光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质与流程

1.本发明涉及光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质。


背景技术：

2.在专利文献1中，公开有关于推定光传送介质内的光物性常数的分布的方法的技术。该方法包括：取得强度相互不同的多个输入光信号的功率谱和相位谱的取得步骤；按每个输入光信号的强度，测定在该输入光信号在光传送介质内传播后输出的输出光信号的功率谱的测定步骤；和根据基于各输入光信号在光传送介质传播的模型的传播模拟的结果，推定光传送介质各自的光物性常数的推定步骤。
3.在上述方法中，通过在推定步骤中，使用评估所测定的输出光信号的功率谱与作为传播模拟的结果得到的输出光信号的功率谱的差异的评估函数，进行各个光物性常数的探索，推定光传送介质各自的光物性常数。
4.在非专利文献1中，记载有利用光纤中产生的非线性的谱变化来测定光纤的非线性光学常数的方法。此外，在非专利文献2中，记载有利用光纤中产生的非线性的谱变化来测定光纤的波长分散值的方法。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：国际公开第2014/112020号
8.非专利文献
9.非专利文献1：r.h.stolen and chinlon lin，“self-phase-modulation in silica optical fibers”，physical review a，vol.17no.4，pp.1448-1453，1978
10.非专利文献2：julius vengelis，vygandas jarutis，and valdas sirutkaitis，“estimation of photonic crystal fiber dispersion by means of supercontinuum generation”，optics letters，vol.42no.9，pp.1844-1847，2017


技术实现要素：

11.发明所要解决的问题
12.在使用光传送介质构成光学系统时，有时期望高精度地取得作为光传送介质的参数的非线性系数和波长分散值。例如，在控制具有几皮秒这样极短的时间宽度的光脉冲(以下，称为超短光脉冲)的时间波形进行输出时，有时会由于从光脉冲发生装置输出的光脉冲的时间波形的控制误差和失真，以及起因于配置在光脉冲发生装置的后级的光学系统的、光脉冲的时间波形的失真等，得不到时间波形的所期望的精度。
13.在这样的情况下，考虑以高精度地测定光脉冲的时间波形以接近所期望的时间波形的方式对光脉冲发生装置进行反馈。为了高精度地测定光脉冲的时间波形，高精度地取
得时间波形的测定中使用的光传送介质的非线性系数和波长分散值是重要的。
14.实施方式的目的在于，提供能够高精度地取得光传送介质的非线性系数和波长分散值的光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质。
15.解决问题的技术手段
16.实施方式为光传送介质测定方法。光传送介质测定方法是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的方法，包括：实测值取得步骤，对光传送介质进行中心波长彼此相等且特性不同的多次光输入，取得与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的实测值；误差算出步骤，使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、多次光输出各自的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与实测值的误差；和参数决定步骤，基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
17.实施方式为光传送介质测定装置。光传送介质测定装置是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的装置，包括：对光传送介质进行中心波长彼此相等且特性不同的多次光输入的光源部；取得与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的实测值的谱取得部；和运算部，其使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、多次光输出各自的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与实测值的误差，基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
18.实施方式为光传送介质测定程序。光传送介质测定程序是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的程序，该程序使计算机作为计算部和决定部发挥作用，其中，计算部使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于中心波长彼此相等且特性不同的多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与多次光输出的强度谱的实测值的误差，决定部基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
19.实施方式为存储介质。存储介质是存储有上述的光传送介质测定程序的、计算机可读取的介质。
20.通过测定由对光传送介质输入光而得到的光输出的强度谱，并且从该输入光的特性、光传送介质的非线性系数和波长分散值的理论关系推定输出光的强度谱，探索相对于测定值的推定值的误差成为最小的非线性系数和波长分散值，从而理论上能够求得光传送介质的非线性系数和波长分散值。
21.但是，根据本发明人的见解，由于测定误差或计算机的舍入误差等，实际上，利用该方法难以唯一地确定非线性系数和波长分散值。但是，相对于测定值的推定值的误差在最小值附近时，在非线性系数与波长分散值之间存在有效的相关。而且，该相关与光输入的特性(强度谱，相位谱等)相应地变化。
22.因此，在上述的测定方法、测定装置和测定程序中，对光传送介质进行中心波长彼此相等而特性不同的多次光输入，使非线性系数和波长分散值变化并且计算相对于所得到
的多次光输出的强度谱的实测值的推定值的误差。然后，基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。根据这样的测定方法、测定装置和测定程序，能够高精度地取得光传送介质的非线性系数和波长分散值。
23.发明的效果
24.根据实施方式，能够提供能够高精度地取得光传送介质的非线性系数和波长分散值的光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质。
附图说明
25.图1是概略地表示一个实施方式所涉及的光传送介质测定装置1a的结构的框图。
26.图2是概略地表示参数计算部6由计算机构成的情况下的硬件结构例的图。
27.图3是表示一个实施方式的测定方法的流程图。
28.图4的(a)是表示测试脉冲的一个例子的曲线图，(b)是表示与具有(a)所示的特性的测试脉冲的光输入对应的光输出的强度谱的实测值的曲线图，曲线g11表示测试脉冲的强度谱，曲线g12表示测试脉冲的相位谱。
29.图5的(a)是表示测试脉冲的一个例子的曲线图，(b)是表示与具有(a)所示的特性的测试脉冲的光输入对应的光输出的强度谱的实测值的曲线图，曲线g21表示测试脉冲的强度谱，曲线g22表示测试脉冲的相位谱。
30.图6是表示关于2个测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系的一个例子的曲线图，(a)表示关于初次生成的测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系，(b)表示关于第2次生成的测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系。
31.图7是提取在各波长分散值中强度谱推定误差成为最小的非线性系数的值，以横轴为波长分散值、以纵轴为非线性系数绘制的曲线图。
32.图8是表示某个光传送介质4中的(a)非线性系数的波长依赖性和(b)波长分散值的波长依赖性的曲线图。
33.图9是表示一个变形例所涉及的测定方法的流程图。
具体实施方式
34.以下，参照附图，详细地说明光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质的实施方式。另外，在附图的说明中对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。本发明并不限定于这些例示。
35.图1是概略地表示一个实施方式所涉及的光传送介质测定装置(以下，简称为测定装置)1a的结构的框图。该测定装置1a是测定作为非线性引发介质的光传送介质4的非线性系数和波长分散值的装置。当光在非线性引发介质传输时，会引发非线性的谱变化。该谱变化是依赖于非线性引发介质的参数，特别是非线性系数和波长分散值的变化。
36.因此，测定装置1a设定非线性系数和波长分散值的假想值，通过基于理论的运算来推定变化后的强度谱，计算变化后的强度谱的推定值与实测值的误差。测定装置1a使非线性系数和波长分散值的假想值变化地重复进行该计算。然后，改变光的特性(强度谱，相
位谱等)，再次进行上述的计算。测定装置1a基于这样得到的强度谱的推定值与实测值的误差与非线性系数和波长分散值的关系，决定非线性系数和波长分散值。
37.作为测定对象的光传送介质4，由引发非线性的谱变化的介质构成，例如构成光波导。在一个实施例中，光传送介质4为高非线性光纤或在硅基板等基板上形成的窄线波导。窄线波导例如是通道波导、平板(slab)波导或肋型波导。光传送介质4的构成材料例如为sio2、si、si3n4等。
38.光传送介质4例如用于时间宽度为几飞秒至几百飞秒的超短光脉冲的时间波形的测定。具体而言，在非线性系数和波长分散值等参数为已知的光传送介质4的一端，经由光强度调节器耦合作为测定对象的脉冲光源，在光传送介质4的另一端耦合分光器。于是，使光强度变化并将光脉冲输入光传送介质4，对从光传送介质4输出的光脉冲的强度谱进行测定。
