JPH05288964A - 光学素子と光ファイバの組立方法および組立装置 - Google Patents
光学素子と光ファイバの組立方法および組立装置Info
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- JPH05288964A JPH05288964A JP8516492A JP8516492A JPH05288964A JP H05288964 A JPH05288964 A JP H05288964A JP 8516492 A JP8516492 A JP 8516492A JP 8516492 A JP8516492 A JP 8516492A JP H05288964 A JPH05288964 A JP H05288964A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバと受光素子,発光素子等の光学素
子の組立方法と組立装置に関し、組立時の位置合わせ時
間を短縮して低価格化を可能にする。 【構成】 光ファイバの端部と、球面レンズを具える光
学素子を結合するに際し、光ファイバまたは光学素子の
一方から光を出射し、光ファイバまたは光学素子の他方
でこれを受光してその受光出力を受光素子に伝達する関
係を構成し、この光ファイバと光学素子を最大結合効率
が得られる位置よりも近づけ、その位置で光軸方向
(X)と、光軸と直交する方向(Y)に移動して、受光
素子の出力に生じる2つのピークのうちのいずれかを生
じる位置、または、2つのピークの中間点の位置を起点
にして、受光素子の光電出力を監視しながら光ファイバ
の端部と光学素子の相対位置を変えることによって、光
ファイバの端部と光学素子の最大結合効率が得られる位
置を決定する。
子の組立方法と組立装置に関し、組立時の位置合わせ時
間を短縮して低価格化を可能にする。 【構成】 光ファイバの端部と、球面レンズを具える光
学素子を結合するに際し、光ファイバまたは光学素子の
一方から光を出射し、光ファイバまたは光学素子の他方
でこれを受光してその受光出力を受光素子に伝達する関
係を構成し、この光ファイバと光学素子を最大結合効率
が得られる位置よりも近づけ、その位置で光軸方向
(X)と、光軸と直交する方向(Y)に移動して、受光
素子の出力に生じる2つのピークのうちのいずれかを生
じる位置、または、2つのピークの中間点の位置を起点
にして、受光素子の光電出力を監視しながら光ファイバ
の端部と光学素子の相対位置を変えることによって、光
ファイバの端部と光学素子の最大結合効率が得られる位
置を決定する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いた光
通信機器,制御機器,音響機器等に用いられる光ファイ
バと受光素子,発光素子等の光学素子の組立方法および
組立装置に関する。
通信機器,制御機器,音響機器等に用いられる光ファイ
バと受光素子,発光素子等の光学素子の組立方法および
組立装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の光ファイバを用いた光通信機器,
制御機器,音響機器等の応用の拡大にともない、光ファ
イバと受光素子,発光素子等の光学素子の組立体の低価
格化が強く望まれている。この要望に応えるものの一例
として、光ファイバと光学素子の間に低価格の球面状の
表面を有するレンズを用いた単純な構造の光学系が挙げ
られる。なお、ここにいう「球面状の表面を有するレン
ズ」は、少なくとも一部に球面状の表面を有するレンズ
を意味するが、本明細書においては便宜上球面レンズと
称することがある。
制御機器,音響機器等の応用の拡大にともない、光ファ
イバと受光素子,発光素子等の光学素子の組立体の低価
格化が強く望まれている。この要望に応えるものの一例
として、光ファイバと光学素子の間に低価格の球面状の
表面を有するレンズを用いた単純な構造の光学系が挙げ
られる。なお、ここにいう「球面状の表面を有するレン
ズ」は、少なくとも一部に球面状の表面を有するレンズ
を意味するが、本明細書においては便宜上球面レンズと
称することがある。
【0003】図6(A),(B)は、従来の光ファイバ
と球面レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図
である。図6(A)は、光ファイバと球面レンズと受光
素子チップの位置関係を示し、図6(B)は、光ファイ
バの光軸(X)と直交する方向(Y)の移動距離と結合
効率の関係の実測値を示している。この図において、7
1は光ファイバ、72は球面レンズ、73は受光素子チ
ップ、74は受光素子である。
と球面レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図
である。図6(A)は、光ファイバと球面レンズと受光
素子チップの位置関係を示し、図6(B)は、光ファイ
バの光軸(X)と直交する方向(Y)の移動距離と結合
効率の関係の実測値を示している。この図において、7
1は光ファイバ、72は球面レンズ、73は受光素子チ
ップ、74は受光素子である。
【0004】この従来技術によると、予め、球面レンズ
72と受光素子チップ73をキャップ等によって結合し
て受光素子74を形成し、光ファイバ71の先端によっ
て球面レンズ72に傷をつけないようにするため、左端
から光を入射した光ファイバ71を、球面レンズ72か
ら大きく離れた位置で球面レンズ72の光軸と直交する
方向に移動し、受光素子74の光電出力をモニターして
結合効率のピーク位置を検出し(図6(B)の曲線a参
照)、次いで、光ファイバ71をその位置から光軸上を
球面レンズ72の方向に一段階移動し、光軸と直交する
方向に移動して再びピークを探す(図4(B)の曲線b
参照)、という過程を繰り返し(図4(B)の曲線b,
c,d,e参照)、ピーク値が最大となる位置すなわち
結合効率が最大になる位置を求めることにより位置合わ
せし、その状態で固定して組み立てていた。
72と受光素子チップ73をキャップ等によって結合し
