JP2021169978A

JP2021169978A - 傾斜端を有する光ファイバの出射角測定装置、及び出射角測定方法

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Publication number: JP2021169978A
Application number: JP2020073675A
Authority: JP
Inventors: 竜朗白石; Tatsuaki Shiraishi; 淳一鎌谷; Junichi Kamatani
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-28

Abstract

【課題】傾斜端を有する光ファイバの出射角を高精度に測定することができる出射角測定装置を提供すること。【解決手段】傾斜端を有する光ファイバの出射角を算出する出射角測定装置であって、光ファイバ２０から基準方向にレーザ光を出射させた際に、レーザ光の集光位置がビーム撮像カメラ２３のカメラ画像内における第１基準座標に位置し、且つ、光ファイバ２０の傾斜端の領域が側面撮像カメラ２８のカメラ画像内における第２基準座標に位置するように、ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６、及び、移動ステージ３１の調整を行い、当該調整後に、側面撮像カメラ２８のカメラ画像にて検出される基準方向に対する光ファイバ２０のファイバ軸方向の傾きから、光ファイバ２０の出射角を算出する、出射角測定装置。【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜端を有する光ファイバの出射角測定装置、及び出射角測定方法に関するものである。

シリコンフォトニクス等の光通信分野において、導波路への光入力の手段として、グレーティングカップラ（GC : Grating Coupler）がしばしば用いられる。GCは導波路面に設けられた回折格子によって、導波路外部のレーザ光を導波路中へ伝搬させる素子である。

図１９は、GCを用いて導波路外部からのレーザ光を導波路中へ伝搬させる様子を表した概略図である。図１９において、１４は光ファイバ、１５はGC、１６は導波路、１７は基盤を表す。光ファイバ１４の内部を伝搬したレーザ光は、その端面より光ファイバの軸と同軸に出射される。光ファイバ１４より出射されたレーザ光は、基盤１７の面に対して角度β₀の入射角でGC１５へと入射し、導波路１６の内部へと伝搬していく。

一般的に、GCはある入射角でレーザ光から導波光への変換効率が最大となるように設計されているため、光ファイバを用いてGCへ入射させる場合には、光ファイバを図１９のように斜めに配置する必要がある。しかしながら、光ファイバを斜めに配置すると、パッケージングの薄型化ができないうえに、光ファイバのような非常に細い構造体が基盤上方へ伸びる構成となるため機械的強度が不十分となることがデメリットとして挙げられる。

上記手法におけるデメリットを改善するために、傾斜端を有する光ファイバ（Angle-polished fiber : ＡＰＦ）（以下、「ＡＰＦ」と称する）が用いられる場合がある。

図２０は、ＡＰＦを用いてレーザ光をGCへ入射させる様子を表した概略図である。図２０において、ＡＰＦ１は光ファイバ内部の伝搬光を傾斜端１Aで全反射させ、ＡＰＦ１の円柱部表面より光を取り出すことができるため、ミラーのような構造物を配置することなく光路を曲げることが可能である。光路の曲げ角度βは傾斜端１Aの角度θで決まるため、θが適切な値となるように光ファイバ端面を加工することで、ＡＰＦ１の軸と基盤１７の面とが水平な状態で光を結合させることができ、パッケージングの薄型化が可能となる。

先述したようにGCの変換効率には入射角度依存性があるが、一般的なファイバ研磨装置では研磨面の加工精度はせいぜい1°程度しか保証されていない。しかしながら、光ファイバの傾斜端角度が必ずしも所望の角度となっているとは限らないことから、加工後の光の出射角を測定し事前に把握しておくことが重要である。

光ファイバ通信に用いられるファイバの中には、ファイバ出射端における後方散乱によるレーザ光源への悪影響を避けるために僅かに傾斜が施されたものがある（ＡＰＣ：Angled Physical Contact）。

図２１は、ＡＰＣファイバからレーザが出射する様子を表す概略図である。ＡＰＣファイバ１８は、傾斜端の角度が8°と小さいため、ＡＰＦのようにファイバ端面で全反射をすることはなく、ファイバのファイバ軸方向にわずかに屈折して出射する。

このように、光ファイバからの出射光が光ファイバの軸近傍に出射される場合には、光ファイバ出射光をスクリーンに投影した状態で、光ファイバを軸中心に回転させ、その際に描く投影光の軌跡（円形）から出射角を算出することが可能である（例えば、特許文献１参照）。

図１６は、特許文献１に記載の出射角度測定装置の概略図である。前記装置は光ファイバ１と、光ファイバ１を保持し回転させる光ファイバホルダ２を備え、光ファイバホルダ２を取り付けるためのスタンド３を備える。また、光ファイバ１の出射光を投影するための受光面５を備える。

一方で、ＡＰＦは出射角が大きく、特許文献１に記載の手法を用いようとしても出射光を受光面５に投影することができないため、特許文献２のような構成により傾斜端の角度を測定する手法が挙げられている。

図１７は、特許文献２に記載の出射角度測定装置の概略図である。前記装置は、傾斜端１Aを有する光ファイバ１（即ち、ＡＰＦ）と、光ファイバ１を補強するためのフェルール６、フェルール６を保持し回転させるための回転機構９を備え、回転機構９はハウジング８に取り付けられている。また回転機構９には回転角度を読み取るための目盛１０が刻印されている。前記ハウジング８の内部には、反射板７と前記反射板７を保持し回転させるための反射面回転機構１１を備える。また、前記装置は、測定光供給手段１３と検出手段１２を備える。

特許文献２に記載の方法では、測定光供給手段１３の測定光を光ファイバ１へ入射させ、傾斜端１Aより出射した測定光を反射板７で反射させて反射光を光ファイバ１の中へ返し、反射光の強度を測定光検出手段１２により測定している。回転機構９と反射面回転機構１１を回転させることで、測定光検出手段１２で測定される反射光強度が変化する。そして、反射光強度が最も強い位置が、出射光が正反射している状態となる。その時の反射面回転機構１１の回転角を読み取ることで傾斜端の角度を測定することができる。図１８は、特許文献２に記載の方法で測定を行った際の反射減衰量とファイバ回転角度の関係を示すグラフである。

特許第５１２７８３２号公報特開平６−１２９８３８号公報

特許文献２に記載の従来方法は、ＡＰＦの出射光を正反射させた際の反射板の傾きを読み取ることで出射角度を測定することができる非常に簡便な測定方法である。しかしながら、特許文献２に記載の従来方法では、ＡＰＦが自重によりたわんでしまっている等の原因により、ＡＰＦのファイバ軸が反射面と平行でない場合があり、その場合、測定結果も不正確なものなってしまう、という課題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ＡＰＦの出射角を高精度に測定することができる出射角測定装置、及び出射角測定方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、
傾斜端を有する光ファイバの出射角測定装置であって、
前記光ファイバのファイバ軸回りの回転角度を調整可能に、前記光ファイバを支持するファイバ回転機構と、
基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを調整可能に、前記光ファイバを支持する出射角調整機構と、
前記光ファイバの位置を平行移動可能に、前記ファイバ回転機構及び前記出射角調整機構を支持する移動ステージと、
前記光ファイバの側面から、前記光ファイバの前記傾斜端の領域を、撮影する側面撮像カメラと、
前記光ファイバから前記基準方向に出射された前記レーザ光を、平行光にコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記レーザ光を集光する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した前記レーザ光の集光位置に配設され、当該レーザ光のビーム像を撮影するビーム撮像カメラと、
を備え、
前記光ファイバから前記基準方向にレーザ光を出射させた際に、前記レーザ光の集光位置が前記ビーム撮像カメラのカメラ画像内における第１基準座標に位置し、且つ、前記光ファイバの前記傾斜端の領域が前記側面撮像カメラのカメラ画像内における第２基準座標に位置するように、前記ファイバ回転機構、前記出射角調整機構、及び、前記移動ステージの調整を行い、当該調整後に、前記側面撮像カメラのカメラ画像にて検出される前記基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きから、前記光ファイバの出射角を算出する、
出射角測定装置である。

又、他の局面では、
傾斜端を有する光ファイバの出射角測定方法であって、
前記光ファイバのファイバ軸回りの回転角度を調整可能に、前記光ファイバを支持するファイバ回転機構と、
基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを調整可能に、前記光ファイバを支持する出射角調整機構と、
前記光ファイバの位置を平行移動可能に、前記ファイバ回転機構及び前記出射角調整機構を支持する移動ステージと、
前記光ファイバの側面から、前記光ファイバの前記傾斜端の領域を、撮影する側面撮像カメラと、
前記光ファイバから前記基準方向に出射された前記レーザ光を、平行光にコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記レーザ光を集光する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した前記レーザ光の集光位置に配設され、当該レーザ光のビーム像を撮影するビーム撮像カメラと、
を備える出射角測定装置において、
前記光ファイバから前記基準方向にレーザ光を出射させて、前記レーザ光の集光位置が前記ビーム撮像カメラのカメラ画像内における第１基準座標に位置し、且つ、前記光ファイバの前記傾斜端の領域が前記側面撮像カメラのカメラ画像内における第２基準座標に位置するように、前記ファイバ回転機構、前記出射角調整機構、及び、前記移動ステージの調整を行う第１工程と、
前記第１工程の後に、前記側面撮像カメラのカメラ画像にて、前記基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを検出する第２工程と、
を実施することで、前記光ファイバの出射角を測定する出射角測定方法である。

本発明の出射角測定装置によれば、傾斜端を有する光ファイバの出射角を高精度に測定することが可能である。

本発明の実施の形態１における、ＡＰＦの出射角測定装置の構成を示す図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、アライメントを行う際の準備状態を表す概略図本発明の実施の形態１の出射角測定装置における出射角測定の手順を示す図本発明の実施の形態１の出射角測定装置における基準用光ファイバの取り付け方法を表した概略図本発明の実施の形態１の出射角測定装置における基準用光ファイバの取り付け直後の状態を表す概略図本発明の実施の形態１の出射角測定装置における図５からＸＹＺステージの微調整を行い、コリメータレンズの焦点位置に基準用光ファイバの出射端を移動させた状態の図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、出射光のビーム撮像カメラへの結像が完了した状態を表す概略図図７をｘ−ｙ平面から見た図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、ビーム撮像カメラのイメージセンサ上で得られるビーム像の一例を示す図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、側面撮像カメラにより撮影された基準用光ファイバの出射端の画像の一例を示す図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、ＡＰＦへの交換後のファイバ保持部を示す概略図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、ＡＰＦのアライメントが完了した状態を表す概略図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、側面撮像カメラでＡＰＦの傾斜端（出射端）を撮影した場合の模式図本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、ＡＰＦのアライメントが完了した時の側面撮像カメラのカメラ画像の一例を示す図本発明の実施の形態２における、ＡＰＦの出射角測定装置の概略図特許文献１に記載された出射角測定方法の概略図特許文献２に記載された従来の出射角測定方法および測定装置の概略図特許文献２に記載された従来の出射角測定方法および測定装置の概略図における反射減衰量と回転角を示すグラフレーザ光を導波路中へ伝搬させるグレーティングカップラ（GC）の概略図傾斜端を有する光ファイバ(ＡＰＦ)を用いたGCへの光結合方法を示す概略図ＡＰＣ研磨ファイバの出射光軌跡を示す概略図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図には、各構成の位置関係を明確にするため、共通の直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を示している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、ＡＰＦ２０の出射角測定装置の構成を示す図である。

出射角測定装置は、ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６、ＸＹＺステージ３１、コリメータレンズ２１、結像レンズ２２、ビーム撮像カメラ２３、及び、側面撮像カメラ２８を備えている。

ファイバ回転機構２５は、ＡＰＦ２０のファイバ軸回りの回転角度を調整可能に、ＡＰＦ２０を支持する。本実施形態に係るファイバ回転機構２５は、ＡＰＦ２０を挿通するための挿通穴を有し、当該挿通穴にＡＰＦ２０を挿通させた状態で、ＡＰＦ２０を固定する構成となっている。尚、ＡＰＦ２０は、ファイバ回転機構２５に固定されることで、ファイバファイバ軸方向の移動が制限されることになる。

出射角調整機構２６は、出射角測定時にＡＰＦ２０からレーザ光を出射させる方向の基準となる基準方向（ここでは、プラスｘ方向）に対する、ＡＰＦ２０のファイバ軸方向の傾き（即ち、ｘ−ｚ平面内におけるＡＰＦ２０の角度）を調整可能に、ＡＰＦ２０を支持する。本実施形態に係る出射角調整機構２６は、ＡＰＦ２０のファイバ軸方向の傾きを調整し得るように、ファイバ回転機構２５に固定されている。尚、出射角調整機構２６は、後述するＸＹＺステージ３１（本発明の「移動ステージ」）に固定されている。つまり、ＡＰＦ２０は、ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６、及びＸＹＺステージ３１により、自在に固定位置が調整され得るように保持される。

コリメータレンズ２１、結像レンズ２２、及び、ビーム撮像カメラ２３は、ＡＰＦ２０から出射された出射光が通過する位置に、この順に配設されている。コリメータレンズ２１は、ＡＰＦ２０から出射された出射光を平行光に整形する。結像レンズ２２は、コリメータレンズ２１を通過した平行光を集光し、ビーム撮像カメラ２３のセンサ２４上にレーザ光を集光する。尚、コリメータレンズ２１及び結像レンズ２２は、それぞれ、ＡＰＦ２０の出射光の中心軸２９が自身のレンズ中心を通るように配置されている。

側面撮像カメラ２８は、ＡＰＦ２０の傾斜端が視野に収まる位置に配置され、ＡＰＦ２０の側面から、ＡＰＦ２０の傾斜端（即ち、出射端）を撮影する。ここでは、側面撮像カメラ２８は、Ｙ軸方向に沿ってＡＰＦ２０の傾斜端を撮影している。

図２は、本発明の実施の形態１の出射角測定装置において、アライメントを行う際の準備状態を表す概略図である。アライメントを行う際には、出射角測定装置において、ＡＰＦ２０とＡＰＦ２０を保持する機構（ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６）の代わりに、平面研磨ファイバ３０が配置される。尚、平面研磨ファイバ３０は、光ファイバのファイバ軸方向に対して直交する出射端を有する。

図３は、本実施の形態１における出射角測定の手順を示す図である。以下、出射角測定の手順を、図３に沿って説明する。

＜１．平面研磨ファイバ（基準用光ファイバ）の準備＞
図４は、平面研磨ファイバ（以下、基準用光ファイバと呼ぶ）３０の取り付け方法を表した概略図である。基準用光ファイバ３０は、Ｖ字状の溝３２Ａが彫られたファイバ保持具３２に嵌め込まれ、上からｚ方向にずれないように抑え込まれる（例えば、磁石３３を用いる）ことにより、固定されている。また、前記ファイバ保持具３２は、xyz方向に微調整が可能なＸＹＺステージ３１に固定されている。なお、基準用光ファイバ３０は、必ずしも平面研磨されている必要はなく、ファイバ軸と同軸上にレーザ光を出射でき、なおかつ出射端を視認できるものであればよい。

図５は、基準用光ファイバ３０の取り付け直後の状態を表す概略図である。図４のように基準用光ファイバ３０の設置が完了した後、次にコリメータレンズ２１にレーザ光を入射させる。基準用光ファイバ３０から出射されたレーザ光が、コリメータレンズ２１の焦点位置からずれている場合、ファイバ出射光は３４のように発散した状態となる。

