(57)【要約】【課題】微小な導波路との光軸調整を容易かつ短時間に実施できるレーザモジュールおよびその光軸調整方法を提供する。【解決手段】レーザモジュールは、レーザ素子ＬＤと、導波路を有する光導波路素子ＳＨＧと、レーザ素子ＬＤからの光を集めて、光導波路素子ＳＨＧの導波路に入射させるレンズＬ１，Ｌ２と、レンズＬ１，Ｌ２によるスポット位置を３次元方向に位置決めするアクチュエータＭ１，Ｍ２などで構成される。導波路からの出射光の強度が判定値以下である場合、スポット位置を光軸方向に調整してデフォーカス状態とし、次に、スポット位置を鉛直方向および水平方向に調整して調芯を行い、次に、スポット位置を光軸方向に調整して合焦状態にする。【選択図】図１
2008233731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子と、
導波路を有する光導波路素子と、
レーザ素子からの光を集めて、光導波路素子の導波路に入射させる集光光学系と、
該集光光学系によるスポット位置を、３次元方向に位置決めするためのアクチュエータ機構とを備えることを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記集光光学系は、レーザ素子側に配置された第１レンズと、光導波路素子側に配置された第２レンズとを含み、
前記アクチュエータ機構は、第２レンズについて、少なくとも光軸方向に位置決め可能であることを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記アクチュエータ機構は、第２レンズについて、光軸方向、該光軸方向に対して垂直な鉛直方向、および該光軸方向に対して垂直な水平方向に位置決め可能であることを特徴とする請求項２記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、水平方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向および鉛直方向に位置決め可能であることを特徴とする請求項２記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、鉛直方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向および水平方向に位置決め可能であることを特徴とする請求項２記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、鉛直方向および水平方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向に位置決め可能であることを特徴とする請求項２記載のレーザモジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のレーザモジュールの光軸調整方法であって、
光導波路素子の光出力側に配置した受光素子を用いて、導波路から出射される光の強度を計測する計測ステップと、
出射光の強度が所定の判定値より大きい場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に調整する調芯ステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整する合焦ステップと、を含むことを特徴とするレーザモジュールの光軸調整方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載のレーザモジュールの光軸調整方法であって、
光導波路素子の光出力側に配置した受光素子を用いて、導波路から出射される光の強度を計測する計測ステップと、
出射光の強度が所定の判定値以下である場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整するデフォーカスステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に調整する調芯ステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整する合焦ステップと、を含むことを特徴とするレーザモジュールの光軸調整方法。
【請求項９】
前記デフォーカスステップの後、出射光の強度が所定の判定値以下である場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に走査する走査ステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載のレーザモジュールの光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ素子と光導波路素子との間の光軸調整を容易に実施するためのレーザモジュールおよびその光軸調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路素子を用いた光モジュールにおいて、光の導波機能と光変調や波長フィルタリング、合分波等の所要の機能を受け持つチャネル光導波路と光源との間の光結合を一般に行う必要がある。
