JP2004361109A

JP2004361109A - Optical power meter

Info

Publication number: JP2004361109A
Application number: JP2003156650A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sato; 雅彦佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical power meter for speedily measuring the quantity of light. <P>SOLUTION: The optical power meter comprises: a photo detector 1 for detecting light that is allowed to enter by an optical fiber; a light/voltage conversion means 2 for converting the output of the photo detector 1 to a specified voltage; an A/D converter 3 for converting the output voltage signal of the light/voltage conversion means 2 to digital data; a pulse detection means 4 for detecting the encoder pulse of a motor; a memory 5 for accumulating digital data converted by the A/D converter 3 and encoder pulses measured by the pulse detection means 4; a controller 6 for controlling the light/voltage conversion means 2, the A/D converter 3, the pulse detection means 4, and the memory 5; and a communication interface 7 for communicating with external equipment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光パワーメータに関し、更に詳しくは光デバイス（ＬＤモジュール）の自動組み立て工程等において用いられる光パワーメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光デバイス（ＬＤモジュール）の自動組み立て設備では、ＬＤモジュールに光ファイバを接合する際、ＬＤ（レーザダイオード）光の出力低下が最小となるように、ＬＤモジュールと光ファイバの光軸を合致させて部品の組み付けを行なう。この光軸合わせの作業（調芯作業）は、光ファイバの位置を２次元平面内で移動させながらＬＤ光出力を測定し、得られた平面内の光量分布から光量がピークとなる位置を検出することで、部品の取り付け位置を決定するようになっている。
【０００３】
光量分布の測定は、ＸＹ移動ステージを走査しながら市販の測定器（光パワーメータ）でＬＤ光量の測定を行なう。測定は、ＸＹ移動ステージを所定の位置に移動させた後、光パワーメータで光量を測定し、光パワーメータからＰＣ（パソコン）へＧＰ−ＩＢ（インターフェィスの一種）通信で測定値を取得している。
【０００４】
この種の従来の技術としては、複数の測定モジュールからの測定値を高速通信手段で結んで、測定モジュールからの測定データをコンピュータで取り込んで処理する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、測定物からの放射光、反射光、透過光を測定し、その測定値をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換してコンピュータに転送し、該コンピュータとインターフェィスを介して外部コンピュータと接続され、測定したデータを外部コンピュータに伝送する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３１２６０１号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−５６２５１号公報（第６頁、第７頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来システムの光量測定システムでは、このピークサーチの測定は、光量測定の都度ステージの移動と停止を繰り返すため、測定動作に多大な時間を要する。また、測定値の取得を行なうＧＰ−ＩＢ通信プロトコルもさほど高速ではないため、測定時間に影響を与える要因となっている。組み立て時間の大半を占める調芯作業時間の短縮を図るためには、ピークサーチを行なうための光量分布測定時間を短縮することが課題であり、設備に特化した高速測定可能な光パワーメータの実現が要求されている。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、光量測定を速やかに行なうことができる光パワーメータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の発明は、以下の通りである。図１は本発明の原理ブロック図である。図に示す装置は、光ファイバで入射されるレーザの光量を測定する光パワーメータである。図において、１は光ファイバで入射された光を検出する光検出器と、２は該光検出器１の出力を所定の電圧に変換する光／電圧変換手段、３は該光／電圧変換手段２の出力電圧信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、４はモータのエンコーダパルスを検出するパルス検出手段、５は前記Ａ／Ｄ変換器３で変換されたディジタルデータと、前記パルス検出手段４で計測されたエンコーダパルスを蓄積するメモリ、６は前記光／電圧変換手段２とＡ／Ｄ変換器３とパルス検出手段４とメモリ５とを制御するコントローラ、７は外部機器と通信を行なう通信インターフェィスである。そして、通信インターフェィス７を通じて外部機器と通信し、前記メモリ５に蓄積したデータを外部機器に送信するようになっている。
【００１０】
先ずＡ／Ｄ変換器３でＬＤ表面の光量を所定周期でサンプリングしてディジタルデータを得て、このデータをメモリ５に順次格納する。一方、パルス検出手段４はＬＤモジュールの載置されたＸＹ移動ステージを２次元方向に移動する時に、エンコーダから出力される位置信号に対応した２次元の位置データを前記光量データと対にしてメモリ５に順次格納していく。
【００１１】
その後、コントローラ６はメモリ５に記憶されているデータを読み出して外部機器に転送する。該外部機器側では、最も光量の大きいＸ座標データとＹ座標データを認識し、ＸＹ移動ステージを当該Ｘ，Ｙの位置に戻してＬＤと光ファイバとの接合作業を行なう。
【００１２】
このように構成すれば、ＬＤモジュールを測定の都度停止させる必要がないので、最大光量を示すＸ，Ｙ座標位置を速やかに求めることができる。
（２）請求項２記載の発明は、前記光検出器は、ペルチェ素子を内蔵したフォトダイオードで構成されることを特徴とする。
【００１３】
このように構成すれば、ペルチェ素子を動作させることにより光検出器１自体を一定の温度に保つことができ、周囲温度の変化による測定値の変動を受けにくくすることができる。
（３）請求項３記載の発明は、前記光／電圧変換手段の増幅利得が段階的に設定でき、前記コントローラで増幅利得を選択することを特徴とする。
【００１４】
このように構成すれば、コントローラで前記光／電圧変換手段の増幅利得を選択することができるので、Ａ／Ｄ変換器３へ入力される電圧を最適な値に設定することができる。
（４）請求項４記載の発明は、前記Ａ／Ｄ変換器で変換された光測定値のディジタルデータを前記コントローラで読み取り、測定値の平均化を施したデータを前記メモリに格納することを特徴とする。
【００１５】
このように構成すれば、測定データを平均化するので、ノイズの影響を低減することができる。
（５）請求項５記載の発明は、前記メモリ５がＦＩＦＯで構成され、光量測定値とエンコーダパルスカウント値を順次蓄積し、測定された順序で蓄積されたデータを外部機器へ一括若しくは個々に伝送することを特徴とする。
【００１６】
このように構成すれば、メモリとしてＦＩＦＯで構成することで、アドレスの管理が不要となり、回路を簡略化することができる。
【００１７】
また、この発明において、前記メモリ５に光測定値と共にモータのエンコーダパルスカウント値を合わせて格納することを特徴とする。
【００１８】
このように構成すれば、光測定値とモータのエンコーダパルスカウント値を合わせて格納することで、光量が最大となるＸ，Ｙ位置データを速やかに見つけることができる。
【００１９】
また、前記外部機器とのデータ伝送にＵＳＢインターフェィスを用いることを特徴とする。
【００２０】
このように構成すれば、外部機器との接続を容易に行なうことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００２２】
図２は本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、９は光ファイバと接続される光ファイバレセプタクル、１は該光ファイバレセプタクル９からのＬＤ（レーザ・ダイオード）光を受けて電流信号に変換する光検出器である。該光検出器１としては、例えばフォトダイオードやＣＣＤが用いられる。２ａは該光検出器１の出力電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器、２ｂは該電流−電圧変換器２ａの出力電圧を所定の電圧値まで増幅する電圧増幅器である。これら電流−電圧変換器２ａと電圧増幅器２ｂとで、図１の光／電圧変換手段２を構成している。
【００２３】
１１は電圧増幅器２ｂの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路である。該サンプルホールド回路１１は、図に示すように、スイッチＳＷと、コンデンサＣより構成されている。３は該サンプルホールド回路１１に保持された電圧をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器である。４ａはＸＹ移動ステージ（図示せず）を移動させるモータの出力するモータエンコーダパルス信号を検出するパルス検出器、４ｂは該パルス検出器４ａの出力をカウントするパルスカウンタである。これらパルス検出器４ａとパルスカウンタ４ｂとで図１のパルス検出手段４を構成している。
【００２４】
６は電流−電圧変換器２ａと、電圧増幅器２ｂと、サンプルホールド回路１１と、Ａ／Ｄ変換器３と、パルス検出器４ａと、パルスカウンタ４ｂを制御すると共に各種の演算制御を行なうコントローラとしてのマイクロコントローラである。該マイクロコントローラ６は、ハードウェア又はソフトウェアのプログラムで実現することができる。
【００２５】
５は測定データを格納する他、各種のデータを格納するメモリとしてのＦＩＦＯメモリである。ＦＩＦＯとは、ＦｉｒｓｔＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔの略であり、ＦＩＦＯメモリとは最初に格納されたデータから順次出力されるメモリのことである。７はマイクロコントローラ６と接続され、外部機器とのインターフェィスを行なう通信インターフェィスとしてのＵＳＢインターフェィスである。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
光デバイス調芯機（詳細後述）では、ステージ移動機構によりＸ，Ｙの２次元平面を所定のステップでスキャンしている。この結果、ＬＤの出射光は光ケーブルで受けられて光パワーメータに入射される。具体的には、図の光ファイバからの光が光ファイバレセプタクル９に入射される。光ファイバレセプタクル９からのＬＤ光光は続く光検出器１で電流信号に変換される。ここで、光検出器１はペルチェ素子を内蔵して光検出器１を温度が一定になるように制御しておくことが望ましい。このようにすれば、光検出器１自体を一定の温度に保つことができ、周囲温度の変化による測定値の変動を受けにくくすることができる。
【００２７】
光検出器１の電流信号は、続く電流−電圧変換器２ａに入り、電圧信号に変換される。該電流−電圧変換器２ａの電圧出力は、続く電圧増幅器２ｂに入り、所定の振幅まで増幅される。ここで、所定の振幅とは、続くＡ／Ｄ変換器３のフルスケール入力に近い振幅のことをいう。本発明によれば、マイクロコントローラ６がＡ／Ｄ変換器３の出力を受けて、Ａ／Ｄ変換器３の入力がフルスケールに近い値になるように、電圧増幅器２ｂの増幅利得を選択できるようになっている。このようにすれば、Ａ／Ｄ変換器３へ入力される電圧を最適な値に設定することができる。
【００２８】
電圧増幅器２ｂの出力は、サンプルホールド回路１１に入り、所定のサンプリング周期でサンプリングされる。このサンプリング周期の制御は、マイクロコントローラ６により行なわれる。光デバイス調芯機のＸＹ移動ステージは常時動いているので、電圧増幅器２ｂの出力も常時変化している。そこで、少なくともＡ／Ｄ変換器３でディジタルデータに変換している間だけは、入力電圧が一定となるように、サンプルホールド回路１１が設けられている。
【００２９】
サンプルホールド回路１１の出力は、続くＡ／Ｄ変換器３に入って、該Ａ／Ｄ変換器３でディジタルデータに変換される。マイクロコントローラ６は、Ａ／Ｄ変換器３の出力である光量測定値ＢをＦＩＦＯメモリ５に格納する。ここで、マイクロコントローラ６は、Ａ／Ｄ変換器３の出力データを読み取り、読み取ったデータの平均化処理を行ない、平均化処理したデータをＦＩＦＯメモリ５に格納するようにすることができる。このようにすれば、測定データを平均化するので、ノイズの影響を低減することができる。
【００３０】
一方、光デバイス調芯機のＸＹ移動ステージは、常時動いており、該ＸＹ移動ステージに取り付けられたモータエンコーダパルス信号をパルス検出器４ａで受けている。
【００３１】
パルスカウンタ４ｂは、パルス検出器４ａの出力であるパルスをカウントする。このモータエンコーダパルス信号は、ＸＹ移動ステージのＸ方向及びＹ方向の位置情報を含んでいる。そこで、パルスカウンタ４ｂから出力されるパルスカウント値は、ＬＤユニットのＸ，Ｙ方向の位置に対応した値となる。そこで、マイクロコントローラ６は前記Ａ／Ｄ変換器３の出力と合わせて、パルスカウンタ４ｂのパルスカウント値Ａを合わせてＦＩＦＯメモリ５に格納する。このように、光測定値Ｂとモータのエンコーダパルスカウント値ＡとをＦＩＦＯメモリ５に合わせて（対にして）格納することで、光量が最大値となるＸ，Ｙ位置データを速やかに見つけることができる。
【００３２】
図３は測定データの構造例を示す図である。図に示すように、（測定データ１，カウンタ値１）、（測定データ２，カウンタ値２）…という具合に測定データとカウンタ値の対（ペア）が順次ＦＩＦＯメモリ５に格納されていく。測定値は、格納した順序で読み出され、外部機器へ一括或いは個々に指示されたデータ数を伝送する。測定データには、モータの位置情報（エンコーダカウンタ値）が付随され、測定場所の光量を知ることができる。このようにすれば、メモリとしてＦＩＦＯ構成をとっているので、アドレスの管理が不要となり、回路を簡略化することができる。
【００３３】
ＦＩＦＯメモリ５に格納された測定データは、マイクロコントローラ６で読み出され、ＵＳＢインターフェィス７を介して外部機器（例えば装置制御ユニット）に転送される。ここで、インタフェースにＵＳＢを用いると、外部機器との接続を容易に行なうことができる。
【００３４】
図４は光デバイス調芯機の構成例を示す図である。図において、１０は光パワーメータであり、本願発明に係る部分である。図において、２１は部品１である。該部品１としては、例えば受光用光ファイバが用いられる。２２は部品１と接続される部品２である。該部品２としては、例えば発振用レーザダイオード（ＬＤ）が用いられる。
【００３５】
２３は複数設けられた、部品１と部品２の接合部３４を溶接するためのレーザ出射ユニットである。２４は部品１を保持する上部部品ホルダ、２５は該上部部品ホルダ２４と当接し、Ｚ軸方向への面合わせ与圧を与える面合わせ与圧軸である。２６は部品２が載置される下部部品ホルダ、２７は該下部部品ホルダ２６と接合される力覚センサである。
【００３６】
２８は力覚センサ２７と接合されるゴニオステージである。ここで、ゴニオステージとは、ステージの中央から法線上にある一点を中心として、弧を描くように移動するステージのことである。２９は部品位置調整機構である。該部品位置調整機構とは、部品２を２次元平面（ＸＹ平面）上に移動させるものである。
【００３７】
２０は装置全体の動作を制御する装置制御ユニットであり、例えばコンピュータが用いられる。該装置制御ユニット２０の機能としては、面合わせ制御機能、調芯制御機能、レーザ照射制御機能であり、またレーザ照射条件を記憶するデータベースとしても機能する。３１は前記レーザ出射ユニット２３を駆動するレーザ発振器、３２は力覚センサ２７のデータを収集するデータ収集部である。３３はＬＤにパワーを供給するＬＤ電源である。装置制御ユニット２０は、レーザ発振器３１を制御し、ＬＤ電源３３を制御し、光パワーメータ１０の出力を受信し、力覚センサデータ収集部３２の出力を受信する。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００３８】
光パワーメータ１０からは、前述した動作により、測定光量データと位置データとが対になったものが、順次送られてくる。送られてきた対データは、装置制御ユニット２０で受信される。このようにして、ＸＹ移動ステージを用いた１回のスキャンが終了すると、装置制御ユニット２０は受信した対のデータ（光量測定値とパルスカウント値）を読み出し、光量が最大となる対を見つける。光量が最大となる光量測定値とパルスカウント値の対を用いて、ＸＹ移動ステージを位置決めする。この状態では、ＬＤ２２と光ファイバ２１が最も効率よく接合された状態を示しているので、この状態でレーザ出射ユニット２３を用いてＬＤに受光用光ファイバを接合する。
【００３９】
このようにして、１つのＬＤユニットの接合が終了したら、今度は次のＬＤユニットを装置に装着して前述の動作を行ない、最大光量となるように位置決めして、ＬＤ（部品２）と受光用光ファイバ（部品１）との接合を行なう。以下、同様である。
【００４０】
本発明によれば、スキャンを止めることなく、ＬＤ２２と光ファイバ２１との接合処理を行なうことができるので、光量測定を速やかに行なうことができる。
【００４１】
図５は光パワーのランニングスキャンの説明図である。図に示すように、従来の装置では、移動→計測のシーケンスを繰り返す。即ち、ワーク移動→ワーク停止→計測→データ取り込み→データ処理のシーケンスをとる。これに対して、本発明はステージは常時移動しており、アナログ出力をハードウェアサンプリングを用いてサンプリングし、移動しながら光パワーをサンプリングするのが大きな違いである。ステージを止めることがないので、光量測定を高速で行なうことが可能となる。
【００４２】
図６は光パワーメータの外観構成例を示す図である。図において、１０ａは部品１からの光を伝送する光ファイバ、１０ｂは光ファイバから入射された光を検出する光検出器である。該光検出器１０ｂは、電気信号線１０ｃと接続される。１０ｄは電気信号線１０ｃからの電流信号を受けて電圧信号に変換する回路１である。該回路１は、電流−電圧変換部と、電気信号を増幅する増幅器とで構成されている。回路１は、電流−電圧変換器２ａと、電圧増幅器２ｂを含んでいる。
【００４３】
１０ｅはその先端がコネクタ１０ｆにより回路１と接続される電気信号線である。１０ｈはコネクタ１０ｇを介して電気信号線１０ｅからの光量信号を受けてディジタルデータに変換する回路２である。該回路２は、図２のＡ／Ｄ変換器３と、マイクロコントローラ６と、ＦＩＦＯメモリ５と、ＵＳＢインターフェィス７と、パルス検出器４ａと、パルスカウンタ１ｂを含んでいる。回路１と回路２とを電気信号線１０ｅで離したのは、光センサ部分をなるべく部品１の光ファイバに近づけたいためである。
（付記１）光ファイバで入射されるレーザの光量を測定する光パワーメータであって、光ファイバで入射された光を検出する光検出器と、
該光検出器の出力を所定の電圧に変換する光／電圧変換手段と、
該光／電圧変換手段の出力電圧信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
モータのエンコーダパルスを検出するパルス検出手段と、
前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたディジタルデータと、前記パルス検出手段で計測されたエンコーダパルスを蓄積するメモリと、
前記光／電圧変換手段とＡ／Ｄ変換器とパルス検出手段とメモリとを制御するコントローラと、
外部機器と通信を行なう通信インターフェィスと、
を具備し、該通信インターフェィスを通じて外部機器と通信し、前記メモリに蓄積したデータを外部機器に送信することを特徴とする光パワーメータ。
（付記２）前記光検出器は、ペルチェ素子を内蔵したフォトダイオードで構成することを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
（付記３）前記光／電圧変換手段の増幅利得が段階的に設定でき、前記コントローラで増幅利得を選択することを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
（付記４）前記Ａ／Ｄ変換器で変換された光測定値のディジタルデータを前記コントローラで読み取り、測定値の平均化を施したデータを前記メモリに格納することを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
（付記５）前記メモリがＦＩＦＯで構成され、光量測定値とエンコーダパルスカウント値を順次蓄積し、測定された順序で蓄積されたデータを外部機器へ一括若しくは個々に伝送することを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
（付記６）前記メモリに光測定値と共にモータのエンコーダパルスカウント値を合わせて格納することを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
（付記７）前記外部機器とのデータ伝送にＵＳＢインターフェィスを用いることを特徴とする付記１記載の光パワーメータ。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、ＬＤモジュールを測定の都度停止させる必要がないので、最大光量を示すＸＹ座標位置を速やかに求めることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、ペルチェ素子により光検出器１自体を一定の温度に保つことができ、周囲温度の変化による測定値の変動を受けにくくすることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、コントローラで前記光／電圧変換手段の増幅利得を選択することができるので、Ａ／Ｄ変換器へ入力される電圧を最適な値に設定することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、測定データを平均化するので、ノイズの影響を低減することができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、メモリとしてＦＩＦＯで構成することで、アドレスの管理が不要となり、回路を簡略化することができる。
【００４５】
このように、本発明によれば、光量測定を速やかに行なうことができる光パワーメータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。
【図３】測定データの構造例を示す図である。
【図４】光デバイス調芯機の構成例を示す図である。
【図５】光パワーのランニングスキャンの説明図である。
【図６】光パワーメータの外観構成例を示す図である。
【符号の説明】
１光検出器
２光／電圧変換手段
３Ａ／Ｄ変換器
４パルス検出手段
５メモリ
６コントローラ
７通信インターフェィス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical power meter, and more particularly, to an optical power meter used in an automatic assembly process of an optical device (LD module).
[0002]
[Prior art]
In the automatic assembly equipment for optical devices (LD modules), when joining an optical fiber to an LD module, the optical axes of the LD module and the optical fiber are matched so that the output of LD (laser diode) light is minimized. Assemble the parts. In this optical axis alignment work (alignment work), the LD light output is measured while moving the position of the optical fiber in a two-dimensional plane, and the position where the light quantity reaches a peak is detected from the obtained light quantity distribution in the plane. By doing so, the mounting position of the component is determined.
[0003]
The measurement of the light quantity distribution is performed by scanning the XY moving stage and measuring the LD light quantity with a commercially available measuring instrument (optical power meter). The measurement is performed by moving the XY moving stage to a predetermined position, measuring the amount of light with an optical power meter, and acquiring the measured value from the optical power meter to a PC (personal computer) by GP-IB (a type of interface) communication. I have.
[0004]
As a conventional technique of this kind, there is known a technique in which measurement values from a plurality of measurement modules are connected by high-speed communication means, and measurement data from the measurement modules is captured and processed by a computer (for example, see Patent Document 1). ).
[0005]
In addition, it measures the emitted light, reflected light, and transmitted light from the measured object, A / D converts the measured value with an A / D converter, transfers the measured value to a computer, and connects the computer to an external computer via an interface. A technique for transmitting measured data to an external computer is known (for example, see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-321601 (page 3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-56251 A (Page 6, Page 7, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the light amount measuring system of the conventional system described above, the peak search measurement repeats the movement and stop of the stage each time the light amount measurement is performed, so that much time is required for the measurement operation. In addition, the GP-IB communication protocol for acquiring a measured value is not so fast, which is a factor affecting the measurement time. In order to shorten the alignment work time, which accounts for the majority of the assembly time, it is an issue to reduce the light amount distribution measurement time for peak search. Realization is required.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical power meter that can quickly measure a light amount.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention described in claim 1 is as follows. FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. The device shown in the figure is an optical power meter that measures the amount of laser light incident on an optical fiber. In the figure, 1 is a photodetector for detecting light incident on an optical fiber, 2 is a light / voltage conversion means for converting the output of the photodetector 1 to a predetermined voltage, and 3 is a light / voltage conversion means. A / D converter 2 for converting the output voltage signal into digital data 2; pulse detection means 4 for detecting an encoder pulse of the motor; 5; digital data converted by A / D converter 3; A memory for storing the encoder pulses measured by the means 4; 6, a controller for controlling the light / voltage conversion means 2, the A / D converter 3, the pulse detection means 4, and the memory 5; Communication interface to perform. Then, it communicates with an external device through the communication interface 7 and transmits the data stored in the memory 5 to the external device.
[0010]
First, the A / D converter 3 samples the light amount on the LD surface at a predetermined period to obtain digital data, and sequentially stores the data in the memory 5. On the other hand, when the XY moving stage on which the LD module is mounted is moved in a two-dimensional direction, the pulse detecting means 4 pairs two-dimensional position data corresponding to the position signal output from the encoder with the light amount data and stores the data in the memory. 5 sequentially.
[0011]
Thereafter, the controller 6 reads the data stored in the memory 5 and transfers the data to the external device. The external device recognizes the X-coordinate data and the Y-coordinate data having the largest light amounts, returns the XY moving stage to the X and Y positions, and performs a joining operation between the LD and the optical fiber.
[0012]
With this configuration, it is not necessary to stop the LD module each time the measurement is performed, so that the X and Y coordinate positions indicating the maximum light amount can be quickly obtained.
(2) The invention according to claim 2 is characterized in that the photodetector is constituted by a photodiode having a built-in Peltier element.
[0013]
With this configuration, the photodetector 1 itself can be maintained at a constant temperature by operating the Peltier element, and the measured value can be hardly affected by a change in the ambient temperature.
(3) The invention according to claim 3 is characterized in that the amplification gain of the light / voltage conversion means can be set stepwise, and the controller selects the amplification gain.
[0014]
With this configuration, the controller can select the amplification gain of the light / voltage conversion means, so that the voltage input to the A / D converter 3 can be set to an optimum value.
(4) The invention according to claim 4 is that the digital data of the light measurement value converted by the A / D converter is read by the controller, and the data obtained by averaging the measurement values is stored in the memory. Features.
[0015]
With this configuration, the measurement data is averaged, so that the influence of noise can be reduced.
(5) According to a fifth aspect of the present invention, the memory 5 is constituted by a FIFO, and sequentially accumulates a light quantity measurement value and an encoder pulse count value, and collectively or individually stores the accumulated data in the measurement order to an external device. It is characterized by transmission.
[0016]
With such a configuration, by configuring the memory as a FIFO, address management becomes unnecessary, and the circuit can be simplified.
[0017]
Further, in the present invention, the encoder pulse count value of the motor is stored in the memory 5 together with the optical measurement value.
[0018]
With this configuration, the X and Y position data at which the light amount becomes maximum can be quickly found by storing the light measurement value and the encoder pulse count value of the motor together.
[0019]
Further, a USB interface is used for data transmission with the external device.
[0020]
With this configuration, connection with an external device can be easily performed.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 9 is an optical fiber receptacle connected to an optical fiber, and 1 is a photodetector that receives LD (laser diode) light from the optical fiber receptacle 9 and converts it into a current signal. As the photodetector 1, for example, a photodiode or a CCD is used. 2a is a current-to-voltage converter for converting the output current signal of the photodetector 1 into a voltage signal, and 2b is a voltage amplifier for amplifying the output voltage of the current-to-voltage converter 2a to a predetermined voltage value. The current / voltage converter 2a and the voltage amplifier 2b constitute the light / voltage converter 2 of FIG.
[0023]
Reference numeral 11 denotes a sample and hold circuit that samples and holds the output of the voltage amplifier 2b. The sample and hold circuit 11 includes a switch SW and a capacitor C, as shown in FIG. Reference numeral 3 denotes an A / D converter for converting the voltage held in the sample hold circuit 11 into digital data. 4a is a pulse detector for detecting a motor encoder pulse signal output from a motor for moving an XY moving stage (not shown), and 4b is a pulse counter for counting the output of the pulse detector 4a. The pulse detector 4a and the pulse counter 4b constitute the pulse detecting means 4 of FIG.
[0024]
Reference numeral 6 denotes a controller that controls the current-voltage converter 2a, the voltage amplifier 2b, the sample / hold circuit 11, the A / D converter 3, the pulse detector 4a, and the pulse counter 4b and performs various arithmetic controls. Microcontroller. The microcontroller 6 can be realized by a hardware or software program.
[0025]
Reference numeral 5 denotes a FIFO memory serving as a memory for storing various data in addition to storing measurement data. The FIFO is an abbreviation for First In First Out, and the FIFO memory is a memory sequentially output from data stored first. A USB interface 7 is connected to the microcontroller 6 and serves as a communication interface for performing an interface with an external device. The operation of the device configured as described above will be described below.
[0026]
In an optical device alignment machine (details will be described later), a two-dimensional plane of X and Y is scanned in a predetermined step by a stage moving mechanism. As a result, the light emitted from the LD is received by the optical cable and is incident on the optical power meter. Specifically, light from the optical fiber shown in the figure is incident on the optical fiber receptacle 9. The LD light from the optical fiber receptacle 9 is converted into a current signal by the subsequent photodetector 1. Here, it is desirable that the photodetector 1 incorporates a Peltier element and controls the photodetector 1 so that the temperature is constant. In this way, the photodetector 1 itself can be maintained at a constant temperature, and the measurement value can be made less susceptible to a change in ambient temperature.
[0027]
The current signal of the photodetector 1 enters the subsequent current-voltage converter 2a and is converted into a voltage signal. The voltage output of the current-voltage converter 2a enters the following voltage amplifier 2b and is amplified to a predetermined amplitude. Here, the predetermined amplitude means an amplitude close to the full scale input of the subsequent A / D converter 3. According to the present invention, the microcontroller 6 receives the output of the A / D converter 3 and can select the amplification gain of the voltage amplifier 2b so that the input of the A / D converter 3 becomes a value close to full scale. It has become. In this way, the voltage input to the A / D converter 3 can be set to an optimum value.
[0028]
The output of the voltage amplifier 2b enters the sample and hold circuit 11 and is sampled at a predetermined sampling cycle. The control of the sampling period is performed by the microcontroller 6. Since the XY movement stage of the optical device alignment machine is always moving, the output of the voltage amplifier 2b is also constantly changing. Therefore, the sample-and-hold circuit 11 is provided so that the input voltage is kept constant at least during conversion into digital data by the A / D converter 3.
[0029]
The output of the sample and hold circuit 11 enters the subsequent A / D converter 3 and is converted into digital data by the A / D converter 3. The microcontroller 6 stores the light amount measurement value B output from the A / D converter 3 in the FIFO memory 5. Here, the microcontroller 6 can read the output data of the A / D converter 3, perform an averaging process on the read data, and store the averaged data in the FIFO memory 5. In this case, the measurement data is averaged, so that the influence of noise can be reduced.
[0030]
On the other hand, the XY moving stage of the optical device aligner is constantly moving, and the pulse detector 4a receives a motor encoder pulse signal attached to the XY moving stage.
[0031]
The pulse counter 4b counts pulses output from the pulse detector 4a. This motor encoder pulse signal includes positional information of the XY moving stage in the X and Y directions. Therefore, the pulse count value output from the pulse counter 4b is a value corresponding to the position of the LD unit in the X and Y directions. Therefore, the microcontroller 6 stores the pulse count value A of the pulse counter 4b in the FIFO memory 5 together with the output of the A / D converter 3. As described above, the light measurement value B and the encoder pulse count value A of the motor are stored together (in pairs) in the FIFO memory 5 so that the X and Y position data with the maximum light amount can be quickly found. Can be.
[0032]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the measurement data. As shown in the figure, pairs of measurement data and counter values are sequentially stored in the FIFO memory 5 in the order of (measurement data 1, counter value 1), (measurement data 2, counter value 2), and so on. The measured values are read out in the order in which they are stored, and the designated number of data is transmitted to the external device at once or individually. The measurement data is accompanied by motor position information (encoder counter value), so that the amount of light at the measurement location can be known. With this configuration, since the memory has a FIFO configuration, address management becomes unnecessary, and the circuit can be simplified.
[0033]
The measurement data stored in the FIFO memory 5 is read by the microcontroller 6 and transferred to an external device (for example, a device control unit) via the USB interface 7. Here, if a USB is used for the interface, connection with an external device can be easily performed.
[0034]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an optical device alignment machine. In the figure, reference numeral 10 denotes an optical power meter, which is a part according to the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a component 1. As the component 1, for example, a light receiving optical fiber is used. Reference numeral 22 denotes a component 2 connected to the component 1. As the component 2, for example, an oscillation laser diode (LD) is used.
[0035]
Reference numeral 23 denotes a plurality of laser emitting units for welding a joint 34 between the component 1 and the component 2. Reference numeral 24 denotes an upper component holder for holding the component 1, and 25 denotes a surface-matching pressurizing shaft that comes into contact with the upper component holder 24 and applies a surface-matching pressurization in the Z axis direction. 26 is a lower component holder on which the component 2 is placed, and 27 is a force sensor joined to the lower component holder 26.
[0036]
Reference numeral 28 denotes a goniometer that is joined to the force sensor 27. Here, the gonio stage is a stage that moves so as to draw an arc around a point on the normal line from the center of the stage. 29 is a component position adjusting mechanism. The component position adjusting mechanism moves the component 2 on a two-dimensional plane (XY plane).
[0037]
Reference numeral 20 denotes an apparatus control unit that controls the operation of the entire apparatus, and uses, for example, a computer. The functions of the device control unit 20 include a surface alignment control function, a centering control function, and a laser irradiation control function, and also function as a database for storing laser irradiation conditions. Reference numeral 31 denotes a laser oscillator that drives the laser emission unit 23, and reference numeral 32 denotes a data collection unit that collects data of the force sensor 27. Reference numeral 33 denotes an LD power supply for supplying power to the LD. The device control unit 20 controls the laser oscillator 31, controls the LD power supply 33, receives the output of the optical power meter 10, and receives the output of the force sensor data collection unit 32. The operation of the device configured as described above will be described below.
[0038]
The optical power meter 10 sequentially sends a pair of the measured light amount data and the position data by the above-described operation. The transmitted pair data is received by the device control unit 20. In this manner, when one scan using the XY movement stage is completed, the device control unit 20 reads the received pair data (light amount measurement value and pulse count value) and finds the pair with the maximum light amount. The XY moving stage is positioned using a pair of the light quantity measurement value and the pulse count value at which the light quantity becomes maximum. In this state, the state in which the LD 22 and the optical fiber 21 are most efficiently bonded is shown. In this state, the light receiving optical fiber is bonded to the LD using the laser emitting unit 23.
[0039]
When the joining of one LD unit is completed in this way, the next operation is carried out by mounting the next LD unit on the apparatus, and the above operation is performed. With the optical fiber for use (part 1). Hereinafter, the same applies.
[0040]
According to the present invention, since the joining process between the LD 22 and the optical fiber 21 can be performed without stopping the scanning, the light quantity measurement can be performed quickly.
[0041]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a running scan of optical power. As shown in the figure, in the conventional device, the sequence of movement → measurement is repeated. That is, the sequence of work movement → work stop → measurement → data fetch → data processing is performed. On the other hand, in the present invention, the stage is always moving, and the major difference is that the analog output is sampled using hardware sampling, and the optical power is sampled while moving. Since the stage is not stopped, the light quantity can be measured at a high speed.
[0042]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an external configuration of the optical power meter. In the figure, 10a is an optical fiber for transmitting light from the component 1, and 10b is a photodetector for detecting light incident from the optical fiber. The light detector 10b is connected to the electric signal line 10c. 10d is a circuit 1 which receives a current signal from the electric signal line 10c and converts it into a voltage signal. The circuit 1 includes a current-voltage converter and an amplifier that amplifies an electric signal. The circuit 1 includes a current-voltage converter 2a and a voltage amplifier 2b.
[0043]
An electric signal line 10e is connected at its tip to the circuit 1 by the connector 10f. Reference numeral 10h denotes a circuit 2 which receives a light amount signal from the electric signal line 10e via the connector 10g and converts it into digital data. The circuit 2 includes the A / D converter 3 of FIG. 2, a microcontroller 6, a FIFO memory 5, a USB interface 7, a pulse detector 4a, and a pulse counter 1b. The reason why the circuit 1 and the circuit 2 are separated from each other by the electric signal line 10 e is that the optical sensor portion is desired to be as close as possible to the optical fiber of the component 1.
(Supplementary Note 1) An optical power meter that measures the amount of laser light incident on an optical fiber, and a photodetector that detects light incident on the optical fiber;
Light / voltage conversion means for converting the output of the photodetector into a predetermined voltage;
An A / D converter for converting an output voltage signal of the light / voltage converter into digital data;
Pulse detection means for detecting an encoder pulse of the motor;
A memory for storing digital data converted by the A / D converter and an encoder pulse measured by the pulse detection means;
A controller for controlling the light / voltage converter, the A / D converter, the pulse detector, and the memory;
A communication interface for communicating with external devices,
An optical power meter that communicates with an external device through the communication interface and transmits data stored in the memory to the external device.
(Supplementary Note 2) The optical power meter according to Supplementary Note 1, wherein the photodetector is configured by a photodiode including a Peltier element.
(Supplementary note 3) The optical power meter according to supplementary note 1, wherein the amplification gain of the light / voltage conversion unit can be set stepwise, and the amplification gain is selected by the controller.
(Supplementary Note 4) The digital data of the optical measurement value converted by the A / D converter is read by the controller, and the data obtained by averaging the measurement values is stored in the memory. Optical power meter.
(Supplementary Note 5) The memory is configured by a FIFO, sequentially accumulates the light quantity measurement value and the encoder pulse count value, and transmits the accumulated data in the measured order to an external device collectively or individually. 2. The optical power meter according to 1.
(Supplementary Note 6) The optical power meter according to Supplementary Note 1, wherein the encoder stores the encoder pulse count value of the motor together with the optical measurement value in the memory.
(Supplementary note 7) The optical power meter according to supplementary note 1, wherein a USB interface is used for data transmission with the external device.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) According to the first aspect of the present invention, it is not necessary to stop the LD module each time measurement is performed, so that the XY coordinate position indicating the maximum light amount can be quickly obtained.
(2) According to the second aspect of the present invention, the photodetector 1 itself can be maintained at a constant temperature by the Peltier element, and can be less susceptible to fluctuations in measured values due to changes in ambient temperature.
(3) According to the third aspect of the present invention, since the amplification gain of the light / voltage conversion means can be selected by the controller, the voltage input to the A / D converter is set to an optimum value. Can be.
(4) According to the fourth aspect of the present invention, since the measurement data is averaged, the influence of noise can be reduced.
(5) According to the fifth aspect of the invention, since the memory is constituted by FIFO, address management becomes unnecessary, and the circuit can be simplified.
[0045]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical power meter that can quickly measure the amount of light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of measurement data.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an optical device alignment machine.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a running scan of optical power.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an external configuration of an optical power meter.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 photodetector 2 light / voltage converter 3 A / D converter 4 pulse detector 5 memory 6 controller 7 communication interface

Claims

光ファイバで入射されるレーザの光量を測定する光パワーメータであって、
光ファイバで入射された光を検出する光検出器と、
該光検出器の出力を所定の電圧に変換する光／電圧変換手段と、
該光／電圧変換手段の出力電圧信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
モータのエンコーダパルスを検出するパルス検出手段と、
前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたディジタルデータと、前記パルス検出手段で計測されたエンコーダパルスを蓄積するメモリと、
前記光／電圧変換手段とＡ／Ｄ変換器とパルス検出手段とメモリとを制御するコントローラと、
外部機器と通信を行なう通信インターフェィスと、
を具備し、該通信インターフェィスを通じて外部機器と通信し、前記メモリに蓄積したデータを外部機器に送信することを特徴とする光パワーメータ。An optical power meter that measures the amount of laser light incident on an optical fiber,
A photodetector that detects light incident on the optical fiber,
Light / voltage conversion means for converting the output of the photodetector into a predetermined voltage;
An A / D converter for converting an output voltage signal of the light / voltage converter into digital data;
Pulse detection means for detecting an encoder pulse of the motor;
A memory for storing digital data converted by the A / D converter and an encoder pulse measured by the pulse detection means;
A controller for controlling the light / voltage converter, the A / D converter, the pulse detector, and the memory;
A communication interface for communicating with external devices,
An optical power meter that communicates with an external device through the communication interface and transmits data stored in the memory to the external device.

前記光検出器は、ペルチェ素子を内蔵したフォトダイオードで構成することを特徴とする請求項１記載の光パワーメータ。The optical power meter according to claim 1, wherein the photodetector is configured by a photodiode having a built-in Peltier element.

前記光／電圧変換手段の増幅利得が段階的に設定でき、前記コントローラで増幅利得を選択することを特徴とする請求項１記載の光パワーメータ。2. The optical power meter according to claim 1, wherein the amplification gain of the light / voltage conversion means can be set stepwise, and the controller selects the amplification gain.

前記Ａ／Ｄ変換器で変換された光測定値のディジタルデータを前記コントローラで読み取り、測定値の平均化を施したデータを前記メモリに格納することを特徴とする請求項１記載の光パワーメータ。2. The optical power meter according to claim 1, wherein the digital data of the optical measurement value converted by the A / D converter is read by the controller, and data obtained by averaging the measurement values is stored in the memory. .

前記メモリがＦＩＦＯで構成され、光量測定値とエンコーダパルスカウント値を順次蓄積し、測定された順序で蓄積されたデータを外部機器へ一括若しくは個々に伝送することを特徴とする請求項１記載の光パワーメータ。2. The memory according to claim 1, wherein the memory is constituted by a FIFO, sequentially accumulates a light quantity measurement value and an encoder pulse count value, and transmits the accumulated data in the measured order to an external device collectively or individually. Optical power meter.