JPS63113335A - 光ファイバの屈折率プロフィール測定方法 - Google Patents
光ファイバの屈折率プロフィール測定方法Info
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- JPS63113335A JPS63113335A JP62223521A JP22352187A JPS63113335A JP S63113335 A JPS63113335 A JP S63113335A JP 62223521 A JP62223521 A JP 62223521A JP 22352187 A JP22352187 A JP 22352187A JP S63113335 A JPS63113335 A JP S63113335A
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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
- G01M11/35—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is transversely coupled into or out of the fibre or waveguide, e.g. using integrating spheres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/412—Index 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１哩へ遣紅立顆
本発明は一般に、光ファイバを試験する方法に関するも
のである。更に詳述すれば、本発明は電気通信用導光器
として使用される型式の光ファイバの屈折率プロフィー
ルを決定する方法に関するものである。
のである。更に詳述すれば、本発明は電気通信用導光器
として使用される型式の光ファイバの屈折率プロフィー
ルを決定する方法に関するものである。
従来技術
一般に、光ファイバは一層以上のクラッドに収納された
ガラス製円筒状コアで形成され、光パルスは光ファイバ
のコア内を伝達される。典型的にはレーザダイオード又
は発光ダイオードからのパルスの光線又はモードは、そ
れらがコアとクラッドの境界面に沿って前後に反射する
につれて、光ファイバのコア内の異なる径路を通る。パ
ルス幅は、コアに沿っての走行中に伸長して帯域幅を制
限する傾向があるので、電気通信への適用とを容易にす
るように、コアの軸心から周辺に半径方向で変動する屈
折率プロフィールを有するコアを備える光ファイバが製
造されてきた。光ファイバのコア内の屈折率分布は、通
過した径路の長さの変動とは無関係にパルスの全光線が
同一の軸方向速度で光ファイバに沿って走行するように
設計されるべきである。実際上、光フアイバ製造工程は
光ファイバのコアの最適屈折率分布からの若干のずれを
もたらす。従って、最適屈折率分布からの変動を常に監
視して、該変動が所定の許容限界内に確実に納まるよう
にしなければならない。
ガラス製円筒状コアで形成され、光パルスは光ファイバ
のコア内を伝達される。典型的にはレーザダイオード又
は発光ダイオードからのパルスの光線又はモードは、そ
れらがコアとクラッドの境界面に沿って前後に反射する
につれて、光ファイバのコア内の異なる径路を通る。パ
ルス幅は、コアに沿っての走行中に伸長して帯域幅を制
限する傾向があるので、電気通信への適用とを容易にす
るように、コアの軸心から周辺に半径方向で変動する屈
折率プロフィールを有するコアを備える光ファイバが製
造されてきた。光ファイバのコア内の屈折率分布は、通
過した径路の長さの変動とは無関係にパルスの全光線が
同一の軸方向速度で光ファイバに沿って走行するように
設計されるべきである。実際上、光フアイバ製造工程は
光ファイバのコアの最適屈折率分布からの若干のずれを
もたらす。従って、最適屈折率分布からの変動を常に監
視して、該変動が所定の許容限界内に確実に納まるよう
にしなければならない。
光ファイバの屈折率プロフィールを解析する多数の方法
が開発され知られている。各種の光ファイバ及びプリフ
ォームの屈折率プロフィール法についてのすぐれた検討
が！９８２年ｌＯ月発行のアイ・イー・イー・イー ト
ランザクションズ オン マイクロウエーヴ セオリー
アンド テクニークス（Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｔ ｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ−ｗａｖｅ Ｔｈ
ｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、 Ｖｏｌ
、 ＭＴＴ−３０、Ｎｏ、１０のダブリュー・リュー・
スチュヮート（Ｗ 、 Ｊ 、 Ｓ ｔｅｗａｒｔ）に
よる “オプヂカルファイバ アンド プリフォーム
プロファイリングテクノロジー″（Ｏｔｉｃａｌ Ｆｉ
ｂｅｒ ａｎｄ Ｉ’ｒｅｒｏｒｍＰ ｒｏｆｉｌｉｎ
ｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）と題する記事に開示されて
いる。恐らく、今日最も広く受入れられて使用されてい
る方法は上記記事に記載されている屈折近視野法（ｒｅ
ｆｒａｃｔｅｄ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｍｅｔｈｏｄ
）であろう。この特別の方法を用いて、光ファイバノ開
口数よりも大幅に大きい開口数を有ずろレンズが、光線
を光ファイバの平坦な端面上に集束すると共に、集束さ
れたスポットを光ファイバの直径に渡って走査する。光
の一部は光ファイバに案内される一方、残りは光ファイ
バの端部で屈折されて、光ファイバの外側で中空円錐と
して放射される。もれモードを防止すると共に純粋な反
射モードが円板の後方に設置された光検出器に到達する
のを防止するために、シールド又は円板が放射円錐内に
配置される。この方法の詳細な検討は１９７９年３月に
発行されたオプチカル アンド クオンタム エレクト
ロニクス（Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ＱｕａｎｔｕｍＥ
１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）のケー・アイ・ホワイト（Ｋ
、１゜Ｗｈｉｔｅ）による“光フアイバ屈折率プロフィ
ールの測定のための屈折近視野法の実際的適用”（Ｐｒ
ａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏ［’ ｔ
ｈｅ ＲｅｒｒａｃｔｅｄＮｅａｒ−Ｆ １ｅｌｄ Ｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍ
ｅｒ＋ＬｏｆＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｒｒａ
ｃｔｉｖｅ Ｉ ｎｄｅｘ Ｐｒｏ−ｆｉ［ｅｓ）と題
する記事に記載されている。
が開発され知られている。各種の光ファイバ及びプリフ
ォームの屈折率プロフィール法についてのすぐれた検討
が！９８２年ｌＯ月発行のアイ・イー・イー・イー ト
ランザクションズ オン マイクロウエーヴ セオリー
アンド テクニークス（Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｔ ｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ−ｗａｖｅ Ｔｈ
ｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、 Ｖｏｌ
、 ＭＴＴ−３０、Ｎｏ、１０のダブリュー・リュー・
スチュヮート（Ｗ 、 Ｊ 、 Ｓ ｔｅｗａｒｔ）に
よる “オプヂカルファイバ アンド プリフォーム
プロファイリングテクノロジー″（Ｏｔｉｃａｌ Ｆｉ
ｂｅｒ ａｎｄ Ｉ’ｒｅｒｏｒｍＰ ｒｏｆｉｌｉｎ
ｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）と題する記事に開示されて
いる。恐らく、今日最も広く受入れられて使用されてい
る方法は上記記事に記載されている屈折近視野法（ｒｅ
ｆｒａｃｔｅｄ ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｍｅｔｈｏｄ
）であろう。この特別の方法を用いて、光ファイバノ開
口数よりも大幅に大きい開口数を有ずろレンズが、光線
を光ファイバの平坦な端面上に集束すると共に、集束さ
れたスポットを光ファイバの直径に渡って走査する。光
の一部は光ファイバに案内される一方、残りは光ファイ
バの端部で屈折されて、光ファイバの外側で中空円錐と
して放射される。もれモードを防止すると共に純粋な反
射モードが円板の後方に設置された光検出器に到達する
のを防止するために、シールド又は円板が放射円錐内に
配置される。この方法の詳細な検討は１９７９年３月に
発行されたオプチカル アンド クオンタム エレクト
ロニクス（Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ＱｕａｎｔｕｍＥ
１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）のケー・アイ・ホワイト（Ｋ
、１゜Ｗｈｉｔｅ）による“光フアイバ屈折率プロフィ
ールの測定のための屈折近視野法の実際的適用”（Ｐｒ
ａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏ［’ ｔ
ｈｅ ＲｅｒｒａｃｔｅｄＮｅａｒ−Ｆ １ｅｌｄ Ｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍ
ｅｒ＋ＬｏｆＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｒｒａ
ｃｔｉｖｅ Ｉ ｎｄｅｘ Ｐｒｏ−ｆｉ［ｅｓ）と題
する記事に記載されている。
しかしながら、屈折近視野法は極めて複雑な光学装置を
必要とするという実用上の問題をかかえているために、
屈折率プロフィールを得ることが複雑で高価な作業とな
る。
必要とするという実用上の問題をかかえているために、
屈折率プロフィールを得ることが複雑で高価な作業とな
る。
発明の要旨
本発明は、光ファイバの正確な屈折率プロフィールを得
るために複雑な光学装置や煩雑な手順の必要性を無くし
た方法に関するものである。
るために複雑な光学装置や煩雑な手順の必要性を無くし
た方法に関するものである。
本発明によれば、複雑な光学装置や煩雑な測定手法を必
要としない光ファイバの屈折率プロフィールを決定する
ための方法が提供される。該方法は、クラッドモードの
みが未被覆光ファイバの長さに沿って励起されると共に
クラッドモードの励起が均等であるように、強力な光源