＜２．基準用光ファイバを用いたアライメント１（コリメート）＞
図６は、図５からＸＹＺステージ３１の微調整を行い、コリメータレンズ２１の焦点位置f₁に基準用光ファイバ３０の出射端を移動させた状態の図である。この時、基準用光ファイバ３０より出射されたレーザ光は３５のような平行光となる。

基準用光ファイバ３０より出射されたレーザ光が平行光になっていることを確認するには、図６のx軸上における任意の地点x₁, x₂,…, x_nでビーム径を測定し、全ての地点でのビーム径の測定結果が以下の式（１）の条件を満たしていればよい。

但し、この際の測定地点は以下の式（２）で与えられるレイリー長Z_Rの範囲内でなければならない。

例えば、λ=1300 nm、w_o=3.0 mmの場合、レイリー長はZ_R=21.7 mとなり、最小ビーム径の位置から±21.7 mの範囲内でビーム径の測定を行った結果が式（１）の条件を満たしていれば、基準用光ファイバ３０の出射光のコリメートが完了したと言える。

なお、ビーム径の測定する手法としては、レーザ光（不可視光の場合はフォスファーを用いる等して可視化する）を、目盛付きの紙等に投影して目測する手法や、カメラのイメージセンサ上に投影してカメラ画像から算出する手法等を用いることができる。カメラのイメージセンサに投影する場合は、ビーム径がカメラのイメージセンササイズよりも小さくないと測定できない点に注意する。

＜３．基準用光ファイバを用いたアライメント２（結像）＞
基準用光ファイバ３０を用いたアライメント１の工程で、基準用光ファイバ３０の出射光のコリメートが完了した後、結像レンズ２２を用いてビーム撮像カメラ２３のイメージセンサ２４にレーザ光を集光する。

図７は、出射光のビーム撮像カメラ２３への結像が完了した状態を表す概略図であり、図８は、図７をｘ−ｙ平面から見た図である。図８において、側面撮像カメラ２８は、基準用光ファイバ３０の位置を側面より観察し、先端部の座標を取得する役割を担う。３６はファイバ出射光を表し、３７は側面撮像カメラ２８の視野範囲を表している。

図７の平行光３５の光軸上に、図８のように結像レンズ２２を配置すると、平行光３５は結像レンズ２２の焦点位置f₂に集光される。ビーム撮像カメラ２３を、図８のように光軸上に配置し、x軸方向に沿って前後に動かすことで、イメージセンサ２４上に撮像されるビーム像の大きさが最小となる位置を探索する。ビーム像の大きさが最小となる位置が結像レンズ２２の焦点位置である。

図９は、ビーム撮像カメラ２３のイメージセンサ２４上で得られるビーム像の一例を示す図である。図１０は、側面撮像カメラ２８により撮影された基準用光ファイバ３０の出射端の画像の一例を示す図である。

イメージセンサ２４上で得られるビーム像を観察して、ファイバ出射光３６がイメージセンサ２４上に集光されたことを確認する。そして、その時のイメージセンサ２４上におけるレーザ光の中心座標(Y₀,Z₀) （以下、「第１基準座標」とも称する）を記録する。

また、その時の基準用光ファイバ３０を側面撮像カメラ２８により撮影し、カメラ画像内における基準用光ファイバ３０の出射端の座標３８を(X₁,Z₁) （以下、「第２基準座標」とも称する）として記録する（図１０を参照）。尚、このとき、側面撮像カメラ２８のカメラ画像内においては、基準用光ファイバ３０の出射端の端面は、ｙ−ｚ平面と平行な状態で観察される。

