JP3470729B2 - 屈折率分布の測定方法および測定装置 - Google Patents
屈折率分布の測定方法および測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ母材の屈折
率分布の測定方法および測定装置に関するものである。
率分布の測定方法および測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバは光ファイバ母材を線引きし
て形成される。光ファイバ母材はＶＡＤ法等によって製
造される。光ファイバ母材は半径方向の屈折率がほぼ２
乗分布、軸方向の屈折率は均一になっている。良質な光
ファイバを得るためには線引きする前の光ファイバ母材
の屈折率分布を正確に測定することが必要である。
て形成される。光ファイバ母材はＶＡＤ法等によって製
造される。光ファイバ母材は半径方向の屈折率がほぼ２
乗分布、軸方向の屈折率は均一になっている。良質な光
ファイバを得るためには線引きする前の光ファイバ母材
の屈折率分布を正確に測定することが必要である。
【０００３】光ファイバ母材は、製造される際に微細構
造を生じる。光ファイバ母材の屈折率分布を測定する際
に、微細構造を測定するため入射光は微細構造より小さ
くする必要がある。このため、図７に示すようにレーザ
光３０を絞る場合には、レーザ光３０の最小の径（ビー
ムウエスト径：２Ｗ0 ）と波長λおよび入射角θとの間
にＷ0 ＝λ／（π・θ）の関係があり、ビームウエスト
径２Ｗ0 を小さくするためにはレーザ光３０の径２Ｗを
大きくして入射角θを大きくしなければならない。
造を生じる。光ファイバ母材の屈折率分布を測定する際
に、微細構造を測定するため入射光は微細構造より小さ
くする必要がある。このため、図７に示すようにレーザ
光３０を絞る場合には、レーザ光３０の最小の径（ビー
ムウエスト径：２Ｗ0 ）と波長λおよび入射角θとの間
にＷ0 ＝λ／（π・θ）の関係があり、ビームウエスト
径２Ｗ0 を小さくするためにはレーザ光３０の径２Ｗを
大きくして入射角θを大きくしなければならない。
【０００４】また脈理を有する光ファイバ母材の屈折率
分布の測定方法として、レーザ光３０を光ファイバ母材
に入射させ、図８に示すように光ファイバ母材から出射
されスクリーン１９に投影された出射光の０次の回折光
スポット２１、１次の回折光スポット２２、２次の回折
光スポット２３のデータを２値化して最小２乗法により
直線近似を行ない、近似直線２０を求める。その後、光
ファイバ母材が装着されていない状態の出射光の投影像
を基準点０として、光ファイバ母材の中心軸と垂直にレ
ーザ光３０が通る平面、すなわちｙ軸との交点ｙc を求
めその交点ｙcの座標軸から出射角φを算出する。光フ
ァイバ母材の半径方向の各位置で出射角φを算出して、
この出射角φから光ファイバ母材の屈折率分布ｎ（ｒ）
を次式
分布の測定方法として、レーザ光３０を光ファイバ母材
に入射させ、図８に示すように光ファイバ母材から出射
されスクリーン１９に投影された出射光の０次の回折光
スポット２１、１次の回折光スポット２２、２次の回折
光スポット２３のデータを２値化して最小２乗法により
直線近似を行ない、近似直線２０を求める。その後、光
ファイバ母材が装着されていない状態の出射光の投影像
を基準点０として、光ファイバ母材の中心軸と垂直にレ
ーザ光３０が通る平面、すなわちｙ軸との交点ｙc を求
めその交点ｙcの座標軸から出射角φを算出する。光フ
ァイバ母材の半径方向の各位置で出射角φを算出して、
この出射角φから光ファイバ母材の屈折率分布ｎ（ｒ）
を次式
【０００５】
【数１】
【０００６】（ｎ2 はクラッドの屈折率、ａは光ファイ
バ母材の半径、ｒは入射位置）で算出する方法がある。
この方法においては、入射角θが大きい場合はスクリー
ン１９上の投影像２１〜２３が大きくなるため近似直線
２０の測定誤差が大きくなってしまい、測定精度を良く
するためにはレーザ光３０の径２Ｗを小さくして入射角
θを小さくしなければならない。
バ母材の半径、ｒは入射位置）で算出する方法がある。
この方法においては、入射角θが大きい場合はスクリー
ン１９上の投影像２１〜２３が大きくなるため近似直線
２０の測定誤差が大きくなってしまい、測定精度を良く
するためにはレーザ光３０の径２Ｗを小さくして入射角
θを小さくしなければならない。
【０００７】このようにレーザ光の径には光ファイバ母
材の脈理や微細構造の大きさに合った最適な値がある
が、径を変えて屈折率分布を測定することができる方法
および装置はなかった。
材の脈理や微細構造の大きさに合った最適な値がある
が、径を変えて屈折率分布を測定することができる方法
および装置はなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためなされたもので、光ファイバ母材の脈理や
微細構造の大きさに合わせてレーザ光の径を容易に変え
ることができ、測定精度の高い屈折率分布の測定方法お
よび測定装置を提供することを目的とする。
解決するためなされたもので、光ファイバ母材の脈理や
微細構造の大きさに合わせてレーザ光の径を容易に変え
ることができ、測定精度の高い屈折率分布の測定方法お
よび測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の屈折率分布の測定方法は、図１に
示すように光ファイバ母材７の軸方向とは垂直な方向か
らレーザー光１４を入射させ、その出射光１７の光パタ
ーンを観察して光ファイバ母材７の屈折率分布を測定す
る屈折率分布の測定方法において、レーザー光１４がビ
ームエクスパンダ２で広げられた後の光路中で複数の径
のアパーチャー１８（図２参照）を断続的に変化させ
て、測定精度が高くなる最適な径を選択して測定する。
めになされた本発明の屈折率分布の測定方法は、図１に
示すように光ファイバ母材７の軸方向とは垂直な方向か
らレーザー光１４を入射させ、その出射光１７の光パタ
ーンを観察して光ファイバ母材７の屈折率分布を測定す
る屈折率分布の測定方法において、レーザー光１４がビ
ームエクスパンダ２で広げられた後の光路中で複数の径
のアパーチャー１８（図２参照）を断続的に変化させ
て、測定精度が高くなる最適な径を選択して測定する。
【００１０】前記の目的を達成するためになされた本発
明の屈折率分布の測定装置は、図１に示すようにビーム
エクスパンダ２を備えたレーザー光源１からのレーザー
光を１４を、光ファイバ母材７の軸方向とは垂直な方向
から光ファイバ母材７に集束させる集光用レンズ６と、
光ファイバ母材７を通った出射光１７の投影像を検出す
る撮像手段１２とを有する屈折率分布の測定装置におい
て、ビームエクスパンダ２から集光用レンズ６に到る光
路中に、複数の径のアパーチャー１８（図２参照）から
なる空間フィルタ３を有し、その複数の径のアパーチャ
ー１８を切換えて、測定精度が高くなる最適な径の入射
光学系の光路が形成される。
明の屈折率分布の測定装置は、図１に示すようにビーム
エクスパンダ２を備えたレーザー光源１からのレーザー
光を１４を、光ファイバ母材７の軸方向とは垂直な方向
から光ファイバ母材７に集束させる集光用レンズ６と、
光ファイバ母材７を通った出射光１７の投影像を検出す
る撮像手段１２とを有する屈折率分布の測定装置におい
て、ビームエクスパンダ２から集光用レンズ６に到る光
路中に、複数の径のアパーチャー１８（図２参照）から
なる空間フィルタ３を有し、その複数の径のアパーチャ
ー１８を切換えて、測定精度が高くなる最適な径の入射
光学系の光路が形成される。
【００１１】
【作用】本発明の屈折率分布の測定方法および測定装置
は、図１に示すように入射光路中に複数の径のアパーチ
ャー１８を有する回転可能な空間フィルタ３を入れるこ
とにより、入射光１４の入射角を任意に変えることがで
き、ビームウエスト径２Ｗ0 を最適の径にして測定する
ことができる。このため出射光１７をスクリーン１１上
に投影させてその投影像のデータを演算処理して近似直
線を求める際、誤差のない近似直線を求めることができ
る。
は、図１に示すように入射光路中に複数の径のアパーチ
ャー１８を有する回転可能な空間フィルタ３を入れるこ
とにより、入射光１４の入射角を任意に変えることがで
き、ビームウエスト径２Ｗ0 を最適の径にして測定する
ことができる。このため出射光１７をスクリーン１１上
に投影させてその投影像のデータを演算処理して近似直
線を求める際、誤差のない近似直線を求めることができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の屈折率分布の測定装置の概
略構成図である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から出射したレー
ザ光１４が通る位置にビームエクスパンダ２、空間フィ
ルタ３、集光用レンズ６がこの順に配置されている。
略構成図である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から出射したレー
ザ光１４が通る位置にビームエクスパンダ２、空間フィ
ルタ３、集光用レンズ６がこの順に配置されている。
【００１４】空間フィルタ３は、図２に示すように、円
板状の遮光板３に異なる大きさの複数のアパーチャー１
８が明けられている。遮光板３の中心がパルスモータ４
の回転軸に連結されている。複数のアパーチャー１８の
中心は、パルスモータ４の回転軸（すなわち遮光板３の
中心）を中心とする円上に並べられている。
板状の遮光板３に異なる大きさの複数のアパーチャー１
８が明けられている。遮光板３の中心がパルスモータ４
の回転軸に連結されている。複数のアパーチャー１８の
中心は、パルスモータ４の回転軸（すなわち遮光板３の
中心）を中心とする円上に並べられている。
【００１５】集光用レンズ６を通ったレーザ光１４が最
小の径になる位置に、セル８に貫通して固定された光フ
ァイバ母材７が配置されており、セル８はマッチングオ
イル９で満たされている。光ファイバ母材７を通った出
射光１７の投影像が写し出される位置にスクリーン１
１、投影像を撮像できる位置にカメラ１２が配置されて
いる。カメラ１２にはコンピュータ１３が接続されてい
る。
小の径になる位置に、セル８に貫通して固定された光フ
ァイバ母材７が配置されており、セル８はマッチングオ
イル９で満たされている。光ファイバ母材７を通った出
射光１７の投影像が写し出される位置にスクリーン１
１、投影像を撮像できる位置にカメラ１２が配置されて
いる。カメラ１２にはコンピュータ１３が接続されてい
る。
【００１６】Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から出射したレーザ光
１４はビームエクスパンダ２でその径が広げられ、必要
に応じてパルスモータ４を動作させて空間フィルタ３を
回転させアパーチャー１８を通って最適な径にされる。
空間フィルタ３を通過したレーザ光１４は集光用レンズ
６により収斂され光ファイバ母材７の中心で最小の径と
なる。光ファイバ母材７を通過した出射光１７はスクリ
ーン１１にその投影像が写し出される。写し出された投
影像はカメラ１２で撮像され、カメラ１２で得られた投
影像の位置からコンピュータ１３によって出射角が算出
されて屈折率分布が求められる。
１４はビームエクスパンダ２でその径が広げられ、必要
に応じてパルスモータ４を動作させて空間フィルタ３を
回転させアパーチャー１８を通って最適な径にされる。
空間フィルタ３を通過したレーザ光１４は集光用レンズ
６により収斂され光ファイバ母材７の中心で最小の径と
なる。光ファイバ母材７を通過した出射光１７はスクリ
ーン１１にその投影像が写し出される。写し出された投
影像はカメラ１２で撮像され、カメラ１２で得られた投
影像の位置からコンピュータ１３によって出射角が算出
されて屈折率分布が求められる。
【００１７】上記の装置、動作により以下の条件で測定
を行なった。
を行なった。
【００１８】光ファイバ母材７をその中心と集光用レン
ズ６との距離が３００ｍｍになるように配置して、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ１からのレーザ光１４の径をビームエクス
パンダ２で１５ｍｍに広げ、径１〜１５ｍｍのアパーチ
ャー１８が明けられた空間フィルタ３の径４ｍｍのアパ
ーチャー１８を用いて屈折率分布を測定した。また光フ
ァイバ母材のコアの最大屈折率をｎ1 、クラッドの屈折
率をｎ2 として屈折率を測定し、次式で示す比屈折率差
Δ Δ＝（ｎ1 −ｎ2 ）×１００／ｎ1 を求め、この比屈折率差Δの標準偏差σを算出して比屈
折率差Δで正規化し、（σ／Δ）で示される繰り返し精
度を調べた。
ズ６との距離が３００ｍｍになるように配置して、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ１からのレーザ光１４の径をビームエクス
パンダ２で１５ｍｍに広げ、径１〜１５ｍｍのアパーチ
ャー１８が明けられた空間フィルタ３の径４ｍｍのアパ
ーチャー１８を用いて屈折率分布を測定した。また光フ
ァイバ母材のコアの最大屈折率をｎ1 、クラッドの屈折
率をｎ2 として屈折率を測定し、次式で示す比屈折率差
Δ Δ＝（ｎ1 −ｎ2 ）×１００／ｎ1 を求め、この比屈折率差Δの標準偏差σを算出して比屈
折率差Δで正規化し、（σ／Δ）で示される繰り返し精
度を調べた。
【００１９】まず光ファイバ母材７として脈理を有する
母材を用いて測定すると、図３に示すように屈折率分布
に誤差はなく繰り返し精度は０．００３と良かった。次
にコアの近傍に屈折率の高い微細構造を有する母材を用
いて測定すると、図４に示すように微細構造を測定する
ことができなかった。そこで空間フィルタ３を回転させ
径１５ｍｍのアパーチャー１８にしたところ微細構造を
測定することができ、繰り返し精度も０．００１と良か
った。
母材を用いて測定すると、図３に示すように屈折率分布
に誤差はなく繰り返し精度は０．００３と良かった。次
にコアの近傍に屈折率の高い微細構造を有する母材を用
いて測定すると、図４に示すように微細構造を測定する
ことができなかった。そこで空間フィルタ３を回転させ
径１５ｍｍのアパーチャー１８にしたところ微細構造を
測定することができ、繰り返し精度も０．００１と良か
った。
【００２０】比較のため、光ファイバ母材７をその中心
と集光用レンズ６との距離が３００ｍｍになるように配
置して、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１からのレーザ光１４の径を
ビームエクスパンダ２で１５ｍｍに広げ空間フィルタ３
を使用せずに屈折率分布を測定した。まず光ファイバ母
材７として脈理を有する母材の屈折率分布を測定する
と、図５に示すように誤差を生じてしまい繰り返し精度
も０．１と悪かった。次に微細構造を有する母材の屈折
率分布を測定すると、図６に示すように微細構造を測定
することができたが、繰り返し精度は０．００３と実施
例よりも悪かった。
と集光用レンズ６との距離が３００ｍｍになるように配
置して、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１からのレーザ光１４の径を
ビームエクスパンダ２で１５ｍｍに広げ空間フィルタ３
を使用せずに屈折率分布を測定した。まず光ファイバ母
材７として脈理を有する母材の屈折率分布を測定する
と、図５に示すように誤差を生じてしまい繰り返し精度
も０．１と悪かった。次に微細構造を有する母材の屈折
率分布を測定すると、図６に示すように微細構造を測定
することができたが、繰り返し精度は０．００３と実施
例よりも悪かった。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の測
定方法および測定装置により屈折率分布を測定すれば、
光ファイバ母材の脈理や微細構造の大きさに合わせてレ
ーザ光の径を容易に変えることができるため、繰り返し
精度が良く測定精度が高い。
定方法および測定装置により屈折率分布を測定すれば、
光ファイバ母材の脈理や微細構造の大きさに合わせてレ
ーザ光の径を容易に変えることができるため、繰り返し
精度が良く測定精度が高い。
【図１】本発明を適用する屈折率分布の測定装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明を適用する屈折率分布の測定装置の一部
品の側面図および部分断面図である。
品の側面図および部分断面図である。
【図３】本発明を適用する屈折率分布の測定方法の実施
例における屈折率分布を示す図である。
例における屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明を適用する屈折率分布の測定方法の実施
例における屈折率分布を示す図である。
例における屈折率分布を示す図である。
【図５】従来の屈折率分布の測定方法の例における屈折
率分布を示す図である。
率分布を示す図である。
【図６】従来の屈折率分布の測定方法の例における屈折
率分布を示す図である。
率分布を示す図である。
【図７】入射レーザ光のビームウエスト径と入射角との
関係を説明する図である。
関係を説明する図である。
【図８】出射光のスクリーン上の投影像および近似直線
を示す図である。
を示す図である。
１はＨｅ−Ｎｅレーザ、２はビームエクスパンダ、３は
空間フィルタ、４はパルスモータ、６は集光用レンズ、
７は光ファイバ母材、８はセル、９はマッチングオイ
ル、１１・１９はスクリーン、１２はカメラ、１３はコ
ンピュータ、１４は入射光、１７は出射光、１８はアパ
ーチャー、２０は近似直線、２１〜２３は投影像、３０
はレーザ光である。
空間フィルタ、４はパルスモータ、６は集光用レンズ、
７は光ファイバ母材、８はセル、９はマッチングオイ
ル、１１・１９はスクリーン、１２はカメラ、１３はコ
ンピュータ、１４は入射光、１７は出射光、１８はアパ
ーチャー、２０は近似直線、２１〜２３は投影像、３０
はレーザ光である。
フロントページの続き
(72)発明者 大野田 忠与
東京都千代田区神田錦町二丁目９番地
信越エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 市川 和弘
東京都千代田区神田錦町二丁目９番地
信越エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 鈴木 敏之
東京都千代田区神田錦町二丁目９番地
信越エンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−60654（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−70436（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−294239（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−311245（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−91334（ＪＰ，Ａ)
