JPS62211522A - 単一モ−ド光フアイバの波長分散測定方法 - Google Patents

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、光フアイバ通信、光フアイバ計測等の分野で
広く使用されている単一モ、−ド光ファイバの波長分散
測定法に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、単一モード光ファイバの波長分散測定法としてレ
ーザ光源によるパルス法や変調位相法は周知であるが、
これらの方法は測定器の時間分解能上１−程度の長尺試
料を必要とし、また測定波長がレーザの発振波長に限ら
れるため装置が犬がかりでかつ高価なものとなる欠点が
ある。このため、最近、光の位相を利用した干渉法によ
り、１７７１程度の短縮試料と白色光源とを用いて長尺
のときと同等な測定精度が得られる方法が提案されてい
る。該方法は、白色光を分光器で波長選択し、２光線に
分離した後、一方を測定ファイバな伝搬させ、他方を空
中伝搬させ、測定ファイバ透過光と空中伝搬光とで干渉
縞を生じさせ、干渉強度が最大となるように空中伝搬光
の光路長を変化させるべく該光路内におかれたプリズム
等の光学部品の位置を変化させ、各測定波長に対する光
学部品位置の変化量と光速Ｃとから測定ファイバの伝搬
時間の変化量を求め、該伝搬時間の変化量を微分するこ
とにより波長分散を求めるものである。

しかしながら、上記従来の方法では、参照光を空中の所
定の経路に沿って伝搬させ、しかもその光路長を正確に
調節すべくミラー、レンズ、プリズム等の光学部品の光
軸合わせや位置合わせな正確に行うことが難かしく、ま
た、震動などの外乱により光学部品の光軸や位置がずれ
るため測定値が変動し易く耐環境性がわるいといつ欠点
がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたもので、
このため本発明は、連続的もしくは離散的に波長を変化
させることができる光源からの光を単一モード光ファイ
バに入射させ、該ファイバからの出力光を光分波器で二
分した後、その一方を０．１〜Ｉｏ＝程度の単一モード
光ファイバよりなる被測定ファイバに入射させ、もう一
方を被測定ファイバと同程度の長さの単一モード光ファ
イバよりなる参照光用ファイバに入射させ、両光ファイ
バからの出力光を光合波器で結合させ、合波後の出力光
を光センサで観測し、前記光源の波長を各御［定波長に
切換える度毎に前記合波後の出力光を観測しながら参照
元用ファイバの一部分に伸びを加えて被測定ファイバ伝
搬光と参照光用ファイバ伝搬光との干渉が最大となると
きの伸び量を計測し、参照光用ファイバの各測定波長に
おける伸び量と遅延時間との間の既知の関係より各測定
波長における被測定ファイバの伝搬光の遅延時間を計算
し、該計算結果より被測定ファイバの波長分散を求める
ことを特徴とする。

（本発明の原理および作用） 本発明は干渉法を利用するものであるから、被測定ファ
イバを伝搬する測定光と基単となる参照光との干渉作用
を利用する。この場合、参照光は被測定ファイバと同様
な単一モード光ファイバよりなる参照光用ファイバを伝
搬される。測定光と参照光の光路長が一致したとき干渉
の強度は最大となる。光源の波長を変えると各ファイバ
を伝搬する光の光路長が変化するためそれぞれ異なった
遅延時間を生ずる。しかしながら、このとき干渉強度が
最大となるように、参照光用ファイバの一部分に張力を
加えて伸びΔｌを与え光路長を変化させると、両ファイ
バの遅延時間が一致する。

したがって、参照光用ファイバの遅延時間から被測定フ
ァイバの遅延時間を求めることができる。

このためには、参照光用ファイバの伸びΔノと遅延時間
Δτ（λ）との関係が全ての波長で解っていなければな
らないが、これはほぼ次式（１）で近似できることが知
られている。

Δτ（Δｌ、λ）＝にΔノ＋Δτ０（λ）・・・・・（
１）但し、ｋはファイバの種類によってきまる定数、Δ
τ。（λ）は伸びΔｌかない場合の波長分散によって生
ずる遅延時間である。

従って、測定波長を変える度毎に干渉強度が最大となる
ように参照光用ファイバに伸びΔｌを加え、該伸び量Δ
ノから上記（１）式に基いて参照光用ファイバの遅延時
間、つまりは被測定ファイバの遅延時間Δτ（λ）を求
めることができる。

各測定波長λに対する遅延時間Δτ（λ）より波長分散
を求めるには、例えば次のように計算する。すなわち、
Δτ（λ）を次の近似式（２）に当てはめて係数Ａ、Ｂ
、Ｃを求め、その結果を微分して波長分散Ｄ（λ）（（
３１式）を求めることができる。

Δτ（λ）＝Ａλ”　＋Ｂ＋Ｃλ−２・・・・・・・（
２）Ｄ（λ）＝２Ａλ−２Ｃλ−３　・・・・・・・・
・（３）（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明する。

第１図は本発明方法を実施するための測定系の一例を示
す。

図において１は白色光の光源、３は該光源からの光の波
長を選択する分光器、５，５１は単一モード光ファイバ
カプラ、７は被測定用の単一モード光ファイバ、９は参
照光伝送用の被測定ファイバと同様な単一モード光ファ
イバ、１１は参照光用光フアイバ９中に設けられた粗調
整用の引張り装ｆｔ、　１３は同様に参照光用光フアイ
バ９中に設けられた微調整用の引張り装置、１５は参照
光用光フアイバ９中に設けられた３０ＫＨｚの位相変調
器。

１７はフォトダイオード、１９は３０ＫＨｚのロックイ
ンアンプ、２１はマクロコンピュータ、２３９２３’は
被測定ファイバと同様な単一モード光ファイバよりなる
接続用ファイバをそれぞれ示す。

上記分光器３による波長選択および引張り装置１１、１
３による参照光用光ファイバ９への伸び量の調整はマイ
クロコンピュータ２１により行われる。

次に、測定方法につき説明する。白色光源１から分光器
３によって波長選択された第１番目の測定光は、接続フ
ァイバ２３を経た後、単一モード光ファイバカブラ５に
より部分され、その一方は被測定ファイバ７へ入射され
、もう一方は参照光用ファイバ９へ入射される。参照光
用ファイバ９へ入射した光は参照光用ファイバを通る過
程で粗調整用の引張り装置１１と微調整用の引張り装置
１３を経た後、３０ＫＨｚの位相変調器１５を通り、単
一モード光ファイバカブラ５Ｉで被測定ファイバ７を経
た光と合波される。

引張り装置１１．１３は参照光用ファイバ９０所定部分
に伸びΔｌを与え、これにより参照光の遅延時間△τを
調整するもので、後述するようにカブラ５１において測
定光との干渉強度が最大になるようにマイクロコンピュ
ータ２１により制御される。

より具体的には、粗調整用の引張り装置１１は参照光用
ファイバを巻装した２つのロール間を拡げることにより
、また微調整用の引張り装置１３はファイバを把持した
２点間を拡げることによりそれぞれ伸びを与える。また
、位相変調器１５は、引張り装置１１．１３後のファイ
バ部分に高周波（３０ＫＨｚ）で伸びを加え、参照光の
位相をπ／２程度高周波で振動させるもので、これによ
り上記カブラ５１における測定光との干渉作用を高周波
で生じさせる。

カブラ５１で測定光と合波された光は接続用ファイバ２
３’を経た後フォトダイオード１７により受光される。

このとき、上述したように参照光には３０ＫＨｚの位相
変調が施されているので、フォトダイオード１７に入射
する光は３０　ＫＨｚの強度変調を受けていることにな
る。このように、干渉光を高周波で取り出すことにより
、出力を交流成分でみることができ、安定かつ精度よい
測定が可能となる。フォトダイオード１７からの出力は
３０ＫＨｚロツクインアンプ１９により増幅されマイク
ロコンピュータ２１に入力される。

マイクロコンピュータ２１は、ロックインアンプ１９か
らの入力が最大になるように、つまり被測定ファイバ７
を経た測定光と参照光用ファイバ９を経た参照光との干
渉強度が最大になるよ５１Ｃ引張り装置１１．１３によ
るファイバ９への伸び量Δノを調整する。マイクロコン
ピュータ２１はこのときの伸び景Δｌと波長λとから上
記（１）式にもとづいて遅延時間Δτ（λ、Δｌ）を求
める。

上記手順を所定の波長範囲で所定の波長間隔でマイクロ
コンピュータにより次々と波長を変え、各波長での伸び
量△ｌから遅延時間Δτ（λ、Δｌ）を求め、さらにこ
の遅延時間Δ　と波長人から上記（２）式を求め、さら
にこれを微分して上記（３）式を求めることにより被測
定ファイバの波長分散を求めることができる。

λ 第２図は、上記測定法により得られた代表的な単一モー
ド光ファイバの波長１．２μｍ−１，３５μｍにおける
波曳〜遅延時間特性を示す。また、第３図はそのときの
波長分散特性を示す。なお、この方法によって得られた
分散値は、従来の変調位相法で得られた値と±０．１　
ｐｓ　／Ｊａｎ／　ｎ−ｍ　以下の差で一致していた。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば従来のように参照光を空
中経路を伝搬させることなく光ファイバを伝搬させるよ
うになし、かつその光路長の調節も空中経路に配置した
光学部品の位置を移動させるのではなく参照光用ファイ
バそのものに伸びを°加えるようにしたので、困難な光
学部品の光軸合わせや位置合わせが不要となり、また震
動などつ外乱−より測定値が変動するおそれが少なくな
り耐環境性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するだめの測定系の一例を示
す概略図、第２図は本発明方法により得られた波長〜遅
延時間特性の一例を示すグラフ、第３図は同波長分散特
性の一例を示すグラフある。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 （外５名） 第２図 二皮長 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続的もしくは離散的に波長を変化させることができる
   光源からの光を単一モード光ファイバに入射させ、該フ
   ァイバからの出力光を光分波器で二分した後、その一方
   を０．１〜１０ｍ程度の単一モード光ファイバよりなる
   被測定ファイバに入射させ、もう一方を被測定ファイバ
   と同程度の長さの単一モード光ファイバよりなる参照光
   用ファイバに入射させ、両光ファイバからの出力光を光
   合波器で結合させ、合波後の出力光を光センサで観測し
   、前記光源の波長を各測定波長に切換える度毎に前記合
   波後の出力光を観測しながら参照光用ファイバの一部分
   に伸びを加えて被測定ファイバ伝搬光と参照光用ファイ
   バ伝搬光との干渉が最大となるときの伸び量を計測し、
   参照光用ファイバの各測定波長における伸び量と遅延時
   間との間の既知の関係より各測定波長における被測定フ
   ァイバの伝搬光の遅延時間を計算し、該計算結果より被
   測定ファイバの波長分散を求めることを特徴とする単一
   モード光ファイバの波長分散測定方法。