[0001] 本发明涉及模式控制器。

[0002] 在光纤以及光相关测定器的插入损耗检查等中，使用使来自光源的射出光稳定化的模式控制器。例如在专利文献1中记载了这些模式控制器(搅模器)的一个例子。

[0003] 专利文献1所记载的模式控制器(搅模器)通过在多个筒管(bobbin)卷绕一根光纤而构成。进一步，以轴R为旋转轴使各个筒管向R1方向或者R2方向旋转而扭转光纤，从向光纤的入射光中取出平衡模式分布(稳定模式分布)的光。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献1：国际公开第2017/014195号

[0025] 本实施方式的第一特征在于，一种模式控制器，其连结阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤而形成光纤连结体，光纤连结体卷绕于隔开间隔而排列的两个一组的一组以上的多个筒管，阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤扭转而形成螺旋部位，光入射到阶跃折射率型光纤并传播，传播模式被转换为平衡模式分布，光从阶跃折射率型光纤射出并入射到渐变折射率型光纤，入射到渐变折射率型光纤的光被模式转换为任意的低次模式。

[0026] 根据该构成，能够利用渐变折射率型光纤的NFP将从阶跃折射率型光纤入射到渐变折射率型光纤光的传播模式从平衡模式分布模式转换为任意的低次模式。因而，能够使从渐变折射率型光纤射出的光的NFP的传播模式成为任意的低次模式的模式分布，因此能够实现可以射出表示符合IEC61300-1所记述的EF边界条件的EF的NFP的光的模式控制器。

[0027] 本实施方式的第二特征在于，一种模式控制器，阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤分别卷绕于不同组的筒管。

[0028] 根据该构成，供阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤卷绕的两个一组的筒管被分开。因而，能够与阶跃折射率型光纤独立地设定渐变折射率型光纤的长度、卷绕数以及扭转次数，能够仅任意地调整渐变折射率型光纤中的模式转换的状态。

[0029] 本实施方式的第三特征在于，一种模式控制器，阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤所连结的连结部分形成于每组的筒管的间以外的部位。

[0030] 根据该构成，在形成了螺旋部位时，通过将连结阶跃折射率型光纤与渐变折射率型光纤的连结部不配置于螺旋部位，可抑制对连结部赋予张力。因而，能够防止连结部处的光纤连结体的切断。

[0031] 以下，参照图1与图2，对本发明的实施方式的模式控制器1进行说明。本实施方式的模式控制器1的基本构造由光纤连结体2、以及两个为一组的一组以上的多个筒管3a～3d构成。图2示意地示出了本发明的实施方式的模式控制器1的构成，图1示意性地示出了图2的每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)中的模式控制器1。

[0032] 如图2所示，光纤连结体2通过阶跃折射率型光纤(SIF：Step Index Fiber)2a与渐变折射率型光纤(GIF：Graded Index Fiber)2b经由连接器4连结而形成。光纤连结体2在隔开间隔而排列的两个为一组的一组以上的多个筒管(3a与3b)或(3c与3d)上，如图2的(a)那样卷绕所希望的次数。

[0033] 如图1以及图2所示，每组的多个筒管(3a与3b)或(3c与3d)以各筒管(3a与3b)或(3c与3d)的轴向在横向(Lateral)方向上成为平行的方式相互隔开间隔而排列。在图2中，图示了共计四个、两组筒管(3a与3b)或(3c与3d)，两个一组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)的共计两组在各轴向B和C上平行地排列。

[0034] 最初仅将SIF2a以一次以上的所希望的次数卷绕于两个一组的筒管3a与3b。在SIF2a的卷绕后，将SIF2a的光射出侧的端部从筒管3b引出，用连接器4连结被引出的SIF2a的光射出侧端部与GIF2b的光入射侧端部。

[0035] 通过连接器4连结于SIF2a的GIF2b，在图2的情况下卷绕于另一个两个一组的筒管3c与3d。在GIF2b的卷绕后，GIF2b的光射出侧的端部1a被从筒管3d引出，成为模式控制器1整体的光射出端部1a。进而，光射出端部1a与未图示的NFP或者FFP(Far Field Pattern：远场图案)的测定装置光学耦合。

[0036] 一方的SIF2a的光入射侧端部与入射侧光纤5经由连接器6而连结。入射侧光纤5与光源7光学耦合。在入射侧光纤5中例如能够使用单模光纤。

[0037] 在SIF2a中使用传播波长850nm、包层外径125μm、芯径几十μm、数值孔径0.2以上、允许弯曲半径几十mm的多模光纤，在以任意的长度切断后，与GIF2b连结并组装于模式控制器1。

[0038] 此外，作为GIF2b，使用传播波长850nm、包层外径125μm、芯径50μm以上、数值孔径0.2以上、允许弯曲半径为几十mm的GI型的多模光纤。以任意的长度切断并连接于SIF2a，组装于模式控制器1。

[0039] 在将光纤连结体2卷绕于两个为一组的一组以上的多个筒管(3a与3b)或(3c与3d)之后，如图2的(b)所示，以与多个筒管(3a与3b)或(3c与3d)隔开间隔而排列的方向平行的轴B或者C为旋转轴，使每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)中的至少一方旋转。在每组中两个筒管(3a与3b)或(3c与3d)一起旋转的情况下，在同轴上向相互对置的相反方向(例如，使筒管3a与3c向R1方向，使筒管3b与3d向R2方向)旋转。另外，关于各筒管3a～3d的支承结构省略了图示。

[0040] 这样，通过每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)中的仅一方旋转、或者使彼此向相反方向旋转，扭转卷绕于这些筒管(3a与3b)或(3c与3d)的SIF2a与GIF2b而产生扭曲，多根光纤一边相互缠绕一边扭转而形成螺旋部位2a1或2b1。螺旋部位2a1或2b1形成于每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)之间(图2的(b)中的部位A)。

[0041] 另外，也可以使所有筒管(3a、3b、3c、3d)均不旋转，而将预先扭转光纤而形成了螺旋部位2a1以及2b1的SIF2a与GIF2b配备于每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)。此外，若变更为GIF2b不扭转而仅形成SIF2a中的螺旋部位2a1，则能够取出最高次模式。

[0042] 从光源7起在入射侧光纤5中传播并入射到SIF2a的光，通过SIF2a的扭转，在螺旋部位2a1中在SIF2a内传播的光被均匀地分散。因而，从SIF2a的光射出侧端部即连接器4射出的光的NFP(距SIF2a的光射出侧端部为13mm～30mm的位置)的传播模式被转换为稳定的平衡模式分布。转换为该平衡模式分布的光从SIF2a射出，经由连接器4而入射到GIF2b。

[0043] 在SIF2a中传播模式被转换为平衡模式分布的光从SIF2a射出并入射到GIF2b。入射到GIF2b光通过GIF2b的扭转，对该螺旋部位2b1作用扭转应力。通过该扭转应力，在GIF2b的螺旋部位2b1中的芯与包层的边界面，在光的传播时产生光向光纤外部的泄漏。本申请人通过验证进一步明确了，由于GIF2b中的光的泄漏，从SIF2a入射到GIF2b的光的模式被去除，能够将从GIF2b的光射出端部1a射出并由NFP(距GIF2b的光射出侧端部为13mm～30mm的位置)测定的光的传播模式转换为任意的低次模式的模式分布。更详细来说，明确了在对GIF2b赋予了扭转时，根据从GIF2b的光射出端部1a射出的NFP的测定图像的测定结果，能够将由NFP测定光的传播模式转换为任意的低次模式的模式分布。

[0044] 因而，根据模式控制器1，通过GIF2b中的芯与包层的边界面处的光的泄漏，能够利用GIF2b的NFP将从SIF2a入射到GIF2b的光的传播模式从平衡模式分布模式转换为任意的低次模式。

