JPH0789093B2

JPH0789093B2 - 光コネクタのパラメ−タ測定方法

Info

Publication number: JPH0789093B2
Application number: JP20320287A
Authority: JP
Inventors: 宜雄加島; 俊明佐武
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-08-17
Filing date: 1987-08-17
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPS6446625A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はシングルモード光ファイバを用いた光通信の分
野において使用される光コネクタの諸パラメータを測定
する方法に関するものである。

（従来の技術）光コネクタの損失要因は、光コネクタの構成要素である
一対のコネクタプラグ内の光ファイバの位置関係で決ま
る（１）端面間隔ｚ、（２）傾き角度θ、（３）軸ずれ
ｄである。従来、光コネクタのパラメータを第２図乃至
第４図で示す様な測定手段により個別に測定されてい
た。各図において１はコネクタプラグ、２は光ファイ
バ、３はホルダー、４は顕微鏡、５はテレビカメラ、６
はモニタテレビ、７はHe−Neレーザ、８はスクリーン、
９は光源、10はレンズ、11はセンサ、12はアンプ、13は
ディジタルボルトメータである。これらはすべて円筒形
のコネクタプラグを前提とし、測定はいずれも図中に示
す様に矢印の方向にコネクタプラグ１を回転して行う。
第２図はコネクタプラグ１内の光ファイバ２の軸ずれを
光ファイバ２の像を顕微鏡４、テレビカメラ５を介して
モニタテレビ６で映し出し、この像から計測する方法で
ある。また、第３図は、He−Neレーザ７からのレーザ光
を光ファイバ２に入射し、コネクタプラグ１から出射し
た光をスクリーン８に投影する。コネクタプラグ１を回
転することで、投影光はスクリーン８上で円を描くが、
その半径をｒとする。コネクタプラグ１とスクリーン８
との距離をｌとすると、角度θはθ＝tan^-1（r/l）で求
まる。第３図に示す方法を電子的にし、スクリーン８の
代りにセンサ11で検出するものが第４図であり、測定原
理は同様である。即ち、光源９の光をレンズ10を介して
光ファイバ２に入射し、コネクタプラグ１から出射した
光をセンサ11に投影し該センサ11の円周部における出力
信号をアンプ12を介してディジタルボルトメータ13に送
り、該ディジタルボルトメータ３の指示値を用いて角度
θを割出す。

（発明が解決しようとする問題点）これらの方法は、コネクタプラグ内の光ファイバの軸ず
れ、角度を測定する方法として有用であるが、（ｉ）測
定に回転が必要であり、非円断面のコネクタプラグに適
用困難、（ii）実際の接続状態での軸ずれや角度ずれ、
さらには端面間隔の測定が出来ない。という欠点があっ
た。例えば、非円断面のコネクタプラグの例を第５図に
示す。これは、多心一括光コネクタである。14は複数心
の光ファイバを収容した光ファイバリボン心線であり、
15は保護スリーブ、16はクランプ、17はガイドピン、18
はコネクタプラグ１は取付けられた光ファイバである。
この様な光コネクタでは、円筒形状を前提とした従来の
方法では、測定が困難である。接続状態における光コネ
クタのパラメータを測定し、損失要因を分析する事で、
光コネクタの低損化が可能となる。第６図（ａ）（ｂ）
に円筒形のコネクタプラグ１同志が接続している状態の
例を示す。19はスリーブである。第６図（ａ）はコネク
タプラグ１の軸ずれと端面間隔のある場合、第６図
（ｂ）はコネクタプラグ１が「ハ」の字となり、角度ず
れのある場合を示す。第６図（ａ）と同図（ｂ）の例で
接続損失が同一であったとしても、低損失化を図るため
の対策は異なってくる。このため、接続状態における光
コネクタのパラメータを分離測定することは、ハウジン
グ、コネクタプラグの改良に非常に有用である。しかし
ながら、これらのパラメータを測定する手段が従来はな
かった。

本発明の目的は前述の問題点に鑑み、接続状態における
シングルモード用の光コネクタの損失要因を分離測定す
る簡便な方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するため、シングルモード
光ファイバを接続するための光コネクタのパラメータ測
定方法において、光コネクタ端面間に屈折率整合剤を入
れない状態にして、接続損失の波長特性α（λ）を測定
し、光コネクタ端面間に屈折率整合剤を入れた状態で接
続損失の波長特性α_２（λ）を測定し、さらに光コネク
タに使用した光ファイバのモードフィールド半径の波長
特性ω（λ）を測定することで、光コネクタの端面間隔
Ｚ、傾き角度θ、軸ずれｄを測定することを特徴とす
る。

（作用）本発明では光コネクタ端面間に屈折率整合剤の有，無の
２つの状態のおける接続損失の波長特性と、使用した光
ファイバのモードフィールド半径の波長特性を測定する
ことにより、接続状態における端面間隔Ｚ、傾き角度
θ、軸ずれｄを間接的に分離測定する。

（実施例）本発明の実施例を、第１図、第７図乃至第11図について
説明する。第１図に接続損失の波長特性測定系の例を示
す。なお、図中従来例と同一構成部分は同一符号をもっ
て表わす。即ち、１はコネクタプラグ、２は光ファイ
バ、９は光源、10はレンズ、20は分光器、21はチョッ
パ、22は光検出器、23はロックインアンプである。チョ
ッパ21からの同期信号によりロックインアンプ23は同期
されて、光検出器22の出力を検出する。

本発明では、光コネクタの１対のコネクタプラグ１の端
面間隔Ｚに第７図に示すように、屈折率整合剤24を介在
する場合と、介在させない場合とにわけて接続損失の波
長特性を測定する。使用光ファイバのモードフィールド
半径ωは、従来より、フィールド法、ニアフィールド法
等の各種方法で測定可能である。第８図には、ニアフィ
ールド法の例を示す。25は光源、26はビジコンで、27は
演算処理回路であり、光ファイバ２へ入射させる光源25
の光の波長を変えることで、モードフィールド半径の波
長特性ω（λ）が測定できる。

本発明の測定原理について以下に述べる。光コネクタの
接続損失の波長特性をα（λ）とおくと、これらは各損
失要因により、以下の様に表現できる。

α（λ）＝α_ｄ（λ）＋α_θ（λ）＋α_ｚ（λ） ……
（１）各損失は、B.S.T.J vo156,No.5,P.703〜718,1977年記載
のD.Marcuse氏の解析で以下の様に表現される。

α_ｄ（λ）＝4.343（d/ω／（λ））^２（dB） ……
（２） α_θ（λ）＝4.343（ｎπθω（λ）/d）^２（dB） ……
（３）ただし、Ｐ＝Ｚλ／（ｎ・２π・ω^２（λ））であり、
ｎは光ファイバの屈折率である。これらの表現式から、
各要因を分離することは、不可能である。本発明は以下
の事実にもとづき、各要因の分離を行なっている。ま
ず、（４）式は、光ファイバ間が屈折率整合の場合の式
であり、光ファイバ間に空気を介在した場合は、 α（λ）＝α_ｄ（λ）＋α_θ（λ）＋α_zp（λ）＋α_ｚ（λ） ……（６）となることを注目した。ここで、α_zp（λ）以外は、
（１）式と同一である。α_zp（λ）は、光ファイバ−空
気−光ファイバの各境界における屈折率のわずかな差に
より生じる多重反射で接続損失に周期的な山や谷の生じ
る現象を表わす。多重反射を、平面波の垂直入射と近似
して解析すると、となる。Ｒは境界での反射率で、この場合Ｒ＝0.035と
なる。α_zp（λ）以外は、周期的な接続損失を示さない
ため、（７）より、接続損失の山（谷でも良い）を示す
波長を測定し、これらをλ₁,λ_２とすると、端面間隔Ｚ
は、となる。もしも、測定範囲λ_１〜λ_２の間に、周期的な
接続損失を示さないときは、となる。第９図に、第５図に示す５心一括光コネクタの
屈折率整合剤のない場合の損失波長特性の実測値を示
す。この結果から、（８）式により、Ｚは約3.5μｍと
なる。

（６）式の表現から、Ｚが既知となった。（既知でない
（９）式の場合は、後述する。）次に、屈折率整合剤を
端面間隔Ｚに介在して、同様の損失波長特性を測定す
る。この場合、損失は（１）式で表わされる。上記測定
でＺが既知であり、ω（λ）が、あらかじめ測定されて
いれば（４）式からα_ｚ（λ）は既知となる。従って、
α_ｄ（λ）とα_θ（λ）の分離が必要となる。

（２）式、（３）式を用いかつω（λ）やd,θの実測値
を用いると、光コネクタにおいては、が成立することがわかった。ここでd/dλは波長に対す
る微分を表わす。

これから、２波長間の接続損失の差Δαは以下の様に近
似できる。

Δα≡α（λ_１）−α（λ_２）〔α_ｄ（λ_１）−α_ｄ（λ_２）〕＋〔α_ｚ（λ_１）−α_ｚ（λ_２）〕 ……（11） α_ｚ（λ_１）−α_ｚ（λ_２）は既知であるので、Δα−
〔α_ｚ（λ_１）−α_ｚ（λ_２）〕の値から、ｄが求ま
る。

Ｚ＝３μｍの場合の、Δαとｄとの関係を第10図に示
す。

この図は、２種類の光ファイバの場合について示したも
のである。次に、波長測定で山や谷を示さず、（９）式
で表現される場合を考える。この場合、例えば、λ_１＝
1.1μm,λ_２＝1.7μｍとすると、Ｚ＜1.56μｍとなり、λ_１〜λ_２で、α_ｚ（λ）は1.8×10^-4dB〜4.3
×10^-4dBで、非常に小さく、（11）式で〔α_ｚ（λ_１）
−α_ｚ（λ_２）〕を無視しても影響はない。

次に、Z,dが求まると、（１）式と（３）式からθを求
めることが出来る。

以上の測定原理から、屈折率整合剤を使用しないときの
測定〔（６）式に対応〕では、ある範囲（例えばλ_１〜
λ_２）の接続損失波長特性を測定する必要があるが、屈
折率整合剤を使用したときの測定〔（１）式に対応〕で
は、少なくとも２波長で接続損失を測定すれば良いこと
がわかる。しかし、２波長以上でも測定することで測定
誤差を小さくできる。

本発明の測定方法によって測定した結果について述べ
る。第５図の５心一括光コネクタおよび通常の円筒形の
単心光コネクタを例にとる。使用した光ファイバはλ＝
1.3μｍでゼロ分散となる光ファイバである。端面間隔
Ｚについては、第９図で既に述べたので、屈折率整合例
を使用して、軸ずれｄと傾き角度θの測定結果を第11図
に示す。この例では、λ_１＝1.3_μｍ，λ_２＝1.55_μｍ
としてΔαを測定した。この結果から明らかな様に、従
来測定出来なかった光コネクタの各パラメータが分離測
定可能であり、光コネクタの特性改善に資することが出
来る。本測定方法では、Ｚが非常に小さい場合や、ｄが
非常に小さい場合、数値そのものが測定不可能となる
が、Ｚやｄの値がある値以下であると測定出来る。この
ため、測定限界となっても、有用なデータを得ることが
可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明はシングルモード用の光コ
ネクタの損失要因を、接続状態で分離測定できる利点が
あるから、光コネクタのコネクタプラグのみならず、光
コネクタのハウジングの改良に有用である。また、本発
明では、従来の方法の様に円筒形のコネクタプラグに限
定されることなく、任意の形状のプラグに適用できると
いう利点もある。さらに、測定に特殊な装置を必要とし
ないため、簡便にあるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る接続損失の波長特性測定系の概念
図、第２図乃至第４図に従来の光コネクタのパラメータ
測定方法を示す図、第５図は多心一括光コネクタを示す
図、第６図は単心コネクタの接続状態を示す図、第７図
は屈折率整合剤を使用した光コネクタの接続状態を示す
図、第８図はモードフィールド半径を測定する系の１例
を示す図、第９図および第10図は本発明の測定原理を説
明する図、第11図は本発明の測定方法により測定された
結果を示した説明図である。１……コネクタプラグ、２……光ファイバ、９……光
源、10……レンズ、20……分光器、21……チョッパ、22
……光検出器、23……ロックインアンプ、24……屈折率
整合剤、25……光源、26……ビジコン、27……演算処理
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シングルモード光ファイバを接続するため
の光コネクタのパラメータ測定方法において、光コネク
タ端面間に屈折率整合剤を入れない状態にして、接続損
失の波長特性α（λ）を測定し、光コネクタ端面間に屈
折率整合剤を入れた状態で接続損失の波長特性α
_２（λ）を測定し、さらに光コネクタに使用した光ファ
イバのモードフィールド半径の波長特性ω（λ）を測定
することで、光コネクタの端面間隔Ｚ、傾き角度θ、軸
ずれｄを測定することを特徴とする光コネクタのパラメ
ータ測定方法。
【請求項２】光コネクタ端面間に屈折率整合剤を入れな
い状態にして、接続損失の波長特性波長特性α_１（λ）
を測定し、さらに少なくとも２波長λ₁,λ_２以上の波長
において、光コネクタ端面間に屈折率整合剤を入れた状
態での接続損失α_２（λ_１），α_２（λ_２）および光コ
ネクタに使用した光ファイバのモードフィールド半径ω
（λ_１），ω（λ_２）を測定することで、光コネクタの
端面間隔Ｚ、傾き角度θ、軸ずれｄを測定することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光コネクタのパラ
メータ測定方法。