JP3388497B2 - 単一モード光ファイバの特性評価方法 - Google Patents
単一モード光ファイバの特性評価方法Info
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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、光通信等に用いら
れる単一モード光ファイバの特性評価方法に関し、さら
に詳しくは、後方レーリー散乱光波形を含む単一モード
光ファイバの長手方向のモードフィールド径の情報を光
源の波長および被測定ファイバの両方向から後方レーリ
ー散乱光を測定することにより評価するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光ファイバアンプの急速な発展に
伴う入力光レベルの向上により、光ファイバにおける光
非線形効果の影響が顕著となっている。光ファイバにお
ける光非線形効果は、光ファイバ入射端から出射端に向
けて順次、発生・累積される。そのため、光非線形効果
の影響を十分に理解するには、光ファイバパラメータで
あるモードフィールド径の長手方向の分布特性を把握す
ることが必要不可欠となっている。 【０００３】上記単一モード光ファイバのモードフィー
ルド径２Ｗは、遠視野の界分布をΦとすると、次式
（７）で定義される。 【０００４】 【数７】 【０００５】ただし、ｐは波数ｋおよび放射角θを用い
て次式（８）で表される。 【０００６】 【数８】 【０００７】従来の単一モード光ファイバのモードフィ
ールド径を測定する方法としてはファーフィールドパタ
ーン法が知られている。ファーフィールドパターン法で
は、遠視野の光強度分布を測定することにより、上記
（７）式の定義に従って光ファイバ一端のモードフィー
ルド径を評価する。 【０００８】またさらに、単一モード光ファイバの長手
方向のモードフィールド径分布を測定する手法として
は、光ファイバの両端から異なる２波長以上の波長を入
射して測定した後方散乱光強度Ｓ1 およびＳ2 を求める
方法がある。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファーフィールドパターン法によるモードフィールド径
測定は、光ファイバ一端のモードフィールド径しか測定
できないので、被測定光ファイバの長手方向でのモード
フィールド径の変動を測定するためには、光ファイバを
切断して測定する必要がある。従って、この方法では測
定した光ファイバを使用できなくなるという問題があっ
た。 【００１０】またさらに、破壊測定のかかる問題を解決
するために、光ファイバの両端から異なる２波長以上の
波長を入射して測定した後方散乱光強度Ｓ1 およびＳ2
を用いてモードフィールド径の長手方向の変動を測定す
る方法が開発されている。しかし、この方法では、被測
定ファイバ長手方向の散乱係数の変動は、モードフィー
ルド径の変動に比べて十分に小さいと仮定しているた
め、複数の単一モード光ファイバで構成される光ファイ
バでは、ファイバ間の散乱係数の変化に伴い、モードフ
ィールド径分布の測定値に誤差を生じるという解決すべ
き課題があった。 【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、単一モ
ード光ファイバの任意の波長λ ｉ における長手方向のモ
ードフィールド径分布を、非破壊で、かつファイバ間の
散乱係数の変化を考慮に入れ、１波長での測定により簡
便かつ非破壊で評価することを可能にした単一モード光
ファイバの特性評価方法を提供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、１端におけるモードフィールド径の波
長依存性２Ｗ（λｉ）が既知である単一モード光ファイ
バと、任意の１波長λにおける任意の１端でのモードフ
ィールド径が既知である被測定単一モード光ファイバで
構成される光ファイバの両端から、任意の１波長λの光
源を用いて後方散乱波形を測定し、散乱係数寄与分Ｋｗ
を求め、任意の複数波長λ ｉ における被測定単一モード
光ファイバのモードフィールド径分布特性を非破壊で評
価する。 【００１３】本発明に係る単一モード光ファイバの特性
評価方法は、具体的には次の通りである。 【００１４】本発明の測定法では、１端におけるモード
フィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である単
