JP2001041855A - 光ファイバ伝送路の特性評価方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ伝送路の片端から測定した後方散
乱光強度波形を解析することにより、光ファイバ伝送路
伝搬方向のモードフィールド径、波長分散、及びカット
オフ波長特性の評価を行う方法並びに装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ伝送路の一端に高い反射率を
有する全反射終端器を接続し、前記光ファイバ伝送路の
もう一端から波長λのパルス光を入射したときの、前記
光ファイバの位置ｚにおける後方散乱光強度Ｐ（λ_i，
ｚ）（ｉ＝１，２・・・）を異なる２波長以上で測定
し、この測定した後方散乱光波形を解析することによ
り、前記光ファイバ伝送路の距離ｚ、波長λにおけるモ
ードフィールド径、波長分散、並びにカットオフ波長特
性を評価する光ファイバ伝送路の特性評価方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光通信等に用いら
れる単一モード光ファイバで構成される光ファイバ伝送
路の特性評価方法及び装置に関し、詳しくは、光ファイ
バ伝送路の伝搬方向におけるモードフィールド径、波長
分散、並びにカットオフ波長特性を評価する技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光増幅装置の発展に伴う入力光レ
ベルの向上、並びに波長分割多重伝送技術に代表される
超大容量伝送技術の進展により、光ファイバ中の光非線
形現象による光伝送特性の劣化が重要な問題となってい
る。光ファイバ中の光非線形現象は、光ファイバの入射
端から出射端に向け、順次、発生・累積される。そのた
め、光非線形現象の影響を詳細に把握するためには、光
ファイバパラメータ、特に、モードフィールド径、波長
分散、並びにカットオフ波長の光ファイバ伝搬方向にお
ける特性の変化を評価することが必要不可欠となる。

【０００３】光ファイバ伝搬方向のモードフィールド
径、波長分散、並びにカットオフ波長特性の評価技術と
しては、異なる２波長以上を用い光ファイバの両端から
後方散乱光強度を測定し、その波形を解析する手法が開
発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既設光
ファイバ伝送路のように被測定光ファイバ伝送路の入射
端が互いに遠端に存在する場合には、光ファイバ伝送路
の双方向から後方散乱光強度を測定することが困難にな
るという問題があった。

【０００５】また、後方散乱光強度の解析を行うために
は、任意の距離ｚにおけるモードフィールド径の基準値
が必要となる。このため、既設光ファイバ伝送路の評価
を行うにはモードフィールド径の値が既知である基準フ
ァイバの接続が必要不可欠となる。

【０００６】また、既設光ファイバ伝送路の双方向から
後方散乱光強度の測定を行う際に基準ファイバの着脱が
行われた場合には、接続損失が変動するため、モードフ
ィールド径、並びに波長分散特性の評価精度が著しく劣
化するという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、光ファイバ伝送路の片端
から測定した後方散乱光強度波形を解析することによ
り、光ファイバ伝送路伝搬方向のモードフィールド径、
波長分散，及びカットオフ波長特性の評価を行う方法並
びに装置を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００１０】（１）光ファイバ伝送路の一端に高い反射
率を有する全反射終端器を接続し、前記光ファイバ伝送
路のもう一端から波長λのパルス光を入射したときの、
前記光ファイバの位置ｚにおける後方散乱光強度Ｐ（λ
_i，ｚ）（ｉ＝１，２・・・）を異なる２波長以上で測
定し、この測定した後方散乱光波形を解析することによ
り、前記光ファイバ伝送路の距離ｚ、波長λにおけるモ
ードフィールド径、波長分散、並びにカットオフ波長特
性を評価する光ファイバ伝送路の特性評価方法である。

【００１１】（２）光ファイバ伝送路の一端から所定の
２波長以上のパルス光を入力し、後方散乱強度を測定す
る後方散乱強度測定系と、前記後方散乱強度測定系によ
り、前記光ファイバ伝送路のもう一端から波長λのパル
ス光を入射したときの、前記光ファイバの位置ｚにおけ
る後方散乱光強度Ｐ（λ_i，ｚ）（ｉ＝１，２・・・）
を異なる２波長以上で測定し、この測定した後方散乱光
波形を解析する演算処理手段と、前記光ファイバ伝送路
の一端、もしくは両端に接続された、モードフィールド
径と最大比屈折率差が既知の基準光ファイバと、前記光
ファイバ伝送路のパルス光入射端とは異なるもう一端に
接続された全反射終端器とを具備したことを特徴とする
光ファイバ伝送路の特性評価装置である。

