JPS5848848B2 - コウガクザイリヨウ ノ ヒカリデンソウソンシツソクテイホウホウ - Google Patents

コウガクザイリヨウ ノ ヒカリデンソウソンシツソクテイホウホウ

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JPS5848848B2
JPS5848848B2 JP50127705A JP12770575A JPS5848848B2 JP S5848848 B2 JPS5848848 B2 JP S5848848B2 JP 50127705 A JP50127705 A JP 50127705A JP 12770575 A JP12770575 A JP 12770575A JP S5848848 B2 JPS5848848 B2 JP S5848848B2
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JP
Japan
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light
optical fiber
optical
incident
transmission loss
Prior art date
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Application number
JP50127705A
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JPS5251958A (en
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雅春 小田
幹雄 勢羅
康照 田原
俊輔 南
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/35Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is transversely coupled into or out of the fibre or waveguide, e.g. using integrating spheres

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学繊維等の光学材料の光伝送損失を測定する
方法の改良に関するものである。
従来光学繊維の光伝送損失の測定は第1図に示す如き方
法で行なわれていた。
すなわち同図において、先ず、光学繊維35の一方の端
面43からランプ36の光を入射させ、他端面44から
出射した光を積分球37で集めて、光電変換素子40に
より電気量に変換し、増巾器41で増巾し、指示計42
で指示値を読取る。
この読取値をE1 とする。
次Cこ、端而44から、光学繊維35の軸lこ沿って測
定した長さLだけ離れた面45のところで光学繊維を切
断する。
次に新しい端面45をホルダー39で端面44のときと
同じ位置に固定して、指示計42の指示値を読取る。
この読取値をE2とする。
光伝送損失(吸収係数)はランバート・ベールの法則で
あるの式を適用してE1とE2から求めることができる
ここで、■1:端面44に到達した光の強度I2:端面
45に到達した光の強度 K :光伝送損失(吸収係数) L :切断した光学繊維の長さ ■1とI2はE1及びE2と次式の関係がある。
ここで、ρ1:端面44の反射率 ρ2:端面45の反射率 ■式と■式を■式に代入すると■式が得られる。
ρ1とρ2が等しくなるように端面44,45を切析す
るか、または研磨して仕上げると、次式■から光伝送損
失を求めることができる。
かかる従来の方法では、切断した光学材料は製品として
は使用できないので製品の全数検査には使えないこと及
び切断面の反射率が等しくなるように切断または研磨仕
上げすることは容易でなく、且つ測定6こ長時間を要す
ること等の欠点があった。
本発明はかかる従来法の欠点を解消した光伝送損失の測
定方法を提供するものであって、その発明の要旨とする
ところは、光学材料の被測定部分をはさんだ2個所から
該被測定部分を互いlこ逆方向に進行する光を交互Cこ
入射させ、各各の入射光tこついて被測定部分の両側側
面部における放射光量を検出し、一方向Cこ光を入射さ
せたときの総合光電変換効率とその逆方向に光を入射さ
せたときの総合光電変換効率とが打消し合うように演算
することを特徴とする光学材料の光伝送損失測定方法に
ある。
本発明を更lこ詳細に説明すると、理想的な光学繊維の
場合一方の端面からその開口角よりも小さい拡がりの光
を入射させると、入射した光は全反射を繰返して他端ま
で伝送され、この際光学繊維の内部から外へ光を放射す
ることはない。
また、光学繊維の両端面以外の外側からどのように照明
しても全反射を繰返して内部を伝播する光を発生させる
ことはできないといわれている。
しかしながら現実の光学繊維の場合には、多かれ少なか
れ異物、気泡等の散乱性因子を含有しているので端而か
ら入射した光は、光学繊維の外側へ光をわずかでも放射
しながら伝送される。
このとき、外側へ放射される光量は入射光量に比例し実
用的に測定可能な大きさであり、また、光学繊維を外側
から強力な光源で照明することにより光学繊維内部へ全
反射を繰返して伝播する光を入射することができる。
かかる特性を有する光学繊維を例にとって第2図により
本発明を詳述すると、第2図Cこおいて、1は光学繊維
、2はランプ(左)、3はランプ(右)、4は積分球(
