(57)【要約】【課題】キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、レンズとレーザチップとの相互位置を自動調整することができる位置合わせ装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】レーザチップからの光を反射させるプリズムと、プリズムで反射したレーザチップからの光を受光する受光素子と、プリズムと受光素子との間の第１の光軸上に設けられ、第１の光軸上の光を透過し、第１の光軸と直交する第２の光軸へ反射するハーフミラーと、第２の光軸上に設けられている光源と、光源からの光がハーフミラー、プリズム、レンズ、プリズムの順で反射し、ハーフミラーを透過した光が受光素子で結像し、受光素子が出力した信号に基づいて、レンズの中心位置を求めるレンズ中心位置検出手段とを有する。【選択図】  図１
2004303876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、
上記レーザチップからの光を反射させるプリズムと；
上記プリズムで反射した上記レーザチップからの光を受光する受光素子と；
上記プリズムと上記受光素子との間の第１の光軸上に設けられ、上記第１の光軸上の光を透過し、上記第１の光軸と直交する第２の光軸へ反射するハーフミラーと；
上記第２の光軸上に設けられている光源と；
上記光源からの光が上記ハーフミラー、上記プリズム、上記レンズ、上記プリズムの順で反射し、上記ハーフミラーを透過した光が上記受光素子で結像し、上記受光素子が出力した信号に基づいて、上記レンズの中心位置を求めるレンズ中心位置検出手段と；
を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記キャップの位置と、上記ステムの位置とを相対的に移動させる移動手段を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記レンズ中心位置検出手段が検出したレンズ中心の位置を記憶するレンズ中心位置記憶手段を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項４】
請求項２において、
上記レンズ中心位置検出手段が検出したレンズ中心の位置を記憶するレンズ中心位置記憶手段と；
上記レーザチップが発光した光が、上記レンズを透過し、上記プリズムで反射し、上記ハーフミラーを透過し、上記受光素子で結像し、上記受光素子が出力した信号に基づいて、上記レーザチップの中心位置を求めるレーザチップ中心位置検出手段と；
上記レーザチップ中心位置検出手段が検出したレーザチップ中心の位置を記憶するレーザチップ中心位置記憶手段と；
上記移動手段によって、上記キャップの位置と上記ステムの位置とを相対的に移動させながら、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを互いに合わせるように制御する位置合わせ制御手段と；
を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記制御手段が、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置との距離が所定基準距離以下であれば、上記キャップと上記ステムとを固着する固着手段を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記固着手段は、抵抗溶接手段であることを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項７】
請求項１において、
上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置との距離が所定基準距離以下になると、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを所定量、ずらす手段を有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【請求項８】
請求項７において、
上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを調芯後、所定量、ずらす場合、上記レンズと上記レーザチップとによって構成されるレーザダイオードに近接して設けられるファイバの切断面の方向に、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを所定量、ずらすことを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の位置合わせ装置ＰＳ１１を示すブロック図である。
【０００３】
従来の位置合わせ装置ＰＳ１１は、キャップＣＡに設けられているレンズＬ１の位置と、ステムＳに設けられ、光ビームを発生するレーザチップ１０の位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置であり、プリズム２０と、受光素子３０と、移動手段７０ａと、画像処理装置９２と、ＣＲＴモニタ９３とを有する。
【０００４】
そして、レンズＬ１の位置とレーザチップ１０の位置とを合わせる場合、レーザチップ１０を発光させ、この発光した光が、レンズＬ１を通過し、プリズム２０で反射し、受光素子３０で結像する。受光素子３０で結像した像に基づいて、レーザチップ１０の中心位置を、ＣＲＴモニタ９３上で目視することができ、Ｘ−Ｙ駆動モータ７２を移動させながら、レーザチップ１０の中心位置を、移動し、レンズＬ１の中心位置に、レーザチップ１０の中心位置を合わせる。
【０００５】
この場合、Ｘ−Ｙステージ７１を手動で移動することによって、レンズＬ１の中心位置に、レーザチップ１０の中心位置を合わせるようにしている。
【０００６】
なお、高速大容量のデータ伝送が可能な光ファイバ通信に使用される光通信用レーザダイオード（基本的には、レーザチップ１０と球レンズＬ１とによって構成されている）は、レーザ光を高効率で光ファイバに導入する必要があるので、レーザビームの光軸精度が要求される。
【０００７】
レンズＬ１の中心位置に、レーザチップ１０の中心位置を合わせる作業は、人手で実行し、自動化ができていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上記従来例では、キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップ１０の位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、レンズＬ１とレーザチップ１０との相互位置を自動調整することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、レンズとレーザチップとの相互位置を自動調整することができる位置合わせ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、上記レーザチップからの光を反射させるプリズムと、上記プリズムで反射した上記レーザチップからの光を受光する受光素子と、上記プリズムと上記受光素子との間の第１の光軸上に設けられ、上記第１の光軸上の光を透過し、上記第１の光軸と直交する第２の光軸へ反射するハーフミラーと、上記第２の光軸上に設けられている光源と、上記光源からの光が上記ハーフミラー、上記プリズム、上記レンズ、上記プリズムの順で反射し、上記ハーフミラーを透過した光が上記受光素子で結像し、上記受光素子が出力した信号に基づいて、上記レンズの中心位置を求めるレンズ中心位置検出手段とを有することを特徴とするレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の一実施例であるレーザダイオードにおけるレンズとレーザチップとの位置合わせ装置ＰＳ１を示す図である。
【００１２】
位置合わせ装置ＰＳ１は、キャップＣＡに設けられているレンズＬ１の位置と、ステムＳに設けられ、光ビームを発生するレーザチップ１０の位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置であり、プリズム２０と、受光素子３０と、ハーフミラー４０と、光源５０と、レンズ中心位置検出手段６０と、移動手段７０と、レンズ中心位置記憶手段Ｍ１と、レーザチップ中心位置検出手段８０と、レーザチップ中心位置記憶手段Ｍ２と、位置合わせ制御手段９０と、ＣＲＴモニタ９１とを有する。
【００１３】
図２は、上記実施例によって製造するレーザダイオードＬＤの断面を示す図である。
【００１４】
レーザダイオードＬＤは、レーザチップ１０と、レーザチップ１０を固定しているステムＳと、キャップＣＡと、キャップＣＡに保持されている球レンズＬ１と、リードＬＤとを有する。
【００１５】
ここで、レーザチップ１０は、ステムＳに固定され、球レンズＬ１がキャップＣＡに固定されているので、レーザチップ１０と球レンズＬ１とを位置合わせする場合、ステムＳとキャップＣＡとを相対的に移動し、位置合わせする。
【００１６】
プリズム２０は、レーザチップ１０からの光を反射させるプリズムである。
【００１７】
受光素子３０は、プリズム２０で反射したレーザチップ１０からの光を受光する受光素子であり、ＣＣＤ等である。
【００１８】
ハーフミラー４０は、プリズム２０と受光素子３０との間の第１の軸Ａ１と直交する第２の光軸Ａ２上の光を反射するハーフミラーである。
