光モジュールの調芯方法、光モジュールの製造方法
【課題】光モジュール製造時の調芯精度を向上させること
【解決手段】光モジュールの調芯方法であって、発光素子(11)、コネクタ部品(20)を仮配置する過程と、コネクタ部品に光ファイバ(100)を取り付け、発光素子を発光させる過程と、発光素子を光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、発光素子等のいずれかの光軸方向の位置及び第２軸方向の位置を可変に設定しながら光ファイバの他端側からの出射光を計測し、出射光の特性曲線を得る過程と、特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、発光素子とコネクタ部品の第１軸の方向の位置決めを行う過程と、特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率が最大値となる位置に対応して、発光素子とコネクタ部品の光軸方向の位置決めと、第１軸及び光軸と直交する第２軸の方向についての位置決めと、を行う各過程と、を含む。
【解決手段】光モジュールの調芯方法であって、発光素子(11)、コネクタ部品(20)を仮配置する過程と、コネクタ部品に光ファイバ(100)を取り付け、発光素子を発光させる過程と、発光素子を光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、発光素子等のいずれかの光軸方向の位置及び第２軸方向の位置を可変に設定しながら光ファイバの他端側からの出射光を計測し、出射光の特性曲線を得る過程と、特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、発光素子とコネクタ部品の第１軸の方向の位置決めを行う過程と、特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率が最大値となる位置に対応して、発光素子とコネクタ部品の光軸方向の位置決めと、第１軸及び光軸と直交する第２軸の方向についての位置決めと、を行う各過程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光モジュールの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（又は受光素子）と、光ファイバを支持するコネクタ部品とを備え、マルチモードの光ファイバを装着して用いられる光モジュールを製造する際には、発光素子とコネクタ部品とを調芯（光軸合わせ、位置合わせ）をする必要がある。具体的には、発光素子の場合であれば、コネクタ部品に光ファイバを装着し、発光素子を発光させてその出射光を光ファイバの一端側に入射させ、光ファイバの他端側で出射光の光量を観測し、光量がピークとなる際の位置に発光素子とコネクタ部品が固定される。このとき、光ファイバのコア面積が大きいために、発光素子とコネクタ部品とを相対的に移動させながら光量（出射光強度）を観測すると明りょうなピークを持たない台形状のトレランスカーブが得られる。このため、光量が最大となる位置で調芯をしようとすると、台形状のトレランスカーブの平坦な頂上部の任意位置で調芯されてしまうことから、調芯精度にばらつきが生じていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、光モジュール製造時の調芯精度を向上させることができる技術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】
【０００５】
第１の本発明は、発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記発光素子からの出射光を上記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを仮配置する第１過程と、上記コネクタ部品に上記光ファイバの一端側を取り付け、上記発光素子を発光させる第２過程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記光軸の位置、及び上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記第１軸及び上記光軸と直交する第２軸の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、上記光ファイバの他端側からの出射光を計測し、上記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、上記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、を含む。
【０００６】
かかる方法によれば、光モジュール製造時の調芯精度を格段に向上させることができる。
【０００７】
好ましくは、上記光ファイバがマルチモードファイバである。
【０００８】
これにより、マルチモードファイバの使用を前提としている光モジュールの調芯精度を向上し得る。
【０００９】
好ましくは、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている。より具体的には、上記コネクタ部品と上記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されていることが好ましい。
【００１０】
好ましくは、上記第６過程と上記第７過程の少なくとも一方は、上記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、上記最大傾斜角又は上記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む。
【００１１】
これにより、調芯精度の向上を図りつつ、調芯に要する時間の短縮も図ることができる。
【００１２】
また、上記第３過程に先立って、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち上記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、上記第５過程は、上記対称軸の位置と上記静止位置とを整合させるようにして上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの位置決めを行うことが好ましい。
【００１３】
これにより、振動を加える対象となるものの位置が当該振動を加えた後に元の位置からずれた場合にも、そのずれを補正して調芯を行うことができる。
【００１４】
第２の本発明は、発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記発光素子からの出射光を上記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、上記の調芯方法によって上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを調芯する工程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを相互に固定する工程と、を含む。
【００１５】
かかる製造方法によれば、調芯精度が高く、品質のよい光モジュールを得ることができる。
【００１６】
第３の本発明は、受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記光ファイバの一端からの出射光を上記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを仮配置する第１過程と、上記コネクタ部品に上記光ファイバの一端側を取り付け、上記光ファイバの他端側から光を入射する第２過程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記光軸の位置、及び上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記第１軸及び上記光軸と直交する第２軸の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、上記光ファイバの一端側からの出射光を上記受光素子によって受光し、上記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、上記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、を含む。
【００１７】
かかる方法によれば、光モジュール製造時の調芯精度を格段に向上させることができる。
【００１８】
好ましくは、上記光ファイバがマルチモードファイバである。
【００１９】
これにより、マルチモードファイバの使用を前提としている光モジュールの調芯精度を向上し得る。
【００２０】
好ましくは、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている。より具体的には、上記コネクタ部品と上記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されていることが好ましい。
【００２１】
好ましくは、上記第６過程と上記第７過程の少なくとも一方は、上記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、上記最大傾斜角又は上記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む。
【００２２】
これにより、調芯精度の向上を図りつつ、調芯に要する時間の短縮も図ることができる。
【００２３】
また、上記第３過程に先立って、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち上記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、上記第５過程は、上記対称軸の位置と上記静止位置とを整合させるようにして上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの位置決めを行うことが好ましい。
【００２４】
これにより、振動を加える対象となるものの位置が当該振動を加えた後に元の位置からずれた場合にも、そのずれを補正して調芯を行うことができる。
【００２５】
第４の本発明は、受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記光ファイバの一端からの出射光を上記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、上記の調芯方法によって上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを調芯する工程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを相互に固定する工程と、を含む。
【００２６】
かかる製造方法によれば、調芯精度が高く、品質のよい光モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、光モジュールの詳細構成を説明する断面図である。本実施形態の光モジュールは、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とを位置合わせし、接着剤１８を用いて固定して構成されている。図示のように本実施形態の光モジュールは、光ファイバ１００の一端を取り付け可能に構成されている。本例では、光ファイバ１００の一端にはフェルール１０１が装着されている。
【００２９】
カンパッケージ１０は、発光素子１１を金属等からなる筐体１４によりパッケージングして構成されている。発光素子１１は、例えばマルチモード発光するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Diode）である。この発光素子１１は、リード線を介して端子１２と電気的に接続されており、当該端子１２を通じて外部から駆動信号を供給される。筐体１４は開口を有し、当該開口にはガラス窓１３が取り付けられている。発光素子１１からの出射光はガラス窓１３を通して放出される。
【００３０】
コネクタ部品２０は、カンパッケージ１０を支持する孔状の支持部２１と、発光素子１０と光軸を合わせて配置され、発光素子１０から出射する光を集光して光ファイバ１００の一端に導くレンズ２２と、光ファイバ１００の一端が装着され、これを支持するスリーブ部２３と、を備える。本実施形態のコネクタ部品２０は、透明樹脂を用いて射出成形法により一体成形されている。また本例では、光ファイバ１００の一端にはフェルール１０１が装着されており、当該フェルール１０１がスリーブ部２３に挿入される。ここで、光ファイバ１００は、例えばコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２１のＧＩ（Graded Index）マルチモードファイバである。
【００３１】
図２は、一実施形態の光モジュール製造用の調芯装置の構成を説明する側面図である。図２に示す調芯装置１は、コネクタ部品２０が載置される支持部１０２と、カンパッケージ１０が載置される支持部１０３と、支持部１０３を一方向へ振動させるための振動発生部１０４と、ステージ１０８をｘ、ｙ、ｚの各方向へ自在に移動させるためのマイクロメータ１０５、１０６、１０７と、カンパッケージ１０に駆動信号を供給するための駆動ユニット１０９と、給電ユニット１０９に電力供給を行うための給電ケーブル１１０と、を含んで構成される。振動発生部１０４は、例えばピエゾ振動板などの公知手段を用いて構成される。
【００３２】
図３は、上述した調芯装置１を含んで構成される一実施形態の調芯システムの構成を説明するブロック図である。図３に示す本実施形態の調芯システムは、調芯装置１と、この調芯装置１の給電ユニット１０９に対して給電ケーブル１１０を介して電力を供給する電源２と、調芯対象となる光モジュールに取り付けられた光ファイバ１００の他端側からの出射光の強度を計測する光パワーディテクタ３と、この光パワーディテクタ３による計測値を適宜増幅するとともに、増幅後の計測値をディジタル信号に変換するアンプ４と、アンプ４から入力されるディジタル信号に基づいて所定の情報処理（詳細は後述）を行うとともに、情報処理の結果（あるいは処理過程）を表示する情報処理装置５と、を含んで構成されている。ここで、本実施形態の調芯装置１は、手動調芯と自動調芯のいずれにも対応可能に構成されており、自動調芯を行うために、情報処置装置５から調芯装置１へ信号がフィードバックされている。
【００３３】
図４及び図５は、調芯時の光量分布について説明する図である。図４では縦軸がｙ軸（第２軸）方向の変位量、横軸がｚ軸（光軸）方向の変位量にそれぞれ対応しており、図５では縦軸がｙ軸（第２軸）方向の変位量、横軸がｘ軸（第１軸）方向の変位量にそれぞれ対応している。各図では、ほぼ等しい光量の範囲が等高線状に描かれている。また、図６はｘ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）、図７はｙ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｚ＝０）、図８はｚ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）をそれぞれ示している。光ファイバ１００としてマルチモードファイバを用いた場合にはそのコア径が大きいために、図６〜図８に示すようにｘ、ｙ、ｚ軸ともにトレランスカーブが広く、その頂上が台形状の平坦形状をしているため光量ピークが不明瞭となる。頂上の平坦部は３次元的にはｚ軸方向に長い回転楕円体形状をしている。本例では、ｘ、ｙ軸方向の直径が約８μｍ、ｚ軸方向が約９０μｍとなっている。この回転楕円体の中はほとんど光量変化がないが、経時変化や温度ドリフト等による位置ずれのマージンを確保するためには、この回転楕円体の中心に調芯されることが望まれる。しかし、従来のピーク調芯では、回転楕円体の中のどの位置に調芯されるかは不確定であり、調芯精度が低かった。仮に、回転楕円体の縁を自動検出し、その中心に調芯するようにする場合には、システム構成に高いコストを要し、かつ調芯に要する時間も長くなる。
【００３４】
次に、本実施形態の調芯システムを用いての光モジュールの製造方法について説明する。本実施形態にかかる製造方法は、大まかに分けて、（１）発光素子、コネクタ部品、レンズを調芯する工程と、（２）発光素子、コネクタ部品、レンズを相互に固定する工程と、を含む。以下、各工程について詳細に説明する。
【００３５】
（１）調芯工程
本工程では、以下に説明するような調芯方法を用いて調芯を行う。まず、コネクタ部品２０を支持部１０２に載置するとともにカンパッケージ１０を支持部１０３に載置する（図２参照）。これにより、発光素子１１、コネクタ部品２０、レンズ２２が仮配置される。
【００３６】
次に、コネクタ部品２０に光ファイバ１００の一端側を取り付けるとともに、給電ユニット１０９を用いて発光素子１０を発光させる（図２参照）。
【００３７】
次に、振動発生部１０３を作動させ、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１１）を光軸（ｚ軸）と直交する第１軸（ｘ軸）の方向に振動させる。例えば本実施形態では、１００Ｈｚ程度の周波数、±３０μｍ程度の振幅でカンパッケージ１０を振動させる。
【００３８】
次に、光ファイバ１００の他端側からの出射光を光パワーディテクタ３によって計測し、当該計測結果をアンプ４によって適宜増幅してディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を情報処置装置５に取り込む。これにより、出射光の強度変化を示す特性曲線（トレランスカーブ）が得られる。
【００３９】
図９〜図１３は、トレランスカーブの一例を示すグラフである。図９〜図１３では、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１１）の光軸方向の位置を可変に設定して得られる発光素子１１と光ファイバ１００の間の結合光量のｘ軸方向の分布が示されている。より具体的には、図９、図１０は光軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が比較的に大きい（すなわち両者が離れている）場合の計測結果を示している。図１１は、カンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が適正な場合の計測結果を示している。図１２、図１３は光軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が比較的に小さい（すなわち両者が接近している）場合の計測結果を示している。このトレランスカーブの変化より、カンパッケージ１０と光ファイバ１００の相互間距離が適正に近づくと、トレランスカーブの平坦部が大きくなり、斜面角度が急峻になり、台形部の角が尖鋭になる（すなわち曲率が大きくなる）のが分かる。
【００４０】
上記のようなトレランスカーブの計測結果に基づいて、トレランスカーブが線対称となる対称軸の位置がカンパッケージ１０の振動の中心と対応するように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とのｘ軸方向についての位置決めを行う。具体的には、手動調芯の場合であれば、オペレータが情報処理装置５の表示部を目視しながら、調芯装置１を適宜操作してステージ１０８の位置を移動させることにより、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０（レンズ２２を含む）とのｘ軸方向についての位置決めがなされる。また、自動調芯の場合であれば、計測結果を調芯装置１へフィードバックし、ステージ１０８を適宜移動させることにより、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０（レンズ２２を含む）とのｘ軸方向についての位置決めがなされる。
【００４１】
次に、以下のようにトレランスカーブの微分値を用いて光軸（ｚ軸）方向についての位置決めを行う。
【００４２】
図１４は、カンパッケージ１０のｚ軸方向の位置を変化させたときの最大傾斜角の変化を示すグラフである。ここで、最大傾斜角は、光パワーディテクタ３によって得られる計測値をアナログ−ディジタル変換して情報処理装置５に取り込み、隣接するデータ同士の差分の演算結果（数値微分）を求めることによって得られる。この微分値は、換言すればトレランスカーブの各点における傾き（傾斜角）を表していることになる。この微分値の絶対値の最大値を求めることにより、トレランスカーブの最大傾斜角を求めることができる。よって、この特性曲線がピーク（最大値）を示す位置に対応して、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０の光軸方向についての位置決めをすることにより、従来よりも精度良く位置決めをすることができる。なお、図１４では微分値を用いていたが更に高次の微分値を用いることも可能である。具体的には、図１５に示すように２階微分値を用いることや、それ以上の高次の微分値を用いることも可能である。２階微分値を用いる場合、この２階微分値は換言すればトレランスカーブの各点における曲率を表していることになる。この２階微分値の絶対値の最大値を取ることにより、トレランスカーブの最大曲率を求めることができる。図１５は、ｚ軸を変化させたときの最大曲率をグラフにしたものである。従来のｚ軸トレランスカーブ及び上記最大傾斜角に比べて、さらに明瞭なピークを持った特性曲線が得られる。
【００４３】
図１６〜図２０は、トレランスカーブの一例を示すグラフである。図１６〜図２０では、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１０）のｙ軸方向の位置を適宜変更した場合における発光素子１１と光ファイバ１００の間の結合光量のｘ軸方向の分布が示されている。より具体的には、図１６、図１７はｙ軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係がずれている場合の計測結果を示している。図１８は、カンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係が適正な場合の計測結果を示している。図１９、図２０はｙ軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係が反対方向にずれている場合の計測結果を示している。このトレランスカーブの変化より、上記と同様に、カンパッケージ１０と光ファイバ１００の相互間距離が適正に近づくと、トレランスカーブの斜面角度が急峻に、台形部の角が尖鋭に、すなわち曲率が大きくなるのが分かる。この計測結果に基づいて、上記と同様にトレランスカーブが線対称となる対称軸の位置がカンパッケージ１０の振動の中心と対応するように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とのｘ軸方向についての位置決めを行うことができる。
【００４４】
ｙ軸方向の位置決めについても、トレランスカーブの最大傾斜角を用いて行うことができる。図２１は、トレランスカーブの最大傾斜角の算出結果を示すグラフである。この算出結果に基づいて、上記と同様にｙ軸方向についてのカンパッケージ１０とコネクタ部品２０との位置決めを行うことができる。より高次の微分値、具体的には図２２に示すような最大曲率（２階微分値）を用いることや、それ以上の高次の微分値を用いることも可能である。
【００４５】
（２）固定工程
上記のようにしてカンパッケージ１０とコネクタ部品２０との位置決めがなされると、次にこれらが相互に固定される。具体的には、上述した図１に示したように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とが接着剤１８を用いて固定される。
【００４６】
なお、上述した調芯工程において、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０のｙ軸方向及びｚ軸方向についての調芯は、最大傾斜角、最大曲率のどちらか一方を指針として行ってもよく、両者を組み合わせて行っても良い。また、トレランスカーブの積分値や、ピーク調芯の方法を用いて粗調整を行い、最大傾斜角または最大曲率を用いて微調整を行うと、効率的に調芯作業が行えるためさらに都合が良い。
【００４７】
また、振動発生部１０４による振動を加える対象となるもの（本実施形態ではカンパッケージ１０）について、振動を加える以前にその静止位置を記録しておくようにしてもよい。この場合におけるｘ軸方向についての調芯は、トレランスカーブ対称軸の位置と、予め記録しておいた静止位置とを整合させるようにして行う。これにより、振動発生部１０４の特性等に起因して、振動を加えた後におけるカンパッケージ１０の位置が振動を加える以前と多少ずれた位置に静止するような場合であっても、本実施形態による調芯を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、缶封止された発光素子とコネクタ部品との位置決めについて説明していたが、缶封止されていない形態の発光素子であっても本発明を適用することが可能である。
【００４９】
また、上述した実施形態では、コネクタ部品とレンズとが一体成形されていたが、これらは別々に構成されていてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、発光素子を含むカンパッケージを振動させていたが、コネクタ部品を振動させてもよい。更に、コネクタ部品とレンズとが別体の場合には、レンズを振動させてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では発光素子とコネクタ部品とを調芯する場合について説明していたが、同様にして、受光素子とコネクタ部品を調芯することもできる。例えば、図１に示した光モジュールにおける発光素子を受光素子と置き換えることにより受光用の光モジュールが得られるが、そのような光モジュールの製造時における調芯は、上記実施形態と同様にして以下のように行うことができる。具体的には、まず上記と同様に調芯装置１を用いて受光素子とコネクタ部品（レンズ含む）を仮配置する。次に、コネクタ部品に光ファイバの一端側を取り付け、光ファイバの他端側から光を入射するとともに、上記と同様に受光素子をｘ軸（第１軸）方向に振動させる。そして、光ファイバの一端側からの出射光を受光素子によって受光し、出射光の強度変化を示す特性曲線を得る。このときに得られる特性曲線は上記実施形態の場合と同様になる。この特性曲線を用いることにより、上記と同様に受光素子とコネクタ部品の位置決め（調芯）を行うことができる。また、調芯後の受光素子とコネクタ部品を相互に固定することにより、受信用の光モジュールが得られる。特に、受信用の光モジュールの場合、光ファイバとしてはシングルモード、マルチモードのいずれを用いた場合であっても同様の特性曲線を得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光モジュールの詳細構成を説明する断面図である。
【図２】光モジュール製造用の調芯装置の構成を説明する側面図である。
【図３】調芯システムの構成を説明するブロック図である。
【図４】調芯時の光量分布について説明する図である。
【図５】調芯時の光量分布について説明する図である。
【図６】ｘ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）を示すグラフである。
【図７】ｙ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｚ＝０）を示すグラフである。
【図８】ｚ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）を示すグラフである。
【図９】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１０】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１１】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１２】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１３】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１４】カンパッケージのｚ軸方向の位置を変化させたときの最大傾斜角の変化を示すグラフである。
【図１５】ｚ軸を変化させたときの最大曲率を示すグラフである。
【図１６】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１７】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１８】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１９】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図２０】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図２１】トレランスカーブの最大傾斜角の算出結果を示すグラフである。
【図２２】トレランスカーブの最大曲率の算出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１…調芯装置、２…電源、３…光パワーディテクタ、４…アンプ、５…情報処理装置、１０…カンパッケージ、１１…発光素子、１２…端子、１３…ガラス窓、１４…筐体、１８…接着剤、２０…コネクタ部品、２１…支持部、２２…レンズ、２３…スリーブ部、１００…光ファイバ、１０２、１０３…支持部、１０４…振動発生部、１０５、１０６、１０７…マイクロメータ、１０８…ステージ、１０９…給電ユニット、１１０…給電ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光モジュールの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（又は受光素子）と、光ファイバを支持するコネクタ部品とを備え、マルチモードの光ファイバを装着して用いられる光モジュールを製造する際には、発光素子とコネクタ部品とを調芯（光軸合わせ、位置合わせ）をする必要がある。具体的には、発光素子の場合であれば、コネクタ部品に光ファイバを装着し、発光素子を発光させてその出射光を光ファイバの一端側に入射させ、光ファイバの他端側で出射光の光量を観測し、光量がピークとなる際の位置に発光素子とコネクタ部品が固定される。このとき、光ファイバのコア面積が大きいために、発光素子とコネクタ部品とを相対的に移動させながら光量（出射光強度）を観測すると明りょうなピークを持たない台形状のトレランスカーブが得られる。このため、光量が最大となる位置で調芯をしようとすると、台形状のトレランスカーブの平坦な頂上部の任意位置で調芯されてしまうことから、調芯精度にばらつきが生じていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、光モジュール製造時の調芯精度を向上させることができる技術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】
【０００５】
第１の本発明は、発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記発光素子からの出射光を上記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを仮配置する第１過程と、上記コネクタ部品に上記光ファイバの一端側を取り付け、上記発光素子を発光させる第２過程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記光軸の位置、及び上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記第１軸及び上記光軸と直交する第２軸の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、上記光ファイバの他端側からの出射光を計測し、上記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、上記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、を含む。
【０００６】
かかる方法によれば、光モジュール製造時の調芯精度を格段に向上させることができる。
【０００７】
好ましくは、上記光ファイバがマルチモードファイバである。
【０００８】
これにより、マルチモードファイバの使用を前提としている光モジュールの調芯精度を向上し得る。
【０００９】
好ましくは、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている。より具体的には、上記コネクタ部品と上記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されていることが好ましい。
【００１０】
好ましくは、上記第６過程と上記第７過程の少なくとも一方は、上記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、上記最大傾斜角又は上記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む。
【００１１】
これにより、調芯精度の向上を図りつつ、調芯に要する時間の短縮も図ることができる。
【００１２】
また、上記第３過程に先立って、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち上記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、上記第５過程は、上記対称軸の位置と上記静止位置とを整合させるようにして上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの位置決めを行うことが好ましい。
【００１３】
これにより、振動を加える対象となるものの位置が当該振動を加えた後に元の位置からずれた場合にも、そのずれを補正して調芯を行うことができる。
【００１４】
第２の本発明は、発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記発光素子からの出射光を上記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、上記の調芯方法によって上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを調芯する工程と、上記発光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを相互に固定する工程と、を含む。
【００１５】
かかる製造方法によれば、調芯精度が高く、品質のよい光モジュールを得ることができる。
【００１６】
第３の本発明は、受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記光ファイバの一端からの出射光を上記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを仮配置する第１過程と、上記コネクタ部品に上記光ファイバの一端側を取り付け、上記光ファイバの他端側から光を入射する第２過程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記光軸の位置、及び上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのいずれかの上記第１軸及び上記光軸と直交する第２軸の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、上記光ファイバの一端側からの出射光を上記受光素子によって受光し、上記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、上記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、上記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの上記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、を含む。
【００１７】
かかる方法によれば、光モジュール製造時の調芯精度を格段に向上させることができる。
【００１８】
好ましくは、上記光ファイバがマルチモードファイバである。
【００１９】
これにより、マルチモードファイバの使用を前提としている光モジュールの調芯精度を向上し得る。
【００２０】
好ましくは、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている。より具体的には、上記コネクタ部品と上記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されていることが好ましい。
【００２１】
好ましくは、上記第６過程と上記第７過程の少なくとも一方は、上記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、上記最大傾斜角又は上記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む。
【００２２】
これにより、調芯精度の向上を図りつつ、調芯に要する時間の短縮も図ることができる。
【００２３】
また、上記第３過程に先立って、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズのうち上記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、上記第５過程は、上記対称軸の位置と上記静止位置とを整合させるようにして上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズの位置決めを行うことが好ましい。
【００２４】
これにより、振動を加える対象となるものの位置が当該振動を加えた後に元の位置からずれた場合にも、そのずれを補正して調芯を行うことができる。
【００２５】
第４の本発明は、受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、上記光ファイバの一端からの出射光を上記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、上記の調芯方法によって上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを調芯する工程と、上記受光素子、上記コネクタ部品、上記レンズを相互に固定する工程と、を含む。
【００２６】
かかる製造方法によれば、調芯精度が高く、品質のよい光モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、光モジュールの詳細構成を説明する断面図である。本実施形態の光モジュールは、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とを位置合わせし、接着剤１８を用いて固定して構成されている。図示のように本実施形態の光モジュールは、光ファイバ１００の一端を取り付け可能に構成されている。本例では、光ファイバ１００の一端にはフェルール１０１が装着されている。
【００２９】
カンパッケージ１０は、発光素子１１を金属等からなる筐体１４によりパッケージングして構成されている。発光素子１１は、例えばマルチモード発光するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Diode）である。この発光素子１１は、リード線を介して端子１２と電気的に接続されており、当該端子１２を通じて外部から駆動信号を供給される。筐体１４は開口を有し、当該開口にはガラス窓１３が取り付けられている。発光素子１１からの出射光はガラス窓１３を通して放出される。
【００３０】
コネクタ部品２０は、カンパッケージ１０を支持する孔状の支持部２１と、発光素子１０と光軸を合わせて配置され、発光素子１０から出射する光を集光して光ファイバ１００の一端に導くレンズ２２と、光ファイバ１００の一端が装着され、これを支持するスリーブ部２３と、を備える。本実施形態のコネクタ部品２０は、透明樹脂を用いて射出成形法により一体成形されている。また本例では、光ファイバ１００の一端にはフェルール１０１が装着されており、当該フェルール１０１がスリーブ部２３に挿入される。ここで、光ファイバ１００は、例えばコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２１のＧＩ（Graded Index）マルチモードファイバである。
【００３１】
図２は、一実施形態の光モジュール製造用の調芯装置の構成を説明する側面図である。図２に示す調芯装置１は、コネクタ部品２０が載置される支持部１０２と、カンパッケージ１０が載置される支持部１０３と、支持部１０３を一方向へ振動させるための振動発生部１０４と、ステージ１０８をｘ、ｙ、ｚの各方向へ自在に移動させるためのマイクロメータ１０５、１０６、１０７と、カンパッケージ１０に駆動信号を供給するための駆動ユニット１０９と、給電ユニット１０９に電力供給を行うための給電ケーブル１１０と、を含んで構成される。振動発生部１０４は、例えばピエゾ振動板などの公知手段を用いて構成される。
【００３２】
図３は、上述した調芯装置１を含んで構成される一実施形態の調芯システムの構成を説明するブロック図である。図３に示す本実施形態の調芯システムは、調芯装置１と、この調芯装置１の給電ユニット１０９に対して給電ケーブル１１０を介して電力を供給する電源２と、調芯対象となる光モジュールに取り付けられた光ファイバ１００の他端側からの出射光の強度を計測する光パワーディテクタ３と、この光パワーディテクタ３による計測値を適宜増幅するとともに、増幅後の計測値をディジタル信号に変換するアンプ４と、アンプ４から入力されるディジタル信号に基づいて所定の情報処理（詳細は後述）を行うとともに、情報処理の結果（あるいは処理過程）を表示する情報処理装置５と、を含んで構成されている。ここで、本実施形態の調芯装置１は、手動調芯と自動調芯のいずれにも対応可能に構成されており、自動調芯を行うために、情報処置装置５から調芯装置１へ信号がフィードバックされている。
【００３３】
図４及び図５は、調芯時の光量分布について説明する図である。図４では縦軸がｙ軸（第２軸）方向の変位量、横軸がｚ軸（光軸）方向の変位量にそれぞれ対応しており、図５では縦軸がｙ軸（第２軸）方向の変位量、横軸がｘ軸（第１軸）方向の変位量にそれぞれ対応している。各図では、ほぼ等しい光量の範囲が等高線状に描かれている。また、図６はｘ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）、図７はｙ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｚ＝０）、図８はｚ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）をそれぞれ示している。光ファイバ１００としてマルチモードファイバを用いた場合にはそのコア径が大きいために、図６〜図８に示すようにｘ、ｙ、ｚ軸ともにトレランスカーブが広く、その頂上が台形状の平坦形状をしているため光量ピークが不明瞭となる。頂上の平坦部は３次元的にはｚ軸方向に長い回転楕円体形状をしている。本例では、ｘ、ｙ軸方向の直径が約８μｍ、ｚ軸方向が約９０μｍとなっている。この回転楕円体の中はほとんど光量変化がないが、経時変化や温度ドリフト等による位置ずれのマージンを確保するためには、この回転楕円体の中心に調芯されることが望まれる。しかし、従来のピーク調芯では、回転楕円体の中のどの位置に調芯されるかは不確定であり、調芯精度が低かった。仮に、回転楕円体の縁を自動検出し、その中心に調芯するようにする場合には、システム構成に高いコストを要し、かつ調芯に要する時間も長くなる。
【００３４】
次に、本実施形態の調芯システムを用いての光モジュールの製造方法について説明する。本実施形態にかかる製造方法は、大まかに分けて、（１）発光素子、コネクタ部品、レンズを調芯する工程と、（２）発光素子、コネクタ部品、レンズを相互に固定する工程と、を含む。以下、各工程について詳細に説明する。
【００３５】
（１）調芯工程
本工程では、以下に説明するような調芯方法を用いて調芯を行う。まず、コネクタ部品２０を支持部１０２に載置するとともにカンパッケージ１０を支持部１０３に載置する（図２参照）。これにより、発光素子１１、コネクタ部品２０、レンズ２２が仮配置される。
【００３６】
次に、コネクタ部品２０に光ファイバ１００の一端側を取り付けるとともに、給電ユニット１０９を用いて発光素子１０を発光させる（図２参照）。
【００３７】
次に、振動発生部１０３を作動させ、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１１）を光軸（ｚ軸）と直交する第１軸（ｘ軸）の方向に振動させる。例えば本実施形態では、１００Ｈｚ程度の周波数、±３０μｍ程度の振幅でカンパッケージ１０を振動させる。
【００３８】
次に、光ファイバ１００の他端側からの出射光を光パワーディテクタ３によって計測し、当該計測結果をアンプ４によって適宜増幅してディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を情報処置装置５に取り込む。これにより、出射光の強度変化を示す特性曲線（トレランスカーブ）が得られる。
【００３９】
図９〜図１３は、トレランスカーブの一例を示すグラフである。図９〜図１３では、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１１）の光軸方向の位置を可変に設定して得られる発光素子１１と光ファイバ１００の間の結合光量のｘ軸方向の分布が示されている。より具体的には、図９、図１０は光軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が比較的に大きい（すなわち両者が離れている）場合の計測結果を示している。図１１は、カンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が適正な場合の計測結果を示している。図１２、図１３は光軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との相互間距離が比較的に小さい（すなわち両者が接近している）場合の計測結果を示している。このトレランスカーブの変化より、カンパッケージ１０と光ファイバ１００の相互間距離が適正に近づくと、トレランスカーブの平坦部が大きくなり、斜面角度が急峻になり、台形部の角が尖鋭になる（すなわち曲率が大きくなる）のが分かる。
【００４０】
上記のようなトレランスカーブの計測結果に基づいて、トレランスカーブが線対称となる対称軸の位置がカンパッケージ１０の振動の中心と対応するように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とのｘ軸方向についての位置決めを行う。具体的には、手動調芯の場合であれば、オペレータが情報処理装置５の表示部を目視しながら、調芯装置１を適宜操作してステージ１０８の位置を移動させることにより、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０（レンズ２２を含む）とのｘ軸方向についての位置決めがなされる。また、自動調芯の場合であれば、計測結果を調芯装置１へフィードバックし、ステージ１０８を適宜移動させることにより、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０（レンズ２２を含む）とのｘ軸方向についての位置決めがなされる。
【００４１】
次に、以下のようにトレランスカーブの微分値を用いて光軸（ｚ軸）方向についての位置決めを行う。
【００４２】
図１４は、カンパッケージ１０のｚ軸方向の位置を変化させたときの最大傾斜角の変化を示すグラフである。ここで、最大傾斜角は、光パワーディテクタ３によって得られる計測値をアナログ−ディジタル変換して情報処理装置５に取り込み、隣接するデータ同士の差分の演算結果（数値微分）を求めることによって得られる。この微分値は、換言すればトレランスカーブの各点における傾き（傾斜角）を表していることになる。この微分値の絶対値の最大値を求めることにより、トレランスカーブの最大傾斜角を求めることができる。よって、この特性曲線がピーク（最大値）を示す位置に対応して、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０の光軸方向についての位置決めをすることにより、従来よりも精度良く位置決めをすることができる。なお、図１４では微分値を用いていたが更に高次の微分値を用いることも可能である。具体的には、図１５に示すように２階微分値を用いることや、それ以上の高次の微分値を用いることも可能である。２階微分値を用いる場合、この２階微分値は換言すればトレランスカーブの各点における曲率を表していることになる。この２階微分値の絶対値の最大値を取ることにより、トレランスカーブの最大曲率を求めることができる。図１５は、ｚ軸を変化させたときの最大曲率をグラフにしたものである。従来のｚ軸トレランスカーブ及び上記最大傾斜角に比べて、さらに明瞭なピークを持った特性曲線が得られる。
【００４３】
図１６〜図２０は、トレランスカーブの一例を示すグラフである。図１６〜図２０では、カンパッケージ１０（すなわち発光素子１０）のｙ軸方向の位置を適宜変更した場合における発光素子１１と光ファイバ１００の間の結合光量のｘ軸方向の分布が示されている。より具体的には、図１６、図１７はｙ軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係がずれている場合の計測結果を示している。図１８は、カンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係が適正な場合の計測結果を示している。図１９、図２０はｙ軸方向におけるカンパッケージ１０と光ファイバ１００との位置関係が反対方向にずれている場合の計測結果を示している。このトレランスカーブの変化より、上記と同様に、カンパッケージ１０と光ファイバ１００の相互間距離が適正に近づくと、トレランスカーブの斜面角度が急峻に、台形部の角が尖鋭に、すなわち曲率が大きくなるのが分かる。この計測結果に基づいて、上記と同様にトレランスカーブが線対称となる対称軸の位置がカンパッケージ１０の振動の中心と対応するように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とのｘ軸方向についての位置決めを行うことができる。
【００４４】
ｙ軸方向の位置決めについても、トレランスカーブの最大傾斜角を用いて行うことができる。図２１は、トレランスカーブの最大傾斜角の算出結果を示すグラフである。この算出結果に基づいて、上記と同様にｙ軸方向についてのカンパッケージ１０とコネクタ部品２０との位置決めを行うことができる。より高次の微分値、具体的には図２２に示すような最大曲率（２階微分値）を用いることや、それ以上の高次の微分値を用いることも可能である。
【００４５】
（２）固定工程
上記のようにしてカンパッケージ１０とコネクタ部品２０との位置決めがなされると、次にこれらが相互に固定される。具体的には、上述した図１に示したように、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０とが接着剤１８を用いて固定される。
【００４６】
なお、上述した調芯工程において、カンパッケージ１０とコネクタ部品２０のｙ軸方向及びｚ軸方向についての調芯は、最大傾斜角、最大曲率のどちらか一方を指針として行ってもよく、両者を組み合わせて行っても良い。また、トレランスカーブの積分値や、ピーク調芯の方法を用いて粗調整を行い、最大傾斜角または最大曲率を用いて微調整を行うと、効率的に調芯作業が行えるためさらに都合が良い。
【００４７】
