JPS6154422A - 光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置 - Google Patents
光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置Info
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- JPS6154422A JPS6154422A JP17725784A JP17725784A JPS6154422A JP S6154422 A JPS6154422 A JP S6154422A JP 17725784 A JP17725784 A JP 17725784A JP 17725784 A JP17725784 A JP 17725784A JP S6154422 A JPS6154422 A JP S6154422A
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- Japan
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- optical fiber
- light
- beams
- signal
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- 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
- G01M11/333—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 using modulated input signals
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、通信用光ファイバのモードフィ−ルド径を測
定する方法および装置に関する。モードフィールド径は
、光路を垂直に横断する平面の光パワーが最大値から1
/ eに減少する点までの直径を表す。スポットサイ
ズの2倍に相当する。モードフィールド径は、通信用光
ファイバの特性パラメタの一つである。
定する方法および装置に関する。モードフィールド径は
、光路を垂直に横断する平面の光パワーが最大値から1
/ eに減少する点までの直径を表す。スポットサイ
ズの2倍に相当する。モードフィールド径は、通信用光
ファイバの特性パラメタの一つである。
従来の光ファイバのモードフィールドを測定する方法は
、 ■ 光フアイバ端面上の光強度分布を直接測定する方法
、 ■ 光ファイバ端から遠方出射パターンの光強度を求め
計算する方法、 ■ 被測定光ファイバを二つに切断し、型切断面を軸ず
れ接続させて透過強度の変化から求める方法、 などが知られている。上記の方法では、いずれも光検出
器として赤外線ビジコンカメラを用い、光強度分布を得
る手法が広く用いられている。
、 ■ 光フアイバ端面上の光強度分布を直接測定する方法
、 ■ 光ファイバ端から遠方出射パターンの光強度を求め
計算する方法、 ■ 被測定光ファイバを二つに切断し、型切断面を軸ず
れ接続させて透過強度の変化から求める方法、 などが知られている。上記の方法では、いずれも光検出
器として赤外線ビジコンカメラを用い、光強度分布を得
る手法が広く用いられている。
しかし、ビジコンカメラの面感度分布は一般に不均一で
あり、その応答時間が長く、またダイナミックレンジは
受光系のダイナミックレンジにより制約されて20〜3
0dBと小さい。
あり、その応答時間が長く、またダイナミックレンジは
受光系のダイナミックレンジにより制約されて20〜3
0dBと小さい。
本発明はこれを改良するもので、信号対YIL音比が良
く、測定が正確であり、応答時間が短く、ダイナミック
レンジの大きい測定方法および装置を提供することを目
的とする。
く、測定が正確であり、応答時間が短く、ダイナミック
レンジの大きい測定方法および装置を提供することを目
的とする。
本発明の第一は測定方法の発明であり、一つの光源から
の出力光を空間的に二つの光束に分離し、その二つの光
束の少なくとも一方を周波数偏移させることによりその
二つの光束の間に周波数差を与え、その二つの光束の光
路長を調節してその二つの光束を被測定光ファイバの一
端に入射させ、その被測定光ファイバの他端で上記周波
数差のある二つの光を干渉させてその周波数差に対応す
るビート信号を得て、このビート信号の振幅の強度分布
を上記被測定光ファイバの他端の端面上で観測するごと
によりそのモードフィールド径を測定することを特徴と
する。
の出力光を空間的に二つの光束に分離し、その二つの光
束の少なくとも一方を周波数偏移させることによりその
二つの光束の間に周波数差を与え、その二つの光束の光
路長を調節してその二つの光束を被測定光ファイバの一
端に入射させ、その被測定光ファイバの他端で上記周波
