JP3116481B2 - 光素子モジュールの組立装置 - Google Patents

光素子モジュールの組立装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザや発光ダ
イオード等の発光素子と光ファィバーを結合する発光モ
ジュールの光軸の調整と接合を行う組立装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図2は対象とする光素子モジュールの構
造の一例を示す図である。図において、1は光素子ホル
ダ、2はレンズを保持するためのレンズホルダ、3は光
ファイバー、4は半導体レーザや発光ダイオード等の発
光素子、5は形状として球状や柱状や凸状のものがある
が集光する機能を持っているレンズ、6は光ファイバー
端末、7は光ファイバーを保持するための光ファイバー
ホルダ、8は光素子ホルダ1とレンズホルダ2を溶接し
て固定するための溶接ケ所である。
【0003】組立装置が対象とする作業は光素子ホルダ
1とレンズホルダ2と光ファィバーホルダ7との3部品
を最適な位置に調整し固定することをいう。発光素子4
から出た光はレンズ5により集光されて光ファィバー端
末6で保持された光ファィバー3へ入射して外部機器へ
出射される。
【0004】光ファィバー端末6の位置を移動しなが
ら、光ファィバー3での光の量をモニタすると、パワー
が最大になる位置が存在するが、その状態で溶接ケ所8
aと溶接ケ所8bから同時にYAGレーザを発射して光
素子ホルダ1とレンズホルダ2を固定する。
【0005】従来の光素子モジュールの組立装置は以上
のように構成されているので、光素子ホルダ1、及びレ
ンズホルダ2の接合面との間の位置決めは水平方向でし
かできないため溶接のために必要な光素子ホルダ1とレ
ンズホルダ2の接合面の平行度が保てず溶接時に軸ずれ
を起こすことが多く、これを回避するためには部品及び
保持治具の直角度を高精度で加工しなければならず、さ
らに作業時には保持治具間の平行度を極力角度を持たな
いようにセッティングすることが必要であり、部品の価
格が高価になるとともに、熟練作業者でも光素子モジュ
ールの組立作業が難しく長時間を要し、製品の生産コス
トが高くつくという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかる課
題を解決するためになされたものであり、光素子から発
光された光の軸と光ファィバの光軸を合わせる光軸調整
作業と光素子ホルダとレンズホルダをYAGレーザで溶
接する接合作業を行えるようにし、従来は熟練作業者が
長時間をかけていた光素子モジュールの組立作業を簡単
に行えるような組立装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】光ファィバー3と光ファィバー端末6が生
産しようとする製品の一部であるピグテール構造の物
と、製品ではなく、製造設備の治具である光コネクタ式
のものがあるが、この発明の光素子モジュールの組立装
置としては基本的にはどちらの場合にも対応できるの
で、以下ではピグテール構造のものについて説明する。
【0008】光素子ホルダ1と光ファィバホルダ7との
2部品を最適な位置に調整し固定する組立方法及び装置
については別途出願しており、ここではレンズホルダ2
を加えての3部品を最適な位置に調整し固定する組立装
置について提案する。
【0009】
【課題を解決するための手段】光ファイバホルダとレン
ズホルダと光素子ホルダを別々に保持し、このレンズホ
ルダを光ファイバホルダの下方で光素子ホルダの上方に
配置し、この光ファイバホルダとレンズホルダと光素子
ホルダの相対位置を調整する機構を持ち、レンズホルダ
と光素子ホルダを接触させた状態で、その接触部分にレ
ーザ光を照射してレンズホルダと光素子ホルダを組立て
るための光素子モジュールの組立装置において、光素子
ホルダを水平方向で移動させた時の光素子から発光され
た光を光ファィバで受光し光の強さを測定し、レンズホ
ルダと光素子ホルダとの相対位置を調整するために光素
子ホルダを水平方向で2軸方向に移動する手段と、光の
強度を測定しながら光素子ホルダを水平方向でモータ駆
動の直進ステージを2軸方向に移動して光素子ホルダを
最適な位置へ調整し、レンズホルダが光素子ホルダのあ
おり手段に追従して上下方向にスライドできる機構と、
レンズホルダの上下方向の変位量を測定し、レンズホル
ダと光素子ホルダとの相対傾き角を調整するために光素
子ホルダを2軸方向に傾斜ステージであおり、上下方向
の変位量を測定しながら光素子ホルダを2軸方向にあお
り、光素子ホルダを最適な相対傾き角を調整できる機構
を具備したものである。
【0010】
【作用】上記のように構成された機構により、光素子か
らの光のパワーを光ファィバへ供給される光の量が最大
になるように光ファィバホルダとレンズホルダと光素子
ホルダとの相対位置を調整する動作に加え、下方の光素
子ホルダに追従して上下する上方のレンズホルダのZ方
向で最も下がった状態を検出できるようにし、溶接され
る2つの部品の接触面間での隙間をなくし極めて高精度
に平行を保つことができ、レーザ溶接した後も軸ずれが
生じることなく組み立てることができ、光パワーの調整
作業とレーザ溶接器による接合作業を行えるようにして
いる。
【0011】
【実施例】実施例1. 図1はこの発明のステージ構成の一実施例を示す図であ
り、図におい、9はモータ駆動の直線ステージ、10は
水平定盤、11は垂直定盤、12は光素子ホルダ1とレ
ンズホルダ2の接合面に回転中心を持つモータ駆動の傾
斜ステージ、14は垂直スライド、15は上記垂直スラ
イド14の移動量を検出するためのマグネスケール、1
6は上記垂直スライド14の落下防止のためのストッパ
ー、17は発光器用保持部、18は水平定盤10の上に
配置された、ステージ9とは別の直進ステージ(2)、
19は垂直ステージ、20は光ファイバー端末6を保持
するための光ファィバー端末保持具、21はレンズホル
ダ2を保持するためのレンズホルダ保持具である。1〜
8は上記製品構造の説明と全く同一のものである。
【0012】図1のステージのように構成され、ステー
ジ9aはモータ駆動で直線上に移動する。ステージ9b
はステージ9aに直角方向へ移動する。ステージ9aは
ステージ9bを重ね、平面上でXY2軸方向で移動でき
るように構成し、水平定盤10の上に置かれている。
素子ホルダ1はステージ9bの上に保持され、レンズホ
ルダ2は光素子ホルダ1の上に載せられ垂直定盤11に
連結されて固定されている。光素子ホルダ1とレンズホ
ルダ2を光軸調整した後その接触部分に光素子ホルダ1
とレンズホルダ2との相対傾き角を調整するために光素
子ホルダ1を2軸方向にあおる傾斜ステージ12が設け
られている。傾斜ステージ12の上に載せられた発光器
用保持部13は光素子ホルダ1を機械的に保持し、光素
子4へ電気的に接続されている。光素子ホルダ1のあお
り動作に追従してレンズホルダ2が上下方向にスライド
できるようにレンズホルダ2をレンズホルダ保持具21
を介して保持する垂直スライド14の機構が設けられて
いる。マグネスケール15はレンズホルダ2の上下方向
の変位量を測定する。なお、垂直ステージ14、マグネ
スケール15、ストッパー16は垂直定盤11上に固定
されている。また、レンズホルダ保持具21と垂直スラ
イド14及び垂直定盤11により第1の手段が構成さ
れ、傾斜ステージ12とマグネスケール15により第2
の手段が構成され、ステージ9a、9bにより第3の手
段が構成されている。さらに光軸調整後の光素子ホルダ
1とレンズホルダ2との固定は従来と同様にYAGレー
ザ溶接器によるもので、この溶接器は第4の手段を構成
する。
【0013】光素子ホルダ1の内部にある半導体レーザ
や発光ダイオード等の発光素子4から出た光は光ファィ
バー端末6で保持された光ファィバー3へ入射して光フ
ァィバー3から光の量を電気信号へ変換した後に制御装
置へ送られる。レンズホルダ2と光素子ホルダ1との相
対位置を調整するために光素子ホルダ1を水平方向で移
動する手段としてステージ9が用いられる。レンズホル
2が光素子ホルダ1のあおり動作に追従して上下方向
にスライドできる機構として垂直ステージ14が用いら
れる。光ファィバホルダ2の上下方向の変位量を測定す
る手段としてマグネスケール15が用いられている。レ
ンズホルダ2と光素子ホルダ1との相対傾き角を調整す
るために光素子ホルダ1を2軸方向にモータ駆動の傾斜
ステージ12であおり、上下方向の変位量をマグネスケ
ール15で検出しマグネスケール測定器で測定すること
により光素子ホルダ1を2軸方向にあおる手段を駆動し
て光素子ホルダ1を最適な相対傾き角を調整する。
た、光素子ホルダ1に追従して上下するレンズホルダ2
のZ方向で最も下がった状態をマグネスケール15で検
出する。
【0014】光素子モジュールは円筒形でできているの
で、XY面の固定はつき合わせ部分の円周上で数点回転
ステージを回転させて溶接を行って組み立てる。なお、
上記説明において「あおり」、「あおり動作」という表
現があるが、これらは図1の12bに示すようにXY2軸
方向(紙面の前後、左右の方向)で12bの凹曲面上を
光素子ホルダ1側が移動する、いわゆる「回動」、「回
動動作」を意味するものである。
【0015】ステージ18の上に配置された光ファィバ
ホルダ6を3次元で動かすための垂直ステージ19、垂
直ステージ19から光ファィバー端末6を固定するため
の光ファィバー端末保持具20、垂直ステージ14から
レンズホルダ5を固定するためのレンズホルダ保持具2
を有する
【0016】光素子モジュールは円筒形でできているの
で、XY面の固定はつき合わせ部分の円周上で数点(例
えば3点×2回)行って引っ張り強度等に耐えられるよ
うに組み立てる。よって、全周が溶接完了が満足される
まで溶接角度回転を行って溶接作業を終了し、最終的に
パワーレベルの確認を行い、規格内に入っていることを
確認して光素子モジュールの調整作業と接合作業からな
る組立を完了する。
【0017】また、上記実施例では光素子として発光素
子を例にとり説明したが、受光素子の場合も同様の方法
及び装置で光の向きを逆にして生産できることが容易に
推察できる。
【0018】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、光素子
モジュールの組立装置において、レンズホルダと光素子
ホルダとの水平方向での相対位置を調整することと、光
素子ホルダに追従して上下するレンズホルダのZ方向で
最も下がった状態を検出できるようにし、光結合位置
調整作業と光素子ホルダとレンズホルダの接合作業を行
えるようにしたことにより、従来は熟練作業者が長時間
をかけて行っていた光素子モジュールの組立作業が簡単
に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例であるステージの構成を示
す図である。
【図2】対象とする光素子モジュールの構造の一例を示
す図である。
【符号の説明】1 光素子ホルダ、2 レンズホルダ、3 光ファィバ
ー、4 発光素子、5 レンズ、6 光ファィバー端末、
7 光ファイバホルダ、8 溶接箇所、9 ステージ、1
0 水平定盤、11 垂直定盤、12 モータ駆動の傾斜
ステージ、14 垂直スライド、15 マグネスケール、
16 ストッパー、17 発光器用保持部、18 直進ス
テージ(2)、19 垂直ステージ、20 光ファィバー
端末保持具、21 レンズホルダ保持具。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズホルダと光素子ホルダを光軸調整
    し、前記レンズホルダと光素子ホルダとを固定する組立
    装置において、前記レンズホルダを保持し、Z方向に移
    動させる第1の手段と、前記光素子ホルダに追従して上
    下する前記レンズホルダのZ方向での変位を検出しなが
    ら前記光素子ホルダを2軸方向に回動し、最も下がった
    状態を検出する第2の手段と、前記光素子ホルダと前記
    レンズホルダとを、前記光素子ホルダ内部の光素子と光
    ファイバ側が光結合するようにXY平面内に相対的に移
    動させる第3の手段と、前記光素子ホルダと前記レンズ
    ホルダとを固定する第4の手段とを具備したことを特徴
    とする光素子モジュールの組立装置。
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