【０００３】
下記の特許文献１では、光通信モジュールにおいて、レーザ光源と光ファイバの入射面との間に集光レンズが配置され、この集光レンズをアクチェータでＸ方向またはＹ方向に一定周期、一定振幅で微少振動(wobbling)させることにより、光軸誤差信号を得る手法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３８７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光導波路素子の光入出力端面は、一般に、１ｍｍ×１ｍｍ程度の面積を持ち、その中で光結合を要するチャネル導波路の断面寸法は、数μｍ×数μｍ程度であり、素子全体の面積に比べて非常に小さい。
【０００６】
従って、光導波路素子の光入出力端面に対してラスター走査を行って、チャネル導波路を探し出そうとする場合、スキャンピッチが数μｍオーダーであるため、スキャンに要する時間が非常に長くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、微小な導波路との光軸調整を容易かつ短時間に実施できるレーザモジュールおよびその光軸調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザモジュールは、レーザ素子と、
導波路を有する光導波路素子と、
レーザ素子からの光を集めて、光導波路素子の導波路に入射させる集光光学系と、
該集光光学系によるスポット位置を、３次元方向に位置決めするためのアクチュエータ機構とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るレーザモジュールにおいて、前記集光光学系は、レーザ素子側に配置された第１レンズと、光導波路素子側に配置された第２レンズとを含み、
前記アクチュエータ機構は、第２レンズについて、少なくとも光軸方向に位置決め可能であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るレーザモジュールにおいて、前記アクチュエータ機構は、第２レンズについて、光軸方向、該光軸方向に対して垂直な鉛直方向、および該光軸方向に対して垂直な水平方向に位置決め可能であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るレーザモジュールにおいて、前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、水平方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向および鉛直方向に位置決め可能であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るレーザモジュールにおいて、前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、鉛直方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向および水平方向に位置決め可能であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るレーザモジュールにおいて、前記アクチュエータ機構は、第１レンズを位置決めするための第１アクチュエータ部と、第２レンズを位置決めするための第２アクチュエータ部とを含み、
第１アクチュエータ部は、鉛直方向および水平方向に位置決め可能であり、
第２アクチュエータ部は、光軸方向に位置決め可能であることが好ましい。
【００１４】
また本発明に係る光モジュールの光軸調整方法は、光導波路素子の光出力側に配置した受光素子を用いて、導波路から出射される光の強度を計測する計測ステップと、
出射光の強度が所定の判定値より大きい場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に調整する調芯ステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整する合焦ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また本発明に係る光モジュールの光軸調整方法は、光導波路素子の光出力側に配置した受光素子を用いて、導波路から出射される光の強度を計測する計測ステップと、
