(57)【要約】【課題】光ファイバ母材の状態で、これのコア部にドープされた種々のドーパントのドープ量を非破壊で、簡便に測定できる方法を得ることにある。また、この測定結果から、光ファイバとしたときのドーパントのドープ量を正確に推定できるようにすることにある。【解決手段】光ファイバ母材４のコア部５に一端から測定光を入射し、コア部５の他端から出射する出射光を受光することにより、光ファイバ母材４のコア部５にドープされているドーパントのドープ量を測定する。このドープ量から光ファイバとしたときのドープ量を推定する。測定光としてキセノンランプなどの白色光源１からの白色光を使用し、出射光を波長毎の光強度が計測できるスペクトルアナライザ１０などの受光装置で受光することが好ましい。対象となるドーパントにはエルビウムなどがある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材のコア部に一端から測定光を入射し、コア部の他端から出射する出射光を受光することにより、光ファイバ母材のコア部にドープされているドーパントのドープ量を測定することを特徴とする光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法。
【請求項２】
測定光として白色光を使用し、出射光を波長毎の光強度が計測できる受光装置で受光することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法。
【請求項３】
ドーパントがエルビウムであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの測定方法で求められた光ファイバ母材中のドーパントのドープ量に基づいて、この光ファイバ母材を溶融紡糸して得られた光ファイバ中のドーパントのドープ量を推定することを特徴とする光ファイバのドーパントのドープ量の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ母材のコア部にドープされた種々のドーパントのドープ量を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバのコアに種々のドーパントをドープして、種々の機能を光ファイバに持たせるようにしている。
例えば、希土類元素の一種のエルビウムをコアにドープしたエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）は、光増幅作用を呈する。
【０００３】
ところで、このエルビウム添加光ファイバにあっては、その光増幅度はエルビウムのドープ量に比例するが、一方ドープ量が大きくなると、このエルビウム添加光ファイバに入力する励振用のポンプ光の入力強度に対する増幅効率が低下しはじめると言う現象が生じる。したがって、増幅度と増幅効率とのバランスがとれたエルビウム量をドープする必要がある。
【０００４】
エルビウムは、波長５２０ｎｍ、６５０ｎｍおよび１５３０ｎｍに特有の吸収域を有しており、この吸収域での吸収量を測定することで、エルビウム添加光ファイバ中のエルビウムのドープ量を測定することが原理的に可能になる。
【０００５】
従来、エルビウム添加光ファイバ中のエルビウムのドープ量の計測は、エルビウム添加光ファイバの状態での損失波長特性を求めることで行われており、通常は波長１５３０ｎｍでの伝送光の損失量を測定し、これをエルビウムのドープ量の指標としている。
【０００６】
しかしながら、この測定方法では、ファイバに紡糸した後の光ファイバの状態にならないと、測定できない欠点がある。光ファイバの状態でのドープ量の測定結果が規定値を満足しない値になった場合には、ドーパントのドープが適切に行われなかったことになり、紡糸した光ファイバをすべて廃棄せねばならず、大きな損失となる。
【０００７】
これに対して、紡糸前の光ファイバ母材の状態で、コア部のエルビウムのドープ量を、電子プローブ微少部分析法（ＥＰＭＡ）や誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ）などの分析手法で定量することも可能である。
しかし、これらの分析方法では、光ファイバ母材を破壊してしまう破壊検査となること、分析に要する時間が長く、かつ費用が大きくなることなどの理由により、製造現場では現実的ではない問題がある。
このような光ファイバ中のドーパントのドープ量の測定に関する先行技術文献としては、例えば以下のようなものがある。
【０００８】
【非特許文献１】
ジャーナル・オブ・ライトウエイブ・テクノロジー，Ｖｏｌ．ＬＴ−４，Ｎｏ．７，７月、１９８６年
【特許文献１】
特開２０００−０６８６０２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、光ファイバ母材の状態で、これのコア部にドープされた種々のドーパントのドープ量を非破壊で、簡便に測定できる方法を得ることにある。さらには、この測定結果から、光ファイバとしたときのドーパントのドープ量を正確に推定できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、光ファイバ母材のコア部に一端から測定光を入射し、コア部の他端から出射する出射光を受光することにより、光ファイバ母材のコア部にドープされているドーパントのドープ量を測定することを特徴とする光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法である。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、測定光として白色光を使用し、出射光を波長毎の光強度が計測できる受光装置で受光することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法である。
請求項３にかかる発明は、ドーパントがエルビウムであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法である。
【００１２】
請求項４にかかる発明は、請求項１ないし３のいずれかの測定方法で求められた光ファイバ母材中のドーパントのドープ量に基づいて、この光ファイバ母材を溶融紡糸して得られた光ファイバ中のドーパントのドープ量を推定することを特徴とする光ファイバのドーパントのドープ量の推定方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法の一例を実施するに好適な測定装置の例を示すもので、図中符号１は、白色光を発光する白色光源を示す。
【００１４】
この白色光源１は、可視領域の波長範囲でほぼ連続した発光スペクトルを有するもので、具体的には、キセノンランプ、ガス入タングステンランプなどが用いられる。
この白色光源１から発せられた白色光の測定光は、ＮＤフィルタ２を通り、光の強度が変化させられて、凸レンズ３に送られ、ここで集光されて、被測定物である光ファイバ母材４のコア部５の一端に入射される。
【００１５】
この時、測定光のコア部５への入射効率を高めるため、光ファイバ母材４の端面を研磨加工したり、該端面にマッチングオイルを塗布したり、凸レンズ３と光ファイバ母材４のコア部５との開口数（ＮＡ）を整合したりする手段をとることが好ましい。
【００１６】
光ファイバ母材４のコア部５を伝搬した測定光は、コア部５の他端から出射光として出射され、２枚の凸レンズ６、７に送られ、ここで集光されてコリメータ８に入射される。コリメータ８に入射された出射光は、伝送用の光ファイバ９を経て、スペクトルアナライザ１０に入射される。
【００１７】
このスペクトルアナライザ１０は、その内部にプリズムや回折格子などを具備し、光を波長毎に分光する分光器（モノクロメータ）と、分光された光を電気信号に変換するホトダイオード、アバランシェホトダイオード、ホトマルチプライヤーなどの受光器を有するもので、入射された光の波長吸収スペクトルが、上記電気信号を演算処理して求められるようになっている。
【００１８】
光ファイバ９からこのスペクトルアナライザ１０に入射された出射光は、分光器によって分光され、受光器で電気信号に変換され、波長毎の光強度が計測され、出射光の波長吸収スペクトルが求められる。
【００１９】
この波長吸収スペクトルを測定する際、ＮＤフィルタ２により、光ファイバ母材４のコア部５に入射される測定光の強度を増大または減少させて、コア部５に入射した測定光がコア部５で吸収されても、なお十分な強度の測定光がコア部５から出射され、コア部５で不完全な吸収が生じないようにする（これを飽和させると言う。）ことが、高精度の定量測定を行うために必要となる。
【００２０】
図２は、このような測定により、得られた波長吸収スペクトルの一例を示すもので、縦軸に光吸収量を、横軸に波長をとって波長毎の光吸収量の変化を示したものである。この例の波長吸収スペクトルは、光ファイバ母材４の石英ガラスからなるコア部５にエルビウム、ゲルマニウム、アルミニウムが酸化物の化学形態としてドープされたものについての波長吸収スペクトルであり、波長５２０ｎｍ付近、６５０ｎｍ付近にエルビウムに起因する吸収ピークが認められる。
【００２１】
このエルビウムの吸収ピークの吸収量から、エルビウムの吸収がないベースラインの吸収量を差し引いた吸収量がエルビウムのドープ量を表しており、この吸収量からエルビウムのコア部５中のドープ量を算出して求めることができる。この算出は、光電分光分析法で採用される検量線法などで実施できる。
【００２２】
ついで、このようにして測定された光ファイバ母材中のドーパントのドープ量に基づいて、この光ファイバ母材を溶融紡糸して得られる光ファイバのコア中の同じドーパントのドープ量をこれから推定する。これには、後述するように、この光ファイバ母材中のドーパントのドープ量とこれを溶融紡糸して得られた光ファイバ中のコア中のドーパントのドープ量とが１対１の良好な相関を示すことから、光ファイバ母材中でのドープ量から、一義的に光ファイバ中でのドープ量が正確に推定することができるためである。
【００２３】
このようなドーパントのドープ量の測定方法では、紡糸前の光ファイバ母材４の状態で、エルビウムなどのドーパントのドープ量を知ることができるので、光ファイバ母材４の状態で光ファイバの合否の判定が可能になる。
【００２４】
さらに、この段階では、クラッド部の厚さを調整することができるのでは、ドーパントのドープ量が初めに設定した値から外れていても、クラッド部を研削したり、あるいは新たにクラッド部分を外付けしたりして、実際のドープ量に応じた光ファイバ母材の作りわけをすることもできる。このため、コスト削減、光ファイバ母材加工工程への素早い条件フィードバックが実現される。
【００２５】
また、本発明では、入射光としてモノクロメータから得られる単色光を用い、その波長を走査しつつ、光ファイバ母材４のコア部５に入射し、コア部５からの出射光をホトダイオードなどで受光、測定して、波長吸収スペクトルを得るようにしても良い。
【００２６】
さらに、光ファイバ母材４のコア部５にドープされたドーパントの吸収波長ピークが既知であれば、誘電体多層薄膜フィルタなどによりこの波長の単色光を適宜の光源から得、この単色光をコア部５に入射して、出射光を受光して、波長吸収スペクトルを描くことなく、ドープ量を求めるようにしてもよい。
【００２７】
また、エルビウム以外のドーパントでも、同様にしてそのドープ量を測定できることは言うまでもない。
【００２８】
以下、具体例を示す。
図１に示す測定装置を用いて、ドーパントのドープ量を測定した。
測定対象の光ファイバ母材として、コア部にゲルマニウムとエルビウムとアルミニウムをドープした石英ガラスを、クラッド部に純粋石英ガラスを用いたものを使用した。
【００２９】
白色光源１にはキセノンランプを用い、波長５００〜７００ｎｍの範囲でスペクトルアナライザを走査し、コア部の光吸収を測定した。
図２にその測定結果の波長吸収スペクトルを示す。この波長吸収スペクトルから、波長５２０ｎｍ付近および６５０ｎｍ付近にエルビウムに起因する吸収ピークが認められた。
【００３０】
波長６５２ｎｍでの吸収量と波長６００ｎｍでの吸収量との差をとることで、コア部にドープされたエルビウムのドープ量を求めることができた。また、ＮＤフィルタ２にて測定光の強度を調整し、波長６５２ｎｍでの光吸収量が十分に飽和していることを確認した。
【００３１】
この測定で測定されたエルビウムのドープ量に比例する波長６５２ｎｍでの光吸収量を、コア部の単位体積当たりに規格化した値（母材測定値（ｄＢ／ｍｍ３）と言う。）と、被測定物の光ファイバ母材を溶融紡糸して得られたエルビウム添加光ファイバでの波長１５３０ｎｍでの吸収値（ファイバ吸収測定値（ｄＢ／ｍ）と言う。）との関係を、図３に示す。
【００３２】
この図３のグラフから、本発明の測定方法で測定された光ファイバ母材のコア部でのエルビウムのドープ量と、これをファイバとしたエルビウム添加光ファイバのエルビウムのドープ量実測値とには強い相関が認められる。この事実から、光ファイバ母材の状態において、これをファイバ化した光ファイバのコア中にドープされたエルビウムのドープ量を精度良く、推定することが可能であることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ母材のドーパントのドープ量の測定方法によれば、光ファイバ母材の状態で、これのコア部にドープされているドーパントのドープ量を非破壊検査で簡単に求めることができる。さらに、光ファイバ母材の状態でのドーパントのドープ量から、これを溶融紡糸して得られた光ファイバにおけるドーパントのドープ量を高精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定方法に用いられる測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の測定方法で得られたエルビウムの波長吸収スペクトルを示す図表である。
【図３】本発明における母材測定値とファイバ吸収測定値との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１・・・白色光源、４・・・光ファイバ母材、５・・・コア部、１０・・・スペクトルアナライザ。
【図１】
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【図２】
2004150934.tif 000004
【図３】
2004150934.tif 000005