また、振動発生部１０４による振動を加える対象となるもの（本実施形態ではカンパッケージ１０）について、振動を加える以前にその静止位置を記録しておくようにしてもよい。この場合におけるｘ軸方向についての調芯は、トレランスカーブ対称軸の位置と、予め記録しておいた静止位置とを整合させるようにして行う。これにより、振動発生部１０４の特性等に起因して、振動を加えた後におけるカンパッケージ１０の位置が振動を加える以前と多少ずれた位置に静止するような場合であっても、本実施形態による調芯を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、缶封止された発光素子とコネクタ部品との位置決めについて説明していたが、缶封止されていない形態の発光素子であっても本発明を適用することが可能である。
【００４９】
また、上述した実施形態では、コネクタ部品とレンズとが一体成形されていたが、これらは別々に構成されていてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、発光素子を含むカンパッケージを振動させていたが、コネクタ部品を振動させてもよい。更に、コネクタ部品とレンズとが別体の場合には、レンズを振動させてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では発光素子とコネクタ部品とを調芯する場合について説明していたが、同様にして、受光素子とコネクタ部品を調芯することもできる。例えば、図１に示した光モジュールにおける発光素子を受光素子と置き換えることにより受光用の光モジュールが得られるが、そのような光モジュールの製造時における調芯は、上記実施形態と同様にして以下のように行うことができる。具体的には、まず上記と同様に調芯装置１を用いて受光素子とコネクタ部品（レンズ含む）を仮配置する。次に、コネクタ部品に光ファイバの一端側を取り付け、光ファイバの他端側から光を入射するとともに、上記と同様に受光素子をｘ軸（第１軸）方向に振動させる。そして、光ファイバの一端側からの出射光を受光素子によって受光し、出射光の強度変化を示す特性曲線を得る。このときに得られる特性曲線は上記実施形態の場合と同様になる。この特性曲線を用いることにより、上記と同様に受光素子とコネクタ部品の位置決め（調芯）を行うことができる。また、調芯後の受光素子とコネクタ部品を相互に固定することにより、受信用の光モジュールが得られる。特に、受信用の光モジュールの場合、光ファイバとしてはシングルモード、マルチモードのいずれを用いた場合であっても同様の特性曲線を得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光モジュールの詳細構成を説明する断面図である。
【図２】光モジュール製造用の調芯装置の構成を説明する側面図である。
【図３】調芯システムの構成を説明するブロック図である。
【図４】調芯時の光量分布について説明する図である。
【図５】調芯時の光量分布について説明する図である。
【図６】ｘ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）を示すグラフである。
【図７】ｙ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｚ＝０）を示すグラフである。
【図８】ｚ軸方向のトレランスカーブ（ｘ、ｙ＝０）を示すグラフである。
【図９】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１０】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１１】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１２】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１３】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１４】カンパッケージのｚ軸方向の位置を変化させたときの最大傾斜角の変化を示すグラフである。
【図１５】ｚ軸を変化させたときの最大曲率を示すグラフである。
【図１６】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１７】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１８】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図１９】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図２０】トレランスカーブの一例を示すグラフである。
【図２１】トレランスカーブの最大傾斜角の算出結果を示すグラフである。
【図２２】トレランスカーブの最大曲率の算出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１…調芯装置、２…電源、３…光パワーディテクタ、４…アンプ、５…情報処理装置、１０…カンパッケージ、１１…発光素子、１２…端子、１３…ガラス窓、１４…筐体、１８…接着剤、２０…コネクタ部品、２１…支持部、２２…レンズ、２３…スリーブ部、１００…光ファイバ、１０２、１０３…支持部、１０４…振動発生部、１０５、１０６、１０７…マイクロメータ、１０８…ステージ、１０９…給電ユニット、１１０…給電ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記発光素子からの出射光を前記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを仮配置する第１過程と、
前記コネクタ部品に前記光ファイバの一端側を取り付け、前記発光素子を発光させる第２過程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記光軸方向の位置、及び前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記第１軸及び前記光軸と直交する第２軸方向の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、前記光ファイバの他端側からの出射光を計測し、前記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、
前記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、
を含む、光モジュールの調芯方法。
【請求項２】
前記光ファイバがマルチモードファイバである、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項３】
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項４】
前記コネクタ部品と前記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されている、請求項３に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項５】
前記第６過程は、前記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、前記最大傾斜角又は前記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項６】
前記第７過程は、前記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、前記最大傾斜角又は前記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項７】
前記第３過程に先立って、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち前記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、
前記第５過程は、前記対称軸の位置と前記静止位置とを整合させるようにして前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの位置決めを行う、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項８】
発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記発光素子からの出射光を前記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、
請求項１乃至７のいずれかに記載の調芯方法によって前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを調芯する工程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを相互に固定する工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【請求項９】
