JPH10148596A - 光反射測定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 干渉性の低い光源や光周波数間隔の大きな光
源でも長尺光ファイバの測定が可能で、光源の応答遅延
の影響を除去してより高精度な測定の可能な光反射測定
回路を提供する。 【解決手段】 光波コヒーレンス関数の合成を利用した
リフレクトメトリ（ＯＣＤＲ）を用いる。レーザ１１は
光パルスを出力する光源で、出力されるパルス間隔はΔ
Ｔ，光パルス幅はΔｔ，第ｉ番目の光パルスの光周波数
はｆｉである。光周波数の切り替えの際は、レーザ出力
が安定してから測定光が出力されるように光スイッチな
どで制御し、レーザ１１の光周波数変調の過渡的な部分
をマスクする。レーザ１１の出力光は光カプラ４によっ
て参照光および測定光に分岐される。測定光は測定対象
である被測定光部品３に導かれ、この被測定光部品３で
反射されたのち、光カプラ４で反射光が取り出される。
この反射光と光カプラ４から出力される参照光とのビー
ト信号が光受信器２に受信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光部品や光伝送路
などの光反射特性を測定するのに好適な光反射測定回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信伝送路を非破壊に監視，診断，保
守するために、光ファイバの長手方向の損失分布や、遠
方にある光デバイスの反射特性を高い距離分解能で測定
する手法が求められている。こうした測定手法の一つ
に、文献『光波コヒーレンス関数の合成によるリフレク
トメトリー - 位相変調によるコヒーレンス関数の掃引
-、才田隆志，保立和夫、信学技報、ＯＰＥ９４−２、
１９９４』に開示された「光波コヒーレンス関数の合成
を利用したリフレクトメトリ」（以下、ＯＣＤＲと呼
ぶ）がある。この手法は機械的可動部分を要せずなお且
つ数値処理が不要であるなどの特徴を有している。

【０００３】図２９にＯＣＤＲの手法を用いた光反射測
定回路の基本構成を示す。同図に示すように、光反射測
定回路はレーザ１，光受信器２，被測定光部品３，光カ
プラ４で構成される。レーザ１は光周波数が可変の光源
であり、時間間隔ΔＴ毎にレーザ１の光周波数ｆｉが ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ……（１） となるように切り替える。ただし、 ｉ＝１，２，…，Ｎ（Ｎ：自然数）、 ｆ０：光周波数、 ａｉ：整数、 Δｆ：光周波数間隔 である。また、（１）式のａｉは ０，±１，±２，
…， の値をとり、光周波数「ｆ（ｔ）−ｆ０」は例え
ば図３０に示されるように ０→Δｆ→−Δｆ→２Δｆ
→−２Δｆ→３Δｆ→ … のごとく切り替えられてゆ
く。

【０００４】このとき、参照光と反射光の遅延時間差τ
に対し、これら２光波の可干渉性を示す光波コヒーレン
ス関数γ（τ）は、

【数１】 で与えられる。この光波コヒーレンス関数γ（τ）は、 τ＝ｍ／Δｆ（ｍ：整数） ……（３） の位置にピーク（コヒーレンスピーク）を持つデルタ関
数列状の形状となる。図３１はこれらピークが合成され
た光波コヒーレンス関数γ（τ）を示している。

【０００５】一方、光受信器２は参照光と被測定光部品
３からの反射光とのビート信号を受信する。被測定光部
品３は光反射特性を測定したい測定対象であって、例え
ば光ファイバである。光カプラ４は測定光を被測定光部
品３へ導くほか、参照光および被測定光部品３からの反
射光を光受信器２へ導く。したがって、測定光は、被測
定光部品３に導かれたのち、この被測定光部品３からの
反射光が光カプラ４で取り出されて、参照光および反射
光が光受信器２に受信されることになる。

【０００６】そして、ＯＣＤＲでは、コヒーレンスピー
クを合成した位置τからの反射光パワーを選択的に取り
出して、これを光受信器２の受信信号パワーとして直接
測定することができる。それには、例えば光受信器２の
出力信号を２乗検波して参照光と信号光のビート信号の
パワーＰを測定すれば良く、このとき、 Ｐ∝∫Ｒ²（ｚ）γ²（ｚ）ｄｚ ……（４） の関係が成立する。

【０００７】なお（４）式において、ｚは被測定光部品
３内での位置であり、Ｒ（ｚ）は位置ｚに依存した反射
光強度分布である。ここで、コヒーレンスピークを合成
した位置τ以外ではγ（ｚ）＝０であるから、位置τか
らの反射光パワーだけを選択して測定することができ
る。また、光周波数間隔Δｆを変化させることでコヒー
レンスピークの間隔を変化させるとともに、１次ピーク
以上のコヒーレンスピークの位置を掃引することによ
り、被測定光部品３内部の反射光パワー分布を測定する
こともできる。

【０００８】さらには、図３２に示されるように、図２
９の参照光路に対して光位相変調器５を付加する構成と
し、光周波数ｆｉの切替に同期させて参照光の位相φｉ
を φｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆ ……（５） となるように変調する手法も知られている。このときの
コヒーレンスピークは、図３３に示すように τ＝ｋ＋ｍ／Δｆ ……（６） の位置に合成される。したがって、このｋの値を変化さ
せてコヒーレンスピークの位置をピーク間隔一定のまま
に掃引すれば、被測定光部品３内部の反射光パワー分布
を測定することができる。以上のように、ＯＣＤＲによ
れば、機械的可動部分や数値処理なしに被測定光部品３
内部の特定箇所における反射光や全長にわたる反射光分
布を観測できるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＯＣ
ＤＲでは測定範囲について以下に述べるような種々の問
題があった。 （１）広い範囲を測定するためには可干渉性の良い光源
を必要とする。本測定法では参照光と反射光が可干渉で
なければならない。すなわち、レーザ１の出力光のコヒ
ーレンス時間をτｃとしたとき、遅延時間差τはτ＜τ
ｃでなければならない。したがって、例えば光ファイバ
の遠端の反射光を測定する場合には、被測定光ファイバ
長が長くなるにつれて遅延時間差τが大きくなるから、
より可干渉性の良い光源が必要となる。

【００１０】（２）測定範囲が光周波数間隔Δｆに反比
例する値で制限される。いま、図３４に示すように遅延
時間がそれぞれτＡ，τＢとなる光ファイバ中の反射
Ａ，反射Ｂを測定する場合について考える。この場合、
反射Ａを測定するためにはコヒーレンスピークをτ＝τ
Ａの位置に合成すれば良い。しかし、合成されたコヒー
レンスピークに隣接するコヒーレンスピークも同時に存
在することから、 τＢ＝τＡ＋１／Δｆ ……（７） のときには、反射Ａと反射Ｂの反射光パワーの和が測定
されてしまい、これら両者を分離することができない。
このため、測定範囲が広くなるにつれて、光周波数間隔
Δｆをより小さくできる光源が必要となってくる。

