(57)【要約】【課題】溶接や接着剤を用いることなく光ファイバ等の固定が可能で、かつ、光ファイバ等の位置合わせが可能なファイバモジュールを提供する。【解決手段】ファイバモジュール１Ａは、光ファイバ５のフェルール８が圧入されて、所望の位置で固定されるファイバ固定部１１が形成されたファイバ位置決め部材６が、レンズ−ファイバ固定ハウジング７に取り付けられる。レンズ−ファイバ固定ハウジング７は、プレス加工により形成される押圧部１４ｂによって、ファイバ位置決め部材６を光軸に直交する方向へは位置調整可能に押圧固定している。半導体レーザ２は、レンズ−レーザ固定ハウジング４に形成されたレーザ固定部９に圧入して固定される。また、レンズ−レーザ固定ハウジング４とレンズ−ファイバ固定ハウジング７は、レンズ部材３を介して一体に固定される。【選択図】        図１
2007093920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出力される光を光ファイバに結合させるファイバモジュールにおいて、
前記光ファイバに取り付けられたフェルールを支持するファイバ位置決め部材と、
前記ファイバ位置決め部材の光軸に交する方向への移動をガイドするガイド部及び前記ファイバ位置決め部材を前記ガイド部へ押圧する押圧部を有すると共に、前記ファイバ位置決め部材の外周に形成された位置合わせ押圧面を光軸に交する方向から押圧可能に露出させる位置調整開口部を有したファイバ位置合わせ固定部が形成されたファイバ固定部材とを備え、
前記押圧部は、前記ファイバ固定部材の前記ファイバ位置合わせ固定部をプレス加工で変形させることで形成される
ことを特徴とするファイバモジュール。
【請求項２】
前記ファイバ位置決め部材は、光軸方向に沿って貫通して前記フェルールが圧入されると共に、前記フェルールが任意の位置で固定可能なファイバ固定部を備え、前記フェルールの前記ファイバ固定部に対する挿入量が調整されて、前記光ファイバの光軸方向の位置合わせが行われる
ことを特徴とする請求項１記載のファイバモジュール。
【請求項３】
前記発光素子が取り付けられる発光素子固定部材と、
前記発光素子から出力された光を前記光ファイバに集光させるレンズ部材を備え、
前記発光素子固定部材は、光軸方向に沿って貫通して前記レンズ部材が圧入されると共に、前記レンズ部材が任意の位置で固定可能なレンズ固定部を備え、前記レンズ部材の前記レンズ固定部に対する挿入量が調整されて、前記レンズ部材の光軸方向の位置合わせが行われる
ことを特徴とする請求項１記載のファイバモジュール。
【請求項４】
前記発光素子固定部材は、光軸方向に沿って貫通して前記発光素子が圧入されて固定される発光素子固定部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のファイバモジュール。
【請求項５】
前記ファイバ固定部材は、光軸方向に沿って貫通して前記レンズ部材が圧入されて固定されるレンズ固定部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のファイバモジュール。
【請求項６】
少なくとも前記ファイバ固定部材と前記ファイバ位置決め部材は、アルミニウムまたはアルミニウムを主に含む金属で構成される
ことを特徴とする請求項１記載のファイバモジュール。
【請求項７】
前記発光素子は、エミッタの幅が５０μｍ以上のブロードエリア型の半導体レーザが用いられ、
前記光ファイバは、コア径が５０μｍ以上のマルチモードファイバが用いられる
ことを特徴とする請求項１記載のファイバモジュール。
【請求項８】
発光素子が取り付けられる発光素子固定部材に形成された発光素子固定部に、前記発光素子を圧入して固定し、
前記発光素子固定部材に形成されたレンズ固定部に、レンズ部材を挿入量を調整しながら圧入して固定し、
ファイバ固定部材に形成されたファイバ位置合わせ固定部にファイバ位置決め部材を挿入し、プレス加工で前記ファイバ位置合わせ固定部を変形させて、前記ファイバ位置決め部材を押圧固定する押圧部を形成し、
前記ファイバ固定部材に形成されたレンズ固定部に前記レンズ部材を圧入して、前記レンズ部材を介して前記発光素子固定部材と前記ファイバ固定部材を固定し、
前記ファイバ位置決め部材に形成されたファイバ固定部に、光ファイバに取り付けられたフェルールを、挿入量を調整しながら圧入して固定すると共に、前記ファイバ固定部材に押圧固定された前記ファイバ位置決め部材を、光軸に交する方向に位置調整して、前記レンズ部材と前記光ファイバの光軸を合わせる
ことを特徴とするファイバモジュールの製造方法。
【請求項９】
前記ファイバ位置決め部材の外周に形成された位置合わせ押圧面を、光軸に交する複数の方向から押圧可能に露出させる複数の位置調整開口部が前記ファイバ固定部材に形成され、
前記各位置調整開口部に挿入されて前記位置合わせ押圧面を押圧する調整ピンを有した調整ピン取付治具と、前記フェルールを押圧するファイバ位置合わせ治具を有したファイバアライメント装置を用いて、前記光ファイバの位置合わせを行う
ことを特徴とする請求項８記載のファイバモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ等の発光素子から出力された光を光ファイバに結合させるファイバモジュール及びファイバモジュールの製造方法に関する。詳しくは、光ファイバ等の固定をプレス加工によって行えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、小型で電力−光変換効率が約５０％と高く、更に、信頼性、量産性にも優れている。近年、５０μｍ〜４００μｍといった広い発光領域幅を持つブロードエリア型半導体レーザとそのアレイ化及びスタック化技術の開発により、数百ｍＷから数ｋＷの光出力を持った高出力型半導体レーザが実現されている。
【０００３】
これらの高出力型半導体レーザは、加工や印刷、医療等の分野で用いられるようになってきている。
【０００４】
例えば、波長８０８ｎｍの高出力型半導体レーザは、溶接用ＹＡＧレーザの励起光源として用いられ、従来のランプからの置き換えが進んでいる。また、光通信用途としては、波長９００ｎｍ帯の高出力型半導体レーザが、Ｅｒドープファイバ光増幅器の励起光源として用いられている。
【０００５】
また、高出力型半導体レーザに、レンズ等の光学部品を組み合わせて、コア径が５０μｍ〜６００μｍといったマルチモード光ファイバにレーザ光を結合させて、パッケージ化させた光ファイバ出力型半導体レーザモジュール（以下、ファイバモジュールと称す）の需要も大きくなっている。
【０００６】
このようなファイバモジュールでは、高い光出力を細い光ファイバ内に閉じ込めることで、単位面積当たりの光密度が大きくなり、励起効率が向上するためである。
【０００７】
更に、ファイバモジュールでは、光ファイバを使用することで光出力伝送が可能となり、溶接機等の装置設計の自由度が高くなること、及びレーザの取り扱いが容易になること等が長所として挙げられる。
【０００８】
このようなことにより、高出力のファイバモジュールの需要も今後ますます大きくなっていくことが予想される。
【０００９】
従来のファイバモジュールとしては、シングルエミッタタイプのレーザダイオード（ＬＤ）に関しては、ＣＡＮパッケージにボールレンズ等を使って光ファイバに結合させた同軸型ファイバ付きレーザモジュールが一般的であり、シングルモードファイバに結合させたものが光通信の分野で広く用いられている。
【００１０】
この種のファイバモジュールでは、一般的に、レーザダイオード、レンズ及び光ファイバといった部品はステンレス製のパッケージ部品を使ってＹＡＧ溶接によって固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１４６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、ＹＡＧ溶接設備は一般的に高価であり、溶接条件を最適化するのも簡単ではなく、また、被溶接部材の形状、材質等も制約されるという問題があった。
【００１３】
一方、レーザダイオード、レンズ及び光ファイバ等の部品の固定方法として、接着剤を用いる技術も提案されている。接着剤を用いる場合、ＹＡＧ溶接機に比べて設備は安価となるが、環境温度に対するモジュール信頼性が低いという問題があり、ファイバモジュールではあまり用いられていない。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、溶接や接着剤を用いることなく光ファイバ等の固定が可能で、かつ、光ファイバ等の位置合わせが可能なファイバモジュール及びファイバモジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明のファイバモジュールは、発光素子から出力される光を光ファイバに結合させるファイバモジュールにおいて、光ファイバに取り付けられたフェルールを支持するファイバ位置決め部材と、ファイバ位置決め部材の光軸に交する方向への移動をガイドするガイド部及びファイバ位置決め部材をガイド部へ押圧する押圧部を有すると共に、ファイバ位置決め部材の外周に形成された位置合わせ押圧面を光軸に交する方向から押圧可能に露出させる位置調整開口部を有したファイバ位置合わせ固定部が形成されたファイバ固定部材とを備え、押圧部は、ファイバ固定部材のファイバ位置合わせ固定部をプレス加工で変形させることで形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明のファイバモジュールでは、ファイバ位置合わせ固定部にファイバ位置決め部材が取り付けられたファイバ固定部材は、プレス加工でファイバ位置合わせ固定部を変形させて押圧部が形成される。ファイバ位置決め部材は、ファイバ固定部材のガイド部に押圧部によって押圧されており、光軸に沿った方向の移動は規制される。
【００１７】
一方、ファイバ位置決め部材は、外周に形成された位置合わせ押圧面が、光軸に交する方向から押圧できるように、ファイバ固定部材に形成された位置調整開口部に露出しており、光軸に交する方向には位置調整が可能である。
【００１８】
本発明のファイバモジュールの製造方法は、発光素子が取り付けられる発光素子固定部材に形成された発光素子固定部に、発光素子を圧入して固定し、発光素子固定部材に形成されたレンズ固定部に、レンズ部材を挿入量を調整しながら圧入して固定し、ファイバ固定部材に形成されたファイバ位置合わせ固定部にファイバ位置決め部材を挿入し、プレス加工でファイバ位置合わせ固定部を変形させて、ファイバ位置決め部材を押圧固定する押圧部を形成し、ファイバ固定部材に形成されたレンズ固定部にレンズ部材を圧入して、レンズ部材を介して発光素子固定部材とファイバ固定部材を固定し、ファイバ位置決め部材に形成されたファイバ固定部に、光ファイバに取り付けられたフェルールを、挿入量を調整しながら圧入して固定すると共に、ファイバ固定部材に押圧固定されたファイバ位置決め部材を、光軸に交する方向に位置調整して、レンズ部材と光ファイバの光軸を合わせることを特徴とする。
【００１９】
本発明のファイバモジュールの製造方法では、発光素子が取り付けられる発光素子固定部材に形成された発光素子固定部に、発光素子が圧入して固定される。次に、発光素子固定部材に形成されたレンズ固定部に、レンズ部材が挿入量を調整しながら圧入して固定される。
【００２０】
また、ファイバ固定部材に形成されたファイバ位置合わせ固定部にファイバ位置決め部材が挿入され、プレス加工でファイバ位置合わせ固定部を変形させて、ファイバ位置決め部材を押圧固定する押圧部が形成される。
【００２１】
次に、ファイバ固定部材に形成されたレンズ固定部にレンズ部材を圧入して、レンズ部材を介して発光素子固定部材とファイバ固定部材が固定される。
【００２２】
そして、ファイバ位置決め部材に形成されたファイバ固定部に、光ファイバに取り付けられたフェルールが、挿入量を調整しながら圧入して固定されると共に、ファイバ固定部材に押圧固定されたファイバ位置決め部材が、光軸に交する方向に位置調整されて、レンズ部材と光ファイバの光軸が合わせられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のファイバモジュール及びファイバモジュールの製造方法によれば、プレス加工を利用して光ファイバの固定を行うことができると共に、光ファイバの固定後に光軸の位置合わせを行うことができる。これにより、光ファイバ等の固定に溶接や接着剤を用いる必要がない。よって、溶接を行う場合と比較して、製造設備が安価にできるため、ファイバモジュールを安価に提供できる。また、接着剤を用いる場合と比較して、温度変化等に対するファイバモジュールの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明のファイバモジュール及びファイバモジュールの製造方法の実施の形態について説明する。
【００２５】
＜本実施の形態のファイバモジュールの構成例＞
図１，図２は本実施の形態のファイバモジュールの一例を示す構成図で、図１（ａ）は本実施の形態のファイバモジュール１Ａの斜視図、図１（ｂ）はファイバモジュール１Ａの断面図、図２はファイバモジュール１Ａの分解斜視図である。
【００２６】
本実施の形態のファイバモジュール１Ａは  半導体レーザ２とレンズ部材３を固定するレンズ−レーザ固定ハウジング４と、光ファイバ５が固定されるファイバ位置決め部材６と、ファイバ位置決め部材６に固定された光ファイバ５とレンズ部材３を固定するレンズ−ファイバ固定ハウジング７を備える。
【００２７】
半導体レーザ（ＬＤ）２は発光素子の一例で、例えば波長８０８ｎｍで、光出力が１．５Ｗのシングルエミッタタイプでエミッタ幅５０μｍのものを用いる。この波長帯は、例えばＹＡＧ結晶の励起光源として用いられる波長帯である。半導体レーザ２のパッケージの形態は、標準的なＣＡＮタイプパッケージのものを用いており、ステム部２ｂに発光素子等が実装されると共に、発光素子等がキャップ部２ａで覆われている。
【００２８】
光ファイバ５は、本例ではマルチモードファイバで、コア径が６２．５μｍ、ＮＡが０．２２のＧＩ（Graded Index）ファイバを用いる。また、光ファイバ５は、先端にフェルール８が嵌められ、半導体レーザ２と結合される側のファイバ端面の形状は、所定の角度、例えば７°にアングルカットされて先端部にＡＲ（Anti Reflection）コートが施されている。
【００２９】
これにより、光ファイバ５の半導体レーザ２に対向したファイバ端面から、半導体レーザ２に戻る反射光の量を軽減している。なお、光ファイバ５において半導体レーザ２と結合される側と反対側の構成に関しては、上述した構成でなくてもよい。
【００３０】
レンズ部材３は、半導体レーザ２から出射された光を光ファイバ５に結合させるレンズ３ａを備える。このため、レンズ３ａは、半導体レーザ２の光出力をできるだけ効率良く光ファイバ５に結合させるようなものが望ましい。また、ファイバモジュール１Ａを小型に構成するため、１枚のレンズで光出力を結合できることが望ましい。
