(57)【要約】【課題】ラマン利得を高精度に測定する。【解決手段】プローブＬＤ１０は、波長λｓの連続（ＣＷ）レーザ光であるプローブ光を光ファイバ伝送路１２に出力する。励起レーザダイオード（励起ＬＤ）１４は、波長λｐのラマンポンプ光を発生する。光ファイバ伝送路１２は、光スイッチ１６によりオン／オフ変調されたポンプ光により励起される。光ファイバ伝送路１２を伝搬したプローブ光は、光バンドパスフィルタ２２を透過して受光素子２４に入力する。受光素子２４は、受光素子２４の出力電気信号は、交流成分を検出する検波器２６と、直流成分を検出するローパスフィルタ２８に入力する。演算回路３０は、検波器２６及びＬＰＦ２８の出力から、ラマン利得を算出する。【選択図】  図１
2004317337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン増幅媒体（１２，１１２）にＣＷプローブ光を入力するステップと、
変調度ｍで２値強度変調されたラマンポンプ光を発生するステップと、
当該ラマンポンプ光を当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）に入力するステップと、
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光の交流成分及び直流成分に関する２つの指標値を抽出するステップと、
当該２つの指標値及び当該変調度ｍから当該ラマン増幅媒体のラマン利得を決定するステップ
とを具備することを特徴とするラマン利得測定方法。
【請求項２】
当該ラマンポンプ光を当該ラマン増幅媒体（１２）に入力するステップが、当該ラマンポンプ光を、当該プローブ光とは逆方向に伝搬するように当該ラマン増幅媒体（１２）に入力するステップから成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光の交流成分及び直流成分を抽出するステップが、
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光を受光素子（２４）により電気信号に変換するステップと、
当該電気信号から当該２つの指標値を抽出するステップ
とからなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光の交流成分及び直流成分を抽出するステップが、
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光を２つの受光素子（２４ｂ，２４ｃ）により電気信号に変換するステップと、
当該２つの受光素子（２４ｂ，２４ｃ）から出力される各電気信号から当該２つの指標値を抽出するステップ
とからなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
当該２つの指標値が、当該交流成分の振幅を示す指標値と、当該直流成分の振幅を示す指標値からなる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
当該２つの指標値の一方が、２値強度変調されたラマンポンプ光の第１のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光のレベルを示す指標値、及び、２値強度変調されたラマンポンプ光の第２のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を伝搬したプローブ光のレベルを示す指標値の何れか一方である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ラマン増幅媒体（１２，１１２）のラマン利得を測定する装置であって、
連続レーザ光からなるプローブ光を発生し、当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）に印加するプローブ光源（１０，１１０）と、
所定周波数（ｆｍ）の変調度ｍで２値強度変調されるポンプ光を発生するポンプ光源（１４，１６，２０，１１４，１１６，１２０，１１５）と、
当該ポンプ光源から出力される当該ポンプ光を当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）に供給するポンプ光結合素子（１８，１１８）と、
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を透過した当該プローブ光から、その交流成分及び直流成分に関する２つの指標値を検出する指標検出器（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２６，２８，１２４，１２６，１２８，１３２，１３３）と、
当該指標検出器で検出される２つの指標値及び変調度ｍから当該ラマン増幅媒体のラマン利得を決定する演算器（３０，１３０，１３０ａ）
とを具備することを特徴とするラマン利得測定装置。
【請求項８】
当該ポンプ光源が、連続レーザ光を発生する励起レーザダイオード（１４）と、当該励起レーザダイオード（１４）の出力光を当該所定周波数（ｆｍ）、変調度ｍで２値強度変調する強度変調器（１６，１１６）
とからなる請求項７に記載の装置。
【請求項９】
当該強度変調器が、光スイッチ（１６）からなる請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
当該指標検出器が、
当該ラマン増幅媒体（１２，１１２）を透過した当該プローブ光を電気信号に変換する受光器（２４，１２４）と、
当該受光器（２４，１２４）から出力される当該電気信号から、交流成分及び直流成分に関する２つの指標値を測定する指標測定器（２６，２８，１２６，１２８，１３２，１３３）
とからなることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
当該指標測定器が、当該受光器（１２４）から出力される当該電気信号から、当該所定周波数（ｆｍ）の成分を検出する検出器（１３３）を具備する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
当該指標測定器が、当該受光器（２４，１２４）から出力される当該電気信号の交流成分を検出する交流検出器（２６，１２６）と、直流成分を検出する直流検出器（２８，１２８）とからなる請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
当該指標検出器が、当該受光器（２４，１２４）の出力から、２値強度変調されたラマンポンプ光の第１のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２）を伝搬したプローブ光のレベル、及び、２値強度変調されたラマンポンプ光の第２のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２）を伝搬したプローブ光のレベルの何れか一方を検出するレベル検出器（１３２）と、当該受光器（２４，１２４）の出力からその交流成分及び直流成分の一方を検出する検出器（２６，１２６）とからなる請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
当該指標検出器が、
当該ラマン増幅媒体（１２）を透過した当該プローブ光を２つに分波する光分波器（２４ａ）と、
当該光分波器（２４ａ）の一方の出力光を電気信号に変換する第１の受光器（２４ｂ）と、
当該光分波器（２４ａ）の他方の出力光を電気信号に変換する第２の受光器（２４ｃ）と、
当該第１の受光器（２４ｂ）から出力される当該電気信号から、交流成分及び直流成分に関する２つの指標値の一方を測定する第１の指標測定器（２６，１２６，１２８，１３３）
当該第２の受光器（２４ｃ）から出力される当該電気信号から、交流成分及び直流成分に関する２つの指標値の他方を測定する第２の指標測定器（２８，１２８，１３２）
とからなることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
当該第１の指標測定器が、当該第１の受光器から出力される当該電気信号から、当該所定周波数（ｆｍ）の成分を検出する検出器（１３３）からなる請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
当該第１の指標測定器が、当該第１の受光器から出力される当該電気信号の交流成分を検出する交流検出器からなり、当該第２の指標測定器が、当該第２の受光器から出力される当該電気信号の直流成分を検出する直流検出器（２８，１２８）からなる請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
当該第１の指標測定器が、当該第１の受光器の出力から、２値強度変調されたラマンポンプ光の第１のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２）を伝搬したプローブ光のレベル、及び、２値強度変調されたラマンポンプ光の第２のパワーレベルにおける当該ラマン増幅媒体（１２）を伝搬したプローブ光のレベルの何れか一方を検出するレベル検出器（１３２）からなり、
当該第２の指標測定器が、当該第２の受光器の出力から、その交流成分及び直流成分の一方を検出する検出器（２６，１２６）からなる
請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラマン増幅器の利得、即ちラマン利得を測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラマン利得は、そもそも、ラマンポンプ光が存在しないときの信号光の光強度（又は光パワー）に対する、ラマンポンプ光が存在するときの信号光の光強度（又は光パワー）より定義される。そのような測定方法が、例えば、特開２００２−２９６１４５号公報の段落０００５及び図２、並びに、特開２００２−２５０６７４号公報に記載されている。
【０００３】
特開２００２−２９６１４５号公報には更に、ラマンポンプ光を光ファイバ伝送路に印加しているときと、ラマンポンプ光を光ファイバ伝送路に印加していないときの両方についてＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）により、光ファイバ伝送路上でのテスト光のパワー変化を測定し、伝搬損失の差から光ファイバ伝送路のラマン利得を算出する方法が記載されている。
【０００４】
ラマン利得係数を精度良く測定するための条件が、特開２００２−２０２２２４号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ラマンポンプ光のオン／オフをマニュアルで行う従来の方法では、手間と時間がかかり、効率的にラマン利得を測定できるものではなかった。ＯＴＤＲを使用する場合、装置が大掛かりになる。
【０００６】
従来の何れの方法でも、ラマン利得を十分な精度で検出するには、１００ｍＷ以上の高パワーのポンプ光を入力する必要があった。このような高パワーのポンプ光を入力すると、光ファイバ伝送路の光ファイバ端面に損傷を与えることがある。例えば、端面に埃などが付着したり、端面に傷があると、その部分が高パワーのポンプ光により破壊されることがありうる。
【０００７】
また、従来の何れの方法も、低ラマン利得領域でラマン利得を測定することが困難であった。
【０００８】
本発明は、低ラマン利得領域でも高精度にラマン利得を測定できる方法を及び装置を提示することを目的とする。
【０００９】
本発明はまた、高パワーのポンプ光を必要とせずに、ラマン利得を測定できる方法を及び装置を提示することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラマン利得測定方法は、ラマン増幅媒体にＣＷプローブ光を入力するステップと、変調度ｍで２値強度変調されたラマンポンプ光を発生するステップと、当該ラマンポンプ光を当該ラマン増幅媒体に入力するステップと、当該ラマン増幅媒体を伝搬したプローブ光の交流成分及び直流成分に関する２つの指標値を抽出するステップと、当該２つの指標値及び当該変調度ｍから当該ラマン増幅媒体のラマン利得を決定するステップとを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るラマン利得測定装置は、ラマン増幅媒体のラマン利得を測定する装置であって、連続レーザ光からなるプローブ光を発生し、当該ラマン増幅媒体に印加するプローブ光源と、所定周波数の変調度ｍで２値強度変調されるポンプ光を発生するポンプ光源と、当該ポンプ光源から出力される当該ポンプ光を当該ラマン増幅媒体に供給するポンプ光結合素子と、当該ラマン増幅媒体を透過した当該プローブ光から、その交流成分及び直流成分に関する２つの指標値を検出する指標検出器と、当該指標検出器で検出される２つの指標値及び変調度ｍから当該ラマン増幅媒体のラマン利得を決定する演算器とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示し、図２は、図１に示す実施例における、強度変調されたポンプ光と、ラマン増幅されたプローブ光の波形例を示す。
【００１４】
プローブレーザダイオード（プローブＬＤ）１０は、波長λｓの連続（ＣＷ）レーザ光であるプローブ光を光ファイバ伝送路１２に出力する。このプローブ光は、信号光の代わりである。光ファイバ伝送路１２、特にその出力側部分が、分布ラマン増幅媒体となる。
【００１５】
励起レーザダイオード（励起ＬＤ）１４は、プローブ光の波長λｓよりほぼ１００ｎｍ短い波長λｐのラマンポンプ光を発生する。励起ＬＤ１４の出力光は、光スイッチ１６及び波長分割多重（ＷＤＭ）光カップラ１８を介して、光ファイバ伝送路１２にその後方から入力する。即ち、光ファイバ伝送路１２上で、プローブ光とポンプ光は逆方向に伝搬する。光ファイバ伝送路１２は、ポンプ光により励起されて、プローブ光をラマン増幅する。
【００１６】
光スイッチ１６は、クロック発生回路２０の発生する周波数ｆｍのクロックによりオン／オフされる。即ち、本実施例では、光ファイバ伝送路１２を励起するポンプ光が、周波数ｆｍでオン／オフ変調される。
【００１７】
光ファイバ伝送路１２を伝搬し、ラマン増幅されたプローブ光は、中心波長λｓの光バンドパスフィルタ２２を透過して、受光素子２４に入力する。受光素子２４は、入力するプローブ光の強度に従う振幅の電気信号を発生する。受光素子２４の出力電気信号は、その交流成分、より具体的には周波数ｆｍの成分を検出する検波器２６と、直流成分を検出するローパスフィルタ２８に入力する。
【００１８】
検波器２６は、二乗検波により受光素子２４の出力の交流成分を検出する。検波器２６は、クロック発生回路２０から出力されるクロックに同期して、受光素子２４の出力の周波数ｆｍの成分を検波する検波器であってもよい。他方、ローパスフィルタ２８は、受光素子２４の出力から直流成分を検出する。
【００１９】
演算回路３０は、検波器２６及びＬＰＦ２８の出力から、光スイッチ１６がオンのときの受光素子２４の出力レベルと、光スイッチ１６がオフのときの受光素子２４の出力レベルを算出し、前者を後者で除算する。前者は、光ファイバ伝送路１２が分布ラマン増幅媒体となっているときに、ラマン増幅されたプローブ光の光パワーを示し、後者は、光ファイバ伝送路１２が分布ラマン増幅媒体となっていないときの、光ファイバ伝送路１２の損失により減衰したプローブ光の光パワーを示す。従って、前者を後者で除算した結果は、光ファイバ伝送路１２が分布ラマン増幅媒体として動作するときのラマン利得Ｇを示す。
【００２０】
クロック発生回路２０は、周波数ｆｍでデューティ比５０％のクロックを発生する。光スイッチ１６は、クロック発生回路２０の出力クロックによりオン／オフされる。例えば、クロック発生回路２０の出力が高（Ｈ）のとき、光スイッチ１６がオンになり、クロック発生回路２０の出力が低（Ｌ）のとき、光スイッチ１６がオフになる。光スイッチ１６がオンのとき、励起ＬＤ１４の出力ポンプ光が光スイッチ１６及びＷＤＭ光カップラ１８を介して、光ファイバ伝送路１２に印加される。
【００２１】
図２の波形４０は、光スイッチ１６によりオン／オフされたラマンポンプ光の波形例を示す。波形４０のポンプ光が、光ファイバ伝送路１２にその後方から入力する。波形４２は、光バンドパスフィルタ２２の出力光の波形例を示す。
【００２２】
分布ラマン増幅では、ラマン増幅されるべきプローブ光がラマン増幅媒体である光ファイバ伝送路１２を伝搬する間に継続的に、光ファイバ伝送路１２がポンプ光により励起されている必要がある。従って、光スイッチ１６をオンにする期間Ｔｏｎは、この条件を満たす程度に長いものであればよい。
【００２３】
ラマン増幅媒体をプローブ光が伝搬し始める時に、ラマン増幅媒体がポンプ光で満たされており、プローブ光がラマン増幅媒体から出力される時にポンプ光がオフになればよいことになる。従って、光速をｃ、実効的に必要なラマン増幅媒体となる部分の長さをＬ，その部分の実効屈折率をｎとし、波長λｓと波長λｐで実効屈折率ｎが等しいと仮定すると、ポンプ光をオンにする時間Ｔｏｎは、２ｎＬ／ｃ以上である必要がある。ラマン増幅媒体にポンプ光を入射しないときのラマン増幅媒体での損失を測定するにも、同程度の時間が少なくとも必要である。従って、ポンプ光をオフにする時間Ｔｏｆｆも、２ｎＬ／ｃ以上であればよい。但し、Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ＝１／ｆｍである。
【００２４】
ポンプ光がオンになった当初では、ラマン増幅が光ファイバ伝送路１２の出力部分でのみ作用する。従って、光バンドパスフィルタ２２の出力光は、ポンプ光がオンになった後に徐々に強くなり、光ファイバ伝送路１２の広い範囲でラマン増幅が起きる程の時間が経過すると、一定値で安定する。ポンプ光がオフになると、光バンドパスフィルタ２２の出力光は、徐々に弱くなり、光ファイバ伝送路１２の広い範囲でポンプ光が存在しなくなると、光ファイバ１２の損失だけ減衰した強さで安定する。
【００２５】
励起ＬＤ１４の出力光を光スイッチ１６によりオン／オフ変調する実施例を説明したが、光スイッチ１６を無くして、クロック発生回路２０の出力クロックにより励起ＬＤ１４を直接、オン／オフ変調してもよいことは明らかである。例えば、励起ＬＤ１４にパルス駆動電流を印加すれば良い。
【００２６】
本実施例では、オン／オフ変調されたポンプ光でラマン増幅媒体を励起し、ラマン増幅媒体から出力されるプローブ光の変調周波数成分と直流成分を検出し、それらからラマン利得を決定するので、変調周波数成分以外の雑音成分、例えば、プローブレーザダイオード１０のドリフト成分等が除去される。これにより、測定精度が向上する。
【００２７】
小さいラマン利得も測定できるので、高パワーのポンプ光を入力しなくてもよくなり、光ファイバ端面等を損傷することが無くなる。
【００２８】
上記実施例では、ラマン増幅のポンプ光をオン／オフ変調したが、変調度ｍ（但し、０＜ｍ≦１）で強度変調しても、ラマン利得を測定できる。これは、ポンプ光パワーが小さい非飽和領域では、ラマン増幅の利得がラマンポンプ光の光パワーＰに対して
Ｋ×ｅｘｐ（Ｋ×Ｐ）
の関係で変化することを前提としている。但し、Ｋは定数である。また、検波器２６の代わりに、単に周波数ｆｍの成分を抽出する電気バンドパスフィルタを用いても良い。
【００２９】
図３は、ラマンポンプ光の強度を変調度ｍで２値変調する実施例の概略構成ブロック図を示す。変調度ｍは、高パワーのポンプ光に対する低パワーのポンプ光の減少率で定義され、１以下で０より大きい範囲の値を取る。変調度ｍが１のとき、第１実施例と同様に、ラマンポンプ光のオン／オフ変調になり、ｍ＝０のとき、ポンプ光パワーは一定となる。
【００３０】
プローブレーザダイオード（プローブＬＤ）１１０は、波長λｓの連続（ＣＷ）レーザ光であるプローブ光を光ファイバ伝送路１１２に出力する。このプローブ光は、信号光の代わりである。光ファイバ伝送路１１２、特にその出力側部分が、分布ラマン増幅媒体となる。
【００３１】
励起レーザダイオード（励起ＬＤ）１１４は、プローブ光の波長λｓよりほぼ１００ｎｍ短い波長λｐのＣＷラマンポンプ光を発生する。励起ＬＤ１１４の出力光は、強度変調器１１６及び波長分割多重（ＷＤＭ）光カップラ１１８を介して、光ファイバ伝送路１１２にその後方から入力する。即ち、光ファイバ伝送路１１２上で、プローブ光とポンプ光は逆方向に伝搬する。光ファイバ伝送路１１２は、ポンプ光により励起されて、プローブ光をラマン増幅する。
【００３２】
強度変調器１１６は、変調信号発生回路１２０の発生する周波数ｆｍの変調信号に従い、励起ＬＤ１１４の出力光の強度を周波数ｆｍ及び変調度ｍで変調する。変調信号発生回路１２０の発生する変調信号は、周波数ｆｍの矩形波形からなる。変調度ｍは、０より大きく、１以下である。変調度ｍが１に等しいとき、第１実施例と同様のオン／オフ変調になる。
【００３３】
光ファイバ伝送路１１２を伝搬し、ラマン増幅されたプローブ光は、中心波長λｓの光バンドパスフィルタ１２２を透過して、受光素子１２４に入力する。受光素子１２４は、入力するプローブ光の強度に従う振幅の電気信号を発生する。受光素子１２４の出力電気信号は、周波数ｆｍの交流成分を検出する電気バンドパスフィルタ１２６と、直流成分を検出するローパスフィルタ１２８に入力する。
【００３４】
図４は、強度変調されたラマンポンプ光波形１４０と受光素子１２４の出力波形１４２の一例を示す。受光素子１２４の出力波形１４２は、ラマンポンプ光の強度変動と同じ周波数ｆｍで変動する。強度変調されたラマンポンプ光の光強度が高い部分に対応する受光素子１２４の出力の振幅をＡ，強度変調されたラマンポンプ光の光強度が低い部分に対応する受光素子１２４の出力の振幅をＢとすると、ラマン利得Ｇは、
Ｇ＝ｅｘｐ（ｍ）×Ａ／Ｂ
で得られる。ｍは、上述した、ラマンポンプ光の変調度である。
【００３５】
ＬＰＦ１２８の出力、即ちＤＣ成分の振幅は（Ａ＋Ｂ）／２であり、ＢＰＦ１２６の振幅は（Ａ−Ｂ）／２である。ＤＣ成分の振幅をｘ、ＡＣ成分の振幅をｙとすると、ラマン利得Ｇは、
Ｇ＝ｅｘｐ（ｍ）（ｘ＋ｙ）／（ｘ−ｙ）
で求められる。演算回路１３０は、ＬＰＦ１２８及びＢＰＦ１２６の出力からＤＣ成分の振幅ｘ及びＡＣ成分の振幅ｙを求め、上式の演算を適用してラマン利得Ｇを算出する。ＢＰＦ１２６の代わりに検波器２６を使用することで、直接、ＡＣ成分の振幅ｙを得ることができる。
【００３６】
図１及び図３に示す実施例では、励起ＬＤ１４，１１４の出力光の強度を外部変調器１６，１１６で変調したが、励起ＬＤ１４，１１４を直接変調しても良いことは明らかである。
【００３７】
図１及び図３に示す実施例では、ＡＣ成分とＤＣ成分を別個に抽出したが、強度変調されたラマンポンプ光の光強度が高い部分に対応する受光素子２４，１２４の出力の振幅（図４の振幅Ａ）と、強度変調されたラマンポンプ光の光強度が低い部分に対応する受光素子２４，１２４の出力の振幅（図４の振幅Ｂ）とをサンプリングして測定し、その比からラマン利得を決定しても良い。また、ＤＣ成分を測定する代わりに、図４の振幅Ａ又は振幅Ｂをサンプリングして測定しても、ラマン利得Ｇを決定できることは明らかである。即ち、振幅Ａ，Ｂの測定値は、当該光ファイバ伝送路１２，１１２を伝搬したプローブ光の交流成分及び直流成分に関する２つの指標値となりうる。
【００３８】
図５は、ＬＰＦ１２８の代わりに、変調信号発生回路１２０の出力する矩形波形の変調信号に従い振幅Ａ（又は振幅Ｂ）をサンプリングするゲート回路１３２を配置した変形構成例を示す。この場合、ゲート回路１３２は、出力段にサンプル値を平均化する平均化回路を具備するのが望ましいことは明らかである。演算回路１３０ａは、ゲート回路１３２の出力と、ＢＰＦ１２６からのＡＣ成分の振幅と、変調度ｍから、ラマン利得Ｇを算出する。
【００３９】
図６は、ＡＣ成分の検出手段として、変調信号発生回路１２０から出力される矩形波形の変調信号に同期して、受光素子１２４の出力の周波数ｆｍの成分を検出するように構成した検波器１３３を使用する実施例の概略構成ブロック図を示す。図３と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図６に示す構成の変更部分を詳細に説明する。
【００４０】
励起光源１１５は、変調信号発生回路１２０からの周波数ｆｍの矩形の変調信号に従い、周波数ｆｍ、変調度ｍで強度を変調された波長λｐのラマンポンプ光を発生する。励起光源１１５は、外部変調式の場合、図１、図３及び図５に示すように、励起ＬＤとその出力光を強度変調する強度変調器とからなり、直接変調の場合、励起ＬＤのみからなる。
【００４１】
位相調整回路１３４は、変調信号発生回路１２０の出力の位相を後述するように調整し、参照信号として乗算器１３６に印加する。乗算器１３６は、受光素子１２４の出力に、位相調整回路１３４からの参照信号を乗算する。ＬＰＦ１３８は乗算器１３６の出力から直流成分を抽出して、演算回路１３０に印加する。
【００４２】
受光素子１２４の出力信号の周波数ｆｍの成分が、
Ｅ×ｓｉｎ（ωｔ＋α）
で表され、位相調整回路１３４から乗算器１３６に印加される参照信号が、
Ｆ×ｓｉｎ（ωｔ＋β）
で表されるとする。Ｆは既知である。
【００４３】
乗算器１３６の出力は、
Ｅ×Ｆ×（ｃｏｓ（β−α））／２−Ｅ×Ｆ×（ｃｏｓ（２ωｔ＋α＋β））／２
となる。位相調整回路１３４は、α＝βとなるように、変調信号発生回路１２０の出力の位相を調整する。このとき、乗算器１３６の出力は、
Ｅ×Ｆ／２−Ｅ×Ｆ×（ｃｏｓ（２ωｔ＋２α））／２
となる。ＬＰＦ１３８は、乗算器１３６の出力の直流成分、即ち、Ｅ×Ｆ／２を抽出する。Ｆが既知であるので、ＬＰＦ１３８の出力からＥ、即ち、受光素子１２４の出力に含まれる周波数ｆｍの成分の振幅を決定できる。
【００４４】
検波器１３３は、受光素子１２４の出力からラマンポンプ光の強度変調の周波数ｆｍと同じ周波数成分を検出しているが、変調周波数ｆｍの奇数倍又は性数倍の周波数成分を検出するようにしてもよい。その場合でも、ラマン利得Ｇを測定できる。
【００４５】
上記実施例では、光ファイバ伝送路１２，１１２を伝搬したプローブ光を電気信号に変換した後に、ＡＣ成分及びＤＣ成分又は、これらに代わる指標値を測定したが、光ファイバ伝送路１２，１１２を伝搬したプローブ光を別々の受光素子で電気信号に変換して、各電気信号からＡＣ成分及びＤＣ成分又は、これらに代わる指標値を検出するようにしてもよい。即ち、２つの受光素子を用いても良い。
【００４６】
図７は、２つの受光素子を使用する変更実施例の変更部分の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００４７】
分波器２４ａは、光バンドパスフィルタ２２の出力光を２分割し、一方を受光素子２４ｂに、他方を受光素子２４ｃに印加する。受光素子２４ｂは、入力光を電気信号に変換して、検波器２６に供給し、受光素子２４ｃは入力光を電気信号に変換して、ＬＰＦ２８に供給する。検波器２６，ＬＰＦ２８及び演算回路３０の作用は、図１に示す実施例と基本的に同じである。図７に示す構成では、受光素子２４ｂ，２４ｃの光電変換特性の個体差を吸収するように、演算回路３０での演算を調整する必要がある。
【００４８】
図７に示す実施例では、受光素子２４ｂ，２４ｃの個体差を評価する必要があるが、基本的に、上記各実施例で得られるのと同様の利点を享受できる。
【００４９】
光ファイバ伝送路１２，１１２を伝搬したプローブ光のＡＣ成分に関する指標値として、変調周波数ｆｍの成分の振幅を測定する実施例を説明した。しかし、変調周波数ｆｍの整数倍の周波数成分も、光ファイバ伝送路１２，１１２を伝搬したプローブ光のＡＣ成分に関する指標値となりうる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、短時間で高精度にラマン利得を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例の波形例である。
【図３】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図４】第２実施例の波形例である。
【図５】本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。
【図６】本発明の第４実施例の概略構成ブロック図である。
【図７】本発明の第５実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０：プローブレーザダイオード（プローブＬＤ）
１２：光ファイバ伝送路
１４：励起レーザダイオード（励起ＬＤ）
１６：光スイッチ
１８：ＷＤＭ光カップラ
２０：クロック発生回路
２２：光バンドパスフィルタ
２４：受光素子
２４ａ：分波器
２４ｂ，２４ｃ：受光素子
２６：検波器
２８：ローパスフィルタ
３０：演算回路
１１０：プローブレーザダイオード（プローブＬＤ）
１１２：光ファイバ伝送路
１１４：励起レーザダイオード（励起ＬＤ）
１１５：励起光源
１１６：強度変調器
１１８：ＷＤＭ光カップラ
１２０：変調信号発生回路
１２２：光バンドパスフィルタ
１２４：受光素子
１２６：バンドパスフィルタ
１２８：ローパスフィルタ
１３０，１３０ａ：演算回路
１３２：ゲート回路
１３３：検波器
１３４：位相調整回路
１３６：乗算器
１３８：ローパスフィルタ
【図１】
2004317337.tif 000003
【図２】
2004317337.tif 000004
【図３】
2004317337.tif 000005
【図４】
2004317337.tif 000006
【図５】
2004317337.tif 000007
【図６】
2004317337.tif 000008
【図７】
2004317337.tif 000009