JPH0136050B2 - - Google Patents
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- JPH0136050B2 JPH0136050B2 JP5949380A JP5949380A JPH0136050B2 JP H0136050 B2 JPH0136050 B2 JP H0136050B2 JP 5949380 A JP5949380 A JP 5949380A JP 5949380 A JP5949380 A JP 5949380A JP H0136050 B2 JPH0136050 B2 JP H0136050B2
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- Japan
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- fiber
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- optical fiber
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- concentration distribution
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/37—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is projected perpendicularly to the axis of the fibre or waveguide for monitoring a section thereof
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光フアイバ中のOH基の濃度分布の
測定方法に関するものである。
測定方法に関するものである。
従来、光フアイバ中のOH基の濃度分布の測定
には、赤外分光計による波長2.73μｍでのOH基に
よる強い光吸収を測定する方法が用いられて来
た。この方法では、光源としてSiCランプを使用
し、回折格子型分光器によりOH基の基本吸収波
長である2.73μｍの単色光を得ている。そして、
この光をCaF2製のレンズ系で平行束とした後に、
１mm厚の円板状に切り出して研磨した測定試料に
垂直に入射させる。測定試料を通過した光束をコ
ア径約60μｍの低OH多モードステツプ型光フア
イバ（約30cm長）でとらえ、InSb光検出器に導
き、ここで検出した信号を電流増幅した後、ロツ
クイン増幅器に入力する。フアイバ用母材の径方
向のOH基分布を測定するにあたつては、試料移
動台を用いて、測定試料を入射光束と垂直方向に
50μｍ間隔で移動させながら透過光強度分布を測
定し、これよりOH基の濃度分布を求める。この
方法の欠点として、0.1ppm以下の微少なOH基の
測定が困難であること、コアとクラツドとの境界
で屈折率が急激に変化していることに起因する光
透過強度分布の乱れが存在すること等が挙げられ
る。
には、赤外分光計による波長2.73μｍでのOH基に
よる強い光吸収を測定する方法が用いられて来
た。この方法では、光源としてSiCランプを使用
し、回折格子型分光器によりOH基の基本吸収波
長である2.73μｍの単色光を得ている。そして、
この光をCaF2製のレンズ系で平行束とした後に、
１mm厚の円板状に切り出して研磨した測定試料に
垂直に入射させる。測定試料を通過した光束をコ
ア径約60μｍの低OH多モードステツプ型光フア
イバ（約30cm長）でとらえ、InSb光検出器に導
き、ここで検出した信号を電流増幅した後、ロツ
クイン増幅器に入力する。フアイバ用母材の径方
向のOH基分布を測定するにあたつては、試料移
動台を用いて、測定試料を入射光束と垂直方向に
50μｍ間隔で移動させながら透過光強度分布を測
定し、これよりOH基の濃度分布を求める。この
方法の欠点として、0.1ppm以下の微少なOH基の
測定が困難であること、コアとクラツドとの境界
で屈折率が急激に変化していることに起因する光
透過強度分布の乱れが存在すること等が挙げられ
る。
本発明の目的は、上述した欠点を除去し、光フ
アイバの長さに比例して測定精度が向上する特長
を有する光フアイバの伝送損失測定系を利用して
OH基による吸収損失を求め、さらに光フアイバ
中のOH基の濃度分布を導出し、以て微少なOH
基の測定を行うことのできる方法を提案すること
にある。
アイバの長さに比例して測定精度が向上する特長
を有する光フアイバの伝送損失測定系を利用して
OH基による吸収損失を求め、さらに光フアイバ
中のOH基の濃度分布を導出し、以て微少なOH
基の測定を行うことのできる方法を提案すること
にある。
以下図面について本発明を詳細に説明する。
本発明では、同一母材から製造された種々の規
格化導波路幅（または規格化周波数）（以下では
Ｖ値という）を有する単一モード光フアイバを用
いるが、かかる光フアイバを製造するための線引
き装置の一例を第１図に示す。第１図において、
１は光フアイバ用母材、２は抵抗加熱炉、３はフ
アイバ外径測定部、４は被覆装置、５はキヤプス
タン、６は光フアイバ、７は巻き取り装置、８は
フアイバ外径制御回路、９は母材送り装置であ
る。第１図より明らかなように光フアイバ用母材
１は母材送り装置９により徐々に抵抗加熱炉２に
送られる。抵抗加熱炉２で約2000℃に加熱された
母材先端は軟化し、粘性が低下してくびれフアイ
バとなりキヤプスタン５によつて引き出される。
線引きされたフアイバ６は巻き取り装置７に装着
したドラムに巻き取られる。また、光フアイバ６
の強度を保つために被覆装置４によつてウレタン
およびシリコンがフアイバ６のガラス表面に被覆
される。光フアイバ６の外径の制御はフアイバ外
径測定部３でフアイバ６の外径を読み取り、フア
イバ外径制御回路８において、測定値を、設定値
と比較してフアイバの巻き取り速度を制御するこ
とにより行なつている。
格化導波路幅（または規格化周波数）（以下では
Ｖ値という）を有する単一モード光フアイバを用
いるが、かかる光フアイバを製造するための線引
き装置の一例を第１図に示す。第１図において、
１は光フアイバ用母材、２は抵抗加熱炉、３はフ
アイバ外径測定部、４は被覆装置、５はキヤプス
タン、６は光フアイバ、７は巻き取り装置、８は
フアイバ外径制御回路、９は母材送り装置であ
る。第１図より明らかなように光フアイバ用母材
１は母材送り装置９により徐々に抵抗加熱炉２に
送られる。抵抗加熱炉２で約2000℃に加熱された
母材先端は軟化し、粘性が低下してくびれフアイ
バとなりキヤプスタン５によつて引き出される。
線引きされたフアイバ６は巻き取り装置７に装着
したドラムに巻き取られる。また、光フアイバ６
の強度を保つために被覆装置４によつてウレタン
およびシリコンがフアイバ６のガラス表面に被覆
される。光フアイバ６の外径の制御はフアイバ外
径測定部３でフアイバ６の外径を読み取り、フア
イバ外径制御回路８において、測定値を、設定値
と比較してフアイバの巻き取り速度を制御するこ
とにより行なつている。
次に本発明の１実施例について述べる。外径12
mm、合成クラツド径５mm、コア径0.7mmおよび屈
折率差0.2％の母材１を母材送り装置９に装着し、
上述の方法により加熱溶融して27ｍ／分の線引き
速度で外径100μｍのフアイバ６を約500ｍ製造す
る。次に巻き取り速度を23ｍ／分にし、外径
120μｍのフアイバ６を500ｍ製造する。このよう
な工程を繰り返して行ない、フアイバ外径が
100μｍ〜200μｍまで20μｍづつ変化している６本
のフアイバを製造する。このようにして製造した
フアイバはコア径が約5μｍ〜10μｍであり、OH
基の吸引損失波長である1.38μｍでのＶ値は2.4以
下になるよう設計される。ここで、 Ｖ＝2π／λａ√1 2−2 2 (1) であり、２ａはコア径、n1はコアに屈折率、n2は
クラツドの屈折率、λは波長である。そして、Ｖ
＜2.4としたため伝搬するモードは基本モードの
みとなる。
mm、合成クラツド径５mm、コア径0.7mmおよび屈
折率差0.2％の母材１を母材送り装置９に装着し、
上述の方法により加熱溶融して27ｍ／分の線引き
速度で外径100μｍのフアイバ６を約500ｍ製造す
る。次に巻き取り速度を23ｍ／分にし、外径
120μｍのフアイバ６を500ｍ製造する。このよう
な工程を繰り返して行ない、フアイバ外径が
100μｍ〜200μｍまで20μｍづつ変化している６本
のフアイバを製造する。このようにして製造した
フアイバはコア径が約5μｍ〜10μｍであり、OH
基の吸引損失波長である1.38μｍでのＶ値は2.4以
下になるよう設計される。ここで、 Ｖ＝2π／λａ√1 2−2 2 (1) であり、２ａはコア径、n1はコアに屈折率、n2は
クラツドの屈折率、λは波長である。そして、Ｖ
＜2.4としたため伝搬するモードは基本モードの
みとなる。
次にこれらのフアイバのOH基による吸収損失
およびコアの屈折率分布の測定を行なう。第２図
は上述の方法により線引かれた種々のフアイバ
の、波長1.38μｍでのOH基による吸収損失
［dB／Ｋｍ］をＶ値に対して示したものである。
また、第３図は上述のフアイバのコアの屈折率分
布を示したものであり、第４図はこのフアイバに
おける距離ｒ／ａでの基本モードのパワー分布Ｐ
（ｒ）を種々のＶ値に対して示したものである。
およびコアの屈折率分布の測定を行なう。第２図
は上述の方法により線引かれた種々のフアイバ
の、波長1.38μｍでのOH基による吸収損失
［dB／Ｋｍ］をＶ値に対して示したものである。
また、第３図は上述のフアイバのコアの屈折率分
布を示したものであり、第４図はこのフアイバに
おける距離ｒ／ａでの基本モードのパワー分布Ｐ
（ｒ）を種々のＶ値に対して示したものである。
OH基による吸収損失（第２図）およびコアの
屈折率分布（第３図）は既存の測定装置により容
易に測定できる。また基本モードのパワー分布Ｐ
（ｒ）（第４図）はコアの屈折率分布から計算され
る。しかして、フアイバ中のOH基の濃度分布は
第２図および第４図から以下のような計算により
導出される。
屈折率分布（第３図）は既存の測定装置により容
易に測定できる。また基本モードのパワー分布Ｐ
（ｒ）（第４図）はコアの屈折率分布から計算され
る。しかして、フアイバ中のOH基の濃度分布は
第２図および第４図から以下のような計算により
導出される。
光フアイバ断面におけるOH基の濃度分布は母
材の作製工程で決定され線引き工程はOH基の濃
度分布にほとんど影響しない。従つて、同一母材
から得た種々のＶ値を有する光フアイバにおい
て、光フアイバ断面におけるOH基の濃度分布は
各光フアイバで相似形となる。すなわち、各光フ
アイバにおいてコア径を基準にとり半径方向の距
離を規格化すれば、各光フアイバにおけるOH基
濃度分布は同一になる。さらに、本実施例で述べ
ているように、種々のＶ値の光フアイバを得るた
め、コア径を変化させる場合、コア径の変化率と
同じ割合で光フアイバの外径も変化している。従
つて、フアイバ断面を半径方向に等間隔で分割す
る場合、分割数を同じにすれば各分割された領域
でのOH基の濃度は種々のＶ値を有する光フアイ
バで同一になる。
材の作製工程で決定され線引き工程はOH基の濃
度分布にほとんど影響しない。従つて、同一母材
から得た種々のＶ値を有する光フアイバにおい
て、光フアイバ断面におけるOH基の濃度分布は
各光フアイバで相似形となる。すなわち、各光フ
アイバにおいてコア径を基準にとり半径方向の距
離を規格化すれば、各光フアイバにおけるOH基
濃度分布は同一になる。さらに、本実施例で述べ
ているように、種々のＶ値の光フアイバを得るた
め、コア径を変化させる場合、コア径の変化率と
同じ割合で光フアイバの外径も変化している。従
つて、フアイバ断面を半径方向に等間隔で分割す
る場合、分割数を同じにすれば各分割された領域
でのOH基の濃度は種々のＶ値を有する光フアイ
バで同一になる。
まず、フアイバの断面を半径方向に等間隔に区
分する。分割数は10とする。それぞれの領域での
求めるべきOH基の濃度をC1、C2、…、C10とす
る。Ｖ＝2.0のときのフアイバ断面中のHE11モー
ドの全パワーを１と規格化すると、それぞれの領
域でのパワーは第４図より求めることができ、そ
の値をP1,1、P2,1、…、P10,1とする。Ｖ＝2.0のと
きのOH基による吸収損失は第２図から求めるこ
とができ、その値をl1とすると、Ｖ＝2.0について
次式が成立する。
分する。分割数は10とする。それぞれの領域での
求めるべきOH基の濃度をC1、C2、…、C10とす
る。Ｖ＝2.0のときのフアイバ断面中のHE11モー
ドの全パワーを１と規格化すると、それぞれの領
域でのパワーは第４図より求めることができ、そ
の値をP1,1、P2,1、…、P10,1とする。Ｖ＝2.0のと
きのOH基による吸収損失は第２図から求めるこ
とができ、その値をl1とすると、Ｖ＝2.0について
次式が成立する。
Ｑ×（C1P1,1＋C2P2,1＋…＋C10P10,1）＝l1 (2)
ただしＱは比例定数であり、波長1.38μｍでは
Ｑ＝65である。ここでＱは1ppm当りのOH基に
起因する吸収損失値を与え、1.38μｍに生じるOH
基の吸収ピークでは65dB／ｋｍの損失値になる。
以下同様にして、種々のＶ値（Ｖ＜2.4）につい
て下記の式 Ｑ×（C1P1,2＋C2P2,2＋…＋C10P10,2）＝l2 Ｑ×（C1P1,3＋C2P2,3＋…＋C10P10,3）＝l3 〓 Ｑ×(C1P1,10+C2P2,10+…+C10P10,10)＝l10 が成立するので、10行10列の連立方程式より、
OH基濃度C1、C2、…、C10を導出することがで
きる。ただし分割数は10に限らず、またフアイバ
は上述以外のすべてのフアイバに適用できる。使
用するOH基の吸収波長も1.38μｍに限らず、
0.94μｍおよび1.24μｍ等の波長も使用可能であ
る。
Ｑ＝65である。ここでＱは1ppm当りのOH基に
起因する吸収損失値を与え、1.38μｍに生じるOH
基の吸収ピークでは65dB／ｋｍの損失値になる。
以下同様にして、種々のＶ値（Ｖ＜2.4）につい
て下記の式 Ｑ×（C1P1,2＋C2P2,2＋…＋C10P10,2）＝l2 Ｑ×（C1P1,3＋C2P2,3＋…＋C10P10,3）＝l3 〓 Ｑ×(C1P1,10+C2P2,10+…+C10P10,10)＝l10 が成立するので、10行10列の連立方程式より、
OH基濃度C1、C2、…、C10を導出することがで
きる。ただし分割数は10に限らず、またフアイバ
は上述以外のすべてのフアイバに適用できる。使
用するOH基の吸収波長も1.38μｍに限らず、
0.94μｍおよび1.24μｍ等の波長も使用可能であ
る。
第５図はこのようにして導出したフアイバ中の
OH濃度分布を示したものである。第５図より、
本発明によれば10ppb程度の微小OH濃度の精密
測定が可能であることがわかる。なお、OH基に
よる吸収は1.38μｍでは非常に強いので、10ppb以
下の測定も十分可能である。
OH濃度分布を示したものである。第５図より、
本発明によれば10ppb程度の微小OH濃度の精密
測定が可能であることがわかる。なお、OH基に
よる吸収は1.38μｍでは非常に強いので、10ppb以
下の測定も十分可能である。
以上説明したように、本発明の光フアイバ中の
OH基濃度分布の測定方法によれば、OH基の吸
収損失値をデータとして使用しているが、かかる
吸収損失値は光フアイバ長に比例して測定精度が
向上するので、微少なOH基濃度の測定が可能で
あるという利点がある。また、本発明方法により
測定したOH基濃度分布を光フアイバの製造プロ
セスに帰還してそのプロセスを制御することによ
つて、層の低OH化に寄与することができる。
OH基濃度分布の測定方法によれば、OH基の吸
収損失値をデータとして使用しているが、かかる
吸収損失値は光フアイバ長に比例して測定精度が
向上するので、微少なOH基濃度の測定が可能で
あるという利点がある。また、本発明方法により
測定したOH基濃度分布を光フアイバの製造プロ
セスに帰還してそのプロセスを制御することによ
つて、層の低OH化に寄与することができる。
第１図は本発明を実施するための線引き装置の
概略図、第２図はOH基による吸収損失のＶ値依
存性を示すグラフ、第３図はコアの屈折率分布を
示すグラフ、第４図は基本モードの電力分布をＶ
値をパラメータとして示すグラフ、第５図は導出
されたフアイバ中のOH濃度分布を示すグラフで
ある。 １……フアイバ用母材、２……抵抗加熱炉、３
……フアイバ外径測定部、４……被覆装置、５…
…キヤプスタン、６……フアイバ、７……巻き取
り装置、８……フアイバ外径制御回路、９……母
材送り装置。
概略図、第２図はOH基による吸収損失のＶ値依
存性を示すグラフ、第３図はコアの屈折率分布を
示すグラフ、第４図は基本モードの電力分布をＶ
値をパラメータとして示すグラフ、第５図は導出
されたフアイバ中のOH濃度分布を示すグラフで
ある。 １……フアイバ用母材、２……抵抗加熱炉、３
……フアイバ外径測定部、４……被覆装置、５…
…キヤプスタン、６……フアイバ、７……巻き取
り装置、８……フアイバ外径制御回路、９……母
材送り装置。
Claims (1)
- １ 光通信用伝送媒体である光フアイバ中のOH
基の濃度分布の測定方法において、同一母材から
作製した種々の規格化導波路幅の単一モード光フ
アイバについて、OH基による吸収損失の実測値
と屈折率分布の実測値に基いて計算されたパワー
分布とを用いてOH基濃度を未知数とした方程式
を作り、これを解くことによつてOH基濃度分布
を求めることを特徴とする光フアイバ中のOH基
濃度分布の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5949380A JPS56155827A (en) | 1980-05-07 | 1980-05-07 | Measuring method for oh group concentration distribution in optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5949380A JPS56155827A (en) | 1980-05-07 | 1980-05-07 | Measuring method for oh group concentration distribution in optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56155827A JPS56155827A (en) | 1981-12-02 |
| JPH0136050B2 true JPH0136050B2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=13114863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5949380A Granted JPS56155827A (en) | 1980-05-07 | 1980-05-07 | Measuring method for oh group concentration distribution in optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56155827A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103630510A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-12 | 浙江工业大学 | 一种气相反应体系中定性测定羟基自由基的方法 |
| CN115372357B (zh) * | 2022-08-19 | 2024-04-12 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 实时监测和净化空芯光纤中气态oh的系统和方法 |
-
1980
- 1980-05-07 JP JP5949380A patent/JPS56155827A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56155827A (en) | 1981-12-02 |
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