KR101232999B1 - 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

광섬유 모재(1)의 코어부 비원율을 측정하는 방법으로서, 코어부의 중심축과 직교하는 방향으로부터 매칭 오일(3)에 침지시킨 광섬유 모재(1)에 광을 조사하면서, 중심축과 평행한 방향으로 광섬유 모재(1)를 이동시키고, 광 중에서 코어부를 투과한 투과광의 폭의 변화를 광섬유 모재(1)의 이동량과 관련지어 기록하여, 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 관한 코어부의 상대 외경값 분포를 얻는 상대 외경값 분포 측정 순서를 포함하고, 중심축의 둘레로 광섬유 모재(1)를 소정의 회전 각도까지 회전시킬 때마다 상대 외경값 분포 측정 순서를 실행하고, 회전 각도에 관련지어진 복수의 상대 외경값 분포를 기록하는 상대 외경값 분포 축적 순서와, 상대 외경값 분포 축적 순서에 있어서 축적된 복수의 상대 외경값 분포에 기초하여, 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 대해서 코어부의 복수의 비원율을 산출하는 비원율 산출 순서를 구비한다.
광섬유, 모재, 코어부, 비원율, 매칭 오일, 상대 외경값, 분포

Description

광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법{METHOD FOR MEASURING NON-CIRCULARITY AT CORE PORTION OF OPTICAL FIBER PARENT MATERIAL}
본 발명은 광섬유의 원재료로서 사용되는 광섬유 모재의 코어부(core portion) 비원율(non-circularity)의 측정 방법에 관한 것이다.
또, 문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 대해서는, 하기 특허 출원의 명세서에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 집어넣어 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
일본국 특허출원 2005-045329호　 출원일 2005년 2월 22일
근년, 광통신의 장거리화나 고속화를 제한하는 요인으로서 편파 모드 분산(Polarization　Mode　Dispersion, 이하, “PMD”라고 기재한다)의 영향이 주목되고 있다. PMD라는 것은 서로 직교하는 편파면을 가지는 2개의 모드가 광섬유 내를 약간 다른 속도로 전파함으로써 입사된 펄스의 폭이 광섬유 내를 전파함에 따라 퍼져가는 현상이다.
PMD의 영향이 커지면, 광통신에 있어서 다른 신호 광 펄스의 일부가 겹치게 되어 수신부에서 펄스의 판별을 할 수 없게 된다. 따라서, 펄스 폭을 작게 하여 보다 고속 통신을 하는 경우에 목표의 펄스 폭으로 통신을 할 수 없기도 하고, 장거 리 통신시에 신호의 펄스가 서로 겹쳐 통신 이상을 일으키거나 할 가능성이 커진다.
통상의 싱글(single) 모드 광섬유는, 주위보다 굴절률이 높은 코어부와 그것을 덮는 클래드부로 이루어지고, 광은 주로 그 코어부를 전파한다. 코어부가 진정한 원인 경우는 상기 직교하는 편파면을 가지는 2개의 모드는 축퇴(縮退)하고 있어 판별은 할 수 없지만, 코어부가 진정한 원이 아니거나, 광섬유 혹은 광섬유 케이블을 제조할 때에 코어부에 왜곡이 가해지거나 하여 코어부의 대칭성이 무너지면 광섬유 내를 전파하는 2개의 모드에 속도차가 생겨 PMD를 일으킨다.
PMD를 관리하는 방법으로서 광섬유 모재의 코어부의 비원율을 측정하고, 그 비원율을 관리하는 방법이 있다. 비원율을 측정하는 방법으로서 특허 문헌 1은, 매칭 오일(matching oil)로 채운 액체 내에 광섬유 모재를 침지하고, 그 광섬유 모재를 회전시키면서 측면으로부터 평행광을 조사하고, 투과되어 온 광을 수광·촬상하고, 그 명도 분포로부터 코어부의 외경을 측정하고, 둘레 방향의 코어 외경값으로부터 코어부의 비원율을 산출하는 방법을 제시하고 있다.
　　<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2003-042894호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
광섬유 모재의 코어부의 비원율로 PMD를 관리하는 경우, 광섬유로 한 경우의 PMD를 예측할 필요가 있다. 이를 위해서는 매우 세세하게 코어부의 비원율을 측정할 필요가 있다. 광섬유 모재의 측정 간격은 광섬유로 1 km로 하면, 외경 80mm의 광섬유 모재에서는 2.4mm 정도의 길이이고, 코어 외경이 18mm의 코어 모재에서는 0.2mm 정도의 길이로 된다.
특허 문헌 1은 회전하고 있는 광섬유 모재의 코어부의 외경을 측정하는 방법을 제시하고 있지만, 1둘레 측정한 후, 다음의 측정 위치에의 이동에 이동·정지 시간을 필요로 하고, 자동화하는 경우에도, 그 이동 시간에 1곳당 1초를 필요로 하면, 길이 1000mm의 광섬유 모재를 1mm 간격으로 측정하는 경우, 이동만으로 16분 이상이 걸리고, 길이 500mm의 코어 모재를 0.2mm 간격으로 측정하는 경우, 그 이동 시간은 40분 이상으로 된다. 이와 같이 코어부의 외경 측정에 필요할 시간은 이 이동 시간에 더하여 한층 더 회전에 필요로 하는 시간과 계산에 필요로 하는 시간을 더할 필요가 있어 매우 장시간으로 된다.
이 대책으로서 광섬유 모재의 회전 및 이동을 고속으로 하면, 매칭 오일로 채워진 측정부의 용기는 탄력성을 가지는 패킹재로 씰(seal)이 되어 있지만, 광섬유 모재의 삽입통과부로부터 매칭 오일이 새어 나오는 일이 있다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 광섬유 모재의 코어부 비원율의 측정을 고속으로 하는 것이 가능한 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명의 코어부 비원율 측정 방법은, 광섬유 모재의 코어부의 비원율을 측정하는 방법으로서, 코어부의 중심축과 직교하는 방향으로부터 매칭 오일에 침지시킨 광섬유 모재에 광을 조사하면서, 중심축과 평행한 방향으로 광섬유 모재를 이동시키고, 광 중에서 코어부를 투과한 투과광의 폭의 변화를 광섬유 모재의 이동량과 관련지어 기록하여, 광섬유 모재의 길이 방향에 관한 코어부의 상대 외경값 분포를 얻는 상대 외경값 분포 측정 순서를 포함하고, 중심축의 둘레로 광섬유 모재를 소정의 회전 각도까지 회전시킬 때마다 상대 외경값 분포 측정 순서를 실행하고, 회전 각도에 관련지어진 복수의 상대 외경값 분포를 기록하는 상대 외경값 분포 축적 순서와, 상대 외경값 분포 축적 순서에 있어서 축적된 복수의 상대 외경값 분포에 기초하여, 광섬유 모재의 길이 방향에 대해서 코어부의 복수의 비원율을 산출하는 비원율 산출 순서를 구비하고, 상기 코어부의 중심축과 평행한 방향으로 상기 광섬유 모재를 이동시키는 상기 분포 측정 순서에서, 광섬유 모재는 상부가 개구되고 매칭 오일로 채워진 용기 내에서 연직 방향으로 이동되고, 광섬유 모재는 상하로 이동 및 회전될 수 있는 매달기 도구에 연직으로 보유되는 것을 특징으로 하고 있다. 이 방법에서는, 길이 방향의 각 측정 위치에서 정지·회전시켜 측정하는 것이 아니라, 각 각도에서 상승 또는 하강시키면서 연속적으로 측정하고 있으므로, 측정시에, 각 각도에서 길이 방향에 측정 위치를 맞추어 측정할 필요가 없다. 따라서, 위치 맞춤 정밀도의 제약으로부터 오는 이동 속도의 제약을 배제할 수 있어 광섬유 모재의 고속 이동·측정이 가능하게 된다.
또, 상기 비원율 측정 방법에 있어서, 소정의 회전 각도는, 예를 들면, 중심축에 관한 광섬유 모재의 1회전을 7∼20 분할한 각도이다. 즉, 분할 수가 7보다 적으면 산출되는 비원율의 정밀도가 현저하게 저하한다. 한편, 분할 수가 20을 넘어 증가시켜도, 얻어지는 비원율의 정밀도는 대부분 변화하지 않는다. 따라서, 정밀도가 높은 비원율을 얻는 것과 비원율을 신속히 얻는 것을 양립시키기 위해서는 분할 수를 7∼20의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 비원율 측정 방법에 있어서, 상대 외경값 분포에 대해서 다항식 근사에 의한 근사치를 산출하고, 근사치에 대해서 미리 설정된 허용 범위보다도 크게 어긋난 측정값을 이상값으로서 배제한 후에, 코어부의 비원율을 산출하는 것이 바람직하다. 이에 의해 우발적으로 생기는 이상한 측정값에 의해 산출되는 비원율이 영향을 받는 일이 없다.
또, 상기 근사치는 6∼10차의 차수를 가지는 다항식 근사에 의해 산출되는 것이 바람직하다. 이에 의해 정밀도가 높은 근사치가 신속히 얻어진다.
또, 상기 비원율 측정 방법에 있어서, 상기 상대 외경값 분포가, 상기 중심축과 평행한 방향에 대해서 임의의 간격으로 측정된 코어부의 복수의 상대 외경값과, 인접하는 상기 상대 외경값의 각 쌍에 기초하여 보간하여 생성될 수 있다. 이에 의해 실효적인 측정 정밀도를 한층 더 향상시킬 수가 있다.
다만, 상기의 발명의 개요는 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니다. 이러한 특징군의 서브콤비네이션(sub-combination)도 또 발명이 될 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법에 의하면, 장거리 통신 및 고속 통신에서 중요한 PMD의 관리에 필요한 광섬유 모재의 코어부 비원율의 측정을 고속으로 할 수가 있다.
도 1은　광섬유 모재의 비원율을 측정하는 비원율 측정기의 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 의한 코어 직경의 측정 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 측정 데이터의 보간·정형 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 4는　어떤 각도로 측정한 길이 방향의 코어부 상대 외경값(실측값 곡선)과 그 다항식 근사치(다항 근사 곡선)를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 4의 측정 데이터를 보간·정형한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 둘레 방향 360°에 걸친 코어부의 외경 측정예(데이터 1)를 나타내는 그래프이다.
도 7은　둘레 방향 360°에 걸친 코어부의 외경 측정예(데이터 2)를 나타내는 그래프이다.
도 8은　실측값을 이용하는 경우의 둘레 분할 수와 둘레 분할 수 20과의 코어 타원율 비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는　실측값의 근사치를 이용하는 경우의 둘레 분할 수와 둘레 분할 수 20과의 코어 타원율 비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 발명의 실시의 형태를 통해서 본 발명을 설명한다. 다만, 이하의 실시 형태는 청구의 범위에 관련되는 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시 형태 중에서 설명된 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1은 광섬유 모재(1)의 비원율을 측정하는 비원율 측정기의 구성의 개략을 나타내는 도이다. 광섬유 모재(1)는 상하로 진동 및 회전 자유로운 매달기 도구(2)에 연직으로 보유되고, 매칭 오일(3)로 채워진 용기(4) 내에 침지된다. 용기(4)의 상부에는 측방으로부터 평행광을 입사시키고 그 투과광을 관찰할 수 있는 측정창(5)이 설치되어 있다. 후술의 상대 외경값은 광섬유 모재(1)의 매칭 오일(3)에 침지된 부분에 대해서 측정된다.
우선, 광섬유 모재(1)의 매칭 오일(3)에 침지된 부분에 대해서, 광원(6)으로부터 레이저 광을 조사하고, 광섬유 모재(1)를 투과한 광을 수광부(7)에서 받는다. 수광부(7)에 있어서 얻어진 촬상의 명도 분포로부터 광섬유 모재(1) 전체의 외경에 대한 코어부의 상대 외경값이 얻어진다. 또한, 광섬유 모재(1)를 상승 또는 하강시키면서 광섬유 모재(1)의 길이 방향을 향해 여러 차례의 상대 외경값 측정을 실행하고 측정 위치와 함께 측정값을 기록한다. 이렇게 해서 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 관한 코어부의 상대 외경값 분포가 얻어진다.
다음에, 광섬유 모재(1)를 그 길이 방향의 중심축의 둘레로 소정의 각도 회전시킨 후 코어부의 상대 외경값 분포를 측정하는 상대 외경값 분포 측정 순서를 반복한다. 이렇게 해서 하나의 광섬유 모재(1)에 대해서 다른 각도로부터 측정된 복수의 상대 외경값 분포가 얻어지므로 이것들을 축적한다.
