JPH0528776B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、光学繊維の光伝送損失を光学繊維を
破壊せずに測定できかつ連続的測定が可能な光伝
送損失の測定方法の改良に関するものである。さ
らに詳しくは、光学繊維、特に有機重合体からな
る光学繊維の光伝送損失を極めて再現性ならびに
精度よく、実用上容易かつ簡便に連続的測定する
ことができる非破壊測定法に関するものである。 ［従来の技術］ 光学繊維に、被測定部以外の部分の光学繊維側
面から光を入射させ、該入射光が被測定部を伝播
するときに放射する光量を被測定部の両側側面部
において検出し、これらの放射光量の比を求める
ことにより測定する方法は、特公昭59−18647号
公報によつて公知である。 しかしながら、この公報に開示されている測定
法は原理的に測定可能ではあるが、具体的に測定
した実例が記載されてなく、現実には、ここに開
示された方法をそのまま適用しても、光学繊維の
光伝送損失を再現性よくかつ高精度で測定するこ
とは極めて難しいものであつた。 特に有機重合体からなる光学繊維の場合は、光
学繊維に直交する側面方向から強い光を光学繊維
に照射させても、その光学繊維内部に入光した光
は被測定部まで測定に必要十分な光量水準を維持
することが極めて困難であり、従つて、高精度の
測定は実際上不可能であつた。 即ち、有機重合体からなる光学繊維は、その透
光損失がガラス製光学繊維に比較して大きいか
ら、繊維側面から入光した光は繊維中を伝播、進
行してゆくにつれて急激にその光量が減衰してい
くので、入光させた光量が十分に大きくないと被
測定部において測定に必要な光の放射光量が得ら
れず、結果として光伝送損失を測定することがで
きない。 そこで、有機重合体からなる光学繊維の場合に
は、繊維側面から光を入射させた位置（入光点）
から、繊維中を伝播、進行してきた光の量を繊維
側面から検出する位置（受光点）までの距離を短
くし、繊維中を伝播、進行する光量の多い位置に
おいて繊維側面からの放射光量を検出、測定する
方法が考えられる。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、繊維内に光を入射させた位置（入光
点）から短い距離を伝播、進行した光は、その光
の波形、強度が例えば第２図に示すように安定し
てないので、この方法では光学繊維の光伝送損失
を正確に測定することが困難という問題があつ
た。 第２図は、有機重合体からなる光学繊維につい
て、前述のように、繊維側面から光を入射させた
場合における入光点から受光点までの距離におけ
る光学繊維の放射光量の一例を示すグラフであ
る。この放射光量は、光学繊維の太さや光学繊維
を構成するクラツド及びコアの屈折率等にも関係
するが、第２図に示すように、光学繊維側面に入
射する光の量（強さ）に関係なく、入光点からか
なりの距離を経なければ繊維側面からの放射光量
は安定化しない。即ち、入光点で繊維内に入光さ
せた光は入射直後急激にその光量を変動しながら
減衰してゆき、ある一定の距離を伝播、進行した
後に安定化し定常モードとなるのである。従つ
て、入光点に近い位置に受光点を設けて測定する
場合は、繊維内部を伝播、進行する光がまだ強く
放射光量の検出は容易である反面、光量変動が激
しく放射光量を精度良く検出することが困難であ
り、結果として精度の高い光伝送損失値を求める
ことができない。 このように、有機重合体からなる光学繊維の場
合、被測定部まで十分な光量の光を伝播させるこ
とが困難であるので光量変動が急激に減衰して定
常モードに達した位置ではその放射光量が著しく
弱くなつて測定が難しく、また、入光点に近い位
置では光量変動が激しく放射光量の精度良い検出
が難しく、従つて、有機重合体からなる光学繊維
の光伝送損失を非破壊法で連続測定することは実
際上困難と考えられていた。 そこで、本発明は、上記した従来法における問
題点を解消し、有機重合体からなる光学繊維で
も、正確かつ高精度でもつて光伝送損失を連続的
に測定することができる非破壊での光伝送損失測
定法の提供を主な目的とする。特に、有機重合体
からなる透光損失の大きい光学繊維の光伝送損失
を高精度で容易かつ簡便に連続的測定することが
できる実用性に優れた測定方法を提供することを
目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ このような本発明の目的は、光学繊維を、内面
が光反射面からなる入光用筒状体、及び、所定位
置に受光部が設けられかつ内面が光反射面からな
る複数個の集光用筒状体に順次通して走行させる
こと、前記入光用筒状体へ光学繊維が導入される
部分近傍に、該光学繊維の走行方向と光源からの
照射光の照射軸とがなす角度を30度以下として光
源を設置し、該光源から前記光学繊維内部にその
側面から光を入射させること、及び、前記複数個
の集光用筒状体を前記入光用筒状体から光学繊維
の長さで10ｍ以上離れた位置に相互に距離をおい
て設置し、入射された光が光学繊維内部を伝播す
る際に放射する光量を前記複数個の集光用筒状体
の受光部からそれぞれ検出し、それら放射光量の
値及びそれら受光部間の光学繊維長から光学繊維
の光伝送損失を求めることによつて達成すること
ができる。 このように、本発明法は、光学繊維への光の入
射方法を改善するとともに、放射光量の測定方法
を改善することを特徴とするものであり、これら
条件の改善により、光学繊維の側面から入射した
光は被測定部においても十分な光量水準を維持し
ており、さらに、放射光量が定常モードに到達し
ている位置において放射光量を受光、検出させて
いるので、正確かつ高精度でもつて光伝送損失を
求めることができるのである。 以下、図面に示した実施態様に基づいて、本発
明法を具体的に説明する。 第１図は本発明法により、光学繊維、特に有機
重合体製光学繊維の光伝送損失を測定する方法の
一実施態様を示す側面図である。図においてＦは
光学繊維、Ｐは入光用筒状体１へ光学繊維を導入
する部分近傍に光入射角（θ）が30度以下となる
よう設けられた光源、１は入光用筒状体、２は光
反射面を有するガイドローラ（繊維用ガイド）、
３，３′はそれぞれ集光用筒状体、４，４′は集光
用筒状体にそれぞれ設けた受光部、６は光減衰
部、７は光伝送損失部、８は外部光吸収・遮光
部、９は光学繊維の巻取り部である。 図に示すように、本発明法においては、被測定
試料の光学繊維Ｆは、ガイドローラ２に導かれて
入光用筒状体１内に導入されるが、その導入の前
に光源Ｐからの光照射を受ける。光学繊維Ｆは、
入光用筒状体１の後、光減衰部６、集光用筒状体
３、光伝送損失部７、集光用筒状体３′、外部光
吸収・遮光部８をそれぞれ順次通過して巻取り部
９で巻取られる。集光用筒状体３，３′のそれぞ
れに設けられている受光部４，４′により、光学
繊維Ｆからの放射光量が検出され、その放射光量
の比及び集光用筒状体３，３′間距離から光伝送
損失が算出される。 この本発明法において、被測定試料の光学繊維
の内部に有効かつ十分な量の光を導入し、その中
を伝播、進行させるためには、光学繊維を内面が
光反射面からなる入光用筒状体中に導き、この入
光用筒状体へ光学繊維が導入する部分近傍に、光
学繊維の走行方向と光源の照射軸とがなす角度
（θ）が30度以下となるような向きに光源を設置
して光を照射することが必要である。 さらに、内面が光反射面からなる集光用筒状体
を、入光点から10ｍ以上離れた位置に相互に距離
をおいて複数個設置して、これら集光用筒状体に
より放射光量を測定することが必要である。 このような方法をとることにより、本発明法に
おいては、走行する光学繊維を破壊することな
く、しかも連続して正確、かつ精度よく光学繊維
の光伝送損失を測定することができるようになる
のである。 光学繊維への光の入射は、入光用筒状体１への
直前に設けられた光源Ｐにより行われるが、ここ
で照射される光をできるだけ多量に光学繊維内部
に入光させるためには、まず第１に、入光用筒状
体１として、第３図に示すような、内面が光反射
面からなる入光用筒状体を用いることが必要であ
る。 第３図は、この入光用筒状体１の一例を示す側
断面図である。この図において１は入光用筒状
体、２はその筒状物の内面全周に設けられた光反
射面である。光反射率が高い光反射面２は、拡散
光反射面であつてもよいが、整反射面とすること
が好ましい。このような整反射面を有する筒状体
は、例えば、ガラス管などのような筒状物１の内
周面にAg、Al、Au、Rh、Cu、Tiなどの金属を
蒸着させ、該筒状物の内周面に光反射面２を形成
させることによつて容易に製作することができ
る。 この入光用筒状体の形状は、光学繊維が円滑に
内部を通過できる大きさのものであればよく、特
に限定されるものではないが、反射率をさらに高
めるためには円形形状とすることが好ましい。ま
た、筒状体内に光学繊維を通し易くし、かつこれ
らの筒状体の内面の清掃をし易くする上からは、
筒状体は縦方向に分割、分離できる構造にするこ
とが好ましい。 光源からの照射光を光学繊維内部に多く入光さ
せるためには、このような入光用筒状体１を用い
るとともに、光源Ｐを入光用筒状体１の端部にな
るべく近接させて設置することも有効であり、さ
らにその上、第５図に示すように、光学繊維の走
行方向と光源の照射軸とがなす角度（θ）が30度
