JP2016085138A - 被覆異常部検出方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリマークラッド光ファイバの被覆の異常部を精度よく検出できる被覆異常部検出方法および装置を提供する。【解決手段】ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッドとを有し、前記被覆クラッドが前記光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなるポリマークラッド光ファイバ30の、前記被覆クラッドの異常部を検出する被覆異常部検出方法を提供する。ポリマークラッド光ファイバ30を撮像する撮像部3を用い、ポリマークラッド光ファイバ30に検査光を入射させるとともに、ポリマークラッド光ファイバ30を長さ方向に移動させ、撮像部3によって取得したポリマークラッド光ファイバ30の画像における輝度の経時変化によって、前記被覆クラッドの異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて異常部を検出する。【選択図】図1
Description
本発明は、ポリマークラッド光ファイバのポリマークラッド材の異常部を検出する被覆異常部検出方法および装置に関する。
ファイバレーザ(FL)は、他の高出力レーザに比べ高効率、低消費電力、高ビーム品質といった特長を有しており、金属加工分野や医療分野への応用を中心に普及が進んでいる。
FLに用いられる増幅用光ファイバとしては、例えば、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッド(第二クラッド)とを有する光ファイバが用いられている。光ファイバ裸線は、例えば希土類元素(Yb、Erなど)が添加されたコアと、励起光を導波する第一クラッドとを有する。
この光ファイバは、第一クラッドと、励起光を第一クラッドに閉じ込めるための第二クラッドを備えたダブルクラッド構造を有する。
コアに添加された活性元素を励起するための励起光は、第一クラッドを伝搬しながらコアに添加されている希土類元素に吸収される。ダブルクラッド構造は、励起光源に高出力なマルチモード出力LDを用いることができることから、FLの高出力化に有効である。
第一クラッドは、励起光を低損失で導波させる必要があることから、一般的に石英ガラスからなる。
一方、第二クラッドは、(NAの拡大に限界があるため)ガラス構造では屈折率を十分に低くすることが難しいことから、低屈折率の実現が容易な樹脂(ポリマークラッド材)からなる。このような構造を有する光ファイバを、ポリマークラッド光ファイバ(PCF)と呼ぶ。
なお、PCFの代表例として増幅用光ファイバについて述べたが、PCFは、増幅用光ファイバのみでなく、LD光源から励起光を受ける励起用ファイバや共振器を形成するFBGファイバなど、FLを構成する光回路の中で、励起光を伝搬するほとんどの光ファイバに適用されうるものである。
FLに用いられる増幅用光ファイバとしては、例えば、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッド(第二クラッド)とを有する光ファイバが用いられている。光ファイバ裸線は、例えば希土類元素(Yb、Erなど)が添加されたコアと、励起光を導波する第一クラッドとを有する。
この光ファイバは、第一クラッドと、励起光を第一クラッドに閉じ込めるための第二クラッドを備えたダブルクラッド構造を有する。
コアに添加された活性元素を励起するための励起光は、第一クラッドを伝搬しながらコアに添加されている希土類元素に吸収される。ダブルクラッド構造は、励起光源に高出力なマルチモード出力LDを用いることができることから、FLの高出力化に有効である。
第一クラッドは、励起光を低損失で導波させる必要があることから、一般的に石英ガラスからなる。
一方、第二クラッドは、(NAの拡大に限界があるため)ガラス構造では屈折率を十分に低くすることが難しいことから、低屈折率の実現が容易な樹脂(ポリマークラッド材)からなる。このような構造を有する光ファイバを、ポリマークラッド光ファイバ(PCF)と呼ぶ。
なお、PCFの代表例として増幅用光ファイバについて述べたが、PCFは、増幅用光ファイバのみでなく、LD光源から励起光を受ける励起用ファイバや共振器を形成するFBGファイバなど、FLを構成する光回路の中で、励起光を伝搬するほとんどの光ファイバに適用されうるものである。
ポリマークラッド材は、曲げや側圧といった外力により損傷や剥離が生じうる。また紡糸中に泡が混入したり、線ブレが生じた場合では局所的にポリマークラッド材の肉厚が薄い個所が生じることもある。
このような局所的なポリマークラッド材の異常部・薄肉部では、ポリマークラッドとしての機能が不十分となることで励起光の損失が生じることがある。また、FL等の高出力な励起光を導波している場合においては、被覆材の延焼などを防止する必要もある。