【００１２】すなわち、本発明のポイントは、被測定光
ファイバ伝送路の遠端に高い反射率を有する全反射終端
器を接続し、被測定光ファイバ伝送路の近端から異なる
２波長以上における後方散乱光強度を測定する。このよ
うにして得られた後方散乱光強度波形を解析することに
より、被測定光ファイバ伝送路の長手方向における、モ
ードフィールド径、波長分散、並びにカットオフ波長特
性を求めることである。

【００１３】以下、本発明について、本発明の実施の形
態（実施例）とともに詳細に説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による実施形態の光ファイ
バ伝送路の特性評価方法は、以下の通りである。

【００１５】本実施形態の測定法では、任意の長さＬの
光ファイバ伝送路の遠端に、高い反射率を有する全反射
終端器を接続し、前記光ファイバ伝送路の近端から波長
λのパルス光を入射したときの、前記光ファイバ伝送路
の位置ｚにおける後方散乱光強度Ｐ（λ_i，ｚ）（ｉ＝
１，２・・・）（単位：ｍＷ）を測定し、このようにし
て得られた測定結果を次の数１の関係式に代入すること
により、前記光ファイバ伝送路中の構造変動依存成分Ｉ
(λ,ｚ)を求め、

【００１６】

【数１】 Ｉ(λ,ｚ)＝Ｐ(λ,ｚ)・Ｐ(λ,２Ｌ−ｚ) 前記光ファイバ伝送路の任意の位置ｚ₀における構造変
動依存成分Ｉ(λ，ｚ₀)、並びにモードフィールド径２
Ｗ(λ，ｚ₀)を用い、数２の式により前記光ファイバ伝
送路伝搬方向のモードフィールド径分布２Ｗ(λ，ｚ)を
評価する。

【００１７】

【数２】

【００１８】更に、前記と同様の手順により、任意の２
波長以上λ_i（ｉ＝１，２・・・）における前記光ファ
イバ伝送路のモードフィールド径分布２Ｗ(λ_i，ｚ₀)を
評価し、このようにして得られた結果を用いて数３の式
を満足する係数ｇ₀（ｚ），及びｇ₁（ｚ）を求め、

【００１９】

【数３】

【００２０】光速ｃ、並びに前記光ファイバ伝送路の任
意の位置ｚ₀における最大屈折率ｎ_mを用いて、数４の式
により前記光ファイバ伝送路伝搬方向の導波路分散σ
_w(λ_i，ｚ)を求め、

【００２１】

【数４】

【００２２】前記光ファイバ伝送路の任意の位置ｚ₀に
おける最大比屈折率差△_m（単位：％）を用いて、数５
の式により前記光ファイバ伝送路伝搬方向の材料分散σ
_m(λ_i)を求め、

【００２３】

【数５】

【００２４】数６の式により、導波路分散σ_w(λ_i，ｚ)
と材料分散σ_m(λ_i)の和として前記光ファイバ伝送路の
波長分散分布σ(λ_i，ｚ)を評価する。

【００２５】

【数６】

【００２６】また、前記光ファイバ伝送路の任意の位置
ｚ₀におけるカットオフ波長λ_c（ｚ₀）コア半径ａ
(ｚ₀)、並びにモードフィード径２Ｗ(λ_i，ｚ₀)を用
い、数７の式を満足する係数ｃ₀、並びにｃ₁を評価し、

【００２７】

【数７】

【００２８】数７の式で得られた係数、並びに前記の手
順により求められる異なる２波長におけるモードフィー
ルド径分布２Ｗ(λ₁，ｚ)，及び２Ｗ(λ₂，ｚ)を用い、
数８の関係式を解くことにより、前記光ファイバ伝送路
のカットオフ波長分布λ_c(ｚ）を評価する。

【００２９】

【数８】

【００３０】以上のように、本発明では、光ファイバ伝
送路の遠端に全反射終端器を接続して任意の２波長以上
で測定した後方散乱光強度波形を、前記光ファイバ伝送
路の任意の位置におけるモードフィールド径、並びに所
定の関係式を用いて数値処理することにより、任意の波
長におけるモードフィールド径分布、波長分散分布、並
びにカットオフ波長分布を評価することができる。この
ような光ファイバ伝送路伝搬方向の特性は高速・大容量
伝送システムの設計に重要な情報となる。

