(57)【要約】【課題】光モジュールの組み立てにおける調芯工程に要する時間を著しく短縮し、その生産性と歩留まりを向上させる光モジュール組立て装置及び光モジュールの組立て方法を提供する。【解決手段】光ビーム７を集光するレンズ４を通過した光ビーム７の強度を検出する光センサ６と、光ビーム７を放射するＬＤ３の光軸に対する光ビーム７の角度θを自動的に検出する角度検出手段と、斜め研磨ＳＭＦ１の端面における光ビーム７の光結合が最大になるように、斜め研磨ＳＭＦ１と光モジュール筐体５の互いの配置を、角度検出手段により検出した光ビーム７の角度θに応じて自動的に回転移動する回転配置手段とを備えた光モジュール組立て装置を用いて、斜め研磨ＳＭＦ１を光モジュール筐体に自動調芯して接合固定する。【選択図】  図１
2004279751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面が斜めに研磨されたシングルモード光ファイバを保持する光ファイバ保持手段と、光ビームを放射する光ビーム放射手段と前記光ビームを集光するレンズとを備えた光モジュール筐体を保持する光モジュール筐体保持手段と、前記光ファイバ保持手段と前記光モジュール筐体保持手段を移動させて、前記シングルモード光ファイバと前記光モジュール筐体とを自動調芯する移動手段と、前記シングルモード光ファイバと前記光モジュール筐体とを接合固定する接合固定手段とを有する光モジュール組立て装置において、
前記レンズを通過した前記光ビームの強度を検出する光ビーム検出手段と、
前記光ビーム検出手段を用いて、前記光ビーム放射手段の光軸に対する前記光ビームの角度を自動的に検出する角度検出手段と、
前記シングルモード光ファイバの端面における前記光ビームの光結合が最大になるように、前記光ファイバ保持手段と光モジュール筐体保持手段を、前記角度検出手段により検出した前記光ビームの角度に応じて自動的に回転移動する回転配置手段とを備えたことを特徴とする光モジュール組立て装置。
【請求項２】
請求項１記載の光モジュール組立て装置において、
前記光ビーム検出手段が、直径３０μｍ以上の有効な受光面を有するものであること、又は５０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバを介して接続される直径５０μｍ以上の有効な受光面を有するものであることを特徴とする光モジュール組立て装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光モジュール組立て装置において、
前記角度検出手段は、前記光ビーム放射手段の光軸方向に、互いに５０μｍ以上離れた少なくとも２つ以上の位置にて、前記光ビーム検出手段が最大の受光強度を得る座標を光軸に垂直な平面内で自動調芯して取得し、取得した２つ以上の座標から前記光ビーム放射手段の光軸に対する前記光ビームの角度を自動算出するものであることを特徴とする光モジュール組立て装置。
【請求項４】
端面が斜めに研磨されたシングルモード光ファイバを、光ビームを放射する光ビーム放射手段と前記光ビームを集光するレンズとを備えた光モジュール筐体に接合固定する光モジュールの組立て方法において、
前記レンズを通過した前記光ビームの強度を検出して、前記光ビーム放射手段の光軸に対する前記光ビームの角度を自動的に検出し、
前記シングルモード光ファイバの端面における前記光ビームの光結合が最大になるように、前記シングルモード光ファイバと前記光モジュール筐体の互いの配置を、検出された前記光ビームの角度に応じて自動的に回転移動して、
前記シングルモード光ファイバと前記光モジュール筐体を自動調芯した後、接合固定することを特徴とする光モジュールの組立て方法。
【請求項５】
請求項４記載の光モジュールの組立て方法において、
直径３０μｍ以上の有効な受光面を有する光ビーム検出手段、又は５０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバを介して接続される直径５０μｍ以上の有効な受光面を有する光ビーム検出手段を用いて、前記光ビームの強度を検出することを特徴とする光モジュールの組立て方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載の光モジュールの組立て方法において、
