JPH0464029A - Inspecting method for hermetic coat optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、カーボンなどのハーメチックコートが設け
られた光ファイバにおいて、その被覆状態を簡便に検査
する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for easily inspecting the coating state of an optical fiber provided with a hermetic coat such as carbon.
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕現在、
光通信用に用いられている光ファイバの主流は、石英ガ
ラスを主成分とするものである。[Problems to be solved by conventional techniques and inventions] Currently,
The mainstream of optical fibers used for optical communications are those whose main component is quartz glass.
この種の光ファイバにおける長期的な寿命の問題として
は二つある。There are two problems with the long-term lifespan of this type of optical fiber.
一つは、長期的な機械的強度の劣化の問題である。これ
は、雰囲気中の湿度(水分)の存在下でガラスファイバ
に引張応力をかけておくと、水分とガラスが化学的に反
応して、例えば石英系ファイバにおいてはシラノールが
生成されるとともに傷が拡大していってついには破断に
至るという現象があることである。One is the problem of long-term mechanical strength deterioration. This is because when tensile stress is applied to a glass fiber in the presence of humidity (moisture) in the atmosphere, the moisture and glass chemically react, producing silanol and causing scratches in quartz fibers, for example. There is a phenomenon in which it expands and eventually breaks.
もう一つの問題は、水素のガラスへの侵入の問題である
。光ファイバを実際に使用するには、使いやすい形にケ
ーブル化する。このとき、ケーブル材料から微量の水素
が発生したり、ケーブル材料として使用した金属が錆び
ることにより結果として水素が発生したりすることがあ
る。例えば、石英ガラスは、水素やヘリウムといった軽
いガスに対しては非常に大きな透過率を持ち、125鎖
の外形の石英系ファイバを水素雰囲気にさらしておくと
、数時間でクラッド部を通り抜けてコアにまで水素が到
達する。水素がコアに達すると、その吸収損失が光通信
用の波長に影響を与えたり、更に水素がガラスと反応し
て5iOHを生成して別の波長で伝送損失増加を招くこ
とが知られている。Another problem is that of hydrogen ingress into the glass. To actually use optical fiber, it must be made into a cable that is easy to use. At this time, a small amount of hydrogen may be generated from the cable material, or hydrogen may be generated as a result of rusting of the metal used as the cable material. For example, silica glass has a very high permeability to light gases such as hydrogen and helium, and if a silica fiber with a 125-chain outer diameter is exposed to a hydrogen atmosphere, it will pass through the cladding into the core in a few hours. Hydrogen reaches up to It is known that when hydrogen reaches the core, its absorption loss affects wavelengths used for optical communications, and hydrogen also reacts with glass to generate 5iOH, leading to increased transmission loss at other wavelengths. .
具体的には、光通信用に使用されている波長である1、
3堕、1.55−に対して、水素分子による吸収波長が
1.24鐸、水素がOH基に転化したときの吸収波長が
1.3!bmおよび1.24a++、その他の吸収波長
が1.52−などであることを考慮しておく必要がある
。Specifically, 1, which is the wavelength used for optical communication,
3 fall, 1.55-, the absorption wavelength by hydrogen molecules is 1.24, and the absorption wavelength when hydrogen is converted to an OH group is 1.3! bm and 1.24a++, other absorption wavelengths such as 1.52- should be taken into consideration.
実際には、これらの吸収波長は単一の波長ではなく、あ
る程度のスペクトル幅を有しているので、その裾が光通
信で使用する波長に影響を与える。In reality, these absorption wavelengths are not single wavelengths but have a certain spectral width, so the tail of the spectrum affects the wavelength used in optical communications.
第4図は、その様子を示すH2による石英系ガラスファ
イバの損失波長特性図である。図において■は試験前の
もの、■は試験後のものである。FIG. 4 is a loss wavelength characteristic diagram of a silica-based glass fiber due to H2, showing this situation. In the figure, ■ indicates the results before the test, and ■ indicates the results after the test.
これらの問題を解決する方法として注目されているのが
、アモルファスカーボンのようなハーメチックコートを
ガラス表面にコーティングする方法である。カーボンの
厚みは数百オングストロームであり、ファイバの標準的
な外形に比べて非常に薄い。アモルファスカーボンを被
覆することにより、機械的強度も水素による損失増加も
防ぐことができる。しかし、光フアイバ全長にわたって
カーボンが適正に被覆されているかどうかをチエツクす
る方法がこれまでになかった。A method that is attracting attention as a way to solve these problems is to coat the glass surface with a hermetic coat such as amorphous carbon. The carbon is several hundred angstroms thick, which is extremely thin compared to the standard profile of the fiber. By coating with amorphous carbon, increase in mechanical strength and loss due to hydrogen can be prevented. However, there has been no method to check whether carbon is properly coated over the entire length of the optical fiber.
この発明は、以上の観点から水素透過試験と光パルスエ
コー観測とを組み合わせることにより、ハーメチックコ
ートファイバの被覆状態を検査する方法を提供するもの
で、その特徴とするところはハーメチックコートされた
光ファイノ\を水素雰囲気中に置き、その一端から水素
による吸収波長を有する光パルスを入射して、その散乱
エコーを入射側で観測することによりバーメチ・ツクコ
ートの被覆状態を検査することにある。The present invention provides a method for inspecting the coating state of a hermetic coated fiber by combining a hydrogen permeation test and an optical pulse echo observation from the above viewpoints. The purpose is to inspect the coating state of the barmetal coating by placing a \ in a hydrogen atmosphere, injecting a light pulse having a wavelength absorbed by hydrogen from one end, and observing the scattered echoes on the incident side.
ここで、水素による吸収波長とは水素分子による吸収波
長である1、24n、水素がOH基に転化したときの波
長である1、39距および1.24jrrnをさす。Here, the absorption wavelength by hydrogen refers to 1,24n, which is the absorption wavelength by hydrogen molecules, 1,39, and 1.24jrrn, which are the wavelengths when hydrogen is converted to an OH group.
また、試験対象となるハーメチックコートファイバとし
ては、カーボンコートファイバのみならず、金属コート
ファイバやTiCコートファイバなどがあげられる。Furthermore, the hermetic coated fibers to be tested include not only carbon coated fibers but also metal coated fibers, TiC coated fibers, and the like.
ハーメチックコートが施された光ファイバを水素雰囲気
においておくと、そのコート状態が不十分な箇所があれ
ば、そこから光フアイバ内に水素が侵入していく。そこ
で、水素分子もしくはOH基吸収波長である波長1.2
4踊もしくは1.39μの光パルスを光ファイバの一端
から送り込むと、水素が侵入した箇所で光パルスの吸収
が生じることから光パルスの散乱エコーを観測しておく
ことによって、ハーメチックコートの不十分な箇所が判
明する。When a hermetic coated optical fiber is placed in a hydrogen atmosphere, hydrogen will enter the optical fiber from any portion where the coating is insufficient. Therefore, the wavelength 1.2, which is the absorption wavelength of hydrogen molecules or OH groups, is
When a light pulse of 4 or 1.39μ is sent from one end of an optical fiber, absorption of the light pulse occurs at the point where hydrogen enters, so by observing the scattered echoes of the light pulse, it is possible to detect insufficient hermetic coating. The parts are revealed.
第1図は、この発明方法に用いられる光パルスエコー観
測〔光パルス試験またはOT D R(optical
time domain refrectometr
y)の説明図である。Figure 1 shows the optical pulse echo observation [optical pulse test or OT D R (optical
time domain reflectometer
y) is an explanatory diagram.
