DE69632000T2

DE69632000T2 - Messvorrichtung für optische fasern

Info

Publication number: DE69632000T2
Application number: DE69632000T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Tachikawa; Yoshihiro Sampei; Takaaki Hirata; Makoto Komiyama; Yasuyuki Suzuki; Mamoru Arihara
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: EP0754939A4; DE754939T1; WO1996024038A1; DE69632000D1; US5844235A; EP0754939B1; EP0754939A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser und insbesondere auf eine Verbesserung bei der Erweiterung ihres messbaren Bereichs und einer Verbesserung ihrer Auflösung beim Messen des Abstands zu einem Fehlerpunkt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt bis jetzt zwei bekannte Prüfvorrichtungen für eine optische Faser: das OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) und das OFDR (Optical Frequency Domain Reflectometer). Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser eines OFDR-Schemas, das einen Fehlerpunkt in einem Abschnitt einer optischen Faser durch Frequenzinformation identifiziert, die durch Erfassen des reflektierten Lichts von dem genannten Fehlerpunkt erhalten wird.
1 zeigt ein Beispiel einer theoretischen Konfigurationszeichnung eines OFDR mittels eines Faserinterferometers des Stands der Technik. Ein von einem Laserdiodenmodul (LD-Modul) 1 emittierter Laserstrahl wird von einem LD-Treiber 2 gesteuert, um seine Frequenz zu wobbeln. Der Laserstrahl wird durch einen Optokoppler 3 gleichmäßig in zwei Teile geteilt; ein Teil wird in einem Pfad 3a ausgebreitet und fällt auf einen optischen Detektor, einer Photodiode (PD) 5, ein. Der andere Teil fällt auf einen Abschnitt einer optischen Faser 4, ein Prüfobjekt (DUT = device under test), ein und wird an einem Fehlerpunkt 4a (z. B. Bruch) der optischen Faser reflektiert. Dieses reflektierte Licht wird durch einen Pfad 3b über dem Optokoppler 3 ausgebreitet und fällt auf die PD 5 ein. Die PD 5 erfasst Interferenz zwischen diesen beiden Lichtstrahlen (das Interferenzmittel wird weggelassen).
Die Ausgabe der PD wird mit einem Spektrumanalysator 6, der ein Verfahren, wie z. B. schnelle Fourier-Transformation (FFT), benutzt, und der die Frequenz und die Intensität des Interferenzlichtes analysiert. Außerdem gibt der LD-Treiber 2 einen Trigger an den Spektrumanalysator 6 für die zeitliche Steuerung der Messung.
Bei dieser Konfiguration wird die Schwingungsfrequenz von LD 1 linear gewobbelt (swept), sodass das Wobbeln Δf pro Zeiteinheit (Δt) beträgt. Wenn eine Zeitdifferenz t1 zwischen dem direkt auf die PD 5 über den Optokoppler einfallenden Licht und dem auf die PD 5 einfallenden Licht existiert, nachdem es in dem DUT reflektiert wurde, wird die Frequenzdifferenz zwischen diesen beiden Lichtstrahlen f1 ausgedrückt, wie es nachstehend gezeigt ist: f1 = (Δf/Δt) × t1
Diese Zeitdifferenz ist proportional dem Abstand von den lichteinfallenden Ende der optischen Faser zu einem Fehler (Fehlerpunkt 4a), bei dem Reflexion innerhalb des DUT auftritt, und wird beispielsweise in dem nächsten Ausdruck ausgedrückt (die Längen der Pfade 3a und 3b müssen gleich sein). t1 = 2 × L/Vwobei L der Abstand bis zu einem Fehlerpunkt ist. (Da Licht vorrückt und über den gleichen Abstand zurückkehrt, wird 2 × L verwendet).
V ist die Lichtgeschwindigkeit innerhalb des DUT. (Wobei, wenn die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum c und der Brechungsindex des DUT = n ist, dann V = c/n gilt.)
Aus den obigen Gleichungen kann, wenn die Wobbelrate (Δf/Δt) der Schwingungsfrequenz konstant gehalten wird (bereits bekannt), der Abstand zu dem Fehlerpunkt (Position des Fehlerpunkts) in dem DUT aus der Frequenz des Störsignals an der PD erkannt werden, und der reflektierte Betrag an dem Fehlerpunkt kann aus der Größe des Interferenzsignals bekannt werden. Dies ermöglicht eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser oder dergleichen zu konfigurieren.
In diesem Fall wird der messbare Abstand durch die Kohärenzlänge der verwendeten Lichtquelle begrenzt. Das Kohärenzlicht Lc wird durch die folgende Gleichung in einer vereinfachten Form angegeben: Lc = (c/n) × (1/Δν)wobei c die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum, L der Brechungsindex des Mediums und Δν die Linienbreite der Lichtquelle (Frequenz) ist.
Wenn beispielsweise eine optische Faser, bei der n = 1,5 ist, und eine LD mit einer Linienbreite von 1 MHz verwendet werden, beträgt die Kohärenzlänge Lc 200 Meter, d. h. bis zu einem Abstand von 100 Meter oder so kann für den Einwegabstand gemessen werden. Um den messbaren Abstand zu erweitern, ist eine Lichtquelle mit einer schmaleren Linienbreite erforderlich. Es ist jedoch nicht einfach, eine Lichtquelle bereitzustellen, deren Licht emittierende Frequenz gewobbelt werden kann und deren Linienbreite schmal ist.
Als ein Verfahren, um den Messabstand zu erhöhen, gibt es ein Verfahren zum Verlängern des Pfads des Bezugslichtes. Wie in 2 gezeigt ist, ist es ein Verfahren, um eine verlängerte optische Faser 3c mit einer Länge h zu verbinden. Dies macht die Messung eines Fehlerpunkts in einem Bereich von der Vorwärts- und Rückkehrlänge h innerhalb einer DUT zu dem Kohärenzlänge Lc möglich. Die folgenden Probleme bleiben jedoch bei einer derartigen Messabstandverlängerung übrig.
Obwohl der Messabstand durch Implementieren einer Messung erweitert werden kann, wobei die Verlängerung der optischen Faser 3c mit längeren ersetzt wird, gibt es Probleme, sodass Messungen eine Bereitstellung von mehreren langen optischen Fasern erfordern, und es die Notwendigkeit gibt, ein manuelles Mittel zum Austauschen oder einen Kanalselektor oder dergleichen für diese optischen Fasern aufzunehmen.
Um beispielsweise einen Vorwärtsabstand von 1 Kilometer für eine Kohärenzlänge von 200 m zu messen, sind neun Abschnitte einer optischen Faser mit Längen von 200 m, 400 m, ..., 1400 m, 1600 m bzw. 1800 m notwendig. Obwohl es möglich ist, eine 600 m Faser durch Verbinden von zwei Längen von optischen Fasern zu halten, die 200 und 400 m lang sind, kann eine geringfügige Reflexion an dem Verbindungspunkt Ghosting verursachen.
Außerdem existiert bei der Konfiguration in 3, die ein weiteres Beispiel eines OFDRs zeigt, das folgende Problem: ein Lichtstrahl (z. B. ein Laserstrahl), der von dem elektrooptischen Wandler 13 (hier nachstehend als E/O-Wandler abgekürzt) emittiert wird, der der LD1 in 1 entspricht, wird durch die Ausgabe eines Wobbeloszillators 11 angetrieben, der über einen Verteiler 12 gegeben und gesteuert wird, sodass die Intensitätsmodulationsfrequenz für das Ausgangslicht gewobbelt wird. Das Ausgangslicht fällt auf das DUT 4, das Prüfobjekt über einen Optokoppler 3 ein und wird an einem Fehlerpunkt (z. B. Bruch) in dem DUT reflektiert. Das reflektierte Licht fällt auf einen optoelektrischen Wandler 5 (hier nachstehend O/E-Wandler genannt) ein, der der PD in 1 entspricht, wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und in einen Mischer 14 eingegeben.
Die Ausgabe des obigen Wobbeloszillators 11 ist ebenfalls mit dem Mischer 14 über den Verteiler 12 verbunden, und der Mischer 14 gibt ein Signal der Frequenzdifferenz zwischen den beiden Eingangssignalen aus. Dieses Signal wird in einen Frequenzanalysator 15 eingegeben, bei dem die Frequenzdifferenz analysiert wird.
Der Wobbeloszillator 11 wird linear gewobbelt, sodass die Frequenzänderung von Δf je Zeiteinheit (Δt) erhalten wird. Die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Eingängen des Mischers 14 ist proportional der Verzögerungszeitdifferenz. Da die Verzögerungszeitdifferenz dem Abstand zu einem Fehlerpunkt in DUT 4 proportional ist, kann der Abstand zu dem Fehlerpunkt erkannt werden, indem eine Frequenzanalyse durchgeführt wird, und der reflektierten Betrag an dem Fehlerpunkt, d. h. die Größe des Fehlerpunkts, kann aus dem Betrag des Signals erkannt werden.
Die folgenden Probleme existieren jedoch noch, da ein Signal, das auf dem reflektierten Licht von einem nahe dem lichteinfallenden Ende des DUT angeordneten Fehlerpunkt basiert, eine niedrigere Frequenz in dem Ausgang des Mischers 14 aufweist.

(1) Viel Rauschen ist in den Niederfrequenzkomponenten, wie beispielsweise 1/f-Rauschen, enthalten, und somit ist es schwierig, Signale mit niedrigerer Intensität und niedrigerer Frequenz zu analysieren.
(2) Es ist für einen Spektrumanalysator schwierig, wie er allgemein als ein Frequenzanalysator verwendet wird, Niederfrequenzsignale zu analysieren.

