JP6562781B2 - 伝搬遅延差の測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバを伝搬する複数の伝搬モードの光信号間に生じる伝搬遅延差の測定技術に関する。
光通信における伝送容量の拡大のため、モード多重光通信システムが提案されている。ここで、光ファイバにおける伝搬速度は伝搬モードによって異なり、よって、モード多重光通信システムにおいては伝搬モード毎に異なる伝搬遅延が生じる。つまり、伝搬モード間での伝搬遅延差が生じる。
非特許文献１は、この伝搬モード間の伝搬遅延差を測定する方法を開示している。図３は、非特許文献１が開示する伝搬遅延差の測定方法の説明図である。光源２１は、パルス状の光を出力する。励起部２２は、所謂、バットジョイント（Ｂｕｔｔ Ｊｏｉｎｔ）であり、光源２１が出力するパルス光から複数の伝搬モードのパルス光を励起して被測定ファイバ２３に出力する。被測定ファイバ２３を伝搬した各モードのパルス光は光電変換部２４において電気信号に変換され、波形測定部２５に出力される。波形測定部２５は、例えば、オシロスコープであり、入力される電気信号の時間波形を測定・表示する。伝搬モードが異なれば、被測定ファイバ２３を伝搬する時間が異なるため、波形測定部２５は、時間的に異なる複数の極大値を観測し、この極大値間の時間差が伝搬モード間の伝搬遅延差となる。
Ｔ．Ｍｏｒｉ ｅｔ ａｌ．，"Ｆｅｗ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｗｏ ＬＰ ｍｏｄｅｓ ｆｏｒ ｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ＭＩＭＯ ＤＳＰ"，Ｊ．Ｌｉｇｈｔ．Ｔｅｃｈ．，３２（１４），２４６８，２０１４年
非特許文献１の構成においては、伝搬モードの数と同じ数の極大値が観測され、その内の２つの極大値の時間差が、当該２つの極大値に対応する２つの伝搬モードの伝搬遅延差を示しているが、どの極大値がどの伝搬モードに対応するかについては、伝搬モードと、被測定ファイバ３の長さ及び伝搬特性に基づき計算により判定しなければならず、煩雑である。また、２つの伝搬モード間の単位距離当たりの伝搬遅延差が小さいと、被測定ファイバ３の長さをかなり長くしないと、波形測定部２５が観測する当該２つの極大値が重なり、伝搬遅延差を測定することはできない。このため、光源２１が出力するパルス光のパルス幅を極力短くすることも考えられるが、その様な光源２１は高価である。
本発明は、被測定ファイバの長さを長くする必要がなく、かつ、低コストで伝搬モード間の伝搬遅延差を測定できる測定装置を提供するものである。
本発明の一側面によると、伝搬モード間の遅延差の測定装置は、パルス光を生成する光源と、前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光のそれぞれを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、前記複数の光電変換手段それぞれが出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、を備えていることを特徴とする。
被測定ファイバの長さを長くする必要がなく、かつ、低コストで伝搬モード間の伝搬遅延差を測定することができる。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
図１は、本実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図である。光源１は、パルス状の光を出力する。励起部２は、光源１が出力するパルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して被測定ファイバ３に出力する。励起部２は、例えば、所謂、バットジョイント、つまり、光源１と被測定ファイバ３との間に間隙を設けることにより構成することができる。あるいは、モード変換器を使用することもできる。被測定ファイバ３を伝搬した各伝搬モードのパルス光はモード分離部６において、伝搬モード毎に分離される。各伝搬モードのパルス光は、各光電変換部４において電気信号に変換され、波形測定部５に出力される。波形測定部５は、例えば、オシロスコープであり、入力される各電気信号の時間波形をそれぞれ測定して表示する。
本実施形態において、波形測定部５は、伝搬モード毎に信号波形を表示し、よって、どの信号波形がどの伝搬モードに対応しているかは、波形測定部５の入力ポートにより判定でき、繁雑な計算を必要としない。また、波形測定部５は、伝搬モード毎に信号波形を表示するため、伝搬遅延差が小さい様な場合であっても、従来技術の様に２つの極大値が１つの極大値に合成されることはない。つまり、被測定ファイバ３の長さに拘らず伝搬遅延差を測定可能である。
なお、図１の測定装置では、測定したい伝搬モードの数と同じ数の光電変換部４と、測定したい伝搬モードの数以上の入力ポートを有する波形測定部５が必要になる。図２は、測定したい伝搬モードの数に拘らず、１つの光電変換部４と、少なくとも１つの入力ポートを有する波形測定部５とで構成される、本発明の他の実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図である。なお、図１と同じ構成要素については、同様の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
図２の測定装置において、スイッチ部７は、モード分離部６が出力する各伝搬モードのパルス光の１つを選択して光電変換部４に出力する。なお、スイッチ部７が光電変換部４に出力するパルス光の切り替えは手動であって良い。同期信号生成部８は、光源１と波形測定部５に同期信号を出力する。光源１は、同期信号生成部８から同期信号を受信すると、同期信号を受信したタイミングを基準とした所定タイミングにおいてパルス光を出力する。また、波形測定部５は、同期信号生成部８から同期信号を受信すると、同期信号を受信したタイミングを基準とした所定タイミングから測定を開始する。つまり、光源１は、同期信号に基づきパルス光を出力するタイミングを決定し、波形測定部５は、同期信号に基づき測定の開始タイミングを決定する。
スイッチ部７の設定を手動で行った後、同期信号生成部８に同期信号を出力させることで１つの伝搬モードについての時間波形を得ることができる。これを、スイッチ部７を切り替えて各伝搬モードについて測定することで、各伝搬モードの時間波形を得ることができる。光源１及び波形測定部５は、それぞれ、同期信号に基づいてパルス光の出力及び波形の測定を開始するので、各伝搬モードの時間波形の極大値の差は、伝搬遅延差を表している。なお、図２のスイッチ部７が出力する伝搬モードの切り替えは手動であるとしたが、同期信号生成部８が出力する同期信号に応じて自動的に順に切り替えてゆく構成であっても良い。この場合、スイッチ部７は、同期信号を受信すると、１つの時間波形の測定が終了する所定期間だけ待機し、同期信号の受信後当該所定期間が経過すると、次の伝搬モードを選択する様にスイッチの設定を変更する。なお、本実施形態において、スイッチ部７は１つの伝搬モードを選択するものとしたが、波形測定部５のポート数が２つ以上ある場合には、２つ以上の伝搬モードを選択して出力する構成であっても良い。
１：光源、２：励起部、６：モード分離部、４：光電変換部、５：波形測定部
Claims (5)
- パルス光を生成する光源と、
前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、
前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、
前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光のそれぞれを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段それぞれが出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、
を備えていることを特徴とする伝搬モード間の遅延差の測定装置。 - 前記測定手段は、前記複数の光電変換手段のうちの２つの光電変換手段が出力する２つの前記電気信号の極大値の時間差を測定し、当該時間差を当該２つの光電変換手段が出力する２つの前記電気信号の元となった２つの伝搬モード間の遅延差とすることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
- パルス光を生成する光源と、
前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、
前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、
前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光の少なくとも１つを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した伝搬モードのパルス光を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段が出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、
同期信号を生成する生成手段と、
を備えており、
前記光源がパルス光を生成するタイミングと、前記測定手段が波形の測定を開始するタイミングは、前記同期信号により決定されることを特徴とする伝搬モード間の遅延差の測定装置。 - 前記測定手段は、前記選択手段が第１伝搬モードを選択したときに測定した電気信号の波形が極大となるタイミングと、前記選択手段が第２伝搬モードを選択したときに測定した電気信号の波形が極大となるタイミングとの時間差を、前記第１伝搬モードと前記第２伝搬モードとの遅延差とすることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
- 前記選択手段は、前記同期信号を受信した後、所定期間が経過すると選択する伝搬モードを変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の測定装置。
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