JPH11287638A - Method for measuring longitudinal fluctuation of effective core cross-sectional area of optical fiber - Google Patents
Method for measuring longitudinal fluctuation of effective core cross-sectional area of optical fiberInfo
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- JPH11287638A JPH11287638A JP10370698A JP10370698A JPH11287638A JP H11287638 A JPH11287638 A JP H11287638A JP 10370698 A JP10370698 A JP 10370698A JP 10370698 A JP10370698 A JP 10370698A JP H11287638 A JPH11287638 A JP H11287638A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信の分野にお
いて、光ファイバの伝送特性を制限する非線型光学効果
を記述するパラメータの一つである、有効コア断面積の
光ファイバ長手方向での変化を正確に測定するための、
光ファイバの有効コア断面積の長手方向変動の測定方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of optical communication, which is one of parameters that describe a nonlinear optical effect that limits the transmission characteristics of an optical fiber. To accurately measure change,
The present invention relates to a method for measuring a longitudinal variation of an effective core area of an optical fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】本明細書で引用する文献の一覧を(表
1)に示す。2. Description of the Related Art A list of documents cited in the present specification is shown in (Table 1).
【0003】[0003]
【表1】 [Table 1]
【0004】最近の、光ファイバ型増幅器を用いた長距
離大容量通信システムの技術の進歩により、光ファイバ
そのものの伝送制限を知ることが必要になっている。こ
れまで、この目的のために、OTDR(Optical
Time DomainReflectmeter)
を用いてカットオフ波長の光ファイバ長手方向の分布を
測定するための測定法および測定装置(文献〔1〕)、O
TDRを用いて波長分散の光ファイバ長手方向の分布を
測定するための測定法および測定装置(文献〔2〕)、O
TDRを用いてモードフィールド径の光ファイバ長手方
向の分布を測定するための測定法および測定装置(文献
〔3〕)等が提案された。なお、OTDRの測定を行う
場合、通常ディスプレイ上には横軸に測定端からの距離
(光ファイバ長手方向Zの距離)が、縦軸にはzの点でレ
ーリー散乱された後方散乱光強度が表示される。[0004] With recent advances in long-distance, large-capacity communication systems using optical fiber amplifiers, it is necessary to know the transmission limitations of optical fibers themselves. Up to now, OTDR (Optical
(Time DomainReflectmeter)
Method and apparatus for measuring the distribution of the cutoff wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber using the method (Document [1]), O
Measuring method and measuring device for measuring distribution of chromatic dispersion in the longitudinal direction of optical fiber using TDR (Reference [2]);
A measuring method and a measuring device (Reference [3]) for measuring the distribution of the mode field diameter in the longitudinal direction of the optical fiber using TDR have been proposed. When performing OTDR measurement, the horizontal axis is usually the distance from the measurement end on the display.
(Distance in the optical fiber longitudinal direction Z), and the vertical axis indicates the intensity of the backscattered light Rayleigh-scattered at the point z.
【0005】これらの方法では、OTDRを用いて光フ
ァイバの両端における後方散乱光強度の測定を行い、レ
ーリー散乱係数が光ファイバの長手方向にわたって一定
だとすることにより、文献〔1,2〕に記載されている
解析を踏むことで長手方向の捕獲係数(capture
fraction)の変動を通じて伝送特性パラメー
タを評価することができる。実際に、通常の波長131
0nm帯に零分散を有するシングルモード光ファイバ
(以下、単にシングルモード光ファイバまたはSMF:
Single−Mode Fiberと称する)および
分散シフト光ファイバ(以下、DSF:Dispers
ion Shifted Fiberと称する)での測
定を通して、これらの方法の有用性が検討されてきた。In these methods, the backscattered light intensity at both ends of an optical fiber is measured using OTDR, and the Rayleigh scattering coefficient is assumed to be constant in the longitudinal direction of the optical fiber. By following the analysis described, the capture factor in the longitudinal direction (capture
The transmission characteristic parameter can be evaluated through the variation of the fraction. In fact, the normal wavelength 131
Single mode optical fiber with zero dispersion in 0nm band
(Hereinafter, simply a single mode optical fiber or SMF:
Single-Mode Fiber) and dispersion-shifted optical fiber (hereinafter, DSF: Dispers)
ionic Shifted Fiber), the usefulness of these methods has been investigated.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
増幅器を用いた長距離大容量通信の技術の進歩により、
従来では無視できていた光ファイバの非線型光学効果が
雑音の源として無視できなくなってきた。この効果を低
減することが、線形波通信での大きな課題である。一般
に、非線型光学効果は光ファイバ中に大きな光のパワー
が集中するために生じる。したがって、光パワーが集中
する面積が小さければ非線型光学効果が起きやすい。光
ファイバにおいて、非線型光学効果の起きやすさを示す
面積の大きさを表わすパラメータとして有効コア断面積
がある。この有効コア断面積はほとんどモードフィール
ドが作る面積に等しい。しかし、正確には若干補正が必
要であり、その補正係数は、(数1)により与えられる
(文献〔4〕)。By the way, with the progress of long-distance, large-capacity communication technology using an optical fiber amplifier,
The nonlinear optical effect of an optical fiber, which could be neglected in the past, is no longer negligible as a source of noise. Reducing this effect is a major challenge in linear wave communication. In general, the nonlinear optical effect occurs because a large power of light is concentrated in an optical fiber. Therefore, if the area where the optical power is concentrated is small, the nonlinear optical effect is likely to occur. In an optical fiber, there is an effective core area as a parameter indicating the size of an area indicating the likelihood of occurrence of a nonlinear optical effect. This effective core area is almost equal to the area created by the mode field. However, some correction is required to be accurate, and the correction coefficient is given by (Equation 1).
(Reference [4]).
【0007】[0007]
【数1】 (Equation 1)
【0008】ここで、(数1)の分母におけるWはモー
ドフィールド半径であり、モードフィールド径の1/2
倍である。また、(数1)において、分子のAeffは
有効コア断面積を表わす。文献〔5〕に示されている最
近のNamihiraの実験で明らかになっているよう
に、上記補正係数kは一般には定数ではなく、光ファイ
バの屈折率分布や信号光波長に依存する量である。その
ため、屈折率分布(コア径や比屈折率差Δ)に光ファイバ
長手方向の変動があれば、補正係数kも光ファイバの長
手方向にわたって変動すると考えるのは自然であり、文
献〔3〕にしたがってモードフィールド径の光ファイバ
長手方向の分布を測定しても、補正係数kが変動するの
であれば、(数1)から正確にAeffを見積もること
はできない。Here, W in the denominator of (Equation 1) is a mode field radius, and is 1 / of the mode field diameter.
It is twice. In (Equation 1), Aeff of the numerator represents the effective core area. As is clear from a recent Namihira experiment shown in the literature [5], the correction coefficient k is generally not a constant but an amount dependent on the refractive index distribution of the optical fiber or the signal light wavelength. . Therefore, if the refractive index distribution (core diameter or relative refractive index difference Δ) varies in the longitudinal direction of the optical fiber, it is natural to consider that the correction coefficient k also varies in the longitudinal direction of the optical fiber. Therefore, even if the distribution of the mode field diameter in the longitudinal direction of the optical fiber is measured, if the correction coefficient k fluctuates, Aeff cannot be accurately estimated from (Equation 1).
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、モードフィールド径から
Aeffを見積もるために必要な補正係数の光ファイバ
長手方向の評価を行うことを可能とし、それにより、有
効コア断面積の光ファイバ長手方向の変動を正確に測定
することができる光ファイバの有効コア断面積の長手方
向変動の測定方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to make it possible to evaluate a correction coefficient necessary for estimating Aeff from a mode field diameter in an optical fiber longitudinal direction. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for measuring the variation in the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction, which can accurately measure the variation of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本第1の発明は、OT
DRから発信される互いに異なる波長の2つの光をそれ
ぞれ光ファイバの一端側から入射させて該光ファイバ内
で反射した光をOTDRによって観測することにより得
られる光ファイバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果
と、前記2つの光をそれぞれ光ファイバの他端側から入
射させて該光ファイバ内で反射した光をOTDRによっ
て観測することにより得られる光ファイバ長手方向Zの
後方散乱光強度測定結果とに基づいて、該光ファイバに
おけるカットオフ波長λcの光ファイバ長手方向Zの分
布λc(z)とモードフィールド径の光ファイバ長手方向
の分布を評価し、これらの評価結果に基づいて光ファイ
バの有効コア断面積の光ファイバ長手方向の変動を求め
る構成を持って課題を解決する手段としている。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has the following structure to solve the problem. That is, in the first invention, the OT
Backscattered light intensity in the longitudinal direction Z of the optical fiber obtained by making two lights of different wavelengths emitted from the DR incident on one end of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by OTDR. Measurement results, and the backscattered light intensity measurement results in the optical fiber longitudinal direction Z obtained by making the two lights incident from the other end of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by OTDR, The distribution λc (z) of the cut-off wavelength λc in the optical fiber longitudinal direction Z and the distribution of the mode field diameter in the optical fiber longitudinal direction in the optical fiber are evaluated on the basis of This is a means for solving the problem by having a configuration for determining the variation in the longitudinal direction of the optical fiber in the core cross-sectional area.
【0011】また、本第2の発明は、OTDRから発信
される互いに異なる波長の2つの光をそれぞれ光ファイ
バの一端側から入射させて該光ファイバ内で反射した光
をOTDRによって観測することにより得られる光ファ
イバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果と、前記2つ
の光をそれぞれ光ファイバの他端側から入射させて該光
ファイバ内で反射した光をOTDRによって観測するこ
とにより得られる光ファイバ長手方向Zの後方散乱光強
度測定結果とに基づいて、該光ファイバにおけるカット
オフ波長λcの光ファイバ長手方向Zの分布λc(z)と
モードフィールド径2Wの光ファイバ長手方向の分布2
W(z)を評価し、一方、光ファイバの有効コア断面積
Aeffを光ファイバのモードフィールド半径Wから求
めるときに用いられる補正係数k=Aeff/πW2を光
ファイバに入射される信号光波長λと光ファイバのカッ
トオフ波長λcの比λ/λcの関数χ(λ/λc)とし
て求め、前記補正係数kの光ファイバ長手方向Zの変動
k(z,λ)を前記λc(z)に基づいて求めて関数χ
(λc(z)/λ)とし、光ファイバの有効コア断面積
の光ファイバ長手方向の変動Aeff(z,λ)を、A
eff(z,λ)=k(z,λ)πW(z,λ)2=χ
(λc(z)/λ)πW(z,λ)2の関係式により求
める構成を持って課題を解決する手段としている。Further, the second invention is characterized in that two lights of different wavelengths transmitted from the OTDR are respectively made incident from one end of the optical fiber, and the light reflected in the optical fiber is observed by the OTDR. The obtained backscattered light intensity measurement result in the optical fiber longitudinal direction Z and the light obtained by observing the light reflected in the optical fiber by injecting the two lights from the other end side of the optical fiber with OTDR, respectively. Based on the measurement result of the intensity of the backscattered light in the longitudinal direction Z of the fiber, a distribution λc (z) of the cutoff wavelength λc in the longitudinal direction of the optical fiber and a distribution 2 of the mode field diameter 2W in the longitudinal direction of the optical fiber are obtained.
W (z) is evaluated, and on the other hand, a correction coefficient k = Aeff / πW 2 used when obtaining the effective core area Aeff of the optical fiber from the mode field radius W of the optical fiber is defined as a signal light wavelength incident on the optical fiber. λ (λ / λc) of the ratio λ / λc of the ratio λ to the cutoff wavelength λc of the optical fiber, and the variation k (z, λ) of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z is calculated as λc (z). Function based on χ
(Λc (z) / λ), and the variation Aeff (z, λ) of the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction of the optical fiber is A
eff (z, λ) = k (z, λ) πW (z, λ) 2 = χ
This is a means for solving the problem with a configuration obtained by the relational expression of (λc (z) / λ) πW (z, λ) 2 .
【0012】さらに、本第3の発明は、上記本第2の発
明の構成に加え、光ファイバのモードフィールド径の波
長依存性と該光ファイバの有効コア断面積の波長依存性
をそれぞれ測定し、これらの測定結果と光ファイバの屈
折率分布に基づいて関数χのλ/λcへの依存性を求め
てχ(λ/λc)を求める構成を持って課題を解決する
手段としている。Further, in the third invention, in addition to the configuration of the second invention, the wavelength dependence of the mode field diameter of the optical fiber and the wavelength dependence of the effective core area of the optical fiber are measured. Based on these measurement results and the refractive index distribution of the optical fiber, the function χ is determined to be dependent on λ / λc to obtain χ (λ / λc) as means for solving the problem.
【0013】さらに、本第4の発明は、上記本第2の発
明の構成に加え、関数χのλ/λcへの依存性を光ファ
イバの屈折率分布とMaxwell方程式に基づく理論
計算から求めて関数χ(λ/λc)を求める構成を持っ
て課題を解決する手段としている。Further, in the fourth invention, in addition to the configuration of the second invention, the dependence of the function χ on λ / λc is obtained by theoretical calculation based on the refractive index distribution of the optical fiber and the Maxwell equation. This is a means for solving the problem with a configuration for obtaining the function χ (λ / λc).
【0014】さらに、本第5の発明は、上記本第2の発
明の構成に加え、光ファイバの屈折率分布がステップイ
ンデックス型のシングルモード光ファイバのときには、
χ(λ/λc)=0.20(λc/λ)+0.81とす
る構成を持って課題を解決する手段としている。Further, according to the fifth invention, in addition to the configuration of the second invention, when the refractive index distribution of the optical fiber is a single mode optical fiber of a step index type,
手段 (λ / λc) = 0.20 (λc / λ) +0.81 as means for solving the problem.
【0015】さらに、本第6の発明は、上記本第2の発
明の構成に加え、光ファイバの屈折率分布がデュアルシ
ェープコア(dual shape core)型の分
散シフト光ファイバのときには、χ(λ/λc)=0.
0114exp(2.24λ/λc)とする構成を持っ
て課題を解決する手段としている。Further, in the sixth invention, in addition to the configuration of the second invention, when the refractive index distribution of the optical fiber is a dual shape core type dispersion-shifted optical fiber, 分散 (λ / Λc) = 0.
It has a configuration of 0114exp (2.24λ / λc) as means for solving the problem.
【0016】前記の如く、モードフィールド半径(MF
R:Mode Field Radius,モードフィ
ールド径の1/2の大きさに対応)の光ファイバ長手方
向の分布は、OTDRにおける光ファイバ長手方向の光
強度の測定を介して評価することが可能である。一般に
MFRは光ファイバ長手方向の座標zだけでなく信号光
波長λにも依存するため、これをW(z,λ)とおく。
このため、文献〔4,5〕で議論されている有効コア断
面積とPetermannll定義のモードフィールド
(文献〔6〕)の作る面積との比(数2)も一般には光フ
ァイバ長手方向の位置(座標)zと信号光波長λの関数に
なり、k(z,λ)と書ける。As described above, the mode field radius (MF
R: Mode Field Radius (corresponding to a half of the mode field diameter) in the longitudinal direction of the optical fiber can be evaluated through measurement of light intensity in the longitudinal direction of the optical fiber by OTDR. Generally, the MFR depends not only on the coordinate z in the longitudinal direction of the optical fiber but also on the signal light wavelength λ, and this is set as W (z, λ).
For this reason, the effective core area and the Petermannll-defined mode field discussed in the literature [4, 5]
The ratio (Equation 2) to the area formed by (Reference [6]) is generally a function of the position (coordinate) z in the longitudinal direction of the optical fiber and the signal light wavelength λ, and can be written as k (z, λ).
【0017】[0017]
【数2】 (Equation 2)
【0018】ところで、上記Petermannll定
義から、光ファイバ長手方向の位置zが一定の場合のk
を書くと、(数3)のようになる。By the way, from the above Petermannl definition, k in the case where the position z in the longitudinal direction of the optical fiber is constant is constant.
Is written as (Equation 3).
【0019】[0019]
【数3】 (Equation 3)
【0020】なお、(数3)において、右辺に現れるΨ
は電場の振幅であり、Rはコア半径aで規格化した動径
方向の座標である。注意すべきことは、ある適当屈折率
分布の光ファイバを考える場合、(数3)の右辺は規格
化周波数Vによって一意に決定できるということであ
る。実際、光ファイバの伝送理論(文献〔6〕)によれ
ば、m次のモードの電場の分布は以下の方程式(数4)
によって決まる。Note that in (Equation 3), Ψ appears on the right side.
Is the amplitude of the electric field, and R is the coordinate in the radial direction normalized by the core radius a. It should be noted that when considering an optical fiber having an appropriate refractive index distribution, the right side of (Equation 3) can be uniquely determined by the normalized frequency V. In fact, according to the transmission theory of an optical fiber (Reference [6]), the distribution of the electric field in the m-th mode is expressed by the following equation (Equation 4).
