JP2002116014A - 偏波面保存光ファイバにおける応力付与部の位置検出方法及び位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応力付与部の位置検出及び調整に時間が掛か
り、精度も高くなかった。 【解決手段】 本発明の偏波面保存光ファイバにおける
応力付与部の位置検出方法は、偏波面保存光ファイバに
その側面から光を入射し、同ファイバを透過した光を観
察レンズで捉えて観察し、得られた観察データを処理し
て前記観察レンズの光軸と偏波面保存光ファイバの２つ
の応力付与部の中心を結ぶ直線とがなす角度を求めるこ
とによって、応力付与部の位置を検出するものである。
本発明の偏波面保存光ファイバにおける応力付与部の位
置調整方法は、本発明の位置検出方法によって得られる
前記角度が所望角度となるよう当該ファイバをその軸回
りに回転させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏波面保存光ファ
イバにおける応力付与部の位置を検出するための方法
と、検出された位置に基づいて応力付与部を所望の位置
に調整するための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏波面保存光ファイバ（例えばパンダフ
ァイバ）には、コアに横方向と縦方向で屈折率が異なる
複屈折の特性を持たせるため、コアの両側方に応力付与
部が配置されている。このような偏波面保存光ファイバ
同士を接続（例えば融着接続）するときには、図６
（ａ）に示すように互いの応力付与部Ａを一致させた
り、同図（ｂ）に示すように９０°ずらしたり、同図
（ｃ）に示すように４５°ずらしたり、これ以外の任意
の角度だけずらしたりすることが要求される。従って、
接続時に双方又は一方の偏波面保存光ファイバＢをその
軸回りに回転させて（図６の矢印θ方向に回転させ
て）、互いの応力付与部Ａが所望の位置関係となるよう
に調整を行う必要があり、これを正確に行うためには夫
々の偏波面保存光ファイバＢにおける応力付与部Ａの回
転方向（図６の矢印θ方向）の位置を正確に把握する必
要がある。

【０００３】従来、偏波面保存光ファイバの応力付与部
の位置を検出し、これを所望の位置関係に調整するため
の方法として次の３つの方法があった。 （１）突き出し棒の先端に設けたミラーに偏波面保存光
ファイバーの端面を映し、ミラーに映った端面の像を顕
微鏡付きのＴＶカメラによって撮影し、その撮影画像を
ＴＶモニタに出力し、ＴＶモニタを見ながら当該偏波面
保存光ファイバをその軸回りに回転させる。 （２）２本の偏波面保存光ファイバの端面同士を突き合
せた状態で、一方の偏波面保存光ファイバに直線偏光を
入射し、これを他方の偏波面保存光ファイバの端部で受
光して、その消光比を測定する。ここで、突き合わされ
た互いの偏波面保存光ファイバにおける応力付与部の相
対的位置関係（相対角度）と前記消光比との間には一定
の関係が存在するので、消光比を測定しながら双方又は
一方のファイバをその軸回りに回転させることによっ
て、互いの応力付与部を所望の位置関係に調整すること
ができる。 （３）コア直視法によって偏波面保存光ファイバを観察
し、その観察像における輝度をプロファイルする。具体
的には、前記のような偏波面保存光ファイバ同士を接続
する場合には、コア直視法に用いられる観察レンズの光
軸と偏波面保存光ファイバの応力付与部とが図２
（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図４（ｃ）に示す何
れかの関係にある。そこで、観察レンズの光軸と偏波面
保存光ファイバの応力付与部とが前記各図の関係にある
ときの輝度分布パターンを予めサンプリングしておき、
作業者が偏波面保存光ファイバをコア直視法によって観
察しながらサンプリングされている輝度分布パターンと
一致するように当該ファイバをその軸回りに回転させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）の方法によ
って偏波面保存光ファイバの応力付与部を位置合わせす
ることには次のような課題があった。 （１）融着接続装置に突き出し棒と顕微鏡という接続に
関係のない余分な機構を追加する必要がある。 （２）突き出し棒はその先端のミラーに偏波面保存光フ
ァイバの端面が映る位置に配置する必要があるため、必
然的に当該光ファイバと同程度高さに配置されることに
なる。しかし、この位置に突き出し棒が存在すると融着
接続の際に邪魔になるので、融着接続の際には別の位置
に退避させる必要があり、そのための機構も必要にな
る。

