JPH0233089B2 - - Google Patents
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- JPH0233089B2 JPH0233089B2 JP58092599A JP9259983A JPH0233089B2 JP H0233089 B2 JPH0233089 B2 JP H0233089B2 JP 58092599 A JP58092599 A JP 58092599A JP 9259983 A JP9259983 A JP 9259983A JP H0233089 B2 JPH0233089 B2 JP H0233089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- matrix
- photosensitive element
- refractive index
- optical
- Prior art date
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 37
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/412—Index profiling of optical fibres
Landscapes
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光フアイバー若しくは光フアイバー
母材の屈折率形態を決定する装置に関するもので
ある。
母材の屈折率形態を決定する装置に関するもので
ある。
光フアイバーの屈折率形態は、集光効率、導波
特性、および帯域幅の如きフアイバーの一連の基
本的特性を決定する上で重要な役割を演ずる。
特性、および帯域幅の如きフアイバーの一連の基
本的特性を決定する上で重要な役割を演ずる。
かかる形態は、フアイバーが引抜かれる母材の
それに精密に依存している。それ故、それは、該
母材について必要な測定を行うことによつて決定
するのが便利である。実際、母材は、その寸法が
大きいため、フアイバーよりも取扱操作が容易で
ある。
それに精密に依存している。それ故、それは、該
母材について必要な測定を行うことによつて決定
するのが便利である。実際、母材は、その寸法が
大きいため、フアイバーよりも取扱操作が容易で
ある。
更に、フアイバーもしくは母材全体に沿う形態
に関する全般的な知識が望ましく、このためにフ
フアイバーもしくは母材のスラブを離脱する必要
のない方法を使用するべきである。
に関する全般的な知識が望ましく、このためにフ
フアイバーもしくは母材のスラブを離脱する必要
のない方法を使用するべきである。
非破壊方法による例としては、「空間フイルタ
リング方法による光フアイバー母材内の屈折率形
態の測定」（“Measurement of refractive―
index profiles in optical―fibre preforms by
spatial―filtering technique”，Electronics
Letters，vol16No.16、1980 ３月13日） と題する論文がI.I.ササキ、D.N.ペインおよびM.
J.アダムスにより、また、「高解像空間フイルタ
ーリング方法の改善技術を使用して測定した単
「一モードフイルタ母材内の屈折率形態の変化」
と題する論文（光通信に関する第６回ヨーロツパ
会議、ヨーク．1980年、９月16〜19日提出）がI.
I.ササキ、D.N.ペイン、R.J.マンスフイールドお
よびM.J.アダムスにより報告されている。
リング方法による光フアイバー母材内の屈折率形
態の測定」（“Measurement of refractive―
index profiles in optical―fibre preforms by
spatial―filtering technique”，Electronics
Letters，vol16No.16、1980 ３月13日） と題する論文がI.I.ササキ、D.N.ペインおよびM.
J.アダムスにより、また、「高解像空間フイルタ
ーリング方法の改善技術を使用して測定した単
「一モードフイルタ母材内の屈折率形態の変化」
と題する論文（光通信に関する第６回ヨーロツパ
会議、ヨーク．1980年、９月16〜19日提出）がI.
I.ササキ、D.N.ペイン、R.J.マンスフイールドお
よびM.J.アダムスにより報告されている。
これらの方法によると、光ビームが該ビームに
垂直な平面において階段状に配置された母材の側
面部を照射し、該ビーム光線は屈折率形態に依存
する角度で屈折して、母材の各位置について、相
