專利名稱：光學(xué)元件的調(diào)心方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對光學(xué)元件(除了單體元件之外，也包含由多個元件組成的所謂光學(xué)模塊)相互間進(jìn)行位置對準(zhǔn)的、光學(xué)元件的調(diào)心方法及其裝置。
背景技術(shù)：
一般來講，光學(xué)元件相互間的位置對準(zhǔn)需要有高精度。
例如，光通信等用的單模光纖的芯子直徑約為3～8μm。另一方面，光源即半導(dǎo)體激光器和聚光透鏡的聚光點(diǎn)大小也是數(shù)μm直徑，極小，這些光學(xué)元件的調(diào)心要求高精度。通常，在將來自半導(dǎo)體激光器的光向單模光纖進(jìn)行光耦合時，為了將其耦合損失控制在-0.5dB左右，所容許的誤差應(yīng)是相對光軸的垂直方向約為±1μm，水平方向約為±10μm，角度偏位約為±0.5°。
在半導(dǎo)體激光器與波導(dǎo)間的調(diào)心以及光纖與波導(dǎo)間的調(diào)心等方面也要求有同一程度的精度。
以往，光學(xué)元件的調(diào)心是這樣進(jìn)行的由光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并導(dǎo)入第2光學(xué)元件放大的光進(jìn)行檢測，由放大手段使該光檢測器的輸出放大，根據(jù)放大手段的輸出，調(diào)整第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對性位置。并且，已有包括下列例示技術(shù)的各種調(diào)心方法的提案，但在所有的傳統(tǒng)調(diào)心方法中，都是使用直線放大器作為上述的放大手段。
在傳統(tǒng)的一般性調(diào)心方法中，相對于半導(dǎo)體激光器的聚光點(diǎn)，由XYZ載物臺對光纖的頂端進(jìn)行掃描，依次追蹤信號強(qiáng)的位置。作為短時間實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的方法，通常是進(jìn)行螺旋狀掃描，檢測可得到所定信號強(qiáng)度的范圍，在測出該范圍之后，通過稱為登山法的階梯狀2維掃描或3維掃描來尋找最佳點(diǎn)。
又，在日本特公平7-113694號公報中，公開有一種自動光軸位置對準(zhǔn)裝置，它是使用90°不同方向掃描的壓電作動器，使光纖的頂端進(jìn)行圓形運(yùn)動，通過相位檢波來檢測XY2方向的光軸偏位，以此來進(jìn)行光纖相互間的自動調(diào)心。
然而，在并用螺旋狀掃描和登山法的傳統(tǒng)技術(shù)中，(a)要通過螺旋狀掃描測出所定信號強(qiáng)度的范圍，需要有數(shù)十秒左右的時間，(b)登山法中，掃描的每1步級也需要一邊對信號的增減作出判斷一邊前進(jìn)。所以，存在著探索要化費(fèi)40秒至數(shù)分鐘時間的問題。
又，光強(qiáng)度分布并不是始終具有理想的坡度，有時會存在局部性的光強(qiáng)度分布的坡度逆轉(zhuǎn)的部位。例如，在用透鏡對來自半導(dǎo)體激光器的光進(jìn)行聚光時，通常因半導(dǎo)體激光器的光束偏移、透鏡的收光誤差以及干擾等，使光強(qiáng)度分布不能達(dá)到理想的高斯分布。相對于該分布，實(shí)際的光強(qiáng)度分布常常會有局部性變動。這一傾向特別是在遠(yuǎn)離聚光點(diǎn)的光強(qiáng)度差的區(qū)域中尤為明顯。為此，采用以登山法為代表的傳統(tǒng)技術(shù)的、追蹤信號最強(qiáng)點(diǎn)的方式，不能明確地確定峰值點(diǎn)，成為了調(diào)心時間長的原因。
還有，在并用螺旋狀掃描和登山法的傳統(tǒng)技術(shù)中，由于使用由直線放大器使光檢測器輸出放大后的信號，來檢測所獲得所定信號強(qiáng)度的范圍，因此，利用由直線放大器放大后的信號能監(jiān)測的光強(qiáng)度的范圍極為有限，所以為了檢測可獲得所定信號強(qiáng)度的范圍，需要化費(fèi)長時間。
在日本特公平7-113694號公報公開的傳統(tǒng)技術(shù)中，將壓電作動器的驅(qū)動信號作為參照信號，對光檢測器的輸出進(jìn)行相位檢波，檢測XY2方向的光軸偏位，但因使用了直線放大器，為了獲得由鎖定放大器可檢測相位程度的信號強(qiáng)度，XY軸掃描需要化費(fèi)時間。又，在日本特公平7-113694號公報公開的傳統(tǒng)技術(shù)中，不過僅是對于XY軸方向(與光軸正交的面內(nèi)的方向)的位置對準(zhǔn)，對于在光軸方向上的位置對準(zhǔn)無任何作用。因此，例如在進(jìn)行由半導(dǎo)體激光器和聚光透鏡組成的光源模塊與光纖的位置對準(zhǔn)時，不可能快速地調(diào)整焦點(diǎn)方向(Z軸)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的問題，本發(fā)明目的在于，提供一種可快速地進(jìn)行光學(xué)元件位置對準(zhǔn)的光學(xué)元件的調(diào)心方法及其裝置。
本發(fā)明者等通過調(diào)查研究的結(jié)果，通過充分考察光學(xué)元件調(diào)心時的3維的光強(qiáng)度分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該3維空間中的1維的光強(qiáng)度分布極其有用的信息，該信息可用于光學(xué)元件快速的位置對準(zhǔn)，可大大減少傳統(tǒng)技術(shù)所必需的探索動作。又，本發(fā)明者等通過充分考察光學(xué)元件調(diào)心時的3維性光強(qiáng)度分布，發(fā)現(xiàn)了為了根據(jù)其分布特性對應(yīng)、擴(kuò)大能將光強(qiáng)度作為信號進(jìn)行監(jiān)視的3維空間，作為使光檢測器的輸出放大的放大手段最好是采用對數(shù)放大器。若能夠擴(kuò)大能將光強(qiáng)度作為信號進(jìn)行監(jiān)視的3維空間，則通過與傳統(tǒng)的任何調(diào)心技術(shù)組合，均能比傳統(tǒng)技術(shù)大幅度縮短調(diào)心時間。特別是證實(shí)了若同時采用了對數(shù)放大器的使用和1維性光強(qiáng)度分布取得及其利用的兩者，則兩者的效果可以加倍發(fā)揮，與傳統(tǒng)相比，可大幅度縮短調(diào)心時間。
本發(fā)明的對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，包括光強(qiáng)度分布取得步驟和位置調(diào)整步驟，在所述光強(qiáng)度分布取得步驟，使用放大裝置，對從第1光學(xué)元件出射并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測的光檢測器的輸出進(jìn)行放大，并邊使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)作一維往復(fù)掃描，邊根據(jù)隨著往復(fù)掃描獲得的放大手段的輸出，取得關(guān)于1個軸的一維光強(qiáng)度分布，在所述位置調(diào)整步驟，根據(jù)在光強(qiáng)度分布取得步驟獲得的一維光強(qiáng)度分布，調(diào)整第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置。
在本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法中，使第1光學(xué)元件和第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描，獲得關(guān)于1個軸的1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置進(jìn)行調(diào)整。這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)不一樣，由于成批利用1維光強(qiáng)度分布來進(jìn)行位置調(diào)整，因此可減少無效的信號探索動作，可快速地進(jìn)行光學(xué)元件的位置對準(zhǔn)。又，由于成批利用總體性的1維光強(qiáng)度分布來進(jìn)行位置調(diào)整，因此，即使光強(qiáng)度分布不是理想的高斯分布，實(shí)際的光強(qiáng)度分布相對于該分布發(fā)生了局部性變動，也可大幅度減少其影響。
又，在本發(fā)明中，最好使放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。在此場合，因?qū)鈾z測器的輸出執(zhí)行對數(shù)放大，故可大幅度擴(kuò)大可將光強(qiáng)度作為信號進(jìn)行監(jiān)視的3維空間。例如，可在無增益切換的情況下實(shí)時檢測達(dá)到6位數(shù)的信號強(qiáng)度變化，例如相對于聚光點(diǎn)和射入點(diǎn)的3維偏位，與使用直線放大的場合相比，可在各分別為3倍以上的面積、體積約為30倍這樣廣大空間中，一邊對信號強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視一邊進(jìn)行調(diào)整。這樣，在利用1維光強(qiáng)度分布的基礎(chǔ)上，通過并用對數(shù)放大，可大幅度擴(kuò)大能有效獲得1維光強(qiáng)度分布的空間，因此，通過兩者效果的相加，能進(jìn)一步縮短調(diào)心時間。
又，在本發(fā)明中理想的是，在相對性位置接近調(diào)心位置之前，使放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，相對性位置靠近調(diào)心位置之后，使放大手段執(zhí)行直線放大。在此場合，由于在接近調(diào)心位置之前，使用對數(shù)放大的信號，在靠近調(diào)心位置之后，使用直線放大的信號，因此不僅可獲得對數(shù)放大時的優(yōu)點(diǎn)，而且，由于同時使用了在調(diào)心位置附近更容易捕捉的狹小范圍中的信號變化的直線放大，從而可進(jìn)一步提高調(diào)心精度。
又，在本發(fā)明中理想的是，位置調(diào)整步驟包括根據(jù)1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值的步驟；以及使往復(fù)掃描的中心位置向相對于從第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向?yàn)榇笾麓怪钡乃ǚ较蛞苿樱⒃诜e分值或所述平均值為最大的位置或其附近的位置停止向所定方向移動的步驟。在此場合，由于根據(jù)1維性光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度的積分值或平均值并加以利用，因此，即使調(diào)心位置不在往復(fù)掃描的范圍內(nèi)，也能在所定方向上使光學(xué)元件的相對性位置靠近調(diào)心位置。又，因使用積分值或平均值，故即使光強(qiáng)度分布不是理想的高斯分布，實(shí)際的光強(qiáng)度分布相對于該分布發(fā)生了局部性變動，也可大幅度減少其影響。另外，使上述往復(fù)掃描的中心位置移動的所定方向與往復(fù)掃描的方向既可一致，也可不一致。
又，在本發(fā)明中理想的是，位置調(diào)整步驟包括根據(jù)1維性光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅的步驟；以及使往復(fù)掃描的中心位置沿所定方向移動，在峰值為最大的位置或其附近位置或者所定比率值幅為最小的位置或其附近位置停止向所定方向移動的步驟。在此場合，由于由峰值或所定比率值幅執(zhí)行所定方向的調(diào)整，因此，對于在使第1和第2光學(xué)元件的相對性位置靠近調(diào)心位置時所進(jìn)行的微調(diào)場合特別有效。
在此，所定比率值幅是從峰值下降了所定比率時的1維光強(qiáng)度分布波形的幅度，該比率為50％時，是半值幅度。另外，比率不限定于50％，例如也可適當(dāng)采用40％或60％等的值。上述使往復(fù)掃描的中心位置移動的所定方向與往復(fù)掃描的方向既可一致，也可不一致。例如，所定方向既可是與從第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大體一致的方向，也可是相對該方向的大致垂直方向。
然而，本發(fā)明者等通過研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了在將往復(fù)掃描的中心位置偏置的狀態(tài)下，一旦使往復(fù)掃描的中心位置向與光軸方向大體一致的方向移動，則在光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值為最小的該方向的中心位置最接近調(diào)心裝置。
為此，在本發(fā)明中，從第1光學(xué)元件射出的光是向聚光點(diǎn)聚集的光，理想的是位置調(diào)整步驟包括根據(jù)1維性光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度分布的積分值、平均值、或峰值的步驟；以及在與第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大體一致的第1方向大致垂直的第2方向上，往復(fù)掃描的中心位置相對于調(diào)心位置偏移，在此狀態(tài)下，使中心位置向第1方向移動，并在積分值、平均值或峰值為最小的位置或其附近的位置停止向第1方向移動的步驟。另外，上述往復(fù)掃描的中心位置方向與第1方向和第2方向既可一致，也可不一致。
又，在本發(fā)明中理想的是，位置調(diào)整步驟包括從1維的光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅的步驟；以及使往復(fù)掃描的中心位置向與第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在峰值或所定比率值幅達(dá)到所定值的位置或其附近位置時停止向所定方向移動的步驟。