【０００５】前記（２）の方法によって偏波面保存光フ
ァイバの応力付与部を位置合わせすることには次のよう
な課題があった。 （１）直線偏光を発生させる光源と、消光比を測定する
測定装置を用意する必要がある。 （２）消光比を測定するためは、突き合わされた２本の
偏波面保存光ファイバのうち、一方を前記光源に接続
し、他方を前記測定装置に接続する必要があるが、この
準備作業に手間と時間を要する。

【０００６】前記（３）の方法によって偏波面保存光フ
ァイバの応力付与部を位置合わせすることには次のよう
な課題があった。 （１）作業者が観察画像を見ながら手動で光ファイバを
回転させるため、個人差によるバラツキが生じたり、作
業者の疲労によって位置合わせ精度が低下したりする。 （２）前記課題を解決するために位置合わせ作業を自動
化すると時間がかかる。即ち、自動化するためには、偏
波面保存光ファイバをその軸回りに少しづつ回転させな
がら、その都度観察画像を取り込んでこれを処理し、得
られた輝度分布パターンとサンプリングされている輝度
分布パターンとを比較することを繰り返さなくてはなら
ないので、位置合わせを完了するまでに多くの時間（５
分以上）を要する。さらに、偏波面保存光ファイバ同士
を高強度融着接続するために、互いのファイバの被覆部
をＶ溝にセットした場合、当該偏波面保存光ファイバの
被覆径中心とクラッド中心に偏心があったり、被覆に曲
がり癖が付いていたりすると、ファイバを回転させたと
きに同ファイバと観察レンズとの位置関係が変わり、焦
点がずれる。そのため観察不可能な画像となり、輝度分
布パターンが得られず、再び焦点を合わせる必要が生じ
て時間がかかる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本件出願の第１の偏波面
保存光ファイバにおける応力付与部の位置検出方法は、
偏波面保存光ファイバにその側面から光を入射し、同フ
ァイバを透過した光を観察レンズで捉えて観察し、得ら
れた観察データを処理して前記観察レンズの光軸と偏波
面保存光ファイバにおける２つの応力付与部の中心を結
ぶ直線とがなす角度を求めるものである。

【０００８】本件出願の第２の偏波面保存光ファイバに
おける応力付与部の位置検出方法は、偏波面保存光ファ
イバにその側面から光を入射し、同ファイバを透過した
光を観察レンズで捉えてその光の輝度分布を求め、求め
られた輝度分布中のビーム部の幅と、同ビーム部のうち
輝度が一定以上の部分からファイバ中心までの距離との
比を求め、これを予め取得してあるデータと照合して、
観察レンズの光軸と偏波面保存光ファイバにおける２つ
の応力付与部の中心を結ぶ直線とがなす角度を求めるも
のである。

【０００９】本件出願の第１の偏波面保存光ファイバに
おける応力付与部の位置調整方法は、前記第１又は第２
の偏波面保存光ファイバの位置検出方法によって、観察
レンズの光軸と偏波面保存光ファイバにおける２つの応
力付与部の中心を結ぶ直線とがなす角度を求め、求めら
れた角度と所望とする角度とが一致するように当該偏波
面保存光ファイバをその軸回りに回転させるものであ
る。

【００１０】本件出願の第２の偏波面保存光ファイバに
おける応力付与部の位置調整方法は、偏波面保存光ファ
イバにその側面から光を入射し、同ファイバを透過した
光を観察レンズで捉えてその光の輝度分布を求め、求め
られた輝度分布中のビーム部をファイバ中心を境目とし
て二分割し、二分割されたビーム部の輝度合計値が一致
するように当該偏波面保存光ファイバをその軸回りに回
転させるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下、本発明の偏
波面保存光ファイバにおける応力付与部の位置検出方法
及び位置調整方法の原理について説明し、次いでその具
体的な実施形態の一例を説明する。

【００１２】光ファイバにその側面から光を入射し、同
ファイバを透過した光を観察するコア直視法によって偏
波面保存光ファイバ（パンダファイバ）を観察すると、
図１（ａ）に示すような輝度分布が得られる。輝度分布
中のＡ、Ｄは当該パンダファイバのクラッド外径部分を
表す。Ｂ−Ｃ間はビーム部と呼ばれ、当該パンダファイ
バがレンズの働きをして側面から入射した光を集光させ
た部分である。本発明では、パンダファイバの応力付与
部の位置を検出するために、前記ビーム部における輝度
分布を利用する。具体的には、図１（ｂ）に示すよう
に、パンダファイバ１はコア２の両側方に応力付与部３
が配置されているため、側面から入射した光は応力付与
部３で屈折などによって曲げられ、前記ビーム部におけ
る輝度分布が通常の光ファイバのそれとは異なる。

【００１３】さらに、パンダファイバ１をコア直視法に
よって観察すると、観察レンズ４と応力付与部３との相
対的位置関係によって、同一のパンダファイバであって
もビーム部における輝度分布が異なる。詳しくは、図２
（ａ）に示すように、パンダファイバ１の２つの応力付
与部３₁、３₂の中心を結ぶ直線Ｘと観察レンズ４の光軸
Ｙとがなす角度αが９０°の場合（例えば、この位置を
基準位置とする）、および図２（ｂ）に示すように、同
パンダファイバ１を前記基準位置から図中の矢印方向へ
１８０°回転させた場合（αは同じく９０°）は、図２
（ｃ）に示すようにビーム部に輝度の強い部分がビーム
部よりやや内側に入った位置に２ヶ所できる。

【００１４】また、図３（ａ）に示すように、前記角度
αが０°の場合（パンダファイバ１を図２ａに示す基準
位置から図中の矢印方向へ９０°回転させた場合）、お
よび図３（ｂ）に示すように、同パンダファイバ１を前
記基準位置から矢印方向へ２７０°回転させた場合（角
度αは同じく０°）も、図３（ｃ）に示すようにビーム
部に輝度の強い部分がビーム部より外側に２ヶ所でき
る。

【００１５】応力付与部３と観察レンズ４の相対的位置
関係が前記図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）に示
す関係以外の関係にある場合（αが９０°又は０°以外
の場合）には、ビーム部に輝度の強い部分が１ヶ所だけ
できる。例えば、図４（ａ）に示すように、パンダファ
イバ１を図２（ａ）に示す基準位置から図中の矢印方向
へ４５°回転させた場合（角度αが４５°の場合）は、
同図（ｂ）に示すような輝度分布となる。また、図４
（ｃ）に示すように、同パンダファイバ１を前記基準位
置から図中の矢印方向へ１３５°回転させた場合（角度
αは同じく４５°）は、同図（ｄ）に示すような輝度分
布となる。

【００１６】さらに、角度αが１０°の場合は図５
（ａ）に示すような輝度分布となり、以下同様に、角度
αが２０°の場合は図５（ｂ）、３０°の場合は図５
（ｃ）、４０°の場合は図５（ｄ）に示すような輝度分
布となる。

【００１７】本発明は、以上のような応力付与部３と観
察レンズ４の相対的位置関係によって決定されるビーム
部の輝度分布の特異性に着目し、これを利用してパンダ
ファイバ１における応力付与部３の位置を検出し、さら
に検出された応力付与部３の位置に基づいて同応力付与
部３の位置を所望の位置に調整せんとするものである。
具体的には、ビーム部において一定以上の輝度を示す部
分（輝度の強い部分）のファイバ中心に対する距離（図
１ａのＡ−Ｄ間の中間までの距離）は、応力付与部３の
回転方向（図６の矢印θ方向）の位置と１対１の対応関
係にある。従って、予め前記角度αを様々に異ならせ、
その都度、ビーム部の幅と同ビーム部のうち輝度が強い
部分からファイバ中心までの距離との比を算出し、これ
をデータ化しておく。次いで、観察結果から得られたビ
ーム部の幅と同ビーム部のうち輝度が強い部分からファ
イバ中心までの距離との比を前記データ化されている比
と照合すれば角度αを求めることができる。さらに、求
められた角度αと所望とする応力付与部の位置関係にお
ける角度αを比較し、その差分だけ当該パンダファイバ
１をその軸回りに回転させれば、応力付与部３を所望の
位置に調整することもできる。例えば、観察結果から得
られた角度αが例えば７５°であり、所望とする応力付
与部３の位置関係が前記図３（ａ）に示すものである場
合には、当該パンダファイバ１を図中の矢印方向へ１０
５°もしくは矢印反対方向へ７５°回転させてやればよ
い。

【００１８】尚、前記図４（ｂ）又は（ｄ）のように、
ビーム部上に輝度の強い部分が１ヶ所しか存在しない場
合は、同部分からファイバ中心までの距離に関する情報
のみからは、観察レンズ４と応力付与部３の相対的位置
関係が同図（ａ）又は（ｂ）の何れの状態であるのか判
断できない。この場合の判断方法については後述する。

【００１９】以下、前記原理を利用した本発明の偏波面
保存光ファイバにおける応力付与部の位置検出方法及び
位置調整方法の具体的実施形態を説明する。

【００２０】（粗側工程） １．コア直視法を実現可能な手段を備えた融着接続装置
に接続対象である２本のパンダファイバをセットする。 ２．通常の光ファイバと同様に、パンダファイバの側面
から光を入射させ、同ファイバを透過した光を観察レン
ズで捉えてその光の輝度分布を求める。即ち、当該パン
ダファイバをコア直視法によって観察して輝度分布を求
める。 ３．輝度分布中のビーム部の幅を求め、これが最適な幅
となるように観察レンズの焦点を合わせ込む。さらに、
ビーム部を測定できるように、入射光の明るさも調整す
る。尚、最適なビーム幅はパンダファイバの種類（例え
ば、応力付与部の径、コア中心から応力付与部までの距
離等）によって異なる。 ４．求められたビーム部中で輝度が一定以上の部分を探
す。例えば、最も輝度が強い部分を探し、この部分に対
して輝度値が９０％以上の部分を探す。 ５．輝度が一定以上の部分からファイバ中心（クラッド
中心）までの距離を求める。尚、輝度が一定以上の部分
が１ヶ所だけの場合、そのすぐ隣に暗い部分が現れ、そ
の両隣の暗い部分を探し、どちら側がより明るいかを比
較する。即ち、図４（ｂ）に示すように、左側がより明
るい場合は、観察レンズと応力付与部が図４（ａ）に示
す位置関係にあると判断でき、右側がより明るい場合は
図４（ｃ）に示す位置関係にあると判断できる。 ６．ビーム部幅と輝度が一定以上の部分からクラッド中
心までの距離との比を求め、その値をデータに照らして
観察レンズの光軸と当該パンダファイバの２つの応力付
与部の中心を結ぶ直線とがなす角度αを求める。 ７．以上を接続対象である２本のパンダファイバの夫々
について行って、両パンダファイバの応力付与部の位置
を把握する。 ８．双方又は一方のパンダファイバをその軸回りに必要
量だけ回転させて互いの応力付与部を所定の位置関係に
調整する。

【００２１】（精測工程） １．前記粗測工程によって、接続対象である２本のパン
ダファイバの応力付与部を共に図２（ａ）に示す状態と
なるように大まかな位置合わせをする。 ２．観察レンズの焦点調整、入射光の明るさ調整を行
う。 ３．一方のパンダファイバをコア直視法によって観察
し、得られる輝度分布からファイバ中心を求め、輝度分
布中のビーム部を求められたファイバ中心を境としてニ
分割し、夫々の明るさを求める。 ４．二分割されたビーム部の明るさを比較し、差がある
場合にはどちらがどれだけ明るいかを求める。 ５．前記差が小さくなるように双方又は一方のパンダフ
ァイバをその軸回りに回転させる。 ６．以上を前記差が一定値以下になるまで繰り返す。 ７．他方のパンダファイバについても前記１〜６を実施
する。これによって、夫々のパンダファイバについて、
２つの応力付与部の中心を結ぶ直線と観察レンズの光軸
を高精度で一致させることができ（図２ａに示す状態と
することができ）、結果的に互いのパンダファイバの応
力付与部を高精度で一致させることができる。尚、この
状態から一方又は双方のパンダファイバを任意の角度だ
けその軸回りに回転させれば、互いの応力付与部に高精
度で所望の角度誤差を持たせることもできる。