前記光ビーム放射手段の光軸方向に、互いに５０μｍ以上離れた少なくとも２つ以上の位置にて、前記光ビームの最大の受光強度を得る座標を光軸に垂直な平面内で自動調芯して取得し、取得した２つ以上の座標から前記光ビーム放射手段の光軸に対する前記光ビームの角度を自動算出することを特徴とする光モジュールの組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバと光部品（発光素子、レンズ）からなる光モジュールの組立て装置及び組立て方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信網の構成要素である光信号送信用の光モジュールとして、ＤＦＢ（分布帰還型）−ＬＤ、ＦＰ（ファブリ−ペロー）−ＬＤを用いた光モジュールがある。これらの光モジュールうち中継局と加入者を結ぶ光モジュールでは、伝送距離が短くなる反面、低コスト化が求められており、光アイソレ一タ等の光学部品を省くことで低コスト化が行われていた。ところが、光アイソレ一タ等の光学部品がないために、光ファイバ端面での反射光の戻りを抑制する必要があり、そのため、光ファイバ端面を斜めに研磨したシングルモード光ファイバ（以下、斜め研磨ＳＭＦと呼ぶ。）４１を光モジュールの構成部品として用いている。図７に、斜め研磨ＳＭＦ４１を用いた従来の光モジュールの組立て方法の概略を示す。
【０００３】
一方、光モジュールを構成する光モジュール筐体４２の組立てにおいても、低コスト化のため、発光素子である半導体レーザーダイオード（以下ＬＤと略す。）４３とレンズ４４の配置を、パッシブアライメントを用いて行っており、光モジュール筐体４２のＬＤ４３から放射される光ビームが光軸４５（Ｚ軸方向）に来ることは極めて稀である。光ビームは、光軸４５に対して角度θ、Ｘ軸に対して角度Φを通常有しており、例えば、図７に示すように、光ビーム４６（図７中の実線）の方向（角度θ１、Φ１）に傾く場合や光ビーム４７（図７中の点線）の方向（角度θ２、Φ２）に傾く場合等がある。このようにランダムな方向に傾いた光ビーム４６と斜め研磨ＳＭＦ４１間の光結合は、角度θはもとより角度Φと斜め研磨ＳＭＦ４１の研磨方向とが成す角度に結合効率が大きく依存し、斜め研磨ＳＭＦ４１もしくは光モジュール筐体４２を、回転軸４８（斜め研磨ＳＭＦ４１又は光モジュール筐体４２の回転軸）を中心に回転させて最適な結合状態を見出す必要があった。
【０００４】
斜め研磨ＳＭＦ４１、ＬＤ４３、レンズ４４を主な構成部品とする光信号送信用の光モジュールを組み立てる場合、図７に示すような従来の光モジュールの組立て方法では、光ビーム４６の傾く角度θ、Φを自動的に検出する機能が無く、かつ光モジュール筐体４２のＬＤ４３から放射される光ビームもしくは斜め研磨ＳＭＦ４１のコアの中心が、回転軸４８と一致することは極めて稀であるため、斜め研磨ＳＭＦ４１もしくは光モジュール筐体４２を１０°程度の角度で回転する毎に調芯（ＸＹＺ−３軸）を行い、この回転と調芯を光結合が最大となるまで繰り返す工程が行われていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８１５０１号公報（第４−８頁、第１−７図）
【非特許文献１】
“ＹＡＧ接続自動調芯装置  ＵＦＡ−１１２”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年１０月１８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｓｈｉｂａ−ｍａｃｈｉｎｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｏｐｔ／ｕｆａ＿１１２／ｕｆａ１１２．ｈｔｍｌ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法又は上記文献での方法では、光軸に対する光ビームの傾きθを算出せずに調芯を行うため、最大の光結合効率が得られるまでに、平均して１０回程度の回転及び調芯の工程を繰り返して最適位置を見つけ出す必要があり、ＬＤ−レンズ−斜め研磨ＳＭＦの調芯工程に要する時間を長大化し、光信号送信用の光モジュールの生産性を低下させ、組立てコストの削減を妨げる要因となっていた。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光モジュールの組み立てにおける調芯工程に要する時間を著しく短縮し、その生産性と歩留まりを向上させる光モジュール組立て装置及び光モジュールの組立て方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュール組立て装置は、端面が斜めに研磨されたシングルモード光ファイバを保持する光ファイバ保持手段と、光ビームを放射する光ビーム放射手段と光ビームを集光するレンズとを備えた光モジュール筐体を保持する光モジュール筐体保持手段と、光ファイバ保持手段と光モジュール筐体保持手段を移動させて、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体とを自動調芯する移動手段と、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体とを接合固定する接合固定手段とを有し、レンズを通過した光ビームの強度を検出する光ビーム検出手段と、光ビーム検出手段を用いて、光ビーム放射手段の光軸に対する光ビームの角度を自動的に検出する角度検出手段と、シングルモード光ファイバの端面における光ビームの光結合が最大になるように、光ファイバ保持手段と光モジュール筐体保持手段を、角度検出手段により検出した光ビームの角度に応じて自動的に回転移動する回転配置手段とを備えたことを特徴とする。
本発明では、回転配置手段を用いて光ビームの角度に応じた角度に、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体とを配置し、そして、移動手段を用いて自動調芯した後、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体とを接合固定手段により接合固定する。
【０００９】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュール組立て装置は、光ビーム検出手段が、直径３０μｍ以上、望ましくは４０μｍ以上の有効な受光面を有するものであること、又は５０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバを介して接続される直径５０μｍ以上の有効な受光面を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュール組立て装置は、角度検出手段が、光ビーム放射手段の光軸方向に、互いに５０μｍ以上離れた少なくとも２つ以上の位置にて、光ビーム検出手段が最大の受光強度を得る座標を光軸に垂直な平面内で自動調芯して取得し、取得した２つ以上の座標から光ビーム放射手段の光軸に対する光ビームの角度を自動算出するものであり、例えば、制御用コンピュータを用いて上記角度検出手段の機能を実現する。
【００１１】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュールの組立て方法は、端面が斜めに研磨されたシングルモード光ファイバを、光ビームを放射する光ビーム放射手段と光ビームを集光するレンズとを備えた光モジュール筐体に接合固定する際に、レンズを通過した光ビームの強度を検出して、光ビーム放射手段の光軸に対する光ビームの角度を自動的に検出し、シングルモード光ファイバの端面における光ビームの光結合が最大になるように、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体の互いの配置を、検出された光ビームの角度に応じて自動的に回転移動して、シングルモード光ファイバと光モジュール筐体を自動調芯した後、接合固定することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュールの組立て方法は、直径３０μｍ以上の有効な受光面を有する光ビーム検出手段、又は５０μｍ以上のコア径を有するマルチモード光ファイバを介して接続される直径５０μｍ以上の有効な受光面を有する光ビーム検出手段を用いて、光ビームの強度を検出することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明に係る光モジュールの組立て方法は、光ビーム放射手段の光軸方向に、互いに５０μｍ以上離れた少なくとも２つ以上の位置にて、光ビームの最大の受光強度を得る座標を光軸に垂直な平面内で自動調芯して取得し、取得した２つ以上の座標から光ビーム放射手段の光軸に対する光ビームの角度を自動算出することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光モジュールの組立て装置及び組立て方法は、端面が斜めに研磨されたシングルモード光ファイバ（以下、斜め研磨ＳＭＦと呼ぶ。）と光モジュール筐体（半導体レーザーダイオード等の発光素子、レンズ）からなる光モジュールを組み立てる際に、少なくとも２箇所の位置において、レンズからの光ビームを光センサ等により感知してその位置を求め、そして光ビームの傾きを算出して、斜め研磨ＳＭＦと光モジュール筐体との光結合が最大となるように、斜め研磨ＳＭＦもしくは光モジュール筐体の配置を自動調芯する点が特徴である。