JPH0617851B2 - 複屈折ファイバーのモード複屈折率測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、複屈折ファイバーにおいて、偏波を保持する
２つのモード間のモード複屈折率を、可視から近赤外
（０．４μｍ〜２．０μｍ）にわたる任意の波長に対し
て測定可能とする、複屈折ファイバーのモード複屈折率
測定方法および装置に関するものである。

「従来の技術とその問題点」 複屈折ファイバーにおいて、偏波を保持する２つのモー
ド間の屈折率差を高精度に測定する方法として、被測定
用ファイバーに局所的に強磁場を印加する、いわゆる磁
気法がある（文献１）参照）。

文献１） J.Noda、他、「Dispersion of Verdet Consant in Stre
ss-Birefringent Silica Fibre」 Electron Lett.vol.2
0、pp.906-908、1984 この測定方法を説明する。ファイバーに印加された磁場
によるファラデイ効果のため、２つのモード間の結合が
生じる。ここで、モード結合係数をΓ、光波長をλ、x,
y各モードの伝搬定数をβｘ，βｙとすれば、励起モー
ド、結合モードの電界成分は、それぞれ次式で表わされ
る。

Ｅｘ＝A₀expj（ω_０ｔ−βｘＬ） ……（１） Ｅｙ＝ΓA₀expj（ω_０ｔ−βｘ（Ｌ−Ｚ）−βｙＺ）…
…（２） ここで、Ｚはファイバー出射端から磁場印加点までの距
離、Ｌはファイバー全長を示す。両モードの干渉強度Ｉ
は、上記（１）式と（２）式との和を二乗することによ
り得られ、次のようになる。

Ｉ＝const＋Γ｜Ａ_０｜^２cos｛２π（βｘ−βｙ）Ｚ｝ ＝const＋Γ｜Ａ_０｜^２cos｛２π（β（λ）Ｚ／λ｝
……（３） ここで、Ｂ（λ）は波長λにおけるモード複屈折率であ
り、両モードの伝搬定数βｘ，βｙとは、 βｘ−βｙ＝２πＢ（λ）／λ……（３ａ） の関係にある。

（３）式において、磁場印加点をファイバー長手方向に
移動させると、（３）式はλ／Ｂ（λ）の周期で変化す
るため、この周期よりモード複屈折率Ｂを測定できる。

しかしながら、ファラデイ効果によるモード結合量Γは
非常に小さいことから、（３）式のＡＣ成分（第２項）
を精度よく検出するためには、光源としてパワーの強い
レーザーを使用せざるを得ず、白色光を分光した微弱な
狭帯域光では、ＳＮ比の問題より磁気法を適用すること
は不可能である。

これまでに開発された長波長帯レーザー発振波長は、主
に１．０６μｍ、１．１５μｍ、１．３μｍ、１．５μ
ｍであり、当磁気法では、これら離散的な波長に対する
モード複屈折率しか測定できなかった。

一方、任意波長に対するモード屈折率を測定する方法と
して波長掃引法が提案されている（文献２）参照）。

文献２） S.Rashleigh,“Wavelength Dependence of brefringenc
e in highly birefringent fbers"Opt.Lett,vol.7、1982
pp.294-296 第７図に、波長掃引法による構成図を示す。

図において、１は白色光源、２は集光レンズ、３はアパ
ーチャー、４はコリメートレンズ、５は偏光子、６と８
は対物レンズ、７は被測定用複屈折ファイバー、９は検
光子、１０は集光レンズ、１１は回折格子を用いた分光
器、１２は光検出器、１３はレコーダである。

白色光源１より点光源をつくるために、集光レンズ２
で、白色光を直径１０μｍのアパーチャー３に通し、そ
の出射光をコリメートレンズ４で平行光線とする。偏光
子５は、被測定用複屈折ファイバー７の入射端におい
て、偏波を保持する２つのモードを、同じパワーで励起
すべく、モードの主軸に対して４５゜方向に設定してあ
る。検光子９においても同様に、ファイバー７の出射端
におけるモードの主軸に対して４５゜方向に設定してあ
る。

