JP4315537B2 - Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same - Google Patents
Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP4315537B2 JP4315537B2 JP24528399A JP24528399A JP4315537B2 JP 4315537 B2 JP4315537 B2 JP 4315537B2 JP 24528399 A JP24528399 A JP 24528399A JP 24528399 A JP24528399 A JP 24528399A JP 4315537 B2 JP4315537 B2 JP 4315537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- transmission loss
- light
- incident
- incident angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ特性測定の技術分野に属するものであり、特に光ファイバの伝送損失測定法およびこの測定法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光ファイバの伝送損失を測定する方法として、従来より、ＪＩＳ Ｃ ６８６３に記載のようなカットバック法が使用されている。この測定方法では、光源として白色光源や半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）やガスレーザなどを使用し、励振器としてモードスクランブラやレンズとアパーチャとの組合わせなどを使用して、被測定光ファイバの一方の端面に光を入射させ、該被測定光ファイバの他方の端面から出射する光の強度を検出して、光ファイバの伝送損失を測定する。このような従来の光ファイバ伝送損失測定においては、光ファイバへの光入射の状態として、全モード励振、低次モード励振あるいは定常モード励振などが用いられている。
【０００３】
ところで、近年、芯・鞘構造を有する光ファイバにおいて、芯部分を断面が同心円状をなすように多層構造にした光ファイバが、広帯域特性に優れるものとして開発されてきている（例えばＷＯ−９７／３６１９６号公報参照）。このような同心円状の多層コア（芯）を持つ光ファイバでは、コア部分の各層が異なる材料からなるので、各層の材料として如何なるものを使用するかが特性向上の観点から重要である。この各コア層の材料の開発・選定のためには、各コア層による伝送損失への影響を評価することが必要となる。即ち、各コア層の伝送損失への寄与を分離して評価することが必要となる。
【０００４】
しかしながら、上記従来の全モード励振、低次モード励振あるいは定常モード励振などを用いて伝送損失を測定する方法では、被測定光ファイバの伝送損失値は平均化された１つの値でのみ評価されるものであり、光ファイバの伝送性能についておおまかな評価しかできず、特に同心円状の多層コアを持つ光ファイバでのコア各層の伝送損失への影響に関して個別の評価をすることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、芯・鞘構造を有する光ファイバの伝送損失を詳細に測定する方法及び装置を提供することを目的とするものである。特に、本発明は、多層のコアを持つ光ファイバのコア各層の伝送損失への影響の評価を可能にし得る方法及び装置を提供することを目的とするものである。また、本発明の他の目的は、屈折率分布型光ファイバの伝送損失を詳細に測定する方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
光ファイバの一方の端面の中心部に平行光ビームを入射させ、前記光ファイバの他方の端面から出射する光の光量を検出する光ファイバの伝送損失測定法であって、前記一方の端面への前記平行光ビームの入射角を変化させ、各入射角ごとに前記出射光量を検出し、その検出値に基づき光ファイバの伝送損失値を算出することを特徴とする、光ファイバの伝送損失測定法、
が提供される。
【０００７】
本発明の一態様においては、前記出射光量の検出値からの前記伝送損失値の算出は、カットバック法を用いて異なる２つの長さの光ファイバについて得た前記入射角ごとの出射光量の検出値に基づきなされる。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記入射角を０．０１〜５度づつ変化させて前記伝送損失値の算出を行う。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記平行光ビームのビーム拡がり角度が１度以内である。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記平行光ビームのスポット径が前記光ファイバの一方の端面において該光ファイバのコア径の１／２以下である。
【００１１】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布型光ファイバの一方の端面に平行光ビームを入射させ、前記光ファイバの他方の端面から出射する光の光量を検出する光ファイバの伝送損失測定法であって、前記一方の端面への前記平行光ビームの入射位置を変化させ、各入射位置ごとに前記出射光量を検出し、その検出値に基づき光ファイバの伝送損失値を算出することを特徴とする、光ファイバの伝送損失測定法、
が提供される。
【００１２】
更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
平行光ビームを発する光源部と、該光源部から発せられる平行光ビームが光ファイバの光入射端面の中心部に入射するように該光ファイバを配置する光ファイバ位置決め手段と、前記光ファイバの光出射端面からの出射光の光量を検知する光量検知手段と、前記光ファイバの光入射端面への前記平行光ビームの入射角を変化させる光ビーム入射角変化手段とを有することを特徴とする、光ファイバの伝送損失測定装置、
が提供される。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記光源部は光源と該光源から発せられる光を平行光ビームに変換するコリメータとを有する。
【００１４】
本発明の一態様においては、ＸＹＺΘステージを用いて前記光ファイバ位置決め手段と前記光ビーム入射角変化手段とが構成されている。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記光量検知手段により検知される光量値と前記光ビーム入射角変化手段により設定される入射角値とに基づき前記光ファイバの入射角ごとの伝送損失値を算出する演算手段を備えている。
【００１６】
尚、本発明では、光ファイバ端面への平行光ビームの入射角または入射位置を変化させ、それぞれの角度毎または入射位置毎に伝送損失値を測定する。この角度毎または入射位置毎の伝送損失値を測定する方法を限定モード励振伝送損失測定法と呼び、この角度毎または入射位置毎の伝送損失値を測定する装置を限定モード励振伝送損失測定装置と呼ぶ。即ち、限定モード励振伝送損失とは、全モード励振伝送損失（あらゆる入射角または入射位置の光が存在するときの損失）に比べて少ないモード数となるようにし、かつその入射角または入射位置を特定の角度または位置付近に制限した場合の伝送損失のことである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の伝送損失測定法（以下、限定モード励振伝送損失測定法という）の実施される本発明の伝送損失測定装置（以下、限定モード励振伝送損失測定装置という）の一実施形態を示す模式的構成図である。
【００１９】
図１において、符号（１）は光ファイバ（４）の一方の端面へ光を入射させるための光源部である。この光源部（１）は、光源と該光源から発せられる光を平行光ビームとなすための光ビームコリメータ（光ビーム平行化手段）とを有している。光源としては、白色光源、半導体レーザ、発光ダイオード、ガスレーザなどを用いることが出来る。また、単色光とするために、光源にはフィルタや分光器を組み合わせることもできる。本発明では、平行性に優れたレーザ光を用いるのが好ましく、コリメータとしては、各種レンズやこれとスリットまたはアパチャーとの組合わせを用いることが好ましい。このようにして、光ファイバ（４）の光入射端面での入射光ビームを実質的に平行な光ビーム（拡がり角度が６度以内の光ビーム）とすることができる。
【００２０】
光源部（１）はリニアレール（３）上に取り付けられており、リニアレール（３）は精密位置合わせのためのＸＹＺΘステージ（２）に組み込まれていてＸＹＺΘステージ（２）の基部に対して一方向に相対移動することができる。
【００２１】
