JP2673570B2

JP2673570B2 - 単一モード光フアイバのモードフィールド径の測定方法

Info

Publication number: JP2673570B2
Application number: JP33168688A
Authority: JP
Inventors: 哲弥酒井; 末広宮本; 良三山内
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JPH02179439A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、遠視野像（以下FFP）法による、単一モ
ード光フアイバのすモードフィールド径の測定方法の改
善に関するもので、特にモードフィールド径の精度に大
きく影響するダイナミックレンジの拡大に関係するもの
である。

［従来の技術］単一モード光フアイバのモードフィールド径は、次の
ように、FFPの二次モーメントに関係した値となってい
る。

ただし、ｐ＝ｋ・sinθ Ψ:FFPによる界分布そこで、次の方法によるFFPの測定が行われている
（文献１および２参照）。

すなわち、第７図において、 10は被測定の光フアイバ、 20は受光素子で、回転するアーム30の先端にとりつけ
てあり、光フアイバ10の出射端面12を中心とする円周上
をステップ式に一定の角度ずつ移動する。

34は光源である。

FFPの測定例を第８図に示す。

また、（１）式によるモードフィールド径の計算値と
ダイナミックレンジとの関係の例を、第９図に示す。

上の文献によれば、光源34に波長1.30μｍまたは1.55
μｍのレーザダイオード（LD）、受光素子20に受光径10
0μｍのアバランシェフオトダイオード（APD）、出射端
面12〜受光素子20間の距離ｄを80mm、測定（サンプリン
グ）間隔を１度としたとき、ダイナミックレンジを35dB
以上にすれば、モードフィールド径を１％以内の精度で
測定できるとある。

なお、ダイナミックレンジは、検出可能な最小パワー
強度と、θ＝０における強度との比である。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記条件の場合、そのダイナミックレンジ
は、およそ40dB前後であり、測定精度ギリギリである。

さらに、多くの単一モード光フアイバについて、モー
ドフィールド径とダイナミックレンジとの関係を調べた
ところ、ダイナミックレンジが35dBでは、モードフィー
ルド径が１％以内に集束しないもののあることが分っ
た。

特に分散シフト単一モード光フアイバに代表される規
格化周波数（Ｖ）の小さい単一モード光フアイバでは、
このような傾向が多く見受けられた。

ダイナミックレンジを拡大するには、以下の方法が考
えられる。

（１）光源の光出力を上げる。

（２）受光素子の感度を上げる。

（３）受光素子と光フアイバの出射端面との距離ｄを
小さくする。

（４）受光素子の径を大きくする。

しかし、上記の（１）については、市販のLDを用いる限り、大幅な拡
大はできない。

（２）については、常温で、APDまたはpin−PDを用い
る限り、大幅な拡大はできない。

そこで、上記の（３）と（４）について検討してみ
る。

上記の測定条件では、受光素子20の径による角度分解
能（約0.07度）に比べて、測定角度間隔（１度）が大き
い。

それら２つがほぼ等しくなるまで、距離ｄを近づける
か、受光素子20の径を大きくすることが考えられる。

しかし、距離ｄを小さくした場合、大きくした場合に
比べて、受光素子20の回転中心と出射端面12との位置ズ
レに対して測定誤差が大きくなる。

このことは以下の例を考えると理解できる。

すなわち、距離ｄを倍にし、受光素子20の径も倍にし
た測定系を考える。

このとき、受光できる角度は等しくなるため、ダイナ
ミックレンジは変らない。

しかし受光素子20の回転の中心と出射端面12との位置
ズレを考えると、２つの測定系の相似から、許される位
置ズレも倍になると考えられる。

よって上記（３）の場合、距離ｄを小さくすることに
より、光フアイバ10の設置位置に対して高い精度がいる
ようになり、問題である。

結局、（４）の受光素子20径を大きくする方法がよい
ことが判断できる。しかし、受光系の大きい素子は暗電
流が大きく、面感度にバラツキができてくる。

［課題を解決するための手段］受光素子20には現状のものを用い、その直前にコリメ
ータレンズ40を置くことにより（第１図）、等価的に受
光面積を大きくした。

また、受光素子20の代りに、コリメータレンズ40が光
フアイバ10の出射端面12を中心とする円周上を移動する
ようにし（第２図）、そのコリメータレンズ40と受光素
子20とが光フアイバ50によって結ばれるようにしてもよ
い。

［第１実施例］（第１図）［１］構成受光素子20の前後にコリメータレンズ40を置く。

受光素子20、コリメータレンズ40ともにアーム30の段
部の上に載り、いっしょに移動する。

コリメータレンズ40の受光径（レンズ径）は、受光素
子20に比べて、相当（たとえば10倍程度）大きいものを
用いる。

［２］作用コリメータレンズ40に入射した光がすべて受光素子20
に入射するので、受光素子20の受光径を拡大したと同じ
ことになる。

したがって、この場合は、出射端面12とコリメータレ
ンズ40間の距離ｄを大きくすることができる。ｄを大き
くすることにより、コリメータレンズ40の回転の中心と
出射端面12との位置ズレに対する測定誤差が小さくな
る。

［第２実施例］（第２図）アーム30の先端にコリメータレンズ40だけ設置し、受
光素子20との間を、光フアイバ50および集光レンズ52を
介して接続する。

これによる利点は、受光素子20およびその信号増幅部
を雑音源より遮蔽できることにある。

また、より広いダイナミックレンジを求めて受光素子
20を冷却する場合にも便利である。

［測定例］出射端面12〜コリメータレンズ40間の距離d:200m
m、コリメータレンズ40のレンズ径:1mm,角度分解能：
約0.29度試験単一モード光フアイバ A:ステップコア型（Δ＝0.35％） B:ヂュアルシェイブコア分散シフト型の場合である。

・第３図にフアイバＡのFFPの測定結果を、・第４図にフアイバＢのFFPの測定結果を、それぞれ示す。

なお、それぞれに、従来の測定結果も併記した。

従来の測定結果では、ダイナミックレンジは40dB弱な
のに対して、本発明においては60dB弱に広がっているこ
とが分る。

第５図と第６図に、フアイバA,Bの測定角度間隔を変
えたときの、モードフィールド径とダイナミックレンジ
との関係を示す。

フアイバA,Bともに、測定角度間隔0.25度、ダイナミ
ックレンジ50dBにおいて、モードフィールド径のダイナ
ミックレンジ依存性と測定角度間隔の依存性の両方と
も、集束していることが分る。

よって、フアイバＡが11.05μｍ、フアイバＢが8.12
μｍのモードフィールド径であるといえる。

測定精度を１％以内にする場合、フアイバＡの場合
は、測定角度間隔を0.75度以内でかつダイナミックレン
ジ26dB以上にしなければならない。

また、フアイバＢの場合は、測定角度間隔を１度以内
でかつダイナミックレンジ37dB以上にしなければならな
い。

よって、これら２種のようなフアイバを、測定精度を
１％以内にする場合は、測定角度間隔を0.75度以内でか
つダイナミックレンジ37dB以上にしなければならない。

［発明の効果］（１）受光素子の直前にコリメータレンズを付けてお
いて、遠視野像を測定するので、ダイナミックレンジが
拡大され、その結果非常に高い精度でモードフィールド
径を測定できる。

（２）光フアイバの出射端面を中心とする円周上を移
動するコリメータレンズならびに当該コリメータレンズ
40と光フアイバによって結ばれる受光素子によって、光
フアイバから出射する光の遠視野像を測定するので、非
常に高い精度でモードフィールド径を測定できるし、ま
た、受光素子およびその信号増幅部を雑音源より遮蔽で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明にかかるもので、第１図は第１実施例の説明図、第２図は第２実施例の説明図、第３図はフアイバＡのFFP測定結果を示し、第４図はフアイバＢのFFP測定結果を示し、第５図はフアイバＡのモードフィールド径のダイナミッ
クレンジ依存性を示し、第６図はフアイバＢのモードフィールド径のダイナミッ
クレンジ依存性を示す。第７図以下は従来技術にかかるもので、第７図はFFP測定法の説明図、第８図はFFP測定結果の例を示し、第９図はモードフィールド径のダイナミックレンジ依存
性の例を示す。 10:光フアイバ、12:出射端面 20:受光素子、30:アーム 34:光源、40:コリメータレンズ 50:光フアイバ、52:集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−45949（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−155933（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−40542（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光フアイバの出射端面を中心とする円周上
を移動する受光素子によって、前記光フアイバから出射
する光の遠視野像を測定し、得られた当該遠視野像から
計算によってモードフィールド径を求める方法におい
て、前記受光素子の直前にコリメータレンズを付けておいて
前記遠視野像を測定する、単一モード光フアイバのモー
ドフィールド径の測定方法。
【請求項２】光フアイバの出射端面を中心とする円周上
を移動するコリメータレンズならびに当該コリメータレ
ンズと光フアイバによって結ばれる受光素子によって、
前記光フアイバから出射する光の遠視野像を測定し、得
られた当該遠視野像から計算によってモードフィールド
径を求める、単一モード光フアイバのモードフィールド
径の測定方法。