JPH07109381B2 - 屈折率分布測定装置 - Google Patents
屈折率分布測定装置Info
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- JPH07109381B2 JPH07109381B2 JP1097056A JP9705689A JPH07109381B2 JP H07109381 B2 JPH07109381 B2 JP H07109381B2 JP 1097056 A JP1097056 A JP 1097056A JP 9705689 A JP9705689 A JP 9705689A JP H07109381 B2 JPH07109381 B2 JP H07109381B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- index distribution
- optical system
- measuring device
- image pickup
- Prior art date
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、例えば光ファイバ用プリフォームやロッドレ
ンズに使用される円柱ガラスの屈折率分布の測定装置に
関するもので、特に異なる屈折率を有するプリフォーム
等の屈折率分布測定の簡易化、高精度化に役立つもので
ある。
ンズに使用される円柱ガラスの屈折率分布の測定装置に
関するもので、特に異なる屈折率を有するプリフォーム
等の屈折率分布測定の簡易化、高精度化に役立つもので
ある。
光ファイバ用プリフォーム（母材）やロッドレンズに使
用される円柱ガラスは、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。これを線引き
して光ファイバが形成される。線引き前のプリフォーム
の屈折率分布を正確に測定することが良好な製品を得る
ために必要である。 屈折率分布の測定法としては、例えば特開昭63-95336号
公報に光ファイバ用のプリフォームの中心軸と垂直方向
から光線を入射させ、その出射角を求めてプリフォーム
の屈折率分布を測定する方法が開示されている。第７図
には同公報に開示された屈折率分布測定装置を示してあ
る。図に示すように光源５とレンズ６とからなる入射光
学系から、セル２内のマッチングオイル３中に設置され
たプリフォーム１に入射され、プリフォーム１を通って
出射された出射光はレンズ21を有する出射光学系を通過
してTVカメラ22の観察面に投影される。この投影像をTV
カメラ22から取り出し、投影像の座標ｘと出射光学系の
焦点距離ｆとから出射角φを φ＝tan-1（x/f） で求めている。そしてパルスモータによりプリフォーム
を搭載した移動テーブル４を移動しながら求めた出射角
φを用いプリフォーム１の屈折率分布ｎ（ｒ）を次式 で算出している。 あるいは出射光学系を通った出射光の像をスクリーン上
に形成し、スクリーン上の投影像をTVカメラ22で観察し
て出射角φを求めている。
用される円柱ガラスは、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。これを線引き
して光ファイバが形成される。線引き前のプリフォーム
の屈折率分布を正確に測定することが良好な製品を得る
ために必要である。 屈折率分布の測定法としては、例えば特開昭63-95336号
公報に光ファイバ用のプリフォームの中心軸と垂直方向
から光線を入射させ、その出射角を求めてプリフォーム
の屈折率分布を測定する方法が開示されている。第７図
には同公報に開示された屈折率分布測定装置を示してあ
る。図に示すように光源５とレンズ６とからなる入射光
学系から、セル２内のマッチングオイル３中に設置され
たプリフォーム１に入射され、プリフォーム１を通って
出射された出射光はレンズ21を有する出射光学系を通過
してTVカメラ22の観察面に投影される。この投影像をTV
カメラ22から取り出し、投影像の座標ｘと出射光学系の
焦点距離ｆとから出射角φを φ＝tan-1（x/f） で求めている。そしてパルスモータによりプリフォーム
を搭載した移動テーブル４を移動しながら求めた出射角
φを用いプリフォーム１の屈折率分布ｎ（ｒ）を次式 で算出している。 あるいは出射光学系を通った出射光の像をスクリーン上
に形成し、スクリーン上の投影像をTVカメラ22で観察し
て出射角φを求めている。
上記のように構成された従来の屈折率分布測定装置にお
いては、入射光学系とともに出射光学系とTVカメラを必
要とし、装置が複雑になるという欠点があつた。また光
学系が複雑になるため、測定に際し各光学系の光軸を合
せるための調整が容易でないという問題もあつた。 さらに出射角φが大幅に異なるプリフォームを精度良く
測定する場合には、出射光学系の焦点距離を変えてやる
必要があり、１台の測定装置で出射角φが大幅に異なる
プリフォームの屈折率分布を高精度に測定することがで
きないという欠点もあった。 本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
であり、簡単な構成で出射角が大幅に異なる場合であっ
ても高精度に屈折率分布を測定することができる屈折率
分布測定装置を得ることを目的とするものである。
いては、入射光学系とともに出射光学系とTVカメラを必
要とし、装置が複雑になるという欠点があつた。また光
学系が複雑になるため、測定に際し各光学系の光軸を合
せるための調整が容易でないという問題もあつた。 さらに出射角φが大幅に異なるプリフォームを精度良く
