JP2017142236A

JP2017142236A - マルチモードファイバＭＭＦ（ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅｆｉｂｅｒ）又は少モードファイバＦＭＦ（ｆｅｗ−ｍｏｄｅｆｉｂｅｒ）の異モード遅延ＤＭＤ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＭｏｄｅＤｅｌａｙ）に関連する時間遅延を測定する方法

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Publication number: JP2017142236A
Application number: JP2017005744A
Authority: JP
Inventors: ヨハネスアシュテンフランシスカス; Johannes Achten Franciscus; モリンデニス; Molin Denis; ングイエンタンナム; Nguyen Thang Nam
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2037-01-17
Also published as: EP3196624A1; ES2675180T3; EP3196624B1; CN106979855A; US20170205311A1; CN106979855B; JP6949493B2; US10241003B2; DK3196624T3; NL2016112B1

Abstract

【課題】マルチモードファイバ又は少モードファイバの異モード遅延に関連する時間遅延を測定する方法を提供する。【解決手段】異なる波長のレーザ（１０２〜１０４）を用いる。第１部品１０５によりＳＭＦ１０６にカップリングさせ、第２部品１０７により被測定対象のマルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦ１０８とカップリングさせる。第２部品１０７により異なる径オフセット値におけるマルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦ１０８の異モード遅延を測定する。【選択図】図２

Description

本発明は光ファイバ、より具体的にはマルチモードファイバすなわちＭＭＦ及び/又は少モードファイバすなわちＦＭＦの伝送の分野に関する。

より具体的には本発明は、少なくとも２つの異なる波長について、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延、すなわちＤＭＤに関する時間遅延を、測定系において測定する方法に関する。

本発明は特にＯＭ２、ＯＭ３及びＯＭ４マルチモードファイバに好適だが、これに限定されない。

ＯＭ４マルチモードファイバのような広帯域マルチモードファイバは、比較的実用的な波長範囲、すなわち、限定されないが特に８５０ｎｍから９５０ｎｍの波長範囲のためのマルチモードファイバであると理解される。

マルチモードファイバは、一般に横マルチモード垂直キャビティ面発光レーザ（より簡単にはＶＣＳＥＬと呼ばれる）の高速光源とともに、高速データネットワークにおいて成功裡に利用されている。しかしながら以下の事実に起因して、マルチモードファイバは内部分散の影響を受ける。すなわちある波長に関し、複数の光学モードが同一の情報を伝達しながらファイバに沿って伝搬するが、その伝搬速度はモードによって異なる。モード分散は異モード遅延ＤＭＤを用いて表される。このＤＭＤは、マルチモードファイバ内を伝搬する最速モードと最遅モードとの間のパルス遅延の差を示す尺度である。

一般にデータ通信に使用されるマルチモードファイバでは、モード分散を最小化する目的で、ファイバの中心からクラッドとの接点に向かって屈折率が徐々に低下するコアが使われる。

このようなグレーデッドインデックス型コアの内部を光信号が伝搬するとき、異なるモードは異なる伝搬媒質を経験する。この異なる伝搬媒質は、異なるモードの伝搬速度に異なる影響を与える。理論的にはすべてのモードで実質的に同じ群速度を得ることが可能であり、これにより特定の波長に関しモード間分散を低減することができる。

ＯＭ４ファイバは、レーザに最適化された広帯域の５０μｍマルチモードファイバであって、国際標準化機関により、２０１５年１１月１９日発行のＩＥＣ６０７９３−２−１０Ｅｄ．５文書のファイバタイプＡ１ａ．３として標準化されている。ＯＭ４ファイバのような高速マルチモードファイバは信頼性と費用効果に優れ、１０Ｇｂｐｓから１００Ｇｂｐｓの伝送を実現する高データレート通信用媒体の選択肢となることが明らかとなっている。これはＶＣＳＥＬ技術により可能となったものである。広帯域（ＷＢ：Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ）マルチモードファイバと、より長波長の粗密度波長分割多重方式（ＣＷＤＭ：ＣｏａｒｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用ＶＣＳＥＬとの組み合わせは、将来の需要拡大に応えるための興味深い選択肢であると考えられる。

しかしながら現在までのところ、例えばＯＭ４ファイバのモード帯域幅は、典型的には８５０ｎｍ±１０ｎｍといった狭い波長域でのみ達成されている。より広い波長域でＯＭ４の性能要件を満足する広帯域（ＷＢ）マルチモードファイバを得ることは、次世代のマルチモードシステムの実現に向けて解決すべき課題である。

一般にマルチモードファイバの性能は、所定の波長で評価された実効モード帯域（ＥＭＢ：ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＭｏｄａｌＢａｎｄｗｉｄｔｈ）によって定義される。例えばＯＭ４ファイバは、波長８５０ｎｍ±１ｎｍにおいて４、７００ＭＨｚ−ｋｍを超えるＥＭＢを示す必要がある。このような高ＥＭＢ値を達成するためには、マルチモードファイバの屈折率プロファイルを非常に高い精度でコントロールすることが必要となる。現在までのところ、既存の製造方法でこのような高いＥＭＢを保証することはできない。また一般に、コアロッド又はケインにおける屈折率プロファイルの測定に基づいてＥＭＢ値を正確に予測するのは困難である。これは、典型的に２、０００ＭＨｚ−ｋｍを越えるような高いＥＭＢが予測される場合（これはファイバの屈折率プロファイルが理想プロファイルに近いことを意味する）は、特に困難である。実際にはＥＭＢはファイバで直接評価される。

一般に少モードファイバは異モード群遅延（ＤＭＧＤ：ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＭｏｄｅＧｒｏｕｐＤｅｌａｙｓ）で定義される。通常ＤＭＧＤは、１５５０ｎｍの波長でＤＭＤ技術を使って測定される。将来少モードファイバが広帯域でも使われると、他の波長も関心対象となるだろう。

実効モード帯域（ＥＭＢ）は、モード分散に起因する遅延、すなわち頭字語ＤＭＤで知られる「異モード遅延（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＭｏｄｅＤｅｌａｙ）」を測定することで評価される。この測定は、マルチモードファイバ又は少モードファイバのコアに対し、シングルモード射出を半径方向に走査したとき、得られるパルス応答を記録することにより実行される。これによりＤＭＤプロットが得られる。次にこのプロットは、ファイバが生成し得るＥＭＢの最小値を評価するために後処理される。ＤＭＤ測定の手順は標準化の対象であり、国際標準化機関により、２００６年６月２６日発行のＩＥＣ６０７９３−１−４９Ｅｄ．２．０文書で標準化されている。ＤＭＤ値とも呼ばれるＤＭＤ計量は、メートル当たりのピコ秒（ｐｓ／ｍ）単位で表される。この値は、ファイバの長さで規格化されたオフセット射出の集合を考慮することで、最速パルスに対する最遅パルスの遅延の評価を与える。基本的にこの遅延によりモード分散が評価される。ＤＭＤ値が低いと、すなわちＤＭＤにより測定されたモード分散が小さいと、ＥＭＢは一般により大きくなる。

ＤＭＤ測定は、関心波長でパルス又はパルスの連続がシングルモードファイバから射出されたときの、ファイバの応答を測定することにより行われる。マルチモードファイバ又は少モードファイバ、すなわち被測定ファイバＦＵＴ（ｆｉｂｅｒｕｎｄｅｒｔｅｓｔ）の励起モードは、ＦＵＴの光軸に対するシングルモードファイバの側面位置に依存する。基本的に、中心射出は最遅オーダのモードを励起し、オフセット射出は最速オーダのモードを励起する。従って、シングルモードファイバでＦＵＴのコアを走査したときのファイバ応答を記録し集合することにより、このＦＵＴのモード分散の良好な全体像が得られる。一般にＤＭＤ測定には、正確な中心射出を実現するためのアラインメント手順、すなわちシングルモードプローブファイバ軸をＦＵＴの光軸に対して整列させる手順が必要である点に留意すべきである。

既知の測定系は、数ピコ秒から最大数１００ピコ秒のレーザパルスの連続を、単一波長で放出するように構成されたレーザを備える。レーザパルスは、第１部品、例えばミラー及び／又は光学素子などを介して、シングルモードファイバ内にカップリングされる。シングルモードファイバは、第２部品を介してＦＵＴにカップリングされる。この第２部品は、ＦＵＴファイバ光軸に対するシングルモードファイバの横方向移動を可能とする移動ステージを備える。ＦＵＴからの出力は、第３部品を介して検出モジュールにカップリングされる。この検出モジュールは、光波形を電気波形に変換するように構成される。この検出モジュールは更に、受信した電気波形を標本化し、信号記録を可能とするように構成される。現時点では、ＤＭＤ測定は単一波長で行われている。

近年マルチモードファイバ容量を拡大する目的で、データ通信システムに波長分割多重、すなわちＷＤＭ（ＷａｖｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が利用されつつある。例えば１０Ｇｂｐｓ又は４０Ｇｂｐｓで、８５０−９５０ｎｍ波長領域の４チャネル分割が用いられ、マルチモードファイバ１本で１００Ｇｂｐｓ又は４００Ｇｂｐｓの伝送が実現されつつある。従って、マルチモードファイバのモード分散を評価するためには、８５０−９５０ｎｍの全波長領域にわたるＤＭＤ測定が必要となる。

更に、シングルモードファイバを用いる通常の光通信では、空間モード多重によるファイバ容量の拡大を目的として、シングルモードファイバが少なくとも少モードファイバに置き換えられつつある。従って、少モードファイバのモード分散もまた当面の問題である。以上の通り、複数の波長における正確なＤＭＤ測定の必要性が急速に高まりつつある。

米国特許出願番号２０１４／０３６８８０９号は、光ファイバのための、異なるモード遅延測定のシステムを開示する。このシステムは、複数のモードを持つ被測定光ファイバと、変調器に連続光波信号を供給するシングルモード光源と、変調器に電気パルスの連続信号を供給するとともに、受信器にトリガ信号を供給するパルス発生器と、を含む。変調器は、少なくとも一部は受信光とパルス連続信号とに基づき、変調された光試験信号を光ファイバを通して生成するように構成される。また受信器は、ファイバを通して伝送された試験信号を受信し、すくなくとも一部はトリガ信号に基づき試験信号を評価する。

欧州特許出願番号ＥＰ１、７０５、４７１号は、マルチモードファイバの異モード遅延を測定する装置を開示する。この装置は、チューナブルレーザ光源と、干渉計と、データ収集装置と、コンピュータと、を含む。チューナブルレーザ光源は、周波数が線形に可変な光を出力する。干渉計は、チューナブルレーザからの出力光を分割することにより、マルチモード光とシングルモード光とを生成する。次に干渉計は、このマルチモード光とシングルモード光とを、測定対象マルチモードファイバと、参照用シングルモードパスとに送る。最後に干渉計は、マルチモード光とシングルモード光とを互いに干渉させることによりビート信号を生成する。

本発明の一態様は、少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を、測定系において正確に測定する方法を与えることを目的とする。

本発明の別の一態様は、本発明に係る方法を支持し得るコンピュータプログラムを記憶した、非一時的なコンピュータ読出し可能な搬送媒体を与えることを目的とする。

本発明は、その第１態様において、少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を、測定系において測定する方法であって、前記測定系は、前記少なくとも２つの波長のレーザパルスを放出するように構成されたレーザ装置と、放出されたレーザパルスを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦにカップリングするように構成されたシングルモードファイバＳＭＦと、前記レーザ装置から放出されたレーザパルスを前記ＳＭＦにカップリングするように構成された第１部品と、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対し整列させるように構成された第２部品と、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを検出するように構成された検出モジュールと、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを前記検出モジュールにカップリングするように構成された第３部品と、を備え、前記方法は、以下の連続するステップ、ａ）、ｂ）、ｃ）を備え、
ａ）、ｂ）、ｃ）は、
ａ）前記測定系において前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦを与えるステップと、前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに整列させるステップ、
ｂ）以下のステップを用いて、第１径オフセット値に関する第１測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記第１オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
ｃ）以下のステップを用いて、更なる径オフセット値に関する第２測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記更なる径オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
であって、
前記更なる径オフセット値は、それより前の径オフセット値と異なる方法を与える。

以下の点、すなわち、第２部品がＳＭＦをＭＭＦ又はＦＭＦに対し更なるオフセット値で位置づける「より前に」、前記少なくとも２つの異なる波長のレーザパルスが前記レーザ装置から放出され、前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延が、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定されるべきである、という点は本発明者の洞察である。

上記は以下のことがら、すなわち、すべての波長に関する時間遅延測定が完了した後に、初めて第２部品が、ＳＭＦのＭＭＦ又はＦＭＦに対する位置づけを行うため、各波長に関する時間遅延は実質的に同じ径オフセット値で測定されること、を示唆する。

本発明者は、ＭＭＦ又はＦＭＦにカップリングされるモードは、正確な径オフセット位置、すなわちＳＭＦのＭＭＦ又はＦＭＦに対するアラインメントに敏感である点に着目した。この点は、径オフセット位置がコア中心とクラッドとのほぼ中間にあるとき、特に該当する。波長を変化させている間、径オフセット位置を固定する、すなわち「ロッキング」することにより、例えば第２部品のヒステリシス効果などに起因する位置ずれを回避できるだろう。従って、オフセット位置を「ロッキング」することにより、波長依存性に関する測定の信頼性は著しく高まるだろう。

この点に関する利点の１つは、波長依存性を持つＤＭＤに関し、測定の信頼性が著しく高まる点である。

本発明に係る検出モジュールは、ある種のパルスロケーション技術、例えばピーク強度、重心、あるいはパルスの前縁又は後縁における最大パワーのパーセンテージなどを用いて、受信したレーザパルスの相対的遅延を測定するように構成されてもよい。測定により得られた時間遅延はその後、波長依存性を持つＳＭＦ又はＦＭＦのモード分散を決定するための基礎を形作る。

前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又はＦＭＦに対して特定の径オフセット値で位置づけるステップにおいて、ＳＭＦの光軸は、前記第２部品により、ＭＭＦ又はＦＭＦの光軸に対し特定の径オフセット値でオフセットされる。これは、放出されたレーザパルスが、コア中心に対する特定の径オフセットでＭＭＦ又はＦＭＦに入力されることを意味する。

本発明に係るステップｂ）及びｃ）の前に、先ず第２部品を用いて、ＳＭＦの光軸とＭＭＦ又はＦＭＦの光軸とを一致させる整列手順が実行される。

本発明に係る方法を用いることによって、ＭＭＦ又はＦＭＦの異モード遅延の波長依存性に関する正確な測定が可能となる。

ＭＭＦとＳＭＦとの主な違いは、ＭＭＦはより大きなコア直径、典型的には５０−１００マイクロメートルのコア直径を持つ点にある。このコア直径は、当該コア内を伝搬するレーザパルスの波長より大きい。ＭＭＦの異モード遅延の波長依存性を正確に測定するため、放出されたレーザパルスは、異なる径オフセットでＭＭＦにカップリングされる。従って、ＳＭＦとＭＭＦの光軸が一致するように、すなわちＳＭＦがＭＭＦの光軸に整列するように、最初の径オフセットは実質的に０であってよい。その後径オフセットは、ＭＭＦのコアの外側に向かって徐々に、例えば０．５−１０マイクロメートル刻みで、より好ましくは１−５マイクロメートル刻みで、更により好ましくは１−２マイクロメートル刻みで増やされる。本発明の鍵となる特徴は、次のステップに向けて径オフセットが徐々に増やされる「より前に」、すべての波長測定が行われる点にある。

ある実施形態では、前記レーザパルスを放出するステップは、
−前記レーザ装置により、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを、個別にかつ連続して放出するステップを備える。

この実施形態では、レーザ装置は、最初に第１波長のレーザパルスを放出する。検出モジュールを用いて、この放出された第１波長のレーザパルスに関する時間遅延が測定される。次にレーザ装置は、第２波長のレーザパルスを放出する。その後、検出モジュールを用いて、この放出された第２波長のレーザパルスに関する時間遅延が測定される。この手順が反復される。意図されたすべての波長のレーザパルスが放出され、これらすべてのレーザパルスの時間遅延が測定されるまで、この手順が繰り返される。

代替的な実施形態では、前記レーザパルスを放出するステップは、
−前記レーザ装置により、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを、同時に放出するステップを備える。

この実施形態では、第３部品又は第１部品は、前記少なくとも２つの異なる波長のうちの１つを選択的に透過し、残りの波長を除去するように構成されたフィルタ手段を備え、
前記測定するステップは、
−前記検出モジュールにより、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記フィルタ手段を用いることにより、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、を備えてよい。

この場合フィルタ手段は、最初に第１波長にチューニングされるだろう。すわなち、フィルタ手段は第１波長以外のすべての波長を除去するだろう。従って、第１波長のレーザパルスのみが検出モジュールに到達するだろう。検出モジュールは、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を測定する。その後、フィルタ手段は第２波長にチューニングされ、同様の手順が繰り返される。

検出モジュールはまた、複数の検出器を備えてもよい。この場合前記第３部品は、前記少なくとも２つの異なる波長の各々が異なる検出器にカップリングされるように、前記レーザパルスを分波するように構成される。

上記は、第３部品に入力したレーザパルスが、異なる検出器に向けて分波されることを示唆する。すなわち、各波長は異なる検出器に送信される。

代替的な実施形態では、前記検出モジュールは、各々が単一の波長を検出できる複数の検出器を備え、前記第３部品は、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを、前記複数の検出器の各々にカップリングするように構成される。

この実施形態では、第３部品は、入力パルスが分波されて複数の検出器の各々に送信されるように構成された分波器のように機能する。検出器の各々は、特定の異なる波長のレーザパルスを検知する。この結果、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延が、前記少なくとも２つの異なる波長の各々について、独立して測定される。

本発明に係る第３部品は、光学フィルタ又はビームスプリッタのいずれかを備えてよい。光学フィルタは、例えば、異なる波長の光を選択的に透過させる装置である。これは、通常は、光学経路内に設置された平面ガラス又はプラスティックデバイスであって、バルクで着色されたか、表面をコーティングされたものである。光学フィルタは、その周波数応答性によって記述される。これは、入力信号の各周波数成分の強度と位相とが、フィルタによってどの程度変えられるかを明示する。

本発明に係る第１部品は、回転ミラー、チョッパ、光ファイバスプリッタ又はフォトニックランタンのいずれかを備えてよい。チョッパは例えば、光ビーム、すなわちレーザパルスを周期的に遮断する装置である。これは現在３種類の商用品、すなわち、可変周波数回転円盤式チョッパ、固定周波数チューニングフォークチョッパ及び光シャッタが入手可能である。

第２態様において本発明は、コンピュータプログラムを記憶した非一時的なコンピュータ読出し可能な搬送媒体であって、前記コンピュータプログラムは、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコード命令を備え、前記プログラムは、コンピュータ又はプロセッサで実行される媒体を与える。

第３態様において本発明は、少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を測定するための測定系であって、
−前記少なくとも２つの波長のレーザパルスを放出するように構成されたレーザ装置と、
−放出されたレーザパルスを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦにカップリングするように構成されたシングルモードファイバＳＭＦと、
−前記レーザ装置から放出されたレーザパルスをＳＭＦにカップリングするように構成された第１部品と、
−前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対し整列させるように構成された第２部品と、
−放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを検出するように構成された検出モジュールと、
−放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを前記検出モジュールにカップリングするように構成された第３部品と、
−以下の連続するステップｂ）及びｃ）を制御するように構成された制御装置と、を備え、
ｂ）及びｃ）は、
ｂ）以下のステップを用いて、第１径オフセット値に関する第１測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記第１オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
ｃ）以下のステップを用いて、更なる径オフセット値に関する第２測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記更なる径オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長のレーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
であって、
前記更なる径オフセット値は、それより前の径オフセット値と異なる測定系を与える。

制御装置は、本発明の連続するステップｂ）及びｃ）を促進するように構成されたプロセッサを備えるコンピュータであってよい。

本発明に関する前述の及びその他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことにより最もよく理解できるだろう。図面において同様の参照番号は、部品が同じであること、若しくは、部品が同じ又は対応する機能又は動作をすることを表す。

本発明は、以下に記載される特定の例に限定されず、少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を測定するための特定の方法にも限定されない。

本発明は、すでに使われている測定系に著しい変更を要求しない。従って本発明で提示された課題の解決手段は、容易かつ低コストで実施することができる。

先行技術に係る測定系を示す図である。本発明に係る測定系の一例を示す図である。本発明に係る測定系の別の一例を示す図である。本発明に係る測定系に用いられる第１部品の一例を示す図である。本発明に係る測定系に用いられる第１部品の別の一例を示す図である。

図１は、先行技術に係る測定系１を示す。典型的には１つのレーザ装置２が与えられる。レーザ装置２は、固体レーザあるいはファイバレーザであってよく、数ピコ秒から最大数１００ピコ秒までのレーザパルスを単一波長で放出するように構成される。放出されたレーザパルスは、シングルモードファイバＳＭＦ４内にカップリングされる。このカップリングは自由空間において、ミラーを用いた第１部品３によって行われる。

シングルモードファイバは、被測定ファイバ、すなわちマルチモードファイバ６にカップリングされる。ＳＭＦ４と被測定ファイバ６とのカップリングは、第２部品５によって行われる。第２部品５により、マルチモードファイバＭＭＦ６に対するＳＭＦ４のコア走査が可能となる。第２部品５は、移動ステージでコントロールされるバット・カップリング（ｂｕｔｔｃｏｕｐｌｉｎｇ）であってよい。この移動ステージにより、ＭＭＦ６の光軸に対するＳＭＦ４の横方向移動が可能となる。

ＭＭＦ６の出力は、検出モジュール８内にカップリングされる。検出モジュール８は、光波形を電気波形に変換することができる。その後、受信された波形の連続が標本化され、信号記録がされるように、この電気波形が標本化モジュール９に送られる。ＭＭＦ６と検出モジュール８とのカップリングは、第３部品７によって行われる。

図２は、本発明に係る測定系１０１の一例を示す。

測定系１０１は、少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延に関連する時間遅延を測定するのに好適である。すなわち、本発明を利用することで、ＭＭＦ又はＦＭＦの異モード遅延の波長依存性を正確に測定することができる。

本例ではレーザ装置は複数のレーザ、すなわち第１レーザ１０２、第２レーザ１０３、第Ｎレーザ１０４までを備える。これらの各レーザは、異なる波長のレーザパルスを放出するよう構成される。本発明は特定の数のレーザに限定されない。代替的に、複数の波長のレーザパルスを連続的に放出するように構成された、単一のチューナブルレーザが用いられてもよい。

第１ステップで、測定系１０１にＭＭＦ又はＦＭＦ１０８が与えられる。そして第２部品を用いて、ＳＭＦがＭＭＦ又はＦＭＦに対して整列させられる。続いて、第１径オフセット値に関して、測定の第１のセットが行われる。

上記は、第２部品１０７がＳＭＦ１０６をＭＭＦ又はＦＭＦ１０８に対して第１径オフセット値で位置づけること、あるいはその逆を伴う。例えばＳＭＦ１０６の光軸が、ＭＭＦ又はＦＭＦ１０８の光軸に対して、ある特定の径オフセットで位置づけられる。続いて、第１レーザ１０２より第１レーザパルスが放出される。この第１レーザパルスは、第１部品１０５を用いてＳＭＦ１０６にカップリングされる。次に、放出された第１レーザパルスが、第２部品１０７を用いてＭＭＦ又はＦＭＦ１０８にカップリングされる。ＭＭＦ又はＦＭＦ１０８から出力された第１レーザパルスは、次に第３部品１０９を用いて検出器１１０にカップリングされる。検出器１１０と標本化モジュール１１１とが、検出モジュールに備えられている。検出モジュールは、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された任意のレーザパルスの時間遅延を測定するように構成される。

上記の手順が完了すると、第２波長を持つ第２レーザパルスが、第２レーザ１０３より放出される。第２波長を持つこの第２レーザパルスに関連する時間遅延が、前述の第１波長を持つレーザパルスの場合と同様の方法で測定される。意図されたすべての波長のレーザパルスが放出され、これらすべてのレーザパルスの時間遅延が測定されるまで、この手順が繰り返される。

その後初めて、更なる径オフセット値に関する第２測定が、以下の方法で行われる。すなわち、先ず第２部品１０７が、ＳＭＦ１０６をＭＭＦ又はＦＭＦ１０８に対してこの更なる径オフセット値で位置づける。この更なる径オフセット値は、それより前のいかなる径オフセット値とも異なる。次にレーザ装置１０２、１０３、１０４の各々が、異なる波長のレーザパルスを放出する。更に検出モジュールが、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、各波長について独立して測定する。

本発明の鍵となる特徴は、第２部品１０７がＳＭＦ１０６をＭＭＦ又はＦＭＦ１０８に対して更なる径オフセットに位置づける「より前に」、レーザパルスの時間遅延が各波長で測定される点にある。

本発明の利点の１つは以下の点にある。すなわち、対象波長に依存する異モード遅延がすべての意図された波長に関して同じ径オフセットで測定されるときに、すなわち、ＳＭＦ１０６とＭＭＦ又はＦＭＦ１０８との間のカップリングが波長に依らず変わらないときに、測定の信頼性が著しく増す点である。

本例の別の利点は、受信器側のコストが波長数とともに増加しない点にある。例えば、意図されたレーザパルスの各々を、単一の検出モジュールで測定することができる。

本例の更に別の利点は、ＳＭＦ又はＦＭＦ１０８の準備時間が波長数とともに増加しない点にある。すなわち、必要なＳＭＦ又はＦＭＦ１０８の準備は１回だけですむ。

図３は、本発明に係る測定系２０１の別の一例を示す。

図３に示される測定系２０１と図２に示される測定系１０１との主な違いは、測定系２０１では、レーザ装置１０２、１０３、１０４を出たレーザパルスの各々が、第１部品１０５によって「同時に」ＳＭＦ１０６にカップリングされる点である。これに対し図２に示される測定系１０１における第１部品１０５は、１回につき、放出されたパルスのうちの１つだけをＳＭＦ１０６にカップリングするように構成されている。

図３に示される測定系２０１の第３部品２０２は、波長分波器のように機能する。すなわち第３部品２０２は、受信したレーザパルスを波長ごとに分離し、これら各波長のレーザパルスを異なる検出器２０３、２０４、２０５に送信することができる。ここで、各検出器は、単一の標本化モジュール２０６、２０７、２０８にカップリングされている。この結果、第１波長のレーザパルスが第１検出器２０３に送信され、第２波長のレーザパルスが第２検出器２０４に送信され、第Ｎ波長のレーザパルスが第Ｎ検出器２０５に送信される、といった動作が行われる。

上記の例の利点は、すべての測定が並行して行われ、その結果、本例における測定時間が単一波長測定の場合の測定時間とほぼ等しくなるという点にある。

代替的に、検出モジュールは、各々が特定の単一波長のレーザパルスを検知する複数の検出器を備えてもよい。この場合、第３部品２０２は、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを、複数の検出器の各々にカップリングするように構成される。

図４は、本発明に係る測定系に用いられる第１部品３０１の一例を示す。

この例の第１部品３０１は、ＳＭＦ１０６にカップリングされるべき波長を選択するための回転ミラー３０２を備える。図４の左側に示される第１位置では、回転ミラー３０２は、第２レーザ１０３から放出されたレーザパルスを反射してＳＭＦ１０６にカップリングする。第１レーザ装置１０２から放出されたレーザパルスは、回転ミラー３０２により吸収材３０３に向けて反射される。図４の右側に示される第２位置では、回転ミラー３０２は、第１レーザ装置及び第２レーザ装置から放出された何れのレーザパルスにも影響を及ぼさないように回転される。従って、第１レーザ１０２から放出されたレーザパルスはＳＭＦ１０６に直接カップリングされ、第２レーザ１０３から放出されたレーザパルスは吸収材３０３に吸収される。回転ミラー３０２を用いることにより、１回につき１つのレーザパルスのみがＳＭＦ１０６にカップリングされるようにすることができる。

図５は、本発明に係る測定系に用いられる第１部品４０１の別の一例を示す。

図５の左側に示される通り、第１レーザ装置１０２及び第２レーザ装置１０３から放出されたレーザパルスをＳＭＦ１０６にカップリングするために、ファイバカプラ４０４が用いられてよい。選択的に、ある特定の波長を除去し、他のすべての波長を通過させるため、例えば自由空間においてチョッパ４０３が与えられてもよい。

図５の右側に示される通り、各レーザ装置１０２、１０３、１０４から放出されたレーザのすべてをＳＭＦ１０６にカップリングするために、フォトニックランタン（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｌａｎｔｅｒｎ）４０５が用いられてもよい。

本発明は前述の例に限定されない。また付属の請求項に記載された本発明の範囲を越えて、発明的能力を追加することなく、当業者による変形や拡張がされ得る。

Claims

少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を、測定系において測定する方法であって、
前記測定系は、
前記少なくとも２つの波長のレーザパルスを放出するように構成されたレーザ装置と、
放出されたレーザパルスを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦにカップリングするように構成されたシングルモードファイバＳＭＦと、
前記レーザ装置から放出されたレーザパルスを前記ＳＭＦにカップリングするように構成された第１部品と、
前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対し整列させるように構成された第２部品と、
放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを検出するように構成された検出モジュールと、
放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを前記検出モジュールにカップリングするように構成された第３部品と、を備え、
前記方法は、以下の連続するステップ、ａ）、ｂ）、ｃ）を備え、
ａ）、ｂ）、ｃ）は、
ａ）前記測定系において前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦを与えるステップと、前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに整列させるステップ、
ｂ）以下のステップを用いて、第１径オフセット値に関する第１測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記第１オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
ｃ）以下のステップを用いて、更なる径オフセット値に関する第２測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記更なる径オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長のレーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
であって、
前記更なる径オフセット値は、それより前の径オフセット値と異なる方法。
前記レーザパルスを放出するステップは、
−前記レーザ装置により、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを、個別にかつ連続して放出するステップを備える、請求項１に記載の方法。
前記レーザパルスを放出するステップは、
−前記レーザ装置により、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを、同時に放出するステップを備える、請求項１に記載の方法。
前記第３部品は、前記少なくとも２つの異なる波長のうちの１つを選択的に透過し、残りの波長を除去するように構成されたフィルタ手段を備え、
前記測定するステップは、
−前記検出モジュールにより、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記フィルタ手段を用いることにより、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップを備える、請求項３に記載の方法。
前記検出モジュールは、複数の検出器を備え、
前記第３部品は、前記少なくとも２つの異なる波長の各々が異なる検出器にカップリングされるように、前記レーザパルスを分波するように構成される、請求項３に記載の方法。
前記検出モジュールは、各々が単一の波長を検出できる複数の検出器を備え、
前記第３部品は、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを、前記複数の検出器の各々にカップリングするように構成される、請求項３に記載の方法。
前記第３部品は、光学フィルタ又はビームスプリッタのいずれかを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記第１部品は、回転ミラー、チョッパ、光ファイバスプリッタ又はフォトニックランタンのいずれかを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記測定系において前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦを与えるステップは、
−前記測定系において、ＯＭ２、ＯＭ３又はＯＭ４マルチモードファイバを与えるステップを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
コンピュータプログラムを記憶した非一時的なコンピュータ読出し可能な搬送媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコード命令を備え、
前記プログラムは、コンピュータ又はプロセッサで実行される媒体。
少なくとも２つの異なる波長に関し、マルチモードファイバＭＭＦ又は少モードファイバＦＭＦの異モード遅延ＤＭＤに関連する時間遅延を測定するための測定系であって、
−前記少なくとも２つの波長のレーザパルスを放出するように構成されたレーザ装置と、
−放出されたレーザパルスを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦにカップリングするように構成されたシングルモードファイバＳＭＦと、
−前記レーザ装置から放出されたレーザパルスをＳＭＦにカップリングするように構成された第１部品と、
−前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対し整列させるように構成された第２部品と、
−放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを検出するように構成された検出モジュールと、
−放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスを前記検出モジュールにカップリングするように構成された第３部品と、
−以下の連続するステップｂ）及びｃ）を制御するように構成された制御装置と、を備え、
ｂ）及びｃ）は、
ｂ）以下のステップを用いて、第１径オフセット値に関する第１測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記第１オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
ｃ）以下のステップを用いて、更なる径オフセット値に関する第２測定を実施するステップ、
−前記第２部品を用いて、前記ＳＭＦを前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦに対して前記更なる径オフセット値で位置づけるステップ、
−前記レーザ装置を用いて、前記少なくとも２つの異なる波長の前記レーザパルスを放出するステップ、
−前記検出モジュールを用いて、放出された後前記ＭＭＦ又は前記ＦＭＦから出力された前記レーザパルスの時間遅延を、前記少なくとも２つの異なる波長ごとに独立して測定するステップ、
であって、
前記更なる径オフセット値は、それより前の径オフセット値と異なる測定系。