JPH0242422B2 - - Google Patents
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- JPH0242422B2 JPH0242422B2 JP58051782A JP5178283A JPH0242422B2 JP H0242422 B2 JPH0242422 B2 JP H0242422B2 JP 58051782 A JP58051782 A JP 58051782A JP 5178283 A JP5178283 A JP 5178283A JP H0242422 B2 JPH0242422 B2 JP H0242422B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- fiber
- core
- lens
- cladding layer
- Prior art date
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 13
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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
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光フアイバならびにフアイバプリフ
オームのような透明棒の内部構造を検査する方法
に関する。
オームのような透明棒の内部構造を検査する方法
に関する。
発明の背景
光フアイバならびにフアイバプリフオームの内
部構造を定量的に評価する技術は、米国特許第
4161656号ならびに同第4181433号に記載されてい
る。これらの技術、及び以下に述べるべきものと
が光フアイバとフアイバプリフオームとの両者に
対して等しく適用可能な技術であるので、光フア
イバ、あるいはフアイバプリフオームと云う術語
のうちのいずれかを、両者を指すのに使うことに
する。
部構造を定量的に評価する技術は、米国特許第
4161656号ならびに同第4181433号に記載されてい
る。これらの技術、及び以下に述べるべきものと
が光フアイバとフアイバプリフオームとの両者に
対して等しく適用可能な技術であるので、光フア
イバ、あるいはフアイバプリフオームと云う術語
のうちのいずれかを、両者を指すのに使うことに
する。
上記第4161656号の明細書においては、屈折率
プロフアイルを傾斜させるのに使用する屈折率変
更のための添加剤により生起する蛍光を測定して
いる。これと交互に、蛍光生起の紫外線（UV）
の添加物による吸収も測定している。第4181433
号の明細書においては、フアイバプリフオームコ
ア領域により焦点を結んだような入射光の強度分
布を測定している。
プロフアイルを傾斜させるのに使用する屈折率変
更のための添加剤により生起する蛍光を測定して
いる。これと交互に、蛍光生起の紫外線（UV）
の添加物による吸収も測定している。第4181433
号の明細書においては、フアイバプリフオームコ
ア領域により焦点を結んだような入射光の強度分
布を測定している。
解決すべき問題
正確な結果を得るためには、これらの技術にお
いてはいずれも、フアイバプリフオームのコアに
入射する幅射光はよりコリメートされた一様な波
でなければならない。しかしながら、囲んでいる
クラツド層の強力な焦点作用ゆえに、照射光ビー
ムの平面性を保持するため、ならびにコア領域全
体を観察するために屈折率整合用流体
（indexingmatching tluid）中にフアイバプリフ
オームを浸漬する必要があると考えられていた。
斯かる浸漬なしには、クラツド層の強い焦点作用
があると、コアを横切る尖鋭に発散した光を合理
的な大きさの観察レンズで集光するのはほとんど
不可能である。
いてはいずれも、フアイバプリフオームのコアに
入射する幅射光はよりコリメートされた一様な波
でなければならない。しかしながら、囲んでいる
クラツド層の強力な焦点作用ゆえに、照射光ビー
ムの平面性を保持するため、ならびにコア領域全
体を観察するために屈折率整合用流体
（indexingmatching tluid）中にフアイバプリフ
オームを浸漬する必要があると考えられていた。
斯かる浸漬なしには、クラツド層の強い焦点作用
があると、コアを横切る尖鋭に発散した光を合理
的な大きさの観察レンズで集光するのはほとんど
不可能である。
整合用流体（matching tluid）の使用に関連し
た問題は、高屈折率（すなわち1.6以上）を有す
る使用上便利な低損失流体が得難いことである。
問題は、必要な高屈折率を有する重い流体が有毒
である傾向にあり、それゆえ取扱いが困難なこと
である。最後に、必要な整合流体が得られる場合
でさえも、不便なばかりでなく、プリフオームに
引つかき傷を作る可能性が常にあり、さらに流体
で清浄されている場合にはプリフオームを損傷さ
せる可能性が常にある。
た問題は、高屈折率（すなわち1.6以上）を有す
る使用上便利な低損失流体が得難いことである。
問題は、必要な高屈折率を有する重い流体が有毒
である傾向にあり、それゆえ取扱いが困難なこと
である。最後に、必要な整合流体が得られる場合
でさえも、不便なばかりでなく、プリフオームに
引つかき傷を作る可能性が常にあり、さらに流体
で清浄されている場合にはプリフオームを損傷さ
せる可能性が常にある。
発明の要約
本願発明においては、屈折率整合用流体の必要
性がダイバージングビーム（diverging beam）
でロツド（例えばフアイバプリフオーム）を照射
することにより除かれる。
性がダイバージングビーム（diverging beam）
でロツド（例えばフアイバプリフオーム）を照射
することにより除かれる。
実施例の説明
図面の参照すれば、第１図は低屈折率材料の外
側クラツド層１２により取り囲まれた内側コア領
域１１を含む光フアイバプリフオーム１０の断面
を示す図である。（プリフオームのなかには２層
以上のクラツドで作られているものもある。しか
しながら、本発明を説明するためには単一クラツ
ド形プリフオームを図示してある。）コアは一定
の屈折率を有する一様な材料で作ることができ
る。また、コアはステツプインデツクス形または
グレードインデツクス形のプリフオームを生成す
るための同一、あるいは異なつた屈折率を有する
複数の材料層を蒸着することにより製造すること
もできる。
側クラツド層１２により取り囲まれた内側コア領
域１１を含む光フアイバプリフオーム１０の断面
を示す図である。（プリフオームのなかには２層
以上のクラツドで作られているものもある。しか
しながら、本発明を説明するためには単一クラツ
ド形プリフオームを図示してある。）コアは一定
の屈折率を有する一様な材料で作ることができ
る。また、コアはステツプインデツクス形または
グレードインデツクス形のプリフオームを生成す
るための同一、あるいは異なつた屈折率を有する
複数の材料層を蒸着することにより製造すること
もできる。
プリフオームを形成するのに如何なるプロセス
が使用されていようとも、引抜くことができるフ
アイバはプリフオームそれ自身より品質が勝るこ
とはない。従つて、フアイバを引抜く前にプリフ
オームを検査しその内部構造を決定することが本
質的に重要である。これは上記特許明細書に記載
してあるような、種々の方法により実施できる。
典型的にはコアとクラツド層との屈折率の最大の
相違量はわずか数百分の１％にすぎなく、コアと
クラツド層との境界における屈折は非常に小さ
い。しかしながら、クラツド層の空気のようなク
ラツドを取巻く大気との間では屈折率にかなりの
相違が存在する。シリカのプリフオームに対し
て、クラツド層の屈折率は1.46である。それゆ
え、空気とクラツド層との間の境界においてかな
りの屈折がある。これは第１図に示してある。第
１図は、プリフオーム１０に入射する平面波と、
クラツド層が平行光線１３に与える影響を示すも
のである。図から明らかなように、入射光は空気
とクラツド層との境界で屈折し、その結果、強く
収斂したビームとしてコアに入射する。これは、
コアのプロフアイルを正確に測定する上で不適当
である。
が使用されていようとも、引抜くことができるフ
アイバはプリフオームそれ自身より品質が勝るこ
とはない。従つて、フアイバを引抜く前にプリフ
オームを検査しその内部構造を決定することが本
質的に重要である。これは上記特許明細書に記載
してあるような、種々の方法により実施できる。
典型的にはコアとクラツド層との屈折率の最大の
相違量はわずか数百分の１％にすぎなく、コアと
クラツド層との境界における屈折は非常に小さ
い。しかしながら、クラツド層の空気のようなク
ラツドを取巻く大気との間では屈折率にかなりの
相違が存在する。シリカのプリフオームに対し
て、クラツド層の屈折率は1.46である。それゆ
え、空気とクラツド層との間の境界においてかな
りの屈折がある。これは第１図に示してある。第
１図は、プリフオーム１０に入射する平面波と、
クラツド層が平行光線１３に与える影響を示すも
のである。図から明らかなように、入射光は空気
とクラツド層との境界で屈折し、その結果、強く
収斂したビームとしてコアに入射する。これは、
コアのプロフアイルを正確に測定する上で不適当
である。
通常、屈折率整合用流体を使用して、外側の境
界で光の屈折を避ける。第２図に示す構成におい
ては、発散性ビーム（diverging beam）を使つ
てプリフオームを照射する、プリフオーム１０の
対応する部分は第１図と同一の番号を用いて第２
図にプリフオームに照射される発散光１４を示し
ている。この構成においては、入射光線がコア領
域内で並行となるように、空気とクラツド層との
間の境界で発散光を屈折させる。半径Ｒのプリフ
オームと、屈折率ｎとに対して、点光源１５がプ
リフオームの中心から下記の距離Ｄの点に置かれ
ている場合には斯かる並行光が発生する。すなわ
ち、 Ｄ＝ｎ／ｎ−１・Ｒ (1) 第３図に示すように、そのような点光源と等価
な光源は、従来、距離Ｓの点でプリフオームの長
手軸Z′−Z′に並行に長手軸Ｚ−Ｚが整列している
円形の円筒ロツドレンズを用いて便宜的に得られ
ている。レンズ３０の半径及び屈折率とプリフオ
ーム３１の半径及び屈折率をR1、n1及びR2、n2
とそれぞれ表わしプリフオーム内の入射光３２の
角度αは以下の式で表わされる。
界で光の屈折を避ける。第２図に示す構成におい
ては、発散性ビーム（diverging beam）を使つ
てプリフオームを照射する、プリフオーム１０の
対応する部分は第１図と同一の番号を用いて第２
図にプリフオームに照射される発散光１４を示し
ている。この構成においては、入射光線がコア領
域内で並行となるように、空気とクラツド層との
間の境界で発散光を屈折させる。半径Ｒのプリフ
オームと、屈折率ｎとに対して、点光源１５がプ
リフオームの中心から下記の距離Ｄの点に置かれ
ている場合には斯かる並行光が発生する。すなわ
ち、 Ｄ＝ｎ／ｎ−１・Ｒ (1) 第３図に示すように、そのような点光源と等価
な光源は、従来、距離Ｓの点でプリフオームの長
手軸Z′−Z′に並行に長手軸Ｚ−Ｚが整列している
円形の円筒ロツドレンズを用いて便宜的に得られ
ている。レンズ３０の半径及び屈折率とプリフオ
ーム３１の半径及び屈折率をR1、n1及びR2、n2
とそれぞれ表わしプリフオーム内の入射光３２の
角度αは以下の式で表わされる。
α＝Y1／R1R2［2S（n1−１）（n2−１）／n1n2−R1n2−
１／n2 −2R2n1−１／n1］ こゝで、 Y1はひとつの入射光と、軸Ｚ−Ｚ、Z′−Z′によ
り規定された平面との間の距離である。プレフオ
ームの内部でコリメートされるべき光線に対して
は、αは零に等しくなり、そこで Ｓ＝n1R1（n2−１）＋2n2R2（n1−１）／２（n1−１）
（n2−１）(3) レンズとプレフオームとが同一材料（n1＝n2＝
ｎ）で作られているような特殊な場合には、式(3)
は Ｓ＝ｎ（R1＋2R2）／２（ｎ−１）(4) となる。
１／n2 −2R2n1−１／n1］ こゝで、 Y1はひとつの入射光と、軸Ｚ−Ｚ、Z′−Z′によ
り規定された平面との間の距離である。プレフオ
ームの内部でコリメートされるべき光線に対して
は、αは零に等しくなり、そこで Ｓ＝n1R1（n2−１）＋2n2R2（n1−１）／２（n1−１）
（n2−１）(3) レンズとプレフオームとが同一材料（n1＝n2＝
ｎ）で作られているような特殊な場合には、式(3)
は Ｓ＝ｎ（R1＋2R2）／２（ｎ−１）(4) となる。
もしレンズとプレフオームとが同一の半径を有
しR1＝R2＝Ｒであるならば、 Ｓ＝3R／２（ｎ／ｎ−１） (5) が得られる。
しR1＝R2＝Ｒであるならば、 Ｓ＝3R／２（ｎ／ｎ−１） (5) が得られる。
不幸にして、円形レンズは良好に規定された単
一の焦点を有していないという意味では良好なレ
ンズではない。これを第４図に図示するが、第４
図は整合レンズ（matching lens）４０が入射光
ビームに与える焦点効果を示すものである。図か
ら明らかなように、収斂光線（convergin rays）
は単一の点で交差せず、その代りに区間４１にわ
たつて交差している。さらに、入射光を受けるこ
とができず、それゆえこの技術により観ることが
できないプレフオーム４２の部分４４，４４′が
ある。その理由を調べるために、プレフオームに
接する光線４５を考えてみる。光線は小さな入射
角でプリフオームに入ることができるが、大きな
入射角では入ることができない。それゆえ、影を
領域４４，４４′は照射されないでいる。さらに、
比較的大きいこれらの入射角で入射する光線は角
度α＝０でプレフオームを横切らない。これらの
理由により、外側のクラツド層の半径R2に比べ
て小さなコア半径rcを有するプレフオームとフア
イバとに対して、この技術を使用するように制限
を加えることは有利である。実際の制限は rc＜R2／２ (6) により与えられる。
一の焦点を有していないという意味では良好なレ
ンズではない。これを第４図に図示するが、第４
図は整合レンズ（matching lens）４０が入射光
ビームに与える焦点効果を示すものである。図か
ら明らかなように、収斂光線（convergin rays）
は単一の点で交差せず、その代りに区間４１にわ
たつて交差している。さらに、入射光を受けるこ
とができず、それゆえこの技術により観ることが
できないプレフオーム４２の部分４４，４４′が
ある。その理由を調べるために、プレフオームに
接する光線４５を考えてみる。光線は小さな入射
角でプリフオームに入ることができるが、大きな
入射角では入ることができない。それゆえ、影を
領域４４，４４′は照射されないでいる。さらに、
比較的大きいこれらの入射角で入射する光線は角
度α＝０でプレフオームを横切らない。これらの
理由により、外側のクラツド層の半径R2に比べ
て小さなコア半径rcを有するプレフオームとフア
イバとに対して、この技術を使用するように制限
を加えることは有利である。実際の制限は rc＜R2／２ (6) により与えられる。
この領域の範囲内で、プリフオーム軸の近傍で
は、ビームは良好にコリメートされ、コアはさえ
ぎられた領域４４，４４′から良好に取除かれる。
は、ビームは良好にコリメートされ、コアはさえ
ぎられた領域４４，４４′から良好に取除かれる。
実施例
第５図〜第８図は、種々の相対寸法と間隙とを
有する整合レンズとプリフオームとに対して計算
した光線の軌跡を示す図である。屈折率n1及びn2
はすべての場合に等しく、1.46に等しい。
有する整合レンズとプリフオームとに対して計算
した光線の軌跡を示す図である。屈折率n1及びn2
はすべての場合に等しく、1.46に等しい。
第５図の実施例において、半径R1＝R2＝Ｒ及
び間隙ＳはＳ／Ｒ＝4.78である。この場合に対し
て、光軸Ｏ−Ｏの近傍で光線は、プリフオームに
おいて良好にコリメートされているとみられる。
この条件は、第６図ならびに第７図に示すよう
に、プリフオーム半径よりもレンズ半径が大きい
か、あるいは小さい場合に対しても得ることがで
きる。
び間隙ＳはＳ／Ｒ＝4.78である。この場合に対し
て、光軸Ｏ−Ｏの近傍で光線は、プリフオームに
おいて良好にコリメートされているとみられる。
この条件は、第６図ならびに第７図に示すよう
に、プリフオーム半径よりもレンズ半径が大きい
か、あるいは小さい場合に対しても得ることがで
きる。
対称的に、第８図はプリフオームの内部でわず
かに光線が発散する条件を導くような不満足なパ
ラメータ選択を示すものである（不満足ではある
が有用である）。
かに光線が発散する条件を導くような不満足なパ
ラメータ選択を示すものである（不満足ではある
が有用である）。
これらの幾つかの実施例は、本発明によりプリ
フオームの内部で良好にコリメートされた光ビー
ムを得るために採用することができる種々のレン
ズ寸法と間隙とを図示するものである。
フオームの内部で良好にコリメートされた光ビー
ムを得るために採用することができる種々のレン
ズ寸法と間隙とを図示するものである。
本発明の原理を示すために単純なロツドレンズ
を使用したとは云え、他のレンズ構造も容易に採
用できるものと認識されよう。ロツドレンズの原
理的な利点はその単純さを容易に入手できる点で
ある。
を使用したとは云え、他のレンズ構造も容易に採
用できるものと認識されよう。ロツドレンズの原
理的な利点はその単純さを容易に入手できる点で
ある。
発明の効果
不便な屈折率整合用流体の必要性が除去されて
いる。
いる。
第１図は典型的な光フアイバプリフオームの断
面と、横切る方向の光ビーム上で生成された焦点
効果とを示す図；第２図は、第１図のプリフオー
ムによる光ビームの発散により生成された効果を
示す図；第３図は説明のために描いた図であり、
円形の円筒形整合レンズとプレフオームとを光が
横切るのに伴う任意の光線の通路を示す説明図；
第４図〜第８図は、レンズとプリフオームとの
種々の実施例の構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕、プリフオーム……
１２、コア……１１、発散光ビーム……１４。
面と、横切る方向の光ビーム上で生成された焦点
効果とを示す図；第２図は、第１図のプリフオー
ムによる光ビームの発散により生成された効果を
示す図；第３図は説明のために描いた図であり、
円形の円筒形整合レンズとプレフオームとを光が
横切るのに伴う任意の光線の通路を示す説明図；
第４図〜第８図は、レンズとプリフオームとの
種々の実施例の構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕、プリフオーム……
１２、コア……１１、発散光ビーム……１４。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバプリフオーム１２または光フアイ
バのコア１１の構造を検査する方法であつて、 照射光線が該コア領域で実質的に平行になるよ
うにしてプリフオームまたはフアイバをある長さ
にわたつて横方向から照射する工程を含み、 該照射光線はプリフオームまたはフアイバに入
射する際は発散しており、プリフオームまたはフ
アイバの表面における屈折により実質的に平行に
されることを特徴とするコア構造検査法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 発散する光ビームが棒形レンズにより発生され