【００３１】また、本発明では、光ファイバ伝送路の片
端のみからの後方散乱光強度測定で実施できるため、既
設光ファイバ伝送路の特性を簡便に評価できるという利
点を有している。

【００３２】（実施例）前記本発明による実施形態の光
ファイバ伝送路の特性評価方法の一実施例では、長さ２
ｋｍの分散シフトファイバ８本で構成される光ファイバ
伝送路の一端に、モードフィールド径の値が既知である
基準光ファイバ（分散シフトファイバ）を接続し、さら
に前記光ファイバ伝送路のもう一端に全反射終端器を接
続し、基準光ファイバ側から波長１.３１μｍ、並びに
１.５５μｍで測定した後方散乱光強度波形を解析する
ことにより、前記光ファイバ伝送路のモードフィールド
径、並びに波長分散分布を評価した。

【００３３】図１は、本実施形態の光ファイバ伝送路の
特性評価方法の一実施例の処理手順を示すフロー図であ
る。

【００３４】本実施例の光ファイバ伝送路の特性評価方
法は、図１に示すように、被測定光ファイバ伝送路の遠
端に全反射終端器を接続し、任意の２波長以上を用いて
被測定光ファイバ伝送路の近端から後方散乱光強度Ｐ
(λ_i，ｚ)(ｉ＝１，２・・・)を測定する（ステップＳ
１）。

【００３５】次に、任意の位置ｚ₀でのモードフィール
ド径２Ｗ(λ_i，ｚ₀)と前記数１の式、並びに数２の式に
よりモードフィールド径分布２Ｗ(λ_i，ｚ)を評価する
（ステップＳ２）。

【００３６】続いて、ステップＳ２で得られたモードフ
ィールド径分布と、前記数３の式、並びに数４の式を用
いて導波路分散分布を評価する。

【００３７】また、これと同時に任意の位置ｚ₀におけ
る最大比屈折率差を前記数５の式に代入し、材料分散を
評価する（ステップＳ３）。前記ステップＳ３で得られ
た導波路分散と材料分散の和として波長分散分布を評価
する（ステップＳ４）。

【００３８】図２は、前記本発明による実施形態の光フ
ァイバ伝送路の特性評価方法を実施する装置の概略構成
を示す模式図であり、１は後方散乱光強度測定系、２は
モードフィールド径と最大比屈折率差が既知である基準
光ファイバ、３は被測定光ファイバ、４は高い反射率を
有する全反射終端器、５は演算処理手段である。

【００３９】本実施例の光ファイバ伝送路の特性評価装
置は、図２に示すように、光ファイバ伝送路の一端から
任意の２波長以上のパルス光を入力し、後方散乱強度を
測定する後方散乱光強度測定系１を設け、この後方散乱
光強度測定系１により、前記光ファイバ伝送路に波長λ
のパルス光を入射したときの、前記光ファイバ伝送路の
位置ｚにおける後方散乱光強度Ｐ（λ_i，ｚ）（ｉ＝
１，２・・・）を異なる２波長以上で測定し、この測定
した後方散乱光波形を解析する演算処理手段５が前記後
方散乱光強度測定系１の出力端子に接続されている。前
記後方散乱光強度測定系１の入射端子には、モードフィ
ールド径と最大比屈折率が既知の基準光ファイバ２の一
端が接続され、この基準光ファイバ２の他端は、被測定
光ファイバ３の一端に接続されている。この被測定光フ
ァイバ３の他端には全反射終端器４が接続されている。
被測定光ファイバ伝送路は、前記基準光ファイバ２と被
測定光ファイバ３とを含む光ファイバ伝送路である。前
記全反射終端器４は高い反射率を有することが好ましい
が、これに限定されるものではない。

【００４０】本光ファイバ伝送路の特性評価装置の動作
は、前記光ファイバ伝送路の一端に接続された高い反射
率を有する全反射終端器４により、前記被測定光ファイ
バ３のもう一端から波長λのパルス光を入射したとき
の、前記被測定光ファイバ３の位置ｚにおける後方散乱
光強度Ｐ（λ_i，ｚ）（ｉ＝１，２・・・）を異なる２
波長以上で測定し、この測定した後方散乱光波形を演算
処理手段５で解析する。このように、前記測定した後方
散乱光波形を解析することにより、前記光ファイバ伝送
路の距離ｚ、波長λにおけるモードフィールド径、波長
分散、並びにカットオフ波長特性を評価する。

