JP2008209266A - Bidirectional optical module and optical pulse tester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、双方向光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバ通信網の破断点測定等に用いられる光パルス試験器に用いる双方向光モジュールに関する。 The present invention relates to a bidirectional optical module, and more particularly to a bidirectional optical module used in an optical pulse tester used for measuring a break point of an optical fiber communication network.
光通信システムや、光を用いた例えば光ファイバセンサ等の測定機器は、光を出射する光源および光を感知する受光部を備える。また、光通信システムの保守・管理等に用いられる測定機器は、被測定光ファイバに測定用の光を出射する光源および被測定光ファイバによって伝送された光を感知する受光部を備えている。 Optical communication systems and measuring devices such as optical fiber sensors using light include a light source that emits light and a light receiving unit that senses the light. A measuring instrument used for maintenance and management of an optical communication system includes a light source that emits measurement light to a measured optical fiber and a light receiving unit that senses the light transmitted by the measured optical fiber.
例えば、光信号によりデータ通信等を行う光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバの状態を監視するため、光ファイバの敷設や保守等において、例えばOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)と呼ばれる光パルス試験器が用いられる。OTDRは、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する。 For example, in an optical communication system that performs data communication or the like using an optical signal, an optical pulse called, for example, OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) is used in laying or maintaining an optical fiber in order to monitor the state of the optical fiber that transmits the optical signal. A tester is used. The OTDR repeatedly inputs pulsed light into the optical fiber to be measured, and measures the level of the reflected light and backscattered light from the optical fiber to be measured and the light reception time, thereby causing disconnection or loss of the optical fiber to be measured. Measure the state.
光パルス試験器は、送信部および受信部を同一のケースに収め、ひとつにモジュール化した双方向光モジュールやBIDI(Bi−Directional)モジュール等を備えている。これらのモジュールは、近年のFTTH(Fiber To The Home)の普及に伴い低価格となり、OTDRに限らず、その他の測定機器や光通信システムにも多く使用されている。 The optical pulse tester includes a bidirectional optical module, a BIDI (Bi-Directional) module, etc., which are modularized as a single unit, with the transmission unit and the reception unit housed in the same case. These modules become low-priced with the recent spread of FTTH (Fiber To The Home), and are often used not only for OTDR but also for other measuring instruments and optical communication systems.
例えば、特許文献1および特許文献2には、双方向光モジュールを用いたOTDRの構成が開示されている。OTDRは、図6に示すように、双方向光モジュール10と、LD駆動部20と、サンプリング部30と、信号処理部40と、表示部50とを備えて構成される。
For example,
双方向光モジュール10は、測定コネクタ60を介して被測定光ファイバ73にパルス光を出力し、被測定光ファイバ73からの戻り光を感知するモジュールである。LD駆動部20は、双方向光モジュール10内の光源を駆動する駆動部である。サンプリング部30は、双方向光モジュール10内の受光部からの電気信号(光電流)を電圧に変換してサンプリングする機能部である。信号処理部40は、LD駆動部20を介して双方向光モジュール10にパルス光を出力させ、また、サンプリング部30にサンプリングを行わせる機能部である。さらに、信号処理部40は、サンプリング部30によるサンプリング結果の電気信号の演算処理を行う。表示部50は、信号処理結果を表示する機能部であり、例えばディスプレイ等を用いることができる。
The bidirectional
ここで、従来の双方向光モジュール10は、例えば図7に示すように、光を発する発光素子11、13と、光を平行光にするレンズ12、14と、複数の光を1つの光に合波する合分波素子15と、光を集光するレンズ17、18と、光を分岐する合分岐素子16と、光を感知する受光素子19とを備えて構成される(例えば、特許文献1〜3)。かかる双方向光モジュール10は、例えば、波長λ1の光を出射する発光素子11と、波長λ2の光を出射する発光素子13を備えるとする。これら2つの発光素子11、13から出射された波長λ1、λ2の光は、それぞれレンズ12、14により平行光とされて、合分波素子15により合波される。合分波素子15により合波された光は、レンズ17により集光されて光ファイバ71に入射した後、測定コネクタ60により光ファイバ71と接続された被測定光ファイバ73に入射する。
Here, as shown in FIG. 7, for example, the conventional bidirectional
被測定光ファイバ73に入射した光は、被測定光ファイバ73内の破断点または接続点で反射し、その戻り光が再び被測定光ファイバ73をたどって、測定コネクタ60により接続された光ファイバ71を介して双方向光モジュール10に入射する。この戻り光は、レンズ17によって平行光とされた後、合分岐素子16によって戻り光の一部または全部が受光素子19へ導かれる。合分岐素子16により受光素子19側へ反射された光は、レンズ18により集光されて受光素子19に入射する。
The light incident on the optical fiber to be measured 73 is reflected at the breaking point or connection point in the optical fiber to be measured 73, and the return light traces the optical fiber to be measured 73 again and is connected by the
図7に示す双方向光モジュール10において、発光素子11、13から出射した光は、OTDRの信号レベルを上げる目的で可能な限りロスがないように、レンズ12、14、17を介して光ファイバ71に入射される。しかし、発光素子11、13から出射した光が高効率で光ファイバ71に入射すると、光ファイバ71と接続された被測定光ファイバ73からの戻り光を測定した反射減衰率が悪くなるという欠点がある。これは、主に破断点または接続点と発光素子11、13との間で生じる光の多重反射による。
In the bidirectional
図8に、被測定光ファイバ73からの戻り光を従来のOTDRにより測定したときのOTDR波形を示す。図8に示すように、被測定光ファイバ73の破断点または接続点からの戻り光は、最初に波形に現れるピークAとして現れる。しかし、実際には破断点等が存在しないにも関わらず、あたかも反射があるようにピークB、C(ゴースト)が現れる。このピークB、Cが、破断点または接続点と発光素子11、13との間で多重反射する光を検出したものであり、ピークBがピークAの約2倍の距離、ピークCがピークAの約3倍の距離において発生している。
FIG. 8 shows an OTDR waveform when the return light from the measured
また、OTDRには、一般的にロステスト用安定化光源が備えられている。しかし、大きな反射光(戻り光)が発光素子11、13に入射すると、OTDRの動作が不安定となり、光源安定度が悪くなるという欠点がある。
The OTDR is generally provided with a loss light source for loss test. However, when large reflected light (return light) is incident on the
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ゴーストを発生させずに高い光源安定度を有する、新規かつ改良された双方向光モジュールおよびこれを用いた光パルス試験器を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel and improved bidirectional optical module having high light source stability without generating a ghost and the same. It is to provide an optical pulse tester using the above.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールが提供される。かかる双方向光モジュールは、光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せされた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、発光素子と合分波素子との間に設けられ、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a bidirectional optical module in which light is emitted to an optical fiber and return light is incident from the optical fiber. Such a bidirectional optical module includes a plurality of light emitting elements that emit light incident on an optical fiber, a light receiving element that receives light emitted from the optical fiber, and a light that combines light emitted from the plurality of light emitting elements. An optical isolator that is provided between the light emitting element and the optical multiplexing / demultiplexing element, and that passes light only in the direction from the light emitting element toward the optical multiplexing / demultiplexing element. And a branching / branching element for guiding the light to the light receiving element.
本発明によれば、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、発光素子と合分波素子との間に光アイソレータを設けている。光アイソレータは、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。 According to the present invention, the return light from the optical fiber is combined with the light emitting element in order to prevent the light emitted from the light emitting element from entering the light emitting element through the same path as the incident path entering the optical fiber. An optical isolator is provided between the branching element. The optical isolator allows light to pass only in the direction from the light emitting element side toward the multiplexing / demultiplexing element side, and does not allow return light from the optical fiber to pass. Therefore, return light from the optical fiber can be prevented from entering the light emitting element, and the return light is reflected on the surface of the light emitting element to prevent multiple reflection between the light emitting element and the optical fiber. Can do.
ここで、受光素子の受光面は、第1の受光エリアと、第1の受光エリアより周波数特性の低い第2の受光エリアとからなる。このとき、本発明の受光素子は、該受光素子に入射する光が第1の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置してもよい。受光素子においてもわずかではあるが戻り光が反射される。この反射された光を再び光ファイバに入射させないようにするために、受光素子をレンズの合焦位置から離れた位置に配置する。これにより、受光素子により反射された光が入射光の入射経路と同一方向に反射しないようにすることができる。 Here, the light receiving surface of the light receiving element includes a first light receiving area and a second light receiving area having a frequency characteristic lower than that of the first light receiving area. At this time, the light receiving element of the present invention may be arranged so that light incident on the light receiving element is defocused from the in-focus position in the first light receiving area. Even in the light receiving element, the return light is reflected slightly. In order to prevent the reflected light from entering the optical fiber again, the light receiving element is disposed at a position away from the focusing position of the lens. Thereby, it is possible to prevent the light reflected by the light receiving element from being reflected in the same direction as the incident path of the incident light.
さらに、合分岐素子と受光素子との間に光を集光するレンズを備えてもよい。そして、受光素子を、レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置することにより、不要な光を再びレンズに入射させないようにすることができる。これにより、受光素子に入射した光は、入射経路と異なる方向に反射されるようになる。 Furthermore, you may provide the lens which condenses light between a joint branching element and a light receiving element. By disposing the light receiving element so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the lens, unnecessary light can be prevented from entering the lens again. Thereby, the light incident on the light receiving element is reflected in a direction different from the incident path.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器が提供される。かかる光パルス試験器は、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、光を所定のタイミングで発生させるように双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、を備える。そして、双方向光モジュールは、光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せされた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、発光素子と合分波素子との間に設けられ、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, an optical pulse tester for testing loss characteristics of an optical fiber is provided. Such an optical pulse tester includes a bidirectional optical module that emits light to an optical fiber and receives return light from the optical fiber, and bidirectional light that drives the bidirectional optical module to generate light at a predetermined timing. A signal processing unit that calculates loss characteristics of an optical fiber based on a module driving unit, an electric signal conversion unit that converts light incident on the bidirectional optical module into an electric signal, and an electric signal converted by the electric signal conversion unit A section. The bidirectional optical module combines a plurality of light emitting elements that emit light incident on an optical fiber, a light receiving element that receives light emitted from the optical fiber, and light emitted from the plurality of light emitting elements. An optical isolator that is provided between the light-emitting element and the optical multiplexer / demultiplexer, and that passes light only in the direction from the light-emitting element toward the optical multiplexer / demultiplexer; And a branching / branching element for guiding the emitted light to the light receiving element.
本発明にかかる光パルス試験器の双方向光モジュールには、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、発光素子と合分波素子との間には光アイソレータが設けてられている。光アイソレータは、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。これにより、光パルス試験器により検出された光の波形にゴーストが発生することがなく、また、高い光源安定度を有する双方向光モジュールを備えた光パルス試験器を提供することができる。 In the bidirectional optical module of the optical pulse tester according to the present invention, the return light from the optical fiber is incident on the light emitting element through the same path as the incident path on which the light emitted from the light emitting element enters the optical fiber. In order to prevent this, an optical isolator is provided between the light emitting element and the multiplexing / demultiplexing element. The optical isolator allows light to pass only in the direction from the light emitting element side toward the multiplexing / demultiplexing element side, and does not allow return light from the optical fiber to pass. Therefore, return light from the optical fiber can be prevented from entering the light emitting element, and the return light is reflected on the surface of the light emitting element to prevent multiple reflection between the light emitting element and the optical fiber. Can do. Thereby, a ghost does not generate | occur | produce in the waveform of the light detected with the optical pulse tester, and the optical pulse tester provided with the bidirectional | two-way optical module which has high light source stability can be provided.
さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールが提供される。かかる双方向光モジュールは、光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せられた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子と、合分波素子と合分岐素子との間に設けられ、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、を備えることを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the bidirectional | two-way optical module which radiate | emits light to an optical fiber and in which return light enters from an optical fiber is provided. Such a bidirectional optical module includes a light emitting element that emits light incident on an optical fiber, a light receiving element that receives light emitted from the optical fiber, and a light that is emitted from a plurality of light emitting elements. Are provided between the multiplexing / demultiplexing element side and the multiplexing / demultiplexing element side, and are provided between the multiplexing / demultiplexing element side and the multiplexing / demultiplexing element side. And an optical isolator that allows light to pass only in the direction toward.
本発明によれば、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、合分波素子と合分岐素子との間に光アイソレータを設けている。光アイソレータは、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。また、かかる位置に光アイソレータを配置することにより、複数波長の光の通過または遮断を発光素子の数よりも少ない光アイソレータで調整することができる。 According to the present invention, the return light from the optical fiber prevents the light emitted from the light emitting element from entering the light emitting element through the same path as the incident path entering the optical fiber. And an optical isolator is provided between the coupling element and the branching element. The optical isolator passes light only in the direction from the multiplexing / demultiplexing element side toward the multiplexing / branching element side, and does not allow return light from the optical fiber to pass. Therefore, return light from the optical fiber can be prevented from entering the light emitting element, and the return light is reflected on the surface of the light emitting element to prevent multiple reflection between the light emitting element and the optical fiber. Can do. Further, by disposing an optical isolator at such a position, it is possible to adjust the passage or blocking of light having a plurality of wavelengths with an optical isolator having fewer than the number of light emitting elements.
ここで、受光素子の受光面は、第1の受光エリアと、第1の受光エリアより周波数特性の低い第2の受光エリアとからなる。このとき、受光素子を、該受光素子に入射する光が第1の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置することができる。または、合分岐素子と受光素子との間に光を集光するレンズをさらに備えてもよい。このとき、受光素子は、レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置される。これにより、受光素子において反射する光の反射方向が受光素子へ入射する光の入射経路と異なるので、反射光が光ファイバに入射することを防止できる。 Here, the light receiving surface of the light receiving element includes a first light receiving area and a second light receiving area having a frequency characteristic lower than that of the first light receiving area. At this time, the light receiving element can be arranged so that the light incident on the light receiving element is defocused from the in-focus position in the first light receiving area. Or you may further provide the lens which condenses light between a coupling | branching element and a light receiving element. At this time, the light receiving element is disposed so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the lens. Thereby, since the reflection direction of the light reflected in the light receiving element is different from the incident path of the light incident on the light receiving element, it is possible to prevent the reflected light from entering the optical fiber.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器が提供される。かかる光パルス試験器は、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、光を所定のタイミングで発生させるように双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、を備える。そして、双方向光モジュールは、光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せられた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子と、合分波素子と合分岐素子との間に設けられ、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, an optical pulse tester for testing loss characteristics of an optical fiber is provided. Such an optical pulse tester includes a bidirectional optical module that emits light to an optical fiber and receives return light from the optical fiber, and bidirectional light that drives the bidirectional optical module to generate light at a predetermined timing. A signal processing unit that calculates loss characteristics of an optical fiber based on a module driving unit, an electric signal conversion unit that converts light incident on the bidirectional optical module into an electric signal, and an electric signal converted by the electric signal conversion unit A section. The bidirectional optical module combines a light emitting element that emits light incident on an optical fiber, a light receiving element that receives light emitted from the optical fiber, and light emitted from a plurality of light emitting elements. A multiplexing / demultiplexing element that leads to the fiber, a coupling / branching element that guides the light emitted from the optical fiber to the light receiving element, and a coupling / branching element provided between the multiplexing / demultiplexing element and the coupling / branching element. And an optical isolator that allows light to pass only in the direction toward the side.