Außerdem kann es manchmal schwierig sein, ein dem reflektierten Licht entsprechendes Signals (das mit einem Frequenzanalysator zu messende Signal) von einem Fehlerpunkt, der fern von dem Ende des DUT angeordnet ist, auf das das einfallende Licht angewendet wird, zu messen, da seine Frequenz zu hoch wird.
Ferner existiert, wenn mehr als ein Fehlerpunkt, der nahe zueinander innerhalb eines DUT angeordnet ist, und wenn ein E/O-Wandler, der eine hochkohärente Ausgabe (z. B. ein Laserstrahl) aufweist, verwendet wird, ein Problem bei den von Fehlerpunkten reflektierten Lichtstrahlen, die nahe aneinander angeordnet sind, miteinander interferieren und Rauschkomponenten erzeugen, was die Tatsache verursacht, dass die Fehlerpunkte nicht mit hoher Auflösung erfasst werden können.
Wie es oben ersichtlich ist, ist es für herkömmliche OFDRs schwierig, den messbaren Abstand zu erweitern und ebenfalls eine Fehlerpunkterfassung mit einer hohen Auflösung durchzuführen.
Die US-A-4320968 offenbart eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser zum Lokalisieren eines Fehlerpunkts bei einem Übertragungssystem für eine optische Faser. Die Vorrichtung umfasst einen Laser zum Erzeugen eines optischen Strahls, einen Wobbeloszillator zum Modulieren des Laserstrahls, einen zwischen dem Auslass des Lasers und dem Einlass der zu prüfenden optischen Faser angebrachten Halbspiegel, einen optischen Empfänger zum Umwandeln des von dem Fehlerpunkt empfangenen optischen Strahls in ein elektrisches Signal durch diesen Halbspiegel, einen Modulator zum Bereitstellen der Frequenzdifferenz zwischen der augenblicklichen Ausgangsfrequenz des Wobbeloszillators und der Ausgangsfrequenz des optischen Empfängers, ein mit der Ausgabe des Modulators verbundenes Tiefpassfilter und einen mit dem Ausgang des Tiefpassfilters verbundenen Spektralanalysator.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, unter Berücksichtigung der oben erläuterten Punkte eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser zu verwirklichen, die ohne weiteres den messbaren Abstand verlängern kann.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser verfügbar zu machen, die Fehlerpunkte mit einer hohen Auflösung erfassen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 7 erreicht. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
Eine derartige Konfiguration kann Fehlerpunkte in einem DUT erfassen, die weiter als die Kohärenzlänge des Laserstrahls angeordnet ist, indem eine Schleife zum Vergrößern der Länge des Lichtpfads und eine Frequenzverschiebungseinrichtung in dem Bezugslichtpfad bereitgestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Konfigurationszeichnung, die ein Beispiel der Prüfvorrichtung für eine optische Faser beim Stand der Technik zeigt.
2 ist eine Konfigurationszeichnung, die ein weiteres Beispiel der Prüfvorrichtung für eine optische Faser beim Stand der Technik zeigt.
3 ist eine Konfigurationszeichnung, die ein weiteres Beispiel der Prüfvorrichtung für eine optische Faser beim Stand der Technik zeigt.
4 ist eine Konfigurationszeichnung, die eine Ausführungsform der Prüfvorrichtung für eine optische Faser eines Vergleichsbeispiels zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Schwebungssignalfrequenzen und den Intensitäten angibt.
6 bis 18 sind die Konfigurationszeichnungen, die weitere Ausführungsformen eines Vergleichsbeispiels zeigen.
19 ist eine Konfigurationszeichnung, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
20 ist ein Diagramm zum Darstellen des Betriebs der in 19 gezeigten Prüfvorrichtung für eine optische Faser.
21 bis 32 sind die Konfigurationszeichnungen, die weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Hier wird nachstehend die Erfindung ausführlich mittels Zeichnungen beschrieben. 4 ist eine Konfigurationszeichnung, die eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser eines Vergleichsbeispiels zeigt. Der Unterschied zu 1 besteht darin, dass ein zweiter Optokoppler 7 bereitgestellt wird, um einen Teil des Bezugslichtes abzuzweigen, um es erneut mit dem Optokoppler 7 nach Durchlaufen der optischen Frequenzverschiebungseinrichtung 8 zu kombinieren, und dies als das endgültige Bezugslicht zu verwenden.
Der Betrieb der Vorrichtung bei einer derartigen Konfiguration wird nachstehend beschrieben.
(1) In 4 wird das Verzweigungsverhältnis des zweiten Optokopplers 7 als x : y angenommen. x drückt jedoch die Verzweigungskomponente in der direkt vorrückenden Richtung (Richtung von LD zu PD) aus, und y drückt die Verzweigungskomponente in der Querrichtung (Richtung von LD zu der Frequenzverschiebungseinrichtung 8) aus, wobei ebenfalls x + y = 1 ist, d. h., es wird angenommen, dass es keinen Kopplerverlust gibt.
Außerdem wird die Richtung, die von der Frequenzverschiebungseinrichtung 8 zu der Frequenzverschiebungseinrichtung 8 erneut zu gehen ist, als x, und die Richtung, die von der Frequenzverschiebungseinrichtung 8 zu PD 5 zu gehen ist, als y bestimmt.
Ferner sei angenommen, dass die Lichtmenge, die auf den zweiten Koppler 7 einfällt, gleich 1 (beliebige Einheit) ist, wobei die Lichtpfadlänge der Schleife 3d gleich h und die Verschiebung der optischen Frequenz durch die Frequenzverschiebungseinrichtung 8 gleich s ist.
(2) Zuerst wird nur das Bezugslicht beschrieben.
(a) Das auf den zweiten Optokoppler 7 einfallende Licht wird verzweigt. Das direkt auf die PD 5 einfallende Licht umfasst eine Lichtmenge x (= 1 × x), und es wird angenommen, dass in diesem Fall die Lichtpfadlänge gleich der Pfadlänge 3b ist, in dem das Signallicht läuft (die Pfaddifferenz ist 0).
Das andere verzweigte Licht umfasst eine Lichtmenge y (= 1 × y), und die Pfadlänge ist h und die Verschiebung der optischen Frequenz ist s.
(b) Das Licht, dessen Frequenz um s verschoben ist, wird erneut mit dem Optokoppler 7 verzweigt. Das Licht zu der PD hin umfasst die Lichtmenge y × y (= y²), die Frequenzverschiebung s und die Gesamtpfadlängendifferenz (zu der Pfadlänge des Signallichtes) h.
Das andere verzweigte Licht läuft erneut durch die Frequenzverschiebungseinrichtung und umfasst eine Lichtmenge x × y, eine Frequenzverschiebung s + s und die Pfadlänge ist der vorhergehende Pfad + h und somit insgesamt 2h.
(c) Dieses Licht wird erneut mit dem Optokoppler 7 verzweigt. Das Licht zu der PD hin umfasst eine Lichtmenge x × y × y (= x × y²), eine Frequenzverschiebung 2s und eine Gesamtpfadlängendifferenz 2h.
Das andere verzweigte Licht läuft durch die Frequenzverschiebungseinrichtung 8 und umfasst eine Lichtmenge x × y × x (= x² × y), eine Frequenzverschiebung 2s + s, und die Pfadlänge ist der vorhergehende Pfad + h und somit insgesamt 3h.
(d) Auf ähnliche Weise umfasst das Licht zu der PD hin eine Lichtmenge x² × y², eine Frequenzverschiebung 3s und eine Gesamtlichtpfaddifferenz 3h.
Und das nächste Licht zu der PD 5 hin umfasst eine Lichtmenge x³ × y², eine Frequenzverschiebung 4s und die Gesamtlichtpfadlängendifferenz 4h.
Ferner umfasst das nächste Licht zu der PD 5 hin eine Lichtmenge x⁴ × y², eine Frequenzverschiebung 5s und eine Gesamtlichtpfadlängendifferenz 5h.
Diese Prozedur wird weiter wiederholt.
(e) Schließlich fällt das Licht der Pfadlängendifferenz h × n, der Frequenzverschiebung s × n und der Lichtmenge x (n = 0) oder x^n–1 × y² (n = 1, 2, 3, ...) auf PD 5 ein. (n ist die Anzahl von Schleifen.)
(3) Als nächstes wird die Interferenz mit dem Signallicht (das an einem Fehlerpunkt einer DUT reflektierte Licht) beschrieben.
(a) Für die Position eines Fehlerpunkts (Abstand) L von 0 ≤ 2L ≤ 2h:
Die Schwebungsfrequenz beim Interferieren mit der Komponente n = 0 des Bezugslichts ist die gleiche wie vorher, und somit ist f = (Δf/Δt) × 2L/V
Für die Schwebungsfrequenz f gilt jedoch beim Interferieren mit der Komponente n = 1 des Bezugslichts, da die Lichtpfaddifferenz 2L – h und die Frequenzverschiebung = s ist: f = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s
(b) Für die Position eines Fehlerpunkts (Abstand) L von h ≤ 2L ≤ 2h: Die Schwebungsfrequenz beim Interferieren mit der Komponente n = 1 des Bezugslichts ist f = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s
Die Schwebungsfrequenz f' beim Interferieren mit der Komponente n = 0 des Bezugslichts ist jedoch, da die Lichtpfaddifferenz 2L ist, f = (Δf/Δt) × 2L/V
Die Schwebungsfrequenz f'' beim Interferieren mit der Komponente n = 2 des Bezugslichts ist, da die Lichtpfaddifferenz 2L – 2h und die Frequenzverschiebung = 2s ist, f' = (Δf/Δt) × (2L – 2h)/V + 2s
(c) Für die Position eines Fehlerpunktes (Abstands) L von 2h ≤ 2L (Δf/Δt) ≤ 3h gilt:
Die Schwebungsfrequenz f beim hauptsächlichen Interferieren mit der Komponente n = 2 des Bezugslichtes ist f = (Δf/Δt) × (2L – 2h)/V + 2s
Die Schwebungsfrequenz f' ist jedoch beim Interferieren mit der n = 1 Komponente des Bezugslichtes, da die Lichtpfaddifferenz 2L – h ist, f' = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s
Die Schwebungsfrequenz f'' beim Interferieren mit der n = 3 Komponente des Bezugslichtes ist, da die Lichtpfaddifferenz gleich 2L – 3h und die Frequenzverschiebung gleich 3s ist f'' = (Δf/Δt) × (2L – 3h)/V + 3s
(4) Die obigen Elemente werden im Folgenden in einem gegenständlichen Beispiel beschrieben.
Es sei angenommen, dass die Kohärenzlänge der Lichtquelle 200 m (der messbaren Abstand bei herkömmlichen Prüfvorrichtungen betrug ungefähr 100 m), die Geschwindigkeit von Licht in einem Vakuum 3 × 10⁸ m/s, der Brechungsindex des Mediums 1,5 (die Lichtgeschwindigkeit in dem Medium V = 3 × 10⁸/1,5 = 2 × 10⁸ m/s), und die Wobbelrate der lichtemittierenden Frequenz (Δf/Δt) × 10¹² Hz/s beträgt.
Es sei ebenfalls angenommen, dass die Lichtpfadlänge für 3d = 200 m, die Frequenzverschiebung s = 10 MHz und der Abstand zu dem Fehlerpunkt L = 50, 100, 200, 250 bzw. 350 m beträgt.
(a) Für einen 50 m entfernten Fehlerpunkt tritt Interferenz mit der Komponente n = 0 des Bezugslichtes auf, und die Schwebungsfrequenz ist: f = (Δf/Δt) × 2L/V = 0,5 MHz
Die Schwebungsfrequenz f' ist jedoch, wenn Interferenz mit der Komponente n = 1 des Bezugslichts auftritt: f = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s = 9,5 MHz
(b) Für einen 150 m entfernten Fehlerpunkt tritt Interferenz mit der n = 1 Komponente des Bezugslichtes auf, und die Schwebungsfrequenz ist: f = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s = 10,5 MHz
Die Schwebungsfrequenz f' ist jedoch, wenn Interferenz mit der in der Komponente n = 0 des Bezugslichts auftritt: f' = (Δf/Δt) × 2L/V = 1,5 MHz
Dieser Wert überschreitet die Kohärenzlänge und somit wird die Frequenz tatsächlich selten beobachtet.
Die Schwebungsfrequenz f'', wenn Interferenz mit der Komponente n = 2 des Bezugslichtes auftritt, ist gleich: f'' = (Δf/Δt) × (2L – 2h)/V + 2s = 19,5 MHz
(c) Für einen 250 m entfernten Fehlerpunkt tritt Interferenz mit der Komponente n = 2 des Bezugslichtes auf, und die Schwebungsfrequenz ist: f = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + 2s = 20,5 MHz
Die Schwebungsfrequenz f' ist jedoch, wenn Interferenz mit Komponente n = 1 des Bezugslichts auftritt: f' = (Δf/Δt) × (2L – h)/V + s = 11,5 MHz
Dieser Wert überschreitet die Kohärenzlänge, und so wird die Frequenz selten beobachtet.
Die Schwebungsfrequenz f', wenn Interferenz mit der Komponente n = 3 des Bezugslichtes auftritt, ist: f'' = (Δf/Δt) × (2L – 3h)/V + 3s = 29,5 MHz
(d) Auf eine ähnliche Art und Weise tritt für einen 350 m entfernten Fehlerpunkt Interferenz hauptsächlich für die Komponente n = 3 des Bezugslichtes auf, und die Schwebungsfrequenz f beträgt f = 30,5 MHz.
Für n = 2 beträgt jedoch die Schwebungsfrequenz 21,5 MHz, wobei dies jedoch nicht beobachtet wird, und für n = 4 beträgt die Schwebungsfrequenz 39,5 MHz.
Diese Schwebungen werden in 5 gezeigt. Der reflektierter Betrag von jedem Fehlerpunkt (50, 150, 250 und 350 m) wird jedoch als gleich angenommen. Die Intensitäten der Schwebungsfrequenzen in der Figur sind unterschiedlich, da die Bezugslichtsignalintensität mit der Anzahl der Lichtdurchläufe der Schleife abnimmt. Dies kann möglicherweise abhängig von dem Verzweigungsverhältnis x : y des Optokopplers 7 ausgeglichen werden.
Außerdem kann ein optischer Verstärker (optischer Fasertyp) in dem Lichtpfad 3c vorgesehen sein. Dieser kann Verluste aufgrund von Verzweigung abdecken. Wenn beispielsweise x : y = 0,5 : 0,5 ist, nimmt die Intensität des Lichtes durch die Schleife, wo die Frequenzverschiebungseinrichtung 8 angeordnet ist, um 1/2 ab, wobei jedoch die auf den Optokoppler 7 einfallende Lichtintensität erneut gleich 1 wird, indem ein optischer Verstärker mit Gain 2 eingefügt wird, und somit kann sie den gleichen Pegel behalten.
Mit einer derartigen Konfiguration kann ein Fehlerpunkt bei einem DUT, dessen Abstand größer als die Kohärenzlänge (einfacher Erfassungsabstand) eines Laserstrahls ist, durch Bereitstellen einer Schleife, die die Lichtpfadlänge verlängert, und einer Frequenzverschiebungseinrichtung in dem Bezugslichtpfad erfasst werden.
Die in 6 gezeigte Prüfeinrichtung für eine optische Faser löst die Probleme der herkömmlichen, in 3 gezeigten Prüfsysteme für optische Fasern, wie es zuvor beschrieben wurde. Diese Vorrichtung ist konfiguriert, um imstande zu sein, einen Fehlerpunkt genau zu messen, dessen Abstand innerhalb eines DUT extrem nahe oder sehr fern ist.
Die in 6 angegebene Konfiguration ist ein Beispiel mit einer optischen Faser 16 als ein Mittel für eine Frequenzverschiebung zwischen dem Optokoppler 3 und dem DUT 4. Wenn für diese Konfiguration angenommen wird, dass das DUT 4 eine optische Faser mit Brechungsindex n = 1,5 ist, und ein Wobbeloszillator 11 mit der Rate (Wobbelrate) 1 GHz/s wobbelt, dann beträgt die Zeit t, für das Licht um einen Abstand von 1 m innerhalb der optischen Faser vorwärts und zurück zu gehen, t = 2 × n/c ≅ 1 × 10–8 (s)
Aus der Wobbelrate des Wobbeloszillators 11 erzeugt die Zeit t eine Frequenzdifferenz von 10 Hz. Daher kann durch Analysieren der Frequenzdifferenz mit dem Frequenzanalysator 15 die Position des Fehlerpunkts bei 1 m/10 Hz erfasst werden.
In diesem Fall wird das Signal durch ein reflektiertes Licht von der Endfläche, bei der das DUT 4 verbunden ist (mit anderen Worten, dass durch einen Frequenzanalysator 15 zu messende Signal) als 0 Hz angenommen. Wenn das DUT 4 eine 1 m lange optische Faser ist, dann ist das durch das an dem offenen Ende der Faser reflektierte Licht erhaltene Signal gleich 10 Hz.
Wenn eine 10 m lange optische Faser als eine zusätzliche optische Faser 16 bereitgestellt wird, ist die mit dem Frequenzanalysator 15 zu analysierende Frequenz diejenige, die um 100 Hz zu einer höheren Frequenz hin verschoben wird. D. h., die optische Faser 16 ist 10 m lang und das DUT 4 ist eine 1 m lange optische Faser; die Frequenz des durch das reflektierte Licht an dem offenen Ende des DUT 4 (das mit dem Frequenzanalysator zu analysierende Signal) erhaltene Signal ist gleich 110 Hz.
7 zeigt eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser. Dies ist ein Beispiel, das das zwischen dem O/E-Wandler 5 und dem Mischer 14 verbundene analoge Verzögerungselement 17 als ein Mittel verwendet, um die Frequenz des zu analysierenden Signals mit dem Frequenzanalysator in eine Frequenzregion zu verschieben, wo Frequenzen messbar sind.
Wenn beispielsweise ein analoges Verzögerungselement von 100 ns verwendet wird, verschiebt sich die zu analysierende Frequenz um 100 Hz zu einer höheren Frequenz hin (da der Wobbeloszillator 1 eine Wobbelrate von 1 GHz/s aufweist, ist eine Verzögerung von 100 ns äquivalent zu 100 Hz).
Wenn das DUT 4 eine 1 m lange optische Faser ist, ist die Frequenz des Signals durch das an dem offenen Ende des DUT 4 reflektierten Lichtes (das mit dem Frequenzanalysator zu analysierende Licht) gleich 110 Hz.
8 zeigt ein weiteres Beispiel einer Faserprüfrichtung, die einen zweiten Mischer 18 und einen Oszillator 19 als ein Mittel verwendet, um die Frequenz des zu analysierenden Signals mit dem Frequenzanalysator in einen Frequenzbereich zu verschieben, wo Frequenzen messbar sind.
Der Mischer 18 ist zwischen dem ersten Mischer 14 und dem Frequenzanalysator 15 geschaltet, um die Ausgabe des ersten Mischers 14 und die Ausgabe des Oszillators 19 zu mischen. Unter der Annahme, dass die Ausgangsfrequenz des Oszillators 19 beispielsweise 100 Hz ist und indem diese zu der Ausgangsfrequenz des Mischers 14 mit dem Mischer 18 hinzugefügt wird, kann die zu analysierende Frequenz um 100 Hz zu höheren Frequenzen hin verschoben werden.
