JPS6068305A - 導波管の整合方法および当該方法を実施するための整合装置 - 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、導波管と光励起ユニットが横断面において互
いに接触している状態で、光励起ユニットに対する導波
管の整合方法及びそのための装置に関するものである。

従来の技術 ２つあるいはそれ以上の導波管、特にオプチカル・ファ
イバーを接続するのに供するオプチカル・ファイバーの
コネクターとしては、数多くのものが既に知られている
。しかしながら、利用されている技術の幾つかは、複雑
でありあるいはコストが高いために、実験室用にのみ適
用可能である。

センサーや光電気通信システムにおいては、ソースと７
アイバー、ファイバーとファイバー、ファイバーとオプ
チカル・ユニット、ファイバーと集積オプチカル・ユニ
ットなど、幾つかの基本的な構成部品を整合、集成（Ｍ
立）することが工業的段階で必要である。

これらの接続は、作業者の熟練度に関係なく、早急にか
つ再現性のある様式で、また系統的に最大のエネルギー
伝送を達成するように行ないつるものでなければならな
い。

上記の整合には、横断面寸法において波長に等しいかそ
れよりも小さい許容差が要求される。

実際、従来の機械的方法では、励起位相と少なくとも１
つの測定位相からなる個々のコントロールを必要とせず
に、再現性ある集成を可能とする程充分に正確なものは
ない。

連結されるべきユニットは、一般に横断面においておお
まかに予備心合せされた大きなサイズの部分に被封され
るが、一般に、これらは被封部分の前面に対する軸線に
配置される。

発明の目的 本発明は、工業用の整合方法及び関連工業の要求に合致
する該方法を実施するための整合装置を提供しようとす
るものである。

発明の構成 上記目的のために、本発明に係る整合方法は、基本的に
、横断面内の第１方向に沿って要素の１つを他の要素に
対して動かし、直ちに励起関数の時間導関数を決定し、
さらに上記導関数と関数関係を有する所定の速度で第１
の方向に上記要素を動かすための機械的手段に制御信号
を送り、さらに励起関数の最大に達したときにのみ速度
がゼロとなるようにこれらの機械的手段に条件を与え、
最後に横断面の第２の方向に上記要素を動かすことによ
り同じような操作を行なうことを特徴とするものである
。

この場合、好ましくは、光学要素の１つ、例えば導波管
により伝送される励起関数は、整合されるべき他の要素
例えば光励起ユニットにより導波管中に射出される光の
強さ、好ましくはその比例部分により規定され、一方、
励起関数の時間導関数は、前記第１及び第２の方向に沿
つた励起関数の勾配及びそれぞれの方向への前記導波管
または励起ユニットの移動速度により規定されるように
する。

また、低周波発振器の少なくとも１サイクルの間、導波
管及び励起ユニットの一方を他方に対して動かすことに
よって試運転（テスト・ラン）を行ない、この試運転か
ら、励起関数の最大を達成するために上記導波管または
励起ユニットの移動を行なわしめる方向を演揮すること
もできる。

上記本発明の方法を実施する念めの整合装置は、横断面
における第１の方向に導波管を動かす九めの機械的手段
と、励起関数の時間導関数を決定し、また該関数に依存
する上記機械的手段に速度信号を送るための手段と、こ
れらの方向の一方における導関数がゼロとなるときにの
み上記速度がゼロとなるように上記速度を制御するため
の手段と、横断面における第２の方向に導波管を動かす
ための機械的手段と、励起関数の時間導関数に依存して
この方向におけるその移動速度を決定するための手段と
からなることを特徴とするものである。

実施例 以下、添附図面を参照しながら、本発明の一実施態様を
説明しつつ、本発明についてさらに詳細に説明する。

第１図はＹ軸における励起関数の値を示すグラフを示し
、第２図は本発明の方法を実施するための電子回路図を
示す。

前記方法の実際上の目的は、励起されるべき導波管によ
り伝送される光の強さあるいはその比例部分により規定
され、軸Ｘ及びＹにおける２つの位置変数と関係する励
起関数Ｐの最大を探索することにより、互いに垂直であ
る２つの軸Ｘ及びＹにより規定される横断面において２
つの要素、一方は光励起ユニットであり他方は導波管、
の自動整合を達成することにある。

実際においては、整合されるべき導波管が、わずかな程
度の移動も行なえるように特別に設計され、また比例制
御ＤＣモーターを有する高精度の機械的手段によって、
その支持もしくは結合要素の上で動かされる。励起関数
の最大の探索は、集成されるべき２つの部品の接触面を
損傷する危険もなく励起関数の勾配の２つの成分（Ｘ方
向及びＹ方向）の同時評価を行なうということが不可能
な場合は、一方の軸について行なった後に他の軸につい
て行なうようにする。

この探索は、反復様式で、すなわちＹ軸及びＹ軸に連続
的に交互にアプローチすることによって行なうことがで
きる。

一方の軸、例えばＹ軸における探索は、光励起ユニット
から導波管により伝送される光の強さもしくはその部分
を測定し、その時間導関数ｄｐ／ｄ　ｔを即時にアナロ
グ計算し、ｄＰ／ｄｔに対しである関数関係を有する速
度Ｖを規制するモーターに誤差信号を送ることによって
なされる。

この関数関係は、ｃｔｐ／ｃｔｆ、がゼロに等しいとき
に、すなわち励起関数Ｐ（Ｚ）の最大が得られたときに
速度がゼロになるように選択される。

Ｘの関数としての励起関数ｐ＜ｘ＞の変化は、第１図に
示す曲線１０で表わされる。導関数ｄ≠Ｘの変化は第１
図における曲線１１で表わされる。

実際においては、検出器、例えばフォト・ダイオードが
励起関数Ｐ（３：）の値の測定を行ない、ｄｐ／ｄＸと
関係を有する時間導関数ｄｐ／ｄｔは下記の式により決
定される。

ｄ、ｐ／ｄｔ　＝　ｄφＸ・ｄ尊を二ｄＰ／ｄＸ・、も
しｄｐ／ｄｔ　＝　Ｑであれば、これは、ｄ〃賽＝０す
なわち励起関数の最大が実際に達成されているか、ある
いは機械的閉塞を示す■＝０であるかのいずれかを意味
する。速度、のゼロへの落下がｄｐ／ｄＸ　＝　Ｑの場
合においてのみ起こるようにするためには、速度がｄφ
−の関数、例えばｖ＝　ｆ　（ｔｉｐ／ｌｔｔ　）とな
るようにすること、及びｄｐ／ｄｔ　＝　００場合にの
み導関数がｃｔＰ／ｄＸ　＝　（ｄ７”Ａｔ　＞　／　
ｆ　Ｃ’を胎ｔ）−〇となるようにすることが必要であ
る。

関数ｆは、２つの実際上の機能、すなわち第１には本発
明方法の信頼性を保証するために機械的閉塞による突然
の停止を避けること、及び（１１） 第２には本発明方法の精度を保証するためにスムーズに
最大に到達しつるようにすることの２つの機能を奏しな
ければならない。

例えば、もし＋９　＝＝　（ｉｐ　／　ｄ　ｔ　）　”
　であれば、式％式％ ） と書くことができる。この場合には、条件ｄｐ／ｄＸ＝
０はｄ〃宥がＯであるということを決定するのに充分で
はない。

例えば、機械的摩擦の結果として、速度が突然例えば１
０％減少したと仮定すると、時間導関数ｃｔｐ／ｄｔも
同様に１０チ減少する。従って、新しい速度についての
指令は（９０％　）”となり、すなわち上記関数関係と
共に当初の指令の約８０チとなり、また、速度の全ゆる
偶発的増加（あるいは減少、それぞれに）が、系の停止
（あるいは爆発、それぞれに）に至るまで、制御モータ
ーに伝達される速度指令の補充減少（付加的増加、それ
ぞれに）を引き起こすことがわかる。

従って、系は不安定であり、変化は増幅される。

（１２） 他の例はｖ’　＝　ｄｐ／ｄｉである。速度はｄｐ／ｄ
ｉに比例するように制限される。その関係はｔｔｐ７ｔ
ｔｘ　＝　＜ｔｔｐ／ｄｔ）　／　（ｄ産ｔ）＝１であ
り、これはｄ、ｐ／ｌｉｔ　＝　０がｄ≠Ｘ＝０に導か
ないことを示す。

他方、前に仮定したように、例えばＶが偶発的に１０係
減少すると仮定すると、機械的摩擦の結果としてｄφｔ
は等しく１０チ減少する。

ｖ　＝　ｄｐ／ｒｔｔの関係は、評された新しい速度が
、停止に導く当初のものよりも１０チ少ないが前よりも
ゆっくりしているということを示す。系は従って依然と
して不安定である。

もし関数関係がＶ＝〆１δ陀７であれば、結果はｃｔｐ
／ｃｔｔ　−（ｃｔＰ／ｃｔｔ＞／？＝ｆとなる。もし
ｄｐ／ｄｔ　＝　Ｑであれば同様にｄｐ／ｄＸ＝０とな
ることは明らかである。

もし速度が偶発的に例えば１０チ減少すれば、ｃｔｐ／
ｄ、ｔも等しく１０％減少し、新しい速度についての指
令はＧぴとなり、すなわち当初の指令の約９５チとなる
。従って、上記した関数関係は、閉塞あるいは不時の加
速の作用を減少させることが明らかである。これは安定
化の効果を生じ、閉塞あるいは爆発を避けることになる
。

速度低下の場合には速度は増加され、加速の場合にはモ
ーターは抑制される。

より一般的な様式においては、もしｖ　＝　（ｄＰ７ｄ
ｔ）’であれば系の安定のためにはＩが１より小さいこ
とが要求される。

関係ｖ＝　（ｄｐ／ｄｔ　）’は以下の式のように書く
ことができる。

ｖ　＝（ｒｌＰ／ｌｉｔ　）′／１−’この場合には、
第１図中曲線１２で示す最大に到達する丸めには、ｒ　
＝Ｉ　／（Ｘ−１）が１よりも大ぎいことが要求され、
最大へのスムーズな接近の念めにはＩは４と１の間に制
限されねばならない。

この条件は、一部では動作の不規則性を弱めることを可
能とし、他の部分では励起関数の最大へのスムーズな到
達管可能とする。

この関数はメモリーにプルグラムすることにより得られ
ることは確かであるが、全ゆる瞬間時間ｔにおいて速度
■（ｔ）が以下の式に従う局部関数において変換される
ことが確保されねばならない。

ｖ　＝　（ｄＰ／ｄｔｆ、ここで杉＜ｓ＜　＋論理回路
により、導関数ｒｉｐ／ｌｉｔの連続した信号を検出す
ることにより一つの軸上を右方向への探索を実施するこ
とが可能となり、これにより、モーターは出発点から一
つの周期の長さの周期的信号により制御される。この軸
での最大が得られたときに一度探索は市められ、他の軸
に転換されてそれぞれの最大が見い出されるまで続けら
れる。

第２図に示す電子回路は、検出器２０、それに続く増幅
Ｚｂ　２１　％寄生影響、特に高周波摂動を消去するた
めに設けられた低域フィルター２２、及び励起関数Ｐの
導関数ｄν睨を計算する微分ユニット２３を有する。

シーケンス制御回路２５により制御されるスイッチ２４
により、導関数の傾斜を決定するの（１５） に供される位相「テスト」から位相「制御」への切換え
が行なわれ、ここで、Ｙ軸及びＹ軸におけるそれぞれの
装置の一つの移動速度が励起関数の最大に至るまで制御
される。

テスト回路は、光学ユニットあるいは導波管の正弦交番
移動を生じる発振器２６と、制御段階に入るときに瞬時
にテスト信号のサインを決定しまた記憶する７リツプフ
ロツプ２７とからなる。

しきい２９を有する比較器２８は導関数信号のゼロ通過
を決定する。この比較器２８は、微分ユニット２３とシ
ーケンス制御回路２５との間に接続されている。

アナログ数値回路３０は、速度Ｖを導関数ｄｐ／ｄｔに
関連づける関数関係を実現化する。この関数関係は、メ
モリーにプログラムでき、あるいは全ゆる他の適当な手
段によって得られる。

シーケンス制御回路２５により制御されるスイッチ３１
は、整合されるべきユニットの最初の位置の関数として
アナログ数値回路３０の出（１６） 力信号の極性を逆にする。この極性はテストの間与えら
れている。

同様にシーケンス制御回路２５により制御される他のス
イッチ３２は、調整器３７と３８により回路３ｏの出口
にモーター３５と３６の制御回路を選択的に接続する。

モーター３５及び３６は速度制御を有する直流型のもの
であり、これにより、モーターはその速度が調整器によ
り調整される。

２つの入力３９と４０がそれぞれプロセスのスタートと
停止を司どる。入力４１は、励起関数の最大への到達を
生じつるような反復数を予め規定する。

構成部品の一つと協同する機械的手段は上記モーターを
有し、これはわずかな程度の非常に正確な移動を生ずる
測微移動装置（ｍｉｃｒｏｍｇｔｒｉｃａｌｍｔｒｖａ
ｍｇｎ、ｔ　ｄｇｖｉｃｇｚ　）を駆動する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＹ軸における励起関数を示すグラフ、第２図は
本発明の方法を実施するための電子回路図である。 ２０は検出器、２１は増幅器、２２は低域フィルター、
２３は微分ユニット、２５はシーケンス制御回路、２６
は発振器、２７は７リツプフロツプ、２ｇは比較器、３
０はアナログ数値回路、３５．３６はモーター。 代理人　弁理上米　原　正　章 弁理士源　本　忠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　導波管と該導波管により伝送されるべき励起関係
   を生ずる光励起ユニットとがこれらの間の接続軸を横断
   する面において互いに接触している状態で、上記導波管
   を上記励起ユニットに対して整合する方法にして、整合
   を、導波管及び励起ユニットの一方を他方に対して上記
   横断面内の第１の方向に沿って動かし、上記励起関数及
   びその時間導関数を即時に決定し、上記励起ユニットま
   たは導波管を上記時間導関数に対する一定の関数関係に
   より制御されている速度で第１の方向に動かす機械的手
   段に制御信号を送り、上記励起関数の最大が達せられた
   ときに速度がゼロとなるようにし、そして上記励起ユニ
   ットまたは導波管を上記横断面における第２の方向に動
   かす同じ操作を行なうことにより実施することを特徴と
   する導波管の整合方法。 ２　励起関数の最大への前進的接近を確実に行なうため
   に、２つの方向に沿って少なくとも２つの交互の反復を
   行なう工程をさらに含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 １　前記励起関数が、光励起ユニットにより導波管中に
   射出される光の強さの比例部分により規定されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４　励起関数の時間導関数が、前記第１及び第２の方向
   に沿つ九励起関数の勾配及びそれぞれの方向への前記励
   起ユニットまたは導波管の移動速度により規定されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５、　前記第１の方向と第２の方向が互いに垂直である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ＆　試運転を、低周波発振器の少なくとも１すィクルの
   間励起ユニット及び導波管の一方を他方に対して動かす
   ことにより行ない、この試運転から、励起関数の鏝犬を
   達成するために上記励起ユニットまたは導波管の移動を
   行なわしめる方向を演鐸することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 〃　関数関係が、速度ｖ　＝　（ｃｔＰ／　ｄｔ　）’
   、ここで（ｔｔＰ／１ｉｔ）は前記時間導関数でありＳ
   はしと１の間に制限される、であるように、速度と励起
   関数の時間導関数との間で規定されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８、　光励起ユニットを相持するのに供する固定支持体
   と、整合されるべき導波管を担持し、励起ユニットと導
   波管の接続軸を横断する面における２つの方向に沿って
   光励起ユニットに対して移動させるのに供する移動支持
   体と、横断面における第１の方向に沿って励起ユニット
   または導波管を移動させるための第１の機械的手段と、
   励起ユニットから生ずる励起関数の時間導関数を決定し
   、該時間導関数に依存する速度信号を上記機械的手段に
   送るための手段と、上記方向の一方に沿っての時間導関
   数がゼロとなるときにのみゼロとなるように上記速度を
   制御するための手段と、横断面における第２の方向に沿
   って導波管を移動させるための第２の機械的手段と、上
   記速度と励起関数の時間導関数との間の関数関係を提供
   する手段とからなることを特徴とする励起関数を生じる
   光励起ユニットと導波管を一方を他方に対して整合する
   ための整合装置。 ９　前記機械的手段がＤＣモーターを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第８項に記載の装置。 １α　さらに、励起関数のための検出器を含む検出回路
   ｌ増幅器；低域フィルター；微分ユニット；低周波発振
   器とテスト信号のサインを決定し記憶するための７リツ
   プフロツプを含むテスト回路；テスト位相と前記第１及
   び第２の機械的手段を制御するための位相とを制御する
   ためのシーケンス制御回路；及び励起関数の時間導関数
   に速度を関係させる関数関係を規定するための回路を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置
   。