JP2003149082A - 光ファイバの帯域測定方法 - Google Patents
光ファイバの帯域測定方法Info
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- JP2003149082A JP2003149082A JP2001344400A JP2001344400A JP2003149082A JP 2003149082 A JP2003149082 A JP 2003149082A JP 2001344400 A JP2001344400 A JP 2001344400A JP 2001344400 A JP2001344400 A JP 2001344400A JP 2003149082 A JP2003149082 A JP 2003149082A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝送損失測定用の装置を利用して、生産現場
で容易に行うことができる光ファイバの帯域測定方法を
提供すること。 【解決手段】 光ファイバＦの一端面に、入射角Θを変
化させながら光を入射させて、前記光ファイバの入射角
毎の伝送損失値を測定するステップと、前記入射光の入
射角毎の光量分布を測定するステップと、前記入射角毎
の伝送損失値と入射角毎の光量分布とに基づいて、前記
光ファイバの他端面からの出射光の光量を入射角毎に求
めるステップと、前記光ファイバの伝搬遅延時間を入射
角毎に算出するステップと、前記出射光の光量を、当該
出射光の伝播遅延時間に応じて、並べ換えて出射光のパ
ルス波形を生成するステップと、前記パルス波形をフー
リエ変換して、前記光ファイバの周波数特性を算出する
ステップと、前記周波数特性から前記光ファイバの帯域
を算出するステップとを備えている。
で容易に行うことができる光ファイバの帯域測定方法を
提供すること。 【解決手段】 光ファイバＦの一端面に、入射角Θを変
化させながら光を入射させて、前記光ファイバの入射角
毎の伝送損失値を測定するステップと、前記入射光の入
射角毎の光量分布を測定するステップと、前記入射角毎
の伝送損失値と入射角毎の光量分布とに基づいて、前記
光ファイバの他端面からの出射光の光量を入射角毎に求
めるステップと、前記光ファイバの伝搬遅延時間を入射
角毎に算出するステップと、前記出射光の光量を、当該
出射光の伝播遅延時間に応じて、並べ換えて出射光のパ
ルス波形を生成するステップと、前記パルス波形をフー
リエ変換して、前記光ファイバの周波数特性を算出する
ステップと、前記周波数特性から前記光ファイバの帯域
を算出するステップとを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの帯域
測定方法に関する。
測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバの帯域を測定する方法として
は、周波数掃引法、パルス法等が採用されている。
は、周波数掃引法、パルス法等が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの測定方法で
は、トラッキングジェネレータ、掃引発生器、シンセサ
イザ、スペクラムアナライザ、光サンプリングオシロス
コープ、オシロスコープ等の高価な装置を組み合わせて
使用することが必要であり、さらに、広帯域なレーザダ
イオードおよび検出器も必要である。
は、トラッキングジェネレータ、掃引発生器、シンセサ
イザ、スペクラムアナライザ、光サンプリングオシロス
コープ、オシロスコープ等の高価な装置を組み合わせて
使用することが必要であり、さらに、広帯域なレーザダ
イオードおよび検出器も必要である。
【０００４】これらの装置は、高価かつ取扱いが煩雑で
あることに加え、取り扱いに特殊な技術が必要である。
このため、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）等の光フ
ァイバの生産現場では、生産された光ファイバの帯域測
定が必要とされているにもかかわらず、これらの装置を
生産現場に設置して、生産した光ファイバの帯域測定を
行うことが困難であった。
あることに加え、取り扱いに特殊な技術が必要である。
このため、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）等の光フ
ァイバの生産現場では、生産された光ファイバの帯域測
定が必要とされているにもかかわらず、これらの装置を
生産現場に設置して、生産した光ファイバの帯域測定を
行うことが困難であった。
【０００５】一方、ＰＯＦ等の光ファイバの生産におい
ては、生産されたＰＯＦ等の光ファイバの伝送損失測定
を行うことが品質管理上の必須事項であるため、伝送損
失測定を行う装置は、ＰＯＦの生産現場に必ず設置され
ており、例えば、入射角度毎に伝送損失を測定する限定
モード励振伝送損失測定方法が行われている。
ては、生産されたＰＯＦ等の光ファイバの伝送損失測定
を行うことが品質管理上の必須事項であるため、伝送損