Wenn angenommen wird, dass das DUT 4 eine 1 m lange optische Faser ist, beträgt das Signal des an dem offenen Ende von DUT 4 reflektierten Lichtes (das mit dem Frequenzanalysator zu analysierende Signal) gleich 110 Hz.
Wenn eine Frequenz von 50 kHz als die Ausgabe des Oszillators 19 erstellt und eine Frequenzdifferenz durch den Mischer 18 verwendet wird, verschiebt sich die zu analysierende Frequenz um 50 kHz zu niedrigeren Frequenzen hin. Unter der Annahme, dass das DUT 4 eine 10 km lange optische Faser ist, ist die Frequenz des an dem offenen Ende des DUT reflektierten Signals (das mit dem Frequenzanalysator zu analysierende Licht) gleich 50 kHz.
9 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die ein analoges Verzögerungselement 20 als ein Mittel verwendet, um die Frequenz des mit dem Frequenzanalysator zu analysierenden Signals in eine Frequenzregion zu verschieben, wo Frequenzen messbar sind.
Dies kann die Frequenz des mit dem Frequenzanalysator 15 zu analysierenden Signals zu niedrigeren Frequenzen hin verschieben. Wenn ein analoges Verzögerungselement von beispielsweise 50 μs verwendet wird, verschiebt sich die zu analysierende Frequenz um 50 kHz zu der Niederfrequenzseite. Wenn das DUT 4 eine 10 km lange optische Faser ist, ist die Frequenz des Signals des an dem offenen Ende von DUT 4 reflektierten Signals (das mit dem Frequenzanalysator zu analysierende Signal) gleich 50 kHz.
Wenn mehrere Fehlerpunkte nahe beieinander bei dem DUT 4 angeordnet sind, und ein E/O-Wandler mit hochkohärentem Licht, wies beispielsweise ein Laserstrahl, verwendet wird, tritt ein Problem auf, bei dem Lichtstrahlen, die von nahe zu einander angeordneten Fehlerpunkten reflektiert werden, miteinander interferieren und Rauschkomponenten verursachen. 10 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die das obige Problem löst, wobei das dem DUT aufgegebene Licht niederkohärent ist.
In 10 zeigt die Ziffer 31 einen Hochfrequenzsignalgenerator, um Hochfrequenzsignale zu erzeugen (wobei der Signalverlauf beispielsweise zufällige Sinuswellen sind), und 32 zeigt eine Kompositionseinheit, die die Ausgabe des Hochfrequenzsignalgenerators 31 auf die Ausgabe des Verteilers 12 überlagert.
Bei einer derartigen Konfiguration wird der E/O-Wandler 13 von dem Signal getrieben, das durch Zusammensetzen des Ausgangssignals des Wobbeloszillators 11 und des Ausgangssignals des Hochfrequenzsignalsgenerators 31 erhalten wird. In diesem Fall wird eine Laserdiode als ein E/O-Wandler 13 verwendet. Dies ermöglicht der Laserdiode, ohne weiteres Laserstrahlen zu emittieren, während die Spektrallinienbreite verbreitet ist, und ermöglicht ebenfalls, dass Interferenz zwischen Lichtstrahlen, die von Fehlerpunkten reflektiert werden, verhindert wird, sogar wenn mehrere Fehlerpunktpositionen nahe zueinander in dem DUT 4 sind.
Außerdem sollte sich die Frequenz des Ausgangssignals des Hochfrequenzsignalgenerators 31 von derjenigen des Ausgangssignals des Wobbeloszillators 11 unterscheiden.
11 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser, bei der ein hochkohärenter Laserstrahl (Spektrallinienbreite 100 MHz oder weniger) und eine optische Frequenzverschiebungseinrichtung als ein Mittel verwendet werden, um Interferenz zwischen den von Fehlerpunkten reflektierten Lichtstrahlen durch Verbreitern der Spektrallinienbreite des Lichtes zu verhindern, das an das DUT 4 über die Spektrallinienb reite des Lichtes von dem ursprünglichen E/O-Wandler zu geben ist.
In 11 zeigt die Ziffer 33 eine Frequenzverschiebungseinrichtung, um die Spektrallinienbreite durch Verschieben der Frequenz des Ausgangslichts des E/O-Wandlers 13 zu verbreitern. Dies kann Interferenz zwischen Lichtstrahlen verhindern, die von Fehlerpunkten reflektiert werden, die ähnlich denjenigen bei den obigen Ausführungsformen sind.
Beispielsweise kann ein Laserstrahl, dessen Spektrallinienbreite gleich 100 MHz oder mehr ist, als E/O-Wandler 13 ohne Verwenden eines Hochfrequenzsignalgenerators und einer Kompositionseinheit oder einer Frequenzverschiebungseinheit verwendet werden, um eine ähnliche Wirkung zu erhalten. Eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine superlumineszente Diode (SLD) können ebenfalls als ein E/O-Wandler 13 verwendet werden.
Nahe zueinander angeordnete Fehlerpunkte können ebenfalls durch Verwenden der Fourier-Transformation für das Frequenzanalyseverfahren gefunden werden.
Wenn der Übertragungsverlust von Licht groß ist oder die reflektierte Lichtmenge an den Fehlerpunkten klein ist, können außerdem optische Verstärker (optischer Fasertyp) vorgesehen sein.
Außerdem kann, wenn ein Abschnitt der optischen Faser im Betrieb zu messen ist, eine Wellenlänge unterschiedlich zu derjenigen des Betriebslichtes als eine E/O-Wandlerausgabe verwendet werden, und falls notwendig kann ein Wellenlängendiskriminator, der unnötige Wellenlänge eliminiert, an der vorhergehenden Stufe des O/A-Wandlers 5 verwendet werden. Als ein Wellenlängendiskriminator kann in diesem Fall ein optisches Filter, ein Interferenzfilter oder Absorption durch ein Material verwendet werden.
Beispielsweise kann zum Testen eines Abschnitts einer optischen Faser, die mit einer Wellenlänge von 1,55 μm arbeitet, ein E/O-Wandler, der das Licht von 1,65 μm emittiert, verwendet werden, und falls notwendig kann ein Wellenlängendiskriminator, der Licht mit der Wellenlänge von 1,55 μm eliminiert, bei der vorhergehenden Stufe eines O/A-Wandlers verwendet werden.
Die in 10 oder 11 gezeigte Konfiguration kann eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser realisieren, die Fehlerpunkte mit hoher Auflösung (1 m oder weniger), sogar wenn es zwei nahe beieinander liegende Fehlerpunkte gibt, mittels einer Lichtquelle einer kurzen Kohärenzlänge erfassen kann (einschließlich eines Falls, wobei die Bedingungen der kurzen Kohärenzlänge äquivalent erhalten werden können).
12 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser. Es ist ein Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die einen Abschnitt einer optischen Faser sogar dann Prüfen kann, wenn nur wenig Reflexionslicht erhalten werden kann. Wenn sich die reflektierte Lichtintensität aufgrund eines langen Abstands zu einem Fehlerpunkt bei dem DUT oder der kleinen Größe eines Fehlerpunkts verringert, tritt ein Problem auf, wobei das genannte reflektierte Licht nicht erfasst und die Frequenzdifferenz nicht abhängig von der Empfindlichkeit des optischen Detektors erhalten werden kann. Eine in 12 gezeigte Vorrichtung ist bestimmt, dieses Problem zu beseitigen.
In 12 zeigt Ziffer 41 einen Strahlenteiler und 42 eine Linse, 43 einen E/O-Wandler, um kontinuierliches Licht auszugeben, und 44 einen Strahlenteiler. Außerdem bilden Ziffern 11 bis 13 eine intensitätsmodulierte Lichtquellen 50; 51 und 42 bilden ein optisches Mittel 51; 5, 43 und 54 bilden ein Erfassungsmittel 52; und 14 und 15 bilden ein Analysemittel 53. Das Ausgangslicht der intensitätsmodulierten Lichtquelle 50 fällt auf das DUT 4 ein, und Reflexion tritt an einem Fehlerpunkt in dem DUT 4 auf. Dieses reflektierte Licht wird mit dem Ausgangslicht des E/O-Wandlers 43 kombiniert, und sie interferieren miteinander und werden dann mit dem O/E-Wandler 5 erfasst.
Der Mischer 14 setzt die Ausgabe des optischen Detektors 5 und eine weitere Ausgabe des Verteilers 12 zusammen, mit anderen Worten die Ausgabe des Oszillators 11, und der Frequenzanalysator 15 prüft das DUT 4, wie beispielsweise die optische Faser, basierend auf der Frequenzdifferenz zwischen zwei Eingangssignalen, die Ausgaben des Mischers 14 sind.
Es sei beispielsweise die Leistung des reflektierten Lichts von dem DUT 4 gleich E1 und die Leistung des Ausgangslichts des E/O-Wandlers 43 gleich E2, und wenn diese Leistungen ausgewählt werden, so dass E1 > E2 (1)gilt, und wenn die mit dem O/E-Wandler 5 nach der Interferenz erfasste Leistung E wie nachstehend ausgedrückt wird, indem die optische Frequenzdifferenz 6 zwischen ihnen als Δf_opt ausgedrückt wird, E ≅ E1 + E2 + (E1·E2)1/2cos(Δfopt) (2)
Wenn angenommen wird, dass E1 = 10 μW und E2 = 1 mW ist, wird aus dem dritten Term von Gleichung (2) (E1·E2)1/2cos(Δfopt) = (10 × 10–6·10–3)1/2cos(Δfopt) = (100 × 10–6cos(Δfopt) (3)erhalten, und ein intensitätsmoduliertes Signal ungefähr 10 Mal so stark wie ein herkömmlicher Wert, kann beim Erfassen der Leistung E1 des direkt reflektierten Lichts erhalten werden.
