ITMI942078A1

ITMI942078A1 - Dispositivo di mascheratura ottica

Info

Publication number: ITMI942078A1
Application number: IT94MI002078A
Authority: IT
Inventors: Mikio Maeda; Masaaki Furuhashi
Original assignee: Ando Electric
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-12
Also published as: DE4437821A1; IT1271254B; JPH07113723A; US5557401A; ITMI942078A0

Abstract

Dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR in grado di ridurre l'attenuazione di inserzione, allineare facilmente gli assi ottici ad essere strutturato con basso costo. Il dispositivo comprende mezzi di generazione di impulsi ottici (1), un dispositivo di derivazione ed accoppiamento ottico (2) per consentire che un impulso ottico generato dai mezzi di generazione di impulsi ottici (1) sia incidente ad una fibra ottica (10) da misurare e mezzi a livellatore ottico (4) ai quali è incidente una luce riflessa dalla fibra ottica (10) tramite il dispositivo di derivazione ed accoppiamento ottico (2) in cui i mezzi a livellatore ottico (4) operano in sincronia con l'impulso ottico per eliminare una gamma desiderata della luce riflessa. Un segnale di luce fornito ad un trasduttore ottico/elettrico 85) dai mezzi a livellatore ottico 84) viene convertito in segnale elettrico, visualizzato su un indicatore (9) tramite un circuito di elaborazione di segnale (8).

Description

DISPOSITIVO DI MASCHERATI;RA OTTICA

La presente invenzione riguarda un dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR.

In una misurazione di attenuazione di inserzione di una fibra ottica utilizzando un OTDR/ si rivelano una luce riflessa attraverso una lente di Fresnel (indicata nel seguito come luce riflessa di Fresnel) ed una luce retrodiffusa, provocata da una diffusione alla Rayleigh, valutando così un'attenuazione di inserzione caratteristica della fibra ottica nella sua direzione longitudinale .

In questo caso, se vengono misurate contemporaneamente dall'OTDR la luce retrodiffusa provocata dalla diffusione alla Rayleigh ed una luce riflessa di Fresnel in un passaggio dì fibra ottica, vi è fra di esse una grande differenza di livello, così che la luce retrodiffusa non può essere valutata esattamente per l'influenza della luce riflessa di Fresnel. Di conseguenza, la precisione della misurazione risulta degradata ed una parte del passaggio di fibra ottica forma un'area in cui non può effettuarsi la misurazione, ciò che dà luogo al maggiore inconveniente della misurazione da parte dell'OTDR.

Per ovviare ad un tale inconveniente, si e impiegato un cosiddetto metodo di mascheratura ottica per eliminare la luce riflessa di Fresnel usando un commutatore ottico ad alta velocità, eliminando così la luce riflessa inutile. Con riferimento alla fig. 6 si descrìverà un dispositivo di mascheratura ottica convenzionale.

Un impulso ottico generato da una sorgente di luce ad impulsi 11 viene introdotto in un commutatore ottico ad alta velocità 12 dal suo lato A al suo lato B e viene irradiato da un terminale ottico di uscita 20 ad una fibra ottica 10 da misurare. Una luce retrodiffusa, che è parte di una luce riflessa di Fresnel o di una luce diffusa alla Raileigh proveniente dalla fibra ottica 10 da misurare, viene rinviata al commutatore ottico ad alta velocità 12 tramite il terminale ottico di uscita 20. La luce rinviata viene introdotta nel commutatore ottico ad alta velocità 12 dal suo lato B al suo lato C.

A questo punto, il commutatore ottico ad alta velocità 12 può essere commutato al lato A per impedire l introduzione di un segnale ottico inutile in un trasduttore ottico/elettrico 15 per realizzare la mascheratura ottica. In questo caso, il commutatore ottico ad alta velocità 12 viene azionato in sincronia con l'impulso ottico che viene generato dalla sorgente di luce ad impulsi 11.

La fig. 7 mostra una forma d'onda dell’OTDR, che è visualizzata su un indicatore 19.

