(57)【要約】【課題】  延伸後に発生した光ファイバーの欠陥を検出する。【解決手段】  プリフォーム１１をヒータ３０で加熱し延伸して光ファイバー１３とする。検査光源４０の検査光４６をプリフォーム端面１１ａから入れる。検査光４６は、プリフォーム１１，光ファイバー１３内を伝送する。プリフォーム１１を延伸する際に欠陥が発生していると、検査光４６は散乱光となる。受光素子４３は、その散乱光を検出する。プリフォーム１１を延伸する際に生じる光ファイバー１３の欠陥をオンラインで検出し、延伸条件の変更を適宜行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する際に、前記光ファイバーの欠陥を検査する光ファイバーの検査方法において、
前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れ、
延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出し、
前記光ファイバーの欠陥を検査することを特徴とする光ファイバーの検査方法。
【請求項２】
前記光ファイバー母材に入れられる光の進行方向が、
前記延伸方向と略平行であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバーの検査方法。
【請求項３】
前記延伸方向に対して略垂直、あるいは斜めに前記光ファイバー側面から更に光を入れることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバーの検査方法。
【請求項４】
前記光ファイバーに更に入れられる光の進行方向が、
前記延伸方向に対して略垂直、あるいは斜めであることを特徴とする請求項３記載の光ファイバーの検査方法。
【請求項５】
前記光ファイバー母材にポリマーから形成されているものを用いることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の光ファイバーの検査方法。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つ記載の光ファイバーの検査方法を用いて製造されたことを特徴とする光ファイバー。
【請求項７】
光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する方法において、
前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れ、
延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出して前記光ファイバーの欠陥の位置を検知し、
前記欠陥位置を記憶することを特徴とする光ファイバーの製造方法。
【請求項８】
光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する延伸手段を備える光ファイバーの検査装置において、
前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れる光源と、
延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出する検出部と、
前記散乱光の位置を記憶する記憶手段と、を有することを特徴とする光ファイバーの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーの検査方法及び装置並びに光ファイバー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信産業の発達に伴い、光ファイバーの需要が高まると共に伝送損失が小さく、低価格であるものが要求されている。プラスチック光学部材は、同一構造を有する石英系の光学部材と比較して、製造および加工が容易であること、並びに低価格であること等の利点がある。特に、プラスチック光ファイバーは、素材が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で加工性が良く、石英系光ファイバーと比較して口径の大きい光ファイバーの製造が容易である。さらに低コストで製造が可能であるという長所も有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光伝送体として種々検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバーは、プラスチックからなる芯（以下、コア部と称する）とコア部より低屈折率のプラスチックからなる外殻（以下、クラッド部と称する）とから構成されている。プラスチック光ファイバーの製造方法の１つに、溶融押し出し法によりパイプ状のクラッド部（以下、クラッドパイプと称する）を形成し、そのクラッドパイプ中にコア部を形成する。クラッドパイプ中にコア部を形成する方法としては、界面ゲル重合法が知られている。光ファイバー母材（以下、プリフォームと称する）を作製し、そのプリフォームを溶融延伸してプラスチック光ファイバーを得る方法がある。
【０００４】
光ファイバーは、コア部及びクラッド部に異物や気泡などの欠陥が存在すると、光伝送を行った際に、その欠陥で光の乱反射が発生し伝送損失が増大するおそれがある。また、欠陥が多数生じている場合には、光ファイバーとして用いることができない場合もある。そこで、プリフォーム中の欠陥を検出する方法及び装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、光学用部品の表面及び内部の欠陥を検出する検出装置及び方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９２１１号公報
