(57)【要約】【課題】任意の光ファイバにおいて特定の波長で実効的な単一モード条件が満たされていることを確認する方法を提供することにある。【解決手段】対象となる光ファイバ２３の一方の端部２３ａに、波長λａの光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器２１を配置すると共に、光ファイバ２３と光パルス試験器２１との間に、波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換器２４を配置して、光ファイバ２３中のＬＰ11の損失α11を測定し、光ファイバ２３の一方の端部２３ａに光パルス試験器２１を接続して配置して、光ファイバ２３中のＬＰ01の損失α01を測定し、ＬＰ11の損失α11と前記ＬＰ01の損失α01の損失比ｋ＝α11−α01（ｄＢ）を演算し、前記損失比ｋが設定した閾値Ｑ（ｄＢ）の値以上であるとき前記光ファイバが単一モード伝送であると判定した。【選択図】図２
2011038907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となる光ファイバの片端に、波長λａの光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器を配置すると共に、前記光ファイバと前記光パルス試験器との間に、波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段を配置して、前記光ファイバ中のＬＰ11の損失α11を測定し、
前記光ファイバの片端に光パルス試験器を接続して配置して、前記光ファイバ中のＬＰ01の損失α01を測定し、
前記ＬＰ11の損失α11と前記ＬＰ01の損失α01の損失比ｋ＝α11−α01（ｄＢ）を演算し、
前記損失比ｋが設定した閾値Ｑ（ｄＢ）の値以上であるとき前記光ファイバが単一モード伝送であると判定した
ことを特徴とする光ファイバの単一モード伝送の確認方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
ＬＰ01の損失α01の測定評価時に、対象となる光ファイバに直径６０ｍｍで１回の曲げを付与する
ことを特徴とする光ファイバの単一モード伝送の確認方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
前記モード変換手段として、長周期グレーティングを用いる
ことを特徴とする光ファイバの単一モード伝送の確認方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
前記閾値Ｑを１６．３ｄＢ以上２２．３ｄＢ以下とする
ことを特徴とする光ファイバの単一モード伝送の確認方法。
【請求項５】
対象となる光ファイバの片端側に配置され、波長がλ1からλnの範囲にて異なる光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器と、
λ1からλnの範囲にて異なる波長の伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段として複数の異なるグレーティング周期を有する長周期グレーティングを用い、
各波長における当該光ファイバ中でのＬＰ11の損失α11とＬＰ01の損失α01との比ｋ＝α11−α01（ｄＢ）の値の大きさが、設定した閾値Ｑ（ｄＢ）の値と一致する波長λmをＬＰ11モードの遮断波長として決定する
ことを特徴とする光ファイバの遮断波長の測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光ファイバの遮断波長の測定方法であって、
ＬＰ01の損失α01の測定評価時に、対象となる光ファイバに直径６０ｍｍで１回の曲げを付与する
ことを特徴とする光ファイバの遮断波長の測定方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の光ファイバの遮断波長の測定方法であって、
前記閾値Ｑを１６．３ｄＢ以上２２．３ｄＢ以下とする
ことを特徴とする光ファイバの遮断波長の測定方法。
【請求項８】
複数の光ファイバ心線から目的とする光ファイバ心線を特定する光ファイバ心線の対照方法であって、
対象となる光ファイバの片端側に配置され、波長λbの光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器と波長λbの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段とを具備し、
前記光ファイバに一定条件での曲げを与え、前記光パルス試験器のモニタ波形から読み取れる曲げ損失値の値が設定した閾値Ｔ（ｄＢ）の値以上であるときに前記光ファイバが目的とする光ファイバであると特定する
ことを特徴とする光ファイバ心線の対照方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光ファイバ心線の対照方法であって、
波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段として光ファイバに長周期グレーティングを付与した光ファイバコードを用いる
ことを特徴とする光ファイバ心線の対照方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの特性評価方法および心線対照方法に関し、詳細には、光ファイバ通信網を構築する各種の光ファイバが、ある特定波長の光に対して単一モード伝送することが可能かどうかを判定する、もしくは各種の光ファイバの実効遮断波長を測定評価する方法、および接続などの作業場所において目標とする光ファイバ心線を判別するための心線対照方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバにおいて、単一モード伝送が可能な波長領域（単一モード波長域）は、一般にコア径や、コアとクラッド間の比屈折率差により決定される。単一モード波長域では高次のモードが光ファイバ中を伝搬しないため、多モード分散による信号劣化が生じず、高速での信号伝送が可能となる。
【０００３】
従って、単一モード波長域を規定するパラメータとしての遮断波長（カットオフ波長）、およびその測定評価方法は重要である。遮断波長は、大別して、１．理論遮断波長λcと、２．実効遮断波長λceの２つがあり、理論遮断波長λc以上の波長では基本伝搬モードＬＰ01だけしか存在しない。一方、実効遮断波長λce以上であっても、理論遮断波長λc未満の波長であれば、光ファイバ中に１次の高次モードＬＰ11が存在し得る。しかし、上記の波長域では、ＬＰ11の曲げ損失が大きく、ＬＰ11モードの光パワーはほとんど光ファイバの終端には到達しないため、実効的にはＬＰ01だけの単一モード伝送が実現できる。従って、ファイバ長と実効遮断波長λceとの関係を示すグラフである図１４に示すように、実効遮断波長λceは光ファイバ長依存性を持ち、ファイバ長を０としたときのλceの極限値が、理論遮断波長λcに対応すると考えられる。
【０００４】
従来、実効遮断波長λceの測定方法としては、例えば非特許文献１に記載があるように、曲げ損失法（従来技術１）とマルチモード励振法（従来技術２）が知られている。
【０００５】
これらの方法に用いる測定系を図１５および図１６に示す。曲げ損失法による実効遮断波長の測定系では、図１５に示すように、白色光源１０１と受光器１０２との間に被測定光ファイバ１０３が配置される。被測定光ファイバ１０３の一方の端部１０３ａが分光器１０５に接続され、分光器１０５が白色光源１０１に接続される。被測定光ファイバ１０３の他方の端部１０３ｂが受光器１０２に接続される。受光器１０２と分光器１０５に計算機１０６が接続される。この測定系では、被測定光ファイバ１０３には第１の曲げ部１０３ｃと第２の曲げ部１０３ｄが付与されている。第１，第２の曲げ部１０３ｃ，１０３ｄの直径はそれぞれ２８０ｍｍ，６０ｍｍである。
【０００６】
他方、マルチモード励振法による実効遮断波長の測定系では、図１６に示すように、白色光源２０１と受光器２０２との間に多モードファイバ２０３と被測定光ファイバ２０４が配置される。多モードファイバ２０３と被測定光ファイバ２０４とは直列に配置されており、多モードファイバ２０３の一方の端部２０３ｂと被測定光ファイバ２０４の一方の端部２０４ａとが接続される。多モードファイバの他方の端部２０３ａが分光器２０５に接続され、分光器２０５が白色光源２０１に接続される。被測定光ファイバ２０４の他方の端部２０４ｂが受光器２０２に接続される。受光器２０２と分光器２０５に計算機２０６が接続される。この測定系では、被測定光ファイバ２０４には曲げ部２０４ｃが付与されている。曲げ部２０４ｃの直径は２８０ｍｍである。
【０００７】
図１５および図１６中のファイバ曲げ径と被測定光ファイバ長（２ｍ）はＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合  電気通信標準化部門）において標準化規定されている値である。図１５に示す曲げ損失法は、伝搬モードＬＰ01と１次の高次モードＬＰ11の曲げ損失の差を利用したものであり、図１６に示すマルチモード励振法は被測定ファイバ２０４の伝搬光強度が多モードから単一モードに変化する波長領域で大きく変化することを利用している。なお、曲げ損失法で被測定ファイバ長を２２ｍとして測定した際の実効遮断波長の値も、ケーブル遮断波長として広く用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】松本弘一編著、「光測定器ガイド  全面改訂版」、オプトロニクス社、2004年6月、pp.176-178
【非特許文献２】松井隆、戸毛邦弘、倉嶋利雄、冨田茂、清水正利、「チャープ型グレーティングを用いた心線対照技術に関する検討」、2009年  電子情報通信学会総合大会、Ｂ-13-13、p.501
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、近年、ドーパント分布の工夫や空孔の付与によって、曲げ損失が非常に小さな光ファイバなどの研究開発が進められており、このような光ファイバでは１次の高次モードＬＰ11の曲げ損失も従来の光ファイバよりも小さいため曲げ損失法による測定は非常に困難である。また、マルチモード励振法もマルチモードファイバでのモードの励振状態や、マルチモードファイバと被測定光ファイバとの接続状態、さらには被測定光ファイバの損失特性、例えばＯＨ基吸収損失（１４００ｎｍ付近）が大きい場合などでは、誤差が生じやすい。
【００１０】
さらに図１５および図１６に示したように、従来技術１，２では被測定光ファイバの長さを指定して、すなわち、事前に被測定光ファイバの長さを調整して、あくまで、その長さに対応する値（図１５および図１６では２ｍ）として、実効遮断波長λceを決定する必要があり、使用するファイバ長を考慮した上で、図１４に示したようなλceのファイバ長依存性を求めるには、測定するファイバ長を変えて、複数回の測定を行う必要が生じ、多大な稼働を要する。
【００１１】
一方、現実的な対応方法としては、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）や分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）などの通常の光ファイバでは、仮に遮断波長の具体的な値を各種の方法によって決定しなくても、仮に、ある波長λaで、対象の光ファイバが実効的な単一モード条件を満たしていることを保証できれば、λa以上の波長では、当該の光ファイバにおいては単一モード伝送が可能と見なすことができ、伝送信号波長の最短波長をλa以上に設定すれば問題を回避できる。このような確認を簡易に行うことが可能になれば、例えば既に敷設された光ファイバ伝送路の使用波長領域を短波長側に拡大していくといったことが可能になると考えられる。
【００１２】
一方、近年、急速に研究開発が進んでいる空孔型の光ファイバの一種であるフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）では、その構造によっては、全波長域で単一モード、あるいは、全波長域で２モード以下といった特性が実現可能なため、遮断波長が実際に存在しないことがありうる。
【００１３】
従って、以上のような状況を考慮すると、ある波長λaで、対象の光ファイバが単一モード動作していることを確認できれば、非常に有用であるといえる。
【００１４】
しかしながら、簡易な測定系によって、極端に曲げ損失の小さな、もしくは大きな光ファイバの実効遮断波長λceを評価する方法や、λceのファイバ長依存性を評価する方法や、ある波長λaで実効的な単一モード条件が満たされていることを確認する方法はこれまで存在しなかった。
【００１５】
一方、曲げ損失が非常に小さな光ファイバの導入が進むにつれて、作業者が敷設や接続作業場所において目標とする心線を複数の心線の中から見分ける必要が生じる。この際に、従来用いられている、曲げを心線に加えて伝搬モードＬＰ01を漏洩させる方法は、ＬＰ01の曲げ損失が小さすぎるため適用できない。そこで、目標とする心線に周期的な応力を付与することで光ファイバ長周期グレーティングを形成し、ＬＰ01モード光を高次モード光に変換した後、心線から漏洩させる方法が提案され、その有効性が実証されている（例えば、非特許文献２参照）。
【００１６】
しかしながら、この方法においても、ユーザ宅や通信センタビル内で用いられている光ファイバコードなどに対しては、コードの被覆が厚いために、必要な応力をコード中の心線に付与することができず、光が漏洩しないため目標の心線を見分けることが困難である。
【００１７】
以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、極端に曲げ損失の小さな、もしくは大きな光ファイバの実効遮断波長λceを評価する方法、λceのファイバ長依存性を評価する方法、任意の光ファイバにおいて特定の波長で実効的な単一モード条件が満たされていることを確認する方法、さらには極端に曲げ損失の小さな光ファイバ心線を用いた光ファイバコードを簡易に心線対照する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、対象とする光ファイバの片端側に、特定波長の光パルスを入射するための光パルス試験器（ＯＴＤＲ）と、前記波長の伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段とを使用する。これによって、測定時に適切なファイバ長を設定すれば、ＯＴＤＲの測定波形から特定波長におけるＬＰ11の伝送損失α11と、その長さ依存性を高い精度で得ることができる。またＬＰ01の伝送損失α01と、その長さ依存性は従来のＯＴＤＲ測定によって容易に得ることができる。これによって、実効的な単一モード条件の確認、遮断波長の評価が可能となる。
【００１９】
また、高次モードＬＰ11の曲げ損失は、基本伝搬モードＬＰ01よりも一般に大きいので、適切な波長と適切な曲げ径を付与することで、曲げに強い光ファイバであっても、ＬＰ11モード光の曲げ損失をＯＴＤＲ波形から検知し、光ファイバ心線の対照に利用することが可能となる。
【００２０】
すなわち、上述した課題を解決する第１の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法は、
対象となる光ファイバの片端に、波長λａの光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器を配置すると共に、前記光ファイバと前記光パルス試験器との間に、波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段を配置して、前記光ファイバ中のＬＰ11の損失α11を測定し、
前記光ファイバの片端に光パルス試験器を接続して配置して、前記光ファイバ中のＬＰ01の損失α01を測定し、
前記ＬＰ11の損失α11と前記ＬＰ01の損失α01の損失比ｋ＝α11−α01（ｄＢ）を演算し、
前記損失比ｋが設定した閾値Ｑ（ｄＢ）の値以上であるとき前記光ファイバが単一モード伝送であると判定した
ことを特徴とする。
【００２１】
上述した課題を解決する第２の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法は、
第１の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
ＬＰ01の損失α01の測定評価時に、対象となる光ファイバに直径６０ｍｍで１回の曲げを付与する
ことを特徴とする。
【００２２】
上述した課題を解決する第３の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法は、
第１または第２の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
前記モード変換手段として、長周期グレーティングを用いる
ことを特徴とする。
【００２３】
上述した課題を解決する第４の発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法は、
第１乃至第３の発明の何れか一つに係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法であって、
前記閾値Ｑを１６．３ｄＢ以上２２．３ｄＢ以下とする
ことを特徴とする。
【００２４】
上述した課題を解決する第５の発明に係る光ファイバの遮断波長の測定方法は、
対象となる光ファイバの片端側に配置され、波長がλ1からλnの範囲にて異なる光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器と、
λ1からλnの範囲にて異なる波長の伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段として複数の異なるグレーティング周期を有する長周期グレーティングを用い、
各波長における当該光ファイバ中でのＬＰ11の損失α11とＬＰ01の損失α01との比ｋ＝α11−α01（ｄＢ）の値の大きさが、設定した閾値Ｑ（ｄＢ）の値と一致する波長λmをＬＰ11モードの遮断波長として決定する
ことを特徴とする。
【００２５】
上述した課題を解決する第６の発明に係る光ファイバの遮断波長の測定方法は、
第５の発明に係る光ファイバの遮断波長の測定方法であって、
ＬＰ01の損失α01の測定評価時に、対象となる光ファイバに直径６０ｍｍで１回の曲げを付与する
ことを特徴とする。
【００２６】
上述した課題を解決する第７の発明に係る光ファイバの遮断波長の測定方法は、
第５または第６の発明に係る光ファイバの遮断波長の測定方法であって、
前記閾値Ｑを１６．３ｄＢ以上２２．３ｄＢ以下とする
ことを特徴とする。
【００２７】
上述した課題を解決する第８の発明に係る光ファイバ心線の対照方法は、
複数の光ファイバ心線から目的とする光ファイバ心線を特定する光ファイバ心線の対照方法であって、
対象となる光ファイバの片端側に配置され、波長λbの光パルスを出射し、後方散乱光を測定する光パルス試験器と波長λbの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段とを具備し、
前記光ファイバに一定条件での曲げを与え、前記光パルス試験器のモニタ波形から読み取れる曲げ損失値の値が設定した閾値Ｔ（ｄＢ）の値以上であるときに前記光ファイバが目的とする光ファイバであると特定する
ことを特徴とする。
【００２８】
上述した課題を解決する第９の発明に係る光ファイバ心線の対照方法は、
第８の発明に係る光ファイバ心線の対照方法であって、
波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段として光ファイバに長周期グレーティングを付与した光ファイバコードを用いる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、単一波長の光パルス試験器（ＯＴＤＲ）を用いて、ＬＰ01とＬＰ11モードの損失値を評価することで、特定波長における実効的な単一モード条件の確認を実現できる。また、複数波長または広波長域の光を発振する光パルス試験器を用いることで、実効遮断波長を評価することができる。また、単一波長の光パルス試験器から発振されたＬＰ01モードとＬＰ11モード、心線へ適切な曲げを付与することで、目標心線を作業者が確認する心線対照を行うことができる。
【００３０】
また、これらの効果は、光パルス試験器と、ＬＰ01モードを高次モードＬＰ11に変換するモード変換手段のみ、という非常に単純な構成によって実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】曲げ損失法による実効遮断波長λceの測定系を説明するための図であり、図１（ａ）にその概略構成を示し、図１（ｂ）にその評価結果の一例を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法を説明するための図であって、図２（ａ）にＬＰ11の損失α11を測定する場合を示し、図２（ｂ）に伝搬モードＬＰ01の損失α01を測定する場合を示す。
【図３】光パルス試験器による測定波形の一例を示す図である。
【図４】長周期光ファイバグレーティング（ＬＰＧ）のコア屈折率の変調構造の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法を説明するための図であって、図５（ａ）に周期Λの応力付与型ＬＰＧの構造の一例を示し、図５（ｂ）に周期Λ1から周期ΛNの応力付与型ＬＰＧの構造の一例を示す。
【図６】本発明の第３の実施例に係る光ファイバの実効単一モード条件の確認方法を説明するための図である。
【図７】光パルス試験器による測定波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る光ファイバの実効遮断波長の測定方法を説明するための図であって、図８（ａ）にＬＰ11の損失α11を測定する場合を示し、図８（ｂ）に伝搬モードＬＰ01の損失α01を測定する場合を示す。
【図９】波長λと（α11−α01）との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第５の実施例に係る光ファイバ心線の対照方法を説明するための図である。
【図１１】ＬＰ01モードとＬＰ11モードの伝送損失の波長依存性の一例を示す図である。
【図１２】ＬＰ01モードとＬＰ11モードの曲げ損失の曲げ半径Ｒ依存性の一例を示す図である。
【図１３】３種類の曲げ半径での曲げを与えた時の光パルス試験器による測定波形の一例を示す図である。
【図１４】実効遮断波長λce（μｍ）のファイバ長依存性の一例を示す図である。
【図１５】従来の曲げ損失法による実効遮断波長の測定系を説明するための構成図である。
【図１６】従来のマルチモード励振法による実効遮断波長の測定系を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法、遮断波長の測定方法および光ファイバ心線の対照方法について、各実施例にて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
本発明の第１の実施例に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。
図１（ｂ）にて、横軸に波長（μｍ）を示し、縦軸に光損失（ｄＢ）を示す。ここで、光損失（ｄＢ）は、標準的な方法である、ＬＰ11モード成分を完全に減衰させ、ＬＰ01モード成分に影響を与えない条件として、半径Ｒ=６０ｍｍφで１巻きとする場合における、Ｒの曲げを与える前後での透過パワーの比１０ｌｏｇ（Ｐ（λ）/Ｐｒ（λ））を表す。
【００３４】
まず、本発明と従来方法である曲げ損失法（図１５）との原理的な対応関係を述べ、本方法によって、波長λaにおいて光ファイバの単一モード伝送の確認、つまり、実効的な単一モード条件を満たしているかどうかの確認が高い確度で可能であることを示す。
【００３５】
曲げ損失法による実効遮断波長の測定系では、図１（ａ）に示すように、白色光源１１と受光器１２との間に被測定光ファイバ１３が配置される。被測定光ファイバ１３の一方の端部１３ａが白色光源１１に接続される。被測定光ファイバ１３の他方の端部１３ｂが受光器１２に接続される。必要に応じて、被測定光ファイバ１３には半径Ｒの曲げ部１３ｃが付与される。
【００３６】
実効遮断波長λceは以下に示す式（１）を満たす波長として定義される。ここで、Ｐ（λ）はファイバに曲げを与える前の透過光パワー、Ｐｒ（λ）は半径Ｒの曲げを与えた際の透過光パワーである。式（１）を変形することで、以下に示す式（２）が得られる。式（２）が半径Ｒの曲げを与えることで、Ｐ(λce)に含まれていたＬＰ11成分が完全に減衰した結果を表す式であると理解することができる。
【００３７】
【数１】
2011038907.tif 000003
【００３８】
【数２】
2011038907.tif 000004
【００３９】
従って、光ファイバの入力端での光のモード状態においてＬＰ01成分をＰ01（ｍＷ）、ＬＰ11成分をＰ11（ｍＷ）とし、半径Ｒの曲げが加わった状態でＬＰ11成分が完全に減衰したと仮定すると、波長λceでの、全ファイバ長Ｌでの、ＬＰ01とＬＰ11モードの伝送損失（ｄＢ）をそれぞれα01、α11とすると式（２）から、以下の関係式（３），（４）が成立する。ここで、近似としてモード変換とモード結合の影響を無視しているが、Ｌが数ｋｍ程度の範囲では妥当である。
【００４０】
【数３】
2011038907.tif 000005
【００４１】
【数４】
2011038907.tif 000006
【００４２】
光源からのファイバ入力の際の励振条件によってＰ11/Ｐ01の値は変動するが、通常の実験条件では、１付近の値であり、各種要因によるばらつきを考慮しても０．２５＜Ｐ11/Ｐ01＜４程度の範囲の値となる。従って、曲げ損失法によって得られる実効遮断波長λceにおいて、ＬＰ01とＬＰ11モード伝送損失の比（α11−α01）の値は、平均としては１６．３ｄＢ程度、最大としては、２２．３ｄＢ程度になっているといえる。
【００４３】
以上の考察から、全長Ｌの光ファイバが特定の波長λaにおいて実効的な単一モード条件を満たしているかどうかを確認するには、ＬＰ01とＬＰ11モードのそれぞれの伝送損失を測定し、両者の比である（α11−α01）の値がしきい値Ｑ（ｄＢ）以上かどうかを確認すればよく、Ｑの値としては、１６．３ｄＢあるいは２２．３ｄＢとすれば良い。例えば、平均的な判断基準としてはＱ＝１６．３ｄＢとすればよく、厳密な最悪値の評価を行いたいときはＱ＝２２．３ｄＢとすれば良い。
【００４４】
従って、本発明において、波長λaにおける光ファイバの単一モード伝送の確認を行うには図２に示す構成が好適となり、本構成により、上記の原理の確認（ＬＰ01モードとＬＰ11モードの伝送損失の測定）が可能になる。
【００４５】
すなわち、本実施例の光ファイバにおける単一モード伝送の確認方法にあっては、図２に示すように、被測定光ファイバ２３の一方の端部２３ａ側に光パルス試験器（ＯＴＤＲ）２１およびモード変換器（モード変換手段）２４が配置される。光ファイバ２３の一方の端部２３ａとモード変換器２４とが接続され、モード変換器２４と光パルス試験器２１とが接続される。光パルス試験器２１は波長λaのパルスを出射し、後方散乱光を測定する機器である。モード変換器２４は波長λaの伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換する機器である。従って、モード変換器２４は、図２（ａ）に示すように、ＬＰ11の損失α11を測定する時にだけ使用する。図２（ｂ）に示すように、伝搬モードＬＰ01の損失α01を測定する時には、通常の光コネクタや融着、通常の単一モード光ファイバコードなどを用いて光パルス試験器２１と被測定光ファイバ２３を接続すれば良い。この際にＬＰ11モードの発生が懸念される場合には、これを除去するために、図２（ｂ）に示すように、適切な曲げ、例えば、直径６０ｍｍでの１回の曲げである曲げ部２３ｂを与えることでＬＰ11モードだけを減衰させることができ、α01を高い精度で測定することが可能になる。
【００４６】
ここで、図３に、上述した図２に示す構成で測定した光パルス試験器による測定波形の一例を示す。図３では、横軸に位置Ｚ（ｍ）を示し、縦軸に後方散乱光パワー（ｄＢ）を示す。α01とα11の評価はノイズレベルより上の十分なダイナミックレンジが得られている範囲の測定点で、同じ区間長（＝ファイバ長Ｌ１）の両端の後方散乱光（ｄＢ）のレベル差から、それぞれ見積もることができる。これによって、長さＬ１におけるα01とα11の値が得られ、（α11−α01）の値がしきい値Ｑ（ｄＢ）以上かどうかで、長さＬ１において実効的な単一モード条件を満たしているかを判断することができる。Ｌ１は測定評価が可能な範囲で必要に応じて設定すれば良いが、例えばＬ１を２ｍとすれば、図１５、図１６に示した従来技術（標準的方法）との整合をとることができる。また、Ｌ１を２２ｍとすればケーブル状態における標準的方法（ケーブル遮断波長）との整合をとることができる。
【００４７】
また、ダイナミックレンジが小さい時や反射光ノイズなどの影響が大きいと考えられる時は、これらの影響が及ばないファイバ長さＬ２の区間を選び、その区間での波形傾きＳ01とＳ11を求め、α11−α01＝（Ｓ11−Ｓ01）×Ｌ２より、（α11−α01）の値を決定しても良い。Ｓ01とＳ11の見積もりにあたっては、複数の測定点を、最小２乗法などを用いて一次式でフィッティングすることで決定すれば良い。実際の測定では、ＬＰ01モードからＬＰ11モードへの変換効率は１００％程度ではないため、波形傾きが選ぶ区間によって変化することがあるが、直線で良好に近似できる適切な区間を選び、Ｓ11を決定すれば良い。この場合、ファイバ長さＬ２は任意の値に設定できるが、例えば、Ｌ２を２ｍとすれば、図１５、図１６に示した従来技術（標準的方法）との整合をとることができる。また、Ｌ２を２２ｍとすればケーブル状態における標準的方法（ケーブル遮断波長）との整合をとることができる。
【実施例２】
【００４８】
本発明の第２の実施例に係る光ファイバの単一モード伝送の確認方法について、図４および図５を参照して説明する。
本実施例では、上述した第１の実施例に記載の伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換するモード変換器の一例として、屈折率の周期的な変動を利用した長周期光ファイバグレーティングを用いた。
【００４９】
伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換するモード変換器として、長周期光ファイバグレーティング（ＬＰＧ）を用いることができる。長周期光ファイバグレーティングは、図４に示すように、軸心にあるコア領域３１と、コア領域３１を包囲するクラッド部３２とを有し、コア領域３１に、ファイバ長手方向にて周期Λで屈折率を変化させたグレーティング部３１ａが複数形成されている。すなわち、光ファイバのコア領域３１の長手方向に屈折率の変調構造を与えたものである。例えば、非特許文献２に記載があるように、図５（ａ）に示すように、周期Λの凹凸を有する金属板である応力付与型ＬＰＧ４０を、対象の光ファイバ４５へ押し当てることで実現できる。応力付与型ＬＰＧ４０は、被測定光ファイバ４５が固定される固定台４１と、複数の突起部４３が設けられ、隣接する突起部４３の先端部４３ａが周期Λで配置された応力付与具（金属板）４２と具備する。固定台４１に被測定光ファイバ４５を配置し、この被測定光ファイバ４５に複数の突起部４３が接するように配置し、上方から応力付与具４２に対して荷重Ｆを加えることで、被測定光ファイバ４５に対して周期Λで長周期光ファイバグレーティングを実現できる。このようなＬＰＧ４０は、応力付与具４２の脱着によって、取り付け、取り外しを容易に実現できるので、図５（ａ）において、α11の測定時は応力付与具４３を被測定ファイバ４５に取り付け、α01の測定時は応力付与具４３を被測定光ファイバ４５から取り外すことで、上述した第１の実施例に記載のモード変換器として用いることができる（応力付与型ＬＰＧ）。また、紫外線の照射によってコアにこのような変調構造を恒久的に付与した一般的な光ファイバコード型のＬＰＧ（一般型ＬＰＧ）をα11の測定時にだけモード変換器として用いることもできる。この場合、モード変換器と被測定ファイバ４５との接続にあたっては、各種の光ファイバコネクタや融着接続を用いることができる。
【００５０】
上記のＬＰＧが特定の波長λaで動作するためには、以下に示す式（５）を満たすような屈折率の変調周期Λを持つ必要がある。ここでｎ01、ｎ11は、それぞれＬＰ01モードとＬＰ11モードの実効屈折率である。
【００５１】
【数５】
2011038907.tif 000007
【００５２】
周期Λは個々の光ファイバに対しては一意的に決まるので、一般型ＬＰＧをモード変換器として用いる際は、式（５）によって周期Λを最適値に設定した一般型ＬＰＧ（光ファイバコード）を用いれば良い。
【００５３】
しかしながら、例えば、同一種類の光ファイバ、例えばＳＭＦ（１．３ミクロン帯ゼロ分散単一モードファイバ）であっても、光ファイバの微妙な構造的ばらつきなどがあるため、ｎ01、ｎ11が微妙に異なり、最適な周期Λの値も光ファイバごとに微妙に異なる。従って、応力付与型ＬＰＧをモード変換器として用いる際は、適用する被測定光ファイバの種別に応じて、周期Λの値が長手方向に変化するチャープ構造のＬＰＧ、例えば、図５（ｂ）に示すように、周期Λ1〜ΛNの凹凸を有する金属板である応力付与型ＬＰＧ５０を用いることが好適となる。応力付与型ＬＰＧ５０は、被測定光ファイバ５５が固定される固定台５１と、複数の突起部５３が設けられ、隣接する突起部５３の先端部５３ａが一方の端部５２ｂで周期Λ1であり他方の端部５２ｃで周期ΛN（＞Λ1）となるように徐々に大きくなるように配置された応力付与具（金属板）５２と具備する。固定台５１に被測定光ファイバ５５を配置し、この被測定光ファイバ５５に複数の突起部５３が接するように配置し、上方から応力付与具５２に対して荷重Ｆを加えることで、被測定光ファイバ５５に対して周期Λ1〜ΛNの範囲で長周期光ファイバグレーティングを実現できる。
【００５４】
一方、ＯＴＤＲ波形からα11を見積もる際のダイナミックレンジを確保するためには、理想的にはＬＰ01→ＬＰ11の変換効率が９０％程度以上であることが望ましいが、これはＬＰＧの全長を長くするか、周期的に配置した屈折率を高くする必要があるが、仮に９０％以下であっても、ＯＴＤＲ波形見積もりに支障がない程度の変換効率のものを用いれば、問題は生じない。
【実施例３】
【００５５】
本発明の第３の実施例に係る光ファイバの実効的な単一モード条件の確認方法について、図６および図７を参照して説明する。
本実施例では、伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換するモード変換器として、長周期光ファイバグレーティングＬＰＧを用いた。
【００５６】
実効的な単一モード条件の確認にあたっては、一例として、図６に示すように、被測定光ファイバ６３の一方の端部６３ａ側に配置される、光パルス試験器（ＯＴＤＲ）６１とモード変換器（モード変換手段）６４とを具備する構成を用いることができる。被測定光ファイバ６３の一方の端部６３ａにモード変換器６４が接続され、モード変換器６４に光パルス試験器６１が接続される。ここでは、被測定ファイバ６３をファイバ長Ｌ＝２ｍにおける、実効遮断波長が１５００ｎｍ付近の純石英コア光ファイバとし、ＯＴＤＲ波長λaを１４９０ｎｍとし、モード変換器６４としては、上述した第２の実施例で述べた応力付与型ＬＰＧを用いた。
【００５７】
測定結果を図７に示す。応力付与型ＬＰＧ位置の直後から、波形傾きが急峻となり、その後、また緩やかになる。これはＬＰＧによってモード変換されたＬＰ11成分は、波形傾きが急峻な部分で損失して、ほとんど無くなってしまったことを意味し、その後の波形傾きが緩やかな部分でモード変換されずに残っていたＬＰ01成分が損失していることを意味する。従って、波形傾きが急峻な部分の傾きがＳ11＝２．９ｄＢ/ｍに相当する。またＬＰＧを用いない時の測定波形傾きがＳ01＝０．２ｄＢ/ｋｍ＝０．０００２ｄＢ/ｍに相当する。
【００５８】
従って、標準的な測定法におけるファイバ長Ｌ＝２ｍ（ファイバ遮断波長の評価時）、２２ｍ（ケーブル遮断波長の評価時）に換算すると、それぞれ（α11−α01）の値は５．８ｄＢ（２ｍ）、６３．８ｄＢ（２２ｍ）となる。従って、閾値Ｑ＝２２．３ｄＢとすると、Ｑとの大小関係から、ファイバ長２ｍでは実効的な単一モード条件が満たされていないが、ファイバ長２２ｍでは実効的な単一モード条件が満たされていると判定することができる。
【実施例４】
【００５９】
本発明の第４の実施例に係る実効遮断波長の測定方法について、図８および図９を参照して説明する。
本実施例では、伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換するモード変換器として、長周期光ファイバグレーティングを用いた。
【００６０】
本実施例の実効遮断波長の測定方法にあっては、図８に示した構成例が好適となり、光ファイバ７３の一方の端部７３ａ側に光パルス試験器（ＯＴＤＲ）７１およびモード変換器（モード変換手段）７４が配置される。光ファイバ７３の一方の端部７３ａにモード変換器７４が接続され、モード変換器７４に光パルス試験器７１が接続される。光パルス試験器７１は、異なる波長λ1からλnの光パルス、あるいはλ1からλnの連続的な広波長幅の光パルスを発振でき、後方散乱光を測定する機器である。モード変換器７４は掃引したλ1からλnそれぞれの波長において、伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換することが可能な機器である。モード変換器７４としては、例えば、上述した第２の実施例で述べたような、λ1からλnのそれぞれの波長で動作する一般型ＬＰＧや応力付与型ＬＰＧを複数、多段に縦列配置したものを用いても良いし、周期Λの値が一定の範囲で変化するチャープ構造の一般型ＬＰＧや応力付与型ＬＰＧを用いても良い。
【００６１】
そして、上述した第１の実施例で述べた手順によって、一定のファイバ長Ｌにおいて、前記の各波長でλ1からλnでの（α11−α01）の値を求めると、（α11−α01）と波長λとの関係は図９に図示される黒丸印のように変化する。このｎ個の測定点を多項式などでフィッティングし、（α11−α01）＝Ｑ（閾値）を満たす波長λmを求めれば、この波長λmが実効遮断波長λceに相当する。図より、測定波長λ1からλnの波長範囲は広い方が、波長数は多い方が、評価精度を上げるためには望ましい。ただし、λceの前後で（α11−α01）の値は急激に変化するので、必要とする評価精度を考慮しながら、測定波長範囲と波長数を決定すれば良い。またＱの値としては、１６．３ｄＢあるいは２２．３ｄＢとすれば良い。
【実施例５】
【００６２】
本発明の第５の実施例に係る光ファイバ心線の対照方法について、図１０および図１１を参照して説明する。
本実施例では、波長λbの光パルスを発振する光パルス試験器（ＯＴＤＲ）と伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換するモード変換器を用いた。
【００６３】
本実施例の光ファイバ心線の対照方法にあっては、図１０に示した構成が好適となり、極端に曲げ損失の小さな光ファイバ心線８３の一方の端部８３ａ側に光パルス試験器８１およびモード変換器（モード変換手段）８４が配置される。光ファイバ心線８３の一方の端部８３ａにモード変換器８４が接続され、モード変換器８４に光パルス試験器８１が接続される。光パルス試験器８１は波長λbの光パルスを発振でき、後方散乱光を測定する機器である。モード変換器８４は波長λbにおいて、伝搬モードＬＰ01を高次モードＬＰ11へ変換することが可能な機器である。モード変換器８４としては、例えば、上述した第２の実施例で述べたような、λbで動作する一般型ＬＰＧや応力付与型ＬＰＧを用いれば良い。
【００６４】
ここで、図１１にＬＰ01モードとＬＰ11モードの伝送損失Ａ01（ｄＢ/ｋｍ）、Ａ11（ｄＢ/ｋｍ）の波長依存性の一例を示す。一般的に、実効遮断波長λceの近傍でＡ11（ｄＢ/ｋｍ）の値は急増するため、本実施例において、使用波長λbをλceのごく近傍の波長にするとＬＰ11モードは急激に減衰して、半径Ｒの曲げを付与する対照作業位置まで到達せず、対照作業が実施できない可能性がある。従って、光パルス試験器８１から対照作業位置８３ｂまでの距離を考慮する必要はあるが、典型的には、λbはファイバ長２ｍにおけるλceよりも０．１〜０．３μｍ程度以上短い波長に設定すれば良い。
【００６５】
曲げ半径Ｒの値に関しては、伝搬モードＬＰ01の曲げ損失が生じない範囲にすることを考慮する必要があるが、既に、半径１０ｍｍ程度でも、ＬＰ01モードの曲げ損失が無視できる程度の光ファイバが既に実用化されている。
【００６６】
具体的には、図１２に一例を示したように、対照する光ファイバコード中に使用されている光ファイバと同種の光ファイバの曲げ損失値を事前に評価しておき、ＬＰ01モードの曲げ損失が十分小さく、ＬＰ11モードの損失が、対照判定の閾値となるＴ（ｄＢ）に到達する曲げ半径をＲとすれば良い。また閾値Ｔ（ｄＢ）の値としては、ＯＴＤＲ波形のノイズレベルより十分に大きければ良く、例えば、１ｄＢなどとすれば良い。
【００６７】
光ファイバの特性のばらつきも考慮して、Ｒの値を複数変えて、対象作業を行っても良い。一例として、図１３にＲ１、Ｒ２、Ｒ３（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）の３種類の曲げ半径での曲げを与えた時のＯＴＤＲ波形の変化を示す。なお、曲げ形状としては、円柱などへの１回または複数回転巻きとしても良いし、従来の心線対照器に利用されているようなＵ字曲げ（半円巻き）としても良い。
【００６８】
対照作業時には、対照作業者とＯＴＤＲをモニタする者が電話などで連絡を取りながら、作業者が曲げを付与したときに、Ｔ（ｄＢ）を超える波形変化が生じるかどうかで、対照判定を行えば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によれば、非常に単純な構成によって、特定波長における実効的な単一モード条件の確認を実現できると共に、実効遮断波長を評価することができることに加えて、心線対照を行うことができるため、光通信業界にとって有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１１        白色光源
１２        受光器
１３        被測定光ファイバ
２１        光パルス試験器
２３        被測定光ファイバ
２４        モード変換器
３０        長周期光ファイバグレーティング
４０，５０  応力付与型ＬＰＧ
４３，５３  突起部
６１        光パルス試験器
６３        被測定光ファイバ
６４        モード変換器
７１        光パルス試験器
７３        被測定光ファイバ
７４        モード変換器
８１        光パルス試験器
８３        被測定光ファイバ
８４        モード変換器
【図１】
2011038907.tif 000008
【図２】
2011038907.tif 000009
【図３】
2011038907.tif 000010
【図４】
2011038907.tif 000011
【図５】
2011038907.tif 000012
【図６】
2011038907.tif 000013
【図７】
2011038907.tif 000014
【図８】
2011038907.tif 000015
【図９】
2011038907.tif 000016
【図１０】
2011038907.tif 000017
【図１１】
2011038907.tif 000018
【図１２】
2011038907.tif 000019
【図１３】
2011038907.tif 000020
【図１４】
2011038907.tif 000021
【図１５】
2011038907.tif 000022
【図１６】
2011038907.tif 000023