JPH03502731A - 光パワーメータ - Google Patents

光パワーメータ

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JPH03502731A
JPH03502731A JP1501537A JP50153789A JPH03502731A JP H03502731 A JPH03502731 A JP H03502731A JP 1501537 A JP1501537 A JP 1501537A JP 50153789 A JP50153789 A JP 50153789A JP H03502731 A JPH03502731 A JP H03502731A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 光パワーメータ 本発明は光ファイバに沿って通過する光エネルギの光パワーを測定するための装 置、特に携帯用光パワーメータに関する。
典型的に光フアイバ伝送システムは、−緒に接続された(例えばスプライスまた は融合によって)複数の光フッイノくによってそれぞれ構成された複数の個々の 伝送通路を含む。
問題はこのようなシステムの保守に関して、特に所定の伝送通路が許容できない パワー損失を有する場合に生じる。このような場合、その伝送通路を構成する非 常に多数の光ファイバにおいてパワー伝送を測定する必要がある。既知の光ノく ワーメータはパワー測定のために切裂かれたファイバ端部を必要とする。この要 求はシステムの中断を伴うだけでなく、時間的な浪費であり、特別な工具の使用 およびオペレータによ “る高レベルの技術が必要である。
光ファイバが十分に小さい半径により曲げられた場合、光ファイバによって伝達 された光線は曲げられたファイバから漏洩し得るという既知の事実を利用する種 々の装置および構造も知られている。ヨーロッパ特許出願第0211537A号 明細書において、スプライスの前に整列したファイバにおいて使用するための局 部発射および検出技術の改良について記載されており、それにおいて光ファイバ はファイバの曲げられた位置で光検出器または光源に光学的に結合されている。
ファイバは湾曲したマンドレルの周囲に曲げられ、光検出の場合には曲げられた ファイバから放射する光は弾性的に変形可能な光カップラによって送られ、堅牢 な透明体によって検出器に限定される。この技術の第1の目的は予めスプライス されたファイバの整列であるため、結合装置が低い挿入損失を呈する必要はない 。事実、結合装置は光の局部発射に効果的であるため、それは高い挿入損失を呈 すると考えられ、有効なレベルの光のクラッドファイバ中への局部発射を可能に するために小さく曲げられた半径が必要であると認められている。
さらに、検出器に対する光ファイバの光学的な結合の低効率性は、小さく曲げら れた半径が通常の検出器による検出を保証するために必要なことによる。結局、 このような装置は非侵入結合が要求される遠隔通信システムにおける“活線状態 の”ファイバ上での使用に不適切である。非侵入システムに対する挿入損失の最 大限界は、典型的に約3dBである。この値を越えた挿入損失を持つ装置は伝送 システムの動作限界を越えて、したがってビット率エラーの許容できない増加を 生じる。
さらに曲げ損失現象を使用する既知の光結合装置は日本特許公開58−1886 68号公報に記載されている。ファイバは再度湾曲したマンドレルの周囲で曲げ られ、放射された光は複数の別の光ファイバによって検出器に案内される。これ ら別の光ファイバは、試験下にあるファイバがマンドレルによってプレスされる 湾曲面に対する材料のブロック中に埋設されている。“収集”ファイバはそれぞ れブロックの湾曲面と接触した端部平面を有し、使用の際にそれぞれ試験下にあ るファイバ表面の各隣接部分から直角に延在するように整列されている。複数の “収集”ファイバの使用は漏洩光線の効果的な検出になる。
放射された光の必要レベルは“収集“ファイバに結合されるだけなので、この点 で試験下のファイバが小さい湾曲半径を与えられなければならないこともまた欠 点である。したがって、この装置の挿入損失はまた非常に高いため非侵入測定が “活線“ファイバに関して行われることが許されない。この装置はまた検出器に 対する試験ファイバの非最適結合により損失を受け、小さい湾曲半径を必要とす る。
本発明の目的は、パワー測定のために切裂かれた端部面を必要とせず、試験下の ファイバに良好に光結合する動作の容易な光パワーメータを提供することである 。
さらに本発明の目的は、低い挿入損失を持つ光パワーメータを提供することであ る。
本発明は、曲げられた先導波路を限定する採取素子を備えた光ファイバからの光 放射線を分岐する手段と、使用の際に光ファイバに沿って通過する光エネルギが 曲げられた先導波路に分岐されるように、少なくとも曲げられた通路の内側に実 質的に適合する曲げられた位置で光ファイバをクランプするクランプ手段と、分 岐された光放射線を電気信号に変換する変換器と、前記電気信号の大きさを示す 表示手段とを具備している光ファイバに沿って通過する光エネルギの光パワーを 測定する装置を提供する。採取素子は湾曲部分および直線部分を有し、湾曲部分 が曲げられた光導波路を限定し、直線部分が変換器に分岐された光エネルギを導 く直線導波路を構成していることが好ましい。
好ましい実施例において、ファイバが適合する曲げられた先導波路はファイバに 沿って通過する光エネルギの光パワーの測定が3.5dBより高いこの光エネル ギの減衰を生ぜずに行われることができるように選択された最小曲率半径を有す る。
表示手段はディスプレイ駆動装置およびマルチセグメントLEDバーディスプレ ィによって構成されていることが有効である。駆動装置は増幅された電気信号と 光パワーとの間の既知の関係を使用して都合良く較正される。LEDバーディス プレィは10個のLEDを有し、駆動装置は各LEDが光ファイバの光パワース ペクトルの各4dBウインドウに応答して照明するように動作する。
変換器はゲルマニウム大面積フォトダイオードであってもよく、増幅手段は前置 増幅器および主増幅器によって構成されている。前置増幅器は超低雑音増幅器で あり、さらに装置が電気信号を直線化する対数変換器を具備し、変換器が前置増 幅器と主増幅器との間に位置されていることが有効である。
通常分岐手段は2部分構造の光に対して密閉されたケース中に取付けられ、ケー スの2つの部分は光ファイバの挿入を可能にするように相対的に移動することが できる。ケースはハンドルを具備し、増幅手段および表示手段がハンドル中に取 付けられていることが好ましい。
以下、添付図面を参照して実施例により本発明による光パワーメータを詳細に説 明する。
第1図は、パワーメータの光受光および表示駆動モジュールを示すブロック図で ある。
第2図はパワーメータの光結合装置の側面図である。
第3図はパワーメータ特性を示すグラフである。
図面を参照すると、第1図はパワーメータの一部を形成する電子モジュールを概 略的に示す。モジュールはゲルマニウムの大面積検出器(フォトダイオード)1 を含む。検出器1は2mmの直径を有し、パワー伝送が測定されるべき光ファイ バから分岐された光放射線を採取するように位置されている(以下参照)。検出 器1の応答性は、1300nmの波長における動作に対して最適化される。
検出器1の出力は前置増幅器2によって増幅される。前置増幅器2は超低雑音増 幅器であり、ストレー容量効果を防止するために検出器1に隣接して設けられて いる。前置増幅器2の出力は、出力可視表示が入力光パワー(dBで測定された )と線形になるように前置増幅器2からの出力電圧(光入力の強度に直接比例す る)を直線化する対数変換器3に送られる。さらに変換器3の出力は、10セグ メントLEDバーデイスプレイ6を駆動するディスプレイ駆動装置5に供給する 出力を持つ主増幅器4によって増幅される。電圧調整器および基準ユニット7は 全てのユニット2乃至6に電力を供給する。ユニット7は供給された電力が一定 であることを保証し、それによってユニット7に関連したバッテリイ (示され ていない)が可変出力を有する場合でも測定値の精度を保証する。
第3図は、ファイバコアパワーと光受光器の1例の出力電圧との間の関係を示す グラフである。グラフは3つの異なるファイバ特性すなわち湾曲非感度、中間特 性および湾曲感度に関する結果を表す。示されているように、受光器からの出力 は実質的にファイバの特性から独立している。装置がファイバ特性から独立して いるこの態様の主な理由は、それがファイバコアにおいて伝播する信号に高い挿 入損失を与え、その結果、信号の大部分がコアから外れて結合されて、正確で信 頼できる光パワー測定になるためである。第3図で使用される結果を得るために 使用される態様は、もちろん“活線″ファイバでの使用に適さない侵入的なもの である。この態様の第2の導波体13は、4IIIIの半径R(内面14に対し て)を持つ湾曲部分を有する。“活線”ファイバで光パワーレベルを測定するこ とが望ましい場合、非侵入パワーメータが必要とされる。したがって、半径Rは 約10ml11程度でなければならない。
グラフからのデータは、LEDディスプレイ6の10個のしEDがそれぞれファ イバコアパワーの4dBウインドウに対応するようにディスプレイ駆動装置5を 較正するために使用される。3つのファイバタイプに対する各ウィンドウにおけ る中心パワーレベルは以下に示されている。
ファイバにおける信号レベル 湾曲     中間      湾曲 LED    非感度    特性      感度輝度   1255/8. 9  1175/9.98   1119/10.369       −11            −12         −IZ.2    −41       −41     −41信号レベルは全てdBmである。ファイバ特 性の数値は遮断波長/モードフィールド直径を示す。
上記のように、検出器1は測定されるべきパワー伝送を持つ光ファイバから分岐 された光放射線を採取する。第2図は検出器1に対して光ファイバ11からの光 放射線を分岐する光結合装置を示す。光結合装置はブロック12と、湾曲部分1 3aおよび直線部分13bを備えたシリカロッド13とを含む。ブロック12お よびロッド13は、湾曲部分13aの内面14に対して光ファイバ11をクラン プするように共同する。使用の際にクランプされた光ファイバ11から漏洩した 光放射線は、ロッド13の湾曲部分13aによって採取され、検出器1に案内さ れる。
検出器1は、直線部分13bに隣接したロッド13の端部に取付けられる。
ロッド13は一側が2IIIIIlの方形の断面を有する。湾曲部分13aは4 IIII11の実質的に一定の曲率半径R(内面14に対して)を有し、湾曲の 中心で160°の角度をなす。湾曲部分13aに隣接したロッド13の端部は滑 らかに仕上げるために研磨される。
ブロック12は光学的に不透明のプラスチック材料から形成され、実質的にD形 状の側面を有する。それは1例面を平坦にされ、約20a+a+の厚さを有する 。湾曲面15の大部分はロッド13の湾曲部分13aの内面14と一致するよう に曲げられている。
しかしながら、湾曲面15の長さは結合装置が組立てられたとき、ブロック12 がロッド13の湾曲部分13aから突出するようにロッドの内面14より大きい 。
ブロック12の湾曲面15は中央のV縦断面の溝1Bを具備している。溝1Bは 0.1ma+の深さであり、その側面は60″で接する。
これは第1の保護プラスチック材料被覆を具備したモノモードファイバである光 ファイバ11が溝に設けられることを可能にし、ファイバは溝16から少し突出 する。典型的に光通信システムにおいて使用されるこのようなファイバ11は約 250μmの外径を有する。
ブロック12およびロッド13を一緒に保持する手段(示されていない)が設け られているため、溝16に位置されたファイバ11はロッド13の湾曲部分13 aの内面14に接触させられる。
簡単なばねクリップ装置等はブロック12およびロッド13を−緒に保持するの に適しており、装置によって与えられる力はファイバ11の保護プラスチック材 料被覆に損傷を与えずに組立て位置に結合装置を保持するのに十分である。その 代りとして、ブロック12およびロッド13はペンチのように光ファイバ11が それらの間に把持されるように回動的に結合されてもよい。
使用において、試験されるべきファイバ11はブロック12とロッド13の湾曲 部分13aとの間に把持され、ファイバはブロック12の溝lB中に位置する。
ファイバ11は溝16中におよびロッド13に対してその1次被覆を少し曲げる のに十分にきつく把持されている。ファイバ11は溝16から突出するため、ロ ッド13はファイバによってブロック12から離れて保持される。
