(57)【要約】    【課題】光ファイバと光源のスポット位置とのズレ量を正確に測定すること。    【解決手段】光モジュールの光スポット位置の測定方法であって、コネクタ(20)のスリーブ部(24)に位置記録用ファイバ(56)の一端側を挿入し、コネクタのレンズ部(22)が設けられている側に光記録部材(52)を配置する第１過程と、位置記録用ファイバの他端側から入射され、一端側から出射する記録光をレンズ部を通して光記録部材に結像させ、光記録部材に状態変化を生じさせて位置記録用ファイバの位置を記録する第２過程と、コネクタから位置記録用ファイバを取り外した後にレンズ部を通して光記録部材を観測し、位置記録用ファイバの位置を測定する第３過程と、コネクタに光源(10)を取り付け、レンズ部を通して光源を観測し、当該光源の位置を測定する第４過程と、位置記録用ファイバの位置と光源の位置とを比較し、差異を検出する第５過程と、を含む。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出力される光を光ファイバに結合させるためのレンズ部と前記光ファイバが挿入されて当該光ファイバの位置決めを行うスリーブ部とを含んでなるコネクタと、を備える光モジュールの光スポット位置の測定方法であって、
前記光源を取り付ける以前の前記コネクタの前記スリーブ部に位置記録用ファイバの一端側を挿入するとともに、前記コネクタの前記レンズ部が設けられている側に光記録部材を配置する第１過程と、
前記位置記録用ファイバの他端側から入射され、前記位置記録用ファイバの一端側から出射する記録光を前記レンズ部を通して前記光記録部材に結像させ、前記光記録部材に状態変化を生じさせることによって前記位置記録用ファイバの位置を記録する第２過程と、
前記コネクタから前記位置記録用ファイバを取り外した後に、当該コネクタの前記スリーブ部の側から前記レンズ部を通して前記光記録部材を観測し、前記第２過程において記録した前記位置記録用ファイバの位置を測定する第３過程と、
前記コネクタに前記光源を取り付け、当該コネクタの前記スリーブ部の側から前記レンズ部を通して前記光源を観測し、当該光源の位置を測定する第４過程と、
前記第３過程で得られた前記位置記録用ファイバの位置と、前記第４過程で得られた前記光源の位置とを比較し、差異を検出する第５過程と、
を含む、光モジュールの光スポット位置測定方法。
【請求項２】
前記位置記録用ファイバは、シングルモードファイバである、請求項１に記載の光モジュールの光スポット位置測定方法。
【請求項３】
前記記録光の波長は、前記光源から出力される光の波長とほぼ等しい、請求項１に記載の光モジュールの光スポット位置測定方法。
【請求項４】
前記第１工程は、前記光記録部材のフォーカス方向の位置を決めて配置し、当該光記録部材を前記コネクタと仮固定する、請求項１に記載の光モジュールの光スポット位置測定方法。
【請求項５】
前記コネクタは、前記レンズ部と前記スリーブ部とが樹脂成形によって一体に成形されている、請求項１に記載の光モジュールの光スポット位置測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光モジュールの光スポット位置測定方法を用いる光モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法によって製造される光モジュールを備える光通信装置。
【請求項８】
請求項６に記載の製造方法によって製造される光モジュールを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに用いて好適な光モジュールの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基幹系、アクセス系において使用されていた光通信の技術は、ＬＡＮ（Local Area Network）はもとより、各種装置に含まれる回路チップ相互間、あるいは回路基板相互間などにおける信号の高速伝送の用途に応用されつつある。このような光通信に用いられる光モジュールにおいては、ＶＣＳＥＬ等の光源から出力される光の集光点である光スポットの位置と、当該光が入射されるべき光ファイバの中心位置（光軸）とを高精度に位置合わせする必要がある。これに対する従来技術としては、例えば特開平１０−１０３７３号公報（特許文献１）には、光源からの出射光の強度分布に基づいて光スポット位置と光ファイバの中心とを位置合わせする技術が開示されている。
【０００３】
しかし、上述した従来技術においては、光スポット位置を位置情報として定量的かつ正確に測定することが困難であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、光モジュールにおける光ファイバと光源のスポット位置とのズレ量を正確に測定することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様の本発明は、光源と、上記光源から出力される光を光ファイバに結合させるためのレンズ部と上記光ファイバが挿入されて当該光ファイバの位置決めを行うスリーブ部とを含んでなるコネクタと、を備える光モジュールの光スポット位置の測定方法であって、上記光源を取り付ける以前の上記コネクタの上記スリーブ部に位置記録用ファイバの一端側を挿入するとともに、上記コネクタの上記レンズ部が設けられている側に光記録部材を配置する第１過程と、上記位置記録用ファイバの他端側から入射され、上記位置記録用ファイバの一端側から出射する記録光を上記レンズ部を通して上記光記録部材に結像させ、上記光記録部材に状態変化を生じさせることによって上記位置記録用ファイバの位置を記録する第２過程と、上記コネクタから上記位置記録用ファイバを取り外した後に、当該コネクタの上記スリーブ部の側から上記レンズ部を通して上記光記録部材を観測し、上記第２過程において記録した上記位置記録用ファイバの位置を測定する第３過程と、上記コネクタに上記光源を取り付け、当該コネクタの上記スリーブ部の側から上記レンズ部を通して上記光源を観測し、当該光源の位置を測定する第４過程と、上記第３過程で得られた上記位置記録用ファイバの位置と、上記第４過程で得られた上記光源の位置とを比較し、差異を検出する第５過程と、を含む、光モジュールの光スポット位置測定方法である。
【０００７】
かかる方法によれば、光ファイバと光源のスポット位置とのズレ量を正確に測定することが可能となる。かかる測定結果を利用することにより、光ファイバと光源との光軸合わせが精度よくなされた高品質な光モジュールを提供することが可能となる。
【０００８】
上述した位置記録用ファイバは、シングルモードファイバであることが好ましい。
【０００９】
これにより、第２過程において記録する位置記録用ファイバの位置の測定精度を回折限界まで高めることが可能となる。
【００１０】
また、上記記録光の波長は、上記光源から出力される光の波長とほぼ等しいことが好ましい。
【００１１】
これにより、第２過程において光源の出力光の波長に合わせて設計されているレンズ部に記録光を通す際に、レンズ部の分散による焦点距離変動の影響を低減することが可能となる。
【００１２】
また、上記第１工程は、上記光記録部材のフォーカス方向の位置を決めて配置し、当該光記録部材を上記コネクタと仮固定することが好ましい。
【００１３】
これにより、光記録部材による記録の再現性を高めることが可能となる。
【００１４】
また、上記コネクタは、上記レンズ部と上記スリーブ部とが樹脂成形によって一体に成形されていることが好ましい。
【００１５】
かかる一体成形型のコネクタを用いる場合には、レンズ部とスリーブ部との位置決めが不要であるため、本発明にかかる方法を適用しやすい。また、このようなコネクタは比較的に均質に量産することが可能であるため、一つ又は少数のコネクタについて本発明の方法を用いて得られた測定結果を他の多数のコネクタに対しても適用することが可能となり、都合がよい。
【００１６】
第２の態様の本発明は、上記第１の態様の本発明にかかる光モジュールの光スポット位置測定方法を用いる光モジュールの製造方法である。具体的には、例えば、上記の光スポット位置測定方法によって得られる位置記録用ファイバの位置と光源の位置との差異に基づいて、光モジュールの製造工程における光源の光軸調整などを行うことができる。
【００１７】
かかる製造方法によれば、光源と光ファイバの光軸合わせが精度がよくなされ、光結合効率の高い光モジュールを製造することが可能となる。
【００１８】
第３の態様の本発明は、上述した光モジュールを備える光通信装置（光トランシーバ）でもある。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。
【００１９】
第４の態様の本発明は、上述した光モジュール或いは光トランシーバを備える電子機器でもある。ここで「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、一実施形態の光モジュールの構成を説明する断面図である。図１に示す光モジュール１は、ＶＣＳＥＬ（光源）１０を含んでなるカンパッケージ１２と、透明樹脂による射出成形によって一体成形されたコネクタ２０とを含んで構成されている。カンパッケージ１２とコネクタ２０とは、位置調整をした後に接着材１８を用いて固定されており、ＶＣＳＥＬ１０から出力された光がコネクタ２０のレンズ部２２によって集光され、スリーブ部２４によって位置決めされた光ファイバ３２の端面に入射する。光ファイバ３２としては、例えばコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２１のものが使用される。
【００２２】
ＶＣＳＥＬ１０は、カンパッケージ１２の内部に固定されており、透明窓１４を介して外部に光を出力可能に構成されている。このＶＣＳＥＬ１０としては、例えばマルチモード発光型のものが用いられる。ＶＣＳＥＬ１０に対する駆動信号の供給はカンパッケージ１２に備わったリード線１６を介して行われる。
【００２３】
コネクタ２０は、レンズ部２２、スリーブ部２４、カンパッケージ支持部２６を備えている。レンズ部２２は、ＶＣＳＥＬ１０から出力される光を光ファイバ３２に結合させる。スリーブ部２４は、光ファイバ３２の一端に設けられたフェルール３０が挿入されて当該光ファイバ３２の位置決めを行う。カンパッケージ支持部２６は、一方が開口した略コ字状の断面を有しており、当該開口側にカンパッケージ１２が取り付けられる。このコネクタ２０は、上記のようにレンズ部２２とスリーブ部２４とカンパッケージ支持部２６とが樹脂成形によって一体に成形されている。
【００２４】
従来、このような光モジュール１におけるカンパッケージ１２とコネクタ２０との位置調整は例えば以下のようにして行われていた。まず、スリーブ部２４に光ファイバ３２を装着した状態でカンパッケージ１２をカンパッケージ支持部２６内に配置してＶＣＳＥＬ１０を発光させ、光ファイバ３２の他端側で光結合効率を計測する。そして、光結合効率が最大となるようにカンパッケージ１２を三軸方向（ＸＹＺ方向）に適宜調整し、接着材１８によってカンパッケージ１２をコネクタ２０に固定する。このようにして固定された状態では、理想的には光ファイバ３２の中心位置（光軸）に光スポット、すなわちＶＣＳＥＬ１０から出力され、レンズ部２２によって集光された光の集光点が一致するはずである。しかしながら、位置調整の精度や接着材１８の硬化収縮などの要因により、一般的には光スポットが光ファイバ３２の中心位置からずれてしまう。これに対して従来は、固定された状態で光ファイバ３２の中心位置と光スポット位置とのズレを評価するためには光結合効率を調べるしかなく、位置情報として定量的に正確に測定することが困難であった。仮に、光学顕微鏡などの観察手段を用いて光スポット位置を直接的に測定しても、測定基準位置と光ファイバ３２の中心位置との相対関係を正確に把握できないため、誤差が大きかった。
【００２５】
これに対して、以下に説明する本実施形態の測定方法によれば、上記のような不都合を解消し、光ファイバの中心位置と光スポット位置とのズレ量を定量的に測定することが可能となる。以下、本実施形態の測定方法を詳細に説明する。
【００２６】
図２は、光モジュールの光スポット位置測定方法について説明する図である。
【００２７】
（第１過程：図２（Ａ））
まず、ＶＣＳＥＬ１０を含むカンパッケージ１２を取り付ける以前のコネクタ２０を用意する。そして、コネクタ２０のスリーブ部２４に、最終的に取り付けたい光ファイバ３２とは別に用意される位置記録用ファイバ５６の一端側を挿入する。本例では、位置記録用ファイバ５６の一端側にはフェルール５４が設けられており、当該フェルール５４がスリーブ部２４に挿入される。またこれと併せて、コネクタ２０のレンズ部２２が設けられている側に光記録部材５２を配置する。本例では、基板５０の表面に光記録部材５２を平面状に塗布し、この基板５０の表面をレンズ部２２と対向させるようにして光記録部材５２を配置している。このとき、結像点のフォーカスが合うように、スリーブ部２４の側から光学顕微鏡等を用いて観察して光学基準面にフォーカスを合わせておき、調整治具等を用いて光記録部材５２にフォーカスが合うようにＺ方向（光ファイバの光軸方向）の位置調整がなされる。このようにしてフォーカス方向の位置を決めて配置された光記録部材５２は、基板５０ごとコネクタ２０のカンパッケージ支持部２６側に仮固定される。仮固定は接着材あるいは所定の治具を用いてなされる。
【００２８】
ここで、光記録部材５２は、光照射によって何らかの物理的変化を生じるものであればよく、更に好ましくは、後処理をしなくとも色や反射率に変化を生じるものがよい。このような光記録部材５２としては、例えば、シアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素などが好適に用いられる。また、光照射によって相変化を生じる材料や、光硬化性樹脂などを光記録部材５２として用いてもよい。更に、後述する第２工程において光記録部材５２に照射される記録光の照射エネルギー密度を比較的に高くすることが可能であれば、光照射時に生じる熱によって溶融したり焦げたりするような材料を光記録部材５２として用いてもよい。
【００２９】
（第２過程：図２（Ａ））
次に、光出力手段５８を用いて位置記録用ファイバ５６の他端側に記録光を入射し、位置記録用ファイバ５６の一端側から出射させる。この位置記録用ファイバ５６の一端側から出射した記録光は、コネクタ２０のレンズ部２２を通して光記録部材５２に結像し、光記録部材５２に状態変化を生じさせる。例えば、上記のように光記録部材５２として各種の色素を用いた場合には、記録光が照射された位置に色相変化や透過率変化が生じる。このような光記録部材５２の状態変化によって、位置記録用ファイバ５６の位置が記録される。
【００３０】
ここで、位置記録用ファイバ５６としては、最終的に光モジュール１に取り付けられる光ファイバ３２と同様のマルチモードファイバを使用してもよいが、シングルモードファイバを使用するとより好適である。これにより、位置記録用ファイバ５６の位置の記録精度を回折限界まで高めることが可能となる。また、光出力手段５８から出力する記録光の波長は、ＶＣＳＥＬ１０から出力される光の波長とほぼ等しくすることが好ましい。これにより、ＶＣＳＥＬ１０の出力光の波長に合わせて設計されているレンズ部２２に記録光を通す際に、レンズ部２２の分散による焦点距離変動の影響を低減することが可能となる。
【００３１】
（第３過程：図２（Ｂ））
次に、コネクタ２０から位置記録用ファイバ５６を取り外した後に、当該コネクタ２０のスリーブ部２４の側からレンズ部２２を通して光記録部材５２を観測する。この観測は光学顕微鏡などの観察手段６０を用いて行う。そして、上述した第２過程において光記録部材５２に記録した位置記録用ファイバ５６の位置を測定する。
【００３２】
図３は、コネクタ２０のスリーブ部２４の側からレンズ部２２を介して光記録部材５２を観察した様子を模式的に説明する図である。図３に示すように、スリーブ部２４の側からレンズ部２２を介して光記録部材５２を観察すると、記録痕の像Ｐ１が得られる。この記録痕Ｐ１の位置を測定することにより、位置記録用ファイバ５６の位置が測定される。このときの測定基準としては、例えばスリーブ部２４内に設けられたエッジ２４ａが用いられる。あるいは、スリーブ部２４内に予め設けておいたマーク（図示せず）を基準としてもよい。
【００３３】
（第４過程：図２（Ｃ））
次に、コネクタ２０にＶＣＳＥＬ１０を含んだカンパッケージ１２を調芯して取り付ける。取り付けには接着材１８が用いられる。そして、コネクタ２０のスリーブ部２４の側からレンズ部２２を通してＶＣＳＥＬ１０を観察し、ＶＣＳＥＬ１０の位置を測定する。このとき、ＶＣＳＥＬ１０を発光させることが好ましい。この様子が上述した図３に示されている。ＶＣＳＥＬ１０から出力された光がレンズ部２２を介して集光されることによって形成された光スポットＰ２は、例えば、図３に示すように観察される。このときの光スポットＰ２の位置が観察手段６０を用いて測定される。なお、ＶＣＳＥＬ１０を発光させない場合には、例えばＶＣＳＥＬ１０の発光部の像（レンズ部２２を通して得られる像）の位置が観察手段６０によって測定される。
【００３４】
（第５過程：図２（Ｃ））
次に、第３過程で得られた位置記録用ファイバ５６の位置と、第４過程で得られたＶＣＳＥＬ１０の位置とを比較し、差異を検出する（図３参照）。これにより、光スポットＰ２の位置と位置記録用ファイバ５６とのズレ量を正確に測定することができる。この測定結果は、実際に光モジュール１に光ファイバ３２を装着した際における、光ファイバ３２の中心位置と光スポットとのズレ量として評価することができる。
【００３５】
このように本実施形態によれば、光ファイバと光源のスポット位置とのズレ量を正確に測定することが可能となる。
【００３６】
かかる測定結果を利用して、光モジュールの製造工程におけるＶＣＳＥＬの光軸調整などを行うことができる。このような製造方法によれば、光ファイバとＶＣＳＥＬとの光軸合わせが精度よくなされた高品質な光モジュールを提供することが可能となる。特に、一体成形型のコネクタは比較的に均質に量産することが可能であるため、一つ又は少数のコネクタについての上述した測定方法を用いて得られた測定結果を他の多数のコネクタに対しても適用することが可能となるので、製造プロセス上都合がよい。
【００３７】
また、上記の光モジュール１に対してＶＣＳＥＬ１０を駆動するための回路（送信ＩＣ、受信ＩＣ等）を取り付け、或いはこれらの回路が実装された回路基板に上記光モジュール１を取り付けることにより、光トランシーバ（光通信装置）を構成することができる。このような本発明にかかる光モジュールや光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。
【００３８】
図４は、本発明にかかる光モジュールを備える電子機器の一例を示す斜視図である。図４では電子機器の一例としてパーソナルコンピュータが示されている。図４に示すノート型のパーソナルコンピュータ１００は、キーボード１０１を有する本体部１０２と、表示パネル１０３とを備えて構成されている。本実施形態にかかる光モジュールは、図４に示すパーソナルコンピュータ１００の本体部１０２の内部に含まれて、当該パーソナルコンピュータ１００が外部装置との相互間で情報通信を行うために用いられる。
【００３９】
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、カンパッケージングされたＶＣＳＥＬを光源として用いた光モジュールに対して本発明を適用した場合を説明していたが、これ以外のタイプの光モジュールに対しても同様にして本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態の光モジュールの構成を説明する断面図である。
【図２】光モジュールの光スポット位置測定方法について説明する図である。
【図３】光記録部材を観察した様子を模式的に説明する図である。
【図４】電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…光モジュール、１０…ＶＣＳＥＬ、１２…カンパッケージ、１８…接着材、２０…コネクタ、２２…レンズ部、２４…スリーブ部、３２…光ファイバ、５２…光記録部材、５６…位置記録用ファイバ、５８…光出力手段、６０…観察手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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