【００１９】
光源５０は、第２の光軸Ａ２上に設けられている光源である。
【００２０】
レンズ中心位置検出手段６０は、第１の光源５０からの光がハーフミラー４０、プリズム２０、レンズＬ１、プリズム２０で反射し、ハーフミラー４０を透過した光が受光素子３０で結像され、受光素子３０が出力した信号に基づいて、レンズＬ１の中心位置を求める手段である。
【００２１】
移動手段７０は、キャップＣＡの位置と、ステムＳの位置とを相対的に移動させる手段であり、Ｘ−Ｙステージ７１と、Ｘ−Ｙステージ７１を駆動するＸ−Ｙ駆動モータ７２と、モータコントローラ７３とを有する。
【００２２】
レンズ中心位置記憶手段Ｍ１は、レンズ中心位置検出手段６０が検出したレンズ中心の位置を記憶するメモリである。
【００２３】
レーザチップ中心位置検出手段８０は、レーザチップ１０が発光した光が、レンズＬ１を透過し、プリズム２０で反射し、ハーフミラー４０を透過した光が受光素子３０で結像し、受光素子３０が出力した信号に基づいて、レーザチップ１０の中心位置を求める手段である。
【００２４】
レーザチップ中心位置記憶手段Ｍ２は、レーザチップ中心位置検出手段８０が検出したレーザチップ中心の位置を記憶するメモリである。
【００２５】
位置合わせ制御手段９０は、移動手段７０によって、キャップＣＡの位置とステムＳの位置とを相対的に移動させながら、レンズ中心位置とレーザチップ中心位置とを互いに合わせるように制御する手段である。
【００２６】
図３は、上記実施例における位置合わせ過程で、レンズＬ１の反射光、レーザチップ１０から受けた光がＣＲＴモニタ９１に表示されている例を示す図である。
【００２７】
次に、上記実施例の動作について説明する。
【００２８】
図４は、上記実施例の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
上記実施例において、図４（１）に示す粗調整が行なわれた後に、図４（２）に示す微調整が行われる。
【００３０】
上記粗調整において、まず、光源５０を点灯し、レンズＬ１の中心位置を求める（Ｓ１）。図１に示すように、光源５０からの光が、光ファイバ５１を介して、図中、下方から照射され、ハーフミラー４０で反射し、プリズム２０で反射し、レンズＬ１の表面で反射し、プリズム２０で反射し、ハーフミラー４０を通過した光が受光素子３０で結像する。
【００３１】
受光素子３０の出力信号がレンズ中心位置検出手段６０に送られ、画像処理され、レンズＬ１の中心位置が求められる。つまり、キャップＣＡに設けられているレンズＬ１に照射した光の反射光を画像処理し、レンズパターンを求め、この求めたレンズパターンに基づいて、レンズパターンの中心点を求め、レンズ中心位置とする。たとえば、上記レンズパターンの画像のうちで、最も輝度の高い位置を、レンズパターンの中心点の位置であるとして求める。
【００３２】
図３に示すように、レンズＬ１で反射した光の中心の位置は、座標（ｘ１，ｙ１）として求められ、表示される。このようにして求められたレンズ中心位置は、レンズ中心位置記憶手段Ｍ１に格納される。
【００３３】
なお、図３に示すＣＲＴモニタ９１における左上のコーナーの座標（ｘ，ｙ）を（０，０）とする。
【００３４】
次に、光源５０を消灯し（Ｓ２）、レーザチップ１０を発光させ、レーザチップ１０の中心位置を求める（Ｓ３）。図１に示すように、レーザチップ１０で発生した光は、プリズム２０で反射し、ハーフミラー４０を通過し、受光素子３０で結像する。受光素子３０の出力信号がレーザチップ中心位置検出手段８０に送られ、画像処理され、レーザチップ１０の中心位置が求められる。
【００３５】
つまり、レーザチップ１０からの光の画像を画像処理し、レーザビームパターンを求め、この求めたレーザビームパターンに基づいて、レーザビームパターンの中心点を求め、レーザチップ１０の中心位置とする。たとえば、上記レーザビームパターンの画像のうちで、最も輝度の高い位置を、レーザビームパターンの中心点の位置であるとして求める。
【００３６】
図３に示すように、レーザチップ１０から受けた光の中心位置は、座標（ｘ２，ｙ２）として求められ、表示される。このようにして求められたレーザチップ中心位置は、レーザチップ中心位置記憶手段Ｍ２に格納される。
【００３７】
次に、レンズＬ１の中心位置（ｘ１，ｙ１）と、レーザチップ１０の中心位置（ｘ２，ｙ２）との距離Ｌが、位置合わせ制御手段９０で計算され（Ｓ４）、この計算された距離Ｌと、粗調整の基準であるたとえば３０μｍとを，位置合わせ制御手段９０が比較し（Ｓ５）、距離Ｌが３０μｍよりも長ければ、位置合わせ制御手段９０がモータ７２を移動し（Ｓ６）、ステップＳ４に戻り、再び距離Ｌを求め、この求められた距離Ｌと基準の長さ３０μｍとが比較される。距離Ｌが３０μｍ以下になれば（Ｓ５）、モータ７２を駆動後、粗調整作業を終了する（Ｓ８）。
【００３８】
上記粗調整が終了すると、次に、微調整作業に移る。図４（２）に示すように、格納済みのレンズＬ１の中心位置に対してレーザチップ１０の中心位置を求める（Ｓ１３）。
【００３９】
次に、レンズＬ１の中心位置と、レーザチップ１０の中心位置との距離Ｌａが計算され（Ｓ１４）、この計算された距離Ｌａと、微調整の基準であるたとえば１μｍとを比較し（Ｓ１５）、距離Ｌａが１μｍよりも長ければ、モータ７２を移動し（Ｓ１６）、ステップＳ４１に戻り、再び距離Ｌａを求め、この求められた距離Ｌａと１μｍとを比較する。距離Ｌａが１μｍ以下であれば（Ｓ１５）、レーザチップ１０を消灯し（Ｓ１７）、微調整作業を終了する（Ｓ１８）。
【００４０】
上記実施例によれば、キャップＣＡに設けられているレンズＬ１の位置と、ステムＳに設けられ、光ビームを発生するレーザチップ１０の位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、レンズＬ１とレーザチップ１０との相互位置を自動調整することができる。
【００４１】
なお，上記実施例において、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置との距離が所定基準距離以下であれば、キャップＣＡとステムＳとを固着する固着手段を有する。この場合、上記固着手段は、抵抗溶接手段であってもよい。なお、抵抗溶接する場合、上記レンズ中心と上記ビーム中心とを一致させ、その状態で上記溶接電極を相対的に接近させてキャップＣＡとステムＳとを加圧し、溶接電流を流して溶接する。
【００４２】
また、上記実施例において、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置との距離が所定基準距離以下になると、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを所定量、ずらす手段を有するようにしてもよい。
【００４３】
上記のように、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを所定量、ずらす場合、レンズＬ１とレーザチップ１０とによって構成されるレーザダイオードＬＤに近接して設けられるファイバ（図示せず）の切断面の方向に、上記レンズ中心位置と上記レーザチップ中心位置とを調芯後、所定量、ずらす。このようにすることによって、上記ファイバへ光が入射するときにおける光の通過ロスが少なくなり、受光効率が向上し、つまり、ファイバの結合効率が向上する。
【００４４】
上記ずらす所定量は、オフセット量としての意味が強く、ファイバの切断角度とレーザ光の入射角度とを調整することによって、レーザダイオードの特性に変化を持たせ、多品種のレーザをつくることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、キャップに設けられているレンズの位置と、ステムに設けられ、光ビームを発生するレーザチップの位置とを相対的に合わせる位置合わせ装置において、レンズとレーザチップとの相互位置を自動調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である位置合わせ装置ＰＳ１を示す図である。
【図２】上記実施例によって製造するレーザダイオードＬＤの断面を示す図である。
【図３】上記実施例における位置合わせ過程で、レンズＬ１の反射光、レーザチップ１０から受けた光がＣＲＴモニタ９１に表示されている例を示す図である。
【図４】上記実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の位置合わせ装置ＰＳ１１を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＰＳ１…位置合わせ装置、
Ｌ１…レンズ、
ＣＡ…キャップ、
Ｓ…ステム、
１０…レーザチップ、
２０…プリズム、
３０…受光素子、
４０…ハーフミラー、
５０…光源、
５１…光ファイバ、
６０…レンズ中心位置検出手段、
Ｍ１…レンズ中心位置記憶手段、
７０…移動手段、
７１…Ｘ−Ｙステージ、
７２…Ｘ−Ｙ駆動モータ、
７３…モータコントローラ、
７４…可動コンタクタ、
８０…レーザチップ中心位置検出手段、
Ｍ１…レーザチップ中心位置記憶手段、
９０…位置合わせ制御手段、
９１…ＣＲＴモニタ、
Ｌ、Ｌａ…レンズＬ１の中心位置とレーザチップ１０の中心位置との距離。
【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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