左)、5は積分球(右)、6,7は光電変換素子、8,
9は増巾器、10は指示計(左)、11は指示計(右)
であり、[(lf)はランプ3をOFFにし、ランプ2
をONにして入射された断面aを右方向に進む光の強度
である。
又I(#)とI(lr)はそれぞれ■(0が積分球4お
よび積分球5に伝播したときの各々の積分球に囲まれた
部分の光学繊維内部の平均光強度である。
I(r)はランプ2をOFFlこし、ランプ3をONE
こして入射された断面dを左方向に進む光の強度である
I(rr)とI(rl)は、それぞれ、I(r)が積分
球5および積分球4に伝播したときの各々の積分球に囲
まれた部分の光学繊維内部の平均光強度である。
Lは積分球4の中心線bおよび積分球5の中心線Cの間
の光学繊維の軸に沿つて測定し,た長さである。
最初に、ランプ2をONにし、ランプ3をOFF&こし
て、光■(l)を入射した場合について述べると、この
場合tこも、前記のランバート・ベールの法則が成立し
、次式が得られる。
I(#r)−4(l/II!)exp(−KL)”−・
■ここで、K:断面bと断面Cの間の光学繊維の光伝送
損失(吸収係数) I(#)とI(lr)は光学繊維内部の光の強度である
から直接測定することはできないが、光学繊維内部に含
有される散乱性因子のためlこ、I(#)およびI(r
r)!こ比例した光学繊維の外側へ放射される散乱光を
それぞれの積分球Cこよって集めることができる。
これをそれぞれ九電変換素子6,7により電気量に変換
し、増巾器8,9Iこより増巾し、指示計10および指
示計11により光量に比例した量E(#)およびE(l
r)として読取ることができる。
これを式で示すと次のうになる。
ここで、α(l):積分球4tこよって囲まれた部分の
光学繊維の総合光電変換 効率 α(r):積分球5によって囲まれた部 分の光学繊維の総合九電変換 効率 総合九電変換効率α(l),α(r)はさらに次式で表
される。
ここで、β(0:積分球4によって囲まれた部分の光学
繊維の内部から外側 への散乱光放射効率 β(r):積分球5によって囲まれた部 分の光学繊維の内部から外側 への散乱光放射効率 γ(0:積分球4の集光効率 γ(r):積分球5の集光効率 δ(e):光電変換素子6の変換効率 δ(r):光電変換素子7の変換効率 ε(l):増巾器8の増巾率 ε(r):増巾器9の増巾率 β(0,β(r)は散乱性因子によって決まる定数で、
光学繊維の場所によって変動があるのが普通である。
γ(0,γ(r),δ(0,δ(r),ε(l),ε(
r)は装置の構造によって決まる定数で殆んど時間的番
こ変動しない定数である。
従って、α(l)およびα(r)は光学繊維の場所によ
って変動する定数であり、■式と■式を■式に代入する
ことlこより得られる0式からα(0とα(r)を消去
しなければ光伝送損失を求めることは困難になる。
本発明者らは、このα(0およびα(r)を消去するに
はI(0と逆方向lこ進む光を入射して、I(J!’)
を入射したときと同様な測定をすればよいことを見出し
た。
すなわち、ランプ3をONにし、ランプ2をOFFにし
て光I(r)を入射すると、I(l)のときと同様にし
て、次式が成立する。
すなわち、第2図に示したように、光学繊維を通した2
個の積分球を一定の距離Lだけ離して設置して該積分球
間の光伝送損失を測定する部分の光学繊維に対して光学
繊維の外側から互に逆方向に進行する光を入射し、それ
ぞれの向きの光の入射時の積分球内の光量比を測定し、
[相]式により計算すれば、光伝送損失を測定すること
が可能となる。
この方法のすぐれた点は、定数α(l)とα(r)が消
去されるので、従って、γ(l)とr(r)も当然消去
されることになり、通常の積分球の形態である必要はな
く、光学繊維内部からの放射光を集められればどのよう
な形でもよく、互に同形である必要もない。
また、光電変換素子、増巾器、指示計についても、同じ
性能を有するものを用いる必要はない。
光学繊維の光伝送損失を検査或いは監視する目的で使用
する場合などでは、光伝送損失の増減が判別できればよ
いことがある。
このような場合には、[相]式は0式又は[相]式のよ
うに変形することができる。
(ここでC1,C2:任意の定数を示す。
)また、対数を近似式によって計算することも可能であ
る。
尚上記の本発明方法の原理は光学繊維を例にとって説明
したが、被測定材料は単に光学繊維に限られるものでは
なく、例えば、糸、棒、薄膜、板、塊等の形状の光学材
料に応用できることは当然である。
また、本発明方法を利用して次に示すような種種の応用
が考えられる。
第1には、被測定材料を連続的または間欠的に走行させ
ることにより、連続的に非破壊で光伝送損失または光伝
送損失に関連した量を測定できる。
第2には、比較的短尺の被測定材料の場合には、両端面
から交互に光入射を行うことにより高感度で光伝送損失
を求めることが可能である。
第3には、非接触測定が可能であるから、光学繊維素材
のような汚染または傷がつくことを嫌う材料の光伝送損
失の測定も可能である。
第4には、光源の波長を変えることにより、光伝送損失
の分光特性を得ることが可能である。
次に、具体的な実施例を第3図(こ従って説明する。
この実施例は、光学繊維などの光学材料の光伝送損失を
連続的lこ非破壊的に測定するものである。
同図において、12は光学繊維、13は未測定光学繊維
のボビン、14は測定した光学繊維を巻取ったボビン、
15は一対のニツプローラ、16はランプ(左)、17
はランプ(右)、18はチョツパ−(左)、19はチョ
ツパ−(右)、20,21は集光レンズ、22.23は
光入射部カバー、24は積分球(左)、25は積分球(
右)、26,27は光電変換素子、28.29は増巾器
、30はアナログコンピューター、31は記録計、32
は測定部カバー 33は光入射部(左)、34は光入射
部(右)である。
かかる装置において、光学繊維12はポビン13から出
て、一定速度で駆動されている一対υ)ニツプローラー
15により引取られ、ボビン14に巻取られる。
光入射部33および光入射部34は実質的lこ交互に一
定周期で光を光学繊維内lこ入射し、入射の周期は特別
に均質な光学繊維以外では、光学繊維12が積分球24
または25内を通過する(こ要する時間よりも短いこと
が望ましい(好ましくは1/10以下)。
チョツパ−18およびチョツパ−19は光を交互Iこ断
続させるためのもので、互に位相をずらして同期させて
作動させる。
両方のチョツパーは少くとも瞬間的Iこは断になるのが
好ましいが,実質的lこ無視できる程度のもれがあって
もよい。
チョツパーの型式は羽根車型、プリズム型、Kerr
Ceell型等いずれの型式でもよい。
また、光入射部に、必らずしもチョツパーを用いる必要
はなく、例えば、ランプの電源を制御することにより、
光入射を断続するものであってもよい。
レンズ20および21はランプの像が光学繊維12の付
近に生じるように配置し、光入射部カバー22および2
3は、内部を反射率のよい材質を用いると光入射効率が
高くなるので好ましい。
積分球24.25は内面を反射率の高い拡散面で覆った
球形のものが好ましいが、前述のようにこの積分球部分
の形状は測定には影響を及ぼさないので如何なる形でも
よい。
光電変換素子26,27は通常は光電子増倍管を用いる
が、感度が十分あればどのようなものでもよい。
増巾器28.29は必要であれば設置する。
アナログコンピューター30は[有]式で光伝送損失を
計算するため、光入射のチョツパーlこ同期して、[相
]式の{}の中の第1項と第2項を交互に計算し、その
平均値を前以って設定したLの値によって割算するよう
iこ構威される。
アナログコンピューター30に記録計31を接続するこ
とにより、光学繊維の光伝送損失の変動を連続的に記録
し、繊維軸方向の分布を求めることが可能6こなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光学繊維の光伝送損失の測定6こ使用す
る装置の縦断側面図、第2図は本発明の原理を示す装置
の一部縦断側面図、第3図は本発明の実施に使用する装
置の一具体例を示す一部縦断側面図であり、第1図〜第
3図Iこおいて、1は光学繊維、2,3はランプ、4,
5は積分球、6,7は光電変換素子、8,9は増巾器、
10,11は指示計、12は光学繊維、13は未測定光
学繊維の巻取ボビン、14は測定した光学繊維の巻取ボ
ビン、15は一対のニツプローラ、16.17はランプ
、18,19はチョツパー、20,21は集光レンズ、
22,23は光入射部カバー、24.25は積分球、2
6,27は光電変換素子、2B,29は増巾器、30は
アナログコンピューター、31は記録計、32は測定部
カバー、33,34は光入射部、35は光学繊維、36
はランプ、31は積分球、38 .39は繊維ホルダー
、40は光学変換素子、41は増巾器、42は指示計、
43,44.45は繊維端面である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光学材料の被測定部分をはさんだ2個所から、該被
    測定部分を互いに逆方向に進行する光を交互lこ入射さ
    せ、各々の入射光について被測定部分の両側側面部にお
    ける放射光量を検出し一方向に光を入射させたときの総
    合光電変換効率とその逆方向に光を入射させたときの総
    合光電変換効率とが打消し合うように演算することを特
    徴とする光学材料の光伝送損失測定方法。
JP50127705A 1975-10-23 1975-10-23 コウガクザイリヨウ ノ ヒカリデンソウソンシツソクテイホウホウ Expired JPS5848848B2 (ja)

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JPS5251958A JPS5251958A (en) 1977-04-26
JPS5848848B2 true JPS5848848B2 (ja) 1983-10-31

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JP50127705A Expired JPS5848848B2 (ja) 1975-10-23 1975-10-23 コウガクザイリヨウ ノ ヒカリデンソウソンシツソクテイホウホウ

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51107152A (en) * 1975-03-18 1976-09-22 Fujikura Ltd Hikarifuaibano rokosokuteihoho

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51107152A (en) * 1975-03-18 1976-09-22 Fujikura Ltd Hikarifuaibano rokosokuteihoho

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