図において、1は水素による吸収波長である1、24μ
もしくは1.39nの光パルスを発生させるLD光源、
2は集光レンズ、3は光カプラなどからなる方向性結合
器、4はリールに巻かれた状態で水素雰囲気の容器5内
に収容されたカーボンコートファイバで、その一端はコ
ネクタなどを介して方向性結合器3の一方の出力端に接
続されており他端は開放されている。6は光検出器で、
方向性結合器3の他方の出力端に接続されている。In the figure, 1 is the absorption wavelength by hydrogen, 1, 24 μ
Or an LD light source that generates a 1.39n light pulse,
2 is a condensing lens, 3 is a directional coupler consisting of an optical coupler, etc., 4 is a carbon coated fiber wound on a reel and housed in a hydrogen atmosphere container 5, one end of which is connected via a connector etc. It is connected to one output end of the directional coupler 3, and the other end is open. 6 is a photodetector;
It is connected to the other output end of the directional coupler 3.
以上の構成において、LD光源1からの光パルスが方向
性結合器3を介して光フアイバ4内に入射される。光パ
ルスが光フアイバ4内に進むときに後方に向かって散乱
する微弱な散乱光が存在する。この散乱光のうち入射端
に戻ってくるものを方向性結合器3を介して光検出器6
で受け、これを測定することにより光ファイバの水素に
よる損失状況が測定される。測定は感度を高めるために
複数の光パルスに対する応答波形を電子回路に取り込ん
で平均化操作を行う。光ファイバを覆うカーボンコート
が均一で緻密な品質の優れたものである場合には、第2
図にAで示すように直線的に減少する波形の出力が得ら
れる。図において、横軸は距離(時間から換算)、縦軸
は出力である。In the above configuration, a light pulse from the LD light source 1 is input into the optical fiber 4 via the directional coupler 3. When the light pulse travels into the optical fiber 4, there is weak scattered light that is scattered backwards. Of this scattered light, the light that returns to the incident end is transmitted to a photodetector 6 via a directional coupler 3.
By measuring this, the loss state due to hydrogen in the optical fiber can be measured. In order to increase sensitivity, measurements are performed by inputting response waveforms to multiple optical pulses into an electronic circuit and averaging them. If the carbon coat covering the optical fiber is uniform, dense, and of excellent quality, the second
As shown by A in the figure, a linearly decreasing waveform output is obtained. In the figure, the horizontal axis is distance (converted from time), and the vertical axis is output.
光ファイバを被覆しているカーボンコートに不十分な箇
所があると、その部分から光フアイバ内に水素が侵入す
るため、送り込まれた水素吸収波長である1、24nも
しくは1.39踊の光パルスは吸収されてしまい、戻っ
てくる散乱光の出力はそこで落ちて段差しが生じ第2図
にBで示すようになる。If there is an insufficient carbon coating covering the optical fiber, hydrogen will enter the optical fiber from that area, resulting in a light pulse of 1, 24n or 1.39 wavelengths being sent, which is the hydrogen absorption wavelength. is absorbed, and the output of the returning scattered light drops there, creating a step, as shown by B in Figure 2.
かくして、段差しの発生した位置までの距離を測定すれ
ばカーボンコートの不十分な箇所が判明する。また、そ
の段差しの大きさを測定すれば欠陥の程度が判明する。Thus, by measuring the distance to the position where the step occurs, the location where the carbon coating is insufficient can be found. Furthermore, the extent of the defect can be determined by measuring the size of the step.
(実験例)
実験する光ファイバとして、直径125Ifrnの石英
系ガラスファイバ上にアモルファスカーボンを約750
オングストローム厚に被覆したものを準備し、これをリ
ールに巻取る前に予め故意に2箇所カーボンの被覆状態
が不均一になるように処置したうえで巻取った。このフ
ァイバを容器の中に収容し、容器内を1気圧の水素雰囲
気とした。光源として波長1.24踊の光パルスを用い
た。試験開始直後はその出力に特に異状はなく、光パル
ス試験器の出力に現れた波形は第3図にAで示すように
ほぼ直線的であり、平均損失(直線の傾き)0.7dB
/kmであった。ところが、1時間後になると已に示す
ようにカーボン被覆が不完全な区間とされる2箇所で徐
々に段差(損失の増加)が観測されるようになった。そ
の後この段差は次第に大きくなり、24時間後にはCで
見られるように最大損失(傾き)は約4dB/kmに達
した。また、段差の発生している位置を測定したところ
測定器側のファイバ端から900mと2600mの位置
(分解能約30m)であり、実測位置の920mと26
20mと大差なくほぼ正確に異状点の観測ができた。ま
た、最大損失(傾き)約4 dB/kmを示した箇所の
カーボンコート厚を測定したところ約150オングスト
ロームであり、当初の175程度であった。(Experiment example) As the optical fiber to be tested, approximately 750 ml of amorphous carbon was coated on a silica-based glass fiber with a diameter of 125 Ifrn.