ファイバー７からの出射光は、対物レンズ８により平行
光線となって、検光子９を通過した後、集光レンズ１０
により分光器１１に入射し、分光された光は、光検出器
１で受光され、レコーダ１３に記録される。

波長λの光が、複屈折ファイバー７内の両モードを伝搬
したときの、ファイバー出射端における電解Ｅｘ，Ｅｙ
は次式で表わされる。

Ｅｘ（ｔ）＝Ａ_０（λ）expj（ω_０ｔ −βｘ（λ）Ｌ）……（４） Ｅｘ（ｔ）＝Ａ_０（λ）expj（ω_０ｔ −βｙ（λ）Ｌ）……（５） ここで、ω_０＝２πｃ／λである。従って、検光子９を
通過した後の両モード合波光の電界は、 Ｅ（ｔ）＝｛Ａ_０（λ）／２^1/2｝｛exp（−ｊβｘ
（λ）Ｌ） ＋ｅｘｐ（−ｊβｙ（λ）Ｌ）｝expjω_０ｔ……
（６） で表わされる、従って、分光器１１によって分光された
波長λの光強度１（λ）は、上記（３ａ）式の関係を用
いて、 Ｉ（λ）＝｜Ｅ（ｔ）｜^２ ＝Ｇ（λ）｛１＋cos（２πＢ（λ）Ｌ／λ）｝ …… （７） となる。ここでＧ（λ）は、ファイバー７に入射した光
のパワースペクトルを示す。

上記（７）式より、分蜜された光強度Ｉ（λ）は、位相 φ（λ）＝２πＢ（λ）Ｌ／λ……（７ａ） で周期的に変化することが分かる。このため、先に示し
た磁気法により、特定の波長λ_０でのモード複屈折率Ｂ
（λ_０）を測定しておけば、波長λ_０における位相φ
（λ_０）≡２πＢ（λ_０）Ｌ／λ_０が求まり、これによ
り（７）式中のcosに入ってくる不確定な因子２πｎが
定まる。よって、各分光データＩ（λ）より、任意の波
長λに対する位相も求めることができ、その結果、Ｂ
（λ）も求まる。

ここで、位相φ（λ）が波長に対してどの程度変化する
かを概算する。例えば、λ_０＝０．４μｍでＢ（λ_０）
＝５×１０^-4、λ_０＝２．０μｍでＢ（λ_０）＝３×１
０^-4であったとすれば、これらの値を上記（７ａ）式に
代入することにより、ファイバー長Ｌ＝１００cmに対し
て、波長域０．４〜２．０μｍの範囲内で、位相は、２
５００πより３００πまで、２２００π変化する。

従って、光強度Ｉ（λ）の一周期あたりの平均的な波長
間隔は、 ２π（２．０−０．４）／２２００π≒１５ となり、１５Å程度となる。よって、（７）式を用い
て、位相の変化よりＢ（λ）を求める方法において、Ｉ
（λ）の周期的変化を精確に測定するためには、分光器
１１の分解能を１〜２Å程度に設定する必要がある。ま
た、例えば、波長１．０μｍにおいて、波長誤差が０．
２％程度あっても、位相が容易に２π変化してしまうた
め、少なくとも２×１０^-5程度の波長確度が分光器１１
に要求される。

一方、被測定用複屈折ファイバー７のコア径は１０μｍ
程度であるために、該ファイバー７内への入射光パワー
は１００ｎＷ程度に限られ、これを回折格子を用いた分
光器１１でもって、分解能１Åで測定することは不可能
である。

また、回折格子型分光器の波長確度は１０^-3程度であ
り、これを２桁以上上回る分光器を実現することは非常
に困難である。

以上述べた理由により、波長掃引法によるモード複屈折
率測定法は、原理的には可能であるものの、現実的な手
段にはいたっていない。

ここで、ファイバー長をＬ＝１００cmとしたが、Ｌ＝１
cmでは位相が２桁小さくなるため、従来の分光器でＢ
（λ）の値を高精度に測定することが可能となる。しか
しながら、現実問題としてＬ＝１cmにして、第７図に示
した光学系をセットアップすることは非常に難しく、現
実的ではない。

