JP2005107409A - 光合分波装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の入力用光ファイバを有する光合波装置で、複数の入力用光ファイバの束である入力用光ファイバアレイを正確に位置決めする。
【解決手段】グレーティング２１に対して相対的に出力用光ファイバアレイ１０ｂを仮位置決めし、この出力用光ファイバアレイ１０ｂの一の出力用光ファイバ１１ｂａから連続スペクトル光を出射し、グレーティング２１に照射して、グレーティング２１で複数の波長毎の光に分波された各光による結像点列１４ｂを形成する。そして、入力用光ファイバアレイ１０ａの少なくとも二つの入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄで、結像点列１４ｂを形成する光を受光し、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄでの受光量が最大になるよう、入力用光ファイバアレイ１０ａを位置決めする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複数の入力用光ファイバと、各入力用光ファイバからの各光をそれぞれ複数の波長毎の光に分波する光分波器、又は各入力用光ファイバからの各光を合波する光合波器と、光分波器又は光合波器からの光を受ける複数の出力用光ファイバと、を備えている光合分波装置の製造方法に関する。

光合分波装置の製造では、光合分波器に対する入力用光ファイバ及び出力用光ファイバの相対的な位置決めに関して、極めて高い精度が求められる。

このような位置決め技術としては、例えば、以下の特許文献１に記載されている技術がある。

この特許文献１に記載されている装置は、一本の入力用光ファイバと、この入力用光ファイバからの光を複数の波長毎の光に分波する光分波器と、この光分波器からの光を受ける受光素子とを備えている。光分波器に対して、受光素子を位置決めする際には、一本の入力用光ファイバから光分波器に光を出射して、この光分波器で分波された光の受光量が最大になるように受光素子を位置決めしている。

特開２００２−１９６１９５号公報

光通信等で使用される光分波装置や光合波装置は、近年、各種多様化が求められていると共に、高い製造精度も求められている。多様化の一形態として、特許文献１における光分波装置の入力用光ファイバの複数化や、光合波装置の出力用光ファイバの複数化がある。入力用光ファイバや出力用光ファイバを複数化する場合、各光ファイバと光合分波器との相対的位置決めが極めて難しくなる。

本発明は、以上のような要望に応えるべく、複数の入力用光ファイバを備えている光分波装置や複数の出力用光ファイバを備えている光合波装置でも、極めて高い精度で複数の入力用光ファイバや複数の出力用光ファイバを位置決めすることができる製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための請求項１に係る発明の製造方法は、
複数の入力用光ファイバを有する入力用光ファイバアレイと、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイと、複数の該入力用光ファイバからの各光をそれぞれ複数の波長毎に分波して、各波長毎の光を複数の前記出力用光ファイバへ送る光合分波モジュールと、を備えている光合分波装置の製造方法において、
前記光合分波モジュールに対して相対的に、前記出力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
位置決めされた前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちのいずれか一つの出力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記入力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記入力用光ファイバで受光し、各入力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明の製造方法は、
請求項１に記載の光合分波装置の製造方法において、
前記光合分波モジュールは、互いに平行な直線状の複数の溝を有するグレーティングと、複数の前記入力用光ファイバからの光束を平行光束にすると共に該グレーティングで分波された各波長の光を複数の前記出力用光ファイバの各光入力端の位置に集光させる光学系と、を有し、
前記入力用光ファイバアレイは、複数の前記入力用光ファイバの光出力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
前記出力用光ファイバアレイは、複数の前記出力用光ファイバの光入力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、位置決めされた前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちのいずれか一つの出力用光ファイバから光を出射して、前記グレーティングに照射し、該グレーティング及び前記光学系で、複数の波長毎の光に分波された各光の結像点列であって、該グレーティングの前記溝に対して垂直な方向に直線状に並んでいる結像点列を形成し、前記入力用光ファイバアレイの出力端が直線状に並んでいる複数の前記入力用光ファイバのうちの少なくとも二つの入力用光ファイバで受光し、各入力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする、
ことを特徴とする。

請求項３に係る発明の製造方法は、
請求項１及び２のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程は、仮の位置決め工程であり、
前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程が終了した後、該入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする本位置決め工程を有する、
ことを特徴とする。

請求項４に係る発明の製造方法は、
請求項１及び２のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程は、本位置決め工程であり、
前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程の前に実施される前記入力用光ファイバアレイの仮位置決め工程を有し、
前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、仮位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一の入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする
ことを特徴とする。

請求項５に係る発明の製造方法は、
複数の入力用光ファイバを有する入力用光ファイバアレイと、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイと、複数の該入力用光ファイバからの各光を合波して、合波した光を複数の該出力用光ファイバへ送る光合分波モジュールと、を備えている光合分波装置の製造方法において、
前記光合分波モジュールに対して相対的に、前記入力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
を有することを特徴とする。

