JP4083620B2

JP4083620B2 - Method for evaluating Raman gain characteristic of optical fiber, method for estimating Raman gain characteristic spectrum, and apparatus for evaluating Raman gain characteristic

Info

Publication number: JP4083620B2
Application number: JP2003105606A
Authority: JP
Inventors: 千里深井; 和秀中島; 克介田嶋; 健周
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004309394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡便かつ高精度な光ファイバのラマン利得特性の評価方法およびラマン利得特性スペクトルの推定方法ならびにラマン利得特性の評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバにおけるラマン増幅効果は、励起光源の波長を選択することによって任意の波長帯域で利用することが可能である。また、複数の励起光を組み合わせることにより、１００ｎｍ以上の広帯域な通信波長を一括して増幅することも可能である。これらの理由により、光ファイバにおけるラマン増幅効果に基づく光増幅を光通信システムにおける光増幅技術の一つとして応用するための検討が進められている。光ファイバのラマン増幅特性は、光ファイバコアのドーパント材料やその添加量に依存して変化するため、光通信分野での光増幅にラマン増幅効果を応用するに際しては、個々の光ファイバが有するラマン利得特性を高精度に評価することが必要である。
【０００３】
従来、光ファイバのラマン利得率の評価は、評価対象として数ｋｍ以上の長さの光ファイバを用意し、数百ｍＷ〜数Ｗの強度の励起光を用いて行なわれていた（例えば、非特許文献１参照）。また、光ファイバのラマン利得率スペクトルの推定についても、重回帰分析により推定する方法（例えば、非特許文献２参照）や、励起光波長、励起光強度、励起光波形、損失係数およびラマン利得係数スペクトルのピーク値を用いた数値計算により推定する方法（例えば、非特許文献３参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３１５０２６号公報（第５頁）
【０００５】
【非特許文献１】
S. Gray, "Raman Gain Measurements in Optical Fibers", SOFM2000, pp.151-154 (2000).
【０００６】
【非特許文献２】
深井千里、中島和秀、周健、佐藤公紀、“ラマンゲインスペクトルの推定法に関する検討”、電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-10-111 (2002).
【０００７】
【非特許文献３】
K. X. Liu and E. Garmire, "Understanding the Formation of the SRS Stokes Spectrum in Fused Silica Fibers", IEEE J. of Quantum Electron., Vol. 27, No. 4, pp. 1022-1030 (1991).
【０００８】
【非特許文献４】
K. I. White, "Practical application of the refracted near-field technique for the measurement of optical fibre refractive index profiles", Opt. Quant. Elect., vol. 11, pp. 185-196 (1979).
【０００９】
【非特許文献５】
T. W. Whitbread, W. S. Wassef, P. M. Allen and P. L. Chu, "Profile dependence and measurement of absolute Raman scattering cross-section in optical fibres", Electron. Lett., vol. 25, pp.1502-1503 (1989).
【００１０】
【非特許文献６】
J. W. Fleming, "Material and Mode Dispersion in GeO₂・B₂O₃・SiO₂ Glasses", J. Am. Ceram. Soc., vol. 59, pp. 503-507 (1976).
【００１１】
【非特許文献７】
S. T. Davey, D. L. Williams, B. J. Ainslie, W. J. M. Rothwell and B. Wakefield, "Optical gain spectrum of GeO₂-SiO₂ Raman fibre amplifiers", IEE Proceedings J. Optoelectrnics, vol. 136, pp. 301-306 (1989).
【００１２】
【非特許文献８】
Y. Murakami et al., "Cut-off wavelength measurements for single-mode optical fibers", Appl. Opt., vol. 18, pp. 1101-1105 (1979).
【００１３】
【非特許文献９】
A. R. Tynes et al., "Low V-number optical fibers : Secondary maxima in the far-field radiation pattern", J. Opt. Soc. Am., vol. 69, No. 11, pp. 1587-1596 (1979).
【００１４】
【非特許文献１０】
D. Marcuse, "Gaussian approximation of the fundamental modes of graded-index fibers", J. Opt. Soc. Am., Vol. 68, No. 1, pp. 103-109 (1978).
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、高出力な励起光源または長尺の被測定用光ファイバが必要となり、測定条件によってその測定精度が制限されてしまうという問題があった。
【００１６】
また、非特許文献２に記載の方法では、参照周波数シフト位置におけるラマン利得係数を測定する必要があり、非特許文献１に記載の方法と同様の高出力な励起光源または長尺の被測定用光ファイバが必要となる。
【００１７】
さらに、非特許文献３に記載の方法では、励起光強度や励起光波形を数値計算に正確に反映させることが困難であり、スペクトルの推定精度が低下してしまうという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定対象である光ファイバの屈折率分布と電界分布のみを測定することとし、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、測定対象光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）ならびにそれらのスペクトルを簡便かつ高精度に評価することを可能とする方法および装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する方法であって、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐから周波数シフトした信号光波長λ _ｓでの第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記信号光波長λ _ｓでのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、およびコア半径ａを測定するステップであって、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）の測定は、励起光を用いて行うステップと、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０およびｇ _１を、ｇ _Ｒ（０，λ _ｓ）およびｇ _Ｒ（∞，λ _ｓ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓの光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）とを測定するステップと、前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０およびｇ _１を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を式（１）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（２）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（３）により算出するステップと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
【数６】

【００２１】
（ｇ_０およびｇ_１は、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数）
【００２２】
【数７】

【００２３】
【数６】

【００２８】
請求項３に記載の発明は、所定ドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価するためのプログラムであって、コンピュータに、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐから周波数シフトした信号光波長λ _ｓでの第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記信号光波長λ _ｓでのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力するステップと、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０およびｇ _１を、ｇ _Ｒ（０，λ _ｓ）およびｇ _Ｒ（∞，λ _ｓ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓの光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）とを測定した測定値を入力するステップと、前記評価対象の光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０およびｇ _１を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を式（１）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（２）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（３）により算出するステップと、を実行させることを特徴とする。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する装置であって、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐから周波数シフトした信号光波長λ _ｓでの第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記信号光波長λ _ｓでのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力する手段と、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０およびｇ _１を、ｇ _Ｒ（０，λ _ｓ）およびｇ _Ｒ（∞，λ _ｓ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出する手段と、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓの光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）とを測定した測定値を入力する手段と、前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０およびｇ _１を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を式（１）により算出する手段と、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ（ｒ，λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（２）により算出する手段と、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓでの前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ（λ _ｓ）を式（３）により算出する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第１の評価方法を説明するためのフローチャートで、この評価方法では、先ず、任意の屈折率分布を有する測定対象の光ファイバの、断面における中心軸からの位置ｒでの波長λの光に対する屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を次式（１）から求める。次に、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を次式（２）により算出する。そして、次式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出する。ここで、式（１）中のｇ_０およびｇ_１は、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であり、その詳細は後述する。
【００３２】
【数１１】

【００３３】
【数１２】

【００３４】
【数１３】

【００３５】
より具体的には、先ず、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における、中心軸からの位置ｒでの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定する（ステップＳ１１）。ここで、屈折率ｎ（ｒ，λ）は、ＲＮＦ法（Refractive Near Field Method：例えば、非特許文献４を参照）により測定可能である。
【００３６】
次に、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求める（ステップＳ１２）。ここで、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であるｇ_０およびｇ_１は、ラマン散乱断面積σ_０（λ_ｓ）（例えば、非特許文献５を参照）およびドーパント濃度ｘ（ｒ，λ_ｓ）（例えば、非特許文献６を参照）などのパラメータを用いて表記することが可能である（例えば、非特許文献７を参照）。
【００３７】
なお、屈折率の測定光波長が０．６７μｍであり、かつ、励起光波長が１．４５μｍの場合には、ゲルマニウム（Ｇｅ）ドープ（光）ファイバに対する係数ｇ_０およびｇ_１は表１に示すとおりとなり、測定光波長０．６７μｍにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）と信号光波長１．５５μｍにおけるラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）との関係は、次式（４）で与えられることとなる。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【数１４】