このように、ポリマークラッドファイバにおけるポリマークラッド材は、通常の被覆材(プライマリ材)としての機能のみでなく、高強度な励起光をガラス中に閉じ込めて伝搬するクラッド材としての機能も保証されなければならず、通常の光ファイバ素線の被覆材以上に高い信頼性が要求されることが多い。
ガラスクラッドの異常部であれば、通常、プルーフ工程において不良部を除去することができるが、局所的な被覆の異常は通常のプルーフでは除去できない場合がある。そのため、被覆異常部を検知、除去する工程を別途設ける必要がある。
被覆の異常を検知するには、従来、センサを使用したり、または目視で観察したりすることにより、剥離、外傷等の被覆異常部を検出していた。
このような局所的なポリマークラッド材の異常部・薄肉部では、ポリマークラッドとしての機能が不十分となることで励起光の損失が生じることがある。また、FL等の高出力な励起光を導波している場合においては、被覆材の延焼などを防止する必要もある。
このように、ポリマークラッドファイバにおけるポリマークラッド材は、通常の被覆材(プライマリ材)としての機能のみでなく、高強度な励起光をガラス中に閉じ込めて伝搬するクラッド材としての機能も保証されなければならず、通常の光ファイバ素線の被覆材以上に高い信頼性が要求されることが多い。
ガラスクラッドの異常部であれば、通常、プルーフ工程において不良部を除去することができるが、局所的な被覆の異常は通常のプルーフでは除去できない場合がある。そのため、被覆異常部を検知、除去する工程を別途設ける必要がある。
被覆の異常を検知するには、従来、センサを使用したり、または目視で観察したりすることにより、剥離、外傷等の被覆異常部を検出していた。
例えば、特許文献1、2には、光ファイバの長さ方向と直行する方向からレーザ光を照射し、そのレーザ光が素線を透過した時の散乱光を検出することで異常の有無を判定する方法が開示されている。
しかし、これらの方法は、基本的には樹脂泡の検出を想定した手法であり、ポリマークラッドの損失要因となる異常(剥離や薄肉箇所)を全て検出することは難しい。また、素線表面の汚れなど、外乱の影響による誤検出も生じうる。
光ファイバ長手方向の損失発生位置を直接検知する方法としては、OTDRによる測定技術が確立している(例えば、特許文献3を参照)。
しかし、ポリマークラッドのようなモード数の多いマルチモードファイバでは、モードごとに群速度や損失値が異なることからOTDR波形の歪みが生じてしまい、異常部の位置を正確に推定することは困難である。
しかし、これらの方法は、基本的には樹脂泡の検出を想定した手法であり、ポリマークラッドの損失要因となる異常(剥離や薄肉箇所)を全て検出することは難しい。また、素線表面の汚れなど、外乱の影響による誤検出も生じうる。
光ファイバ長手方向の損失発生位置を直接検知する方法としては、OTDRによる測定技術が確立している(例えば、特許文献3を参照)。
しかし、ポリマークラッドのようなモード数の多いマルチモードファイバでは、モードごとに群速度や損失値が異なることからOTDR波形の歪みが生じてしまい、異常部の位置を正確に推定することは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリマークラッド光ファイバの被覆の異常部を精度よく検出できる被覆異常部検出方法および装置を提供することを課題とする。
本発明の一態様は、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッドとを有し、前記被覆クラッドが前記光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなるポリマークラッド光ファイバの前記被覆クラッドの異常部を検出する被覆異常部検出方法であって、前記ポリマークラッド光ファイバを撮像する1または複数の撮像部を用い、前記ポリマークラッド光ファイバに検査光を入射させるとともに、前記ポリマークラッド光ファイバを長さ方向に移動させ、前記撮像部によって取得した前記ポリマークラッド光ファイバの画像における輝度の経時変化によって、前記被覆クラッドの異常部から外部に漏れた前記検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出する被覆異常部検出方法を提供する。
前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることが好ましい。
前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることが好ましい。
前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることが好ましい。
前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることが好ましい。
本発明の一態様は、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッドとを有し、前記被覆クラッドが前記光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなるポリマークラッド光ファイバの前記被覆クラッドの異常部を検出する被覆異常部検出装置であって、検査光を入射させた前記ポリマークラッド光ファイバを長さ方向に移動させつつ撮像する1または複数の撮像部と、前記撮像部によって取得した前記ポリマークラッド光ファイバの画像における輝度の経時変化によって、前記被覆クラッドの異常部から外部に漏れた前記検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出する検出部と、を備える被覆異常部検出装置を提供する。
前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることが好ましい。
前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることが好ましい。
前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることが好ましい。
前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることが好ましい。
本発明によれば、撮像部によって取得したポリマークラッド光ファイバの画像における輝度の経時変化によって、被覆の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出するので、ポリマークラッド光ファイバの被覆の異常部を精度よく検出することができる。
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図7は、本発明の検出方法の対象であるポリマークラッド光ファイバの一例であるポリマークラッド光ファイバ(以下、PCFという)30を示す図であり、(a)はPCF30の断面構造を模式的に示す図であり、(b)はPCF30の屈折率分布を示す図である。
図7(a)に示すように、PCF30は、ガラスからなる光ファイバ裸線37と、光ファイバ裸線37を被覆する被覆クラッド33(第二クラッド33)とを有する。
光ファイバ裸線37は、希土類元素(Yb、Erなど)が添加されたコア31と、励起光を導波する第一クラッド32とを有する。
PCF30は、ダブルクラッド構造、すなわち、第一クラッド32と、励起光を第一クラッド32に閉じ込めるための被覆クラッド33(第二クラッド33)とを備えた構造を有する。
コア31に添加された活性元素を励起するための励起光は、第一クラッド32を伝搬しながらコア31に添加されている希土類元素に吸収される。PCF30は、励起光源に高出力なマルチモード出力LDを用いることができることからFLの高出力化に有効である。
図7は、本発明の検出方法の対象であるポリマークラッド光ファイバの一例であるポリマークラッド光ファイバ(以下、PCFという)30を示す図であり、(a)はPCF30の断面構造を模式的に示す図であり、(b)はPCF30の屈折率分布を示す図である。
図7(a)に示すように、PCF30は、ガラスからなる光ファイバ裸線37と、光ファイバ裸線37を被覆する被覆クラッド33(第二クラッド33)とを有する。
光ファイバ裸線37は、希土類元素(Yb、Erなど)が添加されたコア31と、励起光を導波する第一クラッド32とを有する。
PCF30は、ダブルクラッド構造、すなわち、第一クラッド32と、励起光を第一クラッド32に閉じ込めるための被覆クラッド33(第二クラッド33)とを備えた構造を有する。
コア31に添加された活性元素を励起するための励起光は、第一クラッド32を伝搬しながらコア31に添加されている希土類元素に吸収される。PCF30は、励起光源に高出力なマルチモード出力LDを用いることができることからFLの高出力化に有効である。
第一クラッド32は、励起光を低損失で導波させる必要があることから、好ましくは石英ガラスからなる。
一方、第二クラッド33は、(NAの拡大に限界があるため)ガラス構造では屈折率を十分に低くすることが難しいことから、低屈折率の実現が容易な樹脂からなるポリマークラッド層である。第二クラッド33を被覆33ということがある。
第二クラッド33(被覆33)は、例えばシリコーン樹脂などからなり、第一クラッド32の屈折率よりも低い屈折率を有する(図7(b)参照)。
一方、第二クラッド33は、(NAの拡大に限界があるため)ガラス構造では屈折率を十分に低くすることが難しいことから、低屈折率の実現が容易な樹脂からなるポリマークラッド層である。第二クラッド33を被覆33ということがある。
第二クラッド33(被覆33)は、例えばシリコーン樹脂などからなり、第一クラッド32の屈折率よりも低い屈折率を有する(図7(b)参照)。
図8に示すように、PCF30に可視光を入射させると、PCF30が外面から光を放つ。これは、励起光損失に相当する光がPCF30の全長にわたって外部に漏れているためである。被覆に割れや剥離等の励起光損失要因となる異常部が存在している場合、その位置では、安定部に比べ多くの励起光損失が生じることから、それ以外の部分に比べて明るく光って見える。
このため、後述のように、PCF30を長さ方向に移動させつつPCF30の輝度の経時変化を調べれば、異常部の存在を確認できる。PCF30の移動速度(走査速度)に基づいて、異常部の位置を推定することもできる。
このため、後述のように、PCF30を長さ方向に移動させつつPCF30の輝度の経時変化を調べれば、異常部の存在を確認できる。PCF30の移動速度(走査速度)に基づいて、異常部の位置を推定することもできる。
(第1の実施形態)(被覆異常部検出装置)
図1に、本発明に係るポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出装置の第1の実施形態である被覆異常部検出装置1(以下、検出装置1という)と、検出装置1が適用された光ファイバ巻き返し装置10とを示す。
図1に、本発明に係るポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出装置の第1の実施形態である被覆異常部検出装置1(以下、検出装置1という)と、検出装置1が適用された光ファイバ巻き返し装置10とを示す。
光ファイバ巻き返し装置10は、PCF30を供給する送り出し部11と、PCF30を一定の速度で引き取るキャプスタン12と、PCF30をガイドするガイドプーリー13と、PCF30の弛みを吸収して巻き張力を調整するダンサープーリー14と、巻き返しボビン15を回転・トラバースさせながらPCF30を巻き取る巻き取り部16とを備えている。
キャプスタン12は、回転ホイール12aとベルト12bとからなる。
送り出し部11は、送り出しボビン17と、送り出しボビン17を回転軸方向に往復動させてPCF30のガイドプーリー13への入線角度を一定範囲内に調整するトラバース装置(図示略)とを備えている。
キャプスタン12は、回転ホイール12aとベルト12bとからなる。
送り出し部11は、送り出しボビン17と、送り出しボビン17を回転軸方向に往復動させてPCF30のガイドプーリー13への入線角度を一定範囲内に調整するトラバース装置(図示略)とを備えている。
検出装置1は、PCF30に検査光を入射させる光源2と、PCF30を外部から撮像する1または複数の撮像部3と、検出部4とを備えている。
光源2は、被覆33の異常部から漏れた場合に輝度の経時変化(後述)によって判定が可能な波長の検査光を、一定の強度で長期間安定に発するものであればよく、発光ダイオード(LED)、レーザダイオード(LD)などが使用できる。
検査光は、検出部4において検出可能であれば特に限定されないが、可視光、赤外線、紫外線などであってよい。
光源2は、被覆33の異常部から漏れた場合に輝度の経時変化(後述)によって判定が可能な波長の検査光を、一定の強度で長期間安定に発するものであればよく、発光ダイオード(LED)、レーザダイオード(LD)などが使用できる。
検査光は、検出部4において検出可能であれば特に限定されないが、可視光、赤外線、紫外線などであってよい。
光源2は、PCF30に検査光を入射させることができるように設置されている。
図1の例では、光源2は、送り出しボビン17に設置され、PCF30の端末から検査光を入射させることができる。光源2は、送り出しボビン17の回転と同位相で回転移動する。
図1の例では、光源2は、送り出しボビン17に設置され、PCF30の端末から検査光を入射させることができる。光源2は、送り出しボビン17の回転と同位相で回転移動する。
撮像部3は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子などが使用できる。
撮像部3の数は1でもよいし、複数でもよい。
撮像部3の数は1でもよいし、複数でもよい。
撮像部3は、PCF30の長さ方向の少なくとも1箇所を撮像するように設置される。
図1の例では、撮像部3は、巻き返しボビン15の手前の撮像位置18においてPCF30を撮像できるように設置されている。
このように、PCF30の巻き返し過程の最終段階に相当する位置でPCF30を撮像できるように撮像部3に設置することによって、巻き返しの過程で生じた異常部についても検出することができる。例えば、キャプスタン12やガイドプーリー13における傷形成や異物付着により被覆33に異常部が生じた場合でも、これを検出することができる。
図1の例では、撮像部3は、巻き返しボビン15の手前の撮像位置18においてPCF30を撮像できるように設置されている。
このように、PCF30の巻き返し過程の最終段階に相当する位置でPCF30を撮像できるように撮像部3に設置することによって、巻き返しの過程で生じた異常部についても検出することができる。例えば、キャプスタン12やガイドプーリー13における傷形成や異物付着により被覆33に異常部が生じた場合でも、これを検出することができる。
撮像部3は、PCF30の長さ方向に対するPCF30のNAに相当する角度範囲内に設置されることが望ましい。これによって、PCF30からの漏れ光を検出しやすくなる。
図2に示すように、撮像部3を複数使用する場合には、PCF30の周方向の位置を違えて設置することができる。この例では、2つの撮像部3(3A,3B)が使用されている。図2は、PCF30の長さ方向から見た図であり、紙面に垂直な方向がPCF30の長さ方向に一致する。
被覆33の異常部(例えば剥離、潰れ)は周方向の一部のみに存在することが多いため、漏れ光は、周方向の一部のみに生じることが多い。
例えば、図10に示すように、PCF30の被覆33の異常部34が周方向の1箇所にある場合には、その箇所でのみ強い漏れ光35が観察される。それ以外の周方向位置では、励起光損失に相当するわずかな漏れ光36しか観察できない。
このため、異常部34がある周方向位置から見ると輝度が高くなり、それ以外の周方向位置から見ると輝度は低くなる。
図2に示すように、2つの撮像部3(3A,3B)を、周方向位置を違えて設置すると、複数の位置から見たPCF30の画像が得られるため、異常部34から漏れた検査光の検出精度を高めることができる。
例えば、図5に示すように、一方の撮像部3Aによって得られた画像では輝度の変化が小さくても、図6に示すように、他方の撮像部3Bによって得られた画像では輝度の変化が大きくなる場合がある。このため、被覆33の異常部を検出しやすくなる。
なお、撮像部3の数は3以上であってもよく、その場合も、3以上の撮像部3を互いにPCF30の周方向の位置を違えて設置することができる。
例えば、図10に示すように、PCF30の被覆33の異常部34が周方向の1箇所にある場合には、その箇所でのみ強い漏れ光35が観察される。それ以外の周方向位置では、励起光損失に相当するわずかな漏れ光36しか観察できない。
このため、異常部34がある周方向位置から見ると輝度が高くなり、それ以外の周方向位置から見ると輝度は低くなる。
図2に示すように、2つの撮像部3(3A,3B)を、周方向位置を違えて設置すると、複数の位置から見たPCF30の画像が得られるため、異常部34から漏れた検査光の検出精度を高めることができる。
例えば、図5に示すように、一方の撮像部3Aによって得られた画像では輝度の変化が小さくても、図6に示すように、他方の撮像部3Bによって得られた画像では輝度の変化が大きくなる場合がある。このため、被覆33の異常部を検出しやすくなる。
なお、撮像部3の数は3以上であってもよく、その場合も、3以上の撮像部3を互いにPCF30の周方向の位置を違えて設置することができる。
検出部4は、撮像部3によって取得したPCF30の画像における輝度の経時変化に基づいて前記異常部を検出する。
図3は、検出部4の一例を示すブロック図である。この例の検出部4は、撮像部3から出力された信号が入力される信号処理部5と、信号処理部5にて処理された信号に基づいて検出信号を出力する判定部6と、記録部7と、警報部8と、モニタ9とを備えている。
図3は、検出部4の一例を示すブロック図である。この例の検出部4は、撮像部3から出力された信号が入力される信号処理部5と、信号処理部5にて処理された信号に基づいて検出信号を出力する判定部6と、記録部7と、警報部8と、モニタ9とを備えている。
(第1の実施形態)(被覆異常部検出方法)
次に、図1に示す検出装置1を用いた場合を例として、本発明のポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出方法(以下、単に検出方法という)の第1の実施形態を説明する。
図1に示すように、光ファイバ巻き返し装置10において、送り出しボビン17からPCF30を引き出し、キャプスタン12、ガイドプーリー13、ダンサープーリー14を経て、巻き返しボビン15に巻き取る。
次に、図1に示す検出装置1を用いた場合を例として、本発明のポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出方法(以下、単に検出方法という)の第1の実施形態を説明する。
図1に示すように、光ファイバ巻き返し装置10において、送り出しボビン17からPCF30を引き出し、キャプスタン12、ガイドプーリー13、ダンサープーリー14を経て、巻き返しボビン15に巻き取る。
この際、光源2からの検査光をPCF30に入射させるとともに、撮像部3を用いて、巻き返しボビン15の手前の撮像位置18にてPCF30を撮像する。
検出部4は、撮像部3によって取得したPCF30の画像における輝度の経時変化によって、被覆33の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて被覆33の異常部を検出する。
検出部4は、撮像部3によって取得したPCF30の画像における輝度の経時変化によって、被覆33の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて被覆33の異常部を検出する。
図3に示す検出部4では、撮像部3から出力された信号が信号処理部5に入力され、信号処理部5は判定部6に信号を出力する。
判定部6は、信号処理部5からの信号に基づいて、被覆33から外部に検査光が出射しているか否かを判定し、検査光が出射していると判定したときに、被覆33に異常部があるとして、検出信号を出力する。
詳しくは、判定部6は、信号処理部5を経て取得したPCF30の画像における輝度の経時変化によって、PCF30の外部に漏れた検査光の有無を判定する。
判定部6は、信号処理部5からの信号に基づいて、被覆33から外部に検査光が出射しているか否かを判定し、検査光が出射していると判定したときに、被覆33に異常部があるとして、検出信号を出力する。
詳しくは、判定部6は、信号処理部5を経て取得したPCF30の画像における輝度の経時変化によって、PCF30の外部に漏れた検査光の有無を判定する。
図4は、撮像部3によって得られた画像において、PCF30の輝度の経時的な変化を示す図であり、横軸はPCF30の長さ方向の位置であり、縦軸は輝度である。
この図に示すように、輝度の経時的な変化が小さい場合には、検査光の出射はないと判定できる。
これに対し、図5および図6では、仮想線で示す2箇所において、輝度の経時変化が見られる。このため、この2箇所において、PCF30の外部に漏れた検査光があったと判定できる。
前記判定方法は、特に限定されず、例えば予め定められた所定の時間前の輝度とそのときの輝度との比(または差)が、予め設定された閾値以上となったときに漏れ光が起きたと判定する手法などが考えられる。なお、判定方法はこれに限らず、その他の解析的手法を用いてもよい。
判定部6は、この判定に基づき、被覆33に異常部があるとして、検出信号を出力する。
この図に示すように、輝度の経時的な変化が小さい場合には、検査光の出射はないと判定できる。
これに対し、図5および図6では、仮想線で示す2箇所において、輝度の経時変化が見られる。このため、この2箇所において、PCF30の外部に漏れた検査光があったと判定できる。
前記判定方法は、特に限定されず、例えば予め定められた所定の時間前の輝度とそのときの輝度との比(または差)が、予め設定された閾値以上となったときに漏れ光が起きたと判定する手法などが考えられる。なお、判定方法はこれに限らず、その他の解析的手法を用いてもよい。
判定部6は、この判定に基づき、被覆33に異常部があるとして、検出信号を出力する。
判定部6からの検出信号は、記録部7に記録される。判定部6から検出信号が出力されたときは、そのことがモニタ9に表示される。
警報部8は、判定部6からの検出信号を受けてアラームを出力することができる。
PCF30の移動速度(巻き返しボビン15による巻き取り速度)がわかれば、この移動速度に基づいて、異常部の位置を特定することもできる。
警報部8は、判定部6からの検出信号を受けてアラームを出力することができる。
PCF30の移動速度(巻き返しボビン15による巻き取り速度)がわかれば、この移動速度に基づいて、異常部の位置を特定することもできる。
この検出方法によれば、撮像部3によって取得したPCF30の画像における輝度の経時変化によって、被覆33の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出するので、PCF30の被覆33の異常部を精度よく検出できる。
(第2の実施形態)(被覆異常部検出装置)
以下、本発明の第2の実施形態として、光ファイバの紡糸工程に本技術を適用した場合について説明する。
図9に、本発明に係るポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出装置の第2の実施形態である被覆異常部検出装置21(以下、検出装置21という)と、検出装置21が適用された光ファイバ紡糸機40とを示す。
以下、第1の実施形態と同様の構成については、その説明を省略または簡略化する。
以下、本発明の第2の実施形態として、光ファイバの紡糸工程に本技術を適用した場合について説明する。
図9に、本発明に係るポリマークラッド光ファイバの被覆異常部検出装置の第2の実施形態である被覆異常部検出装置21(以下、検出装置21という)と、検出装置21が適用された光ファイバ紡糸機40とを示す。
以下、第1の実施形態と同様の構成については、その説明を省略または簡略化する。
光ファイバ紡糸機40は、光ファイバ母材を加熱して光ファイバ裸線に紡糸する加熱炉41と、加熱炉41で紡糸された光ファイバ裸線42を所定温度まで冷却する冷却装置43と、この光ファイバ裸線42に樹脂を塗布する樹脂塗布装置44と、塗布された樹脂を硬化させて光ファイバ素線45を得る樹脂硬化装置46と、ターンプーリー47と、光ファイバ素線45を巻き取る引き取り機48と、巻取りボビン49とを備えている。
検出装置21は、光ファイバ素線45を外部から撮像する1または複数の撮像部3と、検出部4とを備えている。
撮像部3は、ボビン49の手前の撮像位置50で光ファイバ素線45を撮像できるように設置することができる。
検出装置21では、検査光の光源として、紡糸炉41を利用することができる。すなわち、紡糸炉41において光ファイバ母材が溶融するまで高温に加熱したことで生じる輻射光を検査光として利用することができる。
撮像部3は、ボビン49の手前の撮像位置50で光ファイバ素線45を撮像できるように設置することができる。
検出装置21では、検査光の光源として、紡糸炉41を利用することができる。すなわち、紡糸炉41において光ファイバ母材が溶融するまで高温に加熱したことで生じる輻射光を検査光として利用することができる。
(第2の実施形態)(被覆異常部検出方法)
光ファイバ紡糸機40によって光ファイバを製造するには、光ファイバ裸線の原料となる光ファイバ母材を加熱炉41において例えば2000℃程度まで加熱し溶融させ、高温状態の光ファイバ裸線42を下方に引き伸ばす。
光ファイバ裸線42を樹脂コーティングが可能な温度にまで冷却し、樹脂塗布装置44を通過させることで樹脂を塗布し、樹脂硬化装置46を通過させることで、光ファイバ裸線42に塗布された樹脂を硬化させる。
前記樹脂からなる被覆が形成された光ファイバ素線45は、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッド(第二クラッド)とを有するPCFである。光ファイバ裸線は、例えばコアと、第一クラッドとを有する。被覆クラッドは、光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなる。
光ファイバ素線45は、ターンプーリー47を経て引き取り機48によって所定速度で引き取られ、ボビン49に巻き取られる。
光ファイバ紡糸機40によって光ファイバを製造するには、光ファイバ裸線の原料となる光ファイバ母材を加熱炉41において例えば2000℃程度まで加熱し溶融させ、高温状態の光ファイバ裸線42を下方に引き伸ばす。
光ファイバ裸線42を樹脂コーティングが可能な温度にまで冷却し、樹脂塗布装置44を通過させることで樹脂を塗布し、樹脂硬化装置46を通過させることで、光ファイバ裸線42に塗布された樹脂を硬化させる。
前記樹脂からなる被覆が形成された光ファイバ素線45は、ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッド(第二クラッド)とを有するPCFである。光ファイバ裸線は、例えばコアと、第一クラッドとを有する。被覆クラッドは、光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなる。
光ファイバ素線45は、ターンプーリー47を経て引き取り機48によって所定速度で引き取られ、ボビン49に巻き取られる。
高温に加熱された光ファイバ母材から発せられた輻射光は、光ファイバ裸線42を伝搬する。このため、この光を、(光ファイバ素線45に入射される)検査光として利用することができる。
撮像部3を用いて、ボビン49の手前の撮像位置50にて、光ファイバ素線45を撮像する。
検出部4は、撮像部3によって取得した光ファイバ素線45の画像における輝度の経時変化によって、被覆33の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて光ファイバ素線45の被覆の異常部を検出する。
撮像部3を用いて、ボビン49の手前の撮像位置50にて、光ファイバ素線45を撮像する。
検出部4は、撮像部3によって取得した光ファイバ素線45の画像における輝度の経時変化によって、被覆33の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて光ファイバ素線45の被覆の異常部を検出する。
この検出装置21によれば、撮像部3によって取得した光ファイバ素線45の画像における輝度の経時変化によって、被覆の異常部から外部に漏れた検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出するので、光ファイバ素線45の被覆の異常部を精度よく検出できる。
この検出装置21では、検査光の入射位置である紡糸炉41から、撮像位置50までの距離(光ファイバ長さ)は不変である。
このため、光の強度が観察位置においてほとんど変らないことから、光ファイバ素線45の長さの制限はない。また、光ファイバ素線45の全長において一定の精度で異常部を検出することができる。
このため、光の強度が観察位置においてほとんど変らないことから、光ファイバ素線45の長さの制限はない。また、光ファイバ素線45の全長において一定の精度で異常部を検出することができる。
なお、PCFを長さ方向に移動させるとは、PCFを撮像部に対して相対的に移動させることを意味する。上述の実施形態では固定された撮像部に対してPCFを移動させるが、PCFを撮像部に対して相対的に移動させることができれば、PCFの移動の具体的手法はこれに限定されず、例えばPCFと撮像部の両方を移動させてもよい。
また、図7に示すPCF30の光ファイバ裸線37は、コア31と第一クラッド32とを有する構造であるが、PCFの構造はこれに限定されない。
また、図7に示すPCF30の光ファイバ裸線37は、コア31と第一クラッド32とを有する構造であるが、PCFの構造はこれに限定されない。
1,21…検出装置(被覆異常部検出装置)、3,3A,3B…撮像部、4…検出部、30…PCF(ポリマークラッド光ファイバ)、31…コア、32…第一クラッド、33…被覆(被覆クラッド)、34…異常部、37…光ファイバ裸線、45…光ファイバ素線(ポリマークラッド光ファイバ)。
Claims (6)
- ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッドとを有し、前記被覆クラッドが前記光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなるポリマークラッド光ファイバの前記被覆クラッドの異常部を検出する被覆異常部検出方法であって、
前記ポリマークラッド光ファイバを撮像する1または複数の撮像部を用い、
前記ポリマークラッド光ファイバに検査光を入射させるとともに、前記ポリマークラッド光ファイバを長さ方向に移動させ、前記撮像部によって取得した前記ポリマークラッド光ファイバの画像における輝度の経時変化によって、前記被覆クラッドの異常部から外部に漏れた前記検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出することを特徴とする被覆異常部検出方法。 - 前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることを特徴とする請求項1に記載の被覆異常部検出方法。
- 前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の被覆異常部検出方法。
- ガラスからなる光ファイバ裸線と、前記光ファイバ裸線を被覆する被覆クラッドとを有し、前記被覆クラッドが前記光ファイバ裸線より屈折率の低い樹脂からなるポリマークラッド光ファイバの前記被覆クラッドの異常部を検出する被覆異常部検出装置であって、
検査光を入射させた前記ポリマークラッド光ファイバを長さ方向に移動させつつ撮像する1または複数の撮像部と、
前記撮像部によって取得した前記ポリマークラッド光ファイバの画像における輝度の経時変化によって、前記被覆クラッドの異常部から外部に漏れた前記検査光の有無を判定し、これに基づいて前記異常部を検出する検出部と、を備えることを特徴とする被覆異常部検出装置。 - 前記撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバのNAに相当する角度の範囲内に設置されることを特徴とする請求項4に記載の被覆異常部検出装置。
- 前記複数の撮像部は、前記ポリマークラッド光ファイバの周方向の位置を違えて設置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の被覆異常部検出装置。
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CN111595863A (zh) * | 2020-04-12 | 2020-08-28 | 黄宏琪 | 一种在线测量光纤涂层缺陷的装置及方法 |
CN114761852A (zh) * | 2020-02-17 | 2022-07-15 | 株式会社藤仓 | 纤维结构体、光合路器、激光光源及激光装置 |
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CN114761852B (zh) * | 2020-02-17 | 2024-03-19 | 株式会社藤仓 | 纤维结构体、光合路器、激光光源及激光装置 |
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CN111595863B (zh) * | 2020-04-12 | 2023-05-09 | 黄宏琪 | 一种在线测量光纤涂层缺陷的装置及方法 |
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