測定する場合には、出射光学系の焦点距離を変えてやる
必要があり、１台の測定装置で出射角φが大幅に異なる
プリフォームの屈折率分布を高精度に測定することがで
きないという欠点もあった。 本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
であり、簡単な構成で出射角が大幅に異なる場合であっ
ても高精度に屈折率分布を測定することができる屈折率
分布測定装置を得ることを目的とするものである。
上記課題を解決するための本発明を適用する屈折率分布
の測定装置は、軸方向には均一な屈折率、径方向には屈
折率分布が変化する円柱ガラスの中心軸と垂直方向から
光を入射させ、その出射角を測定して同軸円柱ガラスの
径方向に対する屈折率分布を求める屈折率分布測定装置
において、円柱ガラスからの出射光を受光してその受光
像の電気信号を送り出す撮像管と、該撮像管を搭載し入
射光学系の光軸と同一方向に移動できる移動手段と、該
移動手段に取付けられ撮像管の移動距離を検出する距離
検出手段とを有している。
の測定装置は、軸方向には均一な屈折率、径方向には屈
折率分布が変化する円柱ガラスの中心軸と垂直方向から
光を入射させ、その出射角を測定して同軸円柱ガラスの
径方向に対する屈折率分布を求める屈折率分布測定装置
において、円柱ガラスからの出射光を受光してその受光
像の電気信号を送り出す撮像管と、該撮像管を搭載し入
射光学系の光軸と同一方向に移動できる移動手段と、該
移動手段に取付けられ撮像管の移動距離を検出する距離
検出手段とを有している。
上記本発明の装置で、円柱ガラスの中心軸と垂直方向か
ら入射して出た出射光を、入射光学系の光軸と同一方向
に移動できる移動手段に搭載された撮像管で受光して出
射光の出射角を測定できる。また出射光の出射角を測定
するときに移動手段を入射光学系の光軸と同一方向に移
動することにより、撮像管の検知範囲を有効に利用する
ことができる。
ら入射して出た出射光を、入射光学系の光軸と同一方向
に移動できる移動手段に搭載された撮像管で受光して出
射光の出射角を測定できる。また出射光の出射角を測定
するときに移動手段を入射光学系の光軸と同一方向に移
動することにより、撮像管の検知範囲を有効に利用する
ことができる。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 第１図、第２図は本発明の一実施例の概略構成を示し、
第１図は光ファイバ用のプリフォーム１の中心軸に沿っ
てｙ軸方向から見た平面図、第２図はｙ軸と垂直なｘ軸
方向から見た側面図である。図において、２はプリフォ
ーム１を装着したセルであり、セル２内にはプリフォー
ム１の表面における急激な屈折率変化を除くためにマッ
チングオイル３が満たされている。４はセル２が設置さ
れた移動テーブルであり、移動テーブル４はパルスモー
タ（不図示）により駆動されプリフォーム１をｘ軸とｙ
軸方向に移動する。５は例えばHe−Neレーザ発振器から
なる光源、６は入射光学系であり、入射光学系６は光源
５からの入射光をプリフォーム１の中心で最小になるよ
うに収斂している。７はプリフォーム１から出射した出
射光を受光して像の電気信号を送り出す撮像管、８は撮
像管７を搭載した移動テーブルであり、移動テーブル８
はパルスモータ９により入射光学系６の光軸と同一方向
に移動する。10は移動テーブル８の移動距離を検出する
移動距離センサ、11は撮像管７で得た投影後の電気信号
から出射角をもとめて屈折率分布を演算する制御部であ
る。 第３図は制御部11の構成を示すブロック図である。図に
おいて、12は撮像管７で得た電気信号のデータを蓄える
フレームメモリ、13は中央処理装置であり、中央処理装
置13はフレームメモリ12に蓄えられたデータの直線近似
等を行ない出射角φを演算するとともに、フレームメモ
リ12のデータに応じてパルスモータ９を駆動するモータ
駆動手段14に駆動信号を与える。15は表示部、記録部か
らなる出力手段である。 上記のように構成された屈折率分布測定装置によりプリ
フォーム１の屈折率分布を測定するとき以下のような動
作をする。 光源５から入射光学系６を通って送られた光はプリフォ
ームの中心軸と垂直方向から入射し、プリフォーム１に
より屈折されて出射する。この出射光は撮像管７で観察
され、その像の画像データがフレームメモリ12に送られ
蓄えられる。このデータを中央処理装置13に送り、中央
処理装置13で出射光の像の座標値から出射角φを演算し
て出力手段15に送る。 この出射角φを演算するときに、中央処理装置13は出射
光の像の座標値が撮像管７から外れずに、かつ最も大き
な値となるようにモータ駆動手段14に駆動信号を与えて
パルスモータ９を駆動し、移動テーブル８を前後に移動
する。一方移動距離センサ10は移動テーブル８の移動距
離を検出して中央処理装置13に送る。そこで中央処理装
置13は像の最も大きい座標値と移動距離センサ10から送
られた移動テーブル８の移動距離を利用して高精度に出
射角φを演算する。 ここでプリフォーム１を搭載した移動テーブル４を入射
光学系６の光軸に対して垂直方向に移動しながら、プリ
フォーム１に入射する光の位置を変えて出射角φの変化
を求める。 上記のようにして例えば第４図に示すようなコアの最大
屈折率n1、クラッドの屈折率n2のプリフォーム１の入射
位置ｒと出射角φの関係を測定した結果を第５図に示
す。そしてこの第５図に示す出射角φにより屈折率分布
ｎ（ｒ）を求めると第６図に示す特性を得ることができ
た。この測定を30回繰り返して次式に示す比屈折率差Δ Δ（n1−n2）×100/n1 を求め、比屈折率差Δの標準偏差σを測定して、比屈折
