JPH0534646B2

JPH0534646B2 -

Info

Publication number: JPH0534646B2
Application number: JP58157696A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawada; Koichi Hoshino; Yoshiaki Myajima; Hiroshi Ishihara; Yukyasu Negishi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1983-08-29
Publication date: 1993-05-24
Also published as: JPS6049307A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、偏心しているコアを有する光フアイ
バにおいて、光パワをモニタをすることなくコア
軸調心が可能で、かつ低い接続損失を保証するフ
アイバ接続装置に関するものである。

コア径の小さいフアイバ（光フアイバ）、例え
ば単一モードフアイバの接続にあたつてその損失
を低減するためには、接続される２本のフアイバ
のコアの中心間のずれ（軸ずれ量）を最小にする
必要があり、これをコアの軸合わせといつてい
る。

従来の接続装置を用いたコアの軸合わせ方法
は、第１図に示すように接続すべきフアイバの片
方１を固定台３に固定し、他のフアイバ２を同図
に示すようなｘ，ｙ，ｚの各方向に微動可能な固
定台４に固定する。そして、光源５からの出力光
をフアイバ１に入射させ、フアイバ１および２を
透過して受光器６に到着する光のパワをモニタ
し、このパワが最大となるように固定台４を動か
しコアの軸合わせを行つている。しかしこの方法
では、光を入射させる場所と接続する場所、およ
び光をモニタする場所が異なるため、互いに連絡
をとりあうための装置を必要としたりそれぞれの
場所に作業員を配置する必要があり、特に光源場
所、モニタ場所と接続場所が数＋Km程度に離れる
と作業上大変不便であつた。

また、複数の中継器を含む伝送路の中間で接続
を行うような場合は、両側に中継器があるために
モニタ用の光をフアイバに入射させることができ
ず、たとえ全中継器を動作させて透過光をモニタ
したとしても、中継器のAGC（自動利得調整）機
能が働き、受光点で受けるパワは必ずしも軸ずれ
情報を与えるものでなく、また作業上も高電圧の
給電が印加された近傍で行うことは危険であるこ
となどから、本質的に光のパワをモニタして軸合
わせを行う方法は適用し難いという欠点があつ
た。

本発明は上記の欠点を除去したフアイバ接続装
置を提供するもので、接続対象の２本のフアイバ
をフアイバ固定台で保持し、フアイバの軸に対し
て直行する方向から光をあてると共にフアイバの
コアを顕微鏡で観測し、フアイバ固定台を動かす
ことにより、コアを直接的に観測してフアイバの
軸調心を行うようにし、さらにコアの軸合わせを
自動的にしかも高精度に行い得るように構成した
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例を説明するが、それに先
立ち、まず本出願人が開発した本発明の基本とな
るフアイバ接続装置について、第２図ないし第８
図を参照して説明する。

第２図はその基本となる装置の概略構成を示す
図であつて、この図において、フアイバ１，２の
固定手段は第１図に示したものと同様である。そ
してこの装置においては、フアイバのコアをｘ軸
およびｙ軸方向から観測するために、フアイバの
軸（ｚ軸）に直行する軸（ｘ軸，ｙ軸）上に照明
用の光源１１，１２を設け、フアイバをはさんで
光源１１，１２の反対位置に対物レンズ１３およ
び接眼レンズ１４を持つ顕微鏡３１をおいてあ
る。

上記の装置においてフアイバを透過光の状態で
観測すると、フアイバ中でコアが若干高い屈折率
を持つことから、第３図に示すようなフアイバの
外側境界１６、コアの境界１７とが識別できる。
したがつて、両者のフアイバのコアの中心位置１
８，１９が合致するように固定台４をｘ軸，ｙ軸
についてそれぞれ必要な方向に移動させればコア
軸を合わせることができる。

また、第４図ａ，ｂはこの装置におけるフアイ
バの観測系に関する他の例の一つであり、ミラー
２１を用いてｙ軸方向の透過光を直角方向に曲
げ、一つの顕微鏡で見られるようにしたものであ
る。

第５図もこの装置におけるフアイバの観測系に
関する別の例であり、中間がくさび状にへこんだ
ミラー２２を用いることにより、第４図と同様相
直交する２つのフアイバ像を同一顕微鏡内に観測
するようにしたもので、第４図と異なるのはｘ
軸，ｙ軸方向のフアイバから顕微鏡へ至る光路長
₁，₂が等しくでき、同一視野内でかつ同一焦
点で像を観測できることである。

第６図は本発明の基本となる他の装置の概略構
成を示すもので、この装置は第２図に示した装置
に撮像装置３２、画像処理装置３３、および移動
装置３４を付加し、軸合わせを自動的に行い得る
ように構成したものである。すなわち、この図に
示す装置は、第２図に示す装置における顕微鏡３
１で得た像を撮像装置３２で信号化し、画像処理
装置３３でその信号Ｖからコアの中心位置を検出
し、被接続フアイバ１，２のそれぞれの軸のずれ
を求め、そのずれに対応した量Δをフアイバの固
定台４を移動させる始動装置３４に伝え、移動装
置３４でフアイバの固定台４をΔだけ動かすよう
にしたものである。この装置によれば、軸合わせ
を自動的に行うことができる。

撮像装置３２として、例えばビデオカメラを使
用した場合には、光の強度信号が画像信号Ｖとし
て与えられるが、この信号は第７図ａに示すよう
に、フアイバの軸に対してａ−a′のように直角方
向に走査した場合、第７図ｂのような形の信号と
して得られる。ここで、３６，３７の黒レベルへ
の落ち込みの境界がフアイバの外径部を示し、コ
アの境界は３８，３９のようなやはり落ち込みと
して観測されるため、この落ち込みの中心からコ
ア中心位置４０を検出できる。

また、この装置においては撮像装置３２の走査
方向をフアイバの軸方向にとることにより、被接
続フアイバの端面間隔を求めることも可能であ
り、固定台４をｚ軸方向に微動することにより端
面間隔を最適値に自動的に合わせることも可能で
ある。

端面間隔の最適値は通常10μm程度であるが、
従来は顕微鏡をのぞいて目視で調整していたた
め、接続後の損失のばらつきの一要因となつてお
り、この装置により常に最適値に合わせると、そ
のような損失のばらつきの一要因を除去すること
が可能である。

ところで、ときとしてコアがフアイバ内で偏心
している（すなわち、フアイバの中心とコアの中
心が合致していない）ことがあり、そのような偏
心フアイバの軸合わせを上記の第２図、第６図に
示した装置によつて行うと、フアイバのクラツド
部のレンズ効果によりコアの中心位置が実際の位
置からずれて観測されてしまうことがわかつた。
そしてそのために、上記の装置では必ずしもコア
の高精度な軸合わせを行うことができないという
ことがわかつた。そのことについて第８図を参照
して説明する。

第８図に示すように、実際のコア中心位置のフ
アイバ中心に対する偏心量をd₁、観測されている
コア中心位置のフアイバ中心に対する偏心量をd₂
とすると、コアの観測されている中心位置と実際
のコア中心位置とのずれＤは、クラツド部の屈折
率をｎとした場合、Ｄ＝d₂−d₁≒（ｎ−１）d₁＝ｎ−１／ｎd₂ ……(1) で与えられる。２本のフアイバを軸合わせする
際、被接続フアイバの偏心の位置関係によつて
は、実際の中心位置と観測される中心位置とのず
れがそのまま軸ずれとなつて残る。例えば、２本
のフアイバの偏心量を２％とし、それが相対的に
フアイバ中心に対して反対方向に偏心している場
合の軸合わせ誤差は0.8μm、それによる軸ずれ損
失は、0.1dBを越えることになる。したがつて、
観測されたコアの中心とフアイバの中心とのずれ
d₂から式(1)で与えられる量だけ実際のコア中心が
ずれていることを考慮し、被接続フアイバの各々
での位置ずれD₁，D₂を求め、その差D₁−D₂だけ
固定台４を移動し、ずれを補正する必要がある。

本発明は、上記の点をふまえてなされたもので
あつて、フアイバ内でコアが偏心している場合で
あつてもコアの真の偏心値を算出し、もつてコア
の軸合わせを高精度に行い得るようにしたもので
ある。以下、第８図ｂにより本発明の動作を説明
し、第９図により本発明の一実施例を説明する。

この第９図に示す実施例の装置は、第６図に示
した基本となる装置に対して偏心フアイバのコア
の位置ずれを補正するための偏心補正装置４１を
付加したものである。この偏心補正装置４１は、
コアのフアイバ内での偏心量から観測誤差Δ′＝
D₁−D₂を求めることである。そして、この実施
例の装置においては、偏心補正装置４１によつて
求めたΔ′の値と、上記画像処理装置３３から出
力されるコア軸のずれに対する信号Δの値とから
真に必要な移動量をΔ−Δ′を求め、その出力に
基づいて上記移動装置３４を駆動させ、これによ
りコアを正確に合致させるようにしたものであ
る。

この実施例の装置によれば、コアを直接的に観
測してコアの中心位置を求め、かつコアの偏心量
に基づいて固定台の移動量の補正を行うことで、
偏心フアイバ同士を接続する場合であつてもコア
の中心位置を高精度に合致させることができる。

一方、こうして高精度に軸調心を行つた状態で
接続を行うと、通常その接続損失が低減できるこ
とは周知である。

しかし、被接続フアイバの接続前の端面状態の
微細な欠陥や端面間隔の不良等により接続損失が
大きくなることもある。

これらの損失は前記のパワモニタを行う接続方
法ではパワの量から直接的に知ることができた
が、コアを観測する本発明ではそれを直接知るこ
とはできない。

そのため、接続した損失がシステムとしての接
続損失規格を満たしているか否かの判断すること
が必要となる。

第１０図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、この第１０図に示す実施例の装置は、上記の
点をふまえて第９図に示した実施例の装置に対
し、さらに合否処理装置５１および表示装置５２
を付加したものである。合否処理装置５１は、コ
ア位置検出用の画像処理装置３３およびコア偏心
による観測誤差を補正するための偏心補正装置４
１で得られたコア位置の情報から、接続点近傍の
軸ずれ量や角度ずれ量、曲がり量などを求め、そ
れらの量から接続損失を推定し、その推定値が接
続損失の規格値で定まる特定の合格、不合格の判
定基準を満足するか否かを判断するものであり、
その判断結果を上記の表示装置５２に出力するも
のである。

この実施例の装置によれば、第９図に示した実
施例の装置が奏する効果に加えて、接続状態の良
否の判定をも自動的に行うことができる。

以上で本発明の実施例を説明したが、上記の両
実施例の装置に対し、さらに接続対象の２本のフ
アイバの端面間隔を抽出する画像処理装置を付加
し、撮像装置３２の走査方向をフアイバの軸方向
（ｚ軸方向）にとつてその付加した画像処理装置
によつて被接続フアイバの端面間隔を求め、得ら
れた端面間隔信号に基づいてフアイバ端面の間隔
が最適な値となるように固定台をｚ軸方向に微動
させるように構成することも可能である。このよ
うにすることにより、端面間隔が適正でないこと
に起因する接続後の損失のばらつきも低減させる
ことが可能となる。

以上で説明したように、本発明によれば、透過
光源により被接続フアイバ内部のコアを直接的に
観測し、それに基づいて被接続フアイバを保持す
る固定台を操作するように構成したから、コアの
軸合わせを自動的に行うことができ、しかも、ク
ラツド部のレンズ効果によるコア位置の観測誤差
を補正するために、偏心補正装置によつてコアの
真の偏心値を求めて固定台の移動量を補正するよ
うに構成したから、偏心フアイバであつてもコア
の軸合わせを高精度で行うことができるという効
果を奏する。

