調心方法および調心装置
【課題】メタライズ等を損傷せずに大出力で調心を行う。
【解決手段】被覆物２ａを備えている光ファイバ２と、光ファイバ２に向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザ１との相対位置を調整する調心方法であって、半導体レーザ１を一定の光量で発光させるとともに、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して相対的に移動させながら、光ファイバ２から出射するファイバ出射光の光量を測定した後、ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回のサブ調心工程における一定の光量よりも大きくなるように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、決定工程では、次の回のサブ調心工程において被覆物２ａが損傷しないように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する調心方法。
【解決手段】被覆物２ａを備えている光ファイバ２と、光ファイバ２に向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザ１との相対位置を調整する調心方法であって、半導体レーザ１を一定の光量で発光させるとともに、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して相対的に移動させながら、光ファイバ２から出射するファイバ出射光の光量を測定した後、ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回のサブ調心工程における一定の光量よりも大きくなるように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、決定工程では、次の回のサブ調心工程において被覆物２ａが損傷しないように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する調心方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザと、該半導体レーザからの光が導入される光ファイバとの間の相対位置を調整する調心方法に関するものであり、特に、マルチモードレーザを出射する半導体レーザを用いる場合に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザと、該半導体レーザからの光が導入される光ファイバとを備えるＬＤモジュールを製造する際、半導体レーザと、光ファイバとの間の相対位置を結合効率が最大となる位置に調整する（ＬＤモジュールを調心する）ことは、半導体レーザおよび光ファイバ間の結合ロスの低減および光ファイバの被覆物の損傷を防ぐため、非常に重要である。ＬＤモジュールを調心するための技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、半導体レーザを小出力で駆動して調心を行った後、半導体レーザを大出力で駆動して、所望の結合効率が得られた否かを判定する技術が記載されている。
【０００３】
また、近年、マルチモードレーザを出射する大出力の半導体レーザを備えたＬＤモジュールが多くの場面で使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８２０１４号公報（平成１７年７月７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マルチモードレーザを出射する大出力の半導体レーザを備えるＬＤモジュールを調心する場合、以下のような問題がある。
【０００６】
マルチモードレーザの場合、半導体レーザへの電流注入量に応じて空間的なモード分布が変化する。すなわち、大電流を流し、大出力で駆動する程、高次モードが現れ、放射角が広くなる傾向にある。そして、高次モードが現れると、結合効率またはファイバ出力が最大となる相対位置（以降、本明細書において最適位置と称する場合もある）もまた変化する場合が多い。それゆえ、小出力で駆動したときの最適位置と、大出力で駆動したときの最適位置とは、ずれている可能性がある。したがって、できるだけ実際に使用する出力に近い、大きな出力で調心を行うことが好ましい。
【０００７】
一方、大きな出力で調心を行う場合には、最適位置を検出するためのスキャンの過程において、以下のような問題が発生するおそれがある。例えば、半田等を用いて光ファイバを固定するため、光ファイバをメタライズ（被覆物）により被覆している場合、上記スキャンの過程において、クラッド層に漏れた光が上記メタライズに吸収され、メタライズが発熱して損傷することが起こり得る。また、光ファイバに結合しなかった光（反射成分等）が光モジュールの筐体、治具等に照射され、これらが発熱して機器を損傷することも起こり得る。
【０００８】
それゆえ、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うための技術を開発することは非常に有用である。
【０００９】
なお、特許文献１に記載の技術では、半導体レーザを小出力で駆動して調心を行った後、半導体レーザの出力を一度に大出力とするため、マルチモードレーザを出射する半導体レーザを用いた場合、当該半導体レーザを大出力で駆動したときのモード分布の形状によっては、メタライズ等が損傷するおそれがある。
【００１０】
このように、従来、メタライズ等を損傷せずに、大出力で調心を行うための技術は開発されていない。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メタライズ等を損傷せずに、大出力で調心を行うための技術を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る調心方法は、被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、該決定工程では、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴としている。
【００１２】
上記の方法では、各サブ調心工程の間に、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量を、前の回よりも大きくなるように決定する決定工程を含んでいる。そして、決定工程では、次の回のサブ調心工程において光ファイバが備えるメタライズ等の被覆物が損傷しないように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する。
【００１３】
前の回のサブ調心工程の測定結果は、ある光量で半導体レーザを発光させたときの、半導体レーザおよび光ファイバの間の相対位置と、半導体から出射して光ファイバに結合する光（ファイバ出射光）の量との関係を示す。そのため、前の回のサブ調心工程の測定結果によれば、半導体レーザおよび光ファイバの間の相対位置と、半導体から出射して光ファイバに結合しない光（漏れ光）の量との関係を推定することができる。よって、次の回のサブ調心工程において光ファイバが備えるメタライズ等の被覆物が損傷しないように、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量を好適に決定することができる。
【００１４】
これにより、特許文献１のように、予め決められた幅で半導体レーザの発光量を増加させる場合とは異なり、発光量の増加幅を状況に応じて決定することができるため、半導体レーザの発光量を増加した後のサブ調心工程においても、半導体レーザの発光量の増加およびそれに起因するモード分布の変化によって光ファイバにおける漏れ光量が増加して、メタライズ等が損傷することを好適に防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記前の回の上記サブ調心工程の測定結果における上記最適位置の周囲における上記ファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’を用いて、上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することが好ましい。
【００１６】
２回目以降のサブ調心工程における半導体レーザと光ファイバとの相対位置の移動は、前の回の測定結果における中心位置から開始するため、２回目以降のサブ調心工程における当該中心位置の周囲での漏れ光量を予測することができれば、半導体レーザの適切な発光量を決定することができる。前の回の測定結果における上記中心位置の周囲でのファイバ出射光の光量の最低値を用いれば、次の回のサブ調心工程における漏れ光量、すなわち、半導体レーザから出射する光の量と、ファイバ出射光との差の最大値を予測することができる。よって、上記の方法によれば、上記漏れ光量がメタライズ等を損傷しないような値となるように、半導体レーザの発光量を決定することができる。これにより、各サブ調心工程間の半導体レーザの発光量の増加幅を適切に決定し、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することをより好適に避けることができる。
【００１７】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、当該半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、上記光ファイバに結合しない光の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、下記式（１）を満たすように上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴としている。
【００１８】
【数１】
【００１９】
上記決定工程において、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量をＰ1とし、前の回の測定結果における最適位置を中心としたある幅の範囲でのファイバ出射光の光量の最低値をＰ0’’とし、前の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量をＰ0とし、半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、漏れ光（光ファイバに結合しない光）の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、Ｐ1を、上記式（１）を満たすように設定することにより、上記最大漏れ光量は、上記予め定められた閾値Ｐth未満となる。これにより、漏れ光量を所定の範囲内に収め、メタライズ等が損傷することを首尾よく避けることができる。
【００２０】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記過剰損失αを、予め測定した、上記半導体レーザの光量と当該半導体レーザから出射する光の広がり角および光強度分布との関係から算出することが好ましい。
【００２１】
過剰損失αは、半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、漏れ光（光ファイバに結合しない光）の増加量であり、言い換えれば、半導体レーザから広がり角の拡大した部分に出射される光の量である。そのため、上記の方法によれば、過剰損失αを首尾よく算出することができる。
【００２２】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する代わりに、上記半導体レーザが発光する光量を漸増させながら、上記ファイバ出射光の光量を測定し、該半導体レーザが発光する光量と測定した該ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、該半導体レーザが発光する光量の漸増を停止し、停止したときの該光量に基づいて上記次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を決定するものであってもよい。
