JP2011179918A - Wavelength dispersion measuring device and wavelength dispersion measuring method using the same - Google Patents

Wavelength dispersion measuring device and wavelength dispersion measuring method using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength dispersion measuring device and the like which can be miniaturized, and measures the wavelength dispersion of an optical pulse reliably and highly stably. <P>SOLUTION: The device includes: a light branching and multiplexing part for separating a light signal to be measured to a first and second light signals to be measured, multiplexing the first and second light signals to be measured reflected at a termination part to be mentilned later, emitting the multiplexed light signal to be measured, and generating a frequency difference between the individual signals; a first branch path composed of polarization maintaining optical fibers for propagating the first light signal to be measured, and having a termination part at its end; a second branch path composed of polarization maintaining optical fibers for propagating the second light signal to be measured, and having a termination part at its end; an optical phase shifter which is provided in either the first or second branch path, and changes the phase of the signal propagating through the branch path to 0° and 45° alternately; an optical-frequency sweep part for performing frequency resolution of the multiplexed light signal to be measured by interference of the first and second light signals to be measured, while being synchronized with the changes in the phase; and a control part for acquiring the wavelength dispersion from an acquired interference component. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光パルスの波長分散を測定する波長分散測定装置等の技術分野に関し、特に伝送レートが数十Gbit/sの高速光通信システムにおける光ファイバネットワークの光伝送路を伝搬する光パルスの波長分散を測定する波長分散測定装置及びそれを用いた波長分散測定方法に関する。   The present invention relates to a technical field such as a chromatic dispersion measuring device for measuring chromatic dispersion of an optical pulse, and more particularly to an optical pulse propagating through an optical transmission line of an optical fiber network in a high-speed optical communication system having a transmission rate of several tens of Gbit / s. The present invention relates to a chromatic dispersion measuring apparatus for measuring chromatic dispersion and a chromatic dispersion measuring method using the same.

近年、データ通信は光ファイバを介したものに移行しつつあり、これに伴い、データの伝送速度も従来より飛躍的に高まっている。近い将来、このような光ファイバを介した高速光通信システムにおいて、超短光パルスを用い、現時点での伝送速度より高速な数十Gbit/sもしくはそれ以上の伝送速度で通信を行うことが検討されている。   In recent years, data communication has been shifting to one via an optical fiber, and along with this, the data transmission speed has been dramatically increased. In the near future, in such a high-speed optical communication system via an optical fiber, it is considered to use ultrashort optical pulses and communicate at a transmission rate of several tens of Gbit / s or higher, which is faster than the current transmission rate. Has been.

ところで、高速光通信システムにおけるデータ通信を行う場合、常にクロストークや伝送エラーが発生するという問題がある。
しかしながら、データの伝送速度がより高速となるに従い、個々の光パルスの幅と、互いに前後する光パルスの間隔が狭くなり、上述したクロストークや伝送エラーが信頼性の高いデータ通信を行う際、以下に説明するように非常に重要な問題となる。
By the way, when performing data communication in a high-speed optical communication system, there is a problem that crosstalk and transmission errors always occur.
However, as the data transmission speed becomes higher, the width of each light pulse and the interval between the light pulses before and after each other become narrower, and when performing the above-described reliable data communication with the above-described crosstalk and transmission error, This is a very important issue as explained below.

光が物質中を進行する速度は、物質の屈折率で決まり、屈折率が大きいほど光速度は遅くなる。ガラス、半導体、光学結晶等の物質では、屈折率は光の周波数(空気中の波長)によって変化するため、光速度は波長に依存することになる。この、屈折率の波長依存性により、光パルスが物質中を進行する間に光パルスの波形を歪ませ、光パルスの時間幅が広がる要因となることが知られている。さらに、光ファイバに代表される光導波路では、コア及びクラッドの各々の形状・寸法に応じて、光導波路の実効屈折率が決まり、光速度が波長に依存する。したがって、光導波路の構造も光パルスの時間幅が広がる要因となる。このように、光の波長に応じて光速度が異なる、という特性を、以下、波長分散、あるいは単に分散と称する。   The speed at which light travels through the material is determined by the refractive index of the material, and the higher the refractive index, the slower the light speed. In materials such as glass, semiconductors, and optical crystals, the refractive index changes depending on the frequency of light (wavelength in air), so the speed of light depends on the wavelength. It is known that due to the wavelength dependence of the refractive index, the waveform of the light pulse is distorted while the light pulse travels through the material, and the time width of the light pulse is increased. Furthermore, in an optical waveguide represented by an optical fiber, the effective refractive index of the optical waveguide is determined according to the shape and size of each of the core and the cladding, and the speed of light depends on the wavelength. Therefore, the structure of the optical waveguide is also a factor that increases the time width of the optical pulse. Thus, the characteristic that the speed of light differs according to the wavelength of light is hereinafter referred to as wavelength dispersion or simply dispersion.

このように、光ファイバ中を進行する間に、上述した波長分散により光パルスの波形が歪んだり、光パルスの時間幅が広がるが、従来の伝送速度では光パルスの幅も、前後の光パルスの間隔も波長分散に比較して広いため、特に大きな問題とはならない。
しかし、データの伝送速度が数十Gbit/s以上となり高くなると、波長分散が前後の光パルスの間隔より広くなり、前後の光パルス同士が干渉するなどして、クロストークや伝送エラーが生じてしまう。このため、現状の技術のままで単に伝送速度を高めようとしたのでは、より高速度で信頼性の高いデータ通信は実現できない。
As described above, while traveling through the optical fiber, the waveform of the optical pulse is distorted or the time width of the optical pulse is widened due to the above-described wavelength dispersion. Since this interval is wider than chromatic dispersion, it is not a big problem.
However, if the data transmission speed is higher than several tens of Gbit / s, the chromatic dispersion becomes wider than the interval between the front and rear optical pulses, and the front and rear optical pulses interfere with each other, causing crosstalk and transmission errors. End up. For this reason, simply trying to increase the transmission speed with the current technology cannot realize data communication with higher speed and higher reliability.

上述した高速光通信システムにおける波長分散を除去(或いは制御)するためには、まず当該高速通信システムに使用する各種光コンポーネント等の波長分散を測定して、各部材の波長分散の特性を把握する必要がある。
例えば、スペクトル位相の変化から波長分散を求めるため、各種コンポーネントのスペクトル位相を測定する周波数シフタを用いたスペクトルシアリング干渉計を用いた波長分散測定装置がある(例えば、特許文献1参照)。
このスペクトルシアリング干渉計では、スペクトル位相を一義的に計測可能とするため、光パルスのcos成分及びsin成分を各々水平偏光成分及び垂直偏光成分に変換し、偏波分離を行うことによって直交二成分を同時に計測するため、空間光学系を用いて干渉計を構成している。
In order to remove (or control) chromatic dispersion in the high-speed optical communication system described above, first, chromatic dispersion of various optical components used in the high-speed communication system is measured, and the characteristics of chromatic dispersion of each member are grasped. There is a need.
For example, there is a wavelength dispersion measuring apparatus using a spectrum shearing interferometer using a frequency shifter that measures the spectrum phase of various components in order to obtain chromatic dispersion from the change of the spectrum phase (see, for example, Patent Document 1).
In this spectrum shearing interferometer, in order to uniquely measure the spectrum phase, the cos component and the sin component of the optical pulse are converted into a horizontal polarization component and a vertical polarization component, respectively, and polarization separation is performed, so that two orthogonal components are obtained. Therefore, an interferometer is configured using a spatial optical system.

スペクトルシアリング干渉計は、干渉計の一部を構成する光ファイバにおいて、光パルスが直線偏光により伝搬されている。
このスペクトルシアリング干渉計において、cos成分及びsin成分の直交二成分を発生させるためには、直線偏光を円偏光に変換する必要がある。
この円偏光は、縦及び横に直交する水平偏光及び垂直偏光の2つの直交偏光の重ね合わにより形成されている。水平偏光と垂直偏光との間には90°の位相差がある。
したがって、偏光ビームスプリッタを用いて、円偏光を水平偏光と垂直偏光とに空間分離することにより、 cos成分とsin成分との直交二成分を得ることができる。
In a spectrum shearing interferometer, an optical pulse is propagated by linearly polarized light in an optical fiber constituting a part of the interferometer.
In this spectrum shearing interferometer, in order to generate the orthogonal two components of the cos component and the sin component, it is necessary to convert linearly polarized light into circularly polarized light.
This circularly polarized light is formed by superimposing two orthogonally polarized lights, ie, horizontally polarized light and vertically polarized light orthogonal to each other in the vertical and horizontal directions. There is a 90 ° phase difference between horizontally polarized light and vertically polarized light.
Therefore, by using a polarization beam splitter to spatially separate circularly polarized light into horizontal polarized light and vertical polarized light, two orthogonal components of a cos component and a sin component can be obtained.

上述したように、波長分散の測定には、複数の波長帯におけるcos成分とsin成分との直交二成分を得る必要がある。
これに対して、光ファイバにおいては、光ファイバの光学長に応じた特定波長の光のみが、円偏光から楕円偏光に変化させずに伝搬され、それ以外の波長の光を円偏光から楕円偏光に変化して伝搬され、直交二成分を安定した状態にて維持することができず、高い精度にて直交二成分を得ることができない。
As described above, for measurement of chromatic dispersion, it is necessary to obtain two orthogonal components of a cos component and a sin component in a plurality of wavelength bands.
In contrast, in an optical fiber, only light of a specific wavelength corresponding to the optical length of the optical fiber is propagated without changing from circularly polarized light to elliptically polarized light, and light of other wavelengths is transmitted from circularly polarized light to elliptically polarized light. The orthogonal two components cannot be maintained in a stable state, and the orthogonal two components cannot be obtained with high accuracy.

このため、円偏光が楕円偏光に変化しないように、直交二成分の分離に関わる光路に空間光学系を用いることにより、該当する全ての波長の光に対して円偏光を安定に伝搬させ、cos成分とsin成分との直交二成分を高い精度にて発生させている。   For this reason, by using a spatial optical system in the optical path related to the separation of the orthogonal two components so that the circularly polarized light does not change to elliptically polarized light, the circularly polarized light can be stably propagated to the light of all applicable wavelengths, and cos An orthogonal two component of a component and a sin component is generated with high accuracy.

特開2007−85981号公報JP 2007-85981 A

しかしながら、特許文献1の波長分散測定装置は、精度よく光パルスの直交二成分を得ることができるが、空間光学系を用いているため、光ファイバと空間光学系との間における光の入出力により、光損失が発生する。この光損失により、光の強度が低下してしまい、測定感度が低減するという問題がある。
また、特許文献1の波長分散測定装置は、空間光学系を用いているため、装置の構成が複雑となり、かつ空間光学系に必要な部品を配置する必要性から小型化できないという問題がある。
However, although the chromatic dispersion measuring apparatus of Patent Document 1 can accurately obtain two orthogonal components of an optical pulse, since it uses a spatial optical system, input / output of light between the optical fiber and the spatial optical system. As a result, optical loss occurs. Due to this light loss, there is a problem that the intensity of light is lowered and the measurement sensitivity is reduced.
Further, since the chromatic dispersion measuring apparatus of Patent Document 1 uses a spatial optical system, there is a problem that the configuration of the apparatus is complicated and the size cannot be reduced due to the necessity of arranging components necessary for the spatial optical system.

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、装置を小型化することが可能な、光パルスの波長分散の測定を確実かつ高安定に実現する波長分散測定装置等を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a chromatic dispersion measuring device and the like that can reliably and highly stably measure the chromatic dispersion of an optical pulse, which can reduce the size of the device. With the goal.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、測定対象から入射される被測定光信号を伝搬する、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された入射経路(入射光ファイバ1)と、前記入射経路に接続された第1入射端から被測定光信号を入射し、当該被測定光信号を第1入出射端から出射し、また当該第1入出射端から入射される合波被測定光信号を第1出射端から出力する光循環部(光循環部2)と、一端が前記第1入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1接続経路(光ファイバ3)と、前記第1接続経路の他端に接続された第2入出射端から前記被測定光信号を、第1被測定光信号及び第2被測定光信号の2つに分離し、前記第1被測定光信号を第3の入出射端から出射し、また前記第1被測定光信号と同一の偏光方向であり、かつ当該第1被測定光信号に対し、予め設定した周波数分シフトさせた前記第2被測定光信号を第4の入出射端から出射し、一方、前記第3の入出射端から入射される第1被測定反射光信号と、前記第4入出射端から入射される第2被測定反射光信号を第1被測定反射光信号に対して前記周波数分シフトさせた信号とを合波し、この合波による干渉結果として前記合波被測定光信号を、前記第2入出射端から出射する光分岐結合部(光分岐結合部4)と、一端が前記第3入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1分岐経路(光ファイバ5)と、一端が前記第4入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第2分岐経路(光ファイバ6)と、前記第1分岐経路の他端に接続された第5入出射端から入射される第1被測定光信号を全反射し、前記第1被測定反射光信号として前記第5入出射端から前記第1分岐経路へ出射する第1終端部(第1終端部11)と、前記第2分岐経路の他端に接続された第6入出射端から入射される第2被測定光信号を全反射し、前記第2被測定反射光信号として前記第6入出射端から前記第2分岐経路へ出射する第2終端部(第2終端部12)と、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、設けられた分岐経路を伝搬する被測定光信号及び被測定反射光信号の各々の位相を、0度と45度との2値にて交互に変化させる光位相シフタ(光位相シフト部8)と、前記第1出射端に接続され、前記合波被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された測定結合用経路(出射光導入光ファイバ13)と、前記測定結合用経路に接続された第2入射端から前記合波被測定光信号を入射し、前記合波被測定光信号を通過させる周波数範囲を掃引し、前記合波被測定光信号から前記周波数範囲のスペクトル成分を抽出する周波数分解を行い、周波数分解の結果を成分被測定光信号として第2出射端から出射する光周波数掃引部(光周波数掃引部14)と、前記第2出射端に接続され、前記成分被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された出射光経路(出射光ファイバ15)と、前記出射光経路に接続された第3の入射端から前記成分被測定光信号を入射し、該成分被測定光信号を電気信号に変換し、変換結果を干渉信号とする光検出部(光検出部16)と、前記光位相シフタの位相差の変化に同期させ、前記位相差を0とした場合における前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との第1光成分、及び前記位相差を45度とした場合における第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との第2光成分の干渉信号を時系列に取得する制御部(制御部17)とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is an incident path (incident optical fiber 1) configured of an optical fiber having polarization maintaining characteristics that propagates an optical signal to be measured incident from a measurement target. And a light signal to be measured is incident from a first incident end connected to the incident path, the light signal to be measured is emitted from the first incident / exit end, and is multiplexed from the first incident / exit end. A first optical circuit comprising an optical circulation section (optical circulation section 2) for outputting a measured optical signal from the first output end, and an optical fiber having polarization maintaining characteristics, one end of which is connected to the first input / output end. From the connection path (optical fiber 3) and the second input / output end connected to the other end of the first connection path, the measured optical signal is divided into two signals, a first measured optical signal and a second measured optical signal. And the first optical signal to be measured is emitted from a third input / output end, and the first measured optical signal is The second measured optical signal having the same polarization direction as the optical signal and shifted by a preset frequency with respect to the first measured optical signal is emitted from a fourth incident / exit end, The first measured reflected light signal incident from the third incident / exit end and the second measured reflected light signal incident from the fourth incident / exit end are divided by the frequency with respect to the first measured reflected light signal. An optical branching and coupling unit (optical branching and coupling unit 4) that outputs the combined optical signal to be measured from the second input / output end as a result of interference by combining the shifted signal and one end A first branch path (optical fiber 5) composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics connected to the third input / output end, and a polarization maintaining end connected to the fourth input / output end A second branch path (optical fiber 6) composed of an optical fiber having characteristics; The first measured optical signal incident from the fifth incident / exit end connected to the other end of the branch path is totally reflected, and the first branched path from the fifth incident / exit end as the first measured reflected light signal. The second optical signal to be measured that is incident from the first terminal portion (first terminal portion 11) exiting to the second end and the sixth input / output end connected to the other end of the second branch path is totally reflected, and 2 a second termination portion (second termination portion 12) that emits from the sixth input / output end to the second branch path as a reflected light signal to be measured, and one of the first branch path and the second branch path An optical phase shifter (optical phase shift) that alternately changes the phase of each of the optical signal to be measured and the optical signal to be measured that propagates through the provided branch path by a binary value of 0 degree and 45 degrees Part 8) and an optical fiber connected to the first output end for propagating the combined optical signal to be measured The combined optical signal to be measured is incident from the measurement coupling path (the outgoing light introducing optical fiber 13) configured by the above and the second incident end connected to the measurement coupling path, and the combined optical signal to be measured The frequency range that passes through, the frequency decomposition that extracts the spectral component of the frequency range from the combined optical signal to be measured, and the light that is output from the second emission end as the component optical signal to be measured as a result of the frequency decomposition An outgoing light path (outgoing optical fiber 15) configured by a frequency sweeping unit (optical frequency sweeping unit 14), an optical fiber connected to the second outgoing end and propagating the component measured optical signal, and the outgoing light Photodetection unit (photodetection unit 16) that receives the component measured optical signal from a third incident end connected to the path, converts the component measured optical signal into an electrical signal, and uses the conversion result as an interference signal And the position of the optical phase shifter When the first light component of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal and the phase difference are 45 degrees when the phase difference is set to 0 in synchronization with the change in the difference And a control unit (control unit 17) for acquiring an interference signal of a second light component between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal in time series.

上記課題を解決するため、請求項2に記載の発明は、前記第1終端部または前記第2終端部のいずれかまたは双方の終端部の反射率が可変であり、前記制御部が、前記光分岐結合部に入射される前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との光強度の差分を、前記第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号との波形における直流成分の電圧値により検出し、当該電圧値が予め設定した閾値を超える場合、反射率が可変な前記終端部の反射率を、前記電圧値が前記閾値以下となるように制御することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 2 is characterized in that the reflectance of either one or both of the first termination unit and the second termination unit is variable, and the control unit is configured to transmit the light. The difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the branch coupling unit is obtained by calculating the difference between the interference signal of the first light component and the interference signal of the second light component. When the voltage value of the direct current component in the waveform is detected and the voltage value exceeds a preset threshold value, the reflectivity of the terminal portion having variable reflectivity is controlled so that the voltage value is equal to or less than the threshold value. It is characterized by.

上記課題を解決するため、請求項3に記載の発明は、前記第1分岐経路または第2分岐経路のいずれかまたは双方に光強度調整部が介挿されており、前記制御部が、前記光分岐結合部に入射される前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との光強度の差分を、前記第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号との波形の電圧値により検出し、当該電圧値が予め設定した閾値を超える場合、前記光強度調整部により、前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号とにおける反射率の強度の差分である前記電圧値を、前記閾値以下となるよう制御することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 is characterized in that a light intensity adjusting unit is inserted in either or both of the first branch path and the second branch path, and the control unit is configured to transmit the light. The difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the branch coupling unit is obtained by calculating the difference between the interference signal of the first light component and the interference signal of the second light component. When the voltage value of the waveform is detected and the voltage value exceeds a preset threshold value, the light intensity adjustment unit causes the intensity of the reflectance in the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal to be reflected. The voltage value, which is the difference between the two, is controlled to be equal to or less than the threshold value.

上記課題を解決するため、請求項4に記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、前記第1分岐経路と前記第2分岐経路との光路長差を調節する光遅延部をさらに有することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 4 is provided in any one of the first branch path and the second branch path, and the optical path length between the first branch path and the second branch path. The optical delay unit further adjusts the difference.

上記課題を解決するため、請求項5に記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に前記光遅延部が設けられ、前記光位相シフタが他方に設けられることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 5, the optical delay unit is provided in one of the first branch path and the second branch path, and the optical phase shifter is provided in the other. It is characterized by.

上記課題を解決するため、請求項6に記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に、前記光遅延部及び光位相シフタが一体化して設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, in the invention described in claim 6, the optical delay unit and the optical phase shifter are integrally provided in one of the first branch path and the second branch path. It is characterized by.

上記課題を解決するため、請求項7に記載の発明は、前記制御部が、前記第1光成分の前記干渉信号を受信する第1受信部と、前記第2光成分の前記干渉信号を受信する第2受信部とを有していることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 7 is characterized in that the control unit receives the interference signal of the first optical component and the interference signal of the second optical component. And a second receiving unit.

上記課題を解決するため、請求項8に記載の発明は、前記制御部が、測定範囲における測定周波数の掃引毎に、測定単位として前記干渉信号毎に前記第1光成分及び前記第2光成分をデータ対として時系列に取得することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の波長分散測定装置。   In order to solve the above-mentioned problem, according to an eighth aspect of the present invention, in the control unit, the first optical component and the second optical component are measured for each interference signal as a measurement unit for each measurement frequency sweep in the measurement range. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the data is acquired in time series as a data pair.

上記課題を解決するため、請求項9に記載の発明は、前記干渉信号毎に前記データ対を構成する前記第1光成分及び前記第2光成分において、先に測定される光成分の位相の変化を行う時間を、後に測定される偏光成分へ位相の変化を行う時間に対して短く設定することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 9 is directed to the phase of the optical component measured earlier in the first optical component and the second optical component constituting the data pair for each interference signal. The time for performing the change is set shorter than the time for performing the phase change to the polarization component to be measured later.

上記課題を解決するため、請求項10に記載の発明は、前記制御部が、前記測定範囲における測定周波数の掃引において、一回の掃引において、前記第1光成分または前記第2光成分のいずれか一方のみの前記干渉信号を取得する処理を、前記第1光成分及び前記第2光成分に対して交互に繰り返して行うことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 10 is characterized in that the control unit performs either one of the first light component and the second light component in a single sweep in the measurement frequency sweep in the measurement range. The process of acquiring only one of the interference signals is alternately and repeatedly performed on the first light component and the second light component.

上記課題を解決するため、請求項11に記載の発明は、前記測定結合用経路を偏波保持特性を有する光ファイバで構成し、前記測定結合用経路の後段に、前記合波被測定光信号の偏光方向を制御する偏波コントローラを挿入し、当該偏波コントローラと前記光周波数掃引部との間を偏波保持特性を有する光ファイバにより接続していることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 11 is configured such that the measurement coupling path is configured by an optical fiber having polarization maintaining characteristics, and the combined optical signal to be measured is provided in the subsequent stage of the measurement coupling path. A polarization controller for controlling the polarization direction of the light is inserted, and the polarization controller and the optical frequency sweep unit are connected by an optical fiber having polarization maintaining characteristics.

上記課題を解決するため、請求項12に記載の発明は、前記請求項1から請求項11のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、前記測定対象である光伝送路の波長分散を評価する部分に分岐部を設け、偏波制御部が該分岐部より得られる被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 12 is a chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 11. A branching portion is provided in a portion for evaluating the chromatic dispersion of the optical transmission line to be measured, and the polarization controller controls the polarization of the optical signal to be measured obtained from the branching portion to a linearly polarized wave, and the wavelength Aligned with the polarization axis propagating in the dispersion measuring apparatus, the measured optical signal is incident on the chromatic dispersion measuring apparatus via the incident path, and the measured signal is obtained from the interference signals of the first light component and the second light component. A change amount of a spectral phase of the optical signal is obtained, and chromatic dispersion in the measurement object is evaluated.