【００４１】図３は、基準光ファイバ２と被測定光ファ
イバ３を含む被測定光ファイバ伝送路の波長１.３１μ
ｍ並び波長１.５５μｍにおける後方散乱光強度の測定
結果を示す図である。図３において、横軸は距離（ｋ
ｍ）、縦軸は相対光強度（ｄＢ）である。

【００４２】このように、被測定光ファイバ伝送路の遠
端に全反射終端器を接続することにより、通常の後方散
乱光強度波形（距離０〜１７．５ｋｍ）に加え、被測定
光ファイバ伝送路の遠端側からパルス光を入射したとき
に得られる後方散乱光強度波形（距離１７．５〜３５ｋ
ｍ）も同時に測定することができる。

【００４３】図４は、前記図３の結果を用い前記処理手
順により計算されたモードフィールド径分布の評価結果
を示す図である。図４において、横軸は距離（ｋｍ）、
縦軸はモードフィールド径（μｍ）である。

【００４４】このように構成される被測定光ファイバ中
の８本の分散シフトファイバにおけるモードフィールド
径の特性変化を評価する事ができる。

【００４５】また、図５は、波長分散分布の評価結果で
あり、前記図４の結果を用い前記処理手順に従い評価を
行った結果を示す図である。図５において、横軸は距離
（ｋｍ）、縦軸は波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であ
る。

【００４６】モードフィールド径と同様に、被測定光フ
ァイバの伝搬方向における波長分散の特性変化を評価す
る事ができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバ伝送路の遠端に全反射終端装置を接続し、光
ファイバ伝送路の近端から任意の２波長以上で測定した
後方散乱光強度波形を数値処理することにより、光ファ
イバ伝送路伝搬方向の特性を評価することができる。

【００４８】また、光ファイバ伝送路の近端側からの１
回の後方散乱光強度測定で実施でききるため、既設光フ
ァイバ伝送路の特性を簡便に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態の光ファイバ伝送路の特
性評価方法の一実施例の処理手順を示すフロー図であ
る。

【図２】本発明による実施形態の光ファイバ伝送路の特
性評価方法を実施する装置の概略構成を示す模式図であ
る。

【図３】本実施例の基準光ファイバと被測定光ファイバ
を含む被測定光ファイバ伝送路の波長１.３１μｍ並び
波長１.５５μｍにおける後方散乱光強度の測定結果を
示す図である。

【図４】図３の結果を用い前記処理手順により計算され
たモードフィールド径分布の評価結果を示す図である。

【図５】図４の結果を用い前記処理手順に従い評価を行
った結果を示す図である。

【符号の説明】

１…後方散乱光強度測定系、２…基準光ファイバ、３…
被測定光ファイバ、４…全反射終端器、５…演算処理手
段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ伝送路の一端に高い反射率を
   有する全反射終端器を接続し、前記光ファイバ伝送路の
   もう一端から波長λのパルス光を入射したときの、前記
   光ファイバの位置ｚにおける後方散乱光強度Ｐ（λ_i，
   ｚ）（ｉ＝１，２・・・）を異なる２波長以上で測定
   し、この測定した後方散乱光波形を解析することによ
   り、前記光ファイバ伝送路の距離ｚ、波長λにおけるモ
   ードフィールド径、波長分散、並びにカットオフ波長特
   性を評価することを特徴とする光ファイバ伝送路の特性
   評価方法。
2. 【請求項２】 光ファイバ伝送路の一端から所定の２波
   長以上のパルス光を入力し、後方散乱強度を測定する後
   方散乱強度測定系と、前記後方散乱強度測定系により、
   前記光ファイバ伝送路のもう一端から波長λのパルス光
   を入射したときの、前記光ファイバの位置ｚにおける後
   方散乱光強度Ｐ（λ_i，ｚ）（ｉ＝１，２・・・）を異
   なる２波長以上で測定し、この測定した後方散乱光波形
   を解析する演算処理手段と、前記光ファイバ伝送路の一
   端、もしくは両端に接続された、モードフィールド径と
   最大比屈折率差が既知の基準光ファイバと、前記光ファ
   イバ伝送路のパルス光入射端とは異なるもう一端に接続
   された全反射終端器とを具備したことを特徴とする光フ
   ァイバ伝送路の特性評価装置。