DE69210864T2

DE69210864T2 - Optisches Zeitbereichsflektometer

Info

Publication number: DE69210864T2
Application number: DE69210864T
Authority: DE
Inventors: Fumio Wada
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1991-03-02
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2012-02-28
Also published as: EP0502422B1; JPH04274724A; DE69210864D1; US5323224A; EP0502422A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Zeitbereichsreflektometer, das Eigenschaften wie optische Verluste an jedem Punkt entlang der Längsrichtung einer optischen Faser messen kann.
Im folgenden wird eine kurze Beschreibung über vorherige optische Zeitbereichsreflektometer gegeben, wie sie in "A Review of Optical Reflectrometry Data" in "Anritu technical", Nr. 54, Seiten 117-123, September 1987 beschrieben sind.
In einem optischen Zeitbereichsreflektometer (das im folgenden als OTDR abgekürzt wird) kann die Verlustverteilung entlang der Längsrichtung einer optischen Faser durch die folgenden Vorgänge erhalten werden. Ein von einer Lichtquelle erzeugter Lichtpuls wird in eine zu testende optische Faser von einem ihrer Enden mittels eines Optokupplers oder eines optischen Schalters eingegeben. Das in der zu testenden optischen Faser gestreute Licht, das zurückkehrt und aus dem erwähnten einen Ende austritt (als rückwärts gestreutes Licht bekannt) wird von dem einfallenden Licht mittels des Optokupplers oder des optischen Schalters getrennt. Das rückwärts gestreute Licht wird danach zu einem optischen Empfänger zum Umwandeln in elektrische Signale geführt, und somit wird die Intensität des rückwärts gestreuten Lichtes entsprechend dem Ablauf der Zeit erhalten. Die Intensitätsvariationen der Intensität des rückwärts gestreuten Lichtes werden in bezug auf den Ablauf der Zeit von der Zeit an, an der der Lichtpuls erzeugt ist, zum Erzielen der Verlustverteilung entlang der Längsrichtung der optischen Faser analysiert.
Da die Intensität des durch Rayleigh-Streuung gestreuten Lichtes, das als rückwärts gestreutes Licht erfaßt wird, mehr als ein zehntausendstel Mal schwächer als das einfallende Licht ist, wurde eine Laserdiode (die im folgenden als LD abgekürzt wird) benutzt, die kompakt ist und eine hohe Lichtintensität aufweist. Für diese Lichtquelle werden LD-Einrichtungen mit Wellenlängen von 0,85 µm, 1,3 µm bzw. 1,55 µm gewöhnlich eingesetzt, da diese in die kommerzielle Benutzung für Kommunikationsausrüstungen gebracht worden sind.
Das herkömmliche OTDR-Gerät weist jedoch das Problem auf, daß es unmöglich ist, den Verlust in bezug auf beliebige Wellenlängen in dem breiten Wellenlängenbereich mit der Ausnahme von 0,85µm, 1,3µm und 1,55µm zu messen. In anderen Worten, eine LD mit einer Wellenlänge, die nicht die oben erwähnten Wellenlängen ist, ist schwierig in der Praxis zu benutzen, da sie aufgrund des Mangels der Herstellung oder aufgrund extrem hoher Kosten nicht zur Verfügung steht.
Aus diesem Grund ist es unmöglich, den Verlustanstieg bei einer Wellenlänge von 1,38µm zu messen, der auftreten kann, wenn die optische Faser Verunreinigungen wie Wasser oder ähnliches enthält. Folglich ist es unmöglich zu bestimmen, ob oder ob nicht eine optische Faser einen lokal erhöhten Verlust aufweist, in dem sie während des Herstellungsvorganges mit Verunreinigungen vermischt ist, und ob oder ob nicht eine optische Faser einen lokal erhöhten Verlust aufweist, in dem Wasser eingebrochen ist, wenn die eingebaute optische Faser untergetaucht wird. Folglich weisen die herkömmlichen Geräte Schwierigkeiten beim Ableiten wichtiger Faktoren der optischen Fasern auf.
