(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ端面からの出射光のパワーを所定の角度ごとに測定する手段と、該測定データをスプライン補間法を用いて補間した上で中心を求める手段と、該中心に対して一方側に位置するデータを折り返して他方側のデータと重ねて比較する手段と、非対称性の許容量を下記数２式を用いて判定する手段と、を備えることを特徴とするファーフィールドパターン測定装置。
【数１】
0003967019.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバのモードフィールド径（ Mode Field Diameter :  以後、ＭＦＤという）、および有効コア断面積（ Effective Core Area :  以後、Ａｅｆｆという）を評価するファーフィールドパターン（ Far Field Pattern :以後、ＦＦＰという）を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＦＰ測定装置では、光ファイバの端面から放射される光のパワーを出射角度ごとに測定してその出射光のパワー分布を求める。測定されたパワー分布データを数値計算することにより、ＭＦＤ、Ａｅｆｆといったパラメータを評価する。
【０００３】
パワー分布の測定データは図７の（ａ），（ｂ）のように得られる。白丸が個々の測定データであり、一定の角度（たとえば０．５°）ごとにデータを得るため、離散的なものとなっている。パワー分布は、通常のシングルモード光ファイバの場合は図７の（ａ）のように単純な形状となるのに対して、特殊な屈折率分布プロファイルを持つ光ファイバの場合は図７の（ｂ）のように複雑な形状を示す。
【０００４】
従来、このような測定データからＭＦＤやＡｅｆｆという特性を求めるについては、まず、パワー分布の中心を検出し、その中心で折り返し、平均処理する。そして、平均処理によって得られた分布（半分の分布）を用いて計算を行うことによってＭＦＤやＡｅｆｆの精度の向上を図るのが普通である。つまり、図８の白丸２１、黒丸２２のように測定データが得られたとき、たとえばそのデータのうち最もパワーの大きなものを中心とする。そしてその中心から左半分のデータを中心に関して折り返して、これらの白丸２１、黒丸２２のデータの平均値を求める。なお、これら白丸２１、黒丸２２の測定データは測定データとしては何ら区別できるものではなく、単に中心が決まったときにそれに対してどちら側にあるかによって便宜上区別されたものにすぎない。曲線２０は真のパワー分布を表す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定データを一定角度ごとに離散的に得ることに起因して、従来では問題が生じる。まず、パワー分布の中心を正確に検出することができない。現状の０．５°という測定ステップの場合でも、単に最もパワーの大きなものから中心を求めると、真の中心からずれてしまうことがある。図８の例では、最もパワーの大きなものから中心を求めているため、真のパワー分布２０の中心からずれている。そのため、その中心に関して左半分の測定データ（白丸２１）を図９のように折り返して右半分の測定データ（黒丸２２）に重ねると、両者のずれが大きくなる。
【０００６】
測定データは本来パワー分布の中心に対して対称なものとなっているはずであるから、中心で分けられた測定データの一方を折り返して重ねた場合にずれが大きいということは、測定のプロセスに問題があったものと推定されることになり、再度の測定を行わなければならないこととなる。
【０００７】
測定プロセスに問題があるとは、たとえば光ファイバ端面のカッティングや光ファイバ端面のセッティングの精度が悪かったということである。このような場合には対称性のある測定データは得られず、それらの精度を向上させた上で測定をやりなおす必要がある。
【０００８】
そこで、問題は、第１に、このような測定プロセス上の問題がないにもかかわらず、中心検出の不正確さ故に測定の不具合として再度の測定が必要となってしまう事態が生じることにある。もちろん、これは、測定角度ステップを細かくすれば解決する問題ではあるが、そうすると測定時間が増加するという別の問題が生じて限界がある。
【０００９】
第２には、実際に測定プロセスに問題があった場合をどう判定するかである。つまり、図９のように一方の測定データを折り返して他方の測定データに重ねたときにどれくらいの誤差まで許容するか、という問題である。従来、この判定については、作業者の目視による判断によっており、客観的な基準がない。したがって、測定プロセスに実際上問題があった場合でも、それが見過ごされ、セッティング等をやりなおした上での再測定が必要であるにもかかわらず、それがなされないこともある。その場合、もともと不正確な測定データを使用してＭＦＤ、Ａｅｆｆを求めることになる。そのため、許容誤差を判定するための客観的な基準がないことが、求めたＭＦＤ、Ａｅｆｆの精度を落す要因となっているといってよい。
【００１０】
この発明は、上記に鑑み、パワー分布の中心を正確に求めることができ、それによってＭＦＤ、Ａｅｆｆを高い精度で求めることができる、ＦＦＰ測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
上記の目的を達成するため、この発明によるＦＦＰ測定装置においては、光ファイバ端面からの出射光のパワーを所定の角度ごとに測定する手段と、該測定データをスプライン補間法を用いて補間した上で中心を求める手段と、該中心に対して一方側に位置するデータを折り返して他方側のデータと重ねて比較する手段と非対称性の許容量を下記数２式を用いて判定する手段と、が備えられることが特徴となっている。
【数２】
0003967019.tif 000002
【００１２】
パワー分布の測定データは所定の角度ごとに離散的に得られるが、その離散的な測定データを補間することによって、より細かい角度ステップで測定したときと同じような細かい角度ごとのデータを得ることができる。そのため、この補間されたデータを用いることにより、中心をより正確に求めることが可能となる。そして、この求めた中心に対して一方側に位置するデータを折り返して他方側のデータと重ねて比較すると、その中心が正確であるから、両者がずれていれば測定プロセスに問題があり再測定すべきであるという判断が、両者のずれが少なければ対称性が維持されていて測定プロセスが良好に行われて良質のデータが得られたことの確認が、それぞれ得られる。したがって、本来良好に測定が行われて問題のないデータが得られた場合に単にセンタリングの失敗から測定データそのものが疑われて再測定するという無駄をなくすことができる。このデータの重ね合わせによる測定データ良否判断については、種々のアルゴリズムによる評価方法を採用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明にかかるＦＦＰ測定装置の実施の形態を示すものである。この図１において、被測定光ファイバ１０が保持器１１により保持される。この被測定光ファイバ１０の一端には光源１２より光が入射され、保持器１１により保持された側の端面より光が出射する。この出射光のパワーを検出するよう光の検出器１３が備えられる。この検出器１３の出力はパワーメータ１４に送られ、検出した光パワーに対応するデジタル出力が得られる。この検出器１３はスキャン装置１５によって被測定光ファイバ１０の先端を中心にして回転スキャンさせられるようになっており、これにより、被測定光ファイバ１０の先端から出射される光のパワーを、種々の角度から測定することができる。
【００１４】
光源１２およびスキャン装置１５はコンピュータ１６によって制御されるようになっており、また、このコンピュータ１６にはパワーメータ１４からの測定データが送られる。この測定データは、コンピュータ１６内で、データ補間、中心検出、折り返し・評価、およびＭＦＤ，Ａｅｆｆ算出の各処理を受ける。コンピュータ１６に接続されたプロッタ１７は測定データなどをプロットするために使われる。
【００１５】
パワーメータ１４からの測定データ、つまり図２の白丸２１、黒丸２２のように所定の角度ごとに得られた出射光パワー測定データは、コンピュータ１６内に取り込まれると、まず補間処理を受けて、離散的な測定データの間を埋める補間データが得られる。たとえば、パワー分布の頂点付近Ａ部を拡大して示すと、図３のように元の測定データ２１、２２の間に多数の補間データ２３を得る。ここで補間データ２３は、元の測定データ２１、２２と区別するために小さな黒丸で示している。
【００１６】
この補間処理のために用いるアルゴリズムは、種々のものを用いることが考えられるが、パワー分布は図７の（ａ），（ｂ）にも示した通りさまざまな形状がありえるため、ある特定の関数にフィッティングする手法は適当でない。つまり、補間アルゴリズムとしては、任意の分布へのフィッティングが可能なものが必要である。ここでは、スプライン補間法を用いて図３に示すように真の分布２０へのフィッティングを行っている。
【００１７】
つぎに、こうして得た補間データ２３を用いることによってパワー分布の中心が求められる。補間データ２３は元の測定データ２１、２２に比較して細かいものであり、真の分布２０へ適切なフィッティングがなされているなら、より正確なセンタリングを期待することができる。
【００１８】
この中心に対して左側の測定データ（白丸）２１が中心で折り返されて右側の測定データ（黒丸）２２に重ねられる。この状態が図４で示されている。この図４に示すように、センタリングの不正確さのために左右の測定データが大きく異なるような場合（図９）でも、正確な中心を求めることによって実は左右がかなり正確に対称になっているものであることが分かる。そのため、従来センタリングの不正確さが原因となって左右非対称と判断されてしまい測定プロセスに問題ありとされ、再度の測定を余儀なくされていたものが、実は単にセンタリングが不正確であっただけで測定データ自体には何らの問題もないことが分かり、不要な再測定を行わなくても済むようになる。これにより、時間当たりの処理可能量を増大させ、効率的な測定を行うことができる。
【００１９】
つぎの処理として、左右の測定データの不一致性（非対称性）が許容されるものであるかの評価が行われる。上記の通り、被測定光ファイバ１０の端面のカッティングや光ファイバ１０のセッティングに問題があると、測定データは左右対称にならず、これらのセッティング等を適切にやり直した上で再度の測定を行わなければならない。問題は、上記のように左右の測定データを折り返して重ね合わせたときに、どの程度のずれならば許容できるか、である。これについては上で述べたように従来では目視によって判定していたため客観性に欠け、ひいては最終的に得られるＭＦＤ、Ａｅｆｆの精度を損なう原因となっていた。
【００２０】
そこで、ここでは、ずれの大きさを所定のアルゴリズムによって自動的に評価するようにしている。すなわち、図５のように左右の測定データを重ね合わせたとき、その左側のパワー分布をＰｌ（ａ）［ｄＢ］、右側のパワー分布をＰｒ（ａ）［ｄＢ］とし（ａは角度）、これらのＰｌ（ａ）、Ｐｒ（ａ）の間のずれの大きさを、所定のアルゴリズムで評価する。このアルゴリズムとしてはたとえばつぎの数式１、数式２のように種々に考えられる。これらの数式でＦｌ（ａ）、Ｆｒ（ａ）の単位はＷ（ワット）である。
【数１】
0003967019.tif 000003
【数２】
0003967019.tif 000004
【００２１】
ここでは、数式２を用いて評価した。すなわち、数式２で得られるＩの値が一定値以内であれば許容誤差内であると判定している。許容誤差内であると判定された場合に、左右の測定データを図４のように重ね合わせてそれらの間の平均処理を行い、その後、その平均値を用いてＭＦＤ、Ａｅｆｆを算出する。
【００２２】
同一の光ファイバを被測定光ファイバ１０として用い、その端面を毎回カッティングしさらにセッティングをその都度し直して測定データを得、上記のように補間処理を行い、中心を求め、さらに数式２を用いて非対称性の許容量を超えていないと判定されたもののみを１００サンプルほど選んでそれらについてＭＦＤを計算してみた。この場合のＭＦＤの出現頻度分布は図６の（ａ）のようになった。
【００２３】
これに対して、同様に同一の被測定光ファイバ１０の端面を毎回カッティングしさらにセッティングもし直して測定データを得、従来の手法に基づき非対称性の判定については目視によることとして、その目視によって非対称性の許容量を超えていないと判定されたもののみを１００サンプルほど選んでそれらについてＭＦＤを計算してみたところ、その結果として得られるＭＦＤの出現頻度分布は図６の（ｂ）のようになった。
【００２４】
これら図６の（ａ），（ｂ）の比較から、ＭＦＤ算出の再現性は（ａ）の方が良好であることが分かる。つまり数式２による評価が適切であることが窺われる。
【００２５】
なお、上記の説明はこの発明の一つの実施形態に関するものであり、この発明が上の記述に限定されないものであることはもちろんである。たとえば図１に示した具体的な構成は他にも考え得る。データ補間、中心検出、データ折り返し・評価、ＭＦＤ，Ａｅｆｆ算出等のデータ処理は、コンピュータ１６内で行わず、他の専門のデータ処理装置を用いることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＦＦＰ測定装置によれば、ＭＦＤ、Ａｅｆｆを正確に算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】所定角度ごとに得られた測定データの分布を示す図。
【図３】図２の測定データ分布の頂点付近のＡ部を拡大して示す図。
【図４】左右の測定データを重ね合わせて示す分布図。
【図５】左右の測定データの間のずれを評価するアルゴリズムを説明するための図。
【図６】結果として算出されるＭＦＤの出現頻度分布図。
【図７】測定データの分布例を示す図。
【図８】従来において所定角度ごとに得られた測定データの分布を示す図。
【図９】図８の中心に関して左右の測定データを重ね合わせて示す分布図。
【符号の説明】
１０            被測定光ファイバ
１１            保持器
１２            光源
１３            検出器
１４            パワーメータ
１５            スキャン装置
１６            コンピュータ
１７            プロッタ
２０            真のパワー分布
２１、２２      測定データ
２３            補間データ
【図１】
0003967019.tif 000006
【図２】
0003967019.tif 000007
【図３】
0003967019.tif 000008
【図４】
0003967019.tif 000009
【図５】
0003967019.tif 000010
【図６】
0003967019.tif 000011
【図７】
0003967019.tif 000012
【図８】
0003967019.tif 000013
【図９】
0003967019.tif 000014