JPS60238737A - 光フアイバ素線の被覆の偏肉検出方法 - Google Patents

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】 本発明は光フアイバ素線の被覆の偏肉検出方法に関し、
より詳細には光ファイノミ素線に光ビームを照射して得
られる散乱光パターンを用いて被覆の偏心を検出する方
法に関する。

光フアイバ素線の製造に際して中心となる光ファイバま
わりに施される被覆層に同心性を維持することは光フア
イバ素線の伝送特性および機械的強度等を向上させる上
で極めて重要である。従来、中心となる光ファイバまわ
りに施される透明な被覆層の偏肉を非破壊的に検出する
方法として、光フアイバ緊線に対し垂直方向に直線性の
優れた光ビームを照射し、該光ビームによって形成され
る前方散乱光パターン又は後方散乱光パターンより光ビ
ーム照射方向に垂直方向における偏肉を検出する方法は
公知である。前方散乱光パターンより偏肉な検出する方
法は、例えば「ザ・ベル・システム・テクニカル・ジャ
ーナルｊ　１９８０年３月号（Ｔｈｅ　Ｂｅ１ｌ　Ｓｙ
ｓｔｅｍ　Ｔｏｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ、　ｍ
ａｒｃｈ１９８０　）にビー・アール・エイチェンバラ
ム（Ｂ。

ＲｏＥｉｃｈｅｎｂａｕ　）氏罠より「前方散乱光パタ
ーンを監視することによる光フアイバ被覆のセンターリ
ングＪ　（Ｔｈｅ　ｌ！ａｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　０ｐｔ
ｉｃａｌ　ＦｉｂｅｒＣｏａｔｉｎｇｓ　ｂｙ　Ｍｏｎ
ｉｔｏｒｉｎｇ　Ｆｏｗａｒｄ　Ｓｃａｔｔｅｒ−１層
ｇＰａｔｔｅｒｎｓ　）　として紹介されており、また
後方散１　乱光パターンより偏肉な検出する方法は、例
えば特公昭５５−４０８０８号（特願昭５２−５３８１
８号）に開示されている。

しかしながら、上記従来方法はいずれも被覆の偏肉を検
出するに散乱光パターンの特徴ある散乱角、例えばコン
トラストピークポイント或は強度ピーク位置、の光フア
イバ素線軸に対する左右対称性な比較することのみによ
って検出するものであるため、屈折率が一様な単一被覆
層の偏肉検出には適用可能であるが、中心となる光ファ
イバまわりに屈折率の異なる２つの被覆層な施された光
フアイバ緊線の偏肉検出には適用不可能である。

すなわち、２つの被覆層を施された光フアイバ素線にあ
っては、その散乱光パターンの特徴ある散乱角が各層の
偏心量に依存するためにこの特徴ある散乱角のみより各
層の偏心量な分離して検出することはできない。このた
め、上記従来の方法は屈折率の異なる２つの被覆層な施
された光ファイノく素線の偏肉検出は゛できなかった。

本発明は上記従来の欠点な除去すべくなされたものであ
って、このため本発明は、中心となる光ファイバーと、
光ファイバまわりに被覆されかつ該光ファイバの屈折率
と異なる屈折率をもつほぼ透明な第１の被覆層と、第１
の被覆層まわりに被覆されかつ該第１の被覆層の屈折率
と異なる屈折率をもつほぼ透明な第２の被覆層とからな
る光フアイバ素線の偏肉を検出するに、該光フアイバ素
線に垂直に直線性の優れた光ビームを照射した際にバッ
クスクリーン上に形成される前方散乱光パターンの特徴
ある散乱角の左右の比と光パワーの左右の比とが共に各
被覆層の偏心量に依存することに着目し、これら前方散
乱光パターンの特徴ある散乱角の左右の比Ｓと光パワー
の左右の比Ｐとを検出し、これら前方散乱光パターンの
特徴ある散乱角の左右の比Ｓおよび光パワーの左右の比
Ｐと各被複層の偏心量Ｈ□、Ｈ２との間に見出された一
定の関係式、すなわち Ｈ，＝　Ａ　ｌｏｇ　Ｓ　＋　Ｂ　ｌｏｇ　Ｐ　−−−
（１）Ｈ２＝　Ｃｌｏｇ　Ｓ　＋　Ｄ　ｌｏｇ　Ｐ　−
”−・・（２１（但し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは光フアイバ素
線の構造によって決まる定数） なる式を用いて各被覆層の偏心量を分離して検出できる
ようにしたことを特徴とする。

以下、本発明の内容を添附図を参照してより詳細に説明
する。

一般に、中心となる光ファイバまわりにほぼ透明な被覆
層を有するほぼ円形断面の光フアイバ素線に横手方向、
すなわち光フアイバ素線の軸線に垂直に平行光線を入射
させた場合、その前方散乱光が形成するパターンは光フ
アイバ素線の構造に支配される。光フアイバ素線の構造
は、−中心となる光ファイバと被覆層を含めた各層の寸
法、屈折率および位置によって決定される。ここで、各
層の寸法および屈折率が一定であるとすると、前方散乱
パターンは各層の位置、すなわち各層の偏心量のみに支
配される。本発明の対象たる中心となる光ファイバと２
層の被覆層とからなる光フアイバ素線にあっては、偏心
量は２つの数値で代表されるため、前方散乱光パターン
より偏心量依存性の異なる２つのパラメータである、光
フアイバ素線の軸心を通りかつ照射光線と平行な線を中
心とした特徴ある散乱角の左右の比並に光パワーの左右
の比と各被覆層の偏心量との関係が得られれば、これら
各被覆層の偏心量は上記２つのパラメータよりめられる
。

そこで本発明では２つの被覆層を有するファイバ素線の
横手方向から平行光線を照射した場合において、素線表
面の各位置に入射した光線の進路を素線各層の寸法、位
置（偏心量によって決まる）および屈折率より計算し、
素線通過後の進行方向の入射光線軸に対する屈折角（散
乱角）θ６をめ、該散乱角θ、の分布より素線中心軸に
対する特徴ある散乱角の左右の比Ｓと光パワーの左右の
比Ｐとをめ、各被覆層の偏心量を変化させた場合の該偏
心量と上記Ｓ、Ｐとの関係をめた。

これをより詳細に説明すると、まず第１図に示すごとき
座標を設定する。ここで ７１　、　ｒ２　、γ３：各層の外径 ７１、ｌ　＋　ｔＬ２ｒ　ｒＬ３　＊各層の屈折率ｎｏ
＝外界の屈折率 ｙｌ；第２被覆層と中心ファイバの扁心量ｙ２：第２被
覆層と第１被覆層の偏心量をそれぞれ表わしている。こ
れより、光線の入射位置ｄに対する散乱角θ、を計算よ
りめる。

以下に、ｄに対するθ、の計算方法について説明する。

光線の入射点の座標をＸ□、Ｙ２とすると、ｘ１＝＝も
ニア Ｙ□＝ｄ ψｏ＝Ｔａル　（ＹＩＡｌ） ψ１＝Ｓ隨　（−３講ψ０） Ｌ３ θニーψ０−９１ よりｘ２．Ｙ２をめる。

Ｘ２．Ｙ２が存在しない場合、この光線は第１被覆層に
入射しない光線であり、後の計算は以下の様になる。（
第２図参照） ψ４０：ψ１ ψ４１：ψＯ ｅ　１＋ψ４ｌ−９４０ Ｘ２．Ｙ２が存在する場合、（第１図参照）ψ＝＝　８
６ｎ−”（”２　’／２　）　−〇□γ２ ψ３＝並−１（二指ψ２） Ｌ２ θ２＝０１＋ψ２−９３ よりｘ３．χ３をめる。

Ｘ３．Ｙ３が存在しない場合、第３図の様に、この光線
は、中心となる光７アイパに入射しない光線であり、後
の計算は以下の様になる。

より、Ｘ３ｏ、Ｘ３ｏをめる。

ψ３０−９３ ψ３工２ψ２ ０３０−θ２＋ψ３ニーψ３０ より、Ｘ３□、Ｙ３□をめる。

の点で全反射をする光線であり、以後の計算に１入れな
い。

ψお＝　Ｓ　ｉｎ−”　（Δｓｉルψ３゜）〜 θｅ＝０３０＋９３３−９３２ Ｘ３．Ｙ３が存在する場合、（第１図参照）となる。

ここで９４）　５ｉｎ−’　（−！ｌ）の場合は、第４
図に示す様にＸ３．Ｙ３の点で全反射をする光線であり
、後の計算は以下の様になる。

θ２ｏ＝２９４＋０２−２π より、Ｘ２ｏ、Ｘ２ｏをめる。

ψ２１＝　ＢＬｒＬ−’　（ｉ　泪ψ２０）− θ２１＝０２０＋ψ２ｘ　９’２０ よりＸ２□、Ｘ２□をめる。

ここで、ψ２゜）Ｓ　ｉｎ””　（？Ｌ）となる場合こ
の光線はＸ２□、Ｘ２□の点で全反射をする光線であり
、以後の計算に入れない。

９’２３　＝　Ｓ寥ＴＬ’１　（＾おルψ）”ｏ　”’ θｅ＝θ２１＋ψ２３−ψ２２ ｃｐ４（ＳｉｙＬ−”（ａ）　ノ場合（第１図参照）ｚ 鮨＝ｂ″″”（”２　、ｉｒＬψ４） ルｌ θ３＝θ２＋ψ４−ψ５ よりＸ４．Ｙ４をめる ψ６＝９５ ψ７＝９４ θ４＝０３＋物−９６ よりＸ５．Ｙ５をめる。

１ｎ３ ここで、ψｓ　）　Ｓ　＊ｎ　（）　となる場合、この
光線はＸ５１Ｙ５の点で全反射なする光線であり、以後
の計算に入れない。

ψ９＝　Ｂｌｎ−”　（＞ｚｉｎｔｐ、）θ５＝θ４＋
ψ９−ψ８ よりＸ６．Ｙ６をめる。

ここで、ψｔｏ　＞　ＳｉｙＬ−”（’ＩＬ）となる場
合、この光Ｌ３ 線は、”６Ｊ６の点で全反射をする光線であり、以後の
計算に入れない。

さらに　ψ□□＝Ｓｔ、ルー１（−ａ、？臨ψ。）ｒＬ
□ θ、＝０５＋（ψ□□−９□０）　となる。

以上の手順により入射位置ｄに対する散乱角θ。

をめることができる。

次に、上記τｌ　ｌ　ｒ２１γ３　＋　ｒＬｌ　＊　ｃ
Ｌ２　＋　ｃＬ３　ｌ”６　ｅ　ｙｌ　＋　’／２に具
体的数値を入れ、−τ３≦ｄ≦ｒ３の範囲で微少間隔な
おいた区に対するθ、をめ、該θ、の分布を縦軸に各θ
、に対応する光線数をとってグラフに示すと第５図のと
と（なり、これは前方散乱パターンとみなすことができ
る。該散乱角θ、の分布より、特徴ある散乱角、例えば
第５図におけるコントラストのピークポイントＡ、Ｂの
左右の比Ｓ　：　ＳＡ／ＳＢと、左右のパワー比Ｐ１例
えば５°≦１へ１≦５０°のパワー比ＰＡ／ＰＢ　をめ
ることができる。

さらに、上記の手順を各被覆層の偏心量ｙ□ｅ’１２を
変数として、ｙ□＋’１２とＳ、Ｐとの関係をめたもの
が第６図および第７図である。これら第６図および第７
図より明らかなように、各被覆層の偏心量ｙ□、ｙ２と
特徴ある散乱角の左右の比Ｓおよび左右のパワー比Ｐと
の間には一定の関係があるととがわかる。すなわち゛、
第６図および第７図よりそれぞれ、 ｌｏｇ　Ｓ　＝αｙｌ　＋　ｂｙ２　・・・・・・・・
・・・・・・乍）ｌｏｇ　Ｐ　＝Ｃｙｌ　＋　ｄ　ｙ２
　・・・・・・・・・・・・・・・（ｈｌの関係を導く
ことができる（但し、α、　ｈ、　ｃ、ｃＬは、ｙ□ｓ
ｙ２を除く光フアイバ素線の構造パラメータであるｒ１
１γ２１τ３１　ｎｌ　１　ｃＬ２　＃　ｃＬ３１　’
０により定まる）。さらに上記式（αｌ　、　（ｂ）よ
り Ａ′＝１Ｔゴ「・　Ｂ’＝１匹１７ Ｃ′−一−△−１Ｄ′＝−］ニー ａｔ−ｈｃ　ａｄ、−ｈａ として ｙ、＝Ａ’ｌｏｇＳ＋Ｂ′ｌｏｇＰ　−＋−”（１）ｙ
２＝Ｃ’ｌｏ、！７Ｓ＋Ｄ’１ｏｙＰ’　−−−・・”
・（２１’を導き出すことができる。

上記（１１’、　（２１’　において各層の偏心量！／
ｌ　ｅ　ｙ２を中心となる光ファイバな基準とした偏心
量Ｈ，、Ｈ２で表わすと、 Ｈ□＝ＡｌｏｇＳ＋Ｂ　ｌｏｇＰ　・・・・・・・・・
・・・（１）Ｈ２＝　ＣｌｏｇＳ＋　Ｄ　ｌｏｇＰ　・
・・・・・・・・・・・（２）と表わすことができる（
但しＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは光フアイバ素線の構造によって決
まる定数）。

従って、特徴ある散乱角の左右の比Ｓとパワーの比とを
測定することにより、上記式ｍ　、　ｆ２１な用い（各
層の偏心量Ｈ□、Ｈ２をめることができる。

次に本発明方法を実施するための測定装置例について説
明する。該装置例では、光フアイバ素線な互いに垂直な
２方向より偏肉を検出する。第８図に示すように、レー
ザ光源１より発射した光ビーム３なハーフミラ−５で２
方向に分割し、各光ビームを回転機構を有するミラー７
．７　により光フアイバ素線Ｆに垂直かつ互いに垂直な
２方向より該光フアイバ素線に照射する。各光ビームの
受光部９，９には、第９図に示すように、光ファイぜ素
線の軸心を中心に左右対称に設置した一寸つ′１　凹面
型のハーフミラ−ｔｔ、ｔｔ　ｈ、さらにその背後に設
けた凹面状配列のフォトダイ−オードアレイ１３を備え
、上記各ハーフミラ−１１，１１で集光されたパワーが
対応するフォトダイオード１５．１５により検出されて
それぞれＰ−８検出器１７により前方散乱光の左右のパ
ワー比Ｐ　＝　ＰＡ／ＰＢが検出され、一方フオドダイ
オ−１ごアレイ」３により検出される前方散乱パターン
よりそれぞれＰ−８検出器１７によって特徴ある散乱角
の左右の比Ｓ＝　ＳＡ／ＳＢが検出される。これら各Ｐ
−８検出器１７、　［７によって検出されたＮ　Ｐ　Ｉ
Ｉ　、　Ｎ　Ｓ　ＩＩ　を演算装置１９に入力し、該演
算装置は各Ｐ−８検出器１７からのＰ”、”Ｓ″′　信
号より上記式（１）　、　（２＋に基いてそれぞれ光ビ
ームと直角方向における各層の偏心量Ｈ１，Ｈ２を信号
出力する。該信号出力は光フアイバ製造装置の被覆ダイ
ス位置をそれぞれ独立に制御するための帰還制御信号と
して使用することができる。

以上のように、本発明によれば、従来測定することがで
きなかった屈折率の異なる２層の被覆層をもつ光フアイ
バ素線の各層の偏心量を同時に測定することができ、従
ってこれらの検出信号を用いることにより偏心量の小さ
い高品質な２つの被覆層なもつ光フアイバ素線な製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は２つの被覆層をもつ光フアイバ素線
の横手方向より入射した光線の進路なめるための手順な
示すファイバ素線の断面に座標をとって示す図、第５図
は前方散乱角θ９の分布を示すグラフ、第６図は各層の
偏心量と特徴ある散乱角の左右の比Ｓとの関係とを示す
グラフ、第７図は各層の偏心量と左右のパワー比Ｐとの
関係を示すグラフ、第８図は本発明方法に使用される測
定装置の一例を示す概略図、第９図は該装置の受光部の
詳細図である。 特許出願人　住友電気工業株式会社 同　日本電信電話公社 （外４名） 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　中心となる光ファイバと、光ファイバまわりに
   被覆されかつ該光ファイバの屈折率と異なる屈折率をも
   つほぼ透明な第１の被覆層と、第１の被覆層まわりに被
   覆されかつ該第１の被覆層の屈折率と異なる屈折率をも
   つほぼ透明な第２の被覆層とからなる光フアイバ素線に
   該光ファ、イバ素線の軸線に対して直角方向に直線性の
   優れた光ビームな照射し、パックスクリーン上に形成さ
   れる前方散乱光パターンより特徴ある散乱角の左右の比
   ：Ｓを検出するとともに光フアイバ素線の軸線に対し左
   右対称に配置した受光器で光パワーの左右の比：Ｐを検
   出し、前記光フアイバ素線の該軸線に対する第１の被覆
   層の偏心量Ｈ１と第２の被覆層の偏心量Ｈ２とを、Ｈ，
   ＝　Ａ　ｌｏｇＥ３　＋　Ｂ　１ｏｌＰ　＝・”　（１
   ）Ｈ２−Ｃ２ｏ、！７Ｓ＋ＤｌｏｇＰ・・・・・・・・
   ・・・・（２）（但しＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは光フアイバ素線
   の構造によって決まる定数） なる式を用いてめることを特徴とする光フアイバ素線の
   被覆の偏肉検出方法。
2. （２）前記光ビームを互いに垂直な２方向から照射し、
   それぞれの光ビームにより形成される散乱光パターンよ
   りそれぞれ特徴ある散乱角の左右の比と光パワーの左右
   の比とを検出することにより光フアイバ素線に直角でか
   つ互いに垂直な２方向における光フアイバ素線の偏肉を
   検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項の方法
   。