(57)【要約】【課題】光軸方向に対して垂直な２つの方向に関する光学調芯を高精度かつ迅速に実施できる光学装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｚ方向に光軸を有するレンズ３と、レンズ３を保持するレンズホルダ５と、レンズホルダ５が固定されるホルダキャリア６とを備える光学装置の製造方法であって、Ｘ方向に沿って延びる水平部材５１およびＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材５２ａ，５２ｂを有するレンズホルダ５を用意するステップと、レンズ３を水平部材５１に固定するステップと、垂直部材５２ａ，５２ｂをホルダキャリア６に固定するステップと、水平部材５１にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、レンズ３のＸ方向位置を調整するステップと、垂直部材５２ａ，５２ｂにレーザ光を照射して塑性変形させることにより、レンズ３のＹ方向位置を調整するステップとを含む。【選択図】図３
2013231937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に光軸を有する光学素子と、
該光学素子を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の製造方法であって、
光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有する保持部材を用意するステップと、
光学素子を第１部材に固定するステップと、
第２部材をベース部材に固定するステップと、
第１部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第１方向について光学素子の位置を調整するステップと、
第２部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第２方向について光学素子の位置を調整するステップと、を含むことを特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項２】
光学素子の固定ステップおよび第２部材の固定ステップの前に、光学素子と光結合する第２光学素子を用意するステップと、光学素子と第２光学素子との光結合が最大となるように、両者間の光軸の調芯を行うステップとをさらに含み、
光学素子を第１部材に固定するステップでは、光結合最大位置を基準として塑性変形方向とは反対方向に所定オフセット距離だけずらした状態で光学素子を固定し、
第２部材をベース部材に固定するステップでは、光結合最大位置を基準として塑性変形方向とは反対方向に所定オフセット距離だけずらした状態で第２部材を固定することを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法。
【請求項３】
保持部材は、１つの第１部材と、第１部材の両端にそれぞれ連結された２つの第２部材とを有することを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法。
【請求項４】
保持部材は、第２方向に沿って延びる第３部材をさらに有し、
光学素子を第１部材に固定するステップでは、光学素子と第１部材の間に第３部材を介在させることを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法。
【請求項５】
光学装置は、前記光学素子としてのレンズと、
レンズと光結合するレーザ光源と、
レンズと光結合する光合波器と、
レーザ光源、光合波器および前記ベース部材が搭載される基板とを備えることを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法。
【請求項６】
所定方向に光軸を有する光学素子と、
該光学素子を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備え、
保持部材は、光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有し、
第１部材および第２部材は、レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料で形成されることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
所定方向に光軸を有するレンズと、
該レンズを収納したレンズ筒と、
該レンズ筒を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備え、
保持部材は、光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有し、
第１部材および第２部材は、レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料で形成され、
レンズ筒の側面が、第１部材と連結されていることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
第２部材には、レンズ筒の一部が挿入される開口部が形成されていることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
【請求項９】
保持部材は、１つの第１部材と、第１部材の両端にそれぞれ連結された２つの第２部材とを有することを特徴とする請求項７記載の光学装置。
【請求項１０】
保持部材は、１つの第１部材と、第１部材の片端に連結された１つの第２部材とを有することを特徴とする請求項７記載の光学装置。
【請求項１１】
保持部材は、光軸方向に沿って延びる第３部材をさらに有し、
レンズ筒は、第３部材と連結されていることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
【請求項１２】
第１部材および第２部材は、それぞれ平板部材であることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
【請求項１３】
レンズ筒の側面には、平坦面が形成され、
レンズ筒は、該平坦面を介して保持部材と連結されていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１４】
レンズ筒は、接着剤または溶接を用いて保持部材と連結されていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置およびその製造方法に関するものであり、より詳しくは、光学装置の光学調芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ネットワークの通信トラフィック量は増大しており、高い通信容量を持ち、より小型で低消費電力である光送信機が求められている。例えば、下記特許文献１には、波長の異なる４つのレーザ光源と１つの光合波器とを、４つのレンズを用いて光学的に結合し、高い通信容量を持ち、かつ小型の光送信機が開示されている。この光送信機では、４つのレーザ光源と１つの光合波器との光学調芯に関して、それぞれ高い光結合効率でかつ光結合効率のばらつきが小さいものとする必要がある。このため、各レーザ光源と各レンズと光合波器を高精度に組み立てることが要求される。
【０００３】
特許文献１の光送信機では、４つのレーザ光源がシリコン基板上に半田で固定されている。各レーザ光源は、異なる波長の光を出力する。また、光合波器（ＰＬＣ: planar lightwave circuit）がシリコン基板上に設けられている。各レーザ光源からの光は、ボールレンズを用いて光合波器（ＰＬＣ）の入射側光導波路に集光される。ボールレンズは、レンズホルダに保持されており、このレンズホルダは、シリコン基板からのエッチングによって一体形成されたスプリングとハンドルとを有する。スプリングは、ジグザグ構造を有しており、多少の伸び縮みと上下左右に曲がるため、ハンドルを３次元的に変位させることが可能である。ハンドルの反対側は、シリコン基板に固定されて動かすことができないため、ボールレンズの動きは、てこの原理により、支点−力点の距離と支点−作用点の距離の比率だけハンドルの動きを小さくしたものに相当する。
【０００４】
レンズの位置調整では、一般に、光軸方向（例えば、Ｚ方向）に比べ、光軸方向に垂直な２方向（ＸＹ方向）で光学的な調芯のトレランス（許容誤差）が厳しい。特許文献１の手法では、ハンドルの上下左右の動きをボールレンズの光軸方向に垂直な２方向（ＸＹ方向）の小さな動きに変換できるため、光学的な調芯が容易になる。また、ハンドルの近くに金属の層が形成されており、その両横のシリコン製基板上に電流を流すと発熱する金属の層上に厚い半田層が形成されている。レーザ光源から光を放射し、光合波器（ＰＬＣ）に対し、光結合効率が極大となるようにハンドルを調整する。そして、金属の層に電流を印加することで、半田層が溶融し、流れた半田が金属の層の周りに埋まり、ハンドルを固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００１３８６９号明細書
【特許文献２】特開平２−３０８２０９号公報（第１図）
【特許文献３】特開２００５−４３４７９号公報（図１０、図１１）
【特許文献４】特開２００５−２１４７７６号公報（図１２、図１３）
【特許文献５】特開２００６−１７８０１９号公報
【特許文献６】特開２００７−２６４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光送信機では、半田が凝固する際のハンドルのずれを、てこの原理を利用して、ボールレンズのずれとしては小さくし、光結合効率の低下を減少させることを意図している。しかしながら、実際には、ボールレンズのずれは無くならず、光軸方向に垂直な２方向（ＸＹ方向)で光学的な調芯のトレランスが厳しいこともあり、光結合効率が低下してしまう。特に、複数のレーザ光源と光合波器（ＰＬＣ）の光結合を確保する場合、各ボールレンズのずれ量にばらつきが発生するため、光結合効率のばらつきを小さくすることも困難である。
【０００７】
特許文献２では、半導体発光装置において、塑性変形が可能なレンズホルダを用いて、レンズホルダを固定後に、外力によりレンズホルダを塑性変形させることによって、光結合効率を上げる方法が提案されている。複数の発光素子からの光を複数のレンズを用いて光合波器に結合する際に適用した場合、レンズ周辺の作業スペースが限られているため、外力はピンセット等を用いて与えることになる。しかしながら、小型集積化を求められる光送信機においては、ピンセット等で外力を与える際に、隣のレンズホルダと干渉する可能性があり、調整作業が困難である。
【０００８】
また特許文献３，４では、レーザ光照射による照射点の溶解・凝固に伴う収縮を用いて、光軸の倒れ角度を調整する方法が提案されている。この手法では、１つの発光素子を収納した主筐体に対して、レンズおよび光ファイバを保持した２つの円筒筐体をレーザ溶接でそれぞれ固定した後、円筒筐体の側面にレーザ光を照射することによって、各円筒筐体の光軸の倒れ角度を調整している。しかしながら、同一基板上に複数の光モジュールを高密度で配列した場合、あらゆる方向からのレーザ照射は困難である。
【０００９】
本発明の目的は、光軸方向に対して垂直な２つの方向に関する光学調芯を高精度かつ迅速に実施できる光学装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、所定方向に光軸を有する光学素子と、
該光学素子を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の製造方法であって、
光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有する保持部材を用意するステップと、
光学素子を第１部材に固定するステップと、
第２部材をベース部材に固定するステップと、
第１部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第１方向について光学素子の位置を調整するステップと、
第２部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第２方向について光学素子の位置を調整するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係る光学装置は、所定方向に光軸を有する光学素子と、
該光学素子を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備え、
保持部材は、光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有し、
第１部材および第２部材は、レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料で形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係る光学装置は、所定方向に光軸を有するレンズと、
該レンズを収納したレンズ筒と、
該レンズ筒を保持する保持部材と、
該保持部材が固定されるベース部材とを備え、
保持部材は、光軸方向に対して垂直な第１方向に沿って延びる第１部材と、光軸方向および第１方向に対して垂直な第２方向に沿って延びる第２部材とを有し、
第１部材および第２部材は、レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料で形成され、
レンズ筒の側面が、第１部材と連結されていることを特徴とする光学装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１方向に沿って延びる第１部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第１方向について光学素子の位置調整が可能になる。また、第２方向に沿って延びる第２部材にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、第２方向について光学素子の位置調整が可能になる。その結果、光軸方向に対して垂直な２つの方向に関する光学調芯を高精度かつ迅速に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用可能な光送信機の一例を示す構成図である。
【図２】レンズホルダの構成の一例を示す斜視図である。
【図３】水平部材にレーザ光を照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。
【図４】垂直部材にレーザ光を照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。
【図５】水平部材の中央部にレーザ光を照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。
【図６】図２に示した水平部材の照射エリアに対するＹＡＧレーザ光の照射前と照射後のトレランスカーブを示すグラフである。
【図７】ＹＡＧレーザ光のエネルギーとレンズ変位量との関係を示すグラフである。
【図８】レンズホルダの構成の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る光学装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２を示す構成図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は平面図、図１０（ｃ）は側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３を示す構成図であり、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は平面図、図１１（ｃ）は側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４を示す構成図であり、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は平面図、図１２（ｃ）は側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５を示す構成図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は平面図、図１３（ｃ）は側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６を示す構成図であり、図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は平面図、図１４（ｃ）は側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７を示す構成図であり、図１５（ａ）は正面図、図１５（ｂ）は平面図、図１５（ｃ）は側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態８を示す構成図であり、図１６（ａ）は正面図、図１６（ｂ）は平面図、図１６（ｃ）は側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態９を示す構成図であり、図１７（ａ）は正面図、図１７（ｂ）は平面図、図１７（ｃ）は側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１０を示す構成図であり、図１８（ａ）は正面図、図１８（ｂ）は平面図、図１８（ｃ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明が適用可能な光送信機の一例を示す構成図である。光送信機は、波長分割多重方式など、光信号を複数の通信チャネルで同時に送信できる機能を備える。ここでは、４本の通信チャネルについて例示するが、２〜３本または５本以上の通信チャネルについても同様に構成できる。
【００１６】
光送信機は、４つのレーザ光源１と、４つのレンズホルダ５と、光合波器２０と、基板７などで構成される。
【００１７】
レーザ光源１は、例えば、半導体レーザ、固体レーザなどで構成され、波長分割多重方式の場合、互いに異なる中心波長を有する光を発生する。レーザ光源１は、サブマウント（不図示）上に半田、接着剤などで接合されており、サブマウントは、基板７上に半田、接着剤などで固定される。こうしたサブマウントの代わりに、ＬＤキャリアを介して基板７に固定してもよい。レーザ光源１には、駆動回路、変調回路等が接続され、外部からのデジタル信号に基づいて高速変調された光パルスを発生する。
【００１８】
レンズホルダ５は、各レーザ光源１から出力されるレーザ光を集光するレンズを保持している。集光されたレーザ光は、光合波器２０に通信チャネルごとに設けられた光入射口に導入される。
【００１９】
光合波器２０は、例えば、ＰＬＣ（planar lightwave circuit）として構成され、４つの光入射口と、４本の導波路２１と、１つの光出射口２５とを備え、レーザ光源１から出力されるレーザ光を伝送し合波する機能を有する。この光出射口２５は、一般に、光ファイバと光結合され、さらに外部の通信ネットワークへ接続される。光合波器２０は、基板７上に接着剤を用いて固定される。
【００２０】
基板７は、例えば、ＣｕＷ、Ｋｏｖａｌ等の金属材料で形成され、レーザ光源１、レンズホルダ５、光合波器２０などの各種コンポーネント部品が搭載され、固定される。
【００２１】
本実施形態では、理解容易のため、レーザ光源１の光軸方向をＺ方向とし、光軸方向に対して垂直で、基板７の主面に対して平行な方向をＸ方向とし、光軸方向に対して垂直で、基板７の主面に対して垂直な方向をＹ方向とする。
【００２２】
図２は、レンズホルダ５の構成の一例を示す斜視図である。レンズホルダ５は、Ｘ方向に沿って延びる水平部材５１と、水平部材５１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材５２ａ，５２ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。なお、レンズホルダ５は、１つの水平部材と１つの垂直部材を用いて、いわゆるＬ字状に形成した構成でも構わない。レンズ３は、レンズ筒４に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ５によって保持される。垂直部材５２ａ，５２ｂは、ベース部材として機能するホルダキャリア６に固定される。
【００２３】
水平部材５１および垂直部材５２ａ，５２ｂは、ＹＡＧレーザ等の加工用レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料、例えば、ステンレス鋼、珪素鋼などで形成され、好ましくは、０．３〜０．４ｍｍ厚のステンレス鋼板で形成される。レンズ筒４およびホルダキャリア６も、好ましくは、水平部材５１および垂直部材５２ａ，５２ｂと同様な材料で形成される。水平部材５１の中央部には、レンズ筒４がＹＡＧレーザ溶接などで固定される。
【００２４】
図３は、水平部材５１にレーザ光ＬＡを照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。水平部材５１を、例えば、０．３ｍｍ厚のステンレス鋼板で形成した場合、水平部材５１の中央部から外れて垂直部材５２ａ，５２ｂより手前の位置、例えば、図２に示す水平部材５１の照射エリアＡに向けて、ＹＡＧレーザ等のレーザ光ＬＡをスポット照射すると、ステンレス鋼の溶解−凝固による収縮が発生する。この収縮変形に伴って、照射エリアＡに近い方の垂直部材５２ｂの上部が中央寄部りに僅かに引っ張られ、一方、照射エリアＡから遠い方の垂直部材５２ａの上部が中央部寄りに大きく引っ張られる。その結果、両者の撓み量の差に応じて、水平部材５１の中央部に固定されたレンズ筒４が−Ｘ方向に変位した後、静止状態になる。なお、上述とは反対に、垂直部材５２ａに近い場所にスポット照射した場合は、材料の収縮変形に伴って、レンズ筒４をＸ方向に変位させることができる。
【００２５】
図４は、垂直部材５２ａ，５２ｂにレーザ光ＬＢを照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。垂直部材５２ａ，５２ｂを、例えば、０．３ｍｍ厚のステンレス鋼板で形成した場合、垂直部材５２ａ，５２ｂに向けて同時に、ＹＡＧレーザ等のレーザ光ＬＡをスポット照射すると、ステンレス鋼の溶解−凝固による収縮が発生する。この収縮変形に伴って、垂直部材５２ａ，５２ｂの上部が下向きに変位する。その結果、水平部材５１の両端がＹ方向に変位するとともに、水平部材５１の中央部に固定されたレンズ筒４も−Ｙ方向に変位した後、静止状態になる。
【００２６】
−Ｙ方向への変位は次のような場所にＹＡＧレーザ等のレーザ光をスポット照射させてもよい。図５は、水平部材５１におけるレンズ３の上面に位置するエリアＡ２にレーザ光ＬＣを照射したときの塑性変形の様子を示す説明図である。このエリアＡ２は、好ましくは、水平部材５１の中央部近傍に設定される。照射エリア２Ａに向けてレーザ光ＬＡをスポット照射すると、このステンレス鋼の溶解−凝固による収縮が発生し、この収縮変形に伴って、水平部材５１の中央部は下向きに変位し、垂直部材５２ａ，５２ｂの上部は中央部寄りに変位する。その結果、レンズ筒４も−Ｙ方向に変位した後、静止状態になる。
【００２７】
こうしてレーザ光の照射による塑性変形を利用して、レンズ３の位置をＸ方向およびＹ方向について微調整することが可能になる。レンズ３の位置調整量は、レーザ光の照射時間、照射パワー、照射回数、照射位置などの各種照射パラメータによって制御可能である。また、レーザ光は基板７上部側から照射可能であるため、レンズホルダ５を基板７上に固定した後であっても、レンズ３の位置ずれ補正が容易に行える。
【００２８】
図６は、図２に示した水平部材５１の照射エリアＡに対するＹＡＧレーザ光の照射前と照射後のトレランスカーブを示すグラフである。縦軸は、光合波器２０の光出射口２５からの光出力を示し、横軸は、レンズ３のＸ方向変位量（μｍ）を示す。実線はレーザ光の照射前、一点鎖線はレーザ光の照射後を示す。グラフを見ると、レーザ光の照射前後でトレランスカーブ自体が全体に−Ｘ方向にシフトしており、このシフト量から、ＹＡＧレーザ照射による変位量が求められる。
【００２９】
図７は、ＹＡＧレーザ光のエネルギーとレンズ変位量との関係を示すグラフである。縦軸は、レンズのＸ方向変位量（μｍ）、横軸は、ＹＡＧレーザ光の設定エネルギー値（Ｊ：ジュール）である。レーザ光の照射時間は１２５ｍ秒であり、例えば、ＹＡＧレーザのエネルギー設定値を２Ｊとすると、約０．４μｍの変位量が得られる。このようにＹＡＧレーザのエネルギー設定値、照射時間およびレンズ変位量の関係を予め入手し、近似式または補間式を利用することによって、位置ずれ量の補正が容易になる。
【００３０】
図８は、レンズホルダ５の構成の他の例を示す斜視図である。レンズホルダ５は、Ｘ方向に沿って延びる２つの水平部材５１ａ，５１ｂと、Ｙ方向に沿って延びる４つの垂直部材５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂなどを備える。レンズ３は、レンズ筒４に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ５によって保持される。垂直部材５２ａ，５２ｂは、ベース部材として機能するホルダキャリア６に固定される。
【００３１】
水平部材５１ａ，５１ｂおよび垂直部材５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂは、ＹＡＧレーザ等の加工用レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料、例えば、ステンレス鋼、珪素鋼などで形成され、好ましくは、０．３〜０．４ｍｍ厚のステンレス鋼板で形成される。レンズ筒４およびホルダキャリア６も、好ましくは、水平部材および垂直部材と同様な材料で形成される。
【００３２】
水平部材５１ａ，５１ｂは、図２に示した水平部材５１の中央にスリットを形成して、２分割したような形状を有する。垂直部材５２ａ，５２ｂは、水平部材５１ａ，５１ｂの外端からＹ方向に沿って延びて、ホルダキャリア６と連結している。垂直部材５３ａ，５３ｂは、水平部材５１ａ，５１ｂの内端からＹ方向に沿って延びて、その下端部にはレンズ筒４がＹＡＧレーザ溶接などで固定される。即ち、レンズ筒４と水平部材５１ａ，５１ｂとの間には、垂直部材５３ａ，５３ｂがそれぞれ介在することになる。
【００３３】
こうした構成において、水平部材５１ａ，５１ｂのいずれか一方に向けてレーザ光をスポット照射した場合、図３と同様に、材料の溶解−凝固による収縮が発生し、この収縮変形に伴ってレンズ筒４をＸ方向または−Ｘ方向に変位させることができる。
【００３４】
また、垂直部材５２ａ，５２ｂに向けて同時に、レーザ光をスポット照射した場合、図４と同様に、材料の溶解−凝固による収縮が発生し、この収縮変形に伴ってレンズ筒４を−Ｙ方向に変位させることができる。
【００３５】
また、レンズ筒４を懸架する垂直部材５３ａ，５３ｂに向けて同時に、レーザ光をスポット照射した場合、材料の溶解−凝固による収縮が発生し、上述とは反対に、レンズ筒４をＹ方向に変位させることができる。
【００３６】
このように図８に示すレンズホルダ５では、レンズの位置ずれ補正がＸ方向と−Ｘ方向およびＹ方向と−Ｙ方向について実施することができる。
【００３７】
図９は、本発明に係る光学装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。最初にレーザ光源１および光合波器２０は、予め基板７に固定されている。ステップＳ１において、レンズ３が保持されたレンズ筒４をレンズホルダ５に対して、例えば、ＹＡＧレーザ溶接を用いて固定する。次にステップＳ２において、レンズホルダ５とホルダキャリア６をそれぞれ真空吸着機構を有する治具を用いて把持し、基板７上で、レーザ光源１と光合波器２０の光入射口の間に配置する。なお、把持する治具は真空吸着機構以外のものを用いてもよい。そして、光合波器２０の光出射口２５側に、フォトダイオードなどの受光器を配置して、光合波器２０からの出力をモニタできるようにする。
【００３８】
次にステップＳ３において、レーザ光源１を発光させ、基板７上で受光器の光出力が最大となるように、真空吸着機構を有する治具を用いて、レンズホルダ５とホルダキャリア６を光軸方向であるＺ方向に調芯を行う。次にステップＳ４において、受光器の光出力が最大となるように、真空吸着機構を有する治具を用いて、レンズホルダ５をＹ方向に調芯を行う。そして、調芯後の光出力Ｐｙ０を記憶する。
【００３９】
次にステップＳ５において、光出力が最大となった位置（光結合最大位置）で、ホルダキャリア６とレンズホルダ５をＹＡＧ溶接にて固定する。固定する際、ホルダキャリア６に対しレンズホルダ５を、光結合最大位置を基準として塑性変形方向とは反対方向に所定オフセット距離だけずらした状態、例えば、約１μｍだけ離した状態で溶接するのが好ましい。即ち、図２のようなレンズホルダでは、レーザ光の照射時にレンズ３は−Ｙ方向にしか変位しない。その対策として、予め所定オフセット距離だけ、例えば、＋１μｍオフセットさせて固定すれば、レーザ光の照射によって、光結合最大位置の前後をカバーできるように−Ｙ方向の位置補正が可能になる。そして、レンズホルダ５の固定後、受光器の光出力Ｐｙを記憶する。
【００４０】
次にステップＳ６において、レンズホルダ５の固定前後の光出力変動（ΔＰｙ＝Ｐｙ０−Ｐｙ）を算出する。次にステップＳ７において、算出した光出力変動（ΔＰｙ）に基づいてレンズのＹ方向変位量を、例えば、図６のトレランスカーブを表現したテーブルを用いて決定する。
【００４１】
次にステップＳ８において、決定したレンズのＹ方向変位量により、ＹＡＧレーザのエネルギー設定値、照射時間などの各種照射パラメータを決定し、−Ｙ方向に変位させる箇所に向けてレーザ光を照射する。こうしてレンズ３のＹ方向位置ずれ補正が完了する。
【００４２】
次にステップＳ９において、レンズホルダ５が固定されたホルダキャリア６を、真空吸着機構を有する治具を用いて把持する。次にステップＳ１０において、受光器の光出力が最大となるように、真空吸着機構を有する治具を用いて、ホルダキャリア６をＸ方向に調芯を行う。そして、調芯後の光出力Ｐｘ０を記憶する。
【００４３】
次にステップＳ１１において、光出力が最大となった位置（光結合最大位置）で、ホルダキャリア６を基板７に対してＹＡＧ溶接にて固定する。固定する際、ステップＳ５と同様に、ホルダキャリア６を、光結合最大位置を基準として塑性変形方向とは反対方向に所定オフセット距離だけずらした状態、例えば、約１μｍだけ離した状態で溶接するのが好ましい。予め所定オフセット距離だけ、例えば、＋１μｍオフセットさせて固定すれば、レーザ光の照射によって、光結合最大位置の前後をカバーできるように、Ｘ方向の位置補正が可能になる。そして、ホルダキャリア６の固定後、受光器の光出力Ｐｘを記憶する。
【００４４】
次にステップＳ１２において、ホルダキャリア６の固定前後の光出力変動（ΔＰｘ＝Ｐｘ０−Ｐｘ）を算出する。次にステップＳ１３において、算出した光出力変動（ΔＰｘ）に基づいてレンズのＸ方向変位量を、例えば、図６のトレランスカーブを表現したテーブルを用いて決定する。
【００４５】
次にステップＳ１４において、決定したレンズのＸ方向変位量により、ＹＡＧレーザのエネルギー設定値、照射時間などの各種照射パラメータを決定し、−Ｘ方向に変位させる箇所に向けてレーザ光を照射する。こうしてレンズ３のＸ方向位置ずれ補正が完了する。
【００４６】
このようにレーザ光照射による塑性変形を利用することによって、レンズ３のＹ方向位置ずれ補正およびＸ方向位置ずれ補正が可能になる。その結果、レンズ３の光学調芯を高精度かつ迅速に実施でき、レンズ３の光結合効率を上げることができる。
【００４７】
また、図１に示す多重通信チャネル光送信機におけるレンズ調芯の際、レーザ光照射による塑性変形を利用することによって、各通信チャネルでの光結合効率を高めることができ、しかも通信チャネル間の光結合効率のばらつきを小さくできる。
【００４８】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２を示す構成図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は平面図、図１０（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、Ｘ方向に沿って延びる水平部材５５と、水平部材５１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材５６ａ，５６ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。レンズ３は、レンズ筒４に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ５によって保持される。垂直部材５６ａ，５６ｂは、ベース部材として機能するホルダキャリア６に固定される。