以上説明したように本発明によれば、ゴーストを発生させずに高い光源安定度を有する双方向光モジュールおよびこれを用いた光パルス試験器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a bidirectional optical module having high light source stability without generating a ghost and an optical pulse tester using the same can be provided.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
(第1の実施形態)
まず、図1および図2に基づいて、本発明の第1の実施形態にかかる双方向光モジュール100の構成について説明する。なお、図1は、本実施形態にかかる双方向光モジュール100の構成を示す構成概略図である。図2は、受光素子190の配置の一例を説明するための説明図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the bidirectional
本実施形態にかかる光双方向モジュール100は、例えば図6に示す光パルス試験器1に用いることができる。上述したように、光パルス試験器1は、信号によりデータ通信等を行う光通信システムにおいて、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する機器である。かかる光パルス試験器1に、本実施形態にかかる双方向光モジュール100を備えることにより、光パルス試験器1による測定精度を高めることができる。以下、本実施形態にかかる双方向光モジュール100の構成と、これを用いた光パルス試験器の動作について詳細に説明する。
The bidirectional
<双方向光モジュールの構成>
本実施形態にかかる双方向光モジュール100は、図1に示すように、光を発する発光素子110、130と、光を平行光にするレンズ120、140と、光を一方向にのみ通過させる光アイソレータ125、145と、複数の光を1つの光に合波する合分波素子150と、光を集光するレンズ170、180と、光を分岐する合分岐素子160と、光を感知する受光素子190とを備える。
<Configuration of bidirectional optical module>
As shown in FIG. 1, the bidirectional
発光素子110、130は、光ファイバ71に入射させる光を発する素子であり、例えばレーザダイオード(Laser Diode)を用いることができる。なお、本実施形態にかかる双方向光モジュール100は2つの発光素子110、130を備えているが、かかる例に限定されず、1または2以上の発光素子を設けることができる。
The
レンズ120、140は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いることができる。レンズ120は発光素子110から出射された光を平行光にし、レンズ140は発光素子130から出射された光を平行光にする。
The
光アイソレータ125、145は、光を一方向にのみ通過させる光学素子である。光アイソレータ125、145は、被測定光ファイバ73からの戻り光を発光素子110、130へ入射させないようにするために設けられ、本実施形態では、発光素子110と後述する合分波素子150との間、発光素子130と合分波素子150との間にそれぞれ設けられる。すなわち、光アイソレータ125は、発光素子110から発せられた光を合分波素子150側へ通過させるが、被測定光ファイバ73からの戻り光は合分波素子150側から発光素子110側へ通過させない。光アイソレータ145も同様に、発光素子130から発せられた光を合分波素子150側へ通過させるが、被測定光ファイバ73からの戻り光は合分波素子150側から発光素子130側へ通過させない。このような光アイソレータ125、145は、対応する発光素子110、130に応じた波長特性を有しており、本実施形態では、アイソレーションが約30dB以上の光アイソレータを用いる。
The
合分波素子150は、レンズ120、140により平行光とされた光を合波する波長フィルタであり、例えばShort Wave Pass Filter、Long Wave Pass Filter、Band Pass Filter等を用いることができる。なお、“Wave”は、“Wavelength”と同義である。合分波素子150によって合波された光は、後述する合分岐素子160を通過して光ファイバ71に入射する。
The multiplexing /
合分岐素子160は、光ファイバ71からの戻り光を受光素子190に導くための光学素子である。合分岐素子160には、例えばハーフミラー等のビームスプリッタを用いることができる。合分岐素子160は、入射した光の一部または全部を反射して、戻り光を受光素子190に入射させる。
The coupling / branching
レンズ170、180は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いることができる。レンズ170は、合分波素子150を介して光ファイバ71に入射する光を集光して光ファイバ71に入射させる。レンズ180は、合分岐素子160により分岐された光ファイバ71からの戻り光を集光して受光素子190に入射させる。
The
受光素子190は、光を感知する素子であり、例えば、アバランシェフォトダイオード(Avalanche PhotoDiode;以下、「APD」とする。)を用いることができる。APDは、雪崩増幅効果を利用した受光素子であり、微弱な光も高感度に検出することができる。このため、APD(特に、小口径のAPD)は、微弱な戻り光を高い距離分解能で検出しなければならないOTDR等の受光素子に適している。
The
以上、本実施形態にかかる双方向光モジュール100の構成について説明した。次に、本実施形態にかかる双方向光モジュール100の機能を、この双方向光モジュール100を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図7と同様であり、双方向光モジュール10の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール100が適用されているとする。
The configuration of the bidirectional
<双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作>
本実施形態にかかる光パルス試験器は、まず、光パルス試験器1の信号処理部40により、LD駆動部20に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部40内のタイミング発生手段(図示せず。)により、所定の間隔でタイミング信号をLD駆動部20に送信する。タイミング信号を受信したLD駆動部20は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール100の発光素子110または発光素子130にパルス光を出力させる。
<Operation of optical pulse tester equipped with bidirectional optical module>
In the optical pulse tester according to the present embodiment, first, the pulse width of the pulsed light is set in advance for the
発光素子110から発光された波長λ1のパルス光は、レンズ120により平行光とされ、発光素子130から発光された波長λ2のパルス光は、レンズ140により平行光とされて、それぞれ光アイソレータ125、145を通過して合分波素子150に入射する。合分波素子150は、発光素子110から出射された波長λ1の光を透過し、一方、発光素子130から出射された波長λ2の光は反射させて、ともに合分岐素子160へ向かうように光を導く。そして、発光素子110から出射された波長λ1の光と発光素子130から出射された波長λ2の光は合分岐素子160を透過して、レンズ170に入射する。レンズ170は、入射した光を集光し、光ファイバ71に入射させる。
The pulsed light of wavelength λ 1 emitted from the
光ファイバ71の一端に入射した光は、光ファイバ71の他端と接続された測定コネクタ60を介して、断線や損失等の測定対象である被測定光ファイバ73に入射する。ここで、被測定光ファイバ73内部では、レイリー散乱が発生することがある。この散乱した光の一部はパルス光の進行方向とは逆方向に進み、後方散乱光として光パルス試験器1に戻る。また、被測定光ファイバ73の接続点や破断点では双方向光モジュール100から入射された光がフレネル反射し、その反射光も光パルス試験器1に戻る。
The light incident on one end of the
被測定光ファイバ73からのこれらの戻り光は、測定コネクタ60、光ファイバ71を介して双方向光モジュール100内に入射する。戻り光は、レンズ170により平行光とされた後、合分岐素子160によって受光素子190に入射するように分岐される。ここで、一部の戻り光は、合分岐素子160により受光素子190側へ分岐されず、合分岐素子160を通過して発光素子110、130側へ進行する。戻り光が発光素子110、130に入射するとその表面により反射されて、再び被測定光ファイバ73側へ進行してしまう。このような現象の繰り返し、すなわち多重反射が生じると、光パルス試験器1のOTDR波形にゴーストが現れる。
These return lights from the measured
本実施形態にかかる双方向光モジュール100では、このような現象を防止するため、発光素子110、130と合分波素子150との間に光アイソレータ125、145が設けられている。光アイソレータ125、145は、上述したように、発光素子110、130から合分波素子150へ向かう光は通過させるが、被測定光ファイバ73からの戻り光が合分波素子150を通過または反射して発光素子110、130へ入射するのを阻止するように機能する。したがって、光アイソレータ125、145を設けることにより、戻り光が光アイソレータ125、145を通過して発光素子110、130に入射するのを阻止することができるので、発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間で多重反射が生じるのを防止することができる。
In the bidirectional
一方、被測定光ファイバ73の戻り光のうち、合分岐素子160によって受光素子190側に分岐された光は、レンズ180により集光され、受光素子190に入射する。ここで、受光素子の光が入射する面においても僅かではあるが戻り光が反射され、再びレンズ180側へ進行してしまう光がある。このような反射光がレンズ180を通過して、合分岐素子160により再び被測定光ファイバ73に入射してしまうと、発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間における多重反射を生じさせる原因となる。このような現象を防止するため、本実施形態の受光素子190は、レンズ180により集光された光の合焦位置がデフォーカスされる位置に配置されている。これは、合焦位置において反射されると入射方向と反射方向が同一となり、合焦位置とは異なる位置で反射されると入射方向と反射方向とが相違するという光の性質を利用するためである。
On the other hand, of the return light of the
図2に示すように、被測定光ファイバ73からの戻り光100aは、レンズ180に集光され、受光素子190に入射する。このとき、レンズ180による光の合焦位置が受光素子190の受光面191から所定の距離だけ離れて位置するように、受光素子190を配置する。例えば、図2に示すように、受光素子190の受光面191を、レンズ180による光の合焦位置に対してレンズ180と反対側に位置するように配置すると、戻り光100aは、レンズ180により集光された後、再び拡散した状態で受光面191に入射することになる。このように、合焦位置がデフォーカスされるように受光素子190を配置することにより、受光素子190の受光面191において反射された光100bをレンズ180に入射しない方向へ進ませることができる。したがって、レンズ180に入射する反射光100bを低減することができ、反射光100bが再び被測定光ファイバ73に入射することを防止できる。
As shown in FIG. 2, the return light 100 a from the
なお、受光素子の受光面191は、有効受光領域である第1の受光エリア191aと、第1の受光エリア191aの外側にあり、第1の受光エリア191aよりも周波数特性の悪い第2の受光エリア191bとからなる。このため、レンズ180による光の合焦位置が、受光面191に入射する光が第1の受光エリア191a内に入るように、受光素子190は配置される。また、図2には、レンズ180により集光された光の合焦位置を焦点よりも後方となるようにデフォーカスしたが、本発明はかかる例に限定されず、焦点よりも前方にデフォーカスしてもよい。
The
