ファイバー端面形状測定器

特長

• ファイバ端面の形状を測定するための3次元測定器
• 非接触走査型白色干渉計
• IEC、Telcordiaなどの工業規格に準拠
• 一般的なコネクタに対応(Table 1.2参照)
• 倍率ならびにチルトステージの校正に対応したNISTトレーサブル基準
• タッチパネルを使用してフルスキャンの情報を8秒以内(典型値)で取得可能
• ブラウザベースのアプリケーションによりリモートアクセス操作が可能
• データは.CSV形式、SQLデータベース、スキャンレポートにエクスポート可能

当社の端面形状測定器GL16は、単心ならびに多心コネクタの端面形状の測定ならびにイメージングデータを簡単に取得できるシステムです。非接触の走査型白色干渉計(SWLI)技術を使用し、正確度、再現性、信頼性の高いファイバーコネクタの検査、特にIECまたはTelcordia要求基準による合否検査を実施可能です。タッチパネルによるローカル制御、またはブラウザベースのアプリケーションによるリモート制御が可能で(詳細は「ソフトウェア」タブをご覧ください)、生産現場に容易に組み込めるようになっています。

GL16のシステム部品はすべて筐体内に組み込まれています。570 nm幅を持つ広帯域LED光源と対物レンズを使用して、最大35 µmの高低差に相当する位相のシフト量を測定します。ピエゾステージにより対物レンズがコネクタに対し移動し、そのつど、高分解能カメラを使用して干渉パターンを収集します。コネクタ表面の3Dマップが生成されると、2.2 µmの横方向分解能と1.1 nmの高さ方向分解能でファイバの形状のパラメータが算出されます(詳細は「測定」タブをご覧ください)。白色干渉法は、モノクロの干渉計では発見できないファイバのアンダーカットや突き出しも評価することができます(「干渉画像」のタブをご覧ください)。

付属のMTフェルール用マウントGL16M4は、12心フェルール内のファイバを一度に72本まで8秒で測定することができます。また、マウントを交換すれば、このほかにも様々な種類のファイバやコネクタ(Table 1.2をご覧ください)を測定できます。お手持ちのコネクタのタイプと測定するファイバの本数にあったマウントを下記よりお選びください。

製造現場での移動が必要な用途向けには、運搬用ハンドル付き可搬型コネクター端面形状測定器CC6000もご用意しています。 クリーブ後のファイバ素線のクリーブ角度やファイバ径の干渉測定には、ファイバークリーブアナライザをご用意しています。

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Figure 1.1  干渉スキャンはファイバとコネクタ面の形状を測定するために使用され、結果を工業規格の合否のデータベースと比較します。ファイバは暗い円としてイメージングされ、干渉縞の中央部はコネクタ表面の中心を示しています。

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Figure 2.2  研磨頂点からのLinear offsetを示した図

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Figure 2.1  ファイバ高さの測定方法を示した図

The GL16は、ファイバ端面の形状を正確に測定します。ファイバ表面の傷、汚れ、窪みを評価するファイバ検査スコープとは異なり、ファイバ端面形状測定器は、曲率やファイバ先端の突き出し・引き込み量などが測定され、ファイバとコネクタの嵌合具合がわかります。

単心ファイバの測定に関する用語の定義

曲率半径
コネクタ端面の曲率半径の平均値を表します(単位:mm)。 最小二乗法を用いて計算された特定の領域において最もフィットする球面の半径と定義されます。通常は球面が最もフィットしますが、曲率半径(ROC)が大きい、あるいは小さい場合、楕円面が使用される場合があります。

ファイバ高さ
コネクタ内のファイバのアンダーカットあるいは突き出し量(単位:nm)を表します。ファイバ中心の高さと同じ位置で予測されるフェルール高さの差と定義されます。フェルールの高さは、球面の高さ、あるいは平面の高さから算出する方法があります(Figure 2.1参照)。球面の高さを利用した方法は、FC/PCまたはFC/APCコネクタのTIAならびにIEC検査手順で推奨されています。また、平面の高さはフラット研磨のコネクタの測定によく利用されている方法です。

研磨頂点からオフセット
研磨頂点からのリニアオフセットは、フェルール端面の研磨頂点から、ファイバ中心までの偏差と定義されます(Figure 2.2参照)。これらの測定値はX方向やY方向でそれぞれ与えられます。

研磨角度(APCまたはフラット研磨のコネクタのみ)
研磨角度は、コネクタの端面研磨の傾斜度(公称値)と定義されます。こちらの値は、スキャンが角度研磨付きコネクタ(APC)あるいは端面をフラット研磨したコネクタ用に設定された時のみ測定されます。

キーエラー(APCコネクタのみ)
APCコネクタの研磨角度のオフセットを表します。 キーエラーは、ファイバの中心から研磨頂点までの線の角度として定義されています。この測定値は、角度付きコネクタの表面を研磨する手順を改善あるいは修正するときに役立ちます。スキャンがAPCコネクタ用に設定された時のみ測定されます。

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Figure 2.3  12心コネクタのMinus Coplanarityを規定するための図

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Figure 2.4  単心ファイバのコアディップ(凹み)の説明図

多心ファイバの測定に関する定義

フェルールの曲率半径
XおよびY軸の曲率半径を示します。双方物面を関心領域内でファイバを外したコネクタ表面にフィッティングすることで求められます。

ファイバの曲率半径
検査するフェルールまたはコネクタ内の各ファイバの曲率半径を示します。半径はそれぞれのファイバ端面を球面にフィッティングすることで求められます。

ファイバ高さ
それぞれのファイバの高さと最もフィットする面との間の距離を示します(TIAならびにIEC検査手順で定義されています)。

隣接するファイバとの高さ差
任意のファイバとそのすぐ隣のファイバ(同列または隣接する列内)との最大の高さ差を示します。それぞれのファイバは別の2～4本のファイバと比較されます。

端面角度
端面角度 ガイド穴の中心線に垂直な面に対する、コネクタの端面までの角度偏差(°)を表示します。端面角度は面のXとYの両軸方向で測定されます。

ファイバ面角度
コネクタ内のすべてのファイバ端面に最もフィットする面の角度を示します。この角度は2つのコネクターガイド穴の中心線(平均値)に垂直な面を基準として定義されます。ファイバ面角度は面のXとYの両軸方向で測定されます。一列並びのファイバのコネクタの場合、Y方向のファイバ面角度はフェルール角度に近づきます。

Minus Coplanarity
Minus Coplanarityは、多心コネクタのファイバの列に最もフィットする面と最も低い(1番凹んでいる)ファイバの高さの差です。この値が小さいとファイバ端面がほぼ同一平面上にあり、大きいとファイバの高さに大きなバラツキがあることを示しており、ファイバ結合時に問題が生じる可能性があります。Figure 2.3でご覧いただけるように、最もフィットする平面(best fit coplanarity plane)は、コネクタのすべてのファイバの高さに最もフィットする面(図ではLine)です。Minus CoplanarityとTotal Coplanarityは、コネクタの表面ではなく、ファイバに最もフィットする面に対して垂直な方向の距離として測定されています。

コアディップ
コアディップはファイバークラッドに対する凹み(＋値)または突き出し量(－値)を表します。コアディップにより結合時の挿入損失を増加させる可能性が高まります。これは、研磨の工程で、素材が柔らかいファイバーコアとファイバークラッドで研磨速度が異なることで起こります。多心コネクタでは、コアディップが著しく大きいことにより、2つのコネクタを結合したときの光の透過量に影響を及ぼす場合があります。

コアディップは、関心領域に適切な放物面をフィッティングさせることで測定します。すると、ファイバの中心から特定の半径の位置でこの放物面上の点を通る面を見つけることができます(IEC工業規格では15 µm)。コアディップは、この面の高さと放物面の1番低い点の高さの差です。Figure 2.4 では1番低い点と理論的なファイバの高さを決定する方法を示しています。

形状リミット
形状リミットは、多心コネクタ端面の形状パラメータを定量的に評価し、フィジカルコンタクトの可否を決定しするメリット関数の計算値です。また結合損失値の予測も行います。この計算により、X軸の端面角度、Minus Coplanarity、曲率半径を含むパラメータがフェルールの代表的な圧縮力と関連付けられます。形状リミット値が低いと結合性能が高いことを示します。形状リミットの上限値はIEC検査の仕様によって設定されています。

ファイバ端面計測器GL16のシステムには、測定ソフトウェアプログラムが組込まれています。直感的な制御ならびにカスタム設定が可能で、箱から出してすぐに使用できます。また測定プロセスにおけるユーザの要求に対応できる柔軟性を備えています。GL16はローカルとリモートの操作システムを搭載しています。ローカル操作は、タッチパネルまたは機器背面USB3.0ポートからキーボードやマウスを使用して行います。リモート操作は、機器背面のイーサネットポートからネットワークに接続し、扱いが容易なブラウザーアプリケーションのコントローラを使用します。リモート制御機能を使用することで、.CSVまたはPDF形式の測定データの読み込みやコピーすることが可能です。

多心ファイバ用ソフトウェア機能

MTフェルールやMPOコネクタなど多心コネクタを使用時、これらのコネクタに対応できるよう、ソフトウェアにより、ユーザーインターフェイス、測定パラメータ、視野を調整します。GL16は、初期設定でMPOコネクタ用のスキャンセットアッププロファイルが内蔵されています。また、スキャンセットアップダイアログからほかのコネクタ用のプロファイルやパラメータを新たに作成することも可能です。Figure 3.1～3.10は、IEC規格のルールセットを用いて12心フェルールをスキャンした時のソフトウェア画面のスクリーンショットです。

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Figure 3.1  スキャン制御画面
主なスキャン制御、ライブ画像、そして最後に実施したスキャンの結果を表示します。システムを最初に作動させたときには、ライブ画像は表示しません。On/Offスイッチにより使用していないときなどLED光源をオフにすることができます。

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Figure 3.2  ライブ画像
MT12コネクタのライブ画像はスキャン制御画面(Figure 3.1)に表示されます。スキャン中にコネクタ上の12本のファイバの外径がご覧いただけます。右下の黄色のボタンで焦点調整が可能です。

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Figure 3.3  スキャン結果
スキャンパラメータの合否設定値、測定結果、多心コネクタの各ファイバの合否結果を表示します。レポートは印刷可能なスキャンレポートにエクスポートできます。サンプルはこちらでご覧いただけます。

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Figure 3.4  3Dスキャン結果
干渉スキャンの結果に基づいて3D画像を表示します。

単心ファイバ用機能

GL16は多心ならびに単心コネクタの両方に対応します。コネクタ取付用マウント交換する際には、マウントの校正を実施することをお勧めします。付属する校正済みフェルール(多心)あるいは水平調整ツール(単心)を使用して、校正画面の手順に従ってください。

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Figure 3.5  校正画面
倍率、チルトステージ、ならびに4種類のコネクタ取付用マウントの校正メニューを表示します。　

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Figure 3.6  ライブ画像とスキャン制御
主なスキャン制御機能、ライブ画像、そしてライブスキャン画像を表示します。スキャン中にコネクタ上の12本のファイバの外径がご覧いただけます。右下の黄色のボタンで焦点調整が可能です。

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Figure 3.7  スキャン結果
スキャンパラメータの合否値、測定結果、そして各パラメータに対する合否結果を表示します。レポートは印刷も可能なスキャンレポートにエクスポートが可能です。サンプルはこちらでご覧いただけます。

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Figure 3.8  3Dスキャン結果
干渉スキャンの結果に基づいて3D画像を表示します。

データ管理

スキャン結果は、すべての物理的パラメータを含めて内部のSQLデータベースに保存されています。スキャンの成功後、結果ログがスキャンしたコネクタの合否状況や合格だった場合の原因を示します。3Dスキャン画像やスキャンされた各デバイスで測定されたすべてのパラメータもご覧いただけます。 スキャン結果レポートはCSVならびにPDF形式ファイルにエクスポートが可能で、ローカルあるいはリモートアクセスにより閲覧できます。エクスポートされた測定結果は、リモートアクセス後ダウンロードするとオフラインでの保存も可能です。

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Figure 3.9  結果ログ
実施したスキャンすべてを表示します。各結果を開いてパラメータ値や3D画像など詳細結果も閲覧が可能です。

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Figure 3.10  CSVエクスポート
結果ログで選択された検査の結果ならびに走査パラメータをCSV形式にエクスポートし、表計算ソフトで簡単に閲覧することができます。