ITMI940490A1

ITMI940490A1 - Dispositivo di misura di impulsi ottici in grado di visualizzare luce diffusa di raman

Info

Publication number: ITMI940490A1
Application number: IT000490A
Authority: IT
Inventors: Tatsuyuki Fujita; Tsuneo Horiguchi; Mikio Maeda; Toshiya Sato
Original assignee: Ando Electric; Nippon Telegraph & Telephone
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-09-16
Also published as: DE4408977C2; JPH06273273A; IT1271753B; ITMI940490A0; DE4408977A1; US5390018A

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a dispositivi di misura di impulsi ottici e, in modo più particolare, a dispositivi di misura di impulsi ottici che iniettano impulsi ottici in una fibra ottica e demultiplano luce di ritorno proveniente dalla fibra ottica in luce diffusa di Raman e che visualizzano la luce diffusa di Raman.

Un esempio della struttura di un dispositivo di misura di impulsi ottici convenzionale sarà spiegato con riferimento alla figura 3. Come mostrato nella figura 3, vengono forniti un generatore 1 di impulsi ottici, un accoppiatore direzionale 2, un ricevitore 3 di luce, un amplificatore 4, un visualizzatore 5 e una fibra ottica 10. Nella figura 3, il generatore 1 di impulsi ottici emette un impulso ottico 11 con lunghezza d'onda A.a. La fibra ottica 10 deve essere misurata e comprende una fibra ottica 10B collegata ad una fibra ottica 10A con un connettore (non mostrato).

L'impulso ottico 11 con lunghezza d'onda À.a proveniente dal generatore 1 di impulsi ottici viene iniettato nella fibra ottica 10 tramite l'accoppiatore direzionale 2. L'impulso ottico 11 si sposta attraverso la fibra ottica 10 con la generazione di luce diffusa di Rayleigh 14 e di luce diffusa di Raman (non mostrato). Inoltre, luce 13 di riflessione di Fresnel viene generata in corrispondenza del punto di connessione del connettore e simile. Le parti della luce diffusa generata nella fibra ottica 10 ritornano ad un'estremità iniettata della fibra ottica 10 come luce retro-diffusa, ovvero che ha subito back-scattering, cioè, luce di ritorno 12. La luce di ritorno 12 proveniente dalla fibra ottica 10 viene divisa nella luce 13 diffusa di Fresnel e nella luce 14 diffusa di Rayleigh nell'accoppiatore direzionale 2 e la luce diffusa 13 di Fresnel e la luce diffusa 14 di Rayleigh vengono ricevute dal ricevitore di luce 3. La luce diffusa 13 di Fresnel e la luce diffusa 14 di Rayleigh nella luce di ritorno 12 vengono rivelate dal ricevitore 3 di luce. La luce di uscita proveniente dal ricevitore 3 di luce viene amplificata dall'amplificatore 4. La luce di uscita proveniente dall'amplificatore 4 viene visualizzata sul visualizzatore 5.

Poi, un esempio della forma d'onda visualizzata sul visualizzatore 5 mostrata nella figura 3 verrà spiegato con riferimento alla figura 4. La figura 4 mostra un esempio della forma d'onda caratteristica delle fibre ottiche 10A e 10B nel caso di collegamento della fibra ottica 10B alla fibra ottica 10A con il connettore. Nella figura 4, un asse verticale indica perdita delle fibre ottiche 10A e 10B e un asse orizzontale indica la distanza dall'estremità iniettata della fibra ottica 10A. L'asse verticale della figura 4, per esempio, indica 40 dB con scala piena. Nella figura 4, un picco 13A indica la luce 13 di riflessione di Fresnel in corrispondenza dell'estremità iniettata della fibra ottica 10A. Una linea retta 14A indica che la luce diffusa 14 di Rayleigh nella fibra ottica 10A diminuisce esponenzialmente con la distanza dall'estremità iniettata della fibra ottica 10A (verso destra dell'asse orizzontale nella figura 4) e viene trasformata logaritmicamente. Nella figura 4, un picco 13B indica la luce 13 di riflessione di Fresnel in corrispondenza del punto di connessione dove la fibra ottica 10B è coilegata alla fibra ottica 10A. Una linea retta 14B indica che la luce diffusa 14 di Rayleigh della fibra ottica 10B diminuisce esponenzialmente con la distanza dall'estremità iniettata della fibra ottica 10A e viene trasformata logaritmicamente. Un picco 13C indica la luce 13 di riflessione di Fresnel in corrispondenza di un'estremità uscente della fibra ottica 10B. Nella figura 4, l'area di lato destro del picco 13C indica rumore.

