JP2010101669A - Device and method for measuring band of multimode optical fiber - Google Patents

Device and method for measuring band of multimode optical fiber Download PDF

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Masayoshi Fukatsu
公良 深津
Takafumi Suzuki
尚文 鈴木
Takayoshi Anami
隆由 阿南
Masaru Hatakeyama
大 畠山
Takeshi Akagawa
武志 赤川
Masayoshi Tsuji
正芳 辻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring an effective mode band of a multimode optical fiber inexpensively and easily. <P>SOLUTION: The band measuring device for a multimode optical fiber includes a laser light source for generating an optical signal in response to an input signal, an exciter connected to the laser light source to excite the input optical signal, and a detector connected to the exciter through the multimode optical fiber being a measuring object. The core diameter of an optical fiber constituting the exciter is 0.36-0.9 times the core diameter of the multimode optical fiber being the measuring object, and the numerical aperture of the optical fiber constituting the exciter is nearly the same of the numerical aperture of the multimode optical fiber being the measuring object. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信や光インターコネクションの分野で用いられるマルチモード光ファイバの帯域測定装置及び帯域測定方法に関する。   The present invention relates to a band measuring apparatus and a band measuring method for a multimode optical fiber used in the fields of optical communication and optical interconnection.

光通信は長距離、大容量伝送が可能であることから、長距離通信では以前より広く実用化されている。また、近年では、コンピュータやネットワークの発展に伴い、コンピュータ間のネットワークやデータセンター内など比較的短距離でも高速通信が求められてきている。このような短距離通信には、光通信の中でもマルチモード光ファイバを使った伝送システムが適している。マルチモード光ファイバは、ファイバ内に複数のモードを伝搬させる通信方式であり、長距離伝送には適さない。一方、光学部品の実装が容易など低コスト化を見込めるため、安価な伝送システムが求められる短距離通信には適している。   Since optical communication is capable of long-distance and large-capacity transmission, long-distance communication has been more widely used than before. In recent years, with the development of computers and networks, high-speed communication has been required even at relatively short distances such as between computers and in data centers. A transmission system using a multimode optical fiber is suitable for such short-range communication. A multimode optical fiber is a communication method for propagating a plurality of modes in a fiber, and is not suitable for long-distance transmission. On the other hand, since cost reduction such as easy mounting of optical components can be expected, it is suitable for short distance communication requiring an inexpensive transmission system.

このようなマルチモード光ファイバを使った通信システムでは、当初光源に発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられていた。しかし、発光ダイオードでは高速化に限界があり、近年のデータ通信の高速化に伴い、面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)などの半導体レーザが用いられるようになった。特に、最近では8ギガビット〜10ギガビットクラスの高速通信にも使われている。   In such a communication system using a multi-mode optical fiber, a light emitting diode (LED) is initially used as a light source. However, light-emitting diodes are limited in speeding up, and semiconductor lasers such as surface emitting lasers (VCSELs) have come to be used with the recent increase in data communication speed. In particular, it has recently been used for high-speed communications of 8 to 10 gigabit class.

マルチモード光ファイバ伝送における伝送速度を制限する要因としては、モード分散が支配的である。モード分散は、異なるモード間で伝搬時間が異なるために生じる分散である。そのため、高速用のマルチモード光ファイバは、通常、グレーデットインデックス構造とする必要がある。このグレーデットインデックスファイバは、光を伝搬させるコアの中心部の屈折率が高く、外側にむかって徐々に屈折率を下げていく構造をしている。光は、実効的な屈折率分の1の速度で伝搬するため、中心を通るモードは伝搬距離が短い代わりに伝搬速度が遅く、外側を伝搬する光は伝搬距離が長くなる代わりに伝搬速度が速くなるようにする。すなわち、コアのどこを伝搬する光でもほぼ等しい伝搬時間になるような屈折率分布とする。ここで、屈折率分布をパラボリック(2乗関数)にすることにより、理論的には伝搬時間に差がなくなることが知られている。しかし、マルチモード光ファイバに用いられるSiOやGeOなどの屈折率は波長依存性を有するため、また、目標とする波長でモード分散を減らすため、ファイバの特性に合わせて屈折率分布を調整する場合が多い。 Mode dispersion is dominant as a factor limiting the transmission rate in multimode optical fiber transmission. Mode dispersion is dispersion that occurs because the propagation time differs between different modes. Therefore, a high-speed multimode optical fiber usually needs to have a graded index structure. This graded index fiber has a high refractive index at the center of the core through which light propagates, and the refractive index gradually decreases toward the outside. Since light propagates at an effective refractive index speed, the mode passing through the center has a slow propagation speed instead of a short propagation distance, and light propagating outside has a propagation speed instead of a long propagation distance. To be faster. That is, the refractive index distribution is such that the light propagating anywhere in the core has substantially the same propagation time. Here, it is known that there is no difference in propagation time theoretically by making the refractive index distribution parabolic (square function). However, because the refractive index of SiO 2 and GeO 2 used for multimode optical fiber has wavelength dependence, and to reduce the mode dispersion at the target wavelength, the refractive index distribution is adjusted according to the characteristics of the fiber. There are many cases to do.

製造されたファイバの伝送特性の評価方法として、非特許文献1に記載の全モード励振させたファイバの評価方法がある。この方法では、全モード励振器を使って光のモード分布をファイバ全体に広げた状態で特性を測定する。ファイバのモード分散の影響は、モード帯域を指標としている。これは長さ×周波数特性が3dB低下した帯域の積である。一般に、このような全モード励振による帯域測定は、測定結果が300MHz−km以上となる特性評価に用いられる。このような評価結果を持つファイバは、ギガビットクラス以下の用途か、それ以上でも距離が短い用途に用いられる。   As a method for evaluating the transmission characteristics of the manufactured fiber, there is a method for evaluating all-mode excited fibers described in Non-Patent Document 1. In this method, the characteristics are measured in a state where the mode distribution of light is spread over the entire fiber using an all-mode exciter. The effect of fiber mode dispersion uses the mode bandwidth as an index. This is a product of a band in which the length × frequency characteristic is reduced by 3 dB. In general, such band measurement by all-mode excitation is used for characteristic evaluation in which a measurement result is 300 MHz-km or more. Fibers with such evaluation results are used for applications below the gigabit class or for applications where the distance is shorter than that.

一方、例えば10ギガビットで、100m以上のような用途で使われるような高速な伝送システムでは、よりモード分散が小さい広帯域なファイバが求められている。また、このような高速な伝送システムでは、マルチモードのコアの全ての領域ではなく、コアの極中心部を除く同心円状にフィールドが分布するように、ファイバを結合する必要がある。すなわち、限定モード励振(実効モードともいう)状態で使用する必要がある。その理由としては、マルチモード光ファイバの極中心部の屈折率が製造上の理由で揺らぎやすいことと、外側の外縁部はモーダルノイズが発生しやすく、モード分散が大きくなることの2点が挙げられる。   On the other hand, for a high-speed transmission system such as 10 gigabit and used for applications such as 100 m or more, a broadband fiber with smaller mode dispersion is required. Further, in such a high-speed transmission system, it is necessary to couple the fibers so that the fields are distributed concentrically except for the pole center portion of the core instead of the entire region of the multimode core. That is, it is necessary to use in a limited mode excitation (also called effective mode) state. The reason for this is that the refractive index at the pole center of the multimode optical fiber is likely to fluctuate due to manufacturing reasons, and that the outer edge of the outer side tends to generate modal noise and the mode dispersion increases. It is done.

