JPH01223325A

JPH01223325A - 光パルス試験器

Info

Publication number: JPH01223325A
Application number: JP63048600A
Authority: JP
Inventors: Takashi Oshimi; 孝志押味
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1989-09-06
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: JP2711104B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、被測定光ファイバへ光パルス信号を送出し
、この被測定光ファイバから出力される光パルス信号を
検出することにより、被測定光ファイバの障害点探索、
損失測定等を行う光パルス試験器に関するものである。

（従来の技術）従来、光パルス信号を被測定光ファイバへ送り、その被
測定光ファイバ内より戻ってくる反射光を取り出して被
測定光ファイバを試験していたものに、特開昭５７−１
６１６３３号公報に示されるような光パルス試験器があ
った。この概要を第４図に示す０図の中で、１０はパル
ス信号を発生するパルス発生部、２０は光パルス信号を
発生する光出力部、３０は前記光パルス信号を被測定光
ファイバ４０へ送出し、戻ってくる反射光を取り出すた
めの光路の切換え手段で、この例では方向性結合器を用
いている。５１は反射光を電気信号に変換するための光
電変換器、５２は可変抵抗減衰器、５３は増幅器、６ｏ
は前記電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ
変換器、９０は表示部、１ｏＯはデータ処理部である。

次にこの動作を説明する。

光出力部２０から発射される光パルス信号は、切換え手
段３０を介して被測定光ファイバ４０へその一端より入
射される。このとき、被測定光ファイバ４０内ではレイ
リー散乱による後方散乱やフレネル等の反射が生じる。

これら反射光は、入射された一端から反射が生じた点ま
での往復の伝搬距離に相当する時間後に、再び切換え手
段３゜に戻り光電変換器５１へ送出され、電気信号に変
換される。この電気信号は可変抵抗減衰器５２を介して
増幅器５３に与えられて増幅され、Ａ／Ｄ変換器６ｏに
よりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、
データ処理部１００で伝搬距離に応じた光の反射量とし
て処理され、表示部９０に表示される。この表示例を第
５図に示す。

第５図において縦軸がレベル、横軸が被測定光ファイバ
４０の入射端から反射点までの距離、Ｆｏは被測定光フ
ァイバ４０の入射端で生じたフレネル反射、Ｆ、は他端
で生じたフレネル反射である。特性Ａは後方散乱光であ
って、その傾斜は被測定光ファイバ４０の光伝送損失に
よる。

上記動作にあって、可変抵抗減衰器５２は、被測定光フ
ァイバ４ｏの端面の状態あるいは接続状態による損失、
光出力部２０の出力レベルの変動等によるレベルの変動
を調整するために設けられたもので、入力レベル範囲を
設定するものではなかった。

なお従来、電気回路網の測定分野において、周波数掃引
された電気信号を被測定回路へ入力し、この被測定回路
を経て出力される出力信号を分析測定するものにネット
ワークアナライザがあった。このネットワークアナライ
ザは分析結果を、横軸が周波数、縦軸がレベルの座標上
に表示していた。この場合は、ダイナミックレンジを確
保するため、ネットワークアナライザへ入力される被測
定回路からの出力信号のレベル範囲を可変しながら測定
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような光パルス試験器では、−度の測定で被測定
光フアイバ４０全体の測定範囲をカバーして測定してい
たが、前記測定範囲が広いため直線性が良くなく、レベ
ル誤差、距離誤差を生じていた。さらに、光ファイバの
長距離化が進むにつれ、光パルス試験器の測定範囲が不
足するようになってきた。最近の光学部品は進歩が著し
く、光の出力レベルや受光可能なレベルが下り受光感度
も良くなり、光学系のダイナミックレンジは広くなって
きた。このため、光パルス試験器の測定範囲は、増幅器
５３．Ａ／Ｄ変換器６０等の電気回路により制限される
ようになってきた。つまり、被測定光ファイバ４０の特
性を一度に測定して、しかも１表示画面に表示できるの
は、前記電気回路のダイナミックレンジに相当する範囲
に限られるという問題点があった。しかも、各電気回路
は高い入力レベルで飽和しないよう設計されており、Ｓ
／Ｎ比に関しては十分な考慮ができなかフた。

また、電気回路網の測定分野におけるネットワークアナ
ライザの場合は、時間的に特性が変動しない電気回路網
を測定対象としているため、横軸の周波数掃引をストッ
プして入力されるレベル範囲を可変して測定することが
できた。しかし、光パルス試験器においては、光パルス
を被測定光ファイバ４０へ送出した時と被測定光ファイ
バ４０から信号を受けた時とは被測定光ファイバ４ｏの
距離に応じた時間差があり、この時間差の間は信号処理
ができないこと、かつこの時間差（つまり距ＩＩＩ）も
測定項目の１つであることなどから、上記ネットワーク
アナライザにはない技術的困難さがあった。

この発明は、これらの問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、広いダイナミックレンジを得
る長距離の被測定光ファイバでも直線性、Ｓ／Ｎ比良く
全体の特性を測定でき、かつ１表示画面で表示できるよ
うな光パルス試験器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光パルス試験器は、周期性のパルス信号
を光パルス信号に変換して被測定光ファイバへ出力する
光出力部と、被測定光ファイバから出力される光信号を
受けて電気信号に変換し、かつ制御情報を受けてレベル
を可変された電気信号を出力する光入力部と、電気信号
をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、デ
ジタル信号とあらかじめ指定されたレベル範囲とを比較
しそのときの情報を制御情報として出力し、デジタル信
号がレベル範囲に入るように光入力部を制御する制御部
と、制御情報を受けてレベル範囲に入るデジタル信号を
制御部が光入力部を制御した制御量と共に記憶し、かつ
記憶したデータを処理して被測定光ファイバの特性とし
て出力するデータ処理部とを備えたものである。

（作用）この発明においては、被測定光ファイバから出力されて
くる光信号を光入力部で電気信号に変換して増幅し、ざ
らにＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換する。制御部は
、このデジタル信号とあらかじめ指定されたレベル範囲
とを比較する。さらに制御部は、その結果で光入力部の
出力レベルを制御し、その度に指定されたレベル範囲に
入るデジタル信号と光入力部を制御したときの制御量と
をデータ処理部に記憶させ、さらに記憶したデータをも
とに被測定光ファイバの特性として出力させる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す図で、被測定光ファ
イバの一端より光パルス信号を入射させ、同じ端に被測
定光ファイバ内より反射して戻ってくる反射光を受けて
測定する例を示す。第２図は、第１図における主要部の
信号波形および動作内容を示す図である。第３図は、第
１図におけるデータ処理の内容を示す図である。これら
の図において、１０〜４０．５１．５３．６０．９０は
、上記従来光パルス試験器と同一である。５０は前記の
光電変換器５１．増幅器５３．後記の制限手段５４およ
びレベル可変手段５５からなる光入力部である。制限手
段５４は、Ａ／Ｄ変換器６０が出力するデジタル信号Ｃ
を、あらかじめ指定されたレベル範囲に比べ過大になら
ないようにレベル制限する手段で、この例ではアナログ
のゲート回路である。なお、この制限手段５４を光スィ
ッチで構成し光電変換器５１の前に配置してもよい。レ
ベル可−手段５５はレベルを可変する手段で、この例で
は、減衰量ＡＴＯ、ＡＴＩ　、ＡＴａ　、　Ａ　Ｔｓ　
　（Ａ　Ｔｏ　＞　Ａ　Ｔ　ｔ　＞Ａ　Ｔ２　＞Ａ　Ｔ
ｓ）の値をとる可変抵抗減衰器である。この手段を可変
利得増幅器で構成してもよい。７０は前記制限手段５４
．レベル可変手段５５および後記のデータ処理部８０を
制御する制御部で、次の符号７１〜７６で示される主要
部で構成される。７１はレンジメモリで、あらかじめ最
適なレベル範囲が記憶されている。このレベル範囲は、
前記増幅器５３およびＡ／Ｄ変換器６０等が、その直線
性およびダイナミックレンジおよびＳ／Ｎ比などが考慮
されて、最適に動作したときに出力できるレベル範囲で
ある。７２は比較器で、前記Ａ／Ｄ変換器６０が出力す
るデジタル信号Ｃと前記レンジメモリ７１からのレベル
範囲とを比較し、デジタル信号Ｃがレベル範囲をこえた
ときの時間情報ｄ１を出力する。７３はトリガカウンタ
で、パルス発生部１ｏからの周期信号を受けてその周期
毎にリセットされ、周期内の細かい時間情報ｄ２を出力
する。７４は記録スタート検出部、７５は記録ストップ
メモリ、７６は記録時間発生部で、これら７４〜７６は
前記トリガカウンタ７３および比較器７２からの時間情
報（ｄａ　、ｄ、）をもとに、デジタル信号Ｃがレンジ
メモリ７１に設定されているレベル範囲内に在る時間、
つまりデータとして有効である時間を検出し記録時間情
報ｆを出力している。７８はスタート設定部で、パルス
発生部１０からの周期信号および記録時間情報ｆをもと
に、デジタル信号Ｃの有効なデータが被測定光ファイバ
４０全長にわたるデータであることを検出してスタート
情報ｇを出力する。７７はレベル制御手段で、時間情報
ｄｌおよびスタート情報ｇをもとに、レベル可変手段５
５を制御するため制開情報ｅを出力する。この制御情報
ｅは、上記ＡＴｏ〜ＡＴＳのいずれかの減衰量と同一の
値を前記制御の制御量として伝える。８０はデータ処理
部で、次の符号８１〜８６で示される主要部で構成され
る。８１．８２はそれぞれウェーブメモリで、交互にデ
ジタル信号Ｃの有効なデータを測定時間（つまり被測定
光ファイバ４０の距ｍｌ）に対応させて記憶する。８３
はレンジデータメそりで、制御情報ｅをもとに測定時間
あるいは制御時間に対応させて、レベル可変手段５５が
制御されたときの制御量（この場合、減衰量ＡＴ、〜Ａ
Ｔ３のいずれか）を記憶する。８４は演算器で、レンジ
データメモリ８３とウェーブメモリ８１あるいは８２か
らのそれぞれのデータを測定時間に対応させて加算する
。８５はメモリ制御部で、前記符号８１〜８３の各メモ
リおよび演算器８４を制御して表示メモリ８６に、被測
定光ファイバ４０全長にわたるデータとして距離に対応
させて記憶させる。つまり、表示部９０に被測定光ファ
イバ４０の特性を１画面で表示できるようにしている。

前記構成で制御部７０およびデータ処理部８０はｃｐｕ
、メモリおよびタイミングを生成するデジタル回路等か
らなる。

次に、第１図および第２図をもとに、この実施例の一連
の動作を説明する。

パルス発生部１ｏが第２図（ａ）に示すように、周期Ｔ
なるパルス信号ａを光出力部２０へ送出すると、光パル
ス信号が被測定光ファイバ４０へ入射され、その被測定
光ファイバ４０内で反射した反射光が距離に応じた時間
に遅れて戻り、光電変換器５１により電気信号すに変換
される（第２図（ｂ）を参照）。この周期Ｔは光が被測
定光ファイバ４０の全長を往復する時間よりも長く選ば
れる。この電気信号すの波形は従来技術で説明したもの
と同じである。ところで、パルス発生部１０からパルス
信号ａが出力される直前に初期設定がなされ、制限手段
５４はＯＮ（信号通過状態）に、レベル可変手段５５は
最大減衰量であるＡＴＯに、ウェーブメモリ８１はライ
ト状態に、ウェーブメモリ８２はリード状態に設定され
てし）る（第２図（ｅ）、（ｈ）、（ｉ）を参照）、ま
た、レンジメモリ７１には、前記最大減衰量のＡＴｏが
設定されているとき、Ａ／Ｄ変換器６０等が最適に動作
するレベル範囲の下限の値（ＬＭＩＮと称する）が記憶
されている。このようにレベル範囲として下限の値だけ
設定した理由は、第２図（ｂ）に示される電気信号すの
Ｆ、付近のレベルは被測定光ファイバ４０の特性による
ものではなく、被測定光ファイバ４０の端面の状態、接
続状態に影響されるものの、はぼ光出力部２ｏからの入
射レベルに依存していることと、特性の多くは右下りで
あることなどによる。