【００３１】
一般的に、へき開面から発光する形態の半導体レーザ２のビーム発散角は、水平方向と垂直方向で非対称であり、非点収差も大きい。そのため、レンズ３ａとしては、例えば一方の面で垂直方向を、もう一方の面で水平方向をそれぞれ独立に集光できるようなものを用いる。
【００３２】
すなわち、レンズ３ａとしては、光軸に沿った両面にシリンドリカルレンズが９０°向きを変えて備えられたレンズが望ましい。レンズ３ａは、本例ではステンレス製で円筒形状の鏡筒３ｂに埋め込まれている。
【００３３】
レンズ−レーザ固定ハウジング４は発光素子固定部材の一例で、本例ではアルミニウムで作製され、半導体レーザ２が固定されるレーザ固定部９と、レンズ部材３が固定されるレンズ固定部１０と、台座４ａを備える。なお、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、アルミニウムの他に、主にアルミニウムを含んだ金属で構成してもよい。
【００３４】
レーザ固定部９は発光素子固定部の一例で、レンズ−レーザ固定ハウジング４を貫通して形成され、半導体レーザ２のパッケージの形状に合わせて段差部９ａを有した円筒形状の空間を備える。レーザ固定部９において、半導体レーザ２のステム部２ｂが挿入される部分の内径は、ステム部２ｂが圧入される大きさに構成される。
【００３５】
これにより、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、レーザ固定部９に半導体レーザ２が挿入され、半導体レーザ２のステム部２ｂが段差部９ａに突き当たる位置まで圧入されて、レーザ固定部９に半導体レーザ２が固定される。
【００３６】
レンズ固定部１０は、レンズ−レーザ固定ハウジング４において、半導体レーザ２が圧入される面と反対側の面に突出して形成され、レンズ部材３の鏡筒３ｂの形状に合わせた円筒形状の空間を備える。レンズ固定部１０の内径は、レンズ部材３の鏡筒３ｂが圧入される大きさに構成され、レンズ固定部１０は、突出方向の先端が同径で開口している。
【００３７】
これにより、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、レンズ固定部１０にレンズ部材３が適度な力で圧入されることで、レンズ部材３の挿入量が微量に調整されて、レンズ固定部１０にレンズ部材３が固定される。
【００３８】
そして、レーザ固定部９とレンズ固定部１０は貫通してつながっており、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、レーザ固定部９で固定される半導体レーザ２の光軸と、レンズ固定部１０で固定されるレンズ部材３のレンズ３ａの光軸が略一致するように構成される。
【００３９】
台座４ａは、レンズ−レーザ固定ハウジング４の側方に突出形成され、図示しないネジが挿入される貫通穴４ｂが形成される。
【００４０】
ファイバ位置決め部材６は、本例ではアルミニウムで構成され、ファイバ固定部１１と位置合わせ押圧面１２ａと突き当て面１２ｂと位置固定押圧面１２ｃを備える。なお、ファイバ位置決め部材６は、アルミニウムの他に、主にアルミニウムを含んだ金属で構成してもよい。
【００４１】
ファイバ固定部１１は、ファイバ位置決め部材６を貫通して形成され、光ファイバ５のフェルール８の形状に合わせた円筒形状の空間を備え、ファイバ固定部１１の内径は、光ファイバ５のフェルール８が圧入される大きさに構成される。
【００４２】
これにより、ファイバ位置決め部材６は、ファイバ固定部１１に光ファイバ５のフェルール８が適度な力で圧入されることで、フェルール８の挿入量が微量に調整されて、ファイバ固定部１１にフェルール８を介して光ファイバ５が固定される。
【００４３】
ここで、ファイバ固定部１１は、フェルール８の挿入方向手前側の内径が若干大きく構成されており、ファイバ位置決め部材６に光ファイバ５を圧入する際に、フェルール８を途中までは容易にファイバ固定部１１に挿入できるようになっている。
【００４４】
位置合わせ押圧面１２ａは、ファイバ位置決め部材６の外周面に形成され、ファイバ固定部１１にフェルール８が圧入されてファイバ位置決め部材６に固定された光ファイバ５の光軸に対して直交する方向からの力を受ける。
【００４５】
突き当て面１２ｂは、ファイバ固定部１１に固定された光ファイバ５の端面が露出する側に形成され、光ファイバ５の光軸に対して略鉛直な平面である。
【００４６】
位置固定押圧面１２ｃは、突き当て面１２ｂと反対側に形成され、ファイバ固定部１１に固定された光ファイバ５の光軸に対して略鉛直な平面であり、突き当て面１２ｂと位置固定押圧面１２ｃは略平行である。
【００４７】
レンズ−ファイバ固定ハウジング７はファイバ固定部材の一例で、本例ではアルミニウムで構成され、レンズ固定部１３とファイバ位置合わせ固定部１４を備える。なお、レンズ−ファイバ固定ハウジング７は、アルミニウムの他に、主にアルミニウムを含んだ金属で構成してもよい。
【００４８】
レンズ固定部１３は、レンズ部材３の鏡筒３ｂの形状に合わせた円筒形状の空間を有し、レンズ固定部１３の内径は、レンズ部材３の鏡筒３ｂが圧入される大きさに構成される。
【００４９】
これにより、レンズ−ファイバ固定ハウジング７は、レンズ固定部１３にレンズ部材３が適度な力で圧入されることで、レンズ部材３の挿入量が微量に調整されて、レンズ固定部１３にレンズ部材３が固定される。
【００５０】
ファイバ位置合わせ固定部１４は、レンズ−ファイバ固定ハウジング７において、レンズ固定部１３と反対側に突出して形成される。ファイバ位置合わせ固定部１４は、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａの直径より大きな内径を有した円筒形状で、ファイバ位置決め部材６が挿入される。
【００５１】
ファイバ位置合わせ固定部１４は、ファイバ位置決め部材６の挿入方向奥方に位置合わせガイド面１４ａが形成される。位置合わせガイド面１４ａはガイド部の一例で、レンズ固定部１３に固定されたレンズ部材３のレンズ３ａの光軸に対して略鉛直な平面である。
【００５２】
ファイバ位置合わせ固定部１４は、先端の開口部分がプレスによりカシメられて変形して、押圧部１４ｂが形成される。押圧部１４ｂは、ファイバ位置合わせ固定部１４に挿入されたファイバ位置決め部材６の位置固定押圧面１２ｃを、ワッシャ１５を介して押圧する。
【００５３】
これにより、ファイバ位置決め部材６の突き当て面１２ｂが、ファイバ位置合わせ固定部１４の位置合わせガイド面１４ａに当接する。
【００５４】
レンズ−ファイバ固定ハウジング７は、レンズ固定部１３にレンズ部材３が圧入されて固定され、ファイバ位置決め部材６は、ファイバ固定部１１にフェルール８が圧入されて光ファイバ５が固定されており、ファイバ位置決め部材６の突き当て面１２ｂが、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４に形成された位置合わせガイド面１４ａに当接することで、レンズ部材３のレンズ３ａの光軸と光ファイバ５の光軸は略平行となる。
【００５５】
そして、ファイバ位置合わせ固定部１４の内径は、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａの直径より大きいので、ファイバ位置合わせ固定部１４内でファイバ位置決め部材６の位置を、光ファイバ５及びレンズ３ａの光軸に対して直交する方向に調整することが可能であり、ファイバ位置決め部材６の位置を調整することで、光ファイバ５の光軸を、レンズ３ａの光軸と一致させることができる。
【００５６】
レンズ−ファイバ固定ハウジング７は、ファイバ位置合わせ固定部１４内でファイバ位置決め部材６の位置を調整するため、ファイバ位置合わせ固定部１４を貫通して調整ピン挿入穴１４ｃが形成される。
【００５７】
調整ピン挿入穴１４ｃは位置調整開口部の一例で、ファイバ位置合わせ固定部１４の円周方向において、本例では９０度間隔で４箇所に形成され、一対の調整ピン挿入穴１４ｃ同士が対向している。
【００５８】
調整ピン挿入穴１４ｃは、レンズ−ファイバ固定ハウジング７において、押圧部１４ｂと位置合わせガイド面１４ａの間に押圧保持されたファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａと対向する位置に形成されており、調整ピン挿入穴１４ｃから後述する調整ピンを挿入して、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａを押圧することで、ファイバ位置決め部材６の位置を、光ファイバ５及びレンズ３ａの光軸に対して直交する方向に調整することが可能となっている。
【００５９】
＜本実施の形態のファイバモジュールの製造方法例＞
図３はレンズ−レーザ固定ハウジング４の組立工程例を示す説明図、図４はレンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程例を示す説明図、図５はレンズ−レーザ固定ハウジング４とレンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程例を示す説明図であり、以下に、ファイバモジュール１Ａの製造方法の実施の形態の一例について説明する。
【００６０】
なお、以下の説明では、ファイバモジュール１Ａの光軸に沿った方向をＺ軸とし、光軸に直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。
【００６１】
レンズ−レーザ固定ハウジング４の組立工程では、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレーザ固定部９に半導体レーザ２を圧入して固定した後、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０に、レンズ部材３を焦点位置を調整しながら圧入する。
【００６２】
すなわち、図３（ａ）に示すように、まず、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレーザ固定部９に半導体レーザ２を圧入する。
【００６３】
レンズ−レーザ固定ハウジング４に半導体レーザ２を圧入するプレス機としては、例えば高圧エアによるエアプレス機が用いられる。ここで、エアの圧力は、０．７ＭＰａ程度でよい。
【００６４】
レンズ−レーザ固定ハウジング４のレーザ固定部９に半導体レーザ２が挿入されて、図示しないプレス機で圧入されると、図３（ｂ）に示すように、半導体レーザ２は、ステム部２ｂがレンズ固定部９の段差部９ａに突き当たる位置まで圧入される。
【００６５】
ここで、半導体レーザ２のステム部２ｂは本例ではステンレスで構成され、レンズ−レーザ固定ハウジング４は本例ではアルミニウムで構成されているので、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレーザ固定部９が弾性変形あるいは塑性変形して、半導体レーザ２のステム部２ｂを外周側から押圧し、半導体レーザ２がレンズ−レーザ固定ハウジング４に固定される。ここで、レンズ−レーザ固定ハウジング４に対する半導体レーザ２のＺ軸方向の位置は、半導体レーザ２のステム部２ｂをレーザ固定部９の段差部９ａに突き当てることで規定される。
【００６６】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体レーザ２を組み入れたレンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０にレンズ部材３を仮圧入する。レンズ−レーザ固定ハウジング４にレンズ部材３を圧入するプレス機としては、半導体レーザ２を圧入する場合と同様に例えばエアプレス機を用いられる。
【００６７】
ここで、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、レーザ固定部９で固定された半導体レーザ２の光軸と、レンズ固定部１０に圧入されるレンズ部材３のレンズ３ａの光軸は、略一致している。
【００６８】
そして、半導体レーザ２を発光させ、レンズ部材３のレンズ３ａの焦点位置を観察しながら、レンズ部材３を圧入していく。
【００６９】
図６はレンズアライメント装置の一例を示す構成図である。レンズアライメント装置２１は、レンズ−レーザ固定ハウジング４を保持するホルダ部２２と、レンズ部材３を押圧するレンズ押し込みステージ部２３と、ＣＣＤ（Charge coupled device）カメラ２４を備える。
【００７０】
ホルダ部２２は、半導体レーザ２が圧入固定されたレンズ−レーザ固定ハウジング４の台座４ａが突き当てられ、台座４ａの貫通穴４ｂに挿入されたネジが締結されて、レンズ−レーザ固定ハウジング４が固定される。
【００７１】
レンズ押し込みステージ部２３は、レンズ押し込み治具２３ａとマイクロステージ２３ｂを備える。レンズ押し込み治具２３ａは、レンズ部材３の鏡筒３ｂを押圧する形状を有すると共に、レンズ部材３のレンズ３ａを透過した光が通る開口を有する。
【００７２】
マイクロステージ２３ｂは、ホルダ部２２に保持されるレンズ−レーザ固定ハウジング４に対向してレンズ押し込み治具２３ａが取り付けられ、ホルダ部２２に対して接近及び離間する方向であるＺ軸方向にレンズ押し込み治具２３ａを移動させて、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０に仮圧入されたレンズ部材３を押圧する。
【００７３】
マイクロステージ２３ｂは、本例では粗調整ハンドル２３ｃと微調整ハンドル２３ｄによってＺ軸方向にレンズ押し込み治具２３ａを移動させる構成であり、粗調整ハンドル２３ｃが操作されることによるレンズ押し込み治具２３ａの移動量より、微調整ハンドル２３ｄが操作されることによるレンズ押し込み治具２３ａの移動量を少なくして、レンズ押し込み治具２３ａの位置を微調整可能な構成であり、レンズ押し込み治具２３ａの位置がμｍ単位で制御可能である。なお、マイクロステージ２３ｂにレンズ押し込み治具２３ａの移動量を示すマイクロゲージを備えることで、作業性を向上させることができる。
【００７４】
ＣＣＤカメラ２４は、ホルダ部２２に保持されたレンズ−レーザ固定ハウジング４の、レンズ固定部１０に仮圧入されたレンズ部材３に対向して配置される。ＣＣＤカメラ２４は、半導体レーザ２から出射され、レンズ部材３のレンズ３ａを透過した光を撮像する。
【００７５】
ここで、ＣＣＤカメラ２４は、レンズ押し込みステージ部２３によるレンズ押し込み治具２３ａの移動とは連動せず、ホルダ部２２との間隔が所定の距離に保たれる。そして、ＣＣＤカメラ２４は、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０に所定量圧入されたレンズ部材３の焦点位置に、撮像面が位置するように配置される。
【００７６】
