JPH01134225A - 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 - Google Patents
単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置Info
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- JPH01134225A JPH01134225A JP29196287A JP29196287A JPH01134225A JP H01134225 A JPH01134225 A JP H01134225A JP 29196287 A JP29196287 A JP 29196287A JP 29196287 A JP29196287 A JP 29196287A JP H01134225 A JPH01134225 A JP H01134225A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 35
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、単一モード光ファイバの遠視野像（ｆａｒ−
ｆｉｅｌｄ ｐａｔｔｅｒｎ ； ＦＦＰ）を計測して
モードフィールド径を求める測定装置に関し、特にその
測定動作の高速化および高精度化を図るとともに、装置
の小型化を図ったものである。
ｆｉｅｌｄ ｐａｔｔｅｒｎ ； ＦＦＰ）を計測して
モードフィールド径を求める測定装置に関し、特にその
測定動作の高速化および高精度化を図るとともに、装置
の小型化を図ったものである。
第４図は従来のこの種単一モード光ファイバフィールド
径測定装置を示す。ここで、ｌは光源、２は測定に係る
被測定ファイバである。３はＧｅ−ＡＰＤなどの光電変
換素子（受光素子）で構成した受光器であり、不図示の
走査機構により、被測定ファイバ２の端部０を中心とし
て半径Ｒの円弧状に走査される。４は受光−器３からの
信号を増幅するロックインアンプやＡ／Ｄ変換を行うＡ
／Ｄ変換器を含む増幅部である。５は走査機構を制御し
て受光器３を走査させると共に、増幅部４の出力に基づ
いて単一モード光ファイバのモードフィールド径を演算
するコンピュータ、６は光源１および増幅部４の駆動信
号を発生する信号発生器である。
径測定装置を示す。ここで、ｌは光源、２は測定に係る
被測定ファイバである。３はＧｅ−ＡＰＤなどの光電変
換素子（受光素子）で構成した受光器であり、不図示の
走査機構により、被測定ファイバ２の端部０を中心とし
て半径Ｒの円弧状に走査される。４は受光−器３からの
信号を増幅するロックインアンプやＡ／Ｄ変換を行うＡ
／Ｄ変換器を含む増幅部である。５は走査機構を制御し
て受光器３を走査させると共に、増幅部４の出力に基づ
いて単一モード光ファイバのモードフィールド径を演算
するコンピュータ、６は光源１および増幅部４の駆動信
号を発生する信号発生器である。
第５図はこのような装置により測定されたＦＦＰの一例
を示し、当該測定データが増幅部４でＡ／Ｄ変換されて
コンピュータ５により読取られる。そして、コンピュー
タ５は次式（１）に基づいてモードフィールド径２Ｗを
演算し、出力する。
を示し、当該測定データが増幅部４でＡ／Ｄ変換されて
コンピュータ５により読取られる。そして、コンピュー
タ５は次式（１）に基づいてモードフィールド径２Ｗを
演算し、出力する。
ただし、λは光源１の波長である。
第４図示の構成において、受光器３が走査される円弧状
の走査半径（すなわちファイバ２の一端と受光器３との
間隔）Ｒは、従来経験的に８０ｍｍ程度とされていた（
電気通信研究所、研究実用化報告Ｖｏ１．３５．ＮＯ，
７，１９８６（Ｆ）第７３６頁）。
の走査半径（すなわちファイバ２の一端と受光器３との
間隔）Ｒは、従来経験的に８０ｍｍ程度とされていた（
電気通信研究所、研究実用化報告Ｖｏ１．３５．ＮＯ，
７，１９８６（Ｆ）第７３６頁）。
第６図は、この半径Ｒとモードフィールド測定値の関係
を示す。ここで、受光器３としては公称８０μｍφの受
光面をもつＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮダイオードを用いた。
を示す。ここで、受光器３としては公称８０μｍφの受
光面をもつＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮダイオードを用いた。
図中ドツトで示すものは測定値であり、Ｒ≧５０ｍｍで
測定値は飽和している。したがって、第４図示の測定装
置においてＲ−８０ｍｍの採用は妥当である。
測定値は飽和している。したがって、第４図示の測定装
置においてＲ−８０ｍｍの採用は妥当である。
一方、同図中の実線はフレネル回折積分、すなわち
・ｅＸＰ〔（Ｐ／Ｗ）２〕ρｄｐｒｃｈｐｄｒ （
２）（但しく２）式においてｉｔ、 Ｉｑは極座標表示
による受光面内積分、ａは受光器半径、Ｊｏは０次ベッ
セル関数、ρは被測定ファイバ半径座標値、ｋ＝２π／
λである。） による計算値を示す。なお、計算ではモードフィールド
直径ｌＯμｍのガウス界を考えており、計算ではＲ≧１
０＋ｎｍで飽和している。この実験値と計算値とのずれ
の原因を考察した結果、受光素子の有効受光面積は一般
に公称値より大きいことが判明した。
２）（但しく２）式においてｉｔ、 Ｉｑは極座標表示
による受光面内積分、ａは受光器半径、Ｊｏは０次ベッ
セル関数、ρは被測定ファイバ半径座標値、ｋ＝２π／
λである。） による計算値を示す。なお、計算ではモードフィールド
直径ｌＯμｍのガウス界を考えており、計算ではＲ≧１
０＋ｎｍで飽和している。この実験値と計算値とのずれ
の原因を考察した結果、受光素子の有効受光面積は一般
に公称値より大きいことが判明した。
第７図は受光面感度分布の測定例を示す。受光素子は公
称受光面外でも感度をもつので、受光器３として用いた
場合、等価的に大受光面積を有する受光器となることに
なる。従って半径Ｒをより大としないとＦ（θ）の測定
誤差が大きくなるものと考えられる。
称受光面外でも感度をもつので、受光器３として用いた
場合、等価的に大受光面積を有する受光器となることに
なる。従って半径Ｒをより大としないとＦ（θ）の測定
誤差が大きくなるものと考えられる。
従って、第４図示の構成では、誤差低減のためには半径
Ｒを犬とし、より大きな光学系を要するという問題点が
生じる。加えて、第４図示の構成には、半径Ｒの増大に
伴って、良好な信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）を確保すべくロ
ックインアンプが用いられている。このため、測定値が
安定するまでに時間を要し、１回の測定当り１０分前後
の時間が必要となる問題があった。さらに加えて、受光
素子の公称後以外の部分の光学感度は通常仕様化されて
おらず、Ｒに関する誤差補償のためには受光素子の面感
度分布を調べる選別やテストが必要となるという問題点
もあった。
Ｒを犬とし、より大きな光学系を要するという問題点が
生じる。加えて、第４図示の構成には、半径Ｒの増大に
伴って、良好な信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）を確保すべくロ
ックインアンプが用いられている。このため、測定値が
安定するまでに時間を要し、１回の測定当り１０分前後
の時間が必要となる問題があった。さらに加えて、受光
素子の公称後以外の部分の光学感度は通常仕様化されて
おらず、Ｒに関する誤差補償のためには受光素子の面感
度分布を調べる選別やテストが必要となるという問題点
もあった。
本発明の目的は、乙のような受光素子の面感度分布に依
存する誤差要因を低減し、かつ被測定ファイバ端面とセ
ンサとの間隔Ｒを減少させることにより、小型にして高
速度のモードフィールド径測定が可能な単一モード光フ
ァイバのモードフィールド径測定装置を提供することに
ある。
存する誤差要因を低減し、かつ被測定ファイバ端面とセ
ンサとの間隔Ｒを減少させることにより、小型にして高
速度のモードフィールド径測定が可能な単一モード光フ
ァイバのモードフィールド径測定装置を提供することに
ある。
そのために、本発明は、単一そ一ド光ファイバの一端か
らの出射光を受容するセンサを具え、センサを一端に対
して走査させて単一モード光ファイバの遠視野像を計測
することにより、単一モードファイバのモードフィール
ド径を測定する単一モードファイバのモードフィールド
径測定装置において、センサを、少くとも一端が単一モ
ードファイバの一端に対して走査される計測用光ファイ
バと、計測用光ファイバの他端に結合した光電変換素子
から成る受光部材とで構成したことを特徴とするもので
ある。
らの出射光を受容するセンサを具え、センサを一端に対
して走査させて単一モード光ファイバの遠視野像を計測
することにより、単一モードファイバのモードフィール
ド径を測定する単一モードファイバのモードフィールド
径測定装置において、センサを、少くとも一端が単一モ
ードファイバの一端に対して走査される計測用光ファイ
バと、計測用光ファイバの他端に結合した光電変換素子
から成る受光部材とで構成したことを特徴とするもので
ある。
本発明では、遠視野像（Ｆ’ＦＰ）の測定に、従来のよ
うに受光部材を直接用いるのではなく、計測用光ファイ
バを介して測定を行う。これにより、光電変換素子の受
光面感度分布特性が保障され、さらにこれによってＲ値
も従来の数分の１に短縮できることになる。
うに受光部材を直接用いるのではなく、計測用光ファイ
バを介して測定を行う。これにより、光電変換素子の受
光面感度分布特性が保障され、さらにこれによってＲ値
も従来の数分の１に短縮できることになる。
以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す。ここで、第４図
と同様に構成できる各部については対応個所に同一符号
を付してその説明は省略する。
と同様に構成できる各部については対応個所に同一符号
を付してその説明は省略する。
本例に係る装置では、第４図示の従来例のように被測定
ファイバ２の端部Ｏより発せられる光を受光器３に直接
受光するのではなく、計測用光ファイバ７を介して受光
するようにしである。このために、円弧状走査を行う走
査機構には治具７°により計測用光ファイバ７の一端を
固定して当該端面が被測定ファイバ２の光軸に対して円
弧状に走査されるようにするとともに、計測用光ファイ
バ７の他端面を受光器３に光学的に結合させである。
ファイバ２の端部Ｏより発せられる光を受光器３に直接
受光するのではなく、計測用光ファイバ７を介して受光
するようにしである。このために、円弧状走査を行う走
査機構には治具７°により計測用光ファイバ７の一端を
固定して当該端面が被測定ファイバ２の光軸に対して円
弧状に走査されるようにするとともに、計測用光ファイ
バ７の他端面を受光器３に光学的に結合させである。
そして、受光器出力をアンプ８により増幅し、これをデ
ジタルボルトメータ９を介してコンピュータ５に人力す
ることにより、ＦＦＰの測定ないしモードフィールドの
演算を行う。
ジタルボルトメータ９を介してコンピュータ５に人力す
ることにより、ＦＦＰの測定ないしモードフィールドの
演算を行う。
第２図は第１図示の装置を用いて計測を行ったとぎの半
径Ｒとモードフィールド直径の測定誤差との関係を示す
。この実験では、コア直径８０μｍ、Δｎ−１，１にの
計測用光ファイバ７を用いた。
径Ｒとモードフィールド直径の測定誤差との関係を示す
。この実験では、コア直径８０μｍ、Δｎ−１，１にの
計測用光ファイバ７を用いた。
また、図には、受光面直径８０，４ＺＩｌｌのＩｎＧａ
Ａｓ−ＰＩＮダイオードで構成された受光器３を有し、
被測定ファイバ２より直接受光を行う形態の従来例によ
るデータを参考のために併記しである。
Ａｓ−ＰＩＮダイオードで構成された受光器３を有し、
被測定ファイバ２より直接受光を行う形態の従来例によ
るデータを参考のために併記しである。
第２図より明らかなように、第１図示の構成により得た
実測値（破線）とフレネル回折積分による計算値（実線
）とは比較的一致しており（同図における０−８０μｍ
φＳＩの曲線）、モードフィールド直径測定値はＲ≧約
５ｍｌ１１で飽和している。
実測値（破線）とフレネル回折積分による計算値（実線
）とは比較的一致しており（同図における０−８０μｍ
φＳＩの曲線）、モードフィールド直径測定値はＲ≧約
５ｍｌ１１で飽和している。
この結果、従来例によるものに比較して、Ｒをｌ／１０
程度に設定しても問題がなく、装置の高速化、小型化に
貢献できることになる。また、一般の受光素子を直接利
用する場合に比較して、受光面感度分布のチエツク作業
などが不要であり、しかも測定を高精度化できる利点も
ある。半径Ｒがｌ／１０になると信号光パワ密度は１０
０倍になりＳ／Ｎ比の極めて良好なシステム構成が可能
となる。当然、従来例において用いられたロックインア
ンプも不要となり、Ｒ−１０１１１ｍとして実測した場
合、測定時間は約１分となって１０倍の高速化が達成さ
れた。
程度に設定しても問題がなく、装置の高速化、小型化に
貢献できることになる。また、一般の受光素子を直接利
用する場合に比較して、受光面感度分布のチエツク作業
などが不要であり、しかも測定を高精度化できる利点も
ある。半径Ｒがｌ／１０になると信号光パワ密度は１０
０倍になりＳ／Ｎ比の極めて良好なシステム構成が可能
となる。当然、従来例において用いられたロックインア
ンプも不要となり、Ｒ−１０１１１ｍとして実測した場
合、測定時間は約１分となって１０倍の高速化が達成さ
れた。
なお、計測用光ファバ７としては、入射角度感度分布が
良好なステップ型ファイバが望ましく、さらにその開口
数も大きい方が望ましい。
良好なステップ型ファイバが望ましく、さらにその開口
数も大きい方が望ましい。
第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、本例では
円弧状走査機構に換えて、パルスモータまたはサーボモ
ータ等を駆動源に有し、計測用光ファイバ７の端面な直
線状に走査させる走査機構ｌＯを設けである。そして本
例では、ＦＦＰを次式（３）により補正する。
円弧状走査機構に換えて、パルスモータまたはサーボモ
ータ等を駆動源に有し、計測用光ファイバ７の端面な直
線状に走査させる走査機構ｌＯを設けである。そして本
例では、ＦＦＰを次式（３）により補正する。
Ｆ（θ）−Ｆ’（θ）・［（Ｒ２÷ｄ２）／Ｒ２１・（
１／ｃａｓθ） （３）ここで、Ｆ’（θ）は測定値
、ｄは被測定ファイバ２の光軸と測定用ファイバ７の光
軸との隔り距離であり、［（Ｒ２◆ｄ２）／Ｒ２］項は
、光線密度逆自乗則補正項、（１／ｃｏｓθ）項は測定
用光フアイバ受光端面の角度補正項である。
１／ｃａｓθ） （３）ここで、Ｆ’（θ）は測定値
、ｄは被測定ファイバ２の光軸と測定用ファイバ７の光
軸との隔り距離であり、［（Ｒ２◆ｄ２）／Ｒ２］項は
、光線密度逆自乗則補正項、（１／ｃｏｓθ）項は測定
用光フアイバ受光端面の角度補正項である。
本例に係る構成によると、円弧スキャンを行わないので
、構成が極めて簡単かつ容易となり、装置を葎価に構成
できる利点がある。また、ファイバ端面間圧ｉＲは１０
ｍｍ程度で十分であるので、走査幅は、被測定光の拡が
り角度最大値を０．２ｒａｄとすると、±２ｍｍ程度が
可動範囲の小型の走査機構ｌＯを用いることが可能とな
り、測定光学系の小型化に貢献できる。このため、単一
モード光ファイバの出荷検査時に必要とされる他の検査
項目（損失、分散など）の測定装置と組合せて、小型で
高速な自動検査システム構築にも適する利点が生じる。
、構成が極めて簡単かつ容易となり、装置を葎価に構成
できる利点がある。また、ファイバ端面間圧ｉＲは１０
ｍｍ程度で十分であるので、走査幅は、被測定光の拡が
り角度最大値を０．２ｒａｄとすると、±２ｍｍ程度が
可動範囲の小型の走査機構ｌＯを用いることが可能とな
り、測定光学系の小型化に貢献できる。このため、単一
モード光ファイバの出荷検査時に必要とされる他の検査
項目（損失、分散など）の測定装置と組合せて、小型で
高速な自動検査システム構築にも適する利点が生じる。
以上説明したように、本発明によれば、受光器を構成す
る受光素子の受光面感度分布に依存しないＦＦＰ測定が
可能となり、小型にして高速かつ高精度の測定が可能な
単一モード光ファイバのモードフィールド測定装置を実
現できる利点がある。
る受光素子の受光面感度分布に依存しないＦＦＰ測定が
可能となり、小型にして高速かつ高精度の測定が可能な
単一モード光ファイバのモードフィールド測定装置を実
現できる利点がある。
第１図は本発明単一モード光ファイバのモードフィール
ド径測定装置の第１の実施例を示すブロック図、 第２図は第１図示の実施例によるモードフィールド径測
定値の走査半径Ｒに対する依存性を説明するための線図
、 第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第４図は従来の単一モード光ファイバのそ−ドフィール
ド径測定装置の構成を示すブロック図、 第５図は単一モード光ファイバの遠視野像（ＦＦＰ）の
−例を示す線図、 第６図は単一モード光ファイバのモードフィールド径の
第４図示の従来例による測定実験値と計算値とを説明す
るための説明図、 第７図は受光器として用いられる受光素子の受光面感度
分布の一例を示す説明図である。 １ ・・・ 光源、 ２ ・・・ 被測定ファイバ、 ３ ・・・ 受光器、 ４ ・・・ 増幅部、 ５ ・・・ コンピュータ、 ６ ・・・ 信号発生器、 ７ ・・・ 計測用光ファイバ、 ８ ・・・ アンプ、 ９ ・・・ デジタルボルトメータ、 ｌＯ・・・ 直線状走査機構。 特許出願人 日木電信電話株式会社イで 理 人
弁理士 谷 義 −第４図 θ 第５図 第６図
ド径測定装置の第１の実施例を示すブロック図、 第２図は第１図示の実施例によるモードフィールド径測
定値の走査半径Ｒに対する依存性を説明するための線図
、 第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第４図は従来の単一モード光ファイバのそ−ドフィール
ド径測定装置の構成を示すブロック図、 第５図は単一モード光ファイバの遠視野像（ＦＦＰ）の
−例を示す線図、 第６図は単一モード光ファイバのモードフィールド径の
第４図示の従来例による測定実験値と計算値とを説明す
るための説明図、 第７図は受光器として用いられる受光素子の受光面感度
分布の一例を示す説明図である。 １ ・・・ 光源、 ２ ・・・ 被測定ファイバ、 ３ ・・・ 受光器、 ４ ・・・ 増幅部、 ５ ・・・ コンピュータ、 ６ ・・・ 信号発生器、 ７ ・・・ 計測用光ファイバ、 ８ ・・・ アンプ、 ９ ・・・ デジタルボルトメータ、 ｌＯ・・・ 直線状走査機構。 特許出願人 日木電信電話株式会社イで 理 人
弁理士 谷 義 −第４図 θ 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）単一モード光ファイバの一端からの出射光を受容す
るセンサを具え、該センサを前記一端に対して走査させ
て前記単一モード光ファイバの遠視野像を計測すること
により、前記単一モード光ファイバのモードフィールド
径を測定する単一モード光ファイバのモードフィールド
径測定装置において、 前記センサを、少くとも一端が前記単一モード光ファイ
バの前記一端に対して走査される計測用光ファイバと、
該計測用光ファイバの他端に結合した光電変換素子から
成る受光部材とで構成したことを特徴とする単一モード
光ファイバのモードフィールド径測定装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の単一モード光ファイバ
のモードフィールド径測定装置において、前記計測用光
ファイバを段階型屈折率分布を有するものとしたことを
特徴とする単一モード光ファイバのモードフィールド径
測定装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の単一モ
ード光ファイバのモードフィールド径測定装置において
、前記計測用光ファイバの前記一端を、前記単一モード
光ファイバの前記一端を中心として円弧状に走査するこ
とにより前記遠視野像を計測するようにしたことを特徴
とする単一モード光ファイバのモードフィールド径測定
装置。 ４）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の単一モ
ード光ファイバのモードフィールド径測定装置において
、前記計測用光ファイバの前記一端の光軸を前記単一モ
ード光ファイバの前記一端の光軸と平行に保って走査さ
せて空間パワ分布を測定し、前記単一モード光ファイバ
の前記一端と前記計測用光ファイバの前記一端との距離
と、前記単一モード光ファイバの前記一端の中心からみ
た前記計測用光ファイバの前記一端の中心の光軸に対す
る仰角とによって光パワ分布を補正することにより、前
記遠視野像を求めるようにしたことを特徴とする単一モ
ード光ファイバのモードフィールド径測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291962A JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291962A JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134225A true JPH01134225A (ja) | 1989-05-26 |
| JPH0656351B2 JPH0656351B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17775717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291962A Expired - Lifetime JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656351B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002059665A3 (en) * | 2001-01-24 | 2003-02-20 | Adc Telecommunications Inc | Mems optical switch including tapered fiber with hemispheric lens |
| JP2014009956A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ測定方法 |
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| JPS6168532A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバのスポツトサイズ測定方法 |
| JPS6191538A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単一モ−ド光フアイバのスポツトサイズ測定方法 |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62291962A patent/JPH0656351B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0656351B2 (ja) | 1994-07-27 |
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