JP5520884B2

JP5520884B2 - 伝搬損失測定方法、伝搬損失測定システム、伝搬損失測定装置及びそのプログラム

Info

Publication number: JP5520884B2
Application number: JP2011112405A
Authority: JP
Inventors: 寛和久保田; 秀彦高良; 敏夫盛岡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: JP2012242238A

Description

本発明は、光ファイバの伝搬損失を測定する伝搬損失測定方法、伝搬損失測定システム、伝搬損失測定装置及びそのプログラムに関する。

従来から、例えば光ファイバの敷設先で、光通信用の光ファイバ網の損失を測定することが行われており、この場合、実際に光通信用に使用される波長（通信波長）の光を使用し、実際の稼働状態と同じ条件で光ファイバの伝搬損失を測定する。
ここで、光ファイバの伝搬損失を測定する方法として、従来より、非特許文献３に規定された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：Ｌaser Ｄiode）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌight Ｅmitting Ｄiode）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、光ファイバの伝搬損失を測定する。

このカットバック法は、測定する光ファイバの長さを変えて、その伝搬損失の差を計測するものであり、単一モードファイバまたはマルチモードファイバに対して、すでに述べたように、非特許文献３に規定されている。
ところが、非特許文献３には、数モードファイバのモード毎の伝搬損失を測定する損失測定方法は規定されていない。
理由としては、従来、数モードファイバが光通信用に用いられていなかったため、各モード毎の伝搬損失を測定する測定方法及び装置が存在していなかったためである。
また、マルチモードファイバの各モードを分離して、モードの光の伝搬状態を観察する方法として、Ｓ^２(spatial and spectral resolved)法が知られている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。

S. Blinほか, "New Methods for Modal Decomposition in Multi-Mode fibres", OFS 20 (20th International Conference on Optical Fibre Sensors), Proc. of SPIE Vol. 7503 750346-1, 2009年 Jeffrey W. Nicholson, "Measuring the Modal Content of Large-Mode-Area Fibers", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 15, NO. 1, p.1, JANUARY/FEBRUARY 2009 ＪＩＳＣ６８２３

しかしながら、上述したＳ^２法において、非特許文献１では、レーザからの試験光としての出力光を、単一モード光ファイバを用いて、検査対象のマルチモードファイバに導いている。
この方式により、マルチモードファイバにおける伝搬として、単一モード光ファイバの基底モードが選択的に励起されることになる。
このため、試験光の測定結果において、マルチモードファイバにおける基底モードと高次モードとで伝搬される試験光の強度比が、１／１０倍（−１０ｄＢ）、また条件によって１／１０００倍（−３０ｄＢ）以下となり、高次モードにおける伝搬損失を測定するには適さない。

また、Ｓ^２法において、非特許文献２では、マルチモードファイバの一端（入射端）に入射させる試験光として白色光源を用いている。
そして、マルチモードファイバの他端（出射端）から出射される試験光を分光し、各モードにおける伝搬光（分光された試験光）の光強度の２次元分布を求めている。
しかしながら、試験光を複数のモードに対応させて分光するため、分光結果の波長当たりの光強度が、入射された試験光の１／１００倍（−２０ｄＢ）以下に低下するため、マルチモードファイバにおける伝搬損失の測定には適していない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、数モードファイバ（所謂マルチモードファイバ）における光の伝搬損失の測定精度を向上させることが可能な伝搬損失測定方法、伝搬損失測定システム、伝搬損失測定装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

本発明の伝搬損失測定方法は、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いた伝搬損失測定方法であり、波長可変光源が出射する光を前記入射光として、前記入射端に対して、順次異なる波長の前記入射光を入射させる過程と、前記数モードファイバの出力端における端面の出射光強度の光強度分布を２次元的に、波長毎に測定する過程と、前記波長可変光源が出射する波長毎に測定された前記出射光強度により、前記モード毎のモード光強度の強度比を計算する過程と、前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める過程とを有することを特徴とする。

本発明の伝搬損失測定システムは、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定システムであって、出射する光の波長を任意に変更する、波長可変レーザからなる波長可変光源と、前記波長可変光源から出射される光の波長毎の光強度を均一化して、試験光として出力するモードスクランブラと、前記モードスクランブラから出力される前記試験光を、前記数モードファイバの入射端に対して導く光入射部と、前記数モードファイバの出射端における端面から出射される出射光の２次元的な強度分布を測定する光強度分布測定部と、前記強度分布から各モードの出射光の強度比を求め、前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める伝搬損失測定部とを有することを特徴とする。