出射光の強度が所定の判定値以下である場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整するデフォーカスステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に調整する調芯ステップと、
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を光軸方向に調整する合焦ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光モジュールの光軸調整方法において、前記デフォーカスステップの後、出射光の強度が所定の判定値以下である場合、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置を鉛直方向および水平方向に走査する走査ステップをさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザ素子と光導波路素子の間に配置された集光光学系によるスポット位置を、３次元方向に位置決めするためのアクチュエータ機構を設けることによって、光軸方向に対して垂直な面内での調芯制御だけでなく、光軸方向の合焦制御およびデフォーカス制御が可能になる。
【００１８】
例えば、集光光学系によるスポットが偶発的にほぼ合焦状態であって、光導波路素子の入射端面におけるスポット径が極めて小さい場合、スポットと導波路との位置合わせが著しく困難になる。そこで、光軸方向の調整により、集光光学系によるスポットを一時的にデフォーカス状態とし、入射端面におけるスポット径を比較的大きくした状態で、光軸方向に対して垂直な面内での調芯を行うことによって、スポットと導波路との位置合わせが極めて容易になる。そして、調芯完了後、光軸方向の合焦制御を行うことによって、スポット位置の３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明に係るレーザモジュールの一例を示す構成図である。ここでは、光導波路素子としてＳＨＧ（第２高調波発生）素子を例示するが、本発明は、高調波発生機能だけでなく、光変調機能、光導波機能、波長フィルタリング機能などを持つ導波路を備えた各種の光導波路素子にも適用可能である。
【００２０】
レーザモジュールは、レーザ素子ＬＤと、レンズＬ１と、レンズＬ２と、光導波路素子ＳＨＧと、レンズＬ３などを備え、さらに、レンズＬ２を位置決めするアクチュエータＭ２を備える。ここでは、理解容易のため、光軸方向（紙面右方向）をｚ軸、光軸方向に対して垂直な鉛直方向（紙面上方向）をｙ軸、光軸方向に対して垂直な水平方向（紙面手前方向）をｘ軸としている。
【００２１】
レーザ素子ＬＤは、半導体レーザや固体レーザなどで構成され、モジュール筐体（不図示）に固定されている。
【００２２】
レンズＬ１は、レーザ素子ＬＤから発散する光をほぼ平行光に変換する。レンズＬ２は、レンズＬ１からの平行光を集光して、光導波路素子ＳＨＧの入射端面に光スポットを形成する。これらのレンズＬ１，Ｌ２は、レーザ素子ＬＤからの光を集めて、光導波路素子ＳＨＧに入射させる集光光学系として機能する。集光光学系は、レンズＬ１，Ｌ２だけでなく、他のレンズやフィルタ、アパーチャなど各種の光学素子を含んでもよい。
【００２３】
レンズＬ３は、光導波路素子ＳＨＧの導波路から出射される光を集光して、次のステージへ出力する。
【００２４】
光導波路素子ＳＨＧは、基板の上面に導波路が配置されている。基板は、ニオブ酸リチウム結晶などの非線形材料で構成され、一般に、矩形断面を有する平板形状や角柱形状に形成される。光導波路素子ＳＨＧの入射端面は、例えば、１ｍｍ×１ｍｍ程度の断面寸法を有する。
【００２５】
光導波路素子ＳＨＧの導波路は、一般に、数μｍ×数μｍ程度の断面を有し、入射端面から出射端面に至るまで一定の断面形状を成し、導波路を伝搬する光と相互作用して、半分の波長を有する光を発生する。例えば、波長１０６４ｎｍの赤外光が導波路に入射すると、波長５３２ｎｍのグリーン光に変換される。波長の変換効率を上げるために、導波路は、一般に、赤外光とグリーン光の位相整合をとるための周期的ドメイン反転構造を有している。
【００２６】
レーザモジュールの出力側には、レンズＬ３から出力される光の一部を反射し、残りを通過させるビームスプリッタＢＳと、ビームスプリッタＢＳで反射した光を受光するモニタ用のフォトダイオードＰＤが配置される。フォトダイオードＰＤは、光導波路素子ＳＨＧを通過した基本波（例えば、赤外光）のみを検出してもよく、光導波路素子ＳＨＧから発生する第２高調波（例えば、グリーン光）のみを検出してもよく、あるいは基本波および第２高調波の両方を検出してもよい。
【００２７】