以下に、前記初期状態からの動作を第２図および第３図
に示される各波形のタイミングおよび動作内容に沿って
説明する。

（イ）前記電気信号すは、制限手段５４．レベル可変手
段５５および増幅器５３を介してＡ／Ｄ変換器６０に加
えられてデジタル信号Ｃに変換される。一方、トリガカ
ウンタ７３はパルス発生部１０からの最初のパルスｐｏ
（第２図（ａ）を参照）によりゼロ・リセットされる。

このときの時間情報ｄ２を記録スタート検出部７４を介
して受けた記録時間発生部７６は、記録時間情報ｆ（第
２図（ｆ）を参照）を送出しウェーブメモリ８１には制
御情報ｅから得られるレベルの制御量ＡＴ、を記憶させ
ることを開始させ、レンジデータメモリ８３にはデジタ
ル信号ＣからのデータＤｏ　　（第２図（Ｃ）、（ｄｌ
）、第３図（ａ）、（ｂ）を参照）を記憶させることを
開始させる。

（ロ）デジタル信号Ｃとレンジメモリ７１からのレベル
範囲として出力される値ＬＭＩＮとを比較していた比較
器７２は、デジタル信号Ｃのレベルが第２図（Ｃ）のよ
うに値Ｌ　ＭＩＮより下がったときその時間情報ｄ１と
して１．を出力する（第２図（ｄ、）を参照）。この時
間情報ｄ１を受けたレベル制御手段７７は、ｔｏからパ
ルス発生部１０が次のパルスＰＩを送出するまでの間に
、制御量ＡＴ、なる制御情報ｅをレベル可変手段５５お
よびレンジデータメモリ８３へ送出し、それぞれを制御
する（第２図（６）を参照）。

ここで、Ａ　Ｔｏ　−Ａ　Ｔ　ｔ　−ＲはＡ／Ｄ変換器
６ｏの最適出力範囲である。

（ハ）一方、時間情報ｄ１を受けた記録ストップメモリ
７５は、トリガカウンタ７３からの時間情報ｄ２と照合
し時間１．を確定して記憶し、同時に記録時間発生部７
６および記録スタート検出部７４へ１．なる情報を送出
する。記録時間発生部７６はｔｏなる時間にレンジデー
タメモリ８３およびウェーブメモリ８１の記憶動作をス
トップさせる。

レンジデータメモリ８３およびウェーブメモリ８１はこ
のｔｏの間（第２図（ｆ）を参照）、測定時間に対応（
被測定光ファイバ４０の距離に対応）させて制御量ＡＴ
ＯおよびデータＤＯを記憶している（第２図（ｈ）、第
３図（ａ）、（ｂ）を参照）。

これで初期の１周期間における測定は終了する。次に２
周期目以降の測定が行なわれる。

（ニ）記録スタート検出部７４は、記録ストップメモリ
７５より情報ｔ０を先に受けていて、トリガカウンタ７
３が再ゼロ・リセットされた後（パルス２３発生後）に
、情報ｔｏを出力するようにされている。この出力を受
けた記録時間発生部７６は、パルスＰ８発生からの時間
ｔｏ後に再びレンジデータメモリ８３．ウェーブメモリ
８１のそれぞれに、制御情報ｅからの制御量ＡＴ、、デ
ジタル信号ＣのデータＤＩを記憶させる（第２図（０）
、（ｅ）、（ｈ）、第３図（ａ）、　（ｂ）を参照）。

このようにして記録時間発生部７６より出力される記録
時間情報ｆは第２図（ｆ）のようになる。

（ホ）制限手段５４はこの記録時間情報ｆをもとに、前
の周期で測定した信号をカットしている。

つまりパルス２１発生から七〇の時間だけ回路をＯＦＦ
にし、それ以降をＯＮにしている（第２図（Ｃ）を参照
）。

（へ）このようにして、前記（ホ）までと同様の動作を
複数回繰り返した後、スタート設定部７８は周期Ｔをも
とに記録時間情報ｆを集計して被測定光ファイバ４０全
長の測定完了を検知し、スタート情報ｇを出力して次の
測定をスタートさせる（第２図（ｇ）を参照）、この例
では、被測定光ファイバ４０全長の特性を測定するため
に、レベル制御手段７７が出力する制御量をＡＴ、〜Ａ
Ｔ３の４段階が必要となるので、４回繰り返した後に測
定完了となる（第２図（ｃ）を参照）。

ここで、ＡＴＩ　−ＡＴａ　−ＡＴａ　−ＡＴｓ　＝Ｒ
に設定されている。このように一定である必要はないが
、この方がＡ／Ｄ変換器６０によるレベル分解能は一定
に効率良く使える効果がある。

（ト）スタート情報ｇが出力されたとき、再び初期設定
と同様な設定がなされ、レベル可変手段５５は最大減衰
量のＡＴ、に、ウェーブメモリ８２．８１は逆転してそ
れぞれライト状態、リード状態に設定される（第２図（
ｅ）、（ｈ）。

（ｉ）を参照）、この状態で次のパルスＰ４が出力され
て、あらたな測定が開始される。

°（チ）また、このときスタート情報ｇを受けたメモリ
制御部８５は、ウェーブメモリ８１とレンジデータメモ
リ８３からそれデれのデータＤｏ〜Ｄ、と制御量ＡＴＯ
〜ＡＴｓをリードして演算器８４で加算せしめ、その値
を、被測定光ファイバ４０の距離に対応させて表示メモ
リ８６に記憶させる（第２図（Ｊ）を参照）。

（す）この表示メモリ８６の内容を表示部９０に表示さ
せることにより、被測定光ファイバ４０の特性を１画面
で表示できる。

ただし、この例ではこの表示できるのは測定完了後、パ
ルス信号ａの４周期経過後である（第２図（ｋ）を参照
）、この間のデータが抜けないようにウェーブメモリ８
１．８２で交互にデジタル　　。

信号Ｃを記憶している。したがって、４周期毎にデータ
を抜いて測定するのであればウェーブメモリ１つでよい
。この場合は、データの抜けた間は前のデータがホール
ドされて表示されることになる。また、パルス信号ａの
周期Ｔを光が被測定光ファイバ４０の全長を伝搬する時
間に比べ長くして、測定の４周期内の実質測定していな
い時間に上記（チ）の動作を行わせ、その４周期後の次
の周期から表示させてもよい。

なお、上記例において、被測定光ファイバ４０のある長
さの部分だけのデータを必要とする場合は、光パルス１
周期分相当のデジタル信号Ｃと制御量とを記憶して出力
すればよい、このような場合は、演算器８４および表示
メモリ８６は不要である。

上記（ホ）において、切換え手段３０に光スィッチを用
い、この光スィッチに制限手段５４の動作を行わせるこ
ともできる。つまり、光スィッチは記録時間情報ｆをも
とに、パルスＰ１発生から七〇の時間だけ光出力部３０
と被測定光ファイバ４０との接続をＯＮにし、光入力部
５０と被測定光ファイバ４０との接続をＯＦＦにする。

七〇以降は前記ＯＮ、ＯＦＦの関係を逆にする（第２図
（Ｃ）を参照）。

これら制限手段５４および切換え手段３０としての前記
光スィッチは、測定していないときの過大レベルによっ
て光入力部５０およびＡ／Ｄ変換器６０が飽和して、測
定中のレベルに影響するのを防止するためのものである
。

上記例の説明では各構成の遅延時間を含めていないが、
実施にあたりではこの点を考慮する必要がある。例えば
上記（ニ）の動作において、記録スタート検出部７４は
トリガカウンタ７３が再ゼロ・リセット後（パルス２１
発生後）に情報ｔ。

を出力するようにされていたが、前記遅延時間をτとす
れば考慮して情報［ｔｏ−τ］を出力するようにしてお
く、ただし、レンジデータメモリ８３、ウェーブメモリ
８１はパルス２１発生後から時間上〇後に、それぞれ制
御情報ｅからの制御量ＡＴｒ、デジタル信号Ｃのデータ
Ｄ１を記憶するようにされていなければならない。また
、測定器として、初期時点で遅延時間を考慮した校正が
されている必要がある。