【００２３】
上記の方法によれば、一つのサブ調心工程の終了後、漏れ光量をモニタしながら、半導体レーザの発光量を漸増させることにより、メタライズ等を損傷せずにどの程度まで半導体レーザの発光量を増加し得るかを取得することができる。これに基づいて、各サブ調心工程間の半導体レーザの発光量の増加幅を決定することにより、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することをより好適に避けることができる。
【００２４】
また、本発明に係る調心方法において、上記サブ調心工程では、上記一定の光量と、測定した上記ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、上記光ファイバの上記半導体レーザに対する相対的な移動を反転または停止することが好ましい。
【００２５】
上記の方法によれば、サブ調心工程において、光ファイバの半導体レーザに対する相対的な移動は、半導体レーザの発光量とファイバ出射光の光量との差、すなわち光ファイバにおける漏れ光量が所定の閾値以下である範囲で行われる。これにより、光ファイバの半導体レーザに対する相対的な移動の際に、光ファイバにおける漏れ光量が増大し、メタライズ等を損傷することを好適に避けることができる。
【００２６】
また、本発明に係る調心方法では、上記光ファイバに入射する光の光量と上記光ファイバから出射する光の光量との差がある値を超える場合に上記被覆物が損傷するとき、上記予め定められた閾値は、該ある値よりも小さい値に設定されていることが好ましい。
【００２７】
上記の方法によれば、上記予め定められた閾値は、光ファイバにおける漏れ光量が、該閾値以下であれば、光ファイバの被覆物（メタライズ等）を損傷しないような値に設定されている。これにより、本発明に係る調心方法を好適に実施することができる。
【００２８】
上記調心方法において、１回目の上記サブ調心工程における上記一定の光量は、上記予め定められた閾値以下に設定されていることが好ましい。
【００２９】
上記の方法によれば、１回目のサブ調心工程において、半導体レーザの発光量が、上記予め定められた閾値以下であるため、半導体レーザの出射光がすべて漏れ光となっても、メタライズ等は損傷されない。よって、１回目のサブ調心工程においても好適にメタライズ等の損傷を避けることができる。
【００３０】
本発明に係る調心装置は、被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心装置であって、該半導体レーザが発光する光量を制御する発光量制御手段と、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させる移動手段と、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定する光量検出手段と、該発光量制御手段を制御して該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該移動手段を制御して該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光量検出手段を介して該ファイバ出射光の光量を取得した後、該移動手段を制御して該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整することを複数回行い、各回の間に、前の回における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該一定の光量を決定する制御手段とを備えており、該制御手段は、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、本発明に係る調心方法と同等の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る調心方法は、光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでいる。これにより、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）に係る調心装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心装置の主制御部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の各段階におけるスキャン範囲を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の第２測定工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の第２測定工程におけるスキャン範囲を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の決定工程を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の決定工程を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法において用いる閾値を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の一実施形態（第２実施形態）に係る調心方法の第２測定工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態（第２実施形態）に係る調心装置の主制御部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）に係る調心方法における相対位置の調整のための各軸を説明するための図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）における半導体レーザの駆動電流と出力との位置関係を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔第１実施形態〕
（調心装置）
まず、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心装置１０について図面を参照して説明する。調心装置１０は、半導体レーザ１および光ファイバ２との相対位置を調整する調心方法を実施するために用いることができる。
【００３５】
図１に示すように、調心装置１０は、可変電流源（発光量制御手段）３、電動ステージ（移動手段）４、光検出器５、光量検出部（光量検出手段）６、および主制御部（制御手段）７を備えており、半導体レーザ１および光ファイバ２が装置内に配置されている。また、図２に示すように、主制御部７は、測定制御部７１、調整制御部７２、および決定部７３を備えている。
【００３６】
半導体レーザ１は、マルチモードレーザを光ファイバ２に向けて出射する半導体レーザである。半導体レーザ１が出射した光は、光ファイバ２に導入され、半導体レーザ１に対向する端面とは反対側の光ファイバ２の端面から出射される。本明細書において、「ファイバ出射光」とは、この、半導体レーザ１に対向する端面とは反対側の光ファイバ２の端面から出射される光を指す。
【００３７】
光ファイバ２は、図１に示すように、半導体レーザ１に対向する端面がくさび形となっている。当該くさび形の稜線は、半導体レーザ１の積層方向と直交する方向に伸びている。また、光ファイバ２の一部の表面は、メタライズ（被覆物）によって被覆されている。
【００３８】
可変電流源３は、半導体レーザ１に電流を供給する電源である。可変電流源３が半導体レーザ１に供給する電流の量は、主制御部７によって制御される。
【００３９】
電動ステージ４は、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を移動させるものであり、本実施形態では、光ファイバ２の位置を移動されるものであるが、半導体レーザ１と光ファイバ２との少なくとも何れかを移動させるものであればよい。また、本実施形態では、電動ステージ４は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸に沿って光ファイバ２を移動させる。各軸については後述する。電動ステージ４による半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置の移動は、主制御部７によって制御される。
【００４０】
光検出器５および光量検出部６は、光ファイバ２から出射する光の光量を測定する測定手段として働くものである。光検出器５は、例えば、一般的なフォトダイオードであり、光量検出部６は、光検出器５からの信号を変換して、上記光量を検出する。光量検出部６が検出した光量の情報は、信号として主制御部７に送られる。
【００４１】
ここで、図１１を参照して、半導体レーザ１と光ファイバ２との間の相対位置の調整における各軸について説明する。図１１（ａ）は、半導体レーザ１と光ファイバ２とを、側方から観察した側面図であり、図１１（ｂ）および（ｃ）は、半導体レーザ１と光ファイバ２とを、上方から観察した上面図である。Ｙ方向（Ｙ軸）は、図１１（ａ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向に直交する方向であって、半導体レーザ１の積層方向に平行な方向である。Ｘ方向（Ｘ軸）は、図１１（ｂ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向に直交する方向であって、半導体レーザ１の積層方向に直交する方向である。Ｚ方向（Ｚ軸）は、図１１（ｃ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向である。なお、電動ステージ４は、上述した各方向の他にも、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれを回転軸としてファイバ２を回転（傾斜）させるものであってもよい。
【００４２】
以下では、半導体レーザ１と光ファイバ２との間の相対位置を、Ｘ軸にそって調整することについて言及するが、本発明はこれに限定されず、他の軸についても相対位置の調整を行うものであってよい。ただし、上述したような高次モードが現れることによるモード分布は、Ｘ軸に沿う変化が最も大きいため、本発明は、Ｘ軸に沿って相対位置の調整するために工程に適用することができる。
【００４３】
（調心方法の概要）
次に、本実施形態に係る調心方法の概要について説明する。上記調心方法は、複数、好ましくは３回以上のサブ調心工程を包含している。そして、各サブ調心工程の間に、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を決定する決定工程を包含している。
【００４４】
上記サブ調心工程では、半導体レーザ１を一定の光量で発光させるとともに、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して、一つの軸に沿って、相対的に移動させながら、光ファイバ２から出射するファイバ出射光の光量を測定する。これにより、その測定結果として、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置と、ファイバ出射光の光量との関係を取得する。そして、当該測定結果に基づき、ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整する。
【００４５】
なお、以降、サブ調心工程において、上述したように、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して相対移動させながら、ファイバ出射光の光量を測定することを、単に、スキャンすると記載することがある。
【００４６】
また、上記決定工程では、前の回のサブ調心工程における上記一定の光量よりも増加するように、次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を決定する。これにより、徐々に半導体レーザ１の発光量を増加させながら、スキャンすることができるため、最終的には大出力で半導体レーザを駆動しながら、スキャンを行い、調心することができる。
【００４７】
図３は、上記調心方法の一例を説明するためのグラフであり、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ１回目〜３回目のサブ調心工程を示す。図中、横軸は半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置（図３ではＸ方向の移動量として表記）を示し、縦軸はファイバ出射光の光量を示す。Ｐtotal1〜Ｐtotal3は半導体レーザ１の発光量を示し、Ｐthは予め定められた閾値を示し、Ｐpeak1〜Ｐpeak3はファイバ出射光の最大光量を示す。図３では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、縦軸の縮尺率が高くなっており、Ｐtotal1、Ｐtotal2、Ｐtotal3の順に光量は増大し、Ｐthはいずれも同じ大きさを示す。また、図３における曲線は、各相対位置における光ファイバ２のファイバ出射光の光量（単位：ワット）を示すが、各サブ調心工程において測定されるのは、図中Ｗ１〜Ｗ３によって示される範囲内だけである。
【００４８】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、１回目から３回目に進むにつれて、徐々に、半導体レーザ１の発光量Ｐtotal1〜Ｐtotal3およびＰpeak1〜Ｐpeak3が増加し、メタライズ等を損傷せずにスキャンし得る範囲Ｗ１〜Ｗ３も狭まっていく。また、各回における最適位置もずれていく。後述するように、本実施形態に係る調心方法では、首尾よくＷ１〜Ｗ３の範囲内でスキャンを行い、かつ、１回目から２回目、２回目から３回目のサブ調心工程間における半導体レーザ１の発光量の増加幅が適切に設定される。
【００４９】
なお、上述したように、１回目のスキャンを行った後、一度に半導体レーザの発光量を増加させてスキャンを行うと、半導体レーザ１を小出力で駆動したときと、半導体レーザ１を大出力で駆動したときとのモード分布のずれによっては、メタライズ等が損傷するおそれがある。本実施形態に係る調心方法によれば、上記決定工程において、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を適切に決定することができるため、光ファイバのメタライズ等が損傷することを好適に避けることができる。また、本実施形態に係る調心方法では、好ましくは、３回以上のサブ調心工程を行う。これにより、半導体レーザ１から出射されるマルチモードレーザのモード分布が、半導体レーザ１の発光量に応じてずれていったとしても、多段階のサブ調心工程を行うため、都度当該ずれに対応して、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を修正することができる。これにより、漏れ光量の増加を抑制し、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することを好適に避けることができる。
【００５０】
以下、各工程について、図４を参照して詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る調心方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態において、上記サブ調心工程は、主制御部７が実施する。
【００５１】
（サブ調心工程）
主制御部７の測定制御部７１は、まず、半導体レーザ１の発光量を決定し、対応する電流値を設定する（ステップＳ１１）。１回目のサブ調心工程では、発光量は小さいことが好ましいが、用いる半導体レーザ１および光ファイバ２の特性に応じて適宜設定すれば良い。好ましくは、１回目のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量は、半導体レーザ１から出射した光が全て漏れ光となっても、光ファイバ２のメタライズ２ａを損傷しない値（後述の閾値Ｐth未満の値）に設定されている。２回目以降のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量は、決定工程において、決定部７３が決定する。決定工程については後述する。
【００５２】
なお、一般的な半導体レーザの発光量と供給する電流値との関係は、図１２に示すようものである。よって、半導体レーザ１に供給する電流値と半導体レーザ１の発光量を測定しておき、その結果をテーブルまたは所定の関数の係数として主制御部７に記憶させておくことにより、測定制御部７１は、決定した発光量で半導体レーザ１を発光させるために可変電流源３が半導体レーザ１に供給すべき電流値を計算することができる。
【００５３】
続いて、主制御部７の測定制御部７１は、可変電流源３を制御して、測定制御部７１が設定した電流値で半導体レーザ１に対して電流を供給させることによって、半導体レーザ１を決定した発光量で発光させる（ステップＳ１２）。
【００５４】
続いてスキャンを実施する。まず、測定制御部７１は、光検出器５および光量検出部６が測定した光ファイバ２のファイバ出射光の光量を示す情報を、光量検出部６から取得する。測定制御部７１は、当該情報に基づき、光ファイバ２における漏れ光量を計算する（ステップＳ１３）。漏れ光量とは、光ファイバ２のクラッド層に漏れたと推定される光の量であり、本実施形態において、測定制御部７１は、半導体レーザ１の発光量（測定制御部７１が決定した発光量）から上記ファイバ出射光の光量を減算することによって、漏れ光量を計算する。
【００５５】
なお、他の実施形態において、測定制御部７１は、漏れ光量に代えて、または漏れ光量に加えて、光ファイバ２における結合効率を計算してもよい。結合効率とは、半導体レーザ１から出射された光のうち、光ファイバ２に結合された光の比率を示す値である。上記他の実施形態において、測定制御部７１は、光ファイバ２のファイバ出射光の光量を、半導体レーザ１の発光量で除算することにより算出する。
【００５６】
ステップＳ１３の後、測定制御部７１は、計算した漏れ光量と、予め定められた閾値Ｐthとを比較する（ステップＳ１４）。当該漏れ光量が閾値Ｐth以下である場合、測定制御部７１は、電動ステージ４を制御して、光ファイバ２を移動させる（ステップＳ１６）。これにより、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を変化させた後、ステップＳ１３に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ１４において、上記漏れ光量が閾値Ｐthを超える場合、測定制御部７１は、光ファイバ２の半導体レーザ１に対する相対的な移動を反転または停止させる（ステップＳ１５）。上記移動を反転または停止することにより、上記漏れ光量が閾値Ｐthを超える状態が継続することを防ぐことができる。また、上記相対的な移動を反転させることにより、スキャン範囲を両方向に伸ばすことができる。測定制御部７１がステップＳ１５において光ファイバ２の移動を停止した場合、主制御部７の調整制御部７２が、電動ステージ４を制御してファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整し、当該サブ調心工程を終了する。
【００５８】
なお、測定制御部７１が、ステップＳ１３において結合効率を計算していた場合、測定制御部７１は、ステップＳ１４では、結合効率に基づいた処理により、漏れ光量と閾値Ｐthとを比較する処理と同一の結果を得ることができる。すなわち、１から結合効率を減算したものと、閾値Ｐthを半導体レーザ１の発光量で除算したものを比較することにより、漏れ光量と閾値Ｐthとを比較した場合と同一の結果を得ることができる。
【００５９】
ここで、図５を参照して、上記測定工程におけるスキャンについて詳細に説明する。図５は、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置と、光ファイバ２のファイバ出射光の光量との関係の例を示すグラフであり、横軸は相対位置、縦軸はファイバ出射光の光量を示す。グラフ中Ｐtotalで示す光量は、半導体レーザ１の発光量であり、測定制御部７１は、漏れ光量（半導体レーザ１の発光量Ｐtotalと、光ファイバ２のファイバ出射光の光量との差）が、閾値Ｐthを超えた地点、すなわち、図中、Ｘで示す相対位置に到達したときに、スキャン方向を反転させる（ステップＳ１５）。後述するように、閾値Ｐthは、漏れ光量が当該閾値Ｐth以下である場合には、光ファイバ２のメタライズ２ａが損傷しないような値に設定されているため、測定制御部７１が上述したようにスキャン方向の反転を行い、漏れ光量が当該閾値Ｐth以下である範囲でスキャンを行うことにより、メタライズ２ａを損傷させずに、サブ調心工程を実施することができる。
【００６０】
（決定工程）
続いて、各サブ調心工程の間（２回目以降のサブ調心工程の前）に行う決定工程について説明する。本実施形態において、決定工程では、主制御部７の決定部７３が、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を決定する。
【００６１】
図６は、前の回のサブ調心工程におけるスキャンの測定結果を示すグラフである。横軸は半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置、縦軸は光ファイバ２におけるファイバ出射光の光量を示す。Ｐ0は、前の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量であり、Ｐ0’は前の回のサブ調心工程におけるファイバ出射光の最大光量である。また、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量をＰ1と表記する。
【００６２】
次の回のサブ調心工程では、前の回のサブ調心工程における最適位置からスキャンを開始するため、当該最適位置の周囲の漏れ光量を予測し、これが閾値Ｐthを超えないようにＰ1を決定することにより、次の回のサブ調心工程におけるスキャンにおいて漏れ光量が閾値を越えず、メタライズ２ａ等を損傷することがないようにすることができる。
【００６３】
具体的には、決定部７３は、前の回のサブ調心工程の測定結果における上記最適位置からある幅Ｗの範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’および過剰損失αを用いて、下記式（１）を満たし、かつＰ0よりも大きいＰ1を決定する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
ここで、過剰損失αについて、図７を用いて説明する。図７の横軸は、半導体レーザ１に供給する電流値、縦軸は、光量を指す。線（１）に、上記電流値と、半導体レーザ１からの出射光の光量との関係を示す。示すように、電流値Ｉ0に対して、半導体レーザ１は光量Ｐ0で発光し、電流値Ｉ1に対して、半導体レーザ１は光量Ｐ1で発光する。
【００６６】
線（２）に、半導体レーザ１に供給する電流値を上げ、半導体レーザ１の発光量を増大させたとき、半導体レーザ１から出射する光の広がり角（放射角）が変化しないとしたときに予測される、各電流値Ｉにおける上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値を示す。半導体レーザ１の発光量を増大させても、半導体レーザ１から出射する光の広がり角が変化しないときには、単純な比例計算により、ファイバ出射光の光量を予測することができる。すなわち、電流値Ｉ0に対して、測定された上記範囲内でのファイバ出射光の最低値がＰa（Ｉ0）＝Ｐ0’’であったとき、単純な比例計算により予測される電流値Ｉ1に対する上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値は、Ｐa（Ｉ1）＝Ｐ0’’×Ｐ1／Ｐ0となる。
【００６７】
