JPH037062B2 - - Google Patents
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- JPH037062B2 JPH037062B2 JP9589781A JP9589781A JPH037062B2 JP H037062 B2 JPH037062 B2 JP H037062B2 JP 9589781 A JP9589781 A JP 9589781A JP 9589781 A JP9589781 A JP 9589781A JP H037062 B2 JPH037062 B2 JP H037062B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光通信用伝送線路として用いられる光
フアイバの導波モード間の群遅延時間差を測定す
る方法およびその測定装置に関するものである。
フアイバの導波モード間の群遅延時間差を測定す
る方法およびその測定装置に関するものである。
従来群遅延時間差測定法には、大別して２種類
知られている。第１は、光パルスによる方法ある
いはベースバンド周波数掃引法によつてΔτを測
定する方法である。光パルスによる方法は、パル
ス光源で発生させた光パルスを被測定フアイバに
入射させ、群遅延時間差を測定すべき２つのモー
ドを励起する。フアイバ中を伝播した出射パルス
波形を受光素子で電気信号に変換し、サンプリン
グオシロスコープ等の波形観測装置によつて当該
２モードのパルス波形のピーク（尖頭）間の時間
差を測定する方法であり、高測定精度を得るため
には、パルス幅を狭くするかあるいは被測定光フ
アイバ長を長くする必要があるが、現状で得られ
るパルス幅は高々100ps程度でまた、長尺光フア
イバを用いれば、光フアイバ内の光損失によつて
出力パルス波長の検出は難しいという欠点があ
り、Δτの精度は高々数10psであつた。またベー
スバンド周波数掃引法は正弦波変調した光を光フ
アイバに入射させ光フアイバのベースバンド損失
が無限大となる周波数間隔からΔτを算出する方
法であるが、現状では変調周波数が数ＧHz以下で
あるため、上記パルス法とほぼ同様の測定精度し
か得られていない。また測定装置も光源以外に前
者ではサンプリングオシロスコープ、デイジタル
デイレイ等、また後者では外部光変調器、スペク
トラムアナライザ等の多くの測定機器を必要と
し、測定系の構成も複雑であるという欠点を有し
ていた。
知られている。第１は、光パルスによる方法ある
いはベースバンド周波数掃引法によつてΔτを測
定する方法である。光パルスによる方法は、パル
ス光源で発生させた光パルスを被測定フアイバに
入射させ、群遅延時間差を測定すべき２つのモー
ドを励起する。フアイバ中を伝播した出射パルス
波形を受光素子で電気信号に変換し、サンプリン
グオシロスコープ等の波形観測装置によつて当該
２モードのパルス波形のピーク（尖頭）間の時間
差を測定する方法であり、高測定精度を得るため
には、パルス幅を狭くするかあるいは被測定光フ
アイバ長を長くする必要があるが、現状で得られ
るパルス幅は高々100ps程度でまた、長尺光フア
イバを用いれば、光フアイバ内の光損失によつて
出力パルス波長の検出は難しいという欠点があ
り、Δτの精度は高々数10psであつた。またベー
スバンド周波数掃引法は正弦波変調した光を光フ
アイバに入射させ光フアイバのベースバンド損失
が無限大となる周波数間隔からΔτを算出する方
法であるが、現状では変調周波数が数ＧHz以下で
あるため、上記パルス法とほぼ同様の測定精度し
か得られていない。また測定装置も光源以外に前
者ではサンプリングオシロスコープ、デイジタル
デイレイ等、また後者では外部光変調器、スペク
トラムアナライザ等の多くの測定機器を必要と
し、測定系の構成も複雑であるという欠点を有し
ていた。
一方、第２の方法は干渉法であつて、第１図に
示す測定系において、光路長差ｄを全反射ミラー
７の移動により調整することによつて当該２モー
ドを干渉させ、visibility曲線からΔτを求める方
法（特願昭54−070329）であり、高測定精度を得
るためには、所要のコヒーレント長をもつ光源を
選びかつ被測定光フアイバ長および光路長ｄを正
確に測定する必要があり、また測定系の構成も複
雑であるという欠点をもつていた。なお第１図で
１は光源、２は被測定光フアイバ、３と４はレン
ズ、５はモード分離器、６と７は全反射ミラー、
８はビジコンカメラである。
示す測定系において、光路長差ｄを全反射ミラー
７の移動により調整することによつて当該２モー
ドを干渉させ、visibility曲線からΔτを求める方
法（特願昭54−070329）であり、高測定精度を得
るためには、所要のコヒーレント長をもつ光源を
選びかつ被測定光フアイバ長および光路長ｄを正
確に測定する必要があり、また測定系の構成も複
雑であるという欠点をもつていた。なお第１図で
１は光源、２は被測定光フアイバ、３と４はレン
ズ、５はモード分離器、６と７は全反射ミラー、