図１に示したレーザモジュールにおいて、アクチュエータＭ２は、レンズＬ２を３次元方向、即ち、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に位置制御する機能を有し、これによりレンズＬ１，Ｌ２を含む集光光学系によるスポット位置を、３次元方向、即ち、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に位置決めすることができる。
【００２８】
図２は、本発明に係るレーザモジュールの他の例を示す構成図である。このレーザモジュールは、図１に示したレーザモジュールと同様な素子構成を有するが、レンズＬ１を位置決めするアクチュエータＭ１を追加している。
【００２９】
レーザ素子ＬＤ、レンズＬ１、レンズＬ２、光導波路素子ＳＨＧ、レンズＬ３、ビームスプリッタＢＳおよびフォトダイオードＰＤの機能は、図１のものと同様である。
【００３０】
図２に示したレーザモジュールにおいて、アクチュエータＭ１は、レンズＬ１をｘ方向に位置制御する機能を有し、アクチュエータＭ２は、レンズＬ２をｙ方向およびｚ方向に位置制御する機能を有する。これによりレンズＬ１，Ｌ２を含む集光光学系によるスポット位置を、３次元方向、即ち、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に位置決めすることができる。
【００３１】
図３は、本発明に係るレーザモジュールのさらに他の例を示す構成図である。このレーザモジュールは、図１に示したレーザモジュールと同様な素子構成を有するが、レンズＬ１を位置決めするアクチュエータＭ１を追加している。
【００３２】
レーザ素子ＬＤ、レンズＬ１、レンズＬ２、光導波路素子ＳＨＧ、レンズＬ３、ビームスプリッタＢＳおよびフォトダイオードＰＤの機能は、図１のものと同様である。
【００３３】
図３に示したレーザモジュールにおいて、アクチュエータＭ１は、レンズＬ１をｙ方向に位置制御する機能を有し、アクチュエータＭ２は、レンズＬ２をｘ方向およびｚ方向に位置制御する機能を有する。これによりレンズＬ１，Ｌ２を含む集光光学系によるスポット位置を、３次元方向、即ち、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に位置決めすることができる。
【００３４】
図４（ａ）は、３軸制御アクチュエータの一例を示す構成図であり、図４（ｂ）は、２軸制御アクチュエータの一例を示す構成図である。図４（ａ）に示す３軸制御アクチュエータは、例えば、特開２００２−９５２７２号公報で示されるようなスムーズインパクト駆動機構（ＳＩＤＭ：Smooth Impact Drive Mechanism）でそれぞれ構成された、ｘ軸移動体ＣＸ、ｙ軸移動体ＣＹおよびｚ軸移動体ＣＺを備える。
【００３５】
ＳＩＤＭは、ある程度質量を持つ移動体と、この移動体を摩擦で保持するためのロッドと、ロッドと固定部材（ベース）との間に介在した圧電素子などで構成される。その動作は、圧電素子の伸縮運動によりロッドが長手方向に変位するとともに、鋸歯状駆動により順方向速度と逆方向速度を変えることによって、移動体が慣性で静止するか、あるいはロッドに追従するかを選択して、移動体を累積的に変位させることができる。
【００３６】
ｚ軸移動体ＣＺは、ｚ方向に延びるロッドに保持される。このｚ方向ロッドは、ｚ方向駆動用の圧電素子を介してブラケットＢＲによって支持される。ブラケットＢＲは、モジュール筐体（不図示）に取り付けられる。
【００３７】
ｙ軸移動体ＣＹは、ｙ方向に延びるロッドに保持される。このｙ方向ロッドは、ｙ方向駆動用の圧電素子を介してｚ軸移動体ＣＺに取り付けられる。
【００３８】
ｘ軸移動体ＣＸは、ｘ方向に延びるロッドに保持される。このｘ方向ロッドは、ｘ方向駆動用の圧電素子を介してｙ軸移動体ＣＹに取り付けられる。ｘ軸移動体ＣＸには、レンズＬＳを保持するレンズホルダＬＨが取り付けられる。
【００３９】
図４（ｂ）に示す２軸制御アクチュエータは、図４（ａ）に示す３軸制御アクチュエータからｘ軸制御系を省いたものである。即ち、ｙ軸移動体ＣＹには、レンズＬＳを保持するレンズホルダＬＨが取り付けられる。
【００４０】
従来のレーザモジュールでは、通常、集光光学系によるスポット位置を２次元方向、即ち、ｘ方向およびｙ方向の位置調整だけであり、ｚ方向（光軸方向）の位置調整は具備していない。そのため、集光光学系によるスポットが偶発的にほぼ合焦状態であって、光導波路素子ＳＨＧの入射端面におけるスポット径が極めて小さい場合、スポットと導波路との位置合わせが著しく困難であった。
【００４１】
本発明に係るレーザモジュールでは、集光光学系によるスポット位置をｘ方向およびｙ方向だけでなく、ｚ方向（光軸方向）の位置調整も可能である。例えば、入射端面におけるスポット径が極めて小さい場合は、光軸方向（ｚ方向）の調整により、集光光学系によるスポットを一時的にデフォーカス状態とし、入射端面におけるスポット径を比較的大きくした状態で、光軸方向に対して垂直な面内（ｘ方向およびｙ方向）での調芯を行うことによって、スポットと導波路との位置合わせが極めて容易になる。そして、調芯完了後、光軸方向（ｚ方向）の合焦制御を行うことによって、スポットの３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【００４２】
