JP2012237659A - 双方向光モジュールおよび光パルス試験器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の双方向光モジュールは、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第1のポートおよび第2のポートと、第1のポートおよび第2のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか1つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第1のポートまたは第2のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第1のポートおよび第2のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備える。
【選択図】図1
Description
[双方向光モジュールの構成]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係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、本実施形態に係る双方向光モジュール100の構成を示す説明図である。
発光素子112、114、116は、光ファイバに入射す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。本実施形態においては、発光素子112、114は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子116は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子112が発する光の波長をλ1、発光素子114が発する光の波長をλ2、発光素子116が発する光の波長をλ3とする。本実施形態では、波長λ1、λ2は通信波長であり、例えば、それぞれ1310nm、1550nmとする。また、波長λ3は保守波長であり、例えば1650nmとする。発光素子112、114は、例えば図1に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子116は、例えば図1に示すように、発光素子114と同一面に配置することができる。各発光素子112、114、116から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
レンズ122、124、126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122は発光素子112から出射された光を平行光にし、レンズ124は発光素子114から出射された光を平行光にし、レンズ126は発光素子116から出射された光を平行光にする。
レンズ125、127、128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125は、BPF150を通過した光を集光して光ファイバ162に結合させる。レンズ127は、合分波フィルタ180を通過した光を集光して光ファイバ164に結合させる。レンズ128は、ビームスプリッタ140により反射された光ファイバ162、164からの戻り光を集光して受光素子170に結合させる。
合分波フィルタ132、134、180は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ132は、発光素子112から出射されて第1面から入射した波長λ1の光と、発光素子114から出射されて第2面から入射した波長λ2の光とを合波する。合分波フィルタ132により合波された光は、合分波フィルタ134側へ進行する。合分波フィルタ134は、合分波フィルタ132により合波され第1面から入射した光を通過させ、発光素子116から第2面に入射した波長λ3の光を反射してビームスプリッタ140側へ進行させる。
ビームスプリッタ140は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ140に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ140としては、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比50:50のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ140は、入射した光のうち50%の光を透過させ、50%の光を反射する。ビームスプリッタ140の第1面から入射された光のうち、ビームスプリッタ140を透過した光は合分波フィルタ180側へ進行し、ビームスプリッタ140で反射された光はBPF150側へ進行する。また、ビームスプリッタ140の第2面から入射された光のうち、ビームスプリッタ140を透過した光は合分波フィルタ134側へ進行し、ビームスプリッタ140で反射された光は受光素子170側へ進行する。
BPF150は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のBPF150は、保守波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有する波長フィルタの1つである。したがって、BPF150は、ビームスプリッタ140を反射して進行してきた保守波長λ3の光を透過して、光ファイバ162側へ進行させる。一方、通信波長である波長λ1、λ2はBPF150により遮断され光ファイバ162には入射されない。なお、BPF150は光軸に対して数度(例えば4〜5°)傾けて配置する。
光ファイバ162、164は、双方向光モジュール100を被測定光ファイバ7a、7bと接続するために設けられる。光ファイバ162は、レンズ125により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ6aと接続されている。これにより、双方向光モジュール100から所定波長の光を被測定光ファイバ7aへ入射させることができ、被測定光ファイバ7aからの戻り光を双方向光モジュール100へ入射させることができる。レンズ125により光が結合される光ファイバ162の一端は、被測定光ファイバ7aに接続されるポートである。
受光素子170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。
次いで、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3と同様であり、双方向光モジュール1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。
まず、発光素子112、114から通信波長である波長λ1、λ2のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子112から出射された波長λ1のパルス光は、レンズ122により平行光とされ、合分波フィルタ132の第1面に入射する。また、発光素子114から出射された波長λ2のパルス光は、レンズ124により平行光とされ、合分波フィルタ132の第2面に入射する。合分波フィルタ132は、第1面および第2面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ134側へ進行させる。
次いで、発光素子116から保守波長である波長λ3のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子116から出射された波長λ3のパルス光は、レンズ126により平行光とされ、合分波フィルタ134の第2面に入射する。合分波フィルタ132は、第2面から入射された波長λ3の平行光を反射して、ビームスプリッタ140側へ進行させる。ビームスプリッタ140は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過して合分波フィルタ180側へ進行させ、他の一部を反射してBPF150側へ進行させる。
[双方向光モジュールの構成]
次に、図2を参照して、本発明の第2の実施形態に係る双方向光モジュール200の構成について説明する。なお、図2は、本実施形態に係る双方向光モジュール200の構成を示す説明図である。第1の実施形態に係る双方向光モジュール100では、光ファイバ162、164に光を結合させるレンズ125、127とビームスプリッタ140との間にそれぞれBPF150、合分波フィルタ180を配置したが、本実施形態に係る双方向光モジュール200では、BPF150と合分波フィルタ180との機能を1つのBPF250によって実現する。以下、本実施形態に係る双方向光モジュール200の構成について、第1の実施形態に係る双方向光モジュール100との相違点を重点的に説明する。
発光素子212、214、216は、光ファイバに入射する光を発する素子であり、例えばレーザダイオード(Laser Diode)を用いて、第1の実施形態に係る発光素子112、114、116と同様に構成することができる。本実施形態において、発光素子212、214は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子216は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子212が発する光の波長をλ1、発光素子214が発する光の波長をλ2、発光素子216が発する光の波長をλ3とする。本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、波長λ1、λ2は通信波長、波長λ3は保守波長とする。発光素子212、214は、例えば図2に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子216は、例えば図2に示すように、発光素子214と同一面に配置することができる。各発光素子212、214、216から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
レンズ222、224、226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て、第1の実施形態に係るレンズ122、124、126と同様に構成することができる。レンズ222は発光素子212から出射された光を平行光にし、レンズ224は発光素子214から出射された光を平行光にし、レンズ226は発光素子216から出射された光を平行光にする。
