JP2020041843A - 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記検出信号からブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析器を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数分析器が、複数設けられており(19a〜19d)、前記切出部が、複数の前記周波数分析器の何れに前記検出部を接続するかを切り換える切替部(18)と、前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部(20a)と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記ポンプ光又は前記参照光の周波数をシフトさせる周波数シフタ(32)と、前記検出部と前記切出部との間に設けられ、前記検出部から出力される前記検出信号をディジタル信号の検出データに変換する変換部(33)と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数を、ブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせる。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記検出データを記憶する複数のメモリ(34a〜34d)を有する記憶部(34)と、前記複数のメモリの何れに前記変換部を接続するかを切り換える切替部(18)と、前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部(20a)と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部(35a)と、前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部(35b)と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、前記測定部が、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部(35b)を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す読出部(42a)を備え、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データから前記被測定光ファイバの特性を測定する。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部(35a)と、前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部(35b)と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記検出データを記憶するメモリ(41)を備え、前記読出部が、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記メモリに記憶された前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す。
本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法は、光源部(11)から出力される周波数変調された連続光(L1)をパルス化するステップ(S12)と、前記パルス化された光を被測定光ファイバ(FUT)の一端から入射させて得られる前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光(LS)と、周波数変調された参照光(LR)との干渉光を検出するステップ(S14)と、前記干渉光を検出して得られた検出信号を所定時間毎に切り出すステップ(S15)と、切り出された前記所定時間毎の前記検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定するステップ(S16)と、を有する。
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図1は、本発明の第1実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置1は、光源部11、第1光分岐部12、パルス化部13、第2光分岐部14、光遅延部15、合波部16、検出部17、切替部18(切出部)、測定部19、及び制御装置20を備える。
tpw≦1/fm …(1)
図2は、本発明の第1実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。尚、図2に示すフローチャートは、例えば光ファイバ特性測定装置1に対して測定開始の指示がなされることによって開始され、被測定光ファイバFUTの特性を長さ方向に亘って測定する場合には一定の周期で繰り返される。
dm=vg/(2×fm) …(2)
また、相関ピークCP1の位置は、変調周波数fmが変化すると変わる。このため、測定間隔ΔDが設定されると、相関ピークCP1の位置を測定間隔ΔDだけ移動させるために必要な変調周波数fmの変化量Δfmも設定されることになる。
相関ピークCP1:原点からの距離がD1である位置
相関ピークCP2:原点からの距離がD1+dmである位置
相関ピークCP3:原点からの距離がD1+2×dmである位置
光ファイバ特性測定装置1に対して測定開始の指示がなされて、図2に示すフローチャートの処理が開始されると、まず光ファイバ特性測定装置1の制御装置20において、変調周波数を設定する処理が行われる(ステップS11)。ここでは、上述した変調周波数の初期値fm0が変調周波数fmとして設定される。変調周波数fmの設定が行われると、光源部11に設けられた変調部11bが制御装置20によって制御され、変調部11bから出力される変調信号m1の周波数を変調周波数fmに設定する処理が行われる。このような変調信号m1が光源11aに入力されると、光源11aからは変調周波数fmで周波数変調された連続光L1が射出される。
時刻t1=D1/vg
時刻t2=(D1+dm)/vg
時刻t3=(D1+2×dm)/vg
後方散乱光LS1:(2×t1)〜(2×t1+tpw)
後方散乱光LS2:(2×t2)〜(2×t2+tpw)
後方散乱光LS3:(2×t3)〜(2×t3+tpw)
処理が開始されると、まず制御装置20において、変調周波数を設定する処理が行われる(ステップS11)。ここでは、相関ピークCP1の位置を測定間隔ΔDだけ変えるため、変調周波数が(fm+Δfm)に設定される。尚、変調周波数が(fm+Δfm)に設定されたことで、相関ピークの間隔は(dm+Δdm)に変化したとする。
相関ピークCP1:原点からの距離がD1+ΔDである位置
相関ピークCP2:原点からの距離がD1+ΔD+dm+Δdmである位置
相関ピークCP3:原点からの距離がD1+ΔD+2×(dm+Δdm)である位置
相関ピークCP1:原点からの距離がD1+ΔDである位置
相関ピークCP2:原点からの距離がD1+dm+ΔDである位置
相関ピークCP3:原点からの距離がD1+2×dm+ΔDである位置
つまり、相関ピークCP1〜CP3が現れる位置はそれぞれ、第1回目処理において相関ピークCP1〜CP3が現れた位置から測定間隔ΔDだけずれた位置と表すことができる。
時刻t1=(D1+ΔD)/vg
時刻t2=(D1+dm+ΔD)/vg
時刻t3=(D1+2×dm+ΔD)/vg
このため、相関ピークCP1〜CP3が現れる位置で生じた後方散乱光LS1〜LS3が被測定光ファイバFUTの一端(原点)に到達する時刻は、光が相関ピークまでを往復する時間となるため、測定間隔ΔDの2倍に相当する分だけ変化する。
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図4は、本発明の第2実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図4において、図1に示した構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図4に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置2は、図1に示す光ファイバ特性測定装置1に発振器31、周波数シフタ32、及びA/D変換部33(変換部)を追加し、光ファイバ特性測定装置1の測定部19及び制御装置20をそれぞれ記憶部34(切出部)及び制御装置35に代えた構成である。
第1モード:高速フーリエ変換を行う動作モード
第2モード:高速フーリエ変換を行わない動作モード