異なる偏向角に対応するその焦点面の直線に沿つ
て異なる位置を構成する、レンズにより集光され
る。
垂直な平面において階段状に配置された母材の側
面部を照射し、該ビーム光線は屈折率形態に依存
する角度で屈折して、母材の各位置について、相
異なる偏向角に対応するその焦点面の直線に沿つ
て異なる位置を構成する、レンズにより集光され
る。
第一の方法によると、偏向関数、すなわち、偏
向角と母材上への光線の入射点との間の関係を設
定する関数は、光電感度を有する面に投影され、
暗域と明域とからなる該映像から電気信号が得ら
れ、処理されて、屈折率形態を供給する。
向角と母材上への光線の入射点との間の関係を設
定する関数は、光電感度を有する面に投影され、
暗域と明域とからなる該映像から電気信号が得ら
れ、処理されて、屈折率形態を供給する。
第二の方法によると、レンズの焦点面に位置す
る回転スペースフイルターは、該直線の相異なる
位置と偏向角の値を掃引し、このため、屈折率形
態が個々の屈折光線が消滅する瞬間（適当な映像
平面内に配置された光ダイオードにより合図され
た瞬間）と、スペースフイルターが基準点を通過
する瞬間との間に経過する時間から得られる。上
記の公知の方法では、次に掲げる一連の欠点を有
する。
る回転スペースフイルターは、該直線の相異なる
位置と偏向角の値を掃引し、このため、屈折率形
態が個々の屈折光線が消滅する瞬間（適当な映像
平面内に配置された光ダイオードにより合図され
た瞬間）と、スペースフイルターが基準点を通過
する瞬間との間に経過する時間から得られる。上
記の公知の方法では、次に掲げる一連の欠点を有
する。
第一に、スクリーン上に現われる映像は、明域
から暗域へ至る鋭い遷移性を与えずに、該両域
は、半分明るい帯域によつて分離される。このた
め、該両域間の境界は、はつきり区別することが
困難となる。この困難は、屈折光線が存在する区
域か暗域から明確に隔離されていないために、第
二の方法による場合にも、同様に見られることで
ある。
から暗域へ至る鋭い遷移性を与えずに、該両域
は、半分明るい帯域によつて分離される。このた
め、該両域間の境界は、はつきり区別することが
困難となる。この困難は、屈折光線が存在する区
域か暗域から明確に隔離されていないために、第
二の方法による場合にも、同様に見られることで
ある。
この困難は、調査すべき映像や交差すべきビー
ムが静止しておらず、母材とともに変位するとい
う事実によつて増大する。
ムが静止しておらず、母材とともに変位するとい
う事実によつて増大する。
更に、これらの方法を行う機器は、複雑にな
り、このため可動部品が存在することによつて高
価になり（映像を走査したり屈折ビームを交差す
る母材や装置）、これは同時に、測定精度を制限
し、かかる部品を正確に同期化する必要のため
に、高価なものとする。
り、このため可動部品が存在することによつて高
価になり（映像を走査したり屈折ビームを交差す
る母材や装置）、これは同時に、測定精度を制限
し、かかる部品を正確に同期化する必要のため
に、高価なものとする。
本発明の目的は、明域から暗域への遷移の検出
を必要とせず、可動機械部品を有しない、光フア
イバーもしくは光フアイバー母材の屈折率形態を
決定するための装置を提供し、正確な測定値が特
別に簡単な設備によつて得られることができるよ
うにすることである。
を必要とせず、可動機械部品を有しない、光フア
イバーもしくは光フアイバー母材の屈折率形態を
決定するための装置を提供し、正確な測定値が特
別に簡単な設備によつて得られることができるよ
うにすることである。
本発明によれば、光フアイバーもしくは光フア
イバー母材の屈折形態を決定する装置を提供し、
光フアイバーもしくは光フアイバー母材へ向つて
光線を送り、該ビームは、フアイバーもしくは母
材により屈折した後、輝度情報をそのような情報
から屈折率形態を得ることができるデータ取得系
へ供給する感光性素子により集光される光フアイ
バーもしくは光フアイバー母材の屈折率形態を決
定する装置において、不透明スクリーンがフアイ
バーもしくはその母材と、光源との間に、光線伝
播方向に直角に配置され、該スククリーンは、屈
折率形態が決定されるフアイバーもしくは母材の
平面区画を識別する斜めスリツトを有し、光学系
か、フアイバーもしくはその母材と感光性素子と
の間に配置され、該光学系は、該感光性素子上
に、光伝播方向に直角な２方向に近距離領域映
像、すなわち、フアイバーもしくは母材上への該
光ビームの入射点に依存する映像と、遠距離領域
映像、すなわち、フアイバーもしくは母材により
屈折したビーム光線の偏向角に依存する映像とを
形成し、該感光性素子がデータ取得系統に接続し
たテレビ・カメラの感光性素子であつて、電子ビ
ームにより、ラインごとに走査され、該データ取
得系統は走査に由来する信号から、該感光性素子
上の最高輝度点の座標を、そして、そのような座
標から、偏向関数を、したがつて、屈折率形態を
得ることを特徴とする。
イバー母材の屈折形態を決定する装置を提供し、
光フアイバーもしくは光フアイバー母材へ向つて
光線を送り、該ビームは、フアイバーもしくは母
材により屈折した後、輝度情報をそのような情報
から屈折率形態を得ることができるデータ取得系
へ供給する感光性素子により集光される光フアイ
バーもしくは光フアイバー母材の屈折率形態を決
定する装置において、不透明スクリーンがフアイ
バーもしくはその母材と、光源との間に、光線伝
播方向に直角に配置され、該スククリーンは、屈
折率形態が決定されるフアイバーもしくは母材の
平面区画を識別する斜めスリツトを有し、光学系
か、フアイバーもしくはその母材と感光性素子と
の間に配置され、該光学系は、該感光性素子上
に、光伝播方向に直角な２方向に近距離領域映
像、すなわち、フアイバーもしくは母材上への該
光ビームの入射点に依存する映像と、遠距離領域
映像、すなわち、フアイバーもしくは母材により
屈折したビーム光線の偏向角に依存する映像とを
形成し、該感光性素子がデータ取得系統に接続し
たテレビ・カメラの感光性素子であつて、電子ビ
ームにより、ラインごとに走査され、該データ取
得系統は走査に由来する信号から、該感光性素子
上の最高輝度点の座標を、そして、そのような座
標から、偏向関数を、したがつて、屈折率形態を
得ることを特徴とする。
以上の点を理解しやすくするために添付図面に
ついて説明すると、第１図は、例えばHe−Neレ
ーザによる光線１で光ビームをフアイバーもしく
は母材上に送り、その屈折率を測定する。フアイ
バーもしくは母材と共にブロツク２により図示し
て第２図に詳細に描いた光学系は、テレビカメラ
の感光素子上に映像を結像させ該映像は、点がフ
アイバーもしくは母材上に光ビームの入射点と一
対一の関係で対応する輝曲線を構成する。
ついて説明すると、第１図は、例えばHe−Neレ
ーザによる光線１で光ビームをフアイバーもしく
は母材上に送り、その屈折率を測定する。フアイ
バーもしくは母材と共にブロツク２により図示し
て第２図に詳細に描いた光学系は、テレビカメラ
の感光素子上に映像を結像させ該映像は、点がフ
アイバーもしくは母材上に光ビームの入射点と一
対一の関係で対応する輝曲線を構成する。
映像は、テレビカメラ３の電子ビームにより走
査され、該テレビカメラ３は、ライン識別器４を
経て、データ取得処理系統６に感光性素子の異な
つた線の点の輝度を示すアナログ電気信号を供給
する。
査され、該テレビカメラ３は、ライン識別器４を
経て、データ取得処理系統６に感光性素子の異な
つた線の点の輝度を示すアナログ電気信号を供給
する。
特に、輝度曲線上の諸点は、最高輝度により認
識されるだろう。映像は同時に照合のためにモニ
タ５に送られる。
識されるだろう。映像は同時に照合のためにモニ
タ５に送られる。
データ取得処理系統６は、アナログ信号をデジ
タル形に変換し、輝度情報から偏向関数を、した
がつて、当業者に周知の相関式に従つて屈折率形
態を得る；該相関式は、例えば、既に言及した
Electronics Lettersからの論文において開示さ
れている。
タル形に変換し、輝度情報から偏向関数を、した
がつて、当業者に周知の相関式に従つて屈折率形
態を得る；該相関式は、例えば、既に言及した
Electronics Lettersからの論文において開示さ
れている。
第２図によれば、光ビームの伝播方向Ｚに垂直
な不透明スクリーン８が、簡潔に示すために垂直
軸ｙで示したフアイバーもしくは母材７の上流に
置かれている。該不透明スクリーン８は、水平軸
ｘとβ角を形成する斜めスリツト９を備えてい
る。
な不透明スクリーン８が、簡潔に示すために垂直
軸ｙで示したフアイバーもしくは母材７の上流に
置かれている。該不透明スクリーン８は、水平軸
ｘとβ角を形成する斜めスリツト９を備えてい
る。
水平軸を有する円筒形レンズと球形レンズのよ
うなレンズの配列すなわち、対物レンズ１０，１
１が、フアイバーもしくは母材の下流に位置し、
テレビカメラ３（第１図）の感光性素子１２上
に、映像１３を形成し、該感光性素子は球形レン
ズ１１の焦点面内に位置する。
うなレンズの配列すなわち、対物レンズ１０，１
１が、フアイバーもしくは母材の下流に位置し、
テレビカメラ３（第１図）の感光性素子１２上
に、映像１３を形成し、該感光性素子は球形レン
ズ１１の焦点面内に位置する。
フアイバーが液浸される屈折率整合液体を有せ
るセルは簡潔に示すために図示しない。
るセルは簡潔に示すために図示しない。