レンズ225、227、228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て、第1の実施形態に係るレンズ125、127、128と同様に構成することができる。レンズ225は、BPF250により反射された光を集光して光ファイバ262に結合させる。レンズ227は、BPF250を通過した光を集光して光ファイバ264に結合させる。レンズ228は、ビームスプリッタ240により反射された光ファイバ262、264からの戻り光を集光して受光素子270に結合させる。
合分波フィルタ232、234は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ232は、発光素子212から出射されて第1面から入射した波長λ1の光と、発光素子214から出射されて第2面から入射した波長λ2の光とを合波する。合分波フィルタ232により合波された光は、合分波フィルタ234側へ進行する。合分波フィルタ234は、合分波フィルタ232により合波され第1面から入射した光を通過させ、発光素子216から第2面に入射した波長λ3の光を反射してビームスプリッタ240側へ進行させる。
ビームスプリッタ240は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ240に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ240としては、第1の実施形態と同様、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比50:50のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ240は、入射した光のうち50%の光を透過させ、50%の光を反射する。ビームスプリッタ240の第1面から入射された光のうち、ビームスプリッタ240を透過した光はBPF250側へ進行する。また、ビームスプリッタ240の第2面から入射された光のうち、ビームスプリッタ240を透過した光は合分波フィルタ234側へ進行し、ビームスプリッタ240で反射された光は受光素子270側へ進行する。
BPF250は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のBPF250は、通信波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有している。したがって、BPF250は、ビームスプリッタ240を透過して進行してきた、通信波長として使用される使用範囲外の波長λ3の光を反射して、光ファイバ262側へ進行させる。一方、波長λ1、λ2は通信波長として使用される波長範囲内であるため、BPF250は、波長λ1、λ2の光を通過させて光ファイバ264側へ進行させる。
光ファイバ262、264は、双方向光モジュール200を被測定光ファイバ7a、7bと接続するために設けられる。光ファイバ262は、レンズ225により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ6aと接続されている。これにより、双方向光モジュール200から所定波長の光を被測定光ファイバ7aへ入射させることができ、被測定光ファイバ7aからの戻り光を双方向光モジュール200へ入射させることができる。レンズ225により光が結合される光ファイバ262の一端は、被測定光ファイバ7aに接続されるポートである。
受光素子170は、光を感知する素子であり、第1の実施形態の受光素子170と同様、例えば、APDを用いることができる。受光素子170は、ビームスプリッタ240に入射して反射された被測定光ファイバ7a、7bからの戻り光を受光する。
次いで、本実施形態にかかる双方向光モジュール200の機能を、この双方向光モジュール200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3と同様であり、双方向光モジュール1の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール200が適用されているとする。
まず、発光素子212、214から通信波長である波長λ1、λ2のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子212から出射された波長λ1のパルス光は、レンズ222により平行光とされ、合分波フィルタ232の第1面に入射する。また、発光素子214から出射された波長λ2のパルス光は、レンズ224により平行光とされ、合分波フィルタ232の第2面に入射する。合分波フィルタ232は、第1面および第2面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ234側へ進行させる。
次いで、発光素子216から保守波長である波長λ3のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子216から出射された波長λ3のパルス光は、レンズ226により平行光とされ、合分波フィルタ234の第2面に入射する。合分波フィルタ232は、第2面から入射された波長λ3の平行光を反射して、ビームスプリッタ240側へ進行させる。ビームスプリッタ240は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過してBPF250側へ進行させる。
2 LD駆動部
3 サンプリング部
4 信号処理部
5 表示部
6a、6b 測定コネクタ
7a、7b 被測定光ファイバ
100、200 光双方向モジュール
112、114、116、212、214、216 発光素子
122、124、126、125、127、128、222、224、226、225、227、228 レンズ
132、134、180、232、234 合分波フィルタ
140、240 ビームスプリッタ
150、250 BPF
162、164、262、264 光ファイバ
170、270 受光素子
Claims (7)
- 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であって、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の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、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第1のポートおよび第2のポートと、
前記第1のポートおよび前記第2のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか1つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第1のポートまたは前記第2のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第1のポートおよび前記第2のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、双方向光モジュール。 - 前記波長フィルタは、
前記第1のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第1のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第2のポートへ入射させる波長の光は遮断する第1の波長フィルタと、
前記第2のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第2のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第1のポートへ入射させる波長の光は遮断する第2の波長フィルタと、
からな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。 - 前記第1の波長フィルタおよび前記第2の波長フィルタは、合分波フィルタまたはバンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項2に記載の双方向光モジュール。
- 前記波長フィルタは、
前記ビームスプリッタと前記第1のポートおよび前記第2のポートとの間に設けられ、
前記第1のポートへ入射させる波長の光を前記第1のポートへ向かって進行させ、前記第2のポートへ入射させる波長の光を前記第2のポートへ向かって進行させ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。 - 前記波長フィルタは、バンドパスフィルタまたは合分波フィルタであることを特徴とする、請求項4に記載の双方向光モジュール。
- 前記第1のポートには通信波長範囲の光が入射され、
前記第2のポートには前記通信波長範囲以外の波長の光が入射されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の双方向光モジュール。 - 光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器であって、
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、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の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、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第1のポートおよび第2のポートと、
前記第1のポートおよび前記第2のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか1つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第1のポートまたは前記第2のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第1のポートおよび前記第2のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、光パルス試験器。
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2011
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