(57)【要約】      （修正有）【課題】光デバイスの特性を劣化させずに、レセプタクルと光デバイスとの間の光軸調芯を実施できる、光通信モジュールの光軸調芯装置を提供する。【解決手段】レセプタクル５に光ファイバ７を挿入した状態でレセプタクル５と光デバイス３との間の光軸調芯を行うための、光通信モジュールの光軸調芯装置であって、光ファイバ７を保持するコネクタ７ａ内に、光ファイバ７を先端方向に向けて付勢するばね力を発生するばね機構が設けられ、光軸調芯の際に、ばね機構が発生するばね力以上の荷重で光ファイバ７をレセプタクル５に対して押圧し、光ファイバ７とレセプタクル５との間のフィジカルコンタクトを維持するためのＰＣ（フィジカルコンタクト）冶具８およびテーパ部材９を備える。【選択図】図１
2014126573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レセプタクルに光ファイバを挿入した状態でレセプタクルと光デバイスとの間の光軸調芯を行うための、光通信モジュールの光軸調芯装置であって、
光ファイバを保持するコネクタ内に、光ファイバを先端方向に向けて付勢するばね力を発生するばね機構が設けられ、
光軸調芯の際に、該ばね機構が発生するばね力以上の荷重で光ファイバをレセプタクルに対して押圧し、光ファイバとレセプタクルとの間のフィジカルコンタクトを維持するための光ファイバ押圧機構を備えたことを特徴とする光軸調芯装置。
【請求項２】
前記コネクタを側方から把持するためのコネクタ冶具およびコネクタクランプ機構と、
コネクタ冶具およびコネクタクランプ機構が設置された垂直ステージとをさらに備え、
前記光ファイバ押圧機構は、コネクタ冶具側に設けられた第１テーパ面と垂直ステージ側に設けられた第２テーパ面との間の摺動により、光ファイバへの押圧力を発生することを特徴とする請求項１記載の光軸調芯装置。
【請求項３】
光デバイスおよびレセプタクルホルダの水平位置を調整するための水平ステージと、
前記垂直ステージに設置され、レセプタクルを側方から把持するためのレセプタクル冶具およびレセプタクルクランプ機構とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載の光軸調芯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用モジュール、例えば、レセプタクル型光通信用モジュールの光軸調芯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レセプタクル型光通信モジュールのファイバ光軸調芯では、光ファイバをフィジカルコンタクト（ＰＣ: Physical Contact）状態で密着させたレセプタクルをファイバ光軸調芯組立装置に供給するのが望ましいが、確実にフィジカルコンタクトを成立させて光軸調芯を行える装置は存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１３７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、レセプタクル型光通信モジュールのファイバ光軸調芯組立では、ファイバを挿入したレセプタクルと、レンズを搭載した光デバイスとを光軸調芯することで、レセプタクルをＸＹＺ方向に最適位置に調整し、レセプタクルと光デバイスをＹＡＧレーザ溶接により固定している。
【０００５】
こうした従来の光軸調芯装置では、レセプタクルに対しファイバを位置決めする機構が無いため、レセプタクルとファイバがフィジカルコンタクト（密着）していない状態で光軸調芯を行う可能性がある。この場合、ファイバとレセプタクルの間に空気層ができるため反射減衰量が大きくなり、フィジカルコンタクトしている場合よりも光デバイスの特性（出力強度もしくは受光感度）が悪くなる。
【０００６】
本発明の目的は、光デバイスの特性を劣化させずに、レセプタクルと光デバイスとの間の光軸調芯を実施できる、光通信モジュールの光軸調芯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、レセプタクルに光ファイバを挿入した状態でレセプタクルと光デバイスとの間の光軸調芯を行うための、光通信モジュールの光軸調芯装置であって、
光ファイバを保持するコネクタ内に、光ファイバを先端方向に向けて付勢するばね力を発生するばね機構が設けられ、
光軸調芯の際に、該ばね機構が発生するばね力以上の荷重で光ファイバをレセプタクルに対して押圧し、光ファイバとレセプタクルとの間のフィジカルコンタクトを維持するための光ファイバ押圧機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光ファイバとレセプタクルとの間のフィジカルコンタクトを維持するための光ファイバ押圧機構を設けることによって、光デバイスの特性を劣化させずに光軸調芯を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光軸調芯装置を示す構成図である。
【図２】レセプタクル冶具およびテーパ部材を示す部分斜視図である。
【図３】レセプタクル冶具を示す斜視図である。
【図４】光ファイバコネクタの内部構造を示す断面図である。
【図５】ＰＣ（フィジカルコンタクト）冶具を示す斜視図である。
【図６】クランプ力と抗力の水平成分および垂直成分との関係を示す説明図である。
【図７】部品取り付け工程および光軸調芯工程の様子を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光軸調芯装置を示す構成図である。光軸調芯装置は、ＸＹステージ１と、通電冶具２と、光デバイス３と、レセプタクルホルダ４と、レセプタクル５と、レセプタクル冶具６と、光ファイバ７と、コネクタ７ａと、ＰＣ（フィジカルコンタクト）冶具８と、テーパ部材９と、Ｚステージ１０と、ＰＣ冶具クランプ機構１１と、レセプタクルクランプ機構１２と、レーザヘッドＬと、パワーメータ１３と、ステージコントローラ１４と、駆動電源１５と、コンピュータ１６などで構成される。
【００１１】
ＸＹステージ１は、固定ステージと、可動ステージとを備え、ステージコントローラ１４からの指令に従って、固定ステージを基準として可動ステージのＸ方向およびＹ方向の位置を調整する。
【００１２】
通電冶具２は、ＸＹステージ１の可動ステージに設置され、光デバイス３の電極と電気的に接触するためのコンタクトを備え、駆動電源１５から出力される電流を光デバイス３に供給する。
【００１３】
光デバイス３は、光通信モジュールがＴＯＳＡ(Transmitter Optical Sub-Assembly)の場合はＬＤ（レーザダイオード）、発光ダイオードなどの発光素子であり、ＲＯＳＡ(Receiver Optical Sub-Assembly)の場合はＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子である。
【００１４】
レセプタクルホルダ４は、光デバイス３に仮止めで固定されており、光軸調芯の際、レセプタクル５と当接した状態でＸＹ方向に変位し、調芯完了後、レセプタクルホルダ４およびレセプタクル５がレーザスポット溶接によって固定される。また、レセプタクルホルダ４および光デバイス３もレーザスポット溶接によって固定される。
【００１５】
レセプタクル５は、先端にフェルールが装着された光ファイバ７を着脱自在に受け入れ可能な中空円筒状の部材で構成される。レセプタクル５の内部には、光ファイバ７のフェルールと嵌合するスリーブと、光ファイバ７の先端が当接するスタブが設けられる。光通信動作の際、光ファイバの先端とスタブ表面との間でフィジカルコンタクトを確保することが望ましい。
【００１６】
レセプタクル冶具６は、図２と図３に示すように、円筒状のレセプタクル５をＸＹ方向に位置決めするためのＶ字面を有するＶ字形部材１７と、レセプタクル５を−Ｚ方向に拘束するためのＵ字面を有するＵ字形部材１８とを備え、それぞれＺステージ１０に固定される。
【００１７】
図４に示すように、光ファイバ７の先端には、ジルコニアなどのセラミック材料からなるフェルール１９が装着され、コネクタ７ａを貫通するように保持される。コネクタ７ａの内部には、光ファイバ７を先端方向に向けて付勢するばね力を発生するばね機構２０が設けられる。なお、光ファイバコネクタに関する国際規格ＩＥＣ  ６１７５４−２０によれば、フェルール１９のストローク量は０．６ｍｍ、フルストローク時のばね力は５Ｎから６Ｎの範囲に定められている。
【００１８】
ＰＣ冶具８は、図５に示すように、コネクタ７ａを装着するための溝を有する保持部材２１と、光ファイバ７を＋Ｚ方向に拘束するための突起部材２２とを備える。ここで、ＰＣ冶具８に対するコネクタ７ａの取り付け方法は、例えばネジによる固定が挙げられ、図５に示すように、コネクタ７ａ固定用のネジ穴２４が設けられる。
【００１９】
ＰＣ冶具８には、Ｚステージ１０に面するように斜め上方に傾斜したテーパ面２３が設けられる。一方、Ｚステージ１０には、このテーパ面２３に面するように斜め下方に傾斜したテーパ面９ａを有するテーパ部材９が固定される。
【００２０】
Ｚステージ１０は、固定ステージと、可動ステージとを備え、ステージコントローラ１４からの指令に従って、固定ステージを基準として可動ステージのＺ方向の位置を調整する。
【００２１】
ＰＣ冶具クランプ機構１１は、図２に示すように、Ｚステージ１０の可動ステージに設置され、例えば、エアシリンダーのような直動機構を備え、コンピュータ１６からの指令に従って、Ｌ字状の可動部１１ａが、ＰＣ冶具８に装着されたコネクタ７ａを−Ｘ方向に押圧することによって、コネクタ７ａが位置決めされる。
【００２２】
レセプタクルクランプ機構１２も、図２に示すように、Ｚステージ１０の可動ステージに設置され、例えば、エアシリンダーのような直動機構を備え、コンピュータ１６からの指令に従って、Ｌ字状の可動部１２ａが、Ｖ字形部材１７に装着されたレセプタクル５を−Ｘ方向に押圧することによって、レセプタクル５が位置決めされる。
【００２３】
レーザヘッドＬは、ＹＡＧレーザなどのレーザ光源と、集光光学系などで構成され、調芯完了後、レセプタクルホルダ４およびレセプタクル５をレーザスポット溶接によって固定し、そして、レセプタクルホルダ４および光デバイス３をレーザスポット溶接によって固定する。レーザヘッドＬは、ＸＹＺ方向の位置調整が可能なＸＹＺステージ（不図示）に搭載してもよい。
【００２４】
パワーメータ１３は、光ファイバ７が伝送した光の強度を計測し、計測結果をコンピュータ１６へ送信する。
【００２５】
ステージコントローラ１４は、コンピュータ１６からの指令に従って、ＸＹステージ１およびＺステージ１０の動作を制御する。
【００２６】
駆動電源１５は、コンピュータ１６からの指令に従って、光デバイス３の駆動電流を制御する。
【００２７】
コンピュータ１６は、パーソナルコンピュータまたはマイクロプロセッサなどで構成され、予め設計したプログラムに従って装置全体の動作を制御する。
【００２８】
ここでは、光通信モジュールがＴＯＳＡであって、光デバイス３がＬＤ（レーザダイオード）である場合について説明するが、光通信モジュールがＲＯＳＡであって、光デバイス３がＰＤ（フォトダイオード）である場合は、パワーメータ１３の代わりに基準光源を使用して光ファイバ７に基準光を供給するとともに、駆動電源１５の代わりに光モニタ回路を使用して光デバイス３から出力される電流を測定することになる。
【００２９】
次に、ＰＣ冶具クランプ機構１１の動作について説明する。Ｌ字状の可動部１１ａが、ＰＣ冶具８に装着されたコネクタ７ａを−Ｘ方向に押圧すると、コネクタ７ａがＰＣ冶具８に対して位置決めされる。可動部１１ａがコネクタ７ａをさらに押圧すると、ＰＣ冶具８に設けられたテーパ面２３とテーパ部材９に設けられたテーパ面９ａとの間で摺動が生じる。テーパ面２３およびテーパ面９ａは、互いに平行で同一のテーパ角度を有する平面である。
【００３０】
図６に示すように、可動部１１ａがテーパ面９ａに向けて−Ｘ方向にクランプ力２５を作用させると、テーパ面２３およびテーパ面９ａに対して垂直な方向に抗力２６が発生する。このときクランプ力２５は抗力２６の水平成分２７と釣り合うとともに、抗力２６の垂直成分２８が発生する。この垂直成分２８が、ＰＣ冶具８を−Ｚ方向に変位させる力として作用すると、ＰＣ冶具８に装着されたコネクタ７ａも−Ｚ方向に変位し、ばね機構２０を介して光ファイバ７を−Ｚ方向に変位させる。その結果、光ファイバ７の先端がレセプタクル５（例えば、スタブ）に対して当接し、この垂直成分２８がフィジカルコンタクト状態での押圧力として作用する。
【００３１】
このときテーパ面２３の角度２９をθとし、クランプ力２５をＦ１とし、抗力２６の垂直成分２８をＦ２として、Ｆ２＝Ｆ１／ｔａｎθ  …（１）という式が成立する。
【００３２】
ここで、光ファイバ７をレセプタクル５に対して確実にフィジカルコンタクトさせるためには、光ファイバ７のフェルール１９を、国際規格ＩＥＣ  ６１７５４−２０で定められた最大ストローク量０．６ｍｍだけ押し込めばよい。そのため、抗力２６の垂直成分２８（Ｆ２）がフェルール１９の最大ばね力６Ｎよりも大きくなるようにテーパ角度２９を決定する。
【００３３】
このようにＰＣ冶具８は、光ファイバ７を保持し、光ファイバ７のフェルール１９を、国際規格で定められた０．６ｍｍ分押し込むことで得られるフェルール１９の最大ばね力よりも大きくなるように、式（１）を用いて決定したテーパ角度２９を有するテーパ面２３を備え、かつ、テーパ面２３と同一のテーパ角度２９を有するテーパ面９ａを持つテーパ部材９をＺステージ１０上に設置し、ＰＣ冶具クランプ機構１１を用いてＰＣ冶具８をテーパ面９ａに向けて水平方向にクランプ力２５を加えて押付けることにより、テーパ面９ａから受ける抗力２６の垂直成分２８を発生させ、その力を光ファイバ７の押圧力として利用することで、レセプタクル４に対して光ファイバ７を確実にフィジカルコンタクトさせることができる。その結果、光ファイバ７とレセプタクル５との間に空気層が残留するのを防止することができ、光デバイスの特性を悪化させずに、レセプタクル型光通信用モジュールを製造することが可能となる。
【００３４】
次に、レセプタクル型光通信用モジュールの光軸調芯固定方法について説明する。
（部品取り付け工程）
通電冶具２に光デバイス３を取り付けた後、ＸＹステージ１上に設けられた凹部に導通冶具２を取り付ける。次にレセプタクル５をレセプタクル冶具６に取り付け、レセプタクルクランプ機構１２を動作させ、レセプタクル５をクランプする。
【００３５】
次に、光ファイバ７が装着されたコネクタ７ａをＰＣ冶具８に固定した後、コネクタ７ａをレセプタクル５に挿入し、ＰＣ冶具クランプ機構１１を動作させ、上述のようにテーパ面を利用した押圧力を作用させて、光ファイバ７の先端をレセプタクル５（例えば、スタブ）に対してフィジカルコンタクト状態に維持する。
【００３６】
次に、Ｚステージ１０の動作により、レセプタクル５を、光デバイス３に仮止めされたレセプタクルホルダ４に当接させる（図７参照）。
【００３７】
（光軸調芯工程）
駆動電源１５の動作により、光デバイス３を発光させる。光デバイス３から出射される赤外光は、レセプタクル５及び光ファイバ７を通過し、パワーメータ１４の光強度測定部に入射する。パワーメータ１４は、入射した光強度の計測値をコンピュータ１６に送信する。
【００３８】
なお、光デバイス３がＰＤ（フォトダイオード）である場合は、赤外光を光ファイバ７及びレセプタクル５を通して光デバイス３に入射させ、ＰＤ内を流れる電流値を計測し、その計測値をコンピュータ１６に送信する。
【００３９】
次に、上記の計測値（ＬＤの場合は光強度、ＰＤの場合は電流値）が最適な値、例えば、最大値となるようにＸＹステージ１及びＺステージ１０を動作させ、光デバイス３の光軸とレセプタクル５の光軸とを一致させる。ここで、光軸調芯アルゴリズムに関して、一般的な手法としてジグザグ法、最急傾斜法、単純最大点法などが利用できる。
【００４０】
なお、光デバイス３の光軸とレセプタクル５の光軸との平行度をより高めるために、ＸＹステージ１上に、Ｘ軸周りの角度及び／又はＹ軸周りの角度が調整可能なゴニオステージを設置し、その上に光デバイス３を搭載してもよい。さらに、レセプタクル５に対する光デバイス３のＺ軸周りの回転角度を調整するために、ＸＹステージ１上に、Ｚ軸周りの角度が調整可能な回転ステージを設置し、その上に光デバイス３を搭載してもよい。
【００４１】
（溶接固定工程）
光軸調芯が完了すると、レーザヘッドＬからのレーザ光をレセプタクルホルダ４およびレセプタクル５の接合面付近に照射し、レーザスポット溶接によって固定する。
【００４２】
次に、レセプタクルホルダ４および光デバイス３の接合面付近にレーザ光を照射し、レーザスポット溶接によって固定する。このとき、レセプタクルホルダ４とレセプタクル５の溶接固定後に、ＸＹステージ１を動作させ、再び光軸調芯を実施してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  ＸＹステージ、  ２  通電冶具、  ３  光デバイス、  ４  レセプタクルホルダ、
５  レセプタクル、  ６  レセプタクル冶具、  ７  光ファイバ、  ７ａ  コネクタ、
８  ＰＣ（フィジカルコンタクト）冶具、  ９  テーパ部材、  ９ａ  テーパ面、
１０  Ｚステージ、  １１  ＰＣ冶具クランプ機構、  １１ａ  可動部、
１２  レセプタクルクランプ機構、  １２ａ  可動部、  １３  パワーメータ、
１４  ステージコントローラ、  １５  駆動電源、  １６  コンピュータ、
１７  Ｖ字形部材、  １８  Ｕ字形部材、  １９  フェルール、  ２０  ばね機構、
２１  保持部材、  ２２  突起部材、  ２３  テーパ面、  ２４  ネジ穴、
２５  クランプ力、  ２６  抗力、  ２７  水平成分、  ２８  垂直成分、
２９  テーパ角度、  Ｌ  レーザヘッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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