(57)【要約】【課題】従来の測定方法では不可能であった曲げ損失の小さい光ファイバでも遮断波長を測定できる遮断波長測定方法および装置を提供する。【解決手段】被測定光ファイバ（１０３）を超音波振動部（１０５）で発生させた超音波で振動させることによって生じる光損失の波長依存性（図２）を、超音波の周波数を掃引しながら波長スペクトル解析部（１０９）で測定し、光損失が最大となる波長と超音波の周波数との関係において（図３）、光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として波長スペクトル解析部（１０９）で測定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバを超音波で励振させることによって形成される長周期ブラッググレーティングにおいて生じる光損失の波長依存性を該超音波の周波数を掃引しながら測定し、
前記測定により得られる前記光損失が極大となる波長と前記超音波との関係において、該光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として測定することを特徴とする、超音波を用いた遮断波長測定方法。
【請求項２】
被測定光ファイバに光波を入射する光源と、
前記被測定光ファイバを超音波で励振することにより該被測定光ファイバ内に長周期ブラッググレーティングを形成させる超音波振動部と、
前記超音波振動部の周波数を掃引するため該超音波振動部の電源の周波数を制御する周波数制御部と、
前記長周期ブラッググレーティングにおいて生じる光損失の波長依存性を該超音波の周波数を掃引しながら測定し、該測定により得られる前記光損失が極大となる波長と前記超音波との関係において、該光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として測定する波長スペクトル解析部と
を具備することを特徴とする、超音波を用いた遮断波長測定装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の高速・広帯域光ネットワークの伝送媒体として用いられる光ファイバには、良好な伝送品質を確保するために、使用波長帯において単一モード動作することが必須である。したがって、単一モード動作領域を示す遮断波長(カットオフ波長)は最も重要な特性パラメータの一つである。光ファイバの遮断波長を測定する方法としては、例えば非特許文献１に示されるように、マルチモード光源を用いて被測定光ファイバに光波を入射し、出力の手前で緩やかな曲げを加え、その曲げ損失スペクトルから遮断波長を測定する方法がある。
【０００３】
【非特許文献１】ユーザーエンジニアのための光測定器ガイド、田幸敏治・本田辰篤編、オプトロニクス社、pp.131-132
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１の測定方法では、光ファイバの曲げ損失を利用しているため、近年高い関心を集めている曲げに強い光ファイバに対して用いることが困難となる、といった課題があった。加えてマルチモード入力が必要となることから、入力系が複雑になるといった課題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、その目的は、従来の測定方法では不可能であった曲げ損失の小さい光ファイバでも遮断波長を測定できる遮断波長測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、被測定ファイバに超音波を励振し、超音波で形成されるグレーティングによる損失波長特性が、単一モード動作領域と遮断波長以下において異なる挙動を示すことを利用して、被測定光ファイバの遮断波長を測定することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の遮断波長測定方法は、被測定光ファイバを超音波で励振させることによって形成される長周期ブラッググレーティングにおいて生じる光損失の波長依存性を該超音波の周波数を掃引しながら測定し、前記測定により得られる前記光損失が極大となる波長と前記超音波との関係において、該光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として測定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の遮断波長測定装置は、被測定光ファイバに光波を入射する光源と、前記被測定光ファイバを超音波で励振することにより該被測定光ファイバ内に長周期ブラッググレーティングを形成させる超音波振動部と、前記超音波振動部の周波数を掃引するため該超音波振動部の電源の周波数を制御する周波数制御部と、前記長周期ブラッググレーティングにおいて生じる光損失の波長依存性を該超音波の周波数を掃引しながら測定し、該測定により得られる前記光損失が極大となる波長と前記超音波との関係において、該光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として測定する波長スペクトル解析部とを具備すること特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成により、本発明は、被測定光ファイバの曲げ損失特性によらず適用することができるので、曲げに強い光ファイバ等でも遮断波長を測定することが可能となる。加えて、本発明は、一般的な単一モードファイバ用の光源を用いて測定が可能であり、光ファイバへの入射効率もよいことから、測定系の簡易さ、効率性からも好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１（Ａ）は、本発明の方法を適用した本発明の一実施形態である、超音波を用いた遮断波長測定装置の構成例を示している。この遮断波長測定装置は、光源１０１、被測定光ファイバに超音波を励振する超音波振動部（超音波振動子）１０５、超音波振動部に所望の周波数の電力を供給する電源１０７、および波長スペクトルを測定する波長スペルトル解析部（光スペクトルアナライザ）１０９とから構成される。
【００１２】
超音波振動部１０５は被測定光ファイバ１０３の外面に接触して、超音波振動を伝え、それにより被測定光ファイバ１０３の内部に屈折率が粗密となる長周期グレーティングを引き起こす。光源１０１から出射した光波は、被測定光ファイバ１０３へと入射され、さらに超音波振動部１０５で生成された超音波によって形成されるグレーティングにおいて摂動を受けたのち、波長スペクトル解析部１０９において波長スペクトルが測定される。
【００１３】
図１（Ｂ）は超音波によって形成される被測定光ファイバ１０３内のグレーティングにおける光波の挙動を説明している。光ファイバ１０３に対して超音波が励振されると、超音波振動による粗密および音響光学効果によって、光ファイバの長手方向に屈折率の周期的な変動（グレーティング）１１１が生じる。このときの変動周期は超音波の波長に一致する。グレーティングでは、グレーティング部１１１に入射される光波と、入射した光波と別のモードとが次式で表される位相整合条件を満たしたときに、モード変換が生じる。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
ここで∧はグレーティング周期（超音波の波長）、βinは入射光の伝搬定数、βhoはモード変換後の伝搬定数である。
【００１６】
単一モードファイバでは導波は基本モードに限られ、高次モードが発生しても伝搬することはできない。ここで、ある１つの波長において、単一モードファイバを伝搬する光波（基本モード）と高次モードが式（１）を満足するよう∧を設定する。このとき伝搬モードは高次モードへ変換される高次モードは伝搬できないため、損失（光損失）が発生する。上式（１）の分母である伝搬定数差βin−βhoは波長依存性を有するため、∧を変化させることで上式（１）を満たす波長が変化し、結果として損失を任意の波長で発生させることができる。このときの様子を図２に示す。
【００１７】
図２は、被測定光ファイバ１０３としての純石英コアファイバに超音波を励振したときの透過スペクトルの一例を示している。超音波の周波数が３．５２ＭＨｚのときには、図２で実線の曲線で示すように、損失に２つのピークが現れているが、これらの損失がピークとなる波長のうち、１５５０ｎｍではＬＰ１１モードへのモード変換が、また１５８０ｎｍではＬＰ１２モードへのモード変換が、それぞれ得られている。
【００１８】
ここで、超音波の周波数を３．７５ＭＨｚに変化させると、図中に矢印と破線の曲線で示すように、ＬＰ１１およびＬＰ１２モードに対応する損失波長帯がそれぞれ短波長側にシフトすることが分かる。このとき、ＬＰ１１モードに対応する損失波長帯は、短波長側にシフトすると同時に、シフトした損失波長帯のさらに短波長側に損失の新たなピークが生じていることが確認できる。
【００１９】
図３は、光損失が発生する波長の超音波周波数に対する依存性（波長依存性）の一例を示している。ここでは、純石英コアファイバのＬＰ１１モードに対応する損失波長帯における損失が、ピークとなる波長をプロットした例を示している。超音波周波数を変化させると損失が発生する波長が変化していることが確認できる。ここで、図中の破線で示した波長以下の波長では損失が発生する波長が２つに分かれていることがわかる。図３で示した光ファイバの場合、この２つに分かれるところの波長は約１．４８μｍである。この光ファイバにおいて、非特許文献１で示した方法で測定した遮断波長は１．４７μｍであり、図３の破線で示した波長と比較的よく一致している。このことから、超音波周波数を変化させながら光損失が発生する波長を計測し、損失が発生する波長が２つに分かれる波長をもって、遮断波長として測定することができることがわかる。
【００２０】
本発明の方法で用いている音響光学効果は図２または図３で示した光ファイバ以外の光ファイバにおいても発生するため、任意の構造の光ファイバに対して適用可能である。また、本発明の方法は、曲げ損失特性を利用していないため、曲げ部が全く不要となり、曲げ損失特性に優れた光ファイバにも適用できるので、好ましい。
【００２１】
図４は本発明の超音波を用いた遮断波長測定方法を実現する具体的な測定装置のより詳細な構成例を示す。この遮断波長測定装置は、光源部１０１、超音波励振部１０５、電源１０７、波長スペクトル解析部１０９に加えて、電源１０７の周波数を所望の値に制御する周波数制御部４０１を有する。光源部１０１は白色光源、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源など広帯域光源や波長可変光源などを用いることができる。周波数制御部４０１および電源１０７によって生成された任意の周波数の電圧（電流）を超音波励振部１０５に入力し、任意に設定した周波数の超音波を超音波励振部１０５において被測定ファイバ１０３に励振する。
【００２２】
光源部１０１から被測定ファイバ１０３に光波を入射すると、超音波励振部１０５において上式（１）を満たす波長において光損失が発生する。波長スペクトル解析部１０９において被測定ファイバ１０３の透過スペクトルを解析し、光損失が発生する伝播光の波長を、超音波励振部１０５の超音波周波数を変化させながら計測する。波長スペクトル解析部１０９で得られた計測結果から、図３で説明した方法によって遮断波長を測定する。
【００２３】
すなわち、被測定光ファイバ１０３を超音波で振動させることによって生じる光損失の波長依存性（図２）を、超音波の周波数を掃引しながら波長スペクトル解析部１０９で測定し、光損失が最大となる波長と超音波の周波数との関係において（図３）、光損失が極大となる波長が１つから２つ以上に分岐する点の波長を遮断波長として波長スペクトル解析部１０９で測定する。
【００２４】
（他の実施の形態）
上記では、本発明の好適な実施形態を例示して説明したが、本発明の実施形態は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、光ファイバの特性計測に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の遮断波長測定に関わる、音響光学効果の原理を示す概略図である。
【図２】本発明の遮断波長測定に関わる、超音波励振時の透過スペクトルの例を示す特性図である。
【図３】本発明の遮断波長測定に関わる、損失が発生する波長の超音波周波数に対する依存性を示す特性図である。
【図４】本発明の遮断波長測定装置の構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１  光源
１０３  被測定光ファイバ
１０５  超音波振動部
１０７  電源
１０９  波長スペクトル解析部（光スペクトルアナライザ）
１１０  グレーティング
４０１  周波数制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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