本発明の伝搬損失測定システムは、前記伝搬損失測定部が、前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する波長可変光源制御部と、前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する、前記数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な強度分布を、測定データ記憶部に記憶させる強度分布測定部制御部と、前記強度分布の測定位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、モード分離後データ記憶部に書き込むモード分離演算部と、前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求めるモード強度比演算部とを有し、前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求めることを特徴とする。

本発明の伝搬損失測定装置は、波長可変光源の出射する光の波長毎に光強度分布測定部が測定する、数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な光強度分布から、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定装置であって、前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する波長可変光源制御部と、前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する前記端面の光強度分布の測定データを測定データ記憶部に記憶させる強度分布測定部制御部と、前記光強度分布の位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、波長単位でモード分離後データ記憶部に書き込むモード分離演算部と、前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求めるモード強度比演算部とを有し、前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求めることを特徴とする。

本発明のプログラムは、波長可変光源の出射する光の波長毎に光強度分布測定部が測定する、数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な光強度分布から、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定装置の動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、波長可変光源制御部が前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する処理と、強度分布測定部制御部が前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する前記端面の光強度分布の測定データを測定データ記憶部に記憶させる処理と、強度分布測定部制御部が前記光強度分布の位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、波長単位でモード分離後データ記憶部に書き込む処理と、モード強度比演算部が前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求める処理と、伝搬損失測定部が前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める処理とをコンピュータに実行させるプログラム
である。

この発明によれば、伝搬損失を評価する試験光（光）において、数モード光ファイバにおける基底モードから高次モードまでの励起強度を同等とし、各モードの伝搬評価を行う試験光の減衰量を低下させ、各モードにおける伝搬損失の測定精度を向上させ、かつ数モード光ファイバのモード毎の伝搬損失を、容易に測定することが可能となる。

この発明の一実施形態による伝搬損失測定システムの構成例を示す概念図である。図１における伝搬損失測定部４の構成例を示す図である。図２の演算部４１の構成例を示す図である。出力装置５に出力する被測定ファイバ１００における各モード間の光強度の強度比を求める動作例を示すフローチャートである。図４におけるステップＳ８の光強度を分離する演算の処理を示すフローチャートである。図４におけるステップＳ９の各モード間の光強度の強度比を求める演算の処理を示すフローチャートである。

伝搬損失の測定法として、非特許文献３においては挿入損失法、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）法などの測定に対する規定もあるが、試験光のモード間の光強度の比が求められないため、本実施形態ではカットバック法を用いている。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による伝搬損失測定システムの構成例を示す概念図である。この図において、被測定光ファイバ１００は、伝搬損失を測定する対象の数モードファイバ（数モード光ファイバ）であり、ＪＩＳに規定する径のボビンに巻いて静置されている。数モードファイバを伝搬中にも光のモード変換が生じ、モードごとの伝搬損失の測定誤差となるが、カットバック法で用いる長さの数モードファイバを上記のごとく静置した場合、モード変換の量は測定精度に対して無視できる。

波長可変光源１は、被測定ファイバ１００に対し、入射される制御信号の指示する波長の試験光を、モードスクランブラ２に対して出射する。
モードスクランブラ２は、被測定ファイバ１００の一端である入射端に接続され、この入射端から入射される試験光の光強度を、基底モードから高次モードまで均等に光強度が分布するように（全モードの励振が起こる状態となるように）制御する。
このモードスクランブラ２は、長周期ファイバグレーティングなどにより構成されるモードコンバータを用い、任意の高次モードにおける光の強度分布を強めるように構成しても良い。
また、モードスクランブラ２は、被測定ファイバ１００の入射端（波長可変光源１に接続された端部）側の数メートルにランダムな側圧を印可し、マイクロベンドによりモード結合を促進させた構成を用いても良い。

光強度分布測定部３は、被測定ファイバ１００の他端である出射端に接続され、入射される制御信号の指示に対応し、出射端から出射される出射光の光強度を測定する。
ここで、光強度分布測定部３は、被測定ファイバ１００の出射端の端面における試験光の２次元の各座標位置における強度分布を、近視野像として測定し、座標毎の光強度の測定データを伝搬損失測定部４に対して出力する。ここで、各モードは、被測定ファイバ１００の個体毎に出射面の端面における光強度の分布形状が異なるため、光強度の強度分布の測定を、端面の２次元平面の各座標点において、２次元的に行う必要がある。また、光強度分布測定部３は、上述した被測定ファイバ１００の出射端における端面２次元の各座標の光強度とともに、全モードの光強度の合計値である、端面の全面から出力される全光強度を測定する。
上述した配置において、被測定ファイバ１００は、伝搬損失測定システムにおけるモードスクランブラ２と光強度分布測定部３とに取り付け、静置する。特に、被測定ファイバ１００の入射端は、全測定期間を通して、試験光の入射条件が変化しないように固定する必要がある。

伝搬損失測定部４は、光強度分布測定部３から供給される、被測定ファイバ１００の出射端の端面における光強度の２次元分布の測定データから、被測定ファイバ１００のモードの光強度の強度比を求め、この強度比と、被測定ファイバ１００から出射される全光出力強度とから、各モードの光の出力強度を求める。
ここで、伝搬損失測定部４は、波長可変光源１からの出力が安定した後（予め安定する間が測定されて、内部に記憶されている）、光強度分布測定部３に対して、被測定ファイバ１００の出力端の光強度を測定する指示を出す。波長可変光源１は、出射する試験光の出力が安定する時間が、使用する個体によって異なる。
これにより、光強度測定部３は、被測定ファイバ１００の出射端における端面の各位置における強度分布、及びこの端面における全光強度を測定する。光強度測定部３は、被測定ファイバ１００の出射端における端面の各部分における強度分布を測定する測定部と、被測定ファイバ１００の出射端における端面の全光強度を測定する測定部とを別筐体として構成しても良い。

次に、図２は図１における伝搬損失測定部４の構成例を示す図である。
伝搬損失測定部４は、演算部４１、一時記憶部４２、記憶部４３、測定用インターフェース部４４及び入出力用インターフェース部４５を有している。
演算部４１は、測定用インターフェース部４４を介して、波長可変光源１に対して、出射する試験光の波長を制御するための制御信号を出力する。
演算部４１は、測定用インターフェース部４４を介して、被測定ファイバ１００の出射端から出射される出射光（試験光が伝搬した光）の光強度の測定を行う制御信号を強度分布測定部３に対して出力し、またこの制御信号に対応して強度分布測定部３から供給される光強度のデータを入力する。

演算部４１は、入出力用インターフェース部４５を介して、キーボードやマウスなどの入力装置６からのデータを入力する。
演算部４１は、入出力用インターフェース部４５を介して、ディスプレイやプリンタなどの出力装置５に対してデータを出力する。
一時記憶部４２は、測定用インターフェース部４４や入出力用インターフェース部４５とデータを送受信する際、これらのデータを一旦記憶させるために用いられる。
記憶部４３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などから構成される演算部４１を動作させるプログラムが予め書き込まれて記憶されている。

次に、図３は、図２の演算部４１の構成例を示す図である。演算部４１は、波長可変光源制御部４１１、強度分布測定部制御部４１２、モード分離演算部４１３、モード強度比演算部４１４、モード強度演算部４１５、測定データ記憶部４１６、モード分離後データ記憶部４１７を有している。
波長可変光源制御部４１１は、波長可変光源１の出射する試験光の波長（すなわち中心波長）を、予め設定された波長に変化させる制御信号を波長可変光源１に対して出力する。

強度分布測定部制御部４１２は、波長可変光源１が波長の異なる試験光を出力している期間毎に、強度分布測定部３に対して被測定ファイバ１００から出射される光強度の測定を指示する制御信号を出力する。
また、強度分布測定部制御部４１２は、制御信号に対応して強度分布測定部３が出力する光強度を波長単位に、出射端の端面の２次元座標の座標点毎に測定データ（近視野像の画素毎における所定期間での光強度の測定値）として、測定データ記憶部４１６に書き込んで記憶させる。

以下、波長可変光源制御部４１１が数モードファイバのモード数と同一数の種類の波長に変化させる場合におけるモード分離演算部４１３の動作を説明する。すなわち、各モードを波長（中心波長）の試験光との位相のずれの違いにより、被測定ファイバ１００における光伝搬のモードの分離を行う。
モード分離演算部４１３は、波長毎の測定データ（所定の期間において取得した試験光の強度データ）を、出射端の端面における２次元座標の座標点毎にフーリエ変換を行う。
そして、モード分離演算部４１３は、波長毎に各モードの位相変化が異なるため、各座標点のフーリエ変換の結果として得られた試験光との位相ずれと、各位相における強度値とからモードの分離を行う。

ここで、モード分離演算部４１３は、異なる波長毎において、同様な位相変化を有する、すなわち、他のモードと同様な位相ずれの差を有する各座標点におけるピーク強度を、同一のモードで伝搬した伝搬後の試験光（モード数で強度が均一に分割されている入射光）の光強度とする。
そして、モード分離演算部４１３は、モード分離後データ記憶部４１７に設けられたモード単位の座標点の光強度を記憶する領域に、フーリエ変換により得られた各モードの入射光のピーク強度を光強度として、波長を識別する波長識別信号とともに書き込んで記憶させる。
モード分離後データ記憶部４１７には、被測定ファイバ１００の出射端の端面における光強度の測定点としての座標点全ての測定データを記憶する領域が、モード単位に設定されている。

モード強度比演算部４１４は、モード分離後データ記憶部４１７から、モード毎に全波長における同一識別信号が付加されている光強度を全座標点において加算、すなわち各モードの全波長における、被測定ファイバ１００の出射端の端面の光強度の合計値を求める計算を行う。そして、モード強度比演算部４１４は、各モード間における光強度の合計値の比を求め、これをモード間の試験光の強度比として出力する。
モード強度演算部４１５は、強度分布測定部３の測定した出射端の端面における全光強度を、モード強度比演算部４１４が求めた強度比により案分し、各モードの光強度を求める。このモードによる光強度の座標における分布を計算して、強度比を求める方法は、光ファイバにおいて伝搬する光の全光強度（全モードの光強度の合計値）が、光ファイバの全モードの線形結合で表されるという物理的な事実に基づいている。

モード強度演算部４１５は、試験単位に、この求めたモード毎の光強度を、各モードの識別信号と対応づけて、記憶部４３に書き込んで記憶させる。

また、上述した各モードの光強度を求め（第１の試験）て、各光被測定ファイバ１００の出射端を光強度分布測定部３から取り外し、この出射端側を所定の長さ分だけ切り戻し、被測定ファイバ１００の長さを短くした後、再度、各モードの光強度を求める処理（第２の試験）を行う（カットバック法）。
そして、演算部４１は、第１の試験の際の光強度と、第２の試験の際の光強度との差分の光強度差を各モード毎に求め、この光強度差を切り戻した所定の長さで除算し、単位長さ当たりの伝搬損失をモード毎に算出する。

上述したように、本実施形態によれば、モードスクランブラ２により、低次モードから高次モードまで、伝搬モードを均一に励振させて、各モードの光強度を均一化した後、波長を変えてモード毎の光強度を集計し、モード間の光強度の強度比を求め、この強度比により全光強度を案分して各モードの光強度を求めているため、出射端の端面の各モードの光強度を従来に比較して高い精度で求めることが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、カットバック法により、数モードファイバのモード毎の伝搬損失を精度良く求めることができる。

本実施形態において、モード分布を計算する方法は光ファイバ中を伝搬する光は光ファイバのモードの線形結合で表されるという物理的な事実に基づいている。すなわち、強度分布測定部３で得られた被測定ファイバ１００の出力強度分布は、被測定ファイバ１００の入力の強度分布をファイバのモードで展開し、各々のモードが被測定ファイバ１００を伝搬した際に伝搬損失（強度特性）と位相変化（位相特性）を受けたものの合成となっている。
したがって、未知数はモードの数の２倍となる。ここで、測定波長を変化させて測定することにより、モード毎に異なった伝搬損失と位相変化を受けるため、モードの数の２倍の波長で測定を行う事で各モードの伝搬損失と位相変化を求めることができる。ここで、各モードを分離し、かつ波長依存性を求める測定に必要な繰り返し回数、すなわち波長数は、被測定ファイバ１００のモード数の２倍以上であり、被測定ファイバ１００のモード数の３倍程度で十分である。さらに多くの種類の波長により、光強度を測定し、フーリエ変換を用いたモード分離を行う解析時において、中心波長をずらしながらフーリエ変換を行うことで、上述したように、伝搬損失の波長依存性を求めることもできる。

また、本実施形態においては、モードコンバータを使用する事により、基底モードに加え、選択的に任意の高次モードを励振することにより、その高次モードの伝搬損失の測定精度を向上させることができる。
また、本実施形態においては、モードスクランブラとしてマルチモードファイバ、ないし数モードファイバをコイル状に巻いたものを用いる事で、高次モードを含む励起を行うことができる。
また、本実施形態においては、モードスクランブラとしてＮＡの大きな空間光学系を用いることにより、高次モードを含む励起を行うことができる。
また、本実施形態においては、モードスクランブラとして長周期ファイバグレーティングを用いることによりモード変換を促進する事である次数の高次モードを選択的に励起することができる（N. Andermahr and C. Fallnich, "Long-Period Fiber Gratings for Transverse Mode Conversion Induced by the Optical Kerr Effect," CLEO 2010, paper CWL6.）。

次に、図４は、出力装置５に出力する被測定ファイバ１００における各モード間の光強度の強度比を求める動作例を示すフローチャートである。この説明においては、波長可変光源制御部４１１が波長可変光源１を制御する波長の種類の数は、被測定ファイバ１００のモード数の３倍として説明する。
ステップＳ１：
ユーザは、入力装置６から測定波長範囲（被測定ファイバ１００の伝搬特性に応じて予め設定されている）の中心である測定中心波長と、被測定ファイバ１００である数モードファイバのモード数とを伝搬損失測定システムに入力する。

ステップＳ２：
モード分布測定部制御部４１２は、測定データ記憶部４１６に対し、モード数×３個の配列を確保する。
また、波長可変光源制御部４１１は、測定波長範囲を、入力された測定中心波長からモード数×３個の分割波長範囲に分割する。
そして、波長可変光源制御部４１１は、例えば、測定波長範囲の最も小さな波長の分割波長範囲の中心波長を測定開始波長として、測定波長に設定する。

ステップＳ３：
演算部４１は、ステップＳ３とステップＳ７までの処理を、繰り返し回数がモード数×３となるまで繰り返して行う。すなわち、演算部４１は、ｉ＝１から実行を開始し、ループ処理を繰り返して行い、ｉがモード数×３＋１になると処理をステップＳ８へ進め、一方、ｉがモード数×３＋１未満であると処理をステップＳ４へ進める。

ステップＳ４：
波長可変光源制御部４１１は、測定波長を波長可変光源１（波長可変レーザ）に対して設定するため、この測定波長を含む制御信号を、波長可変光源１に対して出力する。
また、波長可変光源制御部４１１は、強度分布測定部制御部４１２に対して、測定波長を示す波長識別番号を出力する。
これにより、波長可変光源１は、出射する試験光の波長を、測定波長に設定し、測定波長の試験光を出射する。

ステップＳ５：
強度分布測定部制御部４１２は、波長可変光源制御部４１から測定波長識別番号が供給されると、強度分布測定部３に対して、被測定ファイバ１００の出射端から出射される出射光の測定を開始することを指示する制御信号を出力する。

ステップＳ６：
強度分布測定部制御部４１２は、測定データ記憶部４１６における１つの配列に、波長識別情報を付加し、所定のサンプリング周期によって測定した各座標における所定期間の測定データを書き込んで記憶させる。
そして、波長可変光源制御部４１１は、測定波長を、次に大きな波長の分割波長範囲の中心波長とする。

ステップＳ７：
モード分離演算部４１３は、１回のループにおいて、ｉ＝ｉ＋１を実行し、処理をステップＳ３へ戻す。

ステップＳ８：
モード分離演算部４１３は、測定データ記憶部４１６に記憶されている各波長単位の測定データから、各座標の光強度をモード毎に分離し、分離した光強度をモード分離後データ記憶部４１７に書き込んで記憶させる（処理は後述）。

ステップＳ９：
モード強度比演算部４１４は、モード分離後データ記憶部４１７に記憶されているモード毎の光強度を積算し、各モード間の強度比を算出する（処理は後述）。

次に、図５は図４におけるステップＳ８の光強度を分離する演算の処理を示すフローチャートである。
モード分離演算部４１３は、以下に示すように、ｎ行ｍ列の測定点である２次元座標のｙ座標（行）において、このｙ座標におけるｘ座標（列）を変化させ、ｙ座標におけるｘ座標が終了すると、次のｙ座標に変更し、ｘ座標を変化させる処理を繰り返し、各座標における光強度のモード分離を行う。

ステップＳ８１：
モード分離演算部４１３は、被測定ファイバ１００の出射端の端面における２次元座標におけるｙ座標の座標値を１から開始し、ｙ座標の座標値がｎ＋１未満であると処理をステップＳ８２へ進め、一方、ｙ座標の座標値がｎ＋１となると処理を終了する（図４のフローチャートのステップＳ９へ進める）。

ステップＳ８２：
モード分離演算部４１３は、被測定ファイバ１００の出射端の端面における２次元座標におけるｘ座標の座標値を１から開始し、ｘ座標の座標値がｍ＋１となると処理をステップＳ８８へ進め、一方、ｘ座標の座標値がｍ＋１未満であると処理をステップＳ８３へすすめる。

ステップＳ８３：
モード分離演算部４１３は、現在の（ｘ，ｙ）座標に対応する測定データを、測定データ記憶部４１６に記憶されている波長全てにおいて読み出す。

ステップＳ８４：
モード分離演算部４１３は、波長毎の測定データの各々を、個別にフーリエ変換する。

ステップＳ８５：
そして、モード分離演算部４１３は、フーリエ変換における波長毎の位相ずれの大きさから、すなわちモード間の位相ずれの差分の大きさから、各モードのピーク強度をフーリエ変換によって得られたスペクトルから分離し、波長毎に波長識別番号を付加する。ここで、低次モードから高次モードとなる毎に、波長が増加した際の位相ずれの大きさが大きくなる。

ステップＳ８６：
モード分離演算部４１３は、モード毎に分離したピーク強度に波長を示す波長識別番号を付加し、それぞれ対応するモード分離後データ記憶部４１７におけるモード毎に設定した（ｘ、ｙ）座標の記憶領域に、波長毎に記憶させる。

ステップＳ８７：
モード分離演算部４１３は、１回のループにおいて、ｘ座標値に１を加算して、処理をステップＳ８１へ戻す。

ステップＳ８８：
モード分離演算部４１３は、１回のループにおいて、ｙ座標値に１を加算して、処理をステップＳ８２へ戻す。

次に、図６は図４におけるステップＳ９の各モード間の光強度の強度比を求める演算の処理を示すフローチャートである。
以下のステップＳ９の処理においては、モード毎の座標点（ｘ，ｙ）の記憶領域の光強度を加算し、各モード間における被測定ファイバ１００を伝搬した後の強度比を求める。
ステップＳ９１：
モード強度比演算部４１４は、低次モードから高次モードまで、例えば０次モードからｋ次モードまでの処理において、０次モードから開始し、ｋ次モードまでモードの値を加算していき、ｋ次モードとなると処理をステップＳ９４へ進め、一方、ｋ次モード未満であると、処理をステップＳ９２へ進める。

ステップＳ９２：
モード強度比演算部４１４は、モード分離後データ記憶部４１７における、現在のモードに対応する座標値（ｘ、ｙ）に対応する記憶領域の光強度を読み出し、全ての波長において加算し、被測定ファイバ１００の出射面の端面におけるモード毎の光強度の合計値を求める。

ステップＳ９３：
モード強度比演算部４１４は、１回のループにおいて、モードの次数を１つ上げて、処理をステップＳ９１へ戻す。

ステップＳ９４：
モード強度比演算部４１４は、低次モードから高次モードまで、例えば０次モードからｋ次モードまでの処理において、０次モードから開始し、ｋ次モードまでモードの値を加算し、加算値として求め、ｋ次モードとなると処理を終了し（図４のフローチャートのステップＳ１０へ進め）、一方、ｋ次モード未満であると、処理をステップＳ９５へ進める。

ステップＳ９５：
モード強度比演算部４１４は、現在のモードの光強度の合計値を、０次モードの合計値で除算し、０次モードの合計値による規格化の処理を行う。（すなわち、各モードの合計値を、０次モードにより除算して、０次モードの合計値による規格化の処理を行う。）
そして、モード強度比演算部４１４は、規格化された合計値を、各モードに対応させて、モード分離後データ記憶部４１７に書き込んで記憶させる。

ステップＳ９６：
モード強度比演算部４１４は、１回のループにおいて、モードの次数を１つ上げて、処理をステップＳ９４へ戻す０次モードの合計値による規格化の処理を行う。。

上述した処理において、実施形態においては、被測定ファイバ１００のモード数の３倍の波長を用いて、位相変化の大きさからモードの特定を行っている。
このとき、モード毎に複数種類（上述した例においては３種類）の波長の光強度が得られるため、すでに述べたカットバック法により、波長毎の伝搬損失の変化も同時に検出することができる。

また、図１における演算部４１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各モードの光強度を求める処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…波長可変光源
２…モードスクランブラ
３…強度分布測定部
４…伝搬損失測定部
５…出力装置
６…入力装置
４１…演算部
４２…一時記憶部
４３…記憶部
４４…測定用インターフェース部
４５…入出力用インターフェース部
４１１…波長可変光源制御部
４１２…強度分布測定部制御部
４１３…モード分離演算部
４１４…モード強度比演算部
４１５…モード強度演算部
４１６…測定データ記憶部
４１７…モード分離後データ記憶部

Claims

数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いた伝搬損失測定方法であり、
波長可変光源が出射する光を前記入射光として、前記入射端に対して、順次異なる波長の前記入射光を入射させる過程と、
前記数モードファイバの出力端における端面の出射光強度の光強度分布を２次元的に、波長毎に測定する過程と、
前記波長可変光源が出射する波長毎に測定された前記出射光強度により、前記モード毎のモード光強度の強度比を計算する過程と、
前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める過程と
を有することを特徴とする伝搬損失測定方法。
数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定システムであって、
出射する光の波長を任意に変更する、波長可変レーザからなる波長可変光源と、
前記波長可変光源から出射される光の波長毎の光強度を均一化して、試験光として出力するモードスクランブラと、
前記モードスクランブラから出力される前記試験光を、前記数モードファイバの入射端に対して導く光入射部と、
前記数モードファイバの出射端における端面から出射される出射光の２次元的な強度分布を測定する光強度分布測定部と、
前記強度分布から各モードの出射光の強度比を求め、前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める伝搬損失測定部と
を有することを特徴とする伝搬損失測定システム。
前記伝搬損失測定部が、
前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する波長可変光源制御部と、
前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する、前記数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な強度分布を、測定データ記憶部に記憶させる強度分布測定部制御部と、
前記強度分布の測定位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、モード分離後データ記憶部に書き込むモード分離演算部と、
前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求めるモード強度比演算部と
を有し、
前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求めることを特徴とする請求項２に記載の伝搬損失測定システム。
波長可変光源の出射する光の波長毎に光強度分布測定部が測定する、数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な光強度分布から、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定装置であって、
前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する波長可変光源制御部と、
前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する前記端面の光強度分布の測定データを測定データ記憶部に記憶させる強度分布測定部制御部と、
前記光強度分布の位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、波長単位でモード分離後データ記憶部に書き込むモード分離演算部と、
前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求めるモード強度比演算部と
を有し、
前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求めることを特徴とする伝搬損失測定装置。
波長可変光源の出射する光の波長毎に光強度分布測定部が測定する、数モードファイバの出射端の端面から出射される出射光の２次元的な光強度分布から、数モードファイバにおける各モードの光の伝搬損失を測定する際、一定の入射条件において前記数モードファイバの一端に入射光を入射させ、第１の長さの光ファイバの出射端から出射される出射光強度を測定し、当該ファイバを切り戻すことで第１の長さより短い第２の長さとし、当該第２の長さで出射光強度を再度を測定し、第２の長さと第１の長さとにおける出射光強度の強度差と、第１の長さと第２の長さとの差分とから、前記数モードファイバにおける光の伝搬損失を測定するカットバック法を用いる伝搬損失測定装置の動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、
波長可変光源制御部が前記波長可変光源の出射する前記光の波長を制御する処理と、
強度分布測定部制御部が前記波長毎に、前記光強度分布測定部が測定する前記端面の光強度分布の測定データを測定データ記憶部に記憶させる処理と、
強度分布測定部制御部が前記光強度分布の位置毎に前記測定データのフーリエ変換を行い、前記入射光からの位相ずれにより、光強度をモード毎に分離し、波長単位でモード分離後データ記憶部に書き込む処理と、
モード強度比演算部が前記モード分離後データ記憶部からモード毎の光強度を読み出し、モード強度比を求める処理と、
伝搬損失測定部が前記強度比により、前記端面の全体における出射光強度を案分し、各モードの光強度を求める処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。