JPH06341924A - Measuring device for longitudinal distribution of optical fiber parameters - Google Patents
Measuring device for longitudinal distribution of optical fiber parametersInfo
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- JPH06341924A JPH06341924A JP12953193A JP12953193A JPH06341924A JP H06341924 A JPH06341924 A JP H06341924A JP 12953193 A JP12953193 A JP 12953193A JP 12953193 A JP12953193 A JP 12953193A JP H06341924 A JPH06341924 A JP H06341924A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの基本特性
である非線形係数、波長分散等の光ファイバパラメータ
の測定に用いて好適な光ファイバパラメータの長手方向
分布測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus suitable for use in measuring optical fiber parameters such as nonlinear coefficient and chromatic dispersion which are basic characteristics of an optical fiber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光ファイバの基本特性である非線
形係数、波長分散等の光ファイバパラメータは、超高
速、長距離伝送を実用化するに当たり重要な設計パラメ
ータとなることから、これらパラメータを測定するため
の様々な方法が提案されている。例えば、光ファイバの
非線形係数を測定する方法としては、次に述べる２種類
の方法が知られている。１つの方法は、入射パルス光の
自己位相変調によるスペクトルの広がりから光ファイバ
の非線形係数を求める方法である（参考文献：R.H.Stol
en,et.al.,Phys.Rev.A 17,4,1448,(1978)）。この方法
は、光パルスを被測定ファイバに入射した場合、該光パ
ルス自体の光強度に比例して光ファイバの屈折率が変化
することにより該光ファイバから出射する光パルスの位
相が変化することを利用したもので、この出射光のフー
リエ変換をファブリペロ干渉計を用いて観測し、そのス
ペクトルの広がりより自己位相変調による位相の変化を
測定することにより光ファイバの非線形係数を求めてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, optical fiber parameters such as non-linear coefficient and chromatic dispersion, which are basic characteristics of optical fibers, are important design parameters for practical application of ultra-high-speed, long-distance transmission. Various methods for doing so have been proposed. For example, the following two types of methods are known as methods for measuring the nonlinear coefficient of an optical fiber. One method is to obtain the nonlinear coefficient of the optical fiber from the spread of the spectrum due to the self-phase modulation of the incident pulsed light (reference: RHStol
en, et.al., Phys.Rev.A 17,4,1448, (1978)). In this method, when an optical pulse is incident on the measured fiber, the phase of the optical pulse emitted from the optical fiber changes due to the change of the refractive index of the optical fiber in proportion to the light intensity of the optical pulse itself. The Fourier transform of the emitted light is observed using a Fabry-Perot interferometer, and the nonlinear coefficient of the optical fiber is obtained by measuring the phase change due to self-phase modulation from the spread of the spectrum.
【０００３】もう１つの方法は、遅延自己ヘテロダイン
法と呼ばれる方法で、入射パルス光の相互位相変調から
光ファイバの非線形係数を求める方法である（参考文
献：和田朗ら、電子情報通信学会技術研究報告,92,159,
(OCS92 32-40)45(1992)）。図１０は、遅延自己ヘテロ
ダイン法による光ファイバの非線形係数測定装置を示す
構成図である。この非線形係数測定装置１は、発振器
２、１５５０ｎｍの波長のポンプ光を出射する外部共振
器付のファブリペロレーザ３、エルビウム（Ｅｒ）を添
加した光ファイバ増幅器４、光学減衰器５、λ／４板と
λ／２板から構成される偏波制御器６，６，…、１５５
３ｎｍの波長のプローブ光を出射する半導体レーザ７、
光学アイソレータ８、方向性結合器９，９、ポンプ光強
度を測定するためのパワーモニタ１０、光学バンドパス
フィルタ１１、周波数シフト１５０ＭＨｚの音響光学変
調素子１２、遅延を与える約５ｋｍの長さの遅延用光フ
ァイバ１３、受光器１４、増幅器１５、スペクトルアナ
ライザ１６より構成されている。なお、１７は被測定光
ファイバである。ここでは、パルス光の相互位相変調の
効果が偏波に依存することから、偏波制御器６によりポ
ンプ光とプローブ光の偏光面が所望の相対角に設定され
ている。The other method is a method called a delayed self-heterodyne method, which is a method for obtaining the nonlinear coefficient of an optical fiber from the cross-phase modulation of incident pulsed light (reference: Akira Wada, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers technical research). Report, 92,159,
(OCS92 32-40) 45 (1992)). FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical fiber nonlinear coefficient measuring apparatus by the delayed self-heterodyne method. This nonlinear coefficient measuring device 1 includes an oscillator 2, a Fabry-Perot laser 3 with an external resonator for emitting pump light having a wavelength of 1550 nm, an optical fiber amplifier 4 containing erbium (Er), an optical attenuator 5, and λ / 4. Polarization controllers 6, 6, ..., 155 composed of plates and λ / 2 plates
A semiconductor laser 7 that emits probe light with a wavelength of 3 nm,
Optical isolator 8, directional couplers 9, 9, power monitor 10 for measuring pump light intensity, optical bandpass filter 11, acousto-optic modulator 12 with frequency shift of 150 MHz, delay of about 5 km for giving a delay The optical fiber 13, the light receiver 14, the amplifier 15, and the spectrum analyzer 16 are included. Reference numeral 17 is an optical fiber to be measured. Here, since the effect of the mutual phase modulation of the pulsed light depends on the polarization, the polarization plane of the pump light and the probe light is set to a desired relative angle by the polarization controller 6.
【０００４】次に、この非線形係数測定装置１を用いて
光ファイバの非線形係数を測定する方法について説明す
る。ファブリペロレーザ３から出射するポンプ光は、発
振器２から発生する７．４９ＭＨｚの信号により直接強
度変調を受ける。強度変調を受けたポンプ光は光ファイ
バ増幅器４、光学減衰器５、偏波制御器６をそれぞれ通
過した後、方向性結合器９で分岐され、被測定光ファイ
バ１７に入射する。また、半導体レーザ７から発生した
プローブ光は光学アイソレータ８、偏波制御器６をそれ
ぞれ通過した後、方向性結合器９を介して被測定光ファ
イバ１７に入射する。一方、前記方向性結合器９により
分岐されたもう一方の光はパワーモニタ１０に入射し、
ポンプ光、及びプローブ光の強度が検出される。Next, a method of measuring the nonlinear coefficient of the optical fiber using the nonlinear coefficient measuring device 1 will be described. The pump light emitted from the Fabry-Perot laser 3 is directly intensity-modulated by the 7.49 MHz signal generated from the oscillator 2. The intensity-modulated pump light passes through the optical fiber amplifier 4, the optical attenuator 5, and the polarization controller 6, respectively, and then is branched by the directional coupler 9 to enter the optical fiber 17 to be measured. The probe light generated from the semiconductor laser 7 passes through the optical isolator 8 and the polarization controller 6, and then enters the optical fiber 17 to be measured via the directional coupler 9. On the other hand, the other light branched by the directional coupler 9 enters the power monitor 10,
The intensities of the pump light and the probe light are detected.
【０００５】ここで、プローブ光強度がポンプ光強度に
対し十分に弱いものとすると、該ポンプ光が被測定光フ
ァイバ１７に入射した場合、非線形光学効果により該被
測定光ファイバ１７の屈折率はポンプ光強度に比例して
変化する。該被測定光ファイバ１７に入射したプローブ
光は、この屈折率変化により位相が変調し、位相変調光
として被測定光ファイバ１７から出射する。この位相変
調光のみが光学バンドパスフィルタ１１を透過し、音響
光学変調素子１２により１５０ＭＨｚだけ周波数がシフ
トされた光を分岐する。分岐されたこれら２つの光は、
方向性結合器９により再度結合された後、受光器１４に
入射する。該受光器１４では信号光強度が検出され、ス
ペクトルアナライザ１６ではこの信号光強度のスペクト
ルが観測される。Assuming that the probe light intensity is sufficiently weaker than the pump light intensity, when the pump light is incident on the optical fiber 17 to be measured, the refractive index of the optical fiber 17 to be measured is changed by the nonlinear optical effect. It changes in proportion to the pump light intensity. The phase of the probe light incident on the measured optical fiber 17 is modulated by this change in the refractive index, and the phase-modulated light is emitted from the measured optical fiber 17. Only this phase-modulated light passes through the optical bandpass filter 11, and the light whose frequency is shifted by 150 MHz by the acousto-optic modulator 12 is branched. These two split lights are
After being recombined by the directional coupler 9, the light is incident on the light receiver 14. The light receiver 14 detects the signal light intensity, and the spectrum analyzer 16 observes the spectrum of the signal light intensity.
【０００６】このスペクトルは、１５０ＭＨｚを中心と
して変調周波数（７．４９ＭＨｚ）の整数倍の位置にサ
イドバンドが立ち、これらそれぞれのサイドバンドの強
度は第１種ベッセル関数の値に比例していることから、
これらサイドバンドの強度を測定することにより位相変
調の変調指数を求めることができる。この変調指数は相
互位相変調による最大位相偏移を表しているから、これ
より被測定光ファイバ１６の非線形係数を求めることが
できる。[0006] In this spectrum, sidebands are present at positions of integral multiples of the modulation frequency (7.49MHz) centered on 150MHz, and the intensity of each sideband is proportional to the value of the Bessel function of the first kind. From
The modulation index of phase modulation can be obtained by measuring the intensities of these sidebands. Since this modulation index represents the maximum phase shift due to the cross phase modulation, the nonlinear coefficient of the optical fiber 16 to be measured can be obtained from this.
【０００７】一方、光ファイバの波長分散を測定する方
法としては、パルス法、差分法、位相差法等が知られて
いる。パルス法では、まず複数のレーザを用いて波長の
異なる光パルスを発生させ、これらの光パルスを被測定
光ファイバに入射する。この被測定ファイバでは、波長
分散の効果によりこれらの光パルスそれぞれの到達時間
が異なるので、この到達時間差を測定することにより該
被測定光ファイバの波長分散を求めることができる。On the other hand, as a method for measuring the wavelength dispersion of an optical fiber, a pulse method, a difference method, a phase difference method and the like are known. In the pulse method, first, a plurality of lasers are used to generate optical pulses having different wavelengths, and these optical pulses are incident on the optical fiber to be measured. In this measured fiber, the arrival time of each of these optical pulses differs due to the effect of chromatic dispersion. Therefore, the chromatic dispersion of the measured optical fiber can be obtained by measuring this arrival time difference.
【０００８】この方法では、波長の異なる光パルスは同
時に出射されると都合がよいので、多モードパルス光で
代用することがある。図１１は多モードパルス光を用い
た光ファイバの波長分散測定装置を示す構成図である。
この波長分散測定装置２１は、多モードパルス光発生装
置２２、分光器２３、光波形観測装置２４、出力表示部
２５より構成されている。この波長分散測定装置２１を
用いて被測定光ファイバ１７の波長分散を測定するに
は、多モードパルス光発生装置２２により多モードパル
ス光を発生させ、この多モードパルス光を被測定光ファ
イバ１７に入射させる。該被測定光ファイバ１７から出
射した光は分光器２３により空間的に分光され、光波形
観測装置２４により電気信号に変換され、出力表示部２
５でそれぞれの波長間の相対遅延時間差（到達時間差）
が表示される。この相対遅延時間差を読み取ることによ
り被測定光ファイバ１７の波長分散を求めることができ
る。In this method, it is convenient that light pulses having different wavelengths are emitted at the same time, and therefore multimode pulse light may be used instead. FIG. 11 is a configuration diagram showing an optical fiber wavelength dispersion measuring apparatus using multimode pulsed light.
The chromatic dispersion measuring device 21 includes a multimode pulse light generator 22, a spectroscope 23, an optical waveform observing device 24, and an output display unit 25. In order to measure the chromatic dispersion of the optical fiber 17 to be measured using the chromatic dispersion measuring device 21, the multimode pulse light generator 22 generates multimode pulse light, and the multimode pulse light is used to generate the multimode pulse light. Incident on. The light emitted from the optical fiber 17 to be measured is spatially dispersed by the spectroscope 23, converted into an electric signal by the optical waveform observing device 24, and the output display unit 2
5 Relative delay time difference (arrival time difference) between each wavelength
Is displayed. By reading this relative delay time difference, the chromatic dispersion of the measured optical fiber 17 can be obtained.
【０００９】波長分散Ｄは各波長差Δλ、各波長間の相
対遅延時間差ΔＴ及びファイバ長Ｌを用いて Ｄ＝（１／Ｌ）・（ΔＴ／Δλ） … …（１） と表すことができる。したがって、各波長間の相対遅延
時間差ΔＴと各波長差Δλの比を測定することにより波
長分散Ｄを求めることができる。The chromatic dispersion D can be expressed as D = (1 / L) (ΔT / Δλ) (1) using the wavelength difference Δλ, the relative delay time difference ΔT between the wavelengths, and the fiber length L. . Therefore, the chromatic dispersion D can be obtained by measuring the ratio of the relative delay time difference ΔT between each wavelength and each wavelength difference Δλ.
【００１０】また、差分法は、波長可変レーザ光を同一
周波数の正弦波信号で強度変調した後、被測定光ファイ
バに入射させ、このレーザ光の波長を変えることにより
生じる出力光の位相差を移相器とリサージュ波形より求
め、この位相差から被測定光ファイバの波長分散を求め
る方法である。また、位相差法は、波長が異なる２つの
プローブ光を同一周波数で変調し、被測定光ファイバに
同時に入射させ、該被測定光ファイバ伝播中に受けた変
調信号のそれぞれの遅延位相差を測定し、さらに波長を
掃引することにより、被測定光ファイバの波長分散を求
める方法である。In the difference method, the wavelength tunable laser light is intensity-modulated with a sine wave signal of the same frequency and then is incident on the optical fiber to be measured, and the phase difference of the output light generated by changing the wavelength of the laser light is calculated. This is a method of obtaining from the phase shifter and the Lissajous waveform and obtaining the chromatic dispersion of the optical fiber to be measured from this phase difference. In the phase difference method, two probe lights having different wavelengths are modulated at the same frequency and are simultaneously incident on the measured optical fiber, and the respective delay phase differences of the modulated signals received during the propagation of the measured optical fiber are measured. Then, the wavelength is further swept to obtain the chromatic dispersion of the optical fiber to be measured.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の非線
形係数測定装置１においては、被測定光ファイバ１７全
体の非線形係数の総和を求めるだけであり、また、波長
分散測定装置２１においても、被測定光ファイバ１７全
体の総波長分散値を求めるだけである。したがって、該
被測定光ファイバ１７のパラメータの長手方向の分布を
求めることができない。最近になって長手方向の分布が
得られている光ファイバのパラメータとしては歪み（参
考文献：倉嶋ら、NTT R&D Vol.41,NO.12,1445,1992）
と、計算結果のみではあるが複屈折（参考文献：W.Zhao
et al.,Optics Letter Vol.17,NO.12,856,1992）があ
るが、非線形係数及び波長分散値については平均的な
値、すなわち総和の値を被測定ファイバの長さで割った
値しか得られていないのが現状である。By the way, in the conventional nonlinear coefficient measuring apparatus 1, only the sum of the nonlinear coefficients of the entire optical fiber 17 to be measured is obtained, and the chromatic dispersion measuring apparatus 21 also measures the nonlinear coefficient. Only the total chromatic dispersion value of the entire optical fiber 17 is obtained. Therefore, the distribution of the parameters of the measured optical fiber 17 in the longitudinal direction cannot be obtained. Distortion is one of the parameters of optical fiber whose longitudinal distribution has been obtained recently (reference: Kurashima et al., NTT R & D Vol.41, NO.12, 1445, 1992).
And birefringence (reference: W. Zhao
et al., Optics Letter Vol.17, NO.12, 856, 1992), but for the nonlinear coefficient and chromatic dispersion, only average values, that is, the sum value divided by the length of the fiber under test, can be obtained. The current situation is that it has not been done.
【００１２】非線形係数及び波長分散値においては、総
和あるいは平均の値は受信端において補償を行う場合等
については有効であるが、非線形光学効果と波長分散の
効果を積極的に利用する場合、例えば光パルス圧縮や、
光ソリトン等においては、光ファイバの非線形係数及び
波長分散値の長手方向の局所的な分布によって光の波形
が決定するため平均的な値では不十分である。さらに、
光ファイバの長手方向の局所的な分布が測定できれば、
光ファイバ線路の保守運営においても有効な故障予知方
法となり得ると考えられるが、いまだ成されていないの
が現状である。Regarding the nonlinear coefficient and the chromatic dispersion value, the sum or average value is effective in the case where compensation is performed at the receiving end, but when the nonlinear optical effect and the chromatic dispersion effect are positively used, for example, Optical pulse compression,
In an optical soliton or the like, an average value is not sufficient because the waveform of light is determined by the nonlinear coefficient of the optical fiber and the local distribution of the chromatic dispersion value in the longitudinal direction. further,
If the local distribution in the longitudinal direction of the optical fiber can be measured,
It is considered that it can be an effective failure prediction method in the maintenance and operation of optical fiber lines, but it has not been done yet.
【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、光ファイバの非線形係数、波長分散等のパラ
メータの長手方向分布を求めることができる光ファイバ
パラメータの長手方向分布測定装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus capable of obtaining the longitudinal distribution of parameters such as the nonlinear coefficient and chromatic dispersion of an optical fiber. To do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光ファイバパラメータの長手方向
分布測定装置を採用した。すなわち、請求項１記載の光
ファイバパラメータの長手方向分布測定装置は、被測定
光ファイバに複数の偏波光を入射し、該被測定光ファイ
バから出射する変調した偏波光を測定することにより該
被測定光ファイバのパラメータの長手方向分布を求める
測定装置であって、直線偏波光を出力する第１の光源
と、直線偏波した単一矩形波光を出力する第２の光源
と、前記被測定光ファイバから出射する変調した偏波光
の透過光強度を最大または最小にする光学アナライザ
と、該光学アナライザを透過する光を受光する受光素子
と、該受光素子が受光する光の位相の時間変化を光強度
の時間依存性により求める位相時間変化測定手段とを備
え、前記被測定光ファイバの一端部に直線偏波光を、他
端部に直線偏波した単一矩形波光をそれぞれ入射し、該
被測定光ファイバの他端部から出射する変調した直線偏
波光の位相の時間変化を測定することにより該被測定光
ファイバのパラメータの長手方向分布を求めることを特
徴としている。In order to solve the above problems, the present invention employs the following longitudinal distribution measuring device for optical fiber parameters. That is, the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to claim 1, wherein a plurality of polarized light beams are incident on the measured optical fiber, and the modulated polarized light beams emitted from the measured optical fiber are measured to measure the measured polarized light beam. A measuring device for obtaining a longitudinal distribution of parameters of a measurement optical fiber, the first light source outputting linearly polarized light, the second light source outputting linearly polarized single rectangular wave light, and the measured light. An optical analyzer that maximizes or minimizes the transmitted light intensity of the modulated polarized light emitted from the fiber, a light receiving element that receives the light that passes through the optical analyzer, and a time change of the phase of the light that the light receiving element receives A phase time change measuring means for obtaining the time dependence of intensity is provided, and linearly polarized light is incident on one end of the optical fiber to be measured and linearly polarized single rectangular wave light is incident on the other end. It is characterized by determining the longitudinal distribution of the parameters of 該被 measured optical fiber by measuring the time variation of the phase of the linearly polarized light modulated emitted from the other end of the 該被 measured optical fiber.
【００１５】また、請求項２記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置は、被測定光ファイバに複数
の偏波光を入射し、該被測定光ファイバから出射する変
調した偏波光を測定することにより該被測定光ファイバ
のパラメータの長手方向分布を求める測定装置であっ
て、直線偏波光を出力する第１の光源と、直線偏波した
単一矩形波光を出力する第２の光源と、周波数変調また
は位相変調した直線偏波光を出力する第３の光源と、前
記被測定光ファイバから出射する変調した偏波光の透過
光強度を最大または最小にする光学アナライザと、該光
学アナライザを透過する光を受光する受光素子と、該受
光素子が受光する光の位相変化の直流成分及び変調周波
数成分を測定する測定手段とを備え、前記被測定光ファ
イバの一端部に直線偏波光と、周波数変調または位相変
調した直線偏波光を、また、他端部に直線偏波した単一
矩形波光をそれぞれ入射し、該被測定光ファイバの他端
部から出射する直線偏波光の位相変化の直流成分及び変
調周波数成分を測定することにより該被測定光ファイバ
のパラメータの長手方向分布を求めることを特徴として
いる。An optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus according to a second aspect of the invention is characterized in that a plurality of polarized light beams are incident on an optical fiber to be measured and the modulated polarized light beams emitted from the optical fiber to be measured are measured. A measuring device for obtaining a longitudinal distribution of parameters of the optical fiber under test by means of a first light source for outputting linearly polarized light, a second light source for outputting linearly polarized single rectangular wave light, and a frequency A third light source that outputs modulated or phase-modulated linearly polarized light, an optical analyzer that maximizes or minimizes the transmitted light intensity of the modulated polarized light that is emitted from the optical fiber under measurement, and light that passes through the optical analyzer. And a measuring means for measuring the DC component and the modulation frequency component of the phase change of the light received by the light receiving element, and a straight line at one end of the optical fiber to be measured. Wave light, frequency-modulated or phase-modulated linearly polarized light, and linearly polarized single rectangular wave light at the other end, respectively, and the phase of the linearly polarized light emitted from the other end of the measured optical fiber It is characterized in that the longitudinal distribution of the parameters of the optical fiber to be measured is obtained by measuring the direct current component of the change and the modulation frequency component.
【００１６】また、請求項３記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置は、請求項１または２記載の
光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置におい
て、前記光学アナライザの入力側に、前記被測定光ファ
イバの寄生複屈折を補償する複屈折補償手段を設けたこ
とを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the first or second aspect, wherein the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device is provided on the input side of the optical analyzer. It is characterized in that a birefringence compensating means for compensating the parasitic birefringence of the optical fiber is provided.
【００１７】また、請求項４記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置は、請求項１または２記載の
光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置におい
て、前記第１の光源の出力する直線偏波光を狭帯域幅の
直線偏波光とし、前記第２の光源の出力する直線偏波し
た単一矩形波光を前記第１の光源の出力する直線偏波光
とは波長の異なる狭帯域幅の直線偏波した単一矩形波光
とし、前記光学アナライザの入力側または出力側のいず
れかに、狭帯域幅の光学的濾波器を設けたことを特徴と
している。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the first or second aspect, wherein the first polarized light output from the first light source is linearly polarized light. Is a linearly polarized light with a narrow bandwidth, and the linearly polarized single rectangular wave light output from the second light source is a linearly polarized light with a narrow bandwidth different from the linearly polarized light output from the first light source. The single rectangular wave light described above is provided, and an optical filter having a narrow bandwidth is provided on either the input side or the output side of the optical analyzer.
【００１８】また、請求項５記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置は、請求項１または２記載の
光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置におい
て、前記第２の光源の出力する直線偏波した単一矩形波
光を、直線偏波した台形波形の単一光パルスとしたこと
を特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the first or second aspect of the present invention, wherein the second light source outputs a linearly polarized wave. The single rectangular wave light is a linearly polarized trapezoidal single light pulse.
【００１９】[0019]
【作用】本発明の請求項１記載の光ファイバパラメータ
の長手方向分布測定装置では、前記被測定光ファイバの
一端部に直線偏波光を、他端部に直線偏波した単一矩形
波光をそれぞれ入射する。被測定光ファイバでは、直線
偏波した単一矩形波光の強度によって直線偏波光の位相
が相互位相変調により変化するので、該被測定光ファイ
バの他端部から出射する変調した直線偏波光の位相の時
間変化を測定することにより該被測定光ファイバの非線
形係数の長手方向分布を求める。In the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to claim 1 of the present invention, linearly polarized light is provided at one end of the optical fiber to be measured, and linearly polarized single rectangular wave light is provided at the other end. Incident. In the measured optical fiber, the phase of the linearly polarized light changes due to the cross phase modulation depending on the intensity of the linearly polarized single rectangular wave light, and therefore the phase of the modulated linearly polarized light emitted from the other end of the measured optical fiber. Then, the longitudinal distribution of the nonlinear coefficient of the optical fiber to be measured is obtained by measuring the change with time.
【００２０】この場合、直線偏波した単一矩形波光は単
一パルスであるから、進行速度から換算すれば被測定光
ファイバのどの位置に存在するのかがわかる。したがっ
て、測定時刻を選び、時間を追って測定することによ
り、直線偏波した単一矩形波光の矩形幅に相当する範囲
を単位とする被測定光ファイバの長手方向の分布を求め
ることが可能になる。In this case, since the linearly polarized single rectangular wave light is a single pulse, it can be known at which position of the optical fiber to be measured exists by converting it from the traveling speed. Therefore, it becomes possible to obtain the distribution in the longitudinal direction of the optical fiber to be measured in units of the range corresponding to the rectangular width of the linearly polarized single rectangular wave light by selecting the measurement time and measuring the time. .
【００２１】また、相互位相変調による直線偏波光の位
相変化を測定するためには、直線偏波した単一矩形波光
と直線偏波光の偏光面を４５度ずらして入射するのが好
ましい。直線偏波した単一矩形波光を入射することによ
り被測定光ファイバは複屈折媒体となり、該被測定光フ
ァイバから出射する直線偏波光は楕円偏光となる。した
がって、直交ニコル状態に設定されている光学アナライ
ザを透過し、この透過光強度により相互位相変調による
位相変化を求めることが可能になる。Further, in order to measure the phase change of the linearly polarized light due to the cross phase modulation, it is preferable that the linearly polarized single rectangular wave light and the linearly polarized light are incident with their polarization planes shifted by 45 degrees. By inputting the linearly polarized single rectangular wave light, the measured optical fiber becomes a birefringent medium, and the linearly polarized light emitted from the measured optical fiber becomes elliptically polarized light. Therefore, it becomes possible to transmit the optical analyzer set to the orthogonal Nicols state and obtain the phase change due to the mutual phase modulation by the transmitted light intensity.
【００２２】また、請求項２記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置では、前記被測定光ファイバ
の一端部に直線偏波光と、周波数変調または位相変調し
た直線偏波光を、また、他端部に直線偏波した単一矩形
波光をそれぞれ入射する。被測定光ファイバでは、波長
分散の効果により周波数変調が強度変調に変換され、し
たがって、直線偏波光は直線偏波した単一矩形波光の強
度、周波数変調光の強度、及び波長分散による強度変調
成分の和に比例して位相が変化する。また、光学アナラ
イザを透過する偏波光は直流成分と、変調周波数で振動
する振動成分とから構成されているので、これらを分離
して同時に測定することにより、直流成分より非線形係
数を、振動成分より波長分散値を同時に測定することが
可能になる。これより、被測定光ファイバの非線形係数
の長手方向の分布、及び波長分散の長手方向の分布を同
時に求めることが可能になる。Further, in the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the second aspect, linearly polarized light and frequency-modulated or phase-modulated linearly polarized light are provided at one end of the optical fiber to be measured and the other end. Linearly polarized single rectangular wave lights are respectively incident on the sections. In the optical fiber under test, frequency modulation is converted into intensity modulation due to the effect of wavelength dispersion, and therefore linearly polarized light is intensity of linearly polarized single rectangular wave light, intensity of frequency modulated light, and intensity modulation component due to wavelength dispersion. The phase changes in proportion to the sum of. In addition, the polarized light that passes through the optical analyzer consists of a DC component and a vibration component that vibrates at the modulation frequency.By separating these and measuring them simultaneously, the nonlinear coefficient from the DC component It becomes possible to measure the chromatic dispersion value at the same time. As a result, it is possible to simultaneously obtain the distribution of the nonlinear coefficient of the optical fiber to be measured in the longitudinal direction and the distribution of chromatic dispersion in the longitudinal direction.
【００２３】また、請求項３記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置では、前記光学アナライザの
入力側に、前記被測定光ファイバの寄生複屈折を補償す
る複屈折補償手段を設けたことにより、被測定光ファイ
バに相互位相変調以外の効果による複屈折がある場合に
おいても位相差を補償する。これより、被測定光ファイ
バの複屈折に起因する誤差を除去する。Further, in the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the third aspect, the birefringence compensating means for compensating the parasitic birefringence of the optical fiber to be measured is provided on the input side of the optical analyzer. , The phase difference is compensated even when the optical fiber to be measured has birefringence due to an effect other than the mutual phase modulation. As a result, the error caused by the birefringence of the optical fiber to be measured is removed.
【００２４】また、請求項４記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置では、前記第１の光源の出力
する直線偏波光を狭帯域幅の直線偏波光とし、前記第２
の光源の出力する直線偏波した単一矩形波光を前記第１
の光源の出力する直線偏波光とは波長の異なる狭帯域幅
の直線偏波した単一矩形波光とし、前記光学アナライザ
の入力側または出力側のいずれかに、狭帯域幅の光学的
濾波器を設けたことにより、被測定光ファイバ中におけ
る２つの波長の光のビート長の相違に起因する誤差を低
減し、精度のよい測定が可能になる。In the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the present invention, the linearly polarized light output from the first light source is a linearly polarized light having a narrow bandwidth, and the second polarized light is the second polarized light.
The linearly polarized single rectangular wave light output from the light source of
The linearly polarized light output from the light source is a linearly polarized single rectangular wave light having a narrow bandwidth different in wavelength, and an optical filter having a narrow bandwidth is provided on either the input side or the output side of the optical analyzer. With the provision, it is possible to reduce an error caused by a difference in beat length of light of two wavelengths in the optical fiber to be measured and to perform accurate measurement.
【００２５】また、請求項５記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置では、前記第２の光源の出力
する直線偏波した単一矩形波光を、直線偏波した台形波
形の単一光パルスとしたことにより、直線偏波した単一
矩形波光の周波数チャープ及び緩和振動に起因するそれ
ぞれの誤差を低減し、精度のよい測定が可能になる。Further, in the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to the present invention, the linearly polarized single rectangular wave light output from the second light source is linearly polarized into a trapezoidal single optical pulse. By doing so, the respective errors due to the frequency chirp and relaxation oscillation of the linearly polarized single rectangular wave light can be reduced, and accurate measurement becomes possible.
【００２６】[0026]
【実施例】以下、本発明の各実施例の光ファイバパラメ
ータの長手方向分布測定装置について説明する。 （実施例１）図１は本発明の実施例１の光ファイバの非
線形係数の長手方向分布測定装置（以下、単に非線形係
数分布測定装置と略称する）を示す構成図である。この
非線形係数分布測定装置３１は、波長λ0のポンプ光
（直線偏波した単一矩形波光）を出射する高出力レーザ
（第２の光源）３２、波長λ1のＣＷプローブ光（直線
偏波光）を出射する半導体レーザ（第１の光源）３３、
光ファイバ増幅器４、ゲートスイッチ３５、光学ポララ
イザ３６、光学アナライザ３７、光学アイソレータ８，
８、方向性結合器９、光学バンドパスフィルタ１１、受
光器１４、時間変化測定回路（位相時間変化測定手段）
３８により構成されている。なお、１７は被測定光ファ
イバである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of each embodiment of the present invention will be described below. (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a non-linear coefficient distribution measuring device (hereinafter simply referred to as a non-linear coefficient distribution measuring device) of a nonlinear coefficient of an optical fiber according to a first embodiment of the present invention. The nonlinear coefficient distribution measuring device 31, the wavelength lambda 0 of the pump light high power laser for emitting a (single square wave light which is linearly polarized) (second light source) 32, the wavelength lambda 1 of the CW probe light (linearly polarized light ) Emitting semiconductor laser (first light source) 33,
Optical fiber amplifier 4, gate switch 35, optical polarizer 36, optical analyzer 37, optical isolator 8,
8, directional coupler 9, optical bandpass filter 11, light receiver 14, time change measuring circuit (phase time change measuring means)
It is composed of 38. Reference numeral 17 is an optical fiber to be measured.
【００２７】ここでは、高出力レーザ３２と半導体レー
ザ３３の波長を互いに異なるものとしたが、これはプロ
ーブ光を分離するためであるから、プローブ光が分離で
きれば同一の波長でもかまわない。また、簡単化するた
めに被測定光ファイバ１７の全損失、損失分布を無視し
ているが、測定に先だって、該被測定光ファイバ１７の
全損失値を測定してその値から該被測定光ファイバ１７
の長手方向の損失依存性を決定するか、または反射型損
失分布測定器（Optical Time Domain Reflectometry）
を用いて正確に長手方向の損失分布を測定し、後に損失
の影響を差し引いてもよい。Although the wavelengths of the high-power laser 32 and the semiconductor laser 33 are different from each other here, this is for separating the probe light, so that the same wavelength may be used as long as the probe light can be separated. Although the total loss and the loss distribution of the optical fiber 17 to be measured are ignored for simplification, the total loss value of the optical fiber 17 to be measured is measured prior to the measurement, and the measured light is calculated from the value. Fiber 17
The loss dependence of the longitudinal direction of the optical fiber, or a reflection type loss distribution measuring instrument (Optical Time Domain Reflectometry)
May be used to accurately measure the loss distribution in the longitudinal direction, and the effect of the loss may be subtracted later.
【００２８】次に、この非線形係数分布測定装置３１を
用いて光ファイバの非線形係数の長手方向分布を測定す
る方法について説明する。まず、半導体レーザ３３より
出射する波長λ1のＣＷプローブ光を被測定光ファイバ
１７に入射し、受光器１４でこの光強度を検出する。こ
こでは、ＣＷプローブ光の光強度は非線形光学効果を受
けないように小さいものとし、この光強度は既知である
か、前もって測定をしておくこととする。Next, a method for measuring the longitudinal distribution of the nonlinear coefficient of the optical fiber using the nonlinear coefficient distribution measuring device 31 will be described. First, the CW probe light of wavelength λ 1 emitted from the semiconductor laser 33 is incident on the optical fiber 17 to be measured, and the light intensity is detected by the light receiver 14. Here, it is assumed that the light intensity of the CW probe light is small so as not to be affected by the non-linear optical effect, and this light intensity is known or is measured in advance.
【００２９】次に、受光器１４に入射する透過光強度が
最大となるように光学アナライザ３７を回転させ、この
光強度が最大となる角度において時間変化測定回路３８
により最大電圧を測定する。これによりこの非線形係数
分布測定装置３１における光学デバイスの損失及び受光
器１４の変換効率を設定する。次に、光学アナライザ３
７を最大電圧が得られる角度から９０度回転させる。こ
の角度において光学アナライザ３７を透過するＣＷプロ
ーブ光の光強度が最小となる。そこで、光学アナライザ
３７の角度をこの角度、すなわちＣＷプローブ光の光強
度が最小となる角度に固定する。Next, the optical analyzer 37 is rotated so that the intensity of the transmitted light incident on the photodetector 14 becomes maximum, and the time change measuring circuit 38 at the angle at which this light intensity becomes maximum.
To measure the maximum voltage. Thereby, the loss of the optical device and the conversion efficiency of the photodetector 14 in the nonlinear coefficient distribution measuring device 31 are set. Next, the optical analyzer 3
Rotate 7 by 90 degrees from the angle where maximum voltage is obtained. At this angle, the light intensity of the CW probe light transmitted through the optical analyzer 37 becomes the minimum. Therefore, the angle of the optical analyzer 37 is fixed to this angle, that is, the angle at which the light intensity of the CW probe light is minimized.
【００３０】このような状態において、高出力レーザ３
２より出射する波長λ0の光強度既知のポンプ光を、光
学ポラライザ３６を用いて、被測定光ファイバ１７から
出射するＣＷプローブ光の偏光面に対して４５度回転し
た偏光面を有する直線偏光とし、このポンプ光を被測定
光ファイバ１７に入射する。ここで、ポンプ光の偏光面
を回転させるには、ＣＷプローブ光が通過する光学アナ
ライザ３７とポンプ光が通過する光学ポラライザ３６が
互いに４５度の角度となるように設定すればよい。なぜ
ならＣＷプローブ光の偏光面と光学アナライザ３７の偏
光面とが直交しているので、ポンプ光が通過する光学ポ
ラライザ３６の偏光面を光学アナライザ３７の偏光面に
対して４５度回転した状態に設定すれば、ポンプ光の偏
光面はＣＷプローブ光の偏光面とは逆方向に４５度回転
するからである。In such a state, the high power laser 3
The linearly polarized light having a polarization plane rotated by 45 degrees with respect to the polarization plane of the CW probe light emitted from the optical fiber 17 to be measured is used to pump the pump light of the wavelength λ 0 having a known light intensity from the optical polarizer 36. And the pump light is incident on the optical fiber 17 to be measured. Here, in order to rotate the polarization plane of the pump light, the optical analyzer 37 through which the CW probe light passes and the optical polarizer 36 through which the pump light passes may be set so as to form an angle of 45 degrees with each other. Because the polarization plane of the CW probe light and the polarization plane of the optical analyzer 37 are orthogonal to each other, the polarization plane of the optical polarizer 36 through which the pump light passes is set to be rotated by 45 degrees with respect to the polarization plane of the optical analyzer 37. This is because the polarization plane of the pump light rotates 45 degrees in the opposite direction to the polarization plane of the CW probe light.
【００３１】このポンプ光は、図２に示すような矩形波
であり、この矩形幅は入射光強度により設定される。そ
の理由は、非線形光学効果の最短有効長が光強度の逆数
に比例し、ポンプ光の矩形幅が最短有効長より狭いと非
線形光学効果が起きないからである。例えばポンプ光強
度が１０ｍＷ、非線形係数が２０／Ｗ／ｋｍであるとす
ると最短有効長は５ｋｍとなり、ゲートスイッチ３５を
開ける時間は最短で２５μｓとなる。前記ポンプ光を被
測定光ファイバ１７に入射すると、矩形波の存在する位
置において非線形光学効果が起きる。The pump light is a rectangular wave as shown in FIG. 2, and the rectangular width is set by the incident light intensity. The reason is that the shortest effective length of the nonlinear optical effect is proportional to the reciprocal of the light intensity, and the nonlinear optical effect does not occur if the rectangular width of the pump light is narrower than the shortest effective length. For example, if the pump light intensity is 10 mW and the nonlinear coefficient is 20 / W / km, the shortest effective length is 5 km, and the shortest time to open the gate switch 35 is 25 μs. When the pump light is incident on the optical fiber 17 to be measured, a non-linear optical effect occurs at the position where the rectangular wave exists.
【００３２】ここで、図２に示すように、ある時刻ｔ1
において被測定光ファイバ１７の右端の領域Ｒ１に矩形
状のポンプ光ｐが存在するとする。この時、この領域Ｒ
１に非線形光学効果が起き、この領域Ｒ１の屈折率が変
化する。この屈折率変化は、矩形波であるポンプ光ｐ強
度に比例したプローブ光の位相変化、すなわち相互位相
変調（Cross Phase Modulation:XPM）として現れる。Here, as shown in FIG. 2, at a certain time t 1
In, it is assumed that the rectangular pump light p exists in the region R1 at the right end of the measured optical fiber 17. At this time, this area R
1, a nonlinear optical effect occurs, and the refractive index of this region R1 changes. This refractive index change appears as a phase change of the probe light, which is proportional to the intensity of the pump light p that is a rectangular wave, that is, as a cross phase modulation (XPM).
【００３３】プローブ光とポンプ光は偏光面が４５度ず
れているので、図３に示すように、ポンプ光の偏光面と
平行な成分のプローブ光の振幅と、ポンプ光の偏光面と
垂直な成分の振幅は等しい。一般に、非線形光学効果が
純粋に石英ガラス中の電子的な効果であると仮定した場
合、ポンプ光の偏光面と平行な３次の非線形感受率の成
分は、垂直な成分の３倍であることが知られている。し
たがって、光ファイバ中においては、ポンプ光と平行な
偏光面のプローブ直線偏光と、垂直なプローブ直線偏光
では相互位相変調による位相変化に差が生じることとな
る。つまり、ポンプ光を入射することにより光ファイバ
に複屈折が生じるのである。Since the polarization planes of the probe light and the pump light are shifted by 45 degrees, the amplitude of the probe light parallel to the polarization plane of the pump light and the polarization plane of the pump light are perpendicular to each other as shown in FIG. The amplitudes of the components are equal. Generally, assuming that the nonlinear optical effect is purely an electronic effect in silica glass, the third-order nonlinear susceptibility component parallel to the plane of polarization of the pump light must be three times the vertical component. It has been known. Therefore, in the optical fiber, there is a difference in the phase change due to the mutual phase modulation between the probe linearly polarized light having a polarization plane parallel to the pump light and the vertical probe linearly polarized light. That is, birefringence occurs in the optical fiber when the pump light is incident.
【００３４】この位相差は非線形係数及びポンプ光強度
に比例するので、被測定光ファイバ１７を出射した光は
この位相差の影響により楕円偏光となり、光学アナライ
ザ３７を透過する。この透過光強度は位相差の正弦関数
の２乗に比例する。この透過した光は受光器１４で光電
変換され、その電圧が時間変化測定回路３８において測
定される。ここで、位相変化の測定に複屈折の効果を用
いるのは、相互位相変調の効果が光の位相のオーダーで
起きるため、光の位相差を直接反映する複屈折が良いプ
ローブとなるからである。Since this phase difference is proportional to the nonlinear coefficient and the pump light intensity, the light emitted from the optical fiber 17 to be measured becomes elliptically polarized light due to the influence of this phase difference and passes through the optical analyzer 37. This transmitted light intensity is proportional to the square of the sine function of the phase difference. The transmitted light is photoelectrically converted by the light receiver 14, and the voltage thereof is measured by the time change measuring circuit 38. Here, the effect of birefringence is used for the measurement of the phase change because the effect of mutual phase modulation occurs in the order of the phase of light, and thus the birefringence that directly reflects the phase difference of light is a good probe. .
【００３５】次に、測定時刻Ｔ1（約２ｔ1）において測
定した直流電圧をプローブ光強度の電圧で除した後１／
２乗し、正弦関数を逆演算した後、矩形幅、係数２／
３、ポンプ光強度と周波数変調光のＣＷ部分の強度の和
を除すれば、図２中被測定光ファイバ１７の領域Ｒ１の
非線形係数が求められる。なお、測定時刻Ｔ1（約２
ｔ1）は、正確にはポンプ光とプローブ光では波長が違
うので、波長分散による速度差が存在するが、光の群速
度の値に比べれば十分無視できる差である。Next, after dividing the DC voltage measured at the measurement time T 1 (about 2t 1 ) by the voltage of the probe light intensity, 1 /
Squared and inversely calculated the sine function, then the rectangle width and coefficient 2 /
3. If the sum of the pump light intensity and the intensity of the CW portion of the frequency-modulated light is divided, the non-linear coefficient of the region R1 of the measured optical fiber 17 in FIG. 2 can be obtained. The measurement time T1 (about 2
t 1), since the wavelength is different in exactly the pump light and the probe light, the speed difference due to the chromatic dispersion exists, a difference can be sufficiently neglected compared to the value of the group velocity of light.
【００３６】次に、時刻Ｔ2において、図４に示すよう
に領域Ｒ２に矩形状のポンプ光ｐが存在するとする。上
記と同様に測定時刻Ｔ2において測定した直流電圧から
領域Ｒ２の非線形係数が求められる。このような測定を
順次行うことにより、被測定光ファイバ１７の非線形係
数の長手方向の分布を求めることができる。Next, at time T 2 , it is assumed that the rectangular pump light p exists in the region R2 as shown in FIG. Similarly to the above, the non-linear coefficient of the region R2 is obtained from the DC voltage measured at the measurement time T 2 . By sequentially performing such measurement, the distribution of the nonlinear coefficient of the measured optical fiber 17 in the longitudinal direction can be obtained.
【００３７】以上説明したように、本実施例１の非線形
係数分布測定装置３１によれば、高出力レーザ３２と、
半導体レーザ３３と、光ファイバ増幅器４と、ゲートス
イッチ３５と、光学ポラライザ３６と、光学アナライザ
３７と、光学アイソレータ８，８と、方向性結合器９
と、光学バンドパスフィルタ１１と、受光器１４と、時
間変化測定回路３８とから構成したので、被測定光ファ
イバ１７の非線形係数の長手方向分布を求めることがで
きる。しかも、測定時刻を選び、時間を追って順次測定
することにより、ポンプ光ｐの矩形幅に相当する範囲を
単位とする被測定光ファイバ１７の長手方向の分布を求
めることができる。As described above, according to the nonlinear coefficient distribution measuring apparatus 31 of the first embodiment, the high power laser 32,
The semiconductor laser 33, the optical fiber amplifier 4, the gate switch 35, the optical polarizer 36, the optical analyzer 37, the optical isolators 8 and 8, and the directional coupler 9
Since the optical bandpass filter 11, the optical receiver 14, and the time change measuring circuit 38 are used, the longitudinal distribution of the nonlinear coefficient of the optical fiber 17 to be measured can be obtained. Moreover, by selecting the measurement time and sequentially measuring it over time, it is possible to obtain the distribution in the longitudinal direction of the optical fiber 17 to be measured in units of the range corresponding to the rectangular width of the pump light p.
【００３８】（実施例２）図５は本発明の実施例２の光
ファイバパラメータの長手方向分布測定装置（以下、単
にパラメータ分布測定装置と略称する）を示す構成図で
ある。このパラメータ分布測定装置４１は、光ファイバ
の非線形係数及び波長分散各々の長手方向の分布を同時
に測定するもので、波長λ0の直線偏波光を出射するレ
ーザ４２を備えた周波数変調装置（第３の光源）４３、
波長λ0のポンプ光を出射する高出力レーザ３２、波長
λ1のＣＷプローブ光を出射する半導体レーザ３３、光
ファイバ増幅器４、ゲートスイッチ３５、光学ポラライ
ザ３６，３６，…、光学アナライザ３７、光学アイソレ
ータ８，８，８、方向性結合器９，９、光学バンドパス
フィルタ１１、受光器１４、直流電圧計４４、電気のバ
ンドパスフィルタ４５、交流電圧計４６により構成され
ている。なお、１７は被測定光ファイバである。ここで
は、直流電圧計４４、電気のバンドパスフィルタ４５及
び交流電圧計４６により、光の位相変化の直流成分及び
変調周波数成分を測定する測定手段が構成されている。(Embodiment 2) FIG. 5 is a block diagram showing an optical fiber parameter longitudinal direction distribution measuring apparatus (hereinafter, simply referred to as parameter distribution measuring apparatus) according to a second embodiment of the present invention. The parameter distribution measuring device 41 is for simultaneously measuring the non-linear coefficient of an optical fiber and the distribution of wavelength dispersion in the longitudinal direction, and is provided with a frequency modulation device (third embodiment) that includes a laser 42 that emits linearly polarized light of wavelength λ 0 . Light source) 43,
A high output laser 32 for emitting pump light of wavelength λ 0 , a semiconductor laser 33 for emitting CW probe light of wavelength λ 1 , an optical fiber amplifier 4, a gate switch 35, optical polarizers 36, 36, ..., Optical analyzer 37, optics It is composed of isolators 8, 8, 8, directional couplers 9, 9, optical bandpass filter 11, light receiver 14, DC voltmeter 44, electric bandpass filter 45, and AC voltmeter 46. Reference numeral 17 is an optical fiber to be measured. Here, the DC voltmeter 44, the electric bandpass filter 45, and the AC voltmeter 46 constitute a measuring means for measuring the DC component and the modulation frequency component of the phase change of light.
【００３９】次に、このパラメータ分布測定装置４１を
用いて光ファイバの非線形係数及び波長分散各々の長手
方向の分布を同時に測定する方法について説明する。こ
こでは、波長λ1のＣＷプローブ光の光学系の設定、す
なわち光学ポラライザ３６及び光学アナライザ３７を設
定するまでは実施例１と同一である。この設定の後、周
波数変調装置４３より出射する波長λ0の強度一定の周
波数変調光を被測定光ファイバ１７に入射する。ここで
は、この周波数変調光の光強度も既知であるか、または
前もって測定をしておくこととする。ただし、周波数変
調光の光強度は光ファイバの非線形光学効果が起きない
範囲内で最大の強度に設定する。さらに、波長λ0の周
波数変調光の入射偏光面を波長λ1のＣＷプローブ光の
入射偏光面と４５度ずれた角度に設定する。Next, a method of simultaneously measuring the nonlinear coefficient and the chromatic dispersion in the longitudinal direction of the optical fiber by using the parameter distribution measuring device 41 will be described. Here, the procedure is the same as that of the first embodiment until the setting of the optical system of the CW probe light of wavelength λ 1 , that is, the setting of the optical polarizer 36 and the optical analyzer 37. After this setting, the frequency-modulated light having the constant intensity of the wavelength λ 0 emitted from the frequency modulator 43 is incident on the optical fiber 17 to be measured. Here, it is assumed that the light intensity of this frequency-modulated light is also known or is measured in advance. However, the light intensity of the frequency-modulated light is set to the maximum intensity within the range where the nonlinear optical effect of the optical fiber does not occur. Further, the incident polarization plane of the frequency-modulated light of wavelength λ 0 is set at an angle deviated from the incident polarization plane of the CW probe light of wavelength λ 1 by 45 degrees.
【００４０】波長λ0の周波数変調光が被測定光ファイ
バ１７中を伝搬する場合、波長分散の効果により、図６
に示すように周波数変調の変調指数、変調周波数の２乗
に比例した強度変調成分が現れることとなる。しかし、
この周波数変調光は光学バンドパスフィルタ１１により
カットされるために、受光器１４では検出されない。When the frequency-modulated light of wavelength λ 0 propagates in the optical fiber 17 to be measured, the effect of chromatic dispersion is shown in FIG.
As shown in, an intensity modulation component appears in proportion to the modulation index of frequency modulation and the square of the modulation frequency. But,
Since this frequency-modulated light is cut by the optical bandpass filter 11, it is not detected by the light receiver 14.
【００４１】このような状態において、高出力レーザ３
２ｂより出射する波長λ0の強度既知のポンプ光を光学
ポラライザ３６を用いて、周波数変調光と同一の偏光状
態、すなわちＣＷプローブ光の偏光面に対して４５度回
転した偏光面を有する直線偏光とし、このポンプ光を被
測定光ファイバ１７に入射する。In such a state, the high power laser 3
The linearly polarized light having the same polarization state as the frequency-modulated light, that is, the polarization plane rotated by 45 degrees with respect to the polarization plane of the CW probe light, is used for the pump light of the wavelength λ 0 emitted from 2b of which the intensity is known. And the pump light is incident on the optical fiber 17 to be measured.
【００４２】このポンプ光は矩形波であり、該ポンプ光
を被測定光ファイバ１７に入射すると、矩形波の存在す
る位置において非線形光学効果が起きる。ここで、図２
に示すように、ある時刻ｔ1において被測定光ファイバ
１７の右端の領域Ｒ１に矩形状のポンプ光ｐが存在する
とする。この領域Ｒ１の光強度は、図７に示すようにバ
イアス部分と振動部分とに分けることができ、バイアス
部分は矩形波ポンプ光の強度と周波数変調光のＣＷ強度
とに分けることができる。This pump light is a rectangular wave, and when the pump light is incident on the optical fiber 17 to be measured, a non-linear optical effect occurs at the position where the rectangular wave exists. Here, FIG.
As shown in, the rectangular pump light p is assumed to exist in the region R1 at the right end of the measured optical fiber 17 at a certain time t 1 . The light intensity of the region R1 can be divided into a bias portion and an oscillating portion as shown in FIG. 7, and the bias portion can be divided into the intensity of the rectangular wave pump light and the CW intensity of the frequency modulated light.
【００４３】振動部分は、周波数変調光の強度と波長分
散値に比例し、変調周波数、及びその整数倍の周波数で
振動する。したがって図２の領域Ｒ１において引き起こ
される相互位相変調による位相変化は、矩形波ポンプ光
の強度と周波数変調光のＣＷ光強度の和に比例したバイ
アス項、及び周波数変調光強度と波長分散値の積に比例
した振動項を用いて表される。ここでは、実施例１と同
様、被測定光ファイバ１７を出射した光はこの位相差の
影響により楕円偏光となるので、光学アナライザ３７を
透過することができる。The vibrating portion is in proportion to the intensity of the frequency-modulated light and the chromatic dispersion value, and vibrates at the modulation frequency and a frequency that is an integral multiple thereof. Therefore, the phase change due to the mutual phase modulation caused in the region R1 of FIG. 2 is caused by the bias term proportional to the sum of the intensity of the rectangular wave pump light and the CW light intensity of the frequency modulated light, and the product of the frequency modulated light intensity and the chromatic dispersion value. It is expressed using a vibration term proportional to. Here, as in the first embodiment, the light emitted from the optical fiber 17 to be measured becomes elliptically polarized light due to the influence of this phase difference, so that it can be transmitted through the optical analyzer 37.
【００４４】この透過光を受光器１４において光電変換
し、直流成分、すなわち位相差のバイアス部分を直流電
圧計４４で測定する。また、振動成分の変調周波数成分
のみをバンドパスフィルタ４５を通過させ、交流電圧計
４６により測定する。ここで、測定時刻Ｔ1において測
定した直流電圧を、周波数変調光の強度を考慮して実施
例１と同様に処理すれば、被測定光ファイバ１７の領域
Ｒ１の非線形係数を求めることができる。また、交流電
圧計で測定した電圧をプローブ光強度の電圧で除し、係
数２／３、上述した非線形係数、矩形幅、周波数変調光
の強度、上述した出射プローブ光の位相差の直流成分の
正弦関数値、周波数変調の変調指数、変調周波数の２乗
を除すると、図２中の被測定光ファイバ１７の左端（Ｒ
６）から領域Ｒ１までの総波長分散値が求められる。The transmitted light is photoelectrically converted in the light receiver 14, and the DC component, that is, the bias portion of the phase difference is measured by the DC voltmeter 44. Further, only the modulation frequency component of the vibration component is passed through the bandpass filter 45 and measured by the AC voltmeter 46. Here, if the DC voltage measured at the measurement time T 1 is processed in the same manner as in Example 1 in consideration of the intensity of frequency-modulated light, the nonlinear coefficient of the region R1 of the measured optical fiber 17 can be obtained. Further, the voltage measured by the AC voltmeter is divided by the voltage of the probe light intensity to obtain a coefficient 2/3, the above-mentioned nonlinear coefficient, the rectangular width, the intensity of frequency-modulated light, and the DC component of the phase difference of the emitted probe light described above. When the sine function value, the modulation index of frequency modulation, and the square of the modulation frequency are divided, the left end (R
The total chromatic dispersion value from 6) to the region R1 is obtained.
【００４５】次の時刻Ｔ2において、図４に示すように
領域Ｒ２に矩形波が存在するとする。領域Ｒ１と同様
に、直流電圧から領域Ｒ２の非線形係数が、また、交流
電圧から被測定光ファイバ１７の左端（Ｒ６）から領域
Ｒ２までの総波長分散値が得られる。ここで、時刻Ｔ1
で求めた被測定光ファイバ１７の左端（Ｒ６）から領域
Ｒ１までの総波長分散値から、時刻Ｔ2で求めた被測定
光ファイバ１７の左端（Ｒ６）から領域Ｒ２までの総波
長分散値を差し引くと、領域１のみの波長分散値が求め
られる。At the next time T 2 , it is assumed that a rectangular wave exists in the region R2 as shown in FIG. Similar to the region R1, the non-linear coefficient of the region R2 is obtained from the DC voltage, and the total chromatic dispersion value from the left end (R6) of the optical fiber 17 to be measured to the region R2 is obtained from the AC voltage. Where time T 1
Subtract the total chromatic dispersion value from the left end (R6) of the measured optical fiber 17 to the region R1 obtained at step T2 to the total chromatic dispersion value from the left end (R6) of the measured optical fiber 17 to the region R2 obtained at time T2. Then, the chromatic dispersion value of only the region 1 is obtained.
【００４６】このように、順次、時刻を変えて直流電
圧、交流電圧を測定していくと、図８に示すような光フ
ァイバのパラメータの長手方向分布を求めることができ
る。ここで、図８（ａ）は各測定時刻における光ファイ
バの非線形係数を示したもので、図８（ｂ）は各測定時
刻における光ファイバの総波長分散値を示したものであ
る。As described above, by sequentially measuring the DC voltage and the AC voltage while changing the time, the longitudinal distribution of the parameters of the optical fiber as shown in FIG. 8 can be obtained. Here, FIG. 8A shows the nonlinear coefficient of the optical fiber at each measurement time, and FIG. 8B shows the total chromatic dispersion value of the optical fiber at each measurement time.
【００４７】図８（ｂ）において、測定時刻Ｔ1の総波
長分散値から測定時刻Ｔ2の総波長分散値を引けば領域
Ｒ１のみの波長分散値が求められ、測定時刻Ｔ2の総波
長分散値から測定時刻Ｔ3の総波長分散値を引けば領域
Ｒ２のみの波長分散値が求められる。したがって、この
手法を繰り返し続けて行くと、図９に示すような波長分
散値の長手方向の分布を得ることができる。ここで求め
る透過光強度による電圧と、光ファイバ入射前のプロー
ブ光強度による電圧との比は、簡単に見積もると直流成
分の場合３．８×１０-1、変調周波数成分の場合２．６
×１０-3であり、十分測定可能である。ここでは、非線
形係数を２０／Ｗ／ｋｍ、ポンプ光の矩形幅を５ｋｍ、
ポンプ光強度を１０ｍＷ、周波数変調光の強度を１ｍ
Ｗ、周波数変調指数を１０、波長分散値を１５ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ、変調周波数を１ＧＨｚ、波長分散値を測定す
る位置を周波数変調光源から２番目に近い位置とした。In FIG. 8B, if the total chromatic dispersion value at the measurement time T 2 is subtracted from the total chromatic dispersion value at the measurement time T 1 , the chromatic dispersion value only in the region R1 is obtained, and the total wavelength at the measurement time T 2 is obtained. By subtracting the total chromatic dispersion value at the measurement time T 3 from the dispersion value, the chromatic dispersion value of only the region R2 can be obtained. Therefore, by repeating this method repeatedly, it is possible to obtain a distribution of chromatic dispersion values in the longitudinal direction as shown in FIG. The ratio of the voltage due to the transmitted light intensity obtained here to the voltage due to the probe light intensity before entering the optical fiber can be simply estimated to be 3.8 × 10 −1 for the DC component and 2.6 for the modulation frequency component.
It was × 10 -3, which is sufficient for measurement. Here, the nonlinear coefficient is 20 / W / km, the rectangular width of the pump light is 5 km,
Pump light intensity 10 mW, frequency modulated light intensity 1 m
W, frequency modulation index is 10, chromatic dispersion value is 15 ps / n
m / km, the modulation frequency was 1 GHz, and the position for measuring the chromatic dispersion value was the position closest to the frequency modulation light source.
【００４８】図６からわかるように、波長分散による強
度変調の振幅は周波数変調光源に近ければ近いほど小さ
いため、波長分散値の測定精度は周波数変調光源に近け
れば近いほど精度が落ちる。ここで行った概算はしたが
って精度が良くない方のものである。光ファイバの周波
数変調光源から遠い部分では、ここで行った概算より測
定精度が向上する。As can be seen from FIG. 6, the amplitude of intensity modulation due to wavelength dispersion is smaller as it is closer to the frequency modulation light source, and therefore the accuracy of measurement of the wavelength dispersion value is lower as it is closer to the frequency modulation light source. The approximations made here are therefore those of lesser precision. In the portion of the optical fiber far from the frequency-modulated light source, the measurement accuracy is improved by the estimation performed here.
【００４９】以上説明したように、本実施例２のパラメ
ータ分布測定装置４１によれば、レーザ４２を備えた周
波数変調装置４３と、高出力レーザ３２と、半導体レー
ザ３３と、光ファイバ増幅器４と、ゲートスイッチ３５
と、光学ポラライザ３６，３６，…と、光学アナライザ
３７と、光学アイソレータ８，８，８と、方向性結合器
９，９と、光学バンドパスフィルタ１１と、受光器１４
と、直流電圧計４４と、電気のバンドパスフィルタ４５
と、交流電圧計４６とにより構成したので、被測定光フ
ァイバ１７の非線形係数及び波長分散値各々の長手方向
分布を同時に求めることができる。しかも、測定時刻を
選び、時間を追って順次測定することにより、ポンプ光
ｐの矩形幅に相当する範囲を単位とする被測定光ファイ
バ１７の長手方向の分布を求めることができる。As described above, according to the parameter distribution measuring apparatus 41 of the second embodiment, the frequency modulator 43 having the laser 42, the high power laser 32, the semiconductor laser 33, and the optical fiber amplifier 4 are provided. , Gate switch 35
, Optical polarizers 36, 36, ..., Optical analyzer 37, optical isolators 8, 8, 8, directional couplers 9, 9, optical bandpass filter 11, and light receiver 14.
, DC voltmeter 44, and electric bandpass filter 45
And the AC voltmeter 46, it is possible to simultaneously obtain the longitudinal distributions of the nonlinear coefficient and the chromatic dispersion value of the optical fiber 17 to be measured. Moreover, by selecting the measurement time and sequentially measuring it over time, it is possible to obtain the distribution in the longitudinal direction of the optical fiber 17 to be measured in units of the range corresponding to the rectangular width of the pump light p.
【００５０】（実施例３）実施例３の光ファイバパラメ
ータの長手方向分布測定装置は、図１０に示すように、
実施例１の非線形係数分布測定装置３１または実施例２
のパラメータ分布測定装置４１において、光学アナライ
ザ３７の入力側に、前記被測定光ファイバ１７の寄生複
屈折を補償する複屈折補償器５１を設けたものである。
この複屈折補償器５１としては、例えば、セナルモン補
償器が好適に挙げられる。(Embodiment 3) The optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus of Embodiment 3 is as shown in FIG.
Non-linear coefficient distribution measuring device 31 of the first embodiment or second embodiment
In the parameter distribution measuring device 41, the birefringence compensator 51 for compensating the parasitic birefringence of the optical fiber 17 to be measured is provided on the input side of the optical analyzer 37.
A suitable example of the birefringence compensator 51 is a Senarmont compensator.
【００５１】このセナルモン補償器は、任意の位相差に
よる楕円偏光に対し、楕円偏光の主軸と４５度の角度に
補償器の主軸を合わせれば、楕円偏光をその位相差に対
応する方位角の直線偏光に変換する素子である。したが
って、光学アナライザ３７の入力側にセナルモン補償器
等を設置し、周波数変調光、ポンプ光を入射する前に相
互位相変調以外の効果による楕円偏光を直線偏光に変換
し、その角度に補償器を固定し、さらに補償器を出射す
る直線偏光の方位角と直交する角度に光学アナライザ３
７を固定すれば、相互位相変調以外の効果による位相差
を補償することができる。In this Senarmont compensator, if the principal axis of the compensator is aligned with the principal axis of the elliptically polarized light at an angle of 45 degrees with respect to the elliptically polarized light having an arbitrary phase difference, then the elliptical polarized light is linearly aligned with the azimuth angle corresponding to the phase difference. It is an element that converts to polarized light. Therefore, a Senarmon compensator or the like is installed on the input side of the optical analyzer 37 to convert elliptically polarized light due to an effect other than mutual phase modulation into linearly polarized light before inputting frequency-modulated light and pump light, and a compensator is provided at that angle. The optical analyzer 3 is fixed at an angle orthogonal to the azimuth angle of the linearly polarized light emitted from the compensator.
If 7 is fixed, it is possible to compensate the phase difference due to the effect other than the mutual phase modulation.
【００５２】ここで、被測定ファイバの複屈折について
説明する。上述した非線形係数分布測定装置３１または
パラメータ分布測定装置４１に生じる特有な誤差とし
て、相互位相変調以外の効果による被測定ファイバ１７
の複屈折がある。例えば、被測定光ファイバ１７に異方
性の圧力がかかり、光弾性効果により複屈折が生じる場
合などである。また光ファイバはその製造行程の不完全
さのため、微小な複屈折が存在することが知られてい
る。上述した実施例１，２においては、最初にプローブ
光のみでアナライザを回転させて強度を最小とし、相互
位相変調以外の効果による複屈折がある場合は、最初の
段階で光が透過しているので、相互位相変調の効果によ
る複屈折はこの最初の透過光強度からの変化量として求
めることができる。しかし、もっと精度を上げるために
は、光学アナライザ３７の入力側にセナルモン補償器等
を設置し、相互位相変調以外の効果による位相差を補償
する必要がある。Here, the birefringence of the measured fiber will be described. As a peculiar error occurring in the above-mentioned nonlinear coefficient distribution measuring device 31 or parameter distribution measuring device 41, the measured fiber 17 due to an effect other than the mutual phase modulation is used.
There is a birefringence. For example, there is a case where anisotropic pressure is applied to the measured optical fiber 17 and birefringence occurs due to the photoelastic effect. It is known that optical fibers have minute birefringence due to imperfections in the manufacturing process. In the first and second embodiments described above, the intensity is minimized by first rotating the analyzer only with the probe light, and if there is birefringence due to an effect other than cross phase modulation, the light is transmitted at the first stage. Therefore, the birefringence due to the effect of the mutual phase modulation can be obtained as the change amount from the initial transmitted light intensity. However, in order to further improve the accuracy, it is necessary to install a Senarmont compensator or the like on the input side of the optical analyzer 37 to compensate for the phase difference due to effects other than the mutual phase modulation.
【００５３】この実施例３の光ファイバパラメータの長
手方向分布測定装置によれば、光学アナライザ３７の入
力側に、前記被測定光ファイバ１７の寄生複屈折を補償
する複屈折補償器５１を設けたので、相互位相変調以外
の効果による位相差を補償することができ、したがっ
て、光ファイバの複屈折に起因する誤差を除去すること
ができる。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus of the third embodiment, the birefringence compensator 51 for compensating the parasitic birefringence of the optical fiber 17 to be measured is provided on the input side of the optical analyzer 37. Therefore, the phase difference due to the effect other than the mutual phase modulation can be compensated, and therefore, the error due to the birefringence of the optical fiber can be removed.
【００５４】なお、この実施例３においては、ポンプ光
の偏光面を出射プローブ光の偏光面に対して調整するこ
とはできないが、ポンプ光をプローブ光と同方向より入
射し、両光の偏光面を調整するか、または光ファイバに
寄生する複屈折を別な方法で求めておき、光学アナライ
ザ３７の角度から換算することにより解決することがで
きる。この場合は、プローブ光と対向する位置よりポン
プ光を入射してもよい。In the third embodiment, the polarization plane of the pump light cannot be adjusted with respect to the polarization plane of the outgoing probe light, but the pump light is incident from the same direction as the probe light and the polarization of both lights is changed. This can be solved by adjusting the surface or obtaining the birefringence parasitic on the optical fiber by another method and converting it from the angle of the optical analyzer 37. In this case, the pump light may be incident from a position facing the probe light.
【００５５】（実施例４）実施例４の光ファイバパラメ
ータの長手方向分布測定装置は、実施例１の非線形係数
分布測定装置３１または実施例２のパラメータ分布測定
装置４１において、高出力レーザ３２及び半導体レーザ
３３各々を狭帯域幅のレーザとし、光学バンドパスフィ
ルタ（光学的濾波器）１１の半値幅を狭くしたものであ
る。この光学バンドパスフィルタ１１では、フィルタの
通過帯域幅を数ＧＨｚにする必要があり、例えば、ファ
ブリペロフィルタ等が好適に用いられる。(Embodiment 4) An optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus according to the fourth embodiment is the same as the non-linear coefficient distribution measuring apparatus 31 according to the first embodiment or the parameter distribution measuring apparatus 41 according to the second embodiment. Each of the semiconductor lasers 33 is a laser having a narrow band width, and the half band width of the optical bandpass filter (optical filter) 11 is narrowed. In this optical bandpass filter 11, it is necessary to set the passband width of the filter to several GHz, and for example, a Fabry-Perot filter or the like is preferably used.
【００５６】ここで、狭帯域幅とした理由を説明する。
上述した実施例１，２において生じる特有な誤差とし
て、ポンプ光とプローブ光の波長が異なることより生じ
る、光ファイバ中における２つの波長の光のビート長の
相違がある。ビート長に相違があると、光ファイバ中に
おいてポンプ光とプローブ光では偏光状態の変化の仕方
が異なるために、光ファイバ中において両光の偏光状態
の関係が保持されなくなる。この時、両光の位相差に誤
差が生じ、測定の精度が低下することとなる。Here, the reason why the narrow bandwidth is used will be described.
As a peculiar error that occurs in the above-described first and second embodiments, there is a difference in the beat length of light of two wavelengths in the optical fiber, which is caused by the difference in wavelength of the pump light and the probe light. When the beat lengths are different, the pump light and the probe light have different polarization state changes in the optical fiber, so that the relationship between the polarization states of the two lights cannot be maintained in the optical fiber. At this time, an error occurs in the phase difference between the two lights, and the measurement accuracy is reduced.
【００５７】そこで、本実施例４においては、ビート長
の相違は問題にはならないように、狭帯域幅のレーザを
用い、ポンプ光とプローブ光の光の周波数差を狭くす
る。ビート長は波長に比例する値なので、両光の波長が
近接するように設定すればビート長の相違は問題になら
なくなり、無視することができる。例えば、光の周波数
差を数百ＧＨｚ程度に設定すると波長差で１ｎｍ以下と
なる。いま光ファイバの複屈折のオーダーを１０-6とす
ると、ビート長は波長１．５μｍで数ｍ、波長の違う両
方の光のビート長の差は１ｍｍ以下となり、ビート長の
相違による光の位相差は無視できる。Therefore, in the fourth embodiment, a laser with a narrow bandwidth is used to narrow the frequency difference between the pump light and the probe light so that the difference in beat length does not pose a problem. Since the beat length is a value proportional to the wavelength, if the wavelengths of both lights are set to be close to each other, the difference in beat length does not matter and can be ignored. For example, when the frequency difference of light is set to about several hundred GHz, the wavelength difference becomes 1 nm or less. Now, assuming that the order of birefringence of an optical fiber is 10 −6 , the beat length is several μm at a wavelength of 1.5 μm, and the difference between the beat lengths of both lights having different wavelengths is 1 mm or less. The phase difference can be ignored.
【００５８】この実施例４の光ファイバパラメータの長
手方向分布測定装置によれば、高出力レーザ３２及び半
導体レーザ３３各々を狭帯域幅のレーザとし、光学バン
ドパスフィルタ１１の半値幅を狭くしたので、２つの波
長の光のビート長の相違に起因する誤差を取り除くこと
ができ、測定精度を向上させることができる。なお、半
値幅の狭い光学バンドパスフィルタ１１の位置は、光学
アナライザ３７の入力側または出力側のいずれでもよ
い。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus of the fourth embodiment, each of the high power laser 32 and the semiconductor laser 33 is a laser having a narrow bandwidth, and the half band width of the optical bandpass filter 11 is narrowed. The error caused by the difference in the beat lengths of the two wavelength lights can be removed, and the measurement accuracy can be improved. The position of the optical bandpass filter 11 having a narrow half width may be on the input side or the output side of the optical analyzer 37.
【００５９】（実施例５）実施例５の光ファイバパラメ
ータの長手方向分布測定装置は、実施例２のパラメータ
分布測定装置４１において、高出力レーザ３２から出射
される直線偏波した単一矩形波光を、直線偏波した台形
波形の単一光パルスとしたものである。(Embodiment 5) The optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of the fifth embodiment is the same as the parameter distribution measuring device 41 of the second embodiment except that the linearly polarized single rectangular wave light emitted from the high power laser 32 is emitted. Is a linearly polarized trapezoidal single optical pulse.
【００６０】ここで、台形波形の単一光パルスとした理
由を説明する。上述した実施例２においては、ポンプ光
の矩形波の立ち上がり、立ち下がりにおける自己位相変
調の影響による周波数チャープがあり、この周波数チャ
ープが周波数変調光の周波数偏移と混合し、誤差が生じ
る一因となる。また、ポンプ光の矩形波の立ち上がり、
立ち下がりにおいて緩和振動が起こり、この緩和振動が
波長分散の効果による強度変調成分と重畳することによ
り誤差が生じる。Here, the reason why a single optical pulse having a trapezoidal waveform is used will be described. In the second embodiment described above, there is a frequency chirp due to the effect of self-phase modulation at the rising and falling edges of the rectangular wave of the pump light, and this frequency chirp is mixed with the frequency deviation of the frequency modulated light, which is a cause of error. Becomes Also, the rising of the rectangular wave of the pump light,
Relaxation oscillation occurs at the fall, and this relaxation oscillation causes an error by being superimposed on the intensity modulation component due to the effect of wavelength dispersion.
【００６１】そこで、これらの誤差を取り除くために、
ポンプ光の矩形波の立ち上がり、立ち下がりを緩慢にす
る。なぜならば、自己位相変調による周波数チャープは
光強度の時間微分に比例しているからであり、緩和振動
も立ち上がりが緩慢であれば起きないからである。例え
ば、矩形波の立ち上がりを５μｓ、非線形係数を２０／
Ｗ／ｋｍ、ポンプ光強度を１０ｍＷとすると、周波数チ
ャープは８ＭＨｚとなり、半導体レーザの変調しない場
合の線幅程度になる。また、緩和振動の周期はｐｓのオ
ーダーであり、μｓの立上り時間の後に測定すれば、こ
の影響による誤差も抑制される。この場合、測定時間を
ポンプ光強度が一定である時間内で行う必要がある。例
えば、上記の例で立ち上がり時間を５μｓとした場合、
非線形光学効果の最短有効長は５ｋｍ（ゲート開き時間
で最小２５μｓ）となり、十分長く緩和振動に起因する
誤差を取り除くことが可能である。Therefore, in order to remove these errors,
The rising and falling of the pump light rectangular wave is slowed down. This is because the frequency chirp due to self-phase modulation is proportional to the time derivative of the light intensity, and relaxation oscillation does not occur if the rise is slow. For example, the rising of the rectangular wave is 5 μs, and the nonlinear coefficient is 20 /
When W / km and the pump light intensity are 10 mW, the frequency chirp is 8 MHz, which is about the line width when the semiconductor laser is not modulated. Further, the cycle of relaxation oscillation is on the order of ps, and if it is measured after the rise time of μs, the error due to this influence is suppressed. In this case, it is necessary to perform the measurement time within the time when the pump light intensity is constant. For example, if the rise time is 5 μs in the above example,
The shortest effective length of the nonlinear optical effect is 5 km (minimum 25 μs in gate opening time), and the error caused by relaxation oscillation can be removed sufficiently long.
【００６２】この実施例５の光ファイバパラメータの長
手方向分布測定装置によれば、高出力レーザ３２から出
射される直線偏波した単一矩形波光を、直線偏波した台
形波形の単一光パルスとしたので、周波数チャープ及び
緩和振動に起因するそれぞれの誤差を取り除くことがで
き、測定精度を向上させることができる。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus of the fifth embodiment, the linearly polarized single rectangular wave light emitted from the high-power laser 32 is linearly polarized into a single trapezoidal single optical pulse. Therefore, the respective errors due to the frequency chirp and the relaxation oscillation can be removed, and the measurement accuracy can be improved.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置に
よれば、直線偏波光を出力する第１の光源と、直線偏波
した単一矩形波光を出力する第２の光源と、前記被測定
光ファイバから出射する変調した偏波光の透過光強度を
最大または最小にする光学アナライザと、該光学アナラ
イザを透過する光を受光する受光素子と、該受光素子が
受光する光の位相の時間変化を光強度の時間依存性によ
り求める位相時間変化測定手段とを備え、前記被測定光
ファイバの一端部に直線偏波光を、他端部に直線偏波し
た単一矩形波光をそれぞれ入射し、該被測定光ファイバ
の他端部から出射する変調した直線偏波光の位相の時間
変化を測定することとしたので、被測定光ファイバの非
線形係数の長手方向分布を求めることができる。しか
も、測定時刻を選び、時間を追って測定することによ
り、直線偏波した単一矩形波光の矩形幅に相当する範囲
を単位とする被測定光ファイバの長手方向の分布を求め
ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device, the first light source that outputs linearly polarized light, the second light source that outputs linearly polarized single rectangular wave light, and the optical fiber to be measured are used. An optical analyzer that maximizes or minimizes the transmitted light intensity of the modulated polarized light that is emitted, a light receiving element that receives the light that passes through the optical analyzer, and a temporal change in the phase of the light that the light receiving element receives Phase-time-change measuring means obtained by time dependence, linearly polarized light is incident on one end of the measured optical fiber, and linearly polarized single rectangular wave light is incident on the other end of the measured optical fiber. Since the time change of the phase of the modulated linearly polarized light emitted from the other end of the optical fiber is measured, the longitudinal distribution of the nonlinear coefficient of the optical fiber to be measured can be obtained. Moreover, by selecting the measurement time and performing the measurement over time, the distribution in the longitudinal direction of the optical fiber to be measured can be obtained in units of the range corresponding to the rectangular width of the linearly polarized single rectangular wave light.
【００６４】また、請求項２記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置によれば、直線偏波光を出力
する第１の光源と、直線偏波した単一矩形波光を出力す
る第２の光源と、周波数変調または位相変調した直線偏
波光を出力する第３の光源と、前記被測定光ファイバか
ら出射する変調した偏波光の透過光強度を最大または最
小にする光学アナライザと、該光学アナライザを透過す
る光を受光する受光素子と、該受光素子が受光する光の
位相変化の直流成分及び変調周波数成分を測定する測定
手段とを備え、前記被測定光ファイバの一端部に直線偏
波光と、周波数変調または位相変調した直線偏波光を、
また、他端部に直線偏波した単一矩形波光をそれぞれ入
射し、該被測定光ファイバの他端部から出射する直線偏
波光の位相変化の直流成分及び変調周波数成分を測定す
ることとしたので、被測定光ファイバの非線形係数の長
手方向の分布、及び波長分散の長手方向の分布それぞれ
を同時に求めることができる。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of the second aspect, the first light source for outputting the linearly polarized light and the second light source for outputting the linearly polarized single rectangular wave light. A third light source for outputting frequency-modulated or phase-modulated linearly polarized light, an optical analyzer for maximizing or minimizing the transmitted light intensity of the modulated polarized light emitted from the optical fiber under test, and the optical analyzer. A light receiving element for receiving the transmitted light, and a measuring means for measuring the DC component and the modulation frequency component of the phase change of the light received by the light receiving element, linearly polarized light at one end of the measured optical fiber, Linearly polarized light that has been frequency-modulated or phase-modulated,
In addition, the linearly polarized single rectangular wave light is respectively incident on the other end, and the DC component and the modulation frequency component of the phase change of the linearly polarized light emitted from the other end of the measured optical fiber are measured. Therefore, the distribution in the longitudinal direction of the nonlinear coefficient of the optical fiber to be measured and the distribution in the longitudinal direction of the chromatic dispersion can be simultaneously obtained.
【００６５】また、請求項３記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置によれば、前記光学アナライ
ザの入力側に、前記被測定光ファイバの寄生複屈折を補
償する複屈折補償手段を設けたので、被測定光ファイバ
に相互位相変調以外の効果による複屈折がある場合にお
いても位相差を補償することができ、被測定光ファイバ
の複屈折に起因する誤差を除去することができる。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of the third aspect, the birefringence compensating means for compensating the parasitic birefringence of the optical fiber to be measured is provided on the input side of the optical analyzer. Therefore, even when the optical fiber under measurement has birefringence due to an effect other than the mutual phase modulation, the phase difference can be compensated and the error due to the birefringence of the optical fiber under measurement can be removed.
【００６６】また、請求項４記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置によれば、前記第１の光源の
出力する直線偏波光を狭帯域幅の直線偏波光とし、前記
第２の光源の出力する直線偏波した単一矩形波光を前記
第１の光源の出力する直線偏波光とは波長の異なる狭帯
域幅の直線偏波した単一矩形波光とし、前記光学アナラ
イザの入力側または出力側のいずれかに狭帯域幅の光学
的濾波器を設けたので、被測定光ファイバ中における２
つの波長の光のビート長の相違に起因する誤差を低減す
ることができ、精度のよい測定を行うことができる。Further, according to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of the fourth aspect, the linearly polarized light output from the first light source is made into the linearly polarized light having a narrow bandwidth, and the linearly polarized light of the second light source is The linearly polarized single rectangular wave light to be output is a linearly polarized single rectangular wave light having a narrow band width different from that of the linearly polarized light output from the first light source, and the input side or the output side of the optical analyzer. Since an optical filter with a narrow bandwidth is installed in either of the
It is possible to reduce the error caused by the difference in the beat length of the light of one wavelength, and it is possible to perform accurate measurement.
【００６７】また、請求項５記載の光ファイバパラメー
タの長手方向分布測定装置によれば、前記第２の光源の
出力する直線偏波した単一矩形波光を、直線偏波した台
形波形の単一光パルスとしたので、直線偏波した単一矩
形波光の周波数チャープ及び緩和振動に起因するそれぞ
れの誤差を低減することができ、精度のよい測定を行う
ことができる。According to the optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device of the fifth aspect, the linearly polarized single rectangular wave light output from the second light source is linearly polarized into a single trapezoidal waveform. Since the light pulse is used, it is possible to reduce the respective errors due to the frequency chirp and relaxation oscillation of the linearly polarized single rectangular wave light, and it is possible to perform accurate measurement.
【００６８】以上により、今まで得られなかった非線形
係数及び波長分散値の長手方向の分布を同時に測定する
ことができる光ファイバパラメータの長手方向分布測定
装置を提供することができ、しかも測定系が簡単かつ便
利である。また、光ファイバの非線形係数及び波長分散
値の長手方向の分布が測定できるため、非線形光学効果
と波長分散効果を積極的に利用する光パルス圧縮や光ソ
リトンの効果を用いた伝送路の実現に対して有効であ
る。また、光ファイバ線路の保守において有効な故障予
知探索方法と成り得る。As described above, it is possible to provide an optical fiber parameter longitudinal distribution measuring apparatus capable of simultaneously measuring the longitudinal distributions of the nonlinear coefficient and the chromatic dispersion value, which have not been obtained until now, and the measuring system Easy and convenient. In addition, since the distribution of the nonlinear coefficient and chromatic dispersion value in the longitudinal direction of an optical fiber can be measured, it is possible to realize a transmission line using the effects of optical pulse compression and optical soliton that positively utilize the nonlinear optical effect and chromatic dispersion effect. Effective against Further, it can be an effective failure prediction search method in the maintenance of optical fiber lines.
【図１】本発明の実施例１の非線形係数分布測定装置を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a nonlinear coefficient distribution measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】被測定光ファイバの入射端の領域に矩形状のポ
ンプ光が存在する有様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which rectangular pump light exists in a region of an incident end of an optical fiber to be measured.
【図３】ポンプ光の偏光面とプローブ光の振幅との関係
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the polarization plane of pump light and the amplitude of probe light.
【図４】被測定光ファイバの入射端から２番目の領域に
矩形状のポンプ光が存在する有様を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a rectangular pump light exists in a second region from the incident end of the optical fiber to be measured.
【図５】本発明の実施例２のパラメータ分布測定装置を
示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a parameter distribution measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図６】周波数変調光が被測定光ファイバ中を伝搬する
際に発生する強度変調成分を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an intensity modulation component generated when the frequency-modulated light propagates in the optical fiber under measurement.
【図７】矩形状のポンプ光の光強度の成分を示す模式図
である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a light intensity component of a rectangular pump light.
【図８】被測定光ファイバの非線形係数及び総波長分散
値の長手方向の分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a distribution of a nonlinear coefficient and a total chromatic dispersion value of a measured optical fiber in a longitudinal direction.
【図９】被測定光ファイバの波長分散値の長手方向の分
布を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a distribution of chromatic dispersion values of a measured optical fiber in a longitudinal direction.
【図１０】本発明の実施例３のパラメータ分布測定装置
を示す部分構成図である。FIG. 10 is a partial configuration diagram showing a parameter distribution measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図１１】従来の非線形係数測定装置を示す構成図であ
る。FIG. 11 is a configuration diagram showing a conventional nonlinear coefficient measuring device.
【図１２】従来の波長分散測定装置を示す構成図であ
る。FIG. 12 is a configuration diagram showing a conventional wavelength dispersion measuring apparatus.
３１ 非線形係数分布測定装置（光ファイバパラメータ
の長手方向分布測定装置） ４ 光ファイバ増幅器 ８ 光学アイソレータ ９ 方向性結合器 １１ 光学バンドパスフィルタ １４ 受光器 １７ 被測定光ファイバ ３２ 高出力レーザ（第２の光源） ３３ 半導体レーザ（第１の光源） ３５ ゲートスイッチ ３６ 光学ポラライザ ３７ 光学アナライザ ３８ 時間変化測定回路（位相時間変化測定手段） ４１ パラメータ分布測定装置（光ファイバパラメータ
の長手方向分布測定装置） ４２ 直線偏波光を出射するレーザ ４３ 周波数変調装置（第３の光源） ４４ 直流電圧計 ４５ 電気のバンドパスフィルタ ４６ 交流電圧計 ５１ 複屈折補償器 Ｐ ポンプ光31 Non-linear coefficient distribution measuring device (longitudinal distribution measuring device for optical fiber parameters) 4 Optical fiber amplifier 8 Optical isolator 9 Directional coupler 11 Optical bandpass filter 14 Light receiver 17 Measured optical fiber 32 High power laser (second laser Light source) 33 Semiconductor laser (first light source) 35 Gate switch 36 Optical polarizer 37 Optical analyzer 38 Time change measuring circuit (phase time change measuring means) 41 Parameter distribution measuring device (optical fiber parameter longitudinal direction distribution measuring device) 42 Straight line Laser for emitting polarized light 43 Frequency modulator (third light source) 44 DC voltmeter 45 Electric bandpass filter 46 AC voltmeter 51 Birefringence compensator P Pump light
Claims (5)
し、該被測定光ファイバから出射する変調した偏波光を
測定することにより該被測定光ファイバのパラメータの
長手方向分布を求める測定装置であって、 直線偏波光を出力する第１の光源と、 直線偏波した単一矩形波光を出力する第２の光源と、 前記被測定光ファイバから出射する変調した偏波光の透
過光強度を最大または最小にする光学アナライザと、 該光学アナライザを透過する光を受光する受光素子と、 該受光素子が受光する光の位相の時間変化を光強度の時
間依存性により求める位相時間変化測定手段とを備え、 前記被測定光ファイバの一端部に直線偏波光を、他端部
に直線偏波した単一矩形波光をそれぞれ入射し、該被測
定光ファイバの他端部から出射する変調した直線偏波光
の位相の時間変化を測定することにより該被測定光ファ
イバのパラメータの長手方向分布を求めることを特徴と
する光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置。1. A measuring device for obtaining a longitudinal distribution of parameters of a measured optical fiber by injecting a plurality of polarized lights into the measured optical fiber and measuring the modulated polarized light emitted from the measured optical fiber. Where a first light source that outputs linearly polarized light, a second light source that outputs linearly polarized single rectangular wave light, and a transmitted light intensity of the modulated polarized light emitted from the optical fiber under test are An optical analyzer for maximizing or minimizing, a light receiving element for receiving light transmitted through the optical analyzer, and a phase time change measuring means for obtaining a time change of the phase of the light received by the light receiving element based on the time dependence of the light intensity. The linearly polarized light is incident on one end of the measured optical fiber and the linearly polarized single rectangular wave light is incident on the other end thereof, and the modulated linearly polarized light is emitted from the other end of the measured optical fiber. An optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device, characterized in that a longitudinal distribution of parameters of the measured optical fiber is obtained by measuring a time change of a phase of wave light.
し、該被測定光ファイバから出射する変調した偏波光を
測定することにより該被測定光ファイバのパラメータの
長手方向分布を求める測定装置であって、 直線偏波光を出力する第１の光源と、 直線偏波した単一矩形波光を出力する第２の光源と、 周波数変調または位相変調した直線偏波光を出力する第
３の光源と、 前記被測定光ファイバから出射する変調した偏波光の透
過光強度を最大または最小にする光学アナライザと、 該光学アナライザを透過する光を受光する受光素子と、 該受光素子が受光する光の位相変化の直流成分及び変調
周波数成分を測定する測定手段とを備え、 前記被測定光ファイバの一端部に直線偏波光と、周波数
変調または位相変調した直線偏波光を、また、他端部に
直線偏波した単一矩形波光をそれぞれ入射し、該被測定
光ファイバの他端部から出射する直線偏波光の位相変化
の直流成分及び変調周波数成分を測定することにより該
被測定光ファイバのパラメータの長手方向分布を求める
ことを特徴とする光ファイバパラメータの長手方向分布
測定装置。2. A measuring device for determining a longitudinal distribution of parameters of the measured optical fiber by injecting a plurality of polarized lights into the measured optical fiber and measuring the modulated polarized light emitted from the measured optical fiber. And a first light source that outputs linearly polarized light, a second light source that outputs linearly polarized single rectangular wave light, and a third light source that outputs frequency-modulated or phase-modulated linearly polarized light. , An optical analyzer that maximizes or minimizes the transmitted light intensity of the modulated polarized light emitted from the optical fiber under test, a light receiving element that receives the light that passes through the optical analyzer, and the phase of the light that the light receiving element receives Measuring means for measuring the direct current component of the change and the modulation frequency component, linearly polarized light at one end of the optical fiber to be measured, linearly polarized light frequency-modulated or phase-modulated, and other The linearly polarized single rectangular wave light is incident on each of the sections, and the measured optical fiber is measured by measuring the DC component and the modulation frequency component of the phase change of the linearly polarized light emitted from the other end of the measured optical fiber. 2. An apparatus for measuring the longitudinal distribution of optical fiber parameters, characterized by obtaining the longitudinal distribution of the parameters of 1.
メータの長手方向分布測定装置において、 前記光学アナライザの入力側に、前記被測定光ファイバ
の寄生複屈折を補償する複屈折補償手段を設けたことを
特徴とする光ファイバパラメータの長手方向分布測定装
置。3. The optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to claim 1, wherein birefringence compensating means for compensating for parasitic birefringence of said optical fiber to be measured is provided on the input side of said optical analyzer. An apparatus for measuring longitudinal distribution of optical fiber parameters, characterized in that
メータの長手方向分布測定装置において、 前記第１の光源の出力する直線偏波光を、狭帯域幅の直
線偏波光とし、 前記第２の光源の出力する直線偏波した単一矩形波光
を、前記第１の光源の出力する直線偏波光とは波長の異
なる狭帯域幅の直線偏波した単一矩形波光とし、 前記光学アナライザの入力側または出力側のいずれか
に、狭帯域幅の光学的濾波器を設けたことを特徴とする
光ファイバパラメータの長手方向分布測定装置。4. The optical fiber parameter longitudinal direction distribution measuring device according to claim 1, wherein the linearly polarized light output from the first light source is a linearly polarized light having a narrow bandwidth, and the second light source. The linearly polarized single rectangular wave light output from the first light source as linearly polarized single rectangular wave light having a narrow band width different from that of the linearly polarized light output from the first light source. An apparatus for measuring a longitudinal distribution of optical fiber parameters, characterized in that an optical filter having a narrow bandwidth is provided on either of the output sides.
メータの長手方向分布測定装置において、 前記第２の光源の出力する直線偏波した単一矩形波光
を、直線偏波した台形波形の単一光パルスとしたことを
特徴とする光ファイバパラメータの長手方向分布測定装
置。5. The optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device according to claim 1, wherein the linearly polarized single rectangular wave light output from the second light source is linearly polarized into a trapezoidal single wave. An optical fiber parameter longitudinal distribution measuring device characterized by using an optical pulse.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12953193A JP3259437B2 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Measurement device for longitudinal distribution of optical fiber parameters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12953193A JP3259437B2 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Measurement device for longitudinal distribution of optical fiber parameters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341924A true JPH06341924A (en) | 1994-12-13 |
| JP3259437B2 JP3259437B2 (en) | 2002-02-25 |
Family
ID=15011824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12953193A Expired - Lifetime JP3259437B2 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Measurement device for longitudinal distribution of optical fiber parameters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259437B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014112020A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | 国立大学法人大阪大学 | Method for measuring light physical constants and device for estimating light physical constants |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP12953193A patent/JP3259437B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014112020A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | 国立大学法人大阪大学 | Method for measuring light physical constants and device for estimating light physical constants |
| JPWO2014112020A1 (en) * | 2013-01-21 | 2017-01-19 | 国立大学法人大阪大学 | Optical property constant measurement method and optical property constant estimation apparatus |
| US9778138B2 (en) | 2013-01-21 | 2017-10-03 | Osaka University | Method for measuring light physical constants and device for estimating light physical constants |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3259437B2 (en) | 2002-02-25 |
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