JP4083620B2 - 光ファイバのラマン利得特性の評価方法、ラマン利得特性スペクトルの推定方法及びラマン利得特性の評価装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡便かつ高精度な光ファイバのラマン利得特性の評価方法およびラマン利得特性スペクトルの推定方法ならびにラマン利得特性の評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバにおけるラマン増幅効果は、励起光源の波長を選択することによって任意の波長帯域で利用することが可能である。また、複数の励起光を組み合わせることにより、１００ｎｍ以上の広帯域な通信波長を一括して増幅することも可能である。これらの理由により、光ファイバにおけるラマン増幅効果に基づく光増幅を光通信システムにおける光増幅技術の一つとして応用するための検討が進められている。光ファイバのラマン増幅特性は、光ファイバコアのドーパント材料やその添加量に依存して変化するため、光通信分野での光増幅にラマン増幅効果を応用するに際しては、個々の光ファイバが有するラマン利得特性を高精度に評価することが必要である。
【０００３】
従来、光ファイバのラマン利得率の評価は、評価対象として数ｋｍ以上の長さの光ファイバを用意し、数百ｍＷ〜数Ｗの強度の励起光を用いて行なわれていた（例えば、非特許文献１参照）。また、光ファイバのラマン利得率スペクトルの推定についても、重回帰分析により推定する方法（例えば、非特許文献２参照）や、励起光波長、励起光強度、励起光波形、損失係数およびラマン利得係数スペクトルのピーク値を用いた数値計算により推定する方法（例えば、非特許文献３参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３１５０２６号公報（第５頁）
【０００５】
【非特許文献１】
S. Gray, "Raman Gain Measurements in Optical Fibers", SOFM2000, pp.151-154 (2000).
【０００６】
【非特許文献２】
深井千里、中島和秀、周 健、佐藤公紀、“ラマンゲインスペクトルの推定法に関する検討”、電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-10-111 (2002).
【０００７】
【非特許文献３】
K. X. Liu and E. Garmire, "Understanding the Formation of the SRS Stokes Spectrum in Fused Silica Fibers", IEEE J. of Quantum Electron., Vol. 27, No. 4, pp. 1022-1030 (1991).
【０００８】
【非特許文献４】
K. I. White, "Practical application of the refracted near-field technique for the measurement of optical fibre refractive index profiles", Opt. Quant. Elect., vol. 11, pp. 185-196 (1979).
【０００９】
【非特許文献５】
T. W. Whitbread, W. S. Wassef, P. M. Allen and P. L. Chu, "Profile dependence and measurement of absolute Raman scattering cross-section in optical fibres", Electron. Lett., vol. 25, pp.1502-1503 (1989).
【００１０】
【非特許文献６】
J. W. Fleming, "Material and Mode Dispersion in GeO₂・B₂O₃・SiO₂ Glasses", J. Am. Ceram. Soc., vol. 59, pp. 503-507 (1976).
【００１１】
【非特許文献７】
S. T. Davey, D. L. Williams, B. J. Ainslie, W. J. M. Rothwell and B. Wakefield, "Optical gain spectrum of GeO₂-SiO₂ Raman fibre amplifiers", IEE Proceedings J. Optoelectrnics, vol. 136, pp. 301-306 (1989).
【００１２】
【非特許文献８】
Y. Murakami et al., "Cut-off wavelength measurements for single-mode optical fibers", Appl. Opt., vol. 18, pp. 1101-1105 (1979).
【００１３】
【非特許文献９】
A. R. Tynes et al., "Low V-number optical fibers : Secondary maxima in the far-field radiation pattern", J. Opt. Soc. Am., vol. 69, No. 11, pp. 1587-1596 (1979).
【００１４】
【非特許文献１０】
D. Marcuse, "Gaussian approximation of the fundamental modes of graded-index fibers", J. Opt. Soc. Am., Vol. 68, No. 1, pp. 103-109 (1978).
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、高出力な励起光源または長尺の被測定用光ファイバが必要となり、測定条件によってその測定精度が制限されてしまうという問題があった。
【００１６】
また、非特許文献２に記載の方法では、参照周波数シフト位置におけるラマン利得係数を測定する必要があり、非特許文献１に記載の方法と同様の高出力な励起光源または長尺の被測定用光ファイバが必要となる。
【００１７】
さらに、非特許文献３に記載の方法では、励起光強度や励起光波形を数値計算に正確に反映させることが困難であり、スペクトルの推定精度が低下してしまうという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定対象である光ファイバの屈折率分布と電界分布のみを測定することとし、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、測定対象光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）ならびにそれらのスペクトルを簡便かつ高精度に評価することを可能とする方法および装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する方法であって、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐ から周波数シフトした信号光波長λ _ｓ での第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記信号光波長λ _ｓ でのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、およびコア半径ａを測定するステップであって、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）の測定は、励起光を用いて行うステップと、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０ およびｇ _１ を、ｇ _Ｒ （０，λ _ｓ ）およびｇ _Ｒ （∞，λ _ｓ ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓ の光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）とを測定するステップと、前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０ およびｇ _１ を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を式（１）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（２）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（３）により算出するステップと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
【数６】

【００２１】
（ｇ_０およびｇ_１は、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数）
【００２２】
【数７】

【００２３】
【数６】

【００２８】
請求項３に記載の発明は、所定ドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価するためのプログラムであって、コンピュータに、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐ から周波数シフトした信号光波長λ _ｓ での第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記信号光波長λ _ｓ でのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力するステップと、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０ およびｇ _１ を、ｇ _Ｒ （０，λ _ｓ ）およびｇ _Ｒ （∞，λ _ｓ ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓ の光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）とを測定した測定値を入力するステップと、前記評価対象の光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０ およびｇ _１ を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を式（１）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（２）により算出するステップと、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（３）により算出するステップと、を実行させることを特徴とする。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する装置であって、前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐ から周波数シフトした信号光波長λ _ｓ での第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記信号光波長λ _ｓ でのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力する手段と、前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０ およびｇ _１ を、ｇ _Ｒ （０，λ _ｓ ）およびｇ _Ｒ （∞，λ _ｓ ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出する手段と、前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓ の光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）とを測定した測定値を入力する手段と、前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０ およびｇ _１ を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を式（１）により算出する手段と、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（２）により算出する手段と、前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ _ｓ での前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を式（３）により算出する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第１の評価方法を説明するためのフローチャートで、この評価方法では、先ず、任意の屈折率分布を有する測定対象の光ファイバの、断面における中心軸からの位置ｒでの波長λの光に対する屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を次式（１）から求める。次に、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を次式（２）により算出する。そして、次式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出する。ここで、式（１）中のｇ_０およびｇ_１は、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であり、その詳細は後述する。
【００３２】
【数１１】

【００３３】
【数１２】

【００３４】
【数１３】

【００３５】
より具体的には、先ず、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における、中心軸からの位置ｒでの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定する（ステップＳ１１）。ここで、屈折率ｎ（ｒ，λ）は、ＲＮＦ法（Refractive Near Field Method：例えば、非特許文献４を参照）により測定可能である。
【００３６】
次に、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求める（ステップＳ１２）。ここで、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であるｇ_０およびｇ_１は、ラマン散乱断面積σ_０（λ_ｓ）（例えば、非特許文献５を参照）およびドーパント濃度ｘ（ｒ，λ_ｓ）（例えば、非特許文献６を参照）などのパラメータを用いて表記することが可能である（例えば、非特許文献７を参照）。
【００３７】
なお、屈折率の測定光波長が０．６７μｍであり、かつ、励起光波長が１．４５μｍの場合には、ゲルマニウム（Ｇｅ）ドープ（光）ファイバに対する係数ｇ_０およびｇ_１は表１に示すとおりとなり、測定光波長０．６７μｍにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）と信号光波長１．５５μｍにおけるラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）との関係は、次式（４）で与えられることとなる。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【数１４】

【００４０】
これに続いて、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する（ステップＳ１３）。一般に、光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）は、ＮＦＰ（Near Field Pattern）法（例えば、非特許文献８を参照）で測定されるニア・フィールド・パターン（ＮＦＰ）から求めることができる。また、ＦＦＰ（Far Field Pattern）法で測定されるファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）をハンケル変換して求める方法もある（例えば、非特許文献９を参照）。
【００４１】
さらに、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出する（ステップＳ１４）。
【００４２】
最後に、式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）が算出される（ステップＳ１５）。
【００４３】
このように本発明では、測定対象の光ファイバの屈折率分布と電界分布のみを測定することとし、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、光ファイバの実効的なラマン利得率およびラマン利得係数を簡便にかつ高精度に評価することが可能となる。
【００４４】
図２は、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第２の評価方法を説明するためのフローチャートで、この評価方法は、特定のドーパント材料を添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバにおいて、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａの測定値から式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１を求める点で、上述した第１の評価方法と相違する。
【００４５】
すなわち、先ず、特定のドーパント材料を添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバにおいて、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａを測定する（ステップＳ２１）。
【００４６】
ここで、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）は従来から知られている技術（非特許文献１を参照）で求めることができ、光ファイバのコアの屈折率ｎ（０，λ）およびコア半径ａは、ＲＮＦ法（非特許文献４を参照）を用いて測定可能である。また、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）は、ＮＦＰ法で測定されるＮＦＰ（非特許文献８を参照）から求められる電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）から、次式（５）（非特許文献１０を参照）により算出することができる。
【００４７】
【数１５】

【００４８】
なお、上述したように、電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を、ＦＦＰ法で測定されるＦＦＰをハンケル変換（非特許文献９を参照）して求め、これを基にモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）を求めてもよい。
【００４９】
次に、式（１）中の係数ｇ_０とｇ_１とを算出する（ステップＳ２２）。ここで、ステップ型の屈折率分布をもつ光ファイバの電界分布がガウス型に近似できる場合には、式（２）を次式（６）に変換することができる。なお、式（６）中のｇ_Ｒ（０，λ_ｓ）およびｇ_Ｒ（∞，λ_ｓ）はそれぞれ、光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数である。
【００５０】
【数１６】

【００５１】
従って、ステップＳ２１で測定される各パラメータの値を用いて、式（１）と式（６）の関係を満足する係数ｇ_０およびｇ_１を求めることになる。このとき、係数ｇ_０およびｇ_１の算出には最小二乗法が用いられる。
【００５２】
以降は図１に記載した手順とほぼ同様であり、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における、中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し（ステップＳ２３）、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求め（ステップＳ２４）、信号光波長λ_ｓでの、測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し（ステップＳ２５）、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出する（ステップＳ２６）。そして最後に、式（３）により、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）が算出される（ステップＳ２７）。
【００５３】
このように本発明では、特定のドーパントが添加された光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係式に基づいて、光ファイバの実効的なラマン利得率およびラマン利得係数を簡便にかつ高精度に評価することが可能となる。
【００５４】
図３は、本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の推定方法を説明するためのフローチャートで、この推定方法では、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により評価し、その結果に基づいて、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００５５】
具体的には、先ず、波長λ_ｐの励起光を用い、任意の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの、所望の信号光波長λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を、例えば非特許文献１に記載の従来技術により測定する（ステップＳ３１）。
【００５６】
次に、この測定結果である実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）と、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）と、の間の関係を規定する次式（７）および（８）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊとＣ２_ｉｊとを予め算出する（Ｓ３２）。
【００５７】
【数１７】

【００５８】
【数１８】

【００５９】
ここで、ベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊは、最小二乗法によって求めることができる（例えば特許文献１を参照）。
【００６０】
これに続いて、本発明の光ファイバのラマン利得特性の評価方法により、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を評価し（ステップＳ３３）、最後に、ステップＳ３２で予め算出しておいたベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊと、ステップＳ３３で評価したｎ個の信号光波長λ_ｓｊにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）とを、式（７）および式（８）に代入して、実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する（ステップＳ３４）。
【００６１】
図４は、本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法を実行する測定装置の構成を説明するための概略ブロック図で、図中の符号４１は屈折率分布測定部、４２はラマン利得係数分布演算処理部、４３はフィールド・パターン測定部、４４は実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の演算処理部、４５は実効的なラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の演算処理部である。
【００６２】
ここで、屈折率分布測定部４１は、波長λにおける光ファイバ断面の中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定する手段であり、ラマン利得係数分布演算処理部４２は、信号光波長λ_ｓにおける光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を演算する手段である。また、フィールド・パターン測定部４３は、信号光波長λ_ｓにおける光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する手段であり、実効的なラマン利得特性の演算処理部４４および実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部４５は、各々、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を演算する手段および信号光波長領域λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・ｍ）における実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を演算する手段である。これらの演算処理部には、本発明のラマン利得特性評価方法およびラマン利得特性スペクトル推定方法を実行するためのプログラムが格納されており、既に説明したステップに従って光ファイバのラマン利得特性の評価および特性スペクトルの推定がなされる。
【００６３】
すなわち、屈折率分布測定部４１は、波長λの測定光を用いて測定対象光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの屈折率ｎ（ｒ，λ）を、例えばＲＮＦ法により測定する。ラマン利得係数分布演算処理部４２は、屈折率分布測定部４１により測定された光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）を基に、屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）との間の関係式である式（１）を用いて、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの、光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を求める。フィールド・パターン測定部４３は、ＮＦＰ法やＦＦＰ法により、信号光波長λ_ｓでの測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定する。実効的なラマン利得特性の演算処理部４４は、先に求めたラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を基に信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出し、式（３）により信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出する。
【００６４】
ラマン利得スペクトルの推定を行なう場合には、実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部４５が、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００６５】
すなわち、図示しない測定手段により、波長λ_ｐの励起光を用いて、任意の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの、所望の信号光波長λ_ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）が測定され、その測定結果が演算処理部４５に送信されて記憶される。演算処理部４５は、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）と、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）と、の間の関係を規定する次式（７）および（８）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊとＣ２_ｉｊとを予め算出する。
【００６６】
また、上述した光ファイバのラマン利得特性の評価プロセスにより、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）が評価され、その評価結果が演算処理部４５に送信されて記憶される。
【００６７】
演算処理部４５は、記憶されているベクトル係数Ｃ１_ｉｊおよびＣ２_ｉｊと、ｎ個の信号光波長λ_ｓｊにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）とを、式（７）および式（８）に代入して、実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定する。
【００６８】
以下に実施例により、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の第１の実施例では、図１を用いて説明した、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の第１の評価方法により、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の実効的なラマン利得率ならびに実効的なラマン利得係数の評価を行なった結果について説明する。
【００６９】
図５は、波長０．６７μｍの測定光により求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）を説明するための図であり、図６は、図５の屈折率分布の測定結果と式（４）とを用いて求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける信号光波長１．５５μｍのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）を説明するための図である。
【００７０】
また、図７は、波長１．５５μｍの測定光により求めた、ＳＭＦのファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）の測定結果を示す図である。ここで、図７において、横軸はＳＭＦの任意の測定断面におけるＦＦＰ受光素子の測定角度（回転角度：ｄｅｇ．）であり、縦軸は規格化された受光強度（ｄＢ）を示している。
【００７１】
さらに、図８は、図７のＦＦＰをハンケル変換して求めたＳＭＦの電界分布をピーク値で規格化した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒ方向での分布を説明するための図である。
【００７２】
図６に示したラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）と図８に示した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）分布の結果を、式（２）に基づいて演算して得られた測定対象ＳＭＦの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率は約０．４２（Ｗ・ｋｍ^−１）であり、実効的なラマン利得係数は３．５×１０^−１４（ｍ／Ｗ）であった。
【００７３】
図９は、本発明によって評価したゲルマニウム（Ｇｅ）を添加した各種石英系光ファイバの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果と、非特許文献１に記載されている従来方法によって測定した実効的なラマン利得率の測定値とを比較して示す図である。この図から分かるように、本発明による評価結果は、従来方法による測定結果と良い一致を示しており、本発明によって光ファイバの実効的なラマン利得率の評価が可能であることが分かる。また、このようにして求められた実効的なラマン利得率と測定で得られた電界分布とを用いて、式（３）に基づいて光ファイバの実効的なラマン利得係数を求めることも可能であることはいうまでもない。
【００７４】
（実施例２）
本発明の第２の実施例では、図２を用いて説明した本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の第２の評価方法により、任意の屈折率分布をもつ光ファイバの実効的なラマン利得率ならびに実効的なラマン利得係数の評価を行なった結果について説明する。本実施例では、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびフッ素（Ｆ）を添加した石英系光ファイバに対する、式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１を求めてラマン利得特性を評価している。
【００７５】
表２および表３は各々、ＧｅおよびＦを添加したステップ型の屈折率分布をもつ石英系光ファイバの、コアの屈折率ｎ（０，λ）、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａを纏めたものである。ここで、ラマン利得の励起光波長および信号光波長はそれぞれ１．４５μｍおよび１．５５μｍであり、屈折率の測定波長は０．６７μｍである。
【００７６】
【表２】

【００７７】
【表３】

【００７８】
なお、コアの屈折率は波長λ＝０．６７μｍの光を用いて非特許文献４に記載の方法により測定した値ｎ（０，０．６７μｍ）であり、実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）は信号光波長λ＝１．５５μｍで非特許文献１に記載の方法により測定した値Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）である。また、モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）は、非特許文献９に記載の方法を用いて測定したＦＦＰをハンケル変換して求めた電界分布Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）を基に算出した、信号光波長１．５５μｍにおけるモードフィールド半径Ｗ（１．５５μｍ）、コア半径ａは非特許文献４に記載の方法を用いて測定した値である。
【００７９】
図１０は表２および表３に示した各々の値を用いて式（１）および式（６）から求めた、ＧｅドープファイバならびにＦドープファイバの、石英系光ファイバコアのラマン利得係数ｇ_Ｒ（０，１．５５μｍ）の屈折率ｎ（０，０．６７μｍ）依存性を説明するための図である。この図において、白四角は純石英コアファイバ、黒丸はＧｅドープファイバ、そして、白丸はＦドープファイバの依存性を示している。なお、図中の２本の実線は、ＧｅドープファイバおよびＦドープファイバに対する最小二乗法による近似結果を表している。
【００８０】
本発明に従って演算を行なうことにより、励起光波長１．４５μｍ、信号光波長１．５５μｍおよび屈折率測定波長０．６７μｍにおける、ＧｅドープファイバおよびＦドープファイバの式（１）中の係数ｇ_０およびｇ_１は、表４のように決定される。
【００８１】
【表４】

【００８２】
図１１は、表４で示した係数を用い、図１を用いて説明した方法により評価した任意の屈折率分布を有するＧｅドープファイバまたはＦドープファイバの、信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果を、非特許文献１に記載の方法によって測定した実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の結果と比較して示す図である。
【００８３】
この図から分かるとおり、本発明の評価方法から得られた実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）は、従来技術による測定から得られた実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）と良い一致を示しており、本発明の評価方法によって、光ファイバの実効的なラマン利得率を評価可能であることが分かる。また、実施例１と同様に、求められた実効的なラマン利得率と測定で得られた電界分布を用いて、式（３）により光ファイバの実効的なラマン利得係数を求めることが可能である。
【００８４】
このように、本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により、様々なドーパント材料において光ファイバの屈折率とラマン利得係数との関係を求めることができ、任意の屈折率分布をもつ光ファイバの実効的なラマン利得率および実効的なラマン利得係数を評価することが可能である。
【００８５】
（実施例３）
本発明の第３の実施例では、図３を用いて説明した本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトルの推定方法により、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）および分散シフトファイバ（ＤＳＦ）の実効的なラマン利得率スペクトルならびに実効的なラマン利得係数スペクトルの推定を行なった結果について説明する。
【００８６】
図１２は、式（７）中のベクトル係数Ｃ１_ｉｊを決定するために、任意の屈折率分布をもつ６本のＧｅドープファイバにおける実効的なラマン利得率スペクトルを非特許文献１に記載の従来技術の方法で測定した結果を示す図である。なお、本実施例における励起光波長λ_ｐは１．４５μｍである。
【００８７】
図１３は、図１２の６本の光ファイバの実効的なラマン利得率スペクトルから、特許文献１に記載の最小二乗法によって求められた１．４５μｍから１．６５μｍの信号光波長領域における、式（７）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊ（ｉ＝１、２、・・・２３１：ｊ＝１、２）を示す図である。図中の黒丸および白丸はそれぞれ、信号光波長が１．５５μｍおよび１．５６μｍとした際のべクトル係数Ｃ１_ｉ１及びＣ１_ｉ２を示している。図１３で得られたベクトル係数を用い、ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）の評価を行なった。
【００８８】
図１４は、ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）（ｉ＝１、２、・・・２３１）の推定結果を、従来技術による測定結果とともに示す図である。図中の実線は、本発明の光ファイバのラマン利得スペクトルの推定方法を用いて推定した実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を示しており、白丸は、非特許文献１に記載の従来技術を用いて測定した結果を示している。なお、評価波長１．５５μｍおよび１．５６μｍにおける実効的なラマン利得率はそれぞれ、表４および表５の係数を用いて本発明の光ファイバのラマン利得特性の評価方法によって評価した。
【００８９】
【表５】

【００９０】
この図に示されているように、それぞれのファイバにおけるスペクトルの推定結果は、従来技術による測定結果とよく一致していることが分かる。また同様の手順により式（８）中のベクトル係数Ｃ２_ｉｊを求めることで、光ファイバの実効的なラマン利得係数スペクトルを推定することが可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法によれば、任意の屈折率分布を有する測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの波長λの光に対する屈折率ｎ（ｒ，λ）を測定し、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を式（１）から求め、信号光波長λ_ｓでの測定対象の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒでの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）を測定し、信号光波長λ_ｓでの光ファイバの実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出して、式（３）により信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を算出することとしたので、高出力な励起光源や数ｋｍ以上の光ファイバを必要とすることなく、任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価することが可能となる。
【００９２】
なお、光ファイバの屈折率ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを関係づける係数であるｇ_０およびｇ_１を、ドーパント添加量が異なる複数本の光ファイバの波長λにおけるコア（ｒ＝０）の屈折率ｎ（０，λ）と、信号光波長λ_ｓにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）およびモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）ならびにコア半径ａの測定値から式（１）を用いて求めるようにしてもよい。
【００９３】
また、本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトルの推定方法によれば、任意の屈折率分布をもつ測定対象光ファイバの、任意のｎ個の信号光波長λ_ｓｊ（ｊ＝１、２、・・・ｎ）における実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）およびラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｊ）を本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法により評価し、その結果に基づいて、光ファイバの所望の信号光波長λ_ｓｉにおける実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）およびラマン利得係数スペクトルｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）を推定することとしたので、任意の限定された信号光波長での実効的なラマン利得特性のみを評価することで、所望の信号光波長領域における光ファイバの実効的なラマン利得率スペクトルおよび実効的なラマン利得係数スペクトルを高精度で推定することが可能となる。
【００９４】
このように、本発明によれば、所望の屈折率分布を有する光ファイバを仮定することにより、所望の光ファイバのラマン利得特性を把握し、通信システムの設計に応用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第1の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の光ファイバの実効的なラマン利得特性（ラマン利得率およびラマン利得係数）の第２の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の光ファイバのラマン利得特性スペクトル（ラマン利得率スペクトルおよびラマン利得係数スペクトル）の推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の光ファイバのラマン利得特性評価方法を実行する測定装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図５】波長０．６７μｍの測定光により求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける屈折率ｎ（ｒ，０．６７μｍ）を説明するための図である。
【図６】図５の屈折率分布の測定結果と式（４）とを用いて求めた、ＳＭＦの断面における中心軸からの位置ｒにおける信号光波長１．５５μｍのラマン利得係数ｇ_Ｒ（ｒ，１．５５μｍ）を説明するための図である。
【図７】波長１．５５μｍの測定光により求めた、ＳＭＦのファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）の測定結果を示す図である。
【図８】図７のＦＦＰをハンケル変換して求めたＳＭＦの電界分布をピーク値で規格化した規格化電界強度Ｅ（ｒ，１．５５μｍ）の光ファイバの断面における中心軸からの位置ｒ方向での分布を説明するための図である。
【図９】本発明によって評価したＧｅを添加した各種石英系光ファイバの信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果と、従来方法によって測定した実効的なラマン利得率の測定値とを比較して示す図である。
【図１０】ＧｅドープファイバならびにＦドープファイバの、石英系光ファイバコアのラマン利得係数ｇ_Ｒ（０，１．５５μｍ）の屈折率ｎ（０，０．６７μｍ）依存性を説明するための図である。
【図１１】任意の屈折率分布を有するＧｅドープファイバまたはＦドープファイバの、信号光波長１．５５μｍにおける実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の評価結果を、非特許文献１に記載の方法によって測定した実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（１．５５μｍ）の結果と比較して示す図である。
【図１２】ベクトル係数Ｃ１_ｉ１及びＣ１_ｉ２を決定するために、任意の屈折率分布をもつ６本のＧｅドープファイバにおける実効的なラマン利得率スペクトルを非特許文献１に記載の従来技術の方法で測定した結果を示す図である。
【図１３】図１２の６本の光ファイバの実効的なラマン利得スペクトルから、特許文献１に記載の最小二乗法によって求められた１．４５μｍから１．６５μｍの信号光波長領域における、式（７）のベクトル係数Ｃ１_ｉｊ（ｉ＝１、２、・・・２３１：ｊ＝１、２）を示す図である。
【図１４】ＳＭＦとＤＳＦの実効的なラマン利得率スペクトルＣ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓｉ）（ｉ＝１、２、・・・２３１）の推定結果を、従来技術による測定結果とともに示す図である。
【符号の説明】
４１ 屈折率分布測定部
４２ ラマン利得係数分布演算処理部
４３ フィールド・パターン測定部
４４ 実効的なラマン利得特性の演算処理部
４５ 実効的なラマン利得特性スペクトルの演算処理部

Claims (3)

1. 所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する方法であって、
   前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ _ｐ から周波数シフトした信号光波長λ _ｓ での第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記信号光波長λ _ｓ でのモードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、およびコア半径ａを測定するステップであって、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）の測定は、励起光を用いて行うステップと、
   前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ _ｓ ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ _０ およびｇ _１ を、ｇ _Ｒ （０，λ _ｓ ）およびｇ _Ｒ （∞，λ _ｓ ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ _ｓ の光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）とを測定するステップと、
   前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ _０ およびｇ _１ を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を式（１）により算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ _Ｒ （ｒ，λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ _ｓ ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ _Ｒｅｆｆ （λ _ｓ ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓ での前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（３）により算出するステップと、を備えることを特徴とする光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価方法。
   

   

   

   

   
2. 所定のドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価する装置であって、
   前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの第１の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、前記信号光波長λ_ｓでのモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力する手段と、
   前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ_０およびｇ_１を、ｇ_Ｒ（０，λ_ｓ）およびｇ_Ｒ（∞，λ_ｓ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出する手段と、
   前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ_ｓの光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）とを測定した測定値を入力する手段と、
   前記評価対象の光ファイバ屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ_０およびｇ_１を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を式（１）により算出する手段と、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出する手段と、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（３）により算出する手段と、を備えることを特徴とする光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価装置。
   

   

   

   

   
3. 所定ドーパント材料が添加された任意の屈折率分布を有する光ファイバの実効的なラマン利得特性を評価するためのプログラムであって、コンピュータに、
   前記ドーパント材料が添加され、かつ互いにドーパント添加量が異なる複数本のステップ型の屈折率分布を有する光ファイバについて、コア（ｒ＝０）における波長λの光に対する屈折率ｎ（０，λ）、励起光波長λ_ｐから周波数シフトした信号光波長λ_ｓでの第１の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、前記信号光波長λ_ｓでのモードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）、およびコア半径ａを測定した測定値を入力するステップと、
   前記ステップ型の屈折率分布を有する複数本の光ファイバの前記屈折率ｎ（０，λ）、前記第１の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）、前記モードフィールド半径Ｗ（λ_ｓ）、および前記コア半径ａの測定値を用いて、光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）とラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）とを式（１）の関係で関係付ける係数ｇ_０およびｇ_１を、ｇ_Ｒ（０，λ_ｓ）およびｇ_Ｒ（∞，λ_ｓ）をそれぞれ前記ステップ型の屈折率分布を有する光ファイバのコア部分およびクラッド部分のラマン利得係数としたときに、式（１）および式（６）の関係を満足する値として算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバについて、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記波長λの光に対する屈折率分布ｎ（ｒ，λ）と、断面における中心軸からの距離ｒの位置での前記信号光波長λ_ｓの光に対する電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）とを測定した測定値を入力するステップと、
   前記評価対象の光ファイバの屈折率分布ｎ（ｒ，λ）の測定値と算出された前記係数ｇ_０およびｇ_１を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの断面における中心軸からの距離ｒの位置でのラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を式（１）により算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）の測定値と算出された前記ラマン利得係数分布ｇ_Ｒ（ｒ，λ_ｓ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの第２の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（２）により算出するステップと、
   前記評価対象の光ファイバの電界分布Ｅ（ｒ，λ_ｓ）の測定値と算出された前記第２の実効的なラマン利得率Ｃ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を用いて、前記信号光波長λ_ｓでの前記評価対象の光ファイバの実効的なラマン利得係数ｇ_Ｒｅｆｆ（λ_ｓ）を式（３）により算出するステップと、を実行させることを特徴とする光ファイバの実効的なラマン利得特性の評価プログラム。
   

   

   

   

   

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