JPS63263438A - Optical inspection device - Google Patents

Optical inspection device

Info

Publication number
JPS63263438A
JPS63263438A JP62097404A JP9740487A JPS63263438A JP S63263438 A JPS63263438 A JP S63263438A JP 62097404 A JP62097404 A JP 62097404A JP 9740487 A JP9740487 A JP 9740487A JP S63263438 A JPS63263438 A JP S63263438A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
optical
radius
curvature
tip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62097404A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Furuhashi
古橋 隆宏
Keishin Shiozawa
塩澤 啓進
Atsushi Sasayama
佐々山 厚
Norihiro Yazaki
矢崎 憲弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Priority to JP62097404A priority Critical patent/JPS63263438A/en
Publication of JPS63263438A publication Critical patent/JPS63263438A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/025Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by determining the shape of the object to be tested
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0257Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect whether or not an optical fiber is normal with high accuracy by detecting far field images at two points of laser light emitted by a microlens on the tip of the optical fiber and finding the divergence angle of the laser light, and finding the optical radius of curvature of the lens by applying the propagation rule of a Gaussian beam. CONSTITUTION:A core 1 made of quartz to which B, F, P, Ge, etc., are added is covered with a clad 3 of pure quartz to form the optical fiber 1, which is provided with a microlens structure 5 of 10-30mum in radius a the tip on a laser light projection side. Then this fiber 1 is mounted on a control table 32 movably in an X-, a Y-, and a Z-axial direction, a light emitting device 31 is connected to the incidence side, and the projection side is set opposite an infrared camera 40 on a support table 33, so that an image from it is displayed on a CRT 43 through a video controller 42. Thus, the widths WA and WB of the half-value total angles of Gaussian type far field images 50 and 51 obtained by image processing and the beam divergence angle theta are calculated and used to decide whether or not the radius of curvature of the lens 5 is within a reference range.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学検査装置、たとえば、先端に微小レンズを
有する光ファイバにおける先端レンズ部の光学的曲率半
径を検出する技術に適用して有効な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is effective when applied to an optical inspection device, for example, a technique for detecting the optical radius of curvature of the tip lens portion of an optical fiber having a microlens at the tip. Regarding technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体レーザ(半導体レーザ素子:レーザダイオードチ
ップ)は、光通信用あるいは情報処理用の光源として広
(使用されている。たとえば、半導体レーザについては
、オプトロニクス社発行「オブトロニクスJ 1986
年5月号、昭和61年5月10日発行、P73〜P?9
に記載されている。この文献には、半導体レーザを光通
信に使うとき、光ファイバへ(以下、単にファイバとも
称する。)のレーザ光の効率よい結合が重要である旨記
載されている。また、この文献には、レーザダイオード
チップから発光されるレーザ光を光ファイバに効率良く
取り込むために、レーザダイオードチップと光ファイバ
との間に球レンズや円柱レンズを介在させる構造、ある
いは前記レンズと集束型ロッドレンズとを組み合わせた
レンズ系を介在させる構造、さらには光ファイバの先端
を円錐状にしたりあるいは中心部分を部分的に突出させ
て、その先端を半球状にして微小レンズを設ける構造等
が記載されている。
Semiconductor lasers (semiconductor laser elements: laser diode chips) are widely used as light sources for optical communications and information processing.
May issue, published May 10, 1986, P73-P? 9
It is described in. This document states that when a semiconductor laser is used for optical communication, efficient coupling of laser light to an optical fiber (hereinafter also simply referred to as fiber) is important. This document also describes a structure in which a spherical lens or a cylindrical lens is interposed between the laser diode chip and the optical fiber, or a structure in which a spherical lens or a cylindrical lens is interposed between the laser diode chip and the optical fiber, or the lens A structure in which a lens system combined with a focusing rod lens is interposed, and a structure in which the tip of the optical fiber is made conical, or the center portion is partially protruded, and the tip is made semispherical to provide a microlens. is listed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

光ファイバは、光通信用の光伝送媒体として、あるいは
センサーにおける光情報の伝達媒体として利用されてい
る。光ファイバは屈折率の高い中心部のコアと、このコ
アを取り囲む低屈折率のクラッドとからなっているが、
光通信に用いられる光ファイバにあっては、コア径が7
μmと極めて細いシングル・モード・ファイバ(SMF
)が使用され始めている。このように、コア径が細くな
ると、光通信の発信源となる半導体レーザ素子と光ファ
イバとの光結合技術はより一層重要な技術となる。
Optical fibers are used as optical transmission media for optical communications or as transmission media for optical information in sensors. Optical fibers consist of a central core with a high refractive index and a cladding with a low refractive index surrounding this core.
Optical fibers used for optical communications have a core diameter of 7.
Extremely thin single mode fiber (SMF)
) are beginning to be used. As the core diameter becomes smaller in this way, the optical coupling technology between the semiconductor laser element, which is the source of optical communication, and the optical fiber becomes even more important.

本出願人にあっては、レーザダイオードチップと光ファ
イバとの光結合効率を向上させるために、レーザダイオ
ードチップに先端を対面させる光ファイバにあっては、
その光ファイバの先端を円錐状に加工するとともに、先
端面を球面化(微小レンズ化)している。この場合、光
ファイバ先端の微小レンズの良否選別は、光ファイバを
顕微鏡等光学系を用いて拡大し、基準の曲率半径と比較
することによって行っている。
The present applicant has proposed that in order to improve the optical coupling efficiency between the laser diode chip and the optical fiber, in the case of an optical fiber whose tip faces the laser diode chip,
The tip of the optical fiber is processed into a conical shape, and the tip surface is made into a spherical surface (miniature lens). In this case, the quality of the microlens at the tip of the optical fiber is determined by enlarging the optical fiber using an optical system such as a microscope and comparing it with a reference radius of curvature.

しかし、このような光ファイバの良否選別方法は、外観
観察によって微小レンズの半径を求め、あらかじめ設定
した半径の基準域との比較で微小レンズの良否を判定し
ているが、微小レンズの半径と光学的半径とが一致しな
い場合もあり、半径で微小レンズの良否を選別すること
は、必ずしも適当でないことが本発明者によってあきら
かにされた。
However, in this method of sorting out the quality of optical fibers, the radius of the microlens is determined by external observation, and the quality of the microlens is determined by comparing it with a preset radius reference area. The present inventors have clarified that it is not necessarily appropriate to determine the quality of microlenses based on the radius, as the optical radius may not match in some cases.

本発明の目的は、この微小レンズの良否等を高精度に検
出できる光学検査装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical inspection device that can detect the quality of this microlens with high precision.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明の光学検査装置は、光ファイバの後端
にレーザ光を送り込むとともに、光ファイバ先端の微小
レンズから発光されるレーザ光の2点での遠視野像を検
出し、各点での遠視野像の半値幅を求め、この半値幅お
よび2点間距離からレーザ光の拡り角を求め、かつこの
拡り角を用いガウシアンビームの伝搬剤によって前記微
小レンズの光学的曲率半径を演算し、この演算によって
求められた曲率半径があらかじめ設定した基準域内にあ
る場合のみ前記光ファイバを良品と判定するように構成
されている。
That is, the optical inspection device of the present invention sends a laser beam to the rear end of an optical fiber, detects a far-field image at two points of the laser beam emitted from a microlens at the tip of the optical fiber, and detects the far-field image at each point. Find the half-width of the far-field image, find the divergence angle of the laser beam from this half-width and the distance between two points, and calculate the optical radius of curvature of the microlens using the Gaussian beam propagation agent using this divergence angle. However, the optical fiber is determined to be good only when the radius of curvature obtained by this calculation is within a preset reference range.

〔作用〕    ゛ 上記した手段によれば、本発明の光学検査装置は、光フ
ァイバ先端の微小レンズから発光されたレーザ光の2点
での遠視野像を検出し、この検出情報からレーザ光の拡
り角を求め、この拡り角を用いてガウシアンビームの伝
搬剤によって微小レンズの光学的曲率半径を求め、かつ
この光学的曲率半径の良否を判定選別するため、光ファ
イバの良否を高精度に検出できる。
[Function] According to the above-described means, the optical inspection device of the present invention detects the far-field image at two points of the laser beam emitted from the microlens at the tip of the optical fiber, and determines the laser beam from this detection information. The divergence angle is determined, and this divergence angle is used to determine the optical radius of curvature of the microlens using the propagation agent of the Gaussian beam.The optical radius of curvature is then determined and selected to determine the quality of the optical fiber with high precision. can be detected.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の光学検査装置の原理を示す模式図、第
2図は同じく光学検査装置を示す正面図、第3図は同じ
くブロック図、第4図は本発明の光学検査装置によって
良品と判定された光ファイバが組み込まれる半導体レー
ザ装置の外観を示す斜視図、第5図は同じ(半導体レー
ザ装置の内部を示す断面図、第6図は同じくレーザダイ
オードチップと光ファイバとを示す拡大断面図、第7図
は同じ(ビーム拡り角と微小レンズ曲率半径との相関を
示す理論値によるグラフである。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the principle of the optical inspection device of the present invention, Fig. 2 is a front view similarly showing the optical inspection device, Fig. 3 is a block diagram, and Fig. 4 is a schematic diagram showing the principle of the optical inspection device of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the external appearance of a semiconductor laser device into which the optical fiber determined to be incorporated is the same (a sectional view showing the inside of the semiconductor laser device, and FIG. 6 is an enlarged view showing the laser diode chip and the optical fiber) The cross-sectional view and FIG. 7 are the same (a graph based on theoretical values showing the correlation between the beam divergence angle and the radius of curvature of the microlens).

この実施例では、本発明をシングル・モード・ファイバ
に適用した例について説明する。
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a single mode fiber will be described.

光ファイバ1は、第6図に示されるように、直径7μm
のコア2と、このコア2を被覆する直径125μmのク
ラッド3とからなっている。また、この光ファイバ1は
、図示しないがジャケット等によって被覆され光ケーブ
ルとして扱われる。前記コア2はB、F、P、Ge等が
添加され、純石英からなるクラッド3と屈折率差が付け
られている。また、この光ファイバlの先端は円錐状の
テーバ部4となっているとともに、露出する先端のコア
2の面は、半径がlθ〜30μm程度の半球面(微小レ
ンズ) 5となっている。この微小レンズ5は、第4図
に示されるような半導体レーザ装置に組み込まれた場合
、第6図に示されるように、レーザダイオードチップ6
の共振器7の端から発光されるレーザ光8を光ファイバ
1の先端に取り込むようになっている。
The optical fiber 1 has a diameter of 7 μm, as shown in FIG.
It consists of a core 2 and a cladding 3 with a diameter of 125 μm covering this core 2. Further, although not shown, the optical fiber 1 is covered with a jacket or the like and treated as an optical cable. The core 2 is doped with B, F, P, Ge, etc., and has a different refractive index from the cladding 3 made of pure quartz. Further, the tip of the optical fiber 1 is a conical tapered portion 4, and the exposed surface of the core 2 at the tip is a hemispherical surface (microlens) 5 with a radius of about 1θ to 30 μm. When this microlens 5 is incorporated into a semiconductor laser device as shown in FIG. 4, it is integrated into a laser diode chip 6 as shown in FIG.
The laser beam 8 emitted from the end of the resonator 7 is taken into the tip of the optical fiber 1.

ここで、光ファイバの微小レンズの良否選別について説
明する前に、良品と判定された光ファイバ1が組み込ま
れる半導体レーザ装置の一例について説明する。第4図
に示される半導体レーザ装置9は、偏平構造のパッケー
ジ10の一端に光ケーブル11を接続した構造となって
いる。また、パッケージ10の他端にはモニター用受光
素子のり一ド12が2本取り付けられているとともに、
パッケージlOの側面にはレーザダイオードチップ用の
り一ド13が2本取り付けられた構造となっている。ま
た、前記パッケージlOは、ステム14と、このステム
14を塞ぐキャップ15とからなっている。さらに、前
記ステム14には取付孔16が設けられていて、半導体
レーザ装置9は取付孔16を利用して所定箇所に設置さ
れるようになっている。
Before explaining the quality selection of the microlenses of the optical fiber, an example of a semiconductor laser device into which the optical fiber 1 determined to be good is incorporated will be described. The semiconductor laser device 9 shown in FIG. 4 has a structure in which an optical cable 11 is connected to one end of a package 10 having a flat structure. Furthermore, two monitoring light receiving element glues 12 are attached to the other end of the package 10, and
The structure is such that two laser diode chip glues 13 are attached to the side surface of the package 10. Further, the package 10 includes a stem 14 and a cap 15 that closes the stem 14. Further, the stem 14 is provided with a mounting hole 16, and the semiconductor laser device 9 is installed at a predetermined location using the mounting hole 16.

一方、前記パッケージ10の内部は、第5図に示される
ような構造となっている。すなわち、パンケージ10を
構成するステム14の主面中央には台座17が設けられ
ているとともに、この台座17上にはサブマウント18
を介してレーザダイオードチップ6が固定されている。
On the other hand, the inside of the package 10 has a structure as shown in FIG. That is, a pedestal 17 is provided at the center of the main surface of the stem 14 constituting the pan cage 10, and a submount 18 is provided on the pedestal 17.
A laser diode chip 6 is fixed via the .

なお、前記レーザダイオードチップ6は、サブマウント
18にソルダー19を介して固定された後、サブマウン
ト18をソルダー20によって台座17に固定すること
によってステム14に固定される。また、前記パッケー
ジ10内に延在する光ファイバ1は、ファイバーガイド
21によって案内されるとともに、このファイバーガイ
ド21の内端を塞ぐように取り付けられた固定材22に
よってファイバーガイド21に固定されている。そして
、前記光ファイバ1の内端、すなわち、微小レンズ5を
レーザダイオードチップ6の共振器7端に対面させ、レ
ーザダイオードチップ6の共振器7から発光されるレー
ザ光8を取り込むようになっている。
The laser diode chip 6 is fixed to the submount 18 via a solder 19, and then fixed to the stem 14 by fixing the submount 18 to the base 17 with the solder 20. Further, the optical fiber 1 extending inside the package 10 is guided by a fiber guide 21 and is fixed to the fiber guide 21 by a fixing member 22 attached so as to close the inner end of the fiber guide 21. . Then, the inner end of the optical fiber 1, that is, the microlens 5 is made to face the end of the resonator 7 of the laser diode chip 6, and the laser light 8 emitted from the resonator 7 of the laser diode chip 6 is taken in. There is.

他方、レーザダイオードチップ6を挟んで光ファイバ1
と反対側となるステム14の主面ニは、セラミックから
なるブロック23がソルダー24によって固定されてい
る。このブロック23の主面、すなわち、レーザダイオ
ードチップ6に対面する面には、外端を前記パッケージ
10の外に突出させる前記モニター用受光素子の2本の
リード12の内端がそれぞれ固定されている。前記一方
のり−ド12の内端には、前記レーザダイオードチップ
6から発光されたレーザ光8を受光する受光素子25が
ソルダー26によって固定されている。また、この受光
素子25の図示しない電極と、前記他方のリード12の
内端とは図示しないワイヤによって電気的に接続されて
いる。また、前記レーザダイオードチップ6の電極は、
第5図では図示されていないリード13とワイヤ等によ
ってそれぞれ電気的に接続されている。
On the other hand, the optical fiber 1 is connected across the laser diode chip 6.
A block 23 made of ceramic is fixed to the main surface 2 of the stem 14 on the opposite side with a solder 24. On the main surface of this block 23, that is, the surface facing the laser diode chip 6, the inner ends of the two leads 12 of the monitor light-receiving element whose outer ends protrude outside the package 10 are respectively fixed. There is. A light receiving element 25 for receiving laser light 8 emitted from the laser diode chip 6 is fixed to the inner end of the one board 12 by a solder 26 . Further, an electrode (not shown) of the light receiving element 25 and an inner end of the other lead 12 are electrically connected by a wire (not shown). Further, the electrode of the laser diode chip 6 is
They are electrically connected to leads 13, which are not shown in FIG. 5, by wires or the like.

このような半導体レーザ装置9は、前記受光素子25に
よってレーザ光8の出力をモニターするとともに、この
モニター情報によってレーザダイオードチンプロに印加
する電圧を調整しながら光ケーブル11を使用して光通
信を行う。
Such a semiconductor laser device 9 monitors the output of the laser beam 8 using the light receiving element 25, and performs optical communication using the optical cable 11 while adjusting the voltage applied to the laser diode chimney based on this monitoring information. .

ここで、前記光ファイバlの微小レンズ5の良否選別に
ついて説明する。微小レンズ5の良否選別は、第2図に
示されるような、光学検査装置によって行われる。また
、この光学検査装置は第3図のブロック図に示されるよ
うな機構となっている。この光学検査装置は、基台30
上に発光装置31および制御テーブル32ならびに支持
テーブル33を有している。前記制御テーブル32は、
第3図に示されるように、メカニカル・コントローラ3
4によって平面XY方向および上下Z方向に移動制御可
能とな゛っている。また、この制御テーブル32上には
、光ファイバlを保持するファイバセント台35が配設
されている。このファイバセット台35は光ファイバl
の先端部を保持する。
Here, the quality selection of the microlens 5 of the optical fiber 1 will be explained. The microlens 5 is judged to be good or bad by an optical inspection device as shown in FIG. Further, this optical inspection apparatus has a mechanism as shown in the block diagram of FIG. This optical inspection device has a base 30
It has a light emitting device 31, a control table 32, and a support table 33 on top. The control table 32 is
As shown in FIG.
4, the movement can be controlled in the plane XY direction and the vertical Z direction. Further, on this control table 32, a fiber center stand 35 for holding the optical fiber 1 is arranged. This fiber set stand 35
Hold the tip of the

一方、前記光ファイバ1の後端部は前記発光装置31に
取り付けられる0発光装置31では、第3図に示される
ように、コーヒレントな光を発光する発光源となる半導
体レーザ36から発光されたレーザ光37を光ファイバ
1の後端に送り込むようになっている。また、前記半導
体レーザ36から発光されるレーザ光37は、受光素子
3Bによって受光されてモニタされ自動出力コントロー
ル回路(APC)39によって常時一定の強度に、コン
トロールされるようになっている。
On the other hand, the rear end of the optical fiber 1 is attached to the light emitting device 31. As shown in FIG. A laser beam 37 is sent to the rear end of the optical fiber 1. Further, the laser light 37 emitted from the semiconductor laser 36 is received and monitored by the light receiving element 3B, and is controlled to always have a constant intensity by an automatic output control circuit (APC) 39.

他方、前記支持テープ°ル33上には前記制御テーブル
32に保持された光ファイバ1の先端、すなわち、第1
図に示されるように、微小レンズ5から発光される光3
7、すなわちレーザ光37を検出部である赤外線カメラ
(赤外ビジコン)40で検出するようになっている。こ
の赤外線カメラ40は、ビデオA/Dコンバーク41を
内蔵したビデオコントローラ42によって操作され、た
とえばレーザ光37の近視野像や遠視野像を検出できる
ようになっている。また、これらの像はモニタテレビ(
CRT)43の画面に映し出されるようにもなっている
On the other hand, the tip of the optical fiber 1 held on the control table 32, that is, the first
As shown in the figure, light 3 emitted from a microlens 5
7, that is, the laser beam 37 is detected by an infrared camera (infrared vidicon) 40 which is a detection section. This infrared camera 40 is operated by a video controller 42 incorporating a video A/D converter 41, and is capable of detecting, for example, a near-field image and a far-field image of the laser beam 37. Also, these images can be viewed on a monitor TV (
It is also projected on a CRT (CRT) 43 screen.

また、この光学検査装置にあっては、第2図には図示さ
れていないが、中央処理袋W(CPU)44や画像処理
装置45が設けられている。前記CPU44は、前記メ
カニカル・コントローラ34、APC39,画像処理装
置45等を制御する。
Although not shown in FIG. 2, this optical inspection apparatus is also provided with a central processing bag W (CPU) 44 and an image processing device 45. The CPU 44 controls the mechanical controller 34, APC 39, image processing device 45, and the like.

また、ビデオコントローラ42は■0インターフェイス
46を介してCPU44で制御される。また、前記CP
U44には■0ドライバ47を介して、キーボード・イ
ンターフェイス48やプリンタ・インターフェイス49
が接続されている。
Further, the video controller 42 is controlled by the CPU 44 via the ■0 interface 46. In addition, the CP
The keyboard interface 48 and printer interface 49 are connected to the U44 via the ■0 driver 47.
is connected.

このような光学検査装置にあっては、第1図に示される
ように、前記光ファイバ1の先端の微小レンズ5から出
射されたレーザ光37の2点の遠視野像50.51を検
出するとともに、これら検出情報から、レーザ光の拡り
角(ビーム拡り角)θを求める。前記遠視野像50,5
1は、A点。
In such an optical inspection device, as shown in FIG. 1, far-field images 50 and 51 of two points of the laser beam 37 emitted from the microlens 5 at the tip of the optical fiber 1 are detected. At the same time, the divergence angle (beam divergence angle) θ of the laser light is determined from this detection information. The far field image 50,5
1 is point A.

B点におけるレーザ光37の輝度分布を赤外線カメラ4
0によって検出するとともに、ビデオA/Dコンバータ
41で画像処理することによって得られる0画像処理に
よって得られた遠視野像50゜51はガウス形ビームに
近似している。そこで、前記CPU44を用いて遠視野
像50,51における半値全角、すなわち1/a”c?
幅wA、w。
The brightness distribution of the laser beam 37 at point B is measured by the infrared camera 4.
A far-field image 50° 51 obtained by the 0 image processing is obtained by detecting the 0 and performing image processing with the video A/D converter 41, which approximates a Gaussian beam. Therefore, the CPU 44 calculates the full width at half maximum in the far-field images 50 and 51, that is, 1/a''c?
Width wA, w.

を演算によって求める。測定2点間の距離をLとすると
、幾何学的関係からビームの拡り角θは次式で与えられ
る。
is calculated by calculation. When the distance between two measurement points is L, the beam divergence angle θ is given by the following equation from the geometrical relationship.

L ここで、θ:拡り角 WA :測定点Aでのl / e ”幅WI :測定点
Bでの1/e!幅 L:測定点間の距離である。
L Here, θ: Divergence angle WA: l/e'' width at measurement point A; Width WI: 1/e! width at measurement point B; L: distance between measurement points.

つぎに、下記(2)式のように、ガウシアンビームの伝
搬剤から、前記光ファイバーの微小レンズ5の光学的曲
率半径Rを求める。
Next, the optical radius of curvature R of the microlens 5 of the optical fiber is determined from the propagation agent of the Gaussian beam as shown in equation (2) below.

】 ×□・・・ (2) λ ここで、Wf :光ファイバ内における伝搬モードのス
ポットサイズ λ:波長 n:光ファイバ屈折率である。
] ×□... (2) λ Here, Wf: Spot size of the propagation mode in the optical fiber λ: Wavelength n: Optical fiber refractive index.

この光学検査装置にあっては、このようにして求められ
た曲率半径Rが、あらかじめ設定された基準域内にある
か否かをCPU44の判定部で判定し、曲率半径Rが基
準域内にある場合のみ光ファイバ1を良品と判定選別す
る。
In this optical inspection device, the determination unit of the CPU 44 determines whether or not the radius of curvature R obtained in this way is within a preset reference range, and if the radius of curvature R is within the reference range, Only the optical fiber 1 is determined to be good and selected.

なお、第7図のグラフは、拡り角θ(d e g)と、
曲率半径R(μm)との理論的相関を示すグラフである
。同グラフにおける実線は、ファイバスポットサイズが
5.5μmのものを、破線はファイバスポットサイズ5
.0μmのものを示す。
In addition, the graph of FIG. 7 shows the divergence angle θ (d e g),
It is a graph showing a theoretical correlation with the radius of curvature R (μm). The solid line in the same graph indicates the fiber spot size of 5.5 μm, and the broken line indicates the fiber spot size of 5.5 μm.
.. 0 μm is shown.

なお、このグラフは、レーザ光の波長が1.3μmであ
り、ファイバ屈折率が1.45である場合のグラフであ
る。同グラフでわかるように、拡り角θが小さくなるに
つれて、曲率半径Rは急激に太き(なり始める。また、
このグラフで示されるように、光ファイバの微小レンズ
の曲率半径は15±2μmが仮定目標精度である。
Note that this graph is a graph when the wavelength of the laser beam is 1.3 μm and the fiber refractive index is 1.45. As can be seen from the graph, as the divergence angle θ becomes smaller, the radius of curvature R suddenly becomes thicker.
As shown in this graph, the assumed target accuracy is that the radius of curvature of the microlens of the optical fiber is 15±2 μm.

また、この光学検査装置では、前記曲率半径Rを用い下
記の理論式(3)〜(5)により、最大結合距離旦を求
めることもできる。
Further, in this optical inspection device, the maximum coupling distance can also be determined using the radius of curvature R using the following theoretical formulas (3) to (5).

旦=□・・・ (3) 1 +(−) ” f=□・・・ (4) ト12 p=□・・・ (5) λ ここで、r:焦点距離 p:係数 R:曲率半径 6:屈折率 Wf :光ファイバ内における伝搬 モードのスポットサイズ λ:波長である この最大結合距旦は、レーザダイオードチップ6の出射
面に光ファイバlの先端の微小レンズ5を対面させる際
、組立の目安として利用できる。
dan=□... (3) 1 +(-) ” f=□... (4) t12 p=□... (5) λ Here, r: focal length p: coefficient R: radius of curvature 6: Refractive index Wf: Spot size of propagation mode in the optical fiber λ: Wavelength This maximum coupling distance is determined by It can be used as a guideline.

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。
According to such an embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本発明の光学検査装置は、光ファイバの微小レン
ズから発光されるレーザ光を実際に検出し、この検出に
よって得られたデータによってビーム拡り角を求めると
ともに、演算処理して微小レンズの光学的曲率半径を求
め、かつこの光学的曲率半径が基準域にあるか否かによ
って微小レンズの良否を判定選別するため、高精度な判
定選別が行えるという効果が得られる。
(1) The optical inspection device of the present invention actually detects the laser beam emitted from a microlens of an optical fiber, calculates the beam divergence angle based on the data obtained from this detection, and performs arithmetic processing to Since the optical radius of curvature of the microlens is determined and whether or not the optical radius of curvature is within the reference range is determined as to whether or not the microlens is good or bad, it is possible to perform highly accurate determination and selection.

(2)上記(1)により、本発明によれば、微小レンズ
を有する光ファイバの良否選別を自動的に行うことがで
きるという効果が得られる。
(2) According to the above (1), according to the present invention, it is possible to automatically select the quality of optical fibers having microlenses.

(3)上記(1)により、本発明によれば、微小レンズ
の良品を正確に選別できるため、半導体レーザ装置に光
ファイバを組、み込んだ際、高い効率でレーザダイオー
ドチップと光ファイバの結合が行え、品質の優れた半導
体レーザ装置を提供することができるという効果が得ら
れる。
(3) According to the above (1), according to the present invention, it is possible to accurately select non-defective microlenses, so when an optical fiber is assembled and inserted into a semiconductor laser device, the laser diode chip and the optical fiber can be separated with high efficiency. The effect is that it is possible to perform coupling and provide a semiconductor laser device of excellent quality.

(4)上記(1)〜(3)により、微小レンズの良否を
高精度にかつ自動的に判定選別できるため、微小レンズ
を有する光ファイバを組み込んだ高品質の光電子装置を
安価に提供することができるという相乗効果が得られる
(4) Through (1) to (3) above, it is possible to judge and select the quality of microlenses automatically and with high precision, thereby providing a high-quality optoelectronic device incorporating an optical fiber having microlenses at a low cost. A synergistic effect can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、本発明の光学
検査MWは、第8図に示されるように、光ファイバ1の
平坦な先端面の中心部に突部52を有し、かつこの突部
52の先端が半球面となる微小レンズ53を構成する構
造のものに対しても同様に使用でき、前記実施例同様な
効果が得られる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, as shown in FIG. 8, the optical inspection MW of the present invention has a protrusion 52 at the center of the flat end surface of the optical fiber 1, and the tip of the protrusion 52 has a hemispherical shape. The present invention can also be used in the same manner for structures constituting the microlenses 53 serving as surfaces, and the same effects as those of the previous embodiment can be obtained.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるシングル・モード・
ファイバにおける微小レンズの曲率半径良否選別技術に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、たとえば、コア径が50μmと太いマルチ
・モード・ファイバにおける微小レンズの曲率半径良否
選別技術などに適用できる。
The above explanation mainly describes the invention made by the present inventor in the single-mode
Although we have described the case in which the present invention is applied to a technology for selecting the curvature radius of a microlens in a fiber, the present invention is not limited thereto. Applicable to

本発明は少なくとも光ファイバ等の光学体における微小
レンズの良否選別技術には適用できる。
The present invention can be applied at least to technology for selecting the quality of microlenses in optical bodies such as optical fibers.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

本発明の光学検査装置は、光ファイバ先端の微小レンズ
から発光されたレーザ光の2点での遠視好機を検出し、
この検出情報からレーザ光の拡り。
The optical inspection device of the present invention detects opportunities for farsightedness at two points of laser light emitted from a microlens at the tip of an optical fiber,
The laser beam spreads from this detection information.

角ヲ求め、この拡り角を用いてガウシアンビームの伝搬
則によって微小レンズの光学的曲率半径を求め、かつこ
の光学的曲率半径の良否を判定選別するため、光ファイ
バの良否を高精度に検出できる。
This divergence angle is used to determine the optical radius of curvature of the microlens according to the Gaussian beam propagation law, and the quality of this optical radius of curvature is judged and sorted, making it possible to detect the quality of the optical fiber with high precision. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の光学検査装置の原理を示す模式図、 第2図は同じく光学検査装置を示す正面図、第3図は同
じくブロック図、 第4図は本発明の光学検査装置によって良品と判定され
た光ファイバが組み込まれる半導体レーザ装置の外観を
示す斜視図、 第5図は同じく半導体レーザ装置の内部を示す断面図、 第6図は同じくレーザダイオードチップと光ファイバと
を示す拡大断面図、 第7図は同じくビーム拡り角と微小レンズ曲率半径との
相関を示す理論値によるグラフ、第8図は本発明の検査
対象となる他の構造の光ファイバを示す模式図である。 ■・・・光ファイバ、2・・・コア、3・・・クラッド
、4・・・テーパ部、5・・・微小レンズ、6・・・レ
ーザダイオードチップ、7・・・共振器、8・・・レー
ザ光、9・・・半導体レーザ装置、10・・・パンケー
ジ、11・・・光ケーブル、12.13・・・リード、
14・・・ステム、15・・・キャンプ、16・・・取
付孔、17・・・台座、18・・・サブマウント、19
゜20・・・ソルダー、21・・・ファイバーガイド、
22・・・固定材、23・・・ブロック、24・・・ソ
ルダー、25・・・受光素子、26・・・ソルダー、3
0・・・基台、31・・・発光装置、32・・・制御テ
ーブル、33・・・支持テーブル、34・・・メカニカ
ル・コントローラ、35・・・ファイバセット台、36
・・・半導体レーザ、37・・・レーザ光、38・・・
受光素子、39・・・APC,40・・・赤外線カメラ
、41・・・ビデオA/Dコンバータ、42・・・ビデ
オコントローラ、43・・・モニタテレビ、44・・・
cpυ、45・・・画像処理装置、46・・・■0イン
ターフェイス、47・・・IOドライバ、48・・・キ
ーボード・インターフェイス、49・・・プリンタ・イ
ンターフェイス、50.51・・・遠視野像、52・・
・突部、53・・・微小レンズ。 第  2  図 第  3  図 J6−手番4才し−T゛ 第  7  図 づつ角θ(Lel) 第  8  図
Fig. 1 is a schematic diagram showing the principle of the optical inspection device of the present invention, Fig. 2 is a front view similarly showing the optical inspection device, Fig. 3 is a block diagram, and Fig. 4 is a schematic diagram showing the principle of the optical inspection device of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the inside of the semiconductor laser device, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the laser diode chip and optical fiber. 7 is a graph based on theoretical values showing the correlation between the beam divergence angle and the radius of curvature of a microlens, and FIG. 8 is a schematic diagram showing an optical fiber having another structure to be inspected by the present invention. ■... Optical fiber, 2... Core, 3... Clad, 4... Taper part, 5... Microlens, 6... Laser diode chip, 7... Resonator, 8... ... Laser light, 9... Semiconductor laser device, 10... Pan cage, 11... Optical cable, 12.13... Lead,
14... Stem, 15... Camp, 16... Mounting hole, 17... Pedestal, 18... Submount, 19
゜20...Solder, 21...Fiber guide,
22... Fixing material, 23... Block, 24... Solder, 25... Light receiving element, 26... Solder, 3
0... Base, 31... Light emitting device, 32... Control table, 33... Support table, 34... Mechanical controller, 35... Fiber set stand, 36
... Semiconductor laser, 37... Laser light, 38...
Light receiving element, 39...APC, 40...Infrared camera, 41...Video A/D converter, 42...Video controller, 43...Monitor television, 44...
cpυ, 45...Image processing device, 46...■0 interface, 47...IO driver, 48...Keyboard interface, 49...Printer interface, 50.51...Far-field image , 52...
・Protrusion, 53...Minute lens. Fig. 2 Fig. 3 Fig. J6 - Turn 4 - T゛ Fig. 7 Angle θ (Lel) Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光ファイバのレンズを有する先端部を保持するステ
ージと、前記光ファイバの後端にコヒーレントな光を送
り込む発光源と、前記光ファイバの先端のレンズから発
光される光の2点での遠視野像を検出する検出部と、前
記遠視野像の半値幅から前記光の拡り角を求めかつこの
拡り角から前記レンズの光学的曲率半径および最大結合
距離等を求める演算部と、前記演算部によって求められ
た曲率半径が基準域内である場合のみ光ファイバを良品
と判定する判定部とを有することを特徴とする光学検査
装置。 2、前記光ファイバ先端のレンズの曲率半径は、前記拡
り角の値を用いてガウシアンビームの伝搬則によって求
められることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
光学検査装置。
[Claims] 1. A stage that holds the tip of an optical fiber having a lens, a light emitting source that sends coherent light to the rear end of the optical fiber, and light emitted from the lens at the tip of the optical fiber. a detection unit that detects a far-field image at two points; and a detection unit that determines a divergence angle of the light from the half-width of the far-field image, and calculates the optical radius of curvature and maximum coupling distance of the lens from this divergence angle. 1. An optical inspection device comprising: a calculation unit for calculating the calculation unit; and a determination unit for determining an optical fiber as being non-defective only when the radius of curvature calculated by the calculation unit is within a reference range. 2. The optical inspection apparatus according to claim 1, wherein the radius of curvature of the lens at the tip of the optical fiber is determined by the Gaussian beam propagation law using the value of the divergence angle.
JP62097404A 1987-04-22 1987-04-22 Optical inspection device Pending JPS63263438A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62097404A JPS63263438A (en) 1987-04-22 1987-04-22 Optical inspection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62097404A JPS63263438A (en) 1987-04-22 1987-04-22 Optical inspection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63263438A true JPS63263438A (en) 1988-10-31

Family

ID=14191569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62097404A Pending JPS63263438A (en) 1987-04-22 1987-04-22 Optical inspection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63263438A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2406905A (en) * 2003-10-01 2005-04-13 Photon Inc An optical beam profile characteriser device using fiber optic bundles
US7366382B2 (en) 2003-10-01 2008-04-29 Photon, Inc. Optical beam diagnostic device and method
CN103575239A (en) * 2013-11-15 2014-02-12 南京信息工程大学 Light beam parallel degree testing device and method
CN111458022A (en) * 2019-12-29 2020-07-28 北京理工大学 Laser beam divergence angle measuring method combining trepanning method with cross line scanning
JP2021061290A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 株式会社日本マイクロニクス Optical probe, optical probe array, inspection system, and inspection method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2406905A (en) * 2003-10-01 2005-04-13 Photon Inc An optical beam profile characteriser device using fiber optic bundles
US7366382B2 (en) 2003-10-01 2008-04-29 Photon, Inc. Optical beam diagnostic device and method
CN103575239A (en) * 2013-11-15 2014-02-12 南京信息工程大学 Light beam parallel degree testing device and method
JP2021061290A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 株式会社日本マイクロニクス Optical probe, optical probe array, inspection system, and inspection method
CN111458022A (en) * 2019-12-29 2020-07-28 北京理工大学 Laser beam divergence angle measuring method combining trepanning method with cross line scanning
CN111458022B (en) * 2019-12-29 2021-04-02 北京理工大学 Laser beam divergence angle measuring method combining trepanning method with cross line scanning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0762170B1 (en) Optical-axis alignment method, optical-axis alignment device, inspection method of optical devices, inspection device of optical devices, method of producing optical module, and apparatus of producing optical module
US5103572A (en) Feeler pin using an optical contact sensor
US5700084A (en) Optical source position adjustment device
US4705351A (en) Two lens optical package and method of making same
US20050259918A1 (en) Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance
US7080947B2 (en) Fusion-bonded optical component, a method for manufacturing the fusion-bonded optical component, and manufacturing equipment for the same
US20050284914A1 (en) Method and apparatus for measuring the size of free air balls on a wire bonder
JPH0843647A (en) Sphering method of optical fiber end and device therefor
JP2005521069A (en) Fiber with thermoforming lens
JPH0364818B2 (en)
JP2004279618A (en) Optical collimator structure
JPS63263438A (en) Optical inspection device
US7845194B2 (en) Method of splicing optical fibers with arc imagining and recentering
US5617439A (en) Semiconductor laser device and semiconductor laser array device
JP3114410B2 (en) Image sensor test method
US20020090015A1 (en) Semiconductor laser module and method of making the same
GB2229856A (en) Electro-optic transducer and sheet-metal microlens holder
JPS58158619A (en) Adjusting method of photosensor
JP2003177292A (en) Lens adjusting device and method
EP0890822A3 (en) A triangulation method and system for color-coded optical profilometry
JP2007292577A (en) Light source device
JP2003156655A (en) System and method for coupling light passing through waveguide in planar optical device
JP4001796B2 (en) Optical element adjustment method and apparatus, and optical element manufacturing method using the method
JPH10267846A (en) Laser emission/fetching optical apparatus
US6833532B1 (en) Method and system for feedback control of optical fiber lens fusing