実  験

る．

( )

) 20 2 ( )

( exp

) 0 (

2 / ) ln

(

0

−

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

⋅

= +

∫

^{z P}

P B

dz z P

q

vT z z G

γ α

ここでPP(0)はZ = 0で入射した励起パルス光の光強度，αP(z)は励起光の波長における被測定 光ファイバの光損失を示す．被測定光ファイバの任意の一点Z = z0においてラマン利得効率 が既知であると仮定すると，式（2-20）は以下のように正規化される．

( )

(

/2

)

exp ( ) ^{(2 21)}

ln

) ( exp

2 / ln

) (

) (

0

0 0

0

0

−

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

=

∫

∫

z P B

z P B

dz z vT

z G

dz z vT

z G z

z

α α γ

γ

したがって，式（2-21）より，正規化ラマン利得効率は，ラマン利得分布と励起パルス光の 波長における損失分布から得られることが分かる．後者は，図 2-13 の装置構成において，

信号光源と波長フィルタを除けば容易に求めることができる．前節2.4で述べた相対測定方 法を用いて，ラマン利得効率が既知である光ファイバを参照光ファイバとして被測定光ファ イバに接続すれば，正規化したラマン利得効率の分布から真のラマン利得効率を得ることが できる．また参照光ファイバを用いることで，励起パルス光の入射光強度 Pp(0)を測定する ことなく，測定上の誤差を低減できる．以上のように，信号パルス光の入射時間に対して，

励起パルス光の入射時間に遅延を持たせ，信号パルス光の後方散乱光を解析することで，測 定装置を光ファイバの一端に集約してラマン利得効率の分布を測定することが可能である．

光強度は約 25mW であった．また，励起パルス光による後方レイリー散乱光を除去するた めに，波長フィルタを光検出器前段に設置した．また偏波状態による検出される光強度の変 動を低減するために，偏波コントローラ（PC）を用いて入力する信号パルス光の偏波状態 をランダム状態とした．実験では，長さ 5km のノンゼロ分散シフト光ファイバを参照光フ ァイバ（REF）として用いた．参照光ファイバを事前に測定した結果，ラマン利得効率は一 様に分布し，信号および励起波長がそれぞれ 1550nm，1450nm の場合において0.73W^-1km^-1 であった．実験に用いた各光ファイバの詳細は表2-2に示す通りである．

図 2-15 に測定した後方散乱光の測定波形を示す．実線は励起パルス光がある時，破線は 無い時を示している．図より，励起パルス光がある時の波形は信号パルス光の後方散乱光が ラマン増幅されていることが分かる．

図2-16は，図2-15から得られたラマン利得分布GB(z)を示している．図より，ラマン利得 は励起パルス光の光強度の大きい入射側では大きく，+Z 方向に進むにつれて励起パルス光 が光ファイバから受ける光損失によって小さくなっていることが分かる．また図より，ラマ ン利得GB(z)の波形は励起パルス光に設けた入射遅延TによってvT/2（約500m）だけ平行移 動していることが分かる．

表2-2.  被測定光ファイバおよび参照光ファイバの詳細

8.4 µm -7.8 µm

-5.5 µm MODE FIELD

DIAMETER 5.0 km

-3.6 km

-2.0 km LENGTH

0.28 dB/km 0.17 dB 0.27 dB/km 0.23 dB 0.63 dB/km 0.20 dB/km

0.14 dB 0.20 dB/km 0.14 dB 0.39 dB/km REF

SPLICE DSF SPLICE

DCF

PUMP LOSS at 1450 nm SIGNAL LOSS

at 1550 nm FIBER / SPLICE

8.4 µm -7.8 µm

-5.5 µm MODE FIELD

DIAMETER 5.0 km

-3.6 km

-2.0 km LENGTH

0.28 dB/km 0.17 dB 0.27 dB/km 0.23 dB 0.63 dB/km 0.20 dB/km

0.14 dB 0.20 dB/km 0.14 dB 0.39 dB/km REF

SPLICE DSF SPLICE

DCF

PUMP LOSS at 1450 nm SIGNAL LOSS

at 1550 nm FIBER / SPLICE

図2-15.  後方散乱光強度の測定波形

z+vT/2 [km]

REF DSF DCF

WITH PUMPING WITHOUT PUMPING

NOR M ALIZED BACKSCAT TERED POWER [a.u.]

5 10

0

図2-16.  ラマン利得分布

z+vT/2 [km]

RA MAN G A IN

REF DSF DCF

vT/2 ( ≈ 500m)

0 5 10

1.00

1.05

1.10

図2-17は式（2-17）に基づいて得られた正規化ラマン利得効率の分布を示す．実線は本測 定方法によって得られた結果を示し，破線は前節2.2〜2.4で述べた，光ファイバの両端より 光を入射する方法によって得られた結果を示す．図より，両者の結果は非常に良く一致して おり，本測定方法の妥当性が確認できる．また，測定不可能なデッドゾーンがz ≥ L− vT/2（約

10.1km）の領域にあることが分かる．これについては励起パルス光の入射遅延によるもので

あり，信号および励起パルス光のパルス幅を小さくし，遅延時間をさらに小さく設定するこ とでデッドゾーンを小さくすることができる．

以上述べたように，光ファイバの片端より光を入射させ，ラマン増幅された後方散乱光を 時間領域解析する測定方法を用いて，光源等の装置を光ファイバの片端に集約することがで き，効率的にラマン利得効率の分布を評価可能であることを確認した．

図2-17.  片端および両端測定方法を用いて得られたラマン利得効率分布の比較

5 10

1 2 3 4 5 6

0

POSITION [KM]

NO RM ALI Z E D R A M A N GAI N EFFICIENCY

SINGLE END METHOD BOTH ENDS METHOD

REF DSF DCF

ドキュメント内 untitled (ページ 40-44)