上記課題を解決するため、請求項13に記載の発明は、前記請求項1から請求項11のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号からスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 13 is a chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 11. The optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target to be evaluated for chromatic dispersion, and the polarization of the optical signal to be measured emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized. Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, the measured optical signal is incident on the chromatic dispersion measuring device via the incident path, and the interference signal of the first light component and the second light component is input. From this, a change in spectral phase is obtained, and chromatic dispersion in the measurement object is evaluated.

この発明によれば、空間光学系を使用せず、偏波保持特性を有する光ファイバの第1分岐経路及び第2分岐経路によって、波長分散測定装置の干渉計を構成しているため、従来例のように、光ファイバと空間光学系との間における光の入出力による光損失が発生せず、被測定光信号の光の強度を低下させることが無くなる。
また、この発明によれば、偏波保持特性を有する光ファイバによって、被測定光信号の偏波を保持させた状態で装置内を伝搬させ、干渉計を構成する第1分岐経路及び第2分岐経路において、第1分岐経路に伝搬される第1被測定光信号対し、第2分岐経路に伝搬される第2被測定光信号の位相差を時系列に0度と90度に切り替えることにより、安定した同一の偏波状態の第1及び第2被測定光信号から第1光成分(cos成分)及びこの第1光成分に対して90°異なる位相の前記第2光成分(sin成分)の各々の干渉要素を抽出することができ、従来に比較して光パルスの波長分散の測定を、高精度かつ高感度に行うことができる。
According to this invention, since the interferometer of the chromatic dispersion measuring device is configured by the first branch path and the second branch path of the optical fiber having the polarization maintaining characteristic without using the spatial optical system, the conventional example As described above, light loss due to input / output of light between the optical fiber and the spatial optical system does not occur, and the light intensity of the optical signal to be measured is not reduced.
Further, according to the present invention, the first branch path and the second branch constituting the interferometer are propagated through the apparatus while maintaining the polarization of the optical signal to be measured by the optical fiber having the polarization maintaining characteristic. By switching the phase difference of the second measured optical signal propagated to the second branch path to 0 degree and 90 degrees in time series for the first measured optical signal propagated to the first branched path in the path, The first optical component (cos component) from the first and second optical signals to be measured in the same polarization state which are stable, and the second optical component (sin component) having a phase different by 90 ° from the first optical component. Each interference element can be extracted, and the chromatic dispersion of the optical pulse can be measured with higher accuracy and higher sensitivity than in the past.

また、この発明によれば、空間光学系を用いていないため、装置の構成が簡易となり、かつ空間光学系において必要とされていた部品を配置する必要性がなく、装置を小型化することが可能となる。
また、この発明によれば、干渉計の光路において、被測定光信号が往路と復路との2回、周波数シフトの処理が行われるため、従来の周波数シフタを用いて、片方向にて与える周波数シフトの倍の周波数シフトを容易に与えることができ、周波数シフトさせた被測定光信号と、周波数シフトさせていない被測定光信号との周波数軸における分離特性を高めることにより、周波数分解能を容易に向上させることができる。
In addition, according to the present invention, since the spatial optical system is not used, the configuration of the apparatus is simplified, and there is no need to arrange parts required in the spatial optical system, and the apparatus can be downsized. It becomes possible.
Further, according to the present invention, in the optical path of the interferometer, the optical signal to be measured is subjected to frequency shift processing twice in the forward path and the return path, so that the frequency given in one direction using the conventional frequency shifter A frequency shift that is double the shift can be easily provided, and the frequency resolution can be easily improved by enhancing the separation characteristic on the frequency axis between the optical signal to be measured that has been frequency-shifted and the optical signal that has not been frequency-shifted. Can be improved.

光パルスからスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement of variation | change_quantity (DELTA) phi ((nu)) of a spectral phase from an optical pulse. 周波数シフトしていない第1被測定光信号と、周波数シフトさせた第2被測定光信号との波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the 1st measured optical signal which is not frequency-shifted, and the 2nd measured optical signal which was frequency-shifted. 第1の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the chromatic dispersion measuring apparatus by 1st Embodiment. 光循環部2の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the optical circulation part. 光分岐結合部4の他の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration example of the optical branching and coupling unit 4. 第1の実施形態における、光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。In the first embodiment, the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding thereto, and the sampling of the electrical signal from the light detection unit 16 in the control unit 17 It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement. 第2の実施形態における、光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。In the second embodiment, the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the sampling of the electrical signal from the light detection unit 16 in the control unit 17 It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement. 第4の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the chromatic dispersion measuring apparatus by 4th Embodiment. 第5の実施形態における光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。The frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14 in the fifth embodiment, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the operation of the electrical signal sampling from the light detection unit 16 in the control unit 17 It is a wave form diagram which shows the timing of. 第6の実施形態による光周波数掃引部84の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical frequency sweep part 84 by 6th Embodiment. 本発明の波長分散測定装置を用いて、光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method which measures the dispersion parameter of the optical pulse which propagates an optical fiber transmission line using the chromatic dispersion measuring apparatus of this invention. 本発明の波長分散測定装置を用いて、光部品を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method which measures the dispersion parameter of the optical pulse which propagates an optical component using the wavelength dispersion measuring apparatus of this invention.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は、例えば東京−大阪間の幹線光ファイバ伝送路、都市部でのメトロ光ファイバネットワーク網等、波長多重伝送を併用する光ネットワーク等の光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスの波長分散特性を評価するための波長分散測定装置及び当該波長分散測定装置を用いた波長分散測定方法に本発明を適用した場合の実施形態である。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, for example, a main optical fiber transmission line between Tokyo and Osaka, a metro optical fiber network in an urban area, etc., and an optical pulse propagating through an optical fiber transmission line such as an optical network using wavelength division multiplexing transmission. It is an embodiment when the present invention is applied to a chromatic dispersion measuring apparatus for evaluating chromatic dispersion characteristics and a chromatic dispersion measuring method using the chromatic dispersion measuring apparatus.

[波長分散]
先ず、本実施形態における波長分散測定装置にて測定する波長分散について説明する。
[Chromatic dispersion]
First, chromatic dispersion measured by the chromatic dispersion measuring apparatus in the present embodiment will be described.

本実施形態では、上述したように光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスのスペクトル位相を測定し、光ファイバ伝送路にて生じる波長分散の特性評価を行う。特に、本実施形態は10GBit/s〜40GBit/s程度の高速光通信システムにおいて使用する光ファイバ伝送路の波長分散の特性評価を行う場合に好適な実施形態について説明する。   In this embodiment, as described above, the spectral phase of an optical pulse propagating through an optical fiber transmission line is measured, and the characteristics of chromatic dispersion generated in the optical fiber transmission line are evaluated. In particular, this embodiment will be described with reference to an embodiment suitable for evaluating the chromatic dispersion characteristics of an optical fiber transmission line used in a high-speed optical communication system of about 10 GBit / s to 40 GBit / s.

光ファイバ伝送路の波長分散を評価するには、周波数−波数の関係、すなわち分散関係が重要となる。この関係より光が光ファイバ伝送路を伝搬する際の速度が求まる。この速度は、光パルスの重心が移動するスピードを指し”群速度”と呼ばれる。群速度の波長(周波数)依存性が波長分散をあらわす。   In order to evaluate the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line, the frequency-wave number relationship, that is, the dispersion relationship is important. From this relationship, the speed at which light propagates through the optical fiber transmission line can be obtained. This speed refers to the speed at which the center of gravity of the light pulse moves, and is called “group speed”. The wavelength dependence of the group velocity represents chromatic dispersion.

この群速度は、周波数−波数特性曲線の傾き(微分係数)として与えられ、真空や空気中では、周波数−波数特性は直線となり、群速度は周波数によらず一定であるが、ガラス・半導体・金属などの物質中では周波数−波数特性は直線にならず、群速度は周波数に応じて変化する。光パルスが伝搬する光ファイバ伝送路は、主としてガラスで形成されているので、ガラスの特性に応じた波長分散が生じると共に、コア及びクラッドの形状と寸法に応じた波長分散を生じ、光パルスの周波数(波長と言い換えてよい)に応じて群速度は変化することとなる。   This group velocity is given as the slope (derivative coefficient) of the frequency-wavenumber characteristic curve. In vacuum and air, the frequency-wavenumber characteristic is a straight line, and the group velocity is constant regardless of the frequency. In a substance such as a metal, the frequency-wave number characteristic is not a straight line, and the group velocity changes according to the frequency. Since the optical fiber transmission line through which the optical pulse propagates is mainly made of glass, chromatic dispersion occurs according to the characteristics of the glass, and chromatic dispersion occurs according to the shape and dimensions of the core and cladding. The group velocity will change according to the frequency (which may be referred to as wavelength).

ここで、光パルスは単一の波長だけでなく、さまざまな波長成分を含んでいるので、群速度が波長に依存すると光ファイバ伝送路中を伝搬するにつれて光パルスの幅が拡がってしまい、光パルスの波形が歪み、前後の光パルスで信号が重なりクロストークを生じ、エラーが発生してしまう。   Here, since the optical pulse includes not only a single wavelength but also various wavelength components, if the group velocity depends on the wavelength, the width of the optical pulse increases as it propagates in the optical fiber transmission line, and the optical pulse The waveform of the pulse is distorted, and the signals are overlapped by the front and rear optical pulses to cause crosstalk, resulting in an error.

波長分散は、伝搬する光ファイバなどの媒質の長さに比例して増大するため、光ネットワークが普及し、光ファイバや光部品で構成された経路の長さが増加するに従い、光パルスの歪みが大きく広がることになり、深刻な問題となる。
そのため、波長分散を補償することが、光ネットワークを構築して運用する際に重要な課題となる。この波長分散を補償するためには、この波長分散の程度を評価することが必要である。
Since chromatic dispersion increases in proportion to the length of a propagating optical fiber or other medium, the optical network becomes more widespread, and optical pulse distortion increases as the length of the path composed of optical fibers and optical components increases. Becomes a serious problem.
Therefore, compensating for chromatic dispersion is an important issue when constructing and operating an optical network. In order to compensate for the chromatic dispersion, it is necessary to evaluate the degree of the chromatic dispersion.

この光ファイバ伝送路の波長分散の特性である分散パラメータ(dispersion parameter)Dは、以下に示す式(1)により表される。分散パラメータの単位は、例えばps/nm/kmである。この式(1)において、Δτは群遅延時間差、Lは光が伝搬する距離、Δλは波長差である。 A dispersion parameter D, which is a chromatic dispersion characteristic of the optical fiber transmission line, is expressed by the following equation (1). The unit of the dispersion parameter is, for example, ps / nm / km. In this equation (1), Δτ g is a group delay time difference, L is a distance through which light propagates, and Δλ is a wavelength difference.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

本実施形態においては、分散パラメータDは、例えば光ファイバ伝送路や光部品の長さである。光が伝搬する距離Lは既知であるため、波長差に対する群遅延時間差が求まれば、分散パラメータDを算出することができる。
上記波長差は、周波数差Δνにより、以下の式(2)として表される。式(2)において、νは周波数であり、cは光の速度である。
In the present embodiment, the dispersion parameter D is, for example, the length of an optical fiber transmission line or an optical component. Since the distance L through which light propagates is known, the dispersion parameter D can be calculated if the group delay time difference with respect to the wavelength difference is obtained.
The wavelength difference is expressed as the following equation (2) by the frequency difference Δν. In equation (2), ν is the frequency and c is the speed of light.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

式(2)を式(1)に代入することにより、以下に示す式(3)を得る。   By substituting equation (2) into equation (1), equation (3) shown below is obtained.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

ところで、光の周波数は非常に高く、電気的測定により光の電界の振動を測定することは、例えば、波長1500nmの光の周波数は200THz(テラヘルツ)に相当し、現状の技術では不可能である。そこで、光の位相を測定する手段として、干渉計が用いられる。
この干渉計では、入射光はビームスプリッタで2方向に分割され、各々の光は独立の経路を通過した後、再び一つに結合される。分割された光が各々の経路を伝搬することによる位相差を、結合後の干渉光の強度として測定することができる。
By the way, the frequency of light is very high, and it is impossible to measure the vibration of the electric field of light by electrical measurement, for example, the frequency of light with a wavelength of 1500 nm is 200 THz (terahertz). . Therefore, an interferometer is used as means for measuring the phase of light.
In this interferometer, incident light is split in two directions by a beam splitter, and each light passes through an independent path and is then combined again. The phase difference due to the divided light propagating through each path can be measured as the intensity of the interference light after the combination.

従って、本実施形態では、光ファイバ伝送路を伝搬している光パルス自身の一部を取り出して、当該取り出した光パルスの一部を周波数シフタ(AOFS:acousto-optic frequency shifter)でΔνだけ周波数シフトさせた光パルスを用いて、元の光パルスと干渉させて得られた干渉フリンジを強度および位相に極座標変換することにより、元の光パルスの位相の周波数微分を求めることができ、群遅延時間を測定することができる。 Therefore, in the present embodiment, a part of the optical pulse itself propagating through the optical fiber transmission line is extracted, and a part of the extracted optical pulse is Δν 0 by a frequency shifter (AOFS: acousto-optic frequency shifter). Using the optical pulse shifted in frequency, the interference fringe obtained by interfering with the original optical pulse is polar-coordinated into intensity and phase, so that the frequency derivative of the phase of the original optical pulse can be obtained. Delay time can be measured.

以下、図を用いてより具体的に説明する。
図1(A)は、光ファイバ伝送路を伝搬している光パルスの波形を示す図であり、横軸を時間t、縦軸を信号強度Iで表した光パルスの時間波形である。同図に示す例では、光パルスは25ps(40Gbit/s)毎にON、OFFを繰り返すような光パルスであるものとする。光ファイバ伝送路や光部品を伝搬後のスペクトル位相をφ(ν)とし、Δνの周波数差に対するスペクトル位相の変化分がΔφ(ν)であるとすると、群遅延時間差Δτは以下の式(4)で表される。ここで、スペクトル位相は、一般に光パルスチャープ(pulse chirp)と呼ばれ、周波数の関数として位相がどのように変化していくかを記述するものであり、ここでは光ファイバ伝送路によって生じた位相変化を示すものである。
Hereinafter, it demonstrates more concretely using figures.
FIG. 1A is a diagram showing the waveform of an optical pulse propagating through an optical fiber transmission line, and is a time waveform of an optical pulse with the horizontal axis representing time t and the vertical axis representing signal intensity I. In the example shown in the figure, it is assumed that the optical pulse repeats ON and OFF every 25 ps (40 Gbit / s). Assuming that the spectral phase after propagation through the optical fiber transmission line or optical component is φ (ν), and the change in spectral phase with respect to the frequency difference of Δν is Δφ (ν), the group delay time difference Δτ g is expressed by the following equation ( 4). Here, the spectral phase is generally called optical pulse chirp, and describes how the phase changes as a function of frequency. Here, the phase generated by the optical fiber transmission line is described. It shows a change.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

式(4)を式(3)に代入することにより、以下に示す式(5)で表す関係式が導かれる。   By substituting Equation (4) into Equation (3), a relational expression represented by Equation (5) shown below is derived.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

この式(5)式により、光ファイバ伝送路や光部品中を伝搬した光パルスに対して、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分を求めることにより、光ファイバ伝送路や光部品における分散パラメータDが求まり、波長分散を評価することができる。分散スロープなどの高次の波長分散は分散パラメータの周波数依存性として表われるため、全ての次数の波長分散が式(5)により評価できる。   The dispersion parameter D in the optical fiber transmission line or the optical component is obtained by calculating the change in the spectral phase with respect to the frequency difference Δν with respect to the optical pulse propagated in the optical fiber transmission line or the optical component by the equation (5). Thus, chromatic dispersion can be evaluated. Since higher-order chromatic dispersion such as dispersion slope is expressed as the frequency dependence of the dispersion parameter, chromatic dispersion of all orders can be evaluated by equation (5).

また、図1(B)に光パルスの位相の周波数νの依存特性を示す。測定対象である光ファイバ伝送路の光パルスは二次の分散を有しており、さらに同図に示す如く上に凸形状を有する放物線で示されるように位相が変化する。周波数をΔνだけ微小シフトさせた場合には図中の点線で示すように、このシフトによりスペクトル位相もΔφだけ変化する。このスペクトル位相の変化分Δφの値は、周波数シフトしていない元の光パルス(図中実線)を微分した値と等価となる。従って、スペクトル位相の変化分Δφを周波数のシフト量Δνで除算することにより、式(4)で示すように群遅延時間差Δτを求めることができる。 FIG. 1B shows the dependence characteristic of the phase ν of the optical pulse on the frequency ν. The optical pulse of the optical fiber transmission line to be measured has a second-order dispersion, and the phase changes as shown by a parabola having an upward convex shape as shown in FIG. When the frequency is slightly shifted by Δν 0, the spectral phase also changes by Δφ due to this shift, as shown by the dotted line in the figure. The value of the change Δφ in the spectral phase is equivalent to a value obtained by differentiating the original optical pulse (solid line in the figure) that has not been frequency shifted. Therefore, the group delay time difference Δτ g can be obtained by dividing the spectral phase change Δφ by the frequency shift amount Δν 0 as shown in the equation (4).

[スペクトルシアリング干渉計]
スペクトルシアリング干渉計においては、干渉計が備える2本の分岐経路により、入力される光パルスを、偏光方向を同一に保持させて2つに分岐し、いずれか一方の分岐経路を伝搬する光パルスに対して周波数シフトを与える。
図1(C)に光パルスの強度スペクトル波形を示す。同図は電界Rに対する周波数νの依存特性を示すものであり、実線で示す如く、周波数シフトしていない元の光パルスは中心周波数νで電界Rが最大(ピーク)となるスペクトルを有することがわかる。一方、周波数をΔνだけ微小シフトさせた場合(点線で図示)には、強度スペクトルのピークはシフトするが、波形は変化しないことがわかる。つまり、周波数を微小シフトさせても電界Rの値は変化がないため、絶対値で示される元の光パルスのパワースペクトルを、周波数をΔνだけ微小シフトさせた光パルスのパワースペクトルにより近似することができる。
[Spectral shearing interferometer]
In a spectrum shearing interferometer, an input optical pulse is split into two by maintaining the same polarization direction by two branch paths provided in the interferometer, and propagates through one of the branch paths. Is given a frequency shift.
FIG. 1C shows an intensity spectrum waveform of an optical pulse. This figure shows the dependence of the frequency ν on the electric field R. As shown by the solid line, the original optical pulse that has not been frequency shifted has a spectrum in which the electric field R is maximum (peak) at the center frequency ν 0. I understand. On the other hand, when the frequency is slightly shifted by Δν 0 (illustrated by a dotted line), the peak of the intensity spectrum is shifted, but the waveform does not change. That is, since the value of the electric field R does not change even if the frequency is slightly shifted, the power spectrum of the original optical pulse indicated by the absolute value is approximated by the power spectrum of the optical pulse whose frequency is slightly shifted by Δν 0. be able to.

このため、この周波数シフトにより生じる干渉フリンジのスペクトルを取得し、図1(B)に示される周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を、すなわち光パルスを微分した値と等価な値として測定することができる。その結果、得られたスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を式(5)に代入することにより分散パラメータを算出し、波長分散を評価することができる。このスペクトルシアリング干渉計の詳細については、参考文献(OPTICS LETTERS Vol.19, No.4, pp.287-289, February 15, 1994,"Analysis of ultrashort pulse-shape measurement using linear interferferometers"), Victor Wong and Ian Walmsley)に示されている。
以下、上記参考文献に示される構成に加えて、直交二成分を検出することにより、一義的な位相の測定を含めた本実施形態によるスペクトルシアリング干渉計による波長分散の評価の基礎原理について説明する。
For this reason, the spectrum of the interference fringe caused by this frequency shift is acquired, and the change Δφ (ν) of the spectral phase with respect to the frequency difference Δν shown in FIG. 1B, that is, a value equivalent to the value obtained by differentiating the optical pulse. Can be measured as As a result, the dispersion parameter can be calculated by substituting the obtained spectral phase change Δφ (ν) into the equation (5) to evaluate the chromatic dispersion. For more information on this spectral shearing interferometer, see OPTICS LETTERS Vol.19, No.4, pp.287-289, February 15, 1994, "Analysis of ultrashort pulse-shape measurement using linear interferferometers", Victor Wong. and Ian Walmsley).
Hereinafter, in addition to the configuration shown in the above-mentioned reference, the basic principle of chromatic dispersion evaluation by the spectrum shearing interferometer according to the present embodiment including unambiguous phase measurement by detecting orthogonal two components will be described. .