受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記光ファイバの一端からの出射光を前記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを仮配置する第１過程と、
前記コネクタ部品に前記光ファイバの一端側を取り付け、前記光ファイバの他端側から光を入射する第２過程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記光軸方向の位置、及び前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記第１軸及び前記光軸と直交する第２軸方向の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、前記光ファイバの一端側からの出射光を前記受光素子によって受光し、前記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、
前記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、
を含む、光モジュールの調芯方法。
【請求項１０】
受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記光ファイバの一端からの出射光を前記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、
請求項９に記載の調芯方法によって前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを調芯する工程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを相互に固定する工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【請求項１】
発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記発光素子からの出射光を前記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを仮配置する第１過程と、
前記コネクタ部品に前記光ファイバの一端側を取り付け、前記発光素子を発光させる第２過程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記光軸方向の位置、及び前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記第１軸及び前記光軸と直交する第２軸方向の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、前記光ファイバの他端側からの出射光を計測し、前記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、
前記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、
を含む、光モジュールの調芯方法。
【請求項２】
前記光ファイバがマルチモードファイバである、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項３】
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうちのいずれか２つは相対的な位置が予め固定されている、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項４】
前記コネクタ部品と前記レンズとが一体成形され、相対的な位置関係が予め固定されている、請求項３に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項５】
前記第６過程は、前記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、前記最大傾斜角又は前記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項６】
前記第７過程は、前記特性曲線の積分値、平均値又は代表値を用いて粗調整を行う過程と、前記最大傾斜角又は前記最大曲率を用いて微調整を行う過程とを含む、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項７】
前記第３過程に先立って、前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち前記第３過程において振動を加える対象となるものの当該振動を加える以前の静止位置を記録する第８過程を更に含み、
前記第５過程は、前記対称軸の位置と前記静止位置とを整合させるようにして前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの位置決めを行う、請求項１に記載の光モジュールの調芯方法。
【請求項８】
発光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記発光素子からの出射光を前記光ファイバに結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、
請求項１乃至７のいずれかに記載の調芯方法によって前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを調芯する工程と、
前記発光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを相互に固定する工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【請求項９】
受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記光ファイバの一端からの出射光を前記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの調芯方法であって、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを仮配置する第１過程と、
前記コネクタ部品に前記光ファイバの一端側を取り付け、前記光ファイバの他端側から光を入射する第２過程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのうち何れかを、光軸と直交する第１軸の方向に振動させる第３過程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記光軸方向の位置、及び前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズのいずれかの前記第１軸及び前記光軸と直交する第２軸方向の位置のそれぞれについて可変に設定しながら、前記光ファイバの一端側からの出射光を前記受光素子によって受光し、前記出射光の強度変化を示す特性曲線を得る第４過程と、
前記特性曲線が線対称となる対称軸の位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第１軸の方向についての位置決めを行う第５過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記第２軸の方向についての位置決めを行う第６過程と、
前記特性曲線の最大傾斜角又は最大曲率のうち少なくともいずれかを算出し、当該算出結果が最大値となる位置に対応して、前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズの前記光軸の方向についての位置決めを行う第７過程と、
を含む、光モジュールの調芯方法。
【請求項１０】
受光素子と、光ファイバの一端を支持するコネクタ部品と、前記光ファイバの一端からの出射光を前記受光素子に結合させるレンズと、を含む光モジュールの製造方法であって、
請求項９に記載の調芯方法によって前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを調芯する工程と、
前記受光素子、前記コネクタ部品、前記レンズを相互に固定する工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００７−１５５９７３（Ｐ２００７−１５５９７３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４８９９２（Ｐ２００５−３４８９９２）
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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