(57)【要約】【課題】  単一モード光ファイバの遮断波長特性を、高精度に評価する。【解決手段】  単一モード光源１１から発生した波長可変の測定光を、励振用光ファイバ１２を介して被測定光ファイバ（単一モード光ファイバ）１４に入射する。このとき、測定光を被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａに入射する位置を、微動台１３により調整することにより、被測定光ファイバ１４の励振条件を変えることができる。被測定光ファイバ１４の出射端面１４ｂからの遠方出射パターンを受光素子１５にて検出する。そして、遠方出射パターンの測定光波長に対する変化を用いて、被測定光ファイバ１４の遮断波長特性を評価する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる２種類以上の励振条件を用いて測定した遠方出射パターンの測定光波長に対する変化を用いて、被測定単一モード光ファイバの実効的な遮断波長特性を評価することを特徴とする単一モード光ファイバの遮断波長特性の評価方法。
【請求項２】
測定光が入射される被測定単一モード光ファイバの励振条件を異なる２種類以上の励振条件とし、
各励振条件では、被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射される測定光の遠方出射パターンを、前記測定光の所望の波長範囲について求め、更に、前記波長範囲の各波長における遠方出射パターンから各波長におけるモードフィールド径を求めて、モードフィールド径と波長との関係特性を求め、
各励振条件でのモードフィールド径と波長との関係特性を示す特性曲線が交差する波長を求め、この交差した波長と、遠方出射パターンの受光角度範囲に依存した定数から、被測定単一モード光ファイバの遮断波長特性を求めることを特徴とする単一モード光ファイバの遮断波長特性の評価方法。
【請求項３】
前記被測定単一モード光ファイバの端面に入射する前記測定光の入射位置を制御することにより、被測定単一モード光ファイバの励振条件を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単一モード光ファイバの遮断波長特性の評価方法。
【請求項４】
波長可変の測定光を発生する単一モード光源と、
前記測定光を伝搬する被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射した測定光の遠方出射パターンを測定する遠方出射パターン測定機能部と、
前記測定光を入射することにより前記被測定単一モード光ファイバに生ずる励振条件を変える励振条件制御機能部と、
を有することを特徴とする単一モード光ファイバの遮断波長特性の評価装置。
【請求項５】
波長可変の測定光を発生する単一モード光源と、
この単一モード光源で発生した測定光を導出すると共に、出射端面から出射した測定光を被測定単一モード光ファイバの入射端面に入射する励振用光ファイバと、
前記被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射された測定光の遠方出射パターンを測定する受光素子と、
前記励振用光ファイバの出射端面から出射した測定光が、前記被測定単一モード光ファイバの入射端面に入射する位置を調整する微動台と、
を有することを特徴とする単一モード光ファイバの遮断波長特性の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一モード光ファイバの実効的な遮断波長特性を評価する評価方法及び評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単一モード光ファイバの遮断波長特性は、単一モード光通信において必要不可欠な特性の１つであり、これまでに様々な遮断波長特性の評価方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、伝搬する２モード間の群遅延特性の測定結果から、特許文献４及び特許文献７では、被測定単一モード光ファイバ中の後方散乱光強度の測定結果から、特許文献６では被測定単一モード光ファイバの屈折率分布の測定結果から、更に、非特許文献１では遠方出射パターンの測定結果から、それぞれ該単一モード光ファイバの遮断波長特性を数値解析により導出する手法が提案されている。
【０００４】
また、非特許文献３及び非特許文献４では、それぞれ２直交偏波の光強度、並びに反射光強度の測定結果から、単一モード光ファイバの理論遮断波長を直接評価する手法も提案されている。
【０００５】
更に、特許文献２，３，５並びに非特許文献２では、被測定光ファイバへの曲げ付与に伴う光強度の変化を測定する事により、該被測定光ファイバの実効的な遮断波長特性を直接評価する手法も提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−１７８３４号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１８８３８号公報
【特許文献３】特開平１−２３２２２９号公報
【特許文献４】特開平６−２１３７７０号公報
【特許文献５】特開平９−２２９８１６号公報
【特許文献６】特開２００１−２８１０９４号公報
【特許文献７】特開２００２−３６５１６１号公報
【非特許文献１】W.A.Gambling,et al.,"Determination of core diameter and refractive-index difference of single-mode fibers by observation of the far-field pattern",IEEJ.Microwaves,opt.＆ Accoust .,vol.1,pp.13-17,1976.
【非特許文献２】Y.Katsuyama,et al.,"New method for measuring V-valueof a single-mode optical fibre",Electron.Lett.,vol.12,No.25,pp.669-670,1976
【非特許文献３】Y.kato, et al.,"Novel method for measuring cutoff wavelength of HE21-,TE01-and TM01-modes",Electron.Lett.,vol.15,No.14,pp.410-411,1979.
【非特許文献４】W.A.Bhagavatula,et al.,"Refracted power technique for cutoff wavelength measurement in single-mode waveguides",Electron.Lett.,vol.16,No.18,pp.695-696,1980
【非特許文献５】D.Marcuse,"Loss analysis of single-mode fiber spiece",Bell Syst.Tech.J.,vl.56,No.5,pp.703-718,1977.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，４，６，７並びに非特許文献１に記載の手法は、数値解析に基づく遮断特性の評価手法であるため、その適用対象は屈折率分布が既知の単一モード光ファイバに限定される、あるいは実効的な遮断波長特性の評価が困難であるといった問題点があった。
【０００８】
また、非特許文献３，４に記載の評価方法では、測定精度が被測定光ファイバのファイバ長に依存し、実際の光通信で使用される実用的なファイバ長に対する実効的な遮断波長の評価には不向きであるといった問題点があった。
【０００９】
また更に、特許文献２，３，５並びに非特許文献２に記載の評価方法では、極めて簡便な測定系で実効的な遮断波長特性が評価できる反面、曲げ損失特性が飛躍的に改善された光ファイバ等、曲げ付与による光強度変化の観測が困難である場合には適用不可能となるといった問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑み、異なる２種類以上の励振条件で測定した遠方出射パターンの測定波長に対する変化を測定することにより、曲げ損失特性が改善された単一モード光ファイバに対しても適用可能な、実効的な遮断波長特性の評価方法、並びに評価装置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】
【００１１】
本発明の評価方法、並びに評価装置では、被測定単一モード光ファイバの遠方出射パターンを、異なる２種類以上の励振条件で測定し、その測定光波長に対する変化を評価することにより課題を解決する手段としている。
【００１２】
更に具体的には、測定光の被測定光ファイバへの励振位置を変化させ、基本モードが支配的な励振状態、並びに基本モードと高次モードが混在する励振状態での遠方出射パターンの測定光波長に対する変化を測定することにより、課題を解決するための手段としている。
【００１３】
即ち本発明の評価方法は、異なる２種類以上の励振条件を用いて測定した遠方出射パターンの測定光波長に対する変化を用いて、被測定単一モード光ファイバの実効的な遮断波長特性を評価することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の評価方法は、測定光が入射される被測定単一モード光ファイバの励振条件を異なる２種類以上の励振条件とし、
各励振条件では、被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射される測定光の遠方出射パターンを、前記測定光の所望の波長範囲について求め、更に、前記波長範囲の各波長における遠方出射パターンから各波長におけるモードフィールド径を求めて、モードフィールド径と波長との関係特性を求め、
各励振条件でのモードフィールド径と波長との関係特性を示す特性曲線が交差する波長を求め、この交差した波長と、遠方出射パターンの受光角度範囲に依存した定数から、被測定単一モード光ファイバの遮断波長特性を求めることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の評価方法は、前記被測定単一モード光ファイバの端面に入射する前記測定光の入射位置を制御することにより、被測定単一モード光ファイバの励振条件を変化させることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の評価装置は、波長可変の測定光を発生する単一モード光源と、
前記測定光を伝搬する被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射した測定光の遠方出射パターンを測定する遠方出射パターン測定機能部と、
前記測定光を入射することにより前記被測定単一モード光ファイバに生ずる励振条件を変える励振条件制御機能部と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の評価装置は、波長可変の測定光を発生する単一モード光源と、
この単一モード光源で発生した測定光を導出すると共に、出射端面から出射した測定光を被測定単一モード光ファイバの入射端面に入射する励振用光ファイバと、
前記被測定単一モード光ファイバの出射端面から出射された測定光の遠方出射パターンを測定する受光素子と、
前記励振用光ファイバの出射端面から出射した測定光が、前記被測定単一モード光ファイバの入射端面に入射する位置を調整する微動台と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による実効的な遮断波長の評価方法及び評価装置によれば、異なる２種類以上の励振条件における遠方出射パターンを測定し、モードフィールド径の測定光波長に対する変化を評価することにより、被測定光ファイバの実効的な遮断波長特性を高精度に評価できるといった特徴を有する。
【００１９】
また、本発明による実効的な遮断波長の評価方法及び評価装置は、任意の屈折率分布を有する任意の長さの光ファイバに対して適用可能であると同時に、従来の曲げ付与法では測定が困難であった、曲げ損失特性が向上された光ファイバに対しても適用可能であるといった効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態における、実効的な遮断波長特性の評価装置の１構成例を示す概念図である。
【００２２】
同図に示すように、単一モード光源１１から発生した測定光は、励振用光ファイバ１２の入射端面１２ａに入射されて、この励振用光ファイバ１２を伝搬し、励振用光ファイバ１２の出射端面１２ｂから出射される。つまり単一モード光源１１から発生した測定光は、励振用光ファイバ１２により導出されて出射端面１２ｂから出射される。なお、単一モード光源１１から発生する測定光は、その波長を可変にすることができる。
【００２３】
微動台１３の上には、励振用光ファイバ１２の出射端面１２ｂと、被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａとが相対向する状態となるように、両光ファイバ１２，１４が設置されている。即ち、励振用光ファイバ１２の出射端面１２ｂから出射された測定光が、被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａに入射できるように、両光ファイバ１２，１４が対向配置されている。
【００２４】
しかも、微動台１３は、励振用光ファイバ１２の出射端面１２ｂの位置に対する、被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａの位置を調整・制御することができるようになっている。即ち、光ファイバ１２，１４の光の伝搬方向をＺ軸とし、これに直交する方向をＸ軸，Ｙ軸とした場合に、励振用光ファイバ１２の出射端面１２ｂの位置に対する、被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａの位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿い微小量だけ移動させる調整・制御ができるようになっている。
【００２５】
このような微動台１３の調整・制御により、被測定光ファイバ１４の入射端面１４ａへの、測定光の入射位置を制御することができる。このように、入射端面１４ａへの入射位置を制御することにより、被測定光ファイバ１４の励振条件を変化させることができる。
【００２６】
被測定ファイバ１４の出射端面１４ｂ側には、遠方出射パターン受光素子１５が配置されている。この遠方出射パターン受光素子１５は、被測定光ファイバ１４を伝搬してきて出射端面１４ｂから出射された測定光の光強度を、出射端面１４ｂを中心とする円弧上の任意の受光角度θにおいて測定するものである。
【００２７】
このような構成となっている、遮断波長特性の評価装置では、単一モード光源１１から出射された波長λの測定光は、測定波長よりも短い遮断波長を有する励振用光ファイバ１２を介して、被測定光ファイバ（単一モード光ファイバ）１４に入射されて被測定光ファイバ１４が励振される。ここで、励振用光ファイバ１２と被測定光ファイバ１４の位置を微動台１３により制御することにより、被測定光ファイバ１４への励振条件を変化させることが可能となる。
【００２８】
一方、遠方出射パターン測定受光素子１５では、被測定光ファイバ１４の出射端面１４ｂを中心とする同心円状の任意の受光角度θでの光強度を測定することにより被測定光ファイバ１４の波長λでの遠方出射パターンを測定する。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態における、実効的な遮断波長特性評価方法の評価手順を示すフローチャートである。初めに、被測定光ファイバ１４の出射端での光出力が最大となるよう、微動台１３により励振用光ファイバ１２と被測定光ファイバ１４の位置を制御する（ステップ１）。
【００３０】
本励振条件において所望の波長範囲（例えば１２７０ｎｍから１６５０ｎｍ）における遠方出射パターンＦ０（λ、θ）を、遠方出射パターン受光素子１５により測定し、次式（１）により波長λにおけるモードフィールド径（以下、Mode Field Diameter:MFDとする）、２Ｗ０（λ）を算出する（ステップ２）。
【数１】
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【００３１】
次に微動台１３をＸ軸、もしくはＹ軸方向に微小量移動させ被測定光ファイバ１４の励振条件を変化させる（ステップ３）。
【００３２】
本励振条件において前記、ステップ２と同様の所望の波長範囲（例えば１２７０ｎｍから１６５０ｎｍ）における遠方出射パターンＦ１（λ、θ）を、遠方出射パターン受光素子１５により測定し、前記、式（１）により波長λにおけるＭＦＤ、２Ｗ１（λ）を算出する（ステップ４）。
【００３３】
次に、ステップ２及びステップ４で得られたＭＦＤの波長特性を、適当な関数を用いて近似し、ステップ２及びステップ４の特性が交差する波長λｃ０を算出する（ステップ５）。
【００３４】
更にステップ５で得られたλｃ０と次式（２）を用いて、被測定光ファイバの実効的な遮断波長λｃ（ＦＦＰ）を評価する（ステップ６）。
λｃ（ＦＦＰ）＝λｃ０＋λｃ（θ）                  （２）
【００３５】
ここで、λｃ（θ）は前記、ステップ２及びステップ４におけるＭＦＤの算出で使用した遠方出射パタンーの受光角度範囲θ、即ち、前記、式（１）におけるθの積分範囲に依存した定数を表す。
【００３６】
以下では前記、本発明の実施の形態に基づき、カットオフ・シフト・ファイバ（以下、Cutoff Shifted Fiber :ＣＳＦとする）の実効遮断波長の評価を行った結果について、図面を用いて説明する。
【００３７】
図３は波長１３７５ｎｍにおいて測定した２種類の励振条件におけるＣＳＦの遠方出射パターンの測定例を示す。図中の実線はステップ２の励振条件における波形を、また点線はステップ４の励振条件において、微動台１３をＸ軸方向に５μｍ移動させた時の波形を示す。
【００３８】
図３から微動台１３による励振位置の変化により被測定光ファイバ１４の励振条件が変化し、遠方出射パターンに変化が現れることが確認できる。
【００３９】
図４は波長１３７５ｎｍにおいて測定した、微動台１３のＸ軸方向の移動量とＭＦＤの相対変化量の関係を表す図面である。尚、図４において前記、式（１）におけるθの積分範囲は±１０度とした。図４から微動台１３による励振位置の可変により、ＭＦＤの値が減少することが確認できる。
【００４０】
図５は波長１２７０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲で測定した遠方出射パターンを用い、ＭＦＤの測定波長に対する変化を表す。図中の黒丸はステップ２の励振条件における測定結果を、白丸はステップ４の励振条件において、微動台１３のＸ軸方向の移動量を５μｍとした時の測定結果を表す。尚、ＭＦＤの計算は±１０度の受光範囲のデータを用いて行った。また、図中の実線は最小２乗法による近似曲線を表し、本実施例では単一モード光ファイバにおけるＭＦＤ波長特性の近似式として、次式（３）を用いた（非特許文献５）。
２Ｗ＝ｇ０＋ｇ１λ1.5＋ｇ２λ6                  （３）
図５よりステップ５のλｃ０は約１４７７ｎｍであることが分かる。
【００４１】
図６は前記、式（２）中の定数λｃ（θ）と受光角度範囲θの関係を表す。図６より±１０度の受光範囲に対するλｃ（θ）は７６ｎｍであり、以上の結果から被測定ＣＳＦの実効遮断波長λｃ（ＦＦＰ）は式（２）を用いて（１４７７＋７４＝１５５１ｎｍ）と評価される。ここで、従来の曲げ付与法による遮断波長の評価結果は１５４９ｎｍであり、本手法による評価結果と良く一致していることが分かる。
【００４２】
図７及び図８は曲げ損失特性が向上された光ファイバにおいて、それぞれ波長１３１０ｎｍ、及び８５０ｎｍにおける遠方出射パターンを評価した結果を表す。図中の実線は前記、ステップ２の励振条件における測定結果を、点線はステップ４においてＸ軸方向に５μｍの移動量を設定した場合の測定結果を表す。測定に用いた光ファイバの数値計算による理論遮断波長は約１３８６ｎｍであり、該光ファイバの実効遮断波長は１３８６ｎｍ以下の領域で得られるものと考えられる。しかし、該光ファイバの波長８００ｎｍから１７００ｎｍにおける、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失は０．０１ｄＢ未満であり、従来の曲げ付与による実効遮断波長の評価が適用できない。
【００４３】
一方、本発明の手法に基づく遠方出射パターンの測定結果によれば、図７の測定波長では２種類の励振条件における遠方出射パターンがほぼ一致しているのに対して、図８の測定波長では励振条件の変化に伴い、前記、図３のＣＳＦにおける測定結果と類似の、遠方出射パターンの変化が観測されていることが確認できる。従って、該光ファイバの実効遮断波長が波長１３１０ｎｍから波長８５０ｎｍの領域に存在することが確認できる。以上の結果から、本発明による評価方法が、曲げ損失特性が向上された単一モード光ファイバに対しても適用可能であることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る評価装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態による遮断波長特性の評価手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における、カットオフ・シフト・ファイバの波長１３７５ｎｍにおける遠方出射パターンの測定例を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態において、微動台のＸ軸方向の移動量とＭＦＤの相対変化量の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態において、カットオフ・シフト・ファイバにおけるＭＦＤの測定波長に対する変化を評価した結果を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態において、遠方出射パターンの受光角度と、式（２）の定数λｃ（θ）の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態において、波長１３１０ｎｍで測定した曲げ損失特性向上型光ファイバの遠方出射パターンを示す特性図である。
【図８】本発明の実施の形態において、波長８５０ｎｍで測定した曲げ損失特性向上型光ファイバの遠方出射パターンを示す特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  単一モード光源
１２  励振用光ファイバ
１２ａ  入射端面
１２ｂ  出射端面
１３  微動台
１４  被測定光ファイバ（単一モード光ファイバ）
１４ａ  入射端面
１４ｂ  出射端面
１５  遠方出射パターン受光素子
【図１】
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【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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【図８】
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