【００１１】（３）光源の応答遅延によって測定精度が
劣化する。光周波数を切り替えた直後には光源の応答の
遅れによって強度変動や周波数変動が発生するが、この
とき、従来の光反射測定回路では反射光パワーや反射位
置の測定精度が劣化してしまうという問題があった。以
上のように、通信ケーブルに用いられる長尺光ファイバ
などに対してＯＣＤＲを適用するには、光源の特性に対
する要求が厳しくなるという問題があった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、以下の特徴を有する光反射測定回路を提供するこ
とを目的とするものである。 （１）干渉性が低い光源を用いた場合であっても、測定
可能距離が光源の可干渉距離に制限されず、長尺光ファ
イバの測定を可能とする。 （２）光周波数間隔Δｆの大きな光源を用いた場合であ
っても、長尺光ファイバの測定を可能とする。 （３）光源の応答遅延の影響を除去して、より高精度な
測定を可能とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、光周波数可変光出力手段
と、前記光周波数可変光出力手段の出力光を参照光と被
測定光部品への測定光とに分岐する第１の光分岐手段
と、前記被測定光部品からの反射光を取り出す第２の光
分岐手段と、該第２の光分岐手段により取り出された反
射光と前記参照光の２光波間のビート信号を受信する光
受信器とを有し、前記光周波数可変光出力手段が、時間
間隔ΔＴで前記出力光の光周波数ｆｉを ｆｉ＝ｆ０＋
ａｉ・Δｆただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（整数）、ｆ
０：光周波数、ａｉ：整数、Δｆ：光周波数間隔、に従
って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒーレント関数
を合成する光反射測定回路において、前記光周波数可変
光出力手段は、時間間隔ΔＴ，光パルス幅Δｔで光周波
数ｆｉの光パルスを前記出力光として出力することを特
徴としている。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記光パルス幅Δｔと前記光周波数
間隔ΔｆをΔｔ＜２／Δｆに設定したことを特徴として
いる。また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記参照光の位相φｉを φｉ＝２πｋ・
ａｉ・Δｆ に変調する光位相変調器を前記第１の光分
岐手段より前記光受信器に至る参照光路に付加し、前記
光パルス幅Δｔと前記光周波数間隔Δｆを２Δｔ＜１／
Δｆに設定したことを特徴としている。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項１〜
３の何れかの項記載の発明において、遅延τｄを与える
第１の光遅延素子を前記第１の光分岐手段より前記光受
信器に至る参照光路に付加し、前記参照光および前記被
測定光部品内の注目する箇所からの反射光の２光波間の
遅延時間差τと、前記光周波数可変光出力手段の出力光
のコヒーレンス時間τｃとがτ＜τｃを満足する値に前
記遅延τｄを設定したことを特徴としている。

【００１６】また、請求項５記載の発明は、請求項１〜
３の何れかの項記載の発明において、光波が一周回する
毎に一定の遅延と一定の周波数シフトを与える光周回路
を有する第１の周波数変換リング回路を、前記第１の光
分岐手段より前記光受信器に至る参照光路に付加したこ
とを特徴としている。また、請求項６記載の発明は、請
求項１〜３の何れかの項記載の発明において、前記光周
波数可変光出力手段は、光周波数一定の光パルスを出力
する光源と、該光源の出力光を入力とし、光波が一周回
する毎に一定の遅延と一定の周波数シフトを与える光周
回路を有する第２の周波数変換リング回路とを有するこ
とを特徴としている。

【００１７】また、請求項７記載の発明は、請求項５又
は６記載の発明において、前記光周回路を一周回するの
に要する周回遅延時間ΔＴ’を前記出力光のコヒーレン
ス時間τｃに対してΔＴ’＜２τｃに設定したことを特
徴としている。また、請求項８記載の発明は、請求項５
〜７の何れかの項記載の発明において、前記光周回路を
一周回するのに要する周回遅延時間ΔＴ’を前記出力光
の光パルス幅Δｔに対してΔＴ’＜２Δｔに設定したこ
とを特徴としている。また、請求項９記載の発明は、請
求項５記載の発明において、前記参照光および前記被測
定光部品からの反射光の２光波間の遅延時間差の最大値
τＭ，前記時間間隔ΔＴ，前記光パルス幅Δｔをそれぞ
れΔＴ＞τＭ＋Δｔに設定したことを特徴としている。

【００１８】また、請求項１０記載の発明は、光周波数
可変光出力手段と、前記光周波数可変光出力手段の出力
光を参照光と被測定光部品への測定光とに分岐する第１
の光分岐手段と、前記被測定光部品からの反射光を取り
出す第２の光分岐手段と、該第２の光分岐手段により取
り出された反射光と前記参照光の２光波間のビート信号
を受信する光受信器とを有し、前記光周波数可変光出力
手段が、時間間隔ΔＴで前記出力光の光周波数ｆｉを
ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ
（整数）、ｆ０：光周波数、ａｉ：整数、Δｆ：光周波
数間隔、に従って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒ
ーレント関数を合成する光反射測定回路において、光波
が一周回する毎に一定の遅延と一定の周波数シフトを与
える光周回路を有する第１の周波数変換リング回路を、
前記第１の光分岐手段より前記光受信器に至る参照光路
に付加したことを特徴としている。

【００１９】また、請求項１１記載の発明は、請求項５
〜１０の何れかの項記載の発明において、前記各周波数
変換リング回路は、光波を一方向に周回させる光リング
回路と、前記光リング回路に前記光波を入力する光入力
手段と、前記光リング回路から光波を取り出す第３の光
分岐手段と、前記光リング回路の周回時間を調整する第
２の光遅延素子と、前記光リング回路を周回する周回光
に周波数シフトを与える周波数シフタと、前記周回光を
断続する光スイッチと、前記周回光の損失を補償する光
増幅器とを有することを特徴としている。

【００２０】また、請求項１２記載の発明は、光周波数
可変光出力手段と、前記光周波数可変光出力手段の出力
光を参照光と被測定光部品への測定光とに分岐する第１
の光分岐手段と、前記被測定光部品からの反射光を取り
出す第２の光分岐手段と、該第２の光分岐手段により取
り出された反射光と前記参照光の２光波間のビート信号
を受信する光受信器とを有し、前記光周波数可変光出力
手段が、時間間隔ΔＴで前記出力光の光周波数ｆｉを
ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ
（整数）、ｆ０：光周波数、ａｉ：整数、Δｆ：光周波
数間隔、に従って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒ
ーレント関数を合成する光反射測定回路において、遅延
τｄを与える第１の光遅延素子を前記第１の光分岐手段
より前記光受信器に至る参照光路に付加し、前記参照光
および前記被測定光部品内の注目する箇所からの反射光
の２光波間の遅延時間差τと、前記光周波数可変光出力
手段の出力光のコヒーレンス時間τｃとがτ＜τｃを満
足する値に前記遅延τｄを設定したことを特徴としてい
る。また、請求項１３記載の発明は、請求項１，１０，
１２の何れかの項記載の発明において、前記参照光の位
相φｉを φｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆ に変調する光位相
変調器を前記第１の光分岐手段より前記光受信器に至る
参照光路に付加したことを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
実施形態について説明する。 〔第１実施形態（請求項１〜２）〕図１は本実施形態に
よる光反射測定回路の構成を示すブロック図であり、同
図において図２９と同じ構成要素については同一の符号
を付してその説明を省略する。さて、図１に示すレーザ
１１は光パルスを出力する光源であって、そのパルス間
隔はΔＴ，光パルス幅はΔｔ，第ｉ番目（ｉ：自然数）
の光パルスの光周波数はｆｉである。

【００２２】本実施形態では、参照光に対して時間τ
（＞０）だけ遅延した光周波数ｆｉの反射光と、光周波
数ｆｉの参照光とのビート信号を光受信器２を用いて測
定する。なお、当該ビート信号以外の互いに周波数が異
なる２光波のビート信号は、光受信器２の後段でフィル
タ（図示省略）などによって除去するものとし、以下の
説明では無視している。このとき、遅延時間τが以下の
条件を満たす位置からの反射光パワーが測定される。

