JP2002303741A - シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法 - Google Patents
シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法Info
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバの片端のみからのOTDR測定によ
り、容易に伝送損失不具合箇所を特定化できるシングル
モード光ファイバを提供すること、またこのような光フ
ァイバを作製するための光ファイバ用母材並びにその評
価方法を提供する。 【構成】 本発明のシングルモード光ファイバ用母材
は、円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状のクラッド
から構成され、該コア、クラッドの屈折率をそれぞれ順
にｎ1，ｎ2とするとき、次式で表される比屈折率差Δn
の変動量が長手方向において６％以下であることを特徴
としている。
り、容易に伝送損失不具合箇所を特定化できるシングル
モード光ファイバを提供すること、またこのような光フ
ァイバを作製するための光ファイバ用母材並びにその評
価方法を提供する。 【構成】 本発明のシングルモード光ファイバ用母材
は、円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状のクラッド
から構成され、該コア、クラッドの屈折率をそれぞれ順
にｎ1，ｎ2とするとき、次式で表される比屈折率差Δn
の変動量が長手方向において６％以下であることを特徴
としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シングルモード光
ファイバに係り、特には、OTDR（Optical Time Domain
Refractometory）法による光パルス試験器を用いた波形
測定によって、光ファイバの長手方向での伝送損失不具
合箇所を特定可能なシングルモード光ファイバ及びそれ
を作製するための光ファイバ用母材並びにその評価方法
に関する。
ファイバに係り、特には、OTDR（Optical Time Domain
Refractometory）法による光パルス試験器を用いた波形
測定によって、光ファイバの長手方向での伝送損失不具
合箇所を特定可能なシングルモード光ファイバ及びそれ
を作製するための光ファイバ用母材並びにその評価方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバの伝送損失を測定する手法の
一つに、カットバック法がある。この方法は、長尺の光
ファイバの片端に所定の波長の光を入射し、他端から出
射した光のパワーを測定する。次に、この光ファイバの
入射端側の約２ｍを切り出し、切り出した光ファイバに
ついても同様に出射光のパワーを測定し、両パワーの差
を求め、得られたパワー差分を、測定していない残りの
長尺光ファイバの伝送損失とするものである。この方法
では、光ファイバの全長に対する平均的な伝送損失を正
確に測定できる反面、光ファイバの長手方向にわたる伝
送損失の分布状況を知ることはできない。仮に伝送損失
が高く出た場合、それが光ファイバ全長にわたって伝送
損失が高くなっているのか、あるいは一部分に伝送損失
の高い部分があるのか、その位置は何処なのか、といっ
た情報は得られないという欠点がある。
一つに、カットバック法がある。この方法は、長尺の光
ファイバの片端に所定の波長の光を入射し、他端から出
射した光のパワーを測定する。次に、この光ファイバの
入射端側の約２ｍを切り出し、切り出した光ファイバに
ついても同様に出射光のパワーを測定し、両パワーの差
を求め、得られたパワー差分を、測定していない残りの
長尺光ファイバの伝送損失とするものである。この方法
では、光ファイバの全長に対する平均的な伝送損失を正
確に測定できる反面、光ファイバの長手方向にわたる伝
送損失の分布状況を知ることはできない。仮に伝送損失
が高く出た場合、それが光ファイバ全長にわたって伝送
損失が高くなっているのか、あるいは一部分に伝送損失
の高い部分があるのか、その位置は何処なのか、といっ
た情報は得られないという欠点がある。
【０００３】一方、長手方向の伝送損失情報を得る手段
として、OTDR法が挙げられる。この方法は、光ファイバ
の片端から所定の波長のパルス光を入射し、光ファイバ
の入射端面からの距離ｚの位置から戻ってくるレーリー
散乱光（以下、後方散乱光という）を観測することによ
り、光ファイバの伝送損失を測定する方法である。後方
散乱光強度P(λ,z)は、次の［数７］式で求められる。
として、OTDR法が挙げられる。この方法は、光ファイバ
の片端から所定の波長のパルス光を入射し、光ファイバ
の入射端面からの距離ｚの位置から戻ってくるレーリー
散乱光（以下、後方散乱光という）を観測することによ
り、光ファイバの伝送損失を測定する方法である。後方
散乱光強度P(λ,z)は、次の［数７］式で求められる。
【０００４】
【数７】 上式において、Ｐ0は入射端（z＝0）における伝搬光の
強度、αはレーリー散乱係数、Ｂは後方散乱光捕集係
数、γは局所的な伝送損失を示す。この［数７］式を対
数値に変換しdBスケールで表現すると［数８］式とな
り、後方散乱光強度Ｓ(λ,z)は、光ファイバの長手方向
の位置によって変化する。
強度、αはレーリー散乱係数、Ｂは後方散乱光捕集係
数、γは局所的な伝送損失を示す。この［数７］式を対
数値に変換しdBスケールで表現すると［数８］式とな
り、後方散乱光強度Ｓ(λ,z)は、光ファイバの長手方向
の位置によって変化する。
【０００５】
【数８】 ただし、長手方向に伝送損失が比較的安定した光ファイ
バの場合、レーリー散乱係数αは長手方向の位置に依ら
ずほぼ一定とした。
バの場合、レーリー散乱係数αは長手方向の位置に依ら
ずほぼ一定とした。
【０００６】典型的なOTDR測定の結果を図１に示す。後
方散乱光強度(Ｓ(λ,z))が単調に減少している部分は、
伝送損失特性が安定していることを示している。10,000
ｍ付近での曲線の屈折は、この付近で急激に伝送損失が
上昇していることを示している。伝送損失が上昇する原
因としては、光ファイバがこの部分で強い応力を受けて
マイクロベンディング・ロスが生じている、あるいは２
本の光ファイバを接続した際の接続点である等、種々考
えられる。いずれにせよ、このような伝送損失の高い領
域は光信号の伝送上望ましくない領域であり、伝送損失
が大きい場合にはこの領域部分の光ファイバを敷設しな
おすとか、接続しなおす等の対策が必要となる。
方散乱光強度(Ｓ(λ,z))が単調に減少している部分は、
伝送損失特性が安定していることを示している。10,000
ｍ付近での曲線の屈折は、この付近で急激に伝送損失が
上昇していることを示している。伝送損失が上昇する原
因としては、光ファイバがこの部分で強い応力を受けて
マイクロベンディング・ロスが生じている、あるいは２
本の光ファイバを接続した際の接続点である等、種々考
えられる。いずれにせよ、このような伝送損失の高い領
域は光信号の伝送上望ましくない領域であり、伝送損失
が大きい場合にはこの領域部分の光ファイバを敷設しな
おすとか、接続しなおす等の対策が必要となる。
【０００７】ところで、OTDR法による伝送損失の測定
（以下、OTDR測定という）は、片端のみからでは正しい
測定ができないことが知られている。すなわち、上記
［数７］式から明らかなように、後方散乱光の強度に影
響する因子は、伝送損失γ（ｚ）だけではなく、後方散
乱光の補修係数Ｂ（ｚ）が変動している場合にも類似し
た波形変動が生じる。そのため、伝送損失を正しく測定
するためには、光ファイバの両端から波形測定を行い、
下記の［数９］式，［数１０］式から、補修係数Ｂ成分
を相殺し、伝送損失γ成分だけを取り出した［数１１］
式のD(ｚ)で評価する必要がある。
（以下、OTDR測定という）は、片端のみからでは正しい
測定ができないことが知られている。すなわち、上記
［数７］式から明らかなように、後方散乱光の強度に影
響する因子は、伝送損失γ（ｚ）だけではなく、後方散
乱光の補修係数Ｂ（ｚ）が変動している場合にも類似し
た波形変動が生じる。そのため、伝送損失を正しく測定
するためには、光ファイバの両端から波形測定を行い、
下記の［数９］式，［数１０］式から、補修係数Ｂ成分
を相殺し、伝送損失γ成分だけを取り出した［数１１］
式のD(ｚ)で評価する必要がある。
【０００８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、線引き
直後のボビンに巻かれた状態の光ファイバであれば、両
端からのOTDR測定も可能であるが、この光ファイバをケ
ーブル化して敷設されるときには数十ｋｍのほぼ直線状
となるため、この場合、両端からのOTDR測定は極めて困
難となる。このため、実際の敷設現場では片端のみから
の測定で、伝送損失不具合箇所を特定する必要が生じる
が、片端からの測定では伝送損失が実際には小さい場合
においても、捕集係数Ｂの変動によって生じる変動部分
まで、伝送損失不具合部分として過大評価されることが
ある。
直後のボビンに巻かれた状態の光ファイバであれば、両
端からのOTDR測定も可能であるが、この光ファイバをケ
ーブル化して敷設されるときには数十ｋｍのほぼ直線状
となるため、この場合、両端からのOTDR測定は極めて困
難となる。このため、実際の敷設現場では片端のみから
の測定で、伝送損失不具合箇所を特定する必要が生じる
が、片端からの測定では伝送損失が実際には小さい場合
においても、捕集係数Ｂの変動によって生じる変動部分
まで、伝送損失不具合部分として過大評価されることが
ある。
【００１０】そこで、本発明は、光ファイバの片端のみ
からのOTDR測定により、容易に伝送損失不具合箇所を特
定化できるシングルモード光ファイバを提供すること、
またこのような光ファイバを作製するための光ファイバ
用母材並びにその評価方法を提供することを課題として
いる。
からのOTDR測定により、容易に伝送損失不具合箇所を特
定化できるシングルモード光ファイバを提供すること、
またこのような光ファイバを作製するための光ファイバ
用母材並びにその評価方法を提供することを課題として
いる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１のシングルモー
ド光ファイバ用母材は、円柱状のコア及びこれを取り巻
く円筒状のクラッドから構成され、該コア、クラッドの
屈折率をそれぞれ順にｎ1，ｎ2とするとき、次式で表さ
れる比屈折率差Δnの変動量が長手方向において６％以
下であることを特徴としている。
ド光ファイバ用母材は、円柱状のコア及びこれを取り巻
く円筒状のクラッドから構成され、該コア、クラッドの
屈折率をそれぞれ順にｎ1，ｎ2とするとき、次式で表さ
れる比屈折率差Δnの変動量が長手方向において６％以
下であることを特徴としている。
【数１２】
【００１２】請求項２に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、比
屈折率差Δnの変動量が長手方向において６％以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、比
屈折率差Δnの変動量が長手方向において６％以下であ
ることを特徴としている。
【００１３】請求項３に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置での後方
散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置での後方
散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ以下であ
ることを特徴としている。
【数１３】
【００１４】請求項４に記載のシングルモード光ファイ
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ(λ,z)
をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ(λ,z)
をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
【数１４】 請求項５に記載のシングルモード光ファイバは、前記λ
1, λ2の２波長がそれぞれ1310ｎｍ,1550ｎｍであると
き、Ｉ(λ1,z)＝0.8×Ｉ(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
1, λ2の２波長がそれぞれ1310ｎｍ,1550ｎｍであると
き、Ｉ(λ1,z)＝0.8×Ｉ(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
【００１５】また、請求項６に記載のシングルモード光
ファイバ用ガラス母材は、円柱状のコア及びこれを取り
巻く円筒状のクラッドから構成され、該コアの長手方向
におけるコア直径の変動量が７％以下であることを特徴
としている。
ファイバ用ガラス母材は、円柱状のコア及びこれを取り
巻く円筒状のクラッドから構成され、該コアの長手方向
におけるコア直径の変動量が７％以下であることを特徴
としている。
【００１６】請求項７に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、長
手方向におけるコア直径の変動量が７％以下であること
を特徴としている。
バは、請求項6に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、長
手方向におけるコア直径の変動量が７％以下であること
を特徴としている。
【００１７】請求項８に記載のシングルモード光ファイ
バは、請求項６に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置での後方
散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ以下であ
ることを特徴としている。
バは、請求項６に記載のシングルモード光ファイバ用ガ
ラス母材を線引きして作製した光ファイバであって、OT
DR法により光パルス試験器を用いて波形測定を行い、入
射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLとしたと
き、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置での後方
散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面ま
での後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式
で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ以下であ
ることを特徴としている。
【数１５】
【００１８】請求項９に記載のシングルモード光ファイ
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ(λ,z)
をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
バは、OTDR法により光パルス試験器を用いて波長λ1及
びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行な
い、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ(λ,z)
をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、次式で
表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なくとも一
部に存在するとされる。
【数１６】 請求項１０に記載のシングルモード光ファイバは、λ1,
λ2の２波長がそれぞれ順に1310ｎｍ,1550ｎｍである
とき、Ｉ(λ1,z)＝2×Ｉ(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
λ2の２波長がそれぞれ順に1310ｎｍ,1550ｎｍである
とき、Ｉ(λ1,z)＝2×Ｉ(λ2,z) の関係を満たす領域が
光ファイバの長手方向の少なくとも一部に存在する。
【００１９】本発明のシングルモード光ファイバの評価
方法は、OTDR法により光パルス試験器を用いて、波長λ
1及びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行
い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファイバの入
射端面からの距離ｚの位置での後方散乱光強度をＳ
1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面までの後方散乱光
強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式で表される波形
の変動量Ｉ(λ,z)を求め、波長λ1の変動量Ｉ(λ1,z)と
波長λ2の変動量Ｉ(λ2,z) との大小を比較して評価す
るものである。
方法は、OTDR法により光パルス試験器を用いて、波長λ
1及びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を行
い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファイバの入
射端面からの距離ｚの位置での後方散乱光強度をＳ
1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面までの後方散乱光
強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式で表される波形
の変動量Ｉ(λ,z)を求め、波長λ1の変動量Ｉ(λ1,z)と
波長λ2の変動量Ｉ(λ2,z) との大小を比較して評価す
るものである。
【数１７】
【００２０】
【発明の実施の形態】光ファイバの伝送損失上の不具合
要因の一つにマクロベンディング損失がある。これは、
光ファイバに１〜数十ｍｍオーダーの曲げが加えられた
際に、伝搬する光の一部が外部に放出される現象で、伝
送損失として観測される。この損失の程度は、光ファイ
バの屈折率分布状態や曲げの大きさによって異なるが、
一般には曲げ半径が小さいほど、曲げられた区間が長い
ほど、カットオフ波長が小さいほど、モードフィールド
径が大きいほど、さらに伝送波長が長いほど大きくなる
傾向がある。国際規格であるITU−T（Telecommunicatio
n Standardization Sector of International Telecomm
unication Union）のＧ.652によると、直径32ｍｍφ×
１周の曲げに対するマクロベンディング損失が１dB以下
であることが要求されている。
要因の一つにマクロベンディング損失がある。これは、
光ファイバに１〜数十ｍｍオーダーの曲げが加えられた
際に、伝搬する光の一部が外部に放出される現象で、伝
送損失として観測される。この損失の程度は、光ファイ
バの屈折率分布状態や曲げの大きさによって異なるが、
一般には曲げ半径が小さいほど、曲げられた区間が長い
ほど、カットオフ波長が小さいほど、モードフィールド
径が大きいほど、さらに伝送波長が長いほど大きくなる
傾向がある。国際規格であるITU−T（Telecommunicatio
n Standardization Sector of International Telecomm
unication Union）のＧ.652によると、直径32ｍｍφ×
１周の曲げに対するマクロベンディング損失が１dB以下
であることが要求されている。
【００２１】さらに、光ファイバの伝送損失上の不具合
要因には接続損失がある。これは主に２本の光ファイバ
の接続部分において、両光ファイバのパワー分布の重な
りが一致しない場合に生じる。原因としては光ファイバ
のコアの軸ずれが挙げられる。例えば、典型的なシング
ルモード光ファイバ（ステップ型屈折率分布、モードフ
ィールド径MFD＝9.2μｍ）の場合、コア軸を互いに１μ
ｍずらして接続した場合、0.2 dBもの接続損失が生じ
る。本発明は、損失が0.1 dB程度以上となる伝送損失の
不具合箇所を、OTDR測定で片端からの入射光測定により
容易に検出できるように、光ファイバ自体に工夫を加え
たものである。
要因には接続損失がある。これは主に２本の光ファイバ
の接続部分において、両光ファイバのパワー分布の重な
りが一致しない場合に生じる。原因としては光ファイバ
のコアの軸ずれが挙げられる。例えば、典型的なシング
ルモード光ファイバ（ステップ型屈折率分布、モードフ
ィールド径MFD＝9.2μｍ）の場合、コア軸を互いに１μ
ｍずらして接続した場合、0.2 dBもの接続損失が生じ
る。本発明は、損失が0.1 dB程度以上となる伝送損失の
不具合箇所を、OTDR測定で片端からの入射光測定により
容易に検出できるように、光ファイバ自体に工夫を加え
たものである。
【００２２】次に、図２〜４にもとづきOTDR測定法の実
際について説明する。なお、図２〜４（c）において、
縦軸は後方散乱光強度であり、横軸は光ファイバの入射
端面からの距離ｚである。ただし、図４（ｄ）の縦軸は
捕集係数Ｂの変動分Ｉ(λ,z)であり、図４（ｅ）の縦軸
はMFD値である。光ファイバの全長にわたって伝送損失
が一定の場合は、図２に示すようなＳ(λ,z)が直線的に
単調に減少する測定波形が得られる。さて、光ファイバ
の一部に伝送損失の高い部分が存在する場合、図３の
（ａ），（ｂ）に示すような測定波形が得られる。ここ
で（ａ）は光ファイバの一端から測定した波形であり、
（ｂ）は他端から測定した波形である。次に、図３
（ｂ）の波形を左右逆にプロットして、Ｓ(λ, z−L)を
求めたものが図３（ｃ）である。このようにして得られ
た図３（ａ）と図３（ｃ）から、［数１１］式によりＤ
(ｚ)を求めると図３（ｄ）が得られる。図３（ｄ）にお
いては、Ｘ部分の傾斜が大きくなっており、この位置で
確かに伝送損失が大きいことが確認される。
際について説明する。なお、図２〜４（c）において、
縦軸は後方散乱光強度であり、横軸は光ファイバの入射
端面からの距離ｚである。ただし、図４（ｄ）の縦軸は
捕集係数Ｂの変動分Ｉ(λ,z)であり、図４（ｅ）の縦軸
はMFD値である。光ファイバの全長にわたって伝送損失
が一定の場合は、図２に示すようなＳ(λ,z)が直線的に
単調に減少する測定波形が得られる。さて、光ファイバ
の一部に伝送損失の高い部分が存在する場合、図３の
（ａ），（ｂ）に示すような測定波形が得られる。ここ
で（ａ）は光ファイバの一端から測定した波形であり、
（ｂ）は他端から測定した波形である。次に、図３
（ｂ）の波形を左右逆にプロットして、Ｓ(λ, z−L)を
求めたものが図３（ｃ）である。このようにして得られ
た図３（ａ）と図３（ｃ）から、［数１１］式によりＤ
(ｚ)を求めると図３（ｄ）が得られる。図３（ｄ）にお
いては、Ｘ部分の傾斜が大きくなっており、この位置で
確かに伝送損失が大きいことが確認される。
【００２３】一方、捕集係数Ｂが変化している部分が存
在する光ファイバの場合には、図４の（ａ）、（ｂ）に
示す様な測定波形が得られる。なお、（ａ）は光ファイ
バの一端から測定した波形であり、（ｂ）は他端から測
定した波形である。ここで特徴的なのは、捕集係数Ｂが
変化している部分Ｙは（ａ）、（ｂ）でその傾斜方向が
互いに逆になっている点である。上記と同様のデータ処
理を行なってＤ(ｚ)を求めると図４（ｃ）が得られる。
図４（ｃ）においては、Ｙ部分の波形変動は互いにキャ
ンセルされて全体に一様な波形となっている。つまり、
Ｙ部分は伝送損失が変化していないことを示している。
在する光ファイバの場合には、図４の（ａ）、（ｂ）に
示す様な測定波形が得られる。なお、（ａ）は光ファイ
バの一端から測定した波形であり、（ｂ）は他端から測
定した波形である。ここで特徴的なのは、捕集係数Ｂが
変化している部分Ｙは（ａ）、（ｂ）でその傾斜方向が
互いに逆になっている点である。上記と同様のデータ処
理を行なってＤ(ｚ)を求めると図４（ｃ）が得られる。
図４（ｃ）においては、Ｙ部分の波形変動は互いにキャ
ンセルされて全体に一様な波形となっている。つまり、
Ｙ部分は伝送損失が変化していないことを示している。
【００２４】図４（ｄ）は、下記の［数１８］式によっ
て、捕集係数Ｂの変動分を取り出してプロットした図で
ある。
て、捕集係数Ｂの変動分を取り出してプロットした図で
ある。
【数１８】
【００２５】また、捕集係数Ｂは、下記の［数１９］式
で表される。
で表される。
【数１９】 捕集係数Ｂが変動する要因はMFDの変動にあり、捕集係
数ＢとMFDとの間に、Ｂ∝［MFD］-2の関係がある。な
お、上式において、ｋは波長によって決まる定数、ａは
コア径、Δnは光ファイバ屈折率差、ψは伝播する光の
電界分布、r は光ファイバの中心からの距離（半径）で
ある。実際に、この光ファイバを長手方向に切断してMF
Dを測定したのが図４（ｅ）であり、この図から図４
（ｄ）の関係が確認される。従って、逆の見方をする
と、MFDの長手方向の変動が均一な光ファイバであれ
ば、捕集係数Ｂが均一となり、不具合箇所を光ファイバ
の片端のみのOTDR測定で検出可能になる。
数ＢとMFDとの間に、Ｂ∝［MFD］-2の関係がある。な
お、上式において、ｋは波長によって決まる定数、ａは
コア径、Δnは光ファイバ屈折率差、ψは伝播する光の
電界分布、r は光ファイバの中心からの距離（半径）で
ある。実際に、この光ファイバを長手方向に切断してMF
Dを測定したのが図４（ｅ）であり、この図から図４
（ｄ）の関係が確認される。従って、逆の見方をする
と、MFDの長手方向の変動が均一な光ファイバであれ
ば、捕集係数Ｂが均一となり、不具合箇所を光ファイバ
の片端のみのOTDR測定で検出可能になる。
【００２６】ＭＦＤの変動の要因は、大きく２つ考えら
れる。一つは比屈折率差の変動であり、もう一つはコア
の直径の変動である。そこで、直径数十ｍｍ程度のガラ
ス母材を作製し、これを加熱軟化させ延伸することによ
って直径120μｍ程度の光ファイバとする。ガラス母材
の屈折率分布は、光ファイバのそれと相似形になるよう
に調整されているが、上記各パラメータの変動は、ガラ
ス母材の段階で生じる可能性と、それを延伸して光ファ
イバ化する段階で生じる可能性が存在する。
れる。一つは比屈折率差の変動であり、もう一つはコア
の直径の変動である。そこで、直径数十ｍｍ程度のガラ
ス母材を作製し、これを加熱軟化させ延伸することによ
って直径120μｍ程度の光ファイバとする。ガラス母材
の屈折率分布は、光ファイバのそれと相似形になるよう
に調整されているが、上記各パラメータの変動は、ガラ
ス母材の段階で生じる可能性と、それを延伸して光ファ
イバ化する段階で生じる可能性が存在する。
【００２７】すなわち、ガラス母材の段階で屈折率やコ
ア径が変動していると、これがほぼそのまま光ファイバ
の屈折率やコア径の変動に結びつく。また、ガラス母材
の段階で屈折率やコア径の変動を小さくしたとしても、
延伸する際に冷却速度などが変動すると光ファイバ内の
残留応力状態が変化して屈折率分布の変動となって現
れ、また延伸径が変動したりするとコア径の変動となっ
て現れる。ちなみに、母材のパラメータが変動している
と、これをキャンセルするように光ファイバの線引きを
コントロールするのは極めて困難である。
ア径が変動していると、これがほぼそのまま光ファイバ
の屈折率やコア径の変動に結びつく。また、ガラス母材
の段階で屈折率やコア径の変動を小さくしたとしても、
延伸する際に冷却速度などが変動すると光ファイバ内の
残留応力状態が変化して屈折率分布の変動となって現
れ、また延伸径が変動したりするとコア径の変動となっ
て現れる。ちなみに、母材のパラメータが変動している
と、これをキャンセルするように光ファイバの線引きを
コントロールするのは極めて困難である。
【００２８】従って、これらパラメータの変動の小さい
光ファイバを作製するには、母材の作製と光ファイバへ
の線引きとの両段階で、各パラメータの変動を最小限に
抑え、さらに検査の結果、変動が認められる場合には、
変動部分を除去して特性の安定した部分だけを取り出す
必要がある。そこで、それぞれの変動量がどのようにOT
DR測定波形の変動、とりわけ捕集係数Ｂの変動に影響す
るかを調べた。