このような限定モード励振状態での帯域を求める方法として、非特許文献2に記載の測定方法がある。この方法は、DMD(Differential mode delay)測定とよばれる。この方法では、ビームをシングルモードに絞り、光のマルチモード光ファイバへの結合位置をずらしながら、パルス列の応答を測定する。そして、そのパルス列の応答をフーリエ変換して帯域を求める。この方法で求められる実効モード帯域は、2000MHz−km以上の広帯域なファイバに用いられる。すなわち、この方法は、高速なマルチモード伝送用のファイバの選別に適している。そのため、10ギガビット以上の伝送速度で100m以上の距離で使われるような広帯域なファイバの評価方法として一般的に用いられている。   As a method for obtaining a band in such a limited mode excitation state, there is a measurement method described in Non-Patent Document 2. This method is called DMD (Differential Mode Delay) measurement. In this method, the response of the pulse train is measured while focusing the beam to a single mode and shifting the coupling position of the light to the multimode optical fiber. Then, the response of the pulse train is Fourier transformed to obtain a band. The effective mode band required by this method is used for a broadband fiber of 2000 MHz-km or more. That is, this method is suitable for selecting a fiber for high-speed multimode transmission. For this reason, it is generally used as a method for evaluating a broadband fiber that is used at a transmission speed of 10 gigabits or more and a distance of 100 m or more.

マルチモード光ファイバの伝送には、これまで波長が1310nm帯と850nm帯が主に使われてきた。1310nm帯では端面発光レーザが主に、850nm帯では面発光レーザが専ら使われている。特に、高速用途に適しているのは850nm帯である。面発光レーザは低消費電力動作が可能で消費電力が少ない等の特徴があり、またこの近傍の波長のものがつくりやすいなどから、高速低速問わずデータコム用途などに広く使われるようになってきている。   For transmission of multimode optical fibers, the 1310 nm band and the 850 nm band have been mainly used so far. An edge-emitting laser is mainly used in the 1310 nm band, and a surface-emitting laser is exclusively used in the 850 nm band. Particularly suitable for high-speed applications is the 850 nm band. Surface emitting lasers have features such as low power consumption and low power consumption, and because they are easy to produce in the vicinity of this wavelength, they are widely used for datacom applications regardless of high speed or low speed. ing.

一方、大規模なデータセンターや、処理量の増加が著しいネットワークスイッチシステム等では、さらなるデータ速度の高速化が求められるようになってきている。そこで、リンクアグリゲーション技術などの複数のポートを使って、複数の伝送線路を仮想的にまとめて擬似的に高速化する技術が知られている。また、複数本のファイバをリボン状にしたファイバを使って入出力のポートを一つにし、パラレルに信号を送ることで帯域を増加させるような伝送システムも使われるようになってきている。   On the other hand, in a large-scale data center or a network switch system in which the amount of processing is remarkably increased, a further increase in data speed has been demanded. In view of this, there is known a technique for virtually speeding up a plurality of transmission lines by using a plurality of ports such as a link aggregation technique. In addition, transmission systems that increase the bandwidth by using a fiber in which a plurality of fibers are formed in a ribbon shape to have one input / output port and sending signals in parallel have come to be used.

しかし、今後のさらなる高速化や低コスト化へのニーズに対応するためには、1ch当たりの伝送速度を高速化することが望ましい。高速化の方法として、波長多重化と信号そのものの高速化が考えられる。信号そのものの高速化をするためには、850nmよりも長波長を使った方が適している。ここで、1100〜1200nm程度の波長までであれば、既存の面発光レーザの延長で改良することができる。すなわち、活性層と反射鏡の共振波長を変えるといった比較的、難易度が低い変更で済む。そして、活性層にInを含む歪補償活性層を使うことで高い微分利得(dg/dn)が期待でき、その結果、高速化が可能になる。   However, it is desirable to increase the transmission rate per channel in order to meet future needs for higher speeds and lower costs. As a method for speeding up, wavelength multiplexing and speeding up of the signal itself can be considered. In order to increase the speed of the signal itself, it is more suitable to use a longer wavelength than 850 nm. Here, if the wavelength is up to about 1100 to 1200 nm, it can be improved by extending the existing surface emitting laser. That is, a relatively low difficulty change such as changing the resonance wavelength of the active layer and the reflecting mirror is sufficient. A high differential gain (dg / dn) can be expected by using a strain compensation active layer containing In as the active layer, and as a result, a high speed can be achieved.

また、光ファイバの特性として、波長毎に屈折率が変わるため、波長毎に伝搬速度も変わる現象がある。面発光レーザの動作上の特徴として、動作時には横マルチモードになっている。このとき発振波長は、完全なシングルモードではなく、それぞれの横モードに対応したスペクトルに広がりを持っている。そのため、横モード毎に伝搬速度が変わってしまい、この波長分散によって伝送特性が劣化する。これらの現象を抑えるために、スペクトルの広がりを抑制する必要が生じ、伝送速度に合わせてスペクトル広がりには厳しい制約が課されてしまう。一般に、面発光レーザを高速化するには、光閉じ込めを強くする必要があり、スペクトルは広がる傾向にあるため、850nm帯での高速化は技術的に難しい。しかし、この波長分散量は、波長の4乗に逆比例し、1300nm帯で最も小さくなる。すなわち、1000〜1200nm帯では850nmにくらべ大きく波長分散量を減らすことができる。このため、この付近の波長帯を使う方が光伝送には適していると考えられる。   Further, as a characteristic of the optical fiber, there is a phenomenon in which the propagation speed also changes for each wavelength because the refractive index changes for each wavelength. As a feature of the operation of the surface emitting laser, it is in a transverse multimode during operation. At this time, the oscillation wavelength is not a complete single mode, but has a broad spectrum corresponding to each transverse mode. Therefore, the propagation speed changes for each transverse mode, and transmission characteristics deteriorate due to this chromatic dispersion. In order to suppress these phenomena, it is necessary to suppress the spectrum spread, and severe restrictions are imposed on the spectrum spread in accordance with the transmission speed. In general, in order to increase the speed of the surface emitting laser, it is necessary to increase the optical confinement and the spectrum tends to be broadened, so that it is technically difficult to increase the speed in the 850 nm band. However, this amount of chromatic dispersion is inversely proportional to the fourth power of the wavelength, and is the smallest in the 1300 nm band. That is, in the 1000-1200 nm band, the amount of chromatic dispersion can be greatly reduced as compared with 850 nm. For this reason, it is considered that the use of this nearby wavelength band is more suitable for optical transmission.

