WO2006090524A1 - 光ファイバ母材のコア部非円率測定方法 - Google Patents

光ファイバ母材のコア部非円率測定方法 Download PDF

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outer diameter
diameter value
circularity
fiber preform
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Yuuji Tobisaka
Tetsuya Otosaka
Hiroshi Oyamada
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Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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    • G02B6/02285—Characterised by the polarisation mode dispersion [PMD] properties, e.g. for minimising PMD

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring a core portion non-circularity of an optical fiber preform used as a raw material of an optical fiber.
  • PMD polarization mode dispersion
  • An ordinary single mode optical fiber also has a core part having a higher refractive index than the surroundings and a clad part force covering the core part, and light mainly propagates through the core part.
  • the core part is a perfect circle, the two modes with the orthogonal planes of polarization are degenerated and cannot be distinguished, but the core part is not perfect circle, or an optical fiber or an optical fiber cable is manufactured. If the core part is distorted and the symmetry of the core part is lost, a speed difference occurs between the two modes propagating in the optical fiber, causing PMD.
  • Patent Document 1 Immerse the optical fiber preform in a liquid filled with oil, rotate the optical fiber preform, irradiate parallel light from the side, receive and image the transmitted light, and measure its brightness distribution. The outer diameter of the core is measured, and the core outer diameter value force in the circumferential direction is presented.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-042894
  • the measurement interval of the optical fiber preform is about 2.4 mm for an optical fiber preform with an outer diameter of 80 mm, and about 0.2 mm for a core preform with an outer diameter of 18 mm. It becomes the length of.
  • Patent Document 1 presents a method of measuring the outer diameter of the core portion of a rotating optical fiber preform. After measuring one round, the movement to the next measurement position is stopped. Even if it is time-consuming and automated, it takes more than 16 minutes to measure an optical fiber preform with a length of 1000 mm at lmm intervals if the travel time takes 1 second per location. When measuring a core material of mm at 0.2 mm intervals, the travel time is 40 minutes or more. As described above, the time required for measuring the outer diameter of the core portion is extremely long because it is necessary to add the time required for rotation and the time required for calculation in addition to the moving time.
  • the present invention has been made to solve the above problem, and is capable of measuring the core non-circularity of the optical fiber preform at high speed. For the purpose of providing a rate measurement method!
  • the core part non-circularity measuring method of the present invention is a method for measuring the non-circularity of the core part of the optical fiber preform, and is immersed in matching oil from a direction orthogonal to the central axis of the core part.
  • light While irradiating the fiber preform with light, the optical fiber preform is moved in a direction parallel to the central axis, and the change in the width of transmitted light that has passed through the core of the light is related to the amount of movement of the optical fiber preform.
  • the relative outer diameter value distribution measurement procedure is included, and the optical fiber preform is rotated around the central axis up to a predetermined rotation angle.
  • Relative outer diameter value distribution measurement procedure is executed for each rotation, and the relative outer diameter value distribution accumulation procedure for recording a plurality of relative outer diameter value distributions associated with the rotation angle and the relative outer diameter value distribution accumulation procedure.
  • a non-circularity calculation procedure for calculating a plurality of non-circularities of the core part in the longitudinal direction of the optical fiber preform based on the plurality of accumulated relative outer diameter value distributions. It is said.
  • measurement positions are measured in the longitudinal direction at each angle during measurement. There is no need to measure together. Therefore, it is possible to eliminate the restriction on the movement speed due to the restriction on the alignment accuracy, and the high-speed movement of the optical fiber preform can be measured.
  • the predetermined rotation angle is, for example, an angle obtained by dividing one rotation of the optical fiber preform with respect to the central axis into 7 to 20 parts.
  • the number of divisions is preferably in the range of 7 to 20 in order to achieve both high precision non-circularity and quick non-circularity.
  • an approximate value by polynomial approximation is calculated for the relative outer diameter value distribution, and a measured value that deviates from an allowable range set in advance with respect to the approximate value is set as an abnormal value. After eliminating, it is preferable to calculate the non-circularity of the core part. As a result, the non-circularity calculated by the abnormal measurement that occurs accidentally is not affected.
  • the approximate value is preferably calculated by polynomial approximation having 6th to 10th orders. Thereby, a highly accurate approximate value can be obtained quickly.
  • the relative outer diameter value distribution includes a relative outer diameter between each of a plurality of relative outer diameter values measured at arbitrary intervals in a direction parallel to the central axis.
  • Each of the values It can be generated by interpolation based on adjacent relative outer diameter values. This can further improve the effective measurement accuracy.
  • the measurement of the core non-circularity of the optical fiber preform necessary for PMD management which is important in long-distance communication and high-speed communication, is performed. Can be performed at high speed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a non-circularity measuring device that measures the non-circularity of an optical fiber preform.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for measuring a core diameter according to the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an interpolation shaping process procedure of measurement data.
  • FIG. 4 is a graph showing a core portion relative outer diameter value (measured value curve) measured in a certain angle and its polynomial approximation value (multinomial approximate curve).
  • FIG. 5 is a graph showing the result of interpolation shaping of the measurement data of FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing an example (data 1) of outer diameter measurement of the core portion over 360 ° in the circumferential direction.
  • FIG. 7 is a graph showing an example (data 2) of the outer diameter measurement of the core portion over 360 ° in the circumferential direction.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of circumferential divisions using measured values and the core ellipticity ratio of the number of circumferential divisions 20;
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of circumferential divisions and the core ellipticity ratio of the number of circumferential divisions 20 when approximate values of measured values are used.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a non-circularity measuring device that measures the non-circularity of the optical fiber preform 1.
  • the optical fiber preform 1 is held vertically by a hanging tool 2 that can move up and down and rotate. And immersed in a container 4 filled with matching oil 3. At the top of the container 4 is provided a measurement window 5 through which side force parallel light can enter and the transmitted light can be observed. The relative outer diameter value described later is measured on a portion of the optical fiber preform 1 that is immersed in the matching oil 3.
  • a portion of the optical fiber preform 1 immersed in the matching oil 3 is irradiated with laser light from the light source 6, and the light transmitted through the optical fiber preform 1 is received by the light receiving unit 7.
  • the relative outer diameter value of the core portion with respect to the outer diameter of the entire optical fiber preform 1 is obtained from the brightness distribution of imaging obtained at the light receiving portion 7.
  • a plurality of relative outer diameter values are measured in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1, and the measured values are recorded together with the measurement positions. In this way, a relative outer diameter value distribution of the core portion in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1 is obtained.
  • the relative outer diameter value distribution measurement procedure for measuring the relative outer diameter value distribution of the core portion is repeated.
  • a plurality of relative outer diameter value distributions in which different angular forces are measured for one optical fiber preform 1 are obtained, and these are accumulated.
  • the relative outer diameter value of the core portion at each angle is extracted from a plurality of accumulated relative outer diameter value distributions at specific positions in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1, and the relative outer diameter values are extracted. Based on the diameter value, the non-circularity of the core portion at that position is calculated. By executing such calculation of the non-circularity at a plurality of positions in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1, the non-circularity over the entire length of the optical fiber preform 1 can be obtained.
  • the effective outer length of the optical fiber preform 1 is not continuously rotated at each position in the longitudinal direction.
  • the relative outer diameter value distribution measurement procedure for obtaining a relative outer diameter value distribution by measurement is repeated after rotating the optical fiber preform 1 by a predetermined angle. Therefore, as in the prior art, the speed of measurement without the necessity of frequently repeating the rotation and stop of the optical fiber base material 1 for measurement is increased.
  • the optical fiber preform 1 is moved in the vertical direction in a container with an open top, there is no need for a seal between the optical fiber preform 1 and a container filled with matching oil. There is no worry of oil leakage. Therefore, the moving speed of the optical fiber preform 1 Speed up.
  • the relative outer diameter value of the core portion it is preferable to measure the relative outer diameter value of the core portion at a smaller interval in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1.
  • the processing described later on the measured relative outer diameter value distribution it is possible to measure the core relative outer diameter value as much as possible while moving it up or down without aligning the measurement position in the longitudinal direction. it can.
  • the measured relative outer diameter value is recorded in a memory or another recording medium together with the measurement position in the longitudinal direction and stored as a relative outer diameter value distribution.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a relative outer diameter value distribution measurement procedure and a relative outer diameter value distribution accumulation procedure.
  • the optical fiber preform 1 is set on the measuring device, and the core diameter is continuously extended over a predetermined length along the longitudinal direction of the optical fiber preform 1 while being raised or lowered. Measure automatically.
  • the angle position of this first measurement as the reference angle (0 °)
  • rotating the angle corresponding to the number of divisions in the circumferential direction hereinafter referred to as the number of circumferential divisions
  • the number of circumferential divisions rotating the angle corresponding to the number of divisions in the circumferential direction
  • the number of times of measuring the relative outer diameter value distribution is preferably 7-20. Therefore, the numerical value obtained by dividing 360 ° by the number of circumferential divisions is used as the angle pitch, and the relative outer diameter value of the core portion is measured in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1 at each division angle. For example, if you want to obtain a rough non-circularity at high speed, set the number of circumferential divisions to 5, for example, and 20 if you want to obtain accurate measurements. If the number of circumferential divisions is 16, FFT (Fast Fourier Transform) can be performed, so that detailed examination of the core shape can be performed easily. In the case of normal measurement, the number of divisions is preferably about 10 in terms of accuracy and measurement speed. The reason for the appropriate number of circumferential divisions of 7 to 20 will be described later with reference to specific examples.
  • the relative outer diameter value is a discrete value sampled at regular intervals. Value.
  • the optical fiber base material 1 can be moved at high speed during measurement without requiring the moving speed to be limited in the required force for alignment accuracy.
  • the optical fiber preform is measured even at intervals of 0.2 mm.
  • an optical fiber preform 1 with an angular division number of 7 and an optical fiber preform 1 of 800 mm in length of about 17 minutes when measuring an optical fiber preform 1 of 800 mm at 0.25 mm intervals with respect to the core 1 The non-circularity over the entire length can be calculated in a measurement time of about 12 minutes and a half.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the interpolation and shaping procedure of the relative outer diameter value prior to the calculation of the non-circularity FIG. Interpolation is performed for the measurement values included in each relative outer diameter value distribution with respect to the position in the longitudinal direction.
  • the relative outer diameter value distribution formed on the basis of discrete measurement values has continuous values by interpolation, so that in calculating the non-circularity of an arbitrary cross section, The outer diameter value can be obtained. Therefore, the non-circularity of the core can be obtained by sin2 ⁇ fitting or Fourier analysis.
  • the fluctuation of the core diameter in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1 changes smoothly and continuously, so that an abnormal value can be determined by comparison with adjacent data. Therefore, preferably, it is determined whether the average value at three points including adjacent data falls within a predetermined allowable range, and values exceeding the allowable range are excluded as abnormal values.
  • the preferred method is to perform a polynomial approximation with the outer diameter value in the longitudinal direction included in the relative outer diameter value distribution at each angle, the position being X and the core diameter being y, and the approximate value is within a predetermined allowable range. It is a method to determine whether or not you can enter. According to this method, it is possible to cope with changes in the core diameter over a long span.
  • the 6th to 10th orders are appropriate, and if it is less than 6th order, it cannot follow the fluctuation of the original core diameter, and normal values are easily judged as abnormal values. On the other hand, if it exceeds the 10th order, it is easy to pick up consecutive abnormal values and the abnormal values may be judged as normal values, which is not preferable.
  • FIG. 4 is a graph of the core relative outer diameter value (measured value curve in the figure) and its polynomial approximation value (polynomial approximation curve in the figure) in the longitudinal direction at a certain angle before shaping processing.
  • Figure 5 shows the result of interpolation 'shaping by approximating the measured value with an 8th order polynomial and setting the allowable range to ⁇ 0.25 mm.
  • the greatly changed point that existed between 200 and 300 mm is as follows. It was eliminated as an abnormal point and interpolated and shaped at 1 mm intervals.
  • the number of circumferential divisions is preferably 7 to 20.
  • the number of circumferential divisions was changed in various ways, the ellipticity of the core part was examined by Fourier analysis at each circumferential division number, and the appropriate range was determined by looking at which side the value settled. The procedure is described below.
  • FIGS. 6 and 7 show examples of the outer diameter measurement (data 1 and 2) of the core portion over 360 ° in the circumferential direction at a certain position in the longitudinal direction, respectively. Since these data contain noise, 8th order polynomial approximation was performed, and the value was also added to each figure as approximate value data.
  • the core ellipticity does not change much when the number of circumferential divisions is 20 or more. From these results, 20 division is optimal for accurate measurement, and the core ellipticity does not change even if it is increased further. If an error rate of less than 10% due to noise is allowed, the number of divisions may be 7-20. When the number of circumferential divisions is reduced, the number of circumferential divisions should be an odd number. In this way, the number of circumferential divisions should be appropriately selected from 7 to 20 in terms of measurement speed and accuracy.

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Abstract

　光ファイバ母材１のコア部の非円率を測定する方法であって、コア部の中心軸と直交する方向からマッチングオイル３に浸漬させた光ファイバ母材１に光を照射しながら、中心軸と平行な方向に光ファイバ母材１を移動させ、光のうちコア部を透過した透過光の幅の変化を光ファイバ母材１の移動量と関連付けて記録して、光ファイバ母材１の長手方向に関するコア部の相対外径値分布を得る相対外径値分布測定手順を含み、中心軸の回りに光ファイバ母材１を所定の回転角度まで回転させる毎に相対外径値分布測定手順を実行し、回転角度に関連付けられた複数の相対外径値分布を記録する相対外径値分布蓄積手順と、相対外径値分布蓄積手順において蓄積された複数の相対外径値分布に基づいて、光ファイバ母材１の長手方向についてコア部の複数の非円率を算出する非円率算出手順とを備える。

Description

明 細 書
光ファイバ母材のコア部非円率測定方法
技術分野
[0001] 本発明は、光ファイバの原材料として使用される光ファイバ母材のコア部非円率の 測定方法に関する。
[0002] なお、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記特許出願 の明細書に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本件明細書の記載の 一部とする。
特願 2005— 045329号 出願曰 2005年 2月 22曰
背景技術
[0003] 近年、光通信の長距離ィ匕ゃ高速ィ匕を制限する要因として、偏波モード分散 (Polari zation Mode Dispersion,以下、「PMD」と記載する）の影響が注目されて 、る。 PMDとは、互いに直交する偏波面を持つ 2つのモードが光ファイバ中を僅かに異な る速度で伝播することにより、入射されたパルスの幅が光ファイバ中を伝播するにつ れて広がって ヽく現象である。
[0004] PMDの影響が大きくなると、光通信において異なる信号光パルスの一部が重なる ようになり、受信部でパルスの判別ができなくなる。よって、ノ ルス幅を小さくしてより 高速通信を行う場合に、目標のパルス幅で通信ができな力つたり、長距離通信時に 信号のパルスが重なりあって通信異常を引き起こしたりする可能性が大きくなる。
[0005] 通常のシングルモード光ファイバは、周囲より屈折率の高いコア部とそれを覆うクラ ッド部力もなり、光は主にそのコア部を伝播する。コア部が真円である場合は、前記 直交する偏波面を持つ 2つのモードは縮退しており判別はできないが、コア部が真円 でな力つたり、光ファイバあるいは光ファイバケーブルを製造する際にコア部に歪が カロわったりして、コア部の対称性が崩れると、光ファイバ中を伝播する 2つのモードに 速度差が生じ、 PMDを引き起こす。
[0006] PMDを管理する方法として、光ファイバ母材のコア部の非円率を測定し、その非円 率を管理する方法がある。非円率を測定する方法として、特許文献 1は、マッチング オイルで満たした液体中に光ファイバ母材を浸漬し、その光ファイバ母材を回転させ ながら、側面より平行光を照射し、透過してきた光を受光 ·撮像し、その明度分布カゝら コア部の外径を測定し、周方向のコア外径値力 コア部の非円率を算出する方法を 提示している。
特許文献 1：特開 2003— 042894号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 光ファイバ母材のコア部の非円率で PMDを管理する場合、光ファイバとした場合 の PMDを予測する必要がある。このためには、かなり細力べコア部の非円率を測定 する必要がある。光ファイバ母材の測定間隔は、光ファイバで lkmとすると、外径 80 mmの光ファイバ母材では 2. 4mm程度の長さであり、コア外径が 18mmのコア母材 では 0. 2mm程度の長さになる。
[0008] 特許文献 1は、回転している光ファイバ母材のコア部の外径を測定する方法を提示 しているが、 1周測定した後、次の測定位置への移動に移動'停止時間を必要とし、 自動化した場合でも、その移動時間に一箇所当り 1秒を要すると、長さ 1000mmの 光ファイバ母材を lmm間隔で測定する場合、移動だけで 16分以上かかり、長さ 500 mmのコア母材を 0. 2mm間隔で測定する場合、その移動時間は 40分以上となる。 このようにコア部の外径測定に要する時間は、この移動時間にカ卩え、さらに回転に要 する時間と計算に要する時間を加える必要があり、極めて長時間となる。
[0009] この対策として、光ファイバ母材の回転及び移動を高速にすると、マッチングオイル で満たされた測定部の容器は、弾力性を有するノツキン材でシールされては 、るも のの、光ファイバ母材の揷通部からマッチングオイルが漏れ出すことがある。
[0010] 本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、光ファイバ母材のコ ァ部非円率の測定を高速で行うことのできる光ファイバ母材のコア部非円率測定方 法を提供することを目的として!、る。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明のコア部非円率測定方法は、光ファイバ母材のコア部の非円率を測定する 方法であって、コア部の中心軸と直交する方向からマッチングオイルに浸漬させた光 ファイバ母材に光を照射しながら、中心軸と平行な方向に光ファイバ母材を移動させ 、光のうちコア部を透過した透過光の幅の変化を光ファイバ母材の移動量と関連付 けて記録して、光ファイバ母材の長手方向に関するコア部の相対外径値分布を得る 相対外径値分布測定手順を含み、中心軸の回りに光ファイバ母材を所定の回転角 度まで回転させる毎に相対外径値分布測定手順を実行し、回転角度に関連付けら れた複数の相対外径値分布を記録する相対外径値分布蓄積手順と、相対外径値分 布蓄積手順にぉ 、て蓄積された複数の相対外径値分布に基づ 、て、光ファイバ母 材の長手方向についてコア部の複数の非円率を算出する非円率算出手順とを備え ることを特徴としている。この方法では、長手方向の各測定位置で停止'回転させて 測定するのではなぐ各角度で上昇又は下降させつつ連続的に測定しているので、 測定時に、各角度で長手方向に測定位置を合わせて測定する必要がない。従って、 位置合わせ精度上の制約からくる移動速度の制約を排除でき、光ファイバ母材の高 速移動 '測定が可能となる。
[0012] また、上記非円率測定方法において、所定の回転角度は、例えば、中心軸に関す る光ファイバ母材の一回転を 7〜20分割した角度である。即ち、分割数が 7よりも少 ないと、算出される非円率の精度が著しく低下する。一方、分割数が 20を越えて増 カロさせても、得られる非円率の精度は殆ど変化しない。従って、精度の高い非円率を 得ることと、非円率を迅速に得ることを両立させるためには、分割数を 7〜20の範囲と することが好ましい。
[0013] また、上記非円率測定方法において、相対外径値分布について多項式近似による 近似値を算出し、近似値に対して予め設定された許容範囲よりも大きくはずれた測 定値を異常値として排除した後に、コア部の非円率を算出することが好ましい。これ により、偶発的に生じる異常な測定値により算出される非円率が影響を受けることが ない。
[0014] また、上記近似値は、 6〜 10次の次数を有する多項式近似により算出されることが 好ましい。これにより、精度の高い近似値が迅速に得られる。
[0015] また、上記非円率測定方法において、相対外径値分布は、中心軸と平行な方向に ついて任意の間隔で測定された複数の相対外径値の各々の間を、相対外径値の各 々に隣接する相対外径値に基づいて補間して生成され得る。これにより、実効的な 測定精度をさらに向上させることができる。
[0016] ただし、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではな V、。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
発明の効果
[0017] 本発明の光ファイバ母材のコア部非円率測定方法によれば、長距離通信及び高 速通信で重要な PMDの管理に必要な光ファイバ母材のコア部非円率の測定を高速 で行うことができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]光ファイバ母材の非円率を測定する非円率測定器の構成の概略を示す図であ る。
[図 2]本発明によるコア径の測定手順を示すフロー図である。
[図 3]測定データの補間整形処理手順を示すフロー図である。
[図 4]ある角度で測定した長手方向のコア部相対外径値 (実測値曲線)とその多項式 近似値 (多項近似曲線)を示すグラフである。
[図 5]図 4の測定データを補間整形した結果を示すグラフである。
[図 6]周方向 360° にわたるコア部の外径測定例（データ 1)を示すグラフである。
[図 7]周方向 360° にわたるコア部の外径測定例（データ 2)を示すグラフである。
[図 8]実測値を用いた場合の周分割数と、周分割数 20とのコア楕円率比との関係を 示すグラフである。
[図 9]実測値の近似値を用いた場合の周分割数と、周分割数 20とのコア楕円率比と の関係を示すグラフである。
[0019] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は 請求の範隨こかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明され た特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 図 1は、光ファイバ母材 1の非円率を測定する非円率測定器の構成の概略を示す 図である。光ファイバ母材 1は、上下動及び回転自在な吊下げ具 2に鉛直に保持さ れ、マッチングオイル 3で満たされた容器 4内に浸漬される。容器 4の上部には、側方 力 平行光を入射させその透過光が観察できる測定窓 5が設けられて 、る。後述の 相対外径値は、光ファイバ母材 1の、マッチングオイル 3に浸漬された部分について 測定される。
[0021] まず、光ファイバ母材 1のマッチングオイル 3に浸漬された部分に対して、光源 6か らレーザー光を照射し、光ファイバ母材 1を透過した光を受光部 7で受ける。受光部 7 において得られる撮像の明度分布から、光ファイバ母材 1全体の外径に対するコア 部の相対外径値が得られる。更に、光ファイバ母材 1を上昇又は下降させながら、光 ファイバ母材 1の長手方向ついて複数回の相対外径値測定を実行し、測定位置と共 に測定値を記録する。こうして、光ファイバ母材 1の長手方向に関するコア部の相対 外径値分布が得られる。
[0022] 次に、光ファイバ母材 1を、その長手方向の中心軸の回りに所定の角度回転させた 後、コア部の相対外径値分布を測定する相対外径値分布測定手順を繰り返す。こう して、ひとつの光ファイバ母材 1に対して異なる角度力も測定された複数の相対外径 値分布が得られるので、これらを蓄積する。
[0023] 更に、蓄積された複数の相対外径値分布から、光ファイバ母材 1の長手方向に関 する特定の位置について、各角度におけるコア部の相対外径値を抽出し、その相対 外径値に基づいてその位置におけるコア部の非円率が算出される。このような非円 率の算出を、光ファイバ母材 1の長手方向の複数の位置において実行することにより 、光ファイバ母材 1の全長にわたる非円率が得られる。
[0024] このように本発明の方法では、光ファイバ母材 1をその長手方向の各位置において 回転させるのではなぐ光ファイバ母材 1の有効長さについて長手方向に連続して相 対外径値測定して相対外径値分布を得る相対外径値分布測定手順を、光ファイバ 母材 1を所定角度ずつ回転させてから繰り返す。従って、従来のように、測定のため に光ファイバ残母材 1の回転と停止を頻繁に繰り返す必要がなぐ測定が高速化され る。また、測定時の光ファイバ母材 1の移動は、上部が開口した容器内で鉛直方向に 行うため、光ファイバ母材 1とマッチングオイルで満たされた容器とのシール部が不要 であり、マッチングオイルの漏洩の心配が無い。従って、光ファイバ母材 1の移動速 度も高速化できる。
[0025] 一回の相対外径値分布測定手順においては、光ファイバ母材 1の長手方向につい て、より小さい間隔でコア部の相対外径値を計測することが好ましい。一方、測定した 相対外径値分布に後述するような処理を施すことにより、長手方向の測定位置合わ せを行わずに上昇あるいは下降させつつ、採れるだけコア部相対外径値を測定する ことができる。測定された相対外径値は、長手方向の計測位置と共にメモリにあるい は他の記録媒体に記録されて相対外径値分布として保存される。
[0026] 図 2は、相対外径値分布測定手順および相対外径値分布蓄積手順を示すフロー 図である。同図に示すように、先ず、光ファイバ母材 1を測定装置にセットし、上昇又 は下降させつつ光ファイバ母材 1の長手方向に沿ってそのコア径を所定の長さにわ たって連続的に測定する。この最初の計測の角度位置を基準角度 (0° )として、測 定する周方向への分割数 (以下、周分割数と記載する）に対応した角度回転させて は相対外径値分布の測定を繰り返す。この作業を周分割数だけ続けることで、周分 割数に応じた数の相対外径値分布が得られる。
[0027] なお、有効な非円率測定には、相対外径値分布を測定する回数、即ち、周分割数 を 7〜20とすることが好ましい。従って、 360° をその周分割数で割った数値を角度 ピッチとし、各分割角度において光ファイバ母材 1の長手方向にコア部相対外径値を 測定する。大まかな非円率を高速で求めたい場合の周分割数は例えば 5とし、正確 な測定値を得たい場合には例えば 20とする。なお、周分割数を 16とした場合には、 FFT (高速フーリエ変換)が行えるので、コア部の形状の詳細な検討も容易に行える。 また、通常の測定の場合は、正確性と測定速度の点から分割数 10程度が好ましい。 なお、周分割数を 7〜20が適当であるとした根拠については、具体例を参照して改 めて後述する。
[0028] 本発明では、コア非円率の計算に必要な同一周上の異なる方向からのコア径デー タを得るために、長手方向の各測定位置で停止 ·回転させて測定するのではなぐ各 角度で上昇又は下降させつつ連続的に測定している。従って、各相対外径値分布 に含まれる測定値が、光ファイバ母材 1の長手方向について同じ位置で測定されると は限らない。また、実際には、相対外径値は一定間隔でサンプリングされた離散的な 値である。しかしながら、測定した相対外径値分布を補間'整形処理することにより、 光ファイバ母材の長さ方向にっ 、て所望の間隔で有効な相対外径値が得られる。従 つて、位置合わせ精度上の要求力も移動速度が制約されることがなぐ測定時に光フ アイバ母材 1を高速に移動できる。
[0029] この位置合わせ精度についてさらに説明する。各角度における相対外径値分布測 定手順において、長手方向の測定位置をその都度合わせようとすると、測定位置情 報を監視しながら所定の位置で外径測定値を取り込む制御を行わなければならない 。このためには、測定予定位置と実測位置とのずれを測定間隔より十分小さくしなけ ればならな 、ので、光ファイバ母材の移動速度は低速にならざるを得な 、。
[0030] 例えば、 0. 2mm間隔の測定をした場合、位置ずれの許容量を測定間隔の lZlO とし、測定値の取り込み速度が 20ミリ秒 Z点であるとすると、 0. 02mmZ20ミリ秒 = ImmZ秒となり、位置決め精度力 移動速度は ImmZ秒以下にしなければならず 、移動速度 ImmZ秒で、長さ 500mmの光ファイバ母材 1を周分割数 10で測定した 場合、 1分割角度での測定に 8分以上を要し、全周では 80分以上となる。なお、これ にはさらに、次の角度の測定開始位置への母材の移動時間を周分割数に応じて、こ の場合 9回分力卩える必要があり、全測定を終えるには極めて長時間を要する。
[0031] これに対して、上記本発明の方法では、 0. 2mm間隔の測定でも、光ファイバ母材
1の長手方向の位置を気にせず、測定間隔の 1Z2程度で連続的にデータを取り込 み、後述の方法でデータを補間して整形することにより、 (0. 2mmX lZ2) Z20ミリ 秒 = 5mm/secとなり、前記、位置あわせを行う場合に対し、 5倍の高速ィ匕が図れる。 また、例えば、角度分割数を 7、コア部に対して 0. 25mm間隔で 800mmの光フアイ バ母材 1を測定した場合で 17分弱程度、 1mm間隔で長さ 800mmの光ファイバ母材 1を測定した場合で 12分半程度の測定時間で、全長にわたる非円率を算出できる。
[0032] なお、前記した特許文献 1に記載の方法で同等の非円率測定を行うと、光ファイバ 母材 1全体の非円率を得るには 10時間以上力かるものと推定される。実際の生産ェ 程では、非円率測定にこれだけの時間は割けないので、実用的には測定精度を低 下させる等、他の対応が必要になるものと考えられる。
[0033] 図 3は、非円率の算出に先立つ相対外径値の補間および整形手順を示すフロー 図である。補間は、各相対外径値分布に含まれる測定値に対して長手方向の位置 に関する補間を行う。即ち、離散的な測定値に基づいて形成された相対外径値分布 を補間により連続的な値をもつものとすることにより、任意の断面の非円率算出にお いて、同一位置上の相対外径値を得ることができる。従って、 sin2 Θフィッティングあ るいは、フーリエ解析にてコア部の非円率を求めることができる。
[0034] ただし、光ファイバ母材 1の移動速度を高速化した場合、測定位置での値の平均化 が困難となるため、マッチングオイル中のごみや光ファイバ母材 1表面の傷などにより 発生する異常なコア外径値 (ノイズ)の除去が難しくなる。コア部の非円率は、周方向 でのコア径の変化をみるため、ノイズによる異常値があるとその部分の非円率が大き くなり、本来有している答の非円率を正しく反映することができず、良好な光ファイバ 母材 1であってもこれを不良と判断することがある。
[0035] 一方、光ファイバ母材 1の長手方向についてのコア径の変動は、割合滑らかに連続 して変化するので、隣接データとの比較により異常値を判断できる。そこで、好ましく は、隣接するデータを含めた 3点での平均値が所定の許容幅に入って 、るかを判断 し、許容幅を超えた値に対しては異常値として除外する。好ましい方法は、それぞれ の角度での相対外径値分布に含まれる長手方向の外径値を、位置を Xとしコア径を y としてその多項式近似を行 、、その近似値が所定の許容幅に入って 、る力否かを判 断する方法である。この方法によれば、長いスパンでのコア径の変化にも対応できる 。多項式近似は、 6次〜 10次が適当で、 6次未満では本来のコア径の変動に追随で きず、正常値が異常値として判断され易い。他方、 10次を超えると連続した異常値な どを拾いやすくなり、異常値が正常値として判断されかねず、好ましくない。
[0036] また、測定したコア径の測定値に対しては、長手方向のコア径のデータの整形処理 が必要である。この補間は、長手方向に所望の間隔でコア径のデータを補間するも ので、非円率を得たい長手方向位置の前後のデータを用いて補間する。補間方法 については、所望の位置を X、所望の位置の外径を D とし、その位置より前のデータ の位置と外径をそれぞれ％ 、 D、その位置より後のデータの位置と外径をそれぞれ X 、 Dとした場合、下式により計算することができる。
2 2
[数 1]
Figure imgf000011_0001
[0037] 次に、コア部相対外径値を補間して整形した例を示す。図 4は、整形処理前のある 角度での長手方向のコア部相対外径値（図中の実測値曲線)とその多項式近似値（ 図中の多項近似曲線）をグラフ化したもので、長手方向 200〜300mmの位置に周 囲の変動とはかけ離れて大きく変化した点が見られる。図 5は、実測値を 8次の多項 式で近似し、許容幅を ±0. 25mmとしてその補間'整形結果を示したものであり、 20 0〜300mmの位置に存在した大きく変化した点は、異常点として排除され、 1mm間 隔に補間整形された。
[0038] また、前記の通り、周分割数は 7〜20が好ましい。これは、周分割数を色々変え、 それぞれの周分割数でフーリエ解析によりコア部の楕円率を調べ、どの辺で値が落 ち着くかを見て、適正な範囲を決定したものである。以下にその要領を記載した。
[0039] 長手方向のある位置における周方向 360° にわたるコア部の外径測定例（データ 1 、 2)をそれぞれ図 6、図 7に示した。これらのデータにはノイズ分が含まれているため 、 8次の多項式近似を行い、その値も近似値データとしてそれぞれの図に加えた。
[0040] これらのデータ 1、 2に対して、周分割数を 3〜40と変化させて、周分割数 20とのコ ァ楕円率比を求めた。その結果、測定値をそのまま用いた場合の、周分割数と周分 割数 20とのコア楕円率比は図 8の様になり、測定値の近似値を用いた場合の、周分 割数と周分割数 20とのコア楕円率比は図 9の様になった。
[0041] データ 1、 2共に周分割数が 20以上ではコア楕円率はあまり変化していない。これ らの結果から、正確な測定を行うには 20分割が最適で、それ以上増やしてもコア部 楕円率は変化しない。ノイズの影響による 10%未満の誤差率を許容するならば、周 分割数は 7〜20でも良い。また、周分割数を少なくする場合は、周分割数は奇数の 方が良い。このように、周分割数は、測定速度と正確さの兼ね合いで 7〜20の間から 適宜選ぶとよい。
産業上の利用可能性
[0042] 本発明によれば、光ファイバ母材のコア径非円率が高速で測定できるため、光ファ ィバとした場合の PMDを速やかに予測することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光ファイバ母材のコア部の非円率を測定する方法であって、
前記コア部の中心軸と直交する方向から前記マッチングオイルに浸漬させた前記 光ファイバ母材に光を照射しながら、前記中心軸と平行な方向に前記光ファイバ母 材を移動させ、前記光のうち前記コア部を透過した透過光の幅の変化を前記光ファ ィバ母材の移動量と関連付けて記録して、前記光ファイバ母材の長手方向に関する 前記コア部の相対外径値分布を得る相対外径値分布測定手順を含み、
前記中心軸の回りに前記光ファイバ母材を所定の回転角度まで回転させる毎に前 記相対外径値分布測定手順を実行し、前記回転角度に関連付けられた複数の前記 相対外径値分布を記録する相対外径値分布蓄積手順と、
前記相対外径値分布蓄積手順において蓄積された複数の前記相対外径値分布 に基づ!/、て、前記光ファイバ母材の長手方向につ!、て前記コア部の複数の非円率 を算出する非円率算出手順と
を備えるコア部非円率測定方法。
[2] 前記所定の回転角度が、前記中心軸に関する前記光ファイバ母材の一回転を 7〜 20分割した角度である請求項 1に記載のコア部非円率測定方法。
[3] 前記相対外径値分布について多項式近似による近似値を算出し、前記近似値に 対して予め設定された許容範囲よりも大きくはずれた測定値を異常値として排除した 後に、前記コア部の非円率を算出する請求項 1または請求項 2に記載の非円率測定 方法。
[4] 前記近似値の算出が、 6〜10次の次数を有する多項式近似により算出される請求 項 3に記載の非円率測定方法。
[5] 前記相対外径値分布が、前記中心軸と平行な方向について任意の間隔で測定さ れた複数の相対外径値の各々の間を、前記相対外径値の各々に隣接する前記相対 外径値に基づいて補間して生成される請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光フアイ バ母材のコア部非円率測定方法。
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