JPH0649598B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
光ファイバの製造方法Info
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- JPH0649598B2 JPH0649598B2 JP2039914A JP3991490A JPH0649598B2 JP H0649598 B2 JPH0649598 B2 JP H0649598B2 JP 2039914 A JP2039914 A JP 2039914A JP 3991490 A JP3991490 A JP 3991490A JP H0649598 B2 JPH0649598 B2 JP H0649598B2
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- C03B37/07—Controlling or regulating
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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の製造方法に関する。更に詳細に
は、本発明は光ファイバの製造中における薄い炭素質被
膜の測定および制御方法に関する。
は、本発明は光ファイバの製造中における薄い炭素質被
膜の測定および制御方法に関する。
［従来の技術］ 主に光通信システムにおける用途のために、光ファイバ
の製造は重要な研究開発課題である。光ファイバは一般
的に、部分的に溶融されたガラス母材から薄いガラスス
トランドまたはファイバを線引きし、その後、ポリマー
を塗布してその構造強度を高めることからなる、連続的
な工程により製造される。米国特許第４４５０３３３号
明細書には、ガラスを加熱しファイバを線引き可能な状
態にするのに使用できるタイプの炉が詳細に開示されて
いる。
の製造は重要な研究開発課題である。光ファイバは一般
的に、部分的に溶融されたガラス母材から薄いガラスス
トランドまたはファイバを線引きし、その後、ポリマー
を塗布してその構造強度を高めることからなる、連続的
な工程により製造される。米国特許第４４５０３３３号
明細書には、ガラスを加熱しファイバを線引き可能な状
態にするのに使用できるタイプの炉が詳細に開示されて
いる。
現に製造されているような光ファイバは依然として、金
属導体よりも遥かに脆い。また、光ファイバは水素汚染
により光伝送損失が増大する。光ファイバを水中ケーブ
ルの部品として使用する場合、前記のような水素汚染は
重大な問題となる。なぜなら、水またはＯＨ基の侵入に
よりガラス（二酸化ケイ素）光ファイバと望ましくない
反応を起こし、また、水中のような環境中ではファイバ
の交換または修理は比較的不便であり、しかも、費用が
かかるからである。１９８７年９月１８日に出願された
継続米国特許出願第０９８２５３号明細書には、光ファ
イバに炭素薄膜を塗布することにより光ファイバを密封
する方法が開示されている。炉から線引きされた熱い状
態のファイバを例えば、アセチレンまたはその他のガス
の雰囲気に暴露することによりファイバを被覆する。こ
れにより、ガラスファイバを水素汚染から効果的に保護
する特に信頼性の高い形の炭素質被膜が形成される。特
に、前記継続特許出願明細書に記載された方法によれ
ば、被膜は架橋された炭素網状構造を形成する。この網
状構造はファイバの強度を高めるばかりか、保護する機
能も有する。
属導体よりも遥かに脆い。また、光ファイバは水素汚染
により光伝送損失が増大する。光ファイバを水中ケーブ
ルの部品として使用する場合、前記のような水素汚染は
重大な問題となる。なぜなら、水またはＯＨ基の侵入に
よりガラス（二酸化ケイ素）光ファイバと望ましくない
反応を起こし、また、水中のような環境中ではファイバ
の交換または修理は比較的不便であり、しかも、費用が
かかるからである。１９８７年９月１８日に出願された
継続米国特許出願第０９８２５３号明細書には、光ファ
イバに炭素薄膜を塗布することにより光ファイバを密封
する方法が開示されている。炉から線引きされた熱い状
態のファイバを例えば、アセチレンまたはその他のガス
の雰囲気に暴露することによりファイバを被覆する。こ
れにより、ガラスファイバを水素汚染から効果的に保護
する特に信頼性の高い形の炭素質被膜が形成される。特
に、前記継続特許出願明細書に記載された方法によれ
ば、被膜は架橋された炭素網状構造を形成する。この網
状構造はファイバの強度を高めるばかりか、保護する機
能も有する。
継続米国特許出願第０９８２５３号明細書に開示された
方法を使用する場合の一つの問題は、製造中にファイバ
をモニタし、適正な厚さの炭素被膜を確実に塗布するこ
とが困難なことである。被膜の厚さは僅か５００〜１０
００Åなので、被膜の厚さをモニタする通常の機械的方
法は使用できない。現在、被膜厚さは光ファイバのサン
プルに沿って電気伝導度を測定することにより決定され
ている。光ファイバおよびポリマー被膜の両方とも非導
電性なので、サンプルの長さに沿った電気伝導度は炭素
膜厚の関数である。この方法は製造中のファイバからフ
ァイバサンプルを採取しなければならないので、一般的
に、破壊的試験方法である。
方法を使用する場合の一つの問題は、製造中にファイバ
をモニタし、適正な厚さの炭素被膜を確実に塗布するこ
とが困難なことである。被膜の厚さは僅か５００〜１０
００Åなので、被膜の厚さをモニタする通常の機械的方
法は使用できない。現在、被膜厚さは光ファイバのサン
プルに沿って電気伝導度を測定することにより決定され
ている。光ファイバおよびポリマー被膜の両方とも非導
電性なので、サンプルの長さに沿った電気伝導度は炭素
膜厚の関数である。この方法は製造中のファイバからフ
ァイバサンプルを採取しなければならないので、一般的
に、破壊的試験方法である。
［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の目的は、光ファイバ上の炭素被膜の厚
さを簡単かつ正確に測定する方法、好ましくは、光ファ