図７はレンズアライメント動作の一例を示す説明図である。上述した構成のレンズアライメント装置２１を使用して、レンズ−レーザ固定ハウジング４におけるレンズ部材３のアライメントを行う動作について説明すると、まず、半導体レーザ２が圧入固定されていると共に、レンズ部材３が仮圧入されているレンズ−レーザ固定ハウジング４を、ホルダ部２２に取り付ける。
【００７７】
次に、レンズ押し込みステージ部２３の粗調整ハンドル２３ｃを操作して、マイクロステージ２３ｂによりレンズ押し込み治具２３ａを移動させ、レンズ押し込み治具２３ａをレンズ部材３に突き当てると共に、半導体レーザ２に１ｍＡ程度の微量の電流を流し、自然放出光を発光させる。
【００７８】
次に、半導体レーザ２から出射され、レンズ部材３のレンズ３ａを透過した光を、ＣＣＤカメラ２４で撮像した画像で観察しながら、レンズ押し込みステージ部２３の微調整ハンドル２３ｄを操作して、レンズ押し込み治具２３ａによってレンズ部材３をレンズ−レーザ固定ハウジング４に微小量ずつ押し込んでいく。
【００７９】
レンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０にレンズ部材３を仮圧入した段階では、レンズ部材３の焦点位置Ｐは、ＣＣＤカメラ２４の撮像面に合っていない。そして、レンズ部材３をレンズ−レーザ固定ハウジング４へ−Ｚ方向に押し込んでいくと、焦点位置Ｐが徐々にＣＣＤカメラ２４の撮像面に近づく。
【００８０】
これにより、レンズ押し込みステージ部２３によって、レンズ部材３をレンズ−レーザ固定ハウジング４に所定の位置まで押し込むと、半導体レーザ２から出射され、レンズ部材３のレンズ３ａを透過した光は、ＣＣＤカメラ２４の撮像面で結像する。
【００８１】
そして、ＣＣＤカメラ２４で撮像された光が結像した位置で、レンズ部材３の押し込みを停止する。
【００８２】
以上の動作によって、半導体レーザ２に対して所定の距離にレンズ部材３が取り付けられる。ここで、レンズ部材３の鏡筒３ｂは本例ではステンレスで構成され、レンズ−レーザ固定ハウジング４は本例ではアルミニウムで構成されているので、レンズ−レーザ固定ハウジング４は、レンズ固定部１０が弾性変形あるいは塑性変形して、レンズ部材３の鏡筒３ｂを外周側から押圧し、レンズ部材３を固定する。これにより、レンズ−レーザ固定ハウジング４に対する半導体レーザ２とレンズ部材３のアッセンブリが終了する。
【００８３】
次に、レンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程について説明する。レンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程では、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４にファイバ位置決め部材６を挿入し、ファイバ位置合わせ固定部１４の先端開口部をプレスして押圧部１４ｂを形成することで、ファイバ位置決め部材６を光軸に対して直交する方向には位置調整できる状態で固定する。
【００８４】
すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４にファイバ位置決め部材６を挿入する。
【００８５】
また、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４に挿入されたファイバ位置決め部材６の位置固定押圧面１２ｃ側にワッシャ１５を挿入する。
【００８６】
次に、図４（ｂ）に示すように、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４の先端開口部１４ｄをプレスにより変形させ、押圧部１４ｂを形成する。押圧部１４ｂは、ファイバ位置合わせ固定部１４に挿入されたファイバ位置決め部材６の位置固定押圧面１２ｃを、ワッシャ１５を介して押圧する。
【００８７】
これにより、ファイバ位置決め部材６の突き当て面１２ｂが、ファイバ位置合わせ固定部１４の位置合わせガイド面１４ａに当接して押圧され、押圧部１４ｂと位置合わせガイド面１４ａの間に、ファイバ位置決め部材６が押圧保持される。
【００８８】
ここで、レンズ−ファイバ固定ハウジング７において、ファイバ位置合わせ固定部１４の内径は、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａの直径より大きい、これにより、レンズ−ファイバ固定ハウジング７において、押圧部１４ｂと位置合わせガイド面１４ａの間に押圧保持されたファイバ位置決め部材６は、光軸に対して直交する方向に所定の力が加えられると、Ｘ軸及びＹ軸方向へは位置調整が可能な状態で固定されている。
【００８９】
次に、レンズ−レーザ固定ハウジング４とレンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程について説明する。レンズ−レーザ固定ハウジング４とレンズ−ファイバ固定ハウジング７の組立工程では、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のレンズ固定部１３に、レンズ−レーザ固定ハウジング４に圧入固定されたレンズ部材３を圧入して、レンズ−レーザ固定ハウジング４とレンズ−ファイバ固定ハウジング７を固定する。
【００９０】
そして、光軸に対して直交する方向には位置調整できる状態でレンズ−ファイバ固定ハウジング７に固定されたファイバ位置決め部材６のファイバ固定部１１に、光ファイバ５のフェルール８を挿入して、レンズ部材３と光ファイバ５の光軸が合うようにファイバ位置決め部材６の位置調整を行うと共に、レンズ部材３の焦点位置と合うように光ファイバ５を圧入する。
【００９１】
すなわち、図５（ａ）に示すように、まず、レンズ−レーザ固定ハウジング４のレンズ固定部１０に圧入固定されたレンズ部材３に、ファイバ位置決め部材６が位置調整できる状態で固定されたレンズ−ファイバ固定ハウジング７のレンズ固定部１３を圧入する。
【００９２】
ここで、レンズ−ファイバ固定ハウジング７をレンズ部材３に圧入する工程で、レンズ−レーザ固定ハウジング４に対するレンズ部材３のアライメントが狂わないように、例えば、図示しない治具でレンズ部材３を押さえながら、レンズ−ファイバ固定ハウジング７を圧入する。
【００９３】
ここで、レンズ部材３の鏡筒３ｂは本例ではステンレスで構成され、レンズ−ファイバ固定ハウジング７は本例ではアルミニウムで構成されているので、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のレンズ固定部１３が弾性変形あるいは塑性変形して、レンズ部材３の鏡筒３ｂを外周側から押圧し、レンズ部材３がレンズ−ファイバ固定ハウジング７に固定される。
【００９４】
よって、半導体レーザ２が圧入固定されると共に、レンズ部材３が所定の位置に圧入固定されたレンズ−レーザ固定ハウジング４に、光軸に対して直交する方向には位置調整できる状態でファイバ位置決め部材６が固定されたレンズ−ファイバ固定ハウジング７が、レンズ部材３を介して固定される。
【００９５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ファイバ位置決め部材６のファイバ固定部１１に、光ファイバ５のフェルール８を仮圧入する。ここで、ファイバ固定部１１は、上述したように、フェルール８の挿入方向手前側の内径が若干大きく構成されており、ファイバ位置決め部材６に光ファイバ５を圧入する際に、フェルール８を途中までは容易にファイバ固定部１１に挿入できるようになっており、作業性を向上させている。
