JPH04274724A - Otdr装置 - Google Patents

Otdr装置

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JPH04274724A
JPH04274724A JP3061230A JP6123091A JPH04274724A JP H04274724 A JPH04274724 A JP H04274724A JP 3061230 A JP3061230 A JP 3061230A JP 6123091 A JP6123091 A JP 6123091A JP H04274724 A JPH04274724 A JP H04274724A
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JP
Japan
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light
optical fiber
fiber
optical
measured
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JP3061230A
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English (en)
Inventor
Fumio Wada
和田 史生
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G01M11/319Reflectometers using stimulated back-scatter, e.g. Raman or fibre amplifiers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G01M11/3109Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR
    • G01M11/3145Details of the optoelectronics or data analysis

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバの一端に
パルス光を入射したときの後方散乱光を検出して後方散
乱光強度の各時間ごとの値より光ファイバの長さ方向各
位置での損失等の特性を測定するOTDR(Optic
al Time−Domain Reflectome
try)装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】OTDR装置では、光源からパルス光を
発生させてこれを光カプラまたは光スイッチを介して被
測定光ファイバの一端に入射し、この光ファイバで生じ
た散乱により後方に戻ってきてその一端から出射した光
を上記の光カプラまたは光スイッチにより分離する。そ
して、受光素子に導き電気信号に変換した上で後方散乱
光の強度についての各時間ごとのデータを得る。この時
間ごとのデータをパルス光発生タイミングを基準にして
並べれば、光ファイバの長さ方向での損失分布が得られ
る。
【0003】後方散乱光として検出されるレーリ散乱光
は入射光の1万分の1以下と微弱であるため、小型で光
強度の強い半導体レーザ(LD)が光源として使用され
る。このLD光源は波長0.85μm、1.3μm、1
.55μmのものが通信用として実用化されているため
、これらを用いるのが普通である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
OTDR装置では、0.85μm、1.3μm、1.5
5μmの各波長以外の、幅広い波長域で任意の波長につ
いて損失測定することができないという問題がある。す
なわち、上記の各波長以外の波長のLDは、実際には製
造されておらず入手が困難であったり、非常に高価であ
ったりして実際上使用するのが難しい。
【0005】そのため、光ファイバに水などの不純物が
存在する場合に発生する波長1.38μmでの損失増加
を測定できないことになり、製造時に不純物が混入して
局所的に損失増加が生じていないか、敷設した光ファイ
バの水没などによって水が侵入し局所的に損失増加して
いないか、等を測定できないこととなって、光ファイバ
の重要な評価ができないこととなって問題である。
【0006】この点、従来より、白色光源と分光器とを
用いて光ファイバの一端に特定波長の光を入射して他端
から出射される光を測定することにより長い光ファイバ
の長さ方向全損失を測定するという方法で、0.85μ
m、1.3μm、1.55μm以外の波長域での光ファ
イバの損失特性を測定することも行われているが、これ
では光ファイバの長さ方向各位置での損失を測定するこ
とはできず、長さ方向の局所的に存在する不純物を測定
することが不可能である。
【0007】この発明は、上記に鑑み、幅広い波長範囲
のなかの任意の波長での損失特性等の測定が、安価かつ
容易にできるように改善した、OTDR装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるOTDR装置では、光ファイバの一
端に強度の大きなパルス光を入射して誘導ラマン散乱を
生じさせ、他端から出射する誘導ラマン散乱光を、被測
定光ファイバの一端に入射する光として使用することが
特徴となっている。誘導ラマン散乱光は1次、2次、3
次、…、高次のストークス光からなり、入射光波長より
長波長域に広い波長範囲で発生し、その強度は大きく、
OTDR装置の光源としてに必要な数百mW以上の強度
となる。したがって、この誘導ラマン散乱光を、被測定
光ファイバの一端に入射する光として用いることにより
、広い波長領域のなかの任意の波長での損失特性等の測
定が、安価かつ容易にできるようになる。また、1台の
機器で幅広い波長域での測定が可能となる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図1において、光源として
半導体レーザ(LD)励起固体レーザ11と光ファイバ
12とからなるファイバ・ラマンレーザ装置1が用いら
れ、そこから発生したパルス光が光減衰器2および光カ
プラまたは光スイッチ(たとえば音響効果光スイッチな
どを使用できる)3を経て、被測定光ファイバ9に入射
される。この被測定光ファイバ9で発生したレーリ後方
散乱光は光カプラまたは光スイッチ3で分離され分光素
子4に導かれる。ここでは分光素子4より2つの波長の
光が取り出され、それぞれ受光素子5およびアンプ6を
経てデジタル平均化回路7に送られる。このデジタル平
均化回路7はコンピュータ8に接続されており、相互に
データの送受を行なっている。デジタル平均化回路7で
は、LD励起固体レーザ11に送ったパルス光発生のた
めのトリガ信号を起点にして入力信号のサンプリングお
よびA/D変換を行ない、後方散乱光の強度についての
データを、被測定光ファイバ9にパルス光を入射した時
点からの各単位時間ごとに得ており、さらにパルス光入
射を繰り返したときのデータを加算して加算平均化処理
を行なってS/N比を上げるようにしている。こうして
得られたデータはコンピュータ8に送られ、たとえば横
軸をデータサンプリング時間、縦軸をデータの大きさと
して表示することにより、被測定光ファイバ9の長さ方
向各位置の損失特性が表わされることになる。ノイズが
少ないときはこのような加算平均化処理は不要であり、
受光素子5で得られた電気信号を直接オシロスコープで
観測することもできる。
【0010】ファイバ・ラマンレーザ装置1の光ファイ
バ12には誘導ラマン散乱が発生する閾値以上の大きさ
の高出力パルス光が入力されている。そのため数W以上
の高出力のパルス光が必要であるが、このように大きな
出力の光を出すことは通常のLDでは困難である。固体
レーザや気体レーザでは出すことは可能であるが、装置
全体が大きくなり、かつ冷却装置などの付属設備を必要
とし、現実的でない。そこで、ここでは最近実用化され
たLD励起固体レーザ11を使用している。これは、従
来の固体レーザの励起用光源であるフラッシュランプを
LDに置き換えたもので、効率が良く、小型化も可能で
ある。現在商品化されているものとして、レーザ発振用
の固体結晶がNdドープYAGあるいはYLFからなる
もので、発振波長が1.06μmまたは1.32μmの
ものが知られている。ここでは波長1.321μmのL
D励起固体レーザ11を使用している。
【0011】光ファイバ12では、閾値以上の高出力パ
ルス光が入射されることにより誘導ラマン散乱が発生す
る。すなわち、一般に光ファイバ中に光を入射させると
入射波長と同じ波長のレーリ散乱光と波長のシフトした
ラマン散乱光とが発生し、これらの散乱光強度は入射光
強度に比例して増加するが、ある閾値を越えたときから
非線形効果が発生し、急激にラマン散乱光強度が増大す
る。そして線形領域では観測できないほど微弱であった
高次のストークス光も非常に大きくなる。逆にレーリ光
と反ストークス光は、ストークス光にエネルギを奪われ
て強度が大幅に低下する。
【0012】そこで、この誘導ラマン散乱光は図2の点
線で示すようになり、実線で示した入射光波長より長波
長側に1次、2次、3次、…、高次ストークス光として
発生する。入射光の波長は上記のように1.321μm
であり、1次、2次、3次、4次のストークス光の波長
はそれぞれ1.403μm、1.495μm、1.60
0μm、1.721μmとなる。この誘導ラマン散乱光
は強度が大きく、OTDRに必要な数百mW以上の強度
の光が幅広い波長域で得られることが分かる。また、図
2の点線のカーブから、必ずしもピークの波長ではなく
ても、谷の部分の波長でもかなりの強度となっているこ
とも分かる。なお、光ファイバの場合、入射光がコア内
の狭い領域に閉じ込められるために誘導ラマンに移行す
る閾値は低く、マルチモード光ファイバで数十W、シン
グルモード光ファイバで数W程度である。各次のストー
クス光の波長シフト量は光ファイバを構成する分子Si
−Oなどで決まる。
【0013】ファイバ.ラマンレーザ装置1から発生し
たこのように広い波長領域の光は光減衰器2および光カ
プラ又は光スイッチ3を経て被測定光ファイバ9に入射
させられるが、ここで光減衰器2を用いたのは、被測定
光ファイバ9中に誘導ラマン散乱が発生しないように、
入射光の強度を閾値以下に制御するためである。
【0014】分光素子4はたとえば回折格子や、誘電体
多層膜を使用した光学フィルタ膜などからなる。回折格
子を使用すると、挿入損失が高い、透過波長域を狭くで
きる、受光側のスリットや光ファイバの位置を調整する
ことにより透過波長域を自由に設定できる、受光側で複
数のスリット、光ファイバを配置することにより同時に
複数の透過波長域の設定が可能となる、というような利
点が得られる。これに対して、光学フィルタ膜を使用し
た場合には挿入損失が低く、透過波長域をあまり狭くで
きないが、構成が単純で小型化が可能である。ここでは
、図3に示すように回折格子41を使用して分光素子4
を構成しており、この回折格子41に光ファイバ43お
よびレンズ44を介して光を入射し、受光側に2つのス
リット42を配置して回折格子41からの光を取り出し
、それぞれレンズ44および光ファイバ43で導きだす
ようにしている。これにより2波長の光を透過させるこ
とができる。この透過波長の1つをたとえば1.38μ
mに設定することにより被測定光ファイバ9の長さ方向
各位置での水不純物の存在を測定するとともに、他の任
意の1波長での損失特性測定を同時に行なうことができ
る。
【0015】上記の実施例では、ファイバ・ラマンレー
ザ装置1の光ファイバ12から出射される波長域の広い
誘導ラマン散乱光を被測定光ファイバ9に入射し、被測
定光ファイバ9で幅広い波長域のレーリ散乱光を得て、
その後方散乱光を分離し、分光素子4で、測定したい特
定の波長域のレーリ後方散乱光を取り出すようにしてい
るが、図4のように、光ファイバ12から出射される光
を分光素子4に通して波長域の広い誘導ラマン散乱光の
うちから測定したい特定の波長域のみを取り出し、これ
を被測定光ファイバ9に入射し、被測定光ファイバ9で
その波長域のレーリ散乱光を得、光カプラまたは光スイ
ッチ3でこのレーリ後方散乱光を分離して受光素子5に
導くよう構成することもできる。
【0016】
【発明の効果】以上、実施例について説明したように、
この発明のOTDR装置によれば、従来では測定が困難
であった波長域についての測定が安価かつ簡便に可能と
なるとともに、1台の機器で幅広い波長域での測定が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図。
【図2】スペクトルを表すグラフ。
【図3】分光素子の一構成例を示す模式図。
【図4】他の実施例のブロック図。
【符号の説明】
1    ファイバ・ラマンレーザ装置11  LD励
起固体レーザ 12  光ファイバ 2    光減衰器 3    光カプラまたは光スイッチ 4    分光素子 5    受光素子 6    アンプ 7    デジタル平均化回路 8    コンピュータ 9    被測定光ファイバ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高出力のパルス光を発生する光源と、
    該パルス光が一端に入射されて誘導ラマン散乱を生じる
    光ファイバと、上記の光ファイバの他端から出射する誘
    導ラマン散乱光を被測定光ファイバの一端に入射すると
    ともにその一端から出射する被測定ファイバの後方散乱
    光を取り出す光学装置とを備えることを特徴とするOT
    DR装置。
JP3061230A 1991-03-02 1991-03-02 Otdr装置 Pending JPH04274724A (ja)

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