【００２２】前記粗側工程及び精測工程はどちらか一方
のみを実施してもよく、双方を実施してもよい。

【００２３】

【発明の効果】本件出願の偏波面保存光ファイバにおけ
る応力付与部の位置検出方法及び位置調整方法は、次の
ような効果を有する。 （１）本発明の位置検出方法によれば、コア直視法によ
って偏波面保存光ファイバを透過した光の輝度分布を求
め、これをデータ処理するだけで当該光ファイバの応力
付与部の回転方向の位置を検出することができる。さら
に、その位置は観察レンズの光軸と当該偏波面保存光フ
ァイバにおける２つの応力付与部の中心を結ぶ直線との
なす角度として検出される。 （２）本発明の位置調整方法によれば、前記本発明の位
置検出方法によって検出された角度と所望とする応力付
与部の位置関係における角度との差分だけ、当該偏波面
保存光ファイバをその軸回りに回転させるだけで同ファ
イバの応力付与部を所望の位置関係に調整することもで
きる。 （３）以上によって、従来のように、偏波面保存光ファ
イバをその軸回りに回転させながら、その都度観察画像
を取り込んでこれを処理する必要がなく、高速且つ自動
的に応力付与部の位置検出及び位置調整を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は偏波面保存光ファイバをコア直視法で
観察した場合に得られる透過光の輝度分布の代表例を示
す図、（ｂ）はコア直視法による偏波面保存光ファイバ
の観察状態を示す説明図。

【図２】偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与
部と観察レンズの位置関係の一例を示す図であり、
（ａ）（ｂ）は２つの応力付与部の中心を結ぶ直線と観
察レンズの光軸とがなす角度が９０°の状態を示す図、
（ｃ）はこの状態における輝度部分を示す図。

【図３】偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与
部と観察レンズの位置関係の他例を示す図であり、
（ａ）（ｂ）は２つの応力付与部の中心を結ぶ直線と観
察レンズの光軸とがなす角度が０°の状態を示す図、
（ｃ）はこの状態における輝度部分を示す図。

【図４】偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与
部と観察レンズの位置関係のさらに他例を示す図であ
り、（ａ）（ｃ）は２つの応力付与部の中心を結ぶ直線
と観察レンズの光軸とがなす角度が４５°の状態を示す
図、（ｂ）は（ａ）の状態における輝度部分を示す図、
（ｄ）は（ｃ）の状態における輝度部分を示す図。

【図５】偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与
部の中心を結ぶ直線と観察レンズの光軸とがなす角度を
様々に変換させた場合における輝度部分を示す図であっ
て、（ａ）は角度が１０°の場合、（ｂ）は角度が２０
°の場合、（ｃ）は角度が３０°の場合、（ｄ）は角度
が４０°の場合の図。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、偏波面保存光ファイバ同士
を接続する場合に要求される互いの応力付与部の位置関
係の異なる例を示す説明図。

【符号の説明】

１ 偏波面保存光ファイバ ２ コア ３ 応力付与部 ４ 観察レンズ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏波面保存光ファイバにその側面から光を
   入射し、同ファイバを透過した光を観察レンズで捉えて
   観察し、得られた観察データを処理して前記観察レンズ
   の光軸と偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与
   部の中心を結ぶ直線とがなす角度を求めることを特徴と
   する偏波面保存光ファイバにおける応力付与部の位置検
   出方法。
2. 【請求項２】偏波面保存光ファイバにその側面から光を
   入射し、同ファイバを透過した光を観察レンズで捉えて
   その光の輝度分布を求め、求められた輝度分布中のビー
   ム部の幅と、同ビーム部のうち輝度が一定以上の部分か
   らファイバ中心までの距離との比を求め、これを予め取
   得してあるデータと照合して、観察レンズの光軸と偏波
   面保存光ファイバにおける２つの応力付与部の中心を結
   ぶ直線とがなす角度を求めることを特徴とする偏波面保
   存光ファイバにおける応力付与部の位置検出方法。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の偏波面保存光
   ファイバの位置検出方法によって、観察レンズの光軸と
   偏波面保存光ファイバにおける２つの応力付与部の中心
   を結ぶ直線とがなす角度を求め、求められた角度と所望
   とする角度とが一致するように当該偏波面保存光ファイ
   バをその軸回りに回転させることを特徴とする偏波面保
   存光ファイバにおける応力付与部の位置調整方法。
4. 【請求項４】偏波面保存光ファイバにその側面から光を
   入射し、同ファイバを透過した光を観察レンズで捉えて
   その光の輝度分布を求め、求められた輝度分布中のビー
   ム部をファイバ中心を境目として二分割し、二分割され
   たビーム部の輝度合計値が一致するように当該偏波面保
   存光ファイバをその軸回りに回転させることを特徴とす
   る偏波面保存光ファイバにおける応力付与部の位置調整
   方法。