WO2005038425A1

WO2005038425A1 - 光ファイバおよび光ファイバの偏波モード分散測定方法

Info

Publication number: WO2005038425A1
Application number: PCT/JP2004/015625
Authority: WO
Inventors: Ryuichiro Goto; Shoji Tanigawa; Shoichiro Matsuo; Kuniharu Himeno
Original assignee: Fujikura Ltd.
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2005-04-28
Also published as: US7298934B2; EP1698919A4; JPWO2005038425A1; CN100538310C; KR20060069512A; RU2006113195A; JP4388018B2; CN1871502A; KR100868373B1; RU2339982C2; US20060192942A1; EP1698919A1

Abstract

　光ファイバをボビンに巻き付けた場合のビート長と、該光ファイバを光ケーブル化した場合の平均結合長とから、該光ファイバを光ケーブル化した場合の偏波モード分散を推定することを特徴とする光ファイバの偏波モード分散測定方法。

Description

明細書

光ファイバおよび光ファイバの偏波モード分散測定方法

技術分野

[0001] 本発明は、光ファイバおよび光ファイバの偏波モード分散測定方法に関するものでめる。

本願は、 2003年 10月 22日に出願された日本国特許出願第 2003— 361812号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 近年、光通信の伝送速度の高速化、伝送距離の長距離化が進むにつれて、伝送路である光ファイバには、偏波モード分散（以下、「PMD」と略す。）の低減が求められている。

光ファイバの PMDは、光ファイバのコア形状の非真円性や、コアに生じる応力の非対称性などに起因して、光ファイバ内を伝搬する、直交する 2つの固有偏波成分に群速度差が生じることによって起こるモード分散である。

[0003] PMDを決定するパラメータとしては、 2つのものが挙げられる。一方は光ファイバの局所的な複屈折の大きさであり、他方は光ファイバの複屈折軸の方向が光ファイバの長手方向にどのように変化して、るかを表す偏波モード結合である。

[0004] 光ファイバの局所的な複屈折の大きさは、ビート長（以下、「L」と略す。 )を用いて

B

定量ィ匕することができる。この Lは、光ファイバ内に入射した任意の偏光状態が再び

B

入射時の偏光状態に戻るまでの伝搬距離のことである。

また、光ファイバの局所的な複屈折を表すもう 1つのパラメータとしては、モード複屈折率 Bが挙げられる。このモード複屈折率 Bと Lとの間には、下記の式（1)で表され

B

る関係が成り立つている。

[0005] [数 1]

L B=|

[0006] 上記の式（1)において、 λは光の波長である。光ファイバの長さが短い場合には、偏波モード結合は存在しないとみなすことができ、 PMDは光速 Cと光ファイバの長さ Lの関数として、下記の式（2)で表される。

[0007] [数 2]

PMD: λ (2 )

LB ' C

[0008] 上記の式（2)から、 PMDは光ファイバの長さ Lに比例して増加することが分力る。

一方、光ファイバの長さ Lが長い場合には、 PMDは下記の式（3)で表される。

[0009] [数 3]

P D= λ

VL- Lc

L_B-c (3 )

[0010] 上記の式（3)から、 PMDは光ファイバの長さ Lの平方根に比例して増加することが分かる。

上記の式（3)において、 Lは平均結合長と呼ばれ、偏波モード結合の大きさを表

C

すパラメータであり、偏波モード結合が大きいほど小さくなるものである。偏波モード結合の大きさは、主に光ファイバの捻じれや外部から加わる力などによって決定される。

光ファイバの長さ Lが Lよりも短い場合には、上記の式（2)を用いて PMDを表すこ

C

とができる。一方、光ファイバの長さ Lが Lよりも長い場合には、上記の式（3)を用い

C

て PMDを表すことができる。

[0011] 上記の式（2)、（3)より L力短いほど、また、 L力長いほど、 PMDが大きくなること

B C

が分かる。

[0012] 通常、光ファイバは、ボビンに巻き付けられた状態で、光ケーブルィ匕工程に移送されるか、または、光ファイバ単体として出荷、輸送されたりする。そのため、光ファイバは、ボビンに巻き付けられた状態で PMDを測定できることが望ま、。

[0013] し力しながら、光ファイバをボビンに巻き付けることにより、光ファイバには曲げや側圧、捻じれなどの外乱が生じ、 Lやしが変化するため、 PMDは変動する。したがつ

B C て、同一の光ファイバにおいて、輸送用のボビンに巻き付けられた光ファイバの PM Dと、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDとでは、全く異なる値を示す (例えば、非特許文献 1参照。 ) oこれにより、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDが増加し、規格によって定められた PMDの上限を超えてしまうことがあり、問題となっていた。

[0014] また、光ファイバは 20km— 100km程度の長さで光ケーブル化工程に出荷される力光ケーブル化時には、 1km— 10km程度の長さとなる。そのため、局所的に PM Dの大きい箇所があると、光ケーブルィ匕前の全長の PMDは小さくとも、分割されてケ一ブルとなった後、 PMDが大きい箇所が発生する場合があり、問題となっていた。非特許文献 1： Scott Grindstaff, Joseph Hill, Omid Daneshvar, "Extransi c Stress Effects on Polarization Mode Dispersion in Optical Fiber Cables", International Wire & Cable Symposium Proceedings, 1993 , pp. 647-654

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0015] 本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバを輸送用のボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定することができる光フアイバの偏波モード分散測定方法、光ファイバ、および光ファイバケーブルを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明は、上記課題を解決するために、光ファイバをボビンに巻き付けた場合のビート長と、該光ファイバを光ケーブルィ匕した場合の平均結合長とから、該光ファイバを光ケーブル化した場合の偏波モード分散を推定する光ファイバの偏波モード分散測定方法を提供する。

[0017] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、 P— OTDRを用いて前記光ファイバのレーリー散乱光強度を測定することが好ましい。

[0018] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法にぉ、て、 P— OTDRの分解能を、ボビンに巻き付けられる光ファイバにおいて想定される最短のビート長よりも短くすることが好ましい。 [0019] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、ボビンに巻き付けたことにより誘起される光ファイバの複屈折の大きさが、光ファイバが本来有している内部の複屈折の大きさよりも小さくなるように、ボビンの半径 Rと、ボビンに光ファイバを巻き付ける際の張力とを設定して光ファイバをボビンに巻き付けることが好ましい。

[0020] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、ボビンに巻き付けたことにより誘起される光ファイバの複屈折の大きさが、光ファイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさよりも小さくなるように、ボビンの半径 Rと、ボビンに光ファイバを卷き付ける際の張力とを設定して光ファイバをボビンに巻き付けることが好ましい。

[0021] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、ボビンの半径 Rと、光ファィバの規格上許容される内部の複屈折の大きさ Bとが、下記の式 (4)を満たすようにボビンの半径 Rを設定して、光ファイバをボビンに巻き付けることが好まし!/、。

[0022] [数 4]

/ 0. 25η³ ( ρ_{1 Ί}- ρ_{1 ?}) ( 1 + ζ/) Η ,、

R >y …（

[0023] (式中、 nは光ファイバを構成しているガラス材料 (通常は石英ガラス）の屈折率、 p

11 とは光ファイバを構成しているガラス材料のポッケルス係数、 Vは光ファイバを構 12

成して、るガラス材料のポアソン比、 rは光ファイバのガラス部の半径をそれぞれ表す o )

[0024] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、測定時に、一時的に光フアイバへの張力を緩めた状態で測定を行うと、測定時に、巻き取り張力に起因した側圧による複屈折や PMDの影響を除去することができて好ましい。また、測定後に、測定前の張力に戻すことで、その後の製造工程において、光ファイバの繰り出しが困難になる問題を防ぐことができ、好ましい。

[0025] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法にぉ、て、ボビンが、光ファイバへの巻き張力を、一時的に緩めることができる構造になっていることが好ましい。

[0026] 上記の光ファイバの偏波モード分散測定方法において、光ファイバ長手方向の P MDを測定することが望ま、。 [0027] 本発明はまた、コア部と、前記コア部の周囲に配置されたクラッド部とを備えた光フアイバであって、前述の方法を用いて測定された PMDが 0. IpsZ km以下である光ファイバを提供する。

[0028] 前記光ファイバでは、ボビンに巻きつけられた状態でのビート長が 15m以上であることが好ましぐ同ビート長が 30m以上であるとさらに好ましい。

[0029] 前記光ファイバでは、ボビンに巻きつけられ、ボビンによる張力が緩和された状態でのビート長が 15m以上であることが好ましぐ同ビート長が 30m以上であるとさらに好ましい。

[0030] 本発明はまた、前述の光ファイバの周囲に保護層を設けた光ファイバ芯線を複数並べて配置し、前記複数の光ファイバ芯線をシース内に収容した光ファイバケープルを提供する。

発明の効果

[0031] 本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法は、光ファイバをボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定することができる。

[0032] 本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法は、光ファイバをボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後に光ファイバの PMDが規格内であるかどうかを判定することができる。

[0033] 本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法は、自由な状態での測定のための光ファイバを準備する必要がないため、光ファイバを有効に利用できる。

[0034] 本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法は、付近の光ファイバの偏波モード分散の測定結果によって、測定結果を代用することなぐ出荷される光ファイバそのものの偏波モード分散が測定されるため、よりよい品質の光ファイバを提供できる。

[0035] 本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法は、光ファイバ長手方向の PMDの値を測定することができるため、局所的に PMDの大きな部分を発見、除去することができる。そのため、よりよい品質の光ファイバを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]異なる大きさの内部の複屈折を有する 2つの光ファイバに、外部から力を加えて、大きさの異なる複屈折を誘起した際に、平均複屈折の大きさを計算した結果を示すグラフである。

[図 2]光ファイバの PMDの計算結果を示すグラフである。

[図 3]P— OTDRを用いて実際に測定されたレーリー散乱光強度の波形の一例を示すグラフである。

[図 4]光ファイバの、ボビンに巻いた状態でのビート長と、その光ファイバを光ファイバケーブルとした後の PMDとの関係を示すグラフである。

[図 5]光ファイバの、ボビンに巻いた状態での PMDと、その光ファイバを光ファイバケ一ブルとした後の PMDとの関係を示すグラフである。

[図 6]光ファイバの構造の一例を示す断面図である。

[図 7]光ファイバ芯線の構造の一例を示す断面図である。

[図 8]光ファイバケーブルの構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

[0037] 1…光ファイノく、 2· ··コア部、 3· ··クラッド部、 4· ·· 1次被覆 (保護層）、 5· ··2次被覆 (保護層）、 10…光ファイバ芯線、 11· ··テンションメンバ、 12· ··ルースチューブ、 13· ··ジエリー、 14· ··ジェリー、 15· ··押え巻き、 16· ··引き裂き紐、 17· ··シース、 20· ··光フアイノケープノレ

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、本発明の光ファイバの偏波モード分散測定方法について詳細に説明する。

[0039] まず、光ファイバをボビンに巻き付けることにより、ビート長 Lと平均結合長 Lがど

B C

のように変化するかを個別に検討する。

Lは、光ファイバをボビンに巻き付けるときの曲げ半径、張力や側圧の影響により、

Β

ほぼボビンの半径方向に外部から複屈折が誘起されることにより変化する。

L は、光ファイバをボビンに巻き付けたときに、光ファイバが捻じれたり、光ファイバ

C

同士が触れ合ったりすることにより変化する。

[0040] ここで、光ファイバをボビンに巻き付けた後の Lの変化について、光ファイバ内部の

Β

複屈折と、外部から誘起された光ファイバの複屈折との関係から検討する。

光ファイバをボビンに巻き付けることにより、外部力誘起される複屈折の向きは、ほぼボビンの半径方向であるのに対して、光ファイバ内部の複屈折軸の角度はあらゆる角度を取り得る。

[0041] そのため、側圧が加えられた際の光ファイバの平均複屈折は、様々な角度力側圧が加えられた際の平均と考えられる。

図 1は、異なる大きさの内部の複屈折を有する 2つの光ファイバに、外部から力を加えて、大きさの異なる複屈折を誘起した際に、平均複屈折の大きさを計算した結果を示すグラフである。

[0042] 図 1の結果から、内部の複屈折の大きさよりも外部から誘起される複屈折の大きさが小さい場合には、平均複屈折の大きさはほとんど変化せず、内部の複屈折よりも外部から誘起される複屈折の大きさの方が大きくなると、平均複屈折の大きさは外部から誘起される複屈折の大きさとほぼ等しくなり、終には、平均複屈折の大きさは外部力誘起される複屈折の大きさよりも大きくなる。しかしながら、側圧が加わることにより、外部力複屈折が誘起された後の平均複屈折の大きさは、内部の複屈折の大きさよりも小さくなることはない。したがって、光ファイバをボビンに巻き付けることにより、平均の Lは必ず短くなり、これは、 PMDを大きくする方向に働く。

B

[0043] 一方、光ファイバをボビンに巻き付けた後の Lは、ボビンに巻き付けられた際の光

C

ファイバの捻じれや、光ファイバ同士が触れ合うことにより、非常に短くなる。したがつて、光ファイバをボビンに巻き付けることによる Lの変化は、 PMDを小さくする方向

C

に働く。

[0044] したがって、 Lの変化の影響よりも Lの変化の影響が大きい場合には、光ファイバ

B C

をボビンに巻き付けたときに PMDが低下することになり、光ファイバを光ケーブルィ匕して自由な状態に置くと、 PMDが大きくなつて問題となる。

[0045] 以下に、 PMDの計算例を示す。

例えば、光ファイバの長さを 1000m、この光ファイバを 0. 1mmの微小区間に分割したときに、この微小区間では直線複屈折のみを有すると仮定し、ジヨーンズマトリクス法（IEEE Photonics Technology Letters、 1992年 9月、 4卷、 9号、 p. 106 6—1069参照）を用いてシミュレーションにより、光ファイバの PMDの変化を計算した

[0046] 自由な状態に置かれた場合に、 L力 SlOmと 20m、 L力 ¾0mの光ファイバをボビン

B C に巻き付けた際に、 Lが短くなるとともに、ボビンの径方向に複屈折が誘起されること

C

により、光ファイバの PMDがどのように変化するかを計算した。

[0047] いずれの光ファイノも、ボビンに巻き付けることにより、 L力 ¾mになるようにした。計

C

算に用いた平均結合長は、光ファイバを自由な状態に置いた場合と、ボビンに巻き付けた場合の典型的な値である。光ファイバの PMDの計算結果を図 2に示す。

[0048] 図 2の結果から、光ファイバをボビンに巻き付けることによって、外部から誘起される複屈折の大きさが小さい場合には、ボビンに巻き付けられた状態の光ファイバの PM Dは、自由な状態に置かれた場合よりも小さくなることが分かる。

[0049] また、自由な状態に置かれた場合の光ファイバの Lが異なると、外部から誘起され

B

る複屈折の大きさに対する PMDの変化の大きさが異なることも分かる。そのため、光ファイバが自由な状態に置かれた場合には、 PMDが異なる値であるにもかかわらず、外部力誘起される複屈折の大きさによっては、両者の PMDが同じ値となることがある。そして、これよりも大きな複屈折が誘起された場合には、両者の PMDの大小関係は、自由な状態に置かれた場合と逆転する。つまり、ボビンに巻き付けた光フアイバの PMDを測定することのみで、自由な状態に置かれた光ファイバの PMDを推定することは不可會である。

[0050] ここで、発明者らが知りたいのは、光ケーブル化後の光ファイバの PMDの大きさであるが、光ファイバケーブルは、光ファイバに力かる外力を極力小さくするような構造となっているため、光ケーブル化後の光ファイバの PMDは、自由な状態に置かれた光ファイバの PMDとほぼ同等である。

よって、ボビンに巻き付けた PMDを測定するのみで、光ケーブル化後の光ファイバの PMDを推定することは不可能である。

[0051] し力しながら、ボビンに巻き付けた状態で光ファイバの Lが分かれば、光ケーブル

B

化後の光ファイバの Lがそれよりも短くならないことが分力つた。そのため、光ケープ

B

ルイ匕後の光ファイバの Lが分かれば、下記の式（2)を用いて、光ケーブル化後の P

C

MDを推定することができる。

[0052] [数 5] PMD= λ (2 )

L_B ' C

[0053] 光ケーブル化後の光ファイバの L は、光ファイバケーブルの構造、光ファイバや光 c

ファイバケーブルに用いられる樹脂の材質や表面性といった主に外的要因によって決まる。したがって、別途、 L測定用の光ファイバを用いることなぐ前もって、同じ構

C

造、同じ材質、同じ表面性の榭脂からなる他の光ファイバケーブル内の同種光フアイバを用いて、 Lを測定しておくことで、光ケープノレ化後の光ファイバの Lを知ることが

C C

できる。

[0054] 次に、具体的な光ケーブルィ匕後の光ファイバの Lの測定方法の例を以下に述べる c 最初に光ファイバケーブル全長の光ファイバの PMDを測定し、続!、て 5m程度の区間を取り出して再び光ファイバの PMDを測定する。

5m程度の短、光ファイバケーブルでは、偏波モード結合は存在しな、とみなすことができ、上記の式（2)を用いて、 Lを求めることができる。

B

ここで求めた Lと、光ファイバケーブル全長の光ファイバの PMDから、下記の式（3

B

)を用いて、 Lを求めることができる。

C

[0055] [数 6]

[0056] よって、上記の式（2)、（3)から、光ファイバをボビンに巻き付けた状態で Lと、先に

Β

算出した Lより、光ケーブルィ匕後の PMDを推定することができる。

c

[0057] 次に、 P—OTDR (Polarization Optical Time Domain Refrectometry)を用いて、被測定光ファイバを光ケーブルィ匕した後の PMDを推定する方法について説明する。

[0058] この方法では、 P— OTDRを用いることで、被測定光ファイバがボビンに巻き付けられている状態で Lとしとを独立に測定することが可能である。具体的には、文献 A(

B C F. Corsi, A Galtarossa, and L. Palmieri, "Polarization Mode Dispersio n Characterization of Single— Mode Optical Fiber Using Backscatte ring Technique", Journal of Lightwave Technology, Vol. 16, No. 10, Oct. 1998, pp. 1832— 1843)や、文献 B (M. Wuilpart, G. Ravet, P. Megret , and M. blondel, 'PMD measurement with a polarization— OTDR" , E COC2002)に記載されて、るような手法を用いることができる。

[0059] 図 3は、 P— OTDRを用いて実際に測定されたレーリー散乱光強度の波形の一例を示すグラフである。

上記の文献 A、文献 Bによれば、 Lの算出方法の一つに、 P— OTDRを用いて測定

B

されたレーリー散乱光強度の波形を取得した区間長 Lの中に、波形の極値が N個あるとき、下記の式（5)を用いて Lを算出する方法がある。

B

[0060] [数 7]

. し

■4N (5)

[0061] 図 3に示すような波形を有する光ファイバの場合、 100mの区間において極値が 19 個あるため、 Lは 21mであることが分かる。このように、 P— OTDRを用いてボビンに

B

巻き付けられた光ファイバの Lを測定し、別途、自由な状態における光ファイバケー

B

ブルの Lを測定しておくことで、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定すること

C

ができる。

なお、ここでは Lを算出する方法として上記の式（5)を用いた力 Lの算出方法は

B B

これに限定されるものではなぐ他の方法を用いることもできる。

[0062] ここで、上記の文献 A、文献 Bでは、 P— OTDRを用いて、自由な状態における被測定光ファイバの Lとしを測定していた。一方、本発明にあっては、光ファイバをボビ

B C

ンに巻き付けて Lを測定し、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定していると

B

いう点で、従来の方法とは異なっている。

[0063] 次に、被測定光ファイバの Lと、 PMDの測定に使用する OTDRの分解能との関係

B

について説明する。偏波保持ファイバを除くシングルモードファイバでは、 Lは通常 10cm以上であるた

B

め、 OTDRの分解能が 10cmよりも短ければ、どのようなシングルモードファイバであつても、 Lとしとを独立に測定することができる。

B C

[0064] このような用途においては、例えば、フオトンカウンティング OTDRといった技術を用いれば、 1cm以下の分解能を得ることができるため、偏波保持ファイバ以外のいかなるシングルモードファイバにも適用することができる。

なお、測定の対象となるモードのみを選択的に励振および受光する手段を用いることで、 P— OTDRを用いた PMDの測定方法をマルチモードファイバにも適用することができる。

[0065] 次に、ボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定することができる光ファイバについて説明する。

ボビンに巻き付けたことにより誘起される光ファイバの複屈折の大きさ力内部の複屈折の大きさより小さい場合には、前述のように、ボビンに巻き付けた時の光ファイバの複屈折の大きさは、光ケーブルィ匕後の光ファイバの複屈折の大きさとほとんど変わらない。

したがって、ボビンに巻き付けた状態で測定した光ファイバの Lは、光ケーブルィ匕

B

後の光ファイバの Lとほぼ等しい。よって、先に同種の光ファイバを用いて光ファイバ

B

ケーブルの Lを測定しておけば、光ケーブル化後の光ファイバの PMDを推定するこ

c

とができる光ファイバを提供することができる。

[0066] 光ケーブル化後の Lは、主に、光ファイバ内部の複屈折と、光ファイバケーブルの

c

構造によって発生する外力とによって決定される。多くの場合、 Lによらず L は一定

B C

と考えて問題ない。しかし、 Lが短い場合、つまり光ファイバ内部の複屈折が大きい

B

場合、光ファイバに外力が力かっても偏波モード結合が誘起されに《なり、 Lがー

C

定と見なせない場合が存在する。しカゝしその場合も、 Lを Lの関数として取得してお

C B

けば、本方法を適用することが可能である。

[0067] 特開平 11— 208998号公報では、ボビンに巻き付けた光ファイバの PMDと、自由な状態に置かれた光ファイバの PMDとが一致するように、光ファイバを巻き取る方法が開示されている。しかしながら、上述したように、自由な状態に置かれた光ファイバの内部の複屈折より、ボビンに巻き付けた光ファイバの PMDの変化の仕方は変わるため、この方法においては、前もって自由な状態に置かれた光ファイバの内部の複屈折を知らなければ巻き取り方法を決定できない。

[0068] そのため、光ファイバ毎に Lが異なる場合、すなわち、実際の製造工程においては

B

、その効果は、本発明で得られる効果よりも小さい。

[0069] 次に、ボビンに巻き付けた状態で、光ケーブル化後に光ケーブルの PMDの規格を満たす力どうかを判定できる光ファイバについて説明する。

光ファイバをボビンに巻き付けたことにより、誘起される複屈折の大きさが、光フアイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさよりも小さいことが分かれば、光ケープル化後の複屈折が光ファイバの規格上許容される内部の複屈折より小さいことが分かる。

[0070] よって、光ファイバをボビンに巻き付けた状態で、誘起される複屈折の大きさと、光ファイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさとを測定することにより、この光フアイバが、光ケーブル化後に PMDの規格を満たすかどうかを判定することができる。なお、光ファイバの規格上許容される内部の複屈折の最大値は、定められた PMD の上限値と、光ファイバケーブルの平均結合長から、上記の式（1)、（3)を用いて算出することができる。

[0071] 次に、光ファイバをボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後に光ファイバケーブルにおける光ファイバの PMDの規格を満たすかどうかを判定できるボビンの半径について説明する。

文献 C (R. Ulrich, S. C. Rashleigh, and W. Eickhoff, "Bending— induced birefringence in single— mode fibers , Optics letters, Vol. 5, No. 6, J une 1980, pp. 273— 275)によれば、光ファイバをボビンに巻き付けた際の曲げにより誘起される複屈折 Bは、光ファイバの屈折率 n、ポッケルス係数 p 、 p 、ポアソン

11 12 比 V、光ファイバの半径 rおよびボビンの半径尺から、下記の式（6)で表される。

[0072] [数 8]

B=0. 25n³ ( p_{1 l}- p_{l 2}) ( 1 + y ) ^J •(6) [0073] 上記の式 (6)から、光ファイバの曲げにより誘起される複屈折の大きさ Bが、光ファィバの規格上許容される内部の複屈折の大きさより小さければ、光ファイバをボビンに巻き付けた状態における測定で、その光ファイバが光ケーブルィ匕後に PMDの規格を満たす力どうかを判定することができる。

よって、ボビンの半径 Rは、下記の式 (4)の関係を満たすことが好ましい。

[0074] [数 9]

/ 0. 25η³ ( ρ_{1 Ί}- ρ_{1 ?}) ( 1 + ζ/) Η ,、

[0075] ここで、 B'は光ファイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさの最大値であり

、定められた PMDの上限値と、光ファイバケーブルの平均結合長から、上記の式（1

)、（3)を用いて算出することができる。

[0076] ここで、ボビンが、光ファイバへの張力を一時的に緩めることが可能な構造になっていれば、張力により光ファイバ内部に発生する複屈折の影響を除去することができて好ましい。

[0077] ここで、光ファイバ長手方向の PMDの分布を推定すると好ましい。

[0078] 本発明以前には、光ファイバを切断することなくビート長の測定を行う測定方法が存在しな力つた。そのため、本発明の方法を用いることで初めて、光ケーブル化工程以前に、光ケーブルィ匕後の PMDを知ることができるファイバを提供することができる

[0079] また、本方法は、光ファイバの長手方向にビート長の測定が可能であるため、部分的にビート長が短い個所が存在する場合でも、特定することができる。そして、本発明の方法を用い、光ファイバのビート長が部分的に短くなる個所を特定することで初めて、その原因の特定および製造工程の改善を行うことができる。その結果、光ケーブルィ匕工程で光ファイバが分割された後でも、全ての光ファイバケーブルにお、て良好な PMDを得ることができる光ファイバを提供することができる。

[0080] 40GbZs伝送においては、光ファイバの PMDは 0. IpsZ km以下であることが好ましい。また、伝送路は複数本の光ファイバによって構成されるため、少なくとも、伝送路全体としては、 PMDが 0. IpsZ km以下であることが求められる。発明者力さまざまな構造の光ファイバ、光ファイバケーブルの組み合わせを用いて調査を行ったところ、光ケーブル化後のビート長が 15m以上の光ファイバを連結して 1つの伝送路とした場合には、伝送路全体として、 PMDを 0. IpsZ km以下とすることが出来た。また、光ケーブルィ匕後のビート長が 30m以上の光ファイバについては、個別の光ファイバで、すべて PMDが 0. IpsZ km以下であった。よって、本発明の方法を用いて測定したビート長は 15m以上であることが好ましぐ 30m以上であること力り好ましい。

[0081] 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例 1

[0082] ケーブル化前の被測定光ファイバを、直径 300mmのボビン〖こ張力 20gfで 3000m 巻き付けた。この被測定光ファイバの内部の複屈折の大きさを測定したところ、 Lは 3

B

Omで teつた。

一方、被測定光ファイバとは別に、同種の光ファイバを 3000mの光ファイバケープルとしたところ、この光ファイバケーブルを構成する光ファイバの PMDは 0. 05ps/ kmであり、 Lは 30mであった。したがって、この被測定光ファイバを光ファイバケ

B

一ブルとした後の Lは上記の式（3)より、約 85mであると推定できた。

c

[0083] 以上の結果から、被測定光ファイバをケーブル化した後の PMDは 0. 05psZ k mと推定することができた。被測定光ファイバを実際に光ファイバケーブルとしたところ、 PMDは 0. 05psZ kmであった。

実施例 2

[0084] ケーブル化前の被測定光ファイバを、直径 300mmのボビン〖こ張力 20gfで 3000m 巻き付けた。 P— OTDRの測定によって、 Lを測定したところ、 Lは 25mであった。

B B

一方、被測定光ファイバとは別に、同種の光ファイバを 3000mの光ファイバケープノレとしたところ、 PMDは 0. 07psZ kmであり、 Lは 20mであった。したがって、こ

B

の被測定光ファイバを光ファイバケーブルとした後の Lは上記の式（3)より、約 73m

C

であることが分力つた。 [0085] 以上の結果から、被測定光ファイバをケーブル化した後の PMDは 0. 06psZ k mと推定することができた。被測定光ファイバを実際に光ファイバケーブルとしたところ、 PMDは 0. 06psZ kmであった。

実施例 3

[0086] 被測定光ファイバを、直径 300mmのボビンに張力 20gfで 3000m巻き付け、分解能 2mの OTDRを用いて P— OTDR測定したところ、 Lを測定するために必要な、図

B

3に示すような波形を観測することができな力つた。

一方、分解能 lcmの OTDRを用いて P— OTDR測定を行ったところ、図 3のような波形を観測することができ、 Lは 1. 2mであることが分力つた。

B

[0087] 他方、被測定光ファイバとは別に、同種の光ファイバを 3000mの光ファイバケープノレとしたところ、 PMDは 1. Ops/ kmであり、 Lは 2. Omであった。したがって、こ

B

の被測定光ファイバを光ファイバケーブルとした後の Lは上記の式（3)より、約 150

c

mであることが分かった。

以上の結果から、被測定光ファイバをケーブルィ匕した後の PMDは 1. 67ps/^k mと推定することができた。被測定光ファイバを実際に光ファイバケーブルとしたところ、 PMDは 1. 60psZ kmであり、正しく推定できていることが分かった。

実施例 4

[0088] 実施例 1で用いたものと同種で、外力により複屈折が誘起されていない状態で Lが

B

30mの 3000mの光ファイバを用意し、この光ファイバを直径 300mmのボビンに張力 20gfで巻き付けた。

この光ファイバをボビンに巻き付けた後に、 P-OTDRにより Lを測定したところ、 3

B

0mであった。次に、この光ファイバを張力 70gfで同じボビンに巻き付けたところ、 L

B

は 16mと、外力により複屈折が誘起されて！、な、状態よりも短力つた。

[0089] この光ファイバを実施例 1と同様の光ファイバケーブルとした場合の L は 85mであ

c

るから、張力 20gfでボビンに巻き付けた場合には、この光ファイバの光ケーブルィ匕後の PMDは 0. 05psZ kmと推定できた。また、張力 70gfでボビンに巻き付けた場合には、この光ファイバの光ケーブル化後の PMDは 0. IpsZ kmと推定することができた。 [0090] これら 2つの光ファイバをケーブル化した後の PMDは!、ずれも 0. 05psZ kmであり、張力 20gfでボビンに巻き付けた場合のビート長からは、 PMDを正確に推定することができたが、張力 70gfでボビンに巻き付けた場合のビート長からは PMDを推定することができな力つた。

実施例 5

[0091] 40GbZs伝送において、光ファイバケーブルの光ファイバの PMDは 0. lps/^k m以下であることが望ましい。実施例 1と同種の光ファイバを、実施例 1と同種の光フアイバケーブルとする場合、光ファイバケーブルの L は約 85mであるため、上記の式 c

(3)によると、光ケーブル化時の L力^ 5mよりも長ければ、 0. IpsZ km以下の P

B

MDを達成することができる。

[0092] 実施例 1に挙げた光ファイバと同種で、長さ 3000mの光ファイバを用意し、この光ファイバを、直径 300mmのボビンに張力 20gfで巻き付け、 P—OTDRを用いて Lを

B

測定したところ、 Lは 20mであった。次に、この光ファイバを、直径 150mmのボビン

B

に張力 70gfで巻き付け、 P-OTDRで Lを測定したところ、 Lは 10mであった。

B B

[0093] さらに、この光ファイバを光ファイバケーブルにしたところ、 PMDはともに 0. 06ps/ kmであり、 0. IpsZ km以下であった。

すなわち、この光ファイバを、直径 300mmのボビンに張力 20gfで巻き付けた場合には、ボビンに巻き付けたことにより誘起される複屈折の大きさ力ファイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさよりも小さ力つたため、この光ファイバがボビンに卷き付けられた状態で、光ケーブルィ匕後に PMDの規格を満たすことが確認できた。し力しながら、この光ファイバを直径 150mmのボビンに張力 70gfで巻き付けた場合には、この光ファイバがボビンに巻き付けられた状態で、光ケーブルィ匕後に PMDの規格を満たすことが確認できな力つた。

実施例 6

[0094] 実施例 1と同種の光ファイバを、実施例 1と同種の光ファイバケーブルとする場合、光ファイバケーブルの Lは約 85mであるため、上記の式（3)によると、この光ファイバ c

をボビンに巻き付けた際の Lが 15mよりも長ければ、光ケーブルィ匕時に、 0. lps/

B

km以下の PMDを達成することができることが分かった。ここで、上記の式（1)、 (6 )によると、 L力 l5mとなるボビンの半径は、波長 1. 55 μ mにおいては、約 0. 07m

B

であった。

[0095] この値を算出するのに、波長 1. 55 /z mにおける値として、 n= l. 444、 p =0. 14

11

86、 p =0. 2959、 v =0. 186を用いた。これは、波長 1. における合成石

12

英の値であり、光ファイバを構成する部材はほとんどが合成石英であるため、この値を用いることができる。また、 r=62. 5 X 10— ⁶mとし、ファイバ被覆の影響を考慮しなかった。

[0096] よって、この光ファイバを半径 0. 07m以上のボビンに巻き、そのときの L力 l5m以

B

上であれば、光ケーブル化後に光ファイバの PMDが 0. IpsZ km以下となることを確認できた。

[0097] 一方、この光ファイバを半径 0. 07m以下のボビンに巻き付けてしまうと、曲げにより誘起された複屈折の影響では、 Lは 15m以下となってしまうため、ボビンに巻き付け

B

た状態では、光ケーブルィ匕後に PMDが 0. IpsZ km以下となるかどうかを確認することができなかった。

[0098] 実施例 1に挙げた光ファイバと同種で長さ 3000mの光ファイバを用意し、この光フアイバを直径 300mmのボビンに張力 20gfで巻き付け、 P— OTDRで Lを測定したと

B

ころ、 20mであった。

次に、この光ファイバを直径 100mmのボビンに張力 20gfで巻き付け、 P— OTDR でしを測定したところ、 7mであった。

B

さらに、この光ファイバを光ファイバケーブルにしたところ、 PMDはともに 0. 06ps/ kmであり、 0. IpsZ km以下であった。

[0099] すなわち、この光ファイバを直径 300mmのボビンに巻き付けた場合には、ボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後に PMDの規格を満たすことが確認できたが、直径 100mmのボビンに巻き付けた場合には、確認できなかつた。

[0100] 実施例 1に挙げた光ファイバと同種で長さ 10000mの光ファイバを用意し、この光ファイバを直径 300mmのボビンに張力 lOOgfで巻き付け、 P— OTDRで Lを測定し

B

たところ、 10mであった。

[0101] この光ファイバを巻き付けたボビンは、張力を緩めることができる構造となっている。そこで、一時的に張力を緩め、同様の測定を行ったところ、 Om— 9000mの区間ではしは 25mであった。し力し、 9000m— 10000mの間では、 L力 10mであった。

B B

[0102] さらに、この光ファイバを 1000mずつ 10芯の光ファイバケーブルにしたところ、 Om 一 9000mの区間を用いた光ケーブル芯線の PMDは 0. 03—0. 06psZ kmの範囲であつたが、 9000— 10000mの区間を用いた芯線は 0. lps/ kmを超えてしまつ 7こ。

[0103] すなわち、一時的に張力を緩める構造にすることで、光ケーブル化後に PMDの規格を満たす力どうかを確認できたが、該構造がない場合には、確認できな力つた。また、測定後には、測定前と同じ張力に戻したため、その後の製造工程で、光ファイバの繰り出しが困難になることもな力つた。

[0104] また、 P— OTDRを用いることで、光ファイバ長手方向の PMDを測定することもできた。

実施例 7

[0105] 発明者は、さまざまな構造の光ファイノ、光ファイバケーブルの組み合わせを用いて、伝送路全体として 0. IpsZ km以下の PMDを達成するために必要なビート長、また、個別の光ファイバケーブルで 0. IpsZ km以下の PMDを達成するために必要なビート長を調査した。その結果、光ケーブルィ匕後のビート長が 15m以上の光ファイバを連結した場合には、伝送路全体として 0. IpsZ km以下の PMDとすることが出来た。また、光ファイバケーブルとしたときのビート長が 30m以上の光ファイバについては、個別の光ファイバすべてで、 PMDが 0. IpsZ km以下であった。

[0106] すなわち、ボビンに巻かれた状態でのビート長は 15m以上であることが好ましぐさらに、ボビンに巻かれた状態でのビート長が 30m以上であれば、光ファイバケーブルの種類によらず、光ケーブル化後の PMDを 0. IpsZ km以下とすることができる。

[0107] そこで、さまざまな複屈折をもつ光ファイバを作製し、張力 40gfで、直径 300mmのボビンに、 3000mの長さで巻きつけた。そして、ボビンに巻いた状態でのビート長と、その光ファイバを光ファイバケーブルとした後の PMDとの関係を測定した。その結果を図 4に示す。図 4から、ボビンに巻いた状態でのビート長と、該光ファイバを光フアイバケーブルとした後の PMDとの間には、明確な関係を見出すことができる。 [0108] ボビンに巻いた状態でのビート長が 15m以上の光ファイバの、光ケーブル化後の P

MDの平均値は、 0. 05psZ kmであった。

[0109] また、ボビンに巻いた状態でのビート長が 15m以上の光ファイバを、光ケーブルィ匕後に全て接続し、 1本の伝送路として力 PMDを測定したところ、伝送路の PMDは

0. 06ps / kmであり、 0. lps / kmよりち/ Jヽさ力つた。

実施例 8

[0110] 実施例 7で使用した光ファイバのうち、ボビンに巻いた状態でのビート長が 30m以上の光ファイバの、光ケーブル化後の PMDの平均値は、 0. 015psZ kmであり、ケーブル化後に PMDが 0. IpsZ kmを超える光ファイバケーブルはなかった。

[0111] また、ボビンに巻いた状態でのビート長が 30m以上の光ファイバを、光ケーブルィ匕後に全て接続し、 1本の伝送路として力 PMDを測定したところ、伝送路の PMDは 0. 016ps / kmであり、 0. lps / kmよりち十分に/ Jヽさ力つた。

比較例

[0112] 実施例 7で使用した光ファイバの PMDを、ボビンに巻かれた状態で測定し、ボビンに卷、た状態での PMDと、その光ファイバを光ファイバケーブルとした後の PMDとの関係を測定した。その結果を図 5に示す。図 5から、ボビンに巻いた状態での PMD と、該光ファイバを光ファイバケーブルとした後の PMDとの間に、明確な関係を見出すことはできない。

[0113] ボビンに巻いた状態での PMDが 0. IpsZ km以下の光ファイバの、光ケーブル化後の PMDの平均値は、 0. 09psZ kmであり、実施例 7よりも悪ぐ 0. lps/^k mよりも十分小さくはならな力つた。

[0114] また、ボビンに巻いた状態での PMDが 0. IpsZ km以下の光ファイバを、光ケーブル化後に全て接続し、 1本の伝送路として力も PMDを測定したところ、伝送路の P

MDは 0. llpsZ^kmであり、 0. IpsZ km以上であった。

[0115] 図 6は、本発明による光ファイバの構造の一例を示す断面図である。図中、符号 1 は光ファイバ、符号 2はコア部、符号 3はクラッド部を示す。

図 7は、光ファイバ芯線の構造の一例を示す断面図である。図中、符号 1は光フアイノ、符号 4は 1次被覆、符号 5は 2次被覆を示す。 1次被覆 4、及び 2次被覆 5は、光フアイバ 1を保護する保護層を構成する。

図 8は、本発明による光ファイバケーブルの構造の一例を示す断面図である。図中、符号 20は光ファイバケーブル (ルースチューブタイプ）、符号 10は光ファイバ芯線、符号 11はテンションメンノ、符号 12はルースチューブ、符号 13, 14はジェリー、符号 15は押え巻き、符号 17はシースを示す。

[0116] 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなぐ添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

産業上の利用可能性

[0117] 本発明の、光ファイバの偏波モード分散測定方法によれば、光ファイバを輸送用のボビンに巻き付けた状態で、光ケーブルィ匕後の光ファイバの PMDを推定することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 光ファイバをボビンに巻き付けた場合のビート長と、該光ファイバを光ケーブルィ匕した場合の平均結合長とから、該光ファイバを光ケーブルィ匕した場合の偏波モード分散を推定することを特徴とする光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[2] P— OTDRを用いて前記光ファイバのレーリー散乱光強度を測定することを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[3] 前記 P— OTDRの分解能を、ボビンに巻き付けられる光ファイバにおいて想定される最短のビート長よりも短く設定することを特徴とする請求項 2に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[4] ボビンに巻き付けたことにより誘起される光ファイバの複屈折の大きさが、光フアイバが本来有している内部の複屈折の大きさよりも小さくなるように、ボビンの半径 Rと、ボビンに光ファイバを巻き付ける際の張力とを設定して光ファイバをボビンに巻き付けることを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[5] ボビンに巻き付けたことにより誘起される光ファイバの複屈折の大きさが、光フアイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさよりも小さくなるように、ボビンの半径 R とボビンに光ファイバを巻き付ける際の張力とを設定して光ファイバをボビンに巻き付けることを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[6] ボビンの半径 Rと、光ファイバの規格上許容される内部の複屈折の大きさの最大値 B'とが、下記の式を満たすようにボビンの半径 Rを設定して、光ファイバをボビンに卷き付けることを特徴とする請求項 1に記載の光ファイバの、偏波モード分散測定方法

[数 1]

' 0. 25n^J ( p 1 1 P,₂) ( 1 + ） Γ²

R >

Β'

(式中、 ηは光ファイバの屈折率、 ρ とはポッケルス係数、 Vはポアソン比、 rは光

11 12

ファイバの半径をそれぞれ表す。 )

[7] 光ファイバへの張力を一時的に緩めた状態で測定することを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[8] ボビンが、光ファイバへの張力を一時的に緩めることが可能な構造になっていることを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[9] 偏波モード分散の長手方向の分布を測定することを特徴とする請求項 1に記載の、光ファイバの偏波モード分散測定方法。

[10] コア部と、前記コア部の周囲に配置されたクラッド部とを備えた光ファイバであって、請求項 1に記載の方法を用いて測定された PMDが 0. lpsZ km以下であることを特徴とする光ファイバ。

[11] ボビンに巻きつけられた状態でのビート長が 15m以上であることを特徴とする請求項 10に記載の光ファイバ。

[12] ボビンに巻きつけられた状態でのビート長が 30m以上であることを特徴とする請求項 10に記載の光ファイバ。

[13] ボビンに巻きつけられ、ボビンによる張力が緩和された状態でのビート長が 15m以上であることを特徴とする請求項 10に記載の光ファイバ。

[14] ボビンに巻きつけられ、ボビンによる張力が緩和された状態でのビート長が 30m以上であることを特徴とする請求項 10に記載の光ファイバ。

[15] 請求項 10に記載の光ファイバの周囲に保護層を設けた光ファイバ芯線を複数並べて配置し、前記複数の光ファイバ芯線をシース内に収容した光ファイバケーブル。