JPS58195825A - 半導体レ−ザを含を光学デバイスの組立方法及びその適用のための組立作業台並びに光学デバイス - Google Patents

半導体レ−ザを含を光学デバイスの組立方法及びその適用のための組立作業台並びに光学デバイス

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JPS58195825A
JPS58195825A JP58074842A JP7484283A JPS58195825A JP S58195825 A JPS58195825 A JP S58195825A JP 58074842 A JP58074842 A JP 58074842A JP 7484283 A JP7484283 A JP 7484283A JP S58195825 A JPS58195825 A JP S58195825A
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JP
Japan
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objective lens
laser
optical axis
sector
axis
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JP58074842A
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ミシエル・チルア−ル
ルイ・アルキ
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザを含む光学デバイス組立方法に関
する。
実際１、特定軸に対し配置される平行光線ビームを放出
するレーザモジゴールを作製４ること特【Ｊシー１１を
対物レンズと結合させることが問題となる。
レーザ及び対物レンズと一体を成すＪレメントを例えば
ねじを含む種々の組立手段により結合さｔ！得ることが
公知である。
実際、半導体レーザの放出面は第１に適当な開ｌｌ数を
第２に機械的軸と合致する光学軸を有する対物レンズの
焦点に位置調整され得る。
この問題点を解決するため、本発明による方法て゛は、
平面ｘＯｙで次に軸０２に関して位置調整することによ
り、以下で記号Ｏｘｙｚにより示される軸Ｏｘ　、Ｏｙ
および６ｚを含む正規直交三面体の種々の座標軸に泊っ
て対物レンズにＰＡするレー１１を位置調整する。レ一
か及び対物レンズと一体を成４■レメントの組立は接種
によりおこなわれる。
本発明の目的は特定軸に沿って平行光線ビームを放出す
る光学デバイスの組立方法を提供することであり、該デ
バイスは半導体レーザとこの特定軸と合致する光学軸を
有する第１対物レンズとを含んでおり、該方法は、 この第１対物レンズの光学軸に対する垂直面にこの第１
対物レンズに関するレーザな位ＩＩ調整する第１段階と
、　　　　　□ 光学軸と同一方向を有する軸に沿ってこの第１対物レン
ズに関するレーザを位置調整する第２段階と、 接着剤導入段とこの接着剤の硬化段とを含んでおり、こ
の第２の段はこの第１対物レンズに関するレーザの位置
調整が完了すると生じる前記レーザと前記第１対物レン
ズとを含む光学デバイスの接着段階とを含むことを特徴
とする。
更に本発明の目的はこのような方法により得られる光学
１″バイスを、及びこの種の方法を適用するための装着
或いは組立作業台を提供することである。
添イ・１図面に関する以下の説明から本発明はより明確
に理解され、他の特徴も明らかとなる。
該り払は特定軸に関する平行光線ビームを放出４る半導
体レーザを含む光学デバイスを作製することを１１１能
にする。
この目的のため、第１に適当な開口数を有し、第２にこ
の特定軸と合致する光学軸を有する対物レンズの焦点に
半導体レーザの放出ゾーンを位置調整することが問題と
される。従って対物レンズを含むエレメントの゛機械的
軸は光学軸と合致しなＧノればならない。
この位置調整作業がおこなわれると、次にレーザと対物
レンズとが組立てられねばならず、この組立は接着によ
りおこなわれる。
対物レンズ３に関するレーザ１の位ｌｌ３１整はいくつ
かの段階でおこなわれる。第１図からこれらの２つのエ
レメントが明らかである。先づ最初にレーｆ１は対物レ
ンズ３に関する正規直交三面体Ｏｘｙｚの平面×Ｏｙに
位置調整される。次にレーザ１は三面体の軸０２に沿っ
て位置調整される。
これらの種々の位置調整作業はレーザ１が一体的に接続
されている微動操作装置２によりおこなわれる。対物レ
ンズ３はｒＶＪの形状で凹部がつけられたエレメント４
に固定されるケーシングと一体化される。
次にレーザ１は対物レンズ３に関し平面ｘＯｙに再位置
調整され得る。レーザ１と対物レンズ３とのアセンブリ
は接着により作製される。
第１図に図示されたように、レーザ１を含むケーシング
は、正規直交三面体□　ｘｙｚの３つの軸のａ　ｈ　ｌ
へでの位置調整を可能にする微動操作装置２と一体化さ
れる。
１第１対物レンズ」として言及される対物レンズ３はＶ
字形溝付部材（ノツチ）４に固定されるケーシングと一
体化され、このＶ字形の膜上部は組立作業台と本発明に
よる光学、デバイスとの光学軸△を構成する。
ｖｋ東対物レしズ７は、レーザ１から出るビーム１３が
第１対物レンズ３を通過後、２象限即ち２ｅクタノ４ト
ダイオード９及び１０上で及び４象限即ら４セクタフオ
トダイオード８１でスビリッタ１１により集束されるこ
とを可能にする。
このスビリッタ１１は、平面ｘＯｙでの調整と軸Ｏｚに
沿った調整との機能を分離し、従ってこれらの２つの調
整間の満足すべき分離を確保することを可能にする。
複プリズム１２はスピリッタ１１により反射された光ビ
ー′、２９を２つに分割し、同様に軸ＯＺに沿った調整
が正確な場合フォトダイオード９及び１０の中心を照明
することを可能にする。前記全てのエレメントは安定し
た剛性ビーム上で支持されている。
光学デバイスのＶｌ看作業台は、フォトダイオード８の
中心が光学軸Δ上にあり、元の光ビームが平行な場合フ
ォトダイオード９及び１０に関する複プリズムの位置が
同様にそれらの中心の照明を含むように組立てられてい
る。
フォトダイオード８は光学軸△に対し直角な平面に位置
する４つのセクタ或いは象限を含むダイオードである。
このフォトダイオードは、交点が光学軸Δ上にある２本
の軸Δｉ及びΔ、により範囲が決められた４個の検出器
を含む。これらの軸△１及び△２は正規直交三面体Ｏｘ
ｙｚの軸Ｏｘ及びＯｙに平行である。
２本の軸Δ０．Δ２により構成される平面に対し牢（倉
な平面ｘＯｙで対物レンズ３に関するレーザ１の位置調
整をおこなうため、ダイオード８０４個の光検出器１５
．１６．１７．１８に接続された種々の回路が用いられ
る。
軸Ｏｙに沿って調整をおこなうため、光検出器１５及び
１６が加算器２３の２つの入力に接続される。
光検出器１７及び１８は加算器２４の２つの入力に接続
される。これらの２個の加算器２３及び２４の出力では
２個の信号ｙ１及びｙ２　が得られる。これらの出力は
差動増幅器２８の入力に接続される。従ってこの差動増
幅器から出る信号ｙは、レーザ１が軸Ｏｙに沿って正し
く配置される場合零である。これはビームが軸Δ□上に
確実に到達するということを意味する。
軸ＯＸに治って調整するためのｈ払は前記５払と１０Ｊ
じである。従って、光検出器１５及び１７は加算器２５
の２つの入力に接続されている。光検出器１６及び１８
は加算器２６の２個の入力に接続されており、従ってこ
れらの加算器２５及び２６の出力で２個の信号ｘ１及び
×２が得られる。これらの出力は差動増幅器２７の入）
〕に接続される。この差動増幅器２７から出る信号Ｘは
レーザが軸Ｏ×に沿って正しく配置される場合零である
。これはビームが確実に軸△２に到達するということを
意味する。
軸Ｏｚに沿って調整をおこなうため、例えば複プリズム
１２であるビームスビリツタエレメントが、例えば半透
明パネルであり得るスピリツタ１１により及躬されたビ
ーム２９のパスに挿入され、この複プリズム１２の背後
には２個のフォトダイオード９及び１０を含む光センサ
検出系が配置される。複プリズム１２は反射されたビー
ムがまだ比較的巾広い点に、すなわら２個のフォトダイ
オード９及び１０が配置されている対物レンズ７の像平
面Ｐから距頗的に少し魅れた所に配置される。
複プリズム１２の位置でのビームの１１１は、檜プリズ
ムのビームの軸に対し垂直な位置許容範囲に較べ、及び
複プリズムの頂上部の不正確さに関し充分広くな・ｊれ
ばならない。
複プリズム１２はビームを２つの部分ビーム３０及び３
１に分割させ、これらのビームの中でビーム３０はフォ
トダイオード９と、部分ビーム３１はフオトダイオード
１０と協働する。第３図、第４図及び第５図により図示
されたようにフォトダイオード９及び１０は２つの部分
、検出器１９．２０及び２１．２２に分割される。これ
