JPH022907A - 光パルス試験器 - Google Patents

光パルス試験器

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JPH022907A
JPH022907A JP14799588A JP14799588A JPH022907A JP H022907 A JPH022907 A JP H022907A JP 14799588 A JP14799588 A JP 14799588A JP 14799588 A JP14799588 A JP 14799588A JP H022907 A JPH022907 A JP H022907A
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Yahei Oyamada
弥平 小山田
Norihisa Ota
太田 紀久
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    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • G01M11/3172Reflectometers detecting the back-scattered light in the frequency-domain, e.g. OFDR, FMCW, heterodyne detection

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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】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は簡便にして被測定用光ファイバの人!)1端に
於ける反射光によって光学的または電気的に光パルス試
験器の回路が一時的に飽和する時間が極めて小さく低価
格化が可能な光パルス試験器に関するものである。
[従来の技術] 後方散乱光を使ってファイバ破断点の位置、ファイバロ
スを測定する光パルス試験器において、被測定用光ファ
イバの入射端(主に光パルス試験器と被測定用光ファイ
バとのコネクタ接続部)で生じる反射光によって光学的
または電気的に光パルス試験器の回路が一時的に飽和し
、被測定用光ファイバの入射端付近でデッドゾーンと呼
ばれる観測不能となる領域が生じ、このことが大きな問
題であった。このため、デッドゾーンを解消することを
目的とした光パルス処理系ALを備えた光パルス試験器
Aとしては、従来第7図に示すように光スイッチを使っ
たものがよく知られている。同図で1は信号光用光源、
2は光スィッチ、3は信号光用光源1と光スィッチ2の
動作タイミングを合わせる制御系、4は光/電気変換器
、5は電気信号処理系、6はコネクタ、7.8.9は結
合用単一モード光ファイバ、10は被測定用単一モード
光ファイバである。電気信号処理系5でメモリに蓄えら
れた波形はS/N比改善のため平均化処理される。
これはパルス強度変調による光源を用い後方散乱光が光
ファイバ人l)l端での反射光に対して時間的に遅れる
ことを利用し一定時間光路を切り換えることにより反射
光と後方散乱光とを分離することを狙っている。ここで
信号光用光源1の光の振幅は第8図に示すようにパルス
状に変化する。信号充用光f21により発せられた単一
光パルスl−pは、光スイッチ2を通過し、被測定用光
ファイバ10に励振され、光フアイバ10中を伝搬する
。光パルスl、pの伝搬中に発生した後方散乱光L p
a’や反射光L pb’は被測定用光ファイバ10の入
射端まで逆戻り伝搬し、光スィッチ2で後方散乱光L 
Oa’ は光/電気変換器4に分岐結合される。光/電
気変換器4で電気的信号ESに変換した後、電気信号処
理系5でS/N改善のための平均化処理が行なわれる。
光スイッチ2は電気的に光・の進路を切り換えることに
より戻り光を受光部たる光/N気変換器4に導くため、
戻り波形の任意の部分を抽出することができる。従って
光フアイバ10入射端で生じる過大な反射信号L pb
’をマスクすることができるため、受光部及び電気系の
飽和を防止でき、デッド、ゾーンを縮小することが可能
となる。
しかしながら従来の光スィッチ2を使った光パルス試験
器Aに於ける光スイッチ2の切り換え時間は約1μsで
あり、光スィッチ2による光路の切り換えにより観測不
能となる被測定用光ファイバ10の領域は近端からおよ
そ100m以上となり被測定用光フアイバ10人g4端
での反射による影響を回避できたとしても光スィッチ2
の切替時間に基づくデッドゾーンは信号光用光源1の分
解能によらず存在してしまい、高精度な損失測定ができ
ないという欠点があった。
超音波を利用、した音響光学効果を用いた光スィッチよ
りも速い切り換え速度を持つ光スィッチとしては半導体
光スィッチがあるが、導波路ロスが大きく且つクロスト
ークが大きいため光パルス試験器に用いることは困難で
ある。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の反射光によるデッドゾーンを被測定用光ファイ
バでの後方散乱光の距離分解能と同程度に大幅に低減で
きる光パルス試験器を提供せんとするものである。
(2)発明の構成 [問題点を解決するための手段] 本発明は光源の発光周波数をパルス状に変えるFSKヘ
テロダイン検波方式を取り入れ、反射光と後方散乱光で
光/電気変換後のビート周波数に差を設けることにより
、光スィッチを用いることなく反射光と後方散乱光の完
全な分離を図って光パルス試験器の距離分解能と同程度
にデッドゾーンを縮小することを主要な特徴とする。
し実 施 例1] 本発明の第1実施例を第1図について説明する。
第1図は光パルス処理系B[をそなえた本発明Bの概略
構成図であって、第7図の前記従来例Aと同一素子は同
一符号を付した。
図中11は局発光用光源、12は2個の光源1.11e
作の同期タイミングを合わせる制御系、13.14は方
向性結合器、15はバンドパスフィルタ、16.17は
結合用単一モード光ファイバである。
制御系12では、信号光用光源1と局発光用光源11の
それぞれの出射光が方向竹結合鼎14に入射される場合
のそれぞれの伝搬光の光路差が補正されるので、本実施
例では装置内部の光路は0と考える。
一般にヘテロダイン検波に於て、局発光LOのパワーを
PL、信号光LSのパワーをP、。
局発光LOの周波数をf4.信号光Lsの周波数をfS
1局発光しOと信号光l−sの位相差をφとすると、光
/電気変換後の出力電流i c(1)は次式で与えられ
る。
i (1)=aP1 p、cos (27r (fL−
f、)+φ)      ・・・・・・・・・・・・ 
(1)上式でaは光源素子に特有の比例定数、f。
fSはビート周波数である。
ここで、光11.11はそれぞれ第2図(a)。
(b)に示すような周波数変調を受は一定振幅で発光す
る。同図で、相互にfS〉f2〉f4〉flの関係であ
る。本方式では周波数「3の成分に注目することで後方
散乱光L sa’を観測する。ここで、周波数f3の成
分のみを検波するなら、信号光用光源1による発光電力
は時刻t1からt2までの間でのみ振幅を持つ単一光パ
ルスと考えられる。ゆえに、11−12は通常の光パル
ス試験器Aでのパルス幅に相当するもので、光パルス試
験器Aの距離分解能を決定する。時刻t1以前では局発
光しOの周波数はflであり、信号光LSの周波数は反
射光L sb’後方散乱光L sa’共にf2である。
従って第3図(a)に示すようにコネクタ6での反射光
LSb′及び後方散乱光L sa’のビート周波数はい
ずれもf2−flとなる。
時刻t からt2までの間の局発光LOの周波数はf4
であり、信号光Isの周波数は反射光L sb’がf 
であり、時刻t1以前で発生しt1以後受光される反射
点以遠からの後方散乱光L sa’がf2であり、時刻
t11以後生し受光される後方散乱光L sa’ がf
Sである。第3図(b)に示すようにこのとき反射光L
 sb’ のビート周波数はf  −f4であり、後方
散乱光しsa’のビート周波数はf  −f  及びf
S−f4である。
時刻t 以降の局発光しOの周波数はflであり、信号
光LSの周波数は反射光L sb’ がf2であり、時
刻t 以前に発生しt2以後に受光される反射点以遠か
らの後方散乱光L sa’ がf であり、時刻t か
ら12までの間に発生しt 以後受光される後方散乱光
L sa’ がf3であり、時刻t2以後に発生し受光
される後方散乱光1 sa’がflである。第3図(C
)に示すようにこのとぎ反射光L sb’のビート周波
数はfl−f、、後方散乱光L sa’のビート周波数
はf  −f  及びf3−flである。1受光成分の
