JP2013029758A - Core position specification method and alignment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コア位置特定方法及び調芯装置に関するものである。 The present invention relates to a core position specifying method and an alignment apparatus.
特許文献1,2には、半導体レーザの出射光を光ファイバに結合するための光モジュールの光軸調整方法が記載されている。特許文献1に記載された方法では、半導体レーザ及び集光レンズを有する半導体レーザユニットと光ファイバとの光軸を調整する際に、光軸に垂直なX,Y方向と、光軸方向に沿ったZ方向とにこれらを相対的に変位させ、光結合効率が最大となるようにこれらの相対位置を合わせる。このとき、光軸に垂直な面内における光結合の空間パワー特性がガウシアンのレーザパワー分布に近似できることを前提とし、同一垂直面内の4点の光強度に基づいて、光軸位置におけるレーザの集光ビーム径および光軸中心からの位置ズレ量を算出する。また、特許文献2に記載された方法では、所定の直線方向に発光素子と光ファイバとを相対的に移動してこれらの位置合わせを行う際に、発光素子から出射されて光ファイバを透過した光の強度を、該直線方向における複数の位置において測定する。そして、それらの測定位置と光強度測定値とに基づいて、発光素子と光ファイバとの相対位置と光強度との相関関数を作成し、この相関関数が極大値となる位置に発光素子と光ファイバとを合わせる。なお、非特許文献1には、光デバイスと光ファイバとを光学的に結合する際の調芯アルゴリズムが記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe a method of adjusting the optical axis of an optical module for coupling light emitted from a semiconductor laser to an optical fiber. In the method described in Patent Document 1, when adjusting the optical axes of a semiconductor laser unit having a semiconductor laser and a condenser lens and an optical fiber, the X and Y directions perpendicular to the optical axis and along the optical axis direction are adjusted. These are displaced relative to the Z direction, and their relative positions are matched so that the optical coupling efficiency is maximized. At this time, on the premise that the spatial power characteristic of the optical coupling in the plane perpendicular to the optical axis can be approximated to the Gaussian laser power distribution, the laser power at the optical axis position is based on the light intensity at four points in the same vertical plane. The amount of positional deviation from the focused beam diameter and the optical axis center is calculated. Further, in the method described in Patent Document 2, when the light emitting element and the optical fiber are relatively moved in a predetermined linear direction to align them, the light is emitted from the light emitting element and transmitted through the optical fiber. The light intensity is measured at a plurality of positions in the linear direction. Then, based on the measurement position and the light intensity measurement value, a correlation function between the relative position between the light emitting element and the optical fiber and the light intensity is created, and the light emitting element and the light are positioned at a position where the correlation function becomes a maximum value. Match the fiber. Non-Patent Document 1 describes an alignment algorithm for optically coupling an optical device and an optical fiber.
近年、増大する光通信トラフィックに対応するために、複数のコアを有するマルチコアファイバが盛んに研究されている。マルチコアファイバは、例えば、長手方向に垂直な断面において複数のコアが二次元状に分散配置された構成を有する。しかし、現に存在する調芯装置はマルチコアファイバに対応しておらず、マルチコアファイバ同士、或いはマルチコアファイバと他の光学部品との光軸合わせを行う好適な装置や方法は未だ存在しない。それは、一つのコアが中央に配置されたシングルコアファイバを調芯する場合と異なり、マルチコアファイバを調芯する場合、端面における複数のコアそれぞれの位置を特定する必要があるからである。 In recent years, in order to cope with increasing optical communication traffic, multicore fibers having a plurality of cores have been actively studied. The multi-core fiber has, for example, a configuration in which a plurality of cores are two-dimensionally distributed and arranged in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. However, existing alignment devices do not support multi-core fibers, and no suitable device or method for aligning optical axes between multi-core fibers or between multi-core fibers and other optical components yet exists. This is because, unlike the case of aligning a single core fiber in which one core is arranged at the center, when aligning a multi-core fiber, it is necessary to specify the position of each of the plurality of cores on the end face.
通常、光ファイバの端面におけるコアの位置を特定する際には、該光ファイバの端面に別の光ファイバの端面を対向させ、該別の光ファイバを端面全体に走査させながら該別の光ファイバから光を照射し、光ファイバの他端において検出される光強度が大きくなる位置を特定する(粗調芯)。その後、当該位置を含む微小な領域内において、上記別の光ファイバから光を照射しつつ、光ファイバの他端において検出される光強度が最も大きくなる位置を所定のアルゴリズムによって探索する(微調芯)。なお、上述した非特許文献1では、粗調芯の際の走査方法として「ラスタ調心」や「スパイラル調心」が記載されており、また、微調芯の際に用いるアルゴリズムとして「山登り調心」といった方法が記載されている。 Usually, when the position of the core on the end face of the optical fiber is specified, the end face of the other optical fiber is opposed to the end face of the optical fiber, and the other optical fiber is scanned over the entire end face. The position where the light intensity detected at the other end of the optical fiber increases is specified (coarse alignment). Thereafter, within a minute region including the position, while irradiating light from the other optical fiber, a position where the light intensity detected at the other end of the optical fiber is maximized is searched by a predetermined algorithm (fine alignment). ). In the above-mentioned Non-Patent Document 1, “raster alignment” and “spiral alignment” are described as scanning methods for coarse alignment, and “hill climbing alignment” is used as an algorithm for fine alignment. Is described.
しかしながら、上述したコア位置特定方法をマルチコアファイバの調芯に使用すると、複数のコアのそれぞれを特定する毎に粗調芯と微調芯とを繰り返すこととなる。したがって、全てのコア位置を特定するには長時間を要してしまう。 However, when the above-described core position specifying method is used for alignment of a multi-core fiber, coarse alignment and fine alignment are repeated each time a plurality of cores are specified. Therefore, it takes a long time to specify all the core positions.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マルチコアファイバの端面における複数のコアの位置を、より短い時間で特定することができるコア位置特定方法および調芯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a core position specifying method and an aligning device that can specify the positions of a plurality of cores on the end face of a multicore fiber in a shorter time. For the purpose.
上述した課題を解決するために、本発明によるコア位置特定方法は、N個(Nは2以上の整数)のコアを有するマルチコアファイバの端面におけるN個のコアの位置を特定する方法であって、マルチコアファイバの一端面を観察しながら該一端面の中心軸まわりの姿勢角を所定角度に合わせて固定するとともに、マルチコアファイバの他端面においてN個のコアから出射される光の強度を一括して検出する光検出手段を他端面に光結合するファイバ固定ステップと、一端面に対して二次元的に光線を走査させながら光検出手段において光強度を検出することにより、N個のコアに含まれる一のコアの一端面における位置を第1の精度でもって特定する第1の調芯ステップと、予め取得されたN個のコア同士の相対位置情報に基づいて、一のコアがN個のコアのそれぞれであると仮定したときの一のコアを除く他の(N−1)個のコアの予測位置に光線を入射し、光検出手段における光強度が所定値を超えた場合に当該コアの予測位置の近傍に(N−1)個のコアの一つが存在するとして(N−1)個のコアの位置を推定するコア位置推定ステップと、コア位置推定ステップにより推定された(N−1)個のコアそれぞれの位置を含む(N−1)個の部分領域それぞれに対して光線を走査させながら光検出手段において光強度を検出することにより、(N−1)個のコアの各位置を第1の精度より高い第2の精度でもって特定する第2の調芯ステップとを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a core position specifying method according to the present invention is a method for specifying the positions of N cores on an end face of a multi-core fiber having N (N is an integer of 2 or more) cores. While observing one end face of the multi-core fiber, the attitude angle around the central axis of the one end face is fixed to a predetermined angle, and the intensity of light emitted from the N cores at the other end face of the multi-core fiber is integrated. A fiber fixing step for optically coupling the light detecting means to be detected to the other end face, and detecting the light intensity in the light detecting means while scanning the light beam two-dimensionally on the one end face, thereby including the N cores. Based on the first alignment step for specifying the position on the one end surface of the one core with the first accuracy and the relative position information of the N cores acquired in advance. Is assumed to be each of the N cores, a light beam is incident on the predicted position of the other (N-1) cores except for one core, and the light intensity in the light detection means exceeds a predetermined value. In this case, it is estimated by a core position estimating step for estimating the positions of (N-1) cores, assuming that one of (N-1) cores exists in the vicinity of the predicted position of the core, and the core position estimating step. By detecting the light intensity in the light detection means while scanning the light beam with respect to each of the (N-1) partial areas including the positions of the (N-1) cores, (N-1) pieces. And a second alignment step for specifying each position of the core with a second accuracy higher than the first accuracy.