Nella figura 4, luce 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel e la luce 14A e 14B diffusa di Rayleigh hanno le stesse lunghezze d'onda dell'impulso ottico 11. Conseguentemente, quando le luci diffuse 14A e 14B di Rayleigh vengono misurate, dato che la luce di riflessione di Fresnel è incomparabilmente più grande della luce diffusa di Rayleigh, l'amplificatore 4 mostrato nella figura 3 può essere soprassaturo dalle luci 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel. Quando l'amplificatore 4 diventa soprassaturo dalle luci 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel, viene generata un'area morta nell'amplificatore 4 fino a che un circuito dell'amplificatore 4 diventa stabile. Nell'area morta, lo stato delle fibre ottiche 10A e 10B non è chiaro per un tempo costante. Nella figura 4, i riferimenti numerici, 21 e 22 indicano l'area morta provocata dalle luci 13A e 13B di riflessione di Fresnel, rispettivamente. Nella parte dell'area morta 21 e 22, lo stato della parte terminale vicina delle fibre ottiche 10A e 10B non può essere misurata esattamente. Un commutatore ottico funzionante a velocità elevata può essere inserito tra l'accoppiatore direzionale 2 e il ricevitore 3 di luce mostrato nella figura 3 così da non iniettare la luce 13 di riflessione di Fresnel nel ricevitore 3 di luce, cosicché è possibile non soprassaturare la luce di ingresso nell'amplificatore 4. Tuttavia, dato che la velocità di commutazione del commutatore ottico e il tempo corrispondente alla larghezza di impulso non possono essere misurati, l'area morta non può essere eliminata. Conseguentemente, nella tecnica convenzionale, un impulso breve viene usato come l'impulso ottico 11 o la velocità di risposta del circuito viene migliorata così da ridurre l'area morta.

In considerazione dei problemi precedenti, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di misura di impulsi ottici in grado di visualizzare luce diffusa di Raman che non sia influenzato da luce di riflessione di Fresnel quando l'estremità vicina di una fibra ottica o il punto di connessione tra fibre ottiche viene misurato.

Per soddisfare questo scopo, la presente invenzione fornisce un dispositivo di misura di impulsi ottici in grado di visualizzare luce diffusa di Raman comprendente: un generatore di impulsi ottici per generare un impulso ottico con la lunghezza d'onda specificata; un accoppiatore direzionale a cui viene fornito l'impulso ottico, per dividere luci di ritorno provenienti da una fibra ottica che deve essere misurata in luce di riflessione di Fresnel e in luce diffusa di Rayleigh con lunghezza d'onda specificata; un demultiplatore/multiplatore a cui viene fornito l'impulso ottico tramite l'accoppiatore direzionale, per iniettare una luce di uscita nella fibra ottica e per demultiplare la luce di ritorno proveniente dalla fibra ottica in luce diffusa di Raman differente dall'impulso ottico in lunghezza d'onda; un visualizzatore per visualizzare una forma d'onda caratteristica della fibra ottica; e un dispositivo commutatore per fornire la luce diffusa di Rayleigh al visualizzatore nel caso di misurazione di lunga distanza o misurazione di perdita precisa della fibra ottica e per fornire la luce diffusa di Raman al visualizzatore nel caso della misurazione della parte di estremità vicina della fibra ottica o del punto di collegamento tra fibre ottiche senza un'area morta.

Secondo la presente invenzione, un effetto positivo è che luce diffusa di Rayleigh può essere usata nel caso di misurazione di distanza lunga e misurazione di perdita precisa di una fibra ottica e luce diffusa di Raman può essere usata nel caso della misurazione dell'estremità vicina della fibra ottica o del punto di collegamento tra fibre ottiche senza un'area morta. Conseguentemente, l'influenza della luce di riflessione di Fresnel può essere ridotta quando viene misurata l'estremità vicina della fibra ottica o il punto di collegamento tra le fibre ottiche.