うち、周波数f3の反射光L sb’の成分を含むビー
ト周波数はf3−f4であり、周波数f3の後方散乱光
L sa’の成分を含むビート周波数はf3−f4及び
f3−flであり、以上からいずれの時点においても反
射光L sb’と局発光しOとのビート周波数はf3−
f1成分は存在しないので、ビート周波数はf3−f1
成分のみをバンドパスフィルター5で濾波しておけば完
全に反射光L sb’を阻止することができる。前記で
後方散乱光L sa’のうちビート周波数がf3−f4
である成分を阻止することにより新たに生じるデッドゾ
ーンは、従来技術において反射光1sb’をマスクする
ために存在していたデッドゾーンに比べ大幅に低減する
ことが可能である。
ここでデッドゾーンdは次式で与えられる。
(j=C,(t2−tl)     ・・・・・・(3
)法式でCfは光フアイバ中の光速である。なお、本方
式において分解能はデッドゾーンと同程度になる。
[実 施 例2] 本発明の第2実施例を第4図について説明する。
第4図は光パルス処理系C[を備えた本発明Cの概略構
成図であり、第1図の前記第1実施例と同一素子は同一
符号を付した。
図中信号用光源1はそれぞれ第5図に示すような周波数
変調を受は一定振幅で発光する。同図で相互にf’  
>fl>f、の関係がある。
本実施例では、被測定用光ファイバ10の入射端での反
射光L sb’の強度が後方散乱光1saの強度に比べ
きわめて大きいため、前記第1実施例の局発光用光源1
1を省略し反射光しsb’ を局発光しOと考える。
時刻t1以前では局発光である反射光L 31)’の周
波数はflであり、信号光Lsの周波数は後方散乱光I
 Sa’がflである。従って後方散乱光L sa’の
ビート周波数は0となる。
時刻t からt2までの間の局発光である反射光L s
b’の周波数はf3であり、信号光[Sの周波数は時刻
t1以前に発生しt1以復受光される後り散乱光L s
a’がflであり、時刻t1以後に発生し受光される後
方散乱光L sa’ はf3である。このとき後方散乱
光L sa’のビート周波数はf3−fl及びOである
時刻t2以降の局発光である反射光L sb’の周波数
はflであり、信号光LSの周波数は時刻t、以前に発
生しt2以後に受光される後方散乱光L sa’がf 
であり、時刻t1からt2までの間に発生しt2以後に
受光される後方散乱光L sa’が局発光である反射光
L sb’の周波数はf3であり、時刻t2以降に発生
し受光される後方散乱光1 sa’がflである。この
とき後方散乱光1 sa’ のビート周波数はt’  
−r  、 t’  −f’1及ヒOrアi1ここでビ
ート周波数f  −flの成分のみをバンドパスフィル
タで濾波しておけば完全に反射光L sb’ を分離す
ることができ分解能力t2−t1と同程度に大幅にデッ
ドゾーンを狭くすることがnl能となる。
ここでデッドゾーンdは前記(3)式で与えられ分解能
はデッドゾーンと同程度になる。
[実 施 例3] 本発明の第3実施例を第6図について説明する。
第6図は光パルス処理系D[を備えた本発明りの概略構
成図であって、第4図の前記第2実施例と同一素子は同
一符号を付した。
図中18は反射板、19は結合用単一モードファイバで
ある。ここで反射板18は、前記第2実施例が反射光L
 sb’ を局発光と考えるものであるから一定レベル
以上の大きさの反射光L sb’ を必要不可欠とする
が、コネクタ6を取付けるために被測定用光ファイバ1
0の入射端をカッターで切断する際切口が鏡面状の切断
面に上手に可成されない場合には充分な反射光Lsb’
を確保出来ない欠点を解決するために方向性結合器13
から結合用ファイバ19を介して分岐し、常に反射板1
8から一定レベルの反射光L sb’ を導入するよう
に特設されたものである。
ここで信号光用光源1はそれぞれ第5図に示すような周
波数変調を受は一定振幅で発光する。
同図で相互にf3〉f2〉flの関係がある。
前記第2実施例と同様にデッドゾーンを分解能と同程度
に大幅に低減することが可能となる。
(3)発明の効果 かくして本発明の光パルス試験器B、C,Dは光パルス
処理系B L、 CL、 OLの光学系に光スイッチを
用いずにヘテロダイン検波後のビート周波数が違うこと
により反射光L sb’ と接方散乱光L sa’が完
全に分離できるため、光学系の構成が簡便且つ低価格で
実現できデッドゾーンーンを分解能と同程度に大幅に低
減することが可能となる優れた効果を秦する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示すブロックダイヤグラ
ムによる概略構成図、第2図(a)(b)は同・信号用
光源と局発用光源のそれぞれ変調特性図、第3図(a)
(bHc)は同・ヘテロゲイン検波後のそれぞれビート
周波数特性図、第4図は本発明の第2実施例を示すブロ
ックダイヤグラムによる概略構成図、第5図は同・信号
用光源の変調特性図、第6図は本発明の第3実施例を示
すブロックダイヤグラムによる概略構成図、第7図は光
パルス試験器の従来例を示すブロックダイヤグラムによ
る概略構成図および第8図は同・光源の変調特性図であ
る。 A、B、C,D・・・光パルス試験器 AL BL、CL、DL・・・光パルス処理系1・・・
信号用光源   3.12・・・制御系4・・・光/電
気変換器 5・・・電気信号処理系 6・・・コネクタ7.8.9
.16.17.19・・・結合用単一モード光ファイバ 10・・・被測定用光ファイバ 11・・・局発光用光源 13.14・・・方向性結合
器15・・・バンドパスフィルタ 18・・・反射板 第1図 / 第2図(α) 第2図(b) 時開(μS) 時間(Ps) 第8図(Q) 第3図(C) 第6図 第4図 第5図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発光周波数がf_2、f_3、f_2の順で変わる
    信号光用光源素子と第1の方向性結合器と被測定用光フ
    ァイバの順に結合用単一モード光ファイバを介して光学
    的に結合する一方、前記第1の方向性結合器の入射ポー
    トの空きの一端から第2の方向性結合器と受光器の順に
    結合用単一モード光ファイバを介して光学的に結合し、
    他方前記信号光用光源素子に同期して発光周波数がf_
    1、f_4、f_1の順で変わる局発光用光源素子と前
    記第2の方向性結合器の入射ポートの空きの一端を結合
    用単一モード光ファイバを介して光学的に結合した光パ
    ルス処理系において、前記発光周波数相互の関係が |f_1−f_3|≠|f_1−f_2|、|f_1−
    f_3|≠|f_2−f_3|、|f_1−f_3|≠
    |f_3−f_4|、|f_1−f_3|≠|f_2−
    f_4|、f_1≠f_3 であり、 かつ前記受光器とこれに電気的に結合する電気信号処理
    系間に中心周波数が|f_1−f_3|であるバンドパ
    スフィルターを挿入することを特徴とする光パルス試験
    器2、発光周波数がf_2、f_3、f_1の順で変わ
    る信号光用光源素子と方向性結合器と被測定用光ファイ
    バの順に結合用単一モード光ファイバを介して光学的に
    結合するとともに前記方向性結合器の入射ポートの空き
    の一端を結合用単一モード光ファイバを介して受光器と
    光学的に結合した光パルス処理系において、前記発光周
    波数相互の関係が |f_1−f_3|≠|f_1−f_2|、|f_1−
    f_3|≠|f_2−f_3|、f_1≠f_3 であり、 かつ前記受光器とこれに電気的に結合する電気信号処理
    系間に中心周波数が |f_1−f_3|であるバンドパスフィルターを挿入
    することを特徴とする光パルス試験器 3、発光周波数がf_2、f_3、f_1の順で変わる
    信号光用光源素子と方向性結合器と被測定用光ファイバ
    の順に結合用単一モード光ファイバを介して光学的に結
    合する一方、前記方向性結合器の入射ポートの空きの一
    端を結合用単一モード光ファイバを介してそれぞれ受光
    器及び反射器と光学的に結合した光パルス処理系におい
    て、前記発光周波数相互の関係が |f_1−f_3|≠|f_1−f_2|、|f_1−
    f_3|≠|f_2−f_3|、f_1≠f_3 であり、かつ前記受光器とこれに電気的に結合する電気
    信号処理系間に中心周波数が|f_1−f_3|である
    バンドパスフィルターを挿入することを特徴とする光パ
    ルス試験器
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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