【特許文献２】特開２００３−０７５３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前者の欠陥検出方法及び装置は、プリフォームの欠陥検査であるため、延伸の際に生じる欠陥の検出ができない。このため、プリフォームを延伸して光ファイバーを得た後に、再度欠陥の有無の検査を行う必要がある。また、延伸直後からスジ状の欠陥が連続して生じていても作業者はその欠陥の発生を延伸終了後の検査まで知ることができないため、作業時間のロスが生じることとなる。さらに、その欠陥検出方法及び装置は、プリフォームを延伸できるか否かのレベルの欠陥を検出するものであり、光ファイバーの光学特性に求められる欠陥を検査する方法及び装置として必ずしも適当ではない。
【０００７】
後者の欠点検出方法及び装置は、光学部品である透明板状体の表面の検査と共にその端面から照射光を入れることにより、その内部の検査も行っている。しかしながら、検査対象物を透明板状体に限定している。そのため、円柱体であるプリフォーム内部の検査には必ずしも適切でなく、プリフォームを延伸する際に光ファイバーに発生する欠陥の検査方法として適用することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、プリフォームを延伸する際に光ファイバーに含まれる欠陥をオンラインで検査できる光ファイバーの検査方法及び装置並びにその方法で得られる光ファイバー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討した結果、以下の手段により上記課題を解決できることを見出した。光ファイバー母材を延伸する際に、光ファイバー母材の未延伸部から光を入れて光ファイバーに光を伝送する。光ファイバー中の欠陥部分で散乱する散乱光を受光素子にて検出することで、光ファイバーの欠陥部分を検出することが可能となる。
【００１０】
本発明の光ファイバーの検査方法は、光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する際に、前記光ファイバーの欠陥を検査する光ファイバーの検査方法において、前記光ファイバー母材の未延伸部、特に端面すなわち柱状の上面から光を入れ、延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出し、前記光ファイバーの欠陥を検査する。前記光ファイバー母材に入れられる光の進行方向が、前記延伸方向と略平行であることが好ましい。前記延伸方向に対して略垂直に、あるいは斜めに前記光ファイバー側面から更に光を入れる方法と組み合わせても良い。前記光ファイバーに更に入れられる光の進行方向が、前記延伸方向に対して略垂直、あるいは斜めであっても良い。前記光ファイバー母材にポリマーから形成されているものを用いることが好ましい。
【００１１】
本発明には、前記光ファイバーの検査方法を用いて製造される光ファイバーが含まれる。本発明の光ファイバーの製造方法は、光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する方法において、前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れ、延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出して前記光ファイバーの欠陥の位置を検知し、前記欠陥位置を記憶する。
【００１２】
本発明の光ファイバーの検査装置は、光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する延伸手段を備える光ファイバーの検査装置において、前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れる光源と、延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出する検出部とを有し、前記散乱光を検出し、前記光ファイバーの欠陥を検査する。本発明の光ファイバーの検査装置は、光ファイバー母材を延伸して光ファイバーを製造する延伸手段を備える光ファイバーの検査装置において、前記光ファイバー母材の未延伸部から光を入れる光源と、延伸された前記光ファイバーからの散乱光を前記光ファイバーの外周面から検出する検出部と、前記散乱光の位置を記憶する記憶手段とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバーの検査方法及び装置によれば、延伸中の光ファイバーに検査光を入れることができるため、欠陥による光の漏洩が無いという光ファイバーの基本性能をオンラインで検査することができる。また、延伸後の光ファイバーを検査する箇所には光源を設けることが必ずしも必要でないため、検査装置を小型化することができる。もっとも、光ファイバー外周に検査用の光源を設けることで、欠陥を明確に検出することができる。さらに、光ファイバー内に検査光を入れるため光ファイバー表面の微細傷、汚れの影響を受けにくく、光ファイバー内部に生じた欠陥の検査を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すようにプリフォーム製造工程１０を経てプリフォーム１１が得られる。プリフォーム１１を延伸工程１２で延伸することにより所望の径の光ファイバー１３が得られる。光ファイバー１３は、そのままの形態でも用いることができるが、通常はその外周に保護層を設ける。保護層は、光ファイバー１３に被覆工程１４を行うことで形成される。被覆工程１４により光ファイバー１３に保護層が形成され、光ファイバーケーブル１５が得られる。
【００１５】
以下の説明においては、素材にポリマーを用いるプラスチック光ファイバーの検査方法及び装置並びにその方法で得られるプラスチック光ファイバーを例示して説明する。しかしながら、本発明の光ファイバーの検査方法及び検査装置は、石英系光ファイバーにも適用可能である。
【００１６】
