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C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

(1) 

目  次

ページ

序文 

1

1  適用範囲

1

2  用語及び定義 

1

3  試験装置

2

3.1  校正された光スペクトラムアナライザ 

2

3.2  入力信号源又は変調器 

2

3.3  光ファイバコード

3

4  試験サンプル 

3

5  試験手順

3

5.1  試験上の注意 

3

5.2  試験環境条件 

3

5.3  試験サンプルの準備

3

5.4  試験装置の準備

3

5.5  試験準備 

3

5.6  光スペクトラムアナライザの設定 

3

5.7  連続的な発光ダイオード及び単一縦モードスペクトラム

3

5.8  離散的な多縦モードスペクトラム 

4

5.9  連続的な単一縦モードスペクトラム 

4

6  計算

5

6.1  中心波長 

5

6.2  重心波長 

5

6.3  ピーク波長 

5

6.4  Δ λ

rms

 RMS 

5

6.5  Δ λ

n-dB

 N-dB  ダウン幅

6

6.6  Δ λ

fwhm

半値全幅

6

6.7  サイドモード抑圧比(SMSR

6

7  試験結果

6

7.1  必す(須)情報

6

7.2  有益な情報 

6


C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

(2) 

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,財団法人光産業技術振興協会(OITDA)及

び財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,

日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に

抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許

権,出願公開後の特許出願,実用新案権及び出願公開後の実用新案登録出願にかかわる確認について,責

任はもたない。

JIS C 61280 の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS

C

61280-1-3  中心波長及びスペクトル幅測定

JIS

C

61280-2-1  受信感度及びオーバロード測定

JIS

C

61280-2-2  光アイパターン,光波形及び消光比測定

JIS

C

61280-2-8  Q 値測定を用いた低ビット誤り率の決定法

JIS

C

61280-2-9  高密度波長分割多重システムの光信号対雑音比測定

JIS

C

61280-2-11  光信号品質評価のための強度ヒストグラム評価を用いた平均化 Q 値測定


   

日本工業規格

JIS

 C

61280-1-3

:2010

(IEC 61280-1-3

:1998

)

光ファイバ通信サブシステム試験方法−

中心波長及びスペクトル幅測定

Fiber optic communication subsystem test procedures-

Central wavelength and spectral width measurement

序文 

この規格は,1998 年に第 1 版として発行された IEC 61280-1-3 を基に,技術的内容及び対応国際規格の

構成を変更することなく作成した日本工業規格である。

適用範囲 

この規格は,光ファイバ通信サブシステムに適用できる試験方法について規定する。

この試験方法の第一の目的は,単一縦モードレーザ(SLM-LD),多縦モードレーザ(MLM-LD),発光

ダイオード(LED)などの光源,並びに光ファイバ通信で使用される光送信器のスペクトラムを測定し,

中心波長及びスペクトル幅を求めることである。第二の目的は,この試験方法によってシステム構築及び

/又は保守を行うことである。光送信器は一般的に変調状態で測定する。

警告

光源から光を入射した光ファイバ端をのぞき込むことで生じる目の損傷を回避することに注

意する。最も重要なのは,通光している光ファイバを種々の拡大装置を用いてのぞき込むこ

とを回避することである。

この規格は,JIS C 6802 の規定する要求に従う。

注記 1  発光ダイオード(LED)の連続スペクトル特性及びレーザダイオード(LD)の多縦モードス

ペクトラム(MLM)並びに単一縦モードスペクトラム(SLM)特性等,異なるタイプのスペ

クトル特性に対応して,波長及びスペクトル幅について異なる評価指標を用いることが適切

である。

注記 2  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

IEC 61280-1-3:1998,Fibre optic communication subsystem basic test procedures−Part 1-3: Test

procedures for general communication subsystems−Central wavelength and spectral width

measurement(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”

ことを示す。

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。


2

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

   

2.1 

中心波長:λ

0

(centre wavelength)

光スペクトラムにおけるピーク波長の長波長側及び短波長側において最も近接する半値波長の平均値。

2.2 

半値波長:λ

3dB

(half-power wavelength)

