JP7270913B2 - Method and apparatus for evaluating mode group delay characteristics of optical fiber - Google Patents

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本開示は、光ファイバのモード群遅延特性を評価するための方法及び装置に関する。 The present disclosure relates to methods and apparatus for evaluating modal group delay characteristics of optical fibers.

多種多様なインターネットサービスの普及により、光ファイバ1本を流れるトラフィック量が年々急速に増加している。一方、光ファイバで伝搬可能な伝送容量は有限であり、現在広く使われている単一モードファイバ(SMF:Single-Mode Fiber)では将来のトラフィック増大に対応できなくなることが予測されている。この状況を打破するために、空間多重伝送システムが注目されており、複数のモードが伝搬できる光ファイバ(以下、数モードファイバと称する)を用いたモード多重伝送システムが検討されている。 Due to the spread of various Internet services, the amount of traffic flowing through a single optical fiber is rapidly increasing year by year. On the other hand, the transmission capacity that can be propagated through optical fibers is finite, and it is predicted that single-mode fibers (SMF), which are widely used today, will not be able to cope with future increases in traffic. In order to overcome this situation, spatial multiplexing transmission systems are attracting attention, and mode multiplexing transmission systems using optical fibers capable of propagating a plurality of modes (hereinafter referred to as few-mode fibers) are being studied.

数モードファイバを用いたモード多重伝送システムでは、モード群遅延特性が重要な特性の一つとなる。その理由として、モード間の群遅延差(DMD:Differential Mode Delay)が大きいほど、伝送信号復元に必要なデジタル信号処理の計算量が増大することが挙げられる。他の理由として、DMDが小さいほど、モード間の四光波混合(FWM:Four Wave Mixing)発生効率が高くなることが挙げられる。したがって、モード多重伝送システムを設計するためには、数モードファイバ全長に亘る群遅延特性及び局所的な群遅延特性を把握することが必要となる。 In a mode multiplex transmission system using few-mode fibers, the mode group delay characteristic is one of the important characteristics. The reason for this is that the greater the group delay difference (DMD: Differential Mode Delay) between modes, the greater the amount of calculation required for digital signal processing to restore the transmission signal. Another reason is that the smaller the DMD, the higher the generation efficiency of Four Wave Mixing (FWM) between modes. Therefore, in order to design a mode-multiplexed transmission system, it is necessary to grasp the group delay characteristics over the entire length of a few-mode fiber and the local group delay characteristics.

N. Shibata, M. Ohashi, R. Maruyama, and N. Kuwaki, “Measurement of differential group delay and chromatic dispersion for LP01 and LP11 modes of few-mode fibers with depressed claddings,” Opt. Review, vol. 22, no. 1, pp. 65-70, 2015.N. Shibata, M.; Ohashi, R. Maruyama, andN. Kuwaki, "Measurement of differential group delay and chromatic dispersion for LP01 and LP11 modes of few-mode fibers with depressed claddings," Opt. Review, vol. 22, no. 1, pp. 65-70, 2015. S. Ohno, D. Iida, K. Toge, and T. Manabe, ”High-resolution measurement of differential mode delay of few-mode fiber using phase reference technique for swept-frequency interferometry,” Opt. Fiber Technol., vol. 40, pp. 56-61, 2018.S. Ohno, D. Iida, K. Toge, and T. Manabe, "High-resolution measurement of differential mode delay of few-mode fiber using phase reference technique for swept-frequency interferometry," O pt. Fiber Technol. , vol. 40, pp. 56-61, 2018. M. Ohashi et al., “Longitudinal fiber parameter measurements of two-mode fiber links by using OTDR,” ECOC2014, Th.1.4.5, 2014.M. Ohashi et al. , "Longitudinal fiber parameter measurements of two-mode fiber links by using OTDR," ECOC2014, Th. 1.4.5, 2014. A. Nakamura et al., “Effective mode field diameter for LP11 mode and its measurement technique,” Photon. Technol. Lett., vol. 28, no. 22, pp. 2553-2556, 2016.A. Nakamura et al. , "Effective mode field diameter for LP11 mode and its measurement technique," Photon. Technol. Lett. , vol. 28, no. 22, pp. 2553-2556, 2016. B. Brixner, “Refractive-Index Interpolation for Fused Silica,” J. Opt. Soc. Am., vol. 57, no. 5, pp. 674-676, 1967.B. Brixner, "Refractive-Index Interpolation for Fused Silica,"J. Opt. Soc. Am. , vol. 57, no. 5, pp. 674-676, 1967. I. H. Malitson, “Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica,” J. Opt. Soc. Am., vol. 55, no. 10, pp. 1205-1209, 1965.I. H. Malitson, "Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica," J. Am. Opt. Soc. Am. , vol. 55, no. 10, pp. 1205-1209, 1965. S. Kobayashi, N. Shibata, S. Shibata, and T. Izawa, ”Characteristics of Optical Fibers in Infrared Wavelength Region,” REVIEW OF THE ELECTRICAL COMMUNICATION LABORATORIES, vol. 26, pp. 453-467, 1978.S. Kobayashi, N.; Shibata, S.; Shibata, and T. Izawa, ``Characteristics of Optical Fibers in Infrared Wavelength Region,'' REVIEW OF THE ELECTRICAL COMMUNICATION LABORATORIES, vol. 26, pp. 453-467, 1978. D. Krumbholz, E. Brinkmeyer, and E.-G. Neumann, “Core/cladding power distribution, propagation constant, and group delay: Simple relation for power-law graded-index fibers,” J. Opt. Soc. Am., vol. 70, no. 2, pp. 179-183, 1980.D. Krumbholz, E.; Brinkmeyer, andE. -G. Neumann, "Core/cladding power distribution, propagation constant, and group delay: Simple relation for power-law graded-index fibers," J. Am. Opt. Soc. Am. , vol. 70, no. 2, pp. 179-183, 1980. D.Gloge,“Weakly Guiding Fibers,” Appl. Opt. vol.10, no.10, pp.2252-2258, 1971.D. Gloge, "Weakly Guiding Fibers," Appl. Opt. vol. 10, no. 10, pp. 2252-2258, 1971. J.D.Love and C.D.Hussey, “Variational approximations for higher-order modes of weakly-guiding fibres,” Optical and Quantum Electronics, vol.16, pp.41-48, 1984.J. D. Love and C.I. D. Hussey, "Variational approximations for higher-order modes of weakly-guiding fibers," Optical and Quantum Electronics, vol. 16, pp. 41-48, 1984.

例えば、非特許文献1及び非特許文献2では、数モードファイバにおける群遅延特性の平均値や分布特性を直接評価する方法が開示されている。一方、SMFを用いた伝送システムを設計する際には、通常ファイバパラメータを用いて行う。したがって、従来のSMFを用いた伝送システムと同様の手法で数モードファイバを用いたモード多重伝送システムを設計するためには、ファイバパラメータからモード群遅延特性を評価する手法が必要となる。 For example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose a method of directly evaluating the average value and distribution characteristics of group delay characteristics in a few-mode fiber. On the other hand, when designing a transmission system using SMF, usually fiber parameters are used. Therefore, in order to design a mode-multiplexed transmission system using a few-mode fiber in the same manner as a transmission system using a conventional SMF, a technique for evaluating mode group delay characteristics from fiber parameters is required.

本開示は上記事情に着目してなされたもので、群遅延特性よりも簡単な方法で得られるファイバパラメータを用いて数モードファイバのモード群遅延特性を評価するためのモード群遅延特性評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made focusing on the above circumstances, and a mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of a few mode fiber using fiber parameters obtained by a simpler method than the group delay characteristic, and It aims at providing an evaluation apparatus.

上記目的を達成するために、本発明に係るモード群遅延特性評価方法及び評価装置は、モード群遅延特性を直接測定する装置よりも安価な装置構成で測定可能な比屈折率差やMFD(Mode Field Diameter)等のファイバパラメータから、モード群遅延特性を評価することとした。 In order to achieve the above object, the mode group delay characteristic evaluation method and evaluation apparatus according to the present invention provide a relative refractive index difference and an MFD (Mode The modal group delay characteristics were evaluated from fiber parameters such as Field Diameter.

具体的には、本開示に係るモード群遅延特性評価方法は、
光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価方法であって、
光ファイバのコアとクラッドの屈折率差が小さい場合に、光ファイバのモード群遅延特性の近似解がコアの群屈折率、クラッドの群屈折率、正規化周波数及び正規化伝搬定数を用いて導出できることに基づいて、被試験光ファイバにおける伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手順を有することを特徴とする。
Specifically, the mode group delay characteristic evaluation method according to the present disclosure includes:
A mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
Approximate solution of modal group delay characteristic of optical fiber is derived using group refractive index of core, group refractive index of cladding, normalized frequency and normalized propagation constant when the refractive index difference between core and cladding of optical fiber is small. It is characterized by having a mode group delay calculation procedure for calculating the mode group delay characteristic of the propagation mode in the optical fiber under test based on the fact that it is possible.

具体的には、本開示に係るモード群遅延特性評価装置は、
光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価装置であって、
光ファイバのコアとクラッドの屈折率差が小さい場合に、光ファイバのモード群遅延特性の近似解がコアの群屈折率、クラッドの群屈折率、正規化周波数及び正規化伝搬定数を用いて導出できることに基づいて、被試験光ファイバにおける伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手段を備えることを特徴とする。
Specifically, the mode group delay characteristic evaluation device according to the present disclosure is
A mode group delay characteristic evaluation device for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
Approximate solution of modal group delay characteristic of optical fiber is derived using group refractive index of core, group refractive index of cladding, normalized frequency and normalized propagation constant when the refractive index difference between core and cladding of optical fiber is small. It is characterized by comprising mode group delay calculating means for calculating the mode group delay characteristic of the propagation mode in the optical fiber under test based on the fact that it is possible.

本開示では、数モードファイバのモード群遅延特性に関して、直接測定する手法に比べて安価な装置構成で評価するためのモード群遅延特性評価方法及び評価装置を提供することができる。 In the present disclosure, it is possible to provide a mode group delay characteristic evaluation method and an evaluation apparatus for evaluating the mode group delay characteristic of a few-mode fiber with an inexpensive device configuration compared to a method of direct measurement.

第1の実施形態のモード群遅延特性評価装置を説明する図である。It is a figure explaining the mode group delay characteristic evaluation apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施形態のモード群遅延特性評価装置を説明する図である。It is a figure explaining the mode group delay characteristic evaluation apparatus of 2nd Embodiment.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art. In addition, in this specification and the drawings, constituent elements having the same reference numerals are the same as each other.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態のモード群遅延特性評価装置を説明する図である。本モード群遅延特性評価装置は、光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価装置であって、
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手段11と、
前記モードフィールド半径と高次のガウシアン関数を用いて前記伝搬モードの近似的な電界分布を取得する電界分布近似手段12と、
前記ファイバパラメータ取得手段で取得した前記モードフィールド半径、前記比屈折率差、前記コア屈折率、前記クラッド屈折率、前記コア群屈折率、前記クラッド群屈折率、前記コア半径と、前記電界分布近似手段で取得した前記電界分布を用い、前記被試験光ファイバにおける前記伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手段13と、
を備えることを特徴とする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the mode group delay characteristic evaluation apparatus of this embodiment. This mode group delay characteristic evaluation apparatus is a mode group delay characteristic evaluation apparatus for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
fiber parameter acquisition means 11 for acquiring the mode field radius, relative refractive index difference, core refractive index, cladding refractive index, core group refractive index, cladding group refractive index, and core radius of a desired propagation mode in the optical fiber under test;
electric field distribution approximating means 12 for obtaining an approximate electric field distribution of the propagation mode using the mode field radius and a higher-order Gaussian function;
The mode field radius, the relative refractive index difference, the core refractive index, the clad refractive index, the core group refractive index, the clad group refractive index, the core radius, and the electric field distribution approximation acquired by the fiber parameter acquisition means mode group delay calculation means 13 for calculating the mode group delay characteristic of the propagation mode in the optical fiber under test using the electric field distribution obtained by the means;
characterized by comprising

ここで、ファイバパラメータ取得手段11は、取得した所望の伝搬モードのモード次数とモードフィールド半径の情報a1と、取得した比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径の情報a2を出力する。電界分布近似手段12は、モード次数とモードフィールド半径の情報a1を受信し、それらと高次のガウシアン関数を用いて伝搬モードの近似的な電界分布を算出し、電界分布の情報a3を出力する。モード群遅延算出手段13は、情報a2及び情報a3を受信し、それらの情報とモード群遅延の評価式を用いてモード群遅延を算出し、モード群遅延の情報a4を出力する。電界分布近似手段12が情報a1を出力し、モード群遅延算出手段13がさらに情報a1を受信してもよい。 Here, the fiber parameter acquisition means 11 acquires information a1 on the mode order and mode field radius of the desired propagation mode, and the acquired relative refractive index difference, core refractive index, clad refractive index, core group refractive index, clad group Information a2 on the refractive index and core radius is output. The electric field distribution approximating means 12 receives the information a1 of the mode order and the mode field radius, calculates an approximate electric field distribution of the propagation mode using them and a higher-order Gaussian function, and outputs electric field distribution information a3. . The mode group delay calculating means 13 receives the information a2 and the information a3, calculates the mode group delay using the information and the mode group delay evaluation formula, and outputs the mode group delay information a4. The electric field distribution approximating means 12 may output the information a1, and the mode group delay calculating means 13 may further receive the information a1.

本モード群遅延特性評価方法は、光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価方法であって、
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手順と、
前記モードフィールド半径と高次のガウシアン関数を用いて前記伝搬モードの近似的な電界分布を取得する電界分布近似手順と、
前記ファイバパラメータ取得手順で取得した前記モードフィールド半径、前記比屈折率差、前記コア屈折率、前記クラッド屈折率、前記コア群屈折率、前記クラッド群屈折率、前記コア半径と、前記電界分布近似手順で取得した前記電界分布を用い、前記被試験光ファイバにおける前記伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手順と、
を行うことを特徴とする。
This mode group delay characteristic evaluation method is a mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
a fiber parameter acquisition procedure for acquiring the mode field radius, relative refractive index difference, core refractive index, cladding refractive index, core group refractive index, cladding group refractive index, and core radius of the desired propagation mode in the optical fiber under test;
an electric field distribution approximation procedure for obtaining an approximate electric field distribution of the propagating mode using the mode field radius and a higher-order Gaussian function;
The mode field radius, the relative refractive index difference, the core refractive index, the clad refractive index, the core group refractive index, the clad group refractive index, the core radius, and the electric field distribution approximation obtained in the fiber parameter acquisition procedure a mode group delay calculation procedure for calculating a mode group delay characteristic of the propagation mode in the optical fiber under test using the electric field distribution obtained in the procedure;
characterized by performing

まず、ファイバパラメータ取得手段11は、被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得する。 First, the fiber parameter acquisition means 11 acquires the mode field radius, the relative refractive index difference, the core refractive index, the clad refractive index, the core group refractive index, the clad group refractive index, and the core radius of the desired propagation mode in the optical fiber under test. do.

モードフィールド半径の取得を実現する手段として、例えば、NFP(Refractive Near Field Pattern)法、FFP(Far Field Pattern)法、VA(Vertical Aligned)法のように、被試験光ファイバから出射される光の光強度分布からモードフィールド半径を取得する方法を用いることができる。 As means for obtaining the mode field radius, for example, NFP (Refractive Near Field Pattern) method, FFP (Far Field Pattern) method, VA (Vertical Aligned) method, etc. A method of obtaining the mode field radius from the light intensity distribution can be used.

また、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率の取得を実現する手段として、RNFP法のように光ファイバの屈折率分布を取得する方法を用いることができる。これにより、半径方向の座標rの比屈折率差Δ(r)、光ファイバ中心の比屈折率差Δを取得することができる。 Moreover, as means for obtaining the relative refractive index difference, core refractive index, and clad refractive index, a method for obtaining the refractive index profile of an optical fiber, such as the RNFP method, can be used. Thereby, the relative refractive index difference Δ(r) at the coordinate r in the radial direction and the relative refractive index difference Δ0 at the center of the optical fiber can be obtained.

また、モードフィールド半径及び比屈折率差の取得を実現する手段として、例えば、非特許文献3及び非特許文献4にある光時間領域反射測定法を用いることができる。このような手法を用いることにより、被試験光ファイバの長手方向(z方向)に対するモードフィールド半径の分布w(z)及び比屈折率差の分布Δ(z)を取得することができる。また、さらに、比屈折率差Δ(z)とカットオフ波長より、光ファイバがステップ型の場合には、コア半径a(z)は次式で求められる。

Figure 0007270913000001
これらの値を用いることにより、被試験光ファイバ長手方向のモード群遅延特性を取得することも可能となる。 Also, as means for obtaining the mode field radius and the relative refractive index difference, for example, the optical time domain reflectometry method described in Non-Patent Documents 3 and 4 can be used. By using such a method, it is possible to acquire the mode field radius distribution w(z) and the relative refractive index difference distribution Δ(z) in the longitudinal direction (z direction) of the optical fiber under test. Furthermore, if the optical fiber is of a step type, the core radius a(z) can be obtained from the relative refractive index difference Δ(z) and the cutoff wavelength by the following equation.
Figure 0007270913000001
By using these values, it is also possible to acquire the mode group delay characteristics in the longitudinal direction of the optical fiber under test.