一方、波長多重化の場合、850nmを中心としたとしても、波長をそれぞれ離して配置する必要がある。波長のばらつきや波長分離のしやすさを考えて、各チャンネルを20nmずつ離して4波多重した場合、60nmに亘って利用することになる。   On the other hand, in the case of wavelength multiplexing, even if the center is 850 nm, it is necessary to arrange the wavelengths separately. In consideration of wavelength variation and ease of wavelength separation, when each channel is separated by 20 nm and four waves are multiplexed, it is used over 60 nm.

なお、本発明に関連する技術が特許文献1及び2に開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose techniques related to the present invention.

特開昭59−111103号公報JP 59-111103 A 特開平11−038255号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-038255 日本工業規格 JIS−C6824Japanese Industrial Standard JIS-C6824 日本工業規格 JIS−C6864Japanese Industrial Standard JIS-C6864

このように、マルチモード光ファイバ伝送を高速化するにあたっては、850nmだけではなく、1300nmまでの種々の波長帯を有効に使うことが効果的である。しかし、マルチモード光ファイバのモード帯域は波長に大きく依存する。また。製造ばらつきなどもあるため、使用する波長毎に実効モード帯域を測定することが望ましい。さらに、波長多重等で比較的隣接する波長を使うとしてもそれぞれの波長で測定することが望ましい。ここで、当然のことながら高速用途に適したモード帯域の測定であるから、非特許文献2に記載の方法で測定を行う必要が生じる。   Thus, in speeding up multimode optical fiber transmission, it is effective to use not only 850 nm but also various wavelength bands up to 1300 nm. However, the mode band of a multimode optical fiber greatly depends on the wavelength. Also. Because of manufacturing variations, it is desirable to measure the effective mode bandwidth for each wavelength used. Furthermore, even if wavelengths that are relatively adjacent to each other are used for wavelength multiplexing or the like, it is desirable to measure at each wavelength. Here, as a matter of course, measurement of a mode band suitable for high-speed applications is required, and thus it is necessary to perform measurement by the method described in Non-Patent Document 2.

しかしながら、非特許文献2に記載の方法では、シングルモードのモード径を波長に応じて変える必要があり、かつ、精密な光学系が必要となる。そして、使用予定の波長毎にそれらのシステムを用意するのが困難になっている。   However, in the method described in Non-Patent Document 2, it is necessary to change the mode diameter of the single mode according to the wavelength, and a precise optical system is required. And it is difficult to prepare such a system for each wavelength to be used.

本発明の目的は、安価かつ簡易なマルチモード光ファイバの実効モード帯域の測定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inexpensive and simple method for measuring the effective mode bandwidth of a multimode optical fiber.

本発明にマルチモード光ファイバの帯域測定装置は、
入力される信号に応じた光信号を生成するレーザ光源と、
前記レーザ光源に接続され、入力された前記光信号を励振する励振器と、
測定対象であるマルチモード光ファイバを介して、前記励振器と接続された検出器と、を備え、
前記励振器を構成する光ファイバのコア径が、前記測定対象であるマルチモード光ファイバのコア径の0.36〜0.9倍であって、かつ、前記励振器を構成する光ファイバの開口数が前記測定対象であるマルチモード光ファイバの開口数と略同一であることを特徴とするものである。
In the present invention, a multimode optical fiber bandwidth measuring device
A laser light source that generates an optical signal according to an input signal;
An exciter connected to the laser light source and exciting the input optical signal;
A detector connected to the exciter through a multimode optical fiber to be measured,
The core diameter of the optical fiber constituting the exciter is 0.36 to 0.9 times the core diameter of the multimode optical fiber to be measured, and the aperture of the optical fiber constituting the exciter The number is substantially the same as the numerical aperture of the multimode optical fiber to be measured.

本発明によれば、双方向通信であって、視認性のある高速な伝送システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-speed transmission system that is bidirectional communication and has visibility.

標準的に使われるマルチモード光ファイバのコア径は、50μm又は62.5μmである。この内、高速な伝送に使われるのは、コア径が50μmのGI50と呼ばれるものである。一般的に、マルチモード光ファイバの特徴として、入射モードや光源とファイバとの光学的な結合状態によって、伝搬するモードが大きく変わってしまう。ファイバの特性評価等には、それらに依存しない安定したモードにする必要がある。安定したモードにするためには、ステップインデックスファイバ(S)とグレーデットインデックスファイバ(G)をSGS(またはGSG)の順番に2mずつ接続したファイバを使うとよいことが知られている。特に、帯域を測定するときにはSGSの順に接続したものが多い。   The core diameter of a standard multimode optical fiber is 50 μm or 62.5 μm. Among these, what is used for high-speed transmission is a GI50 having a core diameter of 50 μm. In general, as a feature of a multimode optical fiber, a propagating mode greatly changes depending on an incident mode and an optical coupling state between a light source and a fiber. In order to evaluate the characteristics of fibers, it is necessary to use a stable mode that does not depend on them. In order to achieve a stable mode, it is known to use a fiber in which a step index fiber (S) and a graded index fiber (G) are connected in order of SGS (or GSG) by 2 m. In particular, when measuring the bandwidth, many are connected in the order of SGS.

発明者らは、SGS構成のファイバのコアを細くすることで、モード径の小さい安定したモードにすることができることを見出した。これによって、実効モードを測定するのに必要なモード形状に調整することができる。このモード径のサイズは、細コア径のコア直径によって決定される。高速なマルチモード伝送では、エンサークルドフラックス(EF:Encircled Flux)という指標が重要な役割を果たしている。エンサークルドフラックス値は、中心から外周部(r)に向けて、光強度分布を積分したもので、光モード分布が中心から半径(r)までに全体の強度のうちどれぐらいの割合があるのかを示す指標である。   The inventors have found that a stable mode with a small mode diameter can be obtained by thinning the core of the SGS fiber. Thereby, the mode shape necessary for measuring the effective mode can be adjusted. The size of this mode diameter is determined by the core diameter of the thin core diameter. In high-speed multimode transmission, an index called Encircled Flux (EF) plays an important role. The encircled flux value is obtained by integrating the light intensity distribution from the center toward the outer periphery (r), and the light mode distribution has a proportion of the total intensity from the center to the radius (r). It is an index indicating whether or not.

高速なデータ通信として、IEEE(米国電気電子学会)の802.3aeで標準化されているイーサネット(登録商標)が、一般的に使われている。このイーサネットの中には、マルチモード光ファイバ伝送について規格化した10G−Base−SRがある。このなかでエンサークルドフラックスは、半径4.5μm以内では0.3以下に、半径19μm以上では0.86以上にすることが規定されている。   As high-speed data communication, Ethernet (registered trademark) standardized by IEEE (American Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3ae is generally used. In this Ethernet, there is 10G-Base-SR standardized for multimode optical fiber transmission. Among them, the encircled flux is specified to be 0.3 or less within a radius of 4.5 μm and 0.86 or more when the radius is 19 μm or more.

