JP6654104B2

JP6654104B2 - マルチコアファイバのクロストーク測定方法及び測定装置

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Publication number: JP6654104B2
Application number: JP2016116589A
Authority: JP
Inventors: 翔太斉藤; 竹永　勝宏; 勝宏竹永
Original assignee: Fujikura Ltd
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Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2020-02-26
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Description

本発明は、マルチコアファイバのクロストーク測定方法及び測定装置に関する。

近年の通信トラフィックの増大に対拠するため、更なる通信容量の増大が求められている。しかし、従来の光通信に用いられるシングルモード光ファイバを用いた光通信システムでは、容量増大に対する限界が予想されている。その限界を超えるための技術として、空間多重の研究開発が盛んに行われている。空間多重を実現する光ファイバとして、１本の光ファイバに複数のコアを設け、それぞれのコアに情報を伝送させることで伝送容量の拡大を図ったマルチコアファイバ（ＭＣＦ：Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅｆｉｂｅｒ）が挙げられる。

ＭＣＦには、大きく分けて、各コアが独立して情報を伝送する非結合型ＭＣＦと、各コアが結合することによってスーパーモードを形成し、それぞれのスーパーモードに情報を伝送させる結合型ＭＣＦ（Ｃ−ＭＣＦ：Ｃｏｕｐｌｅｄ−ＭＣＦ）の２種類がある。非結合型ＭＣＦにおいて高品質の伝送を行うためには、各コア間のクロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ：ＸＴ）を低減させることが重要であり、また同時にＸＴを測定・評価する必要がある。

ＸＴの測定方法の従来技術としては、次の従来技術１〜４が挙げられる。
１．あるコアへ入射した光の透過パワーをパワーメータで測定する方法［非特許文献１］
２．マルチチャンネルのＯＴＤＲを用いる方法［特許文献１］
３．双方向ＯＴＤＲを用いる方法［特許文献２］
４．各コアの多経路干渉によるパワーの変化量をＸＴ評価に用いる方法［非特許文献２］
なお、非特許文献３〜５は、以降の記載に含まれる参考文献である。

特開２０１２−２０２８２７号公報特許第５５８８０５０号公報

K. Imamura et al., "Multi-core holey fibers for the long-distance (>100 km) ultra large capacity transmission," OFC/NFOEC2009, OTuC3 (2009). K. Nakajima et al., "Simple crosstalk characterization technique without multiple core access," ECOC2013, Mo.4.A.5 (2013). Y. Amma et al., "High-density multicore fiber with heterogeneous core arrangement," OFC/NFOEC2015, Th4C.4 (2015). F. Oshiyama et al., "Central-obscuration removal plates for focal-plane phase-mask coronagraphs with a centrally-obscured telescope," Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 126, pp. 270-279 (2014). T. Hayashi et al., "Characterization of crosstalk in ultra-low-crosstalk multi-core fiber," IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, 30, pp. 583-589 (2012).

従来技術１及び２では、被測定コアへの調心あるいは接続が必要となる。この場合、コア数が多いＭＣＦ（たとえば３０コアＭＣＦ［非特許文献３］）のＸＴを測定する際には、被測定コアへの調心あるいは接続が大きな手間となる。また、ＭＣＦの両端にファンイン／ファンアウト（Ｆｉ／Ｆｏ：Ｆａｎ−ｉｎ／Ｆａｎ−ｏｕｔ）のような入出力デバイスをあらかじめ接続することで調心せずにＸＴを測定できるが、測定するＭＣＦのコア間距離およびコア配置に応じたＦｉ／Ｆｏをその都度用意する必要がある。

従来技術３では、ＭＣＦの両端の同じコアにダミーファイバを接続することでＸＴの測定が可能となるが、通常、非結合型のＭＣＦではＸＴレベルが低い（＜−２５ｄＢ／伝送距離等）ため、ＸＴが非測定ファイバの伝送損失よりもきわめて小さい場合は測定が困難になることが予想される。

従来技術４でも、従来技術３と同様にファイバの両端の同じコアにダミーファイバを接続することで測定が可能となるが、単独コア内でのモード間干渉が起こらないことを前提としているため、各コアが数モード伝送する数モードＭＣＦ（Ｆｅｗ−ｍｏｄｅＭｕｌｔｉｃｏｒｅｆｉｂｅｒ：ＦＭ−ＭＣＦ）のＸＴ測定には適用できないと考えられる。

