JPS6022322Y2 - 細径コア光フアイバの目視軸合装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は細径コア光ファイバの接続において、細径コア
光フアイバ端面のつき合わせ位置近傍における前記光フ
ァイバの細径コアを目視することにより、高精度に軸合
わせする装置に関するものである。

従来のこの種装置は、２種類に大別することができる。

その第１は、光ファイバの外周を目視により軸合わせす
るものである。

第１図にその概略を示す。

第１図において、１および２は光ファイバ、３は光フア
イバ固定器、４は三軸微動式光フアイバ固定器、５は照
明用光源、６は顕微鏡である。

これは次のように動作させる。光ファイバ１を光フアイ
バ固定器３に保持固定し、光ファイバ２を三軸微動式光
フアイバ固定器４に保持固定して、光ファイバ１と光フ
ァイバ２の端面をつき合わせる。

この端面のつき合わせ位置近傍を、照明用光源５より照
明し、端面衝合位置近傍の光ファイバ１および２を顕微
鏡６で観測する。

軸合作業者は三軸微動式光フアイバ固定器４を微動調整
して、顕微鏡６により拡大された光ファイバ１および２
の外周を軸合わせする。

従来の目視軸合装置の一例は以上のような構成になって
いるので、光ファイバの外周は軸合わせできても、コア
は全く軸合わせされていない、すなわち原理的に照明用
光源５による照明では光ファイバ１および２のコ゛アを
目視することができず、コアを軸合わせすることは不可
能であるという欠点があった。

特に細径コア光ファイバを軸合わせする場合、この欠点
は顕著に現われる。

このため細径コア光ファイバを軸合わせする場合、第２
の軸合装置が用いられている。

この概略を第２図に示す。

第２図において、１１および１２は細径コア光ファイバ
、１３は光フアイバ固定器、１４は三軸微動式光フアイ
バ固定器、１５は入射用光源、１６は受光器、１７は表
示パネルである。

これは次のように動作する。

細径コア光ファイバ１１および１２をそれぞれ光フアイ
バ固定器１３および三軸微動式光フアイバ固定器１４に
保持固定して、細径コア光ファイバ１１および１２の端
面をつき合わせる。

その後、入射用光源１５から細径コア光ファイバ１１に
光を入射し、この光を細径コア光ファイバ１２に接続さ
れた受光器１６で受光させ、前記光強度を表示パネル１
７に表示させる。

軸合作業者は表示パネル１７に表示された光強度が最大
になるように、三軸微動式光フアイバ固定器１４を微動
調整し、光強度が最大になった時、細径コア光ファイバ
１１および１２のコアが軸合わせされたとするのである
。

従来の軸合装置の他の例は以上の構成になっているので
、前記光ファイバ１１および１２が長距離である場合、
入射用光源１５と受光器１６が軸合作業者から遠く離れ
てしまい、軸合作業者が表示パネル１７を直接見るため
には、多くの困難が生じ、非常に作業性が悪い欠点があ
った。

本考案は細径コア光ファイバを軸合わせする際に、簡便
な光学機器を用いるだけで、細径コア光ファイバのコア
を直接目視して軸合わせすることを特徴とし、その目的
は細径コア光ファイバの接続において重要な軸合わせを
容易に、しかも高精度に行うことにより、高品質な接続
を実現し、細径コア光ファイバを用いた光通信網の実用
化に寄与することにある。

前記の従来の軸合装置の欠点を解決するには、軸合作業
者が細径コア光ファイバのコアを目視できればよい。

このため、この目視のための照明条件について実験検討
したところ、細径コア光フアイバ近傍にその側面から平
行光または発散光を照射する光源を配し、前記光ファイ
バに平行光または発散光を照射して、その透過光を顕微
鏡で目視すれば、前記光ファイバのコアを目視できるこ
とがわかった。

この原因は、細径コア光ファイバの中心付近、すなわち
前記光ファイバのコアをほぼ平行に透過する光の場合、
円柱レンズである光ファイバが光を屈折する影響が小さ
く、前記光ファイバのコアの透過情報を伝える光が、顕
微鏡に入射し易いためである。

ところが、発散光を照射する場合、このための点光源と
、細径コア光ファイバの中心および顕微鏡の軸を一致さ
せることは非常に難しい。

そこで平行光を前記光ファイバに照射する第３図に示す
一実施例を考案した。

第３図において、１１，１２は細径コア光ファイバ、１
８は光フアイバ固定器、１９は固定台、２０は１８と同
じ光フアイバ固定器、２１は三軸微動台、２２は平行光
光源、２３は顕微鏡、２４は′■カメラ、２５はカメラ
制御部、２６はテレビモニタである。

前記細径コア光ファイバ１１は、固定台１９上の光フア
イバ固定器１８により保持され、前記細径コア光ファイ
バ１２は三軸微動台２１上の光フアイバ固定器２０によ
り保持されている。

この三軸微動台２１を微動調整することにより、細径コ
ア光ファイバ１２を動かし細径コア光ファイバ１１と衝
合させることができる。

また平行光光源２２から出射された平行光は、細径コア
光ファイバ１１，１２の端面衝合位置近傍を透過して顕
微鏡２３に入射する。

この顕微鏡２３により拡大結像された細径コア光ファイ
バ１１および１２の像は、ＴＶカメラ２４により電気信
号に変換され、カメラ制御部２５を経てテレビモニタ２
６に表示される。

次に平行光光源２２からの平行光で細径コア光ファイバ
１１．１２のコアを目視することができる理由について
述べる。

第４図はその原理図であって、Ａは細径コア光ファイバ
のコア周、Ｂは細径コア光ファイバの外周、ＣおよびＤ
は細径コア光ファイバを透過する平行光の光路である。

前記細径コア光ファイバは、円柱レンズと同様の作用を
する。

したがって光路りのように、前記光ファイバの中心から
離れた領域に入射する光路は、該光ファイバを透過した
後いったん収束して大きく発散する。

ところが光路Ｃのように、前記光ファイバの中心付近に
入射する光路は、該光ファイバを透過した後、はとんど
拡散せず、第３図に示した顕微鏡２３に入射するので、
前記顕微鏡２３で細径コア光ファイバのコアを目視する
ことができる。

さに前記顕微鏡２３で目視する細径コア光ファイバのコ
アは、実際の細径コア光ファイバのコアに比べ、見かけ
上拡大されていることについて説明する。

第５図はその説明図であって、Ａは細径コア光ファイバ
のコア周、Ｂは細径コア光ファイバの外周、Ｅは細径コ
ア光ファイバのコア周Ａ上の１点、Ｆは見かけ上前記Ｅ
に対応する１点、Ｇは見かけ上の細径コア光ファイバの
コア周である。

細径コア光ファイバに入射した光は、前記光ファイバの
コア周Ａ上の１点Ｅで散乱され、第５図中に矢印を付し
た実線で示す光路を通り、前記光ファイバを透過する。

ところがこの光路は、あたかも見かけ上の１点Ｆで散乱
され、第５図中に破線で示す光路であるように振舞う。

すなわち顕微鏡２３で目視する場合は、見かけ上の細径
コア光ファイバ５７周Ｇを見ることになる。

仮に細径コア光ファイバのコア径が、外径のｗ分の１で
あり、前記光ファイバの屈折率が１．４６とすると、前
記見かけ上の細径コア光ファイバ５７周Ｇの径は、細径
コア光フアイバコア径の約１．６倍となることから、細
径コア光ファイバ５７周を拡大して目視することができ
るのである。

また平行光光源のかわりにコリメートされていない光源
を使用する場合、透過する光を第６図にす。

第６図において、Ａは細径コア光ファイバのコア周、Ｈ
は前記コア周を通る透過光の範囲、■は前記Ｈとコア周
Ａとの接する領域である。

コリメートされていない光源から出射されたＨの範囲内
の光は、細径コア光ファイバのコア周Ａの領域Ｉの情報
を伝達し、顕微鏡の対物レンズに入射する。

このため目視の際には、第６図中にδで示す領域がコア
周として目視されることになり、読取誤差の原因となる
。

しかしこの場合も、顕微鏡の対物レンズの開口数をＮＡ
、細径コア光ファイバのコア半径をａ１細径コア光ファ
イバと光源との距離を１、光源の半径をｄとしたとき、 の関係を満足すれば、目視の際に、コア周として目視さ
れる領域は前記δ以内におさえられる。

また単一モード光ファイバの接続の場合、軸ずれによる
損失を０．１ｄＢ以下にするためには、軸ずれ量Ｘが の範囲になければならない。

このような高度な軸合わせを遠戚するには、前記領域δ
はさらに小さく、次式を満たす必要がある。

０〈δ＜０．２ （３１以上の
式（１）、 （３）より、次式の関係が導かれる。

式（４）の関係を満足すれば、前記領域δは充分小さく
、目視の際の読取誤差を小さくすることができる。

以上説明したように、平行光光源から出射された光を顕
微鏡２３で観測し、ＴＶカメラ２４を通してテレビモニ
タ２６に表示させると、両細径コア光ファイバ１１およ
び１２のコアを拡大して結像することができる。

軸合作業者は、このテレビモニタ２６上の細径コア光フ
ァイバ１１および１２のコアを目視しながら、三軸微動
台２１を微動調整し、前記細径コア光ファイバを軸合わ
せする。

このような構成、動作になるため顕微鏡２３の倍率を向
上させることにより、著しく高精度に軸合わせすること
ができる。

すなわち実験的に検討したところ、１０μｍの細径コア
光ファイバのコアをテレビモニタ２６上で約２ｃｍまで
拡大することが可能であったので、軸ずれの測定精度は
約０．５μｍ以上である。

この場合、ｉは０．１であり、軸合精度は従来の光強度
測定による軸合方法とほぼ同じか、それ以上に向上され
ている。

また軸合作業者は接続現場でテレビモニタ２６を見るだ
けで軸合わせできるので、従来の軸合装置に比べて著し
く作業性が良い。

なお以上の説明は、単一顕微鏡を用いて、テレビモニタ
上でモニタしながら、水平方向の軸合わせを行う場合に
ついて述べたが、この時、垂直方向については、同一の
顕微鏡で軸合わせすべき２本の光フアイバコアを観測し
ているわけであるから、両者の明確な像が得られている
。

すなわち両コアに顕微鏡の焦点が合っている時に、対物
レンズの焦点深度に対応する精度での垂直方向の位置合
わせがなされていることとなる。

さらに軸合わせの精度を上げるためには、観測系を２組
設け、あるいはミラーを用いて、直交する２方向から軸
合わせを行なえばよいことは言うまでもない。

以上説明したように、本考案の細径コア光ファイバの目
視軸合装置は、接続現場で細径コア光ファイバのコアを
拡大し目視することができるので、接続現場のみでの操
作ですみ、作業性が良く、しかも高精度に軸合わせが可
能となる。

さらに前記軸合装置は安価に製作できることから、細径
コア光フアイバ接続技術の発展に大きく貢献し、細径コ
ア光ファイバを用いた光通信網の実現を前進させるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は２種類に大別される従来の軸合装置のうち、第
１の軸合装置の概略図、第２図は第２の軸合装置の概略
図、第３図は本考案装置の一実施゛例の概略図、第４図
、第５図および第６図は細径コア光ファイバを透過する
光路の原理説明図である。 １．２・・・・・・光ファイバ、３・・・・・・光フア
イバ固定器、４・・・・・・三軸微動式光フアイバ固定
器、５・・・・・・照明用光源、６・・・・・・顕微鏡
、１１，１２・・・・・・細径コア光ファイバ、１３・
・・・・・光フアイバ固定器、１４・・・・・・三軸微
動式光フアイバ固定器、１５・・・・・・入射用光源、
１６・・・・・・受光器、１７・・・・・・表示パネル
、１８・・・・・・光フアイバ固定器、１９・・・・・
・固定台、２０・・・・・・光フアイバ固定器、２１・
・・・・・三軸微動台、２２・・・・・・平行光光源、
２３・・・・・・顕微鏡、２４・・・・・−ＴＶカメラ
、２５・・・・・・カメラ制御部、２６・・・・・・テ
レビモニタ、Ａ・・・・・・細径コア光ファイバのコア
周、Ｂ・・・・・・細径コア光ファイバの外周、Ｃ９Ｄ
・・・・・・細径コア光ファイバを透過する光路、Ｅ・
・・・・・細径コア光ファイバのコア周Ａ上の１点、Ｆ
・・・・・・見かけ上Ｅ点に対応する１点、Ｇ・・・・
・・見かけ上の細径コア光ファイバのコア周、Ｈ・・・
・・・透過光の領域、■・・・・・・透過光とコア周Ａ
との接する領域、δ・・・・・・目視の際コア周として
目視される領域。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 接続する２本の細径コア光ファイバの２個の端面をつき
   合わせて両細径コア光ファイバを光学的に軸合わせする
   装置において、軸合わせする２個の細径コア光フアイバ
   端面のつき合わせ位置近傍に、前記両細径コア光ファイ
   バの側面から光を照射する光源と１、前記つき合わせ位
   置近傍を透過する光が入射して前記両細径コア光ファイ
   バのコアを目視できる顕微鏡を具備し、その配置関係は
   、コアの目視誤差をδ、前記顕微鏡の対物レンズの開口
   数をＮＡ、細径コア光ファイバのコア半径をａ１細径コ
   ア光ファイバと光源との距離を１、光源の半径をｄとし
   て、 ０．８・−く（１一見） ｄ−＜ＮＡ ｉ ａｌ の関係を満足することを特徴とする細径コア光ファイバ
   の目視軸合装置。