光ファイバ端面研磨角測定装置

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【発明の名称】	光ファイバ端面研磨角測定装置
【発明者】	【氏名】三津間高志
【要約】	【課題】斜め研磨された偏波面保持光ファイバの端面の研磨角度θと、その端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度θ_Yを測定可能とする。【解決手段】Ｚ軸回りに回転する回転機構を備えたＸＹＺ３軸ステージ２１に、光軸をＺ軸方向として取り付けたファイバ１４の端面をＺ軸方向から顕微鏡２２で観察する。顕微鏡２２に取り付けたカメラ２３の画像をもとに回転機構を回転制御して端面の偏波主軸をＸ軸もしくはＹ軸に合わせた後、ステージ２１を移動制御して端面上の３点に順次焦点を合わせる。ステージ２１の移動量から３点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求め、それら座標から平面の式を算出し、その式から上記２つの角度θ，θ_Yを求める。演算及びステージ２１の制御には例えばパーソナルコンピュータ２５を用いる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】偏波面保存光ファイバの端面の研磨角度とその端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を測定する装置であって、Ｚ軸回りに回転する回転機構を備えたＸＹＺ３軸ステージと、そのステージに光軸がＺ軸方向とされて取り付けられた上記光ファイバの端面をＺ軸方向から観察する顕微鏡と、その顕微鏡に取り付けられたカメラと、そのカメラの画像をもとに上記回転機構を回転制御して上記端面の偏波主軸をＸ軸もしくはＹ軸に合わせた後、上記ステージを移動制御して上記端面上の一直線上にない３点に順次上記顕微鏡の焦点を合わせる手段と、上記ステージの移動量から上記３点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求め、それら座標から上記端面のなす平面の式を算出して、その平面の式から上記端面の研磨角度とその端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を求める手段とよりなることを特徴とする光ファイバ端面研磨角測定装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は斜め研磨された光ファイバの端面の研磨角度を測定する装置に関し、特に偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）においてその研磨角度と、研磨面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度とを同時に測定することができる測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば光ファイバピグテール付の半導体レーザ（ＬＤ）モジュールや光変調器モジュール等の光モジュールにおいては、光ファイバピグテールの先端（モジュール側の一端）を斜め研磨することが一般に行われており、これにより光ファイバ端面での光反射を防止するものとなっている。
【０００３】図２はこのように斜め研磨された光ファイバピグテールの一端部を示したものであり、光ファイバ１１はこの例ではフェルール１２に挿通保持されており、このフェルール１２の先端が角度θで斜め研磨されて、光ファイバ１１の端面が研磨角度（傾斜角度）θをなすものとされている。
【０００４】研磨角度θの検査はフェルール１２を図中、矢印１３で示したように、その光軸に対して垂直な方向から顕微鏡で観察し、フェルール１２をその軸回りに回転させて斜め研磨された端面が観察方向と、つまり矢印１３方向と平行になるようにすることによって行われ、この時の顕微鏡のモニタ画像から研磨角度θを測定し、検査していた。
【０００５】従来においては、光ファイバ１１がシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の場合のみならず、例えば偏波面保存光ファイバの場合においても上述のようにして研磨角度θを測定することにより、研磨品質の検査が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバがシングルモードファイバの場合には、その端面の斜め研磨において、光接続性能上、光軸に対する研磨角度θだけが問題であるため、上述のようにして研磨角度θを検査することによって、品質保証を行うことができるものの、光ファイバが偏波面保存光ファイバの場合には以下のような状況が生じ、品質上、問題が生じるものとなっていた。
【０００７】即ち、斜め研磨された端面において、その傾斜面の最大傾斜軸と偏波主軸とにずれがあり、最大傾斜軸が偏波主軸に対して傾いていると、例えば出射ファイバの場合、楕円形をなす出射光のモードフィールドの楕円の長短軸も傾いてしまうことになる。
【０００８】図３は偏波面保存光ファイバとしてＰＡＮＤＡファイバを例にこの様子を示したものであり、図３ＡはＰＡＮＤＡファイバ１４の斜め研磨された端面を示し、図３Ｂはその出射光のモードフィールドを示す。
【０００９】ＰＡＮＤＡファイバ１４は断面円形の応力付与部１５がコア１６を挟んで両側に配置されたものであって、これらは顕微鏡で観察することができ、コア１６と２つの応力付与部１５とを貫く直線の方向（この例ではＹ軸）が光の伝搬速度の相対的に遅い偏波面の方向、即ちスロー軸であって通常光伝送の主軸として用いられる。なお、偏波主軸は通常スロー軸とされるが、スロー軸と直交するファースト軸（この例ではＸ軸）を主軸として用いる場合もある。
【００１０】図３Ａにおける破線は最大傾斜軸１７を示したものであって、スロー軸（Ｙ軸）に対し、角度θ_Y傾いたものとなっており、これによりモードフィールドも図３Ｂに示したようにθ_Y傾いたものとなる。このような傾きθ_Yが存在していると、光接続において、例えば偏波主軸を合わせて接続した場合には接続損失が増大するものとなり、一方損失を抑えようとするとクロストークの悪化を招くことになる。
【００１１】従って、偏波面保存光ファイバにおいては斜め研磨された研磨角度θと共に、偏波主軸に対する最大傾斜軸のずれの有無を検査することが必要となる。
【００１２】この発明の目的は以上のような状況に鑑み、斜め研磨された偏波面保存光ファイバの端面の研磨角度と、その端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を同時に測定することができるようにした測定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、偏波面保存光ファイバの端面の研磨角度とその端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を測定する装置は、Ｚ軸回りに回転する回転機構を備えたＸＹＺ３軸ステージと、そのステージに光軸がＺ軸方向とされて取り付けられた光ファイバの端面をＺ軸方向から観察する顕微鏡と、その顕微鏡に取り付けられたカメラと、そのカメラの画像をもとに上記回転機構を回転制御して上記端面の偏波主軸をＸ軸もしくはＹ軸に合わせた後、ステージを移動制御して上記端面上の一直線上にない３点に順次顕微鏡の焦点を合わせる手段と、ステージの移動量から上記３点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求め、それら座標から上記端面のなす平面の式を算出して、その平面の式から上記端面の研磨角度とその端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を求める手段とを具備するものとされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
【００１５】図１はこの発明の一実施例の構成を模式的に示したものである。ステージ２１はＺ軸回りに回転する回転機構を備えたＸＹＺ３軸ステージとされ、このステージ２１に端面が斜め研磨された偏波面保存光ファイバが保持される。この例では偏波面保存光ファイバとしてＰＡＮＤＡファイバ１４を有する光ファイバピグテールの、図２と同様の構成とされた一端部がステージ２１に取り付けられたものとなっており、フェルール１２に保持されたＰＡＮＤＡファイバ１４はその光軸がＺ軸方向とされている。
【００１６】顕微鏡２２はステージ２１の上方に位置され、フェルール１２の端面に位置するＰＡＮＤＡファイバ１４の端面をＺ軸方向から観察できるものとされる。
【００１７】顕微鏡２２にはカメラ２３が取り付けられており、カメラ２３で写し出された画像はこの例では画像処理装置２４で処理されてパーソナルコンピュータ２５に入力されるものとなっている。なお、画像処理装置２４にはモニタ２６が接続されており、カメラ２３による観察画像がその画面に表示される。
【００１８】パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す）２５は所定の手順に従って画像処理装置２４から画像データを取り込み、ステージ２１の回転及びＸＹＺ３軸のアクチュエータ２１ａを駆動制御し、かつステージ２１の移動量読取器２１ｂから移動量を取り込んで所要の演算を実行するもので、その演算によってファイバ端面の研磨角度と、その端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度を算出する。以下、この図１に示した測定装置による測定手順の詳細について説明する。
【００１９】今、ＰＡＮＤＡファイバ１４の端面が図３Ａに示したように斜め研磨されており、かつその軸回りに任意の角度位置で、つまり偏波主軸がＸ，Ｙ軸とずれた状態でステージ２１に保持されているとする。ＰＣ２５はステージ２１のアクチュエータ２１ａを駆動制御して、ＰＡＮＤＡファイバ１４の端面を顕微鏡２２によって観察できるようにステージ２１を移動させ、画像処理装置２４からの画像データをもとにステージ２１の回転機構を回転させてファイバ端面の偏波主軸をＸ軸もしくはＹ軸に合わせる。ここではスロー軸をＹ軸に合わせるようにし、つまり図３Ａに示した座標配置になるようにする。
【００２０】次に、ＰＣ２５はアクチュエータ２１ａを駆動制御してステージ２１を移動させ、画像データをもとにファイバ端面上の任意の３点に順次顕微鏡２２の焦点を正確に合わせる。３点はなるべく互いに離れ、一直線上にないクラッド上の３点を選ぶことが望ましく、実際にはファイバ径に対応して予め３点の位置を定めておき、それらの点においてそれぞれ焦点合わせを行う。
【００２１】上記のような操作により、ＰＣ２５は読取器２１ｂから各点に対応するステージ２１の移動量を取得し、その移動量から各点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を決定する。これら３点の座標を（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃，Ｚ₃）とすると、この３点を通る平面の式、つまりファイバ端面のなす平面の式、ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＝１（ａ，ｂ，ｃ：定数）
を求めることができる。ＰＣ２５は３元連立方程式を解くことによってａ，ｂ，ｃを算出し、上記式を決定する。
【００２２】算出された平面の式から、その面のＺ＝０面となす角度と、Ｘ軸もしくはＹ軸となす角度を求めることができ、これらがそれぞれ斜め研磨されたファイバ端面の研磨角度θと、その端面における最大傾斜軸１７と偏波主軸（スロー軸）とのなす角度θ_Yに相当するものとなる。
【００２３】このように、この例によればファイバ端面の研磨角度と、その端面における最大傾斜軸の偏波主軸に対するずれ（傾き）を同時に測定することができる。
【００２４】なお、上述した例ではＰＡＮＤＡファイバを例として説明しているが、ＰＡＮＤＡファイバに限らず、偏波主軸を顕微鏡観察によって認識できる全ての偏波面保存光ファイバに、この測定装置を用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば斜め研磨された偏波面保存光ファイバの端面の研磨角度の測定と同時に、その端面における最大傾斜軸と偏波主軸とのなす角度（ずれ）を簡易に測定することができる。
【００２６】従って、この測定装置を使用してファイバ端面の研磨角の検査を行えば接続損失が少なく、かつクロストークの少ない光接続を実現できるものとなり、例えば光ファイバピグテール付の光モジュール等において、その性能向上に寄与するものとなる。

【出願人】	【識別番号】０００２３１０７３【氏名又は名称】日本航空電子工業株式会社
【出願日】	平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【代理人】	【識別番号】１０００６６１５３【弁理士】【氏名又は名称】草野卓（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１９４１３０（Ｐ２００１－１９４１３０Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－１３１３（Ｐ２０００－１３１３）