JPS62197740A - 光ファイバ特性の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバ特性の測定装置に関するものであ
り、更に詳述するならば、光ファイバの多項目にわたる
特性測定を順次高精度かつ能率的に実施する光ファイバ
特性の測定装置に関する。

従来技術 光ファイバの検査に必要な測定項目としてはファイバの
外径、コア径やその非円率、偏心率あるいはモードフィ
ールド径などの幾何学的構造、また屈折率分布などのフ
ァイバパラメータ、さらに光損失、伝送帯域などで代表
される伝送特性がある。この中でたとえば特に光損失と
伝送帯域は伝送路を設計する上で重要である。

光損失については被測定光ファイバ中を伝搬する光の減
衰り１を直接測定する透過法や、ファイバ中で発生する
レイリー後方散乱光の減衰量を測定する後方敗乱法があ
り、また伝送帯域については周波数領域で評価する掃引
法や時間領域で評価するパルス法が代表的である。いず
れの場合も測定にあたっては被測定光ファイバ端と、測
定器側の光源からの光を伝える出射口および光検出器へ
の光を伝える入射口との接続を行わなくてはならない。

第２図は、透過法を使用した従来の光ファイバ特性測定
装置の構成を例示する概略構成図である。

第２図において、調心台１＾〜ＩＣおよび２八〜２Ｃは
、被測定光ファイバの両方の端部３．４をそれぞれ保持
し、該両端を測定器側光ファイバ５Ａ〜５Ｃ及び６八〜
６Ｃの端面と突き合わせ、かつ調心する。それら測定器
側光ファイバ５Ａ〜５Ｃおよび６Ａ〜６Ｃの一方の端は
、ホルダ７Ａ□−匹および８Ａ〜８Ｃに保持されており
、また、測定器側光ファイバ５Ａ〜５Ｃの他端は、光検
出器７゛八〜７１Ｃに接続され、測定器側光ファイバ６
八〜６Ｃの他端は光源８′八〜Ｂ’Ｃに接続されている
。これらは曹辿、定盤（図示されていない）に組込まれ
一つの装置を形成している。なお、参照番号９は被測定
光ファイバを巻いたボビンを示している。

以上に説明した従来の装置は、次のように使用して測定
が行われる。

すなわち、まず、被測定光ファイバの両端を処理（被覆
除去ふよびファイバ切断）した後に、調心台１人及び２
Ａにセットする。次いで、被測定光ファイバの両端３及
び４の端面を、ホルダ７八及び８Ａにセットされている
測定側光ファイバ５Ａ及び品の端面に突き合わせ、軸心
を調節する。この調節は、調心台昆及び２八に備えられ
ている調心装置（図示されていない〉により、被測定光
ファイバをその軸方向すなわちＺ方向に微小変位させ、
また、被測定光ファイバをその軸方向と直角な互いに直
交した２方向すなわちＸＹ方向に微小変位させることに
より行う、この調節は、例えば、市販のＸＹＺ３方向微
動台で行う場合と、これを自動的に行う場合がある。そ
して、その調節が完了したら、光源８’Ａからの光を被
測定光ファイバに人力させて、光検出器７゛八により被
測定光ファイバを伝播した光を測定させる。かくして、
１つの測定項目、例えば伝送損失をステーヨンＩで測定
し、次いで、ボビン９を人手で移し替えて、ステーショ
ン■、ステーション■で同様な操作を操作者が行って、
別の項目を順次測定していく。

上記従来の装置においては、１回すなわち１項目の測定
が終るたびに被測定光ファイバをとりかえ、接続をやり
直さなくてはならず、さらに光ファイバどうしの接続は
高精度であることを要するので、非常に労力がかかると
いう問題があった。

また、幾何学的構造については、計測用テレビによる観
察によって測定するのが普通であるが、テレビの光学系
に対して被測定ファイバの位置決めを高精度に行う必要
がある。光ファイバは、直径１００μｍ前後と非常に細
いもので、この幾何学的構造を精度良＜　１１１＋＋定
するには高倍率で拡大をする必要があるため、各ステー
ションにおいて焦点深度の非常に浅い光学系に対してフ
ァイバ端面を狭い視野内に位置決めしなくてはならない
。

従って、伝送特性の測定におけるファイバの接続の労力
と同等もしくはそれ以上の労力がかかるという問題があ
った。

そこで、本件出願人は、特開昭６０−２２５０４４号等
において、各ステーションでの光ファイバの位置付けを
不要にした連続的な光ファイバ特性測定装置を提案した
。

かかる光ファイバ特性の測定装置において特に困難を伴
うのは、いわゆるセットステーションにおけるファイバ
端のファイバ軸方向の位置決めである。ファイバ軸に垂
直な方向についてのキャリア上の固定に関しては、例え
ばファイバ端近傍を■溝上に固定する方法が既に公知で
あり、比較的確実に位置決めが出来るため現在広く用い
られている。

そしてさらに、精密な位置決めに関していえば、被測定
ファイバに光を一端より入射し、他端より出射する光パ
ワーをモニタしながら出射光パワーが最大になるように
、ファイバ端と光学測定系人出射口とのファイバ軸に垂
直な方向の位置関係をト目対的に微調整することにより
精度良く位置合わせを行なう方法がある。前記人出射口
と被測定ファイバが測定に最適となる最も軸心の合った
状態の時に、前記光パワーが、極大値をとるからである
。

ファイバ軸方向についてのキャリア上の固定に関しては
、ファイバ端面は光の人出射口であるため、これに直接
機械的拘束を加えることは光の開口をふさいでしまうこ
とになりできない。またストッパ等につきあてて位置を
決める方法も適切でない。

この理由としては、一つには、ストッパによる位置決め
では、ストッパのガタやファイバ自体及びファイバを支
持する部品のガタや弾性変形によって位置決め誤差が大
となること、もう一つにはファイバを測定に供するに充
分清浄なファイバ端面が得られないことが挙げられる。

ストッパとの接触によりファイバの端面にゴミが付着す
る可能性が高いこと及び接触によりファイバ端面が傷つ
いてしまうからであろう また、ファイバ軸方向の精密な位置決めに関しては、光
学系入出射端に対するファイバ端面の相対比：雄を増減
させれば、ファイバ中を通過する光のパワーは増減する
ものの、その値はファイバ端が前記人出射口に接触する
ときに最大となるため、現実的に光パワーをモニタして
位置決めを行なうことは不可能であるといえる。

これを解決するために、非接触式によりファイバ端を清
浄に保ったまま、その位置を正確に検知する光学式のセ
ンサを用いてキャリア上にセットされた被測定ファイバ
端の軸方向の位置を検出し、その検出信号を用いて測定
を行う方法が考案されている。

これらのセンサは、レンズ系を用い撮像素子上に被測定
ファイバの像を結ばせ、その端面の像を検出するいわゆ
るＴＶカメラ形式のものや、透過形の光電スイッチの光
ビームを細く絞り、微小なファイバの存在を検出するも
のなどである。

一般に、ファイバ位置を正確に検知するにはセンサある
いはセンサを含む検出系の分解能を上げる必要が生じ視
野がその分狭くなるため、ファイバ端位置を広い範囲か
ら探し出して検出することは困難である。因みに光学レ
ンズ系と撮像素子を用いたセンサにおいては、０．５μ
ｍ程度の分解能を有するセンサで通常２００μｍ程度の
視野しかない。

前記光電スイッチを用いる方法においては、１μｍ程度
の精度でファイバ端の位置を検出するためには、センサ
とファイバ端との位置を０．５μｍ程度の分解能でゆっ
くりと相対移動させて検出を行う。時間的制約や相対移
動の機ｍ精度維持の観点から良好な検出を行うには、セ
ンサの視野の中心とファイバ端の位置ズレは２００　Ａ
Ｌｍ程度以下であることが望ましい。

このような精度を満たすには、セットステーションにお
いてセント位置を指示したマーキング等に合わせ慎重に
ファイバ端のセツティングを行うか、あるいは前記のよ
うなファイバ端位置検出のためのセンサと同等のものを
セットステーションにおいても重複してとりつけ、ファ
イバ端位置の検出を行いながらファイバ端のセツティン
グを行うしかなく、多大の労力及び時間がかかることに
なる。

発明が解決しようとする問題点 上記したように、従来の光ファイバ特性の測定装置にお
いては、被測定光ファイバを測定装置上の所定の位置に
固定し、これを光学測定系の入射口に接続するのに、多
大の労力と時間を要していた。

一般に、光ファイバの検査に必要な測定項目としては、
ファイバの外径、コア径やその非円率、偏心率あるいは
モードフィールド径などの幾何学的構造、また屈折率分
布などのファイバパラメータ、さらに光損失、伝送帯域
などで代表される伝送特性がある。

このように多項目にわたる光ファイバ特性をｌｉ＋ｌｉ
次測定する特性測定装置では、セフ）ステーションでの
光ファイバ位置精度が不十分であると、各測定ステーシ
ョンごとに被測定光ファイバの位置調整を繰り返されな
ければならず、その労力と時間はさらに増大し、検査の
高精度化及び高能率化の要請に充分応えることはできな
かった。

そこで、本発明は、被測定光ファイバを測定装置上に一
度セットするだけで、光ファイバの上記多項目にわたる
特性の測定を、順次高精度かつ能率的に実施する光ファ
イバ特性の測定装置を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、第１図に示すように、
キャリア１８上に被測定光ファイバ１２．１４．１６を
セットするセットステーションＡと、光学的測定県人出
射端３０Ａ　、３２八を有し且つ前記キャリア上の被測
定光ファイバの特性測定を行なう測定ステーションＢ、
Ｃとが、キャリアの移動方向２８に沿って順次設けられ
ており、前記キャリア上にセットされた被測定光ファイ
バをキャリアごと順次各測定ステーションに移動して、
該各測定ステーションにおいて前記光学的測定県人出射
端に対し被測定光ファ・イハ端を位置決めして所定の特
性測定を行なう光ファイバ特性の測定装置においで、前
記セットステーションΔに、被測定光ファイバ切断端面
を監視する焦点深度の浅い監視装置８０．８１を具備す
ることを特徴とする光ファイバ特性の測定装置が提供さ
れる。

庇月 以上のような本発明による光ファイバ特性の測定装置は
、第１図に示すように、基本構成要素としてセットステ
ーション八を具備する。

被測定光ファイバの両端１４及び１６は、キャリア１８
上の所定の位置にホルダ２０及び２２にて保持される。

セットステーションＡは、上記被測定光ファイバ端面を
監視する焦点深度の浅い監視装置８０．８１を備えてい
る。監視装置８０．８１により被測定ファイバの両端１
４．１６は、ファイバ軸に垂直な面内において所定の位
置にセットされる。

上記のようにセットされた被測定光ファイバはホルダ２
０及び２２にキャリア１８上の位置を保たれたまま各測
定ステーション（不図示）へ移動して、各測定ステーシ
ョンにおいてそれぞれ測定が行なわれる。

以上のように、本発明による光ファイバ特性の測定’Ａ
’Ｈにおいては、セットステーションＡで焦点深度の浅
い監視装置によって、被測定光ファイバ端を観察しなが
ら光ファイバ端を監視装置に対して光ファイバ軸方向に
移動させる。その結果、ピントが合って鮮明な光ファイ
バ端が観察できるようになれば、光ファイバ端は浅い焦
点深度の範囲に位置したことになり、結果として、軸方
向の位置決めができる。このように、セットステーショ
ン八において、被測定光ファイバをキャリア上に一度セ
ットすれば、後はキャリアを被測定光ファイバ端の軸方
向位置情報ともに順次各測定ステーションに送るだけで
、多項目にわたる光ファイバ特性の測定がなされること
になる。

実施例 以下添付図面を参照して、本発明による光ファイバ特性
の測定装置の実施例を説明する。

第３図は、本発明を実施した光ファイバ特性の測定装置
の１実施例の構成を示した図である。特性測定装置は、
セットステーションＡとファイバ軸方向位置検出ステー
ションＡ゛と例えば４つの測定ステーションＢ−Ｅとで
構成され、被測定光ファイバはセットステーションＡに
おいて、移動台１０にセットされる。

移動台１０の後方には、被測定光ファイバのボビン１２
が、図示しない方法で台車に積み込まれており、そのボ
ビンに巻かれている被測定光ファイバの両端部分１４及
び１６は、移動台１０の前部のキャリア１８まで延びて
おり、キャリア１８上に設けられているホルダ２０及び
２２に保持される。上記したホルダへの装着は、移動台
がセットステーションＡにあるときになされる。

