JPH06207883A

JPH06207883A - 光コネクタ反射減衰量測定装置

Info

Publication number: JPH06207883A
Application number: JP342093A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kobayashi; 勝小林; Nobuo Kuwaki; 伸夫桑木; Koji Yoshida; 幸司吉田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定光コネクタ端面のみの反射減衰量を高
い測定限界で測定可能で、かつ、光学系が簡易で低価格
な測定装置を提供する。【構成】ファブリ・ペロ型レーザダイオードを光源１
として、光源出射光を測定光と参照光とに分岐し、あら
あじめ光ファイバカプラ２の光分岐点からの距離をゆる
やかな精度で規定したマスタ光コネクタ３に接続された
被測定光コネクタ４に測定光を導き、当該光コネクタ接
合部での反射光と前記参照光とを結合すると共に、これ
ら反射光と参照光との伝搬光路長を光ファイバ伸縮部８
で光ファイバ長を伸縮させて調整して両者を干渉させ、
その干渉信号の振幅強度を測定することにより、確実に
マスタ光コネクタ３と被測定光コネクタ４の反射率に比
例する信号が得られ、反射減衰量が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定限界が高く、測定
作業が容易で、構成が簡易な光コネクタ反射減衰量測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来における第１の光コネクタ反射減衰
量測定方法を図６について説明する。同図中、６１は定
出力光源、６２は光ファイバカプラ、６３はマスタ光コ
ネクタ、６４は被測定光コネクタ、６５は全反射ミラ
ー、６６は光パワーメータである。定出力光源６１は光
ファイバカプラ６２の第１の光ファイバ６２Ａに接続さ
れており、その出射光は第２の光ファイバ６２Ｂと第３
の光ファイバ６２Ｃとに分岐される。測定光が出射され
る第３の光ファイバ６２Ｃにはマスタ光コネクタ６３が
接続され、このマスタ光コネクタ６３には光ファイバコ
ード６７に接続された被測定光コネクタ６４、あるい
は、全反射ミラー６５が接合されている。なお、光ファ
イバコード６７の他端には測定対象でない非測定光コネ
クタ６８が存在するため、この非測定光コネクタ６８の
端面からの反射光を低減するために屈折率整合剤６９が
塗布されている。また、第２の光ファイバ６２Ｂを伝搬
する光は不必要であり、第２の光ファイバ６２Ｂの端面
からの反射光を低減するために光ファイバ６２Ｂの端面
にも屈折率接合剤６９が塗布されている。なお、光パワ
ーメータ６６が光ファイバカプラ６２の第４の光ファイ
バ６２Ｄに接続されており、光ファイバ６２Ｃからの反
射光が光パワーメータ６６に入射するようになってい
る。

【０００３】図６に示した方法では、定出力光源６１の
出射光を光ファイバカプラ６２に入射し、一方の分岐光
を被測定光コネクタ６４、あるいは、全反射ミラー６５
が接合したマスタ光コネクタ６３に入射してその接合面
からの反射光を光パワーメータ６６に入射するようにす
る。なお、光ファイバコード６７には被測定光コネクタ
６４と同時に非測定光コネクタ６８が接続されているた
め、その端面に屈折率整合剤１０を塗布すると共に、第
２の光ファイバ６２Ｂの端面に屈折率整合剤６９を塗布
し、他の反射光をできるだけ低減するようにする。

【０００４】このようにすると、理想的には光パワーメ
ータ６６にはマスタ光コネクタ６３と被測定光コネクタ
６４、あるいは、全反射ミラー６５との接合部からの反
射光のみが入射するようになる。したがって、光パワー
メータ６６で被測定光コネクタ６４、および、全反射ミ
ラー６５との接合部からの反射光パワーＰ_ｍ、及び、Ｐ
_100%を測定することにより、下記式(1) に基づいて反射
減衰量Γ（ｄＢ）が求められる。

【０００５】 Γ（ｄＢ）＝−１０ＬＯＧ・Ｐ_ｍ／Ｐ_100% (1) 従来における第２の光コネクタ反射減衰量測定方法を図
７について説明する。本測定方法は、従来から知られて
いるマイケルソン干渉計の光源に低干渉性の光源を用い
たことを特徴とするものであり、同図中、７１は低干渉
性光源、７２は光ファイバカプラ、７３はマスタ光コネ
クタ、７４は被測定光コネクタ、７５は全反射ミラー、
７６は光検出器、７７はレベルメータ、７８はレンズ、
７９は可動ミラーである。なお、光検出器７６はフォト
ダイオードおよび電流−電圧変換増幅器を含む。低干渉
性光源７１は光ファイバカプラ７２の第１の光ファイバ
７２Ａに接続されており、その出射光は第２の光ファイ
バ７２Ｂへの参照光と第３の光ファイバ７２Ｃへの測定
光とに分岐される。ここで、第３の光ファイバ７２Ｃに
はマスタ光コネクタ７３が接続され、このマスタ光コネ
クタ７３には光ファイバコード８０に接続された被測定
光コネクタ７４、あるいは、全反射ミラー７５が接合さ
れている。一方、第２の光ファイバ７２Ｂの端面はレン
ズ７８を介して光軸方向に移動自在の可動ミラー７９が
光学的に結合されており、第２の光ファイバ７２Ｂの端
面から出射した参照光は可動ミラー７９で反射されて再
び第２の光ファイバ７２Ｂの端面から入射するようにな
っている。そして、この反射した参照光と、マスタ光コ
ネクタ７３と被測定光コネクタ７４との接合部での反射
光とは光ファイバカプラ７２で結合されて第４の光ファ
イバ７２Ｄに出射するようになっており、また、この光
ファイバ７２Ｄには光検出器７６が接続されており、光
検出器７６にはレベルメータ７７が接続されている。

【０００６】図７に示す装置を用いて光コネクタ接合部
の反射減衰量を測定するには、低干渉性光源７１からの
出射光を光ファイバカプラ７２で分岐しマスタ光コネク
タ７３と被測定光コネクタ７４、あるいは、全反射ミラ
ー７５との接合部での反射光と可動ミラー７９で反射し
た参照光と光ファイバカプラ７２で結合して光検出器７
６に入射させる。そして、可動ミラー７９を移動させな
がら光強度を光検出器７６で電気信号に変換し、レベル
メータ７７で干渉信号の振幅値であるビジィビリティを
交流信号の振幅電圧として測定する。

【０００７】このときのレベルメータ７７によるビジィ
ビリティ測定結果を図８に示す。図８において横軸は反
射光と参照光との伝搬光路長差であり、可動ミラー７９
の位置である。ビジィビリティは反射光と参照光との伝
搬光路長差が０である点において最大値を示すパルス波
形となり、マスタ光コネクタ７３と被測定光コネクタ７
４及び全反射ミラー７９を接続したときに対して、それ
ぞれ、最大値Ｖ_ｍ、及びＶ_100%を示す。

【０００８】本測定方法は本来、横軸方向の反射点分布
を高空間分解能で測定するもので、図８のパルス波形の
幅が狭く、また、単一のピーク値を持たねばならない。
そのため、光源には光パワースペクトルがなだらかな広
がりを持つものが適しており、一般に図９に示すような
数十ｎｍのスペクトル半値全幅を持ち、また、微弱な反
射光をも測定するために高出力な高輝度発光ダイオード
が用いられている。この高輝度発光ダイオードの可干渉
距離は0.1mm 以下程度であり、図８の波形は0.1mm 以下
程度の半値全幅である。

【０００９】ここで、レベルメータ７７により測定され
るビジィビリティＶはマスタ光コネクタ７３と被測定光
コネクタ７４との接続部の反射光の電界振幅に比例し、
これは、接続部の反射率Ｒの平方根√Ｒに比例する。つ
まり、振幅最大値Ｖ²が反射率Ｒに比例する。したがっ
て、マスタ光コネクタ７３と被測定光コネクタ７４との
接続部の反射減衰量Γ（ｄＢ）は次の式(2) で求められ
る。

【００１０】 Γ（ｄＢ）＝−１０ＬＯＧ・Ｖ_ｍ ²／Ｖ_100% ² (2)

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来の測定方法では、測定毎に非測定光コネクタ６８端
面からの反射を除去するための作業が必要であり、特に
敷設された光ケーブルに接続された光コネクタを測定す
る場合、非測定光コネクタ６８が遠隔地に存在し、この
作業が容易でないという問題点がある。また、本測定装
置では反射減衰量測定限界が十分に高められないという
問題点がある。これについて以下説明する。光コネクタ
端面には加工の際に生じる屈折率が光ファイバと若干異
なる薄い変質層が存在するため、非測定光コネクタにつ
いて、屈折率整合剤６９として最適な整合剤を選択し、
変質層の屈折率を整合させることができたとしても、変
質層と正常な光ファイバとの間での屈折率の不整合で反
射が生じ６０ｄＢ程度の反射減衰量が存在する。これに
よって反射減衰量の測定限界が決定されてしまう。ま
た、非測定光コネクタ６８が斜め研磨型であるなどし
て、この影響がない場合には、光ファイバ中のレーリー
散乱による戻り光により測定限界が決定される。

【００１２】光ファイバ中のレーリー散乱による反射減
衰量は後方散乱捕獲係数（散乱光のうち伝搬してきた光
ファイバに戻る割合）Ｓ、レーリー散乱係数α、光ファ
イバ長Ｌを用いて式(3) であらわされる。

【００１３】 Γ（ｄＢ）＝−１０ＬＯＧ（ＳαＬ） (3) 1.3 μｍ光ファイバの場合、S=1.45×10^-3、α=6.9×10
^-5程度である。光ファイバカプラ６２からマスタ光コネ
クタ６３までには最低1 ｍ程度の光ファイバは存在する
ので、L=1mを式(3) に代入しΓ＝70dBとなり、これが反
射減衰量の測定限界となる。現在は、測定限界が70dBで
は測定不可能な光コネクタが開発されており、このよう
な光コネクタの評価には本測定方法が適用できない。

【００１４】これに対して、第２の従来の測定方法は、
光軸方向の反射点分布を測定する方法であるので、マス
タ光コネクタ７３と被測定光コネクタ７４との接続部の
反射のみを測定することができ、第１の従来の方法で問
題となる非測定光コネクタの影響を受けない。また、本
測定方法で測定されるレーリー散乱光の反射減衰量は式
(3) において、光ファイバ長Ｌに空間分解能を代入して
求められ、空間分解能は0.1mm 程度であるので、Γ=110
dBとなり、レーリー散乱光によって制限される測定限界
が110dB と高い。

【００１５】しかしながら、光源に用いる高輝度発光ダ
イオードが高価であり、また、マイケルソン干渉計にお
いて参照光を空間伝搬させる必要があるため、その光学
系が複雑で高精度の光軸調整が必要であり、メンテナン
スも容易でなく装置が高価となってしまう問題点があ
る。

【００１６】本発明の目的は、このような従来技術に鑑
みてなされたものであり、被測定光コネクタ端面のみの
反射減衰量を高い測定限界で測定可能で、かつ、光学系
が簡易で低価格な測定装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、ファブリ・ペロ型レーザダイオードからなる
光源と、光源に接続されて光源出射光を測定光と参照光
とに分岐する光分岐器と、光分岐器の測定光出射側に接
続されるとともに被測定光コネクタと接続されるマスタ
光コネクタと、マスタ光コネクタと被測定光コネクタと
の光コネクタ接続部での反射光と参照光とを結合する光
結合器と、伝播光路長差を調整する調整手段と、光結合
器で結合された反射光と参照光との干渉信号を検出する
光検出器とを具備した光コネクタ反射減衰量測定装置に
おいて、前記伝播光路長差を調整する調整手段が微動ス
テージで光ファイバを伸縮させる光ファイバ伸縮部であ
るようにした。

【００１８】

【作用】本発明では、光源としてファブリ・ペロ型レー
ザダイオードを用いることにより、マスタ光コネクタと
被測定光コネクタ接合面の反射光と参照光を干渉させた
場合、反射光と参照光との伝搬光路長差に対して、ビジ
ィビリティが周期的にピークを示すので、光マスタコネ
クタまでの長さがある範囲内にあれば、反射光と参照光
との伝搬光路長差が０でなくても、ビジィビリティのピ
ークの周期程度だけ反射光と参照光の伝搬光路長差を調
整すれば、ビジィビリティの中から確実にひとつのピー
ク値が測定され、これから反射減衰量を測定することが
できる。このとき、この周期は一般的なファブリ・ペロ
型レーザダイオードの場合1mm 程度であるので、反射光
と参照光の伝搬光路長差を調整する調整機構として、光
ファイバを伸縮させることにより光路長を調整する機構
が採用することができ、レンズ、ミラーを用いた光路長
差調整機構において必要な高精度の光軸調整が不要とな
り、構成の簡易化が図れると同時に、この光源は広く一
般に用いられており、安価である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２０】図１は実施例を示すもので、図中、１はフ
ァブリ・ペロ型レーザダイオード、２は光ファイバカプ
ラ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは光ファイバ、３はマスタ
光コネクタ、４は被測定光コネクタ、５は全反射ミラ
ー、６は光検出器、７はレベルメータ、８は光ファイバ
伸縮部、９はミラーである。光ファイバの伸縮部８は、
光ファイバ２Ｂの一部を把持した固定アーム８ａと同じ
く光ファイバ２Ｂの一部を把持して微動する微動ステー
ジ８ｂとからなり、微動ステージ８ｂを図示したモー
タ、あるいは、ボイスコイルの振幅を利用して変化さ
せ、光ファイバ２Ｂを伸縮させる。また、光検出器６は
フォトダイオード及び電流−電圧変換増幅器を含む。フ
ァブリ・ペロ型レーザダイオード１は光ファイバカプラ
２の第１の光ファイバ２Ａに接続されており、その出射
光は第２の光ファイバ２Ｂへの参照光と第３の光ファイ
バ２Ｃへの測定光とに分岐される。ここで、第３の光フ
ァイバ２Ｃにはマスタ光コネクタ３が接続され、このマ
スタ光コネクタ３には被測定光コネクタ４、あるいは、
全反射ミラー５が接合されている。なお、１０は光ファ
イバコード，１１は非測定光コネクタである。一方、第
２の光ファイバ２Ｂの端面にはミラー９が接合されてお
り、光ファイバ２Ｂを伝搬した参照光は空気中に出射さ
れることなく反射される。そして、この反射した参照光
と、マスタ光コネクタ３と被測定光コネクタ４との接合
部での反射光とは光ファイバカプラ２で結合されて第４
の光ファイバ２Ｄに出射するようになっており、また、
この光ファイバ２Ｄには光検出器６が接続されており、
光検出器６にはレベルメータ７が接続されている。な
お、第２の光ファイバ２Ｂは光ファイバ伸縮部８によっ
て周期的にΔＬ伸縮し光路長がΔｚ＝ｎΔＬだけ変化さ
せられている。ここで、ｎは光ファイバの屈折率であ
る。この状態で、光強度を光検出器６で電気信号に変換
し、レベルメータ７で干渉信号の振幅値であるビジィビ
リティを交流信号の振幅電圧Ｖとして測定する。