또한, 축적된 복수의 상대 외경값 분포로부터 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 관한 특정의 위치에 대해서 각 각도에 있어서의 코어부의 상대 외경값을 추출하고, 그 상대 외경값에 기초하여 그 위치에 있어서의 코어부의 비원율이 산출된다. 이러한 비원율의 산출을 광섬유 모재(1)의 길이 방향의 복수의 위치에 있어서 실행함으로써 광섬유 모재(1)의 전장에 걸친 비원율이 얻어진다.
이와 같이 본 발명의 방법에서는 광섬유 모재(1)를 그 길이 방향의 각 위치에 있어서 회전시키는 것이 아니라, 광섬유 모재(1)의 유효 길이에 대해서 길이 방향으로 연속하여 상대 외경값을 측정하여 상대 외경값 분포를 얻는 상대 외경값 분포 측정 순서를 광섬유 모재(1)를 소정 각도씩 회전시키고 나서 반복한다. 따라서, 종래와 같이 측정을 하기 위해서 광섬유의 남은 모재(1)의 회전과 정지를 빈번하게 반복할 필요가 없어 측정이 고속화 된다. 또, 측정시의 광섬유 모재(1)의 이동은 상부가 개구된 용기 내에서 연직 방향으로 행하기 때문에 광섬유 모재(1)와 매칭 오일로 채워진 용기의 씰부(seal portion)가 불필요하여 매칭 오일의 누설의 걱정이 없다. 따라서, 광섬유 모재(1)의 이동 속도도 고속화 할 수 있다.
1회의 상대 외경값 분포 측정 순서에 있어서는, 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 대해서 보다 작은 간격으로 코어부의 상대 외경값을 계측하는 것이 바람직하다. 한편, 측정한 상대 외경값 분포에 후술하는 것 같은 처리를 가함으로써 길이 방향의 측정 위치 맞춤을 하지 않고 상승 혹은 하강시키면서 얻는 것만으로 코어부 상대 외경값을 측정할 수가 있다. 측정된 상대 외경값은 길이 방향의 계측 위치와 함께 메모리 혹은 다른 기록 매체에 기록되어 상대 외경값 분포로서 보존된다.
도 2는 상대 외경값 분포 측정 순서 및 상대 외경값 분포 축적 순서를 나타내는 흐름도이다. 이 도에 나타내듯이, 먼저 광섬유 모재(1)를 측정 장치에 세팅(setting)하고, 상승 또는 하강시키면서 광섬유 모재(1)의 길이 방향을 따라 그 코어 직경을 소정의 길이에 걸쳐서 연속적으로 측정한다. 이 최초의 계측의 각도 위치를 기준 각도(0°)로 하여, 측정하는 둘레 방향으로의 분할 수(이하, “둘레 분할 수”로 기재한다)에 대응한 각도 회전시켜서 상대 외경값 분포의 측정을 반복한다. 이 작업을 둘레 분할 수만큼 계속함으로써 둘레 분할 수에 따른 수의 상대 외경값 분포가 얻어진다.
또, 유효한 비원율 측정에는 상대 외경값 분포를 측정하는 회수, 즉 둘레 분할 수를 7∼20으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 360°을 그 둘레 분할 수로 나눈 수치를 각도 피치(pitch)로 하고, 각 분할 각도에 있어서 광섬유 모재(1)의 길이 방향으로 코어부 상대 외경값을 측정한다. 큰 비원율을 고속으로 구하고 싶은 경우의 둘레 분할 수는, 예를 들면 5로 하고, 정확한 측정값을 얻고 싶은 경우에는 예를 들면 20으로 한다. 또, 둘레 분할 수를 16으로 하는 경우에는 FFT(Fast Fourier Transform)이 이루어질 수 있으므로 코어부의 형상의 상세한 검토도 용이하게 이루어질 수 있다. 또, 통상의 측정의 경우는 정확성과 측정 속도의 관점에서 분할 수 10 정도가 바람직하다. 또, 둘레 분할 수를 7∼20이 적당하다고한 근거에 대해서는 구체적인 예를 참조하여 재차 후술한다.
본 발명에서는 코어부 비원율의 계산에 필요한 동일 원주 상의 다른 방향으로부터의 코어 직경 데이터를 얻기 위해서 길이 방향의 각 측정 위치에서 정지·회전시켜 측정하는 것이 아니라, 각 각도에서 상승 또는 하강시키면서 연속적으로 측정하고 있다. 따라서, 각 상대 외경값 분포에 포함되는 측정값이 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 대해서 같은 위치에서 측정된다고는 할 수 없다. 또, 실제로는 상대 외경값은 일정 간격으로 샘플링(sampling) 된 이산적인 값이다. 그렇지만 측정한 상대 외경값 분포를 보간·정형 처리함으로써 광섬유 모재의 길이 방향에 대해서 소망의 간격으로 유효한 상대 외경값이 얻어진다. 따라서, 위치 맞춤 정밀도의 요 구로부터 이동 속도가 제약되는 일이 없이 측정시에 광섬유 모재(1)를 고속으로 이동할 수 있다.
이 위치 맞춤 정밀도에 대해서 더 설명한다. 각 각도에 있어서의 상대 외경값 분포 측정 순서에 있어서 길이 방향의 측정 위치를 그때마다 맞추려고 하면 측정 위치 정보를 감시하면서 소정의 위치에서 외경 측정값을 취입하는 제어를 하지 않으면 안 된다. 이를 위해서는 측정 예정 위치와 실측 위치의 차를 측정 간격보다 충분히 작게 해야 하기 때문에 광섬유 모재의 이동 속도는 저속으로 되지 않을 수 없다.
예를 들면, 0.2mm 간격의 측정을 하는 경우, 위치 어긋남의 허용량을 측정 간격의 1/10로 하고, 측정값의 취입 속도가 20ms/점인 것으로 하면, 0.02mm/20ms=1mm/초로 되고, 위치 결정 정밀도로부터 이동 속도는 1mm/초 이하로 하지 않으면 안 되어, 이동 속도 1mm/초로 길이 500mm의 광섬유 모재(1)를 둘레 분할 수 10으로 측정하는 경우, 1 분할 각도에서의 측정에 8분 이상을 필요하여 전체 둘레에서는 80분 이상으로 된다. 또, 이에는 또한 다음의 각도의 측정 개시 위치에의 모재의 이동 시간을 둘레 분할 수에 따라 이 경우 9회분 더할 필요가 있어 전체 측정을 종료하는데는 매우 장시간을 필요로 한다.
이에 대해서 상기 본 발명의 방법에서는 0.2mm 간격의 측정에서도 광섬유 모재(1)의 길이 방향의 위치를 걱정하지 않고 측정 간격의 1/2 정도로 연속적으로 데이터를 취입하고, 후술의 방법으로 데이터를 보간하여 정형함으로써, (0.2mm×1/2)/20ms=5mm/sec로 되고, 상기 위치 맞춤을 하는 경우에 비해 5배의 고속화를 도 모할 수 있다. 또, 예를 들면 각도 분할 수를 7, 코어부에 대해서 0.25mm 간격으로 800mm의 광섬유 모재(1)를 측정하는 경우에 17분 약간 정도, 1mm 간격으로 길이 800mm의 광섬유 모재(1)를 측정하는 경우에 12분 30초 정도의 측정 시간으로 전장에 걸친 비원율을 산출할 수 있다.
또, 상기한 특허 문헌 1에 기재의 방법으로 동등의 비원율 측정을 하면 광섬유 모재(1) 전체의 비원율을 얻는데 10시간 이상 걸리는 것으로 추정된다. 실제의 생산 공정에서는 비원율 측정에 이 만큼의 시간은 할애할 수 없기 때문에 실용적으로는 측정 정밀도를 저하시키는 등 다른 대응이 필요로 하게 되는 것으로 생각된다.
도 3은 비원율의 산출에 앞서는 상대 외경값의 보간 및 정형 순서를 나타내는 흐름도이다. 보간은 각 상대 외경값 분포에 포함되는 측정값에 대해서 길이 방향의 위치에 관한 보간을 한다. 즉, 이산적인 측정값에 기초하여 형성된 상대 외경값 분포를 보간에 의해 연속적인 값을 가지는 것으로 함으로써, 임의의 단면의 비원율 산출에 있어서 동일 위치상의 상대 외경값을 얻을 수 있다. 따라서, sin(2θ) 핏팅(fitting) 혹은 퓨리에(Fourier) 해석에서 코어부의 비원율을 구할 수가 있다.
다만, 광섬유 모재(1)의 이동 속도를 고속화 하는 경우, 측정 위치에서의 값의 평균화가 곤란해지기 때문에, 매칭 오일 내의 쓰레기나 광섬유 모재(1) 표면의 상처 등에 의해 발생하는 이상한 코어 외경값(노이즈)의 제거가 어려워진다. 코어부 비원율은 둘레 방향에서의 코어 직경의 변화를 보기 때문에, 노이즈에 의한 이상값이 있으면 그 부분의 비원율이 커져, 본래 가지고 있는 괄의 비원율을 올바르 게 반영할 수가 없어 양호한 광섬유 모재(1)이어도 이것을 불량으로 판단하는 일이 있다.
한편, 광섬유 모재(1)의 길이 방향에 대한 코어 직경의 변동은 비율이 매끄럽게 연속하여 변화하므로 인접 데이터와의 비교에 의해 이상값을 판단할 수 있다. 그래서, 바람직하게는 인접하는 데이터를 포함하는 3점에서의 평균치가 소정의 허용 폭에 들어가 있는지를 판단하고 허용 폭을 넘은 값에 대해서는 이상값으로서 제외한다. 바람직한 방법은 각각의 각도에서의 상대 외경값 분포에 포함되는 길이 방향의 외경값을, 위치를 x로 하고 코어 직경을 y로 하여 그 다항식 근사를 하고 그 근사치가 소정의 허용 폭에 들어가 있는지 아닌지를 판단하는 방법이다. 이 방법에 의하면 긴 구간(span)에서의 코어 직경의 변화에도 대응할 수 있다. 다항식 근사는 6차∼10차가 적당하고 6차 미만에서는 본래의 코어 직경의 변동에 따라갈 수 없고, 정상값이 이상값으로서 판단되기 쉽다. 한편, 10차를 넘으면 연속한 이상값 등을 따라가기 쉽게 되어 이상값이 정상값으로서 판단되기 어려워 바람직하지 않다.
또, 측정한 코어 직경의 측정값에 대해서는 길이 방향의 코어 직경의 데이터의 정형 처리가 필요하다. 이 보간은 길이 방향에 소망의 간격으로 코어 직경의 데이터를 보간하는 것으로 비원율을 얻고 싶은 길이 방향 위치의 전후의 데이터를 이용하여 보간한다. 보간 방법에 대해서는 소망의 위치를 X, 소망의 위치의 외경을 Dχ로 하고, 그 위치보다 전의 데이터의 위치와 외경을 각각 χ1, D1, 그 위치보다 후의 데이터의 위치와 외경을 각각 χ2, D2로 하는 경우 다음의 식에 의해 계산할 수가 있다.
Figure 112007063474397-pct00001
다음에, 코어부 상대 외경값을 보간하여 정형한 예를 나타낸다. 도 4는 정형 처리전이 어떤 각도에서의 길이 방향의 코어부 상대 외경값(도중의 실측값 곡선)과 그 다항식 근사치(도중의 다항 근사 곡선)를 그래프화한 것으로, 길이 방향 200∼300mm의 위치에 주위의 변동과는 동떨어져 크게 변화한 점을 볼 수 있다. 도 5는 실측값을 8차의 다항식으로 근사하고, 허용 폭을 ±0.25mm로 하여 그 보간·정형 결과를 나타낸 것이고, 200∼300mm의 위치에 존재한 크게 변화한 점은 이상점으로서 배제되어 1mm 간격으로 보간·정형되었다.
또, 상기와 같이 둘레 분할 수는 7∼20이 바람직하다. 이는 둘레 분할 수를 여러 가지 바꾸어 각각의 둘레 분할 수로 퓨리에 해석에 의해 코어부의 타원율을 조사하고 어느 곳에서 값이 떨어지는가를 보아 적정인 범위를 결정한 것이다. 이하에 그 요령을 기재했다.
길이 방향이 있는 위치에 있어서의 둘레 방향 360°에 걸친 코어부의 외경 측정예(데이터 1, 2)를 각각 도 6, 도 7에 나타냈다. 이러한 데이터에는 노이즈(noise)가 포함되어 있기 때문에 8차의 다항식 근사를 하고 그 값도 근사치 데이터로서 각각의 도에 더하였다.
이러한 데이터 1, 2에 대해서, 둘레 분할 수를 3∼40으로 변화시켜, 둘레 분 할 수 20과의 코어 타원율 비를 구하였다. 그 결과, 측정값을 그대로 이용하는 경우의 둘레 분할 수와 둘레 분할 수 20의 코어 타원율 비는 도 8과 같이 되고, 측정값의 근사치를 이용하는 경우의 둘레 분할 수와 둘레 분할 수 20의 코어 타원율 비는 도 9와 같이 되었다.
데이터 1, 2 모두 둘레 분할 수가 20 이상에서는 코어부 타원율은 그다지 변화하고 있지 않다. 이러한 결과로부터 정확한 측정을 하는데는 20 분할이 최적이고, 그 이상 늘려도 코어부 타원율은 변화하지 않는다. 노이즈의 영향에 의한 10% 미만의 오차율을 허용 한다면, 둘레 분할 수는 7∼20이 좋다. 또, 둘레 분할 수를 줄이는 경우는 둘레 분할 수는 기수의 편이 좋다. 이와 같이 둘레 분할 수는 측정 속도와 정확도를 서로 겸함에 있어서 7∼20의 사이에서 적당히 선택하면 좋다.
본 발명에 의하면, 광섬유 모재의 코어부 비원율이 고속으로 측정할 수 있기 때문에, 광섬유로 한 경우의 PMD를 신속하게 예측할 수가 있다.

Claims (5)

  1. 광섬유 모재의 코어부 비원율을 측정하는 방법으로서,
    상기 코어부의 중심축과 직교하는 방향으로부터 매칭 오일에 침지시킨 상기 광섬유 모재에 광을 조사하면서, 상기 중심축과 평행한 방향으로 상기 광섬유 모재를 이동시키고, 상기 광 중에서 상기 코어부를 투과한 투과광의 폭의 변화를 상기 광섬유 모재의 이동량과 관련지어 기록하여, 상기 광섬유 모재의 길이 방향에 관한 상기 코어부의 상대 외경값 분포를 얻는 상대 외경값 분포 측정 순서를 포함하고,
    상기 중심축의 둘레로 상기 광섬유 모재를 소정의 회전 각도까지 회전시킬 때마다 상기 상대 외경값 분포 측정 순서를 실행하고, 상기 회전 각도에 관련지어진 복수의 상기 상대 외경값 분포를 기록하는 상대 외경값 분포 축적 순서와,
    상기 상대 외경값 분포 축적 순서에 있어서 축적된 복수의 상기 상대 외경값 분포에 기초하여, 상기 광섬유 모재의 길이 방향에 대해서 상기 코어부의 복수의 비원율을 산출하는 비원율 산출 순서를 구비하고,
    상기 코어부의 중심축과 평행한 방향으로 상기 광섬유 모재를 이동시키는 상기 분포 측정 순서에서, 광섬유 모재는 상부가 개구되고 매칭 오일로 채워진 용기 내에서 연직 방향으로 이동되고,
    광섬유 모재는 상하로 이동 및 회전될 수 있는 매달기 도구에 연직으로 보유되는, 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 회전 각도가, 상기 중심축에 관한 상기 광섬유 모재의 1회전을 7∼20 분할한 각도인 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상대 외경값 분포에 대해서 다항식 근사에 의한 근사치를 산출하고, 상기 근사치에 대해서 미리 설정된 허용 범위보다도 크게 어긋난 측정값을 이상값으로서 배제한 후에, 상기 코어부 비원율을 산출하는 광섬유 모재의 비원율 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 근사치의 산출이, 6∼10차의 차수를 가지는 다항식 근사에 의해 산출되는 광섬유 모재의 비원율 측정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상대 외경값 분포가, 상기 중심축과 평행한 방향에 대해서 임의의 간격으로 측정된 코어부의 복수의 상대 외경값과, 인접하는 상기 상대 외경값의 각 쌍에 기초하여 보간하여 생성되는 광섬유 모재의 코어부 비원율 측정 방법.
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