(57)【要約】【課題】  受光素子又は発光素子と光ファイバとの光結合における調芯作業時間を大幅に短縮することができる光ファイバの調芯方法を提供する。【解決手段】  互いに直交するｘ，ｙ，ｚの３軸方向における相対的な位置が互いに移動自在に支持した受光素子３又は発光素子と光ファイバの一端面との相対的な位置を、受光素子又は発光素子に反射させた光ファイバの芯の同軸上の光を拡大して観察するための落射照明を備えた落射同軸照明付き顕微鏡４を用いて調整する。【選択図】  図１
2007052363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した受光素子又は発光素子と光ファイバの一端面との相対的な位置が、光ファイバの芯と同軸上の光で前記受光素子又は発光素子を照らし、反射光を拡大して観察するための落射照明を備えた落射同軸照明付き顕微鏡を用いて調整されることを特徴とする、光ファイバの調芯方法。
【請求項２】
落射同軸照明付き顕微鏡による位置調整が、
光ファイバを接続した際に該光ファイバの端面位置を示す光ファイバ端面位置マーカに該顕微鏡を合焦させて該光ファイバ端面位置マーカが鮮明に確認できる位置に固定する段階と、
顕微鏡視野内に前記受光素子の受光面又は前記発光素子の発光面の実像を確認できるように該受光素子又は該発光素子を光素子収容部に収容し、該実像がレンズを介して鮮明に確認できるように前記受光素子又は前記発光素子を前記光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させる段階と、
前記受光面又は前記発光面の実像の中心が、前記顕微鏡視野の中心に一致するように受光素子又は発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバの調芯方法。
【請求項３】
受光素子又は発光素子を光ファイバと光接合させる際にそれらの間に介在する光素子保持部材が、前記光ファイバの端部に取り付けたフェルールを嵌入させる光ファイバ接続部と、該光ファイバ接続部に連通し光ファイバ接続部の長手方向中心軸と同軸上に形成されており光ファイバのコアの直径よりも大きく前記光ファイバ接続部の内径よりも小さい内径を有する導光部を備えたレンズ配設部と、該レンズ配設部に配設されるレンズと、前記レンズ配設部に連通し、前記受光素子又は前記発光素子を収容する内径と深さを有する光素子収容部と、を備えていて、
互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した前記受光素子又は発光素子と前記光素子保持部材との相対的な位置を調整して、光ファイバの調芯を行なう方法であって、
前記光素子保持部材には、前記光ファイバを前記光ファイバ接続部に接続した際の光ファイバの端面位置に対応して、光ファイバ端面位置マーカが形成されており、
前記光ファイバ端面位置マーカに顕微鏡を合焦させて、光ファイバ端面位置マーカが確認できる位置に前記顕微鏡を固定する段階と、
顕微鏡視野内に前記受光素子の受光面又は前記発光素子の発光面の実像を確認できるように前記受光素子又は前記発光素子を前記光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させる段階と、
前記受光面又は前記発光面の実像の中心が、前記顕微鏡視野の中心に一致するように前記受光素子又は前記発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させる段階と、を含む操作によって前記受光素子又は発光素子と前記光素子保持部材との相対的な位置の調整を行なうことを特徴とする、光ファイバの調芯方法。
【請求項４】
前記受光素子保持部材に対する前記受光素子又は前記発光素子の位置を調整した後に、該受光素子又は該発光素子と前記受光素子保持部材との相互の位置関係がその状態を維持するように、前記受光素子又は前記発光素子を前記受光素子保持部材に固定する段階を含むことを特徴とする、請求項３に記載の光ファイバの調芯方法。
【請求項５】
受光素子又は発光素子を光ファイバと光接合させる際にそれらの間に介在する光素子保持部材が、前記光ファイバの端部に取り付けたフェルールを嵌入させる光ファイバ接続部と、該光ファイバ接続部に連通し前記光ファイバ接続部の長手方向中心軸と同軸上に形成されており前記光ファイバのコアの直径よりも大きく前記光ファイバ接続部の内径よりも小さい内径を有する導光部を備えたレンズ配設部と、該レンズ配設部に配設されるレンズと、前記レンズ配設部に連通し、前記受光素子又は前記発光素子を収容する内径と深さを有する光素子収容部と、を備えていて、
互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した前記受光素子又は発光素子と前記光素子保持部材との相対的な位置を調整して、光ファイバの調芯を行なう装置であって、
前記光素子保持部材には、光ファイバを前記光ファイバ接続部に接続した際の光ファイバの端面位置に対応して、光ファイバ端面位置マーカが形成されており、
前記受光素子又は発光素子をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持する支持手段と、前記光ファイバ端面位置マーカに合焦させて、光ファイバ端面位置マーカが確認できる位置に固定した顕微鏡と、を備えており、
顕微鏡視野内に前記受光素子の受光面又は前記発光素子の発光面の実像を確認できるように受光素子又は発光素子を前記光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させ、前記受光面又は発光面の実像の中心が、前記顕微鏡視野の中心に一致するように受光素子又は発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させて、受光素子又は発光素子と光素子保持部材との相対的な位置の調整を行なうことを特徴とする、光ファイバの調芯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子と光ファイバとを光結合する際に、受光素子又は発光素子の受光面又は発光面と光ファイバの芯との位置関係の調整を行なう調芯方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子と光ファイバとを互いに光結合させる場合、光ファイバ端面と受光素子又は発光素子のチップ面とを密着させることができれば、一般に次の何れかの条件の下で結合効率が高くなることが知られている。
（条件１）：フォトダイオード等の受光素子の受光エリア内に光ファイバ端面のコア部断面が収まるように光結合させる。
（条件２）：光ファイバの開口角とレーザーダイオード等の発光素子の発光部の放射角で決まる光ファイバ端面のコア部における入光エリア内に該発光素子チップの発光面が収まるように光結合させる。
【０００３】
しかしながら、実際の受光素子又は発光素子の構造においては、チップと端子間のボンディングワイヤ配線の保護や外部雰囲気からの遮断等を目的とした封止構造のパッケージが採用されているため、光ファイバ端面とチップの受光面又は発光面とを互いに密着させることは不可能であって、両者は離れた状態で光結合させられる。
【０００４】
このため、従来より上述のような光結合をなすための実際上の構成としては、より高い結合効率が得られるよう、接続される光ファイバと受光素子又は発光素子との間にレンズを配し、レンズを介して光ファイバ端面のコア部に受光素子チップの受光面又は発光素子チップの発光面が結像するような工夫がなされている。
【０００５】
このような構成の光結合における従来の調芯方法、すなわち、光モジュールに配備されたフォトダイオード等の受光素子と光ファイバとの接続におけるそれらの調芯方法としては、光ファイバの芯の長手方向をｚ軸、このｚ軸に垂直な平面を互いに直交したｘ軸及びｙ軸から構成されるｘ−ｙ平面とみなすとき、受光素子をｘ，ｙ，ｚ軸の３方向へ移動し得るように可動式の支持テーブルに支持し、光ファイバの一端部に光ファイバを保持するフェルールを取り付け、フェルールを介して光ファイバを光モジュールに接続し、この状態で光ファイバの他端から光を入射させつつ光パワーメータに接続された受光素子の出力を測定し、出力が最大値となるよう受光素子を支持する支持テーブルをｘ，ｙ，ｚの各方向に対して広範囲に渡って少しずつ移動させ、最大出力が得られた位置で受光素子を光モジュール本体に固定するという手段が用いられている。このような調芯方法は、発光素子を備えた発光モジュールと光ファイバとの接続にも適用されている。
【０００６】
このような方法を用いている代表な技術としては、例えば特許文献１に開示されている技術を挙げることができる。また、この方法とは逆に、発光素子から発せられる光が、光ファイバへ最大限入力されるように位置合わせを行い、光ファイバから出力される光のピークサーチが行なわれるという手段を採った技術が特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特許第２９７０５０８号公報
