(57)【要約】【課題】効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現する。【解決手段】光結合する２つの領域のうち主筐体２側を基準点として、この基準点から集光レンズ３０までの領域、すなわち粗調整領域では、集光レンズ３０の作用により、副筐体５０の変形による光軸の移動量が増大されるため、微調整領域と比較して調整量が大きい。また、この領域では、基準点に近くなるにつれて調整量が増加している。これに対し、集光レンズ３０から副筐体５０の先端（光ファイバ４２側）までの領域、すなわち微調整領域では、集光レンズ３０による作用を受けないため、粗調整領域と比較して調整量が少ない。また、この領域では、基準点から遠くなるにつれて調整量が減少している。このような光学的特性及び形状的特性を利用し、基準点からの距離を制御しつつレーザ光を照射する。これにより、高精度且つ効率的に所望する調整量を容易に得ることが可能となる。【選択図】          図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部材内部で光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整方法であって、
前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上であって前記基準点に近い方の領域を第１の領域とし、前記基準点から遠い方の領域を第２の領域とし、
前記第１の領域にレーザ光を照射して前記光軸を粗調整する第１のステップと、
前記第２の領域にレーザ光を照射して前記光軸を微調整する第２のステップと
を有することを特徴とする光軸調整方法。
【請求項２】
保持部材で保持されたレンズ光学系を介して光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整方法であって、
前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記レンズ光学系を挟んで前記基準点と同一側に位置する前記保持部材上の第１の領域にレーザ光を照射する第１のステップと、
前記レンズ光学系を挟んで前記基準点と反対側に位置する前記保持部材上の第２の領域にレーザ光を照射する第２のステップとを有し、
前記第１及び第２の領域のうち何れか一方を前記光軸の倒れ角度を粗調整するための領域とし、他方を前記光軸の倒れ角度を微調整するための領域とすることを特徴とする光軸調整方法。
【請求項３】
前記レンズ光学系は拡大光学系とするか、更に／あるいは前記レンズ光学系の焦点距離を前記基準点側で大きく被結合平面側で小さくすることで、
前記第１の領域を前記微調整する領域とし、
前記第２の領域を前記粗調整する領域とすることを特徴とする請求項２記載の光軸調整方法。
【請求項４】
前記第１の領域にレーザ光を照射することで、被結合平面において制御される光量の調整量は、前記レンズ光学系の拡大光学系、縮小光学系の違い、更に／あるいは前記レンズ光学系の前記基準点側の焦点距離と前記被結合平面側の焦点距離の比によって決定されることを特徴とする請求項２記載の光軸調整方法。
【請求項５】
前記第１及び第２のステップのうち前記光軸の倒れ角度を粗調整するステップは、前記光軸の倒れ角度を微調整する他方のステップよりも先であることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項６】
前記第１及び／又は第２のステップは、前記光軸を取り囲む前記第１又は第２の領域の周囲に沿ってレーザ光を複数回照射することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項７】
前記第１及び／又は第２のステップは、前記第１又は第２の領域における前記光軸の長さ方向に沿って異なる位置にレーザ光を複数回照射することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項８】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記第１及び第２のステップは、前記保持部材における溶接部分以外の領域に前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項９】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記第１及び第２のステップは、前記保持部材を溶接する際に用いたレーザ照射手段を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１０】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記第１及び第２のステップは、前記保持部材を溶接する際に用いたレーザ照射手段とは異なるレーザ照射手段を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１１】
前記第１のステップにおける前記レーザ光の強度と、第２のステップにおける前記レーザ光の強度とが等しい又は異なることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のステップより先に、前記保持部材にレーザ光を照射して前記光軸の調整量を取得する第３のステップと、
該第３のステップで取得した前記調整量に基づいて前記第１及び／又は第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第４のステップと
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１３】
前記第３のステップは、前記第１の領域と前記第２の領域との間の領域に前記レーザ光を照射することで前記調整量を取得することを特徴とする請求項１２記載の光軸調整方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２のステップより先に、前記第１の領域にレーザ光を照射して前記光軸の第１の調整量を取得する第３のステップと、
前記第１及び第２のステップより先に、前記第２の領域にレーザ光を照射して前記光軸の第２の調整量を取得する第４のステップと、
前記第３のステップで取得した前記第１の調整量に基づいて前記第１のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第５のステップと、
前記第４のステップで取得した前記第２の調整量に基づいて前記第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第６のステップと
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１５】
前記第１のステップによる前記光軸の調整量を取得する第３のステップと、
該第３のステップで取得した前記調整量に基づいて前記第１のステップ又は前記第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第４のステップと
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整方法。
【請求項１６】
請求項１又は２記載の前記光軸調整方法を用いて前記２つの領域の光軸の倒れ角度を調整する工程を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項１７】
保持部材内部で光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整装置であって、
前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記光軸に沿った位置が前記基準点から遠い前記保持部材上の第２の領域とのうち何れか一方を粗調整のための領域とし、他方を微調整のための領域としてレーザ光を照射するレーザ照射手段を有すること特徴とする光軸調整装置。
【請求項１８】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記レーザ照射手段は、前記複数の部材を溶接して前記保持部材を作製するためのレーザ光を出力することを特徴とする請求項１７記載の光軸調整装置。
【請求項１９】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記複数の部材は前記第１又は第２の領域に前記レーザ光を照射したレーザ照射手段とは異なるレーザ照射手段から出力されたレーザ光を用いて溶接されていることを特徴とする請求項１７記載の光軸調整装置。
【請求項２０】
前記保持部材内部で光結合する２つの領域間にレンズ光学系を介在することを特徴とする請求項１７記載の光軸調整装置。
【請求項２１】
光結合する２つの領域のうち少なくとも一方の光軸を保持する保持部材を有する光モジュールであって、