【００４０】
これに続いて、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する（ステップＳ１３）。一般に、光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）は、ＮＦＰ（Near Field Pattern）法（例えば、非特許文献８を参照）で測定されるニア・フィールド・パターン（ＮＦＰ）から求めることができる。また、ＦＦＰ（Far Field Pattern）法で測定されるファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）をハンケル変換して求める方法もある（例えば、非特許文献９を参照）。
【００４１】
さらに、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出する（ステップＳ１４）。
【００４２】
最後に、式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）が算出される（ステップＳ１５）。
【００４３】
このように本発明では、測定対象の光ファイバの屈折率分布と電界分布のみを測定することとし、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、光ファイバの実効的なラマン利得率およびラマン利得係数を簡便にかつ高精度に評価することが可能となる。
【００４４】
図２は、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第２の評価方法を説明するためのフローチャートで、この評価方法は、特定のドーパント材料を添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバにおいて、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａの測定値から式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１を求める点で、上述した第１の評価方法と相違する。
【００４５】
すなわち、先ず、特定のドーパント材料を添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバにおいて、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａを測定する（ステップＳ２１）。
【００４６】
ここで、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）は従来から知られている技術（非特許文献１を参照）で求めることができ、光ファイバのコアの屈折率ｎ（０，λ）およびコア半径ａは、ＲＮＦ法（非特許文献４を参照）を用いて測定可能である。また、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）は、ＮＦＰ法で測定されるＮＦＰ（非特許文献８を参照）から求められる電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）から、次式（５）（非特許文献１０を参照）により算出することができる。
【００４７】
【数１５】

【００４８】
なお、上述したように、電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を、ＦＦＰ法で測定されるＦＦＰをハンケル変換（非特許文献９を参照）して求め、これを基にモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）を求めてもよい。
【００４９】
次に、式（１）中の係数ｇ_０とｇ_１とを算出する（ステップＳ２２）。ここで、ステップ型の屈折率分布をもつ光ファイバの電界分布がガウス型に近似できる場合には、式（２）を次式（６）に変換することができる。なお、式（６）中のｇ_Ｒ（０，λ_ｓ）およびｇ_Ｒ（∞，λ_ｓ）はそれぞれ、光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数である。
【００５０】
【数１６】

【００５１】
従って、ステップＳ２１で測定される各パラメータの値を用いて、式（１）と式（６）の関係を満足する係数ｇ_０およびｇ_１を求めることになる。このとき、係数ｇ_０およびｇ_１の算出には最小二乗法が用いられる。
【００５２】
以降は図１に記載した手順とほぼ同様であり、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における、中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し（ステップＳ２３）、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求め（ステップＳ２４）、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し（ステップＳ２５）、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出する（ステップＳ２６）。そして最後に、式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）が算出される（ステップＳ２７）。
【００５３】
このように本発明では、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、光ファイバの実効的なラマン利得率およびラマン利得係数を簡便にかつ高精度に評価することが可能となる。
【００５４】
図３は、本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の推定方法を説明するためのフローチャートで、この推定方法では、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により評価し、その結果に基づいて、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００５５】
具体的には、先ず、波長λ_ｐの励起光を用い、任意の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの、所望の信号光波長λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を、例えば非特許文献１に記載の従来技術により測定する（ステップＳ３１）。
【００５６】
次に、この測定結果である実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）と、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）と、の間の関係を規定する次式（７）および（８）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊとＣ２_ｉｊとを予め算出する（Ｓ３２）。
【００５７】
【数１７】

【００５８】
【数１８】

【００５９】
ここで、ベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊは、最小二乗法によって求めることができる（例えば特許文献１を参照）。
【００６０】
これに続いて、本発明の光ファイバのラマン利得特性の評価方法により、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を評価し（ステップＳ３３）、最後に、ステップＳ３２で予め算出しておいたベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊと、ステップＳ３３で評価したｎ個の信号光波長λ_ｓｊにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）とを、式（７）および式（８）に代入して、実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する（ステップＳ３４）。
【００６１】
図４は、本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法を実行する測定装置の構成を説明するための概略ブロック図で、図中の符号４１は屈折率分布測定部、４２はラマン利得係数分布演算処理部、４３はフィールド・パターン測定部、４４は実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の演算処理部、４５は実効的なラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の演算処理部である。
【００６２】
ここで、屈折率分布測定部４１は、波長λにおける光ファイバ断面の中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定する手段であり、ラマン利得係数分布演算処理部４２は、信号光波長λ_ｓにおける光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を演算する手段である。また、フィールド・パターン測定部４３は、信号光波長λ_ｓにおける光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する手段であり、実効的なラマン利得特性の演算処理部４４および実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部４５は、各々、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を演算する手段および信号光波長領域λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・ｍ）における実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を演算する手段である。これらの演算処理部には、本発明のラマン利得特性評価方法およびラマン利得特性スペクトル推定方法を実行するためのプログラムが格納されており、既に説明したステップに従って光ファイバのラマン利得特性の評価および特性スペクトルの推定がなされる。
【００６３】
すなわち、屈折率分布測定部４１は、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を、例えばＲＮＦ法により測定する。ラマン利得係数分布演算処理部４２は、屈折率分布測定部４１により測定された光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）を基に、屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求める。フィールド・パターン測定部４３は、ＮＦＰ法やＦＦＰ法により、信号光波長λ_ｓでの測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する。実効的なラマン利得特性の演算処理部４４は、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を基に信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出し、式（３）により信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出する。
【００６４】
ラマン利得スペクトルの推定を行なう場合には、実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部４５が、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００６５】
すなわち、図示しない測定手段により、波長λ_ｐの励起光を用いて、任意の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの、所望の信号光波長λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）が測定され、その測定結果が演算処理部４５に送信されて記憶される。演算処理部４５は、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）と、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）と、の間の関係を規定する次式（７）および（８）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊとＣ２_ｉｊとを予め算出する。
【００６６】
また、上述した光ファイバのラマン利得特性の評価プロセスにより、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）が評価され、その評価結果が演算処理部４５に送信されて記憶される。
【００６７】
演算処理部４５は、記憶されているベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊと、ｎ個の信号光波長λ_ｓｊにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）とを、式（７）および式（８）に代入して、実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００６８】
以下に実施例により、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の第１の実施例では、図１を用いて説明した、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の第１の評価方法により、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の実効的なラマン利得率ならびに実効的なラマン利得係数の評価を行なった結果について説明する。
【００６９】
図５は、波長０．６７μｍの測定光により求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）を説明するための図であり、図６は、図５の屈折率分布の測定結果と式（４）とを用いて求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける信号光波長１．５５μｍのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）を説明するための図である。
【００７０】
また、図７は、波長１．５５μｍの測定光により求めた、ＳＭＦのファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）の測定結果を示す図である。ここで、図７において、横軸はＳＭＦの任意の測定断面におけるＦＦＰ受光素子の測定角度（回転角度：ｄｅｇ．）であり、縦軸は規格化された受光強度（ｄＢ）を示している。
【００７１】
さらに、図８は、図７のＦＦＰをハンケル変換して求めたＳＭＦの電界分布をピーク値で規格化した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒ方向での分布を説明するための図である。
【００７２】
図６に示したラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）と図８に示した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）分布の結果を、式（２）に基づいて演算して得られた測定対象ＳＭＦの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率は約０．４２（Ｗ・ｋｍ^−１）であり、実効的なラマン利得係数は３．５×１０^−１４（ｍ／Ｗ）であった。
【００７３】
図９は、本発明によって評価したゲルマニウム（Ｇｅ）を添加した各種石英系光ファイバの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果と、非特許文献１に記載されている従来方法によって測定した実効的なラマン利得率の測定値とを比較して示す図である。この図から分かるように、本発明による評価結果は、従来方法による測定結果と良い一致を示しており、本発明によって光ファイバの実効的なラマン利得率の評価が可能であることが分かる。また、このようにして求められた実効的なラマン利得率と測定で得られた電界分布とを用いて、式（３）に基づいて光ファイバの実効的なラマン利得係数を求めることも可能であることはいうまでもない。
【００７４】
（実施例２）
本発明の第２の実施例では、図２を用いて説明した本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の第２の評価方法により、任意の屈折率分布をもつ光ファイバの実効的なラマン利得率ならびに実効的なラマン利得係数の評価を行なった結果について説明する。本実施例では、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびフッ素（Ｆ）を添加した石英系光ファイバに対する、式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１を求めてラマン利得特性を評価している。
【００７５】
表２および表３は各々、ＧｅおよびＦを添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバの、コアの屈折率ｎ（０，λ）、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａを纏めたものである。ここで、ラマン利得の励起光波長および信号光波長はそれぞれ１．４５μｍおよび１．５５μｍであり、屈折率の測定波長は０．６７μｍである。
【００７６】
【表２】

【００７７】
【表３】

【００７８】
なお、コアの屈折率は波長λ＝０．６７μｍの光を用いて非特許文献４に記載の方法により測定した値ｎ（０，０．６７μｍ）であり、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）は信号光波長λ＝１．５５μｍで非特許文献１に記載の方法により測定した値Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）である。また、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）は、非特許文献９に記載の方法を用いて測定したＦＦＰをハンケル変換して求めた電界分布Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）を基に算出した、信号光波長１．５５μｍにおけるモードフィールド半径Ｗ（１．５５μｍ）、コア半径ａは非特許文献４に記載の方法を用いて測定した値である。
【００７９】
図１０は表２および表３に示した各々の値を用いて式（１）および式（６）から求めた、ＧｅドープファイバならびにＦドープファイバの、石英系光ファイバコアのラマン利得係数ｇ_Ｒ（０，１．５５μｍ）の屈折率ｎ（０，０．６７μｍ）依存性を説明するための図である。この図において、白四角は純石英コアファイバ、黒丸はＧｅドープファイバ、そして、白丸はＦドープファイバの依存性を示している。なお、図中の２本の実線は、ＧｅドープファイバおよびＦドープファイバに対する最小二乗法による近似結果を表している。
【００８０】
本発明に従って演算を行なうことにより、励起光波長１．４５μｍ、信号光波長１．５５μｍおよび屈折率測定波長０．６７μｍにおける、ＧｅドープファイバおよびＦドープファイバの式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１は、表４のように決定される。
【００８１】
【表４】

【００８２】
図１１は、表４で示した係数を用い、図１を用いて説明した方法により評価した任意の屈折率分布を有するＧｅドープファイバまたはＦドープファイバの、信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果を、非特許文献１に記載の方法によって測定した実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の結果と比較して示す図である。
【００８３】
この図から分かるとおり、本発明の評価方法から得られた実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）は、従来技術による測定から得られた実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）と良い一致を示しており、本発明の評価方法によって、光ファイバの実効的なラマン利得率を評価可能であることが分かる。また、実施例１と同様に、求められた実効的なラマン利得率と測定で得られた電界分布を用いて、式（３）により光ファイバの実効的なラマン利得係数を求めることが可能である。
【００８４】
このように、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により、様々なドーパント材料において光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係を求めることができ、任意の屈折率分布をもつ光ファイバの実効的なラマン利得率および実効的なラマン利得係数を評価することが可能である。
【００８５】
（実施例３）
本発明の第３の実施例では、図３を用いて説明した本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトルの推定方法により、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）および分散シフトファイバ（ＤＳＦ）の実効的なラマン利得率スペクトルならびに実効的なラマン利得係数スペクトルの推定を行なった結果について説明する。
【００８６】
図１２は、式（７）中のベクトル係数Ｃ１_ｉｊを決定するために、任意の屈折率分布をもつ６本のＧｅドープファイバにおける実効的なラマン利得率スペクトルを非特許文献１に記載の従来技術の方法で測定した結果を示す図である。なお、本実施例における励起光波長λ_ｐは１．４５μｍである。
【００８７】
図１３は、図１２の６本の光ファイバの実効的なラマン利得率スペクトルから、特許文献１に記載の最小二乗法によって求められた１．４５μｍから１．６５μｍの信号光波長領域における、式（７）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊ（ｉ＝１、２、・・・２３１：ｊ＝１、２）を示す図である。図中の黒丸および白丸はそれぞれ、信号光波長が１．５５μｍおよび１．５６μｍとした際のべクトル係数Ｃ１_ｉ１及びＣ１_ｉ２を示している。図１３で得られたベクトル係数を用い、ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）の評価を行なった。
【００８８】
図１４は、ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）（ｉ＝１、２、・・・２３１）の推定結果を、従来技術による測定結果とともに示す図である。図中の実線は、本発明の光ファイバのラマン利得スペクトルの推定方法を用いて推定した実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を示しており、白丸は、非特許文献１に記載の従来技術を用いて測定した結果を示している。なお、評価波長１．５５μｍおよび１．５６μｍにおける実効的なラマン利得率はそれぞれ、表４および表５の係数を用いて本発明の光ファイバのラマン利得特性の評価方法によって評価した。
【００８９】
【表５】

【００９０】
この図に示されているように、それぞれのファイバにおけるスペクトルの推定結果は、従来技術による測定結果とよく一致していることが分かる。また同様の手順により式（８）中のベクトル係数Ｃ２_ｉｊを求めることで、光ファイバの実効的なラマン利得係数スペクトルを推定することが可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法によれば、任意の屈折率分布を有する測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの波長λの光に対する屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を式（１）から求め、信号光波長λ_ｓでの測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出して、式（３）により信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出することとしたので、高出力な励起光源や数ｋｍ以上の光ファイバを必要とすることなく、任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価することが可能となる。
【００９２】
なお、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であるｇ_０およびｇ_１を、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａの測定値から式（１）を用いて求めるようにしてもよい。
【００９３】
また、本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトルの推定方法によれば、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により評価し、その結果に基づいて、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定することとしたので、任意の限定された信号光波長での実効的なラマン利得特性のみを評価することで、所望の信号光波長領域における光ファイバの実効的なラマン利得率スペクトルおよび実効的なラマン利得係数スペクトルを高精度で推定することが可能となる。
【００９４】
このように、本発明によれば、所望の屈折率分布を有する光ファイバを仮定することにより、所望の光ファイバのラマン利得特性を把握し、通信システムの設計に応用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第1の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第２の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法を実行する測定装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図５】波長０．６７μｍの測定光により求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）を説明するための図である。
【図６】図５の屈折率分布の測定結果と式（４）とを用いて求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける信号光波長１．５５μｍのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）を説明するための図である。
【図７】波長１．５５μｍの測定光により求めた、ＳＭＦのファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）の測定結果を示す図である。
【図８】図７のＦＦＰをハンケル変換して求めたＳＭＦの電界分布をピーク値で規格化した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒ方向での分布を説明するための図である。
【図９】本発明によって評価したＧｅを添加した各種石英系光ファイバの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果と、従来方法によって測定した実効的なラマン利得率の測定値とを比較して示す図である。
【図１０】ＧｅドープファイバならびにＦドープファイバの、石英系光ファイバコアのラマン利得係数ｇ_Ｒ（０，１．５５μｍ）の屈折率ｎ（０，０．６７μｍ）依存性を説明するための図である。
【図１１】任意の屈折率分布を有するＧｅドープファイバまたはＦドープファイバの、信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果を、非特許文献１に記載の方法によって測定した実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の結果と比較して示す図である。
【図１２】ベクトル係数Ｃ１_ｉ１及びＣ１_ｉ２を決定するために、任意の屈折率分布をもつ６本のＧｅドープファイバにおける実効的なラマン利得率スペクトルを非特許文献１に記載の従来技術の方法で測定した結果を示す図である。
【図１３】図１２の６本の光ファイバの実効的なラマン利得スペクトルから、特許文献１に記載の最小二乗法によって求められた１．４５μｍから１．６５μｍの信号光波長領域における、式（７）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊ（ｉ＝１、２、・・・２３１：ｊ＝１、２）を示す図である。
【図１４】ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）（ｉ＝１、２、・・・２３１）の推定結果を、従来技術による測定結果とともに示す図である。
【符号の説明】
４１屈折率分布測定部
４２ラマン利得係数分布演算処理部
４３フィールド・パターン測定部
４４実効的なラマン利得特性の演算処理部
４５実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple and highly accurate evaluation method for Raman gain characteristics of an optical fiber, a method for estimating a Raman gain characteristic spectrum, and a Raman gain characteristic evaluation apparatus.
[0002]
[Prior art]
The Raman amplification effect in the optical fiber can be used in an arbitrary wavelength band by selecting the wavelength of the excitation light source. Further, by combining a plurality of excitation lights, it is possible to amplify a broadband communication wavelength of 100 nm or more in a lump. For these reasons, studies are underway to apply optical amplification based on the Raman amplification effect in optical fibers as one of optical amplification techniques in optical communication systems. Since the Raman amplification characteristics of optical fibers vary depending on the dopant material of the optical fiber core and the amount added, the Raman amplification effect of each optical fiber must be used when applying the Raman amplification effect to optical amplification in the optical communication field. It is necessary to evaluate the gain characteristics with high accuracy.
[0003]
Conventionally, evaluation of the Raman gain factor of an optical fiber has been performed by using an optical fiber having a length of several kilometers or more as an evaluation target and using excitation light having an intensity of several hundred mW to several W (for example, Patent Document 1). In addition, the estimation of the Raman gain factor spectrum of the optical fiber is also performed by multiple regression analysis (see, for example, Non-Patent Document 2), pumping light wavelength, pumping light intensity, pumping light waveform, loss factor, and Raman gain coefficient. A method of estimating by numerical calculation using a peak value of a spectrum (for example, see Non-Patent Document 3) has been proposed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-315026 (page 5)
[0005]
[Non-Patent Document 1]
S. Gray, "Raman Gain Measurements in Optical Fibers", SOFM2000, pp.151-154 (2000).
[0006]
[Non-Patent Document 2]
Chisato Fukai, Kazuhide Nakajima, Takeshi Zhou, Kimiaki Sato, “Examination of Raman Gain Spectrum Estimation Method”, IEICE Society Conference, B-10-111 (2002).
[0007]
[Non-Patent Document 3]
K. X. Liu and E. Garmire, "Understanding the Formation of the SRS Stokes Spectrum in Fused Silica Fibers", IEEE J. of Quantum Electron., Vol. 27, No. 4, pp. 1022-1030 (1991).
[0008]
[Non-Patent Document 4]
K. I. White, "Practical application of the refracted near-field technique for the measurement of optical fiber refractive index profiles", Opt. Quant. Elect., Vol. 11, pp. 185-196 (1979).
[0009]
[Non-Patent Document 5]
T. W. Whitbread, W. S. Wassef, P. M. Allen and P. L. Chu, "Profile dependence and measurement of absolute Raman scattering cross-section in optical fibers", Electron. Lett., Vol. 25, pp. 1502-1503 (1989).
[0010]
[Non-Patent Document 6]
J. W. Fleming, "Material and Mode Dispersion in GeO₂・ B₂O_Three・ SiO₂ Glasses ", J. Am. Ceram. Soc., Vol. 59, pp. 503-507 (1976).
[0011]
[Non-Patent Document 7]
S. T. Davey, D. L. Williams, B. J. Ainslie, W. J. M. Rothwell and B. Wakefield, "Optical gain spectrum of GeO₂-SiO₂ Raman fiber amplifiers ", IEE Proceedings J. Optoelectrnics, vol. 136, pp. 301-306 (1989).
[0012]
[Non-Patent Document 8]
Y. Murakami et al., "Cut-off wavelength measurements for single-mode optical fibers", Appl. Opt., Vol. 18, pp. 1101-1105 (1979).
[0013]
[Non-patent document 9]
AR Tynes et al., "Low V-number optical fibers: Secondary maxima in the far-field radiation pattern", J. Opt. Soc. Am., Vol. 69, No. 11, pp. 1587-1596 (1979) .
[0014]
[Non-Patent Document 10]
D. Marcuse, "Gaussian approximation of the fundamental modes of graded-index fibers", J. Opt. Soc. Am., Vol. 68, No. 1, pp. 103-109 (1978).
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method described in Non-Patent Document 1 requires a high-power excitation light source or a long optical fiber to be measured, and has a problem that the measurement accuracy is limited depending on measurement conditions.
[0016]
Further, in the method described in Non-Patent Document 2, it is necessary to measure the Raman gain coefficient at the reference frequency shift position, which is the same as the method described in Non-Patent Document 1, for a high-output excitation light source or a long object to be measured. An optical fiber is required.
[0017]
Furthermore, in the method described in Non-Patent Document 3, it is difficult to accurately reflect the excitation light intensity and the excitation light waveform in the numerical calculation, and there is a problem in that the spectrum estimation accuracy is lowered.
[0018]
The present invention has been made in view of such a problem, and its purpose is to measure only the refractive index distribution and the electric field distribution of the optical fiber to be measured, and a specific dopant was added. Evaluate the effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain factor) of the optical fiber to be measured and their spectra simply and accurately based on the relationship between the refractive index of the optical fiber and the Raman gain factor. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus that enable the above.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention described in claim 1A method for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added, wherein the dopant material is added and the steps are different from each other in the dopant addition amount. Refractive index n (0, λ) with respect to light of wavelength λ in the core (r = 0), excitation light wavelength λ _p Signal light wavelength λ shifted in frequency from _s First effective Raman gain factor C at _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s Mode field radius W (λ _s ) And measuring the core radius a, the first effective Raman gain factor C _Ref (Λ _s ) Is measured using excitation light, the refractive index n (0, λ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution, and the first effective Raman gain factor C. _Ref (Λ _s ), The mode field radius W (λ _s ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ) With the relationship of equation (1) g ₀ And g ₁ G _R (0, λ _s ) And g _R (∞, λ _s ) As the Raman gain coefficients of the core portion and the clad portion of the optical fiber having the step type refractive index profile, respectively, and calculating the values satisfying the relationship of the equations (1) and (6); Regarding the optical fiber to be evaluated, the refractive index distribution n (r, λ) for the light of the wavelength λ at the position r from the central axis in the cross section and the position at the distance r from the central axis in the cross section. Signal light wavelength λ _s Electric field distribution E (r, λ _s ), A measured value of the optical fiber refractive index distribution n (r, λ) to be evaluated, and the calculated coefficient g ₀ And g ₁ Using the signal light wavelength λ _s Raman gain coefficient distribution g at the position of the distance r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be evaluated in FIG. _R (R, λ _s ) By equation (1), and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ), The signal light wavelength λ _s The second effective Raman gain factor C of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) By equation (2), and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated second effective Raman gain factor C _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s The effective Raman gain coefficient g of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) By equation (3)It is characterized by that.
[0020]
[Formula 6]

[0021]
(G₀And g₁Is the refractive index n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s)
[0022]
[Expression 7]

[0023]
[Formula 6]

[0028]
Claim 3The invention described inA program for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added, wherein the dopant material is added to a computer, and the dopant addition amount is different from each other For an optical fiber having a plurality of step-type refractive index profiles, the refractive index n (0, λ) for the light of wavelength λ in the core (r = 0), the pumping light wavelength λ _p Signal light wavelength λ shifted in frequency from _s First effective Raman gain factor C at _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s Mode field radius W (λ _s ), And a measurement value obtained by measuring the core radius a, the refractive index n (0, λ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution, and the first effective Raman. Gain factor C _Ref (Λ _s ), The mode field radius W (λ _s ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ) With the relationship of equation (1) g ₀ And g ₁ G _R (0, λ _s ) And g _R (∞, λ _s ) As the Raman gain coefficients of the core portion and the clad portion of the optical fiber having the step type refractive index profile, respectively, and calculating the values satisfying the relationship of the equations (1) and (6); Regarding the optical fiber to be evaluated, the refractive index distribution n (r, λ) for the light of the wavelength λ at the position r from the central axis in the cross section and the position at the distance r from the central axis in the cross section. Signal light wavelength λ _s Electric field distribution E (r, λ _s ) And a measured value of the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated coefficient g ₀ And g ₁ Using the signal light wavelength λ _s Raman gain coefficient distribution g at the position of the distance r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be evaluated in FIG. _R (R, λ _s ) By equation (1), and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ), The signal light wavelength λ _s The second effective Raman gain factor C of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) By equation (2), and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated second effective Raman gain factor C _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s The effective Raman gain coefficient g of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) Is calculated by equation (3)It is characterized by that.
[0029]
Claim 2The invention described inAn apparatus for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added, wherein the dopant material is added and a plurality of steps in which the dopant addition amount is different from each other Refractive index n (0, λ) with respect to light of wavelength λ in the core (r = 0), excitation light wavelength λ _p Signal light wavelength λ shifted in frequency from _s First effective Raman gain factor C at _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s Mode field radius W (λ _s ), A means for inputting a measured value of the core radius a, the refractive index n (0, λ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution, and the first effective Raman. Gain factor C _Ref (Λ _s ), The mode field radius W (λ _s ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ) With the relationship of equation (1) g ₀ And g ₁ G _R (0, λ _s ) And g _R (∞, λ _s ) As the Raman gain coefficients of the core portion and the cladding portion of the optical fiber having the step-type refractive index profile, respectively, means for calculating as a value satisfying the relationship of Equation (1) and Equation (6); Regarding the optical fiber to be evaluated, the refractive index distribution n (r, λ) for the light of the wavelength λ at the position r from the central axis in the cross section and the position at the distance r from the central axis in the cross section. Signal light wavelength λ _s Electric field distribution E (r, λ _s ) And a measured value of the optical fiber refractive index distribution n (r, λ) to be evaluated and the calculated coefficient g ₀ And g ₁ Using the signal light wavelength λ _s Raman gain coefficient distribution g at the position of the distance r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be evaluated in FIG. _R (R, λ _s ) By the equation (1) and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated Raman gain coefficient distribution g _R (R, λ _s ), The signal light wavelength λ _s The second effective Raman gain factor C of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) By the equation (2), and the electric field distribution E (r, λ) of the optical fiber to be evaluated _s ) And the calculated second effective Raman gain factor C _Ref (Λ _s ), The signal light wavelength λ _s The effective Raman gain coefficient g of the optical fiber to be evaluated _Ref (Λ _s ) By means of equation (3)It is characterized by that.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a first evaluation method of effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain coefficient) of an optical fiber according to the present invention. In this evaluation method, first, an arbitrary refractive index is selected. The refractive index n (r, λ) of light having a wavelength λ at a position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured having a distribution is measured, and the excitation light wavelength λ_pSignal light wavelength λ shifted in frequency from_sRaman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s) Is obtained from the following equation (1). Next, the signal light wavelength λ_sThe electric field distribution E (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured_s) And measure the signal light wavelength λ_sOptical fiber effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is calculated by the following equation (2). Then, according to the following equation (3), the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain coefficient g_Ref(Λ_s) Is calculated. Where g in formula (1)₀And g₁Is the refractive index n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s), Which will be described later in detail.
[0032]
## EQU11 ##

[0033]
[Expression 12]

[0034]
[Formula 13]

[0035]
More specifically, first, the refractive index n (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured is measured using the measurement light having the wavelength λ (step S11). Here, the refractive index n (r, λ) can be measured by the RNF method (Refractive Near Field Method: see Non-Patent Document 4, for example).
[0036]
Next, the refractive index n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s) Using the equation (1) which is a relational expression between the excitation light wavelength λ_pSignal light wavelength λ shifted in frequency from_sRaman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s) Is obtained (step S12). Here, the refractive index n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s) Is a coefficient related to₀And g₁Is the Raman scattering cross section σ₀(Λ_s) (See, for example, Non-Patent Document 5) and dopant concentration x (r, λ_s) (For example, see Non-Patent Document 6) or the like (for example, see Non-Patent Document 7).
[0037]
When the measurement light wavelength of the refractive index is 0.67 μm and the excitation light wavelength is 1.45 μm, the coefficient g for the germanium (Ge) -doped (optical) fiber₀And g₁Is as shown in Table 1, and the refractive index n (r, 0.67 μm) at the measurement light wavelength of 0.67 μm and the Raman gain coefficient g at the signal light wavelength of 1.55 μm._RThe relationship with (r, 1.55 μm) is given by the following equation (4).
[0038]
[Table 1]

[0039]
[Expression 14]

[0040]
Following this, the signal light wavelength λ_sThe electric field distribution E (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured_s) Is measured (step S13). In general, the electric field distribution E (r, λ) of an optical fiber_s) Can be obtained from a near field pattern (NFP) measured by an NFP (Near Field Pattern) method (see, for example, Non-Patent Document 8). There is also a method for obtaining a far field pattern (FFP) measured by FFP (Far Field Pattern) method by Hankel transform (see, for example, Non-Patent Document 9).
[0041]
Further, the Raman gain coefficient g previously obtained_R(R, λ_s), The signal light wavelength λ_sOptical fiber effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is calculated by equation (2) (step S14).
[0042]
Finally, according to equation (3), the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain coefficient g_Ref(Λ_s) Is calculated (step S15).
[0043]
As described above, in the present invention, only the refractive index distribution and the electric field distribution of the optical fiber to be measured are measured, and based on the relational expression between the refractive index of the optical fiber to which the specific dopant is added and the Raman gain coefficient, The effective Raman gain factor and Raman gain coefficient of the optical fiber can be evaluated easily and with high accuracy.
[0044]
FIG. 2 is a flowchart for explaining a second evaluation method of the effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain coefficient) of the optical fiber of the present invention. This evaluation method is performed by adding a specific dopant material. In the silica-based optical fiber having the step-type refractive index distribution, the refractive index n (0, λ) of the core (r = 0) at the wavelength λ of a plurality of optical fibers having different dopant addition amounts, and the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) And mode field radius W (λ_s) And the measured value of the core radius a, the coefficient g in the formula (1)₀And g₁Is different from the first evaluation method described above.
[0045]
That is, first, in a silica-based optical fiber having a step-type refractive index profile to which a specific dopant material is added, the refractive index n ((r = 0) of the core (r = 0) at a wavelength λ of a plurality of optical fibers having different dopant addition amounts. 0, λ) and the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) And mode field radius W (λ_s) And the core radius a are measured (step S21).
[0046]
Here, the effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Can be obtained by a conventionally known technique (see Non-Patent Document 1), and the refractive index n (0, λ) and core radius a of the core of the optical fiber are determined by the RNF method (Non-Patent Document 4). ). The mode field radius W (λ_s) Is an electric field distribution E (r, λ) obtained from NFP (see Non-Patent Document 8) measured by the NFP method._s) From the following equation (5) (see Non-Patent Document 10).
[0047]
[Expression 15]

[0048]
As described above, the electric field distribution E (r, λ_s) Is obtained by Hankel transform (see Non-Patent Document 9) of FFP measured by the FFP method, and based on this, the mode field radius W (λ_s) May be requested.
[0049]
Next, the coefficient g in the equation (1)₀And g₁Are calculated (step S22). Here, when the electric field distribution of the optical fiber having the step-type refractive index distribution can be approximated to a Gaussian type, the equation (2) can be converted into the following equation (6). In addition, g in Formula (6)_R(0, λ_s) And g_R(∞, λ_s) Are the Raman gain coefficients of the core portion and the cladding portion of the optical fiber, respectively.
[0050]
[Expression 16]

[0051]
Accordingly, the coefficient g satisfying the relationship between the expressions (1) and (6) using the values of the parameters measured in step S21.₀And g₁Will be asked. At this time, the coefficient g₀And g₁The least square method is used to calculate.
[0052]
The subsequent procedure is almost the same as the procedure described in FIG. 1, and the refractive index n (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured is measured using the measurement light having the wavelength λ (step) S23), refractive index n (r, λ) of optical fiber and Raman gain coefficient g_R(R, λ_s) Using the equation (1) which is a relational expression between the excitation light wavelength λ_pSignal light wavelength λ shifted in frequency from_sThe Raman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s) (Step S24), and the signal light wavelength λ_sThe electric field distribution E (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured_s) (Step S25), and the Raman gain coefficient g obtained previously_R(R, λ_s), The signal light wavelength λ_sOptical fiber effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is calculated by equation (2) (step S26). Finally, according to the equation (3), the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain coefficient g_Ref(Λ_s) Is calculated (step S27).
[0053]
As described above, according to the present invention, the effective Raman gain factor and the Raman gain coefficient of the optical fiber can be simply and accurately determined based on the relational expression between the refractive index of the optical fiber to which the specific dopant is added and the Raman gain coefficient. It becomes possible to evaluate.
[0054]
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method for estimating the Raman gain characteristic spectrum (Raman gain factor spectrum and Raman gain coefficient spectrum) of the optical fiber of the present invention. In this estimation method, a measurement object having an arbitrary refractive index distribution is shown. Arbitrary n signal light wavelengths λ of the optical fiber_sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,... N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) Is evaluated by the method for evaluating the effective Raman gain characteristics of the optical fiber of the present invention, and based on the result, the desired signal light wavelength λ of the optical fiber is evaluated._siEffective Raman gain factor spectrum C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_si).
[0055]
Specifically, first, the wavelength λ_pThe desired signal light wavelength λ of a plurality of optical fibers having an arbitrary refractive index distribution using the excitation light of_siEffective Raman gain factor C at (i = 1, 2,..., M)_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_si) Is measured by the conventional technique described in Non-Patent Document 1, for example (step S31).
[0056]
Next, the effective Raman gain factor C as a result of this measurement_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_si) And any n signal light wavelengths λ_sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,..., N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) And the vector coefficient C1 of the following equations (7) and (8) that define the relationship between_ijAnd C2_ijAre calculated in advance (S32).
[0057]
[Expression 17]

[0058]
[Formula 18]

[0059]
Here, the vector coefficient C1_ijAnd C2_ijCan be obtained by the least square method (see, for example, Patent Document 1).
[0060]
Subsequently, according to the evaluation method of the Raman gain characteristic of the optical fiber of the present invention, arbitrary n signal light wavelengths λ of the optical fiber to be measured having an arbitrary refractive index distribution are obtained._sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,... N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) (Step S33), and finally, the vector coefficient C1 previously calculated in step S32_ijAnd C2_ijAnd the n signal light wavelengths λ evaluated in step S33._sjEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) Is substituted into the equations (7) and (8) to obtain an effective Raman gain factor spectrum C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_si) Is estimated (step S34).
[0061]
FIG. 4 is a schematic block diagram for explaining the configuration of a measuring apparatus that executes the Raman gain characteristic evaluation method for an optical fiber according to the present invention. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a refractive index distribution measuring unit, and 42 denotes a Raman gain coefficient distribution. An arithmetic processing unit, 43 is a field pattern measurement unit, 44 is an arithmetic processing unit for effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain coefficient), and 45 is an effective Raman gain characteristic spectrum (Raman gain factor spectrum and Raman). (Gain coefficient spectrum) calculation processing unit.
[0062]
Here, the refractive index distribution measuring unit 41 is a means for measuring the refractive index n (r, λ) at a position r from the central axis of the optical fiber cross section at the wavelength λ, and the Raman gain coefficient distribution calculating unit 42 is Signal light wavelength λ_sRaman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s). In addition, the field pattern measuring unit 43 has a signal light wavelength λ._sElectric field distribution E (r, λ) at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_s), And an effective Raman gain characteristic calculation processing unit 44 and an effective Raman gain characteristic spectrum calculation processing unit 45 are respectively connected to the signal light wavelength λ._sEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_s) And signal light wavelength region λ_siEffective Raman gain factor spectrum C at (i = 1, 2,... M)_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_si). These arithmetic processing units store a program for executing the Raman gain characteristic evaluation method and the Raman gain characteristic spectrum estimation method of the present invention, and evaluate and evaluate the Raman gain characteristic of the optical fiber according to the steps already described. A spectrum estimate is made.
[0063]
That is, the refractive index distribution measuring unit 41 measures the refractive index n (r, λ) at the position r from the central axis in the cross section of the measurement target optical fiber by using the measurement light having the wavelength λ, for example, by the RNF method. The Raman gain coefficient distribution calculation processing unit 42 is based on the refractive index n (r, λ) of the optical fiber measured by the refractive index distribution measuring unit 41 and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s) Using the equation (1) which is a relational expression between the excitation light wavelength λ_pSignal light wavelength λ shifted in frequency from_sThe Raman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s) The field pattern measurement unit 43 uses the NFP method or the FFP method to measure the signal light wavelength λ._sField distribution E (r, λ) at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured at_s). The effective Raman gain characteristic calculation processing unit 44 calculates the Raman gain coefficient g obtained previously._R(R, λ_s) Based on the signal light wavelength λ_sOptical fiber effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is calculated by the equation (2), and the signal light wavelength λ is calculated by the equation (3)._sEffective Raman gain coefficient g_Ref(Λ_s) Is calculated.
[0064]
When the Raman gain spectrum is estimated, the effective Raman gain characteristic spectrum calculation processing unit 45 performs a desired signal light wavelength λ of the optical fiber._siEffective Raman gain factor spectrum C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_si).
[0065]
That is, the wavelength λ is measured by a measuring means (not shown)._pThe desired signal light wavelength λ of a plurality of optical fibers having an arbitrary refractive index profile using the excitation light of_siEffective Raman gain factor C at (i = 1, 2,..., M)_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_si) Is measured, and the measurement result is transmitted to the arithmetic processing unit 45 and stored therein. The arithmetic processing unit 45 calculates an effective Raman gain factor C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_si) And any n signal light wavelengths λ_sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,..., N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) And the vector coefficient C1 of the following equations (7) and (8) that define the relationship between_ijAnd C2_ijAre calculated in advance.
[0066]
In addition, according to the evaluation process of the Raman gain characteristics of the optical fiber described above, any n signal light wavelengths λ of the measurement target optical fiber having an arbitrary refractive index distribution are obtained._sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,... N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) Is evaluated, and the evaluation result is transmitted to the arithmetic processing unit 45 and stored therein.
[0067]
The arithmetic processing unit 45 stores the stored vector coefficient C1._ijAnd C2_ijAnd n signal light wavelengths λ_sjEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) Is substituted into the equations (7) and (8) to obtain an effective Raman gain factor spectrum C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_si).
[0068]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
In the first embodiment of the present invention, effective Raman of a single mode optical fiber (SMF) is obtained by the first evaluation method of effective Raman gain characteristics of the optical fiber of the present invention described with reference to FIG. The results of evaluating the gain factor and the effective Raman gain coefficient will be described.
[0069]
FIG. 5 is a diagram for explaining a refractive index n (r, 0.67 μm) at a position r from the central axis in the cross section of the SMF, which is obtained by measuring light having a wavelength of 0.67 μm. 5 and the Raman gain coefficient g of the signal light wavelength 1.55 μm at the position r from the central axis in the cross section of the SMF, which is obtained by using the measurement result of the refractive index distribution of 5 and the equation (4)._RIt is a figure for demonstrating (r, 1.55 micrometer).
[0070]
FIG. 7 is a diagram showing the measurement result of the SMF far field pattern (FFP) obtained with the measurement light having a wavelength of 1.55 μm. Here, in FIG. 7, the horizontal axis represents the measurement angle (rotation angle: deg.) Of the FFP light receiving element in an arbitrary measurement cross section of the SMF, and the vertical axis represents the standardized received light intensity (dB).
[0071]
Further, FIG. 8 shows a normalized electric field strength E (r, 1.55 μm) obtained by standardizing the electric field distribution of SMF obtained by Hankel transform of the FFP in FIG. 7 from the central axis in the cross section of the optical fiber. It is a figure for demonstrating the distribution in the position r direction.
[0072]
Raman gain coefficient g shown in FIG._R(R, 1.55 μm) and the signal light wavelength of the measurement target SMF obtained by calculating the normalized electric field strength E (r, 1.55 μm) distribution result shown in FIG. 8 based on the equation (2). The effective Raman gain factor at 1.55 μm is about 0.42 (W · km^-1) And the effective Raman gain coefficient is 3.5 × 10^-14(M / W).
[0073]
FIG. 9 shows an effective Raman gain factor C at a signal light wavelength of 1.55 μm of various silica-based optical fibers doped with germanium (Ge) evaluated according to the present invention._RefIt is a figure which compares and shows the evaluation result of (1.55 micrometer), and the measured value of the effective Raman gain factor measured by the conventional method described in the nonpatent literature 1. FIG. As can be seen from the figure, the evaluation result according to the present invention is in good agreement with the measurement result according to the conventional method, and it is understood that the effective Raman gain factor of the optical fiber can be evaluated according to the present invention. It is also possible to obtain the effective Raman gain coefficient of the optical fiber based on the equation (3) using the effective Raman gain factor thus obtained and the electric field distribution obtained by the measurement. Needless to say.
[0074]
(Example 2)
In the second embodiment of the present invention, the second method for evaluating the effective Raman gain characteristic of the optical fiber of the present invention described with reference to FIG. The results of evaluating the Raman gain factor and the effective Raman gain coefficient will be described. In this example, the coefficient g in the formula (1) for a silica-based optical fiber doped with germanium (Ge) and fluorine (F) is used.₀And g₁To evaluate the Raman gain characteristics.
[0075]
Tables 2 and 3 show the refractive index n (0, λ) of the core and the effective Raman gain C of the silica-based optical fiber having a step-type refractive index distribution doped with Ge and F, respectively._Ref(Λ_s), Mode field radius W (λ_s) And the core radius a. Here, the excitation light wavelength and signal light wavelength of Raman gain are 1.45 μm and 1.55 μm, respectively, and the measurement wavelength of refractive index is 0.67 μm.
[0076]
[Table 2]

[0077]
[Table 3]