光ファイバ（４）の一端部は、その端面の中心点ＯがＸＹＺΘステージ（２）のΘ回転軸上に位置するようにして該ＸＹＺΘステージ（２）の基部に取り付けられている。光源部（１）から発せられる平行光ビームが光ファイバ（４）の光入射端面の中心部に該入射端面の法線方向（光ファイバの光軸方向）に入射するように、リニアレール（３）及びＸＹＺΘステージ（２）により光ファイバ（４）の光入射端部に対する光源部（１）の位置決めを行う。即ち、光ファイバ端面の中心点Ｏでの法線と光源部（１）の光軸とが一致するように位置あわせをする。そうすることにより、光ファイバ（４）の光入射端面に対する平行光ビームの入射角を精密に制御することができ、光入射端面の中心部に光を入射させることができるので、実際の使用環境における光ファイバの性能に近いデータを得ることができる。
【００２２】
この光ファイバ（４）の光入射端面に対する平行光ビームの入射角が零の状態を基準として、リニアレール（３）をＸＹＺΘステージ（２）の基部に対してΘ回転（Θ回転の角度範囲が図示されている）させることで、光源部（１）から発せられた平行光ビームを光ファイバ（４）の光入射端面の中心Ｏに対して精度よく角度を振る（即ち入射角を変化させる）ことができる。
【００２３】
この平行光ビームの許容拡がり角度は光ファイバ（４）の開口角に応じて変化する。即ち、開口角の１／４以下、好ましくは１／８以下の拡がり角となるようにするのが好ましい。
【００２４】
光ファイバ（４）は、開口数の大きいものでは、２０度〜４５度程度の開口角を持っており、この場合には光源部（１）から拡がり角度６度以内の光を出射させて光ファイバ（４）に入射させるようにするのが好ましい。これにより、光ファイバ（４）内を進行する光のモード数は十分に少ない数となる。
【００２５】
本発明の限定モード励振による測定は、原理的にモード数をできるだけ少なくし即ち光ファイバへ入射する平行光ビームの拡がり角をできるだけ小さく絞った状態で入射角を変化させた方がより精度のよい測定ができるので、平行光ビームの拡がり角は小さいほど好ましく、６度以内よりは３度以内が好ましく、１度以内が一層好ましい。入射光ビームの拡がり角を１度以内に絞るためには、例えばレーザ光源とコリメータレンズとの組合せを用いればよい。
【００２６】
また、光ファイバ（４）へ入射する平行光ビームのスポット径は光ファイバ（４）のコア全体の直径より十分小さくするのが好ましく、例えばコア径の１／２以下とする。こうすることにより、光ファイバ（４）の光入射端面と平行光ビームとの位置あわせが正確にでき、また、光ファイバ（４）にメリディオナル光線に近い光を入射させることができるため、測定精度がよくなり、実際の使用環境における光ファイバの性能を反映したデータを得ることができる。スポット径が小さい平行光ビームを得るためには、例えばレンズを用いて光ビームを絞り、その後にコリメータを用いればよい。
【００２７】
光ファイバ（４）の光入射端部と反対側の端部（光出射端部）に対向して、光ファイバ出射光量検出手段（５）が配置されている。この出射光量検出手段としては、市販のパワーメータやフォトダイオード（ＰＤ）とそれからの出力を計測できる電流計あるいは電圧計を組み合わせたものなどを用いることができる。より高い測定精度が必要な場合は、アバランシュＰＤやホトマルチプライヤを用いたり、積分球を組み合わせて用いることもできる。
【００２８】
以上のような装置において、限定モード励振伝送損失測定法は次のようにして実施される。
【００２９】
図１に示すごとく、光ファイバ（４）の光入射端面の中心点Ｏを中心に光源部（１）から発せられる光の入射角Θを変化させる。平行光ビームの拡がり角を上記のように小さく設定する（即ち、平行性のよい光を光ファイバに入射させる）ことで、光ファイバ（４）を伝搬可能なモード全体の数に比べてかなり少ない数のモードで光を光ファイバ（４）内に入射させ、光出射端面からの出射光量を測定することができる。平行光ビームの平行性が悪すぎると、入射角の角度分布が大きくなり、入射角の違いによる光ファイバ（４）の伝送損失の違いを正確に測定することができず、測定結果が不正確となるおそれがある。
【００３０】
限定モード励振伝送損失測定は、異なる２つのファイバ長における出射光量を光入射角Θの関数として測定し、通常のカットバック法と同様の計算式に従って伝送損失を求めるものである（伝送損失はΘの関数として求められる）。即ち、ある長さの被測定光ファイバを用い入射角Θで光入射させた時の検出器（５）により検出される光量をＩ（Θ）とし、この被測定光ファイバの光出射側の部分を長さＬだけ切断除去し、残留している短い光ファイバ部分をレファレンスとして用いて同様に入射角Θで光入射させた時の検出器（５）により検出される光量をI0（Θ）とすると、伝送損失α（Θ）は次式
α（Θ）＝（１０／Ｌ）log ｛I0（Θ）／Ｉ（Θ）｝・・・・・（１）
で表される。
【００３１】
次に、この測定で得られるデータとその解釈について、簡単のために２層コア光ファイバを例にとり詳しく述べる。
【００３２】
図２及び図３は、２層コア光ファイバ内を通るメリディオナル光線の軌跡を表したものである。最内層（１３）及び中間層（１４）により２層コアが構成されており、最外層（１５）はクラッドである。このファイバの１層目コア（１３）の屈折率をｎ1 とし、２層目コア（１４）の屈折率をｎ2 とし、クラッド（１５）の屈折率をｎ3 とすると、これらの屈折率の関係は
ｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 ・・・・・（２）
のようになる。
【００３３】
このとき、光ファイバへの入射角Θが０（零）からΘ1C｛Θ1Cは光ファイバ入射後に１層目コアと２層目コアとの界面での臨界角をもってこの界面に入射する光ファイバ入射前の光線と光ファイバ光軸とがなす角度であり、Θ1C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ2 2）1/2 と定義される｝までの光線は、１層目コア（１３）と２層目コア（１４）との界面で全反射して伝わり、即ち１層目コア（１３）のみを伝搬する。この状態が図２に示されている。
【００３４】
また、光ファイバへの入射角ΘがΘ1CからΘ2C｛Θ2Cは光ファイバ入射後に２層目コアとクラッドとの界面での臨界角をもってこの界面に入射する光ファイバ入射前の光線と光ファイバ光軸とがなす角度であり、Θ2C＝arcsin（ｎ1 2−ｎ3 2）1/2 と定義される｝までの光線は、１層目コア（１３）から２層目コア（１４）に移り、２層目コア（１４）とクラッド（１５）との界面で全反射して伝わる。この状態が図３に示されている。
【００３５】
図４は、本発明による２層コア光ファイバの限定モード励振伝送損失の測定で得られるデータの模式図である。横軸は平行光ビームの入射角Θを示しており、縦軸は伝送損失を表している。入射角Θの刻み幅は、測定対象となる光ファイバの構造に応じて決定されるが、できるだけ小さい方が正確なデータを得られるため好ましく、０．０１〜５度であることが好ましく、開口角が小さい光ファイバの測定を行う場合は０．０１〜２度であることが更に好ましい。具体的には例えば０．１度とすることができる。このデ−タでは、入射角０度からΘ1C付近までは、ほぼ一定の伝送損失を示し、入射角Θ1CからΘ2Cまでの伝送損失はそれより高い値となっている。これは、２層目コア（１４）の材料の伝送損失が１層目コア（１３）のそれより大きいことを示唆している。尚、入射角Θ1C及びΘ2C付近の損失がなだらかに変化しているのは、測定時の光ファイバの曲がりや光ファイバ内の構造不整の影響のためである。
【００３６】
測定は前述のようにカットバック法を用いて行うことができ、上記（１）式を用いて限定モード励振伝送損失値を求め得るが、入射モードの広がりは被測定光ファイバの伝送損失に依存するため、そのカットバック長は被測定光ファイバ自身の透明度と構造不整等に関わる伝送損失を考慮して決定される。即ち、（１）式中のＩ0 （Θ）を測定するためのレファレンスのファイバ長は、入射モードが広がり過ぎない程度の長さを選ぶのが好ましく、通常１ｍ以下が好ましい。また、Ｉ（Θ）を測定するための被測定光ファイバ長も入射モードを５０％以上保っている長さを選ぶのが好ましい。伝送損失値が１００［ｄＢ／ｋｍ］以上２０００［ｄＢ／ｋｍ］以下の光ファイバでは３ｍから５０ｍ程度が好ましく、伝送損失が１０［ｄＢ／ｋｍ］から１００［ｄＢ／ｋｍ］の光ファイバの場合は５０ｍから５００ｍ程度が好ましい。
【００３７】
以上、２層コア光ファイバの限定モード励振伝送損失測定を行う場合について説明したが、本発明の方法を、芯鞘構造を有し、その界面において屈折率が急激に変化するＳＩ型光ファイバ、中心から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布型光ファイバ（ＧＩ型光ファイバ）などの光ファイバに適用することも可能である。
【００３８】
ＳＩ型光ファイバの伝送損失を本発明の方法により測定すると、光ビームが芯鞘界面で反射する際にその一部が鞘材中にしみ出しながら伝搬するため光ファイバの伝送性能に影響を与える鞘材の伝送損失や、芯鞘界面での乱反射の原因となる芯鞘界面の構造不正などの、鞘に起因する伝送損失が大きい場合には、図８に示すように芯鞘界面での反射回数が多い高次モードの光ビームほど伝送損失が大きくなっていく。一方、鞘に起因する伝送損失が小さい場合は、高次モードの光ビームと低次モードの光ビームとの伝送損失の差は、図８の場合のように大きくはないが、この場合、鞘の外周に鞘よりも屈折率が低い層を被覆してから測定を行うことにより、図９に示すように、鞘に起因する伝送損失を知ることができる。この様に、本発明の方法をＳＩ型光ファイバに適用することにより、光ファイバの鞘に起因する伝送損失の程度を知ることができる。
【００３９】
また、ＧＩ型光ファイバに前述した本発明の方法を適用することにより、ＧＩ型光ファイバの光ビーム伝搬経路の違いによる光ファイバの伝送損失の違いを知ることができ、ＧＩ型光ファイバの組成等の半径方向位置に関する分布を検討する際に有用である。本発明の方法をＧＩ型光ファイバに適用する際には、光ファイバ端面に入射される平行光ビームのスポット径をコア径の１／５以下とすることが、測定精度の向上の観点から好ましい。
【００４０】
なお、ＧＩ型光ファイバにおいては、光ファイバ端面の平行光ビームの入射位置を変化させることにより、光ファイバへの平行光ビームの入射角を変化させた場合と同様に光ファイバ内を伝搬する光の経路を変化させることができるため、平行光ビームの入射角を変化させて伝送損失を測定する代わりに、光ファイバ端面の平行光ビームの入射位置を変化させ、本発明の方法を実施することも可能である。図１０に入射角を変化させて光ファイバに平行光ビームを入射させた場合の平行光ビームの伝搬経路を示し、図１１に入射位置を変化させて光ファイバに平行光ビームを入射させた場合の平行光ビームの伝搬経路を示す。図１０の場合も図１１の場合も、平行光ビームＡ，Ｂ，Ｃはそれぞれ光ファイバにおいて同等な経路を伝搬していることがわかる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明による限定モード励振伝送損失測定の具体的実施例を説明する。
【００４２】
＜限定モード励振伝送損失測定装置の構成＞
図５は、本実施例で使用した限定モード励振伝送損失測定装置の構成図である。この装置は、基本的には上記図１に示される装置に属するものであり、次のような構成を有する。
【００４３】
光源部として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（１０）と２つのレンズ（１１），（１２）からなるコリメータとを用いている。Ｈｅ−Ｎｅレーザ（１０）から出射した光は、レンズ（１１）により絞られ、レンズ（１２）により再び平行光とされる。Ｈｅ−Ｎｅレーザ（１０）は、波長が５４３ｎｍ又は６３３ｎｍで、ビーム拡がり角が１ｍｒａｄである。レーザ（１０）から発せられた光ビームが、開口数０．４のレンズ（１１）により絞られ、開口数０．１のレンズ（１２）によって平行光ビームとされ、レンズ（１２）から２５ｃｍ離れた位置でスポット径１５０μｍの平行光ビーム（ビーム拡がり角０．５度以下）になるように、レンズ（１１），（１２）の位置は調整される。ここでスポット径とは、ガウス分布をなすレーザ光のパワーが（１／ｅ）2 となる幅で定義される値である。但し、ｅは自然対数の底である。
【００４４】
光ファイバ（４）の端面は、ファイバ軸に対して垂直な切断端面であり、鏡面研磨される。レンズ（１２）からの平行光ビームは、その中心が光ファイバ（４）の光入射端面に、その中心からの位置ずれが２０μｍ以内の精度で入射される。光入射端面の中心点Ｏを含みファイバ端面に垂直な法線方向を０度として、その法線を含む面内で法線となす角Θをもって光ファイバ（４）内へ平行光ビームを入射することができる。これらの位置合わせは、上記のように、レーザ（１０）並びにレンズ光学系（１１，１２）をリニアレール（３）上に配列し、それを精密位置合わせのできるＸＹＺΘステージ（２）上にマウントして行うことができる。このステージの位置合わせ精度は、直線方向に１μｍ以内、回転方向に０．００２度以内とすることが可能である。光ファイバ（４）は直線状にセットされる。
【００４５】
光ファイバ（４）の光出射端面からの出射光は、直径１５ｃｍの積分球（６）に導かれ、光ファイバ（４）からの直接光が入らない位置に配置されたシリコンフォトダイオード（７）とそれに接続された電流計（８）とによって光量の測定が行われる。これら積分球（６）、フォトダイオード（７）及び電流計（８）により光ファイバ出射光量検出手段が構成されている。電流計（８）から出力される光量値信号は記憶機能を有する演算手段としてのパソコン（９）に入力され、ＸＹＺΘステージ（２）のΘ回転角の信号もパソコン（９）に入力される。
【００４６】
尚、パソコン（９）により、ＸＹＺΘステージ（２）のＸＹＺ移動及びΘ回転の駆動を制御することができる。これにより、入射角Θを所望の刻み幅ごとに間欠的に変化させ、その時の入射角Θと得られた光量値とを対応させてデータ記憶することができる。そして、レファレンスについても同様に測定を行ってデータ記憶した上で（あるいはレファレンス測定で各入射角Θでの光量値が得られる度に）、上記（１）式を用いて、各入射角Θごとに伝送損失値を算出する。
【００４７】
＜２層コア光ファイバの限定モード励振伝送損失測定データ例＞
多層コア光ファイバのコア層は、中心部の層を１層目とし、更に外側の層に向かって順に２層目、３層目・・・・・と呼ぶことにする。クラッドは多層コアの更に外側の層として形成されている。
【００４８】
直径が７５０μｍであって、１層目に面積占有率５４．３％となる直径４６５μｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）層を用い、２層目に層厚８３μｍの２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート（４ＦＭ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）との２元共重合体であり４ＦＭの重量分率が２０ｗｔ％である共重合体の層を用い、クラッドにフッ素化メタクリレート共重合体の層を用いた光ファイバを作製した。各層の屈折率は、１層目が１．４９１、２層目が１．４７７、クラッドが１．４６１であった。
【００４９】
この光ファイバの平行光ビームの入射角を１度づつ変化させて測定した限定モード励振伝送損失を図６に示す。限定モード励振伝送損失は、ファイバ長５ｍと１ｍ（レファレンス）での光量を測定し、式（１）より求めた。この光ファイバの開口角は、１７．３度であった。波長６３３ｎｍの限定モード励振伝送損失は、入射角Θが３度以下の低次モード域では３００［ｄＢ／ｋｍ］であり、入射角Θが１３度付近の高次モード域では３５４［ｄＢ／ｋｍ］であった。
【００５０】
＜３層コア光ファイバの限定モード励振伝送損失測定データ例＞
直径が７５０μｍであって、１層目に直径３９０μｍのベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）とＭＭＡとの共重合体でＢｚＭＡの重量分率が１２ｗｔ％である２元共重合体の層を用い、２層目に層厚８１μｍのＰＭＭＡの層を用い、３層目に層厚６２μｍの４ＦＭとＭＭＡとの共重合体で４ＦＭの重量分率が１３ｗｔ％である２元共重合体の層を用い、クラッドがフッ素化メタクリレート共重合体の層である光ファイバを作製した。各層の屈折率は、１層目が１．５００、２層目が１．４９１、３層目が１．４８２、クラッドが１．４７３であった。
【００５１】
この光ファイバの平行光ビームの入射角を１度づつ変化させて測定した限定モード励振伝送損失を図７に示す。限定モード励振伝送損失は、ファイバ長５ｍと１ｍ（レファレンス）での光量を測定し、式（１）より求めた。このファイバの開口角は、１６．５度であった。波長６３３ｎｍの限定モード励振伝送損失は、入射角Θが３度以下の低次モード域では３４０［ｄＢ／ｋｍ］であり、入射角Θが１２度付近の高次モード域では４４０［ｄＢ／ｋｍ］であった。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、芯・鞘構造を有する光ファイバの伝送損失を詳細に測定する方法及び装置が提供され、これによれば多層コアを持つ光ファイバのコア各層の伝送損失への影響の評価が可能になる。
【００５３】
また、本発明の限定モード励振伝送損失測定をＳＩ型光ファイバに適用することにより、芯・鞘界面不整あるいは鞘材自身の伝送損失の善し悪しを評価することも可能である。
【００５４】
更には、本発明の限定モード励振伝送損失測定をＧＩ型光ファイバに適用することによって、ＧＩ型光ファイバの各モード間での伝送損失の差も測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の限定モード励振伝送損失測定法の実施される本発明の限定モード励振伝送損失測定装置の一実施形態を示す模式的構成図である。
【図２】２層コア光ファイバ内を通る光線の軌跡を表す模式図である。
【図３】２層コア光ファイバ内を通る光線の軌跡を表す模式図である。
【図４】２層コア光ファイバの限定モード励振伝送損失の測定で得られるデータの模式図である。
【図５】実施例で使用した限定モード励振伝送損失測定装置の模式的構成図である。
【図６】実施例で得られた光ファイバの限定モード損失の図である。
【図７】実施例で得られた光ファイバの限定モード損失の図である。
【図８】光ファイバの限定モード損失の図である。
【図９】光ファイバの限定モード損失の図である。
【図１０】ＧＩ型光ファイバ内における平行光ビームの伝搬経路を示す図である。
【図１１】ＧＩ型光ファイバ内における平行光ビームの伝搬経路を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源部
２ ＸＹＺΘステージ
３ リニアレール
４ 光ファイバ
５ 光検出器
６ 積分球
７ シリコンフォトダイオード
８ 電流計
９ パソコン
１０ Ｈｅ−Ｎｅレーザ
１１ レンズ
１２ レンズ
１３ １層目コア
１４ ２層目コア
１５ クラッド
１６ １層目コアと２層目コアとの界面で全反射して伝搬する光線
１７ １層目コアから２層目コアに入り、２層目コアとクラッドとの界面で全反射して伝搬する光線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of optical fiber characteristic measurement, and more particularly, to a transmission loss measurement method for an optical fiber and an apparatus for carrying out this measurement method.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As a method for measuring the transmission loss of an optical fiber, a cut back method as described in JIS C 6863 has been conventionally used. In this measurement method, a white light source, a semiconductor laser (LD), a light emitting diode (LED), or a gas laser is used as a light source, and a mode scrambler or a combination of a lens and an aperture is used as an exciter. Light is incident on one end face of the optical fiber, the intensity of light emitted from the other end face of the optical fiber to be measured is detected, and the transmission loss of the optical fiber is measured. In such conventional optical fiber transmission loss measurement, all-mode excitation, low-order mode excitation, steady mode excitation, or the like is used as the state of light incident on the optical fiber.
[0003]
By the way, in recent years, in an optical fiber having a core / sheath structure, an optical fiber having a multi-layer structure in which a core part has a concentric cross section has been developed as having excellent broadband characteristics (for example, WO-97 / 36196). In such an optical fiber having a concentric multilayer core (core), each layer of the core portion is made of a different material, so what is used as the material of each layer is important from the viewpoint of improving the characteristics. In order to develop and select materials for each core layer, it is necessary to evaluate the influence of each core layer on transmission loss. That is, it is necessary to separately evaluate the contribution of each core layer to the transmission loss.
[0004]
However, in the conventional method of measuring transmission loss using all-mode excitation, low-order mode excitation, steady-state excitation, etc., the transmission loss value of the optical fiber to be measured is evaluated with only one averaged value. Therefore, it was only possible to roughly evaluate the transmission performance of the optical fiber, and in particular, it was not possible to individually evaluate the influence on the transmission loss of each core layer in an optical fiber having a concentric multilayer core.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring in detail the transmission loss of an optical fiber having a core / sheath structure. In particular, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus that can make it possible to evaluate the effect on the transmission loss of each core layer of an optical fiber having a multilayer core. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring in detail the transmission loss of a gradient index optical fiber.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object as described above is achieved.
An optical fiber transmission loss measurement method for detecting the amount of light emitted from the other end face of the optical fiber by causing a parallel light beam to enter the center of one end face of the optical fiber, A method for measuring transmission loss of an optical fiber, wherein the incident angle of the parallel light beam is changed, the amount of emitted light is detected at each incident angle, and a transmission loss value of the optical fiber is calculated based on the detected value. ,
Is provided.
[0007]
In one aspect of the present invention, the calculation of the transmission loss value from the detected value of the emitted light amount is performed by detecting the emitted light amount for each incident angle obtained for two different length optical fibers using a cutback method. Based on the value.
[0008]
In one aspect of the present invention, the transmission loss value is calculated by changing the incident angle by 0.01 to 5 degrees.
[0009]
In one aspect of the present invention, a beam divergence angle of the parallel light beam is within 1 degree.
[0010]
In one aspect of the present invention, the spot diameter of the parallel light beam is ½ or less of the core diameter of the optical fiber at one end face of the optical fiber.
[0011]
In addition, according to the present invention, the object as described above is achieved.
Light for detecting the amount of light emitted from the other end surface of the optical fiber by allowing a parallel light beam to enter one end surface of the gradient index optical fiber whose refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery. A method for measuring transmission loss of a fiber, wherein the incident position of the parallel light beam on the one end surface is changed, the amount of emitted light is detected for each incident position, and the transmission loss value of the optical fiber is based on the detected value An optical fiber transmission loss measurement method, characterized by:
Is provided.
[0012]
Furthermore, according to the present invention, the object as described above is achieved.
A light source unit that emits a parallel light beam; an optical fiber positioning unit that positions the optical fiber so that the parallel light beam emitted from the light source unit is incident on a central portion of a light incident end surface of the optical fiber; A light amount detecting means for detecting the light amount of the outgoing light from the outgoing end face; and a light beam incident angle changing means for changing the incident angle of the parallel light beam to the light incident end face of the optical fiber, Optical fiber transmission loss measuring device,
Is provided.
[0013]
In one aspect of the present invention, the light source unit includes a light source and a collimator that converts light emitted from the light source into a parallel light beam.
[0014]
In one aspect of the present invention, the optical fiber positioning unit and the light beam incident angle changing unit are configured using an XYZΘ stage.
[0015]
In one aspect of the present invention, a transmission loss value for each incident angle of the optical fiber is calculated based on a light amount value detected by the light amount detecting unit and an incident angle value set by the light beam incident angle changing unit. Arithmetic means are provided.
[0016]
In the present invention, the incident angle or the incident position of the parallel light beam on the end face of the optical fiber is changed, and the transmission loss value is measured for each angle or each incident position. This method of measuring the transmission loss value for each angle or incident position is called a limited mode excitation transmission loss measurement method, and the apparatus for measuring the transmission loss value for each angle or incident position is a limited mode excitation transmission loss measuring apparatus. Call. That is, the limited mode excitation transmission loss means that the number of modes is smaller than the total mode excitation transmission loss (loss when light of any incident angle or incident position exists), and the incident angle or incident position is Transmission loss when limited to a specific angle or position.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows an embodiment of a transmission loss measurement apparatus (hereinafter referred to as a limited mode excitation transmission loss measurement apparatus) according to the present invention in which the transmission loss measurement method (hereinafter referred to as a limited mode excitation transmission loss measurement method) according to the present invention is implemented. It is a typical block diagram which shows.
[0019]
In FIG. 1, a code | symbol (1) is a light source part for making light inject into one end surface of an optical fiber (4). The light source unit (1) includes a light source and a light beam collimator (light beam collimating means) for converting the light emitted from the light source into a parallel light beam. As the light source, a white light source, a semiconductor laser, a light emitting diode, a gas laser, or the like can be used. In order to obtain monochromatic light, a filter or a spectroscope can be combined with the light source. In the present invention, it is preferable to use a laser beam having excellent parallelism, and it is preferable to use various lenses or a combination of the lens and a slit or an aperture as the collimator. In this way, the incident light beam at the light incident end face of the optical fiber (4) can be made into a substantially parallel light beam (light beam having a divergence angle of 6 degrees or less).
[0020]
The light source unit (1) is mounted on the linear rail (3), and the linear rail (3) is incorporated in the XYZΘ stage (2) for precise alignment and is relative to the base of the XYZΘ stage (2). It can move relative to one direction.
[0021]
One end of the optical fiber (4) is attached to the base of the XYZΘ stage (2) so that the center point O of the end face is located on the Θ rotation axis of the XYZΘ stage (2). The linear rail (3) so that the parallel light beam emitted from the light source unit (1) is incident on the center of the light incident end surface of the optical fiber (4) in the normal direction of the incident end surface (the optical axis direction of the optical fiber). ) And the XYZΘ stage (2) position the light source unit (1) with respect to the light incident end of the optical fiber (4). That is, alignment is performed so that the normal line at the center point O of the end face of the optical fiber coincides with the optical axis of the light source unit (1). By doing so, the incident angle of the parallel light beam with respect to the light incident end face of the optical fiber (4) can be precisely controlled, and light can be incident on the center of the light incident end face. Data close to the performance of the optical fiber can be obtained.
[0022]
With reference to the state where the incident angle of the parallel light beam with respect to the light incident end face of the optical fiber (4) is zero, the linear rail (3) is rotated Θ relative to the base of the XYZΘ stage (2) (the angle range of Θ rotation is By doing so, the angle of the parallel light beam emitted from the light source unit (1) with respect to the center O of the light incident end face of the optical fiber (4) is accurately changed (that is, the incident angle is changed). be able to.
[0023]
The allowable divergence angle of the parallel light beam changes according to the opening angle of the optical fiber (4). That is, it is preferable that the divergence angle is 1/4 or less, preferably 1/8 or less of the opening angle.
[0024]
The optical fiber (4) has an opening angle of about 20 to 45 degrees when the numerical aperture is large. In this case, light is emitted from the light source section (1) with an angle of expansion of 6 degrees or less. It is preferable to enter the fiber (4). As a result, the number of modes of light traveling in the optical fiber (4) is sufficiently small.
[0025]
In the measurement by the limited mode excitation of the present invention, in principle, it is more accurate to change the incident angle while reducing the number of modes as much as possible, that is, with the divergence angle of the parallel light beam incident on the optical fiber as small as possible. Since measurement is possible, the divergence angle of the parallel light beam is preferably as small as possible, preferably within 3 degrees, more preferably within 1 degree, within 6 degrees. In order to reduce the divergence angle of the incident light beam within 1 degree, for example, a combination of a laser light source and a collimator lens may be used.
[0026]
Further, the spot diameter of the parallel light beam incident on the optical fiber (4) is preferably sufficiently smaller than the diameter of the entire core of the optical fiber (4), for example, not more than ½ of the core diameter. By doing so, the alignment between the light incident end face of the optical fiber (4) and the parallel light beam can be accurately performed, and light close to the meridional ray can be made incident on the optical fiber (4). Therefore, data reflecting the performance of the optical fiber in the actual use environment can be obtained. In order to obtain a parallel light beam having a small spot diameter, for example, a light beam may be narrowed using a lens and a collimator may be used thereafter.
[0027]
Opposite the light incident end of the optical fiber (4) (light emitting end), an optical fiber emitted light quantity detecting means (5) is arranged. As this emitted light quantity detecting means, a commercially available power meter, a photodiode (PD) and a combination of an ammeter or a voltmeter capable of measuring the output therefrom can be used. When higher measurement accuracy is required, an avalanche PD or a photomultiplier or an integrating sphere can be used.
[0028]
In the apparatus as described above, the limited mode excitation transmission loss measurement method is performed as follows.
[0029]
As shown in FIG. 1, the incident angle Θ of light emitted from the light source section (1) is changed around the center point O of the light incident end face of the optical fiber (4). By setting the divergence angle of the parallel light beam to be small as described above (that is, making light with good parallelism incident on the optical fiber), the number of modes capable of propagating through the optical fiber (4) is considerably less. Light can enter the optical fiber (4) in several modes, and the amount of light emitted from the light exit end face can be measured. If the parallelism of the parallel light beam is too bad, the angle distribution of the incident angle becomes large, and the difference in transmission loss of the optical fiber (4) due to the difference in incident angle cannot be measured accurately, resulting in inaccurate measurement results. There is a risk of becoming.
[0030]
In the limited mode excitation transmission loss measurement, the amount of light emitted from two different fiber lengths is measured as a function of the light incident angle Θ, and the transmission loss is obtained according to the same calculation formula as in the normal cutback method. As a function of That is, the amount of light detected by the detector (5) when light is incident at an incident angle Θ using a certain length of optical fiber to be measured is defined as I (Θ), and the portion on the light emission side of the optical fiber to be measured The amount of light detected by the detector (5) when the incident light is incident at the incident angle Θ using the remaining short optical fiber portion as a reference is cut and removed by the length L.0(Θ), transmission loss α (Θ) is given by
α (Θ) = (10 / L) log {I0(Θ) / I (Θ)} (1)
It is represented by
[0031]
Next, the data obtained by this measurement and its interpretation will be described in detail by taking a two-layer core optical fiber as an example for the sake of simplicity.
[0032]
2 and 3 show the trajectory of the meridional ray passing through the two-layer core optical fiber. The innermost layer (13) and the intermediate layer (14) constitute a two-layer core, and the outermost layer (15) is a clad. The refractive index of the first layer core (13) of this fiber is n1And the refractive index of the second layer core (14) is n2And the refractive index of the cladding (15) is nThreeThen, the relationship between these refractive indices is
n1> N2> NThree(2)
become that way.
[0033]
At this time, the incident angle Θ to the optical fiber is from 0 (zero) to Θ1C{Θ1CIs the angle formed by the light beam before entering the optical fiber and the optical axis of the optical fiber having a critical angle at the interface between the first layer core and the second layer core after incidence of the optical fiber, and Θ1C= Arcsin (n1 2-N2 2)1/2The light rays up to} are propagated by being totally reflected at the interface between the first layer core (13) and the second layer core (14), that is, only the first layer core (13). This state is shown in FIG.
[0034]
Also, the incident angle Θ to the optical fiber is Θ1CTo Θ2C{Θ2CIs the angle formed by the optical fiber optical axis and the light beam before entering the optical fiber with a critical angle at the interface between the second layer core and the clad after the optical fiber is incident.2C= Arcsin (n1 2-NThree 2)1/2Are transferred from the first layer core (13) to the second layer core (14), and are totally reflected at the interface between the second layer core (14) and the clad (15). This state is shown in FIG.
[0035]
FIG. 4 is a schematic diagram of data obtained by measuring the limited mode excitation transmission loss of the two-layer core optical fiber according to the present invention. The horizontal axis represents the incident angle Θ of the parallel light beam, and the vertical axis represents the transmission loss. The step width of the incident angle Θ is determined according to the structure of the optical fiber to be measured, but is preferably as small as possible because accurate data can be obtained, and is preferably 0.01 to 5 degrees. In the case of measuring an optical fiber having a small angle, it is more preferably 0.01 to 2 degrees. Specifically, for example, it can be set to 0.1 degree. In this data, the incident angle is from 0 degree to Θ1CUp to the vicinity, it shows almost constant transmission loss and the incident angle Θ1CTo Θ2CThe transmission loss up to that is higher than that. This suggests that the transmission loss of the material of the second layer core (14) is greater than that of the first layer core (13). Incident angle Θ1CAnd Θ2CThe loss in the vicinity changes gently due to the influence of the bending of the optical fiber at the time of measurement and the structural irregularity in the optical fiber.
[0036]
The measurement can be performed using the cutback method as described above, and the limited mode excitation transmission loss value can be obtained using the above equation (1), but the spread of the incident mode depends on the transmission loss of the optical fiber under measurement. Therefore, the cutback length is determined in consideration of transmission loss related to the transparency and structural irregularity of the optical fiber to be measured. That is, I in the formula (1)0The fiber length of the reference for measuring (Θ) is preferably selected so that the incident mode does not spread too much, and is usually 1 m or less. Further, it is preferable to select a length of the optical fiber to be measured for measuring I (Θ) that maintains the incident mode at 50% or more. In the case of an optical fiber having a transmission loss value of 100 [dB / km] or more and 2000 [dB / km] or less, about 3 to 50 m is preferable, and in the case of an optical fiber having a transmission loss of 10 [dB / km] to 100 [dB / km]. Is preferably about 50 to 500 m.
[0037]
As described above, the case of performing the limited mode excitation transmission loss measurement of the two-layer core optical fiber has been described. However, the method of the present invention has a core-sheath structure, and an SI type optical fiber whose refractive index changes rapidly at the interface thereof It is also possible to apply to an optical fiber such as a gradient index optical fiber (GI type optical fiber) whose refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery.
[0038]
When the transmission loss of the SI type optical fiber is measured by the method of the present invention, when the light beam is reflected at the core-sheath interface, a part of the light beam propagates while oozing into the sheath material, which affects the transmission performance of the optical fiber. When the transmission loss due to the sheath is large, such as the transmission loss of the sheath material or the irregular structure of the core-sheath interface that causes irregular reflection at the core-sheath interface, the reflection at the core-sheath interface as shown in FIG. The higher the higher order mode light beam, the greater the transmission loss. On the other hand, when the transmission loss due to the sheath is small, the difference in transmission loss between the high-order mode light beam and the low-order mode light beam is not as large as in the case of FIG. By measuring after covering the outer periphery with a layer having a refractive index lower than that of the sheath, as shown in FIG. 9, it is possible to know the transmission loss due to the sheath. Thus, by applying the method of the present invention to the SI type optical fiber, the degree of transmission loss caused by the sheath of the optical fiber can be known.
[0039]
Further, by applying the above-described method of the present invention to the GI type optical fiber, it is possible to know the difference in transmission loss of the optical fiber due to the difference in the light beam propagation path of the GI type optical fiber, and the composition of the GI type optical fiber. This is useful when examining the distribution of the radial position of the same. When the method of the present invention is applied to a GI type optical fiber, it is preferable from the viewpoint of improving measurement accuracy that the spot diameter of the parallel light beam incident on the end face of the optical fiber is 1/5 or less of the core diameter. .
[0040]
In the GI type optical fiber, the light propagating in the optical fiber is changed by changing the incident position of the parallel light beam on the end face of the optical fiber as in the case of changing the incident angle of the parallel light beam to the optical fiber. Therefore, instead of measuring the transmission loss by changing the incident angle of the parallel light beam, the incident position of the parallel light beam on the end face of the optical fiber is changed, and the method of the present invention is performed. Is also possible. FIG. 10 shows a propagation path of a parallel light beam when the incident light is changed and the parallel light beam is incident on the optical fiber. FIG. 11 shows a case where the incident light is changed and the parallel light beam is incident on the optical fiber. The propagation path of the parallel light beam is shown. In both the case of FIG. 10 and the case of FIG. 11, it can be seen that the parallel light beams A, B, and C are respectively transmitted through equivalent paths in the optical fiber.
[0041]
【Example】
Hereinafter, a specific embodiment of the limited mode excitation transmission loss measurement according to the present invention will be described.
[0042]
<Configuration of limited mode excitation transmission loss measurement device>
FIG. 5 is a block diagram of the limited mode excitation transmission loss measuring apparatus used in this embodiment. This apparatus basically belongs to the apparatus shown in FIG. 1 and has the following configuration.
[0043]
As the light source unit, a He—Ne laser (10) and a collimator including two lenses (11) and (12) are used. The light emitted from the He-Ne laser (10) is narrowed down by the lens (11), and is converted into parallel light again by the lens (12). The He—Ne laser (10) has a wavelength of 543 nm or 633 nm and a beam divergence angle of 1 mrad. The light beam emitted from the laser (10) is narrowed by the lens (11) having a numerical aperture of 0.4, and is converted into a parallel light beam by the lens (12) having a numerical aperture of 0.1, and is separated from the lens (12) by 25 cm. The positions of the lenses (11) and (12) are adjusted so that a collimated light beam having a spot diameter of 150 μm (a beam divergence angle of 0.5 ° or less) is obtained at that position. Here, the spot diameter means that the power of the laser beam having a Gaussian distribution is (1 / e).2It is a value defined by the width. Where e is the base of the natural logarithm.
[0044]
The end face of the optical fiber (4) is a cut end face perpendicular to the fiber axis and is mirror-polished. The center of the parallel light beam from the lens (12) is incident on the light incident end face of the optical fiber (4) with a precision within 20 μm from the center. The normal direction including the center point O of the light incident end face and perpendicular to the fiber end face is set to 0 degree, and a parallel light beam is incident into the optical fiber (4) with an angle Θ that is normal to the plane containing the normal line. be able to. As described above, the laser (10) and the lens optical system (11, 12) are arranged on the linear rail (3) and mounted on the XYZΘ stage (2) capable of precise alignment. Can be done. The alignment accuracy of the stage can be within 1 μm in the linear direction and within 0.002 degrees in the rotational direction. The optical fiber (4) is set linearly.
[0045]
The light emitted from the light emitting end face of the optical fiber (4) is guided to an integrating sphere (6) having a diameter of 15 cm, and is disposed at a position where no direct light from the optical fiber (4) enters. And the ammeter (8) connected thereto, the light quantity is measured. These integrating sphere (6), photodiode (7), and ammeter (8) constitute an optical fiber emission light amount detecting means. The light quantity value signal output from the ammeter (8) is input to a personal computer (9) as a calculation means having a storage function, and the signal of the Θ rotation angle of the XYZΘ stage (2) is also input to the personal computer (9).
[0046]
The personal computer (9) can control the XYZ movement and Θ rotation of the XYZΘ stage (2). Thus, the incident angle Θ can be intermittently changed for each desired step size, and the incident angle Θ at that time can be stored in correspondence with the obtained light quantity value. The reference is also measured and stored in the same manner (or every time the light quantity value at each incident angle Θ is obtained by the reference measurement), the above equation (1) is used for each incident angle Θ. Calculate the transmission loss value.
[0047]
<Example of measurement data for limited mode excitation transmission loss of a two-layer core optical fiber>
The core layer of the multilayer core optical fiber is referred to as a first layer at the center and a second layer, a third layer,. The cladding is formed as an outer layer of the multilayer core.
[0048]
A polymethyl methacrylate (PMMA) layer having a diameter of 750 μm and an area occupancy of 54.3% is used as the first layer, and a 2,2,3,3-tetra-layer with a thickness of 83 μm is used as the second layer. A binary copolymer of fluoropropyl methacrylate (4FM) and methyl methacrylate (MMA) and a copolymer layer having a 4FM weight fraction of 20 wt% is used, and a fluorinated methacrylate copolymer layer is formed on the cladding. The optical fiber used was produced. The refractive index of each layer was 1.491 for the first layer, 1.477 for the first layer, and 1.461 for the cladding.
[0049]
FIG. 6 shows the limited mode excitation transmission loss measured by changing the incident angle of the parallel light beam of this optical fiber by 1 degree. The limited mode excitation transmission loss was obtained from the equation (1) by measuring the light amount at fiber lengths of 5 m and 1 m (reference). The opening angle of this optical fiber was 17.3 degrees. The limited mode excitation transmission loss at a wavelength of 633 nm is 300 [dB / km] in the low-order mode region where the incident angle Θ is 3 degrees or less, and 354 [dB / km] in the high-order mode region where the incident angle Θ is around 13 degrees. ]Met.
[0050]
<Example of limited-mode excitation transmission loss measurement data for a three-layer core optical fiber>
Using a binary copolymer layer having a diameter of 750 μm, a copolymer of benzyl methacrylate (BzMA) and MMA having a diameter of 390 μm and a weight fraction of BzMA of 12 wt% as the first layer. A PMMA layer having a layer thickness of 81 μm is used for the third layer, and a third layer is a copolymer of 4FM and MMA having a layer thickness of 62 μm and a binary copolymer layer having a 4FM weight fraction of 13 wt%. An optical fiber that was a layer of a fluorinated methacrylate copolymer was prepared. The refractive index of each layer was 1.500 for the first layer, 1.491 for the second layer, 1.482 for the third layer, and 1.473 for the cladding.
[0051]
FIG. 7 shows the limited mode excitation transmission loss measured by changing the incident angle of the parallel light beam of this optical fiber by 1 degree. The limited mode excitation transmission loss was obtained from the equation (1) by measuring the light amount at fiber lengths of 5 m and 1 m (reference). The opening angle of this fiber was 16.5 degrees. The limited mode excitation transmission loss at a wavelength of 633 nm is 340 [dB / km] in the low-order mode region where the incident angle Θ is 3 degrees or less, and 440 [dB / km] in the high-order mode region where the incident angle Θ is around 12 degrees. ]Met.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a method and an apparatus for measuring in detail the transmission loss of an optical fiber having a core / sheath structure are provided. According to this, the transmission loss of each core layer of an optical fiber having a multilayer core is provided. Evaluation of the impact on
[0053]
Further, by applying the limited mode excitation transmission loss measurement of the present invention to the SI type optical fiber, it is possible to evaluate the irregularity of the core / sheath interface or the transmission loss of the sheath material itself.
[0054]
Furthermore, by applying the limited mode excitation transmission loss measurement of the present invention to the GI type optical fiber, the difference in transmission loss between the modes of the GI type optical fiber can also be measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a limited mode excitation transmission loss measuring apparatus of the present invention in which the limited mode excitation transmission loss measuring method of the present invention is implemented.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a trajectory of light rays passing through a two-layer core optical fiber.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a trajectory of light rays passing through a two-layer core optical fiber.
FIG. 4 is a schematic diagram of data obtained by measurement of a limited mode excitation transmission loss of a two-layer core optical fiber.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a limited mode excitation transmission loss measuring apparatus used in the examples.
FIG. 6 is a diagram of limited mode loss of an optical fiber obtained in an example.
FIG. 7 is a diagram of limited mode loss of an optical fiber obtained in an example.
FIG. 8 is a diagram of limited mode loss of an optical fiber.
FIG. 9 is a diagram of limited mode loss of an optical fiber.
FIG. 10 is a diagram showing a propagation path of a parallel light beam in a GI type optical fiber.
FIG. 11 is a diagram showing a propagation path of a parallel light beam in a GI type optical fiber.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 XYZΘ stage
3 Linear rail
4 Optical fiber
5 photodetectors
6 Integrating sphere
7 Silicon photodiode
8 Ammeter
9 PC
10 He-Ne laser
11 Lens
12 lenses
13 First layer core
14 2nd layer core
15 clad
16 Light rays that are totally reflected and propagated at the interface between the first layer core and the second layer core
17 Rays entering the second layer core from the first layer core and propagating with total reflection at the interface between the second layer core and the clad
Claims (6)
前記光ファイバの一方の端面の中心部に、ビーム拡がり角度が６度以内であり且つ前記一方の端面におけるビームスポット径が前記光ファイバのコア径の１／２以下である平行光ビームを入射させ、前記光ファイバの他方の端面から出射する光の光量を検出し、
前記一方の端面への前記平行光ビームの入射角を変化させ、各入射角ごとに前記出射光量を検出し、
その検出値に基づき前記各入射角ごとの光ファイバの伝送損失値を算出することを特徴とする、光ファイバの伝送損失測定法。 In a method of measuring transmission loss of an SI type optical fiber having a core-sheath structure, an optical fiber having a concentric multi-layer core, or a refractive index distribution type optical fiber whose refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery. There,
A parallel light beam having a beam divergence angle of 6 degrees or less and a beam spot diameter on the one end face being equal to or less than ½ of the core diameter of the optical fiber is incident on the center of one end face of the optical fiber. , Detecting the amount of light emitted from the other end face of the optical fiber ,
Changing the incident angle of the parallel light beam to the one end face, detecting the amount of emitted light for each incident angle;
An optical fiber transmission loss measurement method, wherein a transmission loss value of the optical fiber for each incident angle is calculated based on the detected value.
ビーム拡がり角度が６度以内である平行光ビームを発する光源部と、
該光源部から発せられる平行光ビームが前記光ファイバの光入射端面の中心部に該光ファイバのコア径の１／２以下のビームスポット径で入射するように、前記光ファイバを配置する光ファイバ位置決め手段と、
前記光ファイバの光出射端面からの出射光の光量を検知する光量検知手段と、
前記光ファイバの光入射端面への前記平行光ビームの入射角を変化させる光ビーム入射角変化手段とを有し、
各入射角ごとに前記光ファイバの伝送損失を測定することを特徴とする、光ファイバの伝送損失測定装置。 Equipment for measuring transmission loss of SI optical fiber with core-sheath structure, optical fiber with concentric multi-layer core, or gradient index optical fiber whose refractive index continuously decreases from the center toward the outer periphery There,
A light source unit that emits a parallel light beam having a beam divergence angle of 6 degrees or less ;
As the parallel light beam emitted from the light source unit is incident at less than half of the beam spot diameter of the core diameter of the optical fiber in the center of the light incident end face of the optical fiber, the optical fiber positioning the optical fiber Positioning means;
A light amount detecting means for detecting the amount of light emitted from the light emitting end face of the optical fiber;
It possesses a light beam incident angle changing means for changing the incident angle of the collimated light beam to the light incident end face of the optical fiber,
An optical fiber transmission loss measuring apparatus for measuring a transmission loss of the optical fiber at each incident angle .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24528399A JP4315537B2 (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24528399A JP4315537B2 (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001074607A JP2001074607A (en) | 2001-03-23 |
| JP2001074607A5 JP2001074607A5 (en) | 2006-10-19 |
| JP4315537B2 true JP4315537B2 (en) | 2009-08-19 |
Family
ID=17131372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24528399A Expired - Fee Related JP4315537B2 (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4315537B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3704031B2 (en) * | 2000-07-27 | 2005-10-05 | 日本電信電話株式会社 | Waveguide characteristic evaluation equipment |
| EP2412310A4 (en) | 2009-03-25 | 2013-04-24 | Seiko Mitachi | Optical fiber sheet and body motion sensor |
| JP5520884B2 (en) * | 2011-05-19 | 2014-06-11 | 日本電信電話株式会社 | Propagation loss measurement method, propagation loss measurement system, propagation loss measurement device and program thereof |
| CN115839826B (en) * | 2022-11-03 | 2024-02-13 | 长园视觉科技(珠海)有限公司 | Detection device and detection method for optical fiber transmittance and numerical aperture |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24528399A patent/JP4315537B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001074607A (en) | 2001-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6400450B1 (en) | Method of qualifying a multimode optical fiber for bandwidth performance | |
| Vázquez et al. | Multi-sensor system using plastic optical fibers for intrinsically safe level measurements | |
| JP2008180736A (en) | Method and apparatus for measuring optical and physical thickness of optically transparent target | |
| JP5791073B2 (en) | Refractive index detection method and optical fiber sensor system | |
| JPH0364818B2 (en) | ||
| JP4315537B2 (en) | Optical fiber transmission loss measurement method and apparatus for implementing the same | |
| JP2021111638A (en) | Laser device | |
| JPH10508946A (en) | Method and apparatus for measuring the thickness and concentricity of a layer applied to a cylindrical object | |
| JPS59501800A (en) | Method and apparatus for determining the refractive index profile of optical fibers | |
| JP2008170327A (en) | Refractive index detector and liquid level detector | |
| JPH02278135A (en) | Light reflection method for measuring transmission loss of optical fiber light guide | |
| CN115327556A (en) | Fiber optic point probe and distance measuring system with fiber optic point probe | |
| JPS6011103A (en) | Remote measuring device | |
| JP7006964B2 (en) | Optical fiber type measuring device and optical fiber type measuring method | |
| JP4194971B2 (en) | Refractive index measuring method and apparatus, and refractive index measuring / curing apparatus | |
| JPH08261925A (en) | Substance information detecting system by optical method | |
| JP4643828B2 (en) | Generation of electromagnetic pulse trains for testing optical fibers | |
| JP4627020B2 (en) | Method for measuring optical characteristics of multimode optical waveguide | |
| Kovacević et al. | An analytical approach and optimization of curvature gauge | |
| Yan et al. | A modified method for determining the FRD and length properties of optical fibres in astronomy | |
| Becker et al. | Angle and Skewness dependent Scattering and Attenuation Measurement of Step-Index Polymer Optical Fibers | |
| JPS6212830A (en) | Photocoupler | |
| Kim et al. | CHARACTERIZATION OF Aconcentric-CORE FIBER | |
| JPH10160636A (en) | Method for evaluating characteristic of optical fiber constituted of a plurality of single-mode optical fibers | |
| JPS63168529A (en) | Inspection of optical fiber connector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060831 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060831 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080725 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080930 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081201 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090507 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090519 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4315537 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140529 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |