KR100869247B1 - Apparatus for measuring of nonlinear coefficient in optical fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선폭이 좁거나 또는 넓은 LD를 사용하는 펌프광 및 피측정 광섬유의 편광변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 펌프단에 편광스크램블러를 사용하고 출력단에는 FRM을 사용하여 비선형계수를 정확하게 측정하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은, 펌프광을 각각 발광하는 제1,2,3LD와, 제1LD에서 발광된 펌프광을 명암도(intensity) 변조하는 변조기와, 명암도 변조된 펌프광을 비편광시키는 편광 스크램블러와, 비편광된 펌프광을 증폭시키는 EDFA와, 제2,3LD에서 발광된 펌프광의 편광을 조절시키는 제1,2PC와, EDFA에 의해 증폭되어 인가된 비편광된 펌프광과 제1PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시켜 위상 변조된 프로브광을 생성하는 제1커플러와, 위상 변조된 프로브광을 FUT에 인가시키고, 다시 반사되어 되돌아오는 프로브광을 제1커플러로 인가하지 못하도록 차단하는 아이솔레이터와, FUT를 통해 인가된 프로브광을 FRM에 인가시키고, FRM에 의해 반사되어 인가된 프로브광을 방향 전환시켜 인가하는 써큘레이터와, 써큘레이터로부터 인가되는 프로브광에서 원하는 대역만을 필터링시키는 BPF와, BPF에 의해 대역 필터링된 프로브광과, 제2PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시키는 제2커플러와, 제2커플러에 의해 결합된 두광을 검출하는 PD와, PD에 의해 검출된 두광 간에 서로 발생되는 간섭을 이용하여 기준이되는 편광 조절된 프로브광과 대역 필터링된 프로브광 간의 코헤런트 헤테로다인을 사용하여 위상 변화량(φ)을 확인하고, 확인된 위상 변화량을 사용하여 비선형계수(γ)를 측정하는 RF 스펙트럼 분석기를 포함한다. 따라서, 기존에서 와 같이 광섬유가 상대적으로 낮은 스레스홀드에서 비선형효과가 발생하며, 또한 파장 분할 다중화 시스템의 정보용량을 저하시키게 되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 편광스크램블러를 사용하였을 경우 좁은 선폭의 펌프광도 효과적으로 비편광시켜 LD의 종류에 상관없이 펌프광을 비편광시키는 문제점을 해결할 수 있다.

Figure R1020070046017

비선형계수, 상호위상변조, 광섬유, 비편광

The present invention is to accurately measure the nonlinear coefficient by using a polarized scrambler at the pump stage and FRM at the output stage to minimize the influence of the polarization change of the pump light and the optical fiber to be measured using a narrow or wide LD. The present invention for this purpose, the first, 2, 3LD for emitting the pump light, the modulator for intensity modulation of the pump light emitted from the first LD, the polarization scrambler for non-polarization of the contrast-modulated pump light, and non-polarization EDFA for amplifying the pump light, and the first and second PC to control the polarization of the pump light emitted from the 2,3LD, the unpolarized pump light amplified and applied by the EDFA and the probe light polarized by the first PC The first coupler to generate the phase modulated probe light and the phase modulated probe light to the FUT, and then return the reflected probe light to the first coupler. Only the desired band is applied to the isolator to block the application, the circulator applying the probe light applied through the FUT to the FRM, and turning the applied probe light reflected by the FRM, and applying the probe light applied from the circulator. A PD detecting a BPF to be filtered, a probe light band-filtered by the BPF, a probe coupler coupled to the probe light polarized by the second PC, a PD detecting the headlights coupled by the second coupler, and a PD Using the coherent heterodyne between the polarized controlled probe light and the band-filtered probe light using the interference generated between the two light beams, the phase change amount φ is confirmed, and the nonlinear coefficient is determined using the confirmed phase change amount. RF spectrum analyzer for measuring (γ). Therefore, as in the conventional case, a nonlinear effect occurs in a threshold where the optical fiber is relatively low, and it is possible to solve the problem of lowering the information capacity of the wavelength division multiplexing system. In addition, when the polarization scrambler is used, the pump light having a narrow line width is also effectively polarized to solve the problem of non-polarization of the pump light irrespective of the type of LD.

Figure R1020070046017

Nonlinear Coefficients, Interphase Modulation, Optical Fiber, Non-Polarization

Description

광섬유의 비선형계수 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING OF NONLINEAR COEFFICIENT IN OPTICAL FIBER}Nonlinear coefficient measuring device of optical fiber {APPARATUS FOR MEASURING OF NONLINEAR COEFFICIENT IN OPTICAL FIBER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 비선형계수 측정 장치를 위한 블록 구성도, 1 is a block diagram for a nonlinear coefficient measurement apparatus of an optical fiber according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 비선형계수 측정 장치의 동작 과정에 대한 상세 흐름도.Figure 2 is a detailed flowchart of the operation of the apparatus for measuring the nonlinear coefficient of the optical fiber according to an embodiment of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

11 : LD1 13 : 변조기11: LD1 13: Modulator

15 : 편광 스크램블러 17 : EDFA15: polarized scrambler 17: EDFA

19,35 : 커플러 21 : LD219,35: Coupler 21: LD2

23,39 : PC 25 : 아이솔레이터23,39: PC 25: Isolator

27 : 피측정광섬유(FUT) 29 : 써귤레이터27: optical fiber to be measured (FUT) 29: regulator

31 : FRM 33 : BPF31: FRM 33: BPF

37 : LD3 41 : PD37: LD3 41: PD

43 : RF 스펙트럼 분석기43: RF Spectrum Analyzer

본 발명은 광섬유의 비선형계수 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호위상변조(Cross-Phase Modulation, XPM)의 비선형 효과를 사용하여 광섬유의 비선형 계수를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring the nonlinear coefficient of an optical fiber, and more particularly, to an apparatus capable of measuring the nonlinear coefficient of an optical fiber using the nonlinear effect of cross-phase modulation (XPM).

주지된 바와 같이, 광섬유의 비선형 굴절률을 측정하기 위한 방법은 자기위상변조(Self-Phase Modulation, SPM) 효과를 이용하여 측정하는 방법뿐만 아니라 XPM의 비선형 효과를 사용하여 측정하는 방법으로 구분된다.As is well known, a method for measuring the nonlinear refractive index of an optical fiber is classified into a method using a non-linear effect of XPM as well as a method using a self-phase modulation (SPM) effect.

이러한 광섬유의 비선형 굴절률을 측정하기 위한 방법들은 특정한 장치가 있어야만 측정을 할 수 있다. These methods for measuring the nonlinear refractive index of the optical fiber can only be measured with a specific device.

즉, SPM 방법은 펄스 레이저와 연속발진 레이저를 사용하여 측정하는 두가지 방법이 있다. 전자인 펄스 레이저 방법은 고출력의 짧은 펄스 레이저를 사용하여 광섬유에서 발생하는 위상변화량을 스펙트럼을 통하여 분석하여야 한다. 하지만 이 방법은 정확한 광 펄스 모양이 필요하며 광섬유를 진행하면서 색분산이 발생하여 파장이 퍼짐과 동시에 광 스펙트럼 파형도 변하여 정확한 측정에 어려움이 있다. 그리고, 긴길이의 광섬유에서는 진행하면서 색분산에 의한 시간폭의 확대와 SPM에 의한 파장폭 확대에 의해 입력광의 펄스가 퍼져 피크파워가 낮아져 과소 평과된다. 그리고 후자인 연속발진 레이저 방법은 두 개의 연속발진 레이저의 출력을 동일하게 만들어야 하는 어려움이 있다.That is, there are two methods for measuring the SPM using a pulse laser and a continuous oscillation laser. In the former pulse laser method, a short pulse laser of high power should be analyzed through spectra of the amount of phase change occurring in the optical fiber. However, this method requires accurate pulse shape and chromatic dispersion occurs as the optical fiber progresses, so that the wavelength of light spreads and the spectrum of light spectrum changes. In the long optical fiber, the pulse of the input light spreads due to the expansion of the time width due to color dispersion and the extension of the wavelength width due to the SPM, resulting in low peak power. The latter continuous oscillation laser method has a difficulty in making the outputs of two continuous oscillation lasers the same.

다음으로, XPM 방법 중 자기지연 헤테로다인 방법은 변조 주파수를 미세 조정해야 하며, 비선형계수를 측정할 때 위상변화량이 편광 상태에 의존하므로 편광 이 변할 경우 측정값이 분산되는 문제점을 해결하기 위해 depolarizer를 사용하여 펌프광을 비편광시키는 방법을 사용하였지만, depolarizer를 사용할 경우 선폭이 넓은 광원만을 효과적으로 비편광시키고 선폭이 좁은 광원은 완벽하게 비편광시킬 수 없다. 또한, 외부의 환경에 의해서 피측정 광섬유에서도 편광변화로 인해 측정값이 분산되는 문제점이 있다. Next, the self-delayed heterodyne method of XPM method has to fine-tune the modulation frequency and depolarizer is used to solve the problem that the measured value is dispersed when the polarization changes because the phase change amount depends on the polarization state when measuring the nonlinear coefficient. Although the method of depolarizing the pump light is used, the depolarizer effectively depolarizes only the light source with wide line width and the light source with narrow line width cannot be completely depolarized. In addition, there is a problem in that the measured value is dispersed due to the polarization change in the optical fiber under measurement due to the external environment.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선폭이 좁거나 또는 넓은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 사용하는 펌프광 및 피측정 광섬유의 편광변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 펌프단에 편광스크램블러를 사용하고 출력단에는 FRM(Faraday Rotator Mirror)을 사용하여 비선형계수를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치를 제공함에 있다. Accordingly, the technical problem of the present invention is to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is due to the polarization change of the pump light and the optical fiber to be measured using a laser diode (LD) having a narrow or wide line width. In order to minimize the influence, a polarizing scrambler is used at the pump stage and a Faraday Rotator Mirror (FRM) is used at the output stage to provide a nonlinear coefficient measuring apparatus for measuring the nonlinear coefficient accurately.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 광섬유의 비선형계수 측정 장치는 펌프광을 각각 발광하는 제1,2,3LD와, 제1LD에서 발광된 펌프광을 명암도(intensity) 변조하는 변조기와, 명암도 변조된 펌프광을 비편광시키는 편광 스크램블러와, 비편광된 펌프광을 증폭시키는 EDFA와, 제2,3LD에서 발광된 펌프광의 편광을 조절시키는 제1,2PC와, EDFA에 의해 증폭되어 인가된 비편광된 펌프광과 제1PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시켜 위상 변조된 프로브광을 생성하는 제1커플러와, 위상 변조된 프로브광을 FUT에 인가시키고, 다시 반사되어 되돌아오는 프로브광을 제1커플러로 인가하지 못하도록 차단하는 아이솔레이터와, FUT를 통해 인가된 프로브광을 FRM에 인가시키고, FRM에 의해 반사되어 인가된 프로브광을 방향 전환시켜 인가하는 써큘레이터와, 써큘레이터로부터 인가되는 프로브광에서 원하는 대역만을 필터링시키는 BPF와, BPF에 의해 대역 필터링된 프로브광과, 제2PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시키는 제2커플러와, 제2커플러에 의해 결합된 두광을 검출하는 PD와, PD에 의해 검출된 두광 간에 서로 발생되는 간섭을 이용하여 기준이되는 편광 조절된 프로브광과 대역 필터링된 프로브광 간의 코헤런트 헤테로다인을 사용하여 위상 변화량(φ)을 확인하고, 확인된 위상 변화량을 사용하여 비선형계수(γ)를 측정하는 RF 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the present invention, an apparatus for measuring a nonlinear coefficient of an optical fiber includes first, second, and third LDs for emitting pump light, a modulator for intensity modulation of the pump light emitted from the first LD, and a pump light with intensity modulation. A polarized scrambler for unpolarized light, an EDFA for amplifying unpolarized pump light, first and second PCs for controlling the polarization of the pump light emitted from second and third LDs, and an unpolarized pump light amplified and applied by EDFA The first coupler combines the probe light polarized by 1PC to generate a phase modulated probe light, and applies the phase modulated probe light to the FUT, and prevents the reflected probe light from being applied back to the first coupler. An isolator for blocking and a circulator for applying the probe light applied through the FUT to the FRM and redirecting the applied probe light reflected by the FRM; The BPF which filters only a desired band from the probe light applied from the radar, the probe light band-filtered by the BPF, the second coupler coupling the probe light polarized by the second PC, and the head light coupled by the second coupler. Using the coherent heterodyne between the polarization-controlled probe light and the band-filtered probe light as a reference using the interference generated between the two light detected by the PD and the two light detected by the PD to determine the phase change amount (φ) And an RF spectrum analyzer for measuring the nonlinear coefficient γ using the identified phase change amount.

이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 비선형계수 측정 장치를 위한 블록 구성도로서, LD1(11)과, 변조기(13)와, 편광 스크램블러(15)와, 에르븀 도프 광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA)(17)와, 커플러(19,35)와, LD2(21)와, 편광 조절기(Polarization Controller, PC)(23,39)와, 아이솔레이터(25)와, 피측정광섬유(FUT)(27)와, 써귤레이터(29)와, FRM(31)과, 대역 필터(Bandpass Filter, BPF)(33)와, LD3(37)와, 광검출기(Photo Detector, PD)(41) 와, 고주파(Radio Frequency, RF) 스펙트럼 분석기(43)를 포함한다.1 is a block diagram for an apparatus for measuring a nonlinear coefficient of an optical fiber according to an exemplary embodiment of the present invention, which includes an LD1 (11), a modulator (13), a polarization scrambler (15), and an erbium-doped fiber amplifier. Amplifier, EDFA (17), couplers (19, 35), LD2 (21), Polarization Controller (PC) (23, 39), isolator (25), optical fiber to be measured (FUT) 27, the regulator 29, the FRM 31, the bandpass filter (BPF) 33, the LD3 37, the photo detector (PD) 41, A radio frequency (RF) spectrum analyzer 43 is included.

LD1(11)은 1550㎚ 대역의 파장을 가진 펌프광을 발광하여 변조기(13)에 인가한다. 여기서, 펌프광은 선폭이 좁은 LD뿐만 아니라 선폭이 넓은 Broadband SLD(Superluminescent Diode)에 관계없이 모두 사용 가능하다. The LD1 11 emits pump light having a wavelength of 1550 nm band and applies it to the modulator 13. Here, the pump light can be used regardless of LD having a narrow line width, regardless of a wideband SLD (Superluminescent Diode) having a wide line width.

변조기(13)는 LD1(11)으로부터 인가된 펌프광을 명암도(intensity) 변조하여 편광 스크램블러(15)에 인가한다.The modulator 13 modulates the intensity of the pump light applied from the LD1 11 to the polarization scrambler 15.

편광 스크램블러(15)는 변조기(13)에 의해 명암도 변조된 펌프광을 비편광시킨 비편광 펌프광을 EDFA(17)에 인가한다.The polarization scrambler 15 applies the non-polarization pump light which unpolarized the pump light whose intensity was modulated by the modulator 13 to EDFA 17.

EDFA(17)는 편광 스크램블러(15)에 의해 비편광된 펌프광을 증폭시켜 커플러(19)에 인가한다. The EDFA 17 amplifies the pump light unpolarized by the polarization scrambler 15 and applies it to the coupler 19.

LD2(21)은 펌프광을 발광하여 PC(23)에 인가한다.The LD2 21 emits the pump light and applies it to the PC 23.

PC(23)는 LD2(21)로부터 인가된 펌프광의 편광을 조절시킨 프로브광을 커플러(19)에 인가한다.The PC 23 applies the probe light in which the polarization of the pump light applied from the LD2 21 is adjusted to the coupler 19.

커플러(19)는 EDFA(17)로부터 증폭되어 인가된 비편광된 펌프광과 PC(23)로부터 편광 조절된 프로브광을 결합시키면, 프로브광은 펌프광에 의해 XPM 효과에 의해 위상이 변하게 되는데, 이때 프로브광의 출력은 SPM 효과를 무시할 수 있도록 펌프광 파워(Power)보다 작도록 위상 변조된 프로브광을 아이솔레이터(25)에 인가한다.When the coupler 19 combines the unpolarized pump light amplified from the EDFA 17 and the probe light polarized from the PC 23, the probe light is changed in phase by the XPM effect by the pump light. The output of the light is applied to the isolator 25 with the probe light modulated to be smaller than the pump light power so that the SPM effect can be ignored.

아이솔레이터(25)는 전송선로의 한쪽 방향으로는 광을 인가할 수 있지만, 그 반대방향으로는 인가할 수 없는 기능을 갖는 수단으로서, 커플러(19)로부터 위상 변조되어 인가된 프로브광을 FUT(27)에 인가시킨다. 여기서, 아이솔레이터(25)는 FRM(31)으로부터 반사되어 되돌아오는 프로브광을 막기 위해 FUT(27) 앞단에 위치시킨다. The isolator 25 is a means having a function capable of applying light in one direction of the transmission line but not in the opposite direction. The isolator 25 is a phase-modulated probe light applied from the coupler 19 to the FUT 27. ) Is applied. Here, the isolator 25 is positioned in front of the FUT 27 to prevent the probe light reflected from the FRM 31 and returned.

FUT(27)는 아이솔레이터(25)로부터 인가된 프로브광을 써큘레이터(29)에 인가한다.The FUT 27 applies the probe light applied from the isolator 25 to the circulator 29.

써큘레이터(29)는 FUT(27)를 통해 인가된 프로브광을 FRM(31)에 인가시키고, FRM(31)에 의해 반사되어 인가된 프로브광을 방향 전환시켜 BPF(33)에 다시 인가한다. The circulator 29 applies the probe light applied through the FUT 27 to the FRM 31, redirects the probe light reflected by the FRM 31, and applies the probe light to the BPF 33 again.

FRM(31)은 써큘레이터(29)로부터 인가된 프로브광의 편광상태를 90°로 회전, 즉 FUT(27)의 복굴절에 상관없이 순방향으로 진행하는 편광상태와 반사된 프로브광의 편광상태가 항상 직교하도록 회전시켜 다시 써큘레이터(29)에 인가한다. The FRM 31 rotates the polarization state of the probe light applied from the circulator 29 by 90 °, that is, the polarization state of the reflected probe light and the polarization state traveling in the forward direction are always perpendicular to each other regardless of the birefringence of the FUT 27. It rotates and applies it to the circulator 29 again.

BPF(33)는 써큘레이터(29)로부터 인가되는 프로브광에서 원하는 대역만을 필터링시킨 프로브광을 커플러(35)에 인가한다.The BPF 33 applies the probe light to the coupler 35 that filters only a desired band from the probe light applied from the circulator 29.

LD3(37)는 펌프광을 발광하여 PC(39)에 인가한다.The LD3 37 emits the pump light and applies it to the PC 39.

PC(39)는 LD3(37)로부터 인가된 펌프광의 편광을 조절시킨 프로브광을 커플러(35)에 인가한다.The PC 39 applies the probe light which adjusted the polarization of the pump light applied from the LD3 37 to the coupler 35.

커플러(35)는 BPF(33)로부터 대역 필터링된 프로브광과, PC(39)로부터 편광 조절된 프로브광을 결합시켜 PD(41)에 인가한다.The coupler 35 couples the probe light band-filtered from the BPF 33 and the probe light polarized from the PC 39 to the PD 41.

PD(41)는 커플러(35)로부터 결합되어 제공된 두광을 검출하여 RF 스펙트럼 분석기(43)에 인가한다.The PD 41 detects the headlight provided by being coupled from the coupler 35 and applies it to the RF spectrum analyzer 43.

RF 스펙트럼 분석기(43)는 PD(41)에 의해 검출된 두광 간에 서로 발생되는 간섭을 이용하여 기준이되는 편광 조절된 프로브광과 대역 필터링된 프로브광 간의 맥놀이 신호로부터 코헤런트 헤테로다인을 사용하여 스펙트럼을 통해 위상 변화량을 확인하고 확인된 위상 변화량(φ)을 사용하여 비선형계수(γ)를 수학식 1The RF spectrum analyzer 43 uses the coherent heterodyne spectrum from the beat signal between the polarized controlled probe light and the band-filtered probe light as a reference using the interference generated between the two lights detected by the PD 41. Check the phase change amount through the equation and calculate the nonlinear coefficient (γ) using the identified phase change amount (φ).

Figure 112007035052949-pat00001
Figure 112007035052949-pat00001

여기서, 비선형계수(γ)는

Figure 112008043644878-pat00002
로 정의되고, φ는 헤테로다인 방법으로 측정한 위상변화량이며, Leff는 유효 광섬유의 길이이며, λ는 프로브광의 파장이며, Aeff는 코어 유효단면적이며, n2는 광섬유의 비선형 굴절률이며, Pprob는 프로브 신호의 세기이며, Ppump는 펌프광의 파워이며, b는 프로브광과 펌프광의 편광상태에 의존하는 계수이다. Where the nonlinear coefficient γ is
Figure 112008043644878-pat00002
Φ is the amount of phase change measured by the heterodyne method, L eff is the length of the effective optical fiber, λ is the wavelength of the probe light, A eff is the core effective cross-sectional area, n2 is the nonlinear refractive index of the optical fiber, P prob Is the intensity of the probe signal, P pump is the power of the pump light, and b is a coefficient depending on the polarization state of the probe light and the pump light.

을 통해 측정한다. Measure through.

따라서, 본 실시 예에 따른 광섬유의 비선형계수 측정 장치는 선폭이 좁거나 또는 넓은 LD를 사용하는 펌프광 및 피측정 광섬유의 편광변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 펌프단에 편광스크램블러를 사용하고 출력단에는 FRM을 사용하여 비선형계수를 정확하게 측정함으로써, 기존에서와 같이 광섬유가 상대적으로 낮은 스레스홀드(threshold)에서 비선형효과가 발생하며, 또한 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing) 시스템의 정보용량을 저하시키게 되는 문제점을 해결할 수 있다. Therefore, the apparatus for measuring the nonlinear coefficient of the optical fiber according to the present embodiment uses a polarization scrambler at the pump stage and a FRM at the output stage in order to minimize the influence of the polarization change of the pump light and the optical fiber to be measured using a narrow or wide line LD. By accurately measuring the nonlinear coefficients using the PDP, nonlinear effects occur at relatively low thresholds, and the information capacity of wavelength division multiplexing systems is reduced. Can be solved.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시 예에서 광섬유의 비선형계수 측정 장치의 동작 과정에 대하여 설명한다.Next, an operation process of the nonlinear coefficient measuring apparatus of the optical fiber in the present embodiment having the configuration as described above will be described.

도 2는 본 발명에 따라 광섬유의 비선형계수 측정 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of an apparatus for measuring a nonlinear coefficient of an optical fiber according to the present invention.

먼저, 1550㎚ 대역의 파장을 가진 펌프광을 발광하는 LD1(11)에서는 자체적으로 펌프광을 발광하여 변조기(13)에 인가한다(S201). 여기서, 펌프광은 선폭이 좁은 LD뿐만 아니라 선폭이 넓은 Broadband SLD(Superluminescent Diode)에 관계없이 모두 사용 가능하다. First, the LD1 11 which emits pump light having a wavelength of 1550 nm band emits the pump light by itself and applies it to the modulator 13 (S201). Here, the pump light can be used regardless of LD having a narrow line width, regardless of a wideband SLD (Superluminescent Diode) having a wide line width.

LD1(11)으로부터 인가된 펌프광을 수신한 변조기(13)는 명암도(intensity) 변조하여 편광 스크램블러(15)에 인가한다(S203). 그러면, 편광 스크램블러(15)에서는 변조기(13)에 의해 명암도 변조된 펌프광을 비편광시킨 비편광 펌프광을 EDFA(17)에 인가한다(S205). EDFA(17)는 편광 스크램블러(15)에 의해 비편광된 펌프광을 증폭시켜 커플러(19)에 인가한다(S207). The modulator 13 receiving the pump light applied from the LD1 11 modulates the intensity and applies it to the polarization scrambler 15 (S203). Then, the polarization scrambler 15 applies the non-polarization pump light which unpolarized the pump light whose intensity was modulated by the modulator 13 to EDFA 17 (S205). The EDFA 17 amplifies the pump light unpolarized by the polarization scrambler 15 and applies it to the coupler 19 (S207).

한편, 펌프광을 발광하는 LD2(21)에서는 펌프광을 발광하여 PC(23)에 인가한다(S209). 그러면, PC(23)는 LD2(21)로부터 인가된 펌프광의 편광을 조절시킨 프로브광을 커플러(19)에 인가한다(S211).On the other hand, the LD2 21 emitting the pump light emits the pump light and applies it to the PC 23 (S209). Then, the PC 23 applies the probe light in which the polarization of the pump light applied from the LD2 21 is adjusted to the coupler 19 (S211).

커플러(19)에서는 EDFA(17)로부터 증폭되어 인가된 비편광된 펌프광과 PC(23)로부터 편광 조절된 프로브광을 결합시킨다(S213). 그러면, 결합에 의해 프로브광은 펌프광에 의해 XPM 효과에 의해 위상이 변하게 되는데, 이때 프로브광의 출력은 SPM 효과를 무시할 수 있도록 펌프광 파워(Power)보다 작도록 위상 변조된 프로브광을 아이솔레이터(25)에 인가한다(S215).The coupler 19 couples the unpolarized pump light amplified from the EDFA 17 and the probe light polarized from the PC 23 (S213). Then, due to the coupling, the probe light is changed in phase by the XPM effect by the pump light, wherein the output of the probe light is supplied to the isolator 25 with the probe light phase modulated to be smaller than the pump light power so that the SPM effect can be ignored. It is applied (S215).

아이솔레이터(25)는 FRM(31)으로부터 반사되어 되돌아오는 프로브광을 막기 위해 FUT(27) 앞단에 위치시킨 다음에, 커플러(19)로부터 위상 변조되어 인가된 프로브광을 FUT(27)에 인가시킨다(S217). 그러면, FUT(27)는 아이솔레이터(25)로부터 인가된 프로브광을 써큘레이터(29)에 인가한다(S219).The isolator 25 is positioned at the front end of the FUT 27 to prevent the probe light reflected from the FRM 31, and then is phase-modulated from the coupler 19 to apply the applied probe light to the FUT 27. (S217). Then, the FUT 27 applies the probe light applied from the isolator 25 to the circulator 29 (S219).

써큘레이터(29)는 FUT(27)를 통해 인가된 프로브광을 FRM(31)에 인가시킨다(S221). 그러면, FRM(31)은 써큘레이터(29)로부터 인가된 프로브광의 편광상태를 90°로 회전, 즉 FUT(27)의 복굴절에 상관없이 순방향으로 진행하는 편광상태와 반사된 프로브광의 편광상태가 항상 직교하도록 회전시켜 다시 써큘레이터(29)에 인가한다(S223). The circulator 29 applies the probe light applied through the FUT 27 to the FRM 31 (S221). Then, the FRM 31 rotates the polarization state of the probe light applied from the circulator 29 by 90 °, i.e., the polarization state of the forward direction and the polarization state of the reflected probe light always proceeds regardless of the birefringence of the FUT 27. It rotates to orthogonally apply it to the circulator 29 again (S223).

그러면, 써큘레이터(29)에서는 FRM(31)에 의해 반사되어 인가된 프로브광을 방향 전환시켜 BPF(33)에 다시 인가한다(S225). BPF(33)는 써큘레이터(29)로부터 인가되는 프로브광에서 원하는 대역만을 필터링시킨 프로브광을 커플러(35)에 인가한다(S227).Then, the circulator 29 changes the direction of the probe light reflected by the FRM 31 and applies it to the BPF 33 again (S225). The BPF 33 applies the probe light that filters only a desired band from the probe light applied from the circulator 29 to the coupler 35 (S227).

이때, LD3(37)는 펌프광을 발광하여 PC(39)에 인가하며(S229), PC(39)에서는 LD3(37)로부터 인가된 펌프광의 편광을 조절시킨 프로브광을 커플러(35)에 인가한다(S231).At this time, the LD3 37 emits the pump light and applies it to the PC 39 (S229), and the PC 39 applies the probe light to which the polarization of the pump light applied from the LD3 37 is adjusted to the coupler 35. (S231).

그러면, 커플러(35)에서는 BPF(33)로부터 대역 필터링된 프로브광과, PC(39)로부터 편광 조절된 프로브광을 결합(S233)시켜 PD(41)에 인가하며(S235), PD(41)는 커플러(35)로부터 결합되어 제공된 두광을 검출하여 RF 스펙트럼 분석기(43)에 인가한다(S237).Then, the coupler 35 combines the probe light band-filtered from the BPF 33 and the probe light polarized from the PC 39 (S233) and applies the PD-41 to the PD 41 (S235). Is detected from the coupler 35, the two light provided and applied to the RF spectrum analyzer 43 (S237).

RF 스펙트럼 분석기(43)는 PD(41)에 의해 검출된 두광 간에 서로 발생되는 간섭을 이용하여 기준이되는 편광 조절된 프로브광과 대역 필터링된 프로브광 간의 맥놀이 신호로부터 코헤런트 헤테로다인을 사용하여 스펙트럼을 통해 위상 변화량을 확인하고 확인된 위상 변화량(φ)을 사용하여 비선형계수(γ)를 상술한 수학식 1을 통해 측정한다(S239). The RF spectrum analyzer 43 uses the coherent heterodyne spectrum from the beat signal between the polarized controlled probe light and the band-filtered probe light as a reference using the interference generated between the two lights detected by the PD 41. The amount of phase change is confirmed through and the nonlinear coefficient γ is measured by using Equation 1 described above using the identified amount of phase change φ (S239).

따라서, 본 발명은 선폭이 좁거나 또는 넓은 LD를 사용하는 펌프광 및 피측정 광섬유의 편광변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 펌프단에 편광스크램블러를 사용하고 출력단에는 FRM을 사용하여 비선형계수를 정확하게 측정함으로써, 기존에서와 같이 광섬유가 상대적으로 낮은 스레스홀드에서 비선형효과가 발생하며, 또한 파장 분할 다중화 시스템의 정보용량을 저하시키게 되는 문제점을 해결할 수 있다. Therefore, the present invention accurately measures the nonlinear coefficient by using a polarized scrambler at the pump stage and an FRM at the output stage in order to minimize the influence of the polarization change of the pump light and the optical fiber to be measured using a narrow or wide LD. As in the prior art, a nonlinear effect occurs in a threshold where the optical fiber is relatively low, and it is possible to solve the problem of lowering the information capacity of the wavelength division multiplexing system.

또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. In addition, since the present invention is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention as a matter deviating from the description of the present specification. It includes everything that falls within the scope of known or customary practice in the art to which it belongs and falls within the scope of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 선폭이 좁거나 또는 넓은 LD를 사용하는 펌프광 및 피측정 광섬유의 편광변화에 의한 영향을 최소화하기 위하여 펌프 단에 편광스크램블러를 사용하고 출력단에는 FRM을 사용하여 비선형계수를 정확하게 측정함으로써, 기존에서와 같이 광섬유가 상대적으로 낮은 스레스홀드에서 비선형효과가 발생하며, 또한 파장 분할 다중화 시스템의 정보용량을 저하시키게 되는 문제점을 해결할 수 있다. As described above, the present invention uses a polarization scrambler at the pump stage and a nonlinear coefficient at the output stage in order to minimize the influence of the polarization change of the pump light and the optical fiber to be measured using a narrow or wide LD. By accurately measuring, the nonlinear effect occurs at a relatively low threshold of the optical fiber as in the past, and also solves the problem of lowering the information capacity of the wavelength division multiplexing system.

또한, 본 발명은 편광스크램블러를 사용하였을 경우 좁은 선폭의 펌프광도 효과적으로 비편광시켜 LD의 종류에 상관없이 펌프광을 비편광시키는 문제점을 해결할 수 있다. 그리고, 펌프광에 명암도(intensity) 변조를 걸어 프로브광은 XPM 효과를 통해 위상변조를 받게 되고 이 위상변조에 의해 발생한 주파수 성분이 편광효과를 억제할 수 있는 FRM으로 입사되며, 이때 반사되어 나온 신호를 헤테로다인 방법을 사용하여 프로브광의 위상변화량을 간단하고 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can solve the problem of non-polarized pump light irrespective of the type of LD by effectively polarizing the pump light of narrow line width when using a polarization scrambler. In addition, the intensity of modulation is applied to the pump light, and the probe light is subjected to phase modulation through the XPM effect, and the frequency component generated by the phase modulation is incident on the FRM which can suppress the polarization effect. By using the heterodyne method, the amount of phase change of the probe light can be measured simply and accurately.

Claims (7)

펌프광을 각각 발광하는 제1,2,3LD와, First, second, and third LDs respectively emitting pump light, 상기 제1LD에서 발광된 펌프광을 명암도(intensity) 변조하는 변조기와,A modulator configured to modulate intensity of the pump light emitted from the first LD; 상기 명암도 변조된 펌프광을 비편광시키는 편광 스크램블러와,A polarization scrambler for unpolarizing the pump light modulated with contrast; 상기 비편광된 펌프광을 증폭시키는 EDFA와,EDFA for amplifying the unpolarized pump light, 상기 제2,3LD에서 발광된 펌프광의 편광을 조절시키는 제1,2PC와, First and second PCs for controlling polarization of the pump light emitted from the second and third LDs; 상기 EDFA에 의해 증폭되어 인가된 비편광된 펌프광과 상기 제1PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시켜 위상 변조된 프로브광을 생성하는 제1커플러와, A first coupler for generating a phase modulated probe light by combining the unpolarized pump light amplified and applied by the EDFA with the probe light polarized by the first PC; 상기 위상 변조된 프로브광을 FUT에 인가시키고, 다시 반사되어 되돌아오는 프로브광을 상기 제1커플러로 인가하지 못하도록 차단하는 아이솔레이터와,An isolator which applies the phase modulated probe light to the FUT and blocks the reflected probe light from being reflected back to the first coupler; 상기 FUT를 통해 인가된 프로브광을 FRM에 인가시키고, 상기 FRM에 의해 반사되어 인가된 프로브광을 방향 전환시켜 인가하는 써큘레이터와,A circulator for applying the probe light applied through the FUT to the FRM and redirecting and applying the probe light reflected by the FRM; 상기 써큘레이터로부터 인가되는 프로브광에서 원하는 대역만을 필터링시키는 BPF와,A BPF for filtering only a desired band from the probe light applied from the circulator, 상기 BPF에 의해 대역 필터링된 프로브광과, 상기 제2PC에 의해 편광 조절된 프로브광을 결합시키는 제2커플러와, A second coupler for coupling the probe light band-filtered by the BPF and the probe light polarized by the second PC; 상기 제2커플러에 의해 결합된 두광을 검출하는 PD와, PD for detecting the headlights coupled by the second coupler, 상기 PD에 의해 검출된 두광 간에 서로 발생되는 간섭을 이용하여 기준이되는 편광 조절된 프로브광과 대역 필터링된 프로브광 간의 코헤런트 헤테로다인을 사용하여 위상 변화량(φ)을 확인하고, 상기 확인된 위상 변화량을 사용하여 비선형계수(γ)를 측정하는 RF 스펙트럼 분석기Using the coherent heterodyne between the polarized light-adjusted probe light and the band-filtered probe light by using the interference generated between the two lights detected by the PD, the phase change amount φ is confirmed, and the identified phase RF Spectrum Analyzer Measures Nonlinear Coefficient (γ) Using Variation 를 포함하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.Nonlinear coefficient measuring apparatus of the optical fiber including a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 LD1은, 1550㎚ 대역의 파장을 가진 펌프광을 발광하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.And LD1 emits pump light having a wavelength of 1550 nm band. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 펌프광은, 선폭이 좁은 LD와, 선폭이 넓은 Broadband SLD(Superluminescent Diode) 모두 사용 가능한 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.The pump light is a non-linear coefficient measuring apparatus of the optical fiber, characterized in that both the LD with a narrow line width and a wideband SLD (Superluminescent Diode) with a wide line width can be used. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1커플러에 의해 생성된 프로브광은, XPM에 의해 위상이 변하며, 상기 펌프광 파워보다 작게 위상을 변조시킨 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.The probe light generated by the first coupler, the phase is changed by the XPM, the non-linear coefficient measuring apparatus of the optical fiber, characterized in that the phase modulated less than the pump light power. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 아이솔레이터는, FRM으로부터 반사되어 되돌아오는 프로브광을 막기 위 해 상기 FUT 앞단에 위치하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.The isolator is installed so as to be located in front of the FUT to prevent the probe light reflected from the FRM returned to the nonlinear coefficient measuring apparatus of the optical fiber. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 FRM은, 상기 써큘레이터로부터 인가된 프로브광의 편광상태를 상기 FUT의 복굴절에 상관없이 순방향으로 진행하는 편광상태와 반사된 프로브광의 편광상태가 항상 직교하도록 회전시켜 반사시키는 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.The FRM rotates and reflects the polarization state of the probe light applied from the circulator so that the polarization state traveling in the forward direction and the polarization state of the reflected probe light always cross at right angles regardless of the birefringence of the FUT. Coefficient measuring device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 RF 스펙트럼 분석기는,The RF spectrum analyzer, 수학식 1Equation 1
Figure 112008043644878-pat00003
Figure 112008043644878-pat00003
 (여기서, 비선형계수(γ)는
Figure 112008043644878-pat00004
로 정의되고, φ는 헤테로다인 방법으로 측정한 위상변화량이며, Leff는 유효 광섬유의 길이이며, λ는 프로브광의 파장이며, Aeff는 코어 유효단면적이며, n2는 광섬유의 비선형 굴절률이며, Pprob는 프로브 신호의 세기이며1, Ppump는 펌프광의 파워이며, b는 프로브광과 펌프광의 편광상태에 의존하는 계수이다.)Where the nonlinear coefficient γ is
Figure 112008043644878-pat00004
Φ is the amount of phase change measured by the heterodyne method, L eff is the length of the effective optical fiber, λ is the wavelength of the probe light, A eff is the core effective cross-sectional area, n2 is the nonlinear refractive index of the optical fiber, P prob Is the intensity of the probe signal, 1, P pump is the power of the pump light, and b is the coefficient depending on the polarization state of the probe light and the pump light.) 을 통해 비선형계수(γ)를 측정하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 비선형계수 측정 장치.Nonlinear coefficient measuring apparatus of the optical fiber, characterized in that for measuring the nonlinear coefficient (γ) through.
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