JP5191784B2 - Mode coupling evaluation apparatus and mode coupling evaluation method - Google Patents

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Description

本発明は、内部に光ファイバを含む光ケーブルのモード結合係数を使用するモード結合評価装置及びモード結合評価方法に係り、光ケーブルの製造工程の評価や製造された光ケーブルについてモード結合係数をもとに評価を行うモード結合評価装置及びモード結合評価方法に関する。   The present invention relates to a mode coupling evaluation apparatus and a mode coupling evaluation method that use a mode coupling coefficient of an optical cable including an optical fiber therein, and evaluates the manufacturing process of the optical cable and evaluates the manufactured optical cable based on the mode coupling coefficient. The present invention relates to a mode coupling evaluation apparatus and a mode coupling evaluation method.

現在、内部に光ファイバを備える光ケーブルは、意識しなくとも我々の生活の様々な場面に不可欠な存在となっている。インターネットで代表される通信網だけでなく、各種のセンサにも適用されるようになっている。そのような、通信網やセンサにおいて、光ケーブルの特性や品質を適切に把握する必要がある。   At present, optical cables equipped with optical fibers are indispensable in various scenes of our lives without being conscious. Not only a communication network represented by the Internet but also various types of sensors are applied. In such a communication network or sensor, it is necessary to appropriately grasp the characteristics and quality of the optical cable.

光ケーブルの製造工程の評価や製品の特性及び品質の評価などには、光ケーブル中の光ファイバの光損失やその変化を評価する方法が用いられている。しかし、光損失の変化は、光ケーブルが大きな歪みを受けたり温度などの変化を受けたときには検知できるが、製造時において微少な歪みが加わったときには、その歪みを検知できないという課題がある。また、光ケーブルの長手方向の微少な特性変化は、さらに検出が難しいという課題がある。そのため、製造時における微少な歪みが加わったときにケーブル特性の評価が可能な技術が必要とされ、従来では以下のような技術が用いられていた。   A method for evaluating the optical loss of an optical fiber in an optical cable or its change is used for evaluating the manufacturing process of an optical cable and evaluating the characteristics and quality of a product. However, the change in the optical loss can be detected when the optical cable is subjected to a large distortion or a change in temperature or the like, but there is a problem that the distortion cannot be detected when a slight distortion is applied during manufacturing. Further, there is a problem that a slight change in characteristics in the longitudinal direction of the optical cable is further difficult to detect. For this reason, a technique capable of evaluating the cable characteristics when a slight distortion is applied at the time of manufacture is required. Conventionally, the following technique has been used.

例えば、光ファイバの偏光状態を評価することにより、光ケーブルの歪分布を評価する技術がある(例えば、特許文献1参照)。図9は、特許文献1に開示の技術における概略装置構成を示している。この装置では、まず、光源811から繰り返し送出される光パルスが、偏光状態が調整されて評価対象の光ケーブル801中の光ファイバ802に入射される。そして、光ファイバ802からの後方散乱光のうち一方の偏光成分が受光されて、受光された光強度が受信時間の関数として平均化処理され表示される。光ケーブル801中の光ファイバ802に側圧や歪みが加わると、その部分を伝搬する偏光に変調が生じる。そして、上記装置は、光ファイバ802からの後方散乱光のうち、少なくとも一方の直線偏光を検知する。したがって、側圧や歪みが加わった部分の後方散乱光の強度は、偏光変調の影響によりレベル変動する。変動する光強度を受信時間、言い換えると光ファイバ802の長手方向の距離の関数として表示することによって、加わった歪みの位置と度合いを推定する。   For example, there is a technique for evaluating the strain distribution of an optical cable by evaluating the polarization state of an optical fiber (see, for example, Patent Document 1). FIG. 9 shows a schematic device configuration in the technique disclosed in Patent Document 1. In this apparatus, first, an optical pulse repeatedly sent from the light source 811 is incident on an optical fiber 802 in the optical cable 801 to be evaluated after the polarization state is adjusted. Then, one polarization component of the back scattered light from the optical fiber 802 is received, and the received light intensity is averaged as a function of the reception time and displayed. When a side pressure or strain is applied to the optical fiber 802 in the optical cable 801, the polarized light propagating through that portion is modulated. The apparatus detects at least one linearly polarized light out of the backscattered light from the optical fiber 802. Therefore, the intensity of the backscattered light in the portion to which the side pressure or distortion is applied varies in level due to the influence of polarization modulation. By displaying the fluctuating light intensity as a function of the reception time, in other words, the distance in the longitudinal direction of the optical fiber 802, the position and degree of the applied distortion is estimated.

また、光ファイバの歪みと密接に関係するモード結合の強度を、ケーブル(光ファイバ)長手方向の分布として評価する技術がある(例えば、特許文献2参照)。図10は、特許文献2に開示の技術における概略装置構成を示している。この装置では、光源901から出射された光が、二つの伝搬モードを有する被測定光ファイバ906に、一方の伝搬モードとして励振される。励振された伝搬モードの一部が被測定光ファイバ906中においてモード変換を受け、二つの伝搬モードを有する光波が出射される。二つの伝搬モードはプリズム907によってそれぞれ別の光路に分離され、分離された両光間の光路長差は光路長可変装置903にて調整される。次に、伝搬モードの光は半透鏡910にて合波され、検光子911及び光検出器904において両伝搬光の干渉信号の振幅が検出される。さらに、波形記憶装置914等により、干渉光の振幅が光路長差の関係として表示される。干渉光の振幅は、モード結合の強度を表し、光路長差は被測定光ファイバ906の長さに関連することから、上記の装置は、モード結合の強度の光ファイバ長手方向分布を評価できる。
特開平04−259813号公報 特開昭63−234130号公報
In addition, there is a technique for evaluating the strength of mode coupling, which is closely related to distortion of an optical fiber, as a distribution in the longitudinal direction of the cable (optical fiber) (for example, see Patent Document 2). FIG. 10 shows a schematic device configuration in the technique disclosed in Patent Document 2. In this apparatus, light emitted from the light source 901 is excited as one propagation mode in the measured optical fiber 906 having two propagation modes. Part of the excited propagation mode undergoes mode conversion in the optical fiber 906 to be measured, and a light wave having two propagation modes is emitted. The two propagation modes are separated into separate optical paths by the prism 907, and the optical path length difference between the separated lights is adjusted by the optical path length variable device 903. Next, the light in the propagation mode is combined by the semi-transparent mirror 910, and the amplitude of the interference signal of both propagation lights is detected by the analyzer 911 and the photodetector 904. Further, the amplitude of the interference light is displayed as a relationship of the optical path length differences by the waveform storage device 914 or the like. Since the amplitude of the interference light represents the intensity of mode coupling and the optical path length difference is related to the length of the measured optical fiber 906, the above apparatus can evaluate the longitudinal distribution of the intensity of mode coupling.
Japanese Patent Laid-Open No. 04-259813 JP 63-234130 A

ところで、特許文献1に開示の技術では、光ファイバの歪み位置と度合いは推定できるが、定量的な評価ができないという課題があった。さらに、光ファイバの歪み位置の空間分解能は、光パルスの光源のパルス幅に依存し、例えば、パルス幅が10nsのとき、空間分解能は1m程度であり、より高い分解能が求められていた。   By the way, with the technique disclosed in Patent Document 1, the strain position and degree of the optical fiber can be estimated, but there is a problem that quantitative evaluation cannot be performed. Furthermore, the spatial resolution of the strain position of the optical fiber depends on the pulse width of the light source of the optical pulse. For example, when the pulse width is 10 ns, the spatial resolution is about 1 m, and a higher resolution is required.

また、特許文献2に開示の技術では、光ファイバの歪み等と密接に関係するモード結合の強度を、光ファイバ長手方向の分布として評価しているが、モード結合の大きさを示すモード結合係数の空間周波数依存性は評価できないという課題があった。   In the technique disclosed in Patent Document 2, the strength of mode coupling closely related to the distortion of the optical fiber is evaluated as a distribution in the longitudinal direction of the optical fiber, but the mode coupling coefficient indicating the size of the mode coupling is evaluated. There is a problem that the spatial frequency dependence of the system cannot be evaluated.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決して、光ケーブルの製造工程や特性等の評価の精度を向上させる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems and improving the accuracy of evaluation of the manufacturing process and characteristics of an optical cable.

本発明のある態様は、モード評価装置に関する。この装置は、偏光方向が直交する二つの伝搬モードを有する光ファイバを備えた光ケーブルのモード結合を評価するモード結合評価装置であって、光源からの光波が前記光ファイバに励振された第1の直線偏光と、前記光ファイバ内で前記第1の直線偏光と異なる伝搬モードにモード結合して生じた第2の直線偏光とを前記光ケーブルから取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光とに光路長差を生じさせ干渉させて干渉光を生じさせる干渉手段と、前記干渉光を受光する受光手段と、前記光源から前記受光手段までの経路において作用し、前記受光手段が受光する前記干渉光を変調された状態にせしめる変調手段と、前記受光手段で受光された干渉光に関して、前記光ファイバの長手方向の強度分布のパワースペクトラムを求めることで、前記モード結合についてモード結合係数の空間周波数依存性を算出する演算手段と、を備え、前記干渉手段は、前記第1の直線偏光又は前記第2の直線偏光のいずれかの光路長を可変に制御する光路長制御手段を備えている。
また、前記変調手段は、前記干渉手段において、前記第1及び/又は第2の直線偏光を位相変調させてもよい。
また、前記変調手段は、前記干渉手段に入射前の光波を振幅変調させてもよい。
また、前記変調手段は、所定の周波数で変調を行い、前記演算手段は、前記所定の周波数の信号を、前記光ファイバの長手方向の強度分布を求めるときに、前記所定の周波数の信号を参照信号として使用してもよい。
また、前記演算手段は、前記光ファイバの長さを取得し、その長さと前記モード結合係数とをもとに前記光ファイバの消光比を算出してもよい。
また、前記演算手段は、前記光ファイバの偏波分散を取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との光路長差と前記偏波分散とをもとに、前記光ファイバにおいて前記モード結合が生じた位置を算出してもよい。
また、前記演算手段は、前記干渉が発生したときの前記光路長制御手段の制御量をもとに、前記第1の直線偏光が、前記光ファイバの遅相軸又は進相軸のいずれに励振されたかを特定してもよい。
本発明の別の態様は、モード結合評価方法に関する。この方法は、偏光方向が直交する二つの伝搬モードを有する光ファイバを備えた光ケーブルを評価対象とするモード結合評価方法であって、被評価対象の光ケーブルに第1の直線偏光を励振させる光波励振工程と、前記光ケーブルにてモード結合により前記第1の直線偏光と異なる伝搬モードに第2の直線偏光が生じた場合に、前記第1及び第2の直線偏光の2偏光を前記光ケーブルから取得する2偏光取得工程と、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との2偏光を、異なる光路に分離する分離工程と、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光の各光路長を可変とする光路長差制御工程と、前記第1の直線偏光を光源の光波に対して所定の周波数にて変調状態にせしめる変調工程と、前記分離工程で分離した前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光を合波する合波工程と、前記合波工程で合波された前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光の2偏光を干渉させ干渉光を生成する干渉工程と、前記干渉光を取得して得られる干渉光信号を、前記変調工程の前記所定の周波数をもとに信号処理する信号処理工程と、前記信号処理工程で処理された前記干渉光信号の前記光ケーブルの長手方向の強度分布を基に、パワースペクトラムを算出してモード結合係数を算出するモード結合係数算出工程と、を含む。
また、前記光ファイバの長さを取得し、その長さと前記モード結合係数とをもとに前記光ファイバの消光比を算出する消光比算出工程を含んでもよい。
また、前記光ファイバの偏波分散を取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との光路長差と前記偏波分散とをもとに、前記光ファイバにおいて前記モード結合が生じた位置を算出するモード結合位置特定工程を含んでもよい。
One embodiment of the present invention relates to a mode evaluation apparatus. This apparatus is a mode coupling evaluation apparatus that evaluates mode coupling of an optical cable including an optical fiber having two propagation modes whose polarization directions are orthogonal to each other. A first light wave is excited in the optical fiber from the light source. Linearly polarized light and second linearly polarized light generated by mode coupling in a propagation mode different from the first linearly polarized light in the optical fiber are obtained from the optical cable, and the first linearly polarized light and the second linearly polarized light are obtained. Interfering means that generates an optical path length difference and interfering with linearly polarized light to generate interference light, a light receiving means that receives the interference light, and a path from the light source to the light receiving means, the light receiving means receiving light A power spectrum of a longitudinal intensity distribution of the optical fiber is obtained with respect to the interference light received by the light receiving means and the modulation means for causing the interference light to be modulated. And calculating means for calculating a spatial frequency dependence of a mode coupling coefficient for the mode coupling, wherein the interference means calculates the optical path length of either the first linearly polarized light or the second linearly polarized light. Optical path length control means for variably controlling is provided.
The modulating means may phase-modulate the first and / or second linearly polarized light in the interference means.
The modulation means may amplitude-modulate the light wave before incidence on the interference means.
The modulating means modulates at a predetermined frequency, and the calculating means refers to the signal of the predetermined frequency when obtaining the intensity distribution in the longitudinal direction of the optical fiber with respect to the signal of the predetermined frequency. It may be used as a signal.
The computing means may obtain the length of the optical fiber and calculate the extinction ratio of the optical fiber based on the length and the mode coupling coefficient.
Further, the calculation means acquires the polarization dispersion of the optical fiber, and based on the optical path length difference between the first linear polarization and the second linear polarization and the polarization dispersion, the optical fiber. The position where the mode coupling occurs may be calculated.
Further, the computing means excites either the slow axis or the fast axis of the optical fiber based on the control amount of the optical path length control means when the interference occurs. You may specify whether or not it was done.
Another embodiment of the present invention relates to a mode coupling evaluation method. This method is a mode coupling evaluation method for evaluating an optical cable including an optical fiber having two propagation modes whose polarization directions are orthogonal to each other. The optical wave excitation excites the first linearly polarized light in the optical cable to be evaluated. And when the second linearly polarized light is generated in a propagation mode different from the first linearly polarized light by mode coupling in the optical cable, the two polarized lights of the first and second linearly polarized light are acquired from the optical cable. A two-polarization acquisition step, a separation step of separating the two polarizations of the first linear polarization and the second linear polarization into different optical paths, and the optical paths of the first linear polarization and the second linear polarization An optical path length difference control step for changing the length, a modulation step for causing the first linearly polarized light to be modulated at a predetermined frequency with respect to the light wave of the light source, and the first linearly polarized light separated in the separation step And before A combining step of combining the second linearly polarized light, an interference step of generating interference light by causing the first linearly polarized light combined in the combining step to interfere with the two polarized light of the second linearly polarized light, and A signal processing step for processing the interference light signal obtained by acquiring the interference light based on the predetermined frequency in the modulation step, and the optical cable of the interference light signal processed in the signal processing step. And a mode coupling coefficient calculating step of calculating a power spectrum based on the intensity distribution in the longitudinal direction and calculating a mode coupling coefficient.
The method may further include an extinction ratio calculating step of acquiring a length of the optical fiber and calculating an extinction ratio of the optical fiber based on the length and the mode coupling coefficient.
In addition, the polarization dispersion of the optical fiber is acquired, and the mode coupling in the optical fiber is determined based on the optical path length difference between the first linear polarization and the second linear polarization and the polarization dispersion. A mode coupling position specifying step of calculating the generated position may be included.

本発明によれば、光ケーブルの製造工程や特性等の評価の精度を向上させる技術を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which improves the precision of evaluation, such as a manufacturing process and a characteristic of an optical cable, can be provided.

以下、発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という)を、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の基本技術を説明し、つづいてより具体的な適用例(具体例1〜3)について説明する。   The best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described below with reference to the drawings. First, the basic technique of the present embodiment will be described, and then more specific application examples (specific examples 1 to 3) will be described.

<基本技術>
図1は、本実施形態の基本技術に係るモード結合評価装置10の概略構成を示す機能ブロック図である。このモード結合評価装置10の評価対象は、複屈折性を有する光ファイバ(Birefringent Fiber;以下、「BF」という)13であり、二つの直交する偏波モードが伝搬可能である。そして、BF13へ入射する光波の光源12は、BF13の複屈折軸と平行な直線偏光をBF13に励振させる可干渉距離の短い光波として出射する。
<Basic technology>
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a mode coupling evaluation apparatus 10 according to the basic technique of the present embodiment. The object of evaluation of the mode coupling evaluation apparatus 10 is an optical fiber (Birefringent Fiber; hereinafter referred to as “BF”) 13 having birefringence, and two orthogonal polarization modes can propagate. Then, the light source 12 of the light wave incident on the BF 13 emits a linearly polarized light parallel to the birefringence axis of the BF 13 as a light wave having a short coherence distance that excites the BF 13.

モード結合評価装置10は、光源12と、干渉計14と、光路長制御装置15と、受光器16と、光変調装置17と、信号処理・記録装置18と、モード結合係数演算装置19とを備えている。なお、光源12は別体に設けられる構成であってもよい。   The mode coupling evaluation device 10 includes a light source 12, an interferometer 14, an optical path length control device 15, a light receiver 16, a light modulation device 17, a signal processing / recording device 18, and a mode coupling coefficient calculation device 19. I have. The light source 12 may be provided separately.

干渉計14は、振幅分割型であって、BF13に励振した直線偏光とモード結合した直線偏光とを干渉させる。干渉計14の具体的な構成例については、具体例1〜3で後述する。   The interferometer 14 is of an amplitude division type, and causes the linearly polarized light excited by the BF 13 and the mode-coupled linearly polarized light to interfere with each other. Specific configuration examples of the interferometer 14 will be described later in specific examples 1 to 3.

光路長制御装置15は、干渉計14における、励振した直線偏光又はモード結合した直線偏光の光路の少なくとも何れか一方の光路長を調整する。一般には、一方の光路のみが調整される。   The optical path length control device 15 adjusts the optical path length of at least one of excited linearly polarized light or mode-coupled linearly polarized light in the interferometer 14. In general, only one optical path is adjusted.

受光器16は、干渉計14で干渉が生じた光(干渉光)を検出して、O/E(光電)変換する。   The light receiver 16 detects light (interference light) in which interference has occurred in the interferometer 14 and performs O / E (photoelectric) conversion.

光変調装置17は、干渉信号測定系11に作用して干渉光を変調させる。具体的な変調については、具体例で後述する。また、信号処理・記録装置18は、受光器16における干渉光の検出出力を、ケーブル長手方向情報を含めて信号処理し記録するとともに、モード結合係数演算装置19へ出力する。   The light modulation device 17 acts on the interference signal measurement system 11 to modulate the interference light. Specific modulation will be described later in a specific example. In addition, the signal processing / recording device 18 processes and records the detected output of the interference light in the light receiver 16 including the cable longitudinal direction information, and outputs it to the mode coupling coefficient computing device 19.

モード結合係数演算装置19は、信号処理・記録装置18から出力された信号を基に、励振した直線偏光とモード結合した直線偏光との干渉光の信号のBF長手方向分布(以下、単に「長手方向」と称する)に対する自己相関関数を求め、さらにフーリエ変換を行い、BF13のモード結合係数の空間周波数依存性を算出する。また、干渉計14は、BF13に励振した直線偏光とモード結合した直線偏光のみが干渉するように構成された光学系を有している。   Based on the signal output from the signal processing / recording device 18, the mode coupling coefficient computing unit 19 BF longitudinal distribution (hereinafter simply referred to as “longitudinal”) of the interference light signal between the excited linearly polarized light and the mode-coupled linearly polarized light. The autocorrelation function for the direction) is obtained, and Fourier transform is further performed to calculate the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient of BF13. The interferometer 14 has an optical system configured such that only the linearly polarized light excited by the BF 13 and the linearly polarized light that is mode-coupled interfere with each other.

次に、本実施形態に特徴的である、干渉光信号の長手方向分布からモード結合係数を算出する方法について説明する。   Next, a method for calculating the mode coupling coefficient from the longitudinal distribution of the interference light signal, which is characteristic of the present embodiment, will be described.

BF13は、上述のように複屈折性を有し、二つの直交する偏波モードが伝搬可能である。本実施形態では、便宜的にそれら伝搬モード(偏波モード)を第1の偏波モードPx、第2の偏波モードPyと称し、特にBF13に励振された直線偏光を第1の偏波モードP1、モード結合される直線偏光を第2の偏波モードP2とする。また、直交する第1及び第2の偏波モードP1、P2は、伝搬速度が異なり、一般に、速度の速い伝搬軸が進相軸(Fast Axis)、速度の遅い伝搬軸が遅相軸(Slow Axis)と称されている。以下、進相軸をx軸、遅相軸をy軸、長手方向をz軸とする。そして、第1の偏波モードP1の伝搬軸が進相軸(x軸)であるとき「第1の偏波モードP1x」、遅相軸(y軸)であるとき「第1の偏波モードP1y」とする。同様に、第2の偏波モードPyの伝搬軸が進相軸(x軸)であるとき「第2の偏波モードP2x」、遅相軸(y軸)であるとき「第2の偏波モードP2y」とする。   The BF 13 has birefringence as described above, and can propagate two orthogonal polarization modes. In the present embodiment, for convenience, these propagation modes (polarization modes) are referred to as a first polarization mode Px and a second polarization mode Py. In particular, linearly polarized light excited by the BF 13 is referred to as the first polarization mode. The linearly polarized light that is P1 and mode-coupled is defined as a second polarization mode P2. The orthogonal first and second polarization modes P1 and P2 have different propagation speeds. In general, a fast propagation axis is a fast axis, and a slow propagation axis is a slow axis (Slow). Axis). Hereinafter, the fast axis is the x axis, the slow axis is the y axis, and the longitudinal direction is the z axis. When the propagation axis of the first polarization mode P1 is the fast axis (x axis), “first polarization mode P1x”, and when the propagation axis is the slow axis (y axis), the “first polarization mode” P1y ". Similarly, when the propagation axis of the second polarization mode Py is the fast axis (x axis), “second polarization mode P2x” and when the propagation axis is the slow axis (y axis), “second polarization mode”. Mode P2y ”.

ここで、x軸に対して平行に直線偏光を励振する場合について説明する。z軸(長手方向)の位置z=zにおける第1の偏波モードP1xの光パワーをI(z)、x軸からy軸へのモード結合係数をhxy(z)とすると、z=zにおいてモード結合する第2の偏波モードP2yの光パワーI(z)は、次の(1)式で表される。

Figure 0005191784
Here, a case where linearly polarized light is excited parallel to the x-axis will be described. If the optical power of the first polarization mode P1x at the z-axis (longitudinal) position z = z 1 is I 0 (z 1 ), and the mode coupling coefficient from the x-axis to the y-axis is h xy (z 1 ). , Z = z 1 , the optical power I 1 (z 1 ) of the second polarization mode P2y that is mode-coupled is expressed by the following equation (1).
Figure 0005191784

上述のように干渉計14にて、第1の偏波モードP1xと第2の偏波モードP2yとを干渉させるが、受光器16から出力される干渉信号強度I(z)は、以下の参考文献(1)を参考にして導出すると、次の(2)式で表される。

Figure 0005191784
ここで、J:m次のベッセル函数、λ:測定波長、Ω:光変調装置17における変調周波数、a:光変調装置17における周波数変調の振幅である。
参考文献(1)"Interference Between Two Orthogonally Polarized Modes Traversing a Highly Birefringent Air-Silica Microstructure Fiber", N.Shibata, A.Nakazono, and Y.Inoue, Journal of Lightwave Technology, vol. 23, pp.1244-1252,2005 As described above, the interferometer 14 causes the first polarization mode P1x and the second polarization mode P2y to interfere with each other. The interference signal intensity I (z 1 ) output from the light receiver 16 is as follows. When derived with reference to the reference (1), it is expressed by the following equation (2).
Figure 0005191784
Here, J m : m-order Bessel function, λ 0 : measurement wavelength, Ω: modulation frequency in the light modulation device 17, a: amplitude of frequency modulation in the light modulation device 17.
Reference (1) "Interference Between Two Orthogonally Polarized Modes Traversing a Highly Birefringent Air-Silica Microstructure Fiber", N. Shibata, A. Nakazono, and Y. Inoue, Journal of Lightwave Technology, vol. 23, pp.1244-1252 , 2005

次に、信号処理・記録装置18が、(2)式の最終項分のみの出力を検出する。一般に、モード結合係数hxy(z)は小さな値であり、(2)式の信号がそのまま検出されると、モード結合係数hxy(z)はノイズに埋もれてしまう。そこで、最終項のcos(2Ωt)で示される周波数成分のみをロックインアンプ162で検出することで、モード結合係数hxy(z)を含む情報を得ることができる。この出力をP(z)として、その2乗処理を行うと、次の(3)式で表され、モード結合係数hxy(z)に比例した信号出力が得られる。

Figure 0005191784
Next, the signal processing / recording device 18 detects the output of only the last term of the equation (2). In general, the mode coupling coefficient h xy (z 1 ) is a small value, and when the signal of the equation (2) is detected as it is, the mode coupling coefficient h xy (z 1 ) is buried in noise. Therefore, information including the mode coupling coefficient h xy (z 1 ) can be obtained by detecting only the frequency component indicated by cos (2Ωt) of the final term by the lock-in amplifier 162. When this output is P (z 1 ) and the square process is performed, a signal output expressed by the following equation (3) and proportional to the mode coupling coefficient h xy (z 1 ) is obtained.
Figure 0005191784

モード結合係数の長手方向のゆらぎをγxy(z)とすると、以下の参考文献(2)から、モード結合係数のz軸方向分布hxy(z)は、次の(4)式で関係づけられる。

Figure 0005191784
ここで、kは波数、iは虚数(−1)1/2である。
参考文献(2)Ivan. P.Kaminow,"Polarization in Optical Fibers", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.QE-17, No.1, pp.15-22, Jan.1981 Assuming that the longitudinal fluctuation of the mode coupling coefficient is γ xy (z), from the following reference (2), the z-axis direction distribution h xy (z) of the mode coupling coefficient is expressed by the following equation (4). It is done.
Figure 0005191784
Here, k is the wave number, and i is the imaginary number (−1) 1/2 .
Reference (2) Ivan. P. Kaminow, "Polarization in Optical Fibers", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.QE-17, No.1, pp.15-22, Jan.1981

そして、γxy(z)の自己相関関数は次の(5)式で表される。

Figure 0005191784
さらに、その自己相関関数のパワースペクトラムは、次の(6)式で表される。
Figure 0005191784
すなわち、モード結合係数のパワースペクトラムh(K)は、(4)式〜(6)式により、次の(7)式で表される。
Figure 0005191784
ここで、Kは空間周波数であり、波数k=2π/λとモード複屈折Bとから、K=Bkで表される。以下、モード結合係数のパワースペクトラムh(K)を、「モード結合係数h(K)」と称する。 The autocorrelation function of γ xy (z) is expressed by the following equation (5).
Figure 0005191784
Further, the power spectrum of the autocorrelation function is expressed by the following equation (6).
Figure 0005191784
That is, the power spectrum h (K) of the mode coupling coefficient is expressed by the following equation (7) by equations (4) to (6).
Figure 0005191784
Here, K is a spatial frequency, and is represented by K = Bk from the wave number k = 2π / λ and the mode birefringence B. Hereinafter, the power spectrum h (K) of the mode coupling coefficient is referred to as “mode coupling coefficient h (K)”.

すなわち、モード結合係数h(K)は空間周波数依存性を表しており、直交する2偏波モード(第1及び第2の偏波モードP1x、P2y)の干渉信号のz軸方向(長手方向)分布を信号処理して、モード結合係数のゆらぎを算出し、その自己相関係数を求めてパワースペクトラムを計算することにより求められる。   That is, the mode coupling coefficient h (K) represents the spatial frequency dependence, and the z-axis direction (longitudinal direction) of the interference signal in the two orthogonal polarization modes (first and second polarization modes P1x and P2y). The distribution is signal-processed, the fluctuation of the mode coupling coefficient is calculated, the autocorrelation coefficient is calculated, and the power spectrum is calculated.

また、BF13の消光比ηは1より非常に小さい場合、BF13の長さをLとすると、η=h(K)×Lで表される。したがって、モード結合係数h(K)からBF13の消光比を算出できる。 Also, if the eta extinction ratio BF13 much smaller than 1, when the length of the BF13 and L f, is represented by η = h (K) × L f. Therefore, the extinction ratio of BF13 can be calculated from the mode coupling coefficient h (K).

以下、具体的な構成について説明する。
<具体例1>
図2は、本実施形態の具体例1に係るモード結合評価装置110の概略構成を示す機能ブロック図である。モード結合評価装置110は、光源112と、干渉信号測定部120と、記録処理制御部160と、それら構成要素を統括的に制御する主制御部111とを備えている。そして、光源112と干渉信号測定部120の間の経路に被測定対象のBFが設置される。なお、この光源112は、図1の基本技術の光源12と同様に、PMF113の複屈折軸と平行な直線偏光(第1の偏波モードP1x)を励振する可干渉距離の短い光波を出力する。
Hereinafter, a specific configuration will be described.
<Specific example 1>
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the mode coupling evaluation apparatus 110 according to the first specific example of the present embodiment. The mode coupling evaluation apparatus 110 includes a light source 112, an interference signal measurement unit 120, a recording processing control unit 160, and a main control unit 111 that comprehensively controls these components. Then, the BF to be measured is installed on the path between the light source 112 and the interference signal measurement unit 120. The light source 112 outputs a light wave with a short coherence distance that excites linearly polarized light (first polarization mode P1x) parallel to the birefringence axis of the PMF 113, similarly to the light source 12 of the basic technology of FIG. .

ここで、被測定対象として、BFの一種である偏波保持型ファイバ(Polarization Maintaining Fiber、以下「PMF」と称する)113について例示する。   Here, as an object to be measured, a polarization maintaining fiber (hereinafter referred to as “PMF”) 113 which is a kind of BF is illustrated.

干渉信号測定部120は、干渉計140と、受光器156と、可動鏡位置制御部158を備えている。干渉計140は、PMF113に励振した直線偏光(第1の偏波モードP1x)と、モード結合した直線偏光(第2の偏波モードP2y)とを干渉させる。受光器156は、干渉信号を検出しO/E変換する。また、可動鏡位置制御部158は、干渉計140の可動鏡146の位置を動かして光路長制御を行う。   The interference signal measurement unit 120 includes an interferometer 140, a light receiver 156, and a movable mirror position control unit 158. The interferometer 140 causes the linearly polarized light (first polarization mode P1x) excited by the PMF 113 to interfere with the mode-coupled linearly polarized light (second polarization mode P2y). The light receiver 156 detects the interference signal and performs O / E conversion. The movable mirror position controller 158 moves the position of the movable mirror 146 of the interferometer 140 to perform optical path length control.

干渉計140は、1/2波長板(以下、「WP」と称する)142と、偏光ビームスプリッタ(以下、「PBS」と称する)144と、可動鏡146と、固定鏡148と、ビームスプリッタ(以下、「BS」と称する)150と、検光子152と、を備える。WP142は、干渉計140の上流側(光源112側)に設けられており、光波の直線偏光を調整する。より具体的には、WP142は、第1の偏波モードP1xと第2の偏波モードP2yの偏光方向を、PBS144の主軸と一致させる。PBS144は、PMF113から出射する光波を二つの光路(光路1及び光路2)に分波する。可動鏡146は、光路1に設けられ、BS150を直進透過した光波をBS150へ反射させるとともに、光路1及び光路2間に光路長差を与える光路長調整器として機能する。固定鏡148は、光路2に設けられ、PBS144からの光波をBS150へ向けて反射する。BS150は、PBS144と可動鏡146の間の経路に設けられて、二つの異なる光路(光路1及び光路2)を伝搬した二つの光波を合波する。検光子152は、直交する二つの直線偏光(第1及び第2の偏波モードP1x,P2y)を干渉させる。また、可動鏡146は、上述の通り可動鏡位置制御部158により二つの光路間の光路長差が制御される。さらに、可動鏡146にはピエゾ素子154が取り付けられ、後述する任意波形発生器170により与えられる駆動信号によって変調を行う。   The interferometer 140 includes a half-wave plate (hereinafter referred to as “WP”) 142, a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as “PBS”) 144, a movable mirror 146, a fixed mirror 148, and a beam splitter ( (Hereinafter referred to as “BS”) 150 and an analyzer 152. The WP 142 is provided on the upstream side (the light source 112 side) of the interferometer 140 and adjusts the linear polarization of the light wave. More specifically, the WP 142 causes the polarization directions of the first polarization mode P1x and the second polarization mode P2y to coincide with the main axis of the PBS 144. The PBS 144 demultiplexes the light wave emitted from the PMF 113 into two optical paths (optical path 1 and optical path 2). The movable mirror 146 functions as an optical path length adjuster that is provided in the optical path 1 and reflects a light wave that travels straight through the BS 150 to the BS 150 and gives an optical path length difference between the optical path 1 and the optical path 2. The fixed mirror 148 is provided in the optical path 2 and reflects the light wave from the PBS 144 toward the BS 150. The BS 150 is provided in a path between the PBS 144 and the movable mirror 146, and multiplexes two light waves that have propagated through two different optical paths (optical path 1 and optical path 2). The analyzer 152 causes two orthogonally polarized light beams (first and second polarization modes P1x and P2y) to interfere with each other. In the movable mirror 146, the optical path length difference between the two optical paths is controlled by the movable mirror position control unit 158 as described above. Further, a piezo element 154 is attached to the movable mirror 146, and modulation is performed by a drive signal given by an arbitrary waveform generator 170 described later.

ここで、光路1は、PBS144を直進し、BS150を透過し、可動鏡146で反射して、BS150に戻る経路である。また、光路2は、PBS144から固定鏡148へ向かい、固定鏡148で反射してBS150に向かう経路である。そして、光路1及び光路2と進んだ二つの光波はBS150で合波され検光子152に進む。なお、光路1は、第1の偏波モードP1xの光路として、光路2は第2の偏波モードP2yの光路として後述する。   Here, the optical path 1 is a path that goes straight through the PBS 144, passes through the BS 150, is reflected by the movable mirror 146, and returns to the BS 150. The optical path 2 is a path from the PBS 144 toward the fixed mirror 148 and reflected by the fixed mirror 148 toward the BS 150. Then, the two light waves traveling along the optical path 1 and the optical path 2 are combined by the BS 150 and proceed to the analyzer 152. The optical path 1 will be described later as an optical path of the first polarization mode P1x, and the optical path 2 will be described later as an optical path of the second polarization mode P2y.

記録処理制御部160は、ロックインアンプ162と、信号処理部164と、記録部166と、モード結合係数演算部168と、任意波形発生器170と、周波数変更部172とを備える。   The recording processing control unit 160 includes a lock-in amplifier 162, a signal processing unit 164, a recording unit 166, a mode coupling coefficient calculation unit 168, an arbitrary waveform generator 170, and a frequency changing unit 172.

任意波形発生器170は、可動鏡146に取り付けられたピエゾ素子154を任意の波形及び周波数で駆動する。これによって、可動鏡146に入射する光波は変調される。したがって、任意波形発生器170はピエゾ素子154とともに光変調装置として機能する。また、任意波形発生器170は、ロックインアンプ162に対してピエゾ素子154を駆動した信号と同じ信号を参照信号として出力する。任意波形発生器170から出力された参照信号は、周波数変更部172によって周波数を2倍に変換されて、ロックインアンプ162に入力する。   The arbitrary waveform generator 170 drives the piezo element 154 attached to the movable mirror 146 with an arbitrary waveform and frequency. As a result, the light wave incident on the movable mirror 146 is modulated. Therefore, the arbitrary waveform generator 170 functions as a light modulation device together with the piezo element 154. The arbitrary waveform generator 170 outputs the same signal as the signal that drives the piezo element 154 to the lock-in amplifier 162 as a reference signal. The reference signal output from the arbitrary waveform generator 170 is doubled in frequency by the frequency changing unit 172 and input to the lock-in amplifier 162.

ロックインアンプ162は、受光器156から検出信号を取得するとともに、周波数変更部172で2倍に変換された任意波形発生器170の参照信号が入力される。そして、信号処理部164は、ロックインアンプ162の出力を取得し後述する所定の信号処理を施して記録部166に出力する。また、記録部166は、可動鏡位置制御部158から可動鏡146の位置(初期位置からの移動距離d)を取得する。   The lock-in amplifier 162 receives the detection signal from the light receiver 156 and receives the reference signal of the arbitrary waveform generator 170 that has been doubled by the frequency changing unit 172. The signal processing unit 164 acquires the output of the lock-in amplifier 162, performs predetermined signal processing described later, and outputs the processed signal to the recording unit 166. In addition, the recording unit 166 acquires the position of the movable mirror 146 (movement distance d from the initial position) from the movable mirror position control unit 158.

モード結合係数演算部168は、記録部166が取得したデータ(信号処理部164及び可動鏡位置制御部158からの出力)を基にモード結合係数を算出する。   The mode coupling coefficient calculation unit 168 calculates the mode coupling coefficient based on the data acquired by the recording unit 166 (output from the signal processing unit 164 and the movable mirror position control unit 158).

以上の構成によるモード結合評価装置110の動作について説明する。
図示のように、まず、光源112と干渉計140との間に、被測定対象であるPMF113が設置される。
The operation of the mode coupling evaluation apparatus 110 having the above configuration will be described.
As shown in the figure, first, the PMF 113 that is the object to be measured is installed between the light source 112 and the interferometer 140.

次に、光源112から出射される光波の偏光方向が調整されて、PMF113の複屈折軸と平行な直線偏光がPMF113に励振される。図2では、x軸(図中、中塗り二重丸で表記)を進相軸として、直線偏光である第1の偏波モードP1xがPMF113に励振された状態を例示している。また、y軸(図中、双方向矢印で表記)を遅相軸としている。そして、PMF113に歪みや側圧等の外力が加わるとモード結合が起こり、励振した第1の偏波モードP1xに直交する第2の偏波モードP2yが誘起される。第1の偏波モードP1xと第2の偏波モードP2yがPMF113の出射端まで伝搬するうちに、PMF113の複屈折性によって第1の偏波モードP1xと第2の偏波モードP2y間の伝搬距離に依存した群遅延時間差が生じ、進相軸を伝搬する第1の偏波モードP1xが先に出射される。   Next, the polarization direction of the light wave emitted from the light source 112 is adjusted, and linearly polarized light parallel to the birefringence axis of the PMF 113 is excited in the PMF 113. FIG. 2 illustrates a state in which the first polarization mode P1x, which is linearly polarized light, is excited by the PMF 113 with the x-axis (indicated by an intermediate double circle in the figure) as a fast axis. Further, the y axis (indicated by a bidirectional arrow in the figure) is the slow axis. When an external force such as strain or lateral pressure is applied to the PMF 113, mode coupling occurs, and a second polarization mode P2y orthogonal to the excited first polarization mode P1x is induced. While the first polarization mode P1x and the second polarization mode P2y propagate to the output end of the PMF 113, the propagation between the first polarization mode P1x and the second polarization mode P2y due to the birefringence of the PMF 113. A group delay time difference depending on the distance is generated, and the first polarization mode P1x propagating through the fast axis is emitted first.

つづいて、PMF113の出射端まで伝搬した第1及び第2の偏波モードP1x、P2yとが干渉計140に入射される。このとき、第1及び第2の偏波モードP1x、P2yの偏光方向がPBS144の主軸と一致するようにWP142が調整される。この調整によって、第1及び第2の偏波モードP1x、P2yは、干渉計140の二つの光路に互いに分離して入射する。   Subsequently, the first and second polarization modes P 1 x and P 2 y that have propagated to the output end of the PMF 113 are incident on the interferometer 140. At this time, the WP 142 is adjusted so that the polarization directions of the first and second polarization modes P1x and P2y coincide with the main axis of the PBS 144. By this adjustment, the first and second polarization modes P1x and P2y are incident on the two optical paths of the interferometer 140 separately from each other.

光路1には、第1の偏波モードP1xが入射される。ここで、光路1を伝搬する第1の偏波モードP1xを「光路1偏波モードP1x1」と称する。また、光路2には、第2の偏波モードP2yが入射される。同様に、光路2を伝搬する第2の偏波モードP2yを「光路2偏波モードP2y2」と称する。光路1偏波モードP1x1は、可動鏡146によって光路長が調整され、BS150によって光路2偏波モードP2y2と合波される。また、任意波形発生器170の制御によって可動鏡146に取り付けられたピエゾ素子154が周波数Ωで振動することで、光路1偏波モードP1x1は位相変調する。したがって、このモード結合評価装置110は、位相変調方式とされる。なお、変調される光波は、第1の偏波モードP1xに限らず、第2の偏波モードP2yであってもよいし、両方の偏波モード(光波)が変調されてもよい。   The first polarization mode P1x is incident on the optical path 1. Here, the first polarization mode P1x propagating in the optical path 1 is referred to as “optical path 1 polarization mode P1x1”. The second polarization mode P2y is incident on the optical path 2. Similarly, the second polarization mode P2y propagating through the optical path 2 is referred to as “optical path 2 polarization mode P2y2”. The optical path length of the optical path 1 polarization mode P1x1 is adjusted by the movable mirror 146, and is combined with the optical path 2 polarization mode P2y2 by the BS 150. Further, when the piezo element 154 attached to the movable mirror 146 is vibrated at the frequency Ω under the control of the arbitrary waveform generator 170, the optical path 1 polarization mode P1x1 undergoes phase modulation. Therefore, this mode coupling evaluation apparatus 110 is a phase modulation method. The light wave to be modulated is not limited to the first polarization mode P1x, but may be the second polarization mode P2y, or both polarization modes (light waves) may be modulated.

合波した光波は、PBS144の主軸と45度傾けて設置された検光子152によって干渉し、受光器156は干渉光を検出する。受光器156でO/E変換された干渉信号の周波数成分は、上述の参考文献(1)によると、変調周波数の2倍である周波数2Ωで最大となる。したがって、干渉信号は、参照信号sin2Ωtを基にロックインアンプ162で増幅されて信号処理部164へ出力Pとして出力される。   The combined light wave interferes with the analyzer 152 installed at an inclination of 45 degrees with respect to the main axis of the PBS 144, and the light receiver 156 detects the interference light. According to the above-mentioned reference (1), the frequency component of the interference signal O / E converted by the light receiver 156 becomes maximum at a frequency 2Ω which is twice the modulation frequency. Therefore, the interference signal is amplified by the lock-in amplifier 162 based on the reference signal sin2Ωt, and is output as an output P to the signal processing unit 164.

信号処理部164では、上述の(3)式の通り、ロックインアンプ162の出力Pを2乗する。これによって、モード結合係数hxyに比例した干渉信号を得ることができる。そして、記録部166は、可動鏡146の移動距離dとモード結合係数hxyに比例する干渉信号出力(P)とを関連づけて記録する。 In the signal processing unit 164, the output P of the lock-in amplifier 162 is squared as described in the above equation (3). Thereby, an interference signal proportional to the mode coupling coefficient h xy can be obtained. Then, the recording unit 166 records the movement distance d of the movable mirror 146 and the interference signal output (P 2 ) proportional to the mode coupling coefficient h xy in association with each other.

ここで、PMF113の出射端からモード結合が起きた位置までの伝搬距離(モード結合発生位置)Lと、可動鏡146の移動距離dとの関係は、次の(8)式で表される。

Figure 0005191784
ここで、cは光速、τはPMF113の偏波分散である。 Here, the relationship between the propagation distance (mode coupling occurrence position) L from the emission end of the PMF 113 to the position where mode coupling occurs and the moving distance d of the movable mirror 146 is expressed by the following equation (8).
Figure 0005191784
Here, c is the speed of light, and τ p is the polarization dispersion of the PMF 113.

すなわち、この(8)式より、PMF113の偏波分散τを別な方法で求めておけば、モード結合が観測された可動鏡146の移動距離dから、PMF113内のモード結合発生位置Lを求めることができる。このようにして、長手方向に分布する光干渉信号が測定される。 That is, if the polarization dispersion τ p of the PMF 113 is obtained from this equation (8) by another method, the mode coupling occurrence position L in the PMF 113 is determined from the moving distance d of the movable mirror 146 where mode coupling is observed. Can be sought. In this way, the optical interference signal distributed in the longitudinal direction is measured.

次に、モード結合係数演算部168が、干渉信号の長手方向分布から、上述した(4)〜(7)式をもとにした方法にしたがってモード結合係数h(K)を算出する。このモード結合係数h(K)が空間周波数依存性である。   Next, the mode coupling coefficient calculation unit 168 calculates a mode coupling coefficient h (K) from the longitudinal distribution of the interference signal according to a method based on the above-described equations (4) to (7). This mode coupling coefficient h (K) is spatial frequency dependent.

図3は、モード結合評価装置110を用いて求めたモード結合係数h(K)の空間周波数依存性を示したグラフである。ここで、被測定対象は、PMFの一種である偏波保持ホーリーファイバ(以下、「PM−HF」と称する)であり、長さは13m、プラスチック樹脂被覆等によりケーブル化された状態である。   FIG. 3 is a graph showing the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient h (K) obtained using the mode coupling evaluation apparatus 110. Here, the object to be measured is a polarization maintaining holey fiber (hereinafter referred to as “PM-HF”), which is a kind of PMF, and has a length of 13 m and is cabled with a plastic resin coating or the like.

図3において、縦軸がモード結合係数h(K)、横軸が空間周波数Kである。モード結合は、ほぼK=30rad/m未満では、多少ばらつきは見られるものの大きな値であることが分かる。また、K=30rad/m以上の高周波成分は小さいことが確認できる。今、波長972nmのときの消光比ηを求めてみる。波長972nmでは、モード複屈折B=1.3×10−4であり、空間周波数Kは、
K=B×k=B×2π/λ=8.46×10
となる。このとき、モード結合係数h(K)は、図より、1.5×10−4となる。そして、消光比ηは、
η=h(K)×L
=1.5×10−4×13
=1.95×10−3
となり、この値を対数変換すると、27.1dBとなる。同様にして、波長1312nmでは31.1dBと算出される。
In FIG. 3, the vertical axis represents the mode coupling coefficient h (K), and the horizontal axis represents the spatial frequency K. It can be seen that the mode coupling is a large value although there is some variation when it is less than about K = 30 rad / m. Further, it can be confirmed that the high frequency component of K = 30 rad / m or more is small. Now, an extinction ratio η at a wavelength of 972 nm will be obtained. At a wavelength of 972 nm, the mode birefringence B = 1.3 × 10 −4 and the spatial frequency K is
K = B × k = B × 2π / λ = 8.46 × 10 2
It becomes. At this time, the mode coupling coefficient h (K) is 1.5 × 10 −4 from the figure. And the extinction ratio η is
η = h (K) × L f
= 1.5 × 10 −4 × 13
= 1.95 × 10 −3
When this value is logarithmically converted, 27.1 dB is obtained. Similarly, 31.1 dB is calculated at a wavelength of 1312 nm.

そして、上記で算出したモード結合係数の空間周波数依存性の妥当性を検証するために、他の算出方法である消光比から求めたモード結合係数と比較した。図3に、消光比から求めたモード結合係数の値を併記している。図中、丸印が波長972nmに関し、三角印が波長1312nmに関する値である。図示の通り、両者は非常によく一致しており、本実施形態のモード結合係数の算出方法が妥当であることが確認される。   And in order to verify the validity of the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient calculated above, it compared with the mode coupling coefficient calculated | required from the extinction ratio which is another calculation method. FIG. 3 also shows the value of the mode coupling coefficient obtained from the extinction ratio. In the figure, circles indicate values for the wavelength 972 nm, and triangles indicate values for the wavelength 1312 nm. As shown in the figure, both agree very well, and it is confirmed that the method for calculating the mode coupling coefficient of this embodiment is appropriate.

また、光ケーブルの被覆などを除去して光ファイバ素線をむき出した状態で、モード結合係数を求めた結果、光ケーブル状態とほぼ同じ空間周波数依存性となることが確認された。このことから、測定した光ケーブルは、樹脂被覆などの製造工程において異常な外力などが加わることなく、適正に製造がなされていることを確認できた。   In addition, as a result of obtaining the mode coupling coefficient in a state where the optical fiber strand was stripped by removing the coating of the optical cable, it was confirmed that the spatial frequency dependency was almost the same as the optical cable state. From this, it was confirmed that the measured optical cable was properly manufactured without applying an abnormal external force or the like in the manufacturing process such as resin coating.

次に、励振軸に関して説明する。可動鏡146は、上述の通り光路1を伝搬する光波の光路長を変えるが、可動鏡146を移動したときの干渉信号分布(ここでは、ロックインアンプ162の出力)を図4に例示する。   Next, the excitation shaft will be described. Although the movable mirror 146 changes the optical path length of the light wave propagating in the optical path 1 as described above, the interference signal distribution (here, the output of the lock-in amplifier 162) when the movable mirror 146 is moved is illustrated in FIG.

被測定対象は、前述のPM−HFであり、光源112の波長は972nmである。横軸は、可動鏡146の位置であり、光路1と光路2の長さが一致する位置をゼロとし、光路1の長さが短くなる方向をマイナス側、長くなる方向をプラス側に示している。   The object to be measured is the aforementioned PM-HF, and the wavelength of the light source 112 is 972 nm. The horizontal axis is the position of the movable mirror 146, where the position where the lengths of the optical path 1 and the optical path 2 coincide with each other is zero, the direction in which the length of the optical path 1 is shortened is shown on the minus side, and the direction in which the length is increased is shown on the plus side. Yes.

図4(a)は、第1の偏波モードP1を進相軸(x軸)に励振している場合(P1xの場合)について示している。可動鏡146を光路1が長くなる方向(プラス側)に動かしたときに、その移動距離が約1.6mmのところまで干渉信号が現れているのが分かる。すなわち、光路長を長くして光路1偏波モードP1x1の伝搬する時間を長くすることにより、光路2偏波モードP2y2と干渉しているのが確認される。マイナス側には何も検出されないことから、光路1偏波モードP1x1と光路2偏波モードP2y2以外の干渉は起きていないことも確認される。   FIG. 4A shows a case where the first polarization mode P1 is excited on the fast axis (x axis) (in the case of P1x). It can be seen that when the movable mirror 146 is moved in the direction (plus side) in which the optical path 1 becomes longer, an interference signal appears up to a distance of about 1.6 mm. That is, it is confirmed that the optical path length is increased and the propagation time of the optical path 1 polarization mode P1x1 is increased to interfere with the optical path 2 polarization mode P2y2. Since nothing is detected on the minus side, it is also confirmed that no interference other than the optical path 1 polarization mode P1x1 and the optical path 2 polarization mode P2y2 occurs.

同様に、図4(b)は、第1の偏波モードP1を遅相軸(y軸)に励振している場合(P1yの場合)について示している。干渉計140では、上述の通りWP142を調整して、遅相軸(y軸)に励振した第1の偏波モードP1yを光路1に入射させている。この遅相軸励振の場合、第1の偏波モードP1yは、進相軸(x軸)にモード結合した第2の偏波モードP2xよりも遅くPMF113の出射端に到達するので、可動鏡146を第1の偏波モードP1yの光路が短くなる方向(マイナス側)に移動させたときに干渉信号が得られる。図4(b)に、この結果が明確に示されている。   Similarly, FIG. 4B shows a case where the first polarization mode P1 is excited on the slow axis (y axis) (in the case of P1y). In the interferometer 140, the WP 142 is adjusted as described above, and the first polarization mode P1y excited on the slow axis (y axis) is incident on the optical path 1. In the case of this slow axis excitation, the first polarization mode P1y reaches the emission end of the PMF 113 later than the second polarization mode P2x that is mode-coupled to the fast axis (x axis). Is moved in the direction (minus side) in which the optical path of the first polarization mode P1y is shortened, an interference signal is obtained. This result is clearly shown in FIG.

このように、遅相軸(y軸)に第1の偏波モードP1yを励振した場合、進相軸(x軸)にモード結合した第2の偏波モードP2xとの干渉信号分布やモード結合係数は、y軸からx軸へのモード結合係数hyx(z)に基づいて得られる。一方、進相軸(x軸)励振の場合、上述したように、x軸からy軸へのモード結合係数hxy(z)に基づく干渉信号分布やモード結合係数を求めている。図4(a)及び(b)では、進相軸励振の干渉信号分布と遅相軸励振の干渉信号分布とが明瞭に区別されていることから、本実施形態では、hxy(z)とhyx(z)の違いを検出することができる。 Thus, when the first polarization mode P1y is excited on the slow axis (y-axis), the interference signal distribution and mode coupling with the second polarization mode P2x mode-coupled to the fast axis (x-axis) are obtained. The coefficient is obtained based on the mode coupling coefficient h yx (z 1 ) from the y axis to the x axis. On the other hand, in the case of fast axis (x axis) excitation, as described above, the interference signal distribution and the mode coupling coefficient based on the mode coupling coefficient h xy (z 1 ) from the x axis to the y axis are obtained. In FIGS. 4A and 4B, since the interference signal distribution of the fast axis excitation and the interference signal distribution of the slow axis excitation are clearly distinguished, in this embodiment, h xy (z 1 ) And h yx (z 1 ) can be detected.

図4(a)及び(b)の波形を比較してみると、可動鏡146の位置0を中心として、ほぼ対称となっている。すなわち、hxy(z)=hyx(z)であることが予想される。図4(a)及び(b)の干渉信号分布を処理してモード結合係数を算出したところ、両者は一致することが確認された。 Comparing the waveforms shown in FIGS. 4A and 4B, the waveform is almost symmetrical about the position 0 of the movable mirror 146. That is, it is expected that h xy (z 1 ) = h yx (z 1 ). When the interference signal distributions in FIGS. 4A and 4B were processed to calculate the mode coupling coefficient, it was confirmed that the two coincided.

また、図4(a)及び(b)から、本実施形態で示した干渉信号測定系(光源112、PMF113、干渉計140)では、光源12からの直線偏光がPMF113の進相軸に励振された場合には干渉信号分布が可動鏡146の位置のプラス側に現れ、遅相軸に励振された場合には干渉信号分布が可動鏡146の位置のマイナス側に現れることから、直線偏光の励振軸を識別できる利点がある。   4A and 4B, in the interference signal measurement system (light source 112, PMF 113, interferometer 140) shown in this embodiment, linearly polarized light from the light source 12 is excited by the fast axis of the PMF 113. In this case, the interference signal distribution appears on the plus side of the position of the movable mirror 146, and when excited on the slow axis, the interference signal distribution appears on the minus side of the position of the movable mirror 146. There is an advantage that the axis can be identified.

次に、干渉光信号の長手方向分布測定での空間分解能について説明する。PM−HFを含む光ケーブルの出射端側から1mの位置に、幅約1mmで、ケーブル側面より圧力を加えることで故意にモード結合を発生させ、空間分解能を把握した。   Next, the spatial resolution in the longitudinal distribution measurement of the interference light signal will be described. The mode resolution was deliberately generated by applying pressure from the side of the cable at a position about 1 mm wide at a position 1 m from the output end side of the optical cable containing PM-HF, and the spatial resolution was grasped.

図5は、ケーブル出射端から1mの位置に観測された、直交する2偏波モードの干渉による強度信号の規格化された波形である。空間分解能を干渉光強度の半値全幅(図中B)として定義すると、図5から空間分解能は62mmとなる。参考文献(1)によると、干渉光強度の半値全幅は、使用する光源112のスペクトル幅が大きいほど小さくなることが示されている。したがって、上述の光源112のスペクトルの半値全幅17nmより広いスペクトルの半値全幅を示す光源を用いれば、空間分解能を上げることも可能である。   FIG. 5 shows a standardized waveform of an intensity signal due to interference in two orthogonal polarization modes observed at a position 1 m from the cable output end. If the spatial resolution is defined as the full width at half maximum of the interference light intensity (B in the figure), the spatial resolution is 62 mm from FIG. According to the reference (1), it is shown that the full width at half maximum of the interference light intensity decreases as the spectrum width of the light source 112 used increases. Therefore, the spatial resolution can be increased by using a light source showing a full width at half maximum of a spectrum wider than 17 nm of the full width at half maximum of the spectrum of the light source 112 described above.

<具体例2>
図6は、本実施形態の具体例2に係るモード結合評価装置210の概略構成を示す機能ブロック図であり、上述した具体例1のモード結合評価装置110の変形例であり、異なる構成は主に干渉信号測定部220の干渉計240にある。以下、主に異なる構成及び動作について説明し、同一機能の構成要素については、一部同一符号を付し説明は省略する。
<Specific example 2>
FIG. 6 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the mode coupling evaluation apparatus 210 according to the specific example 2 of the present embodiment, which is a modification of the mode coupling evaluation apparatus 110 of the specific example 1 described above. In the interferometer 240 of the interference signal measuring unit 220. Hereinafter, mainly different configurations and operations will be described, and components having the same function are partially denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

図6に示すモード結合評価装置210の干渉計240は、PMF113から出射する光波を二つの光路に分波する箇所に光分波器としてBS250を設け、二つの光路を伝搬する光波を合波する箇所に光合波器としてPBS244を設けている。そして、具体例1と同様に、二つの光路間に光路長差を与える光路長調整器である可動鏡246と、光波の直線偏光の方向を調整する光学系であるWP(1/2波長板)242と、直交する二つの直線偏光を干渉させる光学系である検光子252とを備えている。なお、固定鏡248と可動鏡246の位置は、具体例1の配置と入れ替わっている。また、可動鏡246には、具体例1と同様に、ピエゾ素子254が取り付けられている。   The interferometer 240 of the mode coupling evaluation apparatus 210 shown in FIG. 6 provides a BS 250 as an optical demultiplexer at a location where the light wave emitted from the PMF 113 is demultiplexed into two optical paths, and multiplexes the light waves propagating through the two optical paths. PBS244 is provided as an optical multiplexer at the location. As in the first specific example, a movable mirror 246 that is an optical path length adjuster that gives an optical path length difference between two optical paths, and a WP (1/2 wavelength plate) that is an optical system that adjusts the direction of linear polarization of light waves. ) 242 and an analyzer 252 which is an optical system for interfering two orthogonal linearly polarized lights. The positions of the fixed mirror 248 and the movable mirror 246 are interchanged with the arrangement of the first specific example. In addition, a piezo element 254 is attached to the movable mirror 246 as in the first specific example.

この具体例2では、第1の偏波モードP1xと第2の偏波モードP2yの偏光方向がPBS244の主軸と一致するように、WP242とPBS244が調整される。その結果、光路1の光路1偏波モードP1x1と光路2の光路2偏波モードP2y2のみがPBS244で合波される。なお、主軸の調整の仕方によっては、光路1を通る第2の偏波モードP2y(「P2y1」と称する)と光路2を通る第1の偏波モードP1x(「P1x2」と称する)のみがPBS244で合波されるようにすることも可能である。これによって、具体例1と同様の作用及び効果が実現できるとともに、測定の自由度が向上する。   In the second specific example, the WP 242 and the PBS 244 are adjusted so that the polarization directions of the first polarization mode P1x and the second polarization mode P2y coincide with the main axis of the PBS 244. As a result, only the optical path 1 polarization mode P1x1 of the optical path 1 and the optical path 2 polarization mode P2y2 of the optical path 2 are combined by the PBS 244. Depending on how the main axis is adjusted, only the second polarization mode P2y (referred to as “P2y1”) passing through the optical path 1 and the first polarization mode P1x (referred to as “P1x2”) passing through the optical path 2 are PBS244. It is also possible to combine them with each other. As a result, the same operations and effects as those of the first specific example can be realized, and the degree of freedom in measurement is improved.

なお、具体例1及び具体例2において、PBS144、244やBS150、250及びWP142、242を用いた構成について例示した。この他に、例えば、偏光子等を組み合わせることで、検光子152、252に入射する光波を、PMF113に入射した直線偏光とモード結合した直線偏光のみにすることができる。   In specific example 1 and specific example 2, the configurations using PBSs 144 and 244, BSs 150 and 250, and WPs 142 and 242 are illustrated. In addition to this, for example, by combining a polarizer or the like, the light wave incident on the analyzers 152 and 252 can be made only to the linearly polarized light that is mode-coupled with the linearly polarized light incident on the PMF 113.

<具体例3>
図7は、本実施形態の具体例3に係るモード結合評価装置310の概略構成を示す機能ブロック図であり、上述した具体例1のモード結合評価装置110の別の変形例であり、異なる構成は主に記録処理制御部360の光変調装置にある。以下、主に異なる構成及び動作について説明し、同一機能の構成要素については、一部同一符号を付し説明は省略する。
<Specific example 3>
FIG. 7 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the mode coupling evaluation apparatus 310 according to the specific example 3 of the present embodiment, which is another modification of the mode coupling evaluation apparatus 110 of the specific example 1 described above, and has different configurations. Are mainly in the light modulation device of the recording processing control unit 360. Hereinafter, mainly different configurations and operations will be described, and components having the same function are partially denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

具体例1においては、光変調装置としてピエゾ素子154と任意波形発生器170とが設けられていた。一方、具体例3では、光変調装置として、光チョッパー372と光チョッパー制御部370とが設けられ、この構成の光変調装置は、励振された直線偏光の振幅を変化させる振幅変調方式となっている。具体的には、光源112とPMF113の経路途中に光チョッパー372を配置している。そして、記録処理制御部360の光チョッパー制御部370が光チョッパー372の駆動を所定の周波数に制御している。また、その周波数(Ω)をロックインアンプ162に対して参照信号として出力する。なお、この構成のモード結合評価装置310の場合、ロックインアンプ162では、参照信号の周波数をそのまま使用するため、周波数変更部172が省いた構成となっている。   In the first specific example, the piezo element 154 and the arbitrary waveform generator 170 are provided as the light modulation device. On the other hand, in the third specific example, an optical chopper 372 and an optical chopper controller 370 are provided as optical modulators, and the optical modulator of this configuration is an amplitude modulation method that changes the amplitude of excited linearly polarized light. Yes. Specifically, an optical chopper 372 is disposed in the path between the light source 112 and the PMF 113. Then, the optical chopper controller 370 of the recording processing controller 360 controls the driving of the optical chopper 372 to a predetermined frequency. The frequency (Ω) is output to the lock-in amplifier 162 as a reference signal. In the case of the mode coupling evaluation apparatus 310 having this configuration, the lock-in amplifier 162 uses the frequency of the reference signal as it is, so that the frequency changing unit 172 is omitted.

この振幅変調方式であるモード結合評価装置310の妥当性を確認するために、具体例1の位相変調方式であるモード結合評価装置110との比較測定を行った。図8は、波長972nmにおける両者のモード結合係数の空間周波数依存性を示している。図示のように、振幅変調方式では、ノイズが多く見られるが、両者のモード結合係数の空間周波数依存性は非常によく一致しており、振幅変調方式のモード結合評価装置310の妥当性が確認された。なお、光チョッパー372は、干渉計140とPMF113の間の経路に配置されて、PMF113でモード結合により生じた第2の直線偏光P2yも変調されてもよい。   In order to confirm the validity of the mode coupling evaluation device 310 that is the amplitude modulation method, a comparison measurement with the mode coupling evaluation device 110 that is the phase modulation method of the first specific example was performed. FIG. 8 shows the spatial frequency dependence of both mode coupling coefficients at a wavelength of 972 nm. As shown in the figure, in the amplitude modulation system, a lot of noise is seen, but the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficients of both is very good, confirming the validity of the mode coupling evaluation device 310 of the amplitude modulation system. It was done. The optical chopper 372 may be disposed in the path between the interferometer 140 and the PMF 113, and the second linearly polarized light P2y generated by mode coupling in the PMF 113 may also be modulated.

以上、本実施形態の基本技術及び具体例1〜3の概略効果をまとめると以下の通りである。
1)本実施形態によって、高空間分解能で測定した直交する2偏波モードの干渉信号の光ファイバ長手方向分布を基に、モード結合係数の空間周波数依存性を求めることが可能となった。この結果、モード結合係数の空間周波数依存性やその変化を検知できるので、光ファイバや光ケーブルの製造工程評価、及び製造された光ケーブルや光ケーブルの特性や品質の評価を行うことができる。
2)光ファイバのモード結合位置検出の空間分解能は、従来1m程度であったが、本実施形態では10cm以下と、非常に高い性能を実現できる。
3)モード結合係数の空間周波数特性から、任意波長における消光比を求めることができるので、従来行われていた消光比の測定が不要となる。
4)進相軸から遅相軸へのモード結合係数と、遅相軸から進相軸へのモード結合係数とを区別して評価することができる。
5)干渉計の可動鏡を動かしたときに、干渉信号がマイナス側に現れるかプラス側に現れるかによって、偏波保持型ファイバに励振した直線偏光が、遅相軸か進相軸かを識別できる。この識別は、励振する複屈折軸によって光損失特性が異なるような偏波保持型光ファイバ等では重要であり、本実施形態により得られる大きなメリットである。
The basic effects of this embodiment and the general effects of specific examples 1 to 3 are summarized as follows.
1) According to the present embodiment, the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient can be obtained based on the optical fiber longitudinal direction distribution of the orthogonal two-polarization mode interference signals measured with high spatial resolution. As a result, the spatial frequency dependency of the mode coupling coefficient and the change thereof can be detected, so that the manufacturing process evaluation of the optical fiber and the optical cable and the characteristics and quality of the manufactured optical cable and optical cable can be evaluated.
2) The spatial resolution for detecting the mode coupling position of the optical fiber has been about 1 m in the past, but in this embodiment, a very high performance of 10 cm or less can be realized.
3) Since the extinction ratio at an arbitrary wavelength can be obtained from the spatial frequency characteristics of the mode coupling coefficient, it is not necessary to measure the extinction ratio which has been conventionally performed.
4) The mode coupling coefficient from the fast axis to the slow axis and the mode coupling coefficient from the slow axis to the fast axis can be distinguished and evaluated.
5) Identify whether the linearly polarized light excited in the polarization-maintaining fiber is the slow axis or the fast axis depending on whether the interference signal appears on the minus side or the plus side when the movable mirror of the interferometer is moved it can. This identification is important in a polarization maintaining optical fiber or the like whose optical loss characteristics differ depending on the birefringence axis to be excited, and is a great merit obtained by this embodiment.

以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each of those components and combinations thereof, and such modifications are also within the scope of the present invention.

実施形態の基本技術に係る、モード結合評価装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the mode coupling | bonding evaluation apparatus based on the basic technique of embodiment. 実施形態の具体例1に係る、モード結合評価装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the mode coupling | bonding evaluation apparatus based on the specific example 1 of embodiment. 実施形態の具体例1に係る、モード結合評価装置を用いて求めたモード結合係数h(K)と空間周波数の関係により空間周波数依存性を示したグラフである。It is the graph which showed the spatial frequency dependence by the relationship between the mode coupling coefficient h (K) calculated | required using the mode coupling evaluation apparatus based on the specific example 1 of embodiment, and a spatial frequency. 実施形態の具体例1に係る、モード結合評価装置において、可動鏡を移動したときの干渉信号分布を示したグラフである。It is the graph which showed interference signal distribution when moving a movable mirror in the mode coupling evaluation apparatus based on the specific example 1 of embodiment. 実施形態の具体例1に係る、モード結合評価装置において、ケーブル出射端から1mの位置に観測された、直交する2偏波モードの干渉による強度信号の規格化された波形を示した図である。In the mode coupling evaluation apparatus according to the specific example 1 of the embodiment, it is a diagram showing a standardized waveform of the intensity signal due to the interference of two orthogonal polarization modes observed at a position of 1 m from the cable output end. . 実施形態の具体例2に係る、モード結合評価装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the mode coupling | bonding evaluation apparatus based on the specific example 2 of embodiment. 実施形態の具体例3に係る、モード結合評価装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the mode coupling | bonding evaluation apparatus based on the specific example 3 of embodiment. 実施形態の具体例1及び具体例3に係る、波長972nmにおける位相変調方式と振幅変調方式のモード結合係数の空間周波数依存性を示したグラフである。It is the graph which showed the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient of the phase modulation system and wavelength modulation system in wavelength 972nm based on the specific example 1 and the specific example 3 of embodiment. 従来技術における概略装置構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the schematic apparatus structure in a prior art. 従来技術における概略装置構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the schematic apparatus structure in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10、110、210、310 モード結合評価装置
11 干渉信号測定系
12、112 光源
13 BF
14、140、240 干渉計
15 光路長制御装置
16、156、256 受光器
17 光変調装置
18 信号処理・記録装置
19 モード結合係数演算装置
113 PMF
120、220 干渉信号測定部
142、242 WP
144、244 PBS
146、246 可動鏡
148、248 固定鏡
150、250 BS
152、252 検光子
154、254 ピエゾ素子
158 可動鏡位置制御部
160、360 記録処理制御部
162 ロックインアンプ
164 信号処理部
166 記録部
168 モード結合係数演算部
170 任意波形発生器
172 周波数変更部
370 光チョッパー制御部
372 光チョッパー
10, 110, 210, 310 Mode coupling evaluation apparatus 11 Interference signal measurement system 12, 112 Light source 13 BF
14, 140, 240 Interferometer 15 Optical path length control device 16, 156, 256 Light receiver 17 Optical modulation device 18 Signal processing / recording device 19 Mode coupling coefficient calculation device 113 PMF
120, 220 Interference signal measuring unit 142, 242 WP
144, 244 PBS
146, 246 Movable mirror 148, 248 Fixed mirror 150, 250 BS
152, 252 Analyzer 154, 254 Piezo element 158 Movable mirror position control unit 160, 360 Recording processing control unit 162 Lock-in amplifier 164 Signal processing unit 166 Recording unit 168 Mode coupling coefficient calculation unit 170 Arbitrary waveform generator 172 Frequency changing unit 370 Light chopper controller 372 Light chopper

Claims (10)

偏光方向が直交する二つの伝搬モードを有する光ファイバを備えた光ケーブルのモード結合を評価するモード結合評価装置であって、
光源からの光波が前記光ファイバに励振された第1の直線偏光と、前記光ファイバ内で前記第1の直線偏光と異なる伝搬モードにモード結合して生じた第2の直線偏光とを前記光ケーブルから取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光とに光路長差を生じさせ干渉させて干渉光を生じさせる干渉手段と、
前記干渉光を受光する受光手段と、
前記光源から前記受光手段までの経路において作用し、前記受光手段が受光する前記干渉光を変調された状態にせしめる変調手段と、
前記受光手段で受光された干渉光に関して、前記光ファイバの長手方向の強度分布のパワースペクトラムを求めることで、前記モード結合についてモード結合係数の空間周波数依存性を算出する演算手段と、を備え、
前記干渉手段は、前記第1の直線偏光又は前記第2の直線偏光のいずれかの光路長を可変に制御する光路長制御手段を備えていることを特徴とするモード結合評価装置。
A mode coupling evaluation apparatus for evaluating mode coupling of an optical cable including an optical fiber having two propagation modes having orthogonal polarization directions,
The optical cable includes a first linearly polarized light in which a light wave from a light source is excited in the optical fiber, and a second linearly polarized light generated by mode coupling in a propagation mode different from the first linearly polarized light in the optical fiber. Interfering means that generates an interference light by causing an optical path length difference between the first linearly polarized light and the second linearly polarized light to interfere with each other, and
A light receiving means for receiving the interference light;
A modulating means that acts in a path from the light source to the light receiving means, and causes the interference light received by the light receiving means to be in a modulated state;
With respect to the interference light received by the light receiving means, comprising calculating means for calculating the spatial frequency dependence of the mode coupling coefficient for the mode coupling by obtaining the power spectrum of the intensity distribution in the longitudinal direction of the optical fiber,
The mode coupling evaluation apparatus, wherein the interference unit includes an optical path length control unit that variably controls an optical path length of either the first linearly polarized light or the second linearly polarized light.
前記変調手段は、前記干渉手段において、前記第1及び/又は第2の直線偏光を位相変調させることを特徴とする請求項1に記載のモード結合評価装置。   The mode coupling evaluation apparatus according to claim 1, wherein the modulation unit causes the interference unit to phase-modulate the first and / or second linearly polarized light. 前記変調手段は、前記干渉手段に入射前の光波を振幅変調させることを特徴とする請求項1に記載のモード結合評価装置。   The mode coupling evaluation apparatus according to claim 1, wherein the modulation unit amplitude-modulates the light wave before incident on the interference unit. 前記変調手段は、所定の周波数で変調を行い、
前記演算手段は、前記光ファイバの長手方向の強度分布を求めるときに、前記所定の周波数の信号を参照信号として使用する
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載のモード結合評価装置。
The modulation means performs modulation at a predetermined frequency,
The mode coupling according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation means uses the signal of the predetermined frequency as a reference signal when obtaining the intensity distribution in the longitudinal direction of the optical fiber. Evaluation device.
前記演算手段は、前記光ファイバの長さを取得し、その長さと前記モード結合係数とをもとに前記光ファイバの消光比を算出することを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載のモード結合評価装置。   5. The calculation unit according to claim 1, wherein the calculating unit obtains a length of the optical fiber and calculates an extinction ratio of the optical fiber based on the length and the mode coupling coefficient. The mode coupling evaluation apparatus according to 1. 前記演算手段は、前記光ファイバの偏波分散を取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との光路長差と前記偏波分散とをもとに、前記光ファイバにおいて前記モード結合が生じた位置を算出することを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載のモード結合評価装置。   The arithmetic means obtains the polarization dispersion of the optical fiber, and based on the optical path length difference between the first linear polarization and the second linear polarization and the polarization dispersion, 6. The mode coupling evaluation apparatus according to claim 1, wherein a position where mode coupling occurs is calculated. 前記演算手段は、前記干渉が発生したときの前記光路長制御手段の制御量をもとに、前記第1の直線偏光が、前記光ファイバの遅相軸又は進相軸のいずれに励振されたかを特定することを特徴とする請求項1から7までのいずれかに記載のモード結合評価装置。   The calculating means is based on a control amount of the optical path length control means when the interference occurs, and whether the first linearly polarized light is excited to the slow axis or the fast axis of the optical fiber. The mode coupling evaluation apparatus according to claim 1, wherein the mode coupling evaluation apparatus is specified. 偏光方向が直交する二つの伝搬モードを有する光ファイバを備えた光ケーブルを評価対象とするモード結合評価方法であって、
被評価対象の光ケーブルに第1の直線偏光を励振させる光波励振工程と、
前記光ケーブルにてモード結合により前記第1の直線偏光と異なる伝搬モードに第2の直線偏光が生じた場合に、前記第1及び第2の直線偏光の2偏光を前記光ケーブルから取得する2偏光取得工程と、
前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との2偏光を、異なる光路に分離する分離工程と、
前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光の各光路長を可変とする光路長差制御工程と、
前記第1の直線偏光を光源の光波に対して所定の周波数にて変調状態にせしめる変調工程と、
前記分離工程で分離した前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光を合波する合波工程と、
前記合波工程で合波された前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光の2偏光を干渉させ干渉光を生成する干渉工程と、
前記干渉光を取得して得られる干渉光信号を、前記変調工程の前記所定の周波数をもとに信号処理する信号処理工程と、
前記信号処理工程で処理された前記干渉光信号の前記光ケーブルの長手方向の強度分布を基に、パワースペクトラムを算出してモード結合係数を算出するモード結合係数算出工程と、
を含むことを特徴とするモード結合評価方法。
A mode coupling evaluation method for evaluating an optical cable provided with an optical fiber having two propagation modes having orthogonal polarization directions,
A light wave excitation step of exciting the first linearly polarized light in the optical cable to be evaluated;
Two-polarization acquisition for acquiring two polarizations of the first and second linear polarizations from the optical cable when a second linear polarization occurs in a propagation mode different from the first linear polarization by mode coupling in the optical cable Process,
A separation step of separating the two polarizations of the first linear polarization and the second linear polarization into different optical paths;
An optical path length difference control step for making variable the respective optical path lengths of the first linearly polarized light and the second linearly polarized light;
A modulation step of causing the first linearly polarized light to be modulated at a predetermined frequency with respect to the light wave of the light source;
A combining step of combining the first linearly polarized light and the second linearly polarized light separated in the separating step;
An interference step of generating interference light by causing interference between the first linearly polarized light and the second linearly polarized light combined in the combining step;
A signal processing step of processing an interference light signal obtained by acquiring the interference light based on the predetermined frequency of the modulation step;
Based on the intensity distribution in the longitudinal direction of the optical cable of the interference light signal processed in the signal processing step, a mode coupling coefficient calculation step for calculating a power spectrum and calculating a mode coupling coefficient;
A mode coupling evaluation method comprising:
前記光ファイバの長さを取得し、その長さと前記モード結合係数とをもとに前記光ファイバの消光比を算出する消光比算出工程を含むことを特徴とする請求項8に記載のモード結合評価方法。   The mode coupling according to claim 8, further comprising: an extinction ratio calculating step of obtaining a length of the optical fiber and calculating an extinction ratio of the optical fiber based on the length and the mode coupling coefficient. Evaluation method. 前記光ファイバの偏波分散を取得し、前記第1の直線偏光と前記第2の直線偏光との光路長差と前記偏波分散とをもとに、前記光ファイバにおいて前記モード結合が生じた位置を算出するモード結合位置特定工程を含むことを特徴とする請求項8または9に記載のモード結合評価方法。   The polarization coupling of the optical fiber is obtained, and the mode coupling occurs in the optical fiber based on the optical path length difference between the first linear polarization and the second linear polarization and the polarization dispersion. The mode coupling evaluation method according to claim 8, further comprising a mode coupling position specifying step of calculating a position.
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