JPS6225232A - 光フアイバの波長分散測定方法および装置 - Google Patents

光フアイバの波長分散測定方法および装置

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JPS6225232A
JPS6225232A JP16641785A JP16641785A JPS6225232A JP S6225232 A JPS6225232 A JP S6225232A JP 16641785 A JP16641785 A JP 16641785A JP 16641785 A JP16641785 A JP 16641785A JP S6225232 A JPS6225232 A JP S6225232A
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optical
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Makoto Tsubokawa
坪川 信
Noburu Shibata
宣 柴田
Yoshiyuki Aomi
青海 恵之
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    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers

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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、光ファイバの波長分散をその一端から測定す
る装置に関する。特に、短尺および長尺の被測定光ファ
イバに対して高精度の測定が可能な装置に関する。
〔概要〕
本発明は、光ファイバの波長分散を測定する方法および
装置において、 わずかに光周波数の異なる光束の干渉を利用して被測定
光ファイバを伝搬した光と参照光との群遅延差を求め、
異なる光周波数に対して得られる群遅延差によりその被
測定光ファイバの波長分散を求めることにより、 被測定光ファイバが短尺でも高精度に波長分散測定を行
うものである。
〔従来の技術〕
従来の光ファイバの波長分散測定方法では、被測定光フ
ァイバ中に波長の異なるパルスを伝搬させて、パルスの
群遅延差を測定するパルス法、強度変調を受けた異なる
波長の光を被測定光ファイバに入射させ、その出射光の
位相差を測定する位相法、または、光の干渉を利用し、
干渉縞の可視度が最大となる位置を検出する方法等の測
定方法を利用して波長分散を測定していた。光の干渉を
利用する方法に関しては、シバタ(N、5hibata
)等により、アプライド・オブティクス(Appl、O
pt、)第19巻(1980年)第1489頁ないし第
1492頁に詳しく説明されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、パルス法および位相法では、測定装置の時間分
解能や変調器の帯域による制限を受けるために、例えば
サブピコ秒程度の群遅延差の測定が困難であり、長尺の
被測定光ファイバが必要となる欠点があった。
また、光の干渉を利用した測定法では、長尺の被測定光
ファイバを必要とはしないが、干渉させる二つの光束の
光周波数が同一であるため、干渉縞の可視度を光路長変
化に対して逐次観測する必要があり、自動測定を行う場
合に、可視度のデータを自動的に取り込むことが極めて
困難である欠点があった。
本発明は、以上の問題点を解決し、被測定光ファイバが
短尺でも長尺でも、被測定光ファイバの一端から波長分
散を高精度に測定できる方法およびその装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の光ファイバの波長分散測定方法は、光源から可
干渉性の出力光を発生し、この出力光を第一および第二
の光束に分岐するとともに、その光束の少なくとも一方
の光周波数を偏移させ、上記第一の光束を被測定光ファ
イバの一端に入射させ、この被測定光ファイバの他端で
折り返し反射させ、この被測定光ファイバの上記一端か
らの出射光および上記第二の光束を同一の観測面に導き
、上記観測面に生じたビート信号の振幅が最大になるよ
うに上記第一および第二の光束の光路長差を変化させ、
複数の光周波数に対する光路長差の変化により光ファイ
バの波長分散を求めることを特徴とする。
本発明の光ファイバの波長分散測定装置は、上述の方法
を実施するための装置であり、複数の光周波数で可干渉
性の出力光を発生する光源と、この光源の出力光を第一
および第二の光束に分岐するとともに、その光束の少な
くとも一方の光周波数を偏移させる手段と、上記第一の
光束を被測定光ファイバの一端に入射させる手段と、こ
の被測定光ファイバの他端で折り返し反射させる手段と
、この被測定光ファイバの上記一端からの出射光および
上記第二の光束を同一の観測面に導く光学系と、上記第
一および第二の光束の光路長の少なくとも一方を変化さ
せる手段と、上記観測面に生じたビート信号の振幅を測
定する手段とを備だことを特徴とする。
光源としては、−個の素子で複数の光周波数の出力光を
発生するものでもよく、それぞれが白色光を出力する複
数の発光素子を含んでもよい。さらに光源そのものを交
換できる構成でもよい。測定を自動化するためには、電
気的に光周波数が可変の光源が望ましい。
〔作用〕
本発明の光ファイバの波長分散測定方法は、わずかに異
なる二つの光束の干渉を利用し、被測定光ファイバを伝
搬した光と参照光との群遅延差を求める。この群遅延差
を異なる光周波数に対して求めることにより、上記被測
定光ファイバの波長分散を簡単な演算により求めること
ができる。測定は被測定光ファイバの一端で行うことが
できる。
光の干渉を利用することによりサブピコ秒の時間分解能
が得られるので、1m以下の短尺な光ファイバでも、数
kmの長さの光ファイバでも、高精度に測定することが
できる。本発明の装置は自動化測定を行うに適する。
〔実施例〕
第1図は本発明第一実施例の光ファイバの波長分散測定
装置のブロック構成図である。
光源1の出力光は、音響光学偏向器2により二つの光束
に分岐される。音響光学偏向器2には、これを駆動する
ための発振器3が接続される。音響光学偏向器2により
分岐された二つの光束は、一方が光路長可変装置4を経
由して参照用光ファイバ5に入射し、他方が被測定光フ
ァイバ6に入射する。参照用光ファイバ5に入射した光
束は、反射鏡7で反射して再び参照用光ファイバ5を通
り、光路長可変装置4および音響光学偏向器2を経由し
て光検出器9に入射する。被測定光ファイバ6に入射し
た光束は、反射鏡8で反射して再び被測定光ファイバ6
を通り、音響光学偏向器2を経由して光検出器9に入射
する。
光検出器9は帯域フィルタ10に接続される。帯域フィ
ルタ10は波形記録装置11に接続される。波形記録装
置11は光路長可変装置4に接続される。
光源1は周波数f0の可干渉性出力光を発生する。
音響光学偏向器2は、この光源1からの出力光を二つの
光束に空間的に分岐するとともに、その一方の光束の周
波数をΔfだけ偏移させる。二つの光束の回折角θは、
発振器3から音響光学偏向器2に入力される音波の波長
Δおよび光の波長λにより、 sin  θ=λ/2Δ            ・・
・−・−(1)として表される。周波数の異なる光束に
対してθが変化することを補償するため、発振器3の駆
動周波数を変化させ、λ/2Δが一定になるように設定
できる。これにより、回折角θの変化にともなう光学系
の光軸調整および光路長の再調整が不用となる。
音響光学偏向器2から出射された光束のうち、周波数f
0の光束を参照光、周波数f0−Δfの光束を信号光と
する。二つの光束の光路長を同程度に設定し、参照用光
ファイバ5にはその波長分散特性が既知のものを使用す
る。
参照用光ファイバ5を往復した参照光は、光路長可変装
置4を経由して再び音響光学偏向器2へ入射し、その周
波数がf0+Δfに偏移されて光検出器9に入射する。
被測定光ファイバ6を往復した信号光は、音響光学偏向
器2を経由して、周波数f0−Δfのまま光検出器9に
入射する。この場合の回折角θは上述の回折角θと一致
する。
光検出器9に入射する光強度1 (t)は、r(t)=
1++Iz +2紀πl r D ) l cos ((2π(2Δ
f)+δ)と表される。ここで、I、、Izは信号光お
よび参照先の強度、1γ(τ)1はコヒーレンス度、τ
およびδは信号光と参照光との群遅延差および位相差、
2Δfはビート周波数である。光強度I(t)のビート
周波数成分の振幅は1γ(τ)1に比例する。このため
、光路長可変装置4により光路長差を調節して、 1γ(τ)1=1         ・−・・・(3)
とすることにより、光強度1(t)を最大にすることが
できる。
光源1の出力光の周波数を変化させるか、または光源1
そのものを交換して周波数を変化させると、参照用光フ
ァイバ5および被測定光ファイバ6による群遅延差τが
変化し、(3)式を満足する光路長差も変化する。二つ
の異なる周波数を用いて、光強度1 (t)が最大とな
るように光路長可変装置4を設定する。このときの設定
位置の差、すなわち補正距離Δdは、参照用光ファイバ
5および被測定光ファイバ6の波長分散による光路長差
を示し、群遅延差の変化量Δτに対して、 Δd=cΔτ           −・−・・(4)
の関係がある。ここでCは光速である。
長さLの光ファイバの単位長さあたりの波長分散りは、
光源の波長λに対して、 の関係がある。したがって、異なる周波数に対して上記
の補正距離Δdを求めることにより、(4)式および(
5)式から波長分散りが得られる。ここで、(4)式お
よび(5)式から得られる波長分散は、参照用光ファイ
バ5による波長分散D′を含んでいる。
この値は既知であり、この値を差し引くことにより求め
るべき被測定光ファイバ6の波長分散が得られる。
この実施例では、光路長可変装置4を、音響光学偏向器
2と参照用光ファイバ5との間に配置している。しかし
、参照光と信号光との光路長の差を変化させることがで
きるならば、二つの光路上のどこに配置してもよく、双
方の光路上に配置してもよい。
第2図は本発明第二実施例光ファイバの波長分散測定装
置のブロック構成図である。この実施例では、光路長可
変装置4のかわりに可動鏡23を用いて光路長を変化さ
せる。
光源1と音響光学偏向器2との間に半透鏡21を配置す
る。この半透鏡21は、光源1の出力光を透過させ、参
照用光ファイバ5から音響光学偏向器2を通過した周波
数f0の参照光と、被測定光ファイバ6から音響光学偏
向器2を経由してさらに周波数が偏移した周波数10−
2Δ「の信号光とを光検出器9に反射させる。
被測定光ファイバ6から音響光学偏向器2を経由した周
波数f0−Δfの信号光と、参照用光ファイバ5から音
響光学偏向器2により周波数が偏移した周波数f0+Δ
fの参照光との光路上に、この光路上を移動する可動鏡
23が配置される。この可動鏡23は、到来した光束を
同じ光路上に反射する。さらに、可動鏡23により反射
された光束を光検出器9に導くように、半透鏡22を配
置する。
本実施例の場合は、光検出器9で得られる光のビート周
波数が、Δf、2Δfおよび3Δfの三種類となる。こ
のうち、3Δfの成分が、参照用光ファイバ5からの周
波数f0+Δfの参照光と、被測定光ファイバ6からの
周波数fo  2Δfの信号光との干渉によるものであ
る。したがって、この成分を用いることにより、第一実
施例と同様の測定ができる。
第3図および第4図は、光路長可変装置4の例を示す。
第3図では、反射鏡31.32および二枚の反射鏡を備
えた可動鏡33を用いた例を示し、第4図では、光ファ
イバ41と伸縮素子42により、光ファイバ41の伸縮
による光路長の変化を利用する例を示す。
以上の実施例では、参照光路に参照用光ファイバ5を用
いていた。しかし、被測定光ファイバ6が短尺な場合に
は、参照光を自由空間に往復伝搬させても本発明を同様
に実施できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の光ファイバの波長分散測
定方法および装置は、光ヘテロゲイン検波に基づいた測
定が可能であり、高精度で波長分散を測定できる効果が
ある。また、光束を光フアイバ中で往復させているので
、簡単な光学系の構成で光ファイバの一端にて測定を行
うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一実施例光ファイバの波長分散測定装
置のブロック構成図。 第2図は本発明第二実施例光ファイバの波長分散測定装
置のブロック構成図。 第3図は光路長可変装置の一例を示す図。 第4図は光路長可変装置の一例を示す図。 l・・・光源、2・・・音響光学偏向器、3・・・発振
器、4・・・光路長可変装置、5・・・参照用光ファイ
バ、6・・・被測定光ファイバ、7.8・・・反射鏡、
9・・・光検出器、10・・・帯域フィルタ、11・・
・波形記録装置、21、22・・・半透鏡、23・・・
可動鏡、31.32・・・反射鏡、33・・・可動鏡、
41・・・光ファイバ、42・・・伸縮素子。 ゛(3・ニー2ン 光路長可変装置 yf>3  口 光路長可変装置 も4回

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源から可干渉性の出力光を発生し、この出力光
    を第一および第二の光束に分岐するとともに、その光束
    の少なくとも一方の光周波数を偏移させ、 上記第一の光束を被測定光ファイバの一端に入射させ、 この被測定光ファイバの他端で折り返し反射させ、 この被測定光ファイバの上記一端からの出射光および上
    記第二の光束を同一の観測面に導き、上記観測面に生じ
    たビート信号の振幅が最大になるように上記第一および
    第二の光束の光路長差を変化させ、 複数の光周波数に対する光路長差の変化により光ファイ
    バの波長分散を求める 光ファイバの波長分散測定方法。
  2. (2)複数の光周波数で可干渉性の出力光を発生する光
    源と、 この光源の出力光を第一および第二の光束に分岐すると
    ともに、その光束の少なくとも一方の光周波数を偏移さ
    せる手段と、 上記第一の光束を被測定光ファイバの一端に入射させる
    手段と、 この被測定光ファイバの他端で折り返し反射させる手段
    と、 この被測定光ファイバの上記一端からの出射光および上
    記第二の光束を同一の観測面に導く光学系と、 上記第一および第二の光束の光路長の少なくとも一方を
    変化させる手段と、 上記観測面に生じたビート信号の振幅を測定する手段と を備えた光ファイバの波長分散測定装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63318598A (ja) * 1987-06-20 1988-12-27 ヤマハ株式会社 電子楽器の自動伴奏装置
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