【００４９】
水平部材５５および垂直部材５６ａ，５６ｂは、ＹＡＧレーザ等の加工用レーザ光の照射によって塑性変形可能な材料、例えば、ステンレス鋼、珪素鋼などで形成され、好ましくは、０．３〜０．４ｍｍ厚のステンレス鋼板で形成される。レンズ筒４およびホルダキャリア６も、好ましくは、水平部材５５および垂直部材５６ａ，５６ｂと同様な材料で形成される。レンズ筒４は、レンズ筒４の側面の最上部が水平部材５５の中央部と接合するように、接着剤または溶接を用いて固定される。
【００５０】
光学調芯を行う場合、図３〜図５に示したように、レンズホルダ５に向けてレーザ光をスポット照射することによって、部材の収縮変形に伴ってレンズ３の位置を＋Ｘ方向、−Ｘ方向および−Ｙ方向に微調整することができる。
【００５１】
なお、レンズ筒４の側面の最上部を水平部材５５に固定する代わりに、レンズ筒４の側面の最左部を垂直部材５６ａに固定することも可能であり、この場合、−Ｘ方向のみの光学調芯が可能になる。
【００５２】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３を示す構成図であり、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は平面図、図１１（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様な構成を有するが、垂直部材５６ａ，５６ｂの中央には開口部Ｈがそれぞれ形成されており、この開口部Ｈにレンズ筒４の一部が挿入されている点で相違する。
【００５３】
こうした構成により、レンズホルダ５の幅寸法（Ｘ方向）を削減でき、小型化が図られる。また、垂直部材５６ａ，５６ｂが幅狭の支柱で構成できるため、レーザスポット照射による塑性変形を容易に実現できる。同様に、水平部材５５の幅も狭くすることによって、レーザスポット照射による塑性変形を容易に実現できる。
【００５４】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４を示す構成図であり、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は平面図、図１２（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様に、Ｘ方向に沿って延びる１つの水平部材５５と、水平部材５１の片端からＹ方向に沿って延びる１つの垂直部材５６ａなどを備え、いわゆるＬ字状に形成される。レンズ筒４は、レンズ筒４の側面の最上部が水平部材５５の先端部と接合するように、接着剤または溶接を用いて固定される。こうした構成により、レンズホルダ５の幅寸法（Ｘ方向）を削減でき、小型化が図られる。
【００５５】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５を示す構成図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は平面図、図１３（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様に、Ｘ方向に沿って延びる水平部材５５と、水平部材５１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材５６ａ，５６ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。レンズ筒４は、レンズ筒４の側面の最上部が水平部材５５の先端部と接合するようにＹＡＧレーザ溶接などで固定される。
【００５６】
本実施形態では、水平部材５５は、格子状に形成されており、Ｘ方向に沿って延びる複数のＸ部材と、Ｚ方向（光軸方向）に沿って延びるＺ部材５７とを有する。レンズ筒４は、レンズ筒４の側面の最上部がＸ部材およびＺ部材５７の交差部と接合するように、接着剤または溶接を用いて固定される。
【００５７】
光学調芯を行う場合、図３〜図５に示したように、レンズホルダ５に向けてレーザ光をスポット照射することによって、部材の収縮変形に伴ってレンズ３の位置を＋Ｘ方向、−Ｘ方向および−Ｙ方向に微調整することができる。
【００５８】
さらに本実施形態では、Ｚ部材５７において照射エリアＢ１，Ｂ２をレンズ３の前後にそれぞれ設定している。照射エリアＢ１に向けてレーザ光をスポット照射することによって、レンズ３の位置を−Ｚ方向に微調整でき、一方、照射エリアＢ２に向けてレーザ光をスポット照射することによって、レンズ３の位置を＋Ｚ方向に微調整することができる。
【００５９】
実施の形態６．
図１４は、本発明の実施の形態６を示す構成図であり、図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は平面図、図１４（ｃ）は側面図である。図１１に示したように、レンズホルダ５の側面が削られ、水平部材５５のＺ方向の幅を狭くしたレンズホルダを、ＺＸ面内で９０度回転させて設置している。レンズホルダ５は、図１０と同様に、Ｘ方向に沿って延びる水平部材５５と、水平部材５１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材５６ａ，５６ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。垂直部材５６ａ，５６ｂの中央には開口部Ｈがそれぞれ形成されており、この開口部Ｈにレンズ筒４の一部が挿入されており、これによりレンズホルダ５の幅寸法（Ｘ方向）を削減している。