[0078]
The refractive index of the core is a value n (0, 0.67 μm) measured by the method described in Non-Patent Document 4 using light having a wavelength λ = 0.67 μm, and an effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is a value C measured by the method described in Non-Patent Document 1 at a signal light wavelength λ = 1.55 μm._Ref(1.55 μm). The mode field radius W (λ_s) Is a mode field radius at a signal light wavelength of 1.55 μm, calculated based on an electric field distribution E (r, 1.55 μm) obtained by Hankel transforming FFP measured using the method described in Non-Patent Document 9. W (1.55 μm) and core radius a are values measured using the method described in Non-Patent Document 4.
[0079]
FIG. 10 shows the Raman gain coefficient g of the silica-based optical fiber core of the Ge-doped fiber and the F-doped fiber obtained from the equations (1) and (6) using the values shown in Tables 2 and 3._RIt is a figure for demonstrating the refractive index n (0, 0.67 micrometer) dependence of (0, 1.55 micrometer). In this figure, the white square indicates the dependence of the pure silica core fiber, the black circle indicates the Ge-doped fiber, and the white circle indicates the dependency of the F-doped fiber. Note that the two solid lines in the figure represent the approximation results by the least square method for the Ge-doped fiber and the F-doped fiber.
[0080]
By performing the calculation according to the present invention, the coefficient g in the formula (1) of the Ge-doped fiber and the F-doped fiber at the excitation light wavelength of 1.45 μm, the signal light wavelength of 1.55 μm, and the refractive index measurement wavelength of 0.67 μm.₀And g₁Is determined as shown in Table 4.
[0081]
[Table 4]

[0082]
FIG. 11 is a graph showing the effective gain of a Ge-doped fiber or F-doped fiber having an arbitrary refractive index profile evaluated by the method described with reference to FIG. 1 at a signal light wavelength of 1.55 μm. Raman gain factor C_RefThe effective Raman gain C measured by the method described in Non-Patent Document 1 was used to evaluate the evaluation result of (1.55 μm)._RefIt is a figure shown in comparison with the result of (1.55 μm).
[0083]
As can be seen from this figure, the effective Raman gain factor C obtained from the evaluation method of the present invention._Ref(1.55 μm) is the effective Raman gain factor C obtained from the prior art measurement._Ref(1.55 μm) is in good agreement, and it can be seen that the effective Raman gain factor of the optical fiber can be evaluated by the evaluation method of the present invention. Similarly to the first embodiment, the effective Raman gain coefficient of the optical fiber can be obtained by Equation (3) using the obtained effective Raman gain factor and the electric field distribution obtained by the measurement. is there.
[0084]
As described above, the evaluation method of the effective Raman gain characteristic of the optical fiber according to the present invention can determine the relationship between the refractive index of the optical fiber and the Raman gain coefficient in various dopant materials, and an arbitrary refractive index distribution can be obtained. It is possible to evaluate the effective Raman gain factor and the effective Raman gain coefficient of the optical fiber.
[0085]
(Example 3)
In the third embodiment of the present invention, the effective Raman of the single mode fiber (SMF) and the dispersion shifted fiber (DSF) is estimated by the method for estimating the Raman gain characteristic spectrum of the optical fiber of the present invention described with reference to FIG. The results of estimating the gain factor spectrum and the effective Raman gain coefficient spectrum will be described.
[0086]
FIG. 12 shows the vector coefficient C1 in equation (7)._ij2 is a diagram showing a result of measuring an effective Raman gain factor spectrum in six Ge-doped fibers having an arbitrary refractive index distribution by a conventional method described in Non-Patent Document 1. The excitation light wavelength λ in this example_pIs 1.45 μm.
[0087]
FIG. 13 is an equation in the signal light wavelength region of 1.45 μm to 1.65 μm obtained from the effective Raman gain factor spectrum of the six optical fibers of FIG. 12 by the least square method described in Patent Document 1. Vector coefficient C1 of (7)_ijIt is a figure which shows (i = 1,2, ... 231: j = 1,2). Black circles and white circles in the figure indicate vector coefficients C1 when the signal light wavelengths are 1.55 μm and 1.56 μm, respectively._i1And C1_i2Is shown. Using the vector coefficients obtained in FIG. 13, the effective Raman gain factor spectrum C of SMF and DSF_Ref(Λ_si) Was evaluated.
[0088]
FIG. 14 shows the effective Raman gain factor spectrum C of SMF and DSF._Ref(Λ_si) (I = 1, 2,... 231) is a diagram illustrating the estimation results together with the measurement results according to the prior art. The solid line in the figure represents the effective Raman gain factor spectrum C estimated using the method for estimating the Raman gain spectrum of the optical fiber of the present invention._Ref(Λ_siThe white circles indicate the results of measurement using the conventional technique described in Non-Patent Document 1. The effective Raman gain factors at the evaluation wavelengths of 1.55 μm and 1.56 μm were evaluated by the method for evaluating the Raman gain characteristics of the optical fiber of the present invention using the coefficients in Tables 4 and 5, respectively.
[0089]
[Table 5]

[0090]
As shown in this figure, it can be seen that the spectrum estimation results in each fiber are in good agreement with the measurement results of the prior art. Further, the vector coefficient C2 in the equation (8) is performed in the same procedure._ij, It is possible to estimate the effective Raman gain coefficient spectrum of the optical fiber.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the Raman gain characteristic evaluation method of an optical fiber of the present invention, refraction of light having a wavelength λ at a position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured having an arbitrary refractive index distribution. The ratio n (r, λ) is measured and the excitation light wavelength λ_pSignal light wavelength λ shifted in frequency from_sRaman gain coefficient g at position r from the central axis in the cross section of the optical fiber at_R(R, λ_s) From the equation (1), and the signal light wavelength λ_sThe electric field distribution E (r, λ at the position r from the central axis in the cross section of the optical fiber to be measured in FIG._s) And measure the signal light wavelength λ_sOptical fiber effective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) Is calculated by the equation (2), and the signal light wavelength λ is calculated by the equation (3)._sEffective Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sIt is possible to evaluate the effective Raman gain characteristics of an optical fiber having an arbitrary refractive index distribution without the need for a high-power pumping light source or an optical fiber of several kilometers or more. It becomes.
[0092]
The refractive index n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient g_R(R, λ_s) Is a coefficient related to₀And g₁Are the refractive index n (0, λ) of the core (r = 0) at the wavelength λ of a plurality of optical fibers having different dopant addition amounts and the signal light wavelength λ_sEffective Raman gain factor C_Ref(Λ_s) And mode field radius W (λ_s) And the measured value of the core radius a may be obtained using the equation (1).
[0093]
Further, according to the estimation method of the Raman gain characteristic spectrum of the optical fiber of the present invention, any n signal light wavelengths λ of the optical fiber to be measured having an arbitrary refractive index distribution can be obtained._sjEffective Raman gain factor C at (j = 1, 2,... N)_Ref(Λ_sj) And Raman gain coefficient g_Ref(Λ_sj) Is evaluated by the method for evaluating the effective Raman gain characteristics of the optical fiber of the present invention, and based on the result, the desired signal light wavelength λ of the optical fiber is evaluated._siEffective Raman gain factor spectrum C_Ref(Λ_si) And Raman gain coefficient spectrum g_Ref(Λ_siTherefore, by evaluating only the effective Raman gain characteristics at any limited signal light wavelength, the effective Raman gain factor spectrum of the optical fiber in the desired signal light wavelength region and An effective Raman gain coefficient spectrum can be estimated with high accuracy.
[0094]
Thus, according to the present invention, by assuming an optical fiber having a desired refractive index distribution, it is possible to grasp the Raman gain characteristic of the desired optical fiber and apply it to the design of a communication system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a first evaluation method of effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain coefficient) of an optical fiber of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a second evaluation method of effective Raman gain characteristics (Raman gain factor and Raman gain coefficient) of the optical fiber of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method of estimating a Raman gain characteristic spectrum (a Raman gain factor spectrum and a Raman gain coefficient spectrum) of an optical fiber according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic block diagram for explaining the configuration of a measuring apparatus that executes the method for evaluating Raman gain characteristics of an optical fiber according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a refractive index n (r, 0.67 μm) at a position r from the central axis in a cross section of the SMF, which is obtained by measuring light having a wavelength of 0.67 μm.
6 is a Raman gain coefficient g of a signal light wavelength of 1.55 μm at a position r from the central axis in the cross section of the SMF, obtained using the measurement result of the refractive index distribution of FIG. 5 and the equation (4)._RIt is a figure for demonstrating (r, 1.55 micrometer).
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of an SMF far field pattern (FFP) obtained by measurement light having a wavelength of 1.55 μm.
8 shows a position r from the central axis in a cross section of an optical fiber having a normalized electric field strength E (r, 1.55 μm) obtained by normalizing the electric field distribution of SMF obtained by Hankel transform of the FFP in FIG. 7 with a peak value. It is a figure for demonstrating the distribution in a direction.
FIG. 9 shows an effective Raman gain factor C at various signal light wavelengths of 1.55 μm for various silica-based optical fibers doped with Ge evaluated according to the present invention._RefIt is a figure which compares and shows the evaluation result of (1.55 micrometer), and the measured value of the effective Raman gain factor measured by the conventional method.
FIG. 10 shows Raman gain coefficient g of silica-based optical fiber cores of Ge-doped fiber and F-doped fiber._RIt is a figure for demonstrating the refractive index n (0, 0.67 micrometer) dependence of (0, 1.55 micrometer).
FIG. 11 shows an effective Raman gain C of a Ge-doped fiber or F-doped fiber having an arbitrary refractive index profile at a signal light wavelength of 1.55 μm._RefThe effective Raman gain C measured by the method described in Non-Patent Document 1 was used to evaluate the evaluation result of (1.55 μm)._RefIt is a figure shown in comparison with the result of (1.55 μm).
FIG. 12: Vector coefficient C1_i1And C1_i22 is a diagram showing a result of measuring an effective Raman gain factor spectrum in six Ge-doped fibers having an arbitrary refractive index distribution by a conventional method described in Non-Patent Document 1.
13 is an equation (1) in the signal light wavelength region of 1.45 μm to 1.65 μm determined by the least square method described in Patent Document 1 from the effective Raman gain spectra of the six optical fibers in FIG. 7) Vector coefficient C1_ijIt is a figure which shows (i = 1,2, ... 231: j = 1,2).
FIG. 14 shows effective Raman gain factor spectrum C of SMF and DSF._Ref(Λ_si) (I = 1, 2,... 231) is a diagram illustrating the estimation results together with the measurement results according to the prior art.
[Explanation of symbols]
41 Refractive index distribution measurement unit
42 Raman gain coefficient distribution calculation processing unit
43 Field pattern measurement unit
44 Processing unit for effective Raman gain characteristics
45 Effective Raman gain characteristic spectrum calculation processing unit

Claims

A method for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added , comprising:
Refractive index n (0, λ) for light of wavelength λ in the core (r = 0) for an optical fiber having a plurality of step-type refractive index distributions to which the dopant material is added and the dopant addition amounts are different from each other; A first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ) at a signal light wavelength λ _s shifted in frequency from the pumping light wavelength λ _p , a mode field radius W (λ _s ) at the signal light wavelength λ _s , and Measuring the core radius a, wherein the first effective Raman gain factor C _Reff (λ _s ) is measured using excitation light;
The refractive index n (0, λ), the first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ), and the mode field radius W (λ _s ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution. ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) are related by the relationship of the expression (1). Coefficients g ₀ and g ₁ are used, and g _R (0, λ _s ) and g _R (∞, λ _s ) are the Raman gain coefficients of the core portion and the cladding portion of the optical fiber having the step type refractive index distribution, respectively. Sometimes calculating a value satisfying the relationship of the equations (1) and (6);
The optical fiber of the evaluation object, the refractive index distribution n (r, lambda) for light of the wavelength lambda at a position of distance r from the central axis in the cross-section and, wherein at the position of distance r from the central axis in the cross section Measuring an electric field distribution E (r, λ _s ) for light of the signal light wavelength λ _s ;
Using the measured value of the optical fiber refractive index distribution n (r, λ) to be evaluated and the calculated coefficients g ₀ and g ₁ in the cross section of the optical fiber to be evaluated at the signal light wavelength λ _s . Calculating a Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) at a distance r from the central axis according to the equation (1) ;
Using the electric field distribution E (r, λ _s) of the evaluation of the optical fiber of measured values and calculated the Raman gain coefficient distribution _{_{g R (r, λ s)}} , the evaluation of the signal light wavelength lambda _s Calculating a second effective Raman gain factor C _Reff (λ _s ) of the subject optical fiber according to equation (2);
Using the evaluation of the target optical fiber field distribution E (r, λ _s) the calculated and the measured value of the second effective Raman gain constant C _{Reff (λ} _s), in the signal light wavelength lambda _s evaluation of the effective Raman gain characteristics of the effective Raman gain coefficient g _{Reff (lambda} _s) an optical fiber, wherein the obtaining Bei calculating a by the equation (3) of the evaluation of the optical fiber Method.

An apparatus for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added,
Refractive index n (0, λ) for light of wavelength λ in the core (r = 0) for an optical fiber having a plurality of step-type refractive index distributions to which the dopant material is added and the dopant addition amount is different from each other, A first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ) at a signal light wavelength λ _s shifted in frequency from the pumping light wavelength λ _p , a mode field radius W (λ _s ) at the signal light wavelength λ _s , and Means for inputting a measured value obtained by measuring the core radius a;
The refractive index n (0, λ), the first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ), and the mode field radius W (λ _s ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution. ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) are related by the relationship of the expression (1). Coefficients g ₀ and g ₁ are used, and g _R (0, λ _s ) and g _R (∞, λ _s ) are the Raman gain coefficients of the core portion and the cladding portion of the optical fiber having the step type refractive index distribution, respectively. Sometimes, means for calculating as a value satisfying the relationship of Expression (1) and Expression (6);
Regarding the optical fiber to be evaluated, the refractive index distribution n (r, λ) for the light of the wavelength λ at the position r from the central axis in the cross section and the position at the distance r from the central axis in the cross section. Means for inputting a measured value obtained by measuring an electric field distribution E (r, λ _s ) with respect to light having a signal light wavelength λ _s ;
Using the measured value of the optical fiber refractive index distribution n (r, λ) to be evaluated and the calculated coefficients g ₀ and g ₁ in the cross section of the optical fiber to be evaluated at the signal light wavelength λ _s . Means for calculating the Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) at the position of the distance r from the central axis by the equation (1);
The evaluation at the signal light wavelength λ _s is performed using the measured value of the electric field distribution E (r, λ _s ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ). Means for calculating a second effective Raman gain factor C _Reff (λ _s ) of the subject optical fiber according to equation (2);
Using the measured value of the electric field distribution E (r, λ _s ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated second effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ), the signal light wavelength λ _s effective Raman gain coefficient g _Reff of the evaluation of the optical fiber _(lambda _s) the evaluation apparatus of the effective Raman gain characteristics of an optical fiber, characterized in that it comprises means for calculating the equation (3), the .

A program for evaluating an effective Raman gain characteristic of an optical fiber having an arbitrary refractive index profile to which a predetermined dopant material is added, comprising:
Refractive index n (0, λ) for light of wavelength λ in the core (r = 0) for an optical fiber having a plurality of step-type refractive index distributions to which the dopant material is added and the dopant addition amounts are different from each other; A first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ) at a signal light wavelength λ _s shifted in frequency from the pumping light wavelength λ _p , a mode field radius W (λ _s ) at the signal light wavelength λ _s , and Inputting a measurement value obtained by measuring the core radius a;
The refractive index n (0, λ), the first effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ), and the mode field radius W (λ _s ) of the plurality of optical fibers having the step-type refractive index distribution. ) And the measured value of the core radius a, the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber and the Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) are related by the relationship of the expression (1). Coefficients g ₀ and g ₁ are used, and g _R (0, λ _s ) and g _R (∞, λ _s ) are Raman gain coefficients of the core portion and the cladding portion of the optical fiber having the step type refractive index distribution, respectively. Sometimes calculating a value satisfying the relationship of the equations (1) and (6);
Regarding the optical fiber to be evaluated, the refractive index distribution n (r, λ) for the light of the wavelength λ at the position r from the central axis in the cross section and the position at the distance r from the central axis in the cross section. Inputting a measured value obtained by measuring an electric field distribution E (r, λ _s ) with respect to light having a signal light wavelength λ _s ;
Using the measured value of the refractive index distribution n (r, λ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated coefficients g ₀ and g ₁ , the cross section of the optical fiber to be evaluated at the signal light wavelength λ _s A step of calculating a Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ) at a position r from the central axis in Equation (1),
The evaluation at the signal light wavelength λ _s is performed using the measured value of the electric field distribution E (r, λ _s ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated Raman gain coefficient distribution g _R (r, λ _s ). Calculating a second effective Raman gain factor C _Reff (λ _s ) of the subject optical fiber according to equation (2);
Using the measured value of the electric field distribution E (r, λ _s ) of the optical fiber to be evaluated and the calculated second effective Raman gain factor C _Ref (λ _s ), the signal light wavelength λ _s Calculating the effective Raman gain coefficient g _Reff (λ _s ) of the optical fiber to be evaluated according to Equation (3), and evaluating the effective Raman gain characteristic of the optical fiber program.