クラッド部は、コア部を伝送する光がそれらの界面で全反射するために、コア部の屈折率より低い屈折率を有し、コア部との密着性が良く、耐久性，耐熱性に優れているものが好ましく用いられる。また、クラッド部を溶融押出し成形法により形成する場合には、熱可塑性樹脂が用いられる。例えば、クラッド部の原料であるモノマーとしては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ），スチレン，重水素化メチルメタクリレート，含フッ素化合物（例えば、フッ化ビニリデン，トリフルオロエチルメタクリレート，ヘキサフルオロイソプロピル−２−フルオロアクリレートなど）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら各モノマーからホモポリマーを重合してクラッド部として用いる。
【００１７】
前記ポリマーには、モノマーを２種以上用いた共重合体（コポリマー）、さらに２種以上のポリマーの混合物（混合ポリマー）を用いることも可能である。また、クラッド部は光伝送損失の改善，光ファイバーの吸湿防止，曲げ損失の改善，力学的強度の向上などの特性改良のために２層以上とすることも可能である。なお、クラッド部は、円筒中空状のクラッドパイプとして形成するとその中にコア部の形成を容易に行うことが可能となる。
【００１８】
コア部の原料は、その重合体が伝送される光に対して光透過性があり、クラッド部の屈折率より高い屈折率を有するものであれば、特に限定されるものではないが、伝送される光信号の伝送損失が少ない材料を用いることが好ましい。原料モノマーとしては、ＭＭＡ，重水素化メチルメタクリレート，含フッ素化合物（例えば、トリフルオロエチルメタクリレート，ヘキサフルオロイソプロピル−２−フルオロアクリレートなど）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら各モノマーからホモポリマーを重合してコア部として用いる。また、コポリマー，混合ポリマーを用いることも可能である。
【００１９】
前述したモノマーからポリマーを重合する際に、重合状態や重合速度を制御したり、延伸工程に適する分子量に制御したりすることを目的として、重合開始剤及び重合調整剤（連鎖移動剤）を添加することが好ましい。
【００２０】
重合開始剤としては、重合の形態や用いるモノマーに応じて適宜選択することができる。例えば、熱重合における重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、これら重合開始剤は、２種類以上併用しても良い。
【００２１】
重合調整剤（連鎖移動剤）は、主にポリマー分子量の調整のために用いられ、モノマーの種類や目的とするポリマーの重合度に応じて適宜選択する。例えば、モノマーにメチルメタクリレート系化合物を用いた場合には、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタンなど）、チオフェノール類（例えば、チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオールなど）などが好ましく、なかでもｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタンを用いることが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子（Ｄ）で置換した重合調整剤を用いることもできる。また、前述した重合調整剤を２種類以上併用しても良い。なお、用いられる重合調整剤（連鎖移動剤）は、前述したものに限定されるものではない。
【００２２】
プラスチック光ファイバーは、コア部がその中心から外側に向かって屈折率の分布を有しているグレーデッドインデックス型（以下、ＧＩ型と称する）であると、高い伝送容量を有するために好ましい。しかしながら、本発明は、ＧＩ型プラスチック光ファイバー製造への適用に限定されるものではない。例えば、ステップインデックス型（ＳＩ型）、単一モード型（ＳＭ型）プラスチック光ファイバーを製造する際にも適用することは可能である。
【００２３】
プリフォーム製造工程１０の一例としてＧＩ型のプリフォームの製造方法について説明する。ＧＩ型プラスチック光ファイバーのプリフォーム１１の製造方法は、特許３３３２９２２号公報に記載されているように、クラッド部となるポリマーの中空管を作製し、その中空管内にコア部を形成するモノマー及びドーパント（屈折率調整剤）などの添加剤を注入し、界面ゲル重合法によりポリマーを重合することによりコア部を形成する方法を例示することができる。またその他には、重合後のポリマーの屈折率が異なるように重合性組成物を逐次添加するコア部の形成法も適用することができる。
【００２４】
ドーパントとしては、安息香酸ベンジル、硫化ジフェニル、リン酸トリフェニル、フタル酸ベンジル−ｎ−ブチル、フタル酸ジフェニル、ビフェニル、ジフェニルメタン、リン酸トリクレジル、ジフェニルスルホキシドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
図２に示すように延伸部を備える検査装置のアーム２０にユニバーサルジョイント２１とプリフォームホルダ２２とを介してプリフォーム１１が取り付けられている。アーム２０の一方は、ボールネジ２３と接続している。ボールネジ２３は、モータ２４のシャフト２５と噛み合っている。また、アーム２０の他方は、ガイド２６を備えた直動機構と接続している。アーム２０は、ボールネジ２３とモータ２４の回転に伴って回転するシャフト２５とにより上下運動を行う。この際に、アーム２０は、ガイド２６に案内され一直線上を往復運動可能である。
【００２６】
プリフォーム１１を加熱するためにヒータ３０が設けられている。また、光ファイバー１３を冷却するクーラ３１，延伸距離をカウントする距離カウンタ３２及び光ファイバー１３を延伸するローラ３３，３４が設けられている。ローラ３３には、モータ３５が取り付けられ駆動ローラとなっている。さらに、光ファイバー１３を連続的に巻き取る巻取機３６が設けられている。
【００２７】
プリフォームホルダ２２には、検査光源４０が設けられている。レンズ台４１にはレンズ対４２が載せられており、検査光源４０から発生する光をレンズ対４２を通してプリフォームの端面１１ａから検査光４６として入れる。なお、プリフォーム１１を構成する素材によるが、プリフォーム１１の側面から入射した光がコア部を導波する場合は、検査光の入射をプリフォーム側面から行っても良い。また、光ファイバー１３内の欠陥により発生する散乱光を検出する受光素子４３が設けられている。外乱光によるノイズの発生を抑制するため受光素子４３は遮光箱４４内に備えられていることが好ましい。受光素子４３で受光された光量は、光電変換器４５で電気信号に変換する。また、図では、レンズ対４２は、２枚から構成されているものを示しているが、３枚以上であっても良いし、１枚のレンズを用いても良い。
【００２８】
検査光源４０には、ハロゲンランプ，キセノンランプ，水銀ランプ，ナトリウムランプ，あるいはＬＥＤランプなどの各種ランプ，Ｈｅ−Ｎｅレーザー，Ａｒレーザー，ダイレーザーなどの各種レーザーなどを用いても良い。また、検査光は、可視光でも良いし、紫外線，赤外線領域でも良いが、散乱光が目視で確認できる可視光を用いることが好ましい。また、受光素子４３は、特に限定されるものではないが、シリコンフォトダイオード，ガリウムヒ素ダイオードなどを用いることができる。また、受光素子４３に代えてＣＣＤカメラなどの撮影装置を用いることもできる。
【００２９】
これら各機器を作動制御するためにコントローラ３７を用いる。コントローラ３７には、ヒータ３０の温度，距離カウンタ３２でカウントされる延伸距離が送信される。これら値に基づき、コントローラ３７は、プリフォーム１１の位置決め，延伸速度の調整を行うためにモータ２４，モータ３５の作動を制御する。また、光電変換器４５からの信号に基づき、光ファイバー１３の欠陥による散乱光の発生を検出する。コントローラ３７にコンピュータ３８を接続し、欠陥発生位置を記憶させることで、巻き取られた光ファイバー１３の欠陥位置を容易に知ることが可能となる。また、コンピュータ３８に予め延伸距離とプリフォーム１１の位置決めの関係を最適なものとするプログラムを入力する。そのプログラムをコントローラ３７が逐次読み出し、モータ２４，３５の作動を制御することで延伸の自動化を行うことが可能となる。
【００３０】
始めに、プリフォーム１１の一端をヒータ３０でガラス転移温度を上回る温度まで加熱する。例えば、プリフォーム１１を形成するポリマーの融解温度まで加熱する例が挙げられる。溶融したプリフォーム１１の先端をローラ３３，３４で引っ張ることで所望の外形寸法の光ファイバー１３を形成する。光ファイバー１３をクーラ３１に通して冷却する。検査光源４０から検査光４６を延伸方向Ｘに対して略平行に入れる。検査光４６は、プリフォーム１１，光ファイバー１３内を伝送する。プリフォーム１１，光ファイバー１３内に欠陥が生じると、そこで検査光４６が散乱光となる。受光素子４３でその散乱光を検出する。距離カウンタ３２で延伸距離をカウントしながらローラ３３，３４で引っ張って巻取機３６で巻き取る。コントローラ３７は、距離カウンタ３２から送信される延伸距離に応じてモータ２４を作動させてシャフト２５を適量回転させることでボールネジ２３を適量移動させる。そして、光ファイバー１３として引き出される素材と見合うだけヒータ３０の中にプリフォーム１１を下降させる。このように連続して光ファイバー１３を延伸させながら散乱光を受光素子４３で検出する。本発明によれば、光ファイバー１３の内部に検査光４６を入れるため、光ファイバー１３の表面の微細傷，汚れの影響を受けにくい。
【００３１】
また、欠陥の発生が激しいことをコンピュータ３８が判断すると装置を停止させる信号をコントローラ３７に送信する。コントローラ３７は、その信号に基づき、装置を停止することで無駄な延伸を行う必要が無くなる。また、未延伸のプリフォーム１１は、延伸条件を最適なものに変更した後に再度延伸を行い光ファイバー１３を製造することで材料の無駄を減らすことができる。このように本発明を行うことでコスト低減を図ることが可能となる。また、本発明の検査方法を用いて製造された光ファイバー１３は、欠陥発生位置を製造中に知ることができるため、製造後の検査が不要となる。さらに、オンラインで欠陥の発生を知ることが可能となるため、適宜最適な延伸条件に設定することも可能となる。なお、検出された欠陥部は不良品部として、検査後の任意の工程で除去することが可能となる。
【００３２】
なお、欠陥による散乱光を顕著にする目的で、延伸方向Ｘと略垂直に、あるいは斜めに前記光ファイバー１３の側面から光を入れる検査光源４７，レンズ対４８と組み合わせても良い。検査光４９は、光ファイバー１３の側面から入り、欠陥部分で散乱光となる。検査光源４７の位置，距離，角度を適切に調整することで、プリフォーム端面１１ａからの検査光４６のみの場合よりも、より強い散乱光を得ることができ、欠陥を明確に検出することができる。また、検査光源は、２台に限定されず、３台以上取り付けたものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】光ファイバーの製造方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係る光ファイバーの検査装置の正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  プリフォーム
１１ａ  プリフォーム端面
１３  光ファイバー
４０  検査光源
４３  受光素子
４６，４９  検査光
【図１】
2005070033.tif 000003
【図２】
2005070033.tif 000004