JPH0643939B2 - 単一モード光フアイバにおける偏り及び複屈折を測定する方法 - Google Patents

単一モード光フアイバにおける偏り及び複屈折を測定する方法

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JPH0643939B2
JPH0643939B2 JP63118421A JP11842188A JPH0643939B2 JP H0643939 B2 JPH0643939 B2 JP H0643939B2 JP 63118421 A JP63118421 A JP 63118421A JP 11842188 A JP11842188 A JP 11842188A JP H0643939 B2 JPH0643939 B2 JP H0643939B2
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    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバの特性決定に関し、より具体的に
は、単一モード光フアイバにおける、局部の偏りの状態
を検出し且つ複屈折を測定する方法に関する。
光フアイバは、2つの直交する軸(フアイバ複屈折軸)
における屈折率の相違に起因する、ある複屈折を常に示
す。その相違は、完全に円形のフアイバを製造すること
の実際上の不可能さ及び製造工程で生ずる不完全さの両
方から生ずる。複屈折は、フアイバに沿う放射伝搬の偏
りの状態に変化を引き起こす。この現象は非常にはつき
りとした周期性によつて特徴付けられており、そして伝
搬放射が偏りの同じ状態を提供するところの、フアイバ
の2つの連続する地点間の距離は“ビート長”と呼ばれ
ている。
単一モード光フアイバの複屈折特性についての知識、即
ちフアイバに沿つて送られる放射の偏りについての知識
は、偏りを利用する、単一モードフアイバの応用におい
て必要である。それらの応用として、ヘテロダイン検波
又はホモダイン検波に基づく、そして干渉する放射(情
報を含む放射及び局部発振器によつて放出される放射)
が同じ偏りを有することを必要とするコヒーレントな光
通信、及び所定の偏りの状態を保存するフアイバが使用
される光フアイバ検知器等が挙げられる。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
単一モード光フアイバにおける局部の偏りの状態を検出
し且つ該フアイバの複屈折を測定する方法、より具体的
には高複屈折光フアイバにおける偏りのビート長を測定
する方法として色々な方法が知られている。例えば、S.
C.ラツシユリー(Rashleigh)及びR.H.ストールン(Stole
n)による論文“単一モードフアイバにおける偏りの保存
(Preservation of polarization in singlemode fiber
s)”、レーザ・フオーカス−フアイバオプチツク・テク
ノロジー(Laser Focus-Fiberoptic Technology)、19
83年5月、第155頁〜第161頁には、両方の基本
モードを等しく励起するようにフアイバ端が照らされ、
レイリー散乱に起因する散乱された光の強度の極大値が
横断方向で観測され、そしてフアイバの十分に長い距離
に亘つてのそのような極大値の平均距離が測定される方
法が記載されている。そして、散乱放射は偏らせられて
いるので、放出された光は局部の偏りについての情報を
与え、そして計算された距離がビート長に対応する。
この方法は、極めて精巧な装置に頼ることなく散乱放射
を検出するためには強力な光源(例えば50〜100m
W)を必要とするという不都合、及び、上記極大値の正
確な位置を検出するのは困難であるので、不正確な測定
をもたらすという不都合を有している。
N.チノン(Chinone)及びR.ウルリツヒ(Ulrich)によ
る論文“光フアイバにおける弾性−光学的な偏りの測定
(Elasto-optic polarization measurement in optical
fiber)”、オプチツクス・レターズ(Optics Letters)、
第6巻、第1号、1981年1月、第16頁〜第18頁
に記載されている別の方法は、強力な光源の使用及びフ
アイバのクラツデイングの除去を必要としていない。こ
の方法によると、横断方向の力がフアイバに加えられ、
偏りの成分がフアイバ軸に垂直な面内の力の方向の関数
として、フアイバの出口で測定される。力が加えられた
地点における偏りの値は、フアイバの出口で測定された
偏りの状態の値から誘導される。この方法は局部の偏り
の間接的な測定のみをもたらす。何故ならば、偏りの状
態は、力が加えられた地点からフアイバの出口までの間
に変化するからである。従つて、フアイバの偏りの挙動
についての数学的なモデルを仮定する必要があり、局部
の偏りの状態の値を得るべく、出口で測定された値はそ
のモデルによつて評価されなければならない。このた
め、この方法の正確さは、仮定したモデルの精度に依存
している。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は本発明の方法によつて克服され、本発明方
法は、強力な光源の使用及びフアイバのクラツデイング
の除去を必要とすることなく、局部の偏りの直接的な測
定が可能である。
本発明は、単一モード光フアイバにおける局部の偏りの
状態を検出する方法であつて、偏放射(polarized radia
tion)が該フアイバ内に放たれ且つ該フアイバの軸に垂
直な力を加えることによつて該フアイバ内に局在化した
変形が誘起される方法が提供され、該方法は、前記力
が、ファイバのコア部により導波される基本伝搬モード
から、ファイバのクラッド部を通して照射され、かつフ
ァイバに沿って伝搬する方向と直交する面において横断
方向へと散乱する二次伝搬モードへの結合(カップリン
グ)の帰因となるファイバの複屈折を引き起こす程度の
強さを有すること、及び前記パワー結合が原因で、前記
横断方向に散乱する放射の強度であって、該力の方向に
平行な局部の偏りの成分の振幅に比例する放射の強度を
測定することを特徴としている。
本発明は、局在化した変形が応力の方向に平行な局部の
偏りの成分に関するフアイバの誘導容量(guidance capa
city)の結果としての減少による、フアイバにおける複
屈折の変化を引き起こすという事実を利用している。そ
して、上記成分に実質的に比例する伝搬放射の一部が横
方向の散乱を介して抽出される。
測定から得られる情報は、散乱放射の1成分のみに関係
する。偏りの状態を正確に決定するため、垂直成分につ
いての情報を得ることも必要であろう。これは、先行す
る力に対して垂直な力によつて引き起こされる変形をフ
アイバに与え、この第2の擾乱によつて発生される散乱
放射の強度を測定することによつて得られ得る。
本発明の他の特徴によれば、応力地点がフアイバに沿つ
て移動させられ、応力地点の関数としての散乱放射の強
度が決定され、そして偏りのビート長が、散乱放射が同
じ強度を有する2つの連続する地点間の距離として決定
される。
測定は異なつた瞬間に繰り返されるのが好ましい。
分析される放射はフアイバの遮断波長よりも僅かに短い
波長を有するのが好ましい。これらの条件の下で、散乱
放射は応力地点からある距離だけ離れた地点で照射され
る。このことはビート長を測定する場合に好都合であ
る。何故ならば、検出器が応力を加える装置の移動を妨
げないように配設され得るからである。他方、偏りにつ
いての情報は常に応力地点に関連している。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明について説明する。な
お、第1図は本発明に係る測定装置の概略図であり、そ
して第2図は力を加えた地点の関数としての散乱光の強
度を示す図である。
第1図を参照するに、測定装置は準単色光源1、例えば
在来の1mWのHe−Neレーザを備えており、この光
源は、試験中のフアイバ2の遮断周波数よりも僅かに短
い波長(例えば約20ナノメータ弱)を有する放射を放
出する。光源1とフアイバ2との間には、グラン・テイ
ラープリズム3(又は類似装置)、四分の一波長板4及
び光学システム5が配設されており、光学システム5は
四分の一波長板4を離れる放射をフアイバ2の入口に集
める。グラン・テイラープリズム3及び四分の一波長板
4はフアイバ2の入口に円偏光放射を存在させる。これ
により、フアイバの複屈折軸の方向が如何にあろうと
も、それらの各々に沿つて伝達されるパワーは同じであ
る。
フアイバ2は、高複屈折(即ち偏り保存)フアイバであ
つてそのビート長が測定されるべきもの、又は在来の低
複屈折フアイバであつて局部の偏りが1箇所以上で観測
されるべきもののいずれでも良い。
ローラとして概略的に示されている、応力を加える機械
システム6はフアイバ2上で作用し、もつてフアイバの
一部分に一定の力が加えられ、その部分のフアイバ軸に
沿う直線サイズは高複屈折フアイバのビート長と比較し
て非常に小さく(代表的にビート長の1/100のオー
ダ)、そして力が加えられる地点はフアイバ軸に沿つて
移動させられる。機械システム6は、R.カルヴアニ(C
alvani)、R.カポーニ(Caponi)及びF.チステルニー
ノ(Cisternino)による論文“高精度フアイバ複屈折測定
用高速ヘテロダインマイケルスン旋光計(Fast heterody
ne Michelson polarimeter for high-precision-fiber
birefringence measurements)”、OFC/IOOC’
87、リノ(Reno)、1987年1月、論文(paper)TH
D4に記載されているシステムであつて良い。このシス
テムは遊びローラを備えており、この遊びローラは、フ
アイバ軸に垂直な水平軸と変形が点と見なされるような
直径(例えば1cmの直径)とを有し、レバーに装着さ
れ、そのレバーを介して搭載される重りによつてフアイ
バと接触させられている。レバーは枠に旋回可能に装着
されており、この枠は制御された状態で移動させられる
ことが可能であると共にフアイバを収納するV形溝を有
する基板を備えている。
機械システム6によつて引き起こされる変形は、フアイ
バのコア内を誘導される基本モードから照射され且つ横
方向に散乱される二次モードへのパワー結合を引き起こ
す程に十分に強くなければならない。これは0.1kgのオ
ーダの重量によつて達成され得る。
フアイバの近傍に配設されている検出器7は、散乱光を
集めると共に測定及び計算システム8と関連付けられて
おり、この測定及び計算システムは、集められた放射の
強度を測定し、それらからビート長(高複屈折フアイバ
の場合)を得、場合によつてはその挙動を表示し、且つ
機械システム6の移動を制御する。検出器7は、できる
だけ多くの散乱放射を集めるため、かなり広い面積を好
適に有しており、機械システム6からある距離だけ離隔
して配設されている。実際、光源の波長に対してなされ
る選択により、照射は応力地点から離れた所で起こる。
このように、検出器は機械システム6の移動を妨げるこ
とはなく、その移動は、高複屈折フアイバのビート長の
測定の場合、数センチメートルのオーダである。
上記の測定装置の操作は、上述したところのものから直
ちに演繹され得る。低複屈折フアイバの場合、機械シス
テム6が偏りの状態が観測される第1の地点に配置さ
れ、所定の重りがレバー上に置かれ、そしてフアイバ内
に誘起される擾乱に起因する散乱放射が検出器7によつ
て集められる。次いで、加えられた力の方向に平行な偏
り成分に比例する散乱放射の強度が、測定及び計算シス
テム8によって決定される。そして、機械システム6及
び検出器7は次の測定地点に移動させられ、そこで上記
の操作が繰り返される。各地点で異なつた重りを使用す
ることによつて種々の測定が行われる。フアイバの種々
の地点における偏りのゆらぎを検出するため、上記測定
は異なつた時刻に繰り返され得る。この情報は偏りの雑
音についての調査に有用である。
高複屈折フアイバにおける偏りのビート長の測定の場合
における操作も同様である。この場合、機械システム6
の段階的な移動は測定及び計算システム8によつて自動
的に制御される。システム8は各応力地点における強度
を測定し、散乱放射が同じ強度を有する2地点間の距離
としてのビート長LBを得る。この場合、検出器7は応
力地点から数センチメートルの一定の地点に配置され得
る。何故ならば、機械システムの全移動も又数センチメ
ートルであるからである。別のやり方として、応力地点
の近傍であつてそれからの距離が一定である地点で測定
を行うように、検出器は移動する機械システムと一体化
され得る。
この種のフアイバでは、測定に関わるフアイバの長さは
多数のビート長(高複屈折フアイバにおけるビート長は
1ミリメートルのオーダである)を含むであろうとし、
そしてシステム8は測定値の平均をビート長LBの値と
して供給するのであろう。従つて、フアイバに局在し得
る不均一性は補償され得る。もし測定装置において起こ
り得る系統誤差及び機械的な不正確さを補償することも
所望されるならば、測定は反対の方向又は異なつた重り
で繰り返され得、そして得られた値の平均が再び計算さ
れ得る。
更に、測定によつて得られた情報は、散乱放射の成分に
のみ関係している。もし垂直成分に関する情報も所望さ
れるならば、先行する力に垂直で且つ前記パワー結合を
引き起こすような強さを有する力を加えることにより、
フアイバ内に変形が誘起され得、そして上記の第2の変
形の効果として発生される散乱放射の強度が測定され
る。
上述した説明は非限定的な例としてのみ与えられてお
り、本発明の範囲から逸脱することなく変形及び変更が
可能であるということは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る測定装置の概略図、及び第2図は
力を加えた地点の関数としての散乱光の強度を示す図で
ある。 1……準単色光源、2……フアイバ 3……グラン・テイラープリズム 4……四分の一波長板 5……光学システム、6……機械システム 7……検出器 8……測定及び計算システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランセスコ・チステルニーノ イタリー国トリノ、チ・ソ・ラツコニーギ 155 (72)発明者 ジアンニ・コツパ イタリー国トリノ、ヴイア・カメラーナ 4 (56)参考文献 特開 昭62−299739(JP,A) 特開 昭61−210924(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一モード光フアイバにおける局部の偏り
    の状態を検出する方法であつて、偏放射が該フアイバ内
    に放たれ且つ該フアイバの軸に垂直な力を加えることに
    よつて該ファイバ内に局在化した変形が誘起されるもの
    において、 前記力が、ファイバのコア部により導波される基本伝搬
    モードから、ファイバのクラッド部を通して照射され、
    かつファイバに沿って伝搬する方向と直交する面におい
    て横断方向へと散乱する二次伝搬モードへの結合(カッ
    プリング)の帰因となるファイバの複屈折を引き起こす
    程度の強さを有すること、及び前記パワー結合が原因
    で、前記横断方向に散乱する放射の強度であって、該力
    の方向に平行な局部の偏りの成分の振幅に比例する放射
    の強度を測定することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】先行する前記力に垂直で且つ照射される二
    次モードへのパワー結合を引き起こすような第2の力を
    前記フアイバに加えることによつて横断方向に散乱する
    第2の放射が発生し、そしてその第2の散乱放射が測定
    される請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記強度の測定が、前記フアイバの異なつ
    た地点及び異なつた時刻に繰り返される請求項1又は2
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】散乱放射が同じ強度を有する2つの連続す
    る地点間の距離が測定され、該距離は偏りビート長を表
    す、高複屈折光フアイバの複屈折を測定するための請求
    項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】フアイバのより高次のモードの遮断波長よ
    りも僅かに短い波長を有する放射を用いることによつて
    前記測定が行われる請求項1〜4のいずれか一項に記載
    の方法。
JP63118421A 1987-05-20 1988-05-17 単一モード光フアイバにおける偏り及び複屈折を測定する方法 Expired - Lifetime JPH0643939B2 (ja)

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