DE4437821A1

DE4437821A1 - Ausblendvorrichtung für ein OTDR

Info

Publication number: DE4437821A1
Application number: DE4437821A
Authority: DE
Inventors: Mikio Maeda; Masaaki Furuhashi
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1995-04-20
Also published as: IT1271254B; JPH07113723A; ITMI942078A1; US5557401A; ITMI942078A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Ausblend vorrichtung für ein OTDR (Optical Time Domain Reflectome ter).

Bei einer Messung von Eintrittsverlusten einer optischen Faser unter Verwendung eines OTDR werden von einer Fres nel-Linse reflektiertes Licht (im nachfolgenden als Fres nel-reflektiertes Licht bezeichnet) und durch Rayleigh- Streuung verursachtes Rückstreulicht detektiert, wodurch die Eintrittsverlusteigenschaften der optischen Faser in ihrer Längsrichtung bestimmt werden.

In diesem Fall, wenn das durch Rayleigh-Streuung verur sachte Rückstreulicht und Fresnel-reflektiertes Licht beim Durchtritt der optischen Faser gleichzeitig mittels des OTDR′s gemessen werden, besteht ein großer Unterschied zwischen den Werten, so daß das Rückstreulicht aufgrund des Einflusses des Fresnel-reflektierten Lichts nicht genau bestimmt werden kann. Daraus resultiert eine Beein trächtigung der Meßgenauigkeit und ein Teil des Durch tritts der optischen Faser bildet ein Gebiet, in dem die Messung nicht durchgeführt werden kann, was zu dem größten Nachteil der Messung mittels des OTDR′s führt.

Um einen derartigen Nachteil zu überwinden, sind sogenann ten optische Ausblendverfahren zum Entfernen des Fresnel reflektierten Lichts unter Verwendung eines optischen Hochgeschwindigkeitsschalters ausgenutzt worden, wodurch unnötiges reflektiertes Licht entfernt wird. Eine herkömm liche optische Ausblendvorrichtung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben werden.

Ein optischer Impuls, der von einer Impulslichtquelle 11 erzeugt wird, wird in einen optischen Hochgeschwindig keitsschalter 12 von der Seite A zur Seite B desselben geleitet und von einer optischen Ausgabeeinrichtung 20 zu einer zu vermessenden optischen Faser 10 abgestrahlt. Rückstreulicht, das ein Teil eines Fresnel-reflektierten Lichts oder eines Rayleigh-Streulichts von der zu vermes senden optischen Faser 10 ist, wird zu dem optischen Hoch geschwindigkeitsschalter 12 über die optische Ausgabeein richtung 20 zurückgeleitet. Das zurückgeleitete Licht wird von der Seite B zur Seite C desselben in den optischen Hochgeschwindigkeitsschalter 12 eingeleitet.

Zu diesem Zeitpunkt kann der optische Hochgeschwindig keitsschalter 12 zur Seite A geschaltet werden, um zu ver hindern, daß ein unnötiges optisches Signal an einen opti schen/elektrischen Wandler 15 gegeben wird, um somit das optische Ausblenden zu verwirklichen. In diesem Fall wird der optische Hochgeschwindigkeitsschalter 12 synchron mit dem optischen Impuls betrieben, der von der Impulslicht quelle 11 erzeugt wird.

Fig. 7 zeigt eine Wellenform des OTDR′s, die auf einem Anzeigegerät 19 dargestellt wird.

Bei der in Fig. 6 gezeigten optischen Ausblendvorrichtung für ein OTDR ist der Eintrittsverlust groß, da der opti sche Hochgeschwindigkeitsschalter zum optischen Ausblenden verwendet wird. Als ein Ergebnis wird der dynamische Be reich, der eine wichtige Eigenschaft des OTDR′s ist, be einträchtigt. Weiterhin ist eine Ausrichtung der optischen Achsen in dem optischen Hochgeschwindigkeitsschalter sehr schwierig und lästig. Außerdem ist der optische Hochge schwindigkeitsschalter normalerweise sehr teuer, was dazu führt, daß die Kosten für das OTDR ansteigen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Ausblendvorrichtung für ein OTDR zu liefern, die fähig ist, den Eintrittsverlust zu verringern und das Aus richten der optischen Achsen zu erleichtern sowie preis günstig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Aus blendvorrichtung für ein OTDR mit einer Einrichtung zur Erzeugung von optischen Impulsen;
einer optischen Verzweigungs- und Verbindungseinrichtung, um einen von der Einrichtung zur Erzeugung von opti schen Impulsen erzeugten optischen Impuls auf eine zu ver messende optische Faser einfallen zu lassen; und einer optischen Unterbrechereinrichtung, auf die von der optischen Faser reflektiertes Licht über die optische Ver zweigungs- und Verbindungseinrichtung einfällt, worin die optische Unterbrechereinrichtung synchron mit dem opti schen Impuls arbeitet, um einen gewünschten Bereich des reflektierten Lichts zu entfernen.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die optische Unterbrecher einrichtung einen Lichtempfänger, zu dem das reflektierte Licht geleitet wird, und Unterbrecherelemente zum Unter brechen eines Lichtdurchgangs des reflektierten Lichts, das sich zu dem Lichtempfänger ausbreitet, zu einem be stimmten Zeitpunkt umfaßt.

Eine Ausblendfunktion zum Entfernen von unnötigem reflek tiertem Licht innerhalb des notwendigen Bereichs in dem Bereich nahe des OTDR′s wird durch Variieren einer Zeit punkteinstellung von AN- und AUS-Funktionen der optischen Unterbrechereinrichtung erzielt, was den optischen Durch gang und eine Ausstrahlung der Lichtquelle unterbricht. Demgemäß ist es möglich, das Fresnel-reflektierte Licht zu entfernen und eine Linearität beim Messen des Rückstreu lichts sicherzustellen.

Wenn das optische Unterbrecherelement vor dem Lichtempfän ger angeordnet wird, kann das optische Signal, das zum Lichtempfänger geleitet wird, innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Beginn der Abgabe der optischen Impulse ab geschnitten werden und die Größe der Impulssignale, die abzuschneiden sind, frei festgelegt werden, wodurch ver hindert wird, daß der Lichtempfänger durch die optischen Signale gesättigt wird.

Da die optische Verzweigungs- und Verbindungseinrichtung und die optische Unterbrechereinrichtung von der vorlie genden Erfindung ausgenutzt werden, kann nicht nur die Eigenschaft des geringen Eintrittsverlustes sondern auch eine relativ preisgünstige Schaltkreisanordnung verwirk licht werden. Weiterhin wird die Ausrichtung der optischen Achsen in dem optischen Hochgeschwindigkeitsschalter ver glichen mit dem herkömmlichen optischen Schalter auf ein fache Weise durchgeführt werden, was zu einer erheblichen Verminderung der Kosten führt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeich nungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schaltplan einer optischen Ausblendvor richtung für ein OTDR gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht von einer Anordnung eines in der Vorrichtung von Fig. 1 benutzten optischen Unterbrechers;

Fig. 3(a) eine Ansicht einer weiteren Anordnung des in der Vorrichtung von Fig. 1 benutzten opti schen Unterbrechers und Fig. 3(b) eine An sicht eines darin befindlichen Schlitzes;

Fig. 4(a) bis 4 (g) Wellenformen bei jedem Element der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 5 eine Graphik, die eine von der Vorrichtung von Fig. 1 erhaltene Wellenform eines OTDR′s zeigt;

Fig. 6 eine optische Ausblendvorrichtung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 7 eine Graphik, die eine Wellenform zeigt, die auf einem Anzeigegerät einer optischen Aus blendvorrichtung für ein OTDR nach dem Stand der Technik dargestellt ist.

Eine optische Ausblendvorrichtung für ein OTDR gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Die optische Ausblendvorrichtung umfaßt eine Impulslicht quelle 1, einen optischen Verzweigungskoppler 2, einen Synchronsignalerzeugerschaltkreis 3, einen optischen Un terbrecher 4, einen optischen/elektrischen Wandler 5, ei nen Verstärker 6, einen A/D-Wandler 7, einen Signalverar beitungsschaltkreis 8 und ein Anzeigegerät 9. Die Impuls lichtquelle 1 erzeugt optische Impulse als Antwort auf ein Auslösesignal, das von dem Synchronsignalerzeugerschalt kreis 3 abgegeben wird. Der optische Verzweigungskoppler 2 erlaubt, daß der von der Impulslichtquelle 1 abgegebene optische Impuls auf eine zu vermessende optische Faser 10 einfällt und von der optischen Faser 10 reflektiertes Licht in den optischen Unterbrecher 4 eingeleitet wird. Der Synchronsignalerzeugerschaltkreis 3 erzeugt Synchron signale zum Betreiben der Impulslichtquelle 1 als Antwort auf das Auslösesignal und des optischen Unterbrechers 4 und ein Meßsignal für den A/D-Wandler.

Der optische Unterbrecher 4 führt AN- und AUS-Funktionen als Antwort auf das von dem Synchronsignalerzeuger schaltkreis 3 abgegebene Synchronsignal aus, um einen Teil des von der optischen Faser 10 reflektierten Lichts oder ein von der Impulslichtquelle 1, die als der Erzeuger von optischen Impulsen dient, abgegebenes Lecksignal zu ent fernen. Der optische/elektrische Wandler 5 wandelt das re flektierte Licht von der optischen Faser 10, das über den optischen Unterbrecher 4 dorthinein geleitet wird, in ein elektrisches Signal um. Der Verstärker 6 verstärkt dieses Signal auf eine für die A/D-Umwandlung geeignete Höhe. Der A/D-Wandler 7 wandelt ein analoges Signal in ein digitales Signal um. Der Signalverarbeitungsschaltkreis 8 verarbei tet ein für das OTDR notwendiges Signal derart, daß das umgewandelte digitale Signal einem Mittelungsverfahren oder einer LOG-Umwandlung unterzogen wird. Das Anzeigege rät 9 stellt eine während des Vorgangs erzeugte Wellenform des Signals oder gemessener Daten dar.

Der optische Unterbrecher 4 wird anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. Der optische Unterbrecher 4 von Fig. 2 ist mit einer Drehscheibe 43 versehen, die einen Schlitz als ein Unterbrecherelement zwischen einer Linse 41 und einem Lichtempfänger 42 aufweist. Die Drehscheibe 43 kann von einem Motor 44 angetrieben werden.

Der Motor 44 ist vorzugsweise ein Gleichstromservomotor oder ein impulssynchronisierter Motor, der leicht synchro nisiert wird. Wenn die Drehscheibe 43 gedreht wird, wird ein optischer Durchgang von der Linse 41 zum Lichtempfän ger 42 hergestellt, wenn das Licht durch den Schlitz tritt, während der optische Durchgang unterbrochen wird, wenn das Licht auf einen von dem Schlitz verschiedenen Bereich einfällt, wodurch die "AN"- und "AUS"-Funktionen ausgeübt werden, um das von der optischen Faser 10 reflek tierte Licht durch die Drehscheibe 43 treten oder nicht treten zu lassen.

Der in Fig. 3(a) gezeigte optische Unterbrecher 4 ist mit einem Schirm 45 als ein Unterbrecherelement zwischen der Linse 41 und dem Lichtempfänger 42 versehen. Der Schirm 45 weist einen, wie in Fig. 3(b) gezeigt, ausgebildeten Schlitz 45a auf. Der Schirm 45 ist an einem piezoelektris chen Element 46 durch Kleben des ersteren an das letztere befestigt, wodurch das optische Signal oder reflektierte Licht von der Linse 41 durch Schwingen des piezoelektris chen Elements 46 ähnlich dem oben gebrachten Beispiel ges toppt wird. Es ist möglich, andere Elemente, wie z. B. ein Kristalloszillator, zu verwenden, wenn es den Schlitz 45a durch ein äußeres Signal verschieben kann.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden die Impuls lichtquelle 1 und der optische Unterbrecher 4 synchron als Antwort auf das Synchronsignal, das von dem Synchronsig nalerzeugerschaltkreis 3 erzeugt wird, betrieben. Ein Meß signal für die A/D-Umwandlung durch den A/D-Wandler 7 wird auch als Antwort auf das Synchronsignal, wie oben be schrieben, erzeugt.

Das von der optischen Faser 10 reflektierte Licht und das Lecksignal von der Impulslichtquelle 1 werden von dem op tischen Unterbrecher 4 ausgeblendet und andere Signale werden in den optischen/elektrischen Wandler 5 eingegeben. In diesem Fall kann das Ausmaß des Ausblendens, nämlich wann das optische Signal abgeschnitten wird, variiert und frei durch Variieren eines Zeitpunkts, wann der optische Impuls von der Impulslichtquelle 1 (ein Lichtemissions zeitpunkt) erzeugt wird, basierend auf einem Zeitpunkt, wenn der optische Unterbrecher 4 offen ist, eingestellt werden. Der A/D-Wandler 7 beginnt mit der Durchführung der A/D-Umwandlung basierend auf einer Zeit, wenn der optische Unterbrecher 4 geschlossen ist.

Eine Reihe von Betriebsweisen der optischen Ausblendvor richtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun aus führlich unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden.

Fig. 4(a) zeigt einen Lichtemissionszeitpunkt der Im pulslichtquelle 1 und Fig. 4 (b) einen Lichtabstrahlzeit punkt bei der optischen Ausgabeeinrichtung 20. Es besteht eine Zeitverschiebung AT zwischen diesen Zeitpunkten (s. Fig. 1).

Fig. 4(c) zeigt einen Teil des zu dem Lichtempfänger 42 (optischer Unterbrecher 4) geführten Lichts. Dieses Licht wird zu dem Lichtempfänger 42 geleitet, nachdem der opti sche Unterbrecher 4 in den "AN"-Zustand zum Lichtabstrahl zeitpunkt übergeht.

In Fig. 4(d) ist der Lichtemissionszeitpunkt der Impuls lichtquelle 1, wie anhand der Pfeile gezeigt, in eine in Fig. 4(f) dargestellte Position, basierend auf dem Über gang des optischen Unterbrechers 4, verschoben. Als ein Ergebnis hat sich die Wellenform, die innerhalb eines Meß bereichs S von dem A/D-Wandler 7 in dem OTDR aufzunehmen ist, von der in Fig. 4(d) zu der in Fig. 4(f) gezeigten Wellenform verändert.

In dem OTDR beträgt der Lichtabstrahlzeitpunkt "0" m. Dem zufolge erstreckt sich ein gewünschter Ausblendbereich M von der "0" m-Position zu einer Position "P" in Fig. 4(e) und wird der der Position "P" folgende Bereich aufgenom men. Die somit erhaltene Wellenform des OTDR ist in Fig. 5 gezeigt.

Die optische Ausblendvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann, verglichen mit der in Fig. 6 darge stellten herkömmlichen, in der Größe und im Energiever brauch verringert werden.

Weiterhin ist es gemäß der Erfindung möglich, eine opti sche Ausblendvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die fähig ist, den Eintrittsverlust zu verringern, bei der die optischen Achsen in dem optischen Hochgeschwindigkeits schalter auf einfache Weise ausgerichtet werden können und die mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschie denen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Impulslichtquelle
2 optischer Verzweigungskoppler
3 Synchronsignalerzeugerschaltkreis
4 optischer Unterbrecher
5 optischer/elektrischer Wandler
6 Verstärker
7 A/D -Wandler
8 Signalverarbeitungsschaltkreis
9 Anzeigegerät
10 optische Faser
11 Impulslichtquelle
12 optischer Hochgeschwindigkeitsschalter
15 optischer/elektrischer Wandler
16 Verstärker
17 A/D-Wandler
18 Signalverarbeitungsschaltkreis
19 Anzeigegerät
20 optische Ausgabeeinrichtung
41 Linse
42 Lichtempfänger
43 Drehscheibe
44 Motor
45 Schirm
45a Schlitz
46 piezoelektrisches Element

Claims

1. Ausblendvorrichtung für ein OTDR, mit:
einer Einrichtung zur Erzeugung von optischen Impulsen (1);
einer optischen Verzweigungs- und Verbindungseinrichtung (2), um einen von der Einrichtung zur Erzeugung von opti schen Impulsen (1) erzeugten optischen Impuls auf eine zu vermessende optische Faser (10) einfallen zu lassen; und einer optischen Unterbrechereinrichtung (4), auf die von der optischen Faser (10) reflektiertes Licht über die op tische Verzweigungs- und Verbindungseinrichtung (2) ein fällt, worin die optische Unterbrechereinrichtung (4) syn chron mit dem optischen Impuls arbeitet, um einen ge wünschten Bereich des reflektierten Lichts zu entfernen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Unterbrechereinrichtung (4) einen Licht empfänger (42), zu dem das reflektierte Licht geleitet wird, und Unterbrecherelemente (43, 45) zum Unterbrechen eines Lichtdurchgangs des reflektierten Lichts, das sich zu dem Lichtempfänger (42) ausbreitet, zu einem bestimmten Zeitpunkt umfaßt.