一モード光ファイバと、任意の１波長λにおける任意の
１端でのモードフィールド径が既知である被測定単一モ
ード光ファイバで構成される任意の長さＬの光ファイバ
の一方側から波長λのパルス光を入射したときの該光フ
ァイバの位置ｚにおける後方散乱光強度Ｓ１（λ，ｚ）
（単位：ｄＢｍ）と、該光ファイバの他方側から同様に
波長λのパルス光を入射したときの後方散乱強度S
２（λ，L-ｚ）（単位：ｄＢｍ）とを測定し、このよう
に両端から測定した後方散乱光強度の相加平均強度I
（λ,ｚ）を次の関係式（１）により求め、 【００１５】 【数９】 【００１６】さらに、前記光ファイバの任意の一端の位
置ｚ0 での相加平均強度Ｉ（λ，ｚ0 ）でＩ（λ，ｚ）
を規格化した次式（２）に示す任意の波長λでの規格化
相加平均強度Ｉn （λ，ｚ）を求め、 【００１７】 【数１０】 【００１８】前記（１）式の相加平均強度と次式（３）
及び（４）を用いて、任意の位置ｚ０およびｚにおける
定数成分ａ１（ｚ０）およびａ１（ｚ）を求め、 【００１９】 【数１１】 【００２０】 【数１２】 【００２１】前記関係式（３）および（４）を用いて、
位置ｚ0 と位置ｚの間の散乱係数の違いが前記（２）式
の規格化相加平均強度に及ぼす寄与分Ｋw （ｚ）を以下
の関係式（５）により求め、 【００２２】 【数１３】 【００２３】前記位置ｚ0 で任意の波長λi のモードフ
ィールド径２Ｗ（λi ，ｚ0 ）を測定することによっ
て、単一モード光ファイバの任意の波長λi における長
手方向のモードフィールド径を前記（２）式および前記
（５）式と次の関係式（６）を用いて評価する。 【００２４】 【数１４】 【００２５】以上のように、本発明では、１端における
モードフィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知で
ある単一モード光ファイバと、任意の１波長λにおける
任意の１端でのモードフィールド径２Ｗ（λ）が既知で
ある被測定単一モード光ファイバで構成される光ファイ
バにおいて、接続されている光ファイバの任意の一端で
のモードフィールド径を用い、両端から測定した１波長
の後方散乱波形を所定の関係式を用いて数値処理するこ
とにより、任意の波長のモードフィールド径の長手方向
の分布特定を非破壊で評価することができる。このよう
な長手方向での分布特性は伝送システムを設計する際に
重要となる。また、本発明は、１波長のみの測定から評
価を行うため、測定が非常に簡便に行えると同時に、接
続されている光ファイバ間の散乱係数の変化を考慮して
いるので、モードフィールド径の測定精度を向上できる
という利点を有している。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【００２７】図１は本発明による光ファイバの長手方向
のモードフィールド径の分布特性の測定方法の実施形態
を示す工程図である。同図に示すように、本発明は非破
壊で１端におけるモードフィールド径の波長依存性２Ｗ
（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバと、任意の
１波長λにおける任意の１端でのモードフィールド径２
Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光ファイバで構
成される光ファイバの長手方向のモードフィールド径特
性を測定するために、公知のＯＴＤＲ（後方散乱光測定
装置）を用いて１波長の後方散乱光を被測定光ファイバ
の両方向から測定することにより、接続されているファ
イバの任意の一端ｚでのモードフィールド径を知り、こ
れから任意の波長のモードフィールド径分布を評価す
る。以下に、本発明の詳細を説明する。 【００２８】長手方向のモードフィールド径の特性を評
価する方法については、例えば、文献[M. S. O'Sulliva
n and R. S. Lowe, "Interpretation of SM fiber OTDR
signatures"、 Proceeding SPIE '86, Optical Testing
and Metrology, vol.661, pp.171-176, 1986]に述べら
れている。 【００２９】単一モード光ファイバの入射端から位置ｚ
での波長λの後方散乱光強度Ｐ（ｚ）は次式（９）で表
される。ただし、Ｐ0 は光ファイバに励起された波長λ
での入射光強度、αs （ｚ）は位置ｚでの散乱係数、Ｂ
（λ，ｚ）は位置ｚでの波長λの後方散乱光の捕獲率、
