(57)【要約】  【課題】  機械的条件の変化等の環境変化があっても高い性能を維持することのできる光通信装置、さらには簡易にかつ短時間で光ファイバの入射端面におけるコアの位置にＬＤからの光を高い精度をもって入射させることができる位置決め方法を提供すること。  【解決手段】  光通信装置は、光源と、光の入射する入射端面の少なくともコアの近傍が該コアよりも高い反射率を有する光ファイバと、光源からの光が光ファイバの入射端面上において形成するスポットを、第一の方向および該第一の方向とは異なる第二の方向に移動させる移動手段と、受光面の略中心を通る非平行の二本の境界線によって分割された４つの光量検出エリアを備え、入射端面によって反射した反射光の光量を光量検出エリアごとに検出する光量検出手段と、４つの光量検出エリアにおいて検出される各光量が所定の比率となるように移動手段を駆動制御する制御手段と、を有する構成にした。【選択図】    図１
2004170963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報により変調された光を照射する光源と、
前記光の入射する入射端面の少なくともコアの近傍が該コアよりも高い反射率を有する光ファイバと、
前記光源からの光が前記光ファイバの入射端面上において形成するスポットを、第一の方向および該第一の方向とは異なる第二の方向に移動させる移動手段と、
受光面の略中心を通る非平行の二本の境界線によって分割された４つの光量検出エリアを備え、前記入射端面によって反射した反射光の光量を前記光量検出エリアごとに検出する光量検出手段と、
４つの前記光量検出エリアにおいて検出される各光量に基づく比較を行い、比較対象が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御する制御手段と、を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信装置において、前記制御手段は、
一方の境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とを比較して二つの前記和が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御するとともに、
もう一方の境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とを比較して二つの前記和が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御することを特徴とする光通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光通信装置において、
前記光量検出手段は、各境界線の延出方向と第一の方向または第二の方向とが略一致するように配設され、
前記制御手段は、第一の方向に延出する境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とが所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御して前記スポットを第二の方向に移動させるとともに、第二の方向に延出する境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とが所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御して前記スポットを前記第一の方向に移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光通信装置において、
前記制御手段は、任意に抽出した二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御することを特徴とする光通信装置。
【請求項５】
請求項１または請求項４に記載の光通信装置において、
前記光量検出手段は、各境界線の延出方向が、第一の方向と第二の方向がなす角をほぼ二等分するように配設され、
前記制御手段は、前記受光面の略中心を基準として第一の方向に点対称な位置にある二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御して前記スポットをＸ方向に移動させるとともに、前記受光面の略中心を基準として第二の方向に点対称な位置にある二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が所定の比率になるように前記移動手段を駆動制御して前記スポットを第二の方向に移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光通信装置において、
前記所定の比率は、前記制御手段によって比較される複数の比較対象がそれぞれ等しくあるような比率であることを特徴とする光通信装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光通信装置において、
前記光ファイバの少なくとも前記コアの近傍は、鏡面が蒸着されることにより高い反射率を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光通信装置において、前記各光量検出エリアは、
少なくとも前記コアの近傍で反射した光が入射する外部領域と、前記光ファイバのコアで反射した光が入射する内部領域とを有し、
前記内部領域の感度は、前記外部領域の感度よりも高く設定されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光通信装置において、
特定の光量検出エリアにおける前記外部領域の感度をａ、該外部領域における受光量をＡ、前記内部領域の感度をｂ、該内部領域における受光量をＢとすると、特定の光量検出エリアにおける総受光量Ｌは、以下の式、
Ｌ＝Ａ＋αＢ
但し、α＝ｂ／ａ
によって表されることを特徴とする光通信装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の光通信装置において、前記移動手段は、
前記光源からの光の光路中に配設され、該光を前記入射端面に集光させる第一集光レンズと、
前記第一集光レンズを所定の方向に駆動することにより、前記スポットを移動させるレンズ駆動手段と、を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光通信装置において、
前記所定の方向とは、前記第一の方向および前記第二の方向であることを特徴とする光通信装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源からの光の光路中に配設され、前記光を偏向させる、偏向量を自在に変更可能な偏向部材を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光通信装置は、
前記光ファイバの入射端面で反射した反射光を前記光量検出手段の受光面に集光する第二集光レンズをさらに有し、
前記入射端面と前記受光面は、前記第二集光レンズに対して共役であることを特徴とする光通信装置。
【請求項１４】
光源からの光を、光ファイバを介して伝送する光通信装置において、前記光の光ファイバへの入射位置を決める位置決め方法であって、
前記光源からの光のうち前記光ファイバの入射端面で反射した反射光の光量を、受光面の略中心を通り非平行の二本の境界線によって分割された４つの光量検出エリアを備える光量検出手段によって検出し、
４つの前記光量検出エリアによって検出される光量が所定の比率になるように前記光ファイバの入射端面上における前記スポットの位置を決定する位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置における半導体レーザ（以下、ＬＤと記す）と光ファイバとの位置検出の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信装置は、ＬＤで発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、ＬＤ、ＬＤからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバー通信を加入者宅内に引き込む回線終端装置（ＯＮＵ；Optical Network Unit）として使用される光通信モジュールでは、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信モジュール内にさらに受光素子や、異なる波長の光を分離するためのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）フィルタ等が備えられる。
【０００３】
このような光通信モジュールでは、ＬＤからの光を光ファイバのコアの略中心に集光させるため、ＬＤは、コア径が数μｍの光ファイバに対して高精度で位置決めされる。そして通常、これらの光学部品は溶着あるいは接着剤を用いて堅固に固定される。従来の位置決め方法としては、例えば、下記の特許文献１に開示される。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９４９４７号公報
【０００５】
特許文献１に開示される位置決め方法によれば、光ファイバから射出された光の光量を検出し、最も該光量が多い状態をもって、コアの略中心にＬＤからの光が入射していると判断する。
【０００６】
しかしながら、一般にファイバ入射端面におけるコア部とクラッド部の境界を判別するのは困難である。そのため、光ファイバから射出された光の光量が検出されるまでＬＤと光ファイバの相対的な位置合わせを試行錯誤で繰り返さなければならず手間がかかり、時間的負担が大きかった。
【０００７】
さらに、接着剤を用いて部品の相互位置を位置決め固定することによって光通信モジュールを構成したとしても、次のような問題点が残される。第１に、上記のように光通信モジュールを製造した場合、接着剤の収縮や加工による部品の変形や破壊等がありうるため、接着後、乾燥した後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、このような光通信モジュールで高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第２に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能で、高精度での位置決めを維持することができないという点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、振動等の機械的条件の変化等の環境変化があっても高い性能を維持することのできる光通信装置、さらには簡易にかつ短時間で光ファイバの入射端面におけるコアの位置にＬＤからの光を高い精度をもって入射させることができる位置決め方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために本願発明に係る光通信装置は、情報により変調された光を照射する光源と、光の入射する入射端面の少なくともコアの近傍が該コアよりも高い反射率を有する光ファイバと、光源からの光が光ファイバの入射端面上において形成するスポットを、第一の方向および該第一の方向とは異なる第二の方向に移動させる移動手段と、受光面の略中心を通る非平行の二本の境界線によって分割された４つの光量検出エリアを備え、入射端面によって反射した反射光の光量を光量検出エリアごとに検出する光量検出手段と、４つの光量検出エリアにおいて検出される各光量に基づく比較を行い、その比較対象が所定の比率となるように移動手段を駆動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、短時間かつ簡易に光ファイバの入射端面上におけるコアの位置を検出することができる。また、上記構成により、常時あるいは定期的に検出される光量に基づいて光源からの光の光ファイバ入射端面における位置がコア中心に向かうように負帰還制御することができるため、環境変化や経時変化があっても高性能を維持できる光通信装置が提供される。また請求項１に記載の発明は、少なくともコア近傍のクラッド部が高い反射率を有するように加工された光ファイバを使用することにより、コアとコア以外の領域（クラッド）との反射率の差を顕著にしてクラッドでの反射光の光量検出の精度を向上させている。従って、より精度の高い位置決めを行うことができる。
【００１１】
さらに、上記特許文献１に開示される方法では、高精度での位置決めが実行されるように、高価な超精密ステージ、ホルダー、さらには光ファイバの射出端側に設けられる光検出器を高精度で保持する治具等が必要とされた。これらのステージ等は位置ずれしないように上記の各光学部品を堅固に固定する際にも必要とされる。従って、特許文献１に例示される従来の位置決めシステムは高価かつ複雑な構成になっていた。しかし、請求項１に記載の発明によれば、超精密なステージ等は不要となり、簡素かつ安価な光通信装置が提供される。
【００１２】
ここで、上記制御手段は、一方の境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とを比較して二つの和が等しくなるように移動手段を駆動制御するとともに、もう一方の境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とを比較して二つの和が等しくなるように移動手段を駆動制御することができる（請求項２）。
【００１３】
より好ましくは、光量検出手段が、各境界線の延出方向と第一の方向または第二の方向とが略一致するように配設される。これにより、上記制御手段は、第一の方向に延出する境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とが等しくなるように移動手段を駆動制御してスポットを第二の方向に移動させることができる。同時に、第二の方向に延出する境界線を基準として、一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和ともう一方の側にある二つの光量検出エリアにおける各検出光量の和とが等しくなるように移動手段を駆動制御してスポットを第一の方向に移動させることができる（請求項３）。このような構成により、光ファイバの入射端面におけるコアの位置にＬＤからの光を迅速かつ高い精度をもって入射させることができる。
【００１４】
なお、各境界線の延出方向と第一の方向または第二の方向とが略一致するとは、ＬＤから照射され光ファイバ入射端面で反射した光の光路を展開し一直線状にしたと仮定した場合において略一致することを意味する。以下の本文においても同様である。
【００１５】
別の観点からは、制御手段は、任意に抽出した二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が等しくなるように移動手段を駆動制御することも可能である（請求項４）。
【００１６】
より好ましくは、光量検出手段を、各境界線の延出方向と、第一の方向または第二の方向とがなす角を略二等分するように配設する。このような構成により、上記制御手段は、受光面の略中心を基準として第一の方向に点対称な位置にある二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が等しくなるように移動手段を駆動制御してスポットをＸ方向に移動させるとともに、受光面の略中心を基準として第二の方向に点対称な位置にある二つの光量検出エリアにおける検出光量を比較して各検出光量が等しくなるように移動手段を駆動制御してスポットを第二の方向に移動させることができる（請求項５）。
【００１７】
ここで、各光量検出エリアの感度がどれも略同一である場合には、上記所定の比率は、制御手段によって比較される複数の比較対象がそれぞれ等しくあるような比率にすることができる（請求項６）。例えば、４つの光量検出エリアにおける各検出光量自体を比較するのであれば、所定の比率は１：１：１：１に設定される。請求項２や請求項３に記載の構成のように、２つの光量検出エリアで検出された光量の和同士を比較するのであれば、所定の比率は１：１に設定される。これにより、所定の比率を決定する際のリファレンス作業を省略することができる。さらに請求項７に記載の発明によれば、上記光ファイバの少なくともコアの近傍は、鏡面が蒸着されることにより高い反射率を有している（請求項７）。
【００１８】
また上記特徴に鑑み、光量検出手段は、光ファイバのコアで反射した光が入射する領域が、他の領域、つまりクラッドで反射した光が入射する領域の感度よりも高い感度を有するように構成されることが望ましい（請求項８）。これにより、反射率の低いコアで反射した光の光量も正確に検出され、より一層精度の高い位置決めが実現される。
【００１９】
より詳しくは、特定の光量検出エリアにおける外部領域の感度をａ、該外部領域における受光量をＡ、内部領域の感度をｂ、該内部領域における受光量をＢとすると、特定の光量検出エリアにおける総受光量Ｌが、以下の式（１）、
Ｌ＝Ａ＋αＢ
但し、α＝ｂ／ａ
によって求められるように光量検出手段を構成することが好ましい（請求項９）。
【００２０】
上記移動手段としては、光源からの光の光路中に配設され、該光を入射端面に集光させる第一集光レンズを第一の方向および第二の方向に移動させることが考えられる。すなわち、請求項７に記載の発明によれば、上記移動手段は、該第一集光レンズと、第一集光レンズを所定の方向に駆動することにより前記スポットを移動させるレンズ駆動手段と、から構成することが可能である（請求項１０）。より具体的には、所定の方向は、上記の第一および第二の方向と略一致する（請求項１１）。なお、上記移動手段は、請求項１０に示した構成と共に、あるいは該構成の代わりに、光源からの光の光路中に該光を偏向させる偏向部材を有することも可能である（請求項１２）。該偏向手段としては、例えば、いわゆる頂角可変プリズムや、一組の楔形プリズムなどが挙げられる。なお、光源を第一の方向および第二の方向に駆動することにより、スポットの入射位置を変化させてもよい。
【００２１】
なお、光ファイバの入射端面で反射した光を光量検出手段の受光面に集光させる第二集光レンズを配設することが好ましい。その際、該入射端面と該受光面は、第二集光レンズに対して共役な関係にする。これにより、光量検出手段で検出される光のコントラストが向上するため、検出精度をあげることができる（請求項１３）。
【００２２】
また、本発明に係る位置決め方法は、光源からの光を、光ファイバを介して伝送する光通信装置において、前記光の光ファイバへの入射位置を決める位置決め方法であって、具体的には、光源からの光のうち光ファイバの入射端面で反射した反射光の光量を、入射端面と共役な位置に配設され、受光面の中心を通って互いに直交する二本の境界線によって等分割された４つの光量検出エリアを備える光量検出手段によって検出する。そして、４つの光量検出エリアによって検出される光量が全て等しくなるように光ファイバの入射端面上におけるスポットの位置を決定する。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、短時間で光ファイバのコアの位置を検出することができ、送信用の信号光の光ファイバの入射端面上での入射位置を該コアに一致するように位置決めすることができる。また本発明によれば、常時光源からの光の光ファイバの入射端面上での位置がコア中心となるように負帰還制御することが可能となる。このように負帰還制御を行うように構成された光通信装置は、環境変化や経時変化等に左右されることなく、高い性能を維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態としての光通信モジュール１０の構成を表す図である。光通信モジュール１０は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むＯＮＵとして用いられる。例えば光通信モジュール１０は、一本の光ファイバで上り信号として波長１．３μｍを送信し、下り信号として１．５μｍの信号を受信するように構成された、双方向のＷＤＭ伝送に対応した光通信モジュールである。
【００２５】
送信用の信号光の光源であるレーザＬＤは面発光レーザであり、送信用の情報によって変調されるように構成されている。レーザＬＤ、第一集光レンズ２、および光ファイバ３は、共通の光軸上に配置され、レーザＬＤで発光された波長１．３μｍの送信光は、第一集光レンズ２によって光ファイバ３の入射端面３ａに向けて集光される。集光された送信光は、光ファイバを介して受信側の光通信モジュール（不図示）に伝送される。
【００２６】
以下、光通信モジュール１０における、光ファイバ３の入射端面３ａに入射する送信用の信号光の位置決め処理に関して説明する。本実施形態の光通信モジュール１０は、上記のレーザＬＤ、第一集光レンズ２、および光ファイバ３と、第二集光レンズ４、光検出器５、コントローラ６、アクチュエータ７を備える。
【００２７】
上述したように、レーザＬＤで発光された光は、第一集光レンズ２を介して光ファイバ３の入射端面３ａに入射する。入射端面３ａは、クラッド３ｂ、コア３ｃを備える。なお、本明細書では、説明の便宜上、コア３ｃの中心は光ファイバ３の中心と一致するものとする。クラッド３ｂの略全域には、反射率を高めてより精度の高い光量検出を実現するために、ミラー面３ｄが蒸着されている。ここで、入射端面３ａで反射する光を第二集光レンズ４（光検出器５）に導くため、光ファイバ３は、入射端面３ａとレーザＬＤから照射された光の光路とが直交しないように配設される。本実施形態では、光ファイバ３の延出方向と直交する面以外の面で切断した光ファイバ３を使用することにより、光ファイバ３を水平に配設したときに入射端面３ａが該光路と直交しないようにしている。
【００２８】
光ファイバ３の入射端面３ａによって反射した反射光は第二集光レンズ４に入射する。第二集光レンズ４は、該反射光を集光し、光検出器５に導く。光検出器５は、第二集光レンズ４に対して光ファイバ３の入射端面３ａと共役な位置に配設されている。つまり、光ファイバの中心で反射した反射光は光検出器５の受光面の略中心に入射する。光検出器５は、入射する光の光量変化に関する光量データをコントローラ６に送信する。
【００２９】
コントローラ６は、アクチュエータ７を介して第一集光レンズ２を駆動制御することにより、光ファイバ３の入射端面３ａ上において光源からの光が形成するスポットの位置を移動させることができる。ここで、アクチュエータ７は、コントローラ６の制御下、第一集光レンズ２を、該レンズ２の光軸に垂直な面内の一つの軸方向（Ｘ方向）および該Ｘ方向とは異なるＹ方向で移動させる。本実施形態では、便宜上、Ｘ方向とＹ方向は互いに直交するものとして説明する。つまり、上記スポットは、該レンズ２の駆動する方向に応じて入射端面３ａ上をＸ方向またはＹ方向に移動する。なお、本明細書では第一集光レンズ２の駆動方向（Ｘ方向、Ｙ方向）を基準として位置関係および方向を説明する。
【００３０】
図２は、光検出器５の受光面の構成を表す図である。光検出器５の受光面は、中心Ｃを通りＸ方向に延出する第一の境界線と中心Ｃを通りＹ方向に延出する第二の境界線とによって４つの光量検出エリアＺ１〜Ｚ４に等分割されている。また、各光量検出エリアＺ１〜Ｚ４はそれぞれ、クラッド３ｂで反射した光が入射する外部領域ｏ１〜ｏ４と、コア３ｃで反射した光が入射する内部領域ｉ１〜ｉ４とから構成される。なお、本実施形態では装置に組み込む際の利便性や位置決め処理の簡易化を図るために上記のような光検出器５の構成を採用しているが、本発明を実施するにあたっては、上記構成以外の光検出器５を使用することも可能である。例えば、各エリアＺ１〜Ｚ４は等分割されていなくてもよい。また第一の境界線と第二の境界線は非平行であればよく、必ずしもＸ方向およびＹ方向と一致する、換言すれば二本の境界線が直交する必要はない。
【００３１】
ここで、コア３ｃの反射率はクラッド３ｂの反射率よりも極めて低い。そのため、内部領域ｉ１〜ｉ４での受光量が微量となり、後述するコントローラ６が行う位置決めに関する制御が正確に行われないおそれがある。そこで、本実施形態では、外部領域ｏ１〜ｏ４との関係において、内部領域ｉ１〜ｉ４の感度を高めることにより、コア３ｃで反射した光の光量を高精度で検出可能にしている。
【００３２】
すなわち、特定の光量検出エリアＺｍ（但し、ｍは１〜４のいずれかの整数）において、外部領域ｏｍの感度をａｍ、該外部領域ｏｍにおける受光量をＡｍ、内部領域ｉｍの感度をｂｍ、該内部領域ｉｍにおける受光量をＢｍとする。特定の光量検出エリアＺｍは、特定の光量検出エリアＺｍにおける総受光量Ｌｍが、以下の式（１）、
Ｌｍ＝Ａｍ＋αＢｍ・・・（１）
但し、α＝ｂｍ／ａｍ
を満たすように設定される。
【００３３】
コントローラ６は、各光量検出エリアＺ１〜Ｚ４において検出された光量に対応する光量データを受信すると、各光量データに基づいて、入射端面３ａ上におけるスポットの位置（つまりＬＤからの光の入射端面３ａ上での入射位置）がコア３ｃの中心位置からＸ方向にどれだけずれているかを求める。具体的には、コントローラ６は、コア３ｃの中心位置からスポットの位置までのＸ方向のずれ量を、Ｘ方向の光量差として求める。Ｘ方向の光量差は、第二の境界線を基準として、Ｘ方向のマイナス側にあるエリアＺ１およびエリアＺ３で検出される光量の和と、Ｘ方向のプラス側にあるエリアＺ２およびエリアＺ４で検出される光量の和と、を比較することにより求められる。すなわち、Ｘ方向の光量差Ｌｘは、以下の式（２）によって求められる。
Ｌｘ＝（Ｌ１＋Ｌ３）−（Ｌ２＋Ｌ４）・・・（２）
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｃは、入射端面３ａで反射した反射光の光検出器５の受光面における入射位置を３例（Ｐ１〜Ｐ３）示した図である。各図中、破線領域は内部領域ｉ１〜ｉ４、つまり入射端面３ａにおけるコア３ｃに相当する領域を示す。図３Ａは、反射光の入射位置Ｐ１が受光面の中心ＣよりもＸ方向にマイナス側にある状態を示す。図３Ｂは、反射光の入射位置Ｐ２が該中心ＣよりもＸ方向にプラス側にある状態を示す。図３Ｃは、反射光の入射位置Ｐ３が該中心Ｃと略一致する状態を示す。なお、説明の便宜上、図３Ａ〜図３Ｃに示す反射光の入射位置Ｐ１〜Ｐ３は、どれも、コア３ｃ中心からＹ方向のずれを有しないものとする。
【００３５】
ここで、上記のように入射端面３ａと光検出器５の受光面とは共役な関係にある。従って、図３Ａ〜図３Ｃにそれぞれ示す、反射光の光検出器５の受光面における入射位置Ｐ１〜Ｐ３は、入射端面３ａ上におけるスポットの位置に略等しい。つまり、図３Ａは、入射端面３ａ上におけるスポットが、コア３ｃ中心からＸ方向のマイナス側にずれた位置Ｐ１にある状態を示すともいえる。同様に、図３Ｂは、入射端面３ａ上におけるスポットが、コア３ｃ中心からＸ方向のプラス側にずれた位置Ｐ２にある状態を示すともいえる。そして、図３Ｃは、入射端面３ａ上におけるスポットが、コア３ｃ中心と略一致する位置Ｐ３にある状態を示すともいえる。
【００３６】
図４は、スポットのＸ方向における位置とＸ方向の光量差Ｌｘとの関係を表すグラフである。図４に示すように、反射光が受光面の略中心位置Ｐ３に入射する、換言すれば入射端面３ａ上におけるスポットが、コア３ｃ中心と略一致する位置Ｐ３にある場合（図３Ｃ）、Ｘ方向の光量差Ｌｘは０になる。従って、コントローラ６は、上記式（２）より算出されたＸ方向の光量差Ｌｘが０になるように、アクチュエータ７を介して第一集光レンズ２を駆動して、入射端面３ａ上でのスポットの位置をＸ方向に移動させる。
【００３７】
具体的には、反射光の入射位置がＸ方向のマイナス側にずれている場合、
（Ｌ１＋Ｌ３）＞（Ｌ２＋Ｌ４）
となる。従って、図４に示すように、Ｘ方向の光量差Ｌｘはプラスになる。Ｘ方向の光量差Ｌｘがプラスになると、コントローラ６は、該光量差Ｌｘが０になるまで、アクチュエータ７を介して第一集光レンズ２を移動させることにより入射端面３ａ上でのスポットの位置をＸ方向のプラス側に移動させる。これにより、入射端面３ａ上において、スポットの位置のＸ方向のプラス側へのずれをなくすことができる。
【００３８】
例えば、図３Ａに示すように反射光の入射位置がＰ１にある場合、光量検出エリアＺ２およびＺ４には反射光が入射していないため、（Ｌ２＋Ｌ４）の値が０となる。このとき、Ｘ方向の光量差Ｌｘは、図４に示すように最も高いプラスの値をとっている。反射光の入射位置がＰ１にある場合、コントローラ６は、上記の通り、Ｘ方向の光量差Ｌｘが０になるまで、つまり反射光の入射位置がＰ３になるまで、入射端面３ａ上でのスポットの位置をＸ方向のプラス側に移動させる。
【００３９】
また、反射光の入射位置がＸ方向のプラス側にずれている場合、
（Ｌ１＋Ｌ３）＜（Ｌ２＋Ｌ４）
となる。従って、図４に示すように、Ｘ方向の光量差Ｌｘはマイナスになる。Ｘ方向の光量差Ｌｘがマイナスになると、コントローラ６は、該光量差Ｌｘが０になるまで、アクチュエータ７を介して第一集光レンズ２を移動させることにより入射端面３ａ上でのスポットの位置をＸ方向のマイナス側に移動させる。これにより、入射端面３ａ上において、スポットの位置のＸ方向のマイナス側へのずれをなくすことができる。
【００４０】
例えば、図３Ｂに示すように反射光の入射位置がＰ２にある場合、光量検出エリアＺ１およびＺ３には反射光が入射していないため、（Ｌ１＋Ｌ３）の値が０となる。このとき、Ｘ方向の光量差Ｌｘは、図４に示すように最も高いマイナス値になる。反射光の入射位置がＰ２にある場合、コントローラ６は、上記の通り、Ｘ方向の光量差Ｌｘが０になるまで、つまり反射光の入射位置がＰ３になるまで、入射端面３ａ上でのスポットの位置をＸ方向のマイナス側に移動させる。
【００４１】
コントローラ６が、上記のようにＸ方向の光量差Ｌｘを０にするように負帰還制御することにより、Ｘ方向において、ずれをなくし、高精度でスポットをコア３ｃ中心に位置するような位置決めを行うことができる。
【００４２】
なお、以上の説明は、Ｘ方向に関して光の入射位置を負帰還制御する場合の内容である。Ｙ方向に関する光の入射位置に関する位置決め処理も同様の原理で実行することができる。但し、Ｙ方向に関する位置決め処理において、入射端面３ａ上におけるスポットのＹ方向への移動量を決定するＹ方向の光量差Ｌｙは、以下の式（３）によって算出される。
Ｌｙ＝（Ｌ１＋Ｌ２）−（Ｌ３＋Ｌ４）・・・（３）
【００４３】
以上の位置決め処理によってＸ方向の光量差ＬｘおよびＹ方向の光量差Ｌｙがともに０になると、コントローラ６は、ＬＤからの光の入射位置がコア３ｃ中心位置にあると判断する。なお、ＬＤからの光の入射位置がコア３ｃ中心位置にあるとき、各光量検出エリアＺ１〜Ｚ４における各検出光量Ｌ１〜Ｌ４は略等しい関係にある。また、上記説明では、便宜上、Ｘ方向の位置決め処理とＹ方向の位置決め処理とを区別して説明したが、実際の光通信モジュール１０では、Ｘ方向の位置決め処理とＹ方向の位置決め処理は略同時に行われる。以上が光通信モジュール１０における位置決め処理の説明である。
【００４４】
なお、上述した位置決め処理は、光通信モジュール１０製造時の初期調整で行われるだけでなく、光通信モジュール１０の電源投入後、光通信を行っている間も常時実行される。すなわち、コントローラ６は、光検出器５から常時、あるいは定期的に送信される光量データに基づいて算出したＸ方向の光量差ＬｘおよびＹ方向の光量差Ｌｙを参照している。そしてコントローラ６は、各光量差Ｌｘ、Ｌｙが０に維持されるように上記位置決め処理を実行する。
【００４５】
また、上記の位置決め処理は、光通信モジュール１０以外の構成であっても実行することができる。図５から図７に、光通信モジュール１０と構成を異にするが上記と同様の位置決め処理が実行できる光通信モジュール１１〜１３をそれぞれ示す。図５〜図７に示すモジュール１１〜１３で使用される光ファイバ３は、図１に示す光ファイバとは異なり、該ファイバの延出方向と直交する面で切断することにより得られる面を入射端面３ａとしている。該入射端面３ａのクラッド３ｂの略全域にミラー面３ｄが蒸着されている構成は図１に示す光通信モジュール１０と同様である。つまり、図５〜図７に示す光通信モジュール１１〜１３では、どれもＬＤから照射されミラー面３ｄで反射した光束は、該光束が入射端面３ａに入射するときの光路と略同一の光路を通る。そのため、光通信モジュール１１〜１３では、第一集光レンズ２と光ファイバ３との間に１／４波長板８と偏光ビームスプリッタ９からなる偏向手段を配置することにより、反射光を偏向して光検出器５に導いている。なお、１／４波長板８を設けて、透過した反射光を偏光状態にすることにより、略全ての反射光が偏光ビームスプリッタ９によって偏向して光検出器５に入射する。つまり、反射光がＬＤに戻ることがないために、非常に効率の良い検出が可能となる。検出結果に基づき、第一集光レンズ２を駆動制御することによりスポットの位置決めを行う点は上記実施形態と同様である。
【００４６】
図５に示す光通信モジュール１２では、第一集光レンズ２と光ファイバ３との間に１／４波長板８と偏光ビームスプリッタ９を設けている。そのため、偏光ビームスプリッタ９によって光路を折り曲げられた反射光は発散状態にある。そこで、発散状態の反射光を収束させる第二集光レンズ４を偏光ビームスプリッタ９と光検出器５の間に配設している。これにより光通信モジュール１２においても、光通信モジュール１０と同様に、光検出器５には、集光状態の反射光が入射する。図６に示す光通信モジュール１２も上記光通信モジュール１１とほとんど同一の構成である。但し、光通信モジュール１２は、１／４波長板８と偏光ビームスプリッタ９をＬＤと集光レンズ２との間に配置している点が光通信モジュール１１と異なる。そのため、偏光ビームスプリッタ９から射出された反射光は収束状態にある。よって、光通信モジュール１２では第二集光レンズ４を配置していない。また、図７に示す光通信モジュール１３のように、ＬＤと偏向手段８、９の間にコリメータレンズＣを配設することも可能である。この場合は、光通信モジュール１１と同様に偏光ビームスプリッタ９と光検出器５の間に第二の集光レンズ４を配設する必要がある。
【００４７】
また、本発明に係る光通信装置は、上記実施形態以外の処理によっても高い精度で位置決めすることが可能である。例えば、検出光量を光量検出エリア単位で比較して、各光量検出エリアでの検出光量が全て等しくなるように（つまり比率が１：１：１：１になるように）スポットの位置を移動させることによって位置決めすることも可能である。具体的には、図２中、エリアＺ１での検出光量Ｌ１とエリアＺ２での検出光量Ｌ２とを比較して、両者が等しくなるように第一集光レンズ２をＸ方向に移動させる。以下、必要に応じて、エリアＺ１とエリアＺ３、エリアＺ２とエリアＺ４、エリアＺ３とエリアＺ４、のそれぞれについても同様の処理を行えばよい。
【００４８】
上記では、位置決め処理の簡素化および迅速化を図るために最適な実施形態として、第一の境界線の延出方向がＸ方向と一致し、かつ第二の境界線の延出方向がＹ方向と一致するように光検出器５を配設していると説明した。本発明の光通信装置は、各境界線の延出方向と第一集光レンズ２の可動方向とは必ずしも一致しなくても入射端面３ａにおけるスポットの位置決めは可能である。例えば、検出光量を光量検出エリア単位で比較する位置決め処理においては、各境界線の延出方向とＸ方向またはＹ方向とのなす角をほぼ二等分するように光検出器５を配設することができる。例えば、上記実施形態でいえば、光検出器５は、各境界線の延出方向とＸ方向またはＹ方向とのなす角が４５°になるように配設される。この場合、コントローラ６は、中心Ｃを基準として対角にある二つのエリア（Ｚ１とＺ４、あるいはＺ２とＺ３）での検出光量を比較して、比較対象である各光量（Ｌ１とＬ４、あるいはＬ２とＬ３）が等しくなるようにスポットの位置を移動させる。
【００４９】
また上記実施形態では、光検出器５の検出精度の向上を図るために、光検出器５は、第二集光レンズ４に対して光ファイバ３の入射端面３ａと共役な位置に配設されている。本発明の光通信装置は、光検出器５と入射端面３ａとを共役に配置しない場合でも上記実施形態と略同一の効果を奏する。
【００５０】
また上記説明では、光量検出エリアＺ１〜Ｚ４の感度がどれも同一であるとの前提のもと、コントローラ６は、比較対象である二つのエリアで検出された光量の和同士が等しくなる（つまり比率が１：１になる）ようにスポットの位置決めを行っている。しかし、各エリアの感度が等しくない場合でも本発明を実施することができる。但し、その場合、コントローラ６は、比較対象である各エリアでの検出光量が所定の比率となるようにスポットの位置決めをする。
【００５１】
また、上記の実施形態では、コア３ｃ以外領域の反射率を高めるために、クラッド３ｂの略全域にミラー面３ｄを設けている。クラッド３ｂの略全域にミラー面３ｄを設ければ、入射端面３ａの加工が簡易に行われるという利点がある。ここで予め、取り付け機構等により、ＬＤからの光がコア３ｃ近傍に入射することが保証されるのであれば、光ファイバ３は、ミラー面をクラッド３ｂの略全面に設けるのではなく、コア３ｃ周辺にのみミラー面を設けることも可能である。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、入射端面３ａで反射した反射光の光量を高精度で検出し、検出誤差を抑えるために、光検出器５の受光面における内部領域ｉ１〜ｉ４は、外部領域ｏ１〜ｏ４よりも感度を高く設定されている。ここで、光検出器５が反射率の低いコア３ｃで反射した光の光量も検出可能であって、かつ予め、コア３ｃで反射した光の光量（つまり内部領域ｉ１〜ｉ４での受光量）とクラッド３ｄで反射した光の光量（つまり外部領域ｏ１〜ｏ４での受光量）との比がわかるのであれば、コントローラ６が該比に基づいて光量差Ｌｘ、Ｌｙを算出することができる。従って、この場合、光検出器５の受光面を領域によって感度を変えなくてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、第一集光レンズ２を駆動させることにより、ＬＤからの光が入射端面３ａにおいて形成するスポットを移動させてコア３ｃに位置決めする構成を示した。スポットの移動手段としては、上記の構成以外の構成によるものであっても良い。図８は、光通信モジュール１０の一変形例である光通信モジュール１０’の概略構成を示す図である。光通信モジュール１０’は、偏向部材Ｋを有する。そして、光通信モジュール１０’では、第一集光レンズ２を駆動させずに偏向部材Ｋを駆動制御することによって入射端面３ａにおけるスポットを移動させている。なお、図８では、偏向部材Ｋを第一集光レンズ２と光ファイバ３の間に配設した例を示したが、本発明にかかる構成は、これに限定されるものではない。例えば、偏向部材ＫをＬＤと第一集光レンズ２の間に配設しても同様の効果を得ることができる。偏向部材Ｋとしては図９に示す頂角可変プリズムが例示される。
【００５４】
図９は、頂角可変プリズム２０の一例を示す断面図である。頂角可変プリズム２０は、２枚の平行ガラス板２１、２２と、該２枚のガラス板２１、２２によって封止される弾性状の蛇腹カバー２３を有する。カバー２３の内部にはシリコーンオイル等の液体が充填されている。各ガラス板２１、２２は、ガラス保持部２４ａ〜２４ｄによって保持されている。ガラス保持部２４ａは、頂角調整部２７により移動自在に保持されている。詳しくは、ガラス保持部２４ａは、モータ部２５により回転自在なリードねじ２６に螺合している。そのため、リードねじ２６の回転に伴い、ガラス保持部２４ａが図中α方向（リードねじ２６の延出方向）に進退移動する。これにより、各ガラス板２１、２２がなす頂角θが変化し、頂角可変プリズム２０を透過する光の光路を移動させる（図中破線から実線へ）ことができる。従って、該光路の移動方向が上述したＸ方向やＹ方向に対応するように２つの頂角可変プリズム２０を配置することにより、第一集光レンズ２を駆動させることなく、スポットを移動させることができる。このように、偏向部材Ｋを配設する変形例は、集光レンズが一体形成されたＬＤを用いたモジュールのように、集光レンズ自体を駆動させることができない構成に非常に好適である。
【００５５】
なお、偏向部材Ｋとしては、他にも以下のような構成を例示することができる。例えば、図９に示す頂角可変プリズム２０は、所定の一方向にのみ光路を移動可能ないわゆる一軸可変タイプを想定して説明したが、互いに異なる二方向に光路を移動可能ないわゆる二軸可変タイプを使用することも有効である。また、二つの楔形プリズムのセットを偏向部材Ｋとして使用しても良い。この場合、各楔形プリズムを傾けたり回転させたりして各々の配置位置を変化させることにより、光を偏向させることができる。また、ＬＤ自体をＸ方向やＹ方向に駆動させることにより、入射端面３ａにおけるスポットの位置を移動させることも可能である。さらには、第一集光レンズ２と偏向部材Ｋの双方を用いてスポットを移動させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態の光通信モジュールの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施形態の光検出器の受光面の構成を表す図である。
【図３】本発明の実施形態の光ファイバ入射端面で反射した反射光の光検出器の受光面における入射位置を示した図である。
【図４】光ファイバ入射端面におけるスポットのＸ方向における位置とＸ方向の光量差Ｌｘとの関係を表すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の光通信モジュールの変形例を示す。
【図６】本発明の実施形態の光通信モジュールの変形例を示す。
【図７】本発明の実施形態の光通信モジュールの変形例を示す。
【図８】本発明の実施形態の光通信モジュールの変形例を示す。
【図９】本発明の実施形態の光通信モジュールにおける移動手段の変形例を示す。
【符号の説明】
【００５７】
２  集光レンズ
３  光ファイバ
３ａ  入射端面
３ｂ  クラッド
３ｃ  コア
３ｄ  ミラー面
５  光検出器
６  コントローラ
１０  光通信モジュール
【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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