からの光を、光ファイバの未被覆端部、最適には課ファ
イバと被覆の境界面に指向させる工程を備える。光ファ
イバの裸の試験端部から流出する光は、選択された限定
された開口数を有するレンズ系を介して、コンピュータ
に電気的に接続されたビジコンカメラに誘導される。次
に、光ファイバの試験端部から流出する光の測定光度分
布から屈折率プロフィールが計算される。
要としない光ファイバの屈折率プロフィールを決定する
ための方法が提供される。該方法は、クラッドモードの
みが未被覆光ファイバの長さに沿って励起されると共に
クラッドモードの励起が均等であるように、強力な光源
からの光を、光ファイバの未被覆端部、最適には課ファ
イバと被覆の境界面に指向させる工程を備える。光ファ
イバの裸の試験端部から流出する光は、選択された限定
された開口数を有するレンズ系を介して、コンピュータ
に電気的に接続されたビジコンカメラに誘導される。次
に、光ファイバの試験端部から流出する光の測定光度分
布から屈折率プロフィールが計算される。
発明の目的
従って、本発明の重要な目的は、比較的簡単で複雑でな
い光学装置を使って、光ファイバの屈折率プロフィール
を得る方法を提供することである。
い光学装置を使って、光ファイバの屈折率プロフィール
を得る方法を提供することである。
更に詳述すれば、本発明の目的は、複雑な光学装置や煩
雑な手順を必要とせずに、シングルモードファイバ又は
マルチモードファイバの屈折率を測定する方法を提供す
ることである。 −更に、本発明の別の目的は、光フ
アイバ内にクラッドモードのみを励起し、次に、限定さ
れた開口数を有するレンズ系を用いて、試験される光フ
ァイバから放出される光の光度分布を解析することによ
って、光ファイバの屈折率を測定する方法を提供するこ
とである。
雑な手順を必要とせずに、シングルモードファイバ又は
マルチモードファイバの屈折率を測定する方法を提供す
ることである。 −更に、本発明の別の目的は、光フ
アイバ内にクラッドモードのみを励起し、次に、限定さ
れた開口数を有するレンズ系を用いて、試験される光フ
ァイバから放出される光の光度分布を解析することによ
って、光ファイバの屈折率を測定する方法を提供するこ
とである。
哀嵐鉄
以下に本発明の構成を一実施例について添付した図面に
従って説明する。第１図は、裸ファイバ！２と被覆１４
を有する光ファイバｌＯの屈折率プロフィールを測定す
る装置を概略的に示す。第２図及び第３図において、裸
ファイバ１２は、更に、外側のクラッド１３に囲まれた
内側のコア１１を備える。「光ファイバ」という用語は
シングルモード光ファイバとマルチモードファイバの両
方を示すものとして使用されてきている。タングステン
光１６と集束レンズ１８は裸ファイバ１２と被′Ｍ１１
４の境界面に光を指向させるのに使用される。裸ファイ
バ１２は、屈折率がクラッド１３の屈折率よりも小さい
空気又は何らかの適当な材料で囲繞されていることに注
目すべきである。タングステン光１６を光ファイバｌＯ
に対して位置決めすることにより、光出力の小部分がク
ラッド１３内に導入されて、クラッド１３において、裸
ファイバ１３の短い長さに対してクラッドモードのみが
励起される。光ファイバｌＯは微調整が可能なファイバ
ステージ２０上に位置決めされ、又、反射材料２２が、
光ファイバＩＯとファイバステージ２０の間に設けられ
て、タングステン光１６で励起されるクラッドモードの
均等性を高める。
従って説明する。第１図は、裸ファイバ！２と被覆１４
を有する光ファイバｌＯの屈折率プロフィールを測定す
る装置を概略的に示す。第２図及び第３図において、裸
ファイバ１２は、更に、外側のクラッド１３に囲まれた
内側のコア１１を備える。「光ファイバ」という用語は
シングルモード光ファイバとマルチモードファイバの両
方を示すものとして使用されてきている。タングステン
光１６と集束レンズ１８は裸ファイバ１２と被′Ｍ１１
４の境界面に光を指向させるのに使用される。裸ファイ
バ１２は、屈折率がクラッド１３の屈折率よりも小さい
空気又は何らかの適当な材料で囲繞されていることに注
目すべきである。タングステン光１６を光ファイバｌＯ
に対して位置決めすることにより、光出力の小部分がク
ラッド１３内に導入されて、クラッド１３において、裸
ファイバ１３の短い長さに対してクラッドモードのみが
励起される。光ファイバｌＯは微調整が可能なファイバ
ステージ２０上に位置決めされ、又、反射材料２２が、
光ファイバＩＯとファイバステージ２０の間に設けられ
て、タングステン光１６で励起されるクラッドモードの
均等性を高める。
裸ファイバ１２に導入された光はファイバの端部から放
出されて、レンズ２４及びアパーチュア２６を介して、
ビジコンカメラ２８に投射される。
出されて、レンズ２４及びアパーチュア２６を介して、
ビジコンカメラ２８に投射される。
アパーチュア２６は、可変であると共にレンズ２４の直
ぐ後方に最適に配置されて、光測定系の開口数を制限す
る。ビジコンカメラ２８は、カメラ制御装置３０とコン
ピュータ３２に電気接続されていると共に、更に、ビデ
オモニター３４を備える。
ぐ後方に最適に配置されて、光測定系の開口数を制限す
る。ビジコンカメラ２８は、カメラ制御装置３０とコン
ピュータ３２に電気接続されていると共に、更に、ビデ
オモニター３４を備える。
コンピュータ３２は、裸ファイバ１２から放出された光
度分布を直接に光ファイバの屈折率プロフィールに変換
するソフトウェアで最適にプログラムされる。
度分布を直接に光ファイバの屈折率プロフィールに変換