またγ（ｚ）は位置ｚでの損失係数を表す。 【００３０】 【数１５】 【００３１】１端におけるモードフィールド径の波長依
存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバ
と、任意の１波長λにおける任意の１端でのモードフィ
ールド径２Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光フ
ァイバで構成される長さ（全長）Ｌの光ファイバの両端
から測定された位置ｚでの後方散乱光強度をＳ１（λ,
ｚ）、Ｓ２（λ,Ｌ−ｚ）（単位：ｄＢｍ）とすると、
これらはそれぞれ次式（１０）、（１１）で表わされ
る。 【００３２】 【数１６】 【００３３】 【数１７】 【００３４】また、両端から測定した散乱光強度Ｓ
1 （λ，ｚ）、Ｓ2 （λ，Ｌ−ｚ）の相加平均強度Ｉ
（λ，ｚ）は、次式（１２）で表される。 【００３５】 【数１８】 【００３６】ただし、ａ1 は次式（１３）で表され、ｚ
に依存しない定数である。 【００３７】 【数１９】 【００３８】上式（１２）から、Ｉ（λ，ｚ）はｚでの
散乱係数αs （ｚ）および捕獲率Ｂ（λ，ｚ）に比例す
ることが分る。捕獲率Ｂ（λ，ｚ）は次式（１４）で表
される。ただし、ｎはコアの屈折率、２Ｗ（λ，ｚ）は
位置ｚでの波長λにおけるモードフィールド径を示す。 【００３９】 【数２０】 【００４０】従って、Ｉ（λ，ｚ）はａ2 が位置ｚに依
存しない定数として次式（１５）で表される。 【００４１】 【数２１】 【００４２】上式（１５）を任意の点ｚ＝ｚ0 のＩ
（λ，ｚ0 ）の値で規格化すると、次式（１６）に書き
直すことができる。 【００４３】 【数２２】 【００４４】ここで、上式（１６）の右辺の第１項は散
乱係数αs およびコアの屈折率ｎに依存する。複数の光
ファイバが接続されている場合には、光ファイバ間での
散乱係数とコアの屈折率の変化が生じるため、この第１
項をファイバが接続されたときに必要とされる補正項Ｋ
w （ｚ）として定義する。 【００４５】このファイバ間の散乱係数の変化に伴う補
正項Ｋw （ｚ）は波長λでの任意の位置ｚ0 におけるモ
ードフィールド径２Ｗ（λ，ｚ0 ）および接続されてい
る光ファイバの任意の一端の位置ｚにおけるモードフィ
ールド径２Ｗ（λ，ｚ）を用いて求めることができる。
すなわち、波長λでの任意の位置ｚ0 におけるモードフ
ィールド径２Ｗ（λ，ｚ0 ）を求め、かつ接続されてい
る光ファイバの任意の一端の位置ｚにおけるモードフィ
ールド径２Ｗ（λ，ｚ）が既知である場合、前記（１
２）式の相加平均強度と次式（１７）および（１８）を
用いて位置ｚ0 およびｚにおける定数成分ａ1 （ｚ0 ）
およびａ1 （ｚ）を求め、 【００４６】 【数２３】 【００４７】 【数２４】 【００４８】上記関係式（１７）および（１８）を用い
て、位置ｚ0 と位置ｚの間の散乱係数の違いに伴う補正
項Ｋw （ｚ）は次式（１９）で表される。 【００４９】 【数２５】 【００５０】従って、ファイバの一端での位置ｚ＝ｚ0
で、任意の波長λi （ｉ＝１，２，３，…，ｎ）のモー
ドフィールド径２Ｗ（λi ，ｚ0 ）を測定すると、任意
の波長λi でのモードフィールド径分布２Ｗ（λi ，
ｚ）は上記（１９）式のＫw （ｚ）を用いて次式（２
０）で評価できる。 【００５１】 【数２６】 【００５２】 【実施例】本発明の一実施例では、１端におけるモード
フィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である分
散シフトファイバと、１端における波長λでのモードフ
ィールド径が既知である１．３μｍ帯零分散単一モード
光ファイバで構成される光ファイバの両方向から測定し
た波長１．５５μｍでの後方散乱波形から、分散シフト
ファイバおよび１．３μｍ帯零分散単一モードファイバ
の波長λｉにおける任意位置で測定されたモードフィー
ルド径２Ｗ（λｉ，ｚ０）を用いて長手方向のモードフ
ィールド径分布を評価した。 【００５３】本実施例の処理手順は図１に示す通りであ
る。即ち、まず、分散シフトファイバの１端でモードフ
ィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）を既存のファーフ
ィールドパターン法等を用いて測定する（ステップＳ
１）。次に、１．３μｍ帯零分散ファイバの一端で波長
λにおけるモードフィールド径２Ｗ（λ）を既存のファ
ーフィールドパターン法等を用いて測定する（ステップ
Ｓ２）。続いて、分散シフトファイバと１．３μｍ帯零
分散ファイバで構成される光ファイバの両端から、任意
の１波長λで後方散乱光強度Ｓ １ （ｚ）及びＳ ２ （Ｌ−
ｚ）を測定する（ステップＳ３）。次にステップＳ１及
びステップＳ２で求めたモードフィールド径を用いて、
上式（１９）の補正項（寄与分）Ｋｗ（ｚ）を評価する
（ステップＳ４）。 【００５４】最後に、上記ＫＷ（ｚ）のデータを用い
て、上式（２０）により、分散シフトファイバと１．３
μｍ帯零分散ファイバで構成される光ファイバの長手方
向のモードフィールド径分布を評価する（ステップＳ
５）。 【００５５】図２は１．５５μｍでの分散シフトファイ
バと、１．３μｍ零分散単一モードファイバで構成され
る光ファイバ約２０ｋｍの後方散乱波形の両端から測定
した結果の図である。この図から式（１６），（１９）
および（２０）を用いて、１．５３μｍ、１．５５μｍ
および１．５７μｍのモードフィールド径の長手方向の
特性を評価したところ、図３に示す結果が得られた。な
お、２Ｗ（λi ，ｚ0）には分散シフトファイバの一端
でのモードフィールド径を用いた。 【００５６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、１
端におけるモードフィールド径の波長依存性２Ｗ
（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバと、任意の
１波長λにおける任意の１端でのモードフィールド径２
Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光ファイバで構
成される光ファイバにおいて、１波長でその光ファイバ
の両端からの後方散乱波形を測定し、光ファイバ長手方
向の特性を非破壊で評価することができるという効果を
奏する。また、本発明は、１波長だけの測定であるため
測定時間を短縮できると同時に、接続されている光ファ
イバ間の散乱係数の変化を考慮しているので、モードフ
ィールド径の測定精度を向上できる効果を奏する。
れる単一モード光ファイバの特性評価方法に関し、さら
に詳しくは、後方レーリー散乱光波形を含む単一モード
光ファイバの長手方向のモードフィールド径の情報を光
源の波長および被測定ファイバの両方向から後方レーリ
ー散乱光を測定することにより評価するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光ファイバアンプの急速な発展に
伴う入力光レベルの向上により、光ファイバにおける光
非線形効果の影響が顕著となっている。光ファイバにお
ける光非線形効果は、光ファイバ入射端から出射端に向
けて順次、発生・累積される。そのため、光非線形効果
の影響を十分に理解するには、光ファイバパラメータで
あるモードフィールド径の長手方向の分布特性を把握す
ることが必要不可欠となっている。 【０００３】上記単一モード光ファイバのモードフィー
ルド径２Ｗは、遠視野の界分布をΦとすると、次式
（７）で定義される。 【０００４】 【数７】 【０００５】ただし、ｐは波数ｋおよび放射角θを用い
て次式（８）で表される。 【０００６】 【数８】 【０００７】従来の単一モード光ファイバのモードフィ
ールド径を測定する方法としてはファーフィールドパタ
ーン法が知られている。ファーフィールドパターン法で
は、遠視野の光強度分布を測定することにより、上記
（７）式の定義に従って光ファイバ一端のモードフィー
ルド径を評価する。 【０００８】またさらに、単一モード光ファイバの長手
方向のモードフィールド径分布を測定する手法として
は、光ファイバの両端から異なる２波長以上の波長を入
射して測定した後方散乱光強度Ｓ1 およびＳ2 を求める
方法がある。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファーフィールドパターン法によるモードフィールド径
測定は、光ファイバ一端のモードフィールド径しか測定
できないので、被測定光ファイバの長手方向でのモード
フィールド径の変動を測定するためには、光ファイバを
切断して測定する必要がある。従って、この方法では測
定した光ファイバを使用できなくなるという問題があっ
た。 【００１０】またさらに、破壊測定のかかる問題を解決
するために、光ファイバの両端から異なる２波長以上の
波長を入射して測定した後方散乱光強度Ｓ1 およびＳ2
を用いてモードフィールド径の長手方向の変動を測定す
る方法が開発されている。しかし、この方法では、被測
定ファイバ長手方向の散乱係数の変動は、モードフィー
ルド径の変動に比べて十分に小さいと仮定しているた
め、複数の単一モード光ファイバで構成される光ファイ
バでは、ファイバ間の散乱係数の変化に伴い、モードフ
ィールド径分布の測定値に誤差を生じるという解決すべ
き課題があった。 【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、単一モ
ード光ファイバの任意の波長λ ｉ における長手方向のモ
ードフィールド径分布を、非破壊で、かつファイバ間の
散乱係数の変化を考慮に入れ、１波長での測定により簡
便かつ非破壊で評価することを可能にした単一モード光
ファイバの特性評価方法を提供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、１端におけるモードフィールド径の波
長依存性２Ｗ（λｉ）が既知である単一モード光ファイ
バと、任意の１波長λにおける任意の１端でのモードフ
ィールド径が既知である被測定単一モード光ファイバで
構成される光ファイバの両端から、任意の１波長λの光
源を用いて後方散乱波形を測定し、散乱係数寄与分Ｋｗ
を求め、任意の複数波長λ ｉ における被測定単一モード
光ファイバのモードフィールド径分布特性を非破壊で評
価する。 【００１３】本発明に係る単一モード光ファイバの特性
評価方法は、具体的には次の通りである。 【００１４】本発明の測定法では、１端におけるモード
フィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である単
一モード光ファイバと、任意の１波長λにおける任意の
１端でのモードフィールド径が既知である被測定単一モ
ード光ファイバで構成される任意の長さＬの光ファイバ
の一方側から波長λのパルス光を入射したときの該光フ
ァイバの位置ｚにおける後方散乱光強度Ｓ１（λ，ｚ）
（単位：ｄＢｍ）と、該光ファイバの他方側から同様に
波長λのパルス光を入射したときの後方散乱強度S
２（λ，L-ｚ）（単位：ｄＢｍ）とを測定し、このよう
に両端から測定した後方散乱光強度の相加平均強度I
（λ,ｚ）を次の関係式（１）により求め、 【００１５】 【数９】 【００１６】さらに、前記光ファイバの任意の一端の位
置ｚ0 での相加平均強度Ｉ（λ，ｚ0 ）でＩ（λ，ｚ）
を規格化した次式（２）に示す任意の波長λでの規格化
相加平均強度Ｉn （λ，ｚ）を求め、 【００１７】 【数１０】 【００１８】前記（１）式の相加平均強度と次式（３）
及び（４）を用いて、任意の位置ｚ０およびｚにおける
定数成分ａ１（ｚ０）およびａ１（ｚ）を求め、 【００１９】 【数１１】 【００２０】 【数１２】 【００２１】前記関係式（３）および（４）を用いて、
位置ｚ0 と位置ｚの間の散乱係数の違いが前記（２）式
の規格化相加平均強度に及ぼす寄与分Ｋw （ｚ）を以下
の関係式（５）により求め、 【００２２】 【数１３】 【００２３】前記位置ｚ0 で任意の波長λi のモードフ
ィールド径２Ｗ（λi ，ｚ0 ）を測定することによっ
て、単一モード光ファイバの任意の波長λi における長
手方向のモードフィールド径を前記（２）式および前記
（５）式と次の関係式（６）を用いて評価する。 【００２４】 【数１４】 【００２５】以上のように、本発明では、１端における
モードフィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知で
ある単一モード光ファイバと、任意の１波長λにおける
任意の１端でのモードフィールド径２Ｗ（λ）が既知で
ある被測定単一モード光ファイバで構成される光ファイ
バにおいて、接続されている光ファイバの任意の一端で
のモードフィールド径を用い、両端から測定した１波長
の後方散乱波形を所定の関係式を用いて数値処理するこ
とにより、任意の波長のモードフィールド径の長手方向
の分布特定を非破壊で評価することができる。このよう
な長手方向での分布特性は伝送システムを設計する際に
重要となる。また、本発明は、１波長のみの測定から評
価を行うため、測定が非常に簡便に行えると同時に、接
続されている光ファイバ間の散乱係数の変化を考慮して
いるので、モードフィールド径の測定精度を向上できる
という利点を有している。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【００２７】図１は本発明による光ファイバの長手方向
