JPH0961752A - 光軸調芯方法、光軸調芯装置、光学素子の検査方法、光学素子の検査装置、光学モジュ−ルの製造方法及び光学モジュ−ルの製造装置 - Google Patents

光軸調芯方法、光軸調芯装置、光学素子の検査方法、光学素子の検査装置、光学モジュ−ルの製造方法及び光学モジュ−ルの製造装置

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JPH0961752A
JPH0961752A JP7237745A JP23774595A JPH0961752A JP H0961752 A JPH0961752 A JP H0961752A JP 7237745 A JP7237745 A JP 7237745A JP 23774595 A JP23774595 A JP 23774595A JP H0961752 A JPH0961752 A JP H0961752A
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optical
light
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semiconductor laser
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Yasushi Fujimura
康 藤村
Miki Kuhara
美樹 工原
Naoyuki Yamabayashi
直之 山林
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レ−ザの光をレンズによって集光し、
集光点を探してここに光ファイバ端面を合致させる調芯
操作の改良を与える。従来はパワーメータにつないだ光
ファイバの端面を、光の存在しない点から走査を始め、
半導体レ−ザの光を探し、光の一部を発見してからは、
光量が増える方向に光ファイバを動かしていた。光を発
見するまでに時間がかかりすぎて調芯コストが高くな
る。半導体レ−ザの光を発見する時間を短縮し全体とし
ての調芯時間を短くすることが目的である。 【構成】 半導体位置検出器と光ファイバとを一つの支
持台に固定し、半導体位置検出器を始めに半導体レ−
ザ、レンズ系に対向させて、集光点の位置検出器受光面
での位置を決定する。集光点位置と光ファイバ位置の差
が計算できるので、その分だけ、半導体レ−ザと光ファ
イバを相対移動させる。これによって誤差の範囲で、半
導体レ−ザ集光点と光ファイバ端面が一致する。さらに
光ファイバ、半導体レ−ザを相対移動させて光量最大点
を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信や光計測に用
いられる半導体レ−ザや受光素子、光導波路などの光学
部品と光ファイバ或いはこれらのアレイを組み合わせる
ときに不可欠な光軸調芯方法とその装置、この調芯方法
を利用した検査方法と検査装置、さらにこの調芯方法を
利用した光学モジュールの製造方法、製造装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】光軸調芯とは、発光素子、受光素子、光
導波路等とレンズ、光ファイバの光軸を軸方向に合致さ
せることである。初めに光軸調芯の必要性について述べ
る。光通信に用いられる半導体レ−ザ、受光素子、或い
は光導波路などは、光ファイバと光学的に結合されるこ
とによって初めてその機能を存分に発揮することができ
る。結合効率が低いと、光エネルギーの損失が著しく、
伝送距離が短くなったり、信号対雑音比が低下する。従
って、通常最も結合効率の高くなる配置に各部品と光フ
ァイバが対向するように固定される。
【０００３】同様に各素子の特性を検査する段階でも、
光ファイバとの結合効率及び最適結合位置での発光波長
などが検査される。このように何れの場合でも精密な光
軸調芯が必要である。以下に於いて、半導体レ−ザを例
にとって、光軸調芯の現状の技術と本発明を説明する。
もちろん本発明は、受光素子や光導波路の場合にも適用
できる。
【０００４】図１によって代表的な半導体レ−ザの構造
を説明する。半導体レ−ザのパッケージの内部には、半
導体レ−ザチップ１とモニタ用フォトダイオード２が一
直線上に並ぶように配置される。半導体レ−ザチップ１
は、例えば波長１．３μｍの光によって通信するとき
は、ＩｎＧａＡｓＰを発光層とするレ−ザチップ１が用
いられる。半導体レ−ザチップ１は例えばＡｌＮ製のセ
ラミックのサブマウント７を介して金属製（Ｆｅ、Ｆｅ
−Ｎｉ合金など）のヘッダ３の隆起部２３の側面に固定
される。
【０００５】また光出力を一定に保つために、レ−ザチ
ップ１の背後にモニタ用のフォトダイオード２が設けら
れる。フォトダイオード２はアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）な
どのセラミック製のサブマウント８を介してヘッダー３
の底面に傾いた状態で固定される。レ−ザチップ１もフ
ォトダイオードチップ２も、金線によって、リードピン
４の何れかに接続されている。リードピン４を通じて、
これら発光素子、受光素子はは外部回路と電気的に接続
できるようになっている。
【０００６】球レンズを中心に備えた円筒形のキャップ
５がヘッダ３の上面に溶接される。半導体レ−ザ１、フ
ォトダイオード２、リードピン４の頭部などはキャップ
５によって気密封止されている。素子の信頼性を高める
ためにキャップ５の内部は不活性ガスが充填されてい
る。キャップに球レンズを設けたのは光ファイバとレ−
ザの結合効率を高めるためである。キャップとレンズを
一体化せず、平板ガラス窓のキャップによってヘッダー
を気密封止し、窓の外にレンズを配置する事もある。
【０００７】リードピン４を通じてレ−ザチップに電流
を流す事によって、レ−ザダイオード１を発光させる。
レ−ザダイオード１の発光出力はモニタ用フォトダイオ
ード２によって監視される。フォトダイオード２の出力
は発光出力に比例する。フォトダイオードの出力を一定
に保つように、レ−ザダイオード１の駆動電流を制御す
る。
【０００８】球レンズ６のすぐ外側に光ファイバ９の一
端が対向している。半導体レ−ザチップ１、フォトダイ
オード２、球レンズ６は素子製造時に軸合わせしてあ
る。これらの光学素子の群（第１光学素子）と、光ファ
イバ９（第２光学素子）の光軸を合わせる事が本発明で
いう光軸調芯である。第１の光学素子はレンズによって
光を集光させるので、光ファイバの端面をちょうど集光
点に位置させると光ファイバの入射光強度が最大にな
る。このように調芯というのは、光軸と直角な方向（Ｘ
Ｙ面）だけでなく、光軸（Ｚ軸方向）に沿って光ファイ
バを相対移動させることによって行われる。
【０００９】図２によって従来の光軸調芯の方法を説明
する。レ−ザダイオード１を内蔵した発光素子（半導体
レ−ザ）１６に、光ファイバ９を対向させる。駆動電源
１０から電流が与えられてレ−ザが発光する。モニタ用
受光素子２によって駆動電流を制御し、レ−ザチップ１
を一定光強度で光らせる。光ファイバ９の先端が発光素
子１６に向き合っている。光ファイバ９の先端部をＸＹ
Ｚ駆動系１４によって保持する。光ファイバ９の他端に
は光パワーメータ１１が接続される。光パワーメータ１
１の出力にはコントローラ１２が接続される。コントロ
ーラ１２はＸＹＺ駆動系１４に制御信号１３を与える。
【００１０】半導体レ−ザ１６を一定出力になるように
発光させ、光ファイバ９を通ってくる光強度を光パワー
メータ１１によって監視する。ＸＹＺ駆動系１４は光フ
ァイバ９をＸＹ平面とＺ方向に移動させる。そして結合
光強度Ｐｆが最大になるような位置を探す。コントロー
ラ１２とＸＹＺ駆動系１４、光パワーメータ１１の組み
合わせによって、任意の光ファイバの位置に対するＰｆ
を求める事ができる。Ｐｆが最大になるのは、レ−ザ光
がレンズによって集束する点である。
【００１１】Ｐｆ最大の位置が見つかると、この位置に
光ファイバ端部を保ち、ファイバからの出力や、発光波
長などを測定し検査データを得る。これは半導体レ−ザ
などの検査の為の調芯である。或いはＰｆ最大位置（最
適結合位置という）において、ファイバのフェルール
と、半導体レ−ザのハウジングを固定し、ピッグテイル
型のレ−ザモジュールを作製する事もある。これは最大
効率の発光素子・光ファイバの結合を得るための調芯で
ある。
【００１２】或いは高出力を要しないときや高出力では
困る場合などは、Ｐｆ最大位置より光ファイバの先端の
位置を意識的にずらせて、所望の強度の光が光ファイバ
に入るようにする。ずれた位置において、レ−ザモジュ
ールの特性検査をしたり、或いはその位置で固定しモジ
ュールとする事もある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、発光素子を検査したり、発光素子と光ファイバを結
合しモジュールとする場合に於いて、光ファイバを動か
して初めに最適結合位置（Ｐｆ最大位置）を求める。必
ず最初に最適結合位置を見いだす作業が必要である。し
かしそれに費やされる時間が長いという難点がある。ど
うして最適結合位置を発見するのに時間がかかるのか？
という理由を次に述べる。
【００１４】第１の理由は、集光されたレ−ザのスポッ
トサイズＱと、受光すべき光ファイバのコアサイズＷが
共に小さいという事である。レ−ザ光の集光点Ｑに光フ
ァイバコアＷを合致させたときに最大パワーが入射する
ことになる。小さい集光点Ｑを小さいコアＷを移動させ
て探すのであるから、探索の初めから、最適結合位置に
至るまでに移動する距離は極めて長くなる。
【００１５】例えば光通信に用いられる１．３μｍ光の
半導体レ−ザを集光した時、そのスポットサイズは数μ
ｍになる。一方、石英系のシングルモードファイバの場
合、コア径は約１０μｍである。極めて狭い。従って、
レンズによって集光された光を結合効率が最大になるよ
うに位置合わせするには、光ファイバをμｍオーダの高
精度で精密に調芯しなければならない。これは甚だ難し
い工程である。
【００１６】図３は半導体レ−ザと光ファイバの調芯ト
レランスの一例を説明するためのグラフである。図３
（ａ）は軸方向（Ｚ方向）に光ファイバを最適結合位置
から移動させた場合の光ファイバの受光パワーの変化を
測定したグラフである。横軸は、最適結合位置からのズ
レの距離である。Ｚ＝０が最適結合位置である。遠ざか
る方向が＋となっている。最大光量からの低下が０．５
ｄＢである範囲は約１６０μｍである。Ｚ方向にはトレ
ランスが大きい。Ｚ方向の調芯は楽である。
【００１７】図３（ｂ）はＸ方向又はＹ方向に光ファイ
バを最適結合位置から移動させたときの光ファイバの受
光パワーの変化を測定したグラフである。横軸はＸ又は
Ｙ方向の最適結合位置からのズレの距離を示す。Ｘ＝
０、Ｙ＝０ が最適結合位置である。入射光量が０．５
ｄＢ低下する範囲は±２．５μｍである。つまりＸＹ方
向の調芯は５μｍ以下の高精度を必要とする。ＸＹ方向
の調芯が極めて難しい事が良く分かる。
【００１８】第２の理由は、半導体レ−ザなどの素子を
セットした際の位置精度が低いという事である。半導体
レ−ザを測定治具にセットし、光ファイバをレンズのほ
ぼ真上と思われる位置に配置したとしても、光ファイバ
の最適結合位置からのずれは±数１００μｍもある。こ
れは半導体レ−ザのセット位置と、光ファイバの初期位
置のズレの量である。その上に、半導体レ−ザのパッケ
ージ内でのチップのズレもある。
【００１９】光ファイバの初期位置のズレは大きく、調
芯が要求する精度は高いということになる。実際の調芯
は、±数１００μｍの面積の中で、１μｍ以下の最適結
合位置を探すという困難な作業になる。最適結合位置を
探すために光ファイバが移動する範囲をサーチ領域とい
うことにする。これは数１００μｍの広がりがある。全
サーチ領域を全面にわたって隈なくサーチしていたので
は長大な時間がかかる。時間を短縮するためにいくつか
の工夫がなされる。
【００２０】図４にサーチの方法についての従来例を示
す。例えば５００μｍ角の全サーチ領域３０のどこか
に、必ず半導体レ−ザの光の集光点（Ａ2 点）があるよ
うに、光ファイバの初期位置を設定する。有限のレ−ザ
光量を検知できる領域をスキャニング領域３１と呼ぶ。
光ファイバ先端は移動自在に設定されている。光ファイ
バは初めＡ0 点にある。光ファイバの後端に設けた光パ
ワーメータ１１によって光ファイバへの入射光量を監視
しながら、光ファイバ先端をＸＹＺ駆動系１４によって
移動させる。光ファイバは、中心点Ａ0 から角型螺旋３
２、３３、３４、３５…に沿って移動する。光ファイバ
の入射光が殆ど０である限り、Ａ0 と経路の距離を少し
ずつ増やしながら螺旋に沿う運動を続行する。
【００２１】経路３６から、ある点Ａ1 を通過した瞬間
に光ファイバに有限の光パワーが入ったとする。ここで
螺旋運動を中止し、光ファイバはジグザグ３７に運動方
向を小刻みに変化させて光量が増加する方向を探索す
る。スキャニング領域３１での運動は入射光量Ｐｆを観
測しながら行うので、短時間で最適点Ａ2 まで至ること
ができる。最適点で最大光量Ｐｆmax を検出する。
【００２２】光を検出しない時間の螺旋運動をここでは
粗調芯と呼ぼう。点Ａ1 において有限の光量を検出した
時刻より以降の運動を微調芯と呼ぶことにする。図５は
この調芯方法において、光ファイバに入射する光量の時
間変化を示すグラフである。初め入射光量が０である時
間が続く、これは螺旋運動をしている時間である。調芯
の開始時刻からＴ1 時間後に、初めて有限の光Ｐｆ0 を
検出する。これがＡ1 点に当たる。Ｔ1 が粗調芯の時間
である。これからは光量の勾配を登るような運動をする
ので、光量が急速に増加する。そして時刻（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ）において、光ファイバの先端は最適位置Ａ2 に至
る。ここでＰｆ＝Ｐｆmax となる。
【００２３】図４によって説明したものはＸＹ面内での
調芯である。実際にはＺ方向の調芯もしなければならな
い。Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向ともに同時に調芯する方法もあ
る。さらにＸＹ平面で最適位置を求めた後で、Ｚ方向の
調芯をすることもできる。このようなシステムにおい
て、粗調芯の時間Ｔ1 は１分〜２分かかる。微調芯の時
間Ｔ2 は３０秒〜６０秒である。半導体レ−ザの生産量
が増えると、調芯時間をさらに短縮することが強く要望
される。調芯時間を短くしてコストを削減しなければな
らない。
【００２４】もう一つ問題がある。半導体レ−ザの中に
は発光しないものが僅かながら混じっていることがあ
る。このようなレ−ザがあれば不良品として除かなけれ
ばならない。しかし粗調芯の間Ｔ1 は、光ファイバに光
が入らないのだから、不良であるかどうか分からない。
光を求めて螺旋運動するが螺旋が大きくなっても尚、光
を検出することができない。粗調芯時間Ｔ1 が過度に長
くなる。ある程度の時間Ｔ1 をかけても半導体レ−ザか
らの光を検出できない時は、半導体レ−ザが故障である
として、調芯を打ち切るようになっている。このように
光のない状態から出発するので、不良品の検出に余分な
時間がかかる。不良品を即座に検出し調芯作業を省くよ
うにした方法が要求される。
【００２５】以上の問題は、可視のレ−ザでも同じであ
る。可視半導体レ−ザの場合は、目視できるから、作業
者が光を見て初期位置を設定する、或いは無発光を検出
することも可能である。しかし赤外光レ−ザ（波長０．
９μｍ以上の光を発する）の場合はそういうわけにはい
かない。光通信などの用途があるので需要が増えている
１．３μｍ光や、１．５５μｍ光を発する半導体レ−ザ
の場合は、目視観察によって初期設定することができな
い。
【００２６】このような問題を解決し、短時間で、半導
体レ−ザと光ファイバ、発光素子と受光素子、発光素子
と導波路などを調芯することのできる光軸調芯装置を提
供することが本発明の第１の目的である。さらにこれら
の光学素子間の調芯を迅速に行うことのできる光軸調芯
方法を提供することが本発明の第２の目的である。不良
の発光素子があれば速やかに検出し除去できる装置を提
供することが本発明の第３の目的である。
【００２７】光軸合わせを迅速に行うことによって短時
間で発光素子の特性を検査することができるようにした
光学素子検査方法を提供することが本発明の第４の目的
である。光軸合わせを迅速に行うことによって短時間で
発光素子の特性を検査することができるようにした光学
素子検査装置を提供することが本発明の第５の目的であ
る。
【００２８】光軸合わせを速やかに行い、発光素子と光
ファイバを最適位置に結合しモジュールとする発光素子
モジュールの製造装置を提供することが本発明の第６の
目的である。光軸合わせを速やかに行い、発光素子と光
ファイバを最適位置に結合しモジュールとする光学素子
モジュールの製造方法を提供することが本発明の第７の
目的である。
【００２９】
【課題を解決するための手段】半導体レ−ザと光ファイ
バの調芯に時間がかかる理由を述べた。光ファイバ先端
を螺旋運動させることによって、光の存在する領域を見
つけるようして時間をある程度短縮できる方法について
も説明した。しかしそれでも尚不十分である。さらにも
っと短時間で調芯することが望まれる。本発明者は調芯
時間をどうすれば短縮することができるのかということ
を考えた。図５において初めの光を探す作業を粗調芯
（Ｔ1 ）と呼ぶことにする。光の一部を察知してから光
の中心を探す作業を微調芯（Ｔ2 ）ということにしよ
う。調芯時間の大部分が粗調芯であり、これが全体の約
２／３を占める。粗調芯時間を短縮できれば極めて効果
的である。
【００３０】粗調芯は光の存在する範囲を見つける動作
である。光が存在しないところから光を求めて光ファイ
バ先端を走査するので、光を何時発見できるかというの
は多分に確率的である。確率的であるから時間を短縮す
るのは容易でない。確率的なものでないようにすれば良
いのである。本発明者は、図４のスキャニング領域を瞬
時に見つけることができれば粗調芯をなくすことができ
ると考えた。その領域を発見し、その部位に光ファイバ
先端を移動させ、そこから光量が増加する方向に光ファ
イバを走査すれば良い。
【００３１】本発明は、広い受光面積を持つ２次元位置
検出器と、光ファイバ先端を同じ三次元駆動系によって
支持し、２次元位置検出器によって、光量最大点（最適
結合位置）を一瞬に見つけ、その点に光ファイバ先端を
移動させ、微調芯をするようにする。２次元位置検出器
によって粗調芯なしに、スキャニング領域を発見し、そ
の後すぐに微調芯を行うようにするのである。こうする
ことによって、粗調芯の時間Ｔ1 を大幅に短縮すること
ができる。
【００３２】２次元位置検出器或いは単に位置検出器
（ＰＳＤ：ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄ
ｅｖｉｃｅ）と呼ぶが、本発明はこの素子を粗調芯に用
いる。広い半導体受光面の４方と、裏面に電極があり、
４つの電極と裏面の電極の間には逆バイアス電圧が印加
されており、光が受光面に入射すると入射点の座標に応
じて各電極に光電流が流れ、電流の比によって入射点の
２次元位置を検出する素子が２次元位置検出器である。
位置検出器は広い受光面を持つ半導体素子であるから、
現在Ｓｉ半導体製のものだけが存在する。
【００３３】半導体受光素子は、ｐｎ接合の両側に電極
を設けて、ｐｎ接合を逆バイアスし、光が入射すること
によって発生する電子正孔対が電極に向かって流れるの
でその光電流によって光の入射を検出するものである。
この場合光が入射したこと及び入射光量を検出するのが
目的であるから、受光領域は狭い。狭いほど応答特性が
早くなるのでことさらに狭い受光領域のものが作られ
る。受光素子としてはＳｉフォトダイオードが最も広く
使われている。Ｓｉの受光素子は狭い受光領域のもの
も、広い受光領域のものも作ることができる。しかしＳ
ｉはバンドギャップが広いので可視光しか検出できな
い。
【００３４】赤外光にはよりバンドギャップの狭いＧｅ
フォトダイオードやＩｎＧａＡｓフォトダイオードが感
度を持っている。単一成分の結晶であるから、Ｇｅフォ
トダイオードは比較的広い受光面の素子を作ることがで
きる。最大で１０ｍｍ径の素子ができるようになってい
る。しかし暗電流が大きく温度依存性も大きいという欠
点がある。ＩｎＧａＡｓフォトダイオードは暗電流が小
さいが、大口径のものができないという欠点があった。
【００３５】現在、半導体２次元位置検出器が作られて
いるのはＳｉ半導体だけである。つまり可視光用のＳｉ
半導体位置検出器のみが現在入手する事ができる素子で
ある。例えばｎ型基板の上に広いｐ型領域を作り、広い
ｐｎ接合を形成し、ｎ型基板の裏面にｎ側電極を、ｐ型
電極の４辺に沿って４つのｐ側電極を形成する。ｐ側電
極とｎ側電極の間に逆バイアス電圧を加えておく。広い
受光面のどこに光が入射したかということによって、４
つの電極に流れる電流の比率が異なる。電流の比率によ
って、光の入射位置が求められる。
【００３６】これは例えば測距装置などに用いられる。
レンズによって対象物の像を位置検出器の上に結ばせ、
中心からのずれによって、対象物の光軸に対してなす角
度を求める。三角測量によって対象物までの距離が計算
できる。或いは船など移動する２点間の光通信におい
て、常に相手方の発光素子と受光素子を互いに対向する
姿勢を維持するために用いる事もある。これらは可視光
を用いるので、可視位置検出器を使う事ができる。
【００３７】可視光の半導体レ−ザの調芯の場合は、Ｓ
ｉの位置検出器を利用できる。しかし光通信において利
用される長波長（１．３μｍ、１．５５μｍ）の半導体
レ−ザの場合は、Ｓｉ位置検出器で光を検出できない。
これまで赤外光用の半導体位置検出器は存在しなかっ
た。そこで本発明は、赤外光の半導体レ−ザの調芯のた
めに、新規な赤外光用の２次元位置検出器を提案する。
【００３８】
【発明の実施の形態】本発明は半導体位置検出器を必須
の構成要素とする。可視光を検出するＳｉ半導体位置検
出器は既に存在する。しかし赤外光を検出できる位置検
出器は未だ存在しない。まず位置検出器によって半導体
レ−ザ光の入射位置をどうして検出することができるの
かということを説明する。次いで赤外光用の位置検出器
の構造、製造方法を述べる。これらの準備を経て、本発
明の眼目である、光軸調芯について説明する。
【００３９】図６（ａ）は、半導体位置検出器と半導体
レ−ザの位置関係を示す図である。半導体レ−ザ１６の
光の収束位置の近くに、半導体位置検出器３９が設置さ
れているとする。位置検出器（ＰＳＤ素子）３９はｐｎ
接合を有する正方形状の半導体層４０の一方の導電型の
層面の４辺に、４つの異なる線状の電極４１、４２、４
３、４４を設けている。Ｘ1 ４１電極、Ｘ2 電極４２
は、ｙ軸方向に平行な２辺に沿って形成される。Ｙ1 電
極４３、Ｙ2 電極４４はｘ軸方向に平行な２辺に沿って
設けられる。何れも下地の半導体層とオーミック接続す
る。４つの電極は互いに独立である。電極によって囲ま
れる４辺形の部分が受光領域４５である。受光領域の中
心を原点とする２次元座標系ＸＹを考える。半導体層４
０の反対側の全面は受光領域４５と異なる導電型の層に
なっている。この面に面電極４６が形成される。
【００４０】これは通常のフォトダイオードと同様にｐ
ｎ接合を持ち、これが逆バイアスされている。光が入射
すると、入射点で電子正孔対が発生し光電流が流れる。
一方のキャリアは裏面の電極４６に向かって流れる。他
方のキャリアは４つの電極４１〜４４の何れかに向かっ
て流れる。より近い電極により多くの光電流が流れ、よ
り遠い電極により小さい電流が流れる。入射点４７のＸ
座標は、Ｘ1 電極４１とＸ2 電極４２に流れる光電流の
差、或いは比によって求められる。同様に、入射点４７
のＹ座標は、Ｙ1 電極４３とＹ2 電極４４の光電流の
差、比によって求めることができる。
【００４１】図６（ｂ）は位置演算回路の構成例を示
す。４つの電極からの光電流を入力とする。Ｘ1 電極と
Ｘ2 電極の電流の差（Ｘ1 −Ｘ2 ）を減算素子５１によ
って計算する。電流の和（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）を加算素子５２
によって計算する。さらに素子５３によって両者の比
（Ｘ1 −Ｘ2 ）／（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）を求める。和によって
差を割るのは、入射光量の多少によらず、入射位置を求
めるためである。図６（ｃ）は差／和の値と、入射点の
ｘ座標の関係を示すグラフである。入射点が原点であれ
ば、Ｘ1 −Ｘ2 ＝０である。Ｘ1 側にずれると、光電流
Ｘ1 が増える。結局、ｘ座標は、比（Ｘ1 −Ｘ2 ）／
（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）に比例する。
【００４２】入射点のｙ座標についても同様である。つ
まり入射点座標（ｘ，ｙ）は４つの電極４１〜４４の光
電流を測定する事によって正確に求める事ができる。受
光面４５の中に半導体レ−ザの光の収束点があれば、そ
の位置を計算できる。つまり受光面の内部に、半導体レ
−ザのビーム位置を初期設定できれば、必ず半導体レ−
ザの正確な収束点を検出する事ができる。このように光
電流と、位置座標がリニヤである範囲が広いほど位置検
出器として優れている。本発明では赤外光用にＩｎＧａ
Ａｓを受光層とする位置検出器を初めて提案する。この
素子の場合、光電流と位置座標がリニヤである範囲は直
径２ｍｍの広さを持つ。
【００４３】図４において全サーチ領域３０が５００μ
ｍ×５００μｍであるとした。つまり機械的な設定によ
り、この範囲に光ファイバの先端を初期設定する事が可
能である。これ以上の受光面を持つ位置検出器があれ
ば、初め半導体レ−ザの光を位置検出器によって受光
し、位置検出器の受光領域での集束点を求めるという事
が可能である。
【００４４】発光素子が可視光を発生するものであれば
既存のＳｉの位置検出器を用いることができる。しかし
光通信に使われる赤外光を発生する発光素子の場合は感
度がないので、Ｓｉ位置検出器を使う事ができない。赤
外光用の位置検出器は現存しない。そこで本発明は全く
新たに１．３μｍ光、１．５５μｍ光、１．４８μｍな
ど近赤外光に感度を有する位置検出器を提案する。赤外
光フォトダイオードとして良く知られているのは、Ｇｅ
フォトダイオードと、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードで
ある。
【００４５】位置検出器は広い受光面を必要とする。Ｇ
ｅはこの点で適しているように思える。しかしＧｅは暗
電流が大きい。のみならず暗電流が温度によって大きく
変動する。４つの電極に流れる電流の差を和によって割
るので、暗電流の影響が除かれるようにも思えるがそう
ではない。理想的に４つの電極に同じ暗電流が流れてい
るとしても、差（Ｘ1 −Ｘ2 ）から暗電流は消えるが、
和（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）には暗電流が含まれる。暗電流の分だ
け、差／和の絶対値が減るので位置検出に誤りが発生す
る。暗電流の影響を除くには、素子の温度を厳密に制御
しなければならない。ペルチエ素子と熱電対の組み合わ
せによって温度制御することはできる。しかしできれば
温度変動の小さい素子を作りたいものである。
【００４６】ＩｎＧａＡｓフォトダイオードは暗電流が
小さく温度変化も少ない。しかし基板や受光層が２元
系、３元系であるから均一な結晶を作ることが難しい。
これまで小さい受光径のものしかできなかった。しかし
最近になりやっと３ｍｍ径の受光領域を持つＩｎＧａＡ
ｓフォトダイオードを作ることができるようになってい
る。これは勿論単純なフォトダイオードである。本発明
者はＩｎＧａＡｓの位置検出器を作ることにした。もし
もこれができれば近赤外光に対して光軸調芯のために有
効に用いることができるはずである。そして本発明者は
ＩｎＧａＡｓの位置検出器を製作することに成功した。
【００４７】図９は本発明の実施例に係るＩｎＧａＡｓ
位置検出器の断面図である。（ａ）はチップの縦断面
図、（ｂ）はチップ上面の電極配置の斜視図、（ｃ）は
パッケージにチップを実装した状態の縦断面図である。
位置検出器のチップ６０の製造方法を説明する。ｎ型Ｉ
ｎＰ基板６１の上にｎ−ＩｎＰバッファ層６２を２μｍ
の厚さになるようにエピタキシャル成長する。更にその
上にｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層６３を厚さ４μｍになるよ
うにエピタキシャル成長させる。その上に更にｎ−Ｉｎ
Ｐ窓層６４を２μｍの厚さになるように成長させる。
【００４８】マスクによって周辺部を覆い、上面から亜
鉛（Ｚｎ）を熱拡散する。亜鉛はｐ型不純物であるか
ら、亜鉛拡散は素子の中央部において、ＩｎＰ窓層６４
からＩｎＧａＡｓ受光層６３の中間部にまで広がるｐ型
領域（Ｚｎ拡散領域６５）を作る。ｎ−ＩｎＰ基板６１
の裏面にはｎ電極６６をオーミック接続する。これはＡ
ｕＧｅＮｉ系合金の電極である。
【００４９】Ｚｎ拡散領域とｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層の
境界がｐｎ接合６７になる。チップの上面中央部は反射
防止膜６８を形成する。これはＳｉＯＮの１．３μｍ光
に対する反射防止膜である。上面外周部には パッシベ
ーション膜６９を形成する。これはｐｎ接合が表面に出
る部分を覆いこの部分を保護する。例えばＳｉＮ膜であ
る。
【００５０】ｎ型ＩｎＰバッファ層６２はＩｎＰ基板の
欠陥が受光層６３にまで延びないようにするものであ
る。バッファ層のために欠陥の少ない受光層６３ができ
る。ＩｎＰ窓層６４はｐｎ接合を流れる漏れ電流（暗電
流）を防ぐものである。暗電流を抑えて、温度変動に対
して安定な測定を行うことができるようになっている。
ＩｎＰバッファ層６３や、窓層６４のないものでも受光
素子として機能し得る。用途によっては勿論これらを省
くことができる。従って、バッファ層６３、窓層６４が
ない位置検出器を作製することもできる。しかし暗電流
を抑えることができれば、ノイズの影響の少ない測定を
おこなうことができる。
【００５１】チップは正方形状であるが、ｐ型領域の上
に４つの細長いｐ電極７１、７２、７３、７４がオーミ
ック接続するように形成される。これはＡｕＺｎ系電極
である。ｐ側電極の材料は良く知られたものである。４
つのｐ電極によって囲まれる領域が受光面７５である。
ここに赤外光７０が入射する。この例では受光面７５は
３．５ｍｍ角の広がりを持つ。
【００５２】ｙ軸方向に延びるＸ1 電極７１、Ｘ2 電極
７２の電流の比叉は差によって、入射光７０の入射した
点のＸ座標を計算することができるようになっている。
Ｙ1電極７３、Ｙ2 電極７４によって入射点７６のＹ座
標を求めることができる。光電流の相対的な比によっ
て、入射点の（ｘ，ｙ）座標を高精度で求めることがで
きる。このような点は図６において説明したＳｉ位置検
出器と共通する。以上の工程は一つのチップについて説
明したが、実際にはＩｎＰウエハの上で等価な位置検出
器チップが同時に多数作製される。ウエハを単位毎に切
断したものがチップである。
【００５３】図９（ｃ）によって位置検出器チップ６０
をパッケージに収容し位置検出器（ＰＳＤ）７７にする
方法を説明する。全６面がメタライズされたアルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）製のサブマウント７８がヘッダ７９の上
面にＡｕＳｎ半田によって固定されている。ヘッダ７９
はＦｅＮｉ系のパッケージである。これはＴＯ−５型５
ピンのパッケージである。下方に伸びる５つのリードピ
ン８０、８１、…を持つ。絶縁体８７はケースに対して
リードピンを絶縁しつつ、ケースに対して支持するもの
である。
【００５４】ＰＳＤチップ６０は、ＳｎＰｂによってサ
ブマウント７８の上に半田付けされる。４つの検出電極
（ｐ電極）７１〜７４がそれぞれのリードピンに、直径
２５μｍのＡｕ線８８によって接続される。グランド電
極６６（ｎ電極）はサブマウント７８のメタライズを通
してグランドピンに接続される。これらの部品の取り付
けが終わると、ガラス窓８６を中央に備える円筒形のキ
ャップ８５を、窒素雰囲気で、ヘッダ７９に電気溶接す
る。内部は気密封止される。
【００５５】こうして受光面が３．５ｍｍ角もあるＩｎ
ＧａＡｓの位置検出器７７を作製することができる。こ
の位置検出器の特性を測定した。印加電圧が５Ｖ、波長
１．３μｍの光に対して、受光感度は０．９Ａ／Ｗ以上
であり、暗電流は１００ｎＡ以下であった。優れた特性
である。位置検出の分解能は中央の直径２ｍｍの領域に
おいて±２０〜３０μｍである。
【００５６】ここまで詳しく位置検出器について説明し
た。本発明は、半導体レ−ザと光ファイバなどの光学素
子の光軸合わせにおいて、ビーム位置を位置検出器によ
って初めから確定し、ビーム位置に光ファイバ端面を移
動させ、光ファイバに初めから光の一部が入るようにす
る。従来は光ファイバ端を光のない部分から初め、光を
求めて動かしていたのであるが、本発明はこれを位置検
出器によって置き換える。本発明の光軸調芯装置の概略
を図７によって説明する。
【００５７】光軸合わせするべき光学素子は、半導体レ
−ザ１６と光ファイバ９である。レ−ザマウント９０は
その上面にソケット９１をｘｙ方向（水平方向）に変位
自在に支持する。半導体レ−ザ１６はソケット９１にピ
ンを差し込むことによって固定される。レ−ザ駆動電源
１０はコード９３によってレ−ザマウント９０と接続さ
れる。電源１０は半導体レ−ザ１６に駆動電流を与え、
これを発光させる。半導体レ−ザの光が集束する地点の
近傍には、位置検出器７７と光ファイバ９の先端を同じ
高さに並べて保持するセンサ支持台９４がある。センサ
支持台９４は横梁９５によって可動アーム９６に固定さ
れる。可動アーム９６はＸＹＺ駆動系１４によってＸ、
Ｙ、Ｚの三方向に自由に変位することができる。
【００５８】ＸＹＺ駆動系の運動を制御するのはコント
ローラ１２である。センサ支持台９４に固定される位置
検出器（ＰＳＤ）７７の電気信号はコード９８を通し
て、位置演算装置９９に送られる。センサ支持台９４に
並んで固定される光ファイバ９の光信号は光分岐１００
によって二つの光に分割される。一方の光は光ファイバ
１０１を通って光パワーメータ１１に導かれる。他方の
光は光ファイバ１０２を通り、発光波長測定器１０３に
送られる。
【００５９】センサ支持台９４に、位置検出器７７と光
ファイバ先端９とを並べて固定したというのが本発明の
一つの重要な構成である。そこでこの部分をより詳しく
図８によって説明する。図８（ａ）はセンサ支持台の底
面図である。この図において左側に大きい貫通孔１０５
があって、ここにＰＳＤ（位置検出器）７７が差し込ま
れている。右側には小さい貫通孔があって、ここに光フ
ァイバ９の先端にはめこんだステンレスパイプ１０６が
差し込まれている。
【００６０】この例では、シングルモード光ファイバの
コア径は１０μｍである。ＰＳＤの外径は１０ｍｍ、受
光面は３．５ｍｍ×３．５ｍｍ角であり、２ｍｍ径の範
囲で線形性がある。シングルモードファイバを固定する
ステンレスパイプの直径が２ｍｍである。センサ支持台
９４はステンレス製で３０ｍｍ×２０ｍｍである。ＰＳ
Ｄの中心と、光ファイバの中心の距離は１５ｍｍであ
る。
【００６１】位置検出器７７の受光面と光ファイバ先端
面が同一の高さにあるように設定される。受光面の中心
Ｍが、光ファイバ端面の中心Ｒと、例えばＸ方向に一定
距離Ｌだけ離れているとする。Ｍ、ＲのＹ座標は同一で
あるとする。この場合、ＸＹＺ駆動系によって、Ｌだけ
Ｘ方向にセンサ支持台を動かすことによって、直前まで
受光面中心Ｍが存在した地点に、光ファイバの中心Ｒを
移動させることができる。
【００６２】測定の初めには、センサ支持台９４が基準
位置に停止するようになっている。基準位置に停止した
時、必ず、半導体レ−ザの光は、ＰＳＤ７７の高分解能
を示す直径２ｍｍの領域に入るようにしてある。そして
位置検出器の受光面での収束点の位置を求め、その地点
に光ファイバの先端を移動させ、収束点に光ファイバ先
端が合致するようにする。具体的には次のようにする。
【００６３】ＸＹＺ駆動系に固定した三次元座標に関
し、基準位置にある時、受光面の中心Ｍの二次元座標を
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）とする。光ファイバの中心Ｒの二次元座
標を（Ｐ0 ，Ｑ0 ）とする。基準位置において半導体レ
−ザを発光させる。受光面での収束点をＳとする。Ｍを
原点とする受光面上の二次元座標においてＳが（ΔＸ
0 ，ΔＹ0 ）であったとする。先に述べたように相対的
な集光点のズレΔＸ0 、ΔＹ0 はＰＳＤの４つの電極の
電流値からかなり正確に求めることができる。
【００６４】収束点Ｓと光ファイバ端Ｒの差のベクトル
は、（Ｘ0 ＋ΔＸ0 −Ｐ0 ，Ｙ0 ＋ΔＹ0 −Ｑ0 ）であ
る。コントローラ１２はこの値を計算する。そしてコン
トローラは差ベクトルだけセンサ支持台９４を移動させ
るような信号をＸＹＺ駆動系に与える。ＸＹＺ駆動系は
支持されたベクトル量だけ、瞬時にセンサ支持台９４を
移動させる。すると、収束点Ｓに光ファイバ端Ｒがほぼ
合致するようになる。こうして図４のスキャニング領域
３１に光ファイバ先端が一挙に導かれる。光ファイバに
はある程度の強さの光が入射する。粗調芯はこれで終わ
りである。
【００６５】この後は、パワーメータによって光が強く
なる方向を探しつつ光ファイバをさらに細かく動かして
ゆく。最終的に最大光量点（最適点）Ａ2 を見つけるこ
とができる。これによってＸＹ平面での最適点を見つけ
ることができる。続いてＺ方向にもセンサ支持台を動か
して上下方向にも最適の地点を見いだす。微調芯の方法
は従前と変わらない。
【００６６】粗調芯だけで、Ｓ＝Ｒになりそうにも思え
るがそうではない。位置検出器による収束点の検出の誤
差がある。ＸＹＺ駆動系の慣性に基づくセンサ支持台の
送り誤差もある。しかしそれらを合わせても、なおスキ
ャニング領域の広さよりも小さい。多少の誤差があって
も、必ず光ファイバ端Ｒを、微調芯可能なスキャニング
領域内に持ってゆくことができる。
【００６７】この例では、位置検出器と光ファイバが動
き、半導体レ−ザは静止している。しかし反対に半導体
レ−ザが移動し、位置検出器と光ファイバが静止してい
ても良い。位置検出器＋光ファイバと、半導体レ−ザが
相対移動できれば良いのである。図２に示す従前の方法
によって、半導体レ−ザと光ファイバの光軸調芯したと
ころ、開始から終了まで１．５分かかった。本発明の方
法によって調芯したところ４０秒で済んだ。位置検出器
によって半導体レ−ザの収束点を見つけるから、粗調芯
にかかる時間を殆ど省くことができる。ためにこのよう
に半分以下の時間で調芯することができるのである。
【００６８】本発明の利点は調芯時間の短縮という事に
とどまらない。不良の半導体レ−ザを瞬時に見抜いて除
去することができる、という別の長所もある。半導体レ
−ザにも不良品が混ざっていることがある。発光しない
半導体レ−ザ、弱く発光する半導体レ−ザなどがある。
その場合、従来の方法であると光のない状態からサーチ
を始めるので、半導体レ−ザが故障で光が光ファイバに
入らないのか、光ファイバがレ−ザ光の存在する場所か
ら外れているから光ファイバに光が入らないのか判断で
きない。半導体レ−ザが故障であると判定するには長い
時間がかかってしまう。
【００６９】本発明では、広い受光面を持つ位置検出器
によって半導体レ−ザの光を検知するから、もしも半導
体レ−ザが故障であって光が出ていないならこれは瞬時
に分かる。さらに光が所定の光量以下である場合も直ち
に分かる。このような故障、不良の半導体レ−ザの場合
は、その半導体レ−ザを不良として除外し、調芯作業を
行わない。故障の半導体レ−ザあるいは光量不足の半導
体レ−ザを早期に発見できる。以後の無駄な調芯のため
の時間を省くことができる。
【００７０】この検査によって光量が十分であると判定
された半導体レ−ザについて調芯を行う。さらに図７の
装置においては調芯の他に、発光波長の測定をも行って
いる。光分岐１００を用いて、半導体レ−ザの光の一部
を発光波長測定器１０３に導き、ここで波長の検査を行
うようになっている。
【００７１】
【実施例】図７によって本発明の調芯装置と調芯方法を
説明した。調芯の対象になるのは、半導体レ−ザなどの
発光素子と、光ファイバ、光導波路などの光伝送路など
である。また光ファイバ、光導波路など二組の光伝送路
を調芯することもある。この場合は、別に発光素子をつ
ないで、いずれかの光伝送路に光を通す必要がある。半
導体レ−ザは一つであることもあるし、複数であること
もある。そこで相互に調芯するものを第１光学素子、第
２光学素子と呼ぶことにする。
【００７２】図７は、第１光学素子が半導体レ−ザ、第
２光学素子が光ファイバの例を示している。これは簡単
のために調芯に必要な機構のみを図示している。またそ
こでは調芯に必要な操作のみを述べた。しかし調芯自体
が最終的な目的ではない。何のために調芯をするのか？
最終目標は別にある。一つはもちろん、第１光学素子と
第２光学素子を結合して両者を含む光学素子或いはモジ
ュールを製造するためである。この場合は調芯したのち
両者の位置関係を固定する。
【００７３】もう一つは第１光学素子の検査のためであ
る。第２光学素子の終端に、光パワーメータや分光器な
どを設けて第１光学素子の光量、波長などを検査する。
検査した後は両者を分離してしまう。半導体レ−ザの検
査に使う場合、半導体レ−ザに光ファイバを結合したモ
ジュールを作製する場合、複数の光ファイバを結合する
場合などを説明する。
【００７４】［実施例１：半導体レ−ザの検査に利用す
る場合］この場合は、図７の構成をほぼそのまま使うこ
とができる。検査対象である半導体レ−ザ１６をソケッ
ト９１に装着し、レ−ザ駆動電源１０によって駆動電流
を流す。半導体レ−ザ１６の直上に位置検出器７７を位
置させる。ある静止座標系に対する光ファイバの位置を
（Ｐ0 ，Ｑ0 ）とする。同じ座標系に対する位置検出器
の中心の座標を（Ｘ0 ，Ｙ0 ）とする。半導体レ−ザの
光が位置検出器７７の有効受光径に入るように調整して
ある。位置検出器（ＰＳＤ）は半導体レ−ザの光を感知
し４つの電極に流れる光電流から、そのビーム中心の位
置検出器面での位置（ΔＸ0 、ΔＹ0 ）を求める。
【００７５】次いでセンサ支持台９４の全体を、（Ｘ0
＋ΔＸ0 −Ｐ0 ，Ｙ0 ＋ΔＹ0 −Ｑ0 ）だけ移動させ
る。すると狭い光ファイバのコアにいくらかの光が必ず
入る。光パワーメータによってこれを検知できる。そこ
でＸ、Ｙ方向にさらにセンサ支持台を微調整して、光フ
ァイバに最大光量が入るようにする。さらにＺ方向にも
動かして最大光量点を探す。このような調芯に要する時
間は約４０秒に過ぎない。これは三次元的に最大光量を
得ることのできる点であるからこの点に光ファイバを静
止させる。そして半導体レ−ザの出力、波長などの特性
を検査する。これが検査装置としての本発明の利用であ
る。
【００７６】［実施例２：半導体レ−ザモジュールに光
ファイバを調芯固定する場合］本発明はもちろん実装工
程にも利用することができる。図１０は半導体レ−ザモ
ジュール１０９の断面図である。円盤上のヘッダ１１０
は適数のピン１１１を備える。ヘッダ１１０の上面には
隆起部１１２がある。これの上端付近に、発光領域がヘ
ッダの軸方向に平行になるように、半導体レ−ザチップ
１１３を固定する。モニタフォトダイオードは図に現れ
ないがヘッダ面に設けられる。
【００７７】レンズ１１４を窓に有するキャップ１１５
がヘッダ１１０の上面に固定される。半導体レ−ザチッ
プはキャップによって気密封止される。レンズ１１４の
中心とレ−ザの中心の軸合わせは別の手段によってなさ
れ、両者の中心が合致するように固定されている。円筒
形のスリーブ１１７がキャップ１１５を囲むようにヘッ
ダ１１０に電気溶接によって固定される。こうしてヘッ
ダ１１０、キャップ１１５、スリーブ１１７が一体とな
っている。
【００７８】一方、光ファイバ１２０の先端部は、フェ
ルール１１８の中心孔に固定される。フェルール端面１
２１と光ファイバの先端は斜め研磨してある。半導体レ
−ザに戻り光が入らないようにするためである。フェル
ールホルダ−１１９にフェルール１１８が差し込まれて
いる。フェルール１１８は未だ固定されていない。フェ
ルールホルダ−１１９の中においてＺ方向に相対移動す
ることができる。フェルールホルダ−１１９の端面とス
リーブ１１７が端面も固定されていない。スリーブ端面
にホルダ−端面を突き合わせて、相互のＸＹ面での最適
位置を探すのが調芯である。溶接箇所はａ、ｂ、ｃ、ｄ
の４点である。
【００７９】調芯のためのセンサ支持体の構造を図１１
によって説明する。実装工程では、スリーブ１１７を適
当な治具（図示せず）によって固定している。フェルー
ルホルダ−１１９は支持体１２２、１２３によって両側
を挟んで固定する。支持体１２３には、位置検出器７７
が固定される。支持体１２２、１２３によってスリーブ
１１７が保持されるから、位置検出器７７とフェルール
ホルダ−１１９の相対的な位置が決まる。初め位置Ａに
おいて、半導体レ−ザモジュール１０９の直上に位置検
出器（ＰＳＤ）７７が位置する。この配置において、レ
−ザに電流を流し、発光させ、位置検出器によって光の
集束点を求める。ついで、支持体１２２、１２３を移動
させて、光ファイバの先端を集光点に一致させる。これ
が位置Ｂである。移動量は（Ｘ0 ＋ΔＸ0 −Ｐ0 ，Ｙ0
＋ΔＹ0 −Ｑ0）である。
【００８０】図１１は半導体レ−ザモジュール１０９を
二つ書いているが実際は半導体レ−ザモジュールは一つ
であって固定されている。動くのは支持体である。支持
体１２２、１２３が動くのであるが、１枚の図面に移動
前後の状態を示すため、半導体レ−ザを二つ書いてい
る。位置Ａが移動前の状態である。半導体レ−ザはＰＳ
Ｄ７７に対向している。位置Ｂが支持体移動後の状態で
ある。ここでは、半導体レ−ザが光ファイバに対向して
いる。ＰＳＤ７７は左にずれているのである。
【００８１】位置Ｂの状態でさらに支持体を微動させて
光量が最大になる点を探す。これが最適点である。ＸＹ
方向の位置が決まったので、次にフェルール１１８をフ
ェルールホルダ−１１９に対して上下に相対移動させて
Ｚ方向の光量最大点を探す。それがもとまると、点ａ、
ｂを溶接してスリーブ１１７にフェルールホルダ−１１
９を固定する。さらに点ｃ、ｄを溶接し、フェルール１
１８をフェルールホルダ−１１９に対して固定する。こ
うしてレ−ザモジュール１０９とフェルール１１８、フ
ェルールホルダ−１１９を一体化することができる。半
導体レ−ザの実装に本発明を適用した実施例である。
【００８２】上に述べた方法では、支持体１２２、１２
３を左に移動させている。しかし反対に支持体１２２、
１２３は静止させておき、半導体レ−ザモジュール１０
９を保持する治具の方を右に移動させるようにしても良
い。この場合は図１１に示したとおりの配置になる。移
動量は（−Ｘ0 −ΔＸ0 ＋Ｐ0 ，−Ｙ0 −ΔＹ0 ＋Ｑ
0 ）である。光が見えない位置から光を求めて光ファイ
バを螺旋運動させる従来の方法であると調芯と溶接を含
めて実装に約３分かかっていた。しかし本発明によれば
同じものの実装に必要な時間は１分である。約１／３に
短縮される。優れた調芯方法である。
【００８３】以上に説明したものは、半導体レ−ザと光
ファイバの調芯である。本発明は半導体レ−ザと光ファ
イバの組み合わせにおいて絶大な効果を発揮する。しか
し本発明はそれを越えて尚広い適用範囲を持つ。例えば
半導体レ−ザと光導波路の結合に本発明を利用すること
ができる。さらにまたレ−ザ光を導く光ファイバと光導
波路のレンズ系を用いた結合にも好適である。
【００８４】［実施例３：光ファイバと光導波路の結
合］図１２によって光ファイバと光導波路の結合を説明
する。半導体レ−ザの光が光ファイバに導かれ光ファイ
バの他端から出射しレンズによって集光される。光ファ
イバに対して光導波路を調芯し結合する。
【００８５】光ファイバ１３０の一端には半導体レ−ザ
の光が導入される。光ファイバ１３０の他端にはレンズ
ホルダ−１３１があって尾部の開口１３２に差し込まれ
ている。レンズ１３３が光ファイバの先端に固定され
る。光ファイバを伝搬した光が光ファイバの端部から出
射しレンズによって絞られる。レンズの作用によって集
光点１３５に光が集まる。本発明の思想に従い光ファイ
バから出射した光を感受するために、ＰＳＤ受光面１３
４を対向させる。ＰＳＤは受光面の４辺に独立の電極を
持っているがここでは図示を略している。
【００８６】結合するべき相手は、光導波路を含む光学
素子１４０である。これは光導波路基板１４１に、屈折
率の高い光導波路１４２、１４３、１４４を形成したも
のである。導波路のサイズはシングルモードファイバの
コア径に近い。だから正確な調芯が必要なのである。こ
の光導波路はＹ分岐を例示している。Ｙ分岐であるから
出力の光ファイバ１４５、１４６が２本になっている。
導波路ホルダ−１４７が基板１４１を保持するようにな
っている。図示していないがＰＳＤ受光面１３４と導波
路ホルダ−１４７は支持台によって一体に結合されてい
る。支持台によって位置検出器と導波路ホルダ−は同時
に同じだけ移動する。受光面の中心が（Ｘ0 ，Ｙ0 ）で
あり、光導波路１４１の中心が（Ｐ0 ，Ｑ0 ）である。
これらの差（Ｐ0 −Ｘ0 ，Ｑ0 −Ｙ0 ）が一定である。
これらの関係は図７、図８と同じである。
【００８７】光ファイバに位置検出器１３４を対向させ
て、光ファイバから出た光の集光点のＰＳＤ面での位置
１３５（ΔＸ，ΔＹ）を求める。ついで、位置検出器１
３４と光導波路ホルダ−１４７の全体を（Ｘ0 ＋ΔＸ0
−Ｐ0 ，Ｙ0 ＋ΔＹ0 −Ｑ0）だけ平行移動させる。
【００８８】或いは反対に、位置検出器１３４と光導波
路ホルダ−１４７は一定位置に止め、レンズホルダ−１
３１の方を（−Ｘ0 −Ｘ0 ＋Ｐ0 ，−Ｙ0 −ΔＹ0 ＋Ｑ
0 ）だけ移動させるようにしても良い。こうすると半導
体レ−ザからの光の少なくとも一部が光導波路に入力さ
れる。光ファイバ１４５、１４６に伝搬してくる光量を
光パワーメータによって測定しながら、ホルダ−１３
１、１４７の何れかを微細に動かして微調芯する。光量
最大点が見つかるとこの点において、ホルダ−１３１、
１４７の端面１４８、１４９同士をＹＡＧレ−ザによっ
て溶接する。このようにして最適結合位置に光導波路を
結合する事ができるようになる。
【００８９】［実施例４：半導体レ−ザアレイと光ファ
イバアレイの結合］図１３によって複数の同等の素子を
有する光学素子同士の結合の場合を次に説明する。一方
の光学素子は半導体レ−ザを多数一次元的或いは二次元
的に配列し、それぞれにレンズを設けた半導体レ−ザア
レイである。他方の光学素子は光ファイバを一次元的或
いは二次元的に並べた光ファイバアレイである。
【００９０】半導体レ−ザアレイ１５０は複数のレ−ザ
を平行に１次元的（１×Ｍ）或いは２次元的（Ｎ×Ｍ）
に並べたものである。そのピッチは厳密に規定されてい
る。さらに半導体レ−ザの前方には同数のレンズの列が
並びそれぞれの半導体レ−ザの光を集光している。レン
ズのピッチは当然半導体レ−ザのピッチと同じになって
いる。光軸は全て平行である。集光点はレンズから等し
い距離で等間隔に並ぶ。半導体レ−ザのアレイ１５０と
レンズのアレイ１５１はレンズホルダ−１５２によって
固定されている。
【００９１】これと結合するべき光ファイバのアレイは
半導体レ−ザアレイと全く同じピッチで一次元的或いは
二次元的に配列している。光ファイバアレイ１５８はフ
ァイバホルダ−１５９によって保持されている。レ−ザ
アレイと光ファイバアレイを調芯し結合するために、フ
ァイバホルダ−１５９とＰＳＤとを同一の保持台によっ
て支持する。初めに、ＰＳＤ受光面１５５を、半導体レ
−ザアレイに対向させる。そして両端の半導体レ−ザの
みを発光させる。左端の半導体レ−ザがＰＳＤ受光面に
集光点Ｐ1 を形成し、右端の半導体レ−ザがＰＳＤ受光
面に集光点Ｐ2を与える。同時に発光させると両方の光
電流が混合し座標を求めることができない。そこで異な
る時刻に左端レ−ザ、右端レ−ザを発光させる。これに
よってＰＳＤはＰ1 とＰ2 の二次元座標を演算する事が
できる。
【００９２】ついで位置検出器と光ファイバアレイを一
体として、移動させて、左端半導体レ−ザの集光点に左
端の光ファイバのコアを合致させ、右端半導体レ−ザの
集光点Ｐ2 に右端の光ファイバのコアを合致させる。さ
らに微調芯し、左端、右端の光ファイバと半導体レ−ザ
を最適結合位置において結合する。この位置でその他の
半導体レ−ザや光ファイバも最適結合位置にある。これ
は半導体レ−ザのピッチと光ファイバのピッチを初めか
ら合致させているためである。
【００９３】半導体レ−ザの検査を行う場合は、ホルダ
−同士を固定せず、この状態で半導体レ−ザを発光させ
て光パワーメータによって光量を測定し、半導体レ−ザ
の特性を測定する。もちろん波長も測定する事ができ
る。こうして半導体レ−ザアレイと光ファイバアレイを
調芯することができる。レンズアレイと半導体レ−ザア
レイを固定してモジュールとする場合は、レンズホルダ
−の端面１５４とファイバホルダ−の端面１６０をＹＡ
Ｇレ−ザによって溶接する。
【００９４】［実施例５：光ファイバアレイと光導波路
の結合］以上は光を放射する側にレンズなどの集光系の
ある場合であるが、集光系が無くても、本発明は効果を
有する。例えば図１４はファイバアレイ１６１と光導波
路１６２を直接結合させる場合である。シングルモード
ファイバからの放射角は高々１０度程度であり、ＰＳＤ
受光面１６３との距離が例えば２００μｍであれば、光
束の広がり（ビームのスポット径）は高々４０μｍ程度
であり、未だファイバでいきなり調芯するにはスポット
サイズが小さすぎるが、ＰＳＤを用いれば充分位置検知
ができる。従って、図１４のような配置で本発明を実施
することができる。その手順は、前出のレンズを有する
場合と全く同じであり、省略する。
【００９５】
【発明の効果】本発明は、位置検出器を用いて第１光学
素子の集光点の位置を一挙に求め、その位置に光ファイ
バを移動させて、以後光量の増える方向に光ファイバを
移動させ最適位置を求める。その後、半導体レ−ザの検
査を行う。或いは半導体レ−ザと光ファイバを結合した
モジュールを製作する。調芯に要する時間を大幅に短縮
する事ができる。光学部品、光学機器の検査、生産の工
程を短縮し、光学素子のコストを削減することができ
る。本発明の新規な点は、調芯に位置検出器を用いたこ
と、赤外光を発する半導体レ−ザに対する調芯を可能に
したこと、赤外光用の位置検出器を与えることの３点で
ある。
【００９６】 本発明は、粗調芯のために半導体位置
検出器（ＰＳＤ）を利用している。位置検出器は広い受
光面のどこに光が当たってもその位置を求めることがで
きるから、受光面に光が入るようにさえしておけば、集
光点の位置を一挙に計算できる。さらに半導体素子であ
るから応答速度が速い。また小型軽量である。このよう
な長所を持つので、軽く細い光ファイバと組み合わせる
には最適の素子である。
【００９７】小型の素子であるから、普通に実用化され
ている光ファイバ調芯器のヘッドを少し大きくするだけ
で、位置検出器を取り付けることができる。Ｓｉ半導体
を用いた可視光用の位置検出器は既に市販されている。
Ｓｉ位置検出器は受光面が数ｍｍ角〜１０ｍｍ角であり
十分に広い。位置分解能も１０μｍの程度である。これ
だけの分解能があれば、光ファイバを集光点に移動させ
ると必ず光ファイバに光の一部が入るので、すぐに微調
芯を行うことができる。
【００９８】集光点の２次元座標を求めれば良いのであ
るから、ＴＶカメラ（撮像管、ＣＣＤカメラ）を使って
も位置を求めることができよう。しかしカメラは大型で
あって、重量もある。慣性も大きい。光ファイバと同一
の支持台に固定して両者を動かして、ＸＹＺ方向に調芯
するという訳にはいかない。光ファイバとのバランスが
悪いのである。またカメラによって光点を撮像する場合
は画像処理をしなければならない。処理回路が複雑で高
価になる。寸法、重量において光ファイバと釣りあう半
導体位置検出器を用いるから迅速で正確な調芯を安価な
装置によって行うことができる。
【００９９】 目に見えない赤外光を出す半導体レ−
ザの調芯に本発明は最適である。本発明は、赤外光用の
位置検出器と光ファイバを組み合わせ赤外光の集光点を
瞬時に見い出す。赤外光の場合、調芯前の焦点（集光
点）が分からないので調芯はより難しくなるが、本発明
の場合は位置検出器によって焦点を見つけるから何等の
困難もない。また赤外光用の半導体レ−ザの場合、発光
しているかどうかは視覚でわからないが、位置検出器に
よって発光、非発光の別はすぐに分かる。光量の不足も
検知できる。
【０１００】 本発明の更に新規な点は、赤外光領域
でも、１．３μｍ、１．４８μｍ、１．５５μｍ、１．
６５μｍ、といった光通信によく使われる波長帯で十分
な感度を持つＩｎＧａＡｓを受光面とする位置検出器を
開発し、これを用いることである。位置検出器としてＳ
ｉ半導体のものは既にあり市販されている。しかし赤外
光用の位置検出器は未だ製作されていないし市販されて
いない。赤外光を検知するフォトダイオードとしてＧｅ
フォトダイオードがある。Ｇｅは広い受光面の素子を作
ることができるが暗電流が大きく微弱光に対しては十分
な位置分解能を与えることができない。
【０１０１】赤外光に感度を持つ半導体としてＩｎＧａ
Ａｓがあるが、これは混晶であって広い面積の素子を作
ることが難しい。欠陥が多くて均一な特性の広い素子を
作れないからである。しかし、本発明者はＩｎＧａＡｓ
を受光層とする位置検出器を製作しこれに成功した。こ
れは図９に示す構造を持つ。受光部は３．５ｍｍ×３．
５ｍｍであって極めて広い。特に直径２ｍｍの範囲では
光点位置と光電流がリニヤである。赤外光用のこのよう
な素子はかつて存在しなかった。それ自身新規なＩｎＧ
ａＡｓ位置検出器を利用するところに本発明の優れて新
規な点が存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体レ−ザと光ファイバの関係を例示する断
面図。
【図２】従来の光軸調芯方法を示す概略構成図。
【図３】半導体レ−ザと光ファイバの結合において、最
適結合位置からのズレの量と光ファイバへの入射光量の
関係を示すグラフ。（ａ）がＺ方向（軸方向）へのズレ
量と入射光量の関係を示す。（ｂ）がＸＹ方向（軸直角
方向）へのずれ量と入射光量の関係を示す。横軸は最適
結合位置からのずれ（μｍ）、縦軸は最適結合位置での
光量からの光量の減衰（ｄＢ）を示す。
【図４】光ファイバの先端を螺旋運動させて半導体レ−
ザからの光を見つけ、見つけた後は光量の増える方向に
光ファイバ先端を移動させて最適結合位置を見い出すよ
うにした従来の調芯方法を説明する図。
【図５】従来の調芯方法において光ファイバに入射する
光のパワーの時間変化を示すグラフ。光を見いだすまで
のＴ1 が粗調芯時間、これから最適結合位置を見つける
までのＴ2 が微調芯時間である。
【図６】本発明において光の位置を求めるために利用す
る半導体位置検出器の説明図。（ａ）は位置検出器と半
導体レ−ザの関係を示す概略斜視図、（ｂ）は４つの電
極からの光電流信号の差と和を求めこれから入射点の
Ｘ、Ｙ座標を計算する演算回路図、（ｃ）は入力のＸ座
標と、光電流の差を和によって割った（Ｘ1 −Ｘ2）／
（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の調芯方法の原理を示す概略構成図。
【図８】図７において位置検出器、光ファイバとこれら
を一体に保持するセンサ支持台の関係を示す図。（ａ）
は底面図。（ｂ）は縦断面図である。
【図９】本発明においてはじめて製作され使用されるＩ
ｎＧａＡｓの位置検出器の説明図。（ａ）は位置検出器
チップの断面図。（ｂ）は受光面の４辺に設けた電極の
配置を示す斜視図。（ｃ）はパッケージに実装された位
置検出器の一部縦断正面図。
【図１０】半導体レ−ザと光ファイバを結合した半導体
レ−ザモジュールの一例を示す縦断面図。
【図１１】半導体レ−ザモジュールの実装に本発明を適
用した場合の半導体レ−ザ、光ファイバ、位置検出器の
関係を示す断面図。
【図１２】光ファイバと光導波路の調芯の為の操作を説
明する断面図。
【図１３】半導体レ−ザアレイと光ファイバアレイの調
芯の為の操作を説明する断面図。
【図１４】光ファイバアレイと光導波路の調芯の為の操
作を説明する断面図。
【符号の説明】
１ 半導体レ−ザチップ ２ モニタ用フォトダイオード ３ ヘッダ ４ リードピン ５ キャップ ６ 球レンズ ７ サブマウント ８ サブマウント ９ 光ファイバ １０ 駆動電源 １１ 光パワーメータ １２ コントローラ １３ 制御信号 １４ ＸＹＺ駆動系 １５ 支持体 １６ 半導体レ−ザ ２３ 隆起部 ３０ 全サーチ領域 ３１ スキャニング領域 ３２ 螺旋経路 ３９ 位置検出器（ＰＳＤ素子） ４０ 半導体層 ４１ Ｘ1 電極 ４２ Ｘ2 電極 ４３ Ｙ1 電極 ４４ Ｙ2 電極 ４５ 受光面 ４６ ｎ側電極 ４７ 集光点 ６０ ＰＳＤチップ ６１ ｎーＩｎＰ基板 ６２ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ６３ ｎーＩｎＧａＡｓ受光層 ６４ ｎ−ＩｎＰ窓層 ６５ Ｚｎ拡散領域 ６６ ｎー電極 ６７ ｐｎ接合 ６８ 反射防止膜 ６９ パッシベーション膜 ７０ 入射光 ７１ Ｘ1 電極（ｐ電極のひとつ） ７２ Ｘ2 電極（ｐ電極のひとつ） ７３ Ｙ1 電極（ｐ電極のひとつ） ７４ Ｙ2 電極（ｐ電極のひとつ） ７５ 受光面 ７６ 入射点 ７７ 位置検出器（ＰＳＤ） ７８ サブマウント ７９ ヘッダ ８０ リードピン ８１ リードピン ８２ リードピン ８５ キャップ ８６ ガラス窓 ８７ 絶縁体 ８８ 金ワイヤ ９０ レ−ザマウント ９１ ソケット ９４ センサ支持台 ９６ 可動アーム ９７ コード ９８ コード ９９ 位置演算装置 １００ 光分岐 １０１ 光ファイバ １０２ 光ファイバ １０３ 波長測定器 １０５ 開口 １０６ ステンレスパイプ １０９ 半導体レ−ザモジュール １１０ ヘッダ １１１ リードピン １１２ 隆起部 １１３ 半導体レ−ザチップ １１４ レンズ １１５ キャップ １１６ ヘッダーの上面 １１７ スリーブ １１８ フェルール １１９ フェルールホルダ− １２０ 光ファイバ １２１ フェルール端面 １３０ 光ファイバ １３１ レンズホルダ− １３２ 尾部の開口 １３３ レンズ １３４ ＰＳＤ受光面 １３５ 集光点 １４０ 第２光学素子 １４１ 光導波路基板 １４２ 導波路 １４３ 導波路 １４４ 導波路 １４５ 光ファイバ １４６ 光ファイバ １４７ 導波路ホルダー １４８ レンズホルダ−の端面 １４９ 導波路ホルダ−の端面 １５０ 半導体レ−ザアレイ １５１ レンズアレイ １５２ レンズホルダ− １５３ 開口 １５４ レンズホルダ−の端面 １５５ ＰＳＤ受光面 １５６ 左端の半導体レ−ザの光の収束点（Ｐ1 ） １５７ 右端の半導体レ−ザの光の収束点（Ｐ2 ） １５８ ファイバアレイ １５９ ファイバホルダ− １６０ ファイバホルダ−の端面 １６１ ファイバアレイ １６２ 導波路 １６３ ＰＳＤ受光面 １６４ 調芯ヘッド

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一点に集光する光を発生する第１の光学
    素子と、狭い入射面を有する第２の光学素子とを光学的
    に調芯する方法において、第２の光学素子と半導体位置
    検出器を光軸が平行で端面がほぼ同じ高さになるように
    支持台によって支持し、第１の光学素子に位置検出器を
    対向させて、位置検出器の受光面に第１の光学素子の光
    を集光させ、第１の光学素子の集光点を位置検出器によ
    って検知し、集光点と第２光学素子の位置の差を求め、
    第２光学素子と位置検出器を一体として第１光学素子に
    対して相対的に移動させて、第１光学素子の集光点に第
    ２光学素子を対向させ、その後、第２の光学素子を第１
    の光学素子に対して光量が増大する方向に相対移動させ
    ることにより光学的に調芯する事を特徴とする光軸調芯
    方法。
  2. 【請求項２】 第１の光学素子が集光レンズを有する半
    導体レ−ザであることを特徴とする請求項１に記載の光
    軸調芯方法。
  3. 【請求項３】 第１の光学素子がその一端に集光レンズ
    を有する光ファイバモジュールであり、その他端より光
    を入射させることにより集光点を設けたことを特徴とす
    る請求項１に記載の光軸調芯方法。
  4. 【請求項４】 第２の光学素子が光ファイバであること
    を特徴とする請求項１項〜３項の何れかに記載の光軸調
    芯方法。
  5. 【請求項５】 第２の光学素子が光導波路であることを
    特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光軸調芯方
    法。
  6. 【請求項６】 第１の光学素子が複数の半導体レ−ザと
    集光系から成る半導体レ−ザアレイであって、第２の光
    学素子が第１の光学素子と同じ本数で同じ配置の光ファ
    イバのアレイよりなり、第１の光学素子のアレイの一つ
    の半導体レ−ザを光らせてその位置を対向する位置にあ
    る位置検出器によって検出し、次にアレイの別の半導体
    レ−ザを光らせてその位置を位置検出器によって検出
    し、その後、検出された２つの半導体レ−ザの位置情報
    によって半導体レ−ザアレイと光ファイバアレイを相対
    移動させ両者の対応する半導体レ−ザと光ファイバをそ
    れぞれ対向させた後に、半導体レ−ザアレイと光ファイ
    バアレイを光学的に微調芯する事を特徴とする請求項１
    に記載の光軸調芯方法。
  7. 【請求項７】 第１の光学素子が放射する光の波長が
    ０．９μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６の
    何れかに記載の光軸調芯方法。
  8. 【請求項８】 一点に集光する光を発生する第１の光学
    素子と、狭い入射面を有する第２の光学素子とを光学的
    に調芯する装置であって、受光面に複数の電極を有し各
    電極に流れる光電流を測定し入射点の座標を求め得る半
    導体位置検出器と、第２の光学素子と半導体位置検出器
    を一体に保持するセンサ支持台と、センサ支持台と第１
    の光学素子をＸＹＺ方向に相対的に駆動するＸＹＺ駆動
    系と、第１の光学素子を発光させる駆動電源と、第２の
    光学素子に入った光の強度を検出する光パワーメータ
    と、位置検出器の受光面における光の入射点を演算する
    位置演算装置と、位置演算装置の信号に基づいて入射点
    と第２の光学素子の差を求めてＸＹＺ駆動系を動かし第
    １光学素子の集光点に第２光学素子を移動させさらに光
    パワーメータの信号によって光量の増大する方向に第２
    光学素子を移動させるコントローラとよりなることを特
    徴とする光軸調芯装置。
  9. 【請求項９】 位置検出器が２次元の半導体位置検出器
    であることを特徴とする請求項８に記載の光軸調芯装
    置。
  10. 【請求項１０】 半導体位置検出器チップが、第１の導
    電型を有する半導体基板と、前記基板上に形成された第
    １の導電型のエピタキシャル成長層と、基板の裏面に形
    成された第１の電極と、前記エピタキシャル成長層の一
    部に選択的に形成された第２の導電型の領域と、この第
    ２の導電型の領域の４箇所に形成された第２から第５の
    電極と、エピタキシャル成長層のｐｎ接合の表面に形成
    された保護膜と、受光層面上に形成された反射防止膜と
    よりなることを特徴とする請求項９に記載の光軸調芯装
    置。
  11. 【請求項１１】 第１の光学素子の放射する光の波長が
    ０．９μｍ〜１．７μｍの範囲にあり、位置検出器の第
    １の導電型基板がｎ型ＩｎＰ基板よりなり、第１の導電
    型のエピタキシャル成長層がｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ
    型ＩｎＧａＡｓ受光層、ｎ型ＩｎＰ窓層よりなり、ｎ型
    ＩｎＰ窓層とｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層にかけてチップ中
    央部に亜鉛拡散によるｐ型領域が形成され、ｐ型領域の
    ４辺に４つの電極が設けられており、各ｐ側電極と底面
    のｎ側電極の間に流れる光電流Ｘ1 、Ｘ2 、Ｙ1 、Ｙ2
    の差を和によって割った値によって、Ｘ座標、Ｙ座標を
    求めることができることを特徴とする請求項１０に記載
    の光軸調芯装置。
  12. 【請求項１２】 一点に集光する光を発生する第１の光
    学素子の光学特性を検査する方法であって、狭い入射端
    面を有し他端面が光パワーメータに接続された第２の光
    学素子と半導体位置検出器を光軸が平行で端面がほぼ同
    じ高さになるように支持台によって支持し、第１の光学
    素子に位置検出器を対向させて、位置検出器の受光面に
    第１の光学素子の光を集光させ、第１の光学素子の集光
    点を位置検出器によって検知し、集光点と第２光学素子
    の位置の差を求め、第２光学素子と位置検出器を一体と
    して、第１光学素子に対して、相対的に移動させて、第
    １光学素子の集光点に第２光学素子を対向させ、その
    後、第２の光学素子を第１の光学素子に対して光量が増
    大する方向に相対移動させることにより光学的に調芯
    し、第１光学素子の最大光量が第２光学素子に入射する
    最適位置において第１の光学素子の光量を測定する事を
    特徴とする光学素子の検査方法。
  13. 【請求項１３】 第１の光学素子が集光レンズを有する
    半導体レ−ザであることを特徴とする請求項１２に記載
    の光学素子の検査方法。
  14. 【請求項１４】 第１の光学素子がその一端に集光レン
    ズを有する光ファイバモジュールであり、その他端に光
    源を有し、光源より他端に光を入射させることにより集
    光レンズの前方に集光点を形成するようにしたことを特
    徴とする請求項１２に記載の光学素子の検査方法。
  15. 【請求項１５】 第１の光学素子が複数の半導体レ−ザ
    と集光系から成る半導体レ−ザアレイであって、第２の
    光学素子が第１の光学素子と同じ本数で同じ配置の光フ
    ァイバのアレイよりなり、第１の光学素子のアレイの一
    つの半導体レ−ザを光らせてその位置を対向する位置に
    ある位置検出器によって検出し、次にアレイの別の半導
    体レ−ザを光らせてその位置を位置検出器によって検出
    し、その後、検出された２つの半導体レ−ザの位置情報
    によって半導体レ−ザアレイと光ファイバアレイを相対
    移動させ両者の対応する半導体レ−ザと光ファイバをそ
    れぞれ対向させた後に、半導体レ−ザアレイと光ファイ
    バアレイを光学的に微調芯し、最適位置において第１光
    学素子の光量を第２光学素子の終端に設けた光パワメー
    タによって測定する事を特徴とする請求項１２に記載の
    光学素子の検査方法。
  16. 【請求項１６】 第１光学素子の光量の他に、第１光学
    素子の発光波長を測定するようしたことを特徴とする請
    求項１２〜１５の何れかに記載の光学素子の検査方法。
  17. 【請求項１７】 一点に集光する光を発生する第１の光
    学素子の光学特性を検査する装置であって、狭い入射面
    を有し第１光学素子に調芯されるべき第２の光学素子
    と、受光面に複数の電極を有し各電極に流れる光電流を
    測定し入射点の座標を求め得る半導体位置検出器と、第
    ２の光学素子と半導体位置検出器を一体に保持するセン
    サ支持台と、センサ支持台と第１の光学素子をＸＹＺ方
    向に相対的に駆動するＸＹＺ駆動系と、第１の光学素子
    を発光させる駆動電源と、第２の光学素子に入った光の
    強度を検出する光パワーメータと、位置検出器の受光面
    における光の入射点を演算する位置演算装置と、位置演
    算装置の信号に基づいて入射点と第２の光学素子の差を
    求めてＸＹＺ駆動系を動かし第１光学素子の集光点に第
    ２光学素子を移動させさらに光パワーメータの信号によ
    って光量の増大する方向に第２光学素子を移動させるコ
    ントローラとよりなり、第１光学素子と第２光学素子を
    調芯させた後、第１光学素子を発光させ、第２光学素子
    につないだパワーメータによって第１光学素子の光量を
    測定することを特徴とする光学素子の検査装置。
  18. 【請求項１８】 位置検出器が２次元の半導体位置検出
    器であることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子
    の検査装置。
  19. 【請求項１９】 半導体位置検出器チップが、第１の導
    電型を有する半導体基板と、前記基板上に形成された第
    １の導電型のエピタキシャル成長層と、基板の裏面に形
    成された第１の電極と、前記エピタキシャル成長層の一
    部に選択的に形成された第２の導電型の領域と、この第
    ２の導電型の領域の４箇所に形成された第２から第５の
    電極と、エピタキシャル成長層のｐｎ接合の表面に形成
    された保護膜と、受光層面上に形成された反射防止膜と
    よりなることを特徴とする請求項１８に記載の光学素子
    の検査装置。
  20. 【請求項２０】 第１の光学素子の放射する光の波長が
    ０．９μｍ〜１．７μｍの範囲にあり、位置検出器の第
    １の導電型基板がｎ型ＩｎＰ基板よりなり、第１の導電
    型のエピタキシャル成長層がｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ
    型ＩｎＧａＡｓ受光層、ｎ型ＩｎＰ窓層よりなり、ｎ型
    ＩｎＰ窓層とｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層にかけてチップ中
    央部に亜鉛拡散によるｐ型領域が形成され、ｐ型領域の
    ４辺に４つの電極が設けられており、各ｐ側電極と底面
    のｎ側電極の間に流れる光電流Ｘ1 、Ｘ2 、Ｙ1 、Ｙ2
    の差を和によって割った値によって、Ｘ座標、Ｙ座標を
    求めることができることを特徴とする請求項１９に記載
    の光学素子の検査装置。
  21. 【請求項２１】 一点に集光する光を発生する第１の光
    学素子と、狭い入射面を有する第２の光学素子とを光学
    的に調芯し一体に結合して光学モジュールとする方法に
    おいて、第２の光学素子と半導体位置検出器を光軸が平
    行で端面がほぼ同じ高さになるように支持台によって支
    持し、第１の光学素子に位置検出器を対向させて、位置
    検出器の受光面に第１の光学素子の光を集光させ、第１
    の光学素子の集光点を位置検出器によって検知し、集光
    点と第２光学素子の位置の差を求め、第１光学素子と位
    置検出器を一体として、第１光学素子に対して、相対的
    に移動させて、第１光学素子の集光点に第２光学素子を
    対向させ、その後、第２の光学素子を第１の光学素子に
    対して光量が増大する方向に相対移動させることにより
    光学的に調芯し、最適位置において、第１光学素子と第
    ２光学素子を結合して光学モジュールを製造する事を特
    徴とする光学モジュールの製造方法。
  22. 【請求項２２】 第１の光学素子が集光レンズを有する
    半導体レ−ザであることを特徴とする請求項２１に記載
    の光学モジュールの製造方法。
  23. 【請求項２３】 第１の光学素子がその一端に集光レン
    ズを有する光ファイバモジュールであり、その他端より
    光を入射させることにより集光点を形成するようにした
    ことを特徴とする請求項２１に記載の光学モジュールの
    製造方法。
  24. 【請求項２４】 第２の光学素子が光ファイバであるこ
    とを特徴とする請求項２１項〜２３項の何れかに記載の
    光学モジュールの製造方法。
  25. 【請求項２５】 第２の光学素子が光導波路であること
    を特徴とする請求項２１〜２３の何れかに記載の光学モ
    ジュールの製造方法。
  26. 【請求項２６】 第１の光学素子が複数の半導体レ−ザ
    と集光系から成る半導体レ−ザアレイであって、第２の
    光学素子が第１の光学素子と同じ本数で同じ配置の光フ
    ァイバのアレイよりなり、第１の光学素子のアレイの一
    つの半導体レ−ザを光らせてその位置を対向する位置に
    ある位置検出器によって検出し、次にアレイの別の半導
    体レ−ザを光らせてその位置を位置検出器によって検出
    し、その後、検出された２つの半導体レ−ザの位置情報
    によって半導体レ−ザアレイと光ファイバアレイを相対
    移動させ両者の対応する半導体レ−ザと光ファイバをそ
    れぞれ対向させた後に、半導体レ−ザアレイと光ファイ
    バアレイを光学的に微調芯する事を特徴とする請求項２
    １に記載の光学モジュールの製造方法。
  27. 【請求項２７】 第１の光学素子が放射する光の波長が
    ０．９μｍ以上であることを特徴とする請求項２１〜２
    ６に記載の光学モジュールの製造方法。
  28. 【請求項２８】 一点に集光する光を発生する第１の光
    学素子と、狭い入射面を有する第２の光学素子とを光学
    的に調芯し両者を結合し一体とする光学モジュールの製
    造装置であって、受光面に複数の電極を有し各電極に流
    れる光電流を測定し入射点の座標を求め得る半導体位置
    検出器と、第２の光学素子と半導体位置検出器を一体に
    保持するセンサ支持台と、センサ支持台と第１の光学素
    子をＸＹＺ方向に相対的に駆動するＸＹＺ駆動系と、第
    １の光学素子を発光させる駆動電源と、第２の光学素子
    に入った光の強度を検出する光パワーメータと、位置検
    出器の受光面における光の入射点を演算する位置演算装
    置と、位置演算装置の信号に基づいて入射点と第２の光
    学素子の差を求めてＸＹＺ駆動系を動かし第１光学素子
    の集光点に第２光学素子を移動させさらに光パワーメー
    タの信号によって光量の増大する方向に第２光学素子を
    移動させるコントローラと、第１光学素子と第２光学素
    子を調芯した位置において溶接し両者を結合する溶接装
    置とよりなることを特徴とする光学モジュールの製造装
    置。
  29. 【請求項２９】 位置検出器が２次元の半導体位置検出
    器であることを特徴とする請求項２８に記載の光学モジ
    ュールの製造装置。
  30. 【請求項３０】 半導体位置検出器チップが、第１の導
    電型を有する半導体基板と、前記基板上に形成された第
    １の導電型のエピタキシャル成長層と、基板の裏面に形
    成された第１の電極と、前記エピタキシャル成長層の一
    部に選択的に形成された第２の導電型の領域と、この第
    ２の導電型の領域の４箇所に形成された第２から第５の
    電極と、エピタキシャル成長層のｐｎ接合の表面に形成
    された保護膜と、受光層面上に形成された反射防止膜と
    よりなることを特徴とする請求項２９に記載の光学モジ
    ュールの製造装置。
  31. 【請求項３１】 第１の光学素子の放射する光の波長が
    ０．９μｍ〜１．７μｍの範囲にあり、位置検出器の第
    １の導電型基板がｎ型ＩｎＰ基板よりなり、第１の導電
    型のエピタキシャル成長層がｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ
    型ＩｎＧａＡｓ受光層、ｎ型ＩｎＰ窓層よりなり、ｎ型
    ＩｎＰ窓層とｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層にかけてチップ中
    央部に亜鉛拡散によるｐ型領域が形成され、ｐ型領域の
    ４辺に４つの電極が設けられており、各ｐ側電極と底面
    のｎ側電極の間に流れる光電流Ｘ1 、Ｘ2 、Ｙ1 、Ｙ2
    の差を和によって割った値によって、Ｘ座標、Ｙ座標を
    求めることができることを特徴とする請求項３０に記載
    の光学モジュールの製造装置。
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