JPS63154934A - モ−ドフイ−ルド径測定方法 - Google Patents
モ−ドフイ−ルド径測定方法Info
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- JPS63154934A JPS63154934A JP30348786A JP30348786A JPS63154934A JP S63154934 A JPS63154934 A JP S63154934A JP 30348786 A JP30348786 A JP 30348786A JP 30348786 A JP30348786 A JP 30348786A JP S63154934 A JPS63154934 A JP S63154934A
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
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- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 21
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 12
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
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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
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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】
〔発明の産業上利用分野〕
本発明は、モードフィールド径測定方法、さらに詳細に
は単一モード光ファイバの重要な評価パラメータのひと
つであるモードフィールド径を高確度で得ることをねら
いとして、光強度分布を精度よく測定し、その結果によ
りモードフィールド径を求める方法に関するものである
。
は単一モード光ファイバの重要な評価パラメータのひと
つであるモードフィールド径を高確度で得ることをねら
いとして、光強度分布を精度よく測定し、その結果によ
りモードフィールド径を求める方法に関するものである
。
第１図はファイバ端面における光強度分布の実１１１１
例であり、図中、相対光分布は下記の式で表される。
例であり、図中、相対光分布は下記の式で表される。
（相対強度） ＝１０１ｏｇ （光強度／光強度の最
大値） ｄＢ一般に、波長１．３および１．５μｍ帯の
ファイバ端面における光強度分布の測定には、赤外ビジ
コン等のカメラが用いられるため、前記第１図に示すよ
うに、光強度が小さい部分は雑音にマスクされてしまう
。すなわち、第１図の一点鎖線が測定限界となる。
大値） ｄＢ一般に、波長１．３および１．５μｍ帯の
ファイバ端面における光強度分布の測定には、赤外ビジ
コン等のカメラが用いられるため、前記第１図に示すよ
うに、光強度が小さい部分は雑音にマスクされてしまう
。すなわち、第１図の一点鎖線が測定限界となる。
従来の方法では、この雑音の影響を除くために第２図に
示すようにグイナミノクレンジ外の光強度を零（−ｏｏ
ｄ１３）と近似して、雑音成分の影響を取り除いていた
ため、グイナミノクレンジを大きくとれない系において
は測定誤差が大きいという欠点があった。第３図に波長
１．３および１．５５μｍでの従来方法によるモードフ
ィールド径２Ｗと、カメラのダイナミックレンジの関係
を示す。ファイバサンプルは、ステップ形屈折率分布を
有する比屈折率差Δ＝０．２７％、実効カットオフ波長
λｃｅ＝１．１３μｍの１．３μｍμｍ準標準ファイバ
り、波長１．３及び１．５５μｍにおける値を示してい
る。モードフィールド径の定義式は次式を用いた。
示すようにグイナミノクレンジ外の光強度を零（−ｏｏ
ｄ１３）と近似して、雑音成分の影響を取り除いていた
ため、グイナミノクレンジを大きくとれない系において
は測定誤差が大きいという欠点があった。第３図に波長
１．３および１．５５μｍでの従来方法によるモードフ
ィールド径２Ｗと、カメラのダイナミックレンジの関係
を示す。ファイバサンプルは、ステップ形屈折率分布を
有する比屈折率差Δ＝０．２７％、実効カットオフ波長
λｃｅ＝１．１３μｍの１．３μｍμｍ準標準ファイバ
り、波長１．３及び１．５５μｍにおける値を示してい
る。モードフィールド径の定義式は次式を用いた。
ただし、φ２：光強度分布、ｒ：径方向距離モードフィ
ールド径の計算においては、所要のダイナミックレンジ
となる径方向距離ｒまで式（１）の積分を行い（つまり
、ダイナミックレンジ外の光強度を零として、（１）式
の積分を行う；従来方法に等しい）、２Ｗを決定した。
ールド径の計算においては、所要のダイナミックレンジ
となる径方向距離ｒまで式（１）の積分を行い（つまり
、ダイナミックレンジ外の光強度を零として、（１）式
の積分を行う；従来方法に等しい）、２Ｗを決定した。
なお、白丸及び黒丸は実測値を示し、実線及び破線は計
算値を示している。この第３図から、実測値と計算値は
良く一致していることがわかる。さらに、従来方法では
、ダイナミックレンジの減少とともに、（１１式の積分
誤差が増大するため、モードフィールド径の値が大きく
なり、ｒ＝ ｏｏ （ダイナミックレンジを■とするこ
とに等しい）まで積分を行った場合に得られる真値から
の誤差が大きくなることがわかる。また計算の結果、モ
ードフィールド径の真値からの誤差（原理誤差）を１％
以内とするためには、カメラのダイナミックレンジが２
５ｄ ８以上必要であることがわかった。
算値を示している。この第３図から、実測値と計算値は
良く一致していることがわかる。さらに、従来方法では
、ダイナミックレンジの減少とともに、（１１式の積分
誤差が増大するため、モードフィールド径の値が大きく
なり、ｒ＝ ｏｏ （ダイナミックレンジを■とするこ
とに等しい）まで積分を行った場合に得られる真値から
の誤差が大きくなることがわかる。また計算の結果、モ
ードフィールド径の真値からの誤差（原理誤差）を１％
以内とするためには、カメラのダイナミックレンジが２
５ｄ ８以上必要であることがわかった。
しかしながら、一般に、赤外ビジコンカメラのダイナミ
ックレンジは２０ｄＢ程度である。第３図からダイナミ
ックレンジ２０ｄＢにおける計算値による測定誤差は約
２〜３％であり、従来方法で確度良くモードフィールド
径を測定することは困難であることがわかる。
ックレンジは２０ｄＢ程度である。第３図からダイナミ
ックレンジ２０ｄＢにおける計算値による測定誤差は約
２〜３％であり、従来方法で確度良くモードフィールド
径を測定することは困難であることがわかる。
本発明の目的は、従来方法の欠点であるカメラのダイナ
ミックレンジによるモードフィールド径測定誤差の増大
を解決した、単一モード光ファイバのモードフィールド
径測定方法を提供することにある。
ミックレンジによるモードフィールド径測定誤差の増大
を解決した、単一モード光ファイバのモードフィールド
径測定方法を提供することにある。
本発明は、単一モード光ファイバのクラッド部光強度分
布の対数値を径方向距離に対して、直線近似することに
よって、カメラの最小受光レベル以下の光強度分布を再
生し、カメラのダイナミックレンジに起因するモードフ
ィールド径測定誤差を減少させることを最も主要な特徴
とする。
布の対数値を径方向距離に対して、直線近似することに
よって、カメラの最小受光レベル以下の光強度分布を再
生し、カメラのダイナミックレンジに起因するモードフ
ィールド径測定誤差を減少させることを最も主要な特徴
とする。
従来の方法とは、カメラの最小受光レベル以下の光強度
分布を零とせず、光強度の対数値を径方向距離に対して
直線で近似する点が異なる。
分布を零とせず、光強度の対数値を径方向距離に対して
直線で近似する点が異なる。
第４図に本発明の構成例を示す。１は光源、２は被測定
ファイバ、３はレンズ、４は赤外ビジコンカメラ、５は
計算機である。測定を行う場合、レンズを調整し−でフ
ァイバ端面上の光強度分布をカメラに写しだし、計算機
内に光強度分布のデータを転送する。また、このとき光
源を調整して、光強度の最大値を赤外ビジコンカメラの
最大入力レベルに一致させ、カメラのダイナミックレン
ジを最大とする。
ファイバ、３はレンズ、４は赤外ビジコンカメラ、５は
計算機である。測定を行う場合、レンズを調整し−でフ
ァイバ端面上の光強度分布をカメラに写しだし、計算機
内に光強度分布のデータを転送する。また、このとき光
源を調整して、光強度の最大値を赤外ビジコンカメラの
最大入力レベルに一致させ、カメラのダイナミックレン
ジを最大とする。
第５図は、光強度測定結果の一例である。Ｐｍ１ｎはカ
メラの最小レベルである。光強度分布は、図上に示すよ
うにクラッド部分では、はぼ直線となるが、最小受光レ
ベル外となる。ｒ＞ｒ １６において、光強度測定値の
誤差が増大する。しかしながら、実用的な確度（誤差１
％以内）でモードフィールド径を計算するためには、０
〜ｒ１の範囲（光強度−２５ｄＢに相当する）まで積分
を行う必要があるが、ｒ４＜ｒｌのため、このままでは
、積分が行えない。そこで、Ｐｍ１ｎ ＋ ｅｘ 〜Ｐ
ｍ１ｎ （ｄＢ）の範凹円の光強度分布を用いて、ｒ
＞ｒ −における光強度分布を最小二乗近似することに
よって、０〜ｒ１までの光強度分布を再生し、（１）式
の積分を行うことによってモードフィールド径を決定す
る。このαは、測定点を充分に確保できる範囲であれば
、いかなる範囲でもよい。例えば５ ｄＢ程度であるの
が好ましい。
メラの最小レベルである。光強度分布は、図上に示すよ
うにクラッド部分では、はぼ直線となるが、最小受光レ
ベル外となる。ｒ＞ｒ １６において、光強度測定値の
誤差が増大する。しかしながら、実用的な確度（誤差１
％以内）でモードフィールド径を計算するためには、０
〜ｒ１の範囲（光強度−２５ｄＢに相当する）まで積分
を行う必要があるが、ｒ４＜ｒｌのため、このままでは
、積分が行えない。そこで、Ｐｍ１ｎ ＋ ｅｘ 〜Ｐ
ｍ１ｎ （ｄＢ）の範凹円の光強度分布を用いて、ｒ
＞ｒ −における光強度分布を最小二乗近似することに
よって、０〜ｒ１までの光強度分布を再生し、（１）式
の積分を行うことによってモードフィールド径を決定す
る。このαは、測定点を充分に確保できる範囲であれば
、いかなる範囲でもよい。例えば５ ｄＢ程度であるの
が好ましい。
第６図に本発明の実施例を示す。ファイバサンプルは、
Δ＝０．２７％、実効カットオフ波長１．１３μｍであ
る。白丸及び黒丸は、ファイバ端面におけるクラッド部
光強度の実測値を示し、実測点はファイバ中心から一方
の径方向で５１２点とっているが、その一部を示してい
る。測定に用いたビジコンカメラのダイナミックレンジ
は約２０ｄＢである。また、実線は光強度分布の理論値
を示し、破線は光強度が−１５〜−２０ｄＢ （α＝５
ｄＢ）の範囲において最小二乗近似を行った光強度近
似結果である。なお、データ数は１５である。図から、
実測値と理論値は良く一致しており、クラッド部におい
て光強度が直線的に減少すること及び近似直線と理論値
はほぼ一致していることがわかる。また、これらの値を
用いてモードフィールド径の計算を行った結果、近似直
線を用いて一２５ｄＢまで積分を行った場合、理論値か
らの誤差は波長１．３μｍにおいて、０．８％であり、
近似直線を用いず一２０ｄＢまで積分した場合の誤差は
２．１％であることがわかった。
Δ＝０．２７％、実効カットオフ波長１．１３μｍであ
る。白丸及び黒丸は、ファイバ端面におけるクラッド部
光強度の実測値を示し、実測点はファイバ中心から一方
の径方向で５１２点とっているが、その一部を示してい
る。測定に用いたビジコンカメラのダイナミックレンジ
は約２０ｄＢである。また、実線は光強度分布の理論値
を示し、破線は光強度が−１５〜−２０ｄＢ （α＝５
ｄＢ）の範囲において最小二乗近似を行った光強度近
似結果である。なお、データ数は１５である。図から、
実測値と理論値は良く一致しており、クラッド部におい
て光強度が直線的に減少すること及び近似直線と理論値
はほぼ一致していることがわかる。また、これらの値を
用いてモードフィールド径の計算を行った結果、近似直
線を用いて一２５ｄＢまで積分を行った場合、理論値か
らの誤差は波長１．３μｍにおいて、０．８％であり、
近似直線を用いず一２０ｄＢまで積分した場合の誤差は
２．１％であることがわかった。
よって、本発明による方法がモードフィールド径測定の
確度をあげるうえで有効であることがわかる。
確度をあげるうえで有効であることがわかる。
第７図に本発明における効果の計算結果を示す。
最小二乗法で近似する範囲は５ｄＢとしくダ・Ｃナミフ
クレンジ１０ｄＢの場合、光強度が−５〜−１０ｄＢの
間の点について最小二乗近似を行い直線決定する。
クレンジ１０ｄＢの場合、光強度が−５〜−１０ｄＢの
間の点について最小二乗近似を行い直線決定する。
）、サンプルファイバは第６図と同じものを用いた。従
来方法では、測定誤差を１％以内とするためには、２５
ｄＢ以上のカメラのダイナミックレンジを必要としたが
、本発明では１１ｄＢのダイナミックレンジを有するカ
メラでも１％以内の測定誤差を実現できることがわかる
。
来方法では、測定誤差を１％以内とするためには、２５
ｄＢ以上のカメラのダイナミックレンジを必要としたが
、本発明では１１ｄＢのダイナミックレンジを有するカ
メラでも１％以内の測定誤差を実現できることがわかる
。
以上説明したように、本発明は約１０ｄＢ程度のダイナ
ミックレンジがあれば、モードフィールド径の測定が可
能であるから、従来方法では使用できなかった１０〜２
０ｄＢのダイナミックレンジしか有しないカメラで、モ
ードフィールド径を正確に評価できる利点がある。
ミックレンジがあれば、モードフィールド径の測定が可
能であるから、従来方法では使用できなかった１０〜２
０ｄＢのダイナミックレンジしか有しないカメラで、モ
ードフィールド径を正確に評価できる利点がある。
この結果、測定装置を従来より安価に構成することが可
能である。さらに、光強度分布の測定範囲を従来方法よ
り縮少することが可能であることから、演算処理を含め
た測定時間の短縮化が可能である。
能である。さらに、光強度分布の測定範囲を従来方法よ
り縮少することが可能であることから、演算処理を含め
た測定時間の短縮化が可能である。
第１図は、ファイバ端面における光強度分布の実測例で
、相対光強度は次式で示される。 （相対光強度） ＝１０ ｌｏｇ （光強度／光強度の
最大値） （ｄＢ）、 第２図は、ファイバ端面における光強度分布を示してお
り、破線は実際の分布、実線は従来法による近似を示し
ている。 第３図は、従来法によるダイナミックレンジとモードフ
ィールド径の関係であり、直線及び破線は計算値、白丸
及び黒丸は実測値である。また、ファイバサンプルは、
Δ＝０．２７％、λＣｅ＝１．１３μｍの１．３ μｍ
用ファイバである。 第４図は、本発明の一構成図であり、１は光源、２は被
測定ファイバ、３はレンズ、４は赤外ビジコンカメラ、
５は計算機である。 第５図は、光強度分布の測定例である。実線は光強度分
布の測定結果、破線は実際の分布である。 また、Ｐｍ１ｎはカメラの最小受光レベルである。 第６図は、本発明の一実施例である。白丸及び黒丸は光
強度分布の実測値を示している。直線、破線はそれぞれ
理論値及び光強度が−１５〜−２０ｄＢの範囲で最小二
乗近似した光強度の近似直線であり、前記ファイバサン
プルは第３図と同じものである。 第７図は、本発明の効果を示した図であり、図中測定誤
差はモードフィールド径の厳密間と本発明による近似解
の絶対値を厳密解で割ったものである。光強度の近似範
囲は（５−ダイナミックレンジ）から（ダイナミックレ
ンジ）とし、ファイバサンプルは第３図と同じものであ
る。 出願人代理人 雨 宮 正 事 業３図 ダイアセック レンジ゛’（ｄＢ） 才目プーセオ：′！！！ 井Ｆ ｔｄＲノ第４図 第５図 ドーエア−−←−り２ツド゛ □ 第６図
、相対光強度は次式で示される。 （相対光強度） ＝１０ ｌｏｇ （光強度／光強度の
最大値） （ｄＢ）、 第２図は、ファイバ端面における光強度分布を示してお
り、破線は実際の分布、実線は従来法による近似を示し
ている。 第３図は、従来法によるダイナミックレンジとモードフ
ィールド径の関係であり、直線及び破線は計算値、白丸
及び黒丸は実測値である。また、ファイバサンプルは、
Δ＝０．２７％、λＣｅ＝１．１３μｍの１．３ μｍ
用ファイバである。 第４図は、本発明の一構成図であり、１は光源、２は被
測定ファイバ、３はレンズ、４は赤外ビジコンカメラ、
５は計算機である。 第５図は、光強度分布の測定例である。実線は光強度分
布の測定結果、破線は実際の分布である。 また、Ｐｍ１ｎはカメラの最小受光レベルである。 第６図は、本発明の一実施例である。白丸及び黒丸は光
強度分布の実測値を示している。直線、破線はそれぞれ
理論値及び光強度が−１５〜−２０ｄＢの範囲で最小二
乗近似した光強度の近似直線であり、前記ファイバサン
プルは第３図と同じものである。 第７図は、本発明の効果を示した図であり、図中測定誤
差はモードフィールド径の厳密間と本発明による近似解
の絶対値を厳密解で割ったものである。光強度の近似範
囲は（５−ダイナミックレンジ）から（ダイナミックレ
ンジ）とし、ファイバサンプルは第３図と同じものであ
る。 出願人代理人 雨 宮 正 事 業３図 ダイアセック レンジ゛’（ｄＢ） 才目プーセオ：′！！！ 井Ｆ ｔｄＲノ第４図 第５図 ドーエア−−←−り２ツド゛ □ 第６図
Claims (1)
- （１）赤外ビジコンカメラを使用した単一モード光ファ
イバの端面上の光強度分布測定において、カメラの最小
受光レベルとこれより若干大きいレベルとの間の領域の
光強度対数値を用いて、ファイバ径方向に対して光強度
分布を直線近似して、カメラの最小受光レベル以下の光
強度分布を再生することを特徴とするモードフィールド
径測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30348786A JPS63154934A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | モ−ドフイ−ルド径測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30348786A JPS63154934A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | モ−ドフイ−ルド径測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63154934A true JPS63154934A (ja) | 1988-06-28 |
Family
ID=17921544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30348786A Pending JPS63154934A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | モ−ドフイ−ルド径測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63154934A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459998B1 (ko) * | 2002-12-05 | 2004-12-04 | 전자부품연구원 | 광 도파로의 손실 및 모드패턴 측정시스템 |
| FR2945637A1 (fr) * | 2009-05-18 | 2010-11-19 | Univ Rennes | Procede et systeme d'observation de modes transverses d'un guide optique. |
| JP2020532742A (ja) * | 2017-09-05 | 2020-11-12 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 非接触式ツールセッティング装置のビームプロファイルを評価するための装置および方法 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP30348786A patent/JPS63154934A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459998B1 (ko) * | 2002-12-05 | 2004-12-04 | 전자부품연구원 | 광 도파로의 손실 및 모드패턴 측정시스템 |
| FR2945637A1 (fr) * | 2009-05-18 | 2010-11-19 | Univ Rennes | Procede et systeme d'observation de modes transverses d'un guide optique. |
| WO2010133488A1 (fr) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Universite De Rennes 1 | Procédé et système d'observation de modes transverses d'un guide optique |
| JP2020532742A (ja) * | 2017-09-05 | 2020-11-12 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 非接触式ツールセッティング装置のビームプロファイルを評価するための装置および方法 |
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