JP2014159987A - Characteristic analyzer for optical branch line and characteristic analysis method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To individually measure the optical line loss characteristic of an existing outside facility at a high speed.SOLUTION: A probe light pulse line formed from X number of successive light pulses of different frequencies and a predetermined pulse width, and a pump light pulse line are generated. The frequency difference between the n-th light pulse in the probe light pulse line and the n-th light pulse of the pump light pulse line is set to a frequency difference (ν) that causes a Brillouin interaction. Both the pulse lines are sequentially made incident on with a predetermined incident time difference. While the incident time difference is changed, a light pulse line having a frequency equal to the probe light pulse line returned from a branch lower optical fiber is extracted. From the light reception timing of the extracted light pulse line, it is determined that from which branch lower optical fiber the light pulse line returned. Also, Brillouin gain is measured for each light pulse composing the light pulse line, thereby obtaining Brillouin gain characteristic distribution for each branch lower optical line.

Description

本発明は、光ファイバ等の光線路において、光スプリッタで分岐された各光分岐線路の特性を測定する光分岐線路の特性解析装置とその特性解析方法に関する。   The present invention relates to an optical branch line characteristic analysis apparatus and a characteristic analysis method for measuring the characteristic of each optical branch line branched by an optical splitter in an optical line such as an optical fiber.

光ファイバなどの光線路を使用する光通信システムでは、光線路の破断を検出し、または破断位置を特定するために、光パルス線路監視装置が用いられる。この光パルス線路監視装置は、光が光線路内を伝搬するに伴い、その光と同じ波長の後方散乱光が生じて逆方向に伝搬することを利用する。   In an optical communication system using an optical line such as an optical fiber, an optical pulse line monitoring device is used to detect breakage of the optical line or to specify the breakage position. This optical pulse line monitoring apparatus utilizes the fact that backscattered light having the same wavelength as the light is generated and propagates in the reverse direction as the light propagates through the optical line.

すなわち、光線路に試験光として光パルスを入射すると、この光パルスが破断点に到達するまで後方散乱光を発生し続け、試験光と同じ波長の戻り光が光パルスを入射した光線路の端面から出射される。この後方散乱光の継続時間を測定することにより、光線路の破断位置を特定することができる。この原理に基づく監視装置としては、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)が代表的である。   That is, when an optical pulse is incident on the optical line as test light, backscattered light continues to be generated until the optical pulse reaches the breaking point, and the end face of the optical line on which the return light having the same wavelength as the test light is incident. It is emitted from. By measuring the duration of the backscattered light, the break position of the optical line can be specified. A typical monitoring device based on this principle is an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

しかしながら、PON(Passive Optical Network)型の光分岐線路については、通信事業者設備ビルに設置されたOTDRでは、光スプリッタからユーザ装置側(下部側)に位置する分岐光ファイバ(以下、「分岐下部光ファイバ」)に対して、あるいは光デバイス(反射型フィルタ)、光スプリッタやファイバ接続部品など光線路に接続されている光装置の損失情報を、個別に識別することは困難であった。   However, with regard to the PON (Passive Optical Network) type optical branch line, in the OTDR installed in the communication facility equipment building, a branch optical fiber (hereinafter referred to as “branch lower part”) located on the user equipment side (lower side) from the optical splitter. It has been difficult to individually identify loss information of optical devices connected to an optical line such as an optical fiber)) or an optical device (reflection filter), an optical splitter, or a fiber connection component.

これに対し、分岐下部光ファイバの損失情報を個別に識別可能な技術として、ポンプ光パルスとプローブ光パルスの二つの試験光パルスを入射し、両試験光の衝突位置でのブリルアン利得を解析することにより、スプリッタ下部心線個別の損失分布を測定する技術が開示されている(非特許文献1)。しかしながら、当該手法はその原理上、被測定光線路の長延化に対して測定時間が膨大になる。   On the other hand, as a technique that can individually identify the loss information of the lower branch optical fiber, two test light pulses, a pump light pulse and a probe light pulse, are incident and the Brillouin gain at the collision position of both test lights is analyzed. Thus, a technique for measuring the individual loss distribution of the splitter lower core wire is disclosed (Non-Patent Document 1). However, according to the principle of this method, the measurement time becomes enormous for the lengthening of the optical line to be measured.

すなわち、非特許文献1の技術では、一組のプローブ−ポンプ光パルス対(以下、「パルス対」)のみを試験光に使用するため、第1波のパルス対を被測定光ファイバに入射後、第1波目のパルス対が被測定光ファイバから排出されるまで第2波目以降のパルス対を被測定光ファイバに入射することができない。これは、第1波目のパルス対が被測定光ファイバから排出される前に第2波目以降のパルス対を入射すると、プローブ光とポンプ光が多重に衝突を生じ、ブリルアン利得解析から正確な損失分布情報を取得することができなくなるためである。また、非特許文献1の技術は数万回オーダーの測定を繰り返し、平均化処理を実施することで信号対雑音比の向上を図るため、被測定光線路が長くなるほど全測定時間に占める試験光を入射するまでの待機時間が長くなり、長距離線路の測定時間の短縮化が困難である。   That is, in the technique of Non-Patent Document 1, since only one set of probe-pump light pulse pairs (hereinafter referred to as “pulse pairs”) is used for test light, the first wave pulse pair is incident on the optical fiber to be measured. Until the pulse pair of the first wave is ejected from the optical fiber to be measured, the pulse pair after the second wave cannot enter the optical fiber to be measured. This is because if the first and second pulse pairs are incident before the first pulse pair is ejected from the optical fiber to be measured, the probe light and the pump light collide with each other in a multiple manner. This is because it becomes impossible to obtain the correct loss distribution information. In addition, the technique of Non-Patent Document 1 repeats measurement on the order of tens of thousands of times and performs an averaging process to improve the signal-to-noise ratio. Therefore, the longer the measured optical line, the longer the test light occupies the total measurement time. The waiting time until the light enters is long, and it is difficult to shorten the measurement time of the long-distance line.

そこで、PON型の光分岐線路において、光スプリッタからユーザ装置側の分岐下部光ファイバ、および光スプリッタ、ファイバ接続部品などの光デバイスを監視するにあたり、新たに光デバイスや光線路構成を変更することなく(既設設備を変更することによりコストをかけることなく)、既設所外設備(ファイバ長の異なる分岐下部ファイバ)の光線路損失特性を個別に測定することを可能とし、かつ試験光入射待機時間を縮減して測定時間を大幅に短縮する技術が求められている。   Therefore, in the PON type optical branch line, the optical device and the optical line configuration are newly changed when monitoring the optical device from the optical splitter to the branch lower optical fiber on the user apparatus side, the optical splitter, the fiber connection component, and the like. (Without cost by changing existing equipment), it is possible to individually measure the optical line loss characteristics of existing off-site equipment (branch lower fiber with different fiber length), and waiting time for test light incidence Therefore, there is a need for a technology that can significantly reduce the measurement time.

H. Takahashi, et al., "Individual Loss Distribution Measurement in 4-branched PON Using Pulsed Pump-Probe Brillouin Gain Analysis", ONC2012 Technical Digest, paper OTh3I.2 (2012).H. Takahashi, et al., "Individual Loss Distribution Measurement in 4-branched PON Using Pulsed Pump-Probe Brillouin Gain Analysis", ONC2012 Technical Digest, paper OTh3I.2 (2012).

以上述べたように、光分岐線路の光デバイスを監視するにあたり、新たに光デバイスや光線路構成を変更することなく、既設所外設備の光線路損失特性を個別に測定することを可能とし、かつ試験光入射待機時間を縮減して測定時間を大幅に短縮する技術が求められている。   As described above, when monitoring the optical device of the optical branch line, it is possible to individually measure the optical line loss characteristics of the existing off-site equipment without changing the optical device or the optical line configuration. In addition, there is a need for a technique that significantly reduces the measurement time by reducing the test light incident standby time.

本発明は、上記の事情に着目してなされたもので、新たに光デバイスや光線路構成を変更することなく、かつ光ファイバ識別分解能や特性分布測定分解能を維持しつつ、既設所外設備の光線路損失特性を個別に高速測定することを可能とする光分岐線路の特性解析装置およびその特性解析方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above situation, and without changing the optical device or optical line configuration newly, while maintaining the optical fiber identification resolution and the characteristic distribution measurement resolution, It is an object of the present invention to provide an optical branch line characteristic analysis apparatus and its characteristic analysis method capable of individually measuring optical line loss characteristics at high speed.

本発明に係る光分岐線路の特性解析装置は、以下のような態様の構成とする。
(1)光スプリッタによる分岐点から光分岐線路遠端までのN本の分岐下部光ファイバを有する光分岐線路について個別の光線路特性を解析する光分岐線路の特性解析装置であって、互いに波長の異なる第1試験光および第2試験光を時間的に制御してX個(Xは自然数)の周波数に変調する試験光周波数変調手段と、前記試験光変調手段と同期し、周波数の異なるX個のプローブ光およびX個のポンプ光を互いに任意の時間差を持ってパルス化する試験光パルス化手段と、前記パルス化されたX個の第1試験光によるプローブ光パルス列およびX個の第2試験光によるポンプ光パルス列を合波する合波手段と、前記合波されたプローブ光パルス列およびポンプ光パルス列を前記被測定ファイバに順次入射し、光スプリッタ下部の分岐光ファイバから戻ってきた試験光を抽出するサーキュレータと、前記サーキュレータで抽出された試験光からX個の第1試験光の周波数成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段で抽出された第1試験光を受光して電流に変換する光・電気変換手段と、前記電流に変換された第1試験光をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、前記デジタル信号を復号化し、生成時の制御情報と受光タイミングからいずれの分岐下部光ファイバに入射された第1試験光のデジタル信号であるのかを特定し、特定されたデジタル信号からX個の周波数成分ごとに信号分離する周波数分離手段と、前記X個の各周波数成分のブリルアン利得を解析し、プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列の入射時間差を変化させつつ上記測定を繰り返し行い、繰り返し測定した測定結果から前記光スプリッタの分岐下部光ファイバそれぞれのブリルアン利得特性分布を取得する信号演算処理手段とを具備し、前記試験光周波数変調手段は、所定の時間間隔ごとに第1試験光および第2試験光を周波数変調する手段であって、特定の第1試験光と第2試験光間でのみブリルアン相互作用を生じさせるように第1試験光および第2試験光に対する周波数変調を施し、前記特性解析装置は試験光周波数変調手段と試験光パルス化手段の同期信号を共有し、任意時間における第1試験光および第2試験光の出力状態として周波数、周波数変調時間を把握している態様とする。
The optical branch line characteristic analyzer according to the present invention has the following configuration.
(1) An optical branch line characteristic analyzing apparatus for analyzing individual optical line characteristics of an optical branch line having N branch lower optical fibers from a branch point by an optical splitter to the far end of the optical branch line, and having a wavelength The first test light and the second test light having different frequencies are modulated in time to modulate to X (X is a natural number) frequencies, and the test light frequency modulation means synchronizes with the test light modulation means, and the different X Test light pulsing means for pulsing the probe light and the X pump lights with an arbitrary time difference, and the probe light pulse train and the X second light pulses by the pulsed X first test lights A multiplexing means for multiplexing the pump light pulse train by the test light, the combined probe light pulse train and the pump light pulse train are sequentially incident on the fiber to be measured, and the branched optical fiber below the optical splitter. A circulator for extracting the test light returned from the bar, a filter means for extracting frequency components of X first test lights from the test light extracted by the circulator, and a first test light extracted by the filter means The optical / electrical conversion means for receiving the light and converting it into a current, the analog / digital conversion means for converting the first test light converted into the current into a digital signal, and the control information at the time of decoding and generating the digital signal The frequency separation means for identifying which digital signal of the first test light incident on the lower branch optical fiber from the light receiving timing, and separating the signal for each of X frequency components from the identified digital signal; The Brillouin gain of each of the X frequency components is analyzed, and the above measurement is repeated while changing the incident time difference between the probe light pulse train and the pump light pulse train. And a signal calculation processing means for obtaining a Brillouin gain characteristic distribution of each of the lower optical fibers of the optical splitter from the measurement results obtained by repeated measurement, and the test optical frequency modulation means is configured to perform a first operation at predetermined time intervals. A means for frequency modulating the test light and the second test light, the frequency modulation for the first test light and the second test light so as to cause a Brillouin interaction only between the specific first test light and the second test light. The characteristic analysis apparatus shares the synchronization signal between the test light frequency modulation means and the test light pulse conversion means, and grasps the frequency and frequency modulation time as output states of the first test light and the second test light at an arbitrary time. It is set as the aspect which is.

(2)(1)において、前記信号処理手段は、予め前記N本の分岐下部光ファイバからのプローブ光パルス列の先頭の戻り時間を各々測定し、前記受信したプローブ光パルス列の先頭の戻り時間と前記周波数変調手段による周波数変調時間の情報から、前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間を特定し、前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間にかけて受信すべき変調周波数を特定し、前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間内において受信信号強度の時間変化をフーリエ変換して周波数分離を行い、当該時間に受信すべきプローブ光周波数成分の光振幅強度を抽出し、前記X個のプローブ光が得られたブリルアン利得をそれぞれ独立に解析する態様とする。   (2) In (1), the signal processing means measures in advance the return time at the beginning of the probe light pulse train from the N branched lower optical fibers, and the return time at the head of the received probe light pulse train. The return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train is specified from the information of the frequency modulation time by the frequency modulation means, and the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train are determined. The modulation frequency to be received is specified from the return time to the frequency modulation time, and the time change of the received signal intensity is Fourier-transformed within the frequency modulation time from the return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train. The frequency separation is performed to extract the light amplitude intensity of the probe light frequency component to be received at the time, and the X probe lights are A manner of analyzing independently Brillouin gain that is.

(3)(1)において、前記試験光周波数変調手段は、シングルサイドバンド変調器またはLN位相変調器と任意波形信号発生器の変調電気信号によって実現する態様とする。
(4)(1)において、前記試験光周波数変調手段は、前記特定変調周波数に調整されたシングルサイドバンド変調器、またはLN位相変調器、または音響光学変調器を光ファイバリング内に設置し、周回ごとに特定変調周波数にて段階的に光変調を行う態様とする。
(3) In (1), the test optical frequency modulation means is realized by a modulated electric signal of a single sideband modulator or LN phase modulator and an arbitrary waveform signal generator.
(4) In (1), the test optical frequency modulation means installs a single sideband modulator, an LN phase modulator, or an acoustooptic modulator adjusted to the specific modulation frequency in an optical fiber ring, A mode in which optical modulation is performed step by step at a specific modulation frequency for each revolution.

(5)(1)において、前記信号処理手段は、受信したプローブ光パルス列による電流信号の時間変化に窓関数をかけ、特定信号を抽出する態様とする。
(6)(1)において、前記光線路特性は、距離に対する光減衰量、曲げ障害の位置、曲げの程度、断線障害の位置、距離に対する温度変化量の少なくともいずれかである態様とする。
(5) In (1), the signal processing means applies a window function to the time change of the current signal due to the received probe light pulse train, and extracts the specific signal.
(6) In (1), the optical line characteristic is at least one of an optical attenuation amount with respect to a distance, a position of a bending obstacle, a degree of bending, a position of a disconnection obstacle, and a temperature change amount with respect to the distance.

また、本発明に係る光分岐線路の特性解析方法は、以下のような態様の構成とする。
(7)(1)において、光スプリッタによる分岐点から光分岐線路遠端までのN本の分岐下部光ファイバを有する光分岐線路について個別の光線路特性を解析する光分岐線路の特性解析方法であって、互いに波長の異なる第1試験光および第2試験光を時間的に制御してX個(Xは自然数)の周波数に変調し、前記試験光変調と同期し、周波数の異なるX個のプローブ光およびX個のポンプ光を互いに任意の時間差を持ってパルス化し、前記パルス化されたX個の第1試験光によるプローブ光パルス列およびX個の第2試験光によるポンプ光パルス列を合波し、前記合波されたプローブ光パルス列およびポンプ光パルス列を前記被測定ファイバに順次入射し、光スプリッタ下部の分岐光ファイバから戻ってきた試験光を抽出し、前記抽出された試験光からX個の第1試験光の周波数成分を抽出し、前記抽出された第1試験光を受光して電流に変換し、前記電流に変換された第1試験光をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を復号化し、生成時の制御情報と受光タイミングからいずれの分岐下部光ファイバに入射された第1試験光のデジタル信号であるのかを特定し、特定されたデジタル信号からX個の周波数成分ごとに信号分離し、前記X個の各周波数成分のブリルアン利得を解析し、プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列の入射時間差を変化させつつ上記測定を繰り返し行い、繰り返し測定した測定結果から前記光分岐下部ファイバそれぞれのブリルアン利得特性分布を取得するものとし、前記試験光周波数変調は、所定の時間間隔ごとに、特定の第1試験光と第2試験光間でのみブリルアン相互作用を生じさせるように第1試験光および第2試験光に対する周波数変調を施し、前記特性解析では前記試験光周波数変調と試験光パルス化の同期信号を共有し、任意時間における第1試験光および第2試験光の出力状態として周波数、周波数変調時間を把握している態様とする。
Moreover, the characteristic analysis method of the optical branch line according to the present invention has the following configuration.
(7) In the optical branch line characteristic analysis method in (1), an individual optical line characteristic is analyzed for an optical branch line having N branch lower optical fibers from the branch point by the optical splitter to the far end of the optical branch line. The first test light and the second test light having different wavelengths are temporally controlled to be modulated to X (X is a natural number) frequency, and synchronized with the test light modulation, The probe light and the X pump lights are pulsed with an arbitrary time difference, and the probe light pulse train of the X X first test lights and the pump light pulse train of the X second test lights are combined. Then, the combined probe light pulse train and pump light pulse train are sequentially incident on the fiber to be measured, the test light returned from the branch optical fiber below the optical splitter is extracted, and the extracted light is extracted. Extract frequency components of X first test lights from the test light, receive the extracted first test lights and convert them into current, and convert the first test lights converted into the current into digital signals The digital signal is decoded, the control information at the time of generation and the light reception timing are used to identify which digital optical signal of the first test light is incident on the lower branch optical fiber, and X digital signals are identified from the identified digital signal. The signal is separated for each frequency component, the Brillouin gain of each of the X frequency components is analyzed, the above measurement is repeated while changing the incident time difference between the probe light pulse train and the pump light pulse train, and the light is obtained from the repeated measurement results. The Brillouin gain characteristic distribution of each of the branched lower fibers is acquired, and the test optical frequency modulation is performed with the specific first test light and the second test light at predetermined time intervals. Frequency modulation is performed on the first test light and the second test light so as to cause Brillouin interaction only between the test lights. In the characteristic analysis, a synchronization signal of the test light frequency modulation and the test light pulse is shared, It is assumed that the frequency and the frequency modulation time are grasped as the output states of the first test light and the second test light in time.

以上のように、本発明によれば、光スプリッタ下部線路の個別損失分測定において、周波数の異なる試験光パルス対によって並列測定を可能にし、従来技術と比較して分岐光ファイバ識別分解能や特性分布分解能を劣化させることなく、測定時間を短縮して高速測定を実現する光分岐線路の特性解析装置及び特性解析方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in the individual loss measurement of the optical splitter lower line, it is possible to perform parallel measurement by using test optical pulse pairs having different frequencies, and compared with the conventional technique, the branched optical fiber identification resolution and the characteristic distribution It is possible to provide an optical branch line characteristic analysis device and a characteristic analysis method that achieve high-speed measurement by reducing measurement time without degrading resolution.

本発明の第1の実施形態に係る光分岐線路の特性解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the characteristic analyzer of the optical branch line which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態において、3系統の分岐線からの戻るプローブ光の光受信器への到達時間差を示す図である。In 1st Embodiment, it is a figure which shows the arrival time difference to the optical receiver of the probe light which returns from the branch line of 3 systems. 第1の実施形態において、3系統の分岐線からの戻るプローブ光パルス列の一部プローブ光が光受信器に時間的に重なって到達する様子を示す図である。In a 1st embodiment, it is a figure showing signs that a part of probe light of a probe light pulse train which returns from a branch line of three systems arrives at an optical receiver over time. 第1の実施形態に用いられる演算処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the arithmetic processing unit used for 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る光分岐線路の特性解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the characteristic analyzer of the optical branch line which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
まず、本発明を概略説明するに、本発明に係る光分岐線路の特性解析装置は、以下の態様で適用、構成される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
First, to outline the present invention, an optical branch line characteristic analysis apparatus according to the present invention is applied and configured in the following manner.

(被測定線路の条件)
本発明を適用する被測定線路は、1心の光ファイバを光スプリッタにより第1から第Nの光ファイバに分岐し、光スプリッタによる分岐点から光フィルタまでのN本の分岐下部光ファイバについての長さの最小の差が本発明装置の光ファイバ識別分解能以上を有する光分岐線路である。
(Measured line conditions)
The measured line to which the present invention is applied is that the optical fiber splits one optical fiber from the first to the Nth optical fiber by an optical splitter, and the N branched lower optical fibers from the branch point by the optical splitter to the optical filter. In the optical branch line, the minimum difference in length is equal to or higher than the optical fiber identification resolution of the device of the present invention.

(装置構成の概要)
本発明の試験光は、ブリルアン相互作用を生じる周波数差を持つ第1試験光(プローブ光)と第2試験光(ポンプ光)のペアを生成するために、プローブ光およびポンプ光は周波数変調電気信号を受けて動作する周波数変調器によりX個(Xは自然数)の異なる周波数に変調される。
(Outline of device configuration)
The test light of the present invention generates a pair of first test light (probe light) and second test light (pump light) having a frequency difference that causes Brillouin interaction. The signal is modulated to X different frequencies (X is a natural number) by a frequency modulator operating in response to the signal.

ここで、上記周波数変調電気信号は、任意波形発生器に予めプログラムされた周波数変調電気信号である。また、上記任意波形発生器は、パルス・パターン・ジェネレータ(PPG)またはファンクション・ジェネレータ(FG)からのトリガー信号によって時間的に制御されて動作する。   Here, the frequency-modulated electrical signal is a frequency-modulated electrical signal programmed in advance in the arbitrary waveform generator. The arbitrary waveform generator operates in a temporally controlled manner by a trigger signal from a pulse pattern generator (PPG) or a function generator (FG).

また、周波数変調器はシングルサイドバンド変調器やLN位相変調器を使用可能である。
上記PPGまたはFGのトリガー信号は、受信信号収録のトリガー信号と共用することで、変調周波数の送信側と受信側の同期をとることができる。
周波数の異なるX個のプローブ光およびX個のポンプ光は周波数変調器と共用するPPGまたはFGのトリガー信号によって同期したパルス化装置によって相対的に任意の時間差を持ってパルス化され、それぞれプローブ光パルス列、ポンプ光パルス列となる。ここでパルス化装置は音響光学変調器やLN強度変調器、光スイッチが使用可能である。上記試験光パルス列は、それ以前に送信された試験光パルス列が被測定光ファイバから排出された後に送信される。
As the frequency modulator, a single sideband modulator or an LN phase modulator can be used.
The trigger signal for the PPG or FG is shared with the trigger signal for recording the received signal, so that the transmission side and the reception side of the modulation frequency can be synchronized.
The X probe lights and X pump lights having different frequencies are pulsed with a relatively arbitrary time difference by a pulsing device synchronized by a PPG or FG trigger signal shared with the frequency modulator. It becomes a pulse train and a pump light pulse train. Here, an acousto-optic modulator, an LN intensity modulator, or an optical switch can be used as the pulsing device. The test optical pulse train is transmitted after the previously transmitted test optical pulse train is discharged from the optical fiber to be measured.

上述の試験光パルス列生成手段は、以下の装置構成でも実現可能である。
光パルス化装置は、パルス・パターン・ジェネレータ(PPG)またはファンクション・ジェネレータ(FG)からのトリガー信号によって時間的に制御されて動作し、第1試験光および第2試験光をパルス化する。ここでパルス化の時間間隔は、第2試験光の被測定光ファイバ往復時間以上でなければならない。
The above-described test light pulse train generation means can be realized by the following apparatus configuration.
The optical pulsing device operates while being temporally controlled by a trigger signal from a pulse pattern generator (PPG) or a function generator (FG), and pulses the first test light and the second test light. Here, the time interval for pulsing must be equal to or longer than the round trip time of the optical fiber to be measured for the second test light.

パルス化された第1試験光および第2試験光は、合波素子で特定変調周波数に調整されたシングルサイドバンド変調器、またはLN位相変調器、または音響光学変調器を設置した光ファイバリングに入射し、周回ごとに特定周波数分周波数シフトし、光ファイバリングから順次周波数が段階的に変調された試験光パルス列として出力される。   The pulsed first test light and second test light are applied to an optical fiber ring provided with a single sideband modulator, an LN phase modulator, or an acousto-optic modulator that is adjusted to a specific modulation frequency by a multiplexing element. Incident light is shifted by a specific frequency for each turn, and output from the optical fiber ring as a test optical pulse train in which the frequency is sequentially modulated stepwise.

光ファイバリングおよび周波数シフタの損失を補償するため、光ファイバリング内に光増幅器を設置してもよい。
以上の構成により、被測定線路に入射する第1試験光および第2試験光は、所定の時間間隔ごとに所定の周波数間隔で変化し、ブリルアン周波数シフトに一致する周波数差を持って対を成し、かつX個のプローブ光およびX個のポンプ光の周波数はいずれも一致しない試験光パルス列となる。
In order to compensate for the loss of the optical fiber ring and the frequency shifter, an optical amplifier may be installed in the optical fiber ring.
With the above configuration, the first test light and the second test light incident on the line to be measured change at a predetermined frequency interval every predetermined time interval, and form a pair with a frequency difference that matches the Brillouin frequency shift. In addition, the frequency of the X probe light and the X pump light becomes a test light pulse train in which the frequencies do not match.

また、周波数変調電気信号、パルス化装置、受信信号収録の動作開始は一つのトリガー信号を共用するため、受信側の特性解析装置では、任意時間における送信側出力状態(周波数、出力の有無)を把握することができる。
プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列は合波素子で合波され、被測定線路に順次入射する。被測定線路遠端の試験光反射フィルタで反射されたX個のプローブ光は、各々ブリルアン利得周波数差で対をなすポンプ光のみと被測定線路中でブリルアン相互作用を生じ、ブリルアン利得を受ける。逆に、ブリルアン利得周波数差でペアリングされていないパルス間ではブリルアン相互作用を生じないため、同一プローブ光が被測定線路中で多重にブリルアン利得を受けることはない。
Also, since the frequency modulation electrical signal, pulsing device, and reception signal recording start operation share one trigger signal, the receiving side characteristic analysis device sets the transmission side output state (frequency, presence / absence of output) at an arbitrary time. I can grasp it.
The probe light pulse train and the pump light pulse train are combined by a multiplexing element and sequentially enter the line to be measured. The X probe lights reflected by the test light reflection filter at the far end of the measured line are subjected to Brillouin gain by causing a Brillouin interaction in the measured line with only the pump light paired with the Brillouin gain frequency difference. Conversely, since no Brillouin interaction occurs between pulses that are not paired with a Brillouin gain frequency difference, the same probe light does not receive multiple Brillouin gains in the measured line.

戻ってきた試験光は光サーキュレータで抽出され、さらにX個のプローブ光の周波数分のみが光フィルタで抽出される。
光フィルタで抽出されたプローブ光はフォトディテクタなどで受光して電流に変換し、電流に変換されたプローブ光をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換され、デジタル信号を復号化し、試験光生成時の制御情報と受光タイミングからいずれの分岐下部光ファイバに入射されたプローブ光のデジタル信号であるのかを特定し、特定されたデジタル信号はフーリエ変換などの演算処理にてX個の周波数成分ごとに分離し、各周波数成分のブリルアン利得を解析し、プローブ光とポンプ光の衝突地点までの線路特性情報を出力する。
Test light which has returned is extracted by the optical circulator, only further frequency components of the X number of the probe light is extracted by the optical filter.
The probe light extracted by the optical filter is received by a photo detector and converted into current, and the probe light converted into current is converted into a digital signal by analog / digital conversion, the digital signal is decoded, and the test light is generated. The control information and the light reception timing specify which optical signal of the probe light is incident on the lower branch optical fiber, and the specified digital signal is separated into X frequency components by arithmetic processing such as Fourier transform. Then, the Brillouin gain of each frequency component is analyzed, and line characteristic information up to the collision point of the probe light and the pump light is output.

さらに、プローブ光およびポンプ光の入射時間差を変化させることでプローブ光とポンプ光の衝突地点を変化させながら上記測定を繰り返し行い、繰り返し測定した測定結果から光スプリッタの下部分岐ファイバそれぞれのブリルアン利得特性分布を出力する。   Furthermore, the Brillouin gain characteristic of each of the lower branch fibers of the optical splitter is determined by repeating the above measurement while changing the collision point of the probe light and the pump light by changing the incident time difference between the probe light and the pump light. Output the distribution.

(測定する特性項目)
光線路特性は、距離に対する光減衰量、曲げ障害の位置、曲げの程度、断線障害の位置、距離に対する温度変化量の少なくともいずれかである。
(演算処理)
演算処理手段は、予めポンプ光パルス列を入射しない条件下でプローブ光パルス列を入射し、N本の分岐下部光ファイバからのプローブパルス列の先頭の戻り時間t1〜tNを各々測定し、プローブ光パルス列の先頭の戻り時間と前記周波数変調手段による周波数変調時間の情報から、プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間を特定し、プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間にかけて受信すべき変調周波数を特定し、プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間内において受信信号強度の時間変化をフーリエ変換して周波数分離を行い、当該時間に受信すべきプローブ光周波数成分を抽出し、当該周波数信号成分の参照プローブ光パワーとする。
(Characteristic items to be measured)
The optical line characteristic is at least one of the optical attenuation with respect to the distance, the position of the bending obstacle, the degree of bending, the position of the disconnection obstacle, and the temperature change with respect to the distance.
(Calculation processing)
The arithmetic processing means enters the probe light pulse train in advance without entering the pump light pulse train, measures the return times t 1 to t N at the head of the probe pulse train from the N branched lower optical fibers, respectively, From the return time at the head of the pulse train and the information on the frequency modulation time by the frequency modulation means, the return times of the X probe light frequencies included in the probe light pulse train are specified, and X pieces of light contained in the probe light pulse train are identified. The modulation frequency to be received from the return time of each probe optical frequency to the frequency modulation time is specified, and the time variation of the received signal intensity within the frequency modulation time from the return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train Is subjected to frequency separation to extract the probe light frequency component to be received at the time, and the frequency signal component The reference probe optical power is used.

続いて、プローブ光パルス列とポンプ光パルス列を所定の時間差で入射し、参照プローブ光パワーの測定と同様にして、ポンプ光によるブリルアン利得を受けたプローブ光シグナルパワーを測定する。そして、プローブ光シグナルパワーと参照プローブ光パワーの当該周波数成分の強度の比率から当該プローブ光周波数成分が得たブリルアン利得をそれぞれ独立に解析する態様とする。   Subsequently, the probe light pulse train and the pump light pulse train are incident at a predetermined time difference, and the probe light signal power subjected to the Brillouin gain by the pump light is measured in the same manner as the measurement of the reference probe light power. Then, the Brillouin gain obtained by the probe light frequency component is independently analyzed from the ratio of the intensity of the frequency component of the probe light signal power and the reference probe light power.

また、演算処理手段について、受信したプローブ光パルス列による電流信号の時間変化に窓関数をかけ、特定周波数信号を抽出するに際し、隣接周波数成分のクロストークを低減することも可能である。
以上の処理構成により、光スプリッタ下部線路の個別損失分測定において、周波数の異なる試験光パルス対によって並列測定を可能にし、分岐光ファイバ識別分解能や特性分布分解能を劣化させることなく、測定時間を短縮可能な高速測定を実現する光分岐線路の特性解析装置及び方法を提供することができる。
In addition, regarding the arithmetic processing means, it is possible to reduce the crosstalk of adjacent frequency components when a specific frequency signal is extracted by applying a window function to the time change of the current signal due to the received probe light pulse train.
With the above processing configuration, in the individual loss measurement of the optical splitter bottom line, it is possible to perform parallel measurement using test optical pulse pairs with different frequencies, reducing the measurement time without degrading the branching optical fiber identification resolution and characteristic distribution resolution. An apparatus and method for analyzing characteristics of an optical branch line that realizes possible high-speed measurement can be provided.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光分岐線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。図1に示す装置(点線で囲まれた被測定光ファイバを除く、他の全構成部分)は、周波数の異なるX個のプローブ光がそれぞれペアを成す周波数の異なるX個のポンプ光との対向伝搬により被測定ファイバ23中で受けたブリルアン利得の特性分布を求めることができるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical branch line characteristic analyzing apparatus according to the first embodiment. The apparatus shown in FIG. 1 (all other components excluding the optical fiber to be measured surrounded by a dotted line) is opposed to X pump lights having different frequencies, each of which has a pair of X probe lights having different frequencies. The characteristic distribution of the Brillouin gain received in the measured fiber 23 by propagation can be obtained.

図1に示す第1の実施形態において、レーザ光源11から出力された連続光は、分岐素子12によって2系統に分岐される。
分岐素子12で分岐された光の一方を第1試験光(プローブ光)、他方を第2試験光(ポンプ光)とする。第1試験光は、光周波数シフタ13により周波数がブリルアン周波数シフト量νBだけシフトされる。具体的には、光周波数シフタ13は、正弦波発生器(図示せず)からの信号周波数に応じて変調側波帯の周波数が変化する機能を持つ外部変調器であればよく、LiNbO3を用いた位相変調器(LN位相変調器)、振幅強度変調器やSSB変調器が使用可能である。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the continuous light output from the laser light source 11 is branched into two systems by the branch element 12.
One of the lights branched by the branch element 12 is a first test light (probe light) and the other is a second test light (pump light). The first test light is shifted in frequency by the Brillouin frequency shift amount ν B by the optical frequency shifter 13. Specifically, the optical frequency shifter 13 may be any external modulator having a function of frequency of the modulation sidebands is changed according to the signal frequency from the sine wave generator (not shown), a LiNbO 3 The used phase modulator (LN phase modulator), amplitude intensity modulator, or SSB modulator can be used.

光周波数シフタ13で周波数シフトされた第1試験光は分岐素子14で2系統に分岐され、一方はプローブ光、他方はローカル光となる。プローブ光は光周波数変調装置15に入射され、時間的に制御されたX段階に周波数が変調された光となる。
さらに、プローブ光は光パルス化装置16によるパルス化変調によってX波の周波数の異なる時間的に配列されたプローブ光パルス列となる。
The first test light frequency-shifted by the optical frequency shifter 13 is branched into two systems by the branch element 14, one being probe light and the other being local light. The probe light is incident on the optical frequency modulation device 15 and becomes light whose frequency is modulated in the X stage controlled temporally.
Further, the probe light becomes a probe light pulse train arranged in time with different frequencies of the X wave by pulsed modulation by the optical pulse device 16.

一方、分岐素子12によって分岐された第2試験光も同様にして、光周波数変調装置17にて周波数変調され、さらに光パルス化装置18によるパルス化変調によってX波の周波数の異なる時間的に配列されたポンプ光パルス列となる。X個のプローブ光とポンプ光の内、1波目のプローブ光とポンプ光、2波目のプローブ光とポンプ光、…X波目のプローブ光とポンプ光は互いにνBの周波数差を持ち、プローブ−ポンプ対をなす。プローブ−ポンプ対でのみブリルアン相互作用を生じる条件を満たし、いずれのプローブ光およびポンプ光も互いに異なる周波数を持つ。 On the other hand, the second test light branched by the branching element 12 is similarly frequency-modulated by the optical frequency modulation device 17 and further arranged temporally with different X-wave frequencies by pulsed modulation by the optical pulse device 18. The pump light pulse train thus obtained is obtained. Of the X probe lights and pump lights, the first wave probe light and pump light, the second wave probe light and pump light, and the X wave probe light and pump light have a frequency difference of ν B from each other. A probe-pump pair. Only the probe-pump pair satisfies the condition for causing the Brillouin interaction, and both the probe light and the pump light have different frequencies.

ここで、ν0をレーザ光源11の無変調の光周波数、νBをブリルアン後方散乱による光周波数シフト量、ΔνBをブリルアン利得帯域の半値幅、Aを定数とすると、レーザ光源(周波数ν0)11が与える誘導ブリルアン散乱の利得係数gBは以下の式で表される。 Here, when ν 0 is an unmodulated optical frequency of the laser light source 11, ν B is an optical frequency shift amount due to Brillouin backscattering, Δν B is a half-value width of the Brillouin gain band, and A is a constant, a laser light source (frequency ν 0 ) The gain coefficient g B of stimulated Brillouin scattering given by 11 is expressed by the following equation.

Figure 2014159987
(1)式より、本発明手法においてポンプ光パルス列に内包されるi番目のポンプ光の光周波数はν0iとし、プローブ光パルス列に内包されるi番目のプローブ光の周波数はプローブ-ポンプ対において互いにνBの周波数差を持つようν0Biに設定することでプローブ光はポンプ光から最大の利得を得る。また、プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列に内包される各周波数成分について、周波数空間で隣接する成分同士をΔνBより十分大きく離して配置することで、ペア間以外でのブリルアン相互作用の発生を回避できる。
Figure 2014159987
From equation (1), the optical frequency of the i-th pump light included in the pump light pulse train in the method of the present invention is ν 0 −ν i, and the frequency of the i-th probe light included in the probe light pulse train is the probe- By setting ν 0 −ν B −ν i so as to have a frequency difference of ν B in the pump pair, the probe light obtains the maximum gain from the pump light. In addition, for each frequency component included in the probe light pulse train and the pump light pulse train, the adjacent components in the frequency space are arranged sufficiently far apart from Δν B to avoid the occurrence of Brillouin interaction other than between the pairs. it can.

光パルス化装置16、光パルス化装置18は、具体的には、任意波形駆動したLiNbO3を用いた振幅変調器や音響光学変調器が利用可能である。ここで、光パルス化とは、連続光のプローブ光およびポンプ光を強度変調し、m波目(mは自然数)の試験光と(m−1)波目の試験光を時間的に分離することである。 As the optical pulse device 16 and the optical pulse device 18, specifically, an amplitude modulator or an acousto-optic modulator using LiNbO 3 driven with an arbitrary waveform can be used. Here, the optical pulsing means intensity-modulating the continuous probe light and pump light to temporally separate the m-th (m is a natural number) test light and the (m−1) -th test light. That is.

また、光周波数変調装置15,17による光周波数変調および光パルス化装置16,18による光パルス化変調の順序は任意である。
ただし、光周波数変調装置15,16の変調周波数を制御する変調周波数制御器19と光パルス化装置16,18内の光パルス化制御器(図示せず)、後述の信号処理装置(PC)28に接続されたアナログ/デジタル(A/D)変換器27は、パルス・パターン・ジェネレータ(PPG)またはファンクション・ジェネレータ(FG)20のトリガー信号によって同期動作し、光周波数変調装置15,17と光パルス化装置16,18を通過したパルス化試験光の時間的な周波数配列は、PC28が把握している状態にある。
The order of the optical frequency modulation by the optical frequency modulators 15 and 17 and the optical pulse modulation by the optical pulse generators 16 and 18 are arbitrary.
However, a modulation frequency controller 19 for controlling the modulation frequency of the optical frequency modulators 15 and 16, an optical pulse controller (not shown) in the optical pulse generators 16 and 18, and a signal processor (PC) 28 described later. The analog / digital (A / D) converter 27 connected to is synchronized with the trigger signal of the pulse pattern generator (PPG) or the function generator (FG) 20, and is connected to the optical frequency modulators 15 and 17 and the optical signal. The temporal frequency arrangement of the pulsed test light that has passed through the pulsing devices 16 and 18 is in a state that the PC 28 knows.

X個の周波数(波長)の異なるプローブ光によるプローブ光パルス列とX個の周波数(波長)の異なるポンプ光によるポンプ光パルス列は合波素子21によって合波され、サーキュレータ22を通過して被測定光ファイバ23に順次入射される。被測定光ファイバ23は、基幹光ファイバ230と、N分岐光スプリッタ231と分岐下部光ファイバ232i(iは1〜Nの自然数)と分岐下部光ファイバ232iの終端それぞれに設置された試験光反射フィルタ233iで構成される。光スプリッタ231でN分岐されたプローブ光パルス列とポンプ光パルス列は、分岐下部光ファイバ232i中でプローブ−ポンプ対のみでブリルアン相互作用を生じ、プローブ光は被測定光ファイバを伝搬中に一度だけブリルアン増幅を受ける。このブリルアン増幅を受けたプローブ光パルス列に内包される各プローブ光は光サーキュレータ22に到達し、この光サーキュレータ22によって光フィルタ24に導かれる。ポンプ光パルス列も同様にして、光フィルタ24に導かれるが、この光フィルタ24はプローブ光パルス列のみを透過するもので、ここで透過したプローブ光パルス列は分岐素子15によって分岐された無変調のローカル光と合波素子25によって合波されてヘテロダイン検波され、光受信器26で受信される。   A probe light pulse train using probe lights having different X frequencies (wavelengths) and a pump light pulse train using pump lights having different X frequencies (wavelengths) are combined by a multiplexer 21 and pass through a circulator 22 to be measured light. The light is sequentially incident on the fiber 23. The optical fiber to be measured 23 is a test optical reflection filter installed at each of the trunk optical fiber 230, the N-branch optical splitter 231, the lower branch optical fiber 232i (i is a natural number of 1 to N), and the end of the lower branch optical fiber 232i. 233i. The probe light pulse train and the pump light pulse train that are N-branched by the optical splitter 231 cause Brillouin interaction only in the probe-pump pair in the lower branch optical fiber 232i, and the probe light is Brillouin only once during propagation through the optical fiber to be measured. Undergo amplification. Each probe light included in the probe light pulse train subjected to the Brillouin amplification reaches the optical circulator 22 and is guided to the optical filter 24 by the optical circulator 22. Similarly, the pump light pulse train is guided to the optical filter 24. The optical filter 24 transmits only the probe light pulse train, and the probe light pulse train transmitted here is an unmodulated local light branched by the branch element 15. The light is multiplexed by the multiplexing element 25, subjected to heterodyne detection, and received by the optical receiver 26.

光受信器26からの出力電流は、A/D変換器27でデジタル信号に変換されてから、信号処理装置28に入力される。信号処理装置28では入力された電流値に対して、後に説明する演算処理を行う。
次に上述した本実施形態の光線路特性解析装置の動作について説明する。光周波数変調装置15および17、光パルス化装置16および18、光受信器26、被測定光ファイバ23は、次の条件を満足する必要がある。
The output current from the optical receiver 26 is converted into a digital signal by the A / D converter 27 and then input to the signal processing device 28. The signal processing device 28 performs arithmetic processing described later on the input current value.
Next, the operation of the above-described optical line characteristic analyzing apparatus of the present embodiment will be described. The optical frequency modulation devices 15 and 17, the optical pulse devices 16 and 18, the optical receiver 26, and the optical fiber 23 to be measured need to satisfy the following conditions.

(条件1) プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列に内包されるn番目のプローブ光の周波数νrnおよびn番目のポンプ光の周波数νpiはブリルアン周波数シフトνBの周波数差のプローブ−ポンプ対をなすように光周波数変調装置1と2が動作(νpnrnB)し、かつ対をなすプローブ光とポンプ光が任意の時間差にて被測定光ファイバに入射するように光パルス化装置1および2が動作すること。 (Condition 1) The frequency ν rn of the n-th probe light and the frequency ν pi of the n-th pump light included in the probe light pulse train and the pump light pulse train form a probe-pump pair having a frequency difference of Brillouin frequency shift ν B. Thus, the optical frequency modulation devices 1 and 2 operate (ν pnrn = ν B ), and the paired probe light and pump light are made into an optical pulse so as to enter the measured optical fiber at an arbitrary time difference. Device 1 and 2 operate.

(条件2) プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列からなる試験光パルス列を順次被測定光ファイバに入射する際、第1群の試験光パルス列が被測定光ファイバから排出された後に第2群の試験光パルス列を被測定光ファイバ232iに入射し、かつ試験光パルス列に内包される試験光パルスはいずれも互いに異なる周波数を持つこと(n番目とm番目のプローブ光の周波数、ポンプ光の周波数が異なる。νrn≠νrm 、νpn ≠νpm)。 (Condition 2) When a test light pulse train composed of a probe light pulse train and a pump light pulse train is sequentially incident on the optical fiber to be measured, the second group of test lights is ejected from the optical fiber to be measured. The test light pulses incident on the optical fiber 232i to be measured and the test light pulses included in the test light pulse train have different frequencies from each other (the frequencies of the n-th and m-th probe light and the pump light are different). ν rn ≠ ν rm , ν pn ≠ ν pm ).

(条件3) 受信信号の信号処理装置(PC)28は、任意時間に被測定光ファイバ23に入射するプローブ光パルス列およびポンプ光パルス列の周波数(周波数の時間的配列)、プローブ光に対するポンプ光の時間的な遅れを把握していること。
ここで、条件1〜3は次のような意味を持っている。
(Condition 3) The signal processing device (PC) 28 for the received signal includes the frequency of the probe light pulse train and the pump light pulse train that are incident on the measured optical fiber 23 at an arbitrary time (temporal arrangement of frequencies), and the pump light with respect to the probe light. You know the time delay.
Here, Conditions 1 to 3 have the following meanings.

条件1は、プローブ光がポンプ光によりブリルアン増幅を受けるための条件である。条件2は、任意の位置zのみのブリルアン利得情報を取得するための条件である。条件3は、光受信器で一括受信した信号を周波数の違いによって各分岐下部光ファイバの特性情報を持った信号として分離・識別するために必要な条件である。   Condition 1 is a condition for the probe light to undergo Brillouin amplification by the pump light. Condition 2 is a condition for acquiring Brillouin gain information only at an arbitrary position z. Condition 3 is a condition necessary for separating and identifying signals collectively received by the optical receiver as signals having characteristic information of each branch lower optical fiber depending on the frequency.

これら条件を満足する場合の本実施形態を用いた光線路の特性解析方法を示す。
図2に、被測定光ファイバ23の基幹光ファイバ(F0)及び各分岐下部光ファイバ(F1〜FN、)とプローブ光の光受信器26に到達する時間の関係を示す。ここでは、分岐光ファイバが3心(3系統、N=3)の場合を示している。今、3心の分岐光ファイバの長さに、式(2)の関係がある場合を想定する。
An optical line characteristic analysis method using the present embodiment when these conditions are satisfied will be described.
FIG. 2 shows the relationship between the basic optical fiber (F 0 ) and each lower branch optical fiber (F 1 to F N ) of the measured optical fiber 23 and the time required for the probe light to reach the optical receiver 26. Here, a case is shown in which the branch optical fiber has three fibers (three systems, N = 3). Assume that the length of the three-branch optical fibers has the relationship of equation (2).

Figure 2014159987
すると、プローブ光の光受信器に到達する時間は、式(3)の関係が成り立つ。
Figure 2014159987
Then, the time of the probe light reaching the optical receiver satisfies the relationship of Expression (3).

Figure 2014159987
ここで、変調周波数制御器19の制御信号により光周波数変調装置15,17が同一周波数を継続出力する時間を周波数変調時間τとすると、
Figure 2014159987
Here, when the time during which the optical frequency modulators 15 and 17 continuously output the same frequency by the control signal of the modulation frequency controller 19 is defined as the frequency modulation time τ,

Figure 2014159987
のとき、各分岐下部光ファイバから戻ったプローブ光は光受信器26への到達時間に差が生じるため、どの心線から戻ったプローブ光であるかを時間的に切り分けることができる。つまり、周波数の異なるX個のプローブパルス列を順次入射した場合にも、光受信器26に同一周波数のプローブ光が到達することはない。
Figure 2014159987
In this case, since the probe light returned from each branch lower optical fiber has a difference in arrival time to the optical receiver 26, it can be determined in time which probe line the probe light has returned from. That is, even when X probe pulse trains having different frequencies are sequentially incident, probe light having the same frequency does not reach the optical receiver 26.

[信号処理方法]
続いて、周波数の異なるX個のプローブ光パルス列を試験光に用い、被測定光ファイバに順次入射した場合の利得情報の分離方法について、まず、周波数空間での信号分離方法を以下に説明する。
パルス時間幅(=周波数変調時間)τの周波数の異なるX個のプローブ光からなるプローブ光パルス列の時間幅はXτである。図3(b)〜(e)には、同図(a)に示すようにパルス時間幅τ、周波数ν1、ν2、ν3、ν4の4種のプローブ光からなる時間幅4τのプローブ光パルス列を、3分岐光スプリッタを持つ被測定光ファイバ23に入射した場合に、プローブパルス列がtd1、td2、td3の時間に光受信器26に到達する様子を示す。
[Signal processing method]
Next, a method for separating gain information when X probe light pulse trains having different frequencies are used as test light and sequentially incident on the optical fiber to be measured will be described first.
The time width of a probe light pulse train composed of X probe lights having different pulse time width (= frequency modulation time) τ is Xτ. In FIGS. 3B to 3E, as shown in FIG. 3A, the time width 4τ composed of four types of probe lights having a pulse time width τ and frequencies ν 1 , ν 2 , ν 3 , and ν 4 is shown. A state in which the probe pulse train reaches the optical receiver 26 at times t d1 , t d2 , and t d3 when the probe light pulse train is incident on the measured optical fiber 23 having the three-branch optical splitter is shown.

ここで、プローブ光パルス列の光受信器到達時間td1、td2、td3は測定済みであり、既知量とする。また、心線#1からのプローブ光パルス列に内包されるプローブ光を先頭から順に#1−1、#1−2、…#1−4と名付ける。同様に、心線#2からのプローブ光を#2−1、#2−2、…#2−4、心線#3からのプローブ光を#3−1、#3−2、…#3−4とする。 Here, the optical receiver arrival times t d1 , t d2 , and t d3 of the probe optical pulse train have been measured and are assumed to be known amounts. In addition, the probe lights included in the probe light pulse train from the core wire # 1 are named # 1-1, # 1-2,. Similarly, probe light from core wire # 2 is # 2-1, # 2-2, ... # 2-4, probe light from core wire # 3 is # 3-1, # 3-2, ... # 3 Set to -4.

各プローブ光パルス列は、到達時間td1、td2、td3を基準に内包するプローブ光の数に応じて周波数変調時間τごとに時間的に分割された各グリッド(フーリエ窓)にてフーリエ変換し、抽出すべき周波数のプローブ光の受光パワーが検出される。
図3において、td1−td2>4τであり、光受信器26では心線#1からのプローブパルス列を受光する間に他の心線からのプローブ光を同時に受信することはない。
一方、td2−td3<4τであり、光受信器26では心線#2からのプローブパルス列の一部と心線#3からのプローブパルス列の一部を同時に受光する。この場合について、#2-3の受信方法を述べる。#2-3の周波数成分ν3を受信すべきグリッド内には#3-1の周波数成分ν1も存在する。演算処理装置28は光周波数変調装置15,17とパルス化装置16,18の同期をとるトリガー信号を受けているため、送信プローブ光パルス列に内包される周波数の時間的な配列(パルス幅、変調周波数)を把握している。
Each probe light pulse train is Fourier-transformed in each grid (Fourier window) divided in time for each frequency modulation time τ according to the number of probe lights included with reference to arrival times t d1 , t d2 , t d3 Then, the light receiving power of the probe light having the frequency to be extracted is detected.
In FIG. 3, t d1 −t d2 > 4τ, and the optical receiver 26 does not receive the probe light from the other cores simultaneously while receiving the probe pulse train from the core line # 1.
On the other hand, t d2 −t d3 <4τ, and the optical receiver 26 simultaneously receives a part of the probe pulse train from the core wire # 2 and a part of the probe pulse train from the core wire # 3. In this case, the reception method of # 2-3 is described. The frequency component ν 1 of # 3-1 also exists in the grid to receive the frequency component ν 3 of # 2-3. Since the arithmetic processing unit 28 receives a trigger signal that synchronizes the optical frequency modulators 15 and 17 and the pulse generators 16 and 18, the temporal arrangement (pulse width, modulation) of the frequencies included in the transmission probe optical pulse train Frequency).

よって、演算処理装置228はプローブ光パルス列の光受信器到達時間td1、td2、td3を基準として各プローブ光のグリッドの開始時間、およびグリッドに内包される解析すべきプローブ光の周波数がわかっている((n番目のプローブ光のグリッドの開始時間)=(プローブ光パルス列の光受信器到達時間)+(n−1)×(周波数変調時間τ))。例えば、心線#1からのプローブ光パルス列について、n番目のグリッドの開始時間はtd1+(n-1)τで表される。 Therefore, the arithmetic processing unit 228 determines the start time of each probe light grid based on the optical receiver arrival times t d1 , t d2 , and t d3 of the probe light pulse train, and the frequency of the probe light to be analyzed included in the grid. It is known ((start time of n-th probe light grid) = (light receiver arrival time of probe light pulse train) + (n−1) × (frequency modulation time τ)). For example, for the probe light pulse train from the core line # 1, the start time of the nth grid is represented by t d1 + (n−1) τ.

このグリッドをフーリエ窓としてフーリエ変換し、#2-3の周波数成分ν3と#3-1の周波数成分ν1と重なったパワースペクトルから、解析すべき周波数成分(ここではν3)のプローブ光パワーを得る。これによって、他の分岐下部線路からのプローブ光を同時に受光した場合にも、信号成分の分離が可能である。 Using this grid as a Fourier window, Fourier transform is performed, and the probe light of the frequency component to be analyzed (here, ν 3 ) from the power spectrum that overlaps the frequency component ν 3 of # 2-3 and the frequency component ν 1 of # 3-1 Get power. Thus, signal components can be separated even when probe light from other branch lower lines is received simultaneously.

以上の処理は、信号処理装置28が任意の時間に送信される周波数とその時間配列を把握しており、かつプローブ光パルス列の到達時間を予め測定しておくことで可能となる。逆説的に言えば、信号処理装置28が送信時の周波数の時間配列を把握していない場合、フーリエ窓の設定および、フーリエ変換によって抽出すべき周波数成分が決定できないため、受信側で適切な演算処理が不能となる。   The above processing can be performed by the signal processor 28 grasping the frequency transmitted at an arbitrary time and its time arrangement, and measuring the arrival time of the probe light pulse train in advance. Paradoxically speaking, if the signal processing device 28 does not know the time sequence of the frequencies at the time of transmission, the frequency components to be extracted cannot be determined by setting the Fourier window and Fourier transform, so that an appropriate calculation is performed on the receiving side. Processing becomes impossible.

[窓関数の利用]
また、信号処理において周波数成分のクロストークを低減するために、フーリエ窓を矩形グリッドではなく、ブラックマン・ハリス窓、ハニング窓、ハミング窓など各種窓関数を導入し、周波数分解能を向上させることもできる。
上記周波数信号の分離手順に従い、かつ条件1〜3を満たした場合、本実施形態によりN本の分岐下部光ファイバにおける個別の損失分布測定について、周波数の異なる試験光パルス対によって並列測定を可能にし、従来技術と比較して分岐光ファイバ識別分解能や特性分布分解能を劣化させることなく、測定時間を短縮可能な高速測定ができる。
[Use of window function]
In addition, in order to reduce crosstalk of frequency components in signal processing, it is possible to improve frequency resolution by introducing various window functions such as Blackman-Harris window, Hanning window, Hamming window instead of rectangular grid in the Fourier window. it can.
When the above frequency signal separation procedure is followed and conditions 1 to 3 are satisfied, according to this embodiment, individual loss distribution measurements in N branched lower optical fibers can be performed in parallel using test optical pulse pairs with different frequencies. Compared with the prior art, it is possible to perform high-speed measurement that can shorten the measurement time without degrading the branching optical fiber identification resolution and the characteristic distribution resolution.

[信号処理の流れ]
上記信号処理装置28では、上記の測定を踏まえ、図4に示すフローチャートに従って信号処理を行う。
予め、信号処理装置28にプローブ光パルス列の時間的な周波数配列(周波数、周波数変調時間)を記録する(ステップS1)。これにより、信号処理装置28は任意時間におけるプローブ光周波数がわかる状態にある。
[Signal processing flow]
The signal processing device 28 performs signal processing according to the flowchart shown in FIG. 4 based on the above measurement.
The temporal frequency arrangement (frequency, frequency modulation time) of the probe light pulse train is recorded in advance in the signal processing device 28 (step S1). As a result, the signal processing device 28 is in a state where the probe optical frequency at an arbitrary time is known.

プローブ光パルス列のみを入射し、プローブ光パルス列の先頭の戻り時間を分岐心線毎に記録する(ステップS2)。
先頭の戻り時間と変調時間の情報から、プローブ光パルス列に内包する各プローブ光を抽出すべきフーリエ窓を決定する。なお、n番目のフーリエ窓から抽出すべき周波数成分は、予め信号処理装置28に記録されたプローブ光パルス列の時間的な周波数配列から決定できる(ステップS3)。
Only the probe light pulse train is incident, and the return time at the beginning of the probe light pulse train is recorded for each branch core (step S2).
From the information of the head return time and the modulation time, the Fourier window from which each probe light included in the probe light pulse train is to be extracted is determined. The frequency component to be extracted from the nth Fourier window can be determined from the temporal frequency arrangement of the probe light pulse train recorded in advance in the signal processing device 28 (step S3).

ブリルアン利得を受けない(ポンプ光を入射しない)条件下での各周波数成分の振幅強度を参照し、プローブ光強度として収録し(ステップS4)、ブリルアン利得を受ける(ポンプ光を入射する)条件下での各周波数成分の振幅強度をプローブ光強度として収録し(ステップS5)、ステップS4,S5で収録された参照プローブ光強度と信号プローブ光強度を比較することでブリルアン利得情報を得る(ステップS6)。   Reference is made to the amplitude intensity of each frequency component under conditions where Brillouin gain is not received (pump light is not incident), and recorded as probe light intensity (step S4), where Brillouin gain is received (pump light is incident) Is recorded as the probe light intensity (step S5), and the Brillouin gain information is obtained by comparing the reference probe light intensity recorded in steps S4 and S5 with the signal probe light intensity (step S6). ).

上記の処理は全てコンピュータで制御する。
(第2の実施形態)
図5に第2の実施形態を実施するための装置構成を示す。第1の実施形態と比較して、第2の実施形態は試験光パルス列の生成法が異なる。第2の実施形態では、周波数の異なるパルス列を、合波素子31,33により周波数シフタを有する光ファイバリング32,34にパルス(時間幅τ)を導入することで生成する。
All the above processes are controlled by a computer.
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows an apparatus configuration for carrying out the second embodiment. Compared to the first embodiment, the second embodiment differs in the method of generating the test optical pulse train. In the second embodiment, pulse trains having different frequencies are generated by introducing pulses (time width τ) to the optical fiber rings 32 and 34 having frequency shifters by the multiplexing elements 31 and 33.

ここで、周波数シフタは、音響光学変調器、LN位相変調器、シングルサイドバンド変調器が使用可能である。
周波数シフタを有する光ファイバリング32,34にパルスが導入されると、パルスは周回毎に周波数シフタに設定された周波数シフト量だけ周波数が段階的にシフトするため、光ファイバリング32,34から出力される光は、周波数が段階的に異なるパルス列を成し、パルス列に内包されるパルスの間隔は光ファイバリング32,34の光の周回時間trに一致する。
Here, an acousto-optic modulator, an LN phase modulator, or a single sideband modulator can be used as the frequency shifter.
When a pulse is introduced into the optical fiber rings 32 and 34 having the frequency shifter, the pulse is output from the optical fiber rings 32 and 34 because the frequency is shifted step by step by the frequency shift amount set in the frequency shifter every turn. light may form a pulse train having a frequency different stages, the pulse interval to be included in the pulse train corresponds to the circulation time of the light t r of the optical fiber ring 32, 34.

受信信号処理時の各プローブ光のグリッドの開始時間は下式で決定できる。
(n番目のプローブ光のグリッドの開始時間)
=(プローブ光パルス列の光受信器到達時間)+(n−1)×(周回時間tr
また、各グリッドの時間幅は各パルスの時間幅τに等しい。第1の実施形態と比較して、同期を必要とする機器が少なくなり、装置構成が簡易になる。また、広帯域な変調周波数制御器が不要になるため、装置が安価になる。
The start time of each probe light grid during reception signal processing can be determined by the following equation.
(Start time of the grid of the nth probe light)
= (Optical receiver arrival time of probe optical pulse train) + (n−1) × (circulation time tr )
The time width of each grid is equal to the time width τ of each pulse. Compared with the first embodiment, the number of devices that require synchronization is reduced, and the device configuration is simplified. In addition, since a broadband modulation frequency controller is not required, the apparatus becomes inexpensive.

このように、本発明に係る第1及び第2の実施形態によれば、ブリルアン周波数だけ異なる周波数数差によってペアリングしたプローブ−ポンプ光パルス対について、周波数を変えて時間的に並べてそれぞれプローブ光パルス列、ポンプ光パルス列とし、これら試験光パルス列を任意の入射時間差を与えて被測定光線路に入射し、先に入射したプローブパルス列の反射光と後に入射したポンプ光パルス列が対向伝搬することにより誘導ブリルアン(Brillouin)散乱光を発生する。そして、その散乱光を光受信器で受信し、光受信器の出力電流を予め試験光の戻り時間を測定しておくことで、第1〜第Nのどの分岐光ファイバからの誘導ブリルアン散乱かを特定することが可能であり、パルス列の先頭を基準に設けたフーリエ窓内でフーリエ変換して所定周波数成分の振幅強度を取り出しブリルアン利得解析を行い、プローブ光パルス列とポンプ光パルス列の入射時間差を連続的に変化することで分岐光ファイバ毎の特性分布が求められる。   As described above, according to the first and second embodiments of the present invention, probe-pump light pulse pairs that are paired by a frequency difference that differs by the Brillouin frequency are arranged in terms of time while changing the frequency, respectively. The test light pulse train is made into a pulse train and a pump light pulse train. The test light pulse train is incident on the optical line to be measured with an arbitrary incident time difference, and the reflected light of the probe pulse train incident first and the pump light pulse train incident later are guided in opposite directions. Generates Brillouin scattered light. Then, the scattered light is received by the optical receiver, and the output current of the optical receiver is measured in advance for the return time of the test light so that the first to Nth branched optical fibers can be subjected to stimulated Brillouin scattering. The Brillouin gain analysis is performed by performing Fourier transform in the Fourier window provided with the head of the pulse train as a reference to extract the amplitude intensity of a predetermined frequency component, and the incident time difference between the probe light pulse train and the pump light pulse train is obtained. The characteristic distribution for every branch optical fiber is calculated | required by changing continuously.

したがって、第1、第2の実施形態によれば、いずれも新たに光デバイスや光線路構成を変更することなく、かつ既存技術と比較して光ファイバ識別分解能や特性分布測定分解能を劣化されることなく、既設所外設備の光線路損失特性を個別に高速測定することを可能となる。
尚、上記誘導ブリルアン散乱は、光媒質内の光減衰・温度・曲げなどによる歪みを測定することが可能であり、ここでの光線路特性とは距離に対する光減衰量、反射ピークの位置、曲げ障害の位置、曲げの程度、断線障害の位置、距離に対する温度変化量である。
Therefore, according to the first and second embodiments, the optical fiber identification resolution and the characteristic distribution measurement resolution are both deteriorated without newly changing the optical device or optical line configuration and compared with the existing technology. Therefore, it becomes possible to individually measure the optical line loss characteristics of the existing off-site equipment at high speed.
The stimulated Brillouin scattering can measure distortion due to light attenuation, temperature, bending, etc. in the optical medium. Here, the optical line characteristics include light attenuation with respect to distance, position of reflection peak, bending This is the temperature change with respect to the position of the obstacle, the degree of bending, the position of the disconnection obstacle, and the distance.

上記誘導ブリルアン散乱は、光媒質内の光減衰・温度・曲げなどによる歪みを測定することが可能であり、ここでの光線路特性とは距離に対する光減衰量、反射ピークの位置、曲げ障害の位置、曲げの程度、断線障害の位置、距離に対する温度変化量である。   The stimulated Brillouin scattering can measure distortion due to optical attenuation, temperature, bending, etc. in the optical medium. The optical line characteristics here are the optical attenuation with respect to the distance, the position of the reflection peak, and the bending obstacle. It is the amount of temperature change with respect to the position, the degree of bending, the position of the disconnection obstacle, and the distance.

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some configurations may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different example embodiments may be combined as appropriate.

11…レーザ光源、12…分岐素子、13…光周波数シフタ、14…分岐素子、15,17…光周波数変換装置、16,18…光パルス化装置、19…変調周波数制御器、20…PPGまたはFG、21…合波素子、22…光サーキュレータ、23…被測定光ファイバ、230…基幹光ファイバ、231…N分岐光スプリッタ、2321〜232N…下部分岐ファイバ、2331〜233N…光反射フィルタ、24…光フィルタ、25…合波素子、26…光受信器、27…A/D変換器、28…信号処理装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Laser light source, 12 ... Branch element, 13 ... Optical frequency shifter, 14 ... Branch element, 15, 17 ... Optical frequency converter, 16, 18 ... Optical pulse device, 19 ... Modulation frequency controller, 20 ... PPG or FG, 21 ... Multiplexing element, 22 ... Optical circulator, 23 ... Optical fiber to be measured, 230 ... Main optical fiber, 231 ... N-branch optical splitter, 2321 to 232N ... Lower branch fiber, 2331 to 233N ... Light reflection filter, 24 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Optical filter, 25 ... Multiplexing element, 26 ... Optical receiver, 27 ... A / D converter, 28 ... Signal processing apparatus.

Claims (7)

光スプリッタによる分岐点から光分岐線路遠端までのN本の分岐下部光ファイバを有する光分岐線路について個別の光線路特性を解析する光分岐線路の特性解析装置であって、
互いに波長の異なる第1試験光および第2試験光を時間的に制御してX個(Xは自然数)の周波数に変調する試験光周波数変調手段と、
前記試験光変調手段と同期し、周波数の異なるX個のプローブ光およびX個のポンプ光を互いに任意の時間差を持ってパルス化する試験光パルス化手段と、
前記パルス化されたX個の第1試験光によるプローブ光パルス列およびX個の第2試験光によるポンプ光パルス列を合波する合波手段と、
前記合波されたプローブ光パルス列およびポンプ光パルス列を前記被測定ファイバに順次入射し、光スプリッタ下部の分岐光ファイバから戻ってきた試験光を抽出するサーキュレータと、
前記サーキュレータで抽出された試験光からX個の第1試験光の周波数成分を抽出するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段で抽出された第1試験光を受光して電流に変換する光・電気変換手段と、
前記電流に変換された第1試験光をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、
前記デジタル信号を復号化し、生成時の制御情報と受光タイミングからいずれの分岐下部光ファイバに入射された第1試験光のデジタル信号であるのかを特定し、特定されたデジタル信号からX個の周波数成分ごとに信号分離する周波数分離手段と、
前記X個の各周波数成分のブリルアン利得を解析し、プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列の入射時間差を変化させつつ上記測定を繰り返し行い、繰り返し測定した測定結果から前記光スプリッタの分岐下部光ファイバそれぞれのブリルアン利得特性分布を取得する信号演算処理手段と
を具備し、
前記試験光周波数変調手段は、所定の時間間隔ごとに第1試験光および第2試験光を周波数変調する手段であって、特定の第1試験光と第2試験光間でのみブリルアン相互作用を生じさせるように第1試験光および第2試験光に対する周波数変調を施し、
前記特性解析装置は試験光周波数変調手段と試験光パルス化手段の同期信号を共有し、任意時間における第1試験光および第2試験光の出力状態として周波数、周波数変調時間を把握していることを特徴とする光分岐線路の特性解析装置。
An optical branch line characteristic analysis apparatus for analyzing individual optical line characteristics of an optical branch line having N branch lower optical fibers from a branch point by an optical splitter to the far end of the optical branch line,
Test optical frequency modulation means for temporally controlling the first test light and the second test light having different wavelengths and modulating them to X (X is a natural number) frequencies;
Synchronizing with the test light modulation means, test light pulsing means for pulsing X probe lights and X pump lights having different frequencies with an arbitrary time difference;
Combining means for combining the pulsed probe light pulse train of X first test lights and the pump light pulse train of X second test lights;
A circulator for sequentially injecting the combined probe light pulse train and pump light pulse train into the fiber to be measured and extracting test light returned from the branch optical fiber under the optical splitter;
Filter means for extracting frequency components of X first test lights from the test light extracted by the circulator;
Photoelectric conversion means for receiving the first test light extracted by the filter means and converting it into current;
Analog-to-digital conversion means for converting the first test light converted into the current into a digital signal;
The digital signal is decoded, the control information at the time of generation and the light reception timing are used to identify which digital optical signal of the first test light is incident on the lower branch optical fiber, and X frequencies are identified from the identified digital signal. Frequency separation means for separating signals for each component;
The Brillouin gain of each of the X frequency components is analyzed, the above measurement is repeated while changing the incident time difference between the probe light pulse train and the pump light pulse train, and each of the lower optical fibers branched from the optical splitter is measured repeatedly. Signal processing means for obtaining a Brillouin gain characteristic distribution,
The test light frequency modulation means is a means for frequency-modulating the first test light and the second test light at predetermined time intervals, and the Brillouin interaction is performed only between the specific first test light and the second test light. Performing frequency modulation on the first test light and the second test light so as to generate
The characteristic analysis apparatus shares a synchronizing signal between the test light frequency modulation means and the test light pulse means, and grasps the frequency and frequency modulation time as the output states of the first test light and the second test light at an arbitrary time. An optical branch line characteristic analyzer.
前記信号処理手段は、
予め前記N本の分岐下部光ファイバからのプローブ光パルス列の先頭の戻り時間を各々測定し、
前記受信したプローブ光パルス列の先頭の戻り時間と前記周波数変調手段による周波数変調時間の情報から、前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間を特定し、
前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間にかけて受信すべき変調周波数を特定し、
前記プローブ光パルス列に内包されるX個の各プローブ光周波数の戻り時間から周波数変調時間内において受信信号強度の時間変化をフーリエ変換して周波数分離を行い、当該時間に受信すべきプローブ光周波数成分の光振幅強度を抽出し、
前記X個のプローブ光が得られたブリルアン利得をそれぞれ独立に解析することを特徴とする請求項1記載の光分岐線路の特性解析装置。
The signal processing means includes
Measure the return time at the beginning of the probe light pulse train from each of the N branched lower optical fibers in advance,
From the return time of the head of the received probe optical pulse train and the information of the frequency modulation time by the frequency modulation means, specify the return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train,
Specify the modulation frequency to be received from the return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train to the frequency modulation time;
The probe optical frequency component to be received at the time by performing Fourier transform on the time change of the received signal intensity within the frequency modulation time from the return time of each of the X probe optical frequencies included in the probe optical pulse train and performing frequency separation Extract the light amplitude intensity of
2. The optical branch line characteristic analyzer according to claim 1, wherein the Brillouin gains obtained from the X probe lights are independently analyzed.
前記試験光周波数変調手段は、シングルサイドバンド変調器またはLN位相変調器と任意波形信号発生器の変調電気信号によって実現することを特徴とする請求項1記載の光分岐線路の特性解析装置。   2. The optical branch line characteristic analysis apparatus according to claim 1, wherein the test optical frequency modulation means is realized by a modulated electric signal of a single sideband modulator or an LN phase modulator and an arbitrary waveform signal generator. 前記試験光周波数変調手段は、前記特定変調周波数に調整されたシングルサイドバンド変調器、またはLN位相変調器、または音響光学変調器を光ファイバリング内に設置し、周回ごとに特定変調周波数にて段階的に光変調を行うことを特徴とする請求項1記載の光分岐線路の特性解析装置。   The test optical frequency modulation means includes a single sideband modulator, an LN phase modulator, or an acoustooptic modulator adjusted to the specific modulation frequency in an optical fiber ring, and at a specific modulation frequency for each turn. 2. The optical branch line characteristic analyzing apparatus according to claim 1, wherein the optical modulation is performed step by step. 前記信号処理手段は、受信したプローブ光パルス列による電流信号の時間変化に窓関数をかけ、特定信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の光分岐線路の特性解析装置。   2. The optical branch line characteristic analysis apparatus according to claim 1, wherein the signal processing means extracts a specific signal by applying a window function to a time change of the current signal by the received probe optical pulse train. 前記光線路特性は、距離に対する光減衰量、曲げ障害の位置、曲げの程度、断線障害の位置、距離に対する温度変化量の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1記載の光分岐線路の特性解析装置。   2. The optical branch line according to claim 1, wherein the optical line characteristic is at least one of an optical attenuation with respect to a distance, a position of a bending obstacle, a degree of bending, a position of a disconnection obstacle, and a temperature change amount with respect to the distance. Characteristic analysis device. 光スプリッタによる分岐点から光分岐線路遠端までのN本の分岐下部光ファイバを有する光分岐線路について個別の光線路特性を解析する光分岐線路の特性解析方法であって、
互いに波長の異なる第1試験光および第2試験光を時間的に制御してX個(Xは自然数)の周波数に変調し、
前記試験光変調と同期し、周波数の異なるX個のプローブ光およびX個のポンプ光を互いに任意の時間差を持ってパルス化し、
前記パルス化されたX個の第1試験光によるプローブ光パルス列およびX個の第2試験光によるポンプ光パルス列を合波し、
前記合波されたプローブ光パルス列およびポンプ光パルス列を前記被測定ファイバに順次入射し、光スプリッタ下部の分岐光ファイバから戻ってきた試験光を抽出し、
前記抽出された試験光からX個の第1試験光の周波数成分を抽出し、
前記抽出された第1試験光を受光して電流に変換し、
前記電流に変換された第1試験光をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号を復号化し、生成時の制御情報と受光タイミングからいずれの分岐下部光ファイバに入射された第1試験光のデジタル信号であるのかを特定し、特定されたデジタル信号からX個の周波数成分ごとに信号分離し、
前記X個の各周波数成分のブリルアン利得を解析し、プローブ光パルス列およびポンプ光パルス列の入射時間差を変化させつつ上記測定を繰り返し行い、繰り返し測定した測定結果から前記光分岐下部ファイバそれぞれのブリルアン利得特性分布を取得するものとし、
前記試験光周波数変調は、所定の時間間隔ごとに、特定の第1試験光と第2試験光間でのみブリルアン相互作用を生じさせるように第1試験光および第2試験光に対する周波数変調を施し、
前記特性解析では前記試験光周波数変調と試験光パルス化の同期信号を共有し、任意時間における第1試験光および第2試験光の出力状態として周波数、周波数変調時間を把握していることを特徴とする光分岐線路の特性解析方法。
An optical branch line characteristic analysis method for analyzing individual optical line characteristics of an optical branch line having N branch lower optical fibers from a branch point to an optical branch line far end by an optical splitter,
The first test light and the second test light having different wavelengths are temporally controlled to be modulated to X frequencies (X is a natural number),
In synchronization with the test light modulation, X probe lights and X pump lights having different frequencies are pulsed with an arbitrary time difference from each other,
Combining the pulsed probe light pulse train by the X first test lights and the pump light pulse train by the X second test lights,
The combined probe light pulse train and pump light pulse train are sequentially incident on the measured fiber, and the test light returned from the branch optical fiber under the optical splitter is extracted,
Extracting frequency components of X first test lights from the extracted test light;
Receiving the extracted first test light and converting it into a current;
Converting the first test light converted into the current into a digital signal;
The digital signal is decoded, the control information at the time of generation and the light reception timing are used to identify which digital optical signal of the first test light is incident on the lower branch optical fiber, and X frequencies are identified from the identified digital signal. Separate the signal for each component,
Analyzing the Brillouin gain of each of the X frequency components, repeating the above measurement while changing the incident time difference between the probe light pulse train and the pump light pulse train, and repeatedly measuring the Brillouin gain characteristics of each of the optical branching lower fibers Suppose you want to get the distribution
The test light frequency modulation performs frequency modulation on the first test light and the second test light so as to cause a Brillouin interaction only between the specific first test light and the second test light at predetermined time intervals. ,
In the characteristic analysis, the synchronization signal of the test light frequency modulation and the test light pulse is shared, and the frequency and the frequency modulation time are grasped as the output states of the first test light and the second test light at an arbitrary time. Characteristic analysis method for optical branch line.
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