前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記光軸に沿った位置が前記基準点から遠い前記保持部材上の第２の領域とのうち何れか一方はレーザ光が照射されることで前記光軸の倒れ角度が粗調整される粗調整領域とし、他方はレーザ光が照射されることで前記光軸の倒れ角度が微調整される微調整領域であることを特徴とする光モジュール。
【請求項２２】
前記保持部材において前記第１及び第２の領域の少なくとも一方の肉厚が前記第１又は第２の領域以外の領域の肉厚よりも薄くなっている、若しくは前記保持部材において前記第１及び第２の領域の少なくとも一方の外径が前記第１又は第２の領域以外の外径よりも細くなっていることを特徴とする請求項２１記載の光モジュール。
【請求項２３】
前記保持部材は複数の部材を溶接して作製された組立体であり、
前記第１及び第２の領域は、前記保持部材における溶接部分以外の領域であることを特徴とする請求項２１記載の光モジュール。
【請求項２４】
前記第１の領域と前記第２の領域との間にレンズ光学系を介在することを特徴とする請求項２１記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光軸調整方法、光モジュールの製造方法、光軸調整装置及び光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光素子と光ファイバとをレンズを介して光結合した光出力装置では、光結合のばらつきを調整するために、光ファイバの支持部品にレーザ光を照射し、レーザ光を照射した部位の歪みを利用して光軸系のずれを修正していた（例えば特許文献１参照）。この構成を図１に示す。
【０００３】
図１に示すように、光出力装置１００は、発光素子１４０を支持する支持部材１１０と、集光レンズ１５０を支持する支持部材１２０と、光ケーブル１６０の入光面を支持する支持部材１３０とを有する。この構成において、レーザ光１０１を用いて支持部材１３０をスポット溶解することで、集光レンズ１５０で集光された光１４１が光ファイバ１６０の入光面に照射するように、支持部材１３０を変形させていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１６３４１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成において光軸系を修正するために必要な量の歪みを得るためには、レーザ光１０１の強度を調整するか、若しくはレーザ光１０１の照射回数を増加する必要があった。このため、レーザ光１０１の強度調節がセンシティブであったり、レーザ光１０１の照射工数が増大したり等の問題が存在した。また、このような問題から、製造方法の煩雑化やコストの増大等の問題も引き起こされていた。
【０００６】
そこで本発明は、上記のような問題を鑑み、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現できる光軸調整方法及び光軸調整装置を提供することを目的とする。また、高精度に光軸調整された光モジュールを容易且つ効率的に製造できる製造方法を提供することを目的とする。更に、高精度に光軸調整された光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、保持部材内部で光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整方法であって、前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上であって前記基準点に近い方の領域を第１の領域とし、前記基準点から遠い方の領域を第２の領域とし、前記第１の領域にレーザ光を照射して前記光軸を粗調整する第１のステップと、前記第２の領域にレーザ光を照射して前記光軸を微調整する第２のステップとを有して構成される。レーザ光照射により得られる光軸の調整量は、保持部材上における光軸に沿った位置に依存して異なる。このような調整量の違いを利用し、第１及び第２の領域における一方を粗調整することを目的とし、他方を微調整することを目的としてレーザ照射を行うことで、段階的な光軸調整が可能となり、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現することができる。
【０００８】
また、本発明は、請求項２記載のように、保持部材で保持されたレンズ光学系を介して光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整方法であって、前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記レンズ光学系を挟んで前記基準点と同一側に位置する前記保持部材上の第１の領域にレーザ光を照射する第１のステップと、前記レンズ光学系を挟んで前記基準点と反対側に位置する前記保持部材上の第２の領域にレーザ光を照射する第２のステップとを有し、前記第１及び第２の領域のうち何れか一方を前記光軸の倒れ角度を粗調整するための領域とし、他方を前記光軸の倒れ角度を微調整するための領域とするように構成される。レーザ光照射により得られる光軸の調整量は、保持部材上における光軸に沿った位置に依存して異なる。特にレンズ光学系で区切られた領域間では、得られる調整量が大きく異なる。。このような調整量の違いを利用し、第１及び第２の領域における一方を粗調整することを目的とし、他方を微調整することを目的としてレーザ照射を行うことで、段階的な光軸調整が可能となり、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項３記載のように、前記レンズ光学系を拡大光学系にするか、更に／あるいはレンズ光学系の焦点距離を基準点側で大きく被結合平面側の方で小さく設定することで、第１の領域を微調整するための領域とし、第２の領域を粗調整するための領域として構成しても良い。つまり、レンズ光学系が拡大光学系である場合には、このレンズ光学系が介在しない場合に比べ、被結合平面における単位面積あたりの光軸の結合度が小さく（基準点が光源の場合なら、単位面積あたりの光量が小さく）なる。したがって、第１の領域に対するレーザ照射によって光軸が変動した結果の光量が、第２の領域に対するレーザ照射によって変動する光量を下回った場合は、第１の領域が微調整領域となり、第２の領域が粗調整領域となる。また、レンズ光学系の焦点距離が、基準点側よりも被結合平面側で大きい場合、このレンズ光学系が介在しない場合に比べ、被結合平面における光軸の移動量が小さくなる。従って、第１の領域に対するレーザ照射によって変動する光軸移動量を下回る関係を成り立たせた場合には、第１の領域が微調整領域となり、第２の領域が粗調整領域となる。このようにレンズ光学系の設定を行うことで、本発明による光軸調整の自由度が向上する。
【００１０】
また、請求項２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項４記載のように、前記レンズ光学系の拡大光学系、縮小光学系の違いであるか、更に／あるいはレンズ光学系の焦点距離を適宜設定することで、第１の領域にレーザを照射した場合における変動量を適宜に設定することが可能になる。つまり、レンズ光学系が縮小光学系である場合には、このレンズ光学系が介在しない場合に比べ、被結合面における単位面積あたりの光軸の結合度が大きく（基準点が光源の場合なら、単位面積あたりの光量が大きく）なる。従って、第１の領域に対するレーザ照射によって光軸を変動させた場合、被結合平面において変動する光量が大きくなる。また、レンズ光学系の焦点距離が、基準点側で小さく被結合平面側で大きい場合、レンズ光学系が介在しない場合に比べて、第１の領域に対するレーザ照射による光軸の移動量が拡大される。逆にレンズ光学系の焦点距離が、基準点側で大きく被結合平面側で小さい場合、レンズ光学系が開催しない場合に比べて同光軸の移動量が縮小される。このようにレンズ光学系の種類が焦点距離の比を適宜に設定することで、光軸調整を行う場合の調整量を適宜に決定することができるわけである。
【００１１】
また、請求項１又は２記載の前記第１及び第２のステップのうち前記光軸の倒れ角度を粗調整するステップは、請求項５記載のように、前記光軸の倒れ角度を微調整する他方のステップよりも先であることが好ましい。粗調整を行った後に微調整を行うように構成することで、光軸調整の効率及び精度を向上させることができる。
【００１２】
請求項１又は２記載の前記第１及び／又は第２のステップは、例えば請求項６記載のように、前記光軸を取り囲む前記第１又は第２の領域の周囲に沿ってレーザ光を複数回照射してもよい。
【００１３】
また、請求項１又は２記載の前記第１及び／又は第２のステップは、請求項７記載のように、前記第１又は第２の領域における前記光軸の長さ方向に沿って異なる位置にレーザ光を複数回照射することが好ましい。第１及び第２の領域において、光軸に沿って異なる位置に複数回、レーザ照射して光軸調整を行うことで、より小刻みな調整が可能となり、光軸調整の精度を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、請求項８記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記第１及び第２のステップが前記保持部材における溶接部分以外の領域に前記レーザ光を照射するように構成されることが好ましい。溶接部分を重ねてレーザ照射すると溶接部分に歪みが蓄積され、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後に元の位置に復元したり等の可能性が存在する。これに比べ、接合部分以外の保持部材をレーザ照射により変形させた場合、複雑な応力歪みを内部に発生させないため、温度ストレスや経時的変化に強く、クラックの発生や溶接割れ等の発生を防止することができる。結果として、温度ストレスや経時的な変化による光軸の変動を抑制でき、長期的な信頼性及び安定性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項９記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記第１及び第２のステップが前記保持部材を溶接する際に用いたレーザ照射手段を用いるように構成されても良い。組立時のレーザ照射手段と同一のレーザ照射手段を用いることで、保持部材の組立から光軸調整までの工程を一連の工程で行うことが可能となり、手順の簡素化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項１０記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記第１及び第２のステップが前記保持部材を溶接する際に用いたレーザ照射手段とは異なるレーザ照射手段を用いるように構成されても良い。
【００１７】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項１１記載のように、前記第１のステップにおける前記レーザ光の強度と、第２のステップにおける前記レーザ光の強度とが等しい又は異なっていてもよい。
【００１８】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項１２記載のように、前記第１及び第２のステップより先に前記保持部材にレーザ光を照射して前記光軸の調整量を取得する第３のステップと、該第３のステップで取得した前記調整量に基づいて前記第１及び／又は第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第４のステップとを有して構成されても良い。実際の光軸調整に先立って、レーザ光の照射による光軸の調整量を取得しておくことで、これをリファレンスとして以降のステップにおけるレーザ光を容易に制御することが可能となり、光軸調整をより効率的且つ高精度に行うことが可能となる。
【００１９】
また、請求項１２記載の前記第３のステップは、例えば請求項１３記載のように、前記第１の領域と前記第２の領域との間の領域に前記レーザ光を照射することで前記調整量を取得するように構成されても良い。
【００２０】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項１４記載のように、前記第１及び第２のステップより先に前記第１の領域にレーザ光を照射して前記光軸の第１の調整量を取得する第３のステップと、前記第１及び第２のステップより先に、前記第２の領域にレーザ光を照射して前記光軸の第２の調整量を取得する第４のステップと、前記第３のステップで取得した前記第１の調整量に基づいて前記第１のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第５のステップと、前記第４のステップで取得した前記第２の調整量に基づいて前記第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第６のステップとを有して構成されても良い。実際の光軸調整に先立って、レーザ光の照射による光軸の調整量を取得しておくことで、これをリファレンスとして以降のステップにおけるレーザ光を容易に制御することが可能となり、光軸調整をより効率的且つ高精度に行うことが可能となる。
【００２１】
また、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項１５記載のように、前記第１のステップによる前記光軸の調整量を取得する第３のステップと、該第３のステップで取得した前記調整量に基づいて前記第１のステップ又は前記第２のステップにおけるレーザ光の照射量と照射時間と照射位置との少なくとも１つを設定する第４のステップとを有して構成されても良い。第１のステップによる調整量を取得することで、これをリファレンスとして以降のステップにおけるレーザ光を容易に制御することが可能となり、光軸調整をより効率的且つ高精度に行うことが可能となる。
【００２２】
また、本発明は、光モジュールの製造方法であって、請求項１６記載のように、請求項１又は２記載の前記光軸調整方法を用いて前記２つの領域の光軸の倒れ角度を調整する工程を有して構成される。上記した光軸調整方法を製造方法に組み込むことで、高精度に光軸調整された光モジュールを容易且つ効率的に製造することができる。
【００２３】
また、本発明は、請求項１７記載のように、保持部材内部で光結合する２つの領域における光軸の倒れ角度を調整するための光軸調整装置であって、前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記光軸に沿った位置が前記基準点から遠い前記保持部材上の第２の領域とのうち何れか一方を粗調整のための領域とし、他方を微調整のための領域としてレーザ光を照射するレーザ照射手段を有して構成される。レーザ光照射により得られる光軸の調整量は、保持部材上における光軸に沿った位置に依存して異なる。このような調整量の違いを利用し、第１及び第２の領域における一方を粗調整することを目的とし、他方を微調整することを目的としてレーザ照射を行うことで、段階的な光軸調整が可能となり、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現することができる。
【００２４】
また、請求項１７記載の前記光軸調整装置は、例えば請求項１８記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記レーザ照射手段が前記複数の部材を溶接して前記保持部材を作製するためのレーザ光を出力するように構成することもできる。組立時のレーザ照射手段と同一のレーザ照射手段を用いることで、保持部材の組立から光軸調整までの工程を一連の工程で行うことが可能となり、手順の簡素化を図ることができる光軸調整装置を実現できる。
【００２５】
また、請求項１７記載の前記光軸調整装置は、例えば請求項１９記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記複数の部材が前記第１又は第２の領域に前記レーザ光を照射したレーザ照射手段とは異なるレーザ照射手段から出力されたレーザ光を用いて溶接されていてもよい。
【００２６】
また、請求項１７記載の前記光軸調整装置は、例えば請求項２０記載のように、前記保持部材内部で光結合する２つの領域間にレンズ光学系を介在していてもよい。
【００２７】
また、本発明は、請求項２１記載のように、光結合する２つの領域のうち少なくとも一方の光軸を保持する保持部材を有する光モジュールであって、前記２つの領域の何れか一方を基準点とし、前記保持部材上の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記光軸に沿った位置が前記基準点から遠い前記保持部材上の第２の領域とのうち何れか一方はレーザ光が照射されることで前記光軸の倒れ角度が粗調整される粗調整領域とし、他方はレーザ光が照射されることで前記光軸の倒れ角度が微調整される微調整領域であるように構成される。レーザ光照射により得られる光軸の調整量は、保持部材上における光軸に沿った位置に依存して異なる。このような調整量の違いを利用し、第１及び第２の領域における一方を粗調整することを目的とし、他方を微調整することを目的としてレーザ照射を行うことで、段階的な光軸調整が可能となり、効率的且つ高精度な光軸調整がなされた光モジュールを容易に実現できる。
【００２８】
また、請求項２１記載の前記光モジュールは、請求項２２記載のように、前記保持部材において前記第１及び第２の領域の少なくとも一方の肉厚が前記第１又は第２の領域以外の領域の肉厚よりも薄くなっている、若しくは前記保持部材において前記第１及び第２の領域の少なくとも一方の外径が前記第１又は第２の領域以外の外径よりも細くなっているように構成されても良い。第１又は第２の領域における肉厚や断面の外径を、保持部材における他の部分の肉厚や断面の外径よりも薄くしたり細くしたりすることで、形状効果により、この部分の調整量を増大させることが可能となる。
【００２９】
