JP2003194727A - レーザー光散乱を用いた高純度グラスチューブの微小気泡分析装置 - Google Patents

レーザー光散乱を用いた高純度グラスチューブの微小気泡分析装置

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JP2003194727A JP2002350785A JP2002350785A JP2003194727A JP 2003194727 A JP2003194727 A JP 2003194727A JP 2002350785 A JP2002350785 A JP 2002350785A JP 2002350785 A JP2002350785 A JP 2002350785A JP 2003194727 A JP2003194727 A JP 2003194727A
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laser
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Byoung-Sam Kim
炳三 金
Young-Min Baik
永▲みん▼ 白
Mi-Kyung Lee
美卿 李
Kobin Ri
衡敏 李
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    • G01N21/958—Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザー光散乱を用いた高純度グラスチューブ
の微小気泡分析装置を開示する。 【解決手段】分析装置は、サンプルステージを含む光テ
ーブルと、光テーブルに垂直方向に直立装着されてサン
プルステージにより一定の速度で回転及び上下運動する
グラスチューブと、グラスチューブの一側に離隔配置さ
れてその外周面に所定の角度でレーザー光を照射するレ
ーザーと、グラスチューブの他側に配置されてグラスチ
ューブに照射されたレーザー光により発生するグラスチ
ューブのレーザーパスラインの散乱光を用いてグラスチ
ューブの微小気泡や微小気泡の分布含量を立体的に検出
する検出器とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゾル−ゲル工程を
用いて製作される高純度オーバークラッディング用のグ
ラスチューブの分析に係り、特に、高純度オーバークラ
ッディング用のグラスチューブの微小気泡(micro-bubbl
e)を立体的に分析することのできる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ファイバ母材を製造する方法
は気相蒸着法と液相法に分けられる。気相蒸着法として
はＣＶＤ(chemical vapor deposition)やＭＣＶＤ(Modi
fied CVD)が広く使用され、液相法としてはゾル−ゲル
(sol-gel)工程が主に使用される。最近では、経済性及
び製作の容易性のためにゾル−ゲル工程が大口径の光フ
ァイバ母材を製作する工程として脚光を浴びている。光
ファイバ母材はロッド状の１次光ファイバ母材とチュー
ブ状の２次光ファイバ母材(オーバークラッディング用
のグラスチューブ)とを含む。
【０００３】図１は従来の一実施例によるオーバークラ
ッディング用のグラスチューブ１２の微小気泡を分析す
る装置を概略的に示した構成図である。図１に示したよ
うに、グラスチューブ１２はゾル−ゲル工程を用いて製
造されるが、特に、ゾル−ゲル工程を用いて大口径の光
ファイバ母材を製造するために使用されるオーバークラ
ッディング用のグラスチューブである。このようなオー
バークラッディング用のグラスチューブ１２を製造する
ためには、まずコロイドゾル(colloidal sol)を製造し
てモールド(mold)に注入した後、所望形状のゲルを製造
する。その後、乾燥、有機物除去、低温熱処理及び焼結
工程を通じて最終的なグラスチューブが製造される。
【０００４】この際、コロイドゾルをモールド内に注入
するときに発生する気泡と、有機物除去及び焼結時の緻
密化不足による微小気泡との形成により高純度シリカグ
ラスチューブの品質に致命的な問題が発生する。したが
って、かかる問題を解決するために微小気泡を分析する
ための装置を示したのが図１である。
【０００５】図１に示したように、従来の分析装置は準
備されたグラスチューブ１２を中心にして一側方向には
レーザー１０が、他側方向にはスクリーン１４が配置さ
れている。レーザー１０をグラスチューブ１２の外周面
に対して垂直に照射すると、グラスチューブ１２の外周
面を通じて内部を通過したレーザー光がグラスチューブ
１２の背面に位置したスクリーン１４に画像として反映
される。この際、スクリーン１４上の画像を分析するこ
とにより、グラスチューブ１２内に残存する微小気泡を
評価することができる。参照符号１０ａはグラスチュー
ブ１２に照射されたレーザー光であり、参照符号１０ｂ
