JP2008268094A - Apparatus for measuring light propagation characteristics - Google Patents

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卓也 岩本
Chiyoujitsuriyo Suzuki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein an apparatus for measuring light propagation characteristics becomes large, a coupling optical system that includes lenses has susceptibility to vibrations, and it is difficult to implement stable measurements, since a coupling optical system which includes lenses needs to be used, when a light enters and exits from an object to be measured 1 in the apparatus. <P>SOLUTION: The light propagation characteristic measuring apparatus comprises a wavelength-variable light source 2; a light modulator 3 for modulating and outputting the output light from the light source; an oscillator 4 for inputting a signal from the light modulator 3 and outputting a modulation signal 31 at a predetermined frequency; a polarization-retaining optical fiber 5 connected to an output end of the light modulator 3 at one end and connected to a first optical fiber 21 at the other end; a third optical fiber 7 connected to a second optical fiber 22 at one end and connected to a photoelectric conversion element 6 at the other end; a phase comparator 8 for inputting a modulation signal 33, in synchronization with the modulation signal 31 and an output signal 32 from the photoelectric conversion element 6 and measuring the phase difference between them; and an output display 16 for displaying the output from the phase comparator 8. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は被測定物の光伝搬特性を小型かつ振動に強い系で測定する装置に係わるものである。   The present invention relates to a device for measuring the light propagation characteristics of an object to be measured in a small and vibration-resistant system.

光通信システムにおいて、光素子や光ファイバの群遅延特性、波長分散特性、偏波モード分散特性などの光伝搬特性は、伝送信号の高速化や波長多重伝送を行う際に重要な意味を持つ。そのため、光通信システムの構築には、これらの特性を正確に測定する技術が重要となっている。   In an optical communication system, optical propagation characteristics such as group delay characteristics, chromatic dispersion characteristics, and polarization mode dispersion characteristics of optical elements and optical fibers are important for speeding up transmission signals and wavelength multiplexing transmission. Therefore, techniques for accurately measuring these characteristics are important for the construction of an optical communication system.

被測定物の群遅延特性などの光伝搬特性を測定することは、従来より行われている。例えば、特許文献1にも被測定物の光伝搬特性測定装置についての記載がある。特許文献1の偏波モード分散特性測定装置を図8に示す。図8を参照して、被測定物の群遅延特性、波長分散特性および偏波モード分散特性の測定方法について説明する。   Measurement of light propagation characteristics such as group delay characteristics of a device under test has been conventionally performed. For example, Patent Document 1 also describes a device for measuring a light propagation characteristic of an object to be measured. FIG. 8 shows a polarization mode dispersion characteristic measuring apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG. With reference to FIG. 8, a method for measuring the group delay characteristic, chromatic dispersion characteristic, and polarization mode dispersion characteristic of the device under test will be described.

まず、波長可変光源2によって入射光を生成する。生成された入射光は空間中を伝搬し、光変調器3に入射して、発振器4から入力される所定の周波数fm の変調信号31で変調され、光変調3から自由空間中に出射される。変調された光は空間中を伝搬し、偏波コントローラ14を介して空間中を伝搬して被測定物1に入射される。被測定物1を透過した光は空間中を伝搬し、光電変換素子6に入射して、電気信号に変換される。   First, incident light is generated by the wavelength variable light source 2. The generated incident light propagates in the space, enters the optical modulator 3, is modulated by the modulation signal 31 having a predetermined frequency fm input from the oscillator 4, and is emitted from the optical modulation 3 into the free space. . The modulated light propagates in the space, propagates in the space via the polarization controller 14 and enters the device under test 1. The light transmitted through the DUT 1 propagates through the space, enters the photoelectric conversion element 6, and is converted into an electrical signal.

次に、位相比較器8において、光変調器3に入力した変調信号31の位相φr と透過光を光電変換した電気信号の位相φs との位相差φを計測する。つまり、位相差φ=φs−φrである。群遅延量τ はこの位相差φ と変調周波数fm から、τ=φ/2πfm の式で求められる。   Next, the phase comparator 8 measures the phase difference φ between the phase φr of the modulation signal 31 input to the optical modulator 3 and the phase φs of the electrical signal obtained by photoelectrically converting the transmitted light. That is, the phase difference φ = φs−φr. The group delay amount τ is obtained from the phase difference φ and the modulation frequency fm by the following equation: τ = φ / 2πfm.

波長可変光源2で光波の波長を掃引し、波長と対応付けながら群遅延量を測定すれば群遅延特性が得られる。また、波長分散特性Dは群遅延特性τからD=∂τ/∂λの式で求められる。更に、偏波コントローラ14を用いて偏波方向を制御して位相差φを計測し、位相差の最大値φmax と最小値φmin を求め、これらと変調周波数fm から、偏波モード分散特性PMDが求められる。なお、PMD=(φmax−φmin)/2πfm である。これを光源の波長と対応付けて記録すればよい。   The group delay characteristic can be obtained by sweeping the wavelength of the light wave with the wavelength tunable light source 2 and measuring the group delay amount in association with the wavelength. Further, the chromatic dispersion characteristic D is obtained from the group delay characteristic τ by the equation D = ∂τ / ∂λ. Further, the polarization direction is controlled by using the polarization controller 14, the phase difference φ is measured, the maximum value φmax and the minimum value φmin of the phase difference are obtained, and the polarization mode dispersion characteristic PMD is obtained from these and the modulation frequency fm. Desired. Note that PMD = (φmax−φmin) / 2πfm. This may be recorded in association with the wavelength of the light source.