La figura 1 mostra uno schema a blocchi della struttura di un dispositivo di misurazione di impulsi ottici basato sulla forma di realizzazione preferita della presente invenzione.

La figura 2 mostra un esempio della forma d'onda visualizzata su un visualizzatore 5 mostrato nella figura 1.

La figura 3 mostra un esempio di uno schema a blocchi della struttura di un dispositivo di misurazione di impulsi ottici convenzionale.

La figura 4 mostra un esempio della forma d'onda visualizzata su un visualizzatore 5 mostrato nella figura 3.

Qui di seguito, verrà spiegata una forma di realizzazione preferita della presente invenzione con riferimento alle figure. La figura 1 mostra uno schema a blocchi della struttura di un dispositivo di misurazione di impulsi ottici basato sulla forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Nella figura 1, componenti che corrispondono a componenti nel dispositivo di misurazione di impulsi ottici convenzionale mostrato nella figura 3 manterranno il numero di identificazione originale, e la loro descrizione non verrà qui ripetuta. Nella figura 1, un demultiplatore/multiplatore ottico 6, un ricevitore 7 di luce, un amplificatore 8 e un dispositivo commutatore 9 vengono aggiunti al dispositivo di misurazione convenzionale di impulsi ottici mostrato nella figura 3. La fibra ottica 10 comprende la fibra ottica 10B collegata alla fibra ottica 10A con il connettore (non mostrato).

Nella figura 1, impulso ottico 11 con lunghezza d'onda Aa proveniente dal generatore 1 di impulsi ottici viene iniettato nella fibra ottica 10 tramite l'accoppiatore direzionale 2 e il demultiplatore/multiplatore ottico 6. Nella fibra ottica 10, la luce diffusa 14 di Rayleigh con lunghezza d'onda Aa e la luce diffusa 15 di Raman con lunghezza d'onda λb vengono generate simultaneamente. Inoltre, la luce 13 di riflessione di Fresnel viene generata in corrispondenza del punto di collegamento del connettore e simile. Le parti della luce diffusa generata nella fibra ottica 10 ritornano all'estremità iniettata della fibra ottica 10 come luce retrodiffusa, cioè, luce di ritorno 12.

La luce 13 di riflessione di Fresnel e la luce 14 diffusa di Rayleigh hanno la stessa lunghezza d'onda Aa dell'impulso ottico 11. Tuttavia, la lunghezza d'onda λb della luce diffusa 15 di Raman è differente dalla lunghezza d'onda λ<a >dell'impulso ottico 11. Per esempio, quando la lunghezza d'onda λ<a >dell'impulso ottico 11 è 1,55 μm, la lunghezza d'onda λb della luce diffusa 15 di Raman è 1,65 pm.

Il livello della luce diffusa 15 di Raman è inferiore di 2 o 3 ordini di grandezza a quello della luce di riflessione 13 di Fresnel e della luce diffusa 14 di Rayleigh. Il demultiplatore/multiplatore ottico 6 viene fornito tra l'accoppiatore direzionale 2 e la fibra ottica 10, il quale demultipla la luce di ritorno 12 nella luce diffusa 15 di Raman con lunghezza d'onda λb e fornisce la luce diffusa 15 di Raman al ricevitore di luce 7. Tramite le caratteristiche di selezione di lunghezza d'onda del demultiplatore/multiplatore 6, la luce 13 di riflessione di Fresnel non viene iniettata nel ricevitore di luce 7. La luce diffusa 15 di Raman con lunghezza d'onda λb viene rivelata dal ricevitore di luce 7. La luce di uscita proveniente dal ricevitore di luce 7 viene amplificata al livello richiesto dall'amplificatore 8. La luce 13 di riflessione di Fresnel e la luce 14 diffusa di Rayleigh con lunghezza d'onda A a tra la luce di ritorno 12 vengono divise nell'accoppiatore direzionale 2 e vengono ricevute dal ricevitore di luce 3. La luce diffusa 13 di Fresnel e la luce diffusa 14 di Rayleigh vengono rivelate dal ricevitore di luce 3. La luce di uscita proveniente dal ricevitore di luce 3 viene amplificata al livello richiesto dall'amplificatore 4. Il dispositivo commutatore 9 seleziona o la luce diffusa 14 di Rayleigh tramite l'amplificatore 4 o la luce diffusa 15 di Raman tramite l'amplificatore 8 e distribuisce una luce di uscita. Nel caso di misurazione di lunga distanza e misurazione di perdita precisa della fibra ottica 10, il dispositivo commutatore 9 seleziona una luce di uscita dall'amplificatore 4. In contrasto, nel caso della misurazione della parte di estremità vicina della fibra ottica 10 e del punto di collegamento del connettore senza l'area morta, il dispositivo commutatore 9 seleziona una luce di uscita dall'amplificatore 8. Una luce di uscita proveniente dal dispositivo commutatore 9 viene fornita al visualizzatore 5.

Poi, un esempio della forma d'onda visualizzata sul visualizzatore 5 mostrato nella figura 1 verrà spiegata con riferimento alla figura 2. La figura 2 mostra un esempio della forma d'onda caratteristica di perdita della fibra ottica 10 basata sulla luce diffusa 15 di Raman. Nella figura 2, un asse verticale, un asse orizzontale e la struttura delle fibre ottiche 10A e 10B sono gli stessi della figura 4. Nella figura 2, il riferimento numerico 23 indica un'area morta corrispondente ad una larghezza di impulso ottico in corrispondenza dell'estremità iniettata della fibra ottica Ί0Α. Una linea retta 15A indica che la luce diffusa 15 di Raman generata nella fibra ottica 10A diminuisce esponenzialmente con la distanza dall'estremità iniettata della fibra ottica 10A (verso la destra dell'asse del tempo nella figura 2) e viene trasformata logaritmicamente. Nella figura 2, il riferimento numerico 24 indica un'area morta corrispondente ad una larghezza di impulso ottico in corrispondenza di un punto in cui la fibra ottica 10B è collegata alla fibra ottica 10A con il connettore. Una linea retta 15B indica che la luce diffusa 15 di Raman generata nella fibra ottica 10B diminuisce esponenzialmente con la distanza dall'estremità iniettata della fibra ottica 10A e viene trasformata logaritmicamente. Nella figura 2, l'area di lato destro della linea retta 15B indica rumori in corrispondenza dell’estremità uscente dalla fibra ottica 10B.

In un confronto della figura 2 con la figura 4, le luci 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel mostrate rispettivamente nella figura 4 non sono tracciate nella figura 2. Dato che le luci diffuse 15A e 15B di Raman sono differenti in lunghezza d'onda dalle luci di riflessione di Fresnel 13A, 13B e 13C, le luci 15A e 15B diffuse di Raman vengono demultiplate nella luce di ritorno 12 dal demultiplatore/multiplatore 6 mostrato nella figura 1, ma le luci 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel non vengono demultiplate nella luce di ritorno 12 dal demultiplatore/multiplatore 6. Nella figura 2 in cui vengono visualizzate le luci diffuse 15A e 15B di Raman, le luci diffuse 15A e 15B di Raman non vengono influenzate dall'area morta 21 e 22 in base alle luci 13A, 13B e 13C di riflessione di Fresnel mostrate nella figura 4.

Claims

RIVENDICAZIONE Dispositivo di misurazione di impulsi ottici in grado di visualizzare luce diffusa di Raman comprendente: un generatore di impulsi ottici per generare un impulso ottico con la lunghezza d'onda specificata; un accoppiatore direzionale a cui viene fornito detto impulso ottico, per dividere luce di ritorno da una fibra ottica che deve essere misurata in luce di riflessione di Fresnel e in luce diffusa di Rayleigh con detta lunghezza d'onda specificata; un demultiplatore/multiplatore a cui viene fornito l'impulso ottico tramite detto accoppiatore direzionale, per iniettare una luce di uscita in detta fibra ottica e per demultiplare luce di ritorno proveniente da detta fibra ottica in luce diffusa di Raman differente in lunghezza d'onda da detto impulso ottico; un visualizzatore per visualizzare una forma d'onda caratteristica di detta fibra ottica; e un dispositivo commutatore per alimentare detta luce diffusa di Rayleigh a detto visualizzatore nel caso di misurazione di distanza lunga o misurazione di perdita precisa di detta fibra ottica e per alimentare detta luce diffusa di Raman a detto visualizzatore nel caso della misurazione della parte terminale vicina di detta fibra ottica o del punto di collegamento tra fibre ottiche senza un'area morta.