JPH0862092A - 光ファイバアナライザ用光回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバアナライザによる光ファイバケー
ブルの監視可能距離を大きくするために、光ファイバア
ナライザの光回路の光損を小さくし、さらに光増幅器を
用いると、２台の光アイソレータが必要となり、不経済
であることにかんがみ、１台の光アイソレータで同等の
作用をなす光ファイバアナライザを提供することであ
る。 【構成】 ４端子光サーキュレータ５０４の第１の光入
力端の光コネクタコード５０５に、光ファイバアナライ
ザの光発生素子である半導体レーザ５０１の光出力を取
り出す光コネクタコード５０３を接続し、第２の光入力
出力端の光コネクタコード５０６に、反射型光ファイバ
増幅器５１１の入力出力光コネクタコード５１０を接続
し、第３の光入力出力端の光コネクタコード５０７に、
被監視光ファイバケーブルの端子を接続し、第４光入力
出力端の光コネクタコード５０８に光電気変換素子とし
てのアバランシェフォトダイオード５１４を接続した構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバケーブルの
監視のための光損測定あるいは障害点位置を探索する装
置である光ファイバアナライザ用の光回路にあって、検
査可能距離が大きく、また光通信を行いながら検査を行
うことが可能である光ファイバアナライザ用の光回路に
関する。

【０００２】

【従来技術の説明】従来の代表的な光ファイバアナライ
ザの光回路の構成の概略は図１に示すような回路であ
る。１０１は発信波長が１．５５ミクロンメートル（以
下ではμｍと記す）近辺の半導体レーザ、１０２は半導
体レーザからの光出力を取り出すための光コネクタコー
ド、１０３は半導体レーザに電気信号を入力するための
電気ケーブル、１０４は光信号を電気信号に変えるアバ
ランシェフォトダイオード（以下ではＡＰＤという）、
１０５はＡＰＤに光信号を入力するための光コネクタコ
ード、１０６はＡＰＤの電気信号を取り出すための電気
ケーブル、１０７は光スイッチ本体、１０８は光スイッ
チの共通端の光コネクタコードであって、被測定光ファ
イバが接続される光コネクタコード、１０９は光スイッ
チの切り替え端の一つで、１０２に接続される光コネク
タコード、１１０は光スイッチの切り替え端の他の一つ
で、１０５に接続される光コネクタコード、１１１は光
スイッチを駆動する電気信号を入力するための電気ケー
ブルである。

【０００３】図１の光回路の作用は以下に述べるもので
ある。半導体レーザ１０１が、１０３を通して印加され
る電気パルスに比例した光パルスを発生する。光パルス
の時間幅とパルス間隔は、測定する光ファイバケーブル
の長さや半導体レーザの光強度に依存するが、たとえば
８０ｋｍの光ファイバケーブルの光損を測定する場合、
パルス時間幅は１マイクロセコンド（以下ではμｓと記
す）でパルス間隔は１．２５ミリセコンド（以下ではｍ
ｓと記す）である。

【０００４】光パルスは１０２と１０９を伝搬して光ス
イッチ本体１０７に入力される。１０７は、１１１に印
加される制御信号により、１０１から発せられた光パル
スが１０８を透過する間は１０９と１０８が導通し、ま
た一つの光パルスが通過した直後から、その次の光パル
スが発せられるまでの間は、１１０と１０８が導通する
動作をする。光パルスが１０８を通過した直後から、被
測定光ファイバで発生したレーリ散乱光は１０８を伝搬
して１０７に入力される。このときは１０８と１１０が
導通しているので、レーリ散乱光は１０５を通じてＡＰ
Ｄ１０４に入力される。

【０００５】レーリ散乱光強度は、光パルスが１０８か
ら離れるにしたがって弱くなる。このようなレーリ散乱
光強度の時間変化はＡＰＤ１０４で電流の時間変化に変
換される。光ファイバアナライザは、図１には示してい
ないが、ＡＰＤで発生した電気信号を１０６に接続した
信号処理回路により数値演算し、光ファイバの光損を算
出するものである。

