JP6751362B2 - 空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置及び空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法 - Google Patents
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Description
i1、i2、i3及びφ1、φ2、φ3は振幅及び位相の定数、
φnoise1(t)、φnoise2(t)、φnoise3(t)はそれぞれθ1(t)、θ2(t)、θ3(t)に含まれる位相雑音、
γは周波数掃引速度、
τ1及びτ2はそれぞれモード1とモード2の被測定ファイバ中の伝搬に係る遅延時間
である。
時間的に周波数を掃引した連続光を出射する光源部と、
前記光源部からの連続光を2分岐する光分波素子と、
前記光分波素子で分岐された連続光の一方をローカル光として遅延を与える遅延光ファイバと、
前記光分波素子で分岐された連続光の他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する選択的励起部と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離する選択的分離部と、
前記遅延光ファイバを経由した前記ローカル光と前記選択的分離部で分離された前記特定の空間チャネルの試験光とを合波しビート信号とする光合波素子と、
前記光合波素子から異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理装置と、
を備える。
時間的に周波数を掃引した連続光を2分岐し、一方をローカル光として遅延光ファイバで遅延を与え、他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する光入射手順と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離し、前記遅延光ファイバを経由した前記ローカル光と合波してビート信号とするビート信号生成手順と、
前記ビート信号生成手順で異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理手順と、
を行う。
前記演算処理装置は、
前記連続光の異なる中心波長毎に空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出して、前記被測定物における空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性を測定し、前記空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性について波長微分を行い、前記被測定物の長さで除算して空間チャネル間の波長分散差を算出することを特徴とする。
前記光入射手順で、前記連続光の中心波長を変え、
前記演算処理手順で、
前記連続光の異なる中心波長毎に空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出して、前記被測定物における空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性を測定し、
前記空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性について波長微分を行い、前記被測定物の長さで除算して空間チャネル間の波長分散差を算出する
ことを特徴とする。
ここでは一例として、被測定ファイバに2モードシングルコアファイバを用いて2モード間の遅延時間差を測定する場合について述べる。なお、空間チャネル間の結合は無視できるほど小さいとする。
図5は、本実施形態の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置301(以下、測定装置301と記載することがある。)を説明する構成図である。測定装置301は、
時間的に周波数を掃引した連続光を出射する光源部11と、
光源部11からの連続光を2分岐する光分波素子12と、
光分波素子12で分岐された連続光の一方をローカル光として遅延を与える遅延光ファイバ13と、
光分波素子12で分岐された連続光の他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する選択的励起部14と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離する選択的分離部15と、
遅延光ファイバ13を経由したローカル光と選択的分離部15で分離された前記特定の空間チャネルの試験光とを合波しビート信号とする光合波素子16と、
光合波素子16から異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理装置17と、
を備える。
演算処理装置17は、ビート信号を電気信号へ変換する受光器21、電気信号をアナログからデジタルへ変換するA/D変換器22、及び演算処理を行う演算処理部からなる。
時間的に周波数を掃引した連続光を2分岐し、一方をローカル光として遅延光ファイバで遅延を与え、他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する光入射手順と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離し、前記遅延光ファイバを経由した前記ローカル光と合波してビート信号とするビート信号生成手順と、
前記ビート信号生成手順で異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理手順と、
を行う空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法で空間チャネル間の伝搬遅延時間差を取得する。
なお、ステップ4の加算平均は位相雑音を低減し遅延時間差分解能を向上させるために行うものであり、所望の分解能に対して位相雑音が小さい場合、N=1として加算平均を省略し、θ1(t)=θ1、1(t)としてもよい。
本実施形態は空間チャネル間に結合が生じる場合について行う。本実施形態の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置の構成は図5の測定装置301と同じである。本実施形態は、図4に示されるフローチャートにおいてステップS01からS03を試験光の周波数掃引開始時刻からビート信号測定開始時刻までの時間を変えてN回行い、測定開始時刻の異なるN個のビート信号の位相をステップS04において加算平均する点が、実施形態1と異なる。なお、ここでは被測定ファイバを2モードシングルコアファイバとし、試験光の入射端及び被測定ファイバ中の1カ所でモード結合が生じた場合について述べる。
φx1は位相定数、
zxは結合が生じた距離地点、
Lは被測定ファイバ長、
αは結合の強さを示す定数でありα<<1である。
式(17)において第4項がモード結合による影響を表し、時間に対して線形でない変化を与える。
ステップS01〜S03において、j=1では式(17)に示されるθ1,1(t)を測定する。
本実施形態の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置の構成は図5の測定装置301と同じである。本実施形態の場合、
光源部11が、
前記連続光の中心波長を変える中心波長変更手段を備えており、
演算処理装置17が、
前記連続光の異なる中心波長毎に空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出して、前記被測定物における空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性を測定し、
前記空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性について波長微分を行い、前記被測定物の長さで除算して空間チャネル間の波長分散差を算出することを特徴とする。
なお、実施形態1と2ではローカル光の光路にシングルモードシングルコアの遅延ファイバを用いたが、本発明はそれに限定されず空間多重光ファイバの異なるチャネル間で透過光を合波させてビート信号を観測しても良い。その場合、ビート信号の位相は時間変化率2πΔfDMDで変化するため、上記の実施例と同様に位相の時間変化率から遅延時間差を測定可能である。
本実施形態の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置を用いることにより、空間多重用光ファイバだけでなく、モード合分波器等の光デバイスレベルの小さな遅延時間差も測定できる。また、本実施形態の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置は狭い光帯域であっても遅延時間差を高分解能で評価できるため、試験光の中心波長を変えて複数回測定することにより、遅延時間差の波長依存性も評価できる。遅延時間差の波長依存性を知ることができれば、空間チャネル間の波長分散差の解析が可能になるため(非特許文献4)、本発明は波長分散差評価方法としても実施できる。
12:光分波素子
13:遅延ファイバ
14:選択励起部
15:選択分離部
16:光合波素子
17:演算処理装置
21:受光器
22:A/D変換器
23:演算処理部
100:被測定ファイバ
301:空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置
Claims (9)
- 時間的に周波数を掃引した連続光を出射する光源部と、
前記光源部からの連続光を2分岐する光分波素子と、
前記光分波素子で分岐された連続光の一方をローカル光として遅延を与える遅延光ファイバと、
前記光分波素子で分岐された連続光の他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する選択的励起部と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離する選択的分離部と、
前記遅延光ファイバを経由した前記ローカル光と前記選択的分離部で分離された前記特定の空間チャネルの試験光とを合波しビート信号とする光合波素子と、
前記光合波素子から異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理装置と、
を備える空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置。 - 前記演算処理装置は、
同一の空間チャネルに対する前記ビート信号を複数回取得し、複数の前記ビート信号の位相を加算平均することを特徴とする請求項1に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置。 - 前記演算処理装置は、
前記光源部が周波数を掃引し始める周波数掃引開始時刻から前記ビート信号を取得し始めるビート信号取得開始時刻までの時間を違えて同一の空間チャネルに対する前記ビート信号を複数回取得し、複数の前記ビート信号の位相を加算平均することを特徴とする請求項1に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置。 - 前記光源部は、
外部変調器として、外部周波数変調器または外部位相変調器を用いることを特徴とする請求項1から3に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置。 - 前記光源部は、
前記連続光の中心波長を変える中心波長変更手段を備えており、
前記演算処理装置は、
前記連続光の異なる中心波長毎に空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出して、前記被測定物における空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性を測定し、
前記空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性について波長微分を行い、前記被測定物の長さで除算して空間チャネル間の波長分散差を算出することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定装置。 - 時間的に周波数を掃引した連続光を2分岐し、一方をローカル光として遅延光ファイバで遅延を与え、他方を試験光として被測定物の特定の空間チャネルに対して選択的に入射する光入射手順と、
前記被測定物を透過した試験光のうち前記特定の空間チャネルを選択的に分離し、前記遅延光ファイバを経由した前記ローカル光と合波してビート信号とするビート信号生成手順と、
前記ビート信号生成手順で異なる2つの前記特定の空間チャネルの試験光に基づく2つの前記ビート信号を取得し、前記ビート信号間の位相差の時間変化率から前記被測定物における2つの前記特定の空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出する演算処理手順と、
を行う空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法。 - 前記演算処理手順で、同一の空間チャネルに対する前記ビート信号を複数回取得し、複数の前記ビート信号の位相を加算平均する
ことを特徴とする請求項6に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法。 - 前記演算処理手順で、
前記光入射手順で周波数を掃引し始める周波数掃引開始時刻から前記ビート信号を取得し始めるビート信号取得開始時刻までの時間を違えて同一の空間チャネルに対する前記ビート信号を複数回取得し、複数の前記ビート信号の位相を加算平均する
ことを特徴とする請求項6に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法。 - 前記光入射手順で、前記連続光の中心波長を変え、
前記演算処理手順で、
前記連続光の異なる中心波長毎に空間チャネル間の伝搬遅延時間差を算出して、前記被測定物における空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性を測定し、
前記空間チャネル間の伝搬遅延時間差の波長依存性について波長微分を行い、前記被測定物の長さで除算して空間チャネル間の波長分散差を算出する
ことを特徴とする請求項6から8に記載の空間チャネル間伝搬遅延時間差測定方法。
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