JPH0656351B2 - 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 - Google Patents
単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置Info
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- JPH0656351B2 JPH0656351B2 JP62291962A JP29196287A JPH0656351B2 JP H0656351 B2 JPH0656351 B2 JP H0656351B2 JP 62291962 A JP62291962 A JP 62291962A JP 29196287 A JP29196287 A JP 29196287A JP H0656351 B2 JPH0656351 B2 JP H0656351B2
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- field diameter
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- mode optical
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単一モード光ファイバの遠視野像(far-field
pattern；FFP）を計測してモードフィールド径を求め
る測定装置に関し、特にその測定動作の高速化および高
精度化を図るとともに、装置の小型化を図ったものであ
る。
pattern；FFP）を計測してモードフィールド径を求め
る測定装置に関し、特にその測定動作の高速化および高
精度化を図るとともに、装置の小型化を図ったものであ
る。
第４図は従来のこの種単一モード光ファイバフィールド
径測定装置を示す。ここで、１は光源、２は測定に係る
被測定ファイバである。３はGe-APDなどの光電変換素子
（受光素子）で構成した受光器であり、不図示の走査機
構により、被測定ファイバ２の端部Ｏを中心として半径
Ｒの円弧状に走査される。４は受光器３からの信号を増
幅するロックインアンプやA/D 変換を行うA/D 変換器を
含む増幅部である。５は走査機構を制御して受光器３を
走査させると共に、増幅部４の出力に基づいて単一モー
ド光ファイバのモードフィールド径を演算するコンピュ
ータ、６は光源１および増幅部４の駆動信号を発生する
信号発生器である。
径測定装置を示す。ここで、１は光源、２は測定に係る
被測定ファイバである。３はGe-APDなどの光電変換素子
（受光素子）で構成した受光器であり、不図示の走査機
構により、被測定ファイバ２の端部Ｏを中心として半径
Ｒの円弧状に走査される。４は受光器３からの信号を増
幅するロックインアンプやA/D 変換を行うA/D 変換器を
含む増幅部である。５は走査機構を制御して受光器３を
走査させると共に、増幅部４の出力に基づいて単一モー
ド光ファイバのモードフィールド径を演算するコンピュ
ータ、６は光源１および増幅部４の駆動信号を発生する
信号発生器である。
第５図はこのような装置により測定されたFFP の一例を
示し、当該測定データが増幅部４でA/D 変換されてコン
ピュータ５により読取られる。そして、コンピュータ５
は次式(1) に基づいてモードフィールド径2Wを演算し、
出力する。
示し、当該測定データが増幅部４でA/D 変換されてコン
ピュータ５により読取られる。そして、コンピュータ５
は次式(1) に基づいてモードフィールド径2Wを演算し、
出力する。
ただし、λは光源１の波長である。
第４図示の構成において、受光器３が走査される円弧状
の走査半径（すなわちファイバ２の一端と受光器３との
間隔）Ｒは、従来経験的に80mm程度とされていた（電気
通信研究所、研究実用化報告Vol.35,No.7,1986の第736
頁）。
の走査半径（すなわちファイバ２の一端と受光器３との
間隔）Ｒは、従来経験的に80mm程度とされていた（電気
通信研究所、研究実用化報告Vol.35,No.7,1986の第736
頁）。
第６図は、この半径Ｒとモードフィールド測定値の関係
を示す。ここで、受光器３としては公称80μｍφの受光
面をもつInGaAs-PINダイオードを用いた。図中ドットで
示すものは測定値であり、Ｒ≧50mmで測定値は飽和して
いる。したがって、第４図示の測定装置においてＲ＝80
mmの採用は妥当である。
を示す。ここで、受光器３としては公称80μｍφの受光
面をもつInGaAs-PINダイオードを用いた。図中ドットで
示すものは測定値であり、Ｒ≧50mmで測定値は飽和して
いる。したがって、第４図示の測定装置においてＲ＝80
mmの採用は妥当である。
一方、同図中の実線はフレネル回折積分、すなわち （但し(2) 式において∫ｒ，∫ は極座標表示による受
光面内積分、ａは受光器半径、J0はＯ次ベッセル関数、
ρは被測定ファイバ半径座標値、ｋ＝２π／λであ
る。） による計算値を示す。なお、計算ではモードフィールド
直径１０μｍのガウス界を考えており、計算ではＲ≧10
mmで飽和している。この実験値と計算値とのずれの原因
を考察し結果、受光素子の有効受光面積は一般に公称値
より大きいことが判明した。
光面内積分、ａは受光器半径、J0はＯ次ベッセル関数、
ρは被測定ファイバ半径座標値、ｋ＝２π／λであ
る。） による計算値を示す。なお、計算ではモードフィールド
直径１０μｍのガウス界を考えており、計算ではＲ≧10
mmで飽和している。この実験値と計算値とのずれの原因
を考察し結果、受光素子の有効受光面積は一般に公称値
より大きいことが判明した。
第７図は受光面感度分布の測定例を示す。受光素子は公
称受光面外でも感度をもつので、受光器３として用いた
場合、等価的に大受光面積を有する受光器となることに
なる。従って半径Ｒをより大としないとF（θ）の測定
誤差が大きくなるものと考えられる。
称受光面外でも感度をもつので、受光器３として用いた
場合、等価的に大受光面積を有する受光器となることに
なる。従って半径Ｒをより大としないとF（θ）の測定
誤差が大きくなるものと考えられる。
従って、第４図示の構成では、誤差低減のためには半径
Ｒを大とし、より大きな光学系を要するという問題点が
生じる。加えて、第４図示の構成には、半径Ｒの増大に
従って、良好な信号雑音比（S/N比）を確保すべくロッ
クインアンプが用いられている。このため、測定値が安
定するまでに時間を要し、１回の測定当り10分前後の時
間が必要となる問題があった。さらに加えて、受光素子
の公称径以外の部分の光学感度は通常仕様化されておら
ず、R に関する誤差補償のためには受光素子の面感度分
布を調べる選別やテストが必要となるという問題点もあ
った。
Ｒを大とし、より大きな光学系を要するという問題点が
生じる。加えて、第４図示の構成には、半径Ｒの増大に
従って、良好な信号雑音比（S/N比）を確保すべくロッ
クインアンプが用いられている。このため、測定値が安
定するまでに時間を要し、１回の測定当り10分前後の時
間が必要となる問題があった。さらに加えて、受光素子
の公称径以外の部分の光学感度は通常仕様化されておら
ず、R に関する誤差補償のためには受光素子の面感度分
布を調べる選別やテストが必要となるという問題点もあ
った。
本発明の目的は、このような受光素子の面感度分布に依
存する誤差要因を低減し、かつ被測定ファイバ端面とセ
ンサとの間隔Ｒを減少させることにより、小型にして高
速度のモードフィールド径測定が可能な単一モード光フ
ァイバのモードフィールド径測定装置を提供することに
ある。
存する誤差要因を低減し、かつ被測定ファイバ端面とセ
ンサとの間隔Ｒを減少させることにより、小型にして高
速度のモードフィールド径測定が可能な単一モード光フ
ァイバのモードフィールド径測定装置を提供することに
ある。
そのために、本発明は、単一モード光ファイバの一端か
らの出射光を受容するセンサを具え、センサを一端に対
して走査させて単一モード光ファイバの遠視野像を計測
することにより、単一モード光ファイバのモードフィー
ルド径を測定する単一モードファイバのモードフィール
ド径測定装置において、センサを、少くとも一端が単一
モード光ファイバの一端に対して走査される計測用光フ
ァイバと、計測用光ファイバの他端に結合した光電変換
素子から成る受光部材とで構成したことを特徴とするも
のである。
らの出射光を受容するセンサを具え、センサを一端に対
して走査させて単一モード光ファイバの遠視野像を計測
することにより、単一モード光ファイバのモードフィー
ルド径を測定する単一モードファイバのモードフィール
ド径測定装置において、センサを、少くとも一端が単一
モード光ファイバの一端に対して走査される計測用光フ
ァイバと、計測用光ファイバの他端に結合した光電変換
素子から成る受光部材とで構成したことを特徴とするも
のである。
本発明では、遠視野像(FFP) の測定に、従来のように受
光部材を直接用いるのではなく、計測用光ファイバを介
して測定を行う。これにより、光電変換素子の受光面感
度分布特性が保障され、されにこれによってＲ値も従来
の数分の１に短縮できることになる。
光部材を直接用いるのではなく、計測用光ファイバを介
して測定を行う。これにより、光電変換素子の受光面感
度分布特性が保障され、されにこれによってＲ値も従来
の数分の１に短縮できることになる。
以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す。ここで、第４図
と同様に構成できる各部については対応個所に同一符号
を付してその説明は省略する。本例に係る装置では、第
４図示の従来例のように被測定ファイバ２の端部Ｏより
発せられる光を受光器３に直接受光するのではなく、計
測用光ファイバ７を介して受光するようにしてある。こ
のために、円弧状走査を行う走査機構には治具7′によ
り計測用光ファイバ７の一端を固定して当該端面が該測
定ファイバ２の光軸に対して円弧状に走査されるように
するとともに、計測用光ファイバ７の他端面を受光器３
に光学的に結合させてある。そして、受光器出力をアン
プ８により増幅し、これをデジタルボルトメータ９を介
してコンピュータ５に入力することにより、FFP の測定
ないしモードフィールドの演算を行う。
と同様に構成できる各部については対応個所に同一符号
を付してその説明は省略する。本例に係る装置では、第
４図示の従来例のように被測定ファイバ２の端部Ｏより
発せられる光を受光器３に直接受光するのではなく、計
測用光ファイバ７を介して受光するようにしてある。こ
のために、円弧状走査を行う走査機構には治具7′によ
り計測用光ファイバ７の一端を固定して当該端面が該測
定ファイバ２の光軸に対して円弧状に走査されるように
するとともに、計測用光ファイバ７の他端面を受光器３
に光学的に結合させてある。そして、受光器出力をアン
プ８により増幅し、これをデジタルボルトメータ９を介
してコンピュータ５に入力することにより、FFP の測定
ないしモードフィールドの演算を行う。
第２図は第１図示の装置を用いて計測を行ったときの半
径Ｒとモードフィールド直径の測定誤差との関係を示
す。この実験では、コア直径80μｍ、Δｎ＝1.1%の計測
用光ファイバ７を用いた。また、図には、受光面直径80
μｍのInGaAS-PINダイオードで構成された受光器３を有
し、被測定ファイバ２より直接受光を行う形態の従来例
によるデータを参考のために併記してある。
径Ｒとモードフィールド直径の測定誤差との関係を示
す。この実験では、コア直径80μｍ、Δｎ＝1.1%の計測
用光ファイバ７を用いた。また、図には、受光面直径80
μｍのInGaAS-PINダイオードで構成された受光器３を有
し、被測定ファイバ２より直接受光を行う形態の従来例
によるデータを参考のために併記してある。
第２図より明らかなように、第１図示の構成により得た
実測値（破線）とフレネル回折積分による計算値（実
線）とは比較的一致しており（同図におけるＤ＝80μｍ
φSIの曲線）、モードフィールド直径測定値はR ≧約5m
m で飽和している。
実測値（破線）とフレネル回折積分による計算値（実
線）とは比較的一致しており（同図におけるＤ＝80μｍ
φSIの曲線）、モードフィールド直径測定値はR ≧約5m
m で飽和している。
この結果、従来例によるものに比較して、Ｒを1/10程度
に設定しても問題がなく、装置の高速化、小型化に貢献
できることになる。また、一般の受光素子を直接利用す
る場合に比較して、受光面感度分布のチェック作業など
が不要であり、しかも測定を高精度化できる利点もあ
る。半径Ｒが1/10になると信号光パワ密度は100 倍にな
りS/N 比の極めて良好なシステム構成が可能となる。当
然、従来例において用いられたロックインアンプも不要
となり、Ｒ＝10mmとして実測した場合、測定時間は約１
分となって10倍の高速化が達成された。
に設定しても問題がなく、装置の高速化、小型化に貢献
できることになる。また、一般の受光素子を直接利用す
る場合に比較して、受光面感度分布のチェック作業など
が不要であり、しかも測定を高精度化できる利点もあ
る。半径Ｒが1/10になると信号光パワ密度は100 倍にな
りS/N 比の極めて良好なシステム構成が可能となる。当
然、従来例において用いられたロックインアンプも不要
となり、Ｒ＝10mmとして実測した場合、測定時間は約１
分となって10倍の高速化が達成された。
なお、計測用光ファイバ７としては、入射角度感度分布
が良好なステップ型ファイバが望ましく、さらにその開
口数も大きい方が望ましい。
が良好なステップ型ファイバが望ましく、さらにその開
口数も大きい方が望ましい。
第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、本例では
円弧状走査機構に換えて、パルスモータまたはサーボモ
ータ等を駆動源に有し、計測用光ファイバ７の端面を直
線状に走査させる走査機構10を設けてある。そして本例
では、FFP を次式(3) により補正する。
円弧状走査機構に換えて、パルスモータまたはサーボモ
ータ等を駆動源に有し、計測用光ファイバ７の端面を直
線状に走査させる走査機構10を設けてある。そして本例
では、FFP を次式(3) により補正する。
F（θ）＝F′（θ)・[(R2+d2)/R2]・（1/cosθ） (3) ここで、F′（ θ）は測定値、ｄは被測定ファイバ２
の光軸と測定用ファイバ７の光軸との隔り距離であり、
[(R2+d2)/R2]項は、光線密度逆自乗則補正項、（1/cos
θ）項は測定用光ファイバ受光端面の角度補正項であ
る。
の光軸と測定用ファイバ７の光軸との隔り距離であり、
[(R2+d2)/R2]項は、光線密度逆自乗則補正項、（1/cos
θ）項は測定用光ファイバ受光端面の角度補正項であ
る。
本例に係る構成によると、円弧スキャンを行わないの
で、構成が極めて簡単かつ容易となり、装置を廉価に構
成できる利点がある。また、ファイバ端面間距離Ｒは10
mm程度で十分であるので、走査幅は、被測定光の拡がり
角度最大値を0.2radとすると、±2mm 程度が可動範囲の
小型の走査機構10を用いることが可能となり、測定光学
系の小型化に貢献できる。このため、単一モード光ファ
イバの出荷検査時に必要とされる他の検査項目（損失、
分散など）の測定装置と組合せて、小型で高速な自動検
査システム構築にも適する利点が生じる。
で、構成が極めて簡単かつ容易となり、装置を廉価に構
成できる利点がある。また、ファイバ端面間距離Ｒは10
mm程度で十分であるので、走査幅は、被測定光の拡がり
角度最大値を0.2radとすると、±2mm 程度が可動範囲の
小型の走査機構10を用いることが可能となり、測定光学
系の小型化に貢献できる。このため、単一モード光ファ
イバの出荷検査時に必要とされる他の検査項目（損失、
分散など）の測定装置と組合せて、小型で高速な自動検
査システム構築にも適する利点が生じる。
以上説明したように、本発明によれば、受光器を構成す
る受光素子の受光面感度分布に依存しないFFP 測定が可
能となり、小型にして高速かつ高精度の測定が可能な単
一モード光ファイバのモードフィールド測定装置を実現
できる利点がある。
る受光素子の受光面感度分布に依存しないFFP 測定が可
能となり、小型にして高速かつ高精度の測定が可能な単
一モード光ファイバのモードフィールド測定装置を実現
できる利点がある。
第１図は本発明単一モード光ファイバのモードフィール
ド径測定装置の第１の実施例を示すブロック図 第２図は第１図示の実施例によるモードフィールド径測
定値の走査半径Ｒに対する依存性を説明するための線
図、 第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第４図は従来の単一モード光ファイバのモードフィール
ド径測定装置の構成を示すブロック図、 第５図は単一モード光ファイバの遠視野像(FFP) の一例
を示す線図、 第６図は単一モード光ファイバのモードフィールド径の
第４図示の従来例による測定実験値と計算値とを説明す
るための説明図、 第７図は受光器として用いられる受光素子の受光面感度
分布の一例を示す説明図である。 １……光源、 ２……被測定ファイバ、 ３……受光器、 ４……増幅部、 ５……コンピュータ、 ６……信号発生器、 ７……計測用光ファイバ、 ８……アンプ、 ９……デジタルボルトメータ、 10……直線状走査機構。
ド径測定装置の第１の実施例を示すブロック図 第２図は第１図示の実施例によるモードフィールド径測
定値の走査半径Ｒに対する依存性を説明するための線
図、 第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第４図は従来の単一モード光ファイバのモードフィール
ド径測定装置の構成を示すブロック図、 第５図は単一モード光ファイバの遠視野像(FFP) の一例
を示す線図、 第６図は単一モード光ファイバのモードフィールド径の
第４図示の従来例による測定実験値と計算値とを説明す
るための説明図、 第７図は受光器として用いられる受光素子の受光面感度
分布の一例を示す説明図である。 １……光源、 ２……被測定ファイバ、 ３……受光器、 ４……増幅部、 ５……コンピュータ、 ６……信号発生器、 ７……計測用光ファイバ、 ８……アンプ、 ９……デジタルボルトメータ、 10……直線状走査機構。
Claims (4)
- 【請求項１】単一モード光ファイバの一端からの出射光
を受容するセンサを具え、該センサを前記一端に対して
走査させて前記単一モード光ファイバの遠視野像を計測
することにより、前記単一モード光ファイバのモードフ
ィールド径を測定する単一モード光ファイバのモードフ
ィールド径測定装置において、 前記センサを、少くとも一端が前記単一モード光ファイ
バの前記一端に対して走査される計測用光ファイバと、
該計測用光ファイバの他端に結合した光電変換素子から
成る受光部材とで構成したことを特徴とする単一モード
光ファイバのモードフィールド径測定装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の単一モード光
ファイバのモードフィールド径測定装置において、前記
計測用光ファイバを段階型屈折率分布を有するものとし
たことを特徴とする単一モード光ファイバのモードフィ
ールド径測定装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置
において、前記計測用光ファイバの前記一端を、前記単
一モード光ファイバの前記一端を中心として円弧状に走
査することにより前記遠視野像を計測するようにしたこ
とを特徴とする単一モード光ファイバのモードフィール
ド径測定装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置
において、前記計測用光ファイバの前記一端の光軸を前
記単一モード光ファイバの前記一端の光軸と平行に保っ
て走査させて空間パワ分布を測定し、前記単一モード光
ファイバの前記一端と前記計測用光ファイバの前記一端
との距離と、前記単一モード光ファイバの前記一端の中
心からみた前記計測用光ファイバの前記一端の中心の光
軸に対する仰角とによって光パワ分布を補正することに
より、前記遠視野像を求めるようにしたことを特徴とす
る単一モード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 |
|---|---|---|---|
| JP62291962A JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291962A JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134225A JPH01134225A (ja) | 1989-05-26 |
| JPH0656351B2 true JPH0656351B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17775717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291962A Expired - Lifetime JPH0656351B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 単一モード光ファイバのモードフィールド径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656351B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020136490A1 (en) * | 2001-01-24 | 2002-09-26 | Nan Zhang | MEMS optical switch including tapered fiber with hemispheric lens |
| JP5966672B2 (ja) * | 2012-06-27 | 2016-08-10 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ測定方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6154422A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバのモ−ドフイ−ルド径測定方法および装置 |
| JPS6168532A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバのスポツトサイズ測定方法 |
| JPS6191538A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単一モ−ド光フアイバのスポツトサイズ測定方法 |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62291962A patent/JPH0656351B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01134225A (ja) | 1989-05-26 |
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