(57)【要約】【課題】調芯時間を短縮し、光結合損失を低減する。【解決手段】光源モジュール１から平行光として出射されて集光レンズ２により集光され光ファイバ３に導入された光を、光検出器２１で検出する。光源モジュール１から出射された平行光が集光レンズ２に入射されるように初期の位置がセットされた状態で、光検出器２１の出力に基づいて、集光レンズ２に対する光学部品の相対位置を調整する。その後、光検出器２１の出力に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１の、集光レンズ２の光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する。【選択図】        図１
2005077436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズと、の相対的な位置を、前記光源モジュールから出射され前記集光レンズを経由して前記光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、調整する調芯方法であって、
前記光源モジュールから出射された前記平行光の少なくとも一部が前記集光レンズに入射されるように、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置がセットされた状態で、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の３次元の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、
前記第１の位置調整段階の後に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する第２の位置調整段階と、
を備えたことを特徴とする調芯方法。
【請求項２】
前記光検出器の出力を対数増幅する増幅手段を用い、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の位置調整段階を行うことを特徴とする請求項１記載の調芯方法。
【請求項３】
前記光検出器の出力を増幅する増幅手段を用い、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるとともに前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせて、前記第１及び第２の位置調整段階を行うことを特徴とする請求項１記載の調芯方法。
【請求項４】
前記第１の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、１つの軸に関して１次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、前記１つの軸に関する１次元的な光強度分布を得る光強度分布取得段階と、前記光強度分布取得段階で得られた１次元的な光強度分布に基づいて、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する段階と、を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の調芯方法。
【請求項５】
前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、前記集光レンズの光軸と略垂直な所定方向に移動させて、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むことを特徴とする請求項４記載の調芯方法。
【請求項６】
前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、所定方向に移動させて、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むことを特徴とする請求項４又は５記載の調芯方法。
【請求項７】
前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る段階と、前記集光レンズの光軸方向と略一致する第１の方向に対する略垂直な第２の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置を前記第１の方向に移動させて前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第１の方向への移動を停止させる段階と、を含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の調芯方法。
【請求項８】
前記第２の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置を調整する段階と、を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の調芯方法。
【請求項９】
前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する段階を備えたことを特徴とする請求項８記載の調芯方法。
【請求項１０】
前記光学部品が光ファイバ又は光導波路デバイスであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の調芯方法。
【請求項１１】
前記光源モジュールが偏光光を出射し、
前記光学部品が偏波面保持光ファイバであり、
前記第１の位置調整段階の後でかつ前記第２の調整段階の前に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第３の位置調整段階を、備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の調芯方法。
【請求項１２】
前記第３の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の前記相対的な回転位置を調整する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１記載の調芯方法。
【請求項１３】
集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を、前記光源モジュールから出射され前記偏波面保持光ファイバに導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、調整する調芯方法であって、
前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの３次元の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、
前記第１の位置調整段階の後に、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第２の位置調整段階と、
を備え、
前記第２の位置調整段階は、前記偏波面保持光ファイバを前記光源モジュールに対して相対的に、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの前記相対的な回転位置を調整する段階と、を含むことを特徴とする調芯方法。
【請求項１４】
前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する段階を備えたことを特徴とする請求項１３記載の調芯方法。
【請求項１５】
実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズとを、有する光学モジュールの製造方法であって、
前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との相対的な位置を調整する調芯段階と、
調芯後に前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との間を固定する段階と、
を備え、
前記調芯段階が請求項１乃至１２のいずれかに記載の調芯方法により行われることを特徴とする光学モジュールの製造方法。
【請求項１６】
集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバと、を有する光学モジュールの製造方法であって、
前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を調整する調芯段階と、
調芯後に前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの間を固定する段階と、
を備え、
前記調芯段階が請求項１３又は１４記載の調芯方法により行われることを特徴とする光学モジュールの製造方法。
【請求項１７】
実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズと、の相対的な位置を、調整する調芯装置であって、
前記集光レンズに対する前記光学部品の３次元の相対的な位置を変更させる第１の移動手段と、
前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を変更させる第２の移動手段と、
前記光源モジュールから出射され前記集光レンズを経由して前記光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、前記第１及び第２の移動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記光源モジュールから出射された前記平行光の少なくとも一部が前記集光レンズに入射されるように、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置がセットされた状態で、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する第１の制御と、該第１の制御の後に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記第２の移動手段を制御する第２の制御と、を行うことを特徴とする調芯装置。
【請求項１８】
前記光検出器の出力を対数増幅する増幅手段を備え、
前記制御手段は、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の移動手段を制御することを特徴とする請求項１７記載の調芯装置。
【請求項１９】
前記光検出器の出力を増幅する増幅手段を備え、
前記増幅手段は、選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行い、
前記制御手段は、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の移動手段を制御し、
前記制御手段は、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるように、かつ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせるように、前記増幅手段に前記選択信号を与えることを特徴とする請求項１７記載の調芯装置。
【請求項２０】
前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、１つの軸に関して１次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段を備え、
前記制御手段は、前記往復走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、前記１つの軸に関する１次元的な光強度分布を得る手段と、前記第１の制御において、前記１次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれかに記載の調芯装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、前記第１の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項２０記載の調芯装置。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、所定方向に移動して、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項２０又は２１記載の調芯装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る手段と、前記光源モジュールから出射される光の光軸方向と略一致する第１の方向に対する略垂直な第２の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置が前記第１の方向に移動して前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第１の方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれかに記載の調芯装置。
【請求項２４】
前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段を備え、
前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第２の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置が調整されるように、前記第２の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項１７乃至２３のいずれかに記載の調芯装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段を、含むことを特徴とする請求項２４記載の調芯装置。
【請求項２６】
前記光学部品が光ファイバ又は光導波路デバイスであることを特徴とする請求項１７乃至２５のいずれかに記載の調芯装置。
【請求項２７】
前記光源モジュールが偏光光を出射し、
前記光学部品が偏波面保持光ファイバであり、
前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を変更させる回転手段を備え、
前記制御手段は、前記第１の制御の後でかつ前記第２の制御の前に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記光検出器の出力に基づいて、前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する第３の制御を、行うことを特徴とする請求項１７乃至２５のいずれかに記載の調芯装置。
【請求項２８】
前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段を備え、
前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第３の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の前記相対的な回転位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項２７記載の調芯装置。
【請求項２９】
集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を、調整する調芯装置であって、
前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの３次元の相対的な位置を変更させる移動手段と、
前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を変更させる回転手段と、
前記光源モジュールから出射され前記偏波面保持光ファイバに導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、前記移動手段及び前記回転手段を制御する制御手段と、
前記偏波面保持光ファイバを前記光源モジュールに対して相対的に、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの３次元の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する第１の制御と、該第１の制御の後に、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する第２の制御と、を行い、
前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第２の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する手段と、を含む、
ことを特徴とする調芯装置。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記移動手段を制御する手段を、含むことを特徴とする請求項２９記載の調芯装置。
【請求項３１】
実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズとを、有する光学モジュールを製造する製造装置であって、
請求項１７乃至２８のいずれかに記載の調芯装置と、
調芯後に前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との間を固定する固定手段と、
を備えたことを特徴とする光学モジュールの製造装置。
【請求項３２】
集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバと、を有する光学モジュールを製造する製造装置であって、
請求項２９又は３０記載の調芯装置と、
調芯後に前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの間を固定する固定手段と、
を備えたことを特徴とする光学モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光学部品（単体の部品の他、複数の部品からなるいわゆるモジュールも含む。）同士の位置合わせを行う調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光学モジュールの製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば下記の特許文献１の図７に開示されているように、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からのレーザ光を平行光にするコリメータレンズと、光ファイバと、前記コリメータレンズからの平行光を光ファイバの入射端付近に集光させる集光レンズと、を有する光学モジュールが、提供されている。前記半導体レーザ素子及び前記コリメータレンズは、平行光を出射する光源モジュールを構成している。この光学モジュールは、ピグテールモジュール等と呼ばれ、例えば光通信などで用いられる。前記光ファイバの入射端面は、当該入射端面での反射による半導体レーザ素子への戻り光を防ぐために、例えば８゜程度傾けて斜めに研磨されている。