この発明は、このような背景の下になされたもので、そ
の目的とするところは、これまでの回折格子型の分光器
では不可能であった。波長掃引型の複屈折ファイバーの
モード複屈折率測定系を、マイケルソン干渉計を用いる
ことによって解決し、複屈折ファイバーの伝送特性の測
定を容易にすることにある。

「問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するために、この発明は、回折格子型
の分光器のかわりにマイケルソン干渉計を用い、干渉計
の一方の反射鏡の移動と共に生じるインターフェログラ
ム（干渉像）に関するデータを利用することを最も主要
な特徴としており、従来の技術とは、任意の波長値に対
する複屈折ファイバーのモード複屈折率を正確に測定可
能となったことが異なる。

さらに詳述すると、この発明は、 （１） スペクトル幅の広い直線偏光により、被測定用
複屈折ファイバーの入射端での偏波を保持するｘとｙの
２つのモードを励起させ、該複屈折ファイバー出射端に
おいてx,yモードを伝搬した光を偏光子を用いて偏波方
向も一致させて合波したときの、合波光のスペクトルよ
り該複屈折ファイバーのモード複屈折率を測定する方法
において、 該複屈折ファイバー出射光をビームスプリッターと２つ
の反射鏡より構成されるマイケルソン干渉計に導き、該
干渉計内の一方の反射鏡の移動と共に生じる干渉フリン
ジであるインターフェログラムを測定し、測定結果とし
て得られた２つのインターフェログラムをフーリエ変換
し、その比に基づいて、モード複屈折率を求めることを
特徴とする。

また、 （２） スペクトル幅の広い光を発する光源と、該光源
からの出射光を被測定用複屈折ファイバー内に入射せし
め、かつ該複屈折ファイバーの出射光を平行ビームとす
るための光学系と、前記複屈折ファイバーの入出射端に
設置した１組の偏光子および検光子と、ビームスプリッ
ターおよび２つの反射鏡とから成るマイケルソン干渉計
と、該マイケルソン干渉計を通過した該複屈折ファイバ
ー出射平行ビームを受光し、その出力信号を処理するた
めの処理系と、該マイケルソン干渉計の一方の反射鏡を
移動させるための移動系とから構成されることを特徴と
する。

「作用」 被測定用複屈折ファイバーからの出射光をマイケルソン
干渉計に入射させると、この入射光は、二分され、それ
ぞれ別の光路を伝播した後、合波して干渉する。この場
合、干渉計の一方の反射鏡を移動させていくと、干渉計
内の２つの光路の差ｌ＝０の原点近傍と、原点からわず
かに離れた点とにインターフェログラムが生じる。これ
ら２つのインターフェログラムをフーリエ変換して、そ
の比をとると、この比の位相項に変化の緩やかな成分が
生じる。この変化の緩やかな位相項の成分からモード複
屈折率を求めることができ、変化が緩やかな分、正確な
値を得ることができる。

また、上記インターフェログラムをフーリエ変換したも
のの比から両モードの損失比を求めることができる。

なお、これらの詳細は、後述する。

「実施例」 第１図は、本発明の第１実施例の構成を示すブロック図
であって、第７図の各部に対応する部分（符号１から９
まで）には、同一の符号を付してある。

第１図において、１４は偏光ビームスプリッター付きビ
ームスプリッター、１５と１６は直角凹面鏡、１７は光
検出器、１８は波長０．６３２８μｍの二波長Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー、１９は検光子、２０は光検出器、２１はト
リガー発生回路、２２はＡＤコンバーター、２３はコン
ピューターであり、上記構成要素１４，１５，１６によ
りマイケルソン干渉計が構成される。

ここで、被測定用複屈折ファイバー７からの出射光２４
は、ビームスプリッター１４で二分されて反射と透過
し、それぞれ直角凹面鏡１５，１６で反射した後再びビ
ームスプリッター１４で合波される。この合波光が、後
述するインターフェログラムをつくるもので、光検出器
１７で受光され、ＡＤコンバーター２２でデジタル信号
に変換された後、コンピューター２３に送られる。

上記インターフェログラムは、干渉計内の直角凹面鏡１
６の移動（第１図の矢印Ｘ方向への移動）と共に生じる
もので、該インターフェログラムを求める際には、直角
凹面鏡１６の移動を正確に測定し、一定の距離を移動す
ることのインターフェログラムを測定する必要がある。
二波長Ｈｅ−Ｎｅレーザー１８からの出射光２５は、こ
の移動距離の測定のために利用されるものである。

上述した被測定用ビーム２４、移動距離測定用の出射光
２５は、第２図に示した径路を通過する。第２図に示す
とおり、ビームスプリッター１４は、偏光特性のない通
常のビームスプリッター１４ａと、偏光特性をもつ２つ
の偏光ビームスプリッター１４ｂ，１４ｃとから構成さ
れている。すなわち、一対の直角プリズム２６、２７を
合わせ、その接合面にＣｒを蒸着してつくった。偏光特
性のない通常のビームスプリッター１４ａと、直角プリ
ズム２６の両端に形成された切欠部に合わせられた直角
プリズム２８，２９の各接合面に多層膜をほどこし、Ｐ
波を反射しＳ波を通過させるようにした偏光ビームスプ
リッター１４ｂ，１４ｃとから構成されている。

上述した被測定用ビーム２４は、このビームスプリッタ
ー１４の偏光特性のない部分１４ａで二分され、直角凹
面鏡１５，１６で反射された後、再びビームスプリッタ
ー１４の偏光特性のない部分１４ａで合波され、光検出
器１７に送られる。

一方、二波長Ｈｅ−Ｎｅレーザー１８からの出射光２５
は、第２図において、紙面に平行、および垂直の偏光面
をもち、それぞれの周波数がｆ_１とｆ_２である２つの直
線偏光からなり、差周波数ｆ_１−ｆ_２＝１ＭＨｚであ
る。

この出射光２５は、直角プリズム２６内を伝搬した後、
偏光ビームスプリッター１４ｂとして作用する直角プリ
ズム２８に入射する。直角プリズム２８は、紙面に垂直
な直線偏光（Ｐ波；周波数ｆ_２）は反射する。反射され
たＰ波は、さらに、直角凹面鏡１５で反射されて、再び
直角プリズム２６内を伝搬し、偏光ビームスプリッター
１４ｃとして作用する直角プリズム２９で反射される。

一方、出射光２５のうち、紙面に平行な直線偏光（Ｓ
波；周波数ｆ_２）は、偏光ビームスプリッター１４ｂと
して機能する直角プリズム２８を通過して、直角プリズ
ム２７を伝搬した後、直角凹面鏡１６で反射され、再び
直角プリズム２７を伝搬し、偏光ビームスプリッター１
４ｃとして機能する直角プリズム２９を通過し、先のＰ
波と合波する。ここで、Ｐ波とＳ波を、偏光方向も合わ
せて合波させるために、検光子１９の主軸の方向を、Ｐ
波（またはＳ波）に対して４５゜方向に設定する。

第２図に示したマイケルソン干渉計の２つの径路、すな
わちＰ波とＳ波の光路差をｌとすれば、Ｐ波とＳ波とは
ν＝１ＭＨｚの周波数差があるために、光検出器２０か
らの出力は、 Ｖ（ｔ）＝cos（２πνｔ−２πｌ／λ） の形で時間的に変化する。ここで、λはＨｅ−Ｎｅレー
ザー波長（＝０．６３２８μｍ）を示す。トリガー発生
器２１は、つねにＶ（ｔ）の位相２πｌ／λを計測して
おり、ｌがλ／１２０変化するごとにトリガーパルスを
発生させ、ＡＤコンバーター２２の外部クロックとして
いる。すなわち、ＡＤコンバーター２２は、光検出器１
７からの出力であるインターフェログラムを、λ／１２
０の光路差ごとにサンプリングする。ＡＤコンバーター
２２に取り込まれた波形は、コンピュータ２３に送ら
れ、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などの信号処理
が施される。なお、上記構成要素１７，２２，２３が処
理系を構成する。

なお、本実施例において、第２図に示したような特殊な
ビームスプリッター１４を使用したのは、以下の理由に
よる。

（１）直角凹面鏡１６の移動をモニターするためには、
０．６３２８μｍの波長の光に対して、Ｐ波とＳ成を分
離する、一対の偏光ビームスプリッター１４ｂ，１４ｃ
が必要なこと。

（２）偏光ビームスプリッター１４ｂ，１４ｃには波長
特性があるため、被測定用ビーム２４に対しては偏光ビ
ームスプリッター１４ｂ，１４ｃを通過させないことが
同時に必要となること。

（３）被測定用ビーム２４は、広帯域な光であることか
ら、ビームスプリッター１４におけるガラス材料の屈折
率の分散の効果を抑えるために、ビームスプリッター１
４で２分割された光の、ビームスプリッター内の光路長
を同一にする必要があるためである。

第３図は、本実施例によって得られたインターフェログ
ラムの一例を示す。複屈折ファイバー７内を伝搬した広
帯域な被測定用ビーム２４のインターフェログラムは、
第３図に示すように、原点近傍（干渉計内の光路差ｌ〜
０）と、原点からＬ_０（＝５００μｍ）だけ離れた地点
の２ケ所に生じる。

ここで、原点近傍のメインのインターフェログラムは、
ｘモード同士、およびｙモード同士の干渉によって生じ
たものである。一方、原点からＬ_０だけ離れた地点に生
じるサイドバンドのインターフェログラムは、ｘモード
とｙモードの相互干渉により生じたものである。なお、
−Ｌ_０だけ離れた地点にも、原点に対して対称なインタ
ーフェログラムを生じるが、ここでは問題にしない。

ここで、直角凹面鏡１６の移動距離×２／ｃ＝ｌ／ｃを
τ（ただし、ｌは光路差、ｃは光速度）、τ＝Ｌ_０／ｃ
を原点にとった場合のサイドバンドのときのインターフ
ェログラム波形をＶ_２（τ）とすれば、各インターフェ
ログラム波形は、Ｖ_１（τ）および、Ｖ_２（τ−Ｌ_０／
ｃ）と表現される。よって、それぞれの波形のフーリエ
変換は、Ｆ_１（ν）、および｛exp（２πｉνＬ_０／
ｃ）｝Ｆ_２（ν）となる。ただし、νは、被測定用ビー
ム２４の周波数である。

被測定用屈折ファイバー７内のモード間の複屈折率の波
長分散等の影響により、インターフェログラムのフーリ
エ変換項Ｆ_２（ν）の位相スペクトルも複雑に変化す
る。

Ｆ_２（ν）＝｜Ｆ_２（ν）｜expjφ_２（ν） Ｆ_１（ν）＝｜Ｆ_１（ν）｜expjφ_１（ν） ……（８ａ） とすれば、光検出器１７からの出力は、 となる。

前述した（３）式と（８）式の位相項のcos中の式を比
較することにより、 ２πνＢ（ν）Ｌ／ｃ ＝２πνＬ_０／ｃ＋φ_２（ν）−φ_１（ν） ＝２πνＬ_０／ｃ＋φ（ν） ……（９） となる。

ただし、φ_２（ν）−φ_１（ν）＝φ（ν）とおいた。
また、（３）式において、Ｚ＝Ｌ、λ＝ｃ／νとおい
た。なお、Ｌは、被測定用ファイバー７のファバー長を
示す。

（９）式より、位相項φ（ν）＝φ_２（ν）−φ
_１（ν）を求めることにより、各周波数νに対するモー
ド複屈折率Ｂ（ν）の値を求めることができる。位相項
φ（ν）＝φ_２（ν）−φ_１（ν）は、各インターフェ
ログラムのフーリエ変換項Ｆ_２（ν）とＦ_１（ν）の
比、Ｆ_２（ν）／Ｆ_１（ν） ≡｜Ｆ_２（ν）／Ｆ_１（ν）｜expj［φ_２（ν） −φ_１（ν）］……（９ａ） の位相項として求めることができる。

位相項φ（ν）＝φ_２（ν）−φ_１（ν）を求めると、
一般には、位相項に不確定な２ｎπ（ｎ：整数）の因子
が加わる。これは、先に述べた磁気法で特定の周波数ν
_０においてモード複屈折率Ｂを求めておけば、（９）式
よりｎを特定できることになる。具体的には、次のよう
になる。

まず、（９）式を変形すると次の式が得られる。

Ｂ（ν）＝Ｌ_０／Ｌ＋ｃφ（ν）／２πνＬ この式に、特定の周波数ν_０において求めたモード複屈
折率Ｂ（ν_０）を代入すると、 Ｂ（ν_０）＝Ｌ_０／Ｌ＋ｃφ（ν_０）／２πν_０Ｌ が得られる。これら２式の差をとると、 Ｂ（ν）＝Ｂ（ν_０） ＋ｃ｛φ（ν）／ν−φ（ν_０）／ν_０｝／２πＬ ……（９ｂ） となる。よって、この式により、任意の周波数νにおけ
るモード複屈折率Ｂ（ν）を求めることができる。

従来の技術の説明で示した通り、（８）式の位相項は周
波数νと共に急激に変化するが、この原因は主に偏波分
散の影響、すなわち２πνＬ_０／ｃによるものである。
しかしながら、本測定においては、メインおよびサイド
バンドのインターフェログラムをそれぞれ独立に測定
し、これをフーリエ変換するだけで、周波数νに対して
なめらかに変化する位相項φ（ν）＝φ_２（ν）−φ_１
（ν）を求めることができる。

この点につき、数値例で説明する。（９）式中の全位相
項 ２πνＢ（ν）Ｌ／ｃ＝２πＢ（λ）Ｌ／λ は、波長λ＝１．０μｍ、Ｂ（λ）＝５×１０^-4、ＬＰ
１００cmのときに１０００πとなり、波長λ＝２．０μ
ｍ、Ｂ（λ）＝４．７×１０^-4のときに４７０πとな
る。よって、波長域１．０〜２．０μｍにおける位相変
化量は、５３０πとなる。

この全位相変化量において、（９）式の第１項２πνＬ
_０／ｃの値は、１０００π（λ＝１．０μｍ）から５０
０π（λ＝２．０μｍ）まで、５００π変化するのに対
して、（９）式の第２項φ_２−φ_１の値は、３０π（＝
５３０π−５００π）変化するのにとどまる。したがっ
て、（９）式の第２項の変化量は、第１項の変化量の６
％程度となる。

この結果、回折型分光器を用いたときに要求される波長
分解能および波長確度は、マイルソン干渉計を用いた本
実施例によれば、少なくとも１桁低くてもよい。

第４図は、第３図に示したインターフェログラムより本
実施例の方法で求めたモード複屈折率の波長依存性を示
す。ここで、値ｎの較正は、λ_０＝０．８３μｍで行な
った。

本実施例で得られた波長λ_０＝１．３μｍ、およびλ_０
＝１．５２μｍでのモード複屈折率の値と、レーザー光
を利用して磁気法により求めた値とは、±２％以内の精
度で一致した。

次に、偏波を保持するｘとｙのモードの伝搬損失をexp
（−ρｘＬ）とexp（−ρｙＬ）、フーリエ変換項Ｆ_１
（ν），Ｆ_２（ν）の位相項を とすれば、メインのメインターフェログラムのフーリエ
変換項は、ｘモード同士、およびｙモード同士の干渉に
よりつくられることから、 となる。一方、サイドバンドのインターフェログラム
は、ｘモードとｙモードとの相互干渉によりつくられる
ことから、 となる。したがって、これらの比は、 Ｆ_２（ν）／Ｆ_２（ν） ＝［exp｛（ρｙ−ρｘ）Ｌ／２｝／｛１＋exp（ρｙ
−ρｘ）Ｌ｝］ ×expj｛φ_２（ν）−φ_１（ν）｝ ……（１０） となる。

このため、周波数νにおけるフーリエ変換項の比Ｆ
_２（ν）／Ｆ_１（ν）の包絡線を求めることにより、ex
p｛（ρｙ−ρｘ）Ｌ／２｝／｛１＋exp（ρｙ−ρｘ）
Ｌ｝が求まり、従って、モード間の損失の比 exp（ρｙ−ρｘ）Ｌ を求めることが可能となる。

第５図は、モード間の損失比の波長依存性である。波長
λ_０＝１．３μｍおよび１．５μｍにおける損失比は、
レーザー光で求めた値と±１０％以内で一致した。

第６図は、本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。図において、３０はマルチモードファイバー
である。光学系は第１の実施例と同一であるが、被測定
用ファイバー７への白色光の入出射のための光学系と、
マイケルソン干渉計とをマルモードファイバー３０で光
学的に接続した点が異なる。

第１の実施例においては、被測定用ファイバー７を交換
するたびごとに、マイケルソン干渉計につき光学的アラ
インメントを取る必要がある。すなわち、被測定用ファ
イバー７からの出射光がマイケルソン干渉計に的確に入
射され、良好なインターフェログラムが得られるように
調整しなければならない。この作業は実に繁雑で手間の
かかる仕事である。

しかるに、ファイバー３０を使用することにより、干渉
計のアラインメントは１回のみで後は不要となる。なぜ
ならば、被測定用ファイバー７からの出射光をファイバ
ー３０内に入射させるだけで、干渉栄の方は無調整で済
むからである。この被測定用ファイバー７からの出射蜜
を干渉計に入射させる作業は、干渉計のアライメントと
比較して容易なため、繁雑な作業から開放されるという
利点が得られる。なお、ファイバー３０としては、コア
径の太いマルチモードファイバーを使用した方が、接続
が容易であるが、単一モードファイバーでも使用するこ
とができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明は、レーザー光といった
単色光を用いずに、広帯域なスペクトルを有する白色光
源などにより、任意波長におけるモード複屈折率を高精
度に測定できる。これにより、複屈折ファイバーの伝送
特性を容易に求めることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の要部の構成を示す図、第３図は本実
施例によって得られたインターフェログラムの波形図、
第４図は本実施例によって得られたモード複屈折率の波
長依存性を示すグラフ、第５図は本実施例によって得ら
れたモード間の損失比の波長依存性を示すグラフ、第６
図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図、第７
図は従来の装置を説明するためのブロック図である。 １……白色光源、２……集光レンズ、 ３……アパーチャー、４……コリメートレンズ、 ５……偏光子、６，８……対物レンズ、 ７……被測定要複屈折ファイバー、９……検光子、 １０……集光レンズ、１１……分光器、 １２……光検出器、１３……レコーダー、 １４……ビームスプリッター、 １４ａ……偏光特性のないビームスプリッター、 １４ｂ，１４ｃ……偏光ビームスプリッター、 １５，１６……直角凹面鏡、１７……光検出器、 １８……二波長Ｈｅ−Ｎｅレーザー、 １９……検光子、２０……光検出器、 ２１……トリガー発生回路、 ２２……ＡＤコンバーター、 ２３……コンピューター、 ２４……被測定用複屈折ファイバーからの被測定用ビー
ム、 ２５……二波長Ｈｅ−Ｎｅの出力レーザー光、 ２６，２７，２８，２９……直角プリズム、 ３０……マルチモードファイバー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スペクトル幅の広い直線偏光により、被測
   定用複屈折ファイバーの入射端での偏波を保持するｘと
   ｙの２つのモードを励起させ、該複屈折ファイバー出射
   端においてx,yモードを伝搬した光を偏光子を用いて偏
   波方向も一致させて合波したときの、合波光のスペクト
   ルより該複屈折ファイバーのモード複屈折率を測定する
   方法において、 該複屈折ファイバー出射光をビームスプリッターと２つ
   の反射鏡より構成されるマイケルソン干渉計に導き、該
   干渉計内の一方の反射鏡の移動と共に生じる干渉フリン
   ジであるインターフェログラムを測定し、測定結果とし
   て得られた２つのインターフェログラムをフーリエ変換
   し、その比に基づいて、モード複屈折率を求めることを
   特徴とする複屈折ファイバーのモード複屈折率測定方
   法。
2. 【請求項２】前記干渉計内の反射鏡の移動と共に、干渉
   計内の２つの光路長が等しくなる該反射鏡の原点付近で
   生じるメインのインターフェログラムと、該複屈折ファ
   イバーの偏波分散により原点より離れた地点に生じるサ
   イドバンドのインターフェログラムをそれぞれ測定し、
   各インターフェログラムをフリーエ変換して得られる関
   数Ｆ_１（ν）およびＦ_２（ν）の比Ｆ_２（ν）／Ｆ
   _１（ν）の位相項φ（ν）を測定し、この位相項と、あ
   る一点の周波数ν_０において求めたモード複屈折率Ｂ
   （ν_０）の値より、任意の周波数νにおけるモード複屈
   折率Ｂ（ν）をＢ（ν） ＝Ｂ（ν_０）＋ｃ｛φ（ν）／ν−φ（ν_０）／ν_０｝
   ／２πＬ （ここで、ｃは光速度、Ｌは該複屈折ファイバー長、φ
   （ν_０）は位相項φ（ν）のν_０における値）の式より
   求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複
   屈折ファイバーのモード複屈折率測定方法。
3. 【請求項３】前記干渉計内の反射鏡の移動と共に、干渉
   計内の２つの光路長が等しくなる該反射鏡の原点付近で
   生じるイターフェログラムと、該複屈折ファイバーの偏
   波分散により原点より離れた地点に生じるサイドバンド
   のインターフェログラムをそれぞれ測定し、各インター
   フェログラムをフーリエ変換して得られる関数Ｆ
   _１（ν）とＦ_２（ν）の比Ｆ_２（ν）／Ｆ_１（ν）の絶
   対値｜Ｆ_２（ν）／Ｆ_１（ν）｜が、 exp｛（ρｙ−ρｘ）Ｌ／２｝／｛１＋exp（ρｙ−ρ
   ｘ）Ｌ｝（expρｘＬ，expρｙＬはファイバー長Ｌにお
   ける偏波を保持するｘとｙの２つのモードの各単位光パ
   ワーあたりの損失量を示す）に比例することから、この
   関係よりｘとｙモードの損失比を求めることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の複屈折ファイバーのモー
   ド複屈折率測定方法。
4. 【請求項４】スペクトル幅の広い光を発する光源と、該
   光源からの出射光を被測定用複屈折ファイバー内に入射
   せしめ、かつ該複屈折ファイバーの出射光を平行ビーム
   とするための光学系と、前記複屈折ファイバーの入出射
   端に設置した１組の偏光子および検光子と、ビームスプ
   リッターおよび２つの反射鏡とから成るマイケルソン干
   渉計と、該マイケルソン干渉計を通過した該複屈折ファ
   イバー出射平行ビームを受光し、その出力信号を処理す
   るための処理系と、該マイケルソン干渉計の一方の反射
   鏡を移動させるための移動系とから構成されることを特
   徴とする複屈折ファイバーのモード複屈折率測定装置。
5. 【請求項５】前記被測定用複屈折ファイバーからの出射
   ビームを前記マイケルソン干渉計に入射させるための単
   一モード、あるいはマルチモード光ファイバーを設置し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の複屈折
   ファイバーのモード複屈折率測定装置。
6. 【請求項６】周波数がわずかに異なり、かつ、互いに直
   交した直線偏光を出射する二波長レーザー光源と、偏光
   特性を有さないビームスプリッターの機能および、互い
   に直交する２つの直線偏光を一方は反射させ他方は通過
   せしむる偏光ビームスプリッター機能を有するビームス
   プリッターと、該二波長レーザー光を該ビームスプリッ
   ター内の偏光ビームスプリッター部に入射せしめるため
   の光学系と、該偏光ビームスプリッター部で偏光状態に
   より二分され、その後該反射鏡で反射された後に該偏光
   ビームスプリッターで合波された光を検出するための受
   光部と、該受光部からの出力で、二波長レーザー光の周
   波差に相当する周波数の信号の位相を検波することによ
   り、該マイケルソン干渉計内の移動する反射鏡の移動量
   を測定し、一定の距離を移動するごとにパルスを発し、
   各パルスごとに前記複屈折ファイバー出射平行ビームの
   受光出力を検出する電気系とを具備することを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項、または第５項記載の複屈折フ
   ァイバーのモード複屈折率測定装置。