上記の二個のレンズのために、遠距離領域映
像、即ち、フアイバーもしくは母材７により屈折
したビームの偏向角に依存する映像（角度情報）
は、感光性素子１２上の一方向に形成され（既に
述べた配列の水平方向）、また近距離領域映像、
すなわち、フアイバーもしくは母材７の平面区画
上への光ビームの入射点に依存する映像は（空間
情報）、直角方向に形成される。角度内容は、該
二個のレンズの焦点距離により、円筒形レンズに
よるか球形レンズによるかして識別され、一方、
空間内容は、二個のレンズにより共同で識別され
る。
像、即ち、フアイバーもしくは母材７により屈折
したビームの偏向角に依存する映像（角度情報）
は、感光性素子１２上の一方向に形成され（既に
述べた配列の水平方向）、また近距離領域映像、
すなわち、フアイバーもしくは母材７の平面区画
上への光ビームの入射点に依存する映像は（空間
情報）、直角方向に形成される。角度内容は、該
二個のレンズの焦点距離により、円筒形レンズに
よるか球形レンズによるかして識別され、一方、
空間内容は、二個のレンズにより共同で識別され
る。
最後に、斜めスリツト９は、たとえ異なる点に
入射しても同じ偏向角を有する光線、特に軸から
のその距離によつてのみではなく、その垂直座標
ｙに応じて入射点を識別する非偏向光線を識別す
る。
入射しても同じ偏向角を有する光線、特に軸から
のその距離によつてのみではなく、その垂直座標
ｙに応じて入射点を識別する非偏向光線を識別す
る。
光学系の動作は、第３図および第４図にも示さ
れている。ここで、Ｘ，ｘ，x1，x2，ξ（第２図
をも参照）は、スクリーン９中、光フアイバーも
しくは母材７中、レンズ１０，１１中、および感
光性素子１２中における点の水平座標（Ｚ方向に
直角）であり；Ｙ，ｙ，y1，y2，ηは、それに対
応する垂直座標であり；ψ（第３図）は、偏向角
であり；ｆ，f2は、それぞれ光学系と、レンズ１
１の焦点距離であり；ｄは光学系の焦点面と映像
面との間の距離である。
れている。ここで、Ｘ，ｘ，x1，x2，ξ（第２図
をも参照）は、スクリーン９中、光フアイバーも
しくは母材７中、レンズ１０，１１中、および感
光性素子１２中における点の水平座標（Ｚ方向に
直角）であり；Ｙ，ｙ，y1，y2，ηは、それに対
応する垂直座標であり；ψ（第３図）は、偏向角
であり；ｆ，f2は、それぞれ光学系と、レンズ１
１の焦点距離であり；ｄは光学系の焦点面と映像
面との間の距離である。
水平面（Ｘ，ｚ；ｘ，ｚ；x1，ｚ；x2，zξ，
ｚ）を考慮すると円筒レンズはなんの影響も与え
ない。従つて、水平座標ｘ（＝Ｘ）を有するフア
イバーもしくは母材の点は、素子１２上の座標ξ
（屈折率整合液体により生起される屈折を無視し
て）が次の式で与えられる点に対応する： ξ＝f2tan (1) 垂直面では、円筒レンズ１０も有効である：す
なわち、光学系１０，１１は全体として横倍率
ｄ／ｆを提供し、そして、座標ｙ（＝Ｙ）を有するフ アイバーもしくは母材の点は、座標： η＝−ｄ／ｆｙ (2) を有する素子１２上の点に対応する。記号−は、
映像が対象に対して倒立していることを示す。ｙ
＝Ｙ＝Xtanβ＝xtanβであるから、(1)式に代入す
ると、次の感光性素子上の輝度映像曲線の次の方
程式が得られる： ξ＝f2tan（ｘ）＝f2tan（−fη／ｄcotβ） (3) テレビカメラ３とライン識別器は、各ライン
（座標η）の座標ξの各点の輝度値を供給する：
輝度曲線の正確な位置は上述の通り識別できる。
なぜなら、その点で回折現象のために、あり得る
第二番目の最大値からさえ容易に識別できる最大
輝度が存在するからである。
ｚ）を考慮すると円筒レンズはなんの影響も与え
ない。従つて、水平座標ｘ（＝Ｘ）を有するフア
イバーもしくは母材の点は、素子１２上の座標ξ
（屈折率整合液体により生起される屈折を無視し
て）が次の式で与えられる点に対応する： ξ＝f2tan (1) 垂直面では、円筒レンズ１０も有効である：す
なわち、光学系１０，１１は全体として横倍率
ｄ／ｆを提供し、そして、座標ｙ（＝Ｙ）を有するフ アイバーもしくは母材の点は、座標： η＝−ｄ／ｆｙ (2) を有する素子１２上の点に対応する。記号−は、
映像が対象に対して倒立していることを示す。ｙ
＝Ｙ＝Xtanβ＝xtanβであるから、(1)式に代入す
ると、次の感光性素子上の輝度映像曲線の次の方
程式が得られる： ξ＝f2tan（ｘ）＝f2tan（−fη／ｄcotβ） (3) テレビカメラ３とライン識別器は、各ライン
（座標η）の座標ξの各点の輝度値を供給する：
輝度曲線の正確な位置は上述の通り識別できる。
なぜなら、その点で回折現象のために、あり得る
第二番目の最大値からさえ容易に識別できる最大
輝度が存在するからである。
明域から暗域への漸進的遷移の調査に基づいた
周知の方法におけるように、映像点の検知に不確
実さがない。
周知の方法におけるように、映像点の検知に不確
実さがない。
更に、本発明によるシステムは、フアイバーも
しくは母材の平面区画全体の映像を与えるから、
その軸に平行に移動されない。
しくは母材の平面区画全体の映像を与えるから、
その軸に平行に移動されない。
以上述べたことは、限定されることのない例と
してであつて、本発明の範囲を逸脱することなく
変形および変更が可能であることは明らかであ
る。
してであつて、本発明の範囲を逸脱することなく
変形および変更が可能であることは明らかであ
る。
第１図は本発明による装置の図式図で；第２図
はより拡大して示す映像形成の可能なシステム
で；そして第３図および第４図は、映像形成を示
すダイヤグラムである。 １…光源、２…ブロツク、３…テレビカメラ、
４…ライン識別器、５…モニター、６…データ取
得系統、７…光フアイバーもしくは母材、８…ス
クリーン、９…斜めスリツト、１０，１１…対物
レンズ、１２…感光性素子、１３…映像。
はより拡大して示す映像形成の可能なシステム
で；そして第３図および第４図は、映像形成を示
すダイヤグラムである。 １…光源、２…ブロツク、３…テレビカメラ、
４…ライン識別器、５…モニター、６…データ取
得系統、７…光フアイバーもしくは母材、８…ス
クリーン、９…斜めスリツト、１０，１１…対物
レンズ、１２…感光性素子、１３…映像。
Claims (1)
- １ 光源１がフアイバーもしくはフアイバ母材７
に向けて光線を送り、該光線は該フアイバーもし
くはフアイバー母材７により屈折された後、感光
性素子１２により集光され、該感光性素子は輝度
情報をデータ取得システム６に供給し、該取得シ
ステムはそのような情報から屈折率形態を得るこ
とができる光フアイバーもしくは光フアイバー母
材の屈折率形態を決定するための装置において、
不透明スクリーン８がフアイバーもしくはフアイ
バー母材７と光源１との間に、光線伝播方向Ｚに
直角に配置され、該スクリーンは、屈折率形態が
決定されるフアイバーもしくはその母材７の平面
区画を識別する斜めスリツト９を有し；光学系が
フアイバーもしくはその母材７と感光性素子１２
との間に配置され、該光学系１０，１１は、該感
光性素子１２上に光伝播方向Ｚに直角な２方向
（ξ，η）に、フアイバーもしくはその母材７上
への該光線の入射点に依存する近距離領域映像
と、フアイバーもしくはその母材７により屈折さ
れた光線の偏向角に依存する遠距離領域映像とを
形成し；そして該感光性素子１２はデータ取得系
統６に接続したテレビカメラ３の感光性素子であ
り、電子ビームにより、ラインごとに走査され、
該データ取得系統６は、走査に由来する信号か
ら、該感光性素子１２上の最高輝度点の座標を、
そして、そのような座標から、偏向関数を、した
がつて、屈折率形態を得ることよりなることを特
徴とする光フアイバーもしくは光フアイバー母材
の屈折率形態を決定するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67735-A/82 | 1982-06-09 | ||
| IT67735/82A IT1157034B (it) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | Apparecchiatura per la determinazione del profilo d'indice di rifrazione di fibre ottiche e preforme per fibre ottiche |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58215524A JPS58215524A (ja) | 1983-12-15 |
| JPH0233089B2 true JPH0233089B2 (ja) | 1990-07-25 |
Family
ID=11304876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58092599A Granted JPS58215524A (ja) | 1982-06-09 | 1983-05-27 | 光フアイバ−および光フアイバ−母材の屈折率形態を決定するための装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0096829B1 (ja) |
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