するソフトウェアで最適にプログラムされる。
実際、本発明のタララドモード近視野法（ｃｌａｄｄ−
ｉｎｇ ｍｏｄｅ ｎｅａｒ（ｉｅｌｄ ｍｅｔｈｏｄ
）は、光ファイバｌＯの短い部分の端から被覆１４を除
去すると共に、従来の手法で試験するために端面を調製
することにより実行される。裸ファイバ１２は、屈折率
がクラッド１３の屈折率よりら小さい空気等の材料で囲
繞されている。タングステン光１６からの光は光フアイ
バ１２内でクラッドモードだけを励起して、クラッドモ
ードは第２図に示すように裸ファイバ１２の長さに沿っ
て伝搬する。スネルの法則を用いて、光ファイバｌＯの
出力端における光線の軌道は次式を表すことができる。
ｉｎｇ ｍｏｄｅ ｎｅａｒ（ｉｅｌｄ ｍｅｔｈｏｄ
）は、光ファイバｌＯの短い部分の端から被覆１４を除
去すると共に、従来の手法で試験するために端面を調製
することにより実行される。裸ファイバ１２は、屈折率
がクラッド１３の屈折率よりら小さい空気等の材料で囲
繞されている。タングステン光１６からの光は光フアイ
バ１２内でクラッドモードだけを励起して、クラッドモ
ードは第２図に示すように裸ファイバ１２の長さに沿っ
て伝搬する。スネルの法則を用いて、光ファイバｌＯの
出力端における光線の軌道は次式を表すことができる。
Ｎｏｃｏｓθ１ ＝ Ｎ （ｒ） ｃｏ８θ２
（１）Ｎ（ｒ） ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ３
（２）ここで、Ｎ（ｒ）は光ファイ）＜１０の射出平面
に沿う局部屈折率であり、Ｎｏはクラッド１３の屈折率
である。入射角θｌは上記の（１）式及び（２）式を組
合わせて次のように対応する射出角θ３と一意的に関連
付けられる。
（１）Ｎ（ｒ） ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ３
（２）ここで、Ｎ（ｒ）は光ファイ）＜１０の射出平面
に沿う局部屈折率であり、Ｎｏはクラッド１３の屈折率
である。入射角θｌは上記の（１）式及び（２）式を組
合わせて次のように対応する射出角θ３と一意的に関連
付けられる。
Ｎ（ｒ）” −Ｎｏ″＝−Ｎｏ″ｓｉｎすｌ ＋ｓｉｎ
”θ３（３）（３）式から、先ファイバ１０の端面に沿
う任意の半径位置における局部屈折率Ｎ （ｒ）の大き
さが入射角θｌと射出角θ３の間の関係を決定すること
が分かる。従って、屈折率Ｎｏとｓｉｎθ３が一定なら
ば、局部屈折率Ｎ（ｒ）の変化はｓｉｎθｌの同等な変
化を引き起こす。
”θ３（３）（３）式から、先ファイバ１０の端面に沿
う任意の半径位置における局部屈折率Ｎ （ｒ）の大き
さが入射角θｌと射出角θ３の間の関係を決定すること
が分かる。従って、屈折率Ｎｏとｓｉｎθ３が一定なら
ば、局部屈折率Ｎ（ｒ）の変化はｓｉｎθｌの同等な変
化を引き起こす。
光ファイバｌＯの端部から放出される光度分布がビジコ
ンカメラ２８によって測定される。ビジコンカメラ２８
の開口数は選択した最適アパーチュア２Ｇをレンズ２４
の後方に配置することによって限定（ｓｉｎθ３ ｍａ
ｘに固定）されており、検出パタ−ンに沿う任意の点に
おける全出力は０１ ｍａｘと直接関連する（θＩ ｆ
ｆ１ａｘ以下の入射角で伝搬するクラッドモードの総数
に基づく出力）。入射角θｌと光度の間の関係は後述す
る手法によって屈折率プロフィールを測定する前に決定
することができ、次に、単に（３）式を使うことによっ
て、局所屈折率Ｎ（ｒ）の値を測定した光度分布から直
接、コンピュータ３２によって決定することができる。
ンカメラ２８によって測定される。ビジコンカメラ２８
の開口数は選択した最適アパーチュア２Ｇをレンズ２４
の後方に配置することによって限定（ｓｉｎθ３ ｍａ
ｘに固定）されており、検出パタ−ンに沿う任意の点に
おける全出力は０１ ｍａｘと直接関連する（θＩ ｆ
ｆ１ａｘ以下の入射角で伝搬するクラッドモードの総数
に基づく出力）。入射角θｌと光度の間の関係は後述す
る手法によって屈折率プロフィールを測定する前に決定
することができ、次に、単に（３）式を使うことによっ
て、局所屈折率Ｎ（ｒ）の値を測定した光度分布から直
接、コンピュータ３２によって決定することができる。
タングステン光１６によって励起されるクラッドモード
の均等性が上記関係を正当化せしめるのに必要であるこ
とを再び注目すべきである。これは光を光ファイバｌＯ
の縦軸に大略垂直に指向さＵ・るようにタングステン光
１６と集束レンズ１８を方位設定することによって容易
に行われる。更に、微調整の可能なファイバステージ２
０は光ファイバｌＯをタングステン光１６に対して適当
に心合せするのに用いることができ、反射材料２２は光
を反射して均等なランチ（ｌａｕｎｃｈ）状態を促進す
るのに役立つ。
の均等性が上記関係を正当化せしめるのに必要であるこ
とを再び注目すべきである。これは光を光ファイバｌＯ
の縦軸に大略垂直に指向さＵ・るようにタングステン光
１６と集束レンズ１８を方位設定することによって容易
に行われる。更に、微調整の可能なファイバステージ２
０は光ファイバｌＯをタングステン光１６に対して適当
に心合せするのに用いることができ、反射材料２２は光
を反射して均等なランチ（ｌａｕｎｃｈ）状態を促進す
るのに役立つ。
従って、もし均等なりラッドモード励起が存在するなら
ば、光ファイバ１０の屈折率プロフィールは放出された
光度分布を解析することによって決定することができる
。しかしながら、本発明のクラッド近視野法によって解
析される各光ファイバに対して、光度と入射角Ｏ１（屈
折率を計算するのに使用される変数）の間の関係は較正
