JPH0980250A - Automatic positioning mechanism for optical fiber splice - Google Patents
Automatic positioning mechanism for optical fiber spliceInfo
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- JPH0980250A JPH0980250A JP23214995A JP23214995A JPH0980250A JP H0980250 A JPH0980250 A JP H0980250A JP 23214995 A JP23214995 A JP 23214995A JP 23214995 A JP23214995 A JP 23214995A JP H0980250 A JPH0980250 A JP H0980250A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信あるいは
コンピュータネットワークの分野で必要とされる光ファ
イバと光導波路の接続、光計測機器や光音響機器の分野
で必要とされるレーザヘッドの組み込みなどの、光部品
の組立を高精度・高能率で行うことを可能にするための
光ファイバ接続の自動位置合わせ機構に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the connection of an optical fiber and an optical waveguide required in the field of optical communication or computer network, and the incorporation of a laser head required in the field of optical measuring equipment and photoacoustic equipment. The present invention relates to an automatic alignment mechanism of optical fiber connection for enabling assembling of optical components with high accuracy and high efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信においては、光ファイバと光導波
路、あるいは光ファイバと光ファイバとの接続という光
伝送路の接続は不可欠の技術である。図１および図２は
光ファイバ相互の接続の状態を説明する図である。１は
光ビームの射出側の光ファイバで、１ａはそのクラッド
層、２はそのコアである。１′は光ビームの受光側の光
ファイバで、１ａ′はそのクラッド層、２′はそのコア
である。2. Description of the Related Art In optical communication, connection of an optical transmission line such as connection between an optical fiber and an optical waveguide or between an optical fiber and an optical fiber is an indispensable technique. FIG. 1 and FIG. 2 are views for explaining the state of mutual connection of optical fibers. Reference numeral 1 is an optical fiber on the light beam emission side, 1a is its cladding layer, and 2 is its core. Reference numeral 1'denotes an optical fiber on the light beam receiving side, 1a 'denotes its cladding layer, and 2'denotes its core.
【０００３】図１は光ビームの射出側の光ファイバ１の
コア２と光ビームの受光側の光ファイバ１′のコア２′
の中心軸が平行であるがオフセットｅがあり、図２は前
記コア２とコア２′の中心軸が平行でない場合である。
これらの場合、光ビームの射出側の光ファイバ１のコア
２から出た光ビームの一部は光ビームの受光側の光ファ
イバ１′のコア２′に入射せず損失となる。シングルモ
ードの光伝送用の光ファイバではコア径は１０μｍ以下
であるから、光ビームの射出側の光ファイバ１のコア２
と光ビームの受光側の光ファイバ１′のコア２′との位
置合わせは誤差１μｍ以内という高い精度が要求され
る。FIG. 1 shows a core 2 of an optical fiber 1 on the light beam emitting side and a core 2'of an optical fiber 1'on the light beam receiving side.
2 has a parallel central axis but has an offset e, and FIG. 2 shows a case where the central axes of the core 2 and the core 2'are not parallel.
In these cases, a part of the light beam emitted from the core 2 of the optical fiber 1 on the light beam emitting side does not enter the core 2'of the optical fiber 1'on the light beam receiving side and is lost. Since the core diameter of an optical fiber for single-mode optical transmission is 10 μm or less, the core 2 of the optical fiber 1 on the light beam emitting side is
The alignment between the core and the core 2'of the optical fiber 1'on the light receiving side of the light beam is required to be highly accurate with an error of 1 μm or less.
【０００４】図３は光通信において光分岐部品として用
いられる８芯テープ状の光ファイバと光導波路の接続例
を示すもので、あらかじめ８芯テープ状の光ファイバ１
の８本の光ファイバ１ｂをＶ溝基板（またはＭＴコネク
タ）に固定して正確なピッチに配列した光ファイバブロ
ック３と、８本のコア５を設けた光導波路４とを位置合
わせし、その位置合わせ間隙に紫外線硬化形接着剤（Ｕ
Ｖ接着剤）６を塗布して固定して構成している。FIG. 3 shows an example of connection between an 8-core tape-shaped optical fiber used as an optical branching component in optical communication and an optical waveguide. The 8-core tape-shaped optical fiber 1 is previously prepared.
The optical fiber block 3 in which the eight optical fibers 1b are fixed to the V-groove substrate (or the MT connector) and arranged at an accurate pitch and the optical waveguide 4 provided with the eight cores 5 are aligned with each other. UV curable adhesive (U
V adhesive 6 is applied and fixed.
【０００５】このように光通信用の光ファイバの接続で
は、８本のコアを同時に高精度で位置合わせすることが
必要であり、この接続のための位置合わせは、従来、人
手による粗合わせと自動調芯機構による精密合わせの２
段階に分けて行われてきた。図４は人手による粗合わせ
の例である。まず、光ファイバブロック３の光ファイバ
１にヘリウ・ネオンレーザなどの光源７から可視光を導
入し、光導波路４に向けて光ビームを射出する。この光
ビームが光導波路４のコア５に入射したかどうかを光導
波路４の射出端に置いたスクリーン８上の光スポットの
状態で目視確認し、外れていれば移動機構である微動台
９を手動で動かし、光ファイバブロック３と光導波路４
の相対位置を僅かにずらし、再び目視観測を行うという
試行錯誤を繰り返して、ほぼ光が通る状態まで粗く位置
合わせした。As described above, in the connection of the optical fiber for optical communication, it is necessary to align the eight cores at the same time with high accuracy, and the alignment for this connection is conventionally performed by the rough alignment manually. 2 of precise alignment by automatic centering mechanism
It has been done in stages. FIG. 4 shows an example of manual rough alignment. First, visible light is introduced into the optical fiber 1 of the optical fiber block 3 from a light source 7 such as a Heliu neon laser, and a light beam is emitted toward the optical waveguide 4. Whether or not this light beam is incident on the core 5 of the optical waveguide 4 is visually confirmed by the state of the light spot on the screen 8 placed at the exit end of the optical waveguide 4, and if it is deviated, the fine movement table 9 as a moving mechanism is set. Manually move the optical fiber block 3 and the optical waveguide 4
The relative position of was slightly shifted and the visual observation was repeated again, and the alignment was roughly performed until almost the light was transmitted.
【０００６】それができると、次に自動調芯機構によっ
て光ファイバと光導波路を精密に調芯する。その自動調
芯機構の概要を説明すると、図４に示す目視を例えばマ
ルチモード光ファイバとホトマルチプライヤからなる光
パワーセンサに置き換え、図４の方法で粗く合わせた位
置を中心にメッシュ状に微小量だけ相対的に移動させ、
そのメッシュの各点において光導波路のコアを通過した
光量を光パワーセンサで測定し、最も大きな光量が得ら
れる位置に光ファイバと光導波路を位置合わせするとい
う方法を採っていた。After that, the optical fiber and the optical waveguide are precisely aligned by the automatic alignment mechanism. To explain the outline of the self-aligning mechanism, the visual observation shown in FIG. 4 is replaced with an optical power sensor composed of, for example, a multimode optical fiber and a photomultiplier, and a fine mesh is formed around the position roughly adjusted by the method of FIG. Move by relative amount,
The amount of light that has passed through the core of the optical waveguide at each point of the mesh is measured by an optical power sensor, and the optical fiber and the optical waveguide are aligned to the position where the maximum amount of light is obtained.
【０００７】原理的にはこの自動調芯機構のメカニズム
によって粗合わせを行わなくても調芯ができるが、しか
し、実際には粗合わせを省略して直接この精密調芯を行
おうとすると、膨大な数のメッシュが必要となり、測定
時間が極めて長時間となること、また、能率を上げるた
めにメッシュを粗くすると光量の変化が僅かとなり、特
徴点が見出せず、収束できずに発振してしまうという問
題があり、現実にこの自動調芯機構のみによって粗合わ
せから一貫した自動化を行うことはできない。In principle, the mechanism of this automatic alignment mechanism can perform alignment without performing rough alignment. However, in actuality, if the coarse alignment is omitted and the fine alignment is directly performed, it is enormous. A large number of meshes are required, the measurement time will be extremely long, and if the mesh is roughened to improve efficiency, the change in the light amount will be small, the characteristic points will not be found, and it will not converge and oscillate. However, in reality, it is not possible to perform consistent automation from rough alignment only by this automatic alignment mechanism.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
では、光ファイバと光導波路とを位置合わせする段階を
人手に頼っているので、作業に熟練を要し、生産性が悪
く、これら接続部品のコストが高いという欠点があっ
た。この発明は、上述のような光ファイバと光導波路と
の接続など光射出部と受光部の接続において、従来、熟
練した人手に頼るため生産性が低く、コストが高いとい
う問題点を解決するために、自動的に光ファイバ接続の
位置合わせができる機構を提供することを目的とするも
のである。As described above, in the prior art, since the step of aligning the optical fiber and the optical waveguide is relied on manually, it requires skill to perform the work and the productivity is low, so that these connections cannot be made. There was a drawback that the cost of parts was high. The present invention solves the problems that the productivity is low and the cost is high in the conventional connection of the light emitting portion and the light receiving portion such as the connection between the optical fiber and the optical waveguide as described above, since it relies on skilled personnel. Another object of the present invention is to provide a mechanism capable of automatically aligning the optical fiber connection.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明では、前記課題
を解決するための手段として、接続面Ａに存在する光射
出部と、前記接続面Ａと接続される接続面Ｂに存在し前
記光射出部と向かい合うべき対象部とを位置合わせする
機構において、前記接続面Ａと接続面Ｂとを相対的に移
動させる移動機構と、前記光射出部から射出された光の
前記接続面Ｂからの散乱、反射、屈折、透過のいずれか
または複合した光を観測する光センサと、前記接続面Ａ
と接続面Ｂとの相対位置とその相対位置における前記光
センサの出力を取り込み、光センサの出力変化の特徴点
を判定して前記接続面Ａと接続面Ｂとの相対位置を認識
し、それに基づき必要な量だけ前記移動機構を駆動し、
前記接続面Ａの光射出部と前記接続面Ｂの対象部を位置
合わせする制御部からなることを特徴とする光ファイバ
接続の自動位置合わせ機構としたものである。According to the present invention, as means for solving the above-mentioned problems, a light emitting portion existing on the connection surface A and a light emitting portion existing on the connection surface B connected to the connection surface A are provided. In the mechanism for aligning the emitting portion and the target portion to be opposed to each other, a moving mechanism for relatively moving the connection surface A and the connection surface B and a mechanism for moving the light emitted from the light emitting portion from the connection surface B An optical sensor for observing light that is scattered, reflected, refracted, transmitted, or combined, and the connection surface A
Between the connection surface B and the connection surface B and the output of the optical sensor at the relative position are taken in, the characteristic point of the output change of the optical sensor is determined, and the relative position between the connection surface A and the connection surface B is recognized. Drive the moving mechanism by the required amount based on
The automatic alignment mechanism for optical fiber connection is characterized by comprising a light emitting part of the connection surface A and a control part for aligning a target part of the connection surface B.
【００１０】また、光ファイバと光導波路を接続する機
構において、前記光ファイバに位置合わせ用の光を入射
するための光源と、前記光ファイバの接続面Ａと前記光
導波路の接続面Ｂとを対向させ、前記光ファイバからの
射出光が前記接続面Ｂを照射するような位置関係に取付
ける保持機構と、前記位置関係を保ちつつ前記光ファイ
バと前記光導波路とを相対的に移動させる移動機構と、
前記射出光が前記光導波路のクラッド層またはコア層を
透過し前記接続面Ｂと反対の面から射出する位置に置か
れた面の反射・散乱光を観測する光センサと、前記光フ
ァイバと前記光導波路の相対位置とその相対位置におけ
る前記光センサの出力を取り込み、光センサの出力変化
の特徴点を判定して相対位置を認識し、それに基づき必
要な量だけ前記移動機構を駆動し、前記光ファイバと前
記光導波路を位置合わせする制御部からなることを特徴
とする光ファイバ接続の自動位置合わせ機構としたもの
である。In a mechanism for connecting an optical fiber and an optical waveguide, a light source for injecting alignment light into the optical fiber, a connection surface A of the optical fiber and a connection surface B of the optical waveguide are provided. A holding mechanism that faces each other and is attached in a positional relationship such that the light emitted from the optical fiber irradiates the connection surface B, and a moving mechanism that relatively moves the optical fiber and the optical waveguide while maintaining the positional relationship. When,
An optical sensor for observing reflected / scattered light on a surface placed at a position where the emitted light is transmitted through the clad layer or core layer of the optical waveguide and emitted from the surface opposite to the connection surface B, the optical fiber and the The relative position of the optical waveguide and the output of the optical sensor at the relative position are captured, the relative position is recognized by determining the characteristic point of the output change of the optical sensor, and the moving mechanism is driven by a necessary amount based on the relative position. An automatic alignment mechanism for optical fiber connection, comprising an optical fiber and a control unit for aligning the optical waveguide.
【００１１】また、光ファイバと光導波路を接続する機
構において、前記光ファイバに位置合わせ用の光を入射
するための光源と、前記光ファイバの接続面Ａと前記光
導波路の接続面Ｂとを対向させ、前記光ファイバからの
射出光が前記接続面Ｂを照射するような位置関係に保ち
つつ前記光ファイバと前記光導波路とを相対的に移動さ
せる移動機構と、前記射出光が前記光導波路のクラッド
層またはコア層を透過し前記接続面Ｂと反対の面から射
出する位置に置かれた面の反射・散乱光を観測する光セ
ンサと、前記光ファイバと前記光導波路の相対位置とそ
の相対位置における前記光センサの出力を取り込み、前
記光センサの出力変化の特徴点を判定して相対位置を認
識し、それに基づき必要な量だけ前記移動機構を駆動
し、前記光ファイバと前記光導波路を位置合わせする制
御部からなることを特徴とする光ファイバ接続の自動位
置合わせ機構としたものである。Further, in a mechanism for connecting an optical fiber and an optical waveguide, a light source for injecting alignment light into the optical fiber, a connecting surface A of the optical fiber and a connecting surface B of the optical waveguide are provided. A moving mechanism that opposes each other and relatively moves the optical fiber and the optical waveguide while maintaining the positional relationship such that the emitted light from the optical fiber irradiates the connection surface B, and the emitted light is the optical waveguide. , An optical sensor for observing the reflected / scattered light of the surface which is transmitted through the clad layer or core layer and is emitted from the surface opposite to the connection surface B, the relative position of the optical fiber and the optical waveguide, and The output of the optical sensor at the relative position is taken in, the characteristic point of the change in the output of the optical sensor is determined, the relative position is recognized, and the moving mechanism is driven by a necessary amount based on the detected relative position. It is obtained by an automatic alignment mechanism of the optical fiber connection, characterized in comprising a control unit for aligning the optical waveguide.
【００１２】また、光導波路の両端に光ファイバ１およ
び光ファイバ１′を接続する機構において、前記光ファ
イバ１および光ファイバ１′に位置合わせ用の光を入射
するための光源と、前記光ファイバ１の接続面Ａと前記
光導波路の接続面Ｂを対向させ、前記光ファイバ１から
第１の射出光が前記接続面Ｂを照射するような位置関係
を保ちつつ前記光ファイバ１を前記光導波路に対して相
対的に移動させる第１の移動機構と、前記第１の射出光
が前記光導波路のクラッド層またはコア層を透過し前記
接続面Ｂと反対の面から射出する位置に置かれた面の反
射・散乱光を観測する第１の光センサと、前記光ファイ
バ１′の接続面Ａ′と前記光導波路の接続面Ｂ′を対向
させ、前記光ファイバ１′からの第２の射出光が前記接
続面Ｂ′を照射するような位置関係を保ちつつ前記光フ
ァイバ１′を前記光導波路に対して相対的に移動させる
第２の移動機構と、前記第２の射出光が前記光導波路の
クラッド層またはコア層を透過し前記接続面Ｂ′と反対
の面から射出する位置に置かれた面の反射・散乱光を観
測する第２の光センサと、前記光ファイバ１と前記光導
波路の相対位置とその相対位置における前記第１の光セ
ンサの出力および前記光ファイバ１′と前記光導波路の
相対位置とその相対位置における前記第２の光センサの
出力を取り込み、第１の光センサおよび第２の光センサ
の出力変化の特徴点を判定して前記光ファイバ１および
光ファイバ１′の前記光導波路に対する相対位置を認識
し、それに基づきそれぞれ必要な量だけ前記第１の移動
機構または第２の移動機構を駆動し、前記光ファイバ１
および光ファイバ１′と前記光導波路を位置合わせする
制御部からなることを特徴とする光ファイバ接続の自動
位置合わせ機構としたものである。Further, in the mechanism for connecting the optical fiber 1 and the optical fiber 1'to both ends of the optical waveguide, a light source for injecting alignment light into the optical fiber 1 and the optical fiber 1 ', and the optical fiber. The connection surface A of the optical waveguide is opposed to the connection surface B of the optical waveguide, and the optical fiber 1 is connected to the optical waveguide while maintaining the positional relationship such that the first emitted light from the optical fiber 1 irradiates the connection surface B. And a first moving mechanism that moves the light relative to the first moving light, and the first light is placed at a position where the first light is transmitted through the clad layer or the core layer of the optical waveguide and is emitted from the surface opposite to the connection surface B. The first optical sensor for observing the reflected / scattered light on the surface, the connection surface A ′ of the optical fiber 1 ′ and the connection surface B ′ of the optical waveguide face each other, and the second emission from the optical fiber 1 ′. Light illuminates the connecting surface B '. A second moving mechanism for moving the optical fiber 1'relative to the optical waveguide while maintaining such a positional relationship, and the second emitted light is transmitted through the clad layer or core layer of the optical waveguide. A second optical sensor for observing reflected / scattered light on a surface emitted from a surface opposite to the connection surface B ', a relative position of the optical fiber 1 and the optical waveguide, and the relative position at the relative position. The output of the first optical sensor and the relative position of the optical fiber 1'and the optical waveguide and the output of the second optical sensor at the relative position are taken in, and the output changes of the first optical sensor and the second optical sensor are taken. Of the optical fiber 1 and the relative position of the optical fiber 1'with respect to the optical waveguide, and the first moving mechanism or the second moving mechanism is driven by a required amount based on the position. The optical fiber 1
And an optical fiber 1'and a control unit for aligning the optical waveguide with each other, which is an automatic alignment mechanism for optical fiber connection.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】この発明では、通常の光部品の接
続面においては、光射出部または受光部の近傍のある一
定の位置に光学特性の不連続なまたは変化の急峻な部分
があることに着目して発明したものである。その光学特
性の不連続または急峻な変化は、光導波路を形成するコ
アとクラッドでは屈折率が異なっていること、前記クラ
ッドと下部のシリコン基板とでは光の透過、反射、散乱
状態が全く異なっているなど、その光学部品の機能上ま
たは製造工程の必要によって光学定数の異なる材料で構
成されていることに由来している。これらの光学特性の
不連続部と受光部または光射出部の距離は部品設計上あ
るいは製造条件から決まる既知の値である。そして、例
えば光射出部から光ビームを射出して受光側の接続面を
照射しながら二つの接続面を相対移動させ、受光側の接
続面からの散乱、反射、屈折、回折、透過の何れかまた
は複合した光を計測し、その変化の特徴を見出すことに
よって不連続部を検出することができる。これによって
受光部と光射出部の相対位置が分かり、必要量相対移動
させることにより光射出部と受光部との光軸を一致させ
ることができる。その内容を以下の例で具体的に説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, in a connection surface of an ordinary optical component, there is a discontinuous or sharply changing portion of optical characteristics at a certain position near the light emitting portion or the light receiving portion. It was invented paying attention to. The discontinuity or abrupt change in the optical characteristics is that the core and the clad forming the optical waveguide have different refractive indexes, and the clad and the lower silicon substrate have completely different light transmission, reflection and scattering states. It is derived from the fact that the optical components are made of materials having different optical constants depending on the function or the manufacturing process. The distance between the discontinuous portion of these optical characteristics and the light receiving portion or the light emitting portion is a known value that is determined on the part design or manufacturing conditions. Then, for example, a light beam is emitted from the light emitting unit and the two connection surfaces are moved relative to each other while irradiating the connection surface on the light receiving side, and any of scattering, reflection, refraction, diffraction, or transmission from the connection surface on the light receiving side is performed. Alternatively, the discontinuous portion can be detected by measuring the combined light and finding the characteristic of the change. By this, the relative positions of the light receiving portion and the light emitting portion are known, and the optical axes of the light emitting portion and the light receiving portion can be made to coincide by moving the required amounts relatively. The contents will be specifically described in the following example.
【００１４】図５はこの発明の原理を説明する図であ
り、１は光ファイバ、２は光ファイバのコア、３は光フ
ァイバ１を組込んだ光ファイバブロック、４は光導波
路、５は光導波路４のコア、４ａは光導波路４を形成す
る上部クラッド、４ｂは同下部クラッド、１０は光導波
路４のシリコン基板、７は光ファイバ１に光を入射する
ための光源で、例えばヘリュウム・ネオンレーザ、９は
光ファイバブロック３を移動させる移動機構である微動
台、１１は微動台の駆動部、１２は光センサで、例えば
ＣＣＤ撮像素子を用いたＴＶカメラ、１３は光センサ１
２の出力を解析する情報解析部で、例えば画像処理装置
である。FIG. 5 is a view for explaining the principle of the present invention. 1 is an optical fiber, 2 is an optical fiber core, 3 is an optical fiber block incorporating the optical fiber 1, 4 is an optical waveguide, 5 is an optical fiber. The core of the waveguide 4, 4a is an upper cladding forming the optical waveguide 4, 4b is the same lower cladding, 10 is a silicon substrate of the optical waveguide 4, and 7 is a light source for making light incident on the optical fiber 1, for example, helium neon. A laser, 9 is a fine movement stage which is a moving mechanism for moving the optical fiber block 3, 11 is a drive unit of the fine movement stage, 12 is an optical sensor, for example, a TV camera using a CCD image pickup device, and 13 is the optical sensor 1.
An information analysis unit that analyzes the output of 2 and is, for example, an image processing device.
【００１５】光ファイバブロック３の接続面Ａにある光
ファイバ１のコア２の端面と、光導波路４の接続面Ｂに
あるコア５の端面とを精密に位置合わせし、低損失の接
続を行う動作を説明すると、光源７を起動して光ビーム
を光ファイバ１のコア２に入射し、前記接続面Ａのコア
端面から光ビームを射出させて前記光導波路４の接続面
Ｂを照射する。この接続面Ｂの照射部分からはその場所
の光学的条件に応じて散乱光、反射光、屈折光、回折
光、透過光のいずれかまたはその複合した光が放出され
る。放出された光を接続面の近傍に置いた光センサ１２
で検出する。The end face of the core 2 of the optical fiber 1 on the connection face A of the optical fiber block 3 and the end face of the core 5 on the connection face B of the optical waveguide 4 are precisely aligned to make a low loss connection. The operation will be described. The light source 7 is activated to cause the light beam to enter the core 2 of the optical fiber 1, and the light beam is emitted from the end face of the core of the connection surface A to irradiate the connection surface B of the optical waveguide 4. From the irradiation portion of the connection surface B, scattered light, reflected light, refracted light, diffracted light, transmitted light, or a composite light thereof is emitted depending on the optical conditions of the location. An optical sensor 12 in which the emitted light is placed near the connection surface.
To detect.
【００１６】この光センサ１２として例えば顕微鏡用対
物レンズまたは望遠レンズなどの光学レンズを備えたＣ
ＣＤカメラを用いると、高倍率、高能率で放出光を検出
することができる。このカメラの出力を画像処理装置な
どの情報解析部１３に取り込み、放出光の強度、スポッ
ト形状などを計測することができる。この状態で微動台
９をＹ方向（図において垂直方向）に動かして、光ファ
イバブロック３を上下させると、その位置に応じた放出
光の強度、スポット形状が得られる。この測定は連続的
な照射、連続的な微動台の移動でもよいし、それぞれ間
欠的な逐次動作でもよい。As the optical sensor 12, a C having an optical lens such as a microscope objective lens or a telephoto lens is provided.
When a CD camera is used, emitted light can be detected with high magnification and high efficiency. The output of this camera can be taken into the information analysis unit 13 such as an image processing device, and the intensity of the emitted light, the spot shape, etc. can be measured. In this state, when the fine movement table 9 is moved in the Y direction (vertical direction in the drawing) to move the optical fiber block 3 up and down, the intensity of emitted light and the spot shape corresponding to the position can be obtained. This measurement may be continuous irradiation, continuous fine movement of the table, or intermittent sequential operations.
【００１７】１４はこのようにして測定した放出光（例
えば散乱光）の強度（またはスポット径）のＹ方向分布
である。例えば散乱光は、光導波路４を形成する下部ク
ラッド４ｂとシリコン基板１０の境界部分で最も強度が
高く、次に光導波路４を形成する上部クラッド４ａの上
部端面で強度が高く、スポット径も大きいという特徴を
もつ。従って、微動台９を移動させて散乱光を測定し、
最も大きな強度またはスポット径を検出した位置を読み
取ることによって、下部クラッド４ｂとシリコン基板１
０との境界位置を求めることができる。この境界と光導
波路４のコア５の間隔ｈは、光導波路４の設計値として
予め分かっているので、その間隔ｈだけ微動台９で光フ
ァイバブロック３を上昇させれば光ファイバ１のコア２
と光導波路４のコア５の高さを一致させることができ
る。Reference numeral 14 denotes the Y-direction distribution of the intensity (or spot diameter) of the emitted light (for example, scattered light) thus measured. For example, the scattered light has the highest intensity at the boundary between the lower clad 4b forming the optical waveguide 4 and the silicon substrate 10, and has the highest intensity at the upper end surface of the upper clad 4a forming the optical waveguide 4, and has a large spot diameter. It has the feature. Therefore, the fine movement table 9 is moved to measure the scattered light,
By reading the position where the maximum intensity or spot diameter is detected, the lower clad 4b and the silicon substrate 1
The boundary position with 0 can be obtained. Since the distance h between the boundary and the core 5 of the optical waveguide 4 is known in advance as a design value of the optical waveguide 4, if the optical fiber block 3 is lifted by the fine movement table 9 by the distance h, the core 2 of the optical fiber 1 is increased.
And the height of the core 5 of the optical waveguide 4 can be matched.
【００１８】また、光センサ１２を例えば光センサ１
２′の位置に傾け、回折光や屈折光を計測することがで
きる。また、光センサ１２を最も信号強度の得られる位
置に選択して配置し、その位置での検出光のＹ方向分布
特性を予め把握しておくことによって、コア相互の相対
位置が求まり、光軸を一致させることができる。この例
では光ファイバ側から測定光を照射して測定したが、受
光側であった光導波路側から測定光を入射し、光ファイ
バブロック３の接続面Ａを照射しても測定できることは
言うまでもない。どちらを選択するかは接続面の状況、
得られる検出光の強度による。Further, the optical sensor 12 is, for example, the optical sensor 1
It is possible to measure diffracted light and refracted light by tilting to the 2'position. Further, the optical sensor 12 is selected and arranged at a position where the signal intensity is most obtained, and the Y-direction distribution characteristic of the detected light at that position is grasped in advance, whereby the relative position between the cores is obtained, and the optical axis is obtained. Can be matched. In this example, measurement is performed by irradiating the measurement light from the optical fiber side, but it goes without saying that the measurement can also be performed by irradiating the measurement light from the optical waveguide side, which was the light receiving side, and irradiating the connection surface A of the optical fiber block 3. . Which one to choose depends on the condition of the connection surface,
It depends on the intensity of the obtained detection light.
【００１９】この測定は微動台９の駆動部１１と、画像
処理装置などの情報解析部１３と、光源７とを、ＲＳ２
３２ＣやＧＰ−ＩＢやパラレルＩ／Ｏなどの適当なイン
ターフェース回路を用いて制御部であるパソコンと接続
し、適切なソフトで制御することによって自動的に制御
できる。この接続面の相対移動、接続面からの光の計
測、特徴抽出と光学特性の不連続面の検出、必要移動量
の判定と駆動を自動化することによって、効率よく粗合
わせを行うことができる。In this measurement, the drive unit 11 of the fine movement table 9, the information analysis unit 13 such as an image processing device, the light source 7, and the RS2 are used.
It can be automatically controlled by connecting to a personal computer which is a control unit by using an appropriate interface circuit such as 32C, GP-IB, parallel I / O, etc., and controlling by an appropriate software. The relative movement of the connection surface, the measurement of light from the connection surface, the feature extraction and the detection of the discontinuity surface of the optical characteristics, the determination of the required movement amount, and the automation of the driving enable the rough adjustment to be performed efficiently.
【００２０】[0020]
【実施例】図６はこの発明の第１の実施例である。１は
光ファイバ、２は光ファイバ１のコア、３は光ファイバ
１を組込んだ光ファイバブロック、４は光導波路、５は
光導波路４のコア、４ａは光導波路４を形成する上部ク
ラッド、４ｂは同下部クラッド、１０は光導波路４のシ
リコン基板、７は光ファイバ１に光を入射するための光
源で、例えばヘリュウム・ネオンレーザ、９は光ファイ
バブロック３をＸ，Ｙ，Ｚ方向に平行移動させ、また、
その軸のまわりにθｘ，θｙ，θｚ方向に回転させるた
めの移動機構である微動台、１１は微動台９の駆動部、
１２は光センサで、例えば顕微鏡用の対物レンズまたは
望遠レンズなどの光学レンズを備えたＣＣＤ撮像素子型
ＴＶカメラ、１３は光センサの出力を解析する情報解析
部で、例えば画像処理装置、１５は制御部であるパソコ
ン、１６は機構部のベースである。FIG. 6 shows a first embodiment of the present invention. 1 is an optical fiber, 2 is a core of the optical fiber 1, 3 is an optical fiber block incorporating the optical fiber 1, 4 is an optical waveguide, 5 is a core of the optical waveguide 4, 4 a is an upper clad forming the optical waveguide 4, 4b is the lower clad, 10 is a silicon substrate of the optical waveguide 4, 7 is a light source for making light incident on the optical fiber 1, for example, a helium neon laser, 9 is an optical fiber block 3 in the X, Y and Z directions. Translate it again,
A fine movement table, which is a moving mechanism for rotating around the axis in the θx, θy, and θz directions, 11 is a drive unit of the fine movement table 9,
Reference numeral 12 is an optical sensor, for example, a CCD image pickup device type TV camera equipped with an optical lens such as a microscope objective lens or a telephoto lens, 13 is an information analysis unit for analyzing the output of the optical sensor, for example, an image processing device, 15 is A personal computer, which is the control unit, and 16 are the bases of the mechanical unit.
【００２１】このように構成された光ファイバ接続の自
動位置合わせ機構の動作は、図５に示した自動位置合わ
せ機構と基本的に同じである。すなわち、光源７の光ビ
ームを光ファイバ１のコア２に入射し、光ファイバブロ
ック３の接続面Ａから光ビームを射出させて光導波路４
の接続面Ｂを照射する。前記接続面Ｂの照射部分からは
その場合の光学的条件に応じて散乱光、反射光、屈折
光、回折光、透過光の何れかまたはその複合した光が放
出される。この照射面からの放出光を光センサ１２であ
るＴＶカメラで検出し、その出力を画像処理装置などの
情報解析部１３に取り込み、放出光の強度、スポット形
状などを計測する。The operation of the automatic alignment mechanism for optical fiber connection thus constructed is basically the same as that of the automatic alignment mechanism shown in FIG. That is, the light beam of the light source 7 is made incident on the core 2 of the optical fiber 1, and the light beam is emitted from the connection surface A of the optical fiber block 3 to generate the optical waveguide 4.
The connection surface B of is irradiated. From the irradiated portion of the connection surface B, scattered light, reflected light, refracted light, diffracted light, transmitted light, or a composite light thereof is emitted depending on the optical conditions in that case. The emitted light from this irradiation surface is detected by a TV camera, which is the optical sensor 12, and the output thereof is taken into an information analysis unit 13 such as an image processing device, and the intensity of the emitted light, the spot shape, etc. are measured.
【００２２】微動台９をＹ方向（上下方向）に動かして
光ファイバブロック３をＹ方向に走査すると、放出光の
強度、スポット形状のＹ方向分布が得られる。この分布
データから、その特徴点（例えば最も大きな強度または
スポット径を検出した位置）を読み取ることによって、
光導波路４を形成する下部クラッド４ｂとシリコン基板
１０との境界位置を求めることができる。この境界と光
導波路４のコア５との間隔だけ微動台９で光ファイバブ
ロック３を上昇させれば、光ファイバ１のコア２と光導
波路４のコア５の高さは一致する。もちろん、特徴点の
およその位置が推定できるときは、その近傍を目標に測
定すればよく、また、特徴点を検出し次第、それ以後の
測定を打ち切ることができるので、必ずしも接続面全域
にわたって放出光の分布を測定する必要はない。When the fine movement table 9 is moved in the Y direction (vertical direction) and the optical fiber block 3 is scanned in the Y direction, the intensity of the emitted light and the spot shape distribution in the Y direction can be obtained. By reading the characteristic points (for example, the position where the maximum intensity or spot diameter is detected) from this distribution data,
The boundary position between the lower clad 4b forming the optical waveguide 4 and the silicon substrate 10 can be obtained. If the optical fiber block 3 is raised by the fine movement table 9 by the distance between this boundary and the core 5 of the optical waveguide 4, the heights of the core 2 of the optical fiber 1 and the core 5 of the optical waveguide 4 will be the same. Of course, if the approximate position of the feature point can be estimated, the target should be measured in the vicinity of it, and as soon as the feature point is detected, the subsequent measurement can be discontinued, so that the emission is not necessarily performed over the entire connection surface. It is not necessary to measure the light distribution.
【００２３】Ｘ方向（水平方向）の位置合わせは次のよ
うに行う。光ファイバ１のＸ方向の位置は光ファイバブ
ロック３の側面から加工精度で決まる一定の距離にあり
既知である。また、光導波路４のコア５のＸ方向の位置
も光導波路４のシリコン基板１０の側面から加工精度で
決まる一定の位置にあり既知である。従って、光センサ
（ＴＶカメラ）１２で光ファイバブロック３と光導波路
４のシリコン基板１０の各側面位置を計測し、その各側
面位置から光ファイバ１のコア２と光導波路４のコア５
のＸ方向の位置を割り出し、微動台９をＸ方向に駆動し
て位置合わせを行うことができる。この一連の測定は、
微動台９の駆動部１１と画像処理装置などの情報解析部
１３と光源７とを、ＲＳ２３２ＣやＧＰ−ＩＢなどの適
当なインターフェース回路を用いてパソコン１５と接続
し、適切な制御ソフトを付加することによって自動的に
制御できる。Positioning in the X direction (horizontal direction) is performed as follows. The position of the optical fiber 1 in the X direction is known because it is located at a fixed distance from the side surface of the optical fiber block 3 depending on the processing accuracy. The position of the core 5 of the optical waveguide 4 in the X direction is also known because it is a fixed position determined by the processing accuracy from the side surface of the silicon substrate 10 of the optical waveguide 4. Therefore, the optical sensor (TV camera) 12 measures the side surface positions of the optical fiber block 3 and the optical waveguide 4 on the silicon substrate 10, and the core 2 of the optical fiber 1 and the core 5 of the optical waveguide 4 are measured from the respective side surface positions.
The position in the X direction can be determined, and the fine movement table 9 can be driven in the X direction for alignment. This series of measurements
The drive unit 11 of the fine movement table 9, the information analysis unit 13 such as an image processing device, and the light source 7 are connected to the personal computer 15 using an appropriate interface circuit such as RS232C or GP-IB, and appropriate control software is added. It can be controlled automatically.
【００２４】図７はこの発明の第２の実施例で、これは
図６に示した第１の実施例に反射散乱面１７を付け加
え、これを光導波路４のもう一方の側に置き、この反射
散乱面１７における光の強度と光パターンの変化を光セ
ンサ１２で検出し、その光の強度と光パターンの変化の
特徴から位置あわせするものである。この動作は、先ず
光ファイバブロック３の接続面Ａから光ビームを射出さ
せ、光導波路４の接続面Ｂを照射する。照射位置がシリ
コン基板１０にあると反射散乱面１７に光が当たらな
い。照射位置を徐々に上昇させると光ビームは光導波路
４を形成する下部クラッド４ｂを透過し反射散乱面１７
を照射する。この時の光ビームはクラッド伝搬モードで
あるから拡散し反射散乱面１７の光パターンの強度は弱
く広がっている。FIG. 7 is a second embodiment of the present invention, which is a reflection / scattering surface 17 added to the first embodiment shown in FIG. 6, and is placed on the other side of the optical waveguide 4. The change in the light intensity and the light pattern on the reflection / scattering surface 17 is detected by the optical sensor 12, and the position is aligned based on the characteristics of the change in the light intensity and the light pattern. In this operation, a light beam is first emitted from the connection surface A of the optical fiber block 3 and the connection surface B of the optical waveguide 4 is irradiated. When the irradiation position is on the silicon substrate 10, the reflection / scattering surface 17 is not exposed to light. When the irradiation position is gradually raised, the light beam passes through the lower clad 4b forming the optical waveguide 4 and is reflected and scattered by the reflection surface 17.
Is irradiated. Since the light beam at this time is in the clad propagation mode, it diffuses and the intensity of the light pattern on the reflection / scattering surface 17 spreads weakly.
【００２５】さらに照射位置を上昇させ、光ビームが光
導波路４のコア５と一致すると、光ビームはコア内部を
透過するので拡散せず、反射散乱面１７における光パタ
ーンの強度は強くスポット径は小さい。照射位置をさら
に上昇させると、光ビームは光導波路４を形成する上部
クラッド４ａを透過し再び反射散乱面１７の光パターン
の強度は弱くかつ広がる。さらに上昇させて上部クラッ
ド４ａ層を外れると、反射散乱面１７における光パター
ンは著しく弱くなる。When the irradiation position is further raised and the light beam coincides with the core 5 of the optical waveguide 4, the light beam does not diffuse because it passes through the inside of the core and the intensity of the light pattern on the reflection / scattering surface 17 is strong and the spot diameter is small. small. When the irradiation position is further raised, the light beam is transmitted through the upper clad 4a forming the optical waveguide 4, and the intensity of the light pattern on the reflection / scattering surface 17 is weak and spreads again. When it is further raised and comes off the upper clad 4a layer, the light pattern on the reflection / scattering surface 17 becomes extremely weak.
【００２６】反射散乱面１７における光パターンには前
記のような特徴があるから、先ず光ビームを上下に走査
してシリコン基板１０と光導波路４の下部クラッド４ｂ
との境界（または上部クラッド４ａの上端）の位置を検
出し、そこからコア５の存在する位置まで部品設計定数
として定まっている一定量を上昇（または降下）させ、
先ずＹ方向（上下方向）の位置を合わせる。次にその位
置でＸ方向（水平方向）に走査して、最も光パターンの
強度が強くかつ光スポット径が小さい場所を求めること
によってＸ方向（水平方向）を位置合わせることができ
る。Since the light pattern on the reflection / scattering surface 17 has the above-mentioned characteristics, first, the light beam is vertically scanned to scan the silicon substrate 10 and the lower cladding 4b of the optical waveguide 4.
The position of the boundary (or the upper end of the upper clad 4a) is detected, and a certain amount determined as a component design constant is increased (or lowered) from that position to the position where the core 5 exists.
First, the positions in the Y direction (vertical direction) are adjusted. Then, the X direction (horizontal direction) can be aligned by scanning in that direction in the X direction (horizontal direction) and finding the place where the intensity of the light pattern is the strongest and the light spot diameter is the smallest.
【００２７】なお、この実施例においては反射散乱面１
７を使用したが、これは光導波路は微小で、かつ、両端
接続を行う場合が多いので、検出機器を設置するスペー
スが確保できないためであるが、スペースがあれば反射
散乱面１７の位置に光センサ１２を置いて、光導波路４
を透過して来る光パターンを直接検出することができる
ことは言うまでもない。また、Ｘ方向の位置合わせの方
法として、図６に示した第１の実施例で説明したよう
に、シリコン基板１０の側面の位置を計測し、それを基
準として位置合わせする方法が可能であることは言うま
でもない。In this embodiment, the reflective scattering surface 1
7 was used because this is because the optical waveguide is minute and both ends are connected in many cases, so it is not possible to secure a space for installing the detection equipment. Place the optical sensor 12 and the optical waveguide 4
It goes without saying that the light pattern transmitted through can be directly detected. Further, as a method of alignment in the X direction, as described in the first embodiment shown in FIG. 6, a method of measuring the position of the side surface of the silicon substrate 10 and performing alignment using that as a reference is possible. Needless to say.
【００２８】図８は第３の実施例で、前記第２の実施例
の反射散乱面の位置に、もう一つの光ファイバブロック
３′を置いたものである。通常ほとんどの光導波路４に
は、その両端にそれぞれ入射用の光ファイバと出射用の
光ファイバが接続される。従って、図８に示すように光
導波路４を挟んで両側に光ファイバブロック３，３′が
配置されるので、始めからこのままの形状で一括接続で
きると能率が上がる。光導波路４と光ファイバブロック
３，３′の端面は接合面での反射戻り光を抑止するため
に６°程度傾けられている。この実施例のように光導波
路４の両端面が山形の場合には、光ファイバブロック
３′の接合面の反射・散乱光を上部で検出できないが、
光ファイバブロック３′の本体はプラスチック製のハウ
ジング部３ａ′と、ガラス製の接合部３ｂ′からなって
いるので、光はガラス製接合部を透過してハウジング部
３ａ′で反射する。従って、上部での反射光の検出が可
能である。FIG. 8 shows a third embodiment, in which another optical fiber block 3'is placed at the position of the reflection / scattering surface of the second embodiment. Usually, most of the optical waveguides 4 are connected to both ends with an optical fiber for incidence and an optical fiber for emission. Therefore, as shown in FIG. 8, since the optical fiber blocks 3 and 3'are arranged on both sides of the optical waveguide 4 as shown in FIG. The end faces of the optical waveguide 4 and the optical fiber blocks 3 and 3'are inclined by about 6 ° in order to suppress the reflected return light at the joint surface. When both end surfaces of the optical waveguide 4 are mountain-shaped as in this embodiment, the reflected / scattered light on the joint surface of the optical fiber block 3'cannot be detected at the upper portion,
Since the main body of the optical fiber block 3'includes a plastic housing portion 3a 'and a glass joint portion 3b', light passes through the glass joint portion and is reflected by the housing portion 3a '. Therefore, the reflected light at the upper part can be detected.
【００２９】この実施例の動作の第１段階は、前記第２
の実施例（図７参照）の反射散乱面をハウジング部３
ａ′と置き換えて説明できる。光ファイバブロック３の
接続面Ａから光ビームを射出させて上下に走査し、ハウ
ジング部３ａ′面における反射光パターンを検出して光
ファイバブロック３のコア２と光導波路４のコア５の位
置を合わせることができる。The first stage of the operation of this embodiment is the second stage.
The reflecting and scattering surface of the embodiment of FIG.
It can be explained by replacing it with a '. A light beam is emitted from the connection surface A of the optical fiber block 3 and is vertically scanned to detect the reflected light pattern on the surface of the housing portion 3a 'to detect the positions of the core 2 of the optical fiber block 3 and the core 5 of the optical waveguide 4. Can be matched.
【００３０】動作の第２段階は、今度は逆にレーザー光
源７′を点灯し、光ファイバブロック３′のコア２′か
ら光ビームを照射し、同様に光ファイバブロック３のハ
ウジング部３ａ面での反射・散乱光パターンを光センサ
１２′で計測し、光ファイバブロック３′のコア２′と
光導波路４のコア５との位置を合わせる。この方法にお
いて、光ファイバブロック３と光ファイバブロック３′
の走査の方向を逆にするなど相互の光干渉を少なくする
ことにより、第１段階と第２段階を同時に行い、一度に
両端の光ファイバブロック３，３′のコア２，２′を光
導波路４のコア５に位置合わせすることができる。In the second stage of the operation, the laser light source 7'is turned on, and the light beam is emitted from the core 2'of the optical fiber block 3 ', and the housing portion 3a of the optical fiber block 3 is also exposed. The reflected / scattered light pattern of is measured by the optical sensor 12 ', and the positions of the core 2'of the optical fiber block 3'and the core 5 of the optical waveguide 4 are aligned. In this method, the optical fiber block 3 and the optical fiber block 3 '
The first and second steps are performed at the same time by reducing the mutual optical interference such as by reversing the scanning directions of the optical fiber blocks 3 and 3'at both ends of the cores 2 and 2'at the same time. 4 cores 5 can be aligned.
【００３１】動作の第２段階の他のもう一つの方法は、
第１段階で前記光ファイバブロック３のコア２と光導波
路４のコア５とが一致すると、前記ハウジング部３ａ′
面で光スポット径の小さく強い反射・散乱光が検出でき
るが、さらにこれが光ファイバブロック３′のコア２′
と光導波路４のコア５とが一致すると、反射・散乱光は
大きく減衰するので、光ファイバブロック３′のコア
２′の位置を検出することができる。従って、第１段階
で得られた前記光ファイバブロック３のコア２と光導波
路４のコア５の位置データを用いて光ファイバブロック
３′のコア２′の位置を推定し、その近傍を走査し、ハ
ウジング部３ａ′の反射・散乱光が大きく減衰する部分
を検出することによって、光ファイバブロック３′のコ
ア２′と光導波路４のコア５の位置を合わせることがで
きる。この方法では位置合わせ用のレーザー光源および
光センサは一台でよく、切り換えも不要なためその分構
造が簡単になる。Another alternative method for the second stage of operation is
When the core 2 of the optical fiber block 3 and the core 5 of the optical waveguide 4 coincide with each other in the first stage, the housing portion 3a '
On the surface, strong reflected / scattered light with a small light spot diameter can be detected. This is further due to the core 2'of the optical fiber block 3 '.
When the and the core 5 of the optical waveguide 4 coincide with each other, the reflected / scattered light is greatly attenuated, so that the position of the core 2'of the optical fiber block 3'can be detected. Therefore, the position of the core 2'of the optical fiber block 3'is estimated by using the position data of the core 2 of the optical fiber block 3 and the core 5 of the optical waveguide 4 obtained in the first step, and the vicinity thereof is scanned. The positions of the core 2'of the optical fiber block 3'and the core 5 of the optical waveguide 4 can be aligned by detecting the portion of the housing portion 3a 'where the reflected / scattered light is greatly attenuated. In this method, only one laser light source and optical sensor for alignment are required, and switching is not required, so that the structure is simplified accordingly.
【００３２】以上の２段階の位置合わせを連続的（また
は同時）に行うことによって光導波路４の両端に光ファ
イバブロックを短時間で能率よく位置合わせして接続す
ることができる。もし光ファイバブロックの構造が上部
での光検出に適さないときは、下部に光センサの受光部
を置くことで位置合わせできることは言うまでもない。By performing the above two-step alignment continuously (or simultaneously), the optical fiber blocks can be efficiently aligned and connected to both ends of the optical waveguide 4 in a short time. Needless to say, if the structure of the optical fiber block is not suitable for detecting light in the upper portion, the light receiving portion of the optical sensor may be placed in the lower portion for alignment.
【００３３】図９はこの発明の第４の実施例で、テープ
状の光ファイバなど多芯光ファイバを装着した光ファイ
バブロックと光導波路のコアの光軸まわりのねじれを検
出し、回転位置を合わせる方法に適用した例である。テ
ープ状の光ファイバ１の両側縁の光ファイバ１1 ，１2
に光源７を用いて測定光を入射する。まず光ファイバ１
1 を用いて対応する光導波路４の接続面Ｂの点イを照射
し、散乱光、回折光など接続面Ｂから放出される光を計
測し、実施例１、実施例２、または実施例３によって特
徴点の位置ｙ1 を求める。同様に光ファイバ１2 を用い
て対応する接続面Ｂの点ロを照射し、特徴点の位置ｙ2
を求める。そうすると、光ファイバと光導波路のなすＺ
軸まわりの角（水平角）θz は、光ファイバ１1 ，１2
の距離をＬとすると、 θz ＝ｔａｎ-1（（ｙ1 −ｙ2 ）／Ｌ） である。微動台９を駆動して光ファイバブロック３をＺ
軸まわりにθz だけ回転させれば、前記光ファイバブロ
ック３の接続面Ａと光導波路４の接続面Ｂの水平角度が
一致する。その後、光ファイバブロック３を、 （ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ だけ上昇させるか、または、再度光ファイバ１1 または
１2 を用いてｙ1 またはｙ2 を求め、その量だけＹ方向
に微動台９を移動させれば、接続面Ａと接続面Ｂのコア
の高さを一致させることができる。FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the optical fiber block mounted with a multi-core optical fiber such as a tape-shaped optical fiber and the twist of the optical waveguide core around the optical axis are detected to determine the rotational position. This is an example applied to the matching method. Optical fibers 1 1 , 1 2 on both sides of the tape-shaped optical fiber 1
The measurement light is incident on the light source 7 using the light source 7. Optical fiber 1
1 is used to irradiate a corresponding point a on the connection surface B of the optical waveguide 4, and light emitted from the connection surface B such as scattered light and diffracted light is measured, and the first, second, or third embodiment is used. The position y1 of the characteristic point is obtained by. Similarly, the optical fiber 1 2 is used to irradiate the corresponding point B on the connection surface B, and the characteristic point position y 2
Ask for. Then, Z formed by the optical fiber and the optical waveguide
Corners around the axis (horizontal angle) [theta] z is the optical fiber 1 1, 1 2
If the distance is L, then θz = tan -1 ((y1-y2) / L). Drive the fine movement table 9 to move the optical fiber block 3 to Z
When the optical fiber block 3 is rotated about the axis by θz, the horizontal angles of the connection surface A of the optical fiber block 3 and the connection surface B of the optical waveguide 4 are matched. Thereafter, the optical fiber block 3, moves the (y1 + y2) / 2 only or increase, or seek y1 or y2 by using the optical fiber 1 1 or 1 2 again, the fine motion table 9 only in the Y direction that amount If so, the heights of the cores of the connection surface A and the connection surface B can be made to coincide with each other.