【００２３】遅延時間τが光パルス幅Δｔよりも小さ
い（τ＜Δｔ）。この条件を満足する場合、図２に示す
ように光周波数ｆｉの参照光と光周波数ｆｉの反射光が
時間軸上で重なる。なお、これ以後、２光波が時間軸上
で重なる遅延時間τの範囲を「パルスウィンドウ」と呼
ぶ。 遅延時間τがレーザ１１のコヒーレンス時間τｃより
小さい（τ＜τｃ）。 遅延時間τの位置にコヒーレンスピークが合成される
（τ＝ｍ／Δｆ）。

【００２４】本実施形態ではレーザ出力光を光パルス化
しており、こうすることで、レーザ周波数変調の過渡特
性の望ましくない部分をマスクできる。すなわち、例え
ばレーザ周波数切替によって測定光パワーが変動すると
きに反射光パワーの測定精度は劣化するが、レーザ出力
が安定した部分だけを外部光スイッチ（図示省略）など
で切り出して測定を行えば、精度の良い反射光パワーの
測定が可能となる。

【００２５】ここで、光パルス幅Δｔと光周波数間隔Δ
ｆを Δｔ＜２／Δｆ となるように設定すれば、２次以
上のコヒーレンスピークの寄与を除去できる。図３はパ
ルスウィンドウとコヒーレンスピークの関係を示してお
り、図示したように、１／Δｆ＜Δｔ＜２／Δｆとすれ
ば、２次以上のコヒーレンスピークのクロストークなし
に、τ＝１／Δｆの位置にある反射を測定できる。

【００２６】〔第２実施形態（請求項３，１３）〕図４
は本実施形態による光反射測定回路の構成を示すブロッ
ク図であり、同図において図１もしくは図３２と同じ構
成要素については同一の符号を付してその説明を省略す
る。図示したように、本実施形態では図１の構成の参照
光路に光位相変調器５を付加した構成である。したがっ
て、従来技術で説明したのと同様に、参照光の位相φｉ
は上述した（５）式で変調されるとともに、コヒーレン
スピークは上述した（６）式の位置に合成される。つま
り、 φｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆ であり、 τ＝ｋ＋ｍ／Δｆ である。

【００２７】本実施形態では、遅延時間τが以下の条件
を満たす位置からの反射光パワーが測定される。 遅延時間τが（図５に示す）パルスウィンドウ内にあ
る（｜τ｜＜Δｔ）。 遅延時間τがレーザ１１のコヒーレンス時間τｃより
小さい（τ＜τｃ）。 遅延時間τの位置にコヒーレンスピークが合成される
（τ＝ｋ＋ｍ／Δｆ）。本実施形態でもレーザ出力光を
光パルス化しており、レーザ周波数変調の過渡特性の望
ましくない部分をマスクすることで、精度の良い反射光
パワー測定が可能となる。ここで、図５はコヒーレンス
ピークの位置とパルスウィンドウの関係を示しており、
図示したように、コヒーレンスピークは等間隔１／Δｆ
で合成され、ｋの値を変えることでピーク位置が掃引さ
れる。

【００２８】同図にあるように、パルスウィンドウは遅
延時間τ＝０を中心とした幅「２Δｔ」の範囲にある。
したがって、光パルス幅Δｔを２Δｔ＜１／Δｆとなる
ように設定すれば、ｍ次のコヒーレンスピークの位置に
ある反射光を他の次数のコヒーレンスピークのクロスト
ークなしに測定することができる。以上のように、本実
施形態では、光パルスによって設定されるパルスウィン
ドウを用いて測定範囲を粗く切り出した後に、コヒーレ
ンスピークを掃引してより精密に測定位置を特定するこ
とで、次数の異なるコヒーレンスピークのクロストーク
なしに被測定光部品３の内部の反射光分布を測定でき
る。

【００２９】〔第３実施形態（請求項４，１２，１
３）〕図６は本実施形態による光反射測定回路の構成を
示すブロック図であり、同図において図２９と同じ構成
要素については同一の符号を付してその説明を省略す
る。さて、図６に示されるように、本実施形態では図２
９の参照光路に遅延光ファイバ１２を付加した構成であ
る。そして、被測定光部品３の内部の注目する箇所の反
射を測定するために、参照光と反射光の遅延時間差τが
τ＜τｃとなるように遅延光ファイバ長を設定する。こ
のとき、注目する箇所に応じて遅延光ファイバ長を切り
替えることで遠方の反射光分布測定が可能となる。その
ため、例えば長尺光ファイバの遠端の反射を測定する場
合に、従来は可干渉性の良い光源を必要としていたの
が、本実施形態では光源の可干渉性が低くとも良くな
る。

【００３０】なお、本実施形態では、参照光路に光位相
変調器を備えた構成や光源出力光をパルス化した構成で
あっても、上述した遅延光ファイバによる効果が同様に
得られる。以上のように、本実施形態によれば、可干渉
性の低い光源を用いた場合でも、遅延光ファイバ１２を
参照光路に備えてその長さを遅延時間差τがτ＜τｃと
なるように設定することで、光源の可干渉距離に制限さ
れることなく遠方の反射光分布が測定可能となる。

【００３１】〔第４実施形態（請求項５，７〜１１，１
３）〕図７は本実施形態による光反射測定回路の構成を
示すブロック図であり、同図において図２９と同じ構成
要素については同一の符号を付してその説明を省略す
る。さて、図７に示すように、本実施形態は図２９の参
照光路に周波数変換リング回路１３を付加した構成であ
り、この周波数変換リング回路１３のより詳細な構成例
を図８に示す。

【００３２】図８に示されるように、周波数変換リング
回路１３は光カプラ１４，光周波数シフタ１５，光スイ
ッチ１６，光増幅器１７をループ状に接続して構成さ
れ、光波がこのループを一方向（反時計回り）に周回す
る。ここで、光カプラ１４はこのリング回路に参照光を
導入するとともに、周波数変換リング回路１３を周回す
る周回光の一部を取り出して光受信器２に導く。光周波
数シフタ１５はこの周回光に対してシフト量ｆｒだけの
周波数シフトを与える。また、光スイッチ１６は周回光
を断続し、光増幅器１７は周回光の損失を補償するもの
である。

【００３３】周波数変換リング回路１３に入力された光
は、当該リング回路を一周回するごとに一定の遅延Δ
Ｔ’（リング周回時間ΔＴ’）及び一定の周波数シフト
ｆｒを受ける。したがって、周波数変換リング回路１３
への入力光の入力光周波数をｆ０，入力光パルス幅をΔ
ｔとしたとき、周波数変換リング回路１３の出力光はパ
ルス幅Δｔ，パルス間隔ΔＴ’の光パルス列となる。ま
た、ｘ（ｘ＝０，１，２，…）周回後の光パルスの光周
波数ｆ’ｘは、 ｆ’ｘ＝ｆ０＋ｘ・ｆｒ ……（８） となる。

【００３４】ここで、図９に示すように、周波数リング
回路１３を周回していない参照光に対する遅延時間τｘ
が τｘ＝ｋ＋ｘ・ΔＴ’ ……（９） である反射（以下、反射Ａｘという）に注目する。この
とき、周波数ｆ０の反射光は、リング回路をｘ周回した
周波数ｆ’ｘの参照光パルスと重なり、これら２光波の
遅延時間差τはτ＝ｋとなる。したがって、コヒーレン
スピークをτ＝ｋに合成したときに、ｋ＜τｃであれば
反射Ａｘが観測されることになる。なお、反射Ａｘは複
数存在しているが、各々の周波数はｘ・ｆｒであるか
ら、周波数軸上で分離されて互いのクロストークなしに
同時に観測できる。

【００３５】以上のように、本実施形態の如く周波数変
換リング回路を用いる手法では、遅延時間τｘがτｘ＞
τｃを満足する範囲を測定できる。そして、本実施形態
の手法は、前述した第３実施形態のように注目する箇所
に応じて遅延光ファイバを切り替える必要がない点にお
いて優れている。