さらに、従来技術３及び４では、隣接する複数のコア間におけるＸＴが測定される。したがって、コア配置が円環となる場合（特定の隣接する２コア間の組み合わせの数がコア数に等しい場合）のみ、連立一次方程式を解くことで、特定の隣接する２コア間のＸＴを求めることができる。しかし、それ以外のコア配置の場合（特定の隣接する２コア間の組み合わせの数がコア数より多い場合）は、特定の隣接する２コア間のＸＴを求めることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マルチコアファイバの出射端の調心及び接続を行うことなくクロストークを測定することが可能なマルチコアファイバのクロストーク測定方法及び測定装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ダミーファイバの端部における出射パターンを撮影し、前記ダミーファイバに入射したパワーと前記出射パターンとの相関データを取得する準備工程と、前記ダミーファイバを介してマルチコアファイバに光を入射したコアから出射されるリファレンス光のパワーを測定する工程と、前記リファレンス光をマスキングした状態で、前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影し、前記クロストーク光の撮影データ及び前記相関データから前記クロストーク光のパワーを推定する工程と、前記リファレンス光のパワー及び前記クロストーク光のパワーからクロストークを求める工程と、を有し、前記出射パターン及び前記クロストーク光の撮影は、前記マルチコアファイバの端部から、ダミーファイバを介さずに、空間を介してカメラ、スクリーン又は複数の受光素子を配置して行うことを特徴とするマルチコアファイバのクロストーク測定方法を提供する。

前記リファレンス光のパワーの測定は、前記マルチコアファイバの端部から空間を介してカメラ、スクリーン又は複数の受光素子を配置して前記リファレンス光を撮影し、前記リファレンス光の撮影データ及び前記相関データから前記リファレンス光のパワーを推定することにより行うことができる。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、遮光性を有する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることができる。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、光を反射する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることができる。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、光を拡散する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることができる。

前記クロストーク光の撮影データ及び前記相関データから前記クロストーク光のパワーを推定する工程において、前記クロストーク光の撮影データに対し、前記クロストーク光への前記リファレンス光の重なりを除去する画像処理を行うことができる。

また、本発明は、前記マルチコアファイバのクロストーク測定方法を行うマルチコアファイバのクロストーク測定装置であって、ダミーファイバに入射したパワーと前記ダミーファイバの端部における出射パターンとの相関データを取得する手段と、前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアから出射されるリファレンス光のパワーを測定あるいは前記相関データから推定する手段と、前記リファレンス光をマスキングする手段と、前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影する手段と、前記クロストーク光のパワーを前記相関データから推定する手段と、前記リファレンス光のパワーと前記クロストーク光のパワーとの比からクロストークを求める手段と、を有し、前記クロストーク光を撮影する手段は、前記マルチコアファイバの端部から空間を介して配置された、カメラ、スクリーン又は複数の受光素子を含むことを特徴とするマルチコアファイバのクロストーク測定装置を提供する。

本発明によれば、マルチコアファイバの出射端の調心及び接続を行うことなくクロストークを測定することが可能になる。

本発明の一実施形態による測定装置の一例を示す概略図である。（ａ）及び（ｂ）は、撮影手段を例示する概略図である。準備工程を行う装置の一例を示す概略図である。比較例の測定装置を示す概略図である。実施例１による相関データの一例を示すグラフである。実施例１で用いたＭＣＦの端部を示す図面代用写真である。マスキング工程の一例を示す図面代用写真である。実施例２で用いたＭＣＦの端部を示す図面代用写真である。実施例２による相関データを示すグラフである。実施例２によるクロストーク光の撮影画像を示す図面代用写真である。実施例３で用いたＭＣＦの端部を示す図面代用写真である。実施例３で用いたＭＣＦのコア番号を示す図である。実施例３によるクロストーク光の撮影画像を示す図面代用写真である。実施例３によるクロストーク測定結果を示すグラフである。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。

図１に、本発明の一実施形態による測定装置の一例を示す。図１に示すように、本実施形態の測定装置１０において、マルチコアファイバ１１の入射端１２は、ダミーファイバ１３を介して光源１４に接続されている。また、マルチコアファイバ１１の出射端１５に対しては、空間を介して、カメラ、スクリーン又は複数の受光素子を含む撮影手段１７が配置されている。これにより、受光側ではマルチコアファイバ１１と撮影手段１７との間にダミーファイバを介する必要がなく、マルチコアファイバ１１の出射端１５を他の光ファイバに調心又は接続する作業が不要になる。また、一度に複数のコアのクロストークを測定することも可能になる。

