C 6872：2008
（1）
2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
目 次
ページ
序文 ··································································································································· 1
1 適用範囲 ························································································································· 1
2 引用規格 ························································································································· 1
3 用語及び定義 ··················································································································· 1
4 標準大気条件 ··················································································································· 1
5 試験方法 ························································································································· 1
5.1 一般事項 ······················································································································ 2
5.2 長さ方向掃引法 ············································································································· 2
5.3 波長掃引法 ··················································································································· 4
6 結果······························································································································· 6
附属書A（参考）試験方法によるビート長の差異 ······································································· 7
附属書B（参考）ファラデー回転子························································································· 10
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（2）
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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)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，実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に係る確認について，責任は
もたない。
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日本工業規格 JIS
C 6872：2008
偏波面保存光ファイバビート長試験方法
Beat length measurement of polarization-maintaining optical fibers
序文
この規格の対応国際規格は，現時点で制定されていないが，偏波面保存光ファイバビート長試験方法を
統一することによって，国内において，光通信機器及び光ファイバジャイロスコープなどの光ファイバセ
ンサに用いられる偏波面保存光ファイバの研究・実用化の促進を目的としている。
1
適用範囲
この規格は，偏波面保存光ファイバのビート長の試験方法について規定する。
注記 偏波面保存光ファイバの試験方法は，光ファイバジャイロスコープなどの光ファイバセンサ及
び波長多重伝送システム用の光カップラなどに応用している。
2
引用規格
次に掲げる規格は，この規格に引用されることによって，この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は，その最新版（追補を含む。）を適用する。
JIS C 6820 光ファイバ通則
JIS C 6825 シングルモード光ファイバ構造パラメータ試験方法
JIS C 60068-1 環境試験方法−電気・電子−通則
3
用語及び定義
この規格で用いる主な用語及び定義は，JIS C 6820及びJIS C 6825によるほか，次による。
3.1
ビート長
偏波面保存光ファイバにおいて二つの直交する直線偏波モードが同時に励振された場合，両偏波モード
の位相定数の差によって，合成の偏波状態が長手方向に周期的に変化するときの1周期の長さ。ビート長
が短いほど偏波面保存能力が高い。
4
標準大気条件
JIS C 60068-1の5.3［測定及び試験のための標準大気条件（標準状態）］に規定の標準状態，温度15〜35 ℃，
相対湿度25〜75 %，気圧86〜106 kPaとする。ただし，標準状態で試験することが困難な場合は，判定に
疑義が生じない限り，標準状態以外で試験を行ってもよい。その場合は，試験状態を記録する。
5
試験方法
2
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5.1
一般事項
附属書Aに示すように，長さ方向掃引法及び波長掃引法によって，測定するビート長は異なる。このた
め，ビート長測定結果に，その測定方法を明示する。ただし，受渡当事者間の協定によって省略できる。
ビート長の試験方法を，表1に示す。
表1−試験方法
試験方法
詳細
長さ方向掃引法
5.2
波長掃引法
5.3
5.2
長さ方向掃引法
5.2.1
装置
試験装置の概略図を図1に示す。装置の詳細は，次による。
図1−試験装置
a) 光源 DFBレーザなどの線幅の狭い光源を用いる。
b) 波長板 偏光子を回転させても一定のパワーが光ファイバに入射するように，円偏波に変換するため
に波長板を用いる。
c) 偏光子及び検光子 偏光子及び検光子は，偏波化した光が入射した場合に，任意の一定方向の直線偏
光の偏波光を出力できるものでなければならない。
d) 光パワー検出器 光パワー検出器は，被測定光ファイバの端末から出力される光パワーをすべて受光
できるものでなければならない。また，測定中のパワーをモニタするために，メータ又は表示器を備
えなければならない。
e) ファラデー回転子 ファラデー回転子は，被測定光ファイバに，電磁界を印加することによって，偏
波面を回転させる素子である。測定感度を向上させるため，外部信号によって偏波回転量を変調でき
るものでなければならない。ファラデー回転子には一般に電磁石などが用いられる。
注記 附属書B参照
f)
パルスステージ パルスステージは，ファラデー回転子を被測定光ファイバの長手方向に掃引できる
構造でなければならない。移動幅及び移動間隔は，被測定光ファイバのビート長が検出可能な量でな
3
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ければならない。
g) ロックインアンプ 検出感度を向上させるため，ロックインアンプを用いる。ファラデー回転子の応
答速度に応じた変調に対応できなければならない。
h) 信号発生器 信号発生器は，ロックインアンプ及びファラデー回転子に，変調信号を供給する。
i)
パワーアンプ 信号発生器の出力信号を増幅するアンプを，必要に応じて設ける。ファラデー回転子
が必要とするパワーを供給できなければならない。
j)
コンピュータ コンピュータは，パルスステージの制御及びロックインアンプからの出力信号の処理
を行う。
k) 出力装置 コンピュータで処理された測定波形を出力するための装置をもたなければならない。ただ
し，プロッタなどによって，ロックインアンプからの出力を直接出力するものであってもよい。
5.2.2
試料
試料は，試験装置への取付けに必要最低限の長さであることが望ましい。余長が存在するときは，被測
定光ファイバにひずみが印加されないように注意しなければならない。
5.2.3
手順
手順は，次による。
a) 準備及び調整 被測定光ファイバを偏光子及び検光子に接続するために，V溝又はベアファイバアダ
プタを用意する。被測定光ファイバの被覆を除去し，光ファイバの軸に対して直角な方向で断面が鏡
面となるように光ファイバを切断する。V溝などを用いて，被測定光ファイバの一端に偏光子を接続
する。さらに，入射した光パワーをすべて受け取れるように，もう一方の端を検光子に接続し，検光
子を光パワー検出器に接続する。
偏光子及び検光子を回転させ，光パワー検出器の表示値が最小になるようにする。次に，ロックイ
ンアンプから出力されるパワーが最大になるように，検光子の位置を調整する。
b) 被測定光ファイバの測定 パルスステージを駆動しファラデー回転子を移動させる。このときファラ
デー回転子の移動量Zとロックインアンプの出力Vとの関係を記録する。図2のような関係を得るこ
とができる。Vの半周期を与える移動量をΔZiとし，N半周期分の測定を行う。
図2−測定波形例
5.2.4
計算
ビート長Lbを，式 (1) によって求める。
4
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N
Z
L
N
i
i
∑
=
∆
=
1
b
2
·········································································· (1)
ここに，
Lb： ビート長
ΔZi： ロックインアンプの出力が半周期変化するファ
ラデー回転子の移動量
N： 評価した周期数
5.3
波長掃引法
5.3.1
装置
試験装置の概略図を，図3及び図4に示す。装置の詳細は，次による。
図3−狭帯域光源法
図4−広帯域光源法
a) 光源及び検出器 狭帯域光源法では，白色光源とモノクロメータとの組合せによって狭帯域光源を構
成する。
広帯域光源法では，SLD，LEDなどの広帯域光源を用いる。この場合，狭帯域フィルタを備えた光
スペクトラムアナライザなどを検出器として用いる。
b) 偏波解消器及び波長板 広帯域光源法では，偏光子を回転しても一定のパワーが光ファイバに入射す
るように，偏波解消器及び波長板を用いる。
c) 偏光子及び検光子 偏光子及び検光子は，偏波化した光が入射した場合に，任意の一定方向の直線偏
光の偏波光を出力できるものでなければならない。また，回転角度が確認できる構造でなければなら
ない。
d) 光パワー検出器 光パワー検出器は，被測定光ファイバの端末から出力される光パワーをすべて受信
できるものでなければならない。また，測定中のパワーをモニタするために，メータ又は表示器を備
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えなければならない。
e) 光スペクトラムアナライザ 光スペクトラムアナライザは，光ファイバコネクタ用の入力端子をもち，
入力端子に入射した光の時間平均されたスペクトルの波長（周波数）に対するパワー分布を測定し，