はレーザー光がグラスチューブ１２を通過した後の透過
光である。
【０００６】しかし、グラスチューブにレーザーを垂直
に照射して透過光を分析する場合、円筒状のグラスチュ
ーブの表面状態及び形状に応じるレーザー光の反射、屈
折及び散乱により光の歪曲が発生する。これにより、グ
ラスチューブの微小気泡や損傷の正確な分析というより
も概略的なグラスチューブの微小気泡や損傷状態の分布
のみを確認するに止まり、それ以上の精密な分析は不可
能である。さらに、従来の分析装置はグラスチューブ内
の微小気泡の立体的な位置、サイズ及び含量水準などの
分析も不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的はグラスチューブの微小気泡状態の精密な立体的分
析を可能にする微小気泡分析装置を提供することにあ
る。
【０００８】本発明の他の目的は高信頼／高純度のグラ
スチューブを具現する微小気泡分析装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明による光ファイバ母材用のグラスチュー
ブの微小気泡分析装置は、サンプルステージを含む光テ
ーブルと、光テーブルに垂直方向に直立装着されてサン
プルステージにより一定の速度で回転及び上下運動する
グラスチューブと、グラスチューブの一側に離隔配置さ
れてその外周面に所定の角度でレーザー光を照射するレ
ーザーと、グラスチューブの他側に配置されてグラスチ
ューブに照射されたレーザー光により発生するグラスチ
ューブのレーザーパスラインの散乱光を用いてグラスチ
ューブの微小気泡や微小気泡の分布含量を立体的に検出
する検出器と、から構成される。
【００１０】この装置におけるレーザーはヘリウム−ネ
オンレーザーであるとよい。検出器はＰＭＴ(photo-mul
tiplier tube)検出器であるか、ＣＣＤ(charge coupled
device)検出器であると好ましい。そのＰＭＴ検出器は
グラスチューブの微小気泡による直角散乱光を検出し、
特定の波長領域の光のみを通過させるレンズを前端にさ
らに備えるとよい。グラス表面の表面状態を分析する画
像検出器はグラスチューブに隣接するように配置されて
グラスチューブの表面反射光を分析するようにするとな
お好ましい。
【００１１】また、本発明では、光ファイバ母材用のグ
ラスチューブの微小気泡分析装置において、サンプルス
テージを含む光テーブルと、光テーブルに垂直方向に直
立装着されてサンプルステージにより一定の速度で回転
及び上下運動するグラスチューブと、グラスチューブの
一側に離隔配置されて所定の角度でレーザー光を照射す
るレーザーと、グラスチューブの他側に配置されてグラ
スチューブに照射されたレーザー光により発生するレー
ザーパスラインの散乱光を用いてグラスチューブの微小
気泡を検出するＣＣＤ検出器と、レーザーとＣＣＤ検出
器との間に配置されて前記グラスチューブに照射された
レーザー光により発生するレーザーパスラインの散乱光
強度を検出するＰＭＴ検出器と、から構成される装置を
さらに提供する。
【００１２】この装置におけるグラス表面の表面状態を
分析する画像検出器はグラスチューブに隣接するように
配置されてグラスチューブの表面反射光を分析するよう
にするとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面を参照して詳細に説明する。下記の説明におい
て、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公
知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１４】図２及び図３に示したように、高純度グラ
スチューブ２２は大口径の光ファイバ母材を製造するた
めに製作される１次光ファイバ母材及び２次光ファイバ
母材を示す。ここで、１次光ファイバ母材はロッド状の
グラスチューブであり、２次光ファイバ母材は中空状の
グラスチューブである。ロッド状の１次光ファイバ母材
と中空状の２次光ファイバ母材とがオーバークラッディ
ングされることにより、大口径の光ファイバ母材が製作
される。図２及び図３は中空状のグラスチューブ２２を
含む光ファイバ分析装置の配置状態を示した図である。
【００１５】本発明による分析装置は、サンプルステー
ジ２１０を含む光テーブル２０と、光テーブル２０に対
して垂直方向に直立装着され、サンプルステージ２１０
により一定の速度で回転及び上下運動する準備されたグ
ラスチューブ２２と、 グラスチューブ２２を中心にし
て一側に配置されるレーザー２４と、グラスチューブ２
２の他側に配置されるＣＣＤ検出器２６又はＰＭＴ検出
器２６のうち、いずれか一つの検出器とから構成され
る。
【００１６】モータ付きサンプルステージ２１０は光テ
ーブルの中央部にホール(図示せず)を提供して装着さ
れ、グラスチューブが直立状態で載置される。次に、サ
ンプルステージ２１０によりグラスチューブ２２は回転
及び上下運動をすることにより、その立体的な分析が可
能である。
【００１７】検出器２６としてＣＣＤ検出器が選択され
る場合、ＣＣＤ検出器２６は微小気泡による散乱光のパ
スライン(pass line)を写真撮影した後、赤色/緑色/青
色に色分解する。その後、ＣＣＤ検出器２６はその散乱
光の強度に応じてグラスチューブ内の微小部位に対する
気泡の位置及びサイズを分析する。
【００１８】さらに、検出器２６としてＰＭＴ検出器が
選択される場合、ＰＭＴ検出器２６は、ヘリウム−ネオ
ンレーザーの光をグラスチューブ２２に照射すると、グ
ラスチューブ２２内部の微小気泡による散乱光のパスラ
インに応じて散乱光の強度を測定する。この際、ＰＭＴ
検出器２６の前端にヘリウム−ネオン波長領域の光のみ
を通過するレンズを装着してグラス内部の微小気泡によ
る散乱光の強度のみを測定する。
【００１９】さらに、本発明による装置はグラスチュー
ブ２２の表面による反射光の分析に応じてグラスの表面
状態を検出する画像検出器３０を備える。
【００２０】サンプルステージ２１０が駆動すると、サ
ンプルステージ２１０に連結されたグラスチューブ２２
も同一の速度で同一の方向に回転及び上下運動する。そ
の後、一定の時間間隔でグラスチューブの全体表面にレ
ーザー２４からのレーザー光２４ａが照射される。より
詳しくは、レーザー光２４ａはグラスチューブ２２の外
周面に一定の角度で照射される。レーザー光２４ａがグ
ラスチューブ２２を通過した後の透過光２４ｂは検出器
２６により光散乱の強度が検出される。もちろん、光散
乱はグラスチューブ２２に残存する微小気泡によるもの
である。
【００２１】好ましくは、レーザー２４にはヘリウム−
ネオンレーザーが使用される。レーザー２４をグラスチ
ューブ２２に照射した後、グラスチューブ２２を透過し
た散乱光２４ｂはＣＣＤ検出器２６やＰＭＴ検出器２６
を用いてグラスチューブ内の微小気泡を立体的に分析す
ることができる。検出器２６により検出された信号はデ
ータ処理システム（ＤＰＳ）２８に提供されて処理され
る。さらに、グラスチューブの表面におけるレーザー反
射光を画像検出器を用いて分析すると、グラスチューブ
の表面状態を分析することができる。
【００２２】この際、透過光２４ｂの検出器２６として
ＣＣＤ検出器が選択される場合、ＣＣＤ検出器２６はグ
ラスチューブ２２の内部を通過するレーザーパスライン
を垂直方向で撮影して光の通過位置で微小気泡による散
乱光の強度を電気的信号として検出する。散乱光の電気
的信号はデータ処理システム２８に提供される。一方、
透過光２４ｂの検出器２６としてＰＭＴ検出器が選択さ
れる場合、グラスチューブの内部の微小気泡による散乱
光のみを分析するようにヘリウム−ネオンレーザー領域
以外の光を無視するレンズをＰＭＴ検出器２６の前端に
装着して散乱光を検出した後、この電気的信号をデータ
処理システム２８に提供する。
【００２３】レーザー２４がレーザー光２４ａをグラス
チューブ２２に照射すると、図３に示したように、レー
ザーパスライン（点線）が生ずる。このレーザーパスラ
インはグラスチューブ２２内に分布する微小気泡などに
よる散乱光であって、気泡分布含量及び気泡サイズに応
じて散乱の程度が変わる。散乱光の定量分析はＣＣＤ検
出器２６による電気的信号分析に応じてなされる。
【００２４】本発明はＣＣＤ検出器の代わりに、ＰＭＴ
検出器を通じてグラスチューブの表面反射にかかわら
ず、固有の微小気泡による直角散乱光を測定することに
より、微小気泡による微小気泡の分布状態がわかる。す
なわち、参照番号２６はＣＣＤ検出器又はＰＭＴ検出器
となり得る。さらに、グラス画像検出器３０は表面反射
光を分析することにより、グラスチューブの表面状態を
分析することができる。
【００２５】図４に示したように、本発明の他の実施例
による分析装置にはグラスチューブ３２を中心にしてＣ
ＣＤ検出器３６又はＰＭＴ検出器３７がグラスチューブ
３２から離隔された対置状態で装着される。この際、グ
ラスチューブ３２はモータ(図示せず)により一定の速度
で回転し、レーザー３４からのレーザー光３４ａはグラ
スチューブ３２の外周面に一定の角度で照射される。
【００２６】グラスチューブ３２を通過した透過光３４
ｂ，３４ｃはそれぞれＣＣＤ検出器３６又はＰＭＴ検出
器３８によりグラスチューブ３２の微小気泡含量状態が
検出される。この際、レーザー３４からの出射光の照射
角を調整して使用しようとする検出器を選定した後、微
小分布含量を分析することもできる。さらに、レーザー
がヘリウム−ネオンレーザーから構成される場合、ＰＭ
Ｔ検出器３７の前端にヘリウム−ネオン波長領域の光の
みを通過するレンズ３７ａをさらに装着してグラスチュ
ーブ内部の微小気泡による散乱光の強度のみを測定する
ことができる。
【００２７】したがって、本発明の分析装置はＣＣＤ検
出器やＰＭＴ検出器を用いて電気的信号に応じて回転す
るグラスチューブ２２の微小気泡を検出し、各検出器か
らデータ処理システム２８へ提供された電気的信号に応
じて微小気泡の分布状態を立体的に把握することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、高純
度シリカグラスチューブに残存する微小気泡を体系的、
立体的に分析して高信頼度の光ファイバ母材を製造する
ことができる。
【００２９】以上、具体的な実施例を参照して説明した
が、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変形
が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技術
分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の一実施例による気泡分析装置を概略
的に示した構成図。
【図２】 本発明の望ましい一実施例による微小気泡分
析装置を概略的に示した構成図。
【図３】 図２に示した分析装置の配置状態を示した
図。
【図４】 本発明の望ましい他の実施例による気泡分析
装置の配置状態を示した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 衡敏 大韓民国慶尚北道龜尾市松亭洞37番地 Ｆターム(参考） 2G051 AA44 AB06 BA10 CA02 CA04 CB01 CB05 DA08 EA12 2G059 AA05 BB08 DD13 EE02 GG01 HH02 JJ17 KK02 KK03 KK04 MM09 2G086 CC05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバ母材用のグラスチューブの微
    小気泡分析装置において、 サンプルステージを含む光テーブルと、 前記光テーブルに垂直方向に直立装着されて前記サンプ
    ルステージにより一定の速度で回転及び上下運動するグ
    ラスチューブと、 前記グラスチューブの一側に離隔配置されてその外周面
    に所定の角度でレーザー光を照射するレーザーと、 前記グラスチューブの他側に配置されて前記グラスチュ
    ーブに照射されたレーザー光により発生するグラスチュ
    ーブのレーザーパスラインの散乱光を用いて前記グラス
    チューブの微小気泡や微小気泡の分布含量を立体的に検
    出する検出器と、から構成されることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 前記レーザーはヘリウム−ネオンレーザ
    ーである請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記検出器はＰＭＴ検出器である請求項
    １記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記検出器はＣＣＤ検出器である請求項
    １記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記ＰＭＴ検出器は前記グラスチューブ
    の微小気泡による直角散乱光を検出し、特定の波長領域
    の光のみを通過させるレンズを前端にさらに備える請求
    項３記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記グラス表面の表面状態を分析する画
    像検出器は前記グラスチューブに隣接するように配置さ
    れてグラスチューブの表面反射光を分析する請求項１記
    載の装置。
  7. 【請求項７】 光ファイバ母材用のグラスチューブの微
    小気泡分析装置において、 サンプルステージを含む光テーブルと、 前記光テーブルに垂直方向に直立装着されて前記サンプ
    ルステージにより一定の速度で回転及び上下運動するグ
    ラスチューブと、 前記グラスチューブの一側に離隔配置されて所定の角度
    でレーザー光を照射するレーザーと、 前記グラスチューブの他側に配置されて前記グラスチュ
    ーブに照射されたレーザー光により発生するレーザーパ
    スラインの散乱光を用いて前記グラスチューブの微小気
    泡を検出するＣＣＤ検出器と、 前記レーザーとＣＣＤ検出器との間に配置されて前記グ
    ラスチューブに照射されたレーザー光により発生するレ
    ーザーパスラインの散乱光強度を検出するＰＭＴ検出器
    と、から構成されることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 前記グラス表面の表面状態を分析する画
    像検出器は前記グラスチューブに隣接するように配置さ
    れてグラスチューブの表面反射光を分析する請求項７記
    載の装置。
JP2002350785A 2001-12-06 2002-12-03 レーザー光散乱を用いた高純度グラスチューブの微小気泡分析装置 Pending JP2003194727A (ja)

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