これは、ファイバ11の1次被覆と接触する部分を除いてロッド13が大気に囲 まれていることを意味する。ロッド13の材料の屈折率は1.49である。した がって、放射線がロッド13に結合される場所を除き、ロッドは(大気と共同し て)導波路の基準を満足する。すなわち、それらは−緒に低い屈折率のクラッド 領域(大気)によって包囲された1つの屈折率のコア領域(シリカロッド13) を構成する。2つの領域の屈折率の差は比較的高い(0,49)ため、ロッド1 3は強く波を案内し、ファイバ11から漏洩する光放射線の大部分を“捕獲′す るように動作する。
このタイプの光結合装置は、ここで参照されている同一出願人による特許出願第 8706929号明細書にさらに詳細に記載されている。
上記の結合装置は、2部分構造の光に対して密閉されたケース中に取付けられ、 ケースの2つの部分はファイバ11の挿入を可能にするように相対的に移動する ことができる。電子モジュールはケースに結合されたハンドル内に位置されると 都合がよい。
10mmの半径(R)の導波体を有する非侵入形態のパワーメータの特性は、そ れらの検出器に試験下のファイバからの光を収集して案内するためにいずれも第 2の導波体を使用しない3つの専用パワーメータのものと比較された。以下の表 は、2つの波長における2つのファイバタイプに関する4つの各装置の平均的な 挿入損失を示す。
ファイバ  挿入損失(dB)   平均1300nm  1550nm     感度本発明の パワー     D     0.0B   3.14メータ     A      O,040,34−30dBmレーザ精度 AMa500    D     2.1  8.6A M2SO4A      O,73,1−27dBmウィルコム   D     1.4  7.1O F 1387    A     1.1  5.3   −21dBmファイ バAの特性は以下の通りである:遮断波長は1255nmであり、モードフィー ルド直径は8.9μmである。一方ファイバDに関して、数値は遮断波長が11 75nのであり、モードフィールド直径は9.95μmである。これら2つのフ ァイバはそれぞれブリティッシュテレコム社のファイバ標準CW1505Eのフ ァイバ特性ボックスの湾曲非感度および湾曲感度コーナーを表す。両ファイバは ディーサイドのカンバニイ光ファイバによって製造された。
上記の装置は、最小の損傷により光フアイバ中のパワー伝送を測定するために使 用されることができる。特に、光エネルギはパワー伝送が測定されるファイバか ら分岐されるため、切裂かれたファイバ端部を形成する必要はない。さらに、装 置は使用し易く、したがって高度に熟練していない者でも現場において動作され ることができる。
上記の装置は多数の方法で修正されることができる。例えば、光結合装置は光フ ァイバに沿っていずれの方向に進行する光エネルギも分岐するように修正される ことができる。この場合、検出器1はロッド13の各端部に設けられることがで きる。また、ファイバ特性に応じて異なる湾曲効果から生じるパワー変化を最小 にするために、ロッド13はもっとなだらかな湾曲で形成されることができる。
この場合、装置は別の修正、特に改善された増幅を必要とする。別の形態のディ スプレイ手段を使用することもできる。例えば、ディスプレイ駆動装置およびL EDディスプレイはダイアルおよび可動ポインタを具備した適切に較正されたメ ータによって置換されることができる。
装置はまた多数の異なる波長で動作するように修正される。
この場合、電子モジュールは装置が多数の異なる動作波長に対して正確であるこ とを保証するために再較正係数を含むように修正される。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成2年り月/、?日 特許庁長官 植 松   敏 殿 1、国際出願番号 PCT/GB89100033 2、発明の名称 光パワーメータ 3、特許出願人 住所 イギリス国 イー・シー1ニー、7エイ・ジエイ。
ロントスニューゲイト・ストリート 81名称 ブリテラシュ・テレコミュニケ イションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー 国籍 イギリス国 4、代理人 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号 〒100  電話 03 (502)3181 (大代表)(5847)  弁 理士  鈴  江  武  彦(ばか3名) 5、補正書の提出年月日 1990年り月72日 6、添付書類の目録 (1)補正書の翻訳文      1通ィバ表面の各隣接部分から直角に延在す るように整列されている。複数の“収集“ファイバの使用は漏洩光線の効果的な 検8になる。
放射された光の必要レベルは“収集°ファイバに結合されるだけなので、この点 で試験下のファイバが小さい湾曲半径を与えられなければならないこともまた欠 点である。したがって、この装置の挿入損失はまた非常に高いため非侵入測定が ″活線“ファイバに関して行われることが許されない。この装置はまた検出器に 対する試験ファイバの非最適結合により損失を受け、小さい湾曲半径を必要とす る。
本発明の目的は、パワー測定のために切裂かれた端部面を必要とせず、試験下の ファイバに良好に光結合する動作の容易な光パワーメータを提供することである 。
さらに本発明の目的は、低い挿入損失を持つ光パワーメータを提供することであ る。
本発明は、光ファイバからの光放射線を分岐する分岐手段と、分岐された光放射 線を電気信号に変換する変換器と、電気信号の大きさを示す表示手段とを具備し 、分岐手段が曲げられた光導波路を限定する採取素子と、使用の際に光ファイバ に沿って通過する光エネルギが曲げられた光導波路に結合されるように、少なく とも曲げられた通路の内側に実質的に適合する曲げられた位置で光ファイバをク ランプするクランプ手段とを具備している光ファイバに沿って通過する光エネル ギの光パワーを測定する装置を提供し、曲げられた先導波路はファイバに沿って 通過する光エネルギの光パワーの測定が3.5clBより高いこの光エネルギの 減衰を生ぜずに行われることができるように選択された最小曲率半径を有する。
採取素子は湾曲部分および直線部分を有し、湾曲部分が曲げられた光導波路を限 定し、直線部分が変換器に分岐された光エネルギを導く直線の導波路を構成して いることが好ましい。
曲げられた先導波路の最小曲率半径は10mmであることが好ましい。
表示手段はディスプレイ駆動装置およびマルチセグメントLEDバーディスプレ ィによって構成されていることが有効である。駆動装置は増幅された電気信号と 光パワーとの間の既知の関係を使用して都合良く較正される。LEDバーディス プレィは10個のLEDを有し、駆動装置は各LEDが光ファイバの光パワース ペクトルの各4dBウインドウに応答して照明するように動作する。
変換器はゲルマニウム大面積フォトダイオードであり、装置はさらに電気信号の 増幅手段を含むことが好ましい。増幅手段は前置増幅器および主増幅器によって 構成されている。
前置増幅器は超低雑音増幅器であり、さらに装置が電気信号を直線化する対数変 換器を具備し、変換器が前置増幅器と主増幅器との間に位置されていることが有 効である。
通常分岐手段は2部分構造の光に対して密閉されたケース中に取付けられ、ケー スの2つの部分は光ファイバの挿入を可能にするように相対的に移動することが できる。ケースはハンドルを具備し、増幅手段および表示手段がハンドル中に取 付けられていることが好ましい。
請求の範囲 岐された光放射線を電気信号に変換する変換器と、電気信号の大きさを示す表示 手段とを具備し、分岐手段が曲げられた先導波路を限定する採取素子と、使用の 際に光ファイバに沿って通過する光エネルギが曲げられた先導波路に結合される ように、少なくとも曲げられた通路の内側に実質的に適合する曲げられた位置で 光ファイバをクランプするクランプ手段衰を生ぜずに行われることができるよう に選択された最小曲順1記載の装置。
(3)前記減衰は1550止で測定される請求項1または2記載の装置。
(4)前記光ファイバは1175naの遮断波長および9.95μmのモードフ ィールド直径を有するシリカファイバである請求項1乃至3のいずれか1項記載 の装置。
(5)採取素子は湾曲部分および直線部分を有し、湾曲部分が曲げられた先導波 路を限定し、直線部分が変換器に分岐された光エネルギを導く直線導波路を構成 している請求項1乃至4のいずれか1項記載の装置。
(6)表示手段はディスプレイ駆動装置およびマルチセグメントLEDバーディ スプレィによって構成されている請求項1乃至5のいずれか1項記載の装置。
(7)駆動装置は増幅された電気信号と光パワーとの間の既知の関係を使用して 較正される請求項6記載の装置。
(8)LEDバーディスプレィは10個のLEDを有し、駆動装置は各LEDが 光ファイバの光パワースペクトルの各4dBウインドウに応答して照明するよう に動作する請求項6または7記載の装置。
(9)変換器はゲルマニウム大面積フォトダイオードである請求項1乃至8のい ずれか1項記載の装置。
置。
(13)さらに電気信号を直線化する対数変換器を具備し、変換器が前置増幅器 と主増幅器との間に位置されている請求項中に取付けられ、ケースの2つの部分 は光ファイバの挿入ヲ可能にするように相対的に移動することができる請求項1 乃至すのいずれか1項記載の装置。
(15)ケースはハンドルを具備し、増幅手段および表示手段がハンドル中に取 付けられている請求項14記載の装置。
国際調査報告 111″″a″”I””=””””  PCT/GB 89100033国際調 査”    GB89゜。。33

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)曲げられた光導波路を限定する採取素子を備えた光ファイバからの光放射 線を分岐する手段と、使用の際に光ファイバに沿って通過する光エネルギが曲げ られた光導波路に分岐されるように、少なくとも曲げられた通路の内側に実質的 に適合する曲げられた位置で光ファイバをクランプするクランプ手段と、分岐さ れた光放射線を電気信号に変換する変換器と、この電気信号の大きさを示す表示 手段とを具備している光ファイバに沿って通過する光エネルギの光パワーを測定 する装置。
  2. (2)ファイバが適合する曲げられた光導波路はファイバに沿って通過する光エ ネルギの光パワーの測定が3.5dBより高いこの光エネルギの減衰を生ぜずに 行われることができるように選択された量小曲率半径を有する請求項1記載の装 置。
  3. (3)前記減衰は155nmで測定される請求項2記載の装置。
  4. (4)前記光ファイバは1175nmの遮断波長および9.95μmのモードフ ィールド直径を有するシリカファイバである請求項2または3記載の装置。
  5. (5)採取素子は湾曲部分および直線部分を有し、湾曲部分が曲げられた光導波 路を限定し、直線部分が変換器に分岐された光エネルギを導く直線導波路を構成 している請求項1乃至4のいずれか1項記載の装置。
  6. (6)表示手段はディスプレイ駆動装置およびマルチセグメントLEDバーディ スプレイによって構成されている請求項1乃至5のいずれか1項記載の装置。
  7. (7)駆動装置は増幅された電気信号と光パワーとの間の既知の関係を使用して 較正される請求項6記載の装置。
  8. (8)LEDバーディスプレイは10個のLEDを有し、駆動装置は各LEDが 光ファイバの光パワースペクトルの各4dBウインドウに応答して照明するよう に動作する請求項6または7記載の装置。
  9. (9)変換器はゲルマニウム大面積フォトダイオードである請求項1乃至8のい ずれか1項記載の装置。
  10. (10)増幅手段は前置増幅器および主増幅器によって構成されている請求項1 乃至9のいずれか1項記載の装置。
  11. (11)前置増幅器は超低雑音増幅器である請求項10記載の装置。
  12. (12)さらに電気信号を直線化する対数変換器を具備し、変換器が前置増幅器 と主増幅器との間に位置されている請求項10または11記載の装置。
  13. (13)分岐手段は2部分構造の光に対して密閉されたケース中に取付けられ、 ケースの2つの部分は光ファイバの挿入を可能にするように相対的に移動するこ とができる請求項1乃至12のいずれか1項記載の装置。
  14. (14)ケースはハンドルを具備し、増幅手段および表示手段がハンドル中に取 付けられている請求項13記載の装置。
  15. (15)実質的に添付された図面を参照して上記のように説明された光パワーメ ータ。
JP1501537A 1988-01-13 1989-01-13 光パワーメータ Expired - Lifetime JPH06105184B2 (ja)

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