JP5451255B2 - Method for mounting optical fiber guide member, mounting apparatus using the same, and optical fiber guide member - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバのガイド部材を装着する方法、それが用いられる装着装置、および、光ファイバのガイド部材に関する。 The present invention relates to a method for mounting an optical fiber guide member, a mounting apparatus using the method, and an optical fiber guide member.
ルータ等のネットワーク装置、サーバ、大型コンピュータを含む様々な情報/信号処理装置において、情報/信号処理の大規模化、高速化が進んでいる。これらの装置においては、例えば、回路基板(ボード)におけるCPUおよびメモリ相互間、配線基板相互間、装置(ラック)相互間等における信号伝送は、一般に、電気配線により行われてきた。しかし、伝送速度、伝送容量、消費電力、伝送路からの輻射、伝送路に対する電磁波の干渉等の観点における優位性から、上述の電気配線に代えて、光ファイバ等を伝送路として光により信号を伝送する、いわゆる、光インタコネクションが、実際に導入されはじめている。 In various information / signal processing devices including network devices such as routers, servers, and large computers, information / signal processing is becoming larger and faster. In these devices, for example, signal transmission between a CPU and a memory on a circuit board (board), between wiring boards, between devices (rack), and the like has generally been performed by electrical wiring. However, because of superiority in terms of transmission speed, transmission capacity, power consumption, radiation from the transmission line, electromagnetic wave interference with the transmission line, etc., instead of the above-mentioned electrical wiring, a signal is transmitted by light using an optical fiber or the like as the transmission line. So-called optical interconnection for transmission is actually being introduced.
そのような光インタコネクションにおいては、複数の伝送チャネル(複数本の光ファイバ)で並行して光信号を伝送する場合も多い。 In such an optical interconnection, optical signals are often transmitted in parallel through a plurality of transmission channels (a plurality of optical fibers).
光インタコネクションにおいては、電気信号を光信号に変換して光信号を送信する光送信モジュール、および、光信号を受信し電気信号に変換する光受信モジュール、あるいは、それらの両方の機能を有する光モジュール(以下、光送受信モジュールともいう)が、光インタコネクションにおける主要な光部品である。 In optical interconnection, an optical transmission module that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, an optical reception module that receives an optical signal and converts it into an electrical signal, or an optical device having both functions A module (hereinafter also referred to as an optical transmission / reception module) is a main optical component in optical interconnection.
従って、複数の伝送チャネルにおいては、光送受信モジュールは、並行して光信号の送信/受信を行うべく、上述のような複数の伝送チャネル(多チャンネル)の光送受信モジュールには、複数本の光ファイバが接続される。 Therefore, in a plurality of transmission channels, the optical transmission / reception module performs transmission / reception of optical signals in parallel, and the optical transmission / reception modules of the plurality of transmission channels (multi-channel) as described above include a plurality of optical channels. The fiber is connected.
光送受信モジュールを回路基板(ボード)に実装する作業や光ファイバ配線の敷設作業を考慮するならば、光送受信モジュールと光ファイバとの接続形態は、永久接続よりもコネクタ接続であることが望ましい。ここでの、永久接続とは、光送受信モジュールをボード実装する際、既に光送受信モジュールに光ファイバが接続されていることをいう。コネクタ接続とは、光ファイバと回路基板とが、光コネクタを介して手作業で簡単に接続可能な接続をいう。これに関しては、光送受信モジュールだけでなく、光インタコネクションに用いられる他の光部品についても同様である。 Considering the work of mounting the optical transceiver module on the circuit board (board) and the laying work of the optical fiber wiring, the connection form of the optical transceiver module and the optical fiber is preferably a connector connection rather than a permanent connection. Here, the permanent connection means that an optical fiber is already connected to the optical transceiver module when the optical transceiver module is mounted on the board. Connector connection refers to a connection in which an optical fiber and a circuit board can be easily connected manually via an optical connector. The same applies to not only the optical transmission / reception module but also other optical components used for optical interconnection.
そのようなコネクタ接続に関しては、例えば、特許文献1および特許文献2にも示されるように、複数個の光半導体素子(半導体レーザまたはフォトダイオード)と複数本の光ファイバとが、レセプタクルおよびプラグからなる光コネクタを介して接続される方法が提案されている。 With regard to such connector connection, for example, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, a plurality of optical semiconductor elements (semiconductor lasers or photodiodes) and a plurality of optical fibers are connected from a receptacle and a plug. A method of connecting via an optical connector is proposed.
光コネクタは、例えば、特許文献1または図5(A)および(B)にも示されるように、光ファイバ6ai(i=1〜n,nは正の整数)の一端に接続されるプラグ2と、プラグ2のハウジング2A、および、光ファイバ6aiの素線6bが接続されるレセプタクル4とを含んで構成されている。なお、図5(A)および(B)においては、プラグ2をレセプタクル4に対して保持するロック機構の図示が省略されている。そのようなロック機構は、特許文献2に開示されている。
The optical connector is, for example, a plug 2 connected to one end of an optical fiber 6ai (i = 1 to n, n is a positive integer) as shown in Patent Document 1 or FIGS. 5 (A) and 5 (B). And the receptacle 4 to which the
プラグ2のハウジング2Aは、片持ちばりのように支持される光ファイバ6aiの素線6bが一列状に互いに平行に配置されるファイバ収容部2aを有している。図5(A)に示されるように、接続される以前において、光ファイバ6aiの素線6bの長さは、その自由端の位置がハウジング2Aの開口端の端面と共通の平面上にあるような長さに設定されている。
The
レセプタクル4は、プラグ2のハウジング2Aの外周部が内周部4aに嵌合されるハウジング4Aと、ハウジング4A内に配されるガイド部材10とを含んで構成されている。
The receptacle 4 includes a
光送受信モジュール8のレセプタクル4が構成される部分は、光半導体素子8ai(i=1〜n,nは正の整数)と、その上方位置に光半導体素子8aiに対応した位置に複数個のマイクロレンズを有するガラス板12とを有する。ガラス板12の平坦面は、光送受信モジュール8の端面8Eと共通の平面上に配置されている。また、光送受信モジュール8の端面8Eには、後述するガイド部材10の端面10Eが、図6に拡大されて示されるように、所定位置に位置決めされた後、接着剤14により接着されている。
The portion of the
ガイド部材10は、上述の光ファイバ6aiの素線6bが挿入されるガイド孔10ai(i=1〜n,nは正の整数)を有している。ガイド孔10aiは、光半導体素子8aiに対向している。ガイド孔10aiの内径(ガイド孔の断面形状が円形でない場合、その内壁の内接円の径)は、光ファイバ6aiの素線6bの外径(一般には、125μm程度)より僅かに大きい値に設定されている。ガイド孔10ai同士のピッチ(間隔)は、例えば、光半導体素子8ai同士のピッチと一致している。ガイド孔10aiの中心軸線は、光半導体素子8aiの光軸と一致している。言い換えれば、それぞれのガイド孔10aiの中心軸線と光半導体素子8aiの光軸とが一致するようにガイド部材10は光送受信モジュール8の端面8Eにおける所定位置に位置決めされ、光送受信モジュール8の端面8Eに接着されている。
The
斯かる構成において、プラグ2に支持される光ファイバ6aiがレセプタクル4の光送受信モジュール8に接続される場合、図5(B)に示されるように、プラグ2のハウジング2Aの外周部がレセプタクル4のハウジング4Aの内周部4aに嵌合される。
In such a configuration, when the optical fiber 6ai supported by the plug 2 is connected to the optical transmission /
その際、各光ファイバ6aiの素線6bが、ガイド部材10における対応するガイド孔10aiに挿入されることにより、光ファイバ6aiの中心軸線と光半導体素子8aiの光軸が一致するように、調心(位置決め)される。光ファイバ6aiの素線6bの先端の軸線方向についての位置は、ハウジング2Aの端面が光送受信モジュール8の端面8Eに突き当たる位置で調整されることとなる。
At that time, the
また、光ファイバ6aiの素線6bの先端と光送受信モジュール8の端面8Eとの間のギャップを消滅させるべく、例えば、特許文献1および図7(A)および(B)にも示されるように、プラグ2のハウジング2Aのファイバ収容部2a内に配される光ファイバ6´ai(i=1〜n,nは正の整数)の素線6´bの長さが、接続される以前において、その自由端の位置がハウジング2Aの開口端の端面から所定の長さΔLだけ突出した位置となるように設定されているものが提案されている。なお、図7(A)および(B)に示される例においては、図7(A)および(B)に示される例における同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
In order to eliminate the gap between the tip of the
斯かる構成により、プラグ2に支持される光ファイバ6´aiがレセプタクル4を有する光送受信モジュール8に接続される場合、図示が省略されるロック機構により、ハウジング2Aの端面が光送受信モジュール8の端面8Eに突き当たるようにプラグ2がレセプタクル4に保持される。
With such a configuration, when the optical fiber 6 ′ ai supported by the plug 2 is connected to the
これにより、光ファイバ6´aiは、素線6´bの先端が所定の長さΔLの分だけ後退せしめられ、ハウジング2A内であって、かつ、ガイド部材10の上方の空間において、座屈するように撓むこととなる。その結果、光ファイバ6´aiが元の長さに伸びようとする弾性力(座屈力)により、光ファイバ6´aiの素線6´bの先端はガラス板12に突き当たる。従って、フィジカルコンタクトが実現されるように、光ファイバ6´aiの素線6´bの先端とガラス板12とのギャップが消滅するのでギャップによるフレネル反射を防止することができるという効果を奏する。
As a result, the optical fiber 6'ai is buckled in the space inside the
さらに、図5(A)および図7(A)に示される光コネクタは、光ファイバを0.25mmといった小さなピッチで配置することが可能である。例えば、光送受信モジュール8の光入出力チャネル数が8ch、12ch、16chなどのように多い場合、言い換えれば、光ファイバの接続心数が8心、12心、16心などのように多い場合でも、光コネクタのサイズを小さくすることができる。また、図7(A)に示される光コネクタのように、光ファイバの素線の先端において、フィジカルコンタクトが利用される場合、光ファイバ自体の弾性力を用いているのでハウジング2Aの先端と端面8Eとの接触を維持すべく、プラグ2をレセプタクル4に固定するための力も比較的小さくできる。これにより、プラグ2のハウジング2Aやレセプタクル4のハウジング4A等の肉厚が、比較的薄くできるので光コネクタのサイズを小さくできる要因となる。
Furthermore, in the optical connector shown in FIGS. 5A and 7A, optical fibers can be arranged at a small pitch such as 0.25 mm. For example, when the number of optical input / output channels of the
上述した光コネクタにおいては、ガイド部材10の端面10Eが、図6に拡大されて示されるように、光送受信モジュール8の端面8Eに対し位置決めされた後、接着剤14により端面8Eに接着される。ガイド部材10の光送受信モジュール8への装着工程は、光送受信モジュール8、および、光コネクタのレセプタクル4の作製における重要な工程である。このような装着工程に用いられる装着装置においては、以下の3つの事項を達成することが要求される。
In the optical connector described above, the
第1は、光送受信モジュール8の光半導体素子8aiの位置に対応してガイド部材10を高精度に位置決め(調心)し、光送受信モジュール8の端面8Eに固定することである。これは、光半導体素子8aiと光コネクタの光ファイバとの高効率な光結合を達成するために不可欠である。
The first is to position (align) the
第2は、ガイド部材10の光送受信モジュール8に接着される側の端面(以下、端面10Eともいう)と光送受信モジュール8におけるガイド部材10が接着される端面(以下、端面8Eともいう)とを高精度に互いに平行にすることである。すなわち、端面10Eと端面8Eとの間のギャップ(以下、単にギャップともいう)言い換えれば、接着剤14の厚さを均一にすることである。これは、特に、製造された光送受信モジュール8が実際に使用されている期間中、ガイド部材10が端面8Eに対し位置ずれ、または、剥離する可能性を極力小さくするという耐久特性に関する信頼性の観点で重要である。
Second, the end face (hereinafter also referred to as end face 10E) of the
また、もし、端面10E、端面8E相互の平行度の精度が低く、端面10Eのガイド孔10ai付近で、ギャップが大きくなる場合、接着剤14がガイド孔10aiに侵入してしまう可能性もある。実際のガイド部材10においては、ガイド孔10aiの中心軸線に対し直交する端面10Eの角度は、規定の角度(通常は、90°)に対して、多少の誤差を有している。また、光送受信モジュール8を所定の装着装置にセットした際、ガイド部材10側から見た端面8Eの角度は、個々の光送受信モジュール8により、多少変動する。従って、ガイド部材10と光部品8とをその装着装置にセットしただけでは、端面10Eと端面8Eとが、高精度に互い平行になっていない場合が多い。
If the parallelism between the end face 10E and the
ガイド孔10aiの中心軸線に対し直交する端面10Eの角度が誤差を含む場合、端面10Eと端面8Eとの間の平行度を高めるとき、光半導体素子8aiの光軸方向とガイド孔10aiの中心軸線方向がずれることになるが、一般的に、それによる光半導体素子8aiと光ファイバとの光結合率の劣化は無視できる程度である。言い換えれば、そのようになるように、端面8Eの角度誤差や端面10Eの角度誤差の許容値が規定されることとなる。
When the angle of the
そこで、そのような装着装置は、端面10Eと端面8Eと互いに平行にするための機構、例えば、特許文献3にも示されるような、調心ステージと、ジンバル機構を有する基板ステージとを備えていることが好適である。
Therefore, such a mounting apparatus includes a mechanism for making the
第3は、上述した端面10Eと端面8Eとの間において、所定の平行度が保たれた状態で、互いに平行な端面10Eと端面8Eとのギャップ、換言すれば、接着剤14の厚さを適切な値になるように制御することである。これは、上述したような信頼性の観点で重要であり、また、ガイド孔10ai内に接着剤14を侵入させないためにも要求される。
Third, the gap between the end face 10E and the
上述した3つの事項を満たすような、ガイド部材10を光送受信モジュール8に対し位置決めし装着する装着装置は、例えば、図8に示されるような装置が特許文献3に提案されている。図8に示される装置は、上述したガイド部材10をクランプ20CLにより保持する調心ステージ20と、上述した光送受信モジュール8をクランプ22CLにより保持するジンバル機構付きステージ22とを含んで構成されている。
As a mounting apparatus that positions and mounts the
調心ステージ20は、ジンバル機構付きステージ22に対して近接または離隔可能に配されている。調心ステージ20は、2本のモニタ用ファイバ26を把持するファイバステージ28を備えている。ファイバステージ28は、作動状態のとき、2本のモニタ用ファイバ26をガイド部材10のガイド孔10aiに挿入またはガイド孔10aiから引き抜くものとされる。
The
ジンバル機構付きステージ22は、ジンバル機構部24を基台22STに備えている。ジンバル機構部24は、調心ステージ20に保持されるガイド部材10に対して光送受信モジュール8が互いに直交する二つの座標軸の回りに自在に回転できる状態と固定される状態を作ることができる。光送受信モジュール8が自在に回転できる状態において、ガイド部材10の端面10Eを光送受信モジュール8の端面8Eに押し当て、端面10Eと端面8Eとを合わせたら、ジンバル機構部24は、固定した状態にされる。
The
斯かる構成を有する本装置によるガイド部材10の端面10Eの光送受信モジュール8の端面8Eに対する装着工程は、概ね、以下の7段階の工程からなる。
The mounting process of the
(1)光送受信モジュール8およびガイド部材10が、クランプ22Lおよびクランプ20CLによりジンバル機構付きステージ22、調心ステージ20にセットされる。(2)端面10Eおよび端面8E相互間の平行度を所定の値に設定する。(3)端面10Eおよび端面8E相互間のギャップを検出する。(4)モニタ用ファイバ26をガイド部材10に挿入し、モニタ用ファイバ26の先端位置を検出する。(5)端面10Eおよび端面8E相互間のギャップを適量にして、アクティブアライメント法により、ガイド部材10の光送受信モジュール8に対する位置決めを行う。(6)端面10Eおよび端面8E相互間に接着剤14を浸透させた後、硬化させ、ガイド部材10を光送受信モジュール8に固定する。(7)モニタ用ファイバ26をガイド部材10から引き抜く。
(1) The
上述の第3の工程において、端面10Eおよび端面8E相互間のギャップの制御は、以下のようにして行われる。 In the above-described third step, the control of the gap between the end face 10E and the end face 8E is performed as follows.
先ず、調心ステージ20が、端面10Eと端面8Eとが接触するまでジンバル機構付きステージ22に向けて近接(ガイド部材10が光送受信モジュール8に近づく方向)せしめられる。その際、端面10Eおよび端面8E相互間の接触荷重が、調心ステージ20またはジンバル機構付きステージ22に搭載した荷重計(不図示)により検出される。その荷重計(不図示)をモニタすることにより、端面10Eと端面8Eとが接触する、すなわち、端面10Eおよび8E相互間のギャップがゼロとなる調心ステージ20の位置が検知されることとなる。
First, the
次に、その位置から調心ステージ20をどれだけ後退させたかで、そのギャップを把握することができる。従って、第6の工程において、接着剤14は、そのギャップに対応した空間内に塗布されることとなる。
Next, the gap can be grasped by how much the
上述の第5の工程において、ガイド部材10の端面10Eの光送受信モジュール8の端面8Eに対する位置決めは、例えば、特許文献3にも記載される「アクティブアライメント法」が用いられる。「アクティブアライメント法」は、光結合効率をモニタしながら、光結合効率が最大になるようにガイド部材10の端面10Eを光送受信モジュール8の端面8Eに対し高精度に位置決めする方法である。
In the fifth step described above, for example, an “active alignment method” described in Patent Document 3 is used for positioning the
即ち、そのような光結合効率のモニタは、具体的には、例えば、光送受信モジュール8が光送信モジュールの場合、同モジュールから光を出力させ、これをモニタ用ファイバ26に入射させることにより行われる。次に、モニタ用ファイバ26からの光出力が、モニタ用ファイバ26に接続される所定の光パワーメータで検知される。これにより、光パワーメータの検出値が最大となるようにガイド部材10の端面10Eが光送受信モジュール8の端面8Eに位置決めされる。
Specifically, such monitoring of the optical coupling efficiency is specifically performed by, for example, outputting light from the optical transmission /
あるいは、光送受信モジュール8が光受信モジュールの場合、光結合効率のモニタは、モニタ用ファイバ26から同モジュールに対して光を出力し、同モジュールからの電気出力が測定される。これにより、その測定値が、最大となるようにガイド部材10の端面10Eが光送受信モジュール8の端面8Eに対し位置決めされる。その結果、端面10Eと端面8Eとの間の平行度が所定の値に設定され、かつ、ガイド部材10の端面10Eが光送受信モジュール8の端面8Eに対し高精度に位置決めされることとなる。
Alternatively, when the
なお、上述の第4の工程において、モニタ用ファイバ26の先端位置は、調心ステージ20に搭載した荷重計により、先端が端面8Eに接触する位置を検出することにより、上記と同様に制御することができる。また、モニタ用ファイバ26の先端位置を制御する手段として、特許文献3に開示されるように、モニタ用ファイバ26が、ファイバステージ28に対して、軸方向について弱く保持されている場合、モニタ用ファイバ26の先端が端面8Eに突き当たるとき、モニタ用ファイバ26はファイバステージ28に対して滑って後退する。このとき、モニタ用ファイバ26の先端と端面8Eとのギャップがゼロの状態になる。次に、調心ステージ20が後退した距離が、そのギャップとなる。
In the above-described fourth step, the tip position of the
上述のような装置を用いれば、ガイド部材10を光送受信モジュール8に対して高い位置精度で固定できるだけでなく、端面10Eと端面8Eとを接着するための接着剤14の厚さを均一な厚さ、かつ、最適な厚さに設定することができる。そして、ガイド部材10の固定に関して、上述した耐久特性に関する信頼性を良好に得ることができる。すなわち、光送受信モジュール8に光ファイバ6aiを接続している際、ガイド部材10が光送受信モジュール8に対して位置ずれ、または、離脱する可能性を低くすることができる。
If the apparatus as described above is used, the
しかしながら、上述の装置において、ジンバル機構を利用して端面10aと端面8Eとを高精度に平行にするシステム、または、端面10Eおよび端面8E相互間のギャップを制御するために端面10Eおよび端面8E相互間の接触荷重をモニタして、高精度に端面10Eおよび端面8Eの接触位置を検知するシステムは、複雑である。従って、その装置が高価になり、製造コストが嵩む場合がある。
However, in the above-described apparatus, the end face 10E and the
また、光送受信モジュール8の構造の剛性が低い場合、光送受信モジュール8がその構造上、ステージ22に強固に保持できない場合は、端面8Eと端面10Eとを突き合わせて平行度を適正とする際、あるいは、接触位置を検知する際、荷重により端面8Eの位置が変位してしまうので上述の平行度や接触位置の誤差が大きくなってしまう虞もある。
Further, when the structure of the
以上の問題点を考慮し、本発明は、光ファイバのガイド部材を装着する方法、それが用いられる装着装置、および、光ファイバのガイド部材であって、ガイド部材を光送受信モジュール等の光部品に対し十分小さな位置誤差で装着(接着固定)することができ、しかも、耐久特性に関する信頼性が考慮されるもとで、組立中、ガイド部材および光送受信モジュールの端面相互間の平行度および間隔を高精度に制御でき、すなわち、使用される接着剤の厚さを均一にでき、かつ、ギャップ(接着剤の厚さ)を高精度に制御することができ、さらに、装置の製造コストが低減できる光ファイバのガイド部材を装着する方法、それが用いられる装着装置、および、光ファイバのガイド部材を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a method for mounting a guide member of an optical fiber, a mounting device using the method, and a guide member of the optical fiber, wherein the guide member is an optical component such as an optical transceiver module. Can be mounted (adhesion-fixed) with a sufficiently small position error, and the reliability and durability between the guide member and the optical transmitter / receiver module end-to-end parallelism and spacing during assembly Can be controlled with high precision, that is, the thickness of the adhesive used can be made uniform, and the gap (adhesive thickness) can be controlled with high precision, further reducing the manufacturing cost of the device. It is an object of the present invention to provide a method for mounting a guide member of an optical fiber, a mounting device in which the guide member is used, and an optical fiber guide member.
上述の目的を達成するために、本発明に係る光ファイバのガイド部材を装着する方法は、光部品を把持する光部品用ステージに対し相対的に移動可能な調心用ステージに支持される1本または2本のモニタ用光ファイバをガイド部材に挿入し、ガイド部材を調心用ステージに回転可能に連結する工程と、モニタ用光ファイバを通過する光を利用してモニタ用光ファイバと光部品との光結合効率をモニタすることにより、ガイド部材を光部品の端面の所定の位置に位置決めする工程と、ガイド部材における光部品の端面に対向する端面を、光部品の端面に接触させるようにガイド部材を押圧し、ガイド部材の端面を光部品の端面に対して平行となるようにする工程と、を含んでなる。 In order to achieve the above-mentioned object, a method for mounting an optical fiber guide member according to the present invention is supported by an alignment stage that is movable relative to an optical component stage that holds an optical component. One or two monitor optical fibers are inserted into the guide member, the guide member is rotatably connected to the alignment stage, and the monitor optical fiber and the light are transmitted using the light passing through the monitor optical fiber. By monitoring the optical coupling efficiency with the component, the step of positioning the guide member at a predetermined position on the end surface of the optical component and the end surface of the guide member facing the end surface of the optical component are brought into contact with the end surface of the optical component. And pressing the guide member so that the end face of the guide member is parallel to the end face of the optical component.
また、本発明に係る光ファイバのガイド部材の装着装置は、光部品を把持する光部品用ステージに対し相対的に移動可能な調心用ステージと、調心用ステージに一端が固定され、他端がガイド部材に挿入される1本または2本のモニタ用光ファイバと、ガイド部材における前記光部品の端面に対向する端面を光部品の端面に接触するように該ガイド部材を押圧するプランジャとを備え、プランジャの押圧動作のとき、ガイド部材が、調心用ステージに対し回転可能となるように、ガイド部材が調心用ステージに連結されていることを特徴とする。 The optical fiber guide member mounting apparatus according to the present invention includes an alignment stage that is movable relative to the optical component stage that holds the optical component, and one end fixed to the alignment stage. One or two monitoring optical fibers whose ends are inserted into the guide member, and a plunger that presses the guide member so that the end surface of the guide member facing the end surface of the optical component contacts the end surface of the optical component. The guide member is connected to the aligning stage so that the guide member can rotate relative to the aligning stage when the plunger is pressed.
さらに、本発明に係る光ファイバのガイド部材は、上述の光ファイバのガイド部材の装着装置により光部品の端面に装着されるガイド部材であって、光部品の端面に対向する端面に、プランジャの押圧動作のとき、ガイド部材の端面と光部品の端面とを所定の間隔に調整するための薄膜を有することを特徴とする。 Furthermore, an optical fiber guide member according to the present invention is a guide member that is mounted on an end surface of an optical component by the above-described optical fiber guide member mounting device, and is provided on the end surface of the optical component facing the end surface of the optical component. It is characterized by having a thin film for adjusting the end face of the guide member and the end face of the optical component to a predetermined distance during the pressing operation.
本発明に係る光ファイバのガイド部材を装着する方法、それが用いられる装着装置、および、光ファイバのガイド部材によれば、モニタ用光ファイバを通過する光を利用してモニタ用光ファイバと光部品との光結合効率をモニタすることにより、ガイド部材を光部品の端面の所定の位置に位置決めするのでガイド部材を光部品に対し十分小さな位置誤差で装着(接着固定)することができる。 According to the method of mounting the optical fiber guide member, the mounting apparatus using the optical fiber guide member, and the optical fiber guide member according to the present invention, the light passing through the monitor optical fiber and the optical fiber for monitoring are used. By monitoring the optical coupling efficiency with the component, the guide member is positioned at a predetermined position on the end face of the optical component, so that the guide member can be mounted (adhered and fixed) to the optical component with a sufficiently small positional error.
しかも、ガイド部材における光部品の端面に対向する端面を、光部品の端面に接触させるようにガイド部材を押圧し、ガイド部材の端面を光部品の端面に対して平行となるようにするので組立中、ガイド部材および光部品の端面相互間の平行度および間隔を高精度に制御でき、すなわち、使用される接着剤の厚さを均一にでき、かつ、ギャップ(接着剤の厚さ)を高精度に制御することができ、さらに、装置の製造コストが低減できる。 In addition, the guide member is pressed so that the end surface of the guide member facing the end surface of the optical component is in contact with the end surface of the optical component, and the end surface of the guide member is made parallel to the end surface of the optical component. Medium, the parallelism and spacing between the end faces of the guide member and the optical component can be controlled with high accuracy, that is, the thickness of the adhesive used can be made uniform, and the gap (adhesive thickness) can be increased. The accuracy can be controlled, and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
図1は、本発明に係る光ファイバのガイド部材を装着する方法の一例が適用された装着装置の要部を概略的に示す。 FIG. 1 schematically shows a main part of a mounting apparatus to which an example of a method for mounting a guide member of an optical fiber according to the present invention is applied.
図1に示される装着装置は、ガイド部材38を光部品40の所定の位置に高精度に位置決めし装着する工程において利用される。
The mounting apparatus shown in FIG. 1 is used in a process of positioning and mounting the
光部品40に一括して複数本の光ファイバ(不図示)を接続する光コネクタは、装着されたガイド部材38を内部に配置して光部品40に構成されるレセプタクル(不図示)と光ファイバを備えたプラグ(不図示)から成る。光部品40は、面発光形半導体レーザが搭載され、電気信号を光信号に変換し、光ファイバで伝送すべく、その光信号を出力する光送信モジュール、または、フォトダイオード(PD)が搭載され、光ファイバで伝送され、入力された光信号を電気信号に変換し、出力する光受信モジュールである。これらのモジュールには、前記面発光形半導体レーザまたはPDの光半導体素子を駆動するための電子素子(図示省略)なども搭載される。光コネクタにより光部品40に接続される光ファイバは、シングルモード(SM)光ファイバまたはマルチモード(MM)光ファイバの何れかに限定するものではない。
An optical connector that collectively connects a plurality of optical fibers (not shown) to the
略直方体のガイド部材38は、例えば、紫外線を透過するようなガラスで作られ、図2に拡大されて示されるように、所定の光ファイバの一端を形成する素線が挿入されるガイド孔38ai(i=1〜n,nは正の整数)を有している。ガイド孔38aiは、ガイド部材38の略中央位置に、その長辺に沿って所定の均等の間隔で一列に形成されている。ガイド孔38aiは、その中心軸線が互いに平行となるようにその厚さ方向に貫通している。ガイド孔38aiの一方の開口端部は、後述するプランジャ32Pにより押圧される被押圧面に開口している。被押圧面は、平坦面とされる。ガイド孔38aiの一方の開口端部の周縁には、光ファイバの素線の挿入を容易にするために所定の面取りが施されている。
The substantially rectangular
また、ガイド孔38aiの他方の開口端部は、図2に示されるように、後述する接着剤ADが塗布される被接着面38BS(以下、単に、端面38BSともいう)に開口している。被接着面38BSと上述の被押圧面とは、互いに平行となるように形成されている。被接着面38BSは、ガイド孔38aiの中心軸線に対し垂直となるように形成されている。被接着面38BSとガイド孔38aiの中心軸線とがなす90°は、角度誤差を有し、その許容値が、1°以下に設定されている。
Further, as shown in FIG. 2, the other opening end of the
ガイド孔38aiが形成されていない被接着面38BSの両端の部分には、それぞれ、所定の厚さΔdを有する帯状の薄膜44が形成されている。その2箇所の薄膜44の厚さは、等しく、端面38BSにおいて薄膜44を有する領域の面積は、端面38BS全体の面積に比べて十分小さい。
Band-shaped
ガイド部材38の製造において、その端面に薄膜44を付加する手段としては、加熱蒸着、スパッタなど真空装置を用いて薄膜を形成する手段、薄板を貼り付ける手段が挙げられる。上記の真空装置を用いて薄膜を形成する手段では、ガイド部材38の端面の特定の位置のみに薄膜44を形成するのでガイド部材38の端面上にマスクを設けて、成膜する。ガイド部材38の端面の一辺は、数mmと小さく、上述の真空装置内に多数個を設置することができ、一括して多数個を処理することができる。すなわち、薄膜44を付加するコストは、1個のガイド部材38当たりについては小さい。プランジャ32Pがガイド部材38を押圧する力はそれほど大きくはないので、その端面における薄膜44を有する領域の面積は、ガイド部材38の端面全体の面積に比べて十分小さくできる。
In the manufacture of the
例えば、紫外線(UV)硬化型接着剤とされる接着剤ADは、薄膜44相互間に形成される被接着面38BSにおけるガイド孔38aiを除く領域、即ち、図2おける斜線で示される領域に所定量、塗布されることとなる。
For example, the adhesive AD, which is an ultraviolet (UV) curable adhesive, is located in a region excluding the guide holes 38ai on the adherend surface 38BS formed between the
従って、この薄膜44は、後述のように、ガイド部材38を光部品40に接着する際、光部品40の一部を構成するガラス板42における接着面42BSと端面38BSとの間のギャップ(接着剤ADの厚さ)を決めるためのものである。但し、接着剤ADは、後述するように、ガイド部材38が位置決めされ、プランジャ32Pにより押圧された後、浸透されるが、しかし、そのギャップがガイド孔38aiの直径に比して小に設定されるので接着剤ADがガイド孔38aiに侵入する虞がない。
Therefore, as will be described later, when the
なお、図2においては、ガイド孔38aiは、ガイド部材38の略中央位置に、その長辺に沿って所定の均等の間隔で一列に形成されているが、斯かる例に限られることなく、例えば、隣接するガイド孔38aiの相互間隔距離が、均等ではなく、異なってもよい。
In FIG. 2, the guide holes 38 ai are formed in a line at a predetermined equal interval along the long side at a substantially central position of the
光部品40は、上述のガイド孔38aiに対応して形成されるマイクロレンズを有する透明板42と、透明板42の下方に配列される光半導体素子40ai(i=1〜n,nは正の整数)とを主な要素として含んで構成される。
The
透明板42は、ガイド部材38に向かい合う一方の端面に設けられている。透明板42は、例えば、平坦面を有するガラス板で作られ、光半導体素子40aiに対応して所定の間隔で配置された複数のマイクロレンズを有している。マイクロレンズは、例えば、ガラス板にイオンを拡散して形成される。
The
また、透明板42の平坦面における複数個のマイクロレンズの周囲には、上述のガイド部材38の被接着面38BSを接着する接着面42BS(以下、端面42BSともいう)が形成されている。光部品40が光受信モジュールの場合、上述の光半導体素子40aiは面発光型半導体レーザ、光受信モジュールの場合、フォトダイオード(PD)である。
An adhesive surface 42BS (hereinafter also referred to as an end surface 42BS) for adhering the adherend surface 38BS of the
図1において、装着装置は、光部品40が固定される平坦な搭載面を有する光部品用ステージ36と、光部品用ステージ36に対し上方に対向して移動可能に配される調心用ステージ30とを主な要素として含んで構成されている。
In FIG. 1, the mounting device includes an
光部品用ステージ36においては、例えば、図示が省略されるクランプによる機械的把持、真空吸着、仮固定接着剤などの手段により、光部品40の下端面がその搭載面に当接するように光部品40が強固に固定される。
In the
調心用ステージ30は、図示が省略される回転台上に配されるX軸ステージ,Y軸ステージ、Z軸ステージからなるステージユニットにより駆動される。そのステージユニットにおいて、X軸ステージ,Y軸ステージは、Z軸ステージを介して回転台上に配されている。X軸ステージ,Y軸ステージは、それぞれ、図1に示される直交座標におけるX座標軸、Y座標軸に沿って移動可能とされる。また、Z軸ステージは、その回転台に対し昇降動可能とされる。X軸ステージ,Y軸ステージ、Z軸ステージ、回転台は、例えば、駆動源としてのパルスモータ、または油圧モーターの出力軸に連結されるものであってもよい。また、X軸ステージ,Y軸ステージ、Z軸ステージ、回転台が、それぞれ、ピエゾ素子により駆動されてもよい。
The
調心用ステージ30の一端は、例えば、X軸ステージに連結されている。そのステージユニットは、後述する制御ユニットにより制御される。これにより、調心用ステージ30は、光部品用ステージ36に対し近接または離隔可能に配置されることとなる。
なお、X座標軸は、光部品用ステージ36に固定された光部品40の光半導体素子40aiの配列方向に沿って設定されており、また、Z座標軸は、端面42BSに対し垂直な方向、即ち、光半導体素子40aiの光軸に沿って設定されている。図1において、θx、θy、θzは、それぞれX、Y、Z座標軸を回転軸とした回転座標をあらわす。
One end of the
The X coordinate axis is set along the arrangement direction of the optical semiconductor elements 40ai of the
調心用ステージ30は、所定の間隔をもって一対のモニタ用光ファイバ34の一部を片持ちばりとなるように支持している。一対のモニタ用光ファイバ34は、後述するアクティブアライメント法に従うガイド部材38の光部品40に対する位置決めに利用される。モニタ用光ファイバ34は、例えば、マルチモード(MM)の光ファイバとされ、その素線34aが調心用ステージ30の端面に対し垂直に突出するように保持されている。
The
調心用ステージ30に支持される2本のモニタ用光ファイバ34の相互間隔距離は、それらの先端が挿入される上述のガイド孔38aiの間隔と一致させるように設定される。
The mutual distance between the two monitoring
2本のモニタ用ファイバ34の素線34aの先端の位置は、上述のZ座標軸方向について同一位置となるように調心用ステージ30に支持されている。モニタ用ファイバ34の中心軸線の方向が、光半導体素子40aiの光軸と平行となるように、換言すれば、端面42BSに対し垂直となるように設定されている。従って、モニタ用ファイバ34の素線34aの中心軸線の方向(Z座標軸方向)が重力の方向になるように、かつ、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端が下方に向くようにモニタ用ファイバ34が支持されている。
The positions of the tips of the
一対のモニタ用光ファイバ34は、後述するように、ガイド部材38を光部品40に対し位置決めする工程において、ガイド部材38と調心用ステージ30とを連結状態とするだけでなく、光部品40の光半導体素子40aiとモニタ用光ファイバ34との光結合率をモニタするためにも用いられる。2本のモニタ用光ファイバ34の素線34aが挿入されるガイド部材38のガイド孔38aiは、それらの両端に位置するものとされる。
As will be described later, the pair of monitoring
素線34aにおける調心用ステージ30の下端面から突出した長さは、ガイド部材38におけるガイド孔38aiの中心軸線に沿った長さよりも所定の長さdfだけ突出する長さに設定されている。
The length of the
ガイド部材38は、例えば、一辺の長さが数mmの場合、そのサイズが小さく、重量も小さいので端面42BSとガイド部材38の薄膜44との摩擦も小さく、X座標軸、および、Y座標軸方向、Z座標軸まわり回転方向(θz)については、ガイド部材38の動きは、調心用ステージ30の動きとほぼ等しくなる。長さdf、すなわち、モニタ用ファイバ34の素線34aが撓んで湾曲できる領域の長さを長くするならば、その撓みにより、ガイド部材38は調心用ステージ30に動きに対する追従性が低下する。一方、長さdfを短くしすぎたならば、後述するプランジャ32Pによりガイド部材38が押圧されても端面38BSが十分にその方向を変更することができず、端面42BSに対し平行とならない可能性がある。そこで、長さdfは、例えば、せいぜい2mm以上5mm以下の範囲に設定される。
For example, when the length of one side is several mm, the
調心用ステージ30における一対のモニタ用光ファイバ34相互間の略中央部には、移動可能なプランジャ32Pを有するシリンダ32が設けられている。シリンダ32におけるプランジャ6は、例えば、空気圧により、上述のモニタ用ファイバ34の素線34aの中心軸線方向(上下方向)に沿って移動可能とされる。
A
シリンダ32におけるプランジャ32Pは、後述する制御ユニットおよびシリンダ制御部により制御されるシリンダ駆動部により駆動される。プランジャ32Pが下降せしめられる場合、プランジャ32Pの先端によりガイド部材38の略中央部が光部品40に対し押圧される。プランジャ32Pは、より具体的には、ガイド部材38の光ファイバが挿入される側(上側)の端面の中央部分を押圧する。ガイド部材38が押圧されるとき、ガイド部材38の薄膜44が端面42BSに当接することにより、端面38BSと端面42BSが互いに平行になる。ガイド部材38およびガイド孔38aiの中心軸線は、若干(約1°以下)方向を変えることになるが、モニタ用ファイバ34が撓んで湾曲することより、それを許容することができる。その際、端面38BS(厳密に言えば、薄膜44がない領域)と端面42BSとの間のギャップの間隔は、薄膜44の厚さΔdとほぼ等しくなる。また、プランジャ6が上昇せしめられる場合、プランジャ6の先端がガイド部材38の被押圧面から離れることにより、その押圧力が解除されることとなる。
The
本発明に係る光ファイバのガイド部材を装着する装着装置の一例においては、上述の構成に加えて、図3に示されるように、調心用ステージ30を支持するステージユニット、および、シリンダ32の動作制御を行う制御ユニット50を備えている。
In an example of a mounting apparatus for mounting the optical fiber guide member according to the present invention, in addition to the above-described configuration, as shown in FIG. A
制御ユニット50には、ステージユニットにおけるステージ位置検出部52からのX軸ステージ,Y軸ステージ、およびZ軸ステージにおけるホームポジション(原点位置)、および、回転台における角度位置をそれぞれ、あらわす検出出力信号Sa,Sb,Sc,および、Sd、モニタ用ファイバ34からの光出力を検出する光パワーメータ54からの検出出力信号Se、図示が省略される紫外線照射装置からの紫外線照射終了信号Sf、ガイド部材38が光部品40の端面42BSにセット完了したことをあらわす信号Sgが供給される。
In the
制御ユニット50は、X軸ステージ,Y軸ステージ、およびZ軸ステージにおけるホームポジションからの移動距離のデータ、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端が設置された光部品40の端面42BSに対し当接したとき(端面38および端面42BS相互間のギャップが零と仮定できる状態)、Z軸ステージの移動後の位置をあらわすデータ、シリンダ32のプランジャ32Pのストロークおよび押圧力の設定値をあらわすデータ、および、X軸ステージ,Y軸ステージ、およびZ軸ステージの動作制御用プログラム等のデータを格納するデータ記憶部50Mを備えている。
The
上述のZ軸ステージの移動後の位置をあらわすデータを得るにあたっては、例えば、光部品40が光部品用ステージ36にセットされた後、ガイド部材38が光部品40上にセットされる前、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端と端面42BSとをあらわす顕微鏡の映像をモニタしながらモニタ用ファイバ34の素線34aの先端が端面42BSに接触する状態まで調心用ステージ30が上述のZ座標軸方向に動かされる。このとき、ステージ位置検出部52により検出された調心用ステージ30(Z軸ステージ)のZ座標軸方向の位置データを記憶することにより、そのデータが、得られる。
In obtaining the data representing the position after the movement of the Z-axis stage described above, for example, after the
これにより、それを調心用ステージ30(Z軸ステージ)の基準位置にすれば、モニタ用ファイバ34の素線34aがガイド孔38aiに挿入されるとき、顕微鏡で見てその先端位置が不明瞭であっても、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端の位置(あるいは、端面42BSとの相互間隔距離)が、調心用ステージ30における基準位置からのZ座標軸方向の相対的位置(移動距離)および素線34aの突出長さに基づいて知り得ることとなる。従って、調心用ステージ30の移動距離を制御することにより、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端の位置を調整することができる。
As a result, when the reference position of the alignment stage 30 (Z-axis stage) is set, when the
先ず、ガイド部材38の光部品40の端面42BSに対する位置決めを行うにあたり、ガイド部材38が光部品40の端面42BSに載置される。その際、ガイド部材38は、その両端に位置するガイド孔38aiの真上の位置に、モニタ用ファイバ34の素線34aの先端が配されるように、光部品40の端面42BSに載置される。
First, when positioning the
ガイド部材38が光部品40の端面42BSにセット完了したとき、制御ユニット50は、信号Sgに基づいてモニタ用ファイバ34の素線34aの先端がガイド孔38aiに挿入された後、端面38BSと共通の平面に到達するまでZ軸ステージおよび調心用ステージ30を下降させるべく、調心用ステージ30における上述の基準位置をあらわすデータおよび所定の設定移動距離のデータに基づいて制御信号群CSを形成し、それらをステージ制御部56に供給する。ステージ制御部56は、制御信号群CSに基づいて駆動信号群DSを形成し、それらをステージ駆動部58に供給する。これにより、2本のモニタ用ファイバ34の素線34aの先端がそれぞれ、各ガイド孔38aiに挿入された後、端面38BSと共通の平面に到達するまで調心用ステージ30が所定距離、光部品40の端面42BSに向かって下降せしめられる。
When the
次に、ガイド孔38aiの中心軸線と光部品40における光半導体素子40aiの光軸とが高い精度で一致するように、ガイド部材38の光部品40の端面42BSに対する相対位置を決定すべく、アクティブアライメント法に従い、相対位置が決定される。相対位置を決定するにあたっては、プランジャ32Pがガイド部材38に当接していない状態において、二つのガイド孔38aiにそれぞれ光ファイバ34の素線34aが挿入されたガイド部材38が、停止された光部品用ステージ36に固定された光部品40の端面42BSに対し調心用ステージ30に追従して目標相対位置まで摺動されるように調心用ステージ30の動作が制御される。
Next, in order to determine the relative position of the
アクティブアライメント法は、基本的には、光部品40の光半導体素子40aiとモニタ用ファイバ34との光結合(効)率が最大になるように、ガイド部材38を位置決めするものである。
The active alignment method basically positions the
例えば、光部品40が光送信モジュールの場合、光半導体素子40aiが半導体レーザ(面発光レーザ)のとき、少なくとも2本のモニタ用ファイバ34に対応する2つの光半導体素子40aiが発光され、その光ビームがモニタ用ファイバ34に入射される。これにより、モニタ用ファイバ34の反対側の端からの光出力が光パワーメータ54によりモニタされる。
For example, when the
制御ユニット50は、光パワーメータ54からの光出力をあらわす検出出力信号Seに基づいてX座標軸、Y座標軸により形成される平面においてθz軸方向に回転台を回転させ、各モニタ用ファイバ34からの光出力が最大となる目標相対位置を決定し、調心用ステージ30を所定の目標相対位置まで移動させるべく、制御信号群CSを形成し、それらをステージ制御部56に供給する。ステージ制御部56は、制御信号群CSに基づいて駆動信号群DSを形成し、それらをステージ駆動部58に供給する。これにより、モニタ用ファイバ34を伴う調心用ステージ30の移動に追従するガイド部材38の光部品40に対する位置決めが完了することとなる。
The
なお、斯かる例に限られることなく、例えば、光部品40が光送信モジュールの代わりに、光受信モジュールである場合、光半導体素子40aiの代わりにフォトダイオード(PD)(不図示)のとき、モニタ用ファイバ34からそのフォトダイオードに向けて光を出力させることにより、そのフォトダイオードからの電気出力値をモニタしながら、ガイド部材38の位置決めが行われてもよい。
Note that the present invention is not limited to such an example. For example, when the
続いて、図4(B)に示されるように、制御ユニット50は、データ記憶部50Mから読み出されたデータに基づいてプランジャ32Pにガイド部材38を光部品40に向けて所定量だけ押圧させるべく、制御信号CPを形成し、それをシリンダ制御部60に供給する。シリンダ制御部60は、制御信号CPに基づいて駆動信号DPを形成し、それをシリンダ駆動部62に供給する。これにより、ガイド部材38の薄膜44が光部品40における端面42BSに対し当接した状態で、端面38BSと端面42BSとが、互いに平行となる。
4B, the
斯かる例において、図4(A)に示されるように、端面38BSは、ガイド孔38aiの中心軸線に対し直角な理想的な端面に対しθy方向にΔθyだけ角度誤差があるものとする。なお、角度誤差Δθyは、1°以下である。例えば、端面38BSの角度誤差のために図4(A)において、端面38BSと端面42BSとの間では、平行ではなく、約Δθyの角度だけずれている。参考までに、もし、例えば、端面38BSのX座標軸方向の寸法が5mmで、角度誤差Δθyが0.5°と小さくても、端面42BSと端面38BSとの間のギャップ領域において、ギャップの最大値とギャップの最小値との差は、43μm程度と大きくなる。 In such an example, as shown in FIG. 4A, it is assumed that the end face 38BS has an angle error by Δθy in the θy direction with respect to an ideal end face perpendicular to the central axis of the guide hole 38ai. The angle error Δθy is 1 ° or less. For example, due to the angle error of the end face 38BS, in FIG. 4A, the end face 38BS and the end face 42BS are not parallel but shifted by an angle of about Δθy. For reference, for example, even if the dimension of the end surface 38BS in the X coordinate axis direction is 5 mm and the angle error Δθy is as small as 0.5 °, the maximum value of the gap in the gap region between the end surface 42BS and the end surface 38BS. And the gap minimum value are as large as about 43 μm.
そこで、図4(B)に示されるように、ガイド部材38が光部品40に向けて所定量だけ押圧され、端面38BSと端面42BSとが、互いに平行となる場合、モニタ用ファイバ34の素線34aは、調心用ステージ30とガイド部材38との間の空間において、少し湾曲するのでガイド部材38の回転(約角度誤差Δθy程度、すなわち、1°以下)が可能とされる。従って、端面42BSと端面38BS(薄膜44がない部分)とのギャップは、薄膜44の厚さΔdとほぼ等しくなる。
Therefore, as shown in FIG. 4B, when the
続いて、接着剤ADが、端面42BSと端面38BS(凸部38Pがない部分)とのギャップに、所定量、滴下され浸透される。接着剤ADの塗布は、例えば、所定のディスペンサが用いられる。接着剤ADの塗布量の制御は、例えば、接着剤ADの容器に所定の圧力を所定の吐出時間だけ作用させることにより行われる。予備試験において、任意の吐出時間に対し端面42BSと端面38BS相互間の接着剤ADの浸透状況を検証することにより、接着剤ADの塗布量が適量となる吐出時間および圧力が設定される。また、接着剤ADを浸透させる時間(浸透時間)も把握される。 Subsequently, a predetermined amount of the adhesive AD is dripped and penetrated into the gap between the end surface 42BS and the end surface 38BS (the portion without the convex portion 38P). For example, a predetermined dispenser is used to apply the adhesive AD. The application amount of the adhesive AD is controlled, for example, by applying a predetermined pressure to the container of the adhesive AD for a predetermined discharge time. In the preliminary test, by examining the penetration state of the adhesive AD between the end face 42BS and the end face 38BS for an arbitrary discharge time, the discharge time and pressure at which the application amount of the adhesive AD becomes an appropriate amount are set. Further, the time (penetration time) for allowing the adhesive AD to permeate is also grasped.
続いて、図示が省略される紫外線照射装置が、ガイド部材38に対し紫外線を所定期間だけ照射し、紫外線照射終了信号Sfを制御ユニット50に供給する。紫外線は、ガイド部材38を透過して、塗布された接着剤ADに照射される。
Subsequently, an ultraviolet irradiation device (not shown) irradiates the
制御ユニット50は、紫外線照射装置からの紫外線照射終了信号Sfに基づいて押圧力を解除するようにプランジャ32Pを初期位置に戻すべく、制御信号CPのシリンダ制御部60への供給を停止する。これにより、プランジャ32Pの先端がガイド部材38から離隔され、初期位置に戻される。
The
なお、例えば、ガイド部材38が最適位置から所定量だけずれた場合、光結合率がどれだけ低下するかを予め検証することができ、しかも、上述のアクティブアライメント法により、上述のように調心するとき、光結合率の最大値を予め知ることができる。従って、ガイド部材38が接着された後でも、ガイド部材38に挿入されたモニタ用ファイバ34により光半導体素子40aiとの光結合率がモニタされているので、その光結合率と光結合率の最大値とを比較することによって、ガイド部材38の固定位置の誤差が許容値に収まっているか否かを確認することができる。
For example, when the
そして、制御ユニット50は、モニタ用ファイバ34の素線34aをガイド部材38のガイド孔38aiから引き抜くように、調心用ステージ30をガイド部材38に対し離隔するように上昇させ初期位置まで戻すべく、制御信号群CSを形成し、それらをステージ制御部56に供給する。その後、ガイド部材38が接着された光部品40が、光部品用ステージ36から取り外されることにより、装着が完了したガイド部材38および光部品40が得られる。
Then, the
なお、上述の例においては、調心用ステージ30がステージユニットにより駆動されるものとされるが、斯かる例に限られることなく、例えば、ロボットアームにより駆動されてもよい。
In the above-described example, the
上述の例においては、光部品40の光入出力チャネル数(光部品40に接続される光ファイバの本数)が、例えば、6チャネルでもよいが、一般的に、光部品40の光入出力チャネル数が1チャネルの場合は、モニタ用ファイバ34は1本とし、ガイド部材38をX座標軸およびY座標軸方向について調心するものであってもよい。2チャンネル以上の場合は、モニタ用ファイバ34は2本とし、ガイド部材38をX座標軸、Y座標軸、および、θz軸方向について調心するものであってもよい。
In the above example, the number of optical input / output channels of the optical component 40 (the number of optical fibers connected to the optical component 40) may be, for example, six channels. When the number is one channel, the number of the
上述の例においては、位置決めの際は、調心用ステージ30がX座標軸、Y座標軸、Z座標軸、θz軸方向に動くとしたが、光部品用ステージ36に対して調心用ステージ30が相対的にX座標軸、Y座標軸、Z座標軸、θz軸方向に動けばよいので、例えば、調心用ステージ30は動かず、光部品用ステージ36が、上述のように、動いたり、調心用ステージ30がX座標軸、Y座標軸、Z座標軸方向に動き、光部品用ステージ36が、θz方向に回転するといった構成でもよい。
In the above-described example, the
また、上述の例においては、端面38BSのみに角度誤差があるとしていたが、端面42BSにも角度誤差がある場合(具体的には、光部品ステージ36に光部品40を固定するときの光部品ステージ36の基準面に対する端面42BSの角度が、個々の光部品40によって多少変動する場合)でも有効である。
In the above example, only the end surface 38BS has an angle error. However, when the end surface 42BS also has an angle error (specifically, the optical component when the
もし、光部品40が光部品用ステージ36に対して強固に固定できない場合、または、光部品40自体の剛性がそれ程高くない場合、プランジャ32Pでガイド部材38を押圧し、端面38BS(薄膜44)が端面42BSに突き当たると、端面42BSが多少変位することもある。
If the
しかし、端面38BSと端面42BSとの摩擦により、また、モニタ用ファイバ34の素線34aが撓むことにより、端面38BSと端面42BSとは相対的位置を維持できるだけでなく、端面38BSと端面42BSとの多少の絶対的な位置変動や角度変動が許容され、端面38BSおよび端面42BS相互間の平行状態を維持できる。逆に言えば、それを許容できるように、モニタ用ファイバ34の素線34aが撓む空間の長さdfを調整する。
However, due to the friction between the end surface 38BS and the end surface 42BS and the
プランジャ32Pでガイド部材38を押圧する際に、ガイド部材38の位置ずれが懸念されるが、端面38BSの回転は,約1°以下と小さく、位置ずれも小さい。モニタ用ファイバ34と光半導体素子40aiとの光結合率をモニタしているので、もし、押圧した際にガイド部材38の位置誤差が許容値を超えても、光結合効率の劣化によりそれを検知し、その押圧を解除して、ガイド部材38の位置決めをやり直すことができる。
When the
ガイド部材38を押圧した後は、端面42BSとの摩擦により、接着剤ADを浸透させたり、硬化させる際に、ガイド部材38が位置ずれする可能性は低くなる。以上を換言すれば、ガイド部材38が位置誤差の許容範囲を越えて光部品40に装着される可能性は低くなる。
After the
以上のように、ガイド部材38は、端面の一部に所定の厚さの薄膜44を付加したものとし、本装着装置を用いれば、ガイド部材38を端面42BSに所定の位置精度で装着できるだけでなく、その際に、端面42BSと端面38BSとの間の平行度の適正化、およびギャップの調整を容易に行うことができる。その結果、両端面42BS、38BS間の接着剤44の薄い層は、所定かつ均等の厚さとなり、従来通りの信頼性を得ることができる。また、本装置の構成は、先に述べた従来の装着装置と比較して、簡単であり、装置の製造コストを低くすることができる。
As described above, the
具体的に、特許文献3に記載されている従来のガイド部材の装着装置と本実施形態の装置とを比較した場合、ガイド部材38にモニタ用ファイバ34を挿入してアクティブアライメント法でガイド部材38の位置決めを行う手段は、同様である。
Specifically, when the conventional guide member mounting apparatus described in Patent Document 3 is compared with the apparatus of the present embodiment, the
しかし、端面42BSと端面38BSとの平行度の適正化に関しては、従来装置はジンバル機構を用いた比較的複雑な手段を用いるのに対して、本装置はプランジャ32Pでガイド部材38を押圧する簡単な手段である。
However, regarding the optimization of the parallelism between the end face 42BS and the end face 38BS, the conventional apparatus uses a relatively complicated means using a gimbal mechanism, whereas the present apparatus simply presses the
本装置において、プランジャでガイド部材を押圧して、ガイド部材の端面を光部品の端面に接触させ、ガイド部材を若干回転させ、光部品の端面とガイド部材の端面とを平行にする仕組みは、ジンバル機構の一種とも言えるが、本装置では、ガイド部材自体が回転するのに対して、従来の装置では、ガイド部材と共にガイド部材を把持するステージ部分も回転するので、装置が複雑になる原因になる。 In this apparatus, the mechanism in which the end face of the optical component and the end face of the guide member are made parallel by pressing the guide member with the plunger, bringing the end face of the guide member into contact with the end face of the optical component, slightly rotating the guide member, Although it can be said to be a kind of gimbal mechanism, in this device, the guide member itself rotates, whereas in the conventional device, the stage portion that grips the guide member also rotates together with the guide member. Become.
また、端面38BSおよび端面42BS相互間のギャップの制御に関しては、従来装置は両端面の接触荷重を検出する比較的複雑な手段を用いるのに対して、本装置では、端面38BSに薄膜44を付加したことによる簡単な手段である。薄膜44をガイド部材38に付加することは、ガイド部材における製造コストの増加は小さい。本装置では、調心ステージ30に設けられるモニタ用ファイバ34をガイド部材38に対して挿抜するために従来装置に採用されているようなファイバステージも不要である。
In addition, regarding the control of the gap between the end face 38BS and the end face 42BS, the conventional apparatus uses a relatively complicated means for detecting the contact load on both end faces, whereas in this apparatus, the
以上では、光部品40は、光送信モジュールまたは光受信モジュールであったが、入力した光信号を電気信号に変換する受信機能と電気信号を光信号に変換して出力する送信機能の両者を有する光送受信モジュールでもよい。また、光の強度や位相を時間的に変調する光変調器や、光の経路を切り換える空間型光スイッチや、光を波長ごとに分けたり、異なる波長の光を合わせたりする波長合/分波器といった光部品、あるいは、前記受信機能、前記送信機能、前記光変調機能、前記空間型光スイッチ機能、前記波長合/分波機能を複合した機能を持つ光部品でもよい。さらに、端面発光形半導体レーザ、バルク形光素子、光導波路形光素子、光導波路回路に半導体素子や光学フィルタを集積化した素子を有する光部品、あるいは、光導波路の端面や片端が半導体素子等に接続された光ファイバの端面を端面に含む光部品でもよい。本発明は、光ファイバの接続を必要とする光部品全般に適用可能である。
In the above, the
光部品40が、光送信モジュール、光受信モジュールでない場合、1本のモニタ用光ファイバから光部品に光を入力し別のモニタ用ファイバに光を出力させる形態やガイド部品を装着する端面とは別の箇所から光を入力または出力させる形態により、アクティブアライメント法を実行する場合もある。
When the
例えば、光部品40が導波路形光素子から構成され、端面42BSに光入力/出力用の光導波路端面を含む場合、ガイド部材38は、光導波路の光軸とガイド孔38aiの中心軸が一致するように、位置決めされる。
For example, when the
以上の説明から明らかなように、本発明の一例によれば、ガイド部品を光部品本体に所定の位置精度で接着、固定できるだけでなく、その際に、光部品40の端面とガイド部材の端面との間の平行度の適正化、および、両端面のギャップの調整を比較的簡単な工程で行うことができる。
As is apparent from the above description, according to an example of the present invention, not only can the guide component be bonded and fixed to the optical component body with a predetermined positional accuracy, but in this case, the end surface of the
さらに、光部品40の構造の剛性が低い、あるいは、光部品40がその構造上、光部品用ステージに強固に保持できない(例えば、電気コネクタに接続することにより保持される)理由により、ガイド部材の端面と光部品40の端面とを突き合わせて平行度を適正化あるいは両端面の接触位置を検出する従来の手段の適用が困難な場合にも、本装置および本方法は適用可能である。
Further, the guide member may have a reason that the rigidity of the structure of the
30 調心用ステージ
32 シリンダ
32P プランジャ
34 モニタ用ファイバ
36 光部品用ステージ
38 ガイド部材
38BS,42BS 端面
40 光部品
40ai 面型光半導体素子
42 ガラス板
44 薄膜
AD 接着剤
30
Claims (5)
該モニタ用光ファイバを通過する光を利用して該モニタ用光ファイバと該光部品との光結合効率をモニタすることにより、該ガイド部材を該光部品の端面の所定の位置に位置決めする工程と、
前記ガイド部材における前記光部品の端面に対向する端面を、該光部品の端面に接触させるように該ガイド部材を押圧し、該ガイド部材の該端面を前記光部品の端面に対して平行となるようにする工程と、
を含んでなる光ファイバのガイド部材を装着する方法。 One or two monitoring optical fibers supported by an alignment stage movable relative to the optical component stage holding the optical component are inserted into the guide member, and the guide member is used for the alignment. A step of rotatably connecting to the stage;
The step of positioning the guide member at a predetermined position on the end face of the optical component by monitoring the optical coupling efficiency between the optical fiber for monitoring and the optical component using light passing through the optical fiber for monitoring When,
The guide member is pressed so that the end surface of the guide member facing the end surface of the optical component is in contact with the end surface of the optical component, and the end surface of the guide member is parallel to the end surface of the optical component. The process of
A method for mounting an optical fiber guide member comprising:
前記調心用ステージに一端が固定され、他端がガイド部材に挿入される1本または2本のモニタ用光ファイバと、
前記ガイド部材における前記光部品の端面に対向する端面を該光部品の端面に接触するように該ガイド部材を押圧するプランジャとを備え、
前記プランジャの押圧動作のとき、前記ガイド部材が、前記調心用ステージに対し回転可能となるように、該ガイド部材が該調心用ステージに連結されていることを特徴とする光ファイバのガイド部材の装着装置。 An alignment stage movable relative to the optical component stage holding the optical component;
One end fixed to the aligning stage, and one or two optical fiber for monitoring the other end is inserted into the guide member,
A plunger that presses the guide member so that an end surface of the guide member facing the end surface of the optical component contacts the end surface of the optical component;
An optical fiber guide, wherein the guide member is connected to the alignment stage so that the guide member is rotatable relative to the alignment stage when the plunger is pressed. Member mounting device.
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