光ファイバ特性測定装置2の基本的な動作は、図1に示す光ファイバ特性測定装置1と同様である。このため、光ファイバ特性測定装置2においても、基本的には、図2に示すフローチャートの処理と同様の処理が行われる。以下では、光ファイバ特性測定装置2の動作のうち、光ファイバ特性測定装置1と異なるものを主に説明する。また、制御装置35の動作モードが第1モードである場合と、第2モードである場合とで、若干動作が異なるため、以下では、制御装置35の動作モードが第1モードである場合の動作と、第2モードである場合の動作とを分けて説明する。
制御装置35の動作モードが第1モードである場合には、周波数シフタ32に入力される信号S1の周波数が一定の周波数になるように発振器31が制御される。第1光分岐部12で分岐されたポンプ光LPが周波数シフタ32に入射すると、ポンプ光LPの周波数は、被測定光ファイバFUTで生ずるブリルアン周波数シフト量(例えば、10GHz程度)に近い周波数(例えば、11GHz程度)だけシフトする。周波数がシフトしたポンプ光LPは、パルス化部13でパルス状に整形される。パルス化部13で生成されたポンプパルス光Pは、第2光分岐部14を介して被測定光ファイバFUTに入射する。
制御装置35の動作モードが第2モードである場合には、周波数シフタ32に入力される信号S1の周波数が変化するように発振器31が制御される。第1光分岐部12で分岐されたポンプ光LPが周波数シフタ32に入射すると、制御装置35の動作モードが第1モードである場合と同様に、ポンプ光LPの周波数は、被測定光ファイバFUTで生ずるブリルアン周波数シフト量に近い周波数(例えば、9.5GHzから10.5GHz程度の範囲内)だけシフトする。但し、ポンプ光LPの周波数のシフト量は、予め規定された周期(例えば、ポンプパルス光Pが被測定光ファイバFUTを往復するのに要する時間)で掃引される。周波数がシフトしたポンプ光LPは、パルス化部13でパルス状に整形される。パルス化部13で生成されたポンプパルス光Pは、第2光分岐部14を介して被測定光ファイバFUTに入射する。
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図5は、本発明の第3実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図5において、図4に示した構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図5に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置3は、図4に示す光ファイバ特性測定装置2の切替部18を省略し、光ファイバ特性測定装置2の記憶部34及び制御装置35をそれぞれメモリ41(切出部)及び制御装置42に代えた構成である。
光ファイバ特性測定装置3の動作は、A/D変換部33から出力される検出データを切り出すタイミングを除き、図4に示す光ファイバ特性測定装置2と同様である。このため、光ファイバ特性測定装置3においても、基本的には、図2に示すフローチャートの処理と同様の処理が行われる。以下では、光ファイバ特性測定装置3の動作のうち、光ファイバ特性測定装置2と異なるものを主に説明する。尚、以下では、説明を簡略化するため、制御装置42の動作モードが第1モードである場合を例に挙げて説明する。
11 光源部
12 第1光分岐部
13 パルス化部
14 第2光分岐部
17 検出部
18 切替部
19 測定部
19a〜19d 周波数分析器
20 制御装置
20a 制御部
32 周波数シフタ
33 A/D変換部
34 記憶部
34a〜34d メモリ
35 制御装置
35a FFT演算部
35b 周波数分析部
40 記憶部
41 メモリ
42a 読出部
FUT 被測定光ファイバ
L1 連続光
LP ポンプ光
LR 参照光
LS 後方散乱光
Claims (13)
- 周波数変調された連続光を出力する光源部と、
前記連続光をポンプ光と参照光とに分岐する第1光分岐部と、
前記ポンプ光をパルス化するパルス化部と、
パルス化された前記ポンプ光を被測定光ファイバの一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光を出力する第2光分岐部と、
前記後方散乱光と前記参照光との干渉光を検出する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号を所定時間毎に切り出す切出部と、
前記切出部で切り出された前記所定時間毎の検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部と、
を備える光ファイバ特性測定装置。 - 前記測定部は、前記検出信号からブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析器を備える請求項1記載の光ファイバ特性測定装置。
- 前記周波数分析器は、複数設けられており、
前記切出部は、複数の前記周波数分析器の何れに前記検出部を接続するかを切り換える切替部と、
前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部と、
を備える請求項2記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記ポンプ光又は前記参照光の周波数をシフトさせる周波数シフタと、
前記検出部と前記切出部との間に設けられ、前記検出部から出力される前記検出信号をディジタル信号の検出データに変換する変換部と、
を備える請求項1記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数を、ブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせる請求項4記載の光ファイバ特性測定装置。
- 前記切出部は、前記検出データを記憶する複数のメモリを有する記憶部と、
前記複数のメモリの何れに前記変換部を接続するかを切り換える切替部と、
前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部と、
を備える請求項4又は請求項5記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記測定部は、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部と、
前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部と、
を備える請求項6記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、
前記測定部は、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部を備える、
請求項6記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記切出部は、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す読出部を備え、
前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データから前記被測定光ファイバの特性を測定する、請求項4又は請求項5記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部と、
前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部と、
を備える請求項9記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、
前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部を備える、
請求項9記載の光ファイバ特性測定装置。 - 前記切出部は、前記検出データを記憶するメモリを備え、
前記読出部は、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記メモリに記憶された前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す、
請求項9から請求項11の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。 - 光源部から出力される周波数変調された連続光をパルス化するステップと、
前記パルス化された光を被測定光ファイバの一端から入射させて得られる前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光と、周波数変調された参照光との干渉光を検出するステップと、
前記干渉光を検出して得られた検出信号を所定時間毎に切り出すステップと、
切り出された前記所定時間毎の前記検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定するステップと、
を有する光ファイバ特性測定方法。
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