イバを破壊することなく光ファイバ上の炭素被膜の厚さ
を簡単かつ正確に測定する方法を提供することである。
さを簡単かつ正確に測定する方法、好ましくは、光ファ
イバを破壊することなく光ファイバ上の炭素被膜の厚さ
を簡単かつ正確に測定する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、連続的な製造工程中に被膜の膜厚
を調整し、膜厚を制限範囲内に確実に維持するように、
製造中に測定データをフィードバックするような測定方
法を提供することである。
を調整し、膜厚を制限範囲内に確実に維持するように、
製造中に測定データをフィードバックするような測定方
法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 炭素被膜を有する光ファイバに適当なレーザビームを照
射すると、前方散乱したレーザ光のエネルギーは炭素被
膜の厚さに単調に反比例することが発見された。この発
見により、ファイバの製造中に被膜の厚さを測定し、そ
して、この測定データを用いて、被膜が塗布される際に
被膜の厚さを変更することができる。前方散乱モードの
エネルギーは、スクリーンでレーザ光を遮り、スクリー
ンにＴＶカメラを向け、そして、非散乱レーザビームの
光を消した後、受光強度を測定することにより、容易な
モニタすることができる。更に、この測定は、ポリマー
被膜の同心性を測定する目的のために既に実装されてい
る装置を使用することにより行うこともできる。
射すると、前方散乱したレーザ光のエネルギーは炭素被
膜の厚さに単調に反比例することが発見された。この発
見により、ファイバの製造中に被膜の厚さを測定し、そ
して、この測定データを用いて、被膜が塗布される際に
被膜の厚さを変更することができる。前方散乱モードの
エネルギーは、スクリーンでレーザ光を遮り、スクリー
ンにＴＶカメラを向け、そして、非散乱レーザビームの
光を消した後、受光強度を測定することにより、容易な
モニタすることができる。更に、この測定は、ポリマー
被膜の同心性を測定する目的のために既に実装されてい
る装置を使用することにより行うこともできる。
［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明す
る。
る。
第１図を参照する。第１図は本発明の代表的実施例によ
る光ファイバの製造用装置の模式的ブロック図である。
装置で使用される線引き塔は一般的に、炉１１を含む。
この炉１１にはガラス母材（図示されていない）が供給
され、そして、この炉１１から光ファイバが線引きされ
る。この炉は例えば、米国特許第４４５０３３３号明細
書に開示されているような一般的なタイプのものである
ことができる。この炉は２３００℃程度の温度を発生す
ることができ、母材を部分的に溶融し、そして、ガラス
ファイバ１２（一般的に、直径１２５ミクロン）を、例
えば、２〜１０ｍ／秒の速度で溶融母材から線引きする
ことができる。
る光ファイバの製造用装置の模式的ブロック図である。
装置で使用される線引き塔は一般的に、炉１１を含む。
この炉１１にはガラス母材（図示されていない）が供給
され、そして、この炉１１から光ファイバが線引きされ
る。この炉は例えば、米国特許第４４５０３３３号明細
書に開示されているような一般的なタイプのものである
ことができる。この炉は２３００℃程度の温度を発生す
ることができ、母材を部分的に溶融し、そして、ガラス
ファイバ１２（一般的に、直径１２５ミクロン）を、例
えば、２〜１０ｍ／秒の速度で溶融母材から線引きする
ことができる。
前記の継続米国特許出願第０９８２５３号明細書に開示
されているように、加熱ファイバをその後、炭素塗布チ
ャンバ１３に移動させ、そこで炭素含有ガスに接触させ
る。例えば、供給源１４からアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、
供給源１５からの窒素と共に、塗布チャンバ１３に供給
する。継続米国特許出願０９８２５３号明細書に開示さ
れているように、塗布工程の目的は光ファイバに炭素を
被着させることである。この炭素はガラスファイバ１２
のシリコン原子と化学的に結合し、そして、不飽和結合
を有する架橋された炭素網状構造を生成する。塗布チャ
ンバ１３へのアセチレンの流量は、炭素が５００〜１０
００Å（０．０５〜０．１ミクロン）の厚さまで光ファ
イバ上に塗布されるように調節することが好ましい。代
表的なアセチレン流量は３．５／分であり、窒素の流
量は２／分である。
されているように、加熱ファイバをその後、炭素塗布チ
ャンバ１３に移動させ、そこで炭素含有ガスに接触させ
る。例えば、供給源１４からアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、
供給源１５からの窒素と共に、塗布チャンバ１３に供給
する。継続米国特許出願０９８２５３号明細書に開示さ
れているように、塗布工程の目的は光ファイバに炭素を
被着させることである。この炭素はガラスファイバ１２
のシリコン原子と化学的に結合し、そして、不飽和結合
を有する架橋された炭素網状構造を生成する。塗布チャ
ンバ１３へのアセチレンの流量は、炭素が５００〜１０
００Å（０．０５〜０．１ミクロン）の厚さまで光ファ
イバ上に塗布されるように調節することが好ましい。代
表的なアセチレン流量は３．５／分であり、窒素の流
量は２／分である。
炭素を塗布した後、ファイバ１２をポリマー塗布装置１
７に移動させる。この塗布装置において、ファイバにア
クリレート系のＵＶ硬化型被膜のようなポリマーを公知
の方法で塗布する。ポリマー被膜を有するファイバの直
径は例えば、２５０ミクロンである。その後、このファ
イバをポリマー硬化装置１９に移動させ、ここで、ファ
イバ１２上の被膜を硬化させるのに適用な出力を有する
紫外線ランプに暴露される。
７に移動させる。この塗布装置において、ファイバにア
クリレート系のＵＶ硬化型被膜のようなポリマーを公知
の方法で塗布する。ポリマー被膜を有するファイバの直
径は例えば、２５０ミクロンである。その後、このファ
イバをポリマー硬化装置１９に移動させ、ここで、ファ
イバ１２上の被膜を硬化させるのに適用な出力を有する
