JPS60154214A - 光ファイバ接続点の結合モ−ド係数測定方法 - Google Patents
光ファイバ接続点の結合モ−ド係数測定方法Info
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- JPS60154214A JPS60154214A JP1147184A JP1147184A JPS60154214A JP S60154214 A JPS60154214 A JP S60154214A JP 1147184 A JP1147184 A JP 1147184A JP 1147184 A JP1147184 A JP 1147184A JP S60154214 A JPS60154214 A JP S60154214A
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- Japan
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- mode
- light intensity
- connection point
- optical fiber
- light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は光通信の分野で用いられる光フアイバ伝送路に
関する。特に、大容量通信用伝送路に用いられる単一モ
ードファイバの、接続点の評価方法に関する。
関する。特に、大容量通信用伝送路に用いられる単一モ
ードファイバの、接続点の評価方法に関する。
単一モード光ファイバは、その動作波長を単一モード波
長領域、すなわち、第一高次モードであるＬＰｌ、モー
ドの遮断波長より長波長側の領域に定め、基本モードで
あるＬＰｏ１モードのみの導波を可能にしている。この
遮断波長は、理論的には光ファイバのコアの屈折率分布
の形状によって決められる。例えば、ステップインデク
ス形の場合には、次の（１）式で定義される規格化周波
数Ｖが、Ｖ〈２．４となる条件によって定められる。
長領域、すなわち、第一高次モードであるＬＰｌ、モー
ドの遮断波長より長波長側の領域に定め、基本モードで
あるＬＰｏ１モードのみの導波を可能にしている。この
遮断波長は、理論的には光ファイバのコアの屈折率分布
の形状によって決められる。例えば、ステップインデク
ス形の場合には、次の（１）式で定義される規格化周波
数Ｖが、Ｖ〈２．４となる条件によって定められる。
ここで
ｎ、：コア中心部の屈折率
ａ：コア半径
Δ：コア、クラッド間の比屈折率
λ：光源波長
単一モード光ファイバにおいて、基本モード以外に高次
モードが長距離伝搬した場合には、これらのモードの遅
延時間差によって、帯域が大幅に劣化することがある。
モードが長距離伝搬した場合には、これらのモードの遅
延時間差によって、帯域が大幅に劣化することがある。
また、光フアイバ中あるいは光フアイバ接続点でモード
間に納付が生じた場合には、高次モードの損失が基本モ
ードより大きいため、結付によって生じた光強度が伝搬
中に失なわれ、この結果、基本モードの光の損失が増加
してしまう。このように、高次モードにより伝送特性が
劣化するため、動作ｖ値を小さくする必要がある。しか
し、光源との光結合損失や接続損失の低減化のためには
、動作ｖ値を大きくすることが望ましい。
間に納付が生じた場合には、高次モードの損失が基本モ
ードより大きいため、結付によって生じた光強度が伝搬
中に失なわれ、この結果、基本モードの光の損失が増加
してしまう。このように、高次モードにより伝送特性が
劣化するため、動作ｖ値を小さくする必要がある。しか
し、光源との光結合損失や接続損失の低減化のためには
、動作ｖ値を大きくすることが望ましい。
したがって、実用化されている単一モード光ファイバ伝
送路では、光源あるいは接続点で励振される高次モード
をある程度まで許容し、しかも実質的には単一モード伝
送を保証できるようＫ、動１“０１！“６３′”７１Ｌ
“・ （ 従来の基本モードと第一高次モードとの間のモード結付
についての測定例としては、光ファイバ１゜中の微小面
９等が原因となるものに関する測定例が報告されている
。しかし、光フアイバ接続点でのモード納会については
、測定方法が確立されておらず、基本モードの接続損失
の測定が行われているだけであった。したがって、従来
は、接続点でのモード結付についての充分な定量的把握
が行なわれずに、単一モード光ファイバの動作Ｖ値の上
限を決め、そのファイバパラメータの設計を行っていた
。
送路では、光源あるいは接続点で励振される高次モード
をある程度まで許容し、しかも実質的には単一モード伝
送を保証できるようＫ、動１“０１！“６３′”７１Ｌ
“・ （ 従来の基本モードと第一高次モードとの間のモード結付
についての測定例としては、光ファイバ１゜中の微小面
９等が原因となるものに関する測定例が報告されている
。しかし、光フアイバ接続点でのモード納会については
、測定方法が確立されておらず、基本モードの接続損失
の測定が行われているだけであった。したがって、従来
は、接続点でのモード結付についての充分な定量的把握
が行なわれずに、単一モード光ファイバの動作Ｖ値の上
限を決め、そのファイバパラメータの設計を行っていた
。
本発明は、単一モード光ファイバにおける、基本モード
と第一高次モードとが導波可能々波長領域において、フ
ァイバ接続点で生じるモード間の結合量を評価し、光フ
アイバ接続点を評価することを目的とする。
と第一高次モードとが導波可能々波長領域において、フ
ァイバ接続点で生じるモード間の結合量を評価し、光フ
アイバ接続点を評価することを目的とする。
本発明の光フアイバ接続点の評価方法は、基本モードと
第一高次モードとの２つのモードの光を導波する光ファ
イバの接続点の、接続状態を接続点を通過した光の強度
を測定することにより評価する方法において、接続点に
基本モードの光を通過させた場合、および上記接続点に
上記基本モードと上記第一高次モー・ドとの混合した光
とを通過させた場合のそれぞれについて、基本モードに
よる光強度、および基本モードと第一高次モードとの混
合による光強度を測定するステップと、このステップに
よりめられた上記光強度の測定値に基づいて評価を行う
ステップとを含むことを特徴とする。
第一高次モードとの２つのモードの光を導波する光ファ
イバの接続点の、接続状態を接続点を通過した光の強度
を測定することにより評価する方法において、接続点に
基本モードの光を通過させた場合、および上記接続点に
上記基本モードと上記第一高次モー・ドとの混合した光
とを通過させた場合のそれぞれについて、基本モードに
よる光強度、および基本モードと第一高次モードとの混
合による光強度を測定するステップと、このステップに
よりめられた上記光強度の測定値に基づいて評価を行う
ステップとを含むことを特徴とする。
第１図は本発萌実施例光ファイバ接続点の評価方法にお
ける測定ステップを示す図である。゛光源１が発生した
光は、集光レンズ２′により集光されて光源側光ファイ
バ３に入力される。光源側光ファイバ３を通過した光は
、そのｔｔ、あるいは受光側光ファイバ４を通過して、
−受光素子５に到達する。
ける測定ステップを示す図である。゛光源１が発生した
光は、集光レンズ２′により集光されて光源側光ファイ
バ３に入力される。光源側光ファイバ３を通過した光は
、そのｔｔ、あるいは受光側光ファイバ４を通過して、
−受光素子５に到達する。
光フアイバ接続点を評価するため測定するステップにつ
いて以下に述べるが、これらの測定では、特に述べた曲
げの部分以外には、光ファイバは直線状に保持される必
要がある。この理由は、光ファイバの曲がりにより高次
モードが減衰し、第一高次モードが接続点に到達できな
くなる等圧より、測定−ヒの誤差が生じるからである。
いて以下に述べるが、これらの測定では、特に述べた曲
げの部分以外には、光ファイバは直線状に保持される必
要がある。この理由は、光ファイバの曲がりにより高次
モードが減衰し、第一高次モードが接続点に到達できな
くなる等圧より、測定−ヒの誤差が生じるからである。
また、高次モードの減衰を同じにするため、曲げの半径
は、常に同一である必要がある。
は、常に同一である必要がある。
さらに、光フアイバ中におけるモード間結合の影響金除
去するため、受光側光ファイバ４の長さは短い方が望ま
しい。したがって、接続点で受光側光ファイバ４に励振
されるクラッドモードが、完全に減衰する長さ、すなわ
ち２ｍが、受光側光ファイバ４の長さとして最適である
。
去するため、受光側光ファイバ４の長さは短い方が望ま
しい。したがって、接続点で受光側光ファイバ４に励振
されるクラッドモードが、完全に減衰する長さ、すなわ
ち２ｍが、受光側光ファイバ４の長さとして最適である
。
まず、接続点に入力される、基本モード（ＬＰｏ。
モード）の光強度および基本モードと第一高次モード（
ＬＰ、、モード）との混合した光強度の測定を行う。こ
れは第１図（ａ）に示した。
ＬＰ、、モード）との混合した光強度の測定を行う。こ
れは第１図（ａ）に示した。
光源側光ファイバ３について、その出力端に曲けを与え
ない場合の出力強度と、出力端に半径Ｒの曲けを与えた
場合（破線で示した）の出力強度とを測定する。曲げを
与えない場合の出力光強度は、基本モードの光強度Ｆｉ
ｌと、第一高次モードの光強度Ｐｉ２との和である。曲
げを与えた場合には、高次モードの減衰が大きくなり、
光強度Ｐｉ２が完全に減衰して、光強度Ｆｉｌのみを測
定することができる。両市力の光強度の比α０を次式で
定義する。
ない場合の出力強度と、出力端に半径Ｒの曲けを与えた
場合（破線で示した）の出力強度とを測定する。曲げを
与えない場合の出力光強度は、基本モードの光強度Ｆｉ
ｌと、第一高次モードの光強度Ｐｉ２との和である。曲
げを与えた場合には、高次モードの減衰が大きくなり、
光強度Ｐｉ２が完全に減衰して、光強度Ｆｉｌのみを測
定することができる。両市力の光強度の比α０を次式で
定義する。
高次モードの減衰については後で詳しく述べる。
以下の測定では、光源側光ファイバの入射端の励振条件
を固定し、接続点直前での光強度が常に同じであること
を前提としている。
を固定し、接続点直前での光強度が常に同じであること
を前提としている。
次に、接続点に基本モードと第一高次モードとの混合し
た光を通過させた場合の、基本モードと第一高次モード
との混合した光強度を測定する。
た光を通過させた場合の、基本モードと第一高次モード
との混合した光強度を測定する。
これは第１図（ｂ）に示した。
この測定では、光源側光ファイバ３と受光側光ファイバ
４とを１ｆｉｌ状に保持し、受光側光ファイ２．４゜、
ヵ光強、□１１定−ｔ７１ｓ。３゜６カ光強うは、１モ
ードの混合した入力に対する基本モード出力光 □強度
Ｐ０．と、同じく第一高次モード出力光強度Ｐ。２との
和であり、個々の値は未知である。入力光強度と出力光
強度との比α１は次式で与えられる。
４とを１ｆｉｌ状に保持し、受光側光ファイ２．４゜、
ヵ光強、□１１定−ｔ７１ｓ。３゜６カ光強うは、１モ
ードの混合した入力に対する基本モード出力光 □強度
Ｐ０．と、同じく第一高次モード出力光強度Ｐ。２との
和であり、個々の値は未知である。入力光強度と出力光
強度との比α１は次式で与えられる。
次に、接続点に基本モードの光を通過させた場合の、基
本モードと第一高次モードとの混合した光強度を測定す
る。これは、第１図（０）に示した。
本モードと第一高次モードとの混合した光強度を測定す
る。これは、第１図（０）に示した。
この測定では、光源側光ファイバ３の接続点直前に半径
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度を測
定する。この出力光強度は、基本モード入力に対する基
本モード出力光強度Ｐ。、（ｐｉ２＝ ｏ ）と、基本
モード人力に対する第一高次モード出力光強度Ｐ。２（
Ｐ１２＝Ｏ）との和である。
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度を測
定する。この出力光強度は、基本モード入力に対する基
本モード出力光強度Ｐ。、（ｐｉ２＝ ｏ ）と、基本
モード人力に対する第一高次モード出力光強度Ｐ。２（
Ｐ１２＝Ｏ）との和である。
入力光強度と出力光強度との比α２は次式で与えられる
。
。
次に、接続点に基本モードの光を通過させた場合の、基
本モードの光強度を測定する。これは、第１図（ｄ）に
示した。
本モードの光強度を測定する。これは、第１図（ｄ）に
示した。
この測定では、光源側光ファイバ３の接続点直前に半径
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の接続点直後にも
半径Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度
を測定する。この出力光強度は、基本モード入力に対す
る基本モード出力光強度Ｐ。１（Ｐ１２＝０）である。
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の接続点直後にも
半径Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度
を測定する。この出力光強度は、基本モード入力に対す
る基本モード出力光強度Ｐ。１（Ｐ１２＝０）である。
入力光強度と出力光強度との比αｓＦ１次式で与えられ
る。
る。
最後に、接続点に基本モードと第一高次モードとの混合
した光を通過させた場合の、基本モードの光強度を測定
する。これは第１図（θ）に示した。
した光を通過させた場合の、基本モードの光強度を測定
する。これは第１図（θ）に示した。
この測定では、受光側光ファイバ４の接続点直後に半径
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度を測
定する。この出力光強度は、モードの混合した入力に対
する基本モード出力光強度Ｐｏ、である。入力光強度と
出力光強度との比α４は次式で与えられる。
Ｒの曲げを与え、受光側光ファイバ４の出力光強度を測
定する。この出力光強度は、モードの混合した入力に対
する基本モード出力光強度Ｐｏ、である。入力光強度と
出力光強度との比α４は次式で与えられる。
これらの測定は、従来から広く用いられている光ファイ
バの光損失測定用機器を利用することができ、簡単に行
うことができる。また、光フアイバ接続後の測定順序は
任ｉＫ変えることができる。
バの光損失測定用機器を利用することができ、簡単に行
うことができる。また、光フアイバ接続後の測定順序は
任ｉＫ変えることができる。
以上の測定結果により接続点を評価するため、あらかじ
めチャートを作っておいても良いが、定量的に評価する
ためには、以下の演算を行う。
めチャートを作っておいても良いが、定量的に評価する
ためには、以下の演算を行う。
接続点の直前および直後の、基本モードと第一高次モー
ドとの光強度の関係は、一般に次の結合モード係数［”
Ｓ］を用いて記述できる。
ドとの光強度の関係は、一般に次の結合モード係数［”
Ｓ］を用いて記述できる。
ここで、第（７）式における散乱行列要素８１ｊ（ｉ、
ｊ＝１，２）のうち、基本モードと第一高次モードとの
結合比を表わす８１２．８２１は、同一ファイバを接続
した時以外には、一般には等しくない。また、要素日１
ｊは、接続点におけるファイバ端面の傾きや、軸ずれＫ
よって決まる量であり、励振光強度には依存しない。
ｊ＝１，２）のうち、基本モードと第一高次モードとの
結合比を表わす８１２．８２１は、同一ファイバを接続
した時以外には、一般には等しくない。また、要素日１
ｊは、接続点におけるファイバ端面の傾きや、軸ずれＫ
よって決まる量であり、励振光強度には依存しない。
また、第（７）式および第（８）式において、Ｐ□２を
０にした場合の出力光強度の定義から である。
０にした場合の出力光強度の定義から である。
第（３）式と第（７）式と第（８）式によりここで、
である。次に第（４）式と第（７）２式により、”８１
１ ＋ ”２１ 制・・（１３） 。
１ ＋ ”２１ 制・・（１３） 。
である。次に第（５）式は第（７）２式によりαｓ：：
Ｓｕ ・・・・・・（１４） ’である。さらに、第（
６）式と第（７）式と第（８）式により、−８１１十ｋ
”１２ − ・・・・・・（１５） １＋に となる。第（１１）式ないし第（１５）式を用いて、次
の結合モード係数が得られる。
Ｓｕ ・・・・・・（１４） ’である。さらに、第（
６）式と第（７）式と第（８）式により、−８１１十ｋ
”１２ − ・・・・・・（１５） １＋に となる。第（１１）式ないし第（１５）式を用いて、次
の結合モード係数が得られる。
８１１＝″“５
ｓ ＝ （１＋ｋ）αじα。
１２ ｋ
８ ＝ α −α
２１ ２ ３
Ｓ２２＝ （１＋ｋ）（α、−α２＋α、）−α。
ただし
］（＝ ａ。
１−α。
この劃うに、第１図に示した測定により、接続点におけ
る基本モードと第一高次モードとの間の結合比を表わす
、結合モード係数〔８〕の全ての要素を、計算によりめ
ることができる。
る基本モードと第一高次モードとの間の結合比を表わす
、結合モード係数〔８〕の全ての要素を、計算によりめ
ることができる。
第２図は、第一高次モードの曲げ損失を示す図である。
この図は、コア、り２ラド間の比屈折率差Δを、従来の
代表値０．５ ％とした時の、規格化周波数Ｖの値に対
する第一高次モードの曲げ損失を、曲げ半径Ｒが３国と
４菌の場合について示している。
代表値０．５ ％とした時の、規格化周波数Ｖの値に対
する第一高次モードの曲げ損失を、曲げ半径Ｒが３国と
４菌の場合について示している。
この図から明かなように、通常の単一モード光ファイバ
の使用規格イヒ周波数Ｖの値の領域、すなわちＶ＜Ｓの
領域では、曲げ半径Ｒを２〜４傭とすることにより、第
一高次モードを充分に減衰させることができる。この一
方、基本モードの曲げ損失は極めて小さく、Ｖ＝２．５
であっても１０−’ ［：ａＢ／ｍ］以下である。した
がって、光ファイバを曲げることＫより、高次モードを
充分に減衰させることができる。
の使用規格イヒ周波数Ｖの値の領域、すなわちＶ＜Ｓの
領域では、曲げ半径Ｒを２〜４傭とすることにより、第
一高次モードを充分に減衰させることができる。この一
方、基本モードの曲げ損失は極めて小さく、Ｖ＝２．５
であっても１０−’ ［：ａＢ／ｍ］以下である。した
がって、光ファイバを曲げることＫより、高次モードを
充分に減衰させることができる。
以上説明したように１本発明により、光フアイバ接続点
における基本モードと第一高次モードとのモード結合比
を測定し、光フアイバ接続点を定量的に評価することが
できる。
における基本モードと第一高次モードとのモード結合比
を測定し、光フアイバ接続点を定量的に評価することが
できる。
本発明を製造工程で実施する場合には、第（２）式ない
し第（６）式の値めチャートを作り、このチャートに基
づいて評価を行うことも可能である。また、波長可変光
源とモノクロメータを併用した、光損失の波長依存特性
の測定機器を用いることにより、波長に対する光フアイ
バ接続点の評価も可能である。
し第（６）式の値めチャートを作り、このチャートに基
づいて評価を行うことも可能である。また、波長可変光
源とモノクロメータを併用した、光損失の波長依存特性
の測定機器を用いることにより、波長に対する光フアイ
バ接続点の評価も可能である。
以上説明したように１本発明の光フアイバ接続点の評価
方法により、単一モード光ファイバ接続点で生じるモー
ド間結合量を、簡便な手段により、定量的に評価するこ
とができる。したがって、本発明は、光フアイバ接続点
の評価およびファイバパラメータの設計に、非常に大き
な効果がある。
方法により、単一モード光ファイバ接続点で生じるモー
ド間結合量を、簡便な手段により、定量的に評価するこ
とができる。したがって、本発明は、光フアイバ接続点
の評価およびファイバパラメータの設計に、非常に大き
な効果がある。
第１図は本発明実施例光フアイバ接続点の評価方法にお
ける測定ステップを示す図。 第２図は第一高次モードの曲げ損失を示す図。 １・・・光源、２・・・集光レンズ、３・・・光源側光
ファイバ、４・・・受光側光ファイバ、５・・・受光素
子。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 ５ 招１（２Ｉ
ける測定ステップを示す図。 第２図は第一高次モードの曲げ損失を示す図。 １・・・光源、２・・・集光レンズ、３・・・光源側光
ファイバ、４・・・受光側光ファイバ、５・・・受光素
子。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 ５ 招１（２Ｉ
Claims (2)
- （１）１個の接続点を有し、 ・ 基本モードと第一高次モードとの２つのモードの光を導
波する光ファイバの上記接続点の接続状態をこの接続点
を通過した光の強度を測定することにより評価する方法
において、 上記接続点に上記基本モードの光を通過させた場酋、お
よび上記接続点に上記基本干−ドと上記第一高次モード
との混合した光とを通過させた場合のそれぞれＫついて
、上記基本モードによる光強度、および上記基本モード
と上記第一高次モードとの混合による光強度を測定する
ステップと、このステップによりめられた上記光強度の
測定値に基づいて評価を行うステップと 會含むことを特徴とする光フアイバ接続点の評価方法。 - （２） 評価を行うステップは、 接続点における 基本モードの入力光強度をＰＩ３、出力光強度を０１１ 第一高次モードの入力光強度をＰＩ２、出力光強Ｉｆを
ＰＯス とするとき式 より、結合モード係数［８］ ただし を演算するステップを含む特許請求の範囲第（１）項に
記載の光フアイバ接続点の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1147184A JPS60154214A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光ファイバ接続点の結合モ−ド係数測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1147184A JPS60154214A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光ファイバ接続点の結合モ−ド係数測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154214A true JPS60154214A (ja) | 1985-08-13 |
| JPS6222124B2 JPS6222124B2 (ja) | 1987-05-15 |
Family
ID=11778985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1147184A Granted JPS60154214A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光ファイバ接続点の結合モ−ド係数測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154214A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013250495A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品位置調整方法 |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP1147184A patent/JPS60154214A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013250495A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品位置調整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6222124B2 (ja) | 1987-05-15 |
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