本發(fā)明涉及例如在集成型光模塊等中使用的光合波器的制造方法以及制造裝置。

背景技術(shù)：

近年來，光網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)量增大，要求具有高的通信容量、更小型且低功耗的光模塊。為了實現(xiàn)小型化以及低功耗化，正在推進光模塊的集成化。例如，在下述專利文獻1中，公開了在一個封裝內(nèi)使用透鏡將四個波長不同的光元件和光合波器光學(xué)地耦合的光集成模塊。在該光集成模塊中，需要以使各光元件之間的光損耗偏差變小的方式，將來自四個光元件的發(fā)光安裝到光合波器。

作為其對策，在下述專利文獻2中，提出了如下方法：在透鏡與光合波器之間，配置非線性光學(xué)元件等光線方向變化部，從外部發(fā)送操作用的電信號，從而使通過的信號光的光線方向針對每個波長變化，減小各光元件之間的光損耗偏差。但是，在該方法中，需要非線性光學(xué)元件，所以成本變高，并且難以實現(xiàn)小型化。另外，需要從外部發(fā)送電信號，從而存在作為模塊的功耗也變大這樣的問題。

在光集成模塊中，需要高精度地裝配承擔(dān)光合波功能的光合波器，設(shè)定為使從多個光元件發(fā)出的光聚光到一點。

作為其對策，在下述專利文獻3中，在透明塊中植入濾光器層。但是，在設(shè)置具有不同特性的多個濾光器層的情況下，存在制造成本變高這樣的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻1：美國專利申請公開第2011/0013869號說明書(圖1)

專利文獻2：日本特開2010-175875號公報(圖1)

專利文獻3：日本特開2002-40283號公報(圖6)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光合波器的制造方法以及制造裝置，能夠高精度地裝配承擔(dān)光合波功能的光合波器。

為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種光合波器的制造方法，所述光合波器具備：

基底，具有相互平行的第一主面及第二主面；

反射鏡，設(shè)置于第一主面；以及

光學(xué)濾光器，設(shè)置于第二主面，

其特征在于，所述制造方法包括：

在基底的第一主面載置反射鏡，在使用自動準(zhǔn)直儀進行該基底與該反射鏡之間的角度調(diào)整之后，將該反射鏡固定到該基底的步驟；以及

在基底的第二主面載置光學(xué)濾光器，在使用自動準(zhǔn)直儀進行該基底與該光學(xué)濾光器之間的角度調(diào)整之后，將該光學(xué)濾光器固定到該基底的步驟。

另外，本發(fā)明提供一種光合波器的制造方法，所述光合波器具備：

基底，具有相互平行的第一主面及第二主面；

反射鏡，設(shè)置于第一主面；以及

光學(xué)濾光器，設(shè)置于第二主面，

其特征在于，所述制造方法包括：

在工件設(shè)置部的基準(zhǔn)面載置基底的步驟；

向該基準(zhǔn)面照射光束，測量在該基準(zhǔn)面反射的光束的反射方向，測定該基準(zhǔn)面的角度θa的步驟；

在所述基底的第一主面載置反射鏡的步驟；

向該反射鏡照射光束，測量在該反射鏡反射的光束的反射方向，測定該反射鏡的角度θb的步驟；

在調(diào)整所述反射鏡的角度以使角度θb與角度θa一致之后，將所述反射鏡固定到所述基底的步驟；

將所述基底在翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)下載置到工件設(shè)置部的基準(zhǔn)面的步驟；

在所述基底的第二主面載置光學(xué)濾光器的步驟；

向所述基底的第二主面照射光束，測量在該第二主面反射的光束的反射方向，測定該第二主面的角度θc的步驟；

向所述光學(xué)濾光器照射光束，測量在所述光學(xué)濾光器反射的光束的反射方向，測定所述光學(xué)濾光器的角度θd的步驟；以及

在調(diào)整所述光學(xué)濾光器的角度以使角度θc與角度θd一致之后，將所述光學(xué)濾光器固定到所述基底的步驟。

另外，本發(fā)明提供一種光合波器的制造裝置，所述光合波器具備：

基底，具有相互平行的第一主面及第二主面；

反射鏡，設(shè)置于第一主面；以及

光學(xué)濾光器，設(shè)置于第二主面，

其特征在于，所述制造裝置具備：

工件設(shè)置部，用于進行光合波器的裝配作業(yè)；

光束照射式角度測定部，分別測定所述工件設(shè)置部的基準(zhǔn)面、所述基底、所述反射鏡及所述光學(xué)濾光器之間的相對角度；

角度調(diào)整部，相對所述基底調(diào)整所述反射鏡及所述光學(xué)濾光器的角度；以及

部件固定部，將所述反射鏡及所述光學(xué)濾光器固定到所述基底。

根據(jù)本發(fā)明，能夠以正確的角度將反射鏡以及光學(xué)濾光器固定到基底，所以得到高精度的光合波器。其結(jié)果，在將得到的光合波器嵌入到光集成模塊的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)簡化光軸對準(zhǔn)作業(yè)、而且光損耗偏差小的小型的光集成模塊。

附圖說明

圖1是表示可應(yīng)用本發(fā)明的光集成模塊的光學(xué)系統(tǒng)的一個例子的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示光合波器的一個例子的結(jié)構(gòu)圖，圖2(a)是從光學(xué)濾光器側(cè)觀察的正面圖，圖2(b)是從上觀察的俯視圖，圖2(c)是從反射鏡側(cè)觀察的背面圖。

圖3是表示光集成模塊光學(xué)系統(tǒng)的裝配步驟的一個例子的說明圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造裝置的一個例子的立體圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造裝置的一個例子的正面圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造方法的一個例子的流程圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造方法的一個例子的說明圖。

圖8是表示觀測光合波器的裝配精度的手法的一個例子的說明圖。

圖9是表示觀測光合波器的裝配精度的手法的一個例子的說明圖。

圖10是表示觀測光合波器的裝配精度的手法的另一例子的說明圖。

圖11是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的光合波器的制造裝置的一個例子的正面圖。

圖12是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的使用試驗光的光學(xué)濾光器的角度測定的說明圖。

(符號說明)

1：光元件；2：透鏡；3：光合波器；4：基板；6：長焦鏡頭；7：攝像照相機；31：基底；32：光學(xué)濾光器；33：反射鏡；34：粘接劑；38：窗；50：工件設(shè)置部；51：基準(zhǔn)光源；52：xy軸載置臺；53：轉(zhuǎn)動載置臺；54：二軸測角器載置臺；55：波長可變光源、56：功率計、57：試驗光；60：光束照射式角度測定部；61：自動準(zhǔn)直儀；62：轉(zhuǎn)動載置臺；63：z軸載置臺；70：角度調(diào)整部；71：部件把持機構(gòu)；72：把持把手；73：z軸載置臺；74：轉(zhuǎn)動載置臺；75：二軸測角器載置臺；80：攝像照相機部；81：攝像照相機；82：攝像鏡頭；83：xy軸載置臺；84：z軸載置臺；90：導(dǎo)光體；91：反射鏡。

具體實施方式

實施方式1.

圖1是表示可應(yīng)用本發(fā)明的光集成模塊的光學(xué)系統(tǒng)的一個例子的結(jié)構(gòu)圖。光集成模塊具備波分復(fù)用方式等能夠用多個通信通道同時發(fā)送光信號的功能。在此，例示4個通信信道，但關(guān)于2～3個或者5個以上的通信信道，也能夠同樣地構(gòu)成。

光集成模塊包括四個光元件1、四個透鏡2、將來自各光元件1的光以光學(xué)方式合成的光合波器3以及基板4等。

光元件1由半導(dǎo)體激光器、固體激光器等構(gòu)成，在波分復(fù)用方式的情況下，產(chǎn)生具有相互不同的中心波長(1300nm～1500nm)的光。在子底座(未圖示)上用焊料、粘接劑等接合光元件1，在基板4上用焊料、粘接劑等固定子底座。對光元件1連接驅(qū)動電路、調(diào)制電路等，產(chǎn)生根據(jù)來自外部的數(shù)字信號被高速調(diào)制的光脈沖。

透鏡2將從各光元件1輸出的激光變換為平行光。變?yōu)槠叫泄獾母骷す馊肷涞焦夂喜ㄆ?。

光合波器3具備：基底(substrate)31，具有相互平行的第一主面及第二主面；反射鏡33，設(shè)置于第一主面；以及光學(xué)濾光器32，設(shè)置于第二主面，使用光學(xué)粘接劑將反射鏡33以及光學(xué)濾光器32接合到基底31。光學(xué)濾光器32構(gòu)成為僅使波長與對應(yīng)的光元件1輸出的激光的中心波長一致的光通過、使其以外的波長的光反射的帶通濾光器。

