JP2002350667A - 光ファイバ位置決め装置及び位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバと導波路とを短時間で結合させる
ことができる、光ファイバ位置決め装置及び位置決め方
法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ１あるいは導波路５を保持す
る少なくとも２つ以上のステージ３，６と、それらと同
じステージもしくは別のステージに取り付けられたカメ
ラ４，７，８，１２と、このカメラ４，７，８，１２で
捉えた画像からコアの位置を求める手段と、このコアの
位置に結合させる対象となる光ファイバあるいは導波路
のコアの位置を求め、それらの位置を一致させて、調心
位置決めする手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信システ
ムに用いられる導波路における光ファイバ位置決め装置
及び位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システムの実用化に伴い、
光通信に用いる光部品の高性能化、低価格化が強く望ま
れている。そのような背景のもと、導波路型光部品の開
発が活発に行われている。導波路型光部品は、基板上に
様々な機能を持つ光回路を形成することができ、量産が
比較的容易であることから、高性能、低価格の光通信用
部品として実用化が進められている。

【０００３】これらの導波路型光部品は、製造における
特性検査工程や光ファイバ接続工程で、光ファイバと結
合することが必須となっている。

【０００４】導波路と光ファイバの結合においては、接
続時の接続損失をできるだけ小さくすることが重要であ
る。一般にシングルモードでの結合を考えると、モード
フィールド径１０μｍ程度か、それ以下の結合を必要と
するため、光軸ずれは極めて小さくすることが要求され
る。

【０００５】この光軸ずれを小さくする方法として、導
波路と光ファイバの結合時に、実際に光信号を入力して
光出力最大値となる位置に位置決めする光ピークサーチ
と呼ばれる手段が用いられる。この光ピークサーチを行
うには、結合対象となる導波路と光ファイバに光信号を
入力する必要があるが、前述したように両者ともにモー
ドフィールド径が１０μｍ以下と小さいため、受光側に
コア径の大きい大口径光ファイバを用いて光出力を測定
しながら調心する方法が用いられている（例えば、特開
２０００−１８７１３１）。

【０００６】この方法では、入射側光ファイバを導波路
入射端へ突合せるとともに、大口径光ファイバを導波路
出射端に突合せ、光源から入射側光ファイバに信号光を
入力し、光出力をモニタしながら入射側光ファイバを動
かす。このとき、大口径光ファイバは光パワーメータに
接続して光量を測定できるようにしておき、光出力が最
大となったところで入射側光ファイバを静止させる。そ
の状態で、出力側に出力側光ファイバを突合せ、出力側
光ファイバを光パワーメータに接続して光量が最大にな
るよう出力側光ファイバを位置決めする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法では、入射側光ファイバと出射側光ファイバと
導波路とのそれぞれの位置関係が全くわからない状態で
スタートするため、入射側光ファイバを少しずつ大きな
範囲で動かさなければならず、光出力のピークを捜すの
に非常に時間がかかるという問題があった。

【０００８】これに対し、導波路コアや光ファイバ外形
をカメラなどで観察し、おおまかな位置決めを行う方法
もあるが、数μｍ以下の精度で合せるには、調整が複雑
になり時間がかかるという問題があった。

【０００９】また、同じ形状の光ファイバと導波路を位
置決めする場合、一度位置決めした位置を位置決め装置
に記憶させておき、つぎの位置決めにはその記憶位置に
従って位置決めする等の方法が提案される。

【００１０】しかし、この方法では、光ファイバや導波
路の取付け位置誤差、或いは光ファイバや導波路の加工
誤差等による寸法変化によって、位置決め装置に記憶さ
れた記憶位置の微調整が必要になるという問題があっ
た。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、光ファイバと導波路とを短
時間で結合させることができる、光ファイバ位置決め装
置及び位置決め方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、光ファイバあるいは導波路
を保持する少なくとも２つ以上のステージと、それらと
同じステージもしくは別のステージに取り付けられたカ
メラと、このカメラで捉えた画像からコアの位置を求め
る手段と、このコアの位置に結合させる対象となる光フ
ァイバあるいは導波路のコアの位置を求め、それらの位
置を一致させて、調心位置決めする手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、光ファイバと導波
路を調心位置決めする光ファイバ位置決め方法におい
て、光ファイバ端面もしくは導波路端面の少なくとも一
方の形状から画像認識により光ファイバコアもしくは導
波路コアの少なくとも一方の位置を求める工程と、それ
らのコア位置を記憶する工程と、前記コア位置と結合す
る光ファイバあるいは導波路の少なくとも一方を記憶し
た位置に移動して突合せる工程とを備えることを特徴と
するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光ファイバ位
置決め装置及び位置決め方法の一実施形態を、添付図面
を参照して説明する。

【００１５】図１において、２０は光ファイバ位置決め
装置を示し、この位置決め装置２０は、１×ｎの分岐導
波路５の入射側に単心光ファイバ１を結合し、この分岐
導波路５の出射側に多心光ファイバ１０を結合させるた
めの位置決め装置である。この位置決め装置２０は、中
央部に配置された導波路５を固定する導波路固定ステー
ジ６と、この導波路５の入射側に、単心光ファイバ１の
付いた入射側光ファイバアレイ２を位置決めする入射側
ステージ３と、この導波路５の出射側に、多心光ファイ
バ１０の付いた出射側光ファイバアレイ９を位置決めす
る出射側ステージ１１とを有して構成されている。

【００１６】中央部の導波路固定ステージ６には、入射
側光ファイバアレイ２を観察する入射側光ファイバ観察
カメラ７と、出射側光ファイバアレイ９を観察する出射
側光ファイバ観察カメラ８とが取り付けられている。ま
た、入射側ステージ３には、分岐導波路５の入射端を観
察する導波路入射端観察カメラ４が取り付けられ、出射
側ステージ１１には、分岐導波路５の出射端を観察する
導波路出射端観察カメラ１２が取り付けられている。

【００１７】つぎに、この位置決め装置２０を用いた位
置決め手順を説明する。

【００１８】まず、図１に示すように、中央部の導波路
固定ステージ６に導波路５を固定するとともに、入射側
ステージ３に入射側光ファイバアレイ２を固定し、出射
側ステージ１１には出射側光ファイバアレイ９を固定す
る。

【００１９】第１行程では、図２に示すように、入射側
ステージ３を矢印Ａ方向に動かし、もしくは導波路固定
ステージ６を矢印Ａと反対方向に動かし、導波路固定ス
テージ６に取り付けられた入射側光ファイバ観察カメラ
７を、入射側光ファイバアレイ２の端面に突き合わせ
て、その端面を観察する。この場合、単心光ファイバ１
には、信号光を入力するのが望ましい。

【００２０】単心光ファイバ１の端面が、信号光出力に
よって発光し、次工程での画像処理が容易になるからで
ある。

【００２１】第２行程では、画像処理が行われる。入射
側光ファイバアレイ２の端面は、図３Ａに示すように、
光ファイバクラッド１３と光ファイバコア１４を含み、
これらは、入射側光ファイバ観察カメラ７によって、画
面上に表示される。ついで、光ファイバコア１４が、図
３Ｂに示すように、画面上に拡大表示されて、この光フ
ァイバコア１４の中心点が、画面上に表示されたライン
１５の交差点上に位置するように、入射側ステージ３、
もしくは導波路固定ステージ６が微調整により動かさ
れ、それらが一致した場合、導波路固定ステージ６、も
しくは入射側ステージ３の座標を、図示を省略したマイ
コンに記憶させる。この座標点は、ステージを動作させ
るステッピングモータのパルス数から求めてもよいし、
あるいはステージに固定されて、ステージの移動距離を
測定するエンコーダやレーザー測長機等から求めてもよ
い。

【００２２】第３行程では、図４に示すように、入射側
ステージ３、もしくは導波路固定ステージ６を矢印Ｂ方
向に動かし、入射側ステージ３に取り付けられた導波路
入射端観察カメラ４を、導波路５の入射側に突き合せ
て、導波路５の入射側端面５Ａをカメラで観察する。

【００２３】第４行程では、画像処理が行われる。導波
路５の入射側端面５Ａは、図５Ａに示すように、導波路
基板１６と、導波路クラッド１７と、導波路コア１８と
を含み、導波路５の反対端からの透過照明を受けて、こ
れらは、導波路入射端観察カメラ４によって、画面上に
表示される。

【００２４】導波路コア１８は矩形であり、その中心
は、輪郭を画像認識することにより容易に求めることが
できる。このコア１８の中心を入射側ステージ３、もし
くは導波結団定ステージ６を移動させることによって、
画面上のライン１９の交差位置に調心する。導波路に複
数のコアが存在するときは、最も端のコアを認識するよ
うに予め動作をプログラムしておくとよい。

【００２５】ここでコア１８の中心を画面上のライン１
９の交差位置に調心したときの入射側ステージ３、もし
くは導波路固定ステージ６の座標を、図示を省略したマ
イコンに記憶させる。

【００２６】第５工程では、第２工程で求めた入射側ス
テージ３、もしくは導波路固定ステージ６の座標と、第
４工程で求めた入射側ステージ３、もしくは導波路固定
ステージ６の座標とから光ファイバコアの中心位置座標
と導波路コアの中心位置座標が重なるように位置決めす
る。

【００２７】第６工程では、第１工程と略同様の手順に
よって、出射側ステージ１１、もしくは導波路固定ステ
ージ６を動かし、出射側光ファイバ観察カメラ８によっ
て出射側光ファイバアレイ９の端面をとらえ、そのコア
を観察する。

【００２８】第７工程では、第２工程と略同様の手順に
よって、光ファイバコアの中心位置の座標を、図示を省
略したマイコンに記憶させる。

【００２９】第８工程では、第３工程と略同様の手順に
よって、導波路出射側観察カメラ１２によって導波路５
の出射側のコアを認識する。

【００３０】第９工程では、第４工程と略同様の手順に
よって、導波路コアの中心位置の座標を、図示を省略し
たマイコンに記憶させる。

【００３１】第１０行程では、第５行程と略同様の手順
によって、光ファイバ中心位置の座標と導波路コア中心
位置の座標が重なるように位置決めする。

【００３２】第１１工程では、入射側光ファイバ１に信
号光を入力し、出力側光ファイバを受光器につなぐこと
によって、光強度のピークサーチを行い、より正確な調
心位置決めを行う。この工程では、第１０工程までで、
光ピークとなる位置関係が求められているため、わずか
な領域で光ピークサーチを行えばよく、従来と比較し
て、短時間で光ピークを求めることができる。

【００３３】第１行程〜第１１行程を経て位置決めする
ためには、ステージの絶対原点を予め設定しておき、こ
の絶対原点からカメラで認識した座標との相対関係を調
べておく必要がある。絶対原点は、ステージに位置検出
センサを設け、このセンサで測定すれば簡単に求めるこ
とができる。これらの調心方法によれば、ステージのバ
ックラッシなどによるヒステリシスによって誤差が生
じ、また画像認識の誤差もあることから、完全な調心と
はなり得ないが、位置決めしたあと光ピークを求める調
心動作を行うことにより、より正確な位置決めが可能と
なる。このときの光ピークを求める調心は、わずかな領
域だけ動作させればよいため、極めて短時間で光ピーク
検出が可能である。

【００３４】従来の大口径ファイバを用いての位置決め
方法では、出射側多心光ファイバアレイの最端ポート付
近に、光パワーメータにつないだ大口径ファイバをセッ
トした後、入射側光ファイバをスパイラル状に動かしな
がら、光パワーメータで検出された光出力がピークにな
る位置を捜す。

【００３５】このとき入射側光ファイバは、光出力を逃
さず検知できるようにするため、それを高速で動作させ
るには限界がある。

【００３６】また、この時点では入射側光ファイバのコ
ア位置が決められていないため、ある程度大きな範囲を
サーチする必要がある。すなわち、ある程度ゆっくりな
速度で、大きな範囲を動かさなくてはならないため、入
射側の位置決めを終えるのに時間がかかる。入射側の位
置決めが終了すると出射側の位置決めを開始するが、出
射側も初期の位置決めがないため、広い範囲をサーチし
なければならず、入射側と同様に時間がかかる。このよ
うな手順では、調心位置決めを完了するまでに少なくと
も数分間かかっていた。

【００３７】本実施形態では、観察カメラ４，７，８，
１２でとらえた画像によって、おおまかな位置決めを行
っているが、この画像処理は数秒間で完了するし、ま
た、最後に光ピークサーチを行うが、これもわずかな領
域だけサーチすればよいので、数十秒間あれば十分にサ
ーチを完了でき、全体として１分間以内での調心位置決
めを可能にすることができる。

【００３８】本実施形態では、位置決め装置２０に設置
した光ファイバ、あるいは導波路の端面をカメラで観察
し、その端面形状からコアの中心位置を求め、その座標
を記憶しておき、その座標を基に光ファイバあるいは導
波路の位置決めを行うものであり、光ファイバ、導波
路の少なくとも片方の端面をカメラで観察する。カメ
ラで捉えた画像から光ファイバ、導波路のコアを認識
し、コア位置の座標を記憶する。記憶した座標に結合
する光ファイバ、導波路のコア位置が重なるように移動
するものであり、これによれば、光ファイバと導波路と
を従来に比べて短時間で結合させることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、光ファイバと導波路と
の接続において、観察用カメラを用いた画像処理によっ
て、光ファイバコア位置座標と導波路コア位置座標とを
求め、両者の座標が一致するように位置決めを行うた
め、従来に比べて短時間で位置決めを終えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図２】同じく本発明の一実施形態を示す斜視図であ
る。

【図３】Ａはカメラで観察したコアを表示した図であ
り、Ｂはコアの一部を拡大して表示した図である。

【図４】同じく本発明の一実施形態を示す斜視図であ
る。

【図５】Ａはカメラで観察したコアを表示した図であ
り、Ｂはコアの一部を拡大して表示した図である。

【符号の説明】

１ 単心光ファィバ ２ 入射側光ファイバアレイ ３ 入射側ステージ ４ 導波路入射端観察カメラ ５ 導波路 ６ 導波路固定ステージ ７ 入射側光ファイバ観察カメラ ８ 出射側光ファイバ観察カメラ ９ 出射側光ファイバアレイ １０ 多心光ファイバ １１ 出射側ステージ １２ 導波路出射端観察カメラ １３ 光ファイバクラッド １４ 光ファイバコア １５ ライン １６ 導波路基板 １７ 導波路クラッド １８ 導波路コア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバあるいは導波路を保持する少
   なくとも２つ以上のステージと、それらと同じステージ
   もしくは別のステージに取り付けられたカメラと、この
   カメラで捉えた画像からコアの位置を求める手段と、こ
   のコアの位置に結合させる対象となる光ファイバあるい
   は導波路のコアの位置を求め、それらの位置を一致させ
   て、調心位置決めする手段とを備えたことを特徴とする
   光ファイバ位置決め装置。
2. 【請求項２】 光ファイバと導波路を調心位置決めする
   光ファイバ位置決め方法において、光ファイバ端面もし
   くは導波路端面の少なくとも一方の形状から画像認識に
   より光ファイバコアもしくは導波路コアの少なくとも一
   方の位置を求める工程と、それらのコア位置を記憶する
   工程と、前記コア位置と結合する光ファイバあるいは導
   波路の少なくとも一方を記憶した位置に移動して突合せ
   る工程とを備えることを特徴とする光ファイバ位置決め
   方法。