超長距離光ファイバ通信システムにおける群遅延分散の揺らぎの影響と測定法の研究

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本研究では、光ファイバ中の群遅延分散の揺らぎが光の伝搬に与える影響について検討を行っている。得られた知見は、分散の揺らぎが与える影響に関する理論検討と、実際のファイバが持つ分散の揺らぎの実態を把握するための測定手法の基礎検討に大別される。1.空間的に変動するパラメータを含む非線形伝搬方程式を、均一な伝搬方程式に展開する手法を開発した。これは、空間的な変動項を、変動しない高次の非線形項で級数展開する数学的な手法により導かれたものである。これを光の伝搬を記述する非線形方程式に適用することにより、分散の空間的な変動の影響を検討した。その結果、分散の揺らぎの影響は分散の揺らぎの幅と周期の積によって特徴づけられ、実効的な分散値は、平均分散から少しずれることが判明した。これらの理論検討の結果は数値シミュレーションにより確認されている。2.実際のファイバが持つ分散の揺らぎの性質を把握する目的で群遅延分散を測定する手法について検討を行ってきた。本研究では、群遅延分散の空間分布を測定する手法として4光波混合OTDR法を提案し、その構築に必要な、時間領域光反射測定装置(OTDR)と、外乱に対して安定な構造を有する連続波長可変レーザの開発を行った。また、これらを組み合わせることにより4光波混合OTDRの基礎実験を行い、光ファイバ中の非線形定数の測定と、区別的な分散分布の測定を行うことに成功した。