JP4260667B2

JP4260667B2 - 光ファイバの光学特性の測定方法

Info

Publication number: JP4260667B2
Application number: JP2004092914A
Authority: JP
Inventors: 浩小山田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005283136A

Description

本発明は、光ファイバの光学特性を測定する方法に関する。特に、光ファイバにかかる側圧や微小曲げの影響を排除して、光ファイバの本質的な光学特性値を測定する方法に関するものであり、光学特性値としては偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion. PMD）や伝送損失などが挙げられる。

光ファイバは、ボビンに巻かれた状態で光学特性の検査がなされ、合格品はケーブル化工程へと回される。
光ファイバ特性の一つにＰＭＤ（偏波モード分散）がある。ＰＭＤは、コアの非円やクラッド部の異物（応力付与材）など、光ファイバの内部応力の周方向不均一性や光ファイバの被覆材の不均一、さらに、外力により光ファイバの外側から加えられた応力の周方向不均一性によってもたらされるものである。ＰＭＤが大きいと、光ファイバ中を伝搬する信号光の偏向方向の違いによる伝搬速度の差が増大し、信号が劣化してしまう。したがって、敷設された光ファイバケーブルのＰＭＤは、伝送システムの性能に密接に関わることになる。

ＰＭＤは、上述したように応力に敏感であるため、ケーブル加工前の光ファイバの状態で測定した値とケーブル加工後の値とでは、ＰＭＤの測定値が異なることが多い。S. Grindstaffら（非特許文献１参照）や、F. Cocchiniら（非特許文献２参照）によれば、ルースケーブルに加工すると光ファイバにかかる外力が軽減されるため、光ファイバが本来持つ本質的なＰＭＤを呈するとしている。

ＰＭＤをケーブル加工前の光ファイバの状態で測定しようとすると、光ファイバの外力を極力ゼロの状態（応力フリーの状態）にしてＰＭＤ測定する必要がある。
T. Sekitoら（非特許文献３参照）によると、本質的なＰＭＤ値の測定には、ボビンに巻く張力は極力小さくしなくてはならない。さらに望ましくは、光ファイバを完全にボビンから外して応力が働かない状態（応力フリー）に静置して測定するのがよい。

また、光ファイバをボビンから巻き戻して測定する方法もある。この方法は、十分広いスペースに光ファイバをボビンから解きながら静置していくが、信頼できる測定値を得るためには、少なくとも１ｋｍ程度は解く必要があり、これには人手と時間がかかる。また、これを自動化するにも、かなり大掛かりな装置が必要となる。

光ファイバが巻かれるボビンの外周部を、少なくとも1箇所の分離部を有する円筒状弾性体で形成し、光学的特性の測定に際しては、分離部の一端を内側にずらして外周部を変形させ、実質的な外周長を減少させることで容易に光ファイバをボビンから外すことができ、応力フリーの状態にして測定する方法もある（特許文献１参照）。

しかしこの方法は、光ファイバの被覆材（コーティング材）に不具合があって、光ファイバが被覆の中で微小曲げを受けている状態では、ボビンから外しただけでは、光ファイバを応力フリーの状態にすることはできない。また、このような場合、伝送損失を測定すると、長波長側に微小曲げによる損失増が現れ、光ファイバ本来の損失増が評価できない。

光ファイバが受けている被覆材の微小曲げによる応力をなくすために、熱濃硫酸で処理して被覆材を除去する方法があるが、薬液の取り扱いに注意を要し、また薬液に侵されない特殊な容器、薬液の処理、薬液の管理などが必要であり、研究レベルの一時的な使用ならともかく、毎日、何本も測定する測定現場向きではない。

特開２０００−０４８４２６号公報 IWCS Proc., 第647−654頁、1993年 IWCS Proc. 第13−17頁、 1996年 IWCS Proc. 第665−671頁、1993年

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、長尺の光ファイバを容易に応力フリーの状態にして、かつ被覆材の影響を除去した光学特性の測定方法を提供することを目的としている。

本発明の光ファイバの光学特性の測定方法は、光ファイバの偏波モード分散や伝送損失などを測定する方法であって、順に、（１）光ファイバを所定径のボビンに巻き取る、（２）巻取られた光ファイバを、巻径を概略保持したままの状態でボビンから外す、（３）ボビンから外した光ファイバを、巻径を概略保持したまま界面活性剤を含む液体中に浸漬する、または界面活性剤を含む液体を吹き付ける、
（４）光ファイバを優しくほぐして前記液体になじませる、（５）光ファイバの光学特性を測定する、プロセスからなることを特徴としている。

なお、前記界面活性剤を含む液体として、石鹸水を使用することができる。
また、前記ボビンを分解可能な構成、例えば、円筒状弾性体からなる外周部、該外周部を支持する少なくとも２以上の構成部材からなる支持部、及び該支持部側縁から外周面に対して垂直方向に延出するフランジ部で構成するとよい。
光ファイバを液体になじませる時間は、１分以上、または光ファイバの状態に応じて10分以上、好ましくは30分以上、より好ましくは１時間以上とされる。

本発明の測定方法によれば、光ファイバをボビンから容易に取り外して、光ファイバを優しくほぐして液体になじませ、光ファイバに施されている被覆材を液体で膨潤させることで、実質的に光ファイバ本体から剥離させ、完全に応力フリーの状態としてＰＭＤや伝送損失等の光学特性を測定することができる。

本発明は、要するに、ボビンから外した光ファイバを優しくほぐして液体になじませることを特徴とするものである。このとき使用する液体は、望ましくはアセトン、プロパノール、エタノール及びメタノールなどの有機溶剤であり、なかでもアセトンが望ましい。これらの有機溶剤は、光ファイバの被覆材であるアクリル樹脂を膨潤させる作用があり、特に硬化不足等の品質の悪い被覆ほど効果が顕著である。これは、アクリル樹脂中にモノマー等未反応成分が多く存在するのが原因と思われる。

また、光ファイバの被覆の材質や測定目的によっては、水や石鹸水で代用することも可能である。これは、光ファイバの被覆材が親水性である場合や、側圧の影響だけを除去して、被覆材の影響を積極的に残して測定したい場合に適している。光ファイバに液体をなじませるには、液体中に光ファイバを浸漬してもよいし、光ファイバに液体を十分に吹き付けてなじませてもよい。

光ファイバを巻き取るボビンは、例えば、図１に示すように、円筒状弾性体からなる外周部１、該外周部１を支持する少なくとも２以上の構成部材からなる支持部材２ａ，２ｂ，２ｃ、及びこれらの支持部材側縁から外周面に対して垂直方向に延出するフランジ部３ａ，３ｂ，３ｃで構成し、さらに、これらの各部材をステープル等の連結材４で連結して緊密な一体構造とし、光ファイバ５を取り外す際には、連結材４を取り外すだけで容易にボビンを分解することができる。

図１に示すφ３２０ｍｍのボビンに、１．５ｋｍのシングルモード光ファイバを巻き取った。このままの状態で伝送損失を測定し、得られた伝送損失スペクトラムを図２（曲線ａ）に示した。
次ぎにこのボビンの芯（支持部材）を抜き、概略φ３２０ｍｍの光ファイバの束を取り出し、これをアセトンで満たされたステンレス・バット容器に浸漬し、２時間静置してなじませた後に、伝送損失を測定し、得られた伝送損失スペクトラムを図２（曲線ｂ）に示した。なお、伝送損失スペクトラムはカットバック法で測定した。

図２の伝送損失曲線ａ，ｂを比較すると、浸漬後は波長１，５００ｎｍ付近から右側（長波長側）の伝送損失が低下しており、微小曲げの影響がなくなっていることが認められる。
さらに、波長１，５５０ｎｍでの伝送損失の経時変化を図３に示した。これを見ると、浸漬後１０分前後から伝送損失が低下し、安定することが判る。

図１に示すφ３２０ｍｍのボビンに、１．５ｋｍのシングルモード光ファイバを巻き取った。まず、このままの状態でＰＭＤを測定した。次ぎにこのボビンの芯を抜き、概略φ３２０ｍｍの光ファイバの束を取り出し、アセトンに浸漬してＰＭＤ経時変化を側定し、その結果を図４に示した。
ＰＭＤの測定は干渉法により行った。波長は１，５５０ｎｍである。この方法は、互いに偏波方向を９０°変えた二つの偏波光を光ファイバに入射し、光ファイバの反対側から出射するそれぞれの光の到達時間差を測定するものである。
得られたＰＭＤ変化を見ると、浸漬後１５分前後からＰＭＤが急激に変化し、３０分後には安定した。

図１に示すφ３２０ｍｍのボビンに、１．５ｋｍのシングルモード光ファイバを巻き取った。まず、このままの状態でＰＭＤを測定した。次ぎにこのボビンの芯を抜き、概略φ３２０ｍｍの光ファイバの束を取り出し、これを水で満たされた容器に浸漬し、静置してなじませ、連続してＰＭＤ測定を行った。
得られた結果を図５に示した。浸漬後１分以上経過すると、光ファイバは応力フリー状態になり、３分以上経過後はほぼ安定したＰＭＤ値を示した。

図１に示すφ３２０ｍｍのボビンに、１．５ｋｍのシングルモード光ファイバを巻き取った。まず、このままの状態でＰＭＤを測定した。次ぎにこのボビンの芯を抜き、概略φ３２０ｍｍの光ファイバの束を取り出し、この光ファイバに噴霧器で石鹸水を十分吹きかけてなじませ、平板の上に静置した。その後、時々室温と同じ温度の水を吹きかけて光ファイバが乾燥しないように保った。ＰＭＤの経時変化を図６に示した。４０分以上経過すると、光ファイバは応力フリー状態になり、ほぼ安定したＰＭＤ値を示した。

本発明は、光ファイバの本質的な光学特性値、特にPMDや伝送損失の測定に好適に利用される。その他、被覆材の微小曲げなどの判定に利用することもできる。

（ａ）〜（ａ）は、本発明によるボビンの分解手順を説明する概略斜視図である。光ファイバの伝送損失と波長との関係を示すグラフである。光ファイバの伝送損失とアセトン浸漬時間との関係を示すグラフである。ＰＭＤとアセトン浸漬時間との関係を示すグラフである。ＰＭＤと石鹸水浸漬時間との関係を示すグラフである。ＰＭＤと石鹸水吹付け時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１……外周部、
２ａ，２ｂ，２ｃ……支持部材、
３ａ，３ｂ，３ｃ……フランジ部、
４……連結材、
５……光ファイバ。

Claims

光ファイバの偏波モード分散や伝送損失などを測定する方法であって、順に、
（１）光ファイバを所定径のボビンに巻き取る、
（２）巻き取られた光ファイバを、巻径を概略保持したままの状態でボビンから外す、
（３）ボビンから外した光ファイバを、巻径を概略保持したまま界面活性剤を含む液体中に浸漬する、
（４）光ファイバをほぐして前記液体になじませる、
（５）光ファイバの光学特性を測定する、
プロセスからなることを特徴とする光ファイバの光学特性の測定方法。
光ファイバの偏波モード分散や伝送損失などを測定する方法であって、順に、
（１）光ファイバを所定径のボビンに巻き取る、
（２）巻き取られた光ファイバを、巻径を概略保持したままの状態でボビンから外す、
（３）ボビンから外した光ファイバを載置し、これに界面活性剤を含む液体を吹き付ける、
（４）光ファイバを前記液体になじませる、
（５）光ファイバの光学特性を測定する、
プロセスからなることを特徴とする光ファイバの光学特性の測定方法。
前記界面活性剤を含む液体が石鹸水である、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
液体になじませる時間が１分以上である、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
液体になじませる時間が３分以上である、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
液体になじませる時間が３０分以上である、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
光ファイバを液体になじませる間、該光ファイバに適宜液体を吹き付けて乾燥を防止する、請求項１乃至６のいずれかに記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
吹き付ける液体の温度が光ファイバ周辺の気温と同じである、請求項２乃至７のいずれかに記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
前記ボビンが分解可能な構成からなる、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。
前記ボビンが、円筒状弾性体からなる外周部、該外周部を支持する少なくとも２以上の構成部材からなる支持部、及び該支持部側縁から外周面に対して垂直方向に延出するフランジ部からなる、請求項１又は２に記載の光ファイバの光学特性の測定方法。