特表 2024-529574 ファイバ曲率を測定するための方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-07

(54)【発明の名称】ファイバ曲率を測定するための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20240731BHJP

   G01B 11/255 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

G01M11/00 G

G01B11/255 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580341

(86)(22)【出願日】2022-04-29

(85)【翻訳文提出日】2023-12-26

(86)【国際出願番号】 US2022026953

(87)【国際公開番号】W WO2022232522

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】63/181,869

(32)【優先日】2021-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/181,870

(32)【優先日】2021-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/181,873

(32)【優先日】2021-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/246,849

(32)【優先日】2021-09-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523043072

【氏名又は名称】ラム フォトニクス インダストリアル エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100121463

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】ローソン，ジョーイ

【テーマコード（参考）】

2F065

2G086

【Ｆターム（参考）】

2F065AA01

2F065AA46

2F065BB12

2F065FF04

2F065HH12

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065MM04

2F065PP13

2F065QQ08

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ31

2G086AA04

(57)【要約】

光ファイバ曲率測定システムに関する様々な実施形態及び方法を、本明細書に記載する。光ファイバ曲率測定システムは、制御部と、回転ステージと、を含む。回転ステージは、中心軸と、第１の端部と、第２の端部と、を含む。中心軸は、回転ステージの第１の端部から第２の端部まで延在する。回転ステージは、回転ステージの第１の端部から回転ステージの第２の端部まで延在する光ファイバチャネルを含む。回転ステージは、制御部と動作可能に結合され、回転ステージの中心軸周りを回転するように構成される。光ファイバは、光ファイバチャネル内に位置付けられ得る。光ファイバ曲率測定システムはまた、回転ステージの中心軸に対して傾斜角で光ファイバチャネルに光を出射するように位置付けられる光源を含む。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御部と、
中心軸、第１の端部、及び第２の端部を備える回転ステージであって、前記中心軸が、前記回転ステージの前記第１の端部から前記第２の端部まで延在し、前記回転ステージが、
光ファイバチャネルを更に備え、前記光ファイバチャネルが、前記回転ステージの前記第１の端部から前記回転ステージの前記第２の端部まで延在し、
前記回転ステージが、前記制御部と動作可能に結合され、
前記回転ステージの前記中心軸周りに回転するように構成される、回転ステージと、
前記光ファイバチャネル内に位置付けられる光ファイバであって、前記光ファイバが、前記回転ステージの前記第２の端部から延出する片持ち端部を備える、光ファイバと、
前記回転ステージの前記中心軸に対して傾斜角で前記光ファイバチャネルに光を出射するように位置付けられる光源と、
前記回転ステージの前記第２の端部に隣接して位置付けられる画像センサであって、前記画像センサが、
前記光ファイバチャネル内に配置された前記光ファイバの前記片持ち端部の初期画像を生成するように位置付けられ、
前記制御部と動作可能に結合される、画像センサと
を備える、光ファイバ曲率測定システム。

【請求項2】

静止固定器であって、前記静止固定器が、前記光ファバの一部と接触し、前記回転ステージに前記光ファイバを固定するように構成される、静止固定器を更に備える、請求項１に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項3】

前記静止固定器が、前記回転ステージと前記画像センサとの間に位置付けられる、請求項２に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項4】

前記静止固定器が、真空チャックを備える、請求項２に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項5】

前記回転ステージが、駆動アセンブリと、回転体アセンブリと、を備える、請求項１に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項6】

機械的固定器であって、前記回転ステージが前記回転ステージの前記中心軸周りに回転するとき、前記機械的固定器が、前記光ファイバを固定するように構成される、機械的固定器を更に備える、請求項２に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項7】

前記光ファイバチャネルの両側に位置付けられ、前記光ファイバチャネル内に位置付けられたときに前記光ファイバに接触するように構成される２つのパッドを、前記機械的固定器が備える、請求項６に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項8】

前記機械的固定器が、前記回転ステージと前記静止固定器との間に位置付けられる、請求項６に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項9】

前記傾斜角が、前記回転ステージの前記中心軸に対して９０°未満である、請求項１に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項10】

１つ又は複数のストレスロッドを備える光ファイバを更に備える、請求項１に記載の光ファイバ曲率測定システム。

【請求項11】

光ファイバの曲率を決定する方法であって、前記方法が、
回転ステージに光ファイバを配置するステップであって、前記光ファイバが、片持ち端部を備える、ステップと、
前記回転ステージに前記光ファイバを固定するステップと、
複数の画像を収集するステップであって、前記複数の画像の各々が、前記光ファイバの前記片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられる、ステップと、
前記複数の画像が閾値にあると決定するステップと、
前記光ファイバの前記片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられる前記複数の画像に基づいて前記光ファイバの前記片持ち端部のたわみを算出するステップと、
前記光ファイバの前記片持ち端部の前記たわみに基づいて前記光ファイバの曲率半径を算出するステップと
を含む、光ファイバの曲率を決定する方法。

【請求項12】

前記光ファイバの前記曲率半径を算出するステップが、前記光ファイバの前記片持ち端部の片持ち長さを決定するステップ、を含む、請求項１１に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項13】

前記複数の画像を収集するステップが、
前記回転ステージで前記光ファイバを照明するステップと、
前記光ファイバの前記片持ち端部の出射面の第１の画像を生成するステップと、
前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の第２の画像を生成するステップと
を含む、請求項１１に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項14】

前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の前記第１の画像を生成するステップ、及び前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の前記第２の画像を生成するステップが、
第１の回転位置にある前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の前記第１の画像を生成するステップと、
前記光ファイバを第２の回転位置に回転するステップと、
前記第２の回転位置にある前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の前記第２の画像を生成するステップと
を含む、請求項１３に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項15】

第３の回転位置にある前記光ファイバの前記片持ち端部の前記出射面の第３の画像を生成するステップ、を更に含む、請求項１４に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項16】

前記回転ステージの前記光ファイバを照明するステップが、前記光ファイバに対して傾斜角で前記光ファイバに光を出射するステップ、を含む、請求項１３に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項17】

前記複数の画像の数が画像の閾値数を下回っていると決定するステップと、
前記回転ステージの前記光ファイバを次の位置に回転するステップと、
前記次の位置にある前記光ファイバの前記片持ち端部の別の画像を収集するステップと
を更に含む、請求項１１に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項18】

前記複数の画像に基づいて前記光ファイバの前記曲率半径を算出するステップの前に、前記方法が、前記複数の画像の前記数が、画像の前記閾値数にあると決定するステップ、を含む、請求項１７に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項19】

前記回転ステージで前記光ファイバを前記次の位置に回転するステップの前に、前記方法が、前記光ファイバを解放するステップ、を含む、請求項１７に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【請求項20】

前記回転ステージに前記光ファイバを固定するステップが、
前記光ファイバを真空チャックに接触させるステップと、
前記真空チャックを使用して前記光ファイバに真空を誘導するステップと
を含む、請求項１１に記載の前記光ファイバの前記曲率を決定する方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

[0001]関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／１８１，８７３号、２０２１年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／１８１，８６９号、２０２１年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／２４６，８４９号、及び２０２１年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／１８１，８７０号の利益を主張し、これらはすべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]偏波保持ファイバは、所定の偏波における光の伝播を支援する構造を有する。偏波保持ファイバが互いにスプライスされるか、又は光学要素に結合されるとき、偏波保持ファイバは、スプライス及び／又は結合中にアライメントされ得る。

【0003】

[0003]ファイバアライメントシステムの開発においてなされた進歩にもかかわらず、ファイバアライメントシステムに関連する改善された方法及びシステムが当技術分野において必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

[0004]本開示は、一般に、光ファイバを含む光学システムに関する方法及びシステムに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、偏波保持ファイバを含む光ファイバに存在する曲率又は曲がりを測定するために使用され得る方法及びシステムを提供する。この曲率情報は、ファイバアライメント及びスプライス中を含む様々な方法で利用され得る。本開示は、ファイバレーザ実装形態を含むレーザ及び光学の様々な用途に適用可能である。

【0005】

[0005]光ファイバ曲率測定システムに関する様々な実施形態及び方法を、本明細書に記載する。光ファイバ曲率測定システムは、制御部と、回転ステージと、を含み得る。回転ステージは、中心軸、第１の端部、及び第２の端部を含むことができ、中心軸は、回転ステージの第１の端部から第２の端部まで延在する。回転ステージは、回転ステージの第１の端部から回転ステージの第２の端部まで延在する光ファイバチャネルを含み得る。回転ステージは、制御部と動作可能に結合され、回転ステージの中心軸周りに回転するように構成され得る。光ファイバは、光ファイバチャネル内に位置付けられ得る。光ファイバは、回転ステージの第２の端部から延出する片持ち端部を含み得る。光ファイバ曲率測定システムはまた、回転ステージの中心軸に対して傾斜角で光ファイバチャネルに光を出射するように位置付けられる光源と、回転ステージの第２の端部に隣接して位置付けられる画像センサと、を含み得る。例えば、傾斜角は、回転ステージの中心軸に対して９０°未満であってもよい。画像センサは、光ファイバチャネル内に配置された光ファイバの片持ち端部の初期画像を生成するように位置付けられ得る。画像センサは、制御部と動作可能に結合され得る。

【0006】

[0006]いくつかの実施形態では、光ファイバ曲率測定システムは、静止固定器を含んでもよい。静止固定器は、光ファイバの一部と接触し、回転ステージに光ファイバを固定するように構成され得る。任意選択で、静止固定器は、回転ステージと画像センサとの間に位置付けられ得る。実施例では、静止固定器は、真空チャックを含み得る。場合によっては、回転ステージは、駆動アセンブリと、回転体アセンブリと、を含む。実施例では、光ファイバ曲率測定システムは、回転ステージが回転ステージの中心軸周りに回転するときに光ファイバを固定するように構成される機械的固定器を含む。例えば、光ファイバチャネルの両側に位置付けられ、光ファイバチャネル内に位置付けられたときに光ファイバに接触するように構成される２つのパッドを、機械的固定器は含む。場合によっては、機械的固定器は、回転ステージと静止固定器との間に位置付けられる。いくつかの実施形態では、光ファイバは、１つ又は複数のストレスロッドを含んでもよい。

【0007】

[0007]光ファイバの曲率を決定する方法も本明細書に記載する。本方法は、回転ステージに、片持ち端部を有する光ファイバを配置することと、回転ステージに光ファイバを固定することと、を含み得る。実施例では、本方法は、光ファイバの片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられた複数の画像を収集すること、を含む。本方法はまた、複数の画像が閾値にあると決定すること、を含み得る。光ファイバの片持ち端部のたわみは、光ファイバの片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられた複数の画像に基づいて計算され得る。光ファイバの曲率半径は、光ファイバの片持ち端部のたわみに基づいて算出され得る。

【0008】

[0008]いくつかの実施形態では、光ファイバの曲率半径を算出することは、光ファイバの片持ち端部の片持ち長さを決定すること、を含んでもよい。実施例では、複数の画像を収集することは、回転ステージの光ファイバを照明することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含んでもよい。例えば、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成し、光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することは、第１の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバを第２の回転位置に回転することと、第２の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含んでもよい。いくつかの実施例では、回転ステージの光ファイバを照明することは、光ファイバに対して傾斜角で光ファイバに光を出射すること、を含んでもよい。任意選択で、本方法はまた、第３の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第３の画像を生成すること、を含んでもよい。

【0009】

[0009]いくつかの実施形態では、方法はまた、複数の画像の数が画像の閾値数を下回っていると決定することと、回転ステージで光ファイバを次の位置に回転することと、次の位置にある光ファイバの片持ち端部の別の画像を収集することと、を含んでもよい。任意選択で、複数の画像に基づいて光ファイバの曲率半径を算出する前に、本方法は、複数の画像の数が画像の閾値数にあると決定すること、を含んでもよい。場合によっては、回転ステージで光ファイバを次の位置に回転する前に、本方法は、光ファイバを解放すること、を含む。いくつかの実施形態では、回転ステージに光ファイバを固定することは、光ファイバを真空チャックに接触させることと、真空チャックを使用して光ファイバに真空を誘導することと、を含んでもよい。

【0010】

[0010]本開示により、従来の技術を超える多くの利点が達成される。例えば、本開示の実施形態は、高価な、又は複雑な照明設定及び技術を必要とせずに、曲がりと呼び得る光ファイバの曲率を識別し、測定するための方法及びシステムを提供する。実際、これらの方法及びシステムは、コア及び／又はストレスロッドなど、光ファイバの他の特徴の識別を、並びに単一のデバイスを使用した光ファイバの曲率の測定を、可能にし、測定の効率を高め、識別に必要な時間を短縮する。

【0011】

[0011]更に、本発明の実施形態は、広い許容範囲によって特徴付けられ、それによって結果に影響を与えることなく手法の変動を可能にする。例えば、レーザは、ファイバ曲率を正確に測定するために光ファイバの軸と正確にアライメントされる必要がない。代わりに、光源は、広範囲の角度内で適用され得る。更に、これらの方法及びシステムは、ファイバのタイプに依存せず、ファイバの様々なタイプのアライメントを可能にする。本開示のこれら及び他の実施形態を、その利点及び特徴の多くと共に、以下の本文及び対応する図と共に詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】本発明の一実施形態による、光ファイバ曲率測定システムを示す簡略化した概略図である。

【図1B】図１Ａに示す光ファイバ曲率測定システムの一部の正面図を示す簡略化した概略図である。

【図1C】図１Ａ及び図１Ｂに示す光ファイバ曲率システムの回転ステージの構成要素を示す簡略化した概略図である。

【図1D】図１Ａ～図１Ｃに示す回転ステージの構成要素を示す概略図である。

【図1E】いくつかの実施形態による、図１Ａ～図１Ｄに示す光ファイバ曲率システムの回転ステージの構成要素を示す簡略化した概略図である。

【図2A】図１Ａに示す光ファイバ曲率測定システムの構成要素を示す簡略化した概略図である。

【図2B】図２Ａに示す光ファイバ曲率測定システムを使用して取得された光ファイバの出射面の画像を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による、曲率を有する光ファイバの簡略化された概略図である。

【図4】図１Ａに示す光ファイバ曲率測定システムを使用して取得された曲率を有する光ファイバの出射面の画像のセットを示す図である。

【図5A】本発明の一実施形態による、第１の回転オフセットを決定するための光ファイバを示す例示的な第１の出射画像である。

【図5B】図５Ａに示す光ファイバの第１の回転オフセットを計算するために使用される算出画像を示す図である。

【図5C】本発明の一実施形態による、第２の位置に回転した後の図５Ａの光ファイバを示す例示的な第２の出射画像である。

【図5D】図５Ａに示す光ファイバの出射面に対する第２の垂直回転オフセットを決定するために使用される算出画像を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態による、光ファイバの曲率を測定する方法を示す簡略化したフローチャートの図である。

【図7】本発明の一実施形態による、光ファイバをアライメントする方法を示す簡略化したフローチャートの図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

[0027]本開示は、一般に、光ファイバを含む光学システムに関する方法及びシステムに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、光ファイバに存在する曲率を測定するために使用され得る方法及びシステムを提供する。この曲率情報は、ファイバスプライス中を含む様々な方法で利用され得る。本開示は、ファイバレーザ実装形態を含むレーザ及び光学の様々な用途に適用可能である。

【0014】

[0028]図１Ａは、本発明の一実施形態による、光ファイバ曲率測定システム１００Ａを示す簡略化した概略図である。光ファイバ曲率測定システム１００Ａは、回転ステージ１１０と、画像センサ１２０と、制御部１４０と、光源１３０と、を含み得る。回転ステージ１１０は、中心軸１０１と、第１の端部１０３と、第２の端部１０５と、を含み得る。中心軸１０１は、回転ステージ１１０の第１の端部１０３から第２の端部１０５まで延在し得る。回転ステージ１１０は、中心軸１０１周りに回転するように構成され得る。回転を容易にするために、回転ステージ１１０は、駆動アセンブリ１１６と、回転体アセンブリ１１４と、を含み得る。駆動アセンブリ１１６は、回転体アセンブリ１１４を回転させるモータを含み得る。回転体アセンブリ１１４は、回転ステージ１１０の一部であってもよい。回転ステージ１１０は、光ファイバ１０２などのファイバを受け入れるように構成され得る。

【0015】

[0029]図１Ｂは、図１Ａに示す光ファイバ曲率システムの一部の正面図、特に、回転ステージ１１０の正面図１００Ｂを示す簡略化した概略図である。正面図１００Ｂは、回転ステージ１１０の第２の端部の正面図であり得る。図示のように、回転ステージ１１０は、チャネル１０９を含み得る。チャネル１０９は、回転ステージ１１０が光ファイバ１０２を受け入れる光ファイバチャネルであってもよい。チャネル１０９は、回転ステージ１１０の第１の端部１０３から回転ステージ１１０の第２の端部１０５まで延在し得る。いくつかの実施形態では、チャネル１０９は、少なくとも回転ステージ１１０が中心軸１０１周りに回転する間、回転ステージ１１０内に光ファイバ１０２を固定してもよい。

【0016】

[0030]回転ステージ１１０の回転中に光ファイバ１０２を固定するために、光ファイバ曲率測定システム１００Ａは、機械的固定器１１８を含み得る。いくつかの実施形態では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光ファイバ１０２は、回転ステージ１１０のチャネル１０９から画像センサ１２０に向かって片持ち状に延出してもよい。機械的固定器１１８は、チャネル１０９から画像センサ１２０に向かって延在する光ファイバ１０２の一部１０７に接触するように位置付けられ得る。例えば、機械的固定器１１８は、回転中に光ファイバ１０２に接触し得る、光ファイバ１０２の両側に位置付けられた２つのパッドを含んでもよい。場合によっては、機械的固定器１１８は、回転中に光ファイバ１０２を固定するために光ファイバ１０２に圧縮力を与えてもよい。回転ステージ１１０がその中心軸周りに回転するときに、機械的固定器１１８は、回転ステージ１１０に対して一定の関係で光ファイバ１０２を固定するように構成され得る。

【0017】

[0031]光ファイバ１０２はまた、画像センサ１２０による撮像中に静止固定器１１２を使用して固定され得る。撮像中に、回転ステージ１１０内に光ファイバ１０２を固定するために、光ファイバ曲率測定システム１００Ａは、静止固定器１１２を含み得る。静止固定器１１２は、光ファイバ１０２の一部に接触するように位置付けられ得る。例えば、静止固定器１１２は、チャネル１０９から画像センサ１２０に向かって延在する光ファイバ１０２の一部１１３を受け入れるために、回転ステージ１１０と画像センサ１２０との間に位置付けられてもよい。画像センサ１２０が光ファイバ１０２の出射面の画像を生成するとき、静止固定器１１２は、回転ステージ１１０に光ファイバ１０２を固定し得る。例えば、静止固定器１１２は、真空チャックであってもよい。いくつかの実施形態では、機械的固定器１１８は、回転ステージ１１０と静止固定器１１２との間に位置付けられてもよい。

【0018】

[0032]画像センサ１２０は、光ファイバ１０２がチャネル１０９内に配置されたとき、光ファイバ１０２の出射面の画像を生成するように位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、画像センサ１２０は、回転ステージ１１０の第２の端部１０５に隣接して位置付けられてもよい。画像センサ１２０は、光ファイバ１０２の出射面から出射された光を感知可能なセンサを含み得る。例えば、画像センサ１２０はカメラであってもよい。

【0019】

[0033]画像センサ１２０は、通信線１２８を介して制御部１４０と動作可能に結合され得る。回転ステージ１１０は、通信線１４８を介して制御部１４０と動作可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、画像センサ１２０が光ファイバ１０２の出射面の画像を生成した後、画像センサ１２０は、通信線１２８を介して制御部１４０に画像を送信してもよい。制御部１４０は、本明細書に記載の方法の様々なステップを実施し得る。例えば、制御部１４０は、画像センサ１２０から受信した出射面の画像に基づいて、回転ステージ１１０の回転角度を決定してもよい。制御部１４０は、通信線１４８を介して回転ステージ１１０に回転角度の指示を通信してもよい。指示の受信に応答して、回転ステージ１１０は、制御部１４０によって指定された回転角度まで回転し得る。図示していないが、いくつかの実施形態では、制御部１４０はまた、光源１３０と動作可能に結合されてもよい。

【0020】

[0034]光源１３０は、チャネル１０９に光１３２を出射するように位置付けられ得る。制御部１４０と動作可能に結合されている場合、光源１３０は、光１３２を出射するタイミングのための指示を受信し得る。光源１３０は、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、アークランプ（ａｒｃ ｌａｍｐ）、光ファイバ照明器、白熱光源、蛍光光源、燐光光源などを含む、適切な光源であってもよい。光源１３０は、出射角αでチャネル１０９に光１３２を出射し得る。出射角αは、図１Ａに示すように、回転ステージ１１０の中心軸１０１に対して非垂直な角度であってもよい。いくつかの実施形態では、出射角は、回転ステージ１１０の中心軸に対して傾斜角であってもよい。例えば、傾斜角は、回転ステージ１１０の中心軸に対して９０°未満、８０°未満、７０°未満、６０°未満、５０°未満、４０°未満、３０°未満、２０°未満、又は１０°未満であってもよい。本明細書で完全に説明するように、傾斜角は、出射光１３２の光ファイバ１０２への光結合を容易にする。出射角は、チャネル１０９と一致しなくてもよい。したがって、光源１３０によってチャネル１０９に出射された光１３２は、光ファイバ１０２に結合され得る。

【0021】

[0035]図示のように、光ファイバ１０２は、回転ステージ１１０から領域１５１内に片持ち状に延出する片持ち端部１５０を有し得る。例えば、光ファイバ１０２の片持ち端部１５０は、回転ステージ１１０のチャネル１０９から画像センサ１２０に向かって延出してもよい。いくつかの実施形態では、上述したように、片持ち端部１５０は、回転ステージ１１０から延在するにつれて湾曲してもよい。光源１３０が、光１３２をチャネル１０９に出射すると、光１３２は、光ファイバ１０２に入り、それに沿って伝播し得る。

【0022】

[0036]図１Ａに示すように、片持ち端部１５０は、湾曲領域１５１を有してもよい。光ファイバ１０２内に存在する残留応力により、光ファイバ１０２の出射面に隣接する光ファイバ１０２の湾曲領域１５１は、曲率又は他のたわみによって特徴付けられ得る。残留応力は、製造中の光ファイバの製造プロセスから、又はファイバの物理的構造、例えば、偏波保持特性を実現するために利用されるストレスロッドに起因して偏波保持ファイバ内に存在する残留応力から生じ得る。図１Ａでは、この曲率は、光ファイバ１０２が湾曲領域１５１において湾曲していることとして表され、これにより、出射面は、中心軸１０１に沿う位置に配置されない。曲率は、図１Ａでは垂直湾曲として示しているが、この特定の曲率は、本発明によって必要とされず、曲率は、図の平面の下、平面内、又は平面外、それらの組合せなどであってもよい。当業者は、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態を認識するであろう。

【0023】

[0037]図１Ｃは、別の例示的な実施形態による、図１Ａに示す光ファイバ曲率システムの回転ステージ１１０の構成要素を示す簡略化した概略図１００Ｃを提供する。上述したように、回転ステージ１１０は、回転体アセンブリ１１４と、駆動アセンブリ１１６と、を含み得る。図示のように、静止固定器１１２は、回転ステージ１１０に隣接して位置付けられ得る。回転ステージ１１０の拡大図１７０は、静止固定器１１２から見て回転ステージ１１０の方を向いた正面図である。回転ステージ１１０は、光ファイバ１０２を受け入れるように構成され得る。光ファイバ１０２を受け入れるために、回転ステージ１１０は、チャネル１０９を含み得る。チャネル１０９は、回転ステージ１１０が光ファイバ１０２を受け入れる光ファイバチャネルであってもよい。チャネル１０９は、回転ステージ１１０の第１の端部１０３から回転ステージ１１０の第２の端部１０５まで延在し得る。チャネル１０９は、回転ステージ１１０の中心軸１０１に平行に延在し得る。図示のように、光ファイバ１０２は、チャネル１０９内に配置され得る。

【0024】

[0038]上述したように、回転ステージ１１０の回転中に光ファイバ１０２を固定するために、回転ステージ１１０は、機械的固定器１１８を含み得る。いくつかの実施形態では、光ファイバ１０２は、図１Ａに示すように、回転ステージ１１０のチャネル１０９から片持ち状に延出してもよい。機械的固定器１１８は、チャネル１０９の外側に延在する光ファイバ１０２の一部１０７に接触するように位置付けられ得る。機械的固定器１１８は、回転ステージ１１０が中心軸１０１周りに回転したとき、光ファイバ１０２を固定するように構成され得る。例えば、光ファイバ１０２に接触し、回転中に光ファイバ１０２を機械的に拘束し得る、光ファイバ１０２の両側に位置付けられた２つのパッドを、機械的固定器１１８は含んでもよい。機械的固定器１１８は、中心軸１０１周りに光ファイバ１０２を回転しつつ、光ファイバ１０２の物理的位置を保持し得る。言い換えれば、光ファイバ１０２の座標は、回転中に不変のままである。場合によっては、機械的固定器１１８は、回転中に光ファイバ１０２を固定するために光ファイバ１０２に圧縮力を与えてもよい。いくつかの実施形態では、機械的固定器１１８は、回転ステージ１１０と静止固定器１１２との間に位置付けられてもよい。

【0025】

[0039]回転ステージ１１０を回転するために、回転体アセンブリ１１４は、回転体ハブ１２２と、駆動スプロケット１２４と、１つ又は複数のローラ１２６と、を含み得る。駆動アセンブリ１１６は、回転ステージ１１０を回転するために回転体アセンブリ１１４に機械的に結合され得る。具体的には、駆動アセンブリ１１６は、回転エネルギーを駆動スプロケット１２４に伝達するモータ（図示せず）を含むことができ、駆動スプロケットは、回転エネルギーを回転体ハブ１２２及びローラ１２６に伝達し、それによって光ファイバ１０２を光ファイバチャネル１０９内で回転させる。

【0026】

[0040]図１Ｄは、図１Ａ～図１Ｃに示す回転ステージ１１０の構成要素を示す詳細な概略図を提供する。図１Ｄは、回転ステージ１１０の例示的な実施形態を示す。図示のように、回転ステージ１１０は、回転ステージ１１０を回転するための様々な構成要素を含み得る。例えば、回転ステージ１１０は、駆動モータ１１６を含んでもよい。駆動モータ１１６は、回転ステージ１１０を回転するための機械的エネルギーを与え得る。駆動モータ１１６は、駆動スプロケット１２４と機械的に結合され得る。駆動スプロケット１２４は、次に、１つ又は複数のローラ１２６と機械的に結合され得る。１つ又は複数のローラ１２６は、回転エネルギーを駆動スプロケット１２４から回転体ハブ１２２に伝達するように位置付けられ得る。回転体ハブ１２２は、その内部に光ファイバを配置するための光ファイバチャネル１０９を含み得る。機械的固定器１１８は、光ファイバチャネル１０９内に配置されたとき、光ファイバを把持又は固定するように、光ファイバチャネル１０９に隣接して位置付けられ得る。したがって、回転体ハブ１２２が回転すると、光ファイバチャネル１０９内に配置された光ファイバは、回転体ハブ１２２と共に回転する。いくつかの実施形態では、回転ステージ１１０は、テンションアーム１３８を含んでもよい。テンションアーム１３８により、１つ又は複数のローラ１２６は、回転体ハブ１２２に摩擦を加え得る。回転体ハブ１２２にテンションを加えることにより、回転体ハブ１２２の速度及び回転角度を正確に制御し得る。

【0027】

[0041]いくつかの実施形態では、本明細書に記載の光ファイバ曲率システムはまた、並進ステージを含んでもよい。図１Ｅは、いくつかの実施形態による、並進ステージ１５５を含む、図１Ａ～図１Ｄに示す光ファイバ曲率システムの構成要素を示す簡略化した概略図を提供する。光ファイバ曲率システム１００Ｅは、この構成で示しているが、光ファイバ曲率システム１００Ｅは、図１Ａ～図１Ｄに示す光ファイバ曲率システム構成などの他の構成で構成されてもよいことを理解されたい。

【0028】

[0042]場合によっては、回転ステージ１１０内に配置された光ファイバ１０２は、回転されることに加えて並進される必要があってもよい（すなわち、光ファイバの位置は、回転軸に直交する方向において上下又は左右に調整されてもよい）。例えば、図示のように、光ファイバ１０２は、ａ軸に沿って上下、ｂ軸に沿って画像センサに対して前後、及びｃ軸に沿って左右に調整されてもよい。光ファイバ１０２を外部本体とアライメントするために、光ファイバ１０２は、外部本体の１つ又は複数の構成要素とアライメントするように、ａ軸、ｂ軸、及び／又はｃ軸に沿って調整される必要があり得る。ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸は、空間ｙ軸、空間ｘ軸、及び空間ｚ軸に対応し得る。

【0029】

[0043]光ファイバ１０２を並進させるために、光ファイバ曲率システム１００Ｅは、並進ステージ１５５を含み得る。並進ステージ１５５は、回転ステージ１１０と動作可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、並進ステージ１５５は、外部本体（図示せず）に対してａ軸及び／又はｃ軸に沿って回転ステージ１１０を調整してもよい。並進ステージ１５５はまた、静止固定器１１２を調整するように位置付けられ得る。機械的固定器１１８は、回転ステージ１１０と静止固定器１１２との間に位置付けられ得る。

【0030】

[0044]並進ステージ１５５は、通信線１４８を介して制御部１４０と動作可能に結合され得る。例示的なシナリオでは、画像センサ１２０は、光ファイバ１０２の出射面の画像を生成し、出射面の画像を制御部１４０に送信してもよい。制御部１４０は、光ファイバ１０２が並進オフセットを有すると決定し得る。並進オフセットに基づいて、制御部１４０は、光ファイバ１０２を並進させるために、通信線１４８を介して並進ステージ１５５に指示を送信し得る。制御部１４０から受信した指示に基づいて、並進ステージ１５５は、それに応じて光ファイバ１０２を並進させるように回転ステージ１１０を調整し得る。例えば、並進ステージ１５５は、回転ステージ１１０を昇降してもよい。場合によっては、並進ステージ１５５は、回転ステージ１１０を左右に調整してもよい。図示していないが、並進ステージ１５５は、回転ステージ１１０を移動させる機械的又は電動手段を含んでもよい。

【0031】

[0045]光ファイバ１０２など、本明細書で説明する光ファイバは、同時に又は一度に回転され、並進され得ることを理解されたい。他の場合では、光ファイバの回転及び並進は、アライメントプロセスの順次又は様々な段階で行われてもよい。

【0032】

[0046]図２Ａは、図１Ａに示す光ファイバ曲率測定システムの構成要素を示す簡略化した概略図である。図２Ａに示すように、光ファイバ２０２に、及びそれを通る光出射の概略側面図２００Ａを示す。光ファイバ２０２は、光ファイバ１０２と同じであってもよく、光ファイバチャネル２０９内に配置されてもよい。光源２３０は、光源１３０と同じであってもよく、光ファイバ２０２に入射する光２３２を出射し得る。

【0033】

[0047]図２Ａに示すように、光ファイバ２０２側から光ファイバ２０２に結合された光２３２は、入射後の光ファイバ内を伝播する。光を光ファイバに結合するためのいくつかの技術とは対照的に、本発明の実施形態は、利用し得る傾斜角の範囲が広いので、許容範囲のメトリックを改善した光ファイバに光を結合する方法及びシステムを提供する。

【0034】

[0048]当業者には明らかなように、偏波保持ファイバの場合、偏波保持ファイバ内を伝播する光の偏波状態が、ストレスロッドを通過する軸に平行又は垂直にアライメントされる場合、偏波保持ファイバ内を伝播する光の偏波状態は、光が偏波保持ファイバを伝播するときに保持される。したがって、本発明の実施形態は、光ファイバの角度方向を決定し、その結果、偏波保持ファイバから出射された光の偏波状態を決定する方法及びシステムを提供する。

【0035】

[0049]光ファイバ２０２は、片持ち端部２５０を含み得る。上述したように、片持ち端部２５０は、片持ち端部２５０が回転ステージ（図示せず）から延在する湾曲領域２５１の曲率の量によって特徴付けられ得る。湾曲領域２５１に存在する曲率の量は、片持ち端部２５０が光ファイバチャネル２０９の中心軸２０１から離れるようにたわむ量に関連する。画像センサ２２０は、光ファイバ２０２の片持ち端部２５０の出射面２０７に隣接して位置付けられ得る。

【0036】

[0050]図２Ｂは、図２Ａに示す光ファイバ曲率測定システムを使用して取得される光ファイバ２０２の出射面２００Ｂの画像を示す図である。図示のように、光ファイバ２０２は、コア２０５と、コア２０５に隣接して配置された一対のストレスロッド２０４と、コアを囲み、一対のストレスロッド２０４を囲むクラッド２０６と、を含み得る。いくつかの実施形態では、光ファイバ２０２は、バッファ（図示せず）を含んでもよい。バッファは、光ファイバ２０２内のガラスにストレス緩和をもたらす材料を含んでもよい。

【0037】

[0051]画像センサ２２０は、光ファイバ２０２の出射面の画像を生成するように位置付けられ得る。画像センサ２２０は、画像センサ１２０と同じものであってもよく、光ファイバの端部に隣接する位置から見た出射面２００Ｂの画像を生成し得る。いくつかの実施形態では、画像センサ２２０は、焦点合わせを改善するために線形並進ステージ（図示せず）に搭載されてもよい。動作中、光は、光ファイバのクラッドに結合され、ファイバを通って伝播し、光ファイバ２０２の切断された端部２２２から出る。光が光ファイバ２０２の切断された端部２２２を出るとき、光ファイバ２０２の切断された端部２２２を出る光２３２のうちの一部に基づいて、出射光を撮像し得る。画像は、光ファイバ２０２のストレスロッド２０４、コア２０５、及びクラッド２０６に関連する異なる屈折率の結果として、光ファイバ２０２のストレスロッド２０４、コア２０５、及びクラッド２０６を示し得る。本明細書で完全に説明するように、画像のコントラストは、光ファイバ２０２のストレスロッド２０４、コア２０５、及びクラッド２０６を識別するために十分に高くし得る。したがって、本発明の実施形態を使用して、ストレスロッドの角度位置に関連し得る光ファイバの偏波軸は、光ファイバの様々な構成要素を示す画像を使用して基準フレームに対してアライメントされ得る。以下の説明は、２つのストレスロッドと、コアとを有する光ファイバに関するが、ストレスロッドの存在、ストレスロッドの数などは、光ファイバのタイプに応じて変化し得ることを理解されたい。

【0038】

[0052]本明細書に記載の光ファイバ曲率測定システム及び関連する方法は、他のタイプのファイバに、並びに／又はストレスロッド、パターン化された微細構造、要素、キーイング機能、及びファイバのコアの構成に、使用され得ることを理解されたい。様々な実施形態において、光ファイバ１０２は、ボウタイ（ｂｏｗ－ｔｉｅ）ファイバ、パンダ（ｐａｎｄａ）ファイバ、マルチコアファイバ、楕円ファイバ、フォトニック結晶光ファイバなどのための別のタイプであってもよい。そのような場合、ストレスロッド２０４、コア２０５、及びクラッド２０６の存在、配置、及び／又は方向は、存在するファイバのタイプに応じて変化し得る。

【0039】

[0053]図３は、本発明の一実施形態による、曲率を有する光ファイバ３０２の簡略化された概略図３００である。光ファイバ３０２は、片持ち端部３５０を含み得る。片持ち端部３５０は、光ファイバチャネル３０９から延在する光ファイバ３０２の領域３５１を含み得る。光ファイバチャネル３０９は、チャネル１０９と同じ又は同様であってもよい。片持ち端部３５０が光ファイバチャネル３０９の端部から延在すると、片持ち端部３５０は、中心軸３０１から離れるように湾曲し得る。

【0040】

[0054]光ファイバ３０２の曲率の程度を決定することは、光ファイバ３０２と外部本体とのアライメント中に有用な診断ツールとなり得る。光ファイバ３０２の曲率の程度を測定するために、光ファイバ曲率測定システム１００Ａなどの本明細書に記載の光ファイバ曲率測定システムを使用し得る。本明細書に記載するような光ファイバ曲率測定システムの使用により、光ファイバ３０２の出射面端部３５４の複数の画像を生成し得る。光ファイバ３０２が回転すると、光ファイバ３０２の出射面端部３５４は、回転ステージの固定された中心軸３０１周りに処理する。複数の画像の合成により、光ファイバ３０２のたわみｗを計算し得る。

【0041】

[0055]片持ち端部３５０のたわみｗを決定するために、領域３５１の長さＬが、測定され得る。領域３５１の長さＬは、光ファイバチャネル３０９の端部３５２から始まり、片持ち端部３５０の出射面端部３５４が位置するｘ軸に沿った位置で終わる方向に測定され得る。片持ち端部３５０が光ファイバチャネル３０９から延在すると、光ファイバ３０２は、光ファイバ３０２の中心軸３０１から離れるようにたわみ得る。光ファイバ３０２が完全に真っ直ぐであり、したがって曲率を有さない場合、光ファイバ３０２は、中心軸３０１から離れるようにたわまず、代わりに中心軸３０１に沿って真っ直ぐに延在する。

【0042】

[0056]片持ち端部３５０が中心軸３０１から離れるようにたわむ量は、光ファイバ３０２のたわみｗであってもよい。光ファイバチャネル３０９のために、光ファイバ３０２は、端部３５２において中心軸３０１と同一線上にある。内部熱応力により、光ファイバ３０２は、端部３５２と出射面端部３５４との間に配置された領域３５１において曲がる。たわみｗは、ｘの関数であり、ｘは、端部３５２と出射面端部３５４との間の光ファイバ３０２の長さＬに対して可変である。たわみｗは、いくつかの実施形態では、光ファイバ３０２の熱応力及びファイバ直径に依存し得る。

【0043】

[0057]たわみｗを決定するために、光ファイバ３０２の出射面の複数の画像が生成され得る。図４は、図１Ａに示す光ファイバ曲率測定システムを使用して取得された曲率を有する光ファイバの出射面の複数の画像を示すダイヤグラム４００である。説明を容易にするために、図４を、図１Ａの光ファイバ曲率測定システム１００Ａの構成要素に関して説明し得る。

【0044】

[0058] ダイヤグラム４００は、画像センサ１２０によって光ファイバ１０２の出射面の生成された画像に基づいて算出された算出画像を示し得る。ダイヤグラム４００を生成するために、光ファイバ１０２は、光ファイバ曲率測定システム１００Ａの回転ステージ１１０を使用して、一連の様々な回転位置に配置されてもよい。第１の画像４３２は、第１の回転位置にある図１Ａに示すような光ファイバ１０２の出射面から生成され得る。そして、回転ステージ１１０は、光ファイバ１０２を第２の回転位置に回転し、第２の画像４３４は、第２の回転位置における光ファイバ１０２の出射面から生成され得る。

【0045】

[0059]様々な回転位置への光ファイバ１０２の回転、及び各回転位置における出射面の撮像は、画像の閾値数を生成するまで、継続されてもよい。生成された画像が、経路４３０を、又はたわみｗを決定するために十分な経路４３０を、形成するか否かに基づいて、画像の閾値数は決定され得る。たわみｗは、経路４３０の半径に等しくてもよい。図示のように、光ファイバ１０２の出射面の各画像は、経路４３０に沿った点に配置され得る。ダイヤグラム４００などのいくつかの実施形態では、経路４３０は、円形であってもよい。

【0046】

[0060]図４に示すように、光ファイバ１０２の出射面の各像は、ストレスロッド４０４と、コア４０５と、を含み得る。画像の各々におけるコア４０５の位置は、経路４３０を決定するために使用され得る。例えば、経路４３０は、第１の画像４３２に示すコア４０５と、第２の画像４３４に示すコア４０５と、をアライメントしてもよい。他の実施形態では、ストレスロッド４０４及び／又は画像上の別の固定点が、経路４３０を決定するために使用されてもよい。経路４３０が識別されると、たわみｗと同じである経路４３０の半径が決定され得る。

【0047】

[0061]光ファイバ１０２のたわみｗ及び長さＬが決定されると、光ファイバ１０２の曲率の程度を機械的曲率モデルに適合し得る。光ファイバの曲率の標準的なメトリックは、曲率半径Ｒ_Ｃである。曲率半径Ｒ_Ｃは、光ファイバの曲率に対する最良適合円の半径である。曲率半径Ｒ_Ｃの典型的な値は、メートルの単位であり得るが、長さＬは、ミリメートルの単位であり、たわみｗは、マイクロメートルの単位であり得る。決定した光ファイバの片持ち部分の長さＬと、たわみｗとを二次多項式に適合することによって、光ファイバの曲率の近似曲率半径Ｒ_Ｃを計算し得る。曲率半径Ｒ_Ｃを、以下の式によって計算し得る。

【数1】

【0048】

[0062]いくつかの実施形態では、他の機械的モデルを使用して、ファイバ曲率を適合してもよい。例えば、曲率半径Ｒ_Ｃが最小二乗モデルに適合するように、光ファイバ１０２の複数の長さＬに対して複数のたわみｗを測定してもよい。他の実施形態では、曲率半径Ｒ_Ｃは、光ファイバ１０２の曲率の三角モデルに基づいて近似してもよい。当業者は、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態を認識するであろう。

