JP4816287B2 - カットオフ波長の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、マンドレルに巻き付けて所定径に維持した状態の被測定光ファイバの入射端に所定波長の測定光を入射し、出射端において検出される測定光の損失−波長の波形から被測定光ファイバのカットオフ波長を求めるカットオフ波長の測定方法に関する。

光ファイバにおけるカットオフ波長とは、広義では、任意のモードのカットオフとなる波長を意味する。シングルモード光ファイバのカットオフ波長は、第２番目のモード（ＬＰ１１モード）が伝搬しなくなる波長を意味する。

カットオフ波長の測定方法としては、曲げ法と、マルチモード励振法とがある。
図２は、曲げ法によるカットオフ波長の測定原理を示したものである。
図２（ａ）は、曲げを与えない初期状態で被測定光ファイバの入射端に２つのモードＬＰ１１，ＬＰ０１の測定光を入射した時の各モードＬＰ１１，ＬＰ０１の伝搬パワーと波長との関係を示している。図中の領域Ｓ１は、モードＬＰ１１を理論的には伝搬できるが、実際の光ファイバの使用状態では伝搬できない領域である。この領域Ｓ１の前端における波長λｃがカットオフ波長としての実効波長であり、領域Ｓ１の後端における波長λＬが理論カットオフ波長となる。
図２（ｂ）は、所定の半径の円弧状に曲げた状態の被測定光ファイバの入射端に２つのモードＬＰ１１，ＬＰ０１の測定光を入射した時の各モードＬＰ１１，ＬＰ０１の伝搬パワーと波長との関係を示している。図中の領域Ｓ２，Ｓ３は、曲げによってパワーが失われる領域である。

図２（ｃ）に示す波形ｆは、図２（ａ）と図２（ｂ）における伝搬パワーの波形からパワー比を測定し、曲げによる損失増加分を算出した損失−波長の波形である。グラフの縦軸がパワー比となっていて、この波形ｆ上で、パワー比が徐々に下がってベースラインＢＬと交差する点（交点）から０．１ｄＢ上昇した位置Ｑ１に対する波長が、図２（ａ）に示した波長λｃで、被測定光ファイバのカットオフ波長として測定されることになる。

光パワーの減衰には、被測定光ファイバの長さや曲げ径が重要な要素となっているため、曲げ法によるカットオフ波長の測定方法では、光ファイバの長さが２ｍのサンプルに対して、曲げ半径ｒ１＝１４０ｍｍの曲げと、この曲げ半径ｒ１＝１４０ｍｍの曲げに加えて、更に曲げ半径ｒ２＝３０ｍｍの曲げを加えた時のパワー比から、図２（ｃ）に示した損失−波長の波形ｆを測定することが、JIS C 6825 により、規定されている。

従来、このような規定の曲げ半径を守るため、被測定光ファイバの曲げ部は、図３に示すように、規定半径のマンドレル１の外周に被測定光ファイバ２を巻き付けることで、形成している（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２２９８１６号公報

ところが、図３に示したように、マンドレル１に被測定光ファイバ２を巻き付けることで曲げ半径を規制したにも拘わらず、測定結果のカットオフ波長にばらつきが生じ、カットオフ波長の正確な測定が難しいという問題があった。

本発明の目的は、曲げ法によって被測定光ファイバのカットオフ波長を正確に測定することのできるカットオフ波長の測定方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のカットオフ波長の測定方法は、マンドレルに被測定ファイバを巻き付けた際の前記被測定光ファイバの透過光の波長特性を、２種類の所定径のマンドレルを使用して測定し、測定結果のパワー比より求められる損失−波長特性から所定領域の損失に対する波長間隔を算出し、前記波長間隔がファイバ品種毎に事前に設定された基準値を超える場合は、前記被測定ファイバのマンドレルへの巻き付けをやり直し、再測定を実施することを特徴とする。

本願発明者等は、多数の試行結果の解析から、曲げ法によるカットオフ波長の測定方法において、曲げ部の形成のために規定長の被測定光ファイバを規定半径のマンドレルへ巻き付ける時に、一定以上の側圧が掛かっていると、その側圧により被測定光ファイバ内を伝搬する測定光のロスが増加することを見出した。その結果、測定により算出した損失−波長の波形に膨らみが無くなり（後述する図４の破線ｆｇ参照）、損失−波長の波形のベースラインと交点での傾斜角度が緩くなる傾向が見られ、そのように膨らみが無くなった状態の損失−波長の波形からカットオフ波長を求めると、カットオフ波長が実際よりも短めに決定され、正確なカットオフ波長を求めることができないことを解明した。
また、被測定光ファイバをマンドレルに巻き付ける際に、不当な側圧が作用しているか否かは、測定した損失−波長の波形のベースラインとの交点の傾斜角度が標準傾斜角度よりも緩やかになったか否かにより判別でき、更に、この標準傾斜角度は、被測定光ファイバを側圧が作用しないように注意深くマンドレルに巻き付けて、カットオフ波長の測定を繰り返し試行した結果、約７８度程度になることも解明した。
ところで、上述した損失波長特性での傾斜角度は、横軸、縦軸の単位のとり方で変化するので、被測定ファイバに不当な側圧が作用しているか否かを判別するために、傾斜角度に代えて、損失−波長の波形において所定領域の損失に対する波長間隔を利用することができる。つまり、測定された波長間隔を、予めファイバ品種毎に事前に設定された基準値と比較し、測定された波長間隔がこの基準値を超える場合には、被測定ファイバのマンドレルへの巻き付けをやり直して再測定を実施することにより、正確なカットオフ波長を求めることができる。
具体的には、シングルモードファイバでは、損失−波長の波形のベースラインからの損失が、０．１ｄＢと３ｄＢの点で示される範囲の波長間隔が、基準値となる４８．２ｎｍ以上の場合には、正確なカットオフ波長を求めることができないので、巻き付けをやり直して、再測定を行う。
従って、本発明の請求項１記載のカットオフ波長の測定方法のように、損失−波長の波形においてベースラインから所定領域の損失に対する波長間隔の値を基準値とし、この基準値をファイバ品種毎に予め事前に設定して、測定された波長間隔がこの基準値を超えないように、被測定光ファイバのマンドレルへの巻き付けを調整すれば、不当な側圧が作用しない状態で規定半径の曲げ部を形成でき、側圧によるロスがない正確な損失−波長の波形を測定でき、その損失−波長の波形から、被測定光ファイバのカットオフ波長を正確に測定することができる。
なお、上述の所定領域に関し、品種によっては、３ｄＢを２．５ｄＢあるいはそれ以下とすることがあり、必ずしも３ｄＢでなくてもよく、その近辺を選択し、それに合わせて基準値を適宜設定することを含む。

以下、本発明に係るカットオフ波長の測定方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本願発明者等は、曲げ法によるカットオフ波長の測定の多数の試行結果を解析して、以下に示す事実を解明した。
一つは、曲げ法によるカットオフ波長の測定方法において、図３に示したように、曲げ部の形成のために規定長の被測定光ファイバ２を規定半径のマンドレル１へ巻き付ける時に、側圧が掛からない良好な巻き付け状態が得られた場合には、その測定結果としての損失−波長の波形ｆは、図４に実線で示す形態となる。しかし、マンドレル１への巻き付けの際に、一定以上の側圧が掛かっている巻き付け不良の状態では、その側圧により被測定光ファイバ１内を伝搬する測定光のロスが増加する。その結果、図４に破線ｆｑで示したように、測定により算出した損失−波長の波形ｆに膨らみが無くなり、損失−波長の波形ｆのベースラインＢＬとの交点Ｔ１での傾斜角度θが緩くなる傾向が見られ、そのように膨らみが無くなった状態の損失−波長の波形ｆｑからカットオフ波長を求めると、カットオフ波長が実際よりも短めに決定され、正確なカットオフ波長を求めることができないことが解明した。

また、本願発明者等は、被測定光ファイバ２をマンドレル１に巻き付ける際に、不当な側圧が作用しているか否かは、測定した損失−波長の波形ｆのベースラインＢＬとの交点Ｔ１の傾斜角度が標準傾斜角度θ₀よりも緩やかになったか否かにより判別でき、更に、この標準傾斜角度θ₀は、被測定光ファイバ２を側圧が作用しないように注意深くマンドレル１に巻き付けて、カットオフ波長の測定を繰り返し試行した結果、約７８度程度になることも解明した。
しかし、既述したように、損失波長特性での傾斜角度は、横軸、縦軸の単位のとり方で変化するので、本発明に係る実施の形態では、測定された所定領域の損失に対する波長間隔が予め事前に設定した基準値を超える場合には、被測定ファイバのマンドレルへの巻き付けをやり直して再測定を実施することにより、正確なカットオフ波長を求めることとした。
その際、具体的には、シングルモードファイバでは、波長間隔の基準値が、４８．２ｎｍ程度になることも見出した。

本発明に係るカットオフ波長の測定方法の一実施の形態は、上記の解明した光ファイバの光学特性に基づいて開発されたものである。
本発明の一実施の形態のカットオフ波長の測定方法は、所謂曲げ法により被測定光ファイバ２のカットオフ波長λｃを測定するもので、規定長である２ｍの被測定光ファイバ２を規定半径の円柱状のマンドレル１に巻き付けて規定の曲げ状態（２８０φ）の曲げと、この曲げに更に別の曲げ状態（６０φ）の曲げを加えた形態を作り、それぞれの形態で被測定光ファイバ２の入射端に測定光を入射させて、図２（ａ），（ｂ）に示したように、被測定光ファイバ２内の測定光の伝搬パワーと波長との相関を測定する点は、従来と共通である。
その測定結果から、図１に示すように、損失増加分をパワー比として算出した損失−波長の波形ｆを求めて、この波形ｆ上で、パワー比が徐々に下がってベースラインＢＬと交差する点（交点）Ｔ１から０．１ｄＢ上昇した位置Ｑ１に対する波長を、当該被測定光ファイバ２のカットオフ波長λｃに決定する点も従来と共通である。

但し、本実施の形態の場合は、従来のカットオフ波長の測定方法と大きく異なるのは、図１に示すように、損失−波長の波形ｆのベースラインＢＬとの交点Ｔ１から０．１ｄＢ及び３ｄＢそれぞれ上昇した位置Ｑ１とＱ２とで示される所定領域の損失に対する波長間隔を、予め事前に設定した基準値λｈと比較し、被測定光ファイバ２をマンドレル１に巻き付けるときに、測定された被測定ファイバの波長間隔が、この基準値λｈである４８．２ｎｍを超えないように、マンドレル１への巻き付けを調整する。
なお、ベースラインＢＬは、実効カットオフ波長λｃよりも長波長側の所定の領域でパワー比が最大となる部分、あるいは、損失が最小となる部分とする。
上記の基準値λｈの規制は、上述した光ファイバの光学特性の解明事項に基づき、交点Ｔ１から０．１ｄＢ及び３ｄＢそれぞれ上昇した位置Ｑ１とＱ２とで示される所定領域での損失に対する波長間隔を４８．２ｎｍに設定することで、正確な測定に不可欠な被測定光ファイバ２のマンドレル１への良好な巻き付け状態を確実に得るためのものである。

本実施の形態のように、損失−波長の波形ｆのベースラインＢＬとの交点Ｔ１から０．１ｄＢ及び３ｄＢそれぞれ上昇した位置Ｑ１とＱ２とで示される所定領域の損失に対する波長間隔の基準値をファイバ品種毎に事前に設定して、測定された波長間隔が基準値λｈ：４８．２ｎｍを超えないように、被測定光ファイバ２のマンドレル１への巻き付けを調整すれば、不当な側圧が作用しない状態で規定半径の曲げ部を簡単に形成でき、側圧によるロスがない正確な損失−波長の波形ｆを測定でき、その損失−波長の波形ｆから、被測定光ファイバ２のカットオフ波長λｃを正確に測定することができる。

本発明に係るカットオフ波長の測定方法の一実施の形態の損失−波長の波形の説明図である。 曲げ法によるカットオフ波長の測定方法の原理の説明図である。 カットオフ波長の測定時に、被測定光ファイバに曲げ部を形成する方法の説明図である。 従来のカットオフ波長の測定方法でマンドレルへの巻き付け不良によりパワー比に乱れが生じる損失−波長の波形の説明図である。

符号の説明

１ マンドレル
２ 被測定光ファイバ
ｆ 損失−波長の波形
θ１ 交点の傾斜角度

Claims (1)

1. マンドレルに被測定ファイバを巻き付けた際の前記被測定光ファイバの透過光の波長特性を、２種類の所定径のマンドレルを使用して測定し、測定結果のパワー比より求められる損失−波長特性から所定領域の損失に対する波長間隔を算出し、前記波長間隔がファイバ品種毎に事前に設定された基準値を超える場合は、前記被測定ファイバのマンドレルへの巻き付けをやり直し、再測定を実施することを特徴とするカットオフ波長の測定方法。
   
   

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