JP2015152399A - Fiber optic characteristic analysis apparatus and fiber optic characteristic analysis method - Google Patents

Fiber optic characteristic analysis apparatus and fiber optic characteristic analysis method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber optic characteristic analysis apparatus with improved detection sensitivity.SOLUTION: In testing loss distribution of a target fiber optic 20, test optical pulses with a wavelength shorter than a cutoff wavelength are used, and the pulses are incident on the target fiber optic 20 in either a reference mode LP01 or a higher mode LP11. When the test optical pulses propagate through the target fiber optic 20, back scattering light is generated at each position, and its optical strengths in the reference mode LP01 and the higher mode LP11 are separated by a mode multiplexer/demultiplexer 14. The separated back scattering light strength in each mode is received at optical receivers 15, 17, and each output voltage at the optical receivers 15, 17 is analyzed. Thereby, individual loss distribution of the target fiber optic 20 in the reference mode and the higher mode is obtained.

Description

本発明は、光ファイバ特性(例えば曲げの位置、コネクタの位置、あるいは融着による接続点の有無など)を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting optical fiber characteristics (for example, the position of a bend, the position of a connector, or the presence or absence of a connection point by fusion).

光通信システムでは、伝送媒体である光ファイバが多様な方法で試験される。例えば、光ファイバ内を伝搬する光に由来するレイリー散乱光の後方散乱光やフレネル反射光を検出することで、光ファイバの長手方向における伝送損失の分布や接続点での反射減衰量が得られる。その結果に基づいて、曲げによる損失や、コネクタの接続点、反射点等の位置を特定することができる。このような原理を利用する、光ファイバ特性解析装置(光ファイバ線路分布測定装置)が知られている。光ファイバ特性解析装置は、光ファイバの破断や故障などの異常を検出し、その位置を特定するために用いられることができる。   In an optical communication system, an optical fiber as a transmission medium is tested by various methods. For example, by detecting backscattered light or Fresnel reflected light of Rayleigh scattered light derived from light propagating in the optical fiber, transmission loss distribution in the longitudinal direction of the optical fiber and return loss at the connection point can be obtained. . Based on the result, it is possible to specify the loss due to bending, the position of the connector connection point, the reflection point, and the like. An optical fiber characteristic analysis device (optical fiber line distribution measurement device) using such a principle is known. The optical fiber characteristic analysis device can be used to detect an abnormality such as a breakage or failure of the optical fiber and specify the position thereof.

光ファイバ特性解析装置として、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)や、OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometer)が著名である。OTDRは、パルス化された試験光のラウンドトリップ時間に基づき分布データを取得する。OFDRは、周波数変調された試験光を用いて、その変調周波数を解析して位置情報を取得する。   As optical fiber characteristic analyzers, OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) and OFDR (Optical Frequency Domain Reflectometer) are famous. The OTDR acquires distribution data based on the round trip time of the pulsed test light. OFDR uses the frequency-modulated test light to analyze the modulation frequency and acquire position information.

ところで、光ファイバ特性解析装置の検出感度には限りがある。つまり検出感度よりも低い影響をもたらす異常を検出することはできない。例えば、曲げ半径の大きな曲げ、正常に融着された接続点、あるいは、反射減衰量を抑制したAPC(Angled Physical Contact)研磨のコネクタによる接続点は、いずれも、ほんの僅かな損失(反射)を発生させるにすぎない。つまりこれらの場所で生じる損失や反射は既存の光ファイバ特性解析装置の検出感度よりも小さいので、異常を検出することが困難である。   By the way, the detection sensitivity of the optical fiber characteristic analyzer is limited. That is, it is not possible to detect an abnormality that has an effect lower than the detection sensitivity. For example, a bending point with a large bending radius, a normally fused connection point, or a connection point with an APC (Angled Physical Contact) polished connector that suppresses the return loss has only a slight loss (reflection). It is only generated. In other words, the loss and reflection that occur in these places are smaller than the detection sensitivity of the existing optical fiber characteristic analyzers, so it is difficult to detect anomalies.

ところで、光ファイバの曲げ損失は、基本モードに比べて高次モードにおいて、より大きいことが知られている。非特許文献1に、高次モードを利用する心線対照技術が開示されている。また、非特許文献2に開示されるように、高次モードを含む光ファイバのコネクタ損失は大きくなることが知られている。   By the way, it is known that the bending loss of an optical fiber is larger in a higher-order mode than in a fundamental mode. Non-Patent Document 1 discloses a core contrast technique using a higher-order mode. Further, as disclosed in Non-Patent Document 2, it is known that the connector loss of an optical fiber including a higher-order mode increases.

しかし既存の光ファイバ特性解析装置では、試験光を単一モードで伝搬させるために、被試験光ファイバ(Fiber under test:FUT)のカットオフ波長以上の波長の試験光を用いるのが一般的である。例えば被試験光ファイバが一般的なシングルモードファイバであれば、1.31μm帯、1.49μm帯、1.55μm帯、1.65μm帯などの基本モードが試験光として採用される。光ファイバ特性解析装置は、被試験光ファイバ中で発生する戻り光の基本モードを検出し解析を行う。   However, existing optical fiber characteristic analyzers generally use test light having a wavelength longer than the cutoff wavelength of the fiber under test (FUT) in order to propagate the test light in a single mode. is there. For example, if the optical fiber under test is a general single mode fiber, basic modes such as a 1.31 μm band, a 1.49 μm band, a 1.55 μm band, and a 1.65 μm band are employed as test light. The optical fiber characteristic analyzer detects and analyzes the fundamental mode of the return light generated in the optical fiber under test.