８はビジコンカメラである。
本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもの
で、その目的は光フアイバ材料の第３次非線形効
果を利用して簡便に高い精度で光フアイバの導波
モード群遅延時間差を測定する方法を提供するこ
とにあり、その特徴は、光フアイバの入力端に波
長λ＝λPなるレーザ光源からの光を入射させて光
フアイバの２つの導波モードを励振し、光フアイ
バ内の第３次非線形分極効果により発生するλP以
外の２つの波長λS及びλA（λA＜λP＜λS）を光フア
イバ出力端からとり出し、これら２つの波長λA、
λSと波長λPとの周波数差Δ Δ＝１／λA−１／λP＝１／λP−１／λS を波長測定器により測定し、測定結果に位相整合
条件を適用することにより、２つの導波モード間
の群遅延時間差Δτを得るごとき光フアイバの群
遅延時間差測定方法にある。
で、その目的は光フアイバ材料の第３次非線形効
果を利用して簡便に高い精度で光フアイバの導波
モード群遅延時間差を測定する方法を提供するこ
とにあり、その特徴は、光フアイバの入力端に波
長λ＝λPなるレーザ光源からの光を入射させて光
フアイバの２つの導波モードを励振し、光フアイ
バ内の第３次非線形分極効果により発生するλP以
外の２つの波長λS及びλA（λA＜λP＜λS）を光フア
イバ出力端からとり出し、これら２つの波長λA、
λSと波長λPとの周波数差Δ Δ＝１／λA−１／λP＝１／λP−１／λS を波長測定器により測定し、測定結果に位相整合
条件を適用することにより、２つの導波モード間
の群遅延時間差Δτを得るごとき光フアイバの群
遅延時間差測定方法にある。
以下図面により実施例を説明する。
第２図は本発明の実施例における測定装置であ
つて、１はレーザ光源、２は被測定光フアイバ、
３，４はレンズ、１０は波長測定器である。な
お、強い非線形効果を得るためには、光フアイバ
の入射光パワーを大きくする必要があるので通常
光源にはＱスイツチ機能を付加したものを用いる
が、被測定光フアイバ長は10〜20ｍ程度と短尺で
よい。いま、波長λPなる光を光フアイバに入射す
ると第３次非線形効果によつて、波長がλPと異な
る２種類の波長λA、λSに対応するＶ値 Ｖ＝n1ka√2 ……(1) （ただし、n1、ｋ、ａ、Δはそれぞれコアの屈折
率、真空中の波数、コア半径、比屈折率差）をそ
れぞれVP、VA、VSとする。いま光フアイバの導
波モード１、２の群遅延時間τ1、τ2の差をΔτ（＝
τ1−τ2）とするとき、発生するλA、λSなる光は、
Δτ＜０すなわちτ1＜τ2を満足するためには第３
図のようにτ1＝τA、τ2＝τS（τA、τS：波長λA、
λSな
る光の群遅延時間）となりλAなる光がモード１、
λSなる光がモード２、λPなる光がモード１および
２に担われ、一方、Δτ＞０すなわちτ1＞τ2を満
足するためには第４図のようにτ1＝τS、τ2＝τAと
なりλSなる光がモード１に、λAなる光がモード２
に、λPが両モードに各々担われることになる。但
し、第３、第４図の縦軸は規格化された伝搬定数
ｂであり、横軸はＶ値であり、VP、VA、VSに対
するｂをそれぞれbP、bA、bSとしている。
つて、１はレーザ光源、２は被測定光フアイバ、
３，４はレンズ、１０は波長測定器である。な
お、強い非線形効果を得るためには、光フアイバ
の入射光パワーを大きくする必要があるので通常
光源にはＱスイツチ機能を付加したものを用いる
が、被測定光フアイバ長は10〜20ｍ程度と短尺で
よい。いま、波長λPなる光を光フアイバに入射す
ると第３次非線形効果によつて、波長がλPと異な
る２種類の波長λA、λSに対応するＶ値 Ｖ＝n1ka√2 ……(1) （ただし、n1、ｋ、ａ、Δはそれぞれコアの屈折
率、真空中の波数、コア半径、比屈折率差）をそ
れぞれVP、VA、VSとする。いま光フアイバの導
波モード１、２の群遅延時間τ1、τ2の差をΔτ（＝
τ1−τ2）とするとき、発生するλA、λSなる光は、
Δτ＜０すなわちτ1＜τ2を満足するためには第３
図のようにτ1＝τA、τ2＝τS（τA、τS：波長λA、
λSな
る光の群遅延時間）となりλAなる光がモード１、
λSなる光がモード２、λPなる光がモード１および
２に担われ、一方、Δτ＞０すなわちτ1＞τ2を満
足するためには第４図のようにτ1＝τS、τ2＝τAと
なりλSなる光がモード１に、λAなる光がモード２
に、λPが両モードに各々担われることになる。但
し、第３、第４図の縦軸は規格化された伝搬定数
ｂであり、横軸はＶ値であり、VP、VA、VSに対
するｂをそれぞれbP、bA、bSとしている。
このとき電磁界理論より次式で示す位相整合条
件が成り立つことが知られている。
件が成り立つことが知られている。
ｆ（Δ）＋Δk（Δ）＝０ ……(2)
ただし、
ｆ（Δ）＝−2πcΔ・｜Δτ｜ ……(3)
Δk（Δ）＝2π（nA 2＋nS 2−2nP 2／λP
＋2π（nA 2−nS 2）Δ ……(4)
ここで、nP 2、nA 2、nS 2はそれぞれ波長λP、λA、λS
における光フアイバのクラツドの屈折率、ｃは真
空中の光速を表わす。上式においてΔは式（Δ
ν＝１／λA−１／λP＝１／λP−１／λS）よりλP、
λA、λSから 求められる測定可能な量であり、また通常光フア
イバのクラツドを形成する純粋石英等の材料の屈
折率は広い波長範囲にわたつて正確に知られてい
るので、nP 2、nA 2、nS 2は既知の量であり、したがつ
て未知の量、Δτは式(2)より求めることができる。
における光フアイバのクラツドの屈折率、ｃは真
空中の光速を表わす。上式においてΔは式（Δ
ν＝１／λA−１／λP＝１／λP−１／λS）よりλP、
λA、λSから 求められる測定可能な量であり、また通常光フア
イバのクラツドを形成する純粋石英等の材料の屈
折率は広い波長範囲にわたつて正確に知られてい
るので、nP 2、nA 2、nS 2は既知の量であり、したがつ
て未知の量、Δτは式(2)より求めることができる。
また、前述したΔτ＜０とΔτ＞０でモード１，
２が替わる理由はさらに詳細に説明すると以下の
とおりである。
２が替わる理由はさらに詳細に説明すると以下の
とおりである。
ここで、上記式(2)を、
ｆ（Δ）＝2πcΔ（τA−τS） ……(5)
と書き直すことができる。よつて、上述したよう
に、Δτ＜０の場合には第３図のようにτ1＝τA、τ2
＝τ3となるので、式(5)からｆ（Δ）＜０なること
がわかる。一方、Δτ＞０の場合には第４図のよ
うにτ1＝τS、τ2＝τAとなるので、同様に式(5)から
ｆ（Δ）＜０なる。また、ΔkはλP＝1.064μｍで
は後述する第５図に示すように正であるから、
Δτ＜０、Δτ＞０いずれの場合にもｆ（Δ）＜０
となる上記のモードの組合せが式(2)の位相整合条
件を満たす解Δの存在を保証する。言い換えれ
ば、このようなモードの組合せにおいてのみ、ス
トークス光、アンチストークス光が発生する。
に、Δτ＜０の場合には第３図のようにτ1＝τA、τ2
＝τ3となるので、式(5)からｆ（Δ）＜０なること
がわかる。一方、Δτ＞０の場合には第４図のよ
うにτ1＝τS、τ2＝τAとなるので、同様に式(5)から
ｆ（Δ）＜０なる。また、ΔkはλP＝1.064μｍで
は後述する第５図に示すように正であるから、
Δτ＜０、Δτ＞０いずれの場合にもｆ（Δ）＜０
となる上記のモードの組合せが式(2)の位相整合条
件を満たす解Δの存在を保証する。言い換えれ
ば、このようなモードの組合せにおいてのみ、ス
トークス光、アンチストークス光が発生する。
第５図の実線はΔτ＜０、λP＝1.064μｍのとき
の式(4)のΔk（Δ）をΔに対して示したもので
あり、破線はΔτ＝100ps／Kmの場合の（Δ）
をΔに対して示したものである。いま第２図に
示した測定系による測定によつて、λA（＝1.052μ
ｍ）、λS（＝1.077μｍ）を測定して得られたΔが
112cm-1であれば第３図より逆にΔτ＝100ps／Km
と読み取ることができる。種々の波長において
Δτを測定するためには単に光源波長λPを変化さ
せ、そのときのΔを測定すればよい。なお、測
定精度は、以上述べた測定原理からも明らかなよ
うに、波長測定の精度のみによつて決まり、通常
のごく簡易かつ小型の波長測定器であつても、〓
オーダの精度が保証されているので、ps
（10-12sec）オーダは容易に得られる。
の式(4)のΔk（Δ）をΔに対して示したもので
あり、破線はΔτ＝100ps／Kmの場合の（Δ）
をΔに対して示したものである。いま第２図に
示した測定系による測定によつて、λA（＝1.052μ
ｍ）、λS（＝1.077μｍ）を測定して得られたΔが
112cm-1であれば第３図より逆にΔτ＝100ps／Km
と読み取ることができる。種々の波長において
Δτを測定するためには単に光源波長λPを変化さ
せ、そのときのΔを測定すればよい。なお、測
定精度は、以上述べた測定原理からも明らかなよ
うに、波長測定の精度のみによつて決まり、通常
のごく簡易かつ小型の波長測定器であつても、〓
オーダの精度が保証されているので、ps
（10-12sec）オーダは容易に得られる。
以上説明したように、本発明における測定装置
は光源と波長測定器と短尺光フアイバのみで構成
された簡便なものであり、測定方法も波長のみを
測定するだけで群遅延時間差が得られるという極
めて平易なものである。なおかつ測定精度もps
（10-12sec）オーダは容易に得られるので、極め
て高い精度が要求される光通信用光フアイバの伝
送特性の測定には有効である。
は光源と波長測定器と短尺光フアイバのみで構成
された簡便なものであり、測定方法も波長のみを
測定するだけで群遅延時間差が得られるという極
めて平易なものである。なおかつ測定精度もps
（10-12sec）オーダは容易に得られるので、極め
て高い精度が要求される光通信用光フアイバの伝
送特性の測定には有効である。
第１図は従来の干渉法による群遅延時間差測定
系を示す図、第２図は本発明の測定装置のブロツ
ク図、第３図と第４図は光フアイバ導波モード分
散曲線の中に（VP、bP）、（VA、bA）、（VS、bS）
を記入した図、第５図はΔk（Δ）（実線）及び
ｆ（Δ）（点線）のΔに対する変化を示す図で
ある。 １……光源、２……被測定光フアイバ、３，４
……対物レンズ、５……モード分離器、６，７…
…全反射ミラー、８……ビジコンカメラ、９……
ハーフミラー、１０……波長測定器。
系を示す図、第２図は本発明の測定装置のブロツ
ク図、第３図と第４図は光フアイバ導波モード分
散曲線の中に（VP、bP）、（VA、bA）、（VS、bS）
を記入した図、第５図はΔk（Δ）（実線）及び
ｆ（Δ）（点線）のΔに対する変化を示す図で
ある。 １……光源、２……被測定光フアイバ、３，４
……対物レンズ、５……モード分離器、６，７…
…全反射ミラー、８……ビジコンカメラ、９……
ハーフミラー、１０……波長測定器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバの入力端に波長λ＝λPなるレーザ
光源からの光を入射させて光フアイバの２つの導
波モードを励振し、光フアイバ内の第３次非線形
分極効果により発生するλP以外の２つの波長λS及
びλA（λA＜λP＜λS）を光フアイバ出力端からとり
出し、これら２つの波長λA、λSと波長λPとの周波
数差Δ Δ＝１／λA−１／λP＝１／λP−１／λS を波長測定器により測定し、測定結果に位相整合
条件 ｆ（Δ）＋Δk（Δ）＝０ （但し、 ｆ（Δ）＝−2πcΔ・｜Δτ｜ Δk（Δ）＝2π（nA 2＋nS 2−2nP 2）／λP ＋2π（nA 2−nS 2）Δ 尚、nP 2、nA 2、nS 2はそれぞれ波長λP、λA、λSにお
ける光フアイバのクラツドの屈折率、ｃは真空中
の光速を表わす） を適用することにより、２つの導波モード間の群
遅延時間差Δτを得ることを特徴とする、光フア
イバの群遅延時間差測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9589781A JPS57211033A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Measuring method for group delay time difference of optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9589781A JPS57211033A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Measuring method for group delay time difference of optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57211033A JPS57211033A (en) | 1982-12-24 |
| JPH037062B2 true JPH037062B2 (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=14150091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9589781A Granted JPS57211033A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | Measuring method for group delay time difference of optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57211033A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147627A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 偏波保持光フアイバの特性測定方法および装置 |
| KR100725211B1 (ko) | 2006-01-25 | 2007-06-04 | 광주과학기술원 | 다중모드 도파로의 다중모드간 차등시간지연 측정장치 및 그 측정방법 |
| JP4795896B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2011-10-19 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバの群遅延時間差の評価方法及び評価装置 |
-
1981
- 1981-06-23 JP JP9589781A patent/JPS57211033A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57211033A (en) | 1982-12-24 |
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