例如，在波導(dǎo)與光纖的調(diào)心以及波導(dǎo)與半導(dǎo)體激光器的調(diào)心時，射出端與射入端一致的點(diǎn)雖是理想的調(diào)心位置，但調(diào)整時若射出端與射入端接觸，則有可能損傷元件的端面或調(diào)心偏位。為此，在調(diào)心的最終階段，當(dāng)射出端與射入端的間隙達(dá)到所定量時，必須使光學(xué)元件的光軸方向上的移動停止。以往雖然也有使用光學(xué)性裝置從光軸的直角方向計(jì)測該間隙的例子，但若該間隙為數(shù)μm，則受到干擾以及相對間隙的直角方向的結(jié)構(gòu)性偏斜等的影響，不容易進(jìn)行計(jì)測。對此，本發(fā)明者等通過調(diào)查研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了峰值和所定比率值幅與間隙相互間具有關(guān)系。因此，在峰值或所定比率值幅為所定值的位置、即上述間隙達(dá)到所定量時，使光學(xué)元件在光軸方向上的移動停止，故不需要使用特別的間隙計(jì)測裝置，可高精度地設(shè)定間隙。
例如，在對光纖帶與在端面上具有直線并列的多個波導(dǎo)端部的波導(dǎo)元件進(jìn)行調(diào)心時，必須使兩者的光軸周圍的傾斜度一致。本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)了這種光軸周圍的傾斜度的調(diào)整也可根據(jù)1維光強(qiáng)度分布來進(jìn)行。
本發(fā)明的對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別沿著相互平行的光軸出射光的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別讓光入射的多個部位，從所述第1光學(xué)元件的多個部位中的2個以上部位分別出射并被分別導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件中的多個部位中的對應(yīng)的2個以上部位的光由2個以上光檢測器分別進(jìn)行檢測，所述調(diào)心方法包括光強(qiáng)度分布取得步驟和位置調(diào)整步驟，在所述光強(qiáng)度分布取得步驟，使用對來自所述2個以上光檢測器的對應(yīng)的輸出進(jìn)行放大的放大手段，邊使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)作一維往復(fù)掃描，邊根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描獲得的2個以上放大手段的輸出，對每一個該輸出，取得關(guān)于1個軸的一維光強(qiáng)度分布，在所述位置調(diào)整步驟，根據(jù)在所述光強(qiáng)度分布取得步驟獲得的各個一維光強(qiáng)度分布，調(diào)整所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置，以減小各個一維光強(qiáng)度分布的峰值位置的偏差。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件調(diào)心方法，對具有大致配置于直線上且能分別沿著相互平行的光軸使光出射的多個部位的第1光學(xué)元件，以及具有大致配置于直線上且能分別讓光入射的多個部位的第2光學(xué)元件，能迅速進(jìn)行它們之間的相對位置的調(diào)整。
在本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法中，由于對光檢測器的輸出執(zhí)行對數(shù)放大，因此，可大幅度擴(kuò)大能將光強(qiáng)度作為信號進(jìn)行監(jiān)視的3維空間，所以可大幅度縮短為探索光強(qiáng)度感知區(qū)域的時間，進(jìn)而可縮短調(diào)心時間。另外，本發(fā)明不限定于放大手段與1維光強(qiáng)度分布利用的并用，也可與以往所知的各種方法(例如將上述螺旋狀掃描與登山法并用的技術(shù)以及特公平7-113694號公報)組合。
本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置的調(diào)整，其特征在于，使用對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測，在相對性位置接近調(diào)心位置之前，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，在相對性位置靠近調(diào)心位置之后，放大手段執(zhí)行直線放大。
在本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法中，由于在接近調(diào)心位置之前，使用對數(shù)放大的信號，在靠近調(diào)心位置之后，使用直線放大的信號，因此不僅能得到執(zhí)行對數(shù)放大時的優(yōu)點(diǎn)，而且通過并用在調(diào)心位置附近更容易捕捉狹小范圍的信號變化的直線放大，可進(jìn)一步提高調(diào)心精度。
本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性位置變更的移動裝置；根據(jù)放大手段的輸出控制移動裝置、以調(diào)整相對性位置的控制裝置；以及相對性地第1光學(xué)元件和第2光學(xué)元件反復(fù)進(jìn)行關(guān)于1個軸的1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描裝置，控制裝置根據(jù)由往復(fù)掃描得到的放大手段的輸出，獲得關(guān)于1個軸的1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)獲得的1維光強(qiáng)度分布，對移動裝置進(jìn)行控制，可調(diào)整第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對性位置。
在本發(fā)明光學(xué)元件的調(diào)心裝置中，如上所述，由于成批利用1維光強(qiáng)度分布來進(jìn)行位置調(diào)整，因此，可減少無效的信號探索動作，可快速地進(jìn)行第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的位置對準(zhǔn)。
在本發(fā)明中，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
又，在本發(fā)明中理想的是，放大手段有選擇地執(zhí)行與選擇信號對應(yīng)的對數(shù)放大或直線放大中的某一方，控制裝置向放大手段提供選擇信號，使得在相對性位置接近調(diào)心位置之前，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，在相對性位置靠近調(diào)心位置之后，放大手段執(zhí)行直線放大。
又，在本發(fā)明中理想的是，控制裝置從1維光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，使往復(fù)掃描的中心位置向與第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在積分值或平均值為最大的位置或其附近的位置，停止向所定方向移動，按此方法對移動裝置進(jìn)行控制。
又，在本發(fā)明中理想的是，控制裝置從1維光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅，使往復(fù)掃描的中心位置向所定方向移動，在峰值的最大的位置或其附近的位置或者所定比率值幅為最小的位置或其附近位置，停止向所定方向移動，按此方法對移動裝置進(jìn)行控制。
又，在本發(fā)明中理想的是，從第1光學(xué)元件射出的光是向聚光點(diǎn)聚集的光，控制手段從1維光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值，在與第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大體一致的第1方向大致垂直的第2方向上，往復(fù)掃描的中心位置相對于調(diào)心位置偏移，在此狀態(tài)下，使中心位置向第1方向移動，積分值、平均值或峰值為最小的位置或其附近的位置，停止向第1方向移動，按此方法對移動裝置進(jìn)行控制。
又，在本發(fā)明中理想的是，控制裝置從1維的光強(qiáng)度分布中取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅，使往復(fù)掃描的中心位置向與第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在峰值或所定比率值幅為所定值的位置或其附近的位置，停止向所定方向移動，按此方法對移動裝置進(jìn)行控制。
本發(fā)明的對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別沿著相互平行的光軸使光出射的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別讓光入射的多個部位，所述調(diào)心裝置包括對來自2個以上光檢測器的對應(yīng)的輸出進(jìn)行放大的2個以上的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件的多個部位中的2個以上部位分別出射并被分別導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的多個部位中的對應(yīng)的2個以上部位的光分別進(jìn)行檢測；使所述第1光學(xué)元件和第2光學(xué)元件的相對位置發(fā)生變更的移動裝置；根據(jù)所述2個以上放大手段的各個輸出控制移動裝置，以調(diào)整相對位置的控制手段；以及，使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)作一維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描手段，所述控制手段根據(jù)由往復(fù)掃描獲得的2個以上放大手段的輸出，對每一個該輸出，取得關(guān)于1個軸的一維光強(qiáng)度分布，并根據(jù)所取得的各個一維光強(qiáng)度分布，調(diào)整所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置，以減小各個一維光強(qiáng)度分布的峰值位置的偏差。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，對具有大致配置于直線上且能分別沿著相互平行的光軸出射使光出射的多個部位的第1光學(xué)元件，以及具有大致配置于直線上且能分別讓光入射的多個部位的第2光學(xué)元件，能迅速進(jìn)行它們之間的相對位置的調(diào)整。
本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件導(dǎo)入的光進(jìn)行檢測；使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及根據(jù)放大手段的輸出控制移動裝置、以調(diào)整相對位置的控制裝置，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
在本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法中，由于對光檢測器的輸出執(zhí)行對數(shù)放大，因此可大幅度擴(kuò)大能將光強(qiáng)度作為信號進(jìn)行監(jiān)視的3維空間。因此，可大幅度縮短用于探索光強(qiáng)度感知區(qū)域的時間，進(jìn)而能縮短調(diào)心時間。
本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被第導(dǎo)入2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及根據(jù)放大手段的輸出控制移動裝置、以調(diào)整相對位置的控制裝置，放大手段根據(jù)選擇信號，有選擇地執(zhí)行對數(shù)放大或直線放大中的某一方，控制裝置向放大手段提供選擇信號，使其在相對位置接近調(diào)心位置之前，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，在相對性位置靠近調(diào)心位置之后，使放大手段執(zhí)行直線放大。
本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法，由于在相對位置接近調(diào)心位置之前，使用對數(shù)放大的信號，在相對位置靠近調(diào)心位置之后，使用直線放大的信號，因此不僅可獲得對數(shù)放大時的優(yōu)點(diǎn)，而且，并用了在調(diào)心位置附近能更容易捕捉狹小范圍中的信號變化的直線放大，從而可進(jìn)一步提高調(diào)心精度。
以下的發(fā)明涉及依靠向操作員來根據(jù)放大手段的輸出作出判斷等用的光學(xué)元件的調(diào)心裝置。
首先，本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心方法裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；根據(jù)操作員的操作，使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；使第1光學(xué)元件和第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描裝置；根據(jù)隨著往復(fù)掃描得到的放大手段的輸出，獲得關(guān)于1個軸的1維光強(qiáng)度分布的手段；以及向操作員提示1維光強(qiáng)度分布的提示手段。
又，在本發(fā)明中理想的是，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
又，在本發(fā)明中理想的是，放大手段根據(jù)操作員的操作，選擇對數(shù)放大或直線放大中的某一方。
本發(fā)明的對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別沿著相互平行的光軸使光出射的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有大致配置于直線上且能分別讓光入射的多個部位，所述調(diào)心裝置包括對來自2個以上光檢測器的對應(yīng)的輸出進(jìn)行放大的2個以上的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件的多個部位中的2個以上部位分別出射并被分別導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的多個部位中的對應(yīng)的2個以上部位的光分別進(jìn)行檢測；根據(jù)操作者的操作，使所述第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置發(fā)生變更的移動裝置；使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)作一維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描手段；根據(jù)隨著往復(fù)掃描獲得的2個以上放大手段的輸出，對每一個該輸出，取得關(guān)于1個軸的一維光強(qiáng)度分布的手段；以及，向操作者提示各個一維光強(qiáng)度分布的提示手段。
又，本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；向操作員提示根據(jù)放大手段輸出的信息的提示手段；以及根據(jù)操作員的操作，使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置，放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
并且，本發(fā)明的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；根據(jù)操作員的操作，使第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及向操作員提示根據(jù)放大手段輸出的信息的提示手段，放大手段根據(jù)操作員的操作，選擇對數(shù)放大或直線放大中的某一方。
另外，若將相互正交的軸作為X軸、Y軸和Z軸；將繞X軸轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)軸作為Xθ軸、將繞Y軸轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)軸作為Yθ軸；將繞Z軸轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)軸作為Zθ軸，則所述1個軸例如也可是X軸、Y軸、Z軸、Xθ軸、Yθ軸、Zθ軸中的任1個軸。此時，也可使Z軸與從第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向基本一致。又，第1和第2光學(xué)元件各自既可是單體元件，也可是由多個元件組成的所謂光學(xué)模塊。


圖1為模式表示第1實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2為表示放大部構(gòu)成一例的概略方框圖。
圖3為表示放大部構(gòu)成另一例的概略方框圖。
圖4為模式表示光強(qiáng)度分布的圖。
圖5為表示圖4紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖。
圖6為模式表示光強(qiáng)度分布的另一圖。
圖7為表示圖6紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖。
圖8A表示各調(diào)整步驟的光纖移動形態(tài)以及光強(qiáng)度分布的圖。
圖8B表示各調(diào)整步驟的光纖移動形態(tài)以及光強(qiáng)度分布的圖。
圖8C表示各調(diào)整步驟的光纖移動形態(tài)以及光強(qiáng)度分布的圖。
圖8D表示各調(diào)整步驟的光纖移動形態(tài)以及光強(qiáng)度分布的圖。
圖9為模式表示第2實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
圖10為模式表示第4實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
圖11為模式表示第5實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
圖12為模式表示光強(qiáng)度分布又一圖。
圖13為表示圖12紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖。
圖14為模式表示光強(qiáng)度分布又一例的圖。
圖15為表示圖14紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖。
圖16為表示1維光強(qiáng)度分布的變化情況的圖。
圖17表示間隙與半值幅度的關(guān)系圖。
圖18為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
圖19為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略立體圖。
圖20為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置中的、有關(guān)傾斜度的調(diào)心原理圖。
圖21為模式表示第7實(shí)施例的高頻特性計(jì)測裝置的概略構(gòu)成圖。
圖22為說明護(hù)圈影響用的線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明光學(xué)元件的調(diào)心方法及其裝置。各圖中，相同構(gòu)件上標(biāo)有同一符號，省略重復(fù)的說明。另外，以下實(shí)施例中的光學(xué)元件組合裝置或高頻特性計(jì)測裝置包括本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)元件的調(diào)心裝置。
第1實(shí)施例的組合裝置是通過將具有半導(dǎo)體激光器1和聚光透鏡2的光源模塊(相當(dāng)于第1光學(xué)元件)3與單芯的光纖4(相當(dāng)于第2光學(xué)元件)的端面4a調(diào)心之后，由激光焊接機(jī)5將兩者連結(jié)，從而構(gòu)成使半導(dǎo)體激光器1的光與光纖4耦合的半導(dǎo)體激光模塊作為組合裝置。在后述的各要素中，激光焊接機(jī)5及下述的控制部17的激光焊接機(jī)控制功能以外的要素構(gòu)成了本實(shí)施例的光學(xué)元件的調(diào)心裝置。
除了激光焊接機(jī)5之外，上述組合裝置包括基體6；搭載于基體6上的移動機(jī)構(gòu)即光源模塊3用的載物臺7；搭載于基體6上的移動機(jī)構(gòu)即光纖4用的載物臺8；搭載于載物臺7上、使光源模塊3關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行相對于載物臺7的1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描機(jī)構(gòu)即壓電作動器9；檢測光源模塊3相對于載物臺7位置的位置檢測器10(例如靜電傳感器和差動變壓器等)；對來自位置檢測器10的檢測信號進(jìn)行放大的放大回路11；驅(qū)動壓電作動器9的壓電驅(qū)動部12；使光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1發(fā)光的光源驅(qū)動電路13；驅(qū)動載物臺7、8的載物臺驅(qū)動部14；對從端部4a導(dǎo)入光纖4的光進(jìn)行檢測的光檢測器15(例如光電二極管等)；對光檢測器15的輸出進(jìn)行放大的放大部16；以及控制整個裝置的控制部17?？刂撇?7例如可由個人電腦等構(gòu)成。
光源模塊3由保持夾具18搭載于壓電作動器9上。光纖4的端部4a側(cè)的部分通過具有V槽等的保持夾具19搭載于載物臺8上。這樣，光源模塊3與光纖4的端部4a相對。在光纖4的端部4a側(cè)的部分，設(shè)置有調(diào)心后將光纖4與光源模塊3連結(jié)用的環(huán)狀連結(jié)構(gòu)件20。
為了便于說明，如圖1所示，對相互正交的Y軸、X軸和Z軸作一定義。Z方向與光源模塊3和光纖4的端部4a的光軸方向大體一致。另外，圖1中的各軸的箭頭側(cè)作為+(正)，將其反向側(cè)作為-(負(fù))。這一點(diǎn)在后述的各實(shí)施例的說明中也是一樣。
載物臺7具有使壓電作動器9(因此也使光源模塊3)可獨(dú)立地在Y軸、X軸和Z軸上移動的功能，但在本實(shí)施例中，載物臺7只是在調(diào)心開始時的初始位置設(shè)定時等使用，調(diào)心時仍保持固定狀態(tài)。在以下的說明中，工件臺7與基體6成為一體，當(dāng)然在調(diào)心時，載物臺7既可與載物臺8一起使用，也可取代載物臺8使用。
在本實(shí)施例中，壓電作動器9根據(jù)控制部17的指令，由壓電驅(qū)動部12輸出的壓電驅(qū)動信號(正弦波形的模擬電壓信號)進(jìn)行驅(qū)動，使光源模塊3相對于載物臺7(因此也相對于基體6)反復(fù)進(jìn)行X軸方向的往復(fù)運(yùn)動(往復(fù)掃描)。即，壓電作動器9使光源模塊3相對于基體6反復(fù)進(jìn)行X軸方向的往復(fù)掃描。作為往復(fù)掃描機(jī)構(gòu)，也可不使用壓電作動器9，而是改用音圈電機(jī)、電磁插棒、直動式載物臺7等。
光源模塊3相對于載物臺7的位置(壓電作動器9的變位量)由位置檢測器10檢測。位置檢測器10的檢測信號在由放大回路11放大之后向控制部17輸入。另外，內(nèi)裝有位置檢測器10的壓電作動器9市場有售，例如可使用該商品。又，由于驅(qū)動壓電作動器9的驅(qū)動信號與壓電作動器9的變位量對應(yīng)，因此也可不使用位置檢測器10，改為將驅(qū)動信號本身用作為位置檢測信號。
光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1通過從光源驅(qū)動電路13供給的電流，以一定的光量發(fā)光，在聚光透鏡2的焦點(diǎn)位置形成微少的光點(diǎn)。該光點(diǎn)隨著壓電作動器9使光源模塊3作往復(fù)掃描也進(jìn)行往復(fù)掃描。上述焦點(diǎn)位置與光纖4的端部4a一致的位置就是調(diào)心位置。
載物臺8具有使光纖4(嚴(yán)格地講是光纖4的射入端4a側(cè)部分)獨(dú)立地在Y軸、X軸和Z軸上移動的功能，由X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺復(fù)合而成。圖中省略了X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺。在本實(shí)施例中，該載物臺8作為調(diào)心時的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)使用。
光檢測器15配置于光纖4的射出端，對從光源模塊3入射到光纖4的激光強(qiáng)度進(jìn)行檢測。光檢測器15的輸出信號由放大部16放大，作為光強(qiáng)度信號送向控制部17。
在本實(shí)施例中，放大部16與來自控制部17的放大方式選擇信號對應(yīng)，選擇對數(shù)放大或直線放大中的某一方。圖2表示放大部16的構(gòu)成一例。圖2為表示放大部16構(gòu)成一例的概略方框圖。在圖2的示例中，放大部16由對數(shù)放大器21、直線放大器22、以及根據(jù)放大方式選擇信號對其進(jìn)行切換的開關(guān)23、24構(gòu)成。放大部16也可是始終執(zhí)行對數(shù)放大的結(jié)構(gòu)，在此場合，只需要由圖3所示的對數(shù)放大器21構(gòu)成即可。通常，對數(shù)放大器包含變更該放大幅度的功能，故也可以使用上述放大方式選擇信號來切換放大幅度。
對數(shù)放大器21對于輸入具有對數(shù)性的放大特性。作為對數(shù)放大器21，例如可使用相對于1nA～1mA的6位數(shù)的電流變化，以-10V～+10V的電壓進(jìn)行輸出的對數(shù)放大器。在此場合，作為光檢測器15使用的光電二極管(PD)的靈敏度通常是約0.5A/W，故-10V～+10V的電壓輸出換算為PD的光輸入功率，相當(dāng)于2nW～2mW。另一方面，直線放大器22比對數(shù)放大器21更容易捕捉狹小范圍的電流變化，但例如只能捕捉2～3位數(shù)的電流變化。這樣，使用這種對數(shù)放大器21，就可在不切換增益的情況下實(shí)時檢測達(dá)到6位數(shù)的信號強(qiáng)度變化。結(jié)果是與一直使用與傳統(tǒng)技術(shù)相同的直線放大器22的場合相比，對于聚光點(diǎn)(焦點(diǎn)位置)與射入點(diǎn)(光纖4的端部4a)的3維性偏位，對各軸來說能分別以3倍以上的面積、對體積來說，可達(dá)約30倍，能在這樣寬廣空間一邊監(jiān)視信號強(qiáng)度一邊進(jìn)行調(diào)整。
下面參照圖4～圖7說明從光源模塊3射出的光(由聚光透鏡2聚焦后的光)的強(qiáng)度分布。圖4和圖6為模式表示光強(qiáng)度分布的圖，表示與XZ平面(或YZ平面)平行且包含焦點(diǎn)位置的平面內(nèi)的光強(qiáng)度分布。該光強(qiáng)度分布是一種將通過焦點(diǎn)位置且與Z軸平行的直線作為中心的大致回轉(zhuǎn)對稱的形態(tài)。圖4和圖6是假定聚光后的光束強(qiáng)度從焦點(diǎn)位置開始、以高斯分布擴(kuò)展而作出的對數(shù)表示，以焦點(diǎn)位置的光強(qiáng)度作為1(＝10°)而規(guī)格化，各位數(shù)標(biāo)記有等強(qiáng)度線。圖5為表示圖4紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖，表示與X方向(或Y方向)上相互偏位且與Z軸平行的各線O1、P1、Q1、R1上的、各Z方向位置上的光強(qiáng)度。圖7表示為圖6紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖，表示在Z方向上相互偏位且與X軸(或Y軸)平行的各線H1、I1、J1、K1上的、各X方向(Y方向)位置上的光強(qiáng)度。
從圖4～圖7中可以看出，在光源的焦點(diǎn)位置，光束被3維聚焦成極小，光強(qiáng)度極高，但在焦點(diǎn)的前方、后方和XY軸外側(cè)方向急劇地減弱。在與傳統(tǒng)技術(shù)一樣始終使用直線放大器22的場合，1次可觀察的信號強(qiáng)度范圍例如是2～3位數(shù)，在圖4和圖6中，1次只能觀察2～3根等強(qiáng)度線的范圍。對此，若使用對數(shù)放大器21，則例如可同時觀察到從圖4和圖6的中心點(diǎn)(聚焦位置)至最外側(cè)的等強(qiáng)度線(10-6的等強(qiáng)度線)的范圍。
下面參照圖8A～圖8D對第1實(shí)施例組合裝置的調(diào)心動作進(jìn)行說明。圖8A～圖8D表示各調(diào)整步驟的光纖4及其端部(前端部)4a移動形態(tài)以及圖4和圖6所示的光強(qiáng)度分布的圖。為了便于理解，圖8A～圖8D將X軸、Y軸和Z軸的原點(diǎn)(中心)作為了聚光點(diǎn)。
關(guān)于調(diào)心動作開始時的初始位置設(shè)定，對光纖4的前端部4a相對于光源模塊3的聚光點(diǎn)的機(jī)械性設(shè)定誤差在Z軸方向約為±250μm內(nèi)、X軸和Y軸方向約為+200μm內(nèi)的場合進(jìn)行說明。
首先，將光纖4的前端部4a的位置相對于預(yù)想的聚光點(diǎn)，設(shè)定為在Z軸方向偏移約-1000μm(遠(yuǎn)離光源模塊3)、在XY軸方向分別偏移約-250μm的位置(該位置是設(shè)定位置，實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏移量為設(shè)定誤差)，然后開始調(diào)心動作。
一旦開始調(diào)心動作，則控制部17將指令發(fā)給壓電驅(qū)動部12，通過壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9，對光源模塊3及其聚光點(diǎn)沿X軸方向以所定頻率數(shù)(例如30Hz)、所定振幅(例如100～300μm)的正弦波形反復(fù)進(jìn)行往復(fù)掃描(圖8B中用的箭頭XRE表示)，通過光源驅(qū)動電路13以所定的電流值使光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1發(fā)光。
上述往復(fù)掃描的頻率越高參照數(shù)據(jù)就增加，所以有利于調(diào)心時間短和調(diào)心精度的提高越高。該往復(fù)掃描的頻率例如以5Hz以上為宜，最好是30Hz以上。作為往復(fù)掃描用的作動器使用壓電作動器時，例如可使用30～240HZ的頻率。
光纖4射出的光強(qiáng)度由光檢測器15檢測，該輸出由放大部16放大，放大部16的輸出向控制部17供給。控制部17將放大模式選擇信號發(fā)給放大部16，由放大部16執(zhí)行對數(shù)放大。在本實(shí)施例中，除了后述的微調(diào)場合之外，在放大部16中可持續(xù)進(jìn)行對數(shù)放大。另一方面，從位置檢測器10經(jīng)由放大電路11得到的位置檢測信號向控制部17供給?？刂撇?7將來自放大回路11的位置檢測信號和來自放大部16的輸出(被放大的光強(qiáng)度信號)經(jīng)過A/D變換，作為數(shù)據(jù)分別被讀入，從而在例如每一往復(fù)掃描的半周期中，依次可獲得X軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布。
這種由壓電作動器9根據(jù)X軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布的獲得，一直依次持續(xù)到后述的時點(diǎn)為止。
在此狀態(tài)下，首先如圖8A所示進(jìn)行Y軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Y軸載物臺沿正方向(圖中的箭頭YSC1方向)進(jìn)行掃描，求出該積分值或平均值為最大的位置(相當(dāng)于Y軸方向的大致中心位置)，使Y軸載物臺停止。此時，為了求取積分值或平均值為最大位置，如圖8A中的箭頭YSC2所示，一旦正方向走過了頭，就返回并停止在積分值或平均值為最大的位置。積分值或平均值為最大的位置與Y軸方向的大致中心位置相當(dāng)，這從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。另外，使Y軸載物臺不是停止在積分值或平均值為最大的位置，而是停止在其附近的位置。這是因?yàn)樵趨⒄請D8D后述的最終調(diào)整中進(jìn)行Y軸方向再調(diào)整的緣故。
其次，如圖8B所示進(jìn)行X軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺沿正方向(圖中的箭頭XSC1方向)進(jìn)行掃描，求出該積分值或平均值為最大位置(相當(dāng)于Y軸方向的大致中心位置)，使X軸載物臺停止。此時，為了求取積分值或平均值的最大位置，如圖8B中的箭頭XSC2所示，一旦正方向走過了頭，就返回并停止在到積分值或平均值的最大位置。積分值或平均值的最大位置與X軸方向的大致中心位置相當(dāng)，這從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。另外，使X軸載物臺停止也可在積分值或平均值為最大的位置，而是停止在其附近的位置。這是因?yàn)樵趨⒄請D8D后述的最終調(diào)整中要進(jìn)行X軸方向再調(diào)整的緣故。
接著，如圖8C所示進(jìn)行Z軸方向的位置調(diào)整。即，控制部17先通過載物臺驅(qū)動部14，以所定量YOFF(例如約數(shù)10μm)將Y軸載物臺偏置于正方向或負(fù)方向。這是因?yàn)閺膮⒄請D4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解，在Z軸載物臺沿正方向(圖中的箭頭ZSO1方向)進(jìn)行掃描時、在Z軸方向的大致中心位置，按前述順序得到的各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的積分值、平均值和峰值是最小的緣故。在將Y軸載物臺偏置后，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度積分值、平均值或峰值的運(yùn)算?？刂撇?7一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值，一邊如圖8C中的箭頭ZSC2所示，通過載物臺驅(qū)動部14對Z軸載物臺沿正方向進(jìn)行掃描，積分值、平均值或峰值減小，對成為最小值之后再轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾幼鞒龃_認(rèn)，返回至變?yōu)樽钚≈档奈恢?，使Z軸載物臺停止。另外，也可以使Z軸載物臺不是停止在積分值、平均值或峰值為最小的位置，而是停止在其附近的位置。這是因?yàn)樵趨⒄請D8D后述的最終調(diào)整中要進(jìn)行Z軸方向再調(diào)整的緣故。
通過以上動作，光纖4的端部4a成為了接近于調(diào)心位置(聚光點(diǎn)位置)的狀態(tài)。
然后，如圖8D所示進(jìn)行最終調(diào)整。在該最終調(diào)整中，依次執(zhí)行Y軸方向的再調(diào)整、Z軸方向的再調(diào)整和X軸方向的再調(diào)整。為了進(jìn)一步提高調(diào)心精度，最好是按此方法進(jìn)行Z軸方向的再調(diào)整，但也可省略Z軸方向的再調(diào)整。
首先，在Y軸方向的再調(diào)整中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度(也可是其它比率的所定比率值幅，這一點(diǎn)以下相同)的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Y軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值的最大位置或半值幅度為最小的位置，使Y軸載物臺停止。峰值的最大位置或半值幅度為最小的位置與Y軸方向的中心位置相當(dāng)，這從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。
其次，在Z軸方向的再調(diào)整中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Z軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值為最大的位置或半值幅度為最小的位置，使Z軸載物臺停止。峰值最大位置或半值幅度最小位置與Z軸方向的中心位置相當(dāng)，這從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。如上所述，該Z軸方向的再調(diào)整可以省略。
然后，在X軸方向的再調(diào)整中，控制部17使壓電驅(qū)動部12停止向壓電作動器9供給正弦波的驅(qū)動信號，使壓電作動器9的X軸方向上的往復(fù)掃描(圖8D中的箭頭XRE所示)停止。其后，控制部17通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺進(jìn)行掃描或者通過壓電驅(qū)動部12對壓電作動器9施加直流掃描電壓，通過向X軸方向的掃描，求出從放大部16得到的信號的最大位置，將X軸載物臺置于該位置的狀態(tài)然后結(jié)束調(diào)心動作。
在上述說明的動作中，控制部17使放大部16執(zhí)行對數(shù)放大直至最后。但控制部17在參照前述圖8D已說明的最終階段中也可使放大部16執(zhí)行直線放大。這樣，在光纖4的端部4a靠近調(diào)心位置之后，將放大部16的放大方式改變?yōu)橹本€放大，可進(jìn)一步提高峰值點(diǎn)檢測等的分辨率，進(jìn)而可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超微級等的高精度調(diào)心。
在圖1所示的裝置中，一旦調(diào)心終了，則使環(huán)狀的連結(jié)構(gòu)件20向圖1中的左方向移動，通過激光焊接機(jī)5的脈沖激光等分別對連結(jié)構(gòu)件20與光源模塊3間、連結(jié)構(gòu)件20與光纖4的套圈間進(jìn)行點(diǎn)焊。
另外，本實(shí)施例是在Y軸方向、X軸方向的調(diào)整之后，將Y軸載物臺在Y軸方向偏置約數(shù)10μm，進(jìn)行Z軸方向的調(diào)整，其原因是在焦點(diǎn)調(diào)整方面與將微少的聚光點(diǎn)本身作為檢測對象相比，將包含具有壓倒性寬廣空間的無信號區(qū)域作為檢測對象的方法可快速檢測焦點(diǎn)位置。采用這種方法時，最好是采用本實(shí)施例所示的對數(shù)放大器21，該對數(shù)放大器21具有可實(shí)時觀察例如達(dá)到6位數(shù)的寬廣的光量變化的能力。
在本實(shí)施例中，如前所述，通過壓電作動器9對光源模塊3反復(fù)進(jìn)行X軸方向的1維往復(fù)掃描，獲得X軸的1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布對光纖4的位置進(jìn)行調(diào)整。這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)不一樣，由于成批利用1維光強(qiáng)度分布來進(jìn)行位置調(diào)整，因此可減少無效的信號探索動作，可快速地進(jìn)行光學(xué)元件的位置對準(zhǔn)。又，由于成批利用1維光強(qiáng)度分布的積分值、平均值或其波形本身來進(jìn)行位置調(diào)整，因此，即使光強(qiáng)度分布不是理想的高斯分布，實(shí)際的光強(qiáng)度分布相對于該分布發(fā)生了局部性變動，也可大幅度減少其影響。并且，在本實(shí)施例中，因光檢測器15的輸出執(zhí)行對數(shù)放大，故可大幅度擴(kuò)大將光強(qiáng)度作為信號能監(jiān)視的3維空間，對于聚光點(diǎn)和光纖4的端部4a的3維偏位，與使用直線放大器的場合相比，能在廣大空間中，該空間在各軸分別為3倍以上的面積，體積約為30倍，一邊對信號強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視一邊進(jìn)行調(diào)整。這樣，采用本實(shí)施例，在利用1維光強(qiáng)度分布的基礎(chǔ)上，通過并用對數(shù)放大，可大幅度擴(kuò)大能有效獲得1維光強(qiáng)度分布的空間，因此，通過兩者效果的相加，能進(jìn)一步縮短調(diào)心時間。
本發(fā)明者等實(shí)際制作了與本實(shí)施例的裝置相同的裝置，對光源模塊3與光纖4進(jìn)行了調(diào)心。結(jié)果是確認(rèn)了在約5秒鐘非常短的時間內(nèi)結(jié)束調(diào)心。
在本實(shí)施例中，作為調(diào)心的軸，進(jìn)行了X、Y、Z這樣3軸的調(diào)心控制，但進(jìn)一步含有Xθ、Yθ、Zθ的調(diào)心，也可看到本發(fā)明的有效性。例如，在本實(shí)施例中進(jìn)一步進(jìn)行含有Xθ、Yθ的調(diào)心時，即使利用載物臺的角度移動，因采用對數(shù)放大使檢測系統(tǒng)的動態(tài)范圍增大，故減少了信號損失。又，對于Xθ軸的角度移動，若角度移動的引起的光束點(diǎn)位置或檢測點(diǎn)位置的偏位在壓電作動器9的振幅以內(nèi)，則也可捕捉到角度移動引起的光強(qiáng)度分布變化，采用該方法也能求出光耦合的最佳角度進(jìn)行調(diào)心。第2實(shí)施例圖9為模式表示第2實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
第2實(shí)施例的組合裝置與第1實(shí)施例的組合裝置的不同之點(diǎn)在于，在第1實(shí)施例的組合裝置中，控制部17實(shí)現(xiàn)了調(diào)心的自動控制，而在第2實(shí)施例的組合裝置中，則是采用了由操作者根據(jù)放大部16的輸出進(jìn)行判斷的裝置。
在第2實(shí)施例的組合裝置中，沒有安裝第1實(shí)施例的組合裝置的控制部17，而是設(shè)置了操作者發(fā)出各種指令用的操作部31、按照操作部31的指令控制各部分裝置的控制部32以及示波器33。
控制部32根據(jù)操作者通過操作部31發(fā)出的指令，使壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9。控制部32根據(jù)操作者通過操作部31發(fā)出的指令，通過光源驅(qū)動電路13使半導(dǎo)體激光器1發(fā)光?？刂撇?2根據(jù)操作者通過操作部31發(fā)出的指令向放大部16供給放大方式選擇信號?？刂撇?2根據(jù)操作者通過操作部31發(fā)出的指令，由載物臺驅(qū)動部14使載物臺7、8移動。
來自位置檢測器10的位置信號在放大電路11放大，示波器33接受放大后的信號作為觸發(fā)信號，將放大部16的輸出信號作為時間波形作出表示。當(dāng)由于壓電作動器9，光源模塊3進(jìn)行X軸方向往復(fù)掃描時，光源模塊3相對于載物臺7的位置(壓電作動器9的變位量)與時間具有對應(yīng)關(guān)系，故將位置信號作為觸發(fā)信號，示波器33顯示的放大部16輸出信號的時間波形表示一種根據(jù)壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布。這樣，在本實(shí)施例中，示波器33通過表示1維的光強(qiáng)度分布構(gòu)成了向操作員提示的提示部。作為向操作員提示1維的光強(qiáng)度分布的提示部，例如也可使用CRT等的圖像顯示部和信號處理部，該信號處理部接受來自放大回路11的位置信號和來自放大部16的輸出，將X軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布直接性地、例如在往復(fù)掃描的每半周期中依次由圖像顯示部作出顯示。另外，當(dāng)然也可將壓電驅(qū)動信號用作觸發(fā)信號，以取代將放大回路11的位置信號作為觸發(fā)信號。
采用上述第2實(shí)施例的組合裝置，操作員一邊觀察示波器33顯示的波形(1維光強(qiáng)度分布)一邊操作操作部31進(jìn)行載物臺8的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)與上述第1實(shí)施例的調(diào)心方法相類似的調(diào)心方法，可進(jìn)行光源模塊3與光纖4的調(diào)心。但由于是操作員觀察波形來進(jìn)行判斷，因此可采用下列說明的那種調(diào)心方法。
對第2實(shí)施例的組合裝置的調(diào)心方法一具體例作出說明。
從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解，若光纖4的端部4a的Z軸方向上的位置與聚光點(diǎn)的Z軸方向上的位置一致，相對于Y軸方向偏位的信號強(qiáng)度變化增大，難以調(diào)整，故Z軸方向的位置最好是例如預(yù)先從聚光點(diǎn)的Z軸方向的位置偏離約數(shù)100μm的位置開始調(diào)整。
操作員通過操作部31發(fā)出指令，驅(qū)動壓電作動器9，光源模塊3及其聚光點(diǎn)沿X軸方向以所定的頻率(例如30Hz)、所定的振幅(例如100～300μm)的正弦波形進(jìn)行往復(fù)掃描，以所定的電流值使光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1發(fā)光。又，操作員通過操作部31發(fā)出指令，使放大部16執(zhí)行對數(shù)放大。在示波器33上，顯示X軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布的波形，例如在往復(fù)掃描的每半周期依次更新顯示。
在此狀態(tài)下，首先，操作員通過操作操作部31調(diào)整X軸載物臺，找到示波器33波形的最大值，再對Y軸載物臺進(jìn)行調(diào)整，使信號增大。在此，若在示波器33觀察的波形中發(fā)現(xiàn)了明顯的峰值，則操作員通過操作操作部31對X軸載物臺進(jìn)行調(diào)整，使其在圖面的中心出現(xiàn)峰值。當(dāng)X軸方向的峰值處于壓電作動器9的X軸方向的往復(fù)掃描范圍之外時，因波形可傾斜觀察，故如果將X軸載物臺向傾斜高的方向調(diào)整，則可容易地找到峰值。在將峰值納入往復(fù)掃描范圍內(nèi)之后，操作員通過操作操作部31對X軸載物臺進(jìn)行調(diào)整，以使峰值位于畫面的中心。
其次，通過調(diào)整Z軸載物臺確認(rèn)信號大的位置。確認(rèn)了峰值位置之后，再使Z軸向同一方向移動，當(dāng)信號單純減小時，回到已確認(rèn)的峰值位置，調(diào)整Y軸載物臺求出信號最大的位置。
在使Z軸方向向一個方向移動時，信號一度減小，有時在通過信號為最小的位置之后，信號會再次變?yōu)樵龃?，在此場合，對?個峰值位置進(jìn)行確認(rèn)。在確認(rèn)了第2個峰值位置之后，使Z軸載物臺返回至原先信號最小的位置，通過調(diào)整Y軸載物臺求出信號最大的位置。
通過該一連串操作來決定X、Y、Z軸方向的調(diào)整位置，但在需要有更高精度的調(diào)心時，也可再次進(jìn)行X、Y、Z軸的調(diào)整。此時，最好是操作員通過操作操作部31，使放大部16執(zhí)行直線放大。另外，在放大部16不需要執(zhí)行直線放大的場合，也可如圖3所示，放大部16只需用對數(shù)放大器21構(gòu)成即可。
以上的調(diào)整結(jié)束之后，操作員通過操作操作部31停止壓電作動器9的往復(fù)掃描，向壓電作動器9施加直流電壓。操作員一邊觀察示波器33顯示的放大部16的信號電平，一邊操作操作部31，對該直流電壓進(jìn)行調(diào)整，使其電平成為最大，由此結(jié)束調(diào)心。另外，也可不附加前述的直流電壓進(jìn)行調(diào)整，而是對X軸載物臺進(jìn)行調(diào)整。
本實(shí)施例是以通過操作員操作的形式來進(jìn)行調(diào)心的，但也可以如前所述，操作員通過壓電作動器9對光源模塊3反復(fù)進(jìn)行X軸方向的1維往復(fù)掃描，根據(jù)X軸的1維光強(qiáng)度分布，可調(diào)整光纖4的位置。這樣，采用本實(shí)施例，與以通過操作員的形式來進(jìn)行調(diào)心的傳統(tǒng)技術(shù)相比，可大大縮短調(diào)心時間，并且，操作員幾乎不需要熟練性。
作為載物臺7、8，也可采用手動操作型載物臺(例如、操作員通過操作調(diào)節(jié)螺釘?shù)瓤烧{(diào)整位置的載物臺)，在此場合，不再需要載物臺驅(qū)動部14。
又，與后述的第3實(shí)施例一樣，在本實(shí)施例的組合裝置中，也可將壓電作動器9的往復(fù)掃描方向改為Z軸方向。第3實(shí)施例對第3實(shí)施例的光學(xué)元件的組合裝置進(jìn)行說明。
第3實(shí)施例的組合裝置是將前述第1實(shí)施例的組合裝置作了如下變形。即，在第3實(shí)施例的組合裝置中，將壓電作動器9的往復(fù)掃描方向改為Z軸方向，而不是X軸方向，同時變更了調(diào)心動作。這樣，第3實(shí)施例的組合裝置的說明也是參照圖1。
下面對第3實(shí)施例組合裝置的調(diào)心動作進(jìn)行說明。
關(guān)于調(diào)心動作開始時的初始位置設(shè)定，對光纖4的前端部4a相對于光源模塊3的聚光點(diǎn)的機(jī)械性設(shè)定誤差是Z軸方向約±250μm、X軸和Y軸方向約±200μm范圍內(nèi)的場合進(jìn)行說明。
首先，將光纖4的前端部4a的位置相對于預(yù)想的聚光點(diǎn)，事先設(shè)定在Z軸方向約-1000μm(離光源模塊3的距離)、XY軸方向各自約-250μm偏位的位置(該位置是設(shè)定位置，實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏移量為設(shè)定誤差)，然后開始調(diào)心動作。
一旦開始調(diào)心動作，則控制部17將指令發(fā)給壓電驅(qū)動部12，通過壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9，使光源模塊3及其聚光點(diǎn)沿Z軸方向以所定頻率(例如30Hz)、所定的振幅(例如100～300μm)的正弦波形反復(fù)進(jìn)行往復(fù)掃描，并通過光源驅(qū)動電路13由所定的電流值使光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1發(fā)光。光纖4射出光的強(qiáng)度由光檢測器15檢測，其輸出由放大部16放大，放大部16的輸出向控制部17供給?？刂撇?7將放大方式選擇信號發(fā)給放大部16，由放大部16執(zhí)行對數(shù)放大。在本實(shí)施例中，除了后述的微調(diào)場合之外，使放大部16持續(xù)進(jìn)行對數(shù)放大。另一方面，從位置檢測器10經(jīng)由放大回路11得到的位置檢測信號向控制部17供給?？刂撇?7將來自放大回路11的位置檢測信號和來自放大部16的輸出(被放大的光強(qiáng)度信號)經(jīng)過A/D變換，作為數(shù)據(jù)分別被讀入，從而在例如每一往復(fù)掃描的半周期中，依次獲得Z軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布。
這種隨著壓電作動器9的Z軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布的獲得，一直依次持續(xù)到后述的時點(diǎn)為止。
在此狀態(tài)下，首先進(jìn)行X軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布獲得的光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺沿正方向進(jìn)行掃描，求出該積分值或平均值的最大位置(相當(dāng)于X軸方向的大致中心位置)，使X軸載物臺停止。積分值或平均值的最大位置與X軸方向的大致中心位置相當(dāng)，這從參照圖4～圖7已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。另外，根據(jù)需要在其后的X軸方向再調(diào)整時，也可以不是在積分值或平均值為最大的位置，而是在其附近的位置使X軸載物臺停止。
其次，進(jìn)行Z軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值的運(yùn)算?？刂撇?7一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Z軸載物臺沿正方向進(jìn)行掃描，對積分值、平均值或峰值減小，并顯示為最小值之后再轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾幼鞒龃_認(rèn)，返回變?yōu)樽钚≈档奈恢?，使Z軸載物臺停止。另外，也可以不是在積分值、平均值或峰值為最小的位置，而是在其附近的位置使Z軸載物臺停止。這是因?yàn)槠浜笠M(jìn)行Z軸方向再調(diào)整的緣故。
接著，進(jìn)行Y軸方向的位置調(diào)整，在此步驟，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度(也可是其它比率的所定比率值幅，這一點(diǎn)以下相同)的運(yùn)算。然后，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Y軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值為最大的位置或所述半值幅度為最小的位置，使Y軸載物臺停止。
然后，進(jìn)行Z軸方向的位置再調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布的形狀作出判斷，向光強(qiáng)度信號增大的方向?qū)軸載物臺進(jìn)行掃描，使Z軸載物臺從1元次光強(qiáng)度分布中的峰值位置移動到Z軸方向的往復(fù)掃描振幅的大致中央位置，然后停止。
最后，控制部17停止向壓電作動器9供給正弦波的驅(qū)動信號，對Z軸載物臺進(jìn)行掃描或者對壓電作動器9的直流電壓進(jìn)行掃描，求出從放大部16得到的信號為最大的位置，使Z軸載物臺置于該位置狀態(tài)結(jié)束調(diào)心動作。
另外，在需要進(jìn)行例如超微級的更高精度的調(diào)心時，在最初的X軸方向的調(diào)整和Y軸方向調(diào)整結(jié)束階段，通過控制部17將放大部16從對數(shù)放大方式切換為直線放大方式，可進(jìn)一步提高峰值點(diǎn)檢測的分辨率。又，在進(jìn)行更加完全的調(diào)心時，也可多次執(zhí)行X軸方向的微調(diào)和Y軸方向的微調(diào)。
該X軸方向的微調(diào)例如可按以下方法進(jìn)行。控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度的運(yùn)算。接著，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值的最大位置或半值幅度為最小的位置，使X軸載物臺停止。另外，Y軸方向的微調(diào)可與該X軸方向的微調(diào)同樣進(jìn)行。
采用本實(shí)施例，也可獲得與上述第1實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。第4實(shí)施例圖10為模式表示第4實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
下面對第4實(shí)施例的組合裝置與第1實(shí)施例的組合裝置的不同之點(diǎn)作出說明。
第4實(shí)施例的組合裝置在對取代了圖1中的光源模塊3的光源模塊41和取代了圖1中的光纖4的單芯的偏振面保持光纖43進(jìn)行了調(diào)心之后，通過用激光焊接機(jī)5將兩者連接，構(gòu)成半導(dǎo)體激光器1的光與光纖43耦合的半導(dǎo)體激光模塊。
除了半導(dǎo)體激光器1和聚光透鏡2之外，光源模塊41還具有調(diào)整了偏光方向的偏振鏡42。光源模塊41通過保持夾具18搭載在壓電作動器9上。在本實(shí)施例中，壓電作動器9能使光源模塊41相對載物臺7進(jìn)行Z軸方向往復(fù)掃描。又，光源模塊41的半導(dǎo)體激光器1和偏振鏡42被安裝在控制部17控制下由載物臺驅(qū)動部14驅(qū)動而沿Zθ方向(即、圍繞Z軸的回轉(zhuǎn)方向)至少180°回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)載物臺(未圖示)上。在此，將該回轉(zhuǎn)載物臺稱為Zθ回轉(zhuǎn)載物臺7。偏振面保持光纖43通過保持夾具19搭載在載物臺8上。
下面對第4實(shí)施例組合裝置的調(diào)心動作進(jìn)行說明。
關(guān)于調(diào)心動作開始時的初始位置設(shè)定，對光纖43的前端部43a相對于光源模塊41的聚光點(diǎn)的機(jī)械性設(shè)定誤差在Z軸方向約±250μm、X軸和Y軸方向約±200μm范圍內(nèi)的場合進(jìn)行說明。
首先，將光纖43的前端部43a的位置相對于預(yù)想的聚光點(diǎn)，在Z軸方向偏離約-300μm(遠(yuǎn)離光源模塊43)、在XY軸方向各偏離約-150μm的位置(該位置是設(shè)定位置，實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏離量為所述設(shè)定誤差)，然后開始調(diào)心動作。
一旦開始調(diào)心動作，則控制部17將指令發(fā)給壓電驅(qū)動部12，通過壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9，光源模塊41及其聚光點(diǎn)沿Z軸方向以所定的頻率(例如30Hz)、所定的振幅(例如300μm)的正弦波形反復(fù)進(jìn)行往復(fù)掃描，通過光源驅(qū)動電路13以所定的電流值使光源模塊41的半導(dǎo)體激光器1發(fā)光。光纖43射出光的強(qiáng)度由光檢測器15檢測，其輸出由放大部16放大，放大部16的輸出向控制部17供給?？刂撇?7將放大方式選擇信號發(fā)給放大部16，由放大部16執(zhí)行對數(shù)放大。在本實(shí)施例中，在放大部16中可持續(xù)進(jìn)行對數(shù)放大。另一方面，從位置檢測器10經(jīng)由放大回路11得到的位置檢測信號向控制部17供給?？刂撇?7將來自放大回路11的位置檢測信號和來自放大部16的輸出(被放大的光強(qiáng)度信號)經(jīng)過A/D變換，作為數(shù)據(jù)分別被讀入，從而在例如每一往復(fù)掃描的半周期中，依次獲得Z軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布。
這種隨著利用壓電作動器9進(jìn)行的Z軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布的獲得，一直依次持續(xù)到后述的時點(diǎn)為止。
在此狀態(tài)下，首先進(jìn)行Zθ軸方向的位置調(diào)整。即，控制部17一邊監(jiān)視如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，一邊使Zθ回轉(zhuǎn)載物臺在180°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，使光強(qiáng)度返回到大致最大位置后停止。
接著，進(jìn)行X軸方向的位置調(diào)整，在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度(也可是其它比率的所定比率值幅，這一點(diǎn)以下相同)的運(yùn)算。接著，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值的最大位置或半值幅度為最小的位置，使X軸載物臺停止。
接著，進(jìn)行Y軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度(也可是其它比率的所定比率值幅，這一點(diǎn)以下相同)的運(yùn)算?？刂撇?7一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Y軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值為最大的位置或半值幅度為最小的位置，使Y軸載物臺停止。
接著，進(jìn)行Z軸方向的位置調(diào)整。在此步驟，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布的形狀作出判斷，向光強(qiáng)度信號增大的方向?qū)軸載物臺進(jìn)行掃描，使Z軸載物臺從1元次光強(qiáng)度分布中的峰值位置移動到Z軸方向的往復(fù)掃描振幅的大致中央位置，然后停止。
其后，進(jìn)行Zθ方向的位置再調(diào)整。即，控制部17一邊監(jiān)視如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，一邊使Zθ回轉(zhuǎn)載物臺在180°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，返回到光信號波形變?yōu)樽畲蟮奈恢煤蠊潭ā?br> 最后，控制部17停止向壓電作動器9供給正弦波的驅(qū)動信號，對Z軸載物臺進(jìn)行掃描或者對壓電作動器9進(jìn)行直流電壓掃描，求出從放大部16中得到的信號的最大位置，在該位置的狀態(tài)下結(jié)束調(diào)心動作。
另外，在需要進(jìn)行更高精度的調(diào)心時，在最初的X軸方向的調(diào)整和Y軸方向調(diào)整結(jié)束階段，通過控制部17將放大部16從對數(shù)放大方式切換為直線放大方式，可進(jìn)一步提高峰值點(diǎn)檢測的分辨率。又，在進(jìn)行更加完全的調(diào)心時，也可多次執(zhí)行X軸方向的微調(diào)和Y軸方向的微調(diào)。
該X軸方向的微調(diào)例如可按以下方法進(jìn)行?？刂撇?7對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行光強(qiáng)度峰值或半值幅度的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度的峰值或半值幅度，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺進(jìn)行掃描，求出峰值的最大位置或半值幅度為最小的位置，使X軸載物臺停止。另外，Y軸方向的微調(diào)可與該X軸方向的微調(diào)同樣進(jìn)行。
在本實(shí)施例的組合裝置中，一旦調(diào)心結(jié)束，則環(huán)狀的連結(jié)構(gòu)件20向圖1中的左方向移動，通過激光焊接機(jī)5的脈沖激光等分別對連結(jié)構(gòu)件20與光源模塊41間、連結(jié)構(gòu)件20與光纖43的套圈間進(jìn)行點(diǎn)焊。
采用本實(shí)施例，也能獲得與上述第1實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
作為本實(shí)施例的變形例，也可采用如下方法即、在光源模塊41的偏振鏡42的后段插入可裝脫的1/4波阻片，在將其插入的狀態(tài)下，與第3實(shí)施例一樣對X、Y、X軸載物臺進(jìn)行調(diào)整，然后取下1/4波阻片，通過Zθ回轉(zhuǎn)載物臺使光源模塊41回轉(zhuǎn)，使其與偏振面保持光纖43的偏振方向保持一致。第5實(shí)施例圖11為模式表示第5實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。
下面對第5實(shí)施例的組合裝置與第1實(shí)施例的組合裝置的不同之點(diǎn)作出說明。
第5實(shí)施例的組合裝置是一種對取代了圖1中的光源模塊3的光檢測模塊54中的波導(dǎo)元件51的波導(dǎo)51a的射入端面和取代了圖1中的光纖4的單芯的光纖55進(jìn)行了調(diào)心之后，通過粘合機(jī)59將兩者連結(jié)的組合裝置。
光檢測模塊54包括具有波導(dǎo)路51a的波導(dǎo)元件51；作為光檢測器的光電二極管53；以及將從波導(dǎo)路51a的射出端面射出的光聚光于光電二極管53的透鏡52。從波導(dǎo)路51a的射入端面射出的光由光電二極管53進(jìn)行檢測。光電二極管53的輸出即光強(qiáng)度信號在由放大部16放大之后向控制部17供給。光檢測模塊54搭載在壓電作動器9上。在本實(shí)施例中，壓電作動器9能使光源模塊41相對載物臺7進(jìn)行Z軸方向的往復(fù)掃描。
光纖55通過保持夾具19搭載在載物臺8上。在光纖55的射入端，配置具有半導(dǎo)體激光器57和聚光透鏡58的光源模塊56，光源模塊56的半導(dǎo)體激光器57通過從光源驅(qū)動電路13供給的電流，以一定的光量發(fā)光。來自光源模塊56的半導(dǎo)體激光器57的光經(jīng)由聚光透鏡58，從光纖55的射入端進(jìn)入光纖55，從光纖55的射出端射出。如圖1所示，光纖55的射出端與波導(dǎo)元件51的波導(dǎo)51a的射入端相對。
下面參照圖12～圖15說明從光纖55的射出端(發(fā)光點(diǎn))射出的光的強(qiáng)度分布。圖12和圖14為模式表示光強(qiáng)度分布的圖，表示與XZ平面(或YZ平面)平行且包含焦點(diǎn)位置的平面內(nèi)的光強(qiáng)度分布。該光強(qiáng)度分布是一種通過發(fā)光點(diǎn)、將與Z軸平行的直線作為中心的回轉(zhuǎn)對稱的形態(tài)。圖12和圖14假定發(fā)光點(diǎn)射出的光強(qiáng)度從發(fā)光點(diǎn)位置開始、以高斯分布擴(kuò)展而作出的對數(shù)表示，設(shè)定發(fā)光點(diǎn)位置的光強(qiáng)度為1(＝10°)作為標(biāo)準(zhǔn)，各位數(shù)標(biāo)記有等強(qiáng)度線。圖13為圖12紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖，表示與在X方向(或Y方向)上相互偏位的Z軸平行的各線O2、P2、Q2、R2上的、各Z方向位置上的光強(qiáng)度。圖15為圖14紙面內(nèi)的各線上的光強(qiáng)度的圖，表示與在Z方向上相互偏位的X軸(或Y軸)平行的各線H2、I2、J2、K2上的、各X方向(Y方向)位置上的光強(qiáng)度。
從圖12～圖15中可以看出，隨著遠(yuǎn)離發(fā)光點(diǎn)越遠(yuǎn)，急劇衰減。在與傳統(tǒng)技術(shù)一樣始終使用直線放大器22的場合，1次可觀察的信號強(qiáng)度范圍例如是2～3位數(shù)，在圖12和圖14中，1次只能觀察2～3根等強(qiáng)度線的范圍。對此，若使用對數(shù)放大器21，則例如可同時觀察到從圖12和圖13的發(fā)光點(diǎn)至最外側(cè)的等強(qiáng)度線(10-6的等強(qiáng)度線)的范圍。另外，在本實(shí)施例中，放大器16的構(gòu)成與第1實(shí)施例相同，具有對數(shù)放大器22。
下面對第5實(shí)施例組合裝置的調(diào)心動作進(jìn)行說明。
關(guān)于調(diào)心動作開始時的初始位置設(shè)定，對光纖55射出端的機(jī)械性設(shè)定誤差相對于Z軸方向的所定的設(shè)定位置控制在約±250μm、在X軸和Y軸方向控制在約±100μm范圍內(nèi)的場合進(jìn)行說明。
首先，將光纖55的射出端的位置相對于波導(dǎo)51a的射入端，事先設(shè)定在Z軸方向偏位約-1500μm(遠(yuǎn)離波導(dǎo)51a的射入端)、XY軸方向各偏位約-150μm的位置(該位置是設(shè)定位置，實(shí)際位置離設(shè)定位置偏離所述設(shè)定誤差)，然后開始調(diào)心動作。
一旦開始調(diào)心動作，則控制部17將指令發(fā)給壓電驅(qū)動部12，通過壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9，包含波導(dǎo)51a的光檢測模塊54在X軸方向以所定的頻率(例如30Hz)、所定的振幅(例如100μm)的正弦波形反復(fù)進(jìn)行往復(fù)掃描，通過光源驅(qū)動電路13以所定的電流值使光源模塊56的半導(dǎo)體激光器57發(fā)光。導(dǎo)入波導(dǎo)51a的光的強(qiáng)度由光電二極管53檢測，其輸出由放大部16放大，放大部16的輸出向控制部17供給?？刂撇?7將放大方式選擇信號發(fā)給放大部16，由放大部16執(zhí)行對數(shù)放大。在本實(shí)施例中，在放大部16中可持續(xù)進(jìn)行對數(shù)放大。另一方面，從位置檢測器10經(jīng)由放大回路11得到的位置檢測信號向控制部17供給?？刂撇?7將來自放大回路11的位置檢測信號和來自放大部16的輸出(被放大的光強(qiáng)度信號)經(jīng)過A/D變換，作為數(shù)據(jù)分別被讀入，從而在例如每一往復(fù)掃描的半周期中，依次獲得X軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布。
這種隨著利用壓電作動器9進(jìn)行的X軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布的獲得，一直依次持續(xù)到后述的時點(diǎn)為止。
在此狀態(tài)下，首先進(jìn)行X軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值的運(yùn)算。其次，控制部17一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對X軸載物臺沿正方向進(jìn)行掃描，求出該積分值或平均值為最大的位置(相當(dāng)于X軸方向的大致中心位置)，使X軸載物臺停止。積分值或平均值為最大的位置與Y軸方向的大致中心位置相當(dāng)，這從參照圖12～圖15已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。
接著，進(jìn)行Y軸方向的位置調(diào)整。在此步驟中，控制部17對如前所述依次得到的各1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)該光強(qiáng)度分布進(jìn)行所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值的運(yùn)算?？刂撇?7一邊監(jiān)視從各1維光強(qiáng)度分布中獲得的所定范圍的光強(qiáng)度積分值或平均值，一邊通過載物臺驅(qū)動部14對Y軸載物臺沿正方向進(jìn)行掃描，求出該積分值或平均值的最大位置(相當(dāng)于Y軸方向的大致中心位置)，使Y軸載物臺停止。積分值或平均值的最大位置與Y軸方向的大致中心位置相當(dāng)，這從參照圖12～圖15已說明的光強(qiáng)度分布中可以理解。
接著，控制部17使Z軸載物臺向靠近光纖55和波導(dǎo)51a的方向移動約1000μm。此時，控制部17將X軸載物臺移動至梯狀波形(即、1維的光強(qiáng)度分布顯示為梯狀)的、由壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的振幅大致中央位置，在不是梯狀而是左右非對稱波形的場合，向信號電平高的方向掃描X軸載物臺，X軸載物臺移動至梯狀波形的、由壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的振幅的大致中央位置。
其次，控制部17一邊監(jiān)視1維光強(qiáng)度積分值或平均值，一邊對Y軸方向的位置進(jìn)行再次調(diào)整，將Y軸載物臺移動至積分值或平均值為最大的位置。
其次，控制部17通過Z軸載物臺使光纖55逐漸靠近波導(dǎo)51a。這樣，如圖16所示，1維的光強(qiáng)度分布在信號的峰值強(qiáng)度逐漸增大的同時縮小波形的幅度(半值幅度)。如圖17所示，光纖55的射出端與波導(dǎo)51a的射入端之間的間隙長度與波形的幅度(半值幅度)具有一定的關(guān)系，故Z軸載物臺在達(dá)到所定幅度時停止移動。
然后，控制部17停止向壓電作動器9供給的正弦波的驅(qū)動信號，對X軸載物臺進(jìn)行掃描或者對壓電作動器9進(jìn)行直流電壓掃描，求出從放大部16中得到的信號為最大位置，使其處于在該位置的狀態(tài)。
其次，控制部17使Z軸載物臺移動所定距離，光纖55的射出端與波導(dǎo)51a的射入端對接。
其后，控制部17通過粘合機(jī)59，采用錫焊或粘合劑等方法將光纖55的射出端與波導(dǎo)51a的射入端固定，由此結(jié)束組裝。
另外，采用本實(shí)施例的方法，也可對波導(dǎo)組合元件的波導(dǎo)端面與半導(dǎo)體激光器芯片進(jìn)行調(diào)心。但在此場合，控制部17在決定了波導(dǎo)端面與半導(dǎo)體激光器芯片的間隙長度之時，停止向壓電作動器9供給正弦波形的驅(qū)動信號，進(jìn)行X軸載物臺的掃描或者壓電作動器9的直流電壓的掃描，求出從放大部16得到的信號為最大的位置，在該位置的狀態(tài)下，不進(jìn)行兩者的對接。
本實(shí)施例是將壓電作動器9的往復(fù)掃描方向定為X軸方向，但也可將其掃描方向例如定為Y軸方向。第6實(shí)施例圖18為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略構(gòu)成圖。圖19為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置的概略立體圖。圖20為模式表示第6實(shí)施例的光學(xué)元件組合裝置中的、有關(guān)傾斜度的調(diào)心原理圖。
下面對第6實(shí)施例的組合裝置與第1實(shí)施例的組合裝置的不同之點(diǎn)作出說明。
第6實(shí)施例的組合裝置是一種對取代了圖1中的光源模塊3的波導(dǎo)組合元件61和取代了圖1中的光纖4的光纖帶62調(diào)心之后，由粘合機(jī)63將兩者連結(jié)組合的裝置。
如圖19所示，波導(dǎo)組合元件61具有將1個波導(dǎo)(為便于說明、稱為「分支前波導(dǎo)」)分支為多個波導(dǎo)(為便于說明、稱為「分支后波導(dǎo)」)結(jié)構(gòu)的分支波導(dǎo)64。如圖19和圖20所示，分支波導(dǎo)64的多個分支后波導(dǎo)的端面以所定間距配置在直線L1上，成為能沿著相互平行的光軸分別射出光的部位。
波導(dǎo)元件61搭載在壓電作動器9上，波導(dǎo)元件61的分支前波導(dǎo)的端面與光纖65的一端耦合，在光纖65的另一端，配置具有半導(dǎo)體激光器66和聚光透鏡67的光源模塊68，光源模塊68的半導(dǎo)體激光器66通過從光源驅(qū)動電路13供給的電流發(fā)出一定的光量。來自半導(dǎo)體激光器66的光經(jīng)由聚光透鏡57和光纖65，向分支波導(dǎo)64的分支前波導(dǎo)射入，各自從分支波導(dǎo)64的多個分支后波導(dǎo)分別射出。
如圖19所示，帶狀光纖62具有復(fù)數(shù)根芯線光纖69。如圖19和圖20所示，復(fù)數(shù)根芯線光纖69的一個端面以與前述所定間距相同的間距配置在直線L2上，成能讓光分別為沿著相互平行的光軸射入的部位。光纖帶62的一方側(cè)部分由保持夾具19搭載在載物臺8上。復(fù)數(shù)根芯線光纖69的一個端面與波導(dǎo)元件61的分支波導(dǎo)64的多個分支后波導(dǎo)的端面各自對向。
光纖帶62兩側(cè)的2根芯線光纖69的另一端，分別配置有光檢測器15A、15B。光從波導(dǎo)組合元件61的分支波導(dǎo)64兩側(cè)的2個分支后波導(dǎo)的端面分別射出，經(jīng)由光纖帶62兩側(cè)的2根芯線光纖69，分別被光檢測器15A、15B檢測。光檢測器15A、15B的各輸出分別由放大部16A、16B放大之后向控制部17供給。各放大部16A、16B的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的放大部16相同，具有對數(shù)放大器22。
又，在本實(shí)施例中，載物臺8除了X、Y、Z軸之外，還具有Zθ回轉(zhuǎn)軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)。即，載物臺8是將X軸載物臺、Y軸載物臺、Z軸載物臺以及Zθ回轉(zhuǎn)載物臺7復(fù)合而成。但圖中，省略了X軸載物臺、Y軸載物臺、Z軸載物臺以及Zθ回轉(zhuǎn)載物臺的圖示。
下面對第6實(shí)施例組合裝置的調(diào)心動作進(jìn)行說明。
一旦開始調(diào)心動作，則控制部17將指令發(fā)給壓電驅(qū)動部12，通過壓電驅(qū)動部12驅(qū)動壓電作動器9，使波導(dǎo)元件61沿X軸方向以所定的頻率(例如約30Hz)、所定振幅(例如100～300μm(±50～150μm))的正弦波形反復(fù)進(jìn)行往復(fù)掃描(圖19和圖20中的箭頭XRE所示)，通過光源驅(qū)動電路13以所定的電流值使光源模塊68的半導(dǎo)體激光器66發(fā)光。由此，分別導(dǎo)入光纖帶62兩側(cè)的2根芯線光纖69中的各光強(qiáng)度由光檢測器15A、15B分別檢測，這些輸出分別由放大部16A、16B放大，放大部16A、16B的輸出向控制部17供給?？刂撇?7將放大方式選擇信號發(fā)給放大部16A、16B，由放大部16A、16B執(zhí)行對數(shù)放大。在本實(shí)施例中，在放大部16中可持續(xù)進(jìn)行對數(shù)放大。另一方面，從位置檢測器10經(jīng)由放大回路11得到的位置檢測信號向控制部17供給?？刂撇?7將來自放大回路11的位置檢測信號和來自放大部16A、16B的輸出(被放大的光強(qiáng)度信號)分別經(jīng)過A/D變換，作為數(shù)據(jù)分別被讀入，從而在與各個光檢測器15A、15B對應(yīng)的、例如每一往復(fù)掃描的半周期中，依次獲得X軸方向往復(fù)掃描的全振幅的光強(qiáng)度分布。將與光檢測器15A對應(yīng)的部分稱為頻道A(CHA)，將與光檢測器15B對應(yīng)的部分稱為頻道B(CHB)。
這種隨著由壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的1維光強(qiáng)度分布的獲得，一直依次持續(xù)到后述的時點(diǎn)為止。
在這種狀態(tài)下，首先，控制部17對Z軸載物臺進(jìn)行調(diào)整，在機(jī)械性安全的范圍內(nèi)使光纖帶62接近波導(dǎo)元件61。
此時，當(dāng)在X軸波導(dǎo)元件61和光纖帶62的左右端收納在約±50μm的場合，各自與光檢測器15A、15B分別對應(yīng)而得到的各頻道CHA、CHB的1維光強(qiáng)度分布如圖20所示。
此時，若波導(dǎo)元件61的直線L1和光纖帶62的直線L2傾斜，則1維光強(qiáng)度分布中的峰值位置(峰值的X軸方向位置)相互錯開而有差異?？刂撇?7對2個1維光強(qiáng)度分布的峰值位置進(jìn)行運(yùn)算，通過Zθ回轉(zhuǎn)載物臺進(jìn)行角度調(diào)整，使兩者的差異基本消失。
采用本實(shí)施例，即使是在壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的振幅小的場合以及機(jī)械性設(shè)定誤差大等原因、1維光強(qiáng)度分布的峰值位置不能收納于壓電作動器9的X軸方向往復(fù)掃描的振幅范圍內(nèi)的場合，也可根據(jù)獲得的1維光強(qiáng)度分布的波形的末端部分的傾斜，判斷出各個峰值位置偏位于往復(fù)掃描振幅的哪一方，因此，若根據(jù)該判斷結(jié)果，由控制部17對Zθ軸的載物臺和X軸載物臺向出現(xiàn)峰值的方向進(jìn)行調(diào)整，則可容易地進(jìn)行角度調(diào)整。
其次，控制部17對Y軸載物臺進(jìn)行掃描，求出各頻道的1維光強(qiáng)度分布的峰值強(qiáng)度最大的Y軸位置，停止在該位置上。此時，當(dāng)由左右頻道得到最大信號的Y軸上的位置偏位時，可以將其調(diào)整到中間位置或者使2個峰值強(qiáng)度一致。
控制部17在X軸調(diào)整終了之后，控制部17對Z軸載物臺進(jìn)行掃描，使光纖帶靠近波導(dǎo)，在所定的距離上停止載物臺的移動。此時，與參照圖16和圖17已說明的事項(xiàng)一樣，可以從1維光強(qiáng)度分布中得到的半值幅度等獲知波導(dǎo)元件61與光纖帶62前端的距離。
其次，控制部17停止向壓電作動器9供給正弦波的驅(qū)動信號，對X軸載物臺進(jìn)行掃描或者對壓電作動器9進(jìn)行直流電壓掃描，求出從放大部16A、16B的一方中得到的信號的最大位置，使其處于在該位置的狀態(tài)。然后，使Z軸載物臺移動所定距離，使光纖帶62與波導(dǎo)元件61對接或設(shè)定在最小距離上。
其后，控制部17通過粘合機(jī)63，采用粘合劑等方法將光纖帶62的端部與波導(dǎo)元件61的端部固定，由此結(jié)束組裝。
在上述的示例中，對光纖帶62的復(fù)數(shù)根芯線光纖69中的兩側(cè)的2根芯線光纖69進(jìn)行光強(qiáng)度檢測，但也可對2根以上的任意數(shù)的芯線光纖69進(jìn)行光強(qiáng)度檢測，例如即使光纖帶62是16～32根的多芯，也能對所有的芯線光纖69分別作出光強(qiáng)度檢測。第7實(shí)施例圖21為模式表示第7實(shí)施例的高頻特性計(jì)測裝置的概略構(gòu)成圖。
下面對第7實(shí)施例的高頻特性計(jì)測裝置與第1實(shí)施例的組合裝置的不同之點(diǎn)作出說明。
第7實(shí)施例的高頻特性計(jì)測裝置是一種對光檢測器即高速光電二極管的高頻特性進(jìn)行計(jì)測的裝置。
第7實(shí)施例的高頻率特性計(jì)測裝置不使用圖1中的光纖4，而是將計(jì)測對象即光電二極管71通過保持夾具72搭載在載物臺8上。光電二極管71與光源模塊3相對。又，在圖21的裝置中，不使用激光焊接機(jī)5和光檢測器15，而是改為設(shè)置有偏置T73、信號發(fā)生器74、分支回路75以及頻譜分析器76。
光電二極管71檢測從光源模塊3射入的激光強(qiáng)度。光電二極管71的輸出通過分支回路75分支為2路。分支的一方輸出由放大部16放大后送向控制部17。由分支回路75分支的另一方輸出送向頻譜分析器76，由頻譜分析器等對其頻率特性等作出計(jì)測。光源模塊3的半導(dǎo)體激光器1通過偏置T73由信號發(fā)生器74進(jìn)行調(diào)制。
在第7實(shí)施例的高頻特性計(jì)測裝置中，通過與前述圖1所示裝置相同的調(diào)心動作，使光電二極管71的位置與光源模塊3的聚光點(diǎn)對齊。
通常，光電二極管71的受光面積數(shù)10μmφ，比光源模塊3的聚光點(diǎn)大，又由于受光面積內(nèi)也有靈敏度誤差，因此，有時會出現(xiàn)不能明確決定1維光強(qiáng)度分布的峰值點(diǎn)的情況。在這種場合，既可使半值全幅的中心和重心位置與信號的最大值對應(yīng)，也可采用參照設(shè)于光電二極管71的受光面的護(hù)圈位置(圖22中的GR)求取中心位置的方法。
調(diào)心終了之后，控制部17控制信號發(fā)生器74，對振蕩頻率進(jìn)行掃描，由頻譜分析器76等對光電二極管71的頻率特性進(jìn)行計(jì)測。
以上對本發(fā)明的各實(shí)施例作了說明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。
例如，也可使圖1所示的裝置變形，得到與圖9所示的裝置相同的變形將其分別應(yīng)用于圖10所示的裝置和圖11所示的裝置、圖18所示的裝置和圖21所示的裝置，也可構(gòu)成與這些裝置對應(yīng)的由操作員作出判斷等的裝置。另外，在圖18所示的裝置中應(yīng)用這種變形的場合，雖然可設(shè)置分別對應(yīng)于各放大部16A、16B的1個示波器，但最好是采用2顯象示波器。
權(quán)利要求
1.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，包括光強(qiáng)度分布取得步驟和位置調(diào)整步驟，在所述光強(qiáng)度分布取得步驟，使用放大手段，所述放大手段對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測的光檢測器的輸出進(jìn)行放大，一邊使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描，一邊根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述放大手段的輸出，取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布；在所述位置調(diào)整步驟，根據(jù)所述光強(qiáng)度分布取得步驟得到的1維光強(qiáng)度分布，對所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，在所述相對位置接近調(diào)心位置之前，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，所述相對位置靠近調(diào)心位置之后，所述放大手段執(zhí)行直線放大。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述位置調(diào)整步驟包括根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值的步驟；以及使所述往復(fù)掃描的中心位置向與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在所述積分值或所述平均值為最大的位置或其附近的位置停止向所述所定方向移動的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述位置調(diào)整步驟包括根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅的步驟；以及使所述往復(fù)掃描的中心位置沿所定方向移動，在所述峰值為最大的位置或其附近的位置或者所述所定比率值幅為最小的位置或其附近位置，停止向所述所定方向移動的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，從所述第1光學(xué)元件射出的光是向聚光點(diǎn)聚集的光，所述位置調(diào)整步驟包括根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的積分值、平均值、或峰值的步驟；以及在與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大體一致的第1方向大致垂直的第2方向上，所述往復(fù)掃描的中心位置相對于調(diào)心位置偏移，在此狀態(tài)下，使所述中心位置向所述第1方向移動，在所述積分值、所述平均值或所述峰值這最小的位置或其附近的位置，停止向所述第1方向移動的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述位置調(diào)整步驟包括根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅的步驟；以及使所述往復(fù)掃描的中心位置向與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在所述峰值或所定比率值幅為所定值的位置或其附近位置，停止向所述所定方向移動的步驟。
8.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有配置于大致直線上且沿著相互平行的光軸可分別將光射出的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有配置于大致直線上且可分別讓光射入的多個部位，所述光學(xué)元件的調(diào)心方法包括光強(qiáng)度分布取得步驟和位置調(diào)整步驟，在所述光強(qiáng)度分布取得步驟，使用對來自2個以上光檢測器的對應(yīng)輸出進(jìn)行放大的2個以上的放大手段，所述光檢測器用于對從所述第1光學(xué)元件的所述多個部位中的2個以上的部位分別射出并被導(dǎo)入與所述第2光學(xué)元件的所述多個部位中的對應(yīng)的2個以上部位的光分別進(jìn)行檢測，一邊使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描，一邊根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述2個以上放大手段的輸出，對該每一個輸出，取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布；在所述位置調(diào)整步驟，根據(jù)在所述光強(qiáng)度分布取得步驟得到的各個1維光強(qiáng)度分布，對所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整，使得所述各個1維光強(qiáng)度分布的峰值差異減小。
9.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，使用對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
10.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心方法，其特征在于，使用對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第2光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測，在所述相對位置接近調(diào)心位置之前，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，所述相對位置靠近調(diào)心位置之后，所述放大手段執(zhí)行直線放大。
11.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；根據(jù)所述放大手段的輸出控制所述移動裝置、以調(diào)整所述相對位置的控制手段；以及使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描手段，所述控制手段根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述放大手段的輸出，取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)獲得的所述1維光強(qiáng)度分布，對所述移動裝置進(jìn)行控制，調(diào)整所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
13.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述放大手段根據(jù)選擇信號，有選擇地執(zhí)行對數(shù)放大或直線放大中的某一方，所述控制手段向所述放大手段提供所述選擇信號，使得在所述相對位置接近調(diào)心位置之前，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，所述相對位置靠近調(diào)心位置之后，所述放大手段執(zhí)行直線放大。
14.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述控制裝置根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度所定范圍的積分值或平均值，控制所述移動裝置，使所述往復(fù)掃描的中心位置向與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向的大致垂直的所定方向移動，在所述積分值或所述平均值為最大的位置或其附近的位置，停止向所述所定方向移動。
15.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述控制裝置根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅，控制所述移動裝置，使所述往復(fù)掃描的中心位置向所定方向移動，在所述峰值為最大的位置或其附近的位置或者所述所定比率值幅為最小的位置或其附近位置，停止向所述所定方向的移動。
16.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，從所述第1光學(xué)元件射出的光是向聚光點(diǎn)聚集的光，所述控制裝置根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的積分值、平均值或峰值，在與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大體一致的第1方向大致垂直的第2方向上，所述往復(fù)掃描的中心位置相對于調(diào)心位置偏置，在此狀態(tài)下，所述中心位置向所述第1方向移動，在所述積分值、所述平均值或所述峰值為最小的位置或其附近的位置，停止向所述第1方向的移動。
17.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述控制裝置根據(jù)所述1維的光強(qiáng)度分布取得光強(qiáng)度的峰值或所定比率值幅，控制所述移動裝置，使所述往復(fù)掃描的中心位置向與所述第1光學(xué)元件射出的光的光軸方向大致垂直的所定方向移動，在所述峰值或所述所定比率值幅為所定值的位置或其附近的位置，停止向所述所定方向的移動。
18.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有配置于大致直線上且可分別沿著相互平行的光軸將光射出的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有配置于大致直線上且可分別讓光射入的多個部位，所述調(diào)心裝置包括對來自2個以上光檢測器的對應(yīng)輸出進(jìn)行放大的2個以上的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件的所述多個部位中的2個以上的部位分別射出并分別入射所述第2光學(xué)元件的所述多個部位中對應(yīng)的2個以上部位的光分別進(jìn)行檢測；使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置變更的移動裝置；根據(jù)所述2個以上放大手段的各輸出控制所述移動裝置、以調(diào)整所述相對位置的控制手段；以及使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描裝置，所述控制手段根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述2個以上放大手段的輸出，對該每一個輸出取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布，根據(jù)取得的所述各1維光強(qiáng)度分布，對所述移動裝置進(jìn)行控制，調(diào)整所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置，以減小所述各1維光強(qiáng)度分布的峰值位置的差異。
19.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及根據(jù)所述放大手段的輸出控制所述移動裝置、調(diào)整所述相對位置的控制手段；所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
20.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及根據(jù)所述放大手段的輸出控制所述移動裝置、調(diào)整所述相對位置的控制手段；所述放大手段根據(jù)選擇信號，有選擇地執(zhí)行對數(shù)放大或直線放大中的某一方，所述控制裝置向所述放大手段提供所述選擇信號，使得在所述相對位置接近調(diào)心位置之前，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大，所述相對位置靠近調(diào)心位置之后，所述放大手段執(zhí)行直線放大。
21.一種光學(xué)元件的調(diào)心裝置，用于對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件相對位置的調(diào)整，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件導(dǎo)入的光進(jìn)行檢測；根據(jù)操作員的操作，使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置變更的移動裝置；使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描裝置；根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述放大手段的輸出，取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布的手段；以及向所述操作員提示所述1維光強(qiáng)度分布的提示手段。
22.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
23.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述放大手段根據(jù)操作員的操作，選擇對數(shù)放大或直線放大中的某一方。
24.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，所述第1光學(xué)元件具有配置于大致直線上且可分別沿著相互平行的光軸將光射出的多個部位，所述第2光學(xué)元件具有配置于大致直線上且可分別讓光射入的多個部位，所述調(diào)心裝置包括對來自2個以上光檢測器的對應(yīng)輸出進(jìn)行放大的2個以上的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件的所述多個部位中的2個以上的部位分別射出并分別入射所述第2光學(xué)元件的所述多個部位中對應(yīng)的2個以上部位的光分別進(jìn)行檢測；根據(jù)操作員的操作，使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；使所述第1光學(xué)元件和所述第2光學(xué)元件相對性地關(guān)于1個軸反復(fù)進(jìn)行1維往復(fù)掃描的往復(fù)掃描手段；根據(jù)隨著所述往復(fù)掃描得到的所述2個以上放大手段的輸出，對該每一個輸出，取得關(guān)于所述1個軸的1維光強(qiáng)度分布的裝置；以及向所述操作員提示所述各1維光強(qiáng)度分布的提示手段。
25.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器對從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；向所述操作員提示基于所述放大手段輸出的信息的提示手段；以及根據(jù)所述操作員的操作，使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件的相對位置變更的移動裝置，所述放大手段執(zhí)行對數(shù)放大。
26.一種對第1光學(xué)元件與第2光學(xué)元件的相對位置進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件的調(diào)心裝置，其特征在于，包括對光檢測器的輸出進(jìn)行放大的放大手段，所述光檢測器從所述第1光學(xué)元件射出并被導(dǎo)入所述第2光學(xué)元件的光進(jìn)行檢測；根據(jù)所述操作員的操作，使所述第1光學(xué)元件與所述第2光學(xué)元件相對位置變更的移動裝置；以及向操作員提示基于所述放大手段輸出的信息的提示手段，所述放大手段根據(jù)所述操作員的操作，選擇對數(shù)放大或直線放大中的某一方。
全文摘要
一種光學(xué)元件的調(diào)心方法及其裝置，由光檢測器對從光源模塊射出并被導(dǎo)入光纖的光進(jìn)行檢測。在放大部放大光檢測器的輸出。利用壓電作動器，使光源模塊向X軸方向反復(fù)進(jìn)行1維性的往復(fù)掃描的，同時根據(jù)隨著該往復(fù)掃描得到的放大部的輸出，取得X軸方向的1維光強(qiáng)度分布。根據(jù)該X軸方向的1維光強(qiáng)度分布，調(diào)整光源模塊與光纖的相對位置。
文檔編號G02B6/30GK1458540SQ0313137
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者小石結(jié), 南野真吾 申請人:精密量具株式會社