JP2003337081A - Method of measuring distribution of zero dispersion wavelength of optical fiber and device for the same - Google Patents

Method of measuring distribution of zero dispersion wavelength of optical fiber and device for the same

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JP2003337081A
JP2003337081A JP2002145713A JP2002145713A JP2003337081A JP 2003337081 A JP2003337081 A JP 2003337081A JP 2002145713 A JP2002145713 A JP 2002145713A JP 2002145713 A JP2002145713 A JP 2002145713A JP 2003337081 A JP2003337081 A JP 2003337081A
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JP
Japan
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light
optical fiber
waveform
measured
pulse
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Withdrawn
Application number
JP2002145713A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kurokawa
賢二 黒河
Kazuhide Nakajima
和秀 中島
Masaharu Ohashi
正治 大橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring the zero dispersion wavelength in the length direction of an optical fiber to be measured. <P>SOLUTION: An exploring optical pulse PD and two exciting light beams P<SB>1</SB>and P<SB>2</SB>with prescribed two wavelength are made incident on an optical fiber 6 to be measured, and a wave form of a back scattered light P<SB>b</SB>representing power distribution of light pulse in the length direction of the optical fiber is observed. From the wave form of the back scattered light P<SB>b</SB>, a power gain generating part of the exploring light pulse PD is detected, wherein the power gain is caused by modulation instability caused by mutual phase modulation introduced by the exciting light beams P<SB>1</SB>and P<SB>2</SB>of two wave lengths λ<SB>1</SB>and λ<SB>2</SB>. Furthermore, the zero dispersion wavelength of the gain generating part of the optical fiber 6 is determined as (λ<SB>1</SB>+λ<SB>2</SB>)/2 which is the intermediate wavelength of the two exciting light beams P<SB>1</SB>and P<SB>2</SB>, the wavelengths of which are λ<SB>1</SB>and λ<SB>2</SB>respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの零分
散波長分布の測定方法および測定装置に関するものであ
る。特に光ファイバの長手方向の全長にわたって、零分
散波長の分布を把握することができるように工夫したも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring method and a measuring apparatus for a zero dispersion wavelength distribution of an optical fiber. Especially, it is devised so that the distribution of the zero dispersion wavelength can be grasped over the entire length of the optical fiber in the longitudinal direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバの分散値の分布を測定する方
法の一例が、M.Ohasi, et al. (Electron. Lett, 199
3, 29, pp. 426-428)および C. Unger, et al. (Tech.
DigestSymp. on Optical Fiber Measurement, Boulder
(1994), pp.65-68)に開示されている。これらの方法で
は、光ファイバ両端から測定したOTDR(探査光パル
ス)波形からモードフィールド径の分布を推定し、その
分布から構造分散を推定する。
2. Description of the Related Art An example of a method for measuring the distribution of dispersion value of an optical fiber is described in M. Ohasi, et al. (Electron. Lett, 199).
3, 29, pp. 426-428) and C. Unger, et al. (Tech.
DigestSymp. On Optical Fiber Measurement, Boulder
(1994), pp.65-68). In these methods, the distribution of the mode field diameter is estimated from the OTDR (exploration light pulse) waveform measured from both ends of the optical fiber, and the structural dispersion is estimated from the distribution.

【0003】また、特願平7−109767号(特開平
8−21783号「光ファイバ零分散波長分布の測定方
法および測定装置」)にも、光ファイバの分散値の分布
を測定する方法の一例が示されている。この方法では、
被測定光ファイバ内に光パルスと所定の波長の励起光を
入射し、被測定光ファイバの長さ方向の光パルスの電力
分布を示す光パルスの後方散乱光の波形から、励起光に
よって誘起される変調不安定性により光パルス電力が増
幅されたことを示す被測定光ファイバの利得発生部分を
検出し、被測定光ファイバの利得発生部分の零分散波長
を励起光の波長から決定する。
Japanese Patent Application No. 7-109767 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-21783, "Measuring method and measuring apparatus for zero-dispersion wavelength distribution of optical fiber") is also an example of a method for measuring the distribution of dispersion value of an optical fiber. It is shown. in this way,
An optical pulse and excitation light of a specified wavelength are injected into the optical fiber to be measured, and the waveform of the backscattered light of the optical pulse showing the power distribution of the optical pulse in the length direction of the optical fiber to be measured is induced by the excitation light. The gain generation part of the optical fiber under measurement, which indicates that the optical pulse power is amplified by the modulation instability, is detected, and the zero dispersion wavelength of the gain generation part of the measured optical fiber is determined from the wavelength of the pump light.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、M.Ohasi, et
al. および C. Unger, et al. が開示した方法では、被
測定光ファイバ両端でのアクセスが必要であるという問
題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, M. Ohasi, et.
The method disclosed by al. and C. Unger, et al. has a problem that access at both ends of the optical fiber to be measured is required.

【0005】また、特願平7−109767号(特開平
8−21783号)に示した方法では、励起光の波長と
光パルスの波長との波長差を一定に保ったまま波長を掃
引するという複雑な構成をとらなければいけない。さら
に、励起光波長が異常分散領域にあると変調不安定性に
よる利得が生じるため、高精度に零分散波長を決定でき
ないという問題がある。
In the method disclosed in Japanese Patent Application No. 7-109767 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-21783), the wavelength is swept while the wavelength difference between the wavelength of the pumping light and the wavelength of the optical pulse is kept constant. You have to take a complicated structure. Furthermore, if the pumping light wavelength is in the anomalous dispersion region, a gain due to modulation instability occurs, so that the zero dispersion wavelength cannot be determined with high accuracy.

