專利名稱：：測(cè)量光傳輸器件位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種精確測(cè)量光傳輸器件(如光纖等)在保持這些光傳輸器件的保持器上各自的位置的方法。如所周知，現(xiàn)在有不同的用于固定直徑(如125μm)光纖的襯底。在任何襯底上，如果固定在其上的光纖的軸從給定的位置發(fā)生偏移的話，在光纖和其他的光傳輸器件之間的傳輸損耗就會(huì)變大。因此，如果在襯底上加工出固定光纖用的槽，就需要很高(比方說(shuō)小于0.5μm)的加工精度。為此，采用了比如使襯底上形成的槽的剖面為V型的方法，光纖被放在各自的槽中，然后利用樹脂或焊錫將光纖固定在槽中。圖1(a)為具有上述用來(lái)固定光纖的襯底的光纖保持器的一個(gè)實(shí)施例的正視概略圖。圖1(b)為該保持器的平面概略圖。圖1(c)為由圖1(b)的左側(cè)看去的保持器的側(cè)視圖。光纖保持器1包括用于固定光纖的襯底3。襯底3包括一個(gè)階梯的部分3a和一個(gè)保持部分3b，其中一個(gè)光纖罩2固定在階梯部3a上，而在保持部3b形成給定行數(shù)的槽7。每個(gè)槽7從保持部分3b的一個(gè)端面6延伸到階梯部3a。光纖8被放入槽7中，然后利用樹脂等固定在此處。在保持部分3b上設(shè)有一個(gè)罩4，在光纖罩2上又放有一個(gè)罩5。以下對(duì)加工這樣一種光纖陣列的方法加以說(shuō)明。首先，提供一塊由陶瓷或玻璃制成的用于固定光纖的襯底3。每個(gè)槽7是一種具有深度為(例如)大約一百幾十μm的細(xì)槽。光纖8被分別放置并在槽7中定位。因?yàn)楣饫w陣列被用于與光波導(dǎo)襯底等相耦合，需要精確地測(cè)量每根光纖的位置。由于光波導(dǎo)可以利用比如半導(dǎo)體加工以±0.2μm的精度成形，假定光纖與具有同樣剖面的光波導(dǎo)相耦合，因?yàn)楣饫w位于各種光波導(dǎo)之間，當(dāng)在光纖的光學(xué)中心和光波導(dǎo)之間有1.5μm的偏移時(shí)就會(huì)造成不小于0.4dB的耦合損失。由于希望該耦合損失不大于0.2dB，因此兩個(gè)光學(xué)中心之間的偏移應(yīng)當(dāng)不大于1μm。為此，要求對(duì)于光纖中心的位置從理想位置或者說(shuō)設(shè)計(jì)位置發(fā)生的偏移進(jìn)行的測(cè)量的精度為±0.1-0.2μm。但是，對(duì)光纖的纖芯位置進(jìn)行如此高精度的測(cè)量是不可能的。即雖然放置光纖的槽的形狀可以利用一種接觸型的形狀測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，但是光纖的位置則不可以使用這樣的裝置作直接測(cè)量。這是因?yàn)楣饫w的一個(gè)端面被利用磨光加工成平面，即使將接觸型的測(cè)量裝置用于光纖陣列的該端面也不能測(cè)出光纖的位置。假如光纖完全與槽接觸，可以根據(jù)槽的位置和高度精確地計(jì)算光纖的固定位置。但是，光纖實(shí)際上是以一個(gè)小的間隙與槽壁的表面相接觸，因此不可能以上述的高精度計(jì)算光纖的位置。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人考慮利用一個(gè)通用的工具顯微鏡去測(cè)量光纖的纖芯位置。在該通用工具顯微鏡中，被測(cè)物被放在可移動(dòng)的平臺(tái)上，因此其座標(biāo)可通過(guò)顯微鏡的定位來(lái)給出。但是在常規(guī)的通用工具顯微鏡中，測(cè)量精度僅為±1μm。從平臺(tái)本身的測(cè)量精度來(lái)判斷，對(duì)上述測(cè)量精度作進(jìn)一步的改進(jìn)是困難的。此外，發(fā)明人考慮采用一個(gè)激光束通過(guò)每根光纖，利用CCD接收由光纖發(fā)出的光束，然后根據(jù)接收到的光束來(lái)測(cè)量光纖的光學(xué)中心。問(wèn)題是測(cè)量光束的輪廓十分困難。具體地說(shuō)，當(dāng)由光纖發(fā)送的光束被直接觀察時(shí)，可以觀察到光束由于CCD等的象素的精度所造成的非圓形的異常。為了確定該光束的光學(xué)中心，需要對(duì)輪廓為非圓形的光束進(jìn)行正規(guī)化，但實(shí)際上測(cè)量精度是有限的。在利用市場(chǎng)上可以購(gòu)到的光束仿形工具時(shí)，測(cè)量精度僅為±10μm。不僅如此，雖然理論上測(cè)量精度可以利用試驗(yàn)制造一種高精度的透鏡系統(tǒng)和一個(gè)平臺(tái)來(lái)提到一個(gè)較高的水平，但此時(shí)實(shí)際可以達(dá)到的測(cè)量精度最高也僅是0.5μm。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提高對(duì)利用保持器將若干個(gè)光傳輸器件保持在給定位置的每個(gè)光傳輸器件光學(xué)中心的位置的測(cè)量精度。本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種測(cè)量光傳輸器件的光學(xué)中心的位置的方法，此時(shí)一個(gè)保持器將若干個(gè)光傳輸器件保持在給定的位置，該方法包括如下步驟設(shè)置一個(gè)透鏡系統(tǒng)，以便在輸出光束的光束中形成一個(gè)與保持器中的各個(gè)光傳輸器件的一個(gè)端面相對(duì)的光束的中間細(xì)部；從該透鏡系統(tǒng)向光傳輸器件的一個(gè)端面輸入一束光束；當(dāng)光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度最大時(shí)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的位置；且根據(jù)測(cè)量值計(jì)算光傳輸器件的位置。本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種制造光學(xué)器件的方法，該器件為具有若干個(gè)光波導(dǎo)的襯底和一個(gè)光傳輸器件保持器的組合，該方法包括如下步驟根據(jù)上述的方法測(cè)量位于保持器中的各個(gè)光傳輸器件的位置；選擇一種保持器，該保持器具有的各個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心與被測(cè)量的保持器的誤差裕度不大于1.0μm；將選擇的保持器與襯底相連接，使各個(gè)光傳輸器件與相應(yīng)的光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光耦合。此外，本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供一種制造光學(xué)器件的方法，該器件為具有若干個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)單元裝置和一個(gè)光傳輸器件保持器的組合，該方法包括如下步驟根據(jù)上述的方法測(cè)量位于保持器中的各個(gè)光傳輸器件的位置；選擇一種保持器，該保持器具有的各個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心與被測(cè)量的保持器的誤差裕度不大于1.0μm；將選擇的保持器與光學(xué)單元裝置相連接，使各個(gè)光傳輸器件與相應(yīng)的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光耦合。作為光傳輸器件，光纖是首選，但是也可能采用無(wú)源的光傳輸器件如負(fù)載透鏡等。對(duì)采用何種光學(xué)元件沒有特別的限制，但是采用一種產(chǎn)生激光束的發(fā)射元件和一種接收該激光束的接收元件是有利的。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。圖1(a)為和襯底一起的用于固定光纖的光傳輸器件保持器的一個(gè)實(shí)施例的正面概略視圖；圖1(b)為該保持器的概略平面圖；圖1(c)為該保持器的左側(cè)視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量理論的一個(gè)實(shí)施例的概略視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量理論的另一個(gè)實(shí)施例的概略視圖，其中端面10相對(duì)于X軸傾斜θ角；圖4為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量理論的又一個(gè)實(shí)施例的概略視圖；圖5為保持器9處于旋轉(zhuǎn)一個(gè)修正角θ的狀態(tài)時(shí)的概略視圖，圖6為在Z軸上的透鏡系統(tǒng)14的移動(dòng)量與光通量比率之間的關(guān)系的曲線圖，圖7為說(shuō)明圖6曲線峰值鄰近區(qū)域的放大圖。圖8為本發(fā)明的實(shí)施例中使用的測(cè)量設(shè)備的概略透視圖。以下將適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D對(duì)本發(fā)明的理論和最佳實(shí)施例加以說(shuō)明。圖2為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量理論的一個(gè)實(shí)施例的概略視圖。在光纖保持器9上加工出給定行數(shù)(比如)16個(gè)槽11A，11B，11C…11N，11O，11P。在該實(shí)施例中，槽的成形使其相互之間平行，但是每個(gè)槽可能是曲線形的。在這些槽中分別裝有光纖13A，13B，13C，…13N，13O，13P。每根光纖的一個(gè)端面12暴露于保持器9的端面10一側(cè)。所有這些端面均經(jīng)過(guò)光學(xué)磨光。透鏡系統(tǒng)14在輸出光束的光束中形成一個(gè)中間細(xì)部。該透鏡系統(tǒng)可以是單一的準(zhǔn)直儀或若干個(gè)透鏡的組合。透鏡系統(tǒng)14的布置使得其與保持器9的光纖13A的一個(gè)端面相對(duì)，從而使由透鏡系統(tǒng)輸出的光束15A輸入光纖13A的該端面12，并由該光纖13A的另一端面射出，如箭頭16A所示；該光束被一個(gè)接受元件17A所接收對(duì)光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，透鏡系統(tǒng)14沿X軸的方向和Y軸的方向移動(dòng)，在該過(guò)程中可以測(cè)出隨上述移動(dòng)產(chǎn)生的光強(qiáng)度的變化。同時(shí)，當(dāng)光強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)，測(cè)出透鏡系統(tǒng)14的位置(X1，Y1)。上述一系列操作是對(duì)各個(gè)光纖13B，13C，…13O，13P分別進(jìn)行的。比如，對(duì)于光纖13P，參考符號(hào)15P表示由透鏡系統(tǒng)14輸出的光束，參考符號(hào)16P表示由光纖13P發(fā)射出的光束，而參考符號(hào)17P表示光束16P的接收元件。在該例中，透鏡沿X軸方向和Y軸方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)隨著運(yùn)動(dòng)光強(qiáng)度的變化進(jìn)行測(cè)量。不僅如此，當(dāng)光強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)14的位置(X16，Y16)也進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)光纖的光軸和透鏡系統(tǒng)的光軸最大程度地符合時(shí)，由光纖發(fā)射的光的強(qiáng)度就最強(qiáng)。因此，當(dāng)由光纖發(fā)射的光束的強(qiáng)度為最大時(shí)透鏡系統(tǒng)的位置就基本上和光纖在X軸和Y軸的位置相一致。作為其結(jié)果，光纖的中心的位置或者光學(xué)中心的位置就可以通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的位置來(lái)確定。特別重要的是，發(fā)射光束中光強(qiáng)度的變化對(duì)于透鏡系統(tǒng)位置的移動(dòng)非常敏感，即便在位置的移動(dòng)不大于0.1μm時(shí)也可以很容易地分辨。因此根據(jù)本發(fā)明的方法，原已固定在保持器上的各根光纖的位置可以以非常高的精度加以測(cè)量。由本發(fā)明的理論的觀點(diǎn)出發(fā)，該檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的各光纖之間的最佳位置的方法是不受限制的。但測(cè)量的精度影響整個(gè)裝置的測(cè)量精度。一般而言，要求將保持器9和透鏡系統(tǒng)14分別放置于可移動(dòng)的平臺(tái)上，這些平臺(tái)在X，Y和Z軸三個(gè)方向上移動(dòng)。此時(shí)，每個(gè)平臺(tái)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)被計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶的方式加以控制，因此透鏡系統(tǒng)14和保持器9之間的相對(duì)位置(X，Y)可以根據(jù)計(jì)算機(jī)的指令值和平臺(tái)的位置移動(dòng)來(lái)確這。無(wú)論如何，在平臺(tái)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)中有一定的間隙，它就相應(yīng)于測(cè)量誤差。因此，在一個(gè)最佳實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)的位置或裝有透鏡系統(tǒng)的平臺(tái)的位置是被直接測(cè)量的。具體地說(shuō)，最好是用激光測(cè)距儀借助由激光測(cè)距儀發(fā)射出的激光光束直接測(cè)量到透鏡系統(tǒng)14或平臺(tái)的距離。此時(shí)，更好的方法是用一臺(tái)激光測(cè)距儀測(cè)量X軸方向的位置而用另一臺(tái)激光測(cè)距儀測(cè)量Y軸方向的位置。在研究和開發(fā)本發(fā)明時(shí)發(fā)現(xiàn)了下述問(wèn)題。參見圖3，對(duì)此問(wèn)題加以說(shuō)明。圖中如圖2所示的相同的器件采用相同的符號(hào)，但略去對(duì)其的解釋。即，光纖在X軸和Y軸的位置可以利用上述方法測(cè)量，因此可以認(rèn)為上述測(cè)量理論上不受透鏡系統(tǒng)14到保持器9的端面10之間的距離的影響。測(cè)量中，無(wú)論如何，需要將透鏡系統(tǒng)14與端面10平等移動(dòng)，但是這是十分困難的。因?yàn)?，為了知道光纖在X軸的位置，需要使透鏡系統(tǒng)14沿X軸方向移動(dòng)以測(cè)量由光纖發(fā)射出的光束的光的強(qiáng)度的相應(yīng)變化，但是使保持器9的端面10和X軸高精度地相匹配是困難的。比如，在呈現(xiàn)由位于保持器兩端的光纖13A和13P發(fā)射的光束的最大光強(qiáng)度時(shí)，當(dāng)透鏡系統(tǒng)14的位置為(X1，Y1，Z)和(X16，Y16，Z)，在X軸上光纖13A和光纖13P之間的距離可以計(jì)算為(X16-X1)。無(wú)論如何，在光纖13A和光纖13P之間的距離比計(jì)算值要大，且為(X16-X1)/cosθ。實(shí)際上當(dāng)光纖的節(jié)距為250μm時(shí)，如保持器9具有，比如，16根光纖，從而在放于兩端的光纖13A和13P之間的距離為250μm×15＝3750μm。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，假定光纖中13A和13B中任何一根的光軸的角度與透鏡系統(tǒng)14輸出的光束15A和15P之間有0.7°的偏移，實(shí)際的測(cè)量距離就變?yōu)?750μ×cos0.7°＝3749.7μm，即與真值產(chǎn)生0.3μm的偏差。該測(cè)量誤差將與其他測(cè)量誤差相加。作為使光纖的光軸與透鏡系統(tǒng)14輸出的光束之間匹配的方法，曾考慮采用圖象處理的方法。即，光纖保持器9的端面10由上部進(jìn)行觀察(Y軸方向)，從端面10的上邊緣選取若干個(gè)點(diǎn)，對(duì)亮度進(jìn)行測(cè)量。其后，根據(jù)亮度的測(cè)量值對(duì)于端面10的邊緣描繪一點(diǎn)假想線。當(dāng)測(cè)量出對(duì)應(yīng)于端面10的邊緣的假想線和由透鏡系統(tǒng)14到光纖的輸出光束間的角度后，使保持器9向θY方向旋轉(zhuǎn)，使得上述角度變成直角。但是，此方法具有如下的問(wèn)題，即圖象處理本身的精度大約為±0.1μm。不僅如此，假如端面10的邊緣為直角，端面的位置可以精確地知道，但是端面10的實(shí)際邊緣常被破壞或變?yōu)槁詢A斜的表面。因此，不可能相應(yīng)于端面10的邊緣描繪出精確的假想線，從而會(huì)在假想線的位置和邊緣之間會(huì)產(chǎn)生大的偏差，不僅如此，在磨光的端面，精度大約為±0.2°。同時(shí)，端面10的位置并不與端面10的邊緣精確地一致。不僅如此，也不容易精確地掌握透鏡系統(tǒng)14光軸的位置。本發(fā)明中，因此，最好采用下述方法。如圖4所示，假定在保持器9的端面10和X軸之間具有一個(gè)斜角θ(θ＞0)。此時(shí)，由透鏡系統(tǒng)14輸出的光束15A輸入光纖13A的端面12，以如上所述的方法測(cè)量由光纖13A發(fā)射的光束16A的光的強(qiáng)度。在圖2和圖3的實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)14在Z軸上的位置固定為一個(gè)恒定的值(Z)。與之不同，本實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)14沿Z軸方向移動(dòng)。而且，透鏡系統(tǒng)14在X，Y和Z軸上的所有的位置(X1，Y1，Z1)均在發(fā)射的光束16A的光強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)被進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，由透鏡系統(tǒng)14輸出的光束15A有一個(gè)中間細(xì)部，從而當(dāng)由端面12的距離成為一個(gè)給定值D，一束輸入到光纖13A的一端的光束的尺寸變得最小，因此發(fā)射的光束16A的光的強(qiáng)度變得最大。如上所述的同樣的過(guò)程，至少應(yīng)在其他光纖之一中進(jìn)行，最好是在位于保持器一端的光纖13P中進(jìn)行，此時(shí)，透鏡系統(tǒng)14在X，Y和Z軸上的所有位置(X16，Y16，Z16)在發(fā)射光束16P的光強(qiáng)度最大時(shí)得到測(cè)量。同時(shí)，由光纖13P的端面12到透鏡系統(tǒng)14的距離為D。上述傾斜角θ可以根據(jù)Z1和Z16的不同進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，保持器9如圖5所示在θY的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)修正角θ。作為其結(jié)果，保持器9旋轉(zhuǎn)直到透鏡系統(tǒng)14在Z軸上的位置均為相等的值(Z0)時(shí)為止。甚至在旋轉(zhuǎn)之后，在透鏡系統(tǒng)14和端面12之間的距離D仍如圖4所示保持不變。因此由透鏡系統(tǒng)14輸出光束15A和15P的光軸和相應(yīng)的光纖的光軸相一致。旋轉(zhuǎn)后，透鏡系統(tǒng)14在X和Y軸上的位置(X1，Y1)，(X16，Y16)在發(fā)射光束16A和16P的光強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)被進(jìn)行測(cè)量。由實(shí)際的測(cè)量例子可知，在光軸方向(Z軸方向)的測(cè)量精度大約為±4μm，當(dāng)該結(jié)果應(yīng)用到如上所述具有250μm節(jié)距的光纖陣列時(shí)，它相應(yīng)于±0.06°的角θ，和對(duì)透鏡系統(tǒng)在X和Y軸的位置產(chǎn)生0.002μm左右的影響。其次，對(duì)一個(gè)在光纖發(fā)射的光束的光強(qiáng)度為最大時(shí)對(duì)透鏡系統(tǒng)14在Z軸上的第一位置進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)選方法加以說(shuō)明。圖6和圖7的曲線表示在發(fā)射光束的光強(qiáng)度的比率(光通量比率)和當(dāng)利用典型的準(zhǔn)直儀作為透鏡系統(tǒng)14時(shí)準(zhǔn)直儀在Z軸上移動(dòng)的距離之間的關(guān)系。圖6和圖7中，在縱座標(biāo)軸上光通量的比率表示當(dāng)輸出光束的光強(qiáng)度的最大值被標(biāo)準(zhǔn)化為10時(shí)的相對(duì)值。同時(shí)，橫座標(biāo)軸表示當(dāng)將呈現(xiàn)近似為最大光通量比率的Z軸上的移動(dòng)量定為0時(shí)，由起點(diǎn)的移動(dòng)量。具體地說(shuō)，如圖7的曲線所示當(dāng)光通量比率最大時(shí)，光通量比度的變化相對(duì)于Z軸移動(dòng)量的變化很小，因此當(dāng)光通量比率為最大時(shí)很難確定準(zhǔn)直儀在Z軸上的位置，而且誤差變大。這樣一個(gè)曲線依賴于準(zhǔn)直儀光束的形式。因此當(dāng)光通量比率相應(yīng)于Z軸上移動(dòng)量的變化是在一個(gè)大范圍變化時(shí)，首先選定一個(gè)預(yù)定的值；具體地說(shuō)，即在光通量比率的最大值的40～90％的范圍中選定一個(gè)值，然后在光通量比率達(dá)到上述預(yù)定的值時(shí)對(duì)透鏡系統(tǒng)在Z軸上的第三位置進(jìn)行測(cè)量；并且在光通量比率在最大光通量比率的另一側(cè)達(dá)到上述預(yù)定值時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)14在Z軸上的第四位置進(jìn)行測(cè)量。第一位置可以作為第三位置和第四位置的中點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)考慮到每根光纖13A，13B，…13P時(shí)，透鏡系統(tǒng)14沿X軸和Y軸的方向移動(dòng)以測(cè)量隨著上述移動(dòng)所接收到的光通量的變化；此時(shí)，當(dāng)接收到最大光強(qiáng)度時(shí)，即對(duì)透鏡系統(tǒng)14在X軸和Y軸上的第一位置進(jìn)行測(cè)量。即使這樣，在接收光強(qiáng)度最大時(shí)，所接收光強(qiáng)度的變化相對(duì)于在X軸和Y軸上的變化量也很小。因此，當(dāng)接收光強(qiáng)度變?yōu)樽畲髸r(shí)在X軸和Y軸上的位置的誤差變大。因此，在接收光強(qiáng)度相應(yīng)于在X軸和Y軸上移動(dòng)量的變化是在大范圍中變化時(shí)，首先選擇一個(gè)預(yù)定的值，具體地來(lái)說(shuō)在接收光強(qiáng)度的最大值40～90％的范圍中選定一個(gè)值，然而在接收光強(qiáng)度達(dá)到上述預(yù)定值時(shí)對(duì)透鏡系統(tǒng)14在X軸和Y軸上的第三位置加以測(cè)量。然后在最大接收光強(qiáng)度的另外的一側(cè)當(dāng)接收光強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的值時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)14在X軸和Y軸上的第四位置進(jìn)行測(cè)量。因此第一位置可以作為第三位置和第四位置的中點(diǎn)加以計(jì)算。在固定光纖用的襯底的生產(chǎn)中，可利用對(duì)硅材料蝕刻形成槽的方法。但，該方法的加工精度有一定的限制，因此很難高精度地形成V形槽。為此，可以利用磨光陶瓷材料如氧化鋁，瑪瑙，氧化鋯等等或玻璃材料的方法來(lái)形成槽。在后者，比如，一個(gè)陶瓷成形的物體被燒結(jié)后送到平面磨床形成平面，然后利用鉆石砂輪對(duì)其進(jìn)行磨光加工以在平面上形成槽。也可以利用對(duì)襯底加壓模塑形成固定光纖用的槽。作為玻璃材料，光玻璃(BK-7)，硼硅酸鹽玻璃，堿石灰玻璃，離子交換玻璃，LiQ2-Al2O3-SiO2玻璃為首選。以下將參照下例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。圖8為采用本發(fā)明的例中應(yīng)用的測(cè)量設(shè)備的概略透視圖。如圖1所示，制造出利用V形槽放置16根光纖的光纖保持器1，其后對(duì)每根光纖的中心的位置利用上述方法進(jìn)行測(cè)量。此例中，固定光纖用的襯底3是用硼硅酸鹽玻璃制成，而V形槽是用壓力模塑形成。兩根光纖之間的節(jié)距為250μm。保持器1是一個(gè)長(zhǎng)方體，外形尺寸為6×6×2mm。光纖則采用了波長(zhǎng)為1.3μm的單模光纖。圖8中，準(zhǔn)直儀14被放置在平臺(tái)23的上表面23a的一端，并經(jīng)光纖22與發(fā)光二極管21相連。平臺(tái)23放于Y軸平臺(tái)24Y，X軸平臺(tái)24X和Z軸平臺(tái)24Z上。平臺(tái)24X，24Y，24Z每個(gè)均通過(guò)一根電纜34與計(jì)算機(jī)35相連，這樣每個(gè)平臺(tái)的移動(dòng)量可以被連續(xù)地根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)平臺(tái)移動(dòng)的指令值進(jìn)行測(cè)量。整個(gè)測(cè)量設(shè)備被放置在振動(dòng)吸收臺(tái)27上。激光測(cè)距儀28X布置在與平臺(tái)23的側(cè)面23b相對(duì)的位置，并通過(guò)支撐構(gòu)件29X固定在振動(dòng)吸收臺(tái)27上。激光測(cè)距儀28Z布置在與平臺(tái)23的側(cè)面23c相對(duì)的位置并經(jīng)支撐構(gòu)件29Z固定在振動(dòng)吸收臺(tái)27上。激光測(cè)距儀28Y布置在與平臺(tái)23的背面23d相對(duì)的位置并經(jīng)支撐構(gòu)件29Y固定在振動(dòng)吸收臺(tái)27上。所有這些激光測(cè)距儀均具有大約為0.01μm的分辨率。每個(gè)激光測(cè)距儀的激光束被照射到平臺(tái)23的原因是因?yàn)槊總€(gè)激光測(cè)距儀與平臺(tái)23之間的位置關(guān)系基本上是不變的，且一個(gè)表面被激光束照射的條件，位置和角度也是基本上恒定的，因此可以使測(cè)量誤差達(dá)到最小。在平臺(tái)23中，被激光束照射的表面最好是鏡面。在準(zhǔn)直儀14中，具有一個(gè)大約15μm的光束中間細(xì)部。名詞“光束中間細(xì)部”表示在某個(gè)位置光束的直徑顯示出最小值。符號(hào)15表示一激光束。平臺(tái)37布置于平臺(tái)36Y的θY軸，平臺(tái)36Z的θZ軸和平臺(tái)36X的θX軸上，而平臺(tái)36X布置在振動(dòng)吸收臺(tái)上。每個(gè)平臺(tái)36X，36Y和36Z經(jīng)電纜33與計(jì)算機(jī)35相連，這樣每個(gè)平臺(tái)的轉(zhuǎn)角可以根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的指令值來(lái)進(jìn)行連續(xù)地測(cè)量。保持器1布置在平臺(tái)37上。本實(shí)施例中，保持器1由平臺(tái)37上的夾具25定位，使得保持器中的光纖近似與準(zhǔn)直儀的輸出光束相平行。保持器的保持部分一側(cè)的端面被事先用酒精洗清過(guò)。位于保持器另一端的各光纖的端部被事先用市場(chǎng)上可以買到的切削工具切開，然后切開的端面被清洗過(guò)。這樣的光纖的端面被接到經(jīng)電纜32與計(jì)算機(jī)35相連的光接收元件31。對(duì)θY方向和θZ方向的粗調(diào)整可以利用將保持器端面，準(zhǔn)直儀端面，和其環(huán)境的圖象放入CCD攝影機(jī)24來(lái)進(jìn)行。因?yàn)楸３制鞒跏嫉陌惭b位置通常偏差很大。當(dāng)激光束輸入光纖，通常采用波長(zhǎng)為1.55μm的激光束。雖然在光纖陣列中的光纖在該波長(zhǎng)上具有輕微的散射，重要的是確定用于測(cè)量光心位置的發(fā)射光束呈現(xiàn)最大輸出時(shí)光纖中心的位置，因此采用激光束的波長(zhǎng)大于光纖的波長(zhǎng)(1.3μm)以盡可能地使發(fā)射的激光束以單模型式工作。不僅如此，為了防止由于氣流的影響降低測(cè)量精度，將平臺(tái)整體用罩罩住。首先，位于保持器端的光纖13A的位置利用手動(dòng)方式進(jìn)行粗測(cè)量。其后，利用上述方法將光纖的光軸調(diào)整到準(zhǔn)直儀輸出的光束的光軸位置。此時(shí)，X軸平臺(tái)24X和Y軸平臺(tái)24Y被驅(qū)動(dòng)以確定發(fā)射光束的光強(qiáng)度最大的位置。再其次，Z軸平臺(tái)也被驅(qū)動(dòng)以確定發(fā)射光束的光強(qiáng)度最大的位置。這樣可以得到圖6所示的曲線。實(shí)際上對(duì)在光通量比率接近最大光通量的70％時(shí)準(zhǔn)直儀在Z軸的兩個(gè)位置進(jìn)行了測(cè)量，然后根據(jù)上述兩個(gè)測(cè)量值計(jì)算在Z軸上的中點(diǎn)。此后，由上述計(jì)算值中算出所需的校正角θ，最好θY平臺(tái)36Y根據(jù)計(jì)算的校正角θ進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此后，對(duì)每根光纖的中心的位置進(jìn)行測(cè)量。在此例中，安裝準(zhǔn)直儀的平臺(tái)23的位置被利用激光測(cè)距儀28X，28Y和28Z進(jìn)行了測(cè)量。根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果算出每根光纖的中心的座標(biāo)。當(dāng)以連接第一光纖13A的中心和第十六光纖13P的中心的直線被作為X軸時(shí)，以節(jié)距為250μm將X軸分割的點(diǎn)作為每根光纖的理想位置。其后算出每根光纖中心實(shí)際測(cè)量的位置和各自的理想位置之間的偏移。相對(duì)于同一個(gè)保持器上述測(cè)量重復(fù)三次，其結(jié)果如表1所示。表1</tables>由表1的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的方法的測(cè)量精度約為±0.1μm。如上所述，采用本發(fā)明，可以對(duì)保持在光傳輸器件保持器中的給定位置的每個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心的位置高精度地進(jìn)行測(cè)量。權(quán)利要求1.一種測(cè)量光傳輸器件的光學(xué)中心的位置的方法，此時(shí)利用一個(gè)保持器將若干個(gè)光傳輸器件保持在給定的位置，該方法包括如下步驟布置一個(gè)透鏡系統(tǒng)以在輸出光束的光束中形成一個(gè)中間細(xì)部，該細(xì)部與保持器中的每個(gè)光傳輸器件的一個(gè)端面相對(duì)；從該透鏡系統(tǒng)給光傳輸器件的一個(gè)端面輸入一束光束；當(dāng)光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度最大時(shí)，測(cè)量透鏡系統(tǒng)的位置；且根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算光傳輸器件的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于光傳輸器件被以相互平行的方式固定，并且透鏡系統(tǒng)沿垂直于光傳輸器件的縱軸(Z軸)的兩個(gè)方向(X軸，Y軸)移動(dòng)，以測(cè)量光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度，從而測(cè)量光傳輸器件在X軸與Y軸上的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在光傳輸器件之一發(fā)射的光束的光強(qiáng)度為最大時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)在Z軸上的第一位置進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量是利用使透鏡系統(tǒng)在Z軸上移動(dòng)從而測(cè)量由該光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的；在另一光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度為最大時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)在Z軸上的第二位置進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量是利用使透鏡系統(tǒng)在Z軸上移動(dòng)從而測(cè)量由該光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的；旋轉(zhuǎn)保持器使第一位置與第二位置相配合；其后，透鏡系統(tǒng)沿垂直于光傳輸器件的縱軸(Z軸)的兩個(gè)方向(X軸，Y軸)移動(dòng)，以測(cè)量每個(gè)光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于光傳輸器件發(fā)射的光束的光強(qiáng)度達(dá)到發(fā)射光束的最大光通量的40％～90％范圍中的預(yù)定值時(shí)，對(duì)透鏡系統(tǒng)在Z軸上的第三位置進(jìn)行測(cè)量。對(duì)透鏡系統(tǒng)在Z軸上的第四位置的測(cè)量是在光束的光強(qiáng)度的測(cè)量值在位于最大光通量的另一側(cè)的位置達(dá)到預(yù)定的值時(shí)實(shí)現(xiàn)的；第一位置與第二位置被分別作為第三位置和第四位置的中點(diǎn)計(jì)算出。5.一種制造光學(xué)器件的方法，該器件為具有若干個(gè)光波導(dǎo)的襯底和一個(gè)光傳輸器件保持器的組合，該方法包括如下步驟根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法測(cè)量位于保持器中的各個(gè)光傳輸器件的位置；選擇一種保持器，該保持器具有各個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心與被測(cè)量的保持器的誤差裕度不大于1.0μm；將選擇的保持器與襯底相連接，使各個(gè)光傳輸器件與相應(yīng)的光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光耦合。6.一種制造光學(xué)器件的方法，該器件為具有若干個(gè)光學(xué)元件光學(xué)單元裝置和一個(gè)光傳輸器件保持器的組合，該方法包括如下步驟根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法測(cè)量位于保持器中的各個(gè)光傳輸器件的位置；選擇一種保持器，該保持器具有各個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心與被測(cè)量的保持器的誤差裕度不大于1.0μm；并將選擇的保持器與光學(xué)單元裝置相連接，使各個(gè)光傳輸器件與相應(yīng)的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光耦合。全文摘要本發(fā)明公開了一種利用保持器將若干個(gè)光傳輸器件保持在給定位置,對(duì)每個(gè)光傳輸器件的光學(xué)中心的位置進(jìn)行高精度測(cè)量的方法。此時(shí),用于在輸出光束中形成一個(gè)中間細(xì)部的透鏡系統(tǒng),位于與每根光學(xué)傳輸器件的一端相對(duì)的位置,其后輸出的光束被輸入光傳輸器件,并在光傳輸器件發(fā)射出的光束的光強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)測(cè)出透鏡系統(tǒng)14的位置,其后根據(jù)測(cè)量值計(jì)算出光傳輸器件的位置。文檔編號(hào)G01B11/03GK1180165SQ9711799公開日1998年4月29日申請(qǐng)日期1997年8月29日優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日發(fā)明者太田隆,福山暢嗣,栗本宏訓(xùn),近藤好正申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社