特許 6331196 光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6331196

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20180521BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20180521BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20180521BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20180521BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G01M11/00 T

   G02B6/26

   F21V7/00 570

   F21V8/00 200

   F21S2/00 340

   F21S2/00 600

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-488(P2015-488)

(22)【出願日】2015年1月5日

(65)【公開番号】特開2016-125920(P2016-125920A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2016年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】508369320

【氏名又は名称】シナジーオプトシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】安川 学

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１５０４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１４６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００４４２７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １１／００−１１／０８

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０２Ｂ ６／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向の偏光の入射角が４５度で検査光が入射されるように配置された第１のハーフミラー、および前記第１のハーフミラーで反射された前記検査光の前記第１の方向の偏光が前記第１の方向と直交する第２の方向の偏光として反射され、かつ前記検査光が入射角４５度で入射するように配置された第２のハーフミラーを含む第１の光学素子と、
光導波路を有する被検査物に対して前記検査光を入射させる入射側端面を撮像する第１の撮像部と、を備え、
前記第１のハーフミラーは第１の光源から入射された前記検査光を反射させて前記第２のハーフミラーへ入射させ、前記第２のハーフミラーは前記第１のハーフミラーで反射された前記検査光を反射して前記入射側端面に入射光として照射するとともに、前記入射側端面で反射された前記入射光を透過して前記第１の撮像部に入射させ、かつ前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面との入射側位置合わせを行う
照射光学系。

【請求項2】

光導波路を有する被検査物の入射側端面から入射された光が出射する出射側端面を撮像する第２の撮像部と、
第１の方向の偏光の入射角が４５度で前記出射側端面から出射した光が入射されるように配置された第３のハーフミラー、および前記第３のハーフミラーで反射された前記出射側端面から出射した光の前記第１の方向の偏光が前記第１の方向と直交する第２の方向の偏光として反射され、かつ前記出射側端面から出射した光が入射角４５度で入射するように配置された第４のハーフミラーを含む第２の光学素子と、を備え、
前記第３のハーフミラーは前記出射側端面から出射した光を透過して前記第２の撮像部に入射させるとともに、前記出射側端面から出射した光を反射して前記第４のハーフミラーに入射させ、かつ前記第４のハーフミラーは前記第３のハーフミラーからの光を反射させ出射光として出射するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面との出射側位置合せを行う
集光光学系。

【請求項3】

請求項１に記載の照射光学系と、
前記検査光を発生する第１の光源と、
請求項２に記載の集光光学系と、
前記集光光学系から出射された前記出射光の光量を測定する光量計と、
前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面と前記照射光学系との入射側位置合わせを制御するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面と前記集光光学系との出射側位置合せを制御する制御部と、
を含む光導波路検査装置。

【請求項4】

前記第１の方向の偏光の入射角が４５度で第２の光源からの光が入射されるようにかつ反射された前記第２の光源からの光の前記第１の方向の偏光が前記第２の方向の偏光として前記第２のハーフミラーに入射されるように配置された第５のハーフミラーをさらに備え、
前記第５のハーフミラーは前記第２の光源からの光を反射して前記第２のハーフミラーに入射し、
前記第２のハーフミラーは入射された前記第２の光源からの光を透過して前記入射側端面を照明する
請求項１に記載の照射光学系。

【請求項5】

前記第１の方向の偏光の入射角が４５度で第３の光源からの光が入射されるようにかつ反射された前記第３の光源からの光の前記第１の方向の偏光が前記第２の方向の偏光として前記第３のハーフミラーに入射されるように配置された第６のハーフミラーをさらに備え、
前記第６のハーフミラーは第３の光源からの光を反射して前記第３のハーフミラーへ入射し、
前記第３のハーフミラーは入射された前記第３の光源からの光を透過して前記出射側端面を照明する
請求項２に記載の集光光学系。

【請求項6】

請求項４に記載の照射光学系と、
前記検査光を発生する第１の光源と、
前記第２の光源と、
請求項５に記載の集光光学系と、
前記第３の光源と、
前記集光光学系から出射された前記出射光の光量を測定する光量計と、
前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面と前記照射光学系との入射側位置合わせを制御するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面と前記集光光学系との出射側位置合せを制御する制御部と、
を含む光導波路検査装置。

【請求項7】

前記入射光を前記照射光学系に導く第１の光ファイバと、
前記出射光を前記光量計に導く第２の光ファイバと、をさらに含み、
前記第１の撮像部が撮像する画像には前記照射光学系と前記第１の光ファイバとの接続点の第１の画像が含まれ、前記第２の撮像部が撮像する画像には前記集光光学系と前記第２の光ファイバとの接続点の第２の画像が含まれる
請求項３または請求項６に記載の光導波路検査装置。

【請求項8】

前記入射側位置合わせおよび前記出射側位置合せの少なくとも一方が、前記被検査物の形状、前記第１の画像、および前記第２の画像を用いた位置合せ、または、前記被検査物に設けられたアライメントマーク、前記第１の画像、および前記第２の画像を用いた位置合せである
請求項７に記載の光導波路検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、インターネット、あるいはインターネットを用いたクラウドザービス等の進展に伴い、通信ネットワークに伝送される情報量は指数関数的に増大している。これらシステムの根幹的ハードウエアである情報処理用の電子回路には、これまでとは桁違いの高機能化、高集積化、低エネルギー化、低価格化が求められている。しかしながら、現状の電子回路技術や半導体製造技術の延長では、これらの要求に応えることは困難である。たとえば、情報処理用の半導体チップでは、信号伝搬の遅延あるいは発熱等の問題により、その動作速度はすでに飽和しつつある。また、信号配線の細線化の影響によるクロストーク、電磁ノイズ等の問題もある。

【0003】

他方、通信ネットワークを構築するための一手段であり、光による情報伝送方式である光ファイバ伝送は、電気信号による情報伝送と比較して低損失、広帯域という特徴がある。光ファイバ伝送では、伝送する情報を載せた電気信号を光信号に変えて送信し、受信した光信号を電気信号に変換する光トランシーバがキーデバイスとして用いられている。

【0004】

経済的な光通信ネットワークを構築するためには、上記光トランシーバも、一層の小型化と、大幅な消費電力の低減が必要である。光トランシーバの小型化、低消費電力化を実現する技術として、近年シリコンフォトニクス技術が注目されてきた。シリコンフォトニクスとは、半導体として広く使われているシリコンを材料に、微細な光導波路を形成し種々の光デバイスと電子回路とを光集積回路として集積化することで、小型高機能の光装置を実現する技術である。

【0005】

光集積回路を構成する各光デバイスの間は高い光結合効率で接続されることが要求されるため、光集積回路の特性検査においては、該光集積回路に含まれる光導波路の光学的特性の測定を高速、高精度に行うことが必須の課題となる。光集積回路の特性検査としては、一例として、光導波路の伝搬損失を計測する導通検査が行われる。伝搬損失の値により、光導波路の励振状態を評価することができる。光導波路の導通検査は、光集積回路の特性検査の中でも最も重要なものである。

【0006】

光導波路のコア径は数１０μｍと非常に小径であるため、光導波路の導通検査は、光ファイバ調芯装置により行われるのが一般的である。光ファイバ調芯装置は、入射側の光ファイバを用いて光導波路の光入力部に検査光を入射し、光導波路の光出力部からの出射光を出射側の光ファイバにより受光する（非特許文献１）。光ファイバ調芯装置では、自動調芯により数μｍの精度にて光ファイバの先端部の位置決めをして、光導波路の導通検査を行っている。

【0007】

図１１に従来技術に係る光ファイバ調芯装置（光導波路検査装置）９００の一例を示す。光ファイバ調芯装置９００の光学系は、防振台の上に配置されたθｘｙｚ軸ステージ９０６、ＸＹＺ軸ステージ９０８、ＸＹＺ軸ステージ９１０、およびサンプル上面観察用照明９１２を備えている。

【0008】

光ファイバ調芯装置９００では、θｘｙｚ軸ステージ９０６上にＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ：被検査物）が載置され、固定される。

【0009】

入射用ファイバをＸＹＺ軸ステージ９０８上に載置、固定し、ＸＹＺ軸ステージ９０８を３軸に移動させて、投光部９０２に配置された入射用ファイバの先端部を光導波路デバイスである被検査物ＤＵＴの光導波路（コア、光入力部）に位置合わせ（アライメント）し、検査光を入射させる。また、受光用ファイバをＸＹＺ軸ステージ９１０上に載置、固定し、ＸＹＺ軸ステージ９１０を３軸に移動させて、受光部９０４に配置された受光用ファイバの先端部を被検査物ＤＵＴの光導波路（コア、光出力部）に位置合わせし、該光導波路からの出射光を受光する。

【0010】

入射用ファイバとしては、通常被検査物ＤＵＴのコア径より小さいコア径を有するファイバを選択する一方、受光用ファイバとしては、通常被検査物ＤＵＴのコア径より大きいコア径を有するファイバを選択する。投光部９０２および受光部９０４の各々には、図示しない接触センサが設けられており、被検査物ＤＵＴの光導波路と入射用ファイバの先端部との間の距離、および、被検査物ＤＵＴの光導波路と受光用ファイバの先端部との間の距離を、一定距離（たとえば、数１０μｍ）に保って測定精度を維持する。

【0011】

サンプル上面観察用照明９１２は、被検査物ＤＵＴの周辺を照明するとともに被検査物ＤＵＴの周辺の画像を取得する部位であり、落射照明用ＬＥＤ９１４、ＣＣＤカメラ９１６、手動ＸＹＺ軸ステージ９１８を含んで構成されている。

【0012】

また、光ファイバ調芯装置９００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）９２０、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）光源９２２、パワーメータ９２４、およびステージコントローラ９２６を含む制御・解析部を有する。

【0013】

ＬＤ光源９２２は、ＬＤにより検査光を発生する光源であり、ＬＤ光源９２２から出射された検査光は、入射用ファイバを介して、光入力部に導かれる。受光された被検査物ＤＵＴからの出射光は、受光用ファイバを介してパワーメータ９２４に入力されることにより、出射光の光パワー（光量）が測定される。また、θｘｙｚ軸ステージ９０６、ＸＹＺ軸ステージ９０８、およびＸＹＺ軸ステージ９１０の各ステージは、ステージコントローラ９２６により駆動、制御される。この際の各ステージの駆動分解能（各軸の移動距離の最小値）は、１μｍ程度である。

【0014】

ＰＣ９２０が上記光学系および制御・解析部の各部を制御することにより、被検査物ＤＵＴと入射用ファイバとの間、および被検査物ＤＵＴと受光用ファイバとの間の自動調芯がなされ、光の励振状態の計測、たとえば、被検査物ＤＵＴの光導波路の導通検査が実行される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0015】

【非特許文献1】社団法人日本電子回路工業会 ＪＰＣＡ規格「光導波路を用いた光配線板の寸法測定方法（ＪＰＣＡ-ＰＥ０２-０５-０２Ｓ-２００８）」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

ところで、シリコンフォトニクスで使用される光導波路は、コア径が０．３μｍ程度と非常に微細で、シングルモードタイプの通常の光導波路と比較すると１／１０以下の大きさとなっている。したがって、通常の光導波路の検査と同様に、上記光ファイバ調芯装置９００でシリコンフォトニクスを用いた光導波路の検査を行うことを想定すると、光導波路への検査光の入射および光導波路からの出射光の受光において、高精度かつ高分解能なステージシステムが必要となり、さらに調芯にかなりの時間が要求されることが懸念される。

【0017】

また、従来技術に係る光ファイバ調芯装置では、被検査物ＤＵＴと、投光部９０２および受光部９０４との相対的な位置関係を調整しつつ、パワーメータ９２４での測定値が最大値を示すように移動させるスキャン動作が必要になるが、このスキャン動作のために検査時間の短縮には限界があった。

【0018】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、光導波路の特性を高速、高精度に測定することができる光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記目的を達成するために、各請求項に記載の発明は下記の構成を備えている。

【0023】

請求項１に記載の発明は、第１の方向の偏光の入射角が４５度で検査光が入射されるように配置された第１のハーフミラー、および前記第１のハーフミラーで反射された前記検査光の前記第１の方向の偏光が前記第１の方向と直交する第２の方向の偏光として反射され、かつ前記検査光が入射角４５度で入射するように配置された第２のハーフミラーを含む第１の光学素子と、光導波路を有する被検査物に対して前記検査光を入射させる入射側端面を撮像する第１の撮像部と、を備え、前記第１のハーフミラーは第１の光源から入射された前記検査光を反射させて前記第２のハーフミラーへ入射させ、前記第２のハーフミラーは前記第１のハーフミラーで反射された前記検査光を反射して前記入射側端面に入射光として照射するとともに、前記入射側端面で反射された前記入射光を透過して前記第１の撮像部に入射させ、かつ前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面との入射側位置合わせを行う照射光学系である。

【0024】

請求項２に記載の発明は、光導波路を有する被検査物の入射側端面から入射された光が出射する出射側端面を撮像する第２の撮像部と、第１の方向の偏光の入射角が４５度で前記出射側端面から出射した光が入射されるように配置された第３のハーフミラー、および前記第３のハーフミラーで反射された前記出射側端面から出射した光の前記第１の方向の偏光が前記第１の方向と直交する第２の方向の偏光として反射され、かつ前記出射側端面から出射した光が入射角４５度で入射するように配置された第４のハーフミラーを含む第２の光学素子と、を備え、前記第３のハーフミラーは前記出射側端面から出射した光を透過して前記第２の撮像部に入射させるとともに、前記出射側端面から出射した光を反射して前記第４のハーフミラーに入射させ、かつ前記第４のハーフミラーは前記第３のハーフミラーからの光を反射させ出射光として出射するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面との出射側位置合せを行う集光光学系である。

【0025】

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の照射光学系と、前記検査光を発生する第１の光源と、請求項２に記載の集光光学系と、前記集光光学系から出射された前記出射光の光量を測定する光量計と、前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面と前記照射光学系との入射側位置合わせを制御するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面と前記集光光学系との出射側位置合せを制御する制御部と、を含む光導波路検査装置である。

【0026】

請求項４に記載の発明は、前記第１の方向の偏光の入射角が４５度で第２の光源からの光が入射されるようにかつ反射された前記第２の光源からの光の前記第１の方向の偏光が前記第２の方向の偏光として前記第２のハーフミラーに入射されるように配置された第５のハーフミラーをさらに備え、前記第５のハーフミラーは前記第２の光源からの光を反射して前記第２のハーフミラーに入射し、前記第２のハーフミラーは入射された前記第２の光源からの光を透過して前記入射側端面を照明する請求項１に記載の照射光学系である。

【0027】

請求項５に記載の発明は、前記第１の方向の偏光の入射角が４５度で第３の光源からの光が入射されるようにかつ反射された前記第３の光源からの光の前記第１の方向の偏光が前記第２の方向の偏光として前記第３のハーフミラーに入射されるように配置された第６のハーフミラーをさらに備え、前記第６のハーフミラーは第３の光源からの光を反射して前記第３のハーフミラーへ入射し、前記第３のハーフミラーは入射された前記第３の光源からの光を透過して前記出射側端面を照明する請求項２に記載の集光光学系である。

【0028】

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の照射光学系と、前記検査光を発生する第１の光源と、前記第２の光源と、請求項５に記載の集光光学系と、前記第３の光源と、前記集光光学系から出射された前記出射光の光量を測定する光量計と、前記第１の撮像部で撮像された画像に基づいて前記入射側端面と前記照射光学系との入射側位置合わせを制御するとともに、前記第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記出射側端面と前記集光光学系との出射側位置合せを制御する制御部と、を含む光導波路検査装置である。

【0029】

請求項７に記載の発明は、前記入射光を前記照射光学系に導く第１の光ファイバと、前記出射光を前記光量計に導く第２の光ファイバと、をさらに含み、前記第１の撮像部が撮像する画像には前記照射光学系と前記第１の光ファイバとの接続点の第１の画像が含まれ、前記第２の撮像部が撮像する画像には前記集光光学系と前記第２の光ファイバとの接続点の第２の画像が含まれる請求項３または請求項６に記載の光導波路検査装置である。

【0030】

請求項８に記載の発明は、前記入射側位置合わせおよび前記出射側位置合せの少なくとも一方が、前記被検査物の形状、前記第１の画像、および前記第２の画像を用いた位置合せ、または、前記被検査物に設けられたアライメントマーク、前記第１の画像、および前記第２の画像を用いた位置合せである請求項７に記載の光導波路検査装置である。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、光導波路の特性を高速、高精度に測定することができる光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置を提供することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施の形態に係る光導波路検査装置の光学系の構成の一例を示す概略図である。

【図2】実施の形態に係る光導波路検査装置の制御・解析部の構成の一例を示す概略図である。

【図3】実施の形態に係る照射光学ユニットの構成の一例を示す図である。

【図4】実施の形態に係る集光光学ユニットの構成の一例を示す図である。

【図5】実施の形態に係る被検査物と対物レンズとの配置を示す斜視図である。

【図6】実施の形態に係る光導波路のＣＣＤカメラの視野に対する位置合せ方法を示す図である。

【図7】実施の形態に係る入射側アライメントおよび出射側アライメントの手順を示すフローチャートである。

【図8】ハーフミラーの反射率特性の一例を示すグラフである。

【図9】実施の形態に係るハーフミラーセットの構成の一例を示す斜視図である。

【図10】実施の形態に係るハーフミラーセットの構成の一例を示す平面図および側面図である。

【図11】従来技術に係る光ファイバ調芯装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る光学素子としてのハーフミラーセット、照射光学系としての照射光学ユニット、集光光学系としての集光光学ユニット、および光導波路検査装置の一例について詳細に説明する。

【0034】

まず、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る光導波路検査装置１の全体構成について説明する。図１は、光導波路検査装置１の光学系の構成を、図２は、光導波路検査装置１の制御・解析部の構成を、各々示している。

【0035】

図１に示すように、光導波路検査装置１の光学系は、防振台３６上に配置された、照射光学ユニット１０、集光光学ユニット２０、ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０、ＸＹＺ軸ステージ３２、およびＸＹＺ軸ステージ３４を備えている。

【0036】

詳細を後述する照射光学ユニット１０は、主として、光源ヘッド５０２（図２参照）からの検査光を、光導波路デバイスである被検査物ＤＵＴに入射させる機能を有するユニットである。照射光学ユニット１０は、当該光源ヘッド５０２に接続されるとともに、照射光学ユニット１０に内蔵されたＣＣＤカメラ１０６が撮像した画像の電気信号を伝送するイーサネット（登録商標）のイーサネットカード５４（図２参照）、照射光学ユニット１０に内蔵され、被検査物ＤＵＴに対する検査光の入射部位付近を照明するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）光源の電源であるＬＥＤ電源５１２（図２参照）に接続されている。

【0037】

詳細を後述する集光光学ユニット２０は、主として、被検査物ＤＵＴの光導波路（コア）から出射された検査光を受光する機能を有するユニットである。集光光学ユニット２０は、受光した検査光の光パワーを測定するパワーメータ５０８のパワーメータヘッド５０６（図２参照）に接続されるとともに、集光光学ユニット２０に内蔵されたＣＣＤカメラ２０６が撮像した画像の電気信号を伝送するイーサネット（登録商標）のイーサネットカード５４、集光光学ユニット２０に内蔵され、被検査物ＤＵＴから検査光が出力される部位付近を照明するＬＥＤ光源の電源であるＬＥＤ電源５１２（図２参照）に接続されている。

【0038】

ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０は、光導波路デバイスである被検査物ＤＵＴを載置、固定し、該被検査物ＤＵＴを各軸方向に移動させるステージである。ＸＹＺ軸ステージ３２は、照射光学ユニット１０を載置、固定し、照射光学ユニット１０を各軸方向に移動させるステージである。ＸＹＺ軸ステージ３４は、集光光学ユニット２０を載置、固定し、集光光学ユニット２０を各軸方向に移動させるステージである。ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０、ＸＹＺ軸ステージ３２、およびＸＹＺ軸ステージ３４の各々は、モータドライバ５１０（図２参照）に接続されている。

【0039】

図２に示すように、光導波路検査装置１の制御・解析部５０は、ＰＣ５２、ＬＤ電源５００、光源ヘッド５０２、アイソレータユニット５０４、パワーメータヘッド５０６、パワーメータ５０８、モータドライバ５１０、およびＬＥＤ電源５１２を備えて構成されている。

【0040】

ＬＤ電源５００は、検査光としてのレーザ光を発生する光源ヘッド５０２に電源を供給するものである。光源ヘッド５０２から出射された検査光は、戻り光を遮断するアイソレータユニット５０４を介して、照射光学ユニット１０に供給される。ＬＤ電源５００は、ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｓ）を介して、ＰＣ５２に接続されている。

【0041】

パワーメータ５０８は、パワーメータヘッド５０６に入力された集光光学ユニット２０からの検査光の光パワーを測定するものであり、ＧＰＩＢを介して、ＰＣ５２に接続されている。

【0042】

モータドライバ５１０は、ＰＣ５２の制御により、ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０、ＸＹＺ軸ステージ３２、およびＸＹＺ軸ステージ３４の各々を各軸方向に移動させる。

【0043】

ＬＥＤ電源５１２は、照射光学ユニット１０のＬＥＤ照明１０８および集光光学ユニット２０のＬＥＤ照明２０８に接続され、各ＬＥＤ照明に電源を供給する。

【0044】

ＰＣ５２は、光導波路検査装置１の全体を統括制御する部位であり、ＰＣ本体の他に、各種インタフェースカード、すなわち、ＣＣＤカメラ１０６およびＣＣＤカメラ２０６に接続するためのイーサネットカード５４、ＬＤ電源５００およびパワーメータ５０８に接続するためのＧＰＩＢカード５６、モータドライバを接続するためのモーションコントローラカード５８、ＬＥＤ電源５１２に接続するためのＡＤＤＡ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ、Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）カード、および記憶部６２を含んでいる。記憶部６２には、光導波路検査におけるデータ収集解析ソフトウエア等が記憶されている。

【0045】

以上のように構成された光導波路検査装置１では、ＬＤ電源５００によって発光量を調整された検査光としてのレーザ光が、アイソレータユニット５０４を介し、光源ヘッド５０２から照射光学ユニット１０に供給される。すなわち、本実施の形態に係るＬＤ光源は、ファイバ出力タイプとなっている。また、アイソレータユニット５０４は、光源ヘッド５０２からレーザ光が出射された後、出射先で反射して再度光源ヘッド５０２に戻る反射光を防ぐためのものである。アイソレータユニット５０４を挿入することにより、安定な検査光の供給が可能となるが、本実施の形態において、アイソレータユニット５０４は必須のものではない。さらに、本実施の形態に係る光導波路検査装置１では、アイソレータユニット５０４と照射光学ユニット１０との間が、シングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）で接続されている。

【0046】

また、被検査物ＤＵＴから出射され、集光光学ユニット２０で受光された検査光は、パワーメータヘッド５０６で電気信号に変換され、該電気信号をパワーメータ５０８に入力することにより検査光の光パワーを測定する。本実施の形態に係る光導波路検査装置１では、集光光学ユニット２０とパワーメータヘッド５０６との間が、マルチモードファイバ（Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：ＭＭＦ）で接続されている。

【0047】

つぎに、図３を参照して、本実施の形態に係る照射光学ユニット１０の構成の一例について説明する。図３に示すように、照射光学ユニット１０は、対物レンズ１０２、ハーフミラーセット１０４、撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１０６、ＬＥＤ照明１０８、コリメートレンズ１１０、結像レンズ１１２、およびケーラー照明レンズ１１４を備えて構成されている。照射光学ユニット１０の一端には光ファイバを接続する光コネクタであるＦＣコネクタ１００が設けられている。

【0048】

ＦＣコネクタ１００には、他端がアイソレータユニット５０４に接続されたシングルモードファイバＳＭＦが接続され、該シングルモードファイバＳＭＦを介して光源ヘッド５０２からの検査光が照射光学ユニット１０に供給される。この際、ＦＣコネクタ１００に接続されたシングルモードファイバＳＭＦの端面は、コリメートレンズ１１０のＦＣコネクタ１００側の焦点面に位置するように配置されている。なお、本実施の形態では、光コネクタとしてＦＣコネクタを用いる形態を例示するが、むろんこれに限られず、他の光コネクタ、たとえばＳＣコネクタを用いる形態としてもよい。

【0049】

図３に示すように、シングルモードファイバＳＭＦを介して入力された検査光は、コリメートレンズ１１０によって平行光に変換され、ハーフミラーセット１０４に入射する。

【0050】

ハーフミラーセット１０４は、光源ヘッド５０２からの検査光を被検査物ＤＵＴ側に反射させると共に、被検査物ＤＵＴで反射された検査光をＣＣＤカメラ１０６の方向に透過させる機能を有する。また、ハーフミラーセット１０４は、ＬＥＤ照明１０８から照射された照明光を被検査物ＤＵＴ側に反射する機能も有している。以上の機能を備えるために、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４は３枚のハーフミラーを用いて構成されているが、図３では機能の理解のために２枚のハーフミラーで示している。ハーフミラーセット１０４の詳細は後述する。

【0051】

ハーフミラーセット１０４で反射された検査光は、対物レンズ１０２を介して集光された後、被検査物ＤＵＴに照射される。被検査物ＤＵＴの入射側の端面Ｔ１は、対物レンズ１０２の焦点の近傍に配置される。そのため、対物レンズ１０２の焦点面、すなわち端面Ｔ１に、シングルモードファイバＳＭＦの端面の像が結像され、その倍率は、コリメートレンズ１１０の焦点距離と対物レンズ１０２の焦点距離との比となっている。

【0052】

ＬＥＤ照明１０８は、ＬＥＤを用いて構成された光源であり、ＬＥＤ照明１０８からの照明光は、ハーフミラーセット１０４で反射された後、対物レンズ１０２を介して端面Ｔ１に照射され、端面Ｔ１を照明する。ＬＥＤ照明１０８からの照明光は、ケーラー照明レンズ１１４により、対物レンズ１０２のＣＣＤカメラ１０６側主点付近にＬＥＤ照明端面の像を結像する。この配置により、ＬＥＤ照明１０８による照明光が、対物レンズ１０２の焦点面にほぼ均一に照射される。

【0053】

対物レンズ１０２の焦点面近傍の像、すなわち、被検査物ＤＵＴの端面Ｔ１とシングルモードファイバＳＭＦの端面の像は、対物レンズ１０２によって平行光にされた後ハーフミラーセット１０４を透過し、結像レンズ１１２に入射される。結像レンズ１１２を通過した光束（以下、「画像光」という場合がある）は、結像レンズ１１２の透過側の焦点面に配置されたＣＣＤカメラ１０６の撮像面上に結像する。

【0054】

ＣＣＤカメラ１０６の撮像面上に結像された画像（以下、当該画像を「アライメント画像」という場合がある）には、シングルモードファイバＳＭＦの端面の像と被検査物ＤＵＴの端面Ｔ１の像が含まれるため、被検査物ＤＵＴの端面Ｔ１上でのシングルモードファイバＳＭＦによる照射位置を画像として確認することができる。

【0055】

また、本実施の形態に係る照射光学ユニット１０では、ＦＣコネクタ１００を含む検査光の入射口に、該入射口を、図３に示す座標のＸ−Ｚ平面内で移動させる機構（図示省略）を備えているため、ＣＣＤカメラ１０６で撮像されたアライメント画像の中心に、シングルモードファイバＳＭＦの端面を位置させることができる。したがって、画面の中心に光導波路を配置すれば、該光導波路に光を入射させることができる。シングルモードファイバＳＭＦの端面とアライメント画像の中心との位置合わせは、光導波路検査装置１の使用に先立ち、予め行っておいてもよい。

【0056】

フィルタ挿入ポート１１６は、入射する検査光の光量を調整するために減衰フィルタを挿入する場合、あるいは検査光の波長を選択するために波長フィルタを挿入する場合等に用いるポートである。同様に、フィルタ挿入ポート１１８は、画像光の光量を調整するために減衰フィルタを挿入する場合、あるいは画像光の波長を選択するために波長フィルタを挿入する場合等に用いるポートである。なお、本実施の形態に係る光導波路検査装置１において、フィルタ挿入ポート１１６および１１８は、必要に応じて設ければよいものであって、必須のものではない。

【0057】

つぎに、図４を参照して、本実施の形態に係る集光光学ユニット２０の構成の一例について説明する。集光光学ユニット２０は、照射光学ユニット１０に対して検査光の進行方向が異なる以外は、同様の構成となっている。

【0058】

図４に示すように、集光光学ユニット２０は、対物レンズ２０２、ハーフミラーセット２０４、ＣＣＤカメラ２０６、ＬＥＤ照明２０８、コリメートレンズ２１０、結像レンズ２１２、およびケーラー照明レンズ２１４を備えて構成されている。集光光学ユニット２０の一端には光ファイバを接続する光コネクタであるＦＣコネクタ２００が設けられている。ＦＣコネクタ２００には、他端がパワーメータヘッド５０６に接続されたマルチモードファイバＭＭＦが接続されている。

【0059】

被検査物ＤＵＴは、該被検査物ＤＵＴの出射側の端面Ｔ２が、集光光学ユニット２０の対物レンズ２０２の焦点面近傍に位置するように配置される。端面Ｔ２で反射された光は、対物レンズ２０２によって平行光線に変換され、ハーフミラーセット２０４に入射する。

【0060】

ハーフミラーセット２０４で反射して光路を変換された光は、コリメートレンズ２１０を介して、ＦＣコネクタ２００に接続されたマルチモードファイバＭＭＦの端面に入射する。マルチモードファイバＭＭＦの端面はコリメートレンズ２１０の出射側の焦点面に配置されており、端面Ｔ２の像が、対物レンズ２０２の焦点距離とコリメートレンズ２１０の焦点距離との比を倍率として、マルチモードファイバＭＭＦの端面上に結像される。以上の構成により、被検査物ＤＵＴの光導波路から出射された検査光の光パワーが、パワーメータ５０８によって測定される。

【0061】

一方、被検査物ＤＵＴの端面Ｔ２から出射し、対物レンズ２０２で平行光とされ、ハーフミラーセット２０４を透過した光は、画像光として結像レンズ２１２に入射する。結像レンズ２１２を通過した画像光は、結像レンズ２１２の透過側の焦点面に配置されたＣＣＤカメラ２０６に、端面Ｔ２の像を結像する。

【0062】

また、本実施の形態に係る集光光学ユニット２０では、ＦＣコネクタ２００を含む検査光の出射口に、該出射口を、図４に示す座標のＸ−Ｚ平面内で移動させる機構（図示省略）を備えているため、ＣＣＤカメラ２０６で撮像されたアライメント画像の中心に、マルチモードファイバＭＭＦの端面を位置させることができる。したがって、画面の中心に光導波路を配置すれば、該光導波路から出射された光をマルチモードファイバＭＭＦに入射させることができる。マルチモードファイバＭＭＦの端面とアライメント画像の中心との位置合わせは、光導波路検査装置１の使用に先立ち、予め行っておいてもよい。

【0063】

ＬＥＤ照明２０８、ケーラー照明レンズ２１４、フィルタ挿入ポート２１６および２１８の機能は、照射光学ユニット１０のＬＥＤ照明１０８、ケーラー照明レンズ１１４、フィルタ挿入ポート１１６および１１８と同様なので、説明を省略する。

【0064】

つぎに、図５および図６を参照して、本実施の形態に係る光導波路検査装置１における、照射光学ユニット１０および集光光学ユニット２０と、被検査物ＤＵＴとのアライメント（位置合せ）について、より詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る光導波路検査時の、被検査物ＤＵＴと対物レンズ１０２および２０２との配置関係を示す斜視図であり、図６は、ＣＣＤカメラ１０６および２０６におけるアライメント画像の一例を示す図である。

【0065】

図５に示すように、被検査物ＤＵＴは、被検査物ＤＵＴの載置状態を補正するためのθxyz軸ステージに加え、被検査物ＤＵＴの光導波路の位置合せをするためのＸ軸ステージを備えたサンプルホルダ（図５では、「ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０」と表記）上に設置される。光導波路検査装置１では、ＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０上に載置、固定された被検査物ＤＵＴを挟むようにして、照射光学ユニット１０および集光光学ユニット２０が配置される。

【0066】

先述したように、本実施の形態に係る被検査物ＤＵＴは、内部に光導波路（コア）ＷＧを有する光導波路デバイスであり、該光導波路デバイスの両端面Ｔ１、Ｔ２内に光導波路ＷＧの端面が露出している。本実施の形態に係る光導波路ＷＧに方向性はないが、便宜上、光導波路ＷＧの対物レンズ１０２と対向する側の端面を「入射面ＳＩ」、対物レンズ２０２と対向する光導波路ＷＧの端面を「出射面ＳＯ」と称することとする。

【0067】

つぎに、図６および図７を参照して、ＣＣＤカメラ１０６およびＣＣＤカメラ２０６で撮像されたアライメント画像を用いた、照射光学ユニット１０と入射面ＳＩとのアライメント（以下、「入射側アライメント」という場合がある）、および、集光光学ユニット２０と出射面ＳＯとのアライメント（以下、「出射側アライメント」という場合がある）について、より詳細に説明する。本実施の形態に係る入射側アライメント、および、出射側アライメントについては、被検査物ＤＵＴの外形のエッジを利用してアライメントする方法と、アライメントマークを利用してアライメントする方法と、がある。

【0068】

図６（ａ）、（ｂ）および図７（ａ）を参照して、本実施の形態に係る被検査物ＤＵＴのエッジを利用した入射側アライメントについて説明する。図６（ａ）は、リブＲを有するリブ型光導波路を備えた被検査物ＤＵＴ１に、照射光学ユニット１０をアライメントする場合の例であり、ＣＣＤカメラ１０６により撮像されたアライメント画像の一例を示している。

【0069】

図７（ａ）は、本実施の形態に係る被検査物ＤＵＴのエッジを利用したアライメント処理の流れを示すフローチャートである。図７（ａ）に示す本実施の形態に係るアライメント処理は、たとえば、図７（ａ）のフローチャートを記述したプログラムを、ＰＣ５２の図示しないＣＰＵが実行することにより実現される。この場合のアライメント処理プログラムは、たとえば、記憶部６２等に予め記憶させておくことができる。しかしながら、これに限られず、本アライメント処理プログラムがコンピュータにより読み取り可能な可搬型の記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等を適用してもよい。

【0070】

図６（ａ）に示すように、リブＲはエッジｒ１、ｒ２、ｒ３を有し、リブＲのＸ方向の長さ（エッジｒ１の長さ）がＡ、エッジｒ１と入射面ＳＩとの距離がＢとなっている。この場合、入射側アライメントは以下の手順により実行する。なお、光導波路デバイスの場合、光導波路（コア）と周囲のクラッドは同種の材料（たとえば、光導波路がＳｉ（シリコン）、クラッドがＳｉＯ２（二酸化シリコン））で一体となっているので、画像認識で光導波路を直接認識することは、一般に困難である。

【0071】

図７（ａ）を参照して、被検査物ＤＵＴのエッジを利用したアライメント処理の手順を説明する。図７（ａ）（後述する図７（ｂ）でも同様）に示すアライメント処理では、被検査物ＤＵＴがすでにＸＸθｘｙｚ軸ステージ３０上のサンプルホルダ（図示省略）にセットされ、照射光学ユニット１０および集光光学ユニット２０が初期位置に移動しているものとする。

【0072】

まずステップＳ１００で、照射光学ユニット１０のオートフォーカス機能により端面Ｔ１に焦点を合わせ（Ｚ軸方向の移動）、ＣＣＤカメラ１０６により撮像された画像の画像認識により、エッジｒ１、ｒ２、ｒ３を検出する（Ｘ−Ｙ平面内の移動）。
つぎのステップＳ１０２では、距離Ａ、Ｂを用いて入射面ＳＩの位置を算出する。なお、距離Ａの代わりに、エッジｒ２と入射面ＳＩとの距離Ａ’を用いてもよい。また、距離Ａ、Ａ’、Ｂの値は、予め記憶部６２等の記憶手段に記憶させておいてもよい。
つぎのステップＳ１０４では、算出された入射面ＳＩの位置を用いて、光導波路が、ＣＣＤ１０６による撮像視野の中央に位置するように照射光学ユニット１０を移動させる。

【0073】

つぎのステップＳ１０６では、撮像視野の中央と入射面ＳＩの位置とのずれ量を算出する。
つぎのステップＳ１０８では、ステップ１０６で算出したずれ量が、予め定められた許容範囲内であるか否か判定する。当該判定結果が否定判定となった場合にはステップＳ１００に戻ってエッジの検出から繰り返し、肯定判定となった場合には終了する。

【0074】

先述したように、照射光学ユニット１０からの検査光の出射位置は予めアライメント画像の中央に位置するように調整されているので、上記入射側アライメント処理によって、入射面ＳＩと検査光の出射位置とがアライメントされる。

【0075】

出射側アライメントについても、上記入射側アライメント処理と同様の処理により行うことができる。この場合は、図７（ａ）のステップＳ１０２で出射面ＳＯの算出を行い、ステップＳ１０４で、集光光学ユニット２０を移動すればよい。

【0076】

なお、出射側アライメントは、被検査物ＤＵＴ１のエッジを使用せず、光導波路から出射する検査光を検出して行うことも可能である。すなわち、図６（ｂ）に示すように、被検査物ＤＵＴ１の端面Ｔ２における出射面ＳＯから出射する検査光により光点Ｌが形成される。ＣＣＤカメラ２０６によるアライメント画像の画像処理により、この光点Ｌを検出し、光点Ｌの位置がアライメント画像の中央に位置するように集光光学ユニット２０を移動させて、出射側アライメントを行うことができる。

【0077】

以上の処理により入射側アライメントおよび出射側アライメントを行った後、パワーメータ５０８により出射面ＳＯから出射される出射光パワーＰｏを測定し、照射光学ユニット１０から入射面ＳＩに入射される入射光パワーＰｉとの比Ｐｏ／Ｐｉを算出することにより、被検査物ＤＵＴ１の光導波路の損失を求めることができる。なお、入射光パワーＰｉは、照射光学ユニット１０と集光光学ユニット２０とを直接対向させて（いわゆるバック・ツー・バック接続して）パワーメータ５０８により光パワーを測定することにより得られる。

【0078】

つぎに、図６（ｃ）、（ｄ）および図７（ｂ）を参照して、本実施の形態に係るアライメントマークを使用した入射側アライメントについて説明する。図６（ｃ）は、アライメントマークを有する光導波路デバイスである被検査物ＤＵＴ２に、照射光学ユニット１０をアライメントする場合の例であり、ＣＣＤカメラ１０６により撮像されたアライメント画像の一例を示している。

【0079】

図６（ｃ）に示すように、被検査物ＤＵＴ２は２つのアライメントマークＭ１およびＭ２を有し、アライメントマークＭ１とＭ２との距離はＣとされており、アライメントマークＭ１とＭ２とは、Ｙ方向上同じ位置に配置されている。また、アライメントマークＭ１（Ｍ２）と入射面ＳＩとのＹ方向の距離はＤとされている。

【0080】

図７（ｂ）を参照して、被検査物ＤＵＴ２のアライメントマークを利用したアライメント処理の手順を説明する。

【0081】

まずステップＳ２００で、照射光学ユニット１０のオートフォーカス機能により端面Ｔ１に焦点を合わせ（Ｚ軸方向の移動）、ＣＣＤカメラ１０６により撮像された画像の画像認識により、アライメントマークＭ１、Ｍ２を検出する（Ｘ−Ｙ平面の移動）。
つぎのステップＳ２０２では、距離Ｃ、Ｄを用いて入射面ＳＩの位置を算出する。なお、距離Ｃの代わりに、アライメントマークＭ１と入射面ＳＩとの距離Ｃ’を用いてもよい。また、距離Ｃ、Ｃ’、Ｄの値は、予め記憶部６２等の記憶手段に記憶させておいてもよい。また、本実施の形態ではアライメントマークを２個設ける場合を例示して説明するが、これに限られず、該アライメントマークは、複数のアライメントマークに基づいて光導波路が特定できればよいので、３個以上設けてもよい。

【0082】

つぎのステップＳ１０４以降の処理は図７（ａ）に示すフローチャートと同様なので、説明を省略する。

【0083】

出射側アライメントについても、上記入射側アライメント処理と同様の処理により行うことができる。この場合は、図７（ｂ）のステップＳ２０２で出射面ＳＯの算出を行い、ステップＳ１０４で、集光光学ユニット２０を移動すればよい。

【0084】

なお、出射側アライメントは、被検査物ＤＵＴ２のアライメントマークを使用せず、光導波路から出射する検査光を検出して行うことも可能である。すなわち、図６（ｄ）に示すように、被検査物ＤＵＴ２の端面Ｔ２における出射面ＳＯから出射する検査光により光点Ｌが形成される。ＣＣＤカメラ２０６によるアライメント画像の画像処理により、この光点Ｌを検出し、光点Ｌの位置がアライメント画像の中央に位置するように集光光学ユニット２０を移動させて、出射側アライメントを行うことができる。

【0085】

なお、本実施の形態に係るアライメント処理における画素分解能は使用する対物レンズ１０２、２０２の倍率によって変わるが、一例として、２０倍で約０．２３μｍ、５０倍で約０．０９３μｍである。したがって、この画素分解能でのアライメント処理が可能となっている。しかしながら、画素分解能の値はこれらに限られず、対物レンズ１０２、２０２等の光学系を調整することにより、さらに微細な画素分解能とすることができる。

【0086】

また、上記実施の形態では、アライメント画像の中心に入射面ＳＩ、出射面ＳＯを合わせる形態を例示して説明したが、これに限られず、アライメント画像のいずれの位置に合わせてもよい。その場合には、予め当該位置に、照射光学ユニット１０のシングルモードファイバＳＭＦの端面の位置を合わせ、集光光学ユニット２０のマルチモードファイバＭＭＦの端面の位置を合わせておけばよい。

【0087】

つぎに、図８ないし図１０を参照して、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４、２０４について説明する。

【0088】

図３に示すハーフミラーセット１０４、図４に示すハーフミラーセット２０４では、光路の理解のために２枚のハーフミラーで代表して図示しているが、実際には、図９および図１０に示すように、３枚のハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、およびＨＭ３で構成されている。これは、ハーフミラーがもつ偏光依存性を回避するためである。以下本実施の形態に係るハーフミラーセットにおける偏光依存性の回避について、より詳細に説明する。

【0089】

図８は、単体のハーフミラーの反射率Ｒの偏光ごとの波長依存性（図８では、「λ」と表記）を示しており、図８に示すようにＰ偏光、Ｓ偏光によって反射率Ｒの値、およびその波長依存性が異なる。透過率についても、同様に偏光依存性がある。つまり、単体のハーフミラーでは、偏光方向によって反射率、あるいは透過率が変化するので、たとえば、ハーフミラーを介した光の光パワーを測定する場合に、一定の光パワーであるにもかかわらず偏光方向が変化すると光パワーが変わってしまう。

【0090】

本実施の形態に係る照射光学ユニット１０あるいは集光光学ユニット２０でも、内部を通過する光の偏光方向が変動する場合がある。たとえば、照射光学ユニット１０に接続されているシングルモードファイバＳＭＦは、温度の変化、設置状態の変化等により、シングルモードファイバＳＭＦ内の偏光特性が変わることが知られている。

【0091】

したがって、ハーフミラーセット１０４を単体のハーフミラーで構成をすると、シングルモードファイバＳＭＦからの出射光の偏光特性の変化により、ハーフミラーセット１０４で反射し被検査物ＤＵＴへ入射する入射光の光量が変化してしまう。また、ハーフミラーの透過光についても同じことが言えるので、ハーフミラーセット１０４を透過してＣＣＤカメラ１０６に入射する画像光の光量も変化し、たとえば、ＣＣＤカメラ１０６による撮像画像を用いたアライメントの精確さが損なわれるようなことも想定される。

【0092】

そこで、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４、２０４では、ハーフミラーセット１０４、２０４で反射する光、ハーフミラーセット１０４、２０４を透過する光に対して、偏光方向に対する特性が異なるように配置した２個ハーフミラーによるハーフミラー対を配置するようにしている。

【0093】

図９に示すように、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４および２０４（ハーフミラーセット１０４とハーフミラーセット２０４は同じ構成なので、以下、ハーフミラーセット１０４で代表して記載する）は、３枚のハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、およびＨＭ３を含んで構成されている。

【0094】

ハーフミラーＨＭ１とハーフミラーＨＭ２の組は、ＦＣコネクタ１００を介して入射された検査光を対物レンズ１０２に導くハーフミラー対ＨＭＰ１である。すなわち、ＦＣコネクタ１００を介して入射された検査光は、ハーフミラーＨＭ１で反射された後、再度ハーフミラーＨＭ２で反射され、対物レンズ１０２に入射される。この際、ハーフミラーＨＭ１とＨＭ２とは、検査光の偏光方向に対する依存性が異なるような角度関係で配置されている。

【0095】

図１０（ａ）、（ｂ）は、上記のハーフミラー対ＨＭＰ１におけるハーフミラーＨＭ１とＨＭ２との角度関係について、より詳細に説明するための図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ハーフミラー対ＨＭＰ１におけるハーフミラーＨＭ１とＨＭ２との角度関係は、まずＹ−Ｚ平面で見た場合に９０°（本実施の形態では、略９０°を含む）の角度をなすようにハーフミラーＨＭ１とＨＭ２とを配置した後、さらに、ハーフミラーＨＭ１をＹ軸を中心に９０°（本実施の形態では、略９０°を含む）回転させた角度関係となっている。つまり、図９に示すように、ハーフミラーＨＭ１の軸Ａ１とハーフミラーＨＭ２の軸Ａ２とが、互いにねじれの位置の関係にある。換言すると、図１０（ａ）、（ｂ）に示すＰ偏光に対して、ハーフミラーＨＭ１のミラー面は４５°（本実施の形態では、略４５°を含む）の角度をなし、ハーフミラーＨＭ２のミラー面は０°（本実施の形態では、略０°を含む）の角度をなしている。

【0096】

このような角度関係で配置されたハーフミラーＨＭ１とＨＭ２とでは、反射させる検査光の偏光に対する依存性が逆の関係（図８におけるＰ偏光とＳ偏光との関係）になる。つまり、仮にＰ偏光に対する反射率Ｒで反射するような角度でハーフミラーＨＭ１に入射した検査光は、ハーフミラーＨＭ２ではＳ偏光に対する反射率Ｒで反射するような角度となっている。そのため、ハーフミラーＨＭ１およびＨＭ２における反射によって、Ｐ偏光に対する依存性とＳ偏光に対する依存性がキャンセル（相殺）され、検査光の合計の反射率は、図８の平均に相当する反射率を示すことになる。以上のように、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４では、１回の反射に対してハーフミラー対による反射を行うことにより、ハーフミラーの偏光に対する依存性をキャンセルさせ、偏光に対する依存性を低減させている。その結果、照射光学ユニット１０と入射面ＳＩとのアライメント、集光光学系２０と出射面ＳＯとのアライメント、出射光パワーＰｏの測定等が安定して行なわれ、しいては検査時間の短縮、精確な測定に寄与する。

【0097】

図１０（ｃ）に示すように、本実施の形態に係るハーフミラーセット１０４では、さらに、ハーフミラーＨＭ２とＨＭ３とが上記ハーフミラー対ＨＭＰ１と同様の角度関係で配置されて別のハーフミラー対ＨＭＰ２が構成されている。つまり、被検査物ＤＵＴで反射され、対物レンズ１０２を介してハーフミラーＨＭ２に入射した検査光は、ハーフミラーＨＭ２を透過した後、さらにハーフミラーＨＭ３を透過しＣＣＤカメラ１０６に入射する。その際、ハーフミラーＨＭ２とＨＭ３が互いの偏光依存性をキャンセルするような角度関係で配置されている、すなわち、ハーフミラーＨＭ２の軸Ａ２とハーフミラーＨＭ３の軸Ａ３が、互いに上記ねじれの位置の関係にある。このことにより、被検査物ＤＵＴで反射してＣＣＤカメラ１０６に入射する画像光も、経路の途中において透過するハーフミラーの偏光依存性を低減することができる。

【0098】

以上詳述したように、本実施の形態に係る光導波路検査装置によれば、偏光依存性を低減したハーフミラーセットを備えた照射光学ユニットおよび集光光学ユニットを用い、スキャン動作を伴わない、画像認識による被検査物とのアライメント処理を行うようにしたので、光導波路の特性を高速、高精度に測定することができる光学素子、照射光学系、集光光学系および光導波路検査装置が提供される。

【0099】

なお、上記実施の形態では、パワーメータで出射光パワー（光量）を測定する形態を例示して説明したが、これに限られず、アライメント画像を利用して出射光パワーの測定を行ってもよい。すなわち、図６（ｂ）、（ｄ）に示す集光光学ユニットのアライメント画像において、光点Ｌの結像画像を画像処理によって切り出し、切り出した部分の総光量を演算することにより、被検査物ＤＵＴから出射する検査光の出射光パワーを求めてもよい。また、同様に、端面Ｔ１と一緒に結像された、照射光学ユニット１０から出射された検査光の結像画像の画像処理によって、入射光パワーを算出することも可能である。

【符号の説明】

【0100】

１ 光導波路検査装置
１０ 照射光学ユニット
２０ 集光光学ユニット
３０ ＸＸθｘｙｚ軸ステージ
３２ ＸＹＺ軸ステージ
３４ ＸＹＺ軸ステージ
３６ 防振台
５０ 制御・解析部
５２ ＰＣ
５４ イーサネットカード
５６ ＧＰＩＢカード
５８ モーションコントローラカード
６０ ＡＤＤＡカード
６２ 記憶部
１００ ＦＣコネクタ
１０２ 対物レンズ
１０４ ハーフミラーセット
１０６ ＣＣＤカメラ
１０８ ＬＥＤ照明
１１０ コリメートレンズ
１１２ 結像レンズ
１１４ ケーラー照明レンズ
１１６ フィルタ挿入ポート
１１８ フィルタ挿入ポート
２００ ＦＣコネクタ
２０２ 対物レンズ
２０４ ハーフミラーセット
２０６ ＣＣＤカメラ
２０８ ＬＥＤ照明
２１０ コリメートレンズ
２１２ 結像レンズ
２１４ ケーラー照明レンズ
２１６ フィルタ挿入ポート
２１８ フィルタ挿入ポート
５００ ＬＤ電源
５０２ 光源ヘッド
５０４ アイソレータユニット
５０６ パワーメータヘッド
５０８ パワーメータ
５１０ モータドライバ
５１２ ＬＥＤ電源
９００ 光ファイバ調芯装置
９０２ 投光部
９０４ 受光部
９０６ θｘｙｚ軸ステージ
９０８ ＸＹＺ軸ステージ
９１０ ＸＹＺ軸ステージ
９１２ サンプル上面観察用照明
９１４ 落射照明用ＬＥＤ
９１６ ＣＣＤカメラ
９１８ 手動ＸＹＺ軸ステージ
９２０ ＰＣ
９２２ ＬＤ光源
９２４ パワーメータ
９２６ ステージコントローラ
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 軸
ＤＵＴ、ＤＵＴ１、ＤＵＴ２ 被検査物
ＨＭ１、ＨＭ２、ＨＭ３ ハーフミラー
ＨＭＰ１、ＨＭＰ２ ハーフミラー対
Ｌ 光点
ＭＭＦ マルチモードファイバ
ｒ１、ｒ２、ｒ３ エッジ
ＳＭＦ シングルモードファイバ
ＳＩ 入射面
ＳＯ 出射面
Ｔ１、Ｔ２ 端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】