【０００３】
このような光学モジュールを製造するには、光結合損失を抑えるために、半導体レーザ素子及びコリメータレンズを含み平行光を発する光源モジュールと、集光レンズと、光ファイバとの相対的な位置を、高い精度で位置合わせして調芯する必要がある。また、前述したように光ファイバの入射端面は斜めに研磨されているため、光結合損失を抑えるために、集光レンズを経由した光は光ファイバの入射端に対して最適な入射角度で入射させる必要がある。
【０００４】
このような要請に応えるべく、前述したような光学モジュールの従来の製造方法として、特許文献１の段落番号［００１２］〜［００１４］に開示された製造方法（以下、「第１の従来の製造方法」という。）と、特許文献１の段落番号［００１７］〜［００１８］に開示された製造方法（以下、「第２の従来の製造方法」という。）とがある。
【０００５】
前記第１の従来の製造方法では、半導体レーザ素子から出力され、コリメートレンズ及び集光レンズを通ったレーザ光を調芯用光ファイバによって受光して、調芯用光ファイバの受光したパワー（輝度）をパワーメータにより測定する。そして、集光レンズの位置を少しずつ変えながら、各位置においてそれぞれ調芯用光ファイバに光結合するパワーが最大となるように調芯用光ファイバの位置を調整する。そして、このようにして集光レンズ１１の各位置における調芯用光ファイバの最大結合パワーを表示したマップを作成する。作成したマップの中で最大のパワーが得られた位置が最適な集光レンズの位置となるので、その位置で集光レンズを保持するレンズホルダをパッケージのフランジ部にＹＡＧレーザ溶接により固定する。そして、その後、光ファイバを再度位置調整し、光ファイバに光結合するパワーが最大となる位置で、光ファイバを固定している。
【０００６】
前記第２の従来の製造方法は、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、その半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、その集光レンズによって集光されたレーザ光が入射される光ファイバと、前記集光レンズを固定するレンズ固定部端面を備えたパッケージとを有する半導体レーザモジュールの製造方法において、前記半導体レーザ素子を備えた前記パッケージのレンズ固定部端面を所定の基準軸に対して所定角度になるように、前記パッケージの姿勢を調整する第１の工程と、前記集光レンズを前記パッケージのレンズ固定部端面に設置する第２の工程と、前記集光レンズを通過したレーザ光の前記基準軸に対する傾きを検出する第３の工程と、前記基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度範囲内にあれば、その位置で前記集光レンズを前記レンズ固定部端面に固定し、所定の角度範囲内になければ、前記集光レンズを移動させ、所定の角度範囲内になった位置で前記集光レンズを前記レンズ固定部端面に固定する第４の工程と、前記固定された前記集光レンズを通過したレーザ光が前記光ファイバに結合される光量を所望の光量になるように、前記光ファイバを調芯して固定する第５の工程と、を有する。前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメートレンズを備えていてもよい。
【０００７】
以上の説明からわかるように、前記第１及び第２の従来の製造方法では、いずれの製造方法においても、半導体レーザ素子及びコリメータレンズを有する光源モジュールと集光レンズとの相対的な位置を調整して両者間を固定した後、これらに対して光ファイバの相対的な位置を調整して光ファイバを光源モジュール及び集光レンズに対して固定している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１５６５６２号公報（安川様から提示された公報です。）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の従来の製造方法では、集光レンズの位置を少しずつ変えながら、各位置において調芯用光ファイバの調芯を行い、集光レンズの各位置における調芯用光ファイバに結合する最大パワーのマップを作成し、さらに集光レンズの固定の前後２回にわたって、光ファイバの調芯を行う必要があるため調芯時間が長くなる。その結果、半導体レーザモジュールの製造時間が長くなるとともに、製造コストがアップする。
【００１０】
これに対し、前記第２の従来の製造方法では、集光レンズを通過したレーザ光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出し、その検出したレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるように集光レンズを移動することにより光源モジュールに対して集光レンズを調芯している。したがって、前記第２の従来の製造方法では、調芯用光ファイバを用いて光源モジュールに対して集光レンズを調芯する前記第１の製造方法に比べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。
【００１１】
しかしながら、前記第２の従来の製造方法では、集光レンズを通過したレーザ光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出しなければならず、その傾き検出のために赤外線カメラや測長センサ等を要するため、コストアップを免れない。また、前記第２の従来の製造方法では、検出されたレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるように集光レンズを移動することにより光源モジュールに対して集光レンズを調芯した後に、光源モジュールと集光レンズとを固定している。したがって、実際には、レーザ光の傾きが、光結合損失を最小限にする光ファイバへの最適入射角度に対して比較的大きくばらついてしまう。また、前記第２の従来の製造方法で、レンズ光の傾きが常に一定の角度範囲になるように調整するので、光ファイバの入射端の傾斜角度がばらついてそれに応じて光ファイバの入射端に対する光の最適入射角度がばらつくと、そのばらつきの影響を受けて、光結合損失がばらついてしまう。その結果、前記第２の従来の製造方法では、光結合損失が比較的大きくなってしまう。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、集光レンズを通過した光の傾きを検出することなく調芯時間を短縮することができ、しかも、光結合損失を低減することができる調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光源モジュールの製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバと、を有する光学モジュールを製造する場合、光結合損失を抑えるためには、前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの３次元の相対的な位置を調整するとともに両者の偏光方向を合わせる調芯を行う必要がある。この場合にも、調芯時間を短縮しつつ光結合損失を低減することが要請される。
【００１４】
したがって、本発明は、このような光源モジュールと偏波面保持光ファイバとに関して、調芯時間を短縮することができるとともに光結合損失を低減することができる調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光源モジュールの製造方法及びその装置を提供することを他の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による調芯方法は、実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズと、の相対的な位置を、前記光源モジュールから出射され前記集光レンズを経由して前記光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、調整する調芯方法であって、前記光源モジュールから出射された前記平行光の少なくとも一部が前記集光レンズに入射されるように、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置がセットされた状態で、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の３次元の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、前記第１の位置調整段階の後に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する第２の位置調整段階と、を備えたものである。
【００１６】
前述したように、前記第１及び第２の従来の製造方法では、いずれの製造方法においても、半導体レーザ素子及びコリメータレンズを有する光源モジュールと集光レンズとの相対的な位置を調整して両者間を固定した後、これらに対して光ファイバの相対的な位置を調整して光ファイバを光源モジュール及び集光レンズに対して固定している。
【００１７】
これに対し、前記第１の態様では、まず、前記第１の位置調整段階において、集光レンズの位置を基準とした光学部品（例えば、光ファイバ）の位置が調整され、その後に、前記第２の位置調整段階において、集光レンズの位置を基準とした光源モジュールの、集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整される。光源モジュールから出射される光が実質的に平行光であるため、集光レンズの位置を基準として光源モジュールを集光レンズの光軸と略垂直な方向に移動させると、光源モジュールから出射されて集光レンズを経由した光の集光点の位置は理論上は全く変化せずに、集光レンズから集光点に向かう光の角度が変化する。前記第１の態様では、この原理を巧みに利用して、前記第１の位置調整段階の後に、前記第２の位置調整段階を行うのである。すなわち、前記第１の位置調整段階では、結局、前記集光点に対する光学部品の位置調整が行われ、前記第２の位置調整段階では、前記集光点の位置が理論上変化しないことから、前記第１の位置調整段階で行われた光学部品の調整状態が理論上そのまま保持された状態で、光学部品に入射する光の入射角の最適化が行われることになる。
【００１８】
したがって、前記第１の態様によれば、前記第１の従来の製造方法と異なり集光レンズの各位置における調芯用光ファイバに結合する最大パワーのマップ作成するような必要がなくなり、調芯時間を大幅に短縮することができる。また、前記第１の態様によれば、光源モジュールから出射され集光レンズを経由して光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて位置調整を行うことができるので、前記第２の従来の製造方法と異なり集光レンズを通過した光の傾きを検出しなくてすみ、赤外線カメラや測長センサ等を必要とせず、コストダウンを図ることができる。さらに、前記第１の態様によれば、前記第２の位置調整段階において、光学部品に対する光の入射角度を変えながら、光結合状態を前記光検出器の出力として直接的に検出して、前記入射角度を最適化することになるので、検出したレーザ光の傾きが所定の角度範囲となるように集光レンズを移動する前記第２の従来の製造方法に比べて、光結合損失を低減することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様による調芯方法は、前記第１の態様において、前記光検出器の出力を対数増幅する増幅手段を用い、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の位置調整段階を行うものである。
【００２０】
この第２の態様によれば、光検出器の出力を対数増幅するので、光強度を信号としてモニタし得る３次元空間を大幅に拡大することができる。例えば、６桁に及ぶ信号強度変化をゲインの切換なしにリアルタイム検出できることとなり、例えば集光スポットと入射点の３次元的なずれに対して、直線増幅器を用いた場合と比較して各軸でそれぞれ３倍以上の面積、体積では３０倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。したがって、光強度が感知される領域を探索するための時間を大幅に短縮することができ、ひいては、調芯時間をより短縮することができる。
【００２１】
本発明の第３の態様による調芯方法は、前記第１の態様において、前記光検出器の出力を増幅する増幅手段を用い、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるとともに前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせて、前記第１及び第２の位置調整段階を行うものである。
【００２２】
この第３の態様によれば、調芯位置に近づく前に対数増幅による信号を用い、調芯位置に近づいた後に直線増幅による信号を用いるので、前記第３の態様と同様の利点を得ながら、しかも、調芯位置付近では狭い範囲での信号変化をより捉えやすい直線増幅を併用することにより、調芯精度を一層高めることができる。
【００２３】
本発明の第４の態様による調芯方法は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第１の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、１つの軸に関して１次元的に繰り返して往復走査させつつ、前記往復走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、前記１つの軸に関する１次元的な光強度分布を得る光強度分布取得段階と、前記光強度分布取得段階で得られた１次元的な光強度分布に基づいて、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する段階と、を含むものである。
【００２４】
本発明者の研究の結果、光学部品の調芯時の３次元的な光強度分布を十分に考察することにより、その３次元空間における１次元的な光強度分布が、従来必要であった探索動作を極力減らして光学部品の迅速な位置合わせのために用いることができる極めて有益な情報を含んでいることを見出した。このような知見に従って、前記第４の態様では、前記第１の位置調整段階において、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、１つの軸に関して１次元的に繰り返して往復走査させて１つの軸に関する１次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整している。このように、１次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、無駄な信号探索の動作を減らすことができ、迅速に集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置を合わせることができる。また、１次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。
【００２５】
前記１つの軸は、互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とし、Ｘ軸周りの回転軸をＸθ、Ｙ軸周りの回転軸をＹθ、Ｚ軸周りの回転軸をＺθとするとき、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｘθ、Ｙθ、Ｚθのうちのいずれの軸であってもよい。このとき、Ｚ軸が第１の光学部品から出射される光の光軸方向と略一致していてもよい。
【００２６】
前記往復走査の繰り返し周波数は、高いほど参照データが増えるため調芯時間の短縮と調芯精度の向上に寄与する。例えば、前記往復走査の繰り返し周波数は、５Ｈｚ以上であることが好ましく、３０Ｈｚ以上であることが好ましい。往復走査のためのアクチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いた場合、例えば、３０Ｈｚ〜２４０Ｈｚの繰り返し周波数を得ることができる。
【００２７】
本発明の第５の態様による調芯方法は、前記第４の態様において、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、前記集光レンズの光軸と略垂直な所定方向に移動させて、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。前記往復走査の中心位置を移動させる前記所定方向と前記往復走査の方向とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【００２８】
この第５の態様は、１次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものである。この第５の態様によれば、１次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値を得てこれを利用するので、往復走査の範囲内に調芯位置がなくても、前記所定方向に関して光学部品の相対的な位置を調芯位置に近づけることができる。また、前記積分値又は前記平均値を用いるので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。
【００２９】
本発明の第６の態様による調芯方法は、前記第４又は第５の態様において、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る段階と、前記往復走査の中心位置を、所定方向に移動させて、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。ここで、所定比率値幅は、ピーク値から所定比率だけ下がったレベルにおける１次的な光強度分布波形の幅であり、前記比率として５０％を採用する場合には半値幅となる。前記比率は、５０％に限定されるものではなく、例えば４０％や６０％など、適宜の値を採用し得る。この第６の態様では、前記往復走査の中心位置を移動させる前記所定方向と前記往復走査の方向とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。例えば、前記所定方向は、集光レンズの光軸方向と略一致する方向でもよいし、この方向に対して略垂直な方向でもよい。
【００３０】
この第６の態様は、１次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものである。この第６の態様によれば、前記ピーク値又は前記所定比率値幅により前記所定方向の調整を行うので、集光レンズに対する前記光学部品の相対位置が調芯位置に近づいた場合において微調整を行う場合に、特に有効である。
【００３１】
本発明の第７の態様による調芯方法は、前記第４乃至第６のいずれかの態様において、前記光学部品の前記集光レンズに対する相対的な位置を調整する前記段階は、前記１次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る段階と、前記集光レンズの光軸方向と略一致する第１の方向に対する略垂直な第２の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置を前記第１の方向に移動させて前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第１の方向への移動を停止させる段階と、を含むものである。
【００３２】
この第７の態様は、１次元的な光強度分布の具体的な利用手法を例示したものであり、特に、集光レンズから出射される集光光の光強度分布に着目したものである。本発明者の研究の結果、光軸方向と略垂直な方向にオフセットした状態で、光軸方向と略一致する方向へ移動させると、前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置で当該方向の位置が調芯位置に最も近づくことが、判明した。前記第７の態様は、この特性を巧みに利用することにより、当該移動方向の位置調整を行うものである。
【００３３】
本発明の第８の態様による調芯方法は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記第２の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置を調整する段階と、を含むものである。
【００３４】
前述したように、光源モジュールから出射されて集光レンズを経由した光の集光点の位置は、集光レンズの位置を基準として光源モジュールを集光レンズの光軸と略垂直な方向に移動させても、理論上は全く変化しないが、実際には集光レンズの収差等の影響で若干ずれる場合がある。前記第８の態様によれば、光学部品を集光レンズに対して相対的に集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させて２次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置を調整するので、前述したように集光点の位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、前記第８の態様によれば、大きい信号値に基づいて光源モジュールの位置を調整することができるため、より精度良く調芯することができる。また、集光点のずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を更に短縮することができる。
【００３５】
本発明の第９の態様による調芯方法は、前記第８の態様において、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する段階を備えたものである。
【００３６】
光源モジュールから出射されて集光レンズを経由した光の集光点の位置は、集光レンズ等の影響によりずれることがあるにしても、そのずれは小さいため、前記第８の態様では、前記第１の位置調整段階の後に、必ずしも、再び集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置を調整する必要はない。しかしながら、前記第８の態様では２次元的な光強度分布が得られているので、この２次元的な光強度分布に基づいて、集光点のずれに応じた前記光学部品の位置調整が可能となる。したがって、前記第９の態様のように、この２次元的な光強度分布に基づいて再び集光レンズに対する光学部品の相対的な位置を調整すれば、更に調芯精度を高めて光結合損失を一層低減することができる。
【００３７】
本発明の第１０の態様による調芯方法は、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、前記光学部品が光ファイバ又は光導波路デバイスであるものである。
【００３８】
この第１０の態様は、前記光学部品の例を挙げたものであるが、前記第１乃至第９の態様では、この例に限定されるものではない。
【００３９】
本発明の第１１の態様による調芯方法は、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、前記光源モジュールが偏光光を出射し、前記光学部品が偏波面保持光ファイバであり、前記第１の位置調整段階の後でかつ前記第２の調整段階の前に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第３の位置調整段階を、備えたものである。
【００４０】
この第１１の態様によれば、光源モジュールの偏光方向と偏波面保持光ファイバの偏光面とを合わせることができ、更に光結合損失を低減することができる。
【００４１】
本発明の第１２の態様による調芯方法は、前記第１１の態様において、前記第３の位置調整段階は、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の前記相対的な回転位置を調整する段階と、を含むものである。
【００４２】
通常は、前記光学部品としての偏波面保持光ファイバを回転させる回転軸は偏波面保持光ファイバの軸線とほぼ一致しているが、両者を完全に一致させることは実際上不可能であり偏心している。したがって、偏波面保持光ファイバを回転させると、その入射端の位置がわずかながらずれてしまう。前記第１２の態様によれば、偏波面保持光ファイバを集光レンズに対して相対的に集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させて２次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて集光レンズに対する偏波面保持光ファイバの相対的な位置を調整するので、集光点に対して偏波面保持光ファイバの位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、前記第１２の態様によれば、大きい信号値に基づいて偏波面保持光ファイバの回転位置を調整することができるため、より精度良くその回転位置を調整することができ、光結合損失を一層低減することができる。また、集光点に対するずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を更に短縮することができる。
【００４３】
本発明の第１３の態様による調芯方法は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を、前記光源モジュールから出射され前記偏波面保持光ファイバに導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、調整する調芯方法であって、（ａ）前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの３次元の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、前記第１の位置調整段階の後に、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光検出器の出力に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第２の位置調整段階と、を備え、（ｂ）前記第２の位置調整段階は、前記偏波面保持光ファイバを前記光源モジュールに対して相対的に、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る２次元光強度分布取得段階と、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの前記相対的な回転位置を調整する段階と、を含むものである。
【００４４】
前記第１２の態様は、前述したように、実質的に平行光を出射する光源モジュールと、偏波面保持光ファイバと、前記光源モジュールから出射された平行光を偏波面保持光ファイバの入射端付近に集光させる集光レンズと、の相対的な位置を調整する調芯方法である。これに対し、前記第１３の態様は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を、調整する調芯方法である。前記第１３の態様における光源モジュールは、例えば、前記第１２の態様における光源モジュール（例えば、半導体レーザ素子とコリメータレンズとからなるモジュール）と集光レンズとの組み合わせからなるモジュールでもよいし、コリメータレンズを持たない半導体レーザ素子と集光レンズとからなるモジュールでもよい。
【００４５】
前記第１３の態様も、前記第１２の態様と同様に、偏光方向を合わせるために、２次元的な走査により得られる２次元的な光強度分布を用いて偏波面保持光ファイバの相対的な回転位置を調整する段階を有している。したがって、前記第１３の態様によれば、前記第１２の態様と同様に、集光点に対して偏波面保持光ファイバの位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、前記第１３の態様によれば、最大信号値に基づいて偏波面保持光ファイバの回転位置を調整することができるため、より精度良くその回転位置を調整することができ、光結合損失を低減することができる。また、集光点に対するずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を短縮することができる。
【００４６】
本発明の第１４の態様による調芯方法は、前記第１３の態様において、前記２次元光強度分布取得段階で得られた２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を、調整する段階を備えたものである。
【００４７】
偏波面保持光ファイバの入射端の位置は、偏波面保持光ファイバの回転に伴ってずれることがあるにしても、そのずれは小さいため、前記第１３の態様では、前記第１の位置調整段階の後に、必ずしも、再び光源モジュールに対する偏波面保持光ファイバの相対的な位置を調整する必要はない。しかしながら、前記第１３の態様では２次元的な光強度分布が得られているので、この２次元的な光強度分布に基づいて、集光点に対するのずれに応じた偏波面保持光ファイバの位置調整が可能となる。したがって、前記第１４の態様のように、この２次元的な光強度分布に基づいて再び光源モジュールに対する偏波面保持光ファイバの相対的な位置を調整すれば、更に調芯精度を高めて光結合損失を一層低減することができる。
【００４８】
本発明の第１５の態様による光学モジュールの製造方法は、実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズとを、有する光学モジュールの製造方法であって、前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との相対的な位置を調整する調芯段階と、調芯後に前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との間を固定する段階と、を備え、前記調芯段階が前記第１乃至第１２のいずれかの態様による調芯方法により行われるものである。
【００４９】
この第１５の態様によれば、前記第１乃至第１２のいずれかの態様による調芯方法が採用されているので、光結合損失の少ない光学モジュールを低いコストで製造することができる。
【００５０】
本発明の第１６の態様による光学モジュールの製造方法は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバと、を有する光学モジュールの製造方法であって、前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を調整する調芯段階と、調芯後に前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの間を固定する段階と、を備え、前記調芯段階が前記第１３又は第１４の態様による調芯方法により行われるものである。
【００５１】
この第１６の態様によれば、前記第１３又は第１４の態様による調芯方法が採用されているので、光結合損失の少ない光学モジュールを低いコストで製造することができる。
【００５２】
本発明の第１７の態様による調芯装置は、実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズと、の相対的な位置を、調整する調芯装置であって、（ａ）前記集光レンズに対する前記光学部品の３次元の相対的な位置を変更させる第１の移動手段と、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を変更させる第２の移動手段と、前記光源モジュールから出射され前記集光レンズを経由して前記光学部品に導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、前記第１及び第２の移動手段を制御する制御手段と、を備え、（ｂ）前記制御手段は、前記光源モジュールから出射された前記平行光の少なくとも一部が前記集光レンズに入射されるように、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置がセットされた状態で、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する第１の制御と、該第１の制御の後に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光源モジュールの、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記第２の移動手段を制御する第２の制御と、を行うものである。
【００５３】
本発明の第１８の態様による調芯装置は、前記第１７の態様において、前記光検出器の出力を対数増幅する増幅手段を備え、前記制御手段は、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の移動手段を制御するものである。
【００５４】
本発明の第１９の態様による調芯装置は、前記第１７の態様において、前記光検出器の出力を増幅する増幅手段を備え、前記増幅手段は、選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行い、前記制御手段は、前記増幅手段の出力に基づいて前記第１及び第２の移動手段を制御し、前記制御手段は、前記相対的な位置が調芯位置に近づく前には前記増幅手段に対数増幅を行わせるように、かつ、前記相対的な位置が調芯位置に近づいた後には前記増幅手段に直線増幅を行わせるように、前記増幅手段に前記選択信号を与えるものである。
【００５５】
本発明の第２０の態様による調芯装置は、前記第１７乃至第１９のいずれかの態様において、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、１つの軸に関して１次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段を備え、前記制御手段は、前記往復走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、前記１つの軸に関する１次元的な光強度分布を得る手段と、前記第１の制御において、前記１次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００５６】
本発明の第２１の態様による調芯装置は、前記第２０の態様において、前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度の所定範囲の積分値又は平均値を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、前記第１の光学部品から出射される光の光軸方向に対する略垂直な所定方向に移動して、前記積分値又は前記平均値が最大となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００５７】
本発明の第２２の態様による調芯装置は、前記第２０又は２１の態様において、前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度のピーク値又は所定比率値幅を得る手段と、前記往復走査の中心位置が、所定方向に移動して、前記ピーク値が最大となる位置又はその付近の位置あるいは前記所定比率値幅が最小となる位置又はその付近の位置で前記所定方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００５８】
本発明の第２３の態様による調芯装置は、前記第２０乃至第２２のいずれかの態様において、前記制御手段は、前記１次元的な光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を得る手段と、前記光源モジュールから出射される光の光軸方向と略一致する第１の方向に対する略垂直な第２の方向に前記往復走査の中心位置が調芯位置に対してオフセットした状態で、前記中心位置が前記第１の方向に移動して前記積分値又は前記平均値又は前記ピーク値が最小となる位置又はその付近の位置で前記第１の方向への移動を停止するように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００５９】
本発明の第２４の態様による調芯装置は、前記第１７乃至第２３のいずれかの態様において、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段を備え、前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第２の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置が調整されるように、前記第２の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００６０】
本発明の第２５の態様による調芯装置は、前記第２４の態様において、前記制御手段は、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段を、含むものである。
【００６１】
本発明の第２６の態様による調芯装置は、前記第１７乃至第２５のいずれかの態様において、前記光学部品が光ファイバ又は光導波路デバイスであるものである。
【００６２】
本発明の第２７の態様による調芯装置は、前記第１７乃至第２５のいずれかの態様において、前記光源モジュールが偏光光を出射し、前記光学部品が偏波面保持光ファイバであり、前記集光レンズに対する前記光学部品の、前記集光レンズの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を変更させる回転手段を備え、前記制御手段は、前記第１の制御の後でかつ前記第２の制御の前に、前記光源モジュールから出射されて前記集光レンズを経由した光の前記光学部品に対する結合が大きくなるように前記光検出器の出力に基づいて、前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する第３の制御を、行うものである。