以下となるような向きで光源Ｐを設置することが
被測定部まで十分な光量の光を伝播をさせるため
に有効である。このように照射角度（θ）を30度
以下と小さくすれば、クラツド表面やコア表面を
通過して一旦光学繊維内に入つた光は光学繊維外
に放射、散逸され難いので、長距離を伝播した後
も十分な光量水準を維持することができる。この
照射角度（θ）をあまりにも小さくし過ぎると光
源から光学繊維側面までの照射距離が長くなり過
ぎるので、実際上は20〜30度程度とすることが好
ましい。 さらに、この入光用筒状体１に光学繊維Ｆを導
入させる入光用筒状体の入口付近に、表面が光反
射面となつているガイドローラ、さらに好ましく
は、表面が光反射面と形状が凹面であるガイドロ
ーラを設け、このガイドローラの位置において光
源Ｐからの照射光を光学繊維Ｆ側面に照射させる
ことが好ましい。このようにガイドローラを使用
することによつて、より有効かつ効果的に光学繊
維内部に光源からの光を導入することができる。 この光学繊維に入射させた光の変動を抑えて定
常モードに移行させるためには、入光用筒状体と
集光用筒状体との間に、光学繊維内部を伝播する
光の光量変動を減衰させ定常モードに移行させる
ための光減衰部を設けることが必要である。この
光減衰部は、入光用筒状体と集光用筒状体との間
の光学繊維の長さを10ｍ以上となるようにするた
めのものであるが、外部からの光を吸収・遮光す
る機能をも併せもつことが好ましい。 このような光減衰部の構造としては、光学繊維
が走行する入光用筒状体と集光用筒状体との間の
距離を10ｍ以上と長くしこの間を密閉するのが最
も単純ではあるが、この場合は長い繊維の走行距
離を要するから装置設計上は好ましくない。それ
故、第１図に示すように、それら筒状体間に、外
部光が入らないように遮光した区域内に回転ドラ
ムを設け、この回転ドラムに光学繊維を巻いて走
行させるようにした装置構造とすることが装置設
計上簡便、有利である。この回転ドラムを使用す
る場合、その減衰中に光学繊維に機械的な損傷を
与えたり光学繊維からの放射光量が多くなり過ぎ
るという問題点が生じ易くなるので、そのドラム
曲率半径を小さくし過ぎないことが必要である。
従つて、その光減衰部におけるドラム径はある程
度大きいことが好ましく、具体的には、光学繊維
の太さや透光性にもよるが、例えば直径25〜35cm
程度とすることが好ましい。 この光減衰部における光学繊維長は、第２図に
示すように少なくとも10ｍは必要であり、好まし
くは13ｍ以上、さらに好ましくは17ｍ以上にする
ことがよい。即ち、光減衰部の光学繊維長を10ｍ
よりも短くすると入射光の減衰、さらには外部光
の吸収、遮光が十分でなく、受光部において、光
学繊維内を伝播、進行する光が定常モードとなつ
てなく、放射光量の測定ばらつきが大きくなり、
精度の高い光伝送損失値を得ることが難しい。な
お、受光部における放射光量が測定検出可能であ
ればその光学繊維長の上限は限定されないが、長
くするほど、受光部における放射光量を測定検出
可能な水準に維持するために入射光量を大きくし
なくてはならないので、実際上はあまりにも長く
しないことが好ましい。なお、実際の光減衰部に
おける光学繊維長は、その繊維直径、有機重合体
製光学繊維を構成するコアおよびクラツドの屈折
率、或いは入射光量等の要件をも加味して適宜決
定すればよい。 光減衰部により定常モードとなつた後に、複数
個の集光用筒状体３，３′が相互に距離をおいて
設けられる。この集光用筒状体３，３′は、所定
位置に受光部が設けられかつ内面が光反射面から
なるものであり、その光反射面は前述した入光用
筒状体の光反射面と同様であればよい。 第４図は、集光用筒状体３，３′の一例を示す
縦断面図であり、Ｆは光学繊維、１０は筒状体
部、１１は球核からなる受光部、１２は放射光量
検出器、１３，１３′は集光用筒状体入口および
出口の内周面に設けた遮光体、１４は増幅器、１
５は電圧計を示す。 筒状体部１０は光学繊維からの放射光を集光す
るためのものであり、前述した入光用筒状体と同
様な反射面、形状、構造を有するものとすればよ
い。 受光部１１は、筒状体部１０によつて集光され
た放射光を拡散させずに集光して検出するための
ものであり、そのためには、例えば第４図に示す
ように、受光部１１の球核に放射光量検出器１２
を設け、検出された放射光量は増幅器１４及び電
圧計１５へと出力することが望ましい。 集光用筒状体への光学繊維の出入り口部分に
は、図示したように遮光体１３，１３′を設けた
り、あるいは、光遮断部品、例えばカメラのマガ
ジンに設けられているような布帛状物、特に立毛
布帛を設けることによつて光源以外からの外部光