39.因为强度谱的形状依赖于时间波形进行变化，所以能够通过利用光纤传输模拟的解析，知晓光脉冲的时间波形。本实施方式的测定装置1a例如是作为这样的测定的准备，高精度地求取光传送介质4的非线性系数和波长分散值的装置。
40.如图1所示，本实施方式的测定装置1a包括光源部2、谱取得部5和参数计算部6。光源部2的输出端2a与光传送介质4的一端4a光耦合。光源部2对光传送介质4进行多次光输入。光输入中使用的光例如是时间宽度为10飞秒以上100皮秒以下的光脉冲。
41.光源部2使多次光输入的中心波长彼此相等，并且使多次光输入的特性相互不同。此处，光输入的特性是指，例如选自强度谱、相位谱和光脉冲能量的至少1项。光脉冲能量是指，对1个光脉冲的强度(功率)从该光脉冲的上升遍及到下降进行时间积分而得到的值。
42.本实施方式的光源部2被构成为包括光源21和光特性控制部22。光源21多次输出中心波长彼此相等且具有一定的特性的光(例如光脉冲)。光源21例如是飞秒激光光源这样的超短脉冲激光光源。光特性控制部22的输入端22a与光源21的输出端21a光耦合，光特性控制部22的输出端22b与光传送介质4的一端4a光耦合。
43.光特性控制部22每次改变从光源21输出的光的特性并将变化后的光从输出端22b输入光传送介质4的一端4a。光特性控制部22例如使选自从光源21输出的光的强度谱、相位谱和脉冲能量的至少1项变化为任意的值(或形状)。
44.光特性控制部22例如能够由包含脉冲整形器、波长滤波器、光纤、nd(neutral density(中性密度))滤波器、波长板和偏光片的光学系统，音响光学元件(ao调制器)，ao可调滤波器(acousto-optic tunable filter：aotf)，光圈结构(光圈)或切割器构成。或者，光特性控制部22也可以将其中的至少2者组合而构成。
45.谱取得部5的输入端5a与光传送介质4的另一端4b光耦合。谱取得部5与对光传送介质4的多次光输入相应地在输入端5a接收从光传送介质4的另一端4b输出的光。然后，谱取得部5取得与多次光输入分别对应的来自光传送介质4的多次光输出的强度谱的实测值。
46.谱取得部5例如包含对来自光传送介质4的输出光进行分光的分光器和按每个波长检测分光后的输出光的强度的光检测器。或者，谱取得部5也可以为光谱分析仪或傅里叶变换型的分光光度计。谱取得部5的信号输出端5b与参数计算部6的信号输入端6a电连接。谱取得部5将关于所获得的强度谱的实测值的数据从信号输出端5b向参数计算部6输出。
47.参数计算部6从谱取得部5接受关于多次光输出的强度谱的实测值的数据。参数计
算部6是本实施方式的运算部的例子。参数计算部6基于多次光输出的强度谱的实测值，决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
48.在一个例子中，参数计算部6由包含cpu(central processing unit(中央处理器))和存储器的计算机或fpga(field programmable gate array(现场可编程门阵列))这样的可编程集成电路构成。在这些计算机或fpga中，写入、保存用于实现下述的参数计算部6的处理的光传送介质测定程序(以下，简称为测定程序)。
49.测定程序既可以在测定装置1a出厂时保存在计算机或fpga，也可以在出厂后经由通信线路取得而保存在计算机或fpga，还可以记录于计算机可读取的存储介质而保存在计算机或fpga。存储介质例如为软盘、cd-rom、dvd-rom、bd-rom、usb存储器等，是任意的。
50.图2是概略地表示参数计算部6由计算机构成的情况下的硬件结构例的图。如图2所示，参数计算部6能够作为物理上包括处理器(cpu)61、rom62和ram63等主存储装置、键盘、鼠标和触摸屏等输入器件64、显示器(包含触摸屏)等输出器件65、用于在与其它装置之间进行数据的交换的网卡等通信模块66、硬盘等辅助存储装置67等的通常的计算机来构成。
51.计算机的处理器61能够通过测定程序实现参数计算部6的功能。换言之，测定程序使计算机的处理器61作为参数计算部6工作。测定程序例如存储在辅助存储装置67这样的计算机的内部或外部的存储装置(存储介质)。存储装置也可以是非临时存储介质。作为存储介质，可例示软盘、cd、dvd等存储介质，rom等存储介质，半导体存储器，云服务器等。
52.此处，说明本实施方式所涉及的光传送介质测定方法(以下，简称为测定方法)，其中，对参数计算部6(测定程序)的处理内容，即非线性系数和波长分散值的决定进行详细说明。
53.图3是表示本实施方式的测定方法的流程图。另外，该测定方法是从光源部2输出的光的相位谱未知而直接进行计算的情况下的方法。此外，通过利用该测定方法，对光传送介质4进行2次光输入，求取非线性系数和波长分散值。
54.如图3所示，首先，作为步骤s11，在光源部2生成光(测试脉冲)。具体而言，从光源21输出光脉冲，光特性控制部22控制该光脉冲的特性(例如相位谱和强度谱的一方或双方)，由此在光特性控制部22生成测试脉冲。
55.图4的(a)是表示测试脉冲的一个例子的曲线图，图中的曲线g11表示测试脉冲的强度谱，曲线g12表示测试脉冲的相位谱。如图4的(a)所示，该测试脉冲的强度谱具有关于中心波长(在该例子中为900nm)对称的形状，且具有以中心波长为强度的峰的单峰性的形状。此外，该测试脉冲的相位谱具有在强度谱的波长范围λ1内，相位大致一定的平坦(flat)的形状。这样的光脉冲一般称为傅里叶变换界限(transform limited：tl)脉冲。
56.另外，此处所谓的平坦的形状是指，相位的变动量例如为
±
0.02rad的范围内。此外，强度谱的波长范围是指，例如强度的值相对于峰强度为1％以上的范围。在该例子中，强度谱的波长范围λ1的宽度例如为25nm。在强度谱的波长范围λ1之外，相位值是计算上虚构的值且对测试脉冲的特性几乎没有贡献，因此可以具有任意的值。
57.接着，作为步骤s12，测定所生成的测试脉冲的强度谱。具体而言，将从光源部2输出的测试脉冲不经由光传送介质4地输入谱取得部5，在谱取得部5取得测试脉冲的强度谱的实测值。关于该强度谱的实测值的数据作为关于光输入的强度谱数据，提供给参数计算
部6。
58.接着，作为步骤s13，对光传送介质4进行测试脉冲的光输入，取得与该光输入对应的来自光传送介质4的光输出的强度谱的实测值(实测值取得步骤)。
59.图4的(b)是表示与具有图4的(a)所示的特性的测试脉冲的光输入对应的光输出的强度谱的实测值的曲线图。具体而言，将从光源部2输出的测试脉冲输入光传送介质4的一端4a，在谱取得部5取得在光传送介质4内传输而从光传送介质4的另一端4b输出的测试脉冲的强度谱的实测值。该实测值作为关于光输出的强度谱的实测值数据，提供给参数计算部6。
60.另外，在该步骤s13中，也可以一边使测试脉冲的光强度变化一边将测试脉冲多次输入光传送介质4，并分别取得强度谱的实测值。
61.接着，参数计算部6(测定程序)基于光输入的强度谱和相位谱、光传送介质4的非线性系数和波长分散值、与光输出的强度谱之间的理论关系，计算强度谱的推定值。此时，使非线性系数和波长分散值分别单个地变化并且计算多个推定值。然后，计算该多个推定值与实测值的误差(以下，称为强度谱推定误差)(误差算出步骤，测定程序中的计算部)。
62.具体而言，作为步骤s14，参数计算部6设定光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值。再有，作为步骤s15，参数计算部6设定关于从光源部2输出的(输入光传送介质4之前的)测试脉冲的相位谱的假想谱。
63.然后，作为步骤s16，参数计算部6基于非线性系数和波长分散值的假想值、以及关于相位谱的假想谱，根据理论关系，推定关于光输出的强度谱。所谓理论关系，例如是指下述的数学式所示的关系。
64.[数1]
[0065][0066]
其中，a表示电场的振幅，z表示传输距离，βn表示n次分散，α表示损失系数，γ表示非线性系数，ω0表示各频率，t表示时间。对a进行傅里叶变换而得到的结果与相位谱和强度谱对应。因为能够从上述的数学式推定a，所以通过该傅里叶变换求取的强度谱也能够推定。
[0067]
之后，作为步骤s17，参数计算部6将关于光输出的强度谱的推定值与关于光输出的强度谱的实测值进行比较。参数计算部6使假想谱变化并且进行以上的步骤s15～s17至强度谱推定误差不变化(收敛)为止(步骤s18：否)，将强度谱推定误差不变化(成为极小)时的假想谱作为光输入的相位谱(步骤s18：是)。
[0068]
此外，参数计算部6将此时的强度谱的推定值作为与在步骤s14设定的非线性系数和波长分散值对应的强度谱的推定值，将此时的强度谱推定误差作为与在步骤s14设定的非线性系数和波长分散值对应的强度谱推定误差进行记录(步骤s19)。
[0069]
之后，参数计算部6再次返回步骤s14(步骤s22)，在改变光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值之后，重复上述的步骤s15～s19。这样，参数计算部6使光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值变化并计算与各假想值对应的强度谱的推定值和强度谱推定误差。
[0070]
之后，再次返回步骤s11，在光源部2再次生成测试脉冲。该测试脉冲是与之前生成
的测试脉冲中心波长相等、强度谱不同的光脉冲。
[0071]
图5的(a)是表示测试脉冲的一个例子的曲线图，图中的曲线g21表示测试脉冲的强度谱，曲线g22表示测试脉冲的相位谱。如图5的(a)所示，该测试脉冲的强度谱与之前的测试脉冲(参照图4的(a))一样，具有关于中心波长(在该例子中为900nm)对称的形状，且具有以中心波长为强度的峰的单峰性的形状。
[0072]
其中，强度谱的波长范围λ2的宽度即强度谱宽度小于之前测试脉冲(图4的(a))。在该例子中，波长范围λ2的宽度例如为7nm。此外，该测试脉冲的相位谱在强度谱的波长范围内，具有相位大致一定的平坦的形状。
[0073]
在生成这样的测试脉冲之后，再次重复上述的步骤s12～s19。图5的(b)是表示与具有图5的(a)所示的特性的测试脉冲的光输入对应的光输出的强度谱的实测值的曲线图。经过以上的处理，能够取得关于中心波长彼此相等而特性不同的2个测试脉冲的、非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系。
[0074]
图6是表示关于2个测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系的一个例子的曲线图。图6的(a)表示关于初次生成的测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系。图6的(b)表示关于第2次生成的测试脉冲的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系。
[0075]
在这些曲线图中，纵轴为波长分散值(单位：ps2/km)，横轴为非线性系数(单位：/w/km)，以颜色的深浅表示强度谱推定误差的大小。颜色越深的区域强度谱推定误差越小。图中的以虚线包围的区域b1、b2表示误差接近最小值的区域(换言之，强度谱推定误差小于某阈值的区域)。
[0076]
参照区域b1、b2的存在范围，可知使强度谱推定误差接近最小值的非线性系数与波长分散值的组合具有线性关系。于是，比较这些图，在2个测试脉冲的特性(在该例子中为强度谱宽度)彼此不同的情况下，在非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系(具体而言，线性关系中的比例系数等)上产生差异。换言之，这样的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系的差异，起因于初次和第2次光输入的特性的差异。
[0077]
图7是提取各波长分散值中强度谱推定误差成为最小的非线性系数的值，以横轴波为长色散值、以纵轴为非线性系数绘制的曲线图。在图7中，菱形的多个绘制图p1对应于图6的(a)，圆形的多个绘制图p2对应于图6的(b)。
[0078]
此外，直线g1是基于多个绘制图p1的近似直线，直线g2是基于多个绘制图p2的近似直线。即，直线g1表示对应于初次光输入的、使强度谱推定误差接近最小值的非线性系数和波长分散值的线性关系。此外，直线g2表示对应于第2次光输入的、使误差接近最小值的非线性系数和波长分散值的线性关系。
[0079]
参数计算部6(测定程序)在图3的步骤s20中，基于这样的非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系的、初次和第2次光输入间的差异，决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值(参数决定步骤，测定程序中的决定部)。具体而言，从2个近似直线g1、g2的交点q，决定光传送介质4的非线性系数与波长分散值。
[0080]
在该例子中，令非线性系数为x、令波长分散值为y时，近似直线g1表示为y＝5.7072x+106.04，近似直线g2表示为y＝0.3751x+104.54。因此，它们的交点算成(x，y)＝(101.2，-0.84)，非线性系数和波长分散值分别被决定为101.2[/w/km]、-0.84[ps2/km]。
[0081]
另外，在上述的例子中通过向光传送介质4的2次光输入决定非线性系数和波长分散值，而也可以通过3次以上的光输入决定非线性系数和波长分散值。在这种情况下，会产生与图7所示的情况不同，不能唯一地求取直线彼此的交点的情况，但例如还能够令多个交点的平均为非线性系数和波长分散值等，基于多个交点决定最优的非线性系数和波长分散值。
[0082]
此外，在上述的例子中在实测强度谱(步骤s12)之后推定强度谱(步骤s16)，但它们的顺序也可以相反。即，也可以在推定强度谱之后实测强度谱。
[0083]
此外，参照图6的(b)和图7的近似直线g2，在使强度谱推定误差接近最小值的非线性系数与波长分散值的组合中，非线性系数大致一定。这样，根据光输入的强度谱宽度，强度谱推定误差相对于波长分散值的变化钝化。由此，能够通过使光输入的强度谱宽度变化并求取非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系，知晓波长分散值成为一定的强度谱宽度。
[0084]
另外，上述的例子中在强度谱宽度为7nm时非线性系数大致一定，但认为非线性系数大致一定的强度谱宽度的大小根据光传送介质4的各种参数变化。
[0085]
根据以上所示的测定方法，能够测定规定波长(在上述的例子中为900nm)的光传送介质4的非线性系数和波长分散值。然后，通过使该规定波长变化(即，使图4的(a)和图5的(a)所示的强度谱的中心波长变化)并重复进行测定，还能够测定光传送介质4的非线性系数和波长分散值的波长依赖性。
[0086]
图8是表示某个光传送介质4中的(a)非线性系数的波长依赖性和(b)波长分散值的波长依赖性的曲线图。在图8中，(a)和(b)的横轴表示波长(单位：nm)，(a)的纵轴表示非线性系数(单位：/w/km)，(b)的纵轴表示波长分散值(单位：ps2/km)。在这些曲线图中，使规定波长变化为800nm、850nm、900nm、950nm和1000nm，并测定非线性系数和波长分散值。这样，根据本实施方式，也能够高精度地测定非线性系数和波长分散值的波长特性。
[0087]
对根据以上说明的本实施方式所涉及的测定装置1a、测定方法和测定程序得到的效果进行说明。
[0088]
例如在专利文献1中记载的现有的技术中，测定通过对光传送介质4输入光而得到的光输出的强度谱，并且根据该输入光的特性、光传送介质4的非线性系数和波长分散值的理论关系推定输出光的强度谱，探索相对于测定值的推定值的误差成为最小的非线性系数和波长分散值，由此，理论上，能够唯一地确定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0089]
但是，根据本发明人的见解，由于测定误差及计算机的舍入误差等，实际上难以利用该方法唯一地确定非线性系数和波长分散值。但是，如图6所示，当强度谱推定误差在最小值附近时，在非线性系数与波长分散值之间存在有效的相关。而且，由图6的(a)和(b)的比较可知，该相关根据光输入的特性(强度谱，相位谱，光脉冲能量等)变化。
[0090]
由此，在本实施方式中，对光传送介质4进行中心波长彼此相等而特性不同的多次光输入，使非线性系数和波长分散值变化并且计算所得到的多次光输出的强度谱推定误差。然后，基于非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。由此，能够高精度地取得光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0091]
如本实施方式那样，也可以在步骤s20中，使强度谱推定误差接近最小值的非线性
系数与波长分散值的组合具有线性关系，参数计算部6基于与多次光输入分别对应的2个线性关系，决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。在这种情况下，能够容易地求取光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0092]
如本实施方式的步骤s15～s19那样，也可以使向理论关系输入的相位谱的假想谱变化地求取强度谱推定误差与假想谱的关系，将强度谱推定误差成为极小的假想谱作为各光输入的相位谱来计算推定值。在这种情况下，能够使用相位谱未知的光进行本实施方式的测定，而且能够省去相位谱的测定，因此能够减轻非线性系数和波长分散值的测定所需的时间和精力。
[0093]
如图4的(a)和图5的(a)所示，多次光输入的强度谱也可以相互不同。根据本发明人的研究，在这种情况下，非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系在多次光输入间大不相同。因此，能够更高精度地决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。特别是在多次光输入的强度谱的波长范围(谱宽)互不相同的情况下，该趋势更为显著。
[0094]
此外，在这种情况下，如图4的(a)和图5的(a)所示，也可以在强度谱的波长范围内各光输入的相位谱平坦。根据本发明人的研究，在相位谱平坦的情况下，与并不平坦的情况相比较，相对于非线性系数和波长分散值的单位变化的强度谱推定误差的变化量变大。因此，非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系性更清晰，因此能够更加高精度地决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0095]
如本实施方式那样，也可以在步骤s13中，通过光特性控制部22使从共同的光源21输出的光的特性变化并且进行多次光输入。换言之，光源部2也可以包括输出具有一定的特性的光的光源21和使从光源21输出的光的特性变化并且进行多次光输入的光特性控制部22。在这种情况下，能够使用单一的光源21进行多次光输入，因此能够简化测定所需的结构。
[0096]
但是，也可以取代该结构，例如准备中心波长彼此相等而特性不同的多个光源，从这些光源对光传送介质4依次进行光输入。在这种情况下也能够高精度地取得光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0097]
(第1变形例)
[0098]
图9是表示上述实施方式的一个变形例所涉及的测定方法的流程图。本变形例与上述实施方式的不同点在于光输入的相位谱的取得方法。在上述实施方式中在步骤s15设定光输入的假想谱，使用强度谱推定误差成为极小的假想谱作为光输入的相位谱，在本变形例中，通过实测求取光输入的相位谱。
[0099]
即，如图9所示，在步骤s12之后(或者也可以在步骤s12之前)，作为步骤s21，测定在步骤s11生成的测试脉冲的相位谱。具体而言，将从光源部2输出的测试脉冲不经由光传送介质4地输入相位谱测定装置，在相位谱测定装置取得测试脉冲的相位谱的实测值。关于该相位谱的实测值的数据，作为关于光输入的相位谱数据，提供给参数计算部6。
[0100]
另外，此处使用的相位谱测定装置是基于诸如频率分辨光栅极法(frequency resolved optical gating：frog)、opr(optical pulse ruler(光脉冲尺))等测量法的装置。opr装置的结构是从图1的结构除去光源21和光特性控制部22后的结构。
[0101]
接着，作为步骤s13，对光传送介质4进行测试脉冲的光输入，取得与该光输入对应的来自光传送介质4的光输出的强度谱的实测值(实测值取得步骤)。步骤s13的详细情况与
上述实施方式相同。
[0102]
接着，参数计算部6基于光输入的强度谱和相位谱、光传送介质4的非线性系数和波长分散值、光输出的强度谱之间的理论关系，计算强度谱的推定值。此时，一边使非线性系数和波长分散值分别个别地变化一边计算多个推定值。然后，计算该多个推定值与实测值的误差(强度谱推定误差)(误差算出步骤，测定程序中的计算部)。
[0103]
具体而言，作为步骤s14，参数计算部6设定光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值。然后，作为步骤s16，参数计算部6基于非线性系数和波长分散值的假想值、以及相位谱的实测值，根据理论关系，推定关于光输出的强度谱。
[0104]
之后，作为步骤s17，参数计算部6将关于光输出的强度谱的推定值与关于光输出的强度谱的实测值进行比较。参数计算部6将相对于强度谱的实测值的推定值的误差(强度谱推定误差)，作为与在步骤s14设定的非线性系数和波长分散值对应的强度谱推定误差进行记录(步骤s19)。
[0105]
之后，参数计算部6再次返回步骤s14(步骤s22)，在改变光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值之后，重复进行上述的步骤s16、s17和s19。这样，参数计算部6使光传送介质4的参数(非线性系数和波长分散值)的假想值变化并计算与各假想值对应的强度谱的推定值和强度谱推定误差。
[0106]
之后，再次返回步骤s11，再次在光源部2生成测试脉冲。该测试脉冲是与之前生成的测试脉冲中心波长相等而特性(例如强度谱、相位谱和光脉冲能量中的至少1项)不同的光脉冲。
[0107]
在生成这样的测试脉冲之后，再次重复上述的步骤s12、s21、s13、s14、s16、s17和s19。经过以上的处理，能够取得关于中心波长彼此相等而特性不同的2个测试脉冲的强度谱的推定值与实测值的强度谱推定误差、与非线性系数和波长分散值的关系。另外，下一个步骤s20的详细情况因为与上述实施方式相同所以说明省略。
[0108]
如本变形例那样，也可以在步骤s14～s19之前进行获得光输入的相位谱的实测值的步骤s21。在这种情况下，能够基于正确的相位谱进行步骤s20的计算，能够更高精度地取得光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0109]
(第2变形例)
[0110]
在上述实施方式中，作为使多次光输入的特性相互不同的例子，如图4的(a)和图5的(a)所示使多次光输入的强度谱相互不同，但只要非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系在多次光输入间不同，则不同的光输入的特性就不限于强度谱。
[0111]
例如，既可以使多次光输入的相位谱相互不同，也可以使多次光输入的峰强度相互不同，还可以使多次光输入的光脉冲能量相互不同。此外，也可以使强度谱、相位谱、峰强度和光脉冲能量等各种特性中2个以上特性在多次光输入间不同。在使多次光输入的相位谱相互不同的情况下，也可以令一个光输入的相位谱在强度谱的波长范围为平坦的形状。
[0112]
在这种情况下，非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系也在多次光输入间相互不同。因此，能够与上述实施方式一样，高精度地决定光传送介质4的非线性系数和波长分散值。
[0113]
光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质并不限定于上述的实施方式和结构例，而能够进行其它各种变形。
[0114]
例如，在上述实施方式中使用光脉冲作为光输入，但也可以使用连续光作为光输入。此外，在上述实施方式中例示了非线性系数和波长分散值与强度谱推定误差的关系为线性的情况，但该关系即使为非线性时也能够适当地获得本发明的效果。
[0115]
上述实施方式的光传送介质测定方法是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的方法，包括：实测值取得步骤，对光传送介质进行中心波长彼此相等且特性不同的多次光输入，取得与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的实测值；误差算出步骤，使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、多次光输出各自的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与实测值的误差；和参数决定步骤，基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0116]
上述实施方式的光传送介质测定装置是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的装置，包括：对光传送介质进行中心波长彼此相等且特性不同的多次光输入的光源部；取得与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的实测值的谱取得部；和运算部，其使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、多次光输出各自的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与实测值的误差，基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0117]
上述实施方式的光传送介质测定程序是测定光传送介质的非线性系数和波长分散值的程序，该程序使计算机作为计算部和决定部发挥作用，其中，计算部使非线性系数和波长分散值变化并且计算基于中心波长彼此相等而特性不同的多次光输入各自的强度谱和相位谱、光传送介质的非线性系数和波长分散值、与多次光输入分别对应的来自光传送介质的多次光输出的强度谱的理论关系计算出的强度谱的推定值与多次光输出的强度谱的实测值的误差，决定部基于非线性系数和波长分散值与误差的关系的、起因于特性的差异的多次光输入间的差异，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0118]
上述实施方式的存储介质是存储有上述的光传送介质测定程序的计算机可读取的介质。
[0119]
在上述的测定方法中，也可以采用在参数决定步骤中，使误差接近最小值的非线性系数与波长分散值的组合具有线性关系，基于与多次光输入分别对应的多个线性关系，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值的结构。
[0120]
在上述的测定装置中，也可以采用使误差接近最小值的非线性系数与波长分散值的组合具有线性关系，运算部基于与多次光输入分别对应的多个线性关系，决定光传送介质的非线性系数和波长分散值的结构。
[0121]
根据这样的结构，能够容易地求取光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0122]
在上述的测定方法中，也可以采用在误差算出步骤之前，进一步包含获得各光输入的相位谱的实测值的步骤的结构。在这种情况下，能够基于正确的相位谱进行上述的计算，能够更高精度地取得光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0123]
在上述的测定方法中，也可以采用在误差算出步骤中，使向理论关系输入的相位
谱的假想谱变化而求取误差与假想谱的关系，将误差成为极小的假想谱作为各光输入的相位谱来计算推定值的结构。
[0124]
在上述的测定装置中，也可以采用运算部使向理论关系输入的相位谱的假想谱变化而求取误差与假想谱的关系，将误差成为极小的假想谱作为各光输入的相位谱来计算推定值的结构。
[0125]
根据这样的结构，能够使用相位谱未知的光进行上述的测定，而且能够省去相位谱的测定，因此能够减轻非线性系数和波长分散值的测定所需的时间和精力。
[0126]
在上述的测定方法和测定装置中，也可以采用多次光输入的强度谱相互不同的结构。根据本发明人的研究，在这种情况下，非线性系数和波长分散值与误差的关系在多次光输入间大幅不同。因此，能够更高精度地决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0127]
此外，在上述的情况下，也可以采用在强度谱的波长范围内多次光输入的相位谱平坦的结构。根据本发明人的研究，非线性系数和波长分散值与误差的关系性由此而更清晰，因此能够更加高精度地决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0128]
在上述的测定方法和测定装置中，也可以采用多次光输入的相位谱相互不同的结构。在这样的情况下，非线性系数和波长分散值与误差的关系也在多次光输入间不同。因此，能够高精度地决定光传送介质的非线性系数和波长分散值。
[0129]
在上述的测定方法中，也可以采用在实测值取得步骤中，一边使从共同的光源输出的光的特性变化一边进行多次光输入的结构。
[0130]
在上述的测定装置中，也可以采用光源部包括输出具有一定的特性的光的光源和一边使从光源输出的光的特性变化一边进行多次光输入的光特性控制部的结构。
[0131]
根据这样的结构，能够使用单一的光源进行多次光输入，因此能够简化测定所需的结构。
[0132]
产业上的可利用性
[0133]
实施方式能够作为能够高精度地取得光传送介质的非线性系数和波长分散值的光传送介质测定方法、光传送介质测定装置、光传送介质测定程序和存储介质进行利用。
[0134]
符号的说明
[0135]
1a
…
光传送介质测定装置、2
…
光源部、2a
…
输出端、4
…
光传送介质、4a
…
一端、4b
…
另一端、5
…
谱取得部、5a
…
输入端、5b
…
信号输出端、6
…
参数计算部、6a
…
信号输入端、21
…
光源、21a
…
输出端、22
…
光特性控制部、22a
…
输入端、22b
…
输出端、b1、b2…
区域、g1、g2
…
近似直线、λ1、λ2
…
波长范围。