JPH08193918A - 光ファイバの非線形効果測定方法 - Google Patents
光ファイバの非線形効果測定方法Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 プローブ光ｓ及びポンプ光ｐ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、光ファイバ１２中におけるポンプ光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
度変調に対応してプローブ光ｓ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光ファイバ１２の非線
形効果を測定することを特徴とする。
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。 【構成】 プローブ光ｓ及びポンプ光ｐ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、光ファイバ１２中におけるポンプ光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
度変調に対応してプローブ光ｓ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光ファイバ１２の非線
形効果を測定することを特徴とする。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１４】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の測定方法に用いられた測定系の概略構成図である。
ｓ…プローブ光、ｐ…ポンプ光、１２…被測定光ファイ
バ。
バ。
Claims (2)
- 【請求項１】 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
測定することを特徴とする光ファイバの非線形効果測定
方法。 - 【請求項２】 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
折率を求めることを特徴とする光ファイバの非線形効果
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531895A JPH08193918A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 光ファイバの非線形効果測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531895A JPH08193918A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 光ファイバの非線形効果測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193918A true JPH08193918A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11607915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP531895A Pending JPH08193918A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 光ファイバの非線形効果測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193918A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198998A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Softbank Telecom Corp | 非線形定数測定方法、及びスペクトラム強度測定装置 |
| JP2008116409A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Osaka Univ | 屈折率測定方法および屈折率測定装置、光学部材の製造方法 |
| CN115077737A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-20 | 东北大学 | 基于硫化物光纤非线性的温度传感器、测量***、方法 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP531895A patent/JPH08193918A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198998A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Softbank Telecom Corp | 非線形定数測定方法、及びスペクトラム強度測定装置 |
| JP2008116409A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Osaka Univ | 屈折率測定方法および屈折率測定装置、光学部材の製造方法 |
| CN115077737A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-20 | 东北大学 | 基于硫化物光纤非线性的温度传感器、测量***、方法 |
| CN115077737B (zh) * | 2022-05-31 | 2024-04-12 | 东北大学 | 基于硫化物光纤非线性的温度传感器、测量***、方法 |
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