(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のドラムなどのクランプ間に張られた光ファイバ裸線に側方から測定光を照射してその透過光を検出することにより光ファイバの捻じれを検出する方法であって、
前記クランプ間の連続した１本の光ファイバ裸線の長手方向の適宜離間した少なくとも第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求め、これらの各透過光データ間の相関係数を演算して、前記光ファイバ裸線の長手方向の第１の部位と第２の部位の間における捻じれを検出することを特徴とする光ファイバの捻じれ検出方法。
【請求項２】
前記光ファイバ裸線を回転させて前記第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求めることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの捻じれ検出方法。
【請求項３】
前記測定光側を前記光ファイバ裸線の周りに回転させて前記第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求めることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの捻じれ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保存光ファイバなどの光ファイバにおいて、長手方向の捻じれを検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、偏波保存光ファイバの場合、例えば図４に示すように、コア１１とクラッド１２とからなる光ファイバ１０において、クラッド１２内の長手方向に丁度コア１１を挟み込む形で左右に応力付与部１３，１３を設けたものがある。これは、所謂ＰＡＮＤＡ形の偏波保存光ファイバと言われるもので、その他にもいろいろな構造のものがあって、いずれにしても応力付与部の導入によって、非軸対称性を呈するようになる。
【０００３】
この非軸対称性により、偏波保存光ファイバの使用にあたっては、その方向性（向き、或いは捻じれ角）が問題となり、例えば接続時などには、両光ファイバの端面同志の向きを一致させたり、或いは逆に故意にある特定の角度（９０°や３０°などのずれ角）を持たせたりすることが必要となる。つまり、偏波方向の向きを知る必要が生じる。
【０００４】
従来、このような偏波保存光ファイバの向きを検出するには、通常以下のような方法が既に提案されている。
【０００５】
（１）口出しされた光ファイバ裸線に側方から測定光を照射し、その透過光を光学顕微鏡やＣＣＤカメラなどの映像として捉え、偏波保存光ファイバの向きを直接観察する方法。
【０００６】
（２）光ファイバの長手方向からの偏光を直接光学的に測定することによって、光ファイバの精密な方向性を検出する方法。
【０００７】
（３）さらには、図５に示すように、光源２１からの平行な測定光ｒ１を偏波保存光ファイバの光ファイバ裸線１０部分に照射し、その透過光ｒ２の輝度分布をＣＣＤカメラ２２などによって捉え、これをコンピュータ内蔵のコントローラ２３などで演算して、例えば図６に示すような輝度分布特性曲線Ｉとしてグラフ化し、このグラフ化処理された実測の輝度分布データの特徴的なプロファイルと、予め方向性（向き）の既知であるモデルプロファイルとの比較により、偏波保存光ファイバの向きを検知する方法。
【０００８】
この輝度分布を用いる方法については、本出願人は既に提案しており（特開平０２−１９６２０４号）、例えば上記と同様のＰＡＮＤＡ形の偏波保存光ファイバの場合を例にとると、図７に示すように、光ファイバ裸線１０の左右の応力付与部１３，１３と平行する側方から測定光ｒ１を照射した場合、各構成部分の僅かな屈折率の相違により、上記図６に示す輝度分布特性曲線Ｉにおいて、中心からずれた２箇所に輝度分布のピーク部分Ｉａ，Ｉｂが現れる。なお、図７中２４はＣＣＤカメラ２２のピント面である。
【０００９】
この左右のピーク部分Ｉａ，Ｉｂは、左右の応力付与部１３，１３の位置関係に対応するもので、左右のピーク値がほぼ同一であれば、左右の応力付与部１３，１３は測定光ｒ１に対して平行であると言え、また、左右のピーク値が異なれば、左右の応力付与部１３，１３が測定光ｒ１に対してある角度でずれていると判断することができる。したがって、図６の輝度分布特性曲線Ｉでは、中心の輝度強度とピーク値の差ｄが最も大きくなるところを基準として、実測された輝度分布のプロファイルとモデルプロファイルとの比較を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記各方法の場合、次のような改善すべき問題点があった。
（１）先ず、透過光による映像を直接観察する方法では、対象となる光ファイバ径が数十μｍと極めて小さく、また、光ファイバ構造の非軸対称性を形作る応力付与部における屈折率の変化も微差であることから、得られる画像のエンジ部分が不明瞭となり易く、正確な向き（捻じれ角）が得られ難かった。
【００１１】
（２）次に、偏波面の偏光を直接光学的に測定する方法では、光ファイバの端面から伝送光を取り出す必要があるため、側方からの測定が行えず、光ファイバ自体を切断したり、切削する必要があり、手間が掛かり作業性が悪かった。また、事前に向きの変化の予測が付け難いという問題もあった。
【００１２】
（３）さらに、輝度分布データの特徴的なプロファイルによる上記図５の方法では、予め種々の構造の光ファイバについての捻じれ角既知のモデルプロファイルパターンを用意しておく必要があり、結構面倒であった。また、試料となる光ファイバに固有の歪みとモデルプロファイルパターン間に差が生じ易く、これが誤差として影響するなどの問題もあった。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバの切断や切削を不要とし、また、予め捻じれ角既知のモデルプロファイルを用意する必要もなく、かつ、高精度で光ファイバの長手方向の捻じれを検出することができる光ファイバの捻じれ検出方法を提供せんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、上下のドラムなどのクランプ間に張られた光ファイバ裸線に側方から測定光を照射してその透過光を検出することにより光ファイバの捻じれを検出する方法であって、
前記クランプ間の連続した１本の光ファイバ裸線の長手方向の適宜離間した少なくとも第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求め、これらの各透過光データ間の相関係数を演算して、前記光ファイバ裸線の長手方向の第１の部位と第２の部位の間における捻じれを検出することを特徴とする光ファイバの捻じれ検出方法にある。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、前記光ファイバ裸線を回転させて前記第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求めることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの捻じれ検出方法にある。
【００１６】
請求項３記載の本発明は、前記測定光側を前記光ファイバ裸線の周りに回転させて前記第１の部位と第２の部位における周方向からの各透過光データを求めることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの捻じれ検出方法にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る光ファイバの捻じれ検出方法を実施するための装置系の一例を示したもので、基本的には、上記図５に示した装置系と類似し、同一構成部分には同一の符号を付してある。
【００１８】
かゝる本発明では、光ファイバ裸線１０を上下で固定するドラムなどのクランプ２５，２５を回転手段（図示省略）によって回転させるようにすると共に、昇降手段（図示省略）によって上下動させるように構成してある。なお、図中２６，２７は光学系をなすレンズなどの光学部品である。
【００１９】
このような装置系において、本発明の場合、先ず、光ファイバ裸線１０の第１の部位であるａ点に測定光ｒ１を照射し、この状態で、光ファイバ裸線１０を３６０°回転させる。そして、このときの輝度分布をＣＣＤカメラ２２などによって捉え、この透過光データをコンピュータ内蔵のコントローラ２３などで演算処理して、図２に示すように、輝度分布特性曲線ＩＩとしてグラフ化する。
【００２０】
次に、光ファイバ裸線１０を少々下げ（図１中ｘだけ下降させ）、第２の部位であるｂ点に測定光ｒ１を照射し、この状態で、やはり光ファイバ裸線１０を３６０°回転させる。そして、このときの輝度分布をＣＣＤカメラ２２などによって捉え、この透過光データをコンピュータ内蔵のコントローラ２３などで演算処理して、図２に示すように、輝度分布特性曲線ＩＩＩとしてグラフ化する。
【００２１】
この後、これらの各透過光データに対して、以下のような数学的な処理を加えて、光ファイバの捻じれを判定、検出する。
【００２２】
上記輝度分布特性曲線ＩＩ〜ＩＩＩの各透過光データのサンプル数がｎ個であるとすれば、曲線ＩＩ〜ＩＩＩは、次のような配列式ａ，ｂで表される。
【００２３】
【数１】
0004018298.tif 000002
【００２４】
【数２】
0004018298.tif 000003
【００２５】
次に、上記式ｂにおいて、ｄ個だけデータをずらしたのもをｂ（ｄ）として表す。なお、ここで、ｂ（ｎ）＝ｂであり、ｄは１〜ｎの整数である。また、ｂ（ｄ）は実測データｂからθ＝（３６０／ｎ）×ｄだけ光ファイバ測定の原点を回転した時の配列式である。この配列式は、次のように表される。
【００２６】
【数３】
0004018298.tif 000004
【００２７】
この後、上記式ａと式ｂ（ｄ）の相関係数Ｃｏ（ａ，ｂ（ｄ））を求める。この式Ｃｏ（ａ，ｂ（ｄ））は、次のように表される。
【００２８】
【数４】
0004018298.tif 000005
【００２９】
この相関係数Ｃｏ（ａ，ｂ（ｄ））の横軸を光ファイバ裸線の長手方向軸のずれ角θ〔＝（３６０／ｎ）×ｄ（ただし、ｄ＝１〜ｎ）〕として演算した結果をグラフ化すると、図３の如くであった。この相関係数Ｃｏ（ａ，ｂ（ｄ））の値の中で最も大きい相関値Ｃｏｍａｘ  （ａ，ｂ（ｄｍａｘ  ））が得られた時のθ軸方向のずれ角θｍａｘ  は、上記輝度分布特性曲線ＩＩのプロファイルと、上記輝度分布特性曲線ＩＩＩから角θだけずらしたプロファイルが最も一致した時のθである。すなわち、上記図１の第１の部位であるａ点と第２の部位であるｂ点からｄ個ずらした点での光ファイバ内の内部構造における長手方向（θ軸方向）のずれの角、即ち捻じれの角として捉えることができる。さらに、ａ〜ｂ間の距離ｘで除算すれば、長手方向の捻じれの割合が得られる。
【００３０】
因みに、コア径＝８μｍ、クラッド径＝１２５μｍ、左右の応力付与部径＝３５．５μｍであるＰａｍｄａ形の光ファイバをサンプルとして、第１の部位ａ〜第２の部位ｂ間の距離ｘを５０ｍｍとし、また、サンプル点ｎ＝３６０として試験したところ、応力付与部の長手方向の捻じれ角は、約０．２°／ｍｍとして求められた。
【００３１】
なお、上記実施の態様では、測定光の照射点はａ，ｂ点の２箇所であったが、本発明では３箇所以上とすることも可能である。また、上記実施の態様の場合、光ファイバ裸線を回転させる構成であったが、本発明はこれに限定されず、測定光を照射する光源側と透過光を受けるＣＣＤカメラ側などの装置系を連動して光ファイバ裸線の周りに回転させるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る光ファイバ捻じれ検出方法によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００３３】
（１）先ず、光ファイバ裸線の全周（３６０°）からの透過光データに対して数学的な処理を施して、光ファイバの捻じれを求めるものであるため、従来の一方からの測定光の照射による単一透過光データによる方法に比較して、高精度の検出結果が得られる。
【００３４】
（２）また、捻じれの検出にあたって、従来のように、予め方向性の既知であるモデルプロファイルが必要とされないため、コア偏心、屈折率分布や応力付与部の大きさ、形状及び位置などのモデルプロファイルからのずれなどに影響されずに検出できるという利点がある。
【００３５】
（３）上記モデルプロファイルが必要とされないことによって、事前に内部構造の不明な光ファイバ裸線に対しても何ら問題なく対応することができる。
【００３６】
（４）もちろん、透過光による映像を直接観察するものではないため、光ファイバ径が小さいことや応力付与部における屈折率の変化の小さいことによる問題なども根本的に解消される。
【００３７】
（５）また、偏波面の偏光を直接測定するものではないため、光ファイバ自体を切断したり、切削する必要もなく、良好な作業性が得られる。
【００３８】
（６）このように光ファイバの捻じれが高精度で検出できる結果、光ファイバ接続や伝送光の偏波保存を高精度で保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る光ファイバの捻じれ検出方法を実施するための装置系の一例を示した概略説明図である。
【図２】  図１の装置系により得られた透過光データのグラフである。
【図３】  図２の透過光データの数学的な処理によって得られた相関係数を示したグラフである。
【図４】  偏波保存光ファイバの一例を示した斜視図である。
【図５】  従来の光ファイバの捻じれを検出する方法を示した概略説明図である。
【図６】  図５の検出方法により得られた透過光データのグラフである。
【図７】  図５の検出方法における光ファイバ裸線への測定光の照射状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１０                  光ファイバ裸線
１１                  コア
１２                  クラッド
１３                  応力付与部
２１                  光源
２２                  ＣＣＤカメラ
２３                  コントローラ
ｒ１                  測定光
ｒ２                  透過光
【図１】
0004018298.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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