このコア位置特定方法では、ファイバ固定ステップにおいてマルチコアファイバの一端を固定したのち、第1の調芯ステップにより、まず一つのコアの位置を特定する。その後、コア位置推定ステップにおいて、予め取得されたN個のコア同士の相対位置情報に基づいて、位置が特定されたコアがN個のコアのそれぞれであると仮定したときの該コアを除く他の(N−1)個のコアの位置を予測する。例えば、マルチコアファイバの3つのコアC1〜C3を有する場合、第1の調芯ステップにより特定されたコアは、この3つのコアC1〜C3の何れかである。したがって、コアC1〜C3の相対位置情報を予め取得していれば、位置が特定されたコアがコアC1であると仮定すると他のコアC2及びC3の位置を予測できる。同様に、位置が特定されたコアがコアC2であると仮定すると他のコアC1及びC3の位置を予測でき、位置が特定されたコアがコアC3であると仮定すると他のコアC1及びC2の位置を予測できる。 In this core position specifying method, one end of a multi-core fiber is fixed in the fiber fixing step, and then the position of one core is specified first in the first alignment step. Thereafter, in the core position estimation step, other than the core when it is assumed that the core whose position is specified is each of the N cores based on the relative position information of the N cores acquired in advance. Predict the position of (N-1) cores. For example, in the case of having three cores C 1 to C 3 of a multi-core fiber, the core specified by the first alignment step is any one of the three cores C 1 to C 3 . Therefore, if the relative position information of the cores C 1 to C 3 is acquired in advance, assuming that the core whose position is specified is the core C 1 , the positions of the other cores C 2 and C 3 can be predicted. Similarly, assuming that the located core is core C 2 , the positions of the other cores C 1 and C 3 can be predicted, and assuming that the located core is core C 3 , the other cores It can predict the position of the C 1 and C 2.
こうして予測された全てのコア位置に光線を入射する。そして、光検出手段における光強度が所定値を超えた場合に、当該コアの予測位置の近傍に(N−1)個のコアの一つが存在する(すなわち、その予測位置にコアが実在する)と判断することにより、(N−1)個のコアの位置を推定することができる。こうして(N−1)個のコアの位置を低い精度で特定(推定)したのち、第2の調芯ステップにより(N−1)個のコアの位置を高い精度で特定する。 Light rays are incident on all the predicted core positions. When the light intensity in the light detection unit exceeds a predetermined value, one of the (N−1) cores exists in the vicinity of the predicted position of the core (that is, the core actually exists at the predicted position). (N-1) core positions can be estimated. Thus, after specifying (estimating) the positions of (N-1) cores with low accuracy, the positions of (N-1) cores are specified with high accuracy by the second alignment step.
このようなコア位置特定方法によれば、一つのコアの位置を第1の調芯ステップにより特定した後は、粗調芯を行うことなく他のコアの位置を特定することができる。したがって、従来の調芯方法のように粗調芯と微調芯とをコアの数だけ繰り返す必要がないので、マルチコアファイバの端面における複数のコアの位置をより短い時間で特定することができる。なお、本発明において「近傍」とは、上記のコアの予測位置と実在するコアの中心のずれを許容するものであり、上記のようにコアの予測位置に光線を入射した時、実在するコアに光が入射して、光検出手段における光強度が所定値を超えたことを認識できる程度の範囲を含むものである。 According to such a core position specifying method, after the position of one core is specified by the first alignment step, the position of another core can be specified without performing rough alignment. Therefore, since it is not necessary to repeat coarse alignment and fine alignment by the number of cores as in the conventional alignment method, the positions of a plurality of cores on the end face of the multicore fiber can be specified in a shorter time. In the present invention, the “neighboring” allows a deviation between the predicted position of the core and the center of the existing core, and when the light beam is incident on the predicted position of the core as described above, the existing core This includes a range in which it is possible to recognize that light has entered the light and that the light intensity in the light detection means has exceeded a predetermined value.
また、コア位置特定方法は、第1の調芯ステップにおいて特定された一のコアの位置を含む一端面の部分領域に対して光線を走査させながら光検出手段において光強度を検出することにより、一のコアの位置を第1の精度より高い第3の精度でもって特定する微調芯ステップをさらに含むことが好ましい。このようにすれば、第1の調芯ステップの後に、予め取得されたN個のコア同士の相対位置情報に基づいて特定される当該一のコアを除く他の(N−1)個のコアの予測位置の予測精度が高まる。よって、当該コアの予測位置に光線を入射した場合に、その予測位置にコアが実在する場合の光検出手段における光強度が大きくなるから、(N−1)個のコアの位置を容易に推定することができる。 In the core position specifying method, the light detection means detects the light intensity while scanning the light with respect to the partial region of the one end surface including the position of the one core specified in the first alignment step. It is preferable to further include a fine alignment step for specifying the position of one core with a third accuracy higher than the first accuracy. In this way, after the first alignment step, other (N−1) cores excluding the one core specified on the basis of the relative position information of the N cores acquired in advance. The prediction accuracy of the predicted position increases. Therefore, when a light beam is incident on the predicted position of the core, the light intensity in the light detection means when the core actually exists at the predicted position increases, and therefore the positions of (N−1) cores are easily estimated. can do.
また、コア位置特定方法は、(N−1)個のコアに含まれる少なくとも一つのコアの予測位置が、(N−1)個のコアに含まれる他のコアの予測位置と重なることを特徴としてもよい。これにより、コアの予測位置の数を減ずることができるので、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することができる。 The core position specifying method is characterized in that a predicted position of at least one core included in (N-1) cores overlaps with a predicted position of other cores included in (N-1) cores. It is good. Thereby, since the number of predicted positions of the core can be reduced, the positions of a plurality of cores can be specified in a shorter time.
また、コア位置特定方法は、Nが3以上の整数であり、N個のコアに含まれる少なくとも3つのコアが、一端面において想定される正M角形(Mは3以上N以下の整数)の各頂点に相当する位置に配置されていることを特徴としてもよい。本発明者の研究によれば、このような場合、(N−1)個のコアの予測位置が互いに重なり合い、コアの予測位置の数を効果的に減ずることができる。したがって、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することができる。 Further, in the core position specifying method, N is an integer of 3 or more, and at least three cores included in the N cores are assumed to be regular M squares (M is an integer of 3 to N) assumed on one end face. It is good also as arrange | positioning in the position corresponded to each vertex. According to the research of the present inventor, in such a case, the predicted positions of (N-1) cores overlap each other, and the number of predicted positions of the core can be effectively reduced. Therefore, the positions of the plurality of cores can be specified in a shorter time.
また、本発明による調芯装置は、N個(Nは2以上の整数)のコアを有するマルチコアファイバの端面におけるN個のコアの位置を特定する調芯装置であって、マルチコアファイバの一端面に対して二次元的に光線を走査するビーム走査手段と、マルチコアファイバの他端面において光線の光強度を一括して検出する光検出手段と、マルチコアファイバの一端面を観察するための観察手段と、マルチコアファイバの一端面を、該一端面の中心軸まわりの姿勢角が可変となるように支持する支持手段と、一端面におけるN個のコア同士の相対位置情報を記憶する記憶手段と、ビーム走査手段を制御するとともに、N個のコアの位置を特定する演算手段とを備え、演算手段は、ビーム走査手段により一端面に対して二次元的に光線を走査させながら光検出手段からの検出信号を取得することによって、N個のコアに含まれる一のコアの一端面における位置を第1の精度でもって特定し、記憶手段に記憶された相対位置情報に基づいて、一のコアがN個のコアのそれぞれであると仮定したときの一のコアを除く他の(N−1)個のコアの予測位置に光線を入射させ、光検出手段における光強度が所定値を超えた場合に当該コアの予測位置の近傍に(N−1)個のコアの一つが存在するとして(N−1)個のコアの位置を推定し、推定された(N−1)個のコアそれぞれの位置を含む(N−1)個の部分領域それぞれに対して光線を走査させながら光検出手段からの検出信号を取得することにより、(N−1)個のコアの各位置を第1の精度より高い第2の精度でもって特定することを特徴とする。 The alignment apparatus according to the present invention is an alignment apparatus that specifies the position of N cores on the end face of a multi-core fiber having N cores (N is an integer of 2 or more), and one end face of the multi-core fiber. A beam scanning means for two-dimensionally scanning a light beam, a light detection means for collectively detecting the light intensity of the light beam at the other end face of the multi-core fiber, and an observation means for observing one end face of the multi-core fiber; A support means for supporting one end face of the multi-core fiber so that a posture angle around the central axis of the one end face is variable; a storage means for storing relative position information of N cores on the one end face; And a calculation means for controlling the scanning means and specifying the positions of the N cores. The calculation means scans the light beam two-dimensionally with respect to the one end surface by the beam scanning means. By acquiring a detection signal from the light detection means, a position on one end face of one core included in the N cores is specified with the first accuracy, and based on relative position information stored in the storage means When one core is assumed to be each of the N cores, a light beam is made incident on the predicted positions of the other (N-1) cores excluding the one core, and the light intensity in the light detection means is predetermined. When the value is exceeded, the position of (N-1) cores is estimated by assuming that one of the (N-1) cores exists in the vicinity of the predicted position of the core, and the estimated (N-1) Each position of the (N-1) cores is obtained by acquiring a detection signal from the light detection means while scanning the light beam with respect to each of the (N-1) partial regions including the positions of the respective cores. Characterized by a second accuracy higher than the first accuracy To.
この調芯装置では、観察手段及び支持手段を用いて、マルチコアファイバの一端面を観察しながら該一端面の中心軸まわりの姿勢角を所定角度に合わせて固定することができる。更に、光検出手段を用いて、マルチコアファイバの他端面においてN個のコアから出射される光の強度を一括して検出することができる。そして、この調芯装置の演算手段によれば、上述したコア位置特定方法と同様に、一つのコアの位置を特定した後、粗調芯を行うことなく他のコアの位置を特定することができる。したがって、粗調芯及び微調芯をコアの数だけ繰り返す必要がないので、マルチコアファイバの端面における複数のコアの位置をより短い時間で特定することができる。 In this alignment apparatus, the attitude angle around the central axis of the one end face can be fixed to a predetermined angle while observing the one end face of the multi-core fiber using the observation means and the support means. Furthermore, it is possible to collectively detect the intensity of light emitted from the N cores on the other end surface of the multi-core fiber by using the light detection means. And according to the calculation means of this alignment apparatus, after specifying the position of one core, the position of another core can be specified without performing rough alignment, as in the above-described core position specifying method. it can. Therefore, since it is not necessary to repeat the coarse adjustment core and the fine adjustment core by the number of cores, the positions of the plurality of cores on the end face of the multicore fiber can be specified in a shorter time.
また、調芯装置は、演算手段が、第1の精度でもって特定された一のコアの位置を含む一端面の部分領域に対してビーム走査手段により光線を走査させながら光検出手段からの検出信号を取得することによって、一のコアの位置を第1の精度より高い第3の精度でもって特定することが好ましい。このようにすれば、上記一のコアを除く他の(N−1)個のコア位置を精度良く推定することができる。 In the alignment apparatus, the calculation means detects from the light detection means while scanning the light beam by the beam scanning means with respect to the partial region of the one end surface including the position of the one core specified with the first accuracy. It is preferable to specify the position of one core with a third accuracy higher than the first accuracy by acquiring the signal. In this way, the (N-1) core positions other than the one core can be accurately estimated.
また、調芯装置は、(N−1)個のコアに含まれる少なくとも一つのコアの予測位置が、(N−1)個のコアに含まれる他のコアの予測位置と重なることを特徴としてもよい。これにより、コアの予測位置の数を減ずることができるので、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することができる。 The alignment apparatus is characterized in that a predicted position of at least one core included in (N-1) cores overlaps with a predicted position of other cores included in (N-1) cores. Also good. Thereby, since the number of predicted positions of the core can be reduced, the positions of a plurality of cores can be specified in a shorter time.
また、調芯装置は、Nは3以上の整数であり、N個のコアに含まれる少なくとも3つのコアが、一端面において想定される正M角形(Mは3以上N以下の整数)の各頂点に相当する位置に配置されていることを特徴としてもよい。本発明者の研究によれば、このような場合、(N−1)個のコアの予測位置が互いに重なり合い、コアの予測位置の数を効果的に減ずることができる。したがって、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することができる。 Further, in the alignment apparatus, N is an integer of 3 or more, and at least three cores included in the N cores are assumed to be regular M squares (M is an integer of 3 to N) assumed on one end face. It may be arranged at a position corresponding to a vertex. According to the research of the present inventor, in such a case, the predicted positions of (N-1) cores overlap each other, and the number of predicted positions of the core can be effectively reduced. Therefore, the positions of the plurality of cores can be specified in a shorter time.
また、調芯装置は、観察手段が、マルチコアファイバの一端面を撮像する撮像手段を含むことが好ましい。また、この場合、撮像手段がマルチコアファイバの一端面の光軸から離れて配置され、観察手段が、一端面の像を撮像手段へ向けて反射する反射鏡を更に含むことがより好ましい。これにより、マルチコアファイバの一端面を容易に観察しながら該一端面の中心軸まわりの姿勢角を所定角度に合わせることができる。 In the alignment apparatus, it is preferable that the observation unit includes an imaging unit that images one end surface of the multi-core fiber. In this case, it is more preferable that the imaging unit is disposed away from the optical axis of the one end surface of the multicore fiber, and the observation unit further includes a reflecting mirror that reflects the image of the one end surface toward the imaging unit. Thus, the posture angle around the central axis of the one end surface can be adjusted to a predetermined angle while easily observing the one end surface of the multicore fiber.
本発明によるコア位置特定方法及び調芯装置によれば、マルチコアファイバの端面における複数のコアの位置を、より短い時間で特定することができる。 According to the core position specifying method and the alignment apparatus according to the present invention, the positions of a plurality of cores on the end face of the multicore fiber can be specified in a shorter time.
以下、添付図面を参照しながら本発明によるコア位置特定方法及び調芯装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a core position specifying method and an alignment apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る調芯装置1Aの全体構成を概略的に示す図である。本実施形態の調芯装置1Aは、N個(Nは2以上の整数)のコアと、該N個のコアを覆うクラッドとを有するマルチコアファイバ100の両端面におけるN個のコア全ての位置を特定することができる。なお、マルチコアファイバ100のN個のコアそれぞれは、シングルモードで光を導波するための径(例えば10μm)を有することが好ましい。また、図1には、理解の容易のため、XYZ直交座標系が示されている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an
図1に示されるように、調芯装置1Aは、調芯ステージ20と、レーザダイオード光源(以下、LD光源とする)11と、観察カメラ13と、観察カメラ13の撮像を表示する表示部(モニタ)13aと、調芯ステージ20を駆動するステージコントローラ15と、パワーセンサ16,17とを備える。
As shown in FIG. 1, the alignment apparatus 1 </ b> A includes an
また、調芯装置1Aは、演算制御部18及びメモリ19を備える。演算制御部18は、本実施形態における演算手段である。演算制御部18は、パワーセンサ16,17からの信号を入力し、ステージコントローラ15に制御信号を与えるとともに、マルチコアファイバ100の両端面におけるN個のコアの位置を特定する。メモリ19は、本実施形態における記憶手段であり、マルチコアファイバ100の両端面におけるN個のコアの相対位置情報(コア間隔や相対コア配列)を記憶する。
The alignment device 1 </ b> A includes an
