(57)【要約】【課題】光素子間の結合時、特に接続面間の角度ずれ調整をアクティブアライメントにより高精度でかつ迅速に行い、それにより構成の簡素化と結合損失の低減とを同時に実現する光軸調整装置及びその光軸調整方法を提供する。【解決手段】光ファイバ（１１）と導波路型光素子（１２）との結合時、まずアクティブアライメントにより、導波路型光素子（１２）から最大の光出力（Ｉ０）が得られるときの接続面（１２Ａ）の位置を調心位置として決める。次に、導波路型光素子（１２）の接続面（１２Ａ）をその調心位置からＸ０軸方向へ＋Δｘだけ並進させ、そのときの光出力（Ｉ１）を第一の光パワーとする。更に、接続面（１２Ａ）を調心位置からＸ０軸方向へ−Δｘだけ並進させ、そのときの光出力（Ｉ２）を第二の光パワーとする。第一の光パワー（Ｉ１）と第二の光パワー（Ｉ２）との比に基づきＹ０軸周りの角度ずれ量βを求め、導波路型光素子（１２）の接続面（１２Ａ）をＹ０軸周りに角度ずれ量βだけ回転させる。【選択図】        図３
2004170585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  実質的に一定の光パワーを出力するための光源部；
（Ｂ）  第一の光素子を固定し、前記光源部の出射光を前記第一の光素子の入力端から接続面へ透過させるための第一のステージ；
（Ｃ）  第二の光素子を固定し、前記第一の光素子の接続面からの透過光を前記第二の光素子の接続面から出力端へ透過させるための第二のステージ；
（Ｄ）  前記第二の光素子の出力端からの透過光を検出し、その光パワーを計測するための光検出器；
（Ｅ）  前記第一のステージ又は前記第二のステージを所定量だけ微動させるためのステージ駆動部；及び、
（Ｆ）  （ａ）  前記第一の光素子又は前記第二の光素子のいずれか一方（以下、調整対象光素子という）について、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称でかつその接続面と実質的に平行な二つの方向（以下、第一の方向と第二の方向という）を選択し、（ｂ）  前記調整対象光素子を調心位置から前記第一の方向と前記第二の方向とのそれぞれへ一定距離だけずらすとき、前記第二の光素子の出力端からの光パワーをそれぞれ第一の光パワーと第二の光パワーとして計測し、（ｃ）  前記調整対象光素子の接続面を前記対称面との交線（以下、対称軸という）の周りで、前記第一の光パワーと前記第二の光パワーとを実質的に等しくする向きに所定の回転角だけ回転させる、ための角度ずれ調整部；
を有する光軸調整装置。
【請求項２】
前記第一の方向と前記第二の方向とが互いに逆向きである、請求項１記載の光軸調整装置。
【請求項３】
前記第一の光素子の接続面と前記第二の光素子の接続面との間隔をＬ、前記一定距離をΔｘ、前記第一の光パワーをＩ１、前記第二の光パワーをＩ２とおくとき、前記角度ずれ調整部が、前記第一の光素子と前記第二の光素子との接続面間の前記対称軸周りの角度ずれ量をＬ（Ｉ１／Ｉ２−１）／（４Δｘ）で近似し、その角度ずれ量を前記回転角として決定する、請求項２記載の光軸調整装置。
【請求項４】
（Ａ）  光源部により実質的に一定の光パワーを出力させ、その出射光を、第一のステージへ固定された第一の光素子の入力端から接続面へ透過させ、その透過光を更に、第二のステージへ固定された前記第二の光素子の接続面から出力端へ透過させ、その透過光の光パワーを計測するステップ；
（Ｂ）  前記第一の光素子又は前記第二の光素子のいずれかをその接続面と実質的に平行に移動させるごとに前記光パワーを計測するステップを反復し、それにより得られた前記光パワーの測定値の中で実質的に最大のものを計測するときの前記第一の光素子と前記第二の光素子との位置をそれぞれの調心位置として決定するステップ；
（Ｃ）  前記第一の光素子又は前記第二の光素子のいずれか一方（以下、調整対象光素子という）について、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称でかつその接続面と実質的に平行な二つの方向（以下、第一の方向と第二の方向という）を選択するステップ；
（Ｄ）  前記調整対象光素子を前記調心位置から前記第一の方向へ一定距離だけずらし、そのときの前記光パワーを第一の光パワーとして計測するステップ；
（Ｅ）  前記調整対象光素子を前記調心位置から前記第二の方向へ前記一定距離だけずらし、そのときの前記光パワーを第二の光パワーとして計測するステップ；
（Ｆ）  前記調整対象光素子の接続面を前記対称面との交線（以下、対称軸という）の周りで、前記第一の光パワーと前記第二の光パワーとを実質的に等しくする向きに所定の回転角だけ回転させるステップ；
を有する光素子接続面間の光軸調整方法。
【請求項５】
前記第一の方向と前記第二の方向とが互いに逆向きである、請求項４記載の光素子接続面間の光軸調整方法。
【請求項６】
前記第一の光素子の接続面と前記第二の光素子の接続面との間隔をＬ、前記一定距離をΔｘ、前記第一の光パワーをＩ１、前記第二の光パワーをＩ２とおくとき、前記第一の光素子と前記第二の光素子との接続面間の前記対称軸回りの角度ずれ量をＬ（Ｉ１／Ｉ２−１）／（４Δｘ）で近似し、その角度ずれ量を前記回転角として決定するステップ、を有する、請求項５記載の光素子接続面間の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信又は光計測を含む光技術について、光素子（光部品又は光デバイスともいう）及び光モジュールの相互の結合時、精密な位置合わせ（アライメント）を行うための光軸調整装置、及びそのアライメントの方法に関する。特に、結合対象の光素子についてそれぞれの接続面間の角度ずれを調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信では、半導体レーザ若しくは発光ダイオードを含む光源、又はそれと光変調器との組合せが送信器として、光ファイバが伝送路として、フォトダイオードを含む受光素子が受信器として、それぞれ互いに結合し機能する。
これらの光素子の他に、例えば、光増幅器、光分岐器、光結合器、及び光スイッチ等の多種多様な光素子が用いられる。それらの様々な光素子が互いに結合され、モジュール化される。更に、それらの光モジュール同士が光ファイバで互いに結合され、光通信網を形成する。
【０００３】
光通信では伝搬途中での光の損失（伝搬損失）を可能な限り抑制しなければならない。光素子間の結合では、例えば、接続面間の微小な隙間、光軸のずれ（軸ずれ）、及び相対的な傾き（角度ずれ）が伝播損失を増大させる。光素子間の結合部分で生じるこれらの損失を結合損失という。
接続面間の角度ずれは更に、いわゆる接続面の片当たりを生じる。そのとき、接続面同士の接触部分には応力が集中し、光素子の破損又は割れ等の劣化を生じ得る。その他に、例えば接続面間の接着層の厚みが不均一であるので、光素子内の温度分布に大きな歪みが生じ、その光素子の温度特性を劣化させ得る。