失測定を行う装置は、ＰＯＦの生産現場に必ず設置され
ており、例えば、入射角度毎に伝送損失を測定する限定
モード励振伝送損失測定方法が行われている。
【０００６】本発明は上記実状に鑑みなされたものであ
り、伝送損失測定用の装置を利用して、生産現場で容易
に行うことができる光ファイバの帯域測定方法を提供す
ることを目的とする。
り、伝送損失測定用の装置を利用して、生産現場で容易
に行うことができる光ファイバの帯域測定方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光ファ
イバの一端面に、入射角を変化させながら光を入射させ
て、前記光ファイバの入射角毎の伝送損失値を測定する
ステップと、前記入射光の入射角毎の光量分布を測定す
るステップと、前記入射角毎の伝送損失値と入射角毎の
光量分布とに基づいて、前記光ファイバの他端面からの
出射光の光量を入射角毎に求めるステップと、前記光フ
ァイバの伝搬遅延時間を入射角毎に算出するステップ
と、前記出射光の光量を、当該出射光の伝播遅延時間に
応じて、並べ換えて出射光のパルス波形を生成するステ
ップと、前記パルス波形をフーリエ変換して、前記光フ
ァイバの周波数特性を算出するステップと、前記周波数
特性から前記光ファイバの帯域を算出するステップと、
を備えていることを特徴とする光ファイバの帯域測定方
法が提供される。
イバの一端面に、入射角を変化させながら光を入射させ
て、前記光ファイバの入射角毎の伝送損失値を測定する
ステップと、前記入射光の入射角毎の光量分布を測定す
るステップと、前記入射角毎の伝送損失値と入射角毎の
光量分布とに基づいて、前記光ファイバの他端面からの
出射光の光量を入射角毎に求めるステップと、前記光フ
ァイバの伝搬遅延時間を入射角毎に算出するステップ
と、前記出射光の光量を、当該出射光の伝播遅延時間に
応じて、並べ換えて出射光のパルス波形を生成するステ
ップと、前記パルス波形をフーリエ変換して、前記光フ
ァイバの周波数特性を算出するステップと、前記周波数
特性から前記光ファイバの帯域を算出するステップと、
を備えていることを特徴とする光ファイバの帯域測定方
法が提供される。
【０００８】このような構成によれば、高価かつ取扱い
が煩雑な装置等を用いることなく、光ファイバの帯域測
定を行うことができる。
が煩雑な装置等を用いることなく、光ファイバの帯域測
定を行うことができる。
【０００９】伝送損失測定が、限定モード励振伝送損失
測定であるのが好ましい。
測定であるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態を詳細に説明する。まず、図１に沿っ
て、本発明の好ましい実施形態の帯域測定方法に使用さ
れる帯域測定装置１の構成を説明する。上述したよう
に、本発明の帯域測定方法は、伝送損失測定方法用の装
置を利用して行うものである。そして、帯域測定装置１
は、限定モード励振伝送損失測定法を行う伝送損失測定
装置としても使用可能である。
ましい実施形態を詳細に説明する。まず、図１に沿っ
て、本発明の好ましい実施形態の帯域測定方法に使用さ
れる帯域測定装置１の構成を説明する。上述したよう
に、本発明の帯域測定方法は、伝送損失測定方法用の装
置を利用して行うものである。そして、帯域測定装置１
は、限定モード励振伝送損失測定法を行う伝送損失測定
装置としても使用可能である。
【００１１】帯域測定装置１は、図１に示されているよ
うに、リニアレール２上に取付けられた、レーザ光源４
とレンズ６、８とを備えている。レーザ光源４は、波長
５４３ｎｍまたは６３３ｎｍ、ビーム拡がり１m radの
Ｈｅ−Ｎｅレーザである。レンズ６、８は、それぞれ、
開口数が０．４、０．１であり、レーザ光源４からのレ
ーザ光が、レンズ８から２５ｃｍ離れた位置で、ビーム
径１５０μｍの平行光線となるように、レーザ光源４か
らのレーザ光の光路ｐ上に配置されている。ここで、ビ
ーム径とは、ガウス分布しているレーザ光のパワーが
（１／ｅ）2となる幅である。ここでｅは自然対数の底
である。リニアレール２は、ｘｙｚの三軸方向と、回転
（Θ）方向の精密な位置合わせを可能にするステージ１
０に取付けられている。このステージ１０の位置合わせ
精度は、直線方向１μｍ、回転方向０．００２度であ
る。
うに、リニアレール２上に取付けられた、レーザ光源４
とレンズ６、８とを備えている。レーザ光源４は、波長
５４３ｎｍまたは６３３ｎｍ、ビーム拡がり１m radの
Ｈｅ−Ｎｅレーザである。レンズ６、８は、それぞれ、
開口数が０．４、０．１であり、レーザ光源４からのレ
ーザ光が、レンズ８から２５ｃｍ離れた位置で、ビーム
径１５０μｍの平行光線となるように、レーザ光源４か
らのレーザ光の光路ｐ上に配置されている。ここで、ビ
ーム径とは、ガウス分布しているレーザ光のパワーが
（１／ｅ）2となる幅である。ここでｅは自然対数の底
である。リニアレール２は、ｘｙｚの三軸方向と、回転
（Θ）方向の精密な位置合わせを可能にするステージ１
０に取付けられている。このステージ１０の位置合わせ
精度は、直線方向１μｍ、回転方向０．００２度であ
る。
【００１２】帯域測定が行われる光ファイバＦは、その
一端面が、ファイバ軸に対して垂直に切断されて鏡面研
磨され、一端面の中心点Ｏが、ステージ１０上に位置す
るように帯域測定装置１に取付けられる。この結果、帯
域測定装置１では、レンズ８からの平行光線を、ファイ
バＦの一端面の中心Ｏに位置精度２０μｍ以内の精度で
入射させ、さらに、光ファイバＦの一端面に垂直な法線
方向を０度とし、その法線を含む平面内で、法線と任意
の角Θをもって、レーザ光源２からの平行光線を測定用
の光ファイバＦの一端面に入射させることができるよう
に構成されている。
一端面が、ファイバ軸に対して垂直に切断されて鏡面研
磨され、一端面の中心点Ｏが、ステージ１０上に位置す
るように帯域測定装置１に取付けられる。この結果、帯
域測定装置１では、レンズ８からの平行光線を、ファイ
バＦの一端面の中心Ｏに位置精度２０μｍ以内の精度で
入射させ、さらに、光ファイバＦの一端面に垂直な法線
方向を０度とし、その法線を含む平面内で、法線と任意
の角Θをもって、レーザ光源２からの平行光線を測定用
の光ファイバＦの一端面に入射させることができるよう
に構成されている。
【００１３】帯域測定装置１は、光ファイバＦの他端か
ら出射した光が導かれる積分球１２を備えている。積分
球１２には、光ファイバＦからの直接光が入射しない位
置にシリコンフォトダイオード１４が取付けられてい
る。シリコンフォトダイオード１４には、電流計１６が
接続され、この電流計１６は、さらに、パソコン１８に
接続されている。パソコン１８は、電流計１６の出力を
処理すると共に、ステージ１０等の帯域測定装置１の構
成要素の作動を制御している。
ら出射した光が導かれる積分球１２を備えている。積分
球１２には、光ファイバＦからの直接光が入射しない位
置にシリコンフォトダイオード１４が取付けられてい
る。シリコンフォトダイオード１４には、電流計１６が
接続され、この電流計１６は、さらに、パソコン１８に
接続されている。パソコン１８は、電流計１６の出力を
処理すると共に、ステージ１０等の帯域測定装置１の構
成要素の作動を制御している。
【００１４】次に、帯域測定装置１を用いて行う本発明
の好ましい実施形態の帯域測定方法を説明する。説明を
容易にするため、入射光が軸対称で光ファイバＦの端面
の中心Ｏに入射する場合、即ち、光ファイバＦ内での伝
搬光がメリディオナル光線となる場合を例に説明する。
の好ましい実施形態の帯域測定方法を説明する。説明を
容易にするため、入射光が軸対称で光ファイバＦの端面
の中心Ｏに入射する場合、即ち、光ファイバＦ内での伝
搬光がメリディオナル光線となる場合を例に説明する。
【００１５】本実施形態では、限定モード励振伝送損失
測定を行う。限定モード励振伝送損失とは、全モード励
振伝送損失（あらゆる入射角度の光が存在するときの損
失）に比べて少ないモード数となるようにし、且つ、そ
の入射角を特定の角度付近に制限した場合の伝送損失の
ことである。この限定モード励振伝送損失測定方法は、
ファイバを伝搬できるモード数全体に比べて、かなり少
ないモード数で光をファイバに入射させ、出射端面での
出射光量を測定する。この方法では、入射光の平行性が
悪いと入射角度に分布が生じ限定モードで測定すること
ができないので、入射光として平行光を使用する。
測定を行う。限定モード励振伝送損失とは、全モード励
振伝送損失（あらゆる入射角度の光が存在するときの損
失）に比べて少ないモード数となるようにし、且つ、そ
の入射角を特定の角度付近に制限した場合の伝送損失の
ことである。この限定モード励振伝送損失測定方法は、
ファイバを伝搬できるモード数全体に比べて、かなり少
ないモード数で光をファイバに入射させ、出射端面での
出射光量を測定する。この方法では、入射光の平行性が
悪いと入射角度に分布が生じ限定モードで測定すること
ができないので、入射光として平行光を使用する。
【００１６】まず、帯域測定装置１にセットした光ファ
イバＦの一端面の中心Ｏに、レーザ光源２からの平行光
線を、入射角Θを変化させながら入射させ、他端面から
出射する光の光量を入射角毎に測定する。次に、他端面
（出射端面）から一定長の光ファイバをカットし、再
度、レーザ光源２からの平行光線を入射角を変化させな
がら入射させ、他端面から出射する光の光量を入射角毎
に測定する。測定された光量に基づいて、入射角毎の伝
送損失を算出する。
イバＦの一端面の中心Ｏに、レーザ光源２からの平行光
線を、入射角Θを変化させながら入射させ、他端面から
出射する光の光量を入射角毎に測定する。次に、他端面
（出射端面）から一定長の光ファイバをカットし、再
度、レーザ光源２からの平行光線を入射角を変化させな
がら入射させ、他端面から出射する光の光量を入射角毎
に測定する。測定された光量に基づいて、入射角毎の伝
送損失を算出する。
【００１７】限定モード励振伝送損失測定では、所定長
の光ファイバの出射光量をΘの関数として測定し、通常
のカットバック法と同様の計算式に従って、伝送損失を
Θの関数α（θn）として求める。