【００６３】
本発明の第２８の態様による調芯装置は、前記第２７の態様において、前記光学部品を前記集光レンズに対して相対的に、前記集光レンズの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段を備え、前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第３の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記集光レンズに対する前記光学部品の前記相対的な回転位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する手段と、を含むものである。
【００６４】
本発明の第２９の態様による調芯装置は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとの相対的な位置を、調整する調芯装置であって、（ａ）前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの３次元の相対的な位置を変更させる移動手段と、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を変更させる回転手段と、前記光源モジュールから出射され前記偏波面保持光ファイバに導入された光を検出する光検出器の出力に基づいて、前記移動手段及び前記回転手段を制御する制御手段と、前記偏波面保持光ファイバを前記光源モジュールに対して相対的に、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段と、を備え、（ｂ）前記制御手段は、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの３次元の相対的な位置が調整されるように、前記第１の移動手段を制御する第１の制御と、該第１の制御の後に、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する第２の制御と、を行い、（ｃ）前記制御手段は、前記２次元的な走査に従って得られる前記光検出器の出力に基づいて、２次元的な光強度分布を得る手段と、前記第２の制御において、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの前記相対的な回転位置が調整されるように、前記回転手段を制御する手段と、を含むものである。
【００６５】
本発明の第３０の態様による調芯装置は、前記第２９の態様において、前記制御手段は、前記２次元的な光強度分布に基づいて、前記光源モジュールから出射された光の前記偏波面保持光ファイバに対する結合が大きくなるように前記光源モジュールに対する前記偏波面保持光ファイバの、前記光源モジュールの光軸と略垂直な面方向の相対的な位置が調整されるように、前記移動手段を制御する手段を、含むものである。
【００６６】
本発明の第３１の態様による光学モジュールの製造装置は、実質的に平行光を出射する光源モジュールと、光が入射される光学部品と、前記光源モジュールから出射された前記平行光を前記光学部品の入射端付近に集光させる集光レンズとを、有する光学モジュールを製造する製造装置であって、前記第１７乃至第２８のいずれかの態様による調芯装置と、調芯後に前記光源モジュールと前記集光レンズと前記光学部品との間を固定する固定手段と、を備えたものである。
【００６７】
本発明の第３２の態様による光学モジュールの製造装置は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバと、を有する光学モジュールを製造する製造装置であって、前記第２９又は第３０の態様による調芯装置と、調芯後に前記光源モジュールと前記偏波面保持光ファイバとの間を固定する固定手段と、を備えたものである。
【００６８】
前記第１７乃至第３０の態様による調芯装置は、前記第１乃至第１４の態様による調芯方法を実現する装置の例であり、前記第３１及び第３２の態様による製造方法は、前記第１５及び第１６の態様による製造方法を実現する装置の例である。これらの例は、制御部を用いることにより自動的に調芯を行う装置の例である。しかしながら、前記第１乃至第１４の態様による調芯方法は、前記光検出器の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる調芯装置等によっても実現することができ、前記第１乃至第１４の態様による調芯方法は、光検出器の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる場合も含む。この場合、例えば、前記移動手段としてオペレータの操作に応じて作動するものを用い、また、光検出器の出力をそのままオペレータに提示したり、前記１次元的な光強度分布や前記２次元的な光強度分布を提示したりする、提示手段を用いればよい。このような提示手段としては、例えば、オシロスコープや、パーソナルコンピュータ等による画像表示装置を挙げることができる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光学モジュールの製造方法及びその装置について、図面を参照して説明する。
【００７０】
［第１の実施の形態］
【００７１】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。図２は、図１中の光源モジュール１、集光レンズ（結合レンズ）２、光ファイバ３及びレーザ溶接機４の付近を詳細に示す図である。なお、図２は調芯後の様子を示している。
【００７２】
本実施の形態による製造装置は、実質的に平行光を出射する光源モジュール１と、光が入射される光学部品としての単芯の光ファイバ３と、光源モジュール１から出射された平行光を光ファイバ３の入射端３ａ付近に集光させる集光レンズ２とを、有する光学モジュールを、これらの間を調芯した後にレーザ溶接機４により固定して連結することにより、製造する製造装置として構成されている。後述する各要素のうち、固定手段としてのＹＡＧ溶接機等のレーザ溶接機４及び下記の制御部２３のレーザ溶接機制御機能以外の要素により、本発明の一実施の形態による調芯装置が構成されている。
【００７３】
説明の便宜上、図１及び図２に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。Ｚ方向が、光源モジュール１の光軸方向、集光レンズ２の光軸方向、及び、光ファイバ３の入射端３ａ付近の芯線の延びる方向と、略一致している。なお、図１及び図２中の各軸の矢印側を＋（プラス）、その反対側を−（マイナス）とする。これらの点は、後述する各実施の形態の説明についても同様とする。
【００７４】
本実施の形態では、光源モジュール１は、図２に示すように、半導体レーザ素子５と、半導体レーザ素子５からのレーザ光を平行光にするコリメータレンズ６とを有し、これらがバタフライ型パッケージ７内に収容された構成を有している。なお、バタフライ型パッケージ７に設けられ外部にピン状に突出した電極部の図示は、省略している。パッケージ７は、その光出射側に、調芯後に集光レンズ２を固定するための集光レンズ固定部７ａを有している。
【００７５】
図２に示すように、集光レンズ２は、レンズ保持部材８により保持されており、調芯後にレンズ保持部材８と集光レンズ固定部７ａとの間をレーザ溶接機４により溶接することで、光源モジュール１に対して連結し得るようになっている。
【００７６】
また、図２に示すように、光ファイバ３の入射端３ａ側の部分には、調芯後に光ファイバ４と光源モジュール３との連結を行うためのリング状の接続スペーサ部材９が設けられている。調芯後に、接続スペーサ部材９とレンズ保持部材８との間、接続スペーサ部材９と光ファイバ３のフェルールとの間をそれぞれ、レーザ溶接機４により溶接することで、光ファイバ３を集光レンズ２に対して連結し得るようになっている。
【００７７】
本実施の形態による製造装置は、図１に示すように、レーザ溶接機４の他に、基体１１と、基体１１上に搭載された移動機構としての光源モジュール１用のステージ１２と、基体１１上に搭載された移動機構としての集光レンズ２用のステージ１３と、基体１１上に搭載された移動機構としての光ファイバ３用のステージ１４と、ステージ１４上に搭載された２次元ピエゾアクチュエータ１５と、ステージ１４に対する光ファイバ３の位置を検出する静電センサや差動トランスなどの２次元位置検出器１６と、２次元位置検出器１６からの検出信号を増幅する増幅回路１７と、２次元ピエゾアクチュエータ１５を駆動するピエゾ駆動部１８と、光源モジュール１の半導体レーザ素子５を発光させる光源駆動回路１９と、ステージ１２〜１４を駆動するステージ駆動部２０と、入射端３ａから光ファイバ３に導入された光を検出するフォトダイオード等の光検出器２１と、光検出器２１の出力を増幅する増幅部２２と、例えばパーソナルコンピュータ等を用いて構成され装置全体を制御する制御部２３と、を備えている。
【００７８】
光源モジュール１は、図示しない保持具を介してステージ１２上に搭載されている。集光レンズ２は、保持具２４を介してステージ１３に搭載されている。光ファイバ３の入射端３ａ側の部分が、保持具２５及び固定具２６を介して２次元ピエゾアクチュエータ１５上に搭載されている。これらにより、光源モジュール１の集光レンズ固定部７ａと集光レンズ２とがＺ軸方向に対向しているとともに、光ファイバ３の入射端３ａと集光レンズ２とがＺ軸方向に対向している。
【００７９】
本実施の形態では、ステージ１２は、光源モジュール１を基体１１に対してＸ軸及びＹ軸上を独立して移動させる機能を持ち、Ｘ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙを複合したものとなっている。ただし、各軸のステージ１２ｘ，１２ｙの図示は省略している。本実施の形態では、ステージ１２は、集光レンズ２に対する光源モジュール１の、集光レンズ２の光軸と略垂直な面方向の相対的な位置を変更させる移動手段を構成している。
【００８０】
ステージ１３は、集光レンズ２を基体１１に対してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上を独立して移動させる機能を持つが、本実施の形態では、ステージ１３は調芯開始時の初期の位置設定時などに使用されるのみであり、調芯時には固定されたままとされる。したがって、以下の説明では、ステージ１３は基体１１と一体となり、集光レンズ２の位置がこの製造装置の基準位置となる。
【００８１】
本実施の形態では、ステージ１４は、２次元ピエゾアクチュエータ１５（したがって、光ファイバ３）をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上を独立して移動させる機能を持ち、Ｘ軸ステージ１４ｘ、Ｙ軸ステージ１４ｙ及びＺ軸ステージ１４ｚを複合したものとなっている。ただし、各軸のステージ１４ｘ，１４ｙ，１４ｚの図示は省略している。本実施の形態では、ステージ１４は、集光レンズ２に対する光ファイバ３（厳密には、光ファイバ３の入射端３ａ側部分。）の３次元の相対的な位置を変更させる移動手段を構成している。
【００８２】
なお、ステージ１２〜１４としては、例えば、ステッピングモータを備えた電動ステージを用いることができる。
【００８３】
本実施の形態では、２次元ピエゾアクチュエータ１５は、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の２つの１次元ピエゾアクチュエータを複合した構成を有し、制御部１７からの指令に応じてピエゾ駆動部１８が出力する正弦波のアナログ電圧信号からなるＸ軸方向用及びＹ軸方向用のピエゾ駆動信号により駆動される。よって、２次元ピエゾアクチュエータ１５は、ピエゾ駆動部１８からＸ軸方向用及びＹ軸方向用のピエゾ駆動信号が同時に供給されることで、光ファイバ３をステージ１４に対して（したがって、基体１１に対して）Ｘ軸方向に繰り返して往復運動（往復走査）させると同時に、光ファイバ３をステージ１４に対してＹ軸方向に繰り返して往復運動（往復走査）させ、ひいては、光ファイバ３をステージ１４に対して、集光レンズ２の光軸と略垂直な面内で２次元的に繰り返して走査させる。また、２次元ピエゾアクチュエータ１５は、ピエゾ駆動部１８からＸ軸方向用及びＹ軸方向用のピエゾ駆動信号の一方のみが供給されることで、光ファイバ３をステージ１４に対して（したがって、基体１１に対して）Ｘ軸方向又はＹ軸方向に繰り返して往復運動（往復走査）させると同時に、光ファイバ３をステージ１４に対してＹ軸方向に１次元的に繰り返して往復運動（往復走査）させる。
【００８４】
このように、本実施の形態では、２次元ピエゾアクチュエータ１５は、ピエゾ駆動信号の与え方によって、光ファイバ３を１次元的に繰り返して往復走査させる往復走査手段と、光ファイバ３を２次元的に繰り返して走査させる２次元走査手段とを、兼用する。もっとも、両者を別々に設けてもよい。
【００８５】
なお、２次元ピエゾアクチュエータに代えて、ボイスコイルモータ、電磁プランジャー、直動ステージなどの他の一軸用アクチュエータを２つ用いても、２次元ピエゾアクチュエータと同様の動作を実現することができる。
【００８６】
光ファイバ３のステージ１４に対する位置（２次元ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位量）は、Ｘ軸方向用位置検出器１６ｘ及びＹ軸方向用位置検出器１６ｙ（ただし、各方向用位置検出器１６ｘ，１６ｙ図示は省略。）を複合した２次元位置検出器１６により検出され、その検出信号が増幅回路１７で増幅された後に制御部２３へ入力される。なお、このような２次元位置検出器１６が内蔵された２次元ピエゾアクチュエータ１５が市販されているので、例えば、これを用いることができる。また、２次元ピエゾアクチュエータ１５を駆動するＸ軸方向用及びＹ軸方向の駆動信号がピエゾアクチュエータ９のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位量にそれぞれ対応しているので、位置検出器１６を用いずに、駆動信号自体を位置検出信号として用いてもよい。
【００８７】
光源モジュール１の半導体レーザ素子５は、光源駆動回路１９から供給される電流により一定の光量で発光させられ、図２に示すように、この光がコリメータレンズ６により平行光にされた後に、光源モジュール１から出射する。
【００８８】
光源モジュール１から出射した平行光の少なくとも一部（初期の位置設置時から、光源モジュール１から出射した平行光の全部又は大部分が集光レンズ２に入射することが好ましいが、初期の位置設置時では、前記平行光の一部が入射するだけでもよい。）が集光レンズ２に入射し、この光が集光レンズ２により集光されることで、集光レンズ２の焦平面上の集光点位置に微小な光スポットが形成される。前記集光点位置と光ファイバ３の入射端３ａとが合致する位置が調芯位置となる。
【００８９】
光検出器２１は、光ファイバ３の出射端に配置され、光源モジュール１から出射され集光レンズ２を経由して光ファイバ３に入射したレーザ光強度を検出し、その出力信号が増幅部２２で増幅され光強度信号として制御部２３へ送られる。
【００９０】
本実施の形態では、増幅部２２は、制御部２３からの増幅モード選択信号に応答して対数増幅及び直線増幅のうちの一方を選択的に行うように構成されている。増幅部２２の構成の一例を図４に示す。図４は、増幅部２２の構成の一例を示す概略ブロック図である。図２に示す例では、増幅部２２は、対数増幅器３１と、直線増幅器３２と、これらを増幅モード選択信号に応じて切り換えるスイッチ３３，３４とから構成されている。通常、対数増幅器はその増幅度を変更する機能を含むので、前記増幅モード選択信号により、増幅度を切り替えるようにしてもよい。増幅部２２は、常に対数増幅を行うように構成してもよく、その場合には、対数増幅器３１のみで構成すればよい。また、増幅部２２は、常に直線増幅を行うように構成してもよく、その場合には、直線増幅器３２のみで構成すればよい。
【００９１】
対数増幅器３１は、入力に対して対数的な増幅特性を持つ。対数増幅器３１として、例えば、１ｎＡから１ｍＡまでの６桁の電流変化に対して−１０Ｖから＋１０Ｖの電圧で出力するものを用いることができる。この場合、通常光検出器２１として用いるフォトダイオード（ＰＤ）の感度は０．５Ａ／Ｗ程度なので、−１０Ｖから＋１０Ｖの電圧出力は、ＰＤの光入力パワーに換算して２ｎＷから２ｍＷに相当する。一方、直線増幅器３２は、狭い範囲での電流変化は対数増幅器３１に比べて捉えやすいが、例えば２〜３桁の電流変化しか捉えることができない。したがって、このような対数増幅器３１を用いることにより、６桁に及ぶ信号強度変化をゲインの切換なしにリアルタイム検出できることとなり、集光スポット（集光点位置）と入射点（光ファイバ３の端部３ａ）の３次元的なずれに対して、常に直線増幅器３２を用いる場合に比べて、各軸でそれぞれ３倍以上の面積、体積では３０倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。
【００９２】
ここで、図５乃至図８を参照して、光源モジュール１から出射されて集光レンズ２により集光された光の強度分布について説明する。図５及び図７は、ＸＺ平面（又はＹＺ平面）と平行であり前記集光点位置を含む平面内における光強度分布を模式的に示す光強度分布図である。なお、この光強度分布は、前記集光点位置を通りＺ軸と平行な直線を中心として略回転対称となる。図５及び図７は、集光されたビームの光強度が集光点位置からガウス分布で拡がると仮定して、対数表示したものであり、集光点位置での光強度を１（＝１００）として規格化し、各桁の等強度線を記入したものである。図６は、図５の紙面内においてＸ方向（又はＹ方向）に互いにずれたＺ軸と平行な各ラインＯ，Ｐ，Ｑ，Ｒ上での、各Ｚ方向位置における光強度を示す図である。図８は、図７の紙面内においての互いにＺ方向にずれたＸ軸（又はＹ軸）と平行な各ラインＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋ上での、各Ｘ方向（Ｙ方向）位置における光強度を示す図である。
【００９３】
図５乃至図８からわかるように、集光点位置でビームは３次元的に極めて小さく集光され、極めて高い光強度になるが、集光点の前方、後方及びＸＹ軸外側に向けて急激に減衰する。常に直線増幅器３２を用いる場合には、一度に観察できる信号強度の範囲は例えば２〜３桁であり、図４及び図６において一度に２〜３本の等強度線の範囲しか観察できない。これに対して、対数増幅器３１を用いると、例えば、図４及び図６の中心点（集光点位置）から最も外側の等強度線（１０−６の等強度線）までの範囲を同時に観察することが可能になる。
【００９４】