以上の方法で被測定物の光伝搬特性を測定することができる。
特開2001−333708号公報 特開2002−070512号公報 特開平06−229870号公報 特開平10−332537号公報 光ネットワーク・アナライザQ7760取り扱い説明書(株式会社アドバンテスト)
The light propagation characteristics of the object to be measured can be measured by the above method.
JP 2001-333708 A JP 2002-070512 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-229870 JP-A-10-332537 Optical Network Analyzer Q7760 Instruction Manual (Advantest)

特許文献1の方法では、光変調器3からの出射光は空間中を伝搬して被測定物1に入射し、また出射光も空間中を伝搬して光電変換素子6に入射する。そのため、被測定物1への変調光の入出射にはレンズによる結合光学系を用いる必要があり、装置が大型になるという課題があった。また、レンズによる結合光学系は振動に弱く、安定な測定が困難であるという課題があった。   In the method of Patent Document 1, the outgoing light from the optical modulator 3 propagates through the space and enters the device under test 1, and the outgoing light also propagates through the space and enters the photoelectric conversion element 6. For this reason, it is necessary to use a coupling optical system using a lens for entering and exiting modulated light to and from the device under test 1, and there is a problem that the apparatus becomes large. In addition, there is a problem that a coupling optical system using a lens is vulnerable to vibration and stable measurement is difficult.

また、両端にファイバを備えた被測定物の光伝搬特性を測定する装置としては、光ネットワークアナライザが市販されている。しかし、光ネットワークアナライザでは、その出力部の光コネクタからの光出力の偏波が安定しないという課題がある。また、その光出力の偏波方向を制御するためには偏波コントローラを用いる方法が非特許文献1に開示されているが、偏波コントローラを備えるために装置が大型になるという課題がある。   An optical network analyzer is commercially available as an apparatus for measuring the light propagation characteristics of an object to be measured having fibers at both ends. However, the optical network analyzer has a problem that the polarization of the optical output from the optical connector of the output unit is not stable. In addition, a method using a polarization controller is disclosed in Non-Patent Document 1 in order to control the polarization direction of the optical output, but there is a problem that the apparatus becomes large because the polarization controller is provided.

本発明は、第1の光コネクタ21と第2の光コネクタ22とを備え、両端に第1の光ファイバ9と第2の光ファイバ10とを備えた被測定物1の前記第1の光ファイバ9の前記被測定物1に接続されていない側の端部に第3の光コネクタ23と、前記第2の光ファイバ10の前記被測定物1に接続されていない側の端部に第4の光コネクタ24とを備え、前記第1の光コネクタ21と前記第3の光コネクタ23とがコネクタ接続され、かつ前記第2の光コネクタ22と前記第4の光コネクタ24とがコネクタ接続される構成により、前記被測定物1の光伝搬特性を測定する光伝搬特性測定装置であって、波長可変光源2と、前記波長可変光源2の出力光を入力として変調光を出力する光変調器3と、前記光変調器3の入力信号として所定の周波数の変調信号31を出力する発振器4と、一端が前記光変調器3の出力端に接続され、他端が前記第1の光コネクタ21に接続された偏波保持光ファイバ5と、一端が前記第2の光コネクタ22に接続され、他端が光電変換素子6に接続された第3の光ファイバ7と、前記変調信号31に同期した変調信号33と前記光電変換素子6の出力信号32とを入力しそれぞれの位相差を計測する位相比較器8と、前記位相比較器8の出力を表示する出力表示部16から構成する。   The present invention includes a first optical connector 21 and a second optical connector 22, and the first light of the DUT 1 having a first optical fiber 9 and a second optical fiber 10 at both ends. A third optical connector 23 is connected to the end of the fiber 9 that is not connected to the device under test 1 and a third optical connector 23 is connected to the end of the second optical fiber 10 that is not connected to the device under test 1. 4 optical connectors 24, the first optical connector 21 and the third optical connector 23 are connected by connectors, and the second optical connector 22 and the fourth optical connectors 24 are connected by connectors. A light propagation characteristic measuring apparatus for measuring the light propagation characteristic of the device under test 1 having the configuration as described above, comprising: a tunable light source 2; and an optical modulation that outputs modulated light with the output light of the tunable light source 2 as input 3 and a predetermined frequency as an input signal of the optical modulator 3 A polarization-maintaining optical fiber 5 having one end connected to the output end of the optical modulator 3 and the other end connected to the first optical connector 21; A third optical fiber 7 connected to the second optical connector 22 and having the other end connected to the photoelectric conversion element 6; a modulation signal 33 synchronized with the modulation signal 31; and an output signal 32 of the photoelectric conversion element 6 And a phase comparator 8 that measures each phase difference, and an output display unit 16 that displays the output of the phase comparator 8.

前記第1の光コネクタ21と前記第3の光コネクタ23とが相対的に回転する回転機構を備えることが好ましい。   It is preferable that the first optical connector 21 and the third optical connector 23 include a rotation mechanism that relatively rotates.

前記出力装置16に表示されるデータが、前記被測定物1の群遅延特性および波長分散特性であることが好ましい。   The data displayed on the output device 16 is preferably group delay characteristics and chromatic dispersion characteristics of the DUT 1.

前記出力装置16に表示されるデータが、前記被測定物1の偏波モード分散特性であることが好ましい。   It is preferable that the data displayed on the output device 16 is the polarization mode dispersion characteristic of the device under test 1.

本発明によれば、前記被測定物1に前記第1の光ファイバ9を介して接続された第3の光コネクタ23を前記第1の光コネクタ21にコネクタ接続し、かつ、前記被測定物1に前記第2の光ファイバ10を介して接続された前記第4の光コネクタ24を前記第2の光コネクタ22に接続することで、被測定物1に光を入出射する際にレンズによる結合光学系を用いる必要がなく、装置を小型化することができる。また、レンズによる結合光学系を用いず、偏波制御された光ファイバにより安定した偏光の出力光が前記第1の光コネクタ21から得られるので、振動に強く、安定な測定を行うことが可能となる。   According to the present invention, the third optical connector 23 connected to the device under test 1 via the first optical fiber 9 is connected to the first optical connector 21 and the device under test is measured. The fourth optical connector 24 connected to the first optical fiber 10 via the second optical fiber 10 is connected to the second optical connector 22 so that light is incident on and emitted from the object 1 to be measured. There is no need to use a coupling optical system, and the apparatus can be miniaturized. In addition, since a stable polarized output light can be obtained from the first optical connector 21 by the polarization-controlled optical fiber without using a coupling optical system by a lens, it is possible to perform a stable measurement that is resistant to vibration. It becomes.

前記第1の光コネクタ21は回転機構を備える場合、前記第1の光コネクタ21を回転させることで被測定物1に入射する変調光の偏波方向を任意に制御することが可能となり、前記被測定物1の偏波特性が容易に測定できる。この際、偏波方向の制御に偏波コントローラを必要としないため、装置を小型化できる。   When the first optical connector 21 includes a rotation mechanism, it is possible to arbitrarily control the polarization direction of the modulated light incident on the DUT 1 by rotating the first optical connector 21. The polarization characteristic of the DUT 1 can be easily measured. At this time, since the polarization controller is not required for controlling the polarization direction, the apparatus can be miniaturized.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態にかかる光伝搬特性測定装置の構成を示している。本発明の実施形態にかかる光伝搬特性測定装置は、被測定物の群遅延特性、波長分散特性、偏波モード分散特性を測定するものである。本発明の実施形態にかかる光伝搬特性測定装置は、波長可変光源2、光変調器3、発振器4、偏波保持光ファイバ5、光コネクタ21、光コネクタ22、第3の光ファイバ7、光電変換素子6、位相比較器8、出力表示部16から構成される。   FIG. 1 shows the configuration of a light propagation characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. An optical propagation characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention measures a group delay characteristic, a wavelength dispersion characteristic, and a polarization mode dispersion characteristic of an object to be measured. An optical propagation characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a wavelength tunable light source 2, an optical modulator 3, an oscillator 4, a polarization maintaining optical fiber 5, an optical connector 21, an optical connector 22, a third optical fiber 7, and a photoelectric. It comprises a conversion element 6, a phase comparator 8, and an output display unit 16.

光源には波長可変光源2を用いる。波長λを掃引できる光源により入射光を生成し、生成された光は光変調器3へ入射させる。   A wavelength variable light source 2 is used as the light source. Incident light is generated by a light source capable of sweeping the wavelength λ, and the generated light is incident on the optical modulator 3.

発振器4は、所定の周波数fmの変調信号31を生成する。生成された変調信号31は光変調器3に入力される。この時の変調信号31の位相をφrとする。   The oscillator 4 generates a modulation signal 31 having a predetermined frequency fm. The generated modulation signal 31 is input to the optical modulator 3. The phase of the modulation signal 31 at this time is φr.

光変調器3においては、前記入射光を前記周波数fmの変調信号31で変調する。光変調器3はリチウムニオベート(LN)を有する。   In the optical modulator 3, the incident light is modulated by the modulation signal 31 having the frequency fm. The light modulator 3 has lithium niobate (LN).

なお、LNによる光変調器は入射光の偏波によって変調度が異なるため、偏波保持光ファイバで光変調器3と波長可変光源2を接続して偏波を安定させ、更に偏波方向をLN結晶のZ軸の方向あるいはZ軸に垂直な方向に合わせる必要がある。   Since the modulation degree of the LN optical modulator varies depending on the polarization of the incident light, the optical modulator 3 and the wavelength tunable light source 2 are connected by a polarization maintaining optical fiber to stabilize the polarization, and the polarization direction is further changed. It is necessary to match the direction of the Z axis of the LN crystal or the direction perpendicular to the Z axis.

なお、偏波保持光ファイバで光変調器3と波長可変光源2を接続する代わりに、偏波コントローラを用いて偏波を制御しても良い。   Instead of connecting the optical modulator 3 and the variable wavelength light source 2 with a polarization maintaining optical fiber, the polarization may be controlled using a polarization controller.

また、光変調器3は必ずしもLNを有している必要はなく、例えば、EA(Electro Absorption)変調器などでも良い。   The optical modulator 3 does not necessarily have LN, and may be, for example, an EA (Electro Absorption) modulator.

また、波長可変光源2と光変調器3は必ずしも別々に用意する必要はなく、変調した電気信号を直接レーザ光源に加えて発振させる直接変調型の光変調器を用いても良い。   Further, the wavelength variable light source 2 and the optical modulator 3 are not necessarily prepared separately, and a direct modulation type optical modulator that oscillates by applying a modulated electric signal directly to the laser light source may be used.

光変調器3の出射端には偏波保持光ファイバ5が接続されており、光変調器3で変調された光は偏波保持光ファイバ5中を伝搬する。また、偏波保持光ファイバ5のもう一端は第1の光コネクタ21に接続されており、変調光は第1の光コネクタ21から出力する。   A polarization maintaining optical fiber 5 is connected to the output end of the optical modulator 3, and light modulated by the optical modulator 3 propagates in the polarization maintaining optical fiber 5. The other end of the polarization maintaining optical fiber 5 is connected to the first optical connector 21, and the modulated light is output from the first optical connector 21.

この時、偏波保持光ファイバ5を用いているため、光変調器3から出力した変調光の偏波方向はファイバにねじれや曲げが生じても保持される。   At this time, since the polarization maintaining optical fiber 5 is used, the polarization direction of the modulated light output from the optical modulator 3 is maintained even if the fiber is twisted or bent.

次に、第1の光コネクタ21と被測定物1の第3の光コネクタ23とをコネクタ接続する。更に、第4の光コネクタ24を第2の光コネクタ22とコネクタ接続する。なお、本明細書において、コネクタ接続するとは、2つの光コネクタを勘合させて接続することを意味する。   Next, the first optical connector 21 and the third optical connector 23 of the DUT 1 are connected by a connector. Further, the fourth optical connector 24 is connected to the second optical connector 22 through a connector. In the present specification, the connector connection means that the two optical connectors are fitted and connected.

第1の光コネクタ21から出力した変調光は第3の光コネクタ23に入力される。また、第3の光コネクタ23は第1の光ファイバ9を介して被測定物1に接続されており、変調光は被測定物1に入力される。被測定物1の出力端には第2の光ファイバ10が接続されており、被測定物1を透過した変調光は第2の光ファイバ10中を伝搬する。第2の光ファイバ10のもう一端には第4の光コネクタ24が接続されており、第2の光ファイバ10を伝搬する変調光は第4の光コネクタ24から出力する。第4の光コネクタ24から出力した変調光は第2の光コネクタ22に入力され、第2の光コネクタ22に接続された第3の光ファイバ7へ入射される。   The modulated light output from the first optical connector 21 is input to the third optical connector 23. The third optical connector 23 is connected to the device under test 1 via the first optical fiber 9, and the modulated light is input to the device under test 1. The second optical fiber 10 is connected to the output end of the device under test 1, and the modulated light transmitted through the device under test 1 propagates through the second optical fiber 10. A fourth optical connector 24 is connected to the other end of the second optical fiber 10, and modulated light propagating through the second optical fiber 10 is output from the fourth optical connector 24. The modulated light output from the fourth optical connector 24 is input to the second optical connector 22 and is incident on the third optical fiber 7 connected to the second optical connector 22.

この際、被測定物1での光の入出射にはレンズによる結合光学系を用いていないため、装置を小型化することができる。また、レンズによる結合光学系を用いず、偏波保持された光ファイバにより安定した偏光の出力光が第1の光コネクタ21より得られるので、振動に強く安定な測定を行うことが可能となる。   At this time, since the coupling optical system using the lens is not used for light incident / exit at the DUT 1, the apparatus can be miniaturized. In addition, since the output light having a stable polarization can be obtained from the first optical connector 21 by the polarization-maintained optical fiber without using the coupling optical system by the lens, it is possible to perform a stable measurement strong against vibration. .

なお、この際、第1の光コネクタ21から出力される変調光の偏波の方向は、第1の光コネクタ21の角度を第3の光コネクタ23に対して相対的に変化させることで調整できる。   At this time, the polarization direction of the modulated light output from the first optical connector 21 is adjusted by changing the angle of the first optical connector 21 relative to the third optical connector 23. it can.

なお、第1の光コネクタ21に回転機構を備えさせ、第3の光コネクタ23を固定した状態で第1の光コネクタ21を回転させれば、回転に伴い被測定物1へ入射される変調光の偏波方向を制御することもできる。これにより、任意の偏波方向を持つ変調光を被測定物1に入射することができ、被測定物1の偏波特性を測定することができる。また、この際、偏波コントローラを用いる必要がないため装置の小型化ができる。   If the first optical connector 21 is provided with a rotation mechanism and the first optical connector 21 is rotated in a state where the third optical connector 23 is fixed, the modulation incident on the DUT 1 as the rotation occurs. It is also possible to control the polarization direction of light. Thereby, modulated light having an arbitrary polarization direction can be incident on the device under test 1, and the polarization characteristics of the device under test 1 can be measured. At this time, since it is not necessary to use a polarization controller, the apparatus can be miniaturized.

なお、この際必ずしも第1の光コネクタ21に回転機構を備えさせる必要はなく、第1の光コネクタ21を固定し、第3の光コネクタ23に回転機構を備えさせても良い。また、第1の光コネクタ21および第3の光コネクタ23の両方に回転機構を備えさせ、両コネクタを相対的に回転させても良い。   At this time, the first optical connector 21 is not necessarily provided with a rotation mechanism, and the first optical connector 21 may be fixed and the third optical connector 23 may be provided with a rotation mechanism. Further, both the first optical connector 21 and the third optical connector 23 may be provided with a rotation mechanism, and both the connectors may be rotated relatively.

第3の光ファイバ7は光電変換素子6に接続されており、被測定物1を透過した変調光は光電変換素子6において出力信号32へと変換される。この時の出力信号32の位相をφsとする。   The third optical fiber 7 is connected to the photoelectric conversion element 6, and the modulated light transmitted through the DUT 1 is converted into an output signal 32 in the photoelectric conversion element 6. The phase of the output signal 32 at this time is φs.

なお、この際、偏波方向は必ずしも保持する必要はなく、第3の光ファイバ7には必ずしも偏波保持光ファイバを使わなくても良い。   At this time, it is not always necessary to maintain the polarization direction, and the polarization maintaining optical fiber is not necessarily used for the third optical fiber 7.

位相比較器8においては、出力信号32と変調信号31に同期した変調信号33との位相差φを計測する。つまり、φ=φs−φr を計測する。   In the phase comparator 8, the phase difference φ between the output signal 32 and the modulation signal 33 synchronized with the modulation signal 31 is measured. That is, φ = φs−φr is measured.

光の群遅延量τは、測定した位相差φと変調信号31の周波数fm から求める。群遅延量τ は、τ=φ/2πfm の式で表せる。これにより群遅延量τを求めることができる。   The optical group delay amount τ is obtained from the measured phase difference φ and the frequency fm of the modulation signal 31. The group delay amount τ can be expressed by the following equation: τ = φ / 2πfm. Thereby, the group delay amount τ can be obtained.

続いて、本発明による実施形態の動作を図2のフローチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the embodiment according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、波長可変光源2の波長を測定レンジの下限に設定する。そして、前述の方法で位相差φを計測し、位相差φから群遅延量τを求め、波長可変光源2の波長と対応付けて記録する。その後、波長可変光源2の波長を増加させ、波長が測定レンジの上限に達していないかをチェックする。達していなければ先ほど同様に位相差を計測し群遅延量を求めて記録し、波長可変光源2の波長を増加させる。これを波長が測定レンジの上限に達するまで繰り返し、上限に達すれば測定を終了する。   First, the wavelength of the wavelength tunable light source 2 is set to the lower limit of the measurement range. Then, the phase difference φ is measured by the above-described method, the group delay amount τ is obtained from the phase difference φ, and recorded in association with the wavelength of the wavelength tunable light source 2. Thereafter, the wavelength of the wavelength tunable light source 2 is increased, and it is checked whether the wavelength has reached the upper limit of the measurement range. If not, the phase difference is measured in the same manner as described above, the group delay amount is obtained and recorded, and the wavelength of the wavelength tunable light source 2 is increased. This is repeated until the wavelength reaches the upper limit of the measurement range, and the measurement is terminated when the upper limit is reached.

波長分散特性Dは群遅延特性τ を波長で微分すれば求められる。つまり、D= ∂τ/∂λ の式から求めることができる。この際、測定値は離散データであるため、差分などのデータ処理が必要となる。   The chromatic dispersion characteristic D can be obtained by differentiating the group delay characteristic τ with respect to the wavelength. That is, it can be obtained from the equation D = ∂τ / ∂λ. At this time, since the measurement value is discrete data, data processing such as difference is required.

測定した結果は出力表示部16に表示される。出力表示は、表によるものであってもグラフによるものであっても良い。また、測定値の出力表示は測定値を記録するたびに順次行ってもよいし、測定終了後にまとめて表示しても良い。図9(a)および表1(a)に群遅延特性の出力表示例を、また、図9(b)および表1(b)に波長分散特性の測定結果の出力表示例を示す。   The measurement result is displayed on the output display unit 16. The output display may be a table or a graph. Moreover, the output display of the measured value may be performed sequentially every time the measured value is recorded, or may be displayed collectively after the measurement is completed. FIG. 9 (a) and Table 1 (a) show output display examples of the group delay characteristics, and FIG. 9 (b) and Table 1 (b) show output display examples of measurement results of the chromatic dispersion characteristics.

Figure 2008268094
以上により、被測定物1の群遅延特性および波長分散特性を測定できる。
Figure 2008268094
As described above, the group delay characteristic and the wavelength dispersion characteristic of the DUT 1 can be measured.

なお、波長可変光源2の波長は必ずしも開始時に測定レンジの下限に設定し順次長くしていく必要はなく、開始時に測定レンジの上限に設定し順次短くしていっても良い。   Note that the wavelength of the wavelength tunable light source 2 does not necessarily need to be set to the lower limit of the measurement range at the start and gradually increased, but may be set to the upper limit of the measurement range at the start and sequentially shortened.

なお、第1の光コネクタ21に回転機構を備えさせ偏波方向を制御した場合には、任意の偏波について群遅延特性、波長分散特性を測定することができる。   When the first optical connector 21 is provided with a rotation mechanism and the polarization direction is controlled, the group delay characteristic and the chromatic dispersion characteristic can be measured for any polarization.

また、第1の光コネクタ21に回転機構を備えさせ偏波方向を制御した場合には、図3のフローチャートのようにすれば偏波モード分散特性を測定することも可能である。以下で説明する。   When the first optical connector 21 is provided with a rotation mechanism and the polarization direction is controlled, the polarization mode dispersion characteristic can be measured according to the flowchart of FIG. This will be described below.

まず、波長可変光源2の波長を測定レンジの下限に設定する。次に、第1の光コネクタ21を所定の角度に設定し、入射光の偏波方向を初期値に設定する。その後、前述の方法で位相差φを計測して記録する。続いて、第1の光コネクタ21を第3の光コネクタ23に対して所定の角度だけ回転させ入射光の偏波方向を変化させた後、同様に位相差φを記録する。この第1の光コネクタ21を所定の角度だけ回転させて位相差φを記録するというステップを第1の光コネクタ21が360度回転するまで繰り返す。   First, the wavelength of the wavelength tunable light source 2 is set to the lower limit of the measurement range. Next, the first optical connector 21 is set to a predetermined angle, and the polarization direction of incident light is set to an initial value. Thereafter, the phase difference φ is measured and recorded by the method described above. Subsequently, after the first optical connector 21 is rotated by a predetermined angle with respect to the third optical connector 23 to change the polarization direction of the incident light, the phase difference φ is similarly recorded. The step of rotating the first optical connector 21 by a predetermined angle and recording the phase difference φ is repeated until the first optical connector 21 rotates 360 degrees.

次に、記録したφから最大値φmaxおよび最小値φminを求める。ここでφmax、φminはそれぞれ直交する偏波での位相差に対応するため、偏波モード分散特性PMDは、PMD=(φmax-φmin)/2πfm から求められる。これを波長可変光源2の波長と対応付けて記録する。   Next, the maximum value φmax and the minimum value φmin are obtained from the recorded φ. Here, φmax and φmin each correspond to a phase difference in orthogonal polarized waves, and therefore the polarization mode dispersion characteristic PMD is obtained from PMD = (φmax−φmin) / 2πfm. This is recorded in association with the wavelength of the wavelength tunable light source 2.

次に、波長を増加させて波長が測定レンジの上限に達していないかをチェックする。上限に達していない場合は、先ほど同様の過程で偏波モード分散特性を測定・記録し、更に光源の波長を増加させて測定・記録を繰り返す。波長可変光源2の波長が上限に達すれば測定を終了する。   Next, the wavelength is increased to check whether the wavelength has reached the upper limit of the measurement range. If the upper limit has not been reached, the polarization mode dispersion characteristic is measured and recorded in the same process as described above, and the measurement and recording are repeated by increasing the wavelength of the light source. If the wavelength of the wavelength tunable light source 2 reaches the upper limit, the measurement is terminated.

測定した結果は出力表示部16に表示される。測定値の出力表示は測定値を記録するたびに順次行ってもよいし、測定終了後にまとめて表示しても良い。図9(c)および表1(c)に偏波モード分散特性の測定結果の出力表示例を示す。   The measurement result is displayed on the output display unit 16. The measurement value output display may be sequentially performed every time the measurement value is recorded, or may be collectively displayed after the measurement is completed. FIG. 9 (c) and Table 1 (c) show output display examples of measurement results of polarization mode dispersion characteristics.

以上により、偏波モード分散特性の波長特性を測定できる。   As described above, the wavelength characteristic of the polarization mode dispersion characteristic can be measured.

(実施例)
群遅延量の波長依存性を持つLN導波路の入出力端にファイバピグテイルが接続されたものを被測定物1として測定を行う場合の測定例について説明する。被測定物であるLN導波路は、図のように光導波路12の上部に溝11を周期的に掘り凹凸構造をつくることで実効屈折率に周期的な変化を設けている。
(Example)
A measurement example will be described in which measurement is performed using a device in which a fiber pigtail is connected to an input / output end of an LN waveguide having a wavelength dependency of the group delay amount as the DUT 1. The LN waveguide as the object to be measured is provided with a periodic change in the effective refractive index by periodically digging the grooves 11 in the upper portion of the optical waveguide 12 to form an uneven structure as shown in the figure.

被測定物1の透過特性を図4に示す。図は波長1540nmから1555nmまでの被測定物1の透過特性を示しているが、波長1551〜1558nmの範囲で光の阻止域を持ち、さらにその阻止域中の波長1554.1nm付近で局在モードと呼ばれる光の透過モードが確認される。局在モードにおいては、光の群速度が低下し、群遅延量が大きくなることが知られている。   The transmission characteristics of the DUT 1 are shown in FIG. The figure shows the transmission characteristics of the DUT 1 from a wavelength of 1540 nm to 1555 nm, and has a light blocking range in the wavelength range of 1551 to 1558 nm, and further a localized mode near the wavelength of 1554.1 nm in the blocking range. The light transmission mode called is confirmed. In the localized mode, it is known that the group velocity of light decreases and the amount of group delay increases.

実際に図5のような測定系を用い、1540nm〜1555nmの測定レンジで群遅延特性を測定する。   Actually, a group delay characteristic is measured in a measurement range of 1540 nm to 1555 nm using a measurement system as shown in FIG.

測定系は、波長可変光源2、光変調器3、光アンプ17、偏波保持光ファイバ5、第1の光コネクタ21、第2の光コネクタ22、第3の光ファイバ7、光電変換素子6、ネットワークアナライザ18、出力表示部16から構成する。   The measurement system includes a wavelength tunable light source 2, an optical modulator 3, an optical amplifier 17, a polarization maintaining optical fiber 5, a first optical connector 21, a second optical connector 22, a third optical fiber 7, and a photoelectric conversion element 6. , Network analyzer 18 and output display unit 16.

まず、波長可変光源2を光変調器3の入力端に偏波保持光ファイバにより接続する。次に、光変調器3の出力端を偏波保持光ファイバで光アンプ17の入力端に接続する。光アンプ17の出力端を偏波保持光ファイバ5と接続し、偏波保持光ファイバのもう一端には第1の光コネクタ21を接続する。第2の光コネクタ22は第3の光ファイバ7を介して光電変換素子6に接続する。   First, the variable wavelength light source 2 is connected to the input end of the optical modulator 3 by a polarization maintaining optical fiber. Next, the output end of the optical modulator 3 is connected to the input end of the optical amplifier 17 with a polarization maintaining optical fiber. The output end of the optical amplifier 17 is connected to the polarization maintaining optical fiber 5, and the first optical connector 21 is connected to the other end of the polarization maintaining optical fiber. The second optical connector 22 is connected to the photoelectric conversion element 6 through the third optical fiber 7.

ネットワークアナライザ18のポート1からは、アンプ19を介して光変調器3に変調信号31を入力する。また、光電変換素子6の出力信号32はネットワークアナライザ18のポート2に入力する。ネットワークアナライザ18ではポート1の信号から出力する変調信号31とポート2に入力される出力信号32の位相差を計測する。つまり、これらは発振器4と位相比較器8の役割を果たす。   A modulation signal 31 is input from the port 1 of the network analyzer 18 to the optical modulator 3 via the amplifier 19. The output signal 32 of the photoelectric conversion element 6 is input to the port 2 of the network analyzer 18. The network analyzer 18 measures the phase difference between the modulation signal 31 output from the port 1 signal and the output signal 32 input to the port 2. That is, they serve as the oscillator 4 and the phase comparator 8.