波長分散を評価する対象となる光ファイバ伝送路や光部品を伝搬した光パルスを被測定光信号として、この被測定光信号を光分岐部により、偏光方向を同一に保持させた状態で2つの分岐経路に分離する。これら2つの分岐経路の一方に伝搬する被測定光信号をπ/2位相シフトさせ、2つの分岐経路、例えば第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号と第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号とを合波するよう干渉計を構成する。ここで、本実施形態においては、後に詳述するように、反射型のスペクトルシアリング干渉計の構成を対象としている。干渉計の終端部が測定光を反射させることにより、干渉を発生させる経路を往復させる構成となっている。このため、一方向の場合に対し、測定光が同一の経路を2回伝搬することになる。すなわち、第1被測定光信号は第1分岐経路を往路で終端部方向に伝搬し、終端部にて反射して復路で第1分岐経路を第1被測定反射光信号として伝搬することで2度伝搬する。同様に、第2被測定光信号は第2分岐経路を往路で終端部方向に伝搬し、終端部にて反射して復路で第2分岐経路を第2被測定反射光信号として伝搬することで2度伝搬する。したがって、第1被測定光信号または第2被測定光信号のいずれか一方に加わるπ/2位相シフトは、往路及び復路のそれぞれにおいてπ/4ずつ与えられ、往復でπ/2となるように与えられる構成となっている。これにより、片方向にて0度及び45度に位相を変更するため、一度に0度から90度に変化させるのに対し、位相を変更させるための印加電圧を約半分に低下させることができ、省電力を実現することができる。
第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号の電界の時間波形を以下の式(6)により表す。この式(6)において、tは時間であり、νは被測定光信号の中心周波数である。
An optical pulse that has propagated through an optical fiber transmission line or an optical component to be evaluated for chromatic dispersion is used as an optical signal to be measured. Separate into branch paths. The optical signal under measurement propagating to one of these two branch paths is phase-shifted by π / 2, and the first optical signal to be measured propagating through two branch paths, for example, the first branch path and the second optical path propagating through the second branch path. The interferometer is configured to multiplex the two optical signals to be measured. Here, in the present embodiment, as described in detail later, the configuration of a reflection type spectrum shearing interferometer is targeted. The terminal part of the interferometer is configured to reciprocate a path that causes interference by reflecting the measurement light. For this reason, the measurement light propagates twice in the same path in the case of one direction. That is, the first measured optical signal propagates in the first branch path in the forward direction toward the terminal portion, is reflected at the terminal portion, and propagates in the return path through the first branch path as the first measured reflected light signal. Propagate. Similarly, the second optical signal to be measured propagates along the second branch path in the direction of the terminal part on the forward path, reflects off the terminal part, and propagates along the second branch path on the return path as the second optical signal to be measured. Propagate twice. Accordingly, the π / 2 phase shift applied to either the first measured optical signal or the second measured optical signal is given by π / 4 in each of the forward path and the backward path, and becomes π / 2 in the round trip. It is a given configuration. As a result, the phase is changed to 0 degree and 45 degrees in one direction, so that the applied voltage for changing the phase can be reduced to about half compared to 0 degree to 90 degrees at a time. Power saving can be realized.
The time waveform of the electric field of the first optical signal to be measured propagating through the first branch path is expressed by the following equation (6). In this formula (6), t is time and ν 0 is the center frequency of the optical signal to be measured.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

この式(6)においては、直交二成分を表す第1被測定光信号の時間波形が示され、上段の行が直交二成分の一方の成分であるcos成分、下側の行が直交二成分の他方の成分であるsin成分を示している。また、|E cos(t)|、|E sin(t)|の各々は電界の包絡線の絶対値を表している。ここで、第1被測定光信号における第1光成分であるcos成分とcos成分に対して位相がπ/2異なる第2の光成分であるsin成分とは偏光方向が同一である。
Ψは時間領域表記での位相であり、波長分散に関係する項を含んでいる。また、式(6)において、信号変調フォーマットに依存する位相成分は省略している。
スペクトル干渉計においては、式(6)の電界の時間波形を分光して、すなわちフーリエ変換を行って、中心周波数νを原点としたスペクトルに変換し、以下の式(7)を得る。
In this equation (6), the time waveform of the first optical signal to be measured representing the orthogonal two components is shown, the upper row is the cos component which is one of the orthogonal two components, and the lower row is the orthogonal two components. The sin component which is the other component of is shown. Each of | E 1 cos (t) | and | E 1 sin (t) | represents the absolute value of the envelope of the electric field. Here, the cos component, which is the first optical component in the first optical signal to be measured, and the sin component, which is the second optical component having a phase different by π / 2 with respect to the cos component, have the same polarization direction.
Ψ is a phase in time domain notation and includes a term related to chromatic dispersion. In the equation (6), the phase component depending on the signal modulation format is omitted.
In the spectrum interferometer, the time waveform of the electric field of Expression (6) is dispersed, that is, Fourier transformed, and converted to a spectrum with the center frequency ν 0 as the origin, and the following Expression (7) is obtained.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

次に、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号には、中心周波数νに対してΔνの周波数シフトを与える。この周波数シフトΔνは微少であり、ν≫Δνの関係にある。ここで、本実施形態においては、上述したように、反射型のスペクトルシアリング干渉計の構成であるため、第2被測定光信号は第2分岐経路を往復して伝搬することになる。そのため、本実施形態は、第2被測定光信号には周波数シフトΔνを与えるが、位相シフトと同様に、往路及び復路のそれぞれの片方向の伝搬において周波数シフトΔν/2ずつ与え、往復でΔνを第2被測定光信号に与える構成となっている。この反射型のスペクトルシアリング干渉計を用いることにより、一方向の伝搬のみで干渉信号を生成する透過型のスペクトルシアリング干渉計に対して、周波数シフト量を容易に倍とすることができる。 Next, a frequency shift of Δν 0 is given to the second measured optical signal propagating through the second branch path with respect to the center frequency ν 0 . This frequency shift Δν 0 is very small, there is the relationship of ν 0 »Δν 0. Here, in the present embodiment, as described above, since the configuration is a reflection type spectrum shearing interferometer, the second optical signal to be measured propagates back and forth along the second branch path. Therefore, the present embodiment, the second optical signal to be measured gives the frequency shift .DELTA..nu 0 but, like the phase shift, given by the frequency shift .DELTA..nu 0/2 in the forward and backward propagation of the respective one-way, round-trip Thus, Δν 0 is given to the second optical signal to be measured. By using this reflection type spectrum shearing interferometer, the amount of frequency shift can be easily doubled as compared with a transmission type spectrum shearing interferometer that generates an interference signal only by propagation in one direction.

図2は周波数シフトしていない第1被測定光信号と、周波数シフトさせた第2被測定光信号との信号強度を示す波形図であり、横軸が周波数を示し、縦軸が光信号の強度を示している。周波数シフトが200MHzの図2(a)に対し、図2(b)は周波数シフト量が倍の400MHzとなっている。図2(a)の場合、周波数シフトを与えた光信号と周波数シフトを与えない光信号との裾(テイル)が重なることで干渉を起こす部分(Q)がある。このため、図1(b)における周波数シフトを与えた光信号と周波数シフトを与えない光信号と分離が不十分となり、スペクトル位相Δφを正確に測定できない場合がある。一方、周波数シフト量が増加することにより、例えば図2(b)に示すように周波数シフト量が倍となれば、周波数シフトを与えた光信号と周波数シフトを与えない光信号との裾が重なることを抑制することができる。
このとき、単純に位相シフト量を200MHzを400MHzと倍にすることが考えられるが、このような処理を行うと位相シフトして出力される信号強度の効率が低下してしまい、測定される干渉信号の強度が低下し、測定精度が低下することになる。
また、周波数分離の分解能を向上させることが考えられるが、周波数分離の分解能を向上させるためには新たなバンドパスフィルタを生成する必要があるため、容易に行うことはできない。
FIG. 2 is a waveform diagram showing signal intensities of the first optical signal to be measured that has not been frequency-shifted and the second optical signal to be measured that has been frequency-shifted. The horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the optical signal. Indicates strength. In contrast to FIG. 2A in which the frequency shift is 200 MHz, FIG. In the case of FIG. 2 (a), there is a portion (Q) that causes interference due to overlapping of tails of an optical signal that has been given a frequency shift and an optical signal that has not been given a frequency shift. For this reason, separation between the optical signal given the frequency shift and the optical signal not given the frequency shift in FIG. 1B becomes insufficient, and the spectral phase Δφ may not be measured accurately. On the other hand, if the frequency shift amount is doubled by increasing the frequency shift amount, for example, as shown in FIG. 2B, the tails of the optical signal to which the frequency shift is applied and the optical signal to which the frequency shift is not applied overlap. This can be suppressed.
At this time, it is conceivable that the amount of phase shift is simply doubled from 200 MHz to 400 MHz. However, if such processing is performed, the efficiency of the signal intensity that is output after phase shift decreases, and the measured interference The intensity of the signal is lowered, and the measurement accuracy is lowered.
Further, although it is conceivable to improve the resolution of frequency separation, it is necessary to generate a new bandpass filter in order to improve the resolution of frequency separation.

これに対して、本実施形態においては、被測定光を周波数シフトさせる構成を往復させて通過させることにより、容易に、第2被測定光信号の周波数シフトを倍として与えることができるため、第2被測定光信号に対して信号強度の減衰を与えず、信号の分離を行っている。また、第2被測定光信号の周波数シフトが倍となるため、周波数軸上における光信号の分離の特性を向上させ、現在の光周波数挿引部におけるバンドパスフィルタを使用して実質的に周波数分解能を向上させることができる。
上述したように干渉計の光路を往復して伝搬した後において、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号の電界の時間波形は、以下の式(8)により表される。第1被測定光信号に対して、第2被測定光信号におけるcos成分の位相差が0度、sin成分の位相差が90度であることに対応し、sin成分には位相差π/2(90度)が付加されている。ここで、sin成分による干渉成分(干渉フリンジ)のパワースペクトルを得るため、第2被測定光信号に、π/2の位相差を与え、sin成分としている。また、第2被測定光信号における第1光成分であるcos成分とcos成分に対して位相がπ/2異なる第2の光成分であるsin成分とは偏光方向が同一である。
On the other hand, in the present embodiment, the frequency shift of the second measured optical signal can be easily doubled by reciprocating and passing the configuration for frequency shifting the measured light. 2 Signal separation is performed without giving attenuation of signal intensity to the optical signal under measurement. In addition, since the frequency shift of the second optical signal to be measured is doubled, the characteristics of the optical signal separation on the frequency axis are improved, and the bandpass filter in the current optical frequency insertion / extraction unit is used to substantially reduce the frequency. The resolution can be improved.
The time waveform of the electric field of the second optical signal to be measured propagating through the second branch path after propagating back and forth along the optical path of the interferometer as described above is expressed by the following equation (8). Corresponding to the first measured optical signal, the phase difference of the cos component in the second measured optical signal is 0 degree and the phase difference of the sin component is 90 degrees, and the sin component has a phase difference of π / 2. (90 degrees) is added. Here, in order to obtain the power spectrum of the interference component (interference fringe) by the sin component, a phase difference of π / 2 is given to the second optical signal to be measured, and the sin component is used. Further, the cos component, which is the first light component in the second optical signal to be measured, and the sin component, which is the second light component having a phase different by π / 2 with respect to the cos component, have the same polarization direction.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

上記式(8)をフーリエ変換して、中心周波数νを原点としたスペクトルに変換すると、以下の式(9)が得られる。 When the above formula (8) is Fourier transformed into a spectrum with the center frequency ν 0 as the origin, the following formula (9) is obtained.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

上述したように、周波数シフトΔν(往路Δν/2、復路Δν/2であり、往復でΔν)を微少としたことから、式(9)においてはcos成分及びsin成分の各々に対して、以下に示す式(10)の近似式を適用した。 As described above, the frequency shift .DELTA..nu 0 (forward .DELTA..nu 0/2, a backward .DELTA..nu 0/2, reciprocating .DELTA..nu 0 in) because it was a fine, to each of the cos component and the sin component in the formula (9) On the other hand, the approximate expression of the following expression (10) was applied.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号と第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号とが干渉計の光路を往復して伝搬した後に、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号として再び分岐結合部により合波し、合波後の合波被測定光信号を光検出部により検出すると、第1測定光信号と第2被測定光信号との干渉によるパワースペクトルが得られる。   After the first optical signal under measurement propagating through the first branch path and the second optical signal under measurement propagating through the second branch path propagate back and forth along the optical path of the interferometer, 2 When the signal to be measured is combined again by the branching and coupling unit, and the combined optical signal to be measured is detected by the optical detection unit, it is caused by interference between the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured. A power spectrum is obtained.

再結合後のcos成分及びsin成分の干渉成分のパワースペクトルを、それぞれ|Ecos(ν)|、|Esin(ν)|として、式(7)及び式(9)の電界スペクトルにおける偏光方向が同一の第1被測定光信号及び第2被測定光信号の各cos成分、またsin成分同士を重ね合わせて絶対値の自乗を求めることにより、cos成分の干渉成分、sin成分の干渉成分の各々のパワースペクトルが以下の式(11)のように求められる。 The power spectra of the interference components of the cos component and the sin component after recombination are expressed as | E cos (ν) | and | E sin (ν) |, respectively, and the polarization directions in the electric field spectra of the equations (7) and (9) Are obtained by superimposing the cos components of the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured, and the sin components to obtain the square of the absolute value, thereby obtaining the interference component of the cos component and the interference component of the sin component. Each power spectrum is calculated | required like the following formula | equation (11).

Figure 2011179918
Figure 2011179918

上記式(11)において、周波数シフトΔνが式(4)及び式(5)における周波数差Δνに等しいとみなして、以下に示す式(12)のように位相差を表す項が周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)に等しいとした。 In the above equation (11), assuming that the frequency shift Δν 0 is equal to the frequency difference Δν in the equations (4) and (5), the term representing the phase difference as in the following equation (12) is the frequency difference Δν. It is assumed that it is equal to the change Δφ (ν) of the spectral phase with respect to.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

次に、式(11)を変形して、スペクトル位相の変化分Δφ(ν)に対応するcos成分及びsin成分の項が以下の式(13)に示すように得られる。ここで、上記再結合を行う際、第1被測定反射光信号と第2被測定反射光信号との偏光方向が同一であり、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号におけるcos成分とsin成分との偏光方向も同一である。   Next, the equation (11) is modified to obtain the terms of the cos component and the sin component corresponding to the change amount Δφ (ν) of the spectrum phase as shown in the following equation (13). Here, when performing the recombination, the polarization directions of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal are the same, and the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal are the same. The cos component and the sin component also have the same polarization direction.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号におけるcos成分とsin成分との干渉における干渉フリンジ成分は式(13)における|Ecos(ν)|、|Esin(ν)|に含まれている。
また、本実施形態においては、上記式(13)を得るために第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号との再結合を行う際、すでに述べたように第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号のいずれか一方を、他方に対して位相を0度と90度とに交互にシフトさせている。この位相のシフトは、光位相シフタである光位相シフト部に対して、位相のシフト量を制御する電圧である位相シフト電圧を時間的に交互に印加して行う。また、この位相のシフトを干渉計の光路の往復のそれぞれにおいて行った後においても、第1被測定反射光信号と第2披測定反射光信号との偏光方向は同一である。
The interference fringe component in the interference between the cos component and the sin component in the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal is expressed by | E cos (ν) | and | E sin (ν) | include.
In the present embodiment, when recombining the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal to obtain the above equation (13), as described above, the first measured reflected light is used. Either one of the optical signal and the second measured reflected optical signal is alternately shifted in phase from 0 degree to 90 degrees with respect to the other. This phase shift is performed by alternately applying a phase shift voltage, which is a voltage for controlling the amount of phase shift, to the optical phase shift unit that is an optical phase shifter. Even after this phase shift is performed in each of the reciprocations of the optical path of the interferometer, the polarization directions of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal are the same.

この結果、式(8)の被測定光信号におけるcos成分(上段)とsin成分(下段)とを交互に取得する。この光位相シフト部は、本実施形態において、第2分岐経路に設けられ、上述したように、印加される位相シフト電圧により、第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号の位相に対し、往路及び復路において第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号の位相差を0度(cos成分取得)と45度(sin成分取得)との2値にて交互に変化させている。この結果、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号の合波において、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号の位相差が0度と90度と交互に変化するため、cos成分の干渉成分とsin成分の干渉成分とが交互に取得されることになる。そして、交互に取得した一対のcos成分とsin成分との干渉成分のパワースペクトルを、以下の式(14)に代入することにより、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)が、一価関数のtan−1により0から2πの範囲で一義的に求められる。ここで、cos成分とsin成分との一対とは、周波数毎にスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を求める単位である。 As a result, the cos component (upper stage) and the sin component (lower stage) in the optical signal under measurement of Expression (8) are obtained alternately. In this embodiment, the optical phase shift unit is provided in the second branch path, and as described above, the phase shift voltage is applied to the phase of the first optical signal to be measured that propagates through the first branch path. The phase difference of the second optical signal to be measured propagating through the second branch path in the forward path and the return path is alternately changed by two values of 0 degree (cos component acquisition) and 45 degrees (sin component acquisition). As a result, in the multiplexing of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal, the phase difference between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal alternates between 0 degrees and 90 degrees. Therefore, the cos component interference component and the sin component interference component are alternately obtained. Then, by substituting the power spectrum of the interference component of the pair of cos component and sin component obtained alternately into the following equation (14), the change amount Δφ (ν) of the spectrum phase with respect to the frequency difference Δν is It is uniquely determined in the range of 0 to 2π by tan −1 of the valence function. Here, the pair of the cos component and the sin component is a unit for obtaining the change Δφ (ν) of the spectrum phase for each frequency.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

式(14)において、最右辺の式を得るために、第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号(及び第1被測定反射光信号)と、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号(及び第2被測定反射光信号)との各々におけるcos成分及びsin成分のパワーを等しいとし、以下の式(15)を適用した。   In Expression (14), in order to obtain the expression on the rightmost side, the first measured optical signal (and the first measured reflected light signal) propagating through the first branch path and the second measured optical signal propagating through the second branch path. The following formula (15) was applied, assuming that the power of the cos component and the sin component in each of the measurement light signal (and the second measured reflected light signal) are equal.

Figure 2011179918
Figure 2011179918

上記スペクトル位相の変化分Δφ(ν)は、0から2πの範囲において周期的に折りたたまれているため、unwarp処理により展開することで、この位相の折りたたみが解除される。
以上のようにして、スペクトルシアリング干渉計を用いて、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を測定し、式(5)に代入することで分散パラメータDを算出し、光ファイバ伝送路における波長分散の特性の評価を行う。
The spectral phase change Δφ (ν) is periodically folded in the range of 0 to 2π, and is unfolded by unwarp processing to release the phase folding.
As described above, the spectral phase change Δφ (ν) with respect to the frequency difference Δν is measured using the spectrum shearing interferometer, and the dispersion parameter D is calculated by substituting it into the equation (5) to transmit the optical fiber. Evaluation of chromatic dispersion characteristics in the road.

一方、スペクトル干渉計による分散パラメータDの測定では、測定したスペクトル位相φ(ν)を周波数微分して群遅延時間を求めることにより、分散パラメータDを算出することができる。ただし、この周波数微分を行うと、スペクトル位相における測定ノイズも同時に微分されてしまい、測定ノイズを微分した鋭いスパイクノイズが群遅延時間に重畳してしまい、分散パラメータを算出する際の精度を低下させることになる。
このように、スペクトル干渉計においては、分散パラメータを精度良く検出できない欠点がある。このため、本願発明においては、スペクトルシアリング干渉計を用いて、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を測定することにより、高精度に波長分散を評価している。
On the other hand, in the measurement of the dispersion parameter D using a spectrum interferometer, the dispersion parameter D can be calculated by obtaining a group delay time by differentiating the measured spectrum phase φ (ν). However, when this frequency differentiation is performed, the measurement noise in the spectrum phase is also differentiated at the same time, and sharp spike noise obtained by differentiating the measurement noise is superimposed on the group delay time, thereby reducing the accuracy in calculating the dispersion parameter. It will be.
As described above, the spectrum interferometer has a drawback that the dispersion parameter cannot be accurately detected. For this reason, in the present invention, the spectral dispersion is measured with high accuracy by measuring the change Δφ (ν) of the spectral phase with respect to the frequency difference Δν using a spectrum shearing interferometer.

[波長分散測定装置の構成及び機能]
<第1の実施形態>
次に、図3を参照して、本実施形態による波長分散測定装置の構成及び機能を説明する。図3は、本実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
この図3において、波長分散測定装置は、入射経路としての入射光ファイバ1、光循環部2、接続光ファイバ3、光分岐結合部4、第1光分岐経路としての第1光ファイバ5、第2光分岐経路としての第2光ファイバ6、光遅延部7、光位相シフタとしての光位相シフト部8、終端部11、終端部12、出射光導入光ファイバ13、光周波数掃引部14、出射光経路としての出射光ファイバ15、光検出部16、制御部17、位相制御線18、掃引周波数制御線19及び検出制御線20を備える。ここで干渉計における光の伝搬する経路の距離は、光分岐結合部4の入出射端から終端部までと、終端部から入出射端までの往復の光路の距離となる。
[Configuration and function of wavelength dispersion measuring apparatus]
<First Embodiment>
Next, the configuration and function of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 3, the chromatic dispersion measuring apparatus includes an incident optical fiber 1 as an incident path, an optical circulation unit 2, a connecting optical fiber 3, an optical branching and coupling unit 4, a first optical fiber 5 as a first optical branching path, A second optical fiber 6 as an optical branch path, an optical delay unit 7, an optical phase shift unit 8 as an optical phase shifter, a termination unit 11, a termination unit 12, an outgoing light introducing optical fiber 13, an optical frequency sweep unit 14, and an output An outgoing optical fiber 15, a light detection unit 16, a control unit 17, a phase control line 18, a sweep frequency control line 19, and a detection control line 20 are provided as an emission path. Here, the distance of the light propagation path in the interferometer is the distance of the reciprocating optical path from the entrance / exit end to the end portion of the optical branching and coupling unit 4 and from the end portion to the entrance / exit end.

入射光ファイバ1は、一端が波長分散を評価する評価対象である光ファイバ伝送路または光部品から光パルスを入射し、他端が光分岐部2の入射端(第1入射端)に接続されている。ここで、波長分散を評価する評価対象の光ファイバ伝送路または光部品を伝搬した光パルスを、入射光ファイバ1を介して波長分散測定装置に入射し、入射した光パルスを被測定光信号とし、出入射端(第1入出射端)に一端が接続された接続光ファイバ3を介して光循環部2へ出射する(矢印S1)。
また、光循環部2から第1光ファイバ5の第1終端部11まで、また光循環部2から第2光ファイバ6の第2終端部までを被測定光信号が往復して伝搬することになる。ここで、光循環部2から光分岐結合部4を介して終端部(終端部11及び終端部12)へ、被測定光の伝搬する往路の方向を進行方向とし、終端部から光分岐結合部4を介して光循環部2へ戻る復路を反射方向(後退方向)として説明する。このため、光分岐結合部4から終端部11へ進行する第1被測定光信号に対し、終端部11にて反射して光分岐結合部4へ戻る光を第1被測定反射光信号とし、一方、光分岐結合部4から終端部12へ進行する第2被測定光信号に対し、終端部12にて反射して光分岐結合部4へ戻る光を第2被測定反射光信号として説明する。
The incident optical fiber 1 has one end that receives an optical pulse from an optical fiber transmission line or an optical component that is an evaluation target for evaluating chromatic dispersion, and the other end that is connected to the incident end (first incident end) of the optical branching unit 2. ing. Here, an optical pulse propagated through an optical fiber transmission line or an optical component to be evaluated for evaluating chromatic dispersion is incident on the chromatic dispersion measuring device via the incident optical fiber 1, and the incident optical pulse is used as an optical signal to be measured. Then, the light is emitted to the optical circulation unit 2 through the connection optical fiber 3 having one end connected to the light incident / incident end (first light incident / exit end) (arrow S1).
Further, the optical signal under measurement propagates back and forth from the optical circulation unit 2 to the first termination unit 11 of the first optical fiber 5 and from the optical circulation unit 2 to the second termination unit of the second optical fiber 6. Become. Here, the direction of the forward path in which the light to be measured propagates from the optical circulation unit 2 to the termination unit (the termination unit 11 and the termination unit 12) via the optical branching and coupling unit 4 is a traveling direction, and the optical branching and coupling unit from the termination unit to the traveling direction. The return path returning to the optical circulation unit 2 via 4 will be described as the reflection direction (retreat direction). Therefore, with respect to the first measured optical signal traveling from the optical branching and coupling unit 4 to the termination unit 11, the light reflected by the termination unit 11 and returning to the optical branching and coupling unit 4 is defined as the first measured reflected light signal. On the other hand, with respect to the second measured optical signal traveling from the optical branching and coupling unit 4 to the termination unit 12, the light reflected by the termination unit 12 and returning to the optical branching and coupling unit 4 will be described as the second measured reflected light signal. .

