JP2006214875A - 光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様によると、被測定用光ファイバの一端に所定の波長を有する光パルスを入射して戻ってくる後方散乱光における平行及び垂直偏波成分の少なくとも一方を含む前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を出力し、予め、モデル化された光ファイバの所定のモデル変数に基づいて、前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号をシミュレーションにより出力し、前記両偏波信号間のフィット度を判定し、前記所定の波長下で前記両信号間の所望のフィット度が得られたとき、前記光パルスの波長を変えて測定を繰り返し、算出される前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数に基づいて、群遅延時間差(DGD)を算出し、該DGDに基づいて偏波モード分散(PMD)値を算出することを特徴とする光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法が提供される。
【選択図】図1
Description
(1) 被測定用光ファイバの一端に所定の波長を有する光パルスを入射することにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光における平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を含む前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を出力する第1のステップと、
モデル化された光ファイバの所定のモデル変数に基づいて前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号をシミュレーションにより出力する第2のステップと、
前記被測定用光ファイバに関する偏波信号と前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号との両信号間のフィット度を判定する第3のステップと、
前記所定の波長下で両信号間の所望のフィット度が得られたとき、前記被測定用光ファイバの一端に入射する光パルスの波長を変えて前記第1乃至第3のステップを繰り返し、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数を算出する第4のステップと、
前記波長依存性を有するモデル変数に基づいて、前記被測定用光ファイバの群遅延時間差(DGD)を算出すると共に、該群遅延時間差(DGD)に基づいて前記被測定用の光ファイバの偏波モード分散(PMD)値を算出する第5のステップと、
を具備することを特徴とする光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法が提供される。
(2) 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含み、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc(λ)、直線複屈折成分δβl(λ)、円複屈折成分δβc (λ)を含むことを特徴とする(1)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法が提供される。
(3) 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数を調整して前記第2及び第3のステップを繰り返すことにより、前記両信号間のフィット度を最適化する第6のステップをさらに具備することを特徴とする(1)または(2)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法が提供される。
(4) 被測定用光ファイバの一端に所定の波長を有する光パルスを入射することにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光における平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を含む前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を出力する測定部と、
予め、モデル化された光ファイバの所定のモデル変数に基づいて、前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号をシミュレーションにより出力する演算部と、
前記測定部によって出力される前記被測定用光ファイバに関する偏波信号と前記演算部によって出力される前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号との両信号間のフィット度を判定する判定部と、
前記所定の波長下で前記判定部によって前記両信号間の所望のフィット度が得られたとき、前記被測定用の光ファイバの一端に入射する光パルスの波長を変えて前記測定部による測定を繰り返し、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数を算出する波長依存性モデル変数演算部と、
前記波長依存性モデル変数演算部によって算出された前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数に基づいて、前記被測定用光ファイバの群遅延時間差(DGD)を算出すると共に、該群遅延時間差(DGD)に基づいて前記被測定用の光ファイバの偏波モード分散(PMD)値を算出する偏波モード分散演算部と、
を具備することを特徴とする光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(5) 前記測定部は、
前記被測定用光ファイバの一端に予め指定されている複数の波長のうち所定の波長を有する光パルスを順次に入射する光パルス入射手段と、
前記光パルス入射手段によって前記所定の波長を有する光パルスが入射されることにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光を平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を抽出する偏波成分抽出手段と、
前記偏波成分抽出手段によって抽出された前記後方散乱光の平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって変換された電気信号に基づいて、前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を算出する演算手段と、
前記演算手段によって算出された実際の測定に係る偏波信号のパワースペクトルをフーリェ変換によって算出する第1のフーリェ変換手段と、
を含むことを特徴とする(4)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(6) 前記演算部は、
予め指定されている前記モデル化された光ファイバの不規則な成分σとしての結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含むモデル変数を設定するモデル変数設定手段と、
前記モデル変数設定手段によって予め設定された前記モデル化された光ファイバのモデル変数に基づいて前記モデル化された光ファイバの偏波信号をシミュレーティングするシミュレーティング手段と、
前記シミュレーティング手段によってシミュレーティングされた前記モデル化された光ファイバの偏波信号のパワースペクトルをフーリェ変換によって算出する第2のフーリェ変換手段と、
を含むことを特徴とする(5)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(7) 前記判定部は、
前記測定部の第1のフーリェ変換手段によって算出された前記被測定用光ファイバに関する偏波信号のパワースペクトルと前記演算部の第2のフーリェ変換手段によって算出された前記モデル化された光ファイバの偏波信号のパワースペクトルとを比較する比較手段と、
前記比較手段によって比較された比較結果に基づいて前記両偏波信号間のフィット度を判定するフィット度判定手段と、
を含むことを特徴とする(6)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(8) 前記モデル変数設定手段は、予め、メモリに格納されている前記モデル化された光ファイバの不規則な成分σとしての結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含むモデル変数から所定のモデル変数を読み出して、前記シミュレート手段に供給するを含むことを特徴とする(6)に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(9) 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含み、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc(λ)、直線複屈折成分δβl(λ)、円複屈折成分δβc (λ)を含むことを特徴とする(4)乃至(8)のいずれか一に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
(10) 前記両信号間のフィット度を最適化するために、前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数を調整するモデル変数調整部をさらに具備することを特徴とする(4)乃至(9)のいずれか一に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置が提供される。
So(z)は測定された垂直偏波のトレースである。
bは定数、
ε(z)はzにおける測定値と直線回帰の誤差である。
δβcは複屈折の円形成分、
σは摂動の強さ、
δlはエレメントの長さ、
νiはガウス分布からゼロ平均およびユニット標準偏差により選ばれた独立した不規則な値である。
δβcは円複屈折成分である。
δ1はエレメントの長さ、
νθとνφはガウス分布からゼロ平均およびユニット標準偏差により選ばれた独立した不規則な変数である。
δβcは複屈折の円成分、
δlはエレメントの長さ、
αは拡散定数、
νiはガウス分布からゼロ平均およびユニット標準偏差により選ばれた独立した不規則な値である。
Fm(υ)は測定した偏波パワースペクトル、
Fs(υ)はシミュレートされた偏波パワースペクトルである。
C.D.POOLE,N.S.BERGANO,R.E.WAGNER,H.J.SCHULTE,″Polarization Dispersion and Principle States in a147km Undersea Lightwave Cable″J of Light Tech.,Vol 6,No7,July1988,pp1185−1190. B.L.HEFFNER,″Automated Measurement of Polarization Mode Dispersion Using Jones Matrix Eigenanalysis″,IEEE Photonics Tech Lett,Vol4,No9,September 1992,pp1066−1069. L.E.NELSON,R.M.JOPSON,H.KOGELNIK,″Muller Matrix Method for Determining Polarization Mode Dispersion Vectors″,ECOC 1999,Nice France,Wednesday 29 September 1999,Session PMD1. 次に、PMDが、必要とする定義に応じて、実効値(RMS)DGDまたは平均値DGDとして計算される。
200…演算部、
300…判定部、
400…PMD演算部、
401…DGD演算部、
402…PMD演算処理部、
501…被測定用光ファイバ、
101…POTDRトレース部、
112…偏波信号演算部、
113…第1のフーリェ変換手段(第1のフーリェ(FFT)変換部),
301…比較部、
302…フィット度判定部、
201…設定部、
202…モデル変数記憶部、
203…シミュレート手段(偏波信号シミュレート部)、
204…第2のフーリェ変換手段(第2のフーリェ(FFT)変換部)
205…モデル変数調整部、
102…パルス発生器/タイミング制御器、
103…光源、
104…エルビウムドープド光ファイバ増幅器、
105…ASEフィルタ、
106…偏波制御器、
107…光ファイバサーキュレータ、
108…偏波ビームスプリッタ、
109…第1の光電変換器、
110…第2の光電変換器、
111…表示器。
Claims (10)
- 被測定用光ファイバの一端に所定の波長を有する光パルスを入射することにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光における平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を含む前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を出力する第1のステップと、
モデル化された光ファイバの所定のモデル変数に基づいて前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号をシミュレーションにより出力する第2のステップと、
前記被測定用光ファイバに関する偏波信号と前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号との両信号間のフィット度を判定する第3のステップと、
前記所定の波長下で前記両信号間の所望のフィット度が得られたとき、前記被測定用光ファイバの一端に入射する光パルスの波長を変えて前記第1乃至第3のステップを繰り返し、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数を算出する第4のステップと、
前記波長依存性を有するモデル変数に基づいて、前記被測定用光ファイバの群遅延時間差(DGD)を算出すると共に、該群遅延時間差(DGD)に基づいて前記被測定用の光ファイバの偏波モード分散(PMD)値を算出する第5のステップと、
を具備することを特徴とする光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法。 - 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含み、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc(λ)、直線複屈折成分δβl(λ)、円複屈折成分δβc(λ)を含むことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法。
- 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数を調整して前記第2及び第3のステップを繰り返すことにより、前記両信号間のフィット度を最適化する第6のステップをさらに具備することを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定方法。
- 被測定用光ファイバの一端に所定の波長を有する光パルスを入射することにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光における平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を含む前記被測定用の光ファイバに関する偏波信号を出力する測定部と、
予め、モデル化された光ファイバの所定のモデル変数に基づいて、前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号をシミュレーションにより出力する演算部と、
前記測定部によって出力される前記被測定用光ファイバに関する偏波信号と前記演算部によって出力される前記モデル化された光ファイバに関する偏波信号との両信号間のフィット度を判定する判定部と、
前記所定の波長下で前記判定部によって前記両信号間の所望のフィット度が得られたとき、前記被測定用光ファイバの一端に入射する光パルスの波長を変えて前記測定部による測定を繰り返し、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数を算出する波長依存性モデル変数演算部と、
前記波長依存性モデル変数演算部によって算出された前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数に基づいて、前記被測定用光ファイバの群遅延時間差(DGD)を算出すると共に、該群遅延時間差(DGD)に基づいて前記被測定用光ファイバの偏波モード分散(PMD)値を算出する偏波モード分散演算部と、
を具備することを特徴とする光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。 - 前記測定部は、
前記被測定用光ファイバの一端に予め指定されている複数の波長のうち所定の波長を有する光パルスを順次に入射する光パルス入射手段と、
前記光パルス入射手段によって前記所定の波長を有する光パルスが入射されることにより、前記被測定用光ファイバの一端に戻ってくる後方散乱光を平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を抽出する偏波成分抽出手段と、
前記偏波成分抽出手段によって抽出された前記後方散乱光の平行偏波成分と垂直偏波成分との少なくとも一方を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって変換された電気信号に基づいて、前記被測定用光ファイバに関する偏波信号を算出する演算手段と、
前記演算手段によって算出された実際の測定に係る偏波信号のパワースペクトルをフーリェ変換によって算出する第1のフーリェ変換手段と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。 - 前記演算部は、
予め指定されている前記モデル化された光ファイバの不規則な成分σとしての結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含むモデル変数を設定するモデル変数設定手段と、
前記モデル変数設定手段によって予め設定された前記モデル化された光ファイバのモデル変数に基づいて前記モデル化された光ファイバの偏波信号をシミュレーティングするシミュレーティング段と、
前記シミュレーティング手段によってシミュレーティングされた前記モデル化された光ファイバの偏波信号のパワースペクトルをフーリェ変換によって算出する第2のフーリェ変換手段と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。 - 前記判定部は、
前記測定部の第1のフーリェ変換手段によって算出された前記被測定用光ファイバに関する偏波信号のパワースペクトルと前記演算部の第2のフーリェ変換手段によって算出された前記モデル化された光ファイバの偏波信号のパワースペクトルとを比較する比較手段と、
前記比較手段によって比較された比較結果に基づいて前記両偏波信号間のフィット度を判定するフィット度判定手段と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。 - 前記モデル変数設定手段は、予め、メモリに格納されている前記モデル化された光ファイバの不規則な成分σとしての結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含むモデル変数から所定のモデル変数を読み出して、前記シミュレーティング手段に供給する請求項6に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。
- 前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc、直線複屈折成分δβl、円複屈折成分δβcを含み、前記モデル化された光ファイバの波長依存性を有するモデル変数は、不規則な成分σとしての光ファイバの結合長さLc(λ)、直線複屈折成分δβl(λ)、円複屈折成分δβc(λ)を含むことを特徴とする請求項4乃至8のいずれかに一に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。
- 前記両信号間のフィット度を最適化するために、前記モデル化された光ファイバの所定のモデル変数を調整するモデル変数調整部をさらに具備することを特徴とする請求項4乃至9のいずれか一に記載の光ファイバの長手方向の偏波モード分散分布測定装置。
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