結合損失の低減及び光素子の劣化防止には、接続面の精密な位置合わせ（アライメント）が必要である。
【０００４】
アライメントの方法には、アクティブアライメントとパッシブアライメントとの二種類が含まれる。
アクティブアライメントとは、結合対象の光素子対へ実際に光を入力し、その光素子対による光出力を監視しながら接続面の位置を調整する方法をいう。アクティブアライメントでは、最大の光出力が得られる位置に、光素子対が固定される。
パッシブアライメントとは、アクティブアライメントとは異なり光出力を用いないアライメントをいう。パッシブアライメントには例えば、結合部分の機械的嵌合、又は結合部分に設けられた所定のマークのずれの監視を通し、接続面の位置を調整する方法が含まれる。
アクティブアライメントは、精度の高さで有利である。一方、パッシブアライメントは、工程数の低減と調整時間の短縮とにより量産性の高さで有利である。
【０００５】
アクティブアライメントとパッシブアライメントとの両方の利点を取り入れた従来のアライメントとして、例えば次のような方法が知られる（特許文献１参照）。
この方法では、接続面の粗い位置決めをパッシブアライメントでまず行い、次に高精度な軸ずれ調整（単に調心ともいう）をアクティブアライメントで行う。それにより、接続面の目標位置からのずれ、特に接続面間の角度ずれがアクティブアライメントの前に十分低減されるので、アクティブアライメントでの調整時間が短縮される。
【０００６】
図５は、単心の光ファイバ１１と導波路型光素子１２との結合を例として従来のアライメントを説明するための模式図である。
光ファイバ１１は結合部分を例えば実質的に直方体型のフェルール１３で覆われ、微動ステージ（図示せず）上に真っ直ぐに固定される。一方、導波路型光素子１２は固定ステージ（図示せず）上に固定される。そのとき、光ファイバ１１と導波路型光素子１２とのそれぞれの光軸は水平方向でかつ互いにほぼ一致する。
光ファイバ１１の接続面１１Ａとフェルール１３の接続面１３Ａとは共通の平面上に成形される。更に、図５の例では、光ファイバ１１の接続面１１Ａ及び導波路型光素子１２の接続面１２Ａは、それぞれの光素子の光軸に対し垂直である。その他に、それぞれの接続面がそれぞれの光軸に対し共通の角度だけ傾いていても良い。
【０００７】
光ファイバ１１の接続面１１Ａは微動ステージにより微小変位する。ここで、その接続面１１Ａ上に、光軸との交点を原点とするＸＹＺ直交座標系を想定する。その座標系では、Ｚ軸が光軸方向を、Ｘ軸が光軸に対し垂直でかつ水平な方向を、Ｙ軸が鉛直方向を、それぞれ示す。
接続面１１Ａの微小変位は、ＸＹＺ座標系の各座標軸方向の並進に対する３自由度、及びＸ軸とＹ軸とのそれぞれの周りの回転に対する２自由度（図５の矢印α、矢印βを参照）、の計５自由度を含む。図５の例とは異なり、光軸に対し傾いた接続面間の結合又は多心の光ファイバ（光ファイバアレイ）の結合では、Ｚ軸周りの回転に対する１自由度が上記の５自由度に更に加わる。
【０００８】
上記の５自由度を利用し、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとが、次のような画像認識を通し粗い精度で位置決めされる。特に、両接続面の間隔がＺ軸方向の並進自由度を利用し十分に狭く調整される。更に、両接続面間の平行度がＸ軸とＹ軸とのそれぞれの周りの回転自由度を利用し、次のように調整される。
図５に示されるように、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの結合部分近傍を、Ｘ軸に平行な方向ＭＸからは第一のカメラ２１で、Ｙ軸に平行な方向ＭＹからは第二のカメラ２２で、それぞれ観察する。
図６は、第一のカメラ２１及び第二のカメラ２２のそれぞれで観察される光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの結合部分近傍を示す模式図である。図６の（ａ）が第二のカメラ２２の画像、すなわち結合部分の平面図である。図６の（ｂ）が第一のカメラ２１の画像、すなわち結合部分の側面図である。
【０００９】
図６の（ａ）のように、フェルール１３の接続面１３Ａが導波路型光素子１２の接続面１２Ａに対し角度βだけ傾いていることが第二のカメラ２２の画像から認識されるとき、光ファイバ１１の光軸Ｃ１は導波路型光素子１２の光軸Ｃ２から実質的に同じ角度βだけ傾いている。そこで、微動ステージのＹ軸周りの回転自由度を利用し、フェルール１３の接続面１３ＡをＹ軸周りに回転させる。それにより、第二のカメラ２２の画像上で、導波路型光素子１２の接続面１２Ａと平行な位置に調整する。
図６の（ｂ）のように、フェルール１３の接続面１３Ａが導波路型光素子１２の接続面１２Ａに対し角度αだけ傾いていることが第一のカメラ２１の画像から認識されるとき、光ファイバ１１の光軸Ｃ１は導波路型光素子１２の光軸Ｃ２から実質的に同じ角度αだけ傾いている。そこで、微動ステージのＸ軸周りの回転自由度を利用し、フェルール１３の接続面１３ＡをＸ軸周りに回転させる。それにより、第一のカメラ２１の画像上で、導波路型光素子１２の接続面１２Ａと平行な位置に調整する。
これらのＸ軸とＹ軸とのそれぞれの周りの角度調整を交互に反復する。それにより、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間の角度ずれが低減する。
【００１０】
次に、ＸＹ平面上での二つの並進自由度を利用し、光ファイバ１１と導波路型光素子１２との間の高精度な調心が次のように行われる。
まず、光ファイバ１１へ光を入射し、その接続面１１Ａから出射させる。その出射光は導波路型光素子１２内へその接続面１２Ａから入射し、別の出力端（図示せず）から出射される。その出射光の強度を例えば光パワーメータ（図示せず）により計測する。
光ファイバ１１の接続面１１ＡをＸＹ平面上で並進させながらこの計測を反復する。それにより、光パワーメータの計測値が実質的に最大となるときの接続面１１ＡのＸＹ平面上の位置を決定する。そのときの光ファイバ１１の導波路型光素子１２に対する相対位置を、光ファイバ１１の調心位置という。光ファイバ１１が調心位置にあるとき、軸ずれによる損失が実質的に最小である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１９７７５１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のアライメントでは、接続面間の角度ずれ調整が、画像認識を利用したパッシブアライメントで行われる。従って、角度ずれ調整の更なる高精度化は、画像認識の精度、光素子の成形精度、及びそれらの位置決め精度の更なる向上を要した。しかし、それらは一般に困難であった。
上記のアライメントでは特に、例えば光ファイバ１１と導波路型光素子１２とのような結合対象の光素子、及びフェルール１３のような結合用部材について、それらの外形形状を厳格に管理し、所定形状からのずれ、例えば歪み及び割れ等の発生を防止しなければならない。更に、例えばフェルール１３内への光ファイバ１１の接続、又は光ファイバアレイ内への光ファイバの接続では、それぞれの位置決めを高精度に実現しなければならない。それらの形状に関する管理に対し、信頼性の更なる向上は困難であった。
【００１３】
上記の画像認識によるアライメントでは、結合対象の光素子が例えばレンズを含み、接続面が曲面等、平面とは異なる形状を含むとき、接続面間の高精度な角度ずれ調整が一般に困難であった。
その上、画像認識の利用は、カメラ、照明、及び画像認識処理用のコンピュータ等、多数の構成要素の複雑な配置、及びそれらの並列制御を要した。従って、光軸調整装置及びそれによる調整工程の簡素化が困難であった。その結果、例えば複数の光素子を互いに結合しモジュール化するとき、その光モジュールの製造コストの更なる低減が困難であった。
【００１４】
本発明は、光素子間の結合時、特に接続面間の角度ずれ調整をアクティブアライメントにより高精度でかつ迅速に行い、それにより構成の簡素化と結合損失の更なる低減とを同時に実現する光軸調整装置及びその光軸調整方法、の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光軸調整装置は、
（Ａ）  実質的に一定の光パワーを出力するための光源部；
（Ｂ）  第一の光素子を固定し、光源部の出射光を第一の光素子の入力端から接続面へ透過させるための第一のステージ；
（Ｃ）  第二の光素子を固定し、第一の光素子の接続面からの透過光を第二の光素子の接続面から出力端へ透過させるための第二のステージ；
（Ｄ）  第二の光素子の出力端からの透過光を検出し、その光パワーを計測するための光検出器；
（Ｅ）  第一のステージ又は第二のステージを所定量だけ微動させるためのステージ駆動部；及び、
（Ｆ）  （ａ）  第一の光素子又は第二の光素子のいずれか一方（以下、調整対象光素子という）について、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称でかつその接続面と実質的に平行な二つの方向（以下、第一の方向と第二の方向という）を選択し、（ｂ）  調整対象光素子を調心位置から第一の方向と第二の方向とのそれぞれへ一定距離だけずらすとき、第二の光素子の出力端からの光パワーをそれぞれ第一の光パワーと第二の光パワーとして計測し、（ｃ）  調整対象光素子の接続面をその対称面との交線（以下、対称軸という）の周りで、第一の光パワーと第二の光パワーとを実質的に等しくする向きに所定の回転角だけ回転させる、ための角度ずれ調整部；
を有する。
【００１６】
光素子の調心位置とは、軸ずれによる結合損失が実質的に最小となるときの位置をいい、具体的には、それぞれの光素子の接続面間の間隙でそれぞれの光軸が実質的に（すなわち、測定誤差の範囲内で）一致するときの位置をいう。
第一の光素子と第二の光素子との調心位置は好ましくは、次のようなアクティブアライメントにより決定される。
光源部から第一の光素子の入力端へ光を入力し、第一の光素子又は第二の光素子のいずれかをその接続面と平行に移動させながら、第二の光素子の出力端からの光出力（すなわち、透過光の光パワー）を計測する。それにより、実質的に最大の光出力が得られるときの第一の光素子と第二の光素子とのそれぞれの位置をそれぞれの調心位置として決定する。
【００１７】
一般的な光素子の結合では、それぞれの光素子の接続面が光軸を含む実質的な対称面をそれぞれ持つ。
第一の光素子の接続面からの出射光は、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称な強度分布を示す。一方、第二の光素子の接続面への入射光は、その接続面と光軸を実質的に一致させ、かつその接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称な強度分布を示すとき、その接続面へ最も透過しやすい。従って、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面とがそれぞれの光軸と対称面とをそれぞれ実質的に一致させ、それにより対称性について整合するとき、それらの間の結合損失が抑制される。
【００１８】
例えば、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面とが共に実質的な平面で、かつそれぞれの光軸に対し実質的に対称であるとき、それらの光軸が接続面間の間隙で実質的に一致し、かつそれらの接続面が実質的に平行であれば、それらの接続面はその共通の光軸に対し実質的に対称である。一方、その配置では軸ずれと角度ずれとが共に実質的に最小であるので、それらによる結合損失が実質的に最小である。
【００１９】
接続面間での対称性についての整合は上記のように結合損失を低減させる。
そのような整合は更に、例えば接続面間の応力分布及び接着層の厚みのそれぞれの均一性を高める。従って、応力集中又は温度勾配による接続面の歪み又は割れ等の劣化が抑制される。
【００２０】
上記の光軸調整装置では角度ずれ調整部により、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面との間で、対称性についての整合が次のように実現する。
調整対象光素子の接続面について、第一の光パワーの計測時での調心位置からの変位と第二の光パワーの計測時での変位とは、その調心位置での対称面に対し実質的に対称である。従って、その対称面に対し、もう一つの光素子の接続面の対称面が実質的に傾くとき、第一の光パワーと第二の光パワーとの間に実質的な差が生じる。特に、その差は対称面間の傾きに対応する。
角度ずれ調整部は第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差を検出し、その差を低減する向きに調整対象光素子の接続面を上記の対称軸周りに回転させる。それにより、上記の対称面間の傾きが低減する。こうして、接続面間のその対称軸周りの角度ずれが調整される。
【００２１】
ここで、一定の角度ずれについて、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差の第一の光パワーに対する比（すなわち、第一の光パワーに対する第二の光パワーの比と１との差）は、その角度ずれによる結合損失そのものの値より十分に大きい。更に、上記の一定距離、すなわち調整対象光素子の接続面の調心位置からの変位の大きさは、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差を高精度に計測できるように最適化できる。その結果、上記の光軸調整装置による角度ずれ調整は、従来の装置によるアクティブアライメントより高感度である。
上記の光軸調整装置では、特に好ましくは、第一の方向と第二の方向とが互いに逆向きである。そのとき、一定の角度ずれについて、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差が最大である。従って、角度ずれに対する感度が特に高い。
【００２２】
上記の光軸調整装置では、角度ずれ調整部が調整対象光素子の接続面に対する上記の対称軸周りの回転角を調節しながら、上記の角度ずれ調整を反復しても良い。例えば、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差の増減に合わせ、上記の回転角を増減しても良い。それにより、第一の光パワーと第二の光パワーとが実質的に等しいときの接続面の位置が迅速に決定される。
更に、好ましくは、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面との間隔をＬ、上記の一定距離（すなわち、調整対象光素子の接続面の調心位置からの変位の大きさ）をΔｘ、第一の光パワーをＩ１、第二の光パワーをＩ２とおくとき、角度ずれ調整部が、第一の光素子と第二の光素子との接続面間の上記の対称軸周りの角度ずれ量をＬ（Ｉ１／Ｉ２−１）／（４Δｘ）で近似し、その角度ずれ量を上記の回転角として決定する。この角度ずれ量の近似は、接続面の間隔Ｌと調整対象光素子の変位の大きさΔｘとの調節により十分に高い。従って、角度ずれ調整が迅速に実行できる。
【００２３】
光素子の接続面が上記の対称面を複数有するとき、上記の光軸調整装置はそれぞれの対称面に対し、上記の角度ずれ調整を行っても良い。例えば、楕円コアを持つ光ファイバの結合では、楕円コアの横断面の長軸と短軸とをそれぞれ含む対称面に対し、上記の角度ずれ調整が行われても良い。その他に、長方形状の横断面を持つ光導波路の結合では、その横断面の長辺と短辺とのそれぞれに平行で、かつその横断面の中心を通る対称面に対し、上記の角度ずれ調整が行われても良い。
これらの例のように、複数の対称面について上記の角度ずれ調整が行われるとき、それぞれの角度ずれ調整を交互に反復しても良い。それにより、それぞれの角度ずれ調整の精度による誤差、及び異なる対称面についての角度ずれ調整の相互の影響による誤差（例えば、一方の対称軸周りの角度ずれの低減による、他方の対称軸周りの角度ずれの増大）を低減できる。その結果、角度ずれ調整の安定性が向上する。
【００２４】
上記の光軸調整装置は更に、上記の調心を上記の角度ずれ調整と交互に反復しても良い。接続面間に角度ずれが含まれるとき、上記の調心位置は一般に誤差を含む。更に、角度ずれ調整で調整対象光素子の接続面を回転させるとき、その回転軸の位置決め誤差により軸ずれが一般に増大し得る。従って、調心と角度ずれ調整とを交互に反復することで、軸ずれと角度ずれとを更に低減できる。
【００２５】
円形状の横断面を持つコアの光ファイバ又は導波路型光素子間の結合では、特に接続面が光軸の周りに回転対称であるとき、角度ずれ調整部が調整対象光素子の接続面と平行な方向を三つ以上選択しても良い。それらの方向の内、どの二方向から成る対も上記の第一の方向と第二の方向との対とみなせる。従って、それらの様々な対のそれぞれについて上記の対称軸とその周りの角度ずれ量とを上記と同様に求め、それらの対称軸と角度ずれ量との合成から、調整対象光素子の接続面に対する所定軸周りの回転角を決定しても良い。
【００２６】
楕円コアの光ファイバ、光ファイバアレイ、又は光軸に対し傾いた接続面を持つ光素子間の結合では、接続面が光軸の周りに回転対称でない。そのとき、角度ずれ調整部が調整対象光素子の接続面を、上記の対称軸の他に、光軸周りに所定の回転角だけ回転させても良い。それにより、光軸周りの回転ずれによる結合損失を、上記の角度ずれによる結合損失と同様に低減できる。
【００２７】
本発明による光素子接続面間の光軸調整方法は、
（Ａ）  光源部により実質的に一定の光パワーを出力させ、その出射光を、第一のステージへ固定された第一の光素子の入力端から接続面へ透過させ、その透過光を更に、第二のステージへ固定された第二の光素子の接続面から出力端へ透過させ、その透過光の光パワーを計測するステップ；
（Ｂ）  第一の光素子又は第二の光素子のいずれかをその接続面と実質的に平行に移動させるごとに光パワーを計測するステップを反復し、それにより得られた光パワーの測定値の中で実質的に最大のものを計測するときの第一の光素子と第二の光素子との位置をそれぞれの調心位置として決定するステップ；
（Ｃ）  第一の光素子又は第二の光素子のいずれか一方（以下、調整対象光素子という）について、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称でかつその接続面と実質的に平行な二つの方向（以下、第一の方向と第二の方向という）を選択するステップ；
（Ｄ）  調整対象光素子を調心位置から第一の方向へ一定距離だけずらし、そのときの光パワーを第一の光パワーとして計測するステップ；
（Ｅ）  調整対象光素子を調心位置から第二の方向へ一定距離だけずらし、そのときの光パワーを第二の光パワーとして計測するステップ；
（Ｆ）  調整対象光素子の接続面をその対称面との交線（以下、対称軸という）の周りで、第一の光パワーと第二の光パワーとを実質的に等しくする向きに所定の回転角だけ回転させるステップ；
を有する。
【００２８】
第一の光素子の接続面からの出射光は、その接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称な強度分布を示す。一方、第二の光素子の接続面への入射光は、その接続面と光軸を実質的に一致させ、かつその接続面の光軸を含む実質的な対称面に対し実質的に対称な強度分布を示すとき、その接続面へ最も透過しやすい。従って、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面とがそれぞれの光軸と対称面とをそれぞれ実質的に一致させ、それにより対称性について整合するとき、それらの間の結合損失が抑制される。
接続面間での対称性についての整合は更に、例えば接続面間の応力分布及び接着層の厚みのそれぞれの均一性を高める。従って、応力集中又は温度勾配による接続面の歪み又は割れ等の劣化が抑制される。
【００２９】
上記の光軸調整方法では、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面との間で、対称性についての整合が次のように実現する。
調整対象光素子の接続面について、第一の光パワーの計測時での調心位置からの変位と第二の光パワーの計測時での変位とは、その調心位置での対称面に対し実質的に対称である。従って、その対称面に対し、もう一つの光素子の接続面の対称面が実質的に傾くとき、第一の光パワーと第二の光パワーとの間に実質的な差が生じる。特に、その差は対称面間の傾きに対応する。
調整対象光素子の接続面を上記の対称軸周りに回転させるステップでは、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差が検出され、回転の向きがその差を低減する向きに決定される。それにより、上記の対称面間の傾きが低減する。こうして、接続面間のその対称軸周りの角度ずれが調整される。
【００３０】
ここで、一定の角度ずれについて、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差の第一の光パワーに対する比（すなわち、第一の光パワーに対する第二の光パワーの比と１との差）は、その角度ずれによる結合損失そのものの値より十分に大きい。更に、上記の一定距離、すなわち調整対象光素子の接続面の調心位置からの変位の大きさは、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差を高精度に計測できるように最適化できる。その結果、上記の光軸調整方法では、角度ずれに対する感度が従来の方法より高い。
上記の光軸調整方法では、特に好ましくは、第一の方向と第二の方向とが互いに逆向きである。そのとき、一定の角度ずれについて、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差が最大である。従って、角度ずれに対する感度が特に高い。
【００３１】
上記の光軸調整方法ではそれぞれのステップが、調整対象光素子の接続面に対する上記の対称軸周りの回転角を調節しながら反復されても良い。例えば、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差の増減に合わせ、上記の回転角が増減されても良い。それにより、第一の光パワーと第二の光パワーとが実質的に等しいときの接続面の位置が迅速に決定される。
上記の光軸調整方法は更に好ましくは、第一の光素子の接続面と第二の光素子の接続面との間隔をＬ、上記の一定距離（すなわち、調整対象光素子の接続面の調心位置からの変位の大きさ）をΔｘ、第一の光パワーをＩ１、第二の光パワーをＩ２とおくとき、第一の光素子と第二の光素子との接続面間の上記の対称軸周りの角度ずれ量をＬ（Ｉ１／Ｉ２−１）／（４Δｘ）で近似し、上記の回転角として決定するステップを有する。この角度ずれ量の近似は、接続面の間隔Ｌと調整対象光素子の変位の大きさΔｘとの調節により十分に高い。従って、角度ずれ調整が迅速に実行できる。
【００３２】
光素子の接続面が上記の対称面を複数有するとき、それぞれの対称面に対し、上記の光軸調整方法が使用されても良い。そのとき、それぞれの角度ずれ調整が交互に反復されても良い。それにより、それぞれの角度ずれ調整の精度による誤差及び異なる対称面についての角度ずれ調整の相互の影響による誤差（例えば、一方の対称軸周りの角度ずれの低減による、他方の対称軸周りの角度ずれの増大）を低減できる。
【００３３】
上記の光軸調整方法では特に、角度ずれ調整に関するステップと調心に関するステップとが交互に反復されても良い。接続面間に角度ずれが含まれるとき、上記の調心位置は一般に誤差を含む。更に、調整対象光素子の接続面を回転させるステップでは、その回転軸の位置決め誤差により軸ずれが一般に増大し得る。従って、調心と角度ずれ調整とを交互に反復することで、軸ずれと角度ずれとを更に低減できる。
【００３４】
円形状の横断面を持つコアの光ファイバ又は導波路型光素子間の結合では、特に接続面が光軸の周りに回転対称であるとき、上記の光軸調整方法では調整対象光素子の接続面と平行な方向が三つ以上選択されても良い。それらの方向の内、どの二方向から成る対も上記の第一の方向と第二の方向との対とみなせる。従って、それらの様々な対のそれぞれについて上記の対称軸とその周りの角度ずれ量とを上記と同様に求め、それらの対称軸と角度ずれ量との合成から、調整対象光素子の接続面に対する所定軸周りの回転角を決定しても良い。
【００３５】
楕円コアの光ファイバ、光ファイバアレイ、又は光軸に対し傾いた接続面を持つ光素子間の結合では、接続面が光軸の周りに回転対称でない。そのとき、調整対象光素子の接続面を、上記の対称軸の他に、光軸周りに所定の回転角だけ回転させても良い。それにより、光軸周りの回転ずれによる結合損失を、上記の角度ずれによる結合損失と同様に低減できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最適な実施の形態について、その好ましい実施例を挙げて、図面を参照しつつ説明する。
《実施例１》
図１は、本発明の実施例１による光軸調整装置を示すブロック図である。図１では、単心の光ファイバ１１と導波路型光素子１２との結合が例示される。
レーザ１は好ましくは半導体レーザであり、約１．５５μｍ又は約１．３μｍの波長で一定の光出力（約１ｍＷ）を安定に供給する。レーザ１の光出力は光ファイバ１１の入力端１１Ｂへ入射され、光ファイバ１１に沿って伝送され、接続面１１Ａから出射される。
【００３７】
第一のステージ２は固定ステージであり、その台面を実質的に水平に固定される。第一のステージ２上には光ファイバ１１の結合部１１Ｃが水平にかつ真っ直ぐに固定される。
第二のステージ３は微動ステージであり、第一のステージ１へ近接して設置される。第二のステージ３はその台面を例えば、その台面に平行な二方向とその台面に対し垂直な一方向のそれぞれへ微小並進させ（精度約０．０５μｍ）、それぞれの方向の周りに微小回転させ得る（精度約０．００１°）。第二のステージ３上には導波路型光素子１２がその光導波路１２Ｃを水平にして固定される。そのとき特に、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとが対向する。
【００３８】
副光ファイバ１４は導波路型光素子１２の出力端１２Ｂと光検出器４との間を結合し、導波路型光素子１２の光出力を光検出器４へ伝送する。
光検出器４は好ましくは光パワーメータであり、副光ファイバ１４から入力した導波路型光素子１２の光出力を計測する。その計測値は制御部５へ出力される。
制御部５は好ましくはパーソナルコンピュータであり、所定のプログラムにより軸ずれ調整部５Ａ及び角度ずれ調整部５Ｂとして機能する。軸ずれ調整部５Ａは光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの調心に関するアクティブアライメントを制御する。一方、角度ずれ調整部５Ｂは両接続面間の角度ずれ調整に関するアクティブアライメントを実行する。制御部５は、それぞれの機能により光検出器４の計測値を処理し、第二のステージ３に対する制御量を決定する。
ドライバ６は、第二のステージ３を実際に微動させるモータに対する駆動装置であり、制御部５からの制御量に従い、第二のステージ３を微小並進又は微小回転させる。
【００３９】
光ファイバ１１は例えば単心のシングルモード光ファイバであり、直径約１０μｍの円形断面を持つコアを含む。クラッドを含む光ファイバ１１全体の直径は約１２５μｍである。光ファイバ１１は更に、約１．５５μｍ又は約１．３μｍの波長を持つ光に対し実質的に最低の損失を示す。光ファイバ１１はその他に、マルチモード光ファイバであっても良い。
光ファイバ１１の接続面１１Ａはその光軸に対し実質的に垂直であり、かつ実質的に平面である。
導波路型光素子１２は例えばリッジ型であり、約１０μｍ四方の矩形断面を持つ光導波路（コア）１２Ｃを含む。導波路型光素子１２はその他に埋め込み型であっても良い。更に、導波路型光素子１２は光ファイバであっても良い。
導波路型光素子１２の接続面１２Ａはその光導波路１２Ｃの光軸に対し実質的に垂直であり、かつ実質的に平面である。
【００４０】
図２は、光ファイバ１１と導波路型光素子１２との結合部近傍を模式的に示す斜視図である。光ファイバ１１の接続面１１Ａ上には、直交座標系の三つの座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸）が示される。一方、導波路型光素子１２の接続面１２Ａ上には、別の直交座標系の三つの座標軸（Ｘ０軸、Ｙ０軸、及びＺ０軸）が示される。
ＸＹＺ座標系は光ファイバ１１の接続面１１Ａとそのコア１１Ｃの光軸Ｃとの交点Ｐを原点とする。ＸＹ平面はその接続面１１Ａと実質的に平行であり、Ｘ軸は水平な方向を、Ｙ軸は鉛直方向を、それぞれ示す。Ｚ軸はその光軸Ｃの方向を示す。ここで、接続面１１ＡはＺ軸周りに回転対称である。
一方、Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系は導波路型光素子１２の接続面１２Ａとその光導波路１２Ｃの光軸Ｃ０との交点Ｐ０を原点とする。Ｘ０Ｙ０平面はその接続面１２Ａと実質的に平行であり、Ｘ０軸は水平な方向を、Ｙ０軸は鉛直方向を、それぞれ示す。Ｚ０軸はその光軸Ｃ０の方向を示す。ここで、接続面１２ＡはＸ０Ｚ０平面及びＹ０Ｚ０平面をそれぞれ対称面とする。
【００４１】
第一のステージ２及び第二のステージ３のそれぞれの台面上には、例えば溝又はピン等による位置決め基準が設けられている。それらの位置決め基準に従い、光ファイバ１１が第一のステージ２上へ、導波路型光素子１２が第二のステージ３へ、それぞれ固定される。更に、第二のステージ３が初期位置に設定されるとき、ＸＹＺ座標系とＸ０Ｙ０Ｚ０座標系との間で対応する座標軸同士がほぼ平行である。
【００４２】
第二のステージ３は導波路型光素子１２の接続面１２Ａを微小変位させる。その微小変位は、その接続面１２Ａと実質的に平行なＸ０Ｙ０平面上の並進に対する２自由度、その光導波路１２Ｃの光軸Ｃ０の方向（Ｚ０軸方向）の並進に対する１自由度、及びＸ０軸とＹ０軸とのそれぞれの周りの回転に対する２自由度（図２の矢印αと矢印βとを参照）の計５自由度を含む。その他に、Ｚ０軸周りの回転に対する１自由度が更に加わっても良い。
以下、光ファイバ１１の接続面１１Ａに対する導波路型光素子１２の接続面１２Ａの位置を、Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０のＸＹＺ座標で表す。
【００４３】
軸ずれ調整部５Ａは、第二のステージ３の五つの自由度の内、Ｘ０Ｙ０平面上での並進自由度を利用し、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間の調心に関するアクティブアライメントを次のように行う。ここで、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間隔Ｌは、Ｚ０軸方向の並進自由度を利用し、予め十分に狭く（例えば約２５μｍに）設定される。
まず、レーザ１から光ファイバ１１の入力端１１Ｂへ光を入射し、その接続面１１Ａから出射させる。その出射光Ｒは導波路型光素子１２内へその接続面１２Ａから入射し、出力端１２Ｂから副光ファイバ１４を通し光検出器４へ伝送される（図１参照）。光検出器４はその出射光の強度を計測する。
Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０のＸＹＺ座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とおくとき、光検出器４により計測される光パワー（以下、受光強度という）ＩはそのＸＹＺ座標の関数Ｉ＝Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）として表わされる。特に、接続面間の傾きが十分に小さいとき、受光強度Ｉは次式（１）で高精度に近似される。
【００４４】
Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ａｅｘｐ｛−（Ｂｘ２＋Ｃｙ２）｝／ｚ２。                          （１）
【００４５】
ここで、係数Ａ、Ｂ、及びＣは、Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０のＸＹＺ座標（ｘ，ｙ，ｚ）には実質的には依存しない正の定数である。
接続面間の間隔が一定値Ｌに維持され、かつＸＹＺ座標系のＺ軸、すなわち光ファイバ１１の光軸ＣがＸ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０を実質的に貫くとき、式（１）から明らかなように、受光強度Ｉは最大値Ｉ０＝Ｉ（０，０，Ｌ）＝Ａ／Ｌ２に達する。
軸ずれ調整部５Ａは導波路型光素子１２の接続面１２ＡをＸ０Ｙ０平面上で並進させながら以上の計測を反復する。その並進によりＸ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０はＸＹＺ座標を変化させるので、受光強度Ｉが式（１）に従い変化する。軸ずれ調整部５Ａはその変化を監視し、受光強度Ｉが実質的に最大値Ｉ０＝Ａ／Ｌ２に達するときの接続面１２ＡのＸＹ平面上の位置を決定する。こうして、光ファイバ１１に対する導波路型光素子１２の調心位置が設定される。
【００４６】
角度ずれ調整部５Ｂは、第二のステージ３の五つの自由度の内、Ｘ０軸とＹ０軸とのそれぞれの周りの回転自由度を利用し、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間の角度ずれ調整に関するアクティブアライメントを次のように行う。
図３は、光ファイバ１１の接続面１１Ａのコア１１Ｃ近傍と導波路型光素子１２の接続面１２Ａの光導波路１２Ｃ近傍とを模式的に示す拡大平面図、すなわち鉛直上方向から見たときの拡大図である。図３では、導波路型光素子１２の接続面１２Ａは光ファイバ１１の接続面１１Ａに対し微小角度βだけ傾いている。すなわち、光ファイバ１１の接続面１１Ａに対する導波路型光素子１２の接続面１２ＡのＹ０軸周りの角度ずれ量が微小角度βに等しい。
まず、導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置に設定する。そのとき、光ファイバ１１の光軸Ｃと光導波路１２Ｃの光軸Ｃ０とが、接続面間の間隙、すなわち点Ｐ−Ｐ０の間で実質的に一致する。従って、光ファイバ１１の光軸Ｃは導波路型光素子１２の接続面１２Ａと、その接続面１２Ａと光導波路１２Ｃの光軸Ｃ０との交点Ｐ０で実質的に交わるとみなせる。すなわち、Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点Ｐ０のＸＹＺ座標（ｘ，ｙ，ｚ）は（０，０，Ｌ）と実質的に等しい：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，Ｌ）。
【００４７】
次に、導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＸ０軸の正方向へ実質的な一定距離Δｘだけ並進させる。ここで、その一定距離Δｘは光導波路１２Ｃのサイズとほぼ同程度であり、約１０μｍである。そのとき、導波路型光素子１２の接続面１２Ａとその光導波路１２Ｃの光軸Ｃ１との交点（Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点）Ｐ１のＸＹＺ座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、原点Ｐ１の並進変位の大きさΔｘ、及び接続面間の間隔Ｌと傾きβとを用い次式で表される：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Δｘ・ｃｏｓβ，０，Ｌ＋Δｘ・ｓｉｎβ）。
その配置で、軸ずれ調整部５Ａによる調心と同様に、レーザ１から光ファイバ１１の入力端１１Ｂへ光を入射し、導波路型光素子１２の出力端１２Ｂからの光出力を光検出器４により計測する。その計測値（以下、第一の光パワーという）Ｉ１は上記の式（１）により次式（２）で近似される。
【００４８】
Ｉ１＝Ｉ（Δｘ・ｃｏｓβ，０，Ｌ＋Δｘ・ｓｉｎβ）
＝Ａｅｘｐ｛−Ｂ（Δｘ・ｃｏｓβ）２｝／（Ｌ＋Δｘ・ｓｉｎβ）２。                （２）
【００４９】
続いて、導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＸ０軸の負方向へ、上記の一定距離Δｘと実質的に等しい距離だけ並進させる。そのとき、導波路型光素子１２の接続面１２Ａとその光導波路１２Ｃの光軸Ｃ２との交点（Ｘ０Ｙ０Ｚ０座標系の原点）Ｐ２のＸＹＺ座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、原点Ｐ２の並進変位の大きさΔｘ、及び接続面間の間隔Ｌと傾きβとを用い次式で表される：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−Δｘ・ｃｏｓβ，０，Ｌ−Δｘ・ｓｉｎβ）。
その配置でレーザ１から光ファイバ１１の入力端１１Ｂへ光を入射し、導波路型光素子１２の出力端１２Ｂからの光出力を光検出器４により計測する。その計測値（以下、第二の光パワーという）Ｉ２は上記の式（１）により次式（３）で近似される。
【００５０】
Ｉ２＝Ｉ（−Δｘ・ｃｏｓβ，０，Ｌ−Δｘ・ｓｉｎβ）
＝Ａｅｘｐ｛−Ｂ（Δｘ・ｃｏｓβ）２｝／（Ｌ−Δｘ・ｓｉｎβ）２。                （３）
【００５１】
式（２）及び式（３）により、第一の光パワーＩ１と第二の光パワーＩ２との比は次式（４）で求まる。
【００５２】
Ｉ１／Ｉ２＝（Ｌ＋Δｘ・ｓｉｎβ）２／（Ｌ−Δｘ・ｓｉｎβ）２。                  （４）
【００５３】
接続面間の傾き、すなわち角度ずれ量βが十分に微小であるとき、その角度ずれ量βは式（４）から、第一の光パワーＩ１と第二の光パワーＩ２との比Ｉ１／Ｉ２、接続面間の間隔Ｌ、及び導波路型光素子１２の接続面１２Ａの並進変位の大きさΔｘを用い次式（５）で近似される。
【００５４】
β＝Ｌ（Ｉ１／Ｉ２−１）／（４Δｘ）。                                    （５）
【００５５】
角度ずれ調整部５Ｂは第二のステージ３により導波路型光素子１２の接続面１２Ａを、式（５）で得られる角度ずれ量βだけＹ０軸周りに回転させる。こうして、鉛直方向から見たときの接続面間の傾き（角度ずれ）βが低減し、Ｘ軸とＸ０軸との平行度が向上する。更にＹＺ平面とＹ０Ｚ０平面との傾きが低減し、それらの平面に対する結合部の対称性が向上する。その結果、角度ずれβによる結合損失が低減する。
【００５６】
ここで、一定の角度ずれ量βについて、第一の光パワーＩ１に対する第二の光パワーＩ２の比と１との差（Ｉ１／Ｉ２−１）は、その角度ずれ量βによる結合損失そのものの値より十分に大きい。更に、上記の接続面間の間隔Ｌと一定距離Δｘとは、第一の光パワーＩ１と第二の光パワーＩ２との実質的な差を高精度に計測できるように最適化できる。その結果、上記の角度ずれ調整は、従来の装置によるアクティブアライメントより高感度である。
【００５７】
導波路型光素子１２の接続面１２Ａが光ファイバ１１の接続面１１Ａに対しＸ０軸周りに微小角度αだけ傾くとき、すなわちＸ０軸周りの角度ずれ量が微小角度αに等しいとき、角度ずれ調整部５Ｂは上記の角度ずれ調整をＸ０軸方向に対して同様に実行し、その角度ずれ量αを上記の角度ずれ量βと同様に低減する。それにより、Ｙ軸とＹ０軸との平行度が向上する。更にＸＺ平面とＸ０Ｚ０平面との傾きが低減し、それらの平面に対する結合部の対称性が向上する。その結果、角度ずれαによる結合損失が低減する。
【００５８】
角度ずれ調整部５Ｂは、Ｘ０軸周りの角度ずれ調整（すなわち角度ずれ量αの低減）とＹ０軸周りの角度ずれ調整（すなわち角度ずれ量βの低減）とを交互に反復しても良い。それにより、それぞれの角度ずれ調整の精度による誤差、及び異なる対称面についての角度ずれ調整の相互の影響による誤差（例えば、Ｘ０軸周りの角度ずれ量αの低減によるＹ０軸周りの角度ずれ量βの増大）を低減できる。その結果、角度ずれ調整の安定性が向上する。
【００５９】
制御部５は、軸ずれ調整部５Ａによる調心と角度ずれ調整部５Ｂによる角度ずれ調整とを交互に反復しても良い。接続面間に角度ずれが含まれるとき、上記の調心位置は一般に誤差を含む。更に、角度ずれ調整で導波路型光素子１２の接続面１２Ａを回転させるとき、その回転軸（Ｙ０軸）の位置決め誤差により軸ずれが一般に増大し得る。従って、調心と角度ずれ調整とを交互に反復することで、軸ずれと角度ずれとを更に低減できる。
【００６０】
図４は、実施例１による光軸調整方法のフローチャートである。
＜ステップＳ１＞
光ファイバ１１を第一のステージ２上の所定位置へ、導波路型光素子１２を第二のステージ３上の所定位置へ、それぞれ固定し、第二のステージ３を初期位置へ設定する。そのとき、ＸＹＺ座標系とＸ０Ｙ０Ｚ０座標系との間で対応する座標軸同士がほぼ平行である。
更に、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間隔を、十分に狭い距離Ｌに設定する。
ここで、レーザ１の光出力を光ファイバ１１の入力端１１Ｂへ入射し、導波路型光素子１２の出力端１２Ｂからの光出力が光検出器４により検出されるか否かで、第二のステージ３の初期位置を調節しても良い。
【００６１】
＜ステップＳ２＞
軸ずれ調整部５Ａが上記の調心を行い、調心位置を決定する。
＜ステップＳ３＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＸ０軸の正方向へ一定距離Δｘだけ並進させ、そのときの光検出器４の計測値（第一の光パワー）Ｉ１を記録する。
＜ステップＳ４＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＸ０軸の負方向へ一定距離Δｘだけ並進させ、そのときの光検出器４の計測値（第二の光パワー）Ｉ２を記録する。