特表 平４−501772（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 11/00 - 11/02
G01N 21/41
G02B 6/00
G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバ母材の軸方向とは垂直な方向
からレーザー光を入射させ、その出射光の光パターンを
観察して光ファイバ母材の屈折率分布を測定する屈折率
分布の測定方法において、該レーザー光がビームエクス
パンダで広げられた後の光路中で複数の径のアパーチャ
ーを断続的に変化させて、測定精度が高くなる最適な径
を選択して測定することを特徴とする屈折率分布の測定
方法。 - 【請求項２】 ビームエクスパンダを備えたレーザー光
源からのレーザー光を、光ファイバ母材の軸方向とは垂
直な方向から該光ファイバ母材に集束させる集光用レン
ズと、該光ファイバ母材を通った出射光の投影像を検出
する撮像手段とを有する屈折率分布の測定装置におい
て、該ビームエクスパンダから該集光用レンズに到る光
路中に、複数の径のアパーチャーからなる空間フィルタ
を有し、その複数の径のアパーチャーを切換えて、測定
精度が高くなる最適な径の入射光学系の光路が形成され
ることを特徴とする屈折率分布の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04708094A JP3470729B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 屈折率分布の測定方法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04708094A JP3470729B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 屈折率分布の測定方法および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201221A JPH08201221A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3470729B2 true JP3470729B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=12765202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04708094A Expired - Lifetime JP3470729B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 屈折率分布の測定方法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470729B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105784336A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤器件的透射和反射性能测试装置及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3072986B2 (ja) | 1998-10-12 | 2000-08-07 | 佐々木 一正 | 光ファイバ母材の内部屈折率分布測定法と測定装置 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP04708094A patent/JP3470729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105784336A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤器件的透射和反射性能测试装置及方法 |
| CN105784336B (zh) * | 2016-04-26 | 2018-05-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤器件的透射和反射性能测试装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08201221A (ja) | 1996-08-09 |
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Legal Events
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