Depends on
【0021】[0021]
【数4】 (Equation 4)
【0022】ここで、Vは、(数5)で表わされる規格
化周波数、Nは(数6)で表わされる実効屈折率であ
り、bは実効屈折率であり、(数7)で定義される。Here, V is a normalized frequency expressed by (Equation 5), N is an effective refractive index expressed by (Equation 6), b is an effective refractive index, and is defined by (Equation 7). You.
【0023】[0023]
【数5】 (Equation 5)
【0024】[0024]
【数6】 (Equation 6)
【0025】[0025]
【数7】 (Equation 7)
【0026】ここで、βは光ファイバ内を光が伝搬する
ときの伝搬定数である。また、(数4)におけるmはモ
ードの番号であり、シングルモードの伝搬を考える場合
には、m=0である。また、n1は光ファイバ中心部(R
=0)の屈折率、n2はクラッド部の屈折率、Δはコアの
クラッドに対する比屈折率差(文献〔6〕)であり、n
(R)は光ファイバ全体の屈折率分布を表わす。Here, β is a propagation constant when light propagates in the optical fiber. Further, m in (Equation 4) is a mode number, and m = 0 when considering single mode propagation. N 1 is the optical fiber center (R
= 0), n 2 is the refractive index of the cladding, Δ is the relative refractive index difference of the core to the cladding (reference [6]), and n
(R) represents the refractive index distribution of the entire optical fiber.
【0027】また、前記(数4)を変形すると、(数
8)が導かれる。By transforming equation (4), equation (8) is derived.
【0028】[0028]
【数8】 (Equation 8)
【0029】量子力学との類推から、Ψはポテンシャル
V2N2(R)中でのSchroedinger方程式の固
有値問題の解になる。この場合の固有値はbV2で与え
られる。(数5)から分かるように、光ファイバの屈折
率プロファイルと信号光波長が決まればV値は一意に決
定できる。次に、(数6)からN2(R)は屈折率の「形
状」が決まれば決定できる。大切なのは、クラッド部で
N2(R)=0となり、コア中心部(R=0)でN2(R)=
1となる事である。この事と、Rはコアクラッド境界部
でR=1となる事から、ポテンシャルは規格化された座
標上に存在する。図3に、代表的なステップインデック
ス(sutep−index)光ファイバの実座標におけ
る屈折率分布を示し、図4に、この光ファイバの規格化
座標における屈折率分布を示す。By analogy with quantum mechanics, Ψ is the solution of the eigenvalue problem of the Schroedinger equation in potential V 2 N 2 (R). The eigenvalue in this case is given by bV 2 . As can be seen from (Equation 5), if the refractive index profile of the optical fiber and the signal light wavelength are determined, the V value can be uniquely determined. Next, from (Equation 6), N 2 (R) can be determined if the “shape” of the refractive index is determined. What is important is, N 2 (R) = 0, and the core center by cladding portion (R = 0) in N 2 (R) =
It is to be 1. Because of this and R = 1 at the core cladding boundary, the potential exists on the normalized coordinates. FIG. 3 shows a refractive index distribution in a real coordinate of a typical step-index optical fiber, and FIG. 4 shows a refractive index distribution in a standardized coordinate of the optical fiber.
【0030】これらの図からも明らかなように、ポテン
シャルN2(R)は単純に屈折率の「形状」だけで決ま
る。従って、与えられた屈折率の形状V値を決めさえす
れば、規格化座標系でのΨは一意に求まる事になる。
(数3)に示したように、kは規格化座標系の中での場
の関数Ψの微分および積分だけで記述できるので、以下
の事が結論できる。すなわち、「与えられた屈折率の形
状分布において、kはVだけで一意に決まる関数にな
る」のである。As apparent from these figures, the potential N 2 (R) is determined simply by the “shape” of the refractive index. Therefore, as long as the shape V value of the given refractive index is determined, Ψ in the normalized coordinate system can be uniquely determined.
As shown in (Equation 3), k can be described only by differentiation and integration of the field function Ψ in the normalized coordinate system, and the following can be concluded. That is, "k is a function uniquely determined only by V in the shape distribution of the given refractive index".
【0031】また、(数4)でm=1の場合において全
く同様の議論を行えば、カットオフ(cutoff)波
長の規格化定数V値と呼ばれるVcの値も屈折率の形状
だけで一意に決まる事が結論される。実際に理想的なス
テップインデックス(step−index)光ファイ
バの場合、Vc=2.405という値が知られている
(文献〔6〕)。If exactly the same argument is made in the case of m = 1 in (Equation 4), the value of Vc called the normalized constant V value of the cutoff wavelength is also uniquely determined only by the shape of the refractive index. It is concluded that it is decided. In the case of an actually ideal step-index optical fiber, a value of Vc = 2.405 is known (reference [6]).
【0032】以上の解析により、本出願人は、k値は与
えられた屈折率分布の元でV/Vcの関数になるという
事を見出した。なお、通常のステップインデックス光フ
ァイバにおいて用いられる波長帯は1310nm帯もし
くは1550nm帯であるため、光ファイバパラメータ
を、例えばコア径8,6μm、比屈折率差Δ=0.3%
に仮定した上で、この使用波長近傍における、波長とV
/Vcとの関係を求めた結果を図5に示す。また、対応
する波長範囲において、(数3)から計算により求めた
k値とV/Vcとの関係を図6に示す。このように、屈
折率分布と信号光波長を求めると、補正係数kはVまた
はカットオフのV値をVcとして、V/Vcの関数とし
て求まる。From the above analysis, the present applicant has found that the k value is a function of V / Vc under a given refractive index distribution. Since the wavelength band used in the ordinary step index optical fiber is the 1310 nm band or the 1550 nm band, the optical fiber parameters are set to, for example, a core diameter of 8.6 μm and a relative refractive index difference Δ = 0.3%.
And the wavelength and V near this used wavelength.
FIG. 5 shows the result of determining the relationship with / Vc. FIG. 6 shows the relationship between the k value and V / Vc calculated from (Equation 3) in the corresponding wavelength range. As described above, when the refractive index distribution and the signal light wavelength are obtained, the correction coefficient k is obtained as a function of V / Vc, where V or the V value of the cutoff is Vc.
【0033】また、(数5)より、(数9)を導く事が
できるため、結論として、前記補正係数kはλc/λま
たはλ/λcの関数として求める事が可能であり、従っ
て、補正係数kはカットオフ波長の変動分布の関数で表
わせる事になる。また、このことは、補正係数kのλ/
λcへの依存性を光ファイバの屈折率分布とMaxwe
ll方程式に基づく理論計算から求めることもできるこ
とを示している。Since Equation 9 can be derived from Equation 5, it can be concluded that the correction coefficient k can be obtained as a function of λc / λ or λ / λc. The coefficient k can be represented by a function of the variation distribution of the cutoff wavelength. This also means that the correction coefficient k is λ /
The dependence on λc is determined by the refractive index distribution of the optical fiber and Maxwe.
This shows that it can also be obtained from theoretical calculation based on the ll equation.
【0034】[0034]
【数9】 (Equation 9)
【0035】上記構成の本発明においては、OTDRか
ら発信される互いに異なる波長の2つの光をそれぞれ光
ファイバの一端側から入射させて該光ファイバ内で反射
した光をOTDRによって観測することにより得られる
光ファイバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果と、前
記2つの光をそれぞれ光ファイバの他端側から入射させ
て該光ファイバ内で反射した光をOTDRによって観測
することにより得られる光ファイバ長手方向Zの後方散
乱光強度測定結果とに基づいて、該光ファイバにおける
カットオフ波長λcの光ファイバ長手方向Zの分布λc
(z)を評価する。これは、文献〔1〕に示されている方
法により行う事が可能である。In the present invention having the above-described configuration, two lights having different wavelengths emitted from the OTDR are respectively made incident from one end of the optical fiber, and the light reflected in the optical fiber is observed by the OTDR. An optical fiber obtained by measuring the intensity of backscattered light in the longitudinal direction Z of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by making the two lights incident from the other end of the optical fiber by OTDR. Based on the measurement result of the backscattered light intensity in the longitudinal direction Z, the distribution λc of the cutoff wavelength λc of the optical fiber in the optical fiber longitudinal direction Z is calculated.
Evaluate (z). This can be performed by the method shown in the document [1].
【0036】また、その一方で、例えば、前記補正係数
k=Aeff/πW2を、光ファイバに入射される信号
光波長λと光ファイバのカットオフ波長λcとの比λ/
λcの関数χ(λ/λc)として求める。このように、
補正係数kをλ/λcの関数として求める事ができるこ
とは、上記(数3)〜(数9)に示したような本出願人
の解析から明らかであり、関数χ(λ/λc)は以下の
ようにして求められる。On the other hand, for example, the correction coefficient k = Aeff / πW 2 is determined by changing the ratio of the signal light wavelength λ incident on the optical fiber to the cutoff wavelength λc of the optical fiber.
λc is obtained as a function χ (λ / λc). in this way,
The fact that the correction coefficient k can be obtained as a function of λ / λc is apparent from the applicant's analysis as shown in the above (Equation 3) to (Equation 9), and the function χ (λ / λc) is as follows. It is requested as follows.
【0037】例えば、本第3の発明のように、光ファイ
バのモードフィールド径の波長依存性と該光ファイバの
有効コア断面積の波長依存性をそれぞれ測定し、これら
の測定結果と光ファイバの屈折率分布に基づいて関数χ
のλ/λcへの依存性を求めることにより、χ(λ/λ
c)を求めたり、本第4の発明のように、関数χのλ/
λcへの依存性を光ファイバの屈折率分布とMaxwe
ll方程式に基づく理論計算から求める事により、χ
(λ/λc)を求めたりする。For example, as in the third aspect of the present invention, the wavelength dependence of the mode field diameter of the optical fiber and the wavelength dependence of the effective core area of the optical fiber are measured. Function χ based on refractive index distribution
Of χ (λ / λc)
c), or as in the fourth invention, the λ /
The dependence on λc is determined by the refractive index distribution of the optical fiber and Maxwe.
By obtaining from the theoretical calculation based on the ll equation,
(Λ / λc).
【0038】そして、本発明においては、前記補正係数
kの光ファイバ長手方向Zの変動k(z,λ)を前記λ
c(z)に基づいて求めて関数χ(λc(z)/λ)と
する事により、補正係数kの光ファイバ長手方向Zの変
動を正確に評価することが可能となり、それにより、光
ファイバの有効コア断面積の光ファイバ長手方向の変動
Aeff(z,λ)を、(数10),(数11)から求
められる関係式、Aeff(z,λ)=k(z,λ)π
W(z,λ)2=χ(λc(z)/λ)πW(z,λ)2
により正確に求めることができるために、上記課題が解
決される。In the present invention, the variation k (z, λ) of the correction coefficient k in the longitudinal direction Z of the optical fiber is determined by the λ
By obtaining the function χ (λc (z) / λ) based on c (z), it is possible to accurately evaluate the variation of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z, thereby enabling the optical fiber The variation Aeff (z, λ) of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber is represented by a relational expression obtained from (Equation 10) and (Equation 11), Aeff (z, λ) = k (z, λ) π
W (z, λ) 2 = (λc (z) / λ) πW (z, λ) 2
Therefore, the above problem can be solved.
【0039】[0039]
【数10】 (Equation 10)
【0040】[0040]
【数11】 [Equation 11]
【0041】[0041]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1には、本発明に係る光ファイ
バの有効コア断面積の長手方向変動の測定方法の一実施
形態例を適用するための測定系の要部構成が示されてい
る。同図に示す測定系は、文献〔1〜3〕に示されてい
る測定系を基礎とするものであり、レーザダイオード光
源2を備えたOTDR1の出射側に、光コネクタ5を介
して光ファイバ(被測定用光ファイバ)3が接続されて
いる。また、OTDR1には、計算用パーソナルコンピ
ュータ4が接続されている。なお、前記レーザダイオー
ド光源2は波長1310nmおよび波長1550nmの
光を可変して発信する光源であり、光ファイバ3の全長
はLである。また、図中6は光コネクタ5の接続部を示
している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main configuration of a measurement system for applying an embodiment of a method for measuring a longitudinal variation of an effective core area of an optical fiber according to the present invention. The measurement system shown in the figure is based on the measurement system shown in the literatures [1] to [3], and an optical fiber is connected to the emission side of the OTDR 1 equipped with the laser diode light source 2 via the optical connector 5. (Measurement optical fiber) 3 is connected. The OTDR 1 is connected to a personal computer 4 for calculation. The laser diode light source 2 is a light source that variably emits light having wavelengths of 1310 nm and 1550 nm, and the entire length of the optical fiber 3 is L. In the figure, reference numeral 6 denotes a connection portion of the optical connector 5.
【0042】ところで、本出願人は、この測定系におい
て光ファイバ3の長手方向Zの後方散乱光強度b(z)
を測定する前に、前記の如く、補正係数kはλ/λcの
関数として求める事が可能であることから、補正係数k
を信号光波長λと光ファイバ3のカットオフ波長λcの
比λ/λcの関数χ(λ/λc)として求めることを試
みた。By the way, the applicant of the present invention has proposed in this measuring system that the backscattered light intensity b (z) in the longitudinal direction Z of the optical fiber 3 is used.
Since the correction coefficient k can be obtained as a function of λ / λc as described above before the measurement of
Was determined as a function χ (λ / λc) of the ratio λ / λc of the signal light wavelength λ and the cutoff wavelength λc of the optical fiber 3.
【0043】具体的には、光ファイバ3が波長1310
nm帯に零分散を有するステップインデックス(ste
p−index)型シングルモード光ファイバの場合、
Maxwell方程式を基礎とする理論計算から求めら
れる、図6に示した関係が成立するため、まず、この関
係から光ファイバの長手方向Zのある一定の位置zにお
ける前記規格化周波数の比V/Vcと前記補正係数kの
関係を最小自乗法を用いて求めた。そうすると、規格化
周波数の比V/Vcと前記補正係数kの関係は、一次式
の(数12)で近似できることが分かった。Specifically, the optical fiber 3 has a wavelength of 1310
Step index (ste) having zero dispersion in the nm band
(p-index) type single mode optical fiber,
Since the relationship shown in FIG. 6 obtained from the theoretical calculation based on the Maxwell equation is established, first, from this relationship, the ratio V / Vc of the normalized frequency at a certain position z in the longitudinal direction Z of the optical fiber. And the correction coefficient k were determined using the least squares method. Then, it was found that the relationship between the normalized frequency ratio V / Vc and the correction coefficient k can be approximated by a linear equation (Equation 12).
【0044】[0044]
【数12】 (Equation 12)
【0045】そこで、本実施形態例では、この(数1
2)から、関数χ(λ/λc)=0.20(λc/λ)
+0.81とした。なお、(数12)の関係と、(数
3)から求めた図6の関係の比較を図2に示す。なお、
図2の黒丸はステップインデックス型シングルモード光
ファイバの場合における(数3)の計算値であり、実線
は(数12)を表わす。図2より、図5で波長λとV/
Vcの関係が与えられるような光ファイバの場合、(数
12)は、信号光波長λが1200nm〜1700nm
の範囲内で良い制度で理論値(数3)と一致することが
分かる。Therefore, in this embodiment, this (Equation 1)
From 2), the function χ (λ / λc) = 0.20 (λc / λ)
+0.81. FIG. 2 shows a comparison between the relationship of (Expression 12) and the relationship of FIG. 6 obtained from (Expression 3). In addition,
The black circles in FIG. 2 indicate the calculated values of (Equation 3) in the case of the step index type single mode optical fiber, and the solid line indicates (Equation 12). From FIG. 2, the wavelength λ and V /
In the case of an optical fiber to which the relationship of Vc is given, (Equation 12) indicates that the signal light wavelength λ is 1200 nm to 1700 nm.
It can be seen that within a range of 制度, a good system matches the theoretical value (Equation 3).
【0046】次に、図1の測定系を用いて光ファイバ3
の後方散乱光強度b(z)を測定した。なお、前記の如
く、OTDR1の測定を行なう場合、通常ディスプレイ
上には横軸に測定端からの距離zが、縦軸にはzの点で
レーリー散乱された後方散乱光強度が表示される。測定
は、光ファイバの両端で2波長(λ1=1310nmと
λ2=1550nm)に対して各々1回ずつ行う。した
がって、得られるデータ数は(2波長×両端=)4つに
なる。なお、必要に応じては、文献〔2〕に示すよう
に、回転型偏向子等を光コネクタ5の接続部6に挿入す
る事によって直交偏向状態を2種類入れて、各々の波形
を積算平均する(相乗平均を求める)ことで、得られる
波形がよりきれいになる。このようにすると、結局、測
定は8つ行なうことになる。Next, the optical fiber 3 was measured using the measuring system shown in FIG.
Was measured for the backscattered light intensity b (z). As described above, when the OTDR1 is measured, the horizontal axis indicates the distance z from the measurement end and the vertical axis indicates the intensity of the backscattered light Rayleigh-scattered at the point z on the display. The measurement is performed once for each of two wavelengths (λ1 = 1310 nm and λ2 = 1550 nm) at both ends of the optical fiber. Therefore, the number of data obtained is (2 wavelengths x both ends =) four. If necessary, as shown in the document [2], two types of orthogonal deflection states are inserted by inserting a rotary deflector or the like into the connection portion 6 of the optical connector 5, and each waveform is integrated and averaged. (Meaning the geometric mean), the obtained waveform becomes clearer. In this case, eight measurements are ultimately performed.
【0047】この測定系を用いて得られたデータを用い
て、測定結果の評価をパーソナルコンピュータ4を用い
て行なうが、この評価に関して、各波長ごとに評価波形
は2種類ある(文献〔2〕に示されているように、4種
類の内、偏向の依存性を平滑化して2種類)。光ファイ
バ3の両端での測定による後方散乱光強度を各々bF、
bBとおくと、以下の(数13)、(数14)ように表
わされる。Using the data obtained by using this measurement system, the evaluation of the measurement results is performed by using the personal computer 4. In this evaluation, there are two types of evaluation waveforms for each wavelength (reference [2]). As shown in the above, two of the four types are obtained by smoothing the dependence of the deflection. The backscattered light intensity measured at both ends of the optical fiber 3 is b F ,
If b B is given, it is expressed as the following (Equation 13) and (Equation 14).
【0048】[0048]
【数13】 (Equation 13)
【0049】[0049]
【数14】 [Equation 14]
【0050】ここで、sは光ファイバ長手方向の座標で
あり、αは光ファイバ中を伝送することによる損失であ
り、C(z)は、捕獲分布(capture−frac
tion)S(z)と散乱損失αs(z)を用いて(数
15)のように書ける(文献〔6〕)。Here, s is the coordinate in the longitudinal direction of the optical fiber, α is the loss due to transmission through the optical fiber, and C (z) is the capture distribution (capture-fract).
Tion) It can be written as (Equation 15) using S (z) and scattering loss αs (z) (Reference [6]).
【0051】[0051]
【数15】 (Equation 15)
【0052】ここで、(数13)および(数14)の辺
々を足して1/2をかけた量をI(z,λ)とおき、辺
々を引いて1/2をかけた量をD(z,λ)とおくと、
各々は以下の(数16)、(数17)により記述でき
る。Here, the amount obtained by adding the sides of (Equation 13) and (Equation 14) and multiplying by 1/2 is defined as I (z, λ), and the amount obtained by subtracting each side and multiplying by 1/2 Is D (z, λ),
Each can be described by the following (Equation 16) and (Equation 17).
【0053】[0053]
【数16】 (Equation 16)
【0054】[0054]
【数17】 [Equation 17]
【0055】ここで、ξ(λ)は、(数18)により示
され、波長のみに依存する量であり、全伝送路での損失
である。Here, ξ (λ) is represented by (Equation 18), is an amount dependent only on the wavelength, and is a loss in all transmission paths.
【0056】[0056]
【数18】 (Equation 18)
【0057】測定で得られるOTDR1の波形b
F(z,λ)とbB(z,λ)から、I(z)とD(z)
は求まる。従って、以下のようにして光ファイバパラメ
ータ(parameter)の評価に必要な2つの情報
を得ることができる。すなわち、後方錯乱光の内、純粋
にレーリー散乱による寄与は、(数19)により表わさ
れ、光ファイバ長手方向の光ファイバパラメータのばら
つきを示す関数は、(数20)により表わされる。OTDR1 waveform b obtained by measurement
From F (z, λ) and b B (z, λ), I (z) and D (z)
Is found. Therefore, two pieces of information necessary for evaluation of an optical fiber parameter can be obtained as follows. That is, of the back-scattered light, the contribution due to purely Rayleigh scattering is represented by (Equation 19), and the function indicating the variation of the optical fiber parameters in the longitudinal direction of the optical fiber is represented by (Equation 20).
【0058】[0058]
【数19】 [Equation 19]
【0059】[0059]
【数20】 (Equation 20)
【0060】そして、このようにして得られたデータI
(z,λ)から、以下のようにして、モードフィールド
径およびカットオフ波長の光ファイバ長手方向の変動測
定を行なう。すなわち、モードフィールド径の光ファイ
バ長手方向の変動測定を行なうときには、まず、はじめ
に、光ファイバ3の両端におけるモードフィールド径
(MFD:Mode Field Deameter)
を図1に示した測定系とは別の測定器において測定す
る。なお、モードフィールド径の測定器や測定方法は周
知であるのでその説明は省略する。光ファイバ3の一端
側のモードフィールド径をMFD1、光ファイバ3の他
端側のモードフィールド径をMFD2とおく。次に、I
(z)のデータから、(数21)にて定義されるμ
(z)を求める。The data I thus obtained is
From (z, λ), the fluctuation of the mode field diameter and the cutoff wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber is measured as follows. That is, when measuring the fluctuation of the mode field diameter in the longitudinal direction of the optical fiber, first, the mode field diameter (MFD) at both ends of the optical fiber 3 is measured.
Is measured by a measuring instrument different from the measuring system shown in FIG. Since a measuring instrument and a measuring method of the mode field diameter are well known, the description thereof is omitted. The mode field diameter at one end of the optical fiber 3 is MFD1, and the mode field diameter at the other end of the optical fiber 3 is MFD2. Next, I
From the data of (z), μ defined by (Equation 21)
Find (z).
【0061】[0061]
【数21】 (Equation 21)
【0062】z=0でMFD(0,λ)=MFD1とな
ることを用いれば、文献〔2〕の議論よりMFDの光フ
ァイバ長手方向における変動値は、(数22)によって
求まる。Using the fact that MFD (0, λ) = MFD1 at z = 0, the fluctuation value of the MFD in the longitudinal direction of the optical fiber can be obtained from (Equation 22) according to the discussion in reference [2].
【0063】[0063]
【数22】 (Equation 22)
【0064】そして、モードフィールド半径の光ファイ
バ長手方向の変動は、(数23)となる。The variation of the mode field radius in the longitudinal direction of the optical fiber is represented by (Equation 23).
【0065】[0065]
【数23】 (Equation 23)
【0066】そこで、この(数23)に、前記測定した
MFD(0,λ)=MFD1を代入することにより、モ
ードフィールド半径の光ファイバ長手方向の変動を具体
的に求める。Therefore, by substituting the measured MFD (0, λ) = MFD1 into this (Equation 23), the variation of the mode field radius in the longitudinal direction of the optical fiber is specifically obtained.
【0067】次に、カットオフ波長の光ファイバ長手方
向変動の評価手順を説明する。上記手順に従ったモード
フィールド径の光ファイバ長手方向変動を2つの波長
(λ1=1310nm,λ2=1550nm)で求め
る。MFD(z,λ1),MFD(z,λ2)とおく。
この結果を用いて、以下の方程式(数24)をλcにつ
いて数値的に解くことでカットオフ波長の光ファイバ長
手方向の変動を求める。文献〔1〕によれば、モードフ
ィールド径とカットオフ波長は(数24)の関係で結び
つく。Next, the procedure for evaluating the variation of the cutoff wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber will be described. The variation of the mode field diameter in the longitudinal direction of the optical fiber according to the above procedure is obtained at two wavelengths (λ1 = 1310 nm and λ2 = 1550 nm). MFD (z, λ1) and MFD (z, λ2).
Using this result, the following equation (Equation 24) is numerically solved for λc to determine the variation of the cutoff wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber. According to Document [1], the mode field diameter and the cutoff wavelength are linked by the relationship of (Equation 24).
【0068】[0068]
【数24】 (Equation 24)
【0069】本実施形態例では、このようにして求めた
カットオフ波長の光ファイバ長手方向の分布λc(z)
を用いる。また、光ファイバ3が波長1310nm帯に
零分散波長を有するステップインデックス型屈折率分布
を有するシングルモード光ファイバにおいては、前記の
如く、(数12)から前記補正係数kを関数χ(λ/λ
c)=0.20(λc/λ)+0.81により近似でき
ることから、前記補正係数kの光ファイバ長手方向Zの
変動k(z,λ)をχ(λc(z)/λ)とし、χ(λ
c(z)/λ)=0.20{λc(z)/λ}+0.81
の式にλc(z)を代入して補正係数kの光ファイバ長
手方向Zの変動を求めることにした。In this embodiment, the distribution λc (z) of the cutoff wavelength thus obtained in the longitudinal direction of the optical fiber.
Is used. Further, in a single mode optical fiber in which the optical fiber 3 has a step index type refractive index distribution having a zero-dispersion wavelength in a wavelength band of 1310 nm, as described above, the correction coefficient k is calculated by the function χ (λ / λ) from (Equation 12).
c) = 0.20 (λc / λ) +0.81, the variation k (z, λ) of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z is defined as χ (λc (z) / λ), and χ (Λ
c (z) / λ) = 0.20 {λc (z) / λ} +0.81
Is substituted for λc (z) to determine the variation of the correction coefficient k in the longitudinal direction Z of the optical fiber.
【0070】そして、(数11)から、Aeff(z,
λ)=k(z,λ)πW(z,λ)2=χ(λc(z)
/λ)πW(z,λ)2の関係式を導き、さらに、上記
のようにして求めた補正係数kの光ファイバ長手方向Z
の変動k(z,λ)から、Aeff=[0.20{λc
(z)/λ}+0.81]・πW(z,λ)2の演算式を
導き、前記(数23)から求めたモードフィールド半径
の光ファイバ長手方向の変動をこの演算式に代入するこ
とにより、1310nm零分散シングルモード光ファイ
バ3の有効コア断面積の、光ファイバ長手方向の変動を
求めた。Then, from (Equation 11), Aeff (z,
λ) = k (z, λ) πW (z, λ) 2 = χ (λc (z)
/ Λ) πW (z, λ) 2 , and furthermore, the correction coefficient k obtained as described above, and the optical fiber longitudinal direction Z
From the variation k (z, λ), Aeff = [0.20 {λc
(Z) / λ} +0.81] · πW (z, λ) 2 is derived, and the variation in the mode field radius in the longitudinal direction of the optical fiber obtained from the above (Equation 23) is substituted into this formula. Thus, the variation in the effective core area of the 1310 nm zero-dispersion single mode optical fiber 3 in the longitudinal direction of the optical fiber was obtained.
【0071】本実施形態例によれば、前記(数3)〜
(数9)に示したような本出願人の解析から明らかとさ
れた、「補正係数kは光ファイバに入射される信号光波
長λと光ファイバのカットオフ波長λcとの比λ/λc
の関数で表わせる」ことを用い、補正係数kを前記比λ
/λcの関数χ(λ/λc)として求め、さらに、補正
係数kの光ファイバ長手方向Zの変動k(z,λ)を前
記λc(z)に基づいて求めて関数χ(λc(z)/
λ)とする事により、補正係数kの光ファイバ長手方向
Zの変動を正確に評価することができるために、上記手
順に従い、前記関係式Aeff(z,λ)=k(z,
λ)πW(z,λ)2=χ(λc(z)/λ)πW
(z,λ)2およびこの関係式の演算式を用いて、光フ
ァイバの有効コア断面積の光ファイバ長手方向の変動A
eff(z,λ)を非常に正確に求めることができる。According to the present embodiment, the above (Equation 3) to
"The correction coefficient k is the ratio λ / λc between the signal light wavelength λ incident on the optical fiber and the cutoff wavelength λc of the optical fiber.
The correction coefficient k is calculated by the ratio λ
/ Λc as a function χ (λ / λc), and a variation k (z, λ) of a correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z is obtained based on the λc (z) to obtain a function χ (λc (z)). /
λ), it is possible to accurately evaluate the variation of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z. Therefore, according to the above procedure, the relational expression Aeff (z, λ) = k (z,
λ) πW (z, λ) 2 = χ (λc (z) / λ) πW
Using (z, λ) 2 and the arithmetic expression of this relational expression, the variation A of the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction of the optical fiber is represented by A
eff (z, λ) can be determined very accurately.
【0072】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例では、光ファイバ3が1310nm帯零分
散シングルモード光ファイバの場合について述べたが、
光ファイバ3は1310nm帯零分散シングルモード光
ファイバとするとは限らず、例えば、光ファイバ3は、
波長1310nm帯以外に零分散を有するシングルモー
ド光ファイバとしてもよいし、屈折率分布が、図7に示
すようなデュアルシェープコア(dual shape
core:DSC)型の分散シフト光ファイバ(DS
F:Dispersion Shifted Fibe
r)としてもよいし、光ファイバ3の種類などは特に限
定されるものではない。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in the above embodiment, the case where the optical fiber 3 is a 1310 nm band zero dispersion single mode optical fiber has been described.
The optical fiber 3 is not always a 1310 nm band zero dispersion single mode optical fiber.
A single mode optical fiber having zero dispersion other than the 1310 nm wavelength band may be used, or the refractive index distribution may be a dual shape core as shown in FIG.
core: DSC) type dispersion-shifted optical fiber (DS)
F: Dispersion Shifted Five
r), and the type of the optical fiber 3 is not particularly limited.
【0073】例えば、光ファイバ3を上記のような屈折
率DSC型の分散シフト光ファイバとした場合は、(数
3)の計算結果から導かれる補正係数kと規格化周波数
の比V/Vcの関係は、図8の黒丸に示すようになり、
(数25)により良い近似で再現される。For example, when the optical fiber 3 is a dispersion-shifted optical fiber of the refractive index DSC type as described above, the correction coefficient k derived from the calculation result of the equation (3) and the ratio V / Vc of the normalized frequency are used. The relationship becomes as shown by the black circle in FIG.
(Equation 25) is reproduced with a better approximation.
【0074】[0074]
【数25】 (Equation 25)
【0075】なお、この関係は、信号光波長域で150
0nmから1600nmに対応する。また、図8におい
て、実線は(数25)を表わす。この関係式を用いて前
記関数χ(λ/λc)=0.0114exp(2.24
λ/λc)とし、さらに、k(z,λ)=χ(λc
(z)/λ)=0.0114exp{2.24λ/λc
(z)}として、(数11)に代入することにより、図
7に示したような屈折率分布の前記分散シフト光ファイ
バについても上記実施形態例と同様に、光ファイバ3の
有効コア断面積の光ファイバ長手方向の変動を正確に求
めることができる。It is to be noted that this relationship is equal to 150 in the signal light wavelength range.
It corresponds to 0 nm to 1600 nm. In FIG. 8, the solid line represents (Equation 25). Using this relational expression, the function χ (λ / λc) = 0.114 exp (2.24)
λ / λc), and k (z, λ) = χ (λc
(Z) / λ) = 0.0114exp {2.24λ / λc
By substituting (z)} into (Expression 11), the effective core area of the optical fiber 3 can be obtained for the dispersion-shifted optical fiber having the refractive index distribution as shown in FIG. Of the optical fiber in the longitudinal direction can be accurately obtained.
【0076】以上のように、光ファイバ3の種類が異な
る場合も、光ファイバ3の屈折率分布に基づき、関数χ
のλ/λcへの依存性をMaxwell方程式の基づく
理論計算から求めることにより、上記実施形態例と同様
に、関数χ(λ/λc)を求めることが可能であり、そ
れにより、上記実施形態例と同様の効果を奏することが
できる。As described above, even when the type of the optical fiber 3 is different, the function χ is determined based on the refractive index distribution of the optical fiber 3.
Is obtained from the theoretical calculation based on the Maxwell equation, the function χ (λ / λc) can be obtained in the same manner as in the above-described embodiment. The same effect as described above can be obtained.
【0077】さらに、上記実施形態例では、関数χのλ
/λcへの依存性を求める際に、光ファイバ3の屈折率
分布とMaxwell方程式に基づく理論計算から求め
たが、Maxwell方程式に基づく理論計算を用いる
代わりに、光ファイバ3のモードフィールド径の波長依
存性と、光ファイバ3の有効コア断面積の波長依存性を
それぞれ測定し、これらの測定結果と光ファイバの屈折
率分布に基づいて、関数χのλ/λcへの依存性を求め
てχ(λ/λc)を求めるようにしても良い。このよう
にした場合も、関数χ(λ/λc)とOTDR1による
光ファイバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果により
求められるカットオフ波長の光ファイバ長手方向の分布
Cz(z)に基づいて関数χ(C(z)/λ)を求める
ことにより、上記実施形態例と同様の効果を奏すること
ができる。Further, in the above embodiment, λ of the function χ
/ Λc was determined from the refractive index distribution of the optical fiber 3 and the theoretical calculation based on the Maxwell equation. Instead of using the theoretical calculation based on the Maxwell equation, the wavelength of the mode field diameter of the optical fiber 3 was used. The dependence and the wavelength dependence of the effective core area of the optical fiber 3 are measured, and the dependence of the function へ on λ / λc is determined based on the measurement results and the refractive index distribution of the optical fiber. (Λ / λc) may be obtained. Also in this case, the function χ (λ / λc) and the function Cz (z) of the cutoff wavelength distribution Cz (z) in the optical fiber longitudinal direction obtained from the measurement result of the backscattered light intensity in the optical fiber longitudinal direction Z by the OTDR1 are used. By obtaining χ (C (z) / λ), the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【0078】[0078]
【発明の効果】本第1の発明によれば、前記(数3)〜
(数9)に示したような本出願人の解析から明らかとさ
れた、「補正係数kは光ファイバのカットオフ波長λc
の関数で表わせる」ことを用い、光ファイバにおけるカ
ットオフ波長λcの光ファイバ長手方向Zの分布C
(z)の評価結果と、モードフィールド径の光ファイバ
長手方向Zの分布の評価結果とに基づいて、有効コア断
面積の光ファイバ長手方向の変動を求めるようにしたも
のであるから、容易に、かつ、正確に有効コア断面積の
光ファイバ長手方向の変動を測定することができる。According to the first aspect of the present invention, the above (Equation 3)-
It has been clarified from the applicant's analysis as shown in (Equation 9) that “the correction coefficient k is the cutoff wavelength λc of the optical fiber.
The distribution C of the cutoff wavelength λc of the optical fiber in the longitudinal direction Z of the optical fiber
Since the variation of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber is obtained based on the evaluation result of (z) and the evaluation result of the distribution of the mode field diameter in the longitudinal direction of the optical fiber, it is easy. In addition, the variation of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber can be accurately measured.
【0079】特に、本第2の本発明によれば、前記本出
願人の解析から明らかとされた、「補正係数kは光ファ
イバに入射される信号光波長λと光ファイバのカットオ
フ波長λcとの比λ/λcの関数で表わせる」ことを用
い、具体的に補正係数kを前記比λ/λcの関数χ(λ
/λc)として求め、さらに、補正係数kの光ファイバ
長手方向Zの変動k(z,λ)を前記λc(z)に基づ
いて求めて関数χ(λc(z)/λ)とする事により、
補正係数kの光ファイバ長手方向Zの変動を非常に正確
に評価することができるために、関係式Aeff(z,
λ)=k(z,λ)πW(z,λ)2=χ(λc(z)
/λ)πW(z,λ)2を用いて、光ファイバの有効コ
ア断面積の光ファイバ長手方向の変動Aeff(z,
λ)を非常に正確に測定することができる。In particular, according to the second aspect of the present invention, it has been made clear from the analysis of the applicant that "the correction coefficient k is the signal wavelength λ incident on the optical fiber and the cutoff wavelength λc of the optical fiber. Can be expressed as a function of the ratio λ / λc with the correction coefficient k.
/ Λc), and the variation k (z, λ) of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z is determined based on the λc (z) to obtain a function χ (λc (z) / λ). ,
Since the variation of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z can be evaluated very accurately, the relational expression Aeff (z,
λ) = k (z, λ) πW (z, λ) 2 = χ (λc (z)
/ Λ) πW (z, λ) 2, and the variation Aeff (z,
λ) can be measured very accurately.
【0080】さらに、本第3の発明によれば、光ファイ
バのモードフィールド径の波長依存性と該光ファイバの
有効コア断面積の波長依存性をそれぞれ測定し、これら
の測定結果と光ファイバの屈折率分布に基づいて関数χ
のλ/λcへの依存性を求めてχ(λ/λc)を求め、
本第4の発明によれば、関数χのλ/λcへの依存性を
光ファイバの屈折率分布とMaxwell方程式に基づ
く理論計算から求めて関数χ(λ/λc)を求めること
により、本第3,4の発明のいずれにおいても、容易
に、かつ、正確に関数χ(λ/λc)を求めることがで
きるために、求めた関数(λ/λc)を用いて、容易
に、かつ、正確に有効コア断面積の光ファイバ長手方向
の変動を測定することができる。Further, according to the third aspect of the invention, the wavelength dependence of the mode field diameter of the optical fiber and the wavelength dependence of the effective core area of the optical fiber are measured. Function χ based on refractive index distribution
Χ (λ / λc) by determining the dependency of
According to the fourth aspect, the dependence of the function へ on λ / λc is obtained from the theoretical calculation based on the refractive index distribution of the optical fiber and the Maxwell equation to obtain the function χ (λ / λc). In any of the third and fourth inventions, since the function χ (λ / λc) can be easily and accurately obtained, the function λ (λ / λc) can be easily and accurately obtained using the obtained function (λ / λc). The variation of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber can be measured.
【0081】さらに、光ファイバの屈折率分布がステッ
プインデックス型のシングルモード光ファイバのときに
は、χ(λ/λc)=0.20(λc/λ)+0.81
とする本第5の発明や、光ファイバの屈折率分布がデュ
アルシェープコア(dualshape core)型
の分散シフト光ファイバのときには、χ(λ/λc)=
0.0114exp(2.24λ/λc)とする本第6
の発明によれば、光ファイバの屈折率分布がステップイ
ンデックス型のシングルモード光ファイバや屈折率分布
がデュアルシェープコア(dual shape co
re)型の分散シフト光ファイバのときには、これらの
演算式を用いて、非常に容易に、かつ、正確に有効コア
断面積の光ファイバ長手方向の変動を測定することがで
きる。Further, when the refractive index distribution of the optical fiber is a single mode optical fiber of a step index type, χ (λ / λc) = 0.20 (λc / λ) +0.81
In the fifth invention, when the refractive index distribution of the optical fiber is a dual-shape core type dispersion-shifted optical fiber, χ (λ / λc) =
The sixth in which 0.0114exp (2.24λ / λc) is set
According to the invention, the refractive index distribution of the optical fiber is a single-mode optical fiber having a step index type or the refractive index distribution is a dual shape core.
In the case of the (re) type dispersion-shifted optical fiber, the variation of the effective core area in the longitudinal direction of the optical fiber can be measured very easily and accurately by using these arithmetic expressions.
【図1】本発明に係る光ファイバの有効コア断面積の長
手方向変動の測定方法を適用する装置の一例を示す要部
構成図である。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an example of an apparatus to which a method for measuring a longitudinal variation of an effective core area of an optical fiber according to the present invention is applied.
【図2】シングルモード光ファイバにおいて理論式(数
3)の計算から求めた補正係数kの計算値とλc/λと
の関係と、本発明に係る光ファイバの有効コア断面積の
長手方向変動の測定方法の一実施形態例において求めた
シングルモード光ファイバにおける補正係数kとλc/
λとの関係式(数12)を表わす特性線を示すグラフで
ある。FIG. 2 shows the relationship between the calculated value of the correction coefficient k obtained from the calculation of the theoretical equation (Equation 3) and λc / λ in a single mode optical fiber, and the longitudinal variation of the effective core area of the optical fiber according to the present invention. Of the correction coefficient k and λc /
12 is a graph showing a characteristic line representing a relational expression (Equation 12) with λ.
【図3】実座標におけるシングルモード光ファイバの屈
折率分布例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of a refractive index distribution of a single mode optical fiber in real coordinates.
【図4】規格化座標におけるシングルモード光ファイバ
の屈折率分布例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of a refractive index distribution of a single mode optical fiber in normalized coordinates.
【図5】シングルモード光ファイバにおける信号光波長
とV/Vcとの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a signal light wavelength and V / Vc in a single mode optical fiber.
【図6】シングルモード光ファイバにおける補正係数k
とV/Vcとの関係を理論式(数3)の計算から求めた
グラフである。FIG. 6 shows a correction coefficient k in a single mode optical fiber.
6 is a graph showing the relationship between V and V / Vc obtained by calculating the theoretical formula (Equation 3).
【図7】規格化座標におけるデュアルシェープコア(d
ual shape core)型の分散シフト光ファ
イバの屈折率分布を示すグラフである。FIG. 7 shows a dual shape core (d
5 is a graph illustrating a refractive index distribution of a dispersion-shifted optical fiber of a (shape core) type.
【図8】図7に示した分散シフト光ファイバにおける理
論式(数3)の計算から求めた補正係数kの計算値とλ
c/λとの関係と、本発明に係る光ファイバの有効コア
断面積の長手方向変動の測定方法の他の実施形態例にお
いて求めた分散シフト光ファイバにおける補正係数kと
λc/λとの関係式(数25)を表わす特性線を示すグ
ラフである。8 is a graph showing the relationship between the calculated value of the correction coefficient k obtained from the calculation of the theoretical formula (Equation 3) and λ in the dispersion-shifted optical fiber shown in FIG.
Relationship between c / λ and the correction coefficient k and λc / λ in the dispersion-shifted optical fiber obtained in another embodiment of the method for measuring the longitudinal variation of the effective core area of the optical fiber according to the present invention. It is a graph which shows the characteristic line showing Formula (Formula 25).
1 OTDR 2 レーザダイオード光源 3 光ファイバ 4 パーソナルコンピュータ 5 光コネクタ 6 接続部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 OTDR 2 Laser diode light source 3 Optical fiber 4 Personal computer 5 Optical connector 6 Connection part
Claims (6)
長の2つの光をそれぞれ光ファイバの一端側から入射さ
せて該光ファイバ内で反射した光をOTDRによって観
測することにより得られる光ファイバ長手方向Zの後方
散乱光強度測定結果と、前記2つの光をそれぞれ光ファ
イバの他端側から入射させて該光ファイバ内で反射した
光をOTDRによって観測することにより得られる光フ
ァイバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果とに基づい
て、該光ファイバにおけるカットオフ波長λcの光ファ
イバ長手方向Zの分布λc(z)とモードフィールド径の
光ファイバ長手方向Zの分布を評価し、これらの評価結
果に基づいて光ファイバの有効コア断面積の光ファイバ
長手方向の変動を求めることを特徴とする光ファイバの
有効コア断面積の長手方向変動の測定方法。1. An optical fiber longitudinal direction Z obtained by making two lights having different wavelengths emitted from an OTDR incident on one end of an optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by the OTDR. Backscattering light intensity measurement result, and the backscattering in the longitudinal direction Z of the optical fiber obtained by making the two lights incident from the other end of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by OTDR. Based on the light intensity measurement results, the distribution λc (z) of the cut-off wavelength λc in the optical fiber longitudinal direction Z and the distribution of the mode field diameter in the optical fiber longitudinal direction Z in the optical fiber are evaluated. Determining the variation of the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction of the optical fiber based on the length of the effective core area of the optical fiber. How to measure direction change.
長の2つの光をそれぞれ光ファイバの一端側から入射さ
せて該光ファイバ内で反射した光をOTDRによって観
測することにより得られる光ファイバ長手方向Zの後方
散乱光強度測定結果と、前記2つの光をそれぞれ光ファ
イバの他端側から入射させて該光ファイバ内で反射した
光をOTDRによって観測することにより得られる光フ
ァイバ長手方向Zの後方散乱光強度測定結果とに基づい
て、該光ファイバにおけるカットオフ波長λcの光ファ
イバ長手方向Zの分布λc(z)とモードフィールド径2
Wの光ファイバ長手方向Zの分布2W(z)を評価し、
一方、光ファイバの有効コア断面積Aeffを光ファイ
バのモードフィールド半径Wから求めるときに用いられ
る補正係数k=Aeff/πW2を光ファイバに入射され
る信号光波長λと光ファイバのカットオフ波長λcの比
λ/λcの関数χ(λ/λc)として求め、前記補正係
数kの光ファイバ長手方向Zの変動k(z,λ)を前記
λc(z)に基づいて求めて関数χ(λc(z)/λ)
とし、光ファイバの有効コア断面積の光ファイバ長手方
向の変動Aeff(z,λ)を、Aeff(z,λ)=
k(z,λ)πW(z,λ)2=χ(λc(z)/λ)
πW(z,λ)2の関係式により求めることを特徴とす
る光ファイバの有効コア断面積の長手方向変動の測定方
法。2. An optical fiber longitudinal direction Z obtained by irradiating two lights of different wavelengths emitted from the OTDR from one end of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by the OTDR. Backscattering light intensity measurement result, and the backscattering in the longitudinal direction Z of the optical fiber obtained by making the two lights incident from the other end of the optical fiber and observing the light reflected in the optical fiber by OTDR. Based on the light intensity measurement result, the distribution λc (z) of the cutoff wavelength λc in the optical fiber in the optical fiber longitudinal direction Z and the mode field diameter 2
Evaluating the distribution 2W (z) of W in the optical fiber longitudinal direction Z,
On the other hand, the correction coefficient k = Aeff / πW 2 used when obtaining the effective core area Aeff of the optical fiber from the mode field radius W of the optical fiber is defined as the signal light wavelength λ incident on the optical fiber and the cutoff wavelength of the optical fiber. A function の (λ / λc) is obtained as a function λ (λ / λc) of the ratio λ / λc of λc, and a variation k (z, λ) of the correction coefficient k in the optical fiber longitudinal direction Z is obtained based on the λc (z). (Z) / λ)
The variation Aeff (z, λ) of the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction of the optical fiber is represented by Aeff (z, λ) =
k (z, λ) πW (z, λ) 2 = χ (λc (z) / λ)
A method for measuring a variation in an effective core area in a longitudinal direction of an optical fiber, which is obtained by a relational expression of πW (z, λ) 2 .
依存性と該光ファイバの有効コア断面積の波長依存性を
それぞれ測定し、これらの測定結果と光ファイバの屈折
率分布に基づいて関数χのλ/λcへの依存性を求めて
χ(λ/λc)を求めることを特徴とする請求項2記載
の光ファイバの有効コア断面積の長手方向変動の測定方
法。3. The wavelength dependence of the mode field diameter of the optical fiber and the wavelength dependence of the effective core area of the optical fiber are measured, and the function χ is calculated based on the measurement results and the refractive index distribution of the optical fiber. 3. The method according to claim 2, wherein χ (λ / λc) is obtained by obtaining a dependency on λ / λc.
バの屈折率分布とMaxwell方程式に基づく理論計
算から求めて関数χ(λ/λc)を求めることを特徴と
する請求項2記載の光ファイバの有効コア断面積の長手
方向変動の測定方法。4. The function χ (λ / λc) is obtained by determining the dependence of the function χ on λ / λc from theoretical calculation based on the refractive index distribution of the optical fiber and the Maxwell equation. Method for measuring longitudinal variation of effective core area of optical fiber.
デックス型のシングルモード光ファイバのときには、χ
(λ/λc)=0.20(λc/λ)+0.81とする
ことを特徴とする請求項2記載の光ファイバの有効コア
断面積の長手方向変動の測定方法。5. When a refractive index distribution of the optical fiber is a single mode optical fiber of a step index type, χ
3. The method according to claim 2, wherein (λ / λc) = 0.20 (λc / λ) +0.81.
ープコア(dualshape core)型の分散シ
フト光ファイバのときには、χ(λ/λc)=0.01
14exp(2.24λ/λc)とすることを特徴とす
る請求項2記載の光ファイバの有効コア断面積の長手方
向変動の測定方法。6. When the refractive index distribution of the optical fiber is a dual-shape core type dispersion-shifted optical fiber, χ (λ / λc) = 0.01
3. The method according to claim 2, wherein the variation in the effective core area of the optical fiber in the longitudinal direction is 14 exp (2.24λ / λc).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10370698A JPH11287638A (en) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Method for measuring longitudinal fluctuation of effective core cross-sectional area of optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10370698A JPH11287638A (en) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Method for measuring longitudinal fluctuation of effective core cross-sectional area of optical fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11287638A true JPH11287638A (en) | 1999-10-19 |
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ID=14361194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10370698A Pending JPH11287638A (en) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Method for measuring longitudinal fluctuation of effective core cross-sectional area of optical fiber |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH11287638A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006105961A (en) * | 2004-09-13 | 2006-04-20 | Fujikura Ltd | Measuring method of mode-field diameter of optical fiber, wavelength dispersion characteristics, and its longitudinal distribution |
CN105318841A (en) * | 2015-10-21 | 2016-02-10 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | Testing method of core diameter of bending-resistant multi-mode optical fiber |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10370698A patent/JPH11287638A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006105961A (en) * | 2004-09-13 | 2006-04-20 | Fujikura Ltd | Measuring method of mode-field diameter of optical fiber, wavelength dispersion characteristics, and its longitudinal distribution |
JP4554443B2 (en) * | 2004-09-13 | 2010-09-29 | 株式会社フジクラ | Mode field diameter, chromatic dispersion characteristic, and longitudinal distribution measurement method of optical fiber |
CN105318841A (en) * | 2015-10-21 | 2016-02-10 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | Testing method of core diameter of bending-resistant multi-mode optical fiber |
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