JP3856303B2 - Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus - Google Patents
Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP3856303B2 JP3856303B2 JP2002082790A JP2002082790A JP3856303B2 JP 3856303 B2 JP3856303 B2 JP 3856303B2 JP 2002082790 A JP2002082790 A JP 2002082790A JP 2002082790 A JP2002082790 A JP 2002082790A JP 3856303 B2 JP3856303 B2 JP 3856303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- measured
- light
- optical
- raman gain
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラマン光増幅という光ファイバが持つ非線形効果により生じた信号光の波形変化を解析して、光ファイバの長手方向にわたる光増幅特性等の分布を評価する方法、および、そのための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ラマン光増幅による光増幅効果を用いて信号品質の劣化を抑制し、光信号を長距離伝送するシステムが検討されている。特に、WDM(波長多重)システムにこのラマン光増幅効果を適用することが検討されている。そのためには、光線路の波長に対するラマン利得特性を評価することが重要となる。
【0003】
ラマン光増幅による利得特性を測定する技術として、特開平2−238339号公報で開示された「光ファイバの特性評価方法および装置」が知られている。特開平2−238339号公報が開示した技術を従来技術と呼ぶ。
【0004】
一方、本願出願人は、特願2001−357489号として、ラマン光増幅による利得特性を測定する技術「光ファイバの特性評価方法および装置」を提案している。特願2001−357489号が提案した技術を関連技術と呼ぶ。
【0005】
図1に、関連技術(特開2001−357489号)の原理を示し、図2に測定波形の模式図を示す。
【0006】
関連技術では、図1を参照するに、第1光源1からの光パルスS1を長さLの被測定光ファイバ3にその一端(第1端末)3−1から入射させ、他端(第2端末)3−2より第2光源2からのCW光(連続光)S2を被測定光ファイバ3に入射させ、被測定光ファイバ3中を光パルスS1と対向させて伝搬させて、第1光源1からの光パルスS1と第2光源2からのCW光S2との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせる。詳細は後にも述べるが、ラマン光増幅されたCW光は図2のように、ラマン光増幅により光パワーが増加した部分である増幅成分と、増幅前の光パワーである直流成分とに分けられる。ここで、第1端末3−1から第2端末3−2に向けて被測定光ファイバ3上にz軸座標(0≦z≦L)をとると、位置zでラマン光増幅を受けたCW光が、光カプラ5、光波長フィルタ8および光カプラまたは光スイッチ10を介して検出されるときの光パワーPcw d(z)は、次の式(1)で表される
【0007】
【0008】
式(1)中、Pp(0)は第1端末3−1(z=0)での光パルスの光パワー、Pcw(L)は第2端末3−2(z=L)でのCW光の光パワー、α(λp)は光パルスの波長λpに対する被測定光ファイバ3の損失係数、α(λcw)はCW光の波長λcwに対する被測定光ファイバ3の損失係数、C(λcw)は光カプラ5、光波長フィルタ8および光カプラまたは光スイッチ10の総合した透過率、ER(z)は被測定光ファイバ3のラマン利得特性、vは被測定光ファイバ3中での光の速度、Tは光パルスのパルス幅である。
【0009】
式(1)中の右辺第1項Pcw(L)exp[−α(λcw)L]・C(λcw)は、第2光源2からCW光が入射したときにラマン光増幅なしに、α(λcw)およびC(λcw)による減衰を受けた光パワーを示しており、すなわちこれが直流成分である。
【0010】
また、式(1)中の右辺第2項Pcw(L)exp[−α(λcw)L]・C(λcw)・ER(z)Pp(0)exp[−α(λp)z](vT/2)が、ラマン光増幅で生じた光パワーの増加分であり、すなわち増幅成分を示している。
【0011】
したがって、式(1)から、ラマン利得特性ER(z)は、▲1▼増幅成分、▲2▼直流成分、▲3▼被測定光ファイバ3に入射したCW光S2のパワー、さらに▲4▼被測定光ファイバ3の損失分布を測定し、時間的波形変化を解析することで、求めることができる。
【0012】
しかし、式(1)から分かるように、増幅成分は直流成分に依存するため、ラマン利得特性ER(z)を測定するには直流成分と増幅成分のそれぞれの値を知る必要があるが、増幅成分は直流成分に比較して非常に小さく、これら2つの成分を同時に測定するには高ダイナミックレンジかつ高分解能な信号処理装置が必要となるという問題がある。
【0013】
この問題を解決するため、関連技術(特開2001−357489号)では、これら増幅成分と直流成分を、光カプラ5、光波長フィルタ8および光カプラまたは光スイッチ10を介して、第1光検出器6と第2光検出器9で分けて検出し、それぞれを信号処理装置7で信号処理することで、ラマン利得特性ER(z)の測定精度を向上させている。
【0014】
また、図1に示すような装置構成によって、複数の光ファイバを接続したために測定光ファイバ3の区間毎にファイバ損失が異なり途中に接続点が存在する場合においても、各光ファイバや接続点の損失は波長に対して変動するが、2つの光検出器6、9にてその変動を含めて増幅成分と直流成分を測定することから、第2光源2の波長に対する各光ファイバおよび接続点毎での光損失を測定する必要がない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ラマン利得特性ER(z)は、▲1▼増幅成分、▲2▼直流成分、▲3▼被測定光ファイバ3に入射した光パルスの光パワー、さらに▲4▼被測定光ファイバ3の損失分布を測定し、時間的波形変化を解析することにより求められる。
【0016】
しかし、上記▲1▼〜▲4▼という多くの測定項目があるため、多くの装置を使用する必要がある。このため、装置構成が複雑になり、かつ,測定に手間がかかるという問題がある。さらに、測定の結果からラマン利得特性ER(z)を算出する上での計算が煩雑になるという問題もある。
【0017】
そこで本発明の目的は、ラマン利得特性が既に分かっている光ファイバを参照光ファイバとして被測定光ファイバと接続させることで、上記の測定項目を削減し、簡易化された光ファイバの特性評価方法および装置構成を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
第1発明は上記課題を解決する光ファイバの特性評価方法であり、第1光源からの光パルスを被測定光ファイバの一端から入射させ、第2光源からのCW光を前記被測定光ファイバのもう一方の端から入射させて、前記第1光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第1光源からの光パルスと第2光源からのCW光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して前記CW光を光検出器に導く光ファイバの特性評価方法において、ラマン利得特性について既知の光ファイバを参照光ファイバとして1本または複数本の被測定光ファイバと位置を特定して接続させて同時に測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする。
第2発明は、第1発明において、前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
第3発明は、第1発明又は第2発明において、前記比率を、被測定光ファイバの各位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と、参照光ファイバのすくなくとも1つの位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布とから求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
第4発明は、第1発明又は第2発明において、前記比率を、一端から前記光パルスを入射し、もう一方の端から前記CW光を入射して測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での増幅成分と、一端から前記CW光を入射し、もう一方の端から前記光パルスを入射することにより、前記光パルスと前記CW光の入射端を入れ替えた後に測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバの前記すくなくとも1つの位置での増幅成分とから求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
【0019】
第5発明は上記課題を解決する光ファイバの特性評価装置であり、第1光源、既にラマン利得特性が分かっている参照光ファイバ、出力する光の波長を変えることができる第2光源、光カプラ、光波長フィルタ、光検出器および信号処理装置から構成され、1本または複数本の被測定光ファイバに、位置を特定して前記参照光ファイバを接続して1本の光ファイバ列とし、第1光源からの光パルスを前記光ファイバ列の一端から入射させ、第2光源からのCW光を前記光ファイバ列のもう一方の端から入射させ、前記第1光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第1光源からの光パルスと前記第2光源からのCW光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して、CW光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器および信号処理装置を配置して、前記光ファイバ列の測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする。