【特許文献２】特開平４−３５０８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２における各方法によれば、支持テーブルを移動させる毎に測定と比較を繰り返す必要があり、調芯作業には非常に長い時間を要するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、受光素子又は発光素子と光ファイバとの光結合における調芯作業時間を大幅に短縮することができる光ファイバの調芯方法及び光ファイバの調芯装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の光ファイバの調芯方法は、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した受光素子又は発光素子と光ファイバの一端面との相対的な位置が、光ファイバの芯と同軸上の光で受光素子又は発光素子を照らし、反射光を拡大して観察するための落射照明を備えた落射同軸照明付き顕微鏡を用いて調整されることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の光ファイバの調芯方法においては、落射同軸照明付き顕微鏡による位置調整が、光ファイバを接続した際に光ファイバの端面位置を示す光ファイバ端面位置マーカに該顕微鏡を合焦させて光ファイバ端面位置マーカが鮮明に確認できる位置に固定する段階と、顕微鏡視野内に受光素子の受光面又は発光素子の発光面の実像を確認できるように受光素子又は発光素子を光素子収容部に収容し、実像がレンズを介して鮮明に確認できるように受光素子又は発光素子を光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させる段階と、受光面又は発光面の実像の中心が、顕微鏡視野の中心に一致するように受光素子又は発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させる段階と、を含むことを特徴としている。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の光ファイバの調芯方法は、受光素子又は発光素子を光ファイバと光接合させる際にそれらの間に介在する光素子保持部材が、光ファイバの端部に取り付けたフェルールを嵌入させる光ファイバ接続部と、光ファイバ接続部に連通し光ファイバ接続部の長手方向中心軸と同軸上に形成されており光ファイバのコアの直径よりも大きく光ファイバ接続部の内径よりも小さい内径を有する導光部を備えたレンズ配設部と、レンズ配設部に配設されるレンズと、レンズ配設部に連通し、受光素子又は発光素子を収容する内径と深さを有する光素子収容部と、を備えていて、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した受光素子又は発光素子と光素子保持部材との相対的な位置を調整して光ファイバの調芯を行なう方法であって、光素子保持部材には、光ファイバを光ファイバ接続部に接続した際の光ファイバの端面位置に対応して、光ファイバ端面位置マーカが形成されており、光ファイバ端面位置マーカに顕微鏡を合焦させて、光ファイバ端面位置マーカが確認できる位置に顕微鏡を固定する段階と、顕微鏡視野内に受光素子の受光面又は発光素子の発光面の実像を確認できるように受光素子又は発光素子を光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させる段階と、受光面又は発光面の実像の中心が、顕微鏡視野の中心に一致するように受光素子又は発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させる段階と、を含む操作によって受光素子又は発光素子と光素子保持部材との相対的な位置の調整を行なうことを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の光ファイバの調芯方法においては、受光素子保持部材に対する受光素子又は発光素子の位置を調整した後に、受光素子又は発光素子と受光素子保持部材との相互の位置関係がその状態を維持するように、受光素子又は発光素子を受光素子保持部材１に固定する段階を含むことを特徴としている。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明は、受光素子又は発光素子を光ファイバと光接合させる際にそれらの間に介在する光素子保持部材が、光ファイバの端部に取り付けたフェルールを嵌入させる光ファイバ接続部と、光ファイバ接続部に連通し光ファイバ接続部の長手方向中心軸と同軸上に形成されており光ファイバのコアの直径よりも大きく光ファイバ接続部の内径よりも小さい内径を有する導光部を備えたレンズ配設部と、レンズ配設部に配設されるレンズと、レンズ配設部に連通し、受光素子又は発光素子を収容する内径と深さを有する光素子収容部と、を備えていて、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持した受光素子又は発光素子と光素子保持部材との相対的な位置を調整して光ファイバの調芯を行なう装置であって、光素子保持部材には、光ファイバを光ファイバ接続部に接続した際の光ファイバの端面位置に対応して、光ファイバ端面位置マーカが形成されており、受光素子又は発光素子をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に移動自在に支持する支持手段と、光ファイバ端面位置マーカに合焦させて、光ファイバ端面位置マーカが確認できる位置に固定した顕微鏡と、を備えており、顕微鏡視野内に受光素子の受光面又は発光素子の発光面の実像を確認できるように受光素子又は発光素子を光ファイバの長手方向であるｚ軸方向に移動させ、受光面又は発光面の実像の中心が、顕微鏡視野の中心に一致するように受光素子又は発光素子をｘ軸及びｙ軸方向に移動させて、受光素子又は発光素子と光素子保持部材との相対的な位置の調整を行なうことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の方法及び装置によれば、光ファイバを接続した際に光ファイバの端面が位置する場所に顕微鏡の焦点を合わせて固定しつつ、顕微鏡視野内に受（発）光素子の受（発）光面を捉えながらこの受（発）光面の実像を最も鮮明に確認できるように受（発）光素子をｚ軸方向に移動させ、この調整の後に前記顕微鏡視野の中心と該実像の中心とを合わせるように受（発）光素子をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させるようにしたことによって、受（発）光素子を移動させる毎に行なわれていた光パワーメータによる測定と、測定値どうしの比較を行なう必要が無くなり、受（発）光素子と光ファイバとの光結合を高精度にして調芯作業時間を大幅に短縮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を一実施態様の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、一定の位置に保持された受光素子保持部材１に対する受光素子３のｘ−ｙ−ｚの３軸方向の位置調整を、落射同軸照明付き顕微鏡４を用いて行なう様子を模式的に示す図である。
【００１６】
図１に示すように、受光素子３は、受光素子３のチップと端子５間のボンディングワイヤ配線の保護や外部雰囲気からの遮断等を目的とする入光窓６を有する外装体７による封止構造を有し、外向きに配設された受光素子３の受光面８が外部雰囲気に暴露されないようになっている。外装体７の下端部の外周面上には、フランジ９が形成され、フランジ９が受光素子３を受光素子保持部材１に位置決め固定した後に受光素子保持部材１に固着されるようになっている。
【００１７】
受光素子保持部材１は、光ファイバ１０を接続するための光ファイバ１０の外形とほぼ同径の内径を有する筒状に形成される光ファイバ接続部１１と、光ファイバ接続部１１に連通し、筒状の光ファイバ接続部１１の長手方向中心軸上に対して同軸上に、光ファイバ１０のコア１２の直径よりも大きく光ファイバ接続部１１の内径よりも小さい内径を有する筒状に形成される導光部を備えたレンズ配設部１３と、このレンズ配設部１３の所定の位置に配設されるレンズ１４と、レンズ配設部１３に連通し、受光素子３を覆う外装体７を収容し得る内径と深さを有する筒状に形成された受光素子収容部１５とを備えて構成される。なお、レンズ１４が配設される位置のレンズ配設部１３の内径を拡径し、より大きな口径のレンズ１４を配設してもよい。
【００１８】
