(57)【要約】【課題】  光ビームを照射した光ファイバ端面からの戻り光量を高精度かつ容易に測定する。【解決手段】  照射すべき光ビームを断続し、圧電振動素子に対して印加するための制御電圧を発振し、圧電振動素子により断続された光ビームを球レンズ状のビームスプリッタ１５により所定の割合で透過させて光ファイバ１１端面へ結合させるとともに光ファイバ１１端面からの戻り光を反射させて、これを電気信号に変換する。【選択図】図１
2005181000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを照射した光ファイバ端面からの戻り光量を測定する光ファイバ測定装置において、
照射すべき光ビームを断続するための圧電振動素子と、
上記圧電振動素子に対して印加するための制御電圧を発振する発振回路と、
上記圧電振動素子により断続された光ビームを所定の割合で透過させて上記光ファイバ端面へ結合させるとともに、上記光ファイバ端面からの戻り光を反射させる球レンズ状のビームスプリッタと、
上記ビームスプリッタにより反射された戻り光を電気信号に変換する第１の光電変換素子とを備えること
を特徴とする光ファイバ測定装置。
【請求項２】
上記ビームスプリッタは、２つに分離されたボールレンズ間において光学的に等方性の物質を挟み込むことにより構成されてなること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバ測定装置。
【請求項３】
上記ビームスプリッタにより反射された光ビームを電気信号に変換するための第２の光電変換素子を更に備えること
を特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ測定装置。
【請求項４】
上記圧電振動素子は、上記制御電圧に応じて振動する水晶振動子であり、
上記発振回路は、上記制御電圧として交流電圧を出力すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項５】
上記第１の光電変換素子及び／又は上記第２の光電変換素子は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）、或いは光電子増倍管であること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項６】
上記光ビームを収束させる凸レンズをさらに備え、
上記圧電振動素子は、上記凸レンズにより収束される光ビームの収束領域に配置されてなること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを照射した光ファイバ端面からの戻り光量を測定する光ファイバ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射された光ビームを断続させて電気信号に変換する光チョッパが従来より提案されている（例えば、特許文献１参照。）
この光チョッパ１００は、例えば図４に示すように、光ファイバ１０１を介して光ビームＬinが入射される凸レンズ１０２と、この凸レンズ１０２により光ビームＬinが収束される収束領域ＦＡに圧電振動素子として配置された水晶振動子１０３と、この水晶振動子１０３により上記光ビームＬinを断続させた光ビームＬchが入射される光検出器１０５を筐体１０６に内蔵してなる。
【０００３】
上記筐体１０６は、光ファイバ１０１及び凸レンズ１０２を高精度に位置合わせを行った状態で保持し、真空状態で封止されている。上記凸レンズ１０２としては、球レンズや球面を利用したドラム型のレンズが用いられている。また上記水晶振動子１０３の電極に接続されたリード端子１０３ａは、上記筐体１０６を貫通して外部に導出されている。
【０００４】
光ファイバ１０１を介して入射された光ビームＬinは、凸レンズ１０２により収束され、その収束領域ＦＡに配置されたに水晶振動子１０３によってＯＮ／ＯＦＦされる。水晶振動子１０３により断続された光ビームＬchがフォトダイオードなどの光検出器１０５によって検出されて電気信号へ変換される。
【０００５】
水晶振動子１０３には、筐体１０６の外部に導出されたリード端子１０３ａを介して電極に図示しない駆動回路から交流電圧が印加される。水晶振動子１０３は、この印加された交流電圧によって、異なる電歪状態を交互に繰り返すような振動を起こす。即ち、この水晶振動子１０３は、その振動の方向が入射され光ビームＬinの光軸と交差するように上記筐体１０６内に設置されることにより、光ビームＬinをＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【０００６】
このような従来における光チョッパでは、高速の光チョップが可能になり、得られる光信号の帯域幅を広く取ることができる。また、圧電振動素子の電気的特性から省電力化を図ることができ、しかも、部品点数が少なく構成が簡単で小型の光チョッパを提供することができる。また多くの応用機器で必要となる検出信号が電気信号として得られるため、光チョッパを容易に利用することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２７７７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年において、上述した光チョッパにより断続させた光ビームを用いて、光ファイバ端面の反射率を測定するシステムの実現化への要請が高まっている。かかる場合において、光チョッパにより断続させた光ビームを光ファイバ端面へ照射し、当該光ファイバ端面からの戻り光を電気信号に変換することにより、実際の戻り光量を測定する。この戻り光量と断続された光ビームの光量とを相対的に比較することにより、光ファイバ端面の反射率を識別することができる。
【０００９】
しかしながら、断続させた光ビームのスポット径を、光ファイバのコア径に応じて最適化し、また光ファイバ端面から反射した戻り光のみを高精度に抽出するためには、多数の光学部品が必要となり、特に小型化された光チョッパ内でこれを実現することは困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであり、その目的とするところは、光ビームを照射した光ファイバ端面からの戻り光量を高精度かつ容易に測定することができる光ファイバ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するために、照射すべき光ビームを断続し、圧電振動素子に対して印加するための制御電圧を発振し、圧電振動素子により断続された光ビームを球レンズ状のビームスプリッタにより所定の割合で透過させて光ファイバ端面へ結合させるとともに光ファイバ端面からの戻り光を反射させて、これを電気信号に変換する。
【００１２】
即ち、本発明を適用した光ファイバ測定装置は、光ビームを照射した光ファイバ端面からの戻り光量を測定する光ファイバ測定装置において、照射すべき光ビームを断続するための圧電振動素子と、圧電振動素子に対して印加するための制御電圧を発振する発振回路と、圧電振動素子により断続された光ビームを所定の割合で透過させて光ファイバ端面へ結合させるとともに、光ファイバ端面からの戻り光を反射させる球レンズ状のビームスプリッタと、ビームスプリッタにより反射された戻り光を電気信号に変換する第１の光電変換素子とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を適用した光ファイバ測定装置は、照射すべき光ビームを断続し、圧電振動素子に対して印加するための制御電圧を発振し、圧電振動素子により断続された光ビームを球レンズ状のビームスプリッタにより所定の割合で透過させて光ファイバ端面へ結合させるとともに光ファイバ端面からの戻り光を反射させて、これを電気信号に変換する。
【００１４】
これにより、光ビーム等を分離できることに加え、各半球レンズにおける曲面により、これらを集束させることができる。即ち、ビームスプリッタ自体に、通常の球面レンズとしての機能を負わせた構成にすることができるため、部品点数の軽減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本発明を適用した光ファイバ測定装置１は、例えば図１に示すように構成される。なお図１は、光ファイバ測定装置１に内蔵されている部品等が見える形で表記した透視図である。
【００１７】
光ファイバ測定装置１は、光ファイバ１１を介して光ビームＬinが入射されるロッドレンズ１２と、このロッドレンズ１２により光ビームＬinが収束される収束領域に圧電振動素子として配置された水晶振動子１３と、この水晶振動子１３により断続された光ビームＬchの光路上に配設されたコリメートレンズ１４と、上記コリメートレンズ１４により平行光とされた光ビームＬchを所定の割合で透過させて被測定対象としての光ファイバ２１の端面２１ａへ結合させるとともに、一部の光ビームＬch及び当該端面２１ａからの戻り光Ｌbcを反射させる球レンズ状のビームスプリッタ１５と、ビームスプリッタにより反射された戻り光Ｌbcを電気信号に変換する第１の光電変換素子１６と、ビームスプリッタにより反射された光ビームＬchを電気信号に変換する第２の光電変換素子１７と、水晶振動子１３に対して印加するための制御電圧を出力する発振回路１８とを筐体４に内蔵してなる。
【００１８】
この光ファイバ測定装置１において、光ファイバ１１から出射される光ビームにより、ロッドレンズ１２を介して水晶振動子１３上に最適なスポット径が形成されるように、ロッドレンズ１２の光学的な位置関係が調整される。かかる光学的な位置関係が調整された光ファイバ１１は、レセプタクル６における鏡筒６０内に嵌挿されることにより、その当該位置関係が固定されることになる。
【００１９】
レセプタクル６は、筐体４に設けられた図示しない貫通孔を介してネジ止めすることにより固定される。これにより、レセプタクル６に嵌挿される光ファイバ１１自体を筐体に対して高精度に位置合わせされた状態で保持されることになる。
【００２０】
水晶振動子１３は、その電極に接続されたリード端子１３ａを有し、当該リード端子１３ａは発振回路１８へ導出されている。水晶振動子１３としては、例えば音叉型の水晶振動子が用いられる。音叉型の水晶振動子は、時計などに用いる省電力型の基準クロック信号を発生させるための水晶振動子であって、振動のＱが高く振動ストロークが長いことを特徴としているため、光ビームＬchを遮光／通過の切替えに使うものとして最も適している。
【００２１】
図２は、図１における水晶振動子１３の部分の拡大図で、その動作を上記収束領域ＦＡにおける光ビームスポットＢとともに示したものである。
【００２２】
図２（Ａ）は、水晶振動子１３が静止している状態を示している。水晶振動子１３は、導出されたリード端子１３ａを介して発振回路１７から交流電圧が印加されることによって、図２（Ｂ）に示す電歪状態と図２（Ｃ）に示す電歪状態と交互に繰り返すような振動を起こす。水晶振動子１３は、その振動の方向が、光ビームＬinの光軸と交差するように上記筐体４内に設置されることにより、図２に示すように光ビームＬinをＯＮ／ＯＦＦすることができ、いわゆる光チョッパとして機能させることができる。
【００２３】
図２に示すＢ１及びＢ３の位置に光ビームスポットが来るようにしたときはノーマルＯＮ、また、Ｂ２の位置に来るようにしたときは、ノーマルＯＦＦ（つまり、水晶振動子１０３に電源を投入していないときの状態で、光が通過状態であるか遮光状態であるかを示している）となる。このように、音叉型の水晶振動子１３を利用することで、光をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００２４】
発振回路１８は、外部から供給されたＤＣ電圧を受けて、水晶振動子１３を振動させるための交流電圧を生成する。この発振回路１８は、生成した交流電圧を接続された水晶振動子１３へ出力する。ちなみにこの発振回路１８は、水晶振動子１３に十分な駆動電圧を与えてこれを十分に振動させるべく、オペアンプにより構成されていてもよい。
【００２５】
ビームスプリッタ１５は、水晶振動子１３により断続され、コリメートレンズ１４により平行光とされた光ビームＬｃｈを所定の割合で透過させる。またビームスプリッタ１５は、この平行光とされた光ビームＬｃｈの一部を反射させて第２の光電変換素子１７へと導く。ビームスプリッタ１５は、光ファイバ２１の端面２１ａからの戻り光Ｌbcを反射させ、第１の光電変換素子１６へと導く。このビームスプリッタ１５は、この透過又は反射させる光ビームＬｃｈ,戻り光Ｌbcの各光束を所望のスポット径へ制御する。ビームスプリッタ１５は、光ビームＬｃｈが偏光を有する場合に、偏光ビームスプリッタを用いることで、端面２１ａを反射した戻り光が光ファイバ１１へ戻るのを防止することができる。
【００２６】
第１の光電変換素子１６並びに第２の光電変換素子１７は、断続された光ビームＬｃｈを受光して電気信号に変換するためのフォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、光電子増倍管等で構成される。ＡＰＤや光電子増倍管を用いることにより、受光感度をより向上させることができる。
【００２７】
次にビームスプリッタ１５の詳細について説明をする。このビームスプリッタ１５は、図３に示すように、球レンズを２つに分離した各半球レンズ１５ａ,１５ｂ間において光学的に等方性の物質を挟み込むことにより構成されている。
【００２８】
各半球レンズ１５a,１５bは、二つに分離される際に生成される分離面３５a,３５bに所定の反射膜を被覆するようにしてもよいし、また挟み込む等方性の物質の代替として、空気を挟み込むようにしてもよい。
【００２９】
このような構成からなるビームスプリッタ１５は、光ビーム等を分離できることに加え、各半球レンズ１５a,１５bにおける曲面により、これらを集束させることができる。即ち、ビームスプリッタ１５は、通常の球面レンズとしての機能をビームスプリッタに負わせた構成にすることができるため、部品点数の軽減を図ることができる。
【００３０】
またこのビームスプリッタ１５を、例えば直径１５φ程度の半球レンズ１５a,１５bにより構成することにより、端面２１ａを反射した戻り光Ｌbcが発散する場合であっても、その光束を漏れなく捉えることができる。また、このビームスプリッタ１５の直径を光ビームＬch,戻り光Ｌbcの光束に応じて小さくすることもでき、構成全体を非常にコンパクトに纏め上げることもできる。
【００３１】
このような構成からなる光ファイバ測定装置１において、光ファイバ１１を介して入射された光ビームＬinは、ロッドレンズ１２により収束され、その収束領域ＦＡに配置されたに水晶振動子１３によってＯＮ／ＯＦＦされる。水晶振動子１３により断続された光ビームＬchの一部は、ビームスプリッタ１５を反射して第２の光電変換素子１７へ導かれ、また当該光ビームＬchの一部は、ビームスプリッタ１５を透過して、光ファイバ２１の端面２１ａへ結合される。この結合された光ビームＬｃｈは、端面２１ａを反射して戻り光Ｌbcとなり、ビームスプリッタ１５により第１の光電変換素子１６へ導かれる。
【００３２】
第１の光電変換素子１６に導かれた戻り光Ｌbcは、第１の光電変換素子１６において電気信号に変換される。第２の光電変換素子１７においても同様に光ビームＬchにつき電気信号に変換される結果、戻り光Ｌbcの光量を光ビームＬchの光量との関係において相対的に求めることが可能となる。即ち、戻り光Ｌbcの光量と断続された光ビームＬchの光量とを相対的に比較することにより、光ファイバ端面の反射率を識別することができる。
【００３３】
このため、本発明を適用した光ファイバ測定装置１では、多数の光学部品を配設することなく、光ファイバ１１のコア径や光電変換素子１６,１７の受光面に応じて光ビームＬch,戻り光Ｌbcのスポット径を最適化し、光ファイバ２１の端面２１ａからの戻り光のみを高精度に抽出することができる。特に小型化された光チョッパとしての機能をも有するこの光ファイバ測定装置１では、光チョップにより断続された光ビームＬchを生成することができるため、帯域幅をより広範囲に取ることができる。従って、帯域幅につき自由度を持たせつつ、簡易な構成で光ファイバ２１の端面２１ａにおける反射率を測定することが可能となる。
【００３４】
従来において、この光ファイバ端面の反射率を測定する場合には、測定する光ファイバの反射率に加え、さらにこの光ファイバ端面にマッチングオイルを満たした暗ボックスを取り付けることにより無反射状態における反射率を測定し、これらを相対的に比較しなければならなかったが、本発明を適用した光ファイバ測定装置１では、かかる作業を省略することができ、同一の光ファイバに浸したマッチングオイルを洗浄する煩雑な作業を軽減させることができる。
【００３５】
また、本発明を適用した光ファイバ測定装置１では、光に電気的変調を施す必要もなく、さらには光のパワーを安定に保つための複雑な構成を設ける必要もなくなることから、装置全体の簡略化、低コスト化を図ることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用した光ファイバ測定装置の構成図である。
【図２】光ファイバ測定装置に実装される水晶振動子の動作を示す図である。
【図３】ビームスプリッタ１５の詳細な構成につき説明するための図である。
【図４】従来における光チョッパの構成について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  光ファイバ測定装置、４  筐体、６  レセプタクル、１１  光ファイバ、１２  ロッドレンズ、１３  水晶振動子、１４  コリメートレンズ、１５  ビームスプリッタ、１６  第１の光電変換素子、１７  第２の光電変換素子、１８  発振回路、６０  鏡筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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