(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ端上の汚れを検出する方法であって、光ファイバ端のマントル面および切断面を照明して、光ファイバ端の円筒マントル面がファイバ長軸に直交する角度で照明され、可干渉性光で、その結果の汚れに依存する干渉を干渉縞としてスクリーン上に結像させ、上記干渉縞を清浄な光ファイバ端の回折図形である参照画像図形と比較し、それによって上記干渉縞と上記参照画像図形との差が汚れの存在を示すようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１による方法であって、レーザ光回折により表示スクリーン上に記録できる上記干渉縞を発生させ、上記干渉縞を清浄な光ファイバ端の上記参照画像と比較し、それによって上記干渉縞と画像の差が上記ファイバ端上に汚れが存在することを示すようにしたことを特徴とする方法。
【請求項３】
ファイバ接合機械でのファイバの接合について請求項２または請求項１による方法であって、ファイバ端の照明を行い、干渉縞を発生させ、および上記干渉縞を参照画像と自動的に比較すること、並びにこの結像した干渉縞と上記参照画像図形の間に差を検出したとき、このファイバ接合機械に信号を送り、上記機械が、例えば、上記信号に応じて、上記ファイバ端を清浄にするための措置を講ずるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項４】
光ファイバ端上の汚れを検出するためのファイバ接合機械であって、ファイバ長軸に直交する角度で可干渉性の光を出してファイバ端（２）を照明するように機能する光源（１）、このファイバ上に汚れがある結果としてできる干渉縞を記録するスクリーン（４）、およびこの結像した干渉縞を清浄な光ファイバ端の回折図形である参照画像図形と比較してこのファイバの清浄度を決めるための手段を含み、光ファイバ端のマントル面および切断面を照明して光ファイバ端の円筒マントル面がファイバ長軸に直交する角度で照明されることを特徴とするファイバ接合機械。
【請求項５】
請求項４によるファイバ接合機械に於いて、光源（１）がＨｅＮｅレーザまたはダイオードレーザモジュールのようなレーザであり、清浄な光ファイバ端の上記参照画像図形と比較して発生した上記干渉縞を精査し、評価するようにしたことを特徴とするファイバ接合機械。
【請求項６】
請求項４または請求項５によるファイバ接合機械に於いて、画像の取扱いが自動的であること；およびこのシステムが汚れ警報システムを含み、該警報システムが汚れを検出したとき、例えば、そのファイバ端を清浄にするための措置を講ずるようにこのファイバ接合機を作動させるようにしたことを特徴とするファイバ接合機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ上に存在する汚れを検出する方法および光ファイバ上に存在する汚れを検出するシステムに関する。光ファイバを接合する前に、ファイバの端を一緒に融着してできる接合部に汚染物質が入らないように、ファイバ端を十分完全に清浄にすることが必要である。接合部に汚染物が存在すると、この接合部の機械的強度を弱め、ファイバの中の光の伝達を減衰することがある。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを接合するとき、ファイバの端を一緒に融着した後の接合部に汚染物が入らないように、接合すべきファイバ端を清浄にしなければならない。これまで、ファイバ端は、随意に柔軟な織物材料と組合わせて、洗浄液で清浄にしていた。存在する汚れは、所謂灌流の結果として、接合する前にファイバ表面上に焼付きがちである。
【０００３】
例えば、米国特許明細書第４，８５４，７０１号は、光導波路の端面を検査するためのシステムを教示している。このシステムは、透明な平板とこの板に当接している導波路の端面との間の空隙の光を測定することによってできる干渉縞を観察するために使う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバを接合するとき、ファイバの端を一緒に融着した後の接合部に汚染物質が入らないように、接合すべきファイバ端を清浄にするために、ファイバ上に存在する汚れを検出する方法およびシステムを提供すること。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
汚れおよび埃が存在することは、ファイバの外円筒面のおよび端面を可干渉性光で照射することによって検出することができる。ファイバ端の外円筒面、またはマントルおよびそれらの切断面上の汚れおよび埃が不規則外乱源として機能し、それが相互に短い光波の差を有する２次波を発生し、その干渉がコントラストのはっきりした、ファイバの後に置いたスクリーン上に再生できる規則的図形を作る。光が清浄な光ファイバを通る屈折の後にできる２次光フィールドは、均質で、それらの干渉が周期的且つ規則的図形を発生する。清浄なファイバ端で得られた規則的図形と汚れたファイバ端で得られた不規則的図形の間の差は、汚れ検出のために使う。
【０００６】
光ファイバの端面をレーザ光で照明すると、入射光の大部分は、強力な円筒レンズとして機能するファイバを通って幾何学的に回折される。このレンズ効果のために、このファイバの後に表示スクリーンを置くと、このレーザビームと同じ幅を有する光の線が本質的に１本見えるだろう。しかし、ファイバの端面に直ぐ隣接する光の横自由伝播が、一部ファイバの前側の空気からファイバ材料への変り目で、および一部ファイバの後側のファイバ材料から空気への変り目で、妨害される。光波がファイバ端に当るとき爆発的に分割される。光の一部は、ファイバ端の更に外側の間隙を支障無く通過する。光の更なる部分は、ファイバの外円筒マントル面で回折され、別の方向を取る。光のこの爆発的分割は、ホイゲンスの原理の助けをかりて説明できるように、この光をファイバを通しおよびファイバの後の空隙の中で横に曲らせる。ファイバを通って光が曲ることが、ある光線をファイバを直進する以外の方向に動かす。これらの光線の一部は、ファイバを限る端面に当る。この端面は、屈折率ｎ2 のファイバ材料の、低い屈折率ｎ1 の薄い材料、即ち空気に対する境界を定め、その結果全反射となる（図１参照）。それによって、光は、相互に位相状態が異なる二つの違ったフィールドに、および二つの相互に異なる波面に分れる。
【０００７】
反射フィールド／Ｒフィールドに含まれる光波は、このファイバを空気に向って出て、ファイバの後の空間を自由に伝播し続ける。反射されなかった光線は、ファイバの反対側、即ち後側に達する。これらの光波のあるものは、ファイバの後側で端面に近い空気への変り目で再び回折される。しかし、これらの波は、この場合どのような障害物にも妨害されず、ファイバの後の全空間に亘って自由に拡がり、これらの波が縁フィールド／Ｅフィールドと称するもう一つのフィールドを形成する（図１参照）。これら二つの光フィールドの間の干渉が、ファイバの後に置いたスクリーンの表示面の半分に規則的且つ周期的回折図形を作る。この回折図形は、中央の光の帯に続く弱い平行な光の線（回折線）として現れ（図２の（Ａ）、図２の（Ｂ）参照）、図２の（Ａ）は、清浄なファイバ端を示し、図２の（Ｂ）は、ＲＥ干渉から生ずる回折図形を示す。第１極大強度であるこの中央の光の線は、弱い回折線を識別できるように、ブラックバンドの助けで消されている。このようにして、これらの回折線は、ファイバを通る光が回折した後に作られた二つの２次波面間の干渉の結果である。両波面は、ホイゲンスの原理に従って円筒形ファイバマントル上にそれらの源を有する。
【０００８】
ファイバのマントル面上の微細な埃や汚れの粒子が、不規則な外乱源として機能する。これらの外乱源が２次波を伝達し、それらがＲフィールドおよびＥフィールド上に重ねられて、規則的ＲＥ回折図形より遥かにコントラストの強い不規則図形を作り（図３の（Ａ）、図３の（Ｂ）参照）、図３の（Ａ）は、汚れたファイバ端を示し、図３の（Ｂ）は、不規則干渉から得た回折図形を示す。第１極大強度であるこの中央の光の線は、ブラックバンドの助けで消されている。汚れたファイバ端からのこの確率論的図形と清浄なファイバ端からの周期的図形との間の差は、ＣＣＤカメラの助けで検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図４の（Ａ）および図４の（Ｂ）は、レーザ光の支援で汚れを検出するためのシステムを、それぞれ横からおよび上から示す。可干渉性光源１、例えばヘリウムネオン・レーザまたはダイオード・レーザが光ファイバ端２上に可干渉性光を出す。このファイバ端の中への光は、この光源と上記ファイバ端の間に置いた平円柱レンズのような、集光レンズ３によって集光する。その結果できる回折図形を不可干渉性半透明スクリーン４上に結像する。このファイバ端の周りの領域を単色且つ可干渉性の光で互いに直交するように照明し、この光ビームの直径は、この光が上記ファイバ端の少なくとも０．５ｍｍに当るように選ぶ。この不可干渉性半透明スクリーン、即ち拡散スクリーンは、ファイバ端から少なくとも５０ｍｍの距離に置く。ＣＣＤカメラ５がこのスクリーンの反対側から回折図形を結像し、記録する。この円柱レンズは、入射光の強さが鮮明な回折図形を作るに十分でないときに、その強さを高めるために使う。清浄（クリーン）な光ファイバ端からの回折図形を比較することによって、種々の清浄度要件レベルを決めることができる。このカメラにコンピュータを接続すると、画像解析の助けをかりて、例えば、清浄なファイバ端の参照図形と比較することによって、汚れ警報システムを得ることができ、そのシステムでは、コンピュータが汚れたファイバ端を検出すると監視ユニットに信号を送って、適当な是正措置を執れるようにする。このコンピュータおよびその他の装置を、レーザ光回折を使ってファイバ端上の汚れを指摘する自動汚れ警報システム、例えばファイバ接合機に含めることができ、それによってファイバ端に汚れを検出したとき、このファイバ接合機に信号を送って、この汚れたファイバ端の接合を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホイゲンスの原理による光の横への拡がりを示す。
【図２】清浄なファイバ端についての図で、（Ａ）は清浄なファイバ端を示し、（Ｂ）は清浄なファイバ端のＲＥ干渉による回折図形を示す。
【図３】汚れたファイバ端についての図で、（Ａ）は汚れたファイバ端を示し、（Ｂ）は汚れたファイバ端の不規則干渉による図形を示す。
【図４】この発明による、レーザ光の支援による汚れ検出システムを示す図で、（Ａ）は横からみた図、（Ｂ）は上から見た図。
【符号の説明】
１  光源
２  ファイバ端
４  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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