Das heißt, sogar wenn die Leistung des reflektierten Lichtes E1 sehr schwach ist, kann ein notwendiges intensitätsmoduliertes Signal durch Erfassen des dritten Terms von Gleichung (2) mit dem O/E-Wandler 5 erhalten werden, der die Leistung E2 des Ausgangslichts des E/O-Wandlers 43 erhöht.
Die optische Frequenz Δf_opt zwischen den beiden miteinander interferierenden Lichtstrahlen in dem Erfassungsmittel 52 wird zu dem Frequenzausgang des Mischers 14 als eine Offsetkomponente hinzugefügt.
D. h., wenn Δf_opt = 10 GHz ist, kann eine Frequenzausgabe, wie beispielsweise 10 GHz + 10 Hz für den Abstand zu dem Fehlerpunkt bei dem DUT 4 von 1 m, 10 GHz + 100 Hz für das DUT von 10 m oder 10 GHz + 1 kHz für das DUT von 100 m als eine Frequenzausgabe des Mischers 14 erhalten werden.
Als Ergebnis kann eine Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die mit einem sehr schwachen reflektierten Licht durch Interferieren des an dem in dem DUT 4 angeordneten Fehlerpunkt reflektierten Lichts mit dem Ausgangslichts des E/O-Wandlers 13 prüfen und mit dem O/A-Wandler 5 erfassen kann, realisiert werden.
13 zeigt eine Konfigurationszeichnung eines weiteren Beispiels einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser. In 13 zeigt die Ziffer 45 einen Modulator. Die anderen Teile sind die gleichen wie in 12. Das Ausgangslichts des E/O-Wandlers 43 wird basierend auf dem Ausgang des Verteilers 12 in dem Modulator 45 intensitätsmoduliert und fällt auf das DUT 4 ein. Da der gleiche E/O-Wandler bei der in 13 gezeigten Konfiguration verwendet wird, ist die oben in den Gleichungen (2) und (3) erwähnte optische Frequenzdifferenz Δf_opt gleich 0.
D. h., dass die Offsetkomponente 0 ist und dass die Frequenzausgabe von 10 Hz für den Abstand des Fehlerpunkts innerhalb des DUT 4 von 1 m, 100 Hz für den Abstand von 10 m oder 1 kHz für den Abstand von 100 m als die Frequenzausgabe des Mischers 14 erhalten wird.
14 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser. Die Ziffer 46 zeigt eine Frequenzverschiebungseinrichtung, und das Ausgangslicht des E/O-Wandlers 43 fällt auf den Strahlenteiler 44 über diese Frequenzverschiebungseinrichtung 46 ein. Der Betrieb ist der gleiche wie der bei dem in 13 gezeigten Beispiel, und der Unterschied ist, dass das Licht für die Interferenz mit einer Frequenzverschiebungseinrichtung 46 verschoben wird.
Aus diesem Grund wird jedoch eine Frequenzkomponente, die der Verschiebung äquivalent ist, durch die Frequenzverschiebereinrichtung 46 zu der Frequenzausgabe des Mischers 14 als eine Offsetkomponente hinzugefügt.
Außerdem kann, obwohl die Frequenzverschiebungseinrichtung 46 zwischen dem E/O-Wandler 43 und dem Strahlenteiler 44 bei dieser Konfiguration bereitgestellt wird, die Frequenzverschiebungseinrichtung 46 zwischen dem E/O-Wandler 43 und dem Modulator 45 oder zwischen dem Strahlenteiler 41 und dem Modulator 45 eingefügt werden.
15 zeigt eine Zeichnung einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die einen fernen Fehlerpunkt mit guter Auflösung erfassen kann. Obwohl der Abstand des Fehlerpunkts, der erfasst werden kann, von der Intensität des reflektierten Lichts abhängt, hängt er ebenfalls von der Spektralreinheit des intensitätsmodulierten Lichtes ab. Wenn die Spektralreinheit niedrig ist, verschiebt sich das reflektierte Licht von einem fernen Fehlerpunkt von Sinuswellen, und so kann die Frequenzanalyse des Ausgangs des Mischers 14 in 3 kaum eine gute Messung der Frequenz oder der Spitzenleistung geben.
Beispielsweise beträgt die Größe eines Signals von einem 1000 m entfernten Fehlerpunkt, die mit dem Frequenzanalysator 15 gemessen wird, 1/10 derjenigen eines Signals von einem 100 m entfernten Fehlerpunkt. Das heißt, dass, wenn die Spektralreinheit hoch ist, ein Signal mit der folgenden Gleichung ausgedrückt wird: sin(f0·t) (4)
Andererseits wird, wenn die Spektralreinheit niedrig ist, das Signal als überlagerte Wellen betrachtet, deren Frequenzen nach und nach verschoben. und ausgedrückt werden, wie es nachstehend gezeigt ist. A0sin(f0·t) + A1sin(f0 ± f1)t + A2sin(f0 ± f2)t ... (5)wobei A₀ + A₁ + A₂ + ... = 1 ist.
Aus diesem Grund kann, wenn der Abstand zu einem Fehlerpunkt klein ist und die Phasendifferenzen zwischen Wellen klein sind, das Signal mit der Gleichung (4) genähert werden. Wenn der Fehlerpunkt jedoch weit entfernt angeordnet ist, kann das Signal nicht mit einer Welle genähert werden, und so, wenn es mit den Frequenzanalysator 15 erfasst wird, nimmt seine Intensität ab und die Frequenzinformation verteilt sich, was zu Schwierigkeiten bei Frequenz- oder Spitzenleistungsmessung führt.
Die in 15 gezeigte Prüfvorrichtung für eine optische Faser eliminiert derartige Probleme, bei der die Ziffer 47 ein optisches Verzögerungselement, wie beispielsweise eine optische Faser, angibt. Die Ausgabe des Oszillators 11 ist mit dem E/O-Wandler 13 verbunden, dessen Ausgangslicht auf einen Optokoppler 3 einfällt (dem Optokoppler in 1 bis 3 äquivalent). Ein Ausgangslicht des Optokopplers 3 fällt auf das DUT 4 ein, und das andere Ausgangslicht des Optokopplers 3 fällt auf das optische Verzögerungselement 47 ein.
Von dem DUT 4 reflektiertes Licht fällt auf den O/E-Wandler 5 über den Optokoppler 3 ein, und das Ausgangslicht des optischen Verzögerungselements 47 fällt auf den optischen Detektor 48 ein. Die Ausgänge des O/E-Wandlers 5 und des optischen Detektors 48 sind mit den beiden Eingangsanschlüssen des Mischers 14 verbunden, und der Ausgang des Mischers 14 ist mit dem Frequenzanalysator 15 verbunden.
Hier wird der Betrieb bei dieser Konfiguration nachstehend beschrieben. Wenn der Ausgang des Oszillators 11 den E/O-Wandler 13 treibt, wird das Ausgangslicht des E/O-Wandlers 13 von dem Ausgang des Oszillators 11 intensitätsmoduliert. Dieses intensitätsmodulierte Licht fällt auf das DUT 4 und das optische Verzögerungselement 47 ein, und das Licht, das an dem in dem DUT 4 angeordneten Fehlerpunkt reflektiert wird, wird mit dem O/E-Wandler 5 erfasst. Andererseits wird das auf das optische Verzögerungselement 47 einfallende Licht für eine bestimmte Zeit in dem optischen Verzögerungselement 47 verzögert und dann mit dem optischen Detektor 48 erfasst.
Diese erfassten Lichtstrahlen werden in dem Mischer 14 zusammengesetzt, und der Frequenzanalysator 15 prüft das DUT 4, wie beispielsweise eine optische Faser, basierend auf der Frequenzdifferenz zwischen den beiden Ausgangssignalen, die die Ausgabe des Mischers 14 sind.
Wenn beispielsweise das optische Verzögerungselement 47 2000 m lang und der Abstand zu dem Fehlerpunkt in dem DUT 4 gleich 1110 m ist und da sich das auf das optische Element 47 einfallende Licht um 2000 m oder dem Abstand, der 1000 m in jeder Richtung in dem DUT 4 äquivalent ist, ausbreitet, entspricht die Phasendifferenz zwischen einem Signal von dem Fehlerpunkt in dem DUT 4 und dem Ausgangssignal des optischen Verzögerungselement einem Abstand von 100 m innerhalb des DUT 4.
Das heißt, dass, wenn das Erfassungssignals des zu messenden Lichtes und das Erfassungssignal des Bezugslichtes zusammengesetzt werden und ihre Frequenzdifferenz mit dem Frequenzanalysator 15 gemessen wird, Messungen zwischen den Signalen, deren Phasendifferenzen auf ähnliche Weise verschoben werden, hauptsächlich durchgeführt werden, und dies kann eine extreme Signalverschlechterung verhindern, die das Problem bei Beispielen von herkömmlichen Systemen war.
Außerdem kann unter den zuvor beschriebenen Bedingungen eine Frequenzausgabe, wie beispielsweise 1 kHz für einen Abstand von 1100 m zu dem Fehlerpunkt in DUT 4, oder 10 kHz für einen Abstand von 2000 m, als die Frequenzausgabe des Mischers 14 erhalten werden. Dies ist so, weil das Bezugslicht ebenfalls eine Frequenzänderung für 1000 m in jeder Richtung erzeugt, und daher ist dies ein Zustand, bei dem die Frequenzänderung für 1000 m subtrahiert wird. Als Ergebnis kann durch Verzögern des Bezugslichts um eine feste Zeit innerhalb des optischen Verzögerungselements 47 eine extreme Signalverschlechterung verhindert und ein ferner Fehlerpunkt erfasst werden.
Außerdem kann, wenn die obige Konfiguration gemäß 16 modifiziert wird, ein ähnliches Ziel erreicht werden. In 16 zeigt die Ziffer 49 ein Verzögerungselement an, und Ziffern 14, 15 und 19 bilden ein Analysemittel 53a.