らの図は軸Ｏｚに沿った調整のための系の１要特徴を図
示するという目的に役立ら、従っにれらの図はこの種の
検出に本質的なエレメントだけを図示する。
第ご３図は、読取ビームが正確に平面Ｐに集束され（い
る場合を示す。複プリズム１２がない場合、ビーム２９
は点線で示されたように点■に集束される。複プリズム
１２は点Ｔ１　及びＴ２に集束される部分ビーム３０及
び３１を構成する。しかし複プリズム１２は、正確な集
束の場合、点Ｔ１　、Ｔ、が夫々検出器１９．２０及び
２１．２２の分離ラインに正確に位置するようにフォト
ダイオード９及び１０から一定距離の所に配置される。
従って検出器１９及び２０は検出器２１．２２と同様同
醋の光線を受容する。
複プリズムが不在でビーム２９が第４図に図示されたよ
うに平面Ｐの前面即ち平面Ｐ′の点Ｔ−に集束されるな
らば、部分ビーム３０及び３１の焦点は夫々点Ｔ　−ｔ
　　及びＴ−２に夫々位置する。従って検出器セクショ
ン１９及び２２は検出器上クシミン２０及び２１よりも
多く光線を夫々受容する。
複プリズム１２が不在で、ビーム２９が平面Ｐの背後に
位置する平面Ｐ″の点Ｔ　ＪＪに集束されるならば、逆
の場合が生じ、検出器２０及び２１は検出器セクション
１９及び２２よりも多くの光線を人々受容する。
第３図による光の収束ビーム２９を受容する複プリズム
１２はその出力として２つのビーム３０及び３１を１起
する。これらの２つのビーム３０及び３１は軸Δ　１′
ｃ２セクタフオトダイオード９及び１０の中心（゛収束
する。入射ビームの収束の関数として）第１へダイオー
ドの照明変化を考慮すると、２つの場合寸なわら入射ビ
ームがより多く或いはより少なく収束する場合が生じる
。
第１の場合、第４図に見られるように複プリズムから出
る２つのビームはフォトダイオード９及び１０の平面Ｐ
の前面で集束される。実際には照明されるのは光検出器
Ｊ９及び２２だけである。
第２の場合、第５図に見られるように、複プリズムから
出る２つのビームはフオ］・ダイオード９及び１０のψ
面Ｐの背後で集束される。実際には照明されるのは光検
出器２０及び２１だ番ノである。
実際、レーザモジュールから出るビームは、第１対物レ
ンズ３の焦点に関する半導体レーザ１の位置の関数とし
て、平行であるか、或いは収束的であるか、或いは発散
的である。対物レンズ３に関するレーザ１をＱｚに沿っ
て位置調整するための方法を説明する。この事実により
複プリズム１２の入射ビーム２９はより多く或いはより
少なく収束する。
軸０２に沿ったこの調整をおこなうため第６図に図示さ
れた電気回路が用いられる。光検出器１９及び２２は加
算器３３の２つの入力に接続されている。
光検出器２０及び２１は加締器３２の２つの人力に接続
されている。信号７２　及びＺ□を供給するこれらの２
つの加算器の出力は、出力が信号Ｚを出す差動増幅器３
４の２つの入力に接続されている。従って２＝２　−２
　　である。
信号ｌの知識は、信号２９の収束に関づる、従つ（後に
第１対物レンズ３が続くレーザ１を含む光学Ｊ゛バイス
ら出るビームの平りに関するデータを提供する。
実際、この差動増幅器から出る信号ｌは、レー＋１が軸
Ｏ１に沿って正しく配置、される場合零である。これは
、レーザ１−第１対物レンズ３光学デバイスから出る光
ビームは平行であり、次に光検出器１９．２０．２１．
２２は均等に照明されるということを意味する。
第７図に図示された組立方法の具体例では、レーザクー
スは第１対物レンズ３に固定されたボア４０に係合する
円筒形セクション３９を有しており、ボ／の機械的軸は
対物レンズ３の光学軸と合致□する。。
ｘ、ｙ、ｚｆｊ４整をおこなうため、レーザの円筒形部
分３９と対物レンズ３のマウント４１のボア間には充分
な機械的遊びがある。この遊びは例えば可撓性トロイド
状継手３５の遊びでよい。この遊びは例えば５００マイ
クロメータのオーダでよい。
レーザが第１対物レンズに関し、軸Ｏｘ　、　Ｏｙ　。
０２に関し位置調整されると、前記遊びの中に適当な容
量の接着剤１４を３６で注入することによりこの位置調
整が固定される。
従って接着剤リング１４が、レーザの円筒形部分３９と
、具体例として３個のレンズで図示される対物レンズ４
１のマウントのボア間に沈積されるが、高品質の非球面
レンズを用いることも可能である。
第７図ではレーザの伝送セクション３８の後部分にフォ
トダイオード３７が装着され、これは後表面を介する半
導体レーザ１の伝、１送によりこのレーザ１の伝送パワ