光ファイバを作製するには、母材の作製と光ファイバへ
の線引きとの両段階で、各パラメータの変動を最小限に
抑え、さらに検査の結果、変動が認められる場合には、
変動部分を除去して特性の安定した部分だけを取り出す
必要がある。そこで、それぞれの変動量がどのようにOT
DR測定波形の変動、とりわけ捕集係数Ｂの変動に影響す
るかを調べた。
【００２９】先ず、比屈折率差Δn＝0.35％を基準とし
て、長手方向にコアの比屈折率差を変動させたプリフォ
ームをVAD法により作製し、これをコア径が８μｍとな
るように線引きして得た光ファイバを用いてOTDR測定を
行ない、その結果を図５〜７に示した。図５は、波長λ
1（1310ｎｍ）と波長λ2（1550ｎｍ）で光ファイバの長
手方向の位置ｚを変えて測定した波形の変動量Ｉを上記
［数１８］式によって捕集係数Ｂの変動分を取り出し、
各ｚについてプロットした図である。
て、長手方向にコアの比屈折率差を変動させたプリフォ
ームをVAD法により作製し、これをコア径が８μｍとな
るように線引きして得た光ファイバを用いてOTDR測定を
行ない、その結果を図５〜７に示した。図５は、波長λ
1（1310ｎｍ）と波長λ2（1550ｎｍ）で光ファイバの長
手方向の位置ｚを変えて測定した波形の変動量Ｉを上記
［数１８］式によって捕集係数Ｂの変動分を取り出し、
各ｚについてプロットした図である。
【００３０】次に、コア径８μｍ、Δn＝0.35％を基準
値として、Δnを微小に変化させたときの電界分布ψを
シミュレーションによって計算し、［数１９］式に基づ
いて捕集係数Ｂを求め、さらに［数１８］式に基づいて
後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分Ｉ(λ、ｚ)を
求め、Δn＝0.35％のときのＩを基準にして差分をとる
とＩの相対値がシミュレーションできる。図６は、この
ようにしてλ1（1310ｎｍ）、λ2（1550ｎｍ）に対する
Ｉの相対値をシミュレーションして、両者を比較した図
である。また、図７はこのシミュレーション結果を、Ｉ
の相対値を縦軸に、Δnの基準値(0.35％)からの変化率
を横軸に描き直した図である。図５、図６からシミュレ
ーションが実測値と良く一致することが判る。図７か
ら、Ｉの相対値を0.1dB以下にするためには、Δnの変化
率が1.06以下つまり６％以下でなければならない。ま
た、Δnが変動する場合は、｜Ｉ(λ2)｜＞｜Ｉ(λ1)｜
であり、λ1＝1310ｎｍ、λ2＝1550ｎｍのとき、Ｉ
(λ1)≒0.8×Ｉ(λ2)の関係があることも読み取ること
ができる。
値として、Δnを微小に変化させたときの電界分布ψを
シミュレーションによって計算し、［数１９］式に基づ
いて捕集係数Ｂを求め、さらに［数１８］式に基づいて
後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分Ｉ(λ、ｚ)を
求め、Δn＝0.35％のときのＩを基準にして差分をとる
とＩの相対値がシミュレーションできる。図６は、この
ようにしてλ1（1310ｎｍ）、λ2（1550ｎｍ）に対する
Ｉの相対値をシミュレーションして、両者を比較した図
である。また、図７はこのシミュレーション結果を、Ｉ
の相対値を縦軸に、Δnの基準値(0.35％)からの変化率
を横軸に描き直した図である。図５、図６からシミュレ
ーションが実測値と良く一致することが判る。図７か
ら、Ｉの相対値を0.1dB以下にするためには、Δnの変化
率が1.06以下つまり６％以下でなければならない。ま
た、Δnが変動する場合は、｜Ｉ(λ2)｜＞｜Ｉ(λ1)｜
であり、λ1＝1310ｎｍ、λ2＝1550ｎｍのとき、Ｉ
(λ1)≒0.8×Ｉ(λ2)の関係があることも読み取ること
ができる。
【００３１】次に、プリフォームをフッ酸で表面処理す
ることにより外径を変動させたプリフォームを作製し、
これを外径125μｍになるように線引きして、コア径が
８μｍを中心値として変動する光ファイバを得た。この
光ファイバを用いてOTDR測定を行ない、その結果を図８
〜10に示した。図８は、波長λ1（1310ｎｍ）と波長λ2
（1550ｎｍ）で光ファイバの長手方向の位置ｚを変えて
測定した波形の変動量Ｉを、図５の場合と同様にして捕
集係数Ｂの変動分を取り出し、各ｚについてプロットし
た図である。
ることにより外径を変動させたプリフォームを作製し、
これを外径125μｍになるように線引きして、コア径が
８μｍを中心値として変動する光ファイバを得た。この
光ファイバを用いてOTDR測定を行ない、その結果を図８
〜10に示した。図８は、波長λ1（1310ｎｍ）と波長λ2
（1550ｎｍ）で光ファイバの長手方向の位置ｚを変えて
測定した波形の変動量Ｉを、図５の場合と同様にして捕
集係数Ｂの変動分を取り出し、各ｚについてプロットし
た図である。
【００３２】次に、コア径８μｍ、Δn＝0.35％を基準
値として、コア径を微小に変化させたときの電界分布ψ
をシミュレーションによって計算し、［数１９］式に基
づいて捕集係数Ｂを求め、さらに、［数１８］式によっ
て後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分Ｉ(λ、ｚ)
を求めて、コア径８μｍのときのＩを基準にして差分を
とると、Ｉの相対値をシミュレーションできる。図９
は、このような手順でλ 1（1310ｎｍ）、λ2（1550ｎ
ｍ）に対するＩの相対値をシミュレーションして両者を
比較した図である。また、図１０は、このシミュレーシ
ョンの結果を、Ｉの相対値を縦軸に、コア径の基準値
(８μｍ)からの変化率を横軸に描き直した図である。図
８、図９からシミュレーションが実測値と良く一致する
ことが確認できる。また、図１０から、Ｉの相対値を0.
1ｄＢ以下にするためには、コア径の変化率が×1.07以
下、つまり７％以下でなければならないことが判る。ま
た、コア径が変動する場合は、｜Ｉ(λ1)｜＞｜Ｉ(λ2)
｜であり、λ1＝1310ｎｍ、λ2＝1550ｎｍのとき、Ｉ
(λ1)≒2×Ｉ(λ2)の関係があることも読み取ることが
できる。
値として、コア径を微小に変化させたときの電界分布ψ
をシミュレーションによって計算し、［数１９］式に基
づいて捕集係数Ｂを求め、さらに、［数１８］式によっ
て後方散乱光強度の変化量の捕集係数変動分Ｉ(λ、ｚ)
を求めて、コア径８μｍのときのＩを基準にして差分を
とると、Ｉの相対値をシミュレーションできる。図９
は、このような手順でλ 1（1310ｎｍ）、λ2（1550ｎ
ｍ）に対するＩの相対値をシミュレーションして両者を
比較した図である。また、図１０は、このシミュレーシ
ョンの結果を、Ｉの相対値を縦軸に、コア径の基準値
(８μｍ)からの変化率を横軸に描き直した図である。図
８、図９からシミュレーションが実測値と良く一致する
ことが確認できる。また、図１０から、Ｉの相対値を0.
1ｄＢ以下にするためには、コア径の変化率が×1.07以
下、つまり７％以下でなければならないことが判る。ま
た、コア径が変動する場合は、｜Ｉ(λ1)｜＞｜Ｉ(λ2)
｜であり、λ1＝1310ｎｍ、λ2＝1550ｎｍのとき、Ｉ
(λ1)≒2×Ｉ(λ2)の関係があることも読み取ることが
できる。
【００３３】
【発明の効果】本発明のシングルモード光ファイバは、
光ファイバの片端からOTDR測定を行うことで、容易に伝
送損失不具合部分を特定することができる。
光ファイバの片端からOTDR測定を行うことで、容易に伝
送損失不具合部分を特定することができる。
【図１】 光ファイバの長手方向に沿って測定されたOT
DR測定曲線を示す。
DR測定曲線を示す。
【図２】 伝送損失の均一な光ファイバのOTDR測定曲線
を示すモデル図である。
を示すモデル図である。
【図３】 （ａ）〜（ｄ）は、一部に伝送損失の高い部
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
【図４】 （ａ）〜（ｅ）は、捕集係数Ｂが変化する部
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
分が存在する光ファイバのOTDR測定曲線のモデル図であ
る。
【図５】 長手方向に比屈折率差を変動させた光ファイ
バを波長λ1，λ2で測定して得たOTDR測定波形の捕集係
数Ｂの変動分をプロットした図である。
バを波長λ1，λ2で測定して得たOTDR測定波形の捕集係
数Ｂの変動分をプロットした図である。
【図６】 長手方向に比屈折率差を変動させた光ファイ
バの捕集係数Ｂの変動分のシミュレーション結果を示す
図である。
バの捕集係数Ｂの変動分のシミュレーション結果を示す
図である。
【図７】 比屈折率差Δnの変化率と捕集係数Ｂの変動
分との関係のシミュレーション結果を示す図である。
分との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】 長手方向にコア径を変動させた光ファイバを
波長λ1，λ2で測定して得た捕集係数Ｂの変動分をプロ
ットした図である。
波長λ1，λ2で測定して得た捕集係数Ｂの変動分をプロ
ットした図である。
【図９】 長手方向にコア径を変動させた光ファイバの
捕集係数Ｂの変動分のシミュレーション結果を示す図で
ある。
捕集係数Ｂの変動分のシミュレーション結果を示す図で
ある。
【図１０】コア径の変化率と捕集係数Ｂの変動分との関
係のシミュレーション結果を示す図である。
係のシミュレーション結果を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項１】 円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状
のクラッドから構成され、該コア、クラッドの屈折率を
それぞれ順にｎ1，ｎ2とするとき、次式で表される比屈
折率差Δnの変動量が長手方向において６％以下である
ことを特徴とするシングルモード光ファイバ用ガラス母
材。 【数１】 - 【請求項２】 請求項１に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、比屈折率差Δnの変動量が長手方向において６％
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 - 【請求項３】 請求項１に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、OTDR法により光パルス試験器を用いて波形測定を
行い、入射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLと
したとき、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置で
の後方散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射
端面までの後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とすると
き、次式で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 【数２】 - 【請求項４】 OTDR法により光パルス試験器を用いて波
長λ1及びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を
行ない、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ
(λ,z)をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、
次式で表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なく
とも一部に存在する請求項３に記載のシングルモード光
ファイバ。 【数３】 - 【請求項５】 前記λ1, λ2の２波長がそれぞれ1310ｎ
ｍ,1550ｎｍであるとき、Ｉ(λ1,z)＝0.8×Ｉ(λ2,z)
の関係を満たす領域が光ファイバの長手方向の少なくと
も一部に存在する請求項４に記載のシングルモード光フ
ァイバ。 - 【請求項６】 円柱状のコア及びこれを取り巻く円筒状
のクラッドから構成され、該コアの長手方向におけるコ
ア直径の変動量が７％以下であることを特徴とするシン
グルモード光ファイバ用ガラス母材。 - 【請求項７】 請求項6に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、長手方向におけるコア直径の変動量が７％以下で
あることを特徴とするシングルモード光ファイバ。 - 【請求項８】 請求項６に記載のシングルモード光ファ
イバ用ガラス母材を線引きして作製した光ファイバであ
って、OTDR法により光パルス試験器を用いて波形測定を
行い、入射した光の波長をλ、光ファイバの全長をLと
したとき、光ファイバの入射端面からの距離ｚの位置で
の後方散乱光強度をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射
端面までの後方散乱光強度をＳ2(λ,L−z) とすると
き、次式で表わされる波形の変動量Ｉ(λ,z)が0.1ｄＢ
以下であることを特徴とするシングルモード光ファイ
バ。 【数４】 - 【請求項９】 OTDR法により光パルス試験器を用いて波
長λ1及びこれより波長の長いλ2の２波長で波形測定を
行ない、波長λ1及びλ2における前記波形の変動量Ｉ
(λ,z)をそれぞれＩ(λ1,z)、Ｉ(λ2,z）とするとき、
次式で表わされる領域が光ファイバの長手方向の少なく
とも一部に存在する請求項８に記載のシングルモード光
ファイバ。 【数５】 - 【請求項１０】 前記λ1, λ2の２波長がそれぞれ順に
1310ｎｍ,1550ｎｍであるとき、Ｉ(λ1,z)＝2×Ｉ(λ2,
z) の関係を満たす領域が光ファイバの長手方向の少な
くとも一部に存在する請求項９に記載のシングルモード
光ファイバ。 - 【請求項１１】 OTDR法により光パルス試験器を用い
て、波長λ1及びこれより波長の長いλ2の２波長で波形
測定を行い、光ファイバの全長をLとしたとき、光ファ
イバの入射端面からの距離ｚの位置での後方散乱光強度
をＳ1(λ,z)とし、ｚの位置から出射端面までの後方散
乱光強度をＳ2(λ,L−z) とするとき、次式で表される
波形の変動量Ｉ(λ,z)を求め、波長λ1の変動量Ｉ(λ1,
z)と波長λ 2の変動量Ｉ(λ2,z) との大小を比較して評
価することを特徴とするシングルモード光ファイバの評
価方法。 【数６】
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001108941A JP2002303741A (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法 |
| EP05090192A EP1586884A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Method for determining the cause of a defect in an optical fiber and method for manufacturing an optical fiber |
| CA002380715A CA2380715A1 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
| EP05090193A EP1595854A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Preforms and optical fibres and methods of their manufacture |
| EP02090133A EP1247783A3 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Preforms and optical fibres and methods of their manufacture and method for determining cause of a defect |
| US10/116,744 US7035514B2 (en) | 2001-04-06 | 2002-04-05 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
| US10/819,331 US6914669B2 (en) | 2001-04-06 | 2004-04-07 | Glass base material, optical fiber, method for manufacturing thereof, and method for determining cause of defect thereof |
| US11/012,345 US7698908B2 (en) | 2001-04-06 | 2004-12-16 | Method of manufacturing a glass based material with defect removal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001108941A JP2002303741A (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008194177A Division JP2009025824A (ja) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ |
| JP2008194176A Division JP2009003466A (ja) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303741A true JP2002303741A (ja) | 2002-10-18 |
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| JP2001108941A Pending JP2002303741A (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | シングルモード光ファイバ用ガラス母材及びシングルモード光ファイバ並びにその評価方法 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (3) | US7035514B2 (ja) |
| EP (3) | EP1586884A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002303741A (ja) |
| CA (1) | CA2380715A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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