JPH0812130B2 - 屈折率分布の測定方法及び測定装置 - Google Patents
屈折率分布の測定方法及び測定装置Info
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- JPH0812130B2 JPH0812130B2 JP1130993A JP13099389A JPH0812130B2 JP H0812130 B2 JPH0812130 B2 JP H0812130B2 JP 1130993 A JP1130993 A JP 1130993A JP 13099389 A JP13099389 A JP 13099389A JP H0812130 B2 JPH0812130 B2 JP H0812130B2
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- cylindrical glass
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- 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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- 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を測定する
測定方法及び測定装置に関するもので、特に異なる波長
におけ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。
レンズに使用される円柱ガラスの屈折率分布を測定する
測定方法及び測定装置に関するもので、特に異なる波長
におけ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63−9533
6合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
５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で取り出し、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
を載置した移動テーブル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。
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63−9533
6合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
５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で取り出し、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
を載置した移動テーブル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。
光ファイバを伝搬する光は、目的に応じて種々の波長
が使用されている。一方、物質の屈折率は光の波長によ
り変化する。そのため、光ファイバを種々の波長の光で
使用するためには、プリフォーム１の屈折率分布を種々
の波長の光で測定する必要がある。 しかし、上記した従来の屈折率分布の測定において、
入射光学系の光源５から一定の波長の光を出射している
ため、異なった波長の光で屈折率分布を測定するために
は、光源５を代えて測定しなければならず、屈折率分布
の測定が容易でないという問題があった。光源５を変え
るたびに光源５やレンズ６等の光軸を合せる必要があ
る。そのため異なった波長の光で異る波長における屈折
率分布を測定する場合には、かなりの手間がかかる。 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、屈折率分布を短時間で高精度に測定すること
ができる屈折率分布の測定方法及び測定装置を得ること
を目的とするものである。
が使用されている。一方、物質の屈折率は光の波長によ
り変化する。そのため、光ファイバを種々の波長の光で
使用するためには、プリフォーム１の屈折率分布を種々
の波長の光で測定する必要がある。 しかし、上記した従来の屈折率分布の測定において、
入射光学系の光源５から一定の波長の光を出射している
ため、異なった波長の光で屈折率分布を測定するために
は、光源５を代えて測定しなければならず、屈折率分布
の測定が容易でないという問題があった。光源５を変え
るたびに光源５やレンズ６等の光軸を合せる必要があ
る。そのため異なった波長の光で異る波長における屈折
率分布を測定する場合には、かなりの手間がかかる。 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、屈折率分布を短時間で高精度に測定すること
ができる屈折率分布の測定方法及び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
布の測定方法は、軸方向には均一な屈折率、径方向には
屈折率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の測定方法にお
いて、入射光学系に設けられた光源から波長の異なる複
数の光を同時に円柱ガラスに入射させ、入射した光の出
射角をそれぞれ２次元受光面で測定して屈折率分布を求
める。 前記円柱ガラスからの出射光を光学系を介することな
く撮像管により受光して出射角を測定することが好まし
い。 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の測定装置にお
いて、複数の波長の光を出射する光源と、それらの光を
同時に円柱ガラスに入射させるための入射光学系と、円
柱ガラスからの出射角度を測定するための２次元受光面
を備えた撮像管とを有する。 前記光源が、異なる波長の光を出射する複数の光源か
らなり、前記入射光学系が、それぞれの光源から出射す
る光を集光し円柱ガラスに入射させる複数のレンズから
なると良い。 前記光源が、異なる波長の光を出射する複数の光源か
らなり、前記入射光学系が、該複数の光源のうち一の光
源から円柱ガラスに入射する光の透過光路上に設置され
たハーフミラーと、他の光源から該ハーフミラーの反射
光路に向けて反射させるミラーと、該ハーフミラーの透
過光と反射光とを集光し円柱ガラスに入射させるレンズ
とからなっても良い。
布の測定方法は、軸方向には均一な屈折率、径方向には
屈折率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の測定方法にお
いて、入射光学系に設けられた光源から波長の異なる複
数の光を同時に円柱ガラスに入射させ、入射した光の出
射角をそれぞれ２次元受光面で測定して屈折率分布を求
める。 前記円柱ガラスからの出射光を光学系を介することな
く撮像管により受光して出射角を測定することが好まし
い。 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の測定装置にお
いて、複数の波長の光を出射する光源と、それらの光を
同時に円柱ガラスに入射させるための入射光学系と、円
柱ガラスからの出射角度を測定するための２次元受光面
を備えた撮像管とを有する。 前記光源が、異なる波長の光を出射する複数の光源か
らなり、前記入射光学系が、それぞれの光源から出射す
る光を集光し円柱ガラスに入射させる複数のレンズから
なると良い。 前記光源が、異なる波長の光を出射する複数の光源か
らなり、前記入射光学系が、該複数の光源のうち一の光
源から円柱ガラスに入射する光の透過光路上に設置され
たハーフミラーと、他の光源から該ハーフミラーの反射
光路に向けて反射させるミラーと、該ハーフミラーの透
過光と反射光とを集光し円柱ガラスに入射させるレンズ
とからなっても良い。
上記本発明においては、あらかじめ入射光学系に設け
られた複数の光源からレンズを介して円柱ガラスの波長
に異なる複数の光を入射することにより、円柱ガラスか
ら出射する波長の異なる複数の光の出射角を同時に測定
することができる。
られた複数の光源からレンズを介して円柱ガラスの波長
に異なる複数の光を入射することにより、円柱ガラスか
ら出射する波長の異なる複数の光の出射角を同時に測定
することができる。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。 第１図は本発明を適用する屈折率分布の測定装置の一
実施例の概略構成平面図、第２図はその側面図である。
これらの図において、１はプリフォーム、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軸方向に移動させる。 ５は例えば波長が632.8nmのレーザ光を出射するHe−N
eレーザ発振器からなる光源、６は光源５から出射する
光をプリフォーム１に集光するレンズである。７は波長
が1152.3nmのレーザ光を出射するHe−Neレーザ発振器か
らなる光源であり、光源７は出射する光が光源５から出
射する光と平行になるように光軸が調整されている。８
は光源から出射する光をプリフォーム１に集光するレン
ズである。光源５、７及びレンズ６、８で入射光学系を
構成している。９はプリフォーム１の出射光を受光し
て、その像の電気信号を送り出す撮像管、10は撮像管９
から送り出された電気信号のデータを蓄えるフレームメ
モリ、11は中央処理装置である。中央処理装置11はフレ
ームメモリ10に蓄えられたデータの直線近似等を行ない
出射角φを演算し表示部12に出力する。 次に、上記のように構成された屈折率分布の測定装置
によりプリフォーム１の屈折率分布を測定するときの動
作を説明する。 光源５からレンズ６を通って送られた光はプリフォー
ム１の中心軸と垂直方向から入射する。同時に、光源７
から光源５と波長の異なる光が出射され、レンズ８を通
ってプリフォーム１の中心軸と垂直方向に入射する。こ
の光源５と光源７から送られる波長の異なった光はそれ
ぞれプリフォーム１により屈折されて出射する。この２
つの出射光は撮像管９で観察され、その像の画像データ
がフレームメモリ10に送られて蓄えられる。このデータ
を中央処理装置11に送り、中央処理装置11で出射光の像
の座標値から出射角φを演算して表示部12に送る。そし
てプリフォーム１を搭載した移動テーブル４をレンズ６
および８の光軸に対して垂直方向であるｘ軸方向に移動
しながら、プリフォーム１に入射する光の位置を代えて
出射角φの変化を求める。 上記のようにして、例えば第３図に示すようなコアの
最大屈折率n1（λ）、クラッドの屈折率n2（λ）のプリ
フォーム１の入射位置ｒと出射角φの関係を異なる波長
λの光で測定する。測定した出射角φにより屈折率分布
ｎ（ｒ）を求めると、異なる波長λの光による屈折率分
布ｎ（ｒ）を同時に測定することができる 実際に波長1152.3nmの光で測定した屈折率で次式に示
す比屈折率差Δ Δ＝（n1−n2）×100/n1 を求めると比屈折率差Δ＝1.05％であり、波長632.8nm
の光で測定した場合はΔ＝1.12％であった。 第４図は本発明を適用する屈折率分布の測定装置の別
な実施例の概略構成図である。同図に示すように、光源
５とレンズ６の間に光源５の光軸に対して45度傾けたハ
ーフミラー13を設け、光源７からの光をハーフミラー13
の反射面と平行な反射面を有するミラー14で反射させ、
その反射光をハーフミラー13で反射させてレンズ６を介
してプリフォーム１に入射する。９の撮像管の像を解析
し、光源５からの光の像と光源７からの光の像を分別す
ることにより同一場所の異なる波長における屈折率分布
の測定ができる。
実施例の概略構成平面図、第２図はその側面図である。
これらの図において、１はプリフォーム、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軸方向に移動させる。 ５は例えば波長が632.8nmのレーザ光を出射するHe−N
eレーザ発振器からなる光源、６は光源５から出射する
光をプリフォーム１に集光するレンズである。７は波長
が1152.3nmのレーザ光を出射するHe−Neレーザ発振器か
らなる光源であり、光源７は出射する光が光源５から出
射する光と平行になるように光軸が調整されている。８
は光源から出射する光をプリフォーム１に集光するレン
ズである。光源５、７及びレンズ６、８で入射光学系を
構成している。９はプリフォーム１の出射光を受光し
て、その像の電気信号を送り出す撮像管、10は撮像管９
から送り出された電気信号のデータを蓄えるフレームメ
モリ、11は中央処理装置である。中央処理装置11はフレ
ームメモリ10に蓄えられたデータの直線近似等を行ない
出射角φを演算し表示部12に出力する。 次に、上記のように構成された屈折率分布の測定装置
によりプリフォーム１の屈折率分布を測定するときの動
作を説明する。 光源５からレンズ６を通って送られた光はプリフォー
ム１の中心軸と垂直方向から入射する。同時に、光源７
から光源５と波長の異なる光が出射され、レンズ８を通
ってプリフォーム１の中心軸と垂直方向に入射する。こ
の光源５と光源７から送られる波長の異なった光はそれ
ぞれプリフォーム１により屈折されて出射する。この２
つの出射光は撮像管９で観察され、その像の画像データ
がフレームメモリ10に送られて蓄えられる。このデータ
を中央処理装置11に送り、中央処理装置11で出射光の像
の座標値から出射角φを演算して表示部12に送る。そし
てプリフォーム１を搭載した移動テーブル４をレンズ６
および８の光軸に対して垂直方向であるｘ軸方向に移動
しながら、プリフォーム１に入射する光の位置を代えて
出射角φの変化を求める。 上記のようにして、例えば第３図に示すようなコアの
最大屈折率n1（λ）、クラッドの屈折率n2（λ）のプリ
フォーム１の入射位置ｒと出射角φの関係を異なる波長
λの光で測定する。測定した出射角φにより屈折率分布
ｎ（ｒ）を求めると、異なる波長λの光による屈折率分
布ｎ（ｒ）を同時に測定することができる 実際に波長1152.3nmの光で測定した屈折率で次式に示
す比屈折率差Δ Δ＝（n1−n2）×100/n1 を求めると比屈折率差Δ＝1.05％であり、波長632.8nm
の光で測定した場合はΔ＝1.12％であった。 第４図は本発明を適用する屈折率分布の測定装置の別
な実施例の概略構成図である。同図に示すように、光源
５とレンズ６の間に光源５の光軸に対して45度傾けたハ
ーフミラー13を設け、光源７からの光をハーフミラー13
の反射面と平行な反射面を有するミラー14で反射させ、
その反射光をハーフミラー13で反射させてレンズ６を介
してプリフォーム１に入射する。９の撮像管の像を解析
し、光源５からの光の像と光源７からの光の像を分別す
ることにより同一場所の異なる波長における屈折率分布
の測定ができる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、あらか
じめ入射光学系に設けられた複数の光源からレンズを介
して円柱ガラスに波長の異なる複数の光を入射すること
により、円柱ガラスから出射する波長の異なる複数の光
の出射角を同時に測定するようにした。したがって、異
なる波長の光に対する屈折率分布を同時に測定すること
ができ、種々の波長で使用される光ファイバー用のプリ
フォーム等の品質評価を１回の測定で、短時間にでき
る。 円柱ガラスからの出射角を測定するにあたり、また円
柱ガラスからの出射光を光学系を介することなく、直
接、撮像管により受光して出射角をそれぞれ測定するこ
とができるので、光学系の軸合わせの手間が軽減され、
簡便な装置となる。
じめ入射光学系に設けられた複数の光源からレンズを介
して円柱ガラスに波長の異なる複数の光を入射すること
により、円柱ガラスから出射する波長の異なる複数の光
の出射角を同時に測定するようにした。したがって、異
なる波長の光に対する屈折率分布を同時に測定すること
ができ、種々の波長で使用される光ファイバー用のプリ
フォーム等の品質評価を１回の測定で、短時間にでき
る。 円柱ガラスからの出射角を測定するにあたり、また円
柱ガラスからの出射光を光学系を介することなく、直
接、撮像管により受光して出射角をそれぞれ測定するこ
とができるので、光学系の軸合わせの手間が軽減され、
簡便な装置となる。
第１図は本発明を適用する装置の実施例の概略構成平面
図、第２図はその側面図、第３図はプリフォームの屈折
率分布を示す特性図、第４図は別な実施例の構成を示す
側面図、第５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 ３……マッチングオイル、４……移動テーブル ５、７……光源、６、８……レンズ ９……撮像管、10……フレームメモリ 11……中央処理装置、12……表示部 13……ハーフミラー、14……ミラー
図、第２図はその側面図、第３図はプリフォームの屈折
率分布を示す特性図、第４図は別な実施例の構成を示す
側面図、第５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 ３……マッチングオイル、４……移動テーブル ５、７……光源、６、８……レンズ ９……撮像管、10……フレームメモリ 11……中央処理装置、12……表示部 13……ハーフミラー、14……ミラー
Claims (5)
- 【請求項１】軸方向には均一な屈折率、径方向には屈折
率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の測定方法におい
て、入射光学系に設けられた光源から波長の異なる複数
の光を同時に円柱ガラスに入射させ、入射した光の出射
角をそれぞれ２次元受光面で測定して屈折率分布を求め
ることを特徴とする屈折率分布の測定方法。 - 【請求項２】前記円柱ガラスからの出射光を光学系を介
することなく撮像管により受光して出射角を測定するこ
とを特徴とする請求項第１項に記載の屈折率分布の測定
方法。 - 【請求項３】軸方向には均一な屈折率、径方向には屈折
率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の測定装置におい
て、複数の波長の光を出射する光源と、それらの光を同
時に円柱ガラスに入射させるための入射光学系と、円柱
ガラスからの出射角を測定するための２次元受光面を備
えた撮像管とを有することを特徴とする屈折率分布の測
定装置。 - 【請求項４】前記光源が、異なる波長の光を出射する複
数の光源からなり、前記入射光学系が、それぞれの光源
から出射する光を集光し円柱ガラスに入射させる複数の
レンズからなることを特徴とする請求項第３項に記載の
屈折率分布の測定装置。 - 【請求項５】前記光源が、異なる波長の光を出射する複
数の光源からなり、前記入射光学系が、該複数の光源の
うち一の光源から円柱ガラスに入射する光の透過光路上
に設置されたハーフミラーと、他の光源から該ハーフミ
ラーの反射光路に向けて反射させるミラーと、該ハーフ
ミラーの透過光と反射光とを集光し円柱ガラスに入射さ
せるレンズとからなることを特徴とする請求項第３項に
記載の屈折率分布の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130993A JPH0812130B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 屈折率分布の測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130993A JPH0812130B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 屈折率分布の測定方法及び測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309228A JPH02309228A (ja) | 1990-12-25 |
| JPH0812130B2 true JPH0812130B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=15047424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1130993A Expired - Fee Related JPH0812130B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 屈折率分布の測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812130B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396323A (en) * | 1994-02-07 | 1995-03-07 | Corning Incorporated | Method and apparatus for analyzing optical waveguide cane |
| JP2019007802A (ja) * | 2017-06-22 | 2019-01-17 | 株式会社東芝 | 光学検査装置及び光学検査方法 |
| EP3889581A1 (de) | 2020-03-30 | 2021-10-06 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren zur ermittlung des brechzahlprofils eines zylinderförmigen optischen gegenstandes |
Family Cites Families (1)
| 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 |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1130993A patent/JPH0812130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02309228A (ja) | 1990-12-25 |
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