セットステーションＡは、光の入出射端である被測定フ
ァイバ端面を監視する監視装置８０．８１をファイバ端
の軸方向前方にｆｒｉ＆えている。監視装置８０．８１
は、例えば焦点深度が極めて浅い撮像用光学系と、撮像
素子と、撮像素子の信号の処理を行なう電気系から構成
される。この場合に、監視装置にモニタ用のディスプレ
イを付属させることが好ましい。

ファイバ軸方向位置検出ステーションＡ′はセットステ
ーションＡとほぼ同じ構成をとっているが、監視装置８
０．８１の代わりに測定範囲は狭いが分解能の高い非接
触式センサ２４．２６を備えている。

各測定ステーションＢ−Ｅには、光源３０及び光検知器
３２が配置され、光源３０及び光検知器３２から延びた
光ファイバ３〇八及び３２八は、ホルダ３０Ｂ及び３２
Ｂに保持されている。ホルダ３０Ｂ及び３２Ｂは光ファ
イバ３〇八及び３２への間隔を、キャリア１８のホルダ
２０及び２２に保持されている被測定光ファイバの両端
部１４及び１６の間隔と等しくなるように保持し、且つ
、光ファイバ３０＾及び３２Ａの端面を同一平面内に位
置づけている。

以上のように構成される光ファイバ特性の測定装置は、
次のように動作する。

まず、被測定光ファイバの両端１４及び１６は、キャリ
ア１８上にホルダ２０及び２２にて保持される。

監視装置８０．８１により光ファイバ端は軸方向前方か
ら監視され、その切断角度や欠けの状態、あるいはゴミ
の付着の有無等清浄度に関する端面状態がチェックされ
ると共に、ファイバ軸に垂直な方向の光ファイバ端の位
置情報が得られ、ホルダ２０．２２上の所定の位置にセ
ットされているか否か確認される。その際、光ファイバ
端にピントがあっていないとき、光ファイバ端をホルダ
上において軸方向に変位させて、ピントが合ったときに
静止させ、ホルダで固定する。このようなピンボケ及び
ピントの一致は、モニタディスプレイにより十分に目視
観察できる。

上記のようにセットされた被測定光ファイバはホルダ２
０及び２２にキャリア１８上の位置を保たれたまま、次
のファイバ軸方向位置検出ステーションＡ′に移動する
。キャリア１８は所定の位置に位置決めされ、測定範囲
は狭いが分解能の高い非接触式センサ２４．２６により
、ファイバ端の軸方向位置を読みとる。例えば、測定範
囲は口２００μｍ×２００μｍで分解能０，２μｍの計
測用テレビを上記位置センサとして用いることができる
。

位置測定がなされた被測定光ファイバは、ホルダ２０及
び２２によりキャリア１８上の位置を保たれたまま矢印
２Ｂの方向に移動し、各測定ステーションＢ−Ｅでとま
る。

各測定ステージＢ−Ｅでは、各移動台１０即ち各キャリ
ア１８は一定位置に位置決めされて被測定光ファイバの
両端１４及び１６と測定器側光ファイバ３０Ａ及び３２
Ａとの粗軸合せが行われる。次に、ファイバ軸方向位置
検出ステーションＡ′において読みとられた位置情報に
より測定器側光ファイバホルダ３０Ｂ及び３２Ｂを光フ
ァイバ軸方向に移動させ、ファイバ両端１４．１６を測
定に必要な位置に位置決めする。

次いで、光源３０から被測定光ファイバを介して光検知
器３２が受ける受光量が最大となるように、測定器側の
光ファイバのホルダ３０Ｂ及び３２Ｂを、光ファイバの
軸と垂直な面に位置する互いに直行する二方向に微少量
動かして調心を行う。なお、このとき、ホルダ２０及び
２２の方を動かしてもよい。

調心が終了すると、各測定ステーションにおいて、その
測定ステーションに割当てられた特性の測定が実施され
、その特性の測定が終了すると次の測定ステーションに
順次送られる。このようにして、すべての測定が終了す
ると、移動台１０から被測定光ファイバは取り除かれ、
その移動台１０は、セットステーションＡに戻され、次
の被測定光ファイバがセットされる。

上記監視装置は、浅い焦点深度をもっているので、上記
端面状態やセット状態を監視装置からの信号によって監
視する際、光ファイバ端が最も鮮明に見えるようにセツ
ティング動作を行っ、てやれば、ファイバ端を監視装置
に対し充分狭い範囲内にセットすることができる。