第6発明は、第5発明において、前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
第7発明は、第5発明又は第6発明において、前記光検出器にて、前記被測定光ファイバの各位置でのCW光の増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置でのCW光の増幅成分を測定し、前記信号処理装置にて、前記被測定光ファイバおよび前記参照光ファイバの前記測定した増幅成分と、前記被測定光ファイバの各位置での光パルスの波長に対する損失分布と、前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での光パルスの波長に対する損失分布とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
第8発明は、第5発明又は第6発明において、前記光検出器にて、前記光パルスを入射する一端と前記CW光を入射するもう一方の端とを入れ替える前における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での増幅成分と、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバの前記すくなくとも1つの位置での増幅成分とを測定し、前記信号処理装置にて、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替える前に測定した増幅成分および前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後に測定した増幅成分とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
[装置構成例]
図3は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの特性評価装置の構成例を示す。図3において、1は光パルスS1を出力する第1光源、2はCW光(連続光)S2を出力する第2光源、3は被測定光ファイバ、4は参照光ファイバ、5は光カプラ、6は光検出器、7は信号処理装置、8は光波長フィルタである。
【0022】
本発明では、詳細は後述するが基本的な光ファイバの特性評価方法として、第1光源1からの光パルスS1を被測定光ファイバ3の一端から入射させ、第2光源2からのCW光S2を被測定光ファイバ3のもう一方の端から入射させて、第1光源1からの光パルスS1と対向させて伝搬させて、第1光源1からの光パルスS1と第2光源2からのCW光S2との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ5、光波長フィルタ8を介してCW光を光検出器6に導く光ファイバの特性評価方法において、ラマン利得特性について既知の光ファイバ4を参照光ファイバとして1本または複数本の被測定光ファイバ3と接続させて同時に測定し、参照光ファイバ4のラマン利得特性と被測定光ファイバ3のラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバ3のラマン利得特性を算出する。
【0023】
また、本発明では、詳細は後述するが基本的な光ファイバの特性評価装置として、第1光源1、既にラマン利得特性が分かっている参照光ファイバ4、出力する光の波長を変えることができる第2光源2、光カプラ5、光波長フィルタ8、光検出器6および信号処理装置7で構成し、被測定光ファイバ3と参照光ファイバ4を接続し、第1光源1からの光パルスS1を参照光ファイバ4または被測定光ファイバ3の一端から入射させ、第2光源2からのCW光S2を被測定光ファイバ3または参照光ファイバ4のもう一方の端から入射させ、第1光源1からの光パルスS1と対向させて伝搬させて、第1光源1からの光パルスS1と第2光源2からのCW光S2との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ5、光波長フィルタ8を介して、CW光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器6および信号処理装置7を配置する。
【0024】
[第1実施例]
本発明の第1実施例として、図3に示す構成により被測定光ファイバ3のラマン利得特性を評価する方法および装置を説明する。
【0025】
ここで、参照光ファイバ4の長さをl*(ただし、l*はアルファベット「L」の小文字を表す)、被測定光ファイバ3の長さをL−l*とし、互いに接続したものを用いて測定を行う。本実施例では、被測定光ファイバ3と参照光ファイバ4とが接続されてなる全体の光ファイバうち、第1光源1から出射された光パルスS1が参照光ファイバ4に入射する位置を第1端末3−1と定義し、第2光源2から出射されたCW光(連続光)S2が被測定光ファイバ3に入射する位置を第2端末3−2と定義する。また、第1端末3−1から第2端末3−2に向けてz軸座標と定義する。このような定義の下で、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3上の任意の位置z(0≦z≦L)での光パルスの光パワーPp(z)は、次の式(2)となる。また、任意の位置z(0≦z≦L)でのCW光のパワーPcw(z)は、次の式(3)となる。
Pp(z)=Pp(0)exp[−α(λp)z] 式(2)
Pcw(z)=Pcw(L)exp[−α(λcw)(L−z)] 式(3)
【0026】
式(2)中、Pp(0)は第1端末3−1(z=0)での光パルスの光パワー、α(λp)は光パルスの波長λpに対する被測定光ファイバ3の損失係数でありる。また、式(3)中、Pcw(L)は第2端末3−2(z=L)でのCW光の光パワー、α(λcw)はCW光の波長λcwに対する被測定光ファイバ3の損失係数である。
【0027】
また、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3を合わせた全体の光ファイバでのラマン利得特性をER(z)=g(λcw,z)/A(z)と定義する。ここで、g(λcw,z)は位置zにおけるCW光の波長λcwでのラマン利得であり、A(z)は位置zにおける光ファイバの実効断面積である。さらに、光ファイバ中での光の速度をv=c/n(cは光速、nは参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のコア屈折率で同一の値とする。)、Tを光パルスのパルス幅と定義する。このような定義の下で、位置zではラマン増幅によって、CW光は次の式(4)で与えられるG(z)で増幅される。
G(z)=exp[ER(z)Pp(z)(vT/2)] 式(4)
【0028】
ER(z)Pp(z)(vT/2)が小さな領域では、式(4)は次の式(5)と近似することができる。この条件は通常成立する。
G(z)≒1+ER(z)Pp(z)(vT/2) 式(5)
【0029】
したがって、位置zでは、ラマン光増幅によってCW光の光パワーはG(z)Pcw(z)となる。さらに、ラマン光増幅によって増幅したCW光は光検出器6に到達するまでに、光ファイバの光損失exp[−α(λcw)z]で減衰し、また、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3との接続点、光カプラ5および光波長フィルタ8を合わせた透過率C(λcw)によって減衰する。光検出器6の前段に配置された光波長フィルタ8は、第1光源1からの光パルスにより発生する後方レーリー散乱光を除去し、ラマン光増幅による効果のみを取り出す役目を果たす。
【0030】
これらの減衰(exp[−α(λcw)z]およびC(λcw))を考慮して、式(2)、式(3)および式(5)より、光検出器6にて受光される光パワーPcw d(z)は、次の式(6)となる。
【0031】
式(6)中の右辺第1項は、第2光源2からCW光が入射したときにラマン光増幅なしに、α(λcw)およびC(λcw)による減衰を受けた光パワーを示しており、すなわちこれが直流成分であり、式の簡略化のために直流成分をPcont dと定義すると、次の式(7)となる。また、式(6)中の右辺第2項がラマン光増幅で生じた光パワーの増加分であり、すなわち増幅成分を示しており、これも同様にPamp d(z)と定義すると、次の式(8)となる。これより、増幅成分Pamp d(z)は直流成分Pcont dの大きさに依存することが分かる。
【0032】
ここで、全体のラマン利得特性ER(z)(0≦z≦L)のうち、参照光ファイバ4の既知のラマン利得特性、すなわち0≦z≦1*の範囲におけるラマン利得特性をER(zref)と定義し、被測定光ファイバ3の未知のラマン利得特性、すなわち1*≦z≦Lの範囲におけるラマン利得特性をER(zm)と定義すると、式(8)は次の2つの式(9)、式(10)に分けることができる。zrefは0から1*の任意の位置、zmは1*からLの任意の位置である。
【0033】
式(9)を式(10)で除算すると、次の式(11)を得る。
【0034】
式(11)の右辺で、分子は参照光ファイバ4について検出されたCW光の増幅成分Pamp d(zref)と光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α(λp)ref]の逆数との積を示しており、分母は被測定光ファイバ3について検出されたCW光の増幅成分Pamp d(zm)と光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α(λp)zm]の逆数との積を示している。
【0035】
すなわち、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のラマン利得特性の比率ER(zref)/ER(zm)は、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のそれぞれについてCW光の増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布の測定結果(Pamp d(zref)、Pamp d(zm)、exp[−α(λp)zref]、exp[−α(λp)zm])より求でることができる。
【0036】
比率ER(zref)/ER(zm)をRとすれば、例えば、R={Pamp d(zref)exp[α(λp)zref]}/{Pamp d(zm)exp[α(λp)zm]}である。そして、参照光ファイバ4のラマン利得特性ER(zref)は既知であるので、したがって、得られたラマン利得特性の比率Rより、被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)は、一般にER(zref)/Rの演算で求めることができる。次の式(12a)〜式(12d)に、ER(zm)=ER(zref)/Rと等価な演算式の例を示す。
【0037】
式(11)は、0から1*の任意の位置zref、および、1*からLの任意の位置zmにおいて成立する。したがって、ER(zm)=ER(zref)/Rや式(12a)〜式(12d)で被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)を求めるには、被測定光ファイバ3については、1*からLの範囲の各位置zmでのPamp d(zm)と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α(λp)zm]を知る必要があるが、参照光ファイバ4については、任意の1つの位置におけるラマン利得特性ER(zref)と、CW光の増幅成分Pamp d(zref)と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α(λp)zref]が判れば良い。
【0038】
参照光ファイバ4の増幅成分Pamp d(zref)および被測定光ファイバ3の増幅成分Pamp d(zm)は、光検出器6にて検出する。つまり、参照光ファイバ4および被測定光ファイバ3の直流成分は測定せず、増幅成分Pamp d(zref)とPamp d(zm)のみ測定すれば良い。
【0039】
そのため、高ダイナミックレンジを持つ光検出器は必要なく、関連技術(特願平2001−357489号)に述べられているような第2検出器9を用いることもなく、ラマン利得特性ER(zm)が測定可能である。
【0040】
さらに、第1光源1からの光パルスS1の光パワーPp(0) を測定する必要がなく、光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α(λp)z]を測定すれば良い。
【0041】
参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のラマン利得特性の比率Rの算出および比率Rから被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)=ER(zref)/Rの算出、あるいは式(12a)〜式(12d)による被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)の算出は、信号処理装置7にて行われる。その際、被測定光ファイバ3については、1*からLの範囲の各位置zmでのPamp d(zm)と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α(λp)zm]を測定する必要がある。参照光ファイバ4については、少なくとも任意の1つの位置におけるラマン利得特性ER(zref)と、CW光の増幅成分Pamp d(zref)と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α(λp)zref]が判れば良い。なお、信号処理装置7は算出結果や測定結果等の表示も行うようにしている。
【0042】
損失分布exp[−α(λp)z]の測定方法としては、公知の技術を用いることができる。例えば、従来技術(特開平2−238339号公報)のように、第1端末3−1と第2端末3−2を入れ替えてそれぞれラマン光増幅波形を得る両方向測定によって、損失分布exp[−α(λp)z]を簡単に求めることができる。あるいは、第1光源1と同じ波長のパルス光源を持つOTDR(Optical time Domain Reflectmeter)と呼ばれる光パルス試験器を用いて、損失分布exp[−α(λp)z]を測定しても良い。
【0043】
なお、参照光ファイバ4に複数の被測定光ファイバ3を接続し、長手方向にわたって光ファイバの損失が分布するような場合においても、同様に、上記原理で被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)を簡単に測定することができる。
【0044】
また、本実施例では参照光ファイバ4は光パルスS1が入射する第1端末3−1に位置させているが、被測定光ファイバ3との接続における参照光ファイバ4の位置に関係なく式(11)は成立し、同様に測定可能である。
【0045】
さらに、波長に対するラマン利得特性を測定する場合においても、式(11)で示す関係が成立し、第2光源2のCW光S2の波長λcwを変化させるだけで、同様に被測定光ファイバ3の波長に対するラマン利得特性ER(zm)を簡単に測定可能である。
【0046】
[第2実施例」
次に、本発明の第2実施例として、図3に示す構成により被測定光ファイバ3のラマン利得特性を評価する別の方法および装置を説明する。本実施例では、後述するように、被測定光ファイバ3および参照光ファイバ4ともに、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α(λp)zm]、損失分布exp[−α(λp)zref]の測定は不要である。
【0047】
本実施例の測定方法は、先ず第1端末3−1において第1光源1からの光パルスS1を入射させ、第2端末3−2において第2光源2からのCW(連続)光S2を入射させて光検出器6にて測定した波形と、次に第1端末3−1と第2端末3−2を入れ替えて、第2端末3−2において第1光源1からの光パルスS1を入射させ、第1端末3−1において第2光源2からのCW(連続)光S2を入射させて光検出器6にて測定した波形との両者を比較することにより、被測定光ファイバ3のラマン利得特性を求めるという測定方法である。
【0048】
第1実施例と同様、第1端末3−1から第1光源1の光パルスS1を入射させ、第2端末3−2から第2光源2のCW(連続)光S2を入射させ、ラマン光増幅によって増幅されたCW光の光パワーを、光カプラ5および光波長フィルタ8を介して、光検出器6で検出して得られる増幅成分Pamp d(z)は、前述した式(8)となる。
Pamp d(z)=Pcont dER(z)Pp(0)exp[−α(λp)z](vT/2) 式(8)
【0049】
次に、第1端末3−1と第2端末3−2を入れ替えて同様の測定を行うと、得られる増幅成分Pamp d(z)'、つまり、第2端末3−2から第1光源1の光パルスS1を入射させ、第1端末3−1から第2光源2のCW(連続)光S2を入射させ、ラマン光増幅によって増幅されたCW光の光パワーを同様に光検出器6で検出して得られる増幅成分Pamp d(z)'は、次の式(13a)となる。式(13a)は、zをL−zと入れ替えることで、次の式(13b)となる
Pamp d(z)'=Pcont dER(L-z)Pp(0)exp[−α(λp)z](vT/2) 式(13a)
Pamp d(L-z)'=Pcont dER(z)Pp(0)exp[−α(λp)(L-z)](vT/2) 式(13b)
【0050】
そして、式(8)と式(13b)より、左辺どうし、右辺どうしを掛け合わせてることで、次の式(14)を得る。
【0051】
この式(14)について、第1実施例と同様に参照光ファイバ4、すなわち0≦z≦1*の範囲におけるラマン利得特性をER(zref)と定義し、被測定光ファイバ3の未知のラマン利得特性、すなわち1*≦z≦Lの範囲におけるラマン利得特性をER(zm)と定義すると、式(14)は次の2つの式(15)、式(16)に分けることができる。zrefは0から1*の任意の位置、zmは1*からLの任意の位置である。
【0052】
式(15)を式(16)で除算すると、次の式(17)の関係が得られる。
【0053】
第1端末3−1と第2端末3−2を入れ替える前の位置zと、入れ替えた後の位置L−zは、各光ファイバの同じ部分を示している。そこで、式(17)の右辺は、参照光ファイバ4について両方向から測定した任意の同一位置での増幅成分どうしを掛け合わせた時の値と、被測定光ファイバ3について両方向から測定した任意の同一位置での増幅成分どうしを掛け合わせた時の値との比であり、この比が参照光ファイバ4のラマン利得特性をER(zref)と、被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)との比の自乗となることを示している。式(17)の増幅成分Pamp d(zref)、Pamp d(L-zref)'、Pamp d(zm)およびPamp d(L-zm)'は光検出器6にて測定される。
【0054】
したがって、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のラマン利得特性の比率ER(zref)/ER(zm)は、参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のそれぞれについてCW光の増幅成分の測定結果(Pamp d(zref)、Pamp d(L-zref)'、Pamp d(zm)、Pamp d(L-zm)')より求めることができる。
【0055】
比率ER(zref)/ER(zm)をRとすれば、例えば、R={Pamp d(zref)Pamp d(L-zref)'}1/2/{Pamp d(zm)Pamp d(L-zm)'}1/2である。そして、参照光ファイバ4のラマン利得特性ER(zref)は既知であるので、第1実施例と同様、得られたラマン利得特性の比率Rより、被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)は、一般にER(zref)/Rの演算で求めることができる。次の式(18)に、ER(zm)=ER(zref)/Rと等価な演算式の例を示す。
