JP2002303741A - シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法 - Google Patents
シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法Info
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバの片端のみからのOTDR測定によ
り、容易に伝送損失不具合箇所を特定化できるシングル
モード光ファイバを提供すること、またこのような光フ
ァイバを作製するための光ファイバ用母材並びにその評
価方法を提供する。 【構成】 本発明のシングルモード光ファイバ用母材
は、円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状のクラッド
から構成され、該コア、クラッドの屈折率をそれぞれ順
にn1,n2とするとき、次式で表される比屈折率差Δn
の変動量が長手方向において6%以下であることを特徴
としている。
り、容易に伝送損失不具合箇所を特定化できるシングル
モード光ファイバを提供すること、またこのような光フ
ァイバを作製するための光ファイバ用母材並びにその評
価方法を提供する。 【構成】 本発明のシングルモード光ファイバ用母材
は、円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状のクラッド
から構成され、該コア、クラッドの屈折率をそれぞれ順
にn1,n2とするとき、次式で表される比屈折率差Δn
の変動量が長手方向において6%以下であることを特徴
としている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シングルモード光
ファイバに係り、特には、OTDR(Optical Time Domain
Refractometory)法による光パルス試験器を用いた波形
測定によって、光ファイバの長手方向での伝送損失不具
合箇所を特定可能なシングルモード光ファイバ及びそれ
を作製するための光ファイバ用母材並びにその評価方法
に関する。
ファイバに係り、特には、OTDR(Optical Time Domain
Refractometory)法による光パルス試験器を用いた波形
測定によって、光ファイバの長手方向での伝送損失不具
合箇所を特定可能なシングルモード光ファイバ及びそれ
を作製するための光ファイバ用母材並びにその評価方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの伝送損失を測定する手法の
一つに、カットバック法がある。この方法は、長尺の光
ファイバの片端に所定の波長の光を入射し、他端から出
射した光のパワーを測定する。次に、この光ファイバの
入射端側の約2mを切り出し、切り出した光ファイバに
ついても同様に出射光のパワーを測定し、両パワーの差
を求め、得られたパワー差分を、測定していない残りの
長尺光ファイバの伝送損失とするものである。この方法
では、光ファイバの全長に対する平均的な伝送損失を正
確に測定できる反面、光ファイバの長手方向にわたる伝
送損失の分布状況を知ることはできない。仮に伝送損失
が高く出た場合、それが光ファイバ全長にわたって伝送
損失が高くなっているのか、あるいは一部分に伝送損失
の高い部分があるのか、その位置は何処なのか、といっ
た情報は得られないという欠点がある。
一つに、カットバック法がある。この方法は、長尺の光
ファイバの片端に所定の波長の光を入射し、他端から出
射した光のパワーを測定する。次に、この光ファイバの
入射端側の約2mを切り出し、切り出した光ファイバに
ついても同様に出射光のパワーを測定し、両パワーの差
を求め、得られたパワー差分を、測定していない残りの
長尺光ファイバの伝送損失とするものである。この方法
では、光ファイバの全長に対する平均的な伝送損失を正
確に測定できる反面、光ファイバの長手方向にわたる伝
送損失の分布状況を知ることはできない。仮に伝送損失
が高く出た場合、それが光ファイバ全長にわたって伝送
損失が高くなっているのか、あるいは一部分に伝送損失
の高い部分があるのか、その位置は何処なのか、といっ
た情報は得られないという欠点がある。
【0003】一方、長手方向の伝送損失情報を得る手段
として、OTDR法が挙げられる。この方法は、光ファイバ
の片端から所定の波長のパルス光を入射し、光ファイバ
の入射端面からの距離zの位置から戻ってくるレーリー
散乱光(以下、後方散乱光という)を観測することによ
り、光ファイバの伝送損失を測定する方法である。後方
散乱光強度P(λ,z)は、次の[数7]式で求められる。
として、OTDR法が挙げられる。この方法は、光ファイバ
の片端から所定の波長のパルス光を入射し、光ファイバ
の入射端面からの距離zの位置から戻ってくるレーリー
散乱光(以下、後方散乱光という)を観測することによ
り、光ファイバの伝送損失を測定する方法である。後方
散乱光強度P(λ,z)は、次の[数7]式で求められる。
【0004】
【数7】 上式において、P0は入射端(z=0)における伝搬光の
強度、αはレーリー散乱係数、Bは後方散乱光捕集係
数、γは局所的な伝送損失を示す。この[数7]式を対
数値に変換しdBスケールで表現すると[数8]式とな
り、後方散乱光強度S(λ,z)は、光ファイバの長手方向
の位置によって変化する。
強度、αはレーリー散乱係数、Bは後方散乱光捕集係
数、γは局所的な伝送損失を示す。この[数7]式を対
数値に変換しdBスケールで表現すると[数8]式とな
り、後方散乱光強度S(λ,z)は、光ファイバの長手方向
の位置によって変化する。
【0005】
【数8】 ただし、長手方向に伝送損失が比較的安定した光ファイ
バの場合、レーリー散乱係数αは長手方向の位置に依ら
ずほぼ一定とした。
バの場合、レーリー散乱係数αは長手方向の位置に依ら
ずほぼ一定とした。
【0006】典型的なOTDR測定の結果を図1に示す。後
方散乱光強度(S(λ,z))が単調に減少している部分は、
伝送損失特性が安定していることを示している。10,000
m付近での曲線の屈折は、この付近で急激に伝送損失が
上昇していることを示している。伝送損失が上昇する原
因としては、光ファイバがこの部分で強い応力を受けて
マイクロベンディング・ロスが生じている、あるいは2
本の光ファイバを接続した際の接続点である等、種々考
えられる。いずれにせよ、このような伝送損失の高い領
域は光信号の伝送上望ましくない領域であり、伝送損失
が大きい場合にはこの領域部分の光ファイバを敷設しな
おすとか、接続しなおす等の対策が必要となる。
方散乱光強度(S(λ,z))が単調に減少している部分は、
伝送損失特性が安定していることを示している。10,000
m付近での曲線の屈折は、この付近で急激に伝送損失が
上昇していることを示している。伝送損失が上昇する原
因としては、光ファイバがこの部分で強い応力を受けて
マイクロベンディング・ロスが生じている、あるいは2
本の光ファイバを接続した際の接続点である等、種々考
えられる。いずれにせよ、このような伝送損失の高い領
域は光信号の伝送上望ましくない領域であり、伝送損失
が大きい場合にはこの領域部分の光ファイバを敷設しな
おすとか、接続しなおす等の対策が必要となる。
【0007】ところで、OTDR法による伝送損失の測定
(以下、OTDR測定という)は、片端のみからでは正しい
測定ができないことが知られている。すなわち、上記
[数7]式から明らかなように、後方散乱光の強度に影
響する因子は、伝送損失γ(z)だけではなく、後方散
乱光の補修係数B(z)が変動している場合にも類似し
た波形変動が生じる。そのため、伝送損失を正しく測定
するためには、光ファイバの両端から波形測定を行い、
下記の[数9]式,[数10]式から、補修係数B成分
を相殺し、伝送損失γ成分だけを取り出した[数11]
式のD(z)で評価する必要がある。
(以下、OTDR測定という)は、片端のみからでは正しい
測定ができないことが知られている。すなわち、上記
[数7]式から明らかなように、後方散乱光の強度に影
響する因子は、伝送損失γ(z)だけではなく、後方散
乱光の補修係数B(z)が変動している場合にも類似し
た波形変動が生じる。そのため、伝送損失を正しく測定
するためには、光ファイバの両端から波形測定を行い、
下記の[数9]式,[数10]式から、補修係数B成分
を相殺し、伝送損失γ成分だけを取り出した[数11]
式のD(z)で評価する必要がある。
【0008】
【数9】
【数10】
【数11】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、線引き
直後のボビンに巻かれた状態の光ファイバであれば、両
端からのOTDR測定も可能であるが、この光ファイバをケ
ーブル化して敷設されるときには数十kmのほぼ直線状
となるため、この場合、両端からのOTDR測定は極めて困
難となる。このため、実際の敷設現場では片端のみから
の測定で、伝送損失不具合箇所を特定する必要が生じる
が、片端からの測定では伝送損失が実際には小さい場合
においても、捕集係数Bの変動によって生じる変動部分
まで、伝送損失不具合部分として過大評価されることが
ある。
直後のボビンに巻かれた状態の光ファイバであれば、両
端からのOTDR測定も可能であるが、この光ファイバをケ
ーブル化して敷設されるときには数十kmのほぼ直線状
となるため、この場合、両端からのOTDR測定は極めて困
難となる。このため、実際の敷設現場では片端のみから
の測定で、伝送損失不具合箇所を特定する必要が生じる
が、片端からの測定では伝送損失が実際には小さい場合
においても、捕集係数Bの変動によって生じる変動部分
まで、伝送損失不具合部分として過大評価されることが
ある。
【0010】そこで、本発明は、光ファイバの片端のみ
からのOTDR測定により、容易に伝送損失不具合箇所を特
定化できるシングルモード光ファイバを提供すること、
またこのような光ファイバを作製するための光ファイバ
用母材並びにその評価方法を提供することを課題として
いる。
からのOTDR測定により、容易に伝送損失不具合箇所を特
定化できるシングルモード光ファイバを提供すること、
またこのような光ファイバを作製するための光ファイバ
用母材並びにその評価方法を提供することを課題として
いる。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1のシングルモー
ド光ファイバ用母材は、円柱状のコア及びこれを取り巻
く円筒状のクラッドから構成され、該コア、クラッドの
屈折率をそれぞれ順にn1,n2とするとき、次式で表さ
れる比屈折率差Δnの変動量が長手方向において6%以
下であることを特徴としている。
ド光ファイバ用母材は、円柱状のコア及びこれを取り巻
く円筒状のクラッドから構成され、該コア、クラッドの
屈折率をそれぞれ順にn1,n2とするとき、次式で表さ
れる比屈折率差Δnの変動量が長手方向において6%以
下であることを特徴としている。
【数12】
【0012】請求項2に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項1に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、比
屈折率差Δnの変動量が長手方向において6%以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項1に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、比
屈折率差Δnの変動量が長手方向において6%以下であ
ることを特徴としている。
【0013】請求項3に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項1に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離zの位置での後方
散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項1に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離zの位置での後方
散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB以下であ
ることを特徴としている。
【数13】
【0014】請求項4に記載のシングルモード光ファイ
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I(λ,z)
をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I(λ,z)
をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
【数14】 請求項5に記載のシングルモード光ファイバは、前記λ
1, λ2の2波長がそれぞれ1310nm,1550nmであると
き、I(λ1,z)=0.8×I(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
1, λ2の2波長がそれぞれ1310nm,1550nmであると
き、I(λ1,z)=0.8×I(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
【0015】また、請求項6に記載のシングルモード光
ファイバ用ガラス母材は、円柱状のコア及びこれを取り
巻く円筒状のクラッドから構成され、該コアの長手方向
におけるコア直径の変動量が7%以下であることを特徴
としている。
ファイバ用ガラス母材は、円柱状のコア及びこれを取り
巻く円筒状のクラッドから構成され、該コアの長手方向
におけるコア直径の変動量が7%以下であることを特徴
としている。
【0016】請求項7に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、長
手方向におけるコア直径の変動量が7%以下であること
を特徴としている。
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、長
手方向におけるコア直径の変動量が7%以下であること
を特徴としている。
【0017】請求項8に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離zの位置での後方
散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離zの位置での後方
散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB以下であ
ることを特徴としている。
【数15】
【0018】請求項9に記載のシングルモード光ファイ
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I(λ,z)
をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I(λ,z)
をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
【数16】 請求項10に記載のシングルモード光ファイバは、λ1,
λ2の2波長がそれぞれ順に1310nm,1550nmである
とき、I(λ1,z)=2×I(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
λ2の2波長がそれぞれ順に1310nm,1550nmである
とき、I(λ1,z)=2×I(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
【0019】本発明のシングルモード光ファイバの評価
方法は、OTDR法により光パルス試験器を用いて、波長λ
1及びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行
い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファイバの入
射端面からの距離zの位置での後方散乱光強度をS
1(λ,z)とし、zの位置から出射端面までの後方散乱光
強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式で表される波形
の変動量I(λ,z)を求め、波長λ1の変動量I(λ1,z)と
波長λ2の変動量I(λ2,z) との大小を比較して評価す
るものである。
方法は、OTDR法により光パルス試験器を用いて、波長λ
1及びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を行
い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファイバの入
射端面からの距離zの位置での後方散乱光強度をS
1(λ,z)とし、zの位置から出射端面までの後方散乱光
強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式で表される波形
の変動量I(λ,z)を求め、波長λ1の変動量I(λ1,z)と
波長λ2の変動量I(λ2,z) との大小を比較して評価す
るものである。
【数17】
【0020】
【発明の実施の形態】光ファイバの伝送損失上の不具合
要因の一つにマクロベンディング損失がある。これは、
光ファイバに1〜数十mmオーダーの曲げが加えられた
際に、伝搬する光の一部が外部に放出される現象で、伝
送損失として観測される。この損失の程度は、光ファイ
バの屈折率分布状態や曲げの大きさによって異なるが、
一般には曲げ半径が小さいほど、曲げられた区間が長い
ほど、カットオフ波長が小さいほど、モードフィールド
径が大きいほど、さらに伝送波長が長いほど大きくなる
傾向がある。国際規格であるITU−T(Telecommunicatio
n Standardization Sector of International Telecomm
unication Union)のG.652によると、直径32mmφ×
1周の曲げに対するマクロベンディング損失が1dB以下
であることが要求されている。
要因の一つにマクロベンディング損失がある。これは、
光ファイバに1〜数十mmオーダーの曲げが加えられた
際に、伝搬する光の一部が外部に放出される現象で、伝
送損失として観測される。この損失の程度は、光ファイ
バの屈折率分布状態や曲げの大きさによって異なるが、
一般には曲げ半径が小さいほど、曲げられた区間が長い
ほど、カットオフ波長が小さいほど、モードフィールド
径が大きいほど、さらに伝送波長が長いほど大きくなる
傾向がある。国際規格であるITU−T(Telecommunicatio
n Standardization Sector of International Telecomm
unication Union)のG.652によると、直径32mmφ×
1周の曲げに対するマクロベンディング損失が1dB以下
であることが要求されている。
【0021】さらに、光ファイバの伝送損失上の不具合
要因には接続損失がある。これは主に2本の光ファイバ
の接続部分において、両光ファイバのパワー分布の重な
りが一致しない場合に生じる。原因としては光ファイバ
のコアの軸ずれが挙げられる。例えば、典型的なシング
ルモード光ファイバ(ステップ型屈折率分布、モードフ
ィールド径MFD=9.2μm)の場合、コア軸を互いに1μ
mずらして接続した場合、0.2 dBもの接続損失が生じ
る。本発明は、損失が0.1 dB程度以上となる伝送損失の
不具合箇所を、OTDR測定で片端からの入射光測定により
容易に検出できるように、光ファイバ自体に工夫を加え
たものである。
要因には接続損失がある。これは主に2本の光ファイバ
の接続部分において、両光ファイバのパワー分布の重な
りが一致しない場合に生じる。原因としては光ファイバ
のコアの軸ずれが挙げられる。例えば、典型的なシング
ルモード光ファイバ(ステップ型屈折率分布、モードフ
ィールド径MFD=9.2μm)の場合、コア軸を互いに1μ
mずらして接続した場合、0.2 dBもの接続損失が生じ
る。本発明は、損失が0.1 dB程度以上となる伝送損失の
不具合箇所を、OTDR測定で片端からの入射光測定により
容易に検出できるように、光ファイバ自体に工夫を加え
たものである。
【0022】次に、図2〜4にもとづきOTDR測定法の実
際について説明する。なお、図2〜4(c)において、
縦軸は後方散乱光強度であり、横軸は光ファイバの入射
端面からの距離zである。ただし、図4(d)の縦軸は
捕集係数Bの変動分I(λ,z)であり、図4(e)の縦軸
はMFD値である。光ファイバの全長にわたって伝送損失
が一定の場合は、図2に示すようなS(λ,z)が直線的に
単調に減少する測定波形が得られる。さて、光ファイバ
の一部に伝送損失の高い部分が存在する場合、図3の
(a),(b)に示すような測定波形が得られる。ここ
で(a)は光ファイバの一端から測定した波形であり、
(b)は他端から測定した波形である。次に、図3
(b)の波形を左右逆にプロットして、S(λ, z−L)を
求めたものが図3(c)である。このようにして得られ
た図3(a)と図3(c)から、[数11]式によりD
(z)を求めると図3(d)が得られる。図3(d)にお
いては、X部分の傾斜が大きくなっており、この位置で
確かに伝送損失が大きいことが確認される。
際について説明する。なお、図2〜4(c)において、
縦軸は後方散乱光強度であり、横軸は光ファイバの入射
端面からの距離zである。ただし、図4(d)の縦軸は
捕集係数Bの変動分I(λ,z)であり、図4(e)の縦軸
はMFD値である。光ファイバの全長にわたって伝送損失
が一定の場合は、図2に示すようなS(λ,z)が直線的に
単調に減少する測定波形が得られる。さて、光ファイバ
の一部に伝送損失の高い部分が存在する場合、図3の
(a),(b)に示すような測定波形が得られる。ここ
で(a)は光ファイバの一端から測定した波形であり、
(b)は他端から測定した波形である。次に、図3
(b)の波形を左右逆にプロットして、S(λ, z−L)を
求めたものが図3(c)である。このようにして得られ
た図3(a)と図3(c)から、[数11]式によりD
(z)を求めると図3(d)が得られる。図3(d)にお
いては、X部分の傾斜が大きくなっており、この位置で
確かに伝送損失が大きいことが確認される。
【0023】一方、捕集係数Bが変化している部分が存
在する光ファイバの場合には、図4の(a)、(b)に
示す様な測定波形が得られる。なお、(a)は光ファイ
バの一端から測定した波形であり、(b)は他端から測
定した波形である。ここで特徴的なのは、捕集係数Bが
変化している部分Yは(a)、(b)でその傾斜方向が
互いに逆になっている点である。上記と同様のデータ処
理を行なってD(z)を求めると図4(c)が得られる。
図4(c)においては、Y部分の波形変動は互いにキャ
ンセルされて全体に一様な波形となっている。つまり、
Y部分は伝送損失が変化していないことを示している。
在する光ファイバの場合には、図4の(a)、(b)に
示す様な測定波形が得られる。なお、(a)は光ファイ
バの一端から測定した波形であり、(b)は他端から測
定した波形である。ここで特徴的なのは、捕集係数Bが
変化している部分Yは(a)、(b)でその傾斜方向が
互いに逆になっている点である。上記と同様のデータ処
理を行なってD(z)を求めると図4(c)が得られる。
図4(c)においては、Y部分の波形変動は互いにキャ
ンセルされて全体に一様な波形となっている。つまり、
Y部分は伝送損失が変化していないことを示している。
【0024】図4(d)は、下記の[数18]式によっ
て、捕集係数Bの変動分を取り出してプロットした図で
ある。
て、捕集係数Bの変動分を取り出してプロットした図で
ある。
【数18】
【0025】また、捕集係数Bは、下記の[数19]式
で表される。
で表される。
【数19】 捕集係数Bが変動する要因はMFDの変動にあり、捕集係
数BとMFDとの間に、B∝[MFD]-2の関係がある。な
お、上式において、kは波長によって決まる定数、aは
コア径、Δnは光ファイバ屈折率差、ψは伝播する光の
電界分布、r は光ファイバの中心からの距離(半径)で
ある。実際に、この光ファイバを長手方向に切断してMF
Dを測定したのが図4(e)であり、この図から図4
(d)の関係が確認される。従って、逆の見方をする
と、MFDの長手方向の変動が均一な光ファイバであれ
ば、捕集係数Bが均一となり、不具合箇所を光ファイバ
の片端のみのOTDR測定で検出可能になる。
数BとMFDとの間に、B∝[MFD]-2の関係がある。な
お、上式において、kは波長によって決まる定数、aは
コア径、Δnは光ファイバ屈折率差、ψは伝播する光の
電界分布、r は光ファイバの中心からの距離(半径)で
ある。実際に、この光ファイバを長手方向に切断してMF
Dを測定したのが図4(e)であり、この図から図4
(d)の関係が確認される。従って、逆の見方をする
と、MFDの長手方向の変動が均一な光ファイバであれ
ば、捕集係数Bが均一となり、不具合箇所を光ファイバ
の片端のみのOTDR測定で検出可能になる。
【0026】MFDの変動の要因は、大きく2つ考えら
れる。一つは比屈折率差の変動であり、もう一つはコア
の直径の変動である。そこで、直径数十mm程度のガラ
ス母材を作製し、これを加熱軟化させ延伸することによ
って直径120μm程度の光ファイバとする。ガラス母材
の屈折率分布は、光ファイバのそれと相似形になるよう
に調整されているが、上記各パラメータの変動は、ガラ
ス母材の段階で生じる可能性と、それを延伸して光ファ
イバ化する段階で生じる可能性が存在する。
れる。一つは比屈折率差の変動であり、もう一つはコア
の直径の変動である。そこで、直径数十mm程度のガラ
ス母材を作製し、これを加熱軟化させ延伸することによ
って直径120μm程度の光ファイバとする。ガラス母材
の屈折率分布は、光ファイバのそれと相似形になるよう
に調整されているが、上記各パラメータの変動は、ガラ
ス母材の段階で生じる可能性と、それを延伸して光ファ
イバ化する段階で生じる可能性が存在する。
【0027】すなわち、ガラス母材の段階で屈折率やコ
ア径が変動していると、これがほぼそのまま光ファイバ
の屈折率やコア径の変動に結びつく。また、ガラス母材
の段階で屈折率やコア径の変動を小さくしたとしても、
延伸する際に冷却速度などが変動すると光ファイバ内の
残留応力状態が変化して屈折率分布の変動となって現
れ、また延伸径が変動したりするとコア径の変動となっ
て現れる。ちなみに、母材のパラメータが変動している
と、これをキャンセルするように光ファイバの線引きを
コントロールするのは極めて困難である。
ア径が変動していると、これがほぼそのまま光ファイバ
の屈折率やコア径の変動に結びつく。また、ガラス母材
の段階で屈折率やコア径の変動を小さくしたとしても、
延伸する際に冷却速度などが変動すると光ファイバ内の
残留応力状態が変化して屈折率分布の変動となって現
れ、また延伸径が変動したりするとコア径の変動となっ
て現れる。ちなみに、母材のパラメータが変動している
と、これをキャンセルするように光ファイバの線引きを
コントロールするのは極めて困難である。
【0028】従って、これらパラメータの変動の小さい
光ファイバを作製するには、母材の作製と光ファイバへ
の線引きとの両段階で、各パラメータの変動を最小限に
抑え、さらに検査の結果、変動が認められる場合には、
変動部分を除去して特性の安定した部分だけを取り出す
必要がある。そこで、それぞれの変動量がどのようにOT
DR測定波形の変動、とりわけ捕集係数Bの変動に影響す
るかを調べた。
光ファイバを作製するには、母材の作製と光ファイバへ
の線引きとの両段階で、各パラメータの変動を最小限に
抑え、さらに検査の結果、変動が認められる場合には、
変動部分を除去して特性の安定した部分だけを取り出す
必要がある。そこで、それぞれの変動量がどのようにOT
DR測定波形の変動、とりわけ捕集係数Bの変動に影響す
るかを調べた。
【0029】先ず、比屈折率差Δn=0.35%を基準とし
て、長手方向にコアの比屈折率差を変動させたプリフォ
ームをVAD法により作製し、これをコア径が8μmとな
るように線引きして得た光ファイバを用いてOTDR測定を
行ない、その結果を図5〜7に示した。図5は、波長λ
1(1310nm)と波長λ2(1550nm)で光ファイバの長
手方向の位置zを変えて測定した波形の変動量Iを上記
[数18]式によって捕集係数Bの変動分を取り出し、
各zについてプロットした図である。
て、長手方向にコアの比屈折率差を変動させたプリフォ
ームをVAD法により作製し、これをコア径が8μmとな
るように線引きして得た光ファイバを用いてOTDR測定を
行ない、その結果を図5〜7に示した。図5は、波長λ
1(1310nm)と波長λ2(1550nm)で光ファイバの長
手方向の位置zを変えて測定した波形の変動量Iを上記
[数18]式によって捕集係数Bの変動分を取り出し、
各zについてプロットした図である。
【0030】次に、コア径8μm、Δn=0.35%を基準
値として、Δnを微小に変化させたときの電界分布ψを
シミュレーションによって計算し、[数19]式に基づ
いて捕集係数Bを求め、さらに[数18]式に基づいて
後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分I(λ、z)を
求め、Δn=0.35%のときのIを基準にして差分をとる
とIの相対値がシミュレーションできる。図6は、この
ようにしてλ1(1310nm)、λ2(1550nm)に対する
Iの相対値をシミュレーションして、両者を比較した図
である。また、図7はこのシミュレーション結果を、I
の相対値を縦軸に、Δnの基準値(0.35%)からの変化率
を横軸に描き直した図である。図5、図6からシミュレ
ーションが実測値と良く一致することが判る。図7か
ら、Iの相対値を0.1dB以下にするためには、Δnの変化
率が1.06以下つまり6%以下でなければならない。ま
た、Δnが変動する場合は、|I(λ2)|>|I(λ1)|
であり、λ1=1310nm、λ2=1550nmのとき、I
(λ1)≒0.8×I(λ2)の関係があることも読み取ること
ができる。
値として、Δnを微小に変化させたときの電界分布ψを
シミュレーションによって計算し、[数19]式に基づ
いて捕集係数Bを求め、さらに[数18]式に基づいて
後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分I(λ、z)を
求め、Δn=0.35%のときのIを基準にして差分をとる
とIの相対値がシミュレーションできる。図6は、この
ようにしてλ1(1310nm)、λ2(1550nm)に対する
Iの相対値をシミュレーションして、両者を比較した図
である。また、図7はこのシミュレーション結果を、I
の相対値を縦軸に、Δnの基準値(0.35%)からの変化率
を横軸に描き直した図である。図5、図6からシミュレ
ーションが実測値と良く一致することが判る。図7か
ら、Iの相対値を0.1dB以下にするためには、Δnの変化
率が1.06以下つまり6%以下でなければならない。ま
た、Δnが変動する場合は、|I(λ2)|>|I(λ1)|
であり、λ1=1310nm、λ2=1550nmのとき、I
(λ1)≒0.8×I(λ2)の関係があることも読み取ること
ができる。
【0031】次に、プリフォームをフッ酸で表面処理す
ることにより外径を変動させたプリフォームを作製し、
これを外径125μmになるように線引きして、コア径が
8μmを中心値として変動する光ファイバを得た。この
光ファイバを用いてOTDR測定を行ない、その結果を図8
〜10に示した。図8は、波長λ1(1310nm)と波長λ2
(1550nm)で光ファイバの長手方向の位置zを変えて
測定した波形の変動量Iを、図5の場合と同様にして捕
集係数Bの変動分を取り出し、各zについてプロットし
た図である。
ることにより外径を変動させたプリフォームを作製し、
これを外径125μmになるように線引きして、コア径が
8μmを中心値として変動する光ファイバを得た。この
光ファイバを用いてOTDR測定を行ない、その結果を図8
〜10に示した。図8は、波長λ1(1310nm)と波長λ2
(1550nm)で光ファイバの長手方向の位置zを変えて
測定した波形の変動量Iを、図5の場合と同様にして捕
集係数Bの変動分を取り出し、各zについてプロットし
た図である。
【0032】次に、コア径8μm、Δn=0.35%を基準
値として、コア径を微小に変化させたときの電界分布ψ
をシミュレーションによって計算し、[数19]式に基
づいて捕集係数Bを求め、さらに、[数18]式によっ
て後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分I(λ、z)
を求めて、コア径8μmのときのIを基準にして差分を
とると、Iの相対値をシミュレーションできる。図9
は、このような手順でλ 1(1310nm)、λ2(1550n
m)に対するIの相対値をシミュレーションして両者を
比較した図である。また、図10は、このシミュレーシ
ョンの結果を、Iの相対値を縦軸に、コア径の基準値
(8μm)からの変化率を横軸に描き直した図である。図
8、図9からシミュレーションが実測値と良く一致する
ことが確認できる。また、図10から、Iの相対値を0.
1dB以下にするためには、コア径の変化率が×1.07以
下、つまり7%以下でなければならないことが判る。ま
た、コア径が変動する場合は、|I(λ1)|>|I(λ2)
|であり、λ1=1310nm、λ2=1550nmのとき、I
(λ1)≒2×I(λ2)の関係があることも読み取ることが
できる。
値として、コア径を微小に変化させたときの電界分布ψ
をシミュレーションによって計算し、[数19]式に基
づいて捕集係数Bを求め、さらに、[数18]式によっ
て後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分I(λ、z)
を求めて、コア径8μmのときのIを基準にして差分を
とると、Iの相対値をシミュレーションできる。図9
は、このような手順でλ 1(1310nm)、λ2(1550n
m)に対するIの相対値をシミュレーションして両者を
比較した図である。また、図10は、このシミュレーシ
ョンの結果を、Iの相対値を縦軸に、コア径の基準値
(8μm)からの変化率を横軸に描き直した図である。図
8、図9からシミュレーションが実測値と良く一致する
ことが確認できる。また、図10から、Iの相対値を0.
1dB以下にするためには、コア径の変化率が×1.07以
下、つまり7%以下でなければならないことが判る。ま
た、コア径が変動する場合は、|I(λ1)|>|I(λ2)
|であり、λ1=1310nm、λ2=1550nmのとき、I
(λ1)≒2×I(λ2)の関係があることも読み取ることが
できる。
【0033】
【発明の効果】本発明のシングルモード光ファイバは、
光ファイバの片端からOTDR測定を行うことで、容易に伝
送損失不具合部分を特定することができる。
光ファイバの片端からOTDR測定を行うことで、容易に伝
送損失不具合部分を特定することができる。
【図1】 光ファイバの長手方向に沿って測定されたOT
DR測定曲線を示す。
DR測定曲線を示す。
【図2】 伝送損失の均一な光ファイバのOTDR測定曲線
を示すモデル図である。
を示すモデル図である。
【図3】 (a)〜(d)は、一部に伝送損失の高い部
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
【図4】 (a)〜(e)は、捕集係数Bが変化する部
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
【図5】 長手方向に比屈折率差を変動させた光ファイ
バを波長λ1,λ2で測定して得たOTDR測定波形の捕集係
数Bの変動分をプロットした図である。
バを波長λ1,λ2で測定して得たOTDR測定波形の捕集係
数Bの変動分をプロットした図である。
【図6】 長手方向に比屈折率差を変動させた光ファイ
バの捕集係数Bの変動分のシミュレーション結果を示す
図である。
バの捕集係数Bの変動分のシミュレーション結果を示す
図である。
【図7】 比屈折率差Δnの変化率と捕集係数Bの変動
分との関係のシミュレーション結果を示す図である。
分との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図8】 長手方向にコア径を変動させた光ファイバを
波長λ1,λ2で測定して得た捕集係数Bの変動分をプロ
ットした図である。
波長λ1,λ2で測定して得た捕集係数Bの変動分をプロ
ットした図である。
【図9】 長手方向にコア径を変動させた光ファイバの
捕集係数Bの変動分のシミュレーション結果を示す図で
ある。
捕集係数Bの変動分のシミュレーション結果を示す図で
ある。
【図10】コア径の変化率と捕集係数Bの変動分との関
係のシミュレーション結果を示す図である。
係のシミュレーション結果を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状
のクラッドから構成され、該コア、クラッドの屈折率を
それぞれ順にn1,n2とするとき、次式で表される比屈
折率差Δnの変動量が長手方向において6%以下である
ことを特徴とするシングルモード光ファイバ用ガラス母
材。 【数1】 - 【請求項2】 請求項1に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、比屈折率差Δnの変動量が長手方向において6%
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 - 【請求項3】 請求項1に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、OTDR法により光パルス試験器を用いて波形測定を
行い、入射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLと
したとき、光ファイバの入射端面からの距離zの位置で
の後方散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射
端面までの後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とすると
き、次式で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 【数2】 - 【請求項4】 OTDR法により光パルス試験器を用いて波
長λ1及びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を
行ない、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I
(λ,z)をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、
次式で表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なく
とも一部に存在する請求項3に記載のシングルモード光
ファイバ。 【数3】 - 【請求項5】 前記λ1, λ2の2波長がそれぞれ1310n
m,1550nmであるとき、I(λ1,z)=0.8×I(λ2,z)
の関係を満たす領域が光ファイバの長手方向の少なくと
も一部に存在する請求項4に記載のシングルモード光フ
ァイバ。 - 【請求項6】 円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状
のクラッドから構成され、該コアの長手方向におけるコ
ア直径の変動量が7%以下であることを特徴とするシン
グルモード光ファイバ用ガラス母材。 - 【請求項7】 請求項6に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、長手方向におけるコア直径の変動量が7%以下で
あることを特徴とするシングルモード光ファイバ。 - 【請求項8】 請求項6に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、OTDR法により光パルス試験器を用いて波形測定を
行い、入射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLと
したとき、光ファイバの入射端面からの距離zの位置で
の後方散乱光強度をS1(λ,z)とし、zの位置から出射
端面までの後方散乱光強度をS2(λ,L−z) とすると
き、次式で表わされる波形の変動量I(λ,z)が0.1dB
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 【数4】 - 【請求項9】 OTDR法により光パルス試験器を用いて波
長λ1及びこれより波長の長いλ2の2波長で波形測定を
行ない、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量I
(λ,z)をそれぞれI(λ1,z)、I(λ2,z)とするとき、
次式で表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なく
とも一部に存在する請求項8に記載のシングルモード光
ファイバ。 【数5】 - 【請求項10】 前記λ1, λ2の2波長がそれぞれ順に
1310nm,1550nmであるとき、I(λ1,z)=2×I(λ2,
z) の関係を満たす領域が光ファイバの長手方向の少な
くとも一部に存在する請求項9に記載のシングルモード
光ファイバ。 - 【請求項11】 OTDR法により光パルス試験器を用い
て、波長λ1及びこれより波長の長いλ2の2波長で波形
測定を行い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファ
イバの入射端面からの距離zの位置での後方散乱光強度
をS1(λ,z)とし、zの位置から出射端面までの後方散
乱光強度をS2(λ,L−z) とするとき、次式で表される
波形の変動量I(λ,z)を求め、波長λ1の変動量I(λ1,
z)と波長λ 2の変動量I(λ2,z) との大小を比較して評
価することを特徴とするシングルモード光ファイバの評
価方法。 【数6】
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EP05090193A EP1595854A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Preforms and optical fibres and methods of their manufacture |
US10/116,744 US7035514B2 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
EP05090192A EP1586884A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Method for determining the cause of a defect in an optical fiber and method for manufacturing an optical fiber |
EP02090133A EP1247783A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Preforms and optical fibres and methods of their manufacture and method for determining cause of a defect |
CA002380715A CA2380715A1 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
US10/819,331 US6914669B2 (en) | 2001-04-06 | 2004-04-07 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
US11/012,345 US7698908B2 (en) | 2001-04-06 | 2004-12-16 | Method of manufacturing a glass based material with defect removal |
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US (3) | US7035514B2 (ja) |
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Cited By (2)
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