JPS6246821B2 - - Google Patents
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- JPS6246821B2 JPS6246821B2 JP10199377A JP10199377A JPS6246821B2 JP S6246821 B2 JPS6246821 B2 JP S6246821B2 JP 10199377 A JP10199377 A JP 10199377A JP 10199377 A JP10199377 A JP 10199377A JP S6246821 B2 JPS6246821 B2 JP S6246821B2
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- optical fiber
- light
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
光フアイバの一端から平行ビームを入射して、
他端から出射される光の最大出射角度より、簡単
に光フアイバの開口数を求めるものである。
他端から出射される光の最大出射角度より、簡単
に光フアイバの開口数を求めるものである。
本発明は光フアイバの開口数測定方法に係り、
特に、開口数が未知である光フアイバの開口数を
簡単な方法により求めることのできる光フアイバ
の開口数測定方法に関するものである。
特に、開口数が未知である光フアイバの開口数を
簡単な方法により求めることのできる光フアイバ
の開口数測定方法に関するものである。
光フアイバの開口数は、光フアイバの構造パラ
メータとして重要なものである。特に、近年光通
信システムの実用化を迎えて、光フアイバの開口
数等の構造パラメータを正確に、且つ簡単に求め
ることが非常に重要になつてきている。
メータとして重要なものである。特に、近年光通
信システムの実用化を迎えて、光フアイバの開口
数等の構造パラメータを正確に、且つ簡単に求め
ることが非常に重要になつてきている。
光フアイバの開口数を求める方法として、従来
は、光ビームの入射条件として、まず一様励振状
態であることが必要であつた。一様励振とは、光
ビームがすべてのモード、即ち光フアイバの端面
に対してすべての入射角度を有する光ビームを、
光フアイバの端面全面に入射させ、すべての光フ
アイバの端面位置において同一の条件の光ビーム
を入射することを言う。このような状態で光ビー
ムを光フアイバの一端に入射し、他端から出射さ
れた光のパワー分布から光フアイバの開口数を測
定していた。
は、光ビームの入射条件として、まず一様励振状
態であることが必要であつた。一様励振とは、光
ビームがすべてのモード、即ち光フアイバの端面
に対してすべての入射角度を有する光ビームを、
光フアイバの端面全面に入射させ、すべての光フ
アイバの端面位置において同一の条件の光ビーム
を入射することを言う。このような状態で光ビー
ムを光フアイバの一端に入射し、他端から出射さ
れた光のパワー分布から光フアイバの開口数を測
定していた。
しかしながら、一様励振条件を設定するために
は、まず光フアイバの開口数を知る必要があると
いう矛盾がある。このためまず開口数を求める前
に高開口角の光ビームを被測定光フアイバの一端
に入射し、他端から出射された光の拡がり角から
おおよその開口角を推定する。その後、推定した
光フアイバの開口角により、一様励振された光ビ
ームを光フアイバに入射して、出射光のパワー分
布をにより、最終的に光フアイバの開口数を求め
ている。
は、まず光フアイバの開口数を知る必要があると
いう矛盾がある。このためまず開口数を求める前
に高開口角の光ビームを被測定光フアイバの一端
に入射し、他端から出射された光の拡がり角から
おおよその開口角を推定する。その後、推定した
光フアイバの開口角により、一様励振された光ビ
ームを光フアイバに入射して、出射光のパワー分
布をにより、最終的に光フアイバの開口数を求め
ている。
しかしながら、上記の如く開口角を推定するこ
とにより光フアイバの開口角を求める方法では客
観性に乏しく、正確な測定方法とは言えない。即
ち、単に高開口角の光ビームを入射するだけでは
出射光の像の外周が鮮明でなく、正確に出射光の
拡がり角度を求めることは出来ない。
とにより光フアイバの開口角を求める方法では客
観性に乏しく、正確な測定方法とは言えない。即
ち、単に高開口角の光ビームを入射するだけでは
出射光の像の外周が鮮明でなく、正確に出射光の
拡がり角度を求めることは出来ない。
さらにまた、種々の光フアイバの開口数を求め
る場合には、いちいち入射側の光ビームの一様励
振条件を設定しなおす必要があり、測定時間が多
大なものとなつてしまう。
る場合には、いちいち入射側の光ビームの一様励
振条件を設定しなおす必要があり、測定時間が多
大なものとなつてしまう。
本発明は上記従来の欠点を解決し、測定時間が
短く、かつ種々の開口角の光フアイバに対しても
同一の条件で測定できる簡単な光フアイバの開口
数の測定方法を提供することになる。
短く、かつ種々の開口角の光フアイバに対しても
同一の条件で測定できる簡単な光フアイバの開口
数の測定方法を提供することになる。
このため、本発明では、光フアイバの出射光の
拡がり角度の三角関数の正弦値が光フアイバの開
口数に等しいことに鑑み、光フアイバの出射光の
拡がり角度を直接測定できる方法を提供するもの
である。即ち、略平行ビームの光を光フアイバの
一端から入射し、 該光フアイバの他端より出射した光の遠視野像
から最大出射角を測定し、 該最大出射角を該光フアイバの開口角として求
めるものである。
拡がり角度の三角関数の正弦値が光フアイバの開
口数に等しいことに鑑み、光フアイバの出射光の
拡がり角度を直接測定できる方法を提供するもの
である。即ち、略平行ビームの光を光フアイバの
一端から入射し、 該光フアイバの他端より出射した光の遠視野像
から最大出射角を測定し、 該最大出射角を該光フアイバの開口角として求
めるものである。
上記方法によれば、光フアイバに対して一様励
振条件を満足する光ビームを入射するのではな
く、単に平行ビームを光フアイバの一端に入射す
ることにより、光フアイバ端面のどの位置におい
ても同一の入射条件を満足させることができる。
また、平行ビームはすべての光フアイバに対して
同一の条件であり、光フアイバの種類によらず汎
用性に富む。
振条件を満足する光ビームを入射するのではな
く、単に平行ビームを光フアイバの一端に入射す
ることにより、光フアイバ端面のどの位置におい
ても同一の入射条件を満足させることができる。
また、平行ビームはすべての光フアイバに対して
同一の条件であり、光フアイバの種類によらず汎
用性に富む。
以下、本発明の測定方法について詳細に説明す
る。
る。
第１図において、屈折率の高いコア１とそれを
含む屈折率の低いクラツド２から成る光フアイバ
３の一方に、拡がり角度θLが非常に小さく平行
ビームに近いインコヒーレントな光ａを、ビーム
径が光フアイバ径より十分大きくコア１のみなら
ずクラツド２の部分にも入射し得るような状態に
して入射させる。そして光フアイバ３の他方から
出射した光ｂを、コア径の50〜100μに対してそ
の100〜300倍の10〜30mm離れた遠方の位置で受光
して、ここに遠視野像５を作る。ところで、光フ
アイバの開口数は光フアイバからの出射光の拡が
り角度の三角関数の正弦値で与えられる。従つ
て、第１図において出射光の拡がり角度をθCと
すると、光フアイバの開口数はsinθCで与えられ
る。しかし、前記の如くコア径に比して非常に遠
方の位置で出射光の像を検知するようになつてい
るので、開口数は近似的にθCと等しくなる。
含む屈折率の低いクラツド２から成る光フアイバ
３の一方に、拡がり角度θLが非常に小さく平行
ビームに近いインコヒーレントな光ａを、ビーム
径が光フアイバ径より十分大きくコア１のみなら
ずクラツド２の部分にも入射し得るような状態に
して入射させる。そして光フアイバ３の他方から
出射した光ｂを、コア径の50〜100μに対してそ
の100〜300倍の10〜30mm離れた遠方の位置で受光
して、ここに遠視野像５を作る。ところで、光フ
アイバの開口数は光フアイバからの出射光の拡が
り角度の三角関数の正弦値で与えられる。従つ
て、第１図において出射光の拡がり角度をθCと
すると、光フアイバの開口数はsinθCで与えられ
る。しかし、前記の如くコア径に比して非常に遠
方の位置で出射光の像を検知するようになつてい
るので、開口数は近似的にθCと等しくなる。
従つて、光フアイバ３の遠視野像から出射光の
拡がり角度θCを測定することにより、開口数を
直ちに求めることができる。そのため、従来の如
く、予め開口数を推定するための工程を必要とせ
ず、一回の測定により光フアイバの開口数を測定
することができる。
拡がり角度θCを測定することにより、開口数を
直ちに求めることができる。そのため、従来の如
く、予め開口数を推定するための工程を必要とせ
ず、一回の測定により光フアイバの開口数を測定
することができる。
次に、このような遠視野像の測定法について、
屈折率分布形状の異なるステツプインデツクス型
光フアイバとクレーデツドインデツクス型光フア
イバとの場合に分けて説明する。
屈折率分布形状の異なるステツプインデツクス型
光フアイバとクレーデツドインデツクス型光フア
イバとの場合に分けて説明する。
まず、ステツプインデツクス型光フアイバの場
合について説明する。第２図Ａのように光フアイ
バ３はコア１とクラツド２との境界にだれた部分
４が存在する。このため、屈折率分布は第２図Ｂ
のようにだれた部分４の所で円弧状に滑らかに変
化した階段状になる。従つて、第２図Ｃのよう
に、このような構造の光フアイバ３に平行ビーム
に近い光ａが入射すると、コア１の部分ではその
大部分が直進して出射するので、遠視野像におい
てコア１に対応する角度の小さい中心位置では第
３図のｃのように光パワーが非常に大きくなる。
また光フアイバ３のだれた部分４では第２図Ｃの
ように光が急激に曲げられてその部分４から出射
する光は非常に少なくなるので、だれた部分４に
対応する遠視野像の位置では第３図のｄのように
光パワーがほとんど零になる。また、平行ビーム
を入射することにより、コア１における最少伝播
定数（コア内を最も大きい角度で横切つて伝播す
る光の伝播定数）とクラツド２における伝播定数
とが等しくなる。即ち、クラツド２内の光がコア
１内にもれこむ。従つて、クラツド２から入射し
た光は第２図Ｃのようにコア１を斜めに横切つた
後、だれた部分４で急激に曲がり、再びコア１を
斜めに横切る如くジグザグ状に屈折しながら進
み、最終的にコア１の部分から斜めに出射する。
そこで、このような出射光により遠視野像におい
ては第３図ｅのように中心から或る角度離れた位
置の光パワーが少し大きくなつて、ここに光の小
ピークが形成される。ここで、前述したように、
クラツド２から入射した光の伝播定数は、コア１
内の最少伝播定数に等しく、この光の出射角度
が、光フアイバの最大出射角度、即ち開口数に等
しくなる。よつて、この小ピークｅの角度位置が
θCとなり、これを光学的に実測することによ
り、直に光フアイバの開口数をもとめることがで
きる。つまり、平行ビームを入射することによ
り、遠視野像における最大出射角度位置が明瞭と
なり、測定が容易になるとともに、精度も向上す
る。
合について説明する。第２図Ａのように光フアイ
バ３はコア１とクラツド２との境界にだれた部分
４が存在する。このため、屈折率分布は第２図Ｂ
のようにだれた部分４の所で円弧状に滑らかに変
化した階段状になる。従つて、第２図Ｃのよう
に、このような構造の光フアイバ３に平行ビーム
に近い光ａが入射すると、コア１の部分ではその
大部分が直進して出射するので、遠視野像におい
てコア１に対応する角度の小さい中心位置では第
３図のｃのように光パワーが非常に大きくなる。
また光フアイバ３のだれた部分４では第２図Ｃの
ように光が急激に曲げられてその部分４から出射
する光は非常に少なくなるので、だれた部分４に
対応する遠視野像の位置では第３図のｄのように
光パワーがほとんど零になる。また、平行ビーム
を入射することにより、コア１における最少伝播
定数（コア内を最も大きい角度で横切つて伝播す
る光の伝播定数）とクラツド２における伝播定数
とが等しくなる。即ち、クラツド２内の光がコア
１内にもれこむ。従つて、クラツド２から入射し
た光は第２図Ｃのようにコア１を斜めに横切つた
後、だれた部分４で急激に曲がり、再びコア１を
斜めに横切る如くジグザグ状に屈折しながら進
み、最終的にコア１の部分から斜めに出射する。
そこで、このような出射光により遠視野像におい
ては第３図ｅのように中心から或る角度離れた位
置の光パワーが少し大きくなつて、ここに光の小
ピークが形成される。ここで、前述したように、
クラツド２から入射した光の伝播定数は、コア１
内の最少伝播定数に等しく、この光の出射角度
が、光フアイバの最大出射角度、即ち開口数に等
しくなる。よつて、この小ピークｅの角度位置が
θCとなり、これを光学的に実測することによ
り、直に光フアイバの開口数をもとめることがで
きる。つまり、平行ビームを入射することによ
り、遠視野像における最大出射角度位置が明瞭と
なり、測定が容易になるとともに、精度も向上す
る。
次にグレーテツドインデツクス型光フアイバの
場合について説明する。
場合について説明する。
第４図のＢのようにコア１の屈折率分布は山型
に変化し、この分布カーブはコア中心の最大屈折
率をn0、コア半径をａ、屈折率分布の形状の定数
をαとすると、ｎ＝n0〔１−２・Δ（γ／ａ）２〕〓 で示される。そのため、光フアイバ３のコア１を
伝播する光は第４図Ｃのように直進するととも
に、正弦波状に屈折して進み、これにより遠視野
像は第５図のように裾の拡がつた山型を成す。従
つて、この場合には遠視野像において光パワーが
零になつた角度位置θCが開口数に等しくなる。
しかしながらこのような位置を人間の目で正確に
測定することは難しく、誤差を含む可能性が大き
いため、ピークパワーの例えば５％の角度位置θ
C5等を測定して、これからθCを計算により求め
るほうが精度が向上する。
に変化し、この分布カーブはコア中心の最大屈折
率をn0、コア半径をａ、屈折率分布の形状の定数
をαとすると、ｎ＝n0〔１−２・Δ（γ／ａ）２〕〓 で示される。そのため、光フアイバ３のコア１を
伝播する光は第４図Ｃのように直進するととも
に、正弦波状に屈折して進み、これにより遠視野
像は第５図のように裾の拡がつた山型を成す。従
つて、この場合には遠視野像において光パワーが
零になつた角度位置θCが開口数に等しくなる。
しかしながらこのような位置を人間の目で正確に
測定することは難しく、誤差を含む可能性が大き
いため、ピークパワーの例えば５％の角度位置θ
C5等を測定して、これからθCを計算により求め
るほうが精度が向上する。
この場合、光フアイバの開口角が予めわからな
いので、入射光角度θLを一定に設定すると相対
入射開口角SNA（＝θL／θC）が変化し、遠視
野像における光パワー分布が変化するため、この
点を考慮した測定値の角度を示す必要がある。
いので、入射光角度θLを一定に設定すると相対
入射開口角SNA（＝θL／θC）が変化し、遠視
野像における光パワー分布が変化するため、この
点を考慮した測定値の角度を示す必要がある。
実際に考え得る変動として、SNA＝0.1〜0.2、
α＝1.7〜2.3を例にとり幾何光学手法で遠視野像
を計算してみると、第６図のようになる。即ち、
ピークパワーの５％に対応する角度θC5とθCの
関係の不確定性を計算すると、前述の範囲では
SNA＝0.1、α＝2.3の場合とSNA＝0.2、α＝1.7
の場合が両極端になる。この場合にθC5／θCの
変動は0.85〜0.95で平均は0.88となる。従つて、
θC5を実測して、θCを算出するとθC＝θC／
0.88で求めることができ、これに付随する誤差を
入れるとθC＝1.136θC5±0.04θC5で求めること
ができる。このことから、極めて高精度の測定が
可能となり実際の光フアイバの開口角は２倍も変
化しないので、精度はもつと良くなる。
α＝1.7〜2.3を例にとり幾何光学手法で遠視野像
を計算してみると、第６図のようになる。即ち、
ピークパワーの５％に対応する角度θC5とθCの
関係の不確定性を計算すると、前述の範囲では
SNA＝0.1、α＝2.3の場合とSNA＝0.2、α＝1.7
の場合が両極端になる。この場合にθC5／θCの
変動は0.85〜0.95で平均は0.88となる。従つて、
θC5を実測して、θCを算出するとθC＝θC／
0.88で求めることができ、これに付随する誤差を
入れるとθC＝1.136θC5±0.04θC5で求めること
ができる。このことから、極めて高精度の測定が
可能となり実際の光フアイバの開口角は２倍も変
化しないので、精度はもつと良くなる。
また、平行ビームを入射することにより、入射
端面位置によらず光の入射条件は一定であるので
種々の光フアイバに対して、同一の条件で測定す
ることが容易になり、測定結果の信頼度も増す。
端面位置によらず光の入射条件は一定であるので
種々の光フアイバに対して、同一の条件で測定す
ることが容易になり、測定結果の信頼度も増す。
以上説明したように、本発明による測定方法に
よれば、従来の如く開口数を推定するために工程
が不要であり、且つ、実際の開口数に対応した遠
視野像の拡がり角度から直接開口数を求めるため
測定精度が増す。
よれば、従来の如く開口数を推定するために工程
が不要であり、且つ、実際の開口数に対応した遠
視野像の拡がり角度から直接開口数を求めるため
測定精度が増す。
また、平行ビームを入射することにより、特に
ステツプインデツクス型光フアイバにおいては、
遠視野像の外周部分が明瞭になり、測定が容易に
なる。さらに、種々の光フアイバに対して、全く
同一の条件で測定することが極めて容易となり、
測定時間非常に短くなる。
ステツプインデツクス型光フアイバにおいては、
遠視野像の外周部分が明瞭になり、測定が容易に
なる。さらに、種々の光フアイバに対して、全く
同一の条件で測定することが極めて容易となり、
測定時間非常に短くなる。