ることを特徴とするコア構造検査法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US362961 | 1982-03-29 | ||
| US06/362,961 US4492463A (en) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | Method for inspecting multilayer transparent rods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178239A JPS58178239A (ja) | 1983-10-19 |
| JPH0242422B2 true JPH0242422B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=23428225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58051782A Granted JPS58178239A (ja) | 1982-03-29 | 1983-03-29 | コア構造検査法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4492463A (ja) |
| JP (1) | JPS58178239A (ja) |
| CA (1) | CA1206350A (ja) |
| DE (1) | DE3311472A1 (ja) |
| FR (1) | FR2524146B1 (ja) |
| GB (1) | GB2117512B (ja) |
| IT (1) | IT1173657B (ja) |
| NL (1) | NL189154C (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1155284B (it) * | 1982-02-10 | 1987-01-28 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e apparecchiatura per la misura dell'indice di rifrazione e dello spessore di materiali trasparenti |
| DE3329274A1 (de) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Einrichtung zum sichtbarmachen des kerns eines lichtwellenleiters |
| DE3409043A1 (de) * | 1984-03-13 | 1985-09-19 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Anordnung zum sichtbarmachen der kerne von lichtwellenleitern |
| JPS6170436A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-11 | Univ Kyoto | 円柱内屈折率分布測定方法 |
| US4662743A (en) * | 1985-11-01 | 1987-05-05 | Sumitomo Electric Research Triangle, Inc. | Method of measuring the geometry of optical fibers |
| US4859861A (en) * | 1988-05-16 | 1989-08-22 | Becton, Dickinson And Company | Measuring curvature of transparent or translucent material |
| US5037199A (en) * | 1989-02-22 | 1991-08-06 | Linear Instruments Corporation | Ball lens micro-cell |
| US5008556A (en) * | 1989-07-24 | 1991-04-16 | Becton, Dickinson And Company | Measuring a gap between a tube and a float |
| DE3942226C2 (de) * | 1989-12-21 | 1993-10-14 | Bayer Ag | Verfahren zum optischen Prüfen von Faserverbundwerkstoffen |
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