直接アライメント型オフアクシス光ファイバー回転コネクタにおいて、自己集束レンズコリメータの出射スポットが小さく、光ファイバー結合損失が大きく、有効アライメント時間が短い問題に対し、本論文では二重レンズと熱拡散ファイバーで構成される大スポット光ファイバーコリメータを提案する。相対回転過程における出射スポットの重なり面積の周期的変化規則に基づき、コリメータ間に半径方向誤差および角度誤差が存在する場合の結合損失の変化を分析した。回転子リングおよび出射スポットサイズに基づき、結合損失が3 dBとなる理論的有効アライメント時間を得た。これにより、光ファイバー結合実験プラットフォームを構築し、その結合性能および有効アライメント時間を検証した。実験結果より、コリメータに用いるシングルモードファイバーのモードフィールド径が大きいほど結合損失が低く、モードフィールド径28 μmで結合損失は0.22 dBにまで低減した。回転速度60 r/minにおいて、光電変換および関数フィッティングにより、4種類のモードフィールド径の光ファイバーコリメータの有効アライメント時間を得た。モードフィールド径17 μmで最大有効アライメント時間は7.05 msとなり、理論値7.1672 msとほぼ一致した。最後に、光ファイバーブラッググレーティングセンシングを用いて非接触式光信号伝送を実現した。本設計は大スポットオフアクシス光ファイバー回転コネクタの研究およびその光ファイバーセンシング分野への応用に理論的・技術的支援を提供する。

オフアクシス;光ファイバー回転コネクタ;二重レンズ;熱拡散ファイバー;光ファイバー結合