JP2000146760A - 屈折率分布測定装置 - Google Patents

屈折率分布測定装置

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JP2000146760A
JP2000146760A JP10315926A JP31592698A JP2000146760A JP 2000146760 A JP2000146760 A JP 2000146760A JP 10315926 A JP10315926 A JP 10315926A JP 31592698 A JP31592698 A JP 31592698A JP 2000146760 A JP2000146760 A JP 2000146760A
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佳昌 清水
Tadakatsu Shimada
忠克 島田
Hideo Hirasawa
秀夫 平沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インゴットやプリフォームの測定範囲を自動
で正確に決定することのできる屈折率分布測定装置を提
供する。 【解決手段】 光ファイバ母材インゴットもしくは光フ
ァイバプリフォームの屈折率分布を測定する装置におい
て、屈折率を測定する光学測定部7の手前に、インゴッ
ト1もしくはプリフォームの外径や曲がり状態を測定す
るための外径測定器6を備えていることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信用光ファイバ
の母材として用いられる石英ガラス系の光ファイバ母材
インゴットや光ファイバプリフォームの屈折率分布の測
定に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの製造工程では、VAD法、
OVD法、MCVD法などにより製造されたスート堆積
体を、焼結、ガラス化することにより、光ファイバ母材
インゴット(以下、単にインゴットという)が作製され
る。このインゴットは、外径が120〜180mmと大
きいため、このサイズのままでは線引き装置にセットし
て光ファイバに線引きすることが困難である。このた
め、加熱炉を備えた延伸装置により、外径が40〜10
0mmの光ファイバプリフォーム(以下、単にプリフォ
ームという)に一次延伸される。
【0003】図2に延伸装置の一例を示す。延伸装置に
は、一般にカーボンヒーターを加熱源とする加熱炉11
が備えられている。インゴット1は、上部の母材供給装
置12に吊り下げられ、徐々に加熱炉11に送り込まれ
る。インゴット1の下端は引き取り機構13で挟持さ
れ、加熱炉11で加熱され軟化したインゴット1を延伸
し縮径してプリフォーム14が形成される。加熱炉11
は、内部がN2 やAr等の不活性ガスで置換され、20
00℃前後の高温でインゴット1を加熱する。
【0004】延伸装置で一次延伸されたプリフォーム
は、室温に冷却後、プリフォームアナライザーで屈折率
分布が測定され、この屈折率分布を元に、線引き後の光
ファイバの光伝送特性が推定される。この推定された特
性と目標となる設計特性との間に差がある場合には、プ
リフォームの外径を削り取る等の加工処理がなされる。
加工後、表面の凹凸を除去したり、あるいは外径を設定
値に精密に合わせるための仕上げ加工が施される。この
処理の流れを図3に示す。なお、仕上げ加工には、通
常、加工手段にバーナーの火炎を用いるガラス旋盤が使
用される。
【0005】また、延伸装置で精密な外径制御ができる
場合には、一次延伸工程のみで、最終目標とする設定外
径値に合わせて、プリフォームを加工することができ
る。図4にこの流れを示す。この場合、延伸前のインゴ
ットの状態で、屈折率分布を測定して線引き後の光ファ
イバの特性を推定し、クラッド厚の調整の要否を判断す
る必要がある。クラッド厚の調整が必要と判断されたイ
ンゴットは、調整分の厚さを加えた外径すなわち調整外
径を目標値として、延伸が行われる。また、クラッド厚
さの調整が不要な場合には、最終目標とする外径に合わ
せて延伸される。
【0006】インゴットの状態でファイバ特性を推定す
るためには、インゴットの状態で屈折率分布を測定する
必要がある。屈折率分布の測定には、通常プリフォーム
アナライザーが用いられ、このプリフォームアナライザ
ーの測定部は、図5に示すように、レーザー光15をイ
ンゴット1に入射するための、光照射部16と、光をイ
ンゴットに導くための透明なセル5と、インゴットの内
部で屈折した光の屈折角を測定する光検出部17から構
成されている。セル5の内部は、インゴットの屈折率に
近似した屈折率を有するマッチングオイル18で満たさ
れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】個々のインゴットの外
径や曲がり形状、プリフォームとしての有効部(円柱状
直胴部)の長さは、製造された条件や製造装置によって
異なるため、屈折率分布を測定する際には、予め作業者
がインゴットの形状を測定し、その情報を制御装置に入
力しておく必要がある。プリフォームアナライザーは、
この情報にもとづいて、測定個所までインゴットを移動
し、屈折率分布の測定を繰り返す。しかし、測定された
インゴットの形状は、作業者によって個人差があり、測
定位置がずれることがある。
【0008】また、インゴットの曲がりが大きかった
り、局部的に外径が大きくなっている箇所があると、イ
ンゴットが測定部に入りきれず、測定部に衝突したり、
吊り下げ部のダミー棒が破損して、インゴットが落下す
る危険があった。
【0009】本発明の課題は、インゴットやプリフォー
ムの測定範囲を自動で正確に決定することのできる屈折
率分布測定装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の屈折率分布測定
装置は、インゴットもしくはプリフォームの屈折率分布
を測定する装置において、屈折率を測定する光学測定部
の手前に、インゴットもしくはプリフォーム(以下、イ
ンゴットで代表する)の外径や曲がり状態を測定するた
めの外径測定器を備えている。具体的には、屈折率分布
を測定するためのセルユニットの上部に外径測定器を設
置し、インゴットをオイルタンクに挿入すると同時に、
インゴットの外径や曲がり形状の測定を開始し、計測し
たインゴットの外径や曲がり形状に応じて、屈折率分布
の測定が継続もしくは中止される。すなわち、この測定
情報にもとづき屈折率分布の測定が自動的に行われるこ
とになる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の屈折率分布測定装置の一
例を図1に示す。焼結されたインゴット1は両端に円錐
状の部分を有し、端部にはダミー棒2が取り付けられて
いる。インゴット1はダミー棒2の部分で吊り下げ部3
に支持され、マッチングオイルで満たされたオイルタン
ク4の中に浸される。オイルタンク4はセル5を備えて
いる。吊り下げ部3は、インゴット1を保持した状態で
上下動自在に設置されている。オイルタンク4の直上に
は、外径測定器6が取り付けられ、インゴット1を下方
に移動することにより、屈折率分布測定部つまり光学測
定部7に入る直前の部分のインゴット1の外径が測定さ
れ、形状が認識される。
【0012】インゴット1の直胴部の始まり(始端)と
終わり(終端)の位置は、インゴットが光学測定部に入
る直前に測定された、外径測定器6のデータから計算さ
れる。このため、従来のように作業者が事前にインゴッ
トの形状を測定し、測定結果を制御装置に入力する必要
はない。また、インゴットの曲がりについても、外径測
定器のデータから求めることができるので、光学測定部
に侵入することができないような、大きな曲がりがあっ
たり、外径の大きな部分があると、光学測定部に送り込
まれる前にインゴットの下降を停止してオイルタンクか
ら引き上げ、測定を終了する。
【0013】
【実施例】(実施例)VAD法で製造されたインゴット
を、本発明の屈折率分布測定装置の吊り下げ部にセット
し、吊り下げ部を下方に移動することで、測定部の手前
に設置された外径測定器によりインゴットの外径と曲が
り量を測定した。インゴットの上下動位置は、吊り下げ
部を上下動させる母材供給装置のモーターの回転数によ
り設定される。屈折率分布の測定に際しては、外径値が
100mm以上で、かつ長さ10mm当たりの外径変動
幅が1mm以下となる部分を直胴部とし、外径測定器の
測定情報にもとづき直胴部の開始位置と終了位置を求め
ることで、屈折率分布の測定範囲を決定した。
【0014】また、インゴットに大きな曲がりや、部分
的に外径が大きくなっている部分がないことを外径測定
器で自動的に検出しながら吊り下げ部を下降した。直胴
部の上端が光学測定部に達した位置でインゴットの下降
を停止し、マッチングオイルとの温度差を小さくするた
めに、10分間放置した。その後、一回目の屈折率分布
の測定が開始され、あらかじめ入力された測定間隔に従
って、インゴットを順次引き上げながら、所定の位置で
の屈折率分布が測定された。直胴部の下端まで測定され
ると、インゴットは吊り下げ部の上端まで引き上げら
れ、測定は終了した。これら一連の作業は、完全に自動
化され、インゴットを吊り下げ部にセットしてから、測
定が終了して取り出すまでの間、作業者は全く手を出す
必要はなかった。
【0015】(比較例)作業者は、インゴットの吊り下
げ部の位置から、直胴部の始端から終端までの距離を測
定し、屈折率分布測定装置に付属の制御装置に入力し、
手動で吊り下げ部を駆動して、インゴットをオイルタン
クの中に入れた。この間、作業者はインゴットが測定部
に当たらないことを確認しながら、吊り下げ部を徐々に
引き下げる必要があった。
【0016】
【発明の効果】上記したように、屈折率分布測定装置の
測定部の手前に外径測定器を備えたことで、自動的にイ
ンゴットの形状を測定し、屈折率分布を測定する位置を
決定するため、作業者による測定位置のずれがなくなっ
た。また、測定した情報にもとづきインゴットの測定開
始位置、終了位置を自動で判断できるため、制御装置へ
のインゴット測定条件の事前入力が不要になり、インゴ
ットと測定部の位置関係を、自動で常時モニターできる
ため、インゴットを引き下げる際に、作業者が目視で安
全を確認しながら、吊り下げ部を駆動する必要がなくな
った。さらに、インゴット形状の異常を測定部に入る前
に検出できるので、測定部を破損したり、インゴットの
落下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の外径測定器を備えた屈折率分布測定
装置を示す概略説明図である。
【図2】 インゴットを延伸する様子を示す概略説明図
である。
【図3】 インゴットの外径調整の流れを示す工程フロ
ー図である。
【図4】 インゴットの外径調整の流れの別の態様を示
す工程フロー図である。
【図5】 屈折率分布を測定する様子を示すセルレベル
での平面図である。
【符号の説明】
1.・・・インゴット 2.・・・ダミー棒 3.・・・吊り下げ部 4.・・・オイルタンク 5.・・・セル 6.・・・外径測定器 7.・・・光学測定部 11.・・・加熱炉 12.・・・母材供給装置 13.・・・引き取り機構 14.・・・プリフォーム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年10月22日(1999.10.
22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の屈折率分布測定
装置は、インゴットもしくはプリフォームの屈折率分布
を測定する装置において、屈折率を測定する光学測定部
の手前に、インゴットもしくはプリフォーム(以下、イ
ンゴットで代表する)の外径や曲がり状態を測定するた
めの外径測定器、および該外径測定器の測定情報にもと
づき少なくとも屈折率分布の測定開始位置および測定終
了位置を決定する制御装置を備えている。具体的には、
屈折率分布を測定するためのセルユニットの上部に外径
測定器を設置し、インゴットをオイルタンクに挿入する
と同時に、インゴットの外径や曲がり形状の測定を開始
し、計測したインゴットの外径や曲がり形状に応じて、
制御装置により屈折率分布の測定継続もしくは中止
たり、さらに屈折率分布の測定開始位置および測定終了
位置が自動的に決定される。すなわち、この測定情報に
もとづき屈折率分布の測定が自動的に行われることにな
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】インゴット1の直胴部の始まり(始端)と
終わり(終端)の位置は、インゴットが光学測定部に入
る直前に測定された、外径測定器6のデータから計算さ
れる。このため、従来のように作業者が事前にインゴッ
トの形状を測定し、測定結果を制御装置に入力する必要
はなく、自動的に外径測定器6から形状データが屈折率
分布測定装置の制御装置に送られる。また、インゴット
の曲がりについても、外径測定器のデータから求めるこ
とができるので、光学測定部に侵入することができない
ような、大きな曲がりがあったり、外径の大きな部分が
あると、制御装置により光学測定部に送り込まれる前に
インゴットの下降を停止してオイルタンクから引き上
げ、測定を終了する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【実施例】(実施例)VAD法で製造されたインゴット
を、本発明の屈折率分布測定装置の吊り下げ部にセット
し、吊り下げ部を下方に移動することで、測定部の手前
に設置された外径測定器によりインゴットの外径と曲が
り量を測定した。インゴットの上下動位置は、吊り下げ
部を上下動させる母材供給装置のモーターの回転数によ
り設定される。屈折率分布の測定に際しては、外径値が
100mm以上で、かつ長さ10mm当たりの外径変動
幅が1mm以下となる部分を直胴部と設定し、外径測定
器の測定情報にもとづき、制御装置により直胴部の開始
位置と終了位置を求めることで、屈折率分布の測定範囲
が自動的に決定され、制御される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【発明の効果】上記したように、屈折率分布測定装置の
測定部の手前に外径測定器を備えたことで、自動的にイ
ンゴットの形状を測定し、屈折率分布を測定する位置を
決定するため、作業者による測定位置のずれがなくなっ
た。また、測定した情報にもとづきインゴットの測定開
始位置、終了位置を自動で判断できるため、作業者によ
制御装置へのインゴット測定条件の事前入力が不要に
なり、インゴットと測定部の位置関係を、自動で常時モ
ニターできるため、インゴットを引き下げる際に、作業
者が目視で安全を確認しながら、吊り下げ部を駆動する
必要がなくなった。さらに、インゴット形状の異常を測
定部に入る前に検出できるので、測定部を破損したり、
インゴットの落下を防止することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 Fターム(参考) 2G059 AA02 AA05 BB15 BB20 DD12 DD13 EE01 EE04 FF01 KK01 MM20 PP01 2G086 DD05 EE12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ母材インゴットもしくは光フ
    ァイバプリフォームの屈折率分布を測定する装置におい
    て、屈折率を測定する光学測定部の手前に、インゴット
    もしくはプリフォームの外径や曲がり状態を測定するた
    めの外径測定器を備えていることを特徴とする屈折率分
    布測定装置。
JP10315926A 1998-11-06 1998-11-06 屈折率分布測定装置 Expired - Fee Related JP3025246B1 (ja)

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