【００９６】
そして、半導体レーザ２を発光させ、光ファイバ５からの出力をモニタしながら、フェルール８の圧入及びファイバ位置決め部材６の位置調整を行う。
【００９７】
図８及び図９はファイバアライメント装置の一例を示す構成図で、図８はファイバアライメント装置の構成の概要を示す側面図、図８はファイバアライメント装置の構成の概要を示す正面図である。
【００９８】
ファイバアライメント装置２５は、レンズ−ファイバ固定ハウジング７が固定されたレンズ−レーザ固定ハウジング４を保持するホルダ部２６と、フェルール８を押圧するファイバ押し込みステージ部２７と、ファイバ位置決め部材６の位置調整を行う光軸位置調整ステージ部２８を備える。
【００９９】
ホルダ部２６は、半導体レーザ２が圧入固定されたレンズ−レーザ固定ハウジング４の台座４ａが突き当てられ、台座４ａの貫通穴４ｂに挿入されたネジが締結されて、レンズ−レーザ固定ハウジング４が固定される。
【０１００】
ホルダ部２６は、例えばＺ軸方向に移動する機構を備えて、光軸位置調整ステージ部２８による作業位置外でレンズ−レーザ固定ハウジング４及びレンズ−ファイバ固定ハウジング７の着脱が行われると共に、保持したレンズ−レーザ固定ハウジング４及びレンズ−ファイバ固定ハウジング７を、光軸位置調整ステージ部２８による作業位置に移動させる。
【０１０１】
図１０はファイバ押し込みステージ部の一例を示す構成図で、図１０（ａ）はファイバ押し込みステージ部の構成の概要を示す正面図、図１０（ｂ）はファイバ押し込みステージ部の構成の概要を示す側面図である。
【０１０２】
ファイバ押し込みステージ部２７は、ファイバ押し込み治具２７ａとマイクロステージ２７ｂを備える。ファイバ押し込み治具２７ａはファイバ位置合わせ治具の一例で、フェルール８の直径より狭く、光ファイバ５の直径より広い幅の溝部２７ｇを有し、フェルール８の端面を押圧できる形状を有する。
【０１０３】
マイクロステージ２７ｂは、ホルダ部２６に保持されるレンズ−レーザ固定ハウジング４及びレンズ−ファイバ固定ハウジング７に対向して、ファイバ押し込み治具２７ａが取り付けられ、ホルダ部２６に対して接近及び離間する方向であるＺ軸方向にファイバ押し込み治具２７ａを移動させて、レンズ−ファイバ固定ハウジング７に固定されているファイバ位置決め部材６に仮圧入されたフェルール８を押圧する。
【０１０４】
マイクロステージ２７ｂは、本例では粗調整ハンドル２７ｃと微調整ハンドル２７ｄによってＺ軸方向にファイバ押し込み治具２７ａを移動させる構成であり、粗調整ハンドル２７ｃが操作されることによるファイバ押し込み治具２７ａの移動量より、微調整ハンドル２７ｄが操作されることによるファイバ押し込み治具２７ａの移動量を少なくして、ファイバ押し込み治具２７ａの位置を微調整可能な構成であり、ファイバ押し込み治具２７ａの位置がμｍ単位で制御可能である。なお、マイクロステージ２７ｂにファイバ押し込み治具２７ａの移動量を示すマイクロゲージを備えることで、作業性を向上させることができる。
【０１０５】
光軸位置調整ステージ部２８は、Ｘ軸方向における光軸の位置を調整するＸ軸方向位置調整ステージ部２９と、Ｘ軸方向と直交したＹ軸方向における光軸の位置を調整するＹ軸方向位置調整ステージ部３０を備える。
【０１０６】
図１１は光軸位置調整ステージ部の一例を示す構成図で、図１１（ａ）はＸ軸方向位置調整ステージ部及びＹ軸方向位置調整ステージ部の構成の概要を示す側面図、図１１（ｂ）はＸ軸方向位置調整ステージ部及びＹ軸方向位置調整ステージ部の構成の概要を示す正面図である。
【０１０７】
Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９は、調整ピン取付治具２９ａとマイクロステージ２９ｂを備える。調整ピン取付治具２９ａは、２本の調整ピン３１ｘが対向して配置される。調整ピン３１ｘはステンレス等の硬い金属で構成された棒状の部材で、Ｘ軸方向に沿って延在し、２本の調整ピン３１ｘの先端部の間隔は、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４の外径より広く構成されて、調整ピン３１ｘの間にレンズ−ファイバ固定ハウジング７が入り込む空間が形成される。
【０１０８】
また、調整ピン３１ｘの直径は、ファイバ位置合わせ固定部１４の調整ピン挿入穴１４ｃの直径より小さく構成されて、調整ピン３１ｘは調整ピン挿入穴１４ｃに挿入可能である。
【０１０９】
更に、調整ピン３１ｘの先端部の形状は平面に構成されて、調整ピン挿入穴１４ｃに挿入された調整ピン３１ｘと、レンズ−ファイバ固定ハウジング７に位置調整できる状態で固定されているファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａは、面で接触する。
【０１１０】
マイクロステージ２９ｂは、本例では粗調整ハンドル２９ｃと微調整ハンドル２９ｄによってＸ軸方向に調整ピン取付治具２９ａを移動させる構成であり、調整ピン取付治具２９ａの移動で一方の調整ピン３１ｘが前進すると、他方の調整ピン３１ｘが後退する構成である。
【０１１１】
マイクロステージ２９ｂは、粗調整ハンドル２９ｃが操作されることによる調整ピン取付治具２９ａの移動量より、微調整ハンドル２９ｄが操作されることによる調整ピン取付治具２９ａの移動量を少なくして、調整ピン取付治具２９ａの位置を微調整可能な構成であり、調整ピン取付治具２９ａに取り付けられた調整ピン３１ｘの位置がμｍ単位で制御可能である。なお、マイクロステージ２９ｂに調整ピン取付治具２９ａの移動量を示すマイクロゲージを備えることで、作業性を向上させることができる。
【０１１２】
Ｙ軸方向位置調整ステージ部３０は、調整ピン取付治具３０ａとマイクロステージ３０ｂを備える。調整ピン取付治具３０ａは、２本の調整ピン３１ｙが対向して配置される。調整ピン３１ｙは、調整ピン３１ｘと同様にステンレス等の硬い金属で構成された棒状の部材で、Ｙ軸方向に沿って延在し、２本の調整ピン３１ｙの先端部の間隔は、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４の外径より広く構成されて、調整ピン３１ｙの間にレンズ−ファイバ固定ハウジング７が入り込む空間が形成される。
【０１１３】
また、調整ピン３１ｙの直径は、ファイバ位置合わせ固定部１４の調整ピン挿入穴１４ｃの直径より小さく構成されて、調整ピン３１ｙは調整ピン挿入穴１４ｃに挿入可能である。
【０１１４】
更に、調整ピン３１ｙの先端部の形状は平面に構成されて、調整ピン挿入穴１４ｃに挿入された調整ピン３１ｙと、レンズ−ファイバ固定ハウジング７に位置調整できる状態で固定されているファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａは、面で接触する。
【０１１５】
マイクロステージ３０ｂは、本例では粗調整ハンドル３０ｃと微調整ハンドル３０ｄによってＹ軸方向に調整ピン取付治具３０ａを移動させる構成であり、調整ピン取付治具３０ａの移動で一方の調整ピン３１ｙが前進すると、他方の調整ピン３１ｙが後退する構成である。
【０１１６】
マイクロステージ３０ｂは、粗調整ハンドル３０ｃが操作されることによる調整ピン取付治具３０ａの移動量より、微調整ハンドル３０ｄが操作されることによる調整ピン取付治具３０ａの移動量を少なくして、調整ピン取付治具３０ａの位置を微調整可能な構成であり、調整ピン取付治具３０ａに取り付けられた調整ピン３１ｙの位置がμｍ単位で制御可能である。なお、マイクロステージ３０ｂに調整ピン取付治具３０ａの移動量を示すマイクロゲージを備えることで、作業性を向上させることができる。
【０１１７】
Ｘ軸方向位置調整ステージ２９とＹ軸方向位置調整ステージ３０は、調整ピン３１ｘと調整ピン３１ｙが、Ｚ軸方向において同一面上に位置するように配置され、調整ピン３１ｘは、マイクロステージ２９ｂによって調整ピン３１ｙとは独立してＸ軸方向に移動し、調整ピン３１ｙは、マイクロステージ３０ｂによって調整ピン３１ｘとは独立してＹ軸方向に移動する。
【０１１８】
図１２はファイバアライメント動作の一例を示す説明図である。上述した構成のファイバアライメント装置２５を使用して、レンズ−ファイバ固定ハウジング７における光ファイバ５のアライメントを行う動作について説明すると、まず、レンズ−ファイバ固定ハウジング７が固定されたレンズ−レーザ固定ハウジング４を、ホルダ部２６に取り付ける。
【０１１９】
そして、ホルダ部２６で保持したレンズ−レーザ固定ハウジング４及びレンズ−ファイバ固定ハウジング７を、光軸位置調整ステージ部２８による作業位置に移動させて、レンズ−ファイバ固定ハウジング７の調整ピン挿入穴１４ｃを、Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９の調整ピン３１ｘ及びＹ軸方向位置調整ステージ部３０の調整ピン３１ｙと対向させる。
【０１２０】
次に、ファイバ押し込みステージ部２７の粗調整ハンドル２７ｃを操作してマイクロステージ２７ｂによりファイバ押し込み治具２７ａを移動させ、ファイバ押し込み治具２７ａをフェルール８に突き当てると共に、半導体レーザ２に電流を流して発光させる。ここで、光ファイバ５のアライメントは、例えば定格出力の半分程度の光出力で行う。これは、最大定格で光ファイバ５のアライメントを行うと、光ファイバ５の端面等での戻り光によって半導体レーザ２が損傷する可能性があるためである。
【０１２１】
光ファイバ５の出力側にはパワーメータ３２をセットし、光ファイバ５から出力される光のパワーをモニタする。
【０１２２】
さて、光ファイバ５のアライメントの開始時には、レンズ−ファイバ固定ハウジング７に位置調整できる状態で固定されているファイバ位置決め部材６のファイバ固定部１１に、フェルール８が仮圧入された状態であるが、光ファイバ５の端面は、光軸に沿った方向であるＺ軸方向に関しては、焦点位置よりもレンズ部材３から遠ざかったところに位置している。
【０１２３】
また、光ファイバ５の光軸の位置は、ファイバ位置決め部材６のＸ軸及びＹ軸方向の位置で規定されるが、光ファイバ５のアライメントの開始時には、通常、レンズ部材３の光軸に対して光ファイバ５の光軸はずれた位置にある。
【０１２４】
そこで、光ファイバ５の端面をレンズ部材３の焦点位置に合わせると共に、光ファイバ５の光軸をレンズ部材３の光軸と合わせるアライメントは、例えば次のような手順で行われる。
【０１２５】
まず、半導体レーザ２から出射され、レンズ部材３のレンズ３ａで集光されて光ファイバ５に入射した光のパワーをパワーメータ３２でモニタしながら、図１２（ａ）に示すように、ファイバ押し込みステージ部２７の微調整ハンドル２７ｄを操作して、ファイバ押し込み治具２７ａによってフェルール８をＺ軸方向にファイバ位置決め部材６に微小量ずつ押し込んでいく。
【０１２６】
ここで、ファイバ位置決め部材６は、フェルール８の圧入方向の先方に備えた突き当て面１２ｂが、レンズ−ファイバ固定ハウジング７のファイバ位置合わせ固定部１４に備えた位置合わせガイド面１４ａに当接して、押圧部１４ｂと位置合わせガイド面１４ａとの間に押圧保持されている。
【０１２７】
これにより、ファイバ押し込みステージ部２７でフェルール８をファイバ位置決め部材６に押し込んでも、ファイバ位置決め部材６のＺ軸方向の位置は変化しない。また、レンズ−レーザ固定ハウジング４に対するレンズ部材３のＺ軸方向の位置及びレンズ−ファイバ固定ハウジング７のＺ軸方向の位置も変化しない。
【０１２８】
フェルール８をファイバ位置決め部材６に微小量ずつ押し込んでいくと、光ファイバ５から出力される光のパワーは、途中までは上昇するが、フェルール８がある位置まで押し込まれると、光のパワーが下降を始める。
【０１２９】
そこで、フェルール８の移動量（押し込み量）に対する光のパワーの増加量が小さくなっていき、光のパワーの増加量がほぼ０になる直前で、ファイバ押し込みステージ部２７によるフェルール８の押し込みを停止して、光軸位置調整ステージ部２８によりＸ軸及びＹ軸方向のアライメントを行う。
【０１３０】
光ファイバ５のＸ軸方向のアライメントは、Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９によって調整ピン３１ｘによりファイバ位置決め部材６の位置を調整することで行う。すなわち、Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９の粗調整ハンドル２９ｃを操作してマイクロステージ２９ｂにより調整ピン取付治具２９ａを移動させ、調整ピン３１ｘをレンズ−ファイバ固定ハウジング７の調整ピン挿入穴１４ｃに挿入して、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａに突き当てる。
【０１３１】
次に、Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９の微調整ハンドル２９ｄを操作して、調整ピン３１ｘをＸ軸方向に微小量ずつ移動させていくことで、図１２（ｂ）に示すように、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａを、調整ピン３１ｘによってＸ軸方向からの所定の力で押圧する。
【０１３２】
ここで、ファイバ位置決め部材６は、上述したように、レンズ−ファイバ固定ハウジング７の押圧部１４ｂと位置合わせガイド面１４ａとの間に押圧保持されている。位置合わせガイド面１４ａは、光軸に沿ったＺ軸に対して略鉛直な平面である。また、位置合わせガイド面１４ａに押圧されたファイバ位置決め部材６の突き当て面１２ｂも、Ｚ軸に対して略鉛直な平面である。更に、ワッシャ１５を介して押圧部１４ｂに押圧されるファイバ位置決め部材６の位置固定押圧面１２ｃも、Ｚ軸に対して略鉛直な平面である。
【０１３３】
これにより、Ｘ軸方向位置調整ステージ部２９によって調整ピン３１ｘをＸ軸方向に移動させて、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａを押圧すると、ファイバ位置決め部材６は、突き当て面１２ｂが位置合わせガイド面１４ａに沿って移動することで、Ｚ軸方向へは移動することなく、Ｘ軸方向に微小量ずつ移動する。
【０１３４】
光ファイバ５のＹ軸方向のアライメントは、Ｙ軸方向位置調整ステージ部３０によって調整ピン３１ｙによりファイバ位置決め部材６の位置を調整することで行う。すなわち、Ｙ軸方向位置調整ステージ部３０の粗調整ハンドル３０ｃを操作してマイクロステージ３０ｂにより調整ピン取付治具３０ａを移動させ、調整ピン３１ｙをレンズ−ファイバ固定ハウジング７の調整ピン挿入穴１４ｃに挿入して、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａに突き当てる。
【０１３５】
次に、Ｙ軸方向位置調整ステージ部３０の微調整ハンドル３０ｄを操作して、調整ピン３１ｙをＹ軸方向に微小量ずつ移動させていくことで、図１２（ｃ）に示すように、ファイバ位置決め部材６の位置合わせ押圧面１２ａを、調整ピン３１ｙによってＹ軸方向からの所定の力で押圧する。
【０１３６】
これにより、ファイバ位置決め部材６は、突き当て面１２ｂが位置合わせガイド面１４ａに沿って移動することで、Ｚ軸方向へは移動することなく、Ｙ軸方向に微小量ずつ移動する。
【０１３７】
なお、ファイバ位置決め部材６は、ワッシャ１５を介して押圧部１４ｂにより押圧されている。ワッシャ１５とファイバ位置決め部材６の位置固定押圧面１２ｃは面で接することから、ファイバ位置決め部材６のＸ軸及びＹ軸方向の移動がスムーズに行われる。
【０１３８】
そして、光ファイバ５から出力される光のパワーをパワーメータ３２でモニタして、光のパワーが最大となるように、光ファイバ５が取り付けられたファイバ位置決め部材６のＸ軸及びＹ軸方向のアライメントを上述したように行う。
【０１３９】
次に、光ファイバ５から出力される光のパワーをパワーメータ３２でモニタしながら、再びファイバ押し込みステージ部２７を用いてフェルール８をファイバ位置決め部材６に押し込む。この一連の作業を繰り返し、所望のパワーが得られるまで光ファイバ５のアライメントを行う。
【０１４０】
図１３は本実施の形態のファイバモジュールの光出力例を示すグラフである。図１３において、グラフＬは半導体レーザ単体での光出力を示し、グラフＭは本実施の形態のファイバモジュール１Ａの光出力を示す。また、グラフＮはファイバモジュール１Ａの光出力と半導体レーザ単体での光出力の比率を示す。
【０１４１】
例えば、半導体レーザ２の定格出力が１Ｗで約７５％の結合効率が得られる場合、０．７５Ｗの出力が得られることを最終的に確認することで、定格で設計通りの結合効率が得られているか確認して、光ファイバ５のアライメントを終了する。
【０１４２】
本例のファイバモジュール１Ａでは、半導体レーザ２の出力が１Ｗ、光ファイバ５がコア径６２．５μｍのマルチモードファイバである場合に、約８２パーセントの結合効率が得られた。これにより、本発明は、高出力の半導体レーザと、マルチマルチモードの光ファイバを用いたファイバモジュールへ適用が可能である。
【０１４３】
ここで、フェルール８は本例ではステンレスで構成され、ファイバ位置決め部材６は本例ではアルミニウムで構成されているので、光ファイバ５は、フェルール８がファイバ位置決め部材６のファイバ固定部１１に圧入されることで、ファイバ位置決め部材６のファイバ固定部１１が弾性変形あるいは塑性変形して、フェルール８が外周側から押圧され、ファイバ位置決め部材６に固定される。
【０１４４】
これにより、本実施の形態のファイバモジュール１Ａは、溶接や接着剤を用いることなく、金属の塑性変形や弾性変形を利用したプレス加工のみで各部品を固定し、かつ、上述したファイバアライメント装置２５を用いることで、レンズ−ファイバ固定ハウジング７の内部に押圧固定されているファイバ位置決め部材６の位置調整を行って、光軸のアライメントが可能である。
【０１４５】
なお、以上の説明では、手動のマイクロステージを用いてファイバアライメント等を行う構成について説明したが、モータ等を利用した自動ステージを用い、光パワーを自動ステージのコントローラにフィードバックして、アライメントを自動制御で行えるようにしてもよい。
【０１４６】
アライメントを自動制御で行うことで、例えば、光ファイバ５のＺ軸方向のアライメントは、フェルール８の移動量（押し込み量）に対する光のパワーの増加量が小さくなっていき、光のパワーの増加量が０になった時点で、ファイバ押し込みステージ部２７によるフェルール８の押し込みを停止することが可能となり、より簡単かつ正確にアライメントが可能となる。
【０１４７】
以下に示す表１に、各部品の寸法公差の一例について示す。なお、表１に示す各部品の材質、寸法及び公差は一例で、これに限るものではない。
【０１４８】
【表１】
2007093920.tif 000003
＜本実施の形態のファイバモジュールの動作＞
次に、上述した構成のファイバモジュール１Ａの動作について説明する。ファイバモジュール１Ａは、半導体レーザ２に電流を流して発光させると、半導体レーザ２から出射された光は、レンズ部材３のレンズ３ａにより光ファイバ５の端面に集光され、光ファイバ５の図示しないコアに入射する。光ファイバ５のコアに入射した光は、光ファイバ５を伝搬されて、光ファイバ５の出力端側から出射する。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、高出力型の半導体レーザを備えて、加工や印刷、医療分野等で用いられるファイバモジュールに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本実施の形態のファイバモジュールの一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態のファイバモジュールの一例を示す構成図である。
【図３】レンズ−レーザ固定ハウジングの組立工程例を示す説明図である。
【図４】レンズ−ファイバ固定ハウジングの組立工程例を示す説明図である。
【図５】レンズ−レーザ固定ハウジングとレンズ−ファイバ固定ハウジングの組立工程例を示す説明図である。
【図６】レンズアライメント装置の一例を示す構成図である。
【図７】レンズアライメント動作の一例を示す説明図である。
【図８】ファイバアライメント装置の一例を示す構成図である。
【図９】ファイバアライメント装置の一例を示す構成図である。
【図１０】ファイバ押し込みステージ部の一例を示す構成図である。
【図１１】光軸位置調整ステージ部の一例を示す構成図である。
【図１２】ファイバアライメント動作の一例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態のファイバモジュールの光出力例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５１】
１Ａ・・・ファイバモジュール、２・・・半導体レーザ、２ａ・・・キャップ部、２ｂ・・・ステム部、３・・・レンズ部材、３ａ・・・レンズ、３ｂ・・・鏡筒、４・・・レンズ−レーザ固定ハウジング、４ａ・・・台座、４ｂ・・・貫通穴、５・・・光ファイバ、６・・・ファイバ位置決め部材、７・・・レンズ−ファイバ固定ハウジング、８・・・フェルール、９・・・レーザ固定部、９ａ・・・段差部、１０・・・レンズ固定部、１１・・・ファイバ固定部、１２ａ・・・位置合わせ押圧面、１２ｂ・・・突き当て面、１２ｃ・・・位置固定押圧面、１３・・・レンズ固定部、１４・・・ファイバ位置合わせ固定部、１４ａ・・・位置合わせガイド面、１４ｂ・・・押圧部、１４ｃ・・・調整ピン挿入穴、１５・・・ワッシャ
【図１】
2007093920.tif 000004
【図２】
2007093920.tif 000005
【図３】
2007093920.tif 000006
【図４】
2007093920.tif 000007
【図５】
2007093920.tif 000008
【図６】
2007093920.tif 000009
【図７】
2007093920.tif 000010
【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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【図１３】
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