JPH0453909A - 光ファイバ端面傾斜角度の測定方法および測定装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光ファイバにおいて、その端面が光伝送方向
の中心軸に垂直な方向に対してなす角度（端面傾斜角度
）を測定する方法および装置に関する。

〈従来の技術〉 光ファイバの端面ば、これが光ファイン＼Ｇこおける伝
送方向の中心軸に対して垂直である場合にるよ、伝送さ
れてきて端面から出射しようとする光に対して反射面と
なり、伝送効率の低下をもたらす。

そこで、光ファイン＼の端面を中心軸に対する垂直方向
から傾斜させると、上記のような反射を低減することが
できる。その反射低減の度合ｂｓ＋よ、光ファイバ端面
の傾斜角度に依存する。

したがって、製品化された光ファイツマや、ある目的に
使用しようとする光ファイン＼におし）で、その端面が
中心軸に垂直な方向に対してどの程度の傾斜角度となっ
ているかを測定すること力＜ＪＦ常に重要になってくる
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、これまでのところ、光ファイツマの端面
傾斜角度を容易かつ正確に測定する方法および装置が開
発されていないのが実情である。

本発明は、このような事情に鑑みて創案されたものであ
って、光ファイバの端面傾斜角度を容易かつ正確に測定
することができる方法および装置を提供することを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 ［１］本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定方法
は、光ファイバの端面に透明薄板を中心軸に垂直に接触
させる第１過程と、光ファイバを通して伝送した光を前
記透明薄板を介して投影面に対して放射させ、この放射
光の投影面上の入射位置を測定する第２過程と、前記光
ファイバ端面と透明薄板との間に屈折率が光ファイバコ
アと同一の屈折率整合液を充填する第３過程と、光ファ
イバを通して伝送した光を前記屈折率整合液および透明
薄板を介して前記投影面に対して放射させ、この放射光
の投影面上の入射位置を測定する第４過程と、前記両入
射位置間ずれ量と透明薄板・投影面間距離と光ファイバ
コア屈折率とに基づいて所定の演算式に従って光ファイ
バ端面の傾斜角度を算出する第５過程とを含むことを特
徴とするものである。

［１１］本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定装
置は、光ファイバを固定する光ファイバ固定台と、光フ
ァイバの中心軸に垂直な状態で光ファイバ端面に接触す
る透明薄板と、光ファイツマ端面と透明薄板との間に屈
折率整合液を充填する手段と、透明薄板に関して光ファ
イン＼とは反対側に対面された投影面と、光ファイバ端
面と透明薄板との間に屈折率整合液を充填しない状態で
の投影面上での入射位置を検出する手段と、前記屈折率
整合液充填手段によって光ファイバ端面と透明薄板との
間に屈折率整合液を充填した状態での投影面上での入射
位置を検出する手段と、前記両検出手段による入射位置
間ずれ量を算出する手段と、この入射位置間ずれ量と透
明薄板・投影面間距離と光ファイバコア屈折率とを入力
データとして所定の演算式に従って光ファイバ端面の傾
斜角度を算出する手段とを備えたことを特徴とするもの
であなお、上記端面傾斜角度φを算出する所定の演算式
としては、投影面が光ファイバの中心軸と垂直である場
合には、入射位置間ずれ量をｄ、ｉ３明薄板・投影面間
距離をし、光ファイバコア屈折率をｎ、とすると、例え
ば、 を採用できることを本発明者は試論によって見出した。

〈作用〉 ［１］本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定方法
は、光ファイバ端面に透明薄板を接触させた状態におけ
る放射光の投影面上での入射位置を測定し、次いで、光
ファイバ端面と透明薄板との間に屈折率整合液を充填し
た状態における放射光の投影面上での入射位置を測定し
、その両入射位置間ずれ量に応じて光ファイバの端面傾
斜角度を算出するもので、その算出には所定の演算式を
用いるため、端面傾斜角度を容易かつ正確に測定するこ
とができる。

［１１］本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定装
置は、光ファイバ固定台、透明薄板、屈折率整合液充填
手段、投影面、前記２つの状態での入射位置検出手段、
入射位置間ずれ量の算出手段、端面傾斜角度の算出手段
で構成されており、光ファイバ固定台や透明薄板は簡単
な構造のものとすることが可能であり、屈折率整合液充
填手段としてはスポイトのような簡易な器具を採用でき
、入射位置検出手段としてはビジコンカメラなどを使用
でき、前記２つの算出手段としてはマイクロコンピュー
タを使用することができるため、上記の測定方法を全体
として簡単な構成のもとできわめて高速かつ高精度に実
施することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

玉上尖施■ 第１実施例は、本発明の光ファイバ端面傾斜角度の測定
方法に係るものである。この端面傾斜角度測定方法を第
１図および第２図に基づいて説明する。

第１図（ａ）に示すように、シングルモートの光ファイ
バ２においてその中心軸Ｏに垂直な方向に対して傾斜し
た平坦な端面２ａのエツジ部に対して板ガラスのような
透明薄板４を接触させる。

この接触に際しては、光ファイバ２の中心軸Ｏに対して
透明薄板４が垂直になるようにする。これが第１過程で
ある。

次いで、光ファイバ２の他端からレーザビームのような
コヒーレントな光を導入し、光ファイバ端面２ａから出
射させる。この傾斜端面２ａから出射した光は、スフル
の法則に従って回折する。

その回折した出射光を透明Ｆｊｌ板４を介して投影面６
に放射させ、その同心円状の投影像ａ　（第１図（ｂ）
参照）のうち光強度の最も高い入射位置Ｘを測定する。

これが第２過程である。

投影面６は、光ファイバ２の中心軸○の延長線に対して
垂直になっており、その延長線と投影面６との交点であ
る投影面中心Ｐからの距離が前記の入射値ｌ　ｘ　、で
ある。

そして、第２図（ａ）に示すように、光ファイバ端面２
ａと透明薄板４との間に、光コアイノＸ２のコアの屈折
率ｎｃと同一の屈折率をもつ屈折率整合液（マツチング
オイル）８を充填する。これが第３過程である。

次いで、光ファイバ２の他端からコヒーレントな光を導
入し、光ファイバ端面２ａから屈折率整合液８および透
明薄板４を介して投影面６に放射させ、その同心円状の
投影像ｂ（第２図（ｂ）参照）のうち光強度の最も高い
入射位置ｘ２を測定する。これが第４過程である。この
入射位置ｘ２は、屈折率整合液８を用いていることから
、投影面中心Ｐに近接した位置となる。

第２過程での入射位置ｘ１と第４過程での入射位置ｘ２
との間のずれ量ｄ（＝ｘ、　　　ｘｚ）を測定し、この
入射位置間ずれ量ｄと、予め判っている透明伽板４と投
影面６との間の距ＭＬおよび光ファイバコア屈折率ｎ（
とに基づいて、光ファイバ端面２ａの傾斜角度φを、次
の演算式、に従って算出する。この演算式■においては
、空気の屈折率を１としである。

ちなみに、第３図は、予め傾斜角度φ。が判っている複
数の光ファイバ２の試験体について、上記の演算式■に
基づいて算出した傾斜角度φ（縦軸）と、実測した既知
の傾斜角度φ。（横軸）との相関を示したものであり、
演算式■に基づいた算出角度φが実測角度φ。に合致し
たほぼ正しい結果が得られていることがうかがえる。

なお、演算式■において、傾斜角度φがきわめて小さい
ときには、 ｓｉｎφ嬌φ と近似でき、また、透明薄板・投影面間距離りを入射位
置間ずれ量ｄに比べて充分に大きく設定しておくことに
より、 Ｌ２＋ｄ”＝Ｌ”　（１＋ｄ”／Ｌ２）＝Ｌ２・・■ ・・・・・・・・・・・・・・・■ と返信できる。以上の■、■式に基づいて上記の演算式
■を整理すると、 となり、分母は定数であるから、ｋを定数（１／分母）
として、 φ＝ｋｘｄ のように近似化することができる。

この近イ以式■から明らかなように、端面傾斜角度φは
、入射位置間ずれ量ｄにほぼ比例する。

玉主叉崖■ 第２実施例は、本発明の光ファイバ端面傾斜角度の測定
装置に係るものである。この端面傾斜角度測定装置を第
４図および第５図に基づいて説明する。

第４図（ａ）に示すように、光ファイバ国定台■０は、
上面にＶｉｌ１１２ａが形成された基台Ｉ２と、下面に
Ｖ溝１４ａが形成された押さえ板１４と、両Ｖ溝１２ａ
、１４ａ間に光ファイバ２を挟持した状態で押さえ板１
４を基台１２に締め付は固定するネジ１６とから構成さ
れている。

第４図（ｂ）に示すように、基台１２の前端側に透明薄
板４を差し込む凹所１８が形成され、この凹所１８の内
部において背面側に硬質のクツション材２０が設けられ
、正面側に当て板２２が当接され、この当て板２２を調
整ネジ２４で押さえることにより透明薄板４を基台１２
に固定するとともに、光ファイバ固定台１０に固定され
た光ファイバ２の中心軸Ｏに対して透明薄板４が垂直と
なるように調整するようになっている。

光ファイバ２は、このように固定された透明薄板４に対
して、その傾斜端面２ａのエツジ部が接触する状態で光
ファイバ固定台ｌＯに固定される。

なお、光ファイバ固定台１０は、上下方向に沿って位置
調整が可能であるとともに、Ｙ軸まわりとＺ軸まわりと
に首振り可能になっていることが望ましい。

第５図に示すように、ビジコンカメラ３０は、透明薄板
４に関して光ファイバ２とは反対側で対面する所定位置
に固定されて設けられている。このビジコンカメラ３０
の撮像面３０ａは投影面に相当し、この撮像面３０ａに
対して光ファイバ２の中心軸０が垂直となるように光フ
ァイバ固定台１０の向きを調整する。

３２はビジコンカメラ３０を制御するカメラコントロー
ルユニット、３４はビジコンカメラ３０がその撮像面３
０ａで受けた放射光の入射パターンに所要の画像処理を
施す画像処理ユニット、３６は入射パターンを映し出す
ＴＶモニタ、３８は入射パターンの光強度分布を表示す
るオシロスコープ、４０はマイクロコンピュータ、４２
はキーボード、４４はプリンタ、４６は屈折率整合液８
を光ファイバ端面２ａと透明薄板４との間に注入するた
めのスポイト（屈折率整合液充填手段）である。

キーボード４２は、マイクロコンピュータ４０に対して
各種の指令を入力するほか、光ファイバ２のコア屈折率
ｎ、のデータや、透明薄板４とビジコンカメラ撮像面３
０ａとの間の実測距離りのデータを人力するものである
。

マイクロコンピュータ４０は、屈折率整合液８を充填し
ない状態でビジコンカメラ３ｏによって盪影され画像処
理ユニット３４において得られた入射パターンデータに
基づいて光強度の最も高い入射位置ｘ、を算出するとと
もに、屈折率整合液８を充填した状態で得られた入射パ
ターンデータに基づいて同様の入射位置ｘ２を算出し、
それら両入射位置”　Ｉ　ｒ　　Ｘ　ｔから入射位置間
ずれ量ｄを算出し、メモリ　（ＲＡＭ）から読み出した
光ファイバコア屈折率ｎ（と透明薄板・投影面間距離り
と入射位置間ずれ量ｄとに基づいて、前記の演算式■に
従って光ファイバ端面２ａの傾斜角度φを算出するもの
である。そして、算出された傾斜角度φのデータは、プ
リンタ４４によって印字出力されるようになっている。

なお、図示は省略しであるが、光ファイバ２の他端から
コヒーレントなレーザビームを導入するためのレーザ装
置が設けられている。

〈発明の効果〉 〔イ〕本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定方性
によれば、光ファイバ端面からの放射光を透明薄板を通
した場合と屈折率整合液および透明薄板を通した場合と
の投影面上における入射位置間ずれ量に応じて所定の演
算式に従って端面傾斜角度を夏山するものであるため、
光ファイバ端面傾斜角度を容易かつ正確に測定すること
ができるという効果を奏する。

〔口〕本発明に係る光ファイバ端面傾斜角度の測定装置
によれば、簡単な構造の光ファイバ固定台、透明薄板、
屈折率整合液充填手段、および、ビジコンをもって対応
できる投影面、入射位置検出手段、ナラびに、マイクロ
コンピュータをもって対応できる入射位置間ずれ量算出
手段、端面傾斜角度算出手段で構成しであるので、上記
端面傾斜角度の測定方法を全体として簡単な構成のもと
できわめて高速かつ高精度に実施することができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）は光ファイバ端面傾斜角度の測定方法に
おいて屈折率整合液を充填していない状態での測定状態
説明図、（ｂ）はその投影像の説明図、第２図の（ａ）
は屈折率整合液を充填した状態での測定状態説明図、（
ｂ）はその投影像の説明図、第３図は端面傾斜角度につ
いての実測角度と本測定方法による算出角度との相関を
示すグラフ、第４図の（ａ）は光ファイバ端面傾斜角度
の測定装置における光ファイバ固定台を正面から見た断
面図、（ｂ）は側面から見た断面図、第５図は光ファイ
バ端面傾斜角度の測定装置の概略構成を示すブロック図
である。 ２・・・光ファイバ、２ａ・・・傾斜端面、４・・・透
明薄板、６・・・投影面、 ８・・・屈折率整合液、１０・・・光ファイバ固定台、
３０・・・ビジコンカメラ、 ３０ａ・・・撮像面（投影面）、 ３４・・・画像処理ユニット、３６・・・ＴＶモニタ、
３８・・・オシロスコープ、 ４０・・・マイクロコンピュータ、 ４２・・・キーボード、４４・・・プリンタ、４６・・
・スポイト（屈折率整合液充填手段）、Ｏ・・・光ファ
イバの中心軸、φ・・・端面傾斜角度、ｘｌ・・・屈折
率整合液の非充填時の入射位置、ｘ２・・・屈折率整合
液充填時の入射位置、ｄ・・・入射位置間ずれ量、 Ｌ・・・透明薄板・投影面間距離、 ｎｃ・・・光ファイバコア屈折率 第３図 出願人　　三菱電線工業株式会社 代理人　　弁理士　岡　１）和　秀 実滑Ｉ　ｐＨ１ｌｉｏ　（ｄｅｇ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの端面に透明薄板を中心軸に垂直に接
   触させる第１過程と、光ファイバを通して伝送した光を
   前記透明薄板を介して投影面に対して放射させ、この放
   射光の投影面上の入射位置を測定する第２過程と、前記
   光ファイバ端面と透明薄板との間に屈折率が光ファイバ
   コアと同一の屈折率整合液を充填する第３過程と、光フ
   ァイバを通して伝送した光を前記屈折率整合液および透
   明薄板を介して前記投影面に対して放射させ、この放射
   光の投影面上の入射位置を測定する第４過程と、前記両
   入射位置間ずれ量と透明薄板・投影面間距離と光ファイ
   バコア屈折率とに基づいて所定の演算式に従って光ファ
   イバ端面の傾斜角度を算出する第５過程とを含むことを
   特徴とする光ファイバ端面傾斜角度の測定方法。
2. （２）光ファイバを固定する光ファイバ固定台と、光フ
   ァイバの中心軸に垂直な状態で光ファイバ端面に接触す
   る透明薄板と、光ファイバ端面と透明薄板との間に屈折
   率整合液を充填する手段と、透明薄板に関して光ファイ
   バとは反対側に対面された投影面と、光ファイバ端面と
   透明薄板との間に屈折率整合液を充填しない状態での投
   影面上での入射位置を検出する手段と、前記屈折率整合
   液充填手段によって光ファイバ端面と透明薄板との間に
   屈折率整合液を充填した状態での投影面上での入射位置
   を検出する手段と、前記両検出手段による入射位置間ず
   れ量を算出する手段と、この入射位置間ずれ量と透明薄
   板・投影面間距離と光ファイバコア屈折率とを入力デー
   タとして所定の演算式に従って光ファイバ端面の傾斜角
   度を算出する手段とを備えたことを特徴とする光ファイ
   バ端面傾斜角度の測定装置。