JPH08193918A - Method for measuring nonlinear effect of optical fiber - Google Patents
Method for measuring nonlinear effect of optical fiberInfo
- Publication number
- JPH08193918A JPH08193918A JP531895A JP531895A JPH08193918A JP H08193918 A JPH08193918 A JP H08193918A JP 531895 A JP531895 A JP 531895A JP 531895 A JP531895 A JP 531895A JP H08193918 A JPH08193918 A JP H08193918A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- probe light
- phase
- pump light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの非線形光
学現象を測定する方法に係り、特に、３次の非線形光学
過程である光カー効果により変化する光ファイバの非線
形屈折率を測定する際に用いて好適な光ファイバの非線
形効果測定方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a non-linear optical phenomenon of an optical fiber, and more particularly, for measuring a non-linear refractive index of an optical fiber which is changed by an optical Kerr effect which is a third-order non-linear optical process. The present invention relates to a method for measuring a nonlinear effect of an optical fiber suitable for use in.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信システムに用いられる光ファイバ
は、強度の高い光信号が狭い断面積（コア）中に閉じ込
められること、相互作用長が長く数ｋｍ、場合によって
は数１００ｋｍ以上に及ぶこと、低損失であること（石
英系光ファイバの場合、０．２ｄＢ／ｋｍ程度）等の理
由から、非線形光学現象が顕著に現われることが知られ
ている。2. Description of the Related Art In an optical fiber used in an optical communication system, a high-intensity optical signal is confined in a narrow cross-sectional area (core), and an interaction length is long, several kilometers, and in some cases, hundreds of kilometers or more. It is known that a non-linear optical phenomenon remarkably appears because of its low loss (about 0.2 dB / km in the case of a silica optical fiber).
【０００３】非線形光学現象としては、誘導ラマン散
乱、誘導ブリルアン散乱、光カー効果、自己位相変調効
果（ＳＰＭ）、相互位相変調効果（ＸＰＭ）、光誘起屈
折率変化、第２高調波発生（ＳＨＧ）等が知られている
が、特に、光ファイバの場合においては、大容量・長中
継距離伝送、高出力伝送を必要とする伝送系に用いられ
るために、伝搬する光信号の強度に比例して媒質の屈折
率が変化する、いわゆる光カー効果が特に顕著となる。
特に、コア径が１０μｍ以下の単一モード光ファイバで
は、１Ｗの光信号が入射した場合の単位断面積当りのパ
ワー密度が１ＭＷ／ｃｍ2にもなることと、相互作用長
が長くなることにより、光カー効果は著しく増大する。
この光カー効果が問題となる光通信システムとしては、
例えば、光増幅中継の長距離光ケーブル、光伝送のＣＡ
ＴＶ等がある。Non-linear optical phenomena include stimulated Raman scattering, stimulated Brillouin scattering, optical Kerr effect, self phase modulation effect (SPM), mutual phase modulation effect (XPM), light induced refractive index change, and second harmonic generation (SHG). ) Is known, but especially in the case of optical fiber, it is used in a transmission system that requires large-capacity / long-relay transmission and high-output transmission, so it is proportional to the intensity of the propagating optical signal. The so-called optical Kerr effect, in which the refractive index of the medium changes, is particularly remarkable.
In particular, in a single-mode optical fiber with a core diameter of 10 μm or less, the power density per unit cross section when an optical signal of 1 W is incident becomes 1 MW / cm 2 and the interaction length becomes long. , The Kerr effect is significantly increased.
As an optical communication system in which this optical Kerr effect is a problem,
For example, long-distance optical cable for optical amplification relay, CA for optical transmission
There is a TV etc.
【０００４】光ファイバの非線形屈折率を測定する方法
としては、下記の様な様々な方法が知られている。 （１）ＳＰＭ法 高強度の短パルスを被測定光ファイバに入射させると、
該短パルスは光ファイバを伝搬する間に該光ファイバの
非線形屈折率により自己位相変調を受ける。そこで、該
光ファイバから出射する光のスペクトラムより自己位相
変調の大きさを求めれば、該光ファイバの非線形屈折率
を求めることができる。この方法は、単一波長の光パル
スを用いることができ、測定原理が比較的直接的で実際
の使用形態に近いという特徴がある。当初は、１．３μ
ｍ帯の光パルスが用いられたが、長距離伝送が１．５５
μｍ帯の光パルスを用いるのに伴い、１．３μｍ帯の光
パルスを用いて測定した後に波長差を補正する方法が用
いられる様になった。また、直接１．５５μｍ帯の光パ
ルスを用いて測定する方法も採られている。The following various methods are known as methods for measuring the nonlinear refractive index of an optical fiber. (1) SPM method When a high-intensity short pulse is incident on the optical fiber to be measured,
While propagating through the optical fiber, the short pulse undergoes self-phase modulation due to the nonlinear refractive index of the optical fiber. Therefore, if the magnitude of self-phase modulation is obtained from the spectrum of the light emitted from the optical fiber, the nonlinear refractive index of the optical fiber can be obtained. This method is characterized in that it can use a light pulse of a single wavelength, its measurement principle is relatively direct, and it is close to the actual usage pattern. Initially 1.3μ
Optical pulse of m band was used, but long distance transmission is 1.55
With the use of the optical pulse in the μm band, the method of correcting the wavelength difference after the measurement using the optical pulse in the 1.3 μm band has come to be used. In addition, a method of directly measuring using an optical pulse in the 1.55 μm band is also adopted.
【０００５】（２）ＦＷＭ法 高コヒーレントの光信号を発生する光源を２つ用い、こ
れらの光源を４光子混合（Four-Wave Mixing）の条件を
満足する様に配置する。被測定光ファイバにこれらの光
信号を入射させて該光ファイバより発生する混合波の発
生の程度から該光ファイバの非線形屈折率を求めること
ができる。この方法は、使用する波長付近の波長の光を
用いて測定することができるという特徴がある。(2) FWM method Two light sources that generate a highly coherent optical signal are used, and these light sources are arranged so as to satisfy the condition of four-wave mixing. The nonlinear refractive index of the optical fiber can be obtained from the degree of generation of the mixed wave generated from the optical fiber when these optical signals are incident on the optical fiber to be measured. This method is characterized in that measurement can be performed using light having a wavelength near the wavelength used.
【０００６】（３）ＸＰＭ法 プローブ光とポンプ光を被測定光ファイバの入射端から
該光ファイバ中に同時に入射させると、前記プローブ光
は、該光ファイバ中におけるポンプ光とプローブ光との
相互位相変調効果により前記ポンプ光の強度変調に対応
して位相が変化する。そこで、前記光ファイバの出射端
から出射するプローブ光の位相の変化を検出すれば、前
記光ファイバの非線形屈折率を測定することができる
（例えば、特開平６−２２１９５９号等を参照のこ
と）。この方法は、任意の単一波長帯での直接測定が可
能であり、プローブ光は低パワーの連続光を出射するこ
とができればよく、また、ポンプ光の変調周波数はプロ
ーブ光の半値全幅の数倍程度以上に設定すればよいこと
から、短パルス発生及び機器の取扱いが容易であるとい
う特徴がある。(3) XPM Method When the probe light and the pump light are made to enter the optical fiber at the same time from the incident end of the optical fiber to be measured, the probe light is a mutual effect of the pump light and the probe light in the optical fiber. Due to the phase modulation effect, the phase changes corresponding to the intensity modulation of the pump light. Therefore, the non-linear refractive index of the optical fiber can be measured by detecting the change in the phase of the probe light emitted from the emitting end of the optical fiber (for example, see JP-A-6-221959). . This method allows direct measurement in any single wavelength band, as long as the probe light can emit continuous light of low power, and the modulation frequency of the pump light is the full width at half maximum of the probe light. Since it can be set to about twice or more, it is characterized in that it is easy to generate a short pulse and handle the device.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のＳＰ
Ｍ法においては、非線形屈折率は波長依存性が無いもの
と仮定し、使用する波長と大きく異なる波長の光を用い
て非線形屈折率を測定し、使用する波長帯域での非線形
屈折率を推定しているが、非線形屈折率の波長依存性の
有無を確認することが出来ないために、前記仮定が正し
いか否かを確認することができないという欠点がある。
また、使用波長付近で測定しようとすると、分散が小さ
くなるとともに４光子混合の影響を受け易くなり、正確
な測定が困難で、分散スロ−プの影響も受けるという欠
点がある。By the way, the above-mentioned SP
In the M method, it is assumed that the non-linear refractive index has no wavelength dependence, and the non-linear refractive index is measured using light having a wavelength greatly different from the wavelength used, and the non-linear refractive index in the wavelength band used is estimated. However, there is a drawback in that it is not possible to confirm whether or not the above assumption is correct because it is not possible to confirm whether or not the nonlinear refractive index has wavelength dependence.
Further, if it is attempted to measure in the vicinity of the used wavelength, the dispersion becomes small, and it becomes easy to be influenced by four-photon mixing, so that it is difficult to make an accurate measurement, and there is a drawback that it is also influenced by the dispersion slope.
【０００８】上記のＦＷＭ法においては、ポンプ光とプ
ローブ光とのビートによりポンプ光が変調され、ポンプ
光を中心としてプローブ光とは対称の周波数位置に信号
光が発生するという発生メカニズムの複雑さにより測定
誤差が大きくなるという欠点がある。また、測定に用い
られる波長が制限されるために、測定波長の自由度が小
さいという欠点もある。In the above-mentioned FWM method, the pump light is modulated by the beat between the pump light and the probe light, and the signal light is generated at a frequency position symmetrical to the probe light with the pump light as the center. Therefore, there is a drawback that the measurement error becomes large. Further, since the wavelength used for the measurement is limited, there is a drawback that the degree of freedom of the measurement wavelength is small.
【０００９】上記のＸＰＭ法は、測定波長の自由度が大
きい点を考慮すると、以上の３種類の測定方法のなかで
は最も有利な方法であるが、単一波長での測定が出来な
いので、波長の異なる光を出射する２つの光源を用いて
おり、測定系においては２つの光を合流・分離する手段
が必要になるという欠点があり、また、２つの光を用い
るために測定波長を正確に特定することができず、２つ
の光のＭＦＤの差が測定誤差の要因となるという欠点が
ある。The above XPM method is the most advantageous method among the above three kinds of measuring methods in view of the fact that the degree of freedom of the measuring wavelength is large, but it cannot measure at a single wavelength. It uses two light sources that emit light with different wavelengths, and has the disadvantage of requiring a means to combine and separate the two lights in the measurement system. Also, because the two lights are used, the measurement wavelength must be accurate. However, the difference between the MFDs of the two lights causes a measurement error.
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、ポンプ光とプローブ光の分離が容易に
なり、単一波長による測定を可能ならしめ、さらには任
意の波長による測定を可能ならしめる光ファイバの非線
形効果測定方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and facilitates separation of pump light and probe light, enables measurement with a single wavelength, and further measurement with an arbitrary wavelength. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the nonlinear effect of an optical fiber that makes possible.
【００１１】[0011]
【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の非線形効果測定方法
を採用した。すなわち、請求項１記載の光ファイバの非
線形効果測定方法は、プローブ光及びポンプ光を、入射
方向が互いに逆向きとなるように同時に被測定光ファイ
バに入射させ、該光ファイバ中におけるポンプ光とプロ
ーブ光との相互位相変調効果により前記ポンプ光の強度
変調に対応して該プローブ光の位相を変化させ、この位
相の変化を検出することにより前記光ファイバの非線形
効果を測定する方法である。In order to solve the above problems, the present invention adopts the following non-linear effect measuring method for an optical fiber. That is, the nonlinear effect measuring method for an optical fiber according to claim 1, wherein the probe light and the pump light are simultaneously incident on the optical fiber to be measured so that the incident directions are opposite to each other, and the pump light in the optical fiber is It is a method of measuring the non-linear effect of the optical fiber by changing the phase of the probe light corresponding to the intensity modulation of the pump light by the effect of mutual phase modulation with the probe light and detecting the change in the phase.
【００１２】請求項２記載の光ファイバの非線形効果測
定方法は、直線偏光したプローブ光と、強度変調及び直
線偏光したポンプ光とを、入射方向が互いに逆向きとな
るように同時に被測定光ファイバに入射させ、該光ファ
イバ中におけるポンプ光とプローブ光との相互位相変調
効果により前記ポンプ光の強度変調に対応して該プロー
ブ光の位相を変化させ、この位相の変化量を検出し、こ
の位相の変化量と前記光ファイバの有効ファイバ長及び
有効コア断面積とから前記光ファイバの非線形屈折率を
求める方法である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a nonlinear effect of an optical fiber, wherein the linearly polarized probe light and the intensity-modulated and linearly polarized pump light are simultaneously measured so that the incident directions are opposite to each other. The phase of the probe light in response to the intensity modulation of the pump light by the mutual phase modulation effect of the pump light and the probe light in the optical fiber, and the change amount of this phase is detected. It is a method for obtaining the nonlinear refractive index of the optical fiber from the amount of change in phase, the effective fiber length of the optical fiber, and the effective core sectional area.
【００１３】[0013]
【作用】ここで、本発明の光ファイバの非線形効果測定
方法の原理について説明する。異なる２つの光が光ファ
イバ中を伝搬する場合、一般に、光カー効果により一方
の光強度の変化が他方の光の位相を変化させる。この現
象は相互位相変調（ＸＰＭ）と称される。いま、直線偏
光したプローブ光とポンプ光とを同時に被測定光ファイ
バに入射させた場合、プローブ光の位相変化φNLは次式
で表される。The principle of the optical fiber nonlinear effect measuring method of the present invention will now be described. When two different lights propagate in an optical fiber, a change in the intensity of one light generally changes the phase of the other light due to the Kerr effect. This phenomenon is called cross phase modulation (XPM). Now, when linearly polarized probe light and pump light are simultaneously incident on the optical fiber under measurement, the phase change φ NL of the probe light is expressed by the following equation.
【００１４】[0014]
【数１】 [Equation 1]
【００１５】ここで、ｎ2は該被測定光ファイバの非線
形屈折率、Ｌeffは該光ファイバの有効長であり、 Ｌeff＝｛１−ｅｘｐ（−αＬ）｝／α ……（２） と表される。ここで、Ｌは光ファイバの長さ、αは光フ
ァイバの損失である。また、λはプローブ光の波長、Ａ
effはプローブ光及びポンプ光に対する光ファイバの有
効コア断面積、Ｐprobeはプローブ光の光強度、Ｐpump
はポンプ光の光強度、ｂはこの系のパラメータであっ
て、プローブ光とポンプ光との偏光面が光ファイバを通
して完全に一致しているときｂ＝１、直交しているとき
ｂ＝１／３である。実験により、位相変化φNLの光強度
依存性を求めれば、（１）式から該被測定光ファイバの
非線形屈折率ｎ2を求めることができる。Here, n 2 is the nonlinear refractive index of the optical fiber to be measured, L eff is the effective length of the optical fiber, and L eff = {1-exp (-αL)} / α (2) Is expressed as Here, L is the length of the optical fiber, and α is the loss of the optical fiber. Λ is the wavelength of the probe light, A
eff is the effective core area of the optical fiber for the probe light and pump light, P probe is the light intensity of the probe light, P pump
Is the light intensity of the pump light, b is a parameter of this system, b = 1 when the polarization planes of the probe light and the pump light are completely coincident with each other through the optical fiber, and b = 1 / when they are orthogonal to each other. It is 3. If the light intensity dependence of the phase change φ NL is obtained by an experiment, the nonlinear refractive index n 2 of the optical fiber to be measured can be obtained from the equation (1).
【００１６】本発明の請求項１記載の光ファイバの非線
形効果測定方法では、プローブ光及びポンプ光を、入射
方向が互いに逆向きとなるように同時に被測定光ファイ
バに入射させる。該光ファイバにおいては、ポンプ光と
プローブ光との相互位相変調効果により前記ポンプ光の
強度変調に対応して該プローブ光の位相が変化する。こ
こでは、プローブ光とポンプ光の入射方向が互いに逆向
きであるから、位相が変化したプローブ光は該ポンプ光
と重畳せずに該ポンプ光の入射側の端部から外方へ出射
される。これより、プローブ光とポンプ光との分離が波
長によらず容易となる。In the optical fiber nonlinear effect measuring method according to the first aspect of the present invention, the probe light and the pump light are simultaneously incident on the optical fiber to be measured so that the incident directions are opposite to each other. In the optical fiber, the phase of the probe light changes corresponding to the intensity modulation of the pump light due to the mutual phase modulation effect of the pump light and the probe light. Here, since the incident directions of the probe light and the pump light are opposite to each other, the probe light whose phase has changed is emitted outward from the end portion on the incident side of the pump light without overlapping with the pump light. . This facilitates the separation of the probe light and the pump light regardless of the wavelength.
【００１７】また、プローブ光とポンプ光の出射方向が
異なるので、プローブ光が光ファイバ中を伝搬している
間に伝搬方向と無関係に一定の位相シフトが与えられ、
プローブ光とポンプ光とを同一波長あるいは任意の波長
とすることが可能になるとともに、光分波器等を用いて
ポンプ光とプローブ光とを分離する必要がなくなり、プ
ローブ光の損失が小さくなり、検出時のＳ／Ｎ比が向上
し測定誤差が小さくなる。ここで、出射されたプローブ
光の位相の変化を検出すれば、前記光ファイバの非線形
効果を求めることができる。Further, since the emission directions of the probe light and the pump light are different, a constant phase shift is given while the probe light is propagating in the optical fiber, regardless of the propagation direction,
The probe light and the pump light can have the same wavelength or any wavelength, and it is not necessary to separate the pump light and the probe light by using an optical demultiplexer and the loss of the probe light is reduced. , The S / N ratio at the time of detection is improved and the measurement error is reduced. Here, if the change in the phase of the emitted probe light is detected, the nonlinear effect of the optical fiber can be obtained.
【００１８】請求項２記載の光ファイバの非線形効果測
定方法では、直線偏光したプローブ光と、強度変調及び
直線偏光したポンプ光とを、入射方向が互いに逆向きと
なるように同時に被測定光ファイバに入射させる。該光
ファイバにおいては、ポンプ光とプローブ光との相互位
相変調効果により前記ポンプ光の強度変調に対応して該
プローブ光の位相が変化する。ここでは、プローブ光と
ポンプ光の入射方向が互いに逆向きであるから、位相が
変化したプローブ光は該ポンプ光と重畳せずに該ポンプ
光の入射端から外方へ出射される。これより、直線偏光
したプローブ光と強度変調及び直線偏光したポンプ光と
の分離が波長によらず容易となる。In the non-linear effect measuring method of the optical fiber according to the second aspect, the linearly polarized probe light and the intensity-modulated and linearly-polarized pump light are simultaneously measured so that the incident directions are opposite to each other. Incident on. In the optical fiber, the phase of the probe light changes corresponding to the intensity modulation of the pump light due to the mutual phase modulation effect of the pump light and the probe light. Here, since the incident directions of the probe light and the pump light are opposite to each other, the probe light having a changed phase is emitted outward from the incident end of the pump light without being superposed on the pump light. This facilitates the separation of the linearly polarized probe light from the intensity-modulated and linearly polarized pump light regardless of the wavelength.
【００１９】また、前記プローブ光とポンプ光の出射方
向が異なるので、プローブ光が光ファイバ中を伝搬して
いる間に伝搬方向と無関係に一定の位相シフトが与えら
れ、プローブ光とポンプ光とを同一波長あるいは任意の
波長とすることが可能になるとともに、光分波器等を用
いてポンプ光とプローブ光とを分離する必要がなくな
り、プローブ光の損失が小さくなり、検出時のＳ／Ｎ比
が向上し測定誤差が小さくなる。ここで、出射されたプ
ローブ光の位相の変化量を検出すれば、この位相の変化
量と前記光ファイバの有効ファイバ長及び有効コア断面
積とから前記光ファイバの非線形屈折率を求めることが
できる。Further, since the emitting directions of the probe light and the pump light are different from each other, a constant phase shift is given to the probe light and the pump light while the probe light is propagating in the optical fiber regardless of the propagation direction. Can be set to the same wavelength or an arbitrary wavelength, and there is no need to separate the pump light and the probe light by using an optical demultiplexer or the like, the loss of the probe light can be reduced, and the S / The N ratio is improved and the measurement error is reduced. Here, if the amount of change in the phase of the emitted probe light is detected, the nonlinear refractive index of the optical fiber can be obtained from the amount of change in the phase and the effective fiber length and effective core cross-sectional area of the optical fiber. .
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面に基づ
き説明する。図１は、光ファイバの非線形効果の測定方
法を実施するために用いた測定系の概略構成図であり、
図において、１はプローブ光ｓを出射するプローブ光
源、２はプローブ光ｓを直線偏光させる偏波コントロー
ラ、３は反射光を除去する光アイソレータ、４は正弦波
を発振する発振器、５は発振器４により強度変調された
ポンプ光ｐを出射するポンプ光源、６はポンプ光ｐを増
幅する光増幅器、７はポンプ光ｐを直線偏光させる偏波
コントローラ、８は光サキュレータ、９は音響光学変調
素子（ＡＯＭ）、１０はアバランシェ・フォトダイオー
ド（ＡＰＤ）等からなる受光器、１１はパーソナル・コ
ンピュータ等からなる演算手段、１２は被測定光ファイ
バである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a measurement system used to carry out a method for measuring a nonlinear effect of an optical fiber,
In the figure, 1 is a probe light source that emits probe light s, 2 is a polarization controller that linearly polarizes probe light s, 3 is an optical isolator that removes reflected light, 4 is an oscillator that oscillates a sine wave, and 5 is an oscillator 4. A pump light source that emits the pump light p whose intensity is modulated by 6, an optical amplifier 6 that amplifies the pump light p, a polarization controller that linearly polarizes the pump light p, an optical circulator, and an acousto-optic modulator (9). AOM), 10 is a photodetector including an avalanche photodiode (APD), 11 is a computing means including a personal computer, and 12 is an optical fiber to be measured.
【００２１】プローブ光源１は、例えば、１０ｋＨｚ程
度の線幅の狭線スペクトルからなるレーザ光を出射する
半導体レーザにより構成されている。ここでは、自己位
相変調の影響が無く、位相変化がポンプ光ｐの光強度の
みに依存するように、プローブ光ｓの光強度をポンプ光
ｐの光強度と比べて充分弱くなる様に設定した。例え
ば、光ファイバ１２の入射端における光強度は２５μＷ
以下である。The probe light source 1 is composed of, for example, a semiconductor laser which emits laser light having a narrow line spectrum with a line width of about 10 kHz. Here, the light intensity of the probe light s is set to be sufficiently weaker than the light intensity of the pump light p so that there is no influence of self-phase modulation and the phase change depends only on the light intensity of the pump light p. . For example, the light intensity at the incident end of the optical fiber 12 is 25 μW.
It is the following.
【００２２】ポンプ光源５は、例えば、１５５０ｎｍ帯
のレーザ光を出射するファブリ・ペロー型の半導体レー
ザにより構成され、出射されるポンプ光ｐは、発振器４
から、例えば、周波数ωm＝７．４９００ＭＨｚの正弦
波を発振させることにより強度変調されている。その変
調度は例えば４９％で一定である。このポンプ光ｐの最
大光強度は光ファイバ１２の入射端において、例えば２
６ｍＷとなるように調整される。変調周波数の下限は、
位相変調を受けるプローブ光ｐの側帯波が分離できるよ
うに決定される。例えば、プローブ光ｓの線幅が１０ｋ
Ｈｚ程度であれば、この２倍以上の値、２０ｋＨｚ以上
とすればよい。The pump light source 5 is composed of, for example, a Fabry-Perot type semiconductor laser that emits laser light in the 1550 nm band, and the emitted pump light p is the oscillator 4
Therefore, for example, the intensity is modulated by oscillating a sine wave having a frequency ω m = 7.4900 MHz. The modulation degree is constant at 49%, for example. The maximum light intensity of the pump light p is, for example, 2 at the incident end of the optical fiber 12.
It is adjusted to be 6 mW. The lower limit of the modulation frequency is
It is determined so that sidebands of the probe light p that undergoes phase modulation can be separated. For example, the line width of the probe light s is 10 k
If the frequency is about Hz, it may be set to a value that is at least twice this value, that is, 20 kHz or more.
【００２３】光増幅器６は、Ｅｒ3+、Ｎｄ3+等の希土類
イオン添加光ファイバが好適に用いられ、特に、１５３
０〜１５５０ｎｍでのモード径が励起光と一致するＥｒ
3+を添加した光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が最適であ
る。光ファイバ１２の長さは、ポンプ光ｐの変調周波数
ｆの波長（λ＝ｃ／ｆ）の１／４程度とするのが望まし
い。ここで、ポンプ光ｐの変調周波数を２０ｋＨｚとす
ると、その波長は１５０００ｍになるから、ポンプ光ｐ
の光強度が一定とみなすことのできる領域をλ／１０程
度とすると、ファイバ長Ｌは１５００ｍ以内とすればよ
い。As the optical amplifier 6, a rare earth ion-doped optical fiber such as Er 3+ or Nd 3+ is preferably used, and in particular, 153
Er whose mode diameter at 0 to 1550 nm matches the excitation light
An optical fiber amplifier (EDFA) doped with 3+ is the most suitable. It is desirable that the length of the optical fiber 12 is about ¼ of the wavelength (λ = c / f) of the modulation frequency f of the pump light p. Here, if the modulation frequency of the pump light p is 20 kHz, the wavelength is 15000 m, so the pump light p
Assuming that the region where the light intensity of 1 is considered to be constant is approximately λ / 10, the fiber length L may be 1500 m or less.
【００２４】次に、光ファイバ１２の非線形屈折率を測
定する方法について説明する。プローブ光源１から出射
されたプローブ光ｓは、偏波コントローラ２により直線
偏光され、光アイソレータ３により反射光が除去され、
光ファイバ１２に入射される。同時に、ポンプ光源５か
ら発振器４により正弦波状に強度変調されたポンプ光ｐ
が出射され、光増幅器６により所定の光強度に増幅さ
れ、偏波コントローラ７により直線偏光され、光サーキ
ュレータ８を通過した後、前記プローブ光ｓと入射方向
が互いに逆向きとなる様に光ファイバ１２に入射され
る。Next, a method of measuring the nonlinear refractive index of the optical fiber 12 will be described. The probe light s emitted from the probe light source 1 is linearly polarized by the polarization controller 2 and the reflected light is removed by the optical isolator 3,
It is incident on the optical fiber 12. At the same time, the pump light p intensity-modulated by the oscillator 4 from the pump light source 5 into a sinusoidal wave
Is emitted, amplified by the optical amplifier 6 to a predetermined light intensity, linearly polarized by the polarization controller 7, and passed through the optical circulator 8. Then, the probe light s and the optical fiber are incident so that the incident directions are opposite to each other. It is incident on 12.
【００２５】該光ファイバ１２においては、ポンプ光ｐ
とプローブ光ｓとの相互位相変調効果によりポンプ光ｐ
の強度変調に対応して該プローブ光ｓの位相が変化す
る。ここでは、プローブ光ｓとポンプ光ｐの入射方向が
互いに逆向きであるから、位相が変化したプローブ光ｓ
は該ポンプ光ｐと重畳せずに外方へ出射され、プローブ
光ｓとポンプ光ｐとの分離が波長によらず容易となる。In the optical fiber 12, the pump light p
And the pump light p due to the mutual phase modulation effect of the probe light p
The phase of the probe light s changes in accordance with the intensity modulation of. Here, since the incident directions of the probe light s and the pump light p are opposite to each other, the probe light s whose phase has changed
Is emitted to the outside without overlapping with the pump light p, and the probe light s and the pump light p can be easily separated regardless of the wavelength.
【００２６】また、プローブ光ｓとポンプ光ｐの出射方
向が異なることにより、プローブ光ｓが光ファイバ１２
中を伝搬している間に該プローブ光ｓの伝搬方向と無関
係に一定の位相シフトが与えられることになる。したが
って、プローブ光ｓとポンプ光ｐとを同一波長としても
分離不可能となることがなく、容易に分離することがで
き、プローブ光ｓの損失が小さくなり、検出時のＳ／Ｎ
比が向上し測定誤差が小さくなる。Further, since the emitting directions of the probe light s and the pump light p are different, the probe light s becomes the optical fiber 12
While propagating through the inside, a constant phase shift is given regardless of the propagation direction of the probe light s. Therefore, even if the probe light s and the pump light p have the same wavelength, they cannot be separated and can be easily separated, the loss of the probe light s is reduced, and the S / N at the time of detection is reduced.
The ratio is improved and the measurement error is reduced.
【００２７】光ファイバ１２から出射されたプローブ光
ｓは、光サーキュレータ８を通過した後、音響光学変調
素子９を通過し、受光器１０により受光されその位相の
変化量が検出される。この検出された位相の変化量は、
演算手段１１に入力され、そこで該位相の変化量と前記
光ファイバ１２の有効ファイバ長及び有効コア断面積と
を基に該光ファイバ１２の非線形屈折率を求める。以上
により、プローブ光ｓの位相の変化量を検出することに
より、光ファイバ１２の非線形屈折率を求めることがで
きる。The probe light s emitted from the optical fiber 12 passes through the optical circulator 8 and then the acousto-optic modulator 9 and is received by the light receiver 10 to detect the amount of change in its phase. The amount of change in the detected phase is
The nonlinear refractive index of the optical fiber 12 is calculated based on the phase change amount, the effective fiber length of the optical fiber 12, and the effective core cross-sectional area. As described above, the nonlinear refractive index of the optical fiber 12 can be obtained by detecting the amount of change in the phase of the probe light s.
【００２８】ここで、より具体的な実験例について説明
する。 （１）プローブ光ｓの波長を１５５３ｎｍ、ポンプ光ｐ
の波長を１５５０ｎｍと、従来通りの異なる波長に設定
し、上記実施例と同様に測定したところ、光ファイバ１
２の非線形屈折率として３．６×１０-20ｍ2／ｗを得る
ことができ、従来と同一の結果を得ることが確認でき
た。Here, a more specific experimental example will be described. (1) The wavelength of the probe light s is 1553 nm, and the pump light p is
The wavelength of 1 is set to 1550 nm, which is different from the conventional wavelength, and the same measurement as in the above example is performed.
It was confirmed that 3.6 × 10 −20 m 2 / w could be obtained as the nonlinear refractive index of 2 , and the same result as the conventional one could be obtained.
【００２９】（２）プローブ光ｓが光ファイバ１２中を
伝搬する場合、ポンプ光ｐの１／２波長分の平均屈折率
の連続媒質を通過することと等価とみなすことができ
る。この場合、プローブ光ｓはポンプ光ｐの時間的な強
度変化により感度が低下するので、光ファイバ１２の長
さをポンプ光ｐの変調周波数の波長の１／４とし、該光
ファイバ１２中を伝搬するプローブ光ｓの感度低下を補
正したところ、光ファイバ１２の非線形屈折率として
３．６×１０-20ｍ2／ｗを得ることができ、従来と同一
の結果を得ることが確認できた。(2) When the probe light s propagates in the optical fiber 12, it can be regarded as equivalent to passing through a continuous medium having an average refractive index of ½ wavelength of the pump light p. In this case, the sensitivity of the probe light s decreases due to the temporal change of the intensity of the pump light p, so the length of the optical fiber 12 is set to 1/4 of the wavelength of the modulation frequency of the pump light p, and When the sensitivity decrease of the propagating probe light s was corrected, it was possible to obtain 3.6 × 10 −20 m 2 / w as the nonlinear refractive index of the optical fiber 12, and it was confirmed that the same result as the conventional one was obtained. .
【００３０】（３）上記（２）と同様の方法により、光
ファイバ１２の長さをポンプ光ｐの変調周波数の波長の
１／４程度の任意の長さとし、該光ファイバ１２中を伝
搬するプローブ光ｓの感度低下を補正したところ、光フ
ァイバ１２の非線形屈折率として３．６×１０-20ｍ2／
ｗを得ることができ、従来と同一の結果を得ることが確
認できた。(3) By the same method as the above (2), the length of the optical fiber 12 is set to an arbitrary length of about 1/4 of the wavelength of the modulation frequency of the pump light p, and the optical fiber 12 propagates in the optical fiber 12. When the sensitivity decrease of the probe light s is corrected, the nonlinear refractive index of the optical fiber 12 is 3.6 × 10 −20 m 2 /
It was confirmed that w could be obtained and the same result as the conventional one was obtained.
【００３１】以上説明した様に、上記実施例によれば、
直線偏光したプローブ光ｓと、強度変調及び直線偏光し
たポンプ光ｐとを、入射方向が互いに逆向きとなるよう
に同時に被測定光ファイバ１２に入射させるので、直線
偏光したプローブ光ｓと強度変調及び直線偏光したポン
プ光ｐとの分離を波長によらず容易に行うことができ
る。また、プローブ光ｓとポンプ光ｐの出射方向が異な
るので、プローブ光ｓとポンプ光ｐとの間の干渉を防止
することができ、プローブ光ｓとポンプ光ｐとを任意の
波長に設定することができる。また、光分波器等を用い
てプローブ光ｓとポンプ光ｐとを分離する必要がないの
で、プローブ光ｓの損失を抑制することができ、検出時
のＳ／Ｎ比を向上させることができ、測定誤差を小さく
することができる。この様に、単一波長による測定を可
能とすることができ、さらには任意の波長による測定を
可能とすることができる光ファイバの非線形効果測定方
法を提供することができる。As described above, according to the above embodiment,
Since the linearly polarized probe light s and the intensity-modulated and linearly-polarized pump light p are made incident on the optical fiber 12 to be measured at the same time so that the incident directions are opposite to each other, the linearly polarized probe light s and the intensity modulation. And the linearly polarized pump light p can be easily separated regardless of the wavelength. Moreover, since the emission directions of the probe light s and the pump light p are different, it is possible to prevent interference between the probe light s and the pump light p, and set the probe light s and the pump light p to arbitrary wavelengths. be able to. Further, since it is not necessary to separate the probe light s and the pump light p by using an optical demultiplexer or the like, it is possible to suppress the loss of the probe light s and improve the S / N ratio at the time of detection. Therefore, the measurement error can be reduced. As described above, it is possible to provide a method for measuring a nonlinear effect of an optical fiber, which enables measurement with a single wavelength and further enables measurement with an arbitrary wavelength.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１記
載の光ファイバの非線形効果測定方法によれば、プロー
ブ光及びポンプ光を、入射方向が互いに逆向きとなるよ
うに同時に被測定光ファイバに入射させるので、プロー
ブ光とポンプ光との分離を波長によらず容易に行うこと
ができ、プローブ光とポンプ光との間の干渉を防止する
ことができ、プローブ光とポンプ光を任意の波長に設定
することができる。また、光分波器等を用いてプローブ
光とポンプ光とを分離する必要がないので、プローブ光
の損失を抑制することができ、検出時のＳ／Ｎ比を向上
させることができ、測定誤差を小さくすることができ
る。As described above, according to the non-linear effect measuring method of the optical fiber of the first aspect of the present invention, the probe light and the pump light are simultaneously measured so that the incident directions are opposite to each other. Since the light is incident on the optical fiber, the probe light and the pump light can be easily separated regardless of the wavelength, interference between the probe light and the pump light can be prevented, and the probe light and the pump light can be separated. It can be set to any wavelength. Further, since it is not necessary to separate the probe light and the pump light by using an optical demultiplexer or the like, it is possible to suppress the loss of the probe light and improve the S / N ratio at the time of detection. The error can be reduced.
【００３３】請求項２記載の光ファイバの非線形効果測
定方法でによれば、直線偏光したプローブ光と、強度変
調及び直線偏光したポンプ光とを、入射方向が互いに逆
向きとなるように同時に被測定光ファイバに入射させる
ので、位相が変化したプローブ光は該ポンプ光と重畳せ
ずに該ポンプ光の入射端から外方へ出射させることがで
き、プローブ光とポンプ光との分離を波長によらず容易
に行うことができる。また、プローブ光が光ファイバ中
を伝搬している間に伝搬方向と無関係に一定の位相シフ
トが与えられるので、プローブ光とポンプ光を任意の波
長に設定することができる。また、光分波器等を用いて
プローブ光とポンプ光とを分離する必要がないので、プ
ローブ光の損失を抑制することができ、検出時のＳ／Ｎ
比を向上させることができ、測定誤差を小さくすること
ができる。According to the nonlinear effect measuring method of the optical fiber of the second aspect, the linearly polarized probe light and the intensity-modulated and linearly polarized pump light are simultaneously received so that the incident directions are opposite to each other. Since it is incident on the measurement optical fiber, the probe light whose phase has been changed can be emitted outward from the incident end of the pump light without being superposed on the pump light, and the separation of the probe light and the pump light into wavelengths can be performed. It can be done easily. Further, since the constant phase shift is given regardless of the propagation direction while the probe light is propagating in the optical fiber, the probe light and the pump light can be set to arbitrary wavelengths. Further, since it is not necessary to separate the probe light and the pump light by using an optical demultiplexer or the like, it is possible to suppress the loss of the probe light, and the S / N at the time of detection
The ratio can be improved and the measurement error can be reduced.
【図１】 本発明の一実施例の光ファイバの非線形効果
の測定方法に用いられた測定系の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a measurement system used in a method for measuring a nonlinear effect of an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
ｓ…プローブ光、ｐ…ポンプ光、１２…被測定光ファイ
バ。s ... Probe light, p ... Pump light, 12 ... Optical fiber to be measured.
Claims (2)
互いに逆向きとなるように同時に被測定光ファイバに入
射させ、該光ファイバ中におけるポンプ光とプローブ光
との相互位相変調効果により前記ポンプ光の強度変調に
対応して該プローブ光の位相を変化させ、この位相の変
化を検出することにより前記光ファイバの非線形効果を
測定することを特徴とする光ファイバの非線形効果測定
方法。1. A probe light and a pump light are simultaneously incident on an optical fiber to be measured so that their incident directions are opposite to each other, and the pump is produced by a mutual phase modulation effect of the pump light and the probe light in the optical fiber. A nonlinear effect measuring method for an optical fiber, characterized in that the nonlinear effect of the optical fiber is measured by changing the phase of the probe light corresponding to the intensity modulation of the light and detecting the change in the phase.
び直線偏光したポンプ光とを、入射方向が互いに逆向き
となるように同時に被測定光ファイバに入射させ、該光
ファイバ中におけるポンプ光とプローブ光との相互位相
変調効果により前記ポンプ光の強度変調に対応して該プ
ローブ光の位相を変化させ、この位相の変化量を検出
し、この位相の変化量と前記光ファイバの有効ファイバ
長及び有効コア断面積とから前記光ファイバの非線形屈
折率を求めることを特徴とする光ファイバの非線形効果
測定方法。2. The linearly polarized probe light and the intensity-modulated and linearly polarized pump light are simultaneously made incident on the optical fiber to be measured so that the incident directions are opposite to each other, and the pump light in the optical fiber is The phase of the probe light is changed corresponding to the intensity modulation of the pump light by the effect of mutual phase modulation with the probe light, the amount of change in the phase is detected, and the amount of change in the phase and the effective fiber length of the optical fiber are detected. And a non-linear effect measuring method of the optical fiber, wherein the non-linear refractive index of the optical fiber is obtained from the effective core area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531895A JPH08193918A (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Method for measuring nonlinear effect of optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531895A JPH08193918A (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Method for measuring nonlinear effect of optical fiber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193918A true JPH08193918A (en) | 1996-07-30 |
Family
ID=11607915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP531895A Pending JPH08193918A (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Method for measuring nonlinear effect of optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193918A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198998A (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Softbank Telecom Corp | Nonlinear constant measurement method, and spectral intensity measuring device |
| JP2008116409A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Osaka Univ | Method and apparatus for measuring refractive index and optical member manufacturing method |
| CN115077737A (en) * | 2022-05-31 | 2022-09-20 | 东北大学 | Temperature sensor, measuring system and method based on sulfide optical fiber nonlinearity |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP531895A patent/JPH08193918A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198998A (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Softbank Telecom Corp | Nonlinear constant measurement method, and spectral intensity measuring device |
| JP2008116409A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Osaka Univ | Method and apparatus for measuring refractive index and optical member manufacturing method |
| CN115077737A (en) * | 2022-05-31 | 2022-09-20 | 东北大学 | Temperature sensor, measuring system and method based on sulfide optical fiber nonlinearity |
| CN115077737B (en) * | 2022-05-31 | 2024-04-12 | 东北大学 | Temperature sensor based on sulfide optical fiber nonlinearity, measurement system and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Horiguchi et al. | Development of a distributed sensing technique using Brillouin scattering | |
| US7283216B1 (en) | Distributed fiber sensor based on spontaneous brilluoin scattering | |
| Shimizu et al. | Coherent self-heterodyne Brillouin OTDR for measurement of Brillouin frequency shift distribution in optical fibers | |
| AU749582B2 (en) | Distributed sensing apparatus | |
| JP3376251B2 (en) | Method for mapping chromatic dispersion in optical fiber span | |
| EP0348235B1 (en) | Optical fiber evaluation methods and system using Brillouin amplification | |
| US7424191B2 (en) | System for measuring the wavelength dispersion and nonlinear coefficient of an optical fiber | |
| JP5273483B2 (en) | Fault detection of the phase of light propagating through an optical waveguide | |
| JP4679455B2 (en) | Optical amplification method, optical amplifier, and optical transmission system | |
| US6771360B2 (en) | Method and apparatus for measuring wavelength dispersion value and/or nonlinear coefficient of optical fibers | |
| Horiguchi et al. | Advances in distributed sensing techniques using Brillouin scattering | |
| Mazzali et al. | Simple method for measuring dispersion and nonlinear coefficient near the zero dispersion wavelength of optical fibers | |
| US6462863B1 (en) | System and method for resolving polarization mode dispersion in optical fibers | |
| US7719665B2 (en) | Method, apparatus, and program for measuring wavelength dispersion of optical waveguide | |
| US6801308B2 (en) | Method and apparatus for measuring chromatic dispersion in optical fibers | |
| Hayashi et al. | Observation of Backward Guided-Acoustic-Wave Brillouin Scattering in Optical Fibers Using Pump–Probe Technique | |
| Barry et al. | Simultaneous measurement of optical fibre nonlinearity and dispersion using frequency resolved optical gating | |
| JPH08193918A (en) | Method for measuring nonlinear effect of optical fiber | |
| Wada et al. | Geo2 concentration dependence of nonlinear refractive index coefficients of silica‐based optical fibers | |
| Ogawa et al. | Technique for measuring the dynamic strain on an optical fiber based on Brillouin ring amplification | |
| JP3152314B2 (en) | Method and apparatus for measuring backscattered light | |
| Morsali et al. | Significance of modulator extinction ratio in long distance coherent optical time domain reflectometry | |
| Oh et al. | High-resolution microwave phonon spectroscopy of dispersion-shifted fiber | |
| JP2001074608A (en) | Method and apparatus for measuring optical fiber wavelength dispersing distribution | |
| González-Herráez et al. | Simultaneous position-resolved mapping of chromatic dispersion and Brillouin shift along single-mode optical fibers |