JPH01102404A - 光ファイバのコア軸合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、光ファイバ、特にコア径の小さいシングル
モード光ファイバのコア偏心量を正しく測定でき、正確
なコア軸合せを行うことができる光ファ□イバのコア軸
合せ方法に関する。

〔従来の技術〕

光ファイバの接続を低損失で行うためには光ファイバの
コア自体を正確に軸合せする必要がある。

特に、コア径が１０μｍ以下と小さいシングルモード光
ファイバでは、１μｍのコア軸ずれがあると、その接続
損失は０．１（１３以上となり、大きな問題点となる。

このようなコアの軸合せを正確に行う方法として、特公
昭６２−２９７６３号公報に開示されたものがある。こ
のコア軸合せ方法は、一対の光ファイバを双方の端面が
対向するように保持し、光ファイバの軸に直角に二方向
から光ファイバに光を照射し、光ファイバを透過してく
る光を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ像を光ファイ
バ像検出器で観測し、観測された光ファイバ像の端にで
きる暗部の幅に基いて顕微鏡の焦点位置を設定し、この
焦点位置での検出誤差特性曲線に基いて見かけのコア像
の位置を補正し、この補正したコア位置をもとに軸合せ
を行うものである。

このコア軸合せ方法は、換言すれば例えばコア偏心量１
．０μｍの光ファイバを顕微鏡で観察した際、顕微鏡の
焦点位置によっては、顕微鏡の拡大率が変化することか
らコア偏心量０．６μｍと検出してしまったり、あるい
は０．９μｍと検出してしまったりする不都合を解決す
るもので、正しく１．０μｍと検出できる焦点位置を光
ファイバ像の暗部の幅に基いて設定するようにし、さら
にその焦点位置での顕微鏡の拡大率の変動を補正して正
しい偏心量を求めようとするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この従来方法にあっては、顕微鏡のレン
ズ系において避番ノることのできない球面収差を無視し
ており、正確なコア偏心Ｗを求めることができない問題
点があった。すなわち、光ファイバ像の暗部の幅は顕微
鏡のレンズ系の球面収差によっても変動し、暗部幅を一
定するこの方法では偏心ａ測定値に誤差が生じ、正確な
軸合せが不可能である。このことは、この軸合せ方法で
は、例えば光ファイバ像の端の暗部の幅が０．５（相対
値）となったときに、コア偏心量が１．０μｍと表示す
るようにその演算処理系がプログラムされているため、
顕微鏡のレンズ系が異なると球面収差が異なることから
暗部の幅が０．５となってコア偏心量が１．０μｍと表
示されても真のコア偏心Ｒが１．０μｍでないことが生
じうろことを示している。また、この誤差は、コア軸合
せにおいて重要な機能である接続損失の推定についても
悪影響を及ぼし、低損失の接続ができないばかりでなく
、推定損失を過少に見積る危険もある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明においては、接続される一対の光ファ
イバを双方の端面が対向するように保持し、光ファイバ
の軸に直角に二方向から光ファイバに光を照射し、光フ
ァイバを透過してくる光を顕微鏡で受光、拡大した光フ
ァイバ像を光ファイバ像検出器で観測し、観測された光
ファイバ像にできる暗部の幅を一定となるように顕微鏡
の焦点位置を定め、この焦点位置での顕微鏡の拡大率を
、顕微鏡レンズ系の球面収差に基いた拡大率補正係数で
補正して前記二方向についてコア偏心Ｒを求め、コア軸
合せを行う方法あるいは接続される一対の光ファイバを
双方の端面が対向するように保持し、光ファイバの軸に
直角に二方向から光ファイバに光を照射し、光ファイバ
を透過してくる光を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ
像を光ファイバ像検出器で観測し、観測された光ファイ
バ像にできる暗部の幅を顕微鏡レンズ系の球面収差に基
いて修正し、この修正暗部幅を基準にして顕微鏡の焦点
位ｄを定めたうλでコア偏心量を求め、コア軸合せを行
う方法を採用することにより、顕微鏡レンズ系の球面収
差による誤差を排除するようにした。

以下、この発明の詳細な説明する。

まず、この発明における顕微鏡レンズ系の球面収差によ
る光ファイバ像の暗部幅の変動について説明する。なお
、以下の説明においては、現実には光ファイバを光ファ
イバの軸に直交する二方向から観察するが、原理的には
一方向からの説明で十分なので一方向から観察する場合
のみについて説明する。

一般に、第１図に示すように照明光として−様な平行光
線りを光ファイバ１に照射し、その透過光を顕微鏡（図
面では、凸レンズで単純化して図示しである。）２で受
光、拡大し、観測されたファイバ像を撮像装置で撮像し
、これの画像信号を光強度分布として求めると、第２図
に示すような波形の信号（光ファイバ像）が得られる。

第１図に示すように、平行な照明光はファイバ１のコア
１ａおよびフラッド１ｂで屈折されて曲げられ、顕微１
！２に入射する。この時、ファイバ１に入射しない背景
光■、ファイバ外径直近を通過しファイバ外径を示す光
線■、クラッド１ｂを通り屈折により顕微鏡対物レンズ
に入射しない光線■、クラッド１ｂを通り顕微鏡対物レ
ンズに入射する光線■、コア１ａを通り対物レンズに入
射する光線■およびファイバ１および対物レンズの中心
を通る光線■に透過光を分類しうる。これらの光線■〜
■による光ファイバ像が第２図に示ずもので、各光線■
〜■に対応した光強度分布として得られ、対物レンズに
入射しない光線■によって光ファイバ像の両端部にそれ
ぞれ対称的に暗部３．３が形成される。

ところで、実際の光ファイバ１の外径は約１２５μｍで
あり、対物レンズ２の口径は約５〜１０麿程度であるの
で、ファイバ外径を示す光線■はレンズ２のほぼ中央部
の球面収差のほとんどない理想的な光学系で拡大される
のに対し、コア１ａを示す光線■はこれよりも広い範囲
のレンズ面で集光され、さらに光ファイバ像の暗部３の
幅を定める光線■は球面収差の大きいレンズ最周辺部に
入射することになる。このため、光ファイバ１とレンズ
２との距離を一定としても、ファイバ外径は理想的な倍
率で拡大されるにもかかわらず、コア１ａおよび暗部３
の幅を規定する光線■に対する結像位置が球面収差によ
り変化し、拡大率が異なってくる。

この球面収差による結像位置の変化を模式的に示したも
のが第３図である。第３図において、光線■は球面収差
がない理想的な光路を通過するものを示し、光線４＾は
、球面収差がプラス（＋）の時の光路を通過するものを
示し、光線４Ｂは球面収差がマイナス（−）の場合のも
のを示す。第・３図から明らかなようにレンズ２の球面
収差により光線■と光線■とで定まる光ファイバ像の暗
部の幅が理想系に対して変化することがわかる。

このような顕微鏡レンズ系の球面収差に起因する暗部幅
の変動によって生ずるコア位置測定の誤差を排除するた
め、この発明では、その第１発明として、観測された１
１部幅を一定となるように顕微鏡の焦点位置を定め、こ
の焦点位置での顕微鏡の拡大率を顕微鏡レンズ系の球面
収差に基づいた拡大率補正係数で補正してコア偏心量を
求め、これによってコア軸合せを行い、またその第２発
明として、観測された暗部幅を顕微鏡レンズ系の球面収
差に基いて修正し、この修正暗部幅を基準にして顕微鏡
の焦点位置を定めたうえでコア偏心量を求め、これによ
ってコア軸合せを行う。

この発明の軸合せ方法を具体的に実施するには、第１発
明方法によるものでは予め顕微鏡レンズ系に対応してそ
の拡大率補正係数を求めておくことが必要であり、また
第２発明方法によるものでは予め暗部幅の変更値を求め
ておくことが必要である。拡大率補正係数およびｌｌａ
部幅変更値の決定には、コア偏心量が既知の光ファイバ
を用いて軸合せ装置を校正する方法あるいは一対の光フ
ァイバをパワーモニタ方式により軸合せを行ったのち、
これをコア直視方式で顕微鏡によってＩ！測し、偏心ω
が所望範囲内となるように暗部幅または拡大率を変更す
る方法によって行われる。

そして、このような校正を一旦行っておけば、軸合せ装
置の顕微鏡レンズ系が変らない限り、自動的に軸合せを
行うことができる。

また、顕微鏡レンズ系の球面収差はレンズ面内で必ずし
も一様ではなく、さらに光軸もレンズ系の幾何学的中心
軸を常に通るとは限らない。すなわち、光ファイバをそ
の軸に直交する二方向から観察すると、各方向とも同一
の球面収差による観察結果が得られることはむしろまれ
である。この二方向での観察結果の差が大きい場合には
、各方向それぞれに対し前記の暗部幅の変更または拡大
率の補正を各方向に対し行うことが望ましい。また、二
方向での観察結果の差が実用上支障のない範囲内であれ
ば、二方向とも同一の補正を行って平均的な修正を行う
だけでもよい。

なお、以上の説明においては、光ファイバを照射する照
明光として均一かつ平行な理想的なものを前提として述
べているが、この前提は必ずしも正しくはなく、非平行
または強度分布を有する照明光の場合には、当然これに
よる誤差が発生する。

この照明光に起因する誤差の修正も前述の球面収差によ
る誤差と同じ考え方で修正することができる。しかし、
この照明光による誤差も実際には前述の校正の際に修正
されてしまうので、実際の軸合せ作業では同時に修正さ
れることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の光ファイバのコア軸合
せ方法は接続される一対の光ファイバを双方の端面が対
向するように保持し、光ファイバの軸に直角に二方向か
ら光ファイバに光を照射し、光ファイバを透過してくる
光を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ像を光ファイバ
像検出器で観測し、１１測された光ファイバ像にできる
８１部の幅を一定となるように顕微鏡の焦点位置を定め
、この焦点位置での顕微鏡の拡大率を、顕微鏡レンズ系
の球面収差に基いた拡大率補正係数で補正して前記二方
向についてコア偏心量を求め、コア軸合せを行う方法あ
るいは接続される一対の光ファイバを双方の端面が対向
するように保持し、光ファイバの軸に直角に二方向から
光ファイバに光を照射し、光ファイバを透過してくる光
を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ像を光ファイバ像
検出器で観測し、ｉ！Ｊ測された光ファイバ像にできる
暗部の幅を顕微鏡レンズ系の球面収差に塁いて修正し、
この修正暗部幅を基準にして顕微鏡の焦点位置を定めた
うえでコア偏心間を求め、コア軸合せを行う方法である
ので、工業的に容易に入手し得る球面収差が必ずしも理
想的でない顕微鏡レンズ系を用いても、シングルモード
光ファイバなどの光ファイバのコア偏心間を正確に測定
することができ、一対の光ファイバを正確にコア軸合せ
を行うことができる。また、この発明によれば従来では
球面収差のために規定内の軸合せ精度を得ることができ
ないため、使用不可能となってしまう顕微鏡レンズも使
用することができる。よって、この軸合せ方法を光ファ
イバの偏心測定装置に応用すれば光ファイバの検査、製
造条件の制御等に利用でき、また光ファイバ！１着接続
装置に応用すればコア偏心のある光ファイバでも正確な
コア軸合せが可能となり、低損失のＥＪ＆着接続を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明のコア軸合せ方法の原
理を模式的に示した説明図である。 １・・・光フフイバ、１ａ・・・コア、２・・・顕微鏡
レンズ系、３・・・暗部幅。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）接続される一対の光ファイバを双方の端面が対向
   するように保持し、光ファイバの軸に直角に二方向から
   光ファイバに光を照射し、光ファイバを透過してくる光
   を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ像を光ファイバ像
   検出器で観測し、観測された光ファイバ像にできる暗部
   の幅を一定となるように顕微鏡の焦点位置を定め、この
   焦点位置での顕微鏡の拡大率を、顕微鏡レンズ系の球面
   収差に基いた拡大率補正係数で補正して前記二方向につ
   いてコア偏心量を求め、コア軸合せを行うことを特徴と
   する光ファイバのコア軸合せ方法。
2. （２）接続される一対の光ファイバを双方の端面が対向
   するように保持し、光ファイバの軸に直角に二方向から
   光ファイバに光を照射し、光ファイバを透過してくる光
   を顕微鏡で受光、拡大した光ファイバ像を光ファイバ像
   検出器で観測し、観測された光ファイバ像にできる暗部
   の幅を顕微鏡レンズ系の球面収差に基いて修正し、この
   修正暗部幅を基準にして顕微鏡の焦点位置を定めたうえ
   でコア偏心量を求め、コア軸合せを行うことを特徴とす
   る光ファイバのコア軸合せ方法。