關(guān)于光合波器3的功能，位于圖1的最上級的第一個光元件1輸出的激光通過透鏡2，按照反射鏡33→光學(xué)濾光器32→反射鏡33→光學(xué)濾光器32→反射鏡33→光學(xué)濾光器32的順序反射，入射到后級的光纖(未圖示)。上數(shù)第二個光元件1輸出的激光在通過透鏡2并通過光學(xué)濾光器32之后，按照反射鏡33→光學(xué)濾光器32→反射鏡33→光學(xué)濾光器32的順序反射，入射到后級的光纖。上數(shù)第三個光元件1輸出的激光在通過透鏡2并通過光學(xué)濾光器32之后，按照反射鏡33→光學(xué)濾光器32的順序反射，入射到后級的光纖。上數(shù)第四個光元件1輸出的激光在通過透鏡2并通過光學(xué)濾光器32之后，入射到后級的光纖。這樣各光元件1輸出的激光被合波到一個光軸，能夠通過單一的光纖傳送。

圖2是表示光合波器3的一個例子的結(jié)構(gòu)圖，圖2(a)是從光學(xué)濾光器32側(cè)觀察的正面圖，圖2(b)是從上觀察的俯視圖，圖2(c)是從反射鏡33側(cè)觀察的背面圖?；?1形成為中空的平行六面體，在其正面以及背面分別設(shè)置橢圓狀的窗38。光學(xué)濾光器32以及反射鏡33以跨越該窗38的方式設(shè)置，使用粘接劑34接合到基底31。通過這樣的橋接合，能夠防止激光通過光合波器3時與基底31的干擾。

圖3是表示光集成模塊光學(xué)系統(tǒng)的裝配次序的一個例子的說明圖。首先，如圖3(a)所示，準(zhǔn)備接合有光元件1的基板4。接著，如圖3(b)所示，在基板4上分別設(shè)置與各光元件1對應(yīng)的透鏡2，進行透鏡2的位置調(diào)整以使各光元件1輸出的光束成為準(zhǔn)直光。此時，使用長焦鏡頭6以及攝像照相機7，確認四個光束的聚光位置。接著，如圖3(c)所示，在位置調(diào)整結(jié)束之后，通過焊料、粘接劑、熔接等手段將透鏡2固定到基板4。

接著，如圖3(d)所示，將圖1所示的光合波器3插入到透鏡2與長焦鏡頭6之間，并進行光合波器3的位置調(diào)整以使四條光束合波為一條光束。此時，如果光合波器3的裝配精度良好，則僅進行光合波器3整體的位置調(diào)整就可以。

另一方面，在光合波器3的裝配精度不充分的情況，即構(gòu)成光合波器的多個光學(xué)濾光器32以及反射鏡33不平行的情況，特別是光學(xué)濾光器32的角度偏移的情況下，各個光束位置偏移，所以僅進行光合波器3整體的位置調(diào)整就不充分。因此，必須重新調(diào)整先前固定的透鏡2的位置，需要額外的作業(yè)。因此，在裝配光集成模塊的情況下，重要的是事先準(zhǔn)備高精度的光合波器3。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造裝置的一個例子的立體圖，圖5是其正面圖。光合波器的制造裝置具備：用于進行光合波器的裝配作業(yè)的工件設(shè)置部50、分別測定工件設(shè)置部50的基準(zhǔn)面及光合波器的基底31、反射鏡33及光學(xué)濾光器32之間的相對角度的光束照射式角度測定部60、相對基底31調(diào)整反射鏡33及光學(xué)濾光器32的朝向的角度調(diào)整部70、以及將反射鏡33及光學(xué)濾光器32固定到基底31的部件固定部等。

工件設(shè)置部50具備：具有水平的基準(zhǔn)面的作業(yè)載置臺以及支承作業(yè)載置臺的各種移動載置臺，例如xy軸載置臺52、繞z軸的轉(zhuǎn)動載置臺53、繞x軸以及繞y軸傾斜的二軸測角器載置臺54等。

光束照射式角度測定部60具備：自動準(zhǔn)直儀61和支承自動準(zhǔn)直儀61的各種移動載置臺，例如繞y軸的轉(zhuǎn)動載置臺62、z軸(鉛直方向)載置臺63等。

角度調(diào)整部70具備：具有用于把持反射鏡33、光學(xué)濾光器32等光學(xué)部件的把持把手72的部件把持機構(gòu)71和支承部件把持機構(gòu)71的各種移動載置臺，例如z軸(鉛直方向)載置臺73、繞y軸的轉(zhuǎn)動載置臺74、繞x軸以及繞y軸傾斜的二軸測角器載置臺75等。

部件固定部具備：涂覆uv硬化樹脂等粘接劑的例如分配器等粘接涂覆機構(gòu)(未圖示)和用于向所涂覆的粘接劑照射uv光的導(dǎo)光體90等。

另外，光合波器的制造裝置優(yōu)選具備光束位置測定部，該光束位置測定部使試驗用光束入射到完成的光合波器，測定從光合波器射出的光束的位置。該光束位置測定部具備：朝向光合波器產(chǎn)生試驗用光束的基準(zhǔn)光源51、使從光合波器射出的光束反射的反射鏡91以及對在反射鏡91反射的光束進行攝像的攝像照相機部80等。攝像照相機部80具備攝像照相機81、攝像鏡頭82和支承攝像照相機81的各種移動載置臺，例如xy軸載置臺83、z軸載置臺84等(參照圖7)。此外，對反射鏡91設(shè)置當(dāng)使用自動準(zhǔn)直儀61時從光路退避的機構(gòu)。

這樣該制造裝置具有至少兩個功能，第一功能是根據(jù)使用具有自動準(zhǔn)直儀61的光束照射式角度測定部60的角度測定，高精度地裝配反射鏡33以及光學(xué)濾光器32的功能，第二功能是使來自基準(zhǔn)光源51的光束入射到光合波器，使用攝像照相機81觀測光合波器的裝配精度的功能。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的光合波器的制造方法的一個例子的流程圖，圖7是其說明圖。首先，在步驟s1中，如圖7(a)所示，在工件設(shè)置部50的基準(zhǔn)面載置基底31。接下來，使用自動準(zhǔn)直儀61，向該基準(zhǔn)面照射光束，測量在基準(zhǔn)面反射的光束的反射方向，測定基準(zhǔn)面的角度θa。此時，能夠驅(qū)動二軸測角器載置臺54來調(diào)整基準(zhǔn)面的角度，以使在基準(zhǔn)面反射的光束通過自動準(zhǔn)直儀61的基準(zhǔn)點。

接下來，在基底31的第一主面載置反射鏡33。接下來，使用自動準(zhǔn)直儀61，向反射鏡33照射光束，測量在反射鏡33反射的光束的反射方向，測定反射鏡33的角度θb。接下來，使用把持把手72調(diào)整反射鏡33的角度，以使角度θb與角度θa一致。此時，能夠反復(fù)進行使用自動準(zhǔn)直儀61的角度測量和使用把持把手72的角度調(diào)整。之后，通過部件固定部進行粘接劑涂覆以及uv光照射，將反射鏡33固定到基底31。

接著，在步驟s2中，如圖7(b)所示，將基底31在上下翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)下載置到工件設(shè)置部50的基準(zhǔn)面。此時，在工件設(shè)置部50中形成避讓空間以避免與所固定的反射鏡33接觸。接下來，在基底31的第二主面載置光學(xué)濾光器32。接下來，使用自動準(zhǔn)直儀61，向基底31的第二主面照射光束，測量在第二主面反射的光束的反射方向，測定第二主面的角度θc。此時，能夠驅(qū)動二軸測角器載置臺54來調(diào)整第二主面的角度，以使在第二主面反射的光束通過自動準(zhǔn)直儀61的基準(zhǔn)點。

接下來，使用自動準(zhǔn)直儀61，向光學(xué)濾光器32照射光束，測量在光學(xué)濾光器32反射的光束的反射方向，測定光學(xué)濾光器32的角度θd。接下來，如圖7(c)所示，使用把持把手72調(diào)整光學(xué)濾光器32的角度，以使角度θc與角度θd一致。此時，能夠反復(fù)進行使用自動準(zhǔn)直儀61的角度測量和使用把持把手72的角度調(diào)整。之后，通過部件固定部進行粘接劑涂覆以及uv光照射，將光學(xué)濾光器32固定到基底31。

接著，在步驟s3中，使試驗用光束入射到完成的光合波器，觀測光合波器的裝配精度。

圖8和圖9是表示觀測光合波器的裝配精度的手法的一個例子的說明圖。使來自基準(zhǔn)光源51的試驗用光束入射到如上所述完成的光合波器，使用攝像照相機81，測定從光合波器射出的光束的位置。用攝像照相機81攝像的光束像顯示于監(jiān)視器85的畫面，能夠通過波束位置是否脫離預(yù)定的容許范圍來確認光合波器的裝配精度。

圖10是表示觀測光合波器的裝配精度的手法的另一例子的說明圖。在該例子中，代替基準(zhǔn)光源51而使用安裝有四個光元件1以及四個透鏡2的光集成模塊的基準(zhǔn)品。通過使用這樣的基準(zhǔn)品使四個試驗用光束入射到光合波器3，能夠單獨地確定產(chǎn)生角度偏移的光學(xué)濾光器32以及反射鏡33，其結(jié)果，僅修正產(chǎn)生角度偏移的光學(xué)部件就可以，實現(xiàn)作業(yè)時間的縮短化。

如以上說明，能夠高精度地裝配光合波器3，并且還能夠容易地檢查完成品的精度，所以能夠得到光損耗偏差小的小型的光集成模塊。特別是，能夠削減在搭載光合波器之后根據(jù)光合波器的位置再調(diào)整透鏡位置的作業(yè)，所以實現(xiàn)光集成模塊的制造效率的提高、制造成本的削減。

實施方式2.

圖11是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的光合波器的制造裝置的一個例子的正面圖。在圖11中，與圖5相同的符號表示相同或者相當(dāng)部位。在圖11的制造裝置中，在工件設(shè)置部50的下方設(shè)置波長可變光源55，從波長可變光源55輸出的光透射基底31等，進入到設(shè)置于工件設(shè)置部50的上方的功率計56，測定強度。其它構(gòu)造與圖5的制造裝置相同。

接下來，關(guān)于本實施方式2所涉及的光合波器的制造方法的一個例子，參照圖6所示的表示實施方式1所涉及的光合波器的制造方法的一個例子的流程圖，特別對與實施方式1所涉及的測定方法不同的地方進行說明。

首先，在步驟s1中，通過與實施方式1同樣的方法，例如使用圖5所示的制造裝置，在工件設(shè)置部50的基準(zhǔn)面的角度θa和反射鏡33的角度θb一致的狀態(tài)下，將反射鏡33固定到基底31。

接下來，在步驟s2中，在進行光學(xué)濾光器32的角度調(diào)整的工序中，在實施方式1中，用攝像照相機81接收來自圖5所示的自動準(zhǔn)直儀等光束照射式角度測定部60的光或者來自圖8所示的基準(zhǔn)光源51的光，并觀測了準(zhǔn)直光的角度，但在本實施方式2中，如圖11所示，使用波長可變光源55以及功率計56，進行光學(xué)濾光器32的角度調(diào)整。

在此，光學(xué)濾光器32具有僅使特定的激光波長透射的特性。另外，特定波長的激光具有由于激光相對光學(xué)濾光器32的入射角度不同而透射率發(fā)生變化的特性。利用這樣的光學(xué)濾光器32的特性，在本實施方式2中，與各個光元件1的發(fā)光波長匹配地變更從波長可變光源55射出的光的波長。另外，在各個光學(xué)濾光器32中，調(diào)整光學(xué)濾光器32的角度以使對應(yīng)的光元件1的發(fā)光波長的光透射的強度最大，將光學(xué)濾光器32固定到基底31。

圖12表示在步驟s2中調(diào)整光學(xué)濾光器32b的角度的工序。在此，光學(xué)濾光器32a已被調(diào)整角度而被固定到基底31。

在該工序中，試驗光57的波長通過波長可變光源55被設(shè)定為在光學(xué)濾光器32a反射、透射光學(xué)濾光器32b的波長。針對透射了光學(xué)濾光器32b的試驗光57，通過功率計56測定光強度。此時，通過調(diào)整光學(xué)濾光器32b的角度來改變試驗光57向光學(xué)濾光器32b的入射角，從而透射光學(xué)濾光器32b并由功率計56測定的試驗光57的光強度變化。在此，調(diào)整光學(xué)濾光器32b的角度以使功率計56檢測的光強度最大，在該狀態(tài)下固定到基底31。

進而，在調(diào)整相鄰的光學(xué)濾光器的角度的工序中，試驗光57的波長被設(shè)定為在光學(xué)濾光器32a、32b反射、僅透射相鄰的光學(xué)濾光器的波長，在同樣的工序中，調(diào)整并固定相鄰的光學(xué)濾光器的角度。

在接下來的步驟s3中，通過與實施方式1同樣的方法使試驗用光束入射到光合波器，觀察光合波器的裝配精度，光合波器完成。

這樣，在本實施方式2中，在光合波器3的裝配工序中，調(diào)整與各個光元件1對應(yīng)的光學(xué)濾光器32的角度以使各個光元件1的發(fā)光波長的光最強地透射，并固定到基底31，所以能夠制作光損耗少的光合波器3。