このような双方向光モジュール100を備えた光パルス試験器1により、被測定光ファイバ73からの戻り光を従来のOTDRにより測定したときのOTDR波形を図3に示す。図3に示すように、波形に現れるピークはピークAのみであり、図8に示した従来の双方向光モジュール10を備えた光パルス試験器1によって測定した結果と比較して、ゴーストであるピークB、Cが現れない。このように、本実施形態にかかる双方向光モジュール100を用いることにより、発光素子110、130と合分波素子150との間で生じる多重反射を防止し、正常な波形を表示することができる。また、発光素子110、130の表面に大きな反射光が入射されることがないので、光源安定度の高い双方向光モジュール100を提供することができる。
FIG. 3 shows an OTDR waveform when the return light from the
以上、第1の実施形態にかかる双方向光モジュール100と、これを用いた光パルス試験器の動作について説明した。第1の実施形態にかかる双方向光モジュール100は、発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間に生じる多重反射を防止するため、発光素子110、130と合分波素子150との間に、発光素子110、130側から合分波素子150側へ向かう光のみを通過させる光アイソレータ125、145を備えている。これにより、被測定光ファイバ73からの戻り光を発光素子110、130に入射させないようにすることができるので、多重反射の発生を抑え、OTDR波形としてゴーストのない正常な波形を表示することができる。また、発光素子110、130への戻り光がないことから、光出力安定度のよい安定化光源を提供することもできる。さらに、受光素子190はデフォーカスされた光を受光することにより、受光素子190の光が入射する面において反射した光が再び入射光の入射経路と同経路を経て被測定光ファイバ73に入射することを防止できる。
The operation of the bidirectional
(第2の実施形態)
次に、図4に基づいて、本発明の第2の実施形態にかかる双方向光モジュール200について説明する。本実施形態の双方向光モジュール200は、第1の実施形態の双方向光モジュール100と比較して、各発光素子に対応する光アイソレータを複数設けるのではなく、1つのみ光アイソレータを設ける点で相違する。以下、主に第1の実施形態との相違点について説明し、同一の構成、同一の動作については詳細な説明を省略する。なお、図4は、本実施形態にかかる双方向光モジュール200の構成を示す構成外略図である。
(Second Embodiment)
Next, a bidirectional
本実施形態にかかる双方向光モジュール200は、図4に示すように、光を発する発光素子110、130と、光を平行光にするレンズ120、140と、光を一方向にのみ通過させる光アイソレータ155と、複数の光を1つの光に合波する合分波素子150と、光を集光するレンズ170、180と、光を分岐する合分岐素子160と、光を感知する受光素子190とを備える。
As shown in FIG. 4, the bidirectional
本実施形態の双方向光モジュール200において、光アイソレータ155は、合分波素子150と合分岐素子160との間に1つ設けられる。光アイソレータ155は、合分波素子150側から合分岐素子160側へのみ光を通過させ、被測定光ファイバ73からの戻り光が合分岐素子160を通過して光アイソレータ155に入射しても通過させない。本実施形態の光アイソレータ155は、双方の発光素子110、130に戻り光が入射するのを防ぐため、異なる波長の光を発光する2つの発光素子110、130に応じた特性を有する必要がある。このような光アイソレータ155として、例えば、発光素子110が発する光の波長λ1と発光素子130が発する光の波長λ2とのほぼ中間波長に対応するものを使用することができる。
In the bidirectional
このような双方向光モジュール200において、発光素子110から発光された波長λ1のパルス光は、レンズ120により平行光とされ、発光素子130から発光された波長λ2のパルス光は、レンズ140により平行光とされて、合分波素子150に入射する。合分波素子150により光アイソレータ155側へ導かれた波長λ1の光および波長λ2の光は、光アイソレータ155、合分岐素子160を透過して、レンズ170に入射する。レンズ170に入射した光は集光されて、光ファイバ71に入射される。
In such a bidirectional
光ファイバ71の一端に入射した光は、測定コネクタ60を介して被測定光ファイバ73に入射する。そして、被測定光ファイバ73に入射した光のうち被測定光ファイバ73内部においてレイリー散乱した光や、被測定光ファイバ73の接続点や破断点においてフレネル反射した光が、双方向光モジュール200側に戻り光として入射する。
Light that has entered one end of the
戻り光は、レンズ170により平行光とされた後、合分岐素子160によって受光素子190に入射するように分岐される。ここで、一部の戻り光は、合分岐素子160により受光素子190側へ分岐されず、合分岐素子160を通過して発光素子110、130側へ進行する。しかし、本実施形態にかかる光双方向モジュール200は、合分岐素子160と合分波素子150との間に、合分岐素子160側から合分波素子150側へは光を通過させない光アイソレータ155が設けられている。これにより、被測定光ファイバ73からの戻り光の大部分は光アイソレータ155により阻止され、発光素子110、130に入射する戻り光の量を低減することができる。したがって、発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間での多重反射の発生を抑えることができる。
The return light is converted into parallel light by the
一方、被測定光ファイバ73の戻り光のうち、合分岐素子160によって受光素子190側に分岐された光は、レンズ180により集光され、受光素子190に入射する。ここで、受光素子の光が入射する面においても僅かではあるが戻り光が反射され、再びレンズ180側へ進行してしまう光がある。このような反射光によって発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間において多重反射が生じないように、第1の実施形態と同様に、受光素子190をレンズ180により集光された光の合焦位置がデフォーカスされる位置に配置するのがよい。
On the other hand, of the return light of the
本実施形態にかかる双方向光モジュール200を備えた光パルス試験器1により、被測定光ファイバ73の破断点または接続点を検出した場合、第1の実施形態にかかる双方向光モジュール100を用いた場合と比較して、若干多重反射が生じると考えられる。これは、1つの光アイソレータ155により異なる波長の光を通過させたり阻止したりするためである。しかし、双方向光モジュール200の構成部品数を少なくすることができるので、モジュールの製造に要するコストを抑えることができ、モジュールの製造を容易にすることができる。
When the
以上、第2の実施形態にかかる双方向光モジュール200について説明した。第2の実施形態にかかる双方向光モジュール200は、発光素子110、130と被測定光ファイバ73との間に生じる多重反射を防止するため、合分波素子150と合分岐素子160との間に、合分波素子150側から合分岐素子160側へ向かう光のみを通過させる光アイソレータ155を備えている。これにより、被測定光ファイバ73からの戻り光を発光素子110、130に入射させないようにすることができるので、多重反射の発生を抑え、OTDR波形としてゴーストのない正常な波形を表示することができる。また、発光素子110、130への戻り光がないことから、光出力安定度のよい安定化光源を提供することもできる。さらに、受光素子190はデフォーカスされた光を受光することにより、受光素子190の光が入射する面において反射した光が再び入射光の入射経路と同経路を経て被測定光ファイバ73に入射することを防止できる。
The bidirectional
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上記実施形態において双方向光モジュールの受光素子は、入射光が有効受光面に入る範囲で合焦位置をデフォーカスした位置に配置されたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、受光素子に入射させる光を集光するレンズの光軸に対して受光素子の受光面を傾斜させてもよい。一般的に、受光素子は、その受光面がレンズの光軸に対して垂直となるように配置される。このとき、上述したように、受光面により反射された光が入射光の入射経路と同一の経路をたどって反射してしまい、多重反射を生じさせる原因となる。そこで、例えば図5に示すように、入射光100aを集光するレンズ180の光軸に対して垂直な面に対し、受光素子の受光面191を数度傾斜させて配置する。これにより、受光面191で入射光100aが反射されたとしても入射経路とは異なる方向に反射光100bは進むため、反射光100bがレンズ180に入射する可能性が低くなる。このようにして、受光素子の受光面において反射された光によって多重反射が生じるのを防止することができる。
For example, in the above embodiment, the light receiving element of the bidirectional optical module is disposed at a position where the in-focus position is defocused in a range where incident light enters the effective light receiving surface, but the present invention is not limited to such an example. The light receiving surface of the light receiving element may be inclined with respect to the optical axis of the lens that collects the light incident on the light receiving element. Generally, the light receiving element is arranged so that its light receiving surface is perpendicular to the optical axis of the lens. At this time, as described above, the light reflected by the light receiving surface is reflected along the same path as the incident path of the incident light, which causes multiple reflection. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the
また、上記実施形態の双方向モジュールは、2つの発光素子を備えていたが、本発明はかかる例に限定されず、1または2以上の発光素子を備えることができる。発光素子が1つである場合には、合分波素子は備えなくともよく、光アイソレータは発光素子と合分岐素子との間に配置すればよい。 Moreover, although the bidirectional module of the said embodiment was provided with two light emitting elements, this invention is not limited to this example, and can provide one or two or more light emitting elements. When there is one light emitting element, the multiplexing / demultiplexing element may not be provided, and the optical isolator may be arranged between the light emitting element and the coupling / branching element.
さらに、第1の実施形態においては各発光素子に対応して、また、第2の実施形態においては1つの光アイソレータを設けたが、本発明はかかる例に限定されず、光アイソレータの数および設置する位置は適宜変更可能である。 Furthermore, in the first embodiment, one optical isolator is provided corresponding to each light emitting element, and in the second embodiment, the present invention is not limited to this example, and the number of optical isolators and The installation position can be changed as appropriate.
100、200 双方向光モジュール
110、130 発光素子
120,140 レンズ
125、145、155 光アイソレータ
150 合分波素子
160 合分岐素子
170、180 レンズ
190 受光素子
191 受光面
100, 200 Bidirectional
Claims (8)
光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記複数の発光素子から発せされた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記発光素子と前記合分波素子との間に設けられ、前記発光素子側から前記合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
を備えることを特徴とする、双方向光モジュール。 A bi-directional optical module that emits light to an optical fiber and receives return light from the optical fiber,
A plurality of light emitting elements emitting light incident on the optical fiber;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical fiber;
A multiplexing / demultiplexing element that multiplexes light emitted from the plurality of light emitting elements and guides the light to the optical fiber;
An optical isolator that is provided between the light emitting element and the multiplexing / demultiplexing element and allows light to pass only in a direction from the light emitting element side toward the multiplexing / demultiplexing element side;
A coupling / branching element for guiding light emitted from the optical fiber to the light receiving element;
A bidirectional optical module comprising:
前記受光素子は、該受光素子に入射する光が前記第1の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の双方向光モジュール。 The light receiving surface of the light receiving element includes a first light receiving area and a second light receiving area having a frequency characteristic lower than that of the first light receiving area.
2. The bidirectional optical module according to claim 1, wherein the light receiving element is arranged so that light incident on the light receiving element is defocused from a focus position in the first light receiving area. 3. .
前記受光素子は、前記レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の双方向光モジュール。 A lens for condensing light between the coupling / branching element and the light receiving element;
The bidirectional optical module according to claim 1, wherein the light receiving element is disposed so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the lens.
前記光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、
光を所定のタイミングで発生させるように前記双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、
前記双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、前記光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、
を備え、
前記双方向光モジュールは、
光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記複数の発光素子から発せされた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記発光素子と前記合分波素子との間に設けられ、前記発光素子側から前記合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
を備えることを特徴とする、光パルス試験器。 An optical pulse tester for testing loss characteristics of an optical fiber,
A bidirectional optical module that emits light to the optical fiber and in which return light is incident from the optical fiber;
A bidirectional optical module driving unit that drives the bidirectional optical module to generate light at a predetermined timing;
An electrical signal converter that converts light incident on the bidirectional optical module into an electrical signal;
Based on the electrical signal converted by the electrical signal converter, a signal processor that calculates loss characteristics of the optical fiber;
With
The bidirectional optical module includes:
A plurality of light emitting elements emitting light incident on the optical fiber;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical fiber;
A multiplexing / demultiplexing element that multiplexes light emitted from the plurality of light emitting elements and guides the light to the optical fiber;
An optical isolator that is provided between the light emitting element and the multiplexing / demultiplexing element and allows light to pass only in a direction from the light emitting element side toward the multiplexing / demultiplexing element side;
A coupling / branching element for guiding light emitted from the optical fiber to the light receiving element;
An optical pulse tester comprising:
光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記複数の発光素子から発せられた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
前記合分波素子と前記合分岐素子との間に設けられ、前記合分波素子側から前記合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
を備えることを特徴とする、双方向光モジュール。 A bi-directional optical module that emits light to an optical fiber and receives return light from the optical fiber,
A light emitting element for emitting light incident on the optical fiber;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical fiber;
A multiplexing / demultiplexing element that multiplexes the light emitted from the plurality of light emitting elements and guides the light to the optical fiber;
A coupling / branching element for guiding light emitted from the optical fiber to the light receiving element;
An optical isolator that is provided between the multiplexing / demultiplexing element and the coupling / branching element, and allows light to pass only in a direction from the multiplexing / demultiplexing element side toward the coupling / branching element;
A bidirectional optical module comprising:
前記受光素子は、該受光素子に入射する光が前記第1の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置されることを特徴とする、請求項5に記載の双方向光モジュール。 The light receiving surface of the light receiving element includes a first light receiving area and a second light receiving area having a frequency characteristic lower than that of the first light receiving area.
6. The bidirectional optical module according to claim 5, wherein the light receiving element is arranged so that light incident on the light receiving element is defocused from a focus position in the first light receiving area. .
前記受光素子は、前記レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置されることを特徴とする、請求項5に記載の双方向光モジュール。 A lens for condensing light between the coupling / branching element and the light receiving element;
6. The bidirectional optical module according to claim 5, wherein the light receiving element is disposed so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the lens.
前記光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、
光を所定のタイミングで発生させるように前記双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、
前記双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、前記光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、
を備え、
前記双方向光モジュールは、
光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記複数の発光素子から発せられた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
前記合分波素子と前記合分岐素子との間に設けられ、前記合分波素子側から前記合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
を備えることを特徴とする、光パルス試験器。 An optical pulse tester for testing loss characteristics of an optical fiber,
A bidirectional optical module that emits light to the optical fiber and in which return light is incident from the optical fiber;
A bidirectional optical module driving unit that drives the bidirectional optical module to generate light at a predetermined timing;
An electrical signal converter that converts light incident on the bidirectional optical module into an electrical signal;
Based on the electrical signal converted by the electrical signal converter, a signal processor that calculates loss characteristics of the optical fiber;
With
The bidirectional optical module includes:
A light emitting element for emitting light incident on the optical fiber;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical fiber;
A multiplexing / demultiplexing element that multiplexes the light emitted from the plurality of light emitting elements and guides the light to the optical fiber;
A coupling / branching element for guiding light emitted from the optical fiber to the light receiving element;
An optical isolator that is provided between the multiplexing / demultiplexing element and the coupling / branching element, and allows light to pass only in a direction from the multiplexing / demultiplexing element side toward the coupling / branching element;
An optical pulse tester comprising:
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