【0056】
式(17)は、0から1*の任意の位置zref、および、1*からLの任意の位置zmにおいて成立する。したがって、ER(zm)=ER(zref)/Rや式(18)で被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)を求めるには、被測定光ファイバ3については、1*からLの範囲の各位置zmでのCW光の増幅成分Pamp d(zm)およびPamp d(L-zm)'を知る必要があるが、参照光ファイバ4については、任意の1つの位置におけるラマン利得特性ER(zref)と、CW光の増幅成分Pamp d(zref)およびPamp d(L-zref)'が判れば良い。
【0057】
本実施例では、式(17)から見ても分かるように、光パルスはもとより、直流成分の光パワーを測定する必要がなく、簡単に被測定光ファイバ3のラマン利得特性を測定することが可能である。さらに、本実施例では、測定結果からラマン利得特性を算出する過程において、第1実施例で求めていた光パルスの波長λpにおける損失分布exp[−α(λp)z]を測定する必要がなく、利得の算出が容易にできるという利点がある。
【0058】
参照光ファイバ4と被測定光ファイバ3のラマン利得特性の比率Rの算出および比率Rから被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)=ER(zref)/Rの算出、あるいは式(18)による被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)の算出は、信号処理装置7にて行われる。その際、被測定光ファイバ3については、1*からLの範囲の各位置zmでのCW光の増幅成分Pamp d(zm)およびPamp d(L-zm)'を測定する必要がある。参照光ファイバ4については、少なくとも任意の1つの位置におけるラマン利得特性ER(zref)と、CW光の増幅成分Pamp d(zref)およびPamp d(L-zref)'とが判れば良い。
【0059】
なお本実施例でも、第1実施例と同様、参照光ファイバ4に複数の被測定光ファイバ3を接続する場合、被測定光ファイバ3に対する参照光ファイバ4の位置を変えた場合、さらに、第2光源2の波長λcwを変化させて波長に対するラマン利得特性を測定する場合、いずれについても式(17)の関係が成立し、同様に上記原理で被測定光ファイバ3のラマン利得特性ER(zm)を簡単に測定することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明では、ラマン利得特性(ラマン光増幅の特性分布)の評価において、ラマン利得特性が既知の参照光ファイバを被測定光ファイバと接続し、同時に測定することによって、参照光ファイバの既知のラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性との比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出する。このような本発明の光ファイバの特性評価方法および装置を用いることで、ラマン利得特性を算出する上で従来技術では必要な測定項目であった第1光源からの光パルスのパワーの測定および検出されるCW光の直流成分の測定が不要となった。したがって、ラマン利得特性を簡単に求めることが可能であり、測定方法および測定装置を大幅に簡素化でき、短時間で光ファイバのラマン利得特性の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】関連技術(特開2001−357489号)の測定装置の構成を示す図。
【図2】同関連技術における測定波形例を模式的に示す図。
【図3】本発明の実施の形態における装置構成を示す図。
【符号の説明】
1 第1光源
2 第2光源
3 被測定光ファイバ
3−1 第1端末
3−2 第2端末
4 参照光ファイバ
5 光カプラ
6 光検出器
7 信号処理装置
8 光波長フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for evaluating the distribution of optical amplification characteristics and the like in the longitudinal direction of an optical fiber by analyzing a change in waveform of signal light caused by a nonlinear effect of an optical fiber called Raman optical amplification, and an apparatus therefor Is.
[0002]
[Prior art]
A system that transmits optical signals over long distances by suppressing degradation of signal quality using an optical amplification effect by Raman optical amplification has been studied. In particular, it has been studied to apply this Raman light amplification effect to a WDM (wavelength multiplexing) system. For that purpose, it is important to evaluate the Raman gain characteristic with respect to the wavelength of the optical line.
[0003]
As a technique for measuring gain characteristics by Raman light amplification, an “optical fiber characteristic evaluation method and apparatus” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-238339 is known. The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-238339 is called a conventional technique.
[0004]
On the other hand, the applicant of the present application has proposed, as Japanese Patent Application No. 2001-357489, a technique “optical fiber characteristic evaluation method and apparatus” for measuring gain characteristics by Raman amplification. The technique proposed by Japanese Patent Application No. 2001-357489 is referred to as a related technique.
[0005]
FIG. 1 shows the principle of the related art (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-357489), and FIG. 2 shows a schematic diagram of a measured waveform.
[0006]
In the related art, referring to FIG. 1, the light pulse S1 from the
[0007]
[0008]
In formula (1), Pp(0) is the optical power of the optical pulse at the first terminal 3-1 (z = 0), Pcw(L) is the optical power of the CW light at the second terminal 3-2 (z = L), α (λp) Is the wavelength λ of the light pulsepLoss factor of the optical fiber 3 to be measured, α (λcw) Is the wavelength λ of the CW lightcwLoss factor of the optical fiber 3 to be measured, C (λcw) Is the total transmittance of the optical coupler 5,
[0009]
The first term P on the right-hand side in equation (1)cw(L) exp [−α (λcw) L] · C (λcw) Is expressed by α (λ) without Raman light amplification when CW light is incident from the
[0010]
Further, the second term P on the right side in the formula (1)cw(L) exp [−α (λcw) L] · C (λcw) ・ ER(z) Pp(0) exp [−α (λp) Z] (vT / 2) is an increase in optical power generated by Raman amplification, that is, an amplification component.