Nel dispositivo di mascheratura ottica dell'OTDR come mostrato in fig. 6, l'attenuazione di inserzione è grande in guanto il correnutatore ottico ad alta velocità viene usato per la mascheratura ottica. Di conseguenza, si deteriora la gamma dinamica che è una proprietà importante dell'OTDR. Inoltre era molto difficile e fastidioso l'allineamento degli assi ottici nel commutatore ottico ad alta velocità. Inoltre, il commutatore ottico ad alta velocità è normalmente molto costoso, ciò che provoca il problema di incremento del costo dell'OTDR.

E' perciò uno scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR in grado di ridurre l'attenuazione di inserzione, allineare facilmente gli assi ottici ed essere realizzato a basso costo.

Per ottenere tale scopo, il dispositivo di mascheratura ottica secondo la presente invenzione comprende mezzi di generazione di impulsi ottici, mezzi di derivazione/accoppiamento ottico per consentire che un impulso ottico generato dai mezzi di generazione di impulsi ottici sia incidente ad una fibra ottica da misurare e mezzi a livellatore ottico ai quali è incidente una luce riflessa proveniente dalla fibra ottica tramite i mezzi di derivazione/accoppiamento ottico in cui i mezzi a livellatore ottico operano in sincronia con l'impulso ottico, eliminando cosi una gamma desiderata della luce riflessa.

I mezzi a livellatore ottico comprendono, ad esempio, un ricevitore di luce nel quale viene introdotta la luce riflessa ed un elemento livellatore per intercettare un passaggio ottico estendentesi dalla lente al ricevitore di luce in un dato tempo.

Una funzione di mascheratura per eliminare luce riflessa inutile nella gamma necessaria nella porzione prossima all'OTDR si ottiene variando il tempo delle operazioni ON ed OFF dei mezzi a livellatore ottico che intercettano il passaggio ottico ed un tempo di irradiazione di luce della sorgente di luce. E' quindi possibile eliminare la luce riflessa di Fresnel e garantire una linearità nella misurazione della luce retrodiffusa.

Se l'elemento livellatore ottico è disposto davanti al ricevitore di luce, il segnale ottico che viene introdotto nel ricevitore di luce può essere tagliato entro un dato tempo dopo l'inizio dell'emissione degli impulsi ottici e l'entità dei segnali ad impulsi da tagliare può essere regolata liberamente, impedendo cosi che il ricevitore di luce si saturi di segnali ottici.

Dato che la presente invenzione impiega mezzi di derivazione/accoppiamento e mezzi a livellatore ottico, si può realizzare non solo la bassa caratteristica di attenuazione di inserzione, ma anche un tipo di circuito di prezzo relativamente basso. Inoltre, l'allineamento degli assi ottici nel commutatore ottico ad alta velocità viene effettuato agevolmente rispetto a quello del commutatore ottico convenzionale, con conseguente netta riduzione di costo.

Nei disegni allegati:

fig. 1 è uno schema circuitale di un dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

fig. 2 è una vista esplicativa di un tipo di livellatore ottico impiegato dal dispositivo di fig. 1;

fig. 3(a) è una vista esplicativa di un altro tipo di livellatore ottico impiegato dal dispositivo di fig. 1 e fig. 3(b) è una vista per esporre una fenditura in esso?

figg. 4(A)-4(g) sono forme d'onda in ciascun elemento del dispositivo di fig. 1;

fig. 5 è un grafico che mostra una forma d'onda di un OTDR che viene ottenuta dal dispositivo di fig. 1;

fig. 6 è un dispositivo di mascheratura ottica noto; e

fig. 7 è un grafico che mostra una forma d'onda che viene visualizzata su un indicatore del dispositivo di mascheratura ottica noto di un OTDR.

Un dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione verrà descritto con riferimento alle figg. 1-5.

Il dispositivo di mascheratura ottica comprende una sorgente di luce ad impulsi 1, un dispositivo di derivazione e accoppiamento ottico 2, un circuito di generazione di segnali sincroni 3, un livellatore ottico 4, un trasduttore ottico/elettrico 5, un amplificatore 6, un convertitore A/D 7, un circuito di elaborazione di segnali 8 ed un indicatore 9. La sorgente di luce ad impulsi 1 genera impulsi ottici in risposta ad un segnale di scatto emesso dal circuito di generazione di segnali sincroni 3. Il dispositivo di derivazione e accoppiamento ottico 2 consente la misurazione dell'impulso ottico emesso dalla sorgente di luce ad impulsi 1, incidente ad una fibra ottica 10, e l'introduzione nel livellatore ottico 4 di una luce riflessa proveniente dalla fibra ottica 10. Il circuito di generazione di segnali sincroni 3 genera segnali sincroni per azionare la sorgente di luce ad impulsi 1 in risposta al segnale di scatto, il livellatore ottico 4 ed un segnale di campionatura per il convertitore A/D.

Il livellatore ottico 4 effettua operazioni "ON" ed "OFF" in risposta al segnale sincrono emesso dal circuito di generazione di segnali sincroni 3, cosi da eliminare una parte della luce riflessa proveniente dalla fibra ottica 10 o un segnale di perdita emesso dalla sorgente di luce ad impulsi 1, che serve da generatore di impulsi ottici. Il trasduttore ottico/elettrico 5 converte la luce riflessa proveniente dalla fibra ottica 10, che è introdotta in esso tramite il livellatore ottico 4, in un segnale elettrico. L'amplificatore 6 amplifica un segnale che viene convertito nel segnale elettrico dal trasduttore ottico/elettrico 5 ad un livello adatto per la conversione A/D. Il convertitore A/D 7 converte un segnale analogico in un segnale digitale. Il circuito di elaborazione di segnali 8 elabora un segnale necessario per l'OTDR in modo tale che il segnale digitale convertito sia sottoposto ad un processo di mediazione o ad una conversione LOG. L'indicatore 9 visualizza una forma d'onda prodotta durante l'elaborazione del segnale od un dato misurato.

Il livellatore ottico 4 è esemplificato come mostrato nelle figg. 2 e 3. Il livellatore ottico 4 di fig. 2 è provvisto di una lama rotante 43 avente una fenditura come elemento livellatore fra una lente 41 ed un ricevitore di luce 42. La lama rotante 43 può essere azionata da un motore 44.

Il motore 44 è preferibile che sia un servomotore a corrente continua o un motore sincrono ad impulsi che venga facilmente sincronizzato. Con la rotazione della lama rotante 43 si forma un passaggio ottico estendentesi dalla lente 41 al ricevitore di luce 42 quando la luce passa attraverso la fenditura, mentre il passaggio ottico è intercettato quando la luce è incidente ad una porzione diversa dalla fenditura, effettuando così le operazioni "ON" ed "OFF" per consentire o no il passaggio della luce riflessa dalla fibra ottica 10 attraverso la lama rotante 43.

Il livellatore ottico 4 mostrato in fig. 3(a) è provvisto di uno schermo 45 come elemento livellatore fra la lente 41 ed il ricevitore dì luce 42. Lo schermo 45 ha una fenditura 45a formata in esso come mostrato in fig. 3(b). Lo schermo 45 è fissato ad un elemento piezoelettrico 46 mediante adesione del primo al secondo, il segnale ottico o la luce riflessa proveniente dalla lente 41 essendo arrestato facendo oscillare l'elemento piezoelettrico 46 similmente all'esempio sopra esposto. E' possibile impiegare altri elementi, quale un oscillatore a cristallo, se esso può spostare la fenditura 45a con un segnale esterno.

Secondo la forma di realizzazione preferita, la sorgente di luce ad impulsi 1 ed il livellatore ottico 4 vengono azionati in modo sincrono in risposta al segnale sincrono generato dal circuito di generazione di segnali sincroni 3. Un segnale di campionatura per la conversione Ά/D tramite il convertitore A/D 7 è pure generato in risposta al segnale sincrono come descritto sopra.

La luce riflessa proveniente dalla fibra ottica 10 ed il segnale di perdita proveniente dalla sorgente di luce ad impulsi 1 vengono mascherati dal livellatore ottico 4 ed altri segnali vengono introdotti nel trasduttore ottico/elettrico 5. In questo caso, uno spazio di mascheratura, cioè uno spazio in cui il segnale ottico viene tagliato, può essere variato e regolato liberamente variando un tempo in cui 1'impulso ottico viene generato dalla sorgente di luce ad impulsi 1 (un tempo di emissione di luce) in base al tempo in cui il livellatore ottico 4 effettua un'operazione "ON". Il convertitore A/D 7 incomincia ad effettuare la conversione A/C in base ad un tempo in cui il livellatore ottico 4 effettua un’operazione "OFF".

Si descriverà ora una serie di operazioni del dispositivo di mascheratura ottica secondo la presente invenzione, con riferimento a fig. 4. Un tempo in cui l'impulso ottico è irradiato dal terminale di uscita 20 ed un tempo di livellamento da parte del livellatore ottico 4 sono controllati dal circuito di generazione di segnale sincrono 3 ed il dispositivo di mascheratura ottica viene azionato in base al tempo di livellamento.

In fig. 4, (a) mostra un tempo di emissione di luce da parte della sorgente di luce ad impulsi 1, (b) mostra un tempo di irradiazione di luce al terminale di uscita 20. Vi è un ritardo^ T fra questi tempi (vedi fig. 1).

La fig. 4(c) mostra una parte di luce introdotta nel ricevitore di luce 42 (livellatore ottico 4). La luce viene introdotta nel ricevitore di luce 42 dopo che il livellatore ottico 4 sale allo stato "ON" al tempo di irradiazione della luce.

In fig. 4(d), come mostrato in frecce, il tempo di emissione di luce della sorgente di luce ad impulsi 1 si sposta in una posizione come illustrato in fig. 4(f) in base all'innalzamento del livellatore ottico 4. Di conseguenza, la forma d'onda da campionare in un intervallo di campionatura S da parte del convertitore A/D 7 nell'OTDR varia dalla forma d'onda mostrata in fig. 4(d) a quella mostrata in fig. 4(f).

Nell 'OTDR, il tempo di irradiazione di luce è "0" m. Una regione di mascheratura desiderata M si estende quindi dalla posizione "0" m ad una posizione "P" in fig. 4(e) e viene campionato l'intervallo che segue la posizione "P". La forma d'onda dell'OTDR così ottenuta è mostrata in fig. 5.

Il dispositivo di mascheratura ottica secondo la forma di realizzazione preferita può essere ridotto quanto a dimensione e consumo di energia ripetto a quello convenzionale rappresentato in fig. 6.

Inoltre, secondo l'invenzione, è possibile fornire un dispositivo di mascheratura ottica in grado di ridurre l attenuazione di inserzione, in grado di allineare facilmente gli assi ottici nel commutatore ottico ad alta velocità ed in grado di essere fabbricato a basso costo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di mascheratura ottica di un OTDR comprendente: mezzi di generazione di impulsi ottici (1); mezzi di derivazione ed accoppiamento ottico (2) per consentire che un impulso ottico generato dai mezzi di generazionene di impulsi ottici (1) sia incidente ad una fibra ottica (10) da misurare; e mezzi a livellatore ottico (4) ai quali è incidente una luce riflessa proveniente dalla fibra ottica (10) tramite i mezzi di derivazione ed accoppiamento ottico (2) in cui i mezzi a livellatore ottico (4) operano in sincronia con 1'impulso ottico per eliminare una gamma desiderata della luce riflessa.
2) Dispositivo come nella rivendicazione 1), in cui detti mezzi a livellatore ottico (4) comprendono un ricevitore di luce (42) nel quale viene introdotta la luce riflessa ed elementi a livellatore (43, 45) per intercettare un passaggio di luce della luce riflessa estendentesi al ricevitore di luce (42) in un dato tempo.