ーをフィードバックにより制御することを可能にする。
第７図ではレーザの円筒形部分３９の後部が機械加工さ
れており、これは熱の散逸を可能にするラジェータとし
て作用する。
好適具体例では、調整が終了すると固定する適当な速度
で重合する接着剤が用いられる場合、軸Ｏｘ　、Ｑｙ及
びＯｚに沿って調整する前に接着剤リング１４が配置さ
れ得る。縮まない接着剤すなわち場合中寸法変化を受け
ない接着剤が用いられる。
位置調整は迅速であり、すなわち１分のオーダぐあり、
例えば３分以上で重合する接着剤を用いることも可能で
ある。
非制限的具体例としてＣＩ　ＢＡ−ＧＥ　Ｉ　ＧＹ会社
により観造されたｒ　Ａ　ｒａｌｄｉｔｅ　Ｊ型の急速
固定接橋剤が用いられ得る。
このように、三次元調整を可能にするフオトダイオード
８．９．１０により検出された信号から得られる信Ｑｘ
、ｙ、ｚを用いることにより完全自動的に組立てられ得
るレーザモジュールを得ることが可能になる。簡単な組
立てから得られる光学デバイスはごくわずかの発散しか
有さないビームを提供し、このビームの光学軸は対物レ
ンズの機械的軸と合致し、この光学デバイスのかさは非
常に小さい。
多数の光学配列では、特に一体化された光学ヘッドの分
野では、互換性及び容易な配列維持のため、位置調整さ
れた平行なビームを伝送する光源が必要とされる。前記
方法に作製されたレーザモジコールはこれらの必要条件
を十分に満たす。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による組立方法の説明図、第２図、第３
図、第４図、第５図、及び第６図は本発明による方法を
用いる組立或いは装着作業台の種々の特徴を示す説明図
、第７図は本発明による方法により得られる光学デバイ
スの説明図である。 １・・・レーザ、　　　　　２・・・微動操作装置、３
・・・対物レンズ、 ８．９．１０・・・フォトダイオード、１１・・・スビ
リッタ、　　１２・・・複プリズム、１５．１６．１７
．１８・・・光検出器、２３．２４．２５．２６・・・
加算器、２７・・・差動増幅器。 代理人弁場士今　　村　　　冗 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ｐ、ｌ　　　　　５ｐ” ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　特定軸に沿って平行な光ビームを放出する、半
    導体レーザとこの特定軸と合致する光学軸を有する第１
    対物レンズとを含む光学デバイスの組立方法であり、該
    方法が、 前記第１対物レンズの光学軸に対する垂直面にこの第１
    対物レンズに関するレーザを位置調整する第１段階と、
    この第１対物レンズにＩｌｌするレーザを光学軸と同一
    方向の軸に沿って位置調整する第２段階と、 接着剤導入段と接着剤硬化段とを含んでおり、この第１
    対物レンズに関するレーザの位Ｉｆ調整が完ｒするとこ
    の第２の段が生じる前記レーザと０１記第１対物レンズ
    からなる光学デバイスの接着段階と、を含むことを特徴
    とする方法。
  2. （２）　接着段階の接着剤導入段は第１位置調整段階前
    に生じることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の方法。
  3. （３）　前記第１対物レンズに関するレーザを光学軸に
    対する垂直面に位置調整する第３段階を含むことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. （４）　接着段階は３分を越える重合期間を有する接着
    剤でおこなわれることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の方法。
  5. （５）　第１対物レンズに関するレーザの位置調整の第
    １段階は光学デバイスにより伝送されるビームの集束と
    、光学軸に対する垂直面に位置する４セクタダイオード
    による検出とを含むことを特黴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の方法。
  6. （６）　第２位置調整段階は伝送されたビームの集束と
    、２つの部分ビームへのビームの分割と、２個の４セク
    タダイＡ−ドによるこれらの２つの部分ビームの検出と
