(57)【要約】【課題】本発明は、光軸調整工程において特別な測定系を別に構築することなしに安価かつ高信頼な光デバイス端面間距離を非接触で測定する装置及びその方法を提供する。【解決手段】本発明の距離測定装置は、第１の光デバイスの出射端面で反射された、第１の光及び第２の光の合波光を第１の戻り光として検出し、第１の光デバイスから出射されて第２の光デバイスの入射端面で反射された合波光を第２の戻り光として検出して戻り光強度情報を送信する光検出器と、戻り光強度情報から光強度の和に関する包絡線振幅を測定し、端面間距離を変化させたときに得られる包絡線振幅の強度変動のpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断する包絡線振幅測定部と、第１の波長及び第２の波長の値に基づいて極大値又は極小値と判断されたときの端面間距離を算出する処理部とを備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定装置であって、
第１の波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光を出力する第２の光源と、
前記第１の光及び前記第２の光の合波光を前記第１の光デバイスに入射させる光カプラと、
前記第１の光デバイスの出射端面で反射された前記合波光を第１の戻り光として検出し、前記第１の光デバイスから出射されて前記第２の光デバイスの入射端面で反射された前記合波光を第２の戻り光として検出し、前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光の光強度の和を示す戻り光強度情報を送信する光検出器と、
前記戻り光強度情報を受信して、前記戻り光強度情報から前記光強度の和に関する包絡線関数の振幅を測定する包絡線振幅測定部であって、前記戻り光強度情報に基づいて、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断する包絡線振幅測定部と、
前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出する処理部と
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定装置であって、
第１の波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光を出力する第２の光源と、
前記第１の光及び前記第２の光の合波光を前記第１の光デバイスに入射させる光カプラと、
前記第１の光デバイス及び前記第２の光デバイスを透過した前記合波光を検出し、当該検出した透過光の光強度を示す透過光強度情報を送信する光検出器と、
前記透過光強度情報を受信して、前記透過光強度情報から前記光強度に関する包絡線関数の振幅を測定する包絡線振幅測定部であって、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断する包絡線振幅測定部と、
前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出する処理部と
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の距離測定装置において、
前記処理部は、前記極大値又は極小値と判断された場合、前記端面間距離の変化を停止させ、前記極大値又は極小値と判断されない場合、前記端面間距離を継続して変化させることを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の距離測定装置において、
前記極大値又は極小値であると判断された場合、前記第１の光と前記第２の光との波長差が大きくなるように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも１つの波長を変更することを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の距離測定装置において、
前記第１の光デバイスは、光ファイバであることを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定方法であって、
第１の波長を有する第１の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光との合波光を前記第１の光デバイスに入射させるステップと、
前記第１の光デバイスの出射端面で反射された前記合波光を第１の戻り光として検出し、前記第１の光デバイスから出射されて前記第２の光デバイスの入射端面で反射された前記合波光を第２の戻り光として検出するステップと、
前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光の光強度の和を示す戻り光強度情報を生成するステップと、
前記戻り光強度情報から前記光強度の和に関する包絡線関数の振幅を測定するステップと、
前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断するステップと、
前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出するステップと
を備えたことを特徴とする距離測定方法。
【請求項７】
接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定方法であって、
第１の波長を有する第１の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光との合波光を前記第１の光デバイスに入射させるステップと、
前記第１の光デバイス及び前記第２の光デバイスを透過した前記合波光を検出するステップと、
当該透過光の光強度を示す透過光強度情報を生成するステップと、
