JP2010139483A - 光導波路の検査システム及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積分球36では、発光素子40の発光強度に比例した、均一な強度分布の光が生成される。積分球36で生成された均一光は、ファイババンドル44の入射端面44Aから入射して、その内部を均一な強度分布を維持しながら導光し、出射端面44Bから出射する。出射端面44Bから出射された光は、光配線板12の表面12Aに在る光入力部28を含む領域に、均一な光強度分布で照射される。
【選択図】図2
Description
図1(A)は本発明の実施の形態に係る光導波路検査システムの構成を示す概略図である。図1(A)に示すように、光導波路検査システム10は、光導波路を備えた光配線板12を予め定めた位置に保持する保持ステージ14、光導波路の光入力部を含む表面12Aに検査光を照射する光照射装置16、光導波路の光出力部の画像を撮像する撮像装置18、及び撮像装置18から入力された画像データに基づいて画像解析を行う解析装置20を備えている。また、光照射装置16は、検査光を出射する光出射部32を備えている。後述する通り、ここでの検査光は、表面12A上での光強度分布が均一な光(以下、単に「均一光」という場合がある。)である。一方、撮像装置18は、導波光を受光する光受光部34を備えている。なお、受光面上での「光強度」とは、放射パワー(単位:W又はmW)を意味する。即ち、光パワーメータ等でエネルギー量として測定された、単位時間当りの光放射による放射エネルギーの量である。また、伝搬損失を表す場合には、基準値に対する相対強度(単位:dB又はdBm)で表される。
次に、光照射装置16の詳細構成について説明する。図2は光照射装置の詳細な構成を示す断面図である。図2に示すように、光照射装置16は、強度分布が均一な光を生成する球状の積分球36を備えている。積分球36は、球内壁面が拡散反射面とされており、導入された光が球内壁面で拡散反射を繰り返し(即ち、空間的に積分され)、均一な強度分布の光を生成する。積分球36は、光入出力を行うための複数の開口部38を備えている。
例えば、本実施の形態では、照射領域内での光強度のばらつきを2.0%以下とすることができる。光強度のばらつきは1.5%以下がより好ましい。ここで「光強度のばらつき」とは、計測データの最大値と最小値との差を表す。例えば、校正波長での光パワーメータの測定確度を±2.5%〜±5%とすると、光強度のばらつきが2.0%以下の照射光は、均一光と呼ぶのに十分である。なお、「光強度のばらつき」を、計測データとその平均値とから算出される分散又は標準偏差とすることもできる。
次に、ファイババンドル44の詳細構成について説明する。図3(A)はファイババンドルの光軸に沿った断面図である。図3(B)はファイババンドルの端面の微細構造を示す断面図である。図3(A)及び(B)に示すように、ファイババンドル44は、複数の光ファイバ素線48が束ねられたものである。本実施の形態では、数百本から数万本の光ファイバ素線48を束ねたものが用いられる。複数の光ファイバ素線が束ねられて熔着されたロッド状のファイババンドルは、ライトロッドコンジットとも称される。
次に、光照射装置16の光出射部32により均一光が照射される領域について説明する。図4は光照射装置により均一な光強度分布で照射される領域を示す平面図である。図4に示すように、光配線板12の表面12Aには、複数の光入力部28が存在する場合がある。図4に示す例では、5個の光入力部281〜285が設けられている。光照射装置16の光出射部32、即ち、ファイババンドル44の出射端面44Bからは、5個の光入力部281〜285を含む点線で示す照射領域52に、均一な光強度分布で検査光が照射される。
次に、撮像装置18及び解析装置20の詳細構成について説明する。図5は撮像装置及び解析装置の詳細な構成を示す概略図である。撮像装置18は、入射光を平行光化する対物レンズ54、対物レンズ54で得られた平行光を所定の撮像面に結像させる結像光学系58、及び撮像面に結像された画像を撮像する撮像部60を備えている。
なお、上記の実施の形態では、図8(A)に示すように、光導波路22を備えた光配線板12を保持ステージ14上に直接載置する例について説明したが、この場合には、クラッド26を導波した光も出射側まで到達し、漏れ光が検出される。この問題に対処するために、図8(B)に示すように、光配線板12と保持ステージ14との間に、屈折率調整材78を挿入することが好ましい。屈折率調整材78は、シート状に形成して予め保持ステージ14上に貼り付け等しておくことができる。また、測定の都度に塗布することもできる。
図9(A)〜(F)は、ライトロッドコンジットの出射端面と照射面との離間距離Gに応じた照射面での光強度分布を表す図である。測定領域は、8mm×8mmの大きさであり、1600個(40×40)のグリッドに分割されている。1個のグリッドは測定単位を表し、その大きさは200μm×200μmである。測定領域は、照射領域より一回り大きくなるようにした。(A)0.5mm、(B)1mm、(C)2mm、(D)4mm、(E)5mm、(F)6mmの6種類の離間距離Gについて、光強度分布を測定した。光強度分布の測定は、図5に示す撮像装置及び解析装置と同じ構成の装置を用いて行った。
図10はライトロッドコンジットの入射端面と積分球の内表面とのずれ量を表す図である。図10に示すように、ライトロッドコンジットの入射端面の位置を、積分球の内表面から±5mmの範囲でずらして、照射面での光強度分布の変化を観察した。積分球の内部へのずれ量をプラス表示とした。積分球36の壁面の厚さは約2mmである。−5mmずれた場合には、ライトロッドコンジットの入射端面は、積分球の外部に配置されることになる。
12 光配線板
12A 表面
14 保持ステージ
16 光照射装置
18 撮像装置
20 解析装置
22 光導波路
24 コア
26 クラッド
28 光入力部
30 光出力部
32 光出射部
34 光受光部
36 積分球
38 開口部
38A〜C 開口部
40 発光素子
42 受光素子
44 ファイババンドル
44A 入射端面
44B 出射端面
46 駆動制御装置
46A フィードバック回路
48 光ファイバ素線
50 光遮蔽部材
52 照射領域
54 対物レンズ
56 ハーフミラー
58 結像光学系
60 撮像部
62 照明装置
64 照明用電源
66 コンピュータ本体
68 表示装置
70 多値画像
72 2値画像
74 計測領域
76 連結成分
78 屈折率調整材
Claims (12)
- 光導波路を備えた光学デバイスを予め定めた位置に保持する保持手段と、
予め定めた波長の光を出射する光源、前記光源を駆動する光源駆動部、前記光源の出射光を導入して強度分布が均一化された検査光を生成する積分球、及び入射端が前記積分球の開口部に接続され且つ前記積分球で得られた前記検査光を前記入射端から出射端まで導く光導光部を備え、前記検査光を前記光導光部の出射端から出射して、前記光導波路の光入力部を含む表面又は端面に照射する光照射装置と、
前記光照射装置から前記光入力部に前記検査光が照射された場合に、前記光導波路の光出力部の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置から入力された画像データに基づいて画像解析を行う解析装置と、
を備えた光導波路の検査システム。 - 前記光照射装置は、前記積分球内の光強度を検出する検出素子、及び前記検出素子の検出信号に基づいて前記光源の出射光の強度が一定となるように前記光源駆動部をフィードバック制御する制御回路を、更に備えた請求項1に記載の光導波路の検査システム。
- 前記光導光部は、複数の光ファイバが束ねられたファイババンドルである請求項1又は2に記載の光導波路の検査システム。
- 前記光導光部は、前記出射端の端面の直径を7mm〜8mmの範囲とした場合に、前記出射端の端面が、前記光導波路の光入力部を含む表面又は端面との間隔が0.5mm〜6mmの範囲となる位置に配置される請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路の検査システム。
- 前記撮像装置は、入射光を平行光化する対物レンズ、前記対物レンズで得られた平行光を予め定めた撮像面に結像させる光学系、及び前記撮像面に結像された画像を撮像する撮像部を備え、前記対物レンズが前記光導波路の光出力部から出射される光の焦点位置に配置される請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路の検査システム。
- 前記解析装置は、前記撮像装置で取得された画像データを処理して別の画像データに変換する画像処理部、前記画像処理部で処理された別の画像データに基づいて前記光導波路の導波特性を計測して計測データを取得する計測処理部、及び前記計測処理部で取得された計測データと予め定めた閾値とに基づいて前記光導波路の導波特性の良否を判定する判定部を備えた請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路の検査システム。
- 前記画像処理部は、前記撮像装置で取得された画像データに基づいて計測領域を設定し、設定された計測領域の画像データを処理して別の画像データに変換する請求項6に記載の光導波路の検査システム。
- 前記解析装置に接続され且つ情報を表示する表示部を更に備え、前記撮像装置で取得された画像データ、前記画像処理部で処理された別の画像データ、前記計測処理部で取得された計測データ、及び前記判定部で判定された前記光導波路の導波特性の良否のいずれか1つに基づいて、解析結果を表示する請求項6に記載の光導波路の検査システム。
- 前記保持手段は、複数の光学デバイスを予め定めた位置に順次供給し、検査期間だけ保持する請求項1〜8のいずれか1項に記載の光導波路の検査システム。
- 前記保持手段は、前記光導波路を備えた光学デバイスを、前記光導波路のクラッドの屈折率以上の屈折率を備えた屈折率調整材を介して保持する、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の光導波路の検査システム。 - 光導波路を備えた光学デバイスを予め定めた位置に保持し、
光源を駆動して予め定めた波長の光を出射させ、前記光源からの出射光を積分球に導入して強度分布が均一化された検査光を生成し、
前記積分球で得られた前記検査光を、前記積分球に接続された光導光部の出射端まで導光し、前記検査光を前記光導光部の出射端から出射して、前記光導波路の光入力部を含む表面又は端面に照射し、
前記光導波路の光出力部の画像を撮像し、
撮像により取得された画像データに基づいて画像解析を行い、
前記光導波路の導波特性を検査する光導波路の検査方法。 - 前記光導波路を備えた光学デバイスを、前記光導波路のクラッドの屈折率以上の屈折率を備えた屈折率調整材を介して保持する、
請求項11に記載の光導波路の検査方法。
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