調芯ステージ20は、第一側方ステージ21と、中央ステージ22と、第二側方ステージ23とを有する。これらのステージ21〜23は、所定方向(Z軸方向)にこの順で並んで配置されている。第一側方ステージ21及び第二側方ステージ23は、少なくとも3軸以上の自由度でもって移動可能に支持されている。中央ステージ22上における第一側方ステージ21寄りの領域には、マルチコアファイバ100の一端部100aが固定される。中央ステージ22上における第二側方ステージ23寄りの領域には、マルチコアファイバ100の他端部100bが固定される。
The
第一側方ステージ21上における中央ステージ22寄りの領域には、シングルコアファイバ101の一端部101a及び反射鏡131が並んで固定されている。シングルコアファイバ101としては、シングルモードファイバが好適である。シングルコアファイバ101の一端は、マルチコアファイバ100の一端面側に配置されている。シングルコアファイバ101の一端部101aは、第一側方ステージ21によって、少なくとも3軸以上の自由度でもって移動可能に支持される。シングルコアファイバ101の他端部101bはLD光源11に接続され、これによりシングルコアファイバ101の他端とLD光源11とが光結合される。LD光源11及びシングルコアファイバ101は、本実施形態のビーム走査手段を構成し、マルチコアファイバ100の一端面に対して二次元的に光線を走査する。LD光源11は、光線としてのレーザ光を発生する調芯用の光源であり、例えば赤外光を発生する。
In the region near the
第二側方ステージ23上における中央ステージ22寄りの領域には、シングルコアファイバ102の一端部102aが固定されている。シングルコアファイバ102としては、シングルモードファイバが好適である。シングルコアファイバ102の他端部102bはパワーセンサ16に接続され、これによりシングルコアファイバ102の他端とパワーセンサ16とが光結合される。シングルコアファイバ102及びパワーセンサ16は、マルチコアファイバ100の他端面において光線の光強度及び出射位置を検出するために用いられる。すなわち、シングルコアファイバ102の一端部102aは、マルチコアファイバ100の他端面側に配置され、第二側方ステージ23によって、少なくとも3軸以上の自由度でもって移動可能に支持されている。また、パワーセンサ16は、シングルコアファイバ102の他端面と光結合され、該他端面から出射される光の強度を検出する。
One
第二側方ステージ23上における中央ステージ22寄りの領域には、大口径光ファイバ103の一端部103aが、シングルコアファイバ102の一端部102aと並んで固定されている。大口径光ファイバ103の他端部103bはパワーセンサ17に接続され、これにより大口径光ファイバ103の他端とパワーセンサ17とが光結合される。大口径光ファイバ103及びパワーセンサ17は、マルチコアファイバ100の他端面と光結合されてN個のコアから出射される光の強度を一括して検出するための光検出手段である。
In the region near the
観察カメラ13は、本実施形態における撮像手段であり、マルチコアファイバ100の端面と、他の光ファイバ(シングルコアファイバ101及び102、大口径光ファイバ103)の各端面との相対位置を観察するために設けられる。観察カメラ13による撮像データは表示部13a及び演算制御部18へ送られ、手動もしくは自動的に第一側方ステージ21が制御されることにより、マルチコアファイバ100の一端面と、シングルコアファイバ101の一端面とが互いに対向する。或いは、手動もしくは自動的に第二側方ステージ23が制御されることにより、マルチコアファイバ100の他端面と、シングルコアファイバ102又は大口径光ファイバ103の一端面とが互いに対向する。
The
図2は、本実施形態の調芯ステージ20及びその周辺構造を詳細に示す側面図である。図2に示されるように、調芯ステージ20は、第一側方ステージ21を少なくとも3軸以上の自由度でもって移動可能に支持する第一駆動部24と、第二側方ステージ23を少なくとも3軸以上の自由度でもって移動可能に支持する第二駆動部25とを有する。
FIG. 2 is a side view showing in detail the
第一駆動部24は、第一側方ステージ21をZ軸方向に平行移動させるZステージ24aと、第一側方ステージ21をX軸方向に平行移動させるXステージ24bと、第一側方ステージ21をZ軸周りに回転移動させるθzステージ24cと、第一側方ステージ21をY軸方向に平行移動させるYステージ24dと、第一側方ステージ21をX軸周りに回転移動させるθxステージ24eと、第一側方ステージ21をY軸周りに回転移動させるθyステージ24fとが、基台26上においてこの順に接続されて成る。θyステージ24fには、第一側方ステージ21が固定されている。
The
同様に、第二駆動部25は、第二側方ステージ23をZ軸方向に平行移動させるZステージ25aと、第二側方ステージ23をX軸方向に平行移動させるXステージ25bと、第二側方ステージ23をZ軸周りに回転移動させるθzステージ25cと、第二側方ステージ23をY軸方向に平行移動させるYステージ25dと、第二側方ステージ23をX軸周りに回転移動させるθxステージ25eと、第二側方ステージ23をY軸周りに回転移動させるθyステージ25fとが、基台26上においてこの順に接続されて成る。θyステージ25fには、第二側方ステージ23が固定されている。
Similarly, the
なお、中央ステージ22の位置は、基台26上において固定されている。また、上述した第一駆動部24及び第二駆動部25の各ステージは、ステージコントローラ15(図1を参照)によって駆動される。
The position of the
また、観察カメラ13は、中央ステージ22の上方に配置された観察カメラ13bと、中央ステージ22の側方に配置された観察カメラ13cとを含むことが好ましい。これにより、マルチコアファイバ100と、シングルコアファイバ101及び102、並びに大口径光ファイバ103との相対位置をより正確に観察し、精度良く制御することができる。
The
ここで、図3(a)は、マルチコアファイバ100の一端面およびシングルコアファイバ101の一端面の付近の周辺構成を示す側面図である。また、図3(b)は、図3(a)に示す構成の上面図を示しており、同図において観察カメラ13bは仮想線によって表されている。図3(a)及び図3(b)に示されるように、観察カメラ13bは、例えばCCDカメラ13e及び対物レンズ13fによって構成され、マルチコアファイバ100の一端面の光軸Lから離れて配置されている。CCDカメラ13eの撮像面は、第一側方ステージ21に向いている。
Here, FIG. 3A is a side view showing a peripheral configuration in the vicinity of one end face of the
第一側方ステージ21上には、前述したシングルコアファイバ101の一端部101aのほか、反射鏡131が配置されている。反射鏡131は、マルチコアファイバ100の一端面の光軸に対して傾斜した光反射面を有しており、マルチコアファイバ100の一端面の像を観察カメラ13bへ向けて反射する。反射鏡131には、鏡面を有する部材のほか、例えば三角プリズム等を用いることもできる。観察カメラ13bは、マルチコアファイバ100の一端面の像を、表示部13aに表示する。なお、反射鏡131は、観察カメラ13b,13cと共に、マルチコアファイバ100の一端面を観察するための観察手段を構成する。反射鏡131は、第一側方ステージ21上においてシングルコアファイバ101の一端部101aとX軸方向に並んで配置されており、第一側方ステージ21がX軸方向に移動することによって、一端部101aに代わってマルチコアファイバ100の一端面と対向する。
On the
図4は、マルチコアファイバ100の一端部100a及び他端部100b、シングルコアファイバ101,102の一端部101a,102a及び他端部101b,102b、並びに大口径光ファイバ103の一端部103a及び他端部103bの構成の一例として、光ファイバ105の端部105aを拡大して示す斜視図である。端部105aは、光ファイバ105にファイバ保持部材106が取り付けられて成る。ファイバ保持部材106は、例えば外径2.5mm程度のガラスキャピラリであり、光ファイバ105を実装した後にその端面が研磨される。ファイバ保持部材106がこのようなガラスキャピラリである場合、観察カメラ13によって観察するときに内部の光ファイバ105を視認可能なので、光ファイバ同士の相対位置を合わせ易い。また、ファイバ保持部材106は、ジルコニアフェルールであってもよく、或いはシングルコアファイバアレイに使用されるような角型の部材であってもよい。
4 shows one
続いて、上述した調芯装置1Aを用いたコア位置特定方法について説明する。図5は、本実施形態による方法を示すフローチャートである。
Subsequently, a core position specifying method using the
<ファイバ固定ステップ>
まず、マルチコアファイバ100の他端部100bと、大口径光ファイバ103の一端部103aとを近づけ、これらの端面を互いに対向させることにより光結合させる(図5のステップS11)。すなわち、観察カメラ13を他端部100bの上方(及び側方)に移動し、表示部13aにおいてこれらの光ファイバ100,103の相対位置を確認しながら、他端部100bと一端部103aとを互いに近づける。
<Fiber fixing step>
First, the
続いて、マルチコアファイバ100の一端部100aと、シングルコアファイバ101の一端部101aとを近づけ、これらの端面を互いに対向させる(図5のステップS12)。すなわち、観察カメラ13を一端部100a,101aの上方(及び側方)に移動し、表示部13aにおいてこれらの光ファイバ100,101の一端面の相対位置を確認しながら、一端部100a,101aを互いに近づける。
Subsequently, the one
なお、上述したステップS11及びS12において、図1に示した演算制御部18が画像処理等を行って一端部100a,101a(或いは他端部100b及び一端部103a)の相対位置を把握した上で、演算制御部18がステージコントローラ15に制御信号を送ることにより、一端部100a,101a(或いは他端部100b及び一端部103a)を互いに近づけてもよい。
In steps S11 and S12 described above, the
続いて、第一側方ステージ21をX軸方向に所定距離だけ移動させることにより、第一側方ステージ21上の反射鏡131をマルチコアファイバ100の一端部100aの光軸上に配置し、反射鏡131の光反射面とマルチコアファイバ100の一端面とを互いに対向させる。そして、反射鏡131を介して観察カメラ13bに入射するマルチコアファイバ100の一端面の像を観察しながら、マルチコアファイバ100の一端面の中心軸まわりの姿勢角を所定角度に近づける(図5のステップS13)。
Subsequently, by moving the
ここで、図6は、マルチコアファイバ100の一端面の角度調整の様子を示す図であって、例示としてコア数が7(すなわちN=7)の場合を示している。通常、図6(a)に示されるように、マルチコアファイバ100の一端部100aを中央ステージ22上に設置した段階では、マルチコアファイバ100の一端面の中心軸まわりの姿勢角(図では、マルチコアファイバ100の姿勢角の基準線AとX軸との成す角度θとして表示している)は不定である。そこで、本実施形態では、反射鏡131及び観察カメラ13bを用いてマルチコアファイバ100の一端面の像を観察しながら、該姿勢角θを所定角度(図では0°)に近づける。これにより、マルチコアファイバ100の一端面におけるN個のコア100cが、XY座標面において所定の座標位置に配置されることとなる。こうして姿勢角θを所定角度に合わせたのち、マルチコアファイバ100の一端部100aを中央ステージ22に固定する。
Here, FIG. 6 is a diagram showing a state of angle adjustment of one end face of the
なお、上述したステップS13を好適に行う為に、本実施形態の調芯装置1Aは、マルチコアファイバ100の一端面を、該一端面の中心軸まわりの姿勢角θが可変となるように支持する回転ファイバホルダといった支持手段を更に備える。このような回転ファイバホルダとしては、例えば駿河精機製F264Nが好適に用いられる。
In order to suitably perform step S13 described above, the
<第1の調芯ステップ>
続いて、マルチコアファイバ100の一端面に対してシングルコアファイバ101の一端面を近接させた状態で、演算制御部18が、シングルコアファイバ101から出射される光線をマルチコアファイバ100の一端面に対して二次元的に走査させる。このとき、走査される領域の大きさは、例えば数百マイクロメートル四方である。また、マルチコアファイバ100の一端面とシングルコアファイバ101の一端面との光結合効率を高める為に、これらの端面の間に屈折率マッチングオイルを塗布しておくことが好ましい。この走査中、マルチコアファイバ100の他端面における光線の光強度を、大口径光ファイバ103を介してパワーセンサ17により検出する。このとき、シングルコアファイバ101から出射される光線がマルチコアファイバ100の各コアの付近を通過すると、パワーセンサ17から出力される検出信号が大きくなる。したがって、例えばパワーセンサ17からの検出信号が所定の閾値を超えた場合に、そのときのシングルコアファイバ101の位置を、或る一つのコアの位置であると判定することができる。こうして、マルチコアファイバ100の一端面において、N個のコアに含まれる一つのコア(以下、特定コアという)の大凡の位置を、やや粗い第1の精度(一例では5μm程度)でもって特定する(図5のステップS14)。一つの特定コアの位置を特定した段階で、本ステップを終了する。
<First alignment step>
Subsequently, in a state where the one end surface of the
ここで、図7は、上述した第1の調芯ステップS14における光線の走査方法の例を示す図である。図7(a)に示されるように、一例では、マルチコアファイバ100の一端面に沿った方向への移動とその逆方向への移動とを繰り返しながら、該方向と交差する方向へ徐々にシングルコアファイバ101を移動させる方法(いわゆるラスタ調芯)が好適である。また、図7(b)に示されるように、他の一例では、マルチコアファイバ100の一端面の中心付近から走査を開始し、シングルコアファイバ101を渦巻き状に移動させる方法(いわゆるスパイラル調芯)も好適である。なお、ラスタ調芯における往復の移動線の間隔、若しくはスパイラル調芯における渦状の移動線の間隔は、例えば5μmである。
Here, FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a light beam scanning method in the first alignment step S14 described above. As shown in FIG. 7A, in one example, the
<微調芯ステップ>
続いて、特定コアの位置を含む部分的な領域に対してシングルコアファイバ101の一端面を近接させた状態で、演算制御部18が、シングルコアファイバ101から出射される光線を走査させる。そして、この走査中、マルチコアファイバ100の他端面における光線の光強度を、大口径光ファイバ103を介してパワーセンサ17により検出する。また、演算制御部18は、パワーセンサ17により検出される信号がより大きくなる方向へ、所定のアルゴリズムを用いてシングルコアファイバ101を移動することにより、光強度が最大となる位置を探索する。こうして、マルチコアファイバ100の一端面において、特定コアの詳細な位置を、第1の精度より高い第3の精度でもって特定する(図5のステップS15)。第3の精度は、例えばサブミクロンオーダー(一例では0.1μm)である。
<Fine adjustment step>
Subsequently, the
ここで、図8は、上述した微調芯ステップS15において、パワーセンサ17により検出される光強度が最大となる位置を探査する方法(山登り法)を説明するための図である。図8(a)に示されるように、まず、或る直線的な方向A1に沿ってシングルコアファイバ101を移動させる。そして、或る長さだけ移動させた後、移動した範囲内で最も光強度が大きい位置を特定し、その位置へシングルコアファイバ101を再び移動させる。次に、その位置を起点として、方向A1と直交する方向A2に沿ってシングルコアファイバ101を移動させ、或る長さだけ移動させた後に移動した範囲内で最も光強度が大きい位置を特定する。このような動作を繰り返し行うことにより(図8(b))、光強度が最大となる位置を探索することができる。
Here, FIG. 8 is a diagram for explaining a method (mountain climbing method) for searching for a position where the light intensity detected by the
<コア位置推定ステップ>
続いて、演算制御部18は、特定コアを除く(N−1)個のコアの位置を推定する。このステップでは、まず、演算制御部18が、メモリ19に記憶されているN個のコア同士の相対位置情報に基づいて、特定コアがN個のコアのそれぞれであると仮定したときの他の(N−1)個のコアの位置を予測する(図5のステップS16)。
<Core position estimation step>
Subsequently, the
図9は、そのようなコア位置の予測方法を説明するための図である。図9(a)には、マルチコアファイバ100の一端面におけるコア配置の例として、7個のコアC1〜C7が示されている。これら7個のコアC1〜C7に含まれる6つのコアC2〜C7は、マルチコアファイバ100の一端面において想定される正六角形H1の各頂点に相当する位置に配置されている。また、一つのコアC1は、この正六角形H1の中心に配置されている。また、図9(b)は、マルチコアファイバ100がこのようなコア配置を有する場合において、前述した第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定されたコア(特定コア)CSから予測される他の6個のコアに関する位置(以下、予測位置という)CP1〜CP18を示す図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining such a core position prediction method. FIG. 9A shows seven cores C 1 to C 7 as an example of the core arrangement on one end face of the
前述した第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15では、図9(a)に示される7個のコアC1〜C7のうち、一つの特定コアCSの位置が特定される。この特定コアCSを例えば図9(a)のコアC1であると仮定すると、他の6個のコアの予測位置は、図9(b)に示された予測位置CP1〜CP6となる。また、特定コアCSを例えば図9(a)のコアC2であると仮定すると、他の6個のコアの予測位置は、図9(b)に示された予測位置CP1、CP2、CP6〜CP9となる。また、特定コアCSを例えば図9(a)のコアC3であると仮定すると、他の6個のコアの予測位置は、図9(b)に示された予測位置CP1〜CP3、CP9〜CP11となる。このように、特定コアCSが7個のコアC1〜C7のそれぞれであると仮定すると、他の6個のコアの予測位置として図9(b)に示された予測位置CP1〜CP18を求めることができる。 In a first aligning step S14 and the fine alignment step S15 described above, of the seven core C 1 -C 7 shown in FIG. 9 (a), the position of one particular core C S is specified. Assuming that this specific core CS is, for example, the core C 1 in FIG. 9A, the predicted positions of the other six cores are the predicted positions C P1 to C P6 shown in FIG. 9B. Become. Also, assuming a specific core C S, for example a core C 2 in FIG. 9 (a), the predicted location of the other six cores predicted position shown in FIG. 9 (b) C P1, C P2 , C P6 to C P9 . Also, assuming a specific core C S and the core C 3, for example FIG. 9 (a), the predicted location of the other six cores predicted position shown in FIG. 9 (b) C P1 ~C P3 , C P9 to C P11 . As described above, assuming that the specific core C S is each of the seven cores C 1 to C 7 , the predicted positions C P1 to C shown in FIG. 9B are predicted positions of the other six cores. CP18 can be determined.
予測位置CP1〜CP18の位置座標の決定は、例えば以下のようにして行うことができる。まず、特定コアCSを座標原点とし、予測位置CP1を表すベクトルをa、予測位置CP2を表すベクトルをb、予測位置CP3を表すベクトルをcとする。コア間隔を30μmとして、第一側方ステージ21のXY座標系でこれらのベクトルa〜cを表すと、
a=(30×cos60°, 30×sin60°)
b=(30×cos0°, 30×sin0°)
c=(30×cos300°, 30×sin300°)
となる。そして、予測位置CP1〜CP18をこれらのベクトルで表したのち、XY座標変換を行うとよい。なお、予測位置CP1〜CP18のベクトル表記およびXY座標は、次の表1の通りである。
a = (30 × cos 60 °, 30 × sin 60 °)
b = (30 × cos0 °, 30 × sin0 °)
c = (30 × cos300 °, 30 × sin300 °)
It becomes. Then, after expressing the predicted positions C P1 to C P18 with these vectors, XY coordinate conversion may be performed. The vector notation and XY coordinates of the predicted positions C P1 to C P18 are as shown in Table 1 below.
コア位置推定ステップでは、続いて、演算制御部18が、上記のようにして求められた予測位置CP1〜CP18にシングルコアファイバ101の一端部101aを順に移動させ、予測位置CP1〜CP18のそれぞれに光線を入射させる。そして、マルチコアファイバ100の他端面における光線の光強度を、大口径光ファイバ103を介してパワーセンサ17により検出する。このとき、例えばパワーセンサ17からの検出信号が所定の閾値(例えばLD光源11から出射される光の強度に対して−15dB)を超えた場合に、そのときのシングルコアファイバ101の位置を、コアC1〜C7の何れかの位置である(すなわち、その予測位置の近傍にコアが存在する)と判定する。こうして、特定コアを除く他の6個のコアの大凡の位置をやや粗い精度でもって特定し、これらのコアの位置を推定することができる(図5のステップS17)。なお、本ステップにおける精度は、例えば第1の調芯ステップS14と同程度である。
In the core position estimation step, subsequently, the
一方、本実施形態において「近傍」とは、上記のコアの予測位置と実在するコアの中心のずれを許容するものであり、上記のようにコアの予測位置に光線を入射した時、実在するコアに光が入射して、光検出手段における光強度が所定値を超えたことを認識できる程度の範囲を含むものである。即ち、本実施形態においてはシングルコアファイバ101の一端部101aの中心がコアC1〜C7の何れかの中心位置から例えば10μm程度ずれていたとしても、パワーセンサ17は上記の所定の閾値の検出信号を検出できる。なお、この誤差範囲はパワーセンサ17の検出感度及び閾値の設定値により変動し得るものである。
On the other hand, in the present embodiment, “neighboring” allows a deviation between the predicted position of the core and the center of the existing core, and exists when a light beam is incident on the predicted position of the core as described above. This includes a range in which light is incident on the core and the light intensity in the light detection means can be recognized as exceeding a predetermined value. That is, in the present embodiment, even if the center of the one
なお、パワーセンサ17が十分な検出感度を有する場合には、上記の微調芯ステップを省略しても良い。この場合には、一つのコアC1における調芯精度が低下することから、上記の予測位置CP1〜CP6の位置精度も低下することとなるから、シングルコアファイバ101とマルチコアファイバ100との結合部において損失が生じることとなる。従って、上記の所定の閾値を低く設定しておくことにより、微調芯ステップを省略して、より迅速にコア位置を推定することができる。しかしながら、コアが存在する位置と、存在しない位置とをより明瞭に区別し、コア位置を正確に推定するためには、上記微調芯ステップを実施することがより好ましい。
If the
<第2の調芯ステップ>
続いて、演算制御部18は、コア位置推定ステップにより推定された6個のコアそれぞれの位置を含む6個の部分的な領域それぞれに対して順にシングルコアファイバ101の一端面を近接させ、シングルコアファイバ101から出射される光線を走査させる。そして、この走査中、マルチコアファイバ100の他端面における光線の光強度を、大口径光ファイバ103を介してパワーセンサ17により検出する。このステップでは、前述した微調芯ステップS15と同様の方法により、6個のコアの詳細な位置を、第1の精度より高い第2の精度(典型的には、第3の精度と等しい)でもって特定する(図5のステップS18)。
<Second alignment step>
Subsequently, the
<他端面調芯ステップ>
続いて、演算制御部18は、第二側方ステージ23をX軸方向に移動させることにより、マルチコアファイバ100の他端部100bと、シングルコアファイバ102の一端部102aとを近づけ、これらの端面を互いに対向させる。すなわち、観察カメラ13を他端部100bの上方(及び側方)に移動し、表示部13aにおいてこれらの光ファイバ100,102の相対位置を確認しながら、他端部100bと一端部102aとを互いに近づける。
<Other end face alignment step>
Subsequently, the
そして、マルチコアファイバ100の一端部100aにおいて、シングルコアファイバ101の一端部101aを7個のコアC1〜C7のうち一つのコアに光結合させた後、マルチコアファイバ100の他端部100bにおいて、シングルコアファイバ102の一端部102aを走査させて粗調芯および微調芯を行う(図5のステップS19)。これにより、マルチコアファイバ100の他端面においてシングルコアファイバ102の一端部102aと当該コアとを光結合させることができる。なお、本ステップの後、必要に応じてマルチコアファイバ100とシングルコアファイバ101,102とを互いに接着剤によって固定してもよい。
Then, at one
以上に説明した本実施形態の調芯装置1A及びコア位置特定方法によれば、一つのコアの位置を第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により特定した後は、粗調芯ステップを行うことなく他のコアの位置を特定することができる。したがって、従来の調芯方法のように粗調芯ステップと微調芯ステップとをコアの数だけ繰り返す必要がないので、マルチコアファイバの端面における複数のコアの位置をより短い時間で特定することができる。
According to the
(変形例)
上記実施形態では、図9(a)に示されたように正六角形H1の各頂点および中心に7個のコアC1〜C7が配置された例について説明したが、本発明に係る調芯装置1A及びコア位置特定方法は、このようなコア配置に限らず様々なコア配置に対して適用可能である。図10〜図15は、種々のコア配置の例について説明するための図である。なお、図10〜図15において、(a)は実際のコア配置を示しており、(b)は(a)のコア配置の場合における予測位置を示している。
(Modification)
In the above embodiment, the example in which the seven cores C 1 to C 7 are arranged at each vertex and center of the regular hexagon H 1 as shown in FIG. 9A has been described. The
図10(a)は、正三角形Tの各頂点および中心に4個のコアC1〜C4が配置された例を示している。また、図10(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の3個のコアに関する予測位置CP1〜CP12を示している。 FIG. 10A shows an example in which four cores C 1 to C 4 are arranged at each vertex and center of the equilateral triangle T. Further, FIG. 10 (b), in the case of such a core arrangement, the other three cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 Predicted positions C P1 to C P12 are shown.
例えば、特定コアCSを図10(a)のコアC1であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図10(b)に示された予測位置CP1、CP2、CP3となる。また、特定コアCSを例えば図10(a)のコアC2であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図10(b)に示された予測位置CP4、CP5、CP6となる。また、特定コアCSを例えば図10(a)のコアC3であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図10(b)に示された予測位置CP7、CP8、CP9となる。このように、特定コアCSが4個のコアC1〜C4のそれぞれであると仮定すると、他の3個のコアの予測位置として図10(b)に示された予測位置CP1〜CP12を求めることができる。 For example, assuming that the specific core C S is the core C 1 in FIG. 10A, the predicted positions of the other three cores are the predicted positions C P1 , C P2 , CP3 . Also, assuming a specific core C S and the core C 2, for example FIG. 10 (a), the predicted location of the other three core predicted position shown in FIG. 10 (b) C P4, C P5 , CP6 . Also, assuming a specific core C S and the core C 3, for example FIG. 10 (a), the predicted location of the other three cores are predicted position C P7 shown in FIG. 10 (b), C P8 , CP9 . As described above, assuming that the specific core C S is each of the four cores C 1 to C 4 , the predicted positions C P1 to C shown in FIG. 10B as the predicted positions of the other three cores CP12 can be determined.
図11(a)は、正四角形Sの各頂点および中心に5個のコアC1〜C5が配置された例を示している。また、図11(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の4個のコアに関する予測位置CP1〜CP12を示している。 FIG. 11A shows an example in which five cores C 1 to C 5 are arranged at each vertex and center of the regular square S. Further, FIG. 11 (b), in the case of such a core arrangement, other four cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 Predicted positions C P1 to C P12 are shown.
例えば、特定コアCSを図11(a)のコアC1であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図11(b)に示された予測位置CP1〜CP4となる。また、特定コアCSを例えば図11(a)のコアC2であると仮定すると、他の4個のコアの予測位置は、図11(b)に示された予測位置CP1、CP5〜CP7となる。また、特定コアCSを例えば図11(a)のコアC3であると仮定すると、他の4個のコアの予測位置は、図11(b)に示された予測位置CP2、CP5、CP8、CP9となる。このように、特定コアCSが5個のコアC1〜C5のそれぞれであると仮定すると、他の4個のコアの予測位置として図11(b)に示された予測位置CP1〜CP12を求めることができる。 For example, assuming that the specific core CS is the core C 1 in FIG. 11A, the predicted positions of the other three cores are the predicted positions C P1 to C P4 shown in FIG. Become. Also, assuming a specific core C S, for example a core C 2 in FIG. 11 (a), the predicted location of the other four core predicted position shown in FIG. 11 (b) C P1, C P5 ~ CP7 . Also, assuming a specific core C S and the core C 3, for example FIG. 11 (a), the predicted location of the other four core predicted position shown in FIG. 11 (b) C P2, C P5 , C P8 and C P9 . As described above, assuming that the specific core C S is each of the five cores C 1 to C 5 , the predicted positions C P1 to C shown in FIG. 11B as the predicted positions of the other four cores CP12 can be determined.
図12(a)は、正五角形Pの各頂点および中心に6個のコアC1〜C6が配置された例を示している。また、図12(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の5個のコアに関する30個の予測位置CPを示している。 FIG. 12A shows an example in which six cores C 1 to C 6 are arranged at each vertex and center of a regular pentagon P. Further, FIG. 12 (b), in the case of such a core arrangement, other five cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 30 predicted positions CP are shown.
図13(a)は、正八角形OCの各頂点および中心に9個のコアC1〜C9が配置された例を示している。また、図13(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の8個のコアに関する40個の予測位置CPを示している。 FIG. 13A shows an example in which nine cores C 1 to C 9 are arranged at each vertex and center of a regular octagonal OC. Further, FIG. 13 (b), in the case of such a core arrangement, other eight cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 40 predicted positions CP are shown.
図14(a)は、正六角形H2の各頂点および中心に配置された7個のコアC1〜C7、及びこの正六角形H2に関して中心位置及び該中心位置から各頂点への方向が共通している正六角形H3の各頂点および隣り合う頂点間に配置された12個のコアC8〜C19を示している。また、図14(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の18個のコアに関する60個の予測位置CPを示している。 FIG. 14A shows the seven cores C 1 to C 7 arranged at the vertices and the center of the regular hexagon H2, and the center position and the direction from the center position to the vertices with respect to the regular hexagon H2. 12 cores C 8 to C 19 arranged between each vertex of adjacent regular hexagon H3 and adjacent vertices are shown. Further, FIG. 14 (b), in the case of such a core arrangement, other 18 cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 60 predicted positions CP are shown.
図15(a)は、4個のコアC1〜C4が直線L1上に配列された例を示している。また、図15(b)は、このようなコア配置の場合において、第1の調芯ステップS14及び微調芯ステップS15により位置が特定された特定コアCSから予測される他の3個のコアに関する予測位置CP1〜CP6を示している。 FIG. 15A shows an example in which four cores C 1 to C 4 are arranged on a straight line L1. Further, FIG. 15 (b), in the case of such a core arrangement, the other three cores predicted from the specific core C S whose position is identified by the first aligning step S14 and the fine alignment step S15 Predicted positions C P1 to C P6 are shown.
例えば、特定コアCSを図15(a)のコアC1であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図15(b)に示された予測位置CP1〜CP3となる。また、特定コアCSを例えば図15(a)のコアC2であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図15(b)に示された予測位置CP2〜CP4となる。また、特定コアCSを例えば図15(a)のコアC3であると仮定すると、他の3個のコアの予測位置は、図15(b)に示された予測位置CP3〜CP5となる。このように、特定コアCSが4個のコアC1〜C4のそれぞれであると仮定すると、他の3個のコアの予測位置として図15(b)に示された予測位置CP1〜CP6を求めることができる。 For example, assuming that the specific core CS is the core C 1 in FIG. 15A, the predicted positions of the other three cores are the predicted positions C P1 to C P3 shown in FIG. Become. Also, assuming a specific core C S and the core C 2, for example FIG. 15 (a), the predicted location of the other three cores, 15 predicted position shown in (b) C P2 ~C P4 It becomes. Also, assuming a specific core C S and the core C 3, for example FIG. 15 (a), the predicted location of the other three cores, 15 predicted position shown in (b) C P3 ~C P5 It becomes. As described above, assuming that the specific core C S is each of the four cores C 1 to C 4 , the predicted positions CP 1 to C shown in FIG. 15B as the predicted positions of the other three cores CP6 can be determined.
上述したコア位置特定方法では、特定コアを除く(N−1)個のコアに含まれる少なくとも一つのコアの予測位置が、(N−1)個のコアに含まれる他のコアの予測位置と重なることが好ましい。例えば、図9に示された例では、特定コアCSがコアC3であると仮定した場合のコアC1に対応する予測位置CP2と、特定コアCSがコアC2であると仮定した場合のコアC7に対応する予測位置CP2とが互いに重なっている(一致している)。このように、2以上のコアの予測位置が互いに重なる(一致する)ことにより、コアの予測位置の数を減ずることができる。したがって、コア位置の推定に必要な時間を短縮することができるので、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することができる。 In the core position specifying method described above, the predicted position of at least one core included in (N-1) cores excluding the specific core is the same as the predicted position of other cores included in (N-1) cores. It is preferable to overlap. For example, in the example illustrated in FIG. 9, it is assumed that the specific position C P2 corresponding to the core C 1 when the specific core C S is the core C 3 and the specific core C S is the core C 2. a predicted position C P2 corresponding to the core C 7 in the case of overlap with each other (match). As described above, when the predicted positions of two or more cores overlap (match) each other, the number of predicted positions of the cores can be reduced. Therefore, since the time required for estimating the core position can be shortened, the positions of a plurality of cores can be specified in a shorter time.
また、上述したコア位置特定方法では、正多角形(正三角形、正四角形、正五角形、正六角形、及び正八角形)の各頂点にコアが配置されている例について図9〜図14に示した。このように、N個(Nが3以上の整数)のコアに含まれる少なくとも3つのコアが、一端面において想定される正M角形(Mは3以上N以下の整数)の各頂点に相当する位置に配置されていることが好ましい。本発明者の研究によれば、このような場合、特定コアを除く(N−1)個のコアの予測位置のうち多くの予測位置が互いに重なり合い、コアの予測位置の数を効果的に減ずることができる。したがって、複数のコアの位置を更に短い時間で特定することが可能となる。 Moreover, in the core position specifying method described above, an example in which the core is arranged at each vertex of a regular polygon (regular triangle, regular square, regular pentagon, regular hexagon, and regular octagon) is shown in FIGS. . In this way, at least three cores included in N (N is an integer of 3 or more) cores correspond to the vertices of a regular M-gon (M is an integer of 3 or more and N or less) assumed on one end face. It is preferable to arrange in the position. According to the research of the present inventor, in such a case, among the predicted positions of (N-1) cores excluding a specific core, many predicted positions overlap each other, and the number of predicted positions of the core is effectively reduced. be able to. Therefore, it is possible to specify the positions of the plurality of cores in a shorter time.
このような予測位置同士の重なりについて、更に検討する。正M角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合、コアの数は(M+1)個である。仮に、(M+1)個のコアが不規則に並んでいる場合を考えると、一つのコアについてM個の予測位置が存在するので、総計で{M×(M+1)}個の予測位置が存在することとなる。これに対し、例えば図11(b)に示されたように、正四角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合、本来は4×(4+1)=20個の予測位置がある筈であるが、予測位置同士が重なり合うため、実際の予測位置の数は12個となる。また、例えば図9(b)に示されたように、正六角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合、本来は6×(6+1)=42個の予測位置がある筈であるが、実際の予測位置の数は18個となる。 Such overlapping of predicted positions will be further examined. When cores are arranged at each vertex and center of a regular M-gon, the number of cores is (M + 1). If the case where (M + 1) cores are irregularly arranged is considered, there are M prediction positions for one core, so there are {M × (M + 1)} prediction positions in total. It will be. On the other hand, for example, as shown in FIG. 11 (b), when the core is arranged at each vertex and center of a regular square, there should be 4 × (4 + 1) = 20 predicted positions. However, since the predicted positions overlap each other, the actual number of predicted positions is twelve. For example, as shown in FIG. 9B, when a core is arranged at each vertex and center of a regular hexagon, originally there should be 6 × (6 + 1) = 42 predicted positions. The actual number of predicted positions is 18.
図16は、正M角形の例として、正六角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合における、予測位置CP1〜CP18を示す図(図9(b)を参照)である。このように、正M角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合、異なるコアを特定コアとしたときの予測位置同士の重なりが発生する。例えば、図16では、予測される正六角形H4の一つの頂点と、別の正六角形H5の一つの頂点とが、印B1において互いに重なっている。また、中心コアに対して点対称位置に配置されている外周コアが存在する場合、中心コアと外周コアとが互いに重なり合う(図中の印B2)。更に、特定コアと任意の予測位置とを結ぶ直線の垂線であって、特定コアを通る直線に対して線対称となる位置に他の予測位置が存在する場合、特定コアを中心とする正六角形の一頂点における予測位置と、他の正六角形(例えばH4)の一頂点における予測位置とが互いに重なり合う。これらのうち何れかの予測位置の重なりの態様が存在すれば、予測位置の数を少なくすることができる。特に、図16に例示したように正六角形の各頂点および中心にコアが配置されている場合には、これらの重なりの態様が全て存在しており、したがって予測位置の重なりが極めて多くなるので、最も好ましい形態といえる。 FIG. 16 is a diagram (see FIG. 9B) showing predicted positions C P1 to C P18 when a core is arranged at each vertex and center of a regular hexagon as an example of a regular M-gon. As described above, when the cores are arranged at the vertices and the centers of the regular M-polygon, the predicted positions overlap when different cores are used as the specific cores. For example, in FIG. 16, one vertex of the predicted regular hexagon H4 and one vertex of another regular hexagon H5 overlap each other at the mark B1. Further, when there is an outer peripheral core disposed at a point-symmetrical position with respect to the central core, the central core and the outer peripheral core overlap each other (mark B2 in the figure). Furthermore, if there is another predicted position at a position that is a line perpendicular to the specific core and an arbitrary predicted position and is symmetric with respect to the straight line passing through the specific core, a regular hexagon centered on the specific core The predicted position at one vertex and the predicted position at one vertex of another regular hexagon (for example, H4) overlap each other. If any of these prediction positions overlaps, the number of predicted positions can be reduced. In particular, when the core is arranged at each vertex and center of the regular hexagon as illustrated in FIG. 16, all of these overlapping modes exist, and therefore, the overlapping of the predicted positions becomes extremely large. This is the most preferable form.
本発明によるコア位置特定方法及び調芯装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態では微調芯ステップ及び第2の調芯ステップを行うための方法として「山登り法」を例示したが、これらのステップを行うための方法はこれに限らず、第1の調芯ステップにおける精度より高い精度を実現できる方法であれば様々な方法を用いることができる。 The core position specifying method and the alignment apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the “mountain climbing method” is exemplified as a method for performing the fine alignment step and the second alignment step. However, the method for performing these steps is not limited thereto, and the first alignment step is not limited thereto. Various methods can be used as long as the accuracy can be higher than the accuracy in the lead step.
また、本発明におけるマルチコアファイバは、上記の実施形態に限られるものではなく、例えばコア領域を包囲するように多数の空孔を配置したマルチコアホーリーファイバなどであっても良い。即ち、本発明におけるマルチコアファイバのクラッドとは、コア領域を包囲してコア領域に伝送光を閉じ込める作用を有するものであれば、その形態は問わない。 The multi-core fiber in the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be a multi-core holey fiber in which a large number of holes are arranged so as to surround the core region, for example. That is, the clad of the multi-core fiber in the present invention is not particularly limited as long as it has an action of surrounding the core region and confining the transmission light in the core region.
1A…調芯装置、11…光源、13…観察カメラ、13a…表示部、15…ステージコントローラ、16,17…パワーセンサ、18…演算制御部、19…メモリ、20…調芯ステージ、21…第一側方ステージ、22…中央ステージ、23…第二側方ステージ、24…第一駆動部、25…第二駆動部、26…基台、100…マルチコアファイバ、101,102…シングルコアファイバ、103…大口径光ファイバ、105…光ファイバ、106…ファイバ保持部材、131…反射鏡、C1〜C19…コア、CP,CP1〜CP18…予測位置、CS…特定コア。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記マルチコアファイバの一端面を観察しながら該一端面の中心軸まわりの姿勢角を所定角度に合わせて固定するとともに、前記マルチコアファイバの他端面において前記N個のコアから出射される光の強度を一括して検出する光検出手段を前記他端面に光結合するファイバ固定ステップと、
前記一端面に対して二次元的に光線を走査させながら前記光検出手段において光強度を検出することにより、前記N個のコアに含まれる一のコアの前記一端面における位置を第1の精度でもって特定する第1の調芯ステップと、
予め取得された前記N個のコア同士の相対位置情報に基づいて、前記一のコアが前記N個のコアのそれぞれであると仮定したときの前記一のコアを除く他の(N−1)個のコアの予測位置に光線を入射し、前記光検出手段における光強度が所定値を超えた場合に当該コアの予測位置の近傍に前記(N−1)個のコアの一つが存在するとして前記(N−1)個のコアの位置を推定するコア位置推定ステップと、
前記コア位置推定ステップにより推定された前記(N−1)個のコアそれぞれの位置を含む(N−1)個の部分領域それぞれに対して光線を走査させながら前記光検出手段において光強度を検出することにより、前記(N−1)個のコアの各位置を前記第1の精度より高い第2の精度でもって特定する第2の調芯ステップと
を含むことを特徴とする、コア位置特定方法。 A method for identifying the position of the N cores on an end face of a multi-core fiber having N cores (N is an integer of 2 or more),
While observing one end face of the multi-core fiber, the posture angle around the central axis of the one end face is fixed to a predetermined angle, and the intensity of light emitted from the N cores on the other end face of the multi-core fiber is adjusted. A fiber fixing step for optically coupling light detecting means for collectively detecting to the other end surface;
The light detection means detects the light intensity while two-dimensionally scanning the light with respect to the one end surface, thereby determining the position of the one core included in the N cores on the one end surface with a first accuracy. A first alignment step identified with
Other (N-1) except for the one core when it is assumed that the one core is each of the N cores based on the relative position information of the N cores acquired in advance. When a light beam is incident on a predicted position of each core and the light intensity in the light detection unit exceeds a predetermined value, one of the (N-1) cores is present in the vicinity of the predicted position of the core. A core position estimating step of estimating the positions of the (N-1) cores;
The light detection means detects the light intensity while scanning the light beam for each of the (N-1) partial areas including the positions of the (N-1) cores estimated by the core position estimation step. And a second alignment step for specifying each position of the (N-1) cores with a second accuracy higher than the first accuracy. Method.
前記マルチコアファイバの一端面に対して二次元的に光線を走査するビーム走査手段と、
前記マルチコアファイバの他端面において前記光線の光強度を一括して検出する光検出手段と、
前記マルチコアファイバの前記一端面を観察するための観察手段と、
前記マルチコアファイバの前記一端面を、該一端面の中心軸まわりの姿勢角が可変となるように支持する支持手段と、
前記一端面における前記N個のコア同士の相対位置情報を記憶する記憶手段と、
前記ビーム走査手段を制御するとともに、前記N個のコアの位置を特定する演算手段と
を備え、
前記演算手段は、
前記ビーム走査手段により前記一端面に対して二次元的に光線を走査させながら前記光検出手段からの検出信号を取得することによって、前記N個のコアに含まれる一のコアの前記一端面における位置を第1の精度でもって特定し、
前記記憶手段に記憶された前記相対位置情報に基づいて、前記一のコアが前記N個のコアのそれぞれであると仮定したときの前記一のコアを除く他の(N−1)個のコアの予測位置に光線を入射させ、前記光検出手段における光強度が所定値を超えた場合に当該コアの予測位置の近傍に前記(N−1)個のコアの一つが存在するとして前記(N−1)個のコアの位置を推定し、
推定された前記(N−1)個のコアそれぞれの位置を含む(N−1)個の部分領域それぞれに対して光線を走査させながら前記光検出手段からの検出信号を取得することにより、前記(N−1)個のコアの各位置を前記第1の精度より高い第2の精度でもって特定する
ことを特徴とする、調芯装置。 An alignment device that identifies the position of the N cores on the end face of a multi-core fiber having N cores (N is an integer of 2 or more),
Beam scanning means for scanning a light beam two-dimensionally with respect to one end face of the multi-core fiber;
A light detecting means for collectively detecting the light intensity of the light beam at the other end surface of the multi-core fiber;
An observation means for observing the one end face of the multi-core fiber;
Supporting means for supporting the one end face of the multi-core fiber so that a posture angle around a central axis of the one end face is variable;
Storage means for storing relative position information of the N cores on the one end surface;
And controlling the beam scanning means, and comprising calculating means for specifying the positions of the N cores,
The computing means is
By acquiring a detection signal from the light detection means while scanning the light beam two-dimensionally with respect to the one end face by the beam scanning means, the one end face of one core included in the N cores Locating with first accuracy,
Based on the relative position information stored in the storage unit, other (N−1) cores excluding the one core when the one core is assumed to be each of the N cores It is assumed that one of the (N-1) cores exists in the vicinity of the predicted position of the core when the light beam is incident on the predicted position and the light intensity in the light detection unit exceeds a predetermined value. -1) estimating the position of one core,
By acquiring a detection signal from the light detection means while scanning a light beam with respect to each of the (N-1) partial regions including the estimated positions of the (N-1) cores, An alignment apparatus, wherein each position of (N-1) cores is specified with a second accuracy higher than the first accuracy.
前記観察手段が、前記一端面の像を前記撮像手段へ向けて反射する反射鏡を更に含むことを特徴とする、請求項9に記載の調芯装置。 The imaging means is disposed away from the optical axis of the one end face of the multi-core fiber;
The alignment apparatus according to claim 9, wherein the observation unit further includes a reflecting mirror that reflects the image of the one end surface toward the imaging unit.
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