焦点深度はＩｔ’ｌｌ′−視する対象にピントが合った
状態が得られる光軸に対し垂直な方向の位置範囲をいう
ものであり、レンズ系でいえば総合的には人間の画像認
識力等を含めた種々のパラメータで決まるものであるが
、主としてレンズの開口数や倍率などのパラメータで決
まるものである。従って、レンズの上記パラメータを適
宜に選ぶことにより光ファイバ端の位置決めに必要な焦
点深度を選ぶことができる。

監視系における焦点深度を浅くすることは、監視作業が
行うことを考えれば作業上合理的であるといえる。

従って、セットステーションＡにおいて各キャリア１８
を監視装置８０．８１に対して一定の位置に位置決めす
るならば、各キャリア１８上のファイバ端の位置を各キ
ャリア１８に対して、その焦点深度の範囲で一定に保つ
ことができる。

本実施例においては、セットステーションＡでホルダ上
の一定位置に被測定光ファイバ端を位置決めした後にフ
ァイバ軸方向位置検出ステーションＡ′で検出した被測
定光ファイバ端の位置情報により再度測定ステーション
で位置合わせする例を示したが、監視装置の焦点深度を
非常に浅くするとこれを省略することもできる。例えば
、被測定ファイバ及び測定器側ファイバをコア径５０μ
ｍとして伝送特性の測定を行なう際、監視装置の総合的
な焦点深度を２０μｍ以下とし、キャリアの位置決め精
度を極めて高精度とした場合、ファイバ軸方向位置検出
ステーションＡ　’、測定ステーションＢ−Ｅでの再検
出、再位置決めは省略しても、充分な精度の測定結果が
得られた。

また本実施例においては、セツティング作業は人間が行
うような表現としたが、ロボット等の機械を用いても同
様の効果が１等られる。この場合、人間が行なうのと同
様に、ファイバ端部のシャープさなどの一般的なオート
フォーカス装置に用いられるような画像認識法によって
、光学系の焦点深度を利用した位置決めを、画像認識し
て行えば良い。

また本実施例においては、４つの測定ステーションＢ−
Ｅと限定して説明を行ったが、測定ステーションの数は
、検査項目数と対応して随意に設定することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による光ファイ
バ特性の測定装置は、被測定光ファイバを測定装置上に
一度セットするだけで、光ファイバの多項目にわたる特
性の測定を、順次高精度かつ能率的に実施する。従って
本発明による光ファイバ特性の測定装置は、広い範囲に
わたって活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光ファイバ特性の測定装置の基
本構成を示す概略図である。 第２図は、従来の透過法による光ファイバ特性の測定装
置の構成を説明する概略構成図である。 第３図は、本発明を実施する光ファイバ特性測定装置の
構成を示す概略図である。 （主な参照番号） Ａ・・セットステーション、 Ａ”　・・ファイバ軸方向位置検出ステーションＢ、Ｃ
，Ｄ、Ｅ・・測定ステーション、１八〜１［，２八〜２
Ｃ・・被測定光ファイバホルダ、３．４・・被測定光フ
ァイバの端部、 ７Ａ〜７Ｃ１８Δ〜８Ｃ・・測定器側ファイバホルダ、
７′八〜Ｔ’Ｃ・・光検出器、 ８“八〜８’Ｃ・・光源、 ９・・被測定光ファイバボビン、 １０・・移動台、　　１２・・ボビン、１４、１６・・
被測定光ファイバ、 １８・・キャリア、 ２０、２２．３０Ｂ、　３２Ｂ・・ホルダ、２４、２６
・・非接触式センサ、 ３０・・光源、　　　３２・・光検出器、８０、８１・
・監視装置 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリア上に被測定光ファイバをセットするセッ
   トステーションと、光学的測定系入出射端を有し且つ前
   記キャリア上の被測定光ファイバの特性測定を行なう測
   定ステーションとが、キャリアの移動方向に沿って順次
   設けられており、前記キャリア上にセットされた被測定
   光ファイバをキャリアごと順次各測定ステーションに移
   動して、該各測定ステーションにおいて前記光学的測定
   系入出射端に対し被測定光ファイバ端を位置決めして所
   定の特性測定を行なう光ファイバ特性の測定装置におい
   て、 前記セットステーションに、被測定光ファイバ切断端面
   を監視する焦点深度の浅い監視装置を具備することを特
   徴とする光ファイバ特性の測定装置。