JPH10339687A - Method for evaluating multimode optical fiber - Google Patents

Method for evaluating multimode optical fiber

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JPH10339687A
JPH10339687A JP15266497A JP15266497A JPH10339687A JP H10339687 A JPH10339687 A JP H10339687A JP 15266497 A JP15266497 A JP 15266497A JP 15266497 A JP15266497 A JP 15266497A JP H10339687 A JPH10339687 A JP H10339687A
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JP
Japan
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optical fiber
mode
evaluating
optical
pulse
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Application number
JP15266497A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Aso
修 麻生
Masateru Tadakuma
昌輝 忠隈
Masami Saito
正美 斎藤
Haruki Ogoshi
春喜 大越
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate a multimode optical fiber including the effect of mode dispersion by fitting Gaussian function to the waveform of an optical pulse through superposition of Gaussian functions of same number as the propagation modes of the multimode optical fiber. SOLUTION: An optical pulse from a common light source 1 is divided through a photocoupler 9a into two which pass through an FC connector 8a and an MPO connector 7a and enter into a specified multimode optical fiber 2 of a four core optical fiber tape 4. The propagated optical pulse is observed by a light receiving unit 3 through a photocoupler 9b. In this regard, the waveform of optical pulse from the light source 1 operating with a pulse signal from a pulse generator 6 can be reproduced by superposing five Gaussian functions when the number of propagation modes is five, for example. Central position of each Gaussian function corresponds to the time lag of each mode light and the magnitude of each Gaussian function represents the intensity of each mode light. Consequently, distribution of mode light can be measured for the optical fiber 2 from the superposed Gaussian functions. According to the method, the optical fiber can be evaluated including the effect of mode dispersion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明のマルチモード光ファ
イバの評価方法は、例えば通信装置やコンピュータ間の
信号伝送に使用される光ファイバアレイにおいてモード
分散の影響までを含めてファイバの特性や性能、信頼性
等を客観的を評価するのに利用できるものであり、特に
伝搬光の遅延時間差(スキュー:skew)を評価するのに
適したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The method for evaluating a multimode optical fiber according to the present invention relates to an optical fiber array used for signal transmission between a communication device and a computer. It can be used to objectively evaluate reliability and the like, and is particularly suitable for evaluating the delay time difference (skew) of propagating light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報の大容量伝送・高速処理の観
点から光並列伝送が注目されている。この中で、コンピ
ュータシステム間の配線技術の性能向上のために、光フ
ァイバを使用した光インタコネクトが期待されている。
この技術によれば、従来用いられてきた同軸ケーブルの
束を光ファイバアレイ(複数本の光ファイバで構成され
る)に置き換えることにより、高速かつ高密度配線を軽
量かつ細径で実現することができる。光インターコネク
トの基本方式は、図4に示されるように電気/光変換ア
レイ(E/O )及び光/電気変換アレイ(O/E )と光ファ
イバアレイ(Fiber array )を用いた多チャンネル並列
同期伝送方式であり、各チャンネルにおいて同一時刻に
入力された電気信号が電気信号の出力側においてほぼ同
時に出力される心要がある。光インターコネクトを使用
したシステムを全体的に考慮すると、一般にはシステム
内で許容される信号のチャンネル間の遅延時間差(スキ
ュー)は1ps/m 程度が目安とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, optical parallel transmission has attracted attention from the viewpoint of large-capacity transmission and high-speed processing of information. Among them, an optical interconnect using an optical fiber is expected to improve the performance of a wiring technique between computer systems.
According to this technology, high-speed and high-density wiring can be realized with a light weight and a small diameter by replacing a conventionally used bundle of coaxial cables with an optical fiber array (consisting of a plurality of optical fibers). it can. The basic method of the optical interconnect is a multi-channel parallel synchronization using an electric / optical conversion array (E / O) and an optical / electric conversion array (O / E) and an optical fiber array (Fiber array) as shown in FIG. This is a transmission method, and it is important that electric signals input at the same time in each channel be output almost simultaneously on the output side of the electric signals. Considering a system using an optical interconnect as a whole, it is generally assumed that a delay time difference (skew) between signal channels allowed in the system is about 1 ps / m.

