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JPH06100519B2 - Mode coupling evaluation device - Google Patents
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JPH06100519B2 - Mode coupling evaluation device - Google Patents

Mode coupling evaluation device

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JPH06100519B2
JPH06100519B2 JP27685086A JP27685086A JPH06100519B2 JP H06100519 B2 JPH06100519 B2 JP H06100519B2 JP 27685086 A JP27685086 A JP 27685086A JP 27685086 A JP27685086 A JP 27685086A JP H06100519 B2 JPH06100519 B2 JP H06100519B2
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mode
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path length
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恒人 東
恵之 青海
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G01M11/331Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by using interferometer

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、光の伝送路において2つの伝搬モード間の
結合の位置およびその度合を高分解能で測定することの
できるモード結合評価装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a mode in which the position and degree of coupling between two propagation modes in an optical transmission line can be measured with high resolution. The present invention relates to a coupling evaluation device.

(従来の技術) 従来、伝送路における伝搬モード間の電力結合を評価す
る装置として伝送路の終端で伝搬信号の強度を評価する
ようにしたものである。しかしこの従来の装置では電力
結合の量が伝送路の長さで積分されてしまうので、伝送
路の長手方向の依存性は得られず電力結合を適切に評価
することができなかった。
(Prior Art) Conventionally, as a device for evaluating power coupling between propagation modes in a transmission line, the strength of a propagation signal is evaluated at the end of the transmission line. However, in this conventional device, since the amount of power coupling is integrated with the length of the transmission line, the dependency in the longitudinal direction of the transmission line cannot be obtained and the power coupling cannot be properly evaluated.

また、他の従来例として、長手方向の依存性を求めるた
めに光パルスを伝送路へ入射し、伝送路中において生じ
る逆方向に伝搬する後方散乱光からモード結合を評価す
るようにしたものがある。
Further, as another conventional example, an optical pulse is incident on the transmission line in order to determine the dependence in the longitudinal direction, and the mode coupling is evaluated from the back-scattered light propagating in the opposite direction generated in the transmission line. is there.

(M,Nakazawa etal,“Measurements of polarization m
ode couplings along polarization-maintaining Singl
-mode optical fibers",J.Opt.Soc.Am.A,vol-1,pp285-2
92,1984)。
(M, Nakazawa et al, “Measurements of polarization m
ode couplings along polarization-maintaining Singl
-mode optical fibers ", J.Opt.Soc.Am.A, vol-1, pp285-2
92, 1984).

しかし、この後方散乱光を用いるようにしたものでは、
まず後方散乱光の強度が入射光の強度に対して30〜40dB
低下してしまう。このため入射光の強度を必然的に上げ
る必要が生じる。また入射光として光パルスを用いるた
め長手方向の分解能がパルス幅程度となり、代表的な数
値例としてパルス幅が1μsでは約100mとなってしま
う。
However, with the one that uses this backscattered light,
First, the intensity of backscattered light is 30-40 dB with respect to the intensity of incident light.
Will fall. Therefore, it becomes necessary to increase the intensity of incident light. Further, since an optical pulse is used as the incident light, the resolution in the longitudinal direction is about the pulse width, and as a typical numerical example, when the pulse width is 1 μs, it becomes about 100 m.

またパルス高(強度)は、光検出器の受光感度限界から
数kW程度が必要とされ、被測定対象となる光ファイバも
消光比が20dB/km程度以下に限定されて、モード結合の
度合に対するダイナミックレンジが狭くなってしまう。
In addition, the pulse height (intensity) is required to be about several kW from the light receiving sensitivity limit of the photodetector, and the extinction ratio of the optical fiber to be measured is limited to about 20 dB / km or less, and the degree of mode coupling is The dynamic range becomes narrow.

さらに、光パルスの強度が数kW以上になると、逆に伝送
路中において誘導ラマン散乱やブリルアン散乱が誘起さ
れて、これらの散乱光が雑音として検出される。このた
めその補正が必要になる。
Further, when the intensity of the light pulse exceeds several kW, conversely, stimulated Raman scattering and Brillouin scattering are induced in the transmission line, and these scattered lights are detected as noise. Therefore, the correction is necessary.

(発明が解決しようとする問題点) 伝送路の終端で伝搬信号の強度を評価するようにした従
来例では、伝送路の長手方向の依存性は得られず、モー
ド結合を高分解能で適切に評価することもできないとい
う問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional example in which the strength of the propagation signal is evaluated at the end of the transmission line, the longitudinal dependence of the transmission line cannot be obtained, and the mode coupling can be appropriately performed with high resolution. There was a problem that it could not be evaluated.

また、入射光として光パルスを使用し、その後方散乱光
からモード結合を評価するようにした従来例では、後方
散乱光の強度が低下してしまうので入射光の強度を数kW
以上に上げる必要があり、距離分解能も低く、さらには
モード結合の度合に対するダイナミックレンジが狭いと
いう問題点があった。
Further, in the conventional example in which an optical pulse is used as the incident light and the mode coupling is evaluated from the backscattered light, the intensity of the backscattered light decreases, so the intensity of the incident light is reduced to several kW.
However, there is a problem that the distance resolution is low and the dynamic range for the degree of mode coupling is narrow.

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、モード
結合度合の長手方向の分布を定量的に高分解能で測定す
ることができ、またモード結合の度合に対するダイナミ
ックレンジを大きくとることのできるモード結合評価装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made based on the above circumstances, and is capable of quantitatively measuring the distribution of the degree of mode coupling in the longitudinal direction with high resolution, and also capable of widening the dynamic range for the degree of mode coupling. The purpose is to provide an evaluation device.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明は上記問題点を解決するために、可干渉性を有
する光を出射する光源と、該光源から出射される光を2
分割する分波手段と、分波された両光の間に所要の光路
長差を可変設定する手段と、所要の光路長差に設定され
た各光路を伝送された両光を合波して2つの伝搬モード
を有する被測定伝送路に入射させる手段と、前記被測定
伝送路における2つの伝搬モードのうち一方の伝搬モー
ドで伝送された光を取出す手段と、この取出された光を
光電変換しその光の干渉信号の振幅を前記光路長差の関
数として検出する手段とを有することを要旨とする。
[Configuration of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a light source that emits light having coherence and a light source that emits light.
Demultiplexing means, means for variably setting the required optical path length difference between the demultiplexed lights, and both lights transmitted through each optical path set to the required optical path length difference are combined. Means for injecting into the measured transmission path having two propagation modes, means for extracting light transmitted in one of the two propagation modes in the measured transmission path, and photoelectric conversion of the extracted light And a means for detecting the amplitude of the interference signal of the light as a function of the optical path length difference.

(作用) 光源から出射される可干渉性を有する光が、2分割さ
れ、この分割された両光が所要の光路長差に設定された
各光路を伝送された後、合波されて2つの伝搬モードを
有する被測定伝送路に入射される。
(Operation) Coherent light emitted from the light source is divided into two, and the divided two lights are transmitted through the respective optical paths set to the required optical path length difference, and then combined to form two light beams. It is incident on the transmission line under test having a propagation mode.

合波された光は、被測定伝送路を各伝搬モードで伝送さ
れる。次いでその伝送される光のうち、一方の伝搬モー
ドで伝送された光のみが取出されて光電変換され、被測
定伝送路中で干渉した干渉信号の振幅が光路長の関数と
して検出される。
The combined light is transmitted in each propagation mode through the measured transmission path. Then, of the transmitted light, only the light transmitted in one propagation mode is extracted and photoelectrically converted, and the amplitude of the interference signal that interferes in the measured transmission path is detected as a function of the optical path length.

このようにして被測定伝送路を透過した光が用いられ
て、両伝播モード成分による干渉信号が検出され、モー
ド結合の度合が両伝播モード間の群遅延時間差により時
間的に分離して検出される。
In this way, the light transmitted through the transmission path under test is used to detect the interference signal due to both propagation mode components, and the degree of mode coupling is detected temporally separated by the group delay time difference between both propagation modes. It

而してモード結合度合の長手方向の分布が定量的に高分
解能で測定され、モード結合の度合に対するダイナミッ
クレンジが拡大される。
Thus, the longitudinal distribution of the degree of mode coupling is quantitatively measured with high resolution, and the dynamic range for the degree of mode coupling is expanded.

(実施例) まず第1図を用いてこの発明の実施例を概念的に説明す
る。
(Embodiment) First, an embodiment of the present invention will be conceptually described with reference to FIG.

第1図中、1は可干渉性を有する光波を出射する光源、
2は光路長可変装置、3は伝送路(導波路)、4は光検
出器である。
In FIG. 1, 1 is a light source that emits a light wave having coherence,
Reference numeral 2 is an optical path length varying device, 3 is a transmission path (waveguide), and 4 is a photodetector.

そして、光源1を出射した可干渉性を有する光波は、伝
送路3中へ入射してモード1およびモード2として伝搬
される。このとき、光路長可変装置2により、モード1
およびモード2の光路長間の差が後述するようにΔLと
なるように調整されている。
Then, the coherent light wave emitted from the light source 1 enters the transmission path 3 and propagates as mode 1 and mode 2. At this time, the mode 1 is changed by the optical path length varying device 2.
And the difference between the optical path lengths of mode 2 is adjusted to be ΔL as described later.

いま、伝送路3の距離をN分割し、距離Ziの位置におけ
る両モード間の電力結合係数をhiとすると、光検出器4
で検出される時間平均光強度Isは次式のように書き表わ
すことができる。
Now, assuming that the distance of the transmission line 3 is divided into N and the power coupling coefficient between both modes at the position of the distance Z i is h i , the photodetector 4
The time-averaged light intensity I s detected by can be expressed as the following equation.

Is=<|φ12|2>+<|φ22|2>+2Re〔<φ12・φ
22>〕 …(1) ここで、ωは光の角周波数、φ12およびφ22は、それぞ
れモード1からモード2へモード変換された電場および
モード2を変換なしに伝播した電場を表わし、Reはその
実部を表わしている。β1、β2はモード1およびモード
2における伝播定数、cは自由空間における光速、ΔL
は光路長可変装置2により与えられた光路差である。
I s = <| φ 12 | 2 > + <| φ 22 | 2 > + 2Re [<φ 12 / φ *
22 >]… (1) Here, ω represents the angular frequency of light, φ 12 and φ 22 represent the electric field mode-converted from mode 1 to mode 2 and the electric field propagated without conversion in mode 2, and Re represents the real part thereof. . β 1 and β 2 are propagation constants in mode 1 and mode 2, c is the speed of light in free space, ΔL
Is the optical path difference given by the optical path length varying device 2.

またA(ω)は、光源1の振幅スペクトルであり、光源
1の発振パワースペクトルS(ω)(=<A(ω)・A
(ω)>)を、一般的な近似として半値幅Δωのガウ
ス分布形 と仮定している。(4)式中、I0は光源1の光強度、ω
0は発振中心周波数である。
A (ω) is the amplitude spectrum of the light source 1, and the oscillation power spectrum S (ω) of the light source 1 (= << A (ω) · A
* (Ω)>) is a Gaussian distribution with a half-width Δω as a general approximation I am assuming. In the equation (4), I 0 is the light intensity of the light source 1, and ω
0 is the oscillation center frequency.

このとき、前記(1)式の第3項である干渉項の振幅I
は、次式のように計算される。
At this time, the amplitude I of the interference term which is the third term of the equation (1)
Is calculated as follows.

上記の(5)、(6)式より、干渉信号の振幅はRi=0
において最大値をとる。即ち、位置Ziにおいて電力結合
が生じた光路に対しては、 を満足する場合に干渉強度が最大となる。
From the above equations (5) and (6), the amplitude of the interference signal is R i = 0.
Takes the maximum value at. That is, for the optical path where the power coupling occurs at the position Z i , The interference intensity becomes maximum when the above condition is satisfied.

この場合、干渉強度が最大値をとる位置と最大値の1/e
になる位置との差ΔZ(光源1の可干渉距離)は、
(5)、(6)式より、 で与えられる。このため位置Zに対する分解能は、ΔZ
程度となり、hiは2ΔZあたりの結合係数として考える
ことができる 上記の(8)式は、光源1の可干渉時間 と、両モード間の群速度差 との積として表現できる。
In this case, the position where the interference intensity has the maximum value and 1 / e of the maximum value
Difference ΔZ (coherence length of the light source 1) from
From equations (5) and (6), Given in. Therefore, the resolution for position Z is ΔZ
And h i can be considered as a coupling coefficient per 2ΔZ. The above equation (8) is the coherence time of the light source 1. And the group velocity difference between both modes It can be expressed as the product of and.

次に結合係数hiの値を規格化するために、光源1を出射
して2分割された光束を、両方共に同一モードで伝搬す
るべく設定を行なった場合、前記(2)式は、(3)式
と同様に、次のようになる。
Next, in order to normalize the value of the coupling coefficient h i , when setting is made so that both light beams emitted from the light source 1 and propagated in two are propagated in the same mode, the equation (2) becomes Similar to the equation (3), it becomes as follows.

その結果、干渉信号はΔL=0において となる。(5)式および上記(10)式の比をIRとする
と、IRは次式のようになる。
As a result, the interference signal at ΔL = 0 Becomes Assuming that the ratio of equation (5) and equation (10) is I R , I R is given by the following equation.

モード結合の生じている位置Ziの間隔が分解能ΔZより
十分大きい場合、位置ZiにおけるIRは次式で近似でき
る。
If the distance between the positions Z i where the mode coupling occurs is sufficiently larger than the resolution ΔZ, I R at the positions Z i can be approximated by the following equation.

(12)式より、結合係数の度合はhiは hi=IRi 2/(1+IRi 2) …(13) で与えられる。 From the equation (12), the degree of coupling coefficient h i is given by h i = I Ri 2 / (1 + I Ri 2 ) ... (13).

さらに、2つの伝搬モード間の消光比ηは、伝送路長L
に対して、電力換算した結合係数を積分した値 で定義されるので、ηは ここにN=L/2ΔZ と近似できる。
Further, the extinction ratio η between the two propagation modes is determined by the transmission path length L.
The integrated value of the power-converted coupling coefficient Is defined as This can be approximated as N = L / 2ΔZ.

次いでこの発明の一実施例を第2図および第3図に基づ
いて説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

なお第2図および後述の第4図において前記第1図にお
ける機器等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号
を以って示し、重複した説明を省略する。
In FIG. 2 and FIG. 4 which will be described later, the same or equivalent devices as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

まず構成を説明すると、第2図中、5は周波数偏移装置
であり、この周波数偏移装置5により光源1からの可干
渉性を有する光を一定周波数差だけ異なる2光波に分割
するための分波手段が構成される。
First, the configuration will be described. In FIG. 2, reference numeral 5 is a frequency shifter, which is used to split coherent light from the light source 1 into two light waves that differ by a constant frequency difference. A demultiplexing unit is configured.

光路長可変装置2としては、例えば第3図に示すような
可動反射鏡20および2個の固定反射鏡21で構成されたも
のが用いられる。
As the optical path length varying device 2, for example, a device including a movable reflecting mirror 20 and two fixed reflecting mirrors 21 as shown in FIG. 3 is used.

6は反射鏡、7は移相子、8、9はそれぞれ偏光子、は
11は半透鏡である。半透鏡11により、分波されてそれぞ
れ偏光された2光波を再び合波する手段が構成される。
6 is a mirror, 7 is a retarder, 8 and 9 are polarizers, respectively
11 is a semi-transparent mirror. The semi-transparent mirror 11 constitutes means for recombining the two demultiplexed and polarized light waves.

12は2つの伝搬モードを有する被測定光ファイバ(被測
定伝送路)、13は検光子であり、検光子13により2つの
伝搬モードのうち、一方の伝搬モードだけの光成分を取
出す手段が構成される。14は中間周波数フィルタ(バン
ドパスフィルタ)、15は増幅器、16は波形記録装置であ
り、中間周波数フィルタ14および波形記録装置16により
干渉信号の振幅を光路長差の関数として検出(検波)す
る手段が構成される。
Reference numeral 12 is an optical fiber under test (transmission line under test) having two propagation modes, 13 is an analyzer, and the analyzer 13 constitutes means for extracting an optical component of only one of the two propagation modes. To be done. Reference numeral 14 is an intermediate frequency filter (band pass filter), 15 is an amplifier, and 16 is a waveform recording device, and means for detecting (detecting) the amplitude of the interference signal as a function of the optical path length difference by the intermediate frequency filter 14 and the waveform recording device 16. Is configured.

次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

光源1から出射された可干渉性を有する光は、周波数偏
移装置5を透過して一定周波数差Δνだけ異なる2つの
光波に分割される。
Coherent light emitted from the light source 1 passes through the frequency shifter 5 and is split into two light waves that differ by a constant frequency difference Δν.

分割された一方の光波は、移相子7および偏光子8を透
過して半透鏡11に入射し、また他方の光波は光路長可変
装置2、反射鏡6および偏光子9を経て半透鏡11に入射
される。そして分割されてそれぞれ偏光された2つの光
波が半透鏡11で再び合波されて複屈析性を有する被測定
光ファイバ12に入射される。
One of the split light waves passes through the phase shifter 7 and the polarizer 8 and is incident on the semi-transparent mirror 11, and the other light wave passes through the optical path length varying device 2, the reflecting mirror 6 and the polarizer 9, and then enters the semi-transparent mirror 11. Is incident on. Then, the two divided and polarized light waves are recombined by the semi-transparent mirror 11 and are incident on the measured optical fiber 12 having a double diffraction property.

このとき分割された各光波の偏光方向は、互いに直交し
て被測定光ファイバ12の複屈析軸に一致するように設定
される。
At this time, the polarization directions of the respective divided light waves are set so as to be orthogonal to each other and coincide with the double diffraction axis of the optical fiber 12 to be measured.

而して2つの光波は、被測定光ファイバ12中をそれぞれ
▲HEX 11▼および▲HEY 11▼モードとして伝播し、被測定
光ファイバ12を出射後、検光子13により、一方の複屈析
軸方向の成分だけが抽出され光検出器4により光電検出
される。
Thus, the two light waves propagate in the optical fiber 12 to be measured as ▲ HE X 11 ▼ and ▲ HE Y 11 ▼ modes, respectively, and after exiting the optical fiber 12 to be measured, the analyzer 13 causes one of the birefringences of one of them. Only the component in the analysis axis direction is extracted and photoelectrically detected by the photodetector 4.

このとき、被測定光ファイバ12中において生じる▲HEX
11▼モードと▲HEY 11▼モードとの電力結合の度合によ
り、前記第1図を用いて説明したように、被測定光ファ
イバ12上の位置Zに対応した干渉強度を得ることができ
る。
At this time, ▲ HE X occurs in the optical fiber 12 to be measured.
As described with reference to FIG. 1, it is possible to obtain the interference intensity corresponding to the position Z on the optical fiber 12 to be measured, depending on the degree of power coupling between the 11 mode and the HE Y 11 mode.

ただし、この実施例では、干渉する2光波間に一定の角
周波数差Δωb(Δωb≪Δω)が与えられており、干渉
信号はΔωbで振動するビート信号の振幅として観測さ
れる。
However, in this embodiment, a constant angular frequency difference Δω b (Δω b << Δω) is given between the two interfering light waves, and the interference signal is observed as the amplitude of the beat signal oscillating at Δω b .

前記中間周波数フィルタ14は、Δωb成分を抽出するた
めに用いられ、Δωb成分の振幅値は波形記録装置16で
記録される。
The intermediate frequency filter 14 is used to extract the [Delta] [omega b component, the amplitude value of [Delta] [omega b components are recorded in the waveform recording device 16.

次いで第4図には、この発明の他の実施例を示す。Next, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.

この実施例は、モード結合の度合に距離依存性に対して
相対的な変化が評価できるようにしたものである。
In this embodiment, it is possible to evaluate the relative change with respect to the distance dependency in the degree of mode coupling.

この実施例では、前記一実施例(第2図)における移相
子および偏光子の配設が省略され、また検光子に代えて
モードフィルタ17が配設されている。
In this embodiment, the arrangement of the phase shifter and the polarizer in the one embodiment (FIG. 2) is omitted, and the mode filter 17 is provided instead of the analyzer.

そして光源1から出射された可干渉性を有する光波は、
周波数偏移装置5を透過して一定周波数差Δνだけ異な
る2つの光波に分割される。
Then, the coherent light wave emitted from the light source 1 is
After passing through the frequency shifter 5, it is split into two light waves that differ by a constant frequency difference Δν.

分割された一方の光波は半透鏡11に直接入射され、また
他方の光波は光路長可変装置2および反射鏡6を経て半
透鏡11に入射される。そして分割された2つの光波は、
半透鏡11で再び合波されて被測定光ファイバ12に入射さ
れる。
One of the split light waves is directly incident on the semi-transparent mirror 11, and the other light wave is incident on the semi-transparent mirror 11 via the optical path length varying device 2 and the reflecting mirror 6. And the two divided light waves are
The light is multiplexed again by the semi-transparent mirror 11 and is incident on the optical fiber 12 to be measured.

2つの光波は、被測定光ファイバ12中を、それぞれLP01
モードおよびLP11モードとして伝播し、被測定光ファイ
バ12を出射後、何れか一方のモード光だけがモードフィ
ルタ17を通過して光検出器4により光電検出される。
The two light waves are transmitted through the measured optical fiber 12 in the LP 01
After propagating as a mode and LP 11 mode and exiting the optical fiber 12 to be measured, only one mode light passes through the mode filter 17 and is photoelectrically detected by the photodetector 4.

光検出器4で検出される干渉信号の規格化された値は、
前記(12)式と同様に次式で表わされる。
The normalized value of the interference signal detected by the photodetector 4 is
Similar to the equation (12), it is represented by the following equation.

ここでCはLP01モードおよびLP11モードの空間的な電場
分布の違いに基づいた干渉効率の劣化係数であり、その
値は同一の光ファイバに対して一定値をとるため異なる
位置Ziに対するモード結合係数の相対的変化が観測でき
る。
Here, C is the deterioration coefficient of the interference efficiency based on the difference in the spatial electric field distributions of the LP 01 mode and the LP 11 mode, and its value is a constant value for the same optical fiber, and therefore for different positions Z i . The relative change of the mode coupling coefficient can be observed.

次に第5図の(A)〜(D)には、上述の第2図の測定
系に基づいた測定結果の具体例を示す。
Next, FIGS. 5A to 5D show specific examples of the measurement results based on the measurement system of FIG.

被測定光ファイバ12は、全長100m、使用した光源1のス
ペクトル幅は約500GHzである。
The optical fiber 12 to be measured has a total length of 100 m, and the spectrum width of the light source 1 used is about 500 GHz.

第5図の(A)〜(C)は、干渉信号(光ビート信号)
の振幅であり、横軸が光路長差ΔLである。第5図
(A)および(B),(C)の横軸は実測値よりそれぞ
れ8.2および4.1mm/divである。また縦軸は光ビート信号
の振幅でリニアスケールである。
5 (A) to (C) are interference signals (optical beat signals).
And the horizontal axis is the optical path length difference ΔL. The horizontal axes of FIGS. 5 (A), (B), and (C) are 8.2 and 4.1 mm / div from the measured values, respectively. The vertical axis represents the amplitude of the optical beat signal on a linear scale.

まず第5図の(A)は、第2図において2光波の被測定
光ファイバ12中で同一偏光(▲HEY 11▼)とし、全電力
を検光子13で透過させたときのビート振幅のΔL依存性
であり、光源1の時間的コヒーレンス度曲線に相当して
いる(参考文献:N.Shibata etal“Measurements of Pol
arisation Mode Dispersion by Optical Heterodyne De
tection",Electron Lett,20,pp1055〜1057,1984)。第
5図(A)中に示される「▲HEX 11▼+▲HEY 11▼」は干
渉信号を生ずる二光束の伝搬モードを表わす。
First, (A) of FIG. 5 shows the beat amplitude when the same polarization (▲ HE Y 11 ▼) is set in the optical fiber 12 of the two light waves in FIG. 2 and the total power is transmitted by the analyzer 13. It is ΔL-dependent and corresponds to the temporal coherence degree curve of the light source 1 (reference: N. Shibata et al. “Measurements of Pol”).
arisation Mode Dispersion by Optical Heterodyne De
tection ", Electron Lett, 20, pp1055 to 1057, 1984)." ▲ HE X 11 ▼ + ▲ HE Y 11 ▼ "shown in FIG. 5 (A) represents a two-beam propagation mode that causes an interference signal. .

第5図(B)は、第2図において二光波を被測定光ファ
イバ12中で、▲HEX 11▼及び▲HEY 11▼モードとして伝搬
させ、▲HEY 11▼モードだけを検光子13で透過させたと
きのビート振幅のΔL依存性を示している。図中の▲HE
X 11 →Y▼は、光ファイバ中において▲HEX 11▼モードか
ら▲HEY 11▼モードへ変換された伝搬モード成分を表わ
す。縦軸は第5図の(A)と比べて18倍拡大されてい
る。左右両端に見える2つのピークは、被測定光ファイ
バ12の励振時に、当該被測定光ファイバ12の複屈析軸と
入射光の偏波方向の不整合によるものであり、被測定光
ファイバ12の両端位置に相当する。図の例では、ピーク
間は39.0mmで2つのモード間の群遅延差τ(=L/δVg)
130psに相当する。
Figure 5 (B) is in the second optical fiber to be measured 12 two light waves in Figure, ▲ HE X 11 ▼ and ▲ HE Y 11 ▼ propagate as mode, ▲ HE Y 11 ▼ mode only the analyzer 13 Shows the ΔL dependence of the beat amplitude when the light is transmitted by. ▲ HE in the figure
X 11 → Y ▼ represents the propagation mode component converted from the ▲ HE X 11 ▼ mode to the ▲ HE Y 11 ▼ mode in the optical fiber. The vertical axis is magnified 18 times compared to (A) of FIG. The two peaks at the left and right ends are due to the mismatch between the birefringence axis of the measured optical fiber 12 and the polarization direction of the incident light when the measured optical fiber 12 is excited. Corresponds to both ends. In the example in the figure, the peak-to-peak distance is 39.0 mm, and the group delay difference between the two modes is τ (= L / δVg).
Equivalent to 130ps.

第5図の(A)におけるピークのレベルに対し、第5図
の(B)におけるピーク間の振幅レベルは、−35dB以下
であり、このことから被測定光ファイバ12の長手方向の
結合度合は、ほぼ一定であることが分る。
The peak-to-peak amplitude level in FIG. 5 (B) is −35 dB or less with respect to the peak level in FIG. 5 (A). Therefore, the coupling degree in the longitudinal direction of the optical fiber 12 to be measured is , It turns out to be almost constant.

この測定における距離分解能は、前記(8)式で与えら
れ、実測値τc(0.67ps)および群速度差δVgより、
距離分解能ΔZは約0.5mとなる。
The distance resolution in this measurement is given by the above equation (8), and from the measured value τ c (0.67ps) and the group velocity difference δVg,
The distance resolution ΔZ is about 0.5 m.

第5図の(C)、(D)は、前記第5図の(B)と同じ
条件において、被測定光ファイバ12の入射端から36mお
よび37mの位置において、被測定光ファイバ12に外圧を
加えてモード結合を生じさせたときのビート振幅を示し
ている。第5図の(C)中の中央部に外圧印加部を示す
2つのピークが確認できる。第5図の(D)は、この2
つのピーク部分の横軸拡大図である。この図より、モー
ド結合が生じている1mだけ離れた二点が検出されてお
り、それぞれのピークの高さより結合係数hiが(13)式
を用いて計画出来る。第5図(D)の実施例では、左側
ピークの高さ((13)式中のIRiに相当)が約4×10-2
であり、その結果、結合係数として1.6×10-3が得られ
た。
5C and 5D show the external pressure applied to the measured optical fiber 12 at positions 36 m and 37 m from the incident end of the measured optical fiber 12 under the same conditions as in FIG. 5B. In addition, the beat amplitude when mode coupling is generated is shown. Two peaks showing the external pressure applying portion can be confirmed in the central portion of FIG. 5 (C). This (2) is shown in FIG.
It is a horizontal axis enlarged view of one peak part. From this figure, two points separated by 1 m where mode coupling has occurred are detected, and the coupling coefficient h i can be planned using equation (13) from the height of each peak. In the embodiment of FIG. 5 (D), the height of the left peak (corresponding to I Ri in the equation (13)) is about 4 × 10 -2.
As a result, a coupling coefficient of 1.6 × 10 −3 was obtained.

以上述べたように、本実施例では、光ファイバ長手方向
のモード結合の度合いが0.5m程度の距離分解能で測定で
き、かつその結合係数が定量的に評価できることがわか
る。
As described above, in this example, the degree of mode coupling in the longitudinal direction of the optical fiber can be measured with a distance resolution of about 0.5 m, and the coupling coefficient can be quantitatively evaluated.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明の構成によれば、被測定
伝送路を2つの伝播モードで伝送される光のうち、一方
の伝搬モードで伝送された光のみが取出されて光電変換
され、被測定伝送路中で干渉した干渉信号の振幅が光路
長差を設定する手段で設定された光路長差の関数として
検出される。このように被測定伝送路を透過した光を用
いて両伝播モード成分による干渉信号が検出され、モー
ド結合の度合が両伝播モード間の群遅延時間差により時
間的に分離して検出されるので、モード結合度合の長手
方向分布が定量的に高分解能で測定され、モード結合の
度合に対するダイナミックレンジが拡大されるという利
点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the configuration of the present invention, only the light transmitted in one propagation mode is extracted from the lights transmitted in the two propagation modes through the measured transmission path. The amplitude of the interference signal that is photoelectrically converted and interferes in the measured transmission path is detected as a function of the optical path length difference set by the means for setting the optical path length difference. In this way, the interference signal due to both propagation mode components is detected by using the light transmitted through the measured transmission line, and the degree of mode coupling is detected by the group delay time difference between both propagation modes separated in time, The longitudinal distribution of the degree of mode coupling is quantitatively measured with high resolution, and there is an advantage that the dynamic range for the degree of mode coupling is expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明に係るモード結合評価装置を概念的に
説明するための構成図、第2図はこの発明の一実施例を
示すブロック図、第3図は同上実施例に適用される光路
長可変装置の一例を示す構成図、第4図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第5図は同上実施例で得た
光路長差に対するビート振幅の測定値例を示す図であ
る。 1:光源、 2:光路長可変装置、 4:光検出器、 5:周波数偏移装置(分波手段)、 8、9:偏光子、 11:半透鏡(合波する手段)、 12:被測定光ファイバ(被測定伝送路)、 13:検光子(一方の伝搬モード成分を取出す手段)、 14:中間周波数フィルタ、 16:中間周波数フィルタとともに干渉信号の振幅を光路
長差の関数として検出する手段を構成する波形記録装
置、 17:モードフィルタ(一方の伝搬モード成分を取出す手
段)。
FIG. 1 is a block diagram for conceptually explaining a mode coupling evaluation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an optical path applied to the same embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a length varying device, FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing an example of measured values of beat amplitude with respect to the optical path length difference obtained in the same embodiment. is there. 1: Light source, 2: Optical path length variable device, 4: Photodetector, 5: Frequency shift device (demultiplexing means), 8, 9: Polarizer, 11: Semi-transparent mirror (combining means), 12: Target Measurement optical fiber (measured transmission line), 13: Analyzer (means for extracting one propagation mode component), 14: Intermediate frequency filter, 16: Detects the amplitude of the interference signal together with the intermediate frequency filter as a function of optical path length difference Waveform recording device constituting means, 17: mode filter (means for extracting one propagation mode component).

フロントページの続き (72)発明者 青海 恵之 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭60−147627(JP,A) 特開 昭61−47533(JP,A) 特開 昭53−81146(JP,A) 特公 昭55−27293(JP,B2)Front page continuation (72) Inventor Yoshiyuki Aomi 162 Shirahane, Shikataji, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Ibaraki Telecommunications Research Institute (56) Reference JP-A-60-147627 (JP) , A) JP-A-61-47533 (JP, A) JP-A-53-81146 (JP, A) JP-B-55-27293 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可干渉性を有する光を出射する光源と、 該光源から出射される光を2分割する分波手段と、 分波された両光の間に所要の光路長差を可変設定する手
段と、 所要の光路長差に設定された各光路を伝送された両光を
合波して2つの伝搬モードを有する被測定伝送路に入射
させる手段と、 前記被測定伝送路における2つの伝搬モードのうち一方
の伝搬モードで伝送された光を取出す手段と、 この取出された光を光電変換しその光の干渉信号の振幅
を前記光路長差の関数として検出すえ手段とを有するこ
とを特徴とするモード結合評価装置。
1. A light source that emits light having coherence, a demultiplexing unit that splits the light emitted from the light source into two, and a required optical path length difference between the demultiplexed lights is variably set. Means for combining the two lights transmitted through the respective optical paths set to have a required optical path length difference, and causing the two lights to enter a measured transmission path having two propagation modes, and two means in the measured transmission path. And a means for extracting the light transmitted in one of the propagation modes and a means for photoelectrically converting the extracted light and detecting the amplitude of the interference signal of the light as a function of the optical path length difference. Characteristic mode coupling evaluation device.
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