請求項６に係る発明の製造方法は、
請求項５に記載の光合分波装置の製造方法において、
前記光合分波モジュールは、互いに平行な直線状の複数の溝を有するグレーティングと、複数の前記入力用光ファイバからの光束を平行光束にすると共に該グレーティングで合波された光を複数の前記出力用光ファイバの各光入力端の位置に集光させる光学系と、を有し、
前記入力用光ファイバアレイは、複数の前記入力用光ファイバの光出力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
前記出力用光ファイバアレイは、複数の前記出力用光ファイバの光入力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記グレーティングに照射し、該グレーティング及び前記光学系で、複数の波長毎の光に分波された各光の結像点列であって、該グレーティングの前記溝に対して垂直な方向に直線状に並んでいる結像点列を形成し、前記出力用光ファイバアレイの入力端が直線状に並んでいる複数の前記出力用光ファイバのうちの少なくとも二つの出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする、
ことを特徴とする。

請求項７に係る発明の製造方法は、
請求項１から６のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第1の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれる第３の位置決め部材とを備え、該第1の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、該第1の位置決め部材と該第２の位置決め部材との接触と、該第２の位置決め部材と該第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触である、固定器具を前記入力用光ファイバアレイ用と前記出力用光ファイバアレイ用に製造する器具製造工程と、
前記入力用光ファイバアレイ用の前記固定器具の前記第３の位置決め部材に、前記入力用ファイバアレイを直接又は間接的に取り付る取付工程と、
前記出力用光ファイバアレイ用の前記固定器具の前記第３の位置決め部材に、前記出力用ファイバアレイを直接又は間接的に取り付る取付工程と、
前記入力用光ファイバアレイが目的の位置で且つ目的の方向を向くと、前記入力用光ファイバアレイ用固定器具の各位置決め部材相互の固定、及び前記ベース面に対す前記第1の位置決め部材の固定を実行するブロック固定工程と、
前記出力用光ファイバアレイが目的の位置で且つ目的の方向を向くと、前記出力用光ファイバアレイ用固定器具の各位置決め部材相互の固定、及び前記ベース面に対す前記第1の位置決め部材の固定を実行するブロック固定工程と、
を有し、
前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程、及び前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、各固定器具毎に、前記ベース面に対する前記第1の位置決め部材の相対移動と、該第1の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動のうち、少なくともいずれかを実行する、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の入力用光ファイバを備えている光分波装置や複数の出力用光ファイバを備えている光合波装置でも、極めて高い精度で複数の入力用光ファイバや複数の出力用光ファイバを位置決めすることができる。

以下、本発明に係る光合分波装置の製造方法の実施形態について、図面を用いて説明する。

まず、製造方法を説明する前に、この製造方法で製造される光合分波装置について、図1を用いて説明する。

光合分波装置１は、複数の入力用光ファイバを有する入力用光ファイバアレイ１０ａと、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイ１０ｂと、入力用光ファイバアレイ１０ａからの光を複数の波長毎の光に分波する光合分波モジュール２０と、各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂを支持する固定器具３０ａ，３０ｂと、これらが搭載されるベース２９と、を備えている。

光合分波モジュール２０は、反射型グレーティング２１と、コリメータ兼集光光学系である放物面鏡２２と、２つのガラスブロック２５ａ，２５ｂと、これらが搭載される分波器ベース２７とを備えている。反射型グレーティング２１は、放物面鏡２２の放物反射面２３に対向する入出力面２４に向かい合うように、分波器ベース２７に固定されている。このグレーティング２１の溝が伸びている方向は、ベース２９のベース面２９ａと平行な方向（Ｙ方向）である。また、各ガラスブロック２５ａ，２５ｂは、放物面鏡２２の入出力面２４であって、各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂと対向する位置に固定されている。

入力用光ファイバアレイ１０ａは、図６に示すように、複数の入力用光ファイバ１１ａ，１１ａ，…と、これらを覆うケーシング１２ａとを有し、各光ファイバ１１ａの光出力端が同じ方向を向き且つ直線状に並ぶようにケーシング１２ａ内に配置されている。また、出力用光ファイバアレイ１０ｂも、複数の出力用光ファイバ１１ｂ，１１ｂ，…と、これらを覆うケーシング１２ｂとを有し、各ファイバ１１ｂの光入力端が同じ方向を向き且つ直線状に並ぶようにケーシング１２ｂ内に配置されている。入力用光ファイバ１１ａの光出力端及び出力用光ファイバ１１ｂの光入力端は、この端面での反射光が光学系に逆流しないよう、光ファイバ光軸に垂直な面に対して８°程度傾いている。また、各ガラスブロック２５ａ，２５ｂのファイバアレイ側端面も、そこでの反射光が光ファイバ１１ａ，１１ｂに逆流しないよう、光ファイバ光軸に垂直な面に対して８°程度傾き、光ファイバ１１ａ，１１ｂの端面と平行になっている。

ここで、以下の説明の都合上、放物面鏡２２の光軸と平行な方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な方向であってグレーティング２１の溝が伸びている方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向をＸ方向とする。

図１に示すように、入力用光ファイバアレイ１０ａの複数の入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから出射された連続スペクトル光は、ガラスブロック２５ａを通って、放物面鏡２２の放物反射面２３で反射して、平行光束となり、グレーティング２１に照射させる。グレーティング２１に照射された連続スペクトル光は、波長分散された後、放物面鏡２２の放物反射面２３で反射して、ガラスブロック２５ｂを介して、出力用光ファイバアレイ１０ｂの各出力用光ファイバの入力端面に集光する。

ところで、図６に示すように、一の入力用光ファイバ１１ａａからの連続スペクトル光は、グレーティング２１に照射されると、グレーティング２１の溝が伸びている方向（Ｙ方向）に対して垂直なＸ方向に波長分散されて結像点列１４ａａを形成する。

仮に、複数の入力用光ファイバ１１ａの光出力端の配列基準線１３が、Ｘ軸に対して傾いたとする。この場合も、各入力用光ファイバ１１ａａ，１１ａｂから出射された連続スペクトル光は、グレーティング２１により、Ｘ方向に波長分散された結像点列１４ａａ，１４ａｂを形成する。しかしながら、複数の入力用光ファイバ１１ａａ，１１ａｂのうちのいずれか一つの入力用光ファイバ１１ａａからの光で形成される結像点列１４ａａと、他の入力用光ファイバ１１ａｂからの光で形成される結像点列１４ａｂとは、いずれもＸ方向に平行になるが、互いにＹ方向にズレてしまう。このため、出力用光ファイバアレイ１０ｂをどのように位置決めしても、各結像点列１４ａａ，１４ａｂを各出力用光ファイバ１１ｂ，１１ｂ，…の光入力端に形成することができない。このため、入力用光ファイバアレイ１０ａの配列基準線１３をグレーティング２１の溝が伸びている方向（Ｙ方向）に対して、高精度に垂直にする必要がある。

固定器具３０ａ，３０ｂは、図３に示すように、ベース２９の平坦なベース面２９ａに置かれる第１の位置決め部材３１と、第１の位置決め部材３１上に置かれる第２の位置決め部材３２と、第２の位置決め部材３２上に置かれ、位置決め対象部品である各ファイバアレイ１０ａ，１０ｂが置かれる第３の位置決め部材３３と、第１の位置決め部材３１を特定の方向に付勢する圧縮バネ３９と、を備えている。

第１の位置決め部材３１は、ベース面２９ａに平面接触する平面３１ａと、ベース面２９ａに対して傾き第２の位置決め部材３２と平面接触する傾斜平面３１ｂと、を有しており、楔形を成している。また、第２の位置決め部材３２も、第１の位置決め部材３１と同様に、楔形を成しており、第１の位置決め部材３１の傾斜平面３１ｂと平面接触する傾斜平面３２ａを有している。この第２の位置決め部材３２は、傾斜平面３２ａから、この傾斜平面３２ａに対向する水平面３２ｂに向って円筒状の貫通孔３２ｃが形成されている。水平面３２ｂと貫通孔３２ｃとの縁は、切り欠かれており、その切り欠き面が球面３２ｄを成している。第三の位置決め部材３３は、半球状で、その球面３３ａの半径は第２の位置決め部材３２の球面３２ｄの半径と実質的に同じである。位置決め対象部品である各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂは、この半球状の第３の位置決め部材３３の平面３３ｄ上に取り付けられる。

各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂのＹ方向及びＺ方向の位置は、ベース面２９ａに対して、第１の位置決め部材３１をＹ方向及びＺ方向に移動させることで、目的の位置になる。また、各ファイバアレイ１０ａ，１０ｂのＸ方向の位置は、第２の位置決め部材３２を第１の位置決め部材３１に対して相対的にＺ方向に移動させることで、第２の位置決め部材３２がＸ方向に移動し、これにより目的の位置になる。各ファイバアレイ１０ａ，１０ｂのＸ軸回りの角度θｘ、Ｙ軸回りの角度θｙ、Ｚ軸回りの角度θｚは、第２の位置決め部材３２に対して第３の位置決め部材３３を回転又は傾けることで、目的の角度になる。

以上のように、３つの位置決め部材３１，３２，３３を相対的に移動等させることで、６自由度で、具体的には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、角度θｘ、角度θｙ、角度θｚで、各ファイバアレイ１０ａ，１０ｂを自由に移動等させることができる。

なお、圧縮バネ３９は、第１の位置決め部材３１を（−）Ｚ方向に押す付勢部材として機能する。この圧縮バネ３９は、第３の位置決め部材３３及び第２の位置決め部材３２にかかる重力等、第２の位置決め部材３２の傾斜平面３２ａから、第１の位置決め部材３１の傾斜平面３１ｂに対してかかる荷重により、第１の位置決め部材３１が（＋）Ｚ方向に逃げて、各位置決め部材３１，３２，３３相互間での密着性が低下するのを防ぐために設けられている。

次に、光合分波装置を組立てる際に必要な調芯装置について、図２を用いて説明する。

調芯装置は、光合分波装置１をベース２９ごと支持する支持台４１と、光合分波装置１の入力用光ファイバアレイ１０ａを保持して位置決めする６軸移動ステージ４２ａと、出力用光ファイバアレイ１０ｂを保持して位置決めする６軸移動ステージ４２ｂと、入力用光ファイバアレイ１０ａと出力用光ファイバアレイ１０ｂとのうちの一方の光ファイバアレイに連続スペクトル光を出射する光源４４と、他方の光ファイバアレイからの光を受光して、その波長と強度とを測定する光センサ４５と、光センサ４５からの信号に基づいて各６軸移動ステージ４２ａ，４２ｂを駆動制御する制御回路４６と、を備えている。

次に、図５に示すフローチャートに従って、第１の実施形態としての光合分波装置１の製造手順について説明する。

まず、光合分波装置１を構成する各部品を製造する（ステップ１）。具体的には、入力用光ファイバアレイ１０ａ、出力用光ファイバアレイ１０ｂ、光合分波モジュール２０、固定器具３０ａ，３０ｂ、ベース２９を製造する。そして、光合分波モジュール２０をベース２９上に固定する。なお、光合分波モジュール２０は、部品製造段階で、ベース２９と一体的にしておいてもよい。また、部品製造段階で、分光器ベース２７とベース２９と一体的にしておいてもよい。

次に、出力用光ファイバアレイ１０ｂを仮位置決めする（ステップ２）。この工程では、まず、図４に示すように、出力用光ファイバアレイ１０ｂに、固定器具３０ｂの第３の位置決め部材３３を固定すると共に、出力用光ファイバアレイ１０ｂを６軸移動ステージ４２ｂのアーム４３に、ネジ４９等を用いて取り付ける。そして、この固定器具３０ｂの第1の位置決め部材３１及び第２の位置決め部材３２をベース２９上に置く。続いて、６軸移動ステージ４２ｂを駆動し、出力用光ファイバアレイ１０ｂをある程度の精度で位置決めする。この際、光合分波モジュール２０の一点、例えば、出力用光ファイバアレイ１０ｂ側のガラスブロック２５ｂの角等を基準として、出力用光ファイバアレイ１０ｂの設計上の位置を予め求めておき、この位置に出力用光ファイバアレイ１０ｂが至るようにする。また、この仮位置決め過程で、出力用光ファイバアレイ１０ｂと共に、これに固定されている第３の位置決め部材３３が移動及び／回転し、この移動及び／又は回転で、第二の位置決め部材３２及び第一の位置決め部材３１が相対的に移動する。

次に、出力用光ファイバアレイ１０ｂが６軸移動ステージ４２ｂに取り付けられて、静止している状態のまま、入力用光ファイバアレイ１０ａを位置決めする（ステップ３）。この工程でも、まず、入力用光ファイバアレイ１０ａに、固定器具３０ａの第３の位置決め部材３３を固定すると共に、入力用光ファイバアレイ１０ａを６軸移動ステージ４２ａのアーム４３に、ネジ４９等を用いて取り付ける。なお、この入力用光ファイバアレイ１０ａの取付等は、ステップ２での出力用光ファイバアレイ１０ｂの取付時に併せて行ってもよい。次に、この固定器具３０ａの第1の位置決め部材３１及び第２の位置決め部材３２をベース２９上に置く。続いて、入力用光ファイバアレイ１０ａの少なくとも２つの入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄ（図７）に、調芯装置の光センサ４５を取り付ける。次に、仮位置決めされた出力用光ファイバアレイ１０ｂの一の出力用光ファイバ１１ｂａ（図７）に、調芯装置の光源４４からの連続スペクトル光を出射する。一の出力用光ファイバ１１ｂａから出射された連続スペクトル光は、ガラスブロック２５ｂを通って、放物面鏡２２の放物反射面２３で反射して、平行光束となり、グレーティング２１に照射させれ、波長分散される。各波長毎の光は、放物面鏡２２の放物反射面２３で反射して、ガラスブロック２５ａを出たところで集光し、図７に示すように、Ｘ方向に伸びる結像点列１４ｂを形成する。そして、６軸移動ステージ４２ａを駆動し、この結像点列１４ｂを形成する複数の結像点のうちのいずれか２つの結像点を、光センサ４５を取り付けた少なくも２つの入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄで捕えて、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄからの光量が最大になるようにする。この結果、結像点列１４ｂと入力用光ファイバアレイ１０ａの配列基準線１３とが一致する。言い換えると、入力用光ファイバアレイ１０ａの配列基準線１３がグレーティング２１の溝に対して垂直なＸ軸と平行になる。

２つの入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄのそれぞれで結像点を捕える際には、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄの光出力端が、Ｚ方向における結像位置から僅かにズレた位置、すなわち像のボケた位置で行うことが好ましい。これは、Ｚ方向における結像位置から僅かにズレた位置では、光像の径が大きく、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄで捕え易いからである。一旦、各波長の光像を各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄで捕えたら、入力用光ファイバアレイ１０ａをＸＹ平面内で移動及び回転させて、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄからの光量が最大になるようにする。そして、入力用光ファイバアレイ１０ａをＺ方向に移動させて、各入力用光ファイバ１１ａｃ，１１ａｄの光出力端が、Ｚ方向における結像位置に至るようにする。このＸＹ平面内での移動及び回転、Ｚ方向の移動を繰り返して行い、入力用光ファイバアレイ１０ａを理想の位置にできる限り近づける。

以上の入力用光ファイバアレイ１０ａの位置決め工程（ステップ３）で、この入力用光ファイバアレイ１０ａが他の部品と接触する等の不具合があれば（ステップ４）、再び、ステップ２に戻って、出力用光ファイバアレイ１０ｂの仮位置決めを行い、不具合がなければ、出力用光ファイバアレイ１０ｂの本位置決めを行う（ステップ５）。

この出力用光ファイバアレイ１０ｂの本位置決めでは、この出力用光ファイバアレイ１０ｂの少なくとも２つの出力用光ファイバ１１ｂｍ，１１ｂｎ（ｍ,ｎは任意の自然数）に、調芯装置の光センサ４５を取り付ける。次に、位置決めされた入力用光ファイバアレイ１０ａの一つの出力用光ファイバ１１ａに、調芯装置の光源４４からの連続スペクトル光を出射する。その後は、入力用光ファイバアレイ１０ａの位置決めと同様に、光センサ４５を取り付けた各出力用光ファイバ１１ｂｍ，１１ｂｎからの光量が最大になるように、出力用光ファイバアレイ１０ｂを移動させる。

各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂの位置決めが終了すると、各固定器具３０ａ，３０ｂを固定する（ステップ６）。具体的には、各固定器具３０ａ，３０ｂの第１の位置決め部材３１の平面３１ａとベース面２９ａとの接触部分の回り、第１の位置決め部材３１の傾斜平面３１ｂと第２の位置決め部材３２の傾斜平面３２ａとの接触部分の回り、第２の位置決め部材３２の球面３２ｄと第３の位置決め部材３３の球面３３ａとの接触部分の回りに、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤を塗布し、接着剤の塗布部分に紫外線を照射して、接着剤を硬化させる。なお、各位置決め部材相互の接触面に接着剤を塗布しないのは、接着剤の硬化過程で、接着剤の収縮によりその容積が小さくなり、この変化により位置決め部材相互間の相対位置が変化するのを回避するためである。また、各位置決め部材相互の接合は、以上のようなＵＶ硬化型接着剤ではなく、可視光硬化型、熱硬化型、常温硬化型、嫌気硬化型、湿気硬化型の接着剤や、ハンダ、さらにレーザ溶接でもよい。各固定器具３０ａ，３０ｂが完全に固定されると、各６軸移動ステージ４２ａ，４２ｂのアーム４３，４３から各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂを外す。さらに、必要に応じて、各固定器具３０の圧縮バネ３９も外す。なお、各固定器具３０ａ，３０ｂの固定は、以上のように、製造工程の最終段階でおこなってもよいが、各光ファイバアレイ１０ａ，１０ｂの位置決め（ステップ３，５）がそれぞれ終了した毎に、行ってもよい。

以上で、最終的な検査工程等以外の工程は終了し、光合分波装置１が完成する。

以上のように、本実施形態では、極めて高い精度で、入力用光ファイバアレイ１０ａ及び出力用光ファイバアレイ１０ｂを位置決め固定することができる。

なお、以上の実施形態では、グレーティングとして、反射型グレーティング２１を用いたが、これは反射型である必要はなく、透過型であってもよい。また、光学系として、放物面鏡２２を用いたが、この換わりにレンズを用いてもよい。また、光合分波モジュール２０の光路中に、マイクロミラーアレイを設けて、特定の波長の光を特定の出力用光ファイバに導くようにしてもよい。また、以上の実施形態は、入力用光ファイバ１１ａからの光を各波長毎の光に分波し、各波長毎の光を出力用光ファイバ１１ｂへ入射させる光分波装置であるが、複数の入力用光ファイバのそれぞれから単色光を出射し、こらの単色光を合波して、これを出力用光ファイバへ入射させる光合波装置に、本発明を適用してもよい。すなわち、光合波装置で、複数の出力用光ファイバを有する場合、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイの位置決めが極めて難しい。そこで、この出力用光ファイバアレイの位置決めに、本発明の位置決めを適用してもよい。なお、このような光合波装置は、本実施形態における光合分波装置をそのまま適用できる。この場合、複数の出力用光ファイバ１１ｂを入力用光ファイバとし、入力用光ファイバとしての出力用光ファイバ１１ｂから単色光を出射し、これを光合分波モジュール２０で合波して、出力用光ファイバとしての入力用光ファイバ１１ａへ入射させることになる。

次に、本発明に係る第２の実施形態としての光合分波装置１の製造手順について、図８に示すフローチャートに従って説明する。

本実施形態では、まず、第１の実施形態と同様に、光合分波装置１を構成する各部品を製造する（ステップ１）。次に、入力用光ファイバアレイ１０ａを仮位置決めする（ステップ２ａ）。次に、仮位置決めされた入力用光ファイバアレイ１０ａの一の入力用光ファイバ１１ａから連続スペクトル光を出射して、出力用光ファイバアレイ１０ｂの少なくとも２つの出力用光ファイバ１１ｂ，１１ｂでの受光量が最大になるように、この出力用光ファイバアレイ１０ｂを位置決めする。この位置決め過程で、この出力用光ファイバアレイ１０ｂが他の部品と接触する等の不具合があれば（ステップ４ａ）、再び、ステップ２ａに戻って、入力用光ファイバアレイ１０ａの仮位置決めを行い、不具合がなければ、入力用光ファイバアレイ１０ａの本位置決めを行う（ステップ５）。最後に、第１の実施形態と同様に、各固定器具３０ａ，３０ｂを固定する。

すなわち、第１の実施形態では、入力用光ファイバアレイ１０ａを位置決めした後（ステップ３）、出力用光ファイバアレイ１０ｂを位置決めしたが（ステップ５）、本実施形態では、先に、出力用光ファイバアレイ１０ｂを位置決めし（ステップ３ａ）、その後に、入力用光ファイバアレイ１０ａを位置決めする（ステップ５ａ）。

このように、位置決めの順番を替えても、基本的に、第１の実施形態と同様、極めて高い精度で、入力用光ファイバアレイ１０ａ及び出力用光ファイバアレイ１０ｂを位置決め固定することができる。

次に、図９〜図１１を用いて、固定器具の各種実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において、すでに説明した部材及び部分に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

まず、固定器具の第二の実施形態について、図９を用いて説明する。

本実施形態は、６軸移動ステージ４２のアーム４３に、光ファイバアレイ１０をネジ等の連結具で直接取り付けることができない場合の適用例である。

本実施形態の固定器具３０Ａは、第一の実施形態と同様で楔形を成す第１の位置決め部材３１と、同じく楔形を成す第２の位置決め部材３２Ａと、球形の第３の位置決め部材３３Ａと、光ファイバアレイ１０を６軸移動ステージ４２のアーム４３に取り付けるための補助支持部材３４と、第１の位置決め部材３１を特定の方向に付勢する圧縮バネ３９と、を備えている。

第２の位置決め部材３２Ａは、その傾斜平面３２ａが第１の位置決め部材３１の傾斜平面３１ｂと平面接触し、この傾斜平面３２ａから、傾斜平面３２ａに対向する平面３２ｂに向って円筒状の貫通孔３２ｃが形成されている。第２の位置決め部材３２Ａの平面３２ｂと貫通孔３２ｃとの縁は、第一の実施形態のように切り欠かれていない。このため、この第２の位置決め部材３２Ａと第３の位置決め部材３３Ａとは、第２の位置決め部材３２Ａの貫通孔３２ｃと平面３２ｂとの縁の形状である円形の線と第３の位置決め部材３３Ａの球面３３ａとの接触となる。このように、本実施形態では、球面３３ａに対する接触が、第一の実施形態の第２の位置決め部材３２のように、球面ではなく、円形の線で接触しているので、第３の位置決め部材３３Ａの球面３３ａを受けるために球面を形成する必要が無く、第２の位置決め部材３２Ａの加工工数を抑えることができる。また、第３の位置決め部材３３Ａは、球形であるため、第一の実施形態のように半球を形成するための球形の一部を平坦に加工する必要がなく、部品製作コストを抑えることができる。

補助支持部材３４は、直方体形状を成しており、その一面から対向面に貫通するネジ孔３４ａが形成されている。このネジ孔３４ａに対して、補助支持部材３４の一面側からは、この補助支持部材３４をアーム４３に取り付けるためのネジ４９が捩じ込まれ、補助支持部材３４の一面の対抗面側からは球形の第３の位置決め部材３３Ａの一部がネジ孔３４ａの下部に入り込む。

なお、本実施形態では、第２の位置決め部材３２Ａと第３の位置決め部材３３Ａとは、円形の線と球面との線接触であるが、第２の位置決め部材３２Ａの貫通孔３２ｃの縁に３つ以上の突起を形成し、３つ以上の突起の先端の点と球面との点接触にしてもよい。

次に、図１０を用いて、第三の実施形態としての固定器具について説明する。

本実施形態の固定器具３０Ｂは、第一の実施形態と同様で楔形を成す第１の位置決め部材３１と、半球状を成す第２の位置決め部材３２Ｂと、第二の実施形態における補助支持部材３４である第３の位置決め部材３３Ｂと、第１の位置決め部材３１を特定の方向に付勢する圧縮バネ３９と、を備えている。

半球状の第２の位置決め部材３２Ｂの平面は、傾斜平面３２ａとして、第１の位置決め部材３１の傾斜平面３１ｂと平面接触する。また、この第２の位置決め部材３２Ｂの球面３２ｅの一部は、第３の位置決め部材３３Ｂのネジ孔３３ｃの下部に入り込み、このネジ孔３３ｃの下端の円形の縁と接触する。

次に、図１１を用いて、本発明に係る第四の実施形態としての固定器具について説明する。

本実施形態の固定器具３０Ｃは、第一の実施形態の第１の位置決め部材３１を第３の位置決め部材３３Ｃとし、第一の実施形態の第２の位置決め部材３２をそのまま第２の位置決め部材３２Ｃとし、第一の実施形態の第３の位置決め部材３３を第１の位置決め部材３１Ｃとしたものである。

従って、半球状の第１の位置決め部材３１Ｃの平面３１ｄは、ベース面２９ａと平面接触し、半球状の第１の位置決め部材３１Ｃの球面３１ｅは、第２の位置決め部材３２Ｃと球面接触し、第２の位置決め部材３２Ｃの傾斜平面３２ａは、第３の位置決め部材３３Ｃの傾斜平面３３ｃと平面接触する。

以上、第二の実施形態から第四の実施形態の固定器具３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃも、第一の実施形態の固定器具３０と同様に、ベース面２９ａに対して、第三の位置決め部材３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが６自由度で移動及び回転できるので、固定支持対象である光ファイバブロック１０を自由な位置で且つ自由な向きに支持固定することができる。

本発明に係る第一の実施形態としての光合分波装置の斜視図である。 本発明に係る第一の実施形態としての調芯装置の構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態としての固定器具の斜視図である。 本発明に係る第一の実施形態としての固定器具の要部切欠き側面図である。 本発明に係る第一の実施形態としての光合分波装置の製造手順を示すフローチャートである。 入力用光ファイバアレイからの光の光路及び結像点の位置を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態としての入力用光ファイバアレイの位置決め方法を示す説明図である。 本発明に係る第二の実施形態としての光合分波装置の製造手順を示すフローチャートである。 本発明に係る第二の実施形態としての固定器具の要部切欠き側面図である。 本発明に係る第三の実施形態としての固定器具の要部切欠き側面図である。 本発明に係る第４の実施形態としての固定器具の要部切欠き側面図である。

符号の説明

１：光合分波装置、１０：光ファイバアレイ、１０ａ：入力用光ファイバアレイ、１０ｂ：出力用光ファイバアレイ、１１ａ：入力用光ファイバ、１１ｂ：出力用光ファイバ、１３：配列基準線、１４ａ，１４ｂ：結像点列、２０：光合分波モジュール、２１：グレーティング、２２：放物面鏡、２３：放物反射面、２５ａ，２５ｂ：ガラスブロック、２９：ベース、２９ａ：ベース面、３０ａ，３０ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ：固定器具、３１，３１Ｃ：第一の位置決め部材、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ：第二の位置決め部材、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ：第三の位置決め部材、３４：補助支持部材、４２，４２ａ，４２ｂ：６軸移動ステージ、４３：アーム、４４：光源、４５：光センサ、４６：制御回路、４９：ネジ

Claims (7)

1. 複数の入力用光ファイバを有する入力用光ファイバアレイと、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイと、複数の該入力用光ファイバからの各光をそれぞれ複数の波長毎に分波して、各波長毎の光を複数の前記出力用光ファイバへ送る光合分波モジュールと、を備えている光合分波装置の製造方法において、
   前記光合分波モジュールに対して相対的に、前記出力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
   位置決めされた前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちのいずれか一つの出力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記入力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記入力用光ファイバで受光し、各入力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
   を有することを特徴とする光合分波装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の光合分波装置の製造方法において、
   前記光合分波モジュールは、互いに平行な直線状の複数の溝を有するグレーティングと、複数の前記入力用光ファイバからの光束を平行光束にすると共に該グレーティングで分波された各波長の光を複数の前記出力用光ファイバの各光入力端の位置に集光させる光学系と、を有し、
   前記入力用光ファイバアレイは、複数の前記入力用光ファイバの光出力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
   前記出力用光ファイバアレイは、複数の前記出力用光ファイバの光入力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
   前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、位置決めされた前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちのいずれか一つの出力用光ファイバから光を出射して、前記グレーティングに照射し、該グレーティング及び前記光学系で、複数の波長毎の光に分波された各光の結像点列であって、該グレーティングの前記溝に対して垂直な方向に直線状に並んでいる結像点列を形成し、前記入力用光ファイバアレイの出力端が直線状に並んでいる複数の前記入力用光ファイバのうちの少なくとも二つの入力用光ファイバで受光し、各入力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする、
   ことを特徴とする光合分波装置の製造方法。
3. 請求項１及び２のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
   前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程は、仮の位置決め工程であり、
   前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程が終了した後、該入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする本位置決め工程を有する、
   ことを特徴とする光合分波装置の製造方法。
4. 請求項１及び２のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
   前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程は、本位置決め工程であり、
   前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程の前に実施される前記入力用光ファイバアレイの仮位置決め工程を有し、
   前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、仮位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一の入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで複数の波長毎の光に分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする
   ことを特徴とする光合分波装置の製造方法。
5. 複数の入力用光ファイバを有する入力用光ファイバアレイと、複数の出力用光ファイバを有する出力用光ファイバアレイと、複数の該入力用光ファイバからの各光を合波して、合波した光を複数の該出力用光ファイバへ送る光合分波モジュールと、を備えている光合分波装置の製造方法において、
   前記光合分波モジュールに対して相対的に、前記入力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
   位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記光合分波モジュールに照射し、該光合分波モジュールで分波された光を、前記出力用光ファイバアレイの複数の前記出力用光ファイバのうちの少なくとも二つの前記出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該出力用光ファイバアレイを位置決めする工程と、
   を有することを特徴とする光合分波装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の光合分波装置の製造方法において、
   前記光合分波モジュールは、互いに平行な直線状の複数の溝を有するグレーティングと、複数の前記入力用光ファイバからの光束を平行光束にすると共に該グレーティングで合波された光を複数の前記出力用光ファイバの各光入力端の位置に集光させる光学系と、を有し、
   前記入力用光ファイバアレイは、複数の前記入力用光ファイバの光出力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
   前記出力用光ファイバアレイは、複数の前記出力用光ファイバの光入力端が互いに同じ方向を向き且つ直線状に並んでおり、
   前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、位置決めされた前記入力用光ファイバアレイの複数の前記入力用光ファイバのうちのいずれか一つの入力用光ファイバから光を出射して、前記グレーティングに照射し、該グレーティング及び前記光学系で、複数の波長毎の光に分波された各光の結像点列であって、該グレーティングの前記溝に対して垂直な方向に直線状に並んでいる結像点列を形成し、前記出力用光ファイバアレイの入力端が直線状に並んでいる複数の前記出力用光ファイバのうちの少なくとも二つの出力用光ファイバで受光し、各出力用光ファイバでの受光量が最大になるよう、該入力用光ファイバアレイを位置決めする、
   ことを特徴とする光合分波装置の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の光合分波装置の製造方法において、
   平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第1の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれる第３の位置決め部材とを備え、該第1の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、該第1の位置決め部材と該第２の位置決め部材との接触と、該第２の位置決め部材と該第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触である、固定器具を前記入力用光ファイバアレイ用と前記出力用光ファイバアレイ用に製造する器具製造工程と、
   前記入力用光ファイバアレイ用の前記固定器具の前記第３の位置決め部材に、前記入力用ファイバアレイを直接又は間接的に取り付る取付工程と、
   前記出力用光ファイバアレイ用の前記固定器具の前記第３の位置決め部材に、前記出力用ファイバアレイを直接又は間接的に取り付る取付工程と、
   前記入力用光ファイバアレイが目的の位置で且つ目的の方向を向くと、前記入力用光ファイバアレイ用固定器具の各位置決め部材相互の固定、及び前記ベース面に対す前記第1の位置決め部材の固定を実行するブロック固定工程と、
   前記出力用光ファイバアレイが目的の位置で且つ目的の方向を向くと、前記出力用光ファイバアレイ用固定器具の各位置決め部材相互の固定、及び前記ベース面に対す前記第1の位置決め部材の固定を実行するブロック固定工程と、
   を有し、
   前記入力用光ファイバアレイの前記位置決め工程、及び前記出力用光ファイバアレイの前記位置決め工程では、各固定器具毎に、前記ベース面に対する前記第1の位置決め部材の相対移動と、該第1の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動のうち、少なくともいずれかを実行する、
   ことを特徴とする光合分波装置の製造方法。

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