しかしながら、実際には、半導体レーザ１に供給する電流値を上げ、半導体レーザ１の発光量を増大させたとき、半導体レーザ１から出射する光の広がり角（放射角）は広がる。電流値Ｉ0のときの広がり角をθ0、電流値Ｉ1のときの広がり角をθ1とすると、一般的に、Ｉ0＜Ｉ1のとき、θ0＜θ1となり、光が広がった分、損失（光ファイバ２に結合しない光量）が増える。この損失を、本明細書において、過剰損失と称する。線（３）に、過剰損失αを考慮して予測された、各電流値Ｉにおける上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値を示す。示すように、半導体レーザ１の発光量がＰ1のとき（電流値がＩ1のとき）、上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値Ｐb（Ｉ1）＝Ｐ1’’は、Ｐa（Ｉ1）−αと予測される。言い換えれば、α＝Ｐa（Ｉ1）−Ｐb（Ｉ1）である。
【００６８】
したがって、次の回のサブ調心工程における上記最適位置の周囲における漏れ光量は、半導体レーザ１から出射する光の広がり角の拡大に起因する漏れ光量の増大（過剰損失）も考慮すれば、前の回のサブ調心工程における上記最適位置の周囲におけるファイバ出射光の最低値Ｐ0’’を用いて、（Ｐ0−Ｐ0’’）×Ｐ1／Ｐ0＋αと予測される。これが、閾値Ｐthよりも小さくなればよい。すなわち、上記式（１）を満たすように、Ｐ1を決定することにより、次の回のサブ調心工程のスキャンにおいて、スキャンを開始する上記最適位置の周囲（上記最適位置を中心とした幅Ｗの範囲）では、漏れ光の光量を閾値Ｐth以下とすることができる。これにより、次の回のサブ調心工程におけるメタライズ等の損傷を首尾よく避けることができる。
【００６９】
なお、過剰損失αは、決定部７３によって、以下のように算出され得る。まず、半導体レーザを各光量で発光させたとき（各電流値を供給したとき）の広がり角θおよび光強度分布（ファーフィールドパターン）Ｐ（θ）を予め測定しておき、電流値または光量と関連付けてテープルとして決定部７３に記憶させておく。
【００７０】
上記決定工程では、決定部７３は、記憶された上記テーブルを用いて、以下のように、過剰損失αを算出する。前の回のサブ調心工程における電流値をＩ0とし、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１に供給する電流値の候補値をＩ1とすると、まず、上記テーブルを参照して、電流値Ｉ0のときの広がり角θ0および電流値Ｉ1のときの広がり角θ1を取得する。続いて、電流値Ｉ1のときの光強度分布ｐ（θ）を上記テーブルを参照して取得し、下記式（２）を用いて、α’を算出する。
【００７１】
【数３】
【００７２】
取得した電流値Ｉ1のときの光強度分布ｐ（θ）を、全範囲のθにおいて積分したものをｐとすると、下記式（３）により、電流値をI０からＩ1に上げたときに対応する過剰損失αを求めることができる。
【００７３】
α＝Ｐ1×α’／ｐ ・・・ （３）
なお、もし、上記式（１）を満たし、かつ、Ｐ0よりも大きい値が存在しない場合、上記ある幅Ｗを狭くして、前の回のサブ調心工程の測定結果からＰ0’’を算出し直し、算出し直したＰ0’’を用いて、Ｐ1を決定する。Ｗを狭くすることにより、Ｐ0’’を算出するために用いる前の回のサブ調心工程の測定結果として、上記最適位置の近傍の、より漏れ光が少ない範囲における測定結果が用いられるため、Ｐ0’’の値が上昇し、結果、上記式（１）の右辺も上昇する。これにより、上記式（１）を満たし、かつ、Ｐ0よりも大きい値を首尾よくＰ1として決定することができる。なお、Ｗを狭くする方法としては、特に限定されず、一定値を減じていってもよいし、１以下の一定比を乗じていってもよい。
【００７４】
続いて、上述した予め定められた閾値について詳細に説明する。当該閾値は、光ファイバ２における漏れ光量が、当該閾値以下である場合、メタライズ２ａ等の損傷が抑制されるように設定されている。光ファイバ２に入射する光の光量と、光ファイバ２から出射する光の光量との差が、ある特定の値を超える場合に、メタライズ２ａが損傷するとき、当該特定の値を上記予め定められた閾値としてもよいし、当該特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したものを上記予め定められた閾値としてもよい。図８では、上記特定の値をＰth、上記特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したものＰth’として表す。図８に示すように、上記閾値を上記特定の値Ｐthに設定した場合、サブ調心工程において、（２）の範囲でスキャンが行われる。また、上記閾値を上記特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したＰth’に設定した場合、サブ調心工程において、（１）の範囲でスキャンが行われる。示すように、（１）の方が、（２）よりもスキャン範囲が狭く、（２）よりもメタライズ２ａ等を損傷する危険性を少なくすることができる。
【００７５】
以上のように、測定工程におけるスキャンにおいてメタライズ２ａ等が損傷することを首尾よく避けながら、数段階に亘り半導体レーザ１の出力を増加させることにより、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【００７６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態（第２実施形態）について説明する。図９は、本実施形態に係る調心方法を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、本実施形態に係る調心装置１０の主制御部７の概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、図２に示すように、主制御部７が、決定部７３の代わりに漸増部７６を備えており、決定工程を、漸増部７６が行う点において第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【００７７】
図９では、１回目のサブ調心工程（ステップＳ２１〜Ｓ２３）、決定工程（ステップＳ２４およびＳ２５）、ならびに２回目のサブ調心工程（Ｓ２６）を示している。まず、測定制御部７１は、半導体レーザ１の発光量を決定した上で、可変電流源３が半導体レーザ１に供給する電流値を設定し（ステップＳ２１）、設定した電流値で半導体レーザ１に電流を供給するように測定制御部７１が可変電流源３を制御する（ステップＳ２２）。さらに、測定制御部７１が電動ステージ４を制御しつつ光量検出部６から光量を示す情報を取得し、スキャンを実施する。そして、調整制御部７２が、電動ステージ４を制御して、当該スキャンによって得られた最適位置に、光ファイバ２を移動させる（ステップＳ２３）。
【００７８】
本実施形態において、決定工程では、決定部７３の代わりに、漸増部７６が半導体レーザ１の発光量を決定する。ステップＳ２３の後、漸増部７６は、可変電流源３を制御して、半導体レーザ１の発光量を漸増させる（ステップＳ２４）。漸増の幅は、例えば、電流換算で０．１Ａ程度とすることができる。
【００７９】
そして、漸増部７６は、光ファイバ２のファイバ出射光の光量を示す情報を光量検出部６から取得する。漸増部７６は、取得した情報に基づき、漏れ光量（半導体レーザ１の発光量と、ファイバ出射光の光量との差）と、閾値Ｐthとを比較する（ステップＳ２５）。当該漏れ光量が、閾値Ｐth以下である場合には、漸増部７６は、ステップＳ２４に戻り、さらに半導体レーザ１の発光量を漸増させる。ただし、半導体レーザ１の発光量が実際に使用する出力となったときには、漸増を停止することが好ましい。一方、当該漏れ光量が、閾値Ｐthを超える場合には、漸増部７６は、半導体レーザ１の発光量の漸増を停止する。そして、測定制御部７１が、停止した時点における半導体レーザ１の発光量のまま、スキャンを再度行い、その結果に従い、調整制御部７２が、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整する（ステップＳ２６）。
【００８０】
以上により、決定工程において、漸増部７６が増大させた発光量において、スキャンおよび相対位置の調整を実施することができる。このとき、半導体レーザ１の出力は、漏れ光量が閾値Ｐthを超えないように設定されているため、当該スキャンにおいてメタライズ２ａ等への損傷を好適に防ぐことができる。以上のように、本実施形態に係る調心方法においても、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、半導体レーザと光ファイバとを備える光モジュールの製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 半導体レーザ
２ 光ファイバ
３ 可変電流源（発光量制御手段）
４ 電動ステージ（移動手段）
５ 光検出器
６ 光量検出部（光量検出手段）
７ 主制御部（制御手段）
１０ 調心装置
７１ 測定制御部
７２ 調整制御部
７３ 決定部
７６ 漸増部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザと、該半導体レーザからの光が導入される光ファイバとの間の相対位置を調整する調心方法に関するものであり、特に、マルチモードレーザを出射する半導体レーザを用いる場合に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザと、該半導体レーザからの光が導入される光ファイバとを備えるＬＤモジュールを製造する際、半導体レーザと、光ファイバとの間の相対位置を結合効率が最大となる位置に調整する（ＬＤモジュールを調心する）ことは、半導体レーザおよび光ファイバ間の結合ロスの低減および光ファイバの被覆物の損傷を防ぐため、非常に重要である。ＬＤモジュールを調心するための技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、半導体レーザを小出力で駆動して調心を行った後、半導体レーザを大出力で駆動して、所望の結合効率が得られた否かを判定する技術が記載されている。
【０００３】
また、近年、マルチモードレーザを出射する大出力の半導体レーザを備えたＬＤモジュールが多くの場面で使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８２０１４号公報（平成１７年７月７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マルチモードレーザを出射する大出力の半導体レーザを備えるＬＤモジュールを調心する場合、以下のような問題がある。
【０００６】
マルチモードレーザの場合、半導体レーザへの電流注入量に応じて空間的なモード分布が変化する。すなわち、大電流を流し、大出力で駆動する程、高次モードが現れ、放射角が広くなる傾向にある。そして、高次モードが現れると、結合効率またはファイバ出力が最大となる相対位置（以降、本明細書において最適位置と称する場合もある）もまた変化する場合が多い。それゆえ、小出力で駆動したときの最適位置と、大出力で駆動したときの最適位置とは、ずれている可能性がある。したがって、できるだけ実際に使用する出力に近い、大きな出力で調心を行うことが好ましい。
【０００７】
一方、大きな出力で調心を行う場合には、最適位置を検出するためのスキャンの過程において、以下のような問題が発生するおそれがある。例えば、半田等を用いて光ファイバを固定するため、光ファイバをメタライズ（被覆物）により被覆している場合、上記スキャンの過程において、クラッド層に漏れた光が上記メタライズに吸収され、メタライズが発熱して損傷することが起こり得る。また、光ファイバに結合しなかった光（反射成分等）が光モジュールの筐体、治具等に照射され、これらが発熱して機器を損傷することも起こり得る。
【０００８】
それゆえ、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うための技術を開発することは非常に有用である。
【０００９】
なお、特許文献１に記載の技術では、半導体レーザを小出力で駆動して調心を行った後、半導体レーザの出力を一度に大出力とするため、マルチモードレーザを出射する半導体レーザを用いた場合、当該半導体レーザを大出力で駆動したときのモード分布の形状によっては、メタライズ等が損傷するおそれがある。
【００１０】