が繊維内に侵入するのを防止し、精度をより高め
るために好ましい。 集光用筒状体３，３′は、第１図に示すように、
２個を相互に距離をおいて設ければよいが、ま
た、測定精度の点から３個以上を相互に距離をお
いて設けてもよい。例えば３個の集光用筒状体
Ａ，Ｂ，Ｃを設けそれぞれて放射光量を測定する
場合には、それらのうちの２個の放射光量の値と
それらの間の光学繊維長とから光伝送損失の値を
３つ求めることができるので、それらAB，AC
あるいはBCの組合せから求められた３つの光伝
送損失の値を平均して光伝送損失値おするという
方法をとればよい。 この集光用筒状体３，３′の間は、それら受光
点における放射光量の差がでるように、例えば10
ｍのような光学繊維長がとられているものであ
り、第１図に示すように前述した光減衰部６と同
様な光伝送損失部７が設けられることが好まし
い。 また、本発明によつて光学繊維の光伝送損失を
測定するに際しては、被測定試料である光学繊維
に外部からの光が入るのを極力遮断・防止するこ
とが好ましく、そのためには、第１図に示すよう
に入光用筒状体及び集光用筒状体を経て光学繊維
が巻取られるまでに設けられた装置、例えば、入
光用筒状体、光減衰部、集光用筒状体、光伝送損
失部などには、個別に及び／又は全体的に、光遮
断部材例えば暗幕等で覆つて遮光したり、密閉さ
せたり、或いは全体を暗室としたりすることが望
ましい。 さらに、第１図に示すように、巻取り部９の前
に外部光吸収遮光部８を設け、外部からの光の侵
入を遮光、防止することが測定精度および測定作
業性の向上の点から好ましい。この外部光吸収遮
光部８は、巻取り部方向からの外部光を遮断する
ために有効であり、特に集光用筒状体への外部光
を吸収遮断することによつて測定精度向上に寄与
する。従つて、外部光吸収遮光部８を設ければ、
測定を終つた光学繊維の巻取り部を外部光に晒し
た状態でもつて測定することも可能となるから、
この光伝送損失の測定を光学繊維製造工程に組込
む場合に好適であり、この結果、生産される光学
繊維の光伝送損失を連続的にオンライン測定する
ことが容易となり、評価の作業性を大きく向上さ
せることができる。 上述したように、本発明法では、内面が光反射
面からなる入光用筒状体を用い、この入光用筒状
体へ光学繊維が導入する部分近傍に、光学繊維の
走行方向と光源の照射軸とがなす角度を30度以下
として光源を設置してこの光源から光学繊維内部
にその側面から光を入射させることとしているの
で、受光点からの光学繊維長が10ｍ以上離れた位
置でも放射光量を十分に検出測定可能水準とする
ことができる。さらに、入光点から10ｍ以上離れ
た位置に相互に距離をおいて設置した複数個の、
内面が光反射面からなる集光用筒状体により放射
光量を測定するので、定常モードに到達した位置
の放射光量が測定でき、正確かつ高精度でもつて
光伝送損失を求めることができる。 ［発明の効果］ 従つて、本発明によれば、無機系光学繊維に比
較して光伝送損失の大きい有機重合体製光学繊維
の場合でも、非破壊法による測定法によつて、連
続的に、再現性よくかつ高精度で光伝送損失を測
定することが実際上可能となつたものであり、光
学繊維を走行させながら連続的に容易かつ簡易に
オンライン測定することができる。 従つて、本発明の測定法によると、光学繊維の
製造工程に組込んで連続的にオンライン測定する
ことができるので、工業的に極めて有用な方法で
あるといえる。 このように、本発明法は、有機重合体のコアを
有する有機重合体製光学繊維の非破壊による光伝
送損失のオンライン測定法として好適である。 ［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を
具体的に説明する。 従来の破壊法により求めた光伝送損失の値が約
380dB／Kmであり、直径が500ミクロンのコアが
ポリメチルメタクリレートである光学繊維を用い
て、第１図に示す測定手段により光学繊維の光伝
送損失を測定した。 第１図において、光減衰部における光学繊維の
長さ（入光部と受光部との距離に相当する）を10
ｍ、光伝送損失部における光学繊維の長さを10
ｍ、外部光吸収・遮光部における光学繊維の長さ
を10ｍ、また、光源からの入射光の角度（θ）を
30度として、上記光学繊維の放射光量を測定し、
光伝送損失の値を求めたところ、光伝送損失値は
400dB／Kmであつた（No.１）。この値は、破壊法
により測定した光伝送損失値と殆ど同じ値であ
り、本発明の測定法は極めて高い精度と信頼性を
示す測定法であることが判る。 次に、光減衰部における光学繊維の長さを10
ｍ、７ｍあるいは３ｍと変更した以外は、上記No.
１と同様にして、前記光学繊維の光伝送損失を求
めた（No.２〜４）。その結果は第１表に示すとお
りであり、10ｍ未満の場合では破壊法による実測
値とかなりかけ離れた値が得られた。 また、光源からの入射光の角度（θ）を20度あ
るいは50度に変更した以外は、上記No.１と同様に
して、前記光学繊維の光伝送損失を求めた（No.５
〜６）。その結果は、第１表に示すとおりであり、
受光部での放射光量測定を可能とするためには入
射光角度（θ）は30度以下にすることが必要であ
つた。

【表】 光量が微弱のため測定できなかつた。
さらにまた、比較のために、第１図において、
入光用筒状体１やガイドローラ２を取り外して光
学繊維の放射光量を測定しようとしたところ、光
学繊維内部に光が十分に入光せず、２つの受光部
において放射光量を充分な感度で検知することが
できず、測定不能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法により光学繊維の光伝送損
失を測定する方法の一実施態様を示す側面概略図
であり、図において、Ｆは光学繊維、Ｐは光源、
１は入光用筒状体、２は光反射面を有するガイド
ローラ、３，３′はそれぞれは集光用筒状体、４，
４′は集光用筒状体にそれぞれ設けた受光部、６
は光減衰部、７は光伝送損失部、８は外部光吸
収・遮光部、９は光学繊維の巻取り部である。第
２図は、有機重合体からなる光学繊維の繊維側面
から光を入射させた場合における入光点から受光
点までの距離における光学繊維の放射光量の変化
を示すグラフである。第３図は、本発明の入光用
筒状体１の一例を示す側断面図であり、図におい
て、２は光反射面、Ｆは光学繊維である。第４図
は、集光用筒状体３，３′の一例を示す側断面図
であり、Ｆは光学繊維、１０は筒状体部、１１は
球核からなる受光部、１２は放射光量検出器、１
３，１３′は出入口部分に設けられた遮光体、１
４は増幅器、１５は電圧計を示す。第５図は、光
源Ｐからの照射光の照射軸の向きを示す部分拡大
図であり、Ｆは光学繊維、θは光学繊維の走行方
向と光源の照射軸とがなす角度を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学繊維を、内面が光反射面からなる入光用
   筒状体、及び、所定位置に受光部が設けられかつ
   内面が光反射面からなる複数個の集光用筒状体に
   順次通して走行させること、前記入光用筒状体へ
   光学繊維が導入される部分近傍に、該光学繊維の
   走行方向と光源からの照射光の照射軸とがなす角
   度を30度以下として光源を設置し、該光源から前
   記光学繊維内部にその側面から光を入射させるこ
   と、及び、前記複数個の集光用筒状体を前記入光
   用筒状体から光学繊維の長さで10ｍ以上離れた位
   置に相互に距離をおいて設置し、入射された光が
   光学繊維内部を伝播する際に放射する光量を前記
   複数個の集光用筒状体の受光部からそれぞれ検出
   し、それら放射光量の値及びそれら受光部間の光
   学繊維長から光学繊維の光伝送損失を求めること
   を特徴とする光学繊維の光伝送損失の高精度測定
   法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記光源か
   らの照射光が前記光学繊維の側面に照射される位
   置に光反射面を有する繊維用ガイドを設けたこ
   と、及び、前記光学繊維が有機重合体からなる光
   学繊維であることを特徴とする光学繊維の光伝送
   損失の高精度測定法。