て受光素子74を形成し、光ファイバ71の先端によっ
て球面レンズ72に傷をつけないようにするため、左端
から光を入射した光ファイバ71を、球面レンズ72か
ら大きく離れた位置で球面レンズ72の光軸と直交する
方向に移動し、受光素子74の光電出力をモニターして
結合効率のピーク位置を検出し(図6(B)の曲線a参
照)、次いで、光ファイバ71をその位置から光軸上を
球面レンズ72の方向に一段階移動し、光軸と直交する
方向に移動して再びピークを探す(図4(B)の曲線b
参照)、という過程を繰り返し(図4(B)の曲線b,
c,d,e参照)、ピーク値が最大となる位置すなわち
結合効率が最大になる位置を求めることにより位置合わ
せし、その状態で固定して組み立てていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図6(B)
の曲線からわかるように、光ファイバ71を光軸と直交
する方向に移動する量に対して結合効率の変化は微々た
るものであり、そのピークを検出するのが困難で、光フ
ァイバ71と受光素子74の位置合わせに長時間を要す
るため、製造コストが上昇し、素子の低価格化ができな
いという問題があった。光ファイバと発光素子の位置合
わせも同様な手順によって行われていた。
の曲線からわかるように、光ファイバ71を光軸と直交
する方向に移動する量に対して結合効率の変化は微々た
るものであり、そのピークを検出するのが困難で、光フ
ァイバ71と受光素子74の位置合わせに長時間を要す
るため、製造コストが上昇し、素子の低価格化ができな
いという問題があった。光ファイバと発光素子の位置合
わせも同様な手順によって行われていた。
【0006】本発明は、光ファイバと受光素子または発
光素子等の光電素子の位置合わせ時間を短縮して低価格
化を可能にすることを目的とする。
光素子等の光電素子の位置合わせ時間を短縮して低価格
化を可能にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明にかかる光学素子と光ファイバの組立方法に
おいては、光ファイバ端部と、球面状の部分を有するレ
ンズを具える光学素子を結合するに際し、該光ファイバ
または該光学素子の一方から光を出射し、該光ファイバ
または光学素子の他方でこの光を受光してその受光出力
を受光素子に伝達する関係を構成した後、該光ファイバ
と該光学素子を、最大結合効率が得られる位置よりも近
づけ、その位置で光軸と直交する方向に移動し、該受光
素子の光電出力に生じる2つのピークのうちのいずれか
1つのピークを生じる位置、または、その中間点を起点
にして、該受光素子の光電出力を監視しながら該光ファ
イバの端部と光学素子の相対的位置を、光軸方向と、該
光軸と直交する方向に変化することによって該ピークを
追求して、該光ファイバの端部と該光学素子の最大結合
効率が得られる位置を決定する手順を採用した。
め、本発明にかかる光学素子と光ファイバの組立方法に
おいては、光ファイバ端部と、球面状の部分を有するレ
ンズを具える光学素子を結合するに際し、該光ファイバ
または該光学素子の一方から光を出射し、該光ファイバ
または光学素子の他方でこの光を受光してその受光出力
を受光素子に伝達する関係を構成した後、該光ファイバ
と該光学素子を、最大結合効率が得られる位置よりも近
づけ、その位置で光軸と直交する方向に移動し、該受光
素子の光電出力に生じる2つのピークのうちのいずれか
1つのピークを生じる位置、または、その中間点を起点
にして、該受光素子の光電出力を監視しながら該光ファ
イバの端部と光学素子の相対的位置を、光軸方向と、該
光軸と直交する方向に変化することによって該ピークを
追求して、該光ファイバの端部と該光学素子の最大結合
効率が得られる位置を決定する手順を採用した。
【0008】この場合、受光素子の光電出力に生じる2
つのピークのうち、高い方のピークを生じる位置を起点
にして、該受光素子の光電出力を監視しながら該光ファ
イバの端部と光学素子の相対的関係を、光軸方向と、該
光軸と直交する方向に変化することによって該ピークを
追求して、該光ファイバの端部と該光学素子の最大結合
効率が得られる位置を決定することができる。
つのピークのうち、高い方のピークを生じる位置を起点
にして、該受光素子の光電出力を監視しながら該光ファ
イバの端部と光学素子の相対的関係を、光軸方向と、該
光軸と直交する方向に変化することによって該ピークを
追求して、該光ファイバの端部と該光学素子の最大結合
効率が得られる位置を決定することができる。
【0009】また、この場合、光ファイバの光学素子と
結合する端部を、所定の光電出力が得られる位置まで該
レンズに近づけた後に、前記の受光素子の光電出力に生
じる2つのピークの検出を開始することができる。
結合する端部を、所定の光電出力が得られる位置まで該
レンズに近づけた後に、前記の受光素子の光電出力に生
じる2つのピークの検出を開始することができる。
【0010】また、光ファイバの端部から出射した後
に、球面状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の表
面で反射される光を、光軸から外れた位置に配置された
外部受光素子によって検出し、予備的な位置合わせを行
った後に前記の受光素子の光電出力に生じる2つのピー
クの検出を開始することができる。
に、球面状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の表
面で反射される光を、光軸から外れた位置に配置された
外部受光素子によって検出し、予備的な位置合わせを行
った後に前記の受光素子の光電出力に生じる2つのピー
クの検出を開始することができる。
【0011】また、本発明にかかる光学素子と光ファイ
バの組立装置においては、光ファイバの端部と、球面状
の部分を有するレンズを具える光学素子を保持し、その
間の相対的な位置を調節する移動手段と、位置合わせ用
光源と、該受光素子の光電出力を検出する手段と、光軸
から外れた位置に配置され、該光ファイバの端部から出
