特異値分解を用いた２次元光デバイスのアライメントの解析

研究内容

面発光レーザアレイやフォトディテクタアレイなど高密度に実装された ２次元アレイ状の光デバイスを用いた光インターコネクションの実現に は、高精度かつ安定した素子間のアライメントが極めて重大である.一般 にある光学系のアライメントを行うには、例えば各デバイスの位置姿勢 など極めて多くのパラメータを調整する必要がある。我々は「特異値分 解」と呼ばれる数学的手法を用いることにより、アライメントにおいて 重要となる「自由度」をシスティマティックに導く理論を構築した。本 手法は、(1)光学系のモデル化, (2)「アライメント指標」の構成, (3)光 学系のパラメータの微小変化と「アライメント指標」の微小変化を関係 づけるヤコビ行列の特異値分解, からなる。ここで示された理論に基づ いて、例えば、アライメントに大きく寄与する自由度に対しては高性能 のアクチュエータを用いて「アクティブアライメント」を行い、比較的 アライメントへの寄与の少ない自由度に対しては手動あるいは低性能の アクチュエータで制御するといった、光学系設計上の指針を得ることが できる。

参考文献

1. Makoto Naruse and Masatoshi Ishikawa : Analysis and Characterization of Alignment for Free-Space Optical Interconnects Based on Singular-Value Decomposition, Applied Optics, Vol.39, No,2, pp.293-301 (2000)
2. Makoto Naruse, and Masatoshi Ishikawa : A theoretical and experimental analysis of active alignment based on singular value decomposition, 1997 International Topical Meeting on Optics in Computing (Lake Tahoe, 1997.3.20)/Technical Digest, pp.230-232
3. 成瀬誠, 石川正俊：特異値分解を用いた２次元光デバイスのアライメントの解析, 第44回応用物理学関係連合講演会 (東京, 1997.3.29)／予稿集, pp.908