図１に、上記特徴を有する本発明に係る光モジュールの組立て方法の概要を示す。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係る光モジュールの組立て方法では、斜め研磨ＳＭＦ１の研磨方向をＸ軸に沿うように配置して、光ファイバ保持手段であるファイバホルダ２に固定する。続いて、光ビーム放射手段であるレーザーダイオード（以下ＬＤと略す。）３と、その上部に配置された集光用のレンズ４とを備えた光モジュール筐体５を決められた位置にセットした後、所定の位置において、光ビーム検出手段である光センサ６が最大の受光強度を得られるようにＸ−Ｙ平面内で自動調芯して、その位置（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ）を求め、更に、所定の位置からＺ方向に少なくとも５０μｍ以上離れた位置において、再び光センサ６が最大の受光強度を得られるようにＸ−Ｙ平面内で自動調芯して、その位置（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を求める。つまり、光センサ６によりＬＤ３の光軸に対する光ビーム７の角度を検出する角度検出手段として、互いにＺ方向に５０μｍ以上離れた少なくとも２箇所の位置において、各々のＸ−Ｙ平面内で光センサ６が最大の受光強度を得る各々の位置を求め、得られた光センサ６の各々の座標（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）から、下記数式（１）、（２）を用いて、ＬＤ３より放射された光ビーム７と光軸８（Ｚ軸方向）との角度θ及び光ビーム７とＸ軸との角度Φを算出する。そして、これらの角度θ、Φに応じて、斜め研磨ＳＭＦ１と光ビーム７との光結合が最大となる配置まで光モジュール筐体５もしくは斜め研磨ＳＭＦ１を回転する。
【数１】
2004279751.tif 000003
【数２】
2004279751.tif 000004
【００１６】
そして、斜め研磨ＳＭＦ１の回転後に光モジュール筐体５−斜め研磨ＳＭＦ１間の最後の調芯工程を行い、斜め研磨ＳＭＦ１を光モジュール筐体５に接合固定されて、光モジュールは完成する。この時、斜め研磨ＳＭＦ１は、斜め研磨ＳＭＦ１を保持するフェルールとフェルールを可動に支持するカラーを用いて光モジュール筐体へ接合固定されるため、算出された角度θ、Φに応じた傾きで光モジュール筐体に接合固定することができる。
【００１７】
上記本発明に係る光モジュールの組立て方法を用いることで、光モジュールの組立てに要する調芯工程を３回程度にまで減少することができる。さらに、角度検出時に受光面の大きな光センサもしくはマルチモードファイバ（以下ＭＭＦと略す。）に接続された光センサを用いることで、レンズの収差の影響を取り除くことができ、かつ角度検出用の２回の調芯工程を短時間化でき、従来の斜め研磨ＳＭＦを用いた調芯工程２回分程度の時間で最適な光結合を実現することができる。
【００１８】
以下に本発明の具体的な実施形態例を、図を参照して説明する。本実施例は、本発明を示す一つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことが可能である。
【００１９】
又、本実施例においては、光モジュール筐体としてボールレンズ付きのＴＯ−ＣＡＮパッケージ（以下ＴＯ−ＰＫＧと略す。）を、光源として光ビーム放射手段であるＦＰ−ＬＤを用いて、光信号送信用の光モジュールを組み立てる場合を説明する。なお、本実施例で用いるＴＯ−ＰＫＧでは、光軸上にＬＤ−レンズ−ファイバが整列した場合、レンズ−ファイバ間距離５．２ｍｍで最適な光結合が得られるようにレンズ特性及びＬＤ−レンズ間距離が設計されている。光モジュールを構成する光モジュール筐体に関しても、上記ＴＯ−ＰＫＧに限定するものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の光モジュール筐体に適用可能である。
【００２０】
図２は、本発明に係る光モジュール組立て装置で用いるＴＯ−ＰＫＧの組立ての概要を示す図である。
