JP3351688B2 - 増幅用光ファイバの曲げ損失評価方法、およびその装置 - Google Patents

増幅用光ファイバの曲げ損失評価方法、およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出効果を利
用して信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバにおけ
る曲げ損失の評価方法、およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光増幅器には、その増幅素子と
して誘導放出効果を利用して信号光を直接に増幅する増
幅用光ファイバを使用したものがある。
【0003】すなわち、この増幅用光ファイバは、たと
えばEr,Nd等の希土類元素をコア中にドープしたもの
で、増幅用光ファイバが励起光によってポンピングされ
て反転分布状態にあるところに信号光が入射されると、
これが増幅用光ファイバ中を伝搬する間に誘導放出効果
によって直接に増幅される。
【0004】ところで、このような増幅用光ファイバを
用いて光増幅器を構成する場合、所要の利得を得るため
には、増幅用光ファイバとしてある程度の条長(数m〜数
十m)が必要となる。しかも、その場合に装置を徒に大型
化しないためには、増幅用光ファイバをリールなどに巻
き付けてケース内にコンパクトに収納する等の必要性が
生じる。
【0005】ここで、増幅用光ファイバをリールに巻き
付ける際に、光ファイバが重なり合ったりして不均一な
側圧が加わった場合には、いわゆるマイクロベンディン
グ等に起因した損失が発生して所望の増幅特性が得られ
ないおそれがある。したがって、製品出荷前には、増幅
用光ファイバをリールに巻き付けた状態で過剰な損失が
生じていないかを事前に評価することが必要となる。
【0006】増幅用光ファイバの損失の評価方法とし
て、従来技術では、いわゆるカットバック法が適用され
ている。
【0007】このカットバック法は、図3(a)に示すよ
うに、まず、リール巻等された増幅用光ファイバDFの
一端に結合用光ファイバCF0を融着等によって接続す
るとともに、それらの光ファイバDF,CFの前後に光
源L0とパワーメータPM0とをそれぞれ配置する。そし
て、光源L0からの光を結合用光ファイバCFを介して
増幅用光ファイバDF内に入射させ、その出射端からの
光のパワーP1をパワーメータPM0で測定する。
【0008】次に、同図(b)に示すように、増幅用光フ
ァイバDFの結合用光ファイバCFとの接続側の一端を
切断して増幅用光ファイバDFを取り除くとともに、そ
の切断端面に対向するようにパワーメータPM0を配置
する。そして、光源L0からの光を結合用光ファイバC
Fを介してパワーメータPM0に入射して、そのパワー
2を測定する。
【0009】こうして得られた両パワーP1,P2の差Δ
P(=P2−P1)から増幅用光ファイバDFの損失を求め
る。カットバック法を用いる理由は被測定ファイバの光
入射端の光源との結合損失が明らかでないためである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来のカットバック法を用いた損失の評価方法にあって
は、損失を評価するためのパワー差ΔPを求める上で、
増幅用光ファイバDFを一旦切断してから、その切断端
面を研磨するなどして作り直すとともに、その光出射端
とパワーメータPM0との光軸が一致するように位置合
わせを行う等の作業が必要となり、合計2回の損失評価
のための測定ならびにその前工程に手間がかかってい
る。また、ファイバの分光評価を行おうとする場合、分
光器の波長掃引時間が2倍必要となる。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、増幅用光ファイバのマイクロベンディ
ング等に起因する曲げ損失の程度を従来よりも容易に評
価できるようにすることを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】増幅用光ファイバに曲げ
を加えて曲げ損失を与えた場合には、長波長側の光が損
失増加を顕著に示すことが知られている(たとえば、D.
Marcuse,"Curvature Loss Formula for Optical Fiber
s", J.Opt.Soc.Am., 66,p.216など参照)。しかも、増幅
用光ファイバは、ドープされている元素に関して、吸収
の大きい波長域が離散的に存在し、その間では吸収が少
ない波長域が存在することも知られている(たとえば、
吉田他「希土類元素ドープファイバとその応用」、電子
情報通信学会技術研究報告OQE87-12(1987)参照)。
【0013】本発明は、このような事実に着目してなさ
れたもので、上記の課題を解決するため、請求項1記載
の発明に係る増幅用光ファイバの曲げ損失評価方法で
は、誘導放出効果を利用して信号光を直接に増幅する増
幅用光ファイバについて、信号光の波長を挟むように、
その前後の光吸収の少ない波長域に含まれる光を2つ選
定し、選定したこれらの各光を増幅用光ファイバ内に同
時に入射して、増幅用光ファイバを通過した各光のパワ
ーをそれぞれ測定し、両パワーの差から曲げ損失の程度
を評価するようにしている。
【0014】また、請求項2記載の発明に係る増幅用光
ファイバの曲げ損失評価装置は、信号光の波長を挟むよ
うに、その前後の光吸収の少ない波長域に含まれる光を
発生する2つの光源と、これらの各光源からの光を前記
増幅用光ファイバに同時に入射するための入射手段と、
増幅用光ファイバを通過した各光のパワーをそれぞれ測
定して、両パワーの差から曲げ損失の程度を求める測光
手段とを備えている。
【0015】
【発明の実施の形態】この実施形態では、Er(エルビウ
ム)をコア中にドープした石英系の増幅用光ファイバの
損失を評価する場合について説明する。
【0016】まず、本発明方法の原理について解説す
る。
【0017】図1は、本例のErをドープした増幅用光
ファイバについて、分光損失特性を調べた結果である。
【0018】すなわち、白色光を分光して波長走査を行
い、各波長の単色光を増幅用光ファイバに入射した場合
の損失を調べた結果が図1であるが、図1から分かるよ
うに、0.98μmと1.55μmの各波長を中心として、
Er固有の吸収が大きい箇所が存在する。そして、増幅
用光ファイバにより増幅されるべき信号光としては、通
常、石英系の最低損失が得られる1.55μm帯の光が使
用されるので、吸収の大きな波長帯と重なっている。ま
た、吸収の大きな波長域の間には、吸収が少ない波長域
が存在する。すなわち、信号光の波長である1.55μm
を中心としてみると、その短波長側では1.07〜1.2
1μm、長波長側では1.72μm以上である。特に、短
波長側では、1.19μm付近で吸収が極めて少なくなっ
ている。
【0019】一方、図1に示すような分光損失特性を有
する増幅用光ファイバについて、意図的に曲げを加えて
損失を発生させると、短波長側よりも長波長側の光が損
失増加を顕著に示す。
【0020】よって、増幅用光ファイバへ入射する光と
して、信号光の波長λ0=1.55μmよりも短波長側で
は吸収の少ない1.07〜1.21μm(好ましくは1.1
9μm)、長波長側では1.72μm以上(好ましくは、光
源や光検出器の感度等を考慮して1.75μm)の各波長
λ1,λ2の光を選定し、選定したこれらの各波長λ1
λ2の光を増幅用光ファイバ内に同時に入射して、増幅
用光ファイバを通過した各波長λ1,λ2の光のパワーP
1,P2をそれぞれ測定して、両パワーP1,P2の差ΔP
(=P1−P2)を求めれば、マイクロベンディング等に起
因する損失増加があれば、ΔPも同時に大きくなってい
るので、これから曲げ損失の程度を評価することができ
る。
【0021】図2は本発明方法を実施するための曲げ損
失評価装置を示す構成図である。
【0022】同図において、DFはErをコア中にドー
プした石英系の増幅用光ファイバ、L1は信号光の波長
λ0(=1.55μm)よりも短波長側にある波長λ1(=1.
19μm)の光を発生する第1光源、L2は信号光の波長
λ0よりも長波長側にある波長λ2(=1.75μm)の光を
発生する第2光源で、両光源L1,L2としては、たとえ
ばインコヒーレントな安定した光を発生するSLD(ス
ーパールミネッセントフォトダイオード)が適用され
る。
【0023】ATTは両光源L1,L2からの光の増幅用
光ファイバDFへの入射強度が等しくなるように調整す
るための光減衰器で、このような光減衰器ATTを設け
れば測定が一層容易になるが、これを省略することもで
きる。
【0024】CP1,CP2は各光源L1,L2からの光を
互いに異なる周波数でもってチョッピングするための光
チョッパで、本例では、第1光源L1からの光に対する
チョッピング周波数f1は520Hz、第2光源L2からの
光に対するチョッピング周波数f2は270Hzにそれぞ
れ設定されている。チョッピングは発光素子そのものを
直接変調する方法でも構わない。また、チョッピング周
波数は、この周波数に限らなくてもよい。
【0025】WDMは各光源L1,L2からの光を増幅用
光ファイバDFに同時に入射するための入射手段として
の合波器、CFは合波器WDMからの光を増幅用光ファ
イバDFに導くための結合用光ファイバである。
【0026】また、PMは増幅用光ファイバDFを通過
した各光源L1,L2からの光のパワーを測定する測光手
段としてのパワーメータであり、このパワーメータPM
は、フォトマルチプライヤやフォトダイオード等の受光
素子、ロックイン増幅器、レコーダ等(いずれも図示せ
ず)を備えて構成されている。
【0027】この構成において、増幅用光ファイバDF
の曲げ損失の程度を評価するに際しては、各光源L1
2を同時に点灯する。そして、第1光源L1からの波長
λ1(=1.19μm)の光は、光チョッパCP1によってチ
ョッピング周波数f1=520Hzにチョッピングし、こ
れを合波器WDMに導く。一方、第2光源L2からの波
長λ2(=1.75μm)の光は、光減衰器ATTで第1光
源L1からの光強度に略一致するように減衰し、さら
に、光チョッパCP2によってチョッピング周波数f2=
70Hzにチョッピングし、これを合波器WDMに導
く。よって、合波器WDMで合波された両波長λ1,λ2
の光は、結合用光ファイバCFを介して増幅用光ファイ
バDFに同時に入射される。
【0028】増幅用光ファイバDFを通過した各波長λ
1,λ2の光はパワーメータPMに入射されるので、パワ
ーメータPMで各波長λ1,λ2の光のパワーP1,P2
それぞれ測定する。そして、両パワーの差ΔP(=P1
2)を求める。
【0029】ここで、増幅用光ファイバDFにマイクロ
ベンディング等による曲げ損失が殆ど生じていない場合
には、図1に示した分光損失特性から分かるように、両
パワーの差ΔPは略零である。これに対して、曲げ損失
が生じている場合には、短波長側の波長λ1の光の損失
は殆ど増加しないのに対して、長波長側の波長λ2の光
の損失が増加するためにそのパワーP2が減少し、その
結果、ΔPが大きくなる。よって、ΔPから曲げ損失の
程度を評価することができる。曲げ損失の生じていない
状態におけるΔPを予め評価しておけば、より正確かつ
感度良く曲げ損失の発生を検出できる。
【0030】なお、上記の実施形態では、Erをコア中
にドープした石英系の増幅用光ファイバDFの損失を評
価する場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、Nd,Yb等を単独または共にドープした増幅
用光ファイバについても本発明は適用可能である。
【0031】また、上記の実施形態のように、信号光の
波長λ0を挟む前後の光吸収の少ない波長域の光(波長:
λ1,λ2)を用いて曲げ損失の程度を評価するのが測定
系のドリフトの影響等を除けて精度良い結果が得られる
ので好ましいが、曲げ損失は主に長波長側で起こるので
あるから、信号光の波長λ0よりも長波長側の光(波長:
λ2)のみのパワーをパワーメータで測定することで、損
失の程度を評価することも可能である。
【0032】さらに、この実施形態では、パワーメータ
PM側で同時に2波長λ1,λ2の光のパワーを同時に調
べることができるように、光チョッパCP1,CP2を設
けたが、この光チョッパCP1,CP2の代わりに光シャ
ッタを設けるなどして、時分割で各波長λ1,λ2の光の
パワーを測定することもできる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、従来のカットバック法
のように、増幅用光ファイバの損失を測定するために、
増幅用光ファイバを一旦切断してから再度測定を行うこ
とが不要となるため、測定の手間が大幅に軽減される。
したがって、増幅用光ファイバのマイクロベンディング
等に起因する曲げ損失の程度を従来よりも容易に評価で
きるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Erをドープした増幅用光ファイバの分光損失
特性を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る増幅用光ファイバの曲
げ損失評価装置の構成図である。
【図3】従来のカットバック法による増幅用光ファイバ
の損失を測定手順を説明するための図である。
【符号の説明】
DF…増幅用光ファイバ、L1,L2…光源、ATT…光
減衰器、CP1,CP2…光チョッパ、WDM…合波器
(入射手段)、PM…パワーメータ(測光手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−357433(JP,A) 特開 平5−281087(JP,A) 特開 平4−351935(JP,A) 特開 昭63−218835(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導放出効果を利用して信号光を直接に
    増幅する増幅用光ファイバについて、前記信号光の波長
    を挟むように、その前後の光吸収の少ない波長域に含ま
    れる光を2つ選定し、選定したこれらの各光を増幅用光
    ファイバ内に同時に入射して、増幅用光ファイバを通過
    した各光のパワーをそれぞれ測定し、両パワーの差から
    曲げ損失の程度を評価することを特徴とする増幅用光フ
    ァイバの曲げ損失評価方法。
  2. 【請求項2】 誘導放出効果を利用して信号光を直接に
    増幅する増幅用光ファイバの曲げ損失を評価するための
    装置であって、 前記信号光の波長を挟むように、その前後の光吸収の少
    ない波長域に含まれる光を発生する2つの光源と、 これらの各光源からの光を前記増幅用光ファイバに同時
    に入射するための入射手段と、 増幅用光ファイバを通過した各光のパワーをそれぞれ測
    定して、両パワーの差から曲げ損失の程度を求める測光
    手段と、 を備えることを特徴とする増幅用光ファイバの曲げ損失
    評価装置。
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