【０００６】図１において、光スイッチ１０７の代わり
に３端子の光アイソレータを用いる方法も既知である。
図２は３端子の光アイソレータの作用を説明するための
図であって、２０１は３端子光アイソレータの本体、２
０２は第１の光入力端の光コネクタコード、２０３は第
２の光入出端の光コネクタコード、２０４は第３の光入
出端の光コネクタコードである。２０２から入力された
光は２０３から出力され、２０３から入力された光は２
０４から出力され、２０４から入力された光は２０５か
ら出力されるという機能があるので、図１の１０７の代
わりに２０１を用いることができる。光アイソレータ
は、光スイッチと比べて、高価であるが、制御信号が不
要であることと挿入光損が小さいという優れた利点があ
る。

【０００７】図１において、半導体レーザ１０１の発光
波長が１．６５μｍ近辺である光回路が開発されてい
る。光ファイバケーブルを用いる光通信では、信号光の
波長は１．３μｍや１．５５μｍであるので、１．６５
μｍの半導体レーザを有する光ファイバアナライザは、
光通信の続行したまま、光ファイバの光損測定を行うこ
とが可能であるという特徴を有する。

【０００８】光ファイバアナライザの探索可能な光ファ
イバ長を大きくするために容易に考えつく方法は、図１
の１０２と１０９の間に光増幅器を挿入することであ
る。光ファイバアナライザのような大きい光パワーの増
幅には、エルビュウムドープ光ファイバ（以下ではＥＤ
Ｆという）を活性媒質とする光ファイバ増幅器（以下Ｅ
ＤＦＡと記す）を用いることができる。

【０００９】一般に知られているＥＤＦＡの構成の概要
を図３に記す。３０１は増幅される光（以下では被増幅
光という）を入力するための光コネクタコード、３０２
は励起光源、３０３は被増幅光と励起光を合波する光合
波器、３０４は光を矢印の方向にのみに通過させる光ア
イソレータ、３０５はＥＤＦ、３０６は光アイソレー
タ、３０７は増幅された光を取り出すための光コネクタ
コードである。

【００１０】反射型と呼ばれるＥＤＦＡの構成の概要を
図４に示す。４０１は３端子光アイソレータ本体、４０
２は被増幅光を入力する入力光コネクタコード、４０３
は励起光源、４０４は被増幅光と励起光を合波する光合
波器、４０５はＥＤＦ、４０６は光の反射板、４０７は
増幅された光を取り出すための光コネクタコードであ
る。このＥＤＦＡ動作の概略は以下のようである。

【００１１】４０３から出力された励起光は４０４を通
過し、４０５のＥＤＦに入力されて増幅に寄与する。被
増幅光は４０２から入力され、４０１の作用により、４
０４を通過し、４０５のＥＤＦを通過する間に増幅され
る。増幅された光は、反射板４０６で反射して再び４０
５を通過するが、この間にも増幅されて、４０１に入力
される。４０１の作用により、増幅された光は４０７か
ら出力される。反射型ＥＤＦＡは励起光を有効に利用す
るので、効率が高いという特徴がある。

【００１２】しかし、図１の光ファイバアナライザと図
４の反射型光ファイバ増幅器を組み合わせた場合、高価
な光アイソレータが２台も必要となり経済的に不利であ
る。さらに、励起光源の波長は通常１．４８μｍや０．
９８μｍであり、波長が１．５３μｍから１．５６μｍ
の光を増幅する。したがって、このようなＥＤＦＡは、
前述の波長が１．６５μｍの光ファイバアナライザには
適用できない。波長が１．６５μｍの光を増幅する方法
として、誘導ラマン散乱を利用する方法が知られている
が、容易には高利得を得ることができない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバアナライザ
による光ファイバケーブルの監視可能距離を大きくする
ために、光ファイバアナライザの光回路の光損を小さく
し、さらに光増幅器を用いると、２台のアイソレータが
必要となり、不経済であった。また、光通信を続行した
まま光ファイバの光損を測定するためには、信号光より
長波長の光源を有する光ファイバアナライザを用いるこ
とが適切であるが、従来の光ファイバアナライザに用い
られている波長である１．６５μｍの光を増幅する適当
な手段がなかった。

【００１４】そこで、本発明では光ファイバ増幅器に必
要な光アイソレータと、光ファイバアナライザの出力と
散乱光を分離する光アイソレータを、１台の光アイソレ
ータで共用できる、光ファイバアナライザ用の光回路を
提供し、また、信号光より長波長で光増幅が可能な光フ
ァイバアナライザの波長を見いだすことを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、４端子のアイソレータを用いることとし、また、
光ファイバ増幅器を光の入力と出力が共通の光ファイバ
で行われる反射型とする。４端子光サーキュレータの第
１の光入力端の光コネクタコードには、光ファイバアナ
ライザの光発生素子である半導体レーザの光出力を取り
出す光コネクタコードを接続し、４端子光サーキュレー
タの第２の光入出力端の光コネクタコードには、反射型
光ファイバ増幅器の入出力光コネクタコードを接続し、
４端子光サーキュレータの第３の光入出力端の光コネク
タコードには、被監視光ファイバケーブルの端子が接続
され、４端子光サーキュレータの第４光入出力端の光コ
ネクタコードには、光電気変換素子の１種であるＡＰＤ
を接続する。また、光ファイバアナライザの波長を１．
５９μｍ以上で、かつ、１．６２μｍ以下の波長とす
る。

【００１６】

【作用】このような構成とすることにより、光ファイバ
増幅器に必要な光サーキュレータと光ファイバアナライ
ザに必要な光アイソレータとを、１台の光アイソレータ
で済ませることができるようになる。また、前記の波長
であれば、光ファイバ増幅器により、容易に大きい光出
力が得られるようになり、かつ１．５５μｍで行う光通
信を遮断することなく光線路の監視が可能である。

【００１７】

【実施例】図５は本発明の実施例の構成の概略図であ
る。５０１は光ファイバアナライザの発光素子である半
導体レーザ、５０２は５０１に電流を供給するための電
気ケーブル、５０３は半導体レーザの光を取り出すため
の光コネクタコード、５０４は４端子光サーキュレータ
の本体、５０５は５０４の第１の光入力端である光コネ
クタコード、５０６は５０４の第２の光入出力端である
光コネクタコード、５０７は５０４の第３の入出力端で
ある光コネクタコード、５０８は５０４の第４の光入出
力端である光コネクタコード、５０９は励起光と被増幅
光を合波する光合波器、５１０は被増幅光を入力するた
めの光コネクタコード、５１１はＥＤＦ、５１２は光反
射板、５１３は励起光源、５１４は光信号を電気信号に
変換するＡＰＤ、５１６は電気信号を取り出すための電
気ケーブルである。

【００１８】つぎにこの光回路の作用を述べる。５０１
は、５０２から入力された電気信号に比例した光を発生
する。この光を監視信号光と呼ぶと、監視信号光は５０
３と５０５を伝搬し、光サーキュレータ５０４に入力さ
れる。監視信号光に光サーキュレータの作用により、５
０６から出力されて、５１０に入力される。監視信号光
は、５０９で励起光と合波されて５１１のＥＤＦに入力
される。５１１で増幅された監視信号光は、５１２によ
り反射し、再び５１１を伝搬して増幅される。増幅され
た監視信号光は、５１０を通過し、５０６から５０４に
入力される。光サーキュレータ本体５０４の作用によ
り、増幅された信号光は５０７に出力される。５０７に
は被監視光ファイバケーブルが接続される。被監視光フ
ァイバケーブルではレーリ散乱光が発生し、監視信号光
の伝搬とは逆の方向に伝搬する。

【００１９】したがって、レーリ散乱光は５０７を通し
て光サーキュレータ本体５０４に入力される。レーリ散
乱光は、５０４の作用により５０８から出力され、５１
５を伝搬して、光電気変換素子５１４に入力される。電
気信号は５１６から取り出され、５１６に続く信号処理
回路に入力される。

【００２０】図５の構成物品には、４端子光サーキュレ
ータを含めて、全て市販の製品を適用できる。５０３と
５０５の接続や５０６と５１０の接続には、光ファイバ
の融着接続を行うと接続損を低減できる。５１２の光反
射板は鏡でよいが、そのときは光ファイバ軸を鏡に垂直
にして接触させればよい。しかし、光ファイバの端面に
光反射膜を蒸着処理するとより完全な反射板となる。

【００２１】図５の構成で、光ファイバ増幅器の励起光
源の波長を１．４８μｍや０．９８μｍにすると、１．
５３μｍ〜１．５７μｍの光を増幅できることはよく知
られている。しかし、この波長域は光通信に使用される
波長であるので、光通信を実行したままで監視信号光を
送出することはできない。

【００２２】本発明では、励起光源を発光波長が１．５
９μｍ〜１．６２μｍの波長域にある半導体レーザとす
る。励起光の波長を１．５５μｍとすると、この波長域
の光増幅が可能となることが既知である。

【００２３】図６は図４の反射型光ファイバ増幅器の利
得特性の測定結果である。横軸は入力光パワーで単位は
デービーエム（ｄＢｍ）である。縦軸は利得で単位はデ
ービー（ｄＢ）である。光の波長は１．６０μｍであ
る。ＥＤＦはエルビュウム濃度が１０００ｐｐｍで長さ
が１００ｍである。励起光入力は１８０ｍＷである。図
６から信号入力が−３０ｄＢｍのとき利得は約２４ｄＢ
であることがわかる。光ファイバアナライザに用いる光
パルスの出力の平均値は−４０ｄＢｍであり、光ファイ
バ増幅器の利得は平均値で決定されるので、利得は２４
ｄＢ以上となる。

【００２４】したがって、監視信号光を発する半導体レ
ーザのパルスの最大パワーが１ｍＷであれば、反射型光
ファイバ増幅器の出力としては２４０ｍＷ以上取り出せ
ることになる。

【００２５】図７は本発明の光ファイバアナライザ用光
回路を装備した光ファイバアナライザによる、長さ８０
ｋｍの光ファイバのレーリ散乱光強度の観測結果であ
る。光パルスの最大パワーは１４０ｍＷとしたが、８０
ｋｍの端面からの反射が明確に示されている。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バアナライザ用光回路であれば、１台の４端子光サーキ
ュレータと１台の反射型光ファイバ増幅器により、出力
の大きい光ファイバアナライザを経済的に構築できる効
果がある。さらに、光ファイバアナライザ用光回路の半
導体レーザの波長を１．５９μｍ〜１．６２μｍの範囲
の値とれば、光通信を中断することなく、長距離の光線
路の監視が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の代表的な光ファイバアナライザの光回路
の構成の概略図

【図２】３端子の光アイソレータの作用を説明するため
の概略図

【図３】一般に知られているＥＤＦＡの構成の概略図

【図４】反射型光ファイバ増幅器の構成の概略図

【図５】本発明の実施例の構成の概略図

【図６】図４の反射型光ファイバ増幅器の利得特性の測
定結果図

【図７】本発明の光ファイバアナライザ用光回路を装備
した光ファイバアナライザによる、長さ８０ｋｍの光フ
ァイバのレーリ散乱光強度の観測結果図

【符号の説明】

５０１ 半導体レーザ ５０２ 電気ケーブル ５０３、５０５、５０６、５０７、５０８、５１０、５
１５ 光コネクタコード ５０４ ４端子光サーキュレータ本体 ５０９ 光合波器 ５１１ エルビュウムドープ光ファイバ ５１２ 光反射板 ５１３ 励起光源 ５１４ アバランシェフォトダイオード ５１６ 電気ケーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光入力端から入力された光が第２
   の光入出力端から出力され、該第２の光入出力端から入
   力された光が第３の光入出力端から出力され、該第３の
   光入出力端から入力された光が第４の光出力端から出力
   される４端子光サーキュレータと、半導体レーザと、ア
   バランシェフォトダイオードと、光の入出力端と出力端
   が同一端である反射型光ファイバ増幅器とを含む光回路
   であって、前記半導体レーザの光出力端と前記４端子サ
   ーキュレータの第１の光入力端とが接続され、前記反射
   型光増幅器の光入出力端と前記光サーキュレータの第２
   の光入出力端とが接続され、前記アバランシェフォトダ
   イオードの光入力端と前記４端子光アイソレータの第４
   の光出力端とが接続されていることを特徴とする光ファ
   イバアナライザ用光回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザが発光波
   長が１．５９ミクロンメートル以上でかつ１．６２ミク
   ロンメートル以下である半導体レーザであることを特徴
   とする請求項１に記載の光ファイバアナライザ用光回
   路。