JPS63197905A - Detecting method for core of optical fiber - Google Patents

Detecting method for core of optical fiber

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JPS63197905A
JPS63197905A JP2829887A JP2829887A JPS63197905A JP S63197905 A JPS63197905 A JP S63197905A JP 2829887 A JP2829887 A JP 2829887A JP 2829887 A JP2829887 A JP 2829887A JP S63197905 A JPS63197905 A JP S63197905A
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core
optical fiber
cladding
optical fibers
heating
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Toshiaki Katagiri
片桐 敏昭
Masao Tachikura
正男 立蔵
Hiroshi Ishihara
石原 浩志
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To simply detect a core of an optical fiber without using a special device, by detecting the core from a temperature radiation image of the optical fiber which is seen brightly by each different light intensity, at the time of heating the optical fiber. CONSTITUTION:In optical fibers 2, 2' in which absorption losses of a core 2-2 and a clad 2-1 are different from each other, at the time of heating the optical fibers 2, 2', the core 2-2 is detected from temperature radiation images 6, 6' of the optical fibers 2, 2' seen brightly by each different light intensity. Also, the virtual misalignment quantity of the core 2-2 against an optical fiber center axis 7 is multiplied by 1/refractive index of the core 2-2, and the virtual misalignment quantity of the core 2-2 is corrected. In such a way, the device constitution of an optical fiber connecting device is simplified and miniaturized, and also, the axial alignment can be executed stably and with high accuracy extending over a long period.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光ファイバ、特にコア径の小さいシングルモー
ド光ファイバのコア位置を正確に検出する方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for accurately detecting the core position of an optical fiber, particularly a single mode optical fiber with a small core diameter.

〈発明の技術的背景〉 光ファイバ、特にコア径の小さなシングルモード光ファ
イバを接続する場合(°よ、光ファイバのコアを基準に
して軸合せした後、光ファイバを軸合せする必要があり
、また、接続後についても光ファイバのコアの軸ずれ量
を評価して接続の良否を判定する必要がある。
<Technical Background of the Invention> When connecting optical fibers, especially single-mode optical fibers with small core diameters, it is necessary to align the optical fibers after aligning the optical fibers based on their cores. Further, even after connection, it is necessary to evaluate the amount of axis deviation of the core of the optical fiber to determine whether the connection is good or bad.

従来の光ファイバのコア検出方法として、次のものがあ
る。
Conventional optical fiber core detection methods include the following.

■ 昭和58年度電子通イ=学会総合全国大会において
頒布されたsJI演予稿集の2007゜9.7−388
において掲載され、同大会において発表された立蔵公壱
他二名の報告rsMF用コア面視形融着接続装置の設計
」に見られるように、Geドープ光ファイバの紫外線励
起による蛍光現象を利用してコアを検出する方法、 ■ また、昭和58年度電子通信学会総合全国大会にお
いて頒布された講演子88mの2009、p、7−39
0において掲載され、同大会において発表された灰原正
他二氏の報告「単一モード光ファイバのコア直接観察に
よる接続損失の推定」に示されているように、微分干渉
顕微鏡を使用して空気中で、光ファイバのコアを検出し
、コアを軸合せする方法、 の また、「電子通信学会論文誌J ’ 83/12゜
vol  J 66−B、 No、l 2  pp、1
520〜1521に掲載された片桐敏昭他1名により執
筆された論文「単一モード光ファイバのコア検出条件に
関する一考察」などに見られるように、一様な平行光線
を光ファイバにあて、その透過光を観測してコアを検出
する方法である。
■ 2007゜9.7-388 of the collection of sJI presentation proceedings distributed at the 1981 Electronic Communication Society General National Conference.
As can be seen in the report "Design of a core-side view fusion splicer for rsMF" by Koichi Rizou and two others published at the same conference, the fluorescence phenomenon caused by ultraviolet excitation of Ge-doped optical fibers was utilized. ■ Also, 2009, p. 7-39 of Lecturer 88m distributed at the 1988 IEICE Comprehensive National Conference.
As shown in the report by Masaharu Haibara et al., “Estimation of Splice Loss by Direct Observation of the Core of Single-mode Optical Fiber,” which was published in A method of detecting the core of an optical fiber and aligning the core in air, also published in ``Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers J'83/12゜vol J 66-B, No. 12 pp, 1
520-1521, written by Toshiaki Katagiri et al., ``A study on the core detection conditions of single-mode optical fibers,'' a uniform parallel beam of light is applied to an optical fiber, and the This method detects the core by observing transmitted light.

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上述した従来の光ファイバのコア検出方法に
おいて、例えば■の方法は紫外領域のレーザ光源やその
照射−置を要するため装置が大形化する欠点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional optical fiber core detection methods described above, for example, method (2) requires a laser light source in the ultraviolet region and its irradiation location, which has the disadvantage of increasing the size of the device. there were.