【0003】ところで光ファイバのスキューの定義は、
遅延の原因が波長分散のみとなるシングルモード光ファ
イバで厳密に定められているのに対し、マルチモード光
ファイバでは、モード分散やモード結合のために現象が
複雑になるため、未だに厳密な定義が定まっておらず、
客観的な評価方法がないのが現状である。しかしなが
ら、工業界においては、既に米国を中心として、安価で
電気/光及び光/電気間の結合が容易である点がうけて
マルチモード光ファイバを使用したシステムの検討、実
用化へ向けての開発が始まっており、マルチモード光フ
ァイバにおけるスキューの定義が公的機関により最終的
にどの様に定まるかは現在時点で不明であるが、システ
ムの開発が進んでいる中、機種間、メーカ間の互換性や
信頼性のため、マルチモード光ファイバのスキューを客
観的に評価するための手段が早急に求められる。
[0003] The definition of the skew of an optical fiber is as follows.
While the cause of the delay is strictly defined in a single mode optical fiber where only chromatic dispersion is involved, in a multimode optical fiber the phenomena becomes complicated due to mode dispersion and mode coupling, so a strict definition is still required. Not fixed
At present, there is no objective evaluation method. However, in the industrial world, the system using multi-mode optical fiber has been studied and put into practical use, mainly in the United States, because of its low cost and easy electrical / optical and optical / electrical coupling. Development has begun, and it is unknown at this time how the definition of skew in multimode optical fiber is ultimately determined by a public agency.However, as the system is under development, Due to the compatibility and reliability of the optical fiber, a means for objectively evaluating the skew of the multimode optical fiber is urgently required.

【0004】現在において行われている代表的なスキュ
ーの評価・測定法は、1)位相法、2)パルス法(又は
伝搬法とも呼ばれる)の2種類がある。
[0004] There are two typical skew evaluation / measurement methods that are currently performed: 1) a phase method, and 2) a pulse method (also called a propagation method).

【0005】1)位相法は正弦波変調された光を被測定
用の光ファイバに伝搬させてその伝搬光の位相を測定す
るものであり、2本の光ファイバ(1本を基準ファイ
バ、1本を測定用のファイバとする)に共通の光源から
発振された正弦波変調光を同時に伝搬させ、これらの光
ファイバを伝搬する正弦波変調光の波形を同一時間軸上
で調べてその位相角度差を計測することにより光ファイ
バ間の遅延時間差を計測する方法である。図5はこの位
相法のための測定装置の概要であり、信号発生器Aで発
生した正弦波電気信号をレーザ(光源)Bに印加して正
弦波変調光を発生させ、これを光カプラCで2分岐して
2本の被測定用光ファイバDに伝搬させ、各々の伝搬光
の正弦波波形をO/EプローブEを介してオシロスコー
プFで観測するようになっている。そしてオシロスコー
プFで観測された2つのパルス波形の位相差を調べるこ
とにより、光ファイバD間の位相角度差を求め、これか
らスキューを導出する。
[0005] 1) The phase method is to propagate a sine-wave modulated light to an optical fiber to be measured and measure the phase of the propagated light. Two optical fibers (one is a reference fiber, Sine wave modulated light oscillated from a common light source is propagated at the same time, and the waveforms of the sine wave modulated light propagating through these optical fibers are examined on the same time axis, and their phase angles are measured. This is a method of measuring the delay time difference between optical fibers by measuring the difference. FIG. 5 shows an outline of a measuring apparatus for this phase method. A sine wave electric signal generated by a signal generator A is applied to a laser (light source) B to generate a sine wave modulated light. Then, the light is propagated to two optical fibers D to be measured, and the sine wave waveform of each propagated light is observed by the oscilloscope F via the O / E probe E. Then, by examining the phase difference between the two pulse waveforms observed by the oscilloscope F, the phase angle difference between the optical fibers D is obtained, and the skew is derived therefrom.

【0006】2)パルス法は光のパルスを被測定用の光
ファイバに伝搬させてそのパルスと他の参照パルス(ト
リガ電気信号)とを同一時間軸上で調べてその位置関係
から光ファイバの遅延時間差を測定する方法である。図
6はパルス法のための測定装置の概要であり、パルス発
生器Aで発生した信号を、E/O変換器(光源)Bと光
オシロスコープ(サンプリングオシロスコープ)Gとに
出力し、E/O変換器Bで発生されて被測定用の光ファ
イバDを伝搬した光パルスと、パルス発生器Aからのト
リガ信号とを光オシロスコープ(サンプリングオシロス
コープ)Gで比較観測することにより、両者の時間軸上
での位置情報から光ファイバDを伝搬してきた光の遅延
時間を測定する。さらに光ファイバDを他のものと交換
して同様にしてトリガ信号に対する遅延時間を測定し、
先に測定した光ファイバDと後に測定した光ファイバD
との遅延時間差を、共通の基準であるトリガ信号を参考
に導出するものである。
2) In the pulse method, a light pulse is propagated through an optical fiber to be measured, and the pulse and another reference pulse (trigger electric signal) are checked on the same time axis. This is a method of measuring a delay time difference. FIG. 6 shows an outline of a measuring apparatus for the pulse method, in which a signal generated by a pulse generator A is output to an E / O converter (light source) B and an optical oscilloscope (sampling oscilloscope) G, and the E / O is output. The optical pulse generated by the converter B and propagated through the optical fiber D to be measured and the trigger signal from the pulse generator A are compared and observed by an optical oscilloscope (sampling oscilloscope) G, so that the two can be measured on the time axis. Then, the delay time of the light propagating through the optical fiber D is measured from the position information at step (1). Further, replace the optical fiber D with another one and measure the delay time for the trigger signal in the same manner,
Optical fiber D measured first and optical fiber D measured later
Is derived with reference to a trigger signal which is a common reference.

【0007】ところで前記パルス法において、観測した
波形から遅延時間差を導出するには、観測した波形の時
間軸上での位置を客観的に決めるための基準が必要とな
る。これまでは入射パルスの波形がGauss 型の分布(正
規分布)を有することから(図7に実際のパルス波形の
例を示す)、出力波形にこれと同じ様な単一のGauss数
(y=Aexp(-((x-x0)/a)2 )を当てはめ、Gauss 関数の中
央位置をその波形の位置としてきた。そして光ファイバ
Aでの遅延時間がΔτA 、光ファイバBでの遅延時間が
ΔτB なったとき、両者の差Δτ‘ △τ‘=|△τA −△τB | ・・・(1) を光ファイバ間のスキューとしていた。
In the pulse method, in order to derive a delay time difference from an observed waveform, a standard for objectively determining the position on the time axis of the observed waveform is required. Up to now, since the incident pulse waveform has a Gaussian type distribution (normal distribution) (an example of an actual pulse waveform is shown in FIG. 7), the output waveform has the same single Gaussian number (y = Aexp (-((xx 0 ) / a) 2 ) was applied, and the center position of the Gaussian function was used as the position of the waveform, and the delay time in the optical fiber A was Δτ A , and the delay time in the optical fiber B was Δτ When B , the difference Δτ ′ Δτ ′ = | △ τ A − △ τ B | (1) was taken as the skew between the optical fibers.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記パルス法において
波形に単一のGauss 関数を当てはめてスキューを評価す
る方法は、モード分散のないシングルモード光ファイバ
では有効であった。しかしマルチモード光ファイバでは
以下に説明する理由により効果的でないという問題があ
る。
The method of estimating skew by applying a single Gaussian function to a waveform in the pulse method described above was effective for a single mode optical fiber having no mode dispersion. However, there is a problem that the multimode optical fiber is not effective for the reasons described below.

【0009】マルチモード光ファイバには複数の伝搬モ
ードが存在するため、光源から入射された光パルスは、
複数のモードにパワーが分配されてしまうと共にモード
毎に異なる伝搬速度で光ファイバ内を伝搬するため、出
力される光パルスの波形がシングルモード光ファイバの
ように単一の山型にならず崩れたものになってしまう。
また出力波形が、光源の動作状態や光源と光ファイバの
接続状態等によって光パワーの分配のされ方が変化する
ことと、励振されたモード光が光ファイバを伝搬する間
にモード結合を起こすこととから、より一層不明確で形
の崩れたものとなり、出力波形に単一のGauss 関数を当
てはめることが困難となる。また、仮に出力波形が単一
の山型になっていたとしても、それは正確なスキューを
測定しているとは必ずしも言えないことが多い。
Since a multi-mode optical fiber has a plurality of propagation modes, an optical pulse incident from a light source is
Since the power is distributed to multiple modes and propagates through the optical fiber at different propagation speeds for each mode, the waveform of the output optical pulse does not collapse into a single mountain shape as in a single mode optical fiber. It will be.
In addition, the output waveform changes the distribution of optical power depending on the operating state of the light source and the connection between the light source and the optical fiber, and causes mode coupling while the excited mode light propagates through the optical fiber. Thus, it becomes more ambiguous and deformed, making it difficult to apply a single Gaussian function to the output waveform. Even if the output waveform has a single mountain shape, it often cannot always be said that it measures an accurate skew.

【0010】例えば、光ファイバAで励振されるモード
の内、最低次のモード(以下モード1と呼ぷ)に入射パ
ルスのパワーが最も多く分配され、他のモードヘの分配
の影響は無視できるものとし、光ファイバBでも同じ状
況であるとした場合、前記Gauss 関数の当てはめによる
光ファイバ間のスキューΔτ‘は、 Δτ‘=ファイバAとファイバBの間でのモード1における到着時間の差 ・ ・・(2) となる。また、ファイバAは上記の状況下におかれてい
るが、ファイバBでは別のモード2における励振が支配
的になった場合、前記Gauss 関数の当てはめによる光フ
ァイバ間のスキューΔτ‘は、 Δτ‘=ファイバAのモード1における到着時間とファイバBのモード2にお ける到着時間の差 ・・・(3) となる。
For example, among the modes excited by the optical fiber A, the power of the incident pulse is distributed most to the lowest-order mode (hereinafter referred to as mode 1), and the influence of the distribution to other modes can be ignored. Assuming that the same situation occurs in the optical fiber B, the skew Δτ ′ between the optical fibers due to the fitting of the Gauss function is Δτ ′ = the difference between the arrival times in the mode 1 between the fiber A and the fiber B.・ (2) Further, although the fiber A is in the above-mentioned situation, when the excitation in another mode 2 becomes dominant in the fiber B, the skew Δτ ′ between the optical fibers due to the fitting of the Gauss function becomes Δτ ′. = The difference between the arrival time of fiber A in mode 1 and the arrival time of fiber B in mode 2 (3)

【0011】前記何れのパターンでも見かけの出力波形
は単一の山型に分布することになるが、前記(3)式で
はモード1とモード2の間のスキューが評価された形と
なり、(2)式ではモード1同士のスキューが評価され
た形となる。
In any of the above patterns, the apparent output waveform is distributed in a single mountain shape. In the above equation (3), the skew between mode 1 and mode 2 is evaluated, and (2) In the expression, the skew between the modes 1 is evaluated.

【0012】このように、マルチモード光ファイバにお
いては、光パワーのモード分配のされ方や、光源の動作
状態、光源と光ファイバの接続状態、等により出力波形
が変形して単一のGauss 関数が当てはめできなくなるこ
とや、出力波形が単一のGauss 分布のようであっても、
異なるモード同士のスキューを評価することにつながっ
ていたりして、光ファイバの正確なスキューを測定する
ことができないことが問題となっている。そしてさらに
注意すべきことは、この問題が光ファイバそれ自身の影
響以外の要因をはらんでいることであり、それは例え同
じ光ファイバを用い計測ても、測定者の行う測定条件が
少しでも異なればスキュー値が容易に異なって評価され
てしまうことである。
As described above, in the multimode optical fiber, the output waveform is deformed due to the mode distribution of the optical power, the operation state of the light source, the connection state between the light source and the optical fiber, and the like, so that a single Gaussian function is obtained. Cannot be applied, or even if the output waveform looks like a single Gaussian distribution,
The problem is that accurate skew of the optical fiber cannot be measured because the skew between different modes is evaluated. It is also important to note that this problem involves factors other than the effect of the optical fiber itself, even if the measurement is performed using the same optical fiber and the measurement conditions performed by the operator differ slightly. That is, the skew value is easily evaluated differently.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明においては、現在
の段階においてはまだマルチモード光ファイバのスキュ
ーの厳密な定義が与えられていないこと、及び、もしも
近い将来にスキューの厳密な定義が与えられるとして
も、その場合には上記のような問題が解決された形で与
えられなくてはならないことを念頭におき、モード間で
どの程度の光が分配されるか、異なる光ファイバの同一
モード間でどの程度の遅延時間差が生じるかという評価
を行える方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a precise definition of the skew of a multimode optical fiber has not yet been provided at the present stage, and a precise definition of the skew will be provided in the near future. If so, keep in mind that in such a case, the above-mentioned problems must be given in a resolved form, and how much light is distributed between the modes, It is an object of the present invention to provide a method capable of evaluating how much a delay time difference occurs between them.

【0014】本発明のうち請求項1記載のマルチモード
光ファイバの評価方法は図1〜3に示されるように、被
測定用のマルチモード光ファイバ2に光パルスを入力し
て、同マルチモード光ファイバ2に伝搬させた光パルス
の波形に、Gauss 関数を当てはめてマルチモード光ファ
イバの評価を行う方法であって、前記光パルス波形への
Gauss 関数の当てはめを、マルチモード光ファイバ2の
伝搬モード数と同数のGauss 関数の重ね合せで行うこと
により、モード分散による影響を含めた形でマルチモー
ド光ファイバの評価を行うことを特徴とするものであ
る。
In the method for evaluating a multimode optical fiber according to the first aspect of the present invention, an optical pulse is input to a multimode optical fiber 2 to be measured as shown in FIGS. A method for evaluating a multi-mode optical fiber by applying a Gaussian function to a waveform of an optical pulse propagated through the optical fiber 2, comprising:
By applying the Gauss function to the same number of Gauss functions as the number of propagation modes of the multi-mode optical fiber 2, the multi-mode optical fiber is evaluated in a form including the influence of mode dispersion. Things.