Der Ausgang des Oszillators 10 ist mit dem Verteiler 12 verbunden, ein Ausgang des Verteilers 12 ist mit dem E/O-Wandler 13, und der andere Ausgang des Verteilers 12 ist mit dem Verzögerungselement 49 verbunden. Der Ausgang des O/E-Wandlers 5 ist mit einem Eingang des Mischers 14, und der Ausgang des Verzögerungselements 49 ist mit dem anderen Eingang des Mischers 14 verbunden. Der Ausgang des Mischers 14 ist mit dem Frequenzanalysator 15 verbunden.
Bei dieser Vorrichtung für eine optische Faser wird das Bezugssignal mit dem Verteiler 12 verteilt, und das abgehende Signal wird um eine feste Zeit mit dem Verzögerungselement 49 verzögert. Dieses verzögerte Signal wird mit dem von dem O/A-Wandler 5 erfassten Erfassungssignal in dem Mischer 14 zusammengesetzt. Dies bringt den Mischer 14 dazu, hauptsächlich eine Messung zwischen beiden phasendifferenzverschobenen Signalen zu implementieren, um eine extreme Signalverschlechterung zu verhindern. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die Verzögerungszeit mit dem Verzögerungselement 49 gleich 10 μs ist, kann die gleiche Frequenzausgabe wie in dem Fall in 15 erhalten werden. Bei der in 15 und 16 gezeigten Prüfvorrichtung für eine optische Faser gilt jedoch, da das Bezugssignal oder das Licht einer Frequenzänderung unterworfen wird, die 1000 m in jeder Richtung entspricht, der Zustand, bei der eine Frequenzänderung für 1000 m immer subtrahiert wird.
Dem gemäß sollte, wenn ein Fehlerpunkt 100 m entfernt angeordnet ist, die Frequenzausgabe 1 kHz ohne Verzögerung sein, wobei jedoch 10 kHz subtrahiert werden, was durch die Verzögerung beeinflusst wird, und somit wird 9 kHz als die Frequenzausgabe erhalten. Ob dieses Signal von dem Fehlerpunkt bei 100 m oder dem Fehlerpunkt bei 900 m ist, kann jedoch nicht identifiziert werden.
17 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser. Die Ziffern 47a und 47b zeigen optische Verzögerungselemente, und 61a und 61b optische Schalterschaltungen.
Bei einer derartigen Konfiguration sei angenommen, dass die Verzögerung in dem optischen Verzögerungselement 47a äquivalent zu 2000 m und die Verzögerung in dem optischen Verzögerungselement 47b äquivalent zu 0 m ist. Zum Messen des DUT 4 wird ein 0 bis 1000 m langes optisches Verzögerungselement 47b mit optischen Schalterschaltungen 61a und 61b ausgewählt, und zum Messen des DUT 4 wird ein optisches Verzögerungselement 47a von 1000 m bis 2000 m mit den optischen Schalterschaltungen 61a und 61b ausgewählt.
Beim Messen des 1000 m bis 2000 m langen DUT 4 tritt ein ähnliches Problem der Identifikation wie bei den in 15 und 16 gezeigten Ausführungsformen auf. Durch Bezug auf ein gemessenes Ergebnis bei dem DUT 4 von 0 bis 1000 m Länge, kann z. B. identifiziert werden, ob es ein Fehlerpunkt bei 100 m oder ein Fehlerpunkt bei 900 m ist.
18 zeigt ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser. Die Ziffern 62a und 62b geben Schalterschaltungen an, und ein aus Ziffern 14, 15 und 49 einschließlich 62a und 62b zusammengesetzter Block bildet ein Analysemittel 53b.
Der Betrieb einer Vorrichtung einer derartigen Konfiguration wird nachstehend beschrieben. Diese Konfiguration ist fast die gleiche wie die in 16 gezeigten Ausführungsform und kann ein Signal von einem Fehlerpunkt von 100 m oder einen Fehlerpunkt von 900 m durch geeignetes Auswählen einer Verzögerung mit den Schalterschaltungen 62a und 62b identifizieren.
Bei der in 17 und 18 gezeigten Prüfvorrichtung für eine optische Faser werden zwei Verzögerungsbeträge für die Messung ausgewählt. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern irgendeiner von mehr als zwei Verzögerungsbeträgen können ausgewählt werden.
19 zeigt eine Konfigurationszeichnung für eine Ausführungsform der Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die die Erfindung betrifft, die die optische Frequenzänderung je Zeiteinheit erfasst und eine Modulationsfrequenz der Lichtintensität linear wobbeln kann. Diese Vorrichtung kann die Auflösung und die Genauigkeit beim Messen des Abstands zu einem Fehlerpunkt verbessern.
In 19 zeigt die Ziffer 71 einen E/O-Wandler, 72 eine Antriebsschaltung, um den E/O-Wandler mit Gleichstrom anzutreiben, 73 eine Kompositionseinheit, um ein Gleichstromsignal und ein Hochfrequenzsignal zusammen zu setzen, 74 einen optischen Isolator, 75 und 76 Strahlenteiler, um das Licht zu verzweigen, 5a einen optischen Detektor, um das von dem Fehlerpunkt im DUT 4 reflektierte Licht zu erfassen (einen Abschnitt der optischen Faser), 47c eine Verzögerungsschaltung, um das Ausgangslicht des Strahlenteilers 75 zu verzögern, und dies ist in diesem Fall eine optische Faser einer bekannten Länge.
Ferner zeigt die Ziffer 5b einen optischen Detektor, um das Ausgangslicht der optischen Faser 47c zu erfassen, 77 und 78 Mischer, 79 und 80 Tiefpassfilter, um lediglich notwendige Niederfrequenzkomponenten zu übertragen, 81 einen Oszillator, um ein bekanntes Frequenzsignal auszugeben, 82 einen Phasenkomparator, um eine Frequenz- oder Phasendifferenz zwischen der Ausgabe des Tiefpassfilters 80 und der Ausgabe des Oszillators 81 zu erfassen, und 83 eine Steuerschaltung, um eine Modulationsfrequenz basierend auf der Ausgabe des Phasenkomparators 82 zu steuern. Obwohl die Existenz des Tiefpassfilters 80 vorzuziehen ist, ist es möglich, dass es kein Problem beim Betrieb ohne diese gibt.
Außerdem zeigt die Ziffer 84 einen Modulationssignalgenerator, um Modulationssignale auszugeben, 85 einen Addierer, um die Ausgabe der Steuerschaltung zu der Ausgabe des Modulationssignalgenerators 84 hinzuzufügen, 86 einen spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Ausgangsschwingungsfrequenz sich mit der Ausgabe des Addierers 85 verändert, und 87 einen Verteiler, um die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 86 zu verzweigen.
Der Betrieb einer Vorrichtung einer derartigen Konfiguration wird nachstehend beschrieben. Ein E/O-Wandler 71 wird von dem Ausgang der Antriebsschaltung 72 getrieben. Das von dem E/O-Wandler 71 emittierte Licht wird ausgesendet, nachdem es durch einen optischen Isolator 74 und Strahlenteiler 75 und 76 übertragen wurde. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 86 wird von dem Ausgang des Modulationssignalgenerators 84 rampenmoduliert. Die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 86 wird mit dem Verteiler 87 dreifach verzweigt, und jede verzweigte Ausgabe wird in die Kompositionseinheit 73 und den Mischer 77 bzw. 78 eingegeben.
Wenn die Ausgabe des Verteilers 87, d. h. die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 86, zu der Kompositionseinheit 73 hinzugefügt wird, wird die Modulationsfrequenz für die optische Intensität der Ausgabe des E/O-Wandlers 71 in einer Rampe moduliert, wie es in 20 gezeigt ist, wobei die Rate der Frequenzänderung „a" mit (df/dt) ausgedrückt wird.
Das nach außen ausgegebene Licht fällt auf einen zu messenden Abschnitt der optischen Faser 4 ein und kehrt zu einem Strahlenteiler 46 zurück, nachdem es an einem Fehlerpunkt in der optischen Faser reflektiert und mit dem optischen Detektor 5a erfasst wurde. Die Ausgabe des optischen Detektors 5a wird mit der Ausgabe des Verteilers 87 im Mischer 77 gemischt.
Wenn der Abstand zu einem Fehlerpunkt in einem Abschnitt der optischen Faser 4 gleich L ist, gibt es eine Zeitdifferenz Δt zwischen der Ausgabe des Verteilers 87 und der Ausgabe des optischen Detektors 5a. Δt = 2 × n × L/c0,wobei n der Brechungsindex der optischen Faser 4 und c₀ die Geschwindigkeit von Licht in Vakuum ist.
Daher ist in dem Ausgang des Mischers 77, das Signal einer Frequenz, das sich während der Zeitdifferenz Δt geändert hat, in der Ausgabe des Mischers 77 enthalten. Δf = a × Δt = 2 × a × n × L/c0
Die Ausgabe des Mischers 77 wird einer Eliminierung unnötiger Frequenzkomponenten mit dem Tiefpassfilter 79 unterzogen, und ihre Frequenz und Signalintensität werden mit dem Frequenzanalysator 15 analysiert. Wenn die Rate der Änderung „a" konstant ist, ist die analysierte Frequenz proportional dem Abstand zu dem Fehlerpunkt L. Somit kann der Abstand L aus der Frequenz berechnet werden, und die reflektierte Lichtmenge kann aus der Signalintensität bestimmt werden.
Das mit dem Strahlenteiler 75 verzweigte Licht wird durch die Verzögerungsschaltung 47c bekannter Länge Lc übertragen und mit dem optischen Detektor 5b erfasst. Die Ausgabe des optischen Detektors 5b wird mit der Ausgabe des Verteilers 87 mit dem Mischer 78 gemischt. Da eine feste Zeitdifferenz t = n × Lc/c0 zwischen dem Ausgang der optischen Faser 5b, der mit der Verzögerungsschaltung 47c verzögert wird, und der Ausgabe des Verteilers 87 erzeugt wird, wie es in 20 gezeigt ist, ändert sich die Differenz in den Modulationsfrequenzen während der Verzögerungszeit, d. h. ein Signal mit einer Frequenz gleich dem Produkt der Änderungsrate der Modulationsfrequenz (der Menge der Änderung in der Modulationsfrequenz je Zeiteinheit) und der Verzögerungszeit in der Verzögerungsschaltung 47c f = a × t = a × n × Lc/c0 wird von dem Mischer 78 ausgegeben.
Die Ausgabe des Mischers 78 wird einer Eliminierung unnötiger Frequenzkomponenten mit dem Tiefpassfilter 80 unterzogen. Wenn die Änderungsrate der Modulationsfrequenz konstant ist (linear gewobbelt), wird die Frequenz der Signalausgabe von dem Tiefpassfilter 80 konstant. Die Frequenz und die Phase des von dem Tiefpassfilter 80 ausgegebenen Signals werden mit denjenigen eines Signals einer bekannten Frequenz, das von dem Oszillator 81 ausgegeben wird, durch den Phasenkomparator 82 verglichen. Die Steuerschaltung 83 gibt ein Steuersignal aus, sodass die Frequenz des von dem Mischer 78, basierend auf der Ausgabe des Phasenkomparators 82, ausgegebenen Signals konstant wird. Das von der Steuerschaltung 83 ausgegebene Steuersignal wird zu der Ausgabe des Signalgenerators 84 im Addierer 85 addiert und in den spannungsgesteuerten Oszillators 86 eingegeben.
So wird die Frequenz des von dem Mischer 78 ausgegebenen Signals durch die Steuerung der Steuerschaltung 83 konstant, und ein lineares Wobbeln der Modulationsfrequenz kann erzielt werden.
In diesem Fall ist das lineare Wobbelsteuermittel, das das lineare Wobbeln der Modulationsfrequenz durch Erfassen des Änderungsbetrag in der Modulationsfrequenz für die optische Intensität je Zeiteinheit steuert, das eine Verzögerungsschaltung bereitstellt, nicht auf die oben genannte Ausführungsform begrenzt, sondern es sind verschiedene Versionen möglich. Beispielsweise kann, wie es in 21 gezeigt ist, die Ausgabe des Phasenkomparators 82 in dem Speicher 88 gespeichert werden, und die Daten im Speicher 88 können in die Steuerschaltung 83 eingegeben werden. In diesem Fall wiederholt die Steuerschaltung 83 die lineare Wobbelsteuerung der Modulationsfrequenz basierend auf den in dem Speicher 88 gespeicherten Daten.
Außerdem wird in diesem Fall ein Signal, dessen Frequenz in einer Rampe moduliert wird, von dem Modulationssignalgenerator 84 ausgegeben. Dies ist das gleiche bei den folgenden Ausführungsformen.
22 zeigt die Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die intensitätsmodulierte Frequenz des von einem E/O-Wandlers 71 ausgegebenen Lichts durch Anwenden der Ausgabe des Verteilers 87 auf den Intensitätsmodulator 89 gesteuert wird. Die Vorrichtung dieser Konfiguration kann ebenfalls lineares Wobbeln der Lichtintensitäts-Modulationsfrequenz auf eine ähnliche Art und Weise steuern.
23 zeigt die Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Steuerung des linearen Wobbelns der Lichtintensitätsmodulationsfrequenz, die eine Verzögerung in dem Antriebssignal benutzt, keine Verzögerung in dem optischen Signal verwendet. Die Ausgabe des Verteilers 87 wird ferner in den Verteiler 90 eingegeben, und eine verteilte Ausgabe des Verteilers 90 wird durch die Verzögerungsschaltung 91 geleitet, mit der Ausgabe des anderen Verteilers im Mischer 78 gemischt und die Mischerausgabe in den Phasenkomparator 82 eingegeben.
Obwohl bei dieser Ausführungsform der Verteiler 87 und der Verteiler 90 getrennt bereitgestellt werden, kann ein Verteiler ausreichen, wenn ein Mehrfachausgabenverteiler verwendet wird.
24 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die in 23 gezeigte Konfiguration modifiziert wird, um die Ausgabe des Phasenkomparators im Speicher 88 zu speichern.
25 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die in 23 gezeigte Konfiguration modifiziert wird, um die Ausgabe des Verteilers 87 in den Intensitätsmodulator 89 einzugeben, der die Ausgabe des E/O-Wandlers 71 moduliert, um das lineare Wobbeln der Frequenz zu steuern, die die Lichtintensität moduliert.
26 zeigt die Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die optische Frequenz durch Treiben und Steuern des E/O-Wandlers mit dem Strom und der Temperatur gewobbelt wird. Bei dieser Konfiguration ist die Steuerung des linearen Wobbelns der optischen Frequenz durch Erfassen der optischen Frequenzänderung je Zeiteinheit möglich.
In 26 zeigt die Ziffer 92 die Temperatursteuerschaltung, um die Temperatur des E/O-Wandlers 71 zu steuern, 93 eine Stromsteuerschaltung, um den Antriebsstrom des E/O-Wandlers 71 zu steuern, und 74 einen optischen Isolator. Außerdem bildet ein Block, der aus einem Spiegel 94, einem Strahlenteiler 76 und einer optischen Faser 4 zusammengesetzt ist, ein Michelson-Interferometer 95.
Die Ziffer 96 zeigt einen Strahlenteiler, um das Licht zu verzweigen, und 97 gibt einen optischen Kombinierer an, um das Ausgangslicht des Strahlenteilers 96 und das Ausgangslicht der Verzögerungsschaltung 47c zu kombinieren.
Bei dieser Konfiguration wird ein Block, der aus Strahlenteilern 75 und 96, einer Verzögerungsschaltung 47c, einem optischen Kombinierer 97, einem optischen Detektor 5b, einem Bandpassfilter 80a, einem Oszillator 81, einem Phasenkomparator 82 und einer Steuerschaltung 83 zusammengesetzt ist, ein lineares Wobbelsteuermittel genannt. Bei der Vorrichtung einer derartigen Konfiguration, wie bei der Beschreibung für die theoretische Konfiguration in 1, gibt es eine Zeitdifferenz Δt = 2 × n × L/c0,wobei n der Brechungsindex der optischen Faser 4 und c₀ die Geschwindigkeit von Licht in Vakuum ist, zwischen dem an dem Fehlerpunkt reflektierten Licht und dem an dem Spiegel 94 reflektierten Licht, und durch den optischen Detektor 5a werden Interferenzstreifen, deren Anzahl gleich der Frequenzänderung während der Zeitdifferenz Δt ist, Δf = a × Δt = 2a × n × L/c0 je Zeiteinheit erfasst. Die Frequenz und die Signalintensität der Ausgabe des optischen Detektors 5a werden mit dem Frequenzanalysator 15 analysiert.
Andererseits gibt die Steuerschaltung 83 Steuersignale aus, sodass die Frequenz des von dem optischen Detektor 5b ausgegebenen Signals basierend auf dem Ausgangssignal des Phasenkomparators 82 konstant wird. Das von der Steuerschaltung 83 ausgegebene Steuersignal wird zu der Ausgabe des Modulationssignalgenerators 84 in dem Addierer 85 addiert und in die Stromsteuerschaltung 93 eingegeben. Außerdem gibt es bei dieser Ausführungsform kein Problem bei dem Betrieb, wenn beispielsweise der optische Isolator 74 oder der Bandpassfilter 80a nicht verwendet wird. Der Addierer 85 kann ebenfalls konfiguriert sein, um in der Stromsteuerschaltung 73 enthalten zu sein. Als Verzögerungsschaltung 47c kann ebenfalls ein Abschnitt des Lichtwellenleiters verwendet werden.
Ferner kann, wie es in 27 gezeigt ist, die eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung angibt, eine Konfiguration, bei der die Temperatursteuerschaltung 92 durch den Ausgang des Modulationssignalgenerators 84 und durch den Ausgang der Steuerschaltung 83 getrieben wird, verwendet werden.
28 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung. Die Differenz zwischen der Konfiguration bei dieser Ausführungsform und der Konfiguration bei der in 26 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass die Temperatursteuerschaltung 92 direkt durch den Ausgang des Modulationssignalgenerators 84 getrieben wird. Eine derartige Konfiguration kann außerdem die optische Frequenz ebenfalls linear wobbeln.
29 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung. Dies ist ein Beispiel einer Konfiguration, bei der die Ausgabe der Steuerschaltung 83 an die Temperatursteuerschaltung 92 und die Ausgabe des Modulationssignalgenerators 84 an die Stromsteuerschaltung 93 angelegt werden.
30 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Konfiguration wird durch Hinzufügen eines Speichers 98 zu der in 26 gezeigten Konfiguration erhalten. Bei dieser Konfiguration wird die Ausgabe des Phasenkomparators 82 im Speicher 98 gespeichert, d. h. die Ergebnisse des Frequenzwobbelns werden gespeichert, und die Ausgabe des Modulationssignalgenerators 84 wird mit der Steuerschaltung 83 korrigiert, sodass die Modulationsfrequenz basierend auf den obigen Wobbelergebnissen linear gewobbelt wird.
31 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung, die durch Hinzufügen einer Synchronisierungsschaltung 99 zu der in 30 gezeigten Konfiguration erhalten wird. Wenn eine Rampenwellenmodulation zu wiederholen ist, wird ein Synchronisierungssignal, das mit einer Wiederholung des von dem Modulationssignalgenerator 84 erzeugten Modulationssignals synchron ist, auf die Steuerschaltung 83 von der Synchronisierungsschaltung 99 angelegt, um die Steuerung durchzuführen, die mit dem Start und dem Stopp der Rampenwellenerzeugung synchronisiert ist.
32 zeigt eine Konfiguration einer Prüfvorrichtung für eine optische Faser bei einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Konfiguration wird der Phasenmodulator 100 bereitgestellt, um die Ausgabe des E/O-Wandlers 71 Phasen zu modulieren, um mit der Ausgabe des Modulationssignalgenerators 84 gesteuert zu werden. Außerdem kann ein Abschnitt einer polarisationshaltenden optischen Faser für die Verzögerungsschaltung 47c verwendet werden, die für den Zweck einer optischen Verzögerung verwendet wird. Durch Verwenden einer derartigen optischen Faser kann die Ablenkung des auf den optischen Kombinierer 97 einfallenden Lichtes gesteuert werden. Somit kann dies das Rauschverhältnis des Ausgangssignals des optischen Detektors verbessern.

Claims

Prüfvorrichtung für eine optische Faser mit: einem E/O-Wandler (71); einer Treiberschaltung (72), um den E/O-Wandler anzusteuern; einem Modulationssignalgenerator (84), um ein Modulationssignal auszugeben, das die Lichtintensität des E/O-Wandlers (71) moduliert; einem Verteiler (87), um die Ausgabe dieses Modulationssignalgenerators (84) zu verzweigen; einem Mittel (75, 76), um das Ausgangslicht des E/O-Wandlers an einen Abschnitt einer optischen Faser oder ein Prüfobjekt DUT (4) zu übertragen und auszugeben, und um das reflektierte Licht von dem DUT (4) an einen Lichtweg zu übertragen, der sich von dem Lichtweg zu dem E/O-Wandler (71) unterscheidet; einem optischen Detektor (5a), um die Ausgabe des Mittels zu erfassen; einem Mischer (77), um die Ausgabe dieses optischen Detektors (5a) mit der Ausgabe des Verteilers (87) zu mischen; einem Frequenzanalysator (15), um die Frequenz der Ausgabe des Mischers (77) zu analysieren; und einem Steuermittel zur Linearwobbelung, um die Änderung je Zeiteinheit in der Modulationsfrequenz durch Bereitstellen einer Verzögerungsschaltung (47c, 91) zu erfassen, und wobei eine Steuerung für das Linearwobbeln der Modulationsfrequenz implementiert wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 1, bei dem das Prüfmittel für die Linearwobbelung umfasst: einen optischen Verteiler (75), um das Ausgangslicht des E/O-Wandlers (71) zu verzweigen, einen optischen Wellenleiter (47c), um das Ausgangslicht dieses optischen Verteilers (75) zu verzögern, einen optischen Detektor (5b), um das Ausgangslicht dieses optischen Wellenleiters (47c) zu erfassen, einen zweiten Mischer (78), um die Ausgabe dieses optischen Detektors (5b) mit der Ausgabe des Verteilers zu mischen, einen Oszillator (81), um ein Signal mit bekannter Frequenz auszugeben, einen Phasenkomparator (82), um die Frequenz oder Phasendifferenz zwischen der Mischerausgabe und der Oszillatorausgabe zu erfassen, und eine Steuerschaltung (83), um das lineare Wobbeln der Modulationsfrequenz mittels der Ausgabe dieses Phasenkomparators (82) zu steuern.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 2, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung umfasst: einen Speicher (88), um die Ausgabe dieses Phasenkomparators zu speichern, und wobei die Steuerschaltung (83) die Modulationssignalgeneratorausgabe steuert, so dass die Modulationsfrequenz linear mittels der Daten in diesem Speicher (88) gewobbelt wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 2, bei der ein Modulator (89), um das Ausgangslicht von dem E/O-Wandler (71) in der Intensität zu modulieren, und wobei der Modulationssignalgenerator (84) ein Modulationssignal ausgibt, um die Lichtintensität durch Ansteuern des Modulators (89) zu modulieren.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 1, bei der das Steuermittel zur Linearwobbelung umfasst: einen Modulator (89), um das Ausgangslicht von dem E/O-Wandler (71) in der Intensität zu modulieren, und wobei der Modulationssignalgenerator (84) ein Modulationssignal ausgibt, um die Lichtintensität durch Ansteuern des Modulators (89) zu modulieren, wobei das Steuermittel für die Linearwobbelung ferner umfasst: einen zweiten Verteiler (76), um die Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) zu verzweigen, eine Verzögerungsschaltung (91), um eine Verzweigungsausgabe von dem Verteiler (76) zu verzögern, einen zweiten Mischer (78), um die Ausgabe der Verzögerungsschaltung (91) mit der Verzweigungsausgabe zu mischen, einen Oszillator (81), um ein Signal mit bekannter Frequenz auszugeben, einen Phasenkomparator (82), um die Frequenz der Phasendifferenz zwischen der Mischerausgabe und der Oszillatorausgabe zu erfassen, und eine Steuerschaltung (83), um das lineare Wobbeln der Modulationsfrequenz mittels der Ausgabe des Phasenkomparators zu steuern.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 5, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung mit einem Speicher (88) ausgestattet ist, um die Ausgabe des Phasenkomparators (82) zu speichern, und wobei die Steuerschaltung (83) ausgestaltet ist, so dass die Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) auf eine solche Art und Weise korrigiert wird, wie das Modulationssignal basierend auf den in dem Speicher (88) gespeicherten Daten linear gewobbelt wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser, die ausgestattet ist mit: einem E/O-Wandler (71), einer Temperatursteuerschaltung (92), um die Temperatur des E/O-Wandlers (71) zu steuern, einer Stromsteuerschaltung (93), um den Treiberstrom für den E/O-Wandler (71) zu steuern, einem Modulationssignalgenerator (84), um ein Modulationssignal auszugeben, das die optische Frequenz des E/O-Wandlers (71) moduliert, einem Michelson-Interferometer (95), um die Ausgabe des E/O-Wandlers in einen Bezugslichtwellenleiterweg und einen Lichtweg zu dem DUT zu verzweigen, und um die Ausgabe des Bezugslichtwellenleiterwegs und des reflektierten Lichts von dem DUT zu vereinigen, einem optischen Detektor (5b), um ein Interferenzsignal zu erfassen, das erhalten wird, wenn die optische Frequenz der Ausgabe des E/O-Wandlers geändert wird, und einem Frequenzanalysator (15), um die Frequenz der Ausgabe des optischen Detektors zu analysieren, mit: einem Steuermittel zur Linearwobbelung, um die Änderung je Zeiteinheit in der Modulationsfrequenz durch Bereitstellen einer Verzögerungsschaltung (47c, 91) zu erfassen, wobei die Steuerung zur Linearwobbelung der Modulationsfrequenz implementiert wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 7, bei der das Steuermittel zur Linearwobbelung umfasst: einen ersten optischen Verteiler (75), um die Ausgabe des E/O-Wandlers (71) zu verzweigen, einen zweiten optischen Verteiler (96), um die Ausgabe des ersten optischen Verteilers (75) weiter zu verzweigen, einen Lichtwellenleiter (47c) als die Verzögerungsschaltung zum Verzögern der Ausgabe des zweiten optischen Verteilers, einen optischen Kombinierer (97), um die Lichtwellenleiterausgabe und die zweite Verteilerausgabe zu vereinigen, einen optischen Detektor (5b), um die Ausgabe des optischen Kombinierers zu erfassen, einen Oszillator (81), um ein Signal bekannter Frequenz auszugeben, einen Phasenkomparator (82), um die Frequenz oder die Phasendifferenz zwischen der Ausgabe des optischen Detektors (5b) und dem Ausgangssignal des Oszillators (81) zu erfassen, und eine Steuerschaltung (83), um das lineare Wobbeln der optischen Frequenz des E/O-Wandlers (71) basierend auf der Ausgabe des Phasenkomparators (83) zu steuern, und die derart ausgestaltet ist, dass die optische Frequenz des Ausgangslichts des E/O-Wandlers (71) durch Anlegen der Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) und der Ausgabe der Steuerschaltung (83) an die Stromsteuerschaltung (93) oder an die Temperatursteuerschaltung (92) steuert.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei der: die Ausgabe der Steuerschaltung (83) an die Stromsteuerschaltung (93) durch Modulieren der Temperatur des E/O-Wandlers (71) angelegt wird, wobei die Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) an die Temperatursteuerschaltung (92) angelegt wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 7, bei der: die Ausgabe der Steuerschaltung (83) an die Temperatursteuerschaltung (92) durch Modulieren des Treiberstroms des E/O-Wandlers (71) angelegt wird, wobei die Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) an die Stromsteuerschaltung (93) angelegt wird.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung umfasst: einen Speicher (98), um die Ausgabe des Phasenkomparators (82) zu speichern, und wobei die Steuerschaltung (83) die Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) auf eine solche Art und Weise steuert, dass die optische Frequenz des E/O-Wandlers (71) linear basierend auf den Daten in dem Speicher (98) gewobbelt werden.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung umfasst: eine Synchronisationsschaltung (99), um ein Signal zum Beginnen und Anhalten der Steuerung synchron mit Wiederholungen der Ausgabe des Modulationssignalgenerators (84) an die Steuerschaltung (83) anzulegen.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung umfasst: einen Abschnitt einer optischen Faser zum Polarisationshalten, um die Polarisation von Licht sowie auch die Verzögerung der Ausgabe des zweiten Verteilers (96) zu steuern.
Prüfvorrichtung für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei der das Steuermittel für die Linearwobbelung umfasst: einen Phasenmodulator, um die Phase der E/O-Wandlerausgabe zu modulieren.