JPS6071934A - 単一モ−ドフアイバのスポツトサイズ測定方法 - Google Patents
単一モ−ドフアイバのスポツトサイズ測定方法Info
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- JPS6071934A JPS6071934A JP58181318A JP18131883A JPS6071934A JP S6071934 A JPS6071934 A JP S6071934A JP 58181318 A JP58181318 A JP 58181318A JP 18131883 A JP18131883 A JP 18131883A JP S6071934 A JPS6071934 A JP S6071934A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
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- G—PHYSICS
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- G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (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】
本発明は単一モードファイバのスポットサイズ(或はモ
ード界半径)の測定方法に関する。
ード界半径)の測定方法に関する。
従来、スポットサイズの測定法は種々提案されている。
その一つは、第1図(α)に示すように、光(1)
源1から光学系2を介して光ファイバ3に測定光を入射
さ、せ、該光ファイバ端における近端異強度分布(Ne
ar Fieltl Pattern:以下NFPと略
す)を直接光学系4および赤外ビジコンカメラ5を用い
て測定しく測定例を第1図(b)に示す)、成る定義式
例えば 1)NFPが最大値からV、tに低下するまでの半径方
向距離W。(但し、eは自然対数の底)或いは で定義されるスポットサイズW。をめるものである(但
し17i!(r)12はNFP、rはファイバ中心から
の半径)。なお、図中6はカメラ制御部、7は計算機を
示す。しかしながら、この方法は赤外ビジコンカメラの
光電変換特性の非直線性やビジコン感度の不均一性によ
って測定誤差を生じ易く、また光学系5として像を拡大
するためのレンズ系が不可欠であるためレンズの収差に
よる測定誤差(2) も免れ得す、精度良い測定をなし得ない欠点がある。一
方、遠方界強度分布(Far Field Patte
rn:以下FFPと略す)からスポットサイズをめる方
法として刊行物「英国電気学会マイクロ波光波音波ジャ
ーナル」(第1巻、13ページ、 1976年) (I
EE J、Microwave Opt、Acoust
、Vol。
さ、せ、該光ファイバ端における近端異強度分布(Ne
ar Fieltl Pattern:以下NFPと略
す)を直接光学系4および赤外ビジコンカメラ5を用い
て測定しく測定例を第1図(b)に示す)、成る定義式
例えば 1)NFPが最大値からV、tに低下するまでの半径方
向距離W。(但し、eは自然対数の底)或いは で定義されるスポットサイズW。をめるものである(但
し17i!(r)12はNFP、rはファイバ中心から
の半径)。なお、図中6はカメラ制御部、7は計算機を
示す。しかしながら、この方法は赤外ビジコンカメラの
光電変換特性の非直線性やビジコン感度の不均一性によ
って測定誤差を生じ易く、また光学系5として像を拡大
するためのレンズ系が不可欠であるためレンズの収差に
よる測定誤差(2) も免れ得す、精度良い測定をなし得ない欠点がある。一
方、遠方界強度分布(Far Field Patte
rn:以下FFPと略す)からスポットサイズをめる方
法として刊行物「英国電気学会マイクロ波光波音波ジャ
ーナル」(第1巻、13ページ、 1976年) (I
EE J、Microwave Opt、Acoust
、Vol。
1、p18,1976年)に示されたGamb l i
ngらによる方法が知られている。しかしながら、この
方法はNFPがガウス分布と仮定した場合の簡便法であ
り、実際に製造される単一モードファイバのNFPはフ
ァイバ横断面内の屈折率分布によって変化しガウス分布
からずれることが多いため大きな測定誤差を生ずる危険
がある。また、この方法はNFPを直接水めるものでは
ないので式(1)等で示した定義式でスポットサイズを
める場合には原理的には適用できないという欠点を有す
る。
ngらによる方法が知られている。しかしながら、この
方法はNFPがガウス分布と仮定した場合の簡便法であ
り、実際に製造される単一モードファイバのNFPはフ
ァイバ横断面内の屈折率分布によって変化しガウス分布
からずれることが多いため大きな測定誤差を生ずる危険
がある。また、この方法はNFPを直接水めるものでは
ないので式(1)等で示した定義式でスポットサイズを
める場合には原理的には適用できないという欠点を有す
る。
本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたもので、
このため本発明は単一モードファイバのファイバ端から
放射された光波の遠方界強度分布を、その最大値を示す
放射角から25 dB以上低(3) 下する放射角までの範囲に亘って測定し、該測定された
遠方界強度分布から・・ンケル変換を用いて近端異強度
分布を計算し、該近端異強度分布から所定の定義式によ
りスポットサイズをめることにより、光電変換特性の非
直線性やビジコン感度の不均一性等の種々の問題点をも
つ赤外ビジコンカメラや収差が問題となるレンズ系を用
いることなく高精度な測定を可能とし、しかもあらゆる
スポットサイズの定義式にも適用可能としたことを特徴
とする。
このため本発明は単一モードファイバのファイバ端から
放射された光波の遠方界強度分布を、その最大値を示す
放射角から25 dB以上低(3) 下する放射角までの範囲に亘って測定し、該測定された
遠方界強度分布から・・ンケル変換を用いて近端異強度
分布を計算し、該近端異強度分布から所定の定義式によ
りスポットサイズをめることにより、光電変換特性の非
直線性やビジコン感度の不均一性等の種々の問題点をも
つ赤外ビジコンカメラや収差が問題となるレンズ系を用
いることなく高精度な測定を可能とし、しかもあらゆる
スポットサイズの定義式にも適用可能としたことを特徴
とする。
以下、本発明方法の具体例について説明する。
シングルモードファイバのNFPとFFPの電界分布の
関係はキルヒホッフの回折理論を用いる但し、ここでF
(の、R(r)は各々FFP、NFPの電界分布、k=
/λ (λ:波長)、JOは0次のベッセル関数、θ
は放射角を示す。これらの関係を構図的に表わしたもの
が第2図である。なお同図において8はファイバ、9は
コア、10はフ(4) アイバの出射端面、11はFFPの観測面を示す。
関係はキルヒホッフの回折理論を用いる但し、ここでF
(の、R(r)は各々FFP、NFPの電界分布、k=
/λ (λ:波長)、JOは0次のベッセル関数、θ
は放射角を示す。これらの関係を構図的に表わしたもの
が第2図である。なお同図において8はファイバ、9は
コア、10はフ(4) アイバの出射端面、11はFFPの観測面を示す。
上記式(2)よりバンケル変換を用いて次式が導かれる
。
。
すなわち、F(θ)をめることによりR(r)をめるこ
とができる。従って、FFPであるIF(0月2を測定
することによりF(のがまり、式(3)を用いることに
よりR(r)が1すNFPであるI R(r) I 2
が計算によって得られ、このNFPから種々の定義によ
るスポットサイズ、特に式(1)で定義されるスポット
サイズWo をめることができる。
とができる。従って、FFPであるIF(0月2を測定
することによりF(のがまり、式(3)を用いることに
よりR(r)が1すNFPであるI R(r) I 2
が計算によって得られ、このNFPから種々の定義によ
るスポットサイズ、特に式(1)で定義されるスポット
サイズWo をめることができる。
但し、FFK+FCθ)12)の測定は測定系の受信感
度の関係から有限の放射角θの範囲でしか測定すること
ができない。従って式(3)から明らかなようにR(r
)ツまりはNFP (l R(r)Iりは完全に逆算す
ることができない。そこで、本発明では有限の放射角θ
の範囲(0≦θ≦θrrLa、x)で測定したFFPか
らNFPを逆算し、スポットサイズW。
度の関係から有限の放射角θの範囲でしか測定すること
ができない。従って式(3)から明らかなようにR(r
)ツまりはNFP (l R(r)Iりは完全に逆算す
ることができない。そこで、本発明では有限の放射角θ
の範囲(0≦θ≦θrrLa、x)で測定したFFPか
らNFPを逆算し、スポットサイズW。
をめたときの測定誤差について検討を行い、該スポット
サイズの測定誤差が許容範囲内に収まるようにFFPの
測定範囲を定める。これを第3図乃至第4図について説
明するに、第3図には比屈折率差Δ=0.3%、コア径
2 a = 9.0μmのシングルモードファイバに波
長λ=1.80μmの測定光を適用した場合のFFPの
計算値を示す。該計算は次のスカラー波動方程式 F(のをめることによりFFP(IFψ)12)を得る
ことができる。
サイズの測定誤差が許容範囲内に収まるようにFFPの
測定範囲を定める。これを第3図乃至第4図について説
明するに、第3図には比屈折率差Δ=0.3%、コア径
2 a = 9.0μmのシングルモードファイバに波
長λ=1.80μmの測定光を適用した場合のFFPの
計算値を示す。該計算は次のスカラー波動方程式 F(のをめることによりFFP(IFψ)12)を得る
ことができる。
この第3図からFFP測定範囲0≦θ≦θnLaCの中
θ7rLaZを種々変化させた場合のスポットサイズW
。を逆算する。すなわち、まず第3図から成る値のθに
対応するIFCθ月2をめ、これからF(のをめ、さら
に前記式(3)によりR(r)をめ、これからl R(
r) + 2をめ、このIR(γ)12を定義式(1)
に代入してW。をめる。この手順を種々のθmttx値
に対して行う。
θ7rLaZを種々変化させた場合のスポットサイズW
。を逆算する。すなわち、まず第3図から成る値のθに
対応するIFCθ月2をめ、これからF(のをめ、さら
に前記式(3)によりR(r)をめ、これからl R(
r) + 2をめ、このIR(γ)12を定義式(1)
に代入してW。をめる。この手順を種々のθmttx値
に対して行う。
一方、スポットサイズの厳密な値?/IQ’は前記スカ
ラー波動方程式(4)よりR(r)をめ、これからl
R(f−> 1 ”をめ、この+7i!(r)l”を定
義式(1)ニ代入することによって得られる。
ラー波動方程式(4)よりR(r)をめ、これからl
R(f−> 1 ”をめ、この+7i!(r)l”を定
義式(1)ニ代入することによって得られる。
第4図(b)は、上記θmzを種々変化させた場合の’
IIJQ を厳密値Wo′と比較してこれをスポットサ
イズ計算誤差(%)として示したものである。1だ、第
4図(、z)はθmaxを変化式せた場合のFFPの相
対強度の最小値をスポットサイズ計算誤差と対応して示
したものである。
IIJQ を厳密値Wo′と比較してこれをスポットサ
イズ計算誤差(%)として示したものである。1だ、第
4図(、z)はθmaxを変化式せた場合のFFPの相
対強度の最小値をスポットサイズ計算誤差と対応して示
したものである。
しかしてスポットサイズの測定誤差としては通常約±2
%以内であることが必要であり、従ってF’ F Pか
らスポットサイズを逆算するときに発生する計算誤差は
約±2%以内にする必要がある。
%以内であることが必要であり、従ってF’ F Pか
らスポットサイズを逆算するときに発生する計算誤差は
約±2%以内にする必要がある。
第4図(a)よりFFPの最大値を示す放射角から25
dB以上低下する放射角1での範囲に亘ってFFPを
測定することにより、スポットサイズの計算誤差を±2
チ以内に抑えることが判る。
dB以上低下する放射角1での範囲に亘ってFFPを
測定することにより、スポットサイズの計算誤差を±2
チ以内に抑えることが判る。
第5図に本発明方法による測定系の構成例を示す。図に
おいて、12は光源、13は光学系、(7) 14は被測定ファイバ、15はGe−APD、 16は
信号増幅部、17は計算機をそれぞれ示す。光源12と
しては測定系のダイナミックレンジを上げるために、可
能な限り高出力で且つ安定な出力をもつ光源を使用する
ことが好ましく、この点からレーザ光源が好ましい。光
源として半導体レーザを使用した構成例では86 dB
のダイナミックレンジを得ることができた。計算機17
では、上述したように、FFPの最大値を示す放射角か
ら25dB以上低下する放射角壕での範囲に亘るFFP
CIF(θ)12)よりF(のをめ、式(3)によりR
(t−)をめさらにNFPであるIR(r)+2をめ、
さらに例えば式(i)のごとき定義式を用いてスポット
サイズW。を計算する。
おいて、12は光源、13は光学系、(7) 14は被測定ファイバ、15はGe−APD、 16は
信号増幅部、17は計算機をそれぞれ示す。光源12と
しては測定系のダイナミックレンジを上げるために、可
能な限り高出力で且つ安定な出力をもつ光源を使用する
ことが好ましく、この点からレーザ光源が好ましい。光
源として半導体レーザを使用した構成例では86 dB
のダイナミックレンジを得ることができた。計算機17
では、上述したように、FFPの最大値を示す放射角か
ら25dB以上低下する放射角壕での範囲に亘るFFP
CIF(θ)12)よりF(のをめ、式(3)によりR
(t−)をめさらにNFPであるIR(r)+2をめ、
さらに例えば式(i)のごとき定義式を用いてスポット
サイズW。を計算する。
次に、本発明の測定例について述べる。第1表は、第1
図(a)に示した従来法による測定結果と第5図に示し
た本発明の構成例による測定結果とを比較して示すもの
である。該測定では2本のシングルモードファイバのス
ポットサイズを各測定法によりそれぞれ10回測定し、
その平均値と標準(8) 偏差σとをめた。第1表より明らかなごとく、本発明方
法によれば従来法に比べ標準偏差σを約×〜イに小さく
でき、測定誤差を大巾に減少できることが明白である。
図(a)に示した従来法による測定結果と第5図に示し
た本発明の構成例による測定結果とを比較して示すもの
である。該測定では2本のシングルモードファイバのス
ポットサイズを各測定法によりそれぞれ10回測定し、
その平均値と標準(8) 偏差σとをめた。第1表より明らかなごとく、本発明方
法によれば従来法に比べ標準偏差σを約×〜イに小さく
でき、測定誤差を大巾に減少できることが明白である。
第1表
以上のように、本発明によれげ光電変換特性の非直線性
やビジコン感度の不均一性等の問題を有する赤外ビジコ
ンカメラや収差が問題となるレンズ系を必要としないの
で高精度な測定が可能となり、かつNFPを計算によっ
てめるのでいかなるスポットサイズの定義式にも適用で
きるという利点が得られる。
やビジコン感度の不均一性等の問題を有する赤外ビジコ
ンカメラや収差が問題となるレンズ系を必要としないの
で高精度な測定が可能となり、かつNFPを計算によっ
てめるのでいかなるスポットサイズの定義式にも適用で
きるという利点が得られる。
第1図(α)は従来のNFP測定法の構成例を示す図、
第1図(b)は該測定法による測定例を示す図、(9) 第2図はNFPとFFPの関係を構図的に示す図、第3
図はステップ形シングルモードファイバのFFPの計算
例を示すグラフ、第4図はFFP測定時の最大放射角を
変えたときのスポットサイズの計算誤差とFFP相対パ
ワー最小値との関係を示すグラフで、第4図6z)は最
大放射角を変えたときのFFP最小パワー値を示すグラ
フ、第4図(b)は同最大放射角を変えたときのスポッ
トサイズ計算誤差を示すグラフ、第5図は本発明方法の
測定系の構成例を示す図である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 同 日本電信電話公社 (外4名) #/VJ(σン ス20 1 秦30 出 1R由 θ 〔ヒσd)
第1図(b)は該測定法による測定例を示す図、(9) 第2図はNFPとFFPの関係を構図的に示す図、第3
図はステップ形シングルモードファイバのFFPの計算
例を示すグラフ、第4図はFFP測定時の最大放射角を
変えたときのスポットサイズの計算誤差とFFP相対パ
ワー最小値との関係を示すグラフで、第4図6z)は最
大放射角を変えたときのFFP最小パワー値を示すグラ
フ、第4図(b)は同最大放射角を変えたときのスポッ
トサイズ計算誤差を示すグラフ、第5図は本発明方法の
測定系の構成例を示す図である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 同 日本電信電話公社 (外4名) #/VJ(σン ス20 1 秦30 出 1R由 θ 〔ヒσd)
Claims (2)
- (1)単一モードファイバのファイバ端から放射された
光波の遠方界強度分布を、その最大値を示す放射角から
25 dB以上低下する放射角までの範囲に亘って測定
し、該測定された遠方界強度分布からバンケル変換を用
いて近端異強度分布を計算し、該近端異強度分布から所
定の定義式によりスポットサイズをめる単一モードファ
イバのスポットサイズ測定方法。 - (2)測定用光源として半導体レーザを使用することを
特徴とする特許請求の範囲第1項の測定方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58181318A JPS6071934A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単一モ−ドフアイバのスポツトサイズ測定方法 |
KR1019840005865A KR890001930B1 (ko) | 1983-09-29 | 1984-09-25 | 단일 모우드 파이버의 스폿 사이즈 측정방법 |
DE8484111473T DE3466283D1 (en) | 1983-09-29 | 1984-09-26 | Method of measuring a spot size of a single-mode fiber |
EP84111473A EP0141251B1 (en) | 1983-09-29 | 1984-09-26 | Method of measuring a spot size of a single-mode fiber |
AU33638/84A AU3363884A (en) | 1983-09-29 | 1984-09-28 | Method of measuring a sport size of a single-mode fiber |
CA000464304A CA1213056A (en) | 1983-09-29 | 1984-09-28 | Method of measuring a spot size of a single-mode fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58181318A JPS6071934A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単一モ−ドフアイバのスポツトサイズ測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6071934A true JPS6071934A (ja) | 1985-04-23 |
JPH0317292B2 JPH0317292B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16098580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58181318A Granted JPS6071934A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単一モ−ドフアイバのスポツトサイズ測定方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0141251B1 (ja) |
JP (1) | JPS6071934A (ja) |
KR (1) | KR890001930B1 (ja) |
AU (1) | AU3363884A (ja) |
CA (1) | CA1213056A (ja) |
DE (1) | DE3466283D1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014009956A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ測定方法 |
JP2018063149A (ja) * | 2016-10-12 | 2018-04-19 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ特性評価方法および光ファイバ特性評価装置 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1245072A (en) * | 1985-11-05 | 1988-11-22 | Richard S. Lowe | Method and apparatus for measuring single mode fiber mode field radius |
US5663798A (en) * | 1995-05-08 | 1997-09-02 | Dr. Khaled Karrai Und Dr. Miles Haines Gesellschaft Burgerlichen Rechts | Far-field characterization of sub-wavelength sized apertures |
KR100434542B1 (ko) * | 2001-09-18 | 2004-06-05 | 삼성전자주식회사 | 근접장용 광 프로브 개구 측정장치 및 방법 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5478156A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-22 | Hitachi Ltd | Detector of break point of optical fibers |
DE2842316A1 (de) * | 1978-09-28 | 1980-04-17 | Siemens Ag | Bestimmung des brechzahlprofils und/oder der numerischen apertur von lichtwellenleitern |
FR2514493A1 (fr) * | 1981-10-12 | 1983-04-15 | Alard F | Procede et dispositif de mesure du diametre effectif du mode guide dans une fibre optique monomode |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58181318A patent/JPS6071934A/ja active Granted
-
1984
- 1984-09-25 KR KR1019840005865A patent/KR890001930B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1984-09-26 EP EP84111473A patent/EP0141251B1/en not_active Expired
- 1984-09-26 DE DE8484111473T patent/DE3466283D1/de not_active Expired
- 1984-09-28 AU AU33638/84A patent/AU3363884A/en not_active Abandoned
- 1984-09-28 CA CA000464304A patent/CA1213056A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014009956A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ測定方法 |
JP2018063149A (ja) * | 2016-10-12 | 2018-04-19 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ特性評価方法および光ファイバ特性評価装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0141251A1 (en) | 1985-05-15 |
KR850002319A (ko) | 1985-05-10 |
JPH0317292B2 (ja) | 1991-03-07 |
EP0141251B1 (en) | 1987-09-16 |
CA1213056A (en) | 1986-10-21 |
AU3363884A (en) | 1985-04-18 |
DE3466283D1 (en) | 1987-10-22 |
KR890001930B1 (ko) | 1989-05-31 |
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