JPS5837496B2 - 光学ファイバの測長方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 近年、光学ファイバの低損失化が急速に進み、ファイバ
を伝送線路とした光通信方式が注目されている。

この通信方式を実現するためには、種々の技術開発が要
求されるが、その中で、伝送路の伝送特性評価技術は特
に重要である。

この伝送特性評価は、常に対伝送距離について行なわれ
るものであり、正確な伝送距離の測長が要求される。

１た、布設後、接続されたファイバケーブルに対して、
最終的なケーブル長の測長は、その後の伝送特性評価の
上で必須項目となる。

現在、一般的に用いられている測長方法は、超短パルス
光（パルス幅〜３００ピコ秒）を被測長フイアバに入射
させ、他端あるいは入射端で、上記パルス光を検出し、
入射時間に対する遅延時間を測定し、測長を行うもので
ある。

この場合、入射したパルス波形と同形のパルスを検出す
ることが理想的であるが、光学ファイバ固有のパルス歪
特性により、検出パルス波形は変形する。

１た伝送損失によるパルス波高値の劣化により、検出系
での信号対雑音比は極度に劣化する。

したがって、遅延時間測定は難かしくなり、測定精度は
劣化することになる。

本発明は被測長ファイバの長さに関係なく、高精度で光
学ファイバ長を測長する光学ファイバ測長方法釦よびそ
の装置に関するものであり、以下、図面により本発明の
実施例を示す。

図において、被測長ファイバ１の片端２に被測長ファイ
バを伝搬する光波に対しほとんど１００俤反射する全反
射鏡３を配置し、被測長ファイバ１０入射端４より入射
する光波強度のうち、伝送損失を除いた大部分の光波が
全反射鏡３により反射され被測長ファイバ１の入射端４
より出射する。

半導体レーザ発振器５は正弦波信号発生器６により正弦
波光変調される。

ここで、正弦波信号発生器６は大体数１０ＫＨｚから数
ＭＨｚ程度の周波数帯域幅を有していて、半導体レーザ
発振器５は、上記周波数帯域に対して十分応答できる。

半導体レーザ発振器５より出射する光変調波７は適当な
光学系（図面では省略）を介した後ビーム・スプリツタ
８によりほぼ半分の光強度は光検出器＃１９に入射する
。

一方、ビーム・スブリッタ８を直進する光波は適当な光
学系（図面では省略）を介し、被測長ファイバの入射端
４よりＩＩＪ長ファイバ１内に励振される。

この光波は上記したように、被測長ファイバ１の片端２
で反射され、再び入射端４より出射し、ビーム・スプリ
ッタ８により、ほぼ半分の光強度が光検出器＃２１０に
入射する。

光検出器＃ｌ９及び光検出器＃２１０の検波出力は、位
相測定器１１に導かれ、光検出器＃ｌ９の検波出力の位
相に対する光検出器＃２１０の検波出力の位相差量が示
される。

光変調波周波数が高々数ＭＨｚ以下では、光検出器＃２
１０の検波出力の位相は、光波の伝搬距離の関数で表わ
される。

ここで、被測長ファイバの光波伝搬領域の屈折率１８を
ｎ。

（伝送光波の波長に対して）、被測長ファイバ長１２を
Ｌ。

、１たビーム・スプリツタ８から被測長ファイバ１の入
射端４１での空間距離１４を△Ｌとし、ビーム・スプリ
ツタ８より、それぞれの光検出器９，１０に至る空間距
離は等し〈とり、光波の真空中での速さをＣ、光変調波
の周波数をｆｍとすれば、上記した位相差△φは ここで、Ｌｏを求める方法として２つの方法がある。

１つは、ｆｍを固定して、△φよりＬ。を求める方法で
あり、他の１つは、△φが一定値になるようにｆｍを変
えて、Ｌｏを求める方法である。

本発明による測長装置での測長誤差は△φとｆｍの誤差
が主である。

△φｓ ｆｍの誤差をそれぞれ、δφ，δｆｍとし、こ
れによるＬ。

の誤差をδＬとすれば これより、 ｆｍを掃引し、位相差△φが例えば２ πになるｆｍを求める方法を選べば、測定誤差は被測長
ファイバ１の長さを約０．４％の誤差で測長可能となる
。

Ｌの範囲を０．１からｌＯＫｍ程度と仮定すれば、ｆｍ
の掃引範囲は１０ＫＨｚからＩＭＨｚ程度がよい。

１た、一方、ｆｍを固定して△φより測長する方法では
、△φの範囲をＯより２πに選べば、となり、最大１０
Ｋｍ程度捷での測長が出来る。

以上のように、本発明による光学ファイバ測長装置は、
従来パルス光による方法に対して、周辺測定器類が低周
波領域のものですみ、さらに、単一正弦波変調光を検波
することより、検出系での信号対雑音比が大幅に改善で
き、伝送損失の大きな光学ファイバあるいは長尺化に対
しても十分な利点がある。

さらに、ｆｍを掃引する方法では、被測長ファイバ長の
長短にかかわらず、Ｌに対して０．４％程度の誤差を有
するのみであり、この点に関してもパルス光による方法
より優れる。

本発明では、光源の選択は自由であり、本実施例では半
導体レーザ発振器を直接変調する方法を用いているが、
他の光源を直接変調あるいは外部変調器による変調手段
でも本質的には問題ない。

捷た、本実施例では、被測長ファイバ１の他端２に全反
射鏡３を設置したが、全反射鏡３を設けず、透過光を光
検出器＃２１０に導き、同様に測長することもできる。

以上の如く本発明によれば数ＫＨｚから数ＭＨｚｔでの
変調光が得られることのみが必要十分条件と々るので光
源の選択７５咄由であり、高々数ＭＨｚ程度で測長可能
であるので測定器類が低周波領域のものでよい、１た長
尺化に従って変調周波数が低くなるためファイバ固有の
帯域制限を受けない傾向を有するので長尺ファイバに対
しても測長が可能である。

変調波成分のみを狭帯域検波することが可能なことより
信号雑音比が大きくとれ、信号光レベルの低下が有利で
あり、伝送損失が増加しても測長が可能である。

数ＭＨｚ程度１での帯域があればよいので光検出器に高
速性を要求し々い。

又光学ファイバ素線及び光学ファイバケーブルの測長が
出来る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】 図は本発明の光学ファイバの測長装置の説明図を示す。 １は被測長ファイバ、３は反射鏡、４は入射端、５は半
導体レーザ発振器、６は正弦波信号発生器、７は光変調
波、８はビームスプリツタ、９は光検出器＃１、１０は
同＃２、１１は位相測定器、１２は被測長ファイバ長、
１３は屈折率、１４は空間距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正弦波で強度変調された光波を被測長光学ファイバ
   に入射させ、この光学ファイバ中を伝搬したことによっ
   て生ずる正弦波変調光の位相遅れを検出することによっ
   て、光学ファイバ長を測長することを特徴とする光学フ
   ァイバの測長方法。 ２ 前記位相遅れの基準として、被測長光学ファイバの
   光入射端での正弦波変調光の位相を零とすることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光学ファイバの測長
   方法。 ３ 被測長光学ファイバ中を伝搬する光波は被測長光学
   ファイバ中を１回あるいは２回伝搬させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光学ファイバの測長方
   法。