さらに、見掛は上のコアで軸合せしていたため、正確な
軸合せができない欠点があった。
Furthermore, since the apparent axis alignment was performed using the upper core, there was a drawback that accurate axis alignment was not possible.

また、■の方法は微分干渉顕微鏡という特別な装置を必
要とすることや、顕微鏡本体の大きさにより光ファイバ
軸合せ微動機構の設計が制限される欠点がある。さらに
、上記@の方法同様、見掛は上のコア位置で軸合せする
ため、正確な軸合せができない欠点があった。
In addition, method (2) requires a special device called a differential interference microscope, and has the disadvantage that the design of the optical fiber alignment fine movement mechanism is limited by the size of the microscope body. Furthermore, like the above method @, since the axis is apparently aligned at the upper core position, there is a drawback that accurate axis alignment cannot be achieved.

また、■の方法は、一様な平行光線を出す照明源を必要
とするため、装置構成が複雑になる欠点があった。更に
、常に一定のコア像を発生させるために一様な平行光線
などの照明条件、光ファイバの中心から顕微鏡側に向っ
て光ファイバ外径の約1の位置に顕微鏡の112Q1面
を合わせる条件、顕微鏡の焦点深度が極めて小さい(例
えば1μ)条件、および微動機構により顕微鏡の観測面
を正しい位置に設定する条件など光ファイバのコア位置
を検出する場合に種々の誤差要因があり、これらすべて
の条件を満足しないと正確なコア位置を検出できない欠
点があった。
Furthermore, method (2) requires an illumination source that emits uniform parallel light beams, which has the disadvantage of complicating the device configuration. Furthermore, in order to always generate a constant core image, illumination conditions such as uniform parallel light beams, conditions for aligning the 112Q1 surface of the microscope at a position approximately 1 of the outer diameter of the optical fiber from the center of the optical fiber toward the microscope side, There are various error factors when detecting the core position of an optical fiber, such as conditions where the depth of focus of the microscope is extremely small (for example 1 μ) and conditions where the observation surface of the microscope is set at the correct position using a fine movement mechanism, and all of these conditions must be met. There was a drawback that the accurate core position could not be detected unless the following conditions were satisfied.

この発明は、以上のような従来の光ファイバのコア検出
方法の欠点を除去するためになされたものであって、特
別な装置を用いることなく、簡単な光ファイバのコアを
検出する方法を提供しようとするものである。
The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional optical fiber core detection method as described above, and provides a simple method for detecting the core of an optical fiber without using any special equipment. This is what I am trying to do.

く問題点を解決するための手段〉 上述の目的を達成するためのこの発明の光ファイバのコ
ア検出方法は、コアとクラッドの吸収損失が互いに相異
なる光ファイバにおいて、光ファイバを加熱するとき、
互いに相異なる光強度で光って見える上記の光ファイバ
の温度放射像からコアを検出し、かつ光ファイバ中心軸
に対するコアの見掛は上の位置ずれ量にコアの屈折率分
の1を乗じ、コアの見掛は上の位置ずれ量を補正するこ
とを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems> The method for detecting the core of an optical fiber according to the present invention for achieving the above-mentioned object is such that when heating the optical fiber, the core and the cladding have different absorption losses.
The core is detected from the temperature radiation image of the optical fiber, which appears to shine with different light intensities, and the apparent core relative to the central axis of the optical fiber is calculated by multiplying the above positional deviation by 1/1 of the refractive index of the core. The appearance of the core is characterized by correcting the amount of positional deviation above.

く実 施 例〉 次に、図面を用いて本発明の代表的な実施例について説
明する。
Embodiments Next, typical embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の温度放射による光ファイバのコアの検
出方法の具体的手法を示す斜視図であり、図中、1.1
’はそれぞれ電動モータで駆動される微動機構で支持さ
れた光ファイバ固定台上のV溝、2および2′は先端部
分の被覆除去と切断の完了した光ファイバ、3バ一対の
電極4,4′間に放電させるための高周波電源、5は電
極4,4′の放電による加熱範囲を示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a specific method of detecting the core of an optical fiber by thermal radiation according to the present invention.
' is a V-groove on an optical fiber fixing table supported by a fine movement mechanism driven by an electric motor, 2 and 2' are optical fibers whose tips have been completely removed and cut, and a pair of 3-bar electrodes 4 and 4 A high frequency power source is used to cause a discharge between the electrodes 4 and 4', and 5 indicates a heating range due to the discharge of the electrodes 4 and 4'.

第1図の構成により光ファイバ2,2′のコアを検出し
軸合せ、および接続するには、先ず光ファイバ2,2′
の切断端面を対向させて、それぞれ光ファイバ固牢台1
.1’(pV溝に固定する。
In order to detect, align, and connect the cores of the optical fibers 2, 2' using the configuration shown in FIG.
With the cut end surfaces of the optical fibers facing each other,
.. 1' (fixed in pV groove.

次いで微動機構を操作して、光ファイバ2゜2′の先端
部を高周波電源から電力を供給されている電極4,4′
の放電加熱部5内に送出する。
Next, by operating the fine movement mechanism, the tip of the optical fiber 2゜2' is connected to the electrodes 4, 4' which are supplied with power from the high frequency power source.
into the discharge heating section 5.

すると、光ファイバ2,2′の先端部は高周波電源3か
らの供給電力によって決まる温度(例えば1,500℃
)に加熱されろ。
Then, the tips of the optical fibers 2 and 2' are heated to a temperature determined by the power supplied from the high frequency power source 3 (for example, 1,500°C).
) to be heated.

このとき、光ファイバの断面図である第2図に示すよう
に通常用いられろクラッド2−1がシリカガラス、コア
2−2がGeドーパントを含むシリカガラスの光ファイ
バを代表例として説明すると、コア2−2はクラッド2
−1よりも吸収損失が大きいため、クラッドより大きな
放射率をもっている。この結果、この光ファイバ中のコ
ア2−2はクラッド2−1よりも高い光強度で発光する
At this time, as shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view of an optical fiber, an optical fiber in which the cladding 2-1 is silica glass and the core 2-2 is silica glass containing Ge dopant will be explained as a typical example. Core 2-2 is cladding 2
Since the absorption loss is larger than -1, it has a larger emissivity than the cladding. As a result, the core 2-2 in this optical fiber emits light with a higher light intensity than the cladding 2-1.

すなわち、第1図において、加熱部5内にある光ファイ
バ2および2′は温度放射像6゜6′として顕1[!7
で検出できる。
That is, in FIG. 1, the optical fibers 2 and 2' in the heating section 5 are visualized as a temperature radiation image 6°6'. 7
It can be detected by

したがって、X軸と、これに直交するy軸方向から光フ
ァイバ2,2′のコアの軸ずれ量を検出できる。この場
合、第2図に示すように、光ファイバ2(2’)の中心
軸7からのコア2−2の位置ずれ量ΔXの大きさは、ク
ラッド2−1のレンズ効果によってクラッドの屈折率倍
だけ拡大されてvASされた見かけ上の大きさであり、
正確なコア位置ずれ量は、見かけ上のコア位置ずれ量Δ
Xにクラッドの屈折率(例えばn=1.46)分の1を
乗じてΔx / nと補正しなければならない。第2図
はX方向から観測する場合であるが、同様にX方向から
1E!測すれば、見かけ上の位置ずれ量Δyが得られ、
クラッドの屈折率分の1を乗じて正確な位置ずれ量Δy
/nが得られる。
Therefore, the amount of axis deviation of the cores of the optical fibers 2, 2' can be detected from the X-axis and the y-axis direction perpendicular thereto. In this case, as shown in FIG. 2, the magnitude of the positional deviation ΔX of the core 2-2 from the central axis 7 of the optical fiber 2 (2') is determined by the refractive index of the cladding 2-1 due to the lens effect of the cladding 2-1. It is the apparent size magnified by twice and vASed,
The exact amount of core position deviation is the apparent amount of core position deviation Δ
It is necessary to multiply X by 1/1 of the refractive index of the cladding (for example, n=1.46) and correct it to Δx/n. Figure 2 shows the case of observation from the X direction, but similarly from the X direction it is 1E! If measured, the apparent positional deviation amount Δy can be obtained,
Accurate positional deviation amount Δy is calculated by multiplying by 1/1 of the refractive index of the cladding.
/n is obtained.

以上のようにして、直交する2方向から検出した正確な
コア位置ずれ量に基づいて、光ファイバ2,2′の融着
接続前にはコア軸合せすることができ、また融着接続後
には結果として圧したコア軸ずれ量から接続の良否を判
定することができる。
As described above, the core axes can be aligned before the fusion splicing of the optical fibers 2 and 2' based on the accurate amount of core position deviation detected from two orthogonal directions, and after the fusion splicing, the core axes can be aligned. The quality of the connection can be determined from the resulting amount of core axis deviation.

以上の説明ではグロー放電加熱を例にとったが、加熱手
段としては、この他にニクロム林ヒータ、カーボンヒー
タ、プロパンガス炎なども適用可能である。
In the above explanation, glow discharge heating was taken as an example, but other heating means such as a nichrome heater, a carbon heater, a propane gas flame, etc. are also applicable.

次にコアにGeがドープされているシリカガラスファイ
バの温度放射に関する理論的かつ実験的な検討、および
クラッドのレンズ効果によるコア位置ずれlの観測誤差
に関する検討を述べる。
Next, we will discuss theoretical and experimental considerations regarding the thermal radiation of a silica glass fiber whose core is doped with Ge, and an investigation regarding the observation error of the core position shift l due to the lens effect of the cladding.

[に] 加熱によるGeドープ光ファイバの温度放射 (1)光ファイバコアの分光放射束発散度一般に、温度
放射体の分光放射束発散 度Pλは、分光放射率C(λ)とブランクの放射式ムと
の積として次式のように与 丸られる。
[In] Temperature radiation of Ge-doped optical fiber by heating (1) Spectral radiant emittance of optical fiber core In general, the spectral radiant emittance Pλ of a temperature radiator is calculated using the spectral emissivity C(λ) and the blank radiation equation. It is given as the product of the sum and the following formula.

Pλ= 1 (λ)ム         (1)光ファ
イバのコアとクラッドの分光放 射率ε(λ)をを算出するため、まず、吸収損失a、b
、、即ち吸収係数αを求める手順を以下(a) (b)
に示す。
Pλ= 1 (λ) (1) In order to calculate the spectral emissivity ε(λ) of the core and cladding of the optical fiber, first, the absorption losses a, b
, , that is, the procedure for determining the absorption coefficient α is as follows (a) (b)
Shown below.

(al  シリカガラスの吸収損失a、b。(Al Absorption loss a, b of silica glass.

文献 0人、Pinnow、 T、C,Rich、 F
、W。
Literature 0 people, Pinnow, T., C., Rich, F.
,W.

0ster+mayor、Jr、 and M、DiD
omenico、Jr、。
0ster+mayor, Jr, and M, DiD
omenico, Jr.

−Fundamental 0ptical^tten
uationLia+its in the Liqu
id and Ga55y Statewith ap
plication to Fiber Optica
lWavwguide  Materials、+人p
p1.Phys、Lett、。
-Fundamental 0ptical^tten
ationLia+its in the Liquor
id and Ga55y Statewith ap
Application to Fiber Optica
lWavwguide Materials, +Personp
p1. Phys, Lett.

22、10. pp527−529 (1973)から
、シリカガラスの吸収損失’abs (dB/ m)は
次式%式% ただし、AとΔEは定数で、 A=4.29X10 ΔE=0.704        (31であり、Eは
実効的エネルギギャップ 7、文献S、Takahashi and S、5hi
bata、”Ther+mal  Variation
 of Attenuation  forOptic
al  Fibers、+J、Non−Crystal
lineSol ids、 30. pp、 359−
370 (1979)から、クラッドとコアの実効的エ
ネルギギャッ プ、すなわちE、cdとEllellは次式で与えられ
る。
22, 10. From pp527-529 (1973), the absorption loss 'abs (dB/m) of silica glass is calculated using the following formula (%). However, A and ΔE are constants, A=4.29X10 ΔE=0.704 (31, E is the effective energy gap 7, Reference S, Takahashi and S, 5hi
bata,”Ther+mal Variation
of Attenuation for Optic
al Fibers, +J, Non-Crystal
lineSolids, 30. pp, 359-
370 (1979), the effective energy gap between the cladding and the core, namely E, cd and Ellell, is given by:

E 、cd=13−38 + dE、c7 d T (
T  20 )E、c、= 12.91 + dE、C
,/ dT(T−201ここで、Tはシリカガラスの温
度め であり、その実効的エネルギギャップ の温度勾配は次式で与えられろ。
E, cd=13-38 + dE, c7 d T (
T 20 ) E, c, = 12.91 + dE, C
, / dT (T-201 where T is the temperature of the silica glass, and the temperature gradient of its effective energy gap is given by the following equation.

dE、c/dT = −1,2X 10−3dE、、。dE, c/dT = -1,2X 10-3dE, .

/dT = −1,8X 10−’   (5まただし
、(5)の式の値はT<300℃までの実験から得られ
た値であるが、 以下の議論では2000℃程度まで一 定と仮定した。
/dT = -1.8 did.

また、(2)式において、Eはフォトンエネルギ(eV
)で波長λ(−)とは、次の関係がある。
Furthermore, in equation (2), E is photon energy (eV
) and the wavelength λ(-) has the following relationship.

E = 1.23985 /λ     (6)以上(
2)ないしく6)式より、波長λとシリカガラスの温度
Tに対する吸収損失a、b。
E = 1.23985 /λ (6) or more (
From equations 2) to 6), absorption losses a and b with respect to wavelength λ and temperature T of silica glass.

を計算によって求めることができる。can be obtained by calculation.

(b)  シリカガラスの吸収係数a シリカガラスの吸収係数a(1/m) は、その吸収損失αmba (dB/ m )と次式の
ような関係がある。
(b) Absorption coefficient a of silica glass The absorption coefficient a (1/m) of silica glass has a relationship with its absorption loss αmba (dB/m) as shown in the following equation.

a=(log  10/10)a  = 0.2303
cr、b。
a=(log 10/10)a=0.2303
cr, b.

・第3図は、波長をパラメタとして、 波長300n+sから700nmまでについて、シリカ
ガラスの温度吸収係数aと の関係を示したものである。第3図か う、光ファイバのコアとクラッドの吸 収係数の大きさは、上記(4)式から、すなわち(5)
式の実効的エネルギギャップの温度勾配で決定され、少
なくともT 〉0℃でばコアの勾配がクラッドより 大きいため、コアの吸収係数の大きさ がクラッドより大きくなる。
- Figure 3 shows the relationship between the temperature absorption coefficient a of silica glass and the wavelength from 300n+s to 700nm, using wavelength as a parameter. Figure 3: The magnitude of the absorption coefficient of the core and cladding of the optical fiber can be calculated from the above equation (4), that is, (5)
It is determined by the temperature gradient of the effective energy gap in the equation, and since the gradient of the core is larger than that of the cladding at least at T>0°C, the magnitude of the absorption coefficient of the core is larger than that of the cladding.

(C)  分光放射率C(λ) 光ファイバの分光放射率ε(λ)を第4図に示すような
シリカガラス板でモデ ル化して考える。いま単位光強度lの 光が、シリカガラス板に入射するとき、空気−シリカガ
ラスの境界面では反射 ・透過があり、シづカガラス内部に入 射した光はランバート(Lambert)の法則にした
がって一部吸収される。この とき、シリカガラス板の外部に放射さ れる光の光強度を無限級数の和として 求めると、次式の分光放射率C(λ)を求めることがで
きる。
(C) Spectral emissivity C(λ) The spectral emissivity ε(λ) of an optical fiber is modeled using a silica glass plate as shown in FIG. 4. Now, when light with unit light intensity l is incident on a silica glass plate, there is reflection and transmission at the air-silica glass interface, and some of the light that has entered the interior of the silica glass is reflected and transmitted according to Lambert's law. Absorbed. At this time, if the light intensity of the light emitted to the outside of the silica glass plate is determined as the sum of an infinite series, then the spectral emissivity C(λ) can be determined using the following formula.

ε(λ) = 1−r−(1−r)2exp (−a 
t)/ (1−rexp (−a t))となる。ここ
で、rは光がシリカガラ スに垂直入射する場合の反射率、aは 吸収係数(1/m)、tはシリカガラ ス板の厚み−である。ここで、反射率 rは、クラッドの屈折率が1.4584であることから
、r = 0.03477とした。
ε(λ) = 1-r-(1-r)2exp (-a
t)/(1-reexp (-at)). Here, r is the reflectance when light is perpendicularly incident on the silica glass, a is the absorption coefficient (1/m), and t is the thickness of the silica glass plate. Here, the reflectance r was set to r = 0.03477 since the refractive index of the cladding was 1.4584.

但し、コアの分光放射率は、以下にお いて次の条件で計算している。即ち、 コアとクラッドの屈折率差は1%以下 と/hさいなめ、コアとクラッドの境界面での反射を無
視し、また、シリカガ ラスの吸収損失は極めて小さいため、 クラッド中における吸収損失を無視し た。
However, the spectral emissivity of the core is calculated below under the following conditions. In other words, the refractive index difference between the core and the cladding is less than 1%, ignoring reflection at the interface between the core and the cladding, and since the absorption loss of silica glass is extremely small, the absorption loss in the cladding is I ignored it.

(2)  コアとクラッドのコントラスト(a)   
計     算 光ファイバを加熱する場合、第3図 から分かるように、少なくともT〉0 ℃では、各波長に関するコアの放射率 ε。。は温度と無関係にクラッドの放射率ε。6より大
きい。したがって、コアはクラッドより強い光強度で光
って見える はずである。第5図は、光ファイバ温 度をパラメタにして、光ファイバが加 熱されているときの光ファイバ表面に おける放射率の計算結果を示したもの で、(a)はマルチモード光ファイバの場合、(b)は
シングルモード光ファイバの場合である。但し、その放
射率を簡単 化して考えるため、放射率として、図 中に示すようにa’a鏡から見てその先軸方向の光ファ
イバの厚みを(8)式に代入して計算した値を用い、ま
た、コア とクラッドのレンズ効果を無視して求 めたものである。
(2) Contrast between core and cladding (a)
Calculation When heating an optical fiber, the emissivity ε of the core for each wavelength, at least at T>0 °C, as can be seen in FIG. . is the emissivity ε of the cladding independent of temperature. Greater than 6. Therefore, the core should appear to glow with a higher light intensity than the cladding. Figure 5 shows the calculation results of the emissivity on the surface of the optical fiber when the optical fiber is heated, using the optical fiber temperature as a parameter. ) is for single mode optical fiber. However, in order to simplify the emissivity, the emissivity is calculated by substituting the thickness of the optical fiber in the direction of the tip axis when viewed from the a'a mirror into equation (8) as shown in the figure. It was obtained by using , and ignoring the lens effect of the core and cladding.

第5図において、コアとクラッドの コントラストを考えると、マルチモー ド光ファイバのコアのほうがシングル モード光ファイバより観測しやすく、 また、コントラストは、両ファイバ共、ファイバ温度の
上昇とともに良くなる ことが分かる。また、光ファイバが温 度の上昇とともにより強く光って見え る様子が分かる。なお、温度放射であ るため、コントラストは両ファイバと も波長に無関係に一定である。
In Figure 5, when considering the contrast between the core and the cladding, it is clear that the core of a multimode optical fiber is easier to observe than that of a single mode optical fiber, and that the contrast improves as the fiber temperature increases for both fibers. . It can also be seen that the optical fiber appears to shine more intensely as the temperature rises. Note that since this is temperature radiation, the contrast is constant for both fibers regardless of wavelength.

(bl  実験結果 第6図(al (blは、光ファイバの温度放射像の実
際の光強度分布を計測したも のであって、第6図(alはマルチモード光ファイバの
温度放射像の光強度分布、第6図fb)はシングルモー
ド光ファイバの温度放射像の光強度分布である。第 6図と第5図をコアとクラッドのコン トラストに関して比較すると、光ファ イバは1500℃程度まで加熱されて いると推定される。
(bl Experimental results Figure 6 (al) (bl is the measured actual light intensity distribution of the temperature radiation image of the optical fiber, Figure 6 (al is the light intensity distribution of the temperature radiation image of the multimode optical fiber) Figure 6 (fb) is the light intensity distribution of the temperature radiation image of a single-mode optical fiber.Comparing Figures 6 and 5 with respect to the contrast between the core and cladding, it can be seen that the optical fiber has been heated to about 1500°C. It is estimated that there are.

ところで、シングルモード光ファイ バの場合、マルチモード光ファイバに 比較してGeドーパント量が少いため、吸収損失が小さ
くなる。すなわち、第 5図tb+はマルチモード光ファイバの吸収損失に基づ
いた計算結果であるため、第6図に示した実際のコアと
クラッド のコントラストは、Geドーパント量 の差だけ小さくなっていると考えられ る。また、第5図の場合、クラッドの レンズ効果を無視しているため、コア 径は原寸のままであるが、これに対し て、実際の計測結果(第6図)の場合 は、次に述べるように、コア径はクラ ッドの屈折率倍だけ拡大されて1i!1111mされる
By the way, in the case of a single-mode optical fiber, the amount of Ge dopant is smaller than that in a multi-mode optical fiber, so absorption loss is reduced. In other words, since tb+ in Figure 5 is a calculation result based on the absorption loss of a multimode optical fiber, it is thought that the actual contrast between the core and cladding shown in Figure 6 is smaller by the difference in the amount of Ge dopant. It will be done. In addition, in the case of Figure 5, the core diameter remains at its original size because the lens effect of the cladding is ignored, but in contrast, in the case of the actual measurement result (Figure 6), it is as follows. , the core diameter is enlarged by the refractive index of the cladding to 1i! 1111m.

以上から、光ファイバを加熱部に近 接させたときコアが見えるのは、コア の放射率がクラッドより大きく、コア からより強い温度放射があるためであ ることが明らかになった。From the above, the optical fiber should be placed close to the heating section. What you can see when you touch the core is the core. The emissivity of the core is greater than that of the cladding. This is because there is stronger temperature radiation from It became clear that

[&]  コア位置の観測誤差の検討 顕微鏡で光ファイバコア像を計測する場合、クラッドの
レンズ効果が問題となる。
[&] Consideration of observation errors in core position When measuring an optical fiber core image using a microscope, the lens effect of the cladding becomes a problem.

光ファイバ中心軸からのコア位置ずれ量は、コア径と同
様そのレンズ効果によって、顕微鏡の倍率と異なった倍
率で計測される。
The amount of core positional deviation from the central axis of the optical fiber is measured at a magnification different from that of the microscope due to the lens effect as well as the core diameter.

これを第7図で考えると、中心座標(xo、yo)で直
径2nのコアRRは、顕微鏡からは(マmy)と(王p
 y)を結んだ線分VVとして、クラッドの屈折率倍の
大きさで計測されろ。dは光ファイバの直径である。
Considering this in Figure 7, core RR with center coordinates (xo, yo) and diameter 2n can be seen from the microscope as (mommy) and (king p).
The line segment VV connecting y) is measured by multiplying the refractive index of the cladding. d is the diameter of the optical fiber.

y=(a−χ)―w2 y = (x−a) toa ll。y=(a-χ)-w2 y = (x-a) toa ll.

ここで、長と1は第7図に示す角度であり、また里と旦
;よ;と万に対応する位置の角度である。
Here, cho and 1 are the angles shown in Fig. 7, and are also the angles at positions corresponding to ri, dan; yo; and 10,000.

以上述べたように、加熱によるGeドープ光ファイバの
温度放射現象、および正確なコアの観測条件が明らかに
なった。上述の説明で(よ、Geドーパントの場合を例
にとって温度放射を説明したが、光ファイバのコアにP
がドープされているシリカファイバの場合も、その温度
放射像からコアを検出できる。一般に、光ファイバのコ
アとクラッドの吸収損失がドーパントの含有によって異
なれば、その温度放射像からコアを検出できる。また、
以上の説明では、顕w1鏡でコアを観測する場合を考え
たが、顕微鏡に加又てCCDカメラや画像処理装置など
を導入すれば、微動機構と連動させることによってより
効率的なコア軸合せや、接続後のコア軸ずれ量から接続
の良否を能率よく判定できる。
As described above, the thermal radiation phenomenon of Ge-doped optical fibers due to heating and the exact observation conditions for the core have been clarified. In the above explanation, temperature radiation was explained using the case of Ge dopant as an example.
Even in the case of a silica fiber doped with , the core can be detected from its temperature radiation image. Generally, if the absorption loss of the core and cladding of an optical fiber differs depending on the dopant content, the core can be detected from the temperature radiation image. Also,
In the above explanation, we considered the case of observing the core with a microscope W1, but if you introduce a CCD camera, image processing device, etc. in addition to the microscope, you can achieve more efficient core alignment by linking it with the fine movement mechanism. Also, the quality of the connection can be efficiently determined based on the amount of core axis deviation after connection.

と□ころで、以上では光ファイバのコアにドーパントが
含まれている場合を考えたが、クラッドに含まれ、かつ
これによってクラッドの吸収損失が太き(なる場合には
、クラッドがコアに対して光って見えるようになる。た
だし、光ファイバの加熱温度については、以上の説明で
は、150℃程度について説明したが、コアとクラッド
のコントラストの関係からは1000℃以上が望ましい
。また、融着接続温度(例えば2200℃)では、融着
接続中にコア間の軸ずれ量を検出して接続損失を推定評
価できるが、これが実用上の上限温度となる。
□By the way, above we considered the case where the core of the optical fiber contains a dopant, but if the dopant is included in the cladding and the absorption loss of the cladding is increased (in this case, the cladding is relative to the core). However, in the above explanation, the heating temperature of the optical fiber was about 150°C, but from the relationship of the contrast between the core and the cladding, a temperature of 1000°C or higher is desirable. At a splicing temperature (for example, 2200° C.), splicing loss can be estimated and evaluated by detecting the amount of axial misalignment between cores during fusion splicing, but this is the upper limit temperature for practical use.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなごとく、 ■ 本発明の温度放射による光ファイバのコア検出方法
はコアとクラッドの吸収損失が相異なる光ファイバを加
熱したとき、両者が相異なる強度で光って見える現家を
利用していること、および光ファイバを融着接続する装
置には必ず装備されている加熱手段を流用できるため、
常に一定のコア像を発生させるための照明装置やコアを
発光させるためのレーザとその照射装置など特別な装置
を必要としない。したがって、光ファイバ接続装置の装
置構成が単純化され、装置を小形化経済化できる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, ■ The method for detecting the core of an optical fiber using thermal radiation according to the present invention is capable of emitting light with different intensities when heating optical fibers with different absorption losses in the core and cladding. Because it uses an existing house that can be seen as a fusion splicer, and because it can reuse the heating means that is always installed in equipment that fusion splices optical fibers,
There is no need for special equipment such as an illumination device to always generate a constant core image or a laser and its irradiation device to make the core emit light. Therefore, the configuration of the optical fiber connecting device is simplified, and the device can be made smaller and more economical.

■ さらに、本発明の光ファイバのコア検出方法では、
単に光ファイバを加熱してコア像を発生させているため
、コア像を発生させるための照明装置などの手段の不備
・調整不良の影響を全く受けない。したがって、最も重
要なコア像を発生させる段階での誤差要因がない利点が
あり、効果的に長期間安定して高精度に軸合せできるの
で、光ファイバを低損失に接続できる。
■ Furthermore, in the optical fiber core detection method of the present invention,
Since the core image is generated by simply heating the optical fiber, it is completely unaffected by defects or poor adjustment of means such as illumination equipment for generating the core image. Therefore, there is an advantage that there is no error factor at the stage of generating the most important core image, and since axis alignment can be effectively performed stably over a long period with high accuracy, optical fibers can be connected with low loss.

■ また、本発明の光ファイバのコア検出方法は、光フ
ァイバの融着接続動作中、特に該動作完了直前において
、接続されろ光ファイバ間の位置関係が固まった時点で
、両光ファイバ間のコア軸ずれ量を検出・評価できるた
め、光ファイバ接続動作とコア軸ずれの検出・評価との
同時並行作業が可能である。したがって、光ファイバ接
続時間を短縮でざる等各種の利点がある。
■Furthermore, the method for detecting the core of an optical fiber according to the present invention is such that during the fusion splicing operation of optical fibers, especially just before the completion of the operation, when the positional relationship between the optical fibers to be spliced is fixed, the Since the amount of core axis misalignment can be detected and evaluated, it is possible to simultaneously perform optical fiber connection operations and detect and evaluate core axis misalignment. Therefore, there are various advantages such as shortening the optical fiber connection time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の温度放射による光ファイバのコア検出
方法の実施要領を示す斜視図、第2図は光ファイバのコ
アがクラッドに対して光っ゛ て見える状況を示す原理
説明図、第3図は光ファイバ温度対コアおよびクラッド
の吸収係数の関係を示す特性図、第4図は光強度Iの光
がシリカガラス板に入射するときの、空気対シリカガラ
ス板の境界面での反射・透過および吸収の関係を示す説
明図、第5図(a) (b)はそれぞれ、マルチモード
光ファイバおよびシングルモード光ファイバ表面におけ
る放射率の計算結果を示す図、第6図(al (b)は
それぞれマルチモード光ファイバおよびシングルモード
光ファイバ温度放射像の実測結果を示す図、第7図は光
ファイバのクラッドのレンズ効果を示す説明図である。 図     中、 1・・光ファイバ固定台のV満、 2(全体符号)・・・光フ7・イパ、 2−1・・・クラッド、 2−2・・・コア、 3・・高周波電源、 4・・・電極、 5・・・加熱部、 6・・コアの温度放射像、 7・・・光ファイバの中心軸。 特  許  出  願  人 日本電信電話株式会社 代    理    人
Fig. 1 is a perspective view showing the implementation procedure of the method for detecting the core of an optical fiber using thermal radiation according to the present invention, Fig. 2 is a principle explanatory diagram showing a situation in which the core of the optical fiber appears to shine against the cladding, and Fig. 3 The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the optical fiber temperature and the absorption coefficient of the core and cladding. Figure 4 shows the reflection at the interface between air and the silica glass plate when light of light intensity I is incident on the silica glass plate. Explanatory diagrams showing the relationship between transmission and absorption, Figures 5 (a) and (b) are diagrams showing the calculation results of emissivity on the surfaces of multimode optical fibers and single mode optical fibers, respectively, and Figure 6 (al (b) are diagrams showing actual measurement results of temperature radiation images of multi-mode optical fiber and single-mode optical fiber, respectively, and Figure 7 is an explanatory diagram showing the lens effect of the cladding of the optical fiber. V full, 2 (overall code)...Optical fiber 7/ipa, 2-1...Clad, 2-2...Core, 3...High frequency power supply, 4...Electrode, 5...Heating 6. Temperature radiation image of the core, 7. Central axis of the optical fiber. Patent applicant: Agent of Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] コアとクラッドの吸収損失が互いに相異なる光ファイバ
において、光ファイバを加熱するとき、互いに相異なる
光強度で光って見える上記の光ファイバの温度放射像か
らコアを検出し、かつ光ファイバ中心軸に対するコアの
見掛け上の位置ずれ量にコアの屈折率分の1を乗じ、コ
アの見掛け上の位置ずれ量を補正することを特徴とする
光ファイバのコア検出方法。
When heating an optical fiber in which the core and cladding have different absorption losses, the core is detected from the temperature radiation image of the optical fiber, which appears to glow with different light intensities, and the core is detected relative to the central axis of the optical fiber. A method for detecting the core of an optical fiber, comprising: multiplying the apparent positional deviation of the core by 1/1 of the refractive index of the core to correct the apparent positional deviation of the core.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004506177A (en) * 2000-06-20 2004-02-26 テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン(パブル) Determination of optical fiber type
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