【００２１】ここで、一般的なファブリ・ペロ型レーザ
ダイオードの光パワースペクトルを図２に、マイケルソ
ン干渉計において得られる伝搬光路長差に対するビジィ
ビリティを図３に示す。ファブリ・ペロ型レーザダイオ
ードはファブリ・ペロ共振器構造をしているので、この
共振器長で利得が得られる波長成分のみが発振し、図２
に示すようなパルス列的な光パワースペクトルとなる。
一般的なファブリ・ペロ型レーザダイオードでは、発振
波長間隔は1nm 程度である。その結果、この光パワース
ペクトルとフーリエ変換対の関係にあるビジィビリティ
Ｖも図３に示すようにパルス列状となる。なお、図３に
おいてはビジィビリティを２０ＬＯＧ（Ｖ）を計算し最
大値に対して相対対数表示してある。一般的なファブリ
・ペロ型レーザダイオードでは、パルスの間隔はΔｘ＝
1mm 程度で、10mmの伝搬光路長差でピーク値が約10dBの
割合で低下している。そこで、光ファイバカプラ２の光
分岐点からミラー１０までの長さを光ファイバカプラ２
の光分岐点からマスタ光コネクタ３の端面までの長さに
7.5mm 程度の精度で調整し、光ファイバの屈折率n=1.46
を乗じた光路長差をｚ≦10mmにすることは容易であるの
で、このように調整しておき、光路長差が０のときと比
較して10dB以内のパルスを測定できるようにしてある。

【００２２】また、一般的な光ファイバの張力−歪み関
係を図４に示す。この図からわかるように破断張力と比
較し十分に小さい２Ｎ（約２００ｇｆ）で、0.2%の伸び
を与えられることがわかる。したがって、光ファイバ35
cmに２Ｎの張力により、光ファイバをΔＬ＝0.7mm 伸ば
し、光路長としては屈折率ｎ＝1.46ｗを乗じ、Δｚ＝ｎ
ΔＬ≧1mm 程度変化させることができる。なお、モー
タ、あるいはボイスコイルは十分に２Ｎの張力を発生さ
せることができる。

【００２３】このようにすると、マスタ光コネクタ３と
被測定光コネクタ４、あるいは、全反射ミラー５との接
合部での反射光と参照光は伝搬光路長差がｚからｚ＋Δ
ｚ変化し、このときｚ≦10mm、Δｚ≧Δｘであるので、
必ず図３に示したビジィビリティのパルス列の中から１
つのパルス波形をレベルメータ７の出力として測定する
ことができるので、マスタ光コネクタ３と被測定光コネ
クタ４、及び全反射ミラー５と接合したそれぞれの場合
において図５に示すような波形を測定し、パルス波形の
ピーク値Ｖ_ｍ、及びＶ_100%を測定する。干渉信号の振幅
値、ビジィビリティＶはマスタ光コネクタ３と被測定光
コネクタ４、あるは全反射ミラー５との接合部での反射
光の電界振幅に比例し、この電界振幅はマスタ光コネク
タ３と被測定光コネクタ４との接合部へ入射する測定光
の電界振幅と反射率Ｒの平方根√Ｒの積であらわされ
る。反射減衰量はΓ（ｄＢ）＝−１０ＬＯＧ（Ｒ）であ
るので、式(4) によりマスタ光コネクタ３と被測定光コ
ネクタ４との接合部の反射減衰量が求められる。

【００２４】 Γ（ｄＢ）＝−１０ＬＯＧ・Ｖｍ²／Ｖ100%² (4) なお、図３に示したビジィビリティは反射光と参照光の
伝搬光路長差が10cmあればレベルが100dB 低下するの
で、被測定光コネクタ端面から10cm離れた地点に他の反
射点があっても測定限界以下の影響しか与えない。光コ
ネクタの接続された光ファイバコード、あるいはケーブ
ルはこれより長いので、被測定光コネクタ端面以外の反
射点の影響による測定限界は100dB 以上である。

【００２５】また、本測定法における光ファイバ中のレ
ーリ散乱による戻り光による測定限界は、式(3) におい
てＬにファブリ・ペロ型レーザダイオードの可干渉距
離、ビジィリティの半値全幅を代入することにより求め
られる。図３に示したビジィビリティからわかるよう
に、一般的なファブリ・ペロ型レーザダイオードでは10
mm程度である。これを式(3) のＬに代入しΓ＝90dB以上
となる。ここで、光ファイバカプラ２の光分岐点からミ
ラー１０までの長さを光ファイバカプラ２の光分岐点か
らマスタ光コネクタ３の端面までの長さの調整精度によ
り、反射光と参照光とに最大10mmの伝搬光路長差があ
り、それにより10dBレベルの低下したパルス波形を用い
て測定する場合を考慮すると、本測定方法の測定限界は
80dBとなる。これは、第２の従来の測定方法と比較し低
いものの、第１の従来例と比較し10dBの向上である。ま
た、測定限界が80dBあれば光コネクタの評価には十分で
あると考えられる。これは、光ファイバの端面としては
最良の状態である光ファイバ劈壊面への屈折率整合剤塗
布によっても80dB程度の反射減衰量が存在することが知
られているからである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、ファブリ・ペロ型
レーザダイオードを光源として、光源出射光を測定光と
参照光とに分岐し、あらあじめ光ファイバカプラの光分
岐点からの距離をゆるやかな精度で規定したマスタ光コ
ネクタに接続された被測定光コネクタに測定光を導き、
当該光コネクタ接合部での反射光と前記参照光とを結合
すると共に、これら反射光と参照光との伝搬光路長を光
ファイバ伸縮部で光ファイバ長を伸縮させて調整して両
者を干渉させ、その干渉信号の振幅強度を測定すること
により、確実にマスタ光コネクタと被測定光コネクタの
反射率に比例する信号が得られ、反射減衰量が求めるこ
とが可能となる。しかも、この測定が簡易な構成で実現
可能となり、また、非測定光コネクタの影響を受けない
ので測定作業量も少なくすることが可能となり、さら
に、測定限界が80dBと高く、あらゆる光コネクタを評価
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す図

【図２】ファブリ・ペロ型レーザダイオードの光パワー
スペクトルを示す説明図

【図３】ファブリ・ペロ型レーザダイオードのビジィビ
リティを示す説明図

【図４】光ファイバの張力−歪み関係を示す説明図

【図５】実施例の構成による測定波形を示す説明図

【図６】第１の従来例の構成図

【図７】第２の従来例の構成図

【図８】第２の従来例の構成による測定波形を示す説明
図

【図９】低干渉性光源の光パワースペクトルを示す説明
図

【符号の説明】

１…ファブリ・ペロ型レーザダイオード、２…光ファイ
バカプラ、３…マスタ光コネクタ、４…被測定光コネク
タ、５…全反射ミラー、６…光検出器、７…レベルメー
タ、８…光ファイバ伸縮部、９…ミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファブリ・ペロ型レーザダイオードから
なる光源と、光源に接続されて光源出射光を測定光と参
照光とに分岐する光分岐器と、光分岐器の測定光出射側
に接続されるとともに被測定光コネクタと接続されるマ
スタ光コネクタと、マスタ光コネクタと被測定光コネク
タとの光コネクタ接続部での反射光と参照光とを結合す
る光結合器と、伝播光路長差を調整する調整手段と、光
結合器で結合された反射光と参照光との干渉信号を検出
する光検出器とを具備した光コネクタ反射減衰量測定装
置において、前記伝播光路長差を調整する調整手段が微動ステージで
光ファイバを伸縮させる光ファイバ伸縮部であることを
特徴とする光コネクタ反射減衰量測定装置。