JP6562781B2

JP6562781B2 - Propagation delay difference measuring device

Info

Publication number: JP6562781B2
Application number: JP2015173787A
Authority: JP
Inventors: 雄太若山; 五十嵐　浩司; 浩司五十嵐; 釣谷　剛宏; 剛宏釣谷; 多賀　秀徳; 秀徳多賀
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: JP2017049167A

Description

本発明は、光ファイバを伝搬する複数の伝搬モードの光信号間に生じる伝搬遅延差の測定技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a propagation delay difference generated between optical signals in a plurality of propagation modes propagating through an optical fiber.

光通信における伝送容量の拡大のため、モード多重光通信システムが提案されている。ここで、光ファイバにおける伝搬速度は伝搬モードによって異なり、よって、モード多重光通信システムにおいては伝搬モード毎に異なる伝搬遅延が生じる。つまり、伝搬モード間での伝搬遅延差が生じる。 In order to increase transmission capacity in optical communication, a mode multiplexed optical communication system has been proposed. Here, the propagation speed in the optical fiber differs depending on the propagation mode. Therefore, in the mode multiplexed optical communication system, a propagation delay that differs for each propagation mode occurs. That is, a propagation delay difference occurs between the propagation modes.

非特許文献１は、この伝搬モード間の伝搬遅延差を測定する方法を開示している。図３は、非特許文献１が開示する伝搬遅延差の測定方法の説明図である。光源２１は、パルス状の光を出力する。励起部２２は、所謂、バットジョイント（ＢｕｔｔＪｏｉｎｔ）であり、光源２１が出力するパルス光から複数の伝搬モードのパルス光を励起して被測定ファイバ２３に出力する。被測定ファイバ２３を伝搬した各モードのパルス光は光電変換部２４において電気信号に変換され、波形測定部２５に出力される。波形測定部２５は、例えば、オシロスコープであり、入力される電気信号の時間波形を測定・表示する。伝搬モードが異なれば、被測定ファイバ２３を伝搬する時間が異なるため、波形測定部２５は、時間的に異なる複数の極大値を観測し、この極大値間の時間差が伝搬モード間の伝搬遅延差となる。 Non-Patent Document 1 discloses a method of measuring the propagation delay difference between the propagation modes. FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for measuring a propagation delay difference disclosed in Non-Patent Document 1. The light source 21 outputs pulsed light. The excitation unit 22 is a so-called butt joint, which excites pulse light in a plurality of propagation modes from pulse light output from the light source 21 and outputs the excited light to the measured fiber 23. The pulse light of each mode propagated through the measured fiber 23 is converted into an electric signal by the photoelectric conversion unit 24 and output to the waveform measurement unit 25. The waveform measurement unit 25 is, for example, an oscilloscope, and measures and displays a time waveform of an input electric signal. Since the propagation time of the measured fiber 23 is different if the propagation mode is different, the waveform measuring unit 25 observes a plurality of local maximum values that are temporally different, and the time difference between these local maximum values is the propagation delay difference between the propagation modes. It becomes.

Ｔ．Ｍｏｒｉｅｔａｌ．，"Ｆｅｗ−ｍｏｄｅｆｉｂｅｒｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｍｏｒｅｔｈａｎｔｗｏＬＰｍｏｄｅｓｆｏｒｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｉｔｈＭＩＭＯＤＳＰ"，Ｊ．Ｌｉｇｈｔ．Ｔｅｃｈ．，３２（１４），２４６８，２０１４年T.A. Mori et al. "Few-mode fibers supporting more than two LPs for mode-division-multiplexed transmission with MIMO DSP", J. Light. Tech. , 32 (14), 2468, 2014

非特許文献１の構成においては、伝搬モードの数と同じ数の極大値が観測され、その内の２つの極大値の時間差が、当該２つの極大値に対応する２つの伝搬モードの伝搬遅延差を示しているが、どの極大値がどの伝搬モードに対応するかについては、伝搬モードと、被測定ファイバ３の長さ及び伝搬特性に基づき計算により判定しなければならず、煩雑である。また、２つの伝搬モード間の単位距離当たりの伝搬遅延差が小さいと、被測定ファイバ３の長さをかなり長くしないと、波形測定部２５が観測する当該２つの極大値が重なり、伝搬遅延差を測定することはできない。このため、光源２１が出力するパルス光のパルス幅を極力短くすることも考えられるが、その様な光源２１は高価である。 In the configuration of Non-Patent Document 1, the same number of local maximum values as the number of propagation modes are observed, and the time difference between the two local maximum values is the propagation delay difference between the two propagation modes corresponding to the two local maximum values. However, which maximum value corresponds to which propagation mode must be determined by calculation based on the propagation mode, the length of the fiber 3 to be measured, and the propagation characteristics, which is complicated. If the propagation delay difference per unit distance between the two propagation modes is small, the two local maximum values observed by the waveform measuring unit 25 overlap unless the length of the measured fiber 3 is significantly increased. Cannot be measured. For this reason, it is conceivable to reduce the pulse width of the pulsed light output from the light source 21 as much as possible, but such a light source 21 is expensive.

本発明は、被測定ファイバの長さを長くする必要がなく、かつ、低コストで伝搬モード間の伝搬遅延差を測定できる測定装置を提供するものである。 The present invention provides a measuring apparatus that does not require an increase in the length of a fiber to be measured and can measure a propagation delay difference between propagation modes at a low cost.

本発明の一側面によると、伝搬モード間の遅延差の測定装置は、パルス光を生成する光源と、前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光のそれぞれを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、前記複数の光電変換手段それぞれが出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、を備えていることを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, an apparatus for measuring a delay difference between propagation modes includes a light source that generates pulsed light, and converts the pulsed light generated by the light source into pulsed light of a plurality of propagation modes into an optical fiber. Output means for outputting, separation means for separating the plurality of propagation mode pulse lights propagated through the optical fiber into pulse light of each propagation mode, and each of the propagation mode pulse lights separated by the separation means A plurality of photoelectric conversion means for converting into an electric signal, and a measurement means for measuring the waveform of the electric signal output from each of the plurality of photoelectric conversion means.

被測定ファイバの長さを長くする必要がなく、かつ、低コストで伝搬モード間の伝搬遅延差を測定することができる。 It is not necessary to increase the length of the fiber to be measured, and the propagation delay difference between the propagation modes can be measured at a low cost.

一実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図。The block diagram of the measuring apparatus of the propagation delay difference by one Embodiment. 一実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図。The block diagram of the measuring apparatus of the propagation delay difference by one Embodiment. 非特許文献１による伝搬遅延差の測定装置の構成図。The block diagram of the measuring apparatus of the propagation delay difference by a nonpatent literature 1. FIG.

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is an illustration and does not limit this invention to the content of embodiment. In the following drawings, components that are not necessary for the description of the embodiments are omitted from the drawings.

図１は、本実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図である。光源１は、パルス状の光を出力する。励起部２は、光源１が出力するパルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して被測定ファイバ３に出力する。励起部２は、例えば、所謂、バットジョイント、つまり、光源１と被測定ファイバ３との間に間隙を設けることにより構成することができる。あるいは、モード変換器を使用することもできる。被測定ファイバ３を伝搬した各伝搬モードのパルス光はモード分離部６において、伝搬モード毎に分離される。各伝搬モードのパルス光は、各光電変換部４において電気信号に変換され、波形測定部５に出力される。波形測定部５は、例えば、オシロスコープであり、入力される各電気信号の時間波形をそれぞれ測定して表示する。 FIG. 1 is a configuration diagram of a propagation delay difference measuring apparatus according to the present embodiment. The light source 1 outputs pulsed light. The excitation unit 2 converts the pulsed light output from the light source 1 into pulsed light of a plurality of propagation modes and outputs it to the measured fiber 3. The excitation unit 2 can be configured by, for example, a so-called butt joint, that is, by providing a gap between the light source 1 and the measured fiber 3. Alternatively, a mode converter can be used. The pulse light of each propagation mode propagated through the measured fiber 3 is separated for each propagation mode by the mode separation unit 6. The pulse light in each propagation mode is converted into an electric signal in each photoelectric conversion unit 4 and output to the waveform measurement unit 5. The waveform measuring unit 5 is, for example, an oscilloscope, and measures and displays the time waveform of each input electric signal.

本実施形態において、波形測定部５は、伝搬モード毎に信号波形を表示し、よって、どの信号波形がどの伝搬モードに対応しているかは、波形測定部５の入力ポートにより判定でき、繁雑な計算を必要としない。また、波形測定部５は、伝搬モード毎に信号波形を表示するため、伝搬遅延差が小さい様な場合であっても、従来技術の様に２つの極大値が１つの極大値に合成されることはない。つまり、被測定ファイバ３の長さに拘らず伝搬遅延差を測定可能である。 In the present embodiment, the waveform measurement unit 5 displays a signal waveform for each propagation mode, and therefore which signal waveform corresponds to which propagation mode can be determined by the input port of the waveform measurement unit 5, which is complicated. Does not require calculation. In addition, since the waveform measurement unit 5 displays the signal waveform for each propagation mode, even if the propagation delay difference is small, the two maximum values are combined into one maximum value as in the prior art. There is nothing. That is, the propagation delay difference can be measured regardless of the length of the measured fiber 3.

なお、図１の測定装置では、測定したい伝搬モードの数と同じ数の光電変換部４と、測定したい伝搬モードの数以上の入力ポートを有する波形測定部５が必要になる。図２は、測定したい伝搬モードの数に拘らず、１つの光電変換部４と、少なくとも１つの入力ポートを有する波形測定部５とで構成される、本発明の他の実施形態による伝搬遅延差の測定装置の構成図である。なお、図１と同じ構成要素については、同様の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。 1 requires the same number of photoelectric conversion units 4 as the number of propagation modes to be measured and the waveform measurement unit 5 having more input ports than the number of propagation modes to be measured. FIG. 2 shows a propagation delay difference according to another embodiment of the present invention, which includes one photoelectric conversion unit 4 and a waveform measurement unit 5 having at least one input port regardless of the number of propagation modes to be measured. It is a block diagram of this measuring device. In addition, about the same component as FIG. 1, the same referential mark is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

図２の測定装置において、スイッチ部７は、モード分離部６が出力する各伝搬モードのパルス光の１つを選択して光電変換部４に出力する。なお、スイッチ部７が光電変換部４に出力するパルス光の切り替えは手動であって良い。同期信号生成部８は、光源１と波形測定部５に同期信号を出力する。光源１は、同期信号生成部８から同期信号を受信すると、同期信号を受信したタイミングを基準とした所定タイミングにおいてパルス光を出力する。また、波形測定部５は、同期信号生成部８から同期信号を受信すると、同期信号を受信したタイミングを基準とした所定タイミングから測定を開始する。つまり、光源１は、同期信号に基づきパルス光を出力するタイミングを決定し、波形測定部５は、同期信号に基づき測定の開始タイミングを決定する。 In the measurement apparatus of FIG. 2, the switch unit 7 selects one of the pulse lights of each propagation mode output from the mode separation unit 6 and outputs it to the photoelectric conversion unit 4. The switching of the pulsed light output from the switch unit 7 to the photoelectric conversion unit 4 may be manual. The synchronization signal generation unit 8 outputs a synchronization signal to the light source 1 and the waveform measurement unit 5. When the light source 1 receives the synchronization signal from the synchronization signal generator 8, the light source 1 outputs pulsed light at a predetermined timing based on the timing at which the synchronization signal is received. In addition, when the waveform measurement unit 5 receives the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 8, the waveform measurement unit 5 starts measurement from a predetermined timing based on the timing at which the synchronization signal is received. That is, the light source 1 determines the timing for outputting the pulsed light based on the synchronization signal, and the waveform measurement unit 5 determines the measurement start timing based on the synchronization signal.

スイッチ部７の設定を手動で行った後、同期信号生成部８に同期信号を出力させることで１つの伝搬モードについての時間波形を得ることができる。これを、スイッチ部７を切り替えて各伝搬モードについて測定することで、各伝搬モードの時間波形を得ることができる。光源１及び波形測定部５は、それぞれ、同期信号に基づいてパルス光の出力及び波形の測定を開始するので、各伝搬モードの時間波形の極大値の差は、伝搬遅延差を表している。なお、図２のスイッチ部７が出力する伝搬モードの切り替えは手動であるとしたが、同期信号生成部８が出力する同期信号に応じて自動的に順に切り替えてゆく構成であっても良い。この場合、スイッチ部７は、同期信号を受信すると、１つの時間波形の測定が終了する所定期間だけ待機し、同期信号の受信後当該所定期間が経過すると、次の伝搬モードを選択する様にスイッチの設定を変更する。なお、本実施形態において、スイッチ部７は１つの伝搬モードを選択するものとしたが、波形測定部５のポート数が２つ以上ある場合には、２つ以上の伝搬モードを選択して出力する構成であっても良い。 After the setting of the switch unit 7 is performed manually, the synchronization signal generation unit 8 outputs a synchronization signal to obtain a time waveform for one propagation mode. By measuring this for each propagation mode by switching the switch unit 7, the time waveform of each propagation mode can be obtained. Since the light source 1 and the waveform measuring unit 5 start the output of the pulsed light and the measurement of the waveform based on the synchronization signal, respectively, the difference in the maximum value of the time waveform in each propagation mode represents the propagation delay difference. In addition, although the switching of the propagation mode output from the switch unit 7 in FIG. 2 is manual, it may be configured to automatically switch in order according to the synchronization signal output from the synchronization signal generation unit 8. In this case, when receiving the synchronization signal, the switch unit 7 waits for a predetermined period during which the measurement of one time waveform is completed, and selects the next propagation mode when the predetermined period elapses after receiving the synchronization signal. Change switch settings. In the present embodiment, the switch unit 7 selects one propagation mode. However, when there are two or more ports of the waveform measuring unit 5, two or more propagation modes are selected and output. It may be configured to do so.

１：光源、２：励起部、６：モード分離部、４：光電変換部、５：波形測定部 1: light source, 2: excitation unit, 6: mode separation unit, 4: photoelectric conversion unit, 5: waveform measurement unit

Claims

パルス光を生成する光源と、
前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、
前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、
前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光のそれぞれを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段それぞれが出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、
を備えていることを特徴とする伝搬モード間の遅延差の測定装置。 A light source that generates pulsed light;
Output means for converting the pulsed light generated by the light source into pulsed light of a plurality of propagation modes and outputting it to an optical fiber;
Separating means for separating the plurality of propagation mode pulse lights propagated through the optical fiber into each propagation mode pulse light;
A plurality of photoelectric conversion means for converting each of the pulse light of each propagation mode separated by the separation means into an electrical signal;
Measuring means for measuring the waveform of the electrical signal output by each of the plurality of photoelectric conversion means;
An apparatus for measuring a delay difference between propagation modes.

前記測定手段は、前記複数の光電変換手段のうちの２つの光電変換手段が出力する２つの前記電気信号の極大値の時間差を測定し、当該時間差を当該２つの光電変換手段が出力する２つの前記電気信号の元となった２つの伝搬モード間の遅延差とすることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。 Said measuring means, said plurality of measuring the time difference between the maximum value of the two said electric signals are two photoelectric converting means for outputting one of the photoelectric conversion means, the time difference between two output by the two photoelectric conversion means measuring device according to claim 1, characterized in that the delay difference between the two propagation modes is the source of the electrical signal.

パルス光を生成する光源と、
前記光源が生成した前記パルス光を複数の伝搬モードのパルス光に変換して光ファイバに出力する出力手段と、
前記光ファイバを伝搬した前記複数の伝搬モードのパルス光を各伝搬モードのパルス光に分離する分離手段と、
前記分離手段が分離した前記各伝搬モードのパルス光の少なくとも１つを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した伝搬モードのパルス光を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段が出力する前記電気信号の波形を測定する測定手段と、
同期信号を生成する生成手段と、
を備えており、
前記光源がパルス光を生成するタイミングと、前記測定手段が波形の測定を開始するタイミングは、前記同期信号により決定されることを特徴とする伝搬モード間の遅延差の測定装置。 A light source that generates pulsed light;
Output means for converting the pulsed light generated by the light source into pulsed light of a plurality of propagation modes and outputting it to an optical fiber;
Separating means for separating the plurality of propagation mode pulse lights propagated through the optical fiber into each propagation mode pulse light;
Selecting means for selecting at least one of the pulsed light beams of the respective propagation modes separated by the separating means;
Photoelectric conversion means for converting the pulse light of the propagation mode selected by the selection means into an electrical signal;
Measuring means for measuring the waveform of the electrical signal output by the photoelectric conversion means;
Generating means for generating a synchronization signal;
With
An apparatus for measuring a delay difference between propagation modes, wherein a timing at which the light source generates pulsed light and a timing at which the measurement unit starts measuring a waveform are determined by the synchronization signal.

前記測定手段は、前記選択手段が第１伝搬モードを選択したときに測定した電気信号の波形が極大となるタイミングと、前記選択手段が第２伝搬モードを選択したときに測定した電気信号の波形が極大となるタイミングとの時間差を、前記第１伝搬モードと前記第２伝搬モードとの遅延差とすることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。 The measuring means includes a timing at which the waveform of the electrical signal measured when the selecting means selects the first propagation mode and a waveform of the electrical signal measured when the selecting means selects the second propagation mode. The measurement apparatus according to claim 3, wherein a time difference from a timing at which the signal becomes maximum is a delay difference between the first propagation mode and the second propagation mode.

前記選択手段は、前記同期信号を受信した後、所定期間が経過すると選択する伝搬モードを変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の測定装置。 The measuring device according to claim 3 or 4, wherein the selection unit changes a propagation mode to be selected when a predetermined period has elapsed after receiving the synchronization signal.