図２に示すように、ＴＯ−ＰＫＧ１０では、金メッキを施したＬＤ搭載部１１上に、発振波長１３００ｎｍ帯のＦＰ−ＬＤチップ１２が、アライメントマーカに合わせて搭載され、ＡｕＳｎ半田により固定される。続いて、ＦＰ−ＬＤチップ１２の光ビームの射出方向の後方側には、パワーモニタ用フォトダイオード（以下モニタＰＤと略す）１３がＰｂＳｎ半田により固定される。ＬＤ搭載部１１は、ＴＯ−ＰＫＧ１０及びグランド端子１４と電気的に接続され同電位となっている。次に、ＦＰ−ＬＤチップ１２の表面が、ワイヤボンダを用いた金線１５によりＴＯ−ＰＫＧ１０の２番端子１６と接続され、同様に、モニタＰＤ１３の陰極、陽極も、それぞれＴＯ−ＰＫＧの３番端子１７、４番端子１８ヘワイヤボンダを用いた金線１５により接続される。その後、ボールレンズ１９付きのキャップ２０がＴＯベース２１に固定されてＴＯ−ＰＫＧ１０の組み立てが完成する。更に、このＴＯ−ＰＫＧ１０に斜め研磨ＳＭＦが調芯され、そして接合固定されて光モジュールが完成することとなる。
【００２１】
そこで、上記ＴＯ−ＰＫＧ１０と斜め研磨ＳＭＦを調芯、接合固定する本発明に係る光モジュール装置を、図面を用いて説明し、更にその組立て方法を説明する。
【００２２】
図３は、本発明に係る実施形態の一例を示す光モジュール組立て装置の概略図であり、図４は、本発明に係る光モジュール組立て装置のＰＫＧホルダ、ファイバホルダ部分の拡大図である。
【００２３】
図３に示すように、本発明に係る光モジュール組立て装置は、組み立てられたＴＯ−ＰＫＧ１０を保持する光モジュール筐体保持手段であるＰＫＧホルダ２２と、斜め研磨ＳＭＦ２３を保持する光ファイバ保持手段であるファイバホルダ２４とを有し、ファイバホルダ２４には、斜め研磨ＳＭＦ２３の配置に合わせて光ビーム検出手段である角度検出用ＰＤ２５が配設されている。ＰＫＧホルダ２２には、ＬＤ駆動電源２６が接続されており、図２において示したＴＯ−ＰＫＧ１０のグランド端子１４と２番端子１６に通電して、ＦＰ−ＬＤチップ１２を発光させるようになっている。ファイバホルダ２４は、ＸＹＺ−３軸方向各々に移動可能であり、自動調芯のための移動手段であるゴニオメータ２７に保持されており（３軸のうち１軸は図示されていない）、ＰＫＧホルダ２２は、θ方向及びΦ方向各々に移動可能であり、回転移動して自動調芯を行う回転配置手段であるゴニオメータ２７に保持されている。又、ＴＯ−ＰＫＧ１０及び斜め研磨ＳＭＦ２３の両側には、斜め研磨ＳＭＦ２３のフェルール及びカラーをＴＯ−ＰＫＧ１０に接合して固定する接合固定手段であるＹＡＧ溶接レーザヘッド２８が配設され、ＴＯ−ＰＫＧ１０及び斜め研磨ＳＭＦ２３の周囲を回転して接合を行っている。これらの機器は、制御用コンピュータ２９により自動的に制御されて、調芯、接合固定を行っている。
【００２４】
又、図４において詳細に示してあるように、斜め研磨ＳＭＦ２３の先端部には研磨方向を示すマーカ３０が付けてあり、これをファイバホルダ２４のマーカ３１に合わせることで、斜め研磨ＳＭＦ２３の端面の斜め研磨の方向とＸ軸方向が一致する。又、角度検出用ＰＤ２５にはＰＤ配線３２が接続されており、ＰＤ配線３２を用いて角度検出用ＰＤ２５がファイバホルダ２４に固定されている。なお、角度検出用ＰＤ２５及びＰＤ配線３２の替わりに、ＰＤつきＭＭＦを用いて角度検出を行ってもよい。
【００２５】
続いて、上記本発明に係る光モジュール装置を用いた組立て方法を説明する。
【００２６】
最初に光ビームの角度の検出を行う。そのため、上記光モジュール組立て装置のＰＫＧホルダ２２に、ＴＯ−ＰＫＧ１０を固定し、斜め研磨ＳＭＦ２３を、その研磨方向がＸ軸方向になるように、ファイバホルダ２４に取り付ける。ＰＫＧホルダ２２に固定したＴＯ−ＰＫＧ１０を通電して、ＴＯ−ＰＫＧ１０のＦＰ−ＬＤチップ１２を発光させる。
【００２７】
続いて、光モジュール組立て装置のＰＤ初期化ボタンを押す。するとＸＹＺ−３軸の移動が可能なゴニオメータ２７に固定した受光径６０μｍの角度検出用ＰＤ２５の位置を、組立て装置の制御用コンピュータ２９に登録した初期化位置（Ｘ、Ｙ、Ｚの原点：Ｘ、ＹはＴＯ−ＰＫＧ１０の設計上の光軸と角度検出用ＰＤ２５の受光面の中心が一致する位置、Ｚはレンズ１９−角度検出用ＰＤ２５間距離が５．２ｍｍとなる位置）まで移動する。もし、この時ＴＯ−ＰＫＧ１０からの光ビームが光軸上に放射されていれば、角度検出用ＰＤ２５は最大の光電流を生じる。しかしながら、ＬＤ−レンズ付きキャップのパッシブアライメントの誤差及びレンズ特性の設計値からのズレ等により、ほとんどの場合光ビームの放射方向は光軸からズレており、制御用コンピュータ２９によるＸ−Ｙ面内での自動ピークサーチが必要となる。
【００２８】
次に、光モジュール組立て装置の角度検出ボタンを押す。すると角度検出用ＰＤ２５の初期化位置を起点として最初の自動ピークサーチが開始し、その結果得られたピーク位置座標を（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ＝０）として制御用コンピュータ２９が自動記録する。続いて、Ｚ軸のプラス方向に角度検出用ＰＤ２５を１００μｍ移動し、（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚ２＝１００）を起点としてＸ−Ｙ面内でピークサーチを行い、得られたピーク座標を（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２＝１００）として制御用コンピュータ２９が自動記録する。
【００２９】
本実施例においては、ピークサーチの起点となる２つの座標が光軸（Ｚ軸）方向に１００μｍ離れている場合を例として示したが、２つの起点間の光軸方向の距離が５０μｍ以上であれば、本発明の光ビームの角度検出は問題なく実施できる。これは、Ｘ−Ｙ方向の１ステップの移動精度を考慮し、更に、光ビームの角度θが約１０°となる場合を考慮すると、精度よく角度θを検出するには、光軸方向（Ｚ軸方向）に少なくとも５０μｍ以上の距離が必要となるからである。
【００３０】
このように自動記録された２つの座標（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ＝０）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２＝１００）を用いて、前述の数式（１）、（２）に基づき、制御用コンピュータ２９が光ビームの角度θ及びΦを計算する。そして、算出された角度ΦをＸ軸方向とするため（光ビームの傾き角度Φと斜め研磨ＳＭＦ２３の研磨方向を合わせるため）、ＰＫＧホルダ２２をΦ軸で回転させて、Φ＝０となる位置までＴＯ−ＰＫＧ１０を自動的に移動する。さらに、斜め研磨ＳＭＦ２３の研磨角度に応じて最大の光結合が実現するように、ＰＫＧホルダ２２がθ軸で回転する。本実施例では８°の斜め研磨ＳＭＦ２３を用いており、その場合、最大の光結合が実現するためにθ軸方向に回転した角度はおよそ１２°であった。なお、光モジュールの実装性からＴＯ−ＰＫＧ１０と斜め研磨ＳＭＦ２３を直線状に固定しなければならない場合には、このθ軸回転の工程は省略される。又、θ軸回転の値が３０°を超えるような場合には、光結合の損失が大きくなるため、この時点で該当するＴＯ−ＰＫＧ１０がスクリーニング（選別）されて、光モジュールの生産性、歩留まりに大きく貢献することとなる。
【００３１】
最後に、斜め研磨ＳＭＦ２３をＴＯ−ＰＫＧ１０に接合固定するため、光モジュール組立て装置のファイバセットボタンを押す。するとファイバホルダ２４及び角度検出用ＰＤ２５の載ったステージが動き、斜め研磨ＳＭＦ２３が角度検出用ＰＤ２５の初期化位置まで移動してくる。続いてファイバ調芯ボタンを押すと、ここを起点として斜め研磨ＳＭＦ２３のＸ、Ｙ、Ｚ調芯が自動で行われ、光結合が最大となる位置に斜め研磨ＳＭＦ２３が移動し、停止する。停止後、斜め研磨ＳＭＦ２３のフェルール及びカラーをＹＡＧレーザ２８で溶接することで、光送信用の光モジュールが完成する。本発明に係る光モジュール組立て装置を用いて、角度検出からファイバ固定に至る一連の工程に要した時間はおよそ５分であり、従来の光モジュール組立て装置を用いて調芯工程を繰り返す手法の平均組立時間２５分と比較して著しく短縮している。
【００３２】
本実施例では、受光径６０μｍのＰＤ２５を角度検出に用いたが、有効受光部の直径が少なくとも直径３０μｍ以上、望ましくは４０μｍ以上のＰＤであれば、本発明に係る光ビームの角度検出を行うことに問題無いことを確認している。又、光ファイバを介して接続されたＰＤを用いて角度検出を行う場合には、光ファイバとしてＳＭＦではなくＭＭＦを用いて行うことが望ましい。これらの理由を、図５を用いて説明する。
【００３３】
図５は、ＰＤ受光径に対するレンズ収差の影響（ＦＰ−ＬＤのケース）を示す図である。
図５の挿入図にあるようにＦＰ−ＬＤの発振スペクトルには複数の縦モードが含まれており、その発振波長は単一ではない。又、ＴＯ−ＰＫＧ１０で用いるボールレンズ１９は経済的ではある反面、色収差が大きく、図５に示すようにビームウェストから僅かにずれた位置でも縦モードと収差に起因した複数のサブピークを有している。そのため、空間分解能の高い受光径の小さいＰＤやＳＭＦを介して接続されたＰＤ３３を用いると、角度検出用の２回の調芯工程で、メインピークではなく、図５に示すような最大強度のサブピークをＰＤ３３が追いかけてしまい、実際の光ビームの方位Ａとは異なる方向（小径ＰＤ又はＳＭＦにて検出した光ビームの方位Ｂ参照）を検出することになる。一方、受光径３０μｍ以上のＰＤでは、全てのサブピークを含んだ光ビームの全受光が可能であり、正しい光ビームの方位Ａが検出できる。
