JP5487068B2 - Chromatic dispersion measuring apparatus and chromatic dispersion measuring method using the same - Google Patents

Chromatic dispersion measuring apparatus and chromatic dispersion measuring method using the same Download PDF

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Description

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

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

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

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

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

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

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

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

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

特開2007−85981号公報JP 2007-85981 A

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

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

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、測定対象から入射される被測定光信号を伝搬する、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された入射経路(入射光ファイバ1)と、前記入射経路に接続された第1入射端から被測定光信号を入射し、該入射端から入射される被測定光信号を第1被測定光信号及び前記第1の被測定光信号に対し偏光方向が同一の第2被測定光信号の2つに分離し、前記第1被測定光信号を第1出射端から出射し、また前記第2被測定光信号を第2出射端から出射し、かつ出射する際に第1被測定光信号及び第2被測定光信号の間に周波数差を発生させる光分岐部(光分岐部2)と、前記第1出射端に接続され、前記第1被測定光信号を伝搬させ、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1分岐経路(第1光ファイバ3)と、前記第2出射端に接続され、前記第2被測定光信号を伝搬させ、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第2分岐経路(第2光ファイバ4)と、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、設けられた分岐経路を伝搬する光測定光信号の位相を0度と90度との2値にて交互に変化させる光位相シフタ(光位相シフト部8)と、前記第1分岐経路に接続された第2入射端から入射される前記第1被測定光信号と、前記第2分岐経路に接続された第3入射端から入射される前記第2被測定光信号とを合波し、前記第1被測定光信号と前記第2被測定光信号との干渉により得られる、前記光位相シフタが自身の設けられた分岐経路の測定光信号及び他方の分岐経路の測定光信号間の位相差を0度とした場合における第1光成分(cos成分)の干渉要素、また前記光位相シフタが自身の設けられた分岐経路の測定光信号及び他方の分岐経路の測定光信号間の位相差を90度とした場合における第2光成分(sin成分)の干渉要素を、合波被測定光信号として、第3出射端から出射する光合波部(光結合部5)と、前記第3出射端に接続され、前記合波被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された結合用経路(結合用光ファイバ6)と、前記結合用経路に接続された第4入射端から前記合波被測定光信号を入射し、前記合波被測定光信号を通過させる周波数範囲(バンドパス周波数幅)を掃引し、前記合波被測定光信号から前記周波数範囲のスペクトル成分を抽出する周波数分解を行い、周波数分解の結果を成分被測定
光信号として第4出射端から出射する光周波数掃引部(光周波数掃引部9)と、前記第4出射端に接続され、前記成分被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された出射光経路(出射光ファイバ10)と、前記出射光経路に接続された第5の入射端から前記成分被測定光信号を入射し、該成分被測定光信号を電気信号に変換し、変換結果を干渉信号とする光検出部(光検出部11)と、前記光位相シフタの位相の変化に同期させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の干渉信号を時系列に取得する制御部(制御部12)とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is an incident path (incident optical fiber 1) configured of an optical fiber having polarization maintaining characteristics that propagates an optical signal to be measured incident from a measurement target. And the measured optical signal is incident from the first incident end connected to the incident path, and the measured optical signal incident from the incident end is converted into the first measured optical signal and the first measured optical signal. On the other hand, it is separated into two of the second measured optical signals having the same polarization direction, the first measured optical signal is emitted from the first emission end, and the second measured optical signal is emitted from the second emission end. And an optical branching unit (optical branching unit 2) that generates a frequency difference between the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured when the optical signal is output, and the first optical output terminal. 1st optical path for propagating an optical signal to be measured and comprising an optical fiber having polarization maintaining characteristics (First optical fiber 3) and a second branch path (second optical fiber) that is connected to the second emission end and propagates the second optical signal to be measured and has polarization maintaining characteristics. 4) and the phase of the optical measurement optical signal propagating through the provided branch path provided in any one of the first branch path and the second branch path alternately with binary values of 0 degree and 90 degrees An optical phase shifter (optical phase shift unit 8) to be changed to, a first optical signal to be measured incident from a second incident end connected to the first branch path, and a second branch path The optical phase shifter obtained by combining the second measured optical signal incident from the third incident end and interfering with the first measured optical signal and the second measured optical signal is its own. Phase between the measurement optical signal of the provided branch path and the measurement optical signal of the other branch path The phase difference between the measurement optical signal of the branch path where the optical phase shifter is provided and the measurement optical signal of the other branch path. The second optical component (sin component) interference element in the case of 90 degrees is used as an optical signal to be measured as an optical signal to be measured. And a coupling path (coupling optical fiber 6) composed of an optical fiber for propagating the combined optical signal to be measured, and the combined measured signal from a fourth incident end connected to the coupling path. Increasing an optical signal, sweeping a frequency range (bandpass frequency width) through which the combined measured optical signal passes, and performing frequency decomposition to extract a spectral component of the frequency range from the combined measured optical signal, The result of frequency decomposition An optical frequency sweep unit (optical frequency sweep unit 9) that emits from the fourth output end as a signal, and an output optical path that is connected to the fourth output end and includes an optical fiber that propagates the component measured optical signal ( The component optical signal to be measured is incident from an outgoing optical fiber 10) and a fifth incident end connected to the outgoing optical path, the component optical signal to be measured is converted into an electric signal, and the conversion result is converted into an interference signal. And a control unit (control unit 12) that acquires the interference signals of the first light component and the second light component in time series in synchronization with a change in the phase of the optical phase shifter. ).

上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、前記第1分岐経路と前記第2分岐経路との光路長差を調節する光遅延部(光遅延部7)をさらに有することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is provided in any one of the first branch path and the second branch path, and the optical path length difference between the first branch path and the second branch path. It further has an optical delay unit (optical delay unit 7) for adjusting the light intensity.

上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に前記光遅延部が設けられ、前記光位相シフタが他方に設けられることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 is that the optical delay unit is provided in one of the first branch path and the second branch path, and the optical phase shifter is provided in the other. Features.

上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に、前記光遅延部及び光位相シフタが一体化して設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 4 is characterized in that the optical delay unit and the optical phase shifter are integrally provided in one of the first branch path and the second branch path. Features.

上記課題を解決するため、請求項5記載の発明は、前記制御部が、前記第1光成分の前記干渉信号を受信する第1受信部と、前記第2光成分の前記干渉信号を受信する第2受信部とを有していることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 5 is characterized in that the control unit receives the interference signal of the first light component and the first reception unit that receives the interference signal of the first light component. And a second receiving unit.

上記課題を解決するため、請求項6記載の発明は、前記制御部が、測定範囲における測定周波数の掃引毎に、測定単位として前記第1光成分及び前記第2光成分をデータ対として時系列に取得することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the invention according to claim 6, the control unit performs time series using the first light component and the second light component as a data pair as a measurement unit for each measurement frequency sweep in the measurement range. It is characterized by acquiring.

上記課題を解決するため、請求項7記載の発明は、前記データ対を構成する前記第1光成分及び前記第2光成分において、先に測定される光成分の位相の変化を行う時間を、後に測定される光成分へ位相の変化を行う時間に対して短く設定することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 7 is characterized in that, in the first light component and the second light component constituting the data pair, a time for performing the phase change of the light component measured first, It is characterized in that it is set short with respect to the time for changing the phase of the light component to be measured later.

上記課題を解決するため、請求項8記載の発明は、前記制御部が、前記測定範囲における測定周波数の掃引において、一回の掃引において、前記第1光成分または前記第2光成分のいずれか一方のみの干渉信号を取得する処理を、前記第1光成分及び前記第2光成分に対して交互に繰り返して行うことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 8 is that the control unit performs either one of the first light component or the second light component in one sweep in the measurement frequency sweep in the measurement range. The process of acquiring only one interference signal is performed alternately and repeatedly for the first light component and the second light component.

上記課題を解決するため、請求項9記載の発明は、前記結合用経路を偏波保持特性を有する光ファイバで構成し、前記結合用経路の後段に、前記合波被測定光信号の偏光方向を制御するコントローラを挿入し、前記偏波コントローラと前記光周波数掃引部との間を偏波保持特性を有する光ファイバにより接続していることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 9 is configured such that the coupling path is configured by an optical fiber having polarization maintaining characteristics, and the polarization direction of the combined optical signal to be measured is provided in the subsequent stage of the coupling path. And a controller for controlling the optical frequency, and the polarization controller and the optical frequency sweep unit are connected by an optical fiber having polarization maintaining characteristics.

上記課題を解決するため、請求項10記載の発明は、校正光を出射する校正用光源(校正用光源103)と、前記光合波部の前記出射端から出射される前記合波光信号を第6入射端から入射し、前記校正光を第7入射端から入射し、前記合波光信号または前記校正光のいずれかを選択して第5出射端から出射する光入力切替部(光入力切替部101)とをさらに有し、前記光入力切替部が、前記光合波部と前記光周波数掃引部との間に介挿されており、前記光入力切替部から出射される前記合波光信号または前記校正光のいずれかが、第2光ファイバ(接続光ファイバ104)を介して前記周波数掃引部の前記第4入射端に入射されることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 10 is characterized in that a calibration light source (calibration light source 103) that emits calibration light and the combined optical signal that is output from the output end of the optical multiplexing unit are sixth. A light input switching unit (light input switching unit 101) that enters from the incident end, enters the calibration light from the seventh incident end, selects either the combined light signal or the calibration light, and emits the light from the fifth emission end. ), The optical input switching unit is interposed between the optical multiplexing unit and the optical frequency sweeping unit, and the combined optical signal or the calibration emitted from the optical input switching unit Any one of the lights is incident on the fourth incident end of the frequency sweep unit via the second optical fiber (connection optical fiber 104).

上記課題を解決するため、請求項11記載の発明は、前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、前記測定対象である光伝送路の波長分散を評価する部分に分岐部を設け、偏波制御部が該分岐部より得られる被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 11 is a chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10, A branching unit is provided in a portion for evaluating the chromatic dispersion of the optical transmission line to be measured, and the polarization control unit controls the polarization of the optical signal to be measured obtained from the branching unit to a linearly polarized wave. Aligned with the polarization axis propagating in the measuring apparatus, the optical signal to be measured is incident on the wavelength dispersion measuring apparatus via the incident path, and the optical signal to be measured is obtained from the interference signals of the first and second light components A change in the spectral phase of the signal is obtained, and chromatic dispersion in the measurement object is evaluated.

上記課題を解決するため、請求項12記載の発明は、前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 12 is a chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10, An optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target for evaluating chromatic dispersion, and the polarization of the measured optical signal emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized, Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, the measured optical signal is incident on the chromatic dispersion measuring device via the incident path, and the interference signal of the first light component and the second light component is A change in spectral phase of the optical signal to be measured is obtained, and chromatic dispersion in the measurement object is evaluated.

上記課題を解決するため、請求項13記載の発明は、前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、前記測定対象が複数の波長チャンネルが多重されている場合、前記被測定信号から単一の波長チャンネルの光信号を被測定光波長信号として抽出し、前記被測定光波長信号を前記波長分散測定装置において、波長チャネル毎の前記測定対象の波長分散を評価することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 13 is a chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10, An optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target for evaluating chromatic dispersion, and the polarization of the measured optical signal emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized, Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, and when the measurement object is multiplexed with a plurality of wavelength channels, an optical signal of a single wavelength channel is extracted from the measured signal as the measured optical wavelength signal In the chromatic dispersion measuring device, the chromatic dispersion of the measurement object for each wavelength channel is evaluated for the measured optical wavelength signal.

この発明によれば、空間光学系を使用せず、偏波維持特性を有する光ファイバの第1分岐経路及び第2分岐経路によって、波長分散測定装置の干渉計を構成しているため、従来例のように、光ファイバと空間光学系との間における光の入出力による光損失が発生せず、被測定光信号の光の強度を低下させることが無くなる。
また、この発明によれば、偏波維持特性を有する光ファイバによって、被測定光信号の偏波を維持させた状態で装置内を伝搬させ、干渉計を構成する第1分岐経路及び第2分岐経路において、第1分岐経路に伝搬される第1被測定光信号対し、第2分岐経路に伝搬される第2被測定光信号の位相差を時系列に0度と90度に切り替えることにより、安定した同一の偏波状態の第1及び第2被測定光信号から第1光成分(cos成分)及びこの第1光成分に対して90°異なる位相の前記第2光成分(sin成分)の各々の干渉要素を抽出することができ、従来に比較して光パルスの波長分散の測定を、高精度かつ高感度に行うことができる。
また、この発明によれば、空間光学系を用いていないため、装置の構成が簡易となり、かつ空間光学系ように必要な部品を配置する必要性がなく、装置を小型化することが可能となる。
According to the present invention, since the interferometer of the chromatic dispersion measuring device is configured by the first branch path and the second branch path of the optical fiber having the polarization maintaining characteristic without using the spatial optical system, the conventional example As described above, light loss due to input / output of light between the optical fiber and the spatial optical system does not occur, and the light intensity of the optical signal to be measured is not reduced.
Further, according to the present invention, the first branch path and the second branch constituting the interferometer are propagated through the apparatus while maintaining the polarization of the optical signal to be measured by the optical fiber having the polarization maintaining characteristic. By switching the phase difference of the second measured optical signal propagated to the second branch path to 0 degree and 90 degrees in time series for the first measured optical signal propagated to the first branched path in the path, The first optical component (cos component) from the first and second optical signals to be measured in the same polarization state which are stable, and the second optical component (sin component) having a phase different by 90 ° from the first optical component. Each interference element can be extracted, and the chromatic dispersion of the optical pulse can be measured with higher accuracy and higher sensitivity than in the past.
Further, according to the present invention, since the spatial optical system is not used, the configuration of the apparatus is simplified, and there is no need to arrange necessary parts as in the spatial optical system, and the apparatus can be miniaturized. Become.

光パルスからスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement of variation | change_quantity (DELTA) phi ((nu)) of a spectral phase from an optical pulse. 第1の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the chromatic dispersion measuring apparatus by 1st Embodiment. 第1の実施形態における、光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。In the first embodiment, the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the sampling of the electrical signal from the light detection unit 11 in the control unit 12 It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement. 第2の実施形態における、光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。In the second embodiment, the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the sampling of the electrical signal from the light detection unit 11 in the control unit 12 It is a wave form diagram which shows the timing of operation | movement. 第4の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the chromatic dispersion measuring apparatus by 4th Embodiment. 第5の実施形態における光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの電気信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。The frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9 in the fifth embodiment, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding to this, and the operation of the electrical signal sampling from the light detection unit 11 in the control unit 12 It is a wave form diagram which shows the timing of. 本発明の波長分散測定装置を用いて、光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method which measures the dispersion parameter of the optical pulse which propagates an optical fiber transmission line using the chromatic dispersion measuring apparatus of this invention. 本発明の波長分散測定装置を用いて、光部品を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method which measures the dispersion parameter of the optical pulse which propagates an optical component using the wavelength dispersion measuring apparatus of this invention. 光周波数掃引部84に入射する光の偏光方向がバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの単一の偏光軸(例えば、スロー軸)に一致するように調節するための構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example for adjusting so that the polarization direction of the light which injects into the optical frequency sweep part 84 may correspond with the single polarization axis (for example, slow axis) of the optical fiber which comprises a band pass optical filter. . 第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかの波長分散測定装置を用い、光信号発生器で発生した光パルスの分散パラメータの測定を説明する図である。It is a figure explaining the measurement of the dispersion parameter of the optical pulse which generate | occur | produced with the optical signal generator using the chromatic dispersion measuring apparatus in any one of 1st Embodiment to 5th Embodiment. 第10の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the chromatic dispersion measuring apparatus by 10th Embodiment.

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

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

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

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

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

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

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

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

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

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

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

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

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

波長分散を評価する対象となる光ファイバ伝送路や光部品を伝搬した光パルスを被測定光信号として、この被測定光信号を光分岐部により、偏光方向を同一に維持させた状態で2つの分岐経路に分離する。これら2つの分岐経路の一方に伝搬する被測定光信号をπ/2位相シフトさせ、2つの分岐経路、例えば第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号と第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号とを合波するよう干渉計を構成する。
第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号の電界の時間波形を以下の式(6)により表す。この式(6)において、tは時間であり、νは被測定信号の中心周波数である。
An optical pulse that has propagated through an optical fiber transmission line or an optical component to be evaluated for chromatic dispersion is used as an optical signal to be measured, and the optical signal to be measured is kept in the same polarization direction by the optical branching unit. Separate into branch paths. The optical signal under measurement propagating to one of these two branch paths is phase-shifted by π / 2, and the first optical signal to be measured propagating through two branch paths, for example, the first branch path and the second optical path propagating through the second branch path. The interferometer is configured to multiplex the two optical signals to be measured.
The time waveform of the electric field of the first optical signal to be measured propagating through the first branch path is expressed by the following equation (6). In this equation (6), t is time and ν 0 is the center frequency of the signal under measurement.

