

【図2】本実施形態1におけるマスクの一実施例の構成
を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of an example of a mask according to the first exemplary embodiment.

【図3】本実施形態1におけるマスクの他の実施例の構
成を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of another example of the mask according to the first embodiment.

【図4】本実施形態1におけるマスクの他の実施例の構
成を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of another example of the mask according to the first embodiment.

【図5】本実施形態1におけるマスクの他の実施例の構
成を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of another example of the mask according to the first embodiment.

【図6】本実施形態1におけるアライメントの光ビーム
形状を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a light beam shape for alignment in the first embodiment.

【図7】本実施形態1における光ビームとマスクのライ
ンの位置関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a light beam and a mask line according to the first embodiment.

【図8】本発明のアライメント法を実現する他の実施例
(実施形態2)の装置の概略構成を示すブロック構成図
である。
FIG. 8 is a block configuration diagram showing a schematic configuration of an apparatus of another example (Embodiment 2) for realizing the alignment method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ファイバアレー、11…光ファイバ、20…コリ
メーションレンズアレー、21…コリメーションレン
ズ、30…アライメント装置、40…マスク、41…ガ
ラス基板、42…水平ラインパターン、43…垂直ライ
ンパターン、45…Siウエハ基板、46…矩形穴、4
7…マスクのベース、48…位置決めピン、49…金属
細線、50…ハーフミラー、60…光ビーム形状検出
器、61…モニター、70…プリズム、80…位置検出
用の受光素子、90…光ビーム位置検出装置、100…
光ビーム、110…光軸方向に直進する光ビームと直交
する方向に進む光ビーム、120…光軸方向に直進する
光ビーム。
10 ... Fiber array, 11 ... Optical fiber, 20 ... Collimation lens array, 21 ... Collimation lens, 30 ... Alignment device, 40 ... Mask, 41 ... Glass substrate, 42 ... Horizontal line pattern, 43 ... Vertical line pattern, 45 ... Si Wafer substrate, 46 ... Rectangular hole, 4
7 ... Mask base, 48 ... Locating pin, 49 ... Metal fine wire, 50 ... Half mirror, 60 ... Light beam shape detector, 61 ... Monitor, 70 ... Prism, 80 ... Position detecting light receiving element, 90 ... Light beam Position detection device, 100 ...
Light beam, 110 ... Light beam traveling in a direction orthogonal to the light beam traveling straight in the optical axis direction, 120 ... Light beam traveling straight in the optical axis direction.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多数の光ファイバを二次元に配列した光
ファイバアレーと多数のコリメーションレンズを二次元
に配列したコリメーションレンズアレーとの光軸を合わ
せるアライメント方法において、前記両アレーの配列ピ
ッチと同じ配列ピッチで水平あるいは垂直に並べたライ
ン状パターンもしくはメッシュ状パターンを有するマス
クを、ビームの形状を検出する検出器の前に置き、各光
ファイバから出射した光ビームをコリメーションレンズ
で集光して、前記マスクに照射して、ライン状パターン
もしくはメッシュ状パターンの交点で遮られてきたビー
ムの形状をビーム形状検出器で検出して、光ファイバア
レーの全てのビームもしくは所望のビームについて前記
パターンで遮られずに通過してきた残余の部分のビーム
形状が均等になるように、光ファイバアレーとコリメー
ションレンズアレーの相対位置を調整し、光ファイバと
コリメーションレンズの光軸を合わせることを特徴とす
るアライメント方法。
1. An alignment method for aligning the optical axes of an optical fiber array in which a large number of optical fibers are two-dimensionally arranged and a collimation lens array in which a large number of collimation lenses are two-dimensionally arranged, in which the arrangement pitch of both arrays is the same. A mask having a line pattern or a mesh pattern arranged horizontally or vertically at an array pitch is placed in front of the detector that detects the shape of the beam, and the light beams emitted from each optical fiber are focused by a collimation lens. The beam shape detector irradiates the mask and intercepts the shape of the beam intercepted at the intersections of the line-shaped pattern or the mesh-shaped pattern, and all the beams of the optical fiber array or the desired beam is detected by the pattern. The beam shape of the remaining part that has passed through unobstructed becomes uniform As described above, an alignment method characterized by adjusting the relative positions of the optical fiber array and the collimation lens array to align the optical axes of the optical fiber and the collimation lens.
【請求項2】 請求項1に記載されるアライメント方法
において、マスクに形成されたライン状のパターンもし
くはメッシュ状のパターンの一部を削除し、ビームを遮
らない部分を設け、前記マスクを通過した光をハーフミ
ラーで直交する2本ビームに分岐し、分岐されたビーム
のうち、直進しないビームをビーム形状検出器に入射さ
せて、ライン状もしくはメッシュ状パターンに遮られた
ビーム形状を検出して、光ファイバアレーとコリメーシ
ョンレンズアレーとの光軸合わせを行うと同時に、直進
してきた光ビームのうち前記マスクの光ビームを遮らな
い部分を通過してきた光ビームをプリズムに入射させ、
該プリズムを前記マスク面に垂直方向に移動させた時、
プリズムにより方向を180°変えられた戻り光の位置
が動かないように前記両アレーの光軸を調整することを
特徴とするアライメント方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein a part of the line-shaped pattern or the mesh-shaped pattern formed on the mask is deleted, a portion that does not block the beam is provided, and the mask passes through the mask. The light is split into two orthogonal beams by a half mirror, and among the split beams, a beam that does not go straight is made incident on a beam shape detector, and the beam shape blocked by a line-shaped or mesh-shaped pattern is detected. At the same time as aligning the optical axes of the optical fiber array and the collimation lens array, the light beam that has passed through the portion of the light beam that has traveled straight and does not block the light beam of the mask is incident on the prism,
When the prism is moved in the direction perpendicular to the mask surface,
An alignment method characterized in that the optical axes of both arrays are adjusted so that the position of the returning light whose direction is changed by 180 ° by a prism does not move.
【請求項3】 同一の配列ピッチを有する二次元の光フ
ァイバアレーと二次元のコリメーションレンズアレーを
光軸方向が一致するように配置し、各々を独立に位置調
整する微動機構と、前記コリメーションレンズアレーの
光が出射する側に設置されたライン状もしくはメッシュ
状パターンを有するマスクと、該マスクを通過した光ビ
ームの形状を計測する光ビーム形状検出器と、前記ライ
ン状もしくはメッシュ状パターンにより遮られて通過し
てきた光ビームの残余の部分の形状がすべての光ビーム
もしくは所望の光ビームについて均等になるように、前
記微動機構を調整する手段を具備したことを特徴とする
アライメント装置。
3. A fine movement mechanism for arranging a two-dimensional optical fiber array having the same array pitch and a two-dimensional collimation lens array such that their optical axis directions coincide with each other, and independently adjusting the position of each, and the collimation lens. A mask having a line-shaped or mesh-shaped pattern installed on the side where the light of the array is emitted, a light-beam shape detector that measures the shape of the light beam that has passed through the mask, and the line-shaped or mesh-shaped pattern An alignment apparatus comprising means for adjusting the fine movement mechanism so that the shape of the remaining portion of the light beam that has been passed through becomes uniform for all the light beams or the desired light beam.
【請求項4】 請求項3に記載されるアライメント装置
において、ライン状もしくはメッシュ状パターンを有す
るマスクの一部を削除して、光ビームを遮らないエリア
を設けたマスクを用い、該マスク通過後の光ビームを直
進する光ビームとこれと直交する光ビームとに分岐する
ハーフミラーと、該ハーフミラーにより分岐された直進
しない光ビームの形状を検出する光ビーム形状検出器
と、直進する光ビームのうち前記マスクの光ビームを遮
らないエリアを通過した光ビームの進行方向を180°
変えるプリズムと、該プリズムにより進行方向を変えら
れた光ビームの位置を検出する受光素子と位置検出装置
とを具備したことを特徴とするアライメント装置。
4. The alignment apparatus according to claim 3, wherein a mask having a line-shaped or mesh-shaped pattern is partially removed to provide an area that does not block a light beam, and after passing through the mask. Half-mirror for splitting the light beam of the above into a straight light beam and a light beam orthogonal thereto, a light beam shape detector for detecting the shape of the non-straight light beam split by the half mirror, and a straight light beam Of the light beam passing through the area of the mask that does not block the light beam,
An alignment apparatus comprising: a prism for changing, a light receiving element for detecting a position of a light beam whose traveling direction is changed by the prism, and a position detecting device.
【請求項5】 請求項3または4に記載されるアライメ
ント装置において、前記光ビーム形状検出器は、ビデオ
カメラと画像処理装置とからなることを特徴とするアラ
イメント装置。
5. The alignment apparatus according to claim 3 or 4, wherein the light beam shape detector comprises a video camera and an image processing apparatus.
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