【0049】

[0063]いくつかの実施形態では、たわみｗ、したがって曲率半径Ｒ_Ｃは、光ファイバの出射面の回転オフセットに基づいて決定されてもよい。ここで図５Ａを参照すると、本発明の一実施形態による第１の回転オフセットを決定するための出射面５０２を示す例示的な第１の出射画像５００Ａが示されている。図示のように、出射面５０２Ａの第１の位置５０８は、光ファイバ１０２などの光ファイバの回転オフセットを含み得る。ストレスロッド５０４及びコア５０５を通過する軸５０１は、垂直軸に対して垂直に方向付けされ、軸５０１が垂直軸に対して傾斜する程度は、回転オフセットとして特徴付けられる。

【0050】

[0064]図５Ｂは、図５Ａで撮像された出射面５０２の回転オフセットを計算するために使用された算出画像５００Ｂを示す図である。出射面５０２の回転オフセットを計算するために、出射画像５００Ａに基づいて算出画像５００Ｂを生成し得る。いくつかの画像処理方法のうちの１つを利用して、光ファイバの様々な構成要素を検出及び／又は識別し得る。いくつかの実施形態では、光ファイバの様々な構成要素は、画像５００Ａ内の画素座標に基づいて識別されてもよい。したがって、算出画像５００Ｂは、ストレスロッド５０４及びコア５０５に関連付けられた領域を含み得る。ストレスロッド５０４及びコア５０５を識別するために、第１の領域５１２及び第２の領域５１４が、出射画像５００Ａにおいて識別され得る。第１の領域５１２及び第２の領域５１４は、出射画像５００Ａ内のストレスロッド５０４とクラッド５０６との間のグレースケール又は色差によって識別され得る。同様に、コア５０５は、クラッド５０６とのグレースケール又は色差によって出射画像５００Ａ内で識別され得る。当業者には明らかなように、出射面５０２に存在する幾何学的構造は、画像処理技術の一部として利用され得る。したがって、図示した光ファイバでは、コア、ストレスロッド、及びクラッドの円形断面形状を利用して、これらの構造を識別し得る。

【0051】

[0065]第１の領域５１２及び第２の領域５１４が識別されると、第１の領域５１２及び第２の領域５１４の垂直及び水平ｘ－ｙ座標が決定され得る。コア５０５に対応する中心領域５１５、及びクラッド５０６に対応する一般領域５１６について、垂直及び水平ｘ－ｙ座標を決定し得る。算出画像５００Ｂは、垂直及び水平のｘ－ｙ座標に基づいて生成され得る。

【0052】

[0066]回転オフセット量は、第１の領域５１２及び第２の領域５１４について計算され得る。回転オフセット量を計算するために、第１の垂直回転オフセットθ_ｙ，１が、第１の領域５１２と第２の領域５１４との両方から決定され得る。第１の垂直回転オフセットθ_ｙ，１は、垂直オフセット軸５５０を識別することによって決定され得る。垂直オフセット軸５５０は、第１の領域５１２、第２の領域５１４、及び中心領域５１５の中心をアライメントすることによって決定され得る。第１の垂直回転オフセットθ_ｙ，１は、垂直オフセット軸５５０を垂直ｙ軸と比較することによって決定され得る。垂直オフセット軸５５０が垂直ｙ軸に対して回転する量は、第１の垂直回転オフセットθ_ｙ，１であってもよい。垂直回転オフセットθ_ｙを使用して、回転オフセット量を第１の領域５１２及び第２の領域５１４から決定し得る。回転オフセットを、出射面５０２の回転オフセット量に基づいて決定し得る。

【0053】

[0067]出射面５０２に対応する光ファイバのたわみｗを決定するために、光ファイバを決定した量だけ回転させ、第２の画像を生成し得る。図５Ｃは、本発明の一実施形態による、第２の位置５１０への回転後の図５Ａの光ファイバを示す例示的な第２の出射画像を提供する。図５Ｃには、図１Ａ～図１Ｅに示す光ファイバ曲率測定システムを使用して第２の位置５１０に回転した後の図５Ａの光ファイバを示す、例示的な第２の出射画像５００Ｃを示している。図５Ｃに示すように、例示的な第２の出射画像５００Ｃは、第２の位置５１０への回転後の図５Ａの出射面５０２を示す。第２の位置５１０は、コア５０５及びストレスロッド５０４をアライメントする軸５１１を含み得る。軸５１１は、１度以上回転されることを除いて、軸５０１と同じであってもよい。光ファイバの回転の程度は既知であってもよい。

【0054】

[0068]このシナリオでは、出射面５０２を第２の位置５１０に回転することは、軸５０１を約３０度回転することを含み得る。ストレスロッド５０４及びコア５０５を通る軸５１１は、垂直軸に対して傾斜しており、この傾斜の程度は、回転オフセットとして特徴付けられる。出射画像５００Ａと同様に、出射画像５００Ｃは、ストレスロッド５０４、コア５０５、及びクラッド５０６と共に出射面５０２を示す。しかしながら、出射画像５００Ｃに示されるストレスロッド５０４、コア５０５、及びクラッド５０６の方向は、出射画像５００Ａとは異なっていてもよい。特に、出射画像５００Ｃは、ストレスロッド５０４を通る軸５１１が約３０度回転されたことを示している。

【0055】

[0069]図５Ｄは、図５Ａに示す出射面５０２の第２の垂直回転オフセットを決定するために使用される算出画像５００Ｄを示す図である。算出画像５００Ｄは、算出画像５００Ｂに基づいて生成され得る。具体的には、算出画像５００Ｄは、第１の位置５０８に基づいて生成されてもよい。算出画像５００Ｄを生成するために、第２の位置５１０は、識別され得る。上述したように、第２の位置５１０は、軸５１１を含み得る。いくつかの実施例では、第２の位置５１０は、出射画像５００Ａ内の画素に基づいて識別されてもよい。

【0056】

[0070]図示のように、算出画像５００Ｄは、回転位置にあるストレスロッド５０４に対応する第１の領域５２２及び第２の領域５２４を含み得る。算出画像５００Ｄはまた、回転位置にあるコア５０５及びクラッド５０６に対応するコア５２５及びクラッド５２６を含み得る。算出画像５００Ｂと同様に、算出画像５００Ｄは、第１の領域５２２及び第２の領域５２４から識別される第２の垂直回転オフセットθ_ｙ，２を含み得る。第１の領域５２２、第２の領域５２４、及びコア５２５の中心が垂直オフセット軸５６０を識別するためにアライメントされるとき、垂直オフセット軸５６０を使用して第２の回転オフセットθ_ｙ，２を識別し得る。軸５１１、したがって第２の位置５１０は、垂直オフセット軸５６０に基づいて識別され得る。

【0057】

[0071]回転オフセットは、光ファイバのたわみｗを決定するために使用され得る。例えば、光ファイバの出射面５０２が、第１の画像５００Ａにおける第１の垂直回転オフセットθ_ｙ，１と、第２の画像５００Ｃにおける第２の垂直回転オフセットθ_ｙ，２と、を有する場合、第１の回転オフセットθ_ｙ，１と第２の垂直回転オフセットθ_ｙ，２との間の差は、出射面５０２のたわみｗを計算するために使用され得る。例えば、出射面５０２の垂直軸が垂直軸５５０から垂直軸５６０に変化する程度又は量は、光ファイバが第１の位置５０８から第２の位置５１０まで回転した量に対応してもよい。そこから、図４に関して説明したように、経路４３０など、光ファイバを回転させることによって形成される円弧の経路が決定され、それによって光ファイバのたわみｗが、決定され得る。上述したように、たわみｗが決定されると、光ファイバの曲率半径Ｒ_Ｃが、決定され得る。

【0058】

[0072]図６は、本発明の一実施形態による、光ファイバの曲率を測定する方法６００を示す簡略化したフローチャートである。説明を容易にするために、方法６００は、図１Ａ～図１Ｅの要素を参照して説明しているが、方法６００の使用は、図１Ａ～図１Ｅに示す特定の光ファイバ曲率測定システムに限定されないことが理解されよう。

【0059】

[0073]本方法は、回転ステージに光ファイバを配置すること（６１０）、を含む。光ファイバは、片持ち端部を含み得る。図１Ａを参照すると、光ファイバ１０２を回転ステージ１１０上に配置することができ、例えば、光ファイバ１０２を回転ステージ１１０のチャネル１０９内に配置することができる。光ファイバ１０２は、片持ち端部１５０を含み得る。本方法はまた、回転ステージに対して光ファイバを固定すること（６２０）、を含む。いくつかの実施形態では、回転ステージに光ファイバを固定することは、光ファイバを真空チャックに接触させることと、真空チャックを使用して光ファイバに真空を誘導することと、を含んでもよい。例えば、図１Ａを参照すると、回転ステージ１１０に対して光ファイバ１０２を定位置に固定することは、光ファイバ１０２の一部１１３を真空チャックである静止固定器１１２に接触させ、真空チャックを使用して光ファイバ１０２に真空を誘導すること、を含んでもよい。