紫外線ランプに暴露される。
本発明によれば、ポリマー被膜の硬化前、または硬化後
に、レーザ２０からのビームを光ファイバ１２に横方向
から照射し、そして、前方散乱レーザ光を光検出器２１
で検出する。この光検出器は複数の光検出器列からなる
こともできる。下記に詳細に説明するように、前方散乱
レーザ光のエネルギーは炭素被膜の厚さに単調に反比例
することが発見された。検出器は散乱レーザ光だけを検
出するために、非散乱直接入射光をマスクすることもで
きる。従って、検出器の出力をコンピュータ２２に導入
し、塗布チャンバ１３へのアセチレンの流量を制御する
バルブ２４を動作させるための適当な信号を発生する。
このコンピュータは、被膜が薄過ぎることを示す前方散
乱光強度に対応してアセチレンの流量を増大するように
プログラムされている。同様に、光強度が被膜が厚過ぎ
ることを示す場合、コンピュータ信号はバルブを駆動
し、アセチレンの流量を低下させる。言うまでもなく、
被膜厚さに対する検出光強度の単調な反比例関係はコン
ピュータプログラムの一部分を構成する。図示されたブ
ロック図では、発生された電気信号を用いて流量を制御
するように示されているが、電気信号は厚さの直接測定
に使用し、そして、その情報を用いてガス流量を制御す
ることも当然できる。
に、レーザ２０からのビームを光ファイバ１２に横方向
から照射し、そして、前方散乱レーザ光を光検出器２１
で検出する。この光検出器は複数の光検出器列からなる
こともできる。下記に詳細に説明するように、前方散乱
レーザ光のエネルギーは炭素被膜の厚さに単調に反比例
することが発見された。検出器は散乱レーザ光だけを検
出するために、非散乱直接入射光をマスクすることもで
きる。従って、検出器の出力をコンピュータ２２に導入
し、塗布チャンバ１３へのアセチレンの流量を制御する
バルブ２４を動作させるための適当な信号を発生する。
このコンピュータは、被膜が薄過ぎることを示す前方散
乱光強度に対応してアセチレンの流量を増大するように
プログラムされている。同様に、光強度が被膜が厚過ぎ
ることを示す場合、コンピュータ信号はバルブを駆動
し、アセチレンの流量を低下させる。言うまでもなく、
被膜厚さに対する検出光強度の単調な反比例関係はコン
ピュータプログラムの一部分を構成する。図示されたブ
ロック図では、発生された電気信号を用いて流量を制御
するように示されているが、電気信号は厚さの直接測定
に使用し、そして、その情報を用いてガス流量を制御す
ることも当然できる。
第２図〜第４図は本発明の原理を理解する助けにするた
めに開示されている。第２図において、光ファイバ１
２′（ファイバの中心軸に対して横断面が示されてい
る）は内側のシリカ部分２６、外側のポリマー部分２７
およびシリカ部分とポリマー部分との間の炭素被膜２８
からなる。線２９は光ファイバの軸を含む中心線であ
る。中心線２９と平行で、中心線から距離ｘだけ離れて
いるペンシル光線３０について検討してみる。この光線
はポリマー、炭素およびシリカ成分による反射のために
散乱され、そして、中心線２９に対して散乱角θで光フ
ァイバを出る。
めに開示されている。第２図において、光ファイバ１
２′（ファイバの中心軸に対して横断面が示されてい
る）は内側のシリカ部分２６、外側のポリマー部分２７
およびシリカ部分とポリマー部分との間の炭素被膜２８
からなる。線２９は光ファイバの軸を含む中心線であ
る。中心線２９と平行で、中心線から距離ｘだけ離れて
いるペンシル光線３０について検討してみる。この光線
はポリマー、炭素およびシリカ成分による反射のために
散乱され、そして、中心線２９に対して散乱角θで光フ
ァイバを出る。
第３図を参照する。図示されているように、光がガラス
ファイバを横方向に通過する場合、散乱角θは、或る最
大角θn に達するまで、距離ｘにつれて増大する。距離
ｘが更に大きくなると、角度θは図示されているように
低下する。中心線よりも下になる距離ｘの負の値につい
ても同様な結果となり、負の角度θが形成される。第４
図は角度θに対する前方散乱光強度の関係を示す特性図
である。縦座標３２は角度θがゼロのときのポイントを
示し、座標軸３３および３４は＋θn と−θn の値をそ
れぞれ示す。
ファイバを横方向に通過する場合、散乱角θは、或る最
大角θn に達するまで、距離ｘにつれて増大する。距離
ｘが更に大きくなると、角度θは図示されているように
低下する。中心線よりも下になる距離ｘの負の値につい
ても同様な結果となり、負の角度θが形成される。第４
図は角度θに対する前方散乱光強度の関係を示す特性図
である。縦座標３２は角度θがゼロのときのポイントを
示し、座標軸３３および３４は＋θn と−θn の値をそ
れぞれ示す。
曲線３６は第２図に示されたような炭素被膜２８を有し
ない光ファイバにおける、角度θに対する光強度の代表
的な分布曲線を示す。曲線３２の周囲には、最大光強度
が＋θn と−θn のところに対称的に現れる。全ての角
度における光強度は比較的に高い。第２図において、無
限に小さな直径を有するレーザ光線３０ではなく、その
厚さ全体を通して均一な強度を有し、かつ、被覆光ファ
イバ１２′の厚さと大体同じ厚さを有する平行化光束を
考慮すれば、炭素被膜が無く、そして、ポリマー被覆２
７がシリカ部分２６と同心である場合、総分布前方散乱
光は曲線３６に一致するであろう。言うまでもなく、直
線３２は散乱角がゼロの箇所を示す。これは、第２図の
中心線２９に対応する。図示されているように、シリカ
部分２６に対してポリマー被覆が同心状でない場合、図
示されている中心線３２に対して、直線３３および３４
により示される最大強度部分は非対称である。ディー・
エイチ・スミスゴール(D.H.Smithgall) およびアール・
イー・フレイジー(R.E.Frazee)がベルシステムテクニカ
ルジャーナル(Bell Sytem Technical Journal)，第６０
巻，第９号（１９８１年１１月発行），２０６５〜２０
８０頁に開示した「ファイバー被覆同心性の高速測定お
よび制御」と題する論文中に説明されているように、こ
の現象を利用して、ポリマー被覆の同心性欠如を検出
し、そして、自動的に補正することができる。
ない光ファイバにおける、角度θに対する光強度の代表
的な分布曲線を示す。曲線３２の周囲には、最大光強度
が＋θn と−θn のところに対称的に現れる。全ての角
度における光強度は比較的に高い。第２図において、無
限に小さな直径を有するレーザ光線３０ではなく、その
厚さ全体を通して均一な強度を有し、かつ、被覆光ファ
イバ１２′の厚さと大体同じ厚さを有する平行化光束を
考慮すれば、炭素被膜が無く、そして、ポリマー被覆２
７がシリカ部分２６と同心である場合、総分布前方散乱
光は曲線３６に一致するであろう。言うまでもなく、直
線３２は散乱角がゼロの箇所を示す。これは、第２図の
中心線２９に対応する。図示されているように、シリカ
部分２６に対してポリマー被覆が同心状でない場合、図
示されている中心線３２に対して、直線３３および３４
により示される最大強度部分は非対称である。ディー・
エイチ・スミスゴール(D.H.Smithgall) およびアール・
イー・フレイジー(R.E.Frazee)がベルシステムテクニカ
ルジャーナル(Bell Sytem Technical Journal)，第６０
巻，第９号（１９８１年１１月発行），２０６５〜２０
８０頁に開示した「ファイバー被覆同心性の高速測定お
よび制御」と題する論文中に説明されているように、こ
の現象を利用して、ポリマー被覆の同心性欠如を検出
し、そして、自動的に補正することができる。
しかし、本発明の目的にとっては、総エネルギーより
も、前方散乱モードに注目すべきである。これは、曲線
３６よりも下の部分に対して比例的であると見倣され
る。前記のように、前方散乱レーザ光のエネルギーは炭
素被膜２８の厚さに単調に反比例することが認められ
た。例えば、所定の厚さの炭素被膜２８が塗布された場
合、曲線３６は、例えば曲線３６Ａにより示される相対
的位置にまで低下する。炭素被膜の厚さが更に増大する
と、前方散乱光の総強度は更に減少し、曲線３６は、曲
線３６Ｂにより示されるような位置にまで低下するであ
ろう。第１図の装置において、この現象を利用し、光フ
ァイバ２６上の炭素被膜の厚さを自動的に制御すること
ができる。第４図は非散乱レーザ光の強度を示していな
いが、これを第４図に含めた場合、これはレーザビーム
の厚さに関連した厚さを有する直線３２の周囲に集中す
る強度スパイクとして現れるであろう。また、本明細書
で使用されているように、前方散乱光は、ファイバによ
りその伝播方向から反射されたか、さもなければ、屈折
され、そして、光源と反対側のファイバの側面上の反射
面に衝突する平行光束からの全ての光を意味する。
も、前方散乱モードに注目すべきである。これは、曲線
３６よりも下の部分に対して比例的であると見倣され
る。前記のように、前方散乱レーザ光のエネルギーは炭
素被膜２８の厚さに単調に反比例することが認められ
た。例えば、所定の厚さの炭素被膜２８が塗布された場
合、曲線３６は、例えば曲線３６Ａにより示される相対
的位置にまで低下する。炭素被膜の厚さが更に増大する
と、前方散乱光の総強度は更に減少し、曲線３６は、曲
線３６Ｂにより示されるような位置にまで低下するであ
ろう。第１図の装置において、この現象を利用し、光フ
ァイバ２６上の炭素被膜の厚さを自動的に制御すること
ができる。第４図は非散乱レーザ光の強度を示していな
いが、これを第４図に含めた場合、これはレーザビーム
の厚さに関連した厚さを有する直線３２の周囲に集中す
る強度スパイクとして現れるであろう。また、本明細書
で使用されているように、前方散乱光は、ファイバによ
りその伝播方向から反射されたか、さもなければ、屈折
され、そして、光源と反対側のファイバの側面上の反射
面に衝突する平行光束からの全ての光を意味する。
本発明の別の利点は、炭素被膜の厚さを、前記のスミス
ゴールらの文献中に記載されているような、ポリマー被
覆の同心性の測定に使用されるものと同じ装置により測
定できることである。このような装置の光学系の配置構
成を第５図に示す。レーザ３７（例えば、出力１ｍＷの
ヘリウム−ネオンレーザ）からのレーザ光は成分３８と
成分３９の二成分に分割され、各々反射されてファイバ
１２の中心軸の所で交差する。ファイバから約４cmの所
に視検スクリーン４１および４２が配置されている。ス
クリーンは、高コントラストバックグラウンドを与え、
かつ、散乱パターンを部分的に散乱させ、屈折および反
射光線の干渉に対応する微細構造を除いた、ホワイトボ
ンドペーパーを使用できる。ガラス繊維の直径は例え
ば、１２５ミクロンであり、被覆されたときの直径は例
えば、２５０ミクロンであり、そして、レーザビームの
直径は８００ミクロンである。スクリーン上で目視され
るような散乱パターンは、極めて明るい中心スポットの
何方かの側に明るいバーとして出現する。中心スポット
は非散乱光を示し、そして、２本の明るいバーは第４図
に示されるような最大強度を示す。
ゴールらの文献中に記載されているような、ポリマー被
覆の同心性の測定に使用されるものと同じ装置により測
定できることである。このような装置の光学系の配置構
成を第５図に示す。レーザ３７（例えば、出力１ｍＷの
ヘリウム−ネオンレーザ）からのレーザ光は成分３８と
成分３９の二成分に分割され、各々反射されてファイバ
１２の中心軸の所で交差する。ファイバから約４cmの所
に視検スクリーン４１および４２が配置されている。ス
クリーンは、高コントラストバックグラウンドを与え、
かつ、散乱パターンを部分的に散乱させ、屈折および反
射光線の干渉に対応する微細構造を除いた、ホワイトボ
ンドペーパーを使用できる。ガラス繊維の直径は例え
ば、１２５ミクロンであり、被覆されたときの直径は例
えば、２５０ミクロンであり、そして、レーザビームの
直径は８００ミクロンである。スクリーン上で目視され
るような散乱パターンは、極めて明るい中心スポットの
何方かの側に明るいバーとして出現する。中心スポット
は非散乱光を示し、そして、２本の明るいバーは第４図
に示されるような最大強度を示す。
スクリーン４２上の散乱パターンは専用テレビカメラ４
３により見られ、そして、スクリーン４１上のパターン
はテレビカメラ４４で見られる。カメラは０．６３３ミ
クロンの干渉フィルタを通してスクリーンを見る。この
フィルタを通すことにより、散乱パターンだけが観察さ
れる。散乱パターンが多数の垂直走査線により交差され
るようにカメラを取り付ける（第４図に示されるよう
に、中心線の回りの強度パターンの対称性が水平方向を
確定するものと恣意的に見倣される）。従って、各走査
線に沿って、パターンの強度を一度サンプリングする。
カメラの出力からこの情報を導出することにより、散乱
パターンを再構成させ、第４図に示されるような強度分
布を得ることができる。更に、パターン中の重要な特徴
部分の位置は、特徴部分間のサンプルの数または走査線
の本数を係数することにより決定できる。カメラの全視
野について、角度的に不整合なカメラまたは光ファイバ
から生じる散乱パターン中の偏向に対して検出器は反応
しない。
３により見られ、そして、スクリーン４１上のパターン
はテレビカメラ４４で見られる。カメラは０．６３３ミ
クロンの干渉フィルタを通してスクリーンを見る。この
フィルタを通すことにより、散乱パターンだけが観察さ
れる。散乱パターンが多数の垂直走査線により交差され
るようにカメラを取り付ける（第４図に示されるよう
に、中心線の回りの強度パターンの対称性が水平方向を
確定するものと恣意的に見倣される）。従って、各走査
線に沿って、パターンの強度を一度サンプリングする。
カメラの出力からこの情報を導出することにより、散乱
パターンを再構成させ、第４図に示されるような強度分
布を得ることができる。更に、パターン中の重要な特徴
部分の位置は、特徴部分間のサンプルの数または走査線
の本数を係数することにより決定できる。カメラの全視
野について、角度的に不整合なカメラまたは光ファイバ
から生じる散乱パターン中の偏向に対して検出器は反応
しない。
レーザ光を被覆ファイバに整合させるために、回転可能
な立方体４５および４６（各々、小さなサーボモータの
シャフトに取付られている）が各光通路内に配置されて
いる。立方体と視検スクリーンとの間の開口は立方体の
角部からの疑似散乱効果を除去する。
な立方体４５および４６（各々、小さなサーボモータの
シャフトに取付られている）が各光通路内に配置されて
いる。立方体と視検スクリーンとの間の開口は立方体の
角部からの疑似散乱効果を除去する。
各カメラ４３および４４からの出力は全く同じに処理さ
れる。第６図は２台のカメラのうちの一方の出力の処理
過程を示す機能的なブロック図である。複合ビデオ信号
はビデオセパレーター４９および同期化セパレーター５
０によりビデオ成分と同期化成分に分離される。信号の
ビデオ部分は二つの別々の積分器回路５２および５３に
伝達される。積分器５３は一方の完全な垂直フィールド
中に含まれる全てのビデオパルスの集合値を合計する。
従って、積分器５３の出力電圧は前方散乱パターン中に
含まれている総エネルギーに比例する。この信号はアナ
ログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を通してコンピュータ
に伝達される。第２の積分器５２は各垂直走査線中に含
まれる信号レベルを合計する。ライン同期化パルスによ
り制御され、包絡線の直列化有蓋車表示(serialized bo
x car representation) を生成する出力信号は高速Ａ／
Ｄ変換器５５に伝達される。この変換器は各走査線レベ
ルを８ビットのバイナリーデータに変換する。この変換
信号はコンピュータに伝達される。ビデオ走査線は約６
３マイクロ秒の走査速度に設定されている。
れる。第６図は２台のカメラのうちの一方の出力の処理
過程を示す機能的なブロック図である。複合ビデオ信号
はビデオセパレーター４９および同期化セパレーター５
０によりビデオ成分と同期化成分に分離される。信号の
ビデオ部分は二つの別々の積分器回路５２および５３に
伝達される。積分器５３は一方の完全な垂直フィールド
中に含まれる全てのビデオパルスの集合値を合計する。
従って、積分器５３の出力電圧は前方散乱パターン中に
含まれている総エネルギーに比例する。この信号はアナ
ログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を通してコンピュータ
に伝達される。第２の積分器５２は各垂直走査線中に含
まれる信号レベルを合計する。ライン同期化パルスによ
り制御され、包絡線の直列化有蓋車表示(serialized bo
x car representation) を生成する出力信号は高速Ａ／
Ｄ変換器５５に伝達される。この変換器は各走査線レベ
ルを８ビットのバイナリーデータに変換する。この変換
信号はコンピュータに伝達される。ビデオ走査線は約６
３マイクロ秒の走査速度に設定されている。
前記のスミスゴールらの論文中に記載されているよう
に、コンピュータはこのデータから、ポリマー被覆に対
するファイバの偏心率を変化させるための信号を発生す
ることができる。同様に、コンピュータは第１図のバル
ブ２４を制御するためにも使用される。これには、例え
ば、前記のように検出光強度に単調に反比例するバルブ
２４を制御するセレノイドを動作させるために、一般的
に、コンピュータの出力信号をデジタル信号からアナロ
グ信号に変換しなければならない。複数の厚さを検出す
るために直角に二本のレーザビームを使用することは、
単に一本のビームを使用するよりも好ましい。二本のレ
ーザビームのほうが不均一な被膜を検出するのに好都合
に使用できるからである。コンピュータは双方のビデオ
出力の合計に基づく信号を発生する。この信号は単一の
ビデオ出力による被膜厚さの表示よりも、所定のサンプ
ルの全周囲の被膜厚さを一層正確に表示する。
に、コンピュータはこのデータから、ポリマー被覆に対
するファイバの偏心率を変化させるための信号を発生す
ることができる。同様に、コンピュータは第１図のバル
ブ２４を制御するためにも使用される。これには、例え
ば、前記のように検出光強度に単調に反比例するバルブ
２４を制御するセレノイドを動作させるために、一般的
に、コンピュータの出力信号をデジタル信号からアナロ
グ信号に変換しなければならない。複数の厚さを検出す
るために直角に二本のレーザビームを使用することは、
単に一本のビームを使用するよりも好ましい。二本のレ
ーザビームのほうが不均一な被膜を検出するのに好都合
に使用できるからである。コンピュータは双方のビデオ
出力の合計に基づく信号を発生する。この信号は単一の
ビデオ出力による被膜厚さの表示よりも、所定のサンプ
ルの全周囲の被膜厚さを一層正確に表示する。
光強度を検出するためのテレビカメラの使用について詳
細に説明してきたが、光検出器の一層直接的な使用も当
然可能である。言うまでもなく、光検出器は光強度に比
例する電気信号を本質的に発生し、そして、電気インバ
ーターがこの信号を光強度に反比例する信号に変換す
る。本発明者らが発見した単調反比例性は必ずしも直線
的な比例性を必要としない。また、第１図におけるアセ
チレンの流量は必ずしも塗布速度に対して直線的に比例
する必要はない。ファイバ温度、塗布チャンバの形状、
線引き速度などのようにその他の関連パラメータは被膜
厚さに悪影響を及ぼすことができるので、発生電気信号
と被膜厚さとの間の機能的関係は考慮中の各方法につい
て経験的に導き出すことが好ましい。これは、発生電気
信号により電気的に測定された各種の被膜厚さを比較す
ることにより行うことができる。別法として、関連的な
関係は数学的に導き出すこともできる。
細に説明してきたが、光検出器の一層直接的な使用も当
然可能である。言うまでもなく、光検出器は光強度に比
例する電気信号を本質的に発生し、そして、電気インバ
ーターがこの信号を光強度に反比例する信号に変換す
る。本発明者らが発見した単調反比例性は必ずしも直線
的な比例性を必要としない。また、第１図におけるアセ
チレンの流量は必ずしも塗布速度に対して直線的に比例
する必要はない。ファイバ温度、塗布チャンバの形状、
線引き速度などのようにその他の関連パラメータは被膜
厚さに悪影響を及ぼすことができるので、発生電気信号
と被膜厚さとの間の機能的関係は考慮中の各方法につい
て経験的に導き出すことが好ましい。これは、発生電気
信号により電気的に測定された各種の被膜厚さを比較す
ることにより行うことができる。別法として、関連的な
関係は数学的に導き出すこともできる。
レーザは平行光束を形成するための最も実用的な装置で
あるが、原則的に、その他の装置も代わりに使用でき
る。炭素被膜の厚さの変化に対して一層敏感な総集積強
度を得るために、非散乱レーザビームを分離除去するこ
とが望ましい。一方、大抵のレーザビーム中の光強度の
ガウス分布のために、ビームがファイバに集中された場
合、光強度の大部分は、ビームの厚さが炭素被膜の直径
よりも著しく大きかったとしても、炭素被膜中を透過し
てしまう。このことは、検出光の大部分は、非散乱光部
分が分離除去されていないとしても、前方散乱光であ
る。当業者ならば、本発明にもとることなく、その他の
変更あるいは実施例を構成することは可能である。
あるが、原則的に、その他の装置も代わりに使用でき
る。炭素被膜の厚さの変化に対して一層敏感な総集積強
度を得るために、非散乱レーザビームを分離除去するこ
とが望ましい。一方、大抵のレーザビーム中の光強度の
ガウス分布のために、ビームがファイバに集中された場
合、光強度の大部分は、ビームの厚さが炭素被膜の直径
よりも著しく大きかったとしても、炭素被膜中を透過し
てしまう。このことは、検出光の大部分は、非散乱光部
分が分離除去されていないとしても、前方散乱光であ
る。当業者ならば、本発明にもとることなく、その他の
変更あるいは実施例を構成することは可能である。
第１図は本発明の一実施例による光ファイバ製造装置の
模式的ブロック図である。 第２図は本発明の特定の用途を例証する光ファイバの一
部を通過するレーザ光線の模式図である。 第３図はファイバの中心線からの第２図のレーザ光線の
距離ｘに対する第２図の散乱角θの関係を示す特性図で
ある。 第４図は角度θに対する光ファイバを横方向に通過する
光の強度を示す特性図である。 第５図は本発明の一実施例による前方散乱光の検出装置
の模式的ブロック図である。 第６図は、第５図の装置からのビデオ信号を、第１図の
装置におけるガス流量を制御する信号に変換するための
装置の模式的ブロック図である。
模式的ブロック図である。 第２図は本発明の特定の用途を例証する光ファイバの一
部を通過するレーザ光線の模式図である。 第３図はファイバの中心線からの第２図のレーザ光線の
距離ｘに対する第２図の散乱角θの関係を示す特性図で
ある。 第４図は角度θに対する光ファイバを横方向に通過する
光の強度を示す特性図である。 第５図は本発明の一実施例による前方散乱光の検出装置
の模式的ブロック図である。 第６図は、第５図の装置からのビデオ信号を、第１図の
装置におけるガス流量を制御する信号に変換するための
装置の模式的ブロック図である。
Claims (8)
- 【請求項１】加熱ガラス母材からガラスファイバを線引
きし、このファイバを塗布チャンバに導入し、ファイバ
を塗布チャンバ中で炭素含有ガス化合物に暴露し、これ
によりガラスファイバに炭素質被膜を１０００Å以下の
厚さにまで塗布し、その後、このガラスファイバにポリ
マー被膜を塗布することからなる光ファイバの製造方法
であって、 ファイバにポリマーを塗布した後、ファイバにレーザビ
ームを照射して光ファイバにビームに衝突させることに
より、前方散乱光パターンを発生し； 前記パターンの強度を用いて炭素質被膜の厚さの関数で
ある信号を発生し；そして、 この信号を用いて塗布チャンバ中で炭素質被膜の厚さを
制御することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 【請求項２】ファイバを塗布チャンバに導入しつつ、フ
ァイバを炭素含有ガスに接触させることにより塗布を行
い、ファイバ上に炭素質被膜を生成させることを特徴と
する請求項１記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項３】信号を用いて塗布チャンバへのガスの流量
を制御することを特徴とする請求項２記載の光ファイバ
の製造方法。 - 【請求項４】ガスはアセチレンを含有することを特徴と
する請求項３記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項５】未塗布ガラスファイバの直径は約１２５μ