【0006】本発明では、上記従来技術に鑑み、ファイ
バ両端でのアクセスが不要であり、高精度に被測定光フ
ァイバの長手方向における零分散波長の分布を測定でき
る、光ファイバの零分散波長分布の測定方法および測定
装置を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional technique, the present invention does not require access at both ends of the fiber and can measure the distribution of zero-dispersion wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber to be measured with high accuracy. An object of the present invention is to provide a measuring method and a measuring device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の光ファイバの零分散波長分布の測定方法の構成は、
被測定光ファイバ内に探査光パルスと2波長の励起光と
を入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探
査光パルスの電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光
の波形を観察し、観察した前記後方散乱光の波形から、
前記被測定光ファイバ中の相互位相変調を起因とする変
調不安定により探査光パルスの電力を増幅した部分であ
る、被測定光ファイバの利得発生部分を検出し、前記被
測定光ファイバの利得発生部分の零分散波長を、前記励
起光の波長から決定することを特徴とする。
The structure of the method for measuring the zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber according to the present invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
The probe light pulse and the excitation light of two wavelengths are made to enter the optical fiber to be measured, and the waveform of the backscattered light of the probe optical pulse showing the power distribution of the probe optical pulse over the length direction of the optical fiber to be measured is observed. From the waveform of the backscattered light observed,
The gain generation part of the measured optical fiber is detected by detecting the gain generation part of the measured optical fiber, which is the part where the power of the probe optical pulse is amplified due to the modulation instability due to the cross phase modulation in the measured optical fiber. The zero dispersion wavelength of the part is determined from the wavelength of the excitation light.

【0008】また、本発明は上記測定方法において、励
起光の波長を掃引し、前記被測定光ファイバの各部分
で、前記利得発生部分を検出した際における励起光の2
波長の中間波長を、前記利得発生部分の零分散波長とし
て決定したり、前記後方散乱光の波形の中で、ファイバ
損失のみが生じている場合における波形の傾きに対して
波形の傾きが大きくなる波形部分があった場合に、この
波形部分に対応する被測定光ファイバ部分を、利得発生
部分であるとして検出する。
Further, according to the present invention, in the above measuring method, the wavelength of the pumping light is swept, and when the gain generating portion is detected in each portion of the measured optical fiber, the pumping light is
The mid-wavelength of the wavelength is determined as the zero-dispersion wavelength of the gain generating portion, or the waveform slope becomes larger than the slope of the waveform when only fiber loss occurs in the backscattered light waveform. When there is a waveform portion, the measured optical fiber portion corresponding to this waveform portion is detected as a gain generating portion.

【0009】また本発明の光ファイバの零分散波長分布
の測定装置の構成は、探査光パルスを発生する光源手段
と、2波長の励起光を発生する励起光源手段と、前記探
査光パルスと前記励起光とを合波し、合波した探査光パ
ルスと励起光を被測定光ファイバに入射する合波器と、
前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探査光パルス
の電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光を受光する
受光手段と、前記受光手段にて受光した後方散乱光の波
形を生成する波形生成手段とを有することを特徴とす
る。
Further, the structure of the measuring apparatus for the zero-dispersion wavelength distribution of the optical fiber according to the present invention comprises a light source means for generating a probe light pulse, a pump light source means for generating a pump light of two wavelengths, the probe light pulse and the probe light pulse. A multiplexer that combines the excitation light, and combines the combined probe light and excitation light into the measured optical fiber,
Light receiving means for receiving the backscattered light of the probe light pulse showing the power distribution of the probe light pulse over the length of the optical fiber to be measured, and waveform generating means for generating the waveform of the backscattered light received by the light receiver means. And having.

【0010】また、本発明は上記測定装置において、生
成した後方散乱光の波形を表示する表示手段を有してい
たり、生成した後方散乱光の波形から、前記被測定光フ
ァイバ中の相互位相変調を起因とする変調不安定により
探査光パルスの電力を増幅した部分である、被測定光フ
ァイバの利得発生部分を検出すると共に、前記被測定光
ファイバの利得発生部分の零分散波長を、前記励起光の
波長から決定する演算手段を有していたり、前記演算手
段は、前記後方散乱光の波形の中で、ファイバ損失のみ
が生じている場合における波形の傾きに対して波形の傾
きが大きくなる波形部分があった場合に、この波形部分
に対応する被測定光ファイバ部分を、利得発生部分であ
るとして検出するとともに、前記利得発生部分を検出し
た際における励起光の2波長の中間波長を、前記利得発
生部分の零分散波長として決定したり、生成した後方散
乱光の波形を表示する表示手段を有することを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned measuring apparatus, there is provided a display means for displaying the waveform of the backscattered light generated, or the cross-phase modulation in the optical fiber to be measured from the waveform of the backscattered light generated. Is a portion where the power of the exploration light pulse is amplified by modulation instability caused by, and detects the gain generation portion of the measured optical fiber, and the zero dispersion wavelength of the gain generation portion of the measured optical fiber, The calculation means has a calculation means for determining from the wavelength of light, or the calculation means has a larger waveform slope than that of the waveform of the backscattered light when only fiber loss occurs. When there is a waveform portion, the measured optical fiber portion corresponding to this waveform portion is detected as a gain generating portion, and excitation when the gain generating portion is detected The second intermediate wavelengths of, or determined as the zero dispersion wavelength of said gain generation portion, and having a display means for displaying the generated backscattered light waveform.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0012】本発明の実施の形態では、被測定光ファイ
バ内に探査光パルスと所定の2波長の励起光を入射し、
2波長の励起光によって誘起される相互位相変調を起因
とする変調不安定性により探査光パルスの電力が増幅さ
れる様子を、後方散乱光の波形から観測し、零分散波長
を励起光の波長から決定するものである。
In the embodiment of the present invention, the probe light pulse and the excitation light of two predetermined wavelengths are made to enter the optical fiber to be measured,
Observe from the backscattered light waveform how the power of the exploration light pulse is amplified due to the modulation instability caused by the cross-phase modulation induced by the two wavelengths of excitation light, and the zero-dispersion wavelength from the excitation light wavelength. To decide.

【0013】つまり、被測定光ファイバの零分散波長分
布の測定は、2波長の励起光の波長をλ1 、λ2 とする
とき、2波長の中間波長((λ1 +λ2 )/2)が被測
定光ファイバの零分散波長と一致するときにのみ、励起
光による相互位相変調を起因とする変調不安定性の利得
帯域と利得が大きくなるという現象を、光パルス試験器
で観測する後方散乱光の波形より検出するのである。な
お、後方散乱光の波形は、被測定光ファイバの長さ方向
にわたる探査光パルスの電力分布を示している。
That is, the zero-dispersion wavelength distribution of the optical fiber to be measured is measured by setting the wavelengths of the pumping light of two wavelengths to λ 1 and λ 2, and an intermediate wavelength of 2 wavelengths ((λ 1 + λ 2 ) / 2). The backscatter observed with an optical pulse tester shows the phenomenon that the gain band and the gain of the modulation instability caused by the cross-phase modulation by the pumping light become large only when is equal to the zero-dispersion wavelength of the optical fiber under test. It is detected from the waveform of light. The waveform of the backscattered light shows the power distribution of the probe light pulse over the length direction of the optical fiber to be measured.

【0014】図1は、光ファイバの零分散波長分布の測
定装置の基本構成を示す。図1において、1は光パルス
試験器(OTDR)、2は励起光源、3は波長可変の励
起光源、4,5は合波器、6は被測定光ファイバ、7は
波長フィルタである。
FIG. 1 shows the basic construction of a measuring apparatus for zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber. In FIG. 1, 1 is an optical pulse tester (OTDR), 2 is a pumping light source, 3 is a variable wavelength pumping light source, 4 and 5 are multiplexers, 6 is an optical fiber to be measured, and 7 is a wavelength filter.

【0015】合波器4は、励起光源2から出射された波
長λ1 の励起光P1 と、励起光源3から出射された波長
λ2 (但し、この波長は後述するように掃引されて変化
していく)の励起光P2 を合波する。合波器5は、光パ
ルス試験器1から出射された探査光パルス(「OTDR
パルス」)PD と、励起光源2及び励起光源3から出射
された励起光P1,2 を合波して、被測定光ファイバ6
に入射する。波長フィルタ7は、被測定光ファイバ6に
て発生する後方散乱光Pb のうち、探査光パルスPD
同じ波長の光のみを透過し、励起光P1,2 と同じ波長
の光は透過させない光フィルタ特性を有している。
The multiplexer 4 has a wavelength λ 1 of pumping light P 1 emitted from the pumping light source 2 and a wavelength λ 2 of light emitted from the pumping light source 3 (however, this wavelength is swept and changed as described later). Of the excitation light P 2 is combined. The multiplexer 5 is a probe optical pulse (“OTDR”) emitted from the optical pulse tester 1.
Pulse ”) P D and the pumping light P 1 and P 2 emitted from the pumping light source 2 and the pumping light source 3 are combined to form the optical fiber 6 to be measured.
Incident on. The wavelength filter 7 transmits only the light having the same wavelength as the exploration light pulse P D among the backscattered light P b generated in the optical fiber 6 to be measured, and the light having the same wavelength as the excitation lights P 1 and P 2 It has an optical filter characteristic of not transmitting.

【0016】かかる構成となっている、光ファイバの零
分散波長分布の測定装置では、光パルス試験器1は、探
査光パルスPD を出射する。この探査光パルスPD は、
2波長の励起光P1,2 と共に、被測定光ファイバ6に
入射される。そうすると、被測定光ファイバ6内では探
査光パルスPD が伝搬する際に、その長さ方向にわたる
各部で後方散乱光Pb が発生する。この後方散乱光Pb
は、光パルス試験器1側に向かって被測定光ファイバ6
中を伝搬し、波長フィルタ7を透過することにより、後
方散乱光Pb のうち、探査光パルスPD の波長と同じ波
長成分の光のみが光パルス試験器1にて受光される。
In the apparatus for measuring the zero-dispersion wavelength distribution of the optical fiber having such a structure, the optical pulse tester 1 emits the probe optical pulse P D. This exploration light pulse P D is
The two wavelengths of excitation light P 1 and P 2 are incident on the measured optical fiber 6. Then, when the search light pulse P D propagates in the optical fiber 6 to be measured, backscattered light P b is generated at each portion along the length direction thereof. This back scattered light P b
Is the optical fiber 6 to be measured toward the optical pulse tester 1 side.
By propagating through the inside and transmitting through the wavelength filter 7, only the light having the same wavelength component as the wavelength of the probe light pulse P D in the back scattered light P b is received by the optical pulse tester 1.

【0017】光パルス試験器1は、受光部と、波形生成
部と、表示部を有している。受光部では、被測定光ファ
イバ6の各部で発生して戻ってきた後方散乱光Pb を受
光する。波形生成部では、受光された後方散乱光Pb
波形に対応した波形信号(電気信号)を生成する。表示
部では、生成された波形信号を基に、後方散乱光Pb
波形を表示する。
The optical pulse tester 1 has a light receiving portion, a waveform generating portion, and a display portion. The light receiving unit, for receiving the backscattered light P b which has returned to occur in each part of the measured optical fiber 6. The waveform generation unit generates a waveform signal corresponding to the waveform of the received backscattered light P b (electrical signal). In the display unit, based on the generated waveform signal, to display the waveform of the backscattered light P b.

【0018】後方散乱光Pb の電力は、発生部における
探査光パルスPD の電力に比例するが、探査光パルスP
D は各部に到達するまでに被測定光ファイバ6の損失を
受けて減衰しており、さらに後方散乱光Pb も探査光パ
ルスPD の入射端まで戻る過程で同量の損失を受ける。
また、後方散乱光Pb は、探査光パルスPD が伝搬中に
各部から連続的に戻った光であり、より遠くからの後方
散乱光Pb が入射端に戻るまでの時間は長くなる。
The power of the backscattered light P b is proportional to the power of the exploration light pulse P D in the generation section,
D reaches the respective portions and is attenuated due to the loss of the optical fiber 6 to be measured, and the backscattered light P b also receives the same amount of loss in the process of returning to the incident end of the search light pulse P D.
The backscattered light P b is exploration light pulse P D is a light returned continuously from each part in the propagation, the backscattered light P b from more distant longer time to return to end the incident.

【0019】したがって、被測定光ファイバ6に入射し
た探査光パルスPD に比べて、戻ってくる後方散乱光P
b の波形は著しく広がることになり、その波形を観測す
れば被測定光ファイバ6内の探査光パルスPD の電力の
長さ方向の分布が判明する。また、その距離に対する後
方散乱光Pb の波形の変化の傾き(これは探査光パルス
D の電力の変化の傾きに対応している)が、被測定光
ファイバ6の損失を表すことになる。
Therefore, as compared with the exploration light pulse P D incident on the optical fiber 6 to be measured, the backscattered light P returning is returned.
The waveform of b remarkably spreads, and by observing the waveform, the distribution of the power of the exploration light pulse P D in the optical fiber 6 to be measured in the length direction is found. Further, the slope of the change in the waveform of the backscattered light P b with respect to that distance (this corresponds to the slope of the change in the power of the probe light pulse P D ) represents the loss of the optical fiber 6 to be measured. .

【0020】そして、表示部に表示された後方散乱光P
b の波形から、被測定光ファイバ6中の相互位相変調を
起因とする変調不安定により探査光パルスPD の電力を
増幅した部分である、被測定光ファイバ6の利得発生部
分を検出することができる。つまり、距離に対する後方
散乱光Pb の波形の変化の傾きが、被測定光ファイバ6
の損失を表すことになる。このため、「利得発生部分」
は、後方散乱光Pb の変化の傾きにより示される被測定
光ファイバ6の損失が減少する部分に該当することにな
る。これは、もともと被測定光ファイバ6自身の持つ損
失は変わらないので、後方散乱光Pb の波形の傾きから
検出した損失が減少する部分では、その部分で利得が発
生していることを意味する。したがって、後方散乱光の
波形の中で、ファイバ損失のみが生じている場合におけ
る波形の傾き(単調な右下がりの直線となった波形)に
対して、波形の傾きが大きくなる波形部分があった場合
に、この波形部分に対応する被測定光ファイバ部分を、
利得発生部分であるとして検出するのである。
Then, the backscattered light P displayed on the display unit is displayed.
From the waveform of b , to detect the gain generation part of the measured optical fiber 6, which is the part where the power of the probe optical pulse P D is amplified due to the modulation instability due to the cross-phase modulation in the measured optical fiber 6. You can That is, the slope of the change in the waveform of the backscattered light P b with respect to the distance is determined by the measured optical fiber 6
Will represent the loss of. Therefore, the "gain generation part"
Corresponds to a portion where the loss of the optical fiber 6 to be measured decreases, which is indicated by the inclination of the change of the backscattered light P b . This means that the loss originally possessed by the measured optical fiber 6 itself does not change, so that in the portion where the loss detected from the slope of the waveform of the backscattered light P b decreases, the gain is generated in that portion. . Therefore, in the waveform of the backscattered light, there was a waveform portion in which the slope of the waveform was large with respect to the slope of the waveform (the waveform that became a straight line that descended to the right) when only fiber loss occurred. In this case, the measured optical fiber part corresponding to this waveform part is
It is detected as a gain generating part.

【0021】例えば、励起光P1 の波長がλ1 となって
おり、励起光P2 の波長がλ2 となっているときに、図
2に示すような後方散乱光Pb が得られたとすると、こ
の後方散乱光Pb の波形を観察することにより、利得発
生部分を判定することができる。即ち、後方散乱光Pb
の波形の中で、ファイバ損失のみが生じている場合にお
ける波形の傾き(単調な右下がりの直線となった波形、
図2では10km〜20kmにおける波形)に対して、
波形の傾きが大きくなる波形部分は、0km〜10km
付近であるので、この0〜10Km付近の部分を、利得
発生部分であると判定することができる。そして、この
利得発生部分の零分散波長を、(λ1 +λ2 )/2とし
て計算することができる。
For example, when the wavelength of the excitation light P 1 is λ 1 and the wavelength of the excitation light P 2 is λ 2 , backscattered light P b as shown in FIG. 2 is obtained. Then, by observing the waveform of the backscattered light P b, you are possible to determine the gain generation portion. That is, the back scattered light P b
Of the waveforms of, the slope of the waveform when only fiber loss occurs (waveform that is a straight line that descends to the right,
In FIG. 2, the waveform at 10 km to 20 km),
The waveform part where the slope of the waveform becomes large is 0 km to 10 km.
Since it is in the vicinity, it is possible to determine the portion in the vicinity of 0 to 10 km as the gain generating portion. Then, the zero dispersion wavelength of this gain generating portion can be calculated as (λ 1 + λ 2 ) / 2.

【0022】更に、励起光P2 の波長λ2 を掃引してい
った際に、後方散乱光Pb の波形の傾きが増加する部分
が観察されたら、同様に、後方散乱光Pb の波形の傾き
が大きくなる部分を利得発生部分であると判定し、波長
λ1 (この波長は固定している)と、そのときの波長λ
2 を用いて、新たに判定した利得発生部分の零分散波長
を、(λ1 +λ2 )/2として計算することができる。
Furthermore, when began to sweep the wavelength lambda 2 of the pumping light P 2, When a portion the inclination of the waveform of the backscattered light P b increases were observed, likewise, the backscattered light P b of the waveform The part where the slope of is large is determined to be the part where the gain is generated, and the wavelength λ 1 (this wavelength is fixed) and the wavelength λ at that time are fixed.
By using 2 , the zero-dispersion wavelength of the newly determined gain generating portion can be calculated as (λ 1 + λ 2 ) / 2.

【0023】ここで、本装置構成による零分散波長分布
の測定原理について説明する。変調不安定性は光ファイ
バの非線形現象の1つであり、高強度光を光ファイバに
入射するとその高強度光の波長の短波長側と長波長側の
側波帯に利得が発生する現象である。2波長の励起光を
入射する場合における変調不安定性の分散関係式は、励
起光j(j=1,2)の波長をλj 、波長λj における
分散値をDj 、非線形屈折率係数をn2 、有効コア断面
積をAeff 、群速度をvgj、真空中の光速をc、励起光
jのパワーをPj 、励起光周波数からの周波数シフト量
をΩとすると、(1)式で表すことができる。
Here, the principle of measurement of the zero-dispersion wavelength distribution by this device configuration will be described. Modulation instability is one of the nonlinear phenomena of an optical fiber, and is a phenomenon in which when high-intensity light is incident on the optical fiber, gain is generated in the sidebands on the short wavelength side and the long wavelength side of the wavelength of the high-intensity light. . The dispersion relation of the modulation instability in the case where two wavelengths of pumping light are incident is as follows: the wavelength of the pumping light j (j = 1, 2) is λ j , the dispersion value at the wavelength λ j is D j , and the nonlinear refractive index coefficient is where n 2 is the effective core area, A eff is the group velocity, v gj is the group velocity, c is the speed of light in vacuum, P j is the power of the pump light j , and Ω is the frequency shift from the pump light frequency. Can be expressed as

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】(1)式より求めたKが複素数となり、0
でない虚数部分(=ImK)が存在する場合において、
変調不安定性による利得Gが発生し、利得は G=2ImK ・・・(2) で与えられる。
K obtained from the equation (1) becomes a complex number, and 0
If there is an imaginary part (= ImK) that is not
A gain G is generated due to modulation instability, and the gain is given by G = 2ImK (2).

【0026】図3は、Δvg -1の値を0,−0.2,−0.
4,−0.8,−10(ps/km)としたときに(1)
式および(2)式により計算されるGの周波数特性(励
起光P1 と探査光パルスPD の周波数差)を示す。ただ
し、λ1 =1550nm、P 1 =P2 =100mW、γ
1 =2.14(W-1/km)とした。
FIG. 3 shows Δvg -1Values of 0, -0.2, -0.
When set to 4, -0.8, -10 (ps / km) (1)
The frequency characteristics of G calculated by the equations and (2) (excitation
Luminous P1And exploration light pulse PDFrequency difference). However
Then λ1= 1550 nm, P 1= P2= 100 mW, γ
1= 2.14 (W-1/ Km).

【0027】例えば、光パルス試験器1で被測定光ファ
イバ6の損失を監視しながら、励起光P2 の波長λ2
徐々に長波長側へ変化させてλ2 (1) となった時に、被
測定光ファイバ6のある部分の損失が初めて減少したと
する。すなわち、その部分で局所的な利得が発生したと
する。この場合は、その利得発生部分の零分散波長が
(λ1 +λ2 (1) )/2 であると推定できる。さらに、励
起光P2 の波長λ2 を長波長側へ変化させてλ2 (2)
なった時に、別の部分で初めて損失が減少したとすれ
ば、その部分の零分散波長は(λ1 +λ2 (2) )/2 であ
ると推定できる。このようにして零分散波長を順次決定
していければ、被測定光ファイバ6の全長にわたって零
分散波長の分布を測定することができる。
[0027] For example, while monitoring the loss of the optical fiber to be measured 6 in the OTDR 1, when in the excited light P 2 of the wavelength lambda 2 is gradually varied to the long wavelength side lambda 2 (1) It is assumed that the loss of a certain portion of the optical fiber 6 to be measured is reduced for the first time. That is, it is assumed that a local gain is generated in that portion. In this case, it can be estimated that the zero-dispersion wavelength of the gain generating portion is (λ 1 + λ 2 (1) ) / 2. Furthermore, when in the excited light wavelength lambda 2 of P 2 is varied to the long wavelength side lambda 2 (2), if the first time loss in other parts is reduced, the zero dispersion wavelength of the portion (lambda It can be estimated that it is 1 + λ 2 (2) / 2. If the zero-dispersion wavelength is sequentially determined in this way, the zero-dispersion wavelength distribution can be measured over the entire length of the optical fiber 6 to be measured.

