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JP4001796B2 - Optical element adjustment method and apparatus, and optical element manufacturing method using the method - Google Patents

Optical element adjustment method and apparatus, and optical element manufacturing method using the method Download PDF

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JP4001796B2
JP4001796B2 JP2002245415A JP2002245415A JP4001796B2 JP 4001796 B2 JP4001796 B2 JP 4001796B2 JP 2002245415 A JP2002245415 A JP 2002245415A JP 2002245415 A JP2002245415 A JP 2002245415A JP 4001796 B2 JP4001796 B2 JP 4001796B2
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正弥 伊藤
篤 佐藤
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの光学素子の光軸を調整して光接続する光学素子調整方法およびその装置、並びにその方法が用いられた光学素子製造方法に関し、より特定的には、当該光学素子から出射される出射光を用いて光軸を調整して光接続する光学素子調整方法およびその装置、並びにその方法が用いられた光学素子製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体レーザおよび光導波路等に代表される2つの光学素子の間の光軸位置を調整して光接続する方法として、半導体レーザから出射されその半導体レーザに光接続される光導波路を伝搬して出射される光の出射光量を、パワーメータ等で測定しながらその光量が最大の位置になるように調整するアクティブアライメントが行われている。以下、図15を参照して、従来のアクティブアライメントについて説明する。なお、図15は、従来のアクティブアライメントを行う光学素子調整装置の構成を説明するための概略図である。
【0003】
図15において、従来の光学素子調整装置は、受光レンズ101、集光レンズ102、光量測定装置103、把持治具104、および位置調整機構105を備えている。そして、上記光学素子調整装置は、第1の光学素子106および第2の光学素子107の間の光軸位置を調整して、互いに光接続させる上記アクティブアライメントを行う。第1の光学素子106は、半導体レーザ等の発光素子、あるいは半導体レーザ等に接続され光Lを発光することができる光導波路や光ファイバ等で構成される。第2の光学素子107は、第1の光学素子106に対して光軸位置が調整される微小径の光導波路107aが形成された光導波路基板等で構成される。
【0004】
受光レンズ101は、光導波路107aの光軸上に配置され、第1の光学素子106から出射された光Lが光導波路107aを伝搬した後、第2の光学素子107から出射された出射光Loutを受光し、その出射光を略平行光に変換して出射する。集光レンズ102は、受光レンズ101から出射された略平行光を集光して出射する。光量測定装置103は、集光レンズ102から出射された集光された光を受光し、その光の光量(強度)を測定するパワーメータ等で構成される。以下、受光レンズ101、集光レンズ102、および光量測定装置103を総称する場合には、検出光学系100と記載する。把持治具104は、第2の光学素子107を把持し、位置調整機構105によって図示X、Y、およびZ方向に移動させられることによって、第1の光学素子106に対して第2の光学素子107の光軸位置を調整し、互いに光接続する。なお、上記X方向は、図15の紙面に対して垂直方向を示し、上記Y方向は、図15の上下方向を示し、上記X方向は、図15の左右方向を示す。
【0005】
次に、光学素子調整装置の動作について説明する。第1の光学素子106から出射された光Lは、第2の光学素子107に形成された光導波路107aの一方端から入射し、光導波路107aを伝播して他方端から出射光Loutとして出射される。出射光Loutは、受光レンズ101に入射し略平行光に変換された後、集光レンズ102によって光量測定装置103に結像される。そして、結像された出射光Loutの光量(強度)を検出しながら、位置調整機構105によって把持治具104を介して第2の光学素子107を上記X、Y、およびZ方向に移動させて光軸位置の調整を行う。このとき、第1の光学素子106の出射口と第2の光学素子107に形成された光導波路107aとを効率よく結合させるため、光導波路107aを通過してきた出射光Loutの光量が最大となるように第1および第2の光学素子106および107の光軸位置を調整する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図15に示すように受光レンズ101が第2の光学素子107に形成される光導波路107aの光軸上に配置されているため、検出光学系100には、光導波路107a以外(例えば、クラッド)を伝搬し第2の光学素子107から出射される出射光Lexも入射する。したがって、光量測定装置103は、本来アクティブアライメントに必要な光導波路107aを伝搬した出射光Loutに加えて、上記出射光Lexの光量も測定する。以下、図16を参照して、従来の光量測定装置103が測定する出射光LoutおよびLexについて説明する。なお、図16は、第2の光学素子107の上記XあるいはY方向の移動距離(横軸)に対して、出射光LoutおよびLexとそれぞれの出射光が合成され光量測定装置103が測定する出射光Lout+Lexとの光量(縦軸)の関係を示すグラフである。
【0007】
図16において、出射光LoutおよびLexの光量推移は、第2の光学素子107のそれぞれ異なった移動距離に対して光量が最大となるポイントを有している。そして、光量測定装置103は、出射光LoutおよびLexの上記光量推移が合成された出射光Lout+Lexの光量を測定する。この出射光Lout+Lexの光量の最大光量ポイントは、出射光Loutの光量が最大となるポイントと同じ上記移動距離で発生する。しかしながら、出射光Lout+Lexの光量は、それぞれ異なった移動距離に対して光量が最大となるポイントを有した2つの出射光の光量の合成であるため、別の移動距離に対しても局所的な光量ピークポイントが発生することがある。したがって、従来の光学素子調整装置は、光量測定装置103が測定した光量が最大となるように光軸位置を調整する過程において、上記局所的な光量ピークポイントを誤って検出することがあり、その場合、光軸調整不良やその修正のためのタクト低下が発生する。
【0008】
また、従来の光学素子調整装置が上記XあるいはY方向に対する光量最大ポイントを検出する方法は、第2の光学素子107を光量が増加する方向に移動させ、その後光量が減少し始めたら光量が最大であったポイントに第2の光学素子107を戻す、いわゆる山登り法によって行われている。しかしながら、この山登り法によってX−Y平面内の光量最大ポイントを検出する場合、多大な回数の光量測定が必要であり、光量最大ポイントに第2の光学素子107を調整する時間を長く要していた。また、上記Z方向の位置決めにおいては、第2の光学素子107をZ方向に所定距離移動し、そのZ座標におけるX−Y平面内の光量最大ポイントを検出する動作を繰り返すため、さらに上記光量測定回数が多くなる。また、上記Z座標におけるX−Y平面内の光量最大ポイントを検出中に、第1および第2の光学素子106および107が接触し破損する可能性もあった。また、光量測定回数を少なくするために、第2の光学素子107の移動量を大きくすると、上記光量最大ポイントを飛び越えて光量を測定することがあり、正確に上記光量最大ポイントに位置調整できないことがあった。
【0009】
さらに、従来の光学素子調整装置における光量測定装置103が正確に出射光Loutを測定するためには、出射光Loutが光量測定装置103の受光素子(図示せず)上に結像になければならず、そのために出射光Loutが正確に検出光学系100に入射するように光軸調整作業前に位置調整する必要がある。しかしながら、第2の光学素子107の光導波路107aから出射される出射光Loutのスポット径は、光導波路107aが微小径であることから3μm程度と非常に小さく、当該スポットの位置を特定する方法がないため、当該スポットの位置に検出光学系100の位置を調整するのは困難であった。
【0010】
それ故に、本発明の目的は、光学素子同士の間の位置関係を調整して光接続する際に、それぞれの光学素子の光軸を短時間で高精度に調整する光学素子調整方法およびその装置、並びにその方法が用いられた光学素子製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
本発明の光学素子調整方法は、光源となる第1の光学素子と、当該第1の光学素子から出射される光をその内部に形成された光導波路の内部で伝搬する第2の光学素子との位置関係を調整する。光学素子調整方法は、光を検出光学系に入射させる工程、光量を測定する工程、光軸ずれおよび間隔を検出する工程、位置関係を調整する工程とを含んでいる。光を検出光学系に入射させる工程は、第1の光学素子から第2の光学素子の光導波路の内部を伝搬して出射される第1の出射光の出射範囲内で、かつ、光導波路の外部を伝搬して出射される第2の出射光の出射範囲外に出射される光を検出光学系に入射させる。光量を測定する工程は、検出光学系に入射した第1の出射光の光量を測定する。光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、第1の出射光の光量に基づいて、第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する。位置関係を調整する工程は、光軸ずれおよび間隔に基づいて、第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する。
【0012】
上記した本発明の構成によれば、本来アクティブアライメントに必要な光導波路内部を伝搬して出射される第1の出射光のみを用いて光量を測定するため、アクティブアライメントに不要な光導波路外を伝搬して出射される第2の出射光による局所的な光量ピークポイントを除去することができる。これによって、最大光量ポイントへの誤調整を防止することができる。
【0013】
上記光を検出光学系に入射させる工程は、光を受光するための当該検出光学系に含まれる受光レンズの少なくとも一部を、第2の出射光の広がり角の外で、かつ、第1の出射光の広がり角内の領域に含まれるように配置してもかまわない。これによって、受光レンズは、光導波路の光軸上に配置されず、第2の出射光の広がり角の外で、かつ、第1の出射光の広がり角内の受光領域に配置されるため、容易に第1の出射光のみを受光し、上記第1の出射光のみを検出光学系内に導くことができる。
【0014】
さらに、出射光の状態を観察する工程と検出光学系の位置を調整する工程とを含んでもかまわない。出射光の状態を観察する工程は、検出光学系に入射した第1の出射光の状態を観察する。検出光学系の位置を調整する工程は、第1の出射光の状態に基づいて、第2の光学素子に対する検出光学系の位置を調整する。これによって、第1および第2の光学素子を光軸調整するための検出光学系の位置調整においては、第1の出射光のみが正確に検出光学系に入射するように、上記受光レンズを通して入射した出射光を観察(例えば、出射光を表示する位置および焦点状態)することによって、光量測定が最良の状態になるように検出光学系を位置調整できるため、その調整を容易に、かつ短時間に行うことができる。
【0015】
また、上記光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、第1の出射光の光量を第1の光学素子の光軸に垂直な平面における座標の関数で近似し、当該関数の係数値を算出することによって第1および第2の光学素子の間の光軸ずれを検出してもかまわない。この場合、位置関係を調整する工程は、上記係数値を上記平面における第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する目標座標として、第1および第2の光学素子の位置関係を調整する。これによって、上記平面における光量測定ポイントを低減することができるため、光学素子の移動およびその光量測定回数を大幅に低減することができ、光量最大ポイント検索および調整時間を短縮することができる。また、上記平面における光量最大ポイントは、光量測定ポイント以外の座標を含めて特定できるため、移動量を大きくして上記光量最大ポイントを飛び越えて光量を測定しても正確に光量最大ポイントを検索することが可能であり、検索および調整精度を向上することができる。
【0016】
さらに、上記光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔を、第1の出射光の光量と係数値と第1の光学素子から出射される出射光のスポットサイズとの関数で近似することによって算出してもかまわない。この場合、上記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程は、上記関数で近似された間隔に基づいて、第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔の位置調整を行う。これによって、上記平面における座標の関数を用いて算出した係数値、光量、およびスポットサイズを用いて、その場所における第1および第2の光学素子間の距離を演算することができる。これによって、第1および第2の光学素子を近づける移動を一度で位置決めできるため、光軸調整時間を大幅に短縮し、かつ高精度に調整を行うことができる。また、第1および第2の光学素子間の距離を、すぐに特定することができるため、光学素子接触による第1あるいは第2の光学素子の破損を防止することができる。
【0017】
なお、本発明は、上述した光学素子調整方法における、それぞれの工程を実行する機能を有する光学素子調整装置としても実現することができる。また、本発明は、上述した光学素子調整方法を用いた光学素子製造方法としても実現することが可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る光学素子製造方法について説明する。本発明の光学素子製造においては、半導体レーザ等の発光素子、あるいは半導体レーザ等に接続され光を発光することができる光導波路、光ファイバ、あるいは光ファイバアレイ等で構成された第1の光学素子と、当該第1の光学素子に対して光軸位置が調整される光導波路基板等で構成された第2の光学素子とを接合することによって、光学ユニットを製造するものである。なお、図1は第1および第2の光学素子の光軸調整に用いられる光学素子調整装置の構成を示す機能ブロック図であり、図2は当該光学素子製造方法の全体の動作手順を示すフローチャートである。
【0019】
図1において、当該光学素子調整装置は、受光レンズ2、集光レンズ3および6、光量測定装置4、ハーフミラー5、撮像素子7、表示装置8、制御装置9、把持治具10、および位置調整機構11を備えている。そして、上記光学素子調整装置は、第1および第2の光学素子12および13の間の光軸位置を調整して、互いに光接続させるアクティブアライメントを行い、第1および第2の光学素子12および13を接合して固定する。ここで、第1の光学素子12は、半導体レーザ等の発光素子、あるいは半導体レーザ等に接続され光を発光することができる光導波路、光ファイバ、あるいは光ファイバアレイ等で構成される。第2の光学素子13は、第1の光学素子12に対して光軸位置が調整される微小径の光導波路13aが形成された光導波路基板等で構成される。
【0020】
従来の技術で説明したように、第1の光学素子12から出射された光Lは、第2の光学素子13に形成された光導波路13aを伝搬し出射する出射光Loutと、光導波路13a以外(例えば、クラッド)を伝搬し出射する出射光Lexとして、第2の光学素子13から出射される。受光レンズ2は、出射光Lexの出射領域外で、かつ出射光Loutの出射領域内に配置される。なお、この受光レンズ2の配置方法についての詳細は、後述する。受光レンズ2は、上記領域に配置されることによって、第2の光学素子13から出射された出射光Loutのみを受光し、その出射光を略平行光に変換して出射する。この略平行光は、ハーフミラー5で分岐され、ハーフミラー5を透過することによって集光レンズ3に入射し、ハーフミラー5を反射することによって集光レンズ6に入射する。集光レンズ3は、ハーフミラー5を透過した略平行光を集光して出射する。光量測定装置4は、集光レンズ3から出射された集光された光を受光し、その光の光量(強度)を測定するパワーメータ等で構成される。一方、集光レンズ6は、ハーフミラー5を反射した略平行光を集光して出射する。撮像素子7は、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)カメラ等で構成され、集光レンズ6から出射された集光された光を受光し、その光の状態を撮像する。以下、受光レンズ2、集光レンズ3および6、光量測定装置4、ハーフミラー5、および撮像素子7を総称する場合には、検出光学系1と記載する。
【0021】
表示装置8は、撮像素子7と接続されるモニター等で構成され、撮像素子7が撮像した光の状態を表示する。把持治具10は、第2の光学素子13を把持し、位置調整機構11によって図示X、Y、およびZ方向に移動させられることによって、第1の光学素子12に対して第2の光学素子13の光軸位置を調整し、互いに光接続させる。制御装置9は、光量測定装置4からの光量データと位置調整機構11からの第2の光学素子13の座標データとを用いて、第1および第2の光学素子12および13の光軸を調整して位置調整機構11の動作を制御する。なお、上記X方向は、図1の紙面に対して垂直方向を示し、上記Y方向は、図1の上下方向を示し、上記Z方向は、図1の左右方向(第1および第2の光学素子12および13における接合端面を近づける方向)を示す。
【0022】
次に、図2を参照して、当該光学素子製造方法の全体の動作手順を説明する。まず、第2の光学素子13を把持治具10に把持し(ステップS1)、位置調整機構11を用いて把持治具10を移動させることによって、第1の光学素子12の光軸に対する第2の光学素子13の粗位置調整を行う(ステップS2)。上記ステップS2では、例えば、画像処理装置(図示せず)における画像処理等による形状認識を用いて、第1の光学素子12の光軸に対して第2の光学素子13に形成されている光導波路13aの光伝搬方向が平行になり、かつ、第1の光学素子12側に形成される光導波路13aの一方端が第1の光学素子12の出射光Lの広がり角内に配置されるように粗位置調整される。そして、第1の光学素子12に含まれている半導体レーザ等の光源を発光させ、第1の光学素子12から出射光Lを出射させる(ステップS3)。上記ステップS3で第1の光学素子12から出射光Lを出射させることによって、光導波路13aの他方端から出射光Loutが出射され、光導波路13aの他方端以外から出射光Lexが出射される。
【0023】
次に、検出光学系1における受光レンズ2の位置を調整する(ステップS4)。なお、このステップS4における詳細な調整方法については、後述する。
【0024】
次に、上記ステップS4で位置調整された光学素子調整装置は、アクティブアライメントによって第1および第2の光学素子12および13の光軸調整を行う(ステップS5)。なお、このステップS5における光軸調整の詳細な方法については、後述する。
【0025】
次に、上記ステップS5による光学調整が終了した第1および第2の光学素子12および13に対して、端面結合する面を固定する(ステップS6)。このステップS6では、第1および第2の光学素子12および13が所定の接着剤を用いて上記ステップS5で光軸調整された状態で固定される。例えば、第1および第2の光学素子12および13との端面結合部をそれぞれの側面から覆うように光学接着剤を塗布し、硬化させる。ここで、上記光学接着剤は、第1および第2の光学素子12および13との端面結合部に浸入することも考えられるので、上記光学接着剤は、結合効率の低下を防ぐため光導波路13aのコアと同じ屈折率を有するものを使用するのが好ましい。また、第1および第2の光学素子12および13の光軸調整を行う前に、少なくとも第1あるいは第2の光学素子12あるいは13の端面結合面に、予め屈折率整合した光学接着剤を微小量塗布しておき、上記光軸調整を行った後にそのまま硬化させてもかまわない。また、第1および第2の光学素子12および13のみでは接着剤で固定できない場合、他の部材に接着剤を塗布して、互いに当該部材を介して固定されてもかまわない。例えば、予め基板に実装された第1の光学素子12に対して第2の光学素子13を固定する場合、光軸調整を行う前に、当該基板上に接着剤を塗布しておき、上記光軸調整を行った後にそのまま硬化させ、基板および第2の光学素子13を固定してもかまわない。このように、第1および第2の光学素子12および13を光軸調整後に固定することによって、正確に光軸調整された2つの光学素子が1つのユニットとして機能するようになる。
【0026】
以下、図3および図4を参照して、上記ステップS4における検出光学系1の位置調整について説明する。なお、図3は出射光LoutおよびLexに対する受光レンズ2の配置位置を説明するための模式図であり、図4は上記ステップS4で用いられる表示装置8に表示される光の状態の一例を示す図である。
【0027】
図3において、光導波路13aを伝搬して出射される出射光Loutは、微小径で形成される光導波路13aから出射されるため、回折により大きな広がり角を示す。一方、光導波路13a以外を伝搬して出射される出射光Lexは、第2の光学素子内での浅い全反射光等であるため、広がり角は小さい。ここで、図3に示すように、光導波路13aがY方向に対して幅aおよびb(ただし、a<b)の他の部材で挟まれることによって、第2の光学素子13が構成されているとし、光導波路13aの光軸を基準に、出射光Loutの広がり角をθ1、幅aの部材から出射される出射光Lex1の広がり角をθ2、および幅bの部材から出射される出射光Lex2の広がり角をθ3とする。上記した仮定下において、それぞれの広がり角θ1〜θ3は、θ1>θ2>θ3の関係を有する。このような、出射光LoutおよびLexの広がり角の相違を利用して、受光レンズ2は、出射光Lex1およびLex2の広がり角θ2およびθ3領域外であり、かつ出射光Loutの広がり角領域θ1内となる受光領域αに含まれるように配置される。また、受光レンズ2は、上記受光領域αに少なくとも一部が含まれ、かつ出射光Lex1およびLex2の広がり角θ2およびθ3領域外に配置してもよい。なお、この受光領域αは、図3のY方向を考えた場合、図面の上下方向に形成されるが、部材の幅が広い幅bが形成されている方向に受光領域αが広く得られる。つまり、受光レンズ2によって効率よく出射光Loutのみを受光するためには、幅bの部材側に形成される受光領域αに受光レンズ2を配置するのが好ましい。なお、受光領域αは、図3におけるY方向以外にも形成される(例えば、X方向)ため、受光レンズ2を他の方向における受光領域αに対して少なくとも一部が含まれるように配置してもよいことは、言うまでもない。
【0028】
また、受光レンズ2の焦点距離fは、上述した受光領域αに配置可能なものでなくてはならない。つまり、受光領域αの最も第2の光学素子13に接近した点P(出射光Loutおよび出射光Lex2の交点)より離れた焦点距離fを満たす必要がある。ここで、光導波路13aの出射端面の中心をOとし、点Pから中心Oまでの距離をsとすると、f>sとなる。ここで、距離sは、
s=b/{cosθ1(tanθ1−tanθ3)}
で示される。
【0029】
このような受光領域αに受光レンズ2を配置するために、本実施形態では撮像素子7で撮像され表示装置8に表示された出射光Loutの状態をモニターして、検出光学系1の位置調整を行う。なお、本発明の検出光学系1において、その内部の構成部2〜7は、予め固定的に配置されており、検出光学系1全体の位置を調整することによって、受光レンズ2を移動させることができる。
【0030】
図4において、上述した受光領域αの中で最良な出射光Loutのみの光量が得られる所定の位置に、光導波路13aおよび受光レンズ2の光軸間の角度θqと、上記中心Oから受光レンズ2の中心までの距離とを調整することによって配置された受光レンズ2において、当該受光レンズ2を通して撮像された出射光Loutが表示される表示装置8上の座標を、所定位置座標Qとして予め記憶しておく。そして、以後の検出光学系1の位置調整においては、受光レンズ2の光軸の角度を上記角度θqに合わせた後、当該受光レンズ2を通して撮像素子7によって撮像され表示装置8に表示される出射光Loutの位置を、上記所定位置座標Qに一致させ、表示される出射光Loutの焦点が正しく合うように、検出光学系1の位置を調整する。なお、このような検出光学系1の位置調整は、光軸調整を行う光学素子の種類(機種)に応じて、少なくとも一度行えばよい。このように、表示装置8に表示される出射光Loutの表示位置および焦点が、最良になるように検出光学系1の位置調整を行うことによって、光量測定も最良の状態で行うことができる。また、検出光学系1の位置調整を容易にかつ正確に行うことができる。さらに、上述した受光領域αに受光レンズ2を配置することによって、本来アクティブアライメントに不要な出射光Lexが光量測定装置4に入射しない。本発明者は、本実施形態に係る光学素子調整装置と従来の光学素子調整装置との実測を行って比較した結果、出射光Lout(信号)と出射光Lex(ノイズ)との比(SN比)が、上述した検出光学系1の配置によって2.5倍に向上することを確認している。
【0031】
以下、図5および図6を参照して、上記ステップS5による光軸調整処理の詳細について説明する。なお、図5は当該光軸調整処理の動作手順を示す上記ステップS5のサブルーチンであり、図6は第1および第2の光学素子12および13において光接続する端面間のZ方向の座標を説明するための端面付近を拡大した側面概要図である。
【0032】
図5および図6において、制御装置9は、上記ステップS4が終了した時点の第2の光学素子13において光接続する端面の上記Z方向の座標Zi(iは自然数)を初期座標Z1とする(ステップS11)。そして、処理を次のステップに進める。
【0033】
次に、制御装置9は、光量測定装置4および位置調整機構11を用いて、座標Ziにおける上記XおよびY方向に対して、出射光Loutの光量が最大となるポイントを検出し、その光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる(ステップS12)。以下、図7および図8を参照して、制御装置9が行う上記ステップS12の詳細な処理動作について説明する。なお、図7はXおよびY方向に対して、上記光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる処理手順を示すサブルーチンであり、図8は図7の処理を説明するための第2の光学素子13の移動距離(横軸)と出射光Loutの光量(縦軸)との関係を示すグラフである。
【0034】
図7において、制御装置9は、位置調整機構11に対して座標Ziにおいて第2の光学素子13を上記X方向(図6における紙面に垂直な双方向)に所定の距離ずつ移動させる指示を行い、光量測定装置4がそれぞれ移動したポイントにおける出射光Loutの光量を測定した結果を用いて、X方向の光量分布を作成する(ステップS101)。このX方向の光量分布では、出射光Loutの光量変化は、図8に示すような関係になる。そして、制御装置9は、上記ステップS101で作成したX方向の光量分布において、出射光Loutが最大となるポイントを検出し、位置調整機構11を用いてそのX方向における光量最大ポイントを示すX座標に第2の光学素子13を移動させる(ステップS102)。
【0035】
次に、制御装置9は、位置調整機構11に対して座標Ziおよび上記ステップS102で検出した光量最大ポイントを示すX座標において、第2の光学素子13を上記Y方向(図6における上下双方向)に所定の距離ずつ移動させる指示を行い、光量測定装置4がそれぞれ移動したポイントにおける出射光Loutの光量を測定した結果を用いて、Y方向の光量分布を作成する(ステップS103)。このY方向の光量分布でも、出射光Loutの光量変化は、図8に示すような関係になる。そして、制御装置9は、上記ステップS103で作成したY方向の光量分布において、出射光Loutが最大となるポイントを検出し、位置調整機構11を用いてそのY方向における光量最大ポイントを示すY座標に第2の光学素子13を移動させ(ステップS104)、当該サブルーチンによる処理を終了する。つまり、上記ステップS101〜S104の処理によって、制御装置9は、座標ZiにおけるX−Y平面上の光量最大ポイントに第2の光学素子13を移動させる。
【0036】
図5および図6に戻り、制御装置9は、上記ステップS12で検出した座標ZiにおけるX−Y平面上の光量最大ポイントにおける光量を用いて、直前のステップS12で検出された光量に対する光量変化量を演算し、その光量変化量が所定値以下か否かを判断する(ステップS13)。上記出射光Loutの光量は、第1および第2の光学素子12および13の端面間距離が小さくなるにしたがって、第2の光学素子13の入射端面における絶対光量が増加するため大きくなる。また、出射光Loutの光量は、上記端面間距離が小さくなるにしたがって、単位距離あたりの光量増加量が小さくなる。したがって、上記ステップS13では、制御装置9は、端面間が近づいた際の光量変化量を検出し、その変化量が0に近くなれば、上記Z方向における光導波路13aの伝播光量が最大になるポイント(座標Z0)と判断する。そして、制御装置9は、上記所定値を0近くに設定することによって、上記ステップS13で光量変化量が所定値より大きい場合、まだ第1および第2の光学素子12および13を端面結合するZ方向の光量最大ポイントZ0に到達していないと判断して、処理を次のステップS15に進める。一方、制御装置9は、上記ステップS13で光量変化量が所定値以下の場合、第1および第2の光学素子12および13を端面結合するZ方向の光量最大ポイントZ0に到達したと判断して、Z方向の光量最大ポイントZ0に第1および第2の光学素子12および13を調整して(ステップS17)、次のステップS18に処理を進める。
【0037】
ステップS15では、制御装置9は、位置調整機構11を用いて第2の光学素子13を第1の光学素子12に近づけるように、所定の移動距離ΔZだけZ方向に移動させる。そして、制御装置9は、現在の座標Ziの変数iを+1することによって新たな座標Ziを設定し(ステップS16)、上記ステップS12に戻って処理を繰り返す。
【0038】
ステップS18では、制御装置9は、光量測定装置4および位置調整機構11を用いて、Z方向の光量最大ポイントZ0におけるX−Y平面に対して、出射光Loutの光量が最大となるポイントを検出し、その光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させ、当該光軸調整処理のサブルーチンによる処理を終了する。なお、このステップS18で行われる詳細な処理動作は、上述したステップS101〜S104と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0039】
このように、第1の実施形態では、受光レンズ2を光導波路13aの光軸上に配置せず、本来アクティブアライメントに必要な出射光Loutのみが出射される受光領域αに配置することによって、局所的な光量ピークポイント(図16参照)の原因となる光導波路13a以外を伝搬した出射光Lexを除去することができる。これによって、最大光量ポイントへの誤調整を防止することができる。また、第1および第2の光学素子12および13を光軸調整するための検出光学系1の位置調整においては、出射光Loutのみが正確に検出光学系1に入射するように、上記受光レンズ2を通して撮像された出射光Loutを表示する位置および焦点状態をモニターすることによって、光量測定が最良の状態になるように検出光学系1を位置調整するため、その調整を容易に、かつ短時間に行うことができる。
【0040】
なお、第1の実施形態の説明では、第2の光学素子13を移動させることにより第1の光学素子12に対する光軸位置調整を行ったが、第1の光学素子12を移動させて光軸位置調整を行ってもかまわない。また、第1の実施形態の説明では、第2の光学素子13の移動を制御するために制御装置9を使用したが、光量測定装置4に表示される光量の値に基づいて手動の移動機構を使用して第2の光学素子13を移動させても良いことは言うまでもない。さらに、集光レンズ3と光量測定装置4との間にピンホール14(図9参照)を設置し、光量測定装置4が当該ピンホールを通過した出射光Loutのみを用いて光量を測定することによって、第2の光学素子13から出射される不要な出射光(例えば、迷光や広角な出射光)を削除することができ、検出光学系1の精度を向上することによって、さらに、第1の実施形態の効果を向上させることができる。
【0041】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る光学素子製造方法について説明する。当該光学素子製造方法は、上述した第1の実施形態に係る光学素子製造方法に対して、XおよびY方向の光量最大ポイントへの移動処理が異なる方法である。第2の実施形態における第1および第2の光学素子の光軸調整に用いられる光学素子調整装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態の機能ブロック図と同様であり、当該光学素子製造方法の全体の動作手順および検出光学系1の位置調整は、図2〜図4を参照して説明した第1の実施形態のフローチャートおよび検出光学系1の配置位置と同様である。したがって、第2の実施形態では、光学素子調整装置の構成および光学素子製造方法の全体の動作手順における、同一の機能ブロックおよび処理ステップについて同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0042】
次に、第2の実施形態に係る光学素子調整方法における光軸調整処理の詳細について説明する。なお、当該光軸調整処理の動作手順は、図5を参照して第1の実施形態で説明した光軸調整処理の動作手順を示すサブルーチンに対して、ステップS12およびS18におけるXおよびY方向の光量最大ポイントへの移動処理の詳細な処理動作のみが異なる。したがって、第2の実施形態に係る光学素子調整方法における光軸調整処理については、同一の処理ステップについては同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第2の実施形態における第1および第2の光学素子12および13において光接続する端面間のZ方向の座標についても、図6を参照して第1の実施形態で説明したZ方向の座標を説明するための端面付近を拡大した側面概要図と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0043】
次に、図10〜図12を参照して、制御装置9が行う上記ステップS12およびS18におけるXおよびY方向の光量最大ポイントへの移動処理の詳細な処理動作について説明する。なお、図10はXおよびY方向に対して、上記光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる処理手順を示すサブルーチンであり、図11は図10の処理を説明するためのX−Y平面における光量測定ポイントを示す図であり、図12は図10の処理を説明するための第2の光学素子13のXおよびY方向の位置座標(第1および第2軸)と出射光Loutの光量(第3軸)との関係を示すグラフである。
【0044】
図10において、制御装置9は、当該サブルーチンで利用する一時変数であるmおよびn(mおよびnは自然数)を初期化するために、それぞれ1にセットする(ステップS201)。そして、処理を次のステップに進める。
【0045】
次に、制御装置9は、位置調整機構11に対して座標Ziにおいて第2の光学素子13を上記X方向(図6における紙面に垂直な双方向)およびY方向(図6における上下双方向)におけるX−Y平面に対して、所定の位置座標(X、Y)=(Xm、Yn)に移動させる指示を行い、光量測定装置4が移動した位置座標(Xm、Yn)を光量測定ポイントとして出射光Loutの光量I(Xm、Yn)を測定する(ステップS202)。ここで、図11を参照して、制御装置9が指示するX−Y平面における上記位置座標(Xm、Yn)について説明する。
【0046】
図11において、制御装置9は、上記X−Y平面をそれぞれX方向にM個およびY方向にN個に分割されたマトリックス上に位置座標(Xm、Yn)を設定する。つまり、制御装置9は、上記X−Y平面に対してM×N個のX−Y座標(Xm、Yn)を設定して、それぞれの位置座標(Xm、Yn)を光量測定ポイントとして出射光Loutの光量I(Xm、Yn)を測定し、位置座標(Xm、Yn)およびその光量I(Xm、Yn)を関連付けて記憶する。なお、この位置座標(Xm、Yn)は、上述した一時変数mおよびnが変更される毎に、それぞれ異なった位置座標が設定される。
【0047】
図10に戻り、制御装置9は、現在の一時変数mが上述したX方向の設定個数Mと等しいか否かを判断する(ステップS203)。そして、制御装置9は、上記ステップS203において、一時変数mが設定個数Mと等しくない場合、現在の一時変数mを+1することによって新たな一時変数mを設定し(ステップS204)、上記ステップS202に戻って処理を繰り返す。一方、制御装置9は、上記ステップS203において、一時変数mが設定個数Mと等しい場合、次のステップS205に処理を進める。
【0048】
ステップS205では、制御装置9は、現在の一時変数nが上述したY方向の設定個数Nと等しいか否かを判断する。そして、制御装置9は、上記ステップS205において、一時変数nが設定個数Nと等しくない場合、現在の一時変数mを初期化するために1にセットし、かつ現在の一時変数nを+1することによって新たな一時変数nを設定し(ステップS206)、上記ステップS202に戻って処理を繰り返す。一方、制御装置9は、上記ステップS205において、一時変数nが設定個数Nと等しい場合、次のステップS207に処理を進める。
【0049】
ステップS207では、制御装置9は、上記X−Y座標に対する光量I(X、Y)の近似式を上記ステップS202で計測したデータを用いて解く(ステップS207)。ここで、図12に示すように、上記X−Y平面における光量Iは、ガウス分布で近似することが可能であり、あるX−Y座標(X、Y)で光量最大ポイントを示す。このような近似を式で示すと、上記X−Y座標における光量I(X、Y)は、
I(X、Y)=A・exp{B(X−C)2+D(Y−E)2}…(1)
の近似式で表すことができる。ここで、上記式(1)における、A〜Eは、定数である。また、上記ステップS202では、制御装置9は、複数の異なった位置座標(Xm、Yn)に対してその光量I(Xm、Yn)を関連付けて記憶している。制御装置9は、これらの位置座標(Xm、Yn)およびその光量I(Xm、Yn)をそれぞれ上記式(1)に最小二乗法を用いて代入することによって、上記定数A〜Eを演算する。なお、これら定数A〜Eを演算するためには、制御装置9は、上述したX−Y平面に対する光量測定ポイントの個数M×N個を5個以上になるように、それぞれ設定個数MおよびNを設定する。そして、制御装置9は、上記式(1)の定数CおよびEを算出し、X−Y座標(X、Y)=(C、E)が光量最大ポイントを示す座標であり、その座標(C、E)における光量Iが最大値Aになると推定する。
【0050】
図10に戻り、制御装置9は、上記ステップS207で算出したX−Y平面における光量最大ポイントを示す座標(X、Y)=(C、E)に第2の光学素子13を位置調整機構11を用いて移動させ(ステップS208)、当該サブルーチンによる処理を終了する。
【0051】
上述したように、第2の実施形態におけるZ方向の光軸調整においては、第1の実施形態と同様であり、第2の実施形態では、Z方向へ所定距離ΔZ移動した後、上記ステップS201〜S208で説明したX−Y平面における光量最大ポイントへの移動処理を繰り返すことによって、最終的にZ座標がZ0に対してX−Y平面における光量最大ポイントへ光軸調整され、第1および第2の光学素子12および13の光軸調整処理が終了する。
【0052】
このように、第2の実施形態では、上述した第1の実施形態の効果に加えて、X−Y平面における光量測定ポイントがM×N点で光量最大ポイントを検索することができるため、第2の光学素子13の移動およびその光量測定回数を大幅に低減することができ、光量最大ポイント検索および調整時間を短縮することができる。また、上記X−Y平面における光量最大ポイントは、光量測定ポイント以外の座標を含めて特定できるため、移動量を大きくして上記光量最大ポイントを飛び越えて光量を測定しても正確に光量最大ポイントを検索することが可能であり、検索および調整精度を向上することができる。
【0053】
なお、第2の実施形態の説明では、第2の光学素子13を移動させることにより第1の光学素子12に対する光軸位置調整を行ったが、第1の光学素子12を移動させて光軸位置調整を行ってもかまわない。また、第2の実施形態の説明では、第2の光学素子13の移動を制御するために制御装置9を使用したが、光量測定装置4に表示される光量の値に基づいて手動の移動機構を使用して第2の光学素子13を移動させても良いことは言うまでもない。さらに、集光レンズ3と光量測定装置4との間にピンホール14(図9参照)を設置し、光量測定装置4が当該ピンホールを通過した出射光Loutのみを用いて光量を測定することによって、第2の光学素子13から出射される不要な出射光(例えば、迷光や広角な出射光)を削除することができ、検出光学系1の精度を向上することによって、さらに、第2の実施形態の効果を向上させることができる。
【0054】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る光学素子製造方法について説明する。当該光学素子製造方法は、上述した第1の実施形態に係る光学素子製造方法に対して、光軸調整処理が異なる方法である。第3の実施形態における第1および第2の光学素子の光軸調整に用いられる光学素子調整装置の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態の機能ブロック図と同様であり、当該光学素子製造方法の全体の動作手順および検出光学系1の位置調整は、図2〜図4を参照して説明した第1の実施形態のフローチャートおよび検出光学系1の配置位置と同様である。したがって、第3の実施形態では、光学素子調整装置の構成および光学素子製造方法の全体の動作手順における、同一の機能ブロックおよび処理ステップについて同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0055】
次に、図13および図14を参照して、第3の実施形態に係る光学素子調整方法における光軸調整処理の詳細について説明する。なお、図13は第3の実施形態に係る光軸調整処理の動作手順を示すステップS5(図2参照)のサブルーチンであり、図14は第1および第2の光学素子12および13において光接続する端面間のZ方向の座標および距離を説明するための端面付近を拡大した側面概要図と、それら端面におけるビームスポットサイズを説明するための概要図である。
【0056】
図13において、制御装置9は、光量測定装置4および位置調整機構11を用いて、現在のZ方向の座標Z1におけるXおよびY方向に対して、出射光Loutの光量が最大となるポイントを検出し、その光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる(ステップS21)。なお、このステップS21で行われる詳細な処理動作は、図10を用いて第2の実施形態で説明したステップS201〜S208と同様であるため、詳細な説明を省略する。このステップS21の処理によって、制御装置9は、上述したように第2の実施形態で説明したX−Y座標における光量I(X、Y)の近似式、
I(X、Y)=A・exp{B(X−C)2+D(Y−E)2}…(1)
を解くことによって、定数A〜Eを算出し、Z座標Z1における位置座標(X、Y)=(C、E)に第2の光学素子13を移動させている。
【0057】
次に、制御装置9は、Z座標Z1から第1および第2の光学素子12および13を端面結合するZ方向の端面結合座標Z0までの距離Dを演算する(ステップS22)。以下、ステップS22で行う距離Dの演算方法について説明する。
【0058】
図14において、第1の光学素子12から出射される出射光Lが、Z座標Z1における出射光Lの光軸に対して垂直に形成される第2の光学素子13の第1の光学素子12側の端面に照射されるビームのスポットサイズの短半径あるいは長半径が、図示XおよびY方向にそれぞれW1およびH1であるとする。このスポットサイズW1およびH1は、それぞれ、
W1=D・λ/(2・π・n・W0) …(2)
H1=D・λ/(2・π・n・H0) …(3)
で表すことができる。ここで、λは出射光Lの波長であり、πは円周率であり、nは座標Z1およびZ0間の空間の屈折率であり、W0およびH0は端面結合座標Z0における出射光LのビームがXおよびY方向に形成されるスポットサイズである。上記式(2)および(3)を変形すると、距離Dは、
D=(2・π・n・W0・W1)/λ …(4)
=(2・π・n・H0・H1)/λ …(5)
一方、座標Z1における第2の光学素子13から出射される出射光Loutが、X−Y座標における光量最大ポイント(X、Y)=(C、E)で出射される光量I(C、E、Z1)は、上記スポットサイズW1およびH1を用いて、
I(C、E、Z1)/e2=A・exp{B(W1−C)2} …(6)
I(C、E、Z1)/e2=A・exp{D(H1−E)2} …(7)
で表される。ここで、A〜Eは、上記式(1)で用いた定数である。上記式(6)および(7)を変形すると、スポットサイズW1およびH1は、それぞれ、
W1=C+{1/B・ln(I/(A・e2))} …(8)
H1=E+{1/D・ln(I/(A・e2))} …(9)
となる。これらの式(8)および(9)を上記式(4)および(5)に代入することによって、距離Dは、π、n、およびλで示される既知の値と、A〜Eの定数と、スポットサイズW0およびH0を用いて演算することができる。ここで、スポットサイズW0およびH0は、端面結合座標Z0、すなわち第1および第2の光学素子12および13が接合した状態の出射光Lのスポットサイズであるため、第1の光学素子12の出射口の設計値として既知の値である。また、上述したように、定数A〜Eは、既に上記ステップS21で算出されているため、制御装置9は、上記式(4)、(5)、(8)、および(9)を用いて、容易に距離Dを演算することができる。
【0059】
図13に戻り、制御装置9は、位置調整機構11を用いて第2の光学素子13を第1の光学素子12に近づけるように、上記ステップS22で演算した距離DだけZ方向に移動させ、第2の光学素子13を端面結合座標Z0に調整する(ステップS23)。そして、制御装置9は、光量測定装置4および位置調整機構11を用いて、座標Z0におけるX−Y平面に対して、出射光Loutの光量が最大となるポイントを検出し、その光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させ(ステップS24)、当該光軸調整処理のサブルーチンによる処理を終了する。なお、このステップS24で行われる詳細な処理動作は、上述したステップS201〜S208と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0060】
このように、第3の実施形態では、上述した第1および第2の実施形態の効果に加えて、第2の実施形態で説明したガウス分布を用いた、あるZ座標におけるX−Y平面における光量最大ポイントの検出において算出した定数を用いて、そのZ座標における第1および第2の光学素子12および13間の距離を演算することができる。これによって、Z方向の移動を一度で位置決めできるため、光軸調整時間を大幅に短縮し、かつ高精度に調整を行うことができる。また、第1および第2の光学素子12および13間の距離を、すぐに特定することができるため、光学素子接触による第1あるいは第2の光学素子12あるいは13の破損を防止することができる。
【0061】
なお、第3の実施形態の説明では、第2の光学素子13を移動させることにより第1の光学素子12に対する光軸位置調整を行ったが、第1の光学素子12を移動させて光軸位置調整を行ってもかまわない。また、第3の実施形態の説明では、第2の光学素子13の移動を制御するために制御装置9を使用したが、光量測定装置4に表示される光量の値に基づいて手動の移動機構を使用して第2の光学素子13を移動させても良いことは言うまでもない。さらに、集光レンズ3と光量測定装置4との間にピンホール14(図9参照)を設置し、光量測定装置4が当該ピンホールを通過した出射光Loutのみを用いて光量を測定することによって、第2の光学素子13から出射される不要な出射光(例えば、迷光や広角な出射光)を削除することができ、検出光学系1の精度を向上することによって、さらに、第3の実施形態の効果を向上させることができる。
【0062】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によれば、光学素子の光軸調整において検出光学系の位置決めを容易に行い、光量に基づく位置決めを高精度に行うことができる。また、上記光軸調整のX−Y方向における光量測定ポイントを大幅に低減することができるため、光学素子の移動およびその光量測定回数を大幅に低減することができ、X−Y方向における光量最大ポイント検索および調整時間を短縮することができる。さらに、上記光軸調整のZ方向における光学素子間の距離を演算することができるため、Z方向の移動を一度で位置決めでき、光軸調整時間をさらに短縮し、かつ高精度に調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る第1および第2の光学素子の光軸調整に用いられる光学素子調整装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る光学素子製造方法の全体の動作手順を示すフローチャートである。
【図3】図1の出射光LoutおよびLexに対する受光レンズ2の配置位置を説明するための模式図である。
【図4】図2のステップS4で用いられる図1の表示装置8に表示される光の状態の一例を示す図である。
【図5】図2のステップS5における光軸調整処理の動作手順を示すサブルーチンである。
【図6】図1の第1および第2の光学素子12および13において光接続する端面間のZ方向の座標を説明するための端面付近を拡大した側面概要図である。
【図7】図2のXおよびY方向に対する光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる処理手順を示すサブルーチンである。
【図8】図7の処理を説明するための第2の光学素子13の移動距離(横軸)と出射光Loutの光量(縦軸)との関係を示すグラフである。
【図9】 図1の集光レンズ3と光量測定装置4との間に設置されるピンホール14の構成を示す機能ブロック図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る図2のXおよびY方向に対する光量最大ポイントへ第2の光学素子13を移動させる処理手順を示すサブルーチンである。
【図11】図10の処理を説明するためのX−Y平面における光量測定ポイントを示す図である。
【図12】図10の処理を説明するための第2の光学素子13のXおよびY方向の位置座標(第1および第2軸)と出射光Loutの光量(第3軸)との関係を示すグラフである。
【図13】本発明の第3の実施形態に係る光軸調整処理の動作手順を示す図2のステップS5のサブルーチンである。
【図14】図13の処理を説明するための第1および第2の光学素子12および13において光接続する端面間のZ方向の座標および距離を説明するための端面付近を拡大した側面概要図と、それら端面におけるビームスポットサイズを説明するための概要図とである。
【図15】従来のアクティブアライメントを行う光学素子調整装置の構成を説明するための概略図である。
【図16】図15の光量測定装置103が測定するXあるいはY方向の移動距離(横軸)に対して、出射光Lout+Lexとの光量(縦軸)の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…検出光学系
2…受光レンズ
3、6…集光レンズ
4…光量測定装置
5…ハーフミラー
7…撮像素子
8…表示装置
9…制御装置
10…把持治具
11…位置調整機構
12…第1の光学素子
13…第2の光学素子
13a…光導波路
14…ピンホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element adjustment method and apparatus for optically connecting two optical elements by adjusting the optical axes, and more specifically, an optical element manufacturing method using the method. The present invention relates to an optical element adjustment method for adjusting an optical axis using emitted light to be optically connected, an apparatus therefor, and an optical element manufacturing method using the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of optical connection by adjusting the position of the optical axis between two optical elements represented by a semiconductor laser and an optical waveguide, the light is emitted from the semiconductor laser and propagates through the optical waveguide that is optically connected to the semiconductor laser. Active alignment is performed in which the emitted light quantity of the emitted light is adjusted with a power meter or the like so that the light quantity reaches the maximum position. Hereinafter, conventional active alignment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the configuration of a conventional optical element adjustment apparatus that performs active alignment.
[0003]
In FIG. 15, the conventional optical element adjustment device includes a light receiving lens 101, a condenser lens 102, a light amount measurement device 103, a gripping jig 104, and a position adjustment mechanism 105. The optical element adjustment device adjusts the optical axis position between the first optical element 106 and the second optical element 107 and performs the active alignment for optically connecting each other. The first optical element 106 includes a light emitting element such as a semiconductor laser, or an optical waveguide or an optical fiber that is connected to the semiconductor laser or the like and can emit light L. The second optical element 107 is configured by an optical waveguide substrate on which a small-diameter optical waveguide 107 a whose optical axis position is adjusted with respect to the first optical element 106 is formed.
[0004]
The light receiving lens 101 is disposed on the optical axis of the optical waveguide 107a. The light L emitted from the first optical element 106 propagates through the optical waveguide 107a, and then the emitted light Lout emitted from the second optical element 107. , And the emitted light is converted into substantially parallel light and emitted. The condenser lens 102 condenses and emits substantially parallel light emitted from the light receiving lens 101. The light quantity measuring device 103 is configured by a power meter or the like that receives the condensed light emitted from the condenser lens 102 and measures the light quantity (intensity) of the light. Hereinafter, the light receiving lens 101, the condenser lens 102, and the light amount measuring device 103 are collectively referred to as a detection optical system 100. The gripping jig 104 grips the second optical element 107 and is moved in the X, Y, and Z directions in the figure by the position adjustment mechanism 105, whereby the second optical element is moved with respect to the first optical element 106. The optical axis positions 107 are adjusted and optically connected to each other. The X direction indicates a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 15, the Y direction indicates the vertical direction of FIG. 15, and the X direction indicates the horizontal direction of FIG.
[0005]
Next, the operation of the optical element adjustment device will be described. The light L emitted from the first optical element 106 enters from one end of the optical waveguide 107a formed in the second optical element 107, propagates through the optical waveguide 107a, and is emitted from the other end as outgoing light Lout. The The outgoing light Lout enters the light receiving lens 101 and is converted into substantially parallel light, and then is focused on the light quantity measuring device 103 by the condenser lens 102. Then, the second optical element 107 is moved in the X, Y, and Z directions by the position adjusting mechanism 105 via the gripping jig 104 while detecting the light amount (intensity) of the imaged emitted light Lout. Adjust the optical axis position. At this time, in order to efficiently couple the exit port of the first optical element 106 and the optical waveguide 107a formed in the second optical element 107, the light quantity of the outgoing light Lout that has passed through the optical waveguide 107a is maximized. In this manner, the optical axis positions of the first and second optical elements 106 and 107 are adjusted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 15, since the light receiving lens 101 is disposed on the optical axis of the optical waveguide 107a formed in the second optical element 107, the detection optical system 100 includes other than the optical waveguide 107a (for example, The outgoing light Lex propagating through the clad) and emitted from the second optical element 107 is also incident. Therefore, the light quantity measuring device 103 measures the light quantity of the outgoing light Lex in addition to the outgoing light Lout propagated through the optical waveguide 107a which is originally necessary for active alignment. Hereinafter, the emitted light Lout and Lex measured by the conventional light quantity measuring apparatus 103 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 16 illustrates the output measured by the light quantity measuring device 103 by combining the emitted light Lout and Lex and the respective emitted light with respect to the movement distance (horizontal axis) of the second optical element 107 in the X or Y direction. It is a graph which shows the relationship of the light quantity (vertical axis) with incident light Lout + Lex.
[0007]
In FIG. 16, the light amount transition of the emitted light Lout and Lex has a point at which the light amount becomes maximum with respect to the different moving distances of the second optical element 107. Then, the light quantity measuring device 103 measures the light quantity of the outgoing light Lout + Lex in which the above-mentioned light quantity transitions of the outgoing light Lout and Lex are combined. The maximum light amount point of the light amount of the emitted light Lout + Lex is generated at the same movement distance as the point where the light amount of the emitted light Lout becomes the maximum. However, the light quantity of the outgoing light Lout + Lex is a combination of the light quantities of two outgoing lights having points at which the light quantity is maximum for different moving distances. Peak points may occur. Therefore, the conventional optical element adjustment apparatus may erroneously detect the local light quantity peak point in the process of adjusting the optical axis position so that the light quantity measured by the light quantity measuring apparatus 103 is maximized. In this case, the optical axis is poorly adjusted, and the tact time is reduced due to the correction.
[0008]
The conventional optical element adjustment apparatus detects the maximum light amount point in the X or Y direction by moving the second optical element 107 in the direction in which the light amount increases, and then the light amount is maximized when the light amount starts to decrease. This is performed by a so-called hill climbing method in which the second optical element 107 is returned to the point. However, when the maximum light amount point in the XY plane is detected by this hill-climbing method, it is necessary to measure the light amount many times, and it takes a long time to adjust the second optical element 107 at the maximum light amount point. It was. In the positioning in the Z direction, the second optical element 107 is moved by a predetermined distance in the Z direction, and the operation for detecting the maximum light amount point in the XY plane at the Z coordinate is repeated. The number of times increases. Further, there is a possibility that the first and second optical elements 106 and 107 come into contact with each other and are damaged during detection of the maximum light amount point in the XY plane at the Z coordinate. Also, if the amount of movement of the second optical element 107 is increased in order to reduce the number of times of light measurement, the light amount may be measured beyond the maximum light amount point, and the position cannot be accurately adjusted to the maximum light amount point. was there.
[0009]
Further, in order for the light quantity measuring device 103 in the conventional optical element adjusting apparatus to accurately measure the emitted light Lout, the emitted light Lout must be imaged on a light receiving element (not shown) of the light quantity measuring device 103. Therefore, it is necessary to adjust the position before the optical axis adjustment work so that the outgoing light Lout accurately enters the detection optical system 100. However, the spot diameter of the outgoing light Lout emitted from the optical waveguide 107a of the second optical element 107 is very small as about 3 μm because the optical waveguide 107a has a very small diameter, and there is a method for specifying the position of the spot. Therefore, it is difficult to adjust the position of the detection optical system 100 to the spot position.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an optical element adjustment method and apparatus for adjusting the optical axis of each optical element with high accuracy in a short time when optical connection is made by adjusting the positional relationship between the optical elements. And an optical element manufacturing method using the method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
The optical element adjustment method of the present invention includes a first optical element serving as a light source, a second optical element that propagates light emitted from the first optical element inside an optical waveguide formed therein, and Adjust the positional relationship. The optical element adjustment method includes a step of causing light to enter the detection optical system, a step of measuring the amount of light, a step of detecting an optical axis shift and interval, and a step of adjusting the positional relationship. The step of causing the light to enter the detection optical system includes the step of emitting light from the first optical element through the inside of the optical waveguide of the second optical element and exiting the first optical output. Light that is emitted outside the emission range of the second emitted light that is propagated and emitted from the outside enters the detection optical system. The step of measuring the amount of light measures the amount of the first outgoing light incident on the detection optical system. In the step of detecting the optical axis deviation and the interval, the optical axis deviation and the interval between the first and second optical elements are detected based on the light amount of the first emitted light. The step of adjusting the positional relationship adjusts the positional relationship between the first and second optical elements based on the optical axis deviation and the interval.
[0012]
According to the configuration of the present invention described above, the amount of light is measured using only the first outgoing light that is propagated and emitted inside the optical waveguide that is originally required for active alignment. It is possible to remove a local light amount peak point due to the second emitted light that is propagated and emitted. This prevents erroneous adjustment to the maximum light amount point.
[0013]
The step of causing the light to enter the detection optical system includes at least part of the light receiving lens included in the detection optical system for receiving the light outside the spread angle of the second emitted light and the first You may arrange | position so that it may be contained in the area | region within the spreading angle of emitted light. Thereby, the light receiving lens is not disposed on the optical axis of the optical waveguide, and is disposed outside the spread angle of the second emitted light and in the light receiving region within the spread angle of the first emitted light. It is possible to easily receive only the first outgoing light and guide only the first outgoing light into the detection optical system.
[0014]
Furthermore, a step of observing the state of the emitted light and a step of adjusting the position of the detection optical system may be included. In the step of observing the state of the emitted light, the state of the first emitted light incident on the detection optical system is observed. The step of adjusting the position of the detection optical system adjusts the position of the detection optical system with respect to the second optical element based on the state of the first emitted light. As a result, in the position adjustment of the detection optical system for adjusting the optical axes of the first and second optical elements, the light is incident through the light receiving lens so that only the first emitted light is accurately incident on the detection optical system. By observing the emitted light (for example, the position and focus state where the emitted light is displayed), the position of the detection optical system can be adjusted so that the light quantity measurement is in the best state. Can be done.
[0015]
Further, in the step of detecting the optical axis deviation and the interval, the light quantity of the first outgoing light is approximated by a function of coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the first optical element, and a coefficient value of the function is calculated. Thus, the optical axis deviation between the first and second optical elements may be detected. In this case, in the step of adjusting the positional relationship, the positional relationship between the first and second optical elements is adjusted using the coefficient value as target coordinates for adjusting the positional relationship between the first and second optical elements on the plane. To do. As a result, the light quantity measurement points in the plane can be reduced, so that the movement of the optical element and the number of light quantity measurements can be greatly reduced, and the light quantity maximum point search and adjustment time can be shortened. In addition, since the maximum light intensity point on the plane can be specified including coordinates other than the light intensity measurement point, even if the amount of movement is increased and the light intensity is measured by skipping the maximum light intensity point, the maximum light intensity point is accurately searched. It is possible to improve the search and adjustment accuracy.
[0016]
Further, in the step of detecting the optical axis deviation and the interval, the interval in the optical axis direction of the first and second optical elements is emitted from the first optical element with the light quantity and coefficient value of the first outgoing light. You may calculate by approximating with the function with the spot size of emitted light. In this case, in the step of adjusting the positional relationship between the first and second optical elements, the position adjustment of the distance in the optical axis direction of the first and second optical elements is performed based on the distance approximated by the function. I do. As a result, the distance between the first and second optical elements at the location can be calculated using the coefficient value, the light amount, and the spot size calculated using the coordinate function in the plane. As a result, the movement for bringing the first and second optical elements closer can be positioned at a time, so that the optical axis adjustment time can be greatly shortened and the adjustment can be performed with high accuracy. In addition, since the distance between the first and second optical elements can be immediately specified, damage to the first or second optical element due to contact with the optical element can be prevented.
[0017]
In addition, this invention is realizable also as an optical element adjustment apparatus which has the function to perform each process in the optical element adjustment method mentioned above. The present invention can also be realized as an optical element manufacturing method using the above-described optical element adjustment method.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the optical element manufacturing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. In the production of the optical element of the present invention, a first optical element constituted by a light emitting element such as a semiconductor laser, or an optical waveguide, an optical fiber, or an optical fiber array that is connected to the semiconductor laser or the like and can emit light Then, the optical unit is manufactured by bonding the second optical element composed of an optical waveguide substrate or the like whose optical axis position is adjusted to the first optical element. FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an optical element adjustment apparatus used for optical axis adjustment of the first and second optical elements, and FIG. 2 is a flowchart showing an overall operation procedure of the optical element manufacturing method. It is.
[0019]
In FIG. 1, the optical element adjustment device includes a light receiving lens 2, condenser lenses 3 and 6, a light amount measuring device 4, a half mirror 5, an image sensor 7, a display device 8, a control device 9, a gripping jig 10, and a position. An adjustment mechanism 11 is provided. Then, the optical element adjusting device adjusts the optical axis position between the first and second optical elements 12 and 13 and performs active alignment to optically connect the first and second optical elements 12 and 13. 13 is joined and fixed. Here, the first optical element 12 includes a light emitting element such as a semiconductor laser, or an optical waveguide, an optical fiber, or an optical fiber array that is connected to the semiconductor laser or the like and can emit light. The second optical element 13 is a first optical element 12 The optical waveguide substrate is formed with a small-diameter optical waveguide 13a whose optical axis position is adjusted.
[0020]
As described in the prior art, the light L emitted from the first optical element 12 propagates through the optical waveguide 13a formed in the second optical element 13 and is emitted except for the output light Lout and the optical waveguide 13a. The light is emitted from the second optical element 13 as outgoing light Lex propagating through (for example, cladding). The light receiving lens 2 is arranged outside the emission region of the outgoing light Lex and inside the outgoing region of the outgoing light Lout. Details of the arrangement method of the light receiving lens 2 will be described later. The light receiving lens 2 is disposed in the above-described region, so that the second optical element 13 Only the emitted light Lout emitted from the light is received, and the emitted light is converted into substantially parallel light and emitted. The substantially parallel light is branched by the half mirror 5, enters the condenser lens 3 by passing through the half mirror 5, and enters the condenser lens 6 by reflecting the half mirror 5. The condensing lens 3 condenses and emits substantially parallel light transmitted through the half mirror 5. The light quantity measuring device 4 includes a power meter that receives the collected light emitted from the condenser lens 3 and measures the light quantity (intensity) of the light. On the other hand, the condensing lens 6 condenses and emits substantially parallel light reflected by the half mirror 5. The imaging device 7 is configured by a CCD (Charge Coupled Device) camera or the like, and receives the collected light emitted from the condenser lens 6 and images the state of the light. Hereinafter, the light receiving lens 2, the condenser lenses 3 and 6, the light amount measuring device 4, the half mirror 5, and the image sensor 7 are collectively referred to as a detection optical system 1.
[0021]
The display device 8 is configured by a monitor or the like connected to the image sensor 7 and displays the state of light captured by the image sensor 7. The gripping jig 10 grips the second optical element 13 and is moved in the X, Y, and Z directions in the figure by the position adjusting mechanism 11, whereby the second optical element 12 is moved with respect to the first optical element 12. 13 optical axis positions are adjusted and optically connected to each other. The control device 9 receives the light amount data from the light amount measuring device 4 and the position. Adjustment Using the coordinate data of the second optical element 13 from the mechanism 11, the optical axes of the first and second optical elements 12 and 13 are adjusted to control the operation of the position adjusting mechanism 11. The X direction indicates a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, the Y direction indicates the up and down direction of FIG. 1, and the Z direction indicates the left and right direction of FIG. 1 (first and second optical elements). The direction in which the joint end faces of the elements 12 and 13 are brought closer is shown.
[0022]
Next, an overall operation procedure of the optical element manufacturing method will be described with reference to FIG. First, the second optical element 13 is gripped by the gripping jig 10 (step S1), and the gripping jig 10 is moved by using the position adjusting mechanism 11, whereby the second optical element 13 with respect to the optical axis of the first optical element 12 is moved. The coarse position of the optical element 13 is adjusted (step S2). In step S2, for example, the light formed on the second optical element 13 with respect to the optical axis of the first optical element 12 by using shape recognition by image processing or the like in an image processing apparatus (not shown). The light propagation direction of the waveguide 13a is parallel, and one end of the optical waveguide 13a formed on the first optical element 12 side is disposed within the spread angle of the outgoing light L of the first optical element 12. The coarse position is adjusted. Then, a light source such as a semiconductor laser included in the first optical element 12 is caused to emit light, and emitted light L is emitted from the first optical element 12 (step S3). By emitting the emitted light L from the first optical element 12 in step S3, the emitted light Lout is emitted from the other end of the optical waveguide 13a, and the emitted light Lex is emitted from other than the other end of the optical waveguide 13a.
[0023]
Next, the position of the light receiving lens 2 in the detection optical system 1 is adjusted (step S4). The detailed adjustment method in step S4 will be described later.
[0024]
Next, the optical element adjustment device whose position has been adjusted in step S4 adjusts the optical axes of the first and second optical elements 12 and 13 by active alignment (step S5). The detailed method of adjusting the optical axis in step S5 will be described later.
[0025]
Next, the end face coupling surfaces are fixed to the first and second optical elements 12 and 13 for which the optical adjustment in step S5 has been completed (step S6). In step S6, the first and second optical elements 12 and 13 are fixed in a state where the optical axis is adjusted in step S5 using a predetermined adhesive. For example, an optical adhesive is applied and cured so as to cover the end surface coupling portions with the first and second optical elements 12 and 13 from the respective side surfaces. Here, it is conceivable that the optical adhesive penetrates into the end face coupling portion with the first and second optical elements 12 and 13, and therefore the optical adhesive prevents the optical coupling 13a from decreasing in coupling efficiency. It is preferable to use one having the same refractive index as that of the core. Further, before adjusting the optical axes of the first and second optical elements 12 and 13, an optical adhesive having a refractive index matching in advance is finely applied to at least the end face coupling surface of the first or second optical element 12 or 13. A predetermined amount may be applied and the optical axis adjusted as described above may be cured as it is. In addition, when the first and second optical elements 12 and 13 cannot be fixed with an adhesive, the adhesive may be applied to other members and fixed to each other via the members. For example, when the second optical element 13 is fixed to the first optical element 12 previously mounted on the substrate, an adhesive is applied on the substrate before the optical axis adjustment, and the above optical After adjusting the axis, it may be cured as it is, and the substrate and the second optical element 13 may be fixed. As described above, by fixing the first and second optical elements 12 and 13 after the optical axis adjustment, the two optical elements whose optical axes are accurately adjusted function as one unit.
[0026]
Hereinafter, the position adjustment of the detection optical system 1 in step S4 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the arrangement position of the light receiving lens 2 with respect to the emitted light Lout and Lex, and FIG. 4 shows an example of the state of light displayed on the display device 8 used in step S4. FIG.
[0027]
In FIG. 3, the outgoing light Lout propagating through the optical waveguide 13a is emitted from the optical waveguide 13a formed with a small diameter, and thus exhibits a large spread angle due to diffraction. On the other hand, the outgoing light Lex that propagates and exits other than the optical waveguide 13a is shallow total reflection light or the like in the second optical element, and therefore has a small spread angle. Here, as shown in FIG. 3, the second optical element 13 is configured by sandwiching the optical waveguide 13a with other members having widths a and b (where a <b) in the Y direction. Suppose that the divergence angle of the emitted light Lout is θ1, the divergence angle of the emitted light Lex1 emitted from the member having the width a is θ2, and the emitted light emitted from the member having the width b on the basis of the optical axis of the optical waveguide 13a. Let the spread angle of Lex2 be θ3. Under the above assumption, the spread angles θ1 to θ3 have a relationship of θ1>θ2> θ3. Utilizing such a difference between the spread angles of the emitted light Lout and Lex, the light receiving lens 2 is outside the spread angles θ2 and θ3 regions of the emitted light Lex1 and Lex2, and within the spread angle region θ1 of the emitted light Lout. It arrange | positions so that it may be contained in the light-receiving area | region (alpha) used as. In addition, the light receiving lens 2 may be disposed outside the regions of the spread angles θ2 and θ3 of the emitted light Lex1 and Lex2 at least partially included in the light receiving region α. When the Y direction in FIG. 3 is considered, the light receiving region α is formed in the vertical direction of the drawing, but the light receiving region α is widely obtained in the direction in which the width b of the member is wide. That is, in order to efficiently receive only the emitted light Lout by the light receiving lens 2, it is preferable to dispose the light receiving lens 2 in the light receiving region α formed on the member side having the width b. Since the light receiving region α is also formed in a direction other than the Y direction in FIG. 3 (for example, the X direction), the light receiving lens 2 is disposed so as to be at least partially included in the light receiving region α in the other direction. Needless to say, you can.
[0028]
Further, the focal length f of the light receiving lens 2 must be able to be arranged in the light receiving region α described above. That is, it is necessary to satisfy the focal distance f that is farther from the point P (intersection of the emitted light Lout and the emitted light Lex2) that is closest to the second optical element 13 in the light receiving region α. Here, if the center of the emission end face of the optical waveguide 13a is O and the distance from the point P to the center O is s, then f> s. Where the distance s is
s = b / {cos θ1 (tan θ1-tan θ3)}
Indicated by
[0029]
In order to arrange the light-receiving lens 2 in such a light-receiving region α, in this embodiment, the state of the emitted light Lout captured by the image sensor 7 and displayed on the display device 8 is monitored to adjust the position of the detection optical system 1. I do. In the detection optical system 1 of the present invention, the internal components 2 to 7 are fixedly arranged in advance, and the light receiving lens 2 is moved by adjusting the position of the entire detection optical system 1. Can do.
[0030]
In FIG. 4, the angle θq between the optical axes of the optical waveguide 13a and the light-receiving lens 2 and the light-receiving lens from the center O are located at predetermined positions where only the best amount of emitted light Lout is obtained in the light-receiving region α. In the light receiving lens 2 arranged by adjusting the distance to the center of 2, the coordinates on the display device 8 on which the emitted light Lout imaged through the light receiving lens 2 is displayed are stored in advance as the predetermined position coordinates Q. Keep it. In the subsequent position adjustment of the detection optical system 1, after the angle of the optical axis of the light receiving lens 2 is adjusted to the angle θq, the image is picked up by the image sensor 7 through the light receiving lens 2 and displayed on the display device 8. The position of the detection optical system 1 is adjusted so that the position of the emission light Lout coincides with the predetermined position coordinate Q and the displayed emission light Lout is correctly focused. Note that such position adjustment of the detection optical system 1 may be performed at least once according to the type (model) of the optical element that performs optical axis adjustment. Thus, by adjusting the position of the detection optical system 1 so that the display position and focus of the emitted light Lout displayed on the display device 8 are optimal, the light quantity measurement can be performed in the best state. Further, the position adjustment of the detection optical system 1 can be performed easily and accurately. Furthermore, by arranging the light receiving lens 2 in the light receiving region α described above, outgoing light Lex that is not originally required for active alignment does not enter the light amount measuring device 4. As a result of actual measurement and comparison between the optical element adjustment device according to the present embodiment and the conventional optical element adjustment device, the present inventor found that the ratio (SN ratio) between the outgoing light Lout (signal) and the outgoing light Lex (noise). ) Has been confirmed to be improved by a factor of 2.5 by the arrangement of the detection optical system 1 described above.
[0031]
Hereinafter, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the details of the optical axis adjustment processing in step S5 will be described. FIG. 5 is a subroutine of step S5 showing the operation procedure of the optical axis adjustment processing, and FIG. 6 explains the Z-direction coordinates between the end faces that are optically connected in the first and second optical elements 12 and 13. It is the side surface schematic diagram which expanded the end surface vicinity for doing.
[0032]
5 and 6, the control device 9 sets the coordinate Zi in the Z direction (i is a natural number) of the end face optically connected to the second optical element 13 at the time when the step S4 is ended as an initial coordinate Z1 ( Step S11). Then, the process proceeds to the next step.
[0033]
Next, the control device 9 uses the light quantity measuring device 4 and the position adjusting mechanism 11 to detect a point where the light quantity of the emitted light Lout is maximum in the X and Y directions in the coordinate Zi, and the light quantity maximum. The second optical element 13 is moved to the point (step S12). Hereinafter, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the detailed processing operation of step S12 performed by the control device 9 will be described. 7 is a subroutine showing a processing procedure for moving the second optical element 13 to the maximum light amount point in the X and Y directions, and FIG. 8 is a second flowchart for explaining the processing of FIG. It is a graph which shows the relationship between the movement distance (horizontal axis) of the optical element 13, and the light quantity (vertical axis) of the emitted light Lout.
[0034]
In FIG. 7, the control device 9 instructs the position adjustment mechanism 11 to move the second optical element 13 by a predetermined distance in the X direction (bidirectional perpendicular to the paper surface in FIG. 6) at the coordinate Zi. The light quantity distribution in the X direction is created using the result of measuring the light quantity of the emitted light Lout at the point where the light quantity measuring device 4 has moved (step S101). In the light amount distribution in the X direction, the light amount change of the emitted light Lout has a relationship as shown in FIG. Then, the control device 9 detects the point where the emitted light Lout is maximum in the light amount distribution in the X direction created in step S101, and uses the position adjustment mechanism 11 to indicate the maximum light amount point in the X direction. The second optical element 13 is moved to (step S102).
[0035]
Next, the control device 9 moves the second optical element 13 in the Y direction (up and down bidirectional in FIG. 6) at the coordinate Zi and the X coordinate indicating the maximum light quantity point detected at step S102 with respect to the position adjustment mechanism 11. ) Is moved by a predetermined distance, and a light amount distribution in the Y direction is created using the result of measuring the light amount of the emitted light Lout at each point where the light amount measuring device 4 has moved (step S103). Even in the light amount distribution in the Y direction, the change in the light amount of the emitted light Lout has a relationship as shown in FIG. Then, the control device 9 detects the point at which the emitted light Lout is maximum in the light amount distribution in the Y direction created in step S103, and uses the position adjustment mechanism 11 to indicate the maximum light amount point in the Y direction. The second optical element 13 is moved to (Step S104), and the processing by the subroutine is finished. That is, the control device 9 moves the second optical element 13 to the maximum light amount point on the XY plane at the coordinate Zi by the processing of steps S101 to S104.
[0036]
Returning to FIG. 5 and FIG. 6, the control device 9 uses the light amount at the maximum light amount point on the XY plane in the coordinate Zi detected in step S12 to change the light amount with respect to the light amount detected in the immediately preceding step S12. Is calculated, and it is determined whether or not the amount of change in light quantity is equal to or less than a predetermined value (step S13). The amount of the emitted light Lout increases as the distance between the end surfaces of the first and second optical elements 12 and 13 decreases and the absolute amount of light at the incident end surface of the second optical element 13 increases. Further, the light amount of the emitted light Lout decreases as the distance between the end faces decreases. Therefore, in step S13, the control device 9 detects the amount of light quantity change when the end surfaces approach each other. If the amount of change is close to 0, the amount of light propagated through the optical waveguide 13a in the Z direction is maximized. Judged as a point (coordinate Z0). Then, the control device 9 sets the predetermined value close to 0, so that if the amount of change in light quantity is larger than the predetermined value in step S13, the first and second optical elements 12 and 13 are still end-coupled Z. It is determined that the maximum light quantity point Z0 in the direction has not been reached, and the process proceeds to the next step S15. On the other hand, if the amount of light change is not more than the predetermined value in step S13, the control device 9 determines that the light amount maximum point Z0 in the Z direction for connecting the first and second optical elements 12 and 13 to the end face has been reached. The first and second optical elements 12 and 13 are adjusted to the maximum light amount point Z0 in the Z direction (step S17), and the process proceeds to the next step S18.
[0037]
In step S <b> 15, the control device 9 moves the second optical element 13 in the Z direction by a predetermined movement distance ΔZ so as to approach the first optical element 12 using the position adjustment mechanism 11. The control device 9 sets a new coordinate Zi by incrementing the variable i of the current coordinate Zi by +1 (step S16), and returns to step S12 to repeat the process.
[0038]
In step S18, the control device 9 uses the light amount measuring device 4 and the position adjusting mechanism 11 to detect the point at which the light amount of the emitted light Lout becomes maximum with respect to the XY plane at the maximum light amount point Z0 in the Z direction. Then, the second optical element 13 is moved to the maximum light amount point, and the processing by the optical axis adjustment processing subroutine is completed. The detailed processing operation performed in step S18 is the same as that in steps S101 to S104 described above, and detailed description thereof is omitted.
[0039]
Thus, in the first embodiment, the light receiving lens 2 is not disposed on the optical axis of the optical waveguide 13a, but is disposed in the light receiving region α where only the emitted light Lout that is originally required for active alignment is emitted. It is possible to remove the emitted light Lex that has propagated through other than the optical waveguide 13a that causes a local light peak point (see FIG. 16). This prevents erroneous adjustment to the maximum light amount point. Further, in the position adjustment of the detection optical system 1 for adjusting the optical axes of the first and second optical elements 12 and 13, the light receiving lens is used so that only the emitted light Lout is accurately incident on the detection optical system 1. The position of the detection optical system 1 is adjusted so that the light quantity measurement is in the best state by monitoring the position and focus state for displaying the outgoing light Lout imaged through 2, so that the adjustment can be performed easily and in a short time. Can be done.
[0040]
In the description of the first embodiment, the optical axis position is adjusted with respect to the first optical element 12 by moving the second optical element 13, but the optical axis is adjusted by moving the first optical element 12. You can adjust the position. In the description of the first embodiment, the control device 9 is used to control the movement of the second optical element 13, but a manual moving mechanism based on the light amount value displayed on the light amount measuring device 4. It goes without saying that the second optical element 13 may be moved using Furthermore, the condenser lens 3 and the light quantity measurement Dress A pinhole 14 (see FIG. 9) is installed between the second optical element 13 and the light quantity measuring device 4 measures the quantity of light using only the emitted light Lout that has passed through the pinhole. Unnecessary outgoing light (for example, stray light or wide-angle outgoing light) that is emitted can be deleted, and the effect of the first embodiment can be further improved by improving the accuracy of the detection optical system 1. it can.
[0041]
(Second Embodiment)
Next, an optical element manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described. The optical element manufacturing method is different from the optical element manufacturing method according to the first embodiment described above in the movement process to the maximum light amount point in the X and Y directions. The configuration of the optical element adjustment device used for optical axis adjustment of the first and second optical elements in the second embodiment is the same as the functional block diagram of the first embodiment described with reference to FIG. The overall operation procedure of the optical element manufacturing method and the position adjustment of the detection optical system 1 are the same as the flowchart of the first embodiment and the arrangement position of the detection optical system 1 described with reference to FIGS. is there. Therefore, in the second embodiment, the same reference numerals are assigned to the same functional blocks and processing steps in the overall operation procedure of the configuration of the optical element adjustment device and the optical element manufacturing method, and detailed description thereof is omitted. .
[0042]
Next, details of the optical axis adjustment processing in the optical element adjustment method according to the second embodiment will be described. The operation procedure of the optical axis adjustment process is the same as that in steps S12 and S18 in the X and Y directions with respect to the subroutine showing the operation procedure of the optical axis adjustment process described in the first embodiment with reference to FIG. Only the detailed processing operation of the movement processing to the maximum light amount point is different. Therefore, in the optical axis adjustment processing in the optical element adjustment method according to the second embodiment, the same processing steps are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the Z-direction coordinates between the end faces that are optically connected in the first and second optical elements 12 and 13 in the second embodiment are also the same as those in the Z-direction described in the first embodiment with reference to FIG. Since it is the same as that of the side schematic diagram in which the vicinity of the end surface for explaining the coordinates is enlarged, detailed description is omitted.
[0043]
Next, with reference to FIGS. 10 to 12, a detailed processing operation of the movement process to the maximum light amount point in the X and Y directions in the above steps S12 and S18 performed by the control device 9 will be described. 10 is a subroutine showing a processing procedure for moving the second optical element 13 to the light quantity maximum point in the X and Y directions, and FIG. 11 is an XY for explaining the processing of FIG. FIG. 12 is a diagram showing light quantity measurement points on a plane, and FIG. 12 is a diagram illustrating position coordinates (first and second axes) of the second optical element 13 in the X and Y directions for explaining the processing of FIG. It is a graph which shows the relationship with light quantity (3rd axis | shaft).
[0044]
In FIG. 10, the control device 9 sets m and n (m and n are natural numbers), which are temporary variables used in the subroutine, to 1 respectively (step S201). Then, the process proceeds to the next step.
[0045]
Next, the control device 9 moves the second optical element 13 with respect to the position adjusting mechanism 11 at the coordinate Zi in the X direction (bidirectional perpendicular to the paper surface in FIG. 6) and the Y direction (upper and lower bidirectional in FIG. 6). Is instructed to move to a predetermined position coordinate (X, Y) = (Xm, Yn), and the position coordinate (Xm, Yn) moved by the light quantity measuring device 4 is used as a light quantity measurement point. The light quantity I (Xm, Yn) of the emitted light Lout is measured (step S202). Here, with reference to FIG. 11, the position coordinates (Xm, Yn) on the XY plane indicated by the control device 9 will be described.
[0046]
In FIG. 11, the control device 9 sets position coordinates (Xm, Yn) on a matrix obtained by dividing the XY plane into M pieces in the X direction and N pieces in the Y direction. That is, the control device 9 sets M × N XY coordinates (Xm, Yn) with respect to the XY plane, and uses each position coordinate (Xm, Yn) as a light quantity measurement point to output light. The light quantity I (Xm, Yn) of Lout is measured, and the position coordinates (Xm, Yn) and the light quantity I (Xm, Yn) are stored in association with each other. The position coordinates (Xm, Yn) are set differently each time the temporary variables m and n described above are changed.
[0047]
Returning to FIG. 10, the control device 9 determines whether or not the current temporary variable m is equal to the set number M in the X direction described above (step S203). If the temporary variable m is not equal to the set number M in step S203, the control device 9 sets a new temporary variable m by incrementing the current temporary variable m by 1 (step S204), and the step S202. Return to and repeat the process. On the other hand, if the temporary variable m is equal to the set number M in step S203, the control device 9 proceeds to the next step S205.
[0048]
In step S205, the control device 9 determines whether or not the current temporary variable n is equal to the set number N in the Y direction described above. In step S205, when the temporary variable n is not equal to the set number N, the control device 9 sets the current temporary variable m to 1 and increments the current temporary variable n by +1. To set a new temporary variable n (step S206), and return to step S202 to repeat the process. On the other hand, if the temporary variable n is equal to the set number N in step S205, the control device 9 proceeds to the next step S207.
[0049]
In step S207, the control device 9 solves the approximate expression of the light amount I (X, Y) with respect to the XY coordinates using the data measured in step S202 (step S207). Here, as shown in FIG. 12, the light quantity I on the XY plane can be approximated by a Gaussian distribution, and the light quantity maximum point is indicated by a certain XY coordinate (X, Y). When such approximation is expressed by an equation, the light amount I (X, Y) in the XY coordinates is
I (X, Y) = A · exp {B (X−C) 2 + D (Y-E) 2 } ... (1)
It can be expressed by the approximate expression of Here, A to E in the above formula (1) are constants. In step S202, the control device 9 stores the light quantity I (Xm, Yn) in association with a plurality of different position coordinates (Xm, Yn). The control device 9 calculates the constants A to E by substituting these position coordinates (Xm, Yn) and the light quantity I (Xm, Yn) into the above equation (1) using the least square method. . In order to calculate these constants A to E, the control device 9 sets the number of set M and N so that the number M × N of the light quantity measurement points with respect to the XY plane is 5 or more. Set. And the control apparatus 9 calculates the constants C and E of the said Formula (1), XY coordinate (X, Y) = (C, E) is a coordinate which shows a light quantity maximum point, The coordinate (C , E) is estimated to be the maximum value A.
[0050]
Returning to FIG. 10, the control device 9 positions the second optical element 13 at the coordinates (X, Y) = (C, E) indicating the maximum light amount point on the XY plane calculated in step S <b> 207. (Step S208), and the process according to the subroutine ends.
[0051]
As described above, the optical axis adjustment in the Z direction in the second embodiment is the same as that in the first embodiment. In the second embodiment, after moving by a predetermined distance ΔZ in the Z direction, the step S201 is performed. By repeating the movement process to the maximum light amount point on the XY plane described in S208, the Z coordinate is finally adjusted to the maximum light amount point on the XY plane with respect to Z0. The optical axis adjustment processing of the second optical elements 12 and 13 is completed.
[0052]
Thus, in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, the light intensity measurement point on the XY plane can be searched for the maximum light intensity point at M × N points. The movement of the second optical element 13 and the number of times of light quantity measurement can be greatly reduced, and the light quantity maximum point search and adjustment time can be shortened. In addition, since the maximum light intensity point on the XY plane can be specified including coordinates other than the light intensity measurement point, the maximum light intensity point can be accurately measured even if the amount of movement is increased and the light intensity is measured by jumping over the maximum light intensity point. Can be searched, and the search and adjustment accuracy can be improved.
[0053]
In the description of the second embodiment, the optical axis position adjustment with respect to the first optical element 12 is performed by moving the second optical element 13, but the optical axis is adjusted by moving the first optical element 12. You can adjust the position. In the description of the second embodiment, the control device 9 is used to control the movement of the second optical element 13, but a manual moving mechanism based on the light amount value displayed on the light amount measuring device 4. It goes without saying that the second optical element 13 may be moved using Furthermore, the condenser lens 3 and the light quantity measurement Dress A pinhole 14 (see FIG. 9) is installed between the second optical element 13 and the light quantity measuring device 4 measures the quantity of light using only the emitted light Lout that has passed through the pinhole. Unnecessary outgoing light (for example, stray light or wide-angle outgoing light) that is emitted can be deleted, and the effect of the second embodiment can be further improved by improving the accuracy of the detection optical system 1. it can.
[0054]
(Third embodiment)
Next, an optical element manufacturing method according to the third embodiment of the present invention will be described. The optical element manufacturing method is different from the optical element manufacturing method according to the first embodiment described above in the optical axis adjustment process. The configuration of the optical element adjustment device used for optical axis adjustment of the first and second optical elements in the third embodiment is the same as the functional block diagram of the first embodiment described with reference to FIG. The overall operation procedure of the optical element manufacturing method and the position adjustment of the detection optical system 1 are the same as the flowchart of the first embodiment and the arrangement position of the detection optical system 1 described with reference to FIGS. is there. Therefore, in the third embodiment, the same functional blocks and processing steps in the configuration of the optical element adjustment apparatus and the entire operation procedure of the optical element manufacturing method are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. .
[0055]
Next, the details of the optical axis adjustment processing in the optical element adjustment method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a subroutine of step S5 (see FIG. 2) showing the operation procedure of the optical axis adjustment processing according to the third embodiment. FIG. 14 shows the optical connection in the first and second optical elements 12 and 13. It is the side surface schematic diagram which expanded the end surface vicinity for demonstrating the coordinate of Z direction between the end surfaces to perform, and distance, and the schematic diagram for demonstrating the beam spot size in these end surfaces.
[0056]
In FIG. 13, the control device 9 uses the light amount measuring device 4 and the position adjusting mechanism 11 to detect the point at which the light amount of the emitted light Lout becomes maximum with respect to the X and Y directions in the current coordinate Z1 in the Z direction. Then, the second optical element 13 is moved to the maximum light amount point (step S21). The detailed processing operation performed in step S21 is the same as steps S201 to S208 described in the second embodiment with reference to FIG. By the process of step S21, the control device 9 can approximate the light quantity I (X, Y) in the XY coordinates described in the second embodiment as described above.
I (X, Y) = A · exp {B (X−C) 2 + D (Y-E) 2 } ... (1)
, The constants A to E are calculated, and the second optical element 13 is moved to the position coordinates (X, Y) = (C, E) in the Z coordinate Z1.
[0057]
Next, the control device 9 calculates a distance D from the Z coordinate Z1 to the end surface coupling coordinate Z0 in the Z direction that couples the first and second optical elements 12 and 13 to the end surface (step S22). Hereinafter, the calculation method of the distance D performed in step S22 will be described.
[0058]
In FIG. 14, the first optical element 12 of the second optical element 13 in which the emitted light L emitted from the first optical element 12 is formed perpendicular to the optical axis of the emitted light L at the Z coordinate Z1. It is assumed that the short radius or the long radius of the spot size of the beam irradiated on the side end face is W1 and H1 in the X and Y directions in the drawing, respectively. The spot sizes W1 and H1 are respectively
W1 = D · λ / (2 · π · n · W0) (2)
H1 = D · λ / (2 · π · n · H0) (3)
It can be expressed as Here, λ is the wavelength of the outgoing light L, π is the circularity, n is the refractive index of the space between the coordinates Z1 and Z0, and W0 and H0 are the beams of the outgoing light L at the end face coupling coordinates Z0. Is the spot size formed in the X and Y directions. When the above equations (2) and (3) are transformed, the distance D is
D = (2 · π · n · W0 · W1) / λ (4)
= (2 · π · n · H0 · H1) / λ (5)
On the other hand, the emitted light Lout emitted from the second optical element 13 at the coordinate Z1 is emitted at the light quantity maximum point (X, Y) = (C, E) at the XY coordinates. Z1) uses the spot sizes W1 and H1,
I (C, E, Z1) / e 2 = A · exp {B (W1-C) 2 } (6)
I (C, E, Z1) / e 2 = A · exp {D (H1-E) 2 } (7)
It is represented by Here, A to E are constants used in the above formula (1). When the above formulas (6) and (7) are transformed, the spot sizes W1 and H1 are respectively
W1 = C + {1 / B · ln (I / (A · e 2 ))} ... (8)
H1 = E + {1 / D · ln (I / (A · e 2 ))} ... (9)
It becomes. By substituting these equations (8) and (9) into the above equations (4) and (5), the distance D is a known value represented by π, n, and λ, and a constant of A to E. And can be calculated using the spot sizes W0 and H0. Here, since the spot sizes W0 and H0 are the end face coupling coordinates Z0, that is, the spot size of the emitted light L in a state where the first and second optical elements 12 and 13 are joined, the emission of the first optical element 12 is performed. This is a known value for the mouth design. As described above, since the constants A to E have already been calculated in step S21, the control device 9 uses the above equations (4), (5), (8), and (9). The distance D can be easily calculated.
[0059]
Returning to FIG. 13, the control device 9 moves the second optical element 13 in the Z direction by the distance D calculated in step S <b> 22 so as to bring the second optical element 13 closer to the first optical element 12 using the position adjustment mechanism 11. The second optical element 13 is adjusted to the end face coupling coordinate Z0 (step S23). And the control apparatus 9 detects the point where the light quantity of the emitted light Lout becomes the maximum with respect to the XY plane in the coordinate Z0 using the light quantity measuring device 4 and the position adjustment mechanism 11, and the light quantity maximum point is reached. The second optical element 13 is moved (step S24), and the processing by the optical axis adjustment processing subroutine is terminated. The detailed processing operation performed in step S24 is the same as that in steps S201 to S208 described above, and detailed description thereof is omitted.
[0060]
Thus, in the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments described above, in the XY plane at a certain Z coordinate using the Gaussian distribution described in the second embodiment. The distance between the first and second optical elements 12 and 13 in the Z coordinate can be calculated using the constant calculated in the detection of the maximum light amount point. Thereby, since the movement in the Z direction can be positioned at a time, the optical axis adjustment time can be greatly shortened and the adjustment can be performed with high accuracy. In addition, since the distance between the first and second optical elements 12 and 13 can be specified immediately, damage to the first or second optical element 12 or 13 due to contact with the optical element can be prevented. .
[0061]
In the description of the third embodiment, the optical axis position with respect to the first optical element 12 is adjusted by moving the second optical element 13, but the optical axis is adjusted by moving the first optical element 12. You can adjust the position. In the description of the third embodiment, the control device 9 is used to control the movement of the second optical element 13, but a manual moving mechanism based on the light amount value displayed on the light amount measuring device 4. It goes without saying that the second optical element 13 may be moved using Furthermore, the condenser lens 3 and the light quantity measurement Dress A pinhole 14 (see FIG. 9) is installed between the second optical element 13 and the light quantity measuring device 4 measures the quantity of light using only the emitted light Lout that has passed through the pinhole. Unnecessary outgoing light (for example, stray light or wide-angle outgoing light) that is emitted can be deleted, and the effect of the third embodiment can be further improved by improving the accuracy of the detection optical system 1. it can.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the detection optical system can be easily positioned in the optical axis adjustment of the optical element, and the positioning based on the light amount can be performed with high accuracy. In addition, since the light quantity measurement point in the XY direction of the optical axis adjustment can be greatly reduced, the movement of the optical element and the number of times of light quantity measurement can be greatly reduced, and the maximum light quantity in the XY direction can be achieved. Point search and adjustment time can be shortened. Furthermore, since the distance between the optical elements in the Z direction of the optical axis adjustment can be calculated, the movement in the Z direction can be positioned at one time, the optical axis adjustment time is further shortened, and the adjustment is performed with high accuracy. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an optical element adjustment device used for optical axis adjustment of first and second optical elements according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an overall operation procedure of the optical element manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram for explaining an arrangement position of the light receiving lens 2 with respect to outgoing light Lout and Lex in FIG. 1; FIG.
4 is a diagram showing an example of a state of light displayed on the display device 8 of FIG. 1 used in step S4 of FIG.
FIG. 5 is a subroutine showing an operation procedure of optical axis adjustment processing in step S5 of FIG.
6 is an enlarged schematic side view of the vicinity of the end surface for explaining the coordinates in the Z direction between the end surfaces that are optically connected in the first and second optical elements 12 and 13 of FIG. 1. FIG.
7 is a subroutine showing a processing procedure for moving the second optical element 13 to the maximum light amount point in the X and Y directions of FIG.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the moving distance (horizontal axis) of the second optical element 13 and the amount of emitted light Lout (vertical axis) for explaining the processing of FIG. 7;
FIG. 9 is a graph showing the light quantity measurement with the condenser lens 3 in FIG. Dress 4 is a functional block diagram showing a configuration of a pinhole 14 installed between the device 4 and the device 4. FIG.
10 is a subroutine showing a processing procedure for moving the second optical element 13 to the maximum light amount point in the X and Y directions of FIG. 2 according to the second embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing light quantity measurement points on the XY plane for explaining the processing of FIG. 10;
12 shows the relationship between the position coordinates (first and second axes) of the second optical element 13 in the X and Y directions and the amount of emitted light Lout (third axis) for explaining the processing of FIG. It is a graph to show.
13 is a subroutine of step S5 in FIG. 2 showing an operation procedure of optical axis adjustment processing according to the third embodiment of the present invention.
14 is an enlarged schematic side view of the vicinity of the end face for explaining the Z-direction coordinates and distance between the end faces that are optically connected in the first and second optical elements 12 and 13 for explaining the processing of FIG. 13; FIG. 3 is a schematic diagram for explaining beam spot sizes at the end faces.
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the configuration of a conventional optical element adjustment apparatus that performs active alignment.
16 is a graph showing the relationship between the light quantity (vertical axis) of the emitted light Lout + Lex with respect to the movement distance (horizontal axis) in the X or Y direction measured by the light quantity measuring apparatus 103 of FIG.
[Explanation of symbols]
1. Detection optical system
2. Light receiving lens
3, 6 ... Condensing lens
4. Light quantity measuring device
5 ... Half mirror
7 ... Image sensor
8 ... Display device
9 ... Control device
10: Holding jig
11 ... Position adjustment mechanism
12: First optical element
13: Second optical element
13a: Optical waveguide
14 ... pinhole

Claims (11)

光源となる第1の光学素子と、当該第1の光学素子から出射される光をその内部に形成された光導波路によって伝搬する第2の光学素子との位置関係を調整する光学素子調整方法であって、
前記第1の光学素子から前記第2の光学素子の光導波路の内部を伝搬して出射される第1の出射光の出射範囲内で、かつ、前記光導波路の外部を伝搬して出射される第2の出射光の出射範囲外に出射される光を検出光学系に入射させる工程と、
前記検出光学系に入射した前記第1の出射光の光量を測定する工程と、
前記第1の出射光の光量に基づいて、前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程と、
前記光軸ずれおよび間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程とを含む、光学素子調整方法。
An optical element adjustment method for adjusting a positional relationship between a first optical element serving as a light source and a second optical element that propagates light emitted from the first optical element through an optical waveguide formed therein. There,
The first optical element propagates through the inside of the optical waveguide of the second optical element and is emitted within the emission range of the first outgoing light that is emitted and propagates outside the optical waveguide. Making the light emitted outside the emission range of the second emitted light enter the detection optical system;
Measuring the amount of the first outgoing light incident on the detection optical system;
Detecting an optical axis shift and an interval between the first and second optical elements based on the amount of the first emitted light;
Adjusting the positional relationship between the first and second optical elements based on the optical axis deviation and the interval.
前記光を検出光学系に入射させる工程は、光を受光するための前記検出光学系に含まれる受光レンズの少なくとも一部を、前記第2の出射光の広がり角の外で、かつ、前記第1の出射光の広がり角内の領域に含まれるように配置する、請求項1に記載の光学素子調整方法。The step of causing the light to enter the detection optical system includes at least part of a light receiving lens included in the detection optical system for receiving light outside the spread angle of the second emitted light, and The optical element adjustment method according to claim 1, wherein the optical element adjustment method is arranged so as to be included in a region within a spread angle of one outgoing light. さらに、前記検出光学系に入射した前記第1の出射光の状態を観察する工程と、
前記第1の出射光の状態に基づいて、前記第2の光学素子に対する前記検出光学系の位置を調整する工程を含む、請求項1に記載の光学素子調整方法。
And observing the state of the first outgoing light incident on the detection optical system;
The optical element adjustment method according to claim 1, further comprising a step of adjusting a position of the detection optical system with respect to the second optical element based on a state of the first emitted light.
前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、前記第1の出射光の光量を前記第1の光学素子の光軸に垂直な平面における座標の関数で近似し、当該関数の係数値を算出することによって前記光軸ずれを検出し、
前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程は、前記係数値を前記平面における前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する目標座標として、前記第1および第2の光学素子の位置関係を調整する、請求項1に記載の光学素子調整方法。
The step of detecting the optical axis deviation and the interval between the first and second optical elements is a function of coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the first optical element. Approximate and detect the optical axis deviation by calculating the coefficient value of the function,
In the step of adjusting the positional relationship between the first and second optical elements, the coefficient values are set as target coordinates for adjusting the positional relationship between the first and second optical elements in the plane. The optical element adjustment method according to claim 1, wherein the positional relationship of the second optical element is adjusted.
前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔を、前記第1の出射光の光量と前記係数値と前記第1の光学素子から出射される出射光のスポットサイズとの関数で近似することによって算出し、
前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程は、前記関数で近似された間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔の位置調整を行う、請求項4に記載の光学素子調整方法。
The step of detecting the optical axis deviation and the interval between the first and second optical elements includes the step of detecting the interval between the first and second optical elements in the optical axis direction and the light quantity of the first emitted light. Calculating by approximating with a function of the coefficient value and the spot size of the emitted light emitted from the first optical element;
The step of adjusting the positional relationship between the first and second optical elements adjusts the position of the interval in the optical axis direction of the first and second optical elements based on the interval approximated by the function. The optical element adjustment method according to claim 4.
光源となる第1の光学素子と、当該第1の光学素子から出射される光をその内部に形成された光導波路によって伝搬する第2の光学素子との位置関係を調整する光学素子調整装置であって、
前記第1の光学素子から前記第2の光学素子の光導波路の内部を伝搬して出射される第1の出射光の出射範囲内で、かつ、前記光導波路の外部を伝搬して出射される第2の出射光の出射範囲外に出射される光を検出する検出光学系と、
前記検出光学系で検出された前記第1の出射光の光量に基づいて、前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する制御部と、
前記制御部が検出した前記光軸ずれおよび間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する位置調整部とを備え、
前記検出光学系は、
入射した光の光量を測定する光量測定部と、
光を受光し、前記光量測定部へ受光した光を伝搬するための受光レンズとを含み、
前記受光レンズの少なくとも一部を、前記第2の出射光の広がり角の外で、かつ、前記第1の出射光の広がり角内の領域に含まれるように配置する、光学素子調整装置。
An optical element adjustment device that adjusts the positional relationship between a first optical element serving as a light source and a second optical element that propagates light emitted from the first optical element through an optical waveguide formed therein. There,
The first optical element propagates through the inside of the optical waveguide of the second optical element and is emitted within the emission range of the first outgoing light that is emitted and propagates outside the optical waveguide. A detection optical system for detecting light emitted outside the emission range of the second emitted light;
A control unit that detects an optical axis shift and an interval between the first and second optical elements based on a light amount of the first emitted light detected by the detection optical system;
A position adjusting unit that adjusts a positional relationship between the first and second optical elements based on the optical axis deviation and the interval detected by the control unit;
The detection optical system includes:
A light amount measuring unit for measuring the amount of incident light;
A light receiving lens for receiving the light and propagating the received light to the light quantity measuring unit,
An optical element adjustment device, wherein at least a part of the light receiving lens is disposed outside the divergence angle of the second emission light and included in a region within the divergence angle of the first emission light.
前記制御部は、前記第1の出射光の光量を前記第1の光学素子の光軸に垂直な平面における座標の関数で近似し、当該関数の係数値を算出することによって前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれを検出し、
前記位置調整部は、前記係数値を前記平面における前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する目標座標として、前記第1および第2の光学素子の位置関係を調整する、請求項6に記載の光学素子調整装置。
The control unit approximates the light quantity of the first emitted light by a function of coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the first optical element, and calculates the coefficient value of the first and first functions. Detecting an optical axis misalignment between the two optical elements,
The position adjustment unit adjusts the positional relationship between the first and second optical elements, using the coefficient value as target coordinates for adjusting the positional relationship between the first and second optical elements on the plane. Item 7. The optical element adjustment device according to Item 6.
前記制御部は、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔を、前記第1の出射光の光量と前記係数値と前記第1の光学素子から出射される出射光のスポットサイズとの関数で近似することによって算出し、
前記位置調整部は、前記関数で近似された間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔の位置調整を行う、請求項7に記載の光学素子調整装置。
The control unit determines the distance between the first and second optical elements in the optical axis direction, the light amount of the first emitted light, the coefficient value, and the spot size of the emitted light emitted from the first optical element. By approximating with a function of
The optical element adjustment apparatus according to claim 7, wherein the position adjustment unit adjusts the position of the distance between the first and second optical elements in the optical axis direction based on the distance approximated by the function.
光源となる第1の光学素子と、当該第1の光学素子から出射される光をその内部に形成された光導波路によって伝搬する第2の光学素子との位置関係を調整する工程と、
前記位置関係が調整された第1および第2の光学素子を固定する工程とを含み、
前記位置関係を調整する工程は、
前記第1の光学素子から前記第2の光学素子の光導波路の内部を伝搬して出射される第1の出射光の出射範囲内で、かつ、前記光導波路の外部を伝搬して出射される第2の出射光の出射範囲外に出射される光を検出光学系に入射させる工程と、
前記検出光学系に入射した前記第1の出射光の光量を測定する工程と、
前記第1の出射光の光量に基づいて、前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程と、
前記光軸ずれおよび間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程とを含む、光学素子製造方法。
Adjusting the positional relationship between a first optical element serving as a light source and a second optical element that propagates light emitted from the first optical element through an optical waveguide formed therein;
Fixing the first and second optical elements whose positional relationships are adjusted,
The step of adjusting the positional relationship includes:
The first optical element propagates through the inside of the optical waveguide of the second optical element and is emitted within the emission range of the first outgoing light that is emitted and propagates outside the optical waveguide. Making the light emitted outside the emission range of the second emitted light enter the detection optical system;
Measuring the amount of the first outgoing light incident on the detection optical system;
Detecting an optical axis shift and an interval between the first and second optical elements based on the amount of the first emitted light;
Adjusting the positional relationship between the first and second optical elements based on the optical axis deviation and the interval.
前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、前記第1の出射光の光量を前記第1の光学素子の光軸に垂直な平面における座標の関数で近似し、当該関数の係数値を算出することによって前記光軸ずれを検出し、
前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程は、前記係数値を前記平面における前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する目標座標として、前記第1および第2の光学素子の位置関係を調整する、請求項9に記載の光学素子製造方法。
The step of detecting the optical axis deviation and the interval between the first and second optical elements is a function of coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the first optical element. Approximate and detect the optical axis deviation by calculating the coefficient value of the function,
In the step of adjusting the positional relationship between the first and second optical elements, the coefficient values are set as target coordinates for adjusting the positional relationship between the first and second optical elements in the plane. The optical element manufacturing method according to claim 9, wherein the positional relationship of the second optical element is adjusted.
前記第1および第2の光学素子の間の光軸ずれおよび間隔を検出する工程は、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔を、前記第1の出射光の光量と前記係数値と前記第1の光学素子から出射される出射光のスポットサイズとの関数で近似することによって算出し、
前記第1および第2の光学素子間の位置関係を調整する工程は、前記関数で近似された間隔に基づいて、前記第1および第2の光学素子の光軸方向の間隔の位置調整を行う、請求項10に記載の光学素子製造方法。
The step of detecting the optical axis deviation and the interval between the first and second optical elements includes the step of detecting the interval between the first and second optical elements in the optical axis direction and the light quantity of the first emitted light. Calculating by approximating with a function of the coefficient value and the spot size of the emitted light emitted from the first optical element;
The step of adjusting the positional relationship between the first and second optical elements adjusts the position of the interval in the optical axis direction of the first and second optical elements based on the interval approximated by the function. The optical element manufacturing method according to claim 10.
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