次に、本実施の形態による製造装置の調芯動作について説明する。本実施の形態では、この調芯動作は、集光レンズ２に対する光ファイバ３の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、該第１の位置調整段階の後に、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整する第２の位置調整段階と、を含む。
【００９５】
まず、最初に行われる前記第１の位置調整段階について、図９を参照して説明する。図９は、前記第１の位置調整段階における各調整段階での光ファイバ３及びその入射端３ａの移動の様子を、図５及び図７に示すような光強度分布と共に示す図である。図９では、理解を容易にするため、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の原点（中心）を集光点としている。
【００９６】
前記第１の位置調整段階は、集光レンズ２と対向するように光源モジュール１を設置して、光源モジュール１から出射された平行光の少なくとも一部が集光レンズに入射されるように、前記集光レンズに対する前記光源モジュールの相対的な位置が初期セットされた状態で、行われる。光源モジュール１からの出射光は平行光であるため、その集光点は、集光レンズ２に対する光源モジュール１の３次元の相対的な位置と関係なく、平行光の方向のみに依存した集光レンズ２の後側焦平面上の１点に理論上形成される。前記第１の位置調整段階では、この位置にファイバ３の入射端３ａが調芯される。
【００９７】
前記集光点が集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置と関係ない位置に形成されるので、光源モジュール１と集光レンズ２との相対的な位置の初期セットは、厳密な位置合わせは全く不要であり、光源モジュール１から出射された平行光の少なくとも一部が集光レンズに入射されればよい。ただし、光源モジュール１から出射した平行光の全部又は大部分が集光レンズ２に入射するように初期の位置設置を行うと、最初から大きい光強度信号に基づいて位置調整を行うことができるので、調芯時間をより短縮することができ、好ましい。
【００９８】
前記第１の位置調整段階における調芯動作を開始する際の光ファイバ３の初期の位置設定に関して、光源モジュール１から発した光の集光レンズ２による集光点に対する光ファイバ３の入射端３ａの機械的設定誤差が、Ｚ軸で±２５０μｍ程度、Ｘ軸及びＹ軸で±２００μｍ程度に収まっている場合について、説明する。
【００９９】
この場合、光ファイバ３の入射端３ａの位置は、予想される集光点に対して予めＺ軸に−１０００μｍ程度（光源モジュール１から遠方）、ＸＹ軸に各々−２５０μｍ程度、ずらした位置（この位置は設定位置であり、実際の位置は設定位置から前記設定誤差の分だけずれる。）から調芯動作を開始する。
【０１００】
調芯動作を開始すると、制御部２３は、ピエゾ駆動部１８に指令を与えて、ピエゾ駆動部１８を介してピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向のみに駆動し、光ファイバ３の入射端３ａを、Ｘ軸方向に例えば周波数３０Ｈｚ、振幅１００μｍ〜３００μｍの所定の振幅の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路１９を介して光源モジュール１の半導体レーザ素子５を所定の電流値で発光させる。光ファイバ３の出射光の強度は、光検出器２１で検出され、その出力が増幅部２２で増幅され、増幅部２２の出力が制御部２３へ供給される。制御部２３は、増幅部２２に増幅モード選択信号を与えて、増幅部２２に対数増幅を行わせる。本実施の形態では、後述するような微調整を行う場合を除き、増幅部２２には対数増幅を継続して行わせる。一方、位置検出器１６から増幅回路１７を介して得られる位置検出信号が、制御部２３へ供給される。制御部２３は、増幅回路１７からの位置検出信号と増幅部２２からの出力（増幅された光強度信号）をＡ／Ｄ変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、Ｘ軸方向の往復走査の全振幅に渡る１次元的な光強度分布を、例えば往復走査の半周期毎に順次得る。
【０１０１】
このようなピエゾアクチュエータ１５によるＸ軸方向の往復走査に従った１次元的な光強度分布の取得は、後述する時点まで順次継続される。また、半導体レーザ素子５の発光は、全ての調芯動作が終了するまで継続される。
【０１０２】
このような状態で、まず、図９（ａ）に示すように、光ファイバ３のＹ軸方向の位置調整を行う。この段階では、制御部２３は、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部２３は、各１次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してＹ軸ステージ１４ｙをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置（Ｙ軸方向のほぼ中心位置に相当）を求め、Ｙ軸ステージ１４ｙを停止させる。このとき、積分値又は平均値が最大になる位置を求めるため、図９（ａ）に示すように、一旦プラス方向へ行き過ぎた後に、積分値又は平均値が最大になる位置に戻して止めることになる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がＹ軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができる。なお、前記積分値又は平均値が最大になる位置ではなく、その付近の位置でＹ軸ステージ１４ｙを停止させてもよい。これは、図９（ｄ）を参照して第１の調整段階における後述する最終調整において、Ｙ軸方向について再調整を行うためである。
【０１０３】
次いで、図９（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の位置調整を行う。この段階においても、制御部２３は、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布について、当該光強度分布から所定範囲の光強度の積分値又は平均値を演算する。そして、制御部２３は、各１次元的な光強度分布から得られる光強度の所定範囲の積分値又は平均値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してＸ軸ステージ１４ｘをプラス方向へ走査し、この積分値又は平均値が最大になる位置（Ｘ軸方向のほぼ中心位置に相当）を求め、Ｘ軸ステージ１４ｘを停止させる。このとき、積分値又は平均値が最大になる位置を求めるため、図９（ｂ）に示すように、一旦プラス方向へ行き過ぎた後に、積分値又は平均値が最大になる位置に戻して止めることになる。前記積分値又は平均値が最大になる位置がＸ軸方向のほぼ中心位置に相当するものとなることは、図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができる。なお、前記積分値又は平均値が最大になる位置ではなく、その付近の位置でＸ軸ステージ１４ｘを停止させてもよい。これは、図９（ｄ）を参照して後述する最終調整において、Ｘ軸方向について再調整を行うためである。
【０１０４】
次に、図９（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向の位置調整を行う。すなわち、制御部２３は、まず、ステージ駆動部２０を介してＹ軸ステージ１４ｙを数１０μｍ程度プラス方向又はマイナス方向にオフセットさせる。これは、Ｚ軸ステージ１４ｚをプラス方向へ走査していった際には、図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができるように、Ｚ軸方向のほぼ中心位置で、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布から得られる光強度の積分値、平均値及びピーク値が最小となるためである。Ｙ軸ステージ１４ｙのオフセット後に、制御部２３は、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度の積分値又は平均値又はピーク値を演算する。制御部２３は、各１次元的な光強度分布から得られる光強度の積分値又は平均値又はピーク値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してＺ軸ステージ１４ｚをプラス方向へ走査し、積分値又は平均値又はピーク値が減少し、最小値を示した後に再び増加に転じることを確認し、最少値になる位置へ戻してＺ軸ステージ１４ｚを停止させる。なお、前記積分値又は平均値又はピーク値が最小になる位置ではなく、その付近の位置でＺ軸ステージ１４ｚを停止させてもよい。これは、図９（ｄ）を参照して後述する最終調整において、Ｚ軸方向について再調整を行うためである。
【０１０５】
以上の動作により、光ファイバ３の入射端３ａは、調芯位置（集光点の位置）に近づいた状態となる。
【０１０６】
その後、図９（ｄ）に示すように、前記第１の位置調整段階における最終調整を行う。この最終調整では、光ファイバ３のＹ軸方向の再調整、Ｚ軸方向の再調整及びＸ軸方向の再調整を順次行う。調芯精度をより高めるためには、このようにＺ軸方向の再調整を行うことが好ましいが、Ｚ軸方向の再調整は省略してもよい。
【０１０７】
まず、光ファイバ３のＹ軸方向の再調整では、制御部２３は、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅（他の比率による所定比率値幅でもよい。この点は以下同様である。）を演算する。そして、制御部２３は、各１次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してＹ軸ステージ１４ｙを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Ｙ軸ステージ１４ｙを停止させる。前記ピーク値が最大となる位置や前記半値幅が最小となる位置がＹ軸方向の中心位置に相当するものとなることは、図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができる。
【０１０８】
引き続くＺ軸方向の再調整では、制御部２３は、前述のようにして順次得られる各１次元的な光強度分布について、当該光強度分布から光強度のピーク値又は半値幅を演算する。そして、制御部２３は、各１次元的な光強度分布から得られる光強度のピーク値又は半値幅をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してＺ軸ステージ１４ｚを走査し、前記ピーク値が最大となる位置あるいは前記半値幅が最小となる位置を求め、Ｚ軸ステージ１４ｚを停止させる。前記ピーク値が最大となる位置や前記半値幅が最小となる位置がＺ軸方向の中心位置に相当するものとなることは、図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができる。既に説明したように、このＺ軸方向の再調整を省略してもよい。
【０１０９】
その後のＸ軸方向の再調整では、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５への正弦波による駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向への往復走査を停止させる。その後、制御部２３は、ステージ駆動部２０を介してＸ軸ステージ１４ｘを走査するかあるいはピエゾ駆動部１８を介してピエゾアクチュエータ１５に直流電圧を掃引して、Ｘ軸方向へ走査させることにより、増幅部２２から得られる信号が最大となる位置を求め、その位置の状態にして、前記第１の調整段階における調芯動作を終了する。
【０１１０】
以上説明した動作では、制御部１７は、前記第１の調整段階における最後の段階までまで増幅部１６に対数増幅を行わせていた。しかしながら、制御部１７は、前述した図９（ｄ）を参照して説明した前記最終段階においては、増幅部１６に直線増幅を行わせてもよい。このように、光ファイバ４の端部４ａが調芯位置に近づいた後に増幅部１６の増幅モードを直線増幅に切り換えることにより、ピーク点検出等の分解能を更に上げることができ、ひいてはサブミクロンレベル等のより高精度な調芯が可能となる。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、前記第１の調整段階における調芯動作は、前述したように前記１次元的な光強度分布を利用して行っているが、本発明では、前記前記第１の調整段階はこのような手法に限定されるものではなく、従来から知られている種々の手法（例えば、螺旋状の走査を行い、所定の信号強度が得られる範囲を検知し、当該範囲の検知後は、山登り法と呼ばれる階段状の２次元走査又は３次元走査により最適点を見つける方法など）を採用してもよい。
【０１１２】
前記第１の位置調整段階の後に、前記第２の位置調整段階が行われる。すなわち、光源モジュール１から出射されて集光レンズ２を経由した光の光ファイバ３に対する結合が大きくなるように、光検出器２１の出力に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１のＸＹ平面方向（集光レンズ２の光軸と略垂直な面方向）の相対的な位置を調整する。この第２の位置調整段階は、前記第１の位置調整段階の後に行われ、かつ、後述するように光源モジュール１をＸＹ平面方向に移動させても集光点は全く移動しないかほとんど移動しないため、制御部２３は、第２の位置調整段階では、検出の分解能を高めるべく増幅部１６に直線増幅を行わせることが好ましい。
【０１１３】
この第２の位置調整段階は、集光レンズ２を経由した光の集光点の位置を理論上変化させることなく（すなわち、光ファイバ３の３次元の位置の調芯状態を理論上維持したままで）、光ファイバ３の入射端３ａに対する入射角度を最適化することに、他ならない。
【０１１４】
この点について、図３を参照して説明する。図３は、前記第１の位置調整段階の後（すなわち、集光点Ｐに対して光ファイバ３の入射端３ａが調芯された状態）において、光源モジュール１を集光レンズ２に対して移動させた際の、光ファイバ３の入射端３ａへの入射光の様子を示す図である。図３において、Ｏ１は集光レンズ２の光軸、Ｏ２は光源モジュール１の光軸、Ｐは集光点を示している。本例では、光軸Ｏ１，Ｏ２の方向はＺ軸方向と一致しているが、光軸Ｏ２は必ずしも光軸Ｏ１と平行である必要はなく傾いていてもよい。その場合には、その傾きに応じて集光点Ｐの位置が光軸Ｏ１上からずれるだけであり、前記第１の位置調整段階でその位置に対する光ファイバ３の入射端３ａの調芯が完了している。図３（ａ）は光軸Ｏ２が光軸Ｏ１と一致する位置に光源モジュール１が集光レンズ２に対して位置している状態を示し、図３（ｂ）は光源モジュール１が図３（ａ）に示す位置から−Ｙ方向にΔｄ１だけずれた位置に位置している状態を示し、図３（ｃ）は光源モジュール１が図３（ａ）に示す位置から＋Ｙ方向にΔｄ２だけずれた位置に位置している状態を示している。
【０１１５】
光ファイバ３の入射端３ａの面は、この面での反射による半導体レーザ素子５への戻り光を防ぐために、図３に示すように、例えば８°程度の角度で斜めに研磨されている。最大効率で光ファイバ３の入射端３ａに光を入射させるため、ある程度の入射角をつけてファイバ３に入射させる必要がある。
【０１１６】
光源モジュール１から出射される光が実質的に平行光であるため、図３に示すように、集光レンズ２の位置を基準として光源モジュール１を集光レンズの光軸Ｏ１と略垂直な方向に移動させると、集光点Ｐの位置は理論上全く変化せずに、集光レンズ３から集光点Ｐに向かう光の角度が変化する。なお、本実施の形態では、光源モジュール１をステージ１２により光軸Ｏ１と垂直な方向に移動させるが、光源モジュール１がＺ軸方向に移動しても光ファイバ３への入射光には全く変化がないので、第２の位置調整段階において、光源モジュール１を光軸Ｏ１に対する垂直な方向から傾いた方向に移動させてもよいことは、言うまでもない。
【０１１７】
したがって、前記第２の位置調整段階では、光源モジュール１を移動させることで、集光点Ｐの位置を変化させずに光ファイバ３の３次元の位置の調芯状態を維持したままで、光ファイバ３の入射端３ａに対する入射角度を最適化することができるのである。
【０１１８】
ただし、集光点Ｐの位置は、前記第２の位置調整段階において光源モジュール１を移動させても理論上は全く変化しないが、実際には集光レンズの収差等の影響で若干ずれる場合がある。
【０１１９】
前記第２の位置調整段階は、光ファイバ３をそのまま静止させた状態で行ってもよい。この場合、具体的には、制御部２３は、増幅部２２の信号をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してステージ１２（ステージ１２ｘ，１２ｙ）をＸＹ平面内で走査し、増幅器２２の信号が最も大きくなる位置でステージ１２を停止させる。このとき、増幅器２２の信号のより強いＸＹ位置を順次追跡していくが、この追跡は、例えば、一般的な手法（山登り法と呼ばれる階段状の２次元走査により最適点を見つける方法など）を採用することができる。光ファイバ３をそのまま静止させた状態で行った第２の位置調整段階の後に、全ての調芯動作を終了してもよいし、あるいは、前述したように光源モジュール１の移動に伴って実際には集光点Ｐがずれる場合があることに鑑み、再び光ファイバ３の位置の再調整を行ってもよい。この光ファイバ３の位置の再調整は、例えば、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよく、その後に全ての調芯動作を終了してもよい。
【０１２０】
あるいは、前記第２の位置調整段階は、次のようにして行ってもよい。すなわち、光ファイバ３をそのまま静止させるのではなく、光ファイバ３の入射端３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、この２次元的な走査に従って得られる光検出器２１の出力に基づいて２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整してもよい。その具体例について以下に説明する。
【０１２１】
制御部２３は、ピエゾ駆動部１８に指令を与えて、ピエゾ駆動部１８を介してピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に同時に駆動することにより、光ファイバ３の入射端３ａを、Ｘ軸方向に往復走査させると同時にＹ軸方向に往復走査させることでジグザグ状に２次元的に走査させ、これを繰り返させる。このとき、例えば、Ｙ軸方向の走査周波数をＸ軸方向の走査周波数に比べて高くし、Ｘ軸方向の走査の半周期において、５μｍ〜１０μｍ程度のＹ軸方向の幅を有しかつ＋Ｙ方向に走査される際の走査線がＸ軸方向に０．５μｍピッチで５本又は６本程度得られるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の往復走査の周波数及び振幅が設定される。そして、この２次元的な走査の際に、光ファイバ３の出射光の強度は、光検出器２１で検出され、その出力が増幅部２２で増幅され、増幅部２２の出力が制御部２３へ供給される。一方、位置検出器１６から増幅回路１７を介して得られるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置検出信号が、制御部２３へ供給される。制御部２３は、増幅回路１７からの位置検出信号と増幅部２２からの出力（増幅された光強度信号）をＡ／Ｄ変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、ＸＹ平面内の２次元的な光強度分布を、順次繰り返して得る。
【０１２２】
このような状態で、制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布に基づいて、ステージ駆動部２０を介してステージ１２を制御して、光源モジュール１のＸＹ平面内の位置を調整する。このとき、下記の第１及び第２のパターンのいずれを採用してもよい。
【０１２３】
第１のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を動かすことなく、次の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元的な光強度分布における最も高い光強度信号値（以下、「分布内最大信号値」という。）を求める。そして、制御部２３は、各２次元的な光強度分布から得られる分布内最大信号値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してステージ１２（ステージ１２ｘ，１２ｙ）をＸＹ平面内で走査し、分布内最大信号値が最も大きくなる位置でステージ１２を停止させる。このとき、前記分布内最大信号値のより大きいステージ１２に関するＸＹ位置を順次追跡していくが、この追跡は、例えば、一般的な手法（山登り法など）を採用することができる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させることで、光ファイバ３の入射端３ａの位置を前記第１の位置調整段階の直後の位置に戻す。
【０１２４】
この第１のパターンによる第２の位置調整段階の後に、全ての調芯動作を終了してもよいし、あるいは、前述したように光源モジュール１の移動に伴って実際には集光点Ｐがずれる場合があることに鑑み、再び光ファイバ３の位置の再調整を行ってもよく、その後に全ての調芯動作を終了してもよい。この光ファイバ３の位置の再調整は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、前記２次元的な光強度分布から前記分布内最大信号値が得られた位置が既知であることから、制御部２３は、この位置に光ファイバ３の入射端３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御する。もっとも、この光ファイバ３の位置の再調整は、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。
【０１２５】
第２のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を必要に応じて動かす以下の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元領域内において分布内最大信号値が得られる位置（以下、「最大信号位置」という。）を求める。制御部２３は、求めた最大信号位置が当該２次元領域の周辺位置であるか否かを判定する。最大信号位置が周辺位置でなければ、制御部２３は、当該最大信号位置で得られた分布内最大信号値をモニタ値とする。一方、最大信号位置が周辺位置であれば、制御部２３は、前記集光点Ｐがピエゾアクチュエータ１５による２次元的な走査の走査範囲からはずれている可能性があるので、最大信号位置に基づき集光点が走査範囲内に入る方向（この方向は最大信号位置から推測可能である。）へ所定量だけ移動するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御し、光ファイバ３の入射端３ａを集光点へ向かうように追従させる。そして、制御部２３は、前記モニタ値（すなわち、集光点が２次元走査範囲内に入っている場合に得られた分布内最大信号値）をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介してステージ１２（ステージ１２ｘ，１２ｙ）をＸＹ平面内で走査し、前記モニタ値が最も大きくなる位置でステージ１２を停止させる。このとき、前記モニタ値のより大きいステージ１２に関するＸＹ位置を順次追跡していくが、この追跡は、例えば、一般的な手法（山登り法など）を採用することができる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させる。これにて全ての調芯動作を終了してもよいが、ステージ１４の最終的な位置において得られた２次元的な光強度分布に関する最大信号位置が既知であることから、制御部２３は、この最大信号位置に光ファイバ３の入射端３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御することが、好ましい。このようにすることで、光ファイバ３の入射端３ａに対する光の入射角度を最適化するべく行った光源モジュール１の移動に伴って集光点がずれても、その集光点の位置に対して精度良く光ファイバ３の入射端３ａの調芯が行われることになる。光ファイバ３の入射端３ａの位置の再調整は、このような手法に限定されるものではなく、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。また、例えば、ステージ１４の位置は、前述した集光点へ向かう追従制御に従って最終的に停止した位置のままとするだけでもよい。
【０１２６】
図１に示す製造装置では、全ての調芯動作が終了したら、図２に示すように、制御部２３の制御下で、接続スペーサ部材９とレンズ保持部材８との間、接続スペーサ部材９と光ファイバ３のフェルールとの間をそれぞれ、レーザ溶接機４により溶接することで、光ファイバ３と集光レンズ２との間を固定する。また、制御部２３の制御下で、レンズ保持部材８と集光レンズ固定部７ａとの間をレーザ溶接機４により溶接することで、集光レンズ２と光源モジュール１との間を固定する。
【０１２７】
以上により、光源モジュール１、集光レンズ２及び光ファイバ３を有する光学モジュールが完成する。
【０１２８】
本実施の形態によれば、まず、前記第１の位置調整段階において、集光レンズ２の位置を基準とした光ファイバ３の位置が調整され、その後に、前記第２の位置調整段階において、集光レンズ３の位置を基準とした光源モジュール１の、集光レンズ２の光軸Ｏ１と略垂直な面方向の相対的な位置が調整される。図３を参照して説明したように、光源モジュール１から出射される光が実質的に平行光であるため、集光レンズ２の位置を基準として光源モジュール１を集光レンズ２の光軸と略垂直な方向に移動させると、光源モジュール１から出射されて集光レンズ２を経由した光の集光点Ｐの位置は理論上は全く変化せずに、集光レンズ１から集光点Ｐに向かう光の角度が変化する。本実施の形態では、この原理を巧みに利用して、前記第１の位置調整段階の後に、前記第２の位置調整段階を行うのである。すなわち、前記第１の位置調整段階では、結局、集光点Ｐに対する光ファイバ３の位置調整が行われ、前記第２の位置調整段階では、集光点Ｐの位置が理論上変化しないことから、前記第１の位置調整段階で行われた光ファイバ３の調整状態が理論上そのまま保持された状態で、光ファイバ３に入射する光の入射角の最適化が行われることになる。
【０１２９】
したがって、本実施の形態によれば、前記第１の従来の製造方法と異なり集光レンズ２の各位置における調芯用光ファイバに結合する最大パワーのマップ作成するような必要がなくなり、調芯時間を大幅に短縮することができる。また、前記第１の態様によれば、光源モジュール１から出射され集光レンズ２を経由して光ファイバ３に導入された光を検出する光検出器２１の出力に基づいて位置調整を行うことができるので、前記第２の従来の製造方法と異なり集光レンズ２を通過した光の傾きを検出しなくてすみ、赤外線カメラや測長センサ等を必要とせず、コストダウンを図ることができる。さらに、本実施の形態によれば、前記第２の位置調整段階において、光ファイバ３に対する光の入射角度を変えながら、光結合状態を光検出器２１の出力として直接的に検出して、前記入射角度を最適化することになる。したがって、本実施の形態によれば、検出したレーザ光の傾きが所定の角度範囲となるように集光レンズを移動する前記第２の従来の製造方法に比べて、前記入射角度をより適切に最適化することができるとともに、光ファイバ３の入射端３ａの面の傾斜角度のばらつきの影響も受けなくなるため、光結合損失をより低減することができる。
【０１３０】
また、前述したように、前記第２の位置調整段階において、光ファイバ３をそのまま静止させるのではなく、光ファイバ３の入射端３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整する場合には、集光レンズ２の収差等の影響で光源モジュール１の移動に伴って集光点Ｐの位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、大きい信号値に基づいて光源モジュール１の位置を調整することができるため、より精度良く調芯することができる。また、集光点Ｐのずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を更に短縮することができる。このような効果は、前記第２のパターンの場合のみならず、ステージ１４を動かさない前記第１のパターンの場合にも得られる。しかし、前記第１のパターンの場合、集光点Ｐのずれが比較的大きい場合には、集光点Ｐのずれに完全に追従しきれない。これに対し、前記第２のパターンの場合、２次元走査範囲内に集光点Ｐが入らないときにはステージ１４を動かして集光点に追従させるので、集光点Ｐのずれが比較的大きくても、集光点のずれに完全に追従することができる。このため、前記第２のパターンの場合には、集光点Ｐのずれが比較的大きくても、最大信号値に基づいて光源モジュール１の位置を調整することができるため、より一層精度良く調芯することができる。
【０１３１】
また、前記第２の位置調整段階において光源モジュール１を移動させることに伴い集光点Ｐがずれる場合があることに鑑み、前述したように再び光ファイバ３の入射端３ａの位置を調整すると、更に調芯精度を高めて光結合損失をより一層低減することができる。特に、前述したように２次元的な光強度分布を用いて前記第２の位置調整段階を行う場合において、その２次元的な光強度分布に基づいて光ファイバ３の入射端３ａの位置の再調整を行えば、より迅速にその再調整を行うことができ、調芯時間をより短縮することができる。
【０１３２】
さらに、本実施の形態では、前述したように、前記第１の位置調整段階において、ピエゾアクチュエータ１５により光源モジュール１をＸ軸方向に１次元的に繰り返して往復走査させてＸ軸に関する１次元的な光強度分布を得、この光強度分布に基づいて、光ファイバ３の位置を調整している。このように、１次元的な光強度分布を一括して利用することにより位置調整を行うので、無駄な信号探索の動作を減らすことができ、迅速に光ファイバ３を集光レンズ２に対して位置合わせを行うことができる。また、１次元的な光強度分布の積分値又は平均値又は波形そのものを一括して利用することにより集光レンズ２に対して光ファイバ３の位置調整を行うので、光強度分布が理想的なガウス分布にならず、その分布に対して実際の光強度分布が局所的に変動していても、その影響を大きく低減することができる。さらに、本実施の形態では、前記第１の位置調整段階において、光検出器２１の出力を対数増幅するので、光強度を信号としてモニタし得る３次元空間を大幅に拡大することができ、集光スポットと光ファイバ３の端部３ａの３次元的なずれに対して、直線増幅器を用いた場合と比較して各軸でそれぞれ３倍以上の面積、体積では３０倍程度の広い空間で信号の強度をモニターしながら調整を進めることができる。このように、本実施の形態によれば、前記第１の位置調整段階において、１次元的な光強度分布の利用に加えて、対数増幅を併用することにより、１次元的な光強度分布を有効に得ることができる空間を大幅に拡大することができるため、両者の効果が相俟って、より調芯時間を短縮することができる。
【０１３３】
なお、本実施の形態による製造装置は、例えば、集光レンズ２からの光が入射される光学部品として、光ファイバ３に代えて光導波路デバイスを用いれば、光源モジュール１、集光レンズ２及び当該光導波路デバイスを調芯して、それらかなる光学モジュールを製造することができる。
【０１３４】
［第２の実施の形態］
【０１３５】
図１０は、本発明の第２の実施の形態による光学モジュール製造方法を実現するために用いられる光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。図１０において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１３６】
図１０に示す製造装置が前述した図１に示す製造装置と基本的に異なる所は、図１に示す製造装置では、制御部２３が調芯の自動制御を実現しているのに対し、図１０に示す製造装置では、増幅部２２の出力に基づく判断等をオペレータに委ねる装置として構成されている点である。
【０１３７】
図１０に示す製造装置では、制御部２３が取り除かれ、その代わりに、オペレータが各種の指令を与えるための操作部４１と、操作部４１から指令された通りに装置各部を制御する制御部４２と、画像表示部４３とが設けられている。
【０１３８】
制御部４２は、操作部４１を介してオペレータから与えられる指令に従って、ピエゾ駆動部１８に２次元ピエゾアクチュエータ１５を駆動させる。制御部４２は、操作部４１を介してオペレータから与えられる指令に従って、光源駆動回路１９に半導体レーザ素子５を発光させる。制御部４２は、操作部４１を介してオペレータから与えられる指令に従って、増幅部２２に増幅モード選択信号を供給する。制御部４２は、操作部４１を介してオペレータから与えられる指令に従って、ステージ駆動部２０を介してステージ１２，１３，１４を移動させる。さらに、制御部４２は、操作部４１を介してオペレータから与えられる指令に従って、レーザ溶接機４を制御して必要箇所を溶接させる。
【０１３９】
画像表示部４３は、２次元位置検出器１６からのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置信号と増幅部２２の出力信号とを受け取り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２次元位置に応じた増幅部２２の出力信号の大きさ（光強度）を、２次元分布像として画像表示する。なお、画像表示部４３には、２次元ピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に駆動した場合には、２次元光強度分布像が画像表示されることになるが、２次元ピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向のみに駆動した場合には、２次元位置検出器１６からのＹ軸方向の位置信号は一定のままであるので、結局、１次元光強度分布像が画像表示されることになる。なお、画像表示部４３は、実際には、例えば、パーソナルコンピュータと液晶パネル等の表示装置との組み合わせとして構成することができる。このように、本例では、画像表示部４３が、２次元的な光強度分布及び１次元的な光強度分布を表示することによりオペレータに提示する提示部を構成している。
【０１４０】
この図１０に示す製造装置を用いれば、オペレータは、画像表示部４３に表示された１次元的な光強度分布像や２次元的な光強度分布像を見ながら、操作部４１を操作してステージ１４，１２を調整することにより、前記第１の実施の形態による製造装置が実現している調芯方法と同様の調芯方法を実現することができる。ただし、オペレータが光強度分布像を見て判断するので、以下に説明するような調芯方法を採用することができる。
【０１４１】
図１０に示す装置を用いた調芯方法の一具体例について説明する。この調芯方法も、前述した図１に示す製造装置の調芯動作と同様に、集光レンズ２に対する光ファイバ３の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、該第１の位置調整段階の後に、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整する第２の位置調整段階と、を含む。
【０１４２】
まず、最初に行われる前記第１の位置調整段階について説明する。
【０１４３】
図５乃至図８を参照して説明した光強度分布から理解することができるように、光ファイバ３の端部３ａのＺ軸方向の位置が集光点のＺ軸方向の位置と一致していると、Ｙ軸方向のずれに対して信号強度の変化が大きくなって調整が難しくなるため、Ｚ軸方向の位置は、例えば、予め数１００μｍ程度集光点のＺ軸方向位置からずらした位置から調整を開始することが望ましい。
【０１４４】
オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、ピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向のみに駆動し、光ファイバ３の入射端３ａを、Ｘ軸方向に例えば周波数３０Ｈｚ、振幅１００μｍ〜３００μｍの所定の振幅の正弦波形で往復走査させ、また、光源駆動回路１９を介して光源モジュール１の半導体レーザ素子５を所定の電流値で発光させる。また、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、増幅部２２に対数増幅を行わせる。画像表示部４３には、Ｘ軸方向の往復走査の全振幅に渡る光強度分布を示す１次元光強度分布像が、例えば往復走査の半周期毎に順次更新されて表示される。
【０１４５】
このような状態で、まず、オペレータは、操作部４１を操作することによりＸ軸ステージ１４ｘを調整して、画像表示部４３の１次元光強度分布像の波形の最大値を見つけ、さらに信号が大きくなるようにＹ軸ステージ１４ｙを調整する。ここで、画像表示部４３で観察している１次元光強度分布像に顕著なピークが見つかれば、オペレータは、操作部４１を操作して、往復走査範囲の中心にピークがくるようにＸ軸ステージ１４ｘを調整する。ピエゾアクチュエータ１５によるＸ軸方向の往復走査範囲からＸ軸のピークが外れている場合は、１次元光強度分布像が傾斜して観察されるので、傾斜の高い方向にＸ軸ステージ１４ｘを調整すれば、容易にピークを見つけることができる。往復走査範囲内にピークが入ってきたら、オペレータは、往復走査範囲の中心にピークがくるように操作部４１の操作によりＸ軸ステージ１４ｘを調整する。
【０１４６】
次に、Ｚ軸ステージ１４ｚを調整し、信号が大きくなる位置を確認する。ピーク位置を確認したら、さらに同じ方向にＺ軸を移動させ、信号が一方的に減少する場合は、確認したピーク位置に戻って、Ｙ軸ステージ１４ｙを調整して信号が最大になる位置を求める。
【０１４７】
Ｚ軸方向に移動させた時、信号が一旦減少し、信号が最少となる位置を確認後、さらに同じ方向にＺ軸を移動させた時、信号が再度増加に転じる場合は、２番目のピーク位置を確認する。２番目のピーク位置を確認後、Ｚ軸ステージ１４ｙを先ほどの信号が最少となる位置に戻し、Ｙ軸ステージ１４ｙを調整して信号が最大になる位置を求める。
【０１４８】
この一連の操作で、Ｘ，Ｙ，Ｚの調整位置が決定されるが、更に高精度な調芯が必要な場合は、再度、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の調整を行ってもよい。このとき、オペレータは、操作部４１を操作して、増幅部２２に直線増幅を行わせることが、好ましい。なお、増幅部２２に直線増幅を行わせることがない場合には、増幅部１６を対数増幅器３１のみで構成しておいてもよい。
【０１４９】
以上の調整が終了したら、オペレータは、操作部４１を操作することにより、ピエゾアクチュエータ１５による往復走査を止め、ピエゾアクチュエータ１５に直流電圧を印加する。オペレータは、画像表示部４３に表示される増幅部２２の信号レベルを見ながら、そのレベルが最大となるように、操作部４１を操作してこの直流電圧を調整し、前記第１の位置調整段階を終了する。なお、前記直流電圧を印加したり調整したりする代わりに、Ｘ軸ステージ１４ｘを調整してもよい。
【０１５０】
前記第１の位置調整段階の後に、前記第２の位置調整段階を以下のようにして行う。すなわち、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、ピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に同時に駆動することにより、光ファイバ３の入射端３ａを、Ｘ軸方向に往復走査させると同時にＹ軸方向に往復走査させることでジグザグ上に２次元的に走査させ、これを繰り返させる。このとき、例えば、Ｙ軸方向の走査周波数をＸ軸方向の走査周波数に比べて高くし、Ｘ軸方向の走査の半周期において、５μｍ〜１０μｍ程度のＹ軸方向の幅を有しかつ＋Ｙ方向に走査される際の走査線がＸ軸方向に０．５μｍピッチで５本又は６本程度得られるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の往復走査の周波数及び振幅が設定される。また、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、増幅部２２に直線増幅を行わせる。画像表示部４３には、ＸＹ平面内の２次元的な走査範囲に渡る光強度分布を示す２次元光強度分布像が、順次更新されて表示される。
【０１５１】
このような状態で、オペレータは、画像表示部４３の２次元光強度分布像のピークの値が大きくなるように、操作部４１を介して指令を与えて、Ｘ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙを動かし、２次元光強度分布像のピークの値が最も大きくなる位置でＸ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙを停止させる。このとき、Ｘ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙの移動に伴い、集光レンズ２の収差等の影響で集光点がずれて２次元光強度分布像のピークの位置が２次元走査範囲の中心からずれる場合があるが、その際には、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、２次元光強度分布像のピークが２次元走査範囲内に入るように、Ｘ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙを移動させる。
【０１５２】
その後、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、２次元光強度分布像のピークが２次元走査範囲の中心に位置するように、Ｘ軸ステージ１２ｘ及びＹ軸ステージ１２ｙを移動させてその位置で停止させ、更に、ピエゾアクチュエータ１５によるＸ軸方向及びＹ軸方向の往復走査を止め、全ての調芯を終了する。
【０１５３】
その後、オペレータは、操作部４１を介して指令を与えて、溶接機４により前記第１の実施の形態の場合と同じ箇所を溶接させる。これにより、光源モジュール１、集光レンズ２及び光ファイバ３を有する光学モジュールが完成する。
【０１５４】
本実施の形態では、オペレータが介在する形で調芯が行われるが、基本的に前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１５５】
なお、ステージ１２，１３，１４として、手動操作型のステージ（例えばオペレータが調整ねじ等を操作して位置を調整し得るステージ）を用いてもよく、その場合には、ステージ駆動部２０は不要となる。
【０１５６】
［第３の実施の形態］
【０１５７】
図１１は、本発明の第３の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。図１１において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１５８】
本実施の形態による製造装置が前記第１の実施の形態による製造装置と異なる所は、以下に説明する点である。
【０１５９】
本実施の形態による製造装置は、図１中の光源モジュール１に代わる光源モジュール５１と、図１中の光ファイバ３に代わる単芯の偏波面保持光ファイバ５３と、光源モジュール５１から出射された平行光を光ファイバ５３の入射端５３ａ付近に集光させる集光レンズ２とを、有する光学モジュールを、これらの間を調芯した後にレーザ溶接機４により固定して連結することにより、製造する製造装置として構成されている。
【０１６０】
光源モジュール５１は、前記光源モジュール１と同様に実質的に平行光を出射するが、この平行光を偏光光として出射するように構成されている。具体的には、光源モジュール５１は、例えば、光源モジュール１に対して、出射光を偏光光にするための予め偏光方向が調整された偏光子（図示せず）が、パッケージ内に追加された構造を有する。もっとも、半導体レーザ素子５の出力光は偏光特性を持っているため、必ずしも偏光子を設ける必要はなく、光源モジュール１をそのまま用いてもよい。結合させる光ファイバとして、偏波面保持光ファイバ５３を使用することにより、光結合効率を最大にすることが可能となる。
【０１６１】
本実施の形態では、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａ側の部分が、保持具２５及び回転ステージ５６を介して２次元ピエゾアクチュエータ１５上に搭載されている。回転ステージ５６は、制御部２３の制御下でステージ駆動部２０により駆動され、保持具２５及びこれに保持された偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａ側の部分を、２次元ピエゾアクチュエータ１５に対して、Ｚ軸方向に延びた軸回りに、少なくとも１８０゜回転させ得るようになっている。なお、以下の説明では、Ｚ軸方向に延びた軸回りの回転方向を、Ｚθ方向と呼ぶ。回転ステージ５６の軸は、保持具２５により保持された偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａ側の部分の軸と同軸に設定されているが、実際には取り付け誤差等により、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａ側の部分の軸に対してわずかながら偏心する。例えば、フェルールを含んだファイバ５３の偏心は１〜２μｍ程度あり、また、回転ステージ５６の回転軸と保持具２５のファイバ保持中心軸との偏心は５〜１０μｍ程度である。
【０１６２】
次に、本実施の形態による製造装置の調芯動作について説明する。本実施の形態では、この調芯動作は、前記第１の実施の形態による製造装置と同様に、集光レンズ２に対する光ファイバ５３の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、該第１の位置調整段階の後に、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整する第２の位置調整段階と、を含む。さらに、本実施の形態による製造装置の調芯動作では、光源モジュール５１と偏波面保持光ファイバ５３との偏光方向を合わせるため、前記第１の位置調整段階の後でかつ前記第２の調整段階の前に、光源モジュール５１から出射されて集光レンズ２を経由した光の偏波面保持光ファイバ５３に対する結合が大きくなるように、光検出器２１の出力に基づいて、集光レンズ２に対する偏波面保持光ファイバ５３の、集光レンズ２の光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第３の位置調整段階を、含む。
【０１６３】
本実施の形態における調芯動作の前記第１及び第２の位置調整段階は、前記第１の実施の形態における調芯動作の前記第１及び第２の位置調整段階と同じであるので、ここではその説明は省略する。
【０１６４】
制御部２３は、第３の位置調整段階では、検出の分解能を高めるべく増幅部１６に直線増幅を行わせることが好ましい。
【０１６５】
前記第３の位置調整段階は、偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させた状態で行ってもよい。この場合、具体的には、制御部２３は、増幅部２２の信号をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６をＺθ方向に回転させ、増幅器２２の信号が最も大きくなる位置でステージ１２を停止させる。偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させた状態で行った第３の位置調整段階の後に、直ちに前記第２の位置調整段階を行ってもよいし、あるいは、偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴い偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの位置がずれることに鑑み、前記第２の位置調整段階の前に、再び偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整を行ってもよい。この偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整は、例えば、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。
【０１６６】
あるいは、前記第３の位置調整段階は、次のようにして行ってもよい。すなわち、偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させるのではなく、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、この２次元的な走査に従って得られる光検出器２１の出力に基づいて２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整してもよい。その具体例について以下に説明する。なお、この場合において、前記第２の位置調整段階においても、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａをＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させる場合には、前記第３の位置調整段階の終了時に前記２次元的な走査を一旦停止させてもよいし、前記２次元的な走査を前記第３の位置調整段階から前記第２の位置調整段階にかけて一旦停止させることなく継続してもよい。以下に説明する例では、前記第３の位置調整段階の終了時に前記２次元的な走査を一旦停止させるものとする。
【０１６７】
制御部２３は、ピエゾ駆動部１８に指令を与えて、ピエゾ駆動部１８を介してピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に同時に駆動することにより、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、Ｘ軸方向に往復走査させると同時にＹ軸方向に往復走査させることでジグザグ状に２次元的に走査させ、これを繰り返させる。このとき、例えば、Ｙ軸方向の走査周波数をＸ軸方向の走査周波数に比べて高くし、Ｘ軸方向の走査の半周期において、５μｍ〜１０μｍ程度のＹ軸方向の幅を有しかつ＋Ｙ方向に走査される際の走査線がＸ軸方向に０．５μｍピッチで５本又は６本程度得られるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の往復走査の周波数及び振幅が設定される。そして、この２次元的な走査の際に、偏波面保持光ファイバ５３の出射光の強度は、光検出器２１で検出され、その出力が増幅部２２で増幅され、増幅部２２の出力が制御部２３へ供給される。一方、位置検出器１６から増幅回路１７を介して得られるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置検出信号が、制御部２３へ供給される。制御部２３は、増幅回路１７からの位置検出信号と増幅部２２からの出力（増幅された光強度信号）をＡ／Ｄ変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、ＸＹ平面内の２次元的な光強度分布を、順次繰り返して得る。
【０１６８】
このような状態で、制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布に基づいて、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６を制御して、偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整する。このとき、下記の第１及び第２のパターンのいずれを採用してもよい。
【０１６９】
第１のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を動かすことなく、次の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元的な光強度分布における最も高い光強度信号値（以下、「分布内最大信号値」という。）を求める。そして、制御部２３は、各２次元的な光強度分布から得られる分布内最大信号値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６をＺθ方向で走査し、分布内最大信号値が最も大きくなる位置で回転ステージ５６を停止させる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させることで、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの位置を前記第１の位置調整段階の直後の位置に戻す。
【０１７０】
この第１のパターンによる第３の位置調整段階の後に、直ちに前記第２の位置調整段階を行ってもよいし、あるいは、前述したように偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれる場合があることに鑑み、再び偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整を行ってもよく、その後に前記第２の位置調整段階を行ってもよい。この偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、前記２次元的な光強度分布から前記分布内最大信号値が得られた位置が既知であることから、制御部２３は、この位置に偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御する。もっとも、この偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整は、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。
【０１７１】
第２のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を必要に応じて動かす以下の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元領域内において分布内最大信号値が得られる位置（以下、「最大信号位置」という。）を求める。制御部２３は、求めた最大信号位置が当該２次元領域の周辺位置であるか否かを判定する。最大信号位置が周辺位置でなければ、制御部２３は、当該最大信号位置で得られた分布内最大信号値をモニタ値とする。一方、最大信号位置が周辺位置であれば、制御部２３は、前記集光点Ｐがピエゾアクチュエータ１５による２次元的な走査の走査範囲からはずれている可能性があるので、最大信号位置に基づき集光点が走査範囲内に入る方向（この方向は最大信号位置から推測可能である。）へ所定量だけ移動するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御し、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを集光点へ向かうように追従させる。そして、制御部２３は、前記モニタ値（すなわち、集光点が２次元走査範囲内に入っている場合に得られた分布内最大信号値）をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６をＺθ方向に走査し、前記モニタ値が最も大きくなる位置で回転ステージ５６を停止させる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させる。この後、直ちに前記第２の位置調整段階を行ってもよいが、ステージ１４の最終的な位置において得られた２次元的な光強度分布に関する最大信号位置が既知であることから、制御部２３は、この最大信号位置に偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御することが、好ましい。このようにすることで、偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれても、集光点の位置に対して精度良く偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの調芯が行われることになる。偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの位置の再調整は、このような手法に限定されるものではなく、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。また、例えば、ステージ１４の位置は、前述した集光点へ向かう追従制御に従って最終的に停止した位置のままとするだけでもよい。
【０１７２】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる他、以下の利点も得ることができる。
【０１７３】
すなわち、本実施の形態によれば、前記第３の位置調整段階が行われるので、光源モジュール５１の偏光方向と偏波面保持光ファイバ５３の偏光方向とを合わせることができ、更に光結合損失を低減することができる。
【０１７４】
また、前述したように、前記第３の位置調整段階において、偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させるのではなく、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する偏波面保持光ファイバ５３の相対的な位置を調整する場合には、偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、大きい信号値に基づいて偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整することができるため、より精度良く調芯することができる。また、偏波面保持光ファイバ５３のずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を更に短縮することができる。このような効果は、前記第２のパターンの場合のみならず、ステージ１４を動かさない前記第１のパターンの場合にも得られる。しかし、前記第１のパターンの場合、偏心による偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの集光点Ｐに対するずれが比較的大きい場合には、そのずれに完全に追従しきれない。これに対し、前記第２のパターンの場合、２次元走査範囲内に集光点Ｐが入らないときにはステージ１４を動かして集光点Ｐに追従させるので、偏心による入射端５３ａのずれが比較的大きくても、集光点に対するずれに完全に追従することができる。このため、前記第２のパターンの場合には、集光点Ｐに対する入射端５３ａのずれが比較的大きくても、最大信号値に基づいて偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整することができるため、より一層精度良く調芯することができる。
【０１７５】
また、前記第３の位置調整段階において偏波面保持光ファイバ５３を回転させることに伴い集光点Ｐに対してその入射端５３ａがずれことに鑑み、前述したように再び光ファイバ５３の入射端５３ａの位置を調整すると、更に調芯精度を高めて光結合損失をより一層低減することができる。特に、前述したように２次元的な光強度分布を用いて前記第３の位置調整段階を行う場合において、その２次元的な光強度分布に基づいて光ファイバ５３の入射端５３ａの位置の再調整を行えば、より迅速にその再調整を行うことができ、調芯時間をより短縮することができる。
【０１７６】
［第４の実施の形態］
【０１７７】
図１２は、本発明の第４の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。図１２において、図１及び図１１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１７８】
本実施の形態による製造装置が前記第３の実施の形態による製造装置と異なる所は、以下に説明する点である。
【０１７９】
本実施の形態による製造装置は、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュール６１と、該光源モジュール６１から出射された光が入射される偏波面保持光ファイバ５３と、を有する光学モジュールを、これらの間を調芯した後にレーザ溶接機４により固定して連結することにより、製造する製造装置として構成されている。
【０１８０】
光源モジュール６１は、例えば、図１１中の光源モジュール５１と図１１中の集光レンズ２とが予め調芯されて連結された構造を有する。このような光源モジュール６１は、例えば、前記第１の従来の製造方法又は前記第２の従来の製造方法により製造することができる。本実施の形態では、ステージ１２上には、光源モジュール５１に変えて光源モジュール６１が搭載されている。これに伴い、本実施の形態では、図１１中のステージ１３及び保持具２４は設けられていない。
【０１８１】
次に、本実施の形態による製造装置の調芯動作について説明する。本実施の形態では、この調芯動作は、光源モジュール６１に対する偏波面保持光ファイバ５３の相対的な位置を調整する第１の位置調整段階と、該第１の位置調整段階の後に、光源モジュール６１から出射された光の偏波面保持光ファイバ５３に対する結合が大きくなるように、光検出器２１の出力に基づいて、光源モジュール６１に対する偏波面保持光ファイバ５３の、光源モジュール６１の光軸と略平行な軸回りの相対的な回転位置を、調整する第２の位置調整段階と、を含む。
【０１８２】
本実施の形態における調芯動作の前記第１の位置調整段階は、前記第１及び第３の実施の形態における調芯動作の前記第１の位置調整段階と同じであるので、ここではその説明は省略する。光源モジュール１及び集光レンズ２の組み合わせを光源モジュール６１であるものとして、前記第１の実施の形態における調芯動作の前記第１の位置調整段階の説明を読まれたい。
【０１８３】
本実施の形態における調芯動作の前記第２の位置調整段階は、前記第３の実施の形態における調芯動作の前記第３の位置調整段階と同様に、光源モジュール６１の偏光方向と偏波面保持光ファイバ５３の偏光方向とを合わせるものである。ただし、本実施の形態における前記第２の位置調整段階では、偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させるのではなく、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ、この２次元的な走査に従って得られる光検出器２１の出力に基づいて２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する光源モジュール１の相対的な位置を調整することに、限定される。その具体例は、前記第３の実施の形態における調芯動作の前記第３の位置調整段階の場合の具体例と同様であるが、以下に説明する。
【０１８４】
制御部２３は、ピエゾ駆動部１８に指令を与えて、ピエゾ駆動部１８を介してピエゾアクチュエータ１５をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に同時に駆動することにより、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、Ｘ軸方向に往復走査させると同時にＹ軸方向に往復走査させることでジグザグ状に２次元的に走査させ、これを繰り返させる。このとき、例えば、Ｙ軸方向の走査周波数をＸ軸方向の走査周波数に比べて高くし、Ｘ軸方向の走査の半周期において、５μｍ〜１０μｍ程度のＹ軸方向の幅を有しかつ＋Ｙ方向に走査される際の走査線がＸ軸方向に０．５μｍピッチで５本又は６本程度得られるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の往復走査の周波数及び振幅が設定される。そして、この２次元的な走査の際に、偏波面保持光ファイバ５３の出射光の強度は、光検出器２１で検出され、その出力が増幅部２２で増幅され、増幅部２２の出力が制御部２３へ供給される。一方、位置検出器１６から増幅回路１７を介して得られるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置検出信号が、制御部２３へ供給される。制御部２３は、増幅回路１７からの位置検出信号と増幅部２２からの出力（増幅された光強度信号）をＡ／Ｄ変換してデータとしてそれぞれ取り込むことにより、ＸＹ平面内の２次元的な光強度分布を、順次繰り返して得る。
【０１８５】
このような状態で、制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布に基づいて、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６を制御して、偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整する。このとき、下記の第１及び第２のパターンのいずれを採用してもよい。
【０１８６】
第１のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を動かすことなく、次の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元的な光強度分布における最も高い光強度信号値（以下、「分布内最大信号値」という。）を求める。そして、制御部２３は、各２次元的な光強度分布から得られる分布内最大信号値をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６をＺθ方向で走査し、分布内最大信号値が最も大きくなる位置で回転ステージ５６を停止させる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させることで、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの位置を前記第１の位置調整段階の直後の位置に戻す。
【０１８７】
この第１のパターンによる第２の位置調整段階の後に、全ての調芯動作を終了してもよいし、あるいは、前述したように偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれる場合があることに鑑み、再び偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整を行ってもよく、その後に全ての調芯動作を終了してもよい。この偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、前記２次元的な光強度分布から前記分布内最大信号値が得られた位置が既知であることから、制御部２３は、この位置に偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御する。もっとも、この偏波面保持光ファイバ５３の位置の再調整は、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。
【０１８８】
第２のパターンでは、制御部２３は、ステージ１４を必要に応じて動かす以下の動作を行う。制御部２３は、前述のようにして順次得られた２次元的な光強度分布について、当該２次元領域内において分布内最大信号値が得られる位置（以下、「最大信号位置」という。）を求める。制御部２３は、求めた最大信号位置が当該２次元領域の周辺位置であるか否かを判定する。最大信号位置が周辺位置でなければ、制御部２３は、当該最大信号位置で得られた分布内最大信号値をモニタ値とする。一方、最大信号位置が周辺位置であれば、制御部２３は、前記集光点Ｐがピエゾアクチュエータ１５による２次元的な走査の走査範囲からはずれている可能性があるので、最大信号位置に基づき集光点が走査範囲内に入る方向（この方向は最大信号位置から推測可能である。）へ所定量だけ移動するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御し、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを集光点へ向かうように追従させる。そして、制御部２３は、前記モニタ値（すなわち、集光点が２次元走査範囲内に入っている場合に得られた分布内最大信号値）をモニタしながら、ステージ駆動部２０を介して回転ステージ５６をＺθ方向に走査し、前記モニタ値が最も大きくなる位置で回転ステージ５６を停止させる。そして、制御部２３は、ピエゾアクチュエータ１５へのＸ軸方向用及びＹ軸方向用の駆動信号の供給をピエゾ駆動部１８に停止させ、ピエゾアクチュエータ１５のＸ軸方向及びＹ軸方向への往復走査を停止させる。これにより、全ての調芯動作を終了してもよいが、ステージ１４の最終的な位置において得られた２次元的な光強度分布に関する最大信号位置が既知であることから、制御部２３は、この最大信号位置に偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａが位置するように、ステージ駆動部２０を介してステージ１４を制御することが、好ましい。このようにすることで、偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれても、集光点の位置に対して精度良く偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの調芯が行われることになる。偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの位置の再調整は、このような手法に限定されるものではなく、一般的な手法により行ってもよいし、あるいは、前記第１の位置調整段階における最終調整と同様の調整を行ってもよい。また、例えば、ステージ１４の位置は、前述した集光点へ向かう追従制御に従って最終的に停止した位置のままとするだけでもよい。
【０１８９】
本実施の形態によれば、前記第２の位置調整段階が行われるので、光源モジュール６１の偏光方向と偏波面保持光ファイバ５３の偏光方向とを合わせることができ、光結合損失を低減することができる。
【０１９０】
また、本実施の形態によれば、前記第２の位置調整段階において、偏波面保持光ファイバ５３をそのまま静止させるのではなく、偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａを、ＸＹ平面内で２次元的に繰り返して走査させつつ２次元的な光強度分布を取得し、得られた２次元的な光強度分布に基づいて、集光レンズ２に対する偏波面保持光ファイバ５３の相対的な位置を調整するので、偏心の影響で偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の回転に伴ってその入射端５３ａの位置がずれても、その位置ずれに２次元で追従できる。したがって、大きい信号値に基づいて偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整することができるため、より精度良く調芯することができる。また、偏波面保持光ファイバ５３のずれに対して２次元で追従できるので、調芯時間を更に短縮することができる。このような効果は、前記第２のパターンの場合のみならず、ステージ１４を動かさない前記第１のパターンの場合にも得られる。しかし、前記第１のパターンの場合、偏心による偏波面保持光ファイバ５３の入射端５３ａの集光点Ｐに対するずれが比較的大きい場合には、そのずれに完全に追従しきれない。これに対し、前記第２のパターンの場合、２次元走査範囲内に集光点Ｐが入らないときにはステージ１４を動かして集光点Ｐに追従させるので、偏心による入射端５３ａのずれが比較的大きくても、集光点に対するずれに完全に追従することができる。このため、前記第２のパターンの場合には、集光点Ｐに対する入射端５３ａのずれが比較的大きくても、最大信号値に基づいて偏波面保持光ファイバ５３のＺθ方向の位置を調整することができるため、より一層精度良く調芯することができる。
【０１９１】
また、前記第２の位置調整段階において偏波面保持光ファイバ５３を回転させることに伴い集光点Ｐに対してその入射端５３ａがずれことに鑑み、前述したように再び光ファイバ５３の入射端５３ａの位置を調整すると、更に調芯精度を高めて光結合損失をより一層低減することができる。特に、前述したように２次元的な光強度分布を用いて前記第２の位置調整段階を行う場合において、その２次元的な光強度分布に基づいて光ファイバ５３の入射端５３ａの位置の再調整を行えば、より迅速にその再調整を行うことができ、調芯時間をより短縮することができる。
【０１９２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１９３】
例えば、図１に示す装置を変形して図１０に示す装置を得たのと同様の変形を、図１１に示す装置及び図１２に示す装置にそれぞれ適用して、それらの装置に対応しオペレータの判断等に委ねる装置を構成することもできる。本発明による製造方法は、このような製造装置を用いて、オペレータの判断等により調芯を行うものであってもよい。
【０１９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光レンズを通過した光の傾きを検出することなく調芯時間を短縮することができ、しかも、光結合損失を低減することができる調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光源モジュールの製造方法及びその装置を提供することができる。
【０１９５】
また、本発明によれば、集光点に集光される偏光光を出射する光源モジュールと、該光源モジュールから出射された光が入射される偏波面保持光ファイバとに関して、調芯時間を短縮することができるとともに光結合損失を低減することができる調芯方法及びその装置、並びに、これを用いた光源モジュールの製造方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】図１中の光源モジュール、集光レンズ、光ファイバ及びレーザ溶接機の付近を詳細に示す図である。
【図３】図１に示す製造装置における光源モジュールの位置に応じた光ファイバへの入射光の様子を示す図である。
【図４】増幅部の構成の一例を示す概略ブロック図である。
【図５】光強度分布を模式的に示す図である。
【図６】図５の紙面内における各ライン上での光強度を示す図である。
【図７】光強度分布を模式的に示す他の図である。
【図８】図７の紙面内における各ライン上での光強度を示す図である。
【図９】各調整段階における光ファイバの移動の様子を、光強度分布と共に示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による光学モジュール製造方法を実現するために用いられる光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による光学モジュールの製造装置を模式的に示す概略構成図である。
【符号の説明】
１，５１，６１  光源モジュール
２  集光レンズ
３  光ファイバ
４  レーザ溶接機
５  半導体レーザ素子
６  コリメータレンズ
１２，１３，１４，５６  ステージ
１５  ２次元ピエゾアクチュエータ
１６  ２次元位置検出器
１７  増幅回路
１８  ピエゾ駆動部
１９  光源駆動回路
２０  ステージ駆動部
２１  光検出器
２２  増幅部
２３  制御部
【図１】
2005077436.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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