WO2018088537A1 - 集積型光モジュールの光軸調整方法、製造方法、および光軸調整装置 - Google Patents

集積型光モジュールの光軸調整方法、製造方法、および光軸調整装置 Download PDF

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秀和 小寺
義也 佐藤
端佳 畑
真也 下野
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical axis adjustment method, a manufacturing method, and an optical axis adjustment device for an integrated optical module, and more particularly, to an optical axis adjustment method for an optical demultiplexer for demultiplexing incident light into a plurality of lights having different wavelengths.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing an integrated optical module including such an optical demultiplexer and an optical axis adjusting device.
  • integrated optical module a compact integrated optical communication module having a high communication speed, in which an optical signal is converted into an electrical signal by each light receiving element, has been developed.
  • the optical communication module there is one light receiving element for one optical communication module, and the optical axis of the output light from the optical fiber is adjusted for this one light receiving element, and the light signal is received from the light signal by the light receiving element.
  • the optical communication module and the optical fiber are fixed at a position where the current value of the converted electric signal is optimal.
  • the integrated optical module a plurality of light receiving elements are mounted in one integrated optical module, and the multi-wavelength light output from the optical fiber is demultiplexed into a plurality of lights having different wavelengths. It is necessary to adjust the optical axis so that the light receiving element receives light. For this reason, the number of times of optical axis adjustment is required by the number of light receiving elements mounted in the integrated optical module.
  • an optical demultiplexer that includes a plurality of wavelength filters and demultiplexes an incident optical signal into a plurality of signal lights having different wavelengths is prepared. Using the angle perpendicular to the optical axis of the external light source as a reference, determine the position of the optical demultiplexer by the difference from the reference angle to the design angle, then measure the received light signal of each light receiving element, and position the optical demultiplexer Have been tweaked.
  • the optical axes of the light passing through one wavelength filter may shift due to the mounting accuracy of the wavelength filter of the optical demultiplexer. It is necessary to optimize the position of the optical demultiplexer by repeating the optical axis adjustment by the amount, and there is a problem that the number of optical axis adjustments increases and the assembly time of the optical parts becomes long.
  • an object of the present invention is to provide an optical axis adjustment method, a method of manufacturing an optical axis adjustment apparatus, and an optical axis adjustment apparatus for an integrated optical module that can accurately adjust the optical axis in a small number of times.
  • the present invention provides an optical demultiplexer that demultiplexes incident light into first light suitable for the light receiving wavelength band of the first light receiving element and second light suitable for the light receiving wavelength band of the second light receiving element,
  • An optical axis adjustment method for an integrated optical module in which a first and a second light receiving element for receiving first and second light respectively are provided in a package, Preparing a package having first and second light receiving elements; Detecting a position where the first filter and the incident light are perpendicular to each other, and arranging the optical demultiplexer including the first and second filters in the package at a design angle based on the angle; and A measuring step of measuring the output current by changing the wavelength of incident light introduced into the package, detecting the light demultiplexed by the first and second filters by the first and second light receiving elements, respectively; A detection step of detecting the center wavelengths of the first and second lights from the change of the output current with respect to the change of the wavelength of the incident light; Comparing the center wavelengths of the first and second lights with the
  • the number of light receiving elements is not limited to this because the optical axis adjustment method can be applied to the third and subsequent light receiving elements.
  • the optical axis adjustment is not limited to the number of light receiving elements, and can be adjusted by comparing the center wavelength of one set of light with the designed transmission wavelength of the filter so as to reduce the wavelength shift.
  • the present invention is also a method for manufacturing an integrated optical module, which includes an adhesion step of adhering an optical demultiplexer to a package at a position where the optical axis is adjusted after the optical axis is adjusted.
  • the present invention also includes an optical demultiplexer that demultiplexes incident light into first and second light having different wavelengths, and first and second light receiving elements that receive the first and second light, respectively.
  • a reflected return light measuring device for detecting light reflected from the first filter by incident light;
  • a current measuring device that detects the first and second light with the first and second light receiving elements and obtains an output current from the detected light; and
  • the center wavelengths of the first and second lights are detected from the wavelength of the incident light and the output current, and the center wavelengths of the first and second lights are compared with the design transmission wavelengths of the first and second filters.
  • the optical axis adjusting device is characterized in that the gripping means moves the optical demultiplexer based on the calculation result of the PC unit.
  • the number of light receiving elements is not limited to this because the optical axis adjustment method can be applied to the third and subsequent light receiving elements. It is possible to adjust the optical axis so that only the first wavelength shift is small, and to adjust the optical axis so that the total sum including the third and subsequent wavelength shifts is small.
  • the output current value of the light receiving element is measured, and the optical axis adjustment can be performed so that the combination is optimum. For this reason, the number of optical axis adjustments can be reduced, and the optical axis can be adjusted with high accuracy.
  • 4 is a graph showing changes in output current when the wavelength of light is changed in the light receiving element according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • 6 is a graph showing a pre-alignment profile of output current and a reference profile in the light receiving element according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an optical axis adjusting apparatus according to a first embodiment of the present invention, the whole being represented by 100.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the optical axis adjustment apparatus 100.
  • symbol shows the same or an equivalent location.
  • the optical axis adjustment apparatus 100 includes a stage 20 and position and angle adjustment mechanisms 5 and 10.
  • the stage 20 is made of, for example, a metal plate whose upper surface is horizontal, and the integrated optical module 4 that is the object of optical axis adjustment is placed thereon and fixed.
  • the adjustment mechanism 5 has a gripping means 12, and the gripping means 12 grips the optical demultiplexer 40 mounted inside the integrated optical module 4.
  • the adjusting mechanism 5 can move in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and can rotate around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The position and angle of the optical demultiplexer 40 are adjusted.
  • the adjusting mechanism 10 has a gripping means 11 and grips the collimator 3 with the gripping means 11.
  • the adjustment mechanism 10 can also move in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other and rotate around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The position and angle of the collimator 3 are adjusted.
  • the light source 1 is connected to the collimator 3 with an optical fiber and supplies light for adjusting the optical axis.
  • the light supplied from the light source 1 becomes parallel light by the collimator 3.
  • the current measuring device 7 is connected to the light receiving element 41 in the integrated optical module 4 through the wiring 6, and the light incident on the light receiving element 41 is converted into an output current, which is detected by the current measuring device 7.
  • the optical axis adjustment apparatus 100 includes a PC unit 9 and accumulates wavelength data sent to the light source 1 and current data measured by the current measuring device 7.
  • FIG. 3 is a flow showing the optical axis adjustment method according to the first embodiment of the present invention, and the optical axis adjustment method includes the following five steps S10 to S14.
  • the package 43 of the integrated optical module 4 is fixed at a predetermined position on the horizontal stage 20.
  • the integrated optical module 4 includes a package 43 that is a housing part, a plurality of light receiving elements 41 mounted inside the package 43, and splits incident light into a plurality of lights having different wavelengths.
  • the optical demultiplexer 40 is configured.
  • FIG. 4 describes the case where there are four light receiving elements 41, the number of light receiving elements 41 is not limited to this.
  • the light receiving element 41 is fixed to the package 43, but the optical demultiplexer 40 is not fixed to the package 43 and is held by the holding means 12 of the adjustment mechanism 5.
  • the optical demultiplexer 40 includes a transparent main body 42 made of glass, for example, and a filter (transparent optical component) 44 and a reflection plate 45 that are opposed to each other so as to be parallel to both sides of the main body 42.
  • the filter 44 has a function of an optical filter that transmits only light in a specific wavelength band according to the incident angle of light and reflects light in other wavelength bands, and divides the incident light into a plurality of lights having different wavelengths. To wave.
  • the same number of filters 44 as the number of light receiving elements 41 are attached. In FIG. 4, four filters 44a, 44b, 44c, and 44d are provided. When light is incident at the same incident angle, the transmitted wavelength bands are different. Therefore, the wavelength multiplexed light incident on the integrated optical module 4 can be demultiplexed into four lights having different wavelengths and can be incident on the four light receiving elements 41.
  • the wavelength band of light transmitted through the filter 44a at a predetermined incident angle is 1293.5 nm to 1297.5 nm.
  • the wavelength band of the transmitted light is 1298.0 nm to 1302.0 nm for the filter 44b, 1302.5 nm to 1306.5 nm for the filter 44c, and 1307.0 nm to 1311.0 nm for the filter 44d.
  • the filters 44a to 44d light of other wavelengths is not transmitted but reflected.
  • the center value of this transmission wavelength band moves 0.7 nm when the incident angle changes by 1.0 deg.
  • the central value of the transmission wavelength band of the filter 44a is 1295.5 nm at a certain incident angle ⁇ deg
  • the central value of the transmission wavelength band is 1295.5 nm when the incident angle changes to ⁇ + 1.0 deg.
  • the transmission wavelength band moves to the longer wavelength side as a whole from 1294.2 nm to 1298.2 nm.
  • the problem of the positional deviation of the optical path due to the deviation of the reflection angle also occurs. For this reason, high accuracy is required for the optical axis adjustment of the optical demultiplexer 40.
  • the wiring 6 is connected to each of the four light receiving elements 41, and the output current value of the light receiving element 41 is measured by the current measuring device 7.
  • Step S11 The light supplied from the light source 1 is incident on the collimator 3 via the optical fiber.
  • the collimator 3 is gripped by the gripping means 11.
  • the position and angle of the collimator 3 are adjusted by the adjusting mechanism 10.
  • the position and angle of the collimator 3 are adjusted so that the output current value of the light receiving element 41d that receives the light transmitted through the filter 44d becomes the maximum position and angle in FIG.
  • the light supplied from the light source 1 passes through the collimator 3 held at a predetermined position and angle by the holding means 11 and enters the package 43 of the integrated optical module 4.
  • Step S12 The adjustment mechanism 5 adjusts the position and angle of the optical demultiplexer 40 held by the holding means 12 so that the incident light that has entered the package 43 through the collimator 3 enters the optical demultiplexer 40. To do. With the above adjustment, the position and angle of the optical demultiplexer 40 are determined except for the horizontal rotation angle.
  • the wavelength of light emitted from the light source 1 is changed, and light incident on the light receiving element 41 through the optical demultiplexer 40 is detected.
  • the wavelength of the incident light is ⁇ 1
  • the incident light is transmitted only through the filter 44d, not transmitted through the other filters 44a to 44c, and the incident light is incident on the light receiving element 41d.
  • the wavelength of the incident light is ⁇ 2
  • the incident light is reflected by the filter 44d, is further reflected by the reflecting plate 45, passes through the filter 44c, and enters the light receiving element 41c to be detected.
  • incident light having wavelengths ⁇ 3 and ⁇ 4 passes through filters 44b and 44a, and is detected by light receiving elements 41b and 41a.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in the output current when the wavelength of light is changed in the light receiving element, where the horizontal axis represents the received light wavelength and the vertical axis represents the output current.
  • the relationship between the light receiving wavelength and the output current is a convex profile as shown in FIG. 5, and this profile is called an output current profile.
  • the light received by the light receiving element 41 is light transmitted through the filter 44 in front of the light receiving element.
  • the filter 44 attached to the main body 42 of the optical demultiplexer 40 transmits only light in a specific wavelength band at a specific incident angle, and reflects light in other wavelength bands. For this reason, by changing the wavelength, the amount of light transmitted through the filter 44 changes, and the band of light received by the light receiving element 41 changes.
  • the light transmitted through the filter 44 is received by the light receiving element 41, measured as an output current by the current measuring device 7, and acquired by the PC unit 9 as output current value data. Further, the wavelength of the light supplied from the light source 1 is measured by the measuring device 8 and acquired by the PC unit 9 as wavelength data. As a result, the output current profile as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing an output current profile, similar to FIG.
  • a broken line A1 is a reference profile according to the design of the integrated optical module 4, and a solid line A2 is an actually measured profile before alignment.
  • the reference profile A1 shows an ideal relationship between the output current value obtained by the light receiving element 41 and the wavelength of light transmitted through the filter 44 in front of the light receiving element 41.
  • step S13 the center wavelength of the profile is obtained for the two profiles A1 and A2.
  • the center wavelengths of the flat portions of the profiles A1 and A2 are the center wavelengths ⁇ A1 and ⁇ A2, for example, the maximum wavelength may be the center wavelength.
  • the deviation of the center wavelengths ⁇ A1 and ⁇ A2 from the design value of the filter 44 is calculated. From the shift of the center wavelength, the shift of the wavelength band of the light transmitted through the filter 44 is calculated.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the shift of the center wavelength and the shift of the incident angle to the filter, where the horizontal axis indicates the shift of the center wavelength and the vertical axis indicates the shift of the incident angle.
  • the relationship in FIG. 7 is acquired in advance.
  • the relationship between the wavelength shift and the angle shift obtained for the light transmitted through the four filters 44 is a linear relationship and is represented by the same straight line. From FIG. 7, the deviation of the incident angle to the filter 44 corresponding to the deviation of the center wavelength is obtained.
  • the angle in the horizontal direction of the optical demultiplexer 40 is adjusted so as to correct the obtained deviation of the incident angle.
  • the optical demultiplexer 40 gripped by the gripping means 12 of the adjustment mechanism 5 is rotated in a horizontal plane according to the incident angle shift obtained by the PC unit 9 to adjust the horizontal angle.
  • FIG. 8 is a graph showing a post-alignment profile and a reference profile of the output current of the light receiving element according to the first embodiment of the present invention, and the solid line indicates the alignment after correcting the incident angle deviation of the optical demultiplexer 40.
  • This is the rear profile A3, and the dotted line is the same reference profile A1 as in FIG.
  • the center wavelength ⁇ A3 of the post-alignment profile A3 and the center wavelength ⁇ A1 of the reference profile A1 are very close to each other. As the difference from the center wavelength ⁇ A1 of the reference profile A1 approaches 0, the optical axis adjustment with higher accuracy can be performed.
  • FIG. 9 shows a reference profile (broken line) and a pre-alignment profile (solid line) for two filters.
  • FIG. 9 shows profiles for two filters, but other numbers of profiles may be shown simultaneously according to the number of light receiving elements.
  • FIG. 10 shows a post-alignment profile (solid line) and a reference profile (broken line) after correcting the angular deviation of the optical demultiplexer 40 for the light transmitted through the two filters 44. With respect to the light transmitted through the two filters, the shift of the center wavelength is small.
  • all the filters can be corrected by calculating the angle deviation for one filter and correcting the angle of the optical demultiplexer based on this value.
  • the fixed angle of the filter 44 varies with respect to the main body 42 of the optical demultiplexer 40. Therefore, even if correction is performed based on the deviation of the angle calculated from one filter 44, all the filters The optimum correction for 44 is not always possible.
  • the angle correction amount is calculated so that the combination of the angle deviations calculated from the output current profiles obtained by the plurality of filters 44 is minimized.
  • the shift of the center wavelength calculated for the plurality of light receiving elements 41 the shift of the center wavelength of the entire integrated optical module is calculated using a least square method that minimizes the sum of squares of the shift values. Then, based on this value, a method of calculating the angular deviation of the optical demultiplexer 40 from FIG. 7 is used.
  • the variation in the output current profile shape of the plurality of light receiving elements 41 and the reference profile shape can be minimized as a whole.
  • the method of calculating the center wavelength deviation of the entire integrated optical module is not limited to the least squares method, and for example, variations in the output current profile shape and the reference profile shape of each light receiving element, such as the simple average method, are within the design range. Any other method may be used as long as it is within the range.
  • FIG. 10 shows the center wavelength shift of the entire integrated optical module calculated using the least square method, and the angle shift of the optical demultiplexer 40 is corrected based on this value.
  • the shift of light is small.
  • the mounting angle deviation of the optical demultiplexer 40 is corrected for each light receiving element 41 and the optical axis adjustment is repeated by the number of the light receiving elements 41, or one of the light receiving elements is selected.
  • the optical axis is adjusted, in the present invention, the optical axis can be adjusted so that the combination of the output current values of all the light receiving elements 41 is optimum.
  • the number of optical axis adjustments can be reduced to shorten the adjustment time, and highly accurate optical axis adjustment can be performed for a plurality of elements.
  • Step S14 The optical demultiplexer 40 whose optical axis has been adjusted in step S14 is bonded to the package 43 of the integrated optical module 4.
  • the bonding method for example, the optical demultiplexer 40 that has undergone optical axis adjustment is once moved out of the package 43, and a resin (ultraviolet curable resin) that is cured when irradiated with ultraviolet rays is applied to the bottom surface thereof. Subsequently, the position is returned to the position after the optical axis adjustment, the resin is cured by irradiating ultraviolet rays, and the optical demultiplexer 40 is fixed to the package 43 of the integrated optical module 4.
  • a resin ultraviolet curable resin
  • step 14 after the optical demultiplexer 40 is moved from the position where the optical axis is adjusted, the coordinate data of the position and angle of the optical demultiplexer 40 after the optical axis adjustment is returned in order to return to the original position. , Read from the adjustment mechanism 5 and stored in the PC unit. And after apply
  • the output current profile shape of each light receiving element 41 is compared with the reference profile shape, and the mounting angle shift of the filter 44 is again determined from the shift of the center value of the wavelength band of the light transmitted through the filter 44 This is done by calculating and determining whether this value is within the range of the product design standard.
  • the optical demultiplexer 40 is fixed in the package 43 in the state where the optical axis of the optical demultiplexer 40 is adjusted by the above process.
  • FIG. FIG. 11 is a perspective view of the optical axis adjusting apparatus according to the second embodiment of the present invention, the whole being represented by 200.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the optical axis adjusting apparatus 200. 11 and 12, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding portions.
  • a plurality of light sources 1a, 1b, 1c, and 1d having different emission wavelengths are used as the light source 1, and light supplied from the light sources is, for example, optical multiplexing.
  • the light is combined by an optical component 2 such as a vessel and enters the collimator 3.
  • Other configurations are the same as those of the optical axis adjusting apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIGS.
  • the optical axis adjusting apparatus 200 includes a plurality (four in FIG. 11) of light sources 1 (1a, 1b, 1c) that change the wavelength of emitted light. 1d) and an optical component (multiplexer) 2 that combines a plurality of lights emitted from the light source 1, the light combined by the optical component 2 enters the collimator 3 via the optical fiber.
  • the light that has passed through the collimator 3 enters the optical demultiplexer 40, is demultiplexed into light that passes through the respective filters 44, enters the respective light receiving elements 41, and is detected.
  • the light incident on the filter 44 is demultiplexed into four lights having different wavelengths and detected by each light receiving element 41.
  • the angle of the optical demultiplexer 40 is adjusted so that the output current values detected by the plurality of light receiving elements 41 are optimized.
  • FIG. 13 is a flow showing an optical axis adjustment method according to the second embodiment of the present invention, and the optical axis adjustment method includes the following five steps S20 to S24.
  • Step S20 In the same process as step S10 according to the first embodiment, the package 43 of the integrated optical module 4 is fixed on the stage 20 of the optical axis adjusting device 200.
  • Step S21 The position and angle of the optical demultiplexer 40 gripped by the gripping means 12 are adjusted by the adjustment mechanism 5, and the incident light that is multiplexed by the optical component 2 and incident on the inside of the package 43 through the collimator 3 It is made to enter into the waver 40.
  • the optical axis adjustment device 200 a plurality of light sources having different wavelengths are used as the light source 1, and light having different wavelengths supplied from the plurality of light sources is combined by the optical component 2 and enters the collimator 3.
  • the wavelengths of the light obtained from the four light sources correspond to the wavelengths received by the four light receiving elements through the respective filters 44 provided in the optical demultiplexer 40.
  • Other steps are the same as step S11 in the first embodiment.
  • Each light receiving element 41 detects a change in output current by changing each wavelength included in the light.
  • the wavelengths of the light sources 1a, 1b, 1c, and 1d are ⁇ a, ⁇ b, ⁇ c, and ⁇ d
  • the wavelengths to be changed need only be in the vicinity of ⁇ a, ⁇ b, ⁇ c, and ⁇ d. It is also possible to change four different wavelengths simultaneously.
  • step S22 the relationship between the reference profile and the pre-alignment profile as shown in FIG. 6 is obtained.
  • the deviation angle of each filter 44 is obtained from the graph of FIG.
  • the rotation angle of the optical demultiplexer is calculated using, for example, the least square method so that the shift angle is optimized.
  • Step S24 As in step S24 according to the first embodiment, the optical demultiplexer 40 is fixed at a predetermined position of the package 43, and then an inspection process is performed.
  • the optical demultiplexer 40 is fixed in the package 43 in the state where the optical axis of the optical demultiplexer 40 is adjusted by the above process.
  • the wavelengths of light supplied from a plurality of light sources 1a, 1b, 1c, and 1d having different wavelengths are changed only in the vicinity of wavelengths that can be transmitted by the corresponding filters.
  • the output signal can be measured in the light receiving element in a short time.
  • output signals can be measured simultaneously with a plurality of light receiving elements, and the measurement time can be shortened.
  • FIG. 14 is a perspective view of the optical axis adjusting apparatus according to the third embodiment of the present invention, the whole being represented by 300
  • FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the optical axis adjusting apparatus 300
  • FIG. 16 is a flowchart showing an optical axis adjustment method of the integrated optical module according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a plan view of the integrated optical module. 14, 15 and 17, the same reference numerals as those in FIGS. 1, 2 and 4 indicate the same or corresponding parts.
  • the light supplied from the light source 1 enters the collimator 3 via the reflected return light measuring device 50.
  • Other configurations are the same as those of the optical axis adjusting apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIGS.
  • the light emitted from the light source 1 that changes the wavelength of the emitted light is transmitted via the reflected return light measuring device 50. Enter the collimator 3.
  • the light that has passed through the collimator 3 via the reflected return light measuring device 50 enters the optical demultiplexer 40. Further, the light reflected by the filter 44 of the optical demultiplexer 40 is detected by the reflected return light measuring device 50 via the collimator 3.
  • the optical demultiplexer 40 After detecting the installation angle of the optical demultiplexer 40 at which the optical loss due to reflection is minimized, the optical demultiplexer is set with the center of the demultiplexer main body 42 as the rotation axis so that the optical demultiplexer 40 becomes the installation design angle.
  • the container 40 is moved relatively.
  • the collimator 3 is also moved by the adjusting mechanism 10 by the amount of relative movement of the filter 44 generated by the rotation to cancel the optical axis deviation.
  • the angle of the optical demultiplexer 40 is adjusted so that the output current values detected by the plurality of light receiving elements 41 are optimized.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an optical axis adjustment method according to the third embodiment of the present invention, and the optical axis adjustment method includes the following seven steps S30 to S36.
  • Step S30 In the same process as step S10 according to the first embodiment, the package 43 of the integrated optical module 4 is fixed on the stage 20 of the optical axis adjusting apparatus 300.
  • Step S31 The same process as step S11 of the first embodiment is performed, and after adjusting the position and angle of the collimator 3 with the adjusting mechanism 10, the collimator 3 is adjusted so as to cancel the optical axis position shift by refraction at the duplexer main body 42. Adjust the position. Further, the position and angle of the optical demultiplexer 40 gripped by the gripping means 12 are adjusted by the adjusting mechanism 5, and the incident light incident on the inside of the package 43 through the collimator 3 through the reflected return light measuring device 50. The light is made incident on the optical demultiplexer 40.
  • Step S32 As shown in FIG. 17, light emitted from the light source 1 and incident on the filter 44 d of the optical demultiplexer 40 through the collimator 3 via the reflected return light measuring device 50 is reflected by the filter 44 d and is collimated 3. After passing, the reflected return light measuring device 50 detects the light loss. From the detected optical loss, the angle of the optical demultiplexer, and the optical loss of the reflected light in the graph of FIG. 18, the angle perpendicular to the light incident on the optical demultiplexer 40 and the smallest optical loss is obtained.
  • Step S33 As shown in FIG. 17, the optical multiplexer 40 is relatively rotated by the installation design angle from the reference angle at which the optical loss is minimized, with the center of the main body 42 as the rotation axis, and further the relative movement of the filter 44 generated by the rotation.
  • the collimator 3 is also moved by an amount so as to cancel the optical axis deviation.
  • the filter 44 is moved by 200 ⁇ m in the horizontal direction so as to eliminate the optical axis shift.
  • Step S34 This is the same process as step S12 according to the first embodiment, and each light receiving element 41 detects a change in output current by changing each wavelength included in the light.
  • Step S35 This is the same process as step S13 according to the first embodiment.
  • the relationship between the reference profile and the pre-alignment profile as shown in FIG. 6 is obtained, and the graph of FIG.
  • the deviation angle of each filter 44 is obtained.
  • the rotation angle of the optical demultiplexer is calculated using, for example, the least square method so that the shift angle is optimized.
  • Step S36 As in step S24 according to the first embodiment, the optical demultiplexer 40 is fixed at a predetermined position of the package 43, and then an inspection process is performed.
  • the optical demultiplexer 40 is fixed in the package 43 in the state where the optical axis of the optical demultiplexer 40 is adjusted by the above process.
  • the angle of the optical demultiplexer that minimizes the loss of light reflected from the filter 44d of the optical demultiplexer 40 by the light supplied from the light source 1 is used as a reference. It can be adjusted to the installation design angle near the alignment completion angle, and the wavelength shift calculation by measuring the output signal at the subsequent light receiving element can be performed in a short time by shortening the wavelength change width of the incident light .

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Abstract

集積型光モジュールの光軸調整方法が、パッケージ内に導入した入射光の波長を変化させて、第１および第２のフィルタで分波された光を第１および第２の受光素子でそれぞれ検出して出力電流を測定する測定工程と、入射光の波長の変化に対する出力電流の変化から第１および第２の光の中心波長を検出する検出工程と、第１および第２の光の中心波長と、第１および第２のフィルタの設計透過波長とを比較して、それぞれの差分を第１および第２の波長ずれとする工程と、第１および第２の波長ずれの総和が小さくなるように、光分波器の位置を調整する調整工程とを含む。

Description

集積型光モジュールの光軸調整方法、製造方法、および光軸調整装置
　本発明は、集積型光モジュールの光軸調整方法、製造方法、および光軸調整装置に関し、特に、入射光を波長の異なる複数の光に分波するための光分波器の光軸調整方法、かかる光分波器を備えた集積型光モジュールの製造方法、および光軸調整装置に関する。
　近年、光通信の通信速度は増大しており、高い通信速度を持ち、より小型で消費電力の低い光通信モジュールが求められている。このため、１つの光通信モジュール内に複数の受光素子を実装し、１つのファイバから出力された波長多重化した光を、それらの受光素子に受光させるために異なる波長の複数の光に分波し、各受光素子で光信号を電気信号に変換する、小型で高い通信速度を有する集積型光通信モジュール（以下、「集積型光モジュール」という。）が開発されている。
　従来の光通信モジュールでは、１つの光通信モジュールに対して受光素子も１つであり、この１つの受光素子に対して光ファイバからの出力光の光軸調整を行い、受光素子で光信号から変換された電気信号の電流値が最適となる位置で、光通信モジュールと光ファイバとを固定していた。これに対して、集積型光モジュールでは、１つの集積型光モジュール内に複数の受光素子が実装され、光ファイバから出力された多重波長光を、波長の異なる複数の光に分波させて各受光素子に受光させるための光軸調整が必要となる。このため、集積型光モジュール内に実装されている受光素子の数だけ、光軸調整の回数が必要となる。
　これに対して、特許文献１に記載の方法では、複数の波長フィルタを備え、入射した光信号を異なる波長の複数の信号光に分波する光分波器を準備し、光軸調整用の外部光源の光軸と垂直となる角度を基準として、基準角度から設計角度との差分で光分波器の位置を決定した後に、各受光素子の受光信号を測定し、光分波器の位置を微調整している。
特開２０１６－１８０１６号公報
　しかしながら、光分波器の波長フィルタの取付け精度等により、１つの波長フィルタを通る光の光軸を合わせても、他の波長フィルタを通る光の光軸がずれる場合もあり、受光素子の個数分だけ光軸調整を繰返して光分波器の位置を最適化する必要があり、光軸調整の回数が増加し、光学部品の組立時間が長くなるという問題があった。
　そこで、本発明は、少ない回数で精度良く光軸調整が行える集積型光モジュールの光軸調整方、法製造方法、および光軸調整装置の提供を目的とする。
　本発明は、入射光を第１の受光素子の受光波長帯域に適した第１の光と第２の受光素子の受光波長帯域に適した第２の光に分波する光分波器と、第１および第２の光をそれぞれ受光する第１および第２の受光素子とがパッケージ内に備えられた集積型光モジュールの光軸調整方法であって、
　第１および第２の受光素子を有するパッケージを準備する工程と、
　パッケージ内に、第１および第２のフィルタを備えた光分波器を第１のフィルタと入射光が垂直な位置を検出して、その角度を基準として設計角度に配置する工程と、
　パッケージ内に導入した入射光の波長を変化させて、第１および第２のフィルタで分波された光を第１および第２の受光素子でそれぞれ検出して出力電流を測定する測定工程と、
　入射光の波長の変化に対する出力電流の変化から第１および第２の光の中心波長を検出する検出工程と、
　第１および第２の光の中心波長と、第１および第２のフィルタの設計透過波長とを比較して、それぞれの差分を第１および第２の波長ずれとする工程と、
　第１および第２の波長ずれの総和が小さくなるように、光分波器の位置を調整する調整工程と、を含むことを特徴とする光軸調整方法である。ここでは第１、第２の受光素子に対して記載するが、第３以降の受光素子に対しても光軸調整方法は適用できるため受光素子の数はこれに限定されるものではない。光軸調整は受光素子の数に限らず、１組の光の中心波長とフィルタの設計透過波長とを比較して波長ずれが小さくなるようにすることで調整可能である。
　また、本発明は、光軸調整後に、光軸調整された位置で光分波器をパッケージに接着する接着工程を含むことを特徴とする集積型光モジュールの製造方法でもある。
　また、本発明は、入射光を波長の異なる第１および第２の光に分波する光分波器と、第１および第２の光をそれぞれ受光する第１および第２の受光素子とをパッケージ内に備えた集積型光モジュールの光軸調整装置であって、
　第１および第２の受光素子が取り付けられたパッケージを載置して固定するステージと、
　パッケージ内に、第１および第２のフィルタを備えた光分波器を把持する把持手段と、　入射光を供給する光源と、
　入射光が第１のフィルタから反射した光を検出する反射戻り光測定機と、
　第１および第２の受光素子で第１および第２の光を検出し、検出した光から出力電流を得る電流計測機器と、
　入射光の波長と出力電流から第１および第２の光の中心波長を検出し、第１および第２の光の中心波長と、第１および第２のフィルタの設計透過波長とを比較して、それぞれの差分を第１および第２の波長ずれとし、第１および第２の波長ずれの総和が小さくなるような光分波器の位置を計算するＰＣユニットと、を含み、
　ＰＣユニットの計算結果に基づいて、把持手段が光分波器を移動させることを特徴とする光軸調整装置でもある。ここでは第１、第２の受光素子に対して記載するが、第３以降の受光素子に対しても光軸調整方法は適用できるため受光素子の数はこれに限定されるものではない。第１の波長ずれのみが小さくなるような光軸調整や、第３以降の波長ずれも含めた総和が小さくなるような光軸調整も可能である。
　本発明にかかる集積型光モジュールの光軸調整方法では、受光素子の出力電流値を測定し、その組合せが最適となるような光軸調整が可能となる。このため、光軸調整の回数を削減すると共に、精度の高い光軸調整が可能となる。
本発明の実施の形態１にかかる光軸調整装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる光軸調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかる集積型光モジュールの光軸調整方法を示すフローである。 本発明の実施の形態１で光軸調整を行う集積型光モジュールの平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる受光素子において、光の波長を変化させたときの出力電流の変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる受光素子における、出力電流の調芯前プロファイルと基準プロファイルを示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる光分波器が透過する波長の設計値からのずれと、光軸角度のずれの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる受光素子における、出力電流の調芯後プロファイルと基準プロファイルを示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる２つの受光素子における、出力電流の調芯前プロファイルと基準プロファイルを示すグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる２つの受光素子における、出力電流の調芯後プロファイルと基準プロファイルを示すグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる光軸調整装置の斜視図である。 本発明の実施の形態２にかかる光軸調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２にかかる集積型光モジュールの製造工程を示すフローである。 本発明の実施の形態３にかかる光軸調整装置の斜視図である。 本発明の実施の形態３にかかる光軸調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３にかかる集積型光モジュールの製造工程を示すフローである。 本発明の実施の形態３にかかる光分波器においてファイバから出射した光が最も反射する場合の光分波器の設置角度を示す平面図である。 本発明の実施の形態３にかかる光分波器の角度とファイバから出射した光が光分波器のフィルタで反射した光損失を示すグラフである。
実施の形態１．
　図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる光軸調整装置の斜視図である。また、図２は、光軸調整装置１００の構成を表すブロック図である。図１、２において、同一符合は同一または相当箇所を示す。
　図１に示すように、光軸調整装置１００は、ステージ２０と、位置および角度の調整機構５、１０を有する。ステージ２０は、例えば上面が水平な金属板からなり、その上に光軸調整の対象となる集積型光モジュール４を載せて固定する。
　調整機構５は、把持手段１２を有し、この把持手段１２で、集積型光モジュール４の内部に搭載された光分波器４０を把持する。調整機構５は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の動き、およびＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の回りでの回転が可能であり、これにより、把持手段１２により把持された光分波器４０の位置および角度を調整する。
　調整機構１０は、把持手段１１を有し、この把持手段１１で、コリメータ３を把持する。調整機構１０も、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の動き、およびＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の回りでの回転が可能であり、これにより、把持手段１１により把持されたコリメータ３の位置および角度を調整する。
　コリメータ３には光源１が光ファイバで接続され、光軸調整用の光を供給する。光源１から供給された光は、コリメータ３により平行な光となる。
　集積型光モジュール４の中の受光素子４１には配線６で電流計測機器７が接続され、受光素子４１で入射した光を出力電流に変換し、これを電流計測機器７で検出する。
　図２に示すように、光軸調整装置１００は、ＰＣユニット９を備え、光源１に送る波長データや、電流計測機器７で測定された電流データを蓄積する。
　次に、図３を用いて光軸調整方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる光軸調整方法を表すフローであり、光軸調整方法は、以下に示すＳ１０～Ｓ１４の５つのステップを含む。
［ステップＳ１０］
　集積型光モジュール４のパッケージ４３を、水平なステージ２０の上の所定の位置に固定する。図４に示すように、集積型光モジュール４は、筐体部分であるパッケージ４３と、パッケージ４３の内部に実装された複数の受光素子４１と、入射光を異なる波長の複数の光に分波する光分波器４０から構成される。図４では、受光素子４１が４つの場合について記載するが、受光素子４１の数はこれに限定されるものではない。
　この時点では、受光素子４１はパッケージ４３に固定されているが、光分波器４０はパッケージ４３には固定されておらず、調整機構５の把持手段１２で把持されている。
　この光分波器４０は、例えばガラスからなる透明の本体部４２と、本体部４２の両側に平行になるように対向配置された、フィルタ（透明光学部品）４４および反射板４５からなる。フィルタ４４は、光の入射角度に応じて特定波長帯域の光のみを透過させてそれ以外の波長帯域の光は反射させる光学フィルタの機能を有し、入射光を異なる波長の複数の光に分波する。フィルタ４４は受光素子４１の個数と同じ数だけ取り付けられている。図４では、４つのフィルタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄが設けられており、同じ入射角度で光が入射した場合に、それぞれ透過する波長帯域が異なるようになっている。このため、集積型光モジュール４に入射した波長多重光を、異なる波長の４つの光に分波して、４つの受光素子４１に入射させることができる。
　例えば、所定の入射角度において、フィルタ４４ａが透過する光の波長帯域は１２９３．５ｎｍ～１２９７．５ｎｍである。また、同じ入射角度において、透過する光の波長帯域は、フィルタ４４ｂでは１２９８．０ｎｍ～１３０２．０ｎｍ、フィルタ４４ｃでは１３０２．５ｎｍ～１３０６．５ｎｍ、フィルタ４４ｄでは１３０７．０ｎｍ～１３１１．０ｎｍとなっている。フィルタ４４ａ～４４ｄでは、それ以外の波長の光は透過せず反射する。
　また、この透過波長帯域の中心値は、入射角度が１．０ｄｅｇ変化すると、０．７ｎｍ移動する。具体的には、ある入射角度αｄｅｇにおいて、フィルタ４４ａの透過波長帯域の中心値が１２９５．５ｎｍである場合、入射角度がα＋１．０ｄｅｇと変化した場合に、透過波長帯域の中心値は１２９５．５ｎｍから１２９６．２ｎｍへと移動する。また、透過波長帯域は、１２９４．２ｎｍ～１２９８．２ｎｍへと全体的に長波長側に移動する。このとき、本来はフィルタ４４ｂにて透過させるべき１２９８．０ｎｍ～１２９８．２ｎｍの波長の光を、隣のフィルタ４４ａで透過してしまうという問題が発生する。この他にも反射角度のずれによる光路の位置ずれの問題も発生する。このため、光分波器４０の光軸調整には高い精度が要求される。
　４つの受光素子４１には、それぞれ配線６が接続されて、受光素子４１の出力電流値を電流計測機器７で測定する。
［ステップＳ１１］
　光源１から供給された光を、光ファイバを介してコリメータ３に入射させる。コリメータ３は把持手段１１により把持される。コリメータ３の位置と角度は、調整機構１０により調整される。例えば、コリメータ３の位置と角度は、図４において、フィルタ４４ｄを透過した光を受光する受光素子４１ｄの出力電流値が最大となる位置と角度となるように調整される。把持手段１１により所定の位置と角度となるように把持したコリメータ３を通って、光源１から供給された光は、集積型光モジュール４のパッケージ４３の内部に入射する。
［ステップＳ１２］
　把持手段１２で把持された光分波器４０の位置と角度を調整機構５で調整し、コリメータ３を通ってパッケージ４３の内部に入射した入射光が、光分波器４０に入射するようにする。以上の調整により、水平方向の回転角度を除いて、光分波器４０の位置、角度が決定される。
　次に、この状態で、光源１から出る光の波長を変化させ、光分波器４０を通って受光素子４１に入射した光を検出する。例えば、図４に示すように、入射光の波長がλ１の場合、入射光は、フィルタ４４ｄのみを透過し、他のフィルタ４４ａ～４４ｃは透過せず、入射光は、受光素子４１ｄに入射し、検出される。また、入射光の波長がλ２の場合、入射光はフィルタ４４ｄで反射された後、更に反射板４５で反射され、フィルタ４４ｃを透過して受光素子４１ｃに入射し、検出される。同様に、波長λ３、λ４の入射光は、それぞれフィルタ４４ｂ、４４ａを透過して、受光素子４１ｂ、４１ａで検出される。
　図５は、受光素子において、光の波長を変化させたときの出力電流の変化を示すグラフであり、横軸は受光波長、縦軸は出力電流を示す。受光波長と出力電流との関係は、図５に示すような凸型のプロファイルとなり、このプロファイルを、出力電流プロファイルと呼ぶ。
　受光素子４１が受光する光は、その受光素子の前方にあるフィルタ４４を透過した光である。光分波器４０の本体部４２に取り付けられたフィルタ４４は、特定の入射角度において特定の波長帯域の光のみを透過し、それ以外の波長帯域の光は反射させる。このため、波長を変化させることで、フィルタ４４を透過する光の量が変化し、受光素子４１が受光する光の帯域が変化する。フィルタ４４を透過した光は受光素子４１が受光し、電流計測機器７で出力電流として測定し、出力電流値データとしてＰＣユニット９が取得する。
また、光源１から供給された光の波長は、計測機器８で測定され、波長データとしてＰＣユニット９が取得する。この結果、図５に示すような出力電流プロファイルをＰＣユニット９で出力することができる。
［ステップＳ１３］
　ステップＳ１２で得た測定結果から、光分波器４０の水平方向（図４において、紙面に平行な方向）の角度のずれを算出して、光分波器４０の角度の調整を行う。図６は、図５と同様に、出力電流プロファイルを示すグラフである。図６中、破線Ａ１は、集積型光モジュール４の設計に従った基準プロファイルであり、実線Ａ２は、実際に測定された調芯前プロファイルである。基準プロファイルＡ１は、受光素子４１で得られる出力電流値と、受光素子４１の前方のフィルタ４４を透過した光の波長の理想的な関係を示す。
　ステップＳ１３では、２つのプロファイルＡ１、Ａ２について、プロファイルの中心波長を求める。ここでは、プロファイルＡ１、Ａ２の平坦部分の中央の波長を中心波長λＡ１、λＡ２とするが、例えば最大波長を中心波長としても良い。
　次に、フィルタ４４の設計値からの中心波長λＡ１、λＡ２のずれを算出する。かかる中心波長のずれから、フィルタ４４が透過した光の波長帯域のずれを算出する。
　図７は、中心波長のずれと、フィルタへの入射角度のずれとの関係を示すグラフであり、横軸は中心波長のずれ、縦軸は入射角度のずれを示す。図７の関係は、予め取得しておく。４つのフィルタ４４を透過する光について得られた波長のずれと角度のずれの関係は、線形の関係となり、同一直線状で表される。図７から、中心波長のずれに対応したフィルタ４４への入射角度のずれが求められる。
　次に、求めた入射角度のずれを補正するように、光分波器４０の水平方向の角度を調整する。具体的には、ＰＣユニット９で求めた入射角度のずれに応じて、調整機構５の把持手段１２で把持された光分波器４０を水平面内で回転させ、水平方向の角度を調整する。
　図８は、本発明の実施の形態１にかかる受光素子の出力電流の調芯後プロファイルと基準プロファイルを示すグラフであり、実線は光分波器４０の入射角度ずれを補正した後の調芯後プロファイルＡ３であり、点線は、図６と同じ基準プロファイルＡ１である。図８に示すように、調芯後プロファイルＡ３の中心波長λＡ３と、基準プロファイルＡ１の中心波長λＡ１とが、非常に近くなっている。基準プロファイルＡ１の中心波長λＡ１との差が０に近づくほど、精度の高い光軸調整が行えたことになる。
　同様に、光源１から供給される光の波長を変えることにより、各フィルタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを透過した光について、基準プロファイルの中心波長と、測定された調芯前プロファイルの中心波長とのずれを算出する。図９は、２つのフィルタについての基準プロファイル（破線）と調芯前プロファイル（実線）を示すものである。図９では、２つのフィルタについてのプロファイルを示すが、受光素子の数に応じて、他の数のプロファイルを同時に示しても良い。
　複数のプロファイルについても、図７の関係を用いてそれぞれの中心波長のずれを算出して、これを基に光分波器４０の角度を調整する。図１０は、２つのフィルタ４４を透過した光について、光分波器４０の角度ずれを補正した後の調芯後プロファイル（実線）と基準プロファイル（破線）とを示す。２つのフィルタを透過した光について、共に中心波長のずれが小さくなっている。
　ここで、理想的には、１つのフィルタについて角度のずれを算出し、この値に基づいて光分波器の角度を補正することにより、すべてのフィルタの補正ができる。しかしながら、実際には、光分波器４０の本体部４２に対して、フィルタ４４の固定角度がばらつくため、１つのフィルタ４４から算出した角度のずれを基に補正を行っても、全てのフィルタ４４に対して最適な補正ができるとは限らない。
　そこで、本発明の実施の形態１では、複数のフィルタ４４で得られた出力電流プロファイルから算出した角度ずれの組合せが最小となるように角度の補正量を算出する。具体的には、複数の受光素子４１について算出した中心波長のずれについて、ずれの値の二乗和が最小となるようにする最小二乗法を用いて集積型光モジュール全体の中心波長のずれを算出して、この値を基に、図７から光分波器４０の角度ずれを算出する方法が用いられる。
　この結果、複数の受光素子４１の出力電流プロファイル形状と、基準プロファイル形状のばらつきを、全体として最も小さくすることができる。
　なお、集積型光モジュール全体の中心波長のずれを算出する方法は、最小二乗法に限らず、例えば単純平均法のような、各受光素子の出力電流プロファイル形状と基準プロファイル形状のばらつきが設計範囲内に収まる方法であれば、他の方法を用いても構わない。
　図１０は、最小二乗法を用いて集積型光モジュール全体の中心波長のずれを算出し、この値を基づいて光分波器４０の角度ずれを補正したものであり、２つのフィルタを透過した光についてずれが小さくなっている。
　このように、従来は、各受光素子４１に対して光分波器４０の取り付け角度ずれを補正して、受光素子４１の数だけ光軸調整を繰返すか、受光素子の１つを選択して光軸調整していたのに対し、本発明では全ての受光素子４１の出力電流値の組合せが最適となるような光軸調整が可能となる。この結果、光軸調整回数を削減して調整時間を短縮化できると共に、複数の素子に対して精度の高い光軸調整が可能となる。ただし、全ての受光素子４１の出力電流値の組合せを最適にしなくても、第１の受光素子のみの波長ｄｅｇ、もしくは第１、第２の受光素子の波長ずれの総和が最小となる光軸調整でも調整時間を短縮できると共に、対象とする素子に対して精度の高い光軸調整が可能となる。
［ステップＳ１４］
　ステップＳ１４で光軸調整を行った光分波器４０を集積型光モジュール４のパッケージ４３に接着する。接着方法は、例えば、光軸調整を行った光分波器４０を、一旦、パッケージ４３の外に移動させて、その底面に紫外線を照射すると硬化する樹脂（紫外線硬化性樹脂）を塗布する。続いて、光軸調整後の位置に戻して、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、光分波器４０を集積型光モジュール４のパッケージ４３に固定する。
　ステップ１４では、光軸調整を行った位置から、光分波器４０を移動させた後に、元の位置に戻すために、光軸調整後の光分波器４０の位置や角度の座標データが、調整機構５から読み取られ、ＰＣユニットに保存される。そして、樹脂を塗布した後に、保存した座標データに基づいて光分波器４０を元の位置に戻し、その状態で紫外線を照射して固定する。
　光分波器４０を集積型光モジュール４のパッケージ４３に接着した後に、検査を行うことが好ましい。検査は、図１０に示すような、各受光素子４１の出力電流プロファイル形状と基準プロファイル形状を比較し、フィルタ４４を透過した光の波長帯域の中心値のずれからフィルタ４４の取付け角度ずれを再度算出し、この値が製品の設計規格の範囲にあるか否かを判断して行われる。
　以上の工程で、光分波器４０の光軸調整が行われた状態で、光分波器４０がパッケージ４３内に固定される。
実施の形態２．
　図１１は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる光軸調整装置の斜視図である。また、図１２は、光軸調整装置２００の構成を表すブロック図である。図１１、１２において、図１、２と同一符合は同一または相当箇所を示す。
　本発明の実施の形態２にかかる光軸調整装置２００では、光源１として、発光波長の異なる複数の光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが用いられ、この光源から供給された光が、例えば光合波器のような光学部品２で合波されて、コリメータ３に入射する。他の構成は、図１、２に示す実施の形態１にかかる光軸調整装置１００と同じである。
　つまり、図１１に示すように、本発明の実施の形態２にかかる光軸調整装置２００は、発光した光の波長を変化させる複数（図１１では４台）の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と、光源１から発光した複数の光を合波する光学部品（合波器）２とを含む、光学部品２で合波された光は光ファイバを介してコリメータ３に入る。コリメータ３を通った光は、光分波器４０に入射して、それぞれのフィルタ４４を透過する光に分波され、それぞれの受光素子４１に入射して検出される。図１１、１２では、フィルタ４４に入射した光は、波長の異なる４つの光に分波して、各受光素子４１で検出される。複数の受光素子４１で検出された出力電流値が最適となるように、光分波器４０の角度が調整される。
　次に、図１３を用いて光軸調整方法について説明する。図１３は、本発明の実施の形態２にかかる光軸調整方法を表すフローであり、光軸調整方法は、以下に示すＳ２０～Ｓ２４の５つのステップを含む。
［ステップＳ２０］
　実施の形態１にかかるステップＳ１０と同じ工程であり、集積型光モジュール４のパッケージ４３を、光軸調整装置２００のステージ２０の上に固定する。
［ステップＳ２１］
　把持手段１２で把持された光分波器４０の位置と角度を調整機構５で調整し、光学部品２で合波され、コリメータ３を通ってパッケージ４３の内部に入射した入射光が、光分波器４０に入射するようにする。光軸調整装置２００では、光源１として異なる波長を有する複数の光源が用いられ、複数の光源から供給された波長の異なる光が光学部品２で合波され、コリメータ３に入る。図１２では、４つの光源から得られる光の波長は、光分波器４０に設けられたそれぞれのフィルタ４４を通って４つの受光素子で受光される波長にそれぞれ対応している。他の工程は、実施の形態１のステップＳ１１と同じである。
［ステップＳ２２］
　光に含まれるそれぞれの波長を変化させて、各受光素子４１で出力電流の変化を検出する。例えば光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの波長をλａ、λｂ、λｃ、λｄとした場合、変化させる波長は、λａ、λｂ、λｃ、λｄの近傍だけで良い。また４つの異なる波長の変化を、同時に行うことも可能である。
　他の工程は、実施の形態１のステップＳ２２と同じであり、これにより、各受光素子４１で取得した光について、図６のような、基準プロファイルと調芯前プロファイルの関係が得られ、図７のグラフから、各フィルタ４４のずれ角度が求められる。そして、すべてのフィルタ４４について、ずれ角度が最適化されるように、例えば最小二乗法を用いて光分波器の回転角度を算出する。
［ステップＳ２４］
　実施の形態１にかかるステップＳ２４と同様に、パッケージ４３の所定の位置に光分波器４０を固定し、その後に検査工程を行う。
　以上の工程で、光分波器４０の光軸調整が行われた状態で、光分波器４０がパッケージ４３内に固定される。
　本発明の実施の形態２にかかる光軸調整法では、波長の異なる複数の光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄから供給される光の波長を、それぞれ対応するフィルタが透過可能な波長近傍のみで変化させることができ、受光素子での出力信号の測定が短時間で行える。また、複数の波長を含む光を用いるため、複数の受光素子で、同時に出力信号の測定が可能となり、測定時間を短縮することができる。
実施の形態３．
　図１４は、全体が３００で表される、本発明の実施の形態３にかかる光軸調整装置の斜視図であり、図１５は、光軸調整装置３００の構成を表すブロック図である。また、図１６は、本発明の実施の形態３にかかる集積型光モジュールの光軸調整方法を示すフローであり、図１７は、集積型光モジュールの平面図である。図１４、１５、１７において、図１、２、４と同一符合は同一または相当箇所を示す。
　本発明の実施の形態３にかかる光軸調整装置３００では、光源１から供給された光は、反射戻り光測定機５０を介して、コリメータ３に入射する。他の構成は、図１、２に示す実施の形態１にかかる光軸調整装置１００と同じである。
　つまり、図１４に示すように、本発明の実施の形態３にかかる光軸調整装置３００では、発光した光の波長を変化させる光源１から発光した光は、反射戻り光測定機５０を介してコリメータ３に入る。反射戻り光測定機５０を介してコリメータ３を通った光は、光分波器４０に入射する。さらに光分波器４０のフィルタ４４で反射された光は、コリメータ３を介して反射戻り光測定機５０で検出される。反射による光損失が最小となる光分波器４０の設置角度を検出した後に、光分波器４０が設置設計角度になるように、分波器本体部４２の中心を回転軸として光分波器４０を相対移動させる。回転により発生したフィルタ４４の相対移動量だけコリメータ３も調整機構１０で移動させて、光軸ずれを相殺する。最終調整として、複数の受光素子４１で検出された出力電流値が最適となるように、光分波器４０の角度が調整される。
　次に、図１６を用いて光軸調整方法について説明する。図１６は、本発明の実施の形態３にかかる光軸調整方法を表すフローであり、光軸調整方法は、以下に示すＳ３０～Ｓ３６の７つのステップを含む。
［ステップＳ３０］
　実施の形態１にかかるステップＳ１０と同じ工程であり、集積型光モジュール４のパッケージ４３を、光軸調整装置３００のステージ２０の上に固定する。
［ステップＳ３１］
　実施の形態１のステップＳ１１と同じ工程を行い、調整機構１０でコリメータ３の位置と角度を調整した後、分波器本体部４２での屈折により光軸位置ずれを相殺するようにコリメータ３の位置を調整する。さらに把持手段１２で把持された光分波器４０の位置と角度を調整機構５で調整し、反射戻り光測定機５０を介して、コリメータ３を通ってパッケージ４３の内部に入射した入射光が、光分波器４０に入射するようにする。
［ステップＳ３２］
　図１７に示すように、光源１から発光して、反射戻り光測定機５０を介してコリメータ３を通って光分波器４０のフィルタ４４ｄに入射した光は、フィルタ４４ｄで反射され、コリメータ３を通った後、反射戻り光測定機５０で光損失が検出される。検出した光損失と、光分波器の角度と反射光の光損失を示す図１８のグラフから、光分波器４０が入射した光と垂直となり、光損失が最も小さい角度が求められる。
［ステップＳ３３］
　光損失が最も小さくなる基準角度から本体部４２の中心を回転軸として、図１７に示すように、設置設計角度だけ光合波器４０を相対回転移動させ、さらに回転により発生したフィルタ４４の相対移動量だけコリメータ３も移動させて、光軸ずれを相殺するように配置する。
　例えば、本体部４２を設置設計角度７ｄｅｇ回転させて生じる光軸ずれは水平方向に２００μｍとなるため、光軸ずれを消去するようにフィルタ４４を水平方向に２００μｍ移動させる。
［ステップＳ３４］
　実施の形態１にかかるステップＳ１２と同じ工程であり、光に含まれるそれぞれの波長を変化させて、各受光素子４１で出力電流の変化を検出する。
［ステップＳ３５］
　実施の形態１にかかるステップＳ１３と同じ工程であり、これにより、各受光素子４１で取得した光について、図６のような、基準プロファイルと調芯前プロファイルの関係が得られ、図７のグラフから、各フィルタ４４のずれ角度が求められる。そして、すべてのフィルタ４４について、ずれ角度が最適化されるように、例えば最小二乗法を用いて光分波器の回転角度を算出する。
［ステップＳ３６］
　実施の形態１にかかるステップＳ２４と同様に、パッケージ４３の所定の位置に光分波器４０を固定し、その後に検査工程を行う。
　以上の工程で、光分波器４０の光軸調整が行われた状態で、光分波器４０がパッケージ４３内に固定される。
　本発明の実施の形態３にかかる光軸調整法では、光源１から供給される光が光分波器４０のフィルタ４４ｄで反射した光の損失が最も小さくなる光分波器の角度を基準として、調芯完了角度近傍である設置設計角度に調整させることができ、その後の受光素子での出力信号の測定による波長ずれ算出は、入射光の波長変化幅を短くすることで、短時間に行える。
　１　光源、２　光学部品、３　コリメータ、４　集積型光モジュール、５　調整機構、６　配線、７　電流計測機器、８　計測機器、９　ＰＣユニット、１０　調整機構、１１、１２　把持手段、４０　光分波器、４１　受光素子、４２　本体部、４３　パッケージ、４４　フィルタ、４５　反射板、５０　反射戻り光測定機、１００、２００、３００　光軸調整装置。

Claims (11)

  1. 　入射光を波長の異なる少なくとも第１の受光素子の受光波長帯域に適した第１の光と第２の受光素子の受光波長帯域に適した第２の光に分波する光分波器と、第１および第２の光をそれぞれ受光する少なくとも第１および第２の受光素子とがパッケージ内に備えられた集積型光モジュールの光軸調整方法であって、
    　パッケージ内に導入した入射光の波長を変化させて、第１および第２のフィルタで分波された光を第１および第２の受光素子でそれぞれ検出して出力電流を測定する測定工程と、
    　入射光の波長の変化に対する出力電流の変化から第１および第２の光の中心波長を検出する検出工程と、
    　第１および第２の光の中心波長と、第１および第２のフィルタの設計透過波長とを比較して、それぞれの差分を第１および第２の波長ずれとする工程と、
    　第１および第２の波長ずれの総和が小さくなるように、光分波器の位置を調整する調整工程と、を含むことを特徴とする光軸調整方法。
  2. 　上記入射光は、波長を変化させることができる単一波長の光からなり、
    　上記測定工程は、第１および第２の波長を含む波長領域において、入射光の波長を変化させる工程であることを特徴とする請求項１に記載の光軸調整方法。
  3. 　上記入射光は、第１および第２の波長の光を含み、
    　上記測定工程は、第１の波長を含む波長領域と、第２の波長を含む波長領域において、それぞれ入射光の波長を変化させる工程であることを特徴とする請求項１に記載の光軸調整方法。
  4. 　上記入射光は、第１以外の波長帯域にも変化させることができる光からなり、
    　上記の測定工程は、光分波器の第１のフィルタから反射した光を検出して光分波器を入射光と垂直となる角度を基準として設計角度に調整する工程であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の奥軸調整方法。
  5. 　上記第１の波長の光を第１の波長を含む波長領域で変化させる工程と、上記第２の波長の光を第２の波長を含む波長領域で変化させる工程とが、同時に行われることを特徴とする請求項３に記載の光軸調整方法。
  6. 　上記調整工程は、第１および第２の波長ずれの値の二乗和が最小になるように光分波器の位置を調整する工程であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の光軸調整方法。
  7. 　上記調整工程は、上記受光素子が固定されたパッケージの底面に対して垂直な軸を中心に、上記光分波器を回転させる工程であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光軸調整方法。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の光軸調整後に、光軸調整された位置で上記光分波器を上記パッケージに接着する接着工程を含むことを特徴とする集積型光モジュールの製造方法。
  9. 　上記接着工程は、上記光分波器と上記パッケージの底面との間に紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程であることを特徴とする請求項７に記載の集積型光モジュールの製造方法。
  10. 　入射光を波長の異なる第１および第２の光に分波する光分波器と、第１および第２の光をそれぞれ受光する第１および第２の受光素子とがパッケージ内に設けられた集積型光モジュールの光軸調整装置であって、
    　第１および第２の受光素子が取り付けられたパッケージを載置して固定するステージと、
    　パッケージ内に、第１および第２のフィルタを備えた光分波器を把持する把持手段と、　入射光を供給する光源と、
    　第１および第２の受光素子で第１および第２の光を検出し、検出した光から出力電流を得る電流計測機器と、
    　入射光の波長と出力電流から第１および第２の光の中心波長を検出し、第１および第２の光の中心波長と、第１および第２のフィルタの設計透過波長とを比較して、それぞれの差分を第１および第２の波長ずれとし、第１および第２の波長ずれの総和が小さくなるような光分波器の位置を計算するＰＣユニットと、を含み、
    　ＰＣユニットの計算結果に基づいて、把持手段が光分波器を移動させることを特徴とする光軸調整装置。
  11. 　上記光源は、供給する光の波長が異なる第１および第２の光源を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光軸調整装置。
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