数差のある二つの光を干渉させてその周波数差に対応す
るビート信号を得て、このビート信号の振幅の強度分布
を上記被測定光ファイバの他端の端面上で観測するごと
によりそのモードフィールド径を測定することを特徴と
する。
本発明の第二は測定装置の発明であり、一つの光源と、
その光源からの出力光を空間的に二つの光束に分離する
手段と、その二つの光束の少なくとも一方に周波数偏移
を与える手段と、この手段を通過した上記二つの光束を
合波して被測定光ファイバの一端に入射させる手段と、
上記光源からこの入射させる手段までの上記二つの光束
の光路長の少な(とも一方の光路長を調節する手段と、
上記被測定光ファイバの他端面で径方向光強度分布を電
気信号として検出する手段と、この手段の出力電気信号
から上記二つの光束の周波数差に等しい周波数の成分を
抽出する濾波器と、この濾波器の出力信号振幅を観測す
る手段とを備えたことを特徴とする。
その光源からの出力光を空間的に二つの光束に分離する
手段と、その二つの光束の少なくとも一方に周波数偏移
を与える手段と、この手段を通過した上記二つの光束を
合波して被測定光ファイバの一端に入射させる手段と、
上記光源からこの入射させる手段までの上記二つの光束
の光路長の少な(とも一方の光路長を調節する手段と、
上記被測定光ファイバの他端面で径方向光強度分布を電
気信号として検出する手段と、この手段の出力電気信号
から上記二つの光束の周波数差に等しい周波数の成分を
抽出する濾波器と、この濾波器の出力信号振幅を観測す
る手段とを備えたことを特徴とする。
第1図は本発明第一実施例装置のブロック構成図である
。光源1は可干渉性を有する半導体レーザにより構成さ
れ、その出力光は音響光学素子2に入射する。この音響
光学素子2は入射光を互いに周波数がΔrだけ異なる二
つの光束に空間的に分岐する装置であり、その一方の光
束は反射鏡3に反射して半透鏡4に達する。他方の光束
は光路長調節装置5を介して、半透鏡4で前記一方の光
束と合波される。この半透鏡4で合波した光は被測定光
ファイバ6の一端に入射する。この被測定光ファイバ6
の他端には、別の光ファイバ7が接続され、その接続点
は三軸倣動台8で接続位置が可変に設定されている。光
ファイバ7の他端の出力光はAPDにより構成された光
検出器9に入射されて電気信号に変換され、この電気信
号は濾波器10を介して表示装置11に与えられる。こ
の濾波器10は上述の周波数差Δfの信号を狭い帯域幅
で抽出する濾波器である。
。光源1は可干渉性を有する半導体レーザにより構成さ
れ、その出力光は音響光学素子2に入射する。この音響
光学素子2は入射光を互いに周波数がΔrだけ異なる二
つの光束に空間的に分岐する装置であり、その一方の光
束は反射鏡3に反射して半透鏡4に達する。他方の光束
は光路長調節装置5を介して、半透鏡4で前記一方の光
束と合波される。この半透鏡4で合波した光は被測定光
ファイバ6の一端に入射する。この被測定光ファイバ6
の他端には、別の光ファイバ7が接続され、その接続点
は三軸倣動台8で接続位置が可変に設定されている。光
ファイバ7の他端の出力光はAPDにより構成された光
検出器9に入射されて電気信号に変換され、この電気信
号は濾波器10を介して表示装置11に与えられる。こ
の濾波器10は上述の周波数差Δfの信号を狭い帯域幅
で抽出する濾波器である。
このような装置では、光路長調節装置5を調節して二つ
の光束の光源lから半透鏡4までの距1う1[がほぼ等
しくなると、被測定光ファイハロの他端で二つの光束が
相互に干渉してビート信号が発生ずる。被測定光ファイ
バ6の他端で端面を掃引してその掃引方向の光強度分布
が、このビート信号の振幅として観測される。
の光束の光源lから半透鏡4までの距1う1[がほぼ等
しくなると、被測定光ファイハロの他端で二つの光束が
相互に干渉してビート信号が発生ずる。被測定光ファイ
バ6の他端で端面を掃引してその掃引方向の光強度分布
が、このビート信号の振幅として観測される。
これを単純に光強度を端面で掃引して、その強度分布を
測定する方法と比較すると、ビート信号の振幅として観
測する場合には、通過帯域幅の狭い濾波器10を使用す
ることができるので、信号対5°[ト音比が著しく改善
される。すなわち、上記実施例では光源1の出力光波長
は1.3μmであり、音響光学素子2に与える超音波周
波数を120MIIzとすることにより、二つの光束の
周波数差Δfば120MIIzとなる。このとき、濾波
器10として中心周波数120Mtlz、通過帯域幅I
M)Izのものを使用することができるので、光強度を
直接観測する場合に(らべて、信号対雑音比は著しく向
上する。したがって、そのダイナミックレンジは光検出
器9のダイナミックレンジで決まることなり、たとえば
60dBである。
測定する方法と比較すると、ビート信号の振幅として観
測する場合には、通過帯域幅の狭い濾波器10を使用す
ることができるので、信号対5°[ト音比が著しく改善
される。すなわち、上記実施例では光源1の出力光波長
は1.3μmであり、音響光学素子2に与える超音波周
波数を120MIIzとすることにより、二つの光束の
周波数差Δfば120MIIzとなる。このとき、濾波
器10として中心周波数120Mtlz、通過帯域幅I
M)Izのものを使用することができるので、光強度を
直接観測する場合に(らべて、信号対雑音比は著しく向
上する。したがって、そのダイナミックレンジは光検出
器9のダイナミックレンジで決まることなり、たとえば
60dBである。
これを定■的に説明する。第1図に示す第一実施例で光
検出器9で検出される光強度は1=1++Iz +2−f7丁Iz l v (r+z) 1cosδI
z−〜〜−・・−−fi+ で与えられる。ただしr、、r、は各々信号光、参照光
の光強度であり、1ν(τ1□)1は光源のコヒーレン
ス度、τ1□は信号光と参照先の光源から光検出器に至
る伝搬時間差、δ1□は三光束間の光の位相差である。
検出器9で検出される光強度は1=1++Iz +2−f7丁Iz l v (r+z) 1cosδI
z−〜〜−・・−−fi+ で与えられる。ただしr、、r、は各々信号光、参照光
の光強度であり、1ν(τ1□)1は光源のコヒーレン
ス度、τ1□は信号光と参照先の光源から光検出器に至
る伝搬時間差、δ1□は三光束間の光の位相差である。
光検出器9における信号光と参照光の複素振幅を各々E
l、E2とすると、E+ =aleXp i (2πf
t+φl) −−−−−421EX =azeXp
i (27((f+Δfl t+φ2)−・・・−
(31 と表すことができる。ここでaI 、azは各々E1、
E2の振幅、φ1、φ2は光の位相、fは光の周波数、
Δrは音響光学素子2で与えられる二つの光束の周波数
差である。式(11〜(3)より位相差δ12は δ1□=2πΔ ft +φ、 +φ2 −・
−・(4)となる。いま、一方の光束の光路を光路長調
節装置4で調節することにより、 1ν (τ1□)1#1 に設定する。つぎに、光フアイバ支持台8により、光フ
ァイハロと7の端面の光軸調整を行うことにより、光フ
ァイハロの:にj、H面強度分布に依存した光強度が光
ファイバ7へ結合される。このとき、検出器の光強度は
、式fl)〜(4)より、交流成分だけを取り出し、I
、=1.とすると、 1 (x、y、t) =21 (x、 y) cos (2ycΔft
+φ1□)−−一一一−−−・・・(5) と表せる。ただし、x、yは光ファイバ8と9の相対的
な差座標値であり、光軸方向のずれは、Z〜0である。
l、E2とすると、E+ =aleXp i (2πf
t+φl) −−−−−421EX =azeXp
i (27((f+Δfl t+φ2)−・・・−
(31 と表すことができる。ここでaI 、azは各々E1、
E2の振幅、φ1、φ2は光の位相、fは光の周波数、
Δrは音響光学素子2で与えられる二つの光束の周波数
差である。式(11〜(3)より位相差δ12は δ1□=2πΔ ft +φ、 +φ2 −・
−・(4)となる。いま、一方の光束の光路を光路長調
節装置4で調節することにより、 1ν (τ1□)1#1 に設定する。つぎに、光フアイバ支持台8により、光フ
ァイハロと7の端面の光軸調整を行うことにより、光フ
ァイハロの:にj、H面強度分布に依存した光強度が光
ファイバ7へ結合される。このとき、検出器の光強度は
、式fl)〜(4)より、交流成分だけを取り出し、I
、=1.とすると、 1 (x、y、t) =21 (x、 y) cos (2ycΔft
+φ1□)−−一一一−−−・・・(5) と表せる。ただし、x、yは光ファイバ8と9の相対的
な差座標値であり、光軸方向のずれは、Z〜0である。
式(5)より、光ファイバ6、あるいは7の端面位置を
掃引すると、その掃引方向に沿った光ファイバ6の端面
強度分布が上記周波数差Δfのビート信号の振幅として
得られる。
掃引すると、その掃引方向に沿った光ファイバ6の端面
強度分布が上記周波数差Δfのビート信号の振幅として
得られる。
第2図はこの実施例装置の測定結果である。光源1の波
長を1.3 pm 、Δf = 120Ml1zに設定
し、比屈折率差0.23%で、カットオフ波長1.18
μmのシングルモード光ファイバ゛を用いてモードフィ
ールド径の測定を行った。光強度に相当するビー1〜振
幅の最大位置より1/e2に落ちる径(モードフィール
ド径2W0)として、10.3μmが得られた。
長を1.3 pm 、Δf = 120Ml1zに設定
し、比屈折率差0.23%で、カットオフ波長1.18
μmのシングルモード光ファイバ゛を用いてモードフィ
ールド径の測定を行った。光強度に相当するビー1〜振
幅の最大位置より1/e2に落ちる径(モードフィール
ド径2W0)として、10.3μmが得られた。
第3図は本発明第二実施例装置のブロック構成図である
。この例はピンボール開口のついた光検出器9およびレ
ンズ12を用いて被測定光ファイハロの出射端面を掃引
する構造のものである。13は被検出器9を微動させる
ためのX−Y−23輔微動台である。
。この例はピンボール開口のついた光検出器9およびレ
ンズ12を用いて被測定光ファイハロの出射端面を掃引
する構造のものである。13は被検出器9を微動させる
ためのX−Y−23輔微動台である。
この構成では被検出器9により検出される光強度は、前
述の第1図の場合と同様であり、式(1)〜(4)が成
立する。さらに、レンズ12により光スイツチ端面を結
像し、その結像面内で、ピンホールおよび光検出器を掃
引する。ここでピンホールの座標を(x、 y)とす
ると式(5)が成立し、掃引方向に沿った光ファイバ6
の端面強度分布が周波数差Δfのビート信号の振幅とし
て得られる。
述の第1図の場合と同様であり、式(1)〜(4)が成
立する。さらに、レンズ12により光スイツチ端面を結
像し、その結像面内で、ピンホールおよび光検出器を掃
引する。ここでピンホールの座標を(x、 y)とす
ると式(5)が成立し、掃引方向に沿った光ファイバ6
の端面強度分布が周波数差Δfのビート信号の振幅とし
て得られる。
第4図は本発明第三実施例構成図である。この例は、濾
波器10の出力にバンケル変換装置14が挿入されたと
ころに特徴がある。この構成は、」二記二例と比較して
、光フアイバ端面からの出射光を遠方で検出する点で異
なる。遠方における出射パターン強度は、ビンポールと
光検出器の空間座標の関数として式(5ンと同様なビー
ト信号の振幅で得られる。この遠方での強度分布にバン
ケル変換を施すと光ファイバ6の端面における強度、分
布が求められる。
波器10の出力にバンケル変換装置14が挿入されたと
ころに特徴がある。この構成は、」二記二例と比較して
、光フアイバ端面からの出射光を遠方で検出する点で異
なる。遠方における出射パターン強度は、ビンポールと
光検出器の空間座標の関数として式(5ンと同様なビー
ト信号の振幅で得られる。この遠方での強度分布にバン
ケル変換を施すと光ファイバ6の端面における強度、分
布が求められる。
このほかにも、被試験光ファイバの出射端面に現れると
ビート信号を観測する方法はさまざまに考えられ、これ
らによっても同様に本発明を実施することができる。
ビート信号を観測する方法はさまざまに考えられ、これ
らによっても同様に本発明を実施することができる。
上記例で、二つの光束を分離させる手段に、音響光学素
子を利用したが、これはその他の装置によっても本発明
を実施することができる。また光源としてはレーザダイ
オード以外の可干渉性のある光C原を用いても、同様に
本発明を実施することができる。
子を利用したが、これはその他の装置によっても本発明
を実施することができる。また光源としてはレーザダイ
オード以外の可干渉性のある光C原を用いても、同様に
本発明を実施することができる。
以上説明したように、本発明によれば二つの光束の干渉
ヒート信号により、光フアイバ端面の光強度分布の観測
を行うので、通過帯域幅の狭い濾波器を使用することが
でき、測定の信号対i゛11ト音比躍的に向上すること
ができる。したがって、測定のダイナミックレンジは光
検出器のダイナミックレンジにより定まり、飛躍的に向
上する。また、信号対雑音比が向上することにより、測
定はきわめて安定に行うことができるようになり、その
測定値は正確になる。本発明の方法および装置では、ビ
ジコンカメラを使用しないので、その応答時間は光検出
器の応答時間で定まるきわめて短い時間になる。
ヒート信号により、光フアイバ端面の光強度分布の観測
を行うので、通過帯域幅の狭い濾波器を使用することが
でき、測定の信号対i゛11ト音比躍的に向上すること
ができる。したがって、測定のダイナミックレンジは光
検出器のダイナミックレンジにより定まり、飛躍的に向
上する。また、信号対雑音比が向上することにより、測
定はきわめて安定に行うことができるようになり、その
測定値は正確になる。本発明の方法および装置では、ビ
ジコンカメラを使用しないので、その応答時間は光検出
器の応答時間で定まるきわめて短い時間になる。
第1図は本発明第一実施例装置のブし1ツク構成図。
第2図はその測定結果を示す図(イ黄軸は光ファイバの
系方向の距離、縦軸はビート信号の振幅を示す。)。 第3図は本発明第二実施例装置のブロック構成図。 第4図は本発明第三実施例装置のブロック構成図。 1・・・光源、2・・・音響光学素子、3・・・反射鏡
、4・・・半透鏡、5・・・光路長調節装置、6・・・
被測定光ファイバ、7・・・光ファイバ、8・・・三軸
微動台、9・・・光検出器、IO・・・濾波器、11・
・・表示装置、12・・・レンズ系、13・・・三軸微
動台、14・・・バンケル変換装置。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 第 1 図 M2 図 第 3 図
系方向の距離、縦軸はビート信号の振幅を示す。)。 第3図は本発明第二実施例装置のブロック構成図。 第4図は本発明第三実施例装置のブロック構成図。 1・・・光源、2・・・音響光学素子、3・・・反射鏡
、4・・・半透鏡、5・・・光路長調節装置、6・・・
被測定光ファイバ、7・・・光ファイバ、8・・・三軸
微動台、9・・・光検出器、IO・・・濾波器、11・
・・表示装置、12・・・レンズ系、13・・・三軸微
動台、14・・・バンケル変換装置。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 第 1 図 M2 図 第 3 図
Claims (2)
- (1)一つの光源からの出力光を空間的に二つの光束に
分離し、 その二つの光束の少なくとも一方を周波数偏移させるこ
とによりその二つの光束の間に周波数差を与え、 その二つの光束の光路長を調節してその二つの光束を被
測定光ファイバの一端に入射させ、その被測定光ファイ
バの他端で上記周波数差のある二つの光を干渉させてそ
の周波数差に対応するビート信号を得て、 このビート信号の振幅の強度分布を上記被測定光ファイ
バの他端の端面上で観測することによりそのモードフィ
ールド径を測定する 光ファイバのモードフィールド径測定方法。 - (2)一つの光源と、 その光源からの出力光を空間的に二つの光束に分離する
手段と、 その二つの光束の少なくとも一方に周波数を偏移を与え
る手段と、 この手段を通過した上記二つの光束を合波して被測定光
ファイバの一端に入射させる手段と、上記光源からこの
入射させる手段までの上記二つの光束の光路長の少なく
とも一方の光路長を調節する手段と、 上記被測定光ファイバの他端面で径方向光強度分布を電
気信号として検出する手段と、 この手段の出力電気信号から上記二つの光束の周波数差
に等しい周波数の成分を抽出する濾波器と、 この濾波器の出力信号振幅を観測する手段とを備えた光
ファイバのモードフィールド径測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17725784A JPS6154422A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17725784A JPS6154422A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6154422A true JPS6154422A (ja) | 1986-03-18 |
Family
ID=16027910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17725784A Pending JPS6154422A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6154422A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01134225A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
CN104122074A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-29 | 国家电网公司 | 一种光纤光通量测试装置与方法 |
US10369463B2 (en) | 2003-03-25 | 2019-08-06 | Mq Gaming, Llc | Wireless interactive game having both physical and virtual elements |
US10478719B2 (en) | 2002-04-05 | 2019-11-19 | Mq Gaming, Llc | Methods and systems for providing personalized interactive entertainment |
US10507387B2 (en) | 2002-04-05 | 2019-12-17 | Mq Gaming, Llc | System and method for playing an interactive game |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17725784A patent/JPS6154422A/ja active Pending
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JPH01134225A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
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