A material coated with a thickness of angstroms was prepared, and before being wound onto a reel, the state of carbon coating was intentionally made to be uneven in two places before winding it up. This fiber was housed in a container, and the inside of the container was made into a hydrogen atmosphere of 1 atmosphere. A light pulse with a wavelength of 1.24 degrees was used as a light source. Immediately after the start of the test, there was no particular abnormality in the output, and the waveform appearing in the output of the optical pulse tester was almost linear as shown by A in Figure 3, with an average loss (slope of the straight line) of 0.7 dB.
/km. However, after one hour, as shown in the figure, a step difference (increase in loss) was gradually observed in two areas where the carbon coating was incomplete. After that, this step gradually became larger, and after 24 hours, the maximum loss (slope) reached about 4 dB/km, as seen in C. In addition, when we measured the positions where the steps occurred, they were 900 m and 2600 m from the fiber end on the measuring instrument side (resolution approximately 30 m), and the actual measurement positions were 920 m and 2600 m.
At 20m, we were able to observe the anomalous point almost accurately without much difference. Further, the thickness of the carbon coat at the location where the maximum loss (inclination) was about 4 dB/km was measured and found to be about 150 angstroms, which was about 175 angstroms originally.
この発明方法は、以上のようにハーメチンクコートファ
イハを水素雰囲気において、水素がファイバ内部に侵入
することによる損失増を01DR法によって検出するの
で、カーボンコート層の不十分な箇所を容易に検出する
ことができる。As described above, the method of this invention uses the 01DR method to detect an increase in loss due to hydrogen intrusion into the inside of the fiber when the hermetink-coated fiber is placed in a hydrogen atmosphere. can be detected.
第1図は、この発明方法に用いられる光パルスエコー観
測法の説明図、第2図は、第1図の方法によって得られ
る観測結果を示すグラフ、第3図は、この発明による実
験結果を示すグラフ、第4図は、H2による石英系ファ
イバの損失波長特性図である。
図において、1:LD光源、3二方向性結合器、4:カ
ーボンコートフアイハ、5:容器、6:光検出器。
第1図
乙Fig. 1 is an explanatory diagram of the optical pulse echo observation method used in the method of this invention, Fig. 2 is a graph showing the observation results obtained by the method of Fig. 1, and Fig. 3 shows the experimental results according to the invention. The graph shown in FIG. 4 is a loss wavelength characteristic diagram of a silica-based fiber due to H2. In the figure, 1: LD light source, 3 bidirectional couplers, 4: carbon coated film, 5: container, 6: photodetector. Figure 1 B
Claims (1)
中に置き、その一端から水素による吸収波長を有する光
パルスを入射して、その散乱エコーを入射側で観測する
ことによりハーメチックコートの被覆状態を検査するこ
とを特徴とするハーメチックコート光ファイバの検査方
法。1. Place a hermetic coated optical fiber in a hydrogen atmosphere, enter a light pulse with a wavelength absorbed by hydrogen from one end, and inspect the state of the hermetic coat by observing the scattered echoes on the incident side. A method for inspecting a hermetic coated optical fiber.
Priority Applications (1)
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- 1990-07-03 JP JP2174499A patent/JP2601726B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2601726B2 (en) | 1997-04-16 |
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