JPS63154907A - 光フアイバ径測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、元ファイバのコア径を、次の４つの条件を満
足させて測定する方法およびその装置に関する。

（１１非破壊検査であること。

（２１元ファイバの側面から測定できること。

（３１移動している光ファイバでもそのコア径が測定で
きること。

（４）　　プラスチック、石英など各種素材の元ファイ
バのコア径が測定でさること。

〔従来技術〕

元ファイバの外径を測定する装置として、レーザ外径測
定機が一般的に使用されている。しかし、この装置ｔｋ
通常の方法で使用した場合、外径を測定することは可能
であるが、コア径全測定することは不可能であった。

従来、コア径を辿１定する方法として、次のものが知ら
れている。

（イ）元ファイバの断面を顕倣鏡で観測する方丸（ロ）
　特開昭６１−１０４５０３号公報に示される発明「発
光表示電線」に開示される如くプラスチック光ファイバ
を酢酸エチルに浸漬して、クランド層のみを膨潤溶解さ
せ、漏元性元ファイバを得たものを利用する方法である
。

これは、コア径ｔ−測定することを目的としたものでは
ないが、クラッド部を溶解した後０元ファイバであれば
そのコア径の・測定が可能となる。

１ｊ　　特公昭６１−５３６８！１号公報に示され之発
明「元ファイバのコア軸合せ方法」に開示される如く光
ファイバの側面から紫外光を照射し、Ｇｏ　がドーピン
グされているコアを可視領域で発光さぜる方法を利用す
る方法である。これも、コア径を測定することを目的と
し念ものではないが、コアのみを発光させることができ
るため、コア径を測定することが可能となる。

に）屈折率分布測定方法 元ファイバの軸と平行に偏波したレーザ光を、元ファイ
バに垂直入射させ、前方に生じる遠方散乱パターン全角
度δの関数として測定するものである。このとき、光フ
ァイバのクランド部と空気の屈折率差による散乱を取り
除き、内部の屈折率変化の情報を有効に取り出すため、
クラッドと略等しい屈折率を有するマツチングオイルを
満たした円筒形の透明容器に元ファイバを垂直に保持し
ている。

これは、元ファイバの屈折率分布を測定することを目的
としたものであるが、屈折率差０の位置を検出すること
でコア径を測定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の従来技術では、次の如き問題があつ念。

（イ）の方法は破壊検査であり、さらに、元ファイバの
長手方向に対してコア径の変化をみようとすると数多く
の断面サンプルを作成するという面倒な作業が必要とな
り長尺の元ファイバのコア径測定法としての適性はない
。

（ロ）の方法は元ファイバの側面からコア径を測定する
ことができるが、破壊検査である故に、破壊できない元
ファイバのコア径測定法として利用することができない
。

（ハ）の方法は元ファイバの側面からコア径を測定する
ことができる非破壊検査法であるが、Ｇ。

の発光を利用しているため、プラスチック製光ファイバ
には適用できない。

に）の方法は元ファイバの側面からコア径を測定するこ
とができ、非破壊検査であり、しかも、プラスチック、
石英など各種素材の元ファイバが測定できるが、各角度
の遠方散乱パターンを得ることが必要であるため、移動
している元ファイバのコア径は測定できないという難点
がある。

以上、説明したように、従来技術でに前記ｆｉｌ〜（４
）の４条件を全て満足して測定することはでさなかった
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、元ファイバのコア径測定に従来技術に）全利
用した場合の問題点全解決し、前記のｆｉｌ〜（４）の
条件を全て満足する、元ファイバのコア径測定方法およ
びその装＃を提供するものである。

本発明の要旨は、元ファイバを、前記元ファイバのクラ
ッド部と略等しい屈折率ヲ有する液体中に浸漬させ、こ
の浸漬された状態の前記元ファイバの側面から光を当て
、前記光ファイバの透過光量の変化を測定し前記光ファ
イバの直径又はコア径を測定する方法にあり、本発明の
方法によると移動している光ファイバでも測定を可能と
したものである。

！之、本発明は、元ファイバのクラッド部と略等しい屈
折率を有する液体と、前記液体を収納するセルと、前記
液体中に浸漬された前記元ファイバの一方の側面に配さ
れる光源と、前記元ファイバ全透過した前記光源からの
光ｔを検知するセンサと、前記センサから得られる信号
を２値化し、２値データの変化点の座標から前記元ファ
イバのコア径を測定する信号処理回路とを具備して成る
元ファイバ径測定装置にもある。

第１図は本発明を実施する（際して用いる光フアイバ浸
漬槽の斜視図であり、この浸漬槽を用いて光ファイバの
径を測定するには、この浸漬槽（以下セルという）を、
第２図に示す如き、回路に組込むことが必要である。第
２図中（２）は元ファイバのクラッド部とはｙ同一の屈
折率を有する液体を入れ、この中に元ファイバｔｘｒｋ
ｆ＆漬するためのセルである。（４）は、元ファイバ側
面にその直径及び／又はコア径を測定するためにｙｔ、
を照射するライン照明装置であり、（５）は元ファイバ
を透過してき九ｙｔｔを狙１足するためのラインセンナ
である。ライン照明装置（４）はラインフィラメントラ
ング′！之は、高周波による螢光灯を使用するのがよい
。ま之ラインセンサ（５１の読み取り条件は次の如くす
るのがよい。

ライン照明装置（４）からの光は、セル（２）の一方の
側壁を通過し、さらに、液体１３）→光ファイバ（１１
のクラッド→コア→クラッド→液体（３１→セル（２）
の反応対側壁を通過してラインセンサ（５）で受光され
る。

このラインセンサ（５）の映像信号は、信号処理回路（
６）に送られ、ここで、Ａ／Ｄ変換されて、コアを精度
良く検出するために設定され九閾値で２値化データとな
り、コア径が測定され、表示部（７）に表示される。

次に、セル移動機構（８）により、セル（２１を移動さ
せて前記と同様の処理を行う。セル（２）の移動単位は
１０μｍ　とした。なお、前記セル移動機構（８）、ラ
インセンナ（５）、信号処理回路（６）、および、表示
部（７）は、制御部（９）からの制御信号により、それ
ぞれ所定のタイミングで所定の動作を行うように作成さ
れている。

第５図は、本発明の詳細な説明するため、元ファイバの
側面から光を入射し之場合の、反射光と、屈折光の進行
方向を示す図である。

同図中（ａｌは元ファイバを空気中に置いた場合、＋ｂ
）はクラッドと等しい屈折率の液体中に浸漬した場合で
ある。

第５図（＆）の工、は光ファイバの上端を通過する光で
ある。この透過光Ｔ、は、１００％が透過するため、工
、と等しい値となる。光ファイバの中心に入射する光Ｉ
５　　は、表面反射Ｒｅ５、内部反射Ｒｉ、ｓ゛のため
減少し、透過光Ｔ３ｆｉ、次式によシ、９４．４％とな
る。

Ｔ　３；Ｉ　　　２　・（（ｎ、　　ｎ　ｂ　）　／　
（ｎ＆十ｎ　ｂ　）　）　２ｎ、：空気の屈折率（１） ｎ、：元ファイバのクラッドの屈折率（ｔ４０２）Ｔ　
：透過率 光ファイバの中心以外を光が通過する場合は、一部はフ
レネルの公式に従って反射し、残りが、屈折の法則に従
って各境界面金通過し、ざらに、次の境界面でも、前記
と同様の式に従って、反射あるいは透過する。

ｎ　°ｓｉｎ　’ｂ　＝　ｎｂ−ｓｉａ　ｒｒ、　＝　
（ｎ、−ａｙｓ　Ｌ−ｎｂ−ｃｏｓｒ）／（１１，−ｃ
ｏｓｉ　＋　ｎｂ−ｃｏｓｒ）ｒ＝　−（ｃｏｓｉ　／
ｎ　　−ｃｏｓｒ／ｎｂ）／（ｃｏｓｉ　／ｎ、十ｃｏ
ｓｒ／ｎｂ）ｐ　　　　　　　　　　　　ａ Ｒ＝（ｒＢ＋　ｒｐ　）　／　２ １：入射角 ｒ：反射角 Ｒ二反射率 例えば、外径１關、クラッド厚が１０μｍ、クラッドの
屈折率が＋、４０２のグラスチック光ファイバの場合、
元ファイバの上端から１ｎμｍ下を通過する光重、は、
入射角７８．５２°［５ｉｎ−”（０，９８）　＝　７
８．５２°〕では、屈折角は４４．３５゜となり、次の
境界面では７８．５２°となり、透過光Ｔ２　　はセン
サに受光されないことがわかる。

従って、空気中に元ファイバを置いて同様の方法により
光ファイバの側面より光を照射して、そのコア径を測定
することができないことは明白である。

第３図Ｆ１）ｌの工、は、前記第５図ｆａｔと同様、光
ファイバの上端全通過する光であり、この透過光Ｔ、は
、１００％が透過するため、！、と等しい。元ファイバ
の中心に入射する光工、は、前記式でｎａ　（１，４０
２）、ｎｂ　（１，４９５）となるため、透過光Ｔ３　
　は、９９−８％となる。

元ファイバの上端から１０μｍ　下全通過する光重、は
、第３図（ａｌと異なり、クランドと等しい屈折率の液
体中である之め、クラッド部を直進し、透過光Ｔ２　　
が得られるため、コア径が測定できるのである。

第４図に、信号処理回路６での、光ファイバｆｉ＋のコ
ア径測定方法を示す図である。

同図中（イ）は光ファイバ＋１１の外観、仲）はライン
センサ（５１の映像信号、（ハ）は２値化データでちる
。

（ａ）は本発明のセル（２）ヲ使用しない例であり、コ
ア部は観測できず、ラインセンサ（５）の信号変化がな
いため、測定値は元ファイバの外径の値しか得られない
。

（ｂｌは本発明のセル（２）を使用した例のうち、前表
のグラスチック光ファイバのように、液体（３１にクラ
ッドの屈折率と等しいものを使用し次場合である。液体
とクランド部の境界領域のラインセンサ（５）の信号は
閾値よシも大であるため、測定値は元ファイバのコア径
のみが得られた。

＋ｃｔｈ本発明のセル（２）を使用した例のうち、石英
光ファイバを測定するものの例であり、液体（３）にク
ランドの屈折率より少し低いものを使用した場合である
。クラッド部とコア部の境界領域、および、液体とクラ
ッド部の境界領域のラインセンサ（５）の信号は閾値よ
シも小であるため、２値化データの変化点のアドレスは
ｎ＋、ｎ２、ｎ３、ｎａの４箇所となる。この念め、（
ｎａ−ｎ＋＋＋）で外径、（ｎ　３−　ｎ　２　＋　＋
　）でコア径、（ｎ２−ｎ＋＋＋）および（ｎａ−ｎ３
十１）でクランド厚さが得られた。

以上、本発明の光フアイバ径をラインセンサで測定する
例を説明し次が、本発明はこれに制限されるものではな
く、次の場合でも同様の効果が得られる。

（１）　センサとしてレーザ外径測定機の採用。

（２１セルを移動するのではなく、光ファイバを移動さ
せる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ セルとして第１図に示した構造のパイレックスガラス↓
のセルを使用し、グラスチック光ファイバ及び石英光フ
ァイバのコア径測定には検液として次のものを使用した
。

石英光ファイバ用は、液体とクランド部、および、クラ
ッド部とコア部の境界領域を検出するため、クランドよ
シも少し屈折率を低くシ次。

セルに入れる液体混合物の屈折率は、次式で表されるが
、実際には、屈折率計で測定して微調整した。

（ｎ２−　＋）／（ｎ２＋２）＝（＋−Ｃ）・ｐ・（ｎ
、’　−＋）／（ρ、・（ｎ１’＋２））−Ｈ−ρ（ｎ
　　２−＋）／（ρ２・（ｎ２’＋２））ｎ：混合液の
屈折率 ｎ、：水の屈折率 ｎ２：エチレングリコールの屈折率 Ｃ：混合液中の水の重ｔ％ ρ：混合液の密度 ρ、：水の密度 ρ２：エチレンクリコールの密度 得られた結果を次表に示した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、元ファイバのコア径を次の４つの条件
を満足して測定することが可能であり、元ファイバ径測
定方法としてその効果は多大である。

ｆｉ＋　　非破壊検査であること。

（２）　　光ファイバの側面から測定できること。

（３１移動している光ファイバでも測定可能であること
。

（４）　　プラスチック、石英など各種素材の光ファイ
バが測定できること。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で使用するセルの斜視図である。 第２図は、元７アイパ径測定妄置の概略図であり、ｌ＠
３図は、本発明の詳細な説明するため、光ファイバの側
面から光を入射し次場合の、反射光と、屈折光について
示す概念図で、第４図は、信号処理回路６での、元ファ
イバ１のコア径測定方法を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを、当該光ファイバのクラッド部と略
   等しい屈折率を有する液体中に浸漬させ、この浸漬され
   た状態の光ファイバの側面から光を当て、当該光ファイ
   バ径に基ずく透過光量変化を検出し、ファイバの径を測
   定することを特徴とする光ファイバ径測定方法。
2. （２）光ファイバのクラッド部と略等しい屈折率を有す
   る液体と、前記液体を収納するセルと、前記液体中に浸
   漬された前記光ファイバの一方の側面に配される光源と
   、当該光源より照射され、光ファイバ光を透過した前記
   光源からの光を検知するセンサと、前記センサから得ら
   れた信号を２値化し、２値データの変化点の座標から光
   ファイバの径を測定する信号処理回路とを具備して成る
   光ファイバ径測定装置。