光スペクトラムのピークパワーの 1/2 に対応する波長。

2.3 

ピーク波長:λ

p

(peak wavelength)

光スペクトラムの最大パワー値に対応する波長。

2.4 

重心波長:λ

c

(centroidal wavelength)

光スペクトラムの中央又は平均の波長。

2.5 

RMS 幅:Δ λ

rms

(root-mean square width)

番目の縦モードの最大振幅(P

i

)及びその波長( λ

)と重心波長( λ

c

)との差から二乗平均平方根で定

義されるスペクトル幅(6.4 参照)

2.6 

N-dB ダウン幅:Δ λ

n-dB

N-dB-down width)

スペクトルパワー密度がピーク値から n dB 下回る,ピーク波長 λ

p

の長波長側及び短波長側にて最も近

接する二つの波長の差の絶対値。 

2.7 

半値全幅:Δ λ

fwhm

(full-width at half maximum) 

2.6 の N-dB ダウン幅において,n=3 としたときの特例。

(Δ λ

fwhm

=Δ λ

3dB

2.8 

サイドモード抑圧比:SMSR(side-mode suppression ratio)

DFB レーザなど主に単一の縦モードで発振するレーザの,モードの単一性を表すパラメータで,スペク

トル強度が最も大きいモード(メインモード  M

1

)と二番目に大きいモード(サイドモード  M

2

)との強度

比(6.7 参照)

試験装置 

3.1 

校正された光スペクトラムアナライザ 

この特殊用途の試験装置には,光スペクトラムの分布を分解するために分散分光光度法を用いる。測定

された光スペクトラムの分布は,光スペクトラムアナライザの表示部に表示する。波長分解能及び測定範

囲は,

それぞれ発光ダイオードに対しては 1 nm 以下及び 200 nm 以上,

レーザダイオードに対しては 0.1 nm

以下及び 50 nm 以上とする。波長分解能は,多縦モードレーザダイオード(MLM-LD)は 0.2 nm 以下,単

一縦モードレーザダイオード(SLM-LD)は 0.1 nm 以下,測定範囲は,いずれの形式のレーザダイオード

も 50 nm とする。

3.2 

入力信号源又は変調器 

入力信号源又は変調器は,システムに対応した適切なデジタル・アナログ信号を発生する信号発生器又


3

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

は変調器とする。

3.3 

光ファイバコード 

特に指定がなければ,光ファイバコードは,実際の装置に使用されるケーブル設備並びに名目上等価な

物理的特性及び光学的特性を備える。光ファイバコードは,2 m ∼5 m の長さで,クラッド光を除去するコ

ーティングを施した光ファイバとし,適切なコネクタを使用する。単一モード光ファイバコードは,直径

90 mm の円弧を二つ配置する。装置が多モード動作又は未知のケーブル設備を対象とする場合は,光ファ

イバは,コア径 62.5 µm,クラッド径 125 µm の多モード光ファイバを使用する。

試験サンプル 

試験サンプルは,特定の光送信器とする。入力及び出力条件は,システムでの使用条件と同等のものと

する。

試験手順 

5.1 

試験上の注意 

光−電子デバイスを故障させる静電気放電(ESD)による損傷を防ぐよう適切に取り扱う。

5.2 

試験環境条件 

特に指定がなければ,環境条件は,周囲温度を除き標準的な条件を適用する。特に指定がなければ,周

囲又は基準点の温度は,23±2  ℃を適用する。

5.3 

試験サンプルの準備 

特に指定がなければ,光源に入力変調信号を印加する。光源及び光送信器が定常温度となるまでの(製

造業者の推奨又は詳細仕様で規定する。

)十分な時間を考慮する。

5.4 

試験装置の準備 

光スペクトラムアナライザを起動し,定格測定性能レベルになるために必要な推奨のウォーミングアッ

プ及び整定時間を考慮する。

5.5 

試験準備 

被測定光源の光出力を,光スペクトラムアナライザの入力コネクタに接続する。

5.6 

光スペクトラムアナライザの設定 

a)  分解能調節機能による最適な分解能の選択(3.1 参照)。

b)  スパン調節機能を使用して,光スペクトラムアナライザ表示部の波長範囲を適切なスパンに設定する。

はじめに,ピーク波長を適切な位置に得るため最大スパンを選択する。次に,選択した利得において

最小検出出力パワーレベルがスクリーン横軸スケールの両端となるように再度スパンを調節する。単

一縦モードレーザでは,スペクトル幅及びサイドモード抑圧比を測定するために,スパンは一般的に

2 nm∼20 nm で可変する必要がある。

c)  利得又は基準レベル調節機能を使用して,ピーク出力の振幅がスクリーン垂直スケール全体に広がる

よう,利得又は基準レベルを選択する。

d)  利用可能ならば,最大ダイナミックレンジを得るため,光スペクトラムアナライザの対数スケールを

振幅測定に使用する。

5.7 

連続的な発光ダイオード及び単一縦モードスペクトラム 

光スペクトラムアナライザの発光ダイオード及び単一縦モードレーザダイオードの測定例は,

図 及び

図 を参照する。数回の単一測定掃引後に,出力スペクトラムが,安定していることを確認する(いずれ


4

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

   

の波長においても,掃引間のパワー変動が 10 %以下又は 0.5 dB 以下。

5.7.1  

ピーク波長 λ

p

を測定する(ほとんどの光スペクトラムアナライザは,自動的にこの機能を行うピークサ

ーチボタンを備えている。

5.7.2  

発光ダイオードにおいては,ピーク波長両側の最大振幅から 3 dB 低下した二つの半値波長を記録する。

記録するポイント数(最小 11)並びに表示されたスペクトラムの各点 における波長 λ

i

及び振幅 P

i

を次の

ように決定する。

5.7.3  

ピークの両側において,ピーク(

図 を参照)から n dB 低下した 2 点に相当し,ピークに最も近接する

波長を見いだす。ここに,は一般的に 20 である。

5.7.4 

等間隔の 11 のポイントを見いだすため,これら二つの波長を減じ更に 10 で除する。これによってポイ

ント間の間隔を与える。

5.7.5  

最初のポイントとして最小波長から開始し,次のポイントを求めるために波長間隔を加算する。11 番目

のポイントを求める(11 番目のポイントは,5.7.3 からの最大の波長に相当する。

)まで継続し,

表 の列

2 に波長を記録する。

5.7.6  

各波長ポイントに相当する出力パワー(dBm)を求め,

表 の列 3 に記録する。

5.7.7  

P(nW)=10

[0.1P(dBm)+6]

を用いて,dBm 単位のパワーをナノワット(nW)に変換し,

表 の列 4 に記録する。

5.8 

離散的な多縦モードスペクトラム 

5.8.1  

単一掃引の実行後,表示されているすべてのモードに対して波長及び振幅を測定し,

表 に記録する。

掃引終了後の表示からモード数及び各モードに対応する名目波長を決定する。光スペクトラムアナライザ

の表示例を,

図 に示す。

5.8.2  

10 回の単一掃引ごとに表示された各モードの波長及び振幅を測定し記録する。ピークモードより少なく

とも n dB(は一般的に 20∼25 である。

)下降したモードまでを含める。5.8.1 において測定及び記録され

た名目波長の各モードごとに,10 回の正確な波長及び振幅の平均値を計算する。

表 にこれらの平均値を

記録する。

5.8.3  

各モードの 5.8.1 及び 5.8.2 の測定値を比較する。どのモードでも,波長測定値の差が 0.2 nm 以上か,又

は振幅測定値の差が 10 %以上であった場合,これは,モード不安定性を示すか,又は計算に誤りがある可

能性がある。

5.9 

連続的な単一縦モードスペクトラム 

5.9.1  

ピーク波長における振幅(M

1

)及び最も強いサイドモードにおける振幅(M

2

)を測定し記録する。


5

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

5.9.2  

ピーク振幅から n  dB(一般的に は 20 又は 30 である。

)下降した振幅に対応するピーク波長の両側二

つの波長を測定し記録する。

計算 

6.1 

中心波長 

6.1.1 

連続的な発光ダイオードスペクトラム 

中心波長は,5.7.2 で記録した半値波長の平均である。

6.1.2 

離散的な多縦モードスペクトラム 

中心波長は,次のように決定することができる半値波長の平均である。レーザがピーク波長両側の最大

振幅から 3 dB 低下した二つの半値波長でモードをもたない場合は,半値波長は補間によって求める。

図 で示されるように,各モードの頂点を,隣接したモードの頂点同士で接続し,  ピークパワー点から 3

dB 下降したレベルに,水平線を引く。二点以上の交差位置から半値波長を決定する。

最も遠く離れた半値波長の平均が,λ

0

である。

6.2 

重心波長 

表 の中で波長及び対応するリニア出力(nW)を使用して,次の式によって重心波長を求める。

=

⎟⎟

⎜⎜

=

N

i

i

i

λ

P

P

λ

1

0

c

1

ここに,

λ

i

番目のポイントの波長

P

i

番目のポイントの出力

P

0

すべてのポイントでの総合出力値

=

=

N

i

i

P

P

1

0

ここに,

N

測定点の数

計算例を,

表 に示す。

6.3 

ピーク波長 

6.3.1 

連続的な発光ダイオード及び単一縦モードスペクトラム 

ピーク波長として,5.7.1 で測定された値を使用する。

6.3.2 

離散的な多縦モードスペクトラム 

ピーク波長は,

表 2(対数又はリニアスケール)から,ピークパワーレベル(10 回の読取り値の平均)

に対応する波長を読むことによって得られる。

最大出力が,一つ以上のモードに生じる場合は,最大出力のすべてのモードで,波長の平均をとる。ピ

ーク波長としては,この平均値を使用する。

6.4 

Δ λ

rms

 RMS  

表 2(単一又は平均値)の中の波長及び対応するリニア出力(nW)を使用して,次の式によって RMS

幅を求める。

(

)

2

/

1

1

2

c

0

rms

1

Δ

=

=

N

i

i

i

λ

λ

P

P

λ

計算例を,

表 に示す。Δ λ

rms

は,単一縦モード光源には適用しない。


6

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

   

6.5 

Δ λ

n-dB

 N-dB  ダウン幅 

5.9.2 で記録した波長の差が,Δ λ

n-dB

図 参照)である。Δ λ

n-dB

は,単一縦モードレーザには適用可能

であるが,多縦モードレーザ又は発光ダイオードには適用しない。

6.6 

Δ λ

fwhm

半値全幅 

6.6.1 

連続な発光ダイオードのスペクトル幅の場合 

5.7.2 で記録した半値波長の差が,Δ λ

fwhm

である。

6.6.2 

離散的な多縦モードスペクトラムの場合 

この場合の半値全幅は,次のようにして決定する半値波長の差である。レーザがピーク波長両側の最大

振幅から 3 dB 低下した二つの半値波長でモードをもたない場合は,半値波長は補間によって求める。

図 で示されるように,各モードの頂点を,  隣接したモードの頂点同士で接続し,そのピークパワー点

から 3 dB 下降したレベルに水平線を引く。二つ以上の交差位置から半値波長を決定する。半値波長間の最

大波長差を Δ λ

fwhm

  とする。

6.7 

サイドモード抑圧比(SMSR 

次の式の比(dB)によって算出する。

⎟⎟

⎜⎜

=

2

1

10

log

10

SMSR

M

M

ここに,

M

1

ピーク波長における振幅

M

2

最も強いサイドモードにおける振幅

試験結果 

7.1 

必す(須)情報 

7.1.1  

測定日,  試験名称及び手順

7.1.2  

適用可能なデータとともに,試験に使用した光送信器(光ファイバ端末機器)又は光源の識別情報

7.1.3  

参照点の温度

7.1.4  

検査の結果

7.2 

有益な情報 

7.2.1  

使用した試験設備及び最新校正日

7.2.2  

試験者の氏名

7.2.3  

測定誤差及びディスプレイ解像度による測定の不確かさ

7.2.4  

データレート及び(変調度及びパルス形状を含む。

)入力信号特性


7

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

7.2.5  

供給電圧値及び/又は電流値

7.2.6  

光源デバイスのためのバイアス回路形式

7.2.7  

可能な範囲で,光ファイバコード,ピグテイル及び光接続方法の詳細を含む光出力測定条件

7.2.8  

温度安定化のための推奨ウォームアップ時間

  単一モード光ファイバに接続した高出力 InGaAsP 端面発光 LED の出力スペクトラム(dBm 表示)

を,

図 に示す。表 の 1 列目∼3 列目は,5.7 によるスペクトラムから選択された 11 点を示し

ている。4 列目は,光出力を対数表示から線形表示へ変換した値を示している。5 列目及び 6 列目

に表示される計算結果及び合計の行に表示する値は,それぞれ 6.1 及び 6.4 による重心波長 λ

c

び RMS 幅 Δ λ

rms

の計算に使用する。最後の 2 行は,この発光ダイオードの重心波長及び RMS 幅

の計算値を示す。

図 1−発光ダイオード光スペクトラムの例 


8

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

   

表 1−発光ダイオードスペクトラムの測定点 

波長  λ

i

nm

光出力(対数表示)

dBm

光出力(線形表示)P

i

nW

P

i

 λ

i

P

i

 (λ

i

λ

c

)

2

1 1

226

−44 40

040

256

000

2 1

243

−39

126

156 618

500 094

3 1

260

−33

501

631 260

1 060 116

4 1

277

−28

1 585

2 024 045

1 332 985

5 1

294

−24

3 981

5 151 414

573 264

6 1

311

−24

3 981

5 219 091

99 525

7 1

328

−27

1 995

2 649 360

965 580

8 1

345

−31

794

1 067 930

1 207 674

9 1

362

−35

316

430 392

990 976

10 1

379

−39

126

173 754

671 454

11 1

396

−44 40

840

324

000

合計

λ

c

Δ λ

rms

1 306

24

− 
− 

13 485

17 608 744

7 981 668

表 2RMS  スペクトル特性 

波長  λ

i

nm

光出力(対数表示)

dBm

光出力(線形表示)P

i

nW

P

i

 λ

i

P

i

 (λ

i

 - λ

c

)

2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

合計

λ

c

Δ λ

rms

− 
− 

− 

− 

− 

この表は,各ポイントの波長及びパワーの平均値についても作成する。

は,個別の多縦モードスペクトラムのモード番号,又は連続的な発光ダイオード及び単一縦モードス

ペクトラムの波長点に相当する。


9

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

図 2−多縦モードレーザの標準的な光スペクトラムアナライザ出力 

図 3−多縦モードレーザの半値全幅(Δ λ

fwhm

)の測定 


10

C 61280-1-3

:2010 (IEC 61280-1-3:1998)

   

図 4−多縦モードレーザの半値全幅(Δ λ

fwhm

)の計算 

図 5−単一縦モードレーザのピーク波長及び 30 dB ダウン幅(Δ λ

30dB

)の測定 

参考文献  JIS C 5940:1997  光伝送用半導体レーザ通則 

JIS C 5941

:1997  光伝送用半導体レーザ測定方法

JIS C 6802  レーザ製品の安全基準 

注記  対応国際規格: IEC 60825-1:2001,Safety of laser products−Part 1: Equipment classification,

requirements and user's guide(IDT)

EIA/TIA-455-A,Standard test procedures for fibre optic fibres, cables, transducers, sensors, connecting

and terminating devices and other fibre optic components

EIA/TIA-455-126,Spectral characterization of LEDs (to be issued)

EIA/TIA-455-127,Spectral characterization of multimode laser diodes (November 1991)