Figure 0005487068
Figure 0005487068

この式(6)においては、直交二成分を表す第1被測定光信号の時間波形が示され、上段の行が直交二成分の一方の成分であるcos成分、下側の行が直交二成分の他方の成分であるsin成分を示している。また、|E1cos(t)|、|E1sin(t)|の各々は電界の包絡線の絶対値を表している。ここで、第1被測定光信号における第1光成分であるcos成分とcos成分に対して位相がπ/2異なる第2の光成分であるsin成分とは偏光方向が同一である。
Ψは時間領域表記での位相であり、波長分散に関係する項を含んでいる。また、式(6)において、信号変調フォーマットに依存する位相成分は省略している。
スペクトル干渉計においては、式(6)の電界の時間波形を分光して、すなわちフーリエ変換を行って、中心周波数νを原点としたスペクトルに変換し、以下の式(7)を得る。
In this equation (6), the time waveform of the first optical signal to be measured representing the orthogonal two components is shown, the upper row is the cos component which is one of the orthogonal two components, and the lower row is the orthogonal two components. The sin component which is the other component of is shown. Each of | E1 cos (t) | and | E1 sin (t) | represents the absolute value of the envelope of the electric field. Here, the cos component, which is the first optical component in the first optical signal to be measured, and the sin component, which is the second optical component having a phase different by π / 2 with respect to the cos component, have the same polarization direction.
Ψ is a phase in time domain notation and includes a term related to chromatic dispersion. In the equation (6), the phase component depending on the signal modulation format is omitted.
In the spectrum interferometer, the time waveform of the electric field of Expression (6) is dispersed, that is, Fourier transformed, and converted to a spectrum with the center frequency ν 0 as the origin, and the following Expression (7) is obtained.

Figure 0005487068
Figure 0005487068

次に、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号には、中心周波数νに対してΔνの周波数シフトを与える。この周波数シフトΔνは微少であり、ν≫Δνの関係にある。また、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号の電界の時間波形は、以下の式(8)により表される。第1被測定光信号に対して、第2被測定光信号におけるcos成分の位相差が0度、sin成分の位相差が90度であることに対応し、sin成分には位相差π/2が付加されている。ここで、sin成分による干渉成分(干渉フリンジ)のパワースペクトルを得るため、第2被測定光信号に、π/2の位相差を与え、sin成分としている。また、第2被測定光信号における第1光成分であるcos成分とcos成分に対して位相がπ/2異なる第2の光成分であるsin成分とは偏光方向が同一である。 Next, a frequency shift of Δν 0 is given to the second measured optical signal propagating through the second branch path with respect to the center frequency ν 0 . This frequency shift Δν 0 is very small, there is the relationship of ν 0 »Δν 0. The time waveform of the electric field of the second optical signal to be measured propagating through the second branch path is expressed by the following equation (8). Corresponding to the first measured optical signal, the phase difference of the cos component in the second measured optical signal is 0 degree and the phase difference of the sin component is 90 degrees, and the sin component has a phase difference of π / 2. Is added. Here, in order to obtain the power spectrum of the interference component (interference fringe) by the sin component, a phase difference of π / 2 is given to the second optical signal to be measured, and the sin component is used. Further, the cos component, which is the first light component in the second optical signal to be measured, and the sin component, which is the second light component having a phase different by π / 2 with respect to the cos component, have the same polarization direction.

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

Figure 0005487068
Figure 0005487068

上述したように、周波数シフトΔνを微少としたことから、式(9)においてはcos成分及びsin成分の各々に対して、以下に示す式(10)の近似式を適用した。 As described above, since the frequency shift Δν 0 is very small, the following approximate expression of Expression (10) is applied to each of the cos component and the sin component in Expression (9).

Figure 0005487068
Figure 0005487068

第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号と第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号とを再び結合部により合波し、合波後の合波被測定光信号を光検出部により検出すると、第1測定光信号と第2被測定光信号との干渉によるパワースペクトルが得られる。再結合後のcos成分及びsin成分の干渉成分のパワースペクトルを、それぞれ|Ecos(ν)|、|Esin(ν)|として、式(7)及び式(9)の電界スペクトルにおける偏光方向が同一の第1被測定光信号及び第2被測定光信号の各cos成分、またsin成分同士を重ね合わせて絶対値の自乗を求めることにより、cos成分の干渉成分、sin成分の干渉成分の各々のパワースペクトルが以下の式(11)のように求められる。   The first optical signal to be measured propagating on the first branch path and the second optical signal to be measured propagating on the second branch path are combined again by the coupling unit, and the combined optical signal to be measured is optically detected after the multiplexing. When detected by the unit, a power spectrum due to interference between the first measurement optical signal and the second measured optical signal is obtained. The power spectra of the interference components of the cos component and the sin component after recombination are represented as | Ecos (ν) | and | Esin (ν) |, respectively, and the polarization directions in the electric field spectra of the equations (7) and (9) are the same. The cos components of the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured, and the sin components are overlapped to obtain the square of the absolute value, thereby obtaining the interference component of the cos component and the interference component of the sin component. A power spectrum is calculated | required like the following formula | equation (11).

Figure 0005487068
Figure 0005487068

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

Figure 0005487068
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次に、式(11)を変形して、スペクトル位相の変化分Δφ(ν)に対応するcos成分及びsin成分の項が以下の式(13)に示すように得られる。ここで、上記再結合を行う際、第1被測定光信号と第2被測定光信号との偏光方向が同一であり、第1被測定光信号及び第2被測定光信号におけるcos成分とsin成分との偏光方向も同一である。   Next, the equation (11) is modified to obtain the terms of the cos component and the sin component corresponding to the change amount Δφ (ν) of the spectrum phase as shown in the following equation (13). Here, when performing the recombination, the polarization directions of the first measured optical signal and the second measured optical signal are the same, and the cos component and the sin in the first measured optical signal and the second measured optical signal The polarization direction of the component is also the same.

Figure 0005487068
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第1被測定光信号及び第2被測定光信号におけるcos成分とsin成分との干渉における干渉フリンジ成分は式(13)における|Ecos(ν)|、|Esin(ν)|に含まれている。
また、本実施形態においては、上記式(13)を得るために第1被測定光信号及び第2被測定光信号との再結合を行う際、第1被測定光信号及び第2被測定光信号のいずれか一方を、他方に対して位相を0度と90度とに交互にシフトさせている。この位相のシフトは、光位相シフタである光位相シフト部に対して、位相のシフト量を制御する電圧である位相シフト電圧を時間的に交互に印加して行う。また、この位相のシフトを行った後においても、第1被測定光信号と第2披測定光信号との偏光方向は同一である。
この結果、式(8)の被測定信号におけるcos成分(上段)とsin成分(下段)とを交互に取得する。この光位相シフト部は、本実施形態において、第2分岐経路に設けられ、上述したように、印加される位相シフト電圧により、第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号の位相に対し、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号の位相差を0度(cos成分取得)と90度(sin成分取得)との2値にて交互に変化させている。この結果、第1被測定光信号及び第2被測定光信号の合波において、cos成分の干渉成分とsin成分の干渉成分とが交互に取得されることになる。そして、交互に取得した一対のcos成分とsin成分との干渉成分のパワースペクトルを、以下の式(14)に代入することにより、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)が、一価関数のtan−1により0から2πの範囲で一義的に求められる。ここで、cos成分とsin成分との一対とは、周波数毎にスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を求める単位である。
The interference fringe component in the interference between the cos component and the sin component in the first measured optical signal and the second measured optical signal is included in | Ecos (ν) | and | Esin (ν) | in Expression (13). .
Further, in this embodiment, when recombining the first measured optical signal and the second measured optical signal to obtain the above equation (13), the first measured optical signal and the second measured light One of the signals is alternately shifted in phase between 0 degrees and 90 degrees with respect to the other. This phase shift is performed by alternately applying a phase shift voltage, which is a voltage for controlling the amount of phase shift, to the optical phase shift unit that is an optical phase shifter. Even after this phase shift, the polarization directions of the first measured optical signal and the second measured optical signal are the same.
As a result, the cos component (upper stage) and the sin component (lower stage) in the signal under measurement of Expression (8) are obtained alternately. In this embodiment, the optical phase shift unit is provided in the second branch path, and as described above, the phase shift voltage is applied to the phase of the first optical signal to be measured that propagates through the first branch path. The phase difference of the second optical signal to be measured propagating through the second branch path is alternately changed by two values of 0 degree (cos component acquisition) and 90 degrees (sin component acquisition). As a result, in the multiplexing of the first measured optical signal and the second measured optical signal, the cos component interference component and the sin component interference component are alternately obtained. Then, by substituting the power spectrum of the interference component of the pair of cos component and sin component obtained alternately into the following equation (14), the change amount Δφ (ν) of the spectrum phase with respect to the frequency difference Δν is It is uniquely determined in the range of 0 to 2π by the tan-1 of the valence function. Here, the pair of the cos component and the sin component is a unit for obtaining the change Δφ (ν) of the spectrum phase for each frequency.

Figure 0005487068
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式(14)において、最右辺の式を得るために、第1分岐経路を伝搬する第1被測定光信号と、第2分岐経路を伝搬する第2被測定光信号との各々におけるcos成分及びsin成分のパワーを等しいとし、以下の式(15)を適用した。   In Expression (14), in order to obtain the rightmost expression, the cos component in each of the first measured optical signal that propagates through the first branch path and the second measured optical signal that propagates through the second branch path, and The following equation (15) was applied assuming that the power of the sin component was equal.

Figure 0005487068
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上記スペクトル位相の変化分Δφ(ν)は、0から2πの範囲において周期的に折りたたまれているため、unwarp処理により展開することで、この位相の折りたたみが解除される。
以上のようにして、スペクトルシアリング干渉計を用いて、周波数差Δνに対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を測定し、式(5)に代入することで分散パラメータDを算出し、光ファイバ伝送路における波長分散の特性の評価を行う。
The spectral phase change Δφ (ν) is periodically folded in the range of 0 to 2π, and is unfolded by unwarp processing to release the phase folding.
As described above, the spectral phase change Δφ (ν) with respect to the frequency difference Δν is measured using the spectrum shearing interferometer, and the dispersion parameter D is calculated by substituting it into the equation (5) to transmit the optical fiber. Evaluation of chromatic dispersion characteristics in the road.

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

[波長分散測定装置の構成及び機能]<第1の実施形態>
次に、図2を参照して、本実施形態による波長分散測定装置の構成及び機能を説明する。図2は、本実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
波長分散測定装置は、入射経路としての入射光ファイバ1、光分岐部2、第1光分岐経路としての第1光ファイバ3、第2光分岐経路としての第2光ファイバ4、光結合部5、結合用経路としての結合用光ファイバ6、光遅延部7、光位相シフタとしての光位相シフト部8、光周波数掃引部9、出射光経路としての出射光ファイバ10、光検出部11、制御部12、位相制御線13、周波数制御線14、検出制御線15を備える。第1光ファイバ3、第2光ファイバ4の光路長がスペクトルシアリング干渉計の干渉計長である。
[Configuration and Function of Chromatic Dispersion Measuring Apparatus] <First Embodiment>
Next, the configuration and function of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment.
The chromatic dispersion measuring apparatus includes an incident optical fiber 1 as an incident path, an optical branching unit 2, a first optical fiber 3 as a first optical branching path, a second optical fiber 4 as a second optical branching path, and an optical coupling unit 5. , A coupling optical fiber 6 as a coupling path, an optical delay unit 7, an optical phase shift unit 8 as an optical phase shifter, an optical frequency sweep unit 9, an outgoing optical fiber 10 as an outgoing light path, a light detection unit 11, a control Unit 12, phase control line 13, frequency control line 14, and detection control line 15. The optical path length of the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 is the interferometer length of the spectrum shearing interferometer.

入射光ファイバ1は、一端が波長分散を評価する評価対象である光ファイバ伝送路または光部品から光パルスを入射し、他端が光分岐部2の入射端(第1入射端)に接続されている。ここで、波長分散を評価する評価対象の光ファイバ伝送路または光部品を伝搬した光パルスを、入射光ファイバ1を介して入射し、入射した光パルスを被測定光信号とする。   The incident optical fiber 1 has one end that receives an optical pulse from an optical fiber transmission line or an optical component that is an evaluation target for evaluating chromatic dispersion, and the other end that is connected to the incident end (first incident end) of the optical branching unit 2. ing. Here, an optical pulse propagated through an optical fiber transmission line or an optical component to be evaluated for evaluating chromatic dispersion is made incident through the incident optical fiber 1, and the incident optical pulse is used as an optical signal to be measured.

光分岐部2は、入射端から入力される被測定光信号を2方向に分岐させ、一の出射端(第1出射端)に一端が接続されている第1光ファイバ3に対し、一方の光束を第1被測定光信号として導くとともに、他の出射端(第2出射端)に一端が接続されている第2光ファイバ4に対し、他方の光束を第2被測定光信号として導く。ここで、第1被測定光信号は式(6)に示す時間波形であり、式(7)に示す周波数スペクトルを有している。第2被測定光信号は式(8)に示す時間波形であり、式(9)に示す周波数スペクトルを有している。
また、光分岐部2は、一の出射端から第1光ファイバ3へ出射する第1被測定光信号と、他の出射端から第2光ファイバ4へ出射する第2被測定光信号との間に、キャリア周波数差を発生させる。
The optical branching unit 2 branches the optical signal to be measured input from the incident end in two directions, with respect to the first optical fiber 3 having one end connected to one outgoing end (first outgoing end). The light beam is guided as a first measured light signal, and the other light beam is guided as a second measured light signal to the second optical fiber 4 having one end connected to the other emitting end (second emitting end). Here, the first optical signal to be measured has a time waveform shown in Expression (6) and has a frequency spectrum shown in Expression (7). The second optical signal to be measured has a time waveform shown in Expression (8) and has a frequency spectrum shown in Expression (9).
Further, the optical branching unit 2 includes a first measured optical signal that is emitted from one emission end to the first optical fiber 3 and a second measured optical signal that is emitted from the other emission end to the second optical fiber 4. In the meantime, a carrier frequency difference is generated.

本実施形態においては、キャリア周波数差が発生した結果、例えば、第1光ファイバ3へ出射される第1被測定光信号の周波数と異なる周波数となるように、第2光ファイバ4へ出射される第2被測定光信号に対して、キャリア周波数差として周波数シフトΔνが与えられる。一方、第1光ファイバ3へ出射される第1被測定光信号には、周波数の変化はない。 In the present embodiment, as a result of the occurrence of the carrier frequency difference, for example, it is emitted to the second optical fiber 4 so as to have a frequency different from the frequency of the first optical signal to be measured emitted to the first optical fiber 3. A frequency shift Δν 0 is given as a carrier frequency difference to the second optical signal to be measured. On the other hand, the first measured optical signal emitted to the first optical fiber 3 has no frequency change.

光分岐部2は、例えば、音響光学型周波数シフタを用いている。この音響光学型周波数シフタの0次光出力ポートが第1光ファイバ3の一端と接続され、1次光出力ポートが第2光ファイバ3の一端と接続されている。音響光学型周波数シフタは、周波数Δνの高周波が供給された場合、0次光出力ポートから周波数シフトされない第1被測定光信号を出力し、一方、1次光出力ポートから周波数Δνだけ周波数シフトされた第2被測定光信号を出力する。光分岐部2は、後述する光結合部5において再結合して干渉成分を取得するため、第1被測定光信号と第2被測定光信号との偏光方向を同一として出射する。 The optical branching unit 2 uses, for example, an acousto-optic frequency shifter. A zero-order light output port of the acousto-optic frequency shifter is connected to one end of the first optical fiber 3, and a primary light output port is connected to one end of the second optical fiber 3. Acousto-optic frequency shifter, when the high frequency of .DELTA..nu 0 is supplied, outputs a first measured optical signal from the zero-order light output ports are not frequency-shifted, whereas, frequency by frequency .DELTA..nu 0 from the primary light output port The shifted second optical signal to be measured is output. Since the optical branching unit 2 recombines in an optical coupling unit 5 described later to acquire an interference component, the optical branching unit 2 emits the first and second measured optical signals with the same polarization direction.

光結合部5は、一の入射端(第2入射端)が第1光ファイバ3の他端に接続され、他の入力端(第3入射端)が第2光ファイバ4の他端に接続されている。また、光結合部5は、出射端(第3出射端)が結合用光ファイバ6に接続されている。
光結合部5は、一の入射端から入射される第1被測定光信号と、他の入射端から入力される第2被測定光信号とを合波し、合波された合波被測定光信号を、出射端から結合用光ファイバ6に対して出射する。
The optical coupling unit 5 has one incident end (second incident end) connected to the other end of the first optical fiber 3 and the other input end (third incident end) connected to the other end of the second optical fiber 4. Has been. Further, the optical coupling unit 5 has an output end (third output end) connected to the coupling optical fiber 6.
The optical coupling unit 5 combines the first measured optical signal input from one incident end and the second measured optical signal input from the other incident end, and combines the combined measured signals. An optical signal is emitted from the emission end to the coupling optical fiber 6.

また、第1の光ファイバ3の経路中には、光遅延部7が介挿されている。この光遅延部7は、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との光路長差を同じにする目的で、他方に対して光路長が短い方の光ファイバに設けられ、光路長差を解消する調整のための遅延を被測定光信号に与えている。
しかしながら、光遅延部7を設けて光路長差を解消することにより、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との間において生ずる光路長の揺らぎを低減することができるため、式(14)におけるスペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させることができる。
なお、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との光路長差が測定精度に対して影響を与えない程度であれば、設ける必要性はない。
Further, an optical delay unit 7 is inserted in the path of the first optical fiber 3. The optical delay unit 7 is provided in an optical fiber having a shorter optical path length than the other for the purpose of making the optical path length difference between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 the same. A delay for adjustment to be eliminated is given to the optical signal under measurement.
However, by providing the optical delay unit 7 to eliminate the optical path length difference, fluctuations in the optical path length occurring between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 can be reduced. The measurement accuracy of the change Δφ (ν) in the spectral phase at can be improved.
It is not necessary to provide the optical path length difference between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 as long as it does not affect the measurement accuracy.

また、第2光ファイバ4の経路中には、光位相シフト部8が介挿されている。この光位相シフト部8は、第2光ファイバ4を伝搬する第2被測定光信号の位相を、一定の第1周期において0度と90度とに交互に位相シフトさせる。すなわち、光位相シフト部8は、第1光ファイバ3を伝搬する第1被測定光信号と、第2光ファイバ4を伝搬する第2被測定光信号との間の位相差を、一定の第1周期において0度および90度の間で交互に切替えている。ここで、光位相シフト部8は、第1被測定光信号に対して第2被測定光信号の位相をシフトさせるが、シフト後も第2被測定光信号の偏光方向を、第1被測定光信号と同一として出射する。   An optical phase shift unit 8 is interposed in the path of the second optical fiber 4. The optical phase shift unit 8 alternately shifts the phase of the second optical signal to be measured propagating through the second optical fiber 4 to 0 degrees and 90 degrees in a constant first period. That is, the optical phase shift unit 8 sets the phase difference between the first measured optical signal propagating through the first optical fiber 3 and the second measured optical signal propagating through the second optical fiber 4 to a constant first. It is alternately switched between 0 degrees and 90 degrees in one cycle. Here, the optical phase shift unit 8 shifts the phase of the second optical signal to be measured with respect to the first optical signal to be measured, but the polarization direction of the second optical signal to be measured is changed to the first optical signal to be measured even after the shift. It is emitted as the same optical signal.

これにより、第1光ファイバ3を伝搬する第1被測定光信号と第2光ファイバ4を伝搬する第2被測定光信号との間の位相差が0度の場合をcos成分検出モード、90度の場合をsin成分検出モードとすることができる。第1被測定光信号におけるcos成分及びsin成分が式(6)で示される。また、第2被測定光信号を位相差0度としたものをcos成分とし、位相差90度としたものをsin成分とし、それぞれ式(8)の上段と下段とで表している。
ここで、上述したように、光分岐部2から出射される第1被測定光信号と第2被測定光信号との偏光方向は同一であり、かつ第1被測定光信号に対して光位相シフト部8により位相差0度または90度とされた第2被測定光信号との偏光方向も同一である。したがって、光位相シフト部8で発生する位相差を0度および90度の間で切替えることにより、直交二成分におけるcos成分及びsin成分のいずれを検出するかを選択することができる。本実施形態においては、第2被測定光信号を第1被測定光信号に対して0度シフトさせた場合、第1被測定光信号及び第2被測定光信号のcos成分の干渉が起こり、第2被測定光信号を第1被測定光信号に対して90度シフトさせた場合、第1被測定光信号及び第2被測定光信号のsin成分の干渉が起こることになる。すなわち光結合部5は、第2被測定光信号の位相シフト差が0度の場合、第1被測定光信号及び第2被測定光信号のcos成分における干渉成分を合波被測定光信号として出力し、位相シフト差が90度の場合、第1被測定光信号及び第2被測定光信号のsin成分における干渉成分を合波被測定光信号として出力する。
As a result, when the phase difference between the first measured optical signal propagating through the first optical fiber 3 and the second measured optical signal propagating through the second optical fiber 4 is 0 degree, the cos component detection mode, 90 The case of the degree can be set to the sin component detection mode. A cos component and a sin component in the first optical signal to be measured are expressed by Expression (6). Further, the second measured optical signal having a phase difference of 0 degree is defined as a cos component, and the signal having a phase difference of 90 degrees is defined as a sin component, which are represented by an upper stage and a lower stage of Equation (8), respectively.
Here, as described above, the polarization directions of the first measured optical signal and the second measured optical signal emitted from the optical branching unit 2 are the same, and the optical phase with respect to the first measured optical signal. The polarization direction of the second optical signal to be measured whose phase difference is 0 degree or 90 degrees by the shift unit 8 is also the same. Therefore, by switching the phase difference generated in the optical phase shift unit 8 between 0 degrees and 90 degrees, it is possible to select which of the cos component and the sin component in the two orthogonal components is detected. In the present embodiment, when the second measured optical signal is shifted by 0 degree with respect to the first measured optical signal, interference of the cos component of the first measured optical signal and the second measured optical signal occurs. When the second measured optical signal is shifted by 90 degrees with respect to the first measured optical signal, interference of the sine components of the first measured optical signal and the second measured optical signal occurs. That is, when the phase shift difference of the second measured optical signal is 0 degree, the optical coupling unit 5 uses the interference component in the cos component of the first measured optical signal and the second measured optical signal as the combined measured optical signal. When the phase shift difference is 90 degrees, the interference component in the sine component of the first measured optical signal and the second measured optical signal is output as a combined measured optical signal.

この光位相シフト部8には、例えば、電気光学結晶(例えばLiNb03)を用いた位相シフタを用いることができ、印加する位相シフト電圧(後述するV、V90)を変化させることにより、位相のシフト量を0度および90度の間で切替えることができる。
なお、本実施形態においては、光遅延部7が第1光ファイバ3に接続され、また光位相シフト部8が第2光ファイバ4に接続された構成としているが、実際には、第1光ファイバ3及び第2光ファイバ4のうちいずれか光路長の短い光ファイバに光遅延部7を介挿し、他方に光位相シフト部8を接続するようにする。
上述したように、光遅延部7と光位相シフト部8との各々を、それぞれ異なる光ファイバの光路中に挿入することにより、光遅延部7と光位相シフト部8との間を残留反射光が往復することを防止することができる。このため、残留反射光が往復して共振することにより発生するスペクトルリップルを除去することができる。
For example, a phase shifter using an electro-optic crystal (for example, LiNb03) can be used for the optical phase shift unit 8, and the phase shift voltage (V 0 , V 90 , which will be described later) is changed to change the phase. Can be switched between 0 degrees and 90 degrees.
In this embodiment, the optical delay unit 7 is connected to the first optical fiber 3 and the optical phase shift unit 8 is connected to the second optical fiber 4. The optical delay unit 7 is inserted into an optical fiber having a short optical path length among the fiber 3 and the second optical fiber 4, and the optical phase shift unit 8 is connected to the other.
As described above, by inserting each of the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 into the optical paths of different optical fibers, residual reflected light is transmitted between the optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8. Can be prevented from reciprocating. For this reason, it is possible to remove the spectrum ripple generated by the reciprocal resonance of the residual reflected light.

光周波数掃引部9は、入射端(第4入射端)が結合用光ファイバ6の他端に接続され、出射端(第4出射端)が出射光ファイバ10の一端に接続されている。光周波数掃引部9は、例えば、チューナブルバンドパスフィルタであり、周波数掃引周期(設定された測定周波数の範囲で周波数の掃引を行う周期)の開始を示すトリガ信号により、所定の測定周波数の範囲において周波数を変化させる掃引を行う。光周波数掃引部9は、通過させるバンドパス周波数幅の中心周波数を上記測定周波数の範囲において時系列に変化させる。また、光周波数掃引部9は、結合用光ファイバ6から入射される合波被測定光信号から、上記バンドパス周波数幅に対応した周波数の干渉要素を取り出す処理、すなわち合波被測定光信号の周波数分解を行う。光周波数掃引部9は、周波数分解後の成分被測定光信号(周波数毎のスペクトル強度を示す信号)を出射端から、出射光ファイバ10に対して出射する。第1被測定光信号及び第2被測定光信号を合波した合波被測定光信号の周波数数分解に用いる周波数は、上記バンドパス周波数幅における中心周波数とする。上記周波数分解により、周波数毎のcos成分またはsin成分の干渉要素(干渉成分)を検出することになる。   The optical frequency sweep unit 9 has an incident end (fourth incident end) connected to the other end of the coupling optical fiber 6, and an emission end (fourth emission end) connected to one end of the emission optical fiber 10. The optical frequency sweep unit 9 is, for example, a tunable bandpass filter, and a predetermined measurement frequency range is generated by a trigger signal indicating the start of a frequency sweep period (a frequency sweep period within a set measurement frequency range). A sweep is performed to change the frequency at. The optical frequency sweep unit 9 changes the center frequency of the band pass frequency width to pass through in a time series within the range of the measurement frequency. Further, the optical frequency sweep unit 9 performs a process of extracting an interference element having a frequency corresponding to the bandpass frequency width from the combined optical signal to be measured incident from the coupling optical fiber 6, that is, the combined optical signal to be measured. Perform frequency resolution. The optical frequency sweep unit 9 emits a component-measured optical signal after frequency decomposition (a signal indicating a spectral intensity for each frequency) to the outgoing optical fiber 10 from the outgoing end. The frequency used for frequency number resolution of the combined optical signal to be measured that is obtained by combining the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured is the center frequency in the bandpass frequency range. By the frequency decomposition, an interference element (interference component) of a cos component or a sin component for each frequency is detected.

光検出部11は、入射端(第5入射端)が出射光ファイバ10の他端と接続されている。
光検出部11は、出射光ファイバ10から入射される成分被測定光信号を、電気信号に変換して、変換結果を干渉信号として制御部12に対して出力する。
ここで、成分被測定光信号は、光位相シフト部8が位相のシフト量を0度としている場合、対応する周波数のcos成分の干渉要素であり、光位相シフト部8が位相のシフト量を90度としている場合、対応する周波数のsin成分の干渉要素である。
The light detection unit 11 has an incident end (fifth incident end) connected to the other end of the outgoing optical fiber 10.
The light detection unit 11 converts the component measured optical signal incident from the output optical fiber 10 into an electrical signal, and outputs the conversion result as an interference signal to the control unit 12.
Here, when the optical phase shift unit 8 sets the phase shift amount to 0 degree, the component measured optical signal is an interference element of the cos component of the corresponding frequency, and the optical phase shift unit 8 sets the phase shift amount. In the case of 90 degrees, it is an interference component of the sin component of the corresponding frequency.

また、本実施形態において、入射光ファイバ1、第1光ファイバ3、第2光ファイバ4のそれぞれは、偏波保持特性を有する偏波保持光ファイバ(PMF :Polarization Maintaining Fiber)が用いられている。これら入射光ファイバ1、第1光ファイバ3、第2光ファイバ4のそれぞれの偏光軸はすべて同一方向に揃えられた状態とし、第1被測定光信号及び第2被測定光信号の偏光方向を揃えて同一とし、光結合部5に入射されるようにしている。このため、被測定光信号は、図示しない偏波コントローラを用い、波長分散を評価する対象の光ファイバ伝送路を伝搬直後の被測定光信号の偏波を直線偏波とし、その偏光軸を入射光ファイバ1の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射光ファイバ1に入射される。また、結合用光ファイバ6、出射光ファイバ10に対しても、偏波保持光ファイバを用いても良い。   In the present embodiment, each of the incident optical fiber 1, the first optical fiber 3, and the second optical fiber 4 uses a polarization maintaining optical fiber (PMF) having polarization maintaining characteristics. . The polarization axes of the incident optical fiber 1, the first optical fiber 3, and the second optical fiber 4 are all aligned in the same direction, and the polarization directions of the first measured optical signal and the second measured optical signal are changed. It is made the same and it is made to inject into the optical coupling part 5. FIG. For this reason, the optical signal to be measured uses a polarization controller (not shown), and the polarization of the optical signal to be measured immediately after propagation through the optical fiber transmission line to be evaluated for chromatic dispersion is linearly polarized and its polarization axis is incident. After being aligned with the polarization axis (for example, the slow axis) of the optical fiber 1, the light enters the incident optical fiber 1. Also, a polarization maintaining optical fiber may be used for the coupling optical fiber 6 and the outgoing optical fiber 10.

制御部12は、光周波数掃引部9から、周波数制御線14を介して入力される周波数掃引周期の開始点を示すトリガ信号に同期し、光位相シフト部8に対して第1周期毎に印加する位相シフト電圧を交互に変化させ、位相シフトを行わせるため、位相制御線13を介して光位相シフト部8へこの位相シフト電圧を供給する。
すなわち、測定周波数がn点である場合、cos成分及びsin成分を1つの周波数に対して一対としているため、周波数掃引周期を2nで除算して得た第1周期毎に交互に電圧を切り換える処理を上記トリガ信号に同期して行う。
また、制御部12は、検出信号線15を介して光検出部11から、この第1周期に同期して、cos成分及びsin成分の干渉信号を交互に受信する。そして、制御部12は、この時系列に取得したcos成分及びsin成分の干渉要素を一対として、各周波数における分散パラメータを演算するためのパワースペクトルのデータとして用いる。
The control unit 12 is applied to the optical phase shift unit 8 every first cycle in synchronization with a trigger signal indicating the start point of the frequency sweep cycle input from the optical frequency sweep unit 9 via the frequency control line 14. The phase shift voltage is supplied to the optical phase shift unit 8 via the phase control line 13 in order to change the phase shift voltage alternately to perform the phase shift.
That is, when the measurement frequency is n points, the cos component and the sin component are paired with respect to one frequency, so that the voltage is alternately switched every first cycle obtained by dividing the frequency sweep cycle by 2n. Is performed in synchronization with the trigger signal.
In addition, the control unit 12 alternately receives cos component and sin component interference signals from the light detection unit 11 via the detection signal line 15 in synchronization with the first period. Then, the control unit 12 uses the cos component and sin component interference elements acquired in time series as a pair and uses them as power spectrum data for calculating dispersion parameters at each frequency.

次に、制御部12は、入力される干渉信号のレベルをパワースペクトルとし、cos成分のパワースペクトルと、sin成分のパワースペクトルの自乗を求め、式(11)のパワースペクトルを得る。
さらに、制御部12は、式(11)を変形した式(13)により、周波数毎の一対のcos成分及びsin成分のパワースペクトルを得て、式(14)により、周波数毎の位相の変化分Δφ(ν)を得ることができる。そして、制御部12は、この位相の変化分Δφ(ν)を式(5)に代入することにより、周波数毎の分散パラメータを算出する。
上述したように、本実施形態においては、測定周波数の範囲における周波数の掃引の開始を、光周波数掃引部9から供給されるトリガ信号によって通知するものとする。
Next, the control unit 12 uses the level of the input interference signal as the power spectrum, obtains the square of the power spectrum of the cos component and the power spectrum of the sin component, and obtains the power spectrum of Expression (11).
Further, the control unit 12 obtains a power spectrum of a pair of cos components and sin components for each frequency by using the equation (13) obtained by modifying the equation (11). Δφ (ν) can be obtained. Then, the control unit 12 calculates the dispersion parameter for each frequency by substituting this phase change Δφ (ν) into the equation (5).
As described above, in this embodiment, the start of the frequency sweep in the measurement frequency range is notified by the trigger signal supplied from the optical frequency sweep unit 9.

また、制御部12が第1周期の2n倍を周波数掃引周期とし、この周波数掃引周期の開始を示すトリガ信号を生成し、光周波数掃引部9へトリガ信号を出力し、測定周波数の範囲において、周波数の掃引を制御する構成としても良い。
また、周波数掃引周期を連続させず、周波数掃引周期の開始点及び終了点各々のトリガ信号を用いることにより、開始点と終了点とを同時刻に設定する必要がなく、開始点と終了点との間に周波数を掃引の初期値に戻す時間を設けることができる。このため、終了点と開始点と同一の場合のように、開始点から初期値への変化を行うために、周波数の変化する時間により、周波数掃引周期における最初の第1周期が短くなることが無くなり、測定時間の制御をさらに高精度化することができる。
Further, the control unit 12 sets 2n times the first cycle as a frequency sweep cycle, generates a trigger signal indicating the start of this frequency sweep cycle, outputs a trigger signal to the optical frequency sweep unit 9, and in the range of measurement frequencies, A configuration for controlling frequency sweeping may be employed.
In addition, by using the trigger signals for the start point and end point of the frequency sweep cycle without making the frequency sweep cycle continuous, it is not necessary to set the start point and end point at the same time. During this period, a time for returning the frequency to the initial value of the sweep can be provided. For this reason, as in the case where the end point and the start point are the same, in order to change from the start point to the initial value, the first first period in the frequency sweep period may be shortened depending on the frequency change time. As a result, the measurement time can be controlled with higher accuracy.

次に、本実施形態における図1に示す波長分散測定装置の被測定光信号を測定する動作を、図3を用いて説明する。図3は、光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの干渉信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。
すなわち、図3(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図3(a)において、光周波数掃引部9から出力されるトリガ信号のHレベル(V)およびLレベル(V)は、各々TTL制御(TTL(Transistor Transistor Logic)インターフェースを用いた制御)に適合するように設定される。
Next, the operation of measuring the optical signal under measurement of the chromatic dispersion measuring apparatus shown in FIG. 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the timing of the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding thereto, and the sampling of the interference signal from the light detection unit 11 in the control unit 12. FIG.
That is, FIG. 3A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9 with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. In FIG. 3A, the H level (V H ) and L level (V L ) of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9 are controlled using TTL control (TTL (Transistor Transistor Logic) interface). ).

図3(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図3(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。このため、周波数νから周波数νが測定周波数の範囲、すなわち周波数を掃引する範囲となる。
図3(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧Vは位相差を0度(cos成分)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V90は位相差を90度(sin成分)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。
図3(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部12が光検出部11からの干渉信号を時系列データとして受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。
図3(c)及び図3(d)については、第1周期を明確に記載するため、図3(a)及び図3(b)の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
In FIG. 3B, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 9. In FIG. 3B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range). For this reason, the frequency ν 1 to the frequency ν 2 are in the measurement frequency range, that is, the frequency sweep range.
FIG. 3C is a diagram illustrating a waveform of a phase shift voltage in which the vertical axis is voltage, the horizontal axis is time, and the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 is changed in the first period. The phase shift voltage V 0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component), and the phase shift voltage V 90 is a voltage when the phase difference is 90 degrees (sin component). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt.
FIG. 3D is a diagram illustrating a sampling cycle timing at which the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, and the control unit 12 receives an interference signal from the light detection unit 11 as time-series data.
3 (c) and 3 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of FIG. 3 (a) and FIG. Is shown.

光周波数掃引部9は、トリガ信号を発生し時間「Tl+1−T」の周波数掃引周期において、トリガ信号を制御部12に対して出力するとともに、合波被測定光信号の周波数分解を行うために、周波数νから周波数νまでの周波数を線形に増加させる掃引の処理を開始する。ここで、ユーザが実際の測定の前に掃引変化を測定し、時間に対する掃引された周波数の線形性が達成されないことを検出した場合、掃引の周波数の校正を行い、周波数掃引の非線形性を補正する。また、本実施形態において、低周波側から高周波側への周波数の掃引を行っているが、高周波側から低周波側に周波数の掃引を行うよう構成しても良い。また、タイミング制御は、TTL制御に限るものではなく、例えばCMOS(Metal Oxide Semiconductor )インターフェースを用いても良い。 The optical frequency sweep unit 9 generates a trigger signal and outputs the trigger signal to the control unit 12 in the frequency sweep period of time “T 1 + 1 −T 1 ” and performs frequency decomposition of the combined optical signal to be measured. Therefore, a sweep process for linearly increasing the frequency from the frequency ν 1 to the frequency ν 2 is started. Here, if the user measures the sweep change before the actual measurement and finds that the linearity of the swept frequency over time is not achieved, the frequency of the sweep is calibrated and the frequency sweep nonlinearity is corrected To do. In this embodiment, the frequency is swept from the low frequency side to the high frequency side. However, the frequency may be swept from the high frequency side to the low frequency side. The timing control is not limited to TTL control, and for example, a CMOS (Metal Oxide Semiconductor) interface may be used.

制御部12は、トリガ信号が供給されると、このトリガ信号に同期して、第1周期Δt毎に光位相シフト部8へ位相シフト電圧Vと位相シフト電圧V90とを交互に出力する処理を開始する。本実施形態においては、位相シフト電圧Vから供給しているが、位相シフト電圧V90から供給するように構成しても良い。
この結果、光位相シフト部8は、供給される位相シフト電圧Vと位相シフト電圧V90とにより、第2光ファイバ4を伝搬する第2被測定光信号の位相を0度または90度に変化させる。
光検出部11は、第1周期Δt毎に、各周波数におけるcos成分の干渉要素を有する成分被測定光信号と、sin成分の干渉要素を有する成分被測定光信号とを交互に干渉信号として、制御部12に対して供給する。
When the trigger signal is supplied, the control unit 12 alternately outputs the phase shift voltage V 0 and the phase shift voltage V 90 to the optical phase shift unit 8 every first period Δt in synchronization with the trigger signal. Start processing. In the present embodiment, the voltage is supplied from the phase shift voltage V 0, but it may be supplied from the phase shift voltage V 90 .
As a result, the optical phase shift unit 8 sets the phase of the second measured optical signal propagating through the second optical fiber 4 to 0 degree or 90 degrees by the supplied phase shift voltage V 0 and phase shift voltage V 90. Change.
For each first period Δt, the light detection unit 11 alternately uses a component measured optical signal having a cos component interference element and a component measured optical signal having a sin component interference element at each frequency as an interference signal. Supply to the control unit 12.

そして、制御部12は、第1周期Δtに同期して、例えば第1周期Δtの中央部分において上記成分被測定光信号をサンプリングすることにより、交互に各周波数におけるcos成分の干渉要素を有する成分被測定光信号と、sin成分の干渉要素を有する成分被測定光信号との干渉信号を一対として得ることができる。すなわち、第2被測定光信号の位相を0度から90度に変化させることで、一対のcos成分及びsin成分の干渉要素を得ることができる。これにより、測定周波数の範囲内にて、2nの第1周期Δtから、n個のcos成分及びsin成分の干渉要素の対が得られる。
この結果、制御部12は、すでに述べたように、位相の変化分Δφ(ν)を求めて、この位相の変化分Δφ(ν)により、式(14)を用いて分散パラメータの算出を行う。
Then, in synchronization with the first period Δt, the control unit 12 samples the component measured optical signal at the center portion of the first period Δt, for example, so that the component having the cos component interference element at each frequency alternately. A pair of interference signals of the optical signal to be measured and the component optical signal to be measured having a sin component interference element can be obtained. That is, by changing the phase of the second optical signal to be measured from 0 degrees to 90 degrees, a pair of cos component and sin component interference elements can be obtained. As a result, n cos component and sin component interference element pairs are obtained from the 2n first period Δt within the measurement frequency range.
As a result, as described above, the control unit 12 calculates the phase change Δφ (ν), and calculates the dispersion parameter using the equation (14) based on the phase change Δφ (ν). .

上述したように、制御部12は、図3(d)に示すサンプリング周期により、成分被測定光信号の各周波数におけるスペクトルパワーおよびスペクトル位相の変化分を離散データ、すなわち第1周期Δtに対応したタイミングにて光周波数掃引部9の出力する周波数における成分被測定信号をサンプリングした干渉信号として取得する。
このとき、光周波数掃引部9は、位相シフト電圧を切り替える第1周期Δtに対し、周波数の変化量をゆるやかに変化させて掃引するので、cos成分及びsin成分の一対の測定の間に生ずる周波数変化はわずかであり、データ一対間においては周波数一定とみなすことができる。
例えば、cos成分及びsin成分の各々を交互に1000点測定する場合、位相シフト電圧の切り替えにともなう測定周波数の範囲における周波数変化は、周波数掃引の全範囲の1/2000にすぎない。周波数掃引周期Tl+1−Tが1s(秒)であるならば、位相シフト電圧の切替え時間である第1周期Δtは0.5msとなる。
制御部12は、成分被測定光信号のサンプリング周期を、第1周期と同様に0.5msとし、データのサンプリングタイミングは位相シフト電圧の切替えに同期させる。ここで、サンプリングタイミングは、確実に成分被測定光信号をサンプリングできるように、位相シフト電圧の変化タイミングに対して、例えばΔt/2遅延させる。
As described above, the control unit 12 corresponds to the discrete data, that is, the first period Δt, with respect to the change in the spectrum power and the spectrum phase at each frequency of the component optical signal to be measured, according to the sampling period shown in FIG. The component measured signal at the frequency output from the optical frequency sweeping unit 9 is acquired at the timing as a sampled interference signal.
At this time, since the optical frequency sweeping unit 9 sweeps by gradually changing the amount of change in the frequency with respect to the first period Δt for switching the phase shift voltage, the frequency generated between the pair of measurements of the cos component and the sin component. The change is slight, and it can be considered that the frequency is constant between a pair of data.
For example, when 1000 points are measured alternately for each of the cos component and the sin component, the frequency change in the measurement frequency range accompanying switching of the phase shift voltage is only 1/2000 of the entire frequency sweep range. If the frequency sweep cycle T 1 + 1 -T 1 is 1 s (seconds), the first cycle Δt, which is the phase shift voltage switching time, is 0.5 ms.
The control unit 12 sets the sampling period of the component optical signal to be measured to 0.5 ms similarly to the first period, and synchronizes the data sampling timing with the switching of the phase shift voltage. Here, the sampling timing is delayed by, for example, Δt / 2 with respect to the change timing of the phase shift voltage so that the component measured optical signal can be reliably sampled.

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

また、被測定光信号は100GHz間隔のITU(International TelecommunicationUnion)グリッドに従うものとして、周波数掃引範囲ν−νを100GHzとする。
例えば、被測定光信号がITUグリッドのCバンド31番チャンネルに割り当てられている場合、周波数νおよび周波数νは各々193.05THzおよび193.15THzとなる。
cos成分及びsin成分の各々を1000点ずつ取得するものとし、直交二成分のサンプリング間隔、すなわち第1周期Δtの2倍の周期として100MHzと設定する。
スペクトル位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させるため、各サンプリング点での位相を精度良く求める必要がある。このため、光周波数掃引部9でのバンドパス周波数幅は、上記サンプリング間隔の半分以下の狭さとすることが好ましい。
バンドパス周波数幅が狭いほど、周波数分解の分解能を高くすることができ、周波数に対するスペクトル位相の変化分Δφ(ν)を、高い精度により測定することができる。
ただし、バンドパス周波数幅を狭くすることにより、光検出部11に入射する光量が減少し、測定ノイズの影響が強くなる。
Further, it is assumed that the optical signal to be measured follows an ITU (International Telecommunication Union) grid with an interval of 100 GHz, and the frequency sweep range ν 2 −ν 1 is 100 GHz.
For example, when the measured optical signal is assigned to the C band 31st channel of the ITU grid, the frequency ν 1 and the frequency ν 2 are 193.05 THz and 193.15 THz, respectively.
Each of the cos component and the sin component is acquired at 1000 points, and is set to 100 MHz as a sampling interval of orthogonal two components, that is, a cycle twice the first cycle Δt.
In order to improve the measurement accuracy of the change Δφ (ν) in the spectral phase, it is necessary to obtain the phase at each sampling point with high accuracy. For this reason, it is preferable that the band pass frequency width in the optical frequency sweep unit 9 be narrower than half the sampling interval.
The narrower the bandpass frequency width, the higher the resolution of frequency resolution, and the change Δφ (ν) of the spectrum phase with respect to the frequency can be measured with high accuracy.
However, by reducing the bandpass frequency width, the amount of light incident on the light detection unit 11 is reduced, and the influence of measurement noise is increased.

本実施形態においては、バンドパス周波数幅をサンプリング周波数の1/4、すなわち25MHzとする。このとき、光周波数掃引部9に用いるバンドパス光フィルタのフィネスは、ピーク間隔を透過ピークの半値全幅で割った値、すなわち4000となる。
ヘテロダインスペクトル干渉計を用いで位相ゆらぎを測定すると、干渉計の経路に使用する光ファイバ長が1m程度であると、位相が180度程度ゆらぐのに要する時定数は5s程度である。したがって、周波数掃引周期が1sに設定されている場合、干渉計の位相ゆらぎの影響は少ないと予想される。
測定精度を向上させるために位相ゆらぎをさらに低減する必要がある場合、周波数掃引周期をさらに短くすればよい。例えば、周波数掃引周期を約0.1sにまで短縮することにより、周波数分散における位相ゆらぎの影響を無視することができる。
In this embodiment, the bandpass frequency width is set to 1/4 of the sampling frequency, that is, 25 MHz. At this time, the finesse of the bandpass optical filter used for the optical frequency sweep unit 9 is a value obtained by dividing the peak interval by the full width at half maximum of the transmission peak, that is, 4000.
When phase fluctuation is measured using a heterodyne spectrum interferometer, the time constant required for the phase to fluctuate about 180 degrees is about 5 s when the length of the optical fiber used for the path of the interferometer is about 1 m. Therefore, when the frequency sweep period is set to 1 s, it is expected that the influence of the phase fluctuation of the interferometer is small.
When it is necessary to further reduce the phase fluctuation in order to improve the measurement accuracy, the frequency sweep cycle may be further shortened. For example, by reducing the frequency sweep period to about 0.1 s, the influence of phase fluctuation in frequency dispersion can be ignored.

また、本実施形態において、光周波数掃引部9が線形に周波数を掃引するとして説明したが、一対となるcos成分及びsin成分のサンプリングを行う期間、掃引が停止され、直交二成分が測定される期間同一の周波数とするよう、ステップ状に掃引を行うようにしても良い。
この構成であれば、一対のcos成分及びsin成分間において、周波数変動が無く、干渉信号の測定精度を向上させ、位相の変化分Δφ(ν)を高い精度にて求めることができる。
In the present embodiment, the optical frequency sweep unit 9 has been described as linearly sweeping the frequency. However, the sweep is stopped and the quadrature two components are measured during the sampling of the pair of cos component and sin component. You may make it perform a sweep in steps so that it may become the same frequency during a period.
With this configuration, there is no frequency fluctuation between the pair of cos component and sin component, the measurement accuracy of the interference signal can be improved, and the phase change Δφ (ν) can be obtained with high accuracy.

上述した構成によれば、偏波保持特性を有する光ファイバを用いて干渉計を構成して、直交二成分を安定した状態にて維持するため、従来のように空間光学系を用いて干渉計を構成する必要がないため、必要な部品を空間的に配置する必要性がなく、より構造を簡易化して装置を小型化することができる。
さらに、空間光学系を用いることなく干渉計を構成しているため、光ファイバと空間光学系との間における光の入出力における光損失が発生することがなく、光の強度の低下を抑制し、測定感度を維持して、波長分散を測定することができる。
According to the above-described configuration, an interferometer is configured using an optical fiber having polarization maintaining characteristics, and the orthogonal two components are maintained in a stable state. Therefore, it is not necessary to spatially arrange necessary parts, and the structure can be simplified and the apparatus can be downsized.
Furthermore, since the interferometer is configured without using a spatial optical system, there is no loss of light in the input / output of light between the optical fiber and the spatial optical system, and a decrease in light intensity is suppressed. The chromatic dispersion can be measured while maintaining the measurement sensitivity.

<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の構成であるが、図2の構成において、制御部12に並列に設けた2つの受信ポートにより、cos成分及びsin成分を、並列に受信する構成を有している。
図4は、光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの干渉信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。
<Second Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the second embodiment will be described. The second embodiment has the same configuration as the first embodiment, but in the configuration of FIG. 2, the cos component and the sin component are received in parallel by the two reception ports provided in parallel to the control unit 12. It has the composition to do.
FIG. 4 shows the timing of the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding thereto, and the sampling of the interference signal from the light detection unit 11 in the control unit 12. FIG.

図4(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図4(a)において、光周波数掃引部9から出力されるトリガ信号のHレベルおよびLレベルは、各々TTL制御に適合するように設定される。
図4(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図4(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。
図4(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧Vは位相差を0度(cos成分検出モード)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V90は位相差を90度(sin成分検出モード)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。
図4(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部12が光検出部11からの干渉信号を、受信ポートP1、受信ポートP2から並列に時系列データとして受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。本実施形態においては、受信ポートP1がcos成分の成分被測定光信号を受信し、受信ポートP2がsin成分の成分被測定光信号を受信する。
図4(c)及び図4(d)については、第1周期を明確に記載するため、図4(a)及び図4(b)の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
FIG. 4A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9, where the vertical axis is voltage and the horizontal axis is time. In FIG. 4A, the H level and L level of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9 are set so as to conform to the TTL control.
In FIG. 4B, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 9. In FIG. 4B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range).
FIG. 4C is a diagram illustrating a phase shift voltage waveform in which the vertical axis is voltage, the horizontal axis is time, and the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 is changed in the first period. The phase shift voltage V 0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component detection mode), and the phase shift voltage V 90 is a voltage when the phase difference is 90 degrees (sin component detection mode). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt.
In FIG. 4D, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, and the control unit 12 receives the interference signal from the light detection unit 11 as time-series data in parallel from the reception port P1 and the reception port P2. It is a figure which shows the timing of the sampling period to perform. In the present embodiment, the reception port P1 receives the component measured optical signal of the cos component, and the reception port P2 receives the component measured optical signal of the sin component.
4 (c) and 4 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) is expanded, and only a part of the time range is displayed. Is shown.

制御部12は、位相シフト電圧Vを出力しているとき、光検出部11から、受信ポートP1により成分被測定光信号を受信し、位相シフト電圧V90を出力しているとき、光検出部11から、受信ポートP2により成分被測定光信号を受信する。
第2の実施形態も、第1の実施形態と同様に、周波数掃引周期はcos成分及びsin成分の各々を1000点ずつ取得するものとする。周波数掃引周期は、第1の実施形態と同様に1s、位相シフト電圧の切替え時間である第1周期Δtは、0.5msとなる。受信ポートP1及び受信ポートP2の各々のサンプリング周期は1msであり、受信ポートP1及び受信ポートP2の間においては、サンプリングタイミングは0.5msずれることになる。
Control unit 12, while outputting the phase-shifted voltage V 0, when the photodetecting section 11, which receives the component measured optical signal by the receiving port P1, and outputs a phase shift voltage V 90, photodetector The component measured optical signal is received from the unit 11 through the reception port P2.
In the second embodiment, as in the first embodiment, the frequency sweep period is acquired at 1000 points for each of the cos component and the sin component. The frequency sweep cycle is 1 s as in the first embodiment, and the first cycle Δt, which is the phase shift voltage switching time, is 0.5 ms. The sampling period of each of the reception port P1 and the reception port P2 is 1 ms, and the sampling timing is shifted by 0.5 ms between the reception port P1 and the reception port P2.

制御部12では、A/D(アナログ/デジタル)変換を行い、光検出部11からの干渉信号の電圧レベルをデジタルデータとして取得する。
したがって、制御部12におけるA/D換回路の動作速度が、サンプリング周期を短縮したい場合の制限要因となる可能性がある。しかし、本実施形態では、受信ポートP1及び受信ポートP2の二系統の並列受信を採用することにより、各受信ポートのサンプリング速度が1ポートのみで受信する場合の半分となるため、A/D変換回路の動作速度の制限を2倍に上昇させることができる。
また、1つの受信ポートにおいて、cos成分及びsin成分の各々の測定タイミングを交互に振り分ける必要が無くなるため、データ処理プログラムが簡単になり、データ処理速度を向上させることができる。
The control unit 12 performs A / D (analog / digital) conversion, and acquires the voltage level of the interference signal from the light detection unit 11 as digital data.
Therefore, the operation speed of the A / D conversion circuit in the control unit 12 may be a limiting factor when it is desired to shorten the sampling period. However, in this embodiment, by adopting two systems of parallel reception of the reception port P1 and the reception port P2, the sampling rate of each reception port is half that of reception by only one port, so A / D conversion The limit on the operating speed of the circuit can be increased by a factor of two.
In addition, since it is not necessary to alternately distribute the measurement timings of the cos component and the sin component in one reception port, the data processing program is simplified and the data processing speed can be improved.

<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第3の実施形態は、第1の実施形態または第2の実施形態と同様の構成であるが、位相シフト電圧を供給する期間(第1周期)をcos成分を測定する場合と、sin成分とを測定する場合とで異なる長さの時間としている。
すなわち、成分被測定光信号の測定において、位相の変化分Δφ(ν)を求める一対となるcos成分及びsin成分を、サンプリング周期において同一の時間幅にて測定する必要はない。
制御部12がcos成分、sin成分の順番に、直交2成分各々の干渉信号を光検出部11から取得する場合、第1の実施形態におけるcos成分及びsin成分の一対のサンプリング周期をそのままとし、光位相シフト部8に供給する位相シフト電圧を印加する時間幅を、cos成分の測定時間を短縮し、この短縮した時間をsin成分の測定時間に加える。
これにより、一対となるcos成分とsin成分との測定間隔を短くし、cos成分及びsin成分の時系列の切り替えに伴う周波数の変化量を低減し、測定の周波数精度を向上させることができる。
したがって、周波数単位において測定する位相の変化分Δφ(ν)の測定精度を向上させ、分散パラメータを高い精度で求めることができる。
ここで、cos成分及びsin成分のいずれか一方の先に測定される光成分の位相の変化を行う時間(すなわち、位相シフト電圧を印加する時間)を、後に測定される他方の光成分の位相変化を行う時間に比較して短く設定する。
<Third Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the third embodiment will be described. The third embodiment has the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment, except that the period during which the phase shift voltage is supplied (first period) is measured with the cosine component, the sin component, The length of time is different in the case of measuring.
That is, in the measurement of the component optical signal to be measured, it is not necessary to measure the cos component and the sin component that determine the phase change Δφ (ν) with the same time width in the sampling period.
When the control unit 12 acquires interference signals of two orthogonal components from the light detection unit 11 in the order of the cos component and the sin component, the pair of sampling periods of the cos component and the sin component in the first embodiment are left as they are, The time width for applying the phase shift voltage supplied to the optical phase shift unit 8 is shortened for the measurement time of the cos component, and this reduced time is added to the measurement time for the sin component.
Thereby, the measurement interval between the paired cos component and sin component can be shortened, the amount of change in frequency associated with the time series switching of the cos component and sin component can be reduced, and the frequency accuracy of measurement can be improved.
Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the phase change Δφ (ν) measured in frequency units and obtain the dispersion parameter with high accuracy.
Here, the time for changing the phase of the light component measured before either the cos component or the sin component (that is, the time for applying the phase shift voltage) is the phase of the other light component measured later. Set it shorter than the time to change.

第1の実施形態における図3(d)及び第2の実施形態における図4(d)の波形図では、直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とを取得するサンプリング周期は2Δtとなる。cos成分測定において、制御部12が光位相シフト部8に対して位相シフト電圧Vを印加する時間をΔt−δとし、位相シフト電圧V90を印加する時間をΔt+δとする。これにより、直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とを取得するサンプリング周期は2Δtと、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様となる。また、位相シフト電圧を印加した後、制御部12がサンプリングを行うまでの時間、すなわち測定時間の開始から制御部12が干渉信号をサンプリングするまでの時間を、cos成分及びsin成分ともに、時間δ0とする。ここで、Δt−δ、Δt+δ及びδ0に対して、以下の式(16)に示す関係となる。 In the waveform diagrams of FIG. 3 (d) in the first embodiment and FIG. 4 (d) in the second embodiment, the sampling period for obtaining a pair of cos and sin components of two orthogonal components is 2Δt. . In the measurement of the cos component, the time during which the control unit 12 applies the phase shift voltage V 0 to the optical phase shift unit 8 is Δt−δ, and the time during which the phase shift voltage V 90 is applied is Δt + δ. As a result, the sampling period for acquiring the cos component and the sin component as a pair of orthogonal two components is 2Δt, which is the same as in the first and second embodiments. In addition, the time from when the phase shift voltage is applied until the control unit 12 performs sampling, that is, the time from the start of the measurement time to the time when the control unit 12 samples the interference signal is the time δ0 for both the cos component and the sin component. And Here, with respect to Δt−δ, Δt + δ, and δ0, the relationship shown in the following equation (16) is established.

Figure 0005487068
Figure 0005487068

したがって、直交二成分の一対となるcos成分とsin成分とに位相シフト電圧を印加する時間の和は2Δtとなり、直交二成分のサンプリング周期は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様となる。
δ及びδ0をどのように設定するかについては、周波数分解能をどの程度にするかのサンプリング条件、光位相シフト部8の位相シフト電圧を変化してから位相を実際に変化させるまでの応答時間及び光検出部11からの電圧信号のサンプリングを行うA/D変換回路の動作周波数によって決定されることになる。
なお、上述したサンプリング条件(周波数掃引周期1S、直交二成分のデータ点数1000)において、cos成分からsin成分への切り替え時間を1/10以下に短縮することは市販の位相シフタと、A/D変換回路を用いて対応することが可能である。
Therefore, the sum of the time for applying the phase shift voltage to the pair of cos and sin components of the quadrature two components is 2Δt, and the sampling period of the quadrature two components is the same as in the first and second embodiments. It becomes.
As to how to set δ and δ0, the sampling condition of how much the frequency resolution is set, the response time from when the phase shift voltage of the optical phase shift unit 8 is changed to when the phase is actually changed, and This is determined by the operating frequency of the A / D conversion circuit that samples the voltage signal from the light detection unit 11.
Note that, under the above-described sampling conditions (frequency sweep period 1S, orthogonal two component data points 1000), shortening the switching time from the cos component to the sine component to 1/10 or less is possible with a commercially available phase shifter, A / D It is possible to cope with this by using a conversion circuit.

<第4の実施形態>
次に、第4の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図5は第4の実施形態の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と異なる構成について以下に説明する。
第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との光路長差を解消する光遅延部7及び被測定光信号の位相をシフトする光位相シフト部8を用いる場合、第1の実施形態の場合には光遅延部7及び光位相シフト部8の各々を異なる光ファイバに接続している。
<Fourth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the fourth embodiment will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the fourth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and components different from those in the first embodiment will be described below.
In the case of using the optical delay unit 7 that eliminates the optical path length difference between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 and the optical phase shift unit 8 that shifts the phase of the optical signal to be measured, The optical delay unit 7 and the optical phase shift unit 8 are connected to different optical fibers.

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

<第5の実施形態>
次に、第5の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第5の実施形態による波長分散測定装置は、図2に示す第1の実施形態と同様の構成である。
第5の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態が光検出部11からの干渉信号のサンプリングを、cos成分及びsin成分の一対を同一の周波数掃引周期において時系列的行うのに対し、第5の実施形態においては、2つの周波数掃引周期を用いて、一方の周波数掃引周期においてcos成分の干渉信号のサンプリングを行い、他方の周波数掃引周期においてsin成分の干渉信号のサンプリングを行う構成としたことである。
<Fifth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the fifth embodiment will be described. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the fifth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the first embodiment performs sampling of interference signals from the light detection unit 11, and sets a pair of cos component and sin component in the same frequency sweep period. In contrast, the fifth embodiment uses two frequency sweep periods to sample the cos component interference signal in one frequency sweep period and the sin component interference signal in the other frequency sweep period. This is a configuration for performing sampling.

したがって、制御部12は、2つの周波数掃引周期において、光周波数掃引部9の出力するトリガ信号に同期して、cos成分を測定する周波数掃引周期の間、光位相シフト部8に対して位相シフト電圧Vを供給し、sin成分を測定する周波数掃引周期の間、光位相シフト部8に対して位相シフト電圧V90を供給する。ここで、cos成分及びsin成分を検出する周波数掃引周期の長さは同一である。したがって、制御部12が光位相シフト部8に対し、位相シフト電圧Vを供給する期間と、位相シフト電圧V90を供給する期間とが、第1周期Δtとして同一である。
本実施形態の場合、上述したように、同一の位相シフト電圧が印加される第1周期Δtと、周波数掃引周期とは等しい。すなわち、Tl+1−T=Tl+2−Tl+1=Δtである。
Accordingly, the control unit 12 shifts the phase with respect to the optical phase shift unit 8 during the frequency sweep period for measuring the cos component in synchronization with the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9 in the two frequency sweep periods. A voltage V 0 is supplied, and a phase shift voltage V 90 is supplied to the optical phase shift unit 8 during a frequency sweep period in which a sin component is measured. Here, the length of the frequency sweep period for detecting the cos component and the sin component is the same. Therefore, the period during which the control unit 12 supplies the phase shift voltage V 0 to the optical phase shift unit 8 and the period during which the phase shift voltage V 90 is supplied are the same as the first period Δt.
In the present embodiment, as described above, the first period Δt to which the same phase shift voltage is applied is equal to the frequency sweep period. That is, T l + 1 −T l = T l + 2 −T l + 1 = Δt.

図6は、光周波数掃引部9の周波数掃引動作と、これに対応した光位相シフト部8の位相シフトの動作と、制御部12における光検出部11からの干渉信号のサンプリングとにおける動作のタイミングを示す波形図である。
図6(a)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の出力するトリガ信号の出力タイミングを示す図である。この図6(a)において、光周波数掃引部9から出力されるトリガ信号のHレベルおよびLレベルは、各々TTL制御に適合するように設定される。
FIG. 6 shows the timing of the frequency sweep operation of the optical frequency sweep unit 9, the phase shift operation of the optical phase shift unit 8 corresponding thereto, and the sampling of the interference signal from the light detection unit 11 in the control unit 12. FIG.
FIG. 6A is a diagram illustrating the output timing of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9, where the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. In FIG. 6A, the H level and L level of the trigger signal output from the optical frequency sweep unit 9 are set so as to conform to the TTL control.

図6(b)は、縦軸が周波数であり、横軸が時間であり、光周波数掃引部9の掃引において出力する共振周波数の時間変化を示している。この図6(b)において、νは掃引開始の周波数(測定周波数の範囲における最低周波数)であり、νは掃引停止の周波数(測定周波数の範囲における最大周波数)である。
図6(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、光位相シフト部8に印加する位相差を第1周期で変化させる位相シフト電圧の波形を示す図である。位相シフト電圧V0は位相差を0度(cos成分検出モード)とする際の電圧であり、位相シフト電圧V90は位相差を90度(sin成分検出モード)とする際の電圧である。また、cos成分及びsin成分の位相シフト電圧を印加する時間は同一の周期、すなわち第1周期Δtである。本実施形態においては、周波数掃引周期(Tl+1−T、Tl+2−Tl+1)と、第1周期とが同一の長さとなっている。
In FIG. 6B, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, and shows the time change of the resonance frequency output in the sweep of the optical frequency sweep unit 9. In FIG. 6B, ν 1 is a sweep start frequency (the lowest frequency in the measurement frequency range), and ν 2 is a sweep stop frequency (the maximum frequency in the measurement frequency range).
FIG. 6C is a diagram illustrating a waveform of the phase shift voltage in which the vertical axis is voltage, the horizontal axis is time, and the phase difference applied to the optical phase shift unit 8 is changed in the first period. The phase shift voltage V0 is a voltage when the phase difference is 0 degree (cos component detection mode), and the phase shift voltage V90 is a voltage when the phase difference is 90 degrees (sin component detection mode). The time for applying the phase shift voltage of the cos component and the sin component is the same period, that is, the first period Δt. In the present embodiment, the frequency sweep period (T 1 + 1 −T 1 , T 1 + 2 −T 1 + 1 ) and the first period have the same length.

図6(d)は、縦軸が電圧であり、横軸が時間であり、制御部12が光検出部11からの干渉信号を、制御部12が周波数掃引周期毎に、cos成分及びsin成分のいずれかの干渉信号を受信するサンプリング周期のタイミングを示す図である。本実施形態においては、2つの周波数掃引周期において、cos成分を最初の周波数掃引周期、sin成分を後の周波数掃引周期でサンプリングし、同一周波数の干渉信号を一対の直交二成分のデータとしている。ここで、制御部12は、cos成分の干渉成分の周波数分解を行う周波数掃引周期と、sin成分の干渉成分の周波数分解を行う周波数掃引周期との各々において、同一の測定周波数(周波数分解能に対応させる)となる周期を、予め測定周期(サンプリング周期)として設定し、この設定した測定周期においてcos成分及びsin成分のサンプリングを、行う。
図6(c)及び図6(d)については、第1周期を明確に記載するため、図6(a)及び図6(b)の横幅の時間スケールを拡大し、一部の時間範囲のみを示している。
In FIG. 6D, the vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, the control unit 12 generates an interference signal from the light detection unit 11, and the control unit 12 performs cos component and sin component for each frequency sweep period. It is a figure which shows the timing of the sampling period which receives any one of these interference signals. In this embodiment, in two frequency sweep periods, the cos component is sampled in the first frequency sweep period, the sin component is sampled in the subsequent frequency sweep period, and the interference signal of the same frequency is used as a pair of orthogonal two-component data. Here, the control unit 12 uses the same measurement frequency (corresponding to the frequency resolution) in each of the frequency sweep cycle for performing the frequency decomposition of the interference component of the cos component and the frequency sweep cycle for performing the frequency decomposition of the interference component of the sin component. Is set in advance as a measurement cycle (sampling cycle), and the cos component and the sin component are sampled in the set measurement cycle.
6 (c) and 6 (d), in order to clearly describe the first period, the horizontal time scale of FIGS. 6 (a) and 6 (b) is expanded, and only a part of the time range is displayed. Is shown.

本実施形態においては、cos成分及びsin成分の各々を異なる周波数掃引周期において、同一サンプリング周期により測定するため、第1の実施形態のように、光位相シフト部8における位相差の相互切替に伴うことによる周波数変化が発生せず、cos成分及びsin成分の干渉信号を同一の周波数において得られ、測定される位相の変化分φ(ν)の測定精度を向上させることができる。
しかしながら、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4とが装置の振動に伴った微小伸縮を起こすことにより、周波数掃引毎に第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との光路長差が変動し、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との位相差が0度あるいは90度から外れてしまう。この結果、cos成分及びsin成分の直交性が低下し、位相の変化分φ(ν)の測定精度を低下させることになる。このため、第1光ファイバ3と第2光ファイバ4との光路長が時間的に変化しないように、第1光ファイバ3及び第2光ファイバ4の振動に対する安定度を高める必要がある。
In the present embodiment, since each of the cos component and the sin component is measured with the same sampling period in different frequency sweep periods, the phase difference in the optical phase shift unit 8 is switched as in the first embodiment. Therefore, the cos component and sin component interference signals can be obtained at the same frequency, and the measurement accuracy of the measured phase change φ (ν) can be improved.
However, the optical path length difference between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 fluctuates every frequency sweep by causing the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 to slightly expand and contract with the vibration of the apparatus. Then, the phase difference between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 deviates from 0 degrees or 90 degrees. As a result, the orthogonality of the cos component and the sin component is lowered, and the measurement accuracy of the phase change φ (ν) is lowered. For this reason, it is necessary to increase the stability against vibration of the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 so that the optical path length between the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4 does not change with time.

<第6の実施形態>
次に、第6の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図7は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置を用いて、光ファイバ伝送路を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。この図において、波長分散測定装置66が、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置である。
モニタ用光分岐部62は、光ファイバ伝送路61の経路中において、波長分散を評価する位置に配置され、光ファイバ伝送路61に伝搬する光パルスを被測定信号として抽出し、モニタ用光ファイバ63を介して偏波コントローラ64へ出射する。
<Sixth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the sixth embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining a measurement method for measuring a dispersion parameter of an optical pulse propagating through an optical fiber transmission line by using the chromatic dispersion measurement device according to any one of the first to fifth embodiments. . In this figure, a chromatic dispersion measuring device 66 is a chromatic dispersion measuring device according to any of the first to fifth embodiments.
The monitoring optical branching unit 62 is arranged at a position for evaluating chromatic dispersion in the path of the optical fiber transmission path 61, extracts an optical pulse propagating to the optical fiber transmission path 61 as a signal under measurement, and monitors the optical fiber. The light is emitted to the polarization controller 64 through 63.

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

偏波コントローラ64は、被測定光信号の偏波状態を直線偏波とし、その偏光軸を入射用光ファイバ65(図2または図5の入射光ファイバ1)の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射用光ファイバ65に被測定光信号を出射する。
入射用光ファイバ65は、偏波保持光ファイバが用いられており、偏光軸が波長分散測定装置66内部の偏波保持光ファイバ(第1光ファイバ3、第2光ファイバ4)との偏光軸に揃える。
The polarization controller 64 sets the polarization state of the optical signal to be measured to linear polarization, and the polarization axis thereof is the polarization axis (for example, the slow axis) of the incident optical fiber 65 (the incident optical fiber 1 in FIG. 2 or 5). Then, the measured optical signal is emitted to the incident optical fiber 65.
As the incident optical fiber 65, a polarization maintaining optical fiber is used, and the polarization axis is a polarization axis with respect to the polarization maintaining optical fibers (first optical fiber 3 and second optical fiber 4) inside the wavelength dispersion measuring device 66. Align.

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

<第7の実施形態>
次に、第7の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。図8は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置を用いて、光部品を伝搬する光パルスの分散パラメータを測定する測定方法を説明する図である。この図において、波長分散測定装置78が、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかによる波長分散測定装置である。
本実施形態において、被測定対象の光部品の波長分散を測定する際、測定用の特別な光源を用意するのではなく、通常、情報伝達のために伝送する光パルスを光ファイバ伝送路に出力する光送信機を、光源71として用いる。このように、光源71は光ファイバ伝送路に用いられる光源であり、本実施形態においては、干渉信号を光パルスに変換する光トランシーバを用いる。光源71は、入射用光ファイバ72に対して光パルスを被測定光信号として出射する。
<Seventh Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the seventh embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining a measurement method for measuring a dispersion parameter of an optical pulse propagating through an optical component using the chromatic dispersion measurement device according to any one of the first to fifth embodiments. In this figure, a chromatic dispersion measuring device 78 is a chromatic dispersion measuring device according to any one of the first to fifth embodiments.
In this embodiment, when measuring the chromatic dispersion of the optical component to be measured, a special light source for measurement is not prepared, but usually an optical pulse transmitted for information transmission is output to the optical fiber transmission line. An optical transmitter is used as the light source 71. As described above, the light source 71 is a light source used in an optical fiber transmission line, and in this embodiment, an optical transceiver that converts an interference signal into an optical pulse is used. The light source 71 emits an optical pulse as an optical signal to be measured to the incident optical fiber 72.

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

被測定対象74は、出射端に出射用光ファイバ75の一端が接続され、入射端から入射された被測定光信号を出射端から出射用光ファイバ75に対して出射する。
出射用光ファイバ75は、被測定対象74としての光部品が配置される光ファイバ伝送路に用いられるのと同様の光ファイバにより構成する。
偏波コントローラ76は、入射端に出射用光ファイバ75の他端が接続され、被測定対象74からの被測定光信号が入射される。また、偏波コントローラ76は、出射端に入射用光ファイバ77の一端が接続されている。この入射用光ファイバ77は、偏波保持光ファイバが用いられており、偏光軸が波長分散測定装置78内部の偏波保持光ファイバ(第1光ファイバ3、第2光ファイバ4)との偏光軸に揃える。
One end of the output optical fiber 75 is connected to the measurement target 74 at the output end, and the measurement target optical signal incident from the input end is output from the output end to the output optical fiber 75.
The outgoing optical fiber 75 is configured by an optical fiber similar to that used in an optical fiber transmission line in which an optical component as the measurement target 74 is arranged.
In the polarization controller 76, the other end of the outgoing optical fiber 75 is connected to the incident end, and the measured optical signal from the measured target 74 enters. The polarization controller 76 has one end of an incident optical fiber 77 connected to the output end. The incident optical fiber 77 uses a polarization maintaining optical fiber, and the polarization axis is polarized with the polarization maintaining optical fibers (the first optical fiber 3 and the second optical fiber 4) inside the wavelength dispersion measuring device 78. Align with the axis.

偏波コントローラ76は、被測定光信号の偏波状態を直線偏波とし、その偏光軸を入射用光ファイバ77(図2または図5の入射光ファイバ1)の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後に、入射用光ファイバ77に被測定光信号を出射する。
また、被測定対象74としては反射型の光部品であっても良い。反射型の光部品である場合、被測定対象74における入射端と出射端とは同一となり、被測定対象74への入射用光ファイバ72と、被測定対象74からの出射用光ファイバ75とはサーキュレータを介して接続することになる。
The polarization controller 76 sets the polarization state of the optical signal to be measured to linear polarization, and the polarization axis thereof is the polarization axis (for example, the slow axis) of the incident optical fiber 77 (the incident optical fiber 1 in FIG. 2 or FIG. 5). Then, the measured optical signal is emitted to the incident optical fiber 77.
Further, the measurement object 74 may be a reflective optical component. In the case of a reflective optical component, the incident end and the exit end of the measurement target 74 are the same, and the incident optical fiber 72 to the measurement target 74 and the emission optical fiber 75 from the measurement target 74 are the same. It will be connected via a circulator.

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

<第8の実施形態>
次に、第8の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第8の実施形態による波長分散測定装置は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかと同様の構成である。
第8の実施形態は、図2における光周波数掃引部9に入射される合波被測定光信号の偏光方向を、光周波数掃引部9におけるバンドパス光フィルタの偏光軸に一致する制御を行い、スペクトル分解特性を向上させる構成となっている。以下の説明において、第1の実施形態から第5の実施形態と異なる構成のみの説明を行う。
光周波数掃引部9には、周波数に対する分解能を向上させるため、バンドパス周波数幅が狭く、フィネスが高いバンドパス光フィルタを用いる。
このバンドパス光フィルタの一例として、光ファイバ中にQ値の高い共振器を設けて構成された光素子がある。
<Eighth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the eighth embodiment will be described. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the eighth embodiment has the same configuration as that of any of the first to fifth embodiments.
In the eighth embodiment, the polarization direction of the combined optical signal to be measured incident on the optical frequency sweep unit 9 in FIG. 2 is controlled to coincide with the polarization axis of the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 9. The spectral resolution characteristics are improved. In the following description, only the configuration different from the first to fifth embodiments will be described.
The optical frequency sweep unit 9 uses a bandpass optical filter having a narrow bandpass frequency width and a high finesse in order to improve the frequency resolution.
As an example of this bandpass optical filter, there is an optical element configured by providing a resonator having a high Q value in an optical fiber.

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

このバンドパス光フィルタに偏光依存性が発生する問題を解決するため、バンドパス光フィルタで構成された光周波数掃引部の前段に偏波コントローラを設け、入射する光の偏光方向がバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの特定の偏光軸に一致するように調節し、偏光依存性を解消する構成とすればよい。ここでは、偏波コントローラは、入射される合波被測定光信号の偏光方向を、バンドパス光フィルタに用いる光ファイバのスロー軸に一致させるものとする。
図9に、入射する光の偏光方向がバンドパス光フィルタを構成する光ファイバの単一の偏光軸(例えば、スロー軸)に一致するように調節するための構成例を示す。図9における光ファイバ81は図2の結合用光ファイバ6に対応し、図9における光周波数掃引部84は図2の光周波数掃引部9に対応し、図9における光ファイバ85は偏波非保持光ファイバであり、図2の出射光ファイバ10に対応している。
In order to solve the problem of polarization dependence occurring in this bandpass optical filter, a polarization controller is provided in front of the optical frequency sweep unit composed of the bandpass optical filter, and the polarization direction of the incident light is changed to the bandpass optical filter. The optical fiber constituting the optical fiber may be adjusted to coincide with a specific polarization axis so as to eliminate the polarization dependence. Here, it is assumed that the polarization controller matches the polarization direction of the incoming combined optical signal to be measured with the slow axis of the optical fiber used for the bandpass optical filter.
FIG. 9 shows a configuration example for adjusting the polarization direction of incident light so as to coincide with a single polarization axis (for example, slow axis) of an optical fiber constituting the bandpass optical filter. The optical fiber 81 in FIG. 9 corresponds to the coupling optical fiber 6 in FIG. 2, the optical frequency sweep unit 84 in FIG. 9 corresponds to the optical frequency sweep unit 9 in FIG. 2, and the optical fiber 85 in FIG. The holding optical fiber corresponds to the outgoing optical fiber 10 of FIG.

本実施形態においては、偏光を制御する目的のため、図9の入射側の光ファイバ81及び接続光ファイバ83は偏波保持光ファイバとする。偏波コントローラ82は、入射端に対して光ファイバ81の出射端が接続され、出射端に接続光ファイバ83の入射端が接続されている。また、偏波コントローラ82は、光ファイバ81を介して入射される合波被測定光信号の偏光方向を光周波数掃引部84におけるバンドパス光フィルタを構成する光ファイバのスロー軸に一致させた後、接続光ファイバ83に対して出射する。
これにより、光周波数掃引部84は、接続光ファイバ83を介して、内部のバンドパス光フィルタを構成する光ファイバのスロー軸に偏光特性が一致した合波被測定光信号を光結合部5から入射する。
そして、光周波数掃引部84は、測定周波数の範囲においてバンドパス周波数幅を掃引することにより、合波被測定光信号を周波数分解して、成分被測定光信号として、光ファイバ85を介して光検出部11に対して出射する。
In the present embodiment, for the purpose of controlling polarization, the incident side optical fiber 81 and the connecting optical fiber 83 in FIG. 9 are polarization maintaining optical fibers. In the polarization controller 82, the exit end of the optical fiber 81 is connected to the entrance end, and the entrance end of the connection optical fiber 83 is connected to the exit end. In addition, the polarization controller 82 matches the polarization direction of the combined optical signal to be measured incident via the optical fiber 81 with the slow axis of the optical fiber constituting the bandpass optical filter in the optical frequency sweep unit 84. The light is emitted to the connection optical fiber 83.
As a result, the optical frequency sweep unit 84 transmits the combined optical signal to be measured, whose polarization characteristics coincide with the slow axis of the optical fiber constituting the internal bandpass optical filter, from the optical coupling unit 5 via the connection optical fiber 83. Incident.
Then, the optical frequency sweeping unit 84 frequency-resolves the combined measured optical signal by sweeping the bandpass frequency width in the measurement frequency range, and transmits the optical signal via the optical fiber 85 as the component measured optical signal. The light is emitted to the detection unit 11.

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

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

<第9の実施形態>
次に、第9の実施形態による波長分散測定装置の説明を行う。第9の実施形態による波長分散測定装置は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかの波長分散測定装置を用い、光信号発生器で発生した光パルスの分散パラメータを測定する。図10は、第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかの波長分散測定装置を用い、光パルス伝送路を伝搬する、光信号発生器91で発生した光パルスの分散パラメータを測定する方法を説明する図である。
また、この図10において、波長分散測定装置97が第1の実施形態から第5の実施形態のいずれかの波長分散測定装置である。
<Ninth Embodiment>
Next, a chromatic dispersion measuring apparatus according to the ninth embodiment will be described. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the ninth embodiment uses the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of the first to fifth embodiments to measure the dispersion parameter of the optical pulse generated by the optical signal generator. FIG. 10 measures the dispersion parameter of the optical pulse generated by the optical signal generator 91 propagating through the optical pulse transmission path, using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of the first to fifth embodiments. It is a figure explaining a method.
In FIG. 10, a chromatic dispersion measuring device 97 is the chromatic dispersion measuring device according to any one of the first to fifth embodiments.

図10に示す分散パラメータの測定系は、光信号発生器91、光ファイバ伝送路92、偏波コントローラ93、光ファイバ94、波長チャンネル選択フィルタ95、入射用光ファイバ96及び波長分散測定装置97とから構成されている。光ファイバ94及び入射用光ファイバ96は、偏波保持光ファイバが用いられる。
光信号発生器91は、光トランスポンダ/光トランシーバ及び波長合波器を備えて構成されており、光ネットワークに用いられる光伝送装置における光パルスを発生する光信号発生部として機能する。
10 includes an optical signal generator 91, an optical fiber transmission line 92, a polarization controller 93, an optical fiber 94, a wavelength channel selection filter 95, an incident optical fiber 96, and a chromatic dispersion measuring device 97. It is composed of As the optical fiber 94 and the incident optical fiber 96, polarization maintaining optical fibers are used.
The optical signal generator 91 includes an optical transponder / optical transceiver and a wavelength multiplexer, and functions as an optical signal generator that generates an optical pulse in an optical transmission device used in an optical network.

また、光信号発生器91は、光出力端が光ファイバ伝送路92の一端に接続されている。
光ファイバ伝送路92は、光ネットワークに使用される光ファイバケーブルが構成の基本要素であり、全長が使用の対象とする光ネットワークに応じて決定される。例えば、海底光ファイバネットワークの場合には、光ファイバ伝送路92の全長が1000km以上となることがある。
また、光ファイバ伝送路92の全長が長くなることによる光パルスの減衰を改善するため、伝送路の途中に光中継装置を介挿される場合がある。この光中継装置を介挿する場合、光中継装置を通した光パルスの分散パラメータを評価する必要があり、この評価を行う場合にも、光ファイバ伝送路92の経路中には光増幅器など光中継装置に用いられる機器が介挿されることになる。
The optical signal generator 91 has an optical output end connected to one end of the optical fiber transmission line 92.
The optical fiber transmission line 92 is a basic element of an optical fiber cable used for an optical network, and the total length is determined according to the optical network to be used. For example, in the case of a submarine optical fiber network, the total length of the optical fiber transmission line 92 may be 1000 km or more.
Further, in order to improve the attenuation of the optical pulse due to the increase in the total length of the optical fiber transmission line 92, an optical repeater may be inserted in the middle of the transmission line. When this optical repeater is inserted, it is necessary to evaluate the dispersion parameter of the optical pulse that has passed through the optical repeater. Even in this evaluation, an optical amplifier such as an optical amplifier is included in the optical fiber transmission line 92. Devices used for the relay device are inserted.

本実施形態における光信号発生器91は、構成要素の光トランスポンダ/光トランシーバが、例えば、連続発振する半導体レーザと、伝送するデータに従ってこの半導体レーザの出射光をコーディング、すなわち変調するための光変調器とを有している。この光変調器は、データの変調フォーマットとして、例えば、10Gbps−NRZ(non−riturn to zero)強度変調、または40Gbps−DQPSK(differential quadrature phase−shift keying)変調を用いる。
したがって、本実施形態において測定対象とする被測定光信号には、上述した10Gbps−NRZや40Gbps−DQPSK等の変調フォーマットの光信号が含まれる。ただし、本実施形態において測定対象とする被測定光信号は、これらの変調フォーマットに限られず、その他QAM(quadrature amplitude modulation)などの研究開発段階にある、これから実用化される変調フォーマットのものも含む。
The optical signal generator 91 according to the present embodiment is configured such that an optical transponder / optical transceiver as a component encodes, for example, a semiconductor laser that continuously oscillates and codes the output light of the semiconductor laser in accordance with data to be transmitted. Have a container. This optical modulator uses, for example, 10 Gbps-NRZ (non-return to zero) intensity modulation or 40 Gbps-DQPSK (differential quadrature phase-shift keying) modulation as a data modulation format.
Therefore, the optical signal under measurement to be measured in this embodiment includes an optical signal of a modulation format such as 10 Gbps-NRZ or 40 Gbps-DQPSK described above. However, the optical signal under measurement to be measured in the present embodiment is not limited to these modulation formats, and includes other modulation formats that are in the research and development stage such as QAM (quadture amplitude modulation) and will be put to practical use in the future. .

光ファイバ伝送路92は、他端が偏波コントローラ93の光入力端へ接続されている。
偏波コントローラ93は、光ファイバ伝送路92から光入射端に入射される被測定光信号の偏波状態を直線偏波に変換し、被測定光信号の偏光軸を入射用光ファイバ96(図2または図5の入射光ファイバ1)の偏光軸(例えば、スロー軸)に揃えた後、被測定光信号を光出射端に一端が接続されている光ファイバ94へ出射する。
The other end of the optical fiber transmission line 92 is connected to the optical input end of the polarization controller 93.
The polarization controller 93 converts the polarization state of the optical signal to be measured incident on the light incident end from the optical fiber transmission path 92 into linearly polarized light, and changes the polarization axis of the optical signal to be measured to the incident optical fiber 96 (see FIG. 2 or the incident optical fiber 1) of FIG. 5 is aligned with the polarization axis (for example, the slow axis), and then the optical signal to be measured is output to the optical fiber 94 having one end connected to the light output end.

波長チャンネル選択フィルタ95は、光入射端に対して光ファイバ94の他端が接続されており、光ファイバ94を介して偏波コントローラ93から被測定光信号が入射される。
この波長チャンネル選択フィルタ95は、入射される被測定光信号から、波長分散測定装置97において評価する対象となる波長チャンネルの光信号を選択的に透過させ、波長分散測定装置97に対する被測定光信号として、光出射端から出射する。
In the wavelength channel selection filter 95, the other end of the optical fiber 94 is connected to the light incident end, and an optical signal to be measured is incident from the polarization controller 93 via the optical fiber 94.
The wavelength channel selection filter 95 selectively transmits the optical signal of the wavelength channel to be evaluated in the chromatic dispersion measuring device 97 from the incident measured optical signal, and the measured optical signal to the chromatic dispersion measuring device 97. As shown in FIG.

また、波長チャンネル選択フィルタ95は、図10において、偏波コントローラ92の後段に配置されているが、偏波コントローラ92の前段に配置するようにしても良い。
すなわち、偏光軸を入射用光ファイバ96に合わせた被測定光信号が、波長チャンネル選択フィルタ95により、偏波状態が著しく変化してしまう場合、上述したように、波長チャンネルを選択した後、波長チャンネルの光信号の偏光軸を揃える処理が行われるように、波長チャンネル選択フィルタ95の後段に偏波コントローラ93を配置する構成が好ましい。この場合、光ファイバ伝送路92と光ファイバ94との間に波長チャンネル選択フィルタ95が設けられ、光ファイバ94と入射用光ファイバ96との間に偏波コントローラ93が設けられる。また、この波長チャンネル選択フィルタ95の後段に偏波コントローラ93を配置する構成の場合には、光ファイバ94は、偏波保持光ファイバである必要はない。
In addition, the wavelength channel selection filter 95 is disposed at the subsequent stage of the polarization controller 92 in FIG.
That is, when the polarization state of the optical signal under measurement whose polarization axis is aligned with the incident optical fiber 96 is significantly changed by the wavelength channel selection filter 95, after selecting the wavelength channel as described above, A configuration in which the polarization controller 93 is disposed after the wavelength channel selection filter 95 so that the process of aligning the polarization axes of the optical signals of the channels is performed. In this case, a wavelength channel selection filter 95 is provided between the optical fiber transmission line 92 and the optical fiber 94, and a polarization controller 93 is provided between the optical fiber 94 and the incident optical fiber 96. Further, in the configuration in which the polarization controller 93 is disposed after the wavelength channel selection filter 95, the optical fiber 94 does not need to be a polarization maintaining optical fiber.

上述した本実施形態による波長分散測定装置によれば、波長チャンネル選択フィルタ95が透過する周波数チャネルを変化させることにより、光信号発生器91を構成する光トランスポンダ/光トランシーバのチャープ特性を評価することができる。このチャープ特性(周波数チャープ量)の評価を行う場合、光ファイバ伝送路92に代え、より短い短尺(例えば、数メートル)の光ファイバパッチコードを用いても良い。この光ファイバパッチコードは、標準分散単一モード光ファイバ、または分散シフト光ファイバなどの光ファイバで構成されている。   According to the chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment described above, the chirp characteristics of the optical transponder / optical transceiver constituting the optical signal generator 91 are evaluated by changing the frequency channel that the wavelength channel selection filter 95 transmits. Can do. When this chirp characteristic (frequency chirp amount) is evaluated, an optical fiber patch cord having a shorter length (for example, several meters) may be used instead of the optical fiber transmission line 92. The optical fiber patch cord is composed of an optical fiber such as a standard dispersion single mode optical fiber or a dispersion shifted optical fiber.

なお、本実施形態において用いた波長チャンネル選択フィルタ95は、波長多重伝送において用いられる多重された波長チャンネルのいずれかの周波数を選択する用途で用いられており、本発明の他の実施形態においても使用が可能である。
例えば、第6の実施形態の波長分散測定装置において、モニタ用分岐部62の後段、すなわちモニタ用分岐部62と波長分散測定装置66との間に、波長チャンネル選択フィルタ95を設けることで、選択されたフィルタの波長に対応して、多重された波長チャンネルのいずれか一つの波長チャネルの被測定光信号を抽出し、この一つの波長チャネルの波長分散特性を評価することができる。
The wavelength channel selection filter 95 used in the present embodiment is used for selecting any frequency of the multiplexed wavelength channels used in the wavelength division multiplexing transmission, and also in other embodiments of the present invention. Can be used.
For example, in the chromatic dispersion measuring apparatus according to the sixth embodiment, a selection is made by providing a wavelength channel selection filter 95 after the monitoring branching unit 62, that is, between the monitoring branching unit 62 and the chromatic dispersion measuring device 66. Corresponding to the wavelength of the filtered filter, it is possible to extract the measured optical signal of any one of the multiplexed wavelength channels and evaluate the chromatic dispersion characteristic of this one wavelength channel.

<第10の実施形態>
次に、図11を参照して、第10の実施形態による波長分散測定装置の構成及び機能を説明する。図11は、第10の実施形態による波長分散測定装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と異なる構成及び動作について以下に説明する。
図11において、本実施形態の波長分散測定装置は、図2の第1の実施形態の波長分散装置の光結合部5と光周波数掃引部9との間に光入力切替部101が介挿される構成となっている。また、本実施形態の波長分散測定装置には、校正用光源103が設けられている。
<Tenth Embodiment>
Next, the configuration and function of the chromatic dispersion measuring apparatus according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a chromatic dispersion measuring apparatus according to the tenth embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different configurations and operations from those in the first embodiment will be described below.
11, in the chromatic dispersion measuring apparatus of the present embodiment, an optical input switching unit 101 is interposed between the optical coupling unit 5 and the optical frequency sweep unit 9 of the chromatic dispersion apparatus of the first embodiment of FIG. It has a configuration. The chromatic dispersion measuring apparatus according to the present embodiment is provided with a calibration light source 103.

このため、本実施形態においては、図2の第1の実施形態による波長分散測定装置における結合用経路である結合用光ファイバ6が、接続光ファイバ107、光入力切替部101、接続光ファイバ102、校正用光源103及び接続光ファイバ104に置き換えられている。
すなわち、光結合部5は、光出射端(第3出射端)に接続光ファイバ107の一端が接続されている。光入力切替部101は、2つの光入射端から入射される光信号のいずれかを光出射端から出射する。光入力切替部101は、光出射端(第5出射端)が接続光ファイバ104の一端に接続されている。光入力切替部101は、2つの光入射端のいずれか一方(第6入射端)が接続光ファイバ107の他端に接続され、2つの光入射端の他方(第7入射端)が接続光ファイバ102の一端に接続されている。光ファイバ104の他端は、光周波数掃引部9の入射端に接続されている。また光入力切替部101には、2つの光入射端から入射される光信号のいずれかを光出射端から出射するかの制御信号が光入力切替制御線105を介して、制御部12から供給される。
校正用電源103は、光出射端が接続光ファイバ102の他端に接続され、制御部12からの周波数制御を行う制御信号が供給される校正用光源制御線106の一端が接続されている。制御部12には、校正用光源制御線106の他端が接続されている。
For this reason, in this embodiment, the coupling optical fiber 6 which is a coupling path in the chromatic dispersion measuring apparatus according to the first embodiment of FIG. The light source 103 for calibration and the connecting optical fiber 104 are replaced.
In other words, the optical coupling unit 5 has one end of the connection optical fiber 107 connected to the light emitting end (third emitting end). The light input switching unit 101 emits one of the optical signals incident from the two light incident ends from the light emitting end. The light input switching unit 101 has a light emission end (fifth emission end) connected to one end of the connection optical fiber 104. In the light input switching unit 101, one of the two light incident ends (sixth incident end) is connected to the other end of the connection optical fiber 107, and the other of the two light incident ends (seventh incident end) is connected light. It is connected to one end of the fiber 102. The other end of the optical fiber 104 is connected to the incident end of the optical frequency sweep unit 9. The light input switching unit 101 is supplied with a control signal from the control unit 12 via the light input switching control line 105 as to whether one of the optical signals incident from the two light incident ends is emitted from the light emitting end. Is done.
The calibration power source 103 has a light emitting end connected to the other end of the connection optical fiber 102 and one end of a calibration light source control line 106 to which a control signal for frequency control from the control unit 12 is supplied. The other end of the calibration light source control line 106 is connected to the control unit 12.

上述した波長分散測定装置において、制御部12は、接続光ファイバ107を介して光結合部5から入射される被測定光信号と、接続光ファイバ102を介して校正用光源103から入射される校正光と、のいずれを光周波数掃引部9の光入射端へ出射するかを制御する電気信号(制御信号)を、光入力切替制御線105を介し、光入力切替部101へ出力する。
そして、光入力切替部101は、接続光ファイバ102から入射される校正光を出力することを示す制御信号が制御部12から供給された場合、接続光ファイバ102から入射される校正光を光出射端から、接続光ファイバ104を介して光周波数掃引部9の光入射端へ出射する。
In the chromatic dispersion measuring apparatus described above, the control unit 12 includes a measured optical signal incident from the optical coupling unit 5 via the connection optical fiber 107 and a calibration incident from the calibration light source 103 via the connection optical fiber 102. An electrical signal (control signal) for controlling which light is emitted to the light incident end of the optical frequency sweep unit 9 is output to the optical input switching unit 101 via the optical input switching control line 105.
When the control signal indicating that the calibration light incident from the connection optical fiber 102 is output is supplied from the control unit 12, the light input switching unit 101 emits the calibration light incident from the connection optical fiber 102. The light is emitted from the end to the light incident end of the optical frequency sweep unit 9 via the connection optical fiber 104.

ここで、光周波数掃引部9は、接続光ファイバ104から入射される校正光を、すでに第1の実施形態において説明した被測定光信号に対する周波数掃引と同様の処理をおこない、出射光光ファイバ10を介して、掃引によって得られた成分被測定光信号を光検出部11へ出射する。
そして、光検出部11は、出射光光ファイバ10から入射される成分被測定光信号を電気信号に変換して、この変換した電気信号を制御部12へ出力する。
制御部12は、校正用光光源103の出射する校正光の光周波数を変化させ、入力される電気信号を測定することにより、周波数掃引部9において周波数掃引される光周波数の校正を行うことができる。
Here, the optical frequency sweep unit 9 performs the same processing as the frequency sweep on the optical signal to be measured already described in the first embodiment with respect to the calibration light incident from the connection optical fiber 104, and the outgoing optical fiber 10. Then, the component measured optical signal obtained by the sweep is emitted to the light detection unit 11.
The light detection unit 11 converts the component optical signal to be measured incident from the outgoing optical fiber 10 into an electrical signal, and outputs the converted electrical signal to the control unit 12.
The control unit 12 can calibrate the optical frequency swept by the frequency sweep unit 9 by changing the optical frequency of the calibration light emitted from the calibration light source 103 and measuring the input electrical signal. it can.

例えば、光周波数掃引部9には、光ファイバエタロンを用いたチューナブル光フィルタが用いられている。このチューナブル光フィルタは、一般的に、光ファイバエタロンの透過光周波数をPZT(preparation of lead zirconate titanate)などの圧電素子で光ファイバを伸縮させることにより、透過光周波数を可変としている。このチューナブル光フィルタは、Micron Optics,IncからフィルタFFP−TF2及びフィルタコントローラFFP−Cとして市販されている。
この圧電素子を用いたチューナブル光フィルタは、圧電素子の駆動電圧の変動、あるいはコントローラの電圧動により掃引光周波数が変動してしまう。したがって、この掃引光周波数の変動により、成分測定光信号の周波数の変動を解消するために、校正用光源103の校正光の周波数に対して、チューナブル光フィルタの掃引光周波数(透過周波数)のずれを校正する必要がある。
For example, a tunable optical filter using an optical fiber etalon is used for the optical frequency sweep unit 9. In this tunable optical filter, the transmitted light frequency is generally variable by expanding and contracting the optical fiber with a piezoelectric element such as PZT (preparation of lead zirconate titanate). This tunable optical filter is commercially available from Micron Optics, Inc. as filter FFP-TF2 and filter controller FFP-C.
In the tunable optical filter using this piezoelectric element, the sweeping light frequency fluctuates due to fluctuations in the driving voltage of the piezoelectric element or voltage movement of the controller. Therefore, in order to eliminate the fluctuation of the frequency of the component measurement optical signal due to the fluctuation of the sweep optical frequency, the sweep optical frequency (transmission frequency) of the tunable optical filter is set to the frequency of the calibration light of the calibration light source 103. It is necessary to calibrate the deviation.

校正用光源103は、校正用光源制御線106を介して、制御部12から校正用光源制御線106を介して送信される制御信号(制御コマンドまたは制御電気信号)により、接続光ファイバ102に出射する校正光の周波数を制御する。
制御部12は、光入力切替部101における被測定光信号と校正光とのいずれを出射するかの制御を、光周波数掃引部9における周波数掃引及び校正用光源103の校正光の光周波数の制御と同期させることにより、被測定光信号の波長分散測定と、被測定光信号の周波数の校正とを交互に行うことができ、光周波数掃引部9の透過する光周波数がずれたとしても、校正光により周波数のずれを校正することができ、正確に周波数毎の分散パラメータを測定することができる。
The calibration light source 103 is emitted to the connection optical fiber 102 by a control signal (control command or control electrical signal) transmitted from the control unit 12 via the calibration light source control line 106 via the calibration light source control line 106. Control the frequency of calibration light.
The control unit 12 controls whether the optical signal to be measured or the calibration light is emitted from the optical input switching unit 101, controls the frequency sweep in the optical frequency sweep unit 9, and controls the optical frequency of the calibration light of the calibration light source 103. , The wavelength dispersion measurement of the optical signal to be measured and the calibration of the frequency of the optical signal to be measured can be performed alternately. Even if the optical frequency transmitted through the optical frequency sweep unit 9 is shifted, the calibration is performed. The frequency shift can be calibrated with light, and the dispersion parameter for each frequency can be accurately measured.

制御部12は、光周波数掃引部9の透過させる周波数帯が掃引ごとに変動することを、校正用光源103の出力する校正光が光周波数掃引部9から透過される際に強度が最大になる波長を決定することにより検出している。
また、光周波数掃引部9の透過する光周波数のずれが大きくない場合、予め設定した一定の時間毎に被測定光信号の周波数の校正を行うようにしても良い。
The control unit 12 indicates that the frequency band transmitted by the optical frequency sweep unit 9 varies with each sweep, and that the intensity is maximized when the calibration light output from the calibration light source 103 is transmitted from the optical frequency sweep unit 9. Detection is performed by determining the wavelength.
Further, when the deviation of the optical frequency transmitted through the optical frequency sweeping unit 9 is not large, the frequency of the optical signal to be measured may be calibrated every predetermined time.

校正用光源103の構成としては、波長校正・波長安定化制御がなされているもので、例えば、以下に示す5種類の構成のいずれかを用いると良い。
(1)単一縦モードにて発振するレーザ素子からなる構成
(2)単一縦モードで発振し、互いに発振波長が異なる複数のレーザ素子を用い、互いに異なる発振波長のいずれを校正光とするかを光スイッチにより選択する構成(ここで、光スイッチの切替は制御部12により制御される)
(3)単一縦モードで発振し、発振波長が可変であるチューナブルレーザ素子であり、発振波長を制御部12からのコマンド(制御命令)あるいは電気制御信号に従って可変する構成(ここで、コマンドは発振波長を示す制御データであり、電気制御信号は例えば発振波長に対応した電圧値などである)
(4)広帯域光源からの光信号を光フィルタにより透過させ、透過した光のピーク波長あるいは周波数幅を制御部12からのコマンドあるいは電気制御信号に従って可変する構成
(5)縦モードがマルチモードであるレーザ素子あるいは光周波数コム(optical frequency comb)光源であり、ピーク波長の周波数周期を制御部12からのコマンドあるいは電気制御信号にしたがって可変する構成
As a configuration of the calibration light source 103, wavelength calibration and wavelength stabilization control are performed. For example, any one of the following five types of configurations may be used.
(1) Configuration consisting of laser elements that oscillate in a single longitudinal mode (2) Use a plurality of laser elements that oscillate in a single longitudinal mode and have different oscillation wavelengths, and use any of the different oscillation wavelengths as calibration light Configuration in which the optical switch is selected (here, switching of the optical switch is controlled by the control unit 12)
(3) A tunable laser element that oscillates in a single longitudinal mode and whose oscillation wavelength is variable, and has a configuration in which the oscillation wavelength is varied according to a command (control command) or an electrical control signal from the control unit 12 Is control data indicating the oscillation wavelength, and the electrical control signal is, for example, a voltage value corresponding to the oscillation wavelength)
(4) A configuration in which an optical signal from a broadband light source is transmitted through an optical filter, and a peak wavelength or frequency width of the transmitted light is varied according to a command from the control unit 12 or an electric control signal. (5) The longitudinal mode is a multimode. A laser element or an optical frequency comb light source that varies the frequency period of the peak wavelength in accordance with a command from the control unit 12 or an electric control signal

また、本実施形態における構成用光源103の構成は、上述した(1)から(5)の構成に限定するものではない。
また、本実施形態にの説明における光周波数の構成機能を付加する構成については、第1の実施形態による波長分散測定装置に基づいて説明したが、本発明の第1の実施形態以外の他の実施形態による波長分散測定装置に対しても容易に適用できる。
Further, the configuration of the configuration light source 103 in this embodiment is not limited to the configurations (1) to (5) described above.
Further, the configuration for adding the configuration function of the optical frequency in the description of the present embodiment has been described based on the chromatic dispersion measuring device according to the first embodiment, but other configurations than the first embodiment of the present invention. The present invention can also be easily applied to the chromatic dispersion measuring apparatus according to the embodiment.

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

1…入射光ファイバ、 2…光分岐部、 3…第1光ファイバ、 4…第2光ファイバ、 5…光結合部、 6…結合用光ファイバ、 7…光遅延部、 8…光位相シフト部、 9,84…光周波数掃引部、 10…出射光ファイバ、 11…光検出部、 12…制御部、 13…位相制御線、 14…周波数制御線、 15…検出信号線、 47…光遅延・光位相シフト部、 61…光ファイバ伝送路、 62…モニタ用光分岐部、63…モニタ用光ファイバ、 64,76,82,93…偏波コントローラ、 65,72,77,96…入射用光ファイバ、 66,78…波長分散測定装置、 71…光源、 73…入射光制御部、 74…被測定対象、 75…出射用光ファイバ、 81,85…光ファイバ、 83,102,104,107…接続光ファイバ、 91…光信号発生器、 92…光ファイバ伝送路、 94…光ファイバ、 95…波長チャンネル選択フィルタ、 97…波長分散測定装置、 101…光入力切替部、 103…校正用光源、 105…光入力切替制御線、 106…校正用光源制御線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Incident optical fiber, 2 ... Optical branching part, 3 ... 1st optical fiber, 4 ... 2nd optical fiber, 5 ... Optical coupling part, 6 ... Optical fiber for coupling, 7 ... Optical delay part, 8 ... Optical phase shift , 9, 84 ... optical frequency sweep unit, 10 ... outgoing optical fiber, 11 ... light detection unit, 12 ... control unit, 13 ... phase control line, 14 ... frequency control line, 15 ... detection signal line, 47 ... optical delay Optical phase shift unit 61: Optical fiber transmission line 62: Monitoring optical branching unit 63: Monitoring optical fiber 64, 76, 82, 93: Polarization controller 65, 72, 77, 96: For incidence Optical fiber, 66, 78 ... wavelength dispersion measuring device, 71 ... light source, 73 ... incident light control unit, 74 ... measurement object, 75 ... outgoing optical fiber, 81, 85 ... optical fiber, 83, 102, 104, 107 ... Connection light 91: Optical signal generator, 92 ... Optical fiber transmission line, 94 ... Optical fiber, 95 ... Wavelength channel selection filter, 97 ... Wavelength dispersion measuring device, 101 ... Optical input switching unit, 103 ... Light source for calibration, 105 ... Light input switching control line 106: Light source control line for calibration

Claims (13)

測定対象から入射される被測定光信号を伝搬する、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された入射経路と、
前記入射経路に接続された第1入射端から被測定光信号を入射し、該入射端から入射される被測定光信号を第1被測定光信号及び第2被測定光信号の2つに分離し、前記第1被測定光信号を第1出射端から出射し、また前記第1の被測定光信号に対し偏光方向が同一の前記第2被測定光信号を第2出射端から出射し、かつ出射する際に第1被測定光信号及び第2被測定光信号の間に周波数差を発生させる光分岐部と、
前記第1出射端に接続され、前記第1被測定光信号を伝搬させ、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第1分岐経路と、
前記第2出射端に接続され、前記第2被測定光信号を伝搬させ、偏波保持特性を有する光ファイバで構成された第2分岐経路と、
前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、設けられた分岐経路を伝搬する光測定光信号の位相を0度と90度との2値にて交互に変化させる光位相シフタと、
前記第1分岐経路に接続された第2入射端から入射される前記第1被測定光信号と、前記第2分岐経路に接続された第3入射端から入射される前記第2被測定光信号とを合波し、前記第1被測定光信号と前記第2被測定光信号との干渉により得られる、前記光位相シフタが自身の設けられた分岐経路の測定光信号及び他方の分岐経路の測定光信号間の位相差を0度とした場合における第1光成分の干渉要素、また前記光位相シフタが自身の設けられた分岐経路の測定光信号及び他方の分岐経路の測定光信号間の位相差を90度とした場合における第2光成分の干渉要素を、合波被測定光信号として、第3出射端から出射する光合波部と、
前記第3出射端に接続され、前記合波被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された結合用経路と、
前記結合用経路に接続された第4入射端から前記合波被測定光信号を入射し、前記合波被測定光信号を通過させる周波数範囲を掃引し、前記合波被測定光信号から前記周波数範囲のスペクトル成分を抽出する周波数分解を行い、周波数分解の結果を成分被測定光信号として第4出射端から出射する光周波数掃引部と、
前記第4出射端に接続され、前記成分被測定光信号を伝搬させる光ファイバで構成された出射光経路と、
前記出射光経路に接続された第5の入射端から前記成分被測定光信号を入射し、該成分被測定光信号を電気信号に変換し、変換結果を干渉信号とする光検出部と、
前記光位相シフタの位相の変化に同期させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の干渉信号を時系列に取得する制御部とを有することを特徴とする波長分散測定装置。
An incident path composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, which propagates an optical signal to be measured incident from a measurement target;
A measured optical signal is incident from a first incident end connected to the incident path, and the measured optical signal incident from the incident end is separated into a first measured optical signal and a second measured optical signal. The first measured optical signal is emitted from the first emission end, and the second measured optical signal having the same polarization direction as that of the first measured optical signal is emitted from the second emission end, And an optical branching unit that generates a frequency difference between the first measured optical signal and the second measured optical signal when emitted,
A first branch path connected to the first output end, propagating the first optical signal to be measured, and configured by an optical fiber having polarization maintaining characteristics;
A second branch path that is connected to the second emission end, propagates the second optical signal to be measured, and includes an optical fiber having polarization maintaining characteristics;
Light that is provided in one of the first branch path and the second branch path, and alternately changes the phase of the optical measurement optical signal propagating through the provided branch path by binary values of 0 degrees and 90 degrees. A phase shifter;
The first measured optical signal incident from the second incident end connected to the first branch path and the second measured optical signal incident from the third incident end connected to the second branch path And the optical phase shifter obtained by the interference between the first optical signal to be measured and the second optical signal to be measured, and the optical signal of the branch path on which the optical phase shifter is provided and the other optical path When the phase difference between the measurement optical signals is 0 degree, the interference element of the first optical component, and the optical phase shifter between the measurement optical signal of the branch path where the optical phase shifter is provided and the measurement optical signal of the other branch path When the phase difference is 90 degrees, the interference element of the second light component is the combined optical signal to be measured, and the optical combining unit that outputs from the third output end,
A coupling path connected to the third exit end and configured by an optical fiber that propagates the combined optical signal to be measured;
The combined optical signal to be measured is incident from the fourth incident end connected to the coupling path, the frequency range through which the optical signal to be combined passes is swept, and the frequency from the combined optical signal to be measured is swept. An optical frequency sweeping unit that performs frequency decomposition to extract a spectral component of the range, and outputs the result of frequency decomposition as a component measured optical signal from the fourth output end;
An output light path configured by an optical fiber connected to the fourth output end and propagating the component measured optical signal;
A light detector that enters the component measured optical signal from a fifth incident end connected to the outgoing light path, converts the component measured optical signal into an electrical signal, and converts the conversion result into an interference signal;
A chromatic dispersion measuring apparatus, comprising: a control unit that acquires the interference signals of the first optical component and the second optical component in time series in synchronization with a change in phase of the optical phase shifter.
前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に設けられ、前記第1分岐経路と前記第2分岐経路との光路長差を調節する光遅延部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の波長分散測定装置。   The optical delay unit is provided in any one of the first branch path and the second branch path, and further includes an optical delay unit that adjusts an optical path length difference between the first branch path and the second branch path. Item 2. The chromatic dispersion measuring apparatus according to Item 1. 前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に前記光遅延部が設けられ、前記光位相シフタが他方に設けられることを特徴とする請求項2に記載の波長分散測定装置。   The chromatic dispersion measurement apparatus according to claim 2, wherein the optical delay unit is provided in one of the first branch path and the second branch path, and the optical phase shifter is provided in the other. 前記第1分岐経路及び前記第2分岐経路のいずれか一方に、前記光遅延部及び光位相シフタが一体化して設けられていることを特徴とする請求項2に記載の波長分散測定装置。   3. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 2, wherein the optical delay unit and the optical phase shifter are integrally provided in one of the first branch path and the second branch path. 4. 前記制御部が、前記第1光成分の前記干渉信号を受信する第1受信部と、前記第2光成分の前記干渉信号を受信する第2受信部とを有していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The control unit includes a first receiving unit that receives the interference signal of the first light component, and a second receiving unit that receives the interference signal of the second light component. The chromatic dispersion measuring device according to any one of claims 1 to 4. 前記制御部が、測定範囲における測定周波数の掃引毎に、測定単位として前記第1光成分及び前記第2光成分をデータ対として時系列に取得することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The said control part acquires the said 1st light component and said 2nd light component as a data unit in time series as a data unit for every sweep of the measurement frequency in a measurement range, The Claim 1 to Claim 5 characterized by the above-mentioned. The chromatic dispersion measuring device according to any one of the above. 前記データ対を構成する前記第1光成分及び前記第2光成分において、先に測定される光成分の位相の変化を行う時間を、後に測定される光成分へ位相の変化を行う時間に対して短く設定することを特徴とする請求項6に記載の波長分散測定装置。   In the first light component and the second light component constituting the data pair, the time for changing the phase of the light component measured earlier is set to the time for changing the phase to the light component measured later. The chromatic dispersion measuring device according to claim 6, wherein the chromatic dispersion measuring device is set short. 前記制御部が、前記測定範囲における測定周波数の掃引において、一回の掃引において、前記第1光成分または前記第2光成分のいずれか一方のみの干渉信号を取得する処理を、前記第1光成分及び前記第2光成分に対して交互に繰り返して行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の波長分散測定装置。   In the sweep of the measurement frequency in the measurement range, the control unit acquires the interference signal of only one of the first light component and the second light component in one sweep. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the chromatic dispersion measurement apparatus is alternately and repeatedly performed on a component and the second light component. 前記結合用経路を偏波保持特性を有する光ファイバで構成し、前記結合用経路の後段に、前記合波被測定光信号の偏光方向を制御するコントローラを挿入し、前記偏波コントローラと前記光周波数掃引部との間を偏波保持特性を有する光ファイバにより接続していることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の波長分散測定装置。   The coupling path is composed of an optical fiber having polarization maintaining characteristics, and a controller for controlling the polarization direction of the combined optical signal to be measured is inserted in the subsequent stage of the coupling path, and the polarization controller and the light 9. The chromatic dispersion measuring apparatus according to claim 1, wherein the chromatic dispersion measuring apparatus is connected to the frequency sweeping unit by an optical fiber having polarization maintaining characteristics. 校正光を出射する校正用光源と、
前記光合波部の前記出射端から出射される前記合波光信号を第6入射端から入射し、前記校正光を第7入射端から入射し、前記合波光信号または前記校正光のいずれかを選択して第5出射端から出射する光入力切替部と
をさらに有し、
前記光入力切替部が、前記光合波部と前記光周波数掃引部との間に介挿されており、
前記光入力切替部から出射される前記合波光信号または前記校正光のいずれかが、第2光ファイバを介して前記周波数掃引部の前記第4入射端に入射されること
を特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の波長分散測定装置。
A calibration light source that emits calibration light;
The combined optical signal output from the output end of the optical combining unit is incident from a sixth incident end, the calibration light is incident from a seventh incident end, and either the combined optical signal or the calibration light is selected. And a light input switching unit that emits from the fifth exit end,
The optical input switching unit is interposed between the optical multiplexing unit and the optical frequency sweep unit;
The combined optical signal or the calibration light emitted from the optical input switching unit is incident on the fourth incident end of the frequency sweep unit via a second optical fiber. The chromatic dispersion measuring device according to any one of claims 1 to 9.
前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、
前記測定対象である光伝送路の波長分散を評価する部分に分岐部を設け、偏波制御部が該分岐部より得られる被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする波長分散測定方法。
A chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10,
A branching unit is provided in a portion for evaluating the chromatic dispersion of the optical transmission line to be measured, and the polarization control unit controls the polarization of the optical signal to be measured obtained from the branching unit to a linearly polarized wave. Aligned with the polarization axis propagating in the measuring apparatus, the optical signal to be measured is incident on the wavelength dispersion measuring apparatus via the incident path, and the optical signal to be measured is obtained from the interference signals of the first light component and the second light component. A method for measuring chromatic dispersion, comprising: obtaining a change in spectral phase of a signal and evaluating chromatic dispersion in the measurement object.
前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、
波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、該波長分散測定装置に前記入射経路を介して被測定光信号を入射させ、前記第1光成分及び前記第2光成分の前記干渉信号から被測定光信号のスペクトル位相の変化分を求め、前記測定対象における波長分散を評価することを特徴とする波長分散測定方法。
A chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10,
An optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target for evaluating chromatic dispersion, and the polarization of the measured optical signal emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized, Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, the measured optical signal is incident on the chromatic dispersion measuring device via the incident path, and the interference signal of the first light component and the second light component is A chromatic dispersion measuring method characterized by obtaining a change in spectral phase of an optical signal under measurement and evaluating chromatic dispersion in the measurement object.
前記請求項1から請求項10のいずれかの波長分散測定装置を用いて、測定対象の波長分散を求める波長分散測定方法であって、
波長分散を評価する前記測定対象の入射端に対し、偏波制御を行った光信号を入射させ、該測定対象の出射端から出射する被測定光信号の偏波を直線偏波に制御し、前記波長分散測定装置内を伝搬する偏光軸に揃え、前記測定対象が複数の波長チャンネルが多重されている場合、前記被測定信号から単一の波長チャンネルの光信号を被測定光波長信号として抽出し、前記被測定光波長信号を前記波長分散測定装置において、波長チャネル毎の前記測定対象の波長分散を評価することを特徴とする波長分散測定方法。
A chromatic dispersion measuring method for obtaining chromatic dispersion of a measurement object using the chromatic dispersion measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10,
An optical signal subjected to polarization control is incident on the incident end of the measurement target for evaluating chromatic dispersion, and the polarization of the measured optical signal emitted from the output end of the measurement target is controlled to be linearly polarized, Aligned with the polarization axis propagating in the chromatic dispersion measuring device, and when the measurement object is multiplexed with a plurality of wavelength channels, an optical signal of a single wavelength channel is extracted from the measured signal as the measured optical wavelength signal And measuring the chromatic dispersion of the measurement object for each wavelength channel in the chromatic dispersion measuring device using the measured optical wavelength signal.
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