特開 2024-90854 光モジュールの製造方法および調芯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024090854

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】光モジュールの製造方法および調芯装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20240627BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

G02B6/42

G02B6/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207013

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】藤村 康

(72)【発明者】

【氏名】光井 伸行

(72)【発明者】

【氏名】古川 将人

【テーマコード（参考）】

2H137

【Ｆターム（参考）】

2H137AB06

2H137BB02

2H137BB15

2H137BC02

2H137BC12

2H137BC51

2H137BC53

2H137CA06

2H137CB22

2H137CB32

2H137CC10

2H137DB09

2H137HA00

(57)【要約】

【課題】第２レンズおよび光ファイバの調芯を簡便に行う。
【解決手段】光モジュールの製造方法は、発光素子を搭載する筐体と、発光素子からの出射光を集光するレンズおよびレンズからの集光された光が入射する光ファイバを準備する工程と、レンズと光ファイバとの間に、第１ミラーを有するミラー部材を配置する工程と、第１ミラーにおいて反射された発光素子からの出射光を光点位置検出器に入射させる工程と、光点位置検出器からの検出信号に基づいて発光素子からの出射光の光軸の位置を算出する工程と、レンズを保持するレンズホルダを、算出された光軸の位置に基づいて筐体に固定する工程と、レンズによって集光された光が入射する光ファイバを保持する保持部を調芯して保持部をレンズホルダに固定する工程と、入射させる工程の後、固定する工程の前において、ミラー部材をレンズと光ファイバとの間から退避する工程と、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子を搭載する筐体と、前記発光素子からの出射光を集光するレンズおよび前記レンズからの集光された光が入射する光ファイバを準備する工程と、
前記レンズと前記光ファイバとの間に、第１ミラーを有するミラー部材を配置する工程と、
前記第１ミラーにおいて反射された前記発光素子からの前記出射光を光点位置検出器に入射させる工程と、
前記光点位置検出器からの検出信号に基づいて前記発光素子からの前記出射光の光軸の位置を算出する工程と、
前記レンズを保持するレンズホルダを、前記算出された光軸の位置に基づいて前記筐体に固定する工程と、
前記レンズによって集光された光が入射する光ファイバを保持する保持部を調芯して前記保持部を前記レンズホルダに固定する工程と、
前記入射させる工程の後、前記固定する工程の前において、前記ミラー部材を前記レンズと前記光ファイバとの間から退避する工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記ミラー部材は、前記第１ミラーにおいて第１方向に反射された光のうち少なくとも一部を前記第１方向と異なる方向の第２方向に反射する第２ミラーを有し、
前記第２方向は前記筐体から離れる方向あるいは近づく方向である、請求項１に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記光軸の位置を算出する工程では、前記光点位置検出器を前記第２方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置および第２位置のそれぞれに対応する前記光点位置検出器からの前記検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、前記光軸の位置を算出する、請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記光軸の位置を算出する工程では、前記ミラー部材を前記第２方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置および第２位置のそれぞれにおける前記ミラー部材からの前記光を前記光点位置検出器に入射させ、前記第１位置および前記第２位置にそれぞれ対応する前記検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、前記光軸の位置を求める、請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記光点位置検出器はビームプロファイラである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項6】

前記第１ミラーは全反射ミラーである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項7】

発光素子を搭載する筐体と、レンズホルダおよび光ファイバの光軸を調芯する調芯装置において、
前記レンズホルダと前記光ファイバとの間に配置された移動式のミラー部材と、
前記発光素子からの出射光が前記ミラー部材で反射された方向に配置された光点位置検出器と、を有する調芯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光モジュールの製造方法および調芯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、光軸調芯方法を開示する。その光軸調芯方法は、一点に集光する光を発生する第１の光学素子と、狭い入射面を有する第２の光学素子とを光学的に調芯する方法である。その光軸調芯方法では、まず、第２の光学素子と半導体位置検出器を光軸が平行で端面がほぼ同じ高さになるように支持台によって支持する。次に、第１の光学素子に位置検出器を対向させて、位置検出器の受光面に第１の光学素子の光を集光させる。第１の光学素子の集光点を位置検出器によって検知し、集光点と第２光学素子の位置の差を求める。第２光学素子と位置検出器を一体として第１光学素子に対して相対的に移動させて、第１光学素子の集光点に第２光学素子を対向させる。その後、第２の光学素子を第１の光学素子に対して光量が増大する方向に相対移動させることにより光学的に調芯する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－６１７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体レーザといった発光素子を筐体内に内蔵してなる通信用の光モジュールが知られている。このような光モジュールでは、発光素子から出射される光をレンズを用いて集光し、その集光された光を光ファイバに入射させる。光を集光させる方式として、単一のレンズを用いる方式と、少なくとも２つのレンズを用いる方式とが存在する。少なくとも２つのレンズを用いる方式では、発光素子から出射される光を第１レンズを用いて平行化（コリメート）し、その平行化された光を第２レンズを用いて集光する。このような方式には、単一のレンズを用いる方式と比較して、発光素子と光ファイバとの光結合効率を高めることができるという利点がある。

【0005】

しかしながら、少なくとも２つのレンズを用いる方式では、発光素子に対し第１レンズを調芯固定した後、第１レンズが固定された筐体と第２レンズおよび光ファイバの三者間での相互の調芯、すなわち三体調心が必要となる。例えば、第２レンズを複数の位置に順に配置し、第２レンズの複数の位置それぞれにおいて光ファイバの調芯を行い、最も光結合効率が高い第２レンズおよび光ファイバの位置を求める方法が考えられるが、そのような方法は手間がかかる。したがって、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる方法が望まれる。

【0006】

本開示は、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる光モジュールの製造方法および調芯装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る光モジュールの製造方法は、発光素子を搭載する筐体と、発光素子からの出射光を集光するレンズおよびレンズからの集光された光が入射する光ファイバを準備する工程と、レンズと光ファイバとの間に、第１ミラーを有するミラー部材を配置する工程と、第１ミラーにおいて反射された発光素子からの出射光を光点位置検出器に入射させる工程と、光点位置検出器からの検出信号に基づいて発光素子からの出射光の光軸の位置を算出する工程と、レンズを保持するレンズホルダを、算出された光軸の位置に基づいて筐体に固定する工程と、レンズによって集光された光が入射する光ファイバを保持する保持部を調芯して保持部をレンズホルダに固定する工程と、入射させる工程の後、固定する工程の前において、ミラー部材をレンズと光ファイバとの間から退避する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる光モジュールの製造方法および調芯装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る製造方法によって製造される光モジュールの構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、光ファイバと、レンズホルダに保持された第２レンズ５との光結合の様子を示す断面図である。

【図3】図３は、光モジュールの製造方法を示すフローチャートである。

【図4】図４は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【図5】図５は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【図6】図６は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【図7】図７は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【図8】図８の（ａ）部は、第２レンズのＸ方向における最適位置からの変位（μｍ:理想的な第２レンズ位置からの位置ズレ量）と、発光素子と光ファイバとの間の光結合効率の変動量（ｄＢ）との関係を調べた結果を示すグラフである。図８の（ｂ）部は、第２レンズのＹ方向における最適位置からの変位（μｍ）と、発光素子と光ファイバとの間の光結合効率の変動量（ｄＢ）との関係を調べた結果を示すグラフである。

【図9】図９は、図８の（ｂ）部の一部を拡大して示すグラフである。

【図10】図１０の（ａ）部は、ビームプロファイラに入射した光の実際の中心位置（横軸）と、ビームプロファイラから出力された検出信号に基づく光の中心位置（縦軸）との関係を４回調べた結果を示すグラフである。図１０の（ｂ）部は、図１０の（ａ）部に示されたグラフから算出された誤差を示すグラフである。

【図11】図１１は、光モジュールの製造方法の別の例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【図13】図１３は、光モジュールの製造方法の一工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0011】

［１］本開示の一態様に係る光モジュールの製造方法は、発光素子を搭載する筐体と、発光素子からの出射光を集光するレンズおよびレンズからの集光された光が入射する光ファイバを準備する工程と、レンズと光ファイバとの間に、第１ミラーを有するミラー部材を配置する工程と、第１ミラーにおいて反射された発光素子からの出射光を光点位置検出器に入射させる工程と、光点位置検出器からの検出信号に基づいて発光素子からの出射光の光軸の位置を算出する工程と、レンズを保持するレンズホルダを、算出された光軸の位置に基づいて筐体に固定する工程と、レンズによって集光された光が入射する光ファイバを保持する保持部を調芯して保持部をレンズホルダに固定する工程と、入射させる工程の後、固定する工程の前において、ミラー部材をレンズと光ファイバとの間から退避する工程と、を含む。

【0012】

第１レンズと、第２レンズと、光ファイバとの間で三体調心を行う際、第１レンズから出射される光の光軸位置を計測し、その光軸位置を基準として、第２レンズを配置する位置を決定する方法が考えられる。このような方法によれば、第２レンズを複数の位置に順に配置する必要がなく、光ファイバの調芯が１回で済むので、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる。

【0013】

第１レンズから出射される光の光軸位置を計測する方法として、第１レンズから出射される光の光軸上に例えばビームプロファイラといった光点位置検出器を配置し、光点位置検出器からの検出信号に基づいて光軸位置を計測する方法が考えられる。しかしながら、光点位置検出器のサイズが大きいと、第１レンズから出射される平行光の光軸上に光点位置検出器を配置することが困難となることがある。そこで、上記の製造方法では、第１ミラーおよび第２ミラーを有するミラー部材を用いて、第１レンズから出射される平行光の少なくとも一部を光軸外に取り出す。このとき、平行光の少なくとも一部を、設計上の光軸に沿った方向（第２方向）に進行させ、光点位置検出器に入射させる。このような構成によって、光点位置検出器を平行光の光軸外に配置しつつ、光点位置検出器からの検出信号に基づいて平行光の実際の光軸の位置を算出することができる。したがって、上記の製造方法によれば、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる。

【0014】

［２］上記［１］の製造方法において、第２方向は筐体から離れる方向であってもよい。その場合であっても、光点位置検出器からの検出信号に基づいて平行光の実際の光軸の位置を算出することができ、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる。

【0015】

［３］上記［２］の製造方法の実際の光軸の位置を算出する工程では、光点位置検出器を設計上の光軸に沿った方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置および第２位置のそれぞれに対応する光点位置検出器からの検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、実際の光軸の位置を算出してもよい。その場合、平行光の実際の光軸と設計上の光軸との成す角度、および設計上の光軸に対する実際の光軸の傾斜方向を考慮して、平行光の実際の光軸の位置をより精度良く求めることができる。したがって、発光素子と光ファイバとの光結合効率をより高めることができる。

【0016】

［４］上記［１］の製造方法において、第２方向は筐体に近づく方向であってもよい。その場合であっても、光点位置検出器からの検出信号に基づいて平行光の実際の光軸の位置を算出することができ、第２レンズおよび光ファイバの調芯をより簡便に行うことができる。

【0017】

［５］上記［４］の製造方法の実際の光軸の位置を算出する工程では、ミラー部材を設計上の光軸に沿った方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置および第２位置のそれぞれにおけるミラー部材からの平行光を光点位置検出器に入射させ、第１位置および第２位置にそれぞれ対応する検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、実際の光軸の位置を求めるでもよい。その場合、平行光の実際の光軸と設計上の光軸との成す角度、および設計上の光軸に対する実際の光軸の傾斜方向を考慮して、平行光の実際の光軸の位置をより精度良く求めることができる。したがって、発光素子と光ファイバとの光結合効率をより高めることができる。

【0018】

［６］上記［１］から［５］の製造方法において、光点位置検出器はビームプロファイラであってもよい。その場合、平行光の実際の光軸の位置を精度良く求めることができる。

【0019】

［７］上記［１］から［６］の製造方法において、第１ミラーおよび第２ミラーは全反射ミラーであってもよい。その場合、第１レンズから出射される平行光のほぼ全部が光点位置検出器に入射するので、第１レンズから出射される平行光の一部が光点位置検出器に入射する場合と比較して、光点位置検出器に入射する平行光の光強度が大きくなる。したがって、光点位置検出器における光点位置の検出精度が向上し、平行光の実際の光軸の位置をより精度良く求めることができる。

【0020】

［本開示の実施形態の詳細］
本実施形態に係る光モジュールの製造方法および調芯装置の具体例を、必要により図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0021】

図１は、本開示の一実施形態に係る製造方法によって製造される光モジュール１の構成を示す斜視図である。図１には、理解の容易のためＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｙ方向はＸ方向と交差（例えば直交）し、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向の双方と交差（例えば直交）する。光モジュール１は、筐体２と、発光素子３と、第１レンズ４と、第２レンズ５と、レンズホルダ６（第２レンズ５を内包する）と、スリーブ７（保持部）と、を備える。筐体２は、略直方体といった外観を有し、Ｚ方向に沿って延びている。図１には筐体２がＺ方向に長い場合を例示しているが、筐体２はＸ方向に長くてもよく、Ｙ方向に長くてもよい。筐体２は、底板２１と、壁部２２と、蓋部（リッジ、不図示）とを有する。底板２１、壁部２２および蓋部は、例えば金属製である。底板２１は、素子搭載面２１ａを有する。素子搭載面２１ａは、ＺＸ平面に沿って延在している。壁部２２は、素子搭載面２１ａを囲むように底板２１の周縁部に設けられている。蓋部は、素子搭載面２１ａと対向して配置され、底板２１とは反対側の壁部２２の上端を塞ぐ。壁部２２は、Ｚ方向に並ぶ前端壁２２ａおよび後端壁２２ｂと、Ｘ方向に並ぶ第１側壁２２ｃおよび第２側壁２２ｄとを含む。前端壁２２ａおよび後端壁２２ｂはＸＹ平面に沿って延在し、第１側壁２２ｃおよび第２側壁２２ｄはＹＺ平面に沿って延在している。

【0022】

筐体２は、フィードスルー２３と、複数本のリードピン２４とを更に有する。フィードスルー２３は、第１側壁２２ｃに設けられた開口２２ｇ（図４を参照）を貫通して設けられ、例えばセラミックといった絶縁体の内部および表面に複数のパターン配線が形成されて成る。複数本のリードピン２４は、Ｘ方向に沿って延在するとともにＺ方向に並んで配置され、第１側壁２２ｃの外側に設けられたフィードスルー２３の複数のパターン配線にそれぞれ接合されている。

【0023】

発光素子３および第１レンズ４は、筐体２の内部、すなわち底板２１、壁部２２および蓋部に囲まれる空間内において、素子搭載面２１ａ上に実装されている。発光素子３は、半導体レーザ素子であり、例えば端面発光型の波長可変レーザ素子である。発光素子３は、フィードスルー２３の複数のパターン配線を介して、複数本のリードピン２４と電気的に接続される。発光素子３への駆動信号は、光モジュール１の外部から複数本のリードピン２４を介して発光素子３に供給される。発光素子３は、光出射端面３ａから、Ｚ方向に沿う光軸上に光Ｌ１を出力する。

【0024】

第１レンズ４は、光透過型のガラスレンズである。第１レンズ４は、発光素子３と光結合され、発光素子３から出射される光Ｌ１を平行光Ｌ２に変換する。ここで、平行光Ｌ２とは、光軸に垂直な面内におけるビームプロファイルの半値幅が光軸方向において厳密に一定である光に限られず、該半値幅が光軸方向において僅かに変化する光をも含む概念である。第１レンズ４と筐体２の前端壁２２ａとの間の平行光Ｌ２の光軸上には、例えば、アイソレータ、ビームスプリッタおよびビームシフタといった各種の光学部品が配置される。

【0025】

第２レンズ５は、光ファイバに向けて平行光Ｌ２を集光する光透過型のガラスレンズである。レンズホルダ６は、Ｚ方向に沿った中心軸線を有する略円筒形状を呈しており、該円筒形状の内側に第２レンズ５を保持する。レンズホルダ６は、例えば金属製である。レンズホルダ６の第１端面６ａは、筐体２の前端壁２２ａの外面に形成された突起部２２ｅの端面２２ｆに接合される。突起部２２ｅは前端壁２２ａの開口２２ｇ（図４を参照）の周囲に設けられており、レンズホルダ６の内側の孔は前端壁２２ａの開口２２ｇと連通する。これにより、レンズホルダ６内の第２レンズ５が、筐体２内の第１レンズ４と光学的に結合される。

【0026】

スリーブ７は、Ｚ方向に沿った中心軸線を有する略円筒形状を呈しており、例えば金属製である。スリーブ７の外周には、フランジ部７１が設けられている。スリーブ７の内側の孔には、光ファイバの端部に取り付けられたフェルールが挿入される。スリーブ７の第１端面７ａは、レンズホルダ６の第１端面６ａとは反対側の第２端面６ｂに接合される。図１は、スリーブ７がレンズホルダ６に接合される前の状態、すなわちスリーブ７がレンズホルダ６から離れた状態を示している。なお、スリーブ７に代えて、ピグテイルファイバの先端部（保持部）がレンズホルダ６の第２端面６ｂに接合されてもよい。

【0027】

図２は、光ファイバ８と、レンズホルダ６に保持された第２レンズ５との光結合の様子を示す断面図であって、第２レンズ５およびレンズホルダ６の、平行光Ｌ２の光軸を含む断面を示している。スリーブ７とレンズホルダ６との相対位置は、第２レンズ５の中心軸ＡＸ１が光ファイバ８の中心軸ＡＸ３と一致するように決定される。また、光ファイバ８の端面８ａは、光ファイバ８の中心軸ＡＸ３に垂直な平面に対して僅かに（例えば６°）傾斜している。このため、第１レンズ４からの平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２が、第２レンズ５の中心軸ＡＸ１に対して僅かにずれるように、レンズホルダ６と筐体２との相対位置が決定される。中心軸ＡＸ１に対する光軸中心ＡＸ２のずれの方向は、端面８ａの法線ベクトルＮＶの中心軸ＡＸ１およびＡＸ３に対する傾斜方向とは逆方向である。言い換えると、光軸中心ＡＸ２に対する中心軸ＡＸ１のずれの方向は、端面８ａの法線ベクトルＮＶの中心軸ＡＸ１およびＡＸ３に対する傾斜方向と一致する。このように、光軸中心ＡＸ２が中心軸ＡＸ１に対してずれを有することにより、光ファイバ８の端面８ａに入射する際の平行光Ｌ２の光軸が、光ファイバ８の中心軸ＡＸ３に対して、法線ベクトルＮＶの傾斜方向とは逆方向に傾斜する。これにより、光ファイバ８への平行光Ｌ２の光入射効率を高めることができる。光軸中心ＡＸ２に対する中心軸ＡＸ１のずれ量δは、光ファイバ８の端面８ａに入射する際の平行光Ｌ２の光軸に設定されるべき傾斜角に基づいて、光モジュール１の製造前に予め決定される。例えば、光ファイバ８の光軸に垂直な平面に対して端面８ａが６°傾斜している場合、光軸中心ＡＸ２に対する中心軸ＡＸ１のずれ量δは、δ＝ｆ・ｔａｎ２．８°（但し、ｆは第２レンズ５の焦点距離）として算出される。

【0028】

上記のように、第２レンズ５の中心軸ＡＸ１の位置は、光軸中心ＡＸ２の位置を基準とする所定位置に決定される。すなわち、筐体２に対するレンズホルダ６の位置は、筐体２から出射される平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の位置を基準とする所定位置に決定される。

【0029】

以上に説明した光モジュール１の製造方法について説明する。図３は、光モジュール１の製造方法を示すフローチャートである。この製造方法では、工程ＳＴ１において、図４に示されるように、発光素子３、第１レンズ４、およびその他の光学部品（例えば、アイソレータ、ビームスプリッタおよびビームシフタなど）を筐体２内に搭載する。次に、工程ＳＴ２において、図５に示されるように、筐体２と、第２レンズ５を保持したレンズホルダ６（図５では図示を省略）と、光ファイバ８とを調芯機Ｂにセットする。このとき、光ファイバ８をチャック機構ＣＨによって保持し、光ファイバ８の端面８ａを、筐体２の前端壁２２ａに形成された開口２２ｇに対してＺ方向（すなわち設計上の平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２上）に配置する。図５は、光ファイバ８がピグテイルファイバである場合を例示する。そして、工程ＳＴ３において、レンズホルダ６を筐体２の端面２２ｆに沿って移動させる。その後、工程ＳＴ４において、レンズホルダ６を端面２２ｆに押し付けることにより面合わせを行う。続いて、工程ＳＴ５において、カメラを用いて第２レンズ５を撮像し、第２レンズ５の画像から、第２レンズ５の中心位置を認識する。続いて、工程ＳＴ６において、別のカメラを用いて光ファイバ８の端面８ａを撮像し、光ファイバ８の端面８ａの画像から、光ファイバ８の中心位置および端面８ａの傾斜方向を認識する。

【0030】

続いて、工程ＳＴ７Ａにおいて、図６に示されるように、ミラー部材１０Ａおよび光点位置検出器２０を配置するとともに、発光素子３から光Ｌ１を出射させる。光Ｌ１は、第１レンズ４によって平行光Ｌ２に変換される。ミラー部材１０Ａは、光モジュール１の構成要素ではなく、光モジュール１の製造の際にのみ用いられる治具である。ミラー部材１０Ａは、第１ミラー１１および第２ミラー１２を有する。第１ミラー１１は、第１レンズ４により変換された平行光Ｌ２のうち少なくとも一部を、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２と交差する方向Ｄ１（第１方向）に沿って反射する。方向Ｄ１は、例えばＸＹ平面と平行な（すなわち、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２と垂直な）方向である。第２ミラー１２は、第１ミラー１１において反射された平行光Ｌ２のうち少なくとも一部を、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向Ｄ２（第２方向）に沿って反射する。本実施形態では、方向Ｄ２は、筐体２から離れる方向、すなわち筐体２からの平行光Ｌ２の出射方向である。そのため、本実施形態の第２ミラー１２の法線ベクトルは、第１ミラー１１の法線ベクトルと平行であり、且つ第１ミラー１１の法線ベクトルに対して逆向きである。第１ミラー１１および第２ミラー１２は全反射ミラーであってもよい。或いは、第１ミラー１１がビームスプリッタであり、第２ミラー１２が全反射ミラーであってもよい。光点位置検出器２０は、第２ミラー１２に対して、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向すなわち方向Ｄ２に配置される。第２ミラー１２において反射された平行光Ｌ２は、光点位置検出器２０に入射する。

【0031】

光点位置検出器２０は、入射光の光点位置（言い換えると、ビームプロファイルにおける光強度のピーク位置）を検出する。光点位置検出器２０は、例えばビームプロファイラ、ＰＳＤ（Position Sensing Device）、または光ファイバ調芯装置である。光ファイバ調芯装置は、第２ミラー１２において反射された平行光Ｌ２に対して光ファイバの調芯を行い、光ファイバに入射する光量が最も大きいときの光ファイバの位置から光軸位置を検出するものである。

【0032】

工程ＳＴ８Ａにおいて、第２ミラー１２において反射された平行光Ｌ２を光点位置検出器２０に入射させ、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて、第２レンズ５が配置される光軸方向の位置における、平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出する。光軸中心ＡＸ２の実際の位置は、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置、および筐体２と光点位置検出器２０との相対位置関係に基づいて、幾何学的に算出され得る。

【0033】

工程ＳＴ８Ａでは、次のようにして平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出してもよい。図７に示されるように、まず第１位置Ｐ１に光点位置検出器２０を配置して、光点位置検出器２０からの検出信号（第１検出信号）を取得し、その第１検出信号に基づいて、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置Ｐａを知る。次に、光点位置検出器２０を平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向（すなわちＺ方向）に移動させ、第１位置Ｐ１に対して該方向に並ぶ第２位置Ｐ２に光点位置検出器２０を配置する。そして、光点位置検出器２０からの検出信号（第２検出信号）を取得し、その第２検出信号に基づいて、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置Ｐｂを知る。そして、位置Ｐａと位置Ｐｂとの距離、位置Ｐａに対する位置Ｐｂの変位方向、および光点位置検出器２０の移動量Δｚに基づいて、平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出する。この場合、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２と実際の光軸中心ＡＸ２との成す角度θ、および設計上の光軸中心ＡＸ２に対する実際の光軸中心ＡＸ２の傾斜方向を考慮して、光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出することができる。

【0034】

具体的には、実際の光軸中心ＡＸ２の角度θおよび傾斜方向は、例えば次のようにして算出される。第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間隔をΔｚ、光点位置検出器２０が第１位置Ｐ１にあるときの位置Ｐａの座標を（ｘ１，ｙ１）、光点位置検出器２０が第２位置Ｐ２にあるときの位置Ｐｂの座標を（ｘ２，ｙ２）とする。このとき、実際の光軸中心ＡＸ２のＺ軸まわりの回転角φ（すなわち傾斜方向）は、φ＝ｔａｎ^－１（ｙ２／ｘ２）またはφ＝ｔａｎ^－１（ｙ１／ｘ１）、或いはこれらの平均値として算出可能である。また、実際の光軸中心ＡＸ２の角度θは、下記の数式（１）により算出可能である。

【数1】

【0035】

なお、上記の説明では、筐体２に近い第１位置Ｐ１に光点位置検出器２０を配置したのちに、筐体２から遠い第２位置Ｐ２に光点位置検出器２０を配置している。これに限られず、筐体２から遠い第２位置Ｐ２に光点位置検出器２０を配置したのちに、筐体２に近い第１位置Ｐ１に光点位置検出器２０を配置してもよい。

【0036】

続いて、ミラー部材１０Ａを光軸中心ＡＸ２外へ移動したのち、工程ＳＴ９において、レンズホルダ６を、実際の光軸中心ＡＸ２の位置を基準とする所定位置に移動する。言い換えると、第２レンズ５の中心軸ＡＸ１を、実際の光軸中心ＡＸ２の位置を基準とする所定位置（図２を参照）に移動する。そして、工程ＳＴ１０において、レンズホルダ６の第１端面６ａを筐体２の端面２２ｆに固定する。第１端面６ａと端面２２ｆとの固定方法は、例えばＹＡＧレーザ溶接である。

【0037】

続いて、工程ＳＴ１１において、光点位置検出器の情報を元に、光ファイバ８を移動させて光ファイバ８の光軸を光軸中心ＡＸ２に一致させる。そして、工程ＳＴ１２において、光ファイバ８を少しずつ移動させながら、第２レンズ５からの集光された光の強度を光ファイバ８を通じて検出することにより、第２レンズ５と光ファイバ８の結合が最大になるように調芯を行う。最後に、工程ＳＴ１３において、光ファイバ８を保持するスリーブ７の第１端面７ａ（またはピグテイルファイバの先端部）をレンズホルダ６の第２端面６ｂに固定する。第１端面７ａ（またはピグテイルファイバの先端部）と第２端面６ｂとの固定方法は、例えばＹＡＧレーザ溶接である。また、ミラー部材１０Ａの退避は、工程ＳＴ８Ａの後、工程ＳＴ１０の前において、実施されれば良い。

【0038】

以上に説明した本実施形態による光モジュール１の製造方法によって得られる作用効果について説明する。光モジュール１では、第１レンズ４（発光素子に対し調心固定されている）、第２レンズ５、及び光ファイバ８の三者間での相互の調芯、すなわち三体調心が必要となる。例えば、第２レンズ５を複数の位置に順に配置し、第２レンズ５の複数の位置それぞれにおいて光ファイバ８の調芯を行い、最も光結合効率が高い第２レンズ５および光ファイバ８の位置を求める方法が考えられるが、そのような方法は手間がかかる。これに対し、本実施形態では、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の光軸位置を計測し、その光軸位置を基準として、第２レンズ５を配置する位置を決定する。このような方法によれば、第２レンズ５を複数の位置に順に配置する必要がなく、光ファイバ８の調芯が１回で済むので、第２レンズ５および光ファイバ８の調芯をより簡便に行うことができる（言い換えると、第２レンズ５を内包するレンズホルダ６を調芯する必要が無く、光ファイバ８の調芯が短時間で済むため、全体の調心にかかる時間を短く、簡便行うことができる）。

【0039】

ここで、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の光軸位置を計測する方法として、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２上に例えばビームプロファイラといった光点位置検出器２０を配置し、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて光軸位置を計測する方法も考えられる。しかしながら、光点位置検出器２０のサイズが大きいと、光点位置検出器２０、または光点位置検出器２０に接続される電源ケーブルなどの配線がチャック機構ＣＨ等と干渉し、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２上に光点位置検出器２０を配置することが困難となることがある。また、比較的大きな光点位置検出器２０を移動させなければならず、また、光点位置検出器には電源ケーブル、通信ケーブル等が接続されているため、光点位置検出器の取付機構が複雑になること等の問題もある。そこで、本実施形態では、第１ミラー１１および第２ミラー１２を有するミラー部材１０Ａを用いて、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の少なくとも一部を光軸中心ＡＸ２外に取り出す。このとき、平行光Ｌ２の少なくとも一部を、設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向Ｄ２に進行させ、光点位置検出器２０に入射させる。ミラー部材１０Ａの構造は単純であるため、ミラー部材１０Ａを光点位置検出器２０よりも格段に小さく形成することは十分に可能である。また、ミラー部材１０Ａには電源ケーブルなどの配線を接続する必要も無い。したがって、平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２上にミラー部材１０Ａを配置すること、およびミラー部材１０Ａを移動させる機構を実現することは極めて容易である。このような構成によって、光点位置検出器２０を平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２外に配置しつつ、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出することができる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、第２レンズ５および光ファイバ８の調芯をより簡便に行うことができる。

【0040】

本実施形態のように、方向Ｄ２は筐体２から離れる方向であってもよい。その場合であっても、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出することができ、第２レンズ５および光ファイバ８の調芯をより簡便に行うことができる。

【0041】

本実施形態のように、工程ＳＴ８Ａでは、光点位置検出器２０を設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２のそれぞれに対応する光点位置検出器２０からの検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出してもよい。その場合、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２と設計上の光軸中心ＡＸ２との成す角度θ、および設計上の光軸中心ＡＸ２に対する実際の光軸中心ＡＸ２の傾斜方向を考慮して、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置をより精度良く求めることができる。したがって、発光素子３と光ファイバ８との光結合効率をより高めることができる。

【0042】

上記の例では第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の２箇所に光点位置検出器２０を配置しているが、設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向における３以上の箇所に光点位置検出器２０を配置してもよい。３以上の箇所にそれぞれ対応する３つ以上の検出信号に基づいて実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出することにより、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を更に精度良く求めることができる。なお、上記の例では光点位置検出器２０のみを移動させているが、光点位置検出器２０およびミラー部材１０Ａを同方向に同じ距離だけ移動させてもよい。

【0043】

本実施形態のように、光点位置検出器２０はビームプロファイラであってもよい。その場合、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置を精度良く検出できるので、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を精度良く求めることができる。

【0044】

前述したように、第１ミラー１１および第２ミラー１２は全反射ミラーであってもよい。その場合、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２のほぼ全部が光点位置検出器２０に入射するので、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の一部のみが光点位置検出器２０に入射する場合と比較して、光点位置検出器２０に入射する平行光Ｌ２の光強度が大きくなる。したがって、光点位置検出器２０における光点位置の検出精度が向上し、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置をより精度良く求めることができる。

【0045】

上述したように、本実施形態では、第１レンズ４から出射される平行光Ｌ２の光軸位置を計測し、その光軸位置を基準として、第２レンズ５を配置する位置を決定する。第２レンズ５を複数の位置に順に配置し、第２レンズ５の複数の位置それぞれにおいて光ファイバ８の調芯を行い、最も光結合効率が高い第２レンズ５および光ファイバ８の位置を求める方法と比較して、本実施形態の方法では第２レンズ５の調芯精度が劣ることが懸念される。しかしながら、本実施形態であっても、発光素子３と光ファイバ８との間の十分な光結合効率を得ることができる。

【0046】

図８の（ａ）部は、第２レンズ５のＸ方向における最適位置からの変位（μｍ）と、発光素子３と光ファイバ８との間の光結合効率の変動量（ｄＢ）との関係を調べた結果を示すグラフである。図８の（ｂ）部は、第２レンズ５のＹ方向における最適位置からの変位（μｍ）と、発光素子３と光ファイバ８との間の光結合効率の変動量（ｄＢ）との関係を調べた結果を示すグラフである。図９は、図８の（ｂ）部の一部を拡大して示すグラフである。なお、これらのグラフでは、第２レンズ５の変位に応じて光ファイバ８を最適位置に調芯している。図８および図９に示されるように、最適位置に対して第２レンズ５の中心が±２０μｍずれても、光結合効率の低下量は０．０５ｄＢ未満である。また、図１０の（ａ）部は、ビームプロファイラに入射した光の実際の中心位置（横軸）と、ビームプロファイラから出力された検出信号に基づく光の中心位置（縦軸）との関係を４回調べた結果を示すグラフである。図１０の（ｂ）部は、図１０の（ａ）部に示されたグラフから算出された誤差を示すグラフである。図１０の（ｂ）部に示されるように、ビームプロファイラによる光の中心位置の検出誤差は±２μｍの範囲内に収まっている。したがって、光点位置検出器２０の光点位置検出精度を考慮しても、第２レンズ５の調芯を省略することは十分可能である。
［変形例］

【0047】

光モジュール１の製造方法の別の例について説明する。図１１は、光モジュール１の製造方法の別の例を示すフローチャートである。この製造方法の工程ＳＴ１～ＳＴ６については、上記実施形態と同じなので説明を省略する。

【0048】

工程ＳＴ６に続く工程ＳＴ７Ｂにおいて、図１２に示されるように、ミラー部材１０Ｂおよび光点位置検出器２０を配置するとともに、発光素子３から光Ｌ１を出射させる。光Ｌ１は、第１レンズ４によって平行光Ｌ２に変換される。ミラー部材１０Ｂは、光モジュール１の構成要素ではなく、光モジュール１の製造の際にのみ用いられる治具である。ミラー部材１０Ｂは、第１ミラー１１および第２ミラー１３を有する。第１ミラー１１の構成は、上記実施形態と同じである。第２ミラー１３は、第１ミラー１１において反射された平行光Ｌ２のうち少なくとも一部を、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向Ｄ３（第２方向）に沿って反射する。本変形例では、方向Ｄ３は、筐体２に近づく方向、すなわち平行光Ｌ２の出射方向の逆方向である。そのため、本実施形態の第２ミラー１３の法線は、第１ミラー１１の法線と交差する。第１ミラー１１および第２ミラー１３は全反射ミラーであってもよい。或いは、第１ミラー１１がビームスプリッタであり、第２ミラー１３が全反射ミラーであってもよい。光点位置検出器２０は、第２ミラー１３に対して、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向に配置される。第２ミラー１３において反射された平行光Ｌ２は、光点位置検出器２０に入射する。光点位置検出器２０の構成は、上記実施形態と同じである。

【0049】

工程ＳＴ８Ｂにおいて、第２ミラー１３において反射された平行光Ｌ２を光点位置検出器２０に入射させ、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて、第２レンズ５が配置される光軸方向の位置における、平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出する。光軸中心ＡＸ２の実際の位置は、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置、および筐体２と光点位置検出器２０との相対位置関係に基づいて、幾何学的に算出され得る。

【0050】

工程ＳＴ８Ｂでは、次のようにして平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出してもよい。図１３に示されるように、まず第１位置Ｐ３にミラー部材１０Ｂを配置して、光点位置検出器２０からの検出信号（第１検出信号）を取得する。そして、その第１検出信号に基づいて、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置Ｐａを知る。次に、ミラー部材１０Ｂを平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向（すなわちＺ方向）に移動させ、第１位置Ｐ３に対して該方向に並ぶ第２位置Ｐ４にミラー部材１０Ｂを配置する。そして、光点位置検出器２０からの検出信号（第２検出信号）を取得し、その第２検出信号に基づいて、光点位置検出器２０における平行光Ｌ２の入射中心の位置Ｐｂを知る。そして、位置Ｐａと位置Ｐｂとに基づいて、平行光Ｌ２の光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出する。

【0051】

前述したように、本変形例では、第２ミラー１３における平行光Ｌ２の方向Ｄ３は、筐体２に近づく方向である。したがって、実際の光軸中心ＡＸ２が設計上の光軸中心ＡＸ２に対して角度θだけ傾斜している場合、図１３に示されるように、位置Ｐｂは位置Ｐａから角度θに応じた距離だけ離れる。故に、位置Ｐａと位置Ｐｂとの間の距離、および第１位置Ｐ３と第２位置Ｐ４との間の距離に基づいて、角度θを算出することができる。また、設計上の光軸中心ＡＸ２に対する実際の光軸中心ＡＸ２の傾斜方向（実際の光軸中心ＡＸ２のＺ軸まわりの回転角φ）は、位置Ｐａに対する位置Ｐｂの変位方向によって知ることができる。よって、本変形例においても、平行光Ｌ２の設計上の光軸中心ＡＸ２と実際の光軸中心ＡＸ２との成す角度θ、および設計上の光軸中心ＡＸ２に対する実際の光軸中心ＡＸ２の傾斜方向を考慮して、光軸中心ＡＸ２の実際の位置を算出することができる。

【0052】

なお、上記の説明では、筐体２に近い第１位置Ｐ３にミラー部材１０Ｂを配置したのちに、筐体２から遠い第２位置Ｐ４にミラー部材１０Ｂを配置している。これに限られず、筐体２から遠い第２位置Ｐ４にミラー部材１０Ｂを配置したのちに、筐体２に近い第１位置Ｐ３にミラー部材１０Ｂを配置してもよい。

【0053】

続く工程ＳＴ９～ＳＴ１３については、上記実施形態と同じなので説明を省略する。

【0054】

以上に説明した本変形例による光モジュール１の製造方法によって得られる作用効果について説明する。本変形例においても、上記実施形態と同様に、第２レンズ５および光ファイバ８の調芯をより簡便に行うことができる。また、本変形例では、方向Ｄ３は筐体２に近づく方向である。その場合であっても、光点位置検出器２０からの検出信号に基づいて平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出することができ、第２レンズ５および光ファイバ８の調芯をより簡便に行うことができる。

【0055】

本変形例のように、工程ＳＴ８Ｂでは、ミラー部材１０Ｂを設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向に移動させ、該方向に並ぶ第１位置Ｐ３および第２位置Ｐ４のそれぞれにおけるミラー部材１０Ｂからの平行光Ｌ２を光点位置検出器２０に入射させ、第１位置Ｐ３および第２位置Ｐ４にそれぞれ対応する検出信号である第１検出信号および第２検出信号に基づいて、実際の光軸中心ＡＸ２の位置を求めるでもよい。その場合、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２と設計上の光軸中心ＡＸ２との成す角度θ、および設計上の光軸中心ＡＸ２に対する実際の光軸中心ＡＸ２の傾斜方向を考慮して、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置をより精度良く求めることができる。したがって、発光素子３と光ファイバ８との光結合効率をより高めることができる。

【0056】

上記の例では第１位置Ｐ３および第２位置Ｐ４の２箇所にミラー部材１０Ｂを配置しているが、設計上の光軸中心ＡＸ２に沿った方向における３以上の箇所にミラー部材１０Ｂを配置してもよい。３以上の箇所にそれぞれ対応する３つ以上の検出信号に基づいて実際の光軸中心ＡＸ２の位置を算出することにより、平行光Ｌ２の実際の光軸中心ＡＸ２の位置を更に精度良く求めることができる。なお、上記の例ではミラー部材１０Ｂのみを移動させているが、光点位置検出器２０およびミラー部材１０Ｂを同方向に同じ距離だけ移動させてもよい。

【0057】

本開示による光モジュールの製造方法および調芯装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では光点位置検出器としてビームプロファイラ、ＰＳＤおよび光ファイバ調芯装置を例示したが、光点位置検出器はこれらに限られず、入射光の光点位置を検出できるものであればよい。また、上記実施形態では発光素子として波長可変型の半導体レーザ素子を例示したが、発光素子はこれに限られず、光を出力するものであればよい。

【符号の説明】

【0058】

１…光モジュール
２…筐体
３…発光素子
３ａ…光出射端面
４…第１レンズ
５…第２レンズ
６…レンズホルダ
６ａ…第１端面
６ｂ…第２端面
７…スリーブ
７ａ…第１端面
８…光ファイバ
８ａ…端面
１０Ａ，１０Ｂ…ミラー部材
１１…第１ミラー
１２，１３…第２ミラー
２０…光点位置検出器
２１…底板
２１ａ…素子搭載面
２２…壁部
２２ａ…前端壁
２２ｂ…後端壁
２２ｃ…第１側壁
２２ｄ…第２側壁
２２ｅ…突起部
２２ｆ…端面
２３…フィードスルー
２４…リードピン
７１…フランジ部
ＡＸ１，ＡＸ３…中心軸
ＡＸ２…光軸中心
ＣＨ…チャック機構
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向
Ｌ１…光
Ｌ２…平行光
ＮＶ…法線ベクトル
Ｐ１，Ｐ３…第１位置
Ｐ２，Ｐ４…第２位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】