ｍであり、ポリマー被膜の外径は約２５０μｍであるこ
とを特徴とする請求項３記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項６】前方散乱光の通路中にスクリーンを挿入
し、該スクリーンにテレビカメラを向けることにより前
方散乱光の強度を検出し、そして、信号は、前方散乱光
強度の関数であるテレビカメラの第１の電気出力信号で
あり、該強度は炭素質被膜の厚さに単調に反比例するこ
とを特徴とする請求項３記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項７】テレビカメラの第１の電気出力信号をコン
ピュータに導入して第２の電気信号を発生し、そして、
塗布チャンバ中における炭素含有ガスの流量を制御する
値を第２の電気信号で制御することを特徴とする請求項
６記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項８】レーザビームを２成分に分割し、これを互
いに直角に光ファイバに照射し； 各スクリーンが２つのレーザビーム成分のうちの１つか
らの前方散乱光を遮るように２枚のスクリーンを配置す
ることにより各レーザビームからの前方散乱光を検出
し； ２台のテレビカメラを使用し、２枚のスクリーン上の強
度を示す第３の電気信号を発生し； 第３の電気信号を合わせ、被膜の厚さの関数である前記
信号を生成することを特徴とする請求項３記載の光ファ
イバの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/316,192 US4952226A (en) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | Lightguide coating control |
| US316192 | 1989-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267140A JPH02267140A (ja) | 1990-10-31 |
| JPH0649598B2 true JPH0649598B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=23227932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039914A Expired - Fee Related JPH0649598B2 (ja) | 1989-02-27 | 1990-02-22 | 光ファイバの製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4952226A (ja) |
| EP (1) | EP0385623B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0649598B2 (ja) |
| KR (1) | KR0135515B1 (ja) |
| CA (1) | CA2005998C (ja) |
| DE (1) | DE69008220T2 (ja) |
| DK (1) | DK0385623T3 (ja) |
| HK (1) | HK148894A (ja) |
| SG (1) | SG114994G (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5142228A (en) * | 1989-04-24 | 1992-08-25 | Corning Incorporated | Method for statically or dynamically monitoring the thickness of electrically-conductive coatings on optical fibers |
| EP0611732B1 (en) * | 1989-10-31 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Process for fabricating an optical fiber preform |
| US5284500A (en) * | 1989-10-31 | 1994-02-08 | Fujitsu Limited | Process for fabricating an optical fiber preform |
| CA2034162A1 (en) * | 1990-02-23 | 1991-08-24 | Akira Inoue | Method and apparatus for measuring the thickness of a coating |
| IT1240980B (it) * | 1990-09-10 | 1993-12-27 | Sip | Apparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricita' dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche. |
| JP2719050B2 (ja) * | 1991-01-25 | 1998-02-25 | 株式会社フジクラ | 光ファイバの炭素被膜のモニタ方法 |
| JP2722362B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-03-04 | 三井金属鉱業株式会社 | 粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置 |
| US5408308A (en) * | 1993-01-29 | 1995-04-18 | Corning Incorporated | Method for monitoring hermetically-coated fibers |
| US5362962A (en) * | 1993-04-16 | 1994-11-08 | Edison Welding Institute | Method and apparatus for measuring pipeline corrosion |
| US5443610A (en) * | 1994-01-29 | 1995-08-22 | Corning Incorporated | Apparatus for controlling fiber diameter during drawing |
| US6314765B1 (en) | 1998-10-06 | 2001-11-13 | Alcatel | Method and apparatus for controlling the shape and position of a deformable object |
| US6052191A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-18 | Northrop Grumman Corporation | Coating thickness measurement system and method of measuring a coating thickness |
| KR100464718B1 (ko) * | 2002-07-23 | 2005-01-06 | 주식회사 웅천텍스텍 | 발열섬유재 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2082717A5 (ja) * | 1970-03-25 | 1971-12-10 | Cellophane Sa | |
| US4027977A (en) * | 1975-12-17 | 1977-06-07 | Western Electric Company, | Method and apparatus for determining ratio of core radius to cladding radius in clad optical fibers |
| US4210431A (en) * | 1978-12-15 | 1980-07-01 | Corning Glass Works | Method for making vitreous carbon coatings on glass fibers |
| FR2493302A1 (fr) * | 1980-10-31 | 1982-05-07 | Lignes Telegraph Telephon | Procede de fabrication d'une fibre de verre et fibre recouverte d'une couche de protection de pyrographite |
| SU1006402A1 (ru) * | 1981-06-02 | 1983-03-23 | Предприятие П/Я Г-4461 | Способ получени защитного покрыти на поверхности стекл нных изделий |
| JPS58140605A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-08-20 | Koshin Kogaku:Kk | 光学薄膜の膜厚制御方法 |
| US4450333A (en) * | 1982-05-28 | 1984-05-22 | At&T Technologies, Inc. | Zirconia induction furnace |
| ATE52814T1 (de) * | 1984-03-03 | 1990-06-15 | Stc Plc | Beschichtungsverfahren. |
| US4735856A (en) * | 1986-03-31 | 1988-04-05 | Spectran Corporation | Hermetic coatings for optical fiber and product |
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1989
- 1989-02-27 US US07/316,192 patent/US4952226A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-19 CA CA002005998A patent/CA2005998C/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-02-16 DK DK90301704.4T patent/DK0385623T3/da active
- 1990-02-16 DE DE69008220T patent/DE69008220T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-16 EP EP90301704A patent/EP0385623B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-22 JP JP2039914A patent/JPH0649598B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-23 KR KR1019900002295A patent/KR0135515B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-16 SG SG114994A patent/SG114994G/en unknown
- 1994-12-30 HK HK148894A patent/HK148894A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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| DK0385623T3 (da) | 1995-03-27 |
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