JP3467422B2 - 光モジュールの組立方法及び組立装置 - Google Patents
光モジュールの組立方法及び組立装置Info
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Description
体的に搭載した光モジュールに関し、光素子とレンズ光
学系とを光軸合わせして一体化するための光モジュール
の組立方法と組立装置に関するものである。
して構築する光通信システムでは、レーザダイオード
(以下、LDと略称する)を搭載した発光モジュール
や、フォトダイオード(以下、PDと略称する)を搭載
した受光モジュールが用いられる。これらの光モジュー
ルでは、LDやPDを光伝送路である光ファイバに対し
て光学的に結合する必要があり、特に発光モジュールで
はLDから出射する信号光の光結合効率を高めるため
に、光ファイバに対して光結合を行うためのレンズ光学
系とLDとの光軸を高精度に位置合わせすることが要求
される。また、同時にLDの光出射面ないし光出射点を
レンズ光学系の焦点位置に高精度に位置合わせすること
が要求される。
では、LDを実際に発光した光をレンズ光学系の光軸方
向の一方から入射し、当該レンズ光学系の光軸方向の他
方から出射する光の強度を測定することにより、LDと
レンズ光学系との位置合わせを行う手法がとられてい
る。この手法は、LD素子が比較的に大きな寸法のチッ
プとして提供されている時代には適用が可能であるが、
近年のLDの微小化に伴なってLDの電極も極めて微小
なものになるため、光モジュールに組み込むLDに対し
て電気接続を行って発光させることは現実的ではなく、
このような手法による位置合わせは実際には困難であ
る。
鏡、あるいは撮像カメラで観察しながら、LDとレンズ
光学系との位置決めを行う手法がとられている。この手
法は、例えば、レンズ光学系を先に組み込んだレンズキ
ャリアにLDを搭載したLDキャリアを組み込む場合に
は、レンズキャリアの直上位置に撮像カメラを配置し、
レンズキャリア上のレンズ光学系と、組み込むLDキャ
リアとを一括して撮像し、これらレンズ光学系とLDキ
ャリアの各光軸を目視によって、あるいは撮像したパタ
ーンをパターン処理することによって認識し、両者の光
軸を一致しかつ相対的な位置決めを行うべく、LDキャ
リアの光軸方向位置(X位置)、光軸と垂直な水平方向
位置(Y位置)、及び光軸の水平方向の傾き角度(θ位
置)を設定している。なお、光軸と垂直な鉛直方向位置
(Z位置)については、レンズキャリア、LD及びLD
キャリアのそれぞれの高さ寸法の加工精度によって高精
度に管理することが可能であり、通常ではZ位置の位置
合わせは不要となっている。しかしながら、このような
手法では、撮像カメラの撮像倍率やパターン認識精度に
限界があるため、X位置及びY位置については±20μ
m、θ位置については±1°が限界であり、これ以上の
高い精度での光軸合わせを実現することは困難である。
て光軸の位置合わせを行う技術が提案されている。例え
ば、特開平4−343035号公報には、光ファイバ等
の光学部品と、受光素子や発光素子等の光素子との位置
合わせを検査するために、光学部品側からコヒーレント
光を入射し、光素子に投影された前記コヒーレント光に
より生じる干渉縞の状態を観測する技術が記載されてい
る。干渉縞はコヒーレント光の波長や、光学部品と光素
子との間の距離等によって変化されるため、干渉縞を利
用することで高精度な位置合わせが可能となる。
は、光学部品と光素子が既に光モジュールとして組み立
てられているような場合には、両者の位置合わせを高精
度に検査することは可能であるが、光学部品と光素子を
用いて光モジュールを組み立てる場合には、前記技術を
そのまま利用することは困難である。例えば、光学部品
としてのレンズ光学系を備えるレンズキャリアに、光素
子としてのLDを搭載したLDキャリアを固着して光モ
ジュールを組み立てる際に前記技術を適用した場合に
は、レンズキャリアに対して光ファイバ等の光導入路を
接続し、この光ファイバに対してコヒーレント光を入射
し、さらにLDにおいて生じる干渉縞を観測しながらレ
ンズキャリアに対してLDキャリアを位置決めし、かつ
LDキャリアの固着作業を行う必要がある。しかしなが
ら、通常、組み立て前のレンズキャリアには、光ファイ
バを接続することが可能な構造物は存在していないた
め、光ファイバ接続用の構造物を新たに設ける必要があ
り、組立作業が煩雑化するとともに、組立装置の構造が
複雑化するという問題が生じる。
するためには、光素子のコヒーレント光が照射された面
を観察する必要があるが、実際に光モジュールを組み立
てる際には、LDとレンズ光学系との間の隙間は極めて
微小であるため、この微小な隙間を通して干渉縞を観測
することは不可能に近いものであり、このような手法に
よって光学部品と光素子との位置合わせを行うことは、
極めて困難なものとなる。
リアを固着する際には、通常では接着剤としてのAuS
nソルダが用いられるが、その際にはレンズキャリアや
LDキャリア等を加熱するヒータステージ上で行い、し
かもレンズ光学系やLDへの熱の影響を避けるために迅
速に行う必要があるが、この状態で干渉縞の観測を行い
ながら位置決めを行い、かつAuSnソルダでの固着を
行うための時間が長くなり、迅速な処理を行うことがで
きなくなる。
の光軸合わせを高精度に、しかも迅速に行なうことが可
能な光モジュールの組立方法と組立装置を提供すること
にある。
組立方法では、レンズ光学系を備える光学系キャリアを
干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第1の
位置に位置決めする工程と、前記光学系キャリアに搭載
するLD等の光素子を前記干渉顕微鏡での干渉縞の観測
により予め設定した第2の位置に位置決めする工程と、
前記第1の位置と第2の位置の相対位置関係を保った状
態で前記光素子を前記光学系キャリアに搭載することを
特徴とする。ここで、前記干渉顕微鏡は1眼2視野干渉
顕微鏡として構成されており、その1視野で観察される
干渉縞を観測して前記レンズ光学系と光素子の光軸上の
位置と光軸の傾きの位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の
2視野のそれぞれで観察される各干渉縞を観測して前記
レンズ光学系と光素子の光軸と垂直な方向の位置決めを
行うことが可能とされる。また、光素子の光軸と垂直な
方向の位置決めには、前記光素子の光軸に対向する面の
パターンを認識することも可能である。
は、レンズ光学系を備える光学系キャリアに光素子を備
える光素子キャリアを固着するためのステージと、前記
光学系キャリアを光学系キャリア供給/収納部と前記ス
テージとの間で搬送する光学系キャリア搬送部と、前記
光素子キャリアを光素子キャリア供給部から前記ステー
ジに搬送する光素子キャリア搬送部と、前記光学系キャ
リアの搬送路と前記光素子キャリアの搬送路が重なる搬
送路に対向して配置される干渉顕微鏡と、前記干渉顕微
鏡で前記光学系キャリアと光素子キャリアのそれぞれに
おいて生じる干渉縞を分析し、前記光学系キャリア搬送
部と前記光素子キャリア搬送部を駆動制御して前記光学
系キャリアと光素子キャリアをそれぞれ予め設定した第
1の位置と第2の位置に位置設定する手段とを備える。
前記干渉顕微鏡は1眼2視野干渉顕微鏡であり、その1
視野で観察される干渉縞を観測して前記光学系キャリア
と光素子キャリアの各光軸上の位置と光軸の傾きの位置
決めを行い、前記干渉顕微鏡の2視野のそれぞれで観察
される各干渉縞を観測して前記光学系キャリアと光素子
キャリアの各光軸と垂直な方向の位置決めを行うことが
可能とされる。また、前記光素子の光軸に対向する面の
パターンを認識し、その認識したパターンに基づいて前
記光素子の光軸と垂直な方向の位置決めを行う手段を備
えることが好ましい。
渉顕微鏡によってレンズ光学系と光素子のそれぞれを独
立した状態で光軸上の位置と光軸の傾き位置を位置決め
するため、レンズ光学系を通した光を利用して光素子で
の干渉縞を観測する方式に比較して干渉縞の観測を容易
にかつ高精度に行うことが可能となる。また、レンズ光
学系と光素子とを組み立てるステージ上においてそれぞ
れの位置決めを行う必要がなく、組立時の熱による光素
子の特性の悪影響が回避される。
参照して説明する。図1は本発明の対象となる光モジュ
ール1の一例を示す図であり、同図(a)は部分分解斜
視図、同図(b)は組立状態の一部を破断した正面図で
ある。ここでは発光モジュールとして、発光素子として
のLDとレンズ光学系が一体的に組み立てられている。
レンズキャリア2は正面視が横向きL字状のブロック部
材で構成されており、その前壁2aには1枚または複数
枚のレンズ3aで構成されるレンズ光学系3が、その光
軸をレンズキャリア2の長手方向に沿った水平方向に向
けてレンズホルダ3bにより固定されている。また、前
記レンズキャリア2の後壁2bの上面にはチップ状のL
D5を搭載したLDキャリア5が接着剤、ここではAu
Snろう材6によって固着されている。なお、図示は省
略するが、前記LDキャリア4にはヒートシンク等を介
して前記LD5が搭載されており、前記LD5に対して
金ワイヤ等により電気接続を行うことにより、LD5に
電力を供給して発光させることが可能とされている。こ
の発光モジュールでは、LD5で発光した光はレンズ光
学系3に入射され、レンズ光学系3を介して図外の光フ
ァイバに光学的に結合され、光ファイバを伝送される。
そして、前記LD5で発光した光が高効率でレンズ光学
系3に光結合されるように、前記LD5の光軸とレンズ
光学系3の光軸とを高精度に一致し、かつ前記LD5の
発光面を前記レンズ光学系3の集光位置に位置すること
が要求される。
み立てるための光モジュール組立装置の概略構成を示す
斜視図である。また、図3はその平面配置図、図4は正
面図である。組立装置基台11のほぼ中央位置にはヒー
タステージ12が配設され、後述するようにこのヒータ
ステージ12において前記レンズキャリア2に前記LD
キャリア4が組み立てられる。前記ヒータステージ12
の上面にはキャリア固定爪12aが配設されており、ヒ
ータステージ12上に載置されたレンズキャリア2を固
定支持することが可能とされている。また、図示は省略
するが、前記ヒータステージ12にはヒータが内蔵され
ており、隣接配置された温度調節器13での制御によっ
て、ステージ上に固定支持したレンズキャリア2を所要
の温度で加熱することが可能とされている。また、前記
ヒータステージ12の一側には、前記レンズキャリア2
を供給し、かつLDキャリア4が組み立てられた光モジ
ュール1を収納するためのレンズキャリア供給/収納ト
レイ14が配置され、また反対側には前記LDキャリア
4を供給するためのLDキャリア供給トレイ15が配置
されている。
ージ12、レンズキャリア供給/収納トレイ14、LD
キャリア供給トレイ15にそれぞれ対応する位置には、
前記レンズキャリア供給/収納トレイ14とヒータステ
ージ12との間でレンズキャリア2を搬送するためのレ
ンズキャリア搬送部16と、前記LDキャリア供給トレ
イ15とヒータステージ12との間でLDキャリア4を
搬送するためのLDキャリア搬送部17が配設される。
ここで、前記レンズキャリア供給/収納トレイ14、ヒ
ータステージ12、LDキャリア供給トレイ15の配列
方向をY方向とし、これと水平方向に直交する方向をX
方向とし、このX方向に対する水平方向の角度をθ方向
とし、さらに前記基台の鉛直方向をZ方向とする。前記
各搬送部16,17は、前記レンズキャリア供給/収納
トレイ14とLDキャリア供給トレイ15を結ぶ方向、
すなわちY方向に沿って延設されたYテーブル18を共
用している。
テーブル18上にXテーブル19、θテーブル20、Z
テーブル21がこの順序で積層状態に配置され、かつ前
記Zテーブル21には、前記レンズキャリア供給/収納
トレイ14側に向けてレンズキャリアアーム22が突出
され、このレンズキャリアアーム22の先端部には前記
レンズキャリア2を把持可能なレンズキャリアチャック
23が設けられる。同様に、前記LDキャリア搬送部1
7は、前記Yテーブル18上にXテーブル24、θテー
ブル25、Zテーブル26がこの順序で積層状態に配置
され、かつ前記Zテーブル26には、前記LDキャリア
供給トレイ15側に向けてLDキャリアアーム27が突
出され、このLDキャリアアーム27の先端部には前記
LDキャリア4を把持可能なLDキャリアチャック28
が設けられる。この構成により、前記レンズキャリア搬
送部16のレンズキャリアアーム22は、Yテーブル1
8、Xテーブル19、θテーブル20、Zテーブル21
によってY方向、X方向、θ方向、Z方向に移動可能と
され、この移動によって前記レンズキャリア供給/収納
トレイ14とヒータステージ12との間で、図2のS1
に示す経路でレンズキャリア2を搬送可能とされる。ま
た、前記LDキャリア搬送部17のLDキャリアアーム
27は、Yテーブル18、Xテーブル24、θテーブル
25、Zテーブル26によってY方向、X方向、θ方
向、Z方向に移動可能とされ、この移動によって前記L
Dキャリア供給トレイ15とヒータステージ12との間
で、図2のS2に示す経路でLDキャリア4を搬送可能
とされる。なお、前記Yテーブル18とヒータステージ
12との間には、接着剤供給アーム部29が配置されて
おり、前記ヒータステージ12上に載置されたレンズキ
ャリア2上に接着剤としてのAuSnテープを所要量だ
け供給可能とされている。
記各搬送部16,17と反対側の前記基台上11には、
前記ヒータステージ12の直上位置で前記経路S1,S
2が重なる領域に対してX方向に対向して干渉縞対物レ
ンズ付き変倍式1眼2視野顕微鏡(以下、干渉顕微鏡と
称する)30が配設されている。前記干渉顕微鏡30
は、その詳細な説明については省略するが、対物レンズ
による視野内の対象物を拡大して観察することが可能で
あるとともに、顕微鏡内に内蔵された光源からの光を対
象物の対向面に投射し、その出射光と対象物からの反射
光とを干渉して干渉縞を発生させ、かつこの干渉縞を拡
大して観察することも可能とされている。この場合、対
象物の対向面に対して1つの干渉縞を発生させて観察す
ることが可能であるが、1眼2視野顕微鏡と称されてい
るように、内蔵ミラーの位置の切り替えによって、対象
物の対向面に対して2つの干渉縞を発生させてそれぞれ
の干渉縞を観察することも可能である。この2つの干渉
縞は、前記干渉顕微鏡の光軸に対してこれと直交する方
向(この場合にはY方向)に対称となる位置、換言すれ
ば対向面のY方向の中心位置に光軸が位置合わせされた
ときに、2つの視野の各干渉縞が正しく重なった状態と
なり、対向面の中心位置が光軸位置からY方向にずれた
ときには各干渉縞間にずれが生じる状態となる。そし
て、前記干渉顕微鏡30の各接眼系にはそれぞれCCD
カメラ31,32が配設され、2視野の観察像をそれぞ
れ撮像可能とされる。前記各CCDカメラ31,32
は、前記干渉顕微鏡30に隣接配置された縞自動解析装
置33及び監視用モニタTV34に接続されており、縞
自動解析装置33は前記CCDカメラ31,32で観察
した干渉縞をパターン解析し、監視用モニタTV34は
観察した干渉縞を1視野、または2視野状態で表示する
ことが可能である。
図5のフローチャートを参照して説明する。図5は本発
明の組立方法の全体フローの概略を示す図であり、ステ
ップS11ではレンズキャリア搭載/収納トレイ14上
のレンズキャリア2をレンズキャリア搬送部16によっ
てヒータステージ12上にまで搬送し、かつその経路S
1の途中で干渉顕微鏡30を利用してレンズキャリア2
の光軸を予め設定してある第1の位置に位置決めし、そ
の状態を保持したままレンズキャリア2をヒータステー
ジ12に固定支持する。
ヒータステージ12上に位置決め状態に載置するフロー
の詳細を図6に示す。先ず、ステップS21において、
レンズキャリア搬送部16のYテーブル18によりレン
ズキャリアアーム22をレンズキャリア搭載/収納トレ
イ14上に移動するとともにXテーブル19との協動に
よりレンズキャリアチャック23をトレイ14上の一つ
のレンズキャリア2上に位置する。そして、Zテーブル
21の動作によりレンズキャリアアーム22を下降し、
前記レンズキャリア2をレンズキャリアチャック23に
より把持する。次いで、前記Zテーブル21を上昇した
後、Yテーブル18を移動してレンズキャリア2をヒー
タステージ12の直上位置まで搬送し、その経路S1の
途中位置S0(図2参照)で停止する。この位置S0は
レンズキャリア2に搭載されているレンズ光学系3の光
軸が、前記干渉顕微鏡30の光軸に対向される位置であ
る。そして、この状態で前記干渉顕微鏡30を利用した
レンズ光学系3の光軸位置を決めるステップS22,S
23,S24の各工程を行う。
成を説明するための模式図である。まず、光軸位置決め
の前工程として、前記干渉顕微鏡30の光軸方向を、ヒ
ータステージ12のX方向に一致するように設定してお
く。しかる上で、前記干渉顕微鏡30を低倍率の1視野
観察状態に設定し、干渉顕微鏡30の内蔵光源からの光
を、前記位置S0にまで搬送されたレンズキャリア2の
レンズ光学系3のレンズ面に向けて投射する。また、前
記干渉顕微鏡30は前記レンズ面からの反射光を受光
し、この反射光と前記光源からの光を干渉させ、干渉縞
を発生する。そして、この干渉縞を一方のCCDカメラ
31又は32で撮像し、監視用モニタTV34に表示す
る。このとき、レンズキャリア2が予め設定したX方
向、及びθ位置に正確に位置決めされているときには、
干渉顕微鏡30の光軸とレンズ光学系3とが所定の位置
関係となるため、監視用モニタTV34に表示される干
渉縞は、前記レンズ面が球面であることから、図7
(a)のような所定の径寸法の間隔の複数の環状縞から
なる同心円状となる。この干渉縞を正規の干渉縞とする
(ステップS22)。
系3の光軸方向、すなわちX方向、及びθ方向の各位置
が前記設定位置からずれているときには、干渉顕微鏡と
レンズ光学系の光軸が一致せず、そのため監視用モニタ
TV34に表示される干渉縞は、例えばX方向の位置が
設定位置からずれているときには、前記した同心円の干
渉縞の間隔が変化される。また、θ方向の位置が設定位
置からずれているときには、各干渉縞は図7(b)のよ
うに、同心円状にはならず、偏心した環状の縞模様とな
る。したがって、この干渉縞が、前記した正規の干渉縞
となるように、X,θの各テーブル19,20を移動
し、レンズキャリア2の各方向位置を調整する。この調
整方法としては、例えば、パターン認識によるフィード
バック法が用いられる。この調整方法は、CCDカメラ
31,32で撮像した干渉縞を縞自動解析装置33によ
りパターン認識し、前記正規の干渉縞との一致を見る。
比較の結果、両者が一致しない場合には、干渉パターン
がいずれの方向にずれているのかを判定し、そのずれを
無くす方向に、X,θの各テーブル19,20を順序
的、あるは同時に移動させる。この動作を繰り返し行う
ことにより、正規の干渉縞となるX方向及びθ方向の各
位置にレンズキャリアを位置決めする。あるいは、オー
プンループ法の調整として、X,θの各テーブル19,
20をそれぞれ所要の範囲内で順序的に走査してその際
に発生する干渉縞を縞自動解析装置33により解析し、
干渉縞が正規の干渉縞に最も近い状態になるときの各テ
ーブルの移動位置を測定しておき、各テーブルについて
の測定が完了した後に、X,θの各テーブル19,20
の最も好ましい位置を求め、その位置と現在の各テーブ
ル19,20の位置との差を求め、この差分だけ各テー
ブル19,20を補正してその位置にレンズキャリア2
を位置設定する手法でもよい(ステップS23)。
2視野状態とし、各視野の干渉縞を監視用モニタTV3
4に表示する。このときには、レンズ光学系3の光軸が
干渉顕微鏡30に対してY方向の位置が一致していれ
ば、図8(a)のように、監視用モニタTV34での2
視野の各干渉縞は左右対称なパターンとなる。ところ
が、レンズ光学系3の光軸が干渉顕微鏡30に対してY
方向に位置ずれが生じていると、図8(b)のように、
2視野の各干渉縞は左右対称なパターンにならない。し
たがって、2視野の各干渉縞が左右対称となるようにY
テーブル18を移動してレンズキャリア2の位置を調整
することで、レンズキャリア2のY方向の位置決めを行
うことが可能となる。この場合でも、X方向及びθ方向
の位置調整の場合と同様に、Yテーブル18を走査しな
がら干渉縞を解析し、干渉縞が左右対称なるYテーブル
18の位置を測定しておき、後にその測定された位置に
Yテーブル18を位置補正する手法でもよい(ステップ
S24)。
向、θ方向、Y方向の位置設定を行った後、Zテーブル
21によりレンズキャリアアーム22を下降し、レンズ
キャリア2をレンズキャリアチャック23で把持した状
態のままヒータステージ12上に載置し、固定爪12a
によりレンズキャリア2をヒータステージ12に固定支
持する。なお、前記レンズキャリア2の位置決めでは、
Z方向の位置については行っていないが、レンズキャリ
アアーム22及びレンズキャリアチャック23が高精度
にレンズキャリア2を把持することで、Zテーブル21
の位置決め精度のみによってもヒータステージ12上で
レンズキャリア2のZ方向の位置を高精度に位置決めす
ることが可能であること、また、前記した光軸位置の設
定を行った後にレンズキャリア2をZ方向に移動してヒ
ータステージ12上に固定していることから、ここでは
Z方向の位置設定は省略することが可能である。
把持を解除し、レンズキャリアアーム22は初期位置ま
で復動する。なお、前記レンズキャリア2をヒータステ
ージ12に固定支持した状態では、レンズキャリア2は
X,θ,Y方向の各位置がそのまま保持されることにな
る。また、レンズキャリア2をヒータステージ12に固
定支持した後は、図5のステップS12のように、温度
調節器13によりヒータステージ12を加熱し、レンズ
キャリア2を約200℃に予備加熱する。
において、LDキャリア4をLDキャリア供給トレイ1
5から把持し、前記干渉顕微鏡30によりLDキャリア
4のX位置、θ位置、Y位置を第2の位置に位置決めし
た上で、前記レンズキャリア2上に位置決めして固定す
る。このステップS13の詳細を図9に示す。ステップ
S31において、LDキャリア搬送部17のYテーブル
18によりLDキャリアアーム27をLDキャリア搭載
トレイ15上に移動するとともにXテーブル24との協
動によりLDキャリアチャック28をトレイ15上の一
つのLDキャリア4上に位置する。そして、Zテーブル
26を動作してLDキャリアアーム27を下降し、前記
LDキャリア4をLDキャリアチャック28により把持
する。次いで、前記Zテーブル26を上昇した後、Yテ
ーブル18を移動してLDキャリア4を経路S2に沿っ
てヒータステージ12の直上位置S0まで搬送し、その
位置で停止する。この位置S0は前記レンズキャリア2
の停止位置と同じ位置であり、LDキャリア4に搭載さ
れているLD5の光軸が、前記干渉顕微鏡30の光軸に
対向される位置であるが、光軸方向には若干ずれた位置
である。そして、この状態で干渉顕微鏡を利用したLD
の光軸位置決め工程であるステップS32,S33,S
34を行う。
構成を説明するための模式図である。基本的には、前記
したレンズキャリアのレンズ光学系の光軸位置決めと同
じであり、先ず、干渉顕微鏡30を低倍率の1視野観察
状態に設定し、干渉顕微鏡30の内蔵光源からの光を、
前記LDキャリア4のLD5の光出射面に向けて投射
し、その反射光と前記光源からの光を干渉させ、干渉縞
を発生する。そして、この干渉縞を一方のCCDカメラ
31又は32で撮像し、監視用モニタTV34に表示す
る。このとき、LD5が所定の方向、位置に正確に位置
決めされているときには、干渉顕微鏡30の光軸とLD
5の光軸が一致され、かつ両者間の光軸方向、すなわち
X方向の距離が所定距離となるため、監視用モニタTV
34に表示される干渉縞は、図10(a)のように、所
定の間隔の並行な干渉縞となる。この干渉縞を正規の干
渉縞とする(ステップS32)。
方向の各位置が前記所定の位置からずれているときに
は、干渉顕微鏡30とLD5の光軸が一致せず、かつ両
者間の距離も所定距離ではないため、そのため監視用モ
ニタTV34に表示される干渉縞は、例えばX方向の位
置がずれたときには、図10(b)のように、干渉縞の
本数が低減され、ついには縞が消えてしまう。また、θ
方向の位置がずれたときに、前記干渉縞の各々が太くな
り、ついには干渉縞同士がつながってしまう縞模様とな
る。したがって、この干渉縞が、前記した正規の干渉縞
となるように、X,θの各テーブル24,25を移動
し、LD5の各方向位置を調整する。この調整方法とし
ては、前記したレンズキャリアでの調整方法と同様な方
法が採用できるため、ここではその説明は省略する(ス
テップS33)。
2視野状態とし、各視野の干渉縞を監視用モニタTV3
4に表示する。このときには、LD5の光軸が干渉顕微
鏡30に対してY方向の位置が一致していれば、図11
(a)のように、2視野の各干渉縞は左右対称なパター
ンとなる。ところが、LD5の光軸が干渉顕微鏡30に
対してY方向に位置ずれが生じていると、図11(b)
のように、2視野の各干渉縞は左右対称なパターンにな
らない。したがって、2視野の各干渉縞が左右対称とな
るようにYテーブル18を移動してLD5の位置を調整
することで、LD5のY方向の位置決めを行うことがで
きる。この場合でも、X方向及びθ方向の位置調整の場
合と同様な調整方法が採用できる(ステップS34)。
についても、レンズキャリアの位置決めの場合と同様
に、LDキャリアアーム27及びLDキャリアチャック
28が高精度にLDキャリア4を把持するので、Zテー
ブル26の位置決め精度のみによってもLDキャリア4
のZ方向の位置を高精度に位置決めすることが可能であ
ること、また、前記した光軸位置の設定を行った後にL
Dキャリア4をZ方向に移動してレンズキャリア2上に
固着することから、ここではZ方向の位置設定は省略す
ることが可能である。
リア4のX方向、θ方向、Y方向の位置設定を行なった
後、図5に示したフローチャートのステップS14にお
いて、接着剤供給アーム29は図外の供給源にあるAu
Snテープ6を吸着し、これを前記した工程においてヒ
ータステージ12上に固定支持されているレンズキャリ
ア2の後壁2bの上面上にまで搬送して載置する(図1
(a)参照)。しかる後、ステップS15において、前
記LDキャリア搬送部17はZテーブル26が下降して
LDキャリア4を前記AuSnテープ6の表面に対して
押圧し、その状態を保持する。そして、ステップS16
において、温度調節器13によりヒータステージ12を
前記AuSnテープ6の融点温度である280℃以上ま
で加熱する。これにより、溶融されたAuSnテープ6
はLDキャリア4とレンズキャリア2を密接状態とす
る。そして、所定時間の後、加熱を停止し、ヒータステ
ージ12を降温することによりAuSnソルダは固化
し、LDキャリア4はレンズキャリア2に固定され、発
光モジュール1が組み立てられる。なお、LDキャリア
搬送部17は、LDキャリアチャック28によるLDキ
ャリア4の把持を解除し、初期位置にまで復動する。
いて、再びレンズキャリア搬送部16のレンズキャリア
アーム22及びレンズキャリアチャック23により組立
が完了したレンズキャリア、すなわち発光モジュール1
を把持し、ヒータステージ12からレンズキャリア供給
/収納トレイ14まで搬送し、発光モジュール1を収納
することで、その組み立てが完了する。
した発光モジュールの組立技術では、レンズキャリア2
のレンズ光学系3において生じる干渉縞を利用して高精
度に位置決めを行い、さらにLDキャリア4に搭載され
たLD5の発光面において同様に生じる干渉縞を利用し
て高精度に位置決めを行うので、レンズ光学系3とLD
5の光軸の一致及び光軸方向の位置を高精度に位置決め
して各キャリア2,4を組み立てて発光モジュール1を
組み立てることが可能となり、光結合効率の高い発光モ
ジュールを得ることが可能になる。また、この場合に、
レンズ光学系3には外部から光を導入する必要がないた
め、そのための光導入用構造物を組立装置に配設するこ
とはなく、かつその光導入用構造体をレンズ光学系3に
接続する作業も不要となる。また、レンズ光学系3及び
LD5に対しては、それぞれ第1の位置、第2の位置に
独立して位置決めを行うので、レンズ光学系3やLD5
で生じる干渉縞をそれぞれ容易にかつ高精度に観測で
き、組立作業の迅速化が可能となる。また、前記位置決
めの工程を、発光モジュールを組み立てるヒータステー
ジ12の上方位置において行うため、レンズ光学系3や
LD5を過熱するようなこともなく、迅速でかつ高信頼
度の発光モジュールの組み立てが可能となる。
決めに際してX方向、θ方向、Y方向のそれぞれを干渉
縞を用いて行っており、特にY方向の位置決めでは干渉
顕微鏡30での2視野の各干渉縞の対称性に基づいて行
っている。しかしながら、LD5の光出射面が平面であ
ること、及びレンズ光学系3のレンズ面に比較してLD
5の光出射面が微小寸法であることから、2視野の各干
渉縞に明確な干渉縞を得ることが難しく、かつ干渉縞の
対称性を判定することは難しい。そのため、レンズキャ
リアの場合に比較してLDキャリア4のY方向の位置を
迅速に行うことは難しく、作業時間が相対的に長くなる
場合もある。そこで、本発明では、メサ構造のLDの場
合には、メサの対称性を利用してパターン認識法により
Y方向の位置決めを行うことも可能である。すなわち、
図12に示すように、LD5の光出射面を干渉顕微鏡で
観察した拡大像をCCDカメラ31,32で撮像し、監
視用モニタTV34に表示する。また、これと同時に、
縞自動解析装置33に内蔵されているパターン認識機能
を利用して、撮像したLD5の光出射面のパターンを認
識し、LD5のメサの両側に存在するメサ溝5aを検出
する。そして、これらのメサ溝5aの位置を計測し、さ
らに両メサ溝5aの中点位置を演算することで、LD5
のメサのY方向の中心位置、すなわちLD5の光軸位置
を認識することが可能となる。したがって、このLD5
の光軸位置が干渉顕微鏡30の光軸位置と一致するよう
に、前記したフィードバック方式、あるいはオープンル
ープ方式の調整を行うことで、LDキャリア4のY方向
の位置決めが可能となる。このように、メサ構造のLD
の場合には、干渉顕微鏡での2視野での干渉縞の対称性
を判定する工程が不要とされるため、LDキャリア4の
Y方向の位置決めをさらに迅速、かつ容易に行うことが
可能になる。
アにLDキャリアを固着した発光モジュールを組み立て
る例を説明しているが、LD以外の発光素子を備える発
光モジュール、あるいはPD等の受光素子を備える受光
モジュール、さらには発光素子と受光素子の両者を備え
る発光・受光モジュールのように、光素子とレンズ光学
系を一体的に備える光モジュールの組み立てであれば、
本発明を同様に適用することが可能である。
学系を干渉縞を利用して高精度に位置決めを行い、さら
にこれとは独立して光素子を同様に干渉縞を利用して高
精度に位置決めを行うので、レンズ光学系や光素子で生
じる干渉縞をそれぞれ容易にかつ高精度に観測でき、レ
ンズ光学系と光素子の光軸の一致及び光軸方向の位置を
高精度に位置決めして光モジュールを組み立てることが
可能となり、光結合効率の高い光モジュールを得ること
が可能になる。また、レンズ光学系に外部から光を導入
する必要がないため、レンズ光学系を通した光を利用し
て光素子での干渉縞を観測する方式に比較して光を導く
ための構造物を組立装置に配設することはなく、かつ光
導入構造体をレンズ光学系に接続する作業も不要とな
り、組立作業の簡略化、迅速化が可能となる。また、光
モジュールを組み立てるステージとは異なる位置におい
てレンズ光学系と光素子の位置決めを行うため、レンズ
光学系や光素子を過度に加熱するようなこともなく、迅
速でかつ高信頼度の光モジュールの組み立てが可能とな
る。
分解斜視図と一部を破断した正面図である。
斜視図である。
示すフローチャートである。
フローチャートである。
説明するための図である。
ための図である。
ローチャートである。
説明するための図である。
ための図である。
するための図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 レンズ光学系を備える光学系キャリア
に、前記レンズ光学系と光結合する光素子を搭載した光
モジュールの組立方法において、前記光学系キャリアを
干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第1の
位置に位置決めする工程と、前記光素子を前記干渉顕微
鏡での干渉縞の観測により予め設定した第2の位置に位
置決めする工程と、前記第1の位置と第2の位置の相対
位置関係を保った状態で前記光素子を前記光学系キャリ
アに搭載することを特徴とする光モジュールの組立方
法。 - 【請求項2】 前記干渉顕微鏡は1眼2視野干渉顕微鏡
であり、その1視野で観察される干渉縞を観測して前記
レンズ光学系の光軸上の位置と光軸の傾きの位置決めを
行い、前記干渉顕微鏡の2視野のそれぞれで観察される
各干渉縞を観測して前記レンズ光学系の光軸と垂直な方
向の位置決めを行うことを特徴とする請求項1に記載の
光モジュールの組立方法。 - 【請求項3】 前記干渉顕微鏡の1視野で観察される干
渉縞を観測して前記光素子の光軸上の位置と光軸の傾き
の位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の2視野のそれぞれ
で観察される各干渉縞を観測して前記光素子の光軸と垂
直な方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項2に
記載の光モジュールの組立方法。 - 【請求項4】 前記干渉顕微鏡の1視野で観察される干
渉縞を観測して前記光素子の光軸上の位置と光軸の傾き
の位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の2視野のそれぞれ
で観察される前記光素子の光軸に対向する面のパターン
を認識して前記光素子の光軸と垂直な方向の位置決めを
行うことを特徴とする請求項2に記載の光モジュールの
組立方法。 - 【請求項5】 レンズ光学系を備える光学系キャリアを
干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第1の
位置に位置決めする工程と、前記第1の位置のうち光軸
方向上の位置、光軸の傾き、光軸と垂直な方向の水平方
向の位置を保った状態で前記光学系キャリアをヒータス
テージ上に載置する工程と、光素子を備える光素子キャ
リアを前記干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定
した第2の位置に位置決めする工程と、前記第2の位置
のうち光軸方向上の位置、光軸の傾き、光軸と垂直な方
向の水平方向の位置を保った状態で前記光素子キャリア
を前記光学系キャリア上に載置する工程と、前記光素子
キャリアを前記光学系キャリアに接着剤により固着する
工程を含むことを特徴とする光モジュールの組立方法。 - 【請求項6】 前記光素子はレーザダイオードである請
求項1ないし5のいずれかに記載の光モジュールの組立
方法。 - 【請求項7】 レンズ光学系を備える光学系キャリアに
光素子を備える光素子キャリアを固着するためのステー
ジと、前記光学系キャリアを光学系キャリア供給/収納
部と前記ステージとの間で搬送する光学系キャリア搬送
部と、前記光素子キャリアを光素子キャリア供給部から
前記ステージに搬送する光素子キャリア搬送部と、前記
光学系キャリアの搬送路と前記光素子キャリアの搬送路
が重なる搬送路に対向して配置される干渉顕微鏡と、前
記干渉顕微鏡で前記光学系キャリアと光素子キャリアの
それぞれにおいて生じる干渉縞を分析し、前記光学系キ
ャリア搬送部と前記光素子キャリア搬送部を駆動制御し
て前記光学系キャリアと光素子キャリアをそれぞれ予め
設定した第1の位置と第2の位置に位置設定する手段と
を備えることを特徴とする光モジュールの組立装置。 - 【請求項8】 前記干渉顕微鏡は1眼2視野干渉顕微鏡
であり、その1視野で観察される干渉縞を観測して前記
光学系キャリアと光素子キャリアの各光軸上の位置と光
軸の傾きの位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の2視野の
それぞれで観察される各干渉縞を観測して前記光学系キ
ャリアと光素子キャリアの各光軸と垂直な方向の位置決
めを行うことが可能である請求項7に記載の光モジュー
ルの組立装置。 - 【請求項9】 前記光素子の光軸に対向する面のパター
ンを認識し、その認識したパターンに基づいて前記光素
子の光軸と垂直な方向の位置決めを行う手段を備える請
求項8に記載の光モジュールの組立装置。
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JP05716699A JP3467422B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 光モジュールの組立方法及び組立装置 |
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JP2000260058A JP2000260058A (ja) | 2000-09-22 |
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WO2007114053A1 (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 一心双方向光送受信モジュール及びその製造方法 |
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- 1999-03-04 JP JP05716699A patent/JP3467422B2/ja not_active Expired - Fee Related
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