また、請求項２１記載の前記光モジュールは、請求項２３記載のように、前記保持部材が複数の部材を溶接して作製された組立体であり、前記第１及び第２の領域が前記保持部材における溶接部分以外の領域であることが好ましい。溶接部分を重ねてレーザ照射すると溶接部分に歪みが蓄積され、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後に元の位置に復元したり等の可能性が存在する。これに比べ、接合部分以外の保持部材をレーザ照射により変形させた場合、複雑な応力歪みを内部に発生させないため、温度ストレスや経時的変化に強く、クラックの発生や溶接割れ等の発生を防止することができる。結果として、温度ストレスや経時的な変化による光軸の変動を抑制でき、長期的な信頼性及び安定性を向上させることができる。
【００３０】
また、請求項２１記載の前記光モジュールは、例えば請求項２４記載のように、前記第１の領域と前記第２の領域との間にレンズ光学系を介在していてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３２】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図２は、本実施形態による光出力装置１の全体構成を示す内部透視図である。光出力装置１は、光通信分野やその他の技術分野で光源として使用することができる光モジュールである。図２に示すように、光出力装置１は、主筐体２と副筐体５０とを有し、副筐体５０の先端にコネクタ部４３を介して光ファイバ４２が接続された構成を有している。
【００３３】
主筐体２内部には、シリコン（Ｓｉ）やガリウム・砒素（ＧａＡｓ）やインジウム・リン（ＩｎＰ）等の半導体材料を用いて作製された発光素子１０と、発光素子１０を駆動する駆動回路１１と、発光素子１０から出力されたレーザ光３を平行光に変換するコリメートレンズ２０とが収納されている。発光素子１０と駆動回路１１とは主筐体２に取り付けられることで固定されている。コリメートレンズ２０は支持部材２１により固定されている。発光素子１０から出力された後、コリメートレンズ２０で平行光に変換されたレーザ光３は、主筐体２の壁に設けられた窓６０を介して主筐体２外部（副筐体５０内部）に出射される。窓６０は、例えば石英やガラス等を用いて構成される。
【００３４】
窓６０の外部には副筐体５０が取り付けられており、主筐体２から出射されたレーザ光３は副筐体５０内部の空洞に進入する。副筐体５０は、所定のレーザ照射手段を用いて主筐体２に溶接されるか、はんだやその他の接着剤等を用いて主筐体２に接着される。副筐体５０内部には、レーザ光３を集光するための集光レンズ３０と、光ファイバ４２から突出された伝送媒体であるフェルール４０とが収納されている。副筐体５０は、集光レンズ３０とフェルール４０とを保持する第１の筐体５１と、第１の筐体５１を主筐体２に対して保持する第２の筐体５２とを有して構成された組立体である。第１の筐体５１は、集光レンズ３０で集光されたレーザ光３がフェルール４０の入光面４１に照射するように、集光レンズ３０とフェルール４０とを保持する。第１の筐体５１には、集光レンズ３０を保持するためのくびれ部５３が設けられている。尚、くびれ部５３における断面（光の伝搬方向に対して垂直な面）の外径は、該くびれ部５３以外の副筐体５０における断面（前記断面と平行な面）の外径よりも細い。また、くびれ部５３における外壁の肉厚は、該くびれ部５３以外の副筐体５０における外壁の肉厚と等しくても良いが、好ましくはこれよりも薄く作製する。第１の筐体５１と第２の筐体５２とは、所定のレーザ照射手段を用いて溶接されるか、はんだやその他の接着剤等を用いて主筐体２に接着される。尚、第１の筐体５１と第２の筐体５２とは、それぞれ単一の部材で構成された部材であっても良いし、複数の部材を溶接又は接着して構成された組立体であってもよい。
【００３５】
コリメートレンズ２０と集光レンズ３０とフェルール４０の入光面４１とは光学的結合部品として機能する。本実施形態では、個々の光学的結合部品を介して光結合される領域における光軸の関係、例えば倒れ角度を調整するために、副筐体５０の胴体部側面に所定のレーザ照射手段を用いてレーザ光（図１０及び図１１におけるレーザ光６Ａ，６Ｂ）をスポット照射する。副筐体５０におけるレーザ光（６Ａ，６Ｂ）が照射された部位は溶融した後、冷却して固化する。これにより、副筐体５０が変形し、各光学的結合部品の光軸が変動する。この変動を利用して、光学的結合部品を介して光結合される領域における光軸の位置や傾きを調整することで、例えば複数の領域で生じた光軸のずれを修正したり、これらを所望する位置関係や傾きの関係等に調整することができる。尚、光軸を調整するために使用するレーザ照射手段には、上記において各部材を接合する際に使用したレーザ照射手段を用いても、該レーザ照射手段とは異なるレーザ照射手段を用いてもよい。また、レーザ照射手段には、ＹＡＧレーザ装置等のレーザ溶接装置を適用することが可能である。
【００３６】
ここで、光入力装置１内部、特に副筐体５０内部で結合された複数の領域の間に生じる光軸のずれの例について、以下に図面を用いて説明する。
【００３７】
図３に、第２の筐体５２に第１の筐体５１を溶接した際に生じる光軸のずれを例示する。図３（ａ）は、第２の筐体５２に第１の筐体５１をレーザ照射手段（レーザ溶接装置）を用いて溶接する際の様子を示す図である。図３（ａ）に示すように、第２の筐体５２は例えば予め主筐体２に取り付けられている。第１の筐体５１は、主筐体２に固定された状態の第２の筐体５２と位置合わせされつつ接触した状態で、レーザ光５Ａをスポット照射することにより、第２の筐体５２に溶接される。この際、レーザ光５Ａがスポット照射された部位には、溶接ポイント５ａが形成される。
【００３８】
図３において、主筐体２から出力される光（本実施形態ではコリメートレンズ２０から出力されたレーザ光３）の光軸、すなわちコリメートレンズ２０の光軸Ｃ２に対して、第１の筐体５１に保持されたフェルール４０の光軸Ｃ４が傾いた状態で、第１の筐体５１と第２の筐体とが溶接されると、それぞれの光軸Ｃ２，Ｃ４は、図３（ｂ）に示すように、傾きによるずれ（Θ）を生じる。このようなずれ（Θ）は、溶接ポイント５ａの変形量の違いからも生じてしまう。また、コリメートレンズ２０の光軸Ｃ２に対して、第１の筐体５１に保持されたフェルール４０の光軸Ｃ４が光軸Ｃ２と垂直に交わる面上におけるＸ方向及びＹ方向に位置ずれした状態で、第１の筐体５１と第２の筐体５２とが溶接されると、それぞれの光軸Ｃ２，Ｃ４は、図３（ｃ）に示すように、水平方向のずれ（ｘ，ｙ）を生じる。このようなずれ（ｘ，ｙ）も、溶接ポイント５ａの変形量の違いからも生じてしまう。
【００３９】
また、図４に、集光レンズ３０とフェルール４０との間に生じる光軸のずれを例示する。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、集光レンズ３０やフェルール４０を第１の筐体５１にセットした際、それぞれが正規の位置に保持されていない場合、例えば集光レンズ３０の光軸Ｃ３が光軸Ｃ４に対して傾きを持った状態でセットされた場合（図４（ａ）参照）や、集光レンズ３０の光軸Ｃ３とフェルール４０の光軸Ｃ４とがＸ方向及びＹ方向において位置ずれした状態でセットされた場合（図４（ｂ）参照）、それぞれ図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光軸Ｃ３と光軸Ｃ４との間にずれ（ｘ，ｙ，Θ）が生じる。
【００４０】
これらのずれ（ｘ，ｙ，Θ）は、フェルール４０に入射するレーザ光３の光量を減少させる要因となる。そこで本実施形態では、上述したように、副筐体５０の胴体部側面にレーザ光を照射し、これによる副筐体５０の変形を利用して光軸を調整することで、フェルール４０の入光面４１とレーザ光３の焦点との関係、すなわちフェルール４０の光軸Ｃ４や集光レンズ３０の光軸Ｃ３の位置や傾き、及びこれらとコリメートレンズ２０の光軸Ｃ２との関係を調整し、フェルール４０に入射するレーザ光３の光量を増加させる。但し、同一強度のレーザ光により光軸が調整される量（以下、調整量という）は、入光面４１と集光レンズ３０との間の領域と集光レンズ３０を挟んで反対側にある光結合する領域を基準点とした場合、この基準点からの距離に依存して異なる。すなわち、同一強度のレーザ光により調整される光軸の角度φが副筐体５０の形状に依存せず一定であると仮定すると、図５に示すように、基準点からの光軸に沿った距離Ｄが短い（Ｄ２＞Ｄ１）ほど、一回のレーザ照射で基準点から被結合平面に到達する光軸に対して垂直方向に移動させる距離Ｌが長い（Ｌ１＞Ｌ２）。このため、基準点から光軸に沿って離れた位置をレーザ照射することで、より多くの調整量を得ることが可能である。
【００４１】
更に、本実施形態のように光学的結合部品が複数（集光レンズ３０及び入光面４１等）ある場合、それぞれの光学的結合部品において、ずれ（ｘ，ｙ，Θ）に対する許容範囲、すなわち光学的結合トレランスが異なる。ここで、本実施形態で用いた集光レンズ３０とフェルール４０の入光面４１との光学的結合トレランスを図６に示す。図６（ａ）は集光レンズ３０の光学的結合トレランスを示すグラフであり、図６（ｂ）はフェルール４０の入光面４１の光学的結合トレランスを示すグラフである。図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると明らかなように、集光レンズ３０のトレランス曲線は比較的急峻なカーブを描く。すなわち、ずれ（ｘ，ｙ，Θ）に対する許容範囲が狭い。これに対し、フェルール４０の入光面４１のトレランス曲線は比較的緩やかなカーブを描く。すなわち、フェルール４０の入光面４１の光学的結合トレランスの方が集光レンズ３０のそれよりも許容範囲が広い。
【００４２】
以上のような理由から、本実施形態では、図７に示すように、主筐体２側を基準点として、この基準点に近い集光レンズ３０と主筐体２との間の副筐体５０胴体部側面上の領域、すなわち集光レンズ３０の光軸Ｃ３及びフェルール４０の光軸Ｃ４が調整可能であり且つ同一強度のレーザ光での調整量が比較的大きな領域を、光軸調整（以下、粗調整という）を大まかに行うための領域（以下、粗調整領域という）とする。また、前記基準点よりも遠い副筐体５０上の領域、すなわちフェルール４０の光軸Ｃ４を調整可能であり且つ同一強度のレーザ光での調整量が比較的小さな領域を、光軸調整（以下、微調整という）を細かく行うための領域（以下、微調整領域という）とする。
【００４３】
このように、同一強度のレーザ光による調整量が比較的大きな領域を粗調整するための領域とし、同一強度のレーザ光による調整量が比較的小さな領域を微調整するための領域とし、これらの領域を用いて複数段階の調整を行うことで、本実施形態では、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に行うことが可能となる。
【００４４】
但し、副筐体５０を構成する各部材の溶接部分、特に第１の筐体５１と第２の筐体５２との溶接部分５４は、粗調整領域又は微調整領域から除くことが好ましい。これは、溶接部分を重ねてレーザ照射すると溶接部分に歪みが蓄積され、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後に光軸が元の位置に復元したり等の可能性が存在するためである。これに比べ、副筐体５０の胴体部側面（溶接部分以外）をレーザ照射により変形させる場合、複雑な応力歪みを内部に発生させないため、温度ストレスや経時的変化に強く、クラックの発生や溶接割れ等の発生を防止することができる。すなわち、温度ストレスや経時的な変化による光軸の変動を抑制でき、長期的な信頼性及び安定性が向上された光モジュールを実現することができる。
【００４５】
この他の理由として、溶接部分をレーザ照射の対象領域（粗調整領域又は微調整領域）とした場合、溶接ポイント５ａを溶融できる程度に大きいエネルギーを持つレーザ光（６Ａ／６Ｂ）を照射する必要があるため、レーザ光（６Ａ／６Ｂ）のパワーコントロールが困難となってしまう。このため、必要以上に大きなエネルギーでレーザ照射してしまう可能性が助長されてしまう。必要以上に大きなエネルギーでレーザ照射すると、光軸のずれが調整前と反対側に発生してしまい（光軸が逆側に倒れてしまい）、これを解消するためにレーザ照射方向（レーザ照射位置）を反対側に移さなければならない。このため、光出力装置１又はレーザ照射手段の位置を修正する工程を新たに必要とし、且つレーザ照射回数を増大させ、工程が煩雑化して製造効率が低下してしまう。更に、溶接部分で光軸調整を行った場合、この部分に元々存在した内部応力等により、レーザ照射による調整量がコントロールできないという問題も存在する。これに対し、本実施形態のように副筐体５０における溶接部分以外の胴体部側面をレーザ照射対象とすることで、上記のような問題を解消することが可能となる。
【００４６】
次に、図８を用いて、粗調整領域における調整量と微調整領域における調整量との関係を説明する。図８（ａ）は副筐体５０の内部透視図であり、図８（ｂ）は入光面４１と集光レンズ３０との間の領域と集光レンズ３０を挟んで反対側にある光結合する領域を基準点として、光軸に沿った基準点からの距離に対する同一強度のレーザ光で得られる調整量を示すグラフである。図８に示すように、主筐体２側から集光レンズ３０までの領域、すなわち粗調整領域では、集光レンズ３０の作用により、副筐体５０の変形による光軸の移動量が増大されるため、微調整領域と比較して調整量が大きい。また、この領域では、上記で図５を用いて説明した原理により、基準点に近くなるにつれて調整量が増加している。これに対し、集光レンズ３０から入光面４１までの領域、すなわち微調整領域では、集光レンズ３０による作用を受けないため、粗調整領域と比較して調整量が少ない。また、この領域では、基準点から遠くなるにつれて調整量が減少している。このような光学的特性及び形状的特性を利用し、基準点からの距離を制御しつつレーザ光を照射することで、本実施形態では、高精度且つ効率的に所望する調整量を容易に得ることが可能である。
【００４７】
但し、集光レンズ３０の部位に例えば拡大光学系を形成するレンズ光学系を適用した場合、該レンズ光学系を挟んで基準点側の領域（上記の粗調整領域に相当）における副筐体５０の変形による光軸の移動量は、拡大光学系の作用により減少される。これに対し、上記レンズ光学系を挟んで基準点と反対側の領域（上記の微調整領域に相当）における副筐体５０の変形による光軸の移動量は、拡大光学系による作用を受けない。すなわち、拡大光学系の場合には、図８（ｂ）に示す関係と逆の関係となる場合も存在する。このように本実施形態において、レンズ光学系を挟んで何れの領域が粗調整領域となり、微調整領域となるかは、レーザ照射位置やレンズ光学系の特性により種々変形される。尚、本実施形態において、２つの領域を光結合するレンズ光学系には、単一のレンズで構成されたレンズ光学系を適用しても、複数のレンズの組み合わせで構成されたレンズ光学系を適用しても良い。更に、レンズとしての機能を奏することが可能な電気光学材料等で構成されても良い。但し、本実施形態におけるレンズ光学系とは、例えば単一の光学的結合部品で構成された場合、この部品を指し、複数の光学的結合部品の組み合わせで構成された場合、この複数の部品全体を指す。
【００４８】
また、本実施形態では、上述のように第１の筐体５１におけるくびれ部５３の肉厚が副筐体５０における他の部材よりも薄く、且つ断面の外径が他の部材よりも小さい。このため、くびれ部５３にレーザ光を照射した際に得られる調整量は、形状効果により他の部材よりも増幅される（図８（ｂ）参照）。
【００４９】
次に、本実施形態による光軸調整方法を図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明では、第１の筐体５１と第２の筐体５２とが傾いてレーザ溶接された場合を例に挙げて説明する。尚、第１の筐体５１及び第２の筐体５２をレーザ溶接する際のレーザ照射手段及び副筐体５０を変形する際のレーザ照射手段には、上述にもあるように、同一又は異なるレーザ照射手段を用いることができ、且つこのレーザ照射手段には、ＹＡＧレーザ装置等のレーザ溶接装置を適用することができる。
【００５０】
図９は、第１の筐体５１と第２の筐体５２とが傾いてレーザ溶接された際の構成を示す内部透視図である。図９に示すように、第１の筐体５１と第２の筐体５２とが傾いてレーザ溶接されると、光軸Ｃ２と光軸Ｃ４との間に傾きが発生し、これにより、光軸Ｃ２とフェルール４０の入光面４１（特に中心）との間に水平方向の成分ｘ，ｙと角度方向の成分θとを持つずれが（ｘ，ｙ，θ）が生じる。
【００５１】
そこで本実施形態では、先ず第１のステップとして、図１０（ａ）に示すように、入光面４１と集光レンズ３０との間の領域と集光レンズ３０を挟んで反対側にある領域を基準点として、この基準点から近い粗調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ａを１回以上照射し、例えば図１０（ｂ）に示すようなレーザ照射パターンで配列した溶融ポイント６ａを形成する。レーザ光６Ａは、図１０（ａ）に示すように、光軸Ｃ４が光軸Ｃ２から見て倒れている反対側から照射する。ここで、レーザ照射を光軸Ｃ２に沿って基準点に近い位置から行うとよい。これにより、副筐体５０における粗調整領域の形状が変形され、光軸Ｃ２と入光面４１の中心とのずれ（ｘ，ｙ，θ）が大まかに改善される。同時に、集光レンズ３０の焦点が光軸Ｃ２に接近し、フェルール４０に入光されるレーザ光３の光量が増加する。尚、このステップにおけるレーザ照射回数及びレーザ照射パターンは、調整後のずれ（ｘ’，ｙ’，θ’）が、粗調整領域における調整量の最小値以下となるように設定される。また、このステップでは、上述にもあるように、副筐体５０を構成する各部材の溶接部分、特に第１の筐体５１と第２の筐体５２との溶接部分５４にレーザ光６Ａを照射しない。これにより、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後にずれが復元したり等の不具合を防止することができる。更に、レーザ光６Ａは、レーザ光６Ｂと同一の強度であっても良いし、異なる強度であっても良い。
【００５２】
このように粗調整領域での可能な限りの光軸の粗調整を行うと、本実施形態では、次に第２のステップとして、図１１（ａ）に示すように、微調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ｂを１回以上照射し、例えば図１１（ｂ）に示すようなレーザ照射パターンで配列した溶融ポイント６ｂを形成する。レーザ光６Ｂは、図１１（ａ）に示すように、光軸Ｃ４が光軸Ｃ２から見て倒れている側から照射する。ここで、レーザ照射を光軸Ｃ２に沿って図１０（ａ）と同様に基準点に近い位置から行とよい。これにより、副筐体５０における微調整領域の形状が変形され、光軸Ｃ２と入光面４１の中心とのずれ（ｘ’，ｙ’，θ’）が改善又は解消される。従って、第１のステップで光軸Ｃ２に接近した集光レンズ３０の焦点と入光面４１の中心との位置関係が更に改善され（例えば略一致した状態となる）、フェルール４０に十分な光量を入光することが可能となる。尚、このステップでは、第１のステップと同様に、副筐体５０を構成する各部材の溶接部分にレーザ光６Ｂを照射しない。これにより、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後にずれが復元したり等の不具合を防止することができる。また、レーザ光６Ｂは、レーザ光６Ａ及び／又はレーザ光５Ａと同一の強度であっても良いし、異なる強度であっても良い。
【００５３】
但し、上記の光軸調整方法において、粗調整領域と微調整領域とが入れ代わっている場合、すなわち上述のように、レンズ光学系に縮小光学系を採用した場合、第１のステップにおいて粗調整領域であるレンズ光学系と入光面４１との間の領域をレーザ照射し、第２のステップにおいて微調整領域であるレンズ光学系を挟んで粗調整領域と反対側にある領域をレーザ照射するように構成される。
【００５４】
また、上記した各ステップは、光ファイバ４２からの出力光を光ファイバ４２の一方の端においてモニタリングしながら行う。図１２に、上記した光軸調整方法を実現するための装置（光軸調整装置１Ａ）の構成を示す。
【００５５】
図１２に示すように、光軸調整装置１Ａは、上記した光出力装置１と、光出力装置１から出力され、光ファイバ４２を伝送したレーザ光３の光量を検出する光量検出装置９１と、光量検出装置９１で検出されたレーザ光３の光量に基づいてレーザ照射装置９２を制御する制御コンピュータ９３と、制御コンピュータ９３による制御に基づいて粗調整領域へレーザ光６Ａを照射（第１のステップ）し、微調整領域へレーザ光６Ｂを照射（第２のステップ）するレーザ照射装置９２とを有して構成される。このような構成を有する光軸調整装置１Ａを用いることで、光軸のずれや調整量若しくはフェルール４０へ入光された光量等を確認しながら光軸調整を行うことが可能となる。
【００５６】
尚、本実施形態による光軸調整方法は、光出力装置１の製造方法における一部のステップとして使用することが可能であり、これにより、工数を増大させることなく、高精度且つ効率的に光軸調整がなされた光モジュールを容易に製造することが可能となる。
【００５７】
以上で説明したように、本実施形態によれば、２つ以上の光学的結合部品の何れか（例えば入光面４１）を基準点とし、該基準点に近い方に位置する副筐体５０上の領域を第１の領域（例えば粗調整領域）とし、前記基準点から遠い方に位置する副筐体５０上の領域を第２の領域（例えば微調整領域）とし、第１の領域にレーザ光を照射する第１のステップと、第２の領域にレーザ光を照射する第２のステップとを設けることで、段階的に高精度に光軸調整がなされた光出力装置を効率的且つ容易に実現できる。また、光出力装置の光軸調整を高精度で効率的且つ容易に行うことが可能な光軸調整装置が実現できる。更に、光出力装置の光軸調整を高精度で効率的且つ容易に行うことが可能な光軸調整方法が実現できる。更にまた、高精度に光軸調整がなされた光出力装置の効率的且つ容易な製造方法が実現できる。
【００５８】
尚、本実施形態は、レーザチップや受光チップ等の発光素子と光ファイバとの間、或いはレーザチップと光変調器との間等に設けられる光モジュールに適用することが可能である。また、レンズと光アイソレータとの組立体等、パッシブな光モジュールに対しても同様に適用することが可能である。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について詳細に説明する。尚、本実施形態では、特記しない限り、その構成及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００６０】
第１の実施形態では、第１のステップにおいて光軸を可能な限り調整していた。しかしながら、粗調整領域での光軸調整は、調整のステップ幅、すなわち調整量の最小値が比較的（例えば微調整領域と比べて）大きいため、可能な限りの光軸調整を行った場合、調整後の光軸Ｃ４の倒れ方向が元の側と反対側になってしまう、換言すれば光軸Ｃ４が反対側に倒れ込んでしまう可能性が存在する。この場合、レーザ光６Ｂを照射する方向をレーザ光６Ａを照射した方向と反対側に修正する必要があるため、第２のステップへ移行する際の作業が煩雑化してしまう可能性が存在する。
【００６１】
また、第１の実施形態で述べたように、入光面４１の光学的結合トレランスは、集光レンズ３０の光学的結合トレランスと比較して広い許容範囲を有する。従って、微調整領域における調整の方が、粗調整領域における調整よりも、温度ストレスや経時的変化に対して安定な特性を発揮する。
【００６２】
そこで本実施形態では、第１のステップにおける粗調整領域での光軸の調整を、光軸Ｃ４の倒れ方向を第１のステップ以前の倒れ方向と同一方向に保ちつつ、可能な限り又はそれ以前の光軸調整を行うように構成する。例えば第１のステップで得られた総調整量よりも第２のステップで得られた総調整量の方が大きくなるように構成する。
【００６３】
これにより、第２のステップにおいてレーザ照射方向を第１のステップと反対方向に修正する必要がなく、工程の煩雑化を防止することが可能となる。また、温度ストレスや経時的変化に対して安定な特性を発揮するように構成することができる。尚、他の構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６４】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では光軸調整方法の他の構成例を示す。尚、本実施形態では、特記しない限り、その構成及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００６５】
本実施形態による光軸調整方法では、図１２に示した第１の実施形態における光軸調整装置１Ａと同様の構成を用いる。また、本実施形態による光軸調整装置１Ａの動作を図１３を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明では、制御コンピュータ９３の動作を中心に説明する。
【００６６】
本実施形態において、制御コンピュータ９３は、先ず第１のステップとして、光軸調整前の光出力装置１から出力されたレーザ光の光量（これを検出光量Ｐ１とする）を光量検出装置９１で測定する。次に第２のステップとして、レーザ照射装置９２を用いて副筐体５０の何れかの部位にレーザ光６Ｃ（溶融ポイント６ｃを形成するためのレーザ光を６Ｃとする）を照射し（図１３（ａ）参照）、その後に光出力装置１から出力されたレーザ光の光量（これを検出光量Ｐ２とする）を光量検出装置９１で測定する。この際、制御コンピュータ９３は、以降のステップにおいて光軸の調整量（復帰量ともいう）を算出するために、レーザ照射装置９２を駆動した際のレーザ光６Ｃの照射量（照射回数や照射パワー等）や照射時間（１つ又は全てのレーザ光６Ｃの照射時間）等をパラメータとして記憶しておく。また、第２のステップにおけるレーザ照射位置は、粗調整領域，微調整領域又はくびれ部５３の何れの領域であっても良い。図１３（ａ）では、レーザ照射位置をくびれ部５３とした場合を例に挙げて説明する。
【００６７】
このように、検出光量Ｐ１と検出光量Ｐ２とを測定すると、次に第３のステップとして、制御コンピュータ９３は、検出光量Ｐ１と検出光量Ｐ２との差と、照射した全レーザ光６Ｃの総エネルギーとに基づいて、単位エネルギーあたりの光軸の調整量を算出する。更に、第４のステップとして、制御コンピュータ９３は、目標とする光量（光量検出装置９１で検出される光量）と検出光量２との差から、目標とする光量を達成するために必要な光軸の調整量を算出する。
【００６８】
次に第５のステップとして、制御コンピュータ９３は、算出した光軸の調整量に基づいて、レーザ光６Ｄ，６Ｅ（溶融ポイント６ｄ，６ｅを形成するためのレーザ光をそれぞれ６Ｄ，６Ｅとする）の照射パワーと照射回数と照射位置とを設定する。
【００６９】
その後、制御コンピュータ９３は、第５のステップで設定したレーザ光６Ｄの照射パワーと照射回数と照射位置とに基づいて粗調整を行うようにレーザ照射装置９２を制御し（第６のステップ：図１３（ｂ）参照）、次に第５のステップで設定したレーザ光６Ｅの照射パワーと照射回数と照射位置とに基づいて微調整を行うようにレーザ照射装置９２を制御する（第７のステップ：図１３（ｃ）参照）。これにより、目標とする光量を得るために必要な光軸の調整量を満足するように光軸調整を行うことができる。尚、第６又は第７のステップにおいて、レーザ照射を行う必要が無い場合、すなわち照射回数が０回となった場合、そのステップを飛ばすことも可能である。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、目標とする光量を達成するために必要な光軸の調整量を算出し、これに基づいて制御コンピュータ９３が自動的に光軸調整を行うことができる。尚、他の構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７１】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、上記第３の実施形態における目標とする光量を達成するために必要な光軸の調整量の別の算出方法（第３の実施形態における第１から第４のステップに相当）を例示する。尚、本実施形態では、特記しない限り、その構成及び動作は上記した各実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態による目標とする光量を達成するために必要な光軸の調整量の算出方法では、先ず第１のステップとして、制御コンピュータ９３が光軸調整前の光出力装置１から出力されたレーザ光の光量（これを検出光量Ｐ１１とする）を光量検出装置９１で測定する。次に第２のステップとして、レーザ照射装置９２を用いて副筐体５０の粗調整領域にレーザ光６Ｄを照射し、その後に光出力装置１から出力されたレーザ光の光量（これを検出光量Ｐ１２とする）を光量検出装置９１で測定する。この際、制御コンピュータ９３は、以降のステップにおいて光軸の調整量（復帰量ともいう）を算出するために、レーザ照射装置９２を駆動した際のレーザ光６Ｄの照射量（照射回数や照射パワー等）や照射時間（１つ又は全てのレーザ光６Ｄの照射時間）をパラメータとして記憶しておく。次に第３のステップとして、レーザ照射装置９２を用いて副筐体５０の微調整領域にレーザ光６Ｅを照射し、その後に光出力装置１から出力されたレーザ光の光量（これを検出光量Ｐ１３とする）を光量検出装置９１で測定する。この際、制御コンピュータ９３は、以降のステップにおいて光軸の調整量を算出するために、レーザ照射装置９２を駆動した際のレーザ光６Ｅの照射量（照射回数や照射パワー等）や照射時間（１つ又は全てのレーザ光６Ｅの照射時間）等をパラメータとして記憶しておく。
【００７３】
このように、検出光量Ｐ１１と検出光量Ｐ１２と検出光量Ｐ１３を測定すると、次に第４のステップとして、制御コンピュータ９３は、検出光量Ｐ１１と検出光量Ｐ１２との差と、全レーザ光６Ｄの総エネルギーとに基づいて、粗調整領域にレーザ照射を行った際の単位エネルギーあたりの光軸の調整量を算出する。また、第５のステップとして、検出光量Ｐ１２と検出光量Ｐ１３との差と、全レーザ光６Ｅの総エネルギーとに基づいて、微調整領域にレーザ照射を行った際の単位エネルギーあたりの光軸の調整量を算出する。
【００７４】
その後、制御コンピュータ９３は、第６のステップとして、目標とする光量（光量検出装置９１で検出される光量）と検出光量Ｐ１３との差から、目標とする光量を達成するために必要な光軸の調整量を算出する。尚、光軸調整方法における以降の動作は、第３の実施形態における第５のステップ以降と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、他の構成及び動作は、上記した各実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７５】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。上記した各実施形態では、レーザ照射対象である副筐体５０内部に２つの領域を光結合するためのレンズ光学系（第１の実施形態では集光レンズ３０）を格納している場合について例を挙げた。これに対し本実施形態では、レーザ照射対象（副筐体５０Ｂ）内部にレンズ光学系等のような２つの領域を光結合する光学的結合部品を設けず、光学的結合部としてフェルール４０の入光面４１のみを設けた場合について例を挙げて説明する。
【００７６】
図１４（ａ）は本実施形態による副筐体５０Ｂの構成を示す内部透視図であり、図１４（ｂ）は副筐体５０Ｂにおける基準点からの距離と同一強度のレーザ光による調整量との関係を示すグラフである。図１４（ａ）に示すように、副筐体５０Ｂは、付け根付近（主筐体２側）にくびれ部５３Ｂを有している。くびれ部５３Ｂにおける断面（光の伝搬方向に対して垂直な面）の外径は、該くびれ部５３Ｂ以外の副筐体５０Ｂにおける断面（前記断面と平行な面）の外径よりも細い。また、くびれ部５３Ｂにおける外壁の肉厚は、該くびれ部５３Ｂ以外の副筐体５０Ｂにおける外壁の肉厚よりも薄い。
【００７７】
このように、くびれ部５３Ｂを設けることで、この部分において同一強度のレーザ光による調整量を増大させることができる（参考図８）。そこで本実施形態では、くびれ部５３Ｂに相当する胴体部側面上の領域を粗調整領域とし、くびれ部５３Ｂ以外の副筐体５０Ｂ胴体部側面上であって入光面４１に近い側の領域を微調整領域とする。これにより、上記した各実施形態と同様に、複数段階での調整が可能となり、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に行うことが可能となる。尚、他の構成は、上記した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７８】
〔他の実施形態〕
以上、説明した各実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【００７９】
また、上記した各実施形態では、円筒形の光モジュール（特に副筐体５０及び５０Ｂ参照）を使用した場合について例に挙げたが、本発明ではこれに限定されず、例えば断面が楕円や多角形等の形状を有する光モジュールにも同様に適用することが可能である。更に、この他にも、フラットな基板や歪曲した基板等を光学的結合部品の保持部材として使用した光モジュールにも同様に適用することが可能である。
【００８０】
例えばフラットな基板を保持部材として使用した場合、レンズ光学系等の光学的結合部品は基板の一方の面（これを表面とする）に搭載される。このような構成において、基板の表面側又は裏面側にレーザ溶接装置等を用いてレーザ光を照射することで、上述した各実施形態と同様に、保持部材である基板を変形させることができ、結果として光結合される２つの領域における光軸の倒れ角度を調整することが達成できる。尚、基板及びこれに搭載された１以上の光学的結合部品は、そのままの状態を１つの光モジュールとして取り扱うことも可能であるが、これら全体が筐体の内部に収納された状態を１つの光モジュールとして取り扱うことも可能である。
【００８１】
以上のように、本発明では、保持部材の形状や形態に依存することなく、種々の光モジュールを適用することができ、これらの光モジュールで同様に光軸調整を行うことが可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、効率的且つ高精度な光軸調整を容易に実現できる光軸調整方法及び光軸調整装置が実現できる。また、高精度に光軸調整された光モジュールを容易且つ効率的に製造できる製造方法が実現できる。更に、高精度に光軸調整された光モジュールが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における発光素子と光ファイバとをレンズを介して光結合した光出力装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による光出力装置１の全体構成を示す内部透視図である。
【図３】第２の筐体５２に第１の筐体５１を溶接した際に生じる光軸のずれを例示する図である。
【図４】集光レンズ３０とフェルール４０との間に生じる光軸のずれを例示する図である。
【図５】基準点からの光軸に沿った距離Ｄと一回のレーザ照射が被結合部を光軸に対して垂直方向に移動させる距離Ｌとの関係を示す原理図である。
【図６】本発明の第１の実施形態で用いた集光レンズ３０とフェルール４０の入光面４１との光学的結合トレランスを示す図であり、（ａ）は集光レンズ３０の光学的結合トレランスを示すグラフであり、（ｂ）はフェルール４０の入光面４１の光学的結合トレランスを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態における副筐体５０胴体部側面上の粗調整領域と微調整領域とを示す外観図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における粗調整領域における調整量と微調整領域における調整量との関係を説明するための図であり、（ａ）は副筐体５０の内部透視図であり、（ｂ）は光軸に沿った基準点からの距離に対する同一強度のレーザ光で得られる調整量を示すグラフである。
【図９】第１の筐体５１と第２の筐体５２とが傾いてレーザ溶接された際の構成を示す内部透視図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第１の実施形態による光軸調整方法の第１のステップにおいて粗調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ａを照射する際の様子を示す内部透過図であり、（ｂ）は（ａ）の外観図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第１の実施形態による光軸調整方法の第２のステップにおいて微調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ｂを照射する際の様子を示す内部透過図であり、（ｂ）は（ａ）の外観図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態による光軸調整装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における光軸調整装置１Ａの動作を説明するための図である。
【図１４】（ａ）は本発明の第５の実施形態による副筐体５０Ｂの構成を示す内部透視図であり、（ｂ）は副筐体５０Ｂにおける入光面４１からの距離と同一強度のレーザ光による調整量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  光出力装置
１Ａ  光軸調整装置
２  主筐体
３、５Ａ、６Ａ、６Ｂ  レーザ光
５ａ  溶接ポイント
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ  溶融ポイント
１０  発光素子
１１  駆動回路
２０  コリメートレンズ
２１  支持部材
３０  集光レンズ
４０  フェルール
４１  入光面
４２  光ファイバ
４３  光コネクタ
５０、５０Ｂ  副筐体
５１  第１の筐体
５２  第２の筐体
５３、５３Ｂ  くびれ部
５４  溶接部分
６０  窓
９３  制御コンピュータ
９１  光量検出装置
９２  レーザ照射装置
Ｃ２、Ｃ４  光軸
【図１】
2005043479.tif 000003
【図２】
2005043479.tif 000004
【図３】
2005043479.tif 000005
【図４】
2005043479.tif 000006
【図５】
2005043479.tif 000007
【図６】
2005043479.tif 000008
【図７】
2005043479.tif 000009
【図８】
2005043479.tif 000010
【図９】
2005043479.tif 000011
【図１０】
2005043479.tif 000012
【図１１】
2005043479.tif 000013
【図１２】
2005043479.tif 000014
【図１３】
2005043479.tif 000015
【図１４】
2005043479.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月14日(2004.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
図１に示すように、光出力装置１００は、発光素子１４０を支持する支持部材１１０と、集光レンズ１５０を支持する支持部材１２０と、光ファイバ１６０の入光面を支持する支持部材１３０とを有する。この構成において、レーザ光１０１を用いて支持部材１３０をスポット溶解することで、集光レンズ１５０で集光された光１４１が光ファイバ１６０の入光面に照射するように、支持部材１３０を変形させていた。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項２記載の前記光軸調整方法は、例えば請求項４記載のように、前記レンズ光学系の拡大光学系、縮小光学系の違いであるか、更に／あるいはレンズ光学系の焦点距離を適宜設定することで、第１の領域にレーザを照射した場合における変動量を適宜に設定することが可能になる。つまり、レンズ光学系が縮小光学系である場合には、このレンズ光学系が介在しない場合に比べ、被結合面における単位面積あたりの光軸の結合度が大きく（基準点が光源の場合なら、単位面積あたりの光量が大きく）なる。従って、第１の領域に対するレーザ照射によって光軸を変動させた場合、被結合平面において変動する光量が大きくなる。また、レンズ光学系の焦点距離が、基準点側で小さく被結合平面側で大きい場合、レンズ光学系が介在しない場合に比べて、第１の領域に対するレーザ照射による光軸の移動量が拡大される。逆にレンズ光学系の焦点距離が、基準点側で大きく被結合平面側で小さい場合、レンズ光学系が介在しない場合に比べて同光軸の移動量が縮小される。このようにレンズ光学系の種類が焦点距離の比を適宜に設定することで、光軸調整を行う場合の調整量を適宜に決定することができるわけである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
これらのずれ（ｘ，ｙ，Θ）は、フェルール４０に入射するレーザ光３の光量を減少させる要因となる。そこで本実施形態では、上述したように、副筐体５０の胴体部側面にレーザ光を照射し、これによる副筐体５０の変形を利用して光軸を調整することで、フェルール４０の入光面４１とレーザ光３の焦点との関係、すなわちフェルール４０の光軸Ｃ４や集光レンズ３０の光軸Ｃ３の位置や傾き、及びこれらとコリメートレンズ２０の光軸Ｃ２との関係を調整し、フェルール４０に入射するレーザ光３の光量を増加させる。但し、同一強度のレーザ光により光軸が調整される量（以下、調整量という）は、入光面４１と集光レンズ３０との間の領域と集光レンズ３０を挟んで反対側にある光結合する領域を基準点とした場合、この基準点からの距離に依存して異なる。すなわち、同一強度のレーザ光により調整される光軸の角度φが副筐体５０の形状に依存せず一定であると仮定すると、図５に示すように、基準点からの光軸に沿った距離Ｄが短い（Ｄ2＞Ｄ1）ほど、一回のレーザ照射で基準点から被結合平面に到達する光軸に対して垂直方向に移動させる距離Ｌが長い（Ｌ1＞Ｌ2）。このため、基準点から光軸に沿って近い位置をレーザ照射することで、より多くの調整量を得ることが可能である。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
そこで本実施形態では、先ず第１のステップとして、図１０（ａ）に示すように、入光面４１と集光レンズ３０との間の領域と集光レンズ３０を挟んで反対側にある領域を基準点として、この基準点から近い粗調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ａを１回以上照射し、例えば図１０（ｂ）に示すようなレーザ照射パターンで配列した溶融ポイント６ａを形成する。レーザ光６Ａは、図１０（ａ）に示すように、光軸Ｃ４が光軸Ｃ２から見て倒れている反対側から照射する。なお、図１０（ａ）の点線は、レーザ照射前の状態を示している。ここで、レーザ照射を光軸Ｃ２に沿って基準点に近い位置から行うとよい。これにより、副筐体５０における粗調整領域の形状が変形され、光軸Ｃ２と入光面４１の中心とのずれ（ｘ，ｙ，θ）が大まかに改善される。同時に、集光レンズ３０の焦点が光軸Ｃ２に接近し、フェルール４０に入光されるレーザ光３の光量が増加する。尚、このステップにおけるレーザ照射回数及びレーザ照射パターンは、調整後のずれ（ｘ’，ｙ’，θ’）が、粗調整領域における調整量の最小値以下となるように設定される。また、このステップでは、上述にもあるように、副筐体５０を構成する各部材の溶接部分、特に第１の筐体５１と第２の筐体５２との溶接部分５４にレーザ光６Ａを照射しない。これにより、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後にずれが復元したり等の不具合を防止することができる。更に、レーザ光６Ａは、レーザ光６Ｂと同一の強度であっても良いし、異なる強度であっても良い。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
このように粗調整領域での可能な限りの光軸の粗調整を行うと、本実施形態では、次に第２のステップとして、図１１（ａ）に示すように、微調整領域にレーザ照射手段からレーザ光６Ｂを１回以上照射し、例えば図１１（ｂ）に示すようなレーザ照射パターンで配列した溶融ポイント６ｂを形成する。レーザ光６Ｂは、図１１（ａ）に示すように、光軸Ｃ４が光軸Ｃ２から見て倒れている反対側から照射する。なお、図１１（ａ）の点線は、レーザ照射前の状態を示している。ここで、レーザ照射を光軸Ｃ２に沿って図１０（ａ）と同様に基準点に近い位置から行とよい。これにより、副筐体５０における微調整領域の形状が変形され、光軸Ｃ２と入光面４１の中心とのずれ（ｘ’，ｙ’，θ’）が改善又は解消される。従って、第１のステップで光軸Ｃ２に接近した集光レンズ３０の焦点と入光面４１の中心との位置関係が更に改善され（例えば略一致した状態となる）、フェルール４０に十分な光量を入光することが可能となる。尚、このステップでは、第１のステップと同様に、副筐体５０を構成する各部材の溶接部分にレーザ光６Ｂを照射しない。これにより、各部材の接合強度が低下したり、光軸調整後にずれが復元したり等の不具合を防止することができる。また、レーザ光６Ｂは、レーザ光６Ａ及び／又はレーザ光５Ａと同一の強度であっても良いし、異なる強度であっても良い。


【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2005043479.tif 000017