波長可変光源2としては、波長可変LD光源を用いる。光源から出力される光は直線偏波であり、光強度は5mWとし波長を掃引する際にも一定に保つ。波長は、まず測定レンジの下限である1540nmに設定する。   As the wavelength variable light source 2, a wavelength variable LD light source is used. The light output from the light source is linearly polarized, the light intensity is 5 mW, and is kept constant when the wavelength is swept. The wavelength is first set to 1540 nm, which is the lower limit of the measurement range.

光変調器3には、住友大阪セメント株式会社製の40Gbit/s LN強度変調器を用いる。なお、波長可変光源2と光変調器3は偏波保持光ファイバで接続されているので、光ファイバの曲げやねじれによらず安定した偏波の光を光変調器3に入射することができる。   The light modulator 3 is a 40 Gbit / s LN intensity modulator manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Since the wavelength tunable light source 2 and the optical modulator 3 are connected by a polarization-maintaining optical fiber, light having a stable polarization can be incident on the optical modulator 3 regardless of bending or twisting of the optical fiber. .

変調信号31としては、ネットワークアナライザ18のポート1からの信号をアンプ19により増幅し、周波数3GHz、信号強度15mWの信号を入力する。   As the modulation signal 31, a signal from the port 1 of the network analyzer 18 is amplified by the amplifier 19, and a signal having a frequency of 3 GHz and a signal intensity of 15 mW is input.

光変調器3からの出射光は光アンプ17で光強度を15dBmに増幅された後に偏波保持光ファイバ5を介して第1の光コネクタ21に達する。第1の光コネクタ21はアナライザで出射光の偏波方向を確認しながら所定の偏波となるように角度を調整する。   The light emitted from the optical modulator 3 is amplified to 15 dBm by the optical amplifier 17 and then reaches the first optical connector 21 via the polarization maintaining optical fiber 5. The first optical connector 21 adjusts the angle so as to obtain a predetermined polarization while confirming the polarization direction of the outgoing light with an analyzer.

次に、第1の光コネクタ21と第3の光コネクタ23をコネクタ接続し、第1の光ファイバ9を介して被測定物1に変調光を入射させる。また、第4の光コネクタ24と第2光コネクタ22をコネクタ接続し、被測定物1の透過光を第3の光ファイバ7を介して光電変換素子6に入力する。光電変換素子6としてはフォトダイオードを用いる。   Next, the first optical connector 21 and the third optical connector 23 are connected to each other, and modulated light is incident on the DUT 1 via the first optical fiber 9. Further, the fourth optical connector 24 and the second optical connector 22 are connected to each other, and the transmitted light of the DUT 1 is input to the photoelectric conversion element 6 through the third optical fiber 7. A photodiode is used as the photoelectric conversion element 6.

ネットワークアナライザ18において、光変調器3に入力する変調信号31と光電変換された出力信号32の位相差φを計測する。この位相差を1/2πfm倍して群遅延量を求め、光源の波長と対応付けて記録し、出力表示部16に表示する。   In the network analyzer 18, the phase difference φ between the modulation signal 31 input to the optical modulator 3 and the photoelectrically converted output signal 32 is measured. The phase difference is multiplied by 1 / 2πfm to obtain the group delay amount, recorded in association with the wavelength of the light source, and displayed on the output display unit 16.

次に、波長を0.005nm増加させ同様のステップで群遅延量を記録し、出力表示を更新する。これを波長が1555nmとなるまで繰り返し、1540nm〜1555nmまでの群遅延特性を計測する。   Next, the wavelength is increased by 0.005 nm, the group delay amount is recorded in the same step, and the output display is updated. This is repeated until the wavelength reaches 1555 nm, and the group delay characteristics from 1540 nm to 1555 nm are measured.

実際に測定した結果の一例を図6に示す。被測定物1において局在モードが存在する波長1554.1nmにおいて約15psecの群遅延が確認され、群遅延特性を測定することができた。   An example of the actual measurement results is shown in FIG. A group delay of about 15 psec was confirmed at the wavelength 1554.1 nm where the localized mode exists in the DUT 1, and the group delay characteristic could be measured.

本発明による光伝搬特性測定装置は、光ファイバ、光導波路素子などの光素子が持つ群遅延特性、波長分散特性、偏波モード分散特性などの光伝搬特性を計測するのに有用である。   The light propagation characteristic measuring apparatus according to the present invention is useful for measuring light propagation characteristics such as group delay characteristics, wavelength dispersion characteristics, and polarization mode dispersion characteristics of optical elements such as optical fibers and optical waveguide elements.

本発明による光伝搬特性測定装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the optical propagation characteristic measuring apparatus by this invention 本発明による群遅延特性測定手順を示すフロー図Flow chart showing a group delay characteristic measurement procedure according to the present invention. 本発明による偏波モード分散特性測定手順を示すフロー図Flow chart showing a procedure for measuring polarization mode dispersion characteristics according to the present invention. 被測定物の透過特性を示すグラフGraph showing transmission characteristics of measured object 本発明による群遅延特性の測定系の一例を示す図The figure which shows an example of the measurement system of the group delay characteristic by this invention 本発明による測定系で測定した被測定物の群遅延特性を示すグラフThe graph which shows the group delay characteristic of the to-be-measured object measured with the measuring system by this invention 群速度低下が得られる光導波を示す図The figure which shows the optical waveguide where the group velocity decrease is obtained 特許文献1による偏波モード分散特性測定装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the polarization mode dispersion characteristic measuring apparatus by patent document 1 本発明による光伝搬特性測定装置の出力表示例を示す図The figure which shows the example of an output display of the light propagation characteristic measuring apparatus by this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 被測定物
2 波長可変光源
3 光変調器
4 発振器
5 偏波保持光ファイバ
6 光電変換素子
7 第3の光ファイバ
8 位相比較器
9 第1の光ファイバ
10 第2の光ファイバ
11 溝
12 光導波路
13 中間部
14 偏波コントローラ
15 偏波モード分散測定部
16 出力表示部
17 光アンプ
18 ネットワークアナライザ
19 アンプ
21 第1の光コネクタ
22 第2の光コネクタ
23 第3の光コネクタ
24 第4の光コネクタ
31 変調信号
32 出力信号
33 変調信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measured object 2 Wavelength variable light source 3 Optical modulator 4 Oscillator 5 Polarization maintaining optical fiber 6 Photoelectric conversion element 7 Third optical fiber 8 Phase comparator 9 First optical fiber 10 Second optical fiber 11 Groove 12 Light Waveguide 13 Intermediate section 14 Polarization controller 15 Polarization mode dispersion measurement section 16 Output display section 17 Optical amplifier 18 Network analyzer 19 Amplifier 21 First optical connector 22 Second optical connector 23 Third optical connector 24 Fourth light Connector 31 Modulation signal 32 Output signal 33 Modulation signal

Claims (4)

第1の光コネクタ21と第2の光コネクタ22とを備え、両端に第1の光ファイバ9と第2の光ファイバ10とを備えた被測定物1の前記第1の光ファイバ9の前記被測定物1に接続されていない側の端部に第3の光コネクタ23と、前記第2の光ファイバ10の前記被測定物1に接続されていない側の端部に第4の光コネクタ24とを備え、前記第1の光コネクタ21と前記第3の光コネクタ23とがコネクタ接続され、かつ前記第2の光コネクタ22と前記第4の光コネクタ24とがコネクタ接続される構成により、前記被測定物1の光伝搬特性を測定する光伝搬特性測定装置であって、
波長可変光源2と、
前記波長可変光源2の出力光を入力として変調光を出力する光変調器3と、
前記光変調器3の入力信号として所定の周波数の変調信号31を出力する発振器4と、
一端が前記光変調器3の出力端に接続され、他端が前記第1の光コネクタ21に接続された偏波保持光ファイバ5と、
一端が前記第2の光コネクタ22に接続され、他端が光電変換素子6に接続された第3の光ファイバ7と、
前記変調信号31に同期した変調信号33と前記光電変換素子6の出力信号32とを入力して、それぞれの位相差を計測する位相比較器8と、
前記位相比較器8の出力を表示する出力表示部16とを備えることを特徴とする光伝搬特性測定装置。
The first optical fiber 9 of the DUT 1 having the first optical connector 21 and the second optical connector 22 and having the first optical fiber 9 and the second optical fiber 10 at both ends is provided. A third optical connector 23 is connected to the end not connected to the device under test 1, and a fourth optical connector is connected to the end of the second optical fiber 10 not connected to the device under test 1. 24, the first optical connector 21 and the third optical connector 23 are connected by connectors, and the second optical connector 22 and the fourth optical connectors 24 are connected by connectors. , A light propagation characteristic measuring device for measuring the light propagation characteristic of the device under test 1,
A wavelength tunable light source 2;
An optical modulator 3 that outputs the modulated light using the output light of the wavelength tunable light source 2 as an input;
An oscillator 4 that outputs a modulation signal 31 having a predetermined frequency as an input signal of the optical modulator 3;
A polarization maintaining optical fiber 5 having one end connected to the output end of the optical modulator 3 and the other end connected to the first optical connector 21;
A third optical fiber 7 having one end connected to the second optical connector 22 and the other end connected to the photoelectric conversion element 6;
A phase comparator 8 that inputs a modulation signal 33 synchronized with the modulation signal 31 and an output signal 32 of the photoelectric conversion element 6 and measures the respective phase differences;
An optical propagation characteristic measuring apparatus comprising an output display unit 16 for displaying the output of the phase comparator 8.
前記第1の光コネクタ21と前記第3の光コネクタ23とが相対的に回転 する回転機構を備えることを特徴とする請求項1記載の光伝搬特性測定装置。 The optical propagation characteristic measuring apparatus according to claim 1, further comprising a rotation mechanism that relatively rotates the first optical connector (21) and the third optical connector (23). 前記出力装置16に表示されるデータが、前記被測定物1の群遅延特性お よび波長分散特性であることを特徴とする請求項1および2に記載の光伝搬特性測定装 置。 The optical propagation characteristic measuring device according to claim 1 or 2, wherein the data displayed on the output device (16) is a group delay characteristic and a chromatic dispersion characteristic of the device under test (1). 前記出力装置16に表示されるデータが、前記被測定物1の偏波モード分 散特性であることを特徴とする請求項1および2に記載の光伝搬特性測定装置。
The light propagation characteristic measuring device according to claim 1 or 2, wherein the data displayed on the output device (16) is a polarization mode dispersion characteristic of the device under test (1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102680211A (en) * 2012-05-28 2012-09-19 中国电子科技集团公司第四十一研究所 Method for testing polarization coupling strength of polarization maintaining optical fiber based on polarization beam-splitting interference technique

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