また、合否処理装置と表示装置とを付加すれ
ば、接続後のコア状態から接続点近傍での軸ずれ
や角度ずれ、曲がりなどを評価して接続損失の推
定を行うことができ、合否の判定を自動的に行う
ことが可能となる。さらに、被接続フアイバの端
面間隔を抽出する画像処理装置を付加すれば、端
面間隔の最適調整も自動的に行うことが可能とな
る。

こうした一連の軸合わせ、および検査機構を含
む接続装置を単一モードフアイバの接続に適用す
ることにより、パワモニタが不要となり、フアイ
バ内にパワを入れることのできないフアイバ間の
接続にも適用でき、かつ接続点でのみ作業をすれ
ばよいことになり、接続作業が大幅に簡易化でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単一モードフアイバ接続装置の
概略構成図、第２図ないし第８図は本発明の基本
となる装置を説明するための図であつて、第２図
はその装置の概略構成図、第３図はその装置によ
つてフアイバを観測した結果を示すフアイバ各部
の輪郭図、第４図ａ，ｂ、第５図はいずれもその
基本となる装置のフアイバの観測系の別の例を示
す概略構成図、第６図は本発明の基本となる他の
装置の概略構成図、第７図ａはその装置によるフ
アイバの観測方向を示す図、第７図ｂはフアイバ
を観測した場合の観測信号の波形図、第８図ａは
フアイバが偏心している場合のフアイバ各部の位
置関係を示す説明図、第８図ｂは２本の偏心した
フアイバの軸合わせを示す説明図である。第９図
および第１０図は、それぞれ本発明の実施例を示
す概略構成図である。１，２……被接続フアイバ、３，４……フアイ
バ固定台、１１，１２……光源、２１，２２……
ミラー、３１……顕微鏡、３２……撮像装置、３
３……画像処理装置、３４……移動装置、４１…
…偏心補正装置、５１……合否処理装置、５２…
…表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】１偏心しているコアを有する接続対象の２本の
フアイバ端を、これらフアイバ端を相対移動させ
得るようにつき合わせて直線状に保持する固定台
と、この固定台に保持されたフアイバにその軸に
対して直交する方向から光をあてる光源と、フア
イバをはさんで光源と対向するように配置された
コア観測用の顕微鏡と、その顕微鏡によつて得た
フアイバ像を撮像する撮像装置と、この撮像装置
で得た撮像画面のコア境界を基に観測されるコア
中心位置を前記２本のフアイバについてそれぞれ
抽出する画像処理装置と、この画像処理装置によ
つて観測されたコア中心とフアイバ中心とのずれ
から観測されたコア中心と実際のコア中心とのず
れを前記２本のフアイバについてそれぞれ求めて
その差分の観測誤差を算出する偏心補正装置と、
前記画像処理装置よつて観測された前記２本のフ
アイバ間のコア中心のずれと前記観測誤差との差
分の出力信号に基づいて前記固定台を移動させる
移動装置とを具備してなり、かかる偏心補正装置
により得た真の偏心値に基づいて前記フアイバの
コア軸を合わせるように前記固定台を操作して軸
調心をなし得るように構成したことを特徴とする
フアイバ接続装置。２接続後のフアイバの接続点近傍の撮像画面か
ら接続された２本のフアイバのコア位置を抽出
し、コアの軸ずれ、角度ずれ、曲がりから接続点
の接続損失を推定し、接続損失規格に対する合否
を判断する合否処理装置と、この合否処理装置の
出力に基づいて合否判定を表示する表示装置とを
付加したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のフアイバ接続装置。３撮像画面から接続対象の２本のフアイバの端
面間隔を抽出する画像処理装置を付加し、この画
像処理装置により得た端面間隔信号に基づいてフ
アイバ端面の間隔が適正な端面間隔になるように
固定台を操作するように構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のフア
イバ接続装置。