率差Δで正規化した結果、 （σ／Δ）＝0.001 を得ることができた。 また屈折率分布が異なる種々のプリフォーム１を用い出
射角φを測定して、測定精度を調べた結果も上記精度と
全く同様な測定精度を得ることができた。
第１図は光ファイバ用のプリフォーム１の中心軸に沿っ
てｙ軸方向から見た平面図、第２図はｙ軸と垂直なｘ軸
方向から見た側面図である。図において、２はプリフォ
ーム１を装着したセルであり、セル２内にはプリフォー
ム１の表面における急激な屈折率変化を除くためにマッ
チングオイル３が満たされている。４はセル２が設置さ
れた移動テーブルであり、移動テーブル４はパルスモー
タ（不図示）により駆動されプリフォーム１をｘ軸とｙ
軸方向に移動する。５は例えばHe−Neレーザ発振器から
なる光源、６は入射光学系であり、入射光学系６は光源
５からの入射光をプリフォーム１の中心で最小になるよ
うに収斂している。７はプリフォーム１から出射した出
射光を受光して像の電気信号を送り出す撮像管、８は撮
像管７を搭載した移動テーブルであり、移動テーブル８
はパルスモータ９により入射光学系６の光軸と同一方向
に移動する。10は移動テーブル８の移動距離を検出する
移動距離センサ、11は撮像管７で得た投影後の電気信号
から出射角をもとめて屈折率分布を演算する制御部であ
る。 第３図は制御部11の構成を示すブロック図である。図に
おいて、12は撮像管７で得た電気信号のデータを蓄える
フレームメモリ、13は中央処理装置であり、中央処理装
置13はフレームメモリ12に蓄えられたデータの直線近似
等を行ない出射角φを演算するとともに、フレームメモ
リ12のデータに応じてパルスモータ９を駆動するモータ
駆動手段14に駆動信号を与える。15は表示部、記録部か
らなる出力手段である。 上記のように構成された屈折率分布測定装置によりプリ
フォーム１の屈折率分布を測定するとき以下のような動
作をする。 光源５から入射光学系６を通って送られた光はプリフォ
ームの中心軸と垂直方向から入射し、プリフォーム１に
より屈折されて出射する。この出射光は撮像管７で観察
され、その像の画像データがフレームメモリ12に送られ
蓄えられる。このデータを中央処理装置13に送り、中央
処理装置13で出射光の像の座標値から出射角φを演算し
て出力手段15に送る。 この出射角φを演算するときに、中央処理装置13は出射
光の像の座標値が撮像管７から外れずに、かつ最も大き
な値となるようにモータ駆動手段14に駆動信号を与えて
パルスモータ９を駆動し、移動テーブル８を前後に移動
する。一方移動距離センサ10は移動テーブル８の移動距
離を検出して中央処理装置13に送る。そこで中央処理装
置13は像の最も大きい座標値と移動距離センサ10から送
られた移動テーブル８の移動距離を利用して高精度に出
射角φを演算する。 ここでプリフォーム１を搭載した移動テーブル４を入射
光学系６の光軸に対して垂直方向に移動しながら、プリ
フォーム１に入射する光の位置を変えて出射角φの変化
を求める。 上記のようにして例えば第４図に示すようなコアの最大
屈折率n1、クラッドの屈折率n2のプリフォーム１の入射
位置ｒと出射角φの関係を測定した結果を第５図に示
す。そしてこの第５図に示す出射角φにより屈折率分布
ｎ（ｒ）を求めると第６図に示す特性を得ることができ
た。この測定を30回繰り返して次式に示す比屈折率差Δ Δ（n1−n2）×100/n1 を求め、比屈折率差Δの標準偏差σを測定して、比屈折
率差Δで正規化した結果、 （σ／Δ）＝0.001 を得ることができた。 また屈折率分布が異なる種々のプリフォーム１を用い出
射角φを測定して、測定精度を調べた結果も上記精度と
全く同様な測定精度を得ることができた。
以上説明したように、本発明の装置によれば、円柱ガラ
スの中心軸と垂直方向から入射して出た出射光を、入射
光学系の光軸と同一方向に移動できる移動手段に搭載さ
れた撮像管で受光して出射光の出射角を求めるようにし
たので、出射光系やTVカメラのレンズ等の光学系を必要
とせず測定装置の小型化を図ることができる。また測定
装置の光学系を簡略化することができるから、光学系の
光軸調整を簡単に行うことができ、屈折率分布を容易に
測定することができる。 さらに出射光の出射角を求めるときに移動手段を入射光
学系の光軸と同一方向に移動することにより、撮像管の
検知範囲を有効に利用することができるから、１台の測
定装置で大幅に屈折率分布が異なる種々の同軸円柱ガラ
スの屈折率分布を高精度に測定することもできる。
スの中心軸と垂直方向から入射して出た出射光を、入射
光学系の光軸と同一方向に移動できる移動手段に搭載さ
れた撮像管で受光して出射光の出射角を求めるようにし
たので、出射光系やTVカメラのレンズ等の光学系を必要
とせず測定装置の小型化を図ることができる。また測定
装置の光学系を簡略化することができるから、光学系の
光軸調整を簡単に行うことができ、屈折率分布を容易に
測定することができる。 さらに出射光の出射角を求めるときに移動手段を入射光
学系の光軸と同一方向に移動することにより、撮像管の
検知範囲を有効に利用することができるから、１台の測
定装置で大幅に屈折率分布が異なる種々の同軸円柱ガラ
スの屈折率分布を高精度に測定することもできる。
第１図は本発明を適用する装置の実施例の概略平面図、
第２図はその側面図、第３図は上記実施例の制御部を示
すブロック図、第４図はプリフォームの屈折率分布を示
す特性図、第５図は上記装置により測定した出射角特性
図、第６図はその出射角特性から得た屈折率分布特性