さらに、受光素子保持部材１には、光ファイバ１０を光ファイバ接続部１１に接続した際の光ファイバ１０の端面位置に対応して、光ファイバ端面位置マーカ２が形成されている。この光ファイバ端面位置マーカ２は、光ファイバ接続部１１の内部とレンズ配設部１３との境界において光ファイバ接続部１１の円筒状の内周面から中心軸に向けて垂設した円環状の面として形成されている。
【００１９】
また、落射同軸照明付き顕微鏡４は、光ファイバ接続部１１の開口部１６と、顕微鏡４の対物レンズ１７とが互いに対向して、光ファイバ接続部１１の中心と対物レンズ１７の中心とが同軸上に位置するように配置される。そして、顕微鏡４の接眼レンズ１８から観察して、顕微鏡４が光ファイバ接続部１１内の光ファイバ端面位置マーカ２に合焦し、光ファイバ端面位置マーカ２が鮮明に確認できる位置に顕微鏡４を固定する。
【００２０】
そして、顕微鏡視野内に受光素子３の受光面８が確認できるように、受光素子３の位置を粗調整する。その後、顕微鏡４で受光素子３の受光面８が鮮明に確認できるように、即ち、受光素子３の受光面８の実像がレンズ１４を介して鮮明に確認できるように、受光素子３を支持したテーブルをｚ軸方向（顕微鏡の光軸方向）に移動して調整する。
【００２１】
さらに、受光素子３の受光面８が顕微鏡４で鮮明に確認できた後に、顕微鏡４の視野の中心に一致するように受光素子３をｘ軸及びｙ軸方向に移動させて調芯における微調整を行なう。この調整の際には、顕微鏡４にレチクルを取り付けて微調整を行なってもよい。さらには、前記受光面８の形状が歪まないように、受光面８の法線方向をｚ軸からずらすような方向に受光素子３を回動させて調整すれば、調芯精度をより向上させることができて好ましい。
【００２２】
上述のように、受光素子保持部材１に対する受光素子３の位置が調整されたら、該受光素子３と受光素子保持部材１との相互の位置関係がその状態を維持するように、受光素子３のフランジ９を受光素子保持部材１に接着や溶接等の従来公知の手法で固定する。
【００２３】
そして、図２に示すように、光ファイバ１０の一端部に光ファイバ１０を保持するフェルール１９を取り付け、このフェルール１９を受光素子保持部１の光ファイバ接続部１１内に嵌入することで、光ファイバ１０と受光素子３とは光結合されることになる。なお、光ファイバ１０は、好ましくは、図２に示すように、被覆部材２０にて被覆されて、折れ曲がりや傷等から保護されるように構成するとよい。
【００２４】
このように光結合した光ファイバ１０の端部とレンズ１４及び受光素子３の受光面８とこれらを通過する光の経路２１の位置関係を図３に示す。図３に示すように、本実施態様における光結合は、光を導通させるコア１２とこのコア１２の同心外殻状のクラッド２２とからなる光ファイバ１０のコア１２から放出された光が、その長手方向前方に配設されるレンズ１４によって集光され、その光がレンズ１４のさらに前方に配置された受光素子３の受光面８に対して最大限に照射されるように構成される。
【００２５】
以上説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲おいて様々な形態で実施できる。例えば、上記説明では、受光素子３の受光面と光ファイバの芯とを調芯する方法に関して説明したが、以上で説明してきた受光素子を発光素子に置き換え、受光面を発光面に置き換えることで、発光素子の調芯方法にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】落射同軸照明付き顕微鏡による光ファイバ端面位置マーカに対する受光素子の位置調整の様子を示す模式図である。
【図２】光ファイバの先端部分の構成を示す断面図である。
【図３】当該発明の光結合の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      受光素子保持部材
２      光ファイバ端面位置マーカ
３      受光素子
４      落射同軸照明付き顕微鏡
５      端子
６      入光窓
７      外装体
８      受光面
９      フランジ
１０    光ファイバ
１１    光ファイバ接続部
１２    コア
１３    レンズ配設部
１４    レンズ
１５    受光素子収容部
１６    開口部
１７    対物レンズ
１８    接眼レンズ
１９    フェルール
２０    被覆部材
２１    光の経路
２２    クラッド
【図１】
2007052363.tif 000003
【図２】
2007052363.tif 000004
【図３】
2007052363.tif 000005