射し、球面状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の
表面で反射される光を検出する外部受光素子と、該受光
素子と外部受光素子のいずれか一方または双方の光電出
力に基づいて、最大結合効率が得られるように該移動手
段を制御する手段を採用した。
バの組立装置においては、光ファイバの端部と、球面状
の部分を有するレンズを具える光学素子を保持し、その
間の相対的な位置を調節する移動手段と、位置合わせ用
光源と、該受光素子の光電出力を検出する手段と、光軸
から外れた位置に配置され、該光ファイバの端部から出
射し、球面状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の
表面で反射される光を検出する外部受光素子と、該受光
素子と外部受光素子のいずれか一方または双方の光電出
力に基づいて、最大結合効率が得られるように該移動手
段を制御する手段を採用した。
【0012】
【作用】図1(A),(B)は、本発明の光ファイバと
球面レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図で
ある。図1(A)は、本発明の光ファイバと球面レンズ
を具えた受光素子の位置関係を示し、図1(B)は、光
ファイバの光軸方向の位置をパラメータとし、光ファイ
バを光軸(X)と直交する方向(Y)に移動したときの
結合効率(受光素子の光電出力)を示している。この図
において、1は光ファイバ、2は球面レンズ、3は受光
素子チップ、4は受光素子である。
球面レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図で
ある。図1(A)は、本発明の光ファイバと球面レンズ
を具えた受光素子の位置関係を示し、図1(B)は、光
ファイバの光軸方向の位置をパラメータとし、光ファイ
バを光軸(X)と直交する方向(Y)に移動したときの
結合効率(受光素子の光電出力)を示している。この図
において、1は光ファイバ、2は球面レンズ、3は受光
素子チップ、4は受光素子である。
【0013】本発明では、図1(A)に示されるよう
に、球面レンズ2と受光素子チップ3は既にステムとキ
ャップによって一体化されて受光素子4として完成され
ており、この受光素子は図の位置に固定されている。そ
して光ファイバ1と受光素子4の位置合わせは、光ファ
イバ1の左端から光を入射した状態で、光軸方向と光軸
に直交する方向に移動し、受光素子の光電出力をモニタ
ーすることによって行われる。
に、球面レンズ2と受光素子チップ3は既にステムとキ
ャップによって一体化されて受光素子4として完成され
ており、この受光素子は図の位置に固定されている。そ
して光ファイバ1と受光素子4の位置合わせは、光ファ
イバ1の左端から光を入射した状態で、光軸方向と光軸
に直交する方向に移動し、受光素子の光電出力をモニタ
ーすることによって行われる。
【0014】ここで、図1(B)の、光ファイバの光軸
方向の位置をパラメータとし、光ファイバを光軸と直交
する方向に移動したときの結合効率(受光素子の光電出
力)の関係を検討する。
方向の位置をパラメータとし、光ファイバを光軸と直交
する方向に移動したときの結合効率(受光素子の光電出
力)の関係を検討する。
【0015】この図においては、光ファイバ1を球面レ
ンズ2に、最大結合効率を生じる位置より近づけた状態
で光軸と直交する方向に移動したときの結合効率を曲線
(a)で示し、光ファイバ1を段階的に球面レンズ2か
ら離していった場合の、光軸と直交する方向の結合効率
を曲線(b)・・・(f)によって示している。
ンズ2に、最大結合効率を生じる位置より近づけた状態
で光軸と直交する方向に移動したときの結合効率を曲線
(a)で示し、光ファイバ1を段階的に球面レンズ2か
ら離していった場合の、光軸と直交する方向の結合効率
を曲線(b)・・・(f)によって示している。
【0016】この曲線(a)に示されているように、光
ファイバ1を球面レンズ2に近づけた場合には、光軸と
直交する方向に光ファイバ1を移動するとピークが2つ
検出され、結合効率の絶対値は低いものの、ピークは峻
険であることが分かる。
ファイバ1を球面レンズ2に近づけた場合には、光軸と
直交する方向に光ファイバ1を移動するとピークが2つ
検出され、結合効率の絶対値は低いものの、ピークは峻
険であることが分かる。
【0017】このように、2つのピークが発生する理由
は、光ファイバ1からでた光は球面レンズ2の中心から
離れるに従って強く球面収差を受け、球面レンズ2から
あまり離れないところでは中心部の光密度に対して外縁
部の光密度が高くなることである。そして、球面レンズ
の形状の歪みや球面レンズと受光面の軸のずれ等によっ
て2つのピークは非対称になることが避けられない。
は、光ファイバ1からでた光は球面レンズ2の中心から
離れるに従って強く球面収差を受け、球面レンズ2から
あまり離れないところでは中心部の光密度に対して外縁
部の光密度が高くなることである。そして、球面レンズ
の形状の歪みや球面レンズと受光面の軸のずれ等によっ
て2つのピークは非対称になることが避けられない。
【0018】そして、光ファイバ1を球面レンズ2から
離れる方に移動した場合次の2つの特徴が観察される。 (1)光ファイバ1を球面レンズ2から離れる方に移動
すると、曲線(a),(b),(c),(d),(e)
のピークの位置から分かるように、2つのピークはとも
に曲線(f)の結合効率のピークに漸近する。この傾向
は、光ファイバ1を球面レンズ2に近づけたときの曲線
(a)の2つのピークのうち、高く峻険なピークの方に
おいて顕著である。
離れる方に移動した場合次の2つの特徴が観察される。 (1)光ファイバ1を球面レンズ2から離れる方に移動
すると、曲線(a),(b),(c),(d),(e)
のピークの位置から分かるように、2つのピークはとも
に曲線(f)の結合効率のピークに漸近する。この傾向
は、光ファイバ1を球面レンズ2に近づけたときの曲線
(a)の2つのピークのうち、高く峻険なピークの方に
おいて顕著である。
【0019】(2)光ファイバ1を球面レンズ2に近づ
けたときの曲線(a)の2つのピークの中間点は、光フ
ァイバ1を球面レンズ2から離れる方に移動するに従っ
て、曲線(b),(c),(d),(e)の2つのピー
クの中間点を経て、最終的には曲線(f)の結合効率の
ピークに達する。
けたときの曲線(a)の2つのピークの中間点は、光フ
ァイバ1を球面レンズ2から離れる方に移動するに従っ
て、曲線(b),(c),(d),(e)の2つのピー
クの中間点を経て、最終的には曲線(f)の結合効率の
ピークに達する。
【0020】したがって、光ファイバ1を、予備的な測
定によって確認されている最大結合効率が得られる光軸
上の位置よりも球面レンズ2に近づけ、この位置で光フ
ァイバ1を光軸と直交する方向に移動し、受光素子4の
光電出力をモニターすることから開始し、
定によって確認されている最大結合効率が得られる光軸
上の位置よりも球面レンズ2に近づけ、この位置で光フ
ァイバ1を光軸と直交する方向に移動し、受光素子4の
光電出力をモニターすることから開始し、
【0021】(1)この位置で光軸と直交する方向に光
ファイバ1を移動することによって確認される2つのピ
ークのうちの一つに着目し、光ファイバ1を段階的にま
たは連続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直交
する方向に移動してそのピークを追求することによっ
て、容易に結合効率の絶対値のピーク位置に到達するこ
とができる。この場合、光ファイバ1を球面レンズ2に
接近させた位置で生じる2つのピークのうち峻険で高い
方のピークを追求すると、ピークの位置を確定するのが
容易であるほか、峻険で高いピークの側に最大結合効率
が得られる位置があるため、より容易に短時間で結合効
率の絶対値のピーク位置に到達することができる。
ファイバ1を移動することによって確認される2つのピ
ークのうちの一つに着目し、光ファイバ1を段階的にま
たは連続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直交
する方向に移動してそのピークを追求することによっ
て、容易に結合効率の絶対値のピーク位置に到達するこ
とができる。この場合、光ファイバ1を球面レンズ2に
接近させた位置で生じる2つのピークのうち峻険で高い
方のピークを追求すると、ピークの位置を確定するのが
容易であるほか、峻険で高いピークの側に最大結合効率
が得られる位置があるため、より容易に短時間で結合効
率の絶対値のピーク位置に到達することができる。
【0022】(2)また、この位置で光軸と直交する方
向に光ファイバ1を移動することよって確認される2つ
のピークの中間点から出発し、光ファイバ1を段階的に
または連続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直
交する方向に移動してその位置で生じる2つのピークの
中間点を追求することによって、容易に結合効率の絶対
値のピーク位置に到達することができる。これらのピー
クは、図6に示した従来技術、すなわち、光ファイバ1
を球面レンズ2から離れた位置でモニターする場合に比
較して、峻険でありピークの検出が容易である。
向に光ファイバ1を移動することよって確認される2つ
のピークの中間点から出発し、光ファイバ1を段階的に
または連続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直
交する方向に移動してその位置で生じる2つのピークの
中間点を追求することによって、容易に結合効率の絶対
値のピーク位置に到達することができる。これらのピー
クは、図6に示した従来技術、すなわち、光ファイバ1
を球面レンズ2から離れた位置でモニターする場合に比
較して、峻険でありピークの検出が容易である。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図2は、第1実施例の光ファイバと受光
素子の組立方法の説明図である。この図において、11
は光ファイバ、12は光ファイバ保持部、13はXYZ
微動装置、14は球面レンズ、15はキャップ、16は
受光素子チップ、17はステム、18は受光素子、19
は受光素子固定台、20はリード線、21は電源および
モニター、22は光源、23は半田である。
素子の組立方法の説明図である。この図において、11
は光ファイバ、12は光ファイバ保持部、13はXYZ
微動装置、14は球面レンズ、15はキャップ、16は
受光素子チップ、17はステム、18は受光素子、19
は受光素子固定台、20はリード線、21は電源および
モニター、22は光源、23は半田である。
【0024】この実施例においては、まず、ステム17
の上に受光素子チップ16をマウントし、球面レンズ1
4を頂部に有するキャップ15によって封止された受光
素子18を、受光素子固定台19に固定し、受光素子1
8のリード線20を電源およびモニター21に接続して
モニターできるようにする。
の上に受光素子チップ16をマウントし、球面レンズ1
4を頂部に有するキャップ15によって封止された受光
素子18を、受光素子固定台19に固定し、受光素子1
8のリード線20を電源およびモニター21に接続して
モニターできるようにする。
【0025】そして、光ファイバ保持部12に保持され
た光ファイバ11をXYZ微動装置13に装着して、光
ファイバ11の左側の端部から光源22によって光を入
射した状態でXYZ微動装置13を動作させて、光ファ
イバ11を先に原理説明において説明したように、予備
的な測定によって確認されている最大結合効率が得られ
る光軸上の位置よりも球面レンズ14に近づけ、受光素
子18の光電出力を電源およびモニター21によって監
視しながら、光ファイバ1を光軸と直交する方向に移動
して、2つのピークのうちの峻険で高い方のピークを確
認し、その位置から光ファイバ11を段階的にまたは連
続的に球面レンズ14から離れる方向に移動しながら、
光軸と直交する方向に移動してそのピークの位置を追求
することを繰り返して、結合効率の絶対値のピーク位置
に到達する。
た光ファイバ11をXYZ微動装置13に装着して、光
ファイバ11の左側の端部から光源22によって光を入
射した状態でXYZ微動装置13を動作させて、光ファ
イバ11を先に原理説明において説明したように、予備
的な測定によって確認されている最大結合効率が得られ
る光軸上の位置よりも球面レンズ14に近づけ、受光素
子18の光電出力を電源およびモニター21によって監
視しながら、光ファイバ1を光軸と直交する方向に移動
して、2つのピークのうちの峻険で高い方のピークを確
認し、その位置から光ファイバ11を段階的にまたは連
続的に球面レンズ14から離れる方向に移動しながら、
光軸と直交する方向に移動してそのピークの位置を追求
することを繰り返して、結合効率の絶対値のピーク位置
に到達する。
【0026】そして、この位置で光ファイバ11の移動
を停止して、半田23によって最終的に固定する。この
場合、最終的に固定する手段は半田23のほか、有機接
着剤等の接着剤でもよく、また、YAGレーザ等を用い
て容器または支持体を融着することによって固定しても
よいことはいうまでもない。また、光ファイバ11と受
光素子の間を機械的手段によって固定することも可能で
ある。
を停止して、半田23によって最終的に固定する。この
場合、最終的に固定する手段は半田23のほか、有機接
着剤等の接着剤でもよく、また、YAGレーザ等を用い
て容器または支持体を融着することによって固定しても
よいことはいうまでもない。また、光ファイバ11と受
光素子の間を機械的手段によって固定することも可能で
ある。
【0027】上記の説明では、確認が容易であることか
ら、峻険で高い方のピークを追求したが、峻険でない方
のピークを追求しても、それに近い効果を奏する。
ら、峻険で高い方のピークを追求したが、峻険でない方
のピークを追求しても、それに近い効果を奏する。
【0028】また、先に原理説明において説明したよう
に、光ファイバ1を、予備的な測定によって確認されて
いる最大結合効率が得られる光軸上の位置よりも球面レ
ンズ2に近づけ、この位置で光ファイバ1を光軸と直交
する方向に移動することよって2つのピークを確認しそ
の中間点から出発し、光ファイバ1を段階的にまたは連
続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直交する方
向に移動してその位置で生じる2つのピークの中間点を
追求することによっても、結合効率の絶対値のピーク位
置に到達することができる。
に、光ファイバ1を、予備的な測定によって確認されて
いる最大結合効率が得られる光軸上の位置よりも球面レ
ンズ2に近づけ、この位置で光ファイバ1を光軸と直交
する方向に移動することよって2つのピークを確認しそ
の中間点から出発し、光ファイバ1を段階的にまたは連
続的に球面レンズ2から離しながら、光軸と直交する方
向に移動してその位置で生じる2つのピークの中間点を
追求することによっても、結合効率の絶対値のピーク位
置に到達することができる。
【0029】上記の説明は、受光素子の光電出力を目視
によりモニターしながら、XYZ微動装置13を手動で
操作して、光ファイバ11の位置を調節するように説明
したが、上記の原理にしたがって、受光素子の光電出力
を入力信号とする自動的制御によってXYZ微動装置1
3を動作させることができ、かつ、その方が実用的であ
る。
によりモニターしながら、XYZ微動装置13を手動で
操作して、光ファイバ11の位置を調節するように説明
したが、上記の原理にしたがって、受光素子の光電出力
を入力信号とする自動的制御によってXYZ微動装置1
3を動作させることができ、かつ、その方が実用的であ
る。
【0030】(第2実施例)図3および図4は、第2実
施例の光ファイバと受光素子の組立方法の説明図であ
る。これらの図において、31は光ファイバ、32は光
ファイバ保持部、33は把持腕、34はXYZ微動装
置、35はモジュール筐体、36は球面レンズ、37は
キャップ、38は受光素子チップ、39はステム、40
は受光素子、41は受光素子固着部、42は受光素子固
定台、43はリード線、44は電源およびモニター、4
5は外部受光素子、46は光源、47は半田である。
施例の光ファイバと受光素子の組立方法の説明図であ
る。これらの図において、31は光ファイバ、32は光
ファイバ保持部、33は把持腕、34はXYZ微動装
置、35はモジュール筐体、36は球面レンズ、37は
キャップ、38は受光素子チップ、39はステム、40
は受光素子、41は受光素子固着部、42は受光素子固
定台、43はリード線、44は電源およびモニター、4
5は外部受光素子、46は光源、47は半田である。
【0031】この実施例においては、ステム39の上に
受光素子チップ38をマウントし、球面レンズ36を有
するキャップ37によって封止された受光素子40を、
受光素子固定台42によって固定し、受光素子40のリ
ード線43を電源およびモニター44に接続して監視で
きるようになっている。
受光素子チップ38をマウントし、球面レンズ36を有
するキャップ37によって封止された受光素子40を、
受光素子固定台42によって固定し、受光素子40のリ
ード線43を電源およびモニター44に接続して監視で
きるようになっている。
【0032】そして、左端から光源46によって光を入
射される光ファイバ31は、光ファイバ保持部32に保
持され、この光ファイバ保持部32は把持腕33を介し
てXYZ微動装置34によって支持されてXYZ方向に
その位置を変えるようになっている。また、受光素子4
0のステム39には、受光素子固着部41によってモジ
ュール筐体35が固着され、このモジュール筐体35は
受光素子固定台42によって固定されている。
射される光ファイバ31は、光ファイバ保持部32に保
持され、この光ファイバ保持部32は把持腕33を介し
てXYZ微動装置34によって支持されてXYZ方向に
その位置を変えるようになっている。また、受光素子4
0のステム39には、受光素子固着部41によってモジ
ュール筐体35が固着され、このモジュール筐体35は
受光素子固定台42によって固定されている。
【0033】この実施例の特徴は、光ファイバ31から
放射され、受光素子40のキャップ37の前縁によって
反射される光を監視する外部受光素子45が設けられて
いる点である。
放射され、受光素子40のキャップ37の前縁によって
反射される光を監視する外部受光素子45が設けられて
いる点である。
【0034】この実施例における位置合わせ手順を説明
する。 1.まず、図3に示されるように、受光素子40を収容
するモジュール筐体35を受光素子固定台42によって
固定し、受光素子40のリード線43を電源およびモニ
ター44に接続してモニターできるようにする。
する。 1.まず、図3に示されるように、受光素子40を収容
するモジュール筐体35を受光素子固定台42によって
固定し、受光素子40のリード線43を電源およびモニ
ター44に接続してモニターできるようにする。
【0035】2.左端から光源46によって光を入射さ
れる光ファイバ31を保持した光ファイバ保持部32を
把持腕33によってXYZ微動装置34に装着する。
れる光ファイバ31を保持した光ファイバ保持部32を
把持腕33によってXYZ微動装置34に装着する。
【0036】3.光ファイバ31から放射され、受光素
子40のキャップ37の前縁によって反射される光を外
部受光素子45によってモニターしながら、XYZ微動
装置34によって光ファイバ31を受光素子の球面レン
ズ36に近づける。
子40のキャップ37の前縁によって反射される光を外
部受光素子45によってモニターしながら、XYZ微動
装置34によって光ファイバ31を受光素子の球面レン
ズ36に近づける。
【0037】図3に示されているように、光ファイバ3
1が球面レンズから大きく離れているときは、光ファイ
バ31から放射される光は僅か広がって、球面レンズ3
6の周囲のキャップ37の前縁によって反射され、外部
受光素子45に光電出力を生じる。
1が球面レンズから大きく離れているときは、光ファイ
バ31から放射される光は僅か広がって、球面レンズ3
6の周囲のキャップ37の前縁によって反射され、外部
受光素子45に光電出力を生じる。
【0038】ところが、図4に示されているように、光
ファイバ31が球面レンズに接近すると、光ファイバ3
1から放射される光は球面レンズ36の表面のみに照射
されるようになり、球面レンズ36の表面で反射される
光は拡散するから、外部受光素子45に生じる光電出力
は急激に低下する。また、外部受光素子45を複数配置
するとその光電出力の対称性から光ファイバ31の光軸
と直交する方向のずれを検出することもできる。このよ
うにして光ファイバ31の先端が球面レンズ36の表面
に当たって傷がつくことを防いで予備的な位置合わせを
行うことができる。
ファイバ31が球面レンズに接近すると、光ファイバ3
1から放射される光は球面レンズ36の表面のみに照射
されるようになり、球面レンズ36の表面で反射される
光は拡散するから、外部受光素子45に生じる光電出力
は急激に低下する。また、外部受光素子45を複数配置
するとその光電出力の対称性から光ファイバ31の光軸
と直交する方向のずれを検出することもできる。このよ
うにして光ファイバ31の先端が球面レンズ36の表面
に当たって傷がつくことを防いで予備的な位置合わせを
行うことができる。
【0039】その後は、第1実施例と同様に、光ファイ
バ保持部32に保持された光ファイバ31を、把持腕3
3を介してXYZ微動装置34によってXYZ方向に移
動しながら、ファイバ31の左端から光源46によって
入射された光を受光素子37によって監視することによ
って、第1実施例と同様に最大結合効率が得られる位置
を決定し、モジュール筐体35と光ファイバ保持部32
の間を半田47によって固定して完成する。なお、この
半田47に代えて、第1実施例で説明したとおり、有機
接着剤等適宜の固定手段を用いることができる。
バ保持部32に保持された光ファイバ31を、把持腕3
3を介してXYZ微動装置34によってXYZ方向に移
動しながら、ファイバ31の左端から光源46によって
入射された光を受光素子37によって監視することによ
って、第1実施例と同様に最大結合効率が得られる位置
を決定し、モジュール筐体35と光ファイバ保持部32
の間を半田47によって固定して完成する。なお、この
半田47に代えて、第1実施例で説明したとおり、有機
接着剤等適宜の固定手段を用いることができる。
【0040】この実施例において説明したように、外部
受光素子を用いて光ファイバ31の先端が球面レンズ3
6の表面を傷つけないようにする代わりに、光ファイバ
31が球面レンズ36に衝突するのを防止するために機
械的なストッパをつけることも可能である。
受光素子を用いて光ファイバ31の先端が球面レンズ3
6の表面を傷つけないようにする代わりに、光ファイバ
31が球面レンズ36に衝突するのを防止するために機
械的なストッパをつけることも可能である。
【0041】また、位置合わせしようとしている受光素
子37の光電出力を監視し、実測によって定めた所定の
光電出力になったときに光ファイバ31の球面レンズ3
6の方向への移動を停止するようにしても、光ファイバ
31の先端が球面レンズ36の表面を傷つけないように
することも可能である。
子37の光電出力を監視し、実測によって定めた所定の
光電出力になったときに光ファイバ31の球面レンズ3
6の方向への移動を停止するようにしても、光ファイバ
31の先端が球面レンズ36の表面を傷つけないように
することも可能である。
【0042】また、本発明は、球面レンズと受光素子が
固定されていて、これに光ファイバを位置合わせする場
合に限らず、光ファイバと球面レンズが一体化されてい
て、これに受光素子を位置合わせする場合にも適用でき
る。
固定されていて、これに光ファイバを位置合わせする場
合に限らず、光ファイバと球面レンズが一体化されてい
て、これに受光素子を位置合わせする場合にも適用でき
る。
【0043】また、本発明の原理は、光ファイバと球面
レンズと発光素子の位置合わせにも適用できる。
レンズと発光素子の位置合わせにも適用できる。
【0044】(第3実施例)図5は、第3実施例の光フ
ァイバと発光素子の組立方法の説明図である。この実施
例は、光ファイバと発光素子を球面レンズを介して組み
立てる方法である。この図において、51は光ファイ
バ、52は光ファイバ保持部、53はXYZ微動装置、
54は球面レンズ、55はキャップ、56は発光素子チ
ップ、57はステム、58は発光素子、59は発光素子
固定台、60はリード線、61は発光素子用電源、62
は受光素子、63は受光素子用電源およびモニター、6
4は固着剤である。
ァイバと発光素子の組立方法の説明図である。この実施
例は、光ファイバと発光素子を球面レンズを介して組み
立てる方法である。この図において、51は光ファイ
バ、52は光ファイバ保持部、53はXYZ微動装置、
54は球面レンズ、55はキャップ、56は発光素子チ
ップ、57はステム、58は発光素子、59は発光素子
固定台、60はリード線、61は発光素子用電源、62
は受光素子、63は受光素子用電源およびモニター、6
4は固着剤である。
【0045】この実施例では、ステム57の上に発光素
子チップ56をマウントし、球面レンズ54を有するキ
ャップ55によって封止した発光素子58を、発光素子
固定台59によって固定し、リード線60を通して発光
素子用電源61によって発光させる。
子チップ56をマウントし、球面レンズ54を有するキ
ャップ55によって封止した発光素子58を、発光素子
固定台59によって固定し、リード線60を通して発光
素子用電源61によって発光させる。
【0046】また、光ファイバ保持部52に保持された
光ファイバ51をXYZ微動装置53に装着し、光ファ
イバ51の左側の端部に受光素子62を設け、その光電
出力を監視するようになっている。
光ファイバ51をXYZ微動装置53に装着し、光ファ
イバ51の左側の端部に受光素子62を設け、その光電
出力を監視するようになっている。
【0047】そして、XYZ微動装置53によって光フ
ァイバ51を、予備的な測定によって確認されている最
大結合効率が得られる光軸上の位置よりも球面レンズ1
4に近づけ、受光素子62の光電出力を受光素子用電源
およびモニター63によって監視しながら、光ファイバ
51を光軸と直交する方向に移動して、2つのピークの
うちの峻険で高い方のピークを確認し、その位置から光
ファイバ51を球面レンズ54から離れる方向に移動し
ながら、光軸と直交する方向に移動してそのピークの位
置を追求することを継続返して、結合効率の絶対値のピ
ーク位置に到達する。
ァイバ51を、予備的な測定によって確認されている最
大結合効率が得られる光軸上の位置よりも球面レンズ1
4に近づけ、受光素子62の光電出力を受光素子用電源
およびモニター63によって監視しながら、光ファイバ
51を光軸と直交する方向に移動して、2つのピークの
うちの峻険で高い方のピークを確認し、その位置から光
ファイバ51を球面レンズ54から離れる方向に移動し
ながら、光軸と直交する方向に移動してそのピークの位
置を追求することを継続返して、結合効率の絶対値のピ
ーク位置に到達する。
【0048】そして、この位置で光ファイバ51の移動
を停止して、固着剤64によって最終的に固定する。こ
の場合も、光ファイバ51と発光素子の間を機械的手段
等によって固定することもできる。
を停止して、固着剤64によって最終的に固定する。こ
の場合も、光ファイバ51と発光素子の間を機械的手段
等によって固定することもできる。
【0049】上記の説明では、峻険で高い方のピークを
追求したが、峻険でない方のピークを追求することもで
き、また、前記の2つのピークの中間点から出発し、光
ファイバ51を球面レンズ54から離しながら、光軸と
直交する方向に移動してその位置で生じる2つのピーク
の中間点を追求することによって、結合効率の絶対値の
ピーク位置に到達するようにすることもできる。
追求したが、峻険でない方のピークを追求することもで
き、また、前記の2つのピークの中間点から出発し、光
ファイバ51を球面レンズ54から離しながら、光軸と
直交する方向に移動してその位置で生じる2つのピーク
の中間点を追求することによって、結合効率の絶対値の
ピーク位置に到達するようにすることもできる。
【0050】また、上記の手順を、受光素子62の光電
出力を入力信号とする自動的制御によってXYZ微動装
置53を動作させることもできる。
出力を入力信号とする自動的制御によってXYZ微動装
置53を動作させることもできる。
【0051】また、前記実施例においては、球面レンズ
の前面と後面の曲率半径は同一である必要はなく、両面
の曲率が異なる場合でも適用することができることはい
うまでもない。
の前面と後面の曲率半径は同一である必要はなく、両面
の曲率が異なる場合でも適用することができることはい
うまでもない。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバ、球面レンズ、受光素子または発光素子を位
置合わせして組み立てる時間を短縮することができ、製
造コストが低減し、光通信等の光電素子の低価格化に寄
与するところが大きい。
光ファイバ、球面レンズ、受光素子または発光素子を位
置合わせして組み立てる時間を短縮することができ、製
造コストが低減し、光通信等の光電素子の低価格化に寄
与するところが大きい。
【図1】(A),(B)は、本発明の光ファイバと球面
レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図であ
る。
レンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図であ
る。
【図2】第1実施例の光ファイバと受光素子の組立方法
の説明図である。
の説明図である。
【図3】第2実施例の光ファイバと受光素子の組立方法
の説明図(1)である。
の説明図(1)である。
【図4】第2実施例の光ファイバと受光素子の組立方法
の説明図(2)である。
の説明図(2)である。
【図5】第3実施例の光ファイバと発光素子の組立方法
の説明図である。
の説明図である。
【図6】(A),(B)は、従来の光ファイバと球面レ
ンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図である。
ンズを具えた受光素子の組立方法の原理説明図である。
1 光ファイバ 2 球面レンズ 3 受光素子チップ 4 受光素子
Claims (5)
- 【請求項1】 光ファイバ端部と、球面状の部分を有す
るレンズを具える光学素子を結合するに際し、該光ファ
イバまたは該光学素子の一方から光を出射し、該光ファ
イバまたは光学素子の他方でこの光を受光してその受光
出力を受光素子に伝達する関係を構成した後、該光ファ
イバと該光学素子を、最大結合効率が得られる位置より
も近づけ、その位置で光軸と直交する方向に移動し、該
受光素子の光電出力に生じる2つのピークのうちのいず
れか1つのピークを生じる位置、または、その中間点を
起点にして、該受光素子の光電出力を監視しながら該光
ファイバの端部と光学素子の相対的位置を、光軸方向
と、該光軸と直交する方向に変化することによって該ピ
ークを追求して、該光ファイバの端部と該光学素子の最
大結合効率が得られる位置を決定することを特徴とする
光学素子と光ファイバの組立方法。 - 【請求項2】 受光素子の光電出力に生じる2つのピー
クのうち、高い方のピークを生じる位置を起点にして、
該受光素子の光電出力を監視しながら該光ファイバの端
部と光学素子の相対的関係を、光軸方向と、該光軸と直
交する方向に変化することによって該ピークを追求し
て、該光ファイバの端部と該光学素子の最大結合効率が
得られる位置を決定することを特徴とする請求項1に記
載された光学素子と光ファイバの組立方法。 - 【請求項3】 光ファイバの端部と、球面状の部分を有
するレンズを具える光学素子を結合するに際し、該光フ
ァイバの該光学素子と結合する端部を、所定の光電出力
が得られる位置まで該レンズに近づけた後に、請求項1
に記載された、該受光素子の光電出力に生じる2つのピ
ークの検出を開始することを特徴とする受光素子と光フ
ァイバの組立方法。 - 【請求項4】 光ファイバの端部から出射した後に、球
面状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の表面で反
射される光を、光軸から外れた位置に配置された外部受
光素子によって検出し、予備的な位置合わせを行った後
に請求項1に記載された、該受光素子の光電出力に生じ
る2つのピークの検出を開始することを特徴とする受光
素子と光ファイバの組立方法。 - 【請求項5】 光ファイバの端部と、球面状の部分を有
するレンズを具える光学素子を保持し、その間の相対的
な位置を調節する移動手段と、位置合わせ用光源と、該
受光素子の光電出力を検出する手段と、光軸から外れた
位置に配置され、該光ファイバの端部から出射し、球面
状の部分を有するレンズの周囲の受光素子の表面で反射
される光を検出する外部受光素子と、該受光素子と外部
受光素子のいずれか一方または双方の光電出力に基づい
て、最大結合効率が得られるように該移動手段を制御す
る手段を具えることを特徴とする請求項4の方法を実現
する光学素子と光ファイバの組立装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8516492A JPH05288964A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光学素子と光ファイバの組立方法および組立装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8516492A JPH05288964A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光学素子と光ファイバの組立方法および組立装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288964A true JPH05288964A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13851025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8516492A Withdrawn JPH05288964A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光学素子と光ファイバの組立方法および組立装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05288964A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000478A1 (en) * | 1985-07-26 | 1987-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Industrial robot |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP8516492A patent/JPH05288964A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000478A1 (en) * | 1985-07-26 | 1987-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Industrial robot |
US4904152A (en) * | 1985-07-26 | 1990-02-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Industrial robot |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |