JPH03225250A - 屈折率分布の測定装置 - Google Patents

屈折率分布の測定装置

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JPH03225250A
JPH03225250A JP1961890A JP1961890A JPH03225250A JP H03225250 A JPH03225250 A JP H03225250A JP 1961890 A JP1961890 A JP 1961890A JP 1961890 A JP1961890 A JP 1961890A JP H03225250 A JPH03225250 A JP H03225250A
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Tadakatsu Shimada
忠克 島田
Kazuo Kamiya
和雄 神屋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/412Index profiling of optical fibres

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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、例えば光フアイバ用プリフォームやロッドレ
ンズに使用される円柱ガラスの屈折率分布の測定装置に
関するものである。
【従来の技術】
光フアイバ用プリフォーム(母材)やロッドレンズに使
用される円柱ガラスは、半径方向の屈折率がほぼ2乗分
布、軸方向の屈折率は均一になっている。これを線引き
して光ファイバが形成される。線引き前のプリフォーム
の屈折率分布を正確に測定することが良好な製品を得る
ために必要である。 屈折率分布の測定法としては、例えば特開昭63−95
336号公報に光フアイバ用のプリフォームの中心軸と
垂直方向から光線を入射させ、その出射角を求めてプリ
フォームの屈折率分布を測定する方法が開示されている
。第1O図には同公報に開示された屈折率分布測定装置
を示しである。同図に示すように光源6とレンズ7から
なる入射光学系から、セル2内のマツチングオイル3中
に設置されたプリフォームlに入射され、プリフォーム
lを通って出射された出射光はレンズ51を有する出射
光学系を通過してTVカメラ52の観察面に投影される
。 第11図に示すようにプリフォームlから出射されTV
カメラ52の観察面43に投影された出射光の0次の回
折光スポット40.1次の回折光スポット41.2次の
回折光スポット42・の中か60次の回折光スポット4
0を2次元的に解析して取り出し、この0次の回折光ス
ポット40のX座標Xrと出射光学系の焦点距離fとか
ら出射角φを φ= tan−’ fxr/f) で求めている。そして、この出射角φからプリフォーム
1の屈折率分布n (rlを次式で算出している。 特開昭63−95337号公報に開示された屈折率分布
の測定方法は、出射光学系にスリットを設けて出射光の
0次の回−折光スポット40だけを取り出すことにより
、高次の回折光スポットの影響を受けずに屈折率分布を
測定している。
【発明が解決しようとする課題] しかし、このような測定装置を用いて屈折率を求めた場
合、マツチング3液の温度変化によってマツチング液3
とプリフォームl、あるし)はセル2の人出先口である
石英ガラス窓との屈折角が変化し、求める出射角φに誤
差が生じることがある。また、測定中に温度変化が生じ
ると、屈折率分布が点対称のプリフォーム1を測定した
場合でも屈折率分布が非対称になるという問題があった
。 本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、
プリフォームのより正確な屈折率分布を得られる屈折率
分布の測定装置を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するための本発明を適用する屈折率分布
の測定装置を実施例に対応する図面を用いて説明する。 第1図および第2図に示すように本発明の屈折率分布の
測定装置は、円柱ガラス1の中心軸1aと垂直方向から
光線を入射する入射光学系6と、入射光学系6から入射
して円柱ガラスlを通った出射光9を受光してその受光
像の電気信号を送り出す撮像手段lOとを有している0
円柱ガラスlはその最外周部の屈折率に略等しいマツチ
ング液3を満たしたセル2に装着されている。第3図に
示すようにセル2の光線の入射位置と出射位置には入射
光に垂直な石英ガラス窓21が設けられ、セル2の外側
にはマツチング液3の液温を制御する液体媒体23が晶
■還するジャケット22が備えられている。
【作用】
本発明の測定装置では、円柱ガラスの中心軸laと垂直
方向から入射して出た出射光9は撮像手段10によって
受光されてその出射角φが測定される。マツチング液3
の温度は、セル2のジャケット22を循環して温度制御
する液体媒体23により一定に保たれているため、マツ
チング液3と円柱ガラスlや石英ガラス窓21との屈折
角の変動が抑制される。 〔実施例] 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 第1図には本発明の屈折率分布測定装置の一実施例の概
略構成、第2図には測定装置における光路が示しである
。これらの図において、2はプリフォームlを装着した
セルであり、セル2内にはプリフォームlの表面におけ
る急激な屈折率変化を除くためにマ・ンチングオイル3
が満たされている。プリフォーム1は移動テーブル4に
よりセル3ごと移動可能である。 5は例えばHe −N eレーザ発振器、からなる光源
、6は入射光学系であり、入射光学系6は光源5からの
入射光をプリフォームlの中心で最小になるように収斂
している。7a・7bはミラー8はプリフォーム1から
出射した出射光9の投影像を形成するスクリーン、lO
はスクリーン8に投影された投影像を観察するTVカメ
ラ、11はTVカメラlOで得た投影像の位置から出射
角を求めて屈折率分布を演算する制御部である。この装
置全体はプリフォームlの測定温度に設定した恒温室に
設置されている。 第3図にセル2の拡大図を示す、セル2は直方体状の容
器で、そのM2aと底面には機械的に研磨された石英ガ
ラスの2.21が設けられている。 プリフォーム1はその側面を貫通して装着される。セル
2の内部にはプリフォームlの最外周部と屈折率が略等
しいマツチングオイル3が満たされ、セル2の外側には
液状媒体23を入れたジャケット22が取り付けられて
いる。第4図に示すように、ジャケット22は媒体流入
管24および媒体流出管25を介して液温調整容器31
に連結され、液状媒体23の循環回路が形成されている
。36はポンプである。 セル2の内部にはマツチングオイル3の温度を測定する
温度検出部33のセンサ32が取り付けられている。温
度検出部33にはその信号に基いて液状媒体23の温度
を調節する温度制御部35が接続され、液温調整容器3
1にはその温度調節体34が収容されている。 第5図は制御部11の構成を示すブロック図である。同
図において、12はTVカメラlOで観察したスクリー
ン8上の投影像40〜42(第6図参照)のデータを蓄
えるフレームメモリ、13はフレームメモリ12に蓄え
られたデータを2値化し直線近似を行なう演算手段、1
4は演算手段13で得た直線とプリフォーム1の中心軸
1aと垂直で入射光が通る平面との交点を求める位置算
出手段、15は位置算出手段14で求めた交点の座標か
ら出射角φを演算する出射角演算手段である。16は出
射角演算手段で演算した出射角φによりプリフォームl
の屈折率分布を演算する屈折率分布演算手段、17は表
示部および記録部からなる出力手段である。 プリフォームlの屈折率分布測定は、測定装置全体を測
定温度に対して±1℃以内に設定した恒温室に設置して
行なう、また、温度制御装置のポンプ36を駆動して液
状媒体23を循環させ、マツチング液3の液温を測定温
度に対して±0.lT:以内に調整しておく。 光源5から送られた光は、第2図に示すように光フアイ
バ用のプリフォームlの中心軸1aに垂直な平面Pを通
り、ミラー7aで反射してプリフォームlに入射し、屈
折されて出射する。プリフォームlを通った出射光9は
ミラー7bで反射し、プリフォームlがない場合、つま
りセル2およびマツチングオイル3を通って出射された
光線と東直なスクリーン8に至る。この入射光と出射光
9の点a、b、cはプリフォームlの軸方向の屈折率に
変化がない場合は平面P上に存在するが、実際にはプリ
フォーム1により散乱されて第6図のように投影される
。その各投影像40〜42をTVカメラ10で観察し、
その出力信号をフレームメモリ12に取り込む6次に、
フレームメモリ12に蓄えられた各投影像のデータを演
算手段13で2値化して最小2乗法により直線近似を行
ない、同図に示す近似直線20を求める。その後1位置
算出手段14で近似直線20とプリフォームlの中心軸
2と垂直で入射光が通る平面、すなわち第6図に示すy
軸との交点’jcを求め、プリフォームlのない場合、
つまりセル28よびマツチングオイル3を通る出射光の
投影像を基準点Oとした交点Ycの座標値から出射角演
算手段15で出射角φを演算し、演算した出射角φをメ
モリL8で蓄える。 この動作を移動テーブル4を移動させながらブJフオー
ム1の半径方向の各位置で行ない、各位置における出射
角φを求めてメモリ18に記憶させる。このメモリ18
に記憶させた各出射角φを屈折率分布演算手段16に送
って屈折率分布n tr> を演算して出力手段17に
送る。 測定中に例えば測定装置から発生する熱によってマツチ
ング液3の温度が変動した場合でも、マツチング液3の
温度はセンサ32により常時測定され、温度制御部35
が循環する液状媒体23の液温を調整することによって
常に一定に保たれる。そのため、マツチング液3とプリ
フォームlや石英ガラス窓21との屈折角の変動が抑制
され、出射角φがばらつくことがなく、正確な屈折率分
布を求めることができる。 上記のようにして、例えば第7図に示すようにコアの最
大屈折率n1でクラッドの屈折率n2のプリフォームl
の入射位置rと出射角φの関係を測定した結果を第8図
に示す、そして第8図に示す出射角φにより屈折率分布
nfrlを求めると第9図に示す特性を得ることができ
た。この測定を30回繰り返して次式で示す比屈折率差
Δ Δln+−nalX100/n を求め、この比屈折率差Δの標準偏差0を算出して比屈
折率差Δで正規化した結果、 (o/Δ) =0.001 を得ることができた。 なお上記実施例においてはスクリーン8とTVカメラl
Oで出射光の投影像を観察する場合について説明したが
、撮像素子により投影像を観察しても上記実施例と同様
な作用を奏することができる。
【発明の効果】
以上説明したように本発明の屈折率分布の測定装置は、
円柱ガラスおよびマツチング液の温度が常に一定に制御
されている。そのため、マツチング液と円柱ガラスやセ
ルの人出先口である石英ガラス窓との屈折角が変化して
出射角に誤差が生じることがなく、プリフォームの屈折
率分布を高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用する装置の実施例の概略側面図、
第2図は上記実施例における屈折率分布測定の原理を示
す説明図、第3図は上記実施例のセルを示す拡大斜視図
、第4図は上記実施例の温度制御装置の概略説明図、第
5図は上記実施例の制御部を示すブロック図、第6図は
上記実施例の投影像を示す図、第7図はプリフォームの
屈折率分布を示す特性図、第8図は上記実施例により測
定した出射角特性図、第9図はその出射角特性から得た
屈折率分布特性図、第10図は従来例の概略平面図、第
11図は従来例の投影像を示す図である。 l・・・プリフォーム  2・・・セノし3・・・マツ
チング液  4・・・移動テーブル5・・・光源   
   6・・・入射光学系7a・7b・・・ミラー 9・・・出射光 11・・・制御部 13・・・演算手段 15・・・出射角演算手段 17・・・出力手段 20・・・近似直線 22・・・ジャケット 24・・・媒体流入管 31・・・液温調整容器 33・・・温度検出部 35・・・温度制御部 8・・・スクリーン lO・・・TVカメラ 12・・・フレームメモリ 14・・・位置算出手段 16・・・演算手段 18・・・メモリ 21・・・石英ガラス窓 23・・・液状媒体 25・・・媒体流出管 32・・・センサ 34・・・温度調節体 36・・・ポンプ 屋杵キn 千イ1と:「 第8図 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、円柱ガラスの中心軸と垂直方向から光線を入射する
    入射光学系と、前記入射光学系から入射して円柱ガラス
    を通った出射光を受光してその受光像の電気信号を送り
    出す撮像手段とを有し、該円柱ガラスがその最外周部の
    屈折率に略等しいマッチング液を満たしたセルに装着さ
    れた屈折率分布測定装置において、前記セルの光線の入
    射位置と出射位置に入射光に垂直な石英ガラス窓が設け
    られ、セルの外側にマッチング液の液温を制御する液体
    媒体が循環するジャケットが備えられていることを特徴
    とする屈折率分布の測定装置。
JP2019618A 1990-01-30 1990-01-30 屈折率分布の測定装置 Expired - Fee Related JP2746714B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112782120A (zh) * 2021-01-28 2021-05-11 清华大学 一种具有凸弧面的透明固体折射率的测量方法及装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112782120A (zh) * 2021-01-28 2021-05-11 清华大学 一种具有凸弧面的透明固体折射率的测量方法及装置
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