の光ファイバの出射光量をΘの関数として測定し、通常
のカットバック法と同様の計算式に従って、伝送損失を
Θの関数α（θn）として求める。
【００１８】即ち、ある長さのファイバを通ってきた光
量をＩ（Θ）、このファイバを長さｌだけ切断して残っ
た短いファイバを通って来た光量をＩ0（Θ）とする
と、伝送損失α（Θ）は以下のように算出される。この
ようにして測定された限定モード励振伝送損失を限定モ
ード損失と呼ぶ。
量をＩ（Θ）、このファイバを長さｌだけ切断して残っ
た短いファイバを通って来た光量をＩ0（Θ）とする
と、伝送損失α（Θ）は以下のように算出される。この
ようにして測定された限定モード励振伝送損失を限定モ
ード損失と呼ぶ。
【００１９】
α（Θ）＝（１０／ｌ）ｌｏｇ｛Ｉ0（Θ）／Ｉ（Θ）｝……（１）
３層構造の光ファイバｆを例とし、限定モード損失の測
定を具体的に説明する。図２、図３は、光ファイバｆ内
を通るメリディオナル光線ｍ1、ｍ2の軌跡を示してい
る。図２、図３に示されているように、光ファイバｆ
は、内側から第１層２１、第２層２２、第３層２３を有
し、第１層２１および第２層２２がコアであり、第３層
２３がクラッド層である。第１層２１、第２層２２およ
び第３層２３の屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3は、ｎ1＞ｎ2＞ｎ3
の関係である。
定を具体的に説明する。図２、図３は、光ファイバｆ内
を通るメリディオナル光線ｍ1、ｍ2の軌跡を示してい
る。図２、図３に示されているように、光ファイバｆ
は、内側から第１層２１、第２層２２、第３層２３を有
し、第１層２１および第２層２２がコアであり、第３層
２３がクラッド層である。第１層２１、第２層２２およ
び第３層２３の屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3は、ｎ1＞ｎ2＞ｎ3
の関係である。
【００２０】光ファイバｆへの入射角Θが０度からΘ1C
までの光線ｍ1は、第１層２１と第２層２２の境界面で
全反射して光ファイバｆ中を伝わる（図２）。ここで、
ΘICは、第１層２１と第２層２２の境界面での臨界角で
あり、Θ1C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ2 2）1/2である。
までの光線ｍ1は、第１層２１と第２層２２の境界面で
全反射して光ファイバｆ中を伝わる（図２）。ここで、
ΘICは、第１層２１と第２層２２の境界面での臨界角で
あり、Θ1C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ2 2）1/2である。
【００２１】また、光ファイバｆへの入射角ΘがΘ1Cか
らΘ2Cでの光線ｍ2、第１層２１から第２層２２に入射
し、第２層２２とクラッド層（第３層２３）との境界面
で全反射して光ファイバｆ中を伝わる（図３）。ここ
で、Θ2Cは、第２層２２と第３層２３の境界面での臨界
角であり、Θ2C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ3 2）1/2である。
らΘ2Cでの光線ｍ2、第１層２１から第２層２２に入射
し、第２層２２とクラッド層（第３層２３）との境界面
で全反射して光ファイバｆ中を伝わる（図３）。ここ
で、Θ2Cは、第２層２２と第３層２３の境界面での臨界
角であり、Θ2C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ3 2）1/2である。
【００２２】図４は、３層構造の光ファイバの限定モー
ド損失データの一例を示すグラフである。横軸は入射光
線の入射角を、縦軸は伝送損失を表している。図４の例
では、入射角が０度からΘ1Cの間は、第１層２１と第２
層２２の境界面で全反射して光ファイバｆ中を伝わる光
線ｍ1の伝送損失を示し、この伝送損失は、ほぼ一定で
ある。また、Θ1CからΘ2Cの間は、第２層２２と第３層
２３との境界面で全反射して光ファイバｆを伝わる光線
ｍ2の伝送損失を示し、この伝送損失は、０度からΘ1C
の間よりも大きな伝送損失となっている。これは、第２
層目における損失が、第１層目の材料における損失より
大きいことを示している。
ド損失データの一例を示すグラフである。横軸は入射光
線の入射角を、縦軸は伝送損失を表している。図４の例
では、入射角が０度からΘ1Cの間は、第１層２１と第２
層２２の境界面で全反射して光ファイバｆ中を伝わる光
線ｍ1の伝送損失を示し、この伝送損失は、ほぼ一定で
ある。また、Θ1CからΘ2Cの間は、第２層２２と第３層
２３との境界面で全反射して光ファイバｆを伝わる光線
ｍ2の伝送損失を示し、この伝送損失は、０度からΘ1C
の間よりも大きな伝送損失となっている。これは、第２
層目における損失が、第１層目の材料における損失より
大きいことを示している。
【００２３】限定モード損失を測定する際のカットバッ
ク長は、測定試料の光ファイバ自身の透明度と構造不整
等に関わる伝送損失のレベル等の諸条件を考慮して適当
な値が設定される。式（１）においてＩ（Θ）を測定す
るためのファイバ長は、入射モードを５０％以上保って
いる長さを選ぶのが好ましく、伝送損失が１００ｄＢ／
ｋｍ以上２０００ｄＢ／ｋｍ以下の光ファイバでは、３
ｍから５０ｍ程度が好ましく、伝送損失が１０ｄＢ／ｋ
ｍから１００ｄＢ／ｋｍの光ファイバでは、５０ｍから
５００ｍ程度が好ましい。また、Ｉ0（Θ）を測定する
ためのファイバ長は、入射モードが拡がりすぎない長
さ、２ｍ程度が好ましい。
ク長は、測定試料の光ファイバ自身の透明度と構造不整
等に関わる伝送損失のレベル等の諸条件を考慮して適当
な値が設定される。式（１）においてＩ（Θ）を測定す
るためのファイバ長は、入射モードを５０％以上保って
いる長さを選ぶのが好ましく、伝送損失が１００ｄＢ／
ｋｍ以上２０００ｄＢ／ｋｍ以下の光ファイバでは、３
ｍから５０ｍ程度が好ましく、伝送損失が１０ｄＢ／ｋ
ｍから１００ｄＢ／ｋｍの光ファイバでは、５０ｍから
５００ｍ程度が好ましい。また、Ｉ0（Θ）を測定する
ためのファイバ長は、入射モードが拡がりすぎない長
さ、２ｍ程度が好ましい。
【００２４】この限定モード損失の測定とは別に、入射
角θ0、θ1、θ2、……θn毎に、入射光パターン（光量
分布）Ｐ（θ0）、Ｐ（θ1）、Ｐ（θ2）……Ｐ（θn）
を実測する。この入射光パターンは、実測したものでは
なく、仮定したものであってもよい。
角θ0、θ1、θ2、……θn毎に、入射光パターン（光量
分布）Ｐ（θ0）、Ｐ（θ1）、Ｐ（θ2）……Ｐ（θn）
を実測する。この入射光パターンは、実測したものでは
なく、仮定したものであってもよい。
【００２５】例えば、Ｉ（θ0）を測定するために用い
た光ファイバからの出射光のパターンを測定して入射光
パターンと仮定することも可能である。入射光パターン
を仮定するとき、入射光は適当な離散的な値と仮定す
る。たとえば、図５に示されているように、平面Ｓ0ま
で平行に導かれた光が、平面Ｓ0に置かれた集光レンズ
によって光ファイバ端面の中心に集光される場合を考
え、平面Ｓ0内の光を小さな面積８５に区切って、その
中心の光で代表させる。
た光ファイバからの出射光のパターンを測定して入射光
パターンと仮定することも可能である。入射光パターン
を仮定するとき、入射光は適当な離散的な値と仮定す
る。たとえば、図５に示されているように、平面Ｓ0ま
で平行に導かれた光が、平面Ｓ0に置かれた集光レンズ
によって光ファイバ端面の中心に集光される場合を考
え、平面Ｓ0内の光を小さな面積８５に区切って、その
中心の光で代表させる。
【００２６】次いで、実測した入射角毎の限定モード損
失と、実測（または仮定）した入射光の光量分布（入射
光パターン）とから、例えば下記の（Ａ）に基づいて、
入射角（θ）毎の出射光量Ｐ’（θ0）、Ｐ’（θ1）、
Ｐ’（θ2）……Ｐ’（θn）を算出する。 Ｐ’（θn）＝Ｐ（θn）・１０-(10α(θ)/l)……式（Ａ） 角度θで入射した光の伝搬遅延時間δｔ（θ）を別途、
算出する。光ファイバでは、一端面に或る角度θで入射
した光線が他端面まで達する伝搬時間を、屈折率分布に
基づいて幾何学的に算出できるので、光ファイバＦに角
度θで入射した光（図６（ｂ））の伝搬遅延時間δｔ
（θ）を、角度θで入射したの光（図６（ａ））の伝搬
時間ｔ（θ）と、入射角０度の光線の伝搬時間ｔ（θ）
との差をとることによって算出する。
失と、実測（または仮定）した入射光の光量分布（入射
光パターン）とから、例えば下記の（Ａ）に基づいて、
入射角（θ）毎の出射光量Ｐ’（θ0）、Ｐ’（θ1）、
Ｐ’（θ2）……Ｐ’（θn）を算出する。 Ｐ’（θn）＝Ｐ（θn）・１０-(10α(θ)/l)……式（Ａ） 角度θで入射した光の伝搬遅延時間δｔ（θ）を別途、
算出する。光ファイバでは、一端面に或る角度θで入射
した光線が他端面まで達する伝搬時間を、屈折率分布に
基づいて幾何学的に算出できるので、光ファイバＦに角
度θで入射した光（図６（ｂ））の伝搬遅延時間δｔ
（θ）を、角度θで入射したの光（図６（ａ））の伝搬
時間ｔ（θ）と、入射角０度の光線の伝搬時間ｔ（θ）
との差をとることによって算出する。
【００２７】例えば、長さＬの３層構造の光ファイバに
入射角θで入射したビームの伝達遅延時間δｔ（θ）
は、例えば、次式（２）、（３）で表される。
入射角θで入射したビームの伝達遅延時間δｔ（θ）
は、例えば、次式（２）、（３）で表される。
【００２８】
δｔ（θ）＝Ｌ／ｃ（Ａ2−ｎ1）……式（２）
A2=(ｎ1ｄ1cosβ2+ｎ2ｄ2sinβ1)/(ｄ1cosβ1sinβ2+ｄ2sinβ1cos β2)
……式（３）
ｄ1は第１層の半径、ｄ2は第２層の厚さ、β1は第１層
中の伝搬角、β2は第２層中の伝搬角、ｃは真空中での
光速である（図２、図３）。
中の伝搬角、β2は第２層中の伝搬角、ｃは真空中での
光速である（図２、図３）。
【００２９】次いで、入射角毎の出射光量を縦軸とし、
伝搬遅延時間を横軸にとった、出射光のパルス波形を合
成する。パルス波形は、上記計算により算出された、入
射角（θ）毎の出射光量Ｐ’（θ0）、Ｐ’（θ1）、
Ｐ’（θ2）……Ｐ’（θn）を、伝搬遅延時間に応じた
位置に並べ変えて配置していくことによって生成され
る。
伝搬遅延時間を横軸にとった、出射光のパルス波形を合
成する。パルス波形は、上記計算により算出された、入
射角（θ）毎の出射光量Ｐ’（θ0）、Ｐ’（θ1）、
Ｐ’（θ2）……Ｐ’（θn）を、伝搬遅延時間に応じた
位置に並べ変えて配置していくことによって生成され
る。
【００３０】まず、グラフの横軸δｔを適当な間隔ｄに
区切る（図７）。光ファイバｆに入射角０で入射した光
θ0（図８）の伝搬遅延時間δｔ0は、０であるので、図
７のグラフの時間０からｄに該当する部分に、入射角０
（θ0）で入射した光の出射光量Ｐ’（θ0）を配置す
る。また、光ファイバＦに入射角θ1で入射した光（図
８）の伝搬遅延時間はδｔ1はｄより小さいので、図７
のグラフの時間０からｄに該当する部分に配置された入
射角０（θ0）の入射光の出射光量Ｐ’（θ0）の上に、
入射角θ1で入射した光の出射光量Ｐ’（θ1）を配置す
る。
区切る（図７）。光ファイバｆに入射角０で入射した光
θ0（図８）の伝搬遅延時間δｔ0は、０であるので、図
７のグラフの時間０からｄに該当する部分に、入射角０
（θ0）で入射した光の出射光量Ｐ’（θ0）を配置す
る。また、光ファイバＦに入射角θ1で入射した光（図
８）の伝搬遅延時間はδｔ1はｄより小さいので、図７
のグラフの時間０からｄに該当する部分に配置された入
射角０（θ0）の入射光の出射光量Ｐ’（θ0）の上に、
入射角θ1で入射した光の出射光量Ｐ’（θ1）を配置す
る。
【００３１】さらに、光ファイバＦに入射角θ2で入射
した光（図８）の伝搬遅延時間はδｔ2はｄ以上２ｄ未
満の範囲にあるので、図７のグラフの時間ｄから２ｄに
該当する部分に、入射角θ2で入射した光の出射光量
Ｐ’（θ2）を配置する。この手順を全入射光に対して
行い、入射角θ毎の出射光量をこのθに対応する伝搬遅
延時間から特定されるグラフ上の位置に並べ換えて配置
する、棒グラフの積み上げ（積み重ねヒストグラム）を
行うことにより、図９に示されているような、光ファイ
バｆから出射する波形パルスが得られる。
した光（図８）の伝搬遅延時間はδｔ2はｄ以上２ｄ未
満の範囲にあるので、図７のグラフの時間ｄから２ｄに
該当する部分に、入射角θ2で入射した光の出射光量
Ｐ’（θ2）を配置する。この手順を全入射光に対して
行い、入射角θ毎の出射光量をこのθに対応する伝搬遅
延時間から特定されるグラフ上の位置に並べ換えて配置
する、棒グラフの積み上げ（積み重ねヒストグラム）を
行うことにより、図９に示されているような、光ファイ
バｆから出射する波形パルスが得られる。
【００３２】このパルス波形を、パソコン等で、例え
ば、「プレマイコン・シリーズ１ ＢＡＳＩＣ」刀根薫
著 倍風館 の「２１講 高速フーリエ変換」に記載さ
れているような高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することに
より、測定対象の光ファイバＦの周波数特性を得て、光
量が、所定値、例えば−３ｄＢとなる周波数を、光ファ
イバＦの帯域とする（図１０）。
ば、「プレマイコン・シリーズ１ ＢＡＳＩＣ」刀根薫
著 倍風館 の「２１講 高速フーリエ変換」に記載さ
れているような高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することに
より、測定対象の光ファイバＦの周波数特性を得て、光
量が、所定値、例えば−３ｄＢとなる周波数を、光ファ
イバＦの帯域とする（図１０）。
【００３３】上記測定では、メリディオナル光線のみを
扱ったが、周波数掃引法またはパルス法によって周波数
特性および帯域を測定するときには、メリディオナル光
線のみで測定を行う場合が多い。従って、上述した方法
による測定結果の帯域は、周波数掃引法、または、パル
ス法で測定した帯域と良い一致を示す。なお、光線が光
ファイバの中心を通らないスキュー光線を含む場合で
も、上述した方法を適用できる。
扱ったが、周波数掃引法またはパルス法によって周波数
特性および帯域を測定するときには、メリディオナル光
線のみで測定を行う場合が多い。従って、上述した方法
による測定結果の帯域は、周波数掃引法、または、パル
ス法で測定した帯域と良い一致を示す。なお、光線が光
ファイバの中心を通らないスキュー光線を含む場合で
も、上述した方法を適用できる。
【００３４】
【実施例】実験例
上記実施形態の方法によって、３層構造の光ファイバに
対して行った帯域について説明する。この光ファイバで
は、第１層目として直径９６０μｍ、屈折率１．４９１
のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、第２層目と
して厚さ１０μｍ、屈折率１．４６５のフッ素化メタク
リレート、第３層目（クラッド層）として厚さ１０μ
ｍ、屈折率１．４０５のフッ化ビニリデンポリマが用い
られている。
対して行った帯域について説明する。この光ファイバで
は、第１層目として直径９６０μｍ、屈折率１．４９１
のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、第２層目と
して厚さ１０μｍ、屈折率１．４６５のフッ素化メタク
リレート、第３層目（クラッド層）として厚さ１０μ
ｍ、屈折率１．４０５のフッ化ビニリデンポリマが用い
られている。
【００３５】まず、この光ファイバの限定モード損失α
（θn）を実測する。図１１は、この光ファイバの限定
モード損失の測定データである。入射光の平行度は０．
０１度以下であった。一方、これとは別に、入射角
（θ）毎に入射光パターンＰ（θ n）を実測する。これ
ら実測した限定モード損失と、入射角（θ）毎に入射毎
の入射光パターンＰ（θn）から、入射角（θ）毎の出
射光量Ｐ’（θn）を算出した。
（θn）を実測する。図１１は、この光ファイバの限定
モード損失の測定データである。入射光の平行度は０．
０１度以下であった。一方、これとは別に、入射角
（θ）毎に入射光パターンＰ（θ n）を実測する。これ
ら実測した限定モード損失と、入射角（θ）毎に入射毎
の入射光パターンＰ（θn）から、入射角（θ）毎の出
射光量Ｐ’（θn）を算出した。
【００３６】算出された入射角毎の出射光量Ｐ’
（θn）と、式（２）、（３）によって算出した本実験
例の光ファイバの伝達遅延時間とに基づいて、光ファイ
バを５０ｍ通過したときの出射光のパルス波形を生成し
た。このパルス波形の生成の処理は、パソコンによって
行われ、上述したように、入射角θ毎の出射光量をこの
θに対応する伝搬遅延時間に応じたグラフ上の位置に並
べ換えて配置する棒グラフの積み上げ（積み重ねヒスト
グラム）を行うことにより生成した。
（θn）と、式（２）、（３）によって算出した本実験
例の光ファイバの伝達遅延時間とに基づいて、光ファイ
バを５０ｍ通過したときの出射光のパルス波形を生成し
た。このパルス波形の生成の処理は、パソコンによって
行われ、上述したように、入射角θ毎の出射光量をこの
θに対応する伝搬遅延時間に応じたグラフ上の位置に並
べ換えて配置する棒グラフの積み上げ（積み重ねヒスト
グラム）を行うことにより生成した。
【００３７】パルス波形生成（ヒストグラム作成）のた
めに、横軸の伝搬遅延時間を５０psecに分割した。シュ
ミレーション時の光入射角は、臨界角θcまでの光線に
ついて、tan（θc）を１００００個に分け、それぞれの
光線に図１２に示される、励振ＮＡ０．３の光源の光量
分布の測定値に基づいた重み付けを行った。ここで、ta
n（θc）を１００００個に分けるとは、図５の平面ｓ0
内において、例えばｙ方向に対して等間隔に１００００
個に分けることに相当する。
めに、横軸の伝搬遅延時間を５０psecに分割した。シュ
ミレーション時の光入射角は、臨界角θcまでの光線に
ついて、tan（θc）を１００００個に分け、それぞれの
光線に図１２に示される、励振ＮＡ０．３の光源の光量
分布の測定値に基づいた重み付けを行った。ここで、ta
n（θc）を１００００個に分けるとは、図５の平面ｓ0
内において、例えばｙ方向に対して等間隔に１００００
個に分けることに相当する。
【００３８】次いで、このようにして生成したパルス波
形をパソコンでフーリエ変換することによって、周波数
特性を求め、光量が−３ｄＢとなる周波数を帯域とす
る。この例では、１９０ＭＨｚであった。これは後述す
るパルス法を用いた比較実験例の測定結果と良く一致す
るものである。
形をパソコンでフーリエ変換することによって、周波数
特性を求め、光量が−３ｄＢとなる周波数を帯域とす
る。この例では、１９０ＭＨｚであった。これは後述す
るパルス法を用いた比較実験例の測定結果と良く一致す
るものである。
【００３９】比較実験例
実験例で帯域測定した光ファイバを、公知のパルス法で
帯域測定した。使用した帯域測定装置は、約半値幅１０
０psのパルスを出力できるように調整された波長６５０
ｎｍのレーザダイオードを光源としている。光検出は、
浜松ホトニクス社製の光サンプリングオシロスコープを
用い、光ファイバへの入射光はＮＡ０．３の対物レンズ
で導く。この装置で、実験例で帯域測定した光ファイバ
５０ｍの帯域測定を行ったところ、１９２ＭＨｚという
結果を得た。
帯域測定した。使用した帯域測定装置は、約半値幅１０
０psのパルスを出力できるように調整された波長６５０
ｎｍのレーザダイオードを光源としている。光検出は、
浜松ホトニクス社製の光サンプリングオシロスコープを
用い、光ファイバへの入射光はＮＡ０．３の対物レンズ
で導く。この装置で、実験例で帯域測定した光ファイバ
５０ｍの帯域測定を行ったところ、１９２ＭＨｚという
結果を得た。
【００４０】このように上記実施形態の方法によれば、
従来のパルス法による測定結果に良く一致する結果が、
簡単な構成で得られることが分かる。
従来のパルス法による測定結果に良く一致する結果が、
簡単な構成で得られることが分かる。
【００４１】本発明は、上記実施形態に限定されず特許
請求の範囲に記載した範囲内で種々の変更、変形が可能
である。
請求の範囲に記載した範囲内で種々の変更、変形が可能
