CN102374930A - 光脉冲试验装置及光传输通道试验方法 - Google Patents

光脉冲试验装置及光传输通道试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光脉冲试验装置及光传输通道试验方法，其装置为用于长距离传输的SMF用装置，并且能够以简单的结构进行采用MMF的光传输通道的试验。从光耦合器(22)到光源(21)、连接器(23)及光接收器(25)之间由SMF光路(Fa～Fc)连接，信号处理部(30)上设有将试验对象的光传输通道(1)的光纤种类指定为SMF、MMF中的任一种的光纤种类指定构件(31a)、当指定SMF时指定包含其折射率的试验用参数的SMF参数指定构件(31b)及当指定MMF时指定包含其折射率的试验用参数的MMF参数指定构件(31c)，根据包含被指定的光纤的折射率的参数和回光(Pr)的强度数据，求出由被指定的光纤构成的光传输通道(1)相对于距离的传输特性并显示于显示部(50)。

Description

光脉冲试验装置及光传输通道试验方法
技术领域
本发明涉及一种将光脉冲入射至试验对象的由光纤构成的光传输通道并接收其回光来进行光传输通道试验的光脉冲试验装置，尤其涉及一种试验对象的光传输通道的光纤种类无论是单模光纤(SMF)还是多模光纤(MMF)都不用变更包括光学系统在内的硬件设备就能够进行试验的技术。
背景技术
形成光传输通道的光纤有传输损失小且适合于长距离传输的SMF及传输损失比较大但价格低廉且适合于短距离传输的MMF。
光纤具有用折射率较小的包层部包围芯部周围的同轴结构，在与包层部的边界部分反射(或折射)入射至芯部的光并使之向其长度方向传播，SMF具有细(一般为9.2μm)芯，以便通过芯部时的传播模式(通道)成为1个，MMF具有粗(一般为50μm、62.5μm)芯，以便传播模式成为多个。
另一方面，如图5所示，用于进行基于光纤的传输通道试验的光脉冲试验装置通过光耦合器12将从光源11出射的光脉冲Pin供给至连接器13并入射至连接于连接器13的试验对象的光传输通道1，并且通过连接器13及光耦合器12将来自其光传输通道1的回光(反向散射光或菲涅尔反射光)Pr入射至光接收器14，从光脉冲Pin的入射时刻开始连续取得一定时间由光接收器14接收的回光Pr的强度数据，从其取得数据调查有无发生光传输通道1的障碍等。
但是，如上述，形成光传输通道1的光纤在远距离传播用时使用SMF，在短距离传播用时使用MMF，但是在以往的光脉冲试验装置中，由于其芯径不同而无法用单一的试验装置进行由SMF构成的光传输通道和由MMF构成的光传输通道的试验。
例如，当为SMF测定用的光脉冲试验装置时，连接器13的光纤芯的连接部设计成适合于SMF的芯径，在其连接器13上连接芯径格外粗的MMF时，在光脉冲入射时变成从小芯径向大芯径的入射而不发生较大损失，但来自MMF的回光中，由于变成从大芯径向小芯径的入射，因此发生不可忽视的损失。
相反地，当为MMF测定用的光脉冲试验装置时，连接器13的光纤芯的连接部设计成适合于MMF的芯径，所以在其连接器13上连接芯径格外细的SMF时，在将光脉冲入射至SMF时发生不可忽视的损失。
作为解决此类问题的技术，已知有如下技术：在MMF测定用的光脉冲试验装置中，通过低次模式励磁出射光来减少光从MMF向SMF入射时的损失，进一步通过改变出射光的偏振来防止因光路转换元件(相当于上述光耦合器12)的偏振依赖性引起的光接收强度的起伏(例如专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开昭63-142230号公报
然而，上述技术基本上是对MMF用的光脉冲试验装置附加SMF的试验功能的技术，在因故障引起的损失较大的长距离传输用的SMF故障试验的精确度这一点上并不充分。
并且，其为对试验装置内的光纤连续赋予机械性力的结构，结构复杂并且在耐久性上存在问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种作为用于长距离传输的SMF用装置的同时，能够以简单的结构进行采用MMF的光传输通道的试验的光脉冲试验装置及光传输通道试验方法。
为了实现所述目的，本发明的权利要求1的光脉冲试验装置，其具有：
光源(21)，出射光脉冲；
连接器(23)，用于连接光纤的试验对象的光传输通道；
光接收器(25)；
光耦合器(22)，接收从所述光源出射的光脉冲并向所述连接器出射，通过所述连接器接收来自该光纤的回光，并入射至所述光接收器；
操作部(40)；
显示部(50)；及
信号处理部(30)，接收所述光接收器的输出，并连续取得入射至所述光接收器的回光的强度数据，根据该数据和通过所述操作部指定的试验用参数，求出试验对象的光纤相对于距离的传输特性并显示于所述显示部，其特征在于，
从所述光源到所述光耦合器之间、从该光耦合器到所述连接器之间及从所述光耦合器到所述光接收器之间分别通过由单模光纤构成的光路(Fa～Fc)连接，
所述信号处理部包括：
光纤种类指定构件(31a)，根据试验用参数，将试验对象的光纤种类指定为单模光纤、多模光纤中的任一种；
SMF参数指定构件(31b)，当通过所述光纤种类指定构件指定单模光纤时，指定采用该单模光纤的光传输通道的试验所需的参数，所述参数为包含该单模光纤的折射率的参数；及
MMF参数指定构件(31c)，当通过所述光纤种类指定构件指定多模光纤时，指定采用该多模光纤的光传输通道的试验所需的参数，所述参数为包含该多模光纤的折射率的参数，
当指定所述单模光纤时，根据所述回光的强度数据和通过所述SMF参数指定构件指定的所述参数，求出所述光纤相对于距离的传输特性，当指定所述多模光纤时，根据所述回光的强度数据和通过所述MMF参数指定构件指定的所述参数，求出所述光纤相对于距离的传输特性。
另外，本发明的权利要求2的光脉冲试验装置为权利要求1所述的光脉冲试验装置，其中，所述信号处理部上设有：
所述信号处理部上设置有：
连接确认构件(37)，求出试验对象的光纤相对于所述连接器的连接损失，并判定该连接损失是否在预先设定的容许范围内；及
容许范围移动构件(38)，根据通过所述光纤种类指定构件指定的光纤的不同来移动所述连接确认构件用来判定的容许范围。
另外，本发明的权利要求3的光传输通道试验方法，其具有：
连接阶段，连接光纤的试验对象的光传输通道；
指定阶段，指定与该光纤对应的试验用参数；
出射阶段，将光脉冲出射至所述光纤；
光接收阶段，接收来自所述光纤的回光；
取得阶段，连续取得所述回光的强度数据；及
显示阶段，根据该强度数据和所述试验用参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性，其特征在于，
所述出射阶段通过由单模光纤构成的光路将所述光脉冲出射至所述光纤，
所述光接收阶段通过由单模光纤构成的光路接收所述回光，
所述指定阶段包括：
根据试验用参数，将所述光传输通道的光纤种类指定为单模光纤、多模光纤中的任一种的阶段；
当所述光纤种类指定为单模光纤时，指定采用该单模光纤的光传输通道的试验所需的参数的阶段，所述参数为包含该单模光纤的折射率的参数；及
当所述光纤种类指定为多模光纤时，指定采用该多模光纤的光传输通道的试验所需的参数的阶段，所述参数为包含该多模光纤的折射率的参数；
当指定所述单模光纤时，所述显示阶段根据所述回光的强度数据和所述单模光纤的试验所需的所述参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性，当指定所述多模光纤时，所述显示阶段根据所述回光的强度数据和所述多模光纤的试验所需的所述参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性。
另外，本发明的权利要求4的光传输通道试验方法为权利要求3所述的光传输通道试验方法，其特征在于，
所述显示阶段包括：
判定阶段，求出所述光纤在连接部上的连接损失，并判定该连接损失是否在预先设定的容许范围内；及
移动阶段，根据所述被指定的光纤的不同，移动用于所述判定的容许范围。
如此，本发明的光脉冲试验装置及光传输通道试验方法，由于在指定单模光纤作为构成试验对象的光传输通道的光纤时，用单一模式使光遍及从光源至光传输通道的整个光路而传播，因此能够正确地进行长距离的传输通道的障碍检测，而且，即使在指定多模光纤作为构成试验对象的光传输通道的光纤时，也能够将包含其多模光纤的折射率的试验所需的参数设定为专用参数，因此不用切换任何硬件设备也能够进行由多模光纤构成的光传输通道的试验。
另外，即使调查光传输通道在连接部上的连接异常时，也根据所指定的光纤种类移动成为连接确认的判定基准的容许范围，因此即使存在因芯径的不同引起的损失，也能够正确地判定光传输通道的连接异常。
附图说明
图1是本发明的实施方式的整体结构图。
图2(a)-(c)是用于说明实施方式的数据取得方法的图。
图3是表示实施方式的测定结果的显示波形的一例的图。
图4是表示连接器部分的损失的图。
图5是光脉冲试验装置的基本结构图。
图中：1-试验对象的光传输通道，20-光脉冲试验装置，21-光源，22-光耦合器，23-连接器，25-光接收器，26-放大器，27-A/D转换器，30-信号处理部，31-试验条件设定构件，31a-光纤种类指定构件，31b-SMF参数指定构件，31c-MMF参数指定构件，32-数据取得构件，33-波形合成构件，34-时间或距离换算构件，35-特性显示构件，36-故障检测构件，37-连接确认构件，38-容许范围移动构件，40-操作部，50-显示部，Fa～Fc-SMF光路。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1是应用本发明的光脉冲试验装置20的整体结构图。
如图1所示，光脉冲试验装置20从例如由半导体激光构成的光源21以预定周期出射试验用的预定波长(例如1550μm)、预定脉冲宽度的光脉冲Pin。另外，光源21出射光脉冲Pin的时刻、周期、脉冲宽度根据后述的信号处理部30设定。
该光脉冲Pin通过由单模光纤(SMF)构成的SMF光路Fa入射至光耦合器22。
光耦合器22接收从光源21出射的光脉冲Pin并通过SMF光路Fb出射至连接器23，将光脉冲Pin入射至连接于其连接器23的试验对象的光传输通道1，通过连接器23及SMF光路Fb接收相对于其光脉冲Pin的来自光传输通道1的回光Pr(菲涅尔反射光及反向散射光)并向与入射光脉冲Pin的方向不同的方向出射，并且通过SMF光路Fc入射至光接收器25。
光接收器25的输出信号通过放大器26扩大而输入至A/D转换器27，以预定的采样周期进行采样，转换为数字的数据值D，并输入至信号处理部30。
信号处理部30从由光源21出射光脉冲Pin的时刻开始，连续取得一定时间入射至光接收器25的回光Pr的强度数据D并存储于未图示的存储器中，根据其存储的一连串数据D和通过操作部40预先指定的试验用参数，求出试验对象的光传输通道1相对于距离的传输特性，并将其特性显示于显示部50。
其中，信号处理部30具有试验条件设定构件31、数据取得构件32、波形合成构件33、时间或距离换算构件34、特性显示构件35、故障检测构件36、连接确认构件37及容许范围移动构件38。
试验条件设定构件31是用于让用户通过操作部40的操作设定试验所需的信息(测定对象的光纤种类或试验所需的参数)的构件，其具有光纤种类指定构件31a、SMF参数指定构件31b及MMF参数指定构件31c。
光纤种类指定构件31a将试验对象的光传输通道1的光纤种类指定为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)中的任一种。
当通过光纤种类指定构件31a指定SMF时，SMF参数指定构件31b指定包含其SMF的折射率且采用SMF的光传输通道的试验所需的参数。MMF参数指定构件31c也相同，当通过光纤种类指定构件31a指定MMF时，指定包括其MMF的折射率且采用MMF的光传输通道的试验所需的参数。
作为这些参数，有光纤的折射率、每单位距离的光纤损失的标准值、用于辨别有无传输通道的障碍等的损失阈值(故障损耗)、用于辨别有无连接器23部分的连接异常的损失容许范围及由于SMF和MMF的芯径的不同而发生的损失量ΔL等。
数据取得构件32在从出射光脉冲Pin的时刻开始经过一定时间为止期间，将用A/D转换器27采样的数据D存储于未图示的存储器中，但该数据取得可阶段性改变放大器26的增益的同时多次输出光脉冲来进行。
即，与来自测定对象的光传输通道1的近端的较强的回光与来自远端的较弱的回光的强度之比较大(例如10000倍以上)的情况相比，例如10比特的A/D转换器27的输出动态范围为1000倍左右，无法用单一范围对应。
因此，例如当正确获得来自附近区域的较强的回光数据时，以降低A/D转换器27的输入侧的增益的状态(例如3dB)，从入射光脉冲时开始经过一定时间为止，连续取得A/D转换器27的输出。图2(a)表示该附近区域的数据Da在A/D转换器27的输入范围内、且未埋没于噪音的状态。
另外，在正确获得中间区域的回光的数据时，以稍微提高A/D转换器27的输入侧的增益的状态(例如13dB)，从入射光脉冲时开始经过一定时间为止，取得A/D转换器27的输出。图2(b)表示其中间区域的数据Db在A/D转换器27的输入范围内、且未埋没于噪音的状态。
另外，在正确获得来自远端区域的较弱的回光数据时，以进一步提高A/D转换器27的输入侧的增益的状态(例如23dB)，从入射光脉冲时开始经过一定时间为止，取得A/D转换器27的输出。图2(c)表示其远端区域的数据Dc在A/D转换器27的输入范围内、且未埋没于噪音的状态。
此外，在该例子中为了容易理解而设为3个阶段，但也可以使增益以更多阶段改变。并且，实际上为了实现数据平均化，每个增益都进行多次数据取得。
如此获得每个增益的各波形数据之后，波形合成构件33从这些波形数据中抽出除去饱和或被噪音埋没而变得不正确的数据的正确数据，校正各个增益量(还进行电平轴的记录转换)并组合于时间轴上，从而合成从近端到远端为止的波形。
该合成波形是在时间轴上定义的波形，作为传输特性，为了特定障碍发生位置而需从时间轴转换至距离轴。
即，若将光速设为c(m/秒)、将从出射光脉冲时开始的时间设为t(秒)、将光传输通道1(光纤)的折射率设为IOR，则用c×t/(2×IOR)表示特性显示所需的距离。
时间或距离换算构件34通过对该换算式附加通过前述的SMF参数指定构件31b或MMF参数指定构件31c指定的折射率，对采用任一光纤的光传输通道都求出其特性波形的正确的距离轴。
特性显示构件35根据上述合成波形和所换算的距离信息，将试验对象的光传输通道1的特性例如如图3那样显示于显示部50的画面上。
另外，故障检测构件36从如上述般获得的特性波形的数据中检测出发生超过预先指定的故障损耗的损失的位置(前后数据的差值超过阈值的位置)，将这些位置例如识别显示在特性波形上，并将其损失与故障位置做对应关联来一览显示(另外，除损失以外，还有将因菲涅尔反射引起回光强度增加的位置也作为故障来检测的情况)。
另外，连接确认构件37调查试验对象的光传输通道1是否正确地连接于连接器23，如图4，调查特性波形的输入端中的损失Lin并判定其损失Lin是否在预先指定的容许范围内，当不在容许范围内时，例如将警报信息显示于显示部50来通知用户。
其中，连接确认构件37用来判定的容许范围包含于在所述的试验条件设定构件31中被指定的参数中，由于由SMF形成从光源21至连接器23的光路，因此作为试验对象指定由SMF构成的传输通道时，在连接部分发生的损失就会小，而且上述容许范围也能够以比较少的值为中心来设定。相反地，作为试验对象指定由MMF构成的传输通道时，会因芯径的不同而在连接部分发生无法忽视的损失。
容许范围移动构件38使在指定MMF时连接确认构件37所采用的容许范围向较低的一方移动与由SMF和MMF的芯径的不同而发生的损失值ΔL对应的量，以便能够对应因该光纤的不同而引起的损失。另外，关于该损失值ΔL，因SMF和MMF的芯径的不同而发生的平均损失值被初始设定，可以由用户变更设定。
由于如此构成，因此当试验对象的光传输通道1由SMF构成时，实施方式的光脉冲试验装置20能够通过传播基于单一模式的光来正确地进行长距离传输通道的障碍检测，而且，即使是试验对象的光传输通道1由MMF构成的情况，由于能够将包含其MMF的折射率的试验用参数设定为专用参数，因此不用变更包括光学系统在内的任何硬件设备也能够进行由其MMF构成的光传输通道的试验。
另外，通过连接确认构件37调查对连接器23的连接异常时，也根据被指定的光纤的种类移动成为连接确认的判定基准的容许范围，因此即使有因芯径的不同引起的损失，也能够正确地判定对连接器的连接异常。
另外，如从上述说明可知，通过上述光脉冲试验装置20进行的光传输通道试验方法具有：将试验对象的光传输通道1连接于连接器23的阶段；通过试验条件设定构件31指定与其光传输通道1对应的试验用参数的阶段；将光脉冲Pin出射至光传输通道1的阶段；接收来自光传输通道1的回光Pr的阶段；从出射光脉冲Pin的时刻开始连续取得回光Pr的强度数据D的阶段；及根据所取得的强度数据和试验用参数，求出并显示光传输通道1相对于距离的传输特性的阶段，通过由单模光纤构成的光路(Fa、Fb)将光脉冲Pin出射至光传输通道1，并通过由单模光纤构成的光路(Fb、Fc)接收回光Pr，基本上适合于由单模光纤构成的光传输通道的试验。
但是，作为指定参数的阶段，当通过光纤种类指定构件31a将光传输通道1的光纤种类指定为单模光纤、多模光纤中的任一种，并且当光纤种类指定为单模光纤时，通过SMF参数指定构件31b指定包含其单模光纤的折射率且采用其单模光纤的光传输通道1的试验所需的参数，并且当光纤种类指定为多模光纤时，通过MMF参数指定构件31c指定包含其多模光纤的折射率且采用其多模光纤的光传输通道1的试验所需的参数。
而且，在求出并显示光传输通道的特性的阶段中，当指定单模光纤时，根据回光的强度数据和包括指定的折射率、采用单模光纤的光传输通道的试验所需的参数，求出并显示光传输通道1相对于距离的传输特性，当指定多模光纤时，根据回光的强度数据和包含指定的折射率、采用多模光纤的光传输通道的试验所需的参数，求出并显示光传输通道1相对于距离的传输特性。
因此，如前述，当试验对象的光传输通道1由SMF构成时，能够通过传播基于单一模式的光来正确地进行长距离传输通道的障碍检测，而且，即使是试验对象的光传输通道1由MMF构成的情况，由于能够将包含其MMF的折射率的试验用参数设定为专用参数，因此不用变更包括光学系统在内的任何硬件设备也能够进行由其MMF构成的光传输通道的试验。
另外，在显示传输特性时，在包括通过连接确认构件37求出光传输通道1在连接部上的连接损失、且判定连接损失是否在预先设定的容许范围内的阶段在内的方法中，由于通过容许范围移动构件38根据被指定的光纤的不同移动用于其判定的容许范围，因此即使有因芯径的不同而引起的损失，也能够正确地判定光传输通道在连接部上的连接异常。

Claims (4)

1.一种光脉冲试验装置，其具有：
光源(21)，出射光脉冲；
连接器(23)，用于连接光纤的试验对象的光传输通道；
光接收器(25)；
光耦合器(22)，接收从所述光源出射的光脉冲并向所述连接器出射，通过所述连接器接收来自光纤的回光，并入射至所述光接收器；
操作部(40)；
显示部(50)；及
信号处理部(30)，接收所述光接收器的输出，并连续取得入射至所述光接收器的回光的强度数据，根据该数据和通过所述操作部指定的试验用参数，求出试验对象的光纤相对于距离的传输特性并显示于所述显示部，其特征在于，
从所述光源到所述光耦合器之间、从该光耦合器到所述连接器之间及从所述光耦合器到所述光接收器之间分别通过由单模光纤构成的光路(Fa～Fc)连接，
所述信号处理部包括：
光纤种类指定构件(31a)，根据试验用参数，将试验对象的光纤种类指定为单模光纤、多模光纤中的任一种；
SMF参数指定构件(31b)，当通过所述光纤种类指定构件指定单模光纤时，指定采用该单模光纤的光传输通道的试验所需的参数，所述参数为包含该单模光纤的折射率的参数；及
MMF参数指定构件(31c)，当通过所述光纤种类指定构件指定多模光纤时，指定采用该多模光纤的光传输通道的试验所需的参数，所述参数为包含该多模光纤的折射率的参数，
当指定所述单模光纤时，根据所述回光的强度数据和通过所述SMF参数指定构件指定的所述参数，求出所述光纤相对于距离的传输特性，当指定所述多模光纤时，根据所述回光的强度数据和通过所述MMF参数指定构件指定的所述参数，求出所述光纤相对于距离的传输特性。
2.如权利要求1所述的光脉冲试验装置，其特征在于，
所述信号处理部上设置有：
连接确认构件(37)，求出试验对象的光纤相对于所述连接器的连接损失，并判定该连接损失是否在预先设定的容许范围内；及
容许范围移动构件(38)，根据通过所述光纤种类指定构件指定的光纤的不同来移动所述连接确认构件用来判定的容许范围。
3.一种光传输通道试验方法，其具有：
连接阶段，连接光纤的试验对象的光传输通道；
指定阶段，指定与该光纤对应的试验用参数；
出射阶段，将光脉冲出射至所述光纤；
光接收阶段，接收来自所述光纤的回光；
取得阶段，连续取得所述回光的强度数据；及
显示阶段，根据该强度数据和所述试验用参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性，其特征在于，
所述出射阶段通过由单模光纤构成的光路将所述光脉冲出射至所述光纤，
所述光接收阶段通过由单模光纤构成的光路接收所述回光，
所述指定阶段包括：
根据试验用参数，将所述光传输通道的光纤种类指定为单模光纤、多模光纤中的任一种的阶段；
当所述光纤种类指定为单模光纤时，指定采用该单模光纤的光传输通道的试验所需的参数的阶段，所述参数为包含该单模光纤的折射率的参数；及
当所述光纤种类指定为多模光纤时，指定采用该多模光纤的光传输通道的试验所需的参数的阶段，所述参数为包含该多模光纤的折射率的参数；
当指定所述单模光纤时，所述显示阶段根据所述回光的强度数据和所述单模光纤的试验所需的所述参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性，当指定所述多模光纤时，所述显示阶段根据所述回光的强度数据和所述多模光纤的试验所需的所述参数，求出并显示所述光纤相对于距离的传输特性。
4.如权利要求3所述的光传输通道试验方法，其特征在于，
所述显示阶段包括：
判定阶段，求出所述光纤在连接部上的连接损失，并判定该连接损失是否在预先设定的容许范围内；及
移动阶段，根据所述被指定的光纤的不同，移动所述用于判定的容许范围。
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