【0060】

[0074]本方法はまた、複数の画像を収集すること（６３０）、を含む。複数の画像の各々は、光ファイバの片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられ得る。図１Ａ～図１Ｅを参照すると、例えば、光ファイバ１０２の片持ち端部１５０の複数の画像は、回転ステージ１１０が光ファイバ１０２を回転させるときに様々な回転位置で画像センサ１２０によって収集されてもよい。

【0061】

[0075]いくつかの実施形態では、複数の画像を収集することは、回転ステージの光ファイバを照明することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含んでもよい。例えば、回転ステージの光ファイバを照明することは、光ファイバに対して傾斜角で光ファイバに光を出射すること、を含んでもよい。例えば、図１Ａ～図１Ｅを参照すると、光ファイバ１０２は、回転ステージ１１０の光源１３０によって照明されてもよい。いくつかの実施形態では、光ファイバ１０２を照明することは、光ファイバ１０２に対して傾斜角で光ファイバ１０２に光を出射すること、を含んでもよい。

【0062】

[0076]いくつかの実施形態では、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成し、光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することは、第１の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバを第２の回転位置に回転することと、第２の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含んでもよい。例えば、図１Ａ～図１Ｅを参照すると、画像センサ１２０は、第１の回転位置にある光ファイバ１０２の片持ち端部１５０の出射面の第１の画像を生成してもよい。次に、回転ステージ１１０は、片持ち端部１５０が第２の回転位置にあるように光ファイバ１０２を回転し得る。次いで、画像センサ１２０は、第２の回転位置における光ファイバ１０２の片持ち端部１５０の出射面の第２の画像を生成し得る。

【0063】

[0077]任意選択で、本方法は、第３の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第３の画像を生成すること、を含む。図１Ａ～図１Ｅを参照すると、そのような場合、画像センサ１２０は、第３の回転位置にある光ファイバ１０２の片持ち端部１５０の出射面の第３の画像を生成し得る。

【0064】

[0078]本方法は、複数の画像が画像の閾値数であると決定すること（６４０）、を含む。例えば、複数の画像の数を決定してもよい。上述したように、収集された画像の算出画像が、生成され、複数の画像に基づく経路が、識別され得る。経路を識別するために、画像の特定の数が必要とされ得る。したがって、光ファイバが回転するときに、光ファイバの経路を識別するために十分な画像が収集されたか否かが、決定され得る。

【0065】

[0079]複数の画像の数が画像の閾値数を下回ると決定された場合、本方法は、回転ステージの光ファイバを次の位置に回転することと、次の位置にある光ファイバの片持ち端部の別の画像を取得することと、を含む。いくつかの実施形態では、回転ステージの光ファイバを回転位置に回転する前に、本方法は、光ファイバを解放すること、を含む。図１Ａ～図１Ｅを参照すると、回転ステージ１１０で光ファイバ１０２を回転する前に、光ファイバを解放し得る。光ファイバ１０２を解放することは、例えば、真空チャックによって加えられた真空を光ファイバ１０２に解放すること、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光ファイバ１０２を回転する前に、光ファイバ１０２は、機械的固定器を介して回転のために固定されてもよい。機械的固定器は、回転中に回転ステージ１１０に光ファイバ１０２を固定し得る。

【0066】

[0080]本方法が、複数の画像が閾値にあると決定すると、本方法は、複数の画像に基づいて光ファイバの片持ち端部のたわみを算出すること（６５０）、を含む。本方法はまた、光ファイバの片持ち端部のたわみに基づいて光ファイバの曲率半径を算出すること（６６０）、を含む。いくつかの実施形態では、光ファイバの曲率半径を算出することは、光ファイバの片持ち端部の片持ち長さを決定すること、を含む。場合によっては、本方法の要素は、画像の閾値数が満たされるまで（６７０）、反復ごとに新規の画像を収集することを反復的に繰り返してもよい。

【0067】

[0081]図６に示す特定のステップは、本発明の一実施形態による特定の方法６００を提供することを理解されたい。代替の実施形態によれば、他の一連のステップが実施され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実施してもよい。更に、図６に示す個々のステップは、個々のステップに適切であるように様々な順序で実施され得る複数のサブステップを含み得る。更に、特定の用途に応じて、追加のステップが、追加又は除去され得る。当業者は、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態を認識するであろう。

【0068】

[0082]いくつかの実施形態では、光ファイバの曲率は、アライメント及びスプライスプロセスに使用されてもよい。例えば、光ファイバの曲率が決定されると、光ファイバは、別の光ファイバなどの光学要素とアライメントされてもよい。図７は、本発明の一実施形態による、光ファイバをアライメントする方法７００を示す簡略化したフローチャートである。説明を容易にするために、方法７００は、図１Ａ～図１Ｅの要素を参照して説明しているが、方法７００の使用は、図１Ａ～図１Ｅに示す特定の光ファイバ曲率システムに限定されないことが理解されよう。

【0069】

[0083]本方法は、第１の回転ステージに第１の光ファイバを配置すること（７０５）、を含む。例えば、光ファイバ１０２は、図１Ａ～図１Ｅを参照して説明したように、回転ステージ１１０に配置されてもよい。本方法はまた、第１の回転ステージに第１の光ファイバを固定するために、第１の静止固定器を係合すること（７１０）、を含む。例えば、光ファイバ１０２の一部１０７は、静止固定器１１２と接触し、係合されると、静止固定器１１２は、光ファイバ１０２の一部１０７を定位置に固定してもよい。いくつかの実施形態では、第１の静止固定器は真空チャックであってもよく、第１の静止固定器を係合することは、真空チャックを使用して第１の光ファイバに真空を誘導すること、を含んでもよい。

【0070】

[0084]本方法は、第１の光ファイバの第１の出射面の初期画像を収集すること（７１５）、を含む。図１Ａ～図１Ｅを参照すると、第１の光ファイバ１０２の第１の出射面の初期画像は、画像センサ１２０を使用して収集され得る。

【0071】

[0085]本方法はまた、初期画像に基づいて、第１の出射面の第１の位置を決定すること（７２０）、を含む。第１の位置に基づいて、第１の出射面の第１の目標位置を決定し得る（７２５）。第１の目標位置は、光ファイバと光学要素とのアライメントに対応し得る。本方法は、第１の光ファイバを解放するために第１の静止固定器を係合解除すること（７３０）、を含む。上述したように、第１の静止固定器は、真空チャックであってもよく、第１の静止固定器を係合解除することは、真空チャックによって第１の光ファイバに加えられた真空を解放すること、を含み得る。

【0072】

[0086]本方法はまた、回転中に第１の光ファイバを固定するために第１の機械的固定器を係合すること（７３５）、を含む。例えば、図１Ａ～図１Ｅを参照すると、機械的固定器１１８は、回転のために光ファイバ１０２を固定するために、光ファイバ１０２の一部１０７に接触し得る。いくつかの実施形態では、第１の機械的固定器は、第１の静止固定器の係合解除（７３０）前に係合されてもよい（７３５）。他の実施形態では、第１の機械的固定器は、第１の静止固定器の係合解除（７３０）と同時に又は一度に、単一のステップで係合されてもよい（７３５）。

【0073】

[0087]第１の機械的固定器が係合されると、第１の光ファイバを第１の目標位置に回転し得る（７４０）。図１Ａ～図１Ｅを参照すると、光ファイバ１０２は、回転体アセンブリ１１４を使用して回転され得る。第１の光ファイバが第１の目標位置に回転されると、本方法はまた、第１の光ファイバを解放するために、第１の機械的固定器を係合解除すること（７４５）、を含み得る。

【0074】

[0088]任意選択で、本方法は、第１の静止固定器を再係合すること（７５０）、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の光ファイバは、第２の目標位置まで更に回転され、したがって、第１の光ファイバを第２の目標位置に回転する前に、第１の静止固定器は、再係合されてもよい。第１の目標位置が適切なアライメントを提供しない場合、第２の目標位置は、光ファイバと光学要素とのアライメントを補正することに基づいてもよい。

【0075】

[0089]他の実施形態では、第１の目標位置への第１の光ファイバの回転は、第１の光ファイバの中間位置配置が必要であってもよい。例えば、第１の光ファイバの回転オフセットは、１８０°の回転が必要であってもよい。１８０°の回転を達成するために、第１の段階で第１の光ファイバを中間位置まで９０°回転させてもよい。一旦中間位置になると、第１の機械的固定器は、係合解除し（７４５）、第１の静止固定器は、再び係合し得る（７５０）。回転アセンブリは、第２のステップで第１の光ファイバを第１の目標位置まで更に９０°回転して、完全な１８０°の回転を達成するために、第１の機械的固定器を再係合して、第１の静止固定器を係合解除する前に、中立位置に戻すように調整し得る。いくつかの実施形態では、回転ステージ１１０は、光ファイバ１０２が固定されている間に予備回転され、次いで、９０°を超える回転が単一のステップで達成されるように光ファイバ１０２を所望の回転角度に回転してもよい。当業者には明らかなように、回転ステップのサイズは、９０°である必要はなく、小さいステップのサイズが利用され得る。更に、この例では９０°の２つの等しいステップのサイズが利用されているが、これは必要ではなく、ステップのサイズは、合計して所望の総回転角度になる等しくないものであってもよい。当業者は、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態を認識するであろう。

【0076】

[0090]本発明の実施形態は、第１の静止固定器を使用することによって、光ファイバの長手方向軸の方向の正確な制御を提供する。一例として、第１の光ファイバが、第１の目標位置に回転され、第１の機械的固定器が、第１の光ファイバを解放するために、係合解除された後、第１の静止固定器は、例えば、真空を引いて第１の光ファイバを第１の静止固定器の長さに沿って延在するｖ溝内に位置決めすることによって再係合されてもよい。したがって、回転後、第１の光ファイバの長手方向軸は、回転前にそれが位置していた所と同じ位置に戻される。

【0077】

[0091]他の実施形態では、光学要素は、第２の光ファイバであってもよい。他の実施形態では、本方法は、第２の回転ステージに第２の光ファイバを配置することと、第２の回転ステージに第２の光ファイバを固定するために第２の静止固定器を係合することと、初期画像を収集することであって、初期画像が、第１の光ファイバの第１の出射面、及び第２の光ファイバの第２の出射面を含む、収集することと、初期画像に基づいて、第２の出射面の第２の位置を決定することと、第２の出射面の第２の目標位置を決定することと、第２の光ファイバを解放するために第２の静止固定器を係合解除することと、回転中に第２の光ファイバを固定するために第２の機械的固定器を係合することと、第２の光ファイバを第２の目標位置に回転することと、第２の光ファイバを開放するために第２の機械的固定器を係合解除することと、を更に含んでもよい。

【0078】

[0092]いくつかの実施形態では、本方法は、回転後に第１の光ファイバを固定するために第１の静止固定器を係合することと、第１の出射面の第２の画像を収集することと、第１の出射面の修正位置を決定することと、を更に含んでもよい。任意選択で、本方法は、第１の出射面の修正位置が第１の目標位置の閾値領域内にあると決定することと、第１の光ファイバを解放するために第１の静止固定器を係合解除することと、を含んでもよい。

【0079】

[0093]図７に示す特定のステップは、本発明の一実施形態による光ファイバをアライメントする特定の方法を提供することであると理解されたい。代替の実施形態によれば、他の一連のステップが実施され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実施してもよい。更に、図７に示す個々のステップは、個々のステップに適切であるように様々な順序で実施され得る複数のサブステップを含み得る。更に、特定の用途に応じて、追加のステップが、追加又は除去され得る。当業者は、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態を認識するであろう。

【0080】

[0094]本明細書に記載の実施例及び実施形態は、例示のみを目的としている。それに照らして様々な修正又は変更が当業者には明らかであろう。これらは、本出願の精神及び範囲、並びに添付の特許請求の範囲内に含まれるべきである。

【実施例】

【0081】

[0095]これらの例示的な例は、本開示の範囲を限定又は定義するためではなく、むしろその理解を助けるための実施例を提供するために言及している。例示的な実施例は、更なる説明を提供する詳細な説明において上述している。様々な実施例によって提供される利点は、本明細書を調べることによって更に理解され得る。

【0082】

[0096]以下で使用するように、一連の実施例への任意の言及は、それらの実施例の各々への言及として選言的に理解されるべきである（例えば、「実施例１～４」は、「実施例１、２、３又は４」と理解されるべきである）。

【0083】

[0097]実施例１は、制御部と、中心軸、第１の端部、及び第２の端部を備える回転ステージであって、中心軸が、回転ステージの第１の端部から第２の端部まで延在し、回転ステージが、光ファイバチャネルを更に備え、光ファイバチャネルが、回転ステージの第１の端部から回転ステージの第２の端部まで延在し、回転ステージが、制御部と動作可能に結合され、回転ステージの中心軸周りに回転するように構成される、回転ステージと、光ファイバチャネル内に位置付けられる光ファイバであって、光ファイバが、回転ステージの第２の端部から延出する片持ち端部を備える、光ファイバと、回転ステージの中心軸に対して傾斜角で光ファイバチャネルに光を出射するように位置付けられる光源と、回転ステージの第２の端部に隣接して位置付けられる画像センサであって、画像センサが、光ファイバチャネル内に配置された光ファイバの片持ち端部の初期画像を生成するように位置付けられ、制御部と動作可能に結合される、画像センサと、を備える、光ファイバ曲率測定システムである。

【0084】

[0098]実施例２は、静止固定器であって、静止固定器が、光ファバの一部と接触し、回転ステージに光ファイバを固定するように構成される、静止固定器を更に備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0085】

[0099]実施例３は、静止固定器が、回転ステージと画像センサとの間に位置付けられる、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0086】

[0100]実施例４は、静止固定器が、真空チャックを備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0087】

[0101]実施例５は、回転ステージが、駆動アセンブリと、回転体アセンブリと、を備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0088】

[0102]実施例６は、機械的固定器であって、回転ステージが回転ステージの中心軸周りに回転するとき、機械的固定器が、光ファイバを固定するように構成される、機械的固定器を更に備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0089】

[0103]実施例７は、光ファイバチャネルの両側に位置付けられ、光ファイバチャネル内に位置付けられたときに光ファイバに接触するように構成される２つのパッドを、機械的固定器が備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0090】

[0104]実施例８は、機械的固定器が、回転ステージと静止固定器との間に位置付けられる、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0091】

[0105]実施例９は、傾斜角が、回転ステージの中心軸に対して９０°未満である、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0092】

[0106]実施例１０は、１つ又は複数のストレスロッドを備える光ファイバを更に備える、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバ曲率測定システムである。

【0093】

[0107]実施例１１は、光ファイバの曲率を決定する方法であって、その方法が、回転ステージに、光ファイバを配置することであって、光ファイバが、片持ち端部を備える、配置することと、回転ステージに光ファイバを固定することと、複数の画像を収集することであって、複数の画像の各々が、光ファイバの片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられる、収集することと、複数の画像が閾値にあると決定することと、光ファイバの片持ち端部の様々な回転位置に関連付けられる複数の画像に基づいて光ファイバの片持ち端部のたわみを算出することと、光ファイバの片持ち端部のたわみに基づいて光ファイバの曲率半径を算出することと、を含む、光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0094】

[0108]実施例１２は、光ファイバの曲率半径を算出することが、光ファイバの片持ち端部の片持ち長さを決定すること、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0095】

[0109]実施例１３は、複数の画像を収集することが、回転ステージで光ファイバを照明することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0096】

[0110]実施例１４は、光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成すること、及び光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することが、第１の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第１の画像を生成することと、光ファイバを第２の回転位置に回転することと、第２の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第２の画像を生成することと、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0097】

[0111]実施例１５は、第３の回転位置にある光ファイバの片持ち端部の出射面の第３の画像を生成すること、を更に含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0098】

[0112]実施例１６は、回転ステージの光ファイバを照明することが、光ファイバに対して傾斜角で光ファイバに光を出射すること、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0099】

[0113]実施例１７は、複数の画像の数が画像の閾値数を下回っていると決定することと、回転ステージの光ファイバを次の位置に回転することと、次の位置にある光ファイバの片持ち端部の別の画像を収集することと、を更に含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0100】

[0114]実施例１８は、複数の画像に基づいて光ファイバの曲率半径を算出する前に、方法が、複数の画像の数が、画像の閾値数にあると決定すること、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0101】

[0115]実施例１９は、回転ステージで光ファイバを次の位置に回転する前に、方法が、光ファイバを解放すること、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【0102】

[0116]実施例２０は、回転ステージに光ファイバを固定することが、光ファイバを真空チャックに接触させることと、真空チャックを使用して光ファイバに真空を誘導することと、を含む、前述又は後述のいずれかの実施例の光ファイバの曲率を決定する方法である。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】