JPS61105440A - 光フアイバの零分散波長測定方法および装置 - Google Patents

光フアイバの零分散波長測定方法および装置

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JPS61105440A
JPS61105440A JP22717984A JP22717984A JPS61105440A JP S61105440 A JPS61105440 A JP S61105440A JP 22717984 A JP22717984 A JP 22717984A JP 22717984 A JP22717984 A JP 22717984A JP S61105440 A JPS61105440 A JP S61105440A
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由明 山林
Norihisa Oota
太田 紀久
Junichi Yamada
順一 山田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバの基本特性の一つである波長分散
の測定方法に関する。特に、光ファイバのファイバパラ
メータのバラツキに起因して、理論値からずれている光
ファイバの零分散波長を決定する方法に関する。
〔従来の技術〕
光フアイバ中を光信号が伝搬する速度は光信号の波長に
よって異なる。したがって、波長法がりがある光源から
送出された光パルス信号のパルス幅は、光ファイバを伝
搬した後に広がるために、帯域幅を狭めなければならず
光信号の、伝送速度が制限される。このために、光ファ
イバの遅延時間の波長依存性、すなわち光の波長に依存
して群速度が異なることにより生ずる波長分散を評価す
ることは、光通信装置を設計する上で重要である。
光ファイバの波長分散による帯域制限は、光源波長と光
ファイバの零分散波長とが一致したときにその影響が最
小になる。この零分散波長は、ファイバパラメータ(コ
ア径、コア材料およびクラッド材料の物質定数、コア・
ドーパント濃度、屈折率分布形状)によって理論的に求
めることができるが、実際に製造される光ファイバは、
ファイバパラメータのバラツキによりこの理論値に必ず
しも一致しない。したがって、光通信装置の設計する上
で実測により零分散波長を決定しておく必要が生じる。
 ゛ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、従来はこのような光ファイバの零分散波長を
直接にしかも正確に測定する方法がなかった。
すなわち、零分散波長の近傍の波長分散値を種々の波長
分散測定方法により求め、波長を横軸としてこの測定値
をプロットした後に、内挿あるいは外挿により零分散波
長を決定する方法を用いていた。しかし、光ファイバの
波長分散測定は、分散値が小さい程その誤差の影響が大
きくなるために、零分散波長を直接的に決定することが
できる方法の開発が切望されていた。
本発明は、このような要求に対してなされたもので、光
ファイバの製造で生じるファイバパラメータのバラツキ
に起因して、理論値からずれている光ファイバの零分散
波長を実測により容易に求めることができる、光ファイ
バの零分散波長測定方法および装置を提供することを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の零分散波長測定方法は、波長分散値が零となる
波長λoの大略の値が理論的に計算される被測定光ファ
イバの零分散波長を測定する方法において、その被測定
光ファイバの一端°から、強度変調が施された入射光を
入射させ、上記被測定光ファイバの他端から出射する出
射光を電気信号に変換し、上記入射光または上記出射光
に中心波長Xが上記波長λoに近い波長変調を施し、上
記電気信号の位相変調成分の一次スペクトルが極小にな
るように上記中心波長Xを変化させ、上記スペクトルが
消失した時点の波長を上記被測定光ファイバの零分散波
長とする。
本発明の零分散波長測定装置は、広い波長帯で発光する
光源と、発振器および電源と、この発振器および電源の
出力を人力とし、上記光源の出力光に強度変調を施すた
めの変調信号を発生し、上記光源を駆動する強度変調回
路と、上記光源の出力光を被測定光ファイバに入射させ
る手段と、光電気変換器と、上記被測定光ファイバの出
射光を上記光電気変換器に導く手段と、上記光源から上
記光電気変換器までの間に挿入され、上記出力光に波長
変調を施す波長変調器と、上記光電気変換器から出力さ
れる電気信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を
入力とする同期検波器と、この同期検波器に上記発振器
の出力を伝達する手段と、上記同期検波器の出力のスペ
クトル観測を行うスペクトラムアナライザとを備え、上
記波長変調器は変調波長が可変であり、この可変範囲は
、上記スペクトラムアナライザで観測される位相変調成
分の一次スペクトルが極小になるようにその中心波長を
設定できる範囲であることを特徴とする。
〔作 用〕
本発明は、被測定光ファイバの一端から、強度変調およ
び波長変調された光信号を入射させ、この伝搬光を強度
変調角周波数ω。で同期検波する。
この検波出力をスペクトラムアナライザに入力して、こ
の波長変調角周波数ω、のスペクトル成分に着目し、中
心波長Tを掃引してゆくと、中心波長Xが零分散波長λ
oに一致したときに波長変調角周波数ωイのスペクトル
が消失する。これにより、零分散波長λoを決定するこ
とができる。
波長変調器は被測定光ファイバの出射端側に設置しても
、本発明を実施することができる。
〔実施例〕
光ファイバの波長分散値は、ファイバパラメータより計
算することができ、この計算値が零に等しくなる光波長
を「理論的零分散波長」という。
通常の石英系単一モード光ファイバでは、クラッドが純
粋石英(125trmφ)、コアがゲルマニウムドープ
(10−φ)、コアークラッドの比屈折率差が約0.3
%の場合には、零分散波長は1.3I!mの近傍にある
。コア屈折率分布形状が、理想的なステップ形状から若
干ずれていることなどに起因する1分散波長のバラツキ
はあまり大きくなく、1.30〜1.32 nの波長領
域の中にほぼ収まるとみてよい。光源としては、この波
長領域をカバーする程度の広波長帯域特性のものが必要
である。
本発明は、被測定光ファイバの一端から、変調角周波数
ω、の強度変調、および変調角周波数ω1、中心波長X
、波長振幅Δλの波長変調の二重同時変調を受けた光を
入射させる。このような変調を受けた光が、この被測定
光ファイバを伝搬し、他端から出射した後に光電気変換
器で光強度に比例した電気信号に変換される。この電気
信号は、適当なレベルまで増幅されたのちに、強度変調
角周波数ω。で同期検波する。この検波出力をスペクト
ラムアナライザに入力すると、波長変調角周波数ω1の
成分、およびその2倍の高調波成分が観測される。そこ
で、この波長変調角周波数ωイのスペクトル成分に着目
し、中心波長Tを掃引してゆくと、中心波長τが零分散
波長λoに一致したときに波長変調角周波数ω、のスペ
クトルが消失する。これにより、零分散波長λoを決定
することができる。
以下、本発明の実施例方式を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明測定装置の一実施例を示すブロック構
成図である。第1図において、光源1は発振器2および
電流源3を接続する強度変調回路4に接続される。この
光源1の出力光は波長変調器・5に入射され、その出力
光はレンズ6を介して被測定光ファイバ7に入射する。
被測定光ファイバ7からの出射光は、レンズ8を介して
光電気変換器1)に入射され、その出力は増幅器10を
介して発振器2の出力を入力している同期検波器1)に
入力し、さらにその出力はスペクトラムアナライザ12
に人力する。
光i#1は広い波長帯で発光する発光ダイオードが適当
である。光源1は、発振器2からの正弦波信号と電流源
3からのバイアス電流とを重畳する強度変調回路4によ
り駆動される。強度変調された光源1の出力光は、波長
変調器5に入射し波長変調を受ける。波長変調器5は、
通常の分光器に光偏向器を備えたもので実現できる。波
長変調器5からの出力光は、被測定光ファイバ7を伝搬
して光電気変換器9で光信号に比例した電気信号に変換
される。この電、気信号は、適当な利得をもつ増幅器1
0で増幅されたのち、発振器2の出力に同期する同期検
波器1)に入力して強度変調成分を落とし、スペクトラ
ムアナライザ12でスペクトル観測を行う。中心波長τ
が零分散波長λ、に一致したときに波長変調角周波数ω
、の成分は消失するので、これを用いて零分散波長λo
が決定される。
発振器2と同期検波器1)とを接続する手段は、被測定
光ファイバ7が布設前で巻かれた状態にあるときには問
題はないが、布設された後では被測定光ファイバ7の入
射端と出射端とが離れているために伝送路を必要とする
。しかし、発振器2の発振周波数は、音響周波数程度の
低い周波数を用いているので、この伝送路は通常の電話
回線あるいは被測定光ファイバに実装されたケーブルの
介在対を利用することがよい。
第2図は、波長変調器5の構成例を示す概略図である。
本決定方法は、スペクトルの消失波長を探すことによる
零位性測定なので、波長振幅Δλが測定精度に影響する
ことはないが、あまり小さいとスペクトル観測が困難に
なるので、大まかな値は知っておく必要がある。
第2図において、回折格子21により回折した光が、光
偏向素子22により正弦波的に出射スリット23(幅2
W)を走査するように構成する。このとき、光偏向素子
22と出射スリット23との間の距離をhとする。回折
格子21の回折角変化Δθに対応する波長変化Δλは、 を満たす。ここで、θは回折角(出射光と回折格子面上
の法線とがなす角)、mは回折次数、dは回折格子間隔
である。
仮に、m=1、d = 1 /600  (am) 、
2 W=100〔μ−) 、h −50(cm)および
cosθ−1/6とすると、出射スリットから出射され
る光の波長変動振!1Δλは10  (、w)になる。
実際の分光器では回折格子21と出射スリット23との
間に結像系が挿入されるが、本実施例では本質的な影響
がないので省略している。
中心波長τの掃引は、回折格子を回転させることにより
行うことができる0回折格子系として通常の分光器を用
いると、この分光器の波長読み取り目盛が中心波長Xを
示すので、この中心波長Xが零分散波長λ、であり、測
定は極めて容易になる。
以下、測定原理について詳細に説明する。光ファイバの
出射光は、光ファイバの伝搬による遅延時間をτ゛とし
て、 s、(λ+t) QC1+ cos ((arc(t+
 r)) −−−−−−−(21となる。ただし、So
は光ファイバの波長分散、kは波数、βは伝搬定数であ
る。
零分散波長(λ、−2π/に0)のまわりで遅延時間τ
を展開すると、光ファイバ長しとして、τ(k) 十(ン、。+・・・」−一−・−−(4)2!    
ak” 【 (k) −−−−・・−(5) となる。ここで、(5)式の導出には波長分散S、すな
わら、 は、波長λ、(=2π/に0)において零であるとし、
(4)式における4次以降の高次項は無視した。
本発明では、光電気変換器9に受光される光波長を中心
波長XのまわりにΔλの振幅で正弦的に変化させている
ので、(5)式におけるλは、λ=X+Δλcosω、
1.−・−・−−・く7)と表され、(2)式において
dS/dλ−3′とおけば、SO(λ、1) 、−−−−−・−(8) となる。(8)式で表される信号を強度変調角周波数ω
9で同期検波すると、波長変調角周波数ω、のスペクト
ル成分とその二次高調波成分が得られる。
中心波長7と零分散波長λoが一致したときω1の一次
スペクトルが消失することが(8)式よりわかる。
したがって、波長変調器5は被測定光ファイバ7の出射
端側に設置しても、同様に本発明を実施することができ
る。
第3図は、この場合の実施例を示すブロック構成図であ
る。ここでは、発振器2の出力を同期検波器1)に伝達
する伝送路手段として、電話回線を使用した場合を示し
、発振器2の出力を電話回線に送出する送信器13、お
よび伝送されてきた信号を受信し同期検波器1)に接続
する受信器14を表示している。
〔発明の効果〕
本発明の零分散波長測定方法は、零位法により高精度の
測定を可能にし、しかも分光器の読取り波長がそのまま
零分散波長になるので、至極簡便な直接測定方法である
したがって、光ファイバの入力端と出力端が遠く離れて
いる測定環境、ずなわら現場に布設された後の伝送路光
ファイバであっても、容易にしか 。
も正確に零分散波長を決定することができ、光通信シス
テムを形成する上でもより効率的な運用が可能になる優
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明測定装置の一実施例を示すブロック構成
図。 第2図は波長変調器の構成例を示す概略図。 第3図は本発明測定装置の別の実施例を示すブロック構
成図。 l・・・光源、2・・・発振器、3・・・電流源、4・
・・強度変調回路、5・・・波長変調器、6.8・・・
レンズ、7・・・被測定光ファイバ(単一モード光ファ
イバ)、9・・・光電気変換器、lO・・・増幅器、1
)・・・同期検波器、12・・・スペクトラムアナライ
ザ、13・・・送信器、14・・・受信器、21・・・
回折格子、22・・・光偏向素子、23・・・出射スリ
ット。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)波長分散値が零となる波長λ_oの大略の値が理
    論的に計算される被測定光ファイバの零分散波長を測定
    する方法において、 その被測定光ファイバの一端から、強度変調が施された
    入射光を入射させ、 上記被測定光ファイバの他端から出射する出射光を電気
    信号に変換し、 上記入射光または上記出射光に中心波長@λ@が上記波
    長λ_oに近い波長変調を施し、 上記電気信号の位相変調成分の一次スペクトルが極小に
    なるように上記中心波長@λ@を変化させ、上記スペク
    トルが消失した時点の波長を上記被測定光ファイバの零
    分散波長とする 光ファイバの零分散波長測定方法。
  2. (2)中心波長@λ@の波長変調を被測定光ファイバの
    入射光に与える 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ファイバの零分散
    波長測定方法。
  3. (3)中心波長@λ@の波長変調を被測定光ファイバの
    出射光に与える 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ファイバの零分散
    波長測定方法。
  4. (4)広い波長帯で発光する光源と、 発振器および電源と、 この発振器および電源の出力を入力とし、上記光源の出
    力光に強度変調を施すための変調信号を発生し、上記光
    源を駆動する強度変調回路と、上記光源の出力光を被測
    定光ファイバに入射させる手段と、 光電気変換器と、 上記比測定光ファイバの出射光を上記光電気変換器に導
    く手段と、 上記光源から上記光電気変換器までの間に挿入され、上
    記出力光に波長変調を施す波長変調器と、上記光電気変
    換器から出力される電気信号を増幅する増幅器と、 この増幅器の出力を入力とする同期検波器と、この同期
    検波器に上記発振器の出力を伝達する手段と、 上記同期検波器の出力のスペクトル観測を行うスペクト
    ラムアナライザと を備え、 上記波長変調器は変調波長が可変であり、この可変範囲
    は、上記スペクトラムアナライザで観測される位相変調
    成分の一次スペクトルが極小になるようにその中心波長
    を設定できる範囲であることを特徴とする光ファイバの
    零分散波長測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432602A (en) * 1992-08-25 1995-07-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Light wavelength measuring apparatus with light modulation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5432602A (en) * 1992-08-25 1995-07-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Light wavelength measuring apparatus with light modulation

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