【００６０】
また本実施形態では、水平部材５５は、Ｘ方向に沿って延びる複数のＸ部材と、Ｚ方向（光軸方向）に沿って延びるＺ部材５７とを有する。レンズ筒４は、レンズ筒４の側面の最上部がＺ部材５７の中央部と接合するように、接着剤または溶接を用いて固定される。
【００６１】
光学調芯を行う場合、図３〜図５に示したように、レンズホルダ５に向けてレーザ光をスポット照射することによって、部材の収縮変形に伴ってレンズ３の位置を＋Ｘ方向、−Ｘ方向および−Ｙ方向に微調整することができる。
【００６２】
さらに本実施形態では、Ｚ部材５７において照射エリアＣ１，Ｃ２をレンズ３の前後にそれぞれ設定している。照射エリアＣ１に向けてレーザ光をスポット照射することによって、レンズ３の位置を−Ｚ方向に微調整でき、一方、照射エリアＣ２に向けてレーザ光をスポット照射することによって、レンズ３の位置を＋Ｚ方向に微調整することができる。
【００６３】
実施の形態７．
図１５は、本発明の実施の形態７を示す構成図であり、図１５（ａ）は正面図、図１５（ｂ）は平面図、図１５（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様な構成を有するが、水平部材５５および垂直部材５６ａ，５６ｂは、それぞれ平板部材で構成され、互いに接着剤または溶接を用いて連結されている。こうした構成により、レンズホルダ５の製造コストを低減できる。
【００６４】
実施の形態８．
図１６は、本発明の実施の形態８を示す構成図であり、図１６（ａ）は正面図、図１６（ｂ）は平面図、図１６（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様な構成を有するが、レンズ筒４の側面には、いわゆるＤカットと称される平坦面が形成されている点で相違する。レンズ筒４は、この平坦面を介して水平部材５５と連結されている。こうした構成により、レンズホルダ５とレンズ筒４の接合面積が増加するため、接合強度を向上させることができる。
【００６５】
実施の形態９．
図１７は、本発明の実施の形態９を示す構成図であり、図１７（ａ）は正面図、図１７（ｂ）は平面図、図１７（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様な構成を有するが、レンズ筒４は、円形貫通孔を有する四角形の板状をなし、レンズ筒４の側面には、平坦面が形成されている点で相違する。レンズ筒４は、この平坦面を介して水平部材５５と連結されている。こうした構成により、レンズホルダ５とレンズ筒４の接合面積が増加するため、接合強度を向上させることができる。また、レンズ筒４は四角形の板状であるため、レンズ筒４の製造コストを低減できる。
【００６６】
実施の形態１０．
図１８は、本発明の実施の形態１０を示す構成図であり、図１８（ａ）は正面図、図１８（ｂ）は平面図、図１８（ｃ）は側面図である。レンズホルダ５は、図１０と同様な構成を有するが、ベース部材として、ホルダキャリア６の代わりに固定板８に対して直接接合している。こうした構成により、部品点数が削減でき、レンズホルダ５の製造コストを低減できる。
【００６７】
以上の説明では、部材のスポット溶接、溶解−凝固による塑性変形を行うために、ＹＡＧレーザの使用を例示したが、その他の高出力レーザ、例えば、ＣＯ２レーザ、固体レーザ、半導体レーザ、また、部材に樹脂を用いる場合は、エキシマレーザなどを使用することも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  レーザ光源、  ３  レンズ、  ４  レンズ筒、  ５  レンズホルダ、
６  ホルダキャリア、  ７  基板、８  固定板、  ２０  光合波器、  ２１  導波路、
２５  光出射口、  ５１，５１ａ，５１ｂ，５５  水平部材、
５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５６ａ，５６ｂ  垂直部材、
５７  Ｚ部材、  Ｈ  開口部。
【図１】
2013231937.tif 000003
【図２】
2013231937.tif 000004
【図３】
2013231937.tif 000005
【図４】
2013231937.tif 000006
【図５】
2013231937.tif 000007
【図６】
2013231937.tif 000008
【図７】
2013231937.tif 000009
【図８】
2013231937.tif 000010
【図９】
2013231937.tif 000011
【図１０】
2013231937.tif 000012
【図１１】
2013231937.tif 000013
【図１２】
2013231937.tif 000014
【図１３】
2013231937.tif 000015
【図１４】
2013231937.tif 000016
【図１５】
2013231937.tif 000017
【図１６】
2013231937.tif 000018
【図１７】
2013231937.tif 000019
【図１８】
2013231937.tif 000020