また、精密な光減衰器が製作されれば、これをレベル可
変手段５５の代わりに光電変換器５１に設けてもよい。

さらに上記例では、被測定光ファイバ４０の一端より光
パルス４０信号を入射させ、同じ端に被測定光ファイバ
内より反射して戻りてくる反射光を受けて測定していた
が、被測定光ファイバ４０の一端より光パルス信号を入
射させ、他端に出力されてくる光信号を受けて被測定光
ファイバ４゜の損失および遅延時間等を測定することも
できる。この場合は、光出力部２０と光電変換器５１を
被測定光ファイバ４０で直接結ぶ必要がある。

〔発明の効果〕

この発明に係る光パルス試験器は、周期性のパルス信号
を光パルス信号に変換して被測定光ファイバへ出力する
光出力部と、被測定光ファイバから出力される光信号を
受けて電気信号に変換し、かつ制御情報を受けてレベル
の可変された電気信号を出力する光入力部と、電気信号
をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、デ
ジタル信号とあらかじめ指定されたレベル範囲とを比較
しそのときの情報を制御情報として出力し、デジタル信
号がレベル範囲に入るように光入力部を制御する制御部
と、制御情報を受けてレベル範囲に入るデジタル信号を
、制御部が光入力部を制御した制御量と共に記憶し、か
つ記憶したデータを処理して被測定光ファイバの特性と
して出力するデ　　−−タ処理部とを備え、Ａ／Ｄ変換
器の出力レベルを最適範囲に収まるようにしたので、今
までよりも広いダイナミックレンジが得られ、長距離の
ファイバでもその全長にわたり直線性良く、かつＳ／Ｎ
比良く測定でき、さらに、その結果を１画面に表示でき
る効果がある。さらに、Ａ／Ｄ変換器を有効に使えるで
、測定分解能も向上する効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は第１図
における主要部の信号波形および動作内容を示す図、第
３図は、第１図におけデータ処理の内容を示す図、第４
図は従来例を示す図、第５図は、第３図の従来例で測定
したときの表示例である。図中、１０はパルス発生部、２０は光出力部、３０は切
換え手段、４０は被測定光ファイバ、５０は光入力部、
５１は光電変換器、５２は可変抵抗減衰器、５３は増幅
器、５４は制限手段、５５はレベル可変手段、６０はＡ
／Ｄ変換器、７０は制御部、７１はレンジメモリ、７２
は比較器、７３はトリガカウンタ、７４は記録スタート
検出部、７５は記録ストップメモリ、７６は記録時間発
生部、７７はレベル制御手段、７８はスタート設定部、
８０．１００はデータ処理部、８１゜８２はウェーブメ
モリ、８３はレンジデータメモリ、８４は演算器、８５
はメモリ制御部、８６は表示メモリ、９０は表示部、ａ
はパルス信号、ｂは電気信号、Ｃはデジタル信号、ｄ、
、ｄ、は時間情報、ｅは制御情報、ｆは記録時間情報、
ｇはスタート情報である。

Claims

【特許請求の範囲】

周期性のパルス信号を光パルス信号に変換して被測定光
フアイバへ出力する光出力部（２０）と、前記被測定光
ファイバから出力される光信号を受けて電気信号に変換
し、かつ制御情報を受けてレベルを可変された前記電気
信号を出力する光入力部（５０）と、前記電気信号をデ
ジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器（６０）と
、前記デジタル信号とあらかじめ指定されたレベル範囲
とを比較しそのときの情報を前記制御情報として出力し
、前記デジタル信号が前記レベル範囲に入るように前記
光入力部を制御する制御部（７０）と、前記制御情報を
受けて前記レベル範囲に入る前記デジタル信号を、前記
制御部が前記光入力部を制御した制御量と共に記憶し、
かつ記憶したデータを処理して前記被測定光ファイバの
特性として出力するデータ処理部（８０）とを備えたこ
とを特徴とする光パルス試験器。