これは、マルチモード光ファイバの特性を鑑みると、モード分散等の特性が安定するのは、半径4.5〜19μmだからである。特に、半径4.5μmよりも中心部では、ファイバの製法時のドーピングが十分にコントロールできず、設計値よりも屈折率が小さくなる場合が多い。一方、19μmよりも外周部では、モーダルノイズと言われる、モードの間の干渉によるスペックルノイズが出やすくなる。また、外周部はファイバのモードでも高次なモードに該当する。カットオフに近い高次なモードはモード分散が大きくなってしまうため、外周部をさけて伝送させる必要がある。そのため、このエンサークルドフラックス値がこの規定に入っているモードで、実効モード帯域を測定する必要がある。   This is because, in view of the characteristics of the multimode optical fiber, the characteristics such as mode dispersion are stabilized because the radius is 4.5 to 19 μm. In particular, at the central portion of the radius of 4.5 μm or less, the doping during the fiber manufacturing process cannot be sufficiently controlled, and the refractive index is often smaller than the design value. On the other hand, speckle noise, which is called modal noise, due to interference between modes is more likely to occur at the outer periphery than 19 μm. The outer peripheral portion corresponds to a higher order mode even in the fiber mode. Higher-order modes close to the cut-off have a large mode dispersion, so that it is necessary to transmit them away from the outer periphery. Therefore, it is necessary to measure the effective mode band in a mode in which this encircled flux value is included in this regulation.

そこで、本発明では、測定対象であるマルチモード光ファイバのコア径の0.36〜0.9倍の細コア径を持つSGSファイバで構成された励振器を非特許文献1記載の励振器部分に用いる。これにより、全モード励振と同じ装置構成で、簡単に実効モード帯域を測定することができる。また、この方法では、光源だけ交換すれば、簡単に複数の波長で測定することが可能である。また、細コア径ファイバを18〜45μmの範囲内で、複数通り測定すれば、精度も向上する。   Therefore, in the present invention, the exciter portion described in Non-Patent Document 1 is an exciter composed of an SGS fiber having a fine core diameter of 0.36 to 0.9 times the core diameter of the multimode optical fiber to be measured. Used for. As a result, the effective mode band can be easily measured with the same device configuration as the all-mode excitation. Further, in this method, if only the light source is replaced, it is possible to easily measure at a plurality of wavelengths. Moreover, if a thin core diameter fiber is measured in multiple ways within the range of 18-45 micrometers, accuracy will also improve.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

実施の形態1
以下に、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る実効モード帯域装置を説明する。実効モード帯域測定装置100は、信号発生器101、半導体レーザ光源102、細コア径SGS励振器103、被測定ファイバ104、検出器105、信号受信器106、信号処理器107を備える。
Embodiment 1
The effective mode band device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The effective mode band measuring apparatus 100 includes a signal generator 101, a semiconductor laser light source 102, a fine core diameter SGS exciter 103, a measured fiber 104, a detector 105, a signal receiver 106, and a signal processor 107.

信号発生器101は、トラッキングジェネレータ、掃引発生器、シンセサイザーなどを用いる。この高周波信号発生器101は、被測定ファイバ104の帯域に対して十分高い高周波信号まで出せるものを用いる。   The signal generator 101 uses a tracking generator, a sweep generator, a synthesizer, or the like. As this high-frequency signal generator 101, a high-frequency signal generator that can output a sufficiently high-frequency signal with respect to the band of the fiber 104 to be measured is used.

半導体レーザ光源102には、十分にスペクトル幅の狭い、軸モードがシングルのレーザ発振しているものを用いる。また、半導体レーザ光源102は、信号発生器101からの信号に基づいて光出力信号を変調できる機構を有し、被測定ファイバ104の帯域に対して十分な応答が可能である。   As the semiconductor laser light source 102, a laser beam having a sufficiently narrow spectrum width and single axis mode laser oscillation is used. Further, the semiconductor laser light source 102 has a mechanism capable of modulating the optical output signal based on the signal from the signal generator 101, and can sufficiently respond to the band of the measured fiber 104.

細コア径SGS励振器103には、図2に示すように、コア径が18〜45μmのステップインデックスファイバ201、203及びグレーデットインデックスファイバ202を用いて、被入射シングルモードを実効モードに整形する。それぞれファイバ201〜203の長さは2mである。なお、図2の詳細については後述する。   As shown in FIG. 2, the narrow core diameter SGS exciter 103 uses step index fibers 201 and 203 having a core diameter of 18 to 45 μm and a graded index fiber 202 to shape the incident single mode into an effective mode. . The length of each of the fibers 201 to 203 is 2 m. Details of FIG. 2 will be described later.

検出器105には、光ファイバ104の出射光の全てを受光できるものを用いる。また、検出器105は、光の入射強度レベルに対して線形で、高周波まで応答可能である。   A detector 105 that can receive all of the light emitted from the optical fiber 104 is used. The detector 105 is linear with respect to the incident intensity level of light and can respond up to a high frequency.

信号受信器106は、検出器105からの高周波信号を信号発生と同期して振幅を測定するためのものである。
信号処理器107は、信号発生器101と信号受信器106をコントロールし、信号レベルの周波数特性を観測する。
ここで、信号発生器101、信号受信器106、信号処理器107が一体となったネットワークアナライザを用いると、より簡便に測定することが可能になる。
The signal receiver 106 is for measuring the amplitude of the high-frequency signal from the detector 105 in synchronization with signal generation.
The signal processor 107 controls the signal generator 101 and the signal receiver 106 and observes the frequency characteristics of the signal level.
Here, when a network analyzer in which the signal generator 101, the signal receiver 106, and the signal processor 107 are integrated is used, measurement can be performed more easily.

次に、図2(a)〜(c)を参照して、細コア径SGS励振器103を用いた実効モード帯域測定方法について、詳細に説明する。図2(a)に示すように、細コア径SGS励振器103は、順に接続されたステップインデックスファイバ201、グレーデットインデックスファイバ202、ステップインデックスファイバ203からなるSGSファイバ200を備えている。ステップインデックスファイバ201と203は同一のものであり、それぞれのファイバは、ファイバ融着法で接合されている。   Next, an effective mode band measurement method using the fine core diameter SGS exciter 103 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2A, the fine core diameter SGS exciter 103 includes an SGS fiber 200 including a step index fiber 201, a graded index fiber 202, and a step index fiber 203 connected in order. The step index fibers 201 and 203 are the same, and each fiber is joined by a fiber fusion method.

図2(b)は、ステップインデックスファイバの断面と屈折率分布を示している。ステップインデックスファイバ201及び203には、コアとクラッドの屈折率がステップ構造のものを用いる。ステップインデックスファイバ201及び203の開口数(コアとクラッドの比屈折率差によって決まる係数)は、被測定ファイバ104と同じ0.2とする。   FIG. 2B shows the cross section and refractive index distribution of the step index fiber. For the step index fibers 201 and 203, those having a step structure with a refractive index of the core and the clad are used. The numerical apertures of the step index fibers 201 and 203 (coefficient determined by the relative refractive index difference between the core and the clad) are set to 0.2, which is the same as that of the measured fiber 104.

図2(c)は、グレーデットインデックスファイバの断面と屈折率分布を示している。グレーデットインデックスファイバ202には、コアの屈折率分布にグレーデットインデックス構造のものを用いる。グレーデットインデックスファイバ202の開口数も0.2とする。   FIG. 2C shows the cross section and refractive index distribution of the graded index fiber. The graded index fiber 202 has a graded index structure in the refractive index profile of the core. The numerical aperture of the graded index fiber 202 is also set to 0.2.

SGSファイバ200の開口数が小さ過ぎると、コアとクラッドの屈折率差が十分に取れなくなるので、モードを実効モード状態までにすることが難しくなる。一方、開口数が大き過ぎると、モードは整形できるが、被測定ファイバ104との光伝搬モードの等価屈折率に差が生じてしまうため、その不連続性によって、反射や実効モード以上の高次のモードが励振されてしまう恐れがある。そのため、SGSファイバ200の開口数は被測定ファイバ104の開口率と同じにするのが好ましい。具体的には、両者のずれは±10%以内であることが好ましい。本実施の形態では、被測定ファイバ104の開口率が0.2であるから、SGSファイバ200の開口数は0.2±0.02とするのが好ましい。   If the numerical aperture of the SGS fiber 200 is too small, a sufficient difference in refractive index between the core and the clad cannot be obtained, making it difficult to set the mode to the effective mode state. On the other hand, if the numerical aperture is too large, the mode can be shaped, but there will be a difference in the equivalent refractive index of the light propagation mode with the fiber 104 to be measured. May be excited. Therefore, it is preferable that the numerical aperture of the SGS fiber 200 is the same as the aperture ratio of the measured fiber 104. Specifically, the deviation between the two is preferably within ± 10%. In the present embodiment, since the numerical aperture of the measured fiber 104 is 0.2, the numerical aperture of the SGS fiber 200 is preferably 0.2 ± 0.02.

SGSファイバ200を構成する各ファイバ201〜203の長さは、日本工業規格(非特許文献1参照)と同様に2mとする。具体的には、2m±0.3mが好ましい。これよりも短いと、十分にモードが広がらず、SGS励振器への入力のモードに依存してしまう。一方、これよりも長いと、モード形状がほとんど変わらなくなる上に、励振器それ自体の帯域によって、測定可能な帯域が制限されてしまう。   The length of each of the fibers 201 to 203 constituting the SGS fiber 200 is 2 m as in the Japanese Industrial Standard (see Non-Patent Document 1). Specifically, 2 m ± 0.3 m is preferable. If it is shorter than this, the mode does not spread sufficiently, and depends on the mode of input to the SGS exciter. On the other hand, if the length is longer than this, the mode shape hardly changes, and the measurable bandwidth is limited by the bandwidth of the exciter itself.

次に、細コア径ファイバのコア径とモード径について、図3を参照して説明する。図は、18μm、32μm及び45μmの細コア径で構成されたSGS励振器を経由後のエンサークルドフラックス(EF:Encircled Flux)を示したものである。TIA/EIA455−203の非規定領域である半径4.5μm以下EF0.3以上及び半径19μm以上EF0.86以上の領域は、斜線部として示した。このデータは、シングルモード発振した光源をもとにしたマルチモード伝搬のシミュレーションにより求めた。上記2つの斜線部を通過しない曲線が、実効モードである。   Next, the core diameter and mode diameter of the thin core diameter fiber will be described with reference to FIG. The figure shows encircled flux (EF) after passing through an SGS exciter composed of 18 μm, 32 μm and 45 μm fine core diameters. Areas with a radius of 4.5 μm or less, EF 0.3 or more, and a radius of 19 μm or more and EF 0.86 or more, which are non-specified regions of TIA / EIA455-203, are shown as hatched portions. This data was obtained by a simulation of multimode propagation based on a light source that oscillated in a single mode. The curve that does not pass through the two shaded portions is the effective mode.

このデータから明らかなように、コア径18μmのときに、内側の斜線部ぎりぎりとなり、コア径45μmのときに外側の斜線部ぎりぎりになる。これらのことから、細コア径としては、18〜45μmが有効な範囲となる。すなわち、SGSファイバ200のコア径を、測定対象であるマルチモード光ファイバのコア径の0.36〜0.9倍とする。また、中心の32μm付近だけではなく、18μmと45μmの両方のケースについて測定することによってより実態に即した実効モードの測定が可能になる。   As is clear from this data, when the core diameter is 18 μm, the inner hatched area is barely reached, and when the core diameter is 45 μm, the outer hatched area is barely reached. From these facts, the effective range of the fine core diameter is 18 to 45 μm. That is, the core diameter of the SGS fiber 200 is set to 0.36 to 0.9 times the core diameter of the multimode optical fiber to be measured. Further, by measuring not only in the vicinity of 32 μm in the center but also in both cases of 18 μm and 45 μm, it is possible to measure an effective mode that is more realistic.

なお、この励振器構造として、最も安定なモード径に整形しやすいSGSの例を挙げたが、SGSの順だけではなく、モード整形が可能な組み合わせであれば適宜選択可能である。一方、測定波長として、ここではシングルモード波長としか記載していないが、一般的に適している波長は、最も使われている850nm〜1310nmの範囲に相当する。これまでに製造・敷設されてきたマルチモード光ファイバは全て、この波長の一方か、また両方に最適化されている。そのため、この間にある波長は、最低でも既存ファイバでも数百MHz−km程度の帯域が期待でき、良好なものでは3000MHz−km以上の帯域が得られるものもある。従って、このマルチモード光ファイバの伝送帯域には、この850nm〜1310nmが適しているといえる。   In addition, although the example of SGS which is easy to shape to the most stable mode diameter was given as this exciter structure, not only the order of SGS but the combination in which mode shaping is possible can be selected suitably. On the other hand, although only a single mode wavelength is described here as a measurement wavelength, a generally suitable wavelength corresponds to the most used range of 850 nm to 1310 nm. All multimode optical fibers that have been manufactured and installed so far have been optimized for one or both of these wavelengths. For this reason, at least a wavelength of about several hundred MHz-km can be expected for existing wavelengths, and a good one can obtain a bandwidth of 3000 MHz-km or more. Therefore, it can be said that 850 nm to 1310 nm is suitable for the transmission band of the multimode optical fiber.

次に、測定方法について、説明する。まず、図1において被測定ファイバのない状態で、測定系の周波数応答を測定する。これは、測定系のキャリブレーションに相当する。このとき、ファイバの帯域と長さに応じた周波数範囲を選択する必要がある。被測定ファイバのない状態で求められた周波数特性をA(f)とする。また、被測定ファイバを接続した状態で測定した周波数特性をB(f)とすると、被測定ファイバの周波数応答特性C(f)は、次式で表される。
C(f)=−20×log(B(f)/A(f))+20log(B(0)/A(0))
最後に、DC応答特性の影響(測定系の変換効率や、ファイバの損失の影響)をなくすために、DC成分を足している。
Next, the measurement method will be described. First, in FIG. 1, the frequency response of the measurement system is measured without the fiber to be measured. This corresponds to calibration of the measurement system. At this time, it is necessary to select a frequency range corresponding to the band and length of the fiber. Let A (f) be the frequency characteristic obtained without the fiber to be measured. If the frequency characteristic measured with the measured fiber connected is B (f), the frequency response characteristic C (f) of the measured fiber is expressed by the following equation.
C (f) = − 20 × log (B (f) / A (f)) + 20 log (B (0) / A (0))
Finally, in order to eliminate the influence of the DC response characteristics (the influence of the conversion efficiency of the measurement system and the loss of the fiber), the DC component is added.

この周波数応答特性が、6dB低下したところをf0、3dB低下したところをf1、測定したファイバの長さをLとすると、以下に示すFa及びFbを比較し、小さい方をファイバの単位長さ当たりの帯域Fとする。
Fa=f0×Lγ
Fb=1.412×f1×Lγ
ここで、γは距離換算係数で0.5〜1の間である。損失が少なく均一なファイバでは、γ≒1になる。
When this frequency response characteristic is reduced by 6 dB, f0 is 3 dB and f1 is 3dB, and L is the measured fiber length. The following Fa and Fb are compared, and the smaller one per unit length of fiber. Is assumed to be a band F.
Fa = f0 × L γ
Fb = 1.512 × f1 × L γ
Here, γ is a distance conversion factor between 0.5 and 1. For a uniform fiber with little loss, γ≈1.

このようにする理由は、ファイバの周波数応答関数が一旦劣化した後に、応答特性が持ち上がることがあり、ファイバの帯域を誤判定してしまうおそれがあるからである。そのため、ファイバの帯域は一旦下がった形状を外挿して求める方が、本来必要な実効モード帯域に近くなる。一般には、ファイバの帯域はガウス関数の応答に近いことを示すことが分かっている。この場合、3dBを1.412倍したのと6dBのときの値は同じになる。このようにして、ファイバのモード帯域を測定することができる。   The reason for this is that the response characteristic may be raised after the frequency response function of the fiber is once deteriorated, and the fiber band may be erroneously determined. Therefore, it is closer to the effective mode band that is originally required if the fiber band is obtained by extrapolating the lowered shape. In general, it has been found that the fiber band is close to the response of a Gaussian function. In this case, 3dB is multiplied by 1.412 and the value at 6dB is the same. In this way, the mode band of the fiber can be measured.

本実施の形態に係る評価方法とJISで定められた全モード帯域の評価方法との相違は、励振器の構成が、被測定ファイバのコアと同じか、細いかの違いである。従って、細いコア径の有する励振器であれば、このように実効モード帯域を簡易に測定することが可能になる。   The difference between the evaluation method according to the present embodiment and the evaluation method for all mode bands defined by JIS is whether the configuration of the exciter is the same as that of the core of the fiber to be measured or is thin. Therefore, if the exciter has a thin core diameter, the effective mode band can be easily measured in this way.

実施の形態2
次に、第2の実施の形態に係る実効モード帯域測定装置300について図3を参照して説明する。実効モード帯域測定装置300は、パルス信号発生器301、半導体レーザ光源302、細コア径SGS励振器303、被測定ファイバ304、検出器305、信号増幅器306、オシロスコープ307、信号処理器308を備える。
Embodiment 2
Next, an effective mode bandwidth measuring apparatus 300 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The effective mode band measuring apparatus 300 includes a pulse signal generator 301, a semiconductor laser light source 302, a fine core diameter SGS exciter 303, a fiber to be measured 304, a detector 305, a signal amplifier 306, an oscilloscope 307, and a signal processor 308.

パルス信号発生器301には、パルス発生装置や、パルスパターン発生装置などを用いる。このパルス信号発生器301は、被測定ファイバ304の帯域に対して十分高い周波数応答が求まるような高速で短パルスを発生させる。   For the pulse signal generator 301, a pulse generator or a pulse pattern generator is used. The pulse signal generator 301 generates a short pulse at a high speed such that a sufficiently high frequency response is obtained for the band of the fiber 304 to be measured.

半導体レーザ光源302には、十分にスペクトル幅の狭い、軸モードがシングルのレーザ発振しているものを用いる。また、半導体レーザ光源302は、信号発生器301からの信号に基づいて光出力信号を変調できる機構を有し、被測定ファイバ304の帯域に対して十分な応答が可能である。   As the semiconductor laser light source 302, a laser light source having a sufficiently narrow spectrum width and having a single axial mode laser oscillation is used. Further, the semiconductor laser light source 302 has a mechanism capable of modulating the optical output signal based on the signal from the signal generator 301, and can sufficiently respond to the band of the measured fiber 304.

細コア径SGS励振器303には、コア径が18〜45μmまでの間のステップインデックスファイバとグレーデットインデックスファイバを用いて、被入射シングルモードを実効モードに整形する。SGS細径コアファイバは、上記実施の形態1と同一のものである。   The thin core diameter SGS exciter 303 shapes the incident single mode into an effective mode using a step index fiber and a graded index fiber having a core diameter of 18 to 45 μm. The SGS small diameter core fiber is the same as that in the first embodiment.

検出器305には、光ファイバ304の出射パルス光の全てを受光できるものを用いる。また、検出器305の応答は、光の入射強度レベルに対して線形で、高周波まで応答するものを用いる。   A detector that can receive all of the outgoing pulsed light from the optical fiber 304 is used as the detector 305. The response of the detector 305 is linear with respect to the incident intensity level of light and responds up to a high frequency.

信号増幅器306は、検出器305からの高周波信号を増幅する。
オシロスコープ307は、パルス信号発生器301から得たクロック信号をもとに同期し、信号増幅器306出力パルスを観測する。
信号処理機308は、オシロスコープで観測したパルスをデータ処理する。
The signal amplifier 306 amplifies the high frequency signal from the detector 305.
The oscilloscope 307 observes the output pulse of the signal amplifier 306 in synchronization with the clock signal obtained from the pulse signal generator 301.
The signal processor 308 performs data processing on the pulse observed with the oscilloscope.

次に、測定方法について説明する。まず、図4において被測定ファイバのない状態で、測定系の出力のパルス応答を測定する。これは、測定系のキャリブレーションに相当する。このとき、ファイバの帯域と長さに応じたパルス形状にする必要がある。このようにして測定した被測定ファイバのない状態で求められたパルス波形をA(t)とする。また、被測定ファイバを接続した状態で測定したパルス波形をB(t)とする。また、測定系を通過していないパルス信号発生器の出力パルス波形をD(t)とする。   Next, a measurement method will be described. First, in FIG. 4, the pulse response of the output of the measurement system is measured without the fiber to be measured. This corresponds to calibration of the measurement system. At this time, it is necessary to make a pulse shape according to the band and length of the fiber. Let A (t) be the pulse waveform obtained in this way without the measured fiber. A pulse waveform measured with the measured fiber connected is defined as B (t). Also, let D (t) be the output pulse waveform of the pulse signal generator that has not passed through the measurement system.

測定系の周波数応答A(f)は、高速フーリエ変換処理をFFTとすると、次式で表される。
A(f)=FFT(A(t))/FFT(D(t))
また、被測定ファイバを繋いだ状態での周波数応答B(f)は、次式で表される。
B(f)=FFT(B(t))/FFT(D(t))
これらの結果から、ファイバの周波数応答特性は、実施の形態1と同様に、次式で表される。
C(f)=−20×log(B(f)/A(f))+20log(B(0)/A(0))
最後に、DC応答特性の影響(測定系の変換効率や、ファイバの損失の影響)をなくすために、最後にDC成分を足している。
The frequency response A (f) of the measurement system is expressed by the following expression when the fast Fourier transform processing is FFT.
A (f) = FFT (A (t)) / FFT (D (t))
Further, the frequency response B (f) in a state where the measured fibers are connected is expressed by the following equation.
B (f) = FFT (B (t)) / FFT (D (t))
From these results, the frequency response characteristic of the fiber is expressed by the following equation as in the first embodiment.
C (f) = − 20 × log (B (f) / A (f)) + 20 log (B (0) / A (0))
Finally, in order to eliminate the influence of the DC response characteristics (the influence of the conversion efficiency of the measurement system and the loss of the fiber), the DC component is finally added.