このように、従来、メタライズ等を損傷せずに、大出力で調心を行うための技術は開発されていない。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メタライズ等を損傷せずに、大出力で調心を行うための技術を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る調心方法は、被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、該決定工程では、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴としている。
【００１２】
上記の方法では、各サブ調心工程の間に、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量を、前の回よりも大きくなるように決定する決定工程を含んでいる。そして、決定工程では、次の回のサブ調心工程において光ファイバが備えるメタライズ等の被覆物が損傷しないように、次の回のサブ調心工程における一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する。
【００１３】
前の回のサブ調心工程の測定結果は、ある光量で半導体レーザを発光させたときの、半導体レーザおよび光ファイバの間の相対位置と、半導体から出射して光ファイバに結合する光（ファイバ出射光）の量との関係を示す。そのため、前の回のサブ調心工程の測定結果によれば、半導体レーザおよび光ファイバの間の相対位置と、半導体から出射して光ファイバに結合しない光（漏れ光）の量との関係を推定することができる。よって、次の回のサブ調心工程において光ファイバが備えるメタライズ等の被覆物が損傷しないように、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量を好適に決定することができる。
【００１４】
これにより、特許文献１のように、予め決められた幅で半導体レーザの発光量を増加させる場合とは異なり、発光量の増加幅を状況に応じて決定することができるため、半導体レーザの発光量を増加した後のサブ調心工程においても、半導体レーザの発光量の増加およびそれに起因するモード分布の変化によって光ファイバにおける漏れ光量が増加して、メタライズ等が損傷することを好適に防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記前の回の上記サブ調心工程の測定結果における上記最適位置の周囲における上記ファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’を用いて、上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することが好ましい。
【００１６】
２回目以降のサブ調心工程における半導体レーザと光ファイバとの相対位置の移動は、前の回の測定結果における中心位置から開始するため、２回目以降のサブ調心工程における当該中心位置の周囲での漏れ光量を予測することができれば、半導体レーザの適切な発光量を決定することができる。前の回の測定結果における上記中心位置の周囲でのファイバ出射光の光量の最低値を用いれば、次の回のサブ調心工程における漏れ光量、すなわち、半導体レーザから出射する光の量と、ファイバ出射光との差の最大値を予測することができる。よって、上記の方法によれば、上記漏れ光量がメタライズ等を損傷しないような値となるように、半導体レーザの発光量を決定することができる。これにより、各サブ調心工程間の半導体レーザの発光量の増加幅を適切に決定し、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することをより好適に避けることができる。
【００１７】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、当該半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、上記光ファイバに結合しない光の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、下記式（１）を満たすように上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴としている。
【００１８】
【数１】
【００１９】
上記決定工程において、次の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量をＰ1とし、前の回の測定結果における最適位置を中心としたある幅の範囲でのファイバ出射光の光量の最低値をＰ0’’とし、前の回のサブ調心工程における半導体レーザの発光量をＰ0とし、半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、漏れ光（光ファイバに結合しない光）の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、Ｐ1を、上記式（１）を満たすように設定することにより、上記最大漏れ光量は、上記予め定められた閾値Ｐth未満となる。これにより、漏れ光量を所定の範囲内に収め、メタライズ等が損傷することを首尾よく避けることができる。
【００２０】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、上記過剰損失αを、予め測定した、上記半導体レーザの光量と当該半導体レーザから出射する光の広がり角および光強度分布との関係から算出することが好ましい。
【００２１】
過剰損失αは、半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、漏れ光（光ファイバに結合しない光）の増加量であり、言い換えれば、半導体レーザから広がり角の拡大した部分に出射される光の量である。そのため、上記の方法によれば、過剰損失αを首尾よく算出することができる。
【００２２】
また、本発明に係る調心方法において、上記決定工程では、次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を、前の回のサブ調心工程の測定結果を用いて決定する代わりに、上記半導体レーザが発光する光量を漸増させながら、上記ファイバ出射光の光量を測定し、該半導体レーザが発光する光量と測定した該ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、該半導体レーザが発光する光量の漸増を停止し、停止したときの該光量に基づいて上記次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を決定するものであってもよい。
【００２３】
上記の方法によれば、一つのサブ調心工程の終了後、漏れ光量をモニタしながら、半導体レーザの発光量を漸増させることにより、メタライズ等を損傷せずにどの程度まで半導体レーザの発光量を増加し得るかを取得することができる。これに基づいて、各サブ調心工程間の半導体レーザの発光量の増加幅を決定することにより、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することをより好適に避けることができる。
【００２４】
また、本発明に係る調心方法において、上記サブ調心工程では、上記一定の光量と、測定した上記ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、上記光ファイバの上記半導体レーザに対する相対的な移動を反転または停止することが好ましい。
【００２５】
上記の方法によれば、サブ調心工程において、光ファイバの半導体レーザに対する相対的な移動は、半導体レーザの発光量とファイバ出射光の光量との差、すなわち光ファイバにおける漏れ光量が所定の閾値以下である範囲で行われる。これにより、光ファイバの半導体レーザに対する相対的な移動の際に、光ファイバにおける漏れ光量が増大し、メタライズ等を損傷することを好適に避けることができる。
【００２６】
また、本発明に係る調心方法では、上記光ファイバに入射する光の光量と上記光ファイバから出射する光の光量との差がある値を超える場合に上記被覆物が損傷するとき、上記予め定められた閾値は、該ある値よりも小さい値に設定されていることが好ましい。
【００２７】
上記の方法によれば、上記予め定められた閾値は、光ファイバにおける漏れ光量が、該閾値以下であれば、光ファイバの被覆物（メタライズ等）を損傷しないような値に設定されている。これにより、本発明に係る調心方法を好適に実施することができる。
【００２８】
上記調心方法において、１回目の上記サブ調心工程における上記一定の光量は、上記予め定められた閾値以下に設定されていることが好ましい。
【００２９】
上記の方法によれば、１回目のサブ調心工程において、半導体レーザの発光量が、上記予め定められた閾値以下であるため、半導体レーザの出射光がすべて漏れ光となっても、メタライズ等は損傷されない。よって、１回目のサブ調心工程においても好適にメタライズ等の損傷を避けることができる。
【００３０】
本発明に係る調心装置は、被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心装置であって、該半導体レーザが発光する光量を制御する発光量制御手段と、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させる移動手段と、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定する光量検出手段と、該発光量制御手段を制御して該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該移動手段を制御して該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光量検出手段を介して該ファイバ出射光の光量を取得した後、該移動手段を制御して該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整することを複数回行い、各回の間に、前の回における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該一定の光量を決定する制御手段とを備えており、該制御手段は、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、本発明に係る調心方法と同等の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る調心方法は、光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでいる。これにより、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）に係る調心装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心装置の主制御部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の各段階におけるスキャン範囲を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の第２測定工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の第２測定工程におけるスキャン範囲を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の決定工程を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法の決定工程を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心方法において用いる閾値を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の一実施形態（第２実施形態）に係る調心方法の第２測定工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態（第２実施形態）に係る調心装置の主制御部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）に係る調心方法における相対位置の調整のための各軸を説明するための図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態（第１および第２実施形態）における半導体レーザの駆動電流と出力との位置関係を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔第１実施形態〕
（調心装置）
まず、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る調心装置１０について図面を参照して説明する。調心装置１０は、半導体レーザ１および光ファイバ２との相対位置を調整する調心方法を実施するために用いることができる。
【００３５】
図１に示すように、調心装置１０は、可変電流源（発光量制御手段）３、電動ステージ（移動手段）４、光検出器５、光量検出部（光量検出手段）６、および主制御部（制御手段）７を備えており、半導体レーザ１および光ファイバ２が装置内に配置されている。また、図２に示すように、主制御部７は、測定制御部７１、調整制御部７２、および決定部７３を備えている。
【００３６】
半導体レーザ１は、マルチモードレーザを光ファイバ２に向けて出射する半導体レーザである。半導体レーザ１が出射した光は、光ファイバ２に導入され、半導体レーザ１に対向する端面とは反対側の光ファイバ２の端面から出射される。本明細書において、「ファイバ出射光」とは、この、半導体レーザ１に対向する端面とは反対側の光ファイバ２の端面から出射される光を指す。
【００３７】
光ファイバ２は、図１に示すように、半導体レーザ１に対向する端面がくさび形となっている。当該くさび形の稜線は、半導体レーザ１の積層方向と直交する方向に伸びている。また、光ファイバ２の一部の表面は、メタライズ（被覆物）によって被覆されている。
【００３８】
可変電流源３は、半導体レーザ１に電流を供給する電源である。可変電流源３が半導体レーザ１に供給する電流の量は、主制御部７によって制御される。
【００３９】
電動ステージ４は、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を移動させるものであり、本実施形態では、光ファイバ２の位置を移動されるものであるが、半導体レーザ１と光ファイバ２との少なくとも何れかを移動させるものであればよい。また、本実施形態では、電動ステージ４は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸に沿って光ファイバ２を移動させる。各軸については後述する。電動ステージ４による半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置の移動は、主制御部７によって制御される。
【００４０】
光検出器５および光量検出部６は、光ファイバ２から出射する光の光量を測定する測定手段として働くものである。光検出器５は、例えば、一般的なフォトダイオードであり、光量検出部６は、光検出器５からの信号を変換して、上記光量を検出する。光量検出部６が検出した光量の情報は、信号として主制御部７に送られる。
【００４１】
ここで、図１１を参照して、半導体レーザ１と光ファイバ２との間の相対位置の調整における各軸について説明する。図１１（ａ）は、半導体レーザ１と光ファイバ２とを、側方から観察した側面図であり、図１１（ｂ）および（ｃ）は、半導体レーザ１と光ファイバ２とを、上方から観察した上面図である。Ｙ方向（Ｙ軸）は、図１１（ａ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向に直交する方向であって、半導体レーザ１の積層方向に平行な方向である。Ｘ方向（Ｘ軸）は、図１１（ｂ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向に直交する方向であって、半導体レーザ１の積層方向に直交する方向である。Ｚ方向（Ｚ軸）は、図１１（ｃ）中矢印で示すように、光ファイバ２の長手方向である。なお、電動ステージ４は、上述した各方向の他にも、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれを回転軸としてファイバ２を回転（傾斜）させるものであってもよい。
【００４２】
以下では、半導体レーザ１と光ファイバ２との間の相対位置を、Ｘ軸にそって調整することについて言及するが、本発明はこれに限定されず、他の軸についても相対位置の調整を行うものであってよい。ただし、上述したような高次モードが現れることによるモード分布は、Ｘ軸に沿う変化が最も大きいため、本発明は、Ｘ軸に沿って相対位置の調整するために工程に適用することができる。
【００４３】
（調心方法の概要）
次に、本実施形態に係る調心方法の概要について説明する。上記調心方法は、複数、好ましくは３回以上のサブ調心工程を包含している。そして、各サブ調心工程の間に、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を決定する決定工程を包含している。
【００４４】
上記サブ調心工程では、半導体レーザ１を一定の光量で発光させるとともに、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して、一つの軸に沿って、相対的に移動させながら、光ファイバ２から出射するファイバ出射光の光量を測定する。これにより、その測定結果として、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置と、ファイバ出射光の光量との関係を取得する。そして、当該測定結果に基づき、ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整する。
【００４５】
なお、以降、サブ調心工程において、上述したように、光ファイバ２を半導体レーザ１に対して相対移動させながら、ファイバ出射光の光量を測定することを、単に、スキャンすると記載することがある。
【００４６】
また、上記決定工程では、前の回のサブ調心工程における上記一定の光量よりも増加するように、次の回のサブ調心工程における上記一定の光量を決定する。これにより、徐々に半導体レーザ１の発光量を増加させながら、スキャンすることができるため、最終的には大出力で半導体レーザを駆動しながら、スキャンを行い、調心することができる。
【００４７】
図３は、上記調心方法の一例を説明するためのグラフであり、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ１回目〜３回目のサブ調心工程を示す。図中、横軸は半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置（図３ではＸ方向の移動量として表記）を示し、縦軸はファイバ出射光の光量を示す。Ｐtotal1〜Ｐtotal3は半導体レーザ１の発光量を示し、Ｐthは予め定められた閾値を示し、Ｐpeak1〜Ｐpeak3はファイバ出射光の最大光量を示す。図３では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、縦軸の縮尺率が高くなっており、Ｐtotal1、Ｐtotal2、Ｐtotal3の順に光量は増大し、Ｐthはいずれも同じ大きさを示す。また、図３における曲線は、各相対位置における光ファイバ２のファイバ出射光の光量（単位：ワット）を示すが、各サブ調心工程において測定されるのは、図中Ｗ１〜Ｗ３によって示される範囲内だけである。
【００４８】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、１回目から３回目に進むにつれて、徐々に、半導体レーザ１の発光量Ｐtotal1〜Ｐtotal3およびＰpeak1〜Ｐpeak3が増加し、メタライズ等を損傷せずにスキャンし得る範囲Ｗ１〜Ｗ３も狭まっていく。また、各回における最適位置もずれていく。後述するように、本実施形態に係る調心方法では、首尾よくＷ１〜Ｗ３の範囲内でスキャンを行い、かつ、１回目から２回目、２回目から３回目のサブ調心工程間における半導体レーザ１の発光量の増加幅が適切に設定される。
【００４９】
なお、上述したように、１回目のスキャンを行った後、一度に半導体レーザの発光量を増加させてスキャンを行うと、半導体レーザ１を小出力で駆動したときと、半導体レーザ１を大出力で駆動したときとのモード分布のずれによっては、メタライズ等が損傷するおそれがある。本実施形態に係る調心方法によれば、上記決定工程において、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を適切に決定することができるため、光ファイバのメタライズ等が損傷することを好適に避けることができる。また、本実施形態に係る調心方法では、好ましくは、３回以上のサブ調心工程を行う。これにより、半導体レーザ１から出射されるマルチモードレーザのモード分布が、半導体レーザ１の発光量に応じてずれていったとしても、多段階のサブ調心工程を行うため、都度当該ずれに対応して、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を修正することができる。これにより、漏れ光量の増加を抑制し、半導体レーザの発光量が増加したサブ調心工程を行ったときに、光ファイバのメタライズ等が損傷することを好適に避けることができる。
【００５０】
以下、各工程について、図４を参照して詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る調心方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態において、上記サブ調心工程は、主制御部７が実施する。
【００５１】
（サブ調心工程）
主制御部７の測定制御部７１は、まず、半導体レーザ１の発光量を決定し、対応する電流値を設定する（ステップＳ１１）。１回目のサブ調心工程では、発光量は小さいことが好ましいが、用いる半導体レーザ１および光ファイバ２の特性に応じて適宜設定すれば良い。好ましくは、１回目のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量は、半導体レーザ１から出射した光が全て漏れ光となっても、光ファイバ２のメタライズ２ａを損傷しない値（後述の閾値Ｐth未満の値）に設定されている。２回目以降のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量は、決定工程において、決定部７３が決定する。決定工程については後述する。
【００５２】
なお、一般的な半導体レーザの発光量と供給する電流値との関係は、図１２に示すようものである。よって、半導体レーザ１に供給する電流値と半導体レーザ１の発光量を測定しておき、その結果をテーブルまたは所定の関数の係数として主制御部７に記憶させておくことにより、測定制御部７１は、決定した発光量で半導体レーザ１を発光させるために可変電流源３が半導体レーザ１に供給すべき電流値を計算することができる。
【００５３】
続いて、主制御部７の測定制御部７１は、可変電流源３を制御して、測定制御部７１が設定した電流値で半導体レーザ１に対して電流を供給させることによって、半導体レーザ１を決定した発光量で発光させる（ステップＳ１２）。
【００５４】
続いてスキャンを実施する。まず、測定制御部７１は、光検出器５および光量検出部６が測定した光ファイバ２のファイバ出射光の光量を示す情報を、光量検出部６から取得する。測定制御部７１は、当該情報に基づき、光ファイバ２における漏れ光量を計算する（ステップＳ１３）。漏れ光量とは、光ファイバ２のクラッド層に漏れたと推定される光の量であり、本実施形態において、測定制御部７１は、半導体レーザ１の発光量（測定制御部７１が決定した発光量）から上記ファイバ出射光の光量を減算することによって、漏れ光量を計算する。
【００５５】
なお、他の実施形態において、測定制御部７１は、漏れ光量に代えて、または漏れ光量に加えて、光ファイバ２における結合効率を計算してもよい。結合効率とは、半導体レーザ１から出射された光のうち、光ファイバ２に結合された光の比率を示す値である。上記他の実施形態において、測定制御部７１は、光ファイバ２のファイバ出射光の光量を、半導体レーザ１の発光量で除算することにより算出する。
【００５６】
ステップＳ１３の後、測定制御部７１は、計算した漏れ光量と、予め定められた閾値Ｐthとを比較する（ステップＳ１４）。当該漏れ光量が閾値Ｐth以下である場合、測定制御部７１は、電動ステージ４を制御して、光ファイバ２を移動させる（ステップＳ１６）。これにより、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を変化させた後、ステップＳ１３に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ１４において、上記漏れ光量が閾値Ｐthを超える場合、測定制御部７１は、光ファイバ２の半導体レーザ１に対する相対的な移動を反転または停止させる（ステップＳ１５）。上記移動を反転または停止することにより、上記漏れ光量が閾値Ｐthを超える状態が継続することを防ぐことができる。また、上記相対的な移動を反転させることにより、スキャン範囲を両方向に伸ばすことができる。測定制御部７１がステップＳ１５において光ファイバ２の移動を停止した場合、主制御部７の調整制御部７２が、電動ステージ４を制御してファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整し、当該サブ調心工程を終了する。
【００５８】
なお、測定制御部７１が、ステップＳ１３において結合効率を計算していた場合、測定制御部７１は、ステップＳ１４では、結合効率に基づいた処理により、漏れ光量と閾値Ｐthとを比較する処理と同一の結果を得ることができる。すなわち、１から結合効率を減算したものと、閾値Ｐthを半導体レーザ１の発光量で除算したものを比較することにより、漏れ光量と閾値Ｐthとを比較した場合と同一の結果を得ることができる。
【００５９】
ここで、図５を参照して、上記測定工程におけるスキャンについて詳細に説明する。図５は、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置と、光ファイバ２のファイバ出射光の光量との関係の例を示すグラフであり、横軸は相対位置、縦軸はファイバ出射光の光量を示す。グラフ中Ｐtotalで示す光量は、半導体レーザ１の発光量であり、測定制御部７１は、漏れ光量（半導体レーザ１の発光量Ｐtotalと、光ファイバ２のファイバ出射光の光量との差）が、閾値Ｐthを超えた地点、すなわち、図中、Ｘで示す相対位置に到達したときに、スキャン方向を反転させる（ステップＳ１５）。後述するように、閾値Ｐthは、漏れ光量が当該閾値Ｐth以下である場合には、光ファイバ２のメタライズ２ａが損傷しないような値に設定されているため、測定制御部７１が上述したようにスキャン方向の反転を行い、漏れ光量が当該閾値Ｐth以下である範囲でスキャンを行うことにより、メタライズ２ａを損傷させずに、サブ調心工程を実施することができる。
【００６０】
（決定工程）
続いて、各サブ調心工程の間（２回目以降のサブ調心工程の前）に行う決定工程について説明する。本実施形態において、決定工程では、主制御部７の決定部７３が、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量を決定する。
【００６１】
図６は、前の回のサブ調心工程におけるスキャンの測定結果を示すグラフである。横軸は半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置、縦軸は光ファイバ２におけるファイバ出射光の光量を示す。Ｐ0は、前の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量であり、Ｐ0’は前の回のサブ調心工程におけるファイバ出射光の最大光量である。また、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１の発光量をＰ1と表記する。
【００６２】
次の回のサブ調心工程では、前の回のサブ調心工程における最適位置からスキャンを開始するため、当該最適位置の周囲の漏れ光量を予測し、これが閾値Ｐthを超えないようにＰ1を決定することにより、次の回のサブ調心工程におけるスキャンにおいて漏れ光量が閾値を越えず、メタライズ２ａ等を損傷することがないようにすることができる。
【００６３】
具体的には、決定部７３は、前の回のサブ調心工程の測定結果における上記最適位置からある幅Ｗの範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’および過剰損失αを用いて、下記式（１）を満たし、かつＰ0よりも大きいＰ1を決定する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
ここで、過剰損失αについて、図７を用いて説明する。図７の横軸は、半導体レーザ１に供給する電流値、縦軸は、光量を指す。線（１）に、上記電流値と、半導体レーザ１からの出射光の光量との関係を示す。示すように、電流値Ｉ0に対して、半導体レーザ１は光量Ｐ0で発光し、電流値Ｉ1に対して、半導体レーザ１は光量Ｐ1で発光する。
【００６６】
線（２）に、半導体レーザ１に供給する電流値を上げ、半導体レーザ１の発光量を増大させたとき、半導体レーザ１から出射する光の広がり角（放射角）が変化しないとしたときに予測される、各電流値Ｉにおける上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値を示す。半導体レーザ１の発光量を増大させても、半導体レーザ１から出射する光の広がり角が変化しないときには、単純な比例計算により、ファイバ出射光の光量を予測することができる。すなわち、電流値Ｉ0に対して、測定された上記範囲内でのファイバ出射光の最低値がＰa（Ｉ0）＝Ｐ0’’であったとき、単純な比例計算により予測される電流値Ｉ1に対する上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値は、Ｐa（Ｉ1）＝Ｐ0’’×Ｐ1／Ｐ0となる。
【００６７】
しかしながら、実際には、半導体レーザ１に供給する電流値を上げ、半導体レーザ１の発光量を増大させたとき、半導体レーザ１から出射する光の広がり角（放射角）は広がる。電流値Ｉ0のときの広がり角をθ0、電流値Ｉ1のときの広がり角をθ1とすると、一般的に、Ｉ0＜Ｉ1のとき、θ0＜θ1となり、光が広がった分、損失（光ファイバ２に結合しない光量）が増える。この損失を、本明細書において、過剰損失と称する。線（３）に、過剰損失αを考慮して予測された、各電流値Ｉにおける上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値を示す。示すように、半導体レーザ１の発光量がＰ1のとき（電流値がＩ1のとき）、上記範囲内でのファイバ出射光の光量の最低値Ｐb（Ｉ1）＝Ｐ1’’は、Ｐa（Ｉ1）−αと予測される。言い換えれば、α＝Ｐa（Ｉ1）−Ｐb（Ｉ1）である。
【００６８】
したがって、次の回のサブ調心工程における上記最適位置の周囲における漏れ光量は、半導体レーザ１から出射する光の広がり角の拡大に起因する漏れ光量の増大（過剰損失）も考慮すれば、前の回のサブ調心工程における上記最適位置の周囲におけるファイバ出射光の最低値Ｐ0’’を用いて、（Ｐ0−Ｐ0’’）×Ｐ1／Ｐ0＋αと予測される。これが、閾値Ｐthよりも小さくなればよい。すなわち、上記式（１）を満たすように、Ｐ1を決定することにより、次の回のサブ調心工程のスキャンにおいて、スキャンを開始する上記最適位置の周囲（上記最適位置を中心とした幅Ｗの範囲）では、漏れ光の光量を閾値Ｐth以下とすることができる。これにより、次の回のサブ調心工程におけるメタライズ等の損傷を首尾よく避けることができる。
【００６９】
なお、過剰損失αは、決定部７３によって、以下のように算出され得る。まず、半導体レーザを各光量で発光させたとき（各電流値を供給したとき）の広がり角θおよび光強度分布（ファーフィールドパターン）Ｐ（θ）を予め測定しておき、電流値または光量と関連付けてテープルとして決定部７３に記憶させておく。
【００７０】
上記決定工程では、決定部７３は、記憶された上記テーブルを用いて、以下のように、過剰損失αを算出する。前の回のサブ調心工程における電流値をＩ0とし、次の回のサブ調心工程における半導体レーザ１に供給する電流値の候補値をＩ1とすると、まず、上記テーブルを参照して、電流値Ｉ0のときの広がり角θ0および電流値Ｉ1のときの広がり角θ1を取得する。続いて、電流値Ｉ1のときの光強度分布ｐ（θ）を上記テーブルを参照して取得し、下記式（２）を用いて、α’を算出する。
【００７１】
【数３】
【００７２】
取得した電流値Ｉ1のときの光強度分布ｐ（θ）を、全範囲のθにおいて積分したものをｐとすると、下記式（３）により、電流値をI０からＩ1に上げたときに対応する過剰損失αを求めることができる。
【００７３】
α＝Ｐ1×α’／ｐ ・・・ （３）
なお、もし、上記式（１）を満たし、かつ、Ｐ0よりも大きい値が存在しない場合、上記ある幅Ｗを狭くして、前の回のサブ調心工程の測定結果からＰ0’’を算出し直し、算出し直したＰ0’’を用いて、Ｐ1を決定する。Ｗを狭くすることにより、Ｐ0’’を算出するために用いる前の回のサブ調心工程の測定結果として、上記最適位置の近傍の、より漏れ光が少ない範囲における測定結果が用いられるため、Ｐ0’’の値が上昇し、結果、上記式（１）の右辺も上昇する。これにより、上記式（１）を満たし、かつ、Ｐ0よりも大きい値を首尾よくＰ1として決定することができる。なお、Ｗを狭くする方法としては、特に限定されず、一定値を減じていってもよいし、１以下の一定比を乗じていってもよい。
【００７４】
続いて、上述した予め定められた閾値について詳細に説明する。当該閾値は、光ファイバ２における漏れ光量が、当該閾値以下である場合、メタライズ２ａ等の損傷が抑制されるように設定されている。光ファイバ２に入射する光の光量と、光ファイバ２から出射する光の光量との差が、ある特定の値を超える場合に、メタライズ２ａが損傷するとき、当該特定の値を上記予め定められた閾値としてもよいし、当該特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したものを上記予め定められた閾値としてもよい。図８では、上記特定の値をＰth、上記特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したものＰth’として表す。図８に示すように、上記閾値を上記特定の値Ｐthに設定した場合、サブ調心工程において、（２）の範囲でスキャンが行われる。また、上記閾値を上記特定の値をｋ倍（ｋ＜１）したＰth’に設定した場合、サブ調心工程において、（１）の範囲でスキャンが行われる。示すように、（１）の方が、（２）よりもスキャン範囲が狭く、（２）よりもメタライズ２ａ等を損傷する危険性を少なくすることができる。
【００７５】
以上のように、測定工程におけるスキャンにおいてメタライズ２ａ等が損傷することを首尾よく避けながら、数段階に亘り半導体レーザ１の出力を増加させることにより、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【００７６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態（第２実施形態）について説明する。図９は、本実施形態に係る調心方法を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、本実施形態に係る調心装置１０の主制御部７の概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、図２に示すように、主制御部７が、決定部７３の代わりに漸増部７６を備えており、決定工程を、漸増部７６が行う点において第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【００７７】
図９では、１回目のサブ調心工程（ステップＳ２１〜Ｓ２３）、決定工程（ステップＳ２４およびＳ２５）、ならびに２回目のサブ調心工程（Ｓ２６）を示している。まず、測定制御部７１は、半導体レーザ１の発光量を決定した上で、可変電流源３が半導体レーザ１に供給する電流値を設定し（ステップＳ２１）、設定した電流値で半導体レーザ１に電流を供給するように測定制御部７１が可変電流源３を制御する（ステップＳ２２）。さらに、測定制御部７１が電動ステージ４を制御しつつ光量検出部６から光量を示す情報を取得し、スキャンを実施する。そして、調整制御部７２が、電動ステージ４を制御して、当該スキャンによって得られた最適位置に、光ファイバ２を移動させる（ステップＳ２３）。
【００７８】
本実施形態において、決定工程では、決定部７３の代わりに、漸増部７６が半導体レーザ１の発光量を決定する。ステップＳ２３の後、漸増部７６は、可変電流源３を制御して、半導体レーザ１の発光量を漸増させる（ステップＳ２４）。漸増の幅は、例えば、電流換算で０．１Ａ程度とすることができる。
【００７９】
そして、漸増部７６は、光ファイバ２のファイバ出射光の光量を示す情報を光量検出部６から取得する。漸増部７６は、取得した情報に基づき、漏れ光量（半導体レーザ１の発光量と、ファイバ出射光の光量との差）と、閾値Ｐthとを比較する（ステップＳ２５）。当該漏れ光量が、閾値Ｐth以下である場合には、漸増部７６は、ステップＳ２４に戻り、さらに半導体レーザ１の発光量を漸増させる。ただし、半導体レーザ１の発光量が実際に使用する出力となったときには、漸増を停止することが好ましい。一方、当該漏れ光量が、閾値Ｐthを超える場合には、漸増部７６は、半導体レーザ１の発光量の漸増を停止する。そして、測定制御部７１が、停止した時点における半導体レーザ１の発光量のまま、スキャンを再度行い、その結果に従い、調整制御部７２が、半導体レーザ１と光ファイバ２との相対位置を調整する（ステップＳ２６）。
【００８０】
以上により、決定工程において、漸増部７６が増大させた発光量において、スキャンおよび相対位置の調整を実施することができる。このとき、半導体レーザ１の出力は、漏れ光量が閾値Ｐthを超えないように設定されているため、当該スキャンにおいてメタライズ２ａ等への損傷を好適に防ぐことができる。以上のように、本実施形態に係る調心方法においても、メタライズ等を損傷せずに、大きな出力で調心を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、半導体レーザと光ファイバとを備える光モジュールの製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 半導体レーザ
２ 光ファイバ
３ 可変電流源（発光量制御手段）
４ 電動ステージ（移動手段）
５ 光検出器
６ 光量検出部（光量検出手段）
７ 主制御部（制御手段）
１０ 調心装置
７１ 測定制御部
７２ 調整制御部
７３ 決定部
７６ 漸増部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、
該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、
各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、
該決定工程では、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴とする調心方法。
【請求項２】
上記決定工程では、上記前の回の上記サブ調心工程の測定結果における上記最適位置の周囲における上記ファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’を用いて、上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴とする請求項１に記載の調心方法。
【請求項３】
上記決定工程では、上記半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、当該半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、上記光ファイバに結合しない光の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、下記式（１）を満たすように上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴とする請求項２に記載の調心方法。
【数１】
【請求項４】
上記決定工程では、上記過剰損失αを、予め測定した、上記半導体レーザの光量と当該半導体レーザから出射する光の広がり角および光強度分布との関係から算出することを特徴とする請求項３に記載の調心方法。
【請求項５】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、
該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、
各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、
該決定工程では、該半導体レーザが発光する光量を漸増させながら、該ファイバ出射光の光量を測定し、該半導体レーザが発光する光量と測定した該ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、該半導体レーザが発光する光量の漸増を停止し、停止したときの該光量に基づいて該次の回のサブ調心工程における該一定の光量を決定することを特徴とする調心方法。
【請求項６】
上記サブ調心工程では、上記一定の光量と、測定した上記ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、上記光ファイバの上記半導体レーザに対する相対的な移動を反転または停止することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の調心方法。
【請求項７】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心装置であって、
該半導体レーザが発光する光量を制御する発光量制御手段と、
該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させる移動手段と、
該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定する光量検出手段と、
該発光量制御手段を制御して該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該移動手段を制御して該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光量検出手段を介して該ファイバ出射光の光量を取得した後、該移動手段を制御して該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整することを複数回行い、各回の間に、前の回における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該一定の光量を決定する制御手段とを備えており、
該制御手段は、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴とする調心装置。
【請求項１】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、
該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、
各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、
該決定工程では、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴とする調心方法。
【請求項２】
上記決定工程では、上記前の回の上記サブ調心工程の測定結果における上記最適位置の周囲における上記ファイバ出射光の光量の最低値Ｐ0’’を用いて、上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴とする請求項１に記載の調心方法。
【請求項３】
上記決定工程では、上記半導体レーザの光量をＰ0からＰ1に増加させたときの、当該半導体レーザからの光の広がり角の拡大に起因する、上記光ファイバに結合しない光の増加量を過剰損失αとし、予め定められた閾値をＰthとしたとき、下記式（１）を満たすように上記次の回の上記サブ調心工程における上記一定の光量Ｐ1を決定することを特徴とする請求項２に記載の調心方法。
【数１】
【請求項４】
上記決定工程では、上記過剰損失αを、予め測定した、上記半導体レーザの光量と当該半導体レーザから出射する光の広がり角および光強度分布との関係から算出することを特徴とする請求項３に記載の調心方法。
【請求項５】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心方法であって、
該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定した後、該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整するサブ調心工程を複数回含み、
各サブ調心工程の間に、前の回の該サブ調心工程における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を決定する決定工程をさらに含んでおり、
該決定工程では、該半導体レーザが発光する光量を漸増させながら、該ファイバ出射光の光量を測定し、該半導体レーザが発光する光量と測定した該ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、該半導体レーザが発光する光量の漸増を停止し、停止したときの該光量に基づいて該次の回のサブ調心工程における該一定の光量を決定することを特徴とする調心方法。
【請求項６】
上記サブ調心工程では、上記一定の光量と、測定した上記ファイバ出射光の光量との差が、予め定められた閾値を越えたとき、上記光ファイバの上記半導体レーザに対する相対的な移動を反転または停止することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の調心方法。
【請求項７】
被覆物を備えている光ファイバと、該光ファイバに向けてマルチモードレーザを出射する半導体レーザとの相対位置を調整する調心装置であって、
該半導体レーザが発光する光量を制御する発光量制御手段と、
該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させる移動手段と、
該光ファイバから出射するファイバ出射光の光量を測定する光量検出手段と、
該発光量制御手段を制御して該半導体レーザを一定の光量で発光させるとともに、該移動手段を制御して該光ファイバを該半導体レーザに対して相対的に移動させながら、該光量検出手段を介して該ファイバ出射光の光量を取得した後、該移動手段を制御して該ファイバ出射光の光量が最大となる位置である最適位置に該相対位置を調整することを複数回行い、各回の間に、前の回における該一定の光量よりも大きくなるように、次の回の該一定の光量を決定する制御手段とを備えており、
該制御手段は、該次の回の該サブ調心工程において該被覆物が損傷しないように、該次の回の該サブ調心工程における該一定の光量を、該前の回の該サブ調心工程の測定結果を用いて決定することを特徴とする調心装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１５４０９（Ｐ２０１１−２１５４０９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４１６６（Ｐ２０１０−８４１６６）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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