画面に表示する機能をもつ測定器である。
ビート長算出に必要なスペクトル分解能をもたなければならない。
f)
コンピュータ コンピュータは，狭帯域光源法では，モノクロメータ及び光パワー検出器の制御を行
う。広帯域光源法では，光スペクトラムアナライザからの出力信号の処理を行う。
g) 出力装置 検出器の出力又はコンピュータで処理された測定波形を出力するための装置をもたなけれ
ばならない。
h) 微動台 微動台は，入射光及び出射光が最大となるように，ファイバ位置の調整を行う。
5.3.2
試料
試料は，試験装置への取付けに，必要最低限の長さであることが望ましい。余長が存在するときは，被
測定光ファイバにひずみが印加されないように注意しなければならない。
5.3.3
手順
5.3.3.1
狭帯域光源法
a) 準備及び調整 被測定光ファイバを偏光子及び検光子に接続するために，V溝又はベアファイバアダ
プタを用意する。被測定光ファイバの被覆を除去し，光ファイバの軸に対して直角な方向で断面が鏡
面となるように光ファイバを切断する。V溝などを用いて，被測定光ファイバの両端に偏光子及び検
光子を接続する。入射側及び出射側の微動台を用いて，被測定光ファイバへの入射光が最大となるよ
うに調整する。偏光子及び検光子を回して消光状態にし，被測定光ファイバの固有偏波軸を求める。
偏光子及び検光子を45度回転し，被測定光ファイバの固有軸に対して45度の直線偏光を入射し，
45度の方向の光パワー成分を検出する状態にする。
b) 被測定光ファイバの測定 モノクロメータで波長を変化させ，それぞれの波長に対する光パワーを記
録する。これをI(＋45)とする。検光子を90度回転させる。モノクロメータで波長を変化させ，それ
ぞれの波長に対する光パワーを記録する。これをI (−45)とする。コンピュータでI (＋45)/I (−45)の
計算を行い，I (＋45)/I (−45)のN周期を与える波長をλ1，λ2とする。
5.3.3.2
広帯域光源法
a) 準備及び調整 光パワーの検出器として，光パワー検出器を取り付ける。
被測定光ファイバを偏光子及び検光子に接続するために，V溝又はベアファイバアダプタを用意す
る。被測定光ファイバの被覆を除去し，光ファイバの軸に対して直角な方向で断面が鏡面となるよう
に光ファイバを切断する。V溝などを用いて，被測定光ファイバの両端に偏光子及び検光子を接続す
る。入射側及び出射側の微動台を用いて，被測定光ファイバへの入射光が最大となるように調整する。
偏光子及び検光子を回して消光状態にし，被測定光ファイバの固有偏波軸を求める。
偏光子及び検光子を45度回転し，被測定光ファイバの固有軸に対して45度の直線偏光を入射し，
45度の方向の光パワー成分を検出する状態にする。
光パワー検出器を取り外し，光スペクトラムアナライザを取り付ける。
b) 被測定光ファイバの測定 光スペクトラムアナライザで，検光子透過光の波長−光パワー分布を記録
する。これをI (＋45)とする。検光子を90度回転し，光スペクトラムアナライザで検光子透過光の波
長−光パワー分布を記録する。これをI (−45)とする。光スペクトラムアナライザ又はコンピュータで
I (＋45)/I (−45)の計算を行い，I (＋45)/I (−45)のN周期を与える波長をλ1，λ2とする。
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5.3.4
計算
モード複屈折率Bを，式 (2) によって求める。
l
N
B
−
=
2
1
2
1
λ
λ
λ
λ
········································································ (2)
ここに，
B： モード複屈折率
N： 評価した周期数
λ1，λ2： 評価した波長範囲
l： 被測定光ファイバ長
ビート長Lbを，式 (3) によって求める。
B
L
λ
=
b
··················································································· (3)
ここに，
Lb： ビート長
λ： 評価波長，(λ1＋λ2)/2
B： モード複屈折率
6
結果
測定結果には，次の情報を提供する。
a) 測定の日付及び標題
b) 試料の長さ，形名，製造番号などの記述
c) 測定波長
d) ビート長の測定結果
e) 用いた測定方法：長さ方向掃引法又は波長掃引法
次の情報は，要求があれば提示しなければならない。
f)
測定装置の配置
g) 測定装置の詳細（詳しくは，5.2.1又は5.3.1を参照）
h) 測定時の相対湿度及び試験環境温度
i)
測定装置の最新の校正記録
j)
長さ方向掃引法の場合は，使用した光源のスペクトルの半値幅 (FWHM)
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附属書A
（参考）
試験方法によるビート長の差異
A.1 モード複屈折率及びビート長
偏波面保存光ファイバでは，コア形状及び応力分布によって伝搬する二つの偏波モード間に屈折率差が
生じる。これをモード複屈折率Bと呼び，二つの偏波モードの屈折率 (nx, ny) の差で定義する。
y
x
n
n
B
−
=
··········································································· (A.1)
ここに，
B： モード複屈折率
nx, ny： 各偏波モードのモード屈折率
この二つの偏波モードが，長さlの光ファイバを伝搬すると，二つの偏波モード間には，複屈折率によ
って位相差Δφが生じる。
l
B
λ
=
∆
π
2
φ
········································································ (A.2)
ここに，
Δφ： 二つの偏波モード間の位相差
B： モード複屈折率
l： 光ファイバの長さ
λ： 光の波長
偏波面保存光ファイバ中を伝搬する二つの偏波モード間の位相差によって，光ファイバ内の偏波状態は
長手方向に周期的に変化する。前記位相差が，2π (Δφ=2π) となる長さをビート長Lbと呼び，式 (A.3) で
定義する。
B
L
λ
=
b
················································································ (A.3)
ここに，
Lb： ビ−ト長
λ： 光の波長
B： モード複屈折率
5.2の長さ方向掃引法は，ビート長Lbを直接測定する試験方法である。
A.2 波長掃引法で規定されるビート長
波長掃引法は，原理的には偏波モード分散を測定していることになる。このため，波長掃引法によって
得られる複屈折率及びビート長は，群屈折率差に基づいて定義された値であり，式 (A.1)，式 (A.3) で定
義する複屈折率及びビート長とは異なった値となる。
波長掃引法は，波長による位相差の変化を測定することによってモード複屈折率を測定する。λの変化
に対する位相差φの変化量Δφは，次の式で与えられる。
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λ
λ
λ
λ
λ
∆
+
∆
−
=
∆
d
dB
l
l
B
π
2
π
2
2
φ
·············································· (A.4)
ここに，
Δφ： 光の波長変化による位相差の変化量
B： モード複屈折率
l： 光ファイバの長さ
λ： 光の波長
Δλ： 光の波長の変化量
波長掃引法では，モード複屈折率Bの波長依存性が比較的小さいことを利用し，式 (A.4) において第2
項を無視することによってモード複屈折率Bwsを，式 (A.5) のように定義する。
2
ws
π
2
λ
λ
∆
−
=
∆
l
B
φ
····························································· (A.5)
ここに，
Δφ： 光の波長変化による位相差の変化量
Bws： 波長掃引法によるモード複屈折率
l： 光ファイバの長さ
λ： 光の波長
Δλ： 光の波長の変化量
ある長さlの光ファイバに対して，位相変化量Δφが2πとなる波長差Δλを測定することによってBws
を測定することができる。
λ
λ
∆
=l
B
2
ws
··········································································· (A.6)
ここに，
Bws： 波長掃引法によるモード複屈折率
l： 光ファイバの長さ
λ： 光の波長
Δλ： 光の波長の変化量
Bwsを，式 (A.3) に代入することによって，波長掃引法によるビート長Lb-wsを定義する。
ws
ws
-
b
B
L
λ
=
·········································································· (A.7)
ここに， Lb-ws： 波長掃引法によるビート長
λ： 光の波長
Bws： 波長掃引法によるモード複屈折率
式 (A.3) 及び式 (A.7) で定義するビート長は，B及びBwsの違いによって異なった値となる。式 (A.4)
及び式 (A.5) からB及びBwsには，次の関係が成立することが分かる。
λ
λddB
B
B
−
=
ws
···································································· (A.8)
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2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。
ここに，
Bws： 波長掃引法によるモード複屈折率
B： モード複屈折率
λ： 光の波長
波長掃引法で測定される複屈折率Bws及びビート長Lb-wsは，複屈折率Bに対してBの波長分散相当のず
れをもっている点に注意しなければならない。
10
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附属書B
（参考）
ファラデー回転子
B.1
ファラデー回転子
5.2に規定する長さ方向掃引法で用いるファラデー回転子の構造の一例を，図B.1に示す。直径9 mmの
黄銅棒の周りにコイルを巻いた構造になっている。黄銅棒には，被測定光ファイバを挿入するための孔が
あり，更に黄銅棒の一部に1 mm程度の空げきを設ける。この空げきによって，磁束が光ファイバに影響
を与える。
単位 mm
図B.1−ファラデー回転子の例
参考文献 [1] J. Noda 他: Polarization-Maintaining Fibers and Their Applications, Journal of Light-wave
Technology, Vol. LT-4, No.8 (1986) 1071-1089.
[2] J. Noda 他: Dispersion of verdet constant in stress-birefringent silica fibre, Electoronics Letters,
Vol.20, No.22 (1984) 906-907.
[3] K. Kikuchi 他: Wavelength-sweeping technique for measuring the beat length of linearly
birefringent optical fibers, Optics Letters, Vol.8, No.2 (1983) 122-123.
[4] IEC 60793-1-48, Optical fibres−Part 1-48: Measurement methods and test procedures−
Polarization mode dispersion
[5] K. Himeno 他: Accuracy improvement of modal birefringence measurement for PANDA fibers
using wavelength scanning method, Technical Digest of CLEO/Pacific Rimʼ95, TuI2 (1995).