光循環部2は、進行方向において、接続光ファイバ3の他端に接続された第1入射端(第1入射端)から、当該接続光ファイバ3を介して被測定光信号が入射されると、この入射された被測定光信号を、第1入出射端(第1入出射端)に一端が接続されている接続光ファイバ3に対して出射する(矢印S2)とともに、反射方向において接続光ファイバ3の上記一端から第1入出射端に入射される合波被測定光信号を、第1出射端(第1出射端)に接続されている出射光導入光ファイバ13に対して出射する(矢印S12)。この光循環部2に用いる光部品としては、例えば、光ファイバサーキュレータがある。   When the optical circulating unit 2 receives a measured optical signal from the first incident end (first incident end) connected to the other end of the connection optical fiber 3 via the connection optical fiber 3 in the traveling direction. The incident optical signal to be measured is emitted to the connection optical fiber 3 having one end connected to the first input / output end (first input / output end) (arrow S2), and connected light in the reflection direction. A combined optical signal to be measured that enters the first input / output end from the one end of the fiber 3 is output to the output light introducing optical fiber 13 connected to the first output end (first output end) ( Arrow S12). As an optical component used for this optical circulation part 2, there exists an optical fiber circulator, for example.

また、図4は、光循環部2の構成例を示す図であり、光サーキュレータ以外の光部品を用いた構成例を示している。図4の光循環部2は、光アイソレータ21及び2×1光カプラ22を有している。この2×1光カプラ22は、第1入射端に対応する入射端から入射される被測定光信号を、第1入出射端としての端子から出射し、第1入出者端としての端子から入射される合波被測定光信号を、第1出射端としての端子から、出射光導入光ファイバ13に対して出射する。また、第1入出射端に対応する端子には、反射光としての合波被測定光信号を、被測定光の光源に対して戻さないように、光アイソレータ21が配置されている。また、サーキュレータは伝搬させる周波数の帯域が狭いため、測定するための帯域が非常に広がっている場合に、図4の構成であれば、光サーキュレータに対して広い帯域をカバーすることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the light circulation unit 2 and illustrates a configuration example using an optical component other than the optical circulator. 4 has an optical isolator 21 and a 2 × 1 optical coupler 22. The 2 × 1 optical coupler 22 emits the measured optical signal incident from the incident end corresponding to the first incident end from the terminal as the first input / output end, and enters from the terminal as the first entrance / exit end. The combined optical signal to be measured is output from the terminal serving as the first output end to the output light introducing optical fiber 13. In addition, an optical isolator 21 is disposed at a terminal corresponding to the first input / output end so as not to return the combined optical signal to be measured as reflected light to the light source of the optical light to be measured. Further, since the circulator has a narrow frequency band for propagation, the configuration shown in FIG. 4 can cover a wide band with respect to the optical circulator when the band for measurement is very wide.

光分岐結合部4は、第1入出射端(第2入出射端)が接続光ファイバ3の他端に接続され、接続光ファイバ3から入射される被測定光信号を2つに分岐し、分岐した一方の光束を第1被測定光信号とし、分岐した他方の光束を第2被測定光信号とする。また、光分岐結合部4は、第1被測定光信号を第2入出射端(第3入出射端)から第1光ファイバ5に対して出射し(矢印S3)、一方、第2被測定光信号を第3入出射端(第4入出射端)から第2光ファイバ6に対して出射する(矢印S4)。ここで、第1被測定光信号は式(6)に示す時間波形であり、式(7)に示す周波数スペクトルを有している。第2被測定光信号は式(8)に示す時間波形であり、式(9)に示す周波数スペクトルを有している。光分岐結合部4は、第2入出射端に光ファイバ5の他端が接続され、第3入出射端に第2光ファイバ6の他端が接続されている。   The optical branching and coupling unit 4 has a first input / output end (second input / output end) connected to the other end of the connection optical fiber 3 and branches the optical signal to be measured incident from the connection optical fiber 3 into two parts, One branched light beam is a first measured light signal, and the other branched light beam is a second measured light signal. Further, the optical branching / coupling unit 4 emits the first optical signal to be measured from the second incident / exit end (third incident / exit end) to the first optical fiber 5 (arrow S3), while the second measured signal is measured. An optical signal is emitted from the third incident / exit end (fourth incident / exit end) to the second optical fiber 6 (arrow S4). Here, the first optical signal to be measured has a time waveform shown in Expression (6) and has a frequency spectrum shown in Expression (7). The second optical signal to be measured has a time waveform shown in Expression (8) and has a frequency spectrum shown in Expression (9). In the optical branching and coupling unit 4, the other end of the optical fiber 5 is connected to the second entrance / exit end, and the other end of the second optical fiber 6 is connected to the third entrance / exit end.

また、光分岐結合部4は、第1被測定光信号と第2被測定光信号とが異なる周波数となるように、第1被測定光信号と第2被測定光信号との間に周波数シフト差を発生させる。例えば、本実施形態において、光分岐結合部4は、第2入出射端から第1光ファイバ5へ出射する第1被測定光信号と、他の出射端第3入出射端から第2光ファイバ6へ出射する第2被測定光信号との間に、キャリア周波数差Δν/2を発生させる。このとき、光分岐結合部4は、第1被測定光信号に対しては周波数シフトを行わず、第2被測定光信号に対してキャリア周波数差Δν/2を与える。このとき、第1被測定光信号と第2被測定光信号とは同一の偏光方向である。 Further, the optical branching and coupling unit 4 shifts the frequency between the first measured optical signal and the second measured optical signal so that the first measured optical signal and the second measured optical signal have different frequencies. Make a difference. For example, in this embodiment, the optical branching and coupling unit 4 includes the first optical signal to be measured that is emitted from the second incident / exit end to the first optical fiber 5 and the second optical fiber from the other incident end / third incident / exit end. between the second measured light signal emitted to 6, to generate a carrier frequency difference .DELTA..nu 0/2. At this time, the light branching and coupling section 4 does not perform the frequency shift relative to the first optical signal to be measured, giving a carrier frequency difference .DELTA..nu 0/2 with respect to the second optical signal to be measured. At this time, the first measured optical signal and the second measured optical signal have the same polarization direction.

光分岐結合部4は、例えば、AOFS(acousto-optic frequency shifter:音響光学型周波数シフタ)を用いている。このAOFSの0次光出力ポートが第1光ファイバ5の一端と接続され、1次光出力ポートが第2光ファイバ6の一端と接続されている。AOFSは、周波数Δν/2の高周波が供給された場合、0次光出力ポートから周波数シフトされない第1被測定光信号を出力し、一方、1次光出力ポートから周波数Δν/2だけ周波数シフトされた第2被測定光信号を出力する。
また、光分岐結合部4は、第1終端部11により反射されて第2入出射端から入射された第1被測定反射光信号(矢印S9)と、第2終端部12から反射された第3入出射端から入射される第2被測定光信号(矢印S10)とを再結合し、再結合により干渉成分を取得するため、第1被測定光信号と第2被測定光信号との偏光方向を同一として出射する(矢印S12)。
第1被測定反射光信号は第1光ファイバ5を介して光分岐結合部4の第2入出射単に入射され、第2被測定反射光信号は第2光ファイバ6を介して光分岐結合部4の第3入出射端に入射される。
The optical branching and coupling unit 4 uses, for example, an AOFS (acousto-optic frequency shifter). The AOFS zero-order light output port is connected to one end of the first optical fiber 5, and the primary light output port is connected to one end of the second optical fiber 6. AOFS, when high frequency of .DELTA..nu 0/2 is supplied, outputs a first measured optical signal from the zero-order light output ports are not frequency-shifted, whereas the frequency .DELTA..nu from the primary light output port 0/2 by the frequency The shifted second optical signal to be measured is output.
Further, the optical branching and coupling unit 4 includes the first measured reflected light signal (arrow S <b> 9) reflected by the first terminal unit 11 and incident from the second input / output end, and the first reflected light signal reflected from the second terminal unit 12. Polarization of the first measured optical signal and the second measured optical signal in order to recombine the second measured optical signal (arrow S10) incident from the 3 entrance / exit ends and acquire the interference component by recombination. The light is emitted with the same direction (arrow S12).
The first measured reflected light signal is simply incident on the second incident / exit of the optical branching / coupling unit 4 via the first optical fiber 5, and the second measured reflected light signal is incident on the optical branching / coupling unit via the second optical fiber 6. 4 is incident on the third entrance / exit end.

また、第1光ファイバ5の経路中には、光遅延部7が介挿されている。この光遅延部7は、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との光路長差を同じにする目的で、他方に対して光路長が短い方の光ファイバに設けられ、光路長差を解消する調整のための遅延を被測定光信号に与えている。
このように、光遅延部7を設けて光路長差を解消することにより、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との間において生ずる光路長の揺らぎを低減することができるため、式(14)におけるスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させることができる。
なお、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との光路長差が測定精度に対して影響を与えない程度であれば、光遅延部7を設ける必要性はない。
An optical delay unit 7 is inserted in the path of the first optical fiber 5. This optical delay unit 7 is provided in an optical fiber having a shorter optical path length than the other for the purpose of making the optical path length difference between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 the same. A delay for adjustment to be eliminated is given to the optical signal under measurement.
Thus, by providing the optical delay unit 7 to eliminate the optical path length difference, fluctuations in the optical path length occurring between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 can be reduced. The measurement accuracy of the change Δφ (ν) in the spectral phase in 14) can be improved.
If the optical path length difference between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 does not affect the measurement accuracy, there is no need to provide the optical delay unit 7.

第1終端部11は、第1光ファイバ5の他端(終端)に設けられた全反射ミラーであり、第1光ファイバ5を伝搬してきた第1被測定光信号(矢印S5)を全反射し、第1被測定反射信号として、伝搬方向を反転させて第1光ファイバ5に対して反射方向に出射する(矢印S7)。   The first termination unit 11 is a total reflection mirror provided at the other end (termination) of the first optical fiber 5, and totally reflects the first optical signal to be measured (arrow S <b> 5) that has propagated through the first optical fiber 5. As a first reflected signal to be measured, the propagation direction is reversed and emitted to the first optical fiber 5 in the reflection direction (arrow S7).

また、第2光ファイバ6の経路中には、光位相シフト部8が介挿されている。この光位相シフト部8は、第2光ファイバ6を伝搬する第2被測定光信号と第2被測定反射光信号の位相を、一定の第1周期において0度と45度とに交互に位相シフトさせる。すなわち、光位相シフト部8は、第1光ファイバ5を伝搬する第1被測定光信号と、第2光ファイバ6を伝搬する第2被測定光信号との間に与える位相差を、一定の第1周期において0度および45度の間で交互に切替え、かつ、第1光ファイバ5を伝搬する第1被測定反射光信号に対し、第2光ファイバ6を伝搬する第2被測定反射光信号との間に与える位相差を、一定の第1周期において0度および45度の間で交互に切替えている。これにより、光分岐結合部4に対し、反射方向において第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号が入射される際、往路で0度及び45度の位相差を与え、復路で0度及び45度の位相差を与えるため、第1被測定反射光信号に対し、往復で与えられる位相差の合計により、第2被測定光反射信号が0度及び90度の間で、位相がシフトされることになる。ここで、光位相シフト部8、第1被測定光信号に対して第2被測定光信号の位相をシフトさせるが、シフト後も第2被測定光信号の偏光方向を、第1被測定光信号と同一として出射する。   An optical phase shift unit 8 is interposed in the path of the second optical fiber 6. The optical phase shift unit 8 alternately shifts the phases of the second measured optical signal and the second measured reflected optical signal propagating through the second optical fiber 6 to 0 degrees and 45 degrees in a fixed first period. Shift. That is, the optical phase shift unit 8 has a constant phase difference given between the first measured optical signal propagating through the first optical fiber 5 and the second measured optical signal propagating through the second optical fiber 6. Second measured reflected light propagating through the second optical fiber 6 with respect to the first measured reflected light signal propagating through the first optical fiber 5 and alternately switching between 0 degree and 45 degrees in the first period The phase difference applied to the signal is alternately switched between 0 degrees and 45 degrees in a constant first period. As a result, when the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal are incident on the optical branching and coupling unit 4 in the reflection direction, a phase difference of 0 degrees and 45 degrees is given in the forward path, and in the return path. Since the phase difference of 0 degree and 45 degree is given, the phase difference between the second measured light reflected signal is between 0 degree and 90 degrees by the sum of the phase differences given in the round trip with respect to the first measured reflected light signal. Will be shifted. Here, the optical phase shift unit 8 shifts the phase of the second measured optical signal with respect to the first measured optical signal, but the polarization direction of the second measured optical signal is changed to the first measured optical signal even after the shift. Output as the same signal.

これにより、光分岐結合部4に反射方向において入射される際、第1光ファイバ5を伝搬する第1被測定反射光信号と第2光ファイバ6を伝搬する第2被測定反射光信号との間の位相差が0度の場合をcos成分検出モード、90度の場合をsin成分検出モードとすることができる。第1被測定反射光信号におけるcos成分及びsin成分が式(6)で示される。また、第2被測定反射光信号を位相差0度としたものをcos成分とし、位相差90度としたものをsin成分とし、それぞれ式(8)の上段と下段とで表している。   As a result, the first measured reflected light signal propagating through the first optical fiber 5 and the second measured reflected light signal propagating through the second optical fiber 6 when entering the optical branching and coupling section 4 in the reflection direction. When the phase difference between them is 0 degree, the cos component detection mode can be set, and when the phase difference is 90 degrees, the sin component detection mode can be set. A cos component and a sin component in the first measured reflected light signal are expressed by Expression (6). Further, the second measured reflected light signal having a phase difference of 0 degree is defined as a cos component, and the signal having a phase difference of 90 degrees is defined as a sin component.

ここで、上述したように、光分岐結合部2から出射される第1被測定光信号と第2被測定光信号との偏光方向は同一であり、かつ第1被測定光信号に対して光位相シフト部8により位相差0度または45度とされた第2被測定光信号との偏光方向も同一であり、また、第1被測定反射光信号に対して光位相シフト部8により位相差0度または45度とされた第2被測定反射光信号との偏光方向も同一である。
したがって、光位相シフト部8で発生する位相差を0度および45度の間で切替えることにより、往復において、第1被測定反射光信号に対して、第2被測定反射光信号の位相差を第1の周期において0度および90度とすることとなり、直交二成分におけるcos成分及びsin成分のいずれを検出するかを選択することができる。
本実施形態においては、第2被測定反射光信号の位相を第1被測定反射光信号の位相に対して0度シフトさせた場合、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号のcos成分の干渉が起こり、第2被測定反射光信号の位相を第1被測定反射光信号の位相に対して90度シフトさせた場合、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号のsin成分の干渉が起こることになる。すなわち光分岐結合部4は、第1被測定反射光信号と第2被測定反射光信号との位相シフト差が0度の場合、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号のcos成分における干渉成分を合波被測定光信号として出力し、位相シフト差が90度の場合、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号のsin成分における干渉成分を合波被測定光信号として出力する。
Here, as described above, the polarization directions of the first measured optical signal and the second measured optical signal emitted from the optical branching and coupling unit 2 are the same, and light is emitted with respect to the first measured optical signal. The polarization direction of the second measured optical signal whose phase difference is 0 degree or 45 degrees by the phase shift unit 8 is also the same, and the optical phase shift unit 8 performs the phase difference with respect to the first measured reflected light signal. The polarization direction of the second measured reflected light signal set to 0 degree or 45 degrees is also the same.
Therefore, by switching the phase difference generated in the optical phase shift unit 8 between 0 degree and 45 degrees, the phase difference of the second measured reflected light signal with respect to the first measured reflected light signal is reciprocated. In the first cycle, 0 degrees and 90 degrees are set, and it is possible to select which of the cos component and the sin component in the orthogonal two components is detected.
In the present embodiment, when the phase of the second measured reflected light signal is shifted by 0 degree with respect to the phase of the first measured reflected light signal, the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal When the phase of the second measured reflected light signal is shifted by 90 degrees with respect to the phase of the first measured reflected light signal, the first measured reflected light signal and the second measured reflected light are interfered. Interference of the sin component of the optical signal occurs. In other words, when the phase shift difference between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal is 0 degree, the optical branching and coupling unit 4 determines the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal. When the interference component in the cos component is output as a combined optical signal to be measured and the phase shift difference is 90 degrees, the interference component in the sine component of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal is combined. Output as measurement optical signal.

この光位相シフト部8には、例えば、電気光学結晶(例えばLiNb0)を用いた位相シフタを用いることができ、印加する位相シフト電圧(後述するV、V45)を変化させることにより、位相のシフト量を0度および45度の間で切替えることができる。
これにより、光位相シフト部8は、第2光ファイバ6を進行方向に伝搬する第2被測定光信号を、第1被測定光信号に対して往路において位相を0度または45度シフトさせ、また第2光ファイバ6を反射方向に伝搬する第2被測定反射光信号を、第1被測定反射光信号に対して復路において位相を0度または45度シフトさせている。この結果、光位相シフト部8は、往復の復路において、光分岐結合部4に入射された時点で、第2被測定反射光信号が、光分岐結合部4から進行方向に出射される第1被測定光信号に対して、第1周期において往復で0度及び90度の間で交互に位相をシフトさせる。ここで、光位相シフト部8は、第1被測定光信号に対して第2被測定光信号の位相を、また第1被測定反射光信号に対して第2被測定反射光信号の位相をシフトさせるが、偏光方向を同一として出射している。
For example, a phase shifter using an electro-optic crystal (for example, LiNb0 3 ) can be used for the optical phase shift unit 8, and by changing applied phase shift voltages (V 0 and V 45 described later), The amount of phase shift can be switched between 0 degrees and 45 degrees.
Thereby, the optical phase shift unit 8 shifts the phase of the second measured optical signal propagating in the traveling direction through the second optical fiber 6 by 0 degree or 45 degrees in the forward path with respect to the first measured optical signal, Further, the phase of the second measured reflected light signal propagating in the reflection direction through the second optical fiber 6 is shifted by 0 degree or 45 degrees in the return path with respect to the first measured reflected light signal. As a result, the optical phase shift unit 8 causes the first measured reflected light signal to be emitted from the optical branching / coupling unit 4 in the traveling direction when it enters the optical branching / coupling unit 4 in the round trip return path. With respect to the optical signal to be measured, the phase is alternately shifted between 0 degree and 90 degrees in the first cycle. Here, the optical phase shift unit 8 sets the phase of the second measured optical signal with respect to the first measured optical signal and the phase of the second measured reflected optical signal with respect to the first measured reflected optical signal. Although shifted, the light is emitted with the same polarization direction.

また、光分岐結合部4には、図5に示す構成を用いても良い。図5は、光分岐結合部4の他の構成例を示す図である。
図5において、光分岐結合部4は、2×1光カプラ41と、SAW(surface acoustic wave;表面弾性波)フィルタ42とを有している。2×1光カプラ41の分岐された光が出射される2つの端子の一方に、SAWフィルタ42を介挿して、周波数シフトを発生するように構成する。そして、このSAWフィルタ42は、第2被測定光信号に対して第2被測定光信号に、および第2被測定反射光信号に対して第2被測定反射光信号にΔν0/2の周波数シフトを与える。
Further, the configuration shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration example of the optical branching and coupling unit 4.
In FIG. 5, the optical branching and coupling unit 4 includes a 2 × 1 optical coupler 41 and a SAW (surface acoustic wave) filter 42. A SAW filter 42 is inserted into one of the two terminals from which the branched light of the 2 × 1 optical coupler 41 is emitted so as to generate a frequency shift. Then, the SAW filter 42, the second to the second optical signal to be measured with respect to the optical signal to be measured, and the second second frequency .DELTA..nu 0/2 to the measured reflected light signal to the measurement reflected light signal Give a shift.

なお、本実施形態においては、光遅延部7が第1光ファイバ5に介挿され、また光位相シフト部8が第2光ファイバ6に介挿された構成としているが、実際には、第1光ファイバ5及び第2光ファイバ6のうちいずれか光路長の短い光ファイバに光遅延部7を介挿し、他方に光位相シフト部8を介挿するようにする。
上述したように、光遅延部7と光位相シフト部8との各々を、それぞれ異なる光ファイバの光路中に挿入することにより、光遅延部7と光位相シフト部8との間を残留反射光が往復することを防止することができる。このため、残留反射光が往復して共振することにより発生するスペクトルリップルを除去することができる。
In the present embodiment, the optical delay unit 7 is inserted into the first optical fiber 5 and the optical phase shift unit 8 is inserted into the second optical fiber 6. An optical delay unit 7 is inserted into one of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 with a short optical path length, and an optical phase shift unit 8 is inserted into the other.
As described above, by inserting each of the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 into the optical paths of different optical fibers, residual reflected light is transmitted between the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8. Can be prevented from reciprocating. For this reason, it is possible to remove the spectrum ripple generated by the reciprocal resonance of the residual reflected light.

光周波数掃引部14は、入射端(第2入射端)が出射光導入光ファイバ13の他端に接続され、出射端(第2出射端)が出射光ファイバ15の一端に接続されている。光周波数掃引部14は、例えば、チューナブルバンドパスフィルタであり、周波数掃引周期(設定された測定周波数の範囲で周波数の掃引を行う周期)の開始を示すトリガ信号により、所定の測定周波数の範囲において周波数を変化させる掃引を行う。ここで、光周波数掃引部14は、通過させるバンドパス周波数幅の中心周波数を上記測定周波数の範囲において時系列に変化させる。また、光周波数掃引部14は、出射光導入光ファイバ13から入射される合波被測定光信号から、上記バンドパス周波数幅に対応した周波数の干渉要素を取り出す処理、すなわち合波被測定光信号の周波数分解(スペクトル分解)を行う。光周波数掃引部14は、周波数分解後の成分被測定光信号(周波数毎のスペクトル強度を示す信号)を出射端から、出射光ファイバ15に対して出射する。第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号を合波した合波被測定光信号の周波数数分解に用いる周波数は、上記バンドパス周波数幅における中心周波数とする。上記周波数分解により、周波数毎のcos成分またはsin成分の干渉要素(干渉成分)を検出することになる。光周波数挿引部14は、出射端に出射光ファイバ15の一端が接続されている。   The optical frequency sweep unit 14 has an incident end (second incident end) connected to the other end of the outgoing light introducing optical fiber 13 and an outgoing end (second outgoing end) connected to one end of the outgoing optical fiber 15. The optical frequency sweep unit 14 is, for example, a tunable bandpass filter, and a predetermined measurement frequency range is generated by a trigger signal indicating the start of a frequency sweep period (a frequency sweep period within a set measurement frequency range). A sweep is performed to change the frequency at. Here, the optical frequency sweeping unit 14 changes the center frequency of the band pass frequency width to pass through in a time series within the range of the measurement frequency. Further, the optical frequency sweep unit 14 performs a process of extracting an interference element having a frequency corresponding to the bandpass frequency width from the combined optical signal to be measured incident from the outgoing light introducing optical fiber 13, that is, the combined optical signal to be measured. Perform frequency decomposition (spectral decomposition). The optical frequency sweep unit 14 emits the component-measured optical signal after frequency decomposition (a signal indicating the spectral intensity for each frequency) from the emission end to the emission optical fiber 15. The frequency used for frequency resolution of the combined optical signal to be measured, which is the combined optical signal to be measured and the second optical signal to be measured, is the center frequency in the bandpass frequency range. By the frequency decomposition, an interference element (interference component) of a cos component or a sin component for each frequency is detected. One end of the outgoing optical fiber 15 is connected to the outgoing end of the optical frequency insertion / retraction unit 14.

第2終端部12は、第2光ファイバ6の他端(終端)に設けられた、第1終端部11と同様に全反射ミラーであり、第2光ファイバ6を伝搬してきた第2被測定光信号(矢印S6)を全反射し、第2被測定反射信号として、伝搬方向を反転させて第2光ファイバ6に対して反射方向に出射する(矢印S8)。
第1終端部11及び第2終端部12は、例えば、シリコン基板あるいはガラス基板にAl(アルミニウム)、Ag(銀)、Au(金)などの金属膜、あるいは誘電体膜(単相あるいは多層)などをコーティングした反射鏡を用いても良い。また、第1光ファイバ5及び第2光ファイバ6の他端の終端面に金属をコーティングして反射面を形成し、この反射面を第1終端部11、第2終端部12として用いても良い。
The second termination portion 12 is a total reflection mirror provided at the other end (termination) of the second optical fiber 6, like the first termination portion 11, and has been propagated through the second optical fiber 6. The optical signal (arrow S6) is totally reflected, and as a second measured reflected signal, the propagation direction is reversed and emitted to the second optical fiber 6 in the reflection direction (arrow S8).
The first termination portion 11 and the second termination portion 12 are, for example, a metal film such as Al (aluminum), Ag (silver), Au (gold), or a dielectric film (single phase or multilayer) on a silicon substrate or a glass substrate. A reflecting mirror coated with the above may be used. Alternatively, the end surfaces at the other ends of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 may be coated with a metal to form a reflection surface, and the reflection surfaces may be used as the first termination portion 11 and the second termination portion 12. good.

光検出部16は、入射端(第3入射端)が出射光ファイバ15の他端と接続されている。光検出部16は、出射光ファイバ15から入射される成分被測定光信号を、電気信号に変換して、変換結果を干渉信号として制御部17に対し、検出制御線20を介して出力する。
ここで、成分被測定光信号は、光位相シフト部8が位相のシフト量を0度としている場合、対応する周波数のcos成分の干渉要素であり、光位相シフト部8が位相のシフト量を45度としている場合、往復にて90度の位相差となるため、対応する周波数のsin成分の干渉要素である。
The light detector 16 has an incident end (third incident end) connected to the other end of the outgoing optical fiber 15. The light detection unit 16 converts the component optical signal to be measured incident from the outgoing optical fiber 15 into an electric signal, and outputs the conversion result as an interference signal to the control unit 17 via the detection control line 20.
Here, when the optical phase shift unit 8 sets the phase shift amount to 0 degree, the component measured optical signal is an interference element of the cos component of the corresponding frequency, and the optical phase shift unit 8 sets the phase shift amount. In the case of 45 degrees, since the phase difference is 90 degrees in the round trip, the interference component is a sin component of the corresponding frequency.

また、本実施形態において、入射光ファイバ1、接続光ファイバ3、第1光ファイバ5、第2光ファイバ6のそれぞれは、偏波保持特性を有する偏波保持光ファイバ(PMF :Polarization Maintaining Fiber)が用いられている。これら入射光ファイバ1、接続光ファイバ3、第1光ファイバ5、第2光ファイバ6のそれぞれの偏光軸はすべて同一方向に揃えられた状態とし、第1被測定光信号、第2被測定光信号、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号の偏光方向を揃えて同一とし、第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号を合波する光分岐結合部4に入射されるようにしている。
したがって、光分岐結合部4にて合波する第1被測定反射光信号及び第2被測定反射光信号の偏波方向は同一に揃えられている。このため、被測定光信号は、図示しない偏波コントローラを用い、波長分散を評価する対象の光ファイバ伝送路を伝搬直後の被測定光信号の偏波を直線偏波とし、その偏光軸を入射光ファイバ1の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射光ファイバ1に入射される。
また、出射光導入光ファイバ13及び出射光ファイバ15に対しても、偏波保持光ファイバを用いても良い。
In the present embodiment, each of the incident optical fiber 1, the connecting optical fiber 3, the first optical fiber 5, and the second optical fiber 6 is a polarization maintaining optical fiber (PMF) having polarization maintaining characteristics. Is used. The incident optical fiber 1, the connecting optical fiber 3, the first optical fiber 5, and the second optical fiber 6 are all aligned in the same direction, and the first optical signal to be measured and the second optical light to be measured The optical branching and coupling unit 4 for combining the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal so that the polarization directions of the signal, the first measured reflected light signal, and the second measured reflected light signal are the same. It is made to enter.
Therefore, the polarization directions of the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal that are multiplexed by the optical branching and coupling unit 4 are aligned. For this reason, the optical signal to be measured uses a polarization controller (not shown), and the polarization of the optical signal to be measured immediately after propagation through the optical fiber transmission line to be evaluated for chromatic dispersion is linearly polarized and its polarization axis is incident. After being aligned with the polarization axis (for example, the slow axis) of the optical fiber 1, the light enters the incident optical fiber 1.
Also, a polarization maintaining optical fiber may be used for the outgoing light introducing optical fiber 13 and the outgoing optical fiber 15.

制御部17は、光周波数掃引部14から、周波数制御線19を介して入力される周波数掃引周期の開始点を示すトリガ信号に同期し、光位相シフト部8に対して第1周期毎に印加する位相シフト電圧(V、V45)を交互に変化させ、位相シフトを行わせるため、位相制御線18を介して光位相シフト部8へこの位相シフト電圧を供給する。
すなわち、測定周波数がn点である場合、cos成分及びsin成分を1つの周波数に対して一対としているため、周波数掃引周期を2nで除算して得た第1周期毎に交互に電圧を切り換える処理を上記トリガ信号に同期して行う。
また、制御部17は、検出制御線20を介して光検出部16から、この第1周期に同期して、cos成分及びsin成分の干渉信号を交互に受信する。そして、制御部17は、この時系列に取得したcos成分及びsin成分の干渉要素を一対として、各周波数における分散パラメータを演算するためのパワースペクトルのデータとして用いる。
The control unit 17 is applied to the optical phase shift unit 8 every first cycle in synchronization with a trigger signal indicating the start point of the frequency sweep cycle input from the optical frequency sweep unit 14 via the frequency control line 19. This phase shift voltage (V 0 , V 45 ) is alternately changed to supply the phase shift voltage to the optical phase shift unit 8 via the phase control line 18 in order to perform the phase shift.
That is, when the measurement frequency is n points, the cos component and the sin component are paired with respect to one frequency, so that the voltage is alternately switched every first cycle obtained by dividing the frequency sweep cycle by 2n. Is performed in synchronization with the trigger signal.
In addition, the control unit 17 alternately receives cos component and sin component interference signals from the light detection unit 16 via the detection control line 20 in synchronization with the first period. Then, the control unit 17 uses the cos component and sin component interference elements acquired in time series as a pair and uses them as power spectrum data for calculating the dispersion parameter at each frequency.

次に、制御部17は、入力される電気信号である干渉信号のレベルをパワースペクトルとし、cos成分のパワースペクトルと、sin成分のパワースペクトルの自乗を求め、式(11)のパワースペクトルを得る。
さらに、制御部17は、式(11)を変形した式(13)により、周波数毎の一対のcos成分及びsin成分のパワースペクトルを得て、式(14)により、周波数毎の位相の変化分Δφ(ν)を得ることができる。
そして、制御部17は、この位相の変化分Δφ(ν)を式(5)に代入することにより、周波数ν(周波数毎)の分散パラメータを算出する。
Next, the control unit 17 obtains the power spectrum of the cos component and the power spectrum of the sine component by using the level of the interference signal that is an input electric signal as the power spectrum, and obtains the power spectrum of Expression (11). .
Further, the control unit 17 obtains a power spectrum of a pair of cos component and sin component for each frequency by using the equation (13) obtained by modifying the equation (11), and by using the equation (14), the change in phase for each frequency. Δφ (ν) can be obtained.
Then, the control unit 17 calculates the dispersion parameter of the frequency ν (for each frequency) by substituting this phase change Δφ (ν) into the equation (5).

上述したように、本実施形態においては、測定周波数の範囲における周波数の掃引の開始を、光周波数掃引部14から供給されるトリガ信号によって通知するものとする。   As described above, in this embodiment, the start of the frequency sweep in the measurement frequency range is notified by the trigger signal supplied from the optical frequency sweep unit 14.

また、制御部17が第1周期の2n倍を周波数掃引周期とし、この周波数掃引周期の開始を示すトリガ信号を生成し、光周波数掃引部14へトリガ信号を出力し、測定周波数の範囲において、周波数の掃引を制御する構成としても良い。
また、周波数掃引周期を連続させず、周波数掃引周期の開始点及び終了点各々のトリガ信号を用いることにより、開始点と終了点とを同時刻に設定する必要がなく、開始点と終了点との間に周波数を掃引の初期値に戻す時間を設けることができる。このため、終了点と開始点と同一の場合のように、開始点から初期値への変化を行うために、周波数の変化する時間により、周波数掃引周期における最初の第1周期が短くなることが無くなり、測定時間の制御をさらに高精度化することができる。
In addition, the control unit 17 sets 2n times the first cycle as a frequency sweep cycle, generates a trigger signal indicating the start of the frequency sweep cycle, outputs a trigger signal to the optical frequency sweep unit 14, and in a measurement frequency range, A configuration for controlling frequency sweeping may be employed.
In addition, by using the trigger signals for the start point and end point of the frequency sweep cycle without making the frequency sweep cycle continuous, it is not necessary to set the start point and end point at the same time. During this period, a time for returning the frequency to the initial value of the sweep can be provided. For this reason, as in the case where the end point and the start point are the same, in order to change from the start point to the initial value, the first first period in the frequency sweep period may be shortened depending on the frequency change time. As a result, the measurement time can be controlled with higher accuracy.

次に、本実施形態における図3に示す波長分散測定装置の被測定光信号を測定する動作を、図6を用いて説明する。図6は、光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16からの電気信号である干渉信号のサンプリングにおける動作のタイミングを示す波形図である。
すなわち、図6(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図6(a)において、光周波数掃引部14から出力されるトリガ信号のHレベル(V)およびLレベル(V)は、各々TTL制御(TTL(Transistor Transistor Logic)インターフェースを用いた制御)に適合するように設定される。
Next, the operation of measuring the optical signal under measurement of the chromatic dispersion measuring apparatus shown in FIG. 3 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the sampling of an interference signal that is an electrical signal from the light detection unit 16 in the control unit 17. It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement.
That is, FIG. 6A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. In FIG. 6A, the H level (V H ) and L level (V L ) of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 are controlled using TTL control (TTL (Transistor Transistor Logic) interface). ).

図6(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図6(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。このため、周波数νから周波数νが測定周波数の範囲、すなわち周波数を掃引する範囲となる。
図6(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧Vは位相差を0度(cos成分)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V45は位相差を45度(sin成分)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。
図6(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部17が光検出部16からの電気信号である干渉信号を、時系列データとして受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。
図6(c)及び図6(d)については、第1周期を明確に記載するため、図6(a)及び図6(b)の各々の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
In FIG. 6B, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 14. In FIG. 6B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range). For this reason, the frequency ν 1 to the frequency ν 2 are in the measurement frequency range, that is, the frequency sweep range.
FIG. 6C is a diagram illustrating a waveform of the phase shift voltage in which the vertical axis is voltage, the horizontal axis is time, and the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 is changed in the first period. The phase shift voltage V 0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component), and the phase shift voltage V 45 is a voltage when the phase difference is 45 degrees (sin component). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt.
In FIG. 6D, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, and the timing of the sampling period at which the control unit 17 receives an interference signal, which is an electrical signal from the light detection unit 16, as time-series data. FIG.
6 (c) and 6 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of each of FIGS. 6 (a) and 6 (b) is expanded, and a part of time Only the range is shown.

光周波数掃引部14は、トリガ信号を発生し時間「Tl+1−T」の周波数掃引周期において、トリガ信号を制御部17に対して出力するとともに、合波被測定光信号の周波数分解を行うために、周波数ν1から周波数ν2までの周波数を線形に増加させる掃引の処理を開始する。ここで、ユーザが実際の測定の前に掃引変化を測定し、時間に対する掃引された周波数の線形性が達成されないことを検出した場合、掃引の周波数の校正を行い、周波数掃引の非線形性を補正する。また、本実施形態において、低周波側から高周波側への周波数の掃引を行っているが、高周波側から低周波側に周波数の掃引を行うよう構成しても良い。また、タイミング制御は、TTL制御に限るものではなく、例えばCMOS(Metal Oxide Semiconductor )インターフェースを用いても良い。 The optical frequency sweep unit 14 generates a trigger signal and outputs the trigger signal to the control unit 17 in the frequency sweep period of time “T 1 + 1 −T 1 ” and performs frequency decomposition of the combined optical signal to be measured. Therefore, a sweep process for linearly increasing the frequency from the frequency ν1 to the frequency ν2 is started. Here, if the user measures the sweep change before the actual measurement and finds that the linearity of the swept frequency over time is not achieved, the frequency of the sweep is calibrated and the frequency sweep nonlinearity is corrected To do. In this embodiment, the frequency is swept from the low frequency side to the high frequency side. However, the frequency may be swept from the high frequency side to the low frequency side. The timing control is not limited to TTL control, and for example, a CMOS (Metal Oxide Semiconductor) interface may be used.

制御部17は、トリガ信号が供給されると、このトリガ信号に同期して、第1周期Δt毎に光位相シフト部8へ位相シフト電圧Vと位相シフト電圧V45とを交互に出力する処理を開始する。本実施形態においては、位相シフト電圧Vから供給しているが、位相シフト電圧V45から供給するように構成しても良い。
この結果、光位相シフト部8は、供給される位相シフト電圧Vと位相シフト電圧V45とにより、第1光ファイバ5を進行方向に伝搬する第1被測定光信号の位相に対し、第2光ファイバ6を進行方向に伝搬する第2被測定光信号の位相を0度または45度シフトさせ、また第1光ファイバ5を反射方向に伝搬する第1被測定反射光信号の位相に対し、第2光ファイバ6を反射方向に伝搬する第2被測定反射光信号の位相を0度または45度シフトさせる。
光検出部16は、第1周期Δt毎に、各周波数におけるcos成分の干渉要素を有する成分被測定光信号と、sin成分の干渉要素を有する成分被測定光信号とを交互に干渉信号として、制御部17に対して供給する。
光検出部16は、第1周期Δt毎に、各周波数におけるcos成分の干渉要素を有する成分被測定光信号と、sin成分の干渉要素を有する成分被測定光信号とを交互に干渉信号として、制御部17に対して供給する。
When the trigger signal is supplied, the control unit 17 alternately outputs the phase shift voltage V 0 and the phase shift voltage V 45 to the optical phase shift unit 8 every first period Δt in synchronization with the trigger signal. Start processing. In the present embodiment, the voltage is supplied from the phase shift voltage V 0, but may be supplied from the phase shift voltage V 45 .
As a result, the optical phase shift unit 8 uses the phase shift voltage V 0 and the phase shift voltage V 45 to be supplied with respect to the phase of the first measured optical signal propagating in the traveling direction through the first optical fiber 5. The phase of the second measured optical signal propagating through the two optical fibers 6 in the traveling direction is shifted by 0 degree or 45 degrees, and the phase of the first measured reflected optical signal propagating through the first optical fiber 5 in the reflecting direction The phase of the second measured reflected light signal propagating in the reflection direction through the second optical fiber 6 is shifted by 0 degree or 45 degrees.
For each first period Δt, the light detection unit 16 alternately uses a component measured optical signal having a cos component interference element and a component measured optical signal having a sin component interference element at each frequency as an interference signal. Supply to the controller 17.
For each first period Δt, the light detection unit 16 alternately uses a component measured optical signal having a cos component interference element and a component measured optical signal having a sin component interference element at each frequency as an interference signal. Supply to the controller 17.

そして、制御部17は、第1周期Δtに同期して、例えば第1周期Δtの中央部分において上記成分被測定光信号をサンプリングすることにより、交互に各周波数におけるcos成分の干渉要素を有する成分被測定光信号と、sin成分の干渉要素を有する成分被測定光信号との干渉信号を一対として得ることができる。すなわち、干渉計の光路の往復において、第1被測定反射光信号の位相に対し、第2被測定反射光信号の位相を0度から90度に変化させることで、一対のcos成分及びsin成分の干渉要素を得ることができる。これにより、測定周波数の範囲内にて、2nの第1周期Δtから、各周波数ν及び特定周波数νの各々のn個のcos成分及びsin成分の干渉要素の対が得られる。
この結果、制御部17は、すでに述べたように、位相の変化分Δφ(ν)と同一の第1周期で測定した特定周波数νの位相の変化分Δ(ν)を求める。そして、制御部17は、このスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を、式(5)に代入することにより分散パラメータの算出を行う。
And the control part 17 is a component which has the interference element of a cos component in each frequency alternately by sampling the said component to-be-measured optical signal in the center part of 1st period (DELTA) t synchronizing with 1st period (DELTA) t, for example. A pair of interference signals of the optical signal to be measured and the component optical signal to be measured having a sin component interference element can be obtained. That is, in the reciprocation of the optical path of the interferometer, the phase of the second measured reflected light signal is changed from 0 degrees to 90 degrees with respect to the phase of the first measured reflected light signal, whereby a pair of cos component and sin component Interference elements can be obtained. As a result, a pair of interference elements of n cos components and sin components of each frequency ν and specific frequency ν is obtained from the 2n first period Δt within the measurement frequency range.
As a result, as described above, the control unit 17 obtains the phase change Δ (ν 0 ) of the specific frequency ν 0 measured in the same first period as the phase change Δφ (ν). Then, the control unit 17 calculates the dispersion parameter by substituting the change Δφ (ν) of the spectrum phase into the equation (5).

上述したように、制御部17は、図6(d)に示すサンプリング周期により、成分被測定光信号の各周波数におけるスペクトルパワーおよびスペクトル位相の変化分を離散データ、すなわち第1周期Δtに対応したタイミングにて光周波数掃引部14の出力する周波数νにおける成分被測定光信号をサンプリングした電気信号を干渉信号として取得する。
このとき、光周波数掃引部14は、位相シフト電圧を切り替える第1周期Δtに対し、周波数の変化量をゆるやかに変化させて掃引するので、cos成分及びsin成分の一対の測定の間に生ずる周波数変化はわずかであり、データ一対間においては周波数一定とみなすことができる。
例えば、cos成分及びsin成分の各々を交互に1000点測定する場合、位相シフト電圧の切り替えにともなう測定周波数の範囲における周波数変化は、周波数掃引の全範囲の1/2000にすぎない。周波数掃引周期Tl+1−Tが1s(秒)であるならば、位相シフト電圧の切替え時間である第1周期Δtは0.5msとなる。
制御部17は、成分被測定光信号のサンプリング周期を、第1周期と同様に0.5msとし、データのサンプリングタイミングは位相シフト電圧の切替えに同期させる。ここで、サンプリングタイミングは、確実に成分被測定光信号をサンプリングできるように、位相シフト電圧の変化タイミングに対して、例えばΔt/2遅延させる。
As described above, the control unit 17 corresponds to the discrete data, that is, the first period Δt, with respect to the change in the spectrum power and the spectrum phase at each frequency of the component measured optical signal by the sampling period shown in FIG. An electrical signal obtained by sampling the component measured optical signal at the frequency ν output from the optical frequency sweep unit 14 at the timing is acquired as an interference signal.
At this time, since the optical frequency sweeping unit 14 sweeps by gradually changing the amount of change in the frequency with respect to the first period Δt for switching the phase shift voltage, the frequency generated between a pair of measurements of the cos component and the sin component. The change is slight, and it can be considered that the frequency is constant between a pair of data.
For example, when 1000 points are measured alternately for each of the cos component and the sin component, the frequency change in the measurement frequency range accompanying switching of the phase shift voltage is only 1/2000 of the entire frequency sweep range. If the frequency sweep cycle T 1 + 1 -T 1 is 1 s (seconds), the first cycle Δt, which is the phase shift voltage switching time, is 0.5 ms.
The control unit 17 sets the sampling period of the component optical signal to be measured to 0.5 ms as in the first period, and synchronizes the data sampling timing with the switching of the phase shift voltage. Here, the sampling timing is delayed by, for example, Δt / 2 with respect to the change timing of the phase shift voltage so that the component measured optical signal can be reliably sampled.

2000点の成分被測定光信号のサンプリングを、交互に1000点ずつcos成分およびsin成分のサンプリングに割り当てることになる。これにより、直交二成分のサンプリングの間隔(サンプリング間隔=第1周期×2)は、周波数掃引の全範囲(周波数の測定範囲)の1/1000となる。サンプリング点数を固定すると、光位相シフト部8の出力する位相シフト電圧と、成分被測定光信号のサンプリング周期は周波数掃引周期に比例する。すなわち、第1周期Δtは、測定する周波数の分解能に対応した周波数の数により周波数掃引周期を除算することにより求められる。
したがって、周波数掃引周期を短縮すると、サンプリング周期はそれに応じて短くなる。なお、スペクトル形状が複雑な場合、サンプリング点数をさらに増化させ、分解能を向上させる必要がある。この分解能を向上させる場合にも、同一の周波数掃引周期の場合にはサンプリング周期は短くなる。
Sampling of the 2000 component optical signals to be measured is alternately assigned to sampling of the cos component and the sin component by 1000 points. As a result, the sampling interval of two orthogonal components (sampling interval = first period × 2) is 1/1000 of the entire frequency sweep range (frequency measurement range). When the number of sampling points is fixed, the phase shift voltage output from the optical phase shift unit 8 and the sampling period of the component measured optical signal are proportional to the frequency sweep period. That is, the first period Δt is obtained by dividing the frequency sweep period by the number of frequencies corresponding to the resolution of the frequency to be measured.
Therefore, if the frequency sweep period is shortened, the sampling period is correspondingly shortened. When the spectrum shape is complicated, it is necessary to further increase the number of sampling points and improve the resolution. Even when this resolution is improved, the sampling period is shortened in the case of the same frequency sweep period.

また、被測定光信号は100GHz間隔のITUグリッドに従うものとして、周波数掃引範囲ν−νを100GHzとする。例えば、被測定光信号がITUグリッドのCバンド31番チャンネルに割り当てられている場合、周波数νおよび周波数νは各々193.05THzおよび193.15THzとなる。
電気信号である干渉信号毎のcos成分及びsin成分の各々を1000点ずつ取得するものとし、直交二成分のサンプリング間隔、すなわち第1周期Δtの2倍の周期として100MHzと設定する。
スペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させるため、各サンプリング点での位相を精度良く求める必要がある。このため、光周波数掃引部14でのバンドパス周波数幅は、上記サンプリング間隔の半分以下の狭さとすることが好ましい。
バンドパス周波数幅が狭いほど、周波数分解の分解能を高くすることができ、周波数に対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を、高い精度により測定することができる。
The optical signal to be measured follows an ITU grid at 100 GHz intervals, and the frequency sweep range ν 2 −ν 1 is 100 GHz. For example, when the measured optical signal is assigned to the C band 31st channel of the ITU grid, the frequency ν 1 and the frequency ν 2 are 193.05 THz and 193.15 THz, respectively.
Each of the cos component and the sin component for each interference signal, which is an electrical signal, is acquired at 1000 points, and the sampling interval of two orthogonal components, that is, 100 MHz is set as a cycle twice the first cycle Δt.
In order to improve the measurement accuracy of the change Δφ (ν) in the spectral phase, it is necessary to obtain the phase at each sampling point with high accuracy. For this reason, it is preferable that the band pass frequency width in the optical frequency sweep unit 14 be narrower than half the sampling interval.
The narrower the bandpass frequency width, the higher the resolution of frequency resolution, and the change Δφ (ν) of the spectrum phase with respect to the frequency can be measured with high accuracy.

ただし、バンドパス周波数幅を狭くすることにより、光検出部16に入射する光量が減少し、測定ノイズの影響が強くなる。
しかしながら、本実施形態における反射型スペクトルシアリング干渉計においては、被測定光信号を一方向のみに進行させる透過型スペクトルシアリング干渉計に比較して、周波数シフト量を容易に倍とすることができる、周波数シフトさせていない第1被測定反射光信号と、周波数シフトさせた第2被測定反射光信号との分離を、図2に示したように十分に行うことが可能となるため、バンドパスフィルタの周波数分解能を、実効的に増加させることとなる。したがって、本実施形態によれば、光量を減少させることなく、透過型スペクトルシアリング干渉計に比較して周波数分解能を向上させることができる。
However, by reducing the bandpass frequency width, the amount of light incident on the light detection unit 16 is reduced, and the influence of measurement noise is increased.
However, in the reflection type spectrum shearing interferometer in the present embodiment, the frequency shift amount can be easily doubled as compared with the transmission type spectrum shearing interferometer that advances the measured optical signal only in one direction. Since the first measured reflected light signal that has not been frequency-shifted and the second measured reflected light signal that has been frequency-shifted can be sufficiently separated as shown in FIG. This effectively increases the frequency resolution. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the frequency resolution as compared with the transmission type spectrum shearing interferometer without reducing the amount of light.

本実施形態においては、バンドパス周波数幅をサンプリング周波数の1/4、すなわち25MHzとする。このとき、光周波数掃引部14に用いるバンドパス光フィルタのフィネスは、ピーク間隔を透過ピークの半値全幅で割った値、すなわち4000となる。ここで、光分岐結合部4に対して供給する高周波の周波数(Δν/2)を200MHzとする。このため、第1被測定反射光信号の周波数に対する第2被測定反射光信号の周波数の周波数シフト(Δν)は、干渉計の光路の往復にて400MHzとなる。
ヘテロダインスペクトル干渉計を用いで位相ゆらぎを測定すると、干渉計の経路に使用する光ファイバ長が1m程度であると、位相が180度程度ゆらぐのに要する時定数は5s程度である。したがって、周波数掃引周期が1secに設定されている場合、干渉計の位相ゆらぎの影響は少ないと予想される。
測定精度を向上させるために位相ゆらぎをさらに低減する必要がある場合、周波数掃引周期をさらに短くすればよい。例えば、周波数掃引周期を約0.1secにまで短縮することにより、周波数分散における位相ゆらぎの影響を無視することができる。
In this embodiment, the bandpass frequency width is set to 1/4 of the sampling frequency, that is, 25 MHz. At this time, the finesse of the bandpass optical filter used for the optical frequency sweep unit 14 is a value obtained by dividing the peak interval by the full width at half maximum of the transmission peak, that is, 4000. Here, supplies high frequency of the (Δν 0/2) and 200MHz to light branching and coupling section 4. For this reason, the frequency shift (Δν 0 ) of the frequency of the second measured reflected light signal with respect to the frequency of the first measured reflected light signal is 400 MHz in the round trip of the optical path of the interferometer.
When the phase fluctuation is measured using a heterodyne spectrum interferometer, the time constant required for the phase to fluctuate about 180 degrees is about 5 s when the length of the optical fiber used for the path of the interferometer is about 1 m. Therefore, when the frequency sweep period is set to 1 sec, the influence of the phase fluctuation of the interferometer is expected to be small.
When it is necessary to further reduce the phase fluctuation in order to improve the measurement accuracy, the frequency sweep cycle may be further shortened. For example, by reducing the frequency sweep period to about 0.1 sec, the influence of phase fluctuation in frequency dispersion can be ignored.

また、本実施形態において、光周波数掃引部14が線形に周波数を掃引するとして説明したが、一対となるcos成分及びsin成分のサンプリングを行う期間、掃引が停止され、直交二成分が測定される期間同一の周波数とするよう、ステップ状に掃引を行うようにしても良い。
この構成であれば、一対のcos成分及びsin成分間において、周波数変動が無く、干渉信号の測定精度を向上させ、スペクトル位相の変化分Δφ(ν)を高い精度にて求めることができる。
In the present embodiment, the optical frequency sweep unit 14 is described as linearly sweeping the frequency. However, the sweep is stopped and the quadrature two components are measured during the sampling period of a pair of cos component and sin component. You may make it perform a sweep in steps so that it may become the same frequency during a period.
With this configuration, there is no frequency fluctuation between the pair of cos component and sin component, the measurement accuracy of the interference signal can be improved, and the change Δφ (ν) of the spectrum phase can be obtained with high accuracy.

上述した構成によれば、偏波保持特性を有する光ファイバを用いて干渉計を構成して、直交二成分を安定した状態にて維持するため、従来のように空間光学系を用いて干渉計を構成する必要がないため、空間光学系において必要とされていた部品を空間的に配置する必要性がなく、構造をより簡易化して装置を小型化することができる。
さらに、空間光学系を用いることなく干渉計を構成しているため、光ファイバと空間光学系との間において光の入出力における光損失が発生することがなく、光の強度の低下を抑制し、測定感度を維持して、波長分散を測定することができる。
According to the above-described configuration, an interferometer is configured using an optical fiber having polarization maintaining characteristics, and the orthogonal two components are maintained in a stable state. Therefore, there is no need to spatially arrange components required in the spatial optical system, and the structure can be simplified and the apparatus can be miniaturized.
Furthermore, since the interferometer is configured without using a spatial optical system, there is no loss of light in the input / output of light between the optical fiber and the spatial optical system, and a decrease in light intensity is suppressed. The chromatic dispersion can be measured while maintaining the measurement sensitivity.

また、本実施形態によれば、すでに述べたように、反射型スペクトルシアリング干渉計を用いているため、干渉計における第1光ファイバ5及び第2光ファイバ6の各々の分岐経路を、被測定光信号が進行方向(第1被測定光信号、第2被測定光信号)及び反射方向(第1被測定反射光信号、第2被測定反射光信号)に往復して伝搬するため、周波数シフト量を容易に従来の倍とすることができ、周波数シフトさせていない被測定反射光信号と、周波数シフトさせた被測定反射光信号との周波数軸上における重なりを抑止し、周波数分解の際に周波数軸上における波形の分離特性を向上させるため、周波数分解能を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、一定の周波数分解能を得るため、光分岐結合部4に対して供給する高周波を半分とすることができ、倍の周波数を供給する場合に比較して省電力化することができる。
さらに、本実施形態によれば、光位相シフト部8においても位相シフトの量を、往復で90度となるように、片方向では45度と半分とすることができるため、印加する電圧を低下させることができ、装置の簡易化とともに低電圧化を行うことができる。
In addition, according to the present embodiment, as already described, since the reflection type spectrum shearing interferometer is used, each branch path of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 in the interferometer is measured. Since the optical signal propagates back and forth in the traveling direction (first measured optical signal, second measured optical signal) and reflection direction (first measured reflected optical signal, second measured reflected optical signal), the frequency shift The amount can be easily doubled compared to the conventional method, and the overlap on the frequency axis of the measured reflected light signal that has not been frequency-shifted and the measured reflected light signal that has been frequency-shifted is suppressed, and at the time of frequency decomposition Since the waveform separation characteristics on the frequency axis are improved, the frequency resolution can be improved.
In addition, according to the present embodiment, in order to obtain a constant frequency resolution, the high frequency supplied to the optical branching and coupling unit 4 can be halved, and power saving can be achieved compared to the case of supplying a double frequency. can do.
Furthermore, according to the present embodiment, the amount of phase shift in the optical phase shift unit 8 can be halved to 45 degrees in one direction so as to be 90 degrees in the reciprocation, so that the applied voltage is reduced. Therefore, the voltage can be lowered with the simplification of the apparatus.

また、本実施形態において、第1終端部11または第2終端部12のいずれかまたは双方の終端部の反射率を可変として構成しても良い。
そして、制御部17は、光分岐結合部4に対して入射される第1被測定反射光信号と第2被測定反射光信号との光強度の差分を、第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号とにより検出する。このとき、制御部17は、この検出した差分が予め設定した閾値を超える場合、反射率が可変な終端部の反射率を、差分が閾値以下となるように制御する。
反射率が可変な終端部は、例えば、反射板として、厚さが位置を変更するごとに徐々に異なるように、厚さが位置により異なるように、厚さの変化に傾きを有するように金属または誘電体膜を基板にコーティングし、どの位置の膜を使用するかにより、反射率の制御を行う。
In the present embodiment, the reflectance of either one or both of the first termination portion 11 and the second termination portion 12 may be variable.
Then, the control unit 17 determines the difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the optical branching and coupling unit 4 as the interference signal of the first light component and the first light component. Detection is based on an interference signal of two light components. At this time, when the detected difference exceeds a preset threshold value, the control unit 17 controls the reflectance of the terminal portion having a variable reflectance so that the difference is equal to or less than the threshold value.
For example, as a reflector, the end portion with variable reflectivity is made of metal so that the change in thickness has an inclination so that the thickness varies depending on the position so that the thickness gradually changes as the position changes. Alternatively, a dielectric film is coated on the substrate, and the reflectance is controlled depending on the position of the film used.

光強度の測定において、制御部17は、干渉信号を検出する際、フォトディテクタを使用すると、出力される電圧値として、干渉成分は交流電圧成分として検出し、一方、光強度が異なる成分は直流成分として検出することになる。したがって、制御部17は、直流成分が検出されなくなるように、反射板において反射に使用される位置を変更する制御を行う。このとき、光検出部16には交流から直流までの光信号を検出可能なディテクタを用い、また、反射率を変更可能な終端部に反射板を制御部17からの制御信号により可動できる機構を設ける必要がある。
上述した反射率の変更処理は、温度変化により光強度の平衡性が崩れた場合に、リアルタイムに制御する場合の構成である。
また、作成した後に光強度の平衡性を調整するため、作業者が制御部17により干渉信号の測定を行いつつ、対応する反射率となるように調整するようにしても良い。
In the measurement of light intensity, when the control unit 17 uses a photodetector when detecting an interference signal, the interference component is detected as an AC voltage component as an output voltage value, while components having different light intensity are DC components. Will be detected as. Therefore, the control part 17 performs control which changes the position used for reflection in a reflecting plate so that a direct-current component is no longer detected. At this time, a detector capable of detecting an optical signal from alternating current to direct current is used for the light detection section 16, and a mechanism capable of moving the reflecting plate at the terminal section capable of changing the reflectance by a control signal from the control section 17. It is necessary to provide it.
The reflectance changing process described above is a configuration for controlling in real time when the balance of the light intensity is lost due to a temperature change.
Further, in order to adjust the balance of the light intensity after the creation, the operator may adjust the reflectivity while measuring the interference signal by the control unit 17.

また、光強度の平衡性の制御として、上述したように、終端部の反射率を変更するのではなく、第1光ファイバ5または第2光ファイバ6のいずれか、または双方に光強度調整部を介挿し、この光強度調整部により、第1光ファイバ5を伝搬する第1被測定光信号及び第1被測定反射光信号と、第2光ファイバ6を伝搬する第2被定光信号及び第2被測定反射光信号との光強度が同様となるように、制御部17が調整するように構成しても良い。
光強度の測定については、上述した終端部の反射率を変更する場合と同様であり、光強度調整部としては、アッテネータなどを用いる。
そして、制御部17は、光分岐結合部4に対して入射される第1被測定反射光信号と第2被測定反射光信号との光強度の差分を、第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号とにより検出する。このとき、制御部17は、この検出した差分が予め設定した閾値を超える場合、アッテネータにおける光の減衰率を差分が閾値以下となるように制御する。
Further, as described above, as a control of the light intensity balance, instead of changing the reflectance of the terminal portion, the light intensity adjusting unit is provided in either the first optical fiber 5 or the second optical fiber 6 or both. By means of this light intensity adjusting unit, the first measured optical signal and the first measured reflected light signal propagating through the first optical fiber 5, the second measured optical signal propagating through the second optical fiber 6, and the first You may comprise so that the control part 17 may adjust so that the light intensity with two to-be-measured reflected light signals may become the same.
The measurement of the light intensity is the same as that in the case of changing the reflectance of the terminal portion described above, and an attenuator or the like is used as the light intensity adjustment unit.
Then, the control unit 17 determines the difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the optical branching and coupling unit 4 as the interference signal of the first light component and the first light component. Detection is based on an interference signal of two light components. At this time, when the detected difference exceeds a preset threshold value, the control unit 17 controls the attenuation rate of light in the attenuator so that the difference becomes equal to or less than the threshold value.

<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の構成であるが、図3の構成において、制御部17に並列に設けた2つの受信ポートにより、cos成分及びsin成分を、並列に受信する構成を有している。
図7は、光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16から出力される電気信号である干渉信号とのサンプリングを行う動作のタイミングを示す波形図である。
<Second Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the second embodiment will be described. The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but in the configuration of FIG. 3, the cos component and the sin component are received in parallel by two reception ports provided in parallel to the control unit 17. It has the composition to do.
FIG. 7 shows the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the interference signal that is an electrical signal output from the light detection unit 16 in the control unit 17. It is a wave form diagram which shows the timing of the operation | movement which performs this sampling.

図7(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図7(a)において、光周波数掃引部14から出力されるトリガ信号のHレベルおよびLレベルは、各々TTL制御に適合するように設定される。
図7(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図7(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。
図7(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧Vは位相差を0度(cos成分検出モード)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V45は位相差を45度(sin成分検出モード)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。
図7(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部17が光検出部16から出力される電気信号である干渉信号を、受信ポートP1、受信ポートP2から並列に時系列データとして受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。本実施形態においては、受信ポートP1がcos成分の成分被測定光信号を受信し、受信ポートP2がsin成分の成分被測定光信号を受信する。
図7(c)及び図7(d)については、第1周期を明確に記載するため、図7(a)及び図7(b)の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
FIG. 7A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. In FIG. 7A, the H level and L level of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 are set so as to conform to the TTL control.
In FIG. 7B, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 14. In FIG. 7B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range).
FIG. 7C is a diagram illustrating a waveform of a phase shift voltage that changes the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 in the first period, with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. The phase shift voltage V 0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component detection mode), and the phase shift voltage V 45 is a voltage when the phase difference is 45 degrees (sin component detection mode). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt.
In FIG. 7D, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, and the control unit 17 parallelly transmits an interference signal, which is an electrical signal output from the light detection unit 16, from the reception port P1 and the reception port P2. It is a figure which shows the timing of the sampling period received as time series data. In the present embodiment, the reception port P1 receives the component measured optical signal of the cos component, and the reception port P2 receives the component measured optical signal of the sin component.
7 (c) and 7 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of FIGS. 7 (a) and 7 (b) is expanded, and only a part of the time range is displayed. Is shown.

制御部17は、光検出部16から、位相シフト電圧Vを出力しているとき、受信ポートP1によりcos成分の成分被測定光信号を受信し、位相シフト電圧V45を出力しているとき、受信ポートP2によりsin成分の成分被測定光信号を受信する。
第2の実施形態も、第1の実施形態と同様に、周波数掃引周期はcos成分及びsin成分の各々を1000点ずつ取得するものとする。周波数掃引周期は、第1の実施形態と同様に1s、位相シフト電圧の切替え時間である第1周期Δtは、0.5msecとなる。受信ポートP1及び受信ポートP2の各々のサンプリング周期は1msecであり、受信ポートP1及び受信ポートP2の間においては、サンプリングタイミングは0.5msecずれることになる。
When the control unit 17 outputs the phase shift voltage V 0 from the light detection unit 16, the control unit 17 receives the component measured optical signal of the cos component through the reception port P 1 and outputs the phase shift voltage V 45. The component measured optical signal of the sin component is received by the reception port P2.
In the second embodiment, as in the first embodiment, the frequency sweep period is acquired at 1000 points for each of the cos component and the sin component. The frequency sweep period is 1 s as in the first embodiment, and the first period Δt, which is the phase shift voltage switching time, is 0.5 msec. The sampling period of each of the reception port P1 and the reception port P2 is 1 msec, and the sampling timing is shifted by 0.5 msec between the reception port P1 and the reception port P2.

制御部17では、A/D(アナログ/デジタル)変換を行い、光検出部16から電気信号である干渉信号の電圧レベルをデジタルデータとして取得する。制御部17は、電気信号である干渉信号をA/D(アナログ/デジタル)変換処理するA/D変換回路を有している。
したがって、制御部17における干渉信号のA/D変換を行うA/D変換回路の動作速度が、サンプリング周期を短縮したい場合の制限要因となる可能性がある。しかし、本実施形態では、受信ポートP1及び受信ポートP2の二系統受信を採用することにより、各受信ポートのサンプリング速度が1ポートのみで受信する場合の半分となるため、A/D変換回路の動作速度の制限を2倍に上昇させることができる。この場合、制御部17は、受信ポートP1から入力される干渉信号をA/D変換処理するA/D変換回路と、受信ポートP2から入力される干渉信号をA/D変換処理するA/D変換回路との2個のA/D変換回路を有している。受信ポートP1及び受信ポートP2は、干渉信号の1系統、すなわち1個の受信ポートから構成されている。
また、1つの受信ポートにおいて、cos成分及びsin成分の各々の測定タイミングを交互に振り分ける必要が無くなるため、データ処理プログラムが簡単になり、データ処理速度を向上させることができる。
The control unit 17 performs A / D (analog / digital) conversion, and acquires the voltage level of the interference signal, which is an electrical signal, from the light detection unit 16 as digital data. The control unit 17 includes an A / D conversion circuit that performs A / D (analog / digital) conversion processing on an interference signal that is an electrical signal.
Therefore, the operation speed of the A / D conversion circuit that performs A / D conversion of the interference signal in the control unit 17 may be a limiting factor when it is desired to shorten the sampling period. However, in this embodiment, by adopting dual reception of the reception port P1 and the reception port P2, the sampling rate of each reception port is half that of reception by only one port. The operating speed limit can be increased by a factor of two. In this case, the control unit 17 performs an A / D conversion process on the interference signal input from the reception port P1, and an A / D conversion process on the interference signal input from the reception port P2. It has two A / D conversion circuits with the conversion circuit. The reception port P1 and the reception port P2 are configured by one system of interference signals, that is, one reception port.
In addition, since it is not necessary to alternately distribute the measurement timings of the cos component and the sin component in one reception port, the data processing program is simplified and the data processing speed can be improved.

<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第3の実施形態は、第1の実施形態または第2の実施形態と同様の構成であるが、位相シフト電圧を供給する期間(第1周期)をcos成分を測定する場合と、sin成分とを測定する場合とで異なる長さの時間に設定している。
すなわち、光周波数掃引部14から出力される成分被測定光信号の測定において、光検出部16から制御部17へ入力されるスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を求める一対となる、電気信号である干渉信号におけるcos成分及びsin成分を、サンプリング周期において同一の時間幅にて測定する必要はない。
<Third Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the third embodiment will be described. The third embodiment has the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment, except that the period during which the phase shift voltage is supplied (first period) is measured with the cosine component, the sin component, It is set to a different length of time when measuring.
That is, in the measurement of the component optical signal to be measured output from the optical frequency sweep unit 14, the electrical signal is a pair for obtaining the change Δφ (ν) of the spectral phase input from the light detection unit 16 to the control unit 17. It is not necessary to measure the cos component and the sin component in a certain interference signal in the same time width in the sampling period.

制御部17がcos成分、sin成分の順番に、直交2成分各々の干渉信号を光検出部16から取得する場合、第1の実施形態におけるcos成分及びsin成分の一対のサンプリング周期をそのままとし、光位相シフト部8に供給する位相シフト電圧を印加する時間幅を、cos成分の測定時間を短縮し、この短縮した時間をsin成分の測定時間に加える。
これにより、干渉信号の一対となるcos成分とsin成分との測定間隔を短くし、cos成分及びsin成分の時系列の切り替えに伴う周波数の変化量を低減し、測定の周波数精度を向上させることができる。
したがって、周波数単位において測定するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させ、分散パラメータを高い精度で求めることができる。
When the control unit 17 acquires interference signals of two orthogonal components from the light detection unit 16 in the order of the cos component and the sin component, the pair of sampling periods of the cos component and the sin component in the first embodiment are left as they are, The time width for applying the phase shift voltage supplied to the optical phase shift unit 8 is shortened for the measurement time of the cos component, and this reduced time is added to the measurement time for the sin component.
This shortens the measurement interval between the cos component and sin component that form a pair of interference signals, reduces the amount of change in frequency associated with the time series switching of the cos component and sin component, and improves the measurement frequency accuracy. Can do.
Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the change Δφ (ν) of the spectrum phase measured in the frequency unit and obtain the dispersion parameter with high accuracy.

第1の実施形態における図6(d)及び第2の実施形態における図7(d)の波形図では、干渉信号の直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とを取得するサンプリング周期は2Δtとなる。cos成分測定において、制御部17が光位相シフト部8に対して位相シフト電圧Vを印加する時間をΔt−δとし、位相シフト電圧V45を印加する時間をΔt+δとする。これにより、直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とを取得するサンプリング周期は2Δtと、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様となる。また、位相シフト電圧を印加した後、制御部17がサンプリングを行うまでの時間、すなわち測定時間の開始から制御部17が電気信号である干渉信号をサンプリングするまでの時間を、cos成分及びsin成分ともに、時間δとする。ここで、Δt−δ、Δt+δ及びδに対して、以下の式(16)に示す関係となる。 In the waveform diagrams of FIG. 6D in the first embodiment and FIG. 7D in the second embodiment, the sampling period for acquiring the cos component and the sin component that are a pair of orthogonal two components of the interference signal is 2Δt. In the cos component measurement, the time for which the control unit 17 applies the phase shift voltage V 0 to the optical phase shift unit 8 is Δt−δ, and the time for which the phase shift voltage V 45 is applied is Δt + δ. As a result, the sampling period for acquiring the cos component and the sin component as a pair of orthogonal two components is 2Δt, which is the same as in the first and second embodiments. Further, after applying the phase shift voltage, the time until the control unit 17 performs sampling, that is, the time from the start of the measurement time to the time when the control unit 17 samples the interference signal, which is an electrical signal, is expressed as a cos component and a sin component. In both cases, time δ 0 is assumed. Here, Δt-δ, with respect to Delta] t + [delta] and [delta] 0, the relationship shown in the following equation (16).

