(57)【要約】光導波路内に特定のモード分布を生成するための方法及び装置であって、第１の光ファイバ７の第１の端面側の端部に光学的に結合されている光源１を備え、このとき、前記第１の光ファイバ７の第２の端面側の端部は、間隙３を介して第２の光ファイバ４の第１の端面側の端部に光学的に結合され、前記第２の光ファイバ４の第２の端面側の端部は、前記第２の光ファイバ４を光導波路に光学的に結合するためのインターフェース５に接続されている方法及び装置は、結合の幾何学的配置を適切に設定することで、光導波路に結合されたパワーのモード分布がモード平衡分布（EMD）になるように２つの光ファイバ４，７間の間隙３が調整できるようにする。
2005531778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路内に特定のモード分布を生成するための装置において、
ソースファイバ（７）の第１の端面側の端部に光学的に結合されている光源（１）を備え、前記ソースファイバ（７）の第２の端面側の端部が間隙（３）を介してインターフェースファイバ（４）の第１の端面側の端部に光学的に結合され、このとき、前記インターフェースファイバ（４）の前記第２の端面側の端部は、前記インターフェースファイバ（４）を光導波路に光学的に結合させるためのインターフェース（５）に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
光源（１）、ソースファイバ（７）、間隙（３）、及びインターフェースファイバ（４）が一つのカプセル化部（６）内に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置において、
前記インターフェース（５）は、前記カプセル化部（６）を貫くようにして設けられていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置において、
光源（１）とソースファイバ（７）との間にディフューザ（２）が配置されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置において、
前記光源（１）は、１次光源とされていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置において、
前記光源（１）は、発光ダイオードとされていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置において、
前記ソースファイバ（７）の第２の端面側の端部と、インターフェースファイバ（４）の第１の端面側の端部との間の距離が可変とされていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置において、
前記ソースファイバ（７）の第２の端面側の端部と、前記インターフェースファイバ（４）の第１の端面側の端部との間の距離を調整するための手段を備えていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
前記ソースファイバ（７）はポリマー光ファイバからなり、前記インターフェースファイバ（４）はポリマー光ファイバ又はガラスからなることを特徴とする装置。
【請求項１０】
光導波路内に特定のモード分布を生成するための方法において、
ソースファイバ（７）の中を走る光を、調整可能な間隙（３）を介してインターフェースファイバ（４）に光学的に結合させ、前記インターフェースファイバ（４）の中を走る光を、インターフェース（５）を介して光導波路に光学的に結合させることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
入力されたモード分布が前記インターフェースファイバ（４）内において平衡状態（EMD）をとるような大きさに前記間隙（３）を調整することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び請求項１０の上位請求項において示した特徴を有する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造に伴う場合だけでなく、その場における光導波路の光学的な特性の試験は、信頼性の高い「良／不良」の定量化が重要である。
【０００３】
特殊ポリマー光ファイバ（英語でPolymere optical Fiber ：POF）は、比較的大きなコア直径（通常９８０μｍ）と高い開口数（NA）に特徴がある。この特性により、好適にも、例えば「低コスト」送信、受信装置を使用しながらファイバを簡単に結合するという使い方が可能になる。これが自動車産業（マルチメディアシステム）における広範な利用をもたらしている。しかしながら、POFの光学特性の測定ならびにそれに伴うポリマー光ファイバの品質検査は、幾分困難を伴うものである。それは、特に、ファイバ端での光学的な入力及び出力の結合条件に対する強い依存性が存在するためである。
【０００４】
そのため、ステップ・インデックス・プロファイル・ファイバ内では、より高次のモードが、より低次のモードよりも強く減衰され、このために、光がファイバ内を通過している間にモード分布が変わってしまうという結果になる。ファイバ長が長くなると、モード分布は、次第に入力側での光の結合条件（入力条件）によらず一つの平衡状態、いわゆる平衡モード分布（EMD：Equilibrium Mode Distribution）に近づいていく。とは言え、普通は、ファイバ長が１ｋｍよりも長くなってからようやくこの定常状態に到達するようになる。検査対象の光ファイバ（試験体）の長さに依存したモード分布というのは、同時に長さに依存する減衰係数をももたらすため、一義的な再現性のある測定結果を（とりわけ試験体のファイバ長が短い場合に）得るためには、モード平衡分布（EMD）が必要不可欠な条件である。このことはまた、試験体の品質について定量的な結果を断言できるために必要不可欠な条件ということでもある。
【０００５】
検査対象のファイバ内でモード平衡分布（EMD）を実現するためには、欧州特許出願公開第０３５３６９０号公報（特許文献１）により、スタンダードなポリマーファイバをらせん状（８の字形）に少なくとも２つのシリンダの周りに巻くことが知られている。これにより、より高次のモードが曲げにより放射される（放射モード）。さらには、モードが互いに移り変われるし（モード変換）、コア‐クラッド面に存在する境界面によって、一つのモードからより多くのモードが発生する（モードカップリング）ことも有り得る。
【０００６】
しかしながら、欧州特許出願公開第０３５３６９０号公法において提案された装置の欠点は、かなりの空間的な広がり（約５０ｍｍ×９０ｍｍ×１５０ｍｍ）のために、検査台で用いられるといったような、コンパクトな携帯型装置もしくは検査モジュールに応用するには効果的でないということにある。装置の組み立て寸法は、使われているシリンダのせいで大幅に小さくすることもできない。
しかも、好ましくないことには、欧州特許出願公開第０３５３６９０号公報において提案された装置は、当該装置が、例えば衝撃による負荷もしくは振動といったような機械的な影響ならびに温度変動などの周囲の条件に関して非常に弱いということにある。さらに、欧州特許出願公開第０３５３６９０号公報において提案された装置を作る際には、材料面でのコストがかなり高いということが関係してくるために、コスト的な欠点がもたらされている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０３５３６９０号公法
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の課題は、光導波路内で一つの決まったモード分布、特にモード平衡分布（EMD）を生成するための、コンパクトに形成されかつ組み立てスペースがあまり要らない方法ならびに装置を提供することにある。さらに、本発明に係る装置は、例えば衝撃による負荷もしくは振動といったような機械的な影響ならびに温度変動などの周辺条件に対してできるだけ影響を受けないものでなければならない。さらに、本発明に係る装置は、コストや手間をかけずに製造できるものでなければならないし、簡単に掃除や保守点検整備ができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明により、上位概念における特徴とともに動作する請求項１（装置請求項）ならびに請求項１０（方法請求項）の特徴部に記載の特徴によって解決される。好適な実施形態は下位請求項に与えられている。
【０００９】
本発明に係る一つの特定のモード分布を光導波路内に作るための装置は、光源を備えており、この光源が第１の光ファイバの第１の端面側の端部に光学的に結合され、前記第１の光ファイバの第２の端面側の端部は、間隙を介して第２の光ファイバの第１の端面側の端部に光学的に結合され、このとき、前記第２の光ファイバの第２の端面側の端部は、当該第２の光ファイバを光導波路に光学的に結合するためのインターフェースに接続されていることにより、２つの光ファイバ間の間隙の幾何学な結合の配置ないし形状を然るべく設定することで、光導波路（試験体）に入力されたパワーのモード分布がモード平衡分布（EMD）に相応するように調整することができる。こうすることで、本発明により、長さが１０ｍよりも短い光導波路（試験体）の場合にも、測定対象の光導波路（POF）を前記インターフェースを介して当該装置に結合することで、長さに依らない減衰係数を測定することができる。さらに、本発明に係る装置は、光ファイバを適した大きさにする場合に、組み立て寸法が小さい。
【００１０】
ここで、好適な一実施変形例においては、前記光源、前記第１の光ファイバ、及び前記第２の光ファイバは、周囲の影響から保護するため、カプセル化部の内部に設けられるようになっている。前記インターフェースは、好ましくは、前記カプセル化部に刺し込まれるようにして形成されている。
【００１１】
さらなる好適な実施変形例においては、前記第１の光ファイバの出口に前記光源が結像されるのを防ぐために、光を拡散させるためのディフューザが、いわゆるソースファイバ（光源に向けられたファイバ）である前記第１の光ファイバと光源との間に設けられていることが好ましい。光源は、発光ダイオードであることが好ましい。好適な一実施変形例では、ソースファイバの第２の端面側の端部と、インターフェースファイバ（第２の光ファイバないしインターフェースに向けられたファイバ）の第１の端面側の端部との間の距離は、可変とされている。このことは、ソースファイバとインターフェースファイバとの間の間隙が大きさに関して変更できることを意味する。好適には、装置は、間隙の広がりを調整するための手段を備えている。この間隙は、より高次のモードを減衰させる働きをし、これにより、検査対象のファイバ（光導波路）のために、インターフェースファイバとソースファイバとの間の結合個所で、モード平衡分布（EMD）を生じさせることができるようになっている。さらに、この間隙により、短い（１００ｍまでの）ステップインデックス型POFの場合に、バンド幅・距離積（Bandbreitenlaengenprodukt）を向上させるため、モードに依存する分散効果を低減することができる。
【００１２】
本発明に係る形態によれば、装置は組み立て寸法が小さいため、その結果、ポータブルな携帯型測定装置での使用が可能となる。測定装置側のソースファイバと試験体側のインターフェースファイバとの間が離間された（間隙を用いる）構成によって、特に簡単なやり方でインターフェースファイバの掃除ないし交換を行なうことができる。インターフェースファイバをときどき再生させるのは、例えば埃や湿り気といったような周囲の条件のせいで、試験の前後でファイバに汚れが発生するためである。
【００１３】
光導波路内に特定のモード分布を生成するための本発明に係る方法の場合、ソースファイバ内を走る光は、調整可能な間隙を介してインターフェースファイバに光学的に入力され、インターフェースファイバ内を走る光は、インターフェースを介して光導波路に光学的に入力される。間隙を空間的にどのように設けるかによって、所望のモード分布、例えばモード平衡分布（EMD）、もしくはモード等分配、いわゆる一様モード分布（Uniform Mode Distribution：UMD）を実現することができる。以下に、添付の図面を参照しながら実施形態において本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に概略的に示されるように、光導波路内において一つの決まったモード分布を生成するための本発明に係る装置は、カプセル化部６内に設けられた光源１を備えている。この光源は、好ましくは、出力制御される発光ダイオード、例えばタイプSFH756の出力制御送信ダイオードとされている。この光源１は、散乱角がα＝６０°のディフューザ２を介して、ポリマー光ファイバ（POF）とされた短いソースファイバ７（第１の光ファイバ）に結合されている。拡散板を用いたディフューザ２において光源１から出る光を光散乱させるのは、ソースファイバ７のPOF出口において光源１の像が形成されるのを防ぐためである。光源１の像は、ディフューザ２を用いない場合には、結合区間が比較的短くてソースファイバ７のPOF直径が大きい場合には特に出現する可能性がある。また、ディフューザ２は、特にモード等配分、いわゆる一様モード分布（UMD）に必要な光の拡散を生じさせるという使命を果たす。しかも、ソースファイバ７のPOF直径が大きい場合に、ディフューザ２で生成された光の散乱は、調整可能な空隙（これがソースファイバ７及びこのファイバにつながるインターフェースファイバ４の間の間隙３を形成している）の半径方向の機械的な遊びの影響を低減する。
【００１５】
ソースファイバ７及びインターフェースファイバ４としてステップインデックス型ファイバが使われる。これら２つのファイバは、同じ光学的な特性（開口数ＮＡ＝０．５）を有するが、それらの直径に関して異なっている。本実施形態においては、グレーディングを有するコア直径は、ソースファイバ７に関しては、ｄＱ＝１５００μｍであり、インターフェースファイバ４に関しては、ｄＩ＝１０００μｍである。これら２つのファイバは、ポリマー材料（例えばタイプToray）から製造することができる。ファイバの長さは、ｌＱ＝ｌＩ＝２５ｍｍを下回ってはならない。間隙３は、ｌＬ＝１．５ｍｍの大きさを有している。別の実施変形例において、インターフェースファイバ４は、（マッシブな〔massive〕）グラスファイバとして形成されている。このとき、無機材料（ガラス）からなるインターフェースファイバ４は、相応するポリマー光ファイバと同様の光学的特性を有するように設けられている。これにより、ポリマー光ファイバに対して、ファイバ表面を機械的に傷つける（筋をつける）ことなくインターフェース５の掃除を行なえるという利点が得られる。インターフェースファイバ４の端部には、（ここでは図示せぬ）試験体（光導波路）の測定用の結合部位とするためのインターフェース５がつながっている。ソースファイバ７とインターフェースファイバ４との間の本発明による間隙のおかげで、普通なら長い（１ｋｍより長い）ファイバ長の場合だけに生じるより高次のモードの減衰を実現することができる。さらに、短い（１００ｍまでの）ステップインデックス型POFの場合に、バンド幅・距離積を向上させるために、モードに依存する分散効果を低減することが可能である。
本発明は、ここに示された実施形態に限定されない。むしろ、本発明の範囲を逸脱することなく、上述の手段と特徴を組み合わせたり変更したりしてさらなる実施変形例を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光導波路内に決まったモード分布を生成するための本発明に係る装置を概略的に断面で示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    光源
２    ディフューザ
３    間隙
４    インターフェースファイバ
５    インターフェース
６    カプセル化部
７    ソースファイバ
【図１】
2005531778.tif 000003
【国際調査報告】
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2005531778.tif 000007
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