【0015】本発明のうち請求項2記載のマルチモード
光ファイバの評価方法は、光パルス波形へ当てはめるGa
uss 関数の中央位置がマルチモード光ファイバ2のモー
ド毎の遅延時間に対応されて各々ずらされていることを
特徴とするものである。
In the method for evaluating a multimode optical fiber according to the second aspect of the present invention, Ga applied to an optical pulse waveform may be used.
The center position of the uss function is shifted corresponding to the delay time for each mode of the multimode optical fiber 2.

【0016】本発明のうち請求項3記載のマルチモード
光ファイバの評価方法は、請求項1又は請求項2記載の
マルチモード光ファイバの評価方法において、光パルス
波形に当てはめられた複数のGauss 関数の大きさを評価
して光パワーの分配を評価するようにしたことを特徴と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a multimode optical fiber according to the first or second aspect, wherein the plurality of Gaussian functions applied to the optical pulse waveform are used. The distribution of the optical power is evaluated by evaluating the magnitude of the optical power.

【0017】本発明のうち請求項4記載のマルチモード
光ファイバの評価方法は、複数の被測定用のマルチモー
ド光ファイバ2について、請求項1乃至請求項3の各々
に記載の評価方法を行い、その結果を同一モード同士で
比較してマルチモード光ファイバ2間のスキューや光パ
ワーの分配を評価することを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a multimode optical fiber, wherein the evaluation method according to any one of the first to third aspects is performed for a plurality of multimode optical fibers to be measured. The skew and the distribution of optical power between the multi-mode optical fibers 2 are evaluated by comparing the results in the same mode.

【0018】本発明のうち請求項5記載のマルチモード
光ファイバの評価方法は、複数の被測定用のマルチモー
ド光ファイバ2について、請求項1乃至請求項3の各々
に記載の評価方法を行い、その結果を同一モード同士で
比較しても有為差を見いだせない場合、所望の一つモー
ドのみに注目してマルチモード光ファイバ2間のスキュ
ーや光パワーの分配を評価することを特徴とするもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a multimode optical fiber, wherein the plurality of multimode optical fibers to be measured are subjected to the evaluation method according to the first to third aspects. If no significant difference is found even when the results are compared between the same modes, the skew and the distribution of optical power between the multimode optical fibers 2 are evaluated by focusing only on the desired one mode. Is what you do.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態1】図1は本件発明のマルチモード
光ファイバの評価方法を実施するために構成した大型コ
ンピュータ光インタコネクト用多心GI光ファイバアレ
イの遅延差測定系であり、中心波長850nm のレーザダイ
オードLDを光源(共通光源)1として使用し、4心光
ファイバテープ4の個々の光ファイバ2に光パルスを伝
搬させてスキュー測定を行う場合の例である。この測定
系では、光源1の光パルスが、光カプラ9aで2分配さ
れ、各々がFCコネクタ8a、MPOコネクタ7aを通
じて4心光ファイバテープ4の所望の光ファイバ(マル
チモード光ファイバ)2に入射できるようになってお
り、2本の光ファイバ2に伝搬された光パルスがMPO
コネクタ7b,FCコネクタ8b、光カプラ9bを通じ
て受光器(サンプリングオシロスコープ)3で観測でき
るようになっている。
FIG. 1 shows a delay difference measuring system for a multi-core GI optical fiber array for a large-scale computer optical interconnect, which is configured to carry out the method for evaluating a multimode optical fiber according to the present invention. This is an example in which a skew measurement is performed by using an 850 nm laser diode LD as a light source (common light source) 1 and transmitting an optical pulse to each optical fiber 2 of a four-core optical fiber tape 4. In this measurement system, the light pulse of the light source 1 is split into two by an optical coupler 9a, and each of the light pulses enters a desired optical fiber (multi-mode optical fiber) 2 of a four-core optical fiber tape 4 through an FC connector 8a and an MPO connector 7a. The optical pulse propagated through the two optical fibers 2 is an MPO.
The light can be observed by the light receiver (sampling oscilloscope) 3 through the connector 7b, the FC connector 8b, and the optical coupler 9b.

【0020】図1のパルス発生器6のパルス信号を受け
て動作する光源1は図2に示されるように短光パルスと
なっており、これは半値全幅約160ps のほぼGauss 分布
形状を持っている。図2中の点は実測されたデータを示
している。この光パルス波形は図示されているように中
心が一致した5つ(光ファイバ2の伝搬モード数が5つ
であることによる)のGauss 関数の重ね合わせにより再
現することができる。実線は5つのGauss 関数の重ね合
わせたときの波形であり、これは点で示された実測値と
一致する。
The light source 1 which operates by receiving a pulse signal from the pulse generator 6 shown in FIG. 1 is a short light pulse as shown in FIG. 2, and has a substantially Gaussian distribution shape having a full width at half maximum of about 160 ps. I have. Points in FIG. 2 indicate actually measured data. This optical pulse waveform can be reproduced by superposition of five Gaussian functions whose centers coincide with each other (because the number of propagation modes of the optical fiber 2 is five) as shown in the figure. The solid line is the waveform when the five Gaussian functions are superimposed, which is in agreement with the measured value indicated by the dot.

【0021】次に、前記光ファイバ2を伝搬した(10
0m)後の、サンプリングオシロスコープ3で観測され
る出力パルスの波形を図3に示す。この場合は、中心が
ずれた5つのGauss 関数の重ね合わせにより前記出力パ
ルス波形を再現することができる。ここで各Gauss 関数
の中心位置は各モード光の遅延時間に相当しており、各
Gauss 関数の大きさは各モード光の強さを示している。
従って、重ね合わされるGauss 関数から光ファイバ2の
モード光の分配の様子を調べることができ、また4心光
ファイバテープ4内の他の残りの光ファイバ2について
同様の測定を行うことにより、モード分散の影響を含め
た形でスキューやモード光の分布状態を評価することが
できる。
Next, the light propagated through the optical fiber 2 (10
FIG. 3 shows the waveform of the output pulse observed by the sampling oscilloscope 3 after 0 m). In this case, the output pulse waveform can be reproduced by superimposition of five Gauss functions shifted from the center. Here, the center position of each Gauss function corresponds to the delay time of each mode light, and
The magnitude of the Gauss function indicates the intensity of each mode light.
Therefore, the mode distribution of the mode light of the optical fiber 2 can be checked from the superposed Gaussian function, and the same measurement is performed for the other remaining optical fibers 2 in the four-core optical fiber tape 4 to obtain the mode. The skew and mode light distribution can be evaluated in a form including the influence of dispersion.

【0022】なお、前記4心光ファイバテープ4を構成
する個々の光ファイバ(マルチモード光ファイバであ
る)2の屈折率分布は放物綿型(α=2)の分布となっ
ており、この場合、波長λの信号光の伝搬モード数は以
下の数1で与えられるN以下で一番大きな整数であるこ
とが知られており、同ファイバ2の全モード数を特定す
ることができる。
The refractive index distribution of the individual optical fibers (multimode optical fibers) 2 constituting the four-core optical fiber tape 4 is of a parabolic type (α = 2). In this case, it is known that the number of propagation modes of the signal light having the wavelength λ is the largest integer less than or equal to N given by the following Equation 1, and the total number of modes of the fiber 2 can be specified.

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】ここで、aはコア半径、λは信号光の波長
である。n1はクラッドの最大の屈折率、△は比屈折率差
である。
Here, a is the core radius, and λ is the wavelength of the signal light. n 1 is the maximum refractive index of the cladding, and △ is the relative refractive index difference.

【0025】前記数1の変数に実際の放物線型の光ファ
イバ2の物性値a=25μm 、n1=1.467、△=1.86%を代入
し、信号光波長850nm を用いると、全モード数はN=5.
042 となる。従って、存在する伝搬モードの数は5にな
る。
By substituting the physical property values a = 25 μm, n 1 = 1.467, and △ = 1.86% of the actual parabolic optical fiber 2 into the above-mentioned variables and using the signal light wavelength of 850 nm, the total number of modes becomes N = 5.
It becomes 042. Therefore, the number of existing propagation modes becomes five.

【0026】また前記光ファイバ2を100m 伝搬した
際の各モードの遅延時間も計算により求めることがで
き、前記モード数と、モード毎の遅延時間から波形のfi
tting用いる5つのGauss 関数を作り出すことができ
る。
The delay time of each mode when the optical fiber 2 propagates 100 m can also be obtained by calculation, and the waveform fi is calculated from the number of modes and the delay time for each mode.
Five Gaussian functions to use can be created.

【0027】次に本件発明の評価方法が適切な評価を行
えるかどうか検証した。2本の光ファイバ2について先
に説明した複数Gauss 関数によるfitting を行い、各々
の光ファイバ2で最高次のモードと最低次のモードの群
速度を調べた。この場合、同一モードで比較したスキュ
ーは、速いモード同士で計算した場合、1.34200ps/m で
あり、遅いモード同士を選んだ場合、1.34218ps/m であ
った。また、速いモードと遅いモードとを選んでスキュ
ー測定を行った結果は2.16400ps/m であった。これよ
り、同一モード間の測定で得られた結果のスキューの差
は0.00018ps/m であり十分無視できる事が分かった。こ
れに対して、異なるモード間でのスキューの差は0.822p
s/m である。従って、この値0.822ps/m は異種モード間
の比較に起因するスキューであり、モード分離の影響と
考えられる。即ち、本発明による評価方法では、一つの
Gauss 関数による当てはめの近似では得られなかった情
報を得ることができる。それは、モード分散の影響と同
一モードでの遅延時間差の効果を、分離して測定できる
ということである。
Next, it was verified whether the evaluation method of the present invention can perform an appropriate evaluation. Fitting was performed on the two optical fibers 2 using the multiple Gauss functions described above, and the group velocities of the highest-order mode and the lowest-order mode in each optical fiber 2 were examined. In this case, the skew compared in the same mode was 1.34200 ps / m when calculated between the fast modes, and 1.34218 ps / m when the slow modes were selected. The result of skew measurement performed by selecting the fast mode and the slow mode was 2.16400 ps / m. From this, it was found that the difference in the skew obtained as a result of the measurement between the same modes was 0.00018 ps / m, which was sufficiently negligible. In contrast, the difference in skew between different modes is 0.822p
s / m. Therefore, this value of 0.822 ps / m is a skew caused by the comparison between different modes, and is considered to be an effect of mode separation. That is, in the evaluation method according to the present invention, one
Information that could not be obtained by Gaussian function approximation can be obtained. That is, the effect of the mode dispersion and the effect of the delay time difference in the same mode can be measured separately.

【0028】マルチモード光ファイバ2を伝播してモー
ド分散した光パルスを、本件発明の方法のGauss 関数の
当てはめで解析するには、重ね合せるGauss 関数の数
と、各Gauss 関数の位置(遅延時間差に基づく)とが必
要となるが、これらは光ファイバ2の屈折率分布から求
めることができる。以下に、 WKB法解析に基づく一般例
について簡単に説明する。
In order to analyze an optical pulse that is mode-dispersed by propagating through the multimode optical fiber 2 by applying the Gaussian function according to the method of the present invention, the number of Gaussian functions to be superimposed and the position of each Gaussian function (delay time difference) ), Which can be determined from the refractive index distribution of the optical fiber 2. Hereinafter, a general example based on the WKB method analysis will be briefly described.

【0029】マルチモード光ファイバの屈折宰プロファ
イルn(r)を、次式のようなα乗分布ファイバとして
考える。
The refraction profile n (r) of the multimode optical fiber is considered as an α-th power distribution fiber represented by the following equation.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】a:コア径 n1 :コア中心の屈折率 n
2 :クラッド部屈折率
A: core diameter n 1 : refractive index n at the center of the core
2 : Refractive index of cladding

【0032】この場合の伝搬モード数、遅延時間はWKB
法により計算で求められることが知られている。例えば
α乗分布ファイバでの全伝搬モード数N は数3のように
表すことができる。
In this case, the number of propagation modes and the delay time are WKB
It is known that it is obtained by calculation by the method. For example, the total number N of propagation modes in the α-th power distribution fiber can be expressed as in Equation 3.

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】またα乗分布ファイバのν番目のモードの
群遅延時間τνは数4で合わすことができる。
The group delay time τν of the ν-th mode of the α-th power distribution fiber can be matched by the following equation (4).

【0035】[0035]

【数4】 (Equation 4)

【0036】で与えられる。ここで、χはモード番号
ν、全伝搬モード数N及び屈折率分布指数αを用いて、
Is given by Here, χ is calculated using the mode number ν, the total number of propagation modes N, and the refractive index distribution index α.

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】と表される変数で、最低次モードの時に
0、最高次モードで1をとる。また、yは、
Is 0 in the lowest order mode and 1 in the highest order mode. Also, y is

【0039】[0039]

【数6】 (Equation 6)

【0040】と定義され、「プロファイル分散」と呼ば
れるαの補正項である。
Is a correction term of α called “profile variance”.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のマルチモード光ファイバの評価
方法によれば以下の効果がある。 1.パルス法によるマルチモード光ファイバのスキュー
測定を行う際、測定波形を光ファイバ2の全モード数に
一致する複数のGauss 型波形で近似することにより、こ
れまでの単一のGauss 型波形の近似ではできなかった、
モード分散の影響を排除した評価を行うことができる。 2.異なる光ファイバ2間で同一モード同士による遅延
時間を評価できる。 3.スキューを引き起こす要因を分離して精密に解析す
ることができる。
According to the method for evaluating a multimode optical fiber of the present invention, the following effects can be obtained. 1. When performing a skew measurement of a multimode optical fiber by the pulse method, by approximating the measured waveform with a plurality of Gaussian waveforms corresponding to the total number of modes of the optical fiber 2, the conventional approximation of a single Gaussian waveform can be performed. could not,
An evaluation excluding the influence of mode dispersion can be performed. 2. It is possible to evaluate the delay time due to the same mode between different optical fibers 2. 3. Factors causing skew can be separated and analyzed precisely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のマルチモード光ファイバの評価方法の
ための測定系を示した説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a measurement system for a method for evaluating a multimode optical fiber according to the present invention.

【図2】図1の測定系における光源の光パルスにGauss
関数を重ね合せた様子を示した説明図。
FIG. 2 shows Gaussian light pulses of a light source in the measurement system of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which functions are superimposed.

【図3】図1の測定系における出力光パルスにGauss 関
数を重ね合せた様子を示した説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which a Gaussian function is superimposed on an output light pulse in the measurement system of FIG. 1;

【図4】光インタコネクトの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical interconnect.

【図5】従来の位相法によるスキュー測定の様子を示し
た説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of skew measurement by a conventional phase method.

【図6】従来のパルス法によるスキュー測定の様子を示
した説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state of skew measurement by a conventional pulse method.

【図7】図6のパルス法における光源の光パルスの波形
図。
FIG. 7 is a waveform diagram of light pulses of a light source in the pulse method of FIG.

【符号の説明】 2 光ファイバ[Explanation of Signs] 2 Optical fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大越 春喜 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Haruki Ogoshi 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定用のマルチモード光ファイバ(2)
に光パルスを入力して、同マルチモード光ファイバ
(2)に伝搬させた光パルスの波形に、Gauss 関数を当
てはめてマルチモード光ファイバの評価を行う方法であ
って、前記光パルス波形へのGauss 関数の当てはめを、
マルチモード光ファイバ(2)の伝搬モード数と同数の
Gauss 関数の重ね合せで行うことにより、モード分散に
よる影響を含めた形でマルチモード光ファイバの評価を
行うことを特徴とするマルチモード光ファイバの評価方
法。
1. A multi-mode optical fiber to be measured.
And applying a Gaussian function to the waveform of the optical pulse propagated through the multimode optical fiber (2) to evaluate the multimode optical fiber. Apply the Gauss function
As many as the number of propagation modes of the multimode optical fiber (2)
A method for evaluating a multi-mode optical fiber, comprising: evaluating a multi-mode optical fiber in a form including the influence of mode dispersion by superimposing Gaussian functions.
【請求項2】光パルス波形へ当てはめるGauss 関数の中
央位置がマルチモード光ファイバ(2)のモード毎の遅
延時間に対応されて各々ずらされていることを特徴とす
る請求項1記載のマルチモード光ファイバの評価方法。
2. A multi-mode optical fiber according to claim 1, wherein the center position of the Gaussian function applied to the optical pulse waveform is shifted in accordance with the delay time of each mode of the multi-mode optical fiber. Evaluation method of optical fiber.
【請求項3】請求項1又は請求項2記載のマルチモード
光ファイバの評価方法において、光パルス波形に当ては
められた複数のGauss 関数の大きさを評価して光パワー
の分配を評価するようにしたことを特徴とするマルチモ
ード光ファイバの評価方法。
3. The method for evaluating a multimode optical fiber according to claim 1, wherein the distribution of optical power is evaluated by evaluating the magnitudes of a plurality of Gaussian functions applied to the optical pulse waveform. A method for evaluating a multimode optical fiber, comprising:
【請求項4】複数の被測定用のマルチモード光ファイバ
(2)について、請求項1乃至請求項3の各々に記載の
評価方法を行い、その結果を同一モード同士で比較して
マルチモード光ファイバ(2)間のスキューや光パワー
の分配を評価することを特徴とするマルチモード光ファ
イバの評価方法。
4. The multimode optical fiber (2) to be measured is subjected to the evaluation method according to any one of claims 1 to 3, and the results are compared between the same modes to obtain a multimode optical fiber. A method for evaluating a multi-mode optical fiber, comprising: evaluating a skew between optical fibers (2) and an optical power distribution.
【請求項5】複数の被測定用のマルチモード光ファイバ
(2)について、請求項1乃至請求項3の各々に記載の
評価方法を行い、その結果を同一モード同士で比較して
も有為差を見いだせない場合、所望の一つモードのみに
注目してマルチモード光ファイバ(2)間のスキューや
光パワーの分配を評価することを特徴とするマルチモー
ド光ファイバの評価方法。
5. The evaluation method according to claim 1 is performed on a plurality of multimode optical fibers to be measured, and the results are compared in the same mode. A method for evaluating a multi-mode optical fiber, comprising: evaluating a skew and an optical power distribution between the multi-mode optical fibers (2) by focusing on only one desired mode when no difference is found.
JP15266497A 1997-06-10 1997-06-10 Method for evaluating multimode optical fiber Pending JPH10339687A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002039911A (en) * 2000-07-27 2002-02-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Apparatus for evaluating characteristics of waveguide
JP2017049167A (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Kddi株式会社 Device for measuring propagation delay difference

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