(57)【要約】【課題】光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルを簡便かつ高精度で推定することを可能とする方法を提供すること。【解決手段】次式で表される、特定のガラス材料が添加された光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルと、任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数との関係を表すベクトル係数Ｃｉｊを予め算出し、被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数の測定結果とベクトル係数Ｃｉｊとの演算により、光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルを推定することとした。【数１】2004061381.tif 000006【選択図】　　　　図１
2004061381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のガラス材料が添加された複数の光ファイバの所望の周波数シフト領域ｆｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）におけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を測定する第１のステップと、
当該ラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）と、任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）おけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）との関係を表す次式のベクトル係数Ｃｉｊを算出する第２のステップと、
被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を測定する第３のステップと、
前記第２のステップで算出したベクトル係数Ｃｉｊと、前記第３のステップで測定したｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を、次式に代入して被測定光ファイバの所望の周波数シフト領域ｆｉにおけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を求める第４のステップと
を備えることを特徴とする光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法。
【数１】
2004061381.tif 000005
【請求項２】
前記第２のステップでのベクトル係数Ｃｉｊの算出が、最小２乗法により実行されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法に関し、より詳細には、光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルを簡便かつ高精度で推定することを可能とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの誘導ラマン散乱を用いたラマン増幅は、励起光の周波数を選択することにより、任意の信号光周波数を増幅可能であり、また、低雑音性に優れることから、光通信分野における光増幅装置への応用が検討されている。さらに、ラマン増幅効果は伝送媒体である光ファイバ自身を増幅媒体として使用可能であり、分布増幅光通信システムへの応用も検討されている。
【０００３】
しかし、光ファイバのラマン増幅効果は、光ファイバ中で使用するガラス材料の種類とその添加量に依存して変化するため、光通信分野におけるラマン増幅効果の応用に際しては、個々の光ファイバのラマン利得係数スペクトルを高精度に評価・推定する必要がある。
【０００４】
このような光ファイバのラマン利得係数スペクトルは、例えば、Ｓ．Ｇｒａｙ，“Ｒａｍａｎ　ｇａｉｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓ”，ＳＯＦＭ２０００，ｐｐ．１５１−１５４，２０００（以下、「文献１」という）に記載の方法を用いて測定できる。
【０００５】
また、Ｋ．Ｘ．Ｌｉｕ　ａｎｄ　Ｅ．Ｇａｒｍｉｒｅ，”Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＲＳ　ｓｔｏｋｅｓｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｎ　ｓｉｌｉｃａ　ｆｉｂｅｒｓ”，Ｊ．ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４，ｐｐ．１０２２−１０３０，１９９１（以下、「文献２」という）では、伝送波形の数値計算による、光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、文献１に記載の方法では、被測定光ファイバの長さや利用可能な励起光強度によって測定条件が制限されるという問題があった。
【０００７】
また、文献２に記載の方法でも、励起光強度や励起光波形を数値計算へ正確に反映させることが困難であり、推定精度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
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、特定のガラス材料が添加された複数の光ファイバの所望の周波数シフト位置ｆｉにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｉ）の測定値からベクトル係数を算出し、被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数の測定値を求め、これにより、光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルを簡便かつ高精度で推定することを可能とする方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法であって、特定のガラス材料が添加された複数の光ファイバの所望の周波数シフト領域ｆｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）におけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を測定する第１のステップと、当該ラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）と、任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）おけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）との関係を表す次式のベクトル係数Ｃｉｊを算出する第２のステップと、被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を測定する第３のステップと、前記第２のステップで算出したベクトル係数Ｃｉｊと、前記第３のステップで測定したｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を、次式に代入して被測定光ファイバの所望の周波数シフト領域ｆｉにおけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を求める第４のステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
【数２】
2004061381.tif 000003
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法において、前記第２のステップでのベクトル係数Ｃｉｊの算出が、最小２乗法により実行されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の光ファイバの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、先ず、特定のガラス材料が添加された複数（ここではＬ本）の光ファイバの、所望の周波数シフト領域ｆｉにおけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を従来の測定法により評価する（Ｓ１）。次に、この測定結果ｇＲ（ｆｉ）と、任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）との関係を表す、次式（１）のベクトル係数Ｃｉｊを、例えば最小２乗法等の手法によりにより算出する（Ｓ２）。
【００１４】
【数３】
2004061381.tif 000004
【００１５】
更に、Ｓ１と同様に、従来の測定技術により被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を測定し（Ｓ３）、最後に、Ｓ２で算出したベクトル係数Ｃｉｊと、Ｓ３で測定したｎ個の周波数シフト位置ｆｊにおけるラマン利得係数ｇＲ（ｆｊ）を、式（１）に代入して被測定光ファイバの所望の周波数シフト領域ｆｉにおけるラマン利得係数スペクトルｇＲ（ｆｉ）を推定する（Ｓ４）。
【００１６】
このように、本発明の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法では、特定のガラス材料が添加された光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルと、任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数との関係を表すベクトル係数Ｃｉｊを予め算出し、被測定光ファイバの任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数の測定結果とベクトル係数Ｃｉｊとの演算により、被測定光ファイバの所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルを推定する。
【００１７】
（実施例）
図２は、本発明の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法の実施例を説明するための図で、周波数シフト領域１〜２４ＴＨｚにおける、本発明によるラマン利得係数スペクトルの推定結果と従来技術による測定結果とを示す図である。ここで示した例は、１３．２ＴＨｚと１４．５ＴＨｚの、２個の周波数シフト位置に対するベクトル係数を求め、被測定光ファイバの１３．２ＴＨｚと１４．５ＴＨｚの２周波数シフト位置におけるラマン利得係数を測定し、ベクトル係数とラマン利得係数を式（１）に代入して評価したラマン利得係数スペクトルの推定値と実測値である。
【００１８】
この図において、ＳＭＦが１．３μｍ帯ゼロ分散光ファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ）、ＤＣＦが分散補償光ファイバ（ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ）、ＤＳＦが分散シフト光ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ）を意味している。なお、このときの励起光の波長はλｐ＝１．４５μｍである。
【００１９】
この図から分るとおり、本発明の推定方法から得られたスペクトルは、実測により得られたスペクトルと良い一致を示している。
【００２０】
図３は、図２で示した推定値と実測値の相対誤差を周波数シフトごとに示す図である。所望の周波数シフト領域５〜２０ＴＨｚにおける相対誤差の絶対値は約８％以下であり、本発明の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法によって高精度なラマン利得係数スペクトルの推定が可能であることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特定のガラス材料が添加された複数の光ファイバの、所望の周波数シフト領域におけるラマン利得係数スペクトルと、任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数の関係を表すベクトル係数を予め算出し、被測定光ファイバの、任意のｎ個の周波数シフト位置におけるラマン利得係数を用いて、所望の周波数シフト領域における被測定光ファイバのラマン利得係数スペクトルを推定することとしたので、所望の周波数シフト領域における被測定光ファイバのラマン利得係数スペクトルを簡便かつ高精度に評価する方法を提供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２】本発明の光ファイバのラマン利得係数スペクトルの推定方法の実施例を説明するための図で、周波数シフト領域１〜２４ＴＨｚにおける、本発明によるラマン利得係数スペクトルの推定結果と従来技術による測定結果とを示す図である。
【図３】図２で示した推定値と実測値の相対誤差を周波数シフトごとに示す図である。
【図１】
2004061381.tif 000007
【図２】
2004061381.tif 000008
【図３】
2004061381.tif 000009