(57)【要約】【課題】フェルール端面の頂点ずれの測定において、高精度な繰り返し再現性が得られる光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置を提供する。【解決手段】先端面が球面に形成され、かつ、中央に光ファイバが挿入固定したフェルールをフェルール保持具に配置し、光源から前記フェルールの先端面に光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光を前記フェルールの先端面に照射して反射させた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、干渉縞の中心位置Ｑから前記フェルールの先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離がフェルールの頂点ずれ距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置において、前記フェルール保持具は、フェルールの外径よりわずかに大きな内径を有した精密スリーブが用いられることを特徴とする光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置を用いてフェルール端面の頂点ずれの測定を行う。【選択図】図６
2006011280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が球面に形成され、かつ、中央に光ファイバが挿入固定したフェルールをフェルール保持具に配置し、光源から前記フェルールの先端面に光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光を前記フェルールの先端面に照射して反射させた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、干渉縞の中心位置Ｑから前記フェルールの先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ずれ距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置において、前記フェルール保持具は、フェルールの外径よりわずかに大きな内径を有した精密スリーブが用いられることを特徴とする光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置。
【請求項２】
上記精密スリーブの側壁に前記フェルールの側面の一部が露出可能な貫通孔を形成するとともに、該貫通孔から棒状部材が前記フェルールの側面を押圧可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置。
【請求項３】
上記精密スリーブをジルコニアセラミックスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置。
【請求項４】
前記フェルールの中心軸を中心に棒状部材で押圧しながら回転させることで、前記干渉縞の中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を頂点ずれの距離として測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術において、伝送線路である光ファイバの接続部に用いられる光ファイバ用フェルールの端面形状を検査する測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザーやフォトダイオード等の光素子をケース内に収納し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような構造となっている。
【０００３】
上記光モジュールのうちコネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図１に示すような光レセプタクル１８の一端に受発光素子２２を備えるとともに、他端に光コネクタ（ＳＣコネクタ）のプラグフェルール１７を接続するものである。
【０００４】
上記光レセプタクル１８は、図１に示すようにジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなるフェルール４と、該フェルール４の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ２７を挿入固定して得られたスタブ１３の後端部をホルダ２０に圧入により固定し、先端部をスリーブ１９の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース２１に圧入又は接着固定することによって構成されている。
【０００５】
近年、高密度実装の要求から光モジュールの小型化が求められており、光レセプタクル１８の全長も短くすることが求められている。この光レセプタクル１８の全長を短くするに伴いスタブ１３の全長も短くする必要性がある。また光レセプタクル１８に接続されるコネクタもＳＣコネクタ等からＬＣコネクタ等のより小さなコネクタが使用されている。
【０００６】
上記光レセプタクル１８に使用されるスタブ１３は円柱形状であり、フェルール４の先端面５は光ファイバ２７と同時に鏡面研磨されている。前記フェルール４の外径公差は±１μm以下で、光ファイバの挿入穴の同心度は１μm程度の非常に精密な部品である。
【０００７】
中心部の光ファイバには光信号が伝搬するコアがあり、コアとコアを接続し、接続損失の少ない光コネクタを実現する為、フェルールの先端面５を球面に研磨し、球面の頂点部に光ファイバのコア部を有するＰＣ研磨型光コネクタが有効である。
【０００８】
このフェルール４の先端面５は、図４に示すように、その先端面５の頂点７１から光ファイバ２７の中心軸である光軸８７までの頂点ずれの距離Ｌの値がＴｅｌｃｏｒｄｉａ  ＧＲ−３２６の規格（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ社が定めた信頼性規格で、光通信用の分野では標準的な規格として流布しており、以後、単に、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａと称する。）で５０μｍよりも小さいことと定められている。
【０００９】
このように規格が定められている理由は、頂点ずれＬが大きいと、例えば、２つのフェルール４同士を当接して繋げる場合、光ファイバ２７同士の物理的コンタクトが阻害され、それによりコネクタに要求される挿入損失を劣化させる為である。
【００１０】
本パラメータの測定方法として、一般的にＤＯＲＣ社(Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅｒｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ)製の３次元干渉縞測定装置が普及している（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
かかる干渉縞測定装置の構造及び動作原理について図２を用いて説明する。
【００１２】
図２は、３次元干渉測定装置の内部構造を説明する図であり、頂点ずれ測定用の光を出す光源８０、光源８０からの光を平行光に変換するための第１のレンズ８１，この平行光を２つの光路に分離するためのハーフミラー８２，ハーフミラー８２を通過した光の波長を補正するための波長補正板８３，波長補正板８３を通過した光を全反射させるためのミラー８４，ハーフミラー８２で反射した光をフェルール６０に集光するための対物レンズ８５，フェルール４およびミラー８４からの光を結像するための第２のレンズ８６とから構成されている。フェルール４は不図示であるが、測定用に載置部が配置されおり、載置部にフェルール４を配置して測定する。
【００１３】
なお、光源８０は、インコヒーレントな光源で一般的には波長λが５００ｎｍのＬＥＤが用いられる。また、光源８０からの光は第１のレンズ８１により平行光に変換され上述の構成により２経路（光路ａおよび光路ｂ）に分離されて干渉縞を形成するものである。
【００１４】
ここで、光路ａは、光源８０より発生し第１のレンズ８１で平行に変換された光がハーフミラー８２に当たり（光路ａ−１）、この反射光がフェルール４の先端面５に当たり（光路ａ−２）、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ａ−３）。一方、光路ｂは、光源８０より発生し第１のレンズ８１で平行に変換された光がハーフミラー８２を通過し波長補正版８３を通りミラー８４に当たり（光路ｂ−１）、この反射光がハーフミラー８２で反射され（光路ｂ−２）、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ｂ−３）。ここで、第２のレンズ８６で結像された光路ａと光路ｂの波長差がλ／２であるとき干渉が起こり、図３に示すように明暗の像（干渉縞１１）が発生する。
【００１５】
ミラー８４を稼動させることにより、光路ｂの波長を調整し、光路ａと光路ｂの波長差を変化させることによりフェルール４のｚ成分の位置情報が得られるため、この情報に基づいてフェルール４の端面形状を求める方法が３次元干渉縞測定法である。
【００１６】
この干渉縞測定装置によれば、図３、４に示すように、干渉縞の中心位置Ｑがフェルール先端面５における頂点７１に相当するものと仮想し、また、光ファイバ２７の中心である光軸１３０の端面２５と光源８０からの光が光ファイバ先端面５に照射した光軸中心位置８７とが一致しているものと仮想し、λ／４毎に現れる干渉縞１１を利用して干渉縞の中心位置Ｑから光軸中心位置８７までの距離を頂点ずれの仮想距離Ｌとして測定が行われるものであった。
【００１７】
しかしながら、従来の測定において、頂点ずれ測定前には、レンズ８５は集光レンズであり、そのレンズに収差が存在するために、光ファイバ２７の端面２５に光源８０からの光を正確に当てることができず、頂点ずれ測定に先立ってフェルール４と光源８０との入射位置を調整して光軸ずれを補正することが行われていた。
【００１８】
この点について図３、図５を用いて詳しく説明する。まず、マスターコネクタのフェルール部８９をＶ溝７に配置して干渉縞中心位置Ｑを測定する。このとき、マスターコネクタのフェルール部８９及び被測定物であるフェルール４の保持方法としては、図５に示すＶ溝７にフェルールを配置し、棒状部材６で押圧する方法が取られている。光軸ずれ補正は、上記マスターコネクタのフェルール部８９を押圧したまま、フェルール中心軸に基づき回転させて上述と同様に複数回、干渉縞中心位置Ｑを測定する。この場合、干渉縞中心位置Ｑは円Ｓの軌跡を描くこととなり、この円の中心位置Ｒを算出する。この中心位置Ｒはフェルールの外周に対する中央位置であって、光ファイバ２７の中心軸である光軸８７端面２５に相当するものである。従って、図３に示すように実際には光源８０からの光軸中心位置８７と中心位置Ｒとが距離ｅ（μｍ）だけずれており、これを光軸ずれと呼んでいる。この値はＤＯＲＣ社製の３次元干渉縞測定装置の場合、Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ値で示され上限は２０μｍである。
【００１９】
従って、光軸ずれｅの値が２０μｍよりも大きい値を示す場合には、ハーフミラー８２の位置を変化させることで、光を照射する位置を２０μｍ以下となるような補正が行われていた。
【特許文献１】特開平５−１１８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来の保持方法はＶ溝７の全面でフェルール４を保持している為、フェルール端面５の頂点ずれＬを測定するに際して高精度な繰り返し再現性が得られなかった。理由として、Ｖ溝７の長さが数ミリメートルの単位でミクロン以下の平坦面を形成するのが難しく、Ｖ溝に微小ながら凹凸があるが為にフェルール４が常に安定した姿勢を保つことができないからである。また、測定を繰り返す度にＶ溝４が磨耗し、Ｖ溝４に大きな凹凸が形成されフェルールが安定して保持できないという問題もあった。
【００２１】
更に４ｍｍ以下の全長の短いフェルール４を棒状部材６でＶ溝４に押圧する際に、フェルール４の端部付近で押圧してしまうとフェルール４が傾いてしまい、頂点ずれＬの繰り返し再現性が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記問題点に鑑みて本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置は、先端面が球面に形成され、かつ、中央に光ファイバが挿入固定したフェルールをフェルール保持具に配置し、光源から前記フェルールの先端面に光を照射して反射させた光と前記光源から光路長を異ならせた光を前記フェルールの先端面に照射して反射させた光とをそれぞれ受光することで干渉縞を形成するとともに、干渉縞の中心位置Ｑから前記フェルールの先端面に照射する光軸中心位置Ｌまでの仮想距離をフェルールの頂点ずれ距離として測定する光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置において、前記フェルール保持具は、フェルールの外径よりわずかに大きな内径を有した精密スリーブが用いられることを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記精密スリーブの側壁に前記フェルールの側面の一部が露出可能な貫通孔を形成するとともに、該貫通孔から棒状部材が前記フェルールの側面を押圧可能に構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
さらに、上記精密スリーブをジルコニアセラミックスで形成したことを特徴とするものである。
【００２５】
また、前記フェルールの中心軸を中心に棒状部材で押圧しながら回転させることで、前記干渉縞の中心位置Ｑが描く円の中心位置Ｒと前記光軸中心位置Ｌとの距離を頂点ずれの距離として測定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被測定物であるフェルールを精密スリーブの内径に挿入した場合、フェルールの外径と精密スリーブの内径とのクリアランスが極小である為に、フェルール端面の頂点ずれ量の測定誤差を最小限に抑えることができ、全長の短いフェルールの端部付近の外周を押圧する場合、フェルールが傾くのを抑えることができ、高精度の測定が可能である。
【００２７】
また、光軸ずれ補正についてもマスターコネクタのフェルール部を棒状部材で押圧しながら回転させるときに、更にその回転が円滑になるので、高精度な光軸ずれ補正が可能となる為、測定精度が向上する。
【００２８】
さらに、上記精密スリーブがジルコニアセラミックである為、測定による保持具の磨耗が起こらない為、安定したフェルールの保持が実現でき、高精度な繰り返し再現性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ここで、本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
図６は、本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の一実施形態を示す図である。
【００３１】
本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置のフェルール保持具１としては、被測定物であるフェルール４の外径よりわずかに大きな内径を有している精密スリーブ９が用いられる。その理由としては、精密スリーブ９とフェルール４の外径とのクリアランスが大きいと、高精度の測定のためにフェルール４を棒状部材６でフェルール４の側面を押圧した際に、フェルール４の端部付近を押さえるが、フェルール４の端面５が光路ａ−２に対して傾く為、再現性よくフェルール４の端面の頂点ずれを測定することができない。
【００３２】
さらに、近年、高密度実装の要求から光モジュールの小型化が求められており、それに伴いフェルール４の全長が短くなってきている。フェルール４の全長が短くなると、フェルール端面５が光路ａ−２に対して傾き易くなり、頂点ずれの再現性はますます悪化する。そこで、フェルール４の側面のどこを棒状部材６で押し圧してもフェルール端面５が傾かないように、フェルール４の外径と精密スリーブ９の内径のクリアランスを極小にすることが必要である。
【００３３】
また、図６に示すように、上記精密スリーブ９の側壁に前記フェルール４の側面の一部が露出可能な貫通孔１０を形成するとともに、貫通孔１０から棒状部材がフェルール４の側面を押圧可能に構成してあることが好ましい。
【００３４】
押圧する理由は、従来技術で説明したように、頂点ずれ測定時に光軸ずれ補正をする必要があり、マスターコネクタのフェルール部８９を押圧した状態で４５度ずつ回転させ、干渉縞の中心をプロットし、円軌跡Ｓを描かなければならないのだが、このときマスターコネクタのフェルール部８９を押圧していなければ、再現性よく綺麗な円軌跡Ｓが描けず、光軸ずれ補正ができない為である。
【００３５】
また、上記精密スリーブ９がジルコニアセラミックであることが好ましい。ジルコニアセラミックスは一般的にヤング率が２１０ＧＰａでビッカーズ硬度が１２．３ＧＰａであり、耐摩耗性に優れ、測定による保持具の磨耗が起こらない為、安定したフェルールの保持が実現でき、高精度な繰り返し再現性を実現することができる。
【００３６】
従来、フェルール４を配置するＶ溝７はステンレス等の金属製のものが多く、測定回数を増すごとにＶ溝７が磨耗し、Ｖ溝７の表面に凹凸ができ、安定して保持できない為、フェルール保持具は、被測定物であるフェルール４と同じ材質が好ましい。
【００３７】
精密スリーブ９としては、成形、焼成されたジルコニアセラミックスのスリーブ原型の内径に、研磨砥粒が塗布された外径精度の優れたステンレスのピンを挿入し、ピンを高速回転させ、研磨することでスリーブの内径を精密に仕上げることができる。研磨砥粒は、オイルと数μm程度の細かい粒度のダイヤモンドを混ぜ合わせたものなどが使われる。
【００３８】
ここで、被測定物であるフェルール４について説明する。フェルール４は、図１に示すフェルール４と光ファイバ２７とからなる。このフェルール４は、セラミック、プラスチック、ガラス等からなる円筒体であり、中心の貫通孔に光ファイバ２７を挿通保持し、フェルール４の端面と光ファイバ２７の端面を同時に研磨し、鏡面に仕上げて作製するものである。研磨後のＰＣ端面形状としては、光通信用の分野では標準的な規格として、曲率半径がＬＣ形光コネクタの場合で７〜２５mm、ＳＣ形光コネクタの場合で１０〜２５ｍｍ、頂点ずれが５０μｍよりも小さいことと定められている。
【００３９】
このように規格が定められている理由は、頂点ずれＬが大きいと、例えば、２つのフェルール４同士を当接して繋げる場合、光ファイバ２７同士の物理的コンタクトが阻害され、それによりコネクタに要求される挿入損失を劣化させる為である。
【００４０】
次に測定方法について説明する。
【００４１】
最初に、光軸ずれ補正を行う為、図６（ｃ）に示すようにマスターコネクタのフェルール部８９をフェルール保持具である精密スリーブ９に挿入し、棒状部材６でマスターコネクタのフェルール部８９の側壁を押圧する。その後、光路ａ−２をマスターコネクタのフェルール端面５に照射し、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ａ−３）。一方、光路ｂは、光源８０より発生し第１のレンズ８１で平行に変換された光がハーフミラー８２を通過し波長補正版８３を通りミラー８４に当たり（光路ｂ−１）、この反射光がハーフミラー８２で反射され（光路ｂ−２）、この反射光がハーフミラー８２を通じて第２のレンズ８６で結像される（光路ｂ−３）。ここで、第２のレンズ８６で結像された光路ａと光路ｂの波長差がλ／２であるとき干渉が起こり、図３に示すように明暗の像（干渉縞１１）を発生させる。その後、フェルール中心軸に基づき回転させて複数回、干渉縞中心位置Ｑを測定する。この場合、干渉縞中心位置Ｑは円Ｓの軌跡を描くこととなり、この円の中心位置Ｒを算出する。この中心位置Ｒはフェルールの外周に対する中央位置であって、光ファイバ２７の中心軸である光軸８７端面２５に相当するものであり、光軸８７と円Ｓの中心位置Ｒをハーフミラー８２の位置を変化させることで光軸ずれ補正を行うことができる。このとき、フェルール保持具に精密スリーブを用いることで、マスターコネクタのフェルール部８９の回転が円滑になる為、再現性よくＲの位置が算出でき、高精度な光軸ずれ補正が可能となる。
【００４２】
光軸ずれ補正の後、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、被測定物であるフェルール４を精密スリーブ９に挿入し、棒状部材６でフェルール４の側壁を押圧する。その後、光路ａ−２をフェルール端面５に照射し、干渉縞を発生させ、干渉縞の中心Ｑと光軸８７との距離を算出することで、頂点ずれを測定することができる。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明の実施例を示す。ここで、以下に示す方法で実験を行った。被測定用フェルールとして全長２．４ｍｍの外径１．２５０ｍｍのＬＣ形光コネクタ用フェルールを用いた。
【００４４】
本発明実施例として図６（ａ）、（ｂ）に示すように、内径１．２５１〜１．２５３ｍｍの精密スリーブの側壁に約０．６ｍｍ四方の貫通孔１０を開け、その貫通孔１０に直径約０．５ｍｍの棒状部材６を通し、精密スリーブ内径に挿入したフェルール４を押圧した。
【００４５】
上記のようにフェルール４を保持した本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具１を光路ａ−２の正面に配置し、フェルール端面の頂点ずれの繰り返し再現性を調査した。また、精密スリーブの材質はジルコニアセラミックスである。
【００４６】
また、比較例として図５に示すように、円筒形状のステンレス  ＳＵＳ３０３にＶ溝７を形成し、また、その側壁に約０．６ｍｍ四方の貫通孔１０を開け、その貫通孔１０に直径約０．５ｍｍの棒状部材６を通し、Ｖ溝７に配置されたフェルール４を押圧した。
【００４７】
上記のようにフェルール４を保持した従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具２を光路ａ−２の正面に配置し、フェルール端面の頂点ずれの繰り返し再現性を調査した。また、Ｖ溝の深さＴは１．２５ｍｍのものを使用した。測定したフェルールは本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具１の場合と従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定保持具２の場合とで同一サンプルとした。結果は表１に示す通りである。
【表１】
2006011280.tif 000003
【００４８】
表１よりフェルール端面５の頂点ずれの繰り返し再現性は、本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具１を用いた場合、σ＝０．６となった。一方、従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具２を用いた場合、σ＝１６．９となり、大幅に繰り返し再現性が改善された。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】光モジュールを示す断面図である。
【図２】光ファイバ用フェルール端面の頂点ずれ測定装置の一実施例を示す図である。
【図３】干渉縞から光ファイバ用フェルール端面の頂点ずれを測定するときの一実施例を示す図である。
【図４】光ファイバ用フェルール端面の拡大断面図である。
【図５】（ａ）は従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具を示す正面図であり、（ｂ）従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具を示す断面図であり、（ｃ）従来の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具にマスターコネクタを保持したことを示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具を示す正面図であり、（ｂ）本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具を示す断面図であり、（ｃ）本発明の光ファイバ用フェルールの頂点ずれ測定装置の保持具にマスターコネクタを保持したことを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：保持具
２：保持具
４：フェルール
５：フェルールの端面
６：棒状部材
７：Ｖ溝
９：精密スリーブ
１０：貫通孔
１１：干渉縞
１３：スタブ
１７：プラグフェルール
１８：光レセプタクル
１９：スリーブ
２０：ホルダ
２１：スリーブケース
２２：光素子
２３：レンズ
２４：ケース
２５：光ファイバ端面
２７：光ファイバ
７１：フェルールの頂点
８０：光源
８１：第1のレンズ
８２：ハーフミラー
８３：波長補正板
８４：ミラー
８５：第２のレンズ
８６：対物レンズ
８７：光軸
８８：マスターコネクタ
８９：マスターコネクタのフェルール部
【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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