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    方法。
  7. （７）　円筒形部分を有する第１ケーシングと円筒形ボ
    アを含む第１対物レンズを有する第２ケーシングと一体
    を成すレーザを含んでおり、この円筒形部分とこのボア
    は互いに係合しており、トロイド状継手はそれらの間の
    接合を可能にし、接着剤の接合部がそれらの間に配置さ
    れ、特許請求の範囲第１項に記載の方法により得られる
    ことを特徴とする光学デバイス。　　）
  8. （８）　特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施する
    ための組立作業台であって、レーザを正規直交三面体Ｑ
    　ｘｙｚの３つの方向に変位するための微動操作＠−と
    、頂−Ｆ部が前記作業台の光学軸を規定づるＶ字形に切
    込まれており第１対物レンズが固定され（いる機械的エ
    レメントと、次にビームスビリツタが従続するこの第１
    対物レンズから到来するビームを集束するための対物レ
    ンズと、光学軸に対する垂直面に位置す、る４セクタ光
    電子ダイオードとを含んでおり、これらの後者の３つの
    エレメントは光学軸に沿って配置されており、２個の２
    セクタダイオードはスビリツタデバイスにより反射され
    た入射ビームを２つの部分ビームに分割させ得る複プリ
    ズムの背後に配置されることを特徴とする組立作業台。
  9. （９）　４セクタダイオードの４つのセクタの範囲を定
    める２本の軸はそれらの交点を光学軸上にイ」シ（いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の組立作
    業台。
  10. （１０）　　４セクタダイオードの４つのセクタに対ｈ
    ｓ　する光検出器は夫々、出力が差動増幅器の入力に接
    続されている２個の加算器の入力に対をなして接続され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
    組立作業台。
  11. （１１）　　４セクタダイオードの４つのセクタに対応
    する光検出器は夫々、出力が差動増幅器の入力に接続さ
    れている２個の加締器の入力に対をなして接続されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の組立
    作業台。
  12. （１２）　　２個の２象限ダイオードの２つのセクタに
    対応する光検出器は、出りが差動増幅器の入力に接続さ
    れている２個の加算器の入力に対をなして接続されてい
    φことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の組立
    作業台。
JP58074842A 1982-04-20 1983-04-27 半導体レ−ザを含を光学デバイスの組立方法及びその適用のための組立作業台並びに光学デバイス Pending JPS58195825A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8207424 1982-04-20
FR8207424A FR2526176A1 (fr) 1982-04-29 1982-04-29 Procede d'assemblage d'un dispositif optique contenant un laser semi-conducteur, dispositif et banc de montage de mise en oeuvre

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JPS58195825A true JPS58195825A (ja) 1983-11-15

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EP (1) EP0094274B1 (ja)
JP (1) JPS58195825A (ja)
CA (1) CA1212364A (ja)
DE (1) DE3378659D1 (ja)
FR (1) FR2526176A1 (ja)

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