JP3376957B2

JP3376957B2 - 光ファイバの波長分散測定装置およびその方法

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Publication number: JP3376957B2
Application number: JP13991399A
Authority: JP
Inventors: 茂森林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000329652A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの波長
分散特性の測定に利用する。本発明は特に敷設された光
ファイバの波長分散特性を測定する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】長距離大容量光伝送システムにおける光
伝送路の波長分散特性は伝送速度を決定する重要な特性
である。このため最適化した長距離大容量光伝送システ
ムを実現するためには、敷設した光ファイバの波長分散
特性の測定が重要である。これまでの波長分散特性の技
術は敷設した光ファイバの波長分散の測定には向かない
ものであった。

【０００３】光ファイバの波長分散特性の測定では、異
なる波長のパルス光を被測定光ファイバの一端に入射
し、これを光ファイバの他端で取り出し、パルス光の位
相差および遅延時間を測定し、この作業を異なる波長の
パルス光について順次行って光ファイバの波長分散特性
を測定する。

【０００４】従来の光ファイバの波長分散特性の測定方
法の一例を図７に示す。図７（ａ）に示すものは長尺の
光ファイバの波長分散特性を測定する構成を示すもの
で、４０ｋｍ以上の長さの光ファイバの一端の光送信部
から測定用パルス光を入力し、光ファイバの他端にある
光受信部でこの光ファイバを伝送したパルス光を受信し
て光ファイバの波長分散特性を測定する。この場合、光
ファイバの入射端と出射端とは同一箇所、すなわち光送
信部と光受信部とは同一箇所にあって、光送信部と光受
信部とはパルス光の送信と受信とが同期がとれているこ
とを前提としている。この図７（ａ）に示す波長分散特
性の測定方法では光ファイバの入射端と出射端とを同じ
ところに設ける必要があるため、敷設前の光ファイバに
ついて測定を行うもので、敷設後の光ファイバの波長分
散特性の測定には向かない。

【０００５】次に図７（ｂ）に示す構成は、敷設された
光ファイバの波長分散特性を測定する方法を示すもの
で、ここでは、パルス光を入射する光送信部とパルス光
を取り出す光受信部とは離れた位置にあるため、光送信
部と光受信部とが同期していることが必要であり、敷設
した光ファイバとは別に同期信号用伝送路を設け、この
同期信号用伝送路で同期信号を被測定光ファイバの一端
から他端の光受信部に同期信号を送信し、光受信部に同
期信号受信部を設ける必要がある。

【０００６】また、特開平８−３３４４３６号公報に示
される光ファイバの波長分散測定方法では、光ファイバ
の遠端に反射ミラーまたは増幅器を設置し、異なる波長
のパルス光を入射して光ファイバを往復させ、光ファイ
バの一端で取り出したパルス光についてその位相差およ
び遅延時間を測定し、これを波長光を変えて順次繰り返
すことで波長分散特性を測定する。この方法は、図７
（ｂ）のように同期信号用伝送路を別途設ける必要はな
いが、光ファイバを往復したパルス光の伝搬遅延特性を
測定するものであり、光ファイバの敷設距離が長い場合
には、測定光の減衰が大きい問題がある。また同一波長
のパルス光が同じ光ファイバを往復することになり、往
路光と復路光との間の相互作用を無視できない問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題を
解決するもので、敷設された光ファイバ伝送路の波長分
散特性測定に別途同期信号用伝送路を必要とせず、ま
た、往復パルス光間の相互作用が生じない光ファイバ伝
送路の波長分散特性の測定方法および装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、入射するパルス光に
波長識別情報を重畳させて、受信部で実行する波長分散
特性の測定を容易にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】本発明は、敷設された光
ファイバ伝送路における光ファイバの波長分散特性の測
定装置および方法にかかる。ここで、本発明の特徴とす
るところは、光ファイバの他端において取り出したパル
ス光の波長を送信された複数波長のパルス光の波長とは
異なる特定の一定波長のパルス光に変換して光ファイバ
の一端に折り返すようにすることにある。

【０００８】すなわち、本発明の第一の観点は、光ファ
イバの波長分散特性の測定装置に係り、光ファイバの一
端に設けられ、異なる波長のパルス光を前記光ファイバ
に入射する光送信部および前記光ファイバから受信した
パルス光からこの光ファイバの波長分散特性を測定する
光受信部を含む測定手段と、前記光ファイバの他端に設
けられ前記光ファイバを伝搬した前記パルス光を受信し
この受信パルス光をある一定波長のパルス光に変換し前
記光ファイバで送信するパルス光波長変換手段とを備
え、前記光受信部は、前記光ファイバの他端から送信さ
れた前記一定波長のパルス光から送信した異なる波長ご
とのパルス光の伝搬遅延特性を測定する手段を含むこと
を特徴とする。

【０００９】また、前記光送信部は、波長＃１〜波長＃
ＮまでのＮ個の異なる波長のパルス光を順次発生する手
段を含み、前記パルス光波長変換手段は、受信した前記
波長＃１〜＃Ｎの波長のパルス光を受信パルス光の波長
と重畳しない波長＃Ｒのパルス光に変換して送信する手
段を含むことが好ましい。

【００１０】また、前記光送信部は、送信するパルス光
に波長識別信号を重畳する手段を含むことが好ましい。

【００１１】また、前記測定手段または前記パルス光波
長変換手段は、パルス光の送信パルス光と受信パルス光
とを分離する光分配手段として、サーキュレータを含む
ことができる。

【００１２】さらに、本発明の第二の観点は、光ファイ
バの波長分散特性の測定方法に係り、敷設した光ファイ
バの一端から、異なる波長のパルス光を順次入射し、前
記光ファイバの他端で受信したパルス光を前記パルス光
の波長とは重畳しないある特定波長のパルス光に変換し
て前記光ファイバの一端に折り返し、前記光ファイバの
一端で取り出した前記特定波長のパルス光の伝搬遅延特
性を測定して前記光ファイバの波長分散特性を測定する
ことを特徴とする。

【００１３】敷設した光ファイバの一端から、異なる波
長のパルス光を入射して送信する。この波長としては、
１〜ＮまでのＮ個の波長のパルス光を発生して順次送信
する。光ファイバの他端では、取り出したパルス光を１
〜Ｎの波長とは重ならない特定の一定波長（Ｒ）のパル
ス光に変換して再び光ファイバに入射して光ファイバの
一端に送信する。光ファイバの一端では、この一定波長
のパルス光を取り出し、送信した波長ごとのパルス光の
伝搬遅延特性を測定する。パルス光は、復路では特定波
長に変換されて伝送されて波長分散は生じないため、そ
の復路での遅延時間は一定である。取り出された波長ご
とのパルス光の伝搬遅延を測定すると、復路での遅延時
間は共通であるため、その復路での遅延時間を相殺する
と、往路での波長分散によって生じた伝搬遅延時間を検
出でき、各波長との関係から光ファイバの波長分散特性
を求めることができる。波長分散値は、伝搬遅延時間／
波長間隔／伝送路距離によって与えられ、一般に（ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ）の単位で表される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１５】（第一実施例）図１は、第一の実施例の構
成を示すものである。

【００１６】敷設光ファイバ３の一端に、異なる波長の
パルス光を光ファイバ３に入射する光送信部１１および
前記光ファイバから受信したパルス光の伝搬遅延特性を
測定してこの光ファイバの波長分散特性を求める光受信
部１２を含む測定手段としての測定器１が設けられてい
る。他方光ファイバ３の他端には光ファイバ３を伝搬し
た前記パルス光を受信しこの受信パルス光をある一定波
長のパルス光に変換し前記光ファイバに入射するパルス
光波長変換手段として測定器２が設けられた構成であ
る。ここで、測定器１は、光送信部１１と、光受信部１
２と、光送信部からのパルス光を光ファイバ３に入射し
光ファイバ３からのパルス光を光受信部１２に分離する
光カプラ１３とを備えた構成である。また、光送信部１
１は、波長可変光源１１１と光変調器１１２とを備えて
いる。また、光受信部１２は、受信したパルス光の伝搬
遅延時間を測定して、光ファイバ３の波長分散特性を測
定する測定手段を含んでいる。

【００１７】さらに、測定器２は、光ファイバ３からの
パルス光を分離し、光ファイバ３にパルス光を入射する
光カプラ２１と、光カプラ２１からのパルス光を電気信
号に変換する光／電気変換回路２２と、この光／電気変
換回路２２で変換された信号を波長Ｒのパルス光に変換
し光カプラ２１を介して光ファイバ３に入射する電気／
光変換回路２３とを備えている。

【００１８】次に、この図１に示す構成での動作を図２
（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００１９】光送信部１１では、波長可変光源１１１か
ら波長＃１〜＃Ｎの光信号を順次発生し、光変調器１１
２により位相Ｔが一定のパルス光に変調され、光カプラ
１３を介して敷設した光ファイバ３に入射されて伝搬さ
れる。この送信パルス光は図２（ａ）に示されるとおり
である。この送信したパルス光の位相情報は別途同期信
号として光受信部１２に与えられる。光ファイバ３を伝
搬したパルス光は測定器２で光カプラ２１を介して光／
電気変換回路２２に与えられ電気信号に変換される。変
換された電気信号は電気／光変換回路２３で波長＃Ｒの
パルス光に変換されて、光カプラ２１を介して光ファイ
バ３に入射され伝搬される。光ファイバ３で伝搬された
波長＃Ｒのパルス信号は光カプラ１３を介して光受信部
１２に受信される。＃１〜＃Ｎの各波長ごとの伝搬遅延
（Ｄ１２，Ｄ１Ｎ）は、測定器２１からの波長＃１に相
当するパルス光と他の波長のパルス光との遅延時間から
それぞれのパルス光間の位相を相殺することで検出する
ことができる。復路伝搬遅延は、すべてのパルス光で波
長＃Ｒが一定であるので等しくなる。したがって、復路
伝搬遅延は各パルス光の遅延時間を検出することで相殺
される。この検出した各波長ごとの伝搬遅延時間と波長
との関係から光ファイバの波長分散特性を求めることが
できる。波長分散値は伝搬遅延時間／波長間隔／伝搬距
離で表され、単位は一般にｐｓ／ｎｍ／ｋｍが用いられ
る。

【００２０】また、この測定を複数回行い、測定値の平
均をとることで測定精度を向上させることができる。

【００２１】本実施例では、光ファイバの入出力端が近
接している必要はなく、光送信部および光受信部を備え
る測定器１を敷設した光ファイバ３の一端に設け、光フ
ァイバの他端には、各波長のパルス光を特定の一定波長
のパルス光に変換する手段を備えた測定器２を設置する
だけの構成で、正確な波長分散測定を行うことができ
る。

【００２２】（第二実施例）図３は第二の実施例の構成
を示すものである。この第二実施例では、光送信部１１
に、光送信部１１から出力される各波長の送信パルス光
に波長識別情報を発生して重畳させる波長識別信号回路
１１３を設けたことが特徴である。

【００２３】次にこの第二実施例の動作を図４を参照し
て説明する。

【００２４】光送信部１１は波長可変光源１１１と光変
調器１１２と波長識別信号回路１１３とを備えており、
波長可変光源１１１より波長＃１〜＃Ｎの光を発生し、
光変調器で位相（Ｔ）が一定のパルス光に変調され敷設
光ファイバ３に光カプラ１３を介して入射される。波長
識別信号回路１１３は波長＃１〜＃Ｎのパルス光に、ｆ
１からｆＮの波長識別変調信号を発生し光変調器１１２
または波長可変光源１１１で重畳する。この波長識別信
号が重畳された送信パルス光が図４（ａ）に示される。
測定器２は光カプラ２１、光／電気変換回路２２、電気
／光変換回路２３とから構成されており、図４（ｂ）に
示すように測定器２は波長＃１〜＃Ｎのパルス光をｆ１
〜ｆＮの波長識別信号を保持したまま波長＃Ｒのパルス
光に変換し、敷設光ファイバ３で折り返す。光受信部１
２は、各波長ごとの伝搬遅延を、測定器２からの波長＃
１のパルス光と他の波長のパルスとの遅延時間の差から
それぞれのパルス光間の位相を相殺することで検出す
る。各波長のパルス光の識別は、波長識別信号を検出す
ることで可能となる。パルス光に重畳されている波長識
別信号を検出することで、波長分散測定での誤り測定防
止が容易となる。

【００２５】（第三実施例）次に、第三の実施例の構成
を図５に示す。この第三実施例は、第二実施例とは光カ
プラ１３、２１をサーキュレータ１４、２４に変更した
点と、光源を波長可変光源から複数の固定波長光源１１
４₁ 〜１１４_N に変更した点とが相違する。また、光源
として複数の固定波長光源１１４₁ 〜１１４_Nを設けた
ことにより、光変調器１１５₁ 〜１１５_N と波長識別信
号回路１１６₁ 〜１１６_N とをそれぞれ固定波長光源１
１４₁ 〜１１４_N に対応してＮ個設け、これらの波長＃
１〜＃Ｎのパルス光を合波器１１７で合波し、サーキュ
ーレータ１４を介して敷設光ファイバ３に入射する構成
となっている。

【００２６】この第三実施例ではサーキュレータを用い
ることにより光の反射の影響を小さくできる利点があ
る。また、光源、光変調器、波長識別信号回路をそれぞ
れＮ個用いることで測定精度が向上し、固定波長光源を
用いることで、可変波長光源に比較して波長の安定化を
図ることできるため、測定精度を高めることができる利
点がある。

【００２７】各固定波長光源１１４₁ 〜１１４_N から波
長＃１〜＃Ｎの光が発生し、光変調器１１５₁ 〜１１５
_N で位相一定の同期パルス光に変調され、合波器１１７
で合波され、敷設光ファイバ３で送信される。このとき
波長識別信号回路１１６₁ 〜１１６_N によりｆ１〜ｆＮ
の波長識別変調信号が波長＃１〜＃Ｎのパルス光に重畳
される。位相信号は別途同期信号として光受信部１２に
与えられる。光受信部１２は、各波長ごとの伝搬遅延を
測定器２からの波長＃１のパルス光とそれぞれの波長の
パルス光との遅延時間差から検出する。各波長のパルス
光の識別は波長識別信号を検出することで可能となる。
測定器２はサーキュレータ２４、光／電気変換回路２
２、電気／光変換回路２３を備えており、波長＃１〜＃
Ｎまでのパルス光を、ｆ１〜ｆＮの波長識別信号を保持
したまま、波長＃Ｒのパルス光に変換し敷設光ファイバ
３で送信する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本願の発明は、敷
設した光ファイバの波長分散特性を遠隔の地間で簡単な
構成で測定することができる。また、各波長識別信号を
重畳することで誤り測定が発生することを防止できる。
また、サーキュレータを用いることによりより精度の高
い測定を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成を示す図。

【図２】本発明の第一実施例の測定動作を説明する図。

【図３】本発明の第二実施例の構成を示す図。

【図４】本発明の第二実施例の測定動作を説明する図。

【図５】本発明の第三実施例の構成を示す図。

【図６】本発明の第三実施例の測定動作を説明する図。

【図７】従来の光ファイバの波長分散特性の測定方法を
説明する図。

【符号の説明】

１、２測定器３光ファイバ１１光送信部１２光受信部１３、２１光カプラ１４、２４サーキュレータ２２光／電気変換回路２３電気／光変換回路１１１波長可変光源１１２光変調器１１３波長識別信号回路１１４₁ 〜１１４_N 固定波長光源１１５₁ 〜１１５_N 光変調器１１６₁ 〜１１６_N 波長識別信号回路１１７合波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 G02B 6/00 G02B 6/00 336 H04B 10/08 H04B 17/00 - 17/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバの一端に設けられ、異なる
波長のパルス光を順次前記光ファイバに入射する光送信
部および前記光ファイバから受信したパルス光からこの
光ファイバの波長分散特性を測定する光受信部を含む測
定手段と、前記光ファイバの他端に設けられ前記光ファ
イバを伝搬した前記パルス光を受信するごとにこの受信
パルス光をある一定波長のパルス光に変換し前記光ファ
イバで送信するパルス光波長変換手段とを備え、前記光受信部は、前記光ファイバの他端から送信された
前記一定波長のパルス光から送信した異なる波長ごとの
パルス光の伝搬遅延特性を測定する手段を含むことを特
徴とする光ファイバ伝送路の波長分散測定装置。
【請求項２】前記光送信部は、波長＃１〜波長＃Ｎま
でのＮ個の異なる波長のパルス光を順次発生する手段を
含み、前記パルス光波長変換手段は、受信した前記波長＃１〜
＃Ｎの波長のパルス光を受信パルス光の波長と重畳しな
い波長＃Ｒのパルス光に変換して送信する手段を含む請
求項１記載の光ファイバの波長分散測定装置。
【請求項３】前記光送信部は、送信するパルス光に波
長識別信号を重畳する手段を含む請求項１または２記載
の光ファイバの波長分散測定装置。
【請求項４】前記測定手段または前記パルス光波長変
換手段は、パルス光の送信パルス光と受信パルス光とを
分離する光分配手段として、サーキュレータを含む請求
項２または３記載の光ファイバの波長分散測定装置。
【請求項５】敷設した光ファイバの一端から、異な
る波長のパルス光を順次入射し、前記光ファイバの他端で受信したパルス光を受信するご
とに前記パルス光の波長とは重畳しないある特定波長の
パルス光に変換して前記光ファイバの一端に折り返し、前記光ファイバの一端で取り出した前記特定波長のパル
ス光の伝搬遅延特性から前記光ファイバの波長分散特性
を測定する光ファイバの波長分散測定方法。