[0011]
Therefore, from the equation (1), the Raman gain characteristic ER(z) measures (1) amplification component, (2) DC component, (3) power of the CW light S2 incident on the measured optical fiber 3, and (4) loss distribution of the measured optical fiber 3, It can be obtained by analyzing the temporal waveform change.
[0012]
However, as can be seen from the equation (1), since the amplification component depends on the DC component, the Raman gain characteristic ERTo measure (z), it is necessary to know the values of the DC component and the amplified component, but the amplified component is very small compared to the DC component, and a high dynamic range is required to measure these two components simultaneously. In addition, there is a problem that a high-resolution signal processing device is required.
[0013]
In order to solve this problem, in the related technique (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-357589), the amplification component and the direct current component are subjected to the first optical detection via the optical coupler 5, the
[0014]
In addition, even when a plurality of optical fibers are connected by the apparatus configuration as shown in FIG. 1 and the fiber loss is different for each section of the measurement optical fiber 3 and connection points exist in the middle, each optical fiber or connection point Although the loss fluctuates with respect to the wavelength, since the amplification component and the direct current component are measured by the two
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the Raman gain characteristic ER(z) measures (1) amplification component, (2) DC component, (3) optical power of optical pulse incident on the optical fiber 3 to be measured, and (4) loss distribution of the optical fiber 3 to be measured. It is obtained by analyzing the temporal waveform change.
[0016]
However, since there are many measurement items (1) to (4), it is necessary to use many devices. For this reason, there exists a problem that an apparatus structure becomes complicated and a measurement takes time. Furthermore, the Raman gain characteristic ERThere is also a problem that the calculation for calculating (z) becomes complicated.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to connect an optical fiber whose Raman gain characteristic is already known as a reference optical fiber to the optical fiber to be measured, thereby reducing the above measurement items and simplifying the optical fiber characteristic evaluation method. And providing an apparatus configuration.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The first invention is an optical fiber characteristic evaluation method that solves the above-mentioned problems. A light pulse from a first light source is incident from one end of the optical fiber to be measured, and CW light from a second light source is incident on the optical fiber to be measured. The light is incident from the other end, propagates in opposition to the light pulse from the first light source, and Raman light is generated by the interaction between the light pulse from the first light source and the CW light from the second light source. In an optical fiber characteristic evaluation method that causes amplification and guides the CW light to a photodetector through an optical coupler and an optical wavelength filter, one or a plurality of optical fibers whose Raman gain characteristics are known are used as reference optical fibers. The position of the optical fiber to be measured is specified and connected to perform measurement simultaneously, and the ratio of the Raman gain characteristic of the reference optical fiber to the Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured is obtained. And calculates the Raman gain characteristics of the driver.
A second invention is the optical fiber characteristic evaluation method according to the first invention, wherein the reference optical fiber is connected in the longitudinal direction of the optical fiber to be measured.
According to a third invention, in the first invention or the second invention, the ratio is measured at at least one position of the amplification component and the loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse measured at each position of the measured optical fiber and the reference optical fiber. It is an optical fiber characteristic evaluation method characterized in that it is obtained from the amplified component and the loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse.
A fourth invention is the first invention or the second invention, wherein the ratio isThe light pulse is incident from one end and the CW light is incident from the other end.The measured amplifying component at each position of the measured optical fiber and the amplifying component at at least one position of the reference optical fiber;By entering the CW light from one end and the light pulse from the other end, the incident ends of the light pulse and the CW light are changed.An optical fiber characteristic evaluation method characterized in that it is obtained from an amplification component at each position of an optical fiber to be measured measured after replacement and an amplification component at at least one position of a reference optical fiber.
[0019]
First5The present invention is an optical fiber characteristic evaluation apparatus that solves the above-mentioned problems, and includes a first light source, a reference optical fiber whose Raman gain characteristics are already known, a second light source capable of changing the wavelength of output light, an optical coupler, and an optical device. It consists of a wavelength filter, a photodetector and a signal processing device,One or moreOptical fiber to be measuredAnd locateConnect the reference optical fiberOne optical fiber arrayThe light pulse from the first light sourceOptical fiber arrayOf CW light from the second light source.Optical fiber arrayThe light is incident from the other end of the light source, propagated in opposition to the light pulse from the first light source, and Raman is generated by the interaction between the light pulse from the first light source and the CW light from the second light source. A photodetector and a signal processing device are provided that detect optical components of the CW light through the optical coupler and the optical wavelength filter, and detect the component due to the Raman optical amplification through the optical coupler.Then, the optical fiber array is measured, and the Raman gain characteristic of the measured optical fiber is calculated by obtaining the ratio of the Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the measured optical fiber.It is characterized by that.
A sixth invention is an optical fiber characteristic evaluation apparatus according to the fifth invention, wherein the reference optical fiber is connected in the longitudinal direction of the optical fiber to be measured.
First7Invention5inventionOr the sixth inventionThe optical detector measures the CW light amplification component at each position of the optical fiber to be measured and the CW light amplification component at at least one position of the reference optical fiber. The measured amplification component of the measured optical fiber and the reference optical fiber, the loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse at each position of the measured optical fiber, and at least one position of the reference optical fiber A ratio between the Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the measured optical fiber is obtained from the loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse, and the measured light is calculated from the obtained ratio and the Raman gain characteristic of the reference optical fiber. An optical fiber characteristic evaluation apparatus for calculating a Raman gain characteristic of a fiber.
First8Invention5inventionOr the sixth inventionIn the optical detector, the amplification component at each position of the optical fiber to be measured and the reference optical fiber before the one end where the optical pulse is incident and the other end where the CW light is incident are replaced with each other. At least the amplification component at one position and the amplification component at each position of the optical fiber to be measured after the one end and the other end are exchanged, and the reference optical fiberSaidAt least the amplified component at one position is measured, and the signal processing device replaces the measured amplified component and the one end with the other end before exchanging the one end with the other end. A ratio between the Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured is obtained from the amplification component measured later, and the ratio of the Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured is determined from the obtained ratio and the Raman gain characteristic of the reference optical fiber. An optical fiber characteristic evaluation apparatus that calculates Raman gain characteristics.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
[Device configuration example]
FIG. 3 shows a configuration example of the optical fiber characteristic evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 is a first light source that outputs an optical pulse S1, 2 is a second light source that outputs CW light (continuous light) S2, 3 is an optical fiber to be measured, 4 is a reference optical fiber, 5 is an optical coupler, 6 is a photodetector, 7 is a signal processing device, and 8 is an optical wavelength filter.
[0022]
In the present invention, as will be described later in detail, as a basic optical fiber characteristic evaluation method, the optical pulse S1 from the first
[0023]
In the present invention, as will be described in detail later, as a basic optical fiber characteristic evaluation apparatus, the first
[0024]
[First embodiment]
As a first embodiment of the present invention, a method and apparatus for evaluating the Raman gain characteristic of the optical fiber 3 to be measured with the configuration shown in FIG. 3 will be described.
[0025]
Here, the length of the reference optical fiber 4 is l*(However, l*Represents the lowercase letter of the alphabet “L”), and the length of the optical fiber 3 to be measured is L−l.*And measure using those connected to each other. In the present embodiment, the position at which the light pulse S1 emitted from the first
Pp(z) = Pp(0) exp [−α (λpZ] Formula (2)
Pcw(z) = Pcw(L) exp [−α (λcw(Lz)] Formula (3)
[0026]
In formula (2), Pp(0) is the optical power of the optical pulse at the first terminal 3-1 (z = 0), α (λp) Is the wavelength λ of the light pulsepIs the loss coefficient of the optical fiber 3 to be measured. In formula (3), Pcw(L) is the optical power of the CW light at the second terminal 3-2 (z = L), α (λcw) Is the wavelength λ of the CW lightcwIs the loss coefficient of the optical fiber 3 to be measured.
[0027]
Further, the Raman gain characteristic of the entire optical fiber including the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3 is expressed as ER(z) = g (λcw, z) / A (z). Where g (λcw, z) is the wavelength λ of the CW light at position zcwA (z) is the effective area of the optical fiber at the position z. Further, the speed of light in the optical fiber is v = c / n (where c is the speed of light, n is the same value of the core refractive index of the reference optical fiber 4 and the optical fiber 3 to be measured), and T is an optical pulse. The pulse width is defined as Under such a definition, CW light is amplified by G (z) given by the following equation (4) by Raman amplification at the position z.
G (z) = exp [ER(z) Pp(z) (vT / 2)] Equation (4)
[0028]
ER(z) PpIn the region where (z) (vT / 2) is small, Equation (4) can be approximated by the following Equation (5). This condition usually holds.
G (z) ≒ 1 + ER(z) Pp(z) (vT / 2) Equation (5)
[0029]
Therefore, at position z, the optical power of the CW light is G (z) P by Raman amplification.cw(z). Further, the CW light amplified by the Raman light amplification reaches the
[0030]
These attenuations (exp [−α (λcw) Z] and C (λcw)), The optical power P received by the
[0031]
The first term on the right side in equation (6) is expressed as α (λ without Raman light amplification when CW light is incident from the second
[0032]
Here, the overall Raman gain characteristic ER(z) (0 ≦ z ≦ L), the known Raman gain characteristic of the reference optical fiber 4, that is, 0 ≦ z ≦ 1*The Raman gain characteristics in the rangeR(zref) And the unknown Raman gain characteristic of the optical fiber 3 to be measured, that is, 1*The Raman gain characteristic in the range of ≦ z ≦ L is expressed as ER(zm), Equation (8) can be divided into the following two equations (9) and (10). zrefIs 0 to 1*Any position of zmIs 1*To any position of L.
[0033]
When equation (9) is divided by equation (10), the following equation (11) is obtained.
[0034]
On the right side of equation (11), the numerator is the amplified component P of the CW light detected for the reference optical fiber 4.amp d(zref) And optical pulse wavelength λpLoss distribution exp [−α (λp)ref], And the denominator is the amplified component P of the CW light detected for the optical fiber 3 to be measured.amp d(zm) And optical pulse wavelength λpLoss distribution exp [−α (λpZm] And the reciprocal of the product.
[0035]
That is, the ratio E of the Raman gain characteristics of the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3R(zref) / ER(zm) Is a measurement result (P of the loss distribution with respect to the wavelength of the amplified component of the CW light and the wavelength of the optical pulse for each of the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3.amp d(zref), Pamp d(zm), Exp [−α (λpZref], Exp [−α (λpZm]).
[0036]
Ratio ER(zref) / ER(zm) Is R, for example, R = {Pamp d(zref) Exp [α (λpZref]} / {Pamp d(zm) Exp [α (λpZm]}. And the Raman gain characteristic E of the reference optical fiber 4R(zref) Is known, therefore, the Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measured is determined from the ratio R of the obtained Raman gain characteristics.R(zm) Is generally ER(zref) / R. In the following formulas (12a) to (12d), ER(zm) = ER(zrefAn example of an arithmetic expression equivalent to /) R is shown.
[0037]
Equation (11) is from 0 to 1*Any position zrefAnd 1*To any position z from LmThis holds true. Therefore, ER(zm) = ER(zref) / R and the Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measured by the equations (12a) to (12d)R(zm) For the optical fiber 3 to be measured*Each position z in the range from to LmP inamp d(zm) And loss distribution exp [−α (λpZmIt is necessary to know the Raman gain characteristic E at any one position for the reference optical fiber 4.R(zref) And amplification component P of CW lightamp d(zref) And loss distribution exp [−α (λpZref] Should be understood.
[0038]
Amplification component P of reference optical fiber 4amp d(zref) And the amplification component P of the optical fiber 3 to be measuredamp d(zm) Is detected by the
[0039]
Therefore, a photodetector having a high dynamic range is not necessary, and the Raman gain characteristic E is not used without using the
[0040]
Furthermore, the optical power P of the optical pulse S1 from the first
[0041]
Calculation of the ratio R of the Raman gain characteristic between the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3 and the Raman gain characteristic E of the measured optical fiber 3 from the ratio RR(zm) = ER(zref) / R or the Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measured according to the equations (12a) to (12d).R(zm) Is calculated by the
[0042]
Loss distribution exp [−α (λp) As a measuring method of z], a known technique can be used. For example, as in the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 2-238339), the loss distribution exp [−α is obtained by bidirectional measurement in which the first terminal 3-1 and the second terminal 3-2 are interchanged to obtain a Raman optical amplification waveform. (Λp) Z] can be easily determined. Alternatively, using an optical pulse tester called OTDR (Optical time Domain Reflectmeter) having a pulse light source having the same wavelength as that of the first
[0043]
In the case where a plurality of optical fibers to be measured 3 are connected to the reference optical fiber 4 and the loss of the optical fiber is distributed over the longitudinal direction, the Raman gain characteristic E of the optical fiber to be measured 3 is similarly determined based on the above principle.R(zm) Can be measured easily.
[0044]
In this embodiment, the reference optical fiber 4 is positioned at the first terminal 3-1 on which the
[0045]
Further, in the case of measuring the Raman gain characteristic with respect to the wavelength, the relationship expressed by the equation (11) is established, and the wavelength λ of the CW light S2 of the second
[0046]
[Second Example]
Next, as a second embodiment of the present invention, another method and apparatus for evaluating the Raman gain characteristic of the optical fiber 3 to be measured with the configuration shown in FIG. 3 will be described. In this embodiment, as will be described later, in both the measured optical fiber 3 and the reference optical fiber 4, the loss distribution exp [−α (λpZm], Loss distribution exp [−α (λpZref] Is not required.
[0047]
In the measurement method of the present embodiment, first, the light pulse S1 from the first
[0048]
As in the first embodiment, the light pulse S1 of the first
Pamp d(z) = Pcont dER(z) Pp(0) exp [−α (λpZ] (vT / 2) Equation (8)
[0049]
Next, when the same measurement is performed by exchanging the first terminal 3-1 and the second terminal 3-2, the obtained amplification component P is obtained.amp d(z) ′, that is, the light pulse S1 of the first
Pamp d(z) '= Pcont dER(L-z) Pp(0) exp [−α (λpZ] (vT / 2) Equation (13a)
Pamp d(L-z) '= Pcont dER(z) Pp(0) exp [−α (λp) (L-z)] (vT / 2) Equation (13b)
[0050]
Then, the following equation (14) is obtained by multiplying the left sides and the right sides from the equations (8) and (13b).
[0051]
For this equation (14), the reference optical fiber 4, that is, 0 ≦ z ≦ 1, as in the first embodiment.*The Raman gain characteristics in the rangeR(zref) And the unknown Raman gain characteristic of the optical fiber 3 to be measured, that is, 1*The Raman gain characteristic in the range of ≦ z ≦ L is expressed as ER(zm), The equation (14) can be divided into the following two equations (15) and (16). zrefIs 0 to 1*Any position of zmIs 1*To any position of L.
[0052]
When equation (15) is divided by equation (16), the following equation (17) is obtained.
[0053]
The position z before replacing the first terminal 3-1 and the second terminal 3-2 and the position Lz after the replacement indicate the same part of each optical fiber. Therefore, the right side of the equation (17) represents the value obtained by multiplying the amplified components at arbitrary identical positions measured from both directions with respect to the reference optical fiber 4, and the arbitrary identical measured from both directions with respect to the measured optical fiber 3. This ratio is a ratio to the value obtained by multiplying amplification components at positions, and this ratio represents the Raman gain characteristic of the reference optical fiber 4 as ER(zref) And Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measuredR(zm) To the square of the ratio. Amplification component P in equation (17)amp d(zref), Pamp d(L-zref) ', Pamp d(zm) And Pamp d(L-zm) ′ Is measured by the
[0054]
Therefore, the ratio E of the Raman gain characteristics of the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3R(zref) / ER(zm) Is a measurement result (P of amplification component of CW light for each of the reference optical fiber 4 and the optical fiber 3 to be measured.amp d(zref), Pamp d(L-zref) ', Pamp d(zm), Pamp d(L-zm) ').
[0055]
Ratio ER(zref) / ER(zm) Is R, for example, R = {Pamp d(zref) Pamp d(L-zref) '}1/2/ {Pamp d(zm) Pamp d(L-zm) '}1/2It is. And the Raman gain characteristic E of the reference optical fiber 4R(zref) Is already known, the Raman gain characteristic E of the measured optical fiber 3 is determined from the ratio R of the obtained Raman gain characteristics as in the first embodiment.R(zm) Is generally ER(zref) / R. In the following equation (18), ER(zm) = ER(zrefAn example of an arithmetic expression equivalent to /) R is shown.
[0056]
Equation (17) is from 0 to 1*Any position zrefAnd 1*To any position z from LmThis holds true. Therefore, ER(zm) = ER(zref) / R and Equation (18), the Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measuredR(zm) For the optical fiber 3 to be measured*Each position z in the range from to LmAmplification component P of CW light atamp d(zm) And Pamp d(L-zm) ′, It is necessary to know the Raman gain characteristic E at any one position for the reference optical fiber 4.R(zref) And amplification component P of CW lightamp d(zref) And Pamp d(L-zref) 'Should be understood.
[0057]
In this embodiment, as can be seen from the equation (17), it is not necessary to measure the optical power of the direct current component as well as the optical pulse, and the Raman gain characteristic of the optical fiber 3 to be measured can be easily measured. Is possible. Furthermore, in this embodiment, in the process of calculating the Raman gain characteristics from the measurement result, the wavelength λ of the optical pulse obtained in the first embodiment is obtained.pLoss distribution exp [−α (λp) Z] does not need to be measured, and the gain can be easily calculated.
[0058]
Calculation of the ratio R of the Raman gain characteristic between the reference optical fiber 4 and the measured optical fiber 3 and the Raman gain characteristic E of the measured optical fiber 3 from the ratio RR(zm) = ER(zref) / R or the Raman gain characteristic E of the optical fiber 3 to be measured according to the equation (18)R(zm) Is calculated by the
[0059]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, when a plurality of optical fibers to be measured 3 are connected to the reference optical fiber 4, when the position of the reference optical fiber 4 with respect to the optical fiber to be measured 3 is changed, Wavelength λ of two
[0060]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in the evaluation of Raman gain characteristics (characteristic distribution of Raman light amplification), a reference optical fiber having a known Raman gain characteristic is connected to the optical fiber to be measured, and simultaneously measured, The ratio of the known Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the measured optical fiber is obtained to calculate the Raman gain characteristic of the measured optical fiber. By using such an optical fiber characteristic evaluation method and apparatus of the present invention, the measurement and detection of the power of the optical pulse from the first light source, which is a necessary measurement item in the prior art for calculating the Raman gain characteristic, is performed. Measurement of the direct current component of the CW light is no longer necessary. Therefore, the Raman gain characteristic can be easily obtained, the measurement method and the measurement apparatus can be greatly simplified, and the distribution of the Raman gain characteristic of the optical fiber can be measured in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a measuring apparatus according to related technology (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-357589).
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a measurement waveform in the related technology.
FIG. 3 is a diagram showing an apparatus configuration according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First light source
2 Second light source
3 Optical fiber to be measured
3-1 First terminal
3-2 Second terminal
4 Reference optical fiber
5 Optical coupler
6 Light detector
7 Signal processor
8 Optical wavelength filter
Claims (8)
前記第1光源からの光パルスと第2光源からのCW光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して前記CW光を光検出器に導く光ファイバの特性評価方法において、
ラマン利得特性について既知の光ファイバを参照光ファイバとして1本または複数本の被測定光ファイバと位置を特定して接続させて同時に測定を行い、
参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価方法。A light pulse from the first light source is incident from one end of the optical fiber to be measured, and CW light (continuous light) from the second light source is incident from the other end of the optical fiber to be measured. Propagating in opposition to the light pulse of
An optical fiber that causes Raman light amplification by the interaction between the light pulse from the first light source and the CW light from the second light source, and guides the CW light to a photodetector through an optical coupler and an optical wavelength filter. In the characterization method of
The Raman gain characteristics are measured using a known optical fiber as a reference optical fiber, specifying and connecting the position to one or more optical fibers to be measured,
An optical fiber characteristic evaluation method, comprising: calculating a Raman gain characteristic of a measured optical fiber by calculating a ratio between a Raman gain characteristic of a reference optical fiber and a Raman gain characteristic of the measured optical fiber.
前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価方法。In claim 1,
A method for evaluating characteristics of an optical fiber, wherein the reference optical fiber is connected in a longitudinal direction of the optical fiber to be measured.
前記比率を、
被測定光ファイバの各位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と、
参照光ファイバのすくなくとも1つの位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と
から求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法。In claim 1 or claim 2,
The ratio is
Loss distribution with respect to the wavelength of the amplified component and the optical pulse measured at each position of the measured optical fiber,
A method for evaluating characteristics of an optical fiber, which is obtained from an amplification component measured at at least one position of a reference optical fiber and a loss distribution with respect to a wavelength of an optical pulse.
前記比率を、
一端から前記光パルスを入射し、もう一方の端から前記CW光を入射して測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での増幅成分と、
一端から前記CW光を入射し、もう一方の端から前記光パルスを入射することにより、前記光パルスと前記CW光の入射端を入れ替えた後に測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバの前記すくなくとも1つの位置での増幅成分と
から求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法。In claim 1 or claim 2,
The ratio is
An amplification component at each position of the optical fiber to be measured and an amplification component at at least one position of the reference optical fiber measured by entering the optical pulse from one end and entering the CW light from the other end ;
Amplified components at each position of the optical fiber to be measured measured after the CW light is incident from one end and the light pulse is incident from the other end to switch the light pulse and the incident end of the CW light. And an optical fiber characteristic evaluation method characterized in that it is obtained from the amplification component at at least one position of the reference optical fiber.
1本または複数本の被測定光ファイバに、位置を特定して前記参照光ファイバを接続して1本の光ファイバ列とし、第1光源からの光パルスを前記光ファイバ列の一端から入射させ、第2光源からのCW光(連続光)を前記光ファイバ列のもう一方の端から入射させ、前記第1光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第1光源からの光パルスと前記第2光源からのCW光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して、CW光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器および信号処理装置を配置して、
前記光ファイバ列の測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。A first light source, a reference optical fiber whose Raman gain characteristics are already known, a second light source capable of changing the wavelength of the output light, an optical coupler, an optical wavelength filter, a photodetector, and a signal processing device,
The reference optical fiber is connected to one or a plurality of optical fibers to be measured and the reference optical fiber is connected to form one optical fiber array, and an optical pulse from the first light source is incident from one end of the optical fiber array. The CW light (continuous light) from the second light source is incident from the other end of the optical fiber array, propagates in opposition to the light pulse from the first light source, and the light pulse from the first light source. That causes Raman light amplification by the interaction between the second light source and the CW light from the second light source, and detects components of the optical power of the CW light from the optical power of the CW light through an optical coupler and an optical wavelength filter. Arrange the detector and signal processing device,
An optical fiber comprising: measuring the optical fiber array; and calculating a Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured by obtaining a ratio between the Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured. Characterization equipment.
前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。In claim 5,
An apparatus for evaluating characteristics of an optical fiber, wherein the reference optical fiber is connected in a longitudinal direction of the optical fiber to be measured.
前記光検出器にて、前記被測定光ファイバの各位置でのCW光の増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置でのCW光の増幅成分を測定し、
前記信号処理装置にて、前記被測定光ファイバおよび前記参照光ファイバの前記測定した増幅成分と、前記被測定光ファイバの各位置での光パルスの波長に対する損失分布と、前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での光パルスの波長に対する損失分布とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、
求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。In claim 5 or claim 6,
The optical detector measures an amplification component of CW light at each position of the optical fiber to be measured and an amplification component of CW light at at least one position of the reference optical fiber,
In the signal processing device, the measured amplification components of the measured optical fiber and the reference optical fiber, a loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse at each position of the measured optical fiber, and at least the reference optical fiber From the loss distribution with respect to the wavelength of the optical pulse at one position, the ratio of the Raman gain characteristic of the reference optical fiber and the Raman gain characteristic of the measured optical fiber is obtained,
An optical fiber characteristic evaluation apparatus, wherein the Raman gain characteristic of the optical fiber to be measured is calculated from the obtained ratio and the Raman gain characteristic of the reference optical fiber.
前記光検出器にて、前記光パルスを入射する一端と前記CW光を入射するもう一方の端とを入れ替える前における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも1つの位置での増幅成分と、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバの前記すくなくとも1つの位置での増幅成分とを測定し、
前記信号処理装置にて、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替える前に測定した増幅成分および前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後に測定した増幅成分とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。In claim 5 or claim 6,
In the optical detector, at least one of the amplification component at each position of the optical fiber to be measured and at least one of the reference optical fiber before switching one end where the light pulse is incident and the other end where the CW light is incident. An amplification component at one position, an amplification component at each position of the optical fiber to be measured after switching the one end and the other end, and an amplification component at at least one position of the reference optical fiber Measure and
In the signal processing device, from the amplification component measured before exchanging the one end and the other end and the amplification component measured after exchanging the one end and the other end of the reference optical fiber A ratio of a Raman gain characteristic and a Raman gain characteristic of the measured optical fiber is obtained, and a Raman gain characteristic of the measured optical fiber is calculated from the obtained ratio and the Raman gain characteristic of the reference optical fiber. Characterization equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002082790A JP3856303B2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002082790A JP3856303B2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003279447A JP2003279447A (en) | 2003-10-02 |
JP3856303B2 true JP3856303B2 (en) | 2006-12-13 |
Family
ID=29230840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002082790A Expired - Lifetime JP3856303B2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3856303B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11671172B1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-06-06 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Systems and methods for characterizing an optical fiber in a dense wavelength division multiplexing optical link |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002082790A patent/JP3856303B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003279447A (en) | 2003-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1705471B1 (en) | Apparatus for measuring differential mode delay of multimode optical fiber | |
JP4008470B2 (en) | Measuring method and apparatus for measuring polarization mode dispersion of optical fiber | |
CN107843357B (en) | Distributed fiber optic temperature and strain detecting method based on Raman scattering | |
CN110518969B (en) | Optical cable vibration positioning device and method | |
JP5037506B2 (en) | Fiber PMD evaluation method using composite POTDR trace | |
CN111896137B (en) | Centimeter-level spatial resolution distributed optical fiber Raman sensing device and method | |
CN112378431B (en) | Distributed optical fiber Raman sensing method based on broadband chaotic laser | |
CN112378432A (en) | Distributed optical fiber Raman sensing device and method based on noise matched filtering | |
RU2552222C1 (en) | Method of measuring temperature distribution and device for realising said method | |
JP6220764B2 (en) | Optical fiber characteristic analysis apparatus and optical fiber characteristic analysis method | |
JP4463828B2 (en) | Measuring method, measuring apparatus and measuring program for wavelength dispersion of optical waveguide | |
CN112082494B (en) | BOTDR (Brillouin optical time domain reflectometer) for composite test of optical fiber strain and temperature distribution and working method thereof | |
JP3856303B2 (en) | Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus | |
CN113091783B (en) | High-sensitivity sensing device and method based on two-stage Brillouin scattering | |
CN110518967B (en) | Single-axis optical fiber interferometer and positioning device for eliminating optical fiber vibration blind area | |
JPH05264370A (en) | System for measuring temperature distribution in optical fiber | |
CN210183335U (en) | Single-axis optical fiber interferometer and positioning device for eliminating optical fiber vibration blind area | |
CN210444271U (en) | Optical cable vibrating positioning device | |
JP4201995B2 (en) | Optical fiber strain measurement method and apparatus | |
JP2989228B2 (en) | Power cable abnormal point detector | |
JPH04332835A (en) | Corrective processing method of distributed temperature data | |
CN115427823A (en) | Noise invasion position estimation device and noise invasion position estimation method | |
KR200454934Y1 (en) | Temperature data processing method of double-end optical distribution temperature measuring equipment | |
JP4364780B2 (en) | Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus | |
JPH04248426A (en) | Apparatus for measuring strain distribution of optical fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060313 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060905 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20060907 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060907 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060907 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3856303 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |