專利名稱：透明體的折射率分布測定方法及測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明體的折射率分布測定方法及測定裝置，尤其是關(guān)于內(nèi)部具有折射率分布的透明體的折射率分布測定方法及測定裝置。
背景技術(shù)：
隨著近年來通信網(wǎng)的發(fā)展，出現(xiàn)了光纜的需求量日益增長的趨勢。構(gòu)成光纜的要素之一的光纖維首先采用VAD法或MCVD法制作成稱之為預(yù)制棒(光纖坯料)的透明體，然后再通過拉伸制作成所需直徑的光纖維。預(yù)制棒由折射率高的棒心和圍繞在其四周，折射率比棒心低的包層構(gòu)成。
這就要求有一種折射率分布的測定方法，以便判定其是否能按照設(shè)計指標(biāo)，達到光纖維所需的特性。當(dāng)測定光纖的折射率分布時，通常都在預(yù)制棒狀態(tài)下進行測定，最為普通的測定方法是將預(yù)制棒浸泡在折射率已知的折射率整合液(匹配油)中，以相對于預(yù)制棒的軸向而言為垂直的角度從光源射入激光等，根據(jù)透過的光的角度及位置，測定折射率分布。此外，將圖象配置到浸泡在折射率整合液中的預(yù)制棒背后，根據(jù)穿過預(yù)制棒觀察到的該圖象的信息的失真量測定折射率分布的方法早已由本專利申請人等提出(參照專利文獻1)在此種折射率分布測定方法之中，若預(yù)制棒的軸向不垂直于用來測定預(yù)制棒的折射率分布的光學(xué)系統(tǒng)的光軸，則無法測定出正確的折射率分布。然而在制作預(yù)制棒的過程中的玻璃化工序及拉伸工序中往往會使預(yù)制棒產(chǎn)生彎曲，以及在拉伸預(yù)制棒時，為了把預(yù)制棒安裝到拉伸裝置上，需要在預(yù)制棒上連接用來使拉伸裝置夾持的模型棒，在該連接部往往產(chǎn)生彎曲。
正如上述，當(dāng)預(yù)制棒產(chǎn)生彎曲的情況下，就會在折射率分布測定結(jié)果中產(chǎn)生誤差。例如，當(dāng)預(yù)制棒在相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂直面上出現(xiàn)傾斜時，正如圖4所示，依據(jù)不同的傾斜角度，預(yù)制棒的外徑值會產(chǎn)生偏差，進而在折射率分布的測定值上也會產(chǎn)生誤差。
至今為止，已提出種種不產(chǎn)生測定誤差的提案。例如，在預(yù)制棒的折射率分布測定裝置上配備外徑測定器，用來測定預(yù)制棒的外徑及彎曲狀態(tài)，并根據(jù)該結(jié)果，決定是否繼續(xù)進行折射率分布的測量(參照專利文獻2)以及將預(yù)制棒的吊掛部分制作為可上下左右移動，為了防止預(yù)制棒的擺動設(shè)置固定結(jié)構(gòu)以及設(shè)置可吸收預(yù)制棒的傾斜的萬向接頭等等(參照專利文獻3)。
專利文獻1特開2000-121499號公報專利文獻2特開2000-146760號公報專利文獻3特開2000-346747號公報發(fā)明內(nèi)容然而，上述的現(xiàn)用技術(shù)之中存在下述需要解決的課題。也就是說，在預(yù)制棒的折射率分布測定裝置上配備外徑測定器，測定預(yù)制棒的外徑及彎曲狀態(tài)，根據(jù)其結(jié)果決定繼續(xù)測定還是中止測定折射率分布的方法之中，當(dāng)預(yù)制棒的彎曲度大的情況下，必須中止折射分布的測定，還需再次進行煩鎖的消除預(yù)制棒彎曲度的加工。此外，在彎曲度較小的情況下，雖然仍可測定折射率的分布，但由于其測定結(jié)果中含有誤差，從而降低了該結(jié)果的可靠性。
另一方面，在可使預(yù)制棒的吊掛部分上下左右移動，為防止預(yù)制棒擺動而設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，進而設(shè)置可吸收預(yù)制棒的傾斜的萬向接頭的方法之中，由于采用了移動預(yù)制棒消除彎曲度影響，尤其是為了防止預(yù)制棒擺動，采用固定結(jié)構(gòu)固定預(yù)制棒，因而有可能使作為產(chǎn)品的預(yù)制棒的機械性能方面的可靠性下降。
本發(fā)明是在測定透明體的折射率分布時，通過依據(jù)透明體的彎曲狀況調(diào)整光源或光接收器或二者的位置，提供一種測定透明體的正確的折射率分布的透明體的折射率分布測定方法以及測定裝置。
本發(fā)明為解決上述課題，采用了以下構(gòu)成。即，本發(fā)明的折射率分布測定方法在通過由配置在同一光軸上的光源、裝有折射率整合液的折射率整合液槽、浸泡在該折射率整合液中的透明體、隔著上述透明體配置在上述光源相反位置上的光接收器構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，將上述光源發(fā)出的光射入上述透明體，通過上述光接收器測定從上述透明體射出的光，分析該測定結(jié)果，在測定上述透明體的折射率分布的方法之中，是依據(jù)與上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸所對應(yīng)的上述透明體的彎曲度，調(diào)整上述光源或光接收器或者該二者的位置。
具體而言，光源或光接收器或者該二者的位置調(diào)整，最好通過調(diào)整各自的角度進行，角度的調(diào)整也最好使光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直于與透明體的軸向成直角的任何一個方向進行。此外，透明體的折射率分布的測定，最好在確認(rèn)透明體的彎曲狀態(tài)后進行，彎曲狀態(tài)的確認(rèn)最好使透明體旋轉(zhuǎn)然后進行。此外，光源為圖象，光接收器也可以是拍攝圖象的失真量的攝影裝置。而且，此種情況下，圖象或攝影裝置或該二者的位置調(diào)整也可在用計算機處理由攝影裝置拍攝的圖象之后進行。
此外，本發(fā)明的折射率分布測定裝置，在具有由配置在同一光軸上的光源、裝有折射率整合液的折射率整合液槽、用來測定隔著上述透明體，配置在上述光源相反位置上的，測定穿過上述透明體而來的光的光接收器構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)的透明體的折射率分布測定裝置之中，上述光源及光接收器各自設(shè)有位置調(diào)整裝置。具體而言，光源及光接收器的位置調(diào)整裝置是調(diào)整各自的角度的裝置，該角度調(diào)整裝置最好是測角器。此外，光源是圖象，光接收器也可以是拍攝圖象失真量的攝影裝置。


圖1是說明本發(fā)明的折射率分布測定方法的一種實施方式的示意圖。
圖2是說明本發(fā)明的折射率分布測定方法的另一種實施方式的示意圖。
圖3是說明本發(fā)明的折射率分布測定方法的又一種實施方式的示意圖。
圖4是表示預(yù)制棒的彎曲度影響的圖。
圖中標(biāo)號1、激光光源，2、預(yù)制棒，3、光接收器，4、折射率整合液槽，5、折射率整合液，7、圖象，8、攝影裝置。
具體實施例方式
下面用具體事例介紹本發(fā)明的透明體的折射率分布測定方法以及測定裝置的最佳實施方式。
圖1是本發(fā)明的測定方法中的一種實施方式的示意圖。圖1之中(a)為本實施方式的測定方法中所用的光學(xué)系統(tǒng)。此外，本實施方式采用的是空間過濾法，激光源1、透明體——例如預(yù)制棒2、光接收器3配置在同一光軸之上，預(yù)制棒2浸泡在裝有折射率整合液(匹配油)5的折射率整合液槽4中。在光接收器3和折射率整合液槽4之間，為了去除包含在檢出的光信號中的噪聲，改善從透明體2射出的信號的穩(wěn)定性，配置了斬波器6。
在采用空間過濾法的折射率分布測定方法之中，使從激光光源1射出的激光在預(yù)制棒2的徑向進行掃描射入。此時穿過預(yù)制棒2射出的激光依據(jù)預(yù)制棒2具有的折射率分布，被折射后射出，通過測定此時的射出角度推定出預(yù)制棒的折射率分布。
當(dāng)采用此種光學(xué)系統(tǒng)測定預(yù)制棒2的折射率分布時，正如圖1(b)所示，當(dāng)在垂直于光學(xué)系統(tǒng)的光軸的面上僅在預(yù)制棒2上存在角度α的彎曲度時，則如圖1(c)所示，僅僅使激光光源1或光接收器3或者該二者的位置傾斜角度α后測定。此時，到底使激光光源傾斜呢還是使光接收器3傾斜，或者是使該二者都傾斜好呢，可根據(jù)預(yù)制棒2的彎曲狀態(tài)而定。要想使激光光源1或光接收器3傾斜，可用由測角器組合而成的位置(角度)控制系統(tǒng)修正激光光源1和光接收器3的位置。
圖2是本發(fā)明的又一實施方式的示意圖。與圖1相同的部分采用同樣的標(biāo)號標(biāo)示，在下面的圖示中也采用同樣的方法。圖2(a)為表示本實施方式的測定方法中所用的光學(xué)系統(tǒng)。在本實施方式之中，作為光源采用了圖象7。該圖象7既可以從其背后照明，使該圖象信息射入預(yù)制棒2，也可以將照明置于圖象前面使圖象的反射光射入預(yù)制棒2。此外，也可以使用液晶圖象之類自身發(fā)光的圖象信息射入預(yù)制棒2。而且，圖象信息穿過預(yù)制棒2之后，可用攝影裝置8拍攝。此時，由于依據(jù)預(yù)制棒2的折射率分布圖象失真，將該失真量用攝影裝置8拍攝，根據(jù)其失真量求取偏轉(zhuǎn)函數(shù)，通過分析該值測定出預(yù)制棒2的折射率分布。關(guān)于具體的測定的實施方式，可采用專利文獻1中所述的方法。而折射率整合液則是為了減少預(yù)制棒1與空氣的折射率差造成的損耗，使測定精度進一步提高而使用的。
在該光學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)用攝影裝置8拍攝的圖象測定出預(yù)制棒2的彎曲程度，例如圖2(b)所示，在光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂直面上，預(yù)制棒2僅有β角的彎曲度時，正如圖2(c)所示，可將圖象7或攝影裝置8或者該二者的位置僅傾斜角度β后測定。要想使圖象7或攝影裝置8傾斜可用由測角器組合而成的位置(角度)控制系統(tǒng)修正圖象7和攝影裝置8的位置。此時到底是使圖象7傾斜呢還是使圖象攝影裝置8傾斜呢還是使此二者均傾斜呢，仍然需要取決于光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成，預(yù)制棒2的彎曲狀態(tài)，與圖1的情況相同。此外，這種情況下，也可將攝影裝置8拍攝的圖象用計算進行圖象處理進行位置調(diào)整。
下面介紹本發(fā)明的又一種實施方式。圖3(a)與圖2相同，是在分析了圖象的失真量之后測定預(yù)制棒的折射率分布的方法中使用的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。預(yù)制棒2相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸，產(chǎn)生了角度γ的彎曲度。這種情況下，由于相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜，因而與相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的面上產(chǎn)生彎曲度時不同，正如圖3(b)所示，很難看清彎曲的存在。然而，為了正確地把握預(yù)制棒的彎曲度的存在和程度，最好使預(yù)制棒旋轉(zhuǎn)。由于若使預(yù)制棒旋轉(zhuǎn)，不僅可把握是否彎曲還可把握彎曲的程度，因而正如圖3(a)的箭頭所示，可通過旋轉(zhuǎn)圖象7、攝影裝置8調(diào)整位置，使預(yù)制棒2的軸向與光學(xué)系統(tǒng)的光軸構(gòu)成直角。這樣一來，當(dāng)預(yù)制棒上有彎曲時，調(diào)整光源或光接收器或者調(diào)整該二者的位置一事，是指對于預(yù)制棒的軸向以及與該軸向構(gòu)成直角的方向的任一方向光學(xué)系統(tǒng)的光軸均垂直地進行。
此外，在上述實施方式中，雖然舉的是由石英玻璃構(gòu)成的預(yù)制棒的事例。但本發(fā)明適用于內(nèi)部具有折射率分布的任何一種透明體，例如同樣可適用于塑料之類的測定。
若采用本發(fā)明的透明體的折射率分布測定方法及測定裝置，測定透明體的折射率分布時，由于在透明體上產(chǎn)生了彎曲的情況下，依據(jù)其彎曲狀況調(diào)整光源及光接收器或調(diào)整該二者的位置，因而可提供測定透明體的正確的折射率分布的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于透明體的折射率分布測定方法，該透明體內(nèi)部具有折射率分布，其特征在于在通過由配置在同一光軸上的光源、裝有折射率整合液的折射率整合液槽、浸泡在該折射率整合液中的透明體、隔著上述透明體配置在上述光源相反位置上的光接收器構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，將從上述光源來的光射入上述透明體，通過上述光接收器測定從上述透明體射出的光，分析該測定結(jié)果，測定上述透明體的折射率分布的方法之中，設(shè)定為根據(jù)與上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸所對應(yīng)的上述透明體的彎曲狀況，調(diào)整上述光源或光接收器或者該二者的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于上述光源或光接收器或者該二者的位置調(diào)整，是通過調(diào)整各自的角度進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于上述光源或光接收器或者該二者的角度調(diào)整是通過使上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直于上述透明體的軸向及與該軸向構(gòu)成直角的方向中的任一個方向進行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于上述透明體的折射率分布的測定在確認(rèn)上述透明體的彎曲狀況后進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于使上述透明體旋轉(zhuǎn)，確認(rèn)其彎曲狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于上述光源是圖象，上述光接收器是拍攝上述圖象的失真量的攝影裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透明體的折射率分布測定方法，其特征在于上述圖象或攝影裝置或者其二者的位置調(diào)整通過計算機處理用上述攝影裝置拍攝的圖象之后進行調(diào)整。
8.一種用于透明體的折射率分布測定裝置，該透明體內(nèi)部具有折射率分布，其特征在于在具有由配置在同一光軸上的光源、裝有折射率整合液的折射率整合液槽、隔著上述透明體，配置在上述光源相反位置上的用來測定穿過上述透明體的光的光接收器構(gòu)成，其中，上述光源以及上述光接收器均分別設(shè)有位置調(diào)整裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的透明體的折射率分布測定裝置，其特征在于上述光源以及光接收器的位置調(diào)整裝置是指調(diào)整各自的角度的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透明體的折射率分布測定裝置，其特征在于上述角度調(diào)整裝置是測角器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10任一項所述的透明體的折射率分布測定裝置，其特征在于上述光源是圖象，上述光接收器是拍攝上述圖象的失真量的攝影裝置。
全文摘要
透明體的折射率分布測定方法及裝置，當(dāng)通過由配置在同一光軸上的激光光源1、裝滿折射率整合液5的折射率整合液槽4、浸泡在該折射率整合液5中的預(yù)制棒2、隔著上述預(yù)制棒2配置在上述激光光源1相反位置上的光接收器3構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，將從上述激光光源1來的光射入上述預(yù)制棒2，通過上述光接收器3測定從上述預(yù)制棒2射出的光，分析該測定結(jié)果，測定上述預(yù)制棒2的折射率分布時，根據(jù)與光學(xué)系統(tǒng)的光軸所對應(yīng)的預(yù)制棒2的彎曲狀況，調(diào)整激光光源1或光接收器3或其二者位置。即可測定出沒有因預(yù)制棒2的彎曲引起的誤差的真正的透明體的折射率分布。
文檔編號G01N21/41GK1493867SQ03159490
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月7日
發(fā)明者佐佐木一正, 森永次郎, 山本岳彥, 彥, 郎 申請人:佐佐木一正, 昭和電線電纜株式會社