【００３６】なお、本実施形態では、参照光路に光位相
変調器を備えた構成や光源出力光をパルス化した構成で
あっても、上述した周波数変換リング回路による効果が
同様に得られる。また、本実施形態では、リング周回時
間ΔＴ’をΔＴ’＜２τｃとなるように設定することが
望ましい。こうすれば、反射光に対する遅延時間差τが
τ＜τｃとなる参照光が必ず存在するため、被測定光フ
ァイバの全長にわたって遅延時間τがτ＜τｃを満足す
る測定が可能となる。

【００３７】さらに、本実施形態では、光源出力光をパ
ルス化する際に、光パルス幅Δｔ及びリング周回時間Δ
Ｔ’をΔＴ’＜２Δｔとなるように設定することが望ま
しい。こうすることで、被測定光ファイバの全長にわた
って｜τ｜＜Δｔを満足するパルスウィンドウを設ける
ことができ、被測定光ファイバの全長にわたる測定が可
能となる。

【００３８】加えて、本実施形態では、参照光と被測定
光部品３からの反射光との２光波間の遅延時間差の最大
値をτＭと置いたときに、図１０に示すごとく、時間間
隔ΔＴおよび光パルス幅ΔｔをΔＴ＞τＭ＋Δｔとなる
ように設定することが望ましい。そこで以下にこの理由
について詳述する。

【００３９】いま、被測定光ファイバ終端からの反射光
Ａ（図１０参照）を測定する場合について考える。この
場合、ｘΔＴ’≒τＭであれば、反射光Ａは、周波数ｆ
０の光パルスが周波数変換リング回路１３をｘ周回して
得られる周波数ｆ’ｘの参照光パルスＰ１を用いて測定
できる。ところが、このときに反射光Ａが例えば時間軸
上で周波数ｆ１の参照光パルスＰ２と重なるとすれば、
参照光パルスＰ１と反射光Ａのビート信号（以下、ビー
ト信号Ｂ１とする）だけでなく、参照光パルスＰ２と反
射光Ａのビート信号（以下、ビート信号Ｂ２とする）も
発生してしまって、誤った測定がなされる事態が発生し
うる。

【００４０】つまり、参照光パルスＰ１と参照光パルス
Ｐ２の周波数が等しい（即ち、ｆ’ｘ＝ｆ１）場合に
は、ビート信号Ｂ１とビート信号Ｂ２の周波数が同じに
なって両者を分離して測定できなくなる点が問題とな
る。しかしながら、上述したように、ΔＴ＞τＭ＋Δｔ
となるように時間間隔ΔＴを設定すれば、これら光波は
時間軸ｔ上で重ならずに、周波数ｆ０の反射光Ａと参照
光パルスＰ２とのビート信号Ｂ２は発生せず、上記の問
題は解決される。

【００４１】ここで、周波数ｆ１の反射光と参照光パル
スＰ１が重ならないように、周波数変換リング回路１３
内の光スイッチ１６を用いてリングを周回する光を消せ
ば、周波数ｆ１の反射光と参照光パルスＰ１とのビート
信号の発生を防止できる。以上のように、本実施形態で
は、長尺光ファイバの測定に図７〜図８の構成を用いる
ことで、注目する箇所に応じて遅延光ファイバ長を切り
替えることなく被測定光ファイバの全長にわたる測定が
可能となる。

【００４２】〔第５実施形態（請求項６〜８）〕図１１
は本実施形態による光反射測定回路の構成を示すブロッ
ク図であり、同図において図２９と同じ構成要素につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。さて、図
１１において、レーザ１８は光周波数が固定の光源であ
る。一方、周波数変換リング回路１９は、上述した周波
数変換リング回路１３（図７参照）と同様な構成であっ
て、リング周回時間がΔＴ”，リング回路内の光周波数
シフタのシフト量がｆｒになっている。つまり、図１２
に示されるように、周波数変換リング回路１９は時間間
隔ΔＴ”で光パルス列を出力し、それぞれの光パルスの
光周波数は等間隔ｆｒで階段状に変化してゆく。

【００４３】ここでは、反射光として、周波数変換リン
グ回路１９を周回していない参照光との光路長差が時間
換算でτ０である反射光の測定を考える。図１２は参照
光と反射光の関係を示しており、図中、時間軸ｔに関し
てリング周回時間ΔＴ”の幅を持つ平坦部分を以下では
『ステップ』と呼んでいる。そしていま、τ０≒０の反
射光を観察するとした場合、参照光と反射光の光路長差
はほぼ０であるから、参照光と反射光は同じステップ内
のビート信号を測定することになる。なお、図１２はτ
０≒０の場合を示したものではない。そして、遅延時間
差τ＝ｋ（ｋ＜ΔＴ”かつｋ＜τｃ）にコヒーレンスピ
ークを合成するとき、τ０＝ｋの位置からの反射光パワ
ーが測定される。

【００４４】反射光の遅延時間τ０は反射点が遠方（被
測定光部品３の終端側）にゆくにつれて大きくなり、遅
延時間τ０がリング周回時間ΔＴ”の整数倍になるたび
に、反射光パルスは次のステップの参照光パルスと重な
るようになる。ここで、次のステップの参照光はこれよ
り一つ手前のステップよりもリング周回時間ΔＴ”だけ
余分に周波数変換リング回路１９を周回しているので、
ステップが切り替わるごとに２光波の遅延時間差τもτ
≒０となる。そして、例えば図１２に示されるようにτ
０＝ΔＴ”＋ｋの位置からの反射光パワーが測定される
ことになる。図示したように、参照光と反射光の遅延時
間差τ＝ｋであって、参照光と反射光とのビート周波数
は周波数変換リング回路１９内の周波数シフタのシフト
量ｆｒとなる。なお、遅延時間差τ＝ｋとなる箇所は複
数存在するが、ステップが切り替わるたびに発生するビ
ート信号の周波数は互いに異なるため、それらを周波数
軸上で分離して同時に測定できる。

【００４５】以上のように、本実施形態によれば、参照
光路中に遅延光ファイバや周波数変換リング回路を挿入
しなくても、長尺光ファイバからの反射光パワー分布を
測定することができる。なお、本実施形態は、図１１の
参照光路に光位相変調器を備えた構成としても同様の効
果が得られる。

【００４６】また、本実施形態では、上述した第４実施
形態と同様の理由から、リング周回時間ΔＴ”をΔＴ”
＜２τｃとなるように設定することが望ましく、こうす
ることで、被測定光ファイバの全長にわたって遅延時間
差τをτ＜τｃとする測定が可能となる。さらに、本実
施形態では、上述した第４実施形態と同様の理由から、
リング周回時間ΔＴ’及び光パルス幅ΔｔがΔＴ”＜２
Δｔとなるように設定することが望ましい。こうすれ
ば、被測定光ファイバの全長にわたってτ＜Δｔとする
パルスウィンドウを設けることができ、被測定光ファイ
バの全長にわたる測定が可能となる。

【００４７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の各実施例につ
いて説明する。 〔第１実施例〕図１３は本実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。同図において、半導体
レーザ２１は出力光のコヒーレンス時間τｃがτｃ＝２
００ｎｓの光源である。光スイッチ２２は半導体レーザ
２１の出力光をパルス化するものである。光カプラ２３
は測定光を測定対象に導くとともに、参照光と測定対象
からの反射光とを、後述するバランス型光受信器２６に
導く。光周波数シフタ２４は周波数シフト量が１００Ｍ
Ｈｚのものである。

【００４８】被測定光ファイバ２５は測定対象となる被
測定光部品である。ここで、測定光は、まず光周波数シ
フタ２４を通って被測定光ファイバ２５に導かれ、被測
定光ファイバ２５からの反射光は光周波数シフタ２４を
通って光カプラ２３により取り出される。つまり、測定
光は光周波数シフタ２４を２回通過することになるか
ら、反射光と参照光の周波数差は２００ＭＨｚとなる。
また、バランス型光受信器２６は参照光と反射光のビー
ト信号を受信する受信器である。バンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）２７は中心周波数が２００ＭＨｚであり、周
波数差が２００ＭＨｚでない２光波のビート信号を除去
するためのものである。

【００４９】以上のような構成において、時間ΔＴごと
に半導体レーザ２１の光周波数を切り替え、これに光ス
イッチ２２を同期させて光パルス幅Δｔのパルスを出力
させる。ここで、本実施例では時間（光パルス間隔）Δ
Ｔ＝５００ｎｓ，光パルス幅Δｔ＝３００ｎｓである。
そして第ｉ番目の光周波数ｆｉが（１）式と同様に、 ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ここで、ａｉ＝０，１，−１，２，−２，３，…，とな
るように半導体レーザ２１の注入電流を制御している。
すなわち、光周波数切替波形は図１４に示すものとな
る。

【００５０】本実施例では、遅延時間τ＝５０ｎｓの位
置の反射（以下、反射Ａという）を測定するものとして
おり、したがってτ＜τｃ（＝２００ｎｓ）が成立す
る。また、反射Ａを測定するために光周波数間隔Δｆ＝
２０ＭＨｚとしており、こうすれば１／Δｆ＝５０ｎｓ
であるから、０次コヒーレンスピークが反射Ａの位置に
合成されることになる。なお、図１５はコヒーレンスピ
ークとパルスウィンドウの関係を示す図である。また、
本実施例では、図１４に示すように、光周波数を切り替
えたのち、レーザ出力が安定してから測定光が出力され
るように、図示した時間幅でだけ光スイッチ２２がスイ
ッチオンの状態となるように制御している。これによ
り、半導体レーザ２１の光周波数変調の過渡的な部分を
マスクして測定できる。

【００５１】〔第２実施例〕本実施例の構成は基本的に
第１実施例と同じであるが、本実施例では光パルス幅Δ
ｔ＝８０ｎｓとしている。図１５にコヒーレンスピーク
とパルスウィンドウとの関係を示す。本実施例では、Δ
ｔ＜２／Δｆ（＝１００ｎｓ）の関係が成立するため、
２次ピークのクロストークはパルスウィンドウにより除
去される。つまり、τ＜τｃであって、１次コヒーレン
スピークは反射Ａの位置に合成され、Δｔ＜２／Δｆと
なるように光パルス幅Δｔを設定していることから、２
次以上のコヒーレンスピークがパルスウィンドウによっ
て除去されて、反射Ａの光パワーが測定される。

【００５２】以上のように、本実施例によれば、光周波
数を切り替えたのちに暫くしてからパルス光が出力され
るように光スイッチ２２を制御して、半導体レーザ２１
の光周波数変調の過渡的な部分をマスクするとともに、
パルス幅ΔｔをΔｔ＜２／Δｆまで狭めて２次以上のコ
ヒーレンスピークのクロストークを除去して、１次コヒ
ーレンスピークの位置からの反射光パワーを測定でき
る。

【００５３】〔第３実施例〕図１６は本実施例による光
反射測定回路の構成を示すブロック図であり、同図にお
いて図１３と同じ構成要素については同一の符号を付し
てその説明を省略する。本実施例においても、光周波数
を図１４の波形で切り替えるようにしている。そして、
本実施例では図１６に示すように光位相変調器２８が参
照光路に設けられている。この光位相変調器２８は、第
ｉ番目の光パルスの位相φｉを φｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆ＋２Ｎπ ……（１０） となるように変調する。その際、｜φｉ｜＜πとなるよ
うにＮ（整数）を調整しており、光位相変調波形は図１
７に示すものとなる。

【００５４】本実施例では、光パルス間隔ΔＴ＝５００
ｎｓ，光周波数間隔Δｆ＝２０ＭＨｚ，光パルス幅Δｔ
＝２０ｎｓとしており、コヒーレンスピークとパルスウ
ィンドウの関係は図１８に示すものとなる。図示したよ
うに、パルスウィンドウは−２０ｎｓ＜τ＜２０ｎｓに
設定される。いま、τ＜τｃ（＝２００ｎｓ）であるこ
とから、０次のコヒーレンスピーク位置ｋを−２０ｎｓ
＜ｋ＜２０ｎｓの範囲で変化させれば、−２０ｎｓ＜τ
＜２０ｎｓの範囲からの反射光パワー分布が測定され
る。また、Δｔ＜１／２Δｆ（＝２５ｎｓ）となるの
で、０次以外のピークはパルスウィンドウにより除去さ
れる。

【００５５】このように、τ＜τｃであり、−２０ｎｓ
＜ｋ＜２０ｎｓであって、Δｔ＜１／２Δｆとなるよう
光パルス幅Δｔを設定していることから、０次以外のコ
ヒーレンスピークをパルスウィンドウによって除去し
て、遅延時間τの範囲が−２０ｎｓ＜τ＜２０ｎｓであ
る点からの反射光パワー分布が測定される。以上のよう
に本実施例では、０次コヒーレンスピーク位置ｋをｋ＜
｜Δｔ｜の範囲で掃引し、光パルス幅ΔｔをΔｔ＜１／
２Δｆまで狭めることによって、０次以外のコヒーレン
スピークのクロストークを除去して遅延時間τ＜｜Δｔ
｜の範囲の反射光パワー分布を測定することができる。

【００５６】〔第４実施例〕図１９は本実施例による光
反射測定回路の構成を示すブロック図であり、同図にお
いて図１６と同じ構成要素については同一の符号を付し
てその説明を省略する。本実施例では光周波数を図１４
に示す波形で切り替えるとともに、参照光位相を図１７
に示す波形で切り替えている。そして、本実施例では図
１９に示すように遅延光ファイバ２９が参照光路に設け
られている。また、本実施例では、長さ１００ｍの被測
定光ファイバ２５の終端近傍の反射（以下、反射Ｂとす
る）を測定することとしている。そのため、参照光に対
する反射Ｂの遅延時間差τをτ＜τｃとするために、遅
延光ファイバ２９の長さを約２００ｍに設定している。

【００５７】本実施例でも、第３実施例と同様の手法を
用いて、被測定光ファイバ２５の終端近傍の反射光パワ
ーを測定することができるのに加え、被測定位置に応じ
て遅延光ファイバ２９の長さを変えることによって、被
測定光ファイバ２５の全長にわたって反射光パワー分布
を測定できる。ちなみに、遅延光ファイバ２９を用いな
い図１６の構成の場合では、参照光に対する反射Ｂの遅
延時間τ０≒１μｓであって、τ０＞τｃ（＝２００ｎ
ｓ）となるために反射Ｂの測定が困難である。

【００５８】以上のように本実施例では、遅延光ファイ
バ２９を参照光路に挿入し、被測定位置に応じてτ＜τ
ｃとなるように遅延光ファイバ２９の長さを切り替えて
おり、長尺光ファイバの全長にわたって反射光パワー分
布を観測することができる。さらには、第３実施例と同
様にして、光パルス幅ΔｔをΔｔ＜１／２Δｆまで狭め
ることで、０次以外のコヒーレンスピークのクロストー
クを除去して反射光パワーが測定される。

【００５９】〔第５実施例〕図２０は本実施例による光
反射測定回路の構成を示すブロック図であり、同図にお
いて図１９と同じ構成要素については同一の符号を付し
てその説明を省略する。本実施例でも、光周波数を図１
４に示す波形で切り替えるとともに、参照光位相を図１
７に示す波形で切り替えている。そして、本実施例で
は、図２０に示すように周波数変換リング回路３０が参
照光路に設けられるとともに、バンドパスフィルタ３１
はその中心周波数が変えられるように構成されている。

【００６０】本実施例では、被測定光ファイバ２５の終
端近傍の反射（上述した反射Ｂ）に加えて、被測定光フ
ァイバ２５の長手方向の中間地点近傍の反射（以下、反
射Ｃとする）を測定することとする。ここで、図１６の
ごとく周波数変換リング回路３０が存在しない構成の場
合は、τ０＞τｃとなって反射Ｂの測定は困難である。
そして本実施例では、周波数変換リング回路３０の周回
遅延時間ΔＴ’＝５００ｎｓ，光パルス幅Δｔ＝１００
ｎｓ，リング回路内の光周波数シフタのシフト量ｆｒ＝
−５０ＭＨｚとしている。

【００６１】ここで、図２１は本実施例における時間軸
上での参照光と反射光の重なりを示したものである。同
図に示すように、バランス型受信器２６の直前の参照光
はパルス間隔ΔＴ’（＝５００ｎｓ），パルス幅Δｔ
（＝１００ｎｓ），周波数間隔ｆｒの光パルス列とな
る。そして、前述の通り参照光に対する反射Ｂの遅延時
間τ０≒１μｓであるから、図示したように、周波数変
換リング回路３０を２周回した参照光と反射Ｂとが時間
軸上で重なる。このとき、これら２光波の遅延時間差τ
はτ＜τｃであるため、第３実施例と同様の手法を用い
て、コヒーレンスピークを被測定位置に合成すること
で、被測定光ファイバ２５の終端近傍の反射光パワーが
測定可能となる。

【００６２】さらに、本実施例によれば、周波数変換リ
ング回路３０を１周回した参照光に対する反射Ｃの遅延
時間差τ’もτ’＜τｃを満足することから、反射Ｃ近
傍の反射光パワーも測定可能である。このとき、反射Ｂ
と干渉する参照光の周波数は反射Ｃと干渉する参照光の
周波数とシフト量ｆｒ（＝−５０ＭＨｚ）だけ異なって
いる。そこで、反射Ｂを測定するときにはバンドパスフ
ィルタ３１の中心周波数を３００ＭＨｚとする一方、反
射Ｃを測定するときには中心周波数を２５０ＭＨｚとす
れば、それぞれの反射光パワーをクロストークなしに測
定できる。以上のように本実施例は、第４実施例のよう
に被測定位置に応じて遅延光ファイバを切り替える必要
がないという点において優れている。

【００６３】〔第６実施例〕本実施例の構成は基本的に
第５実施例と同じであるが、本実施例では、図２２に示
すように、周波数変換リング回路３０の周回遅延時間Δ
Ｔ’＝３００ｎｓとしており、ΔＴ’＜２τｃ（＝４０
０ｎｓ）が成り立つ。図２２は本実施例における参照光
と反射光の時間軸上での重なりを示している。本実施例
によれば、反射光との相対時間差τがτ＜τｃとなる参
照光が必ず存在するから、被測定光ファイバ２５の全長
にわたってτ＜τｃの測定が可能となる。

【００６４】〔第７実施例〕本実施例の構成は基本的に
第５実施例と同じであるが、本実施例では周回遅延時間
ΔＴ’＝５００ｎｓ，光パルス幅Δｔ＝４００ｎｓとし
ている。この場合、ΔＴ’＜２Δｔであり、被測定光フ
ァイバ２５の長手方向の全長にわたってパルスウィンド
ウが形成される。この様子を示したのが図２３であっ
て、間隔ΔＴ’で幅２Δｔのパルスウィンドウが形成さ
れている。なお、図２３の横軸には被測定光ファイバ２
５内の反射位置に相当する遅延時間τ０をとっている。

【００６５】〔第８実施例〕本実施例の構成は基本的に
第５実施例と同じであるが、図２４に示すように、本実
施例では光スイッチ２２から出力される光パルスの発生
間隔ΔＴ＝２μｓ，光パルス幅Δｔ＝１００ｎｓとして
いる。ここで、最も遅延量の大きい被測定光ファイバ２
５の終端の反射（上述した反射Ｂに相当）でも遅延時間
τＭ≒１μｓであるから、周波数ｆ０の反射光は、光ス
イッチ２２から発生する次の周波数ｆ１の参照光および
これがさらに周回した参照光とは時間軸上で重なること
がない。このように、ΔＴ＞τＭ＋Δｔと設定すること
により、光スイッチ２２から出力された隣接パルスのク
ロストークなしに測定を行うことができる。

【００６６】以上のように、これら実施例５〜実施例８
によれば、遅延光ファイバを切り替えることなく、長尺
光ファイバの全長にわたって反射光パワー分布を観測す
ることができる。

【００６７】〔第９実施例〕図２５は本実施例による光
反射測定回路の構成を示すブロック図であり、同図にお
いて図１６と同じ構成要素については同一の符号を付し
てその説明を省略する。さて、図２５において、半導体
レーザ３２はコヒーレンス時間τｃ＝２００ｎｓを持つ
周波数一定の光パルスを出力し、その時間間隔ΔＴ＝１
０ｍｓ，光パルス幅Δｔ＝１００ｎｓとしている。一
方、周波数変換リング回路３３は図８に示す構成であっ
て、周回時間ΔＴ”＝５００ｎｓ，内部の光周波数シフ
タの周波数シフト量ｆｒ＝１０ＭＨｚとしている。そし
て本実施例でも、光周波数は図１４の波形で切り替え、
参照光位相は図１７の波形で切り替えている。

【００６８】本実施例では、０次コヒーレンスピークを
ｋ＝２０ｎｓの位置に合成し、周回していない参照光に
対する遅延時間τ０＝ｋの位置からの第１反射光、及
び、遅延時間τ０＝ΔＴ”＋ｋの位置からの第２反射光
を同時測定する。ここで、図２６に本実施例における参
照光と反射光の重なりの様子を示してある。同図におい
て、周波数変換リング回路３３でｉ周回した光をｆｉで
示している。このとき、例えば光周波数ｆ０と光周波数
ｆ１の周波数差は周波数変換リング回路３３内部の光周
波数シフタの周波数シフト量ｆｒ（＝１０ＭＨｚ）であ
り、これらの遅延時間差はΔＴ”（＝５００ｎｓ）であ
る。

【００６９】第１反射光と参照光の遅延時間差τ１＝ｋ
であり、これら光波のビート周波数は光周波数シフタ２
４によるシフト量の２倍の２００ＭＨｚである。また、
第２反射光と参照光の遅延時間差τ２＝ｋであり、ビー
ト周波数は先の２００ＭＨｚより周波数シフト量ｆｒだ
けさらにずれた２１０ＭＨｚとなる。したがって、第１
反射光と第２反射光の光パワーを同時に測定することが
できる。さらに、τ０＝ＮΔＴ”＋ｋの位置にある第Ｎ
反射光については参照光との遅延時間差τＮ＝ｋであ
り、そのビート周波数は２００ＭＨｚ＋Ｎｆｒとなっ
て、これら全てについて同時測定が可能である。このよ
うに本実施例では、遅延光ファイバの切替なしに長尺光
ファイバの測定が可能になっている。

【００７０】〔第１０実施例〕本実施例の構成は基本的
に第９実施例と同じであるが、本実施例では図２７に示
すように周回時間ΔＴ”＝３００ｎｓとしており、Δ
Ｔ”＜２τｃ（＝４００ｎｓ）が成立する。この図２７
は参照光と反射光の時間軸上での重なりの様子を示して
おり、本実施例の場合、反射光との遅延時間差τがτ＜
τｃとなる参照光が必ず存在するため、被測定光ファイ
バ２５の全長にわたってτ＜τｃとした測定が可能とな
る。

【００７１】〔第１１実施例〕本実施例の構成は基本的
に第９実施例と同じであるが、本実施例では、周回時間
ΔＴ”＝１００ｎｓとしており、ΔＴ”＜２Δｔ（＝２
００ｎｓ）である。この場合、図２８に示すように、被
測定光ファイバ２５の全長にわたってパルスウィンドウ
が形成されることになるから、被測定光ファイバ２５の
全長にわたる測定が可能となる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、光波コヒーレンス関数の合成を利用したリ
フレクトメトリにおいて、光周波数可変光出力手段の出
力光を光パルス化しているので、例えば光源がレーザと
すると、レーザ周波数変調の過渡特性の望ましくない部
分をマスクできるため、レーザ出力の安定した部分だけ
を切り出すことで、いっそう精度の良い反射光パワー測
定が可能になるという効果が得られる。

【００７３】また、請求項２記載の発明によれば、光パ
ルス幅Δｔと光周波数間隔ΔｆをΔｔ＜２／Δｆに設定
したので、２次以上のコヒーレンスピークの寄与を除去
でき、光周波数間隔の大きな光源を用いても、これらコ
ヒーレンスピークのクロストークなしに長尺光ファイバ
等の測定が可能となるという効果が得られる。

【００７４】また、請求項３記載の発明によれば、参照
光の位相φｉをφｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆで変調し、光
パルス幅Δｔと光周波数間隔Δｆを２Δｔ＜１／Δｆに
設定したので、光パルスにより生成されるパルスウィン
ドウを用いて測定範囲を粗く切り出した後に、コヒーレ
ンスピークを掃引してより精密に測定位置が特定でき、
光周波数間隔の大きな光源を用いても、注目するコヒー
レンスピークの位置にある反射光をこれと次数の異なる
コヒーレンスピークのクロストークなしに測定できると
いう効果が得られる。

【００７５】また、請求項４又は１２記載の発明によれ
ば、参照光路に第１の光遅延素子を付加して、参照光と
反射光の２光波間の遅延時間差τと光周波数可変光出力
手段の出力光のコヒーレンス時間τｃとがτ＜τｃを満
足するように第１の光遅延素子の遅延τｄを設定したの
で、遅延τｄを被測定光部品内部の注目箇所に応じて設
定すれば、光源の可干渉距離に制限されることなしに、
可干渉性の低い光源を用いて長尺光ファイバの遠端の反
射光分布などが測定できるという効果が得られる。

【００７６】また、請求項５又は１０記載の発明によれ
ば、周回毎に一定の遅延と一定の周波数シフトを与える
第１の周波数変換リング回路を参照光路に付加したの
で、干渉性が低い光源を用いた場合でも、測定可能距離
が光源の可干渉距離に制限されることなしに、遅延時間
差τがτｃを越える範囲をも測定できる上、被測定光部
品の注目する箇所に応じて光遅延素子の遅延時間を切り
替えるといった調整を行うことなしに反射光分布の測定
が可能になるという効果が得られる。

【００７７】また、請求項６記載の発明によれば、光周
波数可変光出力手段を光周波数一定の光パルスを出力す
る光源と周回毎に一定の遅延と一定の周波数シフトを与
える第２の周波数変換リング回路で構成したので、参照
光路中に光遅延素子や周波数変換リング回路などを挿入
しなくとも、被測定光部品の反射光パワー分布を測定で
きるという効果が得られる。

【００７８】また、請求項７記載の発明によれば、光周
回路を一周回するのに要する周回遅延時間ΔＴ’と出力
光のコヒーレンス時間τｃをΔＴ’＜２τｃに設定した
ので、反射光との遅延時間差τがτ＜τｃを満たす参照
光が必ず存在することになり、被測定光部品の全長にわ
たってτ＜τｃとした測定が可能となるという効果が得
られる。また、請求項８記載の発明によれば、光周回路
を一周回するのに要する周回遅延時間ΔＴ’と光パルス
幅ΔｔをΔＴ’＜２Δｔに設定したので、被測定光部品
の全長にわたってパルスウィンドウが形成され、長尺光
ファイバの全長にわたる反射光分布などの測定が可能と
なるという効果が得られる。

【００７９】また、請求項９記載の発明によれば、参照
光および被測定光部品からの反射光の２光波間の遅延時
間差の最大値τＭ，時間間隔ΔＴ，光パルス幅Δｔをそ
れぞれΔＴ＞τＭ＋Δｔに設定したので、反射光が時間
軸上で複数の参照光と重なることにより生じる問題を回
避しつつ、光周波数間隔の大きな光源であっても、隣接
するパルスのクロストークなしに測定できるという効果
が得られる。また、請求項１３記載の発明によれば、参
照光の位相φｉを φｉ＝２πｋ・ａｉ・Δｆ で変調す
るようにしたので、光周波数可変光出力手段の出力光を
光パルス化した場合や、参照光路に光遅延素子や周波数
変換リング回路を挿入した場合においても、コヒーレン
スピークの位置をピーク間隔一定のまま掃引すること
で、被測定光部品内部の反射光分布を測定できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施形態における参照光と反射光のパルス
の重なりを説明する図である。

【図３】 同実施形態における光波コヒーレンス関数γ
（τ）とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図４】 本発明の第２実施形態による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図５】 同実施形態における光波コヒーレンス関数γ
（τ）とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図６】 本発明の第３実施形態による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図７】 本発明の第４実施形態による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図８】 同実施形態による周波数変換リング回路１３
の構成を示すブロック図である。

【図９】 同実施形態における参照光と反射光の干渉の
様子を説明する図である。

【図１０】 同実施形態における参照光と反射光の重な
りを説明する図である。

【図１１】 本発明の第５実施形態による光反射測定回
路の構成を示すブロック図である。

【図１２】 同実施形態における参照光と反射光の干渉
の様子を説明する図である。

【図１３】 本発明の第１実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図１４】 同実施例における光周波数切替波形を示す
波形図である。

【図１５】 同実施例における光波コヒーレンス関数γ
（τ）とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図１６】 本発明の第３実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図１７】 同実施例における光位相変調波形を示す波
形図である。

【図１８】 同実施例における光波コヒーレンス関数γ
（τ）とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図１９】 本発明の第４実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図２０】 本発明の第５実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図２１】 同実施例における参照光と反射光の関係を
示す図である。

【図２２】 本発明の第６実施例における参照光と反射
光の関係を示す図である。

【図２３】 本発明の第７実施例における遅延時間τ０
とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図２４】 本発明の第８実施例における参照光と反射
光の関係を示す図である。

【図２５】 本発明の第９実施例による光反射測定回路
の構成を示すブロック図である。

【図２６】 同実施例における参照光と反射光の関係を
示す図である。

【図２７】 本発明の第１０実施例における参照光と反
射光の関係を示す図である。

【図２８】 本発明の第１１実施例における遅延時間τ
０とパルスウィンドウの関係を示す図である。

【図２９】 従来の技術による光反射測定回路の構成を
示すブロック図である。

【図３０】 同従来技術における光周波数切替の一例を
示す波形図である。

【図３１】 同従来技術において合成された光波コヒー
レンス関数γ（τ）を示す波形図である。

【図３２】 同従来技術において位相変調によりコヒー
レンスピークを掃引する装置の構成例を示すブロック図
である。

【図３３】 図３２の構成において合成される光波コヒ
ーレンス関数γ（τ）を示す波形図である。

【図３４】 同従来技術において測定範囲の制限を説明
するための波形図である。

【符号の説明】

１，１１，１８ レーザ ２ 光受信器 ３ 被測定光部品 ４，１４，２３ 光カプラ ５，２８ 光位相変調器 １２，２９ 遅延光ファイバ １３，１９，３０，３３ 周波数変換リング回路 １５，２４ 光周波数シフタ １６，２２ 光スイッチ １７ 光増幅器 ２１，３２ 半導体レーザ ２５ 被測定光ファイバ ２６ バランス型光受信器 ２７，３１ バンドパスフィルタ

フロントページの続き (72)発明者 堀口 常雄 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 保立 和夫 東京都調布市布田六丁目17番17号 (72)発明者 才田 隆志 東京都世田谷区代沢二丁目36番19−210号

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光周波数可変光出力手段と、 前記光周波数可変光出力手段の出力光を参照光と被測定
   光部品への測定光とに分岐する第１の光分岐手段と、 前記被測定光部品からの反射光を取り出す第２の光分岐
   手段と、 該第２の光分岐手段により取り出された反射光と前記参
   照光の２光波間のビート信号を受信する光受信器とを有
   し、 前記光周波数可変光出力手段が、時間間隔ΔＴで前記出
   力光の光周波数ｆｉを ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（整数）、 ｆ０：光周波数、 ａｉ：整数、 Δｆ：光周波数間隔、 に従って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒーレント
   関数を合成する光反射測定回路において、 前記光周波数可変光出力手段は、時間間隔ΔＴ，光パル
   ス幅Δｔで光周波数ｆｉの光パルスを前記出力光として
   出力することを特徴とする光反射測定回路。
2. 【請求項２】 前記光パルス幅Δｔと前記光周波数間隔
   ΔｆをΔｔ＜２／Δｆに設定したことを特徴とする請求
   項１記載の光反射測定回路。
3. 【請求項３】 前記参照光の位相φｉを φｉ＝２πｋ
   ・ａｉ・Δｆ に変調する光位相変調器を前記第１の光
   分岐手段より前記光受信器に至る参照光路に付加し、 前記光パルス幅Δｔと前記光周波数間隔Δｆを２Δｔ＜
   １／Δｆに設定したことを特徴とする請求項１記載の光
   反射測定回路。
4. 【請求項４】 遅延τｄを与える第１の光遅延素子を前
   記第１の光分岐手段より前記光受信器に至る参照光路に
   付加し、 前記参照光および前記被測定光部品内の注目する箇所か
   らの反射光の２光波間の遅延時間差τと、前記光周波数
   可変光出力手段の出力光のコヒーレンス時間τｃとがτ
   ＜τｃを満足する値に前記遅延τｄを設定したことを特
   徴とする請求項１〜３の何れかの項記載の光反射測定回
   路。
5. 【請求項５】 光波が一周回する毎に一定の遅延と一定
   の周波数シフトを与える光周回路を有する第１の周波数
   変換リング回路を、前記第１の光分岐手段より前記光受
   信器に至る参照光路に付加したことを特徴とする請求項
   １〜３の何れかの項記載の光反射測定回路。
6. 【請求項６】 前記光周波数可変光出力手段は、 光周波数一定の光パルスを出力する光源と、 該光源の出力光を入力とし、光波が一周回する毎に一定
   の遅延と一定の周波数シフトを与える光周回路を有する
   第２の周波数変換リング回路とを有することを特徴とす
   る請求項１〜３の何れかの項記載の光反射測定回路。
7. 【請求項７】 前記光周回路を一周回するのに要する周
   回遅延時間ΔＴ’を前記出力光のコヒーレンス時間τｃ
   に対してΔＴ’＜２τｃに設定したことを特徴とする請
   求項５又は６記載の光反射測定回路。
8. 【請求項８】 前記光周回路を一周回するのに要する周
   回遅延時間ΔＴ’を前記出力光の光パルス幅Δｔに対し
   てΔＴ’＜２Δｔに設定したことを特徴とする請求項５
   〜７の何れかの項記載の光反射測定回路。
9. 【請求項９】 前記参照光および前記被測定光部品から
   の反射光の２光波間の遅延時間差の最大値τＭ，前記時
   間間隔ΔＴ，前記光パルス幅ΔｔをそれぞれΔＴ＞τＭ
   ＋Δｔに設定したことを特徴とする請求項５記載の光反
   射測定回路。
10. 【請求項１０】 光周波数可変光出力手段と、 前記光周波数可変光出力手段の出力光を参照光と被測定
    光部品への測定光とに分岐する第１の光分岐手段と、 前記被測定光部品からの反射光を取り出す第２の光分岐
    手段と、 該第２の光分岐手段により取り出された反射光と前記参
    照光の２光波間のビート信号を受信する光受信器とを有
    し、 前記光周波数可変光出力手段が、時間間隔ΔＴで前記出
    力光の光周波数ｆｉを ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（整数）、 ｆ０：光周波数、 ａｉ：整数、 Δｆ：光周波数間隔、 に従って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒーレント
    関数を合成する光反射測定回路において、 光波が一周回する毎に一定の遅延と一定の周波数シフト
    を与える光周回路を有する第１の周波数変換リング回路
    を、前記第１の光分岐手段より前記光受信器に至る参照
    光路に付加したことを特徴とする光反射測定回路。
11. 【請求項１１】 前記各周波数変換リング回路は、 光波を一方向に周回させる光リング回路と、 前記光リング回路に前記光波を入力する光入力手段と、 前記光リング回路から光波を取り出す第３の光分岐手段
    と、 前記光リング回路の周回時間を調整する第２の光遅延素
    子と、 前記光リング回路を周回する周回光に周波数シフトを与
    える周波数シフタと、前記周回光を断続する光スイッチ
    と、 前記周回光の損失を補償する光増幅器とを有することを
    特徴とする請求項５〜１０の何れかの項記載の光反射測
    定回路。
12. 【請求項１２】 光周波数可変光出力手段と、 前記光周波数可変光出力手段の出力光を参照光と被測定
    光部品への測定光とに分岐する第１の光分岐手段と、 前記被測定光部品からの反射光を取り出す第２の光分岐
    手段と、 該第２の光分岐手段により取り出された反射光と前記参
    照光の２光波間のビート信号を受信する光受信器とを有
    し、 前記光周波数可変光出力手段が、時間間隔ΔＴで前記出
    力光の光周波数ｆｉを ｆｉ＝ｆ０＋ａｉ・Δｆ ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ（整数）、 ｆ０：光周波数、 ａｉ：整数、 Δｆ：光周波数間隔、 に従って切り替えてデルタ関数列状の光波コヒーレント
    関数を合成する光反射測定回路において、 遅延τｄを与える第１の光遅延素子を前記第１の光分岐
    手段より前記光受信器に至る参照光路に付加し、 前記参照光および前記被測定光部品内の注目する箇所か
    らの反射光の２光波間の遅延時間差τと、前記光周波数
    可変光出力手段の出力光のコヒーレンス時間τｃとがτ
    ＜τｃを満足する値に前記遅延τｄを設定したことを特
    徴とする光反射測定回路。
13. 【請求項１３】 前記参照光の位相φｉを φｉ＝２π
    ｋ・ａｉ・Δｆ に変調する光位相変調器を前記第１の
    光分岐手段より前記光受信器に至る参照光路に付加した
    ことを特徴とする請求項１，１０，１２の何れかの項記
    載の光反射測定回路。