(57)【要約】【課題】楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面の形状を測定して、結合効率を決める要素を観察する。【解決手段】光ファイバの端面形状測定装置（１）は、光ファイバの保持手段（２０）と、第１の光源（３４）と、第２の光源（３３）と、第１の光源（３４）により光ファイバ端面から放射する放射光による端面画像、または、第２の光源（３３）により光ファイバ端面から反射する反射光による端面画像を選択的に撮像する撮像手段（３２）と、反射光による端面画像の輝度分布に基づいて、楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める一方、放射光による端面画像の輝度分布に基づいて、コアの中心位置を求めるとともに、反射光による端面画像の輝度分布に基づいて、楔形先端の曲率の中心位置を求め、コアの中心位置に対する曲率の中心位置のズレ量を求める画像解析手段（７０）とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、
前記光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、
前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求めることを特徴とする光ファイバの端面形状測定方法。
【請求項２】
楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、
前記光ファイバの他端から光を入射して前記端面から放射させ、
前記端面からの放射光の輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求め、
前記光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、
前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、
求めた前記コアの中心位置と、求めた前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求めることを特徴とする光ファイバの端面形状測定方法。
【請求項３】
楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、
前記光ファイバを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する光源と、
前記光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める画像解析手段と、
を備えたことを特徴とする光ファイバの端面形状測定装置。
【請求項４】
楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、
前記光ファイバを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された光ファイバの他端から光を入射する第１の光源と、
前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する第２の光源と、
前記第１の光源により光ファイバの前記端面から放射する放射光による前記光ファイバの端面画像、または、前記第２の光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を選択的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記放射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求めるとともに、前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、前記コアの中心位置と前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求める画像解析手段と、
を備えたことを特徴とする光ファイバの端面形状測定装置。
【請求項５】
楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、
前記光ファイバを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された光ファイバの他端から光を入射する第１の光源と、
前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する第２の光源と、
前記第１の光源により光ファイバの前記端面から放射する放射光による前記光ファイバの端面画像、または、前記第２の光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を選択的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める一方、
前記撮像手段が撮像した前記放射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求めるとともに、前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、前記コアの中心位置と前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求める画像解析手段と、
を備えたことを特徴とする光ファイバの端面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、楔形光ファイバの端面の形状を測定する光ファイバの端面形状測定方法と、光ファイバの端面形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Er-Doped Fiber Amplifier）に用いる励起光用などのＬＤ（Laser Diode）は、端面での光強度分布が楕円形であり、そのため、通常のシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）との結合時には大きな損失が生じる。
【０００３】
そこで、従来は、このようなポンプ用などのＬＤとの結合効率を高めるため、光ファイバ（ＳＭＦ）の端面を楔形に加工し、その先端に曲率の付いた楔形光ファイバを使用している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２３５６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような楔形光ファイバの場合、楔形先端の曲率が所定範囲にないと、結合効率が低下する。
【０００５】
また、楔形先端の稜線の中心位置が光ファイバのコアの中心位置に一致していないと、結合効率が低下する。
【０００６】
そのため、このような光ファイバにおいて所要の結合効率を確保するには、加工後の光ファイバについて、楔形先端の曲率が所定範囲にあるかどうかを、確認する必要がある。
【０００７】
また、加工後の光ファイバについて、楔形先端の稜線の中心位置が光ファイバのコアの中心位置からズレていないかどうかを確認する必要がある。
【０００８】
しかし、従来は、このような光ファイバについて、結合効率を決める楔形先端の曲率や、コアの中心位置に対する稜線の中心位置のズレを簡便に観察することができないという問題があった。
【０００９】
この発明の課題は、上記従来のもつ問題点を排除して、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面の形状を測定して、結合効率を決める要素を観察することのできる光ファイバの端面形状測定方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、前記光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める光ファイバの端面形状測定方法である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、前記光ファイバの他端から光を入射して前記端面から放射させ、前記端面からの放射光の輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求め、前記光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、求めた前記コアの中心位置と、求めた前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求める光ファイバの端面形状測定方法である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、前記光ファイバを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する光源と、前記光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める画像解析手段と、を備えた光ファイバの端面形状測定装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、前記光ファイバを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された光ファイバの他端から光を入射する第１の光源と、前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する第２の光源と、前記第１の光源により光ファイバの前記端面から放射する放射光による前記光ファイバの端面画像、または、前記第２の光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を選択的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した前記放射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求めるとともに、前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、前記コアの中心位置と前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求める画像解析手段と、を備えた光ファイバの端面形状測定装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定装置であって、前記光ファイバを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された光ファイバの他端から光を入射する第１の光源と、前記保持手段に保持された光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射する第２の光源と、前記第１の光源により光ファイバの前記端面から放射する放射光による前記光ファイバの端面画像、または、前記第２の光源により光ファイバの前記端面から反射する反射光による前記光ファイバの端面画像を選択的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求める一方、前記撮像手段が撮像した前記放射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記光ファイバのコアの中心位置を求めるとともに、前記撮像手段が撮像した前記反射光による前記光ファイバの端面画像における輝度分布に基づいて、前記楔形先端の曲率の中心位置を求め、前記コアの中心位置と前記曲率の中心位置とから、前記コアの中心位置に対する前記曲率の中心位置のズレ量を求める画像解析手段と、を備えた光ファイバの端面形状測定装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は以上のように、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅を求めるように構成したので、結合効率を決める要素を簡便に観察することができる効果がある。
【００１６】
また、この発明は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバの端面形状測定方法であって、光ファイバの他端から光を入射して前記端面から放射させ、前記端面からの放射光の輝度分布に基づいて、光ファイバのコアの中心位置を求め、光ファイバの延長方向から前記端面に光を照射し、前記端面から反射する反射光の輝度分布に基づいて、楔形先端の曲率の中心位置を求め、求めたコアの中心位置と、求めた曲率の中心位置とから、コアの中心位置に対する曲率の中心位置のズレ量を求めるように構成したので、結合効率を決める要素を簡便に観察することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、この発明による光ファイバの端面形状測定装置の一実施形態を示す概略的構成図、図２は、図１の要部の説明図であり、この光ファイバの端面形状測定装置１は、楔形に形成された端面の先端に曲率の付いた光ファイバ２の端面５の形状を測定する測定装置本体１０と、モニタ装置５０とで構成されている。
【００１９】
測定装置本体１０は、光ファイバ２を保持するファイバ保持具２０と、光ファイバ２の端面５を光学的に観察する光学装置３０とで構成される。
【００２０】
ファイバ保持具２０は、測定装置本体１０の機台１１に上下動（Ｙ軸方向の移動）可能に取り付けられた昇降テーブル２１と、昇降テーブル２１上に、左右動（Ｘ軸方向の移動）および前後動（Ｚ軸方向の移動）、さらにはＸ−Ｚ平面内での回動（θ回りの移動）可能に取り付けられた調心テーブル２２とを備えている。
【００２１】
そして、ファイバ保持具２０は、調心テーブル２２に光ファイバ２を、光軸をＹ軸方向にして上向きに取り付けるものである。これにより、ファイバ保持具２０は、調心テーブル２２をＸ軸方向、Ｚ軸方向およびθ回りに位置調整および角度調整することで、光学装置３０の光軸に対して光ファイバ２の光軸および先端稜線の向きを調心可能に構成されている。
【００２２】
また、ファイバ保持具２０は、昇降テーブル２１をＹ軸方向に高さ調整することで、光学装置３０の所定の焦点に対して光ファイバ２の先端稜線を含む端面５を焦点調整可能に構成されている。
【００２３】
光学装置３０は、測定装置本体１０の機台１１に、光軸をＹ軸方向にして下向きに取り付けられた顕微鏡３１と、顕微鏡３１で観察した光ファイバ２の端面５の像を撮像するＣＣＤカメラ３２とを備えている。
【００２４】
また、光学装置３０には、ファイバ保持具２０に保持された光ファイバ２の延長方向上方から、顕微鏡３１の光学系を介してＹ軸方向下向きに光ファイバ２の端面５に光を照射する内部光源３３と、ファイバ保持具２０に保持された光ファイバ２の他端から光を入射する外部光源３４とが含まれる。
【００２５】
そして、ＣＣＤカメラ３２は、内部光源３３から光ファイバ２の端面５に照射した光がこの端面５から反射する反射光による光ファイバ２の端面画像を撮像することができる。
【００２６】
また、ＣＣＤカメラ３２は、外部光源３４から光ファイバ２の他端に入射した光が光ファイバ２のコア３を透過して端面５から放射する放射光による光ファイバ２の端面画像を撮像することができる。
【００２７】
モニタ装置５０は、ＣＣＤカメラ３２の撮像した画像データを表示する調整・検査用モニタ６０と、ＣＣＤカメラ３２の撮像した画像データを表示する画像解析用モニタ７０とで構成される。
【００２８】
調整・検査用モニタ６０は、ＣＣＤカメラ３２の撮像した光ファイバ２の端面５を表す画像データを表示する。この調整・検査用モニタ６０に表示される画像データは、光ファイバ２を調心する際の位置調整および角度調整に利用することができ、また、光ファイバ２の焦点調整にも利用することができる。さらに、光ファイバ２の端面５の形状観察や、欠け、付着物などの検査を行う際にも利用されるものである。
【００２９】
画像解析用モニタ７０は、ＣＣＤカメラ３２の撮像した光ファイバ２の端面５を表す画像データを表示する。この画像解析用モニタ７０に表示される画像データを用いて、光ファイバ２の端面画像の解析を行うものである。そのため、画像解析用モニタ７０は、図示しない画像解析装置を備えている。
【００３０】
この画像解析装置は、ＣＣＤカメラ３２が、内部光源３３を用いて撮像した光ファイバ２の端面５から反射する反射光による光ファイバ２の端面画像を対象とし、その端面画像の輝度分布に基づいて、楔形先端の曲率の中心位置すなわち稜線Ｒを求めることができ、また、楔形先端の曲率に相関する稜線部分の幅Ｗを求めることができるものである。
【００３１】
また、この画像解析装置は、ＣＣＤカメラ３２が、外部光源３４を用いて撮像した光ファイバ２の端面５から放射する放射光による光ファイバ２の端面画像を対象とし、その端面画像の輝度分布に基づいて、光ファイバ２のコア３の中心位置Ｏを求めることができるものである。
【００３２】
さらに、この画像解析装置は、ＣＣＤカメラ３２が外部光源３４を用いて撮像した放射光による光ファイバ２の端面画像の輝度分布に基づいて画像解析装置が求めた光ファイバ２のコア３の中心位置Ｏと、ＣＣＤカメラ３２が内部光源３３を用いて撮像した反射光による光ファイバ２の端面画像の輝度分布に基づいて画像解析装置が求めた楔形先端の曲率の中心位置（稜線Ｒ）とから、コア３の中心位置Ｏに対する曲率の中心位置（稜線Ｒ）のズレ量Ｄを求めることができるものである。
【００３３】
次に、上記のように構成された光ファイバの端面形状測定装置１を用いた光ファイバの端面形状測定方法について説明する。
【００３４】
まず、ファイバ保持具２０の調心テーブル２２に、光ファイバ２を光軸をＹ軸方向にして上向きに取り付ける。また、内部光源３３から光ファイバ２の端面５に光を照射するとともに、外部光源３４から光ファイバ２の他端に光を入射して光ファイバ２の端面５から放射させる。
【００３５】
この状態で、顕微鏡３１を通してＣＣＤカメラ３２が撮像する光ファイバ２の端面画像データを調整・検査用モニタ６０に表示する。この調整・検査用モニタ６０の表示画像を見ながら、調心テーブル２２をＸ軸方向、Ｚ軸方向およびθ回りに位置調整および角度調整することで、顕微鏡３１の光軸に対して光ファイバ２の光軸および先端稜線の向きを調心し、また、昇降テーブル２１をＹ軸方向に高さ調整することで、顕微鏡３１の所定の焦点に対して光ファイバ２の先端稜線を含む端面５を焦点調整する。
【００３６】
すなわち、例えば、調整・検査用モニタ６０の画面中央にあらかじめ顕微鏡３１の光軸を設定しておき、光ファイバ２のコア３を表す画像の中心が画面中央に位置するように調心し、また、光ファイバ２の先端稜線の向きが、例えば、図１におけるＺ軸方向となるように調心する。その調心・焦点調整が終わったときの調整・検査用モニタ６０の表示画像の一例を図３に示す。
【００３７】
つぎに、ＣＣＤカメラ３２が撮像する光ファイバ２の端面画像データを画像解析用モニタ７０に表示する。画像解析用モニタ７０の表示画像の一例を図４に示し、また、ズレの解説のための説明図を図５に示す。
【００３８】
図４に示すように、この画像解析用モニタ７０では、外部光源３４から光ファイバ２の他端に入射されて光ファイバ２の端面５から放射する光は、Ａのように観察される。このときのＸ軸方向、Ｚ軸方向の輝度分布を測定すると、Ａｘ、Ａｚのような分布を示す。これらの輝度分布において、例えば、閾値を６０％としてその中心位置Ａｏを求める。
【００３９】
また、内部光源３３から光ファイバ２の端面５を照射し光ファイバ２の先端稜線によって反射された光は、Ｂのように帯状に観察される。このとき、光ファイバ２の先端はＸ軸方向に曲率が付いているため、Ｘ軸方向の輝度分布を測定すると、Ｂｘのような分布を示す。この輝度分布において、例えば、閾値を６０％としてその中心位置Ｂｏ（すなわち稜線Ｒ）と、稜線Ｒを含む幅Ｗを求める。
【００４０】
そして、光ファイバ２の端面５におけるコア３の中心位置Ａｏに対する、光ファイバ２の端面５における稜線Ｒの中心位置Ｂｏの距離差Ｄ＝｜Ａｏ−Ｂｏ｜を計測し、実寸化して表示する。この距離差Ｄが、軸ずれ量である。
【００４１】
また、稜線Ｒを含む幅Ｗは、光ファイバ２の先端曲率によって変化し、曲率が大きくなるにしたがって稜線Ｒを含む幅Ｗも大きくなる。そこで、この稜線Ｒを含む幅Ｗを、先端曲率に代わる管理項目、すなわち平坦幅として表示する。
【００４２】
このように、光ファイバ２の端面５をその光軸方向上方から観察し、上方から照射した光が光ファイバ２の端面５で反射したときの反射光、および、光ファイバ２のコア３を伝搬してきた透過光を測定し、解析することで、光ファイバ２のコア３に対する軸ずれ量、および、光ファイバ２の端面５の形状を測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明による光ファイバの端面形状測定装置の一実施形態を示す概略的構成図である。
【図２】図１の要部の説明図である。
【図３】調整・検査用モニタの表示画像の一例を示す説明図である。
【図４】画像解析用モニタの表示画像の一例を示す説明図である。
【図５】楔形先端の曲率およびコア中心に対する稜線中心のズレを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  光ファイバの端面形状測定装置
２  光ファイバ
３  コア
５  端面
１０  測定装置本体
１１  機台
２０  ファイバ保持具（保持手段）
２１  昇降テーブル
２２  調心テーブル
３０  光学装置
３１  顕微鏡
３２  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３３  内部光源（第２の光源）
３４  外部光源（第１の光源）
５０  モニタ装置
６０  調整・検査用モニタ
７０  画像解析用モニタ（画像解析手段）
【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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