JPH02179439A - 単一モード光フアイバのモードフィールド径の測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、遠視野像（以下ＦＦＰ）法による。単一モ
ード光ファイバのすモードフィールド径の測定方法の改
善に関するもので、特にモードフィールド径の精度に大
きく影響するダイナミックレンジの拡大に関係するもの
である。

［従来の技術］ 単一モード光ファイバのモードフィールド径は、次のよ
うに、ＦＦＰの二次モーメントに関係した値となってい
る。

ただし、Ｐ＝に・ｓｉｎθ ′？：　ＦＦＰによる界分布 モこで１次の方法によるＦＦＰの測定が行われている（
文献ｌおよび２参照）。

すなわち、第７図において、 ｌＯは被測定の光ファイバ、 ２０は受光素子で、回転するアーム３０の先端にとりつ
けてあり、光ファイバ１０の出射端面１２を中心とする
円周上をステップ式に一定の角度ずつ移動する。

３４は光源である。

ＦＦＰの測定例を第８図に示す。

また、（１）式によるモードフィールド径の計算値とダ
イナミックレンジとの関係の例を、第９図に示す。

上の文献によれば、光源３４に波長１．３０４ｍまたは
１．５５μ層のレーザダイオード（ＬＤ）、受光素子２
０に受光径１００　ｐ閣の７バランシエフオトダイオー
ド（ＡＰＤ）、出射端面１２〜受光素子２０間の距離ｄ
を８０１．測定（サンプリング）間隔を１度としたとき
、ダイナミックレンジを３５ｄＢ以上にすれば、モード
フィールド径を１％以内の精度で測定できるとある。

なお、ダイナミックレンジは、検出可能な最小パワー強
度と、θ＝０における強度との比である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記条件の場合、そのダイナミックレンジは５
およそ４０ｄＢ前後であり、測定精度ギリギリである。

さらに、多くの単一モード光ファイバについて、モード
フィールド径とダイナミックレンジとの関係を調べたと
ころ、ダイナミックレンジが３５ｄＢでは、モードフィ
ールド径が１％以内に集束しないもののあることが分っ
た。

特に分散シフト単一モード光ファイバに代表される規格
化周波数（Ｖ）の小さい単一モード光ファイバでは、こ
のような傾向が多く見受けられた。

ダイナミックレンジを拡大するには、以下の方法が考え
られる。

（１）光源の光出力を上げる。

（２）受光素子の感度を上げる。

（３）受光素子と光ファイバの出射端面との距離ｄを小
さくする。

（０受光素子の径を大きくする。

しかし、上記の、 （１）については、市販のＬＤを用いる限り、大幅な拡
大はできない。

（２）については、常温で、ＡＰＤまたはｐｉｎ−ＦＤ
を用いる限り、大幅な拡大はできない。

そこで、上記の（３）と（４）について検討してみる。

上記の測定条件では、受光素子２０の径による角度分解
能（約０．０７度）に比べて、測定角度間隔（１度）が
大きい。

それら２つがほぼ等しくなるまで、距１１１１ｄを近づ
けるか、受光素子２０の径を大きくすることが考えられ
る。

しかし、距離ｄを小さくした場合、大きくした場合に比
べて、受光素子２０の回転の中心と出射端面１２どの位
置ズレに対して測定誤差が大きくなる。

このことは以下の例を考えると理解できる。

すなわち、距ｌｌｌ１ｄを倍にし、受光素子２０の径も
倍にした測定系を考える。

このとき、受光できる角度は等しくなるため、ダイナミ
ックレンジは変らない。

しかし受光素子２０の回転の中心と出射端面１２との位
鐙ズレを考えると、２つの測定系の相似から、許される
位芒ズレも倍になると考えられる。

よって上記（３）の場合、距離ｄを小さくすることによ
り、光ファイバ１０の設置位置に対して高い精度がいる
ようになり１問題である。

結局、（０の受光素子２０径を大きくする方法がよいこ
とが判断できる。しかし、受光径の大きい素子は暗電流
が大きく、面感度にバラツキがでてくる。

［課題を解決するための手段］ 受光素子２０には現状のものを用い、その直前にコリメ
ータレンズ４０を置くことにより（第１図）、等価的に
受光面積を大きくした。

また、受光素子２０の代りに、コリメータレンズ４０が
光ファイバｌＯの出射端面１２を中心とする円周上を移
動するようにしく第２図）、そのコリメータレンズ４０
と受光素子２０とが光ファイバ５０によって結ばれるよ
うにしてもよい。

［第１実施例］　（第１図） ［１］構成 受光素子２０の直前にコリメータレンズ４０を置く。

受光素子２０．コリメータレンズ４０ともにアーム３０
の段部の上に載り、いっしょに移動する。

コリメータレンズ４０の受光径（レンズ径）は、受光素
子２０に比べて、相当（たとえばｌＯ倍程度）大きいも
のを用いる。

〔２］作用 コリメータレンズ４０に入射した光がすべて受光素子２
０に入射するので、受光素子２０の受光径を拡大したと
同じことになる。

したがって、この場合は、出射端面１２とコリメータレ
ンズ４０間の距ａｌｄを大きくすることができる。ｄを
大きくすることにより、コリメータレンズ４０の回転の
中心と出射端面１２との位置ズレに対する測定誤差が小
さくなる。

［第２実施例］・（第２図） アーム３０の先端にコリメータレンズ４０だけ設訂し、
受光素子２０との間を、光ファイバ５０および集光レン
ズ５２を介して接続する。

これによる利点は、受光素子２０およびその信号増幅部
を雑音源より遮蔽できることにある。

また、より広いダイナミックレンジを求めて受光素子２
０を冷却する場合にも便利である。

［測定例］ ■出射端面１２〜コリメータレンズ４０間の距肉良ｄ：
２００■層　。

■コリメータレンズ（４０のレンズｇ：　　１韻。

角度分解能：約０．２９度 ■試験単一モード光ファイバ Ａニステップコア型（Δ＝０．３５％）Ｂ：デュアルシ
ェイプコア分散シフト型の場合である。

−・第３図にファイバＡのＦＦＰの測定結果を、・第４
図にファイバＢのＦＦＰの測定結果を、それぞれ示す。

なお、それぞれに、従来の測定結果も併記した。

従来の測定結果では、ダイナミックレンジは４０ｄＢ弱
なのに対して１本発明においてはｅｏｄＢ弱に広がって
いることが分る。

＊５［ｉｌと第６図に、ファイバＡ、Ｂの測定角度間隔
を変えたときの、モードフィールド径とダイナミックレ
ンジとの関係を示す。

ファイバＡ、Ｂともに、測定角度間隔０．２５度、ダイ
ナミックレンジ５０ｄＢにおいて、モードフィールド径
のダイナミックレンジ依存性と測定角度間隔の依存性の
両方とも、集束していることが分る。

よって、ファイバＡが１１．０５ＩＬ層、ファイバＢが
８．１２１Ｌ層のモードフィールド径であるといえる。

測定精度を１％以内にする場合、ファイバＡの場合は、
測定角度間隔を０．７５度以内でかつダイナミックレン
ジ２６ｄＢ以上にしなければならない。

また、ファイバＢの場合は、測定角度間隔を１度以内で
かつダイナミックレンジ３７ｄＢ以上にしなければなら
ない。

よって、これら２種のようなファイバを、測定精度を１
％以内にする場合は、測定角度間隔を０．７５度以内で
かつダイナミックレンジ３７ｄＢ以上にしなければなら
ない。

【発明の効果］ （１）受光素子の直前にコリメータレンズを付けておい
て、遠視野像を測定するので、ダイナミー、クレソンが
拡大され、その結果非常に高い精度でモードフィールド
径を測定できる。

（２）光ファイバの出射端面を中心とする円周上をＳ多
動するコリメータレンズならびに当該コリメータレンズ
４０と光ファイバによって結ばれる受光素子によって、
光ファイバから出射する光の遠視野像を測定するので、
非常に高い精度でモードフィールド径を測定できるし、
また、受光素子およびその信号増幅部を雑音源より遮蔽
できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明にかかるもので、 第１図は第１実施例の説明図、 第２図は第２実施例の説明図、 第３図はファイバＡのＦＦＰ測定結果を示し、第４図は
ファイバＢのＦＦＰ測定結果を示し、第５図はファイバ
Ａのモードフィールド径のダイナミックレンジ依存性を
示し、 第６図はファイバＢのモードフィールド径のダイナミッ
クレンジ依存性を示す。 第７図以下は従来技術にかかるもので、第７図はＦＦＰ
Ｉ定法の説明図、 第８図はＦＦＰ測定結果の例を示し、 第９図はモードフィールド径のダイナミックレンジ依存
性の例を示す。 ｌＯ：光ファイバ　　１２：出射端面 ２０：受光素子　　　３０：アーム ３４：光源　　　　　４０：コリメータレンズ５０：光
ファイバ　　５２：集光レンズイハ゛ＩＡ （崖） 第３図 フ 了 イ ｌマ ２゜ 第４ 図 角 度 （戊） 第７図 デ′イナセグクνレジ°（ｄＢ） 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの出射端面を中心とする円周上を移動
   する受光素子によって、前記光ファイバから出射する光
   の遠視野像を測定し、得られた当該遠視野像から計算に
   よってモードフィールド径を求める方法において、 前記受光素子の直前にコリメータレンズを付けておいて
   前記遠視野像を測定する、単一モード光ファイバのモー
   ドフィールド径の測定方法。
2. （２）光ファイバの出射端面を中心とする円周上を移動
   するコリメータレンズならびに当該コリメータレンズと
   光ファイバによって結ばれる受光素子によって、前記光
   ファイバから出射する光の遠視野像を測定し、得られた
   当該遠視野像から計算によってモードフィールド径を求
   める、単一モード光ファイバのモードフィールド径の測
   定方法。