[0045] 由此，能够使从GIF2b射出的光的NFP的传播模式成为任意的低次模式的模式分布，因此能够实现可以射出表示符合IEC61300-1所记述的EF边界条件的EF的NFP的光的模式控制器1。进而，能够射出表示符合IEC61300-1所记述的EAF边界条件的EAF的FFP的光。

[0046] 除此之外，在模式控制器1中，仅通过扭转各光纤而形成螺旋部位2a1或2b1的简单的构造，将从GIF2b射出的光的传播模式转换为任意的低次模式的模式分布。因此，能够低廉地形成模式控制器1整体。

[0047] 另外，GIF2b也可以卷绕于卷绕有SIF2a的两个一组的相同的筒管。但是，对于SIF2a与GIF2b而言，相比与卷绕于相同的一组的筒管，更优选如图2所示那样分别卷绕于不同组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)。其理由是因为，将卷绕SIF2a与GIF2b两个一组的筒管分开更能够与SIF2a独立地设定GIF2b的长度、卷绕数以及扭转次数，能够仅任意地调整GIF2b中的模式转换的状态。

[0048] 另外，图2所示的两组筒管(3a与3b)或(3c与3d)也可以配置于同一轴上。

[0049] 另外，连结有SIF2a与GIF2b的连结部分(连接器4)优选形成于每组的筒管(3a与3b)或(3c与3d)之间(图2的(b)中的部位A)以外的部位。作为其理由，是因为在形成了螺旋部位2a1或2b1时，通过将连结有SIF2a与GIF2b的连结部即连接器4不配置于螺旋部位2a1或
2b1，来抑制对连接器4赋予张力，防止连结部处的光纤连结体2的切断。

[0050] 除此之外，如图11所示，通过将螺旋部位2a1或2b1卷绕于芯柱8，即使对于与室外用光纤为代表的、光纤外皮硬且最大直径细的光纤，也可获得与图1以及图2的构造相同的效果以及高通用性。

[0051] 以下对本发明的实施例进行说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。

[0052] 实施例

[0053] 以下，参照图3～图10，对本发明的实施例的模式控制器1与比较例进行说明。另外，对与所述实施方式和图1以及图2相同的部位标注相同的编号，并省略重复的说明或简化地记载。

[0054] 如图3所示，模式控制器1由光纤连结体2以及两组筒管(3a与3b)或(3c与3d)构成。光纤连结体2通过利用连接器4连结SIF2a与GIF2b而形成。此外，两组筒管(3a与3b)或(3c与
3d)与各轴向B和C平行地排列。

[0055] 在SIF2a中使用传播波长850nm、包层外径125μm、芯径50μm、数值孔径0.22的多模光纤，在以长度3m切断后，以三圈卷绕的方式卷绕于筒管3a与3b。在一方的GIF2b中，使用光纤型号名称G50、基于ISO/IEC11801以及JISX5110的光纤类别分类中的OM2、传播波长850nm、包层外径125μm、芯径50μm、数值孔径0.2的多模光纤，在以长度2m切断后连结于SIF2a。进一步，将GIF2b以一圈卷绕的方式卷绕于筒管3c与3d。此外，关于SIF2a与GIF2b的螺旋部位2a1或2b1中的扭转数，SIF2a设为一次，GIF2b设为一次。

[0056] 进而，将GIF2b的光射出端部1a与NFP或者FFP的测定装置光学耦合。入射到NFP或者FFP的测定装置的光传播至图像传感器，进而电流值或者电压值中的某一个被输出至用作EAF(Encircled Angular Flux，环绕角通量)分析仪模块的计算机，对EAF进行了分析。

[0057] 将一方的SIF2a的光入射侧端部与入射侧光纤5和光源7光学耦合。在光源7中使用超辐射二极管(SLD：Super Luminescent Diode)，并且将入射侧光纤5与光源7光学耦合。在入射侧光纤5中使用了单模光纤。另外，光源7的截止波长λc设为850nm。

[0058] 在图4中，示出在图3的NFP测定装置中从光源7入射并从入射侧光纤5端部(图3的OUT1)射出的光的NFP(距OUT1为13mm的位置)的测定图像。此外，在图5中，示出在图3中从SIF2a光射出端部(图3的OUT2)射出的光的NFP(距OUT2为13mm的位置)的测定图像。在图6中，示出在图3中从GIF2b的光射出端部(即，图3的模式控制器1整体的光射出端部)1a射出的光的NFP(距所述光射出端部1a为13mm的位置)的测定图像。

[0059] 通过图4与图5的比较，确认到从入射侧光纤5射出的光的NFP通过SIF2a的螺旋部位2a1而使传播光均匀地分散，并转换为稳定的平衡模式分布。而且，通过图5与图6的比较，确认到在GIF2b的螺旋部位2b1产生光的泄漏，在从GIF2b射出时的NFP中，光的模式被去除而转换为低次模式的模式分布。

[0060] 而且，测定图6的测定图像中的NFP，结果测定出图10内由实线所示的NFP的图表。同时，测定图6的测定图像中的EF，结果测定出图7所示的EF的图表。另外，图7以及图10的图表的横轴表示光纤(GIF2b)的半径位置(即，半径尺寸)。通过图7确认到，本实施例的模式控制器1遍及光纤的半径方向地进入由IEC61300-1规定的EF边界条件内(图7中的横狭缝内)，射出了表示符合EF边界条件的EF的NFP的光。

[0061] (比较例)

[0062] 作为比较例，在图9中，示出不对图3的GIF2b赋予扭转而仅将GIF2b卷绕于筒管3c与3d的NFP测定装置中的、从GIF2b的光射出端部1a射出的光的NFP(距所述光射出端部1a为13mm的位置)的测定图像。除了螺旋部位2b1以外的比较例中的模式控制器和NFP测定装置的构成与实施例相同。将图6与图9进行比较，确认到根据GIF2b中的螺旋部位2b1的有无，图
9的测定图像相对地扩展。

[0063] 而且，测定图9的测定图像中的NFP，结果测定出图10内由虚线所示的NFP的图表。比较图10内的实线与虚线可知，若不形成GIF2b中的螺旋部位2b1，则超过20μm的光纤的芯以及包层边界面附近处的强度相对变高。根据该测定结果，本申请人推测芯以及包层边界面附近的NFP的测定图像扩展而变大。

[0064] 而且，测定图9的测定图像中的EF，结果测定出图8所示的EF的图表。由图8确认到，比较例的模式控制器在芯以及包层边界面附近即超过20μm的光纤的半径方向上，向由IEC61300-1规定的EF边界条件外偏离，不符合EF边界条件。根据图8、图9、以及图10的虚线可知，芯以及包层边界面附近处的NFP的强度的大小与测定图像的扩展对从EF边界条件的偏离产生影响。

[0065] 另外，图8的图表的横轴也表示光纤(GIF2b)的半径位置(即，半径尺寸)。

[0066] 而且，将图7与图8进行比较，结果发现，特别是GIF2b中的螺旋部位2b1的有无，直接影响遍及光纤的半径方向的对IEC61300-1规定的EF边界条件的符合。

[0067] 附图标记说明

[0068] 1 模式控制器

[0069] 1a 渐变折射率型光纤的光射出侧端部或者搅模器整体的光射出端部[0070] 2 光纤连结体

[0071] 2a 阶跃折射率型光纤

[0072] 2b 渐变折射率型光纤

[0073] 2a1、2b1 螺旋部位

[0074] 3a、3b、3c、3d 筒管

[0075] 4、6 连接器

[0076] 5 入射侧光纤

[0077] 7 光源

[0078] 8 芯柱