＜ステップＳ５＞
角度ずれ調整部５Ｂが第一の光パワーＩ１と第二の光パワーＩ２との比を計算し、更に式（５）よりＹ０軸周りの角度ずれ量βを決定する。
＜ステップＳ６＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２ＡをＹ０軸周りに上記の角度ずれ量βだけ回転させる。
【００６２】
＜ステップＳ７＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＹ０軸の正方向へ一定距離Δｙだけ並進させ、そのときの光検出器４の計測値（第三の光パワー）Ｉ３を記録する。
＜ステップＳ８＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２Ａを調心位置からＹ０軸の負方向へ一定距離Δｙだけ並進させ、そのときの光検出器４の計測値（第四の光パワー）Ｉ４を記録する。
＜ステップＳ９＞
角度ずれ調整部５Ｂが第三の光パワーＩ３と第四の光パワーＩ４との比を計算し、更に次式（６）よりＸ０軸周りの角度ずれ量αを決定する。
【００６３】
α＝Ｌ（Ｉ３／Ｉ４−１）／（４Δｙ）。                                （６）
【００６４】
＜ステップＳ１０＞
角度ずれ調整部５Ｂが導波路型光素子１２の接続面１２ＡをＸ０軸周りに上記の角度ずれ量αだけ回転させる。
以上のステップＳ２〜Ｓ１０が反復される。
こうして、光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの間の軸ずれと角度ずれとが安定に低減し、それらの接続面間の結合損失が大きくかつ迅速に低減する。
【００６５】
光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとは、上記のように軸ずれと角度ずれとを十分に除去された後、例えば接着剤により結合される。このとき、両接続面間では、応力分布及び接着層の厚みがそれぞれ高度に均一である。従って、応力集中又は温度勾配による接続面の歪み又は割れ等の劣化が抑制される。その結果、結合に対する高い信頼性が長期間維持される。
【００６６】
実施例１による光軸調整装置は、導波路型光素子１２、すなわち光検出器４へ接続される側の光素子を微動ステージへ固定し、微小変位させる。すなわち、光検出器４側の光素子を軸ずれ及び角度ずれの調整対象とする。その他に、光検出器４へ接続される側の光素子を固定ステージへ固定し、レーザ１へ接続される側の光素子を微動ステージへ固定し、微小変位させても良い。
【００６７】
上記の光軸調整装置は制御部５により、光検出器４の計測値を自動的に処理し、アクティブアライメントを自動制御する。その他に、光検出器４の計測値を表示し、ユーザが目視によりその計測値を読み取り、マイクロメータ等により手動で微動ステージを駆動しても良い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による光軸調整装置は上記の通り、調整対象光素子の接続面について、第一の光パワーの計測時での調心位置からの変位と第二の光パワーの計測時での変位とを、その調心位置での対称面に対し実質的に対称に設定する。更に、調整対象光素子の接続面を、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差を低減する向きに、その対称面との交線（すなわち対称軸）周りに回転させる。それにより、対称面間の傾き、すなわち接続面間のその対称軸周りの角度ずれが低減する。その結果、角度ずれによる結合損失が大きく低減し、応力集中と温度勾配とによる劣化が大きく抑制される。
【００６９】
この角度ずれ調整は、従来の画像処理によるパッシブアライメントより少ない構成要素で実現できる。更に、アクティブアライメントで行われるので、調整の精度が高い。
特に一定の角度ずれ量について、第一の光パワーに対する第二の光パワーの比と１との差は、その角度ずれ量による結合損失そのものの値より十分に大きい。更に、接続面間の間隔と調心位置からの変位の大きさとを、第一の光パワーと第二の光パワーとの実質的な差を高精度に計測できるように最適化できる。その結果、上記の角度ずれ調整は、従来の装置によるアクティブアライメントより高感度であるので、迅速に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による光軸調整装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による光軸調整装置で、光ファイバ１１と導波路型光素子１２との結合部近傍を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１による光軸調整装置で、光ファイバ１１の接続面１１Ａのコア１１Ｃ近傍と導波路型光素子１２の接続面１２Ａの光導波路１２Ｃ近傍とを模式的に示す拡大平面図である。
【図４】本発明の実施例１による光軸調整方法のフローチャートである。
【図５】単心の光ファイバ１１と導波路型光素子１２との結合を例として、従来の光軸調整方法を説明するための模式図である。
【図６】従来の光軸調整方法で、第一のカメラ２１及び第二のカメラ２２のそれぞれで観察される光ファイバ１１の接続面１１Ａと導波路型光素子１２の接続面１２Ａとの結合部分近傍を示す模式図である。（ａ）は第二のカメラ２２の画像、すなわち結合部分の平面図である。（ｂ）は第一のカメラ２１の画像、すなわち結合部分の側面図である。
【符号の説明】
１１    光ファイバ
１１Ａ    光ファイバ１１の接続面
１１Ｃ    光ファイバ１１のコア
Ｃ      光ファイバ１１の光軸
Ｐ      光ファイバ１１の光軸Ｃと接続面１１Ａとの交点
１２    導波路型光素子
１２Ａ    導波路型光素子１２の接続面
１２Ｃ    導波路型光素子１２の光導波路
Ｌ      接続面間の間隔
β    接続面間のＹ０軸周りの角度ずれ量
Δｘ    導波路型光素子１２の接続面１２ＡのＸ０軸方向への変位の大きさ
Ｃ０    調心位置での光導波路１２Ｃの光軸
Ｐ０    調心位置での光導波路１２Ｃの光軸Ｃ０と接続面１２Ａとの交点
Ｉ０    調心位置での導波路型光素子１２からの光パワー
Ｃ１    Ｘ０軸方向への変位＋Δｘでの光導波路１２Ｃの光軸
Ｐ１    Ｘ０軸方向への変位＋Δｘでの光導波路１２Ｃの光軸Ｃ１と接続面１２Ａとの交点
Ｉ１    第一の光パワー
Ｃ２    Ｘ０軸方向への変位−Δｘでの光導波路２２Ｃの光軸
Ｐ２    Ｘ０軸方向への変位−Δｘでの光導波路２２Ｃの光軸Ｃ２と接続面２２Ａとの交点
Ｉ２    第二の光パワー
【図１】
2004170585.tif 000003
【図２】
2004170585.tif 000004
【図３】
2004170585.tif 000005
【図４】
2004170585.tif 000006
【図５】
2004170585.tif 000007
【図６】
2004170585.tif 000008