図、第７図は従来の装置例を示す構成図である。 １……プリフォーム、２……セル ４……移動テーブル、５……光源 ６……入射光学系、７……撮像管 ８……移動テーブル、９……パルスモータ 10……移動距離センサ、11……制御部 12……フレームメモリ、13……中央処理装置
第２図はその側面図、第３図は上記実施例の制御部を示
すブロック図、第４図はプリフォームの屈折率分布を示
す特性図、第５図は上記装置により測定した出射角特性
図、第６図はその出射角特性から得た屈折率分布特性
図、第７図は従来の装置例を示す構成図である。 １……プリフォーム、２……セル ４……移動テーブル、５……光源 ６……入射光学系、７……撮像管 ８……移動テーブル、９……パルスモータ 10……移動距離センサ、11……制御部 12……フレームメモリ、13……中央処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 忠克 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 神屋 和雄 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 鈴木 敏之 東京都千代田区丸の内１丁目４番２号 信 越エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−95336（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−98949（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】軸方向には均一な屈折率、径方向には屈折
率分布が変化する円柱ガラスの中心軸と垂直方向から光
を入射させ、その出射角を測定して同軸円柱ガラスの径
方向に対する屈折率分布を求める屈折率分布測定装置に
おいて、円柱ガラスからの出射光を受光してその受光像
の電気信号を送り出す撮像管と、該撮像管を搭載し入射
光学系の光軸と同一方向に移動できる移動手段と、該移
動手段に取付けられ撮像管の移動距離を検出する距離検
出手段とを有することを特徴とする屈折率分布測定装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1097056A JPH07109381B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 屈折率分布測定装置 |
| US07/509,909 US5078488A (en) | 1989-04-17 | 1990-04-16 | Method and apparatus for determining refractive index distribution |
| DE69013963T DE69013963T2 (de) | 1989-04-17 | 1990-04-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Brechzahlprofils. |
| EP90107269A EP0393591B1 (en) | 1989-04-17 | 1990-04-17 | Method and apparatus for determining refractive index distribution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1097056A JPH07109381B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 屈折率分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373822A JPH0373822A (ja) | 1991-03-28 |
| JPH07109381B2 true JPH07109381B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=14181998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1097056A Expired - Lifetime JPH07109381B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 屈折率分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109381B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6395336A (ja) * | 1986-10-10 | 1988-04-26 | Fujikura Ltd | 屈折率分布の測定方法 |
| JP2577008B2 (ja) * | 1987-10-12 | 1997-01-29 | 住友電気工業株式会社 | 屈折角測定装置 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP1097056A patent/JPH07109381B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0373822A (ja) | 1991-03-28 |
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Legal Events
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