特に、高調波発生素子では、波長変換効率を高めるために、導波路に入射するレーザ光のパワー密度はできる限り高いことが好ましい。本発明に係るレーザモジュールでは、光軸方向の位置調整も可能であることから、スポットの合焦を精度よく調整できるため、波長変換効率を著しく改善することができる。
【００４３】
さらに、集光光学系の３次元調整が可能であるため、レーザモジュール組立時の部品取り付け精度が緩和され、組立装置の簡略化、組立時間の短縮化につながり、レーザモジュールのコストダウンが図られる。
【００４４】
図５（ａ）〜（ｃ）は、導波路に入射するパワー変化を、スポットのｘ軸位置、ｙ軸位置およびｚ軸位置に関してそれぞれ示したグラフである。光軸に垂直な面内、即ち、ｘ軸およびｙ軸に関するパワー変化は、レーザスポットのプロファイルに対応しており、典型的には１つのピークを有するガウス分布を示す。また、ｚ軸に関するパワー変化は、スポットの光軸方向のビームウエスト形状に対応しており、典型的には１つのピークを有するガウス分布を示す。
【００４５】
従って、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に関してレーザパワーのピーク位置に調整すれば、３次元におけるピーク位置に位置決めできることを示している。レーザパワーがある判定値以上の領域において、ピーク位置への位置決めは、微調整制御（例えば、ウォブリング・モード(wobbling mode)）で行われる。
【００４６】
ここで、ｘ軸およびｙ軸の自動調芯制御について説明する。ｘ軸アクチュエータおよびｙ軸アクチュエータによりレンズ位置が変化すると、それに対応して導波路とレーザ光の結合状態が変化し、光導波路素子ＳＨＧから出力されるグリーン光のパワーが変化する。グリーン光のパワーはフォトダイオードＰＤにより検出され、その信号は、電流電圧変換回路を経て、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）により信号処理された後、Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータに入力される。自動調芯コントローラは、グリーン光パワーの検出値に基づき、ｘ軸アクチュエータおよびｙ軸アクチュエータの移動量を決定し、各軸アクチュエータの駆動制御を行う。各軸アクチュエータの駆動信号は、各軸に関するＰＷＭ（パルス幅変調）により生成され、パワーアンプを介して各軸の圧電素子に入力される。
【００４７】
図６（ａ）と図６（ｂ）は、光導波路素子ＳＨＧの入射端面（ｘｙ面）におけるレーザスポット形状を示す。レーザ素子ＬＤが、基本モードのガウス分布を持つビームを発生する場合、レーザスポット径はフォーカス状態により決定される。即ち、ｚ軸調整によってスポットが合焦状態になると、レーザスポット径は最小になる。また、スポットがデフォーカス状態になると、レーザスポット径は大きくなる。
【００４８】
一方、レーザスポットのパワーピークは、フォーカス状態つまりレーザスポット径によらず、レーザスポットの中心部に存在する。即ち、スポットのフォーカス状態によらず、ｘ軸、ｙ軸を微調整制御することにより、スポット中心（ピーク位置）と光導波路素子ＳＨＧの導波路との調芯が可能になる。
【００４９】
ここで、初期のスポット径をＡとする。ｚ軸調整により、スポットが合焦方向に移動すると、図６（ｂ）に示すＣのように、スポット径が小さくなる。ｚ軸調整により、スポットがデフォーカス方向に移動すると、図６（ｂ）に示すＤのように、スポット径が大きくなる。このとき、レーザパワーが大きくなる方向は、光導波路素子ＳＨＧの導波路中心を示す位置Ｔに依存する。つまり、Ｃでレーザパワーが大きくなる場合もあれば、Ｄでレーザパワーが大きくなる場合もある。
【００５０】
このことは、最初に、ｘ軸制御とｙ軸制御によりｘｙ平面内のピークに位置決めし、第２に、ｚ軸制御によりｚ軸方向のピークに位置決めする必要があることを示している。
【００５１】
図７は、本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法の一例を示す説明図である。最初に、光導波路素子ＳＨＧの光出力側に配置したフォトダイオードＰＤを用いて、導波路から出射される光の強度を計測する。この出射光の強度が所定の判定値より大きい場合、図７（ａ）に示すように、導波路がスポットの範囲内に存在していると推測できる。
【００５２】
そこで、アクチュエータＭ１，Ｍ２を含むアクチュエータ機構を用いて、ｘ軸とｙ軸の微調整制御（例えば、ウォブリング・モード）により、集光光学系によるスポット位置をｘ方向およびｙ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポット中心と導波路の調芯を行う（図７（ｂ））。
【００５３】
次に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｚ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポットを合焦状態にする（図７（ｃ））。
【００５４】
こうして導波路に対するスポットの３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【００５５】
図８は、本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法の他の例を示す説明図である。上述と同様に、最初に、光導波路素子ＳＨＧの光出力側に配置したフォトダイオードＰＤを用いて、導波路から出射される光の強度を計測する。この出射光の強度が所定の判定値以下である場合、図８（ａ）に示すように、スポットが偶発的にほぼ合焦状態になっていて、導波路がスポットの範囲内に存在していないと推測できる。この状態では、スポット径が極めて小さく、スポットと導波路との位置合わせが著しく困難である。
【００５６】
そこで、アクチュエータＭ１，Ｍ２を含むアクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｚ方向に調整して、入射端面におけるスポット径が拡大するように、スポットをデフォーカス状態にする。すると、導波路がスポットの範囲内に存在するようになり、図７（ａ）と同様な状態に設定できる（図８（ｂ））。
【００５７】
次に、図７（ｂ）と同様に、アクチュエータ機構を用いて、ｘ軸とｙ軸の微調整制御（例えば、ウォブリング・モード）により、集光光学系によるスポット位置をｘ方向およびｙ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポット中心と導波路の調芯を行う（図８（ｃ））。
【００５８】
次に、図７（ｃ）と同様に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｚ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポットを合焦状態にする（図８（ｄ））。
【００５９】
こうして導波路に対するスポットの３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【００６０】
図９は、本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法のさらに他の例を示す説明図である。上述と同様に、最初に、光導波路素子ＳＨＧの光出力側に配置したフォトダイオードＰＤを用いて、導波路から出射される光の強度を計測する。この出射光の強度が所定の判定値以下である場合、図９（ａ）に示すように、スポットが偶発的にほぼ合焦状態になっていて、導波路がスポットの範囲内に存在していないと推測できる。この状態では、スポット径が極めて小さく、スポットと導波路との位置合わせが著しく困難である。
【００６１】
そこで、図８（ｂ）と同様に、アクチュエータＭ１，Ｍ２を含むアクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｚ方向に調整して、入射端面におけるスポット径が拡大するように、スポットをデフォーカス状態にする。
【００６２】
ところが、ｚ軸調整の限界までスポット径を拡大させても、導波路がスポット範囲内に入らない場合があり、このとき出射光の強度は所定の判定値以下のままである。
【００６３】
この場合、拡大したスポットを用いた粗調整制御（例えば、スキャン・モード(scan mode)）に移行する。即ち、図９（ｃ）に示すように、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｘ方向およびｙ方向に走査して、導波路からの出射光の強度が所定の判定値より大きくなる位置を探索する。すると、導波路がスポットの範囲内に入るようになり、図７（ａ）と同様な状態に設定できる（図９（ｄ））。
【００６４】
ここで、ｘｙ走査時のデフォーカス量は、ｚ軸調整の上限または下限から所定量移動した位置と定めることができ、アクチュエータ機構の制御装置のメモリに記憶される。ＳＩＤＭなどの圧電アクチュエータでは、この所定移動量は駆動パルス数に換算できる。
【００６５】
次に、図７（ｂ）と同様に、アクチュエータ機構を用いて、ｘ軸とｙ軸の微調整制御（例えば、ウォブリング・モード）により、集光光学系によるスポット位置をｘ方向およびｙ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポット中心と導波路の調芯を行う（図９（ｅ））。
【００６６】
次に、図７（ｃ）と同様に、アクチュエータ機構を用いて、集光光学系によるスポット位置をｚ方向に調整して、フォトダイオードＰＤの出力が最大となるように、スポットを合焦状態にする（図９（ｆ））。
【００６７】
こうして導波路に対するスポットの３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【００６８】
図１０は、スポットの合焦状態およびデフォーカス状態のパワー分布を示すグラフである。レーザスポットのパワー分布は、いずれもガウス分布を示しているが、スポットがデフォーカス状態（破線）にある場合、合焦状態（実線）と比べて、ピークが低くなり、判定値ＴＨと交差する半径が大きくなることが判る。
【００６９】
ここで、図８に示した光軸調整方法について説明する。なお、理解容易のため、スポットを基準（固定）として、導波路が相対的に変位するように説明する。
【００７０】
例えば、図８（ａ）に示すように、スポットが合焦状態である場合、調芯ずれ量と導波路からの出射光の強度の関係は点Ｐ１に相当し、判定値ＴＨを下回ることになる。
【００７１】
従来の２軸制御では、この状態で粗調整制御（例えば、スキャン・モード）に移行する。しかしながら、この状態ではスポット径が極めて小さいため、スポットと導波路との位置合わせが著しく困難である。
【００７２】
これに対して本発明の３軸制御を適用すると、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ機構を用いてスポット位置をｚ方向に調整して、スポット径が拡大するように、スポットをデフォーカス状態にする。このとき点Ｐ１から点Ｐ２に移って、判定値ＴＨを上回るようになる。その結果、ｘ軸とｙ軸の微調整制御（例えば、ウォブリング・モード）に移行できる。
【００７３】
次に、アクチュエータ機構を用いてスポット位置をｘ方向およびｙ方向に調整して、出射光の強度が最大となるように、スポット中心と導波路の調芯を行う（図８（ｃ））。このとき図１０において点Ｐ２から点Ｐ３に移る。
【００７４】
次に、アクチュエータ機構を用いてスポット位置をｚ方向に調整して、出射光の強度が最大となるように、スポットを合焦状態にする（図８（ｄ））。このとき図１０において点Ｐ３から点Ｐ４に移る。
【００７５】
こうして本発明に係る光軸調整方法によれば、ｘ軸制御およびｙ軸制御による調芯だけでなく、ｚ軸制御によるデフォーカスまたは合焦調整を採用することによって、導波路に対するスポットの３次元位置決めを容易かつ短時間に達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、微小な導波路との光軸調整を容易かつ短時間に実施できる点で、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係るレーザモジュールの一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るレーザモジュールの他の例を示す構成図である。
【図３】本発明に係るレーザモジュールのさらに他の例を示す構成図である。
【図４】図４（ａ）は、３軸制御アクチュエータの一例を示す構成図であり、図４（ｂ）は、２軸制御アクチュエータの一例を示す構成図である。
【図５】導波路に入射するパワー変化を、スポットのｘ軸位置、ｙ軸位置およびｚ軸位置に関してそれぞれ示したグラフである。
【図６】光導波路素子ＳＨＧの入射端面（ｘｙ面）におけるレーザスポット形状を示す。
【図７】本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法の一例を示す説明図である。
【図８】本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法の他の例を示す説明図である。
【図９】本発明に係るレーザモジュールの光軸調整方法のさらに他の例を示す説明図である。
【図１０】スポットの合焦状態およびデフォーカス状態のパワー分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
ＬＤ    レーザ素子
Ｌ１〜Ｌ３    レンズ
ＳＨＧ    光導波路素子
ＢＳ    ビームスプリッタ
ＰＤ    フォトダイオード
Ｍ１，Ｍ２    アクチュエータ
ＢＲ    ブラケット
ＣＸ    ｘ軸移動体
ＣＹ    ｙ軸移動体
ＣＺ    ｚ軸移動体
ＬＳ    レンズ
ＬＨ    レンズホルダ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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