Figure 2011179918
Figure 2011179918

したがって、電気信号である干渉信号の各々の直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とに位相シフト電圧を印加する時間の和は2Δtとなり、直交二成分のサンプリング周期は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様となる。
δ及びδをどのように設定するかについては、周波数分解能をどの程度にするかのサンプリング条件、光位相シフト部8の位相シフト電圧を変化してから位相を実際に変化させるまでの応答時間及び光検出部16からの干渉信号のサンプリングを行うA/D変換回路の動作周波数によって決定されることになる。
なお、上述したサンプリング条件(周波数掃引周期1S、直交二成分のデータ点数1000)において、cos成分からsin成分への切り替え時間を1/10以下に短縮することは市販の位相シフタと、A/D変換回路を用いて対応することが可能である。
Therefore, the sum of the time for applying the phase shift voltage to the cos component and the sin component of the quadrature two components of the interference signal that is an electric signal is 2Δt, and the sampling period of the quadrature two components is the first implementation. It becomes the same as that of a form and 2nd Embodiment.
As to how to set δ and δ 0 , the sampling conditions for how much the frequency resolution is set, the response time from the change of the phase shift voltage of the optical phase shift unit 8 to the actual change of the phase And it is determined by the operating frequency of the A / D conversion circuit that samples the interference signal from the light detection unit 16.
Note that, under the above-described sampling conditions (frequency sweep period 1S, orthogonal two component data points 1000), shortening the switching time from the cos component to the sine component to 1/10 or less is possible with a commercially available phase shifter, A / D It is possible to cope with this by using a conversion circuit.

<第4の実施形態>
次に、第4の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図8は第4の実施形態の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と異なる構成について以下に説明する。
第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との光路長差を解消する光遅延部7及び被測定光信号の位相をシフトする光位相シフト部8を用いる場合、第1の実施形態の場合には光遅延部7及び光位相シフト部8の各々を異なる光ファイバに接続している。
<Fourth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the fourth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and components different from those in the first embodiment will be described below.
In the case of using the optical delay unit 7 that eliminates the optical path length difference between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 and the optical phase shift unit 8 that shifts the phase of the optical signal to be measured, The optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 are connected to different optical fibers.

図3に示す第1の実施形態の構成との対比から判るように、光遅延部7及び光位相シフト部8の各々を異なる光ファイバに設ける必要は無いため、第4の実施形態においては、光遅延部7及び光位相シフト部8とを合体させて一体化し、光遅延部7の光の伝搬を遅延させる機能と、光位相シフト部8の光の位相差をシフトさせる機能とを有する光遅延・光位相シフト部47を、第1光ファイバ5または第2光ファイバ6のいずれか一方に設ける構成としている。第1光ファイバ5または第2光ファイバ6のいずれか一方が他方より光路長が短い場合、一方に光遅延・光位相シフト部47設けて、他方に対する光路長差を補正する。これにより、光遅延部7及び光位相シフト部8とを一体化した光遅延・光位相シフト部47を用いて、第1の実施形態に比較して装置をより小型化することができる。
また、光遅延部7及び光位相シフト部8とを合体させて一体化することにより、光遅延部7と光位相シフト部8とを分離して同一の光ファイバに設ける場合に比較して、光ファイバに発生する残留反射光を低減することができる。このため、第1の実施形態において示した残留反射光の共振によるスペクトルリップルを、より低いレベルに抑制することができる。
As can be seen from the comparison with the configuration of the first embodiment shown in FIG. 3, it is not necessary to provide each of the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 in different optical fibers. Therefore, in the fourth embodiment, Light having the function of combining the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 and integrating them to delay the propagation of light of the optical delay unit 7 and the function of shifting the phase difference of the light of the optical phase shift unit 8 The delay / optical phase shift unit 47 is provided on either the first optical fiber 5 or the second optical fiber 6. When either one of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 has an optical path length shorter than the other, an optical delay / optical phase shift unit 47 is provided on one side to correct the optical path length difference with respect to the other. Thereby, the apparatus can be further downsized as compared with the first embodiment by using the optical delay / optical phase shift unit 47 in which the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 are integrated.
Further, by combining the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 and integrating them, compared to the case where the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 are separated and provided in the same optical fiber, Residual reflected light generated in the optical fiber can be reduced. For this reason, the spectral ripple due to the resonance of the residual reflected light shown in the first embodiment can be suppressed to a lower level.

<第5の実施形態>
次に、第5の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第5の実施形態による波長分散測定装置は、図3に示す第1の実施形態、あるいは図8に示す第4の実施形態のいずれの構成においても実施することが可能であり、以下図3を用いて説明する。
第5の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態が光検出部16からの電気信号である干渉信号のサンプリングを、cos成分及びsin成分の一対を同一の周波数掃引周期において時系列的に行うのに対し、第5の実施形態においては、2つの周波数掃引周期を用いて、一方の周波数掃引周期においてcos成分の電気信号である干渉信号のサンプリングを行い、他方の周波数掃引周期においてsin成分の電気信号である干渉信号のサンプリングを行う構成としたことである。
<Fifth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the fifth embodiment will be described. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the fifth embodiment can be implemented in any configuration of the first embodiment shown in FIG. 3 or the fourth embodiment shown in FIG. Will be described.
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the first embodiment performs sampling of an interference signal that is an electric signal from the light detection unit 16 and sweeps a pair of cos component and sin component with the same frequency. In contrast to the time series in the period, in the fifth embodiment, using the two frequency sweep periods, the interference signal that is an electrical signal of the cos component is sampled in one frequency sweep period, and the other This is a configuration in which an interference signal that is an electric signal of a sin component is sampled in the frequency sweep cycle.

したがって、制御部17は、2つの周波数掃引周期において、光周波数掃引部14の出力するトリガ信号に同期して、cos成分を測定する周波数掃引周期の間、光位相シフト部8に対して位相シフト電圧Vを供給し、sin成分を測定する周波数掃引周期の間、光位相シフト部8に対して位相シフト電圧V90を供給する。ここで、cos成分及びsin成分の干渉信号を検出する周波数掃引周期の長さは同一である。したがって、制御部12が光位相シフト部8に対し、位相シフト電圧Vを供給する期間と、位相シフト電圧V90を供給する期間とが、第1周期Δtとして同一である。
本実施形態の場合、上述したように、同一の位相シフト電圧が印加される第1周期Δtと、周波数掃引周期とは等しい。すなわち、Tl+1−T=Tl+2−Tl+1=Δtである。
Accordingly, the control unit 17 performs phase shift with respect to the optical phase shift unit 8 during the frequency sweep cycle for measuring the cos component in synchronization with the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 in two frequency sweep cycles. A voltage V 0 is supplied, and a phase shift voltage V 90 is supplied to the optical phase shift unit 8 during a frequency sweep period in which a sin component is measured. Here, the lengths of the frequency sweep periods for detecting the cos component and sin component interference signals are the same. Therefore, the period during which the control unit 12 supplies the phase shift voltage V 0 to the optical phase shift unit 8 and the period during which the phase shift voltage V 90 is supplied are the same as the first period Δt.
In the present embodiment, as described above, the first period Δt to which the same phase shift voltage is applied is equal to the frequency sweep period. That is, T l + 1 −T l = T l + 2 −T l + 1 = Δt.

図9は、光周波数掃引部14の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部17における光検出部16からの電気信号である干渉信号のサンプリングにおける動作のタイミングを示す波形図である。
図9(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図9(a)において、光周波数掃引部14から出力されるトリガ信号のHレベルおよびLレベルは、各々TTL制御に適合するように設定される。
FIG. 9 shows the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 14, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the sampling of interference signals that are electrical signals from the light detection unit 16 in the control unit 17. It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement.
FIG. 9A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14, where the vertical axis is voltage and the horizontal axis is time. In FIG. 9A, the H level and L level of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 14 are set so as to conform to the TTL control.

図9(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部14の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図9(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。
図9(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧Vは位相差を0度(cos成分検出モード)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V45は位相差を45度(sin成分検出モード)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。本実施形態においては、周波数掃引周期(Tl+1−T、Tl+2−Tl+1)と、第1周期とが同一の長さとなっている。
In FIG. 9B, the vertical axis represents frequency and the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 14. In FIG. 9B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range).
FIG. 9C is a diagram illustrating a waveform of the phase shift voltage that changes the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 in the first period, with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. The phase shift voltage V 0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component detection mode), and the phase shift voltage V 45 is a voltage when the phase difference is 45 degrees (sin component detection mode). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt. In the present embodiment, the frequency sweep period (T 1 + 1 −T 1 , T 1 + 2 −T 1 + 1 ) and the first period have the same length.

図9(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部17が光検出部16からの干渉信号を、制御部17が周波数掃引周期毎に、cos成分及びsin成分のいずれかの干渉信号を受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。本実施形態においては、2つの周波数掃引周期において、cos成分を最初の周波数掃引周期、sin成分を後の周波数掃引周期でサンプリングし、同一周波数の干渉信号を一対の直交二成分のデータとしている。ここで、制御部17は、cos成分の干渉成分の周波数分解を行う周波数掃引周期と、sin成分の干渉成分の周波数分解を行う周波数掃引周期との各々において、同一の測定周波数(周波数分解能に対応させる)となる周期を、予め測定周期(サンプリング周期)として設定し、この設定した測定周期においてcos成分及びsin成分のサンプリングを行う。
図9(c)及び図9(d)については、第1周期を明確に記載するため、図9(a)及び図9(b)の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
In FIG. 9D, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, the control unit 17 indicates an interference signal from the light detection unit 16, and the control unit 17 performs cos component and sin component for each frequency sweep period. It is a figure which shows the timing of the sampling period which receives any one of these interference signals. In this embodiment, in two frequency sweep periods, the cos component is sampled in the first frequency sweep period, the sin component is sampled in the subsequent frequency sweep period, and the interference signal of the same frequency is used as a pair of orthogonal two-component data. Here, the control unit 17 uses the same measurement frequency (corresponding to the frequency resolution) in each of the frequency sweep cycle in which the frequency decomposition of the interference component of the cos component is performed and the frequency sweep cycle in which the frequency decomposition of the interference component of the sin component is performed. Is set in advance as a measurement cycle (sampling cycle), and the cos component and the sin component are sampled in the set measurement cycle.
9 (c) and 9 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of FIGS. 9 (a) and 9 (b) is expanded, and only a part of the time range is displayed. Is shown.

本実施形態においては、cos成分及びsin成分の各々の干渉信号を異なる周波数掃引周期において、同一サンプリング周期により測定するため、第1の実施形態のように、光位相シフト部8における位相差の相互切替に伴うことによる周波数変化が発生せず、cos成分及びsin成分の干渉信号を同一の周波数において得られ、測定されるスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させることができる。
しかしながら、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6とが装置の振動に伴った微小伸縮を起こすことにより、周波数掃引毎に第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との光路長差が変動し、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との位相差が0度あるいは45度から外れてしまう。この結果、cos成分及びsin成分の直交性が低下し、スペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を低下させることになる。このため、第1光ファイバ5と第2光ファイバ6との光路長が時間的に変化しないように、第1光ファイバ5及び第2光ファイバ6の振動に対する安定度を高める必要がある。
In the present embodiment, since the interference signals of the cos component and the sin component are measured with the same sampling period in different frequency sweep periods, the mutual phase difference in the optical phase shift unit 8 is measured as in the first embodiment. The frequency change due to the switching does not occur, the cos component and sin component interference signals can be obtained at the same frequency, and the measurement accuracy of the measured spectral phase change Δφ (ν) can be improved.
However, the optical path length difference between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 fluctuates every frequency sweep by causing the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 to slightly expand and contract with the vibration of the apparatus. Then, the phase difference between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 deviates from 0 degree or 45 degrees. As a result, the orthogonality of the cos component and the sin component is lowered, and the measurement accuracy of the change Δφ (ν) in the spectral phase is lowered. For this reason, it is necessary to increase the stability against vibration of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 so that the optical path length between the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6 does not change with time.

<第6の実施形態>
次に、第6の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第6の実施形態による波長分散測定装置は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれの構成においても実施することが可能であり、以下図3を用いて説明する。
第6の実施形態は、図3における光周波数掃引部14に入射される合波被測定光信号の偏光方向を、光周波数掃引部14におけるバンドパス光フィルタの偏光軸に一致する制御を行い、スペクトル分解特性を向上させる構成となっている。以下の説明において、第1の実施形態から第5の実施形態と異なる構成のみの説明を行う。
光周波数掃引部14には、周波数に対する分解能を向上させるため、バンドパス周波数幅が狭く、フィネスが高いバンドパス光フィルタを用いる。
このバンドパス光フィルタの一例として、光ファイバ中にQ値の高い共振器を設けて構成された光素子がある。
<Sixth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the sixth embodiment will be described. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the sixth embodiment can be implemented in any configuration of the first to fifth embodiments, and will be described below with reference to FIG.
In the sixth embodiment, the polarization direction of the combined optical signal to be measured incident on the optical frequency sweep unit 14 in FIG. 3 is controlled to coincide with the polarization axis of the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 14, The spectral resolution characteristics are improved. In the following description, only the configuration different from the first to fifth embodiments will be described.
The optical frequency sweep unit 14 uses a bandpass optical filter having a narrow bandpass frequency width and high finesse in order to improve the resolution with respect to frequency.
As an example of this bandpass optical filter, there is an optical element configured by providing a resonator having a high Q value in an optical fiber.

このように、バンドパス光フィルタ自身が光ファイバで構成されていると、すでに説明した実施形態1から実施形態5の波長分散測定装置の構成をさらに小型化かつ軽量化するのに有利となる。
一方、バンドパス光フィルタにおいて、偏波保持光ファイバを用いず、偏波非保持光ファイバ(以下、光ファイバ)を用いた場合、固定状態などにより光ファイバに対して歪が印加されると、入射する光の偏光方向に対して屈折率が異なる偏光依存性が発生する。この結果、バンドパス光フィルタにおいて、偏光方向によってバンドパス周波数幅が拡がったり、バンドパス周波数帯が単一でなく偏光方向に依存して複数存在するという問題が発生する。
As described above, when the bandpass optical filter itself is formed of an optical fiber, it is advantageous to further reduce the size and weight of the configuration of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the first to fifth embodiments already described.
On the other hand, in a bandpass optical filter, when a polarization-maintaining optical fiber (hereinafter referred to as an optical fiber) is used without using a polarization-maintaining optical fiber, when strain is applied to the optical fiber due to a fixed state or the like, Polarization dependence with a different refractive index occurs with respect to the polarization direction of incident light. As a result, in the bandpass optical filter, there arises a problem that the bandpass frequency width is expanded depending on the polarization direction, and there are a plurality of bandpass frequency bands depending on the polarization direction instead of a single bandpass frequency band.

このバンドパス光フィルタに偏光依存性が発生する問題を解決するため、バンドパス光フィルタで構成された光周波数掃引部14の前段に偏波コントローラを設け、入射する光の偏光方向がバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの特定の偏光軸に一致するように調節し、偏光依存性を解消する構成とすればよい。ここでは、偏波コントローラは、入射される合波被測定光信号の偏光方向を、バンドパス光フィルタに用いる光ファイバのスロー軸に一致させるものとする。
図10に、入射する光の偏光方向がバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの単一の偏光軸(例えば、スロー軸)に一致するように調節するための構成例を示す。図10における光ファイバ81は図3の出射光導入光ファイバ13に対応し、図10における84を光周波数掃引部とした場合は、図3の光周波数掃引部14に対応し、図10における光ファイバ85は偏波非保持光ファイバであり、図3の出射光ファイバ15に対応している。
In order to solve the problem of polarization dependency occurring in the bandpass optical filter, a polarization controller is provided in front of the optical frequency sweep unit 14 composed of the bandpass optical filter, and the polarization direction of the incident light is determined to be bandpass light. Adjustment may be made so as to coincide with a specific polarization axis of the optical fiber constituting the filter to eliminate the polarization dependency. Here, it is assumed that the polarization controller matches the polarization direction of the incoming combined optical signal to be measured with the slow axis of the optical fiber used for the bandpass optical filter.
FIG. 10 shows a configuration example for adjusting the polarization direction of incident light so as to coincide with a single polarization axis (for example, slow axis) of the optical fiber constituting the bandpass optical filter. The optical fiber 81 in FIG. 10 corresponds to the outgoing light introducing optical fiber 13 in FIG. 3. When 84 in FIG. 10 is the optical frequency sweep unit, it corresponds to the optical frequency sweep unit 14 in FIG. The fiber 85 is a polarization non-maintaining optical fiber and corresponds to the outgoing optical fiber 15 in FIG.

本実施形態においては、偏光を制御する目的のため、図10の入射側の光ファイバ81及び接続光ファイバ83は偏波保持光ファイバとする。偏波コントローラ82は、入射端に対して光ファイバ81の出射端が接続され、出射端に接続光ファイバ83の入射端が接続されている。また、偏波コントローラ82は、光ファイバ81を介して入射される合波被測定光信号の偏光方向を光周波数掃引部84におけるバンドパス光フィルタを構成する光ファイバのスロー軸に一致させた後、接続光ファイバ83に対して出射する。
これにより、光周波数掃引部84は、接続光ファイバ83を介して、内部のバンドパス光フィルタを構成する光ファイバのスロー軸に偏光特性が一致した合波被測定光信号を、光循環部2を介して光分岐結合部4から入射する。
そして、84が光周波数掃引部の場合、光周波数掃引部84は、測定周波数の範囲においてバンドパス周波数幅を掃引することにより、合波被測定光信号を周波数分解して、成分被測定光信号として、光ファイバ85を介して光検出部16に対して出射する。
In the present embodiment, for the purpose of controlling polarization, the incident side optical fiber 81 and the connecting optical fiber 83 in FIG. 10 are polarization maintaining optical fibers. In the polarization controller 82, the exit end of the optical fiber 81 is connected to the entrance end, and the entrance end of the connection optical fiber 83 is connected to the exit end. In addition, the polarization controller 82 matches the polarization direction of the combined optical signal to be measured incident via the optical fiber 81 with the slow axis of the optical fiber constituting the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 84. The light is emitted to the connection optical fiber 83.
As a result, the optical frequency sweep unit 84 transmits the combined optical signal to be measured whose polarization characteristics coincide with the slow axis of the optical fiber constituting the internal bandpass optical filter via the connection optical fiber 83. The light enters from the optical branching and coupling part 4 via the.
When 84 is an optical frequency sweeping unit, the optical frequency sweeping unit 84 frequency-decomposes the combined measured optical signal by sweeping the bandpass frequency width in the measurement frequency range, and the component measured optical signal. The light is emitted to the light detection unit 16 through the optical fiber 85.

上述したように、偏波コントローラ82が合波被測定光信号の偏光方向を、光周波数掃引部84におけるバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの偏光軸に合わせることにより、偏光方向によるスペクトル分解特性の劣化を防止することができ、周波数分解特性の精度を向上させることができる。   As described above, the polarization controller 82 matches the polarization direction of the combined optical signal to be measured with the polarization axis of the optical fiber constituting the band-pass optical filter in the optical frequency sweep unit 84, so that the spectral resolution characteristic depending on the polarization direction is obtained. Degradation can be prevented, and the accuracy of frequency resolution characteristics can be improved.

なお、光周波数掃引部84におけるバンドパス光フィルタを構成する光ファイバが偏波保持光ファイバである場合、光ファイバ81を偏波保持光ファイバとすることにより、偏波コントローラ82を省略することができる。すなわち、入射側の光ファイバ81の偏光方向と、光周波数掃引部84におけるバンドパス光フィルタを構成する光ファイバとの偏光方向とを揃えて、直接に接続すればよい。
以上により、波長分散測定装置の全ての光の伝送経路を光ファイバベースとする光部品で構成する場合において、光周波数掃引部84における周波数分解(スペクトル分解特性)の精度の劣化を防止することができる。
When the optical fiber constituting the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 84 is a polarization maintaining optical fiber, the polarization controller 82 can be omitted by using the optical fiber 81 as a polarization maintaining optical fiber. it can. That is, the polarization direction of the incident-side optical fiber 81 and the polarization direction of the optical fiber constituting the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 84 may be aligned and directly connected.
As described above, in the case where all the light transmission paths of the chromatic dispersion measuring apparatus are configured by optical components based on optical fibers, it is possible to prevent deterioration in accuracy of frequency resolution (spectral resolution characteristics) in the optical frequency sweep unit 84. it can.

<第7の実施形態>
次に、第7の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図11は、第1の実施形態から第6の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置を用いて、光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。この図において、波長分散測定装置66が、第1の実施形態から第6の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置である。
モニタ用光分岐部62は、光ファイバ伝送路61の経路中において、波長分散を評価する位置に配置され、光ファイバ伝送路61に伝搬する光パルスを被測定光信号として抽出し、モニタ用光ファイバ63を介して偏波コントローラ64へ出射する。
<Seventh Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the seventh embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining a measurement method for measuring a dispersion parameter of an optical pulse propagating through an optical fiber transmission line by using the chromatic dispersion measurement apparatus according to any one of the first to sixth embodiments. . In this figure, a chromatic dispersion measuring device 66 is a chromatic dispersion measuring device according to any one of the first to sixth embodiments.
The monitoring optical branching unit 62 is arranged at a position for evaluating chromatic dispersion in the path of the optical fiber transmission path 61, extracts an optical pulse propagating to the optical fiber transmission path 61 as an optical signal to be measured, and monitors light. The light is emitted to the polarization controller 64 through the fiber 63.

このとき、モニタ用光分岐部62は、光ファイバ伝送路61における伝搬に影響を与えてしまう程に減衰させないように、光ファイバ伝送路61において伝搬する光パルスのパワーの一部を抽出する。本実施形態において、モニタ用光分岐部62は、光ファイバ伝送路61に伝搬される光パルスのパワーの一部、例えば10%を被測定光信号として、モニタ用光ファイバ63に分岐させる。すなわち、モニタ用光分岐部62の分岐によって、光ファイバ伝送路61を伝搬する光パルスと、モニタ用光ファイバ63を伝搬する被測定光信号とのパワー分岐比は9:1となる。モニタ用光ファイバ63には、例えば、標準分散の単一モード光ファイバを用いる。   At this time, the monitoring optical branching unit 62 extracts a part of the power of the optical pulse propagating in the optical fiber transmission line 61 so as not to attenuate to such an extent that the propagation in the optical fiber transmission line 61 is affected. In the present embodiment, the monitoring optical branching unit 62 branches a part of the power of the optical pulse propagated to the optical fiber transmission line 61, for example, 10%, to the monitoring optical fiber 63 as a measured optical signal. That is, due to the branching of the monitoring optical branching unit 62, the power branching ratio of the optical pulse propagating through the optical fiber transmission line 61 and the optical signal under measurement propagating through the monitoring optical fiber 63 becomes 9: 1. For the monitoring optical fiber 63, for example, a standard dispersion single mode optical fiber is used.

偏波コントローラ64は、被測定光信号の偏波状態を直線偏波とし、その偏光軸を入射用光ファイバ65(図3または図8の入射光ファイバ1)の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射用光ファイバ65に被測定光信号を出射する。
入射用光ファイバ65は、偏波保持光ファイバが用いられており、偏光軸が波長分散測定装置66内部の偏波保持光ファイバ(第1光ファイバ5、第2光ファイバ6)との偏光軸に揃える。
The polarization controller 64 sets the polarization state of the optical signal to be measured to linear polarization, and the polarization axis thereof is the polarization axis (for example, the slow axis) of the incident optical fiber 65 (the incident optical fiber 1 in FIG. 3 or FIG. 8). Then, the measured optical signal is emitted to the incident optical fiber 65.
The incident optical fiber 65 is a polarization maintaining optical fiber, and the polarization axis is the polarization axis with the polarization maintaining optical fibers (the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6) inside the wavelength dispersion measuring device 66. Align.

以上により、本実施形態においては、光ファイバ伝送路61における波長分散を測定する際、実際に光ファイバ伝送路61を伝搬する光パルスを利用して波長分散の測定を行うため、従来のように専用の光源を用意し、この光源から測定用の光パルスを光ファイバ伝送路61の入射端から入射し、光ファイバ伝送路61の出射端から出力される測定用の光パルスを取り出し、この測定用の光パルスを取り出して波長分散の測定を行う必要が無くなる。
光ファイバ伝送路61の全体における波長分散の測定だけでなく、光ファイバ伝送路61の任意の位置にて、その位置までの距離の波長分散を測定することができ、波長分散の測定位置の自由度を向上させることができる。
また、空間光学系を用いていないため、装置自体が小型化でき、装置を携帯して任意の光ファイパ伝送路の任意の個所において、情報を伝送する役割を担って伝搬する光パルスを用い、この光パルスをモニタするため、特に測定用の光源を必要とすることなく、微小周波数シフトに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を測定することにより、光ファイバ伝送路61の波長分散を評価することができる。
As described above, in the present embodiment, when measuring the chromatic dispersion in the optical fiber transmission line 61, the chromatic dispersion is measured by using the optical pulse that actually propagates through the optical fiber transmission line 61. A dedicated light source is prepared, a measurement light pulse is incident from the light source on the incident end of the optical fiber transmission line 61, a measurement light pulse output from the output end of the optical fiber transmission line 61 is taken out, and this measurement is performed. Therefore, it is not necessary to take out a light pulse for measurement and measure chromatic dispersion.
Not only the measurement of chromatic dispersion in the entire optical fiber transmission line 61 but also the chromatic dispersion of the distance to that position can be measured at any position of the optical fiber transmission line 61, and the measurement position of chromatic dispersion can be freely set. The degree can be improved.
In addition, since the spatial optical system is not used, the device itself can be reduced in size, using an optical pulse that carries the device and propagates in an arbitrary position in any optical fiber transmission path and transmits information. In order to monitor this optical pulse, the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line 61 is evaluated by measuring the change Δφ (ν) of the spectral phase with respect to a minute frequency shift without requiring a measurement light source. be able to.

<第8の実施形態>
次に、第8の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図12は、第1の実施形態から第6の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置を用いて、光部品を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。この図において、波長分散測定装置78が、第1の実施形態から第6の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置である。
本実施形態において、被測定対象の光部品の波長分散を測定する際、測定用の特別な光源を用意するのではなく、通常、情報伝達のために伝送する光パルスを光ファイバ伝送路に出力する光送信機を、光源71として用いる。このように、光源71は光ファイバ伝送路に用いられる光源であり、本実施形態においては、干渉信号を光パルスに変換する光トランシーバを用いる。光源71は、入射用光ファイバ72に対して光パルスを被測定光信号として出射する。
<Eighth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the eighth embodiment will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining a measurement method for measuring a dispersion parameter of an optical pulse propagating through an optical component using the chromatic dispersion measurement apparatus according to any one of the first to sixth embodiments. In this figure, a chromatic dispersion measuring device 78 is a chromatic dispersion measuring device according to any one of the first to sixth embodiments.
In this embodiment, when measuring the chromatic dispersion of the optical component to be measured, a special light source for measurement is not prepared, but usually an optical pulse transmitted for information transmission is output to the optical fiber transmission line. An optical transmitter is used as the light source 71. As described above, the light source 71 is a light source used in an optical fiber transmission line, and in this embodiment, an optical transceiver that converts an interference signal into an optical pulse is used. The light source 71 emits an optical pulse as an optical signal to be measured to the incident optical fiber 72.

入射用光ファイバ72は、被測定対象74としての光部品が配置される光ファイバ伝送路に用いられるのと同様の光ファイバにより構成する。この入射用光ファイバ72には、入射光制御部73が介挿されている。
入射光制御部73は、入射用光ファイバ72を伝搬する被測定光信号のパワー及び偏光状態を制御し、入射用光ファイバ72を介して、制御後の被測定光信号を被測定対象74の入射端に対して出射する。
被測定光信号のパワーを制御することにより、被測定対象74における波長分散のパワー依存性、すなわち波長分散の程度とパワーとの関係を測定して評価することができる。また、被測定光信号の偏光状態を制御することにより、波長分散の偏光状態依存性、すなわち偏光状態と波長分散の程度との関係を測定して評価することができる。
The incident optical fiber 72 is configured by an optical fiber similar to that used in an optical fiber transmission line in which an optical component as the measurement target 74 is arranged. An incident light control unit 73 is inserted in the incident optical fiber 72.
The incident light control unit 73 controls the power and polarization state of the measured optical signal propagating through the incident optical fiber 72, and transmits the controlled measured optical signal to the measured object 74 via the incident optical fiber 72. The light is emitted to the incident end.
By controlling the power of the optical signal under measurement, it is possible to measure and evaluate the power dependency of chromatic dispersion in the object under measurement 74, that is, the relationship between the degree of chromatic dispersion and the power. Further, by controlling the polarization state of the optical signal to be measured, it is possible to measure and evaluate the dependency of chromatic dispersion on the polarization state, that is, the relationship between the polarization state and the degree of chromatic dispersion.

被測定対象74は、出射端に出射用光ファイバ75の一端が接続され、入射端から入射された被測定光信号を出射端から出射用光ファイバ75に対して出射する。
出射用光ファイバ75は、被測定対象74としての光部品が配置される光ファイバ伝送路に用いられるのと同様の光ファイバにより構成する。
偏波コントローラ76は、入射端に出射用光ファイバ75の他端が接続され、被測定対象74からの被測定光信号が入射される。また、偏波コントローラ76は、出射端に入射用光ファイバ77の一端が接続されている。この入射用光ファイバ77は、偏波保持光ファイバが用いられており、偏光軸が波長分散測定装置78内部の偏波保持光ファイバ(第1光ファイバ5、第2光ファイバ6)との偏光軸に揃える。
One end of the output optical fiber 75 is connected to the measurement target 74 at the output end, and the measurement target optical signal incident from the input end is output from the output end to the output optical fiber 75.
The outgoing optical fiber 75 is configured by an optical fiber similar to that used in an optical fiber transmission line in which an optical component as the measurement target 74 is arranged.
In the polarization controller 76, the other end of the outgoing optical fiber 75 is connected to the incident end, and the measured optical signal from the measured target 74 enters. The polarization controller 76 has one end of an incident optical fiber 77 connected to the output end. The incident optical fiber 77 is a polarization maintaining optical fiber, and the polarization axis is polarized with the polarization maintaining optical fibers (the first optical fiber 5 and the second optical fiber 6) inside the chromatic dispersion measuring device 78. Align with the axis.

偏波コントローラ76は、被測定光信号の偏波状態を直線偏波とし、その偏光軸を入射用光ファイバ77(図3または図8の入射光ファイバ1)の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射用光ファイバ77に被測定光信号を出射する。
また、被測定対象74としては反射型の光部品であっても良い。反射型の光部品である場合、被測定対象74における入射端と出射端とは同一となり、被測定対象74への入射用光ファイバ72と、被測定対象74からの出射用光ファイバ75とはサーキュレータを介して接続することになる。
The polarization controller 76 sets the polarization state of the optical signal to be measured to linear polarization, and the polarization axis thereof is the polarization axis (for example, the slow axis) of the incident optical fiber 77 (the incident optical fiber 1 in FIG. 3 or FIG. 8). Then, the measured optical signal is emitted to the incident optical fiber 77.
Further, the measurement object 74 may be a reflective optical component. In the case of a reflective optical component, the incident end and the exit end of the measurement target 74 are the same, and the incident optical fiber 72 to the measurement target 74 and the emission optical fiber 75 from the measurement target 74 are the same. It will be connected via a circulator.

上述のように、空間光学系を使用せずに、装置を小型化することができ、装置を携帯していずれの場所においても、被測定対象とする光部品内を伝搬した光信号を被測定光信号とし、微小周波数シフトに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を測定することにより、実際に光部品内を伝搬する光パルスを用いて測定対象とする光部品の波長分散を評価することができる。   As described above, the device can be miniaturized without using a spatial optical system, and the optical signal propagated through the optical component to be measured can be measured at any place with the device being carried. By measuring the change Δφ (ν) of the spectral phase with respect to a minute frequency shift as an optical signal, it is possible to evaluate the chromatic dispersion of the optical component to be measured using the optical pulse that actually propagates in the optical component. it can.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

1…入射光ファイバ 2…光循環部 3,83…接続光ファイバ 4…光分岐結合部 5…第1光ファイバ 6…第2光ファイバ 7…光遅延部 8…光位相シフト部 11…第1終端部 12…第2終端部 13…出射光導入光ファイバ 14,84…光周波数掃引部 15…出射光ファイバ 16…光検出部 17…制御部 18…位相制御線 19…周波数制御線 20…検出制御線 47…光遅延・光位相シフト部 61…光ファイバ伝送路 62…モニタ用光分岐部 63…モニタ用光ファイバ 64,76,82…偏波コントローラ、 65,72,77…入射用光ファイバ、 66,78…波長分散測定装置 71…光源 73…入射光制御部 74…被測定対象 75…出射用光ファイバ 81,85…光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Incident optical fiber 2 ... Optical circulation part 3,83 ... Connection optical fiber 4 ... Optical branching coupling part 5 ... 1st optical fiber 6 ... 2nd optical fiber 7 ... Optical delay part 8 ... Optical phase shift part 11 ... 1st Termination unit 12 ... second termination unit 13 ... outgoing light introduction optical fiber 14, 84 ... optical frequency sweep unit 15 ... outgoing optical fiber 16 ... light detection unit 17 ... control unit 18 ... phase control line 19 ... frequency control line 20 ... detection Control line 47 ... Optical delay / optical phase shift part 61 ... Optical fiber transmission line 62 ... Monitoring optical branching part 63 ... Monitoring optical fiber 64, 76, 82 ... Polarization controller, 65, 72, 77 ... Incident optical fiber 66, 78 ... wavelength dispersion measuring device 71 ... light source 73 ... incident light control unit 74 ... measurement object 75 ... emitting optical fiber 81, 85 ... optical fiber

Claims (13)

測定対象から入射される被測定光信号を伝搬する、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された入射経路と、
前記入射経路に接続された第1入射端から被測定光信号を入射し、当該被測定光信号を第1入出射端から出射し、また当該第1入出射端から入射される合波被測定光信号を第1出射端から出力する光循環部(光循環部2)と、
一端が前記第1入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1接続経路(光ファイバ3)と、
前記第1接続経路の他端に接続された第2入出射端から前記被測定光信号を、第1被測定光信号及び第2被測定光信号の2つに分離し、前記第1被測定光信号を第3の入出射端から出射し、また前記第1被測定光信号と同一の偏光方向であり、かつ当該第1被測定光信号に対し、予め設定した周波数分シフトさせた前記第2被測定光信号を第4の入出射端から出射し、一方、前記第3の入出射端から入射される第1被測定反射光信号と、前記第4入出射端から入射される第2被測定反射光信号を第1被測定反射光信号に対して前記周波数分シフトさせた信号とを合波し、この合波による干渉結果として前記合波被測定光信号を、前記第2入出射端から出射する光分岐結合部(光分岐結合部4)と、
一端が前記第3入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1分岐経路(光ファイバ5)と、
一端が前記第4入出射端に接続された、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第2分岐経路(光ファイバ6)と、
前記第1分岐経路の他端に接続された第5入出射端から入射される第1被測定光信号を全反射し、前記第1被測定反射光信号として前記第5入出射端から前記第1分岐経路へ出射する第1終端部(第1終端部11)と、
前記第2分岐経路の他端に接続された第6入出射端から入射される前記第2被測定光信号を全反射し、前記第2被測定反射光信号として前記第6入出射端から前記第2分岐経路へ出射する第2終端部(第2終端部12)と、
前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、設けられた分岐経路を伝搬する被測定光信号及び被測定反射光信号の各々の位相を、0度と45度との2値にて交互に変化させる光位相シフタ(光位相シフト部8)と、
前記第1出射端に接続され、前記合波被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された測定結合用経路(出射光導入光ファイバ13)と、
前記測定結合用経路に接続された第2入射端から前記合波被測定光信号を入射し、前記合波被測定光信号を通過させる周波数範囲を掃引し、前記合波被測定光信号から前記周波数範囲のスペクトル成分を抽出する周波数分解を行い、周波数分解の結果を成分被測定光信号として第2出射端から出射する光周波数掃引部(光周波数掃引部14)と、
前記第2出射端に接続され、前記成分被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された出射光経路(出射光ファイバ15)と、
前記出射光経路に接続された第3の入射端から前記成分被測定光信号を入射し、該成分被測定光信号を電気信号に変換し、変換結果を干渉信号とする光検出部(光検出部16)と、
前記光位相シフタの位相差の変化に同期させ、前記位相差を0とした場合における前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との第1光成分の干渉信号、及び前記位相差を45度とした場合における第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との第2光成分の干渉信号を時系列に取得する制御部(制御部17)と
を有することを特徴とする波長分散測定装置。
An incident path composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, which propagates an optical signal to be measured incident from a measurement target;
An optical signal to be measured is incident from a first incident end connected to the incident path, the optical signal to be measured is emitted from the first incident / exit end, and is measured from the first incident / exit end. An optical circulation unit (optical circulation unit 2) that outputs an optical signal from the first emission end;
A first connection path (optical fiber 3) composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, one end connected to the first input / output end;
The first optical signal to be measured is separated into two optical signals, ie, a first optical signal to be measured and a second optical signal to be measured, from a second input / output end connected to the other end of the first connection path. The optical signal is emitted from a third input / output end, has the same polarization direction as the first optical signal to be measured, and is shifted by a preset frequency with respect to the first optical signal to be measured. Two measured optical signals are emitted from the fourth incident / exit end, while the first measured reflected optical signal incident from the third incident / exit end and the second incident from the fourth incident / exit end A signal obtained by shifting the measured reflected light signal with respect to the first measured reflected light signal by the frequency is combined, and the combined measured optical signal is output to the second input / output as an interference result by the combining. A light branching and coupling part (light branching and coupling part 4) emitted from the end;
A first branch path (optical fiber 5) composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, one end of which is connected to the third input / output end;
A second branch path (optical fiber 6) composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, one end connected to the fourth input / output end;
The first measured optical signal incident from the fifth incident / exit end connected to the other end of the first branch path is totally reflected, and the first measured reflected light signal is reflected from the fifth incident / exit end to the first A first termination portion (first termination portion 11) that emits to one branch path;
The second measured optical signal incident from a sixth incident / exit end connected to the other end of the second branch path is totally reflected, and the second measured reflected light signal is reflected from the sixth incident / exit end as the second measured reflected light signal. A second termination portion (second termination portion 12) that exits to the second branch path;
The phase of each of the optical signal to be measured and the optical signal to be measured, which is provided on one of the first branch path and the second branch path and propagates through the provided branch path, is set to 0 degree and 45 degrees. An optical phase shifter (optical phase shift unit 8) that alternately changes in binary;
A measurement coupling path (outgoing light introducing optical fiber 13) composed of an optical fiber connected to the first emitting end and propagating the combined optical signal to be measured;
The combined optical signal to be measured is incident from a second incident end connected to the measurement coupling path, the frequency range through which the optical signal to be combined passes is swept, and the combined optical signal to be measured is An optical frequency sweep unit (optical frequency sweep unit 14) that performs frequency decomposition to extract spectral components in the frequency range, and outputs the result of frequency decomposition as a component measured optical signal from the second output end;
An outgoing light path (outgoing optical fiber 15) composed of an optical fiber connected to the second outgoing end and propagating the component measured optical signal;
A light detection unit (light detection) that enters the component measured light signal from a third incident end connected to the outgoing light path, converts the component measured light signal into an electrical signal, and uses the conversion result as an interference signal. Part 16),
An interference signal of a first optical component between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal when the phase difference is set to 0 in synchronization with a change in the phase difference of the optical phase shifter; and A control unit (control unit 17) for acquiring an interference signal of a second optical component between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal in the case where the phase difference is 45 degrees; A chromatic dispersion measuring apparatus comprising:
前記第1終端部または前記第2終端部のいずれかまたは双方の終端部の反射率が可変であり、
前記制御部が、前記光分岐結合部に入射される前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との光強度の差分を、前記第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号との波形における直流成分の電圧値により検出し、当該電圧値が予め設定した閾値を超える場合、反射率が可変な前記終端部の反射率を、前記電圧値が前記閾値以下となるように制御することを特徴とする請求項1に記載の波長分散測定装置。
The reflectivity of either the first terminal part or the second terminal part or both terminal parts is variable,
The control unit calculates a difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the optical branching and coupling unit, an interference signal of the first light component, and a second When the voltage value of the direct current component in the waveform with the interference signal of the light component is detected and the voltage value exceeds a preset threshold value, the reflectance of the terminal portion with variable reflectivity is less than the threshold value. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein control is performed so that
前記第1分岐経路または第2分岐経路のいずれかまたは双方に光強度調整部が介挿されており、
前記制御部が、前記光分岐結合部に入射される前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号との光強度の差分を、前記第1光成分の干渉信号及び第2光成分の干渉信号との波形の電圧値により検出し、当該電圧値が予め設定した閾値を超える場合、前記光強度調整部により、前記第1被測定反射光信号と前記第2被測定反射光信号とにおける反射率の強度の差分である前記電圧値を、前記閾値以下となるよう制御することを特徴とする請求項1記載の波長分散測定装置。
A light intensity adjusting unit is inserted in either or both of the first branch path and the second branch path,
The control unit calculates a difference in light intensity between the first measured reflected light signal and the second measured reflected light signal incident on the optical branching and coupling unit, an interference signal of the first light component, and a second When the voltage value of the waveform with the interference signal of the light component is detected and the voltage value exceeds a preset threshold value, the first measured reflected light signal and the second measured reflected light are detected by the light intensity adjusting unit. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the voltage value, which is a difference in reflectance intensity with respect to a signal, is controlled to be equal to or less than the threshold value.
前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、前記第1分岐経路と前記第2分岐経路との光路長差を調節する光遅延部をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の波長分散測定装置。   The optical delay unit is provided in any one of the first branch path and the second branch path, and further includes an optical delay unit that adjusts an optical path length difference between the first branch path and the second branch path. The chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に前記光遅延部が設けられ、前記光位相シフタが他方に設けられることを特徴とする請求項4に記載の波長分散測定装置。   5. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 4, wherein the optical delay unit is provided in one of the first branch path and the second branch path, and the optical phase shifter is provided in the other. 前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に、前記光遅延部及び光位相シフタが一体化して設けられていることを特徴とする請求項4に記載の波長分散測定装置。   5. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 4, wherein the optical delay unit and the optical phase shifter are integrally provided in one of the first branch path and the second branch path. 前記制御部が、前記第1光成分の前記干渉信号を受信する第1受信部と、前記第2光成分の前記干渉信号を受信する第2受信部とを有していることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The control unit includes a first receiving unit that receives the interference signal of the first light component, and a second receiving unit that receives the interference signal of the second light component. The chromatic dispersion measuring device according to any one of claims 1 to 6. 前記制御部が、測定範囲における測定周波数の掃引毎に、測定単位として前記干渉信号毎に前記第1光成分及び前記第2光成分をデータ対として時系列に取得することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The control unit acquires the first light component and the second light component in a time series as a data pair for each interference signal as a measurement unit for each measurement frequency sweep in a measurement range. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1. 前記干渉信号毎に前記データ対を構成する前記第1光成分及び前記第2光成分において、先に測定される光成分の位相の変化を行う時間を、後に測定される偏光成分へ位相の変化を行う時間に対して短く設定することを特徴とする請求項8に記載の波長分散測定装置。   In the first light component and the second light component constituting the data pair for each interference signal, the time for changing the phase of the light component measured earlier is changed to the polarization component measured later. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 8, wherein the chromatic dispersion measuring apparatus is set to be short with respect to a time for performing the measurement. 前記制御部が、前記測定範囲における測定周波数の掃引において、一回の掃引において、前記第1光成分または前記第2光成分のいずれか一方のみの前記干渉信号を取得する処理を、前記第1光成分及び前記第2光成分に対して交互に繰り返して行うことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の波長分散測定装置。   In the sweep of the measurement frequency in the measurement range, the control unit acquires the interference signal of only one of the first light component and the second light component in one sweep. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the chromatic dispersion measuring apparatus is alternately and repeatedly performed on the light component and the second light component. 前記測定結合用経路を偏波保持特性を有する光ファイバで構成し、前記測定結合用経路の後段に、前記合波被測定光信号の偏光方向を制御する偏波コントローラを挿入し、当該偏波コントローラと前記光周波数掃引部との間を偏波保持特性を有する光ファイバにより接続していることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The measurement coupling path is composed of an optical fiber having a polarization maintaining characteristic, and a polarization controller for controlling the polarization direction of the optical signal to be combined is inserted in the subsequent stage of the measurement coupling path, and the polarization The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the controller and the optical frequency sweeping unit are connected by an optical fiber having polarization maintaining characteristics. 前記請求項1から請求項11のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、
前記測定対象である光伝送路の波長分散を評価する部分に分岐部を設け、偏波制御部が該分岐部より得られる被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする波長分散測定方法。
A chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 11,
A branching unit is provided in a portion for evaluating the chromatic dispersion of the optical transmission line to be measured, and the polarization control unit controls the polarization of the optical signal to be measured obtained from the branching unit to a linearly polarized wave. Aligned with the polarization axis propagating in the measuring apparatus, the optical signal to be measured is incident on the wavelength dispersion measuring apparatus via the incident path, and the optical signal to be measured is obtained from the interference signals of the first light component and the second light component. A method for measuring chromatic dispersion, comprising: obtaining a change in spectral phase of a signal and evaluating chromatic dispersion in the measurement object.
前記請求項1から請求項11のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、
波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号からスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする波長分散測定方法。
A chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 11,
An optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target for evaluating chromatic dispersion, and the polarization of the measured optical signal emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized, Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, the measured optical signal is incident on the chromatic dispersion measuring device via the incident path, and the interference signal of the first light component and the second light component is A method for measuring chromatic dispersion, comprising determining a change in spectral phase and evaluating chromatic dispersion in the measurement target.
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