実施の形態1と同様に、この周波数応答特性が、6dB低下したところをf0、3dB低下したところをf1、測定したファイバの長さをLとすると、以下に示すFa及びFbを比較し、小さい方をファイバの単位長さ当たりの帯域Fとする。
Fa=f0×Lγ
Fb=1.412×f1×Lγ
ここで、γは距離換算係数で0.5〜1の間になる。損失が少なく均一なファイバでは、γ≒1になる。
As in the first embodiment, when the frequency response characteristic is reduced by 6 dB, f0 is reduced by 3 dB, f1 is decreased by 3 dB, and the measured fiber length is L. This is the band F per unit length of fiber.
Fa = f0 × L γ
Fb = 1.512 × f1 × L γ
Here, γ is a distance conversion factor between 0.5 and 1. For a uniform fiber with little loss, γ≈1.

実施の形態2では、周波数ドメインではなく、時間ドメインで測定したものをフーリエ変換し、ファイバの特性を求める。結果的に、実施の形態1と同じ結果が得られる。   In the second embodiment, what is measured in the time domain instead of the frequency domain is Fourier-transformed to obtain the fiber characteristics. As a result, the same result as in the first embodiment is obtained.

第1の実施例として、図1を参照して細コア径ファイバを使った波長1000nm帯の周波数ドメイン法による実効モード帯域測定方法及び装置を説明する   As a first embodiment, an effective mode band measuring method and apparatus using a frequency domain method of a wavelength of 1000 nm band using a thin core diameter fiber will be described with reference to FIG.

信号発生器101には、5GHzまでの信号を発生させることができるシンセサイザーを用いる。   The signal generator 101 is a synthesizer that can generate signals up to 5 GHz.

半導体レーザ光源102には、変調速度には、変調帯域7GHz、発振波長が1000nmの十分にスペクトル幅の狭い、軸モードがシングルのレーザ発振しているものを用いる。また、信号発生器101とはバイアスを使って接続し、半導体レーザ102の光出力信号を変調できるようにする。このとき直流バイアスには複数のモードが発生しないよう3mA用いる。   As the semiconductor laser light source 102, a laser beam that has a modulation bandwidth of 7 GHz, an oscillation wavelength of 1000 nm, a sufficiently narrow spectrum width, and a single-mode laser oscillation is used. In addition, the signal generator 101 is connected using a bias so that the optical output signal of the semiconductor laser 102 can be modulated. At this time, 3 mA is used for the DC bias so as not to generate a plurality of modes.

細コア径SGS励振器403には、コア径が32μmまでの間ステップインデックスファイバとグレーデットインデックスファイバをそれぞれの長さが2mで、NAが0.2のものを用いる。   As the fine core diameter SGS exciter 403, a step index fiber and a graded index fiber each having a length of 2 m and a NA of 0.2 are used for a core diameter of up to 32 μm.

検出器105には、受光径50μmの大口径で、3dB帯域が8GHzあるInGaAs系のフォトダイオードを用い、光ファイバ104の出射光の全てを受光できるようにする。また、検出器105の応答は、光の入射強度レベルに対して線形にするために抵抗で終端し、そのあとにベースバンドアンプを接続し、高いSN比が得られるようにする。   The detector 105 is an InGaAs photodiode having a large light receiving diameter of 50 μm and a 3 dB band of 8 GHz so that all of the light emitted from the optical fiber 104 can be received. The response of the detector 105 is terminated with a resistor in order to make it linear with respect to the incident intensity level of light, and then a baseband amplifier is connected so that a high S / N ratio can be obtained.

信号受信器406は、検出器405からの高周波信号を信号発生と同期して振幅を測定するスペクトルスペクトルアナライザまたは、パワーメータを用いる。
信号処理器407、信号発生器401と信号受信器406をGPIBでコントロールし、信号レベルの周波数特性を観測する。細コア径SGS励振器403については、コア径が18μm、32μm、45μmの場合ついて測定を行う。
The signal receiver 406 uses a spectrum spectrum analyzer or a power meter that measures the amplitude of the high-frequency signal from the detector 405 in synchronization with signal generation.
The signal processor 407, the signal generator 401, and the signal receiver 406 are controlled by GPIB, and the frequency characteristics of the signal level are observed. The fine core diameter SGS exciter 403 is measured for core diameters of 18 μm, 32 μm, and 45 μm.

次に、測定方法について、説明する。まず、図1において被測定ファイバのない状態で、測定系の周波数応答を測定する。これは、測定系のキャリブレーションに相当する。このとき、ファイバの帯域と長さに応じた周波数範囲を選択する必要がある。被測定ファイバのない状態で求められた周波数特性をA(f)とする。また、被測定ファイバを接続した状態で測定した周波数特性をB(f)とすると、被測定ファイバの周波数応答特性C(f)は、次式で表される。
C(f)=−20×log(B(f)/A(f))+20log(B(0)/A(0))
最後に、DC応答特性の影響(測定系の変換効率や、ファイバの損失の影響)をなくすために、DC成分を足している。
Next, the measurement method will be described. First, in FIG. 1, the frequency response of the measurement system is measured without the fiber to be measured. This corresponds to calibration of the measurement system. At this time, it is necessary to select a frequency range corresponding to the band and length of the fiber. Let A (f) be the frequency characteristic obtained without the fiber to be measured. If the frequency characteristic measured with the measured fiber connected is B (f), the frequency response characteristic C (f) of the measured fiber is expressed by the following equation.
C (f) = − 20 × log (B (f) / A (f)) + 20 log (B (0) / A (0))
Finally, a DC component is added in order to eliminate the influence of the DC response characteristic (conversion efficiency of the measurement system and the influence of fiber loss).

この周波数応答特性が、6dB低下したところをf0、3dB低下したところをf1、測定したファイバの長さをLとすると、以下に示すFa及びFbを比較し、小さい方をファイバの単位長さ当たりの帯域Fとする。
Fa=f0×Lγ
Fb=1.412×f1×Lγ
ここで、γは距離換算係数で0.5〜1の間である。損失が少なく均一なファイバでは、γ≒1になる。
When this frequency response characteristic is reduced by 6 dB, f0 is 3 dB and f1 is 3dB, and L is the measured fiber length. The following Fa and Fb are compared, and the smaller one per unit length of fiber. Is assumed to be a band F.
Fa = f0 × L γ
Fb = 1.512 × f1 × L γ
Here, γ is a distance conversion factor between 0.5 and 1. For a uniform fiber with little loss, γ≈1.

このようにする理由は、ファイバの周波数応答関数が一旦劣化した後に、応答特性が持ち上がることがあり、ファイバの帯域を誤判定してしまう可能性があるからである。そのため、ファイバの帯域は一旦下がった形状を外挿して求める方が、本来必要な実効モード帯域に近くなる。一般には、ファイバの帯域はガウス関数の応答に近いことを示すことが分かっている。この場合、3dBを1.412倍したのと6dBのときの値は同じになる。この結果、Fa=1.2GHzが得られたとすると、距離換算係数γ=1で計算すると、帯域は6000MHz−kmとなる。   The reason for doing this is that the response characteristic may be raised after the frequency response function of the fiber once deteriorates, and the band of the fiber may be erroneously determined. Therefore, it is closer to the effective mode band that is originally required if the fiber band is obtained by extrapolating the lowered shape. In general, it has been found that the fiber band is close to the response of a Gaussian function. In this case, 3dB is multiplied by 1.412 and the value at 6dB is the same. As a result, if Fa = 1.2 GHz is obtained, the bandwidth is 6000 MHz-km when the distance conversion coefficient γ = 1 is calculated.

このようにして、1000nm帯で、3つのコア径について測定を行い、その3つの測定結果のうちの最小のものが実効モード帯域になる。この1000nm帯は、一般的なマルチモード光ファイバ通信には使われない波長帯である。しかし、シングルモード光源と、この細コア径SGSさえあれば簡単に特性を求めることができる。この方法で選別したファイバを使うことによって、1000nm帯で高速長距離伝送を安定して行うことができる。   In this way, measurement is performed for three core diameters in the 1000 nm band, and the smallest of the three measurement results is the effective mode band. The 1000 nm band is a wavelength band that is not used for general multimode optical fiber communication. However, the characteristics can be easily obtained with only a single mode light source and the fine core diameter SGS. By using the fiber selected by this method, high-speed long-distance transmission can be stably performed in the 1000 nm band.

上記の通り、本発明の実施の形態では、簡便に実効モード帯域の測定が可能になる。また、複数の波長での測定が容易に行える上に、励振系のみの交換で全モード励振の測定が可能になり、装置の共有化や低コスト化が可能になる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the effective mode band can be measured easily. In addition, measurement at a plurality of wavelengths can be easily performed, and all mode excitation can be measured by exchanging only the excitation system, so that the apparatus can be shared and the cost can be reduced.

第1の実施の形態及び実施例1に係る実効モード帯域測定装置を示す図である。It is a figure which shows the effective mode band measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment and Example 1. FIG. 第1の実施の形態に係る励振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exciter which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るモード励振器を使用した場合のエンサークルドフラックスを示す図である。It is a figure which shows the encircled flux at the time of using the mode exciter which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施に係る実効モード帯域測定装置を示す図である。It is a figure which shows the effective mode band measuring apparatus which concerns on 2nd implementation.

符号の説明Explanation of symbols

100 実効モード帯域測定装置
101 信号発生器
102 半導体レーザ光源
103 細コア径SGS励振器
104 被測定ファイバ
105 検出器
106 信号受信器
107 信号処理器
200 SGSファイバ
201 細コア径ステップインデックスファイバ
202 細コア径グレーデットインデックスファイバ
203 細コア径ステップインデックスファイバ
300 第二の実施の形態であるマルチモード光ファイバの帯域測定装置
301 パルス信号発生器
302 半導体レーザ光源
303 細コア径SGS励振器
304 被測定ファイバ
305 検出器
306 信号増幅器
307 オシロスコープ
308 信号処理器
100 Effective Mode Bandwidth Measurement Device 101 Signal Generator 102 Semiconductor Laser Light Source 103 Thin Core Diameter SGS Exciter 104 Fiber to be Measured 105 Detector 106 Signal Receiver 107 Signal Processor 200 SGS Fiber 201 Fine Core Diameter Step Index Fiber 202 Fine Core Diameter Graded index fiber 203 Fine core diameter step index fiber 300 Band measurement device 301 of multimode optical fiber according to the second embodiment 301 Pulse signal generator 302 Semiconductor laser light source 303 Fine core diameter SGS exciter 304 Fiber to be measured 305 Detection 306 Signal amplifier 307 Oscilloscope 308 Signal processor

Claims (8)

入力される信号に応じた光信号を生成するレーザ光源と、
前記レーザ光源に接続され、入力された前記光信号を励振する励振器と、
測定対象であるマルチモード光ファイバを介して、前記励振器と接続された検出器と、を備え、
前記励振器を構成する光ファイバのコア径が、前記測定対象であるマルチモード光ファイバのコア径の0.36〜0.9倍であって、かつ、前記励振器を構成する光ファイバの開口数が前記測定対象であるマルチモード光ファイバの開口数と略同一であることを特徴とするマルチモード光ファイバの帯域測定装置。
A laser light source that generates an optical signal according to an input signal;
An exciter connected to the laser light source and exciting the input optical signal;
A detector connected to the exciter through a multimode optical fiber to be measured,
The core diameter of the optical fiber constituting the exciter is 0.36 to 0.9 times the core diameter of the multimode optical fiber to be measured, and the aperture of the optical fiber constituting the exciter A multimode optical fiber bandwidth measuring apparatus, wherein the number is substantially the same as the numerical aperture of the multimode optical fiber to be measured.
前記励振器を構成する光ファイバの開口数と前記測定対象であるマルチモード光ファイバの開口数とのずれが、10%以内であることを特徴とする請求項1に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   2. The multimode optical fiber according to claim 1, wherein a deviation between the numerical aperture of the optical fiber constituting the exciter and the numerical aperture of the multimode optical fiber to be measured is within 10%. Bandwidth measuring device. 前記測定対象であるマルチモード光ファイバのコア径が50μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   The multimode optical fiber band measuring device according to claim 1 or 2, wherein a core diameter of the multimode optical fiber to be measured is 50 m. 前記測定対象であるマルチモード光ファイバの開口数が0.2であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   The multimode optical fiber band measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein a numerical aperture of the multimode optical fiber to be measured is 0.2. 測定波長が850〜1310nmにあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   The multiwavelength optical fiber band measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein a measurement wavelength is 850 to 1310 nm. 前記励振器を構成する光ファイバが、ステップインデックスファイバとグレーデットインデックスファイバとを接続したものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   The band measurement of a multimode optical fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical fiber constituting the exciter is a connection of a step index fiber and a graded index fiber. apparatus. 前記励振器を構成する光ファイバが、2本のステップインデックスファイバと、その間に接続された1本のグレーデットインデックスファイバとの3本のファイバから構成されており、前記3本のファイバの長さがそれぞれ2m±0.3mであることを特徴とする請求項6に記載のマルチモード光ファイバの帯域測定装置。   The optical fiber constituting the exciter is composed of three fibers of two step index fibers and one graded index fiber connected therebetween, and the length of the three fibers. The multi-mode optical fiber band measuring device according to claim 6, wherein each of the two is 2 m ± 0.3 m. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の帯域測定装置を用いた、マルチモード光ファイバの帯域測定方法。   A band measuring method for a multimode optical fiber using the band measuring apparatus according to claim 1.
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