Andererseits ist ein anderes herkömmliches Verfahren vorgesehen, das es möglich macht, die Verlusteigenschaft einer optischen Faser in einem Wellenlängenbereich, der nicht 0,85µm, 1,3µm und 1,55µm ist, auf solche Weise zu messen, daß Licht mit einer gewissen Wellenlänge in ein Ende der optischen Faser mit der Hilfe einer weißen Lichtquelle und eines Spektroskopes eingeführt wird, wobei das Ausgangslicht von dem anderen Ende zum Messen des Gesamtverlustes entlang der Längsrichtung der langen optischen Faser erfaßt wird. Mit diesem Verfahren kann jedoch die Messung über den Verlust an jedem Punkt entlang der Längsrichtung der optischen Faser nicht gemacht werden, so daß es unmöglich ist, den Verlust zu messen, der durch Verunreinigungen verursacht wird, die lokal entlang der Längsrichtung vorhanden sind.
Aus Frequenz, 35 243 ff. (1981), H.F. Schlaak u.a.: Optical Fiber Length Measurement by Pulsereflectometry ist ein OTDR-Gerät mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtpulses bekannt. Ein Einführungs- und Extraktionsmittel zum Einführen des Lichtpulses in eine zu testende optische Faser und Extrahieren des rückwärts gestreuten Lichtes, das von der zu testenden optischen Faser emittiert wird, ist vorgesehen. Optische Detektoren zum Transformieren des rückwärts gestreuten Lichtes in elektrische Signale sind vorgesehen. Ein Verarbeitungsmittel analysiert das erfaßte Signal von den optischen Detektoren mit dem Ablauf der Zeit zum Bestimmen der Länge der zu testenden optischen Faser.
Aus der US-A-4 063 106 ist es bekannt, den stimulierten Raman- Streuprozeß in einer optischen Faser zum Erzeugen mehrerer Ordnungen von Stokes-Strahlung in einem optischen Oszillatorhohlraum zu bernitzen. Eine Mehrzahl von Wellenlängenspitzen kann erzeugt werden.
Aus der EP-A-0 405 553 ist ein OTDR-Gerät bekannt, das eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtpulses für eine zu testende optische Faser aufweist. Drei Betriebsarten werden angegeben, Lichtoszillation, Lichtverstärkung und Lichtsättigung. Ein Laser wird als Lichtquelle benutzt, der durch einen Faser-Raman Verstärker ersetzt werden kann. Die Wellenlänge des Lichtes wird durch eine optische Faser, die mit einem Element der seltenen Erden dotiert ist, bestimmt.
Aus IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-18, Nr. 10, Oktober 1982, 1509 ff., B. Costa u.a.: Phase Shift Technique for the Measurement of Chromatic Dispersion in Optical Fibers Using LED's ist es bekannt, eine Einmodenfaser zu benutzen, obwohl für eine solche Einmodenfaser beschrieben wird, daß sie unter jitter- und optische Auslösungsinstabilitäten leidet. Daher wird vorgeschlagen, jede wellenlängenabhängige Phasenverschiebung, die nicht auf der Faser beruht, zum Erzielen eines Monochromators loszuwerden.
Aus Journal of Lightwave Technology, Band LT-4, Nr. 7, 884-888, Juli 1986 ist ein OTDR-Gerät bekannt, das den Oberbegriff des Anspruches 1 bildet. Bei dem bekannten OTDR-Gerät wird ein Nd:Yag-Laser benutzt, dessen Pulse mit einer einfachen Linse in eine Einmodenfaser, 400 Meter lang, zum Erzeugen stimulierter Raman-Streuung eingekoppelt wird. An dem Ausgang dieser Faser erhält man ein typisches vielfach angeregtes Raman-Spektrum mit vier erkennbaren Stokes-Linien.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein OTDR- Gerät bei niedrigen Kosten vorzusehen, das leicht das Durchführen von Messungen einer optischen Faser auf die Verlusteigenschaft hin bei jeder Wellenlänge mit innerhalb eines breiten Bereiches von wellenlängen durchführen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein OTDR-Gerät mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen des OTDR-Gerätes sind der Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem OTDR-Gerät der vorliegenden Erfindung wird ein Lichtpuls mit hoher Intensität in die optische Faser von einem Ende davon zum Erzeugen von induziertem wellenlängenverschobenen Raman-Steulicht, das von dem anderen Ende davon zu emittieren ist, projiziert. Das induzierte Raman-Streulicht wird als eine Lichtquelle benutzt, die auf die zu testende optische Faser von einem Ende davon einstrahlt. In dem Fall, in dem eine Dispersionsverschiebungsfaser als die oben erwähnte optische Faser verwendet wird, enthält das induzierte Raman-Streulicht Stokes- Lichtwellen der ersten Ordnung, der zweiten, dritten und höherer Ordnungen. Andererseits bat in einem Fall, in dem eine lange Einmodenfaser als die optische Faser benutzt wird, das Licht ein kontinuierliches Wellenlängenspektrum ohne jegliche Spitzen. In beiden Fällen tritt das Streulicht über den weiten Bereich von Wellenlängen größer als die des einfallenden Lichtes auf. Das so erzeugte induzierte Raman-Streulicht weist eine beträchtliche Intensität und eine Intensität hoch genug auf, wie sie für die Lichtquelle des OTDR-Gerätes notwendig ist, nämlich einige zehnmal hundert Milliwatt. Folglich macht es die Benutzung des induzierten Raman-Streulicht als einfallendes Licht für die zu testende optische Faser von einem Ende davon möglich, die Verlusteigenschaft und ähnliches bei einer beliebigen Wellenlänge innerhalb eines weiten Bereiches von Wellenlängen zu messen. Zusätzlich können die Messungen in dem weiten Bereich von Wellenlängen von dem Gerät allein durchgeführt werden. Weiterhin verringert die Anwendung des induzierten Raman- Streulichtes auf dieses Gerät die Kosten des Gerätes.
Figur 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines OTDR-Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 ist ein Diagramm, das Spektraleigenschaften abbildet;
Figur 3 ist eine schematische Darstellung, die ein Konstruktionsbeispiel der Spektroskopieeinrichtung zeigt;
Figur 4 ist ein Blockschaltbild, das eine andere Ausführungsform eines OTDR-Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 5 ist ein Diagramm, das verschiedene Arten von Lichtemissionsspektren unter dem Einfluß des nichtlinearen optischen Effektes zeigt; und
Figur 6 ist ein Diagramm, das Eigenschaften von Transmissionsverlust zeigt, die von einer zu testenden optischen Faser verursacht werden.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist ein Faser-Raman-Lasergerät 1 eine durch eine Laserdiode (LD) gepumpte Festkörperlasereinrichtung 11 und eine damit verbundene optische Faser 12 auf. Ein von dem Faser-Raman-Lasergerät 1 erzeugter Lichtpuls fällt auf die zu testende optische Faser 9 durch ein optisches Dämpfungsglied 2 und einen Optokuppler oder einen optischen Schalter 3. Als optischer Schalter kann zum Beispiel ein optischer Geräuscheffektschalter und ähnliches benutzt werden. Das rückwärts gestreute Rayleigh-Licht innerhalb dieser zu testenden optischen Faser 9 wird in dem Optokuppler oder optischen Schalter 3 so aufgespalten, daß es in eine spektroskopische Einrichtung 4 eingeführt wird. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Arten von Lichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen der spektroskopischen Einrichtung 4 entnommen und entsprechend in elektrische Signale durch einen optischen Detektor 5 transformiert. Die transformierten elektrischen Signale werden durch einen Verstärker 6 verstärkt und an eine digital Mittelungsschaltung 7 angelegt, die mit einem Computer 8 und mit ihm aktiv in Kommunikation steht. Die digitale Mittelungsschaltung 7 überträgt ein Triggersignal zum Erzeugen eines Lichtpulses an die durch die LD gepumpte Festkörperlasereinrichtung 11. Synchron mit einem Triggersignal beginnt die digitale Mittelungsschaltung 7 das Abtasten der Eingangssignale und das Durchführen einer A/D- Wandlung zum Sammeln von Daten wie die Intensität des rückwärts gestreuten Lichtes während jeder Zeiteinheit von der Zeit an, an dem der Lichtpuls in die zu testende optische Faser 9 eintritt. Zusätzlich ist die digitale Mittelungsschaltung 7 so ausgelegt, daß sie eine arithmetisches Mittel der durch die Wiederholung der Lichtpulseinfälle erhaltenen Daten durchführt, wodurch das Signal/Rauschverhältnis verbessert wird. Die so erhaltenen Daten werden zu dem Computer 8 übertragen, wodurch sie Verarbeitungsvorgängen unterliegen. Darauf folgend stellt der Computer 8 diese Daten auf eine Anzeigevorrichtung (nicht in der Figur gezeigt) dar, zeichnet zum Beispiel die Datengröße in der y-Richtung gegen die Datenabtastzeiten in der x-Richtung. Solch ein Diagramm wird zum Darstellen der Verlusteigenschaft entlang der Längsrichtung der gemessenen optischen Faser 9 benutzt. Wenn der Rauschpegel niedrig ist, wird die Behandlung der Durchführung eines arithmetischen Mittels der Daten unnötig und folglich können die durch die optischen Detektoren 5 erhaltenen elektrischen Signale direkt durch ein Oszilloskop beobachtet werden.
Als nächstes wird eine Erläuterung des Betriebes des wie oben beschrieben zusammengesetzten OTDR-Gerätes gegeben.
Die optische Faser 12 des Faser-Raman-Lasergerätes 1 ist so ausgelegt, daß sie mit einem Lichtpuls mit einem höheren Ausgang als eine Schwelle versehen wird, oberhalb der Raman- Streuung auftritt. Damit dies erzielt wird, muß der Ausgang des Lichtpulses notwendigerweise mehr als einige Watt sein, es ist jedoch für die gewöhnliche LD schwierig, Licht mit einer so großen Ausgangsleistung zu emittieren. Es ist wahr, daß eine Festkörperlaserquelle wie auch eine Gaslaserquelle einen hohen Ausgangslichtpuls emittieren können, solche Geräte sind sperrig und benötigen zugehörige Systeme wie ein Kühlsystem und ähnliches, wodurch unpraktische Einrichtung folgt. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird die Festkörperlasereinrichtung 11, die LD-Anregung benutzt, die kürzlich in kommerzielle Benutzung gebracht worden ist, als die Lichtquelle dieser Ausführungsform benutzt. Diese Einrichtung ist eine, bei der eine Blitzlampe als Lichtquelle zum Anregen des herkömmlichen Festkörperlasers durch eine LD ersetzt ist, die eine gute Effektivität aufweist und miniaturisiert werden kann. Als kommerziell erhältliche Produkte dieser Einrichtung sind zwei Arten bekannt; eine benutzt für die Laserschwingung einen Festkörperkristall, der aus Nd-dotiertem YAG (Yttrium-Aluminum-Granat; Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2;) mit einer Schwingungswellenlänge von 1,06µm besteht; die andere davon weist einen Festkörperkristall auf, der aus Nd-dotiertem YLF (Yttrium-Lithium-Tetrafluorid; YLiF&sub4;) besteht mit einer Schwingungswellenlänge von 1,32µm. Bei dieser Ausführungsform wird die letztere zum LD-Pumpen der Festkörperlasereinrichtung 11 benutzt.
Wenn ein Lichtpuls mit hohem Ausgang mit einer Lichtintensität gleich einer Schwelle oder mehr auf die optische Faser 12 fällt, tritt induzierte Raman-Streuung auf. Allgemein tritt, wenn Licht in eine optische Faser eingeführt wird, eine Rayleigh-Streulichtwelle mit der gleichen Welle wie die des einfallenden Lichtes und die Raman-Streulichtwellen mit verschobenen Wellenlängen auf. Die Intensität dieser gestreuten Lichtwellen nimmt proportional zu der des einfallenden Lichtes (linearer Effekt) zu. Wenn jedoch die Lichtintentsität des einfallenden Lichtes eine gewisse Schwelle überschreitet, taucht ein nichtlinearer Effekt auf, das heißt, ein scharfer Anstieg in der Lichtintensität des Raman-Streulichtes. Darauf folgend werden in dem Bereich des nichtlinearen Effektes die Stokes- Lichtwellen höherer Ordnung, die zu schwach sind, das sie in dem linearen Bereich beobachtet werden, extrem groß. Ebenfalls nehmen in dem Bereich des nichtlinearen Effektes die Komponenten des Rayleigh-Lichtes und des Anti-Stokes-Lichtes stark ab, wobei sie ihre Energien für das Stokes-Licht verlieren.
Folglich zeigt die Verteilung des induzierten Raman-Streulichtes einen Aspekt, wie er durch die gestrichelte Kurve in Figur 2 gezeigt ist, wobei es Stokes-Lichtwellen mit erster Ordnung, zweiter, dritter und höherer Ordnung aufweist, die auf der langwelligen Seite des einfallenden Lichtes erzeugt werden, das durch die durchgezogene Kurve gezeigt ist. Das einfallende Licht weist eine Wellenlänge von 1,32µm auf, wie oben erwähnt wurde, und die Wellenlängen der Stokes-Lichtwellen der ersten Ordnung, zweiten Ordnung, dritten Ordnung und der vierten Ordnung sind entsprechend 1,403µm, 1,495µm, 1,600µm und 1,721µm. Wie aus Figur 2 verständlich ist, weist dieses induzierte Raman-Streulicht in einem weiten Bereich von Wellenlängen eine hohe Intensität auf und kann diese zur Verfügung stellen, wie für das OTDR-Gerät größer als einige hundert Milliwatt nötig sind. Wie auch aus der gestrichelten Kurve in Figur 2 ersichtlich ist, ist die Intensität des Lichtes beträchtlich hoch bei Wellenlängen um die Wellentäler und insbesondere in den Wellenlängen um die Spitzen. Da in bezug auf eine optische Faser das einfallende Licht innerhalb des schmalen Raumes innerhalb des Kernes der optischen Faser zusammengehalten wird, wird die Schwelle, an der die induzierte Raman-Streuung dominant wird, ziemlich niedrig, insbesondere einige zehn Watt für optische Multimodenfasern und einige Watt für optische Einmodenfasern. Die Verschiebung der Stokes-Lichtwellen der entsprechenden Ordnungen wird in Abhängigkeit der Zusammensetzungsmoleküle der optischen Faser wie Si-O und ähnliches bestimmt.
Das Licht mit einem weiten Wellenlängenbereich, das in dem Faser-Raman-Lasergerät 1 erzeugt ist, wird in die zu testende optische Faser 9 über das Dämpfungsglied 2 und den Optokuppler oder den optischen Schalter 3 eingegeben. Hier wird das Dämpfungsglied 2 zum Regulieren der Intensität des einfallenden Lichtes unter die Schwelle benutzt, damit verhindert wird, das induzierte Raman-Streuung innerhalb der zu testenden optischen Faser 9 auftritt.
Dies spektroskopische Einrichtung 4 ist aus zum Beispiel einem Beugungsgitter, einem optischen Filterfilm mit dielektrischen Multischichten oder ähnliches zusammengesetzt. In dem Fall, daß ein Beugungsgitter benutzt wird, können folgende Vorteile erzielt werden:
(a) hoher Einfügungsverlust,
(b) Möglichkeit des Verengens des Bereiches der Wellenlänge des übertragenen Lichtes,
(c) freies Setzen des Wellenlängenbereiches des übertragenen Lichtes durch Einstellen der Positionen des Spaltes und der optischen Faser auf der Lichtempfangsseite und
(d) Möglichkeit des Einstellens einer Mehrzahl von Wellenlängen für übertragene Lichtwellen zur gleichen Zeit durch Anordnen einer Mehrzahl von Spalten und optischen Fasern auf der Lichtempfangsseite.
Wenn auf der anderen Seite ein optischer Filterfum eingesetzt wird, ist der Einfügungsverlust gering, so daß es unmöglich ist, den Wellenlängenbereich des übertragenen Lichtes deutlich eng zu machen, die Struktur ist jedoch einfach, so daß die Einrichtung miniaturisiert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist die spektroskopische Einrichtung 4 mit einem Beugungsgitter 41 strukturiert, wie in Figur 3 gezeigt ist. Diesec Beugungsgitter 41 empfängt Licht, das durch eine optische Faser 43 und eine Linse 44 gegangen ist und beugt Licht zu der entsprechenden Seite. Auf der Empfangsseite sind zwei Spalten 42 zum Extrahieren von Lichtwellen von dem Licht vorgesehen, das von dem Beugungsgitter 41 kommt. Die extrahierten Lichtwellen werden unter Benutzung entsprechender optischer Fasern 43 über entsprechende Linsen 44 eingeführt. Diese Anordnung macht es möglich, zwei Arten von Lichtwellen mit unterschiedlichen Wellenlängen aufzunehmen und zu übertragen. Durch Einstellen von zum Beispiel von 1,38µm für eine Wellenlänge des übertragenen Lichtes, während die andere eine beliebige Wellenlänge ist, ist es möglich, das Vorhandensein einer Verunreinigung einer Wasserkomponente zu erfassen und zur gleichen Zeit die Verlusteigenschaft in bezug auf irgendeinen Punkt entlang der Längsrichtung der zu testenden optischen Faser 9 zu messen. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform fällt das induzierte Raman-Streulicht mit einem weiten Wellenlängenbereich, das von der optischen Faser 12 des Faser-Raman-Lasergerätes 1 emittiert ist, auf die zu testende optische Faser 9, die wieder Rayleigh- Streulicht mit einem weiten Wellenlängenbereich ausstrahlt. Das so erhaltene rückwärts gestreute Licht wird durch den Optokuppler oder den optischen Schalter 3 so aufgespalten, daß es in die spektroskopische Einrichtung 4 eingeführt wird. Dann nimmt die spektroskopische Einrichtung 4 besonders schmale Wellenlängenbereiche des rückwärts gestreuten Lichtes, das gemessen werden soll, heraus.
Es ist jedoch möglich, ein Gerät zu konstruieren, bei dem das von der optischen Faser 12 des Faser-Raman-Lasergerätes 1 emittierte Licht durch das optische Dämpfungsglied 2 so abgeschwächt wird, daß es direkt einer spektroskopischen Einrichtung 14 unterworfen werden kann. Diese spektroskopische Einrichtung 14 extrahiert besonders schmale Wellenlängenbereiche, die gemessen werden sollen, aus dem induzierten Raman- Streulicht, das von der optischen Faser 12 emittiert wird und einen breiten Wellenlängenbereich aufweist. Das extrahierte Licht wird in die zu testende optische Faser 9 eingeführt, die wiederum Rayleigh-Streulicht mit besonders schmalen Wellenlängenbereichen strahlt. Das so erhaltene rückwärts gestreute Licht wird durch den Optokuppler oder optischen Schalter 3 in den optischen Detektor 5 eingeführt.
Wie oben erläutert wurde, macht das OTDR-Gerät der vorliegenden Ausführungsform es möglich, den Verlust einer optischen Faser in einem Wellenlängenbereich zu messen, bei dem die Messungen mit einem einfachen Verfahren bei niedrigen Kosten schwierig waren. Weiterhin ist es für dieses Gerät möglich, allein die Messung in einem weiten Wellenlängenbereich durchzuführen.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde eine Dispersionsverschiebungsfaser als optische Faser 12 eingesetzt, die unter dem Einfluß des nichtlinearen optischen Effektes das induzierte Raman-Steulicht mit Spitzen des Stokes-Lichtwelle der ersten Ordnung, der Stokes-Lichtwelle der zweiten Ordnung usw. erzeugt (siehe Figur 2). Das erzeugte induzierte Raman-Streulicht wird herausgenommen und in die zu testende optische Faser 9 eingeführt. Wenn jedoch eine Einmodenfaser als die optische Faser 12 eingesetzt wird, kann Streulicht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum aufgrund des nichtlinearen optischen Effektes erhalten werden.
Figur 5 zeigt verschiedene Arten von Lichtemissionsspektren unter dem Einfluß des nichtlinearen optischen Effektes, wobei die Wellenlänge des von der optischen Faser 12 emittierten Lichtes als Abszisse und die Lichtintensität (in willkürlichen Einheiten) als die Ordinate genommen sind. In der Figur zeigt die Linie L1 das Spektrum der Lichtemission, wenn eine Dispersionsverschiebungsfaser (von 50 m Länge) benutzt wird, die Linie L2 zeigt das Spektrum, wenn eine Einmodenfaser (50 m Länge) benutzt wird, und die Linie L3 zeigt das Spektrum, wenn eine Einmodenfaser (von 5 m Länge) benutzt wird. Hier ist das einfallende Licht ein Lichtpuls mit einer Wellenlänge von 1,32µm und einer Spitzenausgangsleistung von ungefähr 100 Watt mit einer Pulsbreite von 30 ns. In dem Fall der Dispersionsverschiebungsfaser, wie sie durch die Linie L1 gezeigt ist, wird eine Spitze des Stokes-Lichtes erster Ordnung aufgrund der induzierten Raman-Streuung beobachtet. Selbst wenn eine Einmodenfaser benutzt wird, existiert in dem Fall, in dem die Faser nicht länger als 10 m lang ist, wie durch die Linie L3 gezeigt ist, eine Spitze, die als induzierte Raman-Streuung anzusehen ist. Wenn dagegen eine Einmodenfaser mit einer Länge von 50 m benutzt wird, wie es in dem Fall der Linie L2 ist, werden in bezug auf das emittierte Licht keine Spitzen beobachtet, sondern ein ebenes oder flaches Lichtemissionsspektrum wird beobachtet&sub1; das in Wellenlängen von 1,34 bis 1,7pm reicht. Hier weist das emittierte Licht eine Intensität von einigen 10 Watt oder mehr auf.
Somit erzeugt die lange Einmodenfaser Licht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum, das einen Bereich von 1,34 bis 1,7µm überstreicht, so daß die Benutzung einer optischen Faser dieser Art es möglich macht, ein OTDR-Gerät zu konstruieren, bei dem die Wellenlänge variabel ist. Zum Beispiel wurde Licht, das von dieser nichtlinearen optischen Faser 12 emittiert wurde und ein kontinuierliches Spektrum der Wellenlängen in dem Bereich von 1,34 bis 1,7µm zeigte, durch ein Beugungsgitter zum Erhalten von Lichtwellen geschickt, von denen jede eine Wellenlängenbreite von 5nm hatte. Das erhaltene Licht wurde in die zu testende optische Faser 9 eingeführt, und der Übertragungsverlust wurde aus dem rückwärts gestreuten Licht berechnet. Figur 6 zeigt eine Eigenschaft des Übertragungsverlustes, der von einer zu testenden optischen Faser verursacht wurde, wobei die Wellenlänge des in die zu testende optische Faser 9 einfallenden Lichtes als Abszisse genommen wurde und der Übertragungsverlust als Ordinate. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, gibt es eine Absorption an der Wellenlänge von 1,38µm, und der Verlust wird in dem Wellenlängenband von 1,55µm minimiert, wogegen der Verlust mit den Wellenlängen von 1,65µm und mehr ansteigt.

Claims

1. OTDR-Gerät, gekennzeichnet durch:

eine Lichtquelle (11) zum Erzeugen eines Lichtpulses;

eine optische Faser (12) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende zum Empfangen des Lichtpulses an dem ersten Ende und zum Emittieren von wellenlängenverschobenen Licht, das Wellenlängen aufweist, die von dem empfangenen Lichtpuls unter dem Einfluß des nichtlinearen optischen Effektes verschoben sind, von dem anderen Ende desselben;

wobei die optische Faser (12) aus einer langen optischen Einmodenfaser derart gemacht ist, daß das wellenlängenverschobene Licht ein kontinuierliches Wellenspektrum ohne wesentliche Spitzen aufweist;

ein Einführungs- und Extraktionsmittel (3) zum Einführen des wellenlängenverschobenen Lichtes in eine zu testende optische Faser (9) und Extrahieren des von der zu testenden optischen Faser (9) emittierten rückwärts gestreuten Lichtes;

optische Detektoren (5) zum Transformieren des rückwärts gestreuten Lichtes in elektrische Signale und

ein Verarbeitungsmittel (6, 7, 8) zum Analysieren des erfaßten Signales von den optischen Detektoren mit dem Ablauf der Zeit zum Erhalten einer Verlusteigenschaft der zu testenden optischen Faser.

2. OTDR-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Festkörperlasereinrichtung (11) ist, die einen Laserstrahl durch eine Laserdiode anregt.

3. OTDR-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungs- und Extraktionsmittel einen Optokuppler oder optischen Schalter (3) enthält, der das wellenlängenverschobene Licht in die zu testende optische Faser (9) einführt und das von der zu testenden optischen Faser (9) emittierte rückwärts gestreute Licht so aufspaltet, daß es in die optischen Detektoren (5) eingeführt wird.

4. OTDR-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungs- und Extraktionsmittel eine erste spektroskopische Einrichtung (4) enthält, die das rückwärts gestreute Licht in ihre Spektralkomponenten zerlegt und Lichtwellen, die vorbestimmte Wellenlängen aufweisen, so extrahiert, daß sie in die optischen Detektoren (5) eingeführt werden.

5. OTDR-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungs- und Extraktionsmittel eine zweite spektroskopische Einrichtung (14) enthält, die das wellenlängenverschobene Licht in seine Spektralkomponenten zerlegt und Lichtwellen, die vorbestimmte Wellenlängen aufweisen, so extrahiert, daß sie in den Optokuppler oder optischen Schalter (3) eingeführt werden.

6. OTDR-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel die Verlusteigenschaft der zu testenden optischen Faser (9) durch Abtasten des erfaßten Signales von den optischen Detektoren (5) während jeder Einheit der Zeitdauer bestimmt und die erhaltenen Daten in bezug auf den Ablauf der Zeit analysiert.

7. OTDR-Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel (7) zu der Lichtquelle (11) ein Triggersignal zum Erzeugen des Lichtpulses überträgt und die Verarbeitung des rückwärts gestreuten Lichtes mit dem Ablauf der Zeit beginnt, in dem der Moment, an dem das Triggersignal erzeugt ist, als ein Ursprungszeitpunkt angenommen wird.

8. OTDR-Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel (7) Daten verarbeitet, in dem ein arithmetisches Mittel der Messungen des rückwärts gestreuten Lichtes entsprechend einer Mehrzahl von Lichtpulsen genommen wird.

9. OTDR-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Dämpfungsglied (2) zum Regeln der Intensität des wellenlängenverschobenen Lichtes, das auf die zu testende optische Faser (9) einfallen soll.