光纤输出光束轮廓测量方法和光纤输出光束轮廓测量装置制造方法及图纸

本文提供了一种用于测量从随机耦合的多芯光纤输出的光束的轮廓的方法及装置。该装置包括光源、测量单元和分析单元。将从光源输出的光在光纤的输入端输入到光纤的多个空间模式中的一个或多个空间模式中。测量单元通过对在光纤的输出端从多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均，来测量从多个空间模式中的相应空间模式输出的各个光分量的强度分布的总和。分析单元根据由测量单元获得的各个光分量的强度分布的总和来计算光纤的MFD和/或Aeff。

Output Beam Profile Measurement Method and Output Beam Profile Measurement Device

A method and device for measuring the profile of a beam output from a randomly coupled multicore optical fiber is presented. The device includes a light source, a measurement unit and an analysis unit. The light output from the light source is input to one or more spatial modes of the multiple spatial modes of the optical fiber at the input end of the optical fiber. The measurement unit measures the sum of the intensity distributions of each light component output from the corresponding spatial modes of the multiple spatial modes by averaging the interference components among the multiple spatial modes of the combined light beam profile output from the output end of the optical fiber from multiple spatial modes. The analysis unit calculates the MFD and/or Aeff of the optical fiber based on the sum of the intensity distributions of each optical component obtained by the measurement unit.

【技术实现步骤摘要】
光纤输出光束轮廓测量方法和光纤输出光束轮廓测量装置
本专利技术涉及用于一种测量从具有随机耦合的多个空间模式的多芯光纤输出的光束轮廓的方法及装置。
技术介绍
作为具有多个空间模式(多个芯部和/或多个导模)的光纤的空分多路复用光纤的优点在于，可以增大所传输的信息的空间密度，并因此作为实现有效使用具有有限面积的传输路径(例如地下管道和海底线缆)的技术是有吸引力的。具体而言，导模在多个芯部中相互耦合的耦合多芯光纤(C-MCF)包括布置为彼此之间的距离较小的芯部，并因此对增大所传输的信息的空间密度而言是有效的。因此，当与对通过耦合芯部传输的多个导模的信号之间进行区分的多输入多输出(MIMO)信号处理技术结合使用时，C-MCF能够实现高密度、高容量的信号传输。随机耦合的多芯光纤(RC-MCF)是C-MCF的一个实例，在这种光纤中，适当地设定芯部之间的耦合强度，使得由于光纤的弯曲和扭曲而发生随机模式耦合。因此，模式之间的差模延迟(DMD)的累积速率可以减小到光纤长度的平方根。因此，可以通过使用RC-MCF来减少MIMO信号处理中的计算的量和成本。TetsuyaHayashi等人的“Coupled-CoreMulti-CoreFibers:High-Spatial-DensityOpticalTransmissionFiberswithLowDiFFerentialModalProperties(耦合芯部的多芯光纤：具有低差分模式特性的高空间密度光学传输光纤)，ECOC2015，We.1.4.1(2015)，TaijiSakamoto等人的“FiberTwisting-andBending-InducedAdiabatic/NonadiabaticSuper-ModeTransitioninCoupledMulticoreFiber(耦合多芯光纤中的光纤扭曲和弯曲诱导的绝热/非绝热超模跃迁)”J.ofLIGHTWAVETECHNOLOGY，Vol.35,No.4,pp.1228-1237(2016)以及TetsuyaHayashi等人的“Record-LowSpatialModeDispersionandUltra-LowLossCoupledMulti-CoreFiberforUltra-Long-HaulTransmission(用于超长距离传输的记录低空间模式色散和超低损耗耦合多芯光纤)”J.OFLIGHTWAVETECHNOLOGY,Vol.35,No.3,pp.450-457(2017)描述了RC-MCF的实例。典型的RC-MCF具有1[1/m]或更大的芯间模式耦合系数或10[1/km]或更大的芯间功率耦合系数。与目前广泛使用的单芯光纤相比，RC-MCF更重要，这不仅是因为芯部具有更高的空间密度，而且还因为：光因模式耦合而在芯部之间分散，从而导致光的非线性降低。因为非线性降低，所以当传播高强度光时，RC-MCF会因非线性干扰而产生更少的光学噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量从RC-MCF输出的光束的轮廓的方法及装置。根据本专利技术的测量从作为RC-MCF的光纤输出的光束的轮廓的方法包括测量步骤和分析步骤。在测量步骤中，将从光源输出的光在所述光纤的输入端输入到所述光纤的多个空间模式中的一个或多个空间模式中，并且通过对在所述光纤的输出端从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均，来测量从所述多个空间模式中的相应的一个空间模式输出的各个光分量的强度分布的总和。在分析步骤中，根据所述强度分布的总和来计算所述光纤的输出光束评估指标。在一个实施例，所述测量步骤包括测量近场图案(NFP)作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤可以包括：根据测量出的NFP以及所述测量出的NFP是从各个超模输出的光束的平均NFP的假设来计算所有超模的平均光束评估指标。在另一个实施例，所述测量步骤可以包括测量NFP作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤可以包括：根据测量出的NFP以及所述测量出的NFP是彼此分开的区域中所包括的每个芯部的NFP的假设来计算每个芯部的光束评估指标，所述区域彼此分开使得每个区域包括一个所述芯部。在另一个实施例，所述测量步骤包括测量远场图案(FFP)作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤可以包括根据测量出的FFP以及所述测量出的FFP是从各个芯部输出的光束的平均FFP的假设来计算所有芯部的平均光束评估指标。在根据本专利技术的方法的另一个方面中，所述测量步骤可以包括：确定所述光束轮廓的波长平均值，以对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。在该方面中，所述测量步骤可以包括：在调整所述光源的线宽Δf或所述光纤的长度或弯曲半径使得所述光纤的模式色散τ与线宽Δf的乘积τ·Δf为9或更大的同时，确定所述光束轮廓的波长平均值，以对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。在根据本专利技术的方法的另一个方面中，所述测量步骤可以包括：将来自所述光源的互不相关的光分量在所述光纤的输入端分别输入到所有多个空间模式中，并且对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。在该方面中，所述测量步骤可以包括：从彼此独立工作的多个发光元件独立地输出互不相关的光分量。作为选择，所述测量步骤可以包括：将从单个发光元件输出且具有线宽Δf的光分成要输入到所述光纤的相应空间模式中的光分量，并且应用彼此相差1.1/Δf或更大的延迟。作为选择，所述测量步骤可以包括：将从单个发光元件输出的光分成要输入到所述光纤的相应空间模式中的光分量，并且暂时改变所述光分量的偏振。一种测量从光纤输出的光束的轮廓的装置，该光纤是根据本专利技术的RC-MCF，该装置包括光源、测量单元和分析单元。所述光源输出光，使得将光在光纤的输入端输入到光纤的多个空间模式中的一个或多个空间模式中。所述测量单元通过对在所述光纤的输出端从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均，来测量从多个空间模式中的相应空间模式输出的各个光分量的强度分布的总和。分析单元根据所述强度分布的总和来计算所述光纤的输出光束评估指标。在一个实施例中，所述测量单元可以测量NFP作为所述强度分布的总和，并且所述分析单元可以根据所述NFP以及测量出的NFP是从各个超模输出的光束的平均NFP的假设来计算所有超模的平均光束评估指标。在另一个实施例中，所述测量单元可以测量NFP作为所述强度分布的总和，并且所述分析单元可以根据所述NFP以及测量出的NFP是彼此分开的区域中所包括的每个芯部的NFP的假设来计算每个芯部的光束评估指标，所述区域彼此分开使得每个区域包括一个所述芯部。在另一个实施例中，所述测量单元可以测量FFP作为所述强度分布的总和，并且所述分析单元可以根据测量出的FFP以及所述测量出的FFP是从各个芯部输出的光束的平均FFP的假设来计算所有芯部的平均光束评估指标。在根据本专利技术的装置的另一个方面中，所述测量单元可以确定所述光束轮廓的波长平均值，以对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。在该方面中，所述测量单元可以在调整所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量从具有随机耦合的多个空间模式的光纤输出的光束的轮廓的方法，所述方法包括：测量步骤，将从光源输出的光在所述光纤的输入端输入到所述光纤的所述多个空间模式中的一个或多个空间模式中，并且通过对在所述光纤的输出端从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均，来测量从所述多个空间模式中的相应的一个空间模式输出的各个光分量的强度分布的总和；以及分析步骤，根据所述强度分布的总和来计算所述光纤的输出光束评估指标。

【技术特征摘要】
2017.07.06 JP 2017-1325611.一种测量从具有随机耦合的多个空间模式的光纤输出的光束的轮廓的方法，所述方法包括：测量步骤，将从光源输出的光在所述光纤的输入端输入到所述光纤的所述多个空间模式中的一个或多个空间模式中，并且通过对在所述光纤的输出端从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均，来测量从所述多个空间模式中的相应的一个空间模式输出的各个光分量的强度分布的总和；以及分析步骤，根据所述强度分布的总和来计算所述光纤的输出光束评估指标。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤包括：测量近场图案作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤包括：根据测量出的近场图案以及所述测量出的近场图案是从各个超模输出的光束的平均近场图案的假设来计算所有超模的平均光束评估指标。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤包括：测量近场图案作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤包括：根据测量出的近场图案以及所述测量出的近场图案是彼此分开的区域中所包括的每个芯部的近场图案的假设来计算每个芯部的光束评估指标，所述区域彼此分开使得每个区域包括一个所述芯部。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤包括：测量远场图案作为所述强度分布的总和，并且所述分析步骤包括：根据测量出的远场图案以及所述测量出的远场图案是从各个芯部输出的光束的平均远场图案的假设来计算所有芯部的平均光束评估指标。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述测量步骤包括：确定所述光束轮廓的波长平均值，以对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述测量步骤包括：在调整所述光源的线宽Δf或所述光纤的长度或弯曲半径使得所述光纤的模式色散τ与线宽Δf的乘积τ·Δf为9或更大的同时，确定所述光束轮廓的波长平均值，以对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述测量步骤包括：将来自所述光源的互不相关的光分量在所述光纤的输入端分别输入到所有多个空间模式中，并且对从所述多个空间模式输出的组合光的光束轮廓的多个空间模式之间的干涉分量求平均。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述测量步骤包括：从彼此独立工作的多个发光元件独立地输出互不相关的光分量。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述测量步骤包括：将从单个发光元件输出且具有线宽Δf的光分成要输入到所述光纤的相应空间模式中的光分量，并且应用彼此相差1.1/Δf或更大的延迟。10.根据权利要求7所述的方法，其中所述测量步骤包括：将从单个发光元件输出的光分成要输入到所述光纤的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：林哲也，永岛拓志，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP