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公開番号2024128392
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-24
出願番号2023037341
出願日2023-03-10
発明の名称光ファイバのモード群遅延特性を評価するための方法及び装置
出願人日本電信電話株式会社,公立大学法人大阪
代理人個人,個人,個人
主分類G01M 11/02 20060101AFI20240913BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、数モード光ファイバの群遅延時間を安価な測定器で簡易に測定可能にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、光時間領域反射測定装置で測定された光ファイバでの後方散乱波形を用いて前記光ファイバの群遅延を評価する評価装置であって、前記光ファイバは、被測定光ファイバと各モードの群速度が既知の参照ファイバとが縦続接続された光ファイバであり、前記後方散乱波形は、前記光ファイバの双方向での後方散乱波形を含み、前記双方向での後方散乱波形を用いて求められる前記参照ファイバでの規格化構造不整損失成分を用いて、前記被測定光ファイバにおける群遅延時間を算出する機能部を備える、評価装置である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
光時間領域反射測定装置で測定された光ファイバでの後方散乱波形を用いて前記光ファイバの群遅延を評価する評価装置であって、
前記光ファイバは、被測定光ファイバと各モードの群速度が既知の参照ファイバとが縦続接続された光ファイバであり、
前記後方散乱波形は、前記光ファイバの双方向での後方散乱波形を含み、
前記双方向での後方散乱波形を用いて求められる前記参照ファイバでの規格化構造不整損失成分を用いて、前記被測定光ファイバにおける群遅延時間を算出する機能部を備える、
評価装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記光ファイバは、２本の前記参照ファイバを含み、
前記後方散乱波形は、第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの一端に入射したときの前記光ファイバでの前記第１のモードの後方散乱波形、前記第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの他端に入射したときの前記光ファイバでの前記第１のモードの後方散乱波形、を含み、
前記機能部は、次式を用いて、前記被測定光ファイバにおける前記第１のモードの群遅延時間τ
１
を算出する、
請求項１に記載の評価装置。
TIFF
2024128392000048.tif
25
166
ただし、パラメータは以下のとおりである。
ｚ：前記光ファイバの前記一端からの距離
ｚ
０
：第１の前記参照ファイバにおける任意の距離
ｚ
１
：第２の前記参照ファイバにおける任意の距離
ν
１
：前記光ファイバ中の前記第１のモードの群速度
τ
１
：前記第１のモードの群遅延時間
Ｉ
ｎ１
：前記第１のモードの構造不整損失成分
【請求項３】
前記光ファイバは、２本の前記参照ファイバを含み、
前記後方散乱波形は、
第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの一端に入射したときの前記光ファイバでの前記第１のモードの後方散乱波形、
前記第１のモードと異なる第２のモードの試験光パルスを前記光ファイバの一端に入射したときの前記光ファイバでの前記第２のモードの後方散乱波形、
前記第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの他端に入射したときの前記光ファイバでの前記第１のモードの後方散乱波形、
前記第２のモードの試験光パルスを前記光ファイバの他端に入射したときの前記光ファイバでの前記第２のモードの後方散乱波形、
を含み、
前記評価装置は、次式を用いて、前記被測定光ファイバにおけるモード間の群遅延時間差Δτを算出する機能部を備える、
請求項１に記載の評価装置。
TIFF
2024128392000049.tif
37
163
ただし、パラメータは以下のとおりである。
ｚ：前記光ファイバの前記一端からの距離
ｚ
０
：第１の前記参照ファイバにおける任意の距離
ｚ
１
：第２の前記参照ファイバにおける任意の距離
τ
１
：前記第１のモードの群遅延時間
τ
２
：前記第２のモードの群遅延時間
Ｉ
ｎ１
：前記第１のモードの構造不整損失成分
Ｉ
ｎ２
：前記第２のモードの構造不整損失成分
【請求項４】
前記光ファイバは、２本の前記参照ファイバを含み、
前記後方散乱波形は、
第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの一端に入射したときの前記光ファイバでの第１のモードの後方散乱波形、
前記第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの一端に入射したときに前記光ファイバで前記第１のモードと異なる第２のモードに結合した前記第２のモードの後方散乱波形、
前記第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの他端に入射したときの前記光ファイバでの第１のモードの後方散乱波形、
前記第１のモードの試験光パルスを前記光ファイバの他端に入射したときに前記光ファイバで前記第２のモードに結合した前記第２のモードの後方散乱波形、
を含み、
前記評価装置は、次式を用いて、前記被測定光ファイバにおけるモード間の群遅延時間差Δτを算出する機能部を備える、
請求項１に記載の評価装置。
TIFF
2024128392000050.tif
31
166
ただし、パラメータは以下のとおりである。
ｚ：前記光ファイバの前記一端から距離
ｚ
０
：第１の前記参照ファイバにおける任意の距離
ｚ
１
：第２の前記参照ファイバにおける任意の距離
τ
１
：前記第１のモードの群遅延時間
τ
２
：前記第２のモードの群遅延時間
Ｉ
ｎ１
：前記第１のモードの構造不整損失成分
Ｉ
ｎ２
：前記第２のモードの構造不整損失成分
【請求項５】
被測定光ファイバと各モードの群速度が既知の参照ファイバとが縦続接続された光ファイバに試験光パルスを入射したときの後方散乱波形を測定する光時間領域反射測定装置と、
前記光時間領域反射測定装置で測定された後方散乱波形を取得する、請求項１から４のいずれかに記載の評価装置と、
を備えるシステム。
【請求項６】
光時間領域反射測定装置で測定された光ファイバでの後方散乱波形を用いて前記光ファイバの群遅延を評価する評価装置が実行する評価方法であって、
前記光ファイバは、被測定光ファイバと各モードの群速度が既知の参照ファイバとが縦続接続された光ファイバであり、
前記後方散乱波形は、前記光ファイバの双方向での後方散乱波形を含み、
前記双方向での後方散乱波形を用いて求められる前記参照ファイバでの規格化構造不整損失成分を用いて、前記被測定光ファイバにおける群遅延時間を算出する、
評価方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の評価装置に備わる各機能部としてコンピュータを実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバのモード群遅延特性を評価するための方法及び装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバ１本当たりの伝送容量を拡大するために、マルチコアファイバおよびフューモードファイバを用いた空間多重システム（ＳＤＭ）が注目されている。これらのファイバを用いたＳＤＭシステムにおいて、群遅延特性は重要な光学特性である。
【０００３】
上記のファイバ技術の実用化のためには、ファイバの群遅延特性を簡単に評価する技術が必要である。したがって、群遅延特性を簡単に評価する技術を確立することにより、種々のファイバおよびフューモードファイバ（マルチコアファイバ、フューモードファイバ）の光学特性評価に反映できる。
【０００４】
光ファイバの群遅延特性は、被測定ファイバに基本モード及び高次モードを選択的あるいは同時に励振して、被測定光ファイバの出射端における基本モードと高次モード間の伝搬時間差をサンプリングオシロスコープ等により直接測定するパルス法がある。非特許文献１では、試験光パルスを被試験光ファイバの中心軸に対して軸ずれさせた状態で入射することにより被試験光ファイバに基本モード及び高次モードを同時に励振し、各モードで出射される試験光パルスの伝搬時間差から群遅延時間差を測定するパルス法が開示されている。
【０００５】
非特許文献２では、周波数掃引法による群遅延時間特性の測定方法が開示されている。非特許文献３では、モード間の群遅延差の評価法として干渉法とフーリエ変換とを用いた測定法が開示されている。また、干渉法による測定法もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
Ｐ．Ｆ．ＫｏｌｅｓａｒａｎｄＤ．Ｊ．Ｍａｚｚａｒｅｓｅ， “ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｍｕｌｔｉｍｏｄｅｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｏｄｅｄｅｌａｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，” Ｐｒｏｃ．ｏｆｔｈｅ５１ｓｔＩＷＣＳ，ｐｐ４５３－４６０，２００２．
Ｓ．Ｏｈｎｏｅｔ．ａｌ．， “Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｏｄｅｄｅｌａｙｏｆｆｅｗ－ｍｏｄｅｆｉｂｅｒｕｓｉｎｇｐｈａｓｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｓｗｅｐｔ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，” ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．５６－６１，２０１８．
Ｒ．Ｍｉｙａｚａｋｉｅｔａｌ．，” Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｇｒｏｕｐｄｅｌａｙｏｆｅａｃｈｃｏｒｅｉｎａｆｅｗｍｏｄｅｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅｆｉｂｅｒ，” ｉｎＰｒｏｃ．ＯＥＣＣ２０１８，Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ，Ｐ２－０２，２０１８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１に記載のパルス法では、パルス光源、サンプリングオシロスコープ等の高価な装置が必要である。また、非特許文献２に記載の周波数掃引法では、周波数掃引光源や高速・広帯域な受光器が必要である。非特許文献３の方法は、モード間の干渉波形を得るために被試験光ファイバの群遅延時間差に応じて適切な長さの被試験光ファイバを準備する必要があるため、測定が複雑である。
【０００８】
つまり、数モード光ファイバの群遅延時間を安価な測定器で簡易に測定することができない、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、安価に実現可能な光時間領域反射測定装置（ＯＴＤＲ：ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）および被測定ファイバに接続されたパラメータが既知の２本の参照ファイバを用いて、基本モードの双方向の後方散乱波形を測定する。本開示では、基本モードを所望なモードに変換するモード変換器を用いて、所望なモードを被測定ファイバに入射し、所望なモードの双方向後方散乱波形も測定する。評価装置は、双方向での基本モードおよび所望なモードの後方散乱光を処理することで、基本モードおよび所望なモードの群遅延時間を測定する。
【００１０】
本開示は、この構成を用いた群遅延時間評価法により、所望なモードの群遅延時間、基本モードと所望なモード間の群遅延時間差を測定できる。本測定法は、２本のファイバパラメータが既知の参照ファイバを利用することで、測定精度を向上できる（相対測定法）。
（【００１１】以降は省略されています）

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