JPH0242333A

JPH0242333A - 光ファイバ検査法

Info

Publication number: JPH0242333A
Application number: JP18462489A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakazawa; 中沢　宏治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1990-02-13

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】〔発明の利用分野〕本発明は、研磨された光ファイバの端面の加工精度を高
精度に検査し、迅速に良否判定のできる光ファイバ検査
法に係る。

［従来の技術〕従来加工精度の判定にはファイバ一端に照明装置を備え
、第５図に示すように明るく見えるコア１−１の外周線
３から、研磨して得られた境界線２までの距離ｅｌｆを
測定して、該境界線のコア中心からのずれ量（例えば許
容値±２μｍ）を測定し、合否判定をしていたため時間
がかかるとともに、コア外周線３が光ファイバ製法上の
問題により必ずしもコントラスト良く明瞭に見えないも
のについては、合否判定のための検査が難しいという問
題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、研磨された光ファイバの端面を高精度
にかつ迅速に検査し得る光ファイバ検査法を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

スキュー光がメリデイオナル光よりファイバ受光角度が
大きい性質を利用して、メリデイオナル光の最大受光角
度θ２より大きな入射角度を有する照明装置と、θヨよ
り大きな出射角度を有する観察装置とを具備し、ファイ
バコア中心部に微小径暗部をＵ可能として、この暗部と
加工形状境界線の一致有無により、迅速に加工形状の検
査を行なうことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第１図にファイバ研磨装置概略を示す。ファイバ１は第
２図に示すように、光透過部であるコア１−１とコアよ
り屈折率の小さいクラッド１−２とよりなり、この外周
が被覆部１−３によりおおわれている。ファイバを研磨
工具（砥石等）１０により加工するのに、第１図に示す
ように、砥石１０と一定角度（仰角）φをなすホルダ５
にファイバ１の被覆部１−３を固定し、ファイバ先端部
は第２図に示すように所定長さＱだけ被覆部が除去され
クラッド１−２が露出するようにする。ホルダ５はクラ
ンプ７により切込みテーブル８に固定され、リミットス
イッチ９によりテーブル８の切込み量が与えられ、ファ
イバ先端１−２はその時のたわみ角に対応した研磨力で
研磨される。

ホルダと砥石のなす角度φを大きくすればファイバの研
磨圧力は大きくなる。従って荒研磨ではφを大きくして
研磨能率を上げることができ、仕上研磨ではファイバ研
磨面にチッピングが生じないよう角度φを小さくし研磨
圧を小さくして加工することができる。グラスファイバ
の加工形状は例えば第３図に示すように先端を所定角度
βで屋根形に形成するものであるが、上記角度φと切込
みｊｉｔ（ファイバが砥石面に接してからのファイバた
わみ量）の調整により所定仕上り角度βを得ることがで
きる。

ファイバ先端を角度βで尾根形に形成する目的は、受光
角度α１を、第２図の先端が平坦な場合の受光角度α。

より大きくして光伝達効率を高めるためである。この第
３図の加工においては屋根の稜線（境界線）２が第５図
に示すようにコア１−１の中心にきている必要があり、
例えばコア径１０μｍの場合は、この中心からのずれ量
許容値は±１〜２μｍ以下である。従来はコアの外周線
３からの境界線２の距離ｅｒｆを測定していたため、測
定に時間がかかるという問題があったがまたコア１−１
．クラッド１−２ともに主成分はＳｉｎ、で光学的特性
が類以しているため、コア外周線３は他端から光を入射
させた場合でも必ずしもコントラスト良く明瞭には見え
ずぼやけてているため、測定精度が十分に得られなかっ
た。

本発明ではこの測定精度を向上させ、測定時変を短縮さ
せるために、第４図に示す方法を用いる。

ファイバ入射光をメリディオナル（子午線）光とスキュ
ー光とにわけて考えると、メリディオナル光に対する最
大受光角度θＭはｎ　ｓ　ｉｎ　ｅ　Ｍ＝　ｑ　＝ファイバの開口数・・
・（１）として与えられる。但し、ｎはファイバの置か
れている外界屈折率（空気ではｎ＝１）、ｎｏはコアの
屈折率、ｎ、はクラッドの屈折率である。一方スキュー
光に対する受光角度θはｓｉｎθｃｏｓ　ｙ≦−６７−
π１ファイバの開口・・・（２）で与えられる。但しｒ
は第７図に示すようにスキュー光ＡＢのファイバ断面へ
の投影ＡＦとＡ点からの法線Ａ○との成す角度である。

（２）式でｃｏｓｒ≦１より、スキュー光に対する受光
角度の方がメリディオナル光より大きい。

第７図のスキュー光ＡＢと光軸に平行な線ＡＡ′との成
す角度をθ。とし、ＺＢＡ○＝ωとすると、第７図よりｃｏｓω＝ｓｉｎθＱＣＯＳ　ｒ　　　　（３）となる
（これは、ＡＢ上の単位ベクトルＡＣのＡＦ上への投影
をＡ　Ｄ、　Ａ　ＤのＡＯ上への投影をＡＥとすると、
　ＡＥはＡＣのＡＯ上への投影となることから明らかで
ある。）いま（１）、（２）式よりｃｏｓｙ＝ｓｉｎθＭ／　Ｓ　１　ｎｏ−（４）また　
　ｓＬｎθｃ　＝　ｎ　１／　ｎ　ｏ　　　　　　　・
・・（５）となるＹ、θＣ（臨界角）を定義する。例え
ばｎ。

＝１．５．　ｎ　ｔ　＝　１．３の場合を考えると、（
５）式よりθＣ＝６０”　、また（１）式よりＯＭ＝４
８°　（但しｎ＝１とする）となる。いまθヨ≦θ≦Ｏ
ｃとなる角度で、出射面を観測装置１２により第４図に
示すとと＜ａｍすると、　ｙｅ＜７の領域には暗部が形
成されることになる。（３）式においてω≧ω。とする
と、ω０はスキュー光がコア、クラッド境界面の全反射
によって伝わるときの臨界角であり、ω≧ωの場合には
光が伝わるがωくω。では光が伝わらない。従って（３
）式よりｒ＜ｒでは光が伝わらず上述した暗部が形成さ
れる。暗部第６図４の直径をα。、コア１−１の直径を
α、とすると、。。＝０工５ｉｎｒ　　　　・・・（６
）である。

（４）、（６）式より暗部直径は観察角度θ（θ、≦０
≦θＣ）に伴って変化することがわかる。

以上の考察により、微小径暗部が形成されるための条件
は、（１）メリディオナル光の他に、スキュー光が必要であ
るため、一般には平行光ではなく散乱光源（第４図１ｌ
−１）を必要とする。

（２）ＩｉＩＩ祭角度θ≧ＯＭとすることが必要なため
、入射光の入射角度θもまた同様にθ≧０２とすること
が必要で、一般には第４図１１に示すように凸レンズ１
１−２を用いた集光装置が必要である。またｗｔ察角度
θ≧θ□と十分大きくするためには、一般には顕微鏡対
物レンズの倍率を上げていけばよい。

このような、第４図の照明−観測系を用いることにより
第６図に示すごとくコア１−１を明るく。

中心暗部４を暗＜ａｍすることができ、コア外周線３が
明瞭でない場合でも、観察角度θを適宜調整することに
より、中心暗部４と加工された尾根形稜線２との一致、
不一致を明瞭に観察することができ、加工精度の良否判
定が迅速かつ容易に達成できる。（第１図１３が観察用
顕微ｔａ＞ここで、第１図では、第１図のリミットスイ
ッチαにより切込み量を設定したが、リミットスイッチ
だけでは位置決め精度が十分に得られない場合がある。

この対策として同図ホルダ５の先端に砥石１０と対向し
て近接センサ（容量式、渦電流式、エア式、光学式等）
６を設けることができるが、形が大きくなり作業性が悪
くなる場合がある。

そこで本発明では第８，９図に示すファイバー１−２と
砥石１ｏの光学的接触検出法を考案した。

第８図（α）に示すように照明袋＠１４により遠方から
平行光線は照射し拡大鏡等の観察装置１５でモニタする
と、クラッド１−２の外周面に沿って輝線１６が第８図
（ｂ）のモニタ画像のごとく観察され、ファイバは砥石
に接触していない状態では輝線１６の長さはクラット突
出長さＱ。に等しい。一方ファイバが砥石に接触した第
９図の状態ではファイバ先端がたわみ、このたわみ角は
り　ラッド突出長さΩ。の２乗に比例するためファイバ
先端のたわんだ部分で反射された光はｗｔ察郡部１５ら
大きくそれ、この結果第９図（ｂ）のモニタ画像で得ら
れる輝線１６の長さＱＬはＣｔ＜Ｑｏとなる。このこと
によりファイバと砥石の接触検出を高精度に行なうこと
ができ、接触後の切込み量を正確に与えることができる
。

また照明−観測系は研磨装置本体から十分に離すことが
できるため作業性を損なうことがない。

〔発明の効果〕

本発明により、ファイバ仕上り形状精度の検査法を簡略
化、迅速化することが可能となり、経済的効果が大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、研磨装置本体を示す概略図、第２図は、光フ
ァイバの先端部を示す説明図、第３図は、光ファイバの
先端部の加工形状を示す説明図、第４図は、本発明のフ
ァイバの照明−ａｍ装置を示す説明図、第５図は、従来
のファイバ端面観察像を示す図、第６図は１本発明によ
るファイバ端面１！察像を示す図、第７図は、スキュー
光の説明図。第８図、９図は、光ファイバと砥石の接触有無検出を説
明する図であって、第８図（α）は、光ファイバと砥石
とが接触していない場合を示す図、第８図（ｂ）はその
モニタ画像を表わす図、第９図（α）は、光ファイバと
砥石とが接触している場合を示す図、第９図（ｂ）はそ
のモニタ画像を表わす図である。１・・・ファイバ、１−１・・・コア、１−２・・・クラッド、１−３・・・被覆、２・・・屋根形の境界線、３・・・コア外周輪郭線。４・・・微小径中心暗部、５・・・ホルダ、６・・・近接センサ、７・・・クランプ、８・・・切込みテーブル、９・・・リミットスイッチ。１０・・・研磨工具、１１・・・照明装置、１１−１・・・光源ランプ、１１−２・・・集光レンズ、１２・・・対物レンズ、１３・・・顕微鏡、１４・・・照明装置。１５・・・拡大鏡、１６・・・輝線。第、５区晃に口（ア拓７０晃１口第８日晃デ囚

Claims

【特許請求の範囲】

１、光ファイバの入射面においてメリディオナル（子午
線）光におけるファイバ開口数に対応した最大受光角度
より十分大きな入射角度で散乱光を入射せしめ、ファイ
バの出射面において、上記最大受光角度より十分大きな
角度で光ファイバのコアの中心部に微小径暗部を観察し
、光ファイバ研磨端面を出射面（観察面）として、研磨
された光ファイバ端面の境界線と上記微小径暗部とのず
れ量を測定することにより、ファイバ加工精度を検査す
ることを特徴とする光ファイバ検査法。