＜４．基準用光ファイバから傾斜端を有する光ファイバ（ＡＰＦ）へ交換＞
基準用光ファイバ３０を用いたアライメントが完了した後、ＡＰＦ２０への交換を行う。

図１１は、ＡＰＦ２０への交換後のファイバ保持部を示す概略図である。この工程では、図４におけるＸＹＺステージ３１以外を取り外し、入射角度調整機構２６及びファイバ回転機構２５を取り付ける。そして、入射角度調整機構２６及びファイバ回転機構２５の取り付けが完了した後、ファイバ回転機構２５にＡＰＦ２０を挿入し、ファイバ回転機構２５にＡＰＦ２０を固定する。

＜５．ＡＰＦのアライメント＞
ＡＰＦ２０への交換が完了した後、ＡＰＦ２０の出射光がコリメータレンズ２１及び結像レンズ２２を通過するようにＸＹＺステージ３１、入射角度調整機構２６及びファイバ回転機構２５を調整する。

図１２は、ＡＰＦ２０のアライメントが完了した状態を表す概略図である。図１２においては、破線３７で側面撮像カメラ２８の視野を示している。ＡＰＦ２０のアライメントが完了した時、ＡＰＦ２０の傾斜端（出射端）が、側面撮像カメラ２８の視野３７に入っている状態となる。

図１２の状態で、なおかつＡＰＦ２０の出射光がイメージセンサ２４のセンサ領域に入っていることを確認できた後、以下の手順ａ、手順ｂ、手順ｃの順で、ＡＰＦ２０の位置の微調整を行う。

＜ａ．側面撮像カメラを利用した調整＞
図１３は、側面撮像カメラ２８でＡＰＦ２０の傾斜端（出射端）を撮影した場合の模式図である。図１３において、３９はＡＰＦ２０におけるレーザ光の出射端領域を示す。この工程では、図１０で取得した第２基準座標(X₁,Z₁)が、ＡＰＦ２０におけるレーザ光の出射端領域３９内に入るように、ＸＹＺステージ３１、ファイバ回転機構２５及び入射角度調整機構２６の調整を行う。

＜ｂ．ビーム位置を利用した調整＞
次に、イメージセンサ２４で観察されるレーザ光の中心位置が、すでに決定した第１基準座標(Y₀,Z₀)に位置するように、ＸＹＺステージ３１のy軸及びz軸の位置調整を行うと共に、ファイバ回転機構２５の調整を行う。

＜ｃ．ビーム径の大きさを利用した調整＞
次に、イメージセンサ２４で観察されるレーザ光のビーム径が、すでに測定した基準用光ファイバ３０のレーザ光のビーム径と同程度になるように、ＸＹＺステージ３１のx軸の位置調整を行う。

＜ｄ．繰り返し＞
上記ａ〜ｃの手順を実施し、再び側面撮像カメラ２８でＡＰＦ２０を観察すると、ＡＰＦ２０におけるレーザ光の出射端領域３９は、手順ａの調整時からずれて観察されることになる。そのため、再び手順ａ〜ｃの調整を行う。当該手順ａ〜ｃを何度か繰り返し、ビーム撮像カメラ２３で観察されるレーザ光の位置が第１基準座標(Y₀,Z₀)と一致し、且つ、側面撮像カメラ２８で観察されるＡＰＦ２０の出射端領域３９内に第２基準座標(X₁,Z₁)が入った場合、ＡＰＦ２０のアライメントは完了である。

＜６．出射角度算出＞
上記ａ〜ｃの手順を実施し、ＡＰＦ２０のアライメントが完了した後、側面撮像カメラ２８のカメラ画像を用いて、基準方向（ここでは、プラスｘ方向）に対するＡＰＦ２０のファイバ軸方向の傾きを測定する。このときに測定されるＡＰＦ２０のファイバ軸方向の傾きが、ＡＰＦ２０の出射角に相当する。

図１４は、上記の手順ａ〜ｃを実施し、ＡＰＦ２０のアライメントが完了した時の側面撮像カメラ２８のカメラ画像の一例を示す図である。この時の基準面（ここでは、ｙ−ｚ平面）に対するＡＰＦ２０のファイバ軸方向の傾きηは、画像処理により算出することが可能である。そして、これにより、ＡＰＦ２０の出射角が求まる。尚、基準用光ファイバ３０の出射角を0°とした場合、ＡＰＦ２０の出射角は90°+ηとなる。

＜効果＞
以上のように、本発明の実施の形態１においては、ビーム撮像カメラ２３上の第１基準座標(Y₀,Z₀)と、側面撮像カメラ２８上の第２基準座標(X₁,Z₁)とを、事前に基準用光ファイバ３０を用いて設定しておく。そして、本発明の実施の形態１においては、ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６及びＸＹＺステージ３１を用いて、ＡＰＦ２０を移動可能に支持し、ＡＰＦ２０から基準方向（ここでは、X方向）にレーザ光を出射させた際に、ＡＰＦ２０の傾斜端より出射されるレーザ光の集光位置が第１基準座標(Y₀,Z₀) と一致し、ＡＰＦ２０のレーザ光の出射位置が、第２基準座標(X₁,Z₁)と一致するように、ＡＰＦ２０の位置の調整を行う。そして、当該調整後のＡＰＦ２０の傾きを側面撮像カメラ２８により算出することにより、レーザ光の出射角を測定する。

このように、本発明の実施の形態１によれば、測定時のＡＰＦ２０のたわみ等に起因する誤差の発生を抑制することができるため、特許文献２と比較して、高精度にレーザ光の出射角を測定することが可能である。

（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２における、ＡＰＦ２０の出射角測定装置の概略図である。尚、図１５の上図は、平面図であり、図１５の下図は、側面図である。

実施の形態２の出射角測定装置は、実施の形態１の出射角測定装置と異なり、基準用光ファイバ３０を用いたアライメントが既に完了した光学系を１つの筐体４０内に収めた構成となっている。そのため、実施の形態２の出射角測定装置においては、図３における４〜６の手順を行うのみで、ＡＰＦ２０の出射角測定を行うことが可能となっている点が特徴である。なお、前記光学系は、図１２において番号を付記した機器全てを指す。

図１５は、筐体４０を備え、筐体４０の内部には、実施の形態１における図３の手順１〜４が完了した機器類が格納されている。具体的には、筐体４０の内部には、ＸＹＺステージ３１、ファイバ回転機構２５、出射角調整機構２６、ＡＰＦ２０、コリメータレンズ２１、結像レンズ２２、ビーム撮像カメラ２３、イメージセンサ２４、及び、側面撮像カメラ２８が収納されている。

図１５のＡＰＦ２０の出射角測定装置においては、図３の手順１〜４が完了しているため、ＡＰＦ２０のアライメントに必要なビーム撮像カメラ２３のカメラ画像上の第１基準座標(Y₀,Z₀)、及び、側面撮像カメラ２８のカメラ画像上の第２基準座標 (X₁,Z₁)は、既知となっている。

よって測定者は、前記ＡＰＦ２０の出射角測定装置のファイバ回転機構２５にＡＰＦ２０を挿入し、図３の手順５，６を行うだけでＡＰＦ２０の出射角を測定することが可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

２０傾斜端を有する光ファイバ（ＡＰＦ）
２１コリメータレンズ
２２結像レンズ
２３ビーム撮像カメラ
２４イメージセンサ
２５ファイバ回転機構
２６出射角調整機構
２７ファイバ出射光
２８側面撮像カメラ
２９中心軸
３０平面研磨ファイバ（基準用光ファイバ）
３１ＸＹＺステージ（移動ステージ）
３２ファイバ保持具
３２Ａ V溝
３３基準用光ファイバ押さえ用磁石
３４ファイバ出射光（発散）
３５ファイバ出射光（コリメート時）
３６ファイバ出射光（結像時）
３７側面撮像カメラの視野範囲
３８カメラ画像内における基準用光ファイバの出射端の座標
３９ＡＰＦにおけるレーザ光の出射端領域
４０筐体

Claims

傾斜端を有する光ファイバの出射角測定装置であって、
前記光ファイバのファイバ軸回りの回転角度を調整可能に、前記光ファイバを支持するファイバ回転機構と、
基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを調整可能に、前記光ファイバを支持する出射角調整機構と、
前記光ファイバの位置を平行移動可能に、前記ファイバ回転機構及び前記出射角調整機構を支持する移動ステージと、
前記光ファイバの側面から、前記光ファイバの前記傾斜端の領域を、撮影する側面撮像カメラと、
前記光ファイバから前記基準方向に出射された前記レーザ光を、平行光にコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記レーザ光を集光する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した前記レーザ光の集光位置に配設され、当該レーザ光のビーム像を撮影するビーム撮像カメラと、
を備え、
前記光ファイバから前記基準方向にレーザ光を出射させた際に、前記レーザ光の集光位置が前記ビーム撮像カメラのカメラ画像内における第１基準座標に位置し、且つ、前記光ファイバの前記傾斜端の領域が前記側面撮像カメラのカメラ画像内における第２基準座標に位置するように、前記ファイバ回転機構、前記出射角調整機構、及び、前記移動ステージの調整を行い、当該調整後に、前記側面撮像カメラのカメラ画像にて検出される前記基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きから、前記光ファイバの出射角を算出する、
出射角測定装置。
ファイバ軸と同軸上に出射する基準用光ファイバを準備し、前記基準用光ファイバから出射されるレーザ光が、前記基準方向と同一方向となるように、前記基準用光ファイバの位置決めを行い、
当該位置決め後に、前記ビーム撮像カメラのカメラ画像に映る前記基準用光ファイバから出射されたレーザ光のビーム像の位置から、前記第１基準座標を設定し、前記側面撮像カメラのカメラ画像に映る前記基準用光ファイバの出射端の位置から、前記第２基準座標を設定する、
請求項１に記載の出射角測定装置。
前記ファイバ回転機構、前記出射角調整機構、前記移動ステージ、前記側面撮像カメラ、前記コリメータレンズ、前記結像レンズ、及び、前記ビーム撮像カメラを、位置関係を固定した状態で、且つ、前記第１基準座標及び前記第２基準座標が予め測定された状態で収納する筐体を備える、
請求項１に記載の出射角測定装置。
傾斜端を有する光ファイバの出射角測定方法であって、
前記光ファイバのファイバ軸回りの回転角度を調整可能に、前記光ファイバを支持するファイバ回転機構と、
基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを調整可能に、前記光ファイバを支持する出射角調整機構と、
前記光ファイバの位置を平行移動可能に、前記ファイバ回転機構及び前記出射角調整機構を支持する移動ステージと、
前記光ファイバの側面から、前記光ファイバの前記傾斜端の領域を、撮影する側面撮像カメラと、
前記光ファイバから前記基準方向に出射された前記レーザ光を、平行光にコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを通過した前記レーザ光を集光する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した前記レーザ光の集光位置に配設され、当該レーザ光のビーム像を撮影するビーム撮像カメラと、
を備える出射角測定装置において、
前記光ファイバから前記基準方向にレーザ光を出射させて、前記レーザ光の集光位置が前記ビーム撮像カメラのカメラ画像内における第１基準座標に位置し、且つ、前記光ファイバの前記傾斜端の領域が前記側面撮像カメラのカメラ画像内における第２基準座標に位置するように、前記ファイバ回転機構、前記出射角調整機構、及び、前記移動ステージの調整を行う第１工程と、
前記第１工程の後に、前記側面撮像カメラのカメラ画像にて、前記基準方向に対する前記光ファイバのファイバ軸方向の傾きを検出する第２工程と、
を実施することで、前記光ファイバの出射角を測定する出射角測定方法。