である。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、伝送損
失測定用の装置を利用して、生産現場で容易に行うこと
ができる光ファイバの帯域測定方法が提供される。
失測定用の装置を利用して、生産現場で容易に行うこと
ができる光ファイバの帯域測定方法が提供される。
【図１】 本発明の好ましい実施形態の帯域測定方法に
使用される帯域測定装置１の構成を示す概略的な図面で
ある。
使用される帯域測定装置１の構成を示す概略的な図面で
ある。
【図２】 光ファイバ内を通るメリディオナル光線の軌
跡を示す図面である。
跡を示す図面である。
【図３】 光ファイバ内を通るメリディオナル光線の軌
跡を示す図面である。
跡を示す図面である。
【図４】 ３層構造の光ファイバの限定モード損失デー
タの一例を示すグラフである。
タの一例を示すグラフである。
【図５】
【図６】 入射角θに応じたファイバ内での光路変化を
説明する図面である。
説明する図面である。
【図７】 パルス波形を生成するステップを説明する図
面である。
面である。
【図８】 光ファイバへの入射光と出射光と示す図面で
ある。
ある。
【図９】 生成されたパルス波形の一例を示す図面であ
る。
る。
【図１０】 算出された周波数特性から帯域を算出する
過程を示すグラフである。
過程を示すグラフである。
【図１１】 実験例の光ファイバの限定モード損失の測
定データを示すグラフである。
定データを示すグラフである。
【図１２】 実験例の光ファイバへの入射光の強度分布
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１：帯域測定装置
２：リニアレール
４：レーザ光源
６、８：レンズ
１０：ステージ
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバの一端面に、入射角を変化さ
せながら光を入射させて、前記光ファイバの入射角毎の
伝送損失値を測定するステップと、 前記入射光の入射角毎の光量分布を測定するステップ
と、 前記入射角毎の伝送損失値と入射角毎の光量分布とに基
づいて、前記光ファイバの他端面からの出射光の光量を
入射角毎に求めるステップと、 前記光ファイバの伝搬遅延時間を入射角毎に算出するス
テップと、 前記出射光の光量を、当該出射光の伝播遅延時間に応じ
て、並べ換えて出射光のパルス波形を生成するステップ
と、 前記パルス波形をフーリエ変換して、前記光ファイバの
周波数特性を算出するステップと、 前記周波数特性から前記光ファイバの帯域を算出するス
テップと、 を備えていることを特徴とする光ファイバの帯域測定方
法。 - 【請求項２】 前記伝送損失測定が、限定モード励振伝
送損失測定である、請求項１に記載の光ファイバの帯域
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344400A JP2003149082A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光ファイバの帯域測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344400A JP2003149082A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光ファイバの帯域測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149082A true JP2003149082A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19157937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344400A Pending JP2003149082A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光ファイバの帯域測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149082A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007133172A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 定常モード励振装置 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344400A patent/JP2003149082A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007133172A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 定常モード励振装置 |
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