JP6393563B2 - Optical fiber evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents

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  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

本発明は、光ファイバの特性を評価する方法及び装置である。本発明は、好適には情報通信分野において使用される。   The present invention is a method and apparatus for evaluating the properties of an optical fiber. The present invention is preferably used in the information communication field.

一般的に、光ファイバには、モードフィールド径(MFD)、カットオフ波長、波長分散などの特性が要求される。一方、これらの特性は、光ファイバの製造工程で生じる長手方向の屈折率分布の変化によって、光ファイバの長手方向で特性が変動する。そのため、光ケーブル両端で諸特性を評価したとしても、その値が長手方向全域にわたって保証されるとは限らない。そこで、例えば特許文献1、2のようなシングルモードファイバ(SMF)の双方向から測定した後方散乱光強度波形を解析し、当該光ファイバ中におけるMFD、および波長分散の長手方向の分布特性を非破壊で評価する手法が開示されている。   In general, characteristics such as a mode field diameter (MFD), a cutoff wavelength, and chromatic dispersion are required for an optical fiber. On the other hand, these characteristics vary in the longitudinal direction of the optical fiber due to a change in the refractive index distribution in the longitudinal direction that occurs in the optical fiber manufacturing process. Therefore, even if various characteristics are evaluated at both ends of the optical cable, the values are not always guaranteed over the entire longitudinal direction. Therefore, for example, the backscattered light intensity waveform measured from both directions of the single mode fiber (SMF) as in Patent Documents 1 and 2 is analyzed, and the distribution characteristics in the longitudinal direction of the MFD and chromatic dispersion in the optical fiber are determined. A technique for evaluating by destruction is disclosed.

特開平6−213770号公報JP-A-6-213770 特開2007−298335号公報JP 2007-298335 A

近年、SMFを用いた既存の伝送技術を超える大容量伝送技術の一つとして、数モードファイバ(FMF、Few mode fiber)が提案されている。SMFでは、1つのモードが伝搬する。これに対し、FMFとは、複数のモードが伝搬する光ファイバである。FMFを用いた伝送システム(モード分割多重伝送)では、各伝搬モードに信号を載せることで、多重度(詳しくは空間多重度)を向上し、伝送容量を増大することができる。   In recent years, several mode fibers (FMF, Few mode fiber) have been proposed as one of large-capacity transmission technologies that exceed the existing transmission technologies using SMF. In SMF, one mode propagates. On the other hand, FMF is an optical fiber through which a plurality of modes propagate. In a transmission system using FMF (mode division multiplex transmission), by loading a signal in each propagation mode, multiplicity (specifically, spatial multiplicity) can be improved and transmission capacity can be increased.

SMFと同様、FMFにおいても長手方向の分布特性を評価することが要求される。しかし、FMFの特性は、SMFと同様の方法では評価できない。なぜなら、FMFには、モード結合と呼ばれる、各モードに載せられた光信号同士が互いに干渉する現象が生じ、モード結合がノイズ成分となるからである。   Similar to the SMF, the FMF is required to evaluate the distribution characteristics in the longitudinal direction. However, the characteristics of FMF cannot be evaluated by the same method as SMF. This is because, in the FMF, a phenomenon called mode coupling occurs in which optical signals placed in each mode interfere with each other, and the mode coupling becomes a noise component.

別の課題として、FMFを伝搬する高次モードの実効断面積(Aeff)の評価方法が挙げられる。FMFを用いたモード分割多重伝送を構築する上で、高次モードのAeffの評価方法を確立しておくことは重要である。SMF(基本モードのみが伝搬される)では、Aeffの評価にはファーフィールドパターン(FFP)法などが用いられる。ところが、FMFでは、基本モードと高次モードの電界分布が異なるため、高次モードのAeffが評価できない。Aeffの別の評価方法として、ニアフィールドパターン(NFP)法がある。NFP法は、高次モードにおいてもAeffを評価することは可能であるが、NFP法は精度が低いという問題がある。 As another problem, there is a method for evaluating an effective area (A eff ) of a higher-order mode propagating through the FMF. In constructing mode division multiplex transmission using FMF, it is important to establish a method for evaluating A eff of higher-order modes. In SMF (only the basic mode is propagated), the far field pattern (FFP) method or the like is used for the evaluation of A eff . However, in FMF, since the electric field distributions of the fundamental mode and the higher order mode are different, A eff of the higher order mode cannot be evaluated. As another evaluation method of A eff , there is a near field pattern (NFP) method. The NFP method can evaluate A eff even in a higher-order mode, but the NFP method has a problem that accuracy is low.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、数モードファイバの特性を評価することが可能な光ファイバの評価方法及び評価装置を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the evaluation method and evaluation apparatus of an optical fiber which can evaluate the characteristic of several mode fiber.

上記課題の解決策として、本発明者は、i)双方向から入射した際の後方散乱光強度波形と、ii)モード結合特性を測定し、それらの結果と従来の双方向理論を発展させた理論を用いることで、FMFの長手方向の特性を評価できることを発明した。さらに、本評価方法を用いれば、従来測定が困難であった高次モードのAeffも評価可能であることを見出した。 As a solution to the above problem, the present inventor measured i) the backscattered light intensity waveform when incident from both directions, and ii) the mode coupling characteristics, and developed these results and the conventional bidirectional theory. It was invented that the characteristics in the longitudinal direction of FMF can be evaluated by using theory. Furthermore, it has been found that using this evaluation method, it is possible to evaluate higher-order mode A eff , which has been difficult to measure conventionally.

前記課題を解決するため、本発明は、異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and several mode fibers, and a pulse light having a wavelength λ is incident on the optical fiber transmission line in the longitudinal direction z. As a function, backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line are measured, and the backscattered light intensity S 1 (λ , Z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method, the loss component I (λ, z) depending on the structural component of the number mode fiber is obtained. An evaluation method of an optical fiber, characterized by being evaluated.

また、本発明は、異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を導出し、前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径および構造成分に依存した損失成分とを用い、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径、比屈折率差、導波路分散、波長分散から選択される分布特性を評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法を提供する。 In addition, the present invention is a method in which pulsed light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a several mode fiber, and as a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line, The backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line are measured, and the backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and a mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method, a loss component I (λ, z) depending on the structure component of the number mode fiber is derived, and the structure A mode field at an arbitrary position z in the optical fiber transmission line using a loss component I (λ, z) depending on the component and a loss component depending on the mode field diameter and the structural component of the two different types of reference fibers. Diameter, ratio There is provided an optical fiber evaluation method characterized by evaluating a distribution characteristic selected from a refractive index difference, waveguide dispersion, and wavelength dispersion.

また、本発明は、異なる2種類の参照ファイバである第1参照ファイバおよび第2参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)および前記数モードファイバのモード結合による損失C(z)を導出し、前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)およびモード結合による損失C(z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径、構造成分に依存した損失成分およびモード結合による損失C(z)とを用い、第1参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第1参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第1参照ファイバのモード結合による損失C(z)、第2参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第2参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第2参照ファイバのモード結合による損失C(z)として、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径の分布を、後述する式(11)により評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法を提供する。 Further, the present invention is directed to an optical fiber transmission line having a wavelength λ incident on an optical fiber transmission line having a first reference fiber and a second reference fiber, which are two different types of reference fibers, and a number mode fiber. As a function of the longitudinal position z, backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line are measured and the backscatter is measured. From the light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method, the loss component I depending on the structural component of the number mode fiber is obtained. (Λ, z) and the loss C (z) due to mode coupling of the several mode fiber are derived, and the loss component I (λ, z) depending on the structural component and the loss C (z) due to mode coupling are different from the above. 2 types of references Using the mode field diameter of the fiber, the loss component depending on the structural component, and the loss C (z) due to the mode coupling, the mode field diameter of the first reference fiber is 2w (λ, z 0 ), and the structural component of the first reference fiber I (λ, z 0 ), the loss C (z 0 ) due to mode coupling of the first reference fiber, the mode field diameter of the second reference fiber is 2w (λ, z 1 ), and the second reference fiber. The distribution of the mode field diameter at an arbitrary position z of the optical fiber transmission line is defined as I (λ, z 1 ) and the loss C (z 1 ) due to mode coupling of the second reference fiber. An evaluation method of an optical fiber is provided, which is evaluated according to an expression (11) described later.

前記課題を解決するため、本発明は、異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を評価する手段と、を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and several mode fibers, and a pulse light having a wavelength λ is incident on the optical fiber transmission line in the longitudinal direction z. Means for measuring the backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line, and the backscattered light intensity S 1 From (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method, the loss component I (λ, z) depending on the structural component of the number mode fiber. And an optical fiber evaluation device.

また、本発明は、異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を導出する手段と、前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径および構造成分に依存した損失成分とを用い、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径、比屈折率差、導波路分散、波長分散から選択される分布特性を評価する手段と、を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置を提供する。 In addition, the present invention is a method in which pulsed light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a several mode fiber, and as a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line, Means for measuring backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line; and the backscattered light intensity S 1 (λ, z) And S 2 (λ, z) and a mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method to derive a loss component I (λ, z) depending on the structural component of the number mode fiber And a loss component I (λ, z) depending on the structural component, and a loss component depending on the mode field diameter and the structural component of the two different types of reference fibers, and an arbitrary position of the optical fiber transmission line Mode at z And a means for evaluating a distribution characteristic selected from a field diameter, a relative refractive index difference, waveguide dispersion, and wavelength dispersion.

また、本発明は、異なる2種類の参照ファイバである第1参照ファイバおよび第2参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)および前記数モードファイバのモード結合による損失C(z)を導出する手段と、前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)およびモード結合による損失C(z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径、構造成分に依存した損失成分およびモード結合による損失C(z)とを用い、第1参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第1参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第1参照ファイバのモード結合による損失C(z)、第2参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第2参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第2参照ファイバのモード結合による損失C(z)として、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径の分布を、後述する式(11)により評価する手段と、を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置を提供する。 Further, the present invention is directed to an optical fiber transmission line having a wavelength λ incident on an optical fiber transmission line having a first reference fiber and a second reference fiber, which are two different types of reference fibers, and a number mode fiber. Means for measuring backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line as a function of the longitudinal position z of The loss depending on the structural component of the number mode fiber from the backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method. Means for deriving a component I (λ, z) and a loss C (z) due to mode coupling of the number mode fiber; a loss component I (λ, z) depending on the structural component; and a loss C (z) due to mode coupling And the different The mode field diameter of the first reference fiber is set to 2w (λ, z 0 ), the first reference fiber mode field diameter, the loss component depending on the structural component, and the loss C (z) due to mode coupling. The loss component depending on the structural component of the reference fiber is I (λ, z 0 ), the loss C (z 0 ) due to the mode coupling of the first reference fiber, and the mode field diameter of the second reference fiber is 2w (λ, z 1 ). , The loss component depending on the structural component of the second reference fiber is I (λ, z 1 ), and the loss C (z 1 ) is due to mode coupling of the second reference fiber. An apparatus for evaluating an optical fiber, comprising: means for evaluating a distribution of field diameters using an expression (11) described later.

前記光ファイバの評価装置は、スイッチによって受光ポートを切り替え可能なOTDRと、前記OTDRと前記光ファイバ伝送路との間を接続する手段として、モード変換器及びモード合分波器を有してもよい。この評価装置は、双方向OTDRにより、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、モード毎の受光ポートより得られたそれぞれのOTDR波形より、前記数モードファイバのモード結合係数を求めることができる。 The optical fiber evaluation apparatus may include a mode converter and a mode multiplexer / demultiplexer as means for connecting between the OTDR capable of switching a light receiving port by a switch and the OTDR and the optical fiber transmission line. Good. This evaluation apparatus measures the backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) by bidirectional OTDR, and obtains each of the light-receiving ports obtained for each mode. From the OTDR waveform, the mode coupling coefficient of the several mode fiber can be obtained.

本発明によれば、数モードファイバの特性を評価することが可能な、新規な光ファイバの評価方法及び評価装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel optical fiber evaluation method and evaluation apparatus which can evaluate the characteristic of several mode fiber can be provided.

双方向OTDRの測定系の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the measurement system of bidirectional | two-way OTDR. C(z)を求める測定系の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the measurement system which calculates | requires C (z). 実施例1において、双方向から測定したOTDR波形のグラフである。In Example 1, it is a graph of the OTDR waveform measured from both directions. 実施例1において、構造成分に依存した損失成分の測定結果のグラフである。In Example 1, it is a graph of the measurement result of the loss component depending on the structural component. 実施例1において、第1モードおよび第2モードのOTDR波形のグラフである。In Example 1, it is a graph of the OTDR waveform of a 1st mode and a 2nd mode. 実施例1において、MFD分布の測定結果のグラフである。In Example 1, it is a graph of the measurement result of MFD distribution. 実施例1において、比屈折率差Δ分布の測定結果のグラフである。In Example 1, it is a graph of the measurement result of relative refractive index difference (DELTA) distribution.

一実施形態として、次の第1〜第3の工程を備える方法について述べる。
第1の工程として、FMFを含む光ファイバ伝送路の両端からそれぞれOTDRで後方散乱光強度を測定する。第2の工程として、FMFのモード結合係数を測定する。第3の工程として、第1および第2の工程の結果から、FMFの特性を評価する。第1の工程と第2の工程の順序は限定されず、どちらを先に実施してもよい。
As an embodiment, a method including the following first to third steps will be described.
As a first step, the backscattered light intensity is measured by OTDR from both ends of the optical fiber transmission line including the FMF. As a second step, the mode coupling coefficient of FMF is measured. As a third step, the characteristics of the FMF are evaluated from the results of the first and second steps. The order of the first step and the second step is not limited, and either may be performed first.

本明細書において、OTDRとは、オプティカルタイムドメインリフレクトメトリー(OTDR法)またはオプティカルタイムドメインリフレクトメータ(OTDR装置)をいう。   In this specification, OTDR refers to optical time domain reflectometry (OTDR method) or optical time domain reflectometer (OTDR apparatus).

光ファイバ(伝送路)の端を特定して、その端からの後方散乱光強度というときは、その端にOTDRを接続して測定される後方散乱光強度を意味する。
両端からの後方散乱光強度というときは、一端からの後方散乱光強度および別の一端からの後方散乱光強度(両者の総称)を意味する。光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度とは、光ファイバ伝送路の双方向OTDR測定により得られる2つの後方散乱光強度である。
When the end of an optical fiber (transmission path) is specified and referred to as the backscattered light intensity from that end, it means the backscattered light intensity measured by connecting an OTDR to the end.
The backscattered light intensity from both ends means the backscattered light intensity from one end and the backscattered light intensity from the other end (generic name for both). The backscattered light intensity from both ends of the optical fiber transmission line is two backscattered light intensities obtained by bidirectional OTDR measurement of the optical fiber transmission line.

光ファイバ(伝送路)の長手方向に沿った座標上の位置(その位置が端に一致しない場合と端に一致する場合とを含む。)を特定して、その位置における後方散乱光強度というときは、その位置で後方に散乱してOTDRに戻ってきて測定される後方散乱光強度を意味する。   When specifying the position on the coordinates along the longitudinal direction of the optical fiber (transmission path) (including the case where the position does not coincide with the end and the case where the position coincides with the end), and the backscattered light intensity at that position Means the backscattered light intensity measured at the position after being scattered back to the OTDR.

図1に双方向OTDRの測定系の一例を示す。この測定系では、2本の参照ファイバ11,12を測定対象の試験ファイバ13と接続して光ファイバ伝送路10を得る。参照ファイバ11,12は試験ファイバ13と同様のFMFである。光ファイバ伝送路10の両端をそれぞれ第1端14および第2端15とする。光ファイバ伝送路10は、例えば、光ファイバ伝送システムにおける光ファイバリンクであってもよい。光ファイバ伝送路は、光ファイバのみから構成されるとは限らず、各種光部品を含むことができる。   FIG. 1 shows an example of a bidirectional OTDR measurement system. In this measurement system, the optical fiber transmission line 10 is obtained by connecting the two reference fibers 11 and 12 to the test fiber 13 to be measured. The reference fibers 11 and 12 are the same FMF as the test fiber 13. Both ends of the optical fiber transmission line 10 are defined as a first end 14 and a second end 15, respectively. The optical fiber transmission line 10 may be, for example, an optical fiber link in an optical fiber transmission system. The optical fiber transmission line is not necessarily composed of only an optical fiber, and can include various optical components.

光ファイバ伝送路10の第1端14には、第1端14からの後方散乱光強度を測定するためのOTDR21が接続されている。また、第2端15には、第2端15からの後方散乱光強度を測定するためのOTDR22が接続される。双方向OTDR測定は片端ずつ行うことができるので、両方のOTDR21,22を同時に光ファイバ伝送路10に接続する必要はない。   An OTDR 21 for measuring the intensity of backscattered light from the first end 14 is connected to the first end 14 of the optical fiber transmission line 10. The second end 15 is connected to an OTDR 22 for measuring the backscattered light intensity from the second end 15. Since bidirectional OTDR measurement can be performed one end at a time, it is not necessary to connect both OTDRs 21 and 22 to the optical fiber transmission line 10 at the same time.

説明を単純にするため、FMFが2つのモードを伝搬する場合を考える。また、説明の便宜上、2つのモード(基本モードおよび高次モード)のうち、一方を第1モードと呼び、他方を第2モードと呼ぶ。この光ファイバ伝送路10の長手方向に沿った座標上の位置をz、参照ファイバ11,12を含む光ファイバ伝送路10の全長をL、光ファイバ伝送路10に入射されるパルス光の波長をλで表す。このとき、長さLの光ファイバ伝送路10の両端からの後方散乱光強度は、次式(1)および(2)で記述できる。式(1)のS=10logP(λ,z)は、z=0の端からの後方散乱光強度(単位:dB)を表し、式(2)のS=10logP(λ,z)は、z=Lの端からの後方散乱光強度(単位:dB)を表す。 To simplify the explanation, consider the case where the FMF propagates in two modes. For convenience of explanation, one of the two modes (basic mode and higher-order mode) is called a first mode, and the other is called a second mode. The coordinate position along the longitudinal direction of the optical fiber transmission line 10 is z, the total length of the optical fiber transmission line 10 including the reference fibers 11 and 12 is L, and the wavelength of the pulsed light incident on the optical fiber transmission line 10 is Expressed as λ. At this time, the backscattered light intensity from both ends of the optical fiber transmission line 10 having the length L can be described by the following expressions (1) and (2). S 1 = 10logP 1 (λ, z) in equation (1) represents the backscattered light intensity (unit: dB) from the end of z = 0, and S 2 = 10logP 2 (λ, z) in equation (2). ) Represents the backscattered light intensity (unit: dB) from the end of z = L.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、式(1)のPおよび式(2)のPはOTDRからの入射パワー(定数)である。αはファイバの散乱係数、B(λ,z)は後方散乱光に関する捕獲率、αはファイバ損失、hはモード結合係数を表す。logは常用対数(底が10の対数)である。eは、指数関数expまたは自然対数lnの底(ネイピアの数)である。 Here, P 1 of P 0 of the formula (1) (2) is the incident power (constant) from OTDR. α s is the fiber scattering coefficient, B (λ, z) is the capture rate for the backscattered light, α is the fiber loss, and h is the mode coupling coefficient. log is a common logarithm (base 10 logarithm). e is the exponential function exp or the base of the natural logarithm ln (Napier's number).

双方向OTDRにより、ファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)は、次式(3)で記述できる。   With bidirectional OTDR, the loss component I (λ, z) depending on the structural component of the fiber can be described by the following equation (3).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

式(3)において、式(1)および式(2)と同じ符号は同じ意味である。C(z)は、次式(4)で定義される。   In Formula (3), the same symbols as in Formula (1) and Formula (2) have the same meaning. C (z) is defined by the following formula (4).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

捕獲率B(λ,z)は、次式(5)で記述できる。   The capture rate B (λ, z) can be described by the following equation (5).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、nは光ファイバのコアの屈折率、2w(λ,z)は波長λおよび距離zでのモードフィールド径(MFD)を表す。πは円周率である。式(3)に式(5)を代入して整理すると、次式(6)が得られる。   Here, n represents the refractive index of the core of the optical fiber, and 2w (λ, z) represents the mode field diameter (MFD) at the wavelength λ and the distance z. π is the circumference ratio. Substituting equation (5) into equation (3) and rearranging results in the following equation (6).

Figure 0006393563
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ここで、aは、zに依存しない成分をまとめた定数項を表す。
次に、第1参照ファイバ上の参照点z=zにおける構造成分に依存した損失成分I(λ,z)で式(6)を式(7)のように規格化する。
Here, a 0 represents a constant term in which components independent of z are collected.
Next, Equation (6) is normalized as Equation (7) with a loss component I (λ, z 0 ) depending on the structural component at the reference point z = z 0 on the first reference fiber.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、式(7)を次式(8)のように書き直す。   Here, the equation (7) is rewritten as the following equation (8).

Figure 0006393563
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式(7)は、第2参照ファイバ上の参照点z=zにおいても成立する。このため、式(8)のA(λ)およびB(λ)は、それぞれ式(9)および式(10)のように求められる。 Equation (7) also holds at the reference point z = z 1 on the second reference fiber. For this reason, A (λ) and B (λ) in Equation (8) are obtained as Equation (9) and Equation (10), respectively.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

Figure 0006393563
Figure 0006393563

したがって、式(8)〜(10)より、FMFのMFDは次式(11)で求められる。   Therefore, MFD of FMF is calculated | required by following Formula (11) from Formula (8)-(10).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

式(11)によれば、MFDを求めるために、C(z)を求める必要がある。C(z)は、例えばOTDRとモード励振器を用いて、第1モードを励振したときの第1モードおよび第2モードの後方散乱光強度を測定することにより求めることができる。   According to equation (11), C (z) needs to be obtained in order to obtain MFD. C (z) can be obtained by measuring the backscattered light intensity of the first mode and the second mode when the first mode is excited using, for example, an OTDR and a mode exciter.

図2に、C(z)を求める測定系の一例を示す。OTDR31,34は、光ファイバ伝送路10にパルス光を入射するとともに、光ファイバ伝送路10から戻ってくる後方散乱光を受光する。モード励振器32,33は、第1モードを励振するためのポート32a,33aと、第2モードを励振するためのポート32b,33bと、光ファイバ伝送路10に接続されるポート32c,33cを有する。   FIG. 2 shows an example of a measurement system for obtaining C (z). The OTDRs 31 and 34 receive pulsed light incident on the optical fiber transmission line 10 and receive backscattered light returning from the optical fiber transmission line 10. The mode exciters 32 and 33 include ports 32 a and 33 a for exciting the first mode, ports 32 b and 33 b for exciting the second mode, and ports 32 c and 33 c connected to the optical fiber transmission line 10. Have.

OTDR31,34は、OTDR31,34の受光ポートを切り替えるスイッチ(図示せず)を備える。このスイッチ(光スイッチ)により、OTDR31あるいは34は、求めたいポート(OTDR31の場合は32aまたは32b、OTDR34の場合は33aまたは33b)での後方散乱光を受光することができる。OTDR31,34と光ファイバ伝送路10(その第1端14または第2端15)との間を接続する手段として、モード励振器32,33が設けられている。モード励振器32,33は、モード変換器及びモード合分波器(図示せず)を有してもよい。モード合分波器は、例えばモード多重伝送において、モードの異なる光信号を励振、多重または分離するために用いられている。本実施形態の場合、光ファイバ伝送路10から第1モードをポート32a,33aに、及び、第2モードをポート32b,33bに分離するため、モード合分波器を用いることができる。また、OTDR31,34側の光伝送路がSMFである場合、当該SMFと光ファイバ伝送路10側のFMFとの間で光が効率よく伝搬するために、モード変換器によりモードを変換することが好ましい。FMFが伝搬可能な複数のモードのうち、すべてのモードに対してモード変換を実施してもよく、一部のモード(例えば高次モード)のみモード変換を実施することもできる。   The OTDRs 31 and 34 include switches (not shown) that switch the light receiving ports of the OTDRs 31 and 34. With this switch (optical switch), the OTDR 31 or 34 can receive the backscattered light at the desired port (32a or 32b in the case of OTDR31, 33a or 33b in the case of OTDR34). Mode exciters 32 and 33 are provided as means for connecting between the OTDRs 31 and 34 and the optical fiber transmission line 10 (the first end 14 or the second end 15 thereof). The mode exciters 32 and 33 may include a mode converter and a mode multiplexer / demultiplexer (not shown). The mode multiplexer / demultiplexer is used to excite, multiplex, or separate optical signals having different modes in, for example, mode multiplexing transmission. In the present embodiment, a mode multiplexer / demultiplexer can be used to separate the first mode from the optical fiber transmission line 10 into the ports 32a and 33a and the second mode into the ports 32b and 33b. In addition, when the optical transmission path on the OTDR 31 and 34 side is an SMF, the mode can be converted by a mode converter so that light can efficiently propagate between the SMF and the FMF on the optical fiber transmission path 10 side. preferable. Mode conversion may be performed for all modes among a plurality of modes in which FMF can propagate, and mode conversion may be performed for only some modes (for example, higher-order modes).

光ファイバ伝送路10の第1端14に接続されたモード励振器32のポート32aからモードを励振する際には、OTDR31からモード励振器32を通して得られる第1モードの光が参照ファイバ11,12を通じて試験ファイバ13に入射される。試験ファイバ13で後方散乱光が生じると、モード励振器32のモード合分波器において、後方散乱光が第1モードと第2モードとに分離される。第1モードの後方散乱光はポート32aを経由し、第2モードの後方散乱光はポート32bを経由して、それぞれOTDR31により受光される。   When the mode is excited from the port 32 a of the mode exciter 32 connected to the first end 14 of the optical fiber transmission line 10, the first mode light obtained from the OTDR 31 through the mode exciter 32 is the reference fibers 11, 12. Through the test fiber 13. When backscattered light is generated in the test fiber 13, the backscattered light is separated into the first mode and the second mode in the mode multiplexer / demultiplexer of the mode exciter 32. The backscattered light in the first mode is received by the OTDR 31 via the port 32a, and the backscattered light in the second mode is received via the port 32b.

なお、光ファイバ伝送路10の第2端15にパルス光を入射することも可能である。その場合は、モード励振器33から得られる第1モードの光が試験ファイバ13に入射され、後方散乱光がOTDR34により受光される。OTDR34及びモード励振器33の構成、機能等は、それぞれOTDR31及びモード励振器32と同様である。この構成によれば、図2の装置を用いて、C(z)に加えて、双方向OTDR(図1参照)の測定が可能である。双方向OTDRの測定においては、第1モード(例えばLP01)を励振したときの第1モードの後方散乱光強度を用いればよい。ちなみに、上述の式(1)と後述する式(12)とは、互いに等価である。   It is also possible to make pulsed light incident on the second end 15 of the optical fiber transmission line 10. In this case, the first mode light obtained from the mode exciter 33 is incident on the test fiber 13 and the backscattered light is received by the OTDR 34. The configurations and functions of the OTDR 34 and the mode exciter 33 are the same as those of the OTDR 31 and the mode exciter 32, respectively. According to this configuration, in addition to C (z), bi-directional OTDR (see FIG. 1) can be measured using the apparatus of FIG. In the bidirectional OTDR measurement, the backscattered light intensity of the first mode when the first mode (for example, LP01) is excited may be used. Incidentally, the above formula (1) and the formula (12) described later are equivalent to each other.

第1モードを励振したときの第1モードの後方散乱光強度(単位:dB)をS(z)=10logP(z)で表し、第1モードを励振したときの第2モードの後方散乱光強度(単位:dB)をS(z)=10logP(z)で表すとき、S(z)およびS(z)は、それぞれ式(12)および式(13)のように記述できる。 The backscattered light intensity (unit: dB) of the first mode when the first mode is excited is expressed as S 1 (z) = 10 logP 1 (z), and the backscatter of the second mode when the first mode is excited. When the light intensity (unit: dB) is represented by S 3 (z) = 10 log P 3 (z), S 1 (z) and S 3 (z) are described as in Expression (12) and Expression (13), respectively. it can.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、Pは入射パワー、αは散乱係数、B(z)は捕獲率、αはファイバ損失、hはモード結合係数を表す。第1モードの捕獲率をB、第2モードの捕獲率をBで表すとき、捕獲率BはB=Bに等しい。したがって、式(12)および式(13)より、みかけのモード間クロストークXTotdrは、次式(14)で求められる。 Here, P 0 is the incident power, α s is the scattering coefficient, B (z) is the capture rate, α is the fiber loss, and h is the mode coupling coefficient. When the capture rate in the first mode is represented by B 1 and the capture rate in the second mode is represented by B 2 , the capture rate B is equal to B 1 = B 2 . Therefore, from the equations (12) and (13), the apparent inter-mode crosstalk XT otdr is obtained by the following equation (14).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

したがって、式(14)より、平均のモード結合係数hが得られる。hを式(4)のhに代入することで、C(z)を得ることができる。 Therefore, the average mode coupling coefficient h * is obtained from the equation (14). By substituting h * into h in formula (4), C (z) can be obtained.

以上より、FMFにおけるMFDの長手方向分布を評価できることがわかる。なお、平均のモード結合係数hの測定方法は、上述の方法に限られない。他の測定方法として、インパルス応答法(参考文献1参照)、強度変調法(参考文献2)が挙げられる。 From the above, it can be seen that the longitudinal distribution of MFD in FMF can be evaluated. Note that the method of measuring the average mode coupling coefficient h * is not limited to the method described above. Other measurement methods include an impulse response method (see Reference 1) and an intensity modulation method (Reference 2).

参考文献1:池田正宏、「多モード光ファイバの伝送特性」、日本電信電話公社電気通信研究所 研究実用化報告,vol.26,No.9,pp.2621−2645(1977).
参考文献2:T Mizuno,et al.,“Modal Crosstalk Measurement Based on Intensity Tone for Few−Mode Fiber Transmission Systems”,OFC2014,W3D.5,2014.
Reference 1: Masahiro Ikeda, “Transmission characteristics of multimode optical fiber”, Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Research Report on Practical Use, vol. 26, no. 9, pp. 2621-2645 (1977).
Reference 2: T Mizuno, et al. "Modal Cross Measurement Based on Intensity Tone for Few-Mode Fiber Transmission Systems", OFC 2014, W3D. 5, 2014.

また、SMFと同様、さらに式を展開することで比屈折率差、導波路分散および波長分散の分布特性も評価可能である。   Further, as with the SMF, the distribution characteristics of the relative refractive index difference, the waveguide dispersion, and the chromatic dispersion can be evaluated by further expanding the equation.

まず、比屈折率差の評価方法について説明する。規格化された構造成分に依存した損失成分I(λ,z)は、次式(15)のように書き直すことができる。 First, a method for evaluating the relative refractive index difference will be described. The loss component I n (λ, z) depending on the normalized structural component can be rewritten as the following equation (15).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、試験ファイバのコア屈折率n(z)と参照ファイバのコア屈折率n(z)について、次式(16)のように両者の二乗が互いに等しいと仮定する。 Here, with respect to the core refractive index n (z) of the test fiber and the core refractive index n (z 0 ) of the reference fiber, it is assumed that the squares of both are equal to each other as in the following equation (16).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

また、散乱係数αは、次式(17)で表されるレーリー散乱係数Rに比例する。 Further, the scattering coefficient α s is proportional to the Rayleigh scattering coefficient R expressed by the following equation (17).

Figure 0006393563
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ここで、Rは純石英のレーリー散乱係数を表し、Δは比屈折率差を表し、kは比例定数である。 Here, R 0 represents the Rayleigh scattering coefficient of pure quartz, Δ represents the relative refractive index difference, and k is a proportional constant.

したがって、式(17)を式(15)に代入すると、次式(18)が得られる。   Therefore, when Expression (17) is substituted into Expression (15), the following Expression (18) is obtained.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

さらに、式(8)から式(11)のようにしてMFDを導出したのと同様に、2つの参照点zおよびzでの比屈折率差の値Δ(z)およびΔ(z)を用いると、試験ファイバの比屈折率差の長手方向分布Δ(z)は、次式(19)で評価できる。 Further, the relative refractive index difference values Δ (z 0 ) and Δ (z (z) at the two reference points z 0 and z 1 are derived in the same manner as the MFD is derived from the equations (8) to (11). When 1 ) is used, the longitudinal distribution Δ (z) of the relative refractive index difference of the test fiber can be evaluated by the following equation (19).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

以上より、位置zでの比屈折率差(z)は、2つの参照点での比屈折率差およびMFDの値、試験ファイバのMFDの長手分布特性と規格化された構造成分に依存した損失成分より求めることができる。この方法は、散乱係数が比屈折率差に依存していることを利用している。   From the above, the relative refractive index difference (z) at the position z is a loss depending on the relative refractive index difference and MFD values at the two reference points, the MFD longitudinal distribution characteristics of the test fiber, and the standardized structural components. It can be determined from the components. This method uses the fact that the scattering coefficient depends on the relative refractive index difference.

次に、これらの評価結果を用いた波長分散分布の評価方法について述べる。
一般に、波長分散Dは、式(20)のように、材料分散Dと導波路分散Dの和で与えられる。
Next, a method for evaluating the chromatic dispersion distribution using these evaluation results will be described.
In general, the wavelength dispersion D is as in Equation (20), given by the sum of the material dispersion D m and the waveguide dispersion D w.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

材料分散Dおよび導波路分散Dはそれぞれ、次式(21)および(22)で評価できる。 Each material dispersion D m and waveguide dispersion D w, can be evaluated by the following equation (21) and (22).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ここで、λは真空中の波長、cは真空中の光速、nはコアの屈折率、wはモードフィールド半径(MFR)、πは円周率を表す。材料分散Dは、光ファイバのドーパント濃度からセルマイヤの関係式を用いて評価できる。なお、セルマイヤの関係式とは、屈折率の波長依存性を表す近似式であり、その係数の値は材料ごとに決定できる。ドーパント濃度は、光ファイバの比屈折率差Δがわかると求めることができる。一方、導波路分散Dは、式(22)より、MFRの波長依存性、すなわち、w(λ,z)を知ることによって評価できる。 Here, λ is the wavelength in vacuum, c is the speed of light in vacuum, n is the refractive index of the core, w is the mode field radius (MFR), and π is the circumference. The material dispersion D m can be evaluated from the dopant concentration of the optical fiber by using a Selmeier relational expression. The Selmeier relational expression is an approximate expression representing the wavelength dependence of the refractive index, and the coefficient value can be determined for each material. The dopant concentration can be obtained when the relative refractive index difference Δ of the optical fiber is known. On the other hand, waveguide dispersion D w, from equation (22), the wavelength dependence of MFR, i.e., can be evaluated by knowing the w (lambda, z).

MFRの波長依存性には、次式(23)のような経験式(参考文献3参照)が与えられている。
参考文献3:D.Marcuse,“Loss analysis of single−mode fiber splices,” Bell Syst.Tech.J.,vol.56,pp.703−718,1977.
An empirical formula (see Reference 3) such as the following formula (23) is given to the wavelength dependence of MFR.
Reference 3: D. Marcus, “Loss analysis of single-mode fiber splices,” Bell Syst. Tech. J. et al. , Vol. 56, pp. 703-718, 1977.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

ただし、aはコア半径、λはカットオフ波長、vは規格化周波数を表す。p、p、p、q、q、qはそれぞれ係数である。ここで、q=g/a、q=gλ 1.5/a、q=gλ /aと置き換えることにより、MFRを、波長λの関数w(λ)として、式(24)で近似する。 However, a represents a core radius, λ c represents a cutoff wavelength, and v represents a normalized frequency. p 0 , p 1 , p 2 , q 0 , q 1 , q 2 are coefficients. Here, by replacing q 0 = g 0 / a, q 1 = g 1 λ c 1.5 / a, and q 2 = g 2 λ c 6 / a, the MFR is a function w (λ) of the wavelength λ. Is approximated by the equation (24).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

係数g、g、gは、3波長以上でのMFDを評価することで算出することができる。そして、式(24)を式(22)に代入すると式(25)が得られる。このとき、式(22)のwおよび式(24)のw(λ)は、w(λ,z)に置き換える。 The coefficients g 0 , g 1 , and g 2 can be calculated by evaluating MFD at three wavelengths or more. Then, when Expression (24) is substituted into Expression (22), Expression (25) is obtained. At this time, w in equation (22) and w (λ) in equation (24) are replaced with w (λ, z).

Figure 0006393563
Figure 0006393563

したがって、係数g、g、gを求めることにより、w(λ,z)を用いて、位置zでの導波路分散Dを評価することができる。
以上のように、FMFにおいても後方散乱光強度の長手方向特性(OTDR波形)とモード結合係数を測定することで、MFD、比屈折率差、導波路分散および波長分散の分布特性を評価できる。
Therefore, by obtaining the coefficients g 0 , g 1 , and g 2 , the waveguide dispersion D w at the position z can be evaluated using w (λ, z).
As described above, the distribution characteristics of MFD, relative refractive index difference, waveguide dispersion, and chromatic dispersion can be evaluated by measuring the longitudinal characteristics (OTDR waveform) of backscattered light intensity and the mode coupling coefficient in FMF.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
光ファイバの評価装置(システム)としては、OTDR装置とモード合分波器に加えて、上述の評価方法の実施に必要な演算を行う手段として、プログラム、コントローラ、コンピュータ等を備えた装置が挙げられる。該評価装置は、数モードファイバのモード結合係数を測定する手段を備えることが好ましい。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
As an optical fiber evaluation apparatus (system), in addition to an OTDR apparatus and a mode multiplexer / demultiplexer, an apparatus provided with a program, a controller, a computer, etc. as means for performing calculations necessary for carrying out the above-described evaluation method can be cited. It is done. The evaluation apparatus preferably includes means for measuring the mode coupling coefficient of the several mode fiber.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

(実施例1)
本発明による測定方法の有効性を確認するために、1本の試験ファイバと2本の参照ファイバからなる光ファイバ伝送路(図1参照)のMFDと比屈折率差Δの分布を測定した。なお、試験ファイバおよび参照ファイバは、いずれも1.55μm帯でLP01モードおよびLP11モードのみを伝搬する二モードファイバである。
Example 1
In order to confirm the effectiveness of the measurement method according to the present invention, the distribution of MFD and relative refractive index difference Δ of an optical fiber transmission line (see FIG. 1) composed of one test fiber and two reference fibers was measured. Both the test fiber and the reference fiber are two-mode fibers that propagate only the LP01 mode and the LP11 mode in the 1.55 μm band.

測定に用いた各ファイバのパラメータを表1に示す。MFDは、光ファイバ端の数mを試料としてFFP法により測定された結果である。比屈折率差は、同様に、光ファイバ端の数mを試料として屈折ニアフィールド(RNF)法により測定された結果である。   Table 1 shows the parameters of each fiber used for the measurement. MFD is the result of measurement by the FFP method using a number m at the end of the optical fiber as a sample. Similarly, the relative refractive index difference is a result of measurement by a refractive near field (RNF) method using a few meters at the end of the optical fiber as a sample.

Figure 0006393563
Figure 0006393563

光ファイバ伝送路の双方向から測定したOTDR波形を図3に示す。OTDRの波長は1.55μmであり、パルス幅は100ns、平均化時間は3分である。光ファイバの接続は全て融着接続である。   The OTDR waveform measured from both directions of the optical fiber transmission line is shown in FIG. The wavelength of OTDR is 1.55 μm, the pulse width is 100 ns, and the averaging time is 3 minutes. All optical fiber connections are fusion splices.

次に、図3の測定結果より、構造成分に依存した損失成分を求めた。その結果を図4に示す。この損失成分には、モード結合による損失成分も含まれている。   Next, the loss component depending on the structural component was obtained from the measurement result of FIG. The result is shown in FIG. This loss component includes a loss component due to mode coupling.

次に、OTDRとモード励振器を備える測定系(図2参照)を用いて、第1モードの後方散乱光強度S(z)および第2モードの後方散乱光強度S(z)を測定した。これらのOTDR波形の測定結果を図5に示す。S(z)は、LP01モードの後方散乱光を表し、S(z)は、LP11モードのモードカップラーを通した後方散乱光を表す。測定波長は1.55μmである。上述の式(14)のように、S(z)とS(z)との差により、モード結合係数を導出し、モード結合による損失成分を評価することができる。 Next, the backscattered light intensity S 1 (z) in the first mode and the backscattered light intensity S 3 (z) in the second mode are measured using a measurement system (see FIG. 2) including an OTDR and a mode exciter. did. The measurement results of these OTDR waveforms are shown in FIG. S 1 (z) represents the LP01 mode backscattered light, and S 3 (z) represents the backscattered light that has passed through the LP11 mode mode coupler. The measurement wavelength is 1.55 μm. As in the above equation (14), the mode coupling coefficient can be derived from the difference between S 1 (z) and S 3 (z), and the loss component due to mode coupling can be evaluated.

図6に、上述の式(11)により求めたMFD分布の測定結果を示す。この結果は、FFP法の結果(表1参照)と良く一致している。また、図7に、上述の式(19)により求めた比屈折率差Δ分布の測定結果を示す。この結果は、RNF法の結果(表1参照)と略一致していることがわかる。   FIG. 6 shows the measurement result of the MFD distribution obtained by the above equation (11). This result is in good agreement with the result of the FFP method (see Table 1). FIG. 7 shows the measurement result of the relative refractive index difference Δ distribution obtained by the above equation (19). It can be seen that this result substantially matches the result of the RNF method (see Table 1).

10…光ファイバ伝送路、11,12…参照ファイバ、13…試験ファイバ(数モードファイバ)、14…第1端、15…第2端、21,22,31,34…OTDR、32,33…モード励振器、32a,32b,32c,33a,33b,33c…ポート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical fiber transmission line 11, 12 ... Reference fiber, 13 ... Test fiber (several mode fiber), 14 ... 1st end, 15 ... 2nd end, 21, 22, 31, 34 ... OTDR, 32, 33 ... Mode exciter, 32a, 32b, 32c, 33a, 33b, 33c ... port.

Claims (7)

異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法。
A pulse light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a number mode fiber, and the both ends of the optical fiber transmission line are a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line. Backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. An evaluation method of an optical fiber, characterized by evaluating a loss component I (λ, z).
異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を導出し、
前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径および構造成分に依存した損失成分とを用い、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径、比屈折率差、導波路分散、波長分散から選択される分布特性を評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法。
A pulse light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a number mode fiber, and the both ends of the optical fiber transmission line are a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line. Backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. Deriving the loss component I (λ, z)
Using the loss component I (λ, z) depending on the structural component and the loss component depending on the mode field diameter and the structural component of the two different types of reference fibers, at an arbitrary position z of the optical fiber transmission line An evaluation method of an optical fiber, characterized by evaluating a distribution characteristic selected from a mode field diameter, a relative refractive index difference, waveguide dispersion, and wavelength dispersion.
請求項2に記載された光ファイバの評価方法であって、
異なる2種類の参照ファイバである第1参照ファイバおよび第2参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)および前記数モードファイバのモード結合による損失C(z)を導出し、
前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)およびモード結合による損失C(z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径、構造成分に依存した損失成分およびモード結合による損失C(z)とを用い、第1参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第1参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第1参照ファイバのモード結合による損失C(z)、第2参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第2参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第2参照ファイバのモード結合による損失C(z)として、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径の分布を式(1)
Figure 0006393563
により評価することを特徴とする、光ファイバの評価方法。
An optical fiber evaluation method according to claim 2,
Pulse light of wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers, a first reference fiber and a second reference fiber, and a number mode fiber, and the longitudinal position z of the optical fiber transmission line Measure backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line as a function of
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. Deriving a loss component I (λ, z) and a loss C (z) due to mode coupling of the number mode fiber;
The loss component I (λ, z) depending on the structural component and the loss C (z) due to mode coupling, the mode field diameter of the two different types of reference fibers, the loss component depending on the structural component, and the loss C due to mode coupling (Z), the mode field diameter of the first reference fiber is 2w (λ, z 0 ), the loss component depending on the structural component of the first reference fiber is I (λ, z 0 ), and the first reference fiber The loss C (z 0 ) due to mode coupling, the mode field diameter of the second reference fiber is 2w (λ, z 1 ), the loss component depending on the structural component of the second reference fiber is I (λ, z 1 ), the second As the loss C (z 1 ) due to the mode coupling of the reference fiber, the distribution of the mode field diameter at an arbitrary position z in the optical fiber transmission line is expressed by the following equation (1)
Figure 0006393563
An evaluation method for an optical fiber, characterized by:
異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を評価する手段と、
を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置。
A pulse light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a number mode fiber, and the both ends of the optical fiber transmission line are a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line. Means for measuring the backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. Means for evaluating the loss component I (λ, z);
An optical fiber evaluation apparatus comprising:
異なる2種類の参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)を導出する手段と、
前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径および構造成分に依存した損失成分とを用い、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径、比屈折率差、導波路分散、波長分散から選択される分布特性を評価する手段と、
を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置。
A pulse light having a wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers and a number mode fiber, and the both ends of the optical fiber transmission line are a function of the longitudinal position z of the optical fiber transmission line. Means for measuring the backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. Means for deriving the loss component I (λ, z);
Using the loss component I (λ, z) depending on the structural component and the loss component depending on the mode field diameter and the structural component of the two different types of reference fibers, at an arbitrary position z of the optical fiber transmission line Means for evaluating distribution characteristics selected from mode field diameter, relative refractive index difference, waveguide dispersion, and chromatic dispersion;
An optical fiber evaluation apparatus comprising:
請求項5に記載された光ファイバの評価装置であって、
異なる2種類の参照ファイバである第1参照ファイバおよび第2参照ファイバと、数モードファイバとを有する光ファイバ伝送路に波長λのパルス光を入射し、前記光ファイバ伝送路の長手方向の位置zの関数として、前記光ファイバ伝送路の両端からの後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定する手段と、
前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)と、任意の方法で測定された前記数モードファイバのモード結合係数とから、前記数モードファイバの構造成分に依存した損失成分I(λ,z)および前記数モードファイバのモード結合による損失C(z)を導出する手段と、
前記構造成分に依存した損失成分I(λ,z)およびモード結合による損失C(z)と、前記異なる2種類の参照ファイバのモードフィールド径、構造成分に依存した損失成分およびモード結合による損失C(z)とを用い、第1参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第1参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第1参照ファイバのモード結合による損失C(z)、第2参照ファイバのモードフィールド径を2w(λ,z)、第2参照ファイバの構造成分に依存した損失成分をI(λ,z)、第2参照ファイバのモード結合による損失C(z)として、前記光ファイバ伝送路の任意の位置zにおけるモードフィールド径の分布を式(2)
Figure 0006393563
により評価する手段と、
を備えることを特徴とする、光ファイバの評価装置。
An optical fiber evaluation apparatus according to claim 5,
Pulse light of wavelength λ is incident on an optical fiber transmission line having two different types of reference fibers, a first reference fiber and a second reference fiber, and a number mode fiber, and the longitudinal position z of the optical fiber transmission line Means for measuring backscattered light intensities S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) from both ends of the optical fiber transmission line as a function of
The backscattered light intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) and the mode coupling coefficient of the number mode fiber measured by an arbitrary method depended on the structural components of the number mode fiber. Means for deriving a loss component I (λ, z) and a loss C (z) due to mode coupling of the number mode fiber;
The loss component I (λ, z) depending on the structural component and the loss C (z) due to mode coupling, the mode field diameter of the two different types of reference fibers, the loss component depending on the structural component, and the loss C due to mode coupling (Z), the mode field diameter of the first reference fiber is 2w (λ, z 0 ), the loss component depending on the structural component of the first reference fiber is I (λ, z 0 ), and the first reference fiber The loss C (z 0 ) due to mode coupling, the mode field diameter of the second reference fiber is 2w (λ, z 1 ), the loss component depending on the structural component of the second reference fiber is I (λ, z 1 ), the second As the loss C (z 1 ) due to the mode coupling of the reference fiber, the distribution of the mode field diameter at an arbitrary position z in the optical fiber transmission line is expressed by Equation (2).
Figure 0006393563
Means to evaluate according to
An optical fiber evaluation apparatus comprising:
請求項4〜6のいずれか1項に記載された光ファイバの評価装置であって、
スイッチによって受光ポートを切り替え可能なOTDRと、前記OTDRと前記光ファイバ伝送路との間を接続する手段として、モード変換器及びモード合分波器を有し、双方向OTDRにより、前記後方散乱光強度S(λ,z)およびS(λ,z)(単位:dB)を測定し、モード毎の受光ポートより得られたそれぞれのOTDR波形より、前記数モードファイバのモード結合係数を求めることができることを特徴とする、光ファイバの評価装置。
An optical fiber evaluation apparatus according to any one of claims 4 to 6,
As a means for connecting between the OTDR whose light-receiving port can be switched by a switch and the OTDR and the optical fiber transmission line, a mode converter and a mode multiplexer / demultiplexer are provided, and the backscattered light is obtained by bidirectional OTDR. The intensity S 1 (λ, z) and S 2 (λ, z) (unit: dB) are measured, and the mode coupling coefficient of the number mode fiber is obtained from each OTDR waveform obtained from the light receiving port for each mode. An apparatus for evaluating an optical fiber, characterized in that
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