【００３４】
つまり、本発明は、光ビームの正確な方向を検出するために、ＰＤのみを用いる場合は、少なくとも３０μｍ以上、望ましくは多少のマージンをとって４０μｍ以上の有効受光面有するものを用いるか、もしくは、光ファイバを介してＰＤを用いる場合は、ＳＭＦではなく、５０μｍ以上のコア径を有するＭＭＦを介して接続される直径５０μｍ以上の有効受光面を有するものを用いることに特徴がある。このように受光径の大きなＰＤもしくはＭＭＦを用いる必要性に関する知見も本発明の重要なポイントである。
【００３５】
本実施例では、光モジュール筐体を固定して、角度検出用ＰＤ（もしくはＭＭＦ付ＰＤ）のみを移動して光ビームの放射角度を検出する方法を説明してきたが、角度検出用ＰＤを固定し、光モジュール筐体を移動して２回以上調芯し、その（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標から光ビームの放射角度を検出する方法でも同様の結果が得られることを確認している。又、角度検出用ＰＤの（Ｘ、Ｙ）座標を固定してＺ座標のみを動かし、光モジュール筐体はＺ座標を固定して（Ｘ、Ｙ）座標を動かすことで２回以上調芯し、角度検出用ＰＤと光モジュール筐体の座標を組みあせて光ビームの放射角度を算出する方法でも同様の結果の得られることを確認している。
【００３６】
図６に、本発明に係る光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュール（１００個）と、従来技術の光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュール（１００個）の光結合効率を比較して示す。結合効率３０％以下を不良品とした場合、本発明に係る光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュールの歩留まりは約９０％であり、従来技術の光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュールの歩留まり６５％を大きく上回った。
【００３７】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明に係る光モジュール組立て装置及び方法を用いることで、光送信用の光モジュールの組立て時間の短縮と歩留まり向上し、このことにより生産性が著しく向上する。さらに、組立て工程中に角度ズレの大きな不良品のスクリーニングが可能となり、完成品の検査工程も簡素化できる。以上の改善により、生産性と歩留まりが向上して、光モジュールの低コスト化が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光モジュールの組立て方法の概要を示す図である。
【図２】本発明に係る光モジュール組立て装置で用いるＴＯ−ＰＫＧの組立ての概要を示す図である。
【図３】本発明に係る実施形態の一例を示す光モジュール組立て装置の概略図である。
【図４】本発明に係る光モジュール組立て装置のＰＫＧホルダ、ファイバホルダ部分の拡大図である。
【図５】ＰＤの受光径に対するレンズ収差の影響を示す図である。
【図６】本発明に係る光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュールと、従来技術の光モジュール組立て装置を用いて作製した光モジュールの光結合効率の比較のグラフである。
【図７】従来技術の光モジュールの組立て方法の概略を示す図である。
【符号の説明】
１    斜め研磨ＳＭＦ
２    ファイバホルダ
３    ＬＤ
４    レンズ
５    光モジュール筐体
６    光センサ
７    光ビーム
８    光軸
１０  ＴＯ−ＰＫＧ
１１  ＬＤ搭載部
１２  ＦＰ−ＬＤチップ
１３  モニタＰＤ
１４  グランド端子
１５  金線
１６  ２番端子
１７  ３番端子
１８  ４番端子
１９  ボールレンズ
２０  キャップ
２１  ＴＯベース
２２  ＰＫＧホルダ
２３  斜め研磨ＳＭＦ
２４  ファイバホルダ
２５  角度検出用ＰＤ
２６  ＬＤ駆動電源
２７  ゴニオメータ
２８  ＹＡＧ溶接レーザヘッド
２９  制御用コンピュータ
３０  研磨方位マーカ（ＳＭＦ用）
３１  研磨方位マーカ（ファイバホルダ用）
３２  ＰＤ配線又はＰＤ付きＭＭＦ
【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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