第１図は本発明による光フアイバの開口数測定
方法の実施に適した実施例の構成図、第２図Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれステツプインデツクス型光フア
イバの構造、屈折率分布、光の伝播状態を示す
図、第３図はその遠視野像を示す図、第４図Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれクレーテツドインデツクス型光
フアイバの構造、屈折率分布、光の伝播状態を示
す図、第５図はとの遠視野像を示す図、第６図は
光パワーと開口数の関係を示すグラフである。 図中、１はコア、２はクラツド、３は光フアイ
バ、４はだれた部分、５は遠視野像である。
方法の実施に適した実施例の構成図、第２図Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれステツプインデツクス型光フア
イバの構造、屈折率分布、光の伝播状態を示す
図、第３図はその遠視野像を示す図、第４図Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれクレーテツドインデツクス型光
フアイバの構造、屈折率分布、光の伝播状態を示
す図、第５図はとの遠視野像を示す図、第６図は
光パワーと開口数の関係を示すグラフである。 図中、１はコア、２はクラツド、３は光フアイ
バ、４はだれた部分、５は遠視野像である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 略平行ビームの光を光フアイバの一端から入
射し、 該光フアイバの他端より出射した光の遠視野像
から最大出射角を測定し、 該最大出射角を該光フアイバの開口角として求
めることを特徴とする光フアイバの開口数測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10199377A JPS5435759A (en) | 1977-08-25 | 1977-08-25 | Measuring method of numerical aperture of optical fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10199377A JPS5435759A (en) | 1977-08-25 | 1977-08-25 | Measuring method of numerical aperture of optical fibers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5435759A JPS5435759A (en) | 1979-03-16 |
| JPS6246821B2 true JPS6246821B2 (ja) | 1987-10-05 |
Family
ID=14315343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10199377A Granted JPS5435759A (en) | 1977-08-25 | 1977-08-25 | Measuring method of numerical aperture of optical fibers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5435759A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPS58154914A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Hitachi Ltd | 弾性表面波装置 |
| US4779978A (en) * | 1986-09-08 | 1988-10-25 | Sumitomo Electric Research Triangle, Inc. | Method of measuring the refractive index profile of optical fibers |
-
1977
- 1977-08-25 JP JP10199377A patent/JPS5435759A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5435759A (en) | 1979-03-16 |
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