JP2676360B2 - 希土類元素ドープ光ファイバのドープ量定量方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ファイバのコアにドーピングされた希土
類元素のドープ量を定量する方法に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 例えばファイバレーザあるいはセンサ等に用いられ
る、希土類元素をドーピングした光ファイバにおいて、
コアへの希土類元素ドープ量を定量するに際しては、従
来、カットバック法が用いられていた。この従来のカッ
トバック法について、第２図を用いて説明する。第２図
において、31は任意の波長の光を出射するモノクロメー
タ等の分光器、32はレンズ等の入射光学系、33はドープ
量を定量すべき希土類元素がドーピングされた希土類元
素ドープ光ファイバ、34はパワメータセンサ等の光量検
出器、35はパワメータ等の光量測定装置、36はマイクロ
コンピュータ等のデータ処理装置である。定量に際して
は、希土類元素ドープ光ファイバ33のコアにより吸収さ
れる特定波長の測定光を分光器31から出射させ、この測
定光を入射光学系32により希土類元素ドープ光ファイバ
33の一方の端面に集束させる。希土類元素ドープ光ファ
イバ33の一方の端面に入射した測定光は、希土類元素ド
ープ光ファイバ33により伝送されて希土類元素ドープ光
ファイバ33の他方の端面から出射される。この希土類元
素ドープ光ファイバ33の他方の端面から出射される測定
光を光量検出器34に入射させることにより、光量測定装
置35によりその光量が測定され、測定結果がデータ処理
装置36に記憶される。次に、希土類元素ドープ光ファイ
バ33を他方の端面から適当長さの位置で切断し、切断位
置よりも他方の端面側の部分を除去する。そして再び、
希土類元素ドープ光ファイバ33により吸収される特定波
長の測定光を分光器31から出射させ、この測定光を入射
光学系32により希土類元素ドープ光ファイバ33の一方の
端面に集束させる。希土類元素ドープ光ファイバ33の一
方の端面に入射した測定光は、希土類元素ドープ光ファ
イバ33により伝送されて希土類元素ドープ光ファイバ33
の切断端面から出射される。この希土類元素ドープ光フ
ァイバ33の切断端面から出射される測定光を光量検出器
34に入射させることにより、光量測定装置35によりその
光量が測定され、測定結果がデータ処理装置36に記憶さ
れる。ここで、測定光が単位長さの希土類元素ドープ光
ファイバ33を通過する間における希土類元素ドープ光フ
ァイバ33による測定光の吸収量は、希土類元素の種類お
よびドープ量に応じて定まり、また測定光が任意長さの
希土類元素ドープ光ファイバ33を通過する間における希
土類元素ドープ光ファイバ33による測定光の吸収量は、
希土類元素ドープ光ファイバ33の長さに比例するので、
希土類元素ドープ光ファイバ33の長さと、その間におけ
る測定光の吸収量とによりドープ量を知ることができ
る。したがって、上記の操作において切断した希土類元
素ドープ光ファイバ33の切断長さを図外の測定装置によ
り正確に測定し、このデータをデータ処理装置36にイン
プットすることにより、データ処理装置36は、希土類元
素ドープ光ファイバ33の切断前の測定光量と切断後の測
定光量との差と、希土類元素ドープ光ファイバ33の切断
長さとから、希土類元素ドープ光ファイバ33の単位長さ
当りの光の吸収量を演算し、この吸収量から希土類元素
のドープ量を演算する。なおデータ処理装置36は、各種
希土類元素について、希土類元素ドープ光ファイバ33の
単位長さ当りの光の吸収量とドープ量との関係を予め記
憶している。

しかしながら、このような従来方法では、希土類元素
ドープ光ファイバ33の長さが充分に長い場合には、希土
類元素ドープ光ファイバ33のクラッドに入射した光は完
全に放射されて、希土類元素ドープ光ファイバ33のコア
に入射した光のみが出射されるので問題はないが、例え
ばドープ量の多い希土類元素ドープ光ファイバ33の場
合、光の吸収量が多いことから希土類元素ドープ光ファ
イバ33の長さを短くしなければ測定できず、したがって
短い希土類元素ドープ光ファイバ33を用いて出射光量の
測定を行なった後、希土類元素ドープ光ファイバ33をさ
らに短く切断して出射光量の測定を行なう必要がある。
この場合、希土類元素ドープ光ファイバ33を切断し、か
つ希土類元素ドープ光ファイバ33の一方の端面を入射光
学系２の焦点近傍に正確に合わせるという作業自体が困
難であるばかりでなく、希土類元素ドープ光ファイバ33
が短いことから、希土類元素ドープ光ファイバ33のクラ
ッドにおける光の損失が小さく、希土類元素ドープ光フ
ァイバ33のコアばかりでなくクラッドを通過した光も希
土類元素ドープ光ファイバ33の他方の端面から出射され
るので、正確な定量を行なうことができないという不都
合があった。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明の希土類元素ドー
プ光ファイバのドープ量定量方法は、希土類元素ドープ
光ファイバの一端に低損失のシングルモード光ファイバ
の一端を接続し、シングルモード光ファイバの他端に測
定光を入射して希土類ドープ光ファイバの他端に伝送さ
れた測定光の光量を計測し、次に希土類ドープ光ファイ
バを他端から任意の長さの位置で切断除去し、再度シン
グルモード光ファイバの他端に測定光を入射して希土類
ドープ光ファイバの切断端面に伝送された測定光の光量
を計測し、希土類ドープ光ファイバの切断前後の計測光
量の差と切断長さとから希土類ドープ光ファイバの単位
長さ当りの光の吸収量を求め、この吸収量から希土類元
素のドープ量を求めるものである。

（作用） シングルモード光ファイバの長さは希土類元素ドープ
光ファイバの切断前後で変化せず、シングルモード光フ
ァイバのコアによる光の吸収量も変化しない。したがっ
て希土類元素ドープ光ファイバの切断前後の光の吸収量
の差は、希土類元素ドープ光ファイバの長さの変化のみ
に起因しており、この光の吸収量の差により希土類元素
ドープ光ファイバの単位長さ当りの光の吸収量を正確に
測定できる。しかも、シングルモード光ファイバは低損
失であり、その長さを充分に長くできるので、クラッド
を通過する光は完全に放射されてしまうことから、希土
類元素ドープ光ファイバがいかに短くと、クラッドを通
過する光により測定誤差が生じるという恐れは全く無
い。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における希土類元素ドープ
光ファイバのドープ量定量方法の説明図で、１は任意の
波長の光を射出するモノクロメータ等の分光器、２はレ
ンズ等の入射光学系、３は2m程度の長さを有する低損失
のシングルモード光ファイバ、４はドープ量を定量すべ
き任意の希土類元素ドーピングされたシングルモードの
希土類元素ドープ光ファイバ、５はパワメータセンサ等
の光量検出器、６はパワメータ等の光量測定装置、７は
マイクロコンピュータ等のデータ処理装置である。

前記シングルモード光ファイバ３は、長さが長いので
円形のループ部3aを設けており、また希土類元素ドープ
光ファイバ４の種類に応じてシングルモード光ファイバ
３の射出端付近に螺旋状に巻かれた螺旋部3bを設けてカ
ットオフ波長を短波長側にずらせ、測定光の波長と重な
らないようにしている。また前記シングルモード光ファ
イバ３の一端は、点Ｐの位置において希土類元素ドープ
光ファイバ４の一端と融着により接続されており、シン
グルモード光ファイバ３の他端は前記入射光学系２によ
り集束された分光器１からの測定光が入射する位置に図
外の固定具により固定されている。

次に作用を説明する。定量の前に、予めシングルモー
ド光ファイバ３の一端と希土類元素ドープ光ファイバ４
の一端とを融着により接続しておき、シングルモード光
ファイバ３の他端を入射光学系２の焦点近傍に固定して
おく。そして定量に際しては、まず希土類元素ドープ光
ファイバ４により吸収される特定波長の測定光を分光器
１から出射させ、この測定光を入射光学系２によりシン
グルモード光ファイバ３の他端に集束させる。シングル
モード光ファイバ３の他端に入射した測定光は、シング
ルモード光ファイバ３および希土類元素ドープ光ファイ
バ４により伝送されて希土類元素ドープ光ファイバ４の
他端から出射される。この希土類元素ドープ光ファイバ
４の他端から出射される測定光を光量検出器５に入射さ
せることにより、光量測定装置６によりその光量が測定
され、測定結果がデータ処理装置７に記憶される。次
に、希土類元素ドープ光ファイバ４を他端から適当長さ
の位置（第１図の一点鎖線イの位置）で切断し、切断位
置よりも他端側の部分を除去する。そして再び、希土類
元素ドープ光ファイバ４により吸収される特定波長の測
定光を分光器１から出射させ、この測定光を入射光学系
２によりシングルモード光ファイバ３の他端に集束させ
る。シングルモード光ファイバ３の他端に入射した測定
光は、シングルモード光ファイバ３および希土類元素ド
ープ光ファイバ４により伝送されて希土類元素ドープ光
ファイバ４の切断端面から出射される。この希土類元素
ドープ光ファイバ４の切断端面から出射される測定光を
光量検出器５に入射させることにより、光量測定装置６
によりその光量が測定され、測定結果がデータ処理装置
７に記憶される。

ここで、測定光が単位長さの希土類元素ドープ光ファ
イバ４を通過する間における希土類元素ドープ光ファイ
バ４による測定光の吸収量は、希土類元素の種類および
ドープ量に応じて定まり、また測定光が任意長さの希土
類元素ドープ光ファイバ４を通過する間における希土類
元素ドープ光ファイバ４による測定光の吸収量は、希土
類元素ドープ光ファイバ４の長さに比例するので、希土
類元素ドープ光ファイバ４の長さと、その間における測
定光の吸収量とによりドープ量を知ることができる。ま
た、シングルモード光ファイバ３の長さは希土類元素ド
ープ光ファイバ４の切断の前後で変化せず、シングルモ
ード光ファイバ３による測定光の吸収量も希土類元素ド
ープ光ファイバ４の切断の前後で変化しない。したがっ
て、上記の操作において切断した希土類元素ドープ光フ
ァイバ４の切断長Ｌを図外の測定装置により正確に測定
し、この切断長Ｌと希土類元素ドープ光ファイバ４にド
ーピングされている希土類元素の種類とをデータ処理装
置７にインプットすることにより、データ処理装置７
は、希土類元素ドープ光ファイバ４の切断前の測定光量
と切断後の測定光量との差と、希土類元素ドープ光ファ
イバ４の切断長Ｌとから、希土類元素ドープ光ファイバ
４の単位長さ当りの光の吸収量を演算し、この吸収量か
ら希土類元素のドープ量を演算する。なおデータ処理装
置７は、各種希土類元素について、希土類元素ドープ光
ファイバ４の単位長さ当りの光の吸収量とドープ量との
関係を予め記憶している。

このとき、例え希土類元素ドープ光ファイバ４のコア
への希土類元素のドープ量が多く、希土類元素ドープ光
ファイバ４による測定光の吸収量が多くて、希土類元素
ドープ光ファイバ４の長さを短くしなければならない場
合であっても、シングルモード光ファイバ３の他端に入
射する測定光のうち、シングルモード光ファイバ３のク
ラッドに入射した測定光は、シングルモード光ファイバ
３が充分に長いことから、シングルモード光ファイバ３
の内部から完全に放射され、希土類元素ドープ光ファイ
バ４に入射されることがない。したがって、シングルモ
ード光ファイバ３から希土類元素ドープ光ファイバ４に
伝送される測定光はシングルモード光ファイバ３のコア
を通過した光のみであり、クラッドにより伝送される測
定光の影響で測定に誤差を生じるという恐れは全く無
い。また、希土類元素ドープ光ファイバ４の一端にはシ
ングルモード光ファイバ３の一端が接続されているの
で、全体として長さが長いことから、希土類元素ドープ
光ファイバ４の切断作業が容易であると共に、切断によ
りシングルモード光ファイバ３の他端が入射光学系２の
焦点近傍からずれることがなく、したがって位置合わせ
が不要である。

このように、希土類元素ドープ光ファイバ４の長さに
かからず、常にコアを通過した測定光のみの光量を測定
できることから、希土類元素ドープ光ファイバ４のコア
への希土類元素のドープ量の大小にかかわらず常に正確
な定量を行なうことができる。

（別の実施例） 上記実施例においては、切断した希土類元素ドープ光
ファイバ４の長さを測定装置により測定する例について
説明したが、本発明はこのような構成に限定されるもの
ではなく、切断長Ｌを一定の長さに決めておき、その長
さに正確に切断することにより、切断した希土類元素ド
ープ光ファイバ４の長さの測定を省略するようにしても
よい。

また上記実施例においては、データ処理装置７により
自動的にデータ処理を行なうようにしたが、本発明はこ
のような構成に限定されるものではなく、各種演算を人
為的に行なってもよい。

また上記実施例においては、シングルモード光ファイ
バ３の長さを2m程度にしたが、本発明はこのような構成
に限定されるものではなく、シングルモード光ファイバ
３の長さはクラッドに入射した測定光を充分に放射でき
る長さであればいくらであってもよい。

また上記実施例においては、シングルモード光ファイ
バ３にループ部3aや螺旋部3bを設けたが、ループ部3aに
単にシングルモード光ファイバ３の両端間の長さを調節
するためのものであって必ずしも設ける必要はなく、ま
た螺旋部3bはカットオフ波長を短波長側にずらせて測定
光の波長と重なるのを防止するためのものであって、カ
ットオフ波長と測定光の波長とが重ならない場合は設け
る必要がない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、希土類元素ドー
プ光ファイバの一端に低損失のシングルモード光ファイ
バの一端を接続し、シングルモード光ファイバの他端に
測定光を入射して希土類ドープ光ファイバの他端に伝送
された測定光の光量を計測し、次に希土類ドープ光ファ
イバを他端から任意の長さの位置で切断除去し、再度シ
ングルモード光ファイバの他端に測定光を入射して希土
類ドープ光ファイバの切断端面に伝送された測定光の光
量を計測し、希土類ドープ光ファイバの切断前後の計測
光量の差と切断長さとから希土類ドープ光ファイバの単
位長さ当りの光の吸収量を求め、この吸収量から希土類
元素のドープ量を求めるので、例え希土類元素ドープ光
ファイバへの希土類元素のドープ量が多く、希土類元素
ドープ光ファイバによる測定光の吸収量が多くて、希土
類元素ドープ光ファイバの長さを短くしなければならな
い場合であっても、シングルモード光ファイバの他端に
入射する測定光のうち、シングルモード光ファイバのク
ラッドに入射した測定光は、シングルモード光ファイバ
が充分に長いことから、シングルモード光ファイバの内
部から完全に放射され、希土類元素ドープ光ファイバに
入射されることがなく、したがって、シングルモード光
ファイバから希土類元素ドープ光ファイバに伝送される
測定光はシングルモード光ファイバのコアを通過した光
のみであり、クラッドにより伝送される測定光の影響で
測定に誤差を生じるという恐れは全く無い。このよう
に、希土類元素ドープ光ファイバの長さにかかわらず、
常にコアを通過した測定光のみの光量を測定できること
から、希土類元素ドープ光ファイバのコアへの希土類元
素のドープ量の大小にかかわらず常に正確な定量を行な
うことができる。しかも、希土類元素ドープ光ファイバ
の一端にはシングルモード光ファイバの一端が接続され
ているので、全体として長さが長いことから、希土類元
素ドープ光ファイバの切断作業が容易であると共に、切
断によりシングルモード光ファイバの他端が入射光学系
の焦点近傍からずれることがなく、したがって位置合わ
せが不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における希土類元素ドープ光
ファイバのドープ量定量方法の説明図、第２図は従来の
希土類元素ドープ光ファイバのドープ量定量方法の説明
図である。 ３……シングルモード光ファイバ、４……希土類元素ド
ープ光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 紘幸 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 木村 康郎 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希土類元素ドープ光ファイバの一端に低損
   失のシングルモード光ファイバの一端を接続し、シング
   ルモード光ファイバの他端に測定光を入射して希土類ド
   ープ光ファイバの他端に伝送された測定光の光量を計測
   し、次に希土類ドープ光ファイバを他端から任意の長さ
   の位置で切断除去し、再度シングルモード光ファイバの
   他端に測定光を入射して希土類ドープ光ファイバの切断
   端面に伝送された測定光の光量を計測し、希土類ドープ
   光ファイバの切断前後の計測光量の差と切断長さとから
   希土類ドープ光ファイバの単位長さ当りの光の吸収量の
   求め、この吸収量から希土類元素のドープ量を求めるこ
   とを特徴とする希土類元素ドープ光ファイバのドープ量
   定量方法。