のモードフィールド径の分布特性の測定方法の実施形態
を示す工程図である。同図に示すように、本発明は非破
壊で１端におけるモードフィールド径の波長依存性２Ｗ
（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバと、任意の
１波長λにおける任意の１端でのモードフィールド径２
Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光ファイバで構
成される光ファイバの長手方向のモードフィールド径特
性を測定するために、公知のＯＴＤＲ（後方散乱光測定
装置）を用いて１波長の後方散乱光を被測定光ファイバ
の両方向から測定することにより、接続されているファ
イバの任意の一端ｚでのモードフィールド径を知り、こ
れから任意の波長のモードフィールド径分布を評価す
る。以下に、本発明の詳細を説明する。 【００２８】長手方向のモードフィールド径の特性を評
価する方法については、例えば、文献[M. S. O'Sulliva
n and R. S. Lowe, "Interpretation of SM fiber OTDR
signatures"、 Proceeding SPIE '86, Optical Testing
and Metrology, vol.661, pp.171-176, 1986]に述べら
れている。 【００２９】単一モード光ファイバの入射端から位置ｚ
での波長λの後方散乱光強度Ｐ（ｚ）は次式（９）で表
される。ただし、Ｐ0 は光ファイバに励起された波長λ
での入射光強度、αs （ｚ）は位置ｚでの散乱係数、Ｂ
（λ，ｚ）は位置ｚでの波長λの後方散乱光の捕獲率、
またγ（ｚ）は位置ｚでの損失係数を表す。 【００３０】 【数１５】 【００３１】１端におけるモードフィールド径の波長依
存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバ
と、任意の１波長λにおける任意の１端でのモードフィ
ールド径２Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光フ
ァイバで構成される長さ（全長）Ｌの光ファイバの両端
から測定された位置ｚでの後方散乱光強度をＳ１（λ,
ｚ）、Ｓ２（λ,Ｌ−ｚ）（単位：ｄＢｍ）とすると、
これらはそれぞれ次式（１０）、（１１）で表わされ
る。 【００３２】 【数１６】 【００３３】 【数１７】 【００３４】また、両端から測定した散乱光強度Ｓ
1 （λ，ｚ）、Ｓ2 （λ，Ｌ−ｚ）の相加平均強度Ｉ
（λ，ｚ）は、次式（１２）で表される。 【００３５】 【数１８】 【００３６】ただし、ａ1 は次式（１３）で表され、ｚ
に依存しない定数である。 【００３７】 【数１９】 【００３８】上式（１２）から、Ｉ（λ，ｚ）はｚでの
散乱係数αs （ｚ）および捕獲率Ｂ（λ，ｚ）に比例す
ることが分る。捕獲率Ｂ（λ，ｚ）は次式（１４）で表
される。ただし、ｎはコアの屈折率、２Ｗ（λ，ｚ）は
位置ｚでの波長λにおけるモードフィールド径を示す。 【００３９】 【数２０】 【００４０】従って、Ｉ（λ，ｚ）はａ2 が位置ｚに依
存しない定数として次式（１５）で表される。 【００４１】 【数２１】 【００４２】上式（１５）を任意の点ｚ＝ｚ0 のＩ
（λ，ｚ0 ）の値で規格化すると、次式（１６）に書き
直すことができる。 【００４３】 【数２２】 【００４４】ここで、上式（１６）の右辺の第１項は散
乱係数αs およびコアの屈折率ｎに依存する。複数の光
ファイバが接続されている場合には、光ファイバ間での
散乱係数とコアの屈折率の変化が生じるため、この第１
項をファイバが接続されたときに必要とされる補正項Ｋ
w （ｚ）として定義する。 【００４５】このファイバ間の散乱係数の変化に伴う補
正項Ｋw （ｚ）は波長λでの任意の位置ｚ0 におけるモ
ードフィールド径２Ｗ（λ，ｚ0 ）および接続されてい
る光ファイバの任意の一端の位置ｚにおけるモードフィ
ールド径２Ｗ（λ，ｚ）を用いて求めることができる。
すなわち、波長λでの任意の位置ｚ0 におけるモードフ
ィールド径２Ｗ（λ，ｚ0 ）を求め、かつ接続されてい
る光ファイバの任意の一端の位置ｚにおけるモードフィ
ールド径２Ｗ（λ，ｚ）が既知である場合、前記（１
２）式の相加平均強度と次式（１７）および（１８）を
用いて位置ｚ0 およびｚにおける定数成分ａ1 （ｚ0 ）
およびａ1 （ｚ）を求め、 【００４６】 【数２３】 【００４７】 【数２４】 【００４８】上記関係式（１７）および（１８）を用い
て、位置ｚ0 と位置ｚの間の散乱係数の違いに伴う補正
項Ｋw （ｚ）は次式（１９）で表される。 【００４９】 【数２５】 【００５０】従って、ファイバの一端での位置ｚ＝ｚ0
で、任意の波長λi （ｉ＝１，２，３，…，ｎ）のモー
ドフィールド径２Ｗ（λi ，ｚ0 ）を測定すると、任意
の波長λi でのモードフィールド径分布２Ｗ（λi ，
ｚ）は上記（１９）式のＫw （ｚ）を用いて次式（２
０）で評価できる。 【００５１】 【数２６】 【００５２】 【実施例】本発明の一実施例では、１端におけるモード
フィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である分
散シフトファイバと、１端における波長λでのモードフ
ィールド径が既知である１．３μｍ帯零分散単一モード
光ファイバで構成される光ファイバの両方向から測定し
た波長１．５５μｍでの後方散乱波形から、分散シフト
ファイバおよび１．３μｍ帯零分散単一モードファイバ
の波長λｉにおける任意位置で測定されたモードフィー
ルド径２Ｗ（λｉ，ｚ０）を用いて長手方向のモードフ
ィールド径分布を評価した。 【００５３】本実施例の処理手順は図１に示す通りであ
る。即ち、まず、分散シフトファイバの１端でモードフ
ィールド径の波長依存性２Ｗ（λ ｉ ）を既存のファーフ
ィールドパターン法等を用いて測定する（ステップＳ
１）。次に、１．３μｍ帯零分散ファイバの一端で波長
λにおけるモードフィールド径２Ｗ（λ）を既存のファ
ーフィールドパターン法等を用いて測定する（ステップ
Ｓ２）。続いて、分散シフトファイバと１．３μｍ帯零
分散ファイバで構成される光ファイバの両端から、任意
の１波長λで後方散乱光強度Ｓ １ （ｚ）及びＳ ２ （Ｌ−
ｚ）を測定する（ステップＳ３）。次にステップＳ１及
びステップＳ２で求めたモードフィールド径を用いて、
上式（１９）の補正項（寄与分）Ｋｗ（ｚ）を評価する
（ステップＳ４）。 【００５４】最後に、上記ＫＷ（ｚ）のデータを用い
て、上式（２０）により、分散シフトファイバと１．３
μｍ帯零分散ファイバで構成される光ファイバの長手方
向のモードフィールド径分布を評価する（ステップＳ
５）。 【００５５】図２は１．５５μｍでの分散シフトファイ
バと、１．３μｍ零分散単一モードファイバで構成され
る光ファイバ約２０ｋｍの後方散乱波形の両端から測定
した結果の図である。この図から式（１６），（１９）
および（２０）を用いて、１．５３μｍ、１．５５μｍ
および１．５７μｍのモードフィールド径の長手方向の
特性を評価したところ、図３に示す結果が得られた。な
お、２Ｗ（λi ，ｚ0）には分散シフトファイバの一端
でのモードフィールド径を用いた。 【００５６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、１
端におけるモードフィールド径の波長依存性２Ｗ
（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバと、任意の
１波長λにおける任意の１端でのモードフィールド径２
Ｗ（λ）が既知である被測定単一モード光ファイバで構
成される光ファイバにおいて、１波長でその光ファイバ
の両端からの後方散乱波形を測定し、光ファイバ長手方
向の特性を非破壊で評価することができるという効果を
奏する。また、本発明は、１波長だけの測定であるため
測定時間を短縮できると同時に、接続されている光ファ
イバ間の散乱係数の変化を考慮しているので、モードフ
ィールド径の測定精度を向上できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の処理手順の工程を示す工程
図である。 【図２】本発明実施例における１．５５μｍでの後方散
乱波形の測定結果を示す特性図である。 【図３】本発明実施例における１．５３μｍ、１．５５
μｍおよび１．５７μｍでの長手方向のモードフィール
ド径の評価結果を表す特性図である。
図である。 【図２】本発明実施例における１．５５μｍでの後方散
乱波形の測定結果を示す特性図である。 【図３】本発明実施例における１．５３μｍ、１．５５
μｍおよび１．５７μｍでの長手方向のモードフィール
ド径の評価結果を表す特性図である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 １端におけるモードフィールド径の波長
依存性２Ｗ（λ ｉ ）が既知である単一モード光ファイバ
と、任意の１波長λにおける任意の１端でのモードフィ
ールド径が既知である被測定単一モード光ファイバで構
成される任意の長さＬの光ファイバの一方側から波長λ
のパルス光を入射したときの該光ファイバの位置ｚにお
ける後方散乱光強度Ｓ１（λ，ｚ）（単位：ｄＢｍ）
と、該光ファイバの他方側から同様に波長λのパルス光
を入射したときの後方散乱強度S２（λ，L-ｚ）（単
位：ｄＢｍ）とを測定し、このように両端から測定した
後方散乱光強度の相加平均強度I（λ,ｚ）を次の関係式
（１）により求め、 【数１】 さらに、前記光ファイバの任意の一端の位置ｚ０での相
加平均強度I（λ,ｚ０）でI（λ,ｚ）を規格化した次式
（２）に示す任意の波長λでの規格化相加平均強度Ｉｎ
（λ，ｚ）を求め、 【数２】 前記（１）式の相加平均強度と次式（３）及び（４）を
用いて、任意の位置ｚ０およびｚにおける定数成分ａ１
（ｚ０）およびａ１（ｚ）を求め、 【数３】【数４】 前記関係式（３）および（４）を用いて、任意の位置ｚ
０と位置ｚの間の散乱係数の違いが前記（２）式の規格
化相加平均強度に及ぼす寄与分ＫＷ（ｚ）を以下の関係
式（５）により求め、 【数５】 KW(z)=a1(z)-a1(z0) (5) 前記位置ｚ０で任意の波長λｉのモードフィールド径２
Ｗ（λｉ，ｚ０）を測定することによって、単一モード
光ファイバの任意の波長λｉにおける長手方向のモード
フィールド径分布を前記（２）式及び前記（５）式と次
の関係式（６）を用いて評価することを特徴とする単一
モード光ファイバの特性評価方法。 【数６】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31625096A JP3388497B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 単一モード光ファイバの特性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31625096A JP3388497B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 単一モード光ファイバの特性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160636A JPH10160636A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3388497B2 true JP3388497B2 (ja) | 2003-03-24 |
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ID=18075008
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP31625096A Expired - Fee Related JP3388497B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 単一モード光ファイバの特性評価方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3388497B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4626127B2 (ja) * | 2003-04-09 | 2011-02-02 | 住友電気工業株式会社 | 光伝送路構成方法 |
| JP4554443B2 (ja) * | 2004-09-13 | 2010-09-29 | 株式会社フジクラ | 光ファイバのモードフィールド径、波長分散特性、およびその長手方向分布測定方法 |
| JP5085156B2 (ja) * | 2007-02-22 | 2012-11-28 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバの特性評価方法および装置ならびにプログラム |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31625096A patent/JP3388497B2/ja not_active Expired - Fee Related
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