非特許文献3には、シングルモードファイバのカットオフ波長より短い波長帯の試験光を用いる、OTDRによる光ファイバ線路試験が開示されている。しかしながら非特許文献3の技術は伝送装置の受光帯域外の波長を用いることで試験光による通信への影響を低減することを目的とするもので、OTDRの精度向上を目的とするものではない。   Non-Patent Document 3 discloses an optical fiber line test by OTDR using test light having a wavelength band shorter than the cutoff wavelength of a single mode fiber. However, the technique of Non-Patent Document 3 aims to reduce the influence on communication by test light by using a wavelength outside the light receiving band of the transmission apparatus, and does not aim at improving the accuracy of OTDR.

馬麟、辻川恭三、青笹真一、東裕司、“可視光の高次モードを用いた低曲げ損失光ファイバの心線対照技術”、OFT2012−43、pp.55−60、光ファイバ応用研究会、2012、10月Mabuchi, Shinzo Ayukawa, Shinichi Aozuma, Yuji Higashi, “Concentration Control Technique for Low Bending Loss Optical Fiber Using Higher Order Mode of Visible Light”, OFT 2012-43, p. 55-60, Optical Fiber Application Study Group, 2012, October 川瀬雅敏、立田光廣、平淳司、瀧澤和宏、“励振モード制御による多モード光ファイバコネクタ損失測定の再現性向上”、OFT2005−88、pp.15−18、光ファイバ応用研究会、2006、3月Masatoshi Kawase, Mitsutoshi Tachida, Junji Hira, Kazuhiro Serizawa, “Improvement of reproducibility of multimode optical fiber connector loss measurement by excitation mode control”, OFT 2005-88, pp. 15-18, Optical Fiber Application Study Group, 2006, March 吉田陽子他、" 0.65μm帯OTDR による光スプリッタ下部故障判定の一提案", 2004年電子情報通信学会総合大会, B-13-33, pp. 581Yoko Yoshida et al., "A Proposal for Determining Failure of Optical Splitter Using 0.65μm Band OTDR", 2004 IEICE General Conference, B-13-33, pp. 581

以上述べたように既存の光ファイバ特性解析装置の検出感度には限りがあるので、この感度よりも小さい影響をもたらす異常を検出することはできない。光ファイバ特性解析装置の検出感度をさらに向上させることが望まれている。
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、検出感度を向上させた光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法を提供することにある。
As described above, since the detection sensitivity of the existing optical fiber characteristic analyzer is limited, it is not possible to detect an anomaly that has an effect smaller than this sensitivity. It is desired to further improve the detection sensitivity of the optical fiber characteristic analyzer.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber characteristic analyzing apparatus and an optical fiber characteristic analyzing method with improved detection sensitivity.

本発明に係る光ファイバ特性解析装置は、以下のような態様の構成とする。   The optical fiber characteristic analyzer according to the present invention has the following configuration.

(1) 光ファイバ特性解析装置は、光を入射された被試験光ファイバからの戻り光の距離に対する強度分布を解析する。光ファイバ特性解析装置は、被試験光ファイバのカットオフ波長より短い波長の試験光パルスを生成する生成部と、生成された試験光パルスを被試験光ファイバに入射する入射部と、入射された試験光パルスの戻り光を入射され、当該戻り光から基本モードの後方散乱光と高次モードの後方散乱光とを分離して出力する分離部と、分離部から出力される高次モードの後方散乱光を光/電変換して高次モード信号を生成する高次モード受光部と、高次モード信号を解析して高次モードの後方散乱光の強度分布を取得する信号処理部とを具備する。   (1) The optical fiber characteristic analyzing apparatus analyzes the intensity distribution with respect to the distance of the return light from the optical fiber under test into which the light is incident. The optical fiber characteristic analyzer includes a generation unit that generates a test optical pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength of the optical fiber under test, an incident unit that inputs the generated test optical pulse into the optical fiber under test, A separation unit that receives the return light of the test light pulse and separates and outputs the backscattered light in the fundamental mode and the backscattered light in the higher-order mode from the return light, and the rear of the higher-order mode output from the separation unit A high-order mode light-receiving unit that generates a higher-order mode signal by optical / electrical conversion of scattered light, and a signal processing unit that analyzes the higher-order mode signal and obtains an intensity distribution of the back-scattered light in the higher-order mode To do.

従って(1)によれば、受光側で高次モード成分が抽出され、高次モードの後方散乱光に基づく強度分布を得ることができる。これにより、基本モードを用いた場合に比べて高い感度で光ファイバ特性を検出することが可能になる。   Therefore, according to (1), a higher-order mode component is extracted on the light receiving side, and an intensity distribution based on higher-order mode backscattered light can be obtained. As a result, the optical fiber characteristics can be detected with higher sensitivity than when the fundamental mode is used.

(2) 光ファイバ特性解析装置は、(1)において、さらに、分離部から出力される基本モードの後方散乱光を光/電変換して基本モード信号を生成する基本モード受光部を具備し、信号処理部は、基本モード信号を解析して基本モードの後方散乱光の強度分布を取得することを特徴とする。   (2) In (1), the optical fiber characteristic analyzer further includes a basic mode light receiving unit that generates a basic mode signal by optical / electrically converting backscattered light of the basic mode output from the separation unit. The signal processing unit analyzes the fundamental mode signal and acquires the intensity distribution of the backscattered light in the fundamental mode.

従って(2)によれば、基本モードの後方散乱光に基づく強度分布も得ることが可能になる。   Therefore, according to (2), it is possible to obtain an intensity distribution based on the backscattered light in the fundamental mode.

(3) 光ファイバ特性解析装置は、(1)において、第1、第2および第3のポートを備えるモード合分波器を具備し、モード合分波器は、第1のポートに入射された試験光パルスを第3のポートから基本モードで被試験光ファイバに入射し、第2のポートに入射された試験光パルスを第3のポートから高次モードで被試験光ファイバに入射し、第3のポートに入射された戻り光に含まれる基本モードの後方散乱光を基本モードで第1のポートから出力し、第3のポートに入射された戻り光に含まれる高次モードの後方散乱光を基本モードで第2のポートから出力することを特徴とする。   (3) In (1), the optical fiber characteristic analyzing apparatus includes a mode multiplexer / demultiplexer including first, second, and third ports, and the mode multiplexer / demultiplexer is incident on the first port. The test light pulse incident on the optical fiber under test in the fundamental mode from the third port, and the test optical pulse incident on the second port incident on the optical fiber under test in the higher order mode from the third port; The backscattered light in the fundamental mode included in the return light incident on the third port is output from the first port in the fundamental mode, and the backscattered in the higher order mode included in the return light incident on the third port. Light is output from the second port in the basic mode.

従って(3)によれば、モード合分波器により基本モードと高次モードとを分離して受光することができる。   Therefore, according to (3), the fundamental mode and the higher order mode can be separated and received by the mode multiplexer / demultiplexer.

(4) 光ファイバ特性解析装置は、(3)において、さらに、生成部により生成された試験光パルスを、第1のポートまたは第2のポートのいずれかに選択的に入射する光スイッチ部を具備することを特徴とする。   (4) In the optical fiber characteristic analyzing apparatus, in (3), an optical switch unit that selectively enters the test light pulse generated by the generation unit into either the first port or the second port. It is characterized by comprising.

従って(4)によれば、基本モードまたは高次モードのいずれかの試験光パルスを被試験光ファイバに入射することが可能になる。   Therefore, according to (4), it becomes possible to make the test light pulse of either the fundamental mode or the higher order mode enter the optical fiber under test.

(5) 光ファイバ特性解析装置は、(1)において、信号処理部は、高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて被試験光ファイバの曲げ位置を特定することを特徴とする。   (5) In the optical fiber characteristic analyzer, the signal processing unit in (1) is characterized in that the bending position of the optical fiber under test is specified based on the intensity distribution of the backscattered light in the higher order mode.

従って(5)によれば、被試験光ファイバの曲げ位置を特定することが可能になる。   Therefore, according to (5), the bending position of the optical fiber under test can be specified.

(6) 光ファイバ特性解析装置は、(1)において、信号処理部は、高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて被試験光ファイバのコネクタによる接続点の位置を特定することを特徴とする。   (6) In the optical fiber characteristic analyzer, in (1), the signal processing unit specifies the position of the connection point by the connector of the optical fiber under test based on the intensity distribution of the backscattered light in the higher order mode. And

従って(6)によれば、被試験光ファイバのコネクタによる接続点の位置を特定することが可能になる。   Therefore, according to (6), the position of the connection point by the connector of the optical fiber to be tested can be specified.

(7) 光ファイバ特性解析装置は、(1)において、信号処理部は、高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて被試験光ファイバの融着による接続点の位置を特定することを特徴とする。   (7) In the optical fiber characteristic analyzer, in (1), the signal processing unit specifies the position of the connection point by fusion of the optical fibers to be tested based on the intensity distribution of the backscattered light in the higher order mode. Features.

従って(7)によれば、被試験光ファイバの融着による接続点の位置を特定することが可能になる。   Therefore, according to (7), the position of the connection point by fusion of the optical fiber under test can be specified.

(8) 光ファイバ特性解析方法は、光を入射された被試験光ファイバからの戻り光の距離に対する強度分布を解析する方法である。光ファイバ特性解析方法は、被試験光ファイバのカットオフ波長より短い波長の試験光パルスを生成し、生成された試験光パルスを被試験光ファイバに入射し、試験光パルスの戻り光から基本モードの後方散乱光と高次モードの後方散乱光とを分離して出力し、出力される高次モードの後方散乱光を光/電変換して高次モード信号を生成し、高次モード信号を解析して高次モードの後方散乱光の強度分布を取得することを特徴とする。   (8) The optical fiber characteristic analysis method is a method of analyzing the intensity distribution with respect to the distance of return light from the optical fiber under test into which light is incident. The optical fiber characteristic analysis method generates a test optical pulse having a wavelength shorter than the cut-off wavelength of the optical fiber under test, enters the generated optical test light pulse into the optical fiber under test, and determines the fundamental mode from the return light of the optical test pulse. The back-scattered light and the higher-order mode back-scattered light are separated and output, and the higher-order mode signal is generated by optical / electrical conversion of the output higher-order mode back-scattered light. The intensity distribution of the high-order mode backscattered light is obtained by analysis.

従って(8)によれば、高次モードの後方散乱光に基づく強度分布を得られるので、基本モードを用いた場合に比べて高い感度で光ファイバ特性を検出することが可能になる。   Therefore, according to (8), since the intensity distribution based on the backscattered light in the higher order mode can be obtained, it becomes possible to detect the optical fiber characteristics with higher sensitivity than in the case where the fundamental mode is used.

本発明によれば、後方散乱光に含まれる高次モード成分を抽出し、これを利用して光ファイバ特性を解析できるようになる。これにより検出感度を向上させた光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法を提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to extract a higher-order mode component contained in backscattered light and analyze the optical fiber characteristics using this. Accordingly, it is possible to provide an optical fiber characteristic analyzing apparatus and an optical fiber characteristic analyzing method with improved detection sensitivity.

図1は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of an optical fiber characteristic analyzing apparatus according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の他の例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating another example of the optical fiber characteristic analyzer according to the embodiment. 図3は、モード合分波器14の作用を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the mode multiplexer / demultiplexer 14. 図4は、カットオフ波長より短い波長の試験光パルスを入射された被試験光ファイバに生じる後方散乱光について説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the backscattered light generated in the optical fiber under test that has entered a test light pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength. 図5は、被試験光ファイバ20における曲げ損失を測定可能な光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of an optical fiber characteristic analyzer capable of measuring the bending loss in the optical fiber 20 to be tested. 図6は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置により得られる後方散乱光強度分布を、既存のOTDRによる強度分布と比較して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the backscattered light intensity distribution obtained by the optical fiber characteristic analyzing apparatus according to the embodiment in comparison with the intensity distribution by the existing OTDR. 図7は、被測定ファイバの曲げ半径Rに対する曲げ損失の解析結果を、伝搬モードごとにプロットしたグラフである。FIG. 7 is a graph in which the analysis result of the bending loss with respect to the bending radius R of the measured fiber is plotted for each propagation mode. 図8は、APCコネクタによる接続点を有する非試験光ファイバに対する、既存のOTDRによる測定結果の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of a measurement result by an existing OTDR for a non-test optical fiber having a connection point by an APC connector. 図9は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置により、図8のグラフと同じ条件でなされた測定の結果の例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph illustrating an example of a result of measurement performed by the optical fiber characteristic analyzer according to the embodiment under the same conditions as the graph of FIG. 図10は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置により、図8のグラフと同じ条件でなされた測定の結果の例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph illustrating an example of a result of measurement performed by the optical fiber characteristic analyzer according to the embodiment under the same conditions as the graph of FIG.

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は本発明の一例であり、本発明は以下の実施の形態に制限されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

図1は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図である。図1は、基本モードの試験光を被試験光ファイバに入射することの可能な装置の一例を示す。図1に示される光ファイバ特性解析装置はOTDRの原理に基づいて、被試験光ファイバからの戻り光の距離に対する強度分布を解析して被試験光ファイバ20の特性を算出する。   FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of an optical fiber characteristic analyzing apparatus according to an embodiment. FIG. 1 shows an example of an apparatus capable of injecting basic mode test light into an optical fiber under test. The optical fiber characteristic analyzer shown in FIG. 1 calculates the characteristic of the optical fiber under test 20 by analyzing the intensity distribution with respect to the distance of the return light from the optical fiber under test based on the principle of OTDR.

図1において、光源11から出力される連続光は光パルス化器12でパルス化される。光パルス化器12は、例えば音響光学素子をパルス駆動するようにした音響光学スイッチを備える、音響光学変調器である。光パルス化器12で生成された試験光パルスは光サーキュレータ13を介してモード合分波器14のPort1に入射される。この試験光パルスは、モード合分波器14のPort3から基本モードLP01で被試験光ファイバ20に入射される。なお実施形態では基本モードをLP01と表記し、高次モードをLP11と表記して両者を区別する。   In FIG. 1, continuous light output from a light source 11 is pulsed by an optical pulse generator 12. The optical pulse generator 12 is an acousto-optic modulator including an acousto-optic switch configured to drive an acousto-optic element, for example. The test light pulse generated by the optical pulse generator 12 is incident on the Port 1 of the mode multiplexer / demultiplexer 14 via the optical circulator 13. The test light pulse is incident on the optical fiber under test 20 from the port 3 of the mode multiplexer / demultiplexer 14 in the fundamental mode LP01. In the embodiment, the basic mode is expressed as LP01, and the higher order mode is expressed as LP11 to distinguish them.

実施形態では、光源11から出力される連続光の波長を、被試験光ファイバ20において高次モードが伝搬可能な波長とする。つまり光源11の発振波長を被試験光ファイバ20のカットオフ波長より短い波長にすることで、試験光パルスの波長を被試験光ファイバ20のカットオフ波長より短くする。   In the embodiment, the wavelength of continuous light output from the light source 11 is set to a wavelength at which a higher-order mode can propagate in the optical fiber 20 to be tested. That is, by setting the oscillation wavelength of the light source 11 to a wavelength shorter than the cutoff wavelength of the optical fiber 20 to be tested, the wavelength of the test light pulse is made shorter than the cutoff wavelength of the optical fiber 20 to be tested.

被試験光ファイバ20において発生した試験光パルスの後方散乱光は、Port3からモード合分波器14に再入射する。モード合分波器14は、Port3から入射される戻り光に含まれる基本モード成分LP01と、高次モード成分LP11とを強度的に分離する。つまり後方散乱光の基本モードLP01はPort1から出力され、高次モードLP11はPort2から出力される。   The backscattered light of the test light pulse generated in the optical fiber 20 to be tested reenters the mode multiplexer / demultiplexer 14 from Port 3. The mode multiplexer / demultiplexer 14 intensity-separates the fundamental mode component LP01 and the higher-order mode component LP11 included in the return light incident from the Port 3. That is, the fundamental mode LP01 of backscattered light is output from Port1, and the higher-order mode LP11 is output from Port2.

このように、基本モードの後方散乱光と高次モードの後方散乱光とを含む戻り光がPort3からモード合分波器14に入射されると、モード合分波器14において各モードの光強度が分離される。戻り光に含まれる基本モードLP01は光サーキュレータ13経由で光受信器15に達し、光/電変換されたのちA/D(アナログ/ディジタル)変換器16でディジタルデータに変換される。高次モードLP11はモード合分波器14のPort2から光受信器17に達し、光/電変換されたのちA/D変換器18でディジタルデータに変換される。   As described above, when the return light including the backscattered light in the fundamental mode and the backscattered light in the higher-order mode is incident from the Port 3 to the mode multiplexer / demultiplexer 14, the light intensity of each mode in the mode multiplexer / demultiplexer 14. Are separated. The basic mode LP01 included in the return light reaches the optical receiver 15 via the optical circulator 13 and is converted into digital data by an A / D (analog / digital) converter 16 after optical / electrical conversion. The high-order mode LP11 reaches the optical receiver 17 from the Port 2 of the mode multiplexer / demultiplexer 14 and is converted into digital data by the A / D converter 18 after optical / electrical conversion.

基本モードに由来するディジタルデータ(基本モード信号)と、高次モードに由来するディジタルデータ(高次モード信号)は演算処理装置19に入力される。演算処理装置19は、高次モード信号を解析して高次モードの後方散乱光の強度分布を取得する。また演算処理装置19は、基本モード信号を解析して基本モードの後方散乱光の強度分布を取得する。   Digital data derived from the basic mode (basic mode signal) and digital data derived from the higher order mode (higher order mode signal) are input to the arithmetic processing unit 19. The arithmetic processing unit 19 analyzes the higher order mode signal and acquires the intensity distribution of the backscattered light in the higher order mode. Further, the arithmetic processing unit 19 analyzes the fundamental mode signal and acquires the intensity distribution of the backscattered light in the fundamental mode.

すなわち演算処理装置19は、各モードに対応する後方散乱光の電圧値に対して演算処理を施し、距離に対する強度分布(損失分布と同義)を求める。このような構成であるから、被試験光ファイバ20における損失特性を、基本モードと高次モードとにそれぞれ分離して測定することが可能となる。   That is, the arithmetic processing unit 19 performs arithmetic processing on the voltage value of the backscattered light corresponding to each mode to obtain an intensity distribution (synonymous with loss distribution) with respect to the distance. With such a configuration, the loss characteristics in the optical fiber 20 under test can be measured separately for the fundamental mode and the higher-order mode.

図2は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の他の例を示す機能ブロック図である。図2は、高次モードの試験光を被試験光ファイバに入射することの可能な装置の一例を示す。図2の構成は、図1に示される装置のモード合分波器14のPort1とPort2を入れ替えたものに相当する。このような構成によれば、モード合分波器14のPort2に基本モードの試験光パルスが入射される。この試験光パルスは高次モードに変換されてPort3から被試験光ファイバ20に入射される。   FIG. 2 is a functional block diagram illustrating another example of the optical fiber characteristic analyzer according to the embodiment. FIG. 2 shows an example of an apparatus capable of injecting test light of a higher order mode into the optical fiber under test. The configuration in FIG. 2 corresponds to a configuration in which Port 1 and Port 2 of the mode multiplexer / demultiplexer 14 of the apparatus shown in FIG. 1 are interchanged. According to such a configuration, the fundamental mode test light pulse is incident on the Port 2 of the mode multiplexer / demultiplexer 14. This test light pulse is converted into a higher-order mode and is incident on the optical fiber 20 to be tested from Port 3.

すなわちモード合分波器14は、基本モードまたは高次モードのいずれかの試験光パルスを選択的に被試験光ファイバ20に入射することが可能である。図示しない光スイッチを設けることでPort1とPort2とを光学的に入れ替えることができ、同じ装置を図1と図2の構成に切り替えることができる。   That is, the mode multiplexer / demultiplexer 14 can selectively enter the test optical pulse of either the fundamental mode or the higher order mode into the optical fiber 20 to be tested. By providing an optical switch (not shown), Port 1 and Port 2 can be optically interchanged, and the same apparatus can be switched to the configuration shown in FIGS.

高次モードの試験光パルスの曲げ損失や接続損失は、基本モードの試験光パルスの損失よりも大きい。このことから、試験光パルスとして高次モードを選択することで、被試験光ファイバにおける曲げ部や接続部でより大きな損失を得ることができるので、高感度な測定が可能となる。しかし、より高感度な測定が可能となる一方で、曲げ部や接続部でより大きな損失が生じるので、装置に戻ってくる後方散乱光強度が装置の検出感度を下回ることがある。このような場合には、試験光パルスとして基本モードを選択することが行われる。従って、適用する線路の損失値によって試験光パルスのモードを使い分ける必要がある。光スイッチを用いた構成はこのような用途に便利である。   The bending loss and connection loss of the test light pulse in the higher mode are larger than the loss of the test light pulse in the fundamental mode. Therefore, by selecting a higher-order mode as the test light pulse, a greater loss can be obtained at the bent portion or the connection portion in the optical fiber to be tested, so that highly sensitive measurement is possible. However, while higher-sensitivity measurement is possible, a greater loss occurs at the bent portion and the connection portion, so that the intensity of backscattered light returning to the device may be lower than the detection sensitivity of the device. In such a case, the basic mode is selected as the test light pulse. Therefore, it is necessary to use different modes of the test light pulse depending on the loss value of the applied line. A configuration using an optical switch is convenient for such an application.

図3は、モード合分波器14の作用を説明するための図である。図3に示されるように、モード合分波器14のPort1から入射された基本モードの光は基本モードのままPort3から出射される。Port2から入射された基本モードの光は高次モードに変換されてPort3から出射される。Port3から入射された基本モードの光は基本モードのままPort1から出射される。Port3に入射された高次モードの光は基本モードに変換されPort2から出射される。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the mode multiplexer / demultiplexer 14. As shown in FIG. 3, the fundamental mode light incident from the Port 1 of the mode multiplexer / demultiplexer 14 is emitted from the Port 3 while remaining in the fundamental mode. The fundamental mode light incident from Port 2 is converted to a higher-order mode and emitted from Port 3. The fundamental mode light incident from Port 3 is emitted from Port 1 while remaining in the fundamental mode. Higher-order mode light incident on Port 3 is converted to a fundamental mode and emitted from Port 2.

図4は、カットオフ波長より短い波長の試験光パルスを入射された被試験光ファイバ20に生じる後方散乱光について説明するための図である。試験光パルスが被試験光ファイバ20中を伝搬すると、被試験光ファイバ20各所でレイリー散乱が生じる。このレイリー散乱の一部が入射端側の方向に伝搬する基本モードおよび高次モードに結合し、これにより後方散乱光の基本モードおよび高次モードが発生する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the backscattered light generated in the optical fiber 20 under test that has been irradiated with a test light pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength. When the test light pulse propagates through the optical fiber 20 under test, Rayleigh scattering occurs at various locations of the optical fiber 20 under test. A part of this Rayleigh scattering is coupled to the fundamental mode and higher order mode propagating in the direction of the incident end, and thereby the fundamental mode and higher order mode of the backscattered light are generated.

図5は、被試験光ファイバ20における曲げ損失を測定可能な光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図である。図1に示される構成を基本として、被試験光ファイバ20の全長を約1kmとし、その端点から約500mの位置に半径Rの曲げが付与されたとする。図5の測定系において波長1050nmの試験光パルスを基本モードで入射した。また、空間分解能を5mとした。仮に、被試験光ファイバ20に半径15mmで1ターンの曲げを付与すると図6に示されるような測定結果を得ることができる。   FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of an optical fiber characteristic analyzer capable of measuring the bending loss in the optical fiber 20 to be tested. Based on the configuration shown in FIG. 1, it is assumed that the total length of the optical fiber 20 to be tested is about 1 km, and a bend with a radius R is applied to a position about 500 m from the end point. In the measurement system of FIG. 5, a test light pulse having a wavelength of 1050 nm was incident in the fundamental mode. The spatial resolution was 5 m. If the optical fiber 20 under test is bent by one turn with a radius of 15 mm, a measurement result as shown in FIG. 6 can be obtained.

図6に、図5に示される測定系により得られる後方散乱光強度分布を示す。図6(a)は基本モードの後方散乱光強度分布を示す。図6(b)は高次モードの後方散乱光強度分布を示す。図6(c)は比較のため、既存のOTDRを用いて測定された波長1650nmにおける後方散乱光強度分布を示す。   FIG. 6 shows the backscattered light intensity distribution obtained by the measurement system shown in FIG. FIG. 6A shows the backscattered light intensity distribution in the fundamental mode. FIG. 6B shows the backscattered light intensity distribution in the higher order mode. FIG. 6C shows a backscattered light intensity distribution at a wavelength of 1650 nm measured using an existing OTDR for comparison.

図6(a)〜図6(c)の各グラフの横軸は、被試験光ファイバ20において後方散乱光の発生した距離を示す。縦軸は各モードの後方散乱光強度を表している。図6(a)と図6(b)とを比較すると、後方散乱光強度に対する曲げ部付近での損失は、基本モードよりも高次モードのほうが大きいことがわかる。   The horizontal axis of each graph in FIGS. 6A to 6C indicates the distance at which backscattered light is generated in the optical fiber 20 to be tested. The vertical axis represents the backscattered light intensity in each mode. Comparing FIG. 6A and FIG. 6B, it can be seen that the loss in the vicinity of the bending portion with respect to the backscattered light intensity is larger in the higher-order mode than in the fundamental mode.

図7は、被測定ファイバの曲げ半径Rに対する曲げ損失の解析結果を、伝搬モードごとにプロットしたグラフである。図7において、波長1050nmの試験光については高次モードのほうが基本モードよりも敏感に変化することが示される。1650nmの基本モードの試験光を用いたOTDR測定の結果と比べても、曲げ損失は基本モードよりも高次モードにおいて、より大きいことがわかる。以上の結果から、高次モードの損失分布特性を測定することで通常のOTDR測定では検知できない曲げを高感度に検知することが可能となることがわかる。   FIG. 7 is a graph in which the analysis result of the bending loss with respect to the bending radius R of the measured fiber is plotted for each propagation mode. FIG. 7 shows that the test light with a wavelength of 1050 nm changes more sensitively in the higher order mode than in the fundamental mode. Even when compared with the result of OTDR measurement using the test light of the fundamental mode of 1650 nm, it can be seen that the bending loss is higher in the higher-order mode than in the fundamental mode. From the above results, it can be seen that by measuring the loss distribution characteristic of the higher-order mode, it is possible to detect with high sensitivity a bend that cannot be detected by normal OTDR measurement.

一般に、試験光パルスは基本モードで被測定ファイバに入射されると、散乱の生じる位置までは基本モードで伝搬し、高次モードの後方散乱光の生じた位置から入射端に戻るまでは高次モードで伝搬する。よって高次モードの後方散乱光強度の変化は、被試験光ファイバを伝搬する基本モード光の損失と高次モード光の損失との平均を意味する。図7のグラフにおいてもそのことが反映されている。   In general, when a test light pulse is incident on the measured fiber in the fundamental mode, it propagates in the fundamental mode up to the position where the scattering occurs, and the higher-order mode until it returns from the position where the backscattered light in the higher order mode occurs to the incident end. Propagate in mode. Therefore, the change in the backscattered light intensity in the higher order mode means the average of the loss of the fundamental mode light propagating through the optical fiber under test and the loss of the higher order mode light. This is also reflected in the graph of FIG.

図8は、APC研磨のコネクタによる接続点を有する非試験光ファイバに対する、既存のOTDRによる測定結果の一例を示すグラフである。約0.45kmの同じ規格の2本の光ファイバをAPC研磨のコネクタで接続して0.9kmの被測定光ファイバを構成し、この被測定光ファイバに対する後方散乱光の損失分布を取得した。   FIG. 8 is a graph showing an example of a measurement result by an existing OTDR for a non-test optical fiber having a connection point by an APC polished connector. Two optical fibers of the same standard of about 0.45 km were connected by an APC polished connector to form a 0.9 km optical fiber to be measured, and a loss distribution of backscattered light with respect to the optical fiber to be measured was obtained.

図9および図10は、実施形態に係る光ファイバ特性解析装置による、図8と同じ条件の非試験光ファイバに対する測定結果の例を示すグラフである。図9は後方散乱光の基本モードLP01成分による測定結果を示す。図10は後方散乱光の高次モードLP11成分による測定結果を示す。   9 and 10 are graphs showing examples of measurement results for the non-test optical fiber under the same conditions as in FIG. 8 by the optical fiber characteristic analyzer according to the embodiment. FIG. 9 shows the measurement result of the fundamental mode LP01 component of the backscattered light. FIG. 10 shows the measurement result of the higher-order mode LP11 component of the backscattered light.

図8および図9のグラフからは、0.45kmに存在するはずのAPCコネクタの接続位置を明確に確認することができないことがわかる。これに対して図10のグラフには、0.45km付近に0.4dBの損失を観測することができることがわかる。つまり、高次モードLP11成分を用いる実施形態の測定手法は、既存の技術よりも高い検出感度を実現することがわかる。   From the graphs of FIGS. 8 and 9, it can be seen that the connection position of the APC connector that should be present at 0.45 km cannot be clearly confirmed. In contrast, the graph of FIG. 10 shows that a loss of 0.4 dB can be observed in the vicinity of 0.45 km. That is, it can be seen that the measurement method of the embodiment using the higher-order mode LP11 component realizes higher detection sensitivity than the existing technology.

以上説明したようにこの実施形態では、被試験光ファイバ20の損失分布試験において、カットオフ波長より短い波長の試験光パルスを用い、これを基本モードLP01、または高次モードLP11のいずれかで被試験光ファイバ20に入射する。試験光パルスが被試験光ファイバ20を伝搬する際に各所で生じる後方散乱光の基本モードLP01および高次モードLP11の光強度を、モード合分波器14で分離する。そして、分離された各モードの後方散乱光強度を個別に光受信器15,17で受信し、光受信器15,17の各出力電圧を解析することで、被試験光ファイバ20における基本モードおよび高次モードの個別の損失分布が求められる。   As described above, in this embodiment, in the loss distribution test of the optical fiber 20 under test, a test optical pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength is used, and this is applied in either the fundamental mode LP01 or the higher-order mode LP11. The light enters the test optical fiber 20. The mode multiplexer / demultiplexer 14 separates the light intensities of the fundamental mode LP01 and the higher-order mode LP11 of backscattered light generated at various points when the test light pulse propagates through the optical fiber 20 to be tested. The separated backscattered light intensity of each mode is individually received by the optical receivers 15 and 17, and the output voltages of the optical receivers 15 and 17 are analyzed, so that the fundamental mode in the optical fiber 20 to be tested and Individual loss distributions of higher order modes are required.

従って実施形態によれば、高次モードの損失分布特性に基づいて、基本モードの損失分布特性からでは検知することができない曲げ(およびその位置)を高感度に検知することが可能になる。また、融着による接続点およびその位置や、APC研磨のコネクタ接続による接続点およびその位置を特定することも可能になる。   Therefore, according to the embodiment, based on the loss distribution characteristic of the higher-order mode, it is possible to detect the bend (and its position) that cannot be detected from the loss distribution characteristic of the fundamental mode with high sensitivity. It is also possible to specify the connection point and its position by fusion, and the connection point and its position by APC polishing connector connection.

つまり実施形態では、光ファイバの曲げ損失が基本モード(LP01)に比べて高次モード(LP11)の方が大きく、また、光ファイバのコネクタ損失がLP01に比べてLP11の方が大きくなるという特性に着目し、後方散乱光のLP11成分を解析することで、より高感度な後方散乱光強度分布を得ることを可能とした。   That is, in the embodiment, the bending loss of the optical fiber is larger in the higher order mode (LP11) than the fundamental mode (LP01), and the connector loss of the optical fiber is larger in LP11 than in LP01. By focusing on the above and analyzing the LP11 component of the backscattered light, it is possible to obtain a more highly sensitive backscattered light intensity distribution.

さらに、実施形態によれば、被試験光ファイバ20における複数の伝搬モードの特性が混在することなく、各モードの損失分布特性を個別に測定することが可能になる。   Furthermore, according to the embodiment, it is possible to individually measure the loss distribution characteristics of each mode without mixing the characteristics of a plurality of propagation modes in the optical fiber 20 under test.

例えばシングルモードファイバ(SMF)に対しカットオフ波長より短い波長でOTDR測定を行うと、複数の伝搬モードが存在するので被測定光ファイバ中の伝送速度が異なり、伝送損失や曲げ損失などの伝送特性がモード間で混在することになる。よってOTDR波形から光ファイバの伝送損失測定や曲げ損失などの異常点を正確に検出することが難しく、まして、各伝搬モード個別の特性を得ることは困難であった。   For example, when OTDR measurement is performed on a single mode fiber (SMF) at a wavelength shorter than the cutoff wavelength, since there are a plurality of propagation modes, the transmission speed in the optical fiber to be measured differs, and transmission characteristics such as transmission loss and bending loss. Will be mixed between modes. Therefore, it is difficult to accurately detect abnormal points such as optical fiber transmission loss measurement and bending loss from the OTDR waveform, and it is difficult to obtain individual characteristics of each propagation mode.

これに対し実施形態によれば、モード合分波器14で基本モードと高次モードとが分離されるので、各モードの損失分布特性を個別に測定することが可能になる。   On the other hand, according to the embodiment, since the fundamental mode and the higher order mode are separated by the mode multiplexer / demultiplexer 14, the loss distribution characteristics of each mode can be individually measured.

これらのことから、検出感度を向上させた光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法を提供することが可能となる。   Accordingly, it is possible to provide an optical fiber characteristic analyzing apparatus and an optical fiber characteristic analyzing method with improved detection sensitivity.

なお、この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る複数の構成要素の適宜な組み合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要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   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. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

11…光源、12…光パルス化器、13…光サーキュレータ、14…モード合分波器、15…光受信器、16…A/D変換器、17…光受信器、18…A/D変換器、19…演算処理装置、20…被試験光ファイバ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light source, 12 ... Optical pulse generator, 13 ... Optical circulator, 14 ... Mode multiplexer / demultiplexer, 15 ... Optical receiver, 16 ... A / D converter, 17 ... Optical receiver, 18 ... A / D conversion 19 ... arithmetic processing unit, 20 ... optical fiber under test

Claims (8)

光を入射された被試験光ファイバからの戻り光の距離に対する強度分布を解析する光ファイバ特性解析装置において、
前記被試験光ファイバのカットオフ波長より短い波長の試験光パルスを生成する生成部と、
前記生成された試験光パルスを前記被試験光ファイバに入射する入射部と、
前記入射された試験光パルスの戻り光を入射され、当該戻り光から基本モードの後方散乱光と高次モードの後方散乱光とを分離して出力する分離部と、
前記分離部から出力される前記高次モードの後方散乱光を光/電変換して高次モード信号を生成する高次モード受光部と、
前記高次モード信号を解析して前記高次モードの後方散乱光の強度分布を取得する信号処理部とを具備することを特徴とする、光ファイバ特性解析装置。
In an optical fiber characteristic analyzer that analyzes the intensity distribution with respect to the distance of the return light from the optical fiber under test that is incident with light,
A generator for generating a test light pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength of the optical fiber under test;
An incident portion for injecting the generated test light pulse into the optical fiber under test;
A separation unit that receives the return light of the incident test light pulse and separates and outputs the backscattered light of the fundamental mode and the backscattered light of the higher-order mode from the returned light;
A higher-order mode light-receiving unit that generates a higher-order mode signal by optical / electrically converting the higher-order mode backscattered light output from the separation unit;
An optical fiber characteristic analyzing apparatus comprising: a signal processing unit that analyzes the high-order mode signal and acquires an intensity distribution of the backscattered light in the high-order mode.
さらに、前記分離部から出力される前記基本モードの後方散乱光を光/電変換して基本モード信号を生成する基本モード受光部を具備し、
前記信号処理部は、前記基本モード信号を解析して前記基本モードの後方散乱光の強度分布を取得することを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ特性解析装置。
And a fundamental mode light receiving unit that generates a fundamental mode signal by optical / electrically converting backscattered light of the fundamental mode output from the separation unit,
2. The optical fiber characteristic analyzing apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit analyzes the fundamental mode signal to acquire an intensity distribution of backscattered light in the fundamental mode.
第1、第2および第3のポートを備えるモード合分波器を具備し、
前記モード合分波器は、
前記第1のポートに入射された前記試験光パルスを前記第3のポートから基本モードで前記被試験光ファイバに入射し、
前記第2のポートに入射された前記試験光パルスを前記第3のポートから高次モードで前記被試験光ファイバに入射し、
前記第3のポートに入射された前記戻り光に含まれる前記基本モードの後方散乱光を基本モードで前記第1のポートから出力し、
前記第3のポートに入射された前記戻り光に含まれる前記高次モードの後方散乱光を基本モードで前記第2のポートから出力することを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ特性解析装置。
Comprising a mode multiplexer / demultiplexer comprising first, second and third ports;
The mode multiplexer / demultiplexer is
The test light pulse incident on the first port is incident on the optical fiber under test in the fundamental mode from the third port;
The test light pulse incident on the second port is incident on the optical fiber under test in a higher order mode from the third port;
Outputting backscattered light of the fundamental mode included in the return light incident on the third port from the first port in the fundamental mode;
2. The optical fiber characteristic according to claim 1, wherein the high-order mode backscattered light included in the return light incident on the third port is output from the second port in a fundamental mode. 3. Analysis device.
さらに、前記生成部により生成された試験光パルスを、前記第1のポートまたは前記第2のポートのいずれかに選択的に入射する光スイッチ部を具備することを特徴とする、請求項3に記載の光ファイバ特性解析装置。   The optical switch unit according to claim 3, further comprising an optical switch unit that selectively makes the test light pulse generated by the generation unit incident on either the first port or the second port. The optical fiber characteristic analysis apparatus described. 前記信号処理部は、前記高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて前記被試験光ファイバの曲げ位置を特定することを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ特性解析装置。   2. The optical fiber characteristic analysis apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit specifies a bending position of the optical fiber under test based on an intensity distribution of the backscattered light in the higher-order mode. 前記信号処理部は、前記高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて前記被試験光ファイバのコネクタによる接続点の位置を特定することを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ特性解析装置。   2. The optical fiber characteristic according to claim 1, wherein the signal processing unit specifies a position of a connection point by a connector of the optical fiber under test based on an intensity distribution of backscattered light in the higher-order mode. Analysis device. 前記信号処理部は、前記高次モードの後方散乱光の強度分布に基づいて前記被試験光ファイバの融着による接続点の位置を特定することを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ特性解析装置。   2. The optical fiber according to claim 1, wherein the signal processing unit specifies a position of a connection point by fusion of the optical fiber under test based on an intensity distribution of backscattered light in the higher-order mode. Characteristic analysis device. 光を入射された被試験光ファイバからの戻り光の距離に対する強度分布を解析する光ファイバ特性解析方法において、
前記被試験光ファイバのカットオフ波長より短い波長の試験光パルスを生成し、
前記生成された試験光パルスを前記被試験光ファイバに入射し、
前記試験光パルスの戻り光から基本モードの後方散乱光と高次モードの後方散乱光とを分離して出力し、
前記出力される前記高次モードの後方散乱光を光/電変換して高次モード信号を生成し、
前記高次モード信号を解析して前記高次モードの後方散乱光の強度分布を取得することを特徴とする、光ファイバ特性解析方法。
In the optical fiber characteristic analysis method for analyzing the intensity distribution with respect to the distance of the return light from the optical fiber under test where light is incident,
Generating a test light pulse having a wavelength shorter than the cutoff wavelength of the optical fiber under test;
The generated test light pulse is incident on the optical fiber under test,
Separately output the backscattered light of the fundamental mode and the backscattered light of the higher order mode from the return light of the test light pulse,
A high-order mode signal is generated by optical / electrical conversion of the output backscattered light of the higher-order mode,
An optical fiber characteristic analysis method characterized in that the higher-order mode signal is analyzed to obtain an intensity distribution of the backscattered light in the higher-order mode.
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