JP2003166904A - 光ファイバの波長分散値、非線形定数測定方法及び測定装置 - Google Patents
光ファイバの波長分散値、非線形定数測定方法及び測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定時の入射パワー、被測定光ファイバの長
さ、光源の波長間隔、測定光源の波長分散値の変化に影
響されず高精度の非線形定数及び波長分散値が得られる
光ファイバ波長の分散値及び非線形定数測定方法並びに
測定装置を提供する。 【解決手段】２つのＣＷ光源１４、１５からの光を被測
定光ファイバ２３に伝播させて４光波混合の発生パワー
をスペクトルアナライザで測定する。光スペクトルアナ
ライザ２７で測定した光源１４、１５のスペクトルデー
タ〜算出される４光波混合パワーを実測値と一致するよ
うに演算することにより非線形定数Ｎ2及び波長分散値
Ｄ（ｆｋ）を求めることができる。
さ、光源の波長間隔、測定光源の波長分散値の変化に影
響されず高精度の非線形定数及び波長分散値が得られる
光ファイバ波長の分散値及び非線形定数測定方法並びに
測定装置を提供する。 【解決手段】２つのＣＷ光源１４、１５からの光を被測
定光ファイバ２３に伝播させて４光波混合の発生パワー
をスペクトルアナライザで測定する。光スペクトルアナ
ライザ２７で測定した光源１４、１５のスペクトルデー
タ〜算出される４光波混合パワーを実測値と一致するよ
うに演算することにより非線形定数Ｎ2及び波長分散値
Ｄ（ｆｋ）を求めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの分散
値、非線形定数測定方法及び測定装置に関する。
値、非線形定数測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のインターネットを始めとするデー
タ通信の爆発的な増加により、伝送容量の飛躍的な増大
が求められている。現在、１本の光ファイバ中に僅かに
波長の異なる複数の信号光を同時に伝送させるＷＤＭ
（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長多重）伝送方式が実用化され、
幹線系伝送路や海底光ケーブルに適用されている。これ
により伝送容量の大容量化が急速に進展したが、波数の
増加と信号光のビットレートの増加とにより、様々な問
題が生じてきた。例えば、本来光ファイバのもつ波長分
散値により使用波長帯域の両端で異なる分散を生じてし
まい伝送後の波形が劣化する問題や、非線形現象の問題
がある。非線形現象は伝送路を構築する光ファイバの屈
折率変化により生じる現象であり、ＦＷＭ（Ｆｏｕｒ
Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ：４光波混合）等が相当する。
特にＷＤＭ伝送のように多くの異なる波長の信号光を長
距離伝送させる場合には深刻である。これらの分散や非
線形現象は伝送品質を劣化させる主要な原因となりう
る。そのため、光ファイバの非線形現象を抑制した光フ
ァイバの開発が求められており、この要求に伴って光フ
ァイバの非線形屈折率或いは非線形定数を測定する方法
の確立が必要とされている。非線形屈折率ｎ2が光ファ
イバを構成する材料自体の特性を示すのに対し、非線形
定数Ｎ2は光ファイバ自体の特性を示すものであり、光
ファイバの有効コア面積をＡeffとしたとき、数１式で
表される関係がある。
タ通信の爆発的な増加により、伝送容量の飛躍的な増大
が求められている。現在、１本の光ファイバ中に僅かに
波長の異なる複数の信号光を同時に伝送させるＷＤＭ
（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長多重）伝送方式が実用化され、
幹線系伝送路や海底光ケーブルに適用されている。これ
により伝送容量の大容量化が急速に進展したが、波数の
増加と信号光のビットレートの増加とにより、様々な問
題が生じてきた。例えば、本来光ファイバのもつ波長分
散値により使用波長帯域の両端で異なる分散を生じてし
まい伝送後の波形が劣化する問題や、非線形現象の問題
がある。非線形現象は伝送路を構築する光ファイバの屈
折率変化により生じる現象であり、ＦＷＭ（Ｆｏｕｒ
Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ：４光波混合）等が相当する。
特にＷＤＭ伝送のように多くの異なる波長の信号光を長
距離伝送させる場合には深刻である。これらの分散や非
線形現象は伝送品質を劣化させる主要な原因となりう
る。そのため、光ファイバの非線形現象を抑制した光フ
ァイバの開発が求められており、この要求に伴って光フ
ァイバの非線形屈折率或いは非線形定数を測定する方法
の確立が必要とされている。非線形屈折率ｎ2が光ファ
イバを構成する材料自体の特性を示すのに対し、非線形
定数Ｎ2は光ファイバ自体の特性を示すものであり、光
ファイバの有効コア面積をＡeffとしたとき、数１式で
表される関係がある。
【０００３】
【数１】Ｎ2＝（ｎ2／Ａeff）
ここで、数１式より、光ファイバの有効コア面積Ａeff
が既知であれば非線形定数Ｎ2から非線形屈折率ｎ2が求
まり、非線形屈折率ｎ2の測定方法と非線形定数Ｎ2の測
定方法とは実質的に同一である。
が既知であれば非線形定数Ｎ2から非線形屈折率ｎ2が求
まり、非線形屈折率ｎ2の測定方法と非線形定数Ｎ2の測
定方法とは実質的に同一である。
【０００４】光ファイバの非線形定数の測定方法として
は、パルス光源を用いて光ファイバに光パルスを入射
し、自己位相変調によって光信号に引き起こされるパワ
ースペクトル波形の変化から位相変位を測定し、非線形
屈折率を求める方法が報告されており（Ｒ．Ｈ．Ｓｔｏ
ｌｅｎ ａｎｄ Ｃｈｉｎｌｏｎ Ｌｉｎ，Ｐｈｙｓｉ
ｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ａ，ｖｏｌ．１７，ｎｏ．４，
ｐｐ．１４４８−１４５３（１９７８））、この方法は
一般に自己位相変調法（ＳＰＭ法）と呼ばれている。
は、パルス光源を用いて光ファイバに光パルスを入射
し、自己位相変調によって光信号に引き起こされるパワ
ースペクトル波形の変化から位相変位を測定し、非線形
屈折率を求める方法が報告されており（Ｒ．Ｈ．Ｓｔｏ
ｌｅｎ ａｎｄ Ｃｈｉｎｌｏｎ Ｌｉｎ，Ｐｈｙｓｉ
ｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ａ，ｖｏｌ．１７，ｎｏ．４，
ｐｐ．１４４８−１４５３（１９７８））、この方法は
一般に自己位相変調法（ＳＰＭ法）と呼ばれている。
【０００５】また、プローブ光と特定周波数で正弦波変
調されたポンプ光とを光ファイバに入射し、プローブ光
を遅延自己ヘテロダイン検波することにより、ポンプ光
がプローブ光にもたらす位相変化を求めて非線形屈折率
を算出する方法も報告されており（Ａ．Ｗａｄａ ｅｔ
ａｌ，ＥＣＯＣ９２，ｐ．４２（１９４２））、この
方法は一般に相互位相変調法（ＸＰＸ法）と呼ばれてい
る。
調されたポンプ光とを光ファイバに入射し、プローブ光
を遅延自己ヘテロダイン検波することにより、ポンプ光
がプローブ光にもたらす位相変化を求めて非線形屈折率
を算出する方法も報告されており（Ａ．Ｗａｄａ ｅｔ
ａｌ，ＥＣＯＣ９２，ｐ．４２（１９４２））、この
方法は一般に相互位相変調法（ＸＰＸ法）と呼ばれてい
る。
【０００６】また、２つのＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
Ｗａｖｅ：時間的に連続）光源を光ファイバに入射
し、ＳＰＭ効果により発生した第１側帯波と測定光との
光強度比を測定し、平均入力強度と光強度比との関係か
ら非線形定数を求める方法が報告されており（Ｂｏｓｋ
ｏｖｉｃ ｅｔ ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．２４，ｐ．１９９６）、この
方法は、ＣＷ−ＳＰＭ法と呼ばれており、現在では主流
となっている。
Ｗａｖｅ：時間的に連続）光源を光ファイバに入射
し、ＳＰＭ効果により発生した第１側帯波と測定光との
光強度比を測定し、平均入力強度と光強度比との関係か
ら非線形定数を求める方法が報告されており（Ｂｏｓｋ
ｏｖｉｃ ｅｔ ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．２４，ｐ．１９９６）、この
方法は、ＣＷ−ＳＰＭ法と呼ばれており、現在では主流
となっている。
【０００７】図７はＣＷ−ＳＰＭ法を適用した測定装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【０００８】ＣＷ光源１、２からの信号光は、偏光状態
が偏光コントローラ３、４により揃えられ、光ファイバ
カプラ５により合波される。合波された信号光は、例え
ば、Ｅｒ（エルビウム）添加光ファイバアンプ等の光ア
ンプ６により増幅される。このとき、ノイズレベルも増
幅されるため、バンドパスフィルタ７を用いてノイズレ
ベルが低下される。信号光は再び増幅され、光ファイバ
カプラ９を通して被測定光ファイバ１０に入射される。
被測定光ファイバ１０から出射した後の波形スペクトル
は光スペクトラムアナライザ１３により測定される。
が偏光コントローラ３、４により揃えられ、光ファイバ
カプラ５により合波される。合波された信号光は、例え
ば、Ｅｒ（エルビウム）添加光ファイバアンプ等の光ア
ンプ６により増幅される。このとき、ノイズレベルも増
幅されるため、バンドパスフィルタ７を用いてノイズレ
ベルが低下される。信号光は再び増幅され、光ファイバ
カプラ９を通して被測定光ファイバ１０に入射される。
被測定光ファイバ１０から出射した後の波形スペクトル
は光スペクトラムアナライザ１３により測定される。
【０００９】ここで、光ファイバカプラ９は入射した光
を分配するためのものであり、パワーメータ１２は入射
パワーの測定のため、パワーメータ１１は後方ブリルア
ン散乱を測定して入射パワーの減衰を考慮するためのも
のである。
を分配するためのものであり、パワーメータ１２は入射
パワーの測定のため、パワーメータ１１は後方ブリルア
ン散乱を測定して入射パワーの減衰を考慮するためのも
のである。
【００１０】図８は図７に示した測定装置による観測波
形であり、横軸は波長を示し、縦軸は光強度（ｉｎｔｅ
ｎｓｉｔｙ）を示す。
形であり、横軸は波長を示し、縦軸は光強度（ｉｎｔｅ
ｎｓｉｔｙ）を示す。
【００１１】図８に示すように光パワー強度Ｉ0、Ｉ1を
測定し、得られたデータを、パワーメータ１２で測定し
た入力パワーＰと共に数２式及び数３式に代入すること
によりｎ2／Ａeffを求めることができる。
測定し、得られたデータを、パワーメータ１２で測定し
た入力パワーＰと共に数２式及び数３式に代入すること
によりｎ2／Ａeffを求めることができる。
【００１２】
【数２】
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、Ｊnは第１種ベッセル関数、ΦSPM
は最大位相シフト、Ｌeffは光ファイバ１０の実効長で
ある。
は最大位相シフト、Ｌeffは光ファイバ１０の実効長で
ある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来提案さ
れている光ファイバの非線形定数の測定方法には、精度
の高い測定を行うことが困難であるという問題がある。
れている光ファイバの非線形定数の測定方法には、精度
の高い測定を行うことが困難であるという問題がある。
【００１６】ＳＰＭ法では、出射光のスペクトル波形を
理論的な波形と比較して得られる、最大位相変位ΔΦ
SPMと光パワーとの関係から非線形定数を求めている。
理論的な波形と比較して得られる、最大位相変位ΔΦ
SPMと光パワーとの関係から非線形定数を求めている。
【００１７】しかし、理論的なスペクトル波形はパルス
ピークに対する位相変位ΦSPM＝０の波形のように、入
射光パルスの時間波形がガウシアンであり、周波数チャ
ープがなく、かつ光ファイバの群速度分布の効果が無視
できるという条件を仮定して求められている。そのた
め、理想に近い光パルスを発生するために煩雑な調整作
業が必要となる。
ピークに対する位相変位ΦSPM＝０の波形のように、入
射光パルスの時間波形がガウシアンであり、周波数チャ
ープがなく、かつ光ファイバの群速度分布の効果が無視
できるという条件を仮定して求められている。そのた
め、理想に近い光パルスを発生するために煩雑な調整作
業が必要となる。
【００１８】実際に発生させられる光パルスには周波数
チャープがあり、完全に理想的な光パルスを発生させる
ことができないので、理論的なスペクトル波形との差異
が生じ、測定精度を高めることが困難である。
チャープがあり、完全に理想的な光パルスを発生させる
ことができないので、理論的なスペクトル波形との差異
が生じ、測定精度を高めることが困難である。
【００１９】ＸＰＭ法は、理想的な光パルスの発生が困
難であるというＳＰＭ法の問題点を解決するための間接
的な方法である。ところが、ＸＰＭ法では、位相変化が
ポンプ光とプローブ光との相対的な偏光状態に依存する
ため、偏光状態を保持しない通常の光ファイバの測定に
おいて、精度を高めるために数多くの偏光状態について
平均化する等の操作が必要である。また、２つの波長の
信号光を用いた間接的な測定法であるため、装置構成や
測定データの解析が複雑である。さらに、ＳＰＭ法と同
様に光ファイバの群速度分散の効果を無視しているた
め、実際には光ファイバの群速度分散が測定結果に影響
を与える可能性がある。
難であるというＳＰＭ法の問題点を解決するための間接
的な方法である。ところが、ＸＰＭ法では、位相変化が
ポンプ光とプローブ光との相対的な偏光状態に依存する
ため、偏光状態を保持しない通常の光ファイバの測定に
おいて、精度を高めるために数多くの偏光状態について
平均化する等の操作が必要である。また、２つの波長の
信号光を用いた間接的な測定法であるため、装置構成や
測定データの解析が複雑である。さらに、ＳＰＭ法と同
様に光ファイバの群速度分散の効果を無視しているた
め、実際には光ファイバの群速度分散が測定結果に影響
を与える可能性がある。
【００２０】現在では主流となっているＣＷ−ＳＰＭ法
についても、群速度分散の効果を無視しているため、測
定時の入射パワー、被測定光ファイバの長さ、２つのＣ
Ｗ光源の波長間隔、測定光源波長の波長分散値によって
求められる非線形定数が大きく異なっており、問題とな
っている。
についても、群速度分散の効果を無視しているため、測
定時の入射パワー、被測定光ファイバの長さ、２つのＣ
Ｗ光源の波長間隔、測定光源波長の波長分散値によって
求められる非線形定数が大きく異なっており、問題とな
っている。
【００２１】これら３つの方法は同一の光ファイバに対
して一致した測定結果を与えないことが指摘されてい
る。
して一致した測定結果を与えないことが指摘されてい
る。
【００２２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、測定時の入射パワー、被測定光ファイバの長さ、光
源の波長間隔、測定光源の波長分散値の変化に影響され
ず高精度の非線形定数及び波長分散値が得られる光ファ
イバの波長分散値、非線形定数測定方法並びに測定装置
を提供することにある。
し、測定時の入射パワー、被測定光ファイバの長さ、光
源の波長間隔、測定光源の波長分散値の変化に影響され
ず高精度の非線形定数及び波長分散値が得られる光ファ
イバの波長分散値、非線形定数測定方法並びに測定装置
を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の光ファイバの分散値、非線形定数測
定方法は、第１ＣＷ光源から出射されるポンプ光と、第
２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これらポンプ光
と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測定光ファイ
バに入射し、被測定光ファイバ中で発生する４光波混合
の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工程と、ポン
プ光を構成する複数の線スペクトル及び信号光を構成す
る複数の線スペクトルのそれぞれについて光強度を測定
する工程と、測定したポンプ光及び信号光の線スペクト
ルの光強度から算出される各線スペクトル波長間隔にお
ける４光波混合の光強度の最大値が、各ピーク波長間隔
における４光波混合の光強度の実測値とほぼ一致するよ
うに演算を行い、非線形定数及び／または波長分散値を
得る工程とを有するものである。
に請求項１に記載の光ファイバの分散値、非線形定数測
定方法は、第１ＣＷ光源から出射されるポンプ光と、第
２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これらポンプ光
と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測定光ファイ
バに入射し、被測定光ファイバ中で発生する４光波混合
の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工程と、ポン
プ光を構成する複数の線スペクトル及び信号光を構成す
る複数の線スペクトルのそれぞれについて光強度を測定
する工程と、測定したポンプ光及び信号光の線スペクト
ルの光強度から算出される各線スペクトル波長間隔にお
ける４光波混合の光強度の最大値が、各ピーク波長間隔
における４光波混合の光強度の実測値とほぼ一致するよ
うに演算を行い、非線形定数及び／または波長分散値を
得る工程とを有するものである。
【００２４】請求項２に記載の光ファイバの分散値、非
線形定数測定方法は、第１ＣＷ光源から出射されるポン
プ光と、第２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これ
らポンプ光と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測
定光ファイバに入射し、被測定光ファイバ中で発生する
４光波混合の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工
程と、ポンプ光を構成する複数の線スペクトル及び信号
光を構成する複数の線スペクトルのそれぞれについて光
強度を測定する工程と、測定したポンプ光及び信号光の
それぞれの線スペクトルの光強度と、変数として非線形
定数Ｎ2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）とを数１７式
線形定数測定方法は、第１ＣＷ光源から出射されるポン
プ光と、第２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これ
らポンプ光と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測
定光ファイバに入射し、被測定光ファイバ中で発生する
４光波混合の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工
程と、ポンプ光を構成する複数の線スペクトル及び信号
光を構成する複数の線スペクトルのそれぞれについて光
強度を測定する工程と、測定したポンプ光及び信号光の
それぞれの線スペクトルの光強度と、変数として非線形
定数Ｎ2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）とを数１７式
【００２５】
【数１７】
【００２６】（ここで、η’は数９式で表されるＦＷＭ
効率、λｐはポンプ光の波長、Ｐｐ、Ｐｓはそれぞれポ
ンプ光及び信号光の線スペクトルの光強度、αは光ファ
イバの伝送損失、Ｌは被測定光ファイバ長。）
効率、λｐはポンプ光の波長、Ｐｐ、Ｐｓはそれぞれポ
ンプ光及び信号光の線スペクトルの光強度、αは光ファ
イバの伝送損失、Ｌは被測定光ファイバ長。）
【００２７】
【数１】
【００２８】（ここで、Δｋ’は数１８式で表される位
相整合因子。）
相整合因子。）
【００２９】
【数２】
【００３０】（ここで、Δｋは数１９で表され、Ｌeff
はＬeff＝｛１−ｅｘｐ（−αＬ）｝／αで表される被
測定光ファイバの実効長。）
はＬeff＝｛１−ｅｘｐ（−αＬ）｝／αで表される被
測定光ファイバの実効長。）
【００３１】
【数３】
【００３２】（ここで、ｆｐ、ｆｓはそれぞれポンプ
光、信号光の線スペクトルの周波数、λｓは信号光の線
スペクトルの波長。）に代入して算出される各線スペク
トル波長間隔における４光波混合の光強度Ｐ1（Ｌ）の
最大値が、各ピーク波長間隔における４光波混合の光強
度の実測値とほぼ一致するように演算を行い、その時の
変数として数１７式に代入したＮ２及びＤ（ｆｋ）の値
から前記被測定光ファイバの非線形定数及び／または波
長分散値を得る工程とを有するものである。
光、信号光の線スペクトルの周波数、λｓは信号光の線
スペクトルの波長。）に代入して算出される各線スペク
トル波長間隔における４光波混合の光強度Ｐ1（Ｌ）の
最大値が、各ピーク波長間隔における４光波混合の光強
度の実測値とほぼ一致するように演算を行い、その時の
変数として数１７式に代入したＮ２及びＤ（ｆｋ）の値
から前記被測定光ファイバの非線形定数及び／または波
長分散値を得る工程とを有するものである。
【００３３】請求項３に記載の光ファイバの非線形定
数、波長分散値の測定装置は、ポンプ光を出射する第１
ＣＷ光源と、ポンプ光とはピーク波長が異なる信号光を
そのピーク波長を可変に出射する第２ＣＷ光源と、これ
らポンプ光と信号光を被測定光ファイバに入射したとき
に被測定光ファイバ中で発生する４光波混合の光強度
を、各ピーク波長間隔毎に測定すると共に、ポンプ光を
構成する複数の線スペクトル及び信号光を構成する複数
の線スペクトルのそれぞれについて光強度を測定するス
ペクトルアナライザと、スペクトルアナライザで測定し
たポンプ光及び信号光の線スペクトルの光強度から算出
される各線スペクトル波長間隔における４光波混合の光
強度の最大値が、スペクトルアナライザで測定した各ピ
ーク波長間隔における４光波混合の光強度の実測値とほ
ぼ一致するように演算を行うことにより、非線形定数及
び／または波長分散値を得る演算回路とを有するもので
ある。
数、波長分散値の測定装置は、ポンプ光を出射する第１
ＣＷ光源と、ポンプ光とはピーク波長が異なる信号光を
そのピーク波長を可変に出射する第２ＣＷ光源と、これ
らポンプ光と信号光を被測定光ファイバに入射したとき
に被測定光ファイバ中で発生する４光波混合の光強度
を、各ピーク波長間隔毎に測定すると共に、ポンプ光を
構成する複数の線スペクトル及び信号光を構成する複数
の線スペクトルのそれぞれについて光強度を測定するス
ペクトルアナライザと、スペクトルアナライザで測定し
たポンプ光及び信号光の線スペクトルの光強度から算出
される各線スペクトル波長間隔における４光波混合の光
強度の最大値が、スペクトルアナライザで測定した各ピ
ーク波長間隔における４光波混合の光強度の実測値とほ
ぼ一致するように演算を行うことにより、非線形定数及
び／または波長分散値を得る演算回路とを有するもので
ある。
【００３４】上記構成に加え本発明の光ファイバの分散
値、非線形定数測定装置は、光スペクトラムアナライザ
に演算回路が搭載されていることが好ましい。
値、非線形定数測定装置は、光スペクトラムアナライザ
に演算回路が搭載されていることが好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００３６】図１は本発明の光ファイバの分散値及び非
線形定数測定方法を適用した測定装置の一実施の形態を
示すブロック図である。
線形定数測定方法を適用した測定装置の一実施の形態を
示すブロック図である。
【００３７】本測定装置は、２つの光源からの光を被測
定光ファイバに伝播させて４波混合の発生パワーを測定
し、得られた値を数８式に代入して非線形定数を求め、
光スペクトラムアナライザで光源のスペクトルデータを
求めて数８式に代入して波長分散値を測定するものであ
り、主にＣＷ光源入射手段と、入射波形調整部と、被測
定部としての光ファイバの特性を測定する特性測定部と
で構成されている。
定光ファイバに伝播させて４波混合の発生パワーを測定
し、得られた値を数８式に代入して非線形定数を求め、
光スペクトラムアナライザで光源のスペクトルデータを
求めて数８式に代入して波長分散値を測定するものであ
り、主にＣＷ光源入射手段と、入射波形調整部と、被測
定部としての光ファイバの特性を測定する特性測定部と
で構成されている。
【００３８】ＣＷ光源入射手段は、２つのＣＷ光源（例
えばダブルヘテロ接合レーザダイオード）１４、１５で
構成されている。一方のＣＷ光源１４は発振波長が固定
されており（例えば１５５０．００ｎｍ）、他方のＣＷ
光源１５は発振波長が可変できるようになっている（例
えば１５５０．２９１ｎｍ〜１５５１．３１０ｎｍ）。
えばダブルヘテロ接合レーザダイオード）１４、１５で
構成されている。一方のＣＷ光源１４は発振波長が固定
されており（例えば１５５０．００ｎｍ）、他方のＣＷ
光源１５は発振波長が可変できるようになっている（例
えば１５５０．２９１ｎｍ〜１５５１．３１０ｎｍ）。
【００３９】入射波形調整部は、入射端が両ＣＷ光源１
４、１５の出射端にそれぞれ接続された偏波コントロー
ラ１６、１７と、２つの入射端１８ａ、１８ｂが両偏波
コントローラ１６、１７の出射端にそれぞれ接続された
光ファイバカプラ１８と、入射端が第１の光ファイバカ
プラ（例えば分岐比率１：１）１８の一方の出射端１８
ｃに接続された第１の光増幅器（例えばエルビウム添加
光ファイバアンプ）１９と、入射端が第１の光増幅器１
９の出射端に接続された第２の光増幅器２１と、入射端
が第２の光増幅器２１の出射端に接続された可変減衰器
２０と、第１の光ファイバカプラ１８の他方の出射端１
８ｄに接続されたポラリメータ２４と、入射端２２ａが
光減衰器２０の出射端に接続された第２の光ファイバカ
プラ２２とで構成されている。
４、１５の出射端にそれぞれ接続された偏波コントロー
ラ１６、１７と、２つの入射端１８ａ、１８ｂが両偏波
コントローラ１６、１７の出射端にそれぞれ接続された
光ファイバカプラ１８と、入射端が第１の光ファイバカ
プラ（例えば分岐比率１：１）１８の一方の出射端１８
ｃに接続された第１の光増幅器（例えばエルビウム添加
光ファイバアンプ）１９と、入射端が第１の光増幅器１
９の出射端に接続された第２の光増幅器２１と、入射端
が第２の光増幅器２１の出射端に接続された可変減衰器
２０と、第１の光ファイバカプラ１８の他方の出射端１
８ｄに接続されたポラリメータ２４と、入射端２２ａが
光減衰器２０の出射端に接続された第２の光ファイバカ
プラ２２とで構成されている。
【００４０】偏波コントローラ１６、１７は、ＣＷ光源
１４、１５の偏光状態を直線偏光にするものである。
１４、１５の偏光状態を直線偏光にするものである。
【００４１】特性測定部は、第２の光ファイバカプラ
（例えば分岐比率１：１０）２２の第１の出射端２２ｂ
に接続された第１のパワーメータ２５と、入射端が第２
の光ファイバカプラ２２の第２の出射端２２ｃに接続さ
れた第２のパワーメータ２６と、一端が第２の光ファイ
バカプラ２２の第３の出射端２２ｄに接続された被測定
光ファイバ２３の他端に接続された光スペクトラムアナ
ライザ２７とで構成されている。
（例えば分岐比率１：１０）２２の第１の出射端２２ｂ
に接続された第１のパワーメータ２５と、入射端が第２
の光ファイバカプラ２２の第２の出射端２２ｃに接続さ
れた第２のパワーメータ２６と、一端が第２の光ファイ
バカプラ２２の第３の出射端２２ｄに接続された被測定
光ファイバ２３の他端に接続された光スペクトラムアナ
ライザ２７とで構成されている。
【００４２】光の増幅については第１及び第２の光増幅
器１９、２１で増幅しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、１つの高利得な光増幅器で増幅して
もよく、正帰還による発振が起こらなければ３つ以上の
多段増幅回路を構成してもよく、さらに、ＳＮ比向上の
ため多段増幅すると共に負帰還を行ように構成してもよ
い。
器１９、２１で増幅しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、１つの高利得な光増幅器で増幅して
もよく、正帰還による発振が起こらなければ３つ以上の
多段増幅回路を構成してもよく、さらに、ＳＮ比向上の
ため多段増幅すると共に負帰還を行ように構成してもよ
い。
【００４３】次に図１に示した測定装置の動作について
説明する。
説明する。
【００４４】一方のＣＷ光源１４からの光は偏波コント
ローラ１６で直線偏光にされ、他方のＣＷ光源１５から
の光は偏波コントローラ１７で直線偏光にされると共に
一方のＣＷ光源１４からの光の偏光方向と一致するよう
になっている。両光は第１の光ファイバカプラ１８で合
波された後、等分配に分波され、一方（図では下側）の
出射端１８ｄからの合波光はポラリメータ２４に入射す
る。ポラリメータ２４は常に偏波コントローラ１６、１
７からの光の偏光状態を監視する。
ローラ１６で直線偏光にされ、他方のＣＷ光源１５から
の光は偏波コントローラ１７で直線偏光にされると共に
一方のＣＷ光源１４からの光の偏光方向と一致するよう
になっている。両光は第１の光ファイバカプラ１８で合
波された後、等分配に分波され、一方（図では下側）の
出射端１８ｄからの合波光はポラリメータ２４に入射す
る。ポラリメータ２４は常に偏波コントローラ１６、１
７からの光の偏光状態を監視する。
【００４５】第１の光ファイバカプラ１８の他方の出射
端１８ｃからの合波光は、第１及び第２の光増幅器１
９、２１で増幅され、入射パワーが可変光減衰器２０で
予め設定されたレベルに減衰される。
端１８ｃからの合波光は、第１及び第２の光増幅器１
９、２１で増幅され、入射パワーが可変光減衰器２０で
予め設定されたレベルに減衰される。
【００４６】可変光減衰器２０を通過した合波光は、第
２の光ファイバカプラ２２に入射された後、１：１０の
比率で分配され、光ファイバ２３、第１及び第２のパワ
ーメータ２５、２６にそれぞれ入射される。すなわちパ
ワーメータ２５の値の１０倍の光強度の光が被測定光フ
ァイバ２３に入射されることになる。
２の光ファイバカプラ２２に入射された後、１：１０の
比率で分配され、光ファイバ２３、第１及び第２のパワ
ーメータ２５、２６にそれぞれ入射される。すなわちパ
ワーメータ２５の値の１０倍の光強度の光が被測定光フ
ァイバ２３に入射されることになる。
【００４７】ここで、光ファイバ２３に強い光を入射す
ると、後方ブリルアン散乱の影響が大きくなり、実際に
はパワーメータ２６の値の１０倍の光強度の光が光ファ
イバ２３に入射されていない。そこで、後方ブリルアン
散乱のパワーを考慮して入射パワーを見積もるためにパ
ワーメータ２５が設けられているのである。
ると、後方ブリルアン散乱の影響が大きくなり、実際に
はパワーメータ２６の値の１０倍の光強度の光が光ファ
イバ２３に入射されていない。そこで、後方ブリルアン
散乱のパワーを考慮して入射パワーを見積もるためにパ
ワーメータ２５が設けられているのである。
【００４８】被測定光ファイバ２３から出射した合波光
は、光スペクトラムアナライザ２７により、４光波混合
過程により発生した新たなスペクトルのパワーが観測さ
れる。
は、光スペクトラムアナライザ２７により、４光波混合
過程により発生した新たなスペクトルのパワーが観測さ
れる。
【００４９】次に、４光波混合（ＦＷＭ）のパワーを表
す近似解を求めるため、次の非線形シュレディンガー方
程式を用いる。角周波数ω2、ω3、ω4での３つのポン
プ波が、ＦＷＭ過程を通して混合され、周波数ω1の新
しい弱い波を生成すると仮定する。ポンプ波の自己位相
変調（ＳＰＭ）と相互位相変調（ＸＰＭ）若しくはそれ
ぞれの損失を含むことにより、全ての４光波により結合
したシュレディンガー方程式は数４式〜数７式で与えら
れる（Ｓｈｕｘｉａｎ Ｓｏｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，ｖｏｌ．１７，ｎｏ．１９９９）。但し、Ａn
（ｎ＝１〜４）はωnにおける電界分布を示す。
す近似解を求めるため、次の非線形シュレディンガー方
程式を用いる。角周波数ω2、ω3、ω4での３つのポン
プ波が、ＦＷＭ過程を通して混合され、周波数ω1の新
しい弱い波を生成すると仮定する。ポンプ波の自己位相
変調（ＳＰＭ）と相互位相変調（ＸＰＭ）若しくはそれ
ぞれの損失を含むことにより、全ての４光波により結合
したシュレディンガー方程式は数４式〜数７式で与えら
れる（Ｓｈｕｘｉａｎ Ｓｏｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，ｖｏｌ．１７，ｎｏ．１９９９）。但し、Ａn
（ｎ＝１〜４）はωnにおける電界分布を示す。
【００５０】
【数４】
【００５１】
【数５】
【００５２】
【数６】
【００５３】
【数７】
【００５４】ここで、Ｄ0は縮退因子を表しており、縮
退しているときは３であり、縮退していないときは６で
ある。ｉは虚数、ｚは距離、αは損失、γは非線形係数
（γ＝２πｎ2／λＡeff＝２πＮ2／λ）である。Δｋ
は線形位相整合因子と呼ばれ、数１１式で表される。
退しているときは３であり、縮退していないときは６で
ある。ｉは虚数、ｚは距離、αは損失、γは非線形係数
（γ＝２πｎ2／λＡeff＝２πＮ2／λ）である。Δｋ
は線形位相整合因子と呼ばれ、数１１式で表される。
【００５５】上記Ｓｈｕｘｉａｎ Ｓｏｎｇらの文献に
記載の通り、数４式〜数７式について、ポンプ光の減衰
を考慮に入れて解析解を求め、さらにＦＷＭ効率η’も
数４式〜数７式に加えると、ＦＷＭパワーＰ1（Ｌ）は
数８式のようになる。Ｐ2〜Ｐ 4はω2〜ω4における入力
パワーであり、Ｌは光ファイバ長を示す。
記載の通り、数４式〜数７式について、ポンプ光の減衰
を考慮に入れて解析解を求め、さらにＦＷＭ効率η’も
数４式〜数７式に加えると、ＦＷＭパワーＰ1（Ｌ）は
数８式のようになる。Ｐ2〜Ｐ 4はω2〜ω4における入力
パワーであり、Ｌは光ファイバ長を示す。
【００５６】
【数８】
【００５７】但し、ＦＷＭ効率η’は数９式で与えられ
る。
る。
【００５８】
【数９】
【００５９】ここで、位相整合因子Δｋ’は数１０式で
表される。
表される。
【００６０】
【数４】
【００６１】従って位相整合因子Δｋは数１１式のよう
になる。
になる。
【００６２】
【数５】
【００６３】ここで、ｃは光速、Ｄ（ｆk）は波長分散
値、ｄＤ／ｄλ（ｆk）は波長分散スロープである。
値、ｄＤ／ｄλ（ｆk）は波長分散スロープである。
【００６４】λkはω4における波長であり、数１２式及
び数１３式を満足させる。
び数１３式を満足させる。
【００６５】
【数１２】Δｆik＝｜ｆi−ｆk｜＝｜ｆ2−ｆ4｜
【００６６】
【数１３】Δｆjk＝｜ｆj−ｆk｜＝｜ｆ3−ｆ4｜
よって、図１に示した測定装置を用いて４光波混合の発
生パワーＰ1（Ｌ）を測定することにより、数８式〜数
１１式における未知の値は、非線形係数γ、波長分散値
Ｄ（ｆｋ）、分散スロープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）である。
生パワーＰ1（Ｌ）を測定することにより、数８式〜数
１１式における未知の値は、非線形係数γ、波長分散値
Ｄ（ｆｋ）、分散スロープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）である。
【００６７】ここで、波長分散値Ｄ（ｆｋ）や分散スロ
ープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）の値の分かっている光ファイバ
を被測定光ファイバ２３として用いた場合は、条件無し
に数８式に４光波混合の発生パワーＰ1（Ｌ）を代入す
るだけで高精度に非線形定数γを求めることができる。
ープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）の値の分かっている光ファイバ
を被測定光ファイバ２３として用いた場合は、条件無し
に数８式に４光波混合の発生パワーＰ1（Ｌ）を代入す
るだけで高精度に非線形定数γを求めることができる。
【００６８】しかし、非線形係数γ、波長分散値Ｄ（ｆ
ｋ）及び分散スロープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）が未知な被測
定光ファイバ２３については条件が必要である。
ｋ）及び分散スロープｄＤ／ｄλ（ｆｋ）が未知な被測
定光ファイバ２３については条件が必要である。
【００６９】数１１式において、右辺中括弧内をみる
と、波長分散値Ｄ（ｆｋ）がゼロ付近以外では数１４式
と、波長分散値Ｄ（ｆｋ）がゼロ付近以外では数１４式
【００７０】
【数１４】
Ｄ（ｆk）≧（λk 2／２ｃ）ｄＤ／ｄλ（ｆk）
の関係が成立するため、数１５式が成立し、数１２式、
数１３式も考慮すると、数１１式の近似式として数１６
式が得られる。
数１３式も考慮すると、数１１式の近似式として数１６
式が得られる。
【００７１】
【数１６】
【００７２】
【数１５】（λk 2／２ｃ）ｄＤ／ｄλ（ｆk）＝０
ここで、本発明においては、縮退４光波混合の光強度を
測定しているため、数８式中の縮退因子Ｄ0は３であ
る。また、ＣＷ光源１４から出射されるＣＷ光をポンプ
光、ＣＷ光源１５から出射されるＣＷ光を信号光とし、
それらの光強度をＰｐ、Ｐｓ、周波数をｆｐ、ｆｓとす
ると、数８式及び数１０式中のＰ２、Ｐ３、Ｐ４はそれ
ぞれＰ２＝Ｐ３＝Ｐｐ、Ｐ４＝Ｐｓと置き換えられ、数
１６式のｆ２、ｆ３、ｆ４はそれぞれｆ２＝ｆ３＝ｆ
ｐ、ｆ４＝ｆｓと置き換えられる。よって数８式、数１
０式、数１６式を変形すると数１７式〜数１９式が得ら
れる。なお、η’に関する数９式はそのままである。
測定しているため、数８式中の縮退因子Ｄ0は３であ
る。また、ＣＷ光源１４から出射されるＣＷ光をポンプ
光、ＣＷ光源１５から出射されるＣＷ光を信号光とし、
それらの光強度をＰｐ、Ｐｓ、周波数をｆｐ、ｆｓとす
ると、数８式及び数１０式中のＰ２、Ｐ３、Ｐ４はそれ
ぞれＰ２＝Ｐ３＝Ｐｐ、Ｐ４＝Ｐｓと置き換えられ、数
１６式のｆ２、ｆ３、ｆ４はそれぞれｆ２＝ｆ３＝ｆ
ｐ、ｆ４＝ｆｓと置き換えられる。よって数８式、数１
０式、数１６式を変形すると数１７式〜数１９式が得ら
れる。なお、η’に関する数９式はそのままである。
【００７３】
【数１７】
【００７４】
【数１８】
【００７５】
【数１９】
【００７６】すなわち、理論近似式において、非線形定
数Ｎ2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）だけが未知の値とな
る。
数Ｎ2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）だけが未知の値とな
る。
【００７７】次にこの２つのパラメータＮ２、Ｄ（ｆ
ｋ）がＦＷＭ発生パワーＰ1（Ｌ）にどのような影響を
もたらすかについて説明する。
ｋ）がＦＷＭ発生パワーＰ1（Ｌ）にどのような影響を
もたらすかについて説明する。
【００７８】図２は非線形定数Ｎ2を一定として波長分
散値Ｄ（ｆｋ）を２０、４０、８０（ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ）と変化させたときの波長間隔対ＦＷＭ発生パワーと
の関係を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸は
ＦＷＭ発生パワーを示す。
散値Ｄ（ｆｋ）を２０、４０、８０（ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ）と変化させたときの波長間隔対ＦＷＭ発生パワーと
の関係を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸は
ＦＷＭ発生パワーを示す。
【００７９】同図においてＦＷＭ発生パワーのレベルは
変わらずにＦＷＭパワーのピーク値だけが異なることが
確認できる。
変わらずにＦＷＭパワーのピーク値だけが異なることが
確認できる。
【００８０】図３は波長分散値Ｄ（ｆｋ）を一定として
非線形定数Ｎ2を２．２、２．４、２．６（×１０-10Ｗ
-1）と変化させたときの波長間隔とＦＷＭ発生パワーと
の関係を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸は
ＦＷＭ発生パワーを示す。
非線形定数Ｎ2を２．２、２．４、２．６（×１０-10Ｗ
-1）と変化させたときの波長間隔とＦＷＭ発生パワーと
の関係を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸は
ＦＷＭ発生パワーを示す。
【００８１】同図よりＦＷＭ発生パワーのピーク周期は
変わらずに、ＦＷＭ発生パワーのレベルだけが異なって
いることが確認できる。
変わらずに、ＦＷＭ発生パワーのレベルだけが異なって
いることが確認できる。
【００８２】このように、波長分散値Ｄ（ｆｋ）の値の
変化によりＦＷＭ発生パワーのピーク周期が変わり、非
線形定数Ｎ2の変化によりＦＷＭ発生パワーのレベルが
変わることも本発明において重要な意味を持つ。
変化によりＦＷＭ発生パワーのピーク周期が変わり、非
線形定数Ｎ2の変化によりＦＷＭ発生パワーのレベルが
変わることも本発明において重要な意味を持つ。
【００８３】以上のことから、理論近似式数１７式にお
いて、複数の波長間隔におけるＦＷＭ発生パワーを測定
すれば、未知の値、非線形定数Ｎ2及び分散値Ｄ（ｆ
ｋ）を導き出せるはずである。ところが、実際には、理
論近似式の算出値と実測値とが一致しないことが分かっ
た。
いて、複数の波長間隔におけるＦＷＭ発生パワーを測定
すれば、未知の値、非線形定数Ｎ2及び分散値Ｄ（ｆ
ｋ）を導き出せるはずである。ところが、実際には、理
論近似式の算出値と実測値とが一致しないことが分かっ
た。
【００８４】図４はポンプ光と信号光のスペクトル波形
とを示す図であり、横軸は波長を示し、縦軸は光強度を
示す。
とを示す図であり、横軸は波長を示し、縦軸は光強度を
示す。
【００８５】図５はＣＷ光源のスペクトル幅を考慮した
ときと、考慮しないときとの理論近似計算値の相違につ
いて示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸はＦＷ
Ｍ発生パワーを示す。
ときと、考慮しないときとの理論近似計算値の相違につ
いて示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸はＦＷ
Ｍ発生パワーを示す。
【００８６】通常、２つのＣＷ光源からそれぞれ出力さ
れるポンプ光と信号光との波長間隔と、ＦＷＭの光強度
との関係を数１７式の理論近似式から求める場合、波長
間隔として図４に示すポンプ光、信号光それぞれのピー
ク波長Ａとピーク波長ａとを採用する。その計算結果を
グラフ化したものが図２及び図３であり、図５に示す
「スペクトル幅考慮なし」の曲線となる。
れるポンプ光と信号光との波長間隔と、ＦＷＭの光強度
との関係を数１７式の理論近似式から求める場合、波長
間隔として図４に示すポンプ光、信号光それぞれのピー
ク波長Ａとピーク波長ａとを採用する。その計算結果を
グラフ化したものが図２及び図３であり、図５に示す
「スペクトル幅考慮なし」の曲線となる。
【００８７】しかしながら、厳密にはポンプ光、信号光
は共に線スペクトルの集合体であって、図４に示す通
り、ピーク波長Ａ、ａを中心にある幅を持っている。
は共に線スペクトルの集合体であって、図４に示す通
り、ピーク波長Ａ、ａを中心にある幅を持っている。
【００８８】そこで、本発明者が、ピーク波長以外の線
スペクトル（波長）の組合せ（例えば、Ａとｂ、Ｂとｂ
等）についてもＦＷＭ光強度を算出したところ、線スペ
クトル（波長）の組合せ方によっては、ピーク波長Ａと
ピーク波長ａ同士の組合せのときよりも、ＦＷＭ光強度
が大きい場合があることを突き止めた。
スペクトル（波長）の組合せ（例えば、Ａとｂ、Ｂとｂ
等）についてもＦＷＭ光強度を算出したところ、線スペ
クトル（波長）の組合せ方によっては、ピーク波長Ａと
ピーク波長ａ同士の組合せのときよりも、ＦＷＭ光強度
が大きい場合があることを突き止めた。
【００８９】この知見に基づいて、本発明においては、
２つのＣＷ光源の全ての線スペクトルの組合わせにおけ
るＦＷＭ光強度を数１７式に基づいて計算して、各波長
間隔毎に複数のＦＷＭ光強度を求め、各波長間隔におけ
る最大値を、その波長間隔におけるＦＷＭ光強度として
採用する。その最大値をグラフ化したものが図５に示す
「スペクトル幅考慮」の曲線である。
２つのＣＷ光源の全ての線スペクトルの組合わせにおけ
るＦＷＭ光強度を数１７式に基づいて計算して、各波長
間隔毎に複数のＦＷＭ光強度を求め、各波長間隔におけ
る最大値を、その波長間隔におけるＦＷＭ光強度として
採用する。その最大値をグラフ化したものが図５に示す
「スペクトル幅考慮」の曲線である。
【００９０】図６は本実施の形態における非線形定数Ｎ
2及び分散値Ｄ（ｆｋ）を求めるためのフィッティング
を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸はＦＷＭ
発生パワーを示す。丸印は測定値を示し、実線は理論近
似計算値を示す。
2及び分散値Ｄ（ｆｋ）を求めるためのフィッティング
を示す図であり、横軸は波長間隔を示し、縦軸はＦＷＭ
発生パワーを示す。丸印は測定値を示し、実線は理論近
似計算値を示す。
【００９１】「スペクトル幅考慮」の理論近似式の算出
値と実測値とを図６に示すようにフィッティングしてみ
ると、両者はほぼ一致しており、曲線が「スペクトル幅
考慮なし」のときには、実測値と一致しないことが分か
る。
値と実測値とを図６に示すようにフィッティングしてみ
ると、両者はほぼ一致しており、曲線が「スペクトル幅
考慮なし」のときには、実測値と一致しないことが分か
る。
【００９２】以上のことから、本実施の形態において
は、まず、２つのＣＷ光源から出力されるポンプ光と信
号光とのスペクトル毎の光強度をスペクトルアナライザ
で測定して、それぞれの線スペクトルについて各波長間
隔におけるＦＷＭ光強度の最大値を計算により求める。
この計算結果から得られる図６の「スペクトル幅考慮」
の曲線が、ＦＷＭ光強度の実測値と一致するときの、数
１７式に代入した非線形定数Ｎ2と分散値Ｄ（ｆｋ）と
を、被測定光ファイバの非線形定数Ｎ2と分散値Ｄ（ｆ
ｋ）として同時に得ることができる。
は、まず、２つのＣＷ光源から出力されるポンプ光と信
号光とのスペクトル毎の光強度をスペクトルアナライザ
で測定して、それぞれの線スペクトルについて各波長間
隔におけるＦＷＭ光強度の最大値を計算により求める。
この計算結果から得られる図６の「スペクトル幅考慮」
の曲線が、ＦＷＭ光強度の実測値と一致するときの、数
１７式に代入した非線形定数Ｎ2と分散値Ｄ（ｆｋ）と
を、被測定光ファイバの非線形定数Ｎ2と分散値Ｄ（ｆ
ｋ）として同時に得ることができる。
【００９３】なお、ＣＷ光源の波長を変化させて、本発
明による操作をいくつか繰り返し行うことにより、いく
つかの波長に対して波長分散値Ｄの値を測定することが
できる。従って、この波長分散値Ｄの値の傾きを測定す
ることにより波長分散スロープｄＤ／ｄλの値を求める
ことができる。
明による操作をいくつか繰り返し行うことにより、いく
つかの波長に対して波長分散値Ｄの値を測定することが
できる。従って、この波長分散値Ｄの値の傾きを測定す
ることにより波長分散スロープｄＤ／ｄλの値を求める
ことができる。
【００９４】以上のようなポンプ光及び信号光のスペク
トル幅を考慮した測定により、長さ５００ｍのＡeff拡
大光ファイバの非線形定数Ｎ2の値（ｎ2／Ａeff）、
２．１４×１０-10（Ｗ-1）、波長分散値Ｄの値２３．
５（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を得ることができた。
トル幅を考慮した測定により、長さ５００ｍのＡeff拡
大光ファイバの非線形定数Ｎ2の値（ｎ2／Ａeff）、
２．１４×１０-10（Ｗ-1）、波長分散値Ｄの値２３．
５（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を得ることができた。
【００９５】同じ被測定光ファイバについて従来の方法
であるＣＷ−ＳＰＭ法を用いて非線形定数Ｎ2を測定し
たところ、ｎ2／Ａeff＝２．１９×１０-10（Ｗ-1）と
いう値が得られた。なお、ＣＷ−ＳＰＭ法を行う上で光
ファイバ長、分散値、入力光源波長間隔は最適値といわ
れる状況での測定を行った。
であるＣＷ−ＳＰＭ法を用いて非線形定数Ｎ2を測定し
たところ、ｎ2／Ａeff＝２．１９×１０-10（Ｗ-1）と
いう値が得られた。なお、ＣＷ−ＳＰＭ法を行う上で光
ファイバ長、分散値、入力光源波長間隔は最適値といわ
れる状況での測定を行った。
【００９６】なお、上述した測定装置は上記実施の形態
に限定されるものではなく、フィッティングはコンピュ
ータで自動化することができる。つまり、非線形定数Ｎ
2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）の実測値を自動的に求める
ことができる。また、光源の波長間隔を変化させるのに
対し、４光波混合の発生パワーが周期性をもつことを利
用して波長分散値Ｄ（ｆｋ）を測定できるものであれば
どのような形態でもよい。また、光源のスペクトル幅を
考慮して４光波混合の発生パワーを解析し、非線形定数
Ｎ2や波長分散値Ｄ（ｆｋ）を測定するものであればど
のような形態でもよい。
に限定されるものではなく、フィッティングはコンピュ
ータで自動化することができる。つまり、非線形定数Ｎ
2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）の実測値を自動的に求める
ことができる。また、光源の波長間隔を変化させるのに
対し、４光波混合の発生パワーが周期性をもつことを利
用して波長分散値Ｄ（ｆｋ）を測定できるものであれば
どのような形態でもよい。また、光源のスペクトル幅を
考慮して４光波混合の発生パワーを解析し、非線形定数
Ｎ2や波長分散値Ｄ（ｆｋ）を測定するものであればど
のような形態でもよい。
【００９７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、測定時の
入射パワー、被測定光ファイバの長さ、光源の波長間
隔、測定光源の波長分散値の変化に影響されず高精度の
非線形定数及び波長分散値が得られる光ファイバの分散
値及び非線形定数測定方法並びに測定装置の提供を実現
することができる。
入射パワー、被測定光ファイバの長さ、光源の波長間
隔、測定光源の波長分散値の変化に影響されず高精度の
非線形定数及び波長分散値が得られる光ファイバの分散
値及び非線形定数測定方法並びに測定装置の提供を実現
することができる。
【図１】本発明の光ファイバの分散値及び非線形定数測
定方法を適用した測定装置の一実施の形態を示すブロッ
ク図である。
定方法を適用した測定装置の一実施の形態を示すブロッ
ク図である。
【図２】非線形定数γを一定として波長分散値Ｄを０、
２０、４０、８０（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）と変化させたと
きの波長間隔対ＦＷＭ発生パワーとの関係を示す図であ
る。
２０、４０、８０（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）と変化させたと
きの波長間隔対ＦＷＭ発生パワーとの関係を示す図であ
る。
【図３】波長分散値Ｄを一定として非線形定数γをｎ2
／Ａeff＝２．２、２．４、２．６（×１０-10Ｗ-1）と
変化させたときの波長間隔とＦＷＭ発生パワーとの関係
を示す図である。
／Ａeff＝２．２、２．４、２．６（×１０-10Ｗ-1）と
変化させたときの波長間隔とＦＷＭ発生パワーとの関係
を示す図である。
【図４】ポンプ光と信号光とのスペクトルは波形を示す
図である。
図である。
【図５】光源のスペクトル幅を考慮したときと、考慮し
ないときとの理論近似計算値の相違について示す図であ
る。
ないときとの理論近似計算値の相違について示す図であ
る。
【図６】本実施の形態における非線形定数Ｎ2及び波長
分散値Ｄの同時測定のためのフィッティングを示す図で
ある。
分散値Ｄの同時測定のためのフィッティングを示す図で
ある。
【図７】ＣＷ−ＳＰＭ法を適用した測定装置のブロック
図である。
図である。
【図８】図７に示した測定装置による観測波形である。
１４、１５ 光源
１６、１７ 偏波コントローラ
１８、２２ 光ファイバカプラ
１９、２１ 光増幅器
２３ 被測定光ファイバ
２４ ポラリメータ
２５、２６ パワーメータ
２７ 光スペクトラムアナライザ
Claims (4)
- 【請求項１】 第１ＣＷ光源から出射されるポンプ光
と、第２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これらポ
ンプ光と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測定光
ファイバに入射し、該被測定光ファイバ中で発生する４
光波混合の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工程
と、前記ポンプ光を構成する複数の線スペクトル及び前
記信号光を構成する複数の線スペクトルのそれぞれにつ
いて光強度を測定する工程と、測定した前記ポンプ光及
び信号光の線スペクトルの光強度から算出される各線ス
ペクトル波長間隔における４光波混合の光強度の最大値
が、各ピーク波長間隔における４光波混合の光強度の実
測値とほぼ一致するように演算を行い、非線形定数及び
／または波長分散値を得る工程とを有することを特徴と
する光ファイバの非線形定数、波長分散値の測定方法。 - 【請求項２】 第１ＣＷ光源から出射されるポンプ光
と、第２ＣＷ光源から出射される信号光とを、これらポ
ンプ光と信号光同士のピーク波長間隔を変えて被測定光
ファイバに入射し、該被測定光ファイバ中で発生する４
光波混合の光強度を各ピーク波長間隔毎に測定する工程
と、前記ポンプ光を構成する複数の線スペクトル及び前
記信号光を構成する複数の線スペクトルのそれぞれにつ
いて光強度を測定する工程と、測定したポンプ光及び信
号光のそれぞれの線スペクトルの光強度と、変数として
非線形定数Ｎ2及び波長分散値Ｄ（ｆｋ）とを数１７式 【数１７】 （ここで、η’は数９式で表されるＦＷＭ効率、λｐは
ポンプ光の波長、Ｐｐ、Ｐｓはそれぞれポンプ光及び信
号光の線スペクトルの光強度、αは光ファイバの伝送損
失、Ｌは被測定光ファイバ長。） 【数９】 （ここで、Δｋ’は数１８式で表される位相整合因
子。） 【数１８】 （ここで、Δｋは数１９で表され、ＬeffはＬeff＝｛１
−ｅｘｐ（−αＬ）｝／αで表される被測定光ファイバ
の実効長。） 【数１９】 （ここで、ｆｐ、ｆｓはそれぞれポンプ光、信号光の線
スペクトルの周波数、λｓは信号光の線スペクトルの波
長。）に代入して算出される各線スペクトル波長間隔に
おける４光波混合の光強度Ｐ1（Ｌ）の最大値が、各ピ
ーク波長間隔における４光波混合の光強度の実測値とほ
ぼ一致するように演算を行い、その時の変数として数１
７式に代入したＮ2及びＤ（ｆｋ）の値から前記被測定
光ファイバの非線形定数及び／または波長分散値を得る
工程とを有することを特徴とする光ファイバの非線形定
数、波長分散値の測定方法。 - 【請求項３】 ポンプ光を出射する第１ＣＷ光源と、前
記ポンプ光とはピーク波長が異なる信号光をそのピーク
波長を可変に出射する第２ＣＷ光源と、これらポンプ光
と信号光を被測定光ファイバに入射したときに該被測定
光ファイバ中で発生する４光波混合の光強度を、各ピー
ク波長間隔毎に測定すると共に、前記ポンプ光を構成す
る複数の線スペクトル及び前記信号光を構成する複数の
線スペクトルのそれぞれについて光強度を測定するスペ
クトルアナライザと、該スペクトルアナライザで測定し
た前記ポンプ光及び前記信号光の線スペクトルの光強度
から算出される各線スペクトル波長間隔における４光波
混合の光強度の最大値が、前記スペクトルアナライザで
測定した各ピーク波長間隔における４光波混合の光強度
の実測値とほぼ一致するように演算を行うことにより、
非線形定数及び／または波長分散値を得る演算回路とを
有することを特徴とする光ファイバの非線形定数、波長
分散値の測定装置。 - 【請求項４】 上記光スペクトラムアナライザに上記演
算回路が搭載されている請求項３に記載の光ファイバの
非線形定数、波長分散値の測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367225A JP2003166904A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光ファイバの波長分散値、非線形定数測定方法及び測定装置 |
| US10/304,908 US6771360B2 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method and apparatus for measuring wavelength dispersion value and/or nonlinear coefficient of optical fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367225A JP2003166904A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光ファイバの波長分散値、非線形定数測定方法及び測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003166904A true JP2003166904A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19177005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001367225A Pending JP2003166904A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光ファイバの波長分散値、非線形定数測定方法及び測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6771360B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003166904A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2010151673A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長分散測定装置及び波長分散測定方法 |
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| WO2021131442A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光伝送媒体測定方法、光伝送媒体測定装置、光伝送媒体測定プログラム、及び記録媒体 |
| WO2024135107A1 (ja) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ非線形係数測定方法及び装置 |
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-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001367225A patent/JP2003166904A/ja active Pending
-
2002
- 2002-11-26 US US10/304,908 patent/US6771360B2/en not_active Expired - Fee Related
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