【００３４】その後、コアの水平方向を一致させるため
に、光センサであるＴＶカメラで光導波路４のコアの位
置、または基準位置を検出し、これと光ファイバ１から
の光ビームで照射される位置を合わせることによって、
光ファイバブロック３の接続面Ａと光導波路４の接続面
Ｂのコアを完全に一致させるこができる。また、ＴＶカ
メラによって光導波路４のコアまたは基準位置が計測で
きない場合には、この実施例の方法で光ファイバブロッ
ク３の接続面Ａ、光導波路４の接続面Ｂのコアの高さを
一致させた後、光ファイバ１から光を照射しつつ水平方
向に微動台９を移動し、そのときの光導波路４の出射側
の光量を計測し、光量が最大となる位置を求めることに
よって、光ファイバブロック３と光導波路４のコアの位
置を一致させることができる。Then, in order to match the horizontal direction of the cores, the position of the core of the optical waveguide 4 or the reference position is detected by a TV camera which is an optical sensor, and this is irradiated with the light beam from the optical fiber 1. By aligning the positions,
The cores of the connection surface A of the optical fiber block 3 and the connection surface B of the optical waveguide 4 can be perfectly matched. Further, when the core or the reference position of the optical waveguide 4 cannot be measured by the TV camera, the height of the core of the connection surface A of the optical fiber block 3 and the height of the core of the connection surface B of the optical waveguide 4 are made to match by the method of this embodiment. After that, the fine movement table 9 is moved in the horizontal direction while irradiating light from the optical fiber 1, the amount of light on the emission side of the optical waveguide 4 at that time is measured, and the position where the amount of light is maximized is obtained. The positions of the cores of the block 3 and the optical waveguide 4 can be matched.
【００３５】図１０はこの発明の第５の実施例で、光導
波路４の両側にテープ状の光ファイバを自動接続するた
めのものである。１は入射側のテープ状の光ファイバ、
１′は出射側のテープ状の光ファイバ、３は入射側の光
ファイバブロック、３′は出射側の光ファイバブロッ
ク、４は光導波路、９は入射側の光ファイバブロック３
をＸＹＺ駆動・位置決めするするための微動台、９′は
出射側の光ファイバブロック３′をＸＹＺ方向に駆動・
位置決めするための微動台、１1 ，１2 は入射側のテー
プ状の光ファイバ１の両側縁の光ファイバ、１1 ′，１
2 ′は出射側のテープ状の光ファイバ１′の両側縁の光
ファイバ、７は測定光の光源、１８ａ，１８ｂおよび１
８ａ′，１８ｂ′はそれぞれ光ファイバ１1 ，１2 およ
び１1 ′，１2 ′に測定光を導入するためのカプラーで
ある。１１は微動台９，９′の駆動部、１２は光センサ
で、ＣＣＤ撮像素子などのＴＶカメラ、１３は画像処理
装置などの情報解析部、１５は全体を制御するパソコン
である。FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention for automatically connecting tape-shaped optical fibers on both sides of the optical waveguide 4. 1 is a tape-shaped optical fiber on the incident side,
1'is a tape-shaped optical fiber on the output side, 3 is an optical fiber block on the input side, 3'is an optical fiber block on the output side, 4 is an optical waveguide, 9 is an optical fiber block on the input side 3
A fine movement table for XYZ driving / positioning, and 9'for driving the output side optical fiber block 3'in XYZ directions.
A fine moving table for positioning, 1 1 and 1 2 are optical fibers on both side edges of the tape-shaped optical fiber 1 on the incident side, 1 1 ′ and 1
2 'outgoing side of the tape-like optical fiber 1' both side edges of the optical fiber, 7 the measurement light source, 18a, 18b and 1
Reference numerals 8a 'and 18b' are couplers for introducing measuring light into the optical fibers 1 1 , 1 2 and 1 1 ', 1 2 ', respectively. Reference numeral 11 is a drive unit for the fine movement tables 9 and 9 ', 12 is an optical sensor, a TV camera such as a CCD image pickup device, 13 is an information analysis unit such as an image processing device, and 15 is a personal computer for controlling the whole.
【００３６】この実施例の動作を説明すると、先ず実施
例３および実施例４で説明した方法によって光ファイバ
ブロック３の接続面Ａ、光導波路４の接続面Ｂの水平位
置合わせ、コアの位置合わせを行う。次に光導波路４の
もう一方の接続面Ｂ′と光ファイバブロック３′の接続
面Ａ′を同様の手順で位置合わせすることができる。な
お、以上の実施例では光射出部を光ファイバブロックを
例にして説明したが、光ファイバブロックの代わりにレ
ーザーダイオード、光導波路を適用する場合でも同様に
位置合わせができることは言うまでもない。To explain the operation of this embodiment, first, the horizontal alignment of the connection surface A of the optical fiber block 3 and the connection surface B of the optical waveguide 4 and the alignment of the core are performed by the method described in the third and fourth embodiments. I do. Next, the other connecting surface B'of the optical waveguide 4 and the connecting surface A'of the optical fiber block 3'can be aligned by the same procedure. It should be noted that, in the above embodiments, the light emitting portion is described by taking the optical fiber block as an example, but it is needless to say that the same alignment can be performed when a laser diode or an optical waveguide is applied instead of the optical fiber block.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上、説明してきたように、この発明に
おいては、光部品の接続面においては光射出部あるいは
光受光部の近傍に光学的な不連続または急峻な変化点が
あることに着目し、相対する接続面を相対的に移動する
機構と、光射出部から射出した光が相対する接続面で散
乱、反射、屈折、透過した強度を測定する光センサと、
これら計測と移動を制御する制御部とで構成し、光学的
な変化の特徴を検出することによって、自動的に光ファ
イバのコアの位置合わせをする機構であるから、その位
置合わせ操作が簡単で、熟練を必要とせず、人手による
位置合わせに比べて極めて能率的である。そのため生産
性が向上しコストを引き下げることができる。As described above, in the present invention, attention is paid to the fact that there is an optical discontinuity or a steep change point in the vicinity of the light emitting portion or the light receiving portion on the connection surface of the optical component. Then, a mechanism that relatively moves the opposing connection surfaces, and an optical sensor that measures the intensity of light emitted from the light emitting unit scattered, reflected, refracted, or transmitted by the opposing connection surfaces,
It is composed of a control unit that controls these measurements and movements, and it is a mechanism that automatically aligns the cores of optical fibers by detecting the characteristics of optical changes. It requires no skill and is extremely efficient compared to manual alignment. Therefore, productivity can be improved and cost can be reduced.
【図１】２本の光ファイバの接続を説明する図（オフセ
ットがある場合）である。FIG. 1 is a diagram illustrating a connection of two optical fibers (when there is an offset).
【図２】２本の光ファイバの接続を説明する図（中心軸
が平行でない場合）である。FIG. 2 is a diagram for explaining the connection of two optical fibers (when the central axes are not parallel).
【図３】８芯テープ状の光ファイバと光導波路の接続を
説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a connection between an 8-core tape-shaped optical fiber and an optical waveguide.
【図４】人手による光ファイバブロックと光導波路のコ
アの粗位置合わせを説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining rough alignment of an optical fiber block and a core of an optical waveguide by hand.
【図５】この発明の原理を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the principle of the present invention.
【図６】この発明の第１の実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第２の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図８】この発明の第３の実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図９】この発明の第４の実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図１０】この発明の第５の実施例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
１，１′ 光ファイバ １1 ，１2 光ファイバ １ａ，１ａ′ クラッド層 １ｂ 光ファイバ ２，２′ コア ３，３′ 光ファイバブロック ３ａ，３ａ′ プラスチック製のハウジング部 ３ｂ，３ｂ′ ガラス製の接合部 ４ 光導波路 ４ａ 上部クラッド ４ｂ 下部クラッド ５ コア ６ 紫外線硬化形接着剤 ７，７′ 光源 ８ スクリーン ９，９′ 微動台 １０ シリコン基板 １１，１１′ 駆動部 １２，１２′ 光センサ １３ 情報解析部 １４ Ｙ方向分布 １５ パソコン １６ 機構部のベース １７ 反射散乱面 １８ａ，１８ａ′カプラー １８ｂ，１８ｂ′カプラー Ａ，Ｂ 接続面1,1 'optical fiber 1 1, 1 2 optical fiber 1a, 1a' cladding layer 1b optical fiber 2, 2 'core 3,3' optical fiber block 3a, 3a 'plastic housing portion 3b, 3b' made of glass Junction 4 Optical waveguide 4a Upper clad 4b Lower clad 5 Core 6 UV curable adhesive 7,7 'Light source 8 Screen 9,9' Fine movement stage 10 Silicon substrate 11,11 'Drive part 12,12' Optical sensor 13 Information analysis Part 14 Y-direction distribution 15 Personal computer 16 Mechanism base 17 Reflective scattering surface 18a, 18a 'coupler 18b, 18b' coupler A, B connection surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 一樹 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuki Kudo 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (4)
面Ａと接続される接続面Ｂに存在し前記光射出部と向か
い合うべき対象部とを位置合わせする機構において、前
記接続面Ａと接続面Ｂとを相対的に移動させる移動機構
と、前記光射出部から射出された光の前記接続面Ｂから
の散乱、反射、屈折、透過のいずれかまたは複合した光
を観測する光センサと、前記接続面Ａと接続面Ｂとの相
対位置とその相対位置における前記光センサの出力を取
り込み、光センサの出力変化の特徴点を判定して前記接
続面Ａと接続面Ｂとの相対位置を認識し、それに基づき
必要な量だけ前記移動機構を駆動し、前記接続面Ａの光
射出部と前記接続面Ｂの対象部を位置合わせする制御部
からなることを特徴とする光ファイバ接続の自動位置合
わせ機構。1. A mechanism for aligning a light emitting portion existing on a connecting surface A and a target portion existing on a connecting surface B connected to the connecting surface A and facing the light emitting portion, wherein the connecting surface is A moving mechanism for relatively moving A and the connection surface B, and light for observing the light emitted from the light emitting unit, which is any of scattering, reflection, refraction, transmission from the connection surface B or a composite light. The relative position of the sensor and the connection surface A and the connection surface B and the output of the optical sensor at the relative position are taken in, the characteristic point of the output change of the optical sensor is determined, and the connection surface A and the connection surface B are determined. An optical fiber comprising a control unit that recognizes a relative position, drives the moving mechanism by a necessary amount based on the relative position, and aligns the light emitting unit of the connection surface A and the target unit of the connection surface B. Automatic connection alignment mechanism.
いて、前記光ファイバに位置合わせ用の光を入射するた
めの光源と、前記光ファイバの接続面Ａと前記光導波路
の接続面Ｂとを対向させ、前記光ファイバからの射出光
が前記接続面Ｂを照射するような位置関係に保ちつつ前
記光ファイバと前記光導波路とを相対的に移動させる移
動機構と、前記射出光が前記光導波路の接続面Ｂにおい
て反射・散乱光を観測する光センサと、前記光ファイバ
と前記光導波路の相対位置とその相対位置における前記
光センサの出力を取り込み、光センサの出力変化の特徴
点を判定して相対位置を認識し、それに基づき必要な量
だけ前記移動機構を駆動し、前記光ファイバと前記光導
波路を位置合わせする制御部からなることを特徴とする
光ファイバ接続の自動位置合わせ機構。2. A mechanism for connecting an optical fiber and an optical waveguide, wherein a light source for injecting alignment light into the optical fiber, a connection surface A of the optical fiber and a connection surface B of the optical waveguide are provided. A moving mechanism that opposes each other and relatively moves the optical fiber and the optical waveguide while maintaining the positional relationship such that the emitted light from the optical fiber irradiates the connection surface B, and the emitted light is the optical waveguide. Of the optical sensor for observing the reflected / scattered light on the connection surface B of FIG. Of the optical fiber connection characterized by comprising a control unit for recognizing the relative position with the optical fiber, activating the moving mechanism based on the relative position, and aligning the optical fiber with the optical waveguide. Dynamic alignment mechanism.
いて、前記光ファイバに位置合わせ用の光を入射するた
めの光源と、前記光ファイバの接続面Ａと前記光導波路
の接続面Ｂとを対向させ、前記光ファイバからの射出光
が前記接続面Ｂを照射するような位置関係に保ちつつ前
記光ファイバと前記光導波路とを相対的に移動させる移
動機構と、前記射出光が前記光導波路のクラッド層また
はコア層を透過し前記接続面Ｂと反対の面から射出する
位置に置かれた面の反射・散乱光を観測する光センサ
と、前記光ファイバと前記光導波路の相対位置とその相
対位置における前記光センサの出力を取り込み、前記光
センサの出力変化の特徴点を判定して相対位置を認識
し、それに基づき必要な量だけ前記移動機構を駆動し、
前記光ファイバと前記光導波路を位置合わせする制御部
からなることを特徴とする光ファイバ接続の自動位置合
わせ機構。3. In a mechanism for connecting an optical fiber and an optical waveguide, a light source for injecting alignment light into the optical fiber, a connecting surface A of the optical fiber and a connecting surface B of the optical waveguide are provided. A moving mechanism that opposes each other and relatively moves the optical fiber and the optical waveguide while maintaining the positional relationship such that the emitted light from the optical fiber irradiates the connection surface B, and the emitted light is the optical waveguide. , An optical sensor for observing the reflected / scattered light of the surface which is transmitted through the clad layer or core layer and is emitted from the surface opposite to the connection surface B, the relative position of the optical fiber and the optical waveguide, and The output of the optical sensor at the relative position is captured, the relative position is recognized by determining the characteristic point of the output change of the optical sensor, and the moving mechanism is driven by a necessary amount based on it.
An automatic alignment mechanism for optical fiber connection, comprising a controller for aligning the optical fiber and the optical waveguide.
ァイバ１′を接続する機構において、前記光ファイバ１
および光ファイバ１′に位置合わせ用の光を入射するた
めの光源と、前記光ファイバ１の接続面Ａと前記光導波
路の接続面Ｂを対向させ、前記光ファイバ１から第１の
射出光が前記接続面Ｂを照射するような位置関係を保ち
つつ前記光ファイバ１を前記光導波路に対して相対的に
移動させる第１の移動機構と、前記第１の射出光が前記
光導波路のクラッド層またはコア層を透過し前記接続面
Ｂと反対の面から射出する位置に置かれた面の反射・散
乱光を観測する第１の光センサと、前記光ファイバ１′
の接続面Ａ′と前記光導波路の接続面Ｂ′を対向させ、
前記光ファイバ１′からの第２の射出光が前記接続面
Ｂ′を照射するような位置関係を保ちつつ前記光ファイ
バ１′を前記光導波路に対して相対的に移動させる第２
の移動機構と、前記第２の射出光が前記光導波路のクラ
ッド層またはコア層を透過し前記接続面Ｂ′と反対の面
から射出する位置に置かれた面の反射・散乱光を観測す
る第２の光センサと、前記光ファイバ１と前記光導波路
の相対位置とその相対位置における前記第１の光センサ
の出力および前記光ファイバ１′と前記光導波路の相対
位置とその相対位置における前記第２の光センサの出力
を取り込み、第１の光センサおよび第２の光センサの出
力変化の特徴点を判定して前記光ファイバ１および光フ
ァイバ１′の前記光導波路に対する相対位置を認識し、
それに基づきそれぞれ必要な量だけ前記第１の移動機構
または第２の移動機構を駆動し、前記光ファイバ１およ
び光ファイバ１′と前記光導波路を位置合わせする制御
部からなることを特徴とする光ファイバ接続の自動位置
合わせ機構。4. A mechanism for connecting an optical fiber 1 and an optical fiber 1'to both ends of an optical waveguide, wherein the optical fiber 1
Further, the light source for making the alignment light incident on the optical fiber 1 ′, the connection surface A of the optical fiber 1 and the connection surface B of the optical waveguide face each other, and the first emission light is emitted from the optical fiber 1. A first moving mechanism that moves the optical fiber 1 relative to the optical waveguide while maintaining a positional relationship such that the connection surface B is illuminated; and the first emitted light is a cladding layer of the optical waveguide. Alternatively, the first optical sensor for observing the reflected / scattered light on the surface which is transmitted through the core layer and is emitted from the surface opposite to the connection surface B, and the optical fiber 1 '.
The connection surface A'of the optical waveguide and the connection surface B'of the optical waveguide are opposed to each other,
A second moving optical fiber 1'relative to the optical waveguide while maintaining a positional relationship such that the second emitted light from the optical fiber 1'illuminates the connection surface B '.
And the reflected / scattered light on the surface placed at a position where the second emitted light passes through the cladding layer or core layer of the optical waveguide and is emitted from the surface opposite to the connection surface B ′. The second optical sensor, the relative position of the optical fiber 1 and the optical waveguide, the output of the first optical sensor at the relative position, and the relative position of the optical fiber 1'and the optical waveguide and the relative position thereof. The output of the second optical sensor is taken in, the characteristic points of the output changes of the first optical sensor and the second optical sensor are determined, and the relative positions of the optical fiber 1 and the optical fiber 1'with respect to the optical waveguide are recognized. ,
Based on this, each of them is driven by the required amount respectively to move the first moving mechanism or the second moving mechanism, and comprises an optical fiber 1 and an optical fiber 1 ', and a controller for aligning the optical waveguide. Automatic alignment mechanism for fiber connection.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23214995A JP3303057B2 (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Automatic alignment mechanism for optical fiber connection |
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|---|---|---|---|
| JP23214995A JP3303057B2 (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Automatic alignment mechanism for optical fiber connection |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0980250A true JPH0980250A (en) | 1997-03-28 |
| JP3303057B2 JP3303057B2 (en) | 2002-07-15 |
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|---|---|---|---|
| JP23214995A Expired - Fee Related JP3303057B2 (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Automatic alignment mechanism for optical fiber connection |
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| JP (1) | JP3303057B2 (en) |
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- 1995-09-11 JP JP23214995A patent/JP3303057B2/en not_active Expired - Fee Related
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