前記透過光強度情報から前記光強度に関する包絡線関数の振幅を測定するステップと、
前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断するステップと、
前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出するステップと
を備えたことを特徴とする距離測定方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の距離測定方法において、
前記極大値又は極小値であると判断された場合、前記第１の光と前記第２の光との波長差が大きくなるように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも１つの波長を変更するステップをさらに備えたことを特徴とする距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸調整工程における、光ファイバ同士または光ファイバと光導波路との端面間の距離測定装置及び距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ同士の接続・組立や光ファイバと光導波路の接続・組立など、複数の光デバイスを組み立てて光モジュールを構成する光デバイス実装・組立工程においては、最終的な光学特性を確保するために、コア部を伝搬する光が最大値をとるように調整する光軸調整工程が必要である。この光軸調整工程においては、光デバイス同士をある程度の距離に近づける工程が必要であるため、光ファイバ同士または光ファイバと光導波路との端面間の距離測定は必要不可欠な工程の１つである。
【０００３】
ここで、光ファイバを接続対象の他の光ファイバや光導波路に近づける工程において、光ファイバと接続対象とを近づけ過ぎて接触をしてしまい、そこからさらに光ファイバと接続対象とを近づけた場合に光デバイス間に圧力がかかるなどすると、光ファイバまたは光導波路を傷つけてしまう恐れがある。
【０００４】
そこで、特許文献１に示されるように、従来は、ファイバアレイブロックなどの比較的大きな光デバイスが光導波路へ接触した際に反発力が生じることをばねの伸びなどで検知し、ばねの伸びにより距離を推定して間隔調整する方法などが採用されてきた。
【０００５】
また、非接触で微小間隔距離を測定する手段としては、特許文献２に示されるように、一般的に光ヘテロダイン干渉計による測定方法があるが、位相差を検出する手段が必要なことや、偏波面制御をする必要があること、測定対象への入射光がコリメートされる必要があること、変調光を使う必要があるなど、特別な測定系を用意する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１１１３６２号公報
【特許文献２】特許第２１２６７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示されるような接触型の測定方法では、反発力がある程度大きくないと検知できない。そのため、光ファイバアレイブロックのように光デバイス周辺を構造部材で保護したような部品の場合は適用可能であったが、単芯のファイバに適用する場合には力が一点に集中してしまい、ファイバまたは導波路がダメージを受けることが問題となり、用途が限定されることになっていた。
【０００８】
一方、特許文献２に示されるような非接触測定である光ヘテロダイン干渉計による測定方法では、位相差を検出する手段が必要なことや、偏波面制御をする必要があること、測定対象への入射光がコリメートされる必要があること、変調光を使う必要があることなどから、測定用装置自体が大掛かりなものとなっていた。そのため、当該測定用装置を光軸調整装置に組み込むことにより光軸調整装置の大型化を招くことや、非常にコスト高を招くという課題があった。
【０００９】
本発明では、光軸調整工程において、特別な測定系を別に構築することなしに、安価かつ高信頼な光デバイス端面間の距離を非接触で測定する装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の距離測定装置は、接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定装置であって、第１の波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光を出力する第２の光源と、前記第１の光及び前記第２の光の合波光を前記第１の光デバイスに入射させる光カプラと、前記第１の光デバイスの出射端面で反射された前記合波光を第１の戻り光として検出し、前記第１の光デバイスから出射されて前記第２の光デバイスの入射端面で反射された前記合波光を第２の戻り光として検出し、前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光の光強度の和を示す戻り光強度情報を送信する光検出器と、前記戻り光強度情報を受信して、前記戻り光強度情報から前記光強度の和に関する包絡線関数の振幅を測定する包絡線振幅測定部であって、前記戻り光強度情報に基づいて、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断する包絡線振幅測定部と、前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出する処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の距離測定装置は、接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定装置であって、第１の波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光を出力する第２の光源と、前記第１の光及び前記第２の光の合波光を前記第１の光デバイスに入射させる光カプラと、前記第１の光デバイス及び前記第２の光デバイスを透過した前記合波光を検出し、当該検出した透過光の光強度を示す透過光強度情報を送信する光検出器と、前記透過光強度情報を受信して、前記透過光強度情報から前記光強度に関する包絡線関数の振幅を測定する包絡線振幅測定部であって、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断する包絡線振幅測定部と、前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出する処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の距離測定装置は、請求項１又は２に記載の距離測定装置において、前記処理部は、前記極大値又は極小値と判断された場合、前記端面間距離の変化を停止させ、前記極大値又は極小値と判断されない場合、前記端面間距離を継続して変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の距離測定装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の距離測定装置において、前記極大値又は極小値であると判断された場合、前記第１の光と前記第２の光との波長差が大きくなるように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも１つの波長を変更することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の距離測定装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の距離測定装置において、前記第１の光デバイスは、光ファイバであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の距離測定方法は、接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定方法であって、第１の波長を有する第１の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光との合波光を前記第１の光デバイスに入射させるステップと、前記第１の光デバイスの出射端面で反射された前記合波光を第１の戻り光として検出し、前記第１の光デバイスから出射されて前記第２の光デバイスの入射端面で反射された前記合波光を第２の戻り光として検出するステップと、前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光の光強度の和を示す戻り光強度情報を生成するステップと、前記戻り光強度情報から前記光強度の和に関する包絡線関数の振幅を測定するステップと、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断するステップと、前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出するステップとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の距離測定方法は、接続対象の第１の光デバイス及び第２の光デバイスの端面間距離を測定する距離測定方法であって、第１の波長を有する第１の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光との合波光を前記第１の光デバイスに入射させるステップと、前記第１の光デバイス及び前記第２の光デバイスを透過した前記合波光を検出するステップと、当該透過光の光強度を示す透過光強度情報を生成するステップと、前記透過光強度情報から前記光強度に関する包絡線関数の振幅を測定するステップと、前記端面間距離を変化させたときに得られる前記包絡線関数の振幅の強度変動におけるpeak-to-peak値が極大値又は極小値であるかを判断するステップと、前記第１の波長の値及び前記第２の波長の値に基づいて、前記極大値又は極小値と判断されたときの前記端面間距離を算出するステップとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の距離測定方法は、請求項６又は７に記載の距離測定方法において、前記極大値又は極小値であると判断された場合、前記第１の光と前記第２の光との波長差が大きくなるように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも１つの波長を変更するステップをさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、光デバイス同士を光軸調整して、実装・組立を行う際において、非接触で高信頼にその端面間距離を測定することができる。それにより、光デバイスの破損を防ぎ、測定を効率化するとともに、製作時の歩留りを向上して低コスト化をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る光デバイスの端面間の距離測定の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例１に係る距離測定装置における戻り光強度の和の曲線の例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る距離測定装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る距離測定手順を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る距離測定装置における戻り光強度の和の曲線の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例３に係る距離測定装置における戻り光強度の和の曲線の例を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係る距離測定装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の各実施例について説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る距離測定装置を示す。
【００２２】
まず、図１を用いて、本発明に係る光デバイスの端面間の距離測定の原理を説明する。図１には、光ファイバ１０１及び光導波路１０２が示されている。以下では、光デバイスとして光ファイバ１０１及び光導波路１０２を用いた例を示しているが、これに限定されず、種々の光デバイスを使用することができる。
【００２３】
光ファイバ１０１を光導波路１０２に接続するために光ファイバ１０１を光導波路１０２に接近させるとき、その距離は入射する光の可干渉距離より近い場合が通常であるので、光ファイバ１０１端面及び光導波路１０２端面はいわゆるファブリペローエタロンを構成することになる。ファブリペロー干渉は、反射端面間の距離が半波長の整数倍のときに振幅が最大となる。例えば、波長λの場合は、ｈ＝ｍλ／２（ｍは整数）を満たすことが光強度の最大振幅の条件となる。ここで、ｈは端面間の距離である。この現象を利用して、端面間距離の「相対変化量」を算出することが可能である。
【００２４】
本発明に係る距離測定装置は、以下に示す原理に基づいて絶対距離測定を行う。本発明に係る距離測定装置では、それぞれ異なる波長λ１、λ２を有する２つの入射光を同時に光ファイバ１０１に入射する。個々の波長λ１、λ２において、半波長の整数倍で反射光強度の振幅が最大となるが、２つの波長を合わせた反射光強度は、それぞれの半波長の最小公倍数の整数倍のときに最大値をとり、最小公倍数の半整数倍の距離で振幅は最小値をとることになる。
【００２５】
波長λ１の戻り光強度をＲ１とし、波長λ２の戻り光強度をＲ２とし、光ファイバ１０１端面と光導波路１０２端面間の距離をｈとし、光ファイバ１０１の出射側の端面における反射による戻り光強度をｒｆとし、光導波路１０２の入射側の端面における反射による戻り光強度をｒｗとし、光ファイバ１０１端面と光導波路１０２端面との間の媒体の屈折率をｎとすると、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ以下の（式１）〜（式３）で与えられる。ただし、入射光強度は１としている。
Ｒ１＝ｒｆ＋ｒｗ＋２×((ｒｆ×ｒｗ)1/2)×cos(４πｎｈ/λ１)    （式１）  
Ｒ２＝ｒｆ＋ｒｗ＋２×((ｒｆ×ｒｗ)1/2)×cos(４πｎｈ/λ２)    （式２）  
Ｒ１＋Ｒ２＝２×ｒｆ＋２×ｒｗ＋２×((ｒｆ×ｒｗ)1/2)×{cos(４πｎｈ/λ１)＋cos(４πｎｈ/λ２)}    （式３）
【００２６】
図２は、波長λ１＝１５００ｎｍ、λ２＝１５０５ｎｍの場合（波長差５ｎｍ）において、距離ｈを変化させた場合の距離ｈに対する戻り光強度の和Ｒ１＋Ｒ２の計算値を示す。図２では、ｒｆ＝ｒｗ＝０．０４とし、端面間の媒体は屈折率ｎ＝１である空気とし、上記（式１）〜（式３）を用いて戻り光強度の和Ｒ１＋Ｒ２を算出している。
【００２７】
図２では、距離ｈが約７５０ｎｍ変動するごとに、戻り光強度の和Ｒ１＋Ｒ２が上下振動している。さらに、包絡線関数の周期（振幅変調の周期）は２つの波長λ１、λ２のそれぞれの半波長の最小公倍数である０．５×λ１×λ２／（λ２−λ１）であり、２２５．７５μｍを周期として包絡線関数が変動するため、図２に示されるように最初の振幅のpeak-to-peak値の最小位置は１１２．８７５μｍである。
【００２８】
この戻り光強度の和Ｒ１＋Ｒ２の包絡線検波による包絡線関数の変動を測定することにより、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極大（２２５．７５μｍ）または振幅のpeak-to-peak値の極小（１１２．８７５μｍ）を検出すれば、絶対距離を求めることができる。すなわち、２つの波長を固定して、デバイス端面間の距離を調整するステージを移動しながら包絡線関数の変動を測定し、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値の極大または極小を検出した場合に、デバイス端面間が特定の距離になったことを検出することが可能となる。
【００２９】
上記（式１）〜（式３）では、簡単のため光ファイバ１０１及び光導波路１０２の端面での１回反射光のみを考慮したが、実際には多重反射が戻り光となる。その結果、包絡線形状は図２に示される形状と異なったものになるが、周期性は同じであり包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値の極大または極小を検出すれば、絶対距離を求めることができることに変わりない。
【００３０】
本発明に係る距離測定装置では、絶対距離算出において戻り光の測定結果情報のみを用いている。そのため、光ヘテロダイン干渉計のように位相差を検出する必要がなく、簡易な装置構成をとることが可能となっている。
【００３１】
次に、本発明の距離測定装置の構成を説明する。図３は、本発明に係る光デバイス端面間の絶対距離を測定する装置の一例を示す。図３には、波長λ１のレーザ光を出力する基準波長レーザ３０１と、波長λ２のレーザ光を出力する波長可変レーザ３０２と、カプラ３０３と、サーキュレータ３０４と、光検出器３０５と、包絡線振幅測定部３０６と、処理部３０７とを備えた本発明に係る距離測定装置３００と、距離測定装置３００に接続された接続対象の光ファイバ１０１と、接続対象の光導波路１０２と、距離測定装置３００に接続され、光導波路１０２の位置制御を行う光軸調整装置３５０とが示されている。光軸調整装置３５０は、光導波路１０２の位置を変化させるための位置決め用自動ステージ３５１と、距離測定装置３００の処理部３０７から出力される移動命令に基づいて位置決め用自動ステージ３５１の移動を制御する自動ステージコントローラ３５２とを備える。波長可変レーザ３０２は、出力するレーザ光の波長を可変設定することができる。
【００３２】
光ファイバ１０１と光導波路１０２との間の間隔設定については、自動ステージコントローラ３５２により、光軸調整装置３５０に搭載される位置決め用自動ステージ３５１を用いて、光ファイバ１０１と光導波路１０２との間の距離を制御する。
【００３３】
図３に示されるように、基準波長レーザ３０１及び波長可変レーザ３０２から、それぞれ波長λ１、λ２のレーザ光がカプラ３０３に出力され、カプラ３０３において入力した２つの光が合波され、サーキュレータ３０４を介して光ファイバ１０１に出力される。光ファイバ１０１に入力された２つの異なる波長λ１、λ２を有する合波光は、光ファイバ１０１の出射端面及び光導波路１０２の入射端面でそれぞれ反射される。その後、各反射光は、サーキュレータ３０４を介して戻り光として光検出器３０５に入力される。
【００３４】
図４は、本発明に係る距離測定手順を例示する。本発明に係る距離測定装置では、図４に示される手順に基づき、位置決め用自動ステージ３５１を駆動して接続対象の光ファイバ１０１と光導波路１０２との間の距離を徐々に小さくするとともに、リアルタイムでステージの駆動距離を測定しながら、所定の位置に到達したときに位置決め用自動ステージ３５１を停止する。
【００３５】
図４に示されるように、ステップＳ１で、距離測定を開始すると、基準波長レーザ３０１及び波長可変レーザ３０２が出力するレーザ光の波長λ１、λ２がそれぞれ設定され、基準波長レーザ３０１及び波長可変レーザ３０２からレーザ光が光ファイバ１０１側に同時に入射される。次に、ステップＳ２で、処理部３０７が自動ステージコントローラ３５２に移動開始命令が出力されると、自動ステージコントローラ３５２は、移動開始命令に応答して、駆動を開始するように位置決め用自動ステージ３５１を制御する。位置決め用自動ステージ３５１は、後述する停止命令が自動ステージコントローラ３５２に入力されるまで駆動が継続される。
【００３６】
次に、ステップＳ３で、光ファイバ１０１の出射端面と光導波路１０２の入射端面とでそれぞれ反射された戻り光が光検出器３０５に入力され、光検出器３０５で各戻り光に基づいて戻り光強度の和を示す戻り光強度情報が生成されて、包絡線振幅測定部３０６に出力される。光検出器３０５で生成された戻り光強度情報は、ステージ駆動量と合わせて記憶部（図示せず）に保存されるため、端面間距離を変化させていったときに得られる戻り光強度情報を逐次比較することにより包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小かどうかの判断を行うことができる。
【００３７】
ステップＳ４で、包絡線振幅測定部３０６が戻り光強度情報から包絡線関数の振幅を測定し、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小かどうかを判断する。包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小でないと判断された場合は、ステップＳ２に戻り、位置決め用自動ステージ３５１の駆動が継続される。包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小と判断された場合は、目標距離に到達したので、ステップＳ５で、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小となった位置で位置決め用自動ステージ３５１の駆動を停止する。この状態で、一連の動作が終了する（ステップＳ６）。また、処理部３０７には、基準波長レーザ３０１及び／又は波長可変レーザ３０２から波長λ１及びλ２の値に関する波長情報が入力されており、波長λ１及びλ２の波長情報から、停止位置における光ファイバ１０１端面と光導波路１０２端面との間の絶対距離を算出することができる。
【００３８】
ここで、上記の本発明に係る距離測定手順の例では、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極小値であるときを判断する場合を示したが、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極大値であるときを判断し、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極大値となる位置で位置決め用自動ステージ３５１の駆動を停止させて端面間距離を算出するように構成してもよい。または、包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値が極大値であるときと極小値であるときの両方を判断することにより端面間距離を算出するように構成してもよい。
【００３９】
本発明に係る距離測定装置によると、光軸調整用途では、測定距離が短く、偏波の影響が小さいため、偏波制御が不要となる。また、コリメータを使って光ビームを遠くに飛ばす必要がない。そのため、測定原理上、偏波制御やコリメータが必要な光ヘテロダイン干渉計に比較して、測定系の小型化、低コスト化が可能となる。
【００４０】
＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係る距離測定装置を示す。実施例２では、本発明の距離測定装置において、基準波長レーザ３０１の波長をλ１＝１５００ｎｍ、波長可変レーザ３０２の波長をλ２＝１５０５ｎｍに設定した後にλ２＝１５２７ｎｍに設定した場合（波長差２７ｎｍ）の例を示す。図５は、実施例２に係る距離測定装置における戻り光強度の和の曲線の例を示す。