手順によって測定を開始する前に決定されねばならない
。
ば、光ファイバ１０の屈折率プロフィールは放出された
光度分布を解析することによって決定することができる
。しかしながら、本発明のクラッド近視野法によって解
析される各光ファイバに対して、光度と入射角Ｏ１（屈
折率を計算するのに使用される変数）の間の関係は較正
手順によって測定を開始する前に決定されねばならない
。
この関係は異なる光ファイバに対して少し異なるかもし
れないので、較正手順は個々の光ファイバの各々の屈折
率プロフィール測定の而に実行すべきである。
れないので、較正手順は個々の光ファイバの各々の屈折
率プロフィール測定の而に実行すべきである。
第３図及び第４図を？照して、光度と入射角θ１の間の
関係を決めるのに使用される較正手順の基本原理を説明
する。クラッドＩ３だけにスネルの法則を適用して（第
３図）、クラッド１３を流出する光は、クラッド１３の
ために（３）式を単純化した次式によって表すことがで
きる。
関係を決めるのに使用される較正手順の基本原理を説明
する。クラッドＩ３だけにスネルの法則を適用して（第
３図）、クラッド１３を流出する光は、クラッド１３の
ために（３）式を単純化した次式によって表すことがで
きる。
０１ ＝ｓｉｎ−１（１／ Ｎｏ ｓｉｎθ３）
（４）ここでθｌはクラッドモード伝搬の入射角で
あり、０３は光がクラッド１３を流出する角度であり、
Ｎｏは一定値であるクラッド１３の屈折率である。１個
の可変アバ−デユア２６又は数個の異なるアパーチュア
２６を光ファイバ１０とビジコンカメラ２８の間に配設
することにより、光検出系の開口数即ち受光能力が調節
可能となる。開口数はｓｉｎθ３であるので、入射角θ
１と光度の間の関係は、クラッド１３に沿って数個の、
最適には４個の異なる寸法のアパーチュア２６に対して
光度を測定することによって（４）式から容易に得るこ
とができる。この情報を最小二乗法に代入することによ
り第４図に示される曲線のような較正曲線がプロットさ
れる。次に、選択したアパーチュア（Ｒ善の空間解像力
に対してかつ検出器のＳＮ比内で）が使用されて、先フ
ァイバ１０の光度プロフィールが得られる。光度値に対
応する所定の入射角θｌに対して前もって作製した較正
曲線を使って、必要な入射角θｌの値が求められて、（
３）式からコンピュータ３２による光ファイバｌＯの屈
折率の計算が容易となる。
（４）ここでθｌはクラッドモード伝搬の入射角で
あり、０３は光がクラッド１３を流出する角度であり、
Ｎｏは一定値であるクラッド１３の屈折率である。１個
の可変アバ−デユア２６又は数個の異なるアパーチュア
２６を光ファイバ１０とビジコンカメラ２８の間に配設
することにより、光検出系の開口数即ち受光能力が調節
可能となる。開口数はｓｉｎθ３であるので、入射角θ
１と光度の間の関係は、クラッド１３に沿って数個の、
最適には４個の異なる寸法のアパーチュア２６に対して
光度を測定することによって（４）式から容易に得るこ
とができる。この情報を最小二乗法に代入することによ
り第４図に示される曲線のような較正曲線がプロットさ
れる。次に、選択したアパーチュア（Ｒ善の空間解像力
に対してかつ検出器のＳＮ比内で）が使用されて、先フ
ァイバ１０の光度プロフィールが得られる。光度値に対
応する所定の入射角θｌに対して前もって作製した較正
曲線を使って、必要な入射角θｌの値が求められて、（
３）式からコンピュータ３２による光ファイバｌＯの屈
折率の計算が容易となる。
本発明の方法を支持する理論を説明したので、較正と測
定のための望ましい手順を以下に極めて簡単に説明する
。最初に標準手順で試験するように、光ファイバ１０の
端面か調製される。光ファイバＩＯがファイバステージ
２０に挿入されて最高の心合せが得られるまで調整され
る。光度プロフィールがビデオモニター３４で観察され
て、クラッド１３に沿う平坦な光度プロフィールによっ
て示される均等なりラッドモード励起が確実に得られる
。第１の較正アパーチュア２６が所定位置に配置、１さ
れて、クラッド１３に沿う光度レベルがビジコンカメラ
２８で測定され、角度θ３が使用されるアパーチュア寸
法からコンピュータ３２によって決定され、又、入射角
θ１は（４）式を使ってコンピュータ３２によって計算
される。第１の較正アパーチュア２６が除去されて、第
２の較正アバ−デユア２６が挿入されて、上記手順が繰
返される。第３及び第４の較正アバ−デユア２６が使わ
れて、上記工程が再び繰返される。次に、最小二乗平均
法を使って、測定された光度と計算された入射角０１が
次式に代入されて較正曲線がプロフトされる。
定のための望ましい手順を以下に極めて簡単に説明する
。最初に標準手順で試験するように、光ファイバ１０の
端面か調製される。光ファイバＩＯがファイバステージ
２０に挿入されて最高の心合せが得られるまで調整され
る。光度プロフィールがビデオモニター３４で観察され
て、クラッド１３に沿う平坦な光度プロフィールによっ
て示される均等なりラッドモード励起が確実に得られる
。第１の較正アパーチュア２６が所定位置に配置、１さ
れて、クラッド１３に沿う光度レベルがビジコンカメラ
２８で測定され、角度θ３が使用されるアパーチュア寸
法からコンピュータ３２によって決定され、又、入射角
θ１は（４）式を使ってコンピュータ３２によって計算
される。第１の較正アパーチュア２６が除去されて、第
２の較正アバ−デユア２６が挿入されて、上記手順が繰
返される。第３及び第４の較正アバ−デユア２６が使わ
れて、上記工程が再び繰返される。次に、最小二乗平均
法を使って、測定された光度と計算された入射角０１が
次式に代入されて較正曲線がプロフトされる。
Ｉ（θ１）＝ＡθＩ’＋Ｂθｔ＋ｃ （５）較正は
これで完了し、光ファイバｌＯの屈折率プロフィールを
、前もって選択した最適測定アパーチュア２６を挿入し
且つ光ファイバ１０から放出される全光度プロフィール
を走査することによって、容易に決定することができる
。代入された較正曲線を使って、前述したように（３）
式を使ってコンピュータ３２によって、測定光度を合致
する屈折率プロフィールに変換することができる（第５
図参照）。
これで完了し、光ファイバｌＯの屈折率プロフィールを
、前もって選択した最適測定アパーチュア２６を挿入し
且つ光ファイバ１０から放出される全光度プロフィール
を走査することによって、容易に決定することができる
。代入された較正曲線を使って、前述したように（３）
式を使ってコンピュータ３２によって、測定光度を合致
する屈折率プロフィールに変換することができる（第５
図参照）。
要約すれば、本発明により、複雑な光ランチ装置を設け
ろ必要を無くした、光ファイバの屈折率プロフィールを
測定する新しい方法が提供され、該方法によれば、結果
が測定された光度分布から直接得られるので、屈折率プ
ロフィールを極めて容易に入手することができる。
ろ必要を無くした、光ファイバの屈折率プロフィールを
測定する新しい方法が提供され、該方法によれば、結果
が測定された光度分布から直接得られるので、屈折率プ
ロフィールを極めて容易に入手することができる。
第１図は、本発明にかかる方法を使用して光ファイバの
屈折率プロフィールを測定する装置の略図であり、第２
図はクラブトモードが伝搬する本発明にかかる光ファイ
バの縦断面図であり、第３図は較正のために使用される
クラッドモードの伝搬を示す光ファイバの縦断面図であ
り、第４図は典型的な較正曲線を表すグラフであり、第
５図は、本発明の方法を使って得られる典型的な光度分
布曲線と対応する屈折率プロフィールを表すグラフであ
る。 ＩＯ・・・光ファイバ、 ｌｌ・・・コア、１２・
・・裸ファイバ、 １３・・・クラッド、１４・・
・被覆、 ！６・・・タングステン光、！８・・・
集束レンズ、２０・・・ファイバステージ、２２・・・
反射材料、 ２４・・・レンズ、２６・・・アパーチュ
ア、２８・・・ビジコンカメラ、３０・・・カメラ制御
装置、３２・・・コンピュータ、３４・・・ビデオモニ
ター。
屈折率プロフィールを測定する装置の略図であり、第２
図はクラブトモードが伝搬する本発明にかかる光ファイ
バの縦断面図であり、第３図は較正のために使用される
クラッドモードの伝搬を示す光ファイバの縦断面図であ
り、第４図は典型的な較正曲線を表すグラフであり、第
５図は、本発明の方法を使って得られる典型的な光度分
布曲線と対応する屈折率プロフィールを表すグラフであ
る。 ＩＯ・・・光ファイバ、 ｌｌ・・・コア、１２・
・・裸ファイバ、 １３・・・クラッド、１４・・
・被覆、 ！６・・・タングステン光、！８・・・
集束レンズ、２０・・・ファイバステージ、２２・・・
反射材料、 ２４・・・レンズ、２６・・・アパーチュ
ア、２８・・・ビジコンカメラ、３０・・・カメラ制御
装置、３２・・・コンピュータ、３４・・・ビデオモニ
ター。
Claims (17)
- （１）囲繞するクラッド内に収納された大略円筒状のコ
アを備えると共に周囲に保護被覆を有する光ファイバの
屈折率プロフィールを測定する方法において、 試験用の光ファイバの未被覆端部を設ける工程と、クラ
ッドの屈折率より小さい屈折率を有する材料で少なくと
も光ファイバの未被覆端部を囲繞する工程と、クラッド
モードのみが未被覆光ファイバの長さに沿って励起され
るように、未被覆光ファイバに対して光源からの光を指
向させる工程と、光ファイバの試験端部から流出する光
の限定された部分を、コンピュータに電気的に接続され
た光検出手段に集束する工程と、光ファイバの試験端部
から流出する光の測定光度分布から光ファイバの屈折率
プロフィールを計算する工程とを備えることを特徴とす
る方法。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載した方法において、
光ファイバはシングルモードファイバであることを特徴
とする方法。 - （３）特許請求の範囲第１項に記載した方法において、
光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴と
する方法。 - （４）特許請求の範囲第１項に記載した方法において、
光ファイバは空気によって囲繞されていることを特徴と
する方法。 - （５）特許請求の範囲第１項に記載した方法において、
光を大略未被覆光ファイバと被覆の境界面に対して、且
つ、光ファイバの縦軸に垂直に指向させることを特徴と
する方法。 - （６）特許請求の範囲第１項に記載した方法において、
クラッドモードの励起は均等であることを特徴とする方
法。 - （７）特許請求の範囲第６項に記載した方法において、
上記集束工程は、流出する光を、限定された開口数を有
するレンズ系を介して、ビジコンカメラに指向させるこ
とを含むことを特徴とする方法。 - （８）特許請求の範囲第７項に記載した方法において、
屈折率プロフィールを光ファイバの試験端部から流出す
る光の測定光度分布から、 Ｎ（ｒ）＾２−Ｎｏ＾２＝−Ｎｏ＾２ｓｉｎ＾２θ１＋
ｓｉｎ＾２θ３の関係により計算し、ここでＮ（ｒ）は
光ファイバの射出平面に沿っての局部屈折率であり、Ｎ
ｏはクラッドの屈折率であり、θ１はクラッドモード伝
搬の入射角であり、θ３は光がクラッドを流出する角度
であり、又、レンズ系の開口数はｓｉｎθ３＿ｍ＿ａ＿
ｘに固定されている一方、Ｎｏは固定されており、更に
、θ１と光度の間の関係は前もって決定されていること
を特徴とする方法。 - （９）特許請求の範囲第８項に記載した方法において、
試験される光ファイバのθ１と光度の間の関係を、 θ１＝ｓｉｎ＾−＾１（１／Ｎｏｓｉｎθ３）の関係に
より計算し、ここでθ１はクラッドモード伝搬の入射角
であり、θ３は光がクラッドを流出する角度であり、Ｎ
ｏはクラッドの一定値である屈折率であることを特徴と
する方法。 - （１０）クラッドの屈折率よりも小さい屈折率を有する
材料を光ファイバの少なくとも試験端部を囲繞し、該試
験端部の近傍で被覆を除去した光ファイバの屈折率プロ
フィールを測定する方法において、 未被覆光ファイバの長さに沿ってクラッドモードのみを
励起するように、強力な光源からの光を大略未被覆光フ
ァイバと被覆の境界面に対して指向させ、上記光によっ
てクラッドモードを均等に励起する工程と、光ファイバ
の試験端部から流出する光の所定部分を、コンピュータ
に電気的に接続されたビジコンカメラに集束し、上記所
定部分を限定された開口数を有するレンズ系によって決
定する工程と、光ファイバの試験端部から流出する光の
測定光度分布から光ファイバの屈折率プロフィールを計
算する工程とを備えることを特徴とする方法。 - （１１）特許請求の範囲第１０項に記載した方法におい
て、光ファイバはシングルモードファイバであることを
特徴とする方法。 - （１２）特許請求の範囲第１０項に記載した方法におい
て、光ファイバはマルチモードファイバであることを特
徴とする方法。 - （１３）特許請求の範囲第１０項に記載した方法におい
て、光ファイバは空気によって囲繞されていることを特
徴とする方法。 - （１４）特許請求の範囲第１０項に記載した方法におい
て、光を光ファイバの縦軸に対して大略垂直に指向させ
ることを特徴とする方法。 - （１５）特許請求の範囲第１４項に記載した方法におい
て、光源はタングステン光であることを特徴とする方法
。 - （１６）特許請求の範囲第１０項に記載した方法におい
て、屈折率プロフィールを光ファイバの試験端部から流
出する光の測定光度分布から、 Ｎ（ｒ）＾２−Ｎｏ＾２＝−Ｎｏ＾２ｓｉｎ＾２θ１＋
ｓｉｎ＾２θ３の関係により計算し、ここでＮ（ｒ）は
光ファイバの射出平面に沿っての局部屈折率であり、Ｎ
ｏはクラッドの屈折率であり、θ１はクラッドモード伝
搬の入射角であり、θ３は光がクラッドを流出する角度
であり、又、レンズ系の開口数はｓｉｎθ３＿ｍ＿ａ＿
ｘに固定されている一方、Ｎｏは固定されており、更に
、θ１と光度の間の関係は前もって決定されていること
を特徴とする方法。 - （１７）特許請求の範囲第１６項に記載した方法におい
て、試験される光ファイバのθ１と光度の間の関係を、 θ１＝ｓｉｎ＾−＾１（１／Ｎｏｓｉｎθ３）の関係に
より計算し、ここでθ１はクラッドモード伝搬の入射角
であり、θ３は光がクラッドを流出する角度であり、Ｎ
ｏはクラッドの一定値である屈折率であることを特徴と
する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US904989 | 1986-09-08 | ||
| US06/904,989 US4779978A (en) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | Method of measuring the refractive index profile of optical fibers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113335A true JPS63113335A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH0364818B2 JPH0364818B2 (ja) | 1991-10-08 |
Family
ID=25420112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62223521A Granted JPS63113335A (ja) | 1986-09-08 | 1987-09-07 | 光ファイバの屈折率プロフィール測定方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4779978A (ja) |
| EP (1) | EP0259837B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63113335A (ja) |
| CN (1) | CN1015827B (ja) |
| AU (1) | AU592889B2 (ja) |
| CA (1) | CA1286403C (ja) |
| DE (1) | DE3774376D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459998B1 (ko) * | 2002-12-05 | 2004-12-04 | 전자부품연구원 | 광 도파로의 손실 및 모드패턴 측정시스템 |
| JP2008205418A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Mikio Shimoyama | いつでもスイッチ |
| JP2016125885A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバの構造測定方法 |
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| FI100432B (fi) * | 1993-04-21 | 1997-11-28 | Jyrki Kimmel | Laite optisten aaltojohtimien tutkimiseksi |
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| US5657131A (en) * | 1995-08-02 | 1997-08-12 | Lucent Technologies Inc. | Alignment and lighting system and method for aligning and lighting an object for an inspection system that contactlessly measures an offset of a central feature of the object |
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| US6807742B2 (en) | 2002-09-06 | 2004-10-26 | Trijicon, Inc. | Reflex sight with multiple power sources for reticle |
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| DE102012201410B4 (de) * | 2012-02-01 | 2013-08-14 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projektionsbelichtungsanlage mit einer Messvorrichtung zum Vermessen eines optischen Elements |
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| JPS5435759A (en) * | 1977-08-25 | 1979-03-16 | Fujitsu Ltd | Measuring method of numerical aperture of optical fibers |
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| IT1119485B (it) * | 1979-11-15 | 1986-03-10 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Perfezionamenti ai metodi determinazione dell indice di rifrazione di fibre ottiche |
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1986
- 1986-09-08 US US06/904,989 patent/US4779978A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-09-07 JP JP62223521A patent/JPS63113335A/ja active Granted
- 1987-09-08 CA CA000546286A patent/CA1286403C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-08 AU AU78151/87A patent/AU592889B2/en not_active Ceased
- 1987-09-08 DE DE8787113118T patent/DE3774376D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-08 EP EP87113118A patent/EP0259837B1/en not_active Expired
- 1987-09-08 CN CN87106264A patent/CN1015827B/zh not_active Expired
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| EP0259837B1 (en) | 1991-11-06 |
| US4779978A (en) | 1988-10-25 |
| CN87106264A (zh) | 1988-08-10 |
| DE3774376D1 (de) | 1991-12-12 |
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| CA1286403C (en) | 1991-07-16 |
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| JPH0364818B2 (ja) | 1991-10-08 |
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