[屈折率、群屈折率算出手順詳細]
次に、群屈折率の算出方法について説明する。
光ファイバにおけるコア及びクラッドの群屈折率N(λ)及びN(λ)は以下の式で表される。

Figure 0007270913000002
ここで、n(λ)は波長λでのコアの屈折率、n(λ)は波長λでのクラッドの屈折率である。 [Refractive index, group refractive index calculation procedure details]
Next, a method for calculating the group refractive index will be described.
The group refractive indices N 1 (λ) and N 2 (λ) of the core and clad in the optical fiber are expressed by the following equations.
Figure 0007270913000002
where n 1 (λ) is the refractive index of the core at wavelength λ and n 2 (λ) is the refractive index of the cladding at wavelength λ.

群屈折率の値を求めるためには、屈折率の波長依存性が必要である。この屈折率の波長依存性は、次式(3)に示すようなセルマイヤの関係式を使うことにより得られる。

Figure 0007270913000003
In order to obtain the value of the group refractive index, the wavelength dependence of the refractive index is necessary. The wavelength dependence of the refractive index can be obtained by using Sellmeier's relational expression as shown in the following equation (3).
Figure 0007270913000003

式(3)は、Aiが紫外及び赤外吸収波長に、Biが振動子強度に対応しており、屈折率の波長依存性を表す物理的内容を示す式であり、材料分散の大きな波長を含め広い波長領域でよく測定値とあうことが知られている。また、非特許文献5及び非特許文献6に示されているように、kの値は、3項まで用いると十分な度得られることがわかっている。また、光ファイバに使用されるガラスのセルマイヤの係数AiおよびBiは非特許文献7に示されている。 Formula (3) is a formula showing the physical content of the wavelength dependence of the refractive index, where Ai corresponds to the ultraviolet and infrared absorption wavelengths, and Bi corresponds to the oscillator strength. It is known that the measured values match well in a wide wavelength range including Also, as shown in Non-Patent Document 5 and Non-Patent Document 6, it is known that the value of k can be sufficiently obtained by using up to three terms. The Sellmeier coefficients Ai and Bi of glasses used in optical fibers are shown in Non-Patent Document 7.

したがって、コア及びクラッドの群屈折率は、式(3)を式(2)に代入することにより求まる。すなわち、上述した比屈折率差Δを測定する方法を用いて光ファイバの比屈折率差Δを求め、Δに対応する式(3)の係数Ai及びBiを、光ファイバを構成している材料値から求めることにより、光ファイバのコア及びクラッドの群屈折率を導出することができる。 Therefore, the group refractive indices of the core and cladding are obtained by substituting equation (3) into equation (2). That is, the relative refractive index difference Δ of the optical fiber is obtained using the above-described method of measuring the relative refractive index difference Δ, and the coefficients Ai and Bi of the equation (3) corresponding to Δ are calculated from the materials constituting the optical fiber. By determining from the values, the group refractive index of the core and clad of the optical fiber can be derived.

[モード群遅延特性算出手順詳細]
次に、モード群遅延特性を算出する演算処理について説明する。
光ファイバにおける波動方程式は次式で記述できる。

Figure 0007270913000004
lmは周方向のモード次数がlでありかつ径方向のモード次数がmのときの電界分布、r及びθは光ファイバの中心を原点とする極座標、n(r)は光ファイバの中心から距離rでの屈折率、kは真空中の波数、βlmはLPlmモードの伝搬定数である。 [Details of modal group delay characteristic calculation procedure]
Next, the arithmetic processing for calculating the mode group delay characteristics will be described.
The wave equation in optical fiber can be described by the following equation.
Figure 0007270913000004
Elm is the electric field distribution when the mode order in the circumferential direction is l and the mode order in the radial direction is m, r and θ are polar coordinates with the origin at the center of the optical fiber, and n(r) is from the center of the optical fiber. is the refractive index at distance r, k is the wave number in vacuum, and β lm is the propagation constant of the LP lm mode.

ここで、式(4)の波動方程式の解を次式のように仮定すると

Figure 0007270913000005
Here, assuming that the solution of the wave equation of equation (4) is as follows:
Figure 0007270913000005

式(5)を式(4)に代入すると以下の式が得られる。

Figure 0007270913000006
Substituting equation (5) into equation (4) yields the following equation.
Figure 0007270913000006

光ファイバの屈折率分布を次式のようにする。

Figure 0007270913000007
ここで、aはコア半径を表し、n及びnはそれぞれコア及びクラッドの屈折率を表す。 Let the refractive index distribution of the optical fiber be as follows.
Figure 0007270913000007
where a represents the core radius and n1 and n2 represent the refractive indices of the core and cladding, respectively.

光ファイバにおけるLPlmモードの正規化伝搬定数blmは、次式で与えられる。

Figure 0007270913000008
The normalized propagation constant b lm of the LP lm mode in an optical fiber is given by
Figure 0007270913000008

ここで、vは正規化周波数を表し、次式で定義されている。

Figure 0007270913000009
kは波数を、Δは比屈折率差を表し次式で定義されている。
Figure 0007270913000010
Figure 0007270913000011
where v represents the normalized frequency and is defined by the following equation.
Figure 0007270913000009
k represents the wave number, and Δ represents the relative refractive index difference, which are defined by the following equation.
Figure 0007270913000010
Figure 0007270913000011

式(2)にElmをかけて、光ファイバの断面積Aで積分する。

Figure 0007270913000012
Multiply equation (2) by Elm and integrate over the cross-sectional area A of the optical fiber.
Figure 0007270913000012

式(12)は次式のように整理できる。

Figure 0007270913000013
Equation (12) can be rearranged as follows.
Figure 0007270913000013

したがって、正規化伝搬定数blmは次式のように表現できる。

Figure 0007270913000014
Therefore, the normalized propagation constant b lm can be expressed as follows.
Figure 0007270913000014

導波路分散は、正規化周波数v及び正規化伝搬定数blmを用いて次式のように表せる(例えば、非特許文献8を参照。)

Figure 0007270913000015
Waveguide dispersion can be expressed by the following equation using normalized frequency v and normalized propagation constant blm (see, for example, Non-Patent Document 8).
Figure 0007270913000015

したがって、d(vblm)/dvは次式で求まる。

Figure 0007270913000016
Therefore, d(vb lm )/dv is obtained by the following equation.
Figure 0007270913000016

一方、LPlmモードの群遅延τlmは次式で記述できる。

Figure 0007270913000017
ここで、cは光速を表し、βlmはLPlmモードの伝搬定数を表す。 On the other hand, the group delay τ lm of the LP lm mode can be written as follows.
Figure 0007270913000017
where c represents the speed of light and β lm represents the propagation constant of the LP lm mode.

また、正規化伝搬定数blmは式(8)で定義されているが、実用上興味のある光ファイバのコアとクラッドの屈折率差は1%以下であることが多いため、コアとクラッドの屈折率差が小さいというweakly guiding近似(例えば、非特許文献9参照。)を用いると伝搬定数βlmは次式のように記述できる。

Figure 0007270913000018
In addition, the normalized propagation constant blm is defined by equation (8). Using the weakly guiding approximation that the refractive index difference is small (see, for example, Non-Patent Document 9), the propagation constant β lm can be described as follows.
Figure 0007270913000018

式(18)を波数kで微分すると

Figure 0007270913000019
Differentiating equation (18) with respect to wavenumber k gives
Figure 0007270913000019

また、ここで次式の近似を用いる。

Figure 0007270913000020
Also, the following approximation is used here.
Figure 0007270913000020

したがって、式(19)は次式のように近似できる。

Figure 0007270913000021
Therefore, equation (19) can be approximated as follows.
Figure 0007270913000021

したがって、群遅延τlmは、次式のように近似できる。

Figure 0007270913000022
Therefore, the group delay τ lm can be approximated as follows.
Figure 0007270913000022

次に、上記で計算したd(vblm)/dvを式(22)に代入すると、LPlmモードの群遅延τlmは次式のように記述できる。

Figure 0007270913000023
ただし、βlmはLPlmモードの伝搬定数、kは真空中の波数、cは光速、Δ(r)は半径方向の座標rの比屈折率差、Δは光ファイバ中心の比屈折率差、vは正規化周波数、Aは光ファイバ断面積を表す。 Then, substituting d(vb lm )/dv calculated above into equation (22), the group delay τ lm of the LP lm mode can be written as:
Figure 0007270913000023
where β lm is the propagation constant of the LP lm mode, k is the wave number in vacuum, c is the speed of light, Δ(r) is the relative refractive index difference of the radial coordinate r, and Δ 0 is the relative refractive index difference at the center of the optical fiber. , v is the normalized frequency, and A is the optical fiber cross-sectional area.

したがって、上記式(23)に、比屈折率差Δ(r)及びΔ、コア群屈折率N、クラッド群屈折率N、コア半径aを代入し、さらに電界分布Elmを代入すると、LPlmモードの群遅延τlmを得ることができる。 Therefore, by substituting the relative refractive index differences Δ(r) and Δ 0 , the core group refractive index N 1 , the cladding group refractive index N 2 , the core radius a, and the electric field distribution E lm into the above equation (23), , LP lm mode group delay τ lm can be obtained.

ここで、電界分布近似手順において、電界分布近似手段12は、高次のガウス関数を用いて電界分布Elmを導出することができる(例えば、非特許文献10参照。)。

Figure 0007270913000024
r及びθは光ファイバの中心を原点とする極座標、wlmはLPlmモードのモードフィールド半径、L m-1(x)はラゲールの倍多項式である。 Here, in the electric field distribution approximation procedure, the electric field distribution approximating means 12 can derive the electric field distribution Elm using a higher-order Gaussian function (see, for example, Non-Patent Document 10).
Figure 0007270913000024
r and θ are polar coordinates with the origin at the center of the optical fiber, w lm is the mode field radius of the LP lm mode, and L lm −1 (x) is the Laguerre double polynomial.

したがって、モード群遅延算出手順において、モード群遅延算出手段は、ファイバパラメータ取得手順で取得したモードフィールド半径wlm、比屈折率差Δ(r)及びΔ、コア屈折率n、クラッド屈折率n、コア群屈折率N、クラッド群屈折率N、コア半径aと、電界分布近似手順で取得した電界分布Elmを用い、被試験光ファイバにおける伝搬モードLPlmのモード群遅延特性を算出することができる。また、各モードの群遅延特性の差から、DMDを算出することができる。 Therefore, in the mode group delay calculation procedure, the mode group delay calculation means uses the mode field radius w lm obtained in the fiber parameter acquisition procedure, the relative refractive index differences Δ(r) and Δ 0 , the core refractive index n 1 , the cladding refractive index Using n 2 , core group refractive index N 1 , cladding group refractive index N 2 , core radius a, and electric field distribution E lm obtained by the electric field distribution approximation procedure, modal group delay characteristics of propagation mode LP lm in the optical fiber under test can be calculated. Also, the DMD can be calculated from the difference in group delay characteristics of each mode.

なお、式(15)の導出過程は以下のとおりである。
非特許文献8における式(1)および式(4)から以下の式が得られる。

Figure 0007270913000025
ここで、Szは時間平均ポインティングベクトルの軸成分である。
Figure 0007270913000026
として、式(25)を以下のように書き換える。
Figure 0007270913000027
The process of deriving Equation (15) is as follows.
The following equations are obtained from equations (1) and (4) in Non-Patent Document 8.
Figure 0007270913000025
where Sz is the axis component of the time-averaged Poynting vector.
Figure 0007270913000026
, the equation (25) is rewritten as follows.
Figure 0007270913000027

式(27)の左辺について考える。

Figure 0007270913000028
Consider the left side of equation (27).
Figure 0007270913000028

式(28)を式(27)に代入して整理すると、目的の式(15)が得られる。 By substituting equation (28) into equation (27) and arranging, the desired equation (15) is obtained.

(第2の実施形態)
図2は、本実施形態のモード群遅延特性評価装置を説明する図である。本実施形態のモード群遅延特性評価装置は、ファイバパラメータ取得手段11と、モード群遅延算出手段13と、を備える。式(23)及び式(24)を連立させることにより、モード群遅延の解析解を求めることができる。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a diagram for explaining the mode group delay characteristic evaluation device of this embodiment. The mode group delay characteristic evaluation apparatus of this embodiment includes fiber parameter acquisition means 11 and mode group delay calculation means 13 . By combining equations (23) and (24), an analytical solution for the modal group delay can be obtained.

例えば、被試験光ファイバの屈折率分布がステップ型の場合、Δ(r)=0である。このため、式(23)における光ファイバ断面積での積分の項は次式で表すことができる。

Figure 0007270913000029
For example, if the optical fiber under test has a stepped refractive index profile, Δ(r)=0. Therefore, the integral term in the optical fiber cross-sectional area in Equation (23) can be expressed by the following equation.
Figure 0007270913000029

LP01モードの場合、式(24)より、電界分布E01は次式で表される。

Figure 0007270913000030
In the case of the LP 01 mode, the electric field distribution E 01 is expressed by the following equation from equation (24).
Figure 0007270913000030

LP11モードの場合、式(24)より、電界分布E11は次式で表される。

Figure 0007270913000031
For the LP 11 mode, from equation (24), the electric field distribution E 11 is expressed by the following equation.
Figure 0007270913000031

したがって、式(23)示すLP01モードの群遅延τ01は、以下の式で表すことができる。LP11モードの群遅延τ11も同様である。

Figure 0007270913000032
Figure 0007270913000033
Therefore, the group delay τ 01 of the LP 01 mode shown in Equation (23) can be expressed by the following equation. The same is true for the group delay τ 11 of the LP 11 mode.
Figure 0007270913000032
Figure 0007270913000033

上記式(32)及び(33)に、比屈折率差、群屈折率、コア半径、モードフィールド半径を代入することにより、屈折率分布がステップ型の被試験光ファイバのLP01モード及びLP11モードの群遅延特性を得ることができる。また、各モードの群遅延特性の差から、DMDを算出することができる。 By substituting the relative refractive index difference, the group index, the core radius, and the mode field radius into the above equations (32) and (33), the LP 01 mode and the LP 11 mode of the optical fiber under test having a stepped refractive index profile can be obtained. The mode group delay characteristics can be obtained. Also, the DMD can be calculated from the difference in group delay characteristics of each mode.

このように、本実施形態では、ファイバパラメータ取得手段11が、比屈折率差、群屈折率、コア半径、モードフィールド半径を取得する。そして、モード群遅延算出手段13は、式(23)及び式(24)を連立させることにより得られたモード群遅延の解析解を用いて、LPlmモードの群遅延τlmを求める。本実施形態では、LP01モード及びLP11モードの例を示したが、本開示は任意のl及びmの値に適用することができる。 Thus, in this embodiment, the fiber parameter acquisition means 11 acquires the relative refractive index difference, group refractive index, core radius, and mode field radius. Then, the modal group delay calculator 13 obtains the group delay τ lm of the LP lm mode using the analytical solution of the modal group delay obtained by combining equations (23) and (24). Although examples of LP 01 and LP 11 modes are shown in this embodiment, the present disclosure can be applied to any values of l and m.

なお、式(32)の導出過程は以下のとおりである。
LP01モードの場合、式(29)は以下のように書ける。

Figure 0007270913000034
The process of deriving equation (32) is as follows.
For the LP 01 mode, equation (29) can be written as
Figure 0007270913000034

式(34)の第一項に式(30)を代入すると、

Figure 0007270913000035
Substituting equation (30) into the first term of equation (34) yields
Figure 0007270913000035

式(34)の第二項に式(30)を代入すると、

Figure 0007270913000036
Substituting equation (30) into the second term of equation (34) yields
Figure 0007270913000036

式(35)及び式(36)を式(34)に代入したものを、式(23)に適用すると、式(32)を導出することができる。 By substituting equations (35) and (36) into equation (34) and applying it to equation (23), equation (32) can be derived.

また、式(33)の導出過程は以下のとおりである。
LP11モードの場合、式(29)は以下のように書ける。

Figure 0007270913000037
Also, the process of deriving Equation (33) is as follows.
For the LP 11 mode, equation (29) can be written as
Figure 0007270913000037

周方向の関数がcosθでもsinθでも最終的な結果は同じであるため、cosθの場合を例に計算を進める。

Figure 0007270913000038
Figure 0007270913000039
となるように正規化する。
Figure 0007270913000040
Since the final result is the same whether the function in the circumferential direction is cos θ or sin θ, the calculation proceeds with the case of cos θ as an example.
Figure 0007270913000038
Figure 0007270913000039
Normalize so that
Figure 0007270913000040

式(39)の第一項に式(40)を代入すると、

Figure 0007270913000041
Substituting equation (40) into the first term of equation (39) yields
Figure 0007270913000041

式(39)の第二項に式(40)を代入すると、

Figure 0007270913000042
Substituting equation (40) into the second term of equation (39) yields
Figure 0007270913000042

式(37)の第三項に式(40)を代入すると、

Figure 0007270913000043
Substituting equation (40) into the third term of equation (37) yields
Figure 0007270913000043

式(41)、式(42)及び式(43)を式(37)に代入したものを、式(23)に適用すると、式(33)を導出することができる。

Figure 0007270913000044
By substituting equations (41), (42) and (43) into equation (37) and applying it to equation (23), equation (33) can be derived.
Figure 0007270913000044

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, constituent elements across different embodiments may be combined as appropriate.

本開示は情報通信産業に適用することができる。 The present disclosure can be applied to the information and communications industry.

11:ファイバパラメータ取得手段
12:電界分布近似手段
13:モード群遅延算出手段
11: Fiber parameter acquisition means 12: Electric field distribution approximation means 13: Mode group delay calculation means

Claims (8)

光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価方法であって、
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手順と、
前記モードフィールド半径と高次のガウシアン関数を用いて前記伝搬モードの近似的な電界分布を取得する電界分布近似手順と、
前記ファイバパラメータ取得手順で取得した前記モードフィールド半径、前記比屈折率差、前記コア屈折率、前記クラッド屈折率、前記コア群屈折率、前記クラッド群屈折率、前記コア半径と、前記電界分布近似手順で取得した前記電界分布を用い、前記被試験光ファイバにおける前記伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手順と、
を備えることを特徴とするモード群遅延特性評価方法。
A mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
a fiber parameter acquisition procedure for acquiring the mode field radius, relative refractive index difference, core refractive index, cladding refractive index, core group refractive index, cladding group refractive index, and core radius of the desired propagation mode in the optical fiber under test;
an electric field distribution approximation procedure for obtaining an approximate electric field distribution of the propagating mode using the mode field radius and a higher-order Gaussian function;
The mode field radius, the relative refractive index difference, the core refractive index, the clad refractive index, the core group refractive index, the clad group refractive index, the core radius, and the electric field distribution approximation obtained in the fiber parameter acquisition procedure a mode group delay calculation procedure for calculating a mode group delay characteristic of the propagation mode in the optical fiber under test using the electric field distribution obtained in the procedure ;
A method for evaluating mode group delay characteristics, comprising :
前記電界分布近似手順で、次式を用いて前記伝搬モードの近似的な電界分布を取得することを特徴とする、
請求項に記載のモード群遅延特性評価方法。
Figure 0007270913000045
ただし、l及びmはそれぞれ前記被試験光ファイバの周方向及び動径方向のモード次数、wlmは前記被試験光ファイバにおけるLPlmモードのモードフィールド半径、L m-1(x)はラゲールの倍多項式、r及びθは前記被試験光ファイバの中心を原点とする極座標である。
In the electric field distribution approximation procedure, the approximate electric field distribution of the propagation mode is obtained using the following equation,
2. A method for evaluating mode group delay characteristics according to claim 1 .
Figure 0007270913000045
where l and m are the mode orders in the circumferential and radial directions of the optical fiber under test, respectively, w lm is the mode field radius of the LP lm mode in the optical fiber under test, and L l m−1 (x) is Laguerre and r and θ are polar coordinates with the origin at the center of the optical fiber under test.
前記モード群遅延算出手順で、モード群遅延を、次式を用いて算出することを特徴とする、
請求項1に記載のモード群遅延特性評価方法。
Figure 0007270913000046
ただし、βlmはLPlmモードの伝搬定数、kは真空中の波数、cは光速、Δ(r)は半径方向の座標rの比屈折率差、Δは前記被試験光ファイバの中心での比屈折率差、vは正規化周波数、Aは前記被試験光ファイバの断面積を表す。
In the mode group delay calculation procedure, the mode group delay is calculated using the following equation,
2. A method for evaluating mode group delay characteristics according to claim 1 .
Figure 0007270913000046
where βlm is the propagation constant of the LPlm mode, k is the wavenumber in vacuum, c is the speed of light, Δ(r) is the relative refractive index difference of the radial coordinate r, and Δ0 is the center of the optical fiber under test. , v is the normalized frequency, and A is the cross-sectional area of the optical fiber under test.
前記ファイバパラメータ取得手順で、前記被試験光ファイバの長手方向のモードフィールド半径分布及び比屈折率差分布を、前記被試験光ファイバに試験光を入射した際に発生する後方散乱光から取得し、前記比屈折率差と予め取得しているカットオフ波長からコア半径を導出することを特徴とする、
請求項に記載のモード群遅延特性評価方法。
In the fiber parameter acquisition step, the longitudinal mode field radius distribution and the relative refractive index difference distribution of the optical fiber under test are acquired from backscattered light generated when the test light is incident on the optical fiber under test; Characterized by deriving the core radius from the relative refractive index difference and the cutoff wavelength obtained in advance,
2. A method for evaluating mode group delay characteristics according to claim 1 .
光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価方法であって、
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手順と、
C41で表される電界分布の式と数C42で表されるモード群遅延の式を連立させることによってモード群遅延の解析解を求め、当該解析解を用いてモード群遅延を算出するモード群遅延算出手順と
を備えることを特徴とするモード群遅延特性評価方法。
Figure 0007270913000047
ただし、l及びmはそれぞれ前記被試験光ファイバの周方向及び動径方向のモード次数、wlmはLPlmモードのモードフィールド半径、L m-1(x)はラゲールの倍多項式、r及びθは前記被試験光ファイバの中心を原点とする極座標である。
Figure 0007270913000048
ただし、βlmはLPlmモードの伝搬定数、kは真空中の波数、cは光速、Δ(r)は半径方向の座標rの比屈折率差、Δは前記被試験光ファイバの中心での比屈折率差、vは正規化周波数、Aは前記被試験光ファイバの断面積を表す。
A mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
a fiber parameter acquisition procedure for acquiring the mode field radius, relative refractive index difference, core refractive index, cladding refractive index, core group refractive index, cladding group refractive index, and core radius of the desired propagation mode in the optical fiber under test;
A mode group that obtains an analytical solution of the mode group delay by combining the electric field distribution equation represented by the number C41 and the mode group delay equation represented by the number C42, and calculates the mode group delay using the analytical solution a delay calculation procedure ;
A method for evaluating mode group delay characteristics, comprising :
Figure 0007270913000047
where l and m are the circumferential and radial mode orders of the optical fiber under test, w lm is the mode field radius of the LP lm mode, L l m−1 (x) is Laguerre's double polynomial, r and θ is a polar coordinate whose origin is the center of the optical fiber under test.
Figure 0007270913000048
where βlm is the propagation constant of the LPlm mode, k is the wavenumber in vacuum, c is the speed of light, Δ(r) is the relative refractive index difference of the radial coordinate r, and Δ0 is the center of the optical fiber under test. , v is the normalized frequency, and A is the cross-sectional area of the optical fiber under test.
前記被試験光ファイバの屈折率分布がステップ型の場合に、波長λにおける基本モード(LP01モード)の群遅延τ01及び第一高次モード(LP11モード)の群遅延τ11の解析解として、次式を用いて算出することを特徴とする、
請求項5に記載のモード群遅延特性評価方法。
Figure 0007270913000049
Figure 0007270913000050
Analytical solution of the group delay τ 01 of the fundamental mode (LP 01 mode) and the group delay τ 11 of the first higher-order mode (LP 11 mode) at the wavelength λ when the optical fiber under test has a stepped refractive index profile As, characterized by being calculated using the following formula,
6. A method for evaluating mode group delay characteristics according to claim 5.
Figure 0007270913000049
Figure 0007270913000050
光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価装置であって、
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手段と、
前記モードフィールド半径と高次のガウシアン関数を用いて前記伝搬モードの近似的な電界分布を取得する電界分布近似手段と、
前記ファイバパラメータ取得手段で取得した前記モードフィールド半径、前記比屈折率差、前記コア屈折率、前記クラッド屈折率、前記コア群屈折率、前記クラッド群屈折率、前記コア半径と、前記電界分布近似手段で取得した前記電界分布を用い、前記被試験光ファイバにおける前記伝搬モードのモード群遅延特性を算出するモード群遅延算出手段と、
を備えることを特徴とするモード群遅延特性評価装置。
A mode group delay characteristic evaluation device for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
a fiber parameter acquiring means for acquiring a mode field radius, a relative refractive index difference, a core refractive index, a clad refractive index, a core group refractive index, a clad group refractive index, and a core radius of a desired propagation mode in the optical fiber under test;
electric field distribution approximating means for obtaining an approximate electric field distribution of the propagation mode using the mode field radius and a higher-order Gaussian function;
The mode field radius, the relative refractive index difference, the core refractive index, the clad refractive index, the core group refractive index, the clad group refractive index, the core radius, and the electric field distribution approximation acquired by the fiber parameter acquisition means mode group delay calculation means for calculating mode group delay characteristics of the propagation mode in the optical fiber under test using the electric field distribution obtained by the means ;
A mode group delay characteristic evaluation device comprising:
光ファイバのモード群遅延特性を評価するモード群遅延特性評価方法であって、A mode group delay characteristic evaluation method for evaluating the mode group delay characteristic of an optical fiber,
被試験光ファイバにおける所望の伝搬モードのモードフィールド半径、比屈折率差、コア屈折率、クラッド屈折率、コア群屈折率、クラッド群屈折率、コア半径を取得するファイバパラメータ取得手段と、a fiber parameter acquiring means for acquiring a mode field radius, a relative refractive index difference, a core refractive index, a clad refractive index, a core group refractive index, a clad group refractive index, and a core radius of a desired propagation mode in the optical fiber under test;
数C51で表される電界分布の式と数C52で表されるモード群遅延の式を連立させることによってモード群遅延の解析解を求め、当該解析解を用いてモード群遅延を算出するモード群遅延算出手段と、 A mode group that obtains an analytical solution of the mode group delay by combining the electric field distribution equation represented by the number C51 and the mode group delay equation represented by the number C52, and calculates the mode group delay using the analytical solution a delay calculation means;
を備えることを特徴とするモード群遅延特性評価装置。 A mode group delay characteristic evaluation device comprising:
Figure 0007270913000051
Figure 0007270913000051
ただし、l及びmはそれぞれ前記被試験光ファイバの周方向及び動径方向のモード次数、wwhere l and m are the mode orders in the circumferential and radial directions of the optical fiber under test, respectively; lmlm はLPis LP lmlm モードのモードフィールド半径、Lmode field radius of the mode, L l m-1m-1 (x)はラゲールの倍多項式、r及びθは前記被試験光ファイバの中心を原点とする極座標である。(x) is Laguerre's double polynomial, and r and θ are polar coordinates with the origin at the center of the optical fiber under test.
Figure 0007270913000052
Figure 0007270913000052
ただし、βHowever, β lmlm はLPis LP lmlm モードの伝搬定数、kは真空中の波数、cは光速、Δ(r)は半径方向の座標rの比屈折率差、Δmode propagation constant, k is the wavenumber in vacuum, c is the speed of light, Δ(r) is the relative refractive index difference of the radial coordinate r, Δ 0 は前記被試験光ファイバの中心での比屈折率差、vは正規化周波数、Aは前記被試験光ファイバの断面積を表す。is the relative refractive index difference at the center of the optical fiber under test, v is the normalized frequency, and A is the cross-sectional area of the optical fiber under test.
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