【００４１】
図５に示されるように、λ２＝１５２７ｎｍの場合（波長差２７ｎｍ）は、振幅のpeak-to-peak値が極小となる距離が２１．２０８μｍとなり、図２に示されるようなλ２＝１５０５ｎｍの場合（波長差５ｎｍ）では振幅のpeak-to-peak値が極小となる距離ｈが１１２．８７５μｍであったのに対し、さらに短い距離を検出可能となっている。
【００４２】
この波長と距離の関係は、実施例１と同様に既出の包絡線関数の周期の長さである０．５×λ１×λ２／（λ２−λ１）から求まる。このとき、実施例１では、２つの波長λ１＝１５００ｎｍ及びλ２＝１５０５ｎｍを固定して、位置決め用自動ステージ３５１を動かして、特定の距離ｈ＝１１２．８７５μｍになったことのみを検出していた。実施例２では、可変波長であるλ２を１５０５ｎｍとしておいて、目標とする特定の距離ｈ＝１１２．８７５μｍに到達した後に、可変波長であるλ２を１５２７ｎｍへと切り替えて次の目標とする距離ｈ＝２１．２０８μｍに合わせることにより、位置決め用自動ステージ３５１を動かしながら、目標距離を次から次へと逐次切り替えることができる。
【００４３】
このように波長可変レーザを用いて、異なる２つの波長の波長差を変えることで検出レンジが変わり、測定距離に応じ波長差を変えることで、より短い目標距離を設定することができ、精度向上が可能となる。
【００４４】
このように、波長可変レーザ３０２を用いて異なる２つの波長の波長差を変えることにより検出レンジを変えることができる。そのため、測定距離に応じて波長差を変えることで、より短い目標距離を設定することができ、精度向上が可能となる。
【００４５】
＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３に係る距離測定装置を示す。市販の波長可変レーザの波長可変範囲には限界があり、一般的な市販品の場合は、１５００ｎｍから１６３０ｎｍまでである。よって、実施例２で示した方法をもって次から次へ波長差を変更していった場合の限界がある。
【００４６】
実施例３においては、本発明の距離測定装置において、基準波長レーザ３０１の波長をλ１＝１５００ｎｍ、波長可変レーザ３０２の波長をλ２＝１６３０ｎｍに設定し、実施例１及び２の場合よりも波長差を大きくとった場合（波長差１３０ｎｍ）の例を示す。図６は、実施例３に係る距離測定装置における戻り光強度の和の曲線の例を示す。
【００４７】
図６に示されるように、λ２＝１６３０ｎｍの場合（波長差１３０ｎｍ）は、振幅のpeak-to-peak値が極小となる距離ｈは４．７０２μｍとなる。このように、基準波長レーザ３０１の波長λ１と波長差を大きくとるように波長可変レーザ３０２の波長λ２を設定することにより、光デバイス端面間の目標距離をより短く設定することができる。
【００４８】
なお、実施例３における振幅のpeak-to-peak値が極小となる距離ｈ＝４．７０２μｍまで近づいた場合において、λ２＝１６３０ｎｍは一般的な市販品の波長可変レーザの波長範囲の限界であるため、波長λ１及びλ２について、これ以上差をつけて近距離の目標を定めることはできない。しかし、光ファイバを光導波路端面に近づけるにつれて、距離０．７８μｍ周期で戻り光強度が振動しながら、その振幅が増加していく。この現象から端面に近接していることを知ることができる。戻り光強度の和における包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値の極大値は、それまでの接近で測定されているので（計算値では０．３２）、振幅のpeak-to-peak値の極大値で距離が０になったことを知ることが可能である。
【００４９】
このように、波長可変レーザで実現可能な最大の波長差を用いて設定される目標距離に到達した際（例えば実施例３では、４．７０２μｍ）では、波長可変レーザの波長の半分の周期の強度変動を利用する。ｈ＝４．７０２μｍからｈ＝０までわずか６周期（４．７０２μｍ÷０．７８μｍ＝６）であり、振幅も大きいので、誤りなく距離を知ることができる。
【００５０】
＜実施例４＞
なお、実施例１においては、図３に示されるように、戻り光測定に基づいた距離測定装置について示した。透過光強度を用いた測定の場合には、図７に示すような装置構成となる。図７は、本発明の実施例４に係る透過光強度を用いた距離測定装置の構成を示す。
【００５１】
図７に示されるように、実施例４に係る透過光強度を用いた距離測定装置７００では、接続対象の光ファイバ１０１及び光導波路１０２のコア部分を透過した光を光検出器７０５で検出し、当該検出した透過光から生成した透過光強度情報を用いて透過光強度に関する包絡線関数の振幅のpeak-to-peak値の極大値又は極小値を判断することにより端面間距離を算出することになるが、ファブリペロー干渉を起こす間隔は使用波長によって決まり、原理的には図３に示されるような戻り光強度を利用する場合と同様であるため、本発明の適用範囲から除外されるものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  光ファイバ
１０２  光導波路
３００、７００  距離測定装置
３０１、７０１  基準波長レーザ
３０２、７０２  波長可変レーザ
３０３、７０３  カプラ
３０４  サーキュレータ
３０５、７０５  光検出器
３０６、７０６  包絡線振幅測定部
３０７、７０７  処理部
３５０  光軸調整装置
３５１  位置決め用自動ステージ
３５２  自動ステージコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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