【0028】励起光P1 の波長λ1 及び励起光P2 の波
長λ2 と、探査光パルスPD の波長λprは任意に選択で
きるが、図4に示すように探査光パルスPD が励起光P
1 によって誘起された変調不安定による利得を受けるよ
うに設定する必要がある。すなわち、λprを変調不安定
性による利得が発生する範囲内に定める必要がある。し
たがって、励起光源3(波長λ2 )を波長可変にして調
整する。なお、波長可変の光源に替えて広帯域の光源と
その一部を切り出す波長可変フィルタを用いてもよい。
[0028] The wavelength lambda 2 wavelength lambda 1 and the pumping light P 2 of the pumping light P 1, the wavelength lambda pr exploration light pulse P D is arbitrarily selected, exploration light pulse P D as shown in FIG. 4 Excitation light P
It must be set to receive the gain due to the modulation instability induced by 1 . That is, it is necessary to set λ pr within a range where a gain due to modulation instability occurs. Therefore, the pumping light source 3 (wavelength λ 2 ) is tuned to be variable in wavelength. Instead of the variable wavelength light source, a broadband light source and a variable wavelength filter that cuts out a part thereof may be used.

【0029】図3に示すように、変調不安定の利得は、
励起光P1 と励起光P2 の群速度差の絶対値が小さいほ
ど、利得の帯域幅は広くなる。図3に示すように、励起
光P 1 と探査光パルスPD の周波数差を例えば380G
Hz(波長間隔に直すと3nm(波長1.55μmの場
合))に設定すれば、Δvg -1が0.4ps/km以下と
なる精度で測定が可能となる。これは、得られる零分散
波長の精度としては、0.4nm(波長1.55μmの場
合)の測定が可能であることを意味する。
As shown in FIG. 3, the gain of modulation instability is
Excitation light P1And excitation light P2The absolute value of the group velocity difference of
However, the gain bandwidth becomes wider. Excitation as shown in FIG.
Light P 1And exploration light pulse PDFrequency difference of 380G
Hz (3 nm when converted to wavelength spacing (for wavelength 1.55 μm
Set)), Δvg -1Is less than 0.4 ps / km
It becomes possible to measure with high accuracy. This is the resulting zero variance
The wavelength accuracy is 0.4 nm (when the wavelength is 1.55 μm,
It means that it is possible to measure

【0030】図5は、探査光パルスPD の後方散乱光P
b の波形を示す。ここで、探査光パルスPD の波長λpr
は1550nm、励起光P1 の波長λ1 は1547nm
であり、被測定光ファイバ6の零分散波長分布は入射端
側から区間A,Bの順に1534nm、1536nmと
なっている。但し、区間A,Bの長さはともに10km
である。
FIG. 5 shows the backscattered light P of the probe light pulse P D.
The waveform of b is shown. Here, the wavelength λ pr of the search light pulse P D
Is 1550nm, the wavelength λ 1 of the excitation light P 1 1547nm
The zero-dispersion wavelength distribution of the measured optical fiber 6 is 1534 nm and 1536 nm in the order of sections A and B from the incident end side. However, the lengths of sections A and B are both 10 km
Is.

【0031】図5において実線が励起光P2 の波長λ2
=1519nm、破線がλ2 =1521nm、点線がλ
2 =1523nm、一点鎖線がλ2 =1525nmの場
合の後方散乱光波形を示している。図5において区間A
では(λ1 +λ2 )/2 =1534nmとなるλ2 =15
21nmの場合にのみ、また区間Bでは(λ1 +λ2)/2
=1536nmとなるλ2 =1525nmの場合にの
み、利得が生じていることがわかる。
The wavelength solid line of the excitation light P 2 in FIG. 5 lambda 2
= 1519 nm, broken line is λ 2 = 1521 nm, dotted line is λ
2 = 1523 nm, dashed line indicates the backscattered light waveform in the case of lambda 2 = 1525 nm. Section A in FIG.
Then, (λ 1 + λ 2 ) / 2 = 1534 nm and λ 2 = 15
Only in the case of 21 nm, and in the interval B, (λ 1 + λ 2 ) / 2
It can be seen that the gain occurs only when λ 2 = 1525 nm, which is = 1536 nm.

【0032】このように、励起光P2 の波長λ2 を短波
長側から長波長側に掃引して利得の有無を検出すること
により、被測定光ファイバの全区間にわたって零分散波
長を決定することができる。
As described above, the wavelength λ 2 of the pumping light P 2 is swept from the short wavelength side to the long wavelength side to detect the presence or absence of gain, thereby determining the zero dispersion wavelength over the entire section of the optical fiber to be measured. be able to.

【0033】図6は、光ファイバの零分散波長分布の測
定装置の他の実施例を示す。この実施例では、図1に示
す実施例に、更に演算部10を付加した構成となってい
る。演算部10には、励起光源2から出力される励起光
1 の波長λ1 と、励起光源3から出力される励起光P
2 の波長λ2 が入力されると共に、光パルス試験器1の
波形生成部から後方散乱光Pb の波形を示す波形信号が
入力される。
FIG. 6 shows another embodiment of the apparatus for measuring the zero dispersion wavelength distribution of an optical fiber. In this embodiment, the arithmetic unit 10 is added to the embodiment shown in FIG. The calculation unit 10 has a wavelength λ 1 of the pumping light P 1 output from the pumping light source 2 and a pumping light P 1 output from the pumping light source 3.
2 with wavelength lambda 2 is inputted, the waveform signal showing waveforms of the backscattered light P b from the waveform generator of the OTDR 1 is inputted.

【0034】演算部10は、励起光P2 の波長λ2 を掃
引している際に、後方散乱光Pb の波形を自動的に観察
しており、波形の変化の傾きが増加した部分が存在した
ときには、その部分を利得発生部分であると判定する。
そして、このときの波長λ1,λ2 の中間波長を、利得発
生部分の零分散波長であるとして自動演算をする。
The operating section 10, when being swept wavelength lambda 2 of the pumping light P 2, are automatically observed waveform of the backscattered light P b, the inclination increased portion of the change in the waveform When it exists, it is determined that the part is a gain generating part.
Then, the intermediate wavelength of the wavelengths λ 1 and λ 2 at this time is automatically calculated as the zero dispersion wavelength of the gain generating portion.

【0035】なお、上述した実施例では、励起光P1
波長λ1 と探査光パルスPD の波長λprを固定してお
き、励起光P2 の波長λ2 を掃引していったが、波長λ
2 を固定しておき、波長λ1 ,λprの波長間隔を保った
まま、2つの波長λ1 ,λprを同時に掃引したり、波長
λ1 ,λ2 ,λprの波長間隔を保ったまま、3つの波長
λ1 ,λ2 ,λprを同時に掃引するようにしてもよい。
[0035] In the embodiment described above, advance to secure the wavelength lambda pr exploration light pulse P D to the wavelength lambda 1 of the pumping light P 1, but began to sweep the wavelength lambda 2 of the pumping light P 2 , Wavelength λ
2 previously fixed, the wavelength lambda 1, while maintaining the wavelength interval of lambda pr, 2 two wavelengths lambda 1, or sweeping the lambda pr simultaneously, wavelength lambda 1, lambda 2, keeping the wavelength interval of lambda pr As it is, the three wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ pr may be swept simultaneously.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被測定光
ファイバの全長にわたって零分散波長の分布を測定する
ことができる。これにより、局所的な分散値が設計上重
要なパラメータとなるWDM伝送路や非線形伝送路の具
体的設計が可能となる。また零分散波長の長手方向の分
布が求まれば、分散スロープパラメータを用いて零分散
波長近傍の波長に対する分散値の長手方向の分布を推定
することができる。
As described above, the present invention can measure the zero dispersion wavelength distribution over the entire length of the optical fiber to be measured. This makes it possible to specifically design a WDM transmission line or a non-linear transmission line in which the local dispersion value is an important parameter in design. If the distribution of the zero-dispersion wavelength in the longitudinal direction is obtained, the dispersion slope parameter can be used to estimate the distribution of the dispersion value in the longitudinal direction for wavelengths near the zero-dispersion wavelength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】光ファイバの零分散波長分布の測定装置の実施
例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for measuring zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber.

【図2】探査光パルスPD により生じた後方散乱光Pb
の波形の一例を示す特性図である。
FIG. 2 Backscattered light P b generated by the probe light pulse P D
It is a characteristic view showing an example of the waveform of.

【図3】励起光P2 探査光パルスPD の周波数差と
単位長当たりの利得の関係を示す特性図である。
FIG. 3 shows excitation light P 2 and It is a characteristic diagram showing the relationship between the gain of the frequency difference and per unit length of the probe optical pulse P D.

【図4】励起光P1,2 の波長λ1,λ2 と探査光パルス
D の波長λprの関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelengths λ 1 and λ 2 of the excitation lights P 1 and P 2 and the wavelength λ pr of the search light pulse P D.

【図5】探査光パルスPD により生じた後方散乱光Pb
の波形を示す特性図である。
FIG. 5: Backscattered light P b generated by the probe light pulse P D
It is a characteristic view showing a waveform of.

【図6】光ファイバの零分散波長分布の測定装置の他の
実施例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the measuring apparatus for the zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光パルス試験器(OTDR) 2 励起光源 3 波長可変の励起光源 4 合波器 5 合波器 6 被測定光ファイバ 7 波長フィルタ 10 演算部 1 Optical pulse tester (OTDR) 2 excitation light source 3 Wavelength variable excitation light source 4 multiplexer 5 multiplexer 6 Optical fiber under test 7 wavelength filter 10 Operation part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 正治 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masaharu Ohashi             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定光ファイバ内に探査光パルスと2
波長の励起光とを入射し、 前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探査光パルス
の電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光の波形を観
察し、 観察した前記後方散乱光の波形から、前記被測定光ファ
イバ中の相互位相変調を起因とする変調不安定により探
査光パルスの電力を増幅した部分である、被測定光ファ
イバの利得発生部分を検出し、 前記被測定光ファイバの利得発生部分の零分散波長を、
前記励起光の波長から決定することを特徴とする光ファ
イバの零分散波長分布の測定方法。
1. A probe light pulse and 2 are provided in an optical fiber to be measured.
Incident wavelength excitation light, observing the waveform of the backscattered light of the probe light pulse showing the power distribution of the probe light pulse over the length direction of the measured optical fiber, from the waveform of the backscattered light observed, The gain generation part of the measured optical fiber is detected, which is the part in which the power of the exploration light pulse is amplified by the modulation instability due to the mutual phase modulation in the measured optical fiber, and the gain generation part of the measured optical fiber is detected. The zero-dispersion wavelength of the part,
A method for measuring a zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber, which is determined from the wavelength of the excitation light.
【請求項2】 請求項1に記載の光ファイバの零分散波
長分布の測定方法において、 励起光の波長を掃引し、 前記被測定光ファイバの各部分で、前記利得発生部分を
検出した際における励起光の2波長の中間波長を、前記
利得発生部分の零分散波長として決定することを特徴と
する光ファイバの零分散波長分布の測定方法。
2. The method for measuring the zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber according to claim 1, wherein the wavelength of the pumping light is swept, and the gain-generating portion is detected in each portion of the optical fiber under test. A method for measuring a zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber, characterized in that an intermediate wavelength between two wavelengths of pumping light is determined as a zero-dispersion wavelength of the gain generating portion.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光ファ
イバの零分散波長分布の測定方法において、 前記後方散乱光の波形の中で、ファイバ損失のみが生じ
ている場合における波形の傾きに対して波形の傾きが大
きくなる波形部分があった場合に、この波形部分に対応
する被測定光ファイバ部分を、利得発生部分であるとし
て検出することを特徴とする光ファイバの零分散波長分
布の測定方法。
3. The method for measuring the zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber according to claim 1, wherein the waveform of the backscattered light has a slope of a waveform when only a fiber loss occurs. On the other hand, when there is a waveform portion where the slope of the waveform becomes large, the measured optical fiber portion corresponding to this waveform portion is detected as the gain generation portion, and the zero-dispersion wavelength distribution of the optical fiber is characterized. Measuring method.
【請求項4】 探査光パルスを発生する光源手段と、 2波長の励起光を発生する励起光源手段と、 前記探査光パルスと前記励起光とを合波し、合波した探
査光パルスと励起光を被測定光ファイバに入射する合波
器と、 前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探査光パルス
の電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光を受光する
受光手段と、 前記受光手段にて受光した後方散乱光の波形を生成する
波形生成手段とを有することを特徴とする光ファイバの
零分散波長分布の測定装置。
4. A light source means for generating an exploration light pulse, an excitation light source means for generating excitation light of two wavelengths, the exploration light pulse and the excitation light are combined, and the exploration light pulse and excitation are combined. A multiplexer for injecting light into the optical fiber to be measured, a light receiving means for receiving the backscattered light of the probe optical pulse showing the power distribution of the probe optical pulse over the length direction of the optical fiber to be measured, and the light receiving means And a waveform generating means for generating a waveform of the backscattered light received by the optical fiber.
【請求項5】 探査光パルスを発生する光源手段と、 2波長の励起光を発生する励起光源手段と、 前記探査光パルスと前記励起光とを合波し、合波した探
査光パルスと励起光を被測定光ファイバに入射する合波
器と、 前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探査光パルス
の電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光を受光する
受光手段と、 前記受光手段にて受光した後方散乱光の波形を生成する
波形生成手段と、 生成した後方散乱光の波形を表示する表示手段とを有す
ることを特徴とする光ファイバの零分散波長分布の測定
装置。
5. A light source means for generating an exploration light pulse, an excitation light source means for generating excitation light of two wavelengths, the exploration light pulse and the excitation light are combined, and the exploration light pulse and the excitation are combined. A multiplexer for injecting light into the optical fiber to be measured, a light receiving means for receiving the backscattered light of the probe optical pulse showing the power distribution of the probe optical pulse over the length direction of the optical fiber to be measured, and the light receiving means 1. An apparatus for measuring zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber, comprising: a waveform generating means for generating a waveform of the backscattered light received by the received light; and a display means for displaying the waveform of the generated backscattered light.
【請求項6】 探査光パルスを発生する光源手段と、 2波長の励起光を発生する励起光源手段と、 前記探査光パルスと前記励起光とを合波し、合波した探
査光パルスと励起光を被測定光ファイバに入射する合波
器と、 前記被測定光ファイバの長さ方向にわたる探査光パルス
の電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光を受光する
受光手段と、 前記受光手段にて受光した後方散乱光の波形を生成する
波形生成手段と、 生成した後方散乱光の波形から、前記被測定光ファイバ
中の相互位相変調を起因とする変調不安定により探査光
パルスの電力を増幅した部分である、被測定光ファイバ
の利得発生部分を検出すると共に、前記被測定光ファイ
バの利得発生部分の零分散波長を、前記励起光の波長か
ら決定する演算手段とを有することを特徴とする光ファ
イバの零分散波長分布の測定装置。
6. A light source means for generating an exploration light pulse, an excitation light source means for generating excitation light of two wavelengths, the exploration light pulse and the excitation light are combined, and the exploration light pulse and excitation are combined. A multiplexer for injecting light into the optical fiber to be measured, a light receiving means for receiving the backscattered light of the probe optical pulse showing the power distribution of the probe optical pulse over the length direction of the optical fiber to be measured, and the light receiving means The waveform generating means for generating the waveform of the backscattered light received by the received light and the waveform of the generated backscattered light amplify the power of the exploration light pulse due to modulation instability due to cross-phase modulation in the optical fiber under test. And a zero-dispersion wavelength of the gain-generating portion of the optical fiber to be measured, and a calculating unit for determining the zero-dispersion wavelength of the gain-generating portion of the optical fiber to be measured from the wavelength of the pumping light. You Measuring apparatus of the zero-dispersion wavelength distribution of the optical fiber.
【請求項7】 請求項6において、前記演算手段は、前
記後方散乱光の波形の中で、ファイバ損失のみが生じて
いる場合における波形の傾きに対して波形の傾きが大き
くなる波形部分があった場合に、この波形部分に対応す
る被測定光ファイバ部分を、利得発生部分であるとして
検出するとともに、前記利得発生部分を検出した際にお
ける励起光の2波長の中間波長を、前記利得発生部分の
零分散波長として決定することを特徴とする光ファイバ
の零分散波長分布の測定装置。
7. The calculating unit according to claim 6, wherein the waveform of the backscattered light has a waveform portion in which a waveform slope is larger than a waveform slope when only fiber loss occurs. In this case, the measured optical fiber portion corresponding to this waveform portion is detected as the gain generating portion, and the intermediate wavelength of the two wavelengths of the pumping light when the gain generating portion is detected is determined as the gain generating portion. A device for measuring the zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber, which is characterized by determining the zero-dispersion wavelength of the optical fiber.
【請求項8】 請求項6または請求項7において、生成
した後方散乱光の波形を表示する表示手段を有すること
を特徴とする光ファイバの零分散波長分布の測定装置。
8. An apparatus for measuring zero-dispersion wavelength distribution of an optical fiber according to claim 6 or 7, further comprising display means for displaying a waveform of the backscattered light generated.
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