マルチコアファイバ１１の出射端１５と撮影手段１７との間は、出射光１６が空間光として伝搬される。撮影手段は、図２（ａ）に示すように、出射端１５に対して結像されたカメラ２１であってもよい。図２（ｂ）に示すように、出射端１５から空間を介してスクリーン２２を配置し、スクリーン２２に投影された出射光１６のパターンをカメラ２１で撮影してもよい。

カメラ２１は、レンズ等の空間光学系を備えることが好ましい。空間光学系は、単レンズから構成されてもよく、複合レンズやレンズ列（複数のレンズ）を備えてもよい。空間光学系は、鏡筒を有してもよく、鏡筒を有しなくてもよい。鏡筒内の反射（迷光）がクロストーク光の撮影に影響する場合は、反射を抑制するか、鏡筒の一部又は全部を省略することが好ましい。レンズは、反射防止（ＡＲ）を施してもよい。空間光学系は、空間フィルタや偏光子等の光を減衰する部品を備えてもよい。光を減衰する部品は、鏡筒内に配置してもよく、鏡筒外に配置してもよい。空間フィルタとマルチコアファイバの出射端との間に対物レンズを配置してもよい。空間フィルタと出射端との間で、対物レンズの周囲の鏡筒を省略すると、鏡筒内反射の影響を抑制することができる。また、カメラ２１の代わりに、複数の受光素子を面内に並列してもよい。複数の受光素子が並列される面は、マルチコアファイバ１１の出射端１５から延長した線上に垂直な面が好ましい。

図４に、比較例として、従来技術１に準じた測定装置を示す。この測定装置では、マルチコアファイバ１１の出射端１５と、パワーメータ４４に接続されたダミーファイバ４１の入射端４２との間は、調心又は接続４３を必要とする。このため、マルチコアファイバ１１のコア数が多い場合には、各コアのクロストークの測定に必要な作業が煩雑である。

本実施形態の測定装置によれば、従来技術１と同様に、マルチコアファイバ１１における伝送損失及び単独コアにおけるモード間干渉の影響を受けない（モード間干渉の影響をクロストーク評価に用いない）ため、低いクロストーク（例えば−２５ｄＢ以下）の測定及びＦＭ−ＭＣＦのコア間のクロストーク測定も可能である。ただし、従来技術１とは異なり、本実施形態によれば、クロストーク光のモードフィールドの形も確認でき、同時に複数のクロストークも測定可能である。また、本実施形態では、従来技術１と同様に特定のコア間のクロストークも測定可能である。

マルチコアファイバ１１の入射端１２をダミーファイバ１３に接続する箇所は、マルチコアファイバ１１の１つのコアのみをダミーファイバ１３の１つのコアに接続すればよいため、融着等によりファイバ同士を接続するとしても、接続作業が容易である。マルチコアファイバ１１とダミーファイバ１３との接続手法は特に限定されず、融着接続、コネクタ接続、スプライス接続、突き合わせ接続（バットジョイント）等が例示される。

次に、本実施形態の測定方法について説明する。

（第１工程）
第１工程は、ダミーファイバの端部における出射パターンを撮影し、ダミーファイバに入射したパワーと出射パターンとの相関データを取得する準備工程である。

図３に、準備工程を行う装置の一例を示す。光源３１には、アッテネータ３３を有する光ファイバ３２及びダミーファイバ３６が接続されている。光源３１としては、任意の波長帯の波長可変光源が好ましい。光源３１の波長は、クロストークを測定したい波長に合わせることが望ましい。また、波長帯としては、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）、これらの両方及びこれらの一部が挙げられる。

光ファイバ３２及びダミーファイバ３６の間は、コネクタ３４，３５により接続されている。ダミーファイバ３６の出射端３６ａは、空間中に配置されたレンズ３７を介して、カメラ３９の鏡筒３８に対向している。レンズ３７の外周部は支持具（図示せず）により支持されてもよいが、ダミーファイバ３６の出射端３６ａ及び鏡筒３８とレンズ３７との間は、光が空間中を伝搬するように所定の距離をあけている。レンズ３７は対物レンズであり、鏡筒３８は結像レンズを含む。

カメラ３９は、ダミーファイバ３６の出射端３６ａにおける出射パワーを推定するための画像（データ）を撮影する。具体的には、ダミーファイバ３６から出射した近視野像を、レンズなどの結像素子を用いてカメラ３９の受光素子面に結像させることで画像が撮影される。鏡筒３８は、無限補正光学系又は有限補正光学系を備えていてもよい。また、鏡筒３８を使用せずに、専用の支持具によりレンズなどの結像素子を固定してもよい。カメラ３９は近赤外カメラでもよい。適切な画像が撮影できるように、カメラ３９の露光時間を調整してもよい。

さらに、図３の装置からカメラ３９を外して、ダミーファイバ３６からの出射パワーを、パワーメータ等のパワー測定装置を用いて測定する。異なる２以上の出射パワーを得るためには、アッテネータ３３を調整して、ダミーファイバ３６に入射するパワーを変化させることができる。なお、アッテネータ３３を用いる代わりに、ダミーファイバ３６を直接光源３１に接続し、ダミーファイバ３６の曲げ等により光を損失させることでも出射パワーを変化させることもできる。また、損失の異なるダミーファイバ３６を複数用いることもできる。

次に、カメラ３９により撮影した画像の積分値（各画素の受光強度の和）を求め、ダミーファイバ３６の出射パワーと対応させて、出射パワーと受光強度との相関データを取得する。図５に、波長１５５０ｎｍにおける相関データの測定例を示す。
図５の横軸は出射パワーとカメラの露光時間の積であり、縦軸は各画素の受光強度の和である。これより、横軸と縦軸の関係はほぼ線形であると分かる。したがって、この相関データを線形近似して得られる関係式を用いることで、各画素の受光強度の和Ｙ及び露光時間Ｔから出射パワーＰを推定することができる。
具体的には、関係式をＹ＝ｆ（Ｐ・Ｔ）とすると、出射パワーＰは、Ｐ＝ｆ^−１（Ｙ）／Ｔとして求められる。ここで、ｆ^−１はｆの逆関数である。

なお、第１工程により取得される相関データは、ダミーファイバ３６の出射端３６ａ以降の測定系（レンズ３７、鏡筒３８、カメラ３９等）を組み替えない限り有効であると考えられるため、第１工程を毎回行わなくてもよい。また、ダミーファイバ３６は、図１のダミーファイバ１３と異なるファイバでもよい。

図３に示す装置は、図１の撮影手段１７として、レンズ３７、鏡筒３８、カメラ３９を備えた例である。相関データの測定に用いる撮影手段は、クロストークの測定に用いる撮影手段と同一の構成とすることが好ましい。また、図３のダミーファイバ３６の出射端３６ａとカメラ３９との位置関係（距離、方向等）は、図１のマルチコアファイバ１１の出射端１５と撮影手段１７との位置関係と同一にすることが好ましい。

（第２工程）
次に、図１に示す測定装置１０を構成して、マルチコアファイバ１１から出射されるリファレンス光のパワーを測定する。図１の光源１４及びダミーファイバ１３は、図３の光源３１及びダミーファイバ３６と同一でもよい。第２工程では、光源１４からダミーファイバ１３を介してマルチコアファイバ１１の特定のコア（参照コア）に光を入射し、このコアから出射される光のパワーをリファレンス光のパワーとして測定する。

リファレンス光のパワーの測定は、マルチコアファイバ１１の参照コアから出射するリファレンス光のパワーを、パワーメータ等のパワー測定装置を用いて測定する方法でもよい。ここでは、後述する第３工程と同様に、マルチコアファイバ１１の出射光を撮影手段１７により撮影し、得られた画像データから第１工程により取得される相関データを用いてリファレンス光のパワーを推定する方法について説明する。

マルチコアファイバ１１の出射端１５から空間を介して配置された撮影手段１７により、リファレンス光を撮影する。撮影により得られた画像データから、リファレンス光が照射された画素を抽出し、これらの画素の受光強度の和を求める。求めた和の値を、相関データの縦軸に当てはめると、リファレンス光に対応する出射パワー×露光時間の積が推定される。さらに、リファレンス光を撮影したときの露光時間を除算して得られる出射パワーが、リファレンス光のパワーの推定値である。

なお、第２工程においてもパワーの調整をしやすくするため、ダミーファイバ１３と光源１４との間に、図３のようにアッテネータなどを入れてもよい。
撮影の際、ＮＤフィルタや偏光子等の光を減衰する部品を用いてもよい。これにより、リファレンス光が明るすぎるためにカメラが故障することを防ぐことができる。減衰部品は、例えばマルチコアファイバ１１の出射端１５と撮影手段１７との間に配置することができる。

マルチコアファイバ１１のクロストークが十分低い（たとえば、−２５ｄＢ／ファイバ長）と予想される場合には、撮影するリファレンス光のパワーレベルはできるだけ大きい方が望ましい（たとえば、−１５ｄＢｍ以上）。
マルチコアファイバ１１のクロストークが十分低い（たとえば、−２５ｄＢ／ファイバ長）と予想される場合には、マルチコアファイバ１１の出射端１５を直接パワーメータ等に接続してリファレンス光のパワーを測定してもよい。

実施例１として、図６に示すデュアルコアファイバ（ＤＣＦ）を用いたリファレンス光の測定を説明する。ＤＣＦは、２つのコアを有するマルチコアファイバである。図６のＤＣＦは、ファイバ中心に配置された中心コアと、中心から外れた位置に配置された外側コアを有する。

（ＤＣＦのパラメータ）
中心コアの比屈折率差Δ：０．４７％
外側コアの比屈折率差Δ：０．４７％
中心コアのコア半径：４．６μｍ
外側コアのコア半径：４．１μｍ
中心コアのケーブルカットオフ波長：１．４６μｍ
外側コアのケーブルカットオフ波長：１．３３μｍ
コア間距離：３０．３μｍ
クラッド径：１６３．１μｍ
条長：１．３ｋｍ
曲げ半径：１０５ｍｍ

光学濃度（ＯＤ）３．０（減衰量３０ｄＢ）のＮＤフィルタを用いてリファレンス光を撮影し、図５の相関データ（線形近似）からパワーを推定したところ、受光パワーは−４３．８ｄＢｍと推定された。これより、リファレンス光の出射パワーは、−１３．８ｄＢｍと推定される。

（第３工程）
第３工程は、リファレンス光をマスキングした状態で、ダミーファイバ１３を介してマルチコアファイバ１１に光を入射したコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影し、クロストーク光のパワーを推定する工程である。マルチコアファイバ１１の特定のコア（入射コア）に光を入射することにより入射コアを励振したとき、入射コアから出射する光がリファレンス光であり、他のコアから出射する光がクロストーク光である。本実施例では、ＤＣＦを用いたため、クロストーク光が出射されるコア数は１であるが、ＭＣＦのコア数が多い場合、２以上のコアから出射されるクロストーク光を同時に撮影することも可能である。

なお、第２工程と第３工程の順序は任意である。所定の減衰量を有するＮＤフィルタ等によりリファレンス光を減光しながら、リファレンス光及びクロストーク光を同時に撮影できる場合、第２工程と第３工程を同時に実施することも可能である。

クロストーク光の測定は、第２工程に説明した図１に示す測定装置１０と同様の構成で行うことができる。しかし、クロストークがリファレンス光に対して非常に小さい（たとえば、ファイバ長に対して−２５ｄＢ以下）場合、撮影の際にカメラの画素のダイナミックレンジが小さいためクロストーク光がリファレンス光に埋もれたり、リファレンス光が明るすぎるためにカメラが故障するおそれがある。したがって、クロストーク光を撮影するために、リファレンス光のみをマスキングするようなフィルタ等を用いる。

一例として、カメラ用フィルタの一部分を遮光性のテープ（減衰量が５０ｄＢ程度）で覆い、カメラの受光素子の直前に配置することが挙げられる。このとき、遮光性のテープの減衰量はできるだけ大きい方が望ましい（例えば、減衰量≧４０ｄＢ）。遮光性のテープ及び鏡筒は内部の反射を抑えることが望ましい（例えば、反射減衰量≧２０ｄＢなど）。遮光性の材料は、光が受光素子で検出されない程度に光を阻止又は減衰させる性質を有するが好ましい。

マスキング手段としては、遮光性の材料に限らず、リファレンス光のみを反射する部品（プリズム等）、リファレンス光のみを拡散させる光部品（レンズ等）、リファレンス光のみを減衰させるような仕組みを持つ部品（ＮＤフィルタ、偏光子、波長板の組み合わせなど）を用いてもよい。プリズム等の部品で反射した光は、吸収体で減衰させるか、鏡筒外に放出することが好ましい。

他のマスキング手段として、中心に位相の特異点を持たせるようなフィルタ等の部品（非特許文献４参照）、リファレンス光を位相の特異点部分に透過させることで、リファレンス光のみを減衰させてもよい。マスキング手段は、２以上を併用することもできる。
他のマスキング手段として、リファレンス光をカメラの受光素子の外側で結像させることによって、リファレンス光を撮影しないようにしてもよい。
上記のフィルタ等のマスキング手段は、光路上の任意の空間（例えば、マルチコアファイバ１１の出射端１５と対物レンズとの間、対物レンズと結像レンズとの間、結像レンズと受光素子との間など）に配置してもよい。

クロストーク光の撮影及びクロストーク光のパワーの推定は、第２工程と同様に行うことができる。このとき、リファレンス光が、第２工程で撮影又は測定したパワーとほぼ同じパワー（たとえば、±１ｄＢ以内）で出射していることが望ましい。また、リファレンス光の大部分が、マスキングによって受光素子に映らない状態になっていることが望ましい。

図７に、実施例１として図６のＤＣＦを使用してクロストーク光を撮影して得られた画像の一例を示す。なお、ＤＣＦの中心コアを励振し、中心コアから外側コアへのクロストークを測定した。図７の画像は、波長掃引を行いながら（非特許文献５参照）、動画を撮影したのちに、各画素を時間平均して得られた。これより、クロストーク光の出射パワーを推定したところ、−４３．２ｄＢｍであった。また、図７にはクロストーク光（ＸＴ光）とともに鏡筒内でのリファレンス光の反射が確認できるが、本実施例のように、反射光とクロストーク光が重なっていなければ測定可能である。なお、できるだけ反射光あるいは反射光の映り込みを抑えるような機構を設けてもよい。反射光を抑制する機構としては、鏡筒内に貼り付けて光を吸収する素材や、絞り等が挙げられる。

（第４工程）
本工程では、リファレンス光のパワー及びクロストーク光のパワーからクロストークを求める。パワーがデシベルで表示される場合、デシベルの差がパワーの比となる。
実施例１の場合、第２工程で測定したリファレンス光のパワーは、−１３．８ｄＢｍであり、第３工程で測定したクロストーク光のパワーは、−４３．２ｄＢｍであった。したがって、クロストークの値は、クロストーク光のパワーからリファレンス光のパワーを差し引くことにより、−２９．４ｄＢ／ファイバ長と求めることができる。
なお、従来技術１の方法でＤＣＦのクロストークを測定したところ、−３０．８［ｄＢ／ファイバ長］であり、本実施例の結果とよく一致した。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

実施例１では出射光の近視野像をカメラに結像させて撮影を行ったが、その代わりにスクリーンに近視野像を結像させてもよい。撮影の手順はカメラに近視野像を結像させた場合とほぼ同じとなる。このとき、可視光のレーザを光源に用いてもよい。また、スクリーンに映った像をカメラで撮影してもよい。スクリーン自体が複数の受光素子の列で構成されていてもよい。透過性を有するスクリーンの裏側に複数の受光素子の列を配置してもよい。マルチコアファイバに入射させる光が可視光の場合、スクリーンの像を確認しながら、受光素子で受光パターンを測定することもできる。

本実施形態の測定装置１０は、上述した撮影手段１７及びリファレンス光のマスキング手段に加えて、コンピュータ等の制御手段（図示せず）を備えてもよい。制御手段は、ダミーファイバ１３に入射したパワーと出射パターンとの相関データを取得する手段、クロストーク光のパワーを相関データから推定する手段、リファレンス光のパワーとクロストーク光のパワーとの比からクロストークを求める手段として用いることができる。

例えば、相関データを制御手段（コントローラ）に取得させ、さらに撮影手段１７により撮影したクロストーク光の画像データを制御手段に送信することにより、制御手段は、クロストーク光の撮影データと相関データとの関係に基づき、クロストーク光のパワーを推定することができる。

また、撮影手段１７により撮影したリファレンス光の画像データを制御手段に送信することにより、制御手段は、リファレンス光の撮影データと相関データとの関係に基づき、リファレンス光のパワーを推定することができる。なお、リファレンス光のパワーを測定する手段として、測定装置１０が、上述したパワーメータを備えてもよい。測定装置１０は、所望の工程において、撮影手段、マスキング手段、パワーメータ等をマルチコアファイバ１１の出射端１５に対して入れ替わり配置する手段を備えてもよい。

制御手段は、第３工程において、クロストーク光の撮影データからリファレンス光の重なりを除去するため、画像処理を行うこともできる。マスキングを施した状態でクロストーク光を撮影した際、マスキングの周囲にリファレンス光のすそが漏れて、クロストーク光に重なり合う場合がある。そこで、クロストーク光の出射コアの位置におけるリファレンス光の強度を推定して、撮影データにおける強度から減算した結果をクロストーク光のより正しいデータとして用いることができる。このような画像処理を行うことにより、より精度よくクロストーク光のパワーを推定することができる。クロストーク光の出射コアの位置におけるリファレンス光の強度を推定する方法としては、ＭＣＦ端面上にコアのない場所のうち、マスキングの中心位置から出射コアの位置までと距離が等しい位置における強度を抽出し、平均値、中央値等の代表値を取得する方法が挙げられる。マスキングの形状は、矩形（正方形、長方形）、多角形、円形等、特に限定されないが、リファレンス光の強度を推定する際にマスキングの形状を考慮して、マスキングの周囲におけるリファレンス光のすその分布を求めることもできる。

カメラ、スクリーン又は複数の受光素子は、調心を不要にするため、マルチコアファイバ１１の出射端１５の延長線上に垂直な面内で二次元的に広がり、一定の領域内の任意の位置で撮影が可能な構成であることが好ましい。
光ファイバの端部の位置を撮影手段に対して調整するため、ステージ等の位置決め手段を用いてもよい。ステージは、少なくともＸＹ二軸の調整が可能なステージが好ましい。

次に、上記実施形態の測定方法を、７コアファイバ（７ＣＦ）に適用した実施例２と、３２コアファイバ（３２ＣＦ）に適用した実施例３について説明する。

（実施例２）
７ＣＦのパラメータは、ファイバ長５．８ｋｍ、クラッド径１７９．８μｍ、平均コア間距離４０．５μｍ、ケーブルカットオフ波長≦１．２２μｍである。図８には、本実施例でＭＣＦとして用いた７ＣＦの端部の写真を示す。ＭＣＦ端面上にマーカーを有してもよい。測定波長は１５５０ｎｍとした。

実施例１と同様に、第１工程によってダミーファイバの端部における出射パターンを撮影し、ダミーファイバに入射したパワーと出射パターンとの相関データを取得した。図９に、相関データの測定例を示す。図９の横軸は７ＣＦからの出射パワーとカメラのシャッタースピードの積であり、縦軸は各画素の輝度値の合計値である。これより、横軸と縦軸の関係はほぼ線形であると分かる。したがって、この相関データを線形近似して得られる関係式を用いることで、実施例１と同様に、撮影画像から出射パワーを推定することができる。

７ＣＦの中心コアを励振し、実施例１の第３工程と同様の手順でクロストーク光を撮影したところ、図１０のような画像が得られた。中心コアからの光（リファレンス光）がマスクされ、周囲の６コアからクロストーク光が撮影されている。なお、クロストーク光を撮影する前又は後に、中心コアと任意の外側２コアにダミーファイバを接続（融着あるいはバットジョイント）し、光を入射したときにどの場所が光るかを確認することで、コア番号の対応を行っている。

実施例１の第４工程と同様の手順により、図１０に例示されるクロストーク光撮影画像と、ＮＤフィルタを用いたリファレンス光の撮影画像（図示略）と、図８の相関データを用いて、クロストークの値を求めた。表１に、カメラによるクロストーク測定値（すなわち本実施例）と、従来のパワーメータ法によるクロストーク測定値（参考例）を示す。なお、カメラによるクロストーク測定は、第３工程において画像処理を行ってリファレンス光のすその影響を除去する方法を用いる以外は、実施例１の第２〜第４工程と同様にして繰り返し３回実施した。これより、本実施例と参考例の測定値は良く一致していることが分かる。

（実施例３）
３２ＣＦのパラメータは、ファイバ長５．８ｋｍ、クラッド径２４４．２μｍ、最近接の平均コア間距離２９．０μｍ、第二近接（対角）の平均コア間距離４０．９μｍ、１ｋｍ伝搬後カットオフ波長≦１．５３μｍである。図１１には、本実施例でＭＣＦとして用いた３２ＣＦの端部の写真を示す。ＭＣＦ端面上にマーカーを有してもよい。また、３２ＣＦのコア番号を図１２に示す。

この３２ＣＦ（ＭＣＦ）に対して、改良した測定系を用いてクロストークの測定を行った。この改良した測定系では、ＭＣＦの出射端の次に対物レンズを配置し、対物レンズの次に空間フィルタを配置し、空間フィルタの次に集光レンズ、ＮＤフィルタ（必要な場合）及びカメラを配置した。また、ＭＣＦの出射端から空間フィルタの間には鏡筒を配置せず、空間フィルタからカメラの間には鏡筒を配置した。さらに、実施例１と同様に、第１工程によってダミーファイバの端部における出射パターンを撮影し、ダミーファイバに入射したパワーと出射パターンとの相関データを取得した（図示略）。

３２ＣＦの２６番コア（＃２６）又は２９番コア（＃２９）を励振し、実施例１の第３工程と同様の手順でクロストーク光を撮影したところ、図１３のような画像が得られた。図１３（ａ）は２６番コア励振時、図１３（ｂ）は２９番コア励振時を示す。

画像中には不要な反射とみられる光は確認できないが、図１３（ａ）においてはマスキングの周囲にリファレンス光のすそがクロストーク光に重なっていることが確認できる。また、２６番コアの周囲では、最近接コア（奇数番：＃２３、＃２５、＃２７、＃２９）へのクロストーク光は確認できるが、第二近接コア（偶数番：＃１０、＃２４、＃２８、＃３２）へのクロストーク光は確認できないことが分かる。これは、第二近接コアへのクロストークが、最近接コアへのクロストークよりも小さい（少なくとも１０ｄＢ程度以上）ためである。これは、従来のパワーメータ法での測定結果からも確認されている。図１３（ｂ）においても、図１３（ａ）よりは少ないもののマスキングの周囲にリファレンス光のすそが見られるが、周囲８コア（最近接コア及び第二近接コア）のすべてのクロストーク光が確認できた。

図１４に、波長１５５０ｎｍにおけるコア間のクロストーク（ＸＴ）測定結果を示す。ここで、「1st time」、「2nd time」及び「3rd time」は、カメラによるクロストーク測定値（すなわち本実施例）を示す。また、「ＰＭ」は、従来のパワーメータ法によるクロストーク測定値（参考例）を示す。なお、カメラによるクロストーク測定は、実施例２と同様に、第３工程において画像処理を行ってリファレンス光のすその影響を除去する方法を用いる以外は、実施例１の第２〜第４工程と同様にして繰り返し３回実施した。これより、−５０ｄＢ／ファイバ長に近いクロストークが測定できており、本実施例と参考例の測定値は良く一致していることが分かる。なお、本実施例においては、画像処理を行わない場合、最近接コアへのクロストークが数ｄＢ程度悪く測定されることも確認している。

１０…測定装置、１１…マルチコアファイバ、１２…入射端、１３，３６…ダミーファイバ、１４，３１…光源、１５…出射端、１６…出射光、１７…撮影手段、２１，３９…カメラ、２２…スクリーン。

Claims

ダミーファイバの端部における出射パターンを撮影し、前記ダミーファイバに入射したパワーと前記出射パターンとの相関データを取得する準備工程と、
前記ダミーファイバを介してマルチコアファイバに光を入射したコアから出射されるリファレンス光のパワーを測定する工程と、
前記リファレンス光をマスキングした状態で、前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影し、前記クロストーク光の撮影データ及び前記相関データから前記クロストーク光のパワーを推定する工程と、
前記リファレンス光のパワー及び前記クロストーク光のパワーからクロストークを求める工程と、を有し、
前記出射パターン及び前記クロストーク光の撮影は、前記マルチコアファイバの端部から、ダミーファイバを介さずに、空間を介してカメラ、スクリーン又は複数の受光素子を配置して行うことを特徴とするマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
前記リファレンス光のパワーの測定は、前記マルチコアファイバの端部から空間を介してカメラ、スクリーン又は複数の受光素子を配置して前記リファレンス光を撮影し、前記リファレンス光の撮影データ及び前記相関データから前記リファレンス光のパワーを推定することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、遮光性を有する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、光を反射する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
前記マルチコアファイバに光を入射したコアの出射側の光路上に、光を拡散する材料を配置することにより、前記リファレンス光をマスキングすることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
前記クロストーク光の撮影データ及び前記相関データから前記クロストーク光のパワーを推定する工程において、前記クロストーク光の撮影データに対し、前記クロストーク光への前記リファレンス光の重なりを除去する画像処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバのクロストーク測定方法を行うマルチコアファイバのクロストーク測定装置であって、
ダミーファイバに入射したパワーと前記ダミーファイバの端部における出射パターンとの相関データを取得する手段と、
前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアから出射されるリファレンス光のパワーを測定あるいは前記相関データから推定する手段と、
前記リファレンス光をマスキングする手段と、
前記ダミーファイバを介して前記マルチコアファイバに光を入射したコアとは異なるコアから出射されるクロストーク光を撮影する手段と、
前記クロストーク光のパワーを前記相関データから推定する手段と、
前記リファレンス光のパワーと前記クロストーク光のパワーとの比からクロストークを求める手段と、を有し、
前記クロストーク光を撮影する手段は、前記マルチコアファイバの端部から空間を介して配置された、カメラ、スクリーン又は複数の受光素子を含むことを特徴とするマルチコアファイバのクロストーク測定装置。