JP2626099B2 - 光伝送線路測定器 - Google Patents
光伝送線路測定器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、光伝送線路の障害点測定装置で特に近距離
の障害点を測定するものに関する。
の障害点を測定するものに関する。
＜従来の技術＞ 光ファイバの破断点等を検出するために、光ファイバ
の一端から光パルスを送り、後方散乱光を観測するOTDR
（Optical Time Domain Reflector）が従来から用いら
れている。
の一端から光パルスを送り、後方散乱光を観測するOTDR
（Optical Time Domain Reflector）が従来から用いら
れている。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、OTDRは破断点からの後方散乱光の時間
遅れを測定しているため、短距離（5m以下）の測定は不
可能である。
遅れを測定しているため、短距離（5m以下）の測定は不
可能である。
本発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、光伝送線路の短距離の破断点の位置を測定可能
な破断点測定装置を実現することを目的とする。
もので、光伝送線路の短距離の破断点の位置を測定可能
な破断点測定装置を実現することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の第１は入射光の少なくとも一部を反射するミ
ラーと光伝送線路の障害点との間で光源からの光を干渉
させ、光源の光周波数を掃引したときの干渉光出力から
前記ミラーと前記障害点との間の共振器長を演算するこ
とにより、障害点位置を測定するように構成したことを
特徴とする光伝送線路測定器に関する。
ラーと光伝送線路の障害点との間で光源からの光を干渉
させ、光源の光周波数を掃引したときの干渉光出力から
前記ミラーと前記障害点との間の共振器長を演算するこ
とにより、障害点位置を測定するように構成したことを
特徴とする光伝送線路測定器に関する。
本発明の第２は光源と、この光源の出力波長を掃引す
る掃引手段と、前記光源の出力光を入射する光分岐手段
と、この光分岐手段の出力光を入射してその透過光を光
伝送線路に導くハーフミラーと、このハーフミラーと前
記光伝送線路の障害点との間で干渉した光が前記ハーフ
ミラーを介して前記分岐手段に戻り前記光源からの光と
分離された後入射する受光素子と、この受光素子の出力
が示す干渉ピーク同士の間隔から前記障害点の位置を演
算する演算手段とを備えたことを特徴とする光伝送線路
測定器に存する。
る掃引手段と、前記光源の出力光を入射する光分岐手段
と、この光分岐手段の出力光を入射してその透過光を光
伝送線路に導くハーフミラーと、このハーフミラーと前
記光伝送線路の障害点との間で干渉した光が前記ハーフ
ミラーを介して前記分岐手段に戻り前記光源からの光と
分離された後入射する受光素子と、この受光素子の出力
が示す干渉ピーク同士の間隔から前記障害点の位置を演
算する演算手段とを備えたことを特徴とする光伝送線路
測定器に存する。
本発明の第３の後面に反射ミラーを有する半導体レー
ザと、この半導体レーザの出力周波数を掃引する掃引手
段と、前記半導体レーザの前面からの出射光を２つに分
岐して一方の出力光を前記光伝送線路に導く光分岐手段
と、この光分岐手段の他方の出力光を入射する光スペク
トル線幅測定装置と、前記反射ミラーと前記障害点との
間の干渉により生ずる前記光スペクトル線幅測定装置の
出力変化から前記障害点の位置を演算する演算手段とを
備えたことを特徴とする光伝送線路測定器に関する。
ザと、この半導体レーザの出力周波数を掃引する掃引手
段と、前記半導体レーザの前面からの出射光を２つに分
岐して一方の出力光を前記光伝送線路に導く光分岐手段
と、この光分岐手段の他方の出力光を入射する光スペク
トル線幅測定装置と、前記反射ミラーと前記障害点との
間の干渉により生ずる前記光スペクトル線幅測定装置の
出力変化から前記障害点の位置を演算する演算手段とを
備えたことを特徴とする光伝送線路測定器に関する。
＜作用＞ 本発明によれば、ミラーと障害点との間の距離に対応
して干渉周波数の間隔が変化するので、この間隔から障
害点の位置を演算することができる。
して干渉周波数の間隔が変化するので、この間隔から障
害点の位置を演算することができる。
＜実施例＞ 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係る光伝送線路測定器の第１の実施
例を示す構成ブロック図である。半導体レーザ駆動電源
11は光源を構成するDFB半導体レーザ１の注入電流を駆
動する。半導体レーザ１を出射した光はコリメートレン
ズ２で平行光にされ、戻り光防止用の光アイソレータ３
を通って、光分岐手段を構成するビームスプリッタ４に
入射する。ビームスプリッタ４を通過した光はレンズ５
で絞られ、ハーフミラー６を介して被測定ファイバ７に
入射する。被測定ファイバ７の破断点Ａからの後方散乱
光は干渉後ハーフミラー６を透過し、レンズ５で平行光
となり、ビームスプリッタ４で反射し、受光素子を構成
するフォトダイオード８に入射する。フォトダイオード
８の出力はフィルタ付カウンタ９で計数され、さらに演
算表示部10で破断点Ａの位置が演算され、表示される。
また演算表示部10は半導体レーザ駆動電源11に電流値の
指示を与えることにより、光源の出力周波数を掃引する
掃引手段をも構成する。
例を示す構成ブロック図である。半導体レーザ駆動電源
11は光源を構成するDFB半導体レーザ１の注入電流を駆
動する。半導体レーザ１を出射した光はコリメートレン
ズ２で平行光にされ、戻り光防止用の光アイソレータ３
を通って、光分岐手段を構成するビームスプリッタ４に
入射する。ビームスプリッタ４を通過した光はレンズ５
で絞られ、ハーフミラー６を介して被測定ファイバ７に
入射する。被測定ファイバ７の破断点Ａからの後方散乱
光は干渉後ハーフミラー６を透過し、レンズ５で平行光
となり、ビームスプリッタ４で反射し、受光素子を構成
するフォトダイオード８に入射する。フォトダイオード
８の出力はフィルタ付カウンタ９で計数され、さらに演
算表示部10で破断点Ａの位置が演算され、表示される。
また演算表示部10は半導体レーザ駆動電源11に電流値の
指示を与えることにより、光源の出力周波数を掃引する
掃引手段をも構成する。
上記の構成の光伝送線路測定器の動作を次に説明す
る。この光伝送線路測定器は、半導体レーザ１の駆動電
流を変えることにより、発振波長を変化させ、ハーフミ
ラー６と被測定ファイバ７の破断点Ａとで形成される共
振器の共振器長を測定することにより、短距離の破断点
位置を正確に測定するものである。周波数が掃引された
光がハーフミラー６を介して被測定ファイバ７に入射す
ると、破断点Ａとハーフミラー６との間における干渉に
より、ハーフミラー６からビームスプリッタ４へ戻る光
は上記共振器長に対応した周波数間隔で干渉ピークを生
じる。被測定ファイバ７の直前に配置したハーフミラー
６と破断点Ａとの間で形成される共振器の出力が強めら
れる条件は、共振器長すなわちハーフミラー６と破断点
Ａとの間の距離をｌ、光速をｃ、半導体レーザ１の発振
周波数をｆ、光ファイバ７の屈折率をｎとすると、次式
で表される。
る。この光伝送線路測定器は、半導体レーザ１の駆動電
流を変えることにより、発振波長を変化させ、ハーフミ
ラー６と被測定ファイバ７の破断点Ａとで形成される共
振器の共振器長を測定することにより、短距離の破断点
位置を正確に測定するものである。周波数が掃引された
光がハーフミラー６を介して被測定ファイバ７に入射す
ると、破断点Ａとハーフミラー６との間における干渉に
より、ハーフミラー６からビームスプリッタ４へ戻る光
は上記共振器長に対応した周波数間隔で干渉ピークを生
じる。被測定ファイバ７の直前に配置したハーフミラー
６と破断点Ａとの間で形成される共振器の出力が強めら
れる条件は、共振器長すなわちハーフミラー６と破断点
Ａとの間の距離をｌ、光速をｃ、半導体レーザ１の発振
周波数をｆ、光ファイバ７の屈折率をｎとすると、次式
で表される。
ｌ＝ｍ（c/2f）（1/n） …（１） ただしｍ＝1,2,3… ここで半導体レーザ１の発振周波数を変化させ、次に
出力が強められるときの発振周波数をf-とすると、 ｌ＝c/2n（ｆ−f-） …（２） となる。したがって第３図に示すように、半導体レーザ
１の注入電流と中心波長の関係が分かっていれば、ｆ−
f-の値を知ることができ、共振器長ｌを測定することが
できる。また半導体レーザ１の中心波長が分かっていな
くても、第３図の傾き（ここでは約1.3GHz/mA）が分か
っていれば測定可能である。
出力が強められるときの発振周波数をf-とすると、 ｌ＝c/2n（ｆ−f-） …（２） となる。したがって第３図に示すように、半導体レーザ
１の注入電流と中心波長の関係が分かっていれば、ｆ−
f-の値を知ることができ、共振器長ｌを測定することが
できる。また半導体レーザ１の中心波長が分かっていな
くても、第３図の傾き（ここでは約1.3GHz/mA）が分か
っていれば測定可能である。
ここで実際の動作例を以下に示す。
（イ）半導体レーザ１の注入電流を例えば30mAから10mA
/秒で上げてゆき、このときのフォトダイオード８の出
力が第２図の12のようになったとする。
/秒で上げてゆき、このときのフォトダイオード８の出
力が第２図の12のようになったとする。
（ロ）この出力はフィルタ付カウンタ９においてフィル
タでスロープ成分13を取除き、カウンタで計数され２カ
ウント／秒となる。
タでスロープ成分13を取除き、カウンタで計数され２カ
ウント／秒となる。
（ハ）演算表示部10で（イ）および（ロ）の数値を用い
てピークからピーク迄の電流値5mAを求め、レーザ発振
周波数差 1.3GHz/mA×5mA より、共振器長ｌは ｌ＝３×108/2×1.3×5G ＝0.02m となる。なお半導体レーザ１に電流が流れ過ぎないよう
に、演算表示部10より駆動電源11にリミッタをかけてい
る。
てピークからピーク迄の電流値5mAを求め、レーザ発振
周波数差 1.3GHz/mA×5mA より、共振器長ｌは ｌ＝３×108/2×1.3×5G ＝0.02m となる。なお半導体レーザ１に電流が流れ過ぎないよう
に、演算表示部10より駆動電源11にリミッタをかけてい
る。
上記の手順により、半導体レーザ１の電流掃引幅を30
〜160mA（周波数差で180GHz）、レーザ線幅を1MHzとし
たとき、最短測定距離（OTDRでデッドゾーン）は掃引幅
で決まり、0.5mm、最長測定距離は線幅で決まり、100m
となる。ただし最長測定距離は、現在最も線幅の狭い
（1kHz）半導体レーザを用いれば、100km迄測定可能と
なる。
〜160mA（周波数差で180GHz）、レーザ線幅を1MHzとし
たとき、最短測定距離（OTDRでデッドゾーン）は掃引幅
で決まり、0.5mm、最長測定距離は線幅で決まり、100m
となる。ただし最長測定距離は、現在最も線幅の狭い
（1kHz）半導体レーザを用いれば、100km迄測定可能と
なる。
このような構成の光伝送線路測定器によれば、光源の
波長を変えて、干渉法を用いることにより、被測定ファ
イバの短距離の破断点の位置を高精度で測定することが
できる。
波長を変えて、干渉法を用いることにより、被測定ファ
イバの短距離の破断点の位置を高精度で測定することが
できる。
また光分岐手段として、ビームスプリッタの代りに超
音波光変調器を用いて出射光に変調をかけ、受光素子の
出力をロックインアンプで同期検波すれば、S/N比が向
上する。
音波光変調器を用いて出射光に変調をかけ、受光素子の
出力をロックインアンプで同期検波すれば、S/N比が向
上する。
またフィルタ付きカウンタの代りにA/D変換器を用い
てコンピュータで演算処理してもよい。
てコンピュータで演算処理してもよい。
また破断点が多数個ある場合にも、FFTアナライザを
用いて破断点の分布を知ることができる。
用いて破断点の分布を知ることができる。
第４図は本発明に係る光伝送線路測定器の第２の実施
例を示す構成ブロック図である。第１図と同じ部分は同
一の記号を付してある。半導体レーザ駆動電源11は演算
表示部20の指示に基づいて、DFB半導体レーザ１をある
電流で発振させる。ここでDFB半導体レーザ１は少なく
ともレーザ光の一部を反射する後面のミラーと反射を抑
えた前面の端面を備えている。DFB半導体レーザ１の前
面の端面から出射された光はレンズ２で平行光にされ、
光アイソレータ13に入射する。ここで光アイソレータ13
はアイソレーション比が20〜30dB程度で、DFB半導体レ
ーザ１に戻り光を与えて半導体レーザ１の後面のミラー
と被測定光ファイバ破断点との間で共振器を形成すると
ともに、半導体レーザ１の破損あるいは劣化を防止する
ためのものである。光アイソレータ13を通過した光はビ
ームスプリッタ14で２つに分岐され、一方の出射光（透
過光）はレンズ５で絞られ、被測定光ファイバ７に入射
する。被測定光ファイバ７の破断点Ａで生じた後方散乱
光は元の経路をたどってDFB半導体レーザ１に戻る。ビ
ームスプリッタ14を他方の分岐光（反射光）はアイソレ
ーション比が30〜60dBの光アイソレータ23を通り、レン
ズ15で絞られ、光ファイバ21を介して光スペクトル線幅
測定装置22に入射する。光スペクトル線幅測定装置22は
この入射光の光スペクトル線幅を測定し、その出力に基
づいて演算表示部20が破断点Ａの位置を演算する。
例を示す構成ブロック図である。第１図と同じ部分は同
一の記号を付してある。半導体レーザ駆動電源11は演算
表示部20の指示に基づいて、DFB半導体レーザ１をある
電流で発振させる。ここでDFB半導体レーザ１は少なく
ともレーザ光の一部を反射する後面のミラーと反射を抑
えた前面の端面を備えている。DFB半導体レーザ１の前
面の端面から出射された光はレンズ２で平行光にされ、
光アイソレータ13に入射する。ここで光アイソレータ13
はアイソレーション比が20〜30dB程度で、DFB半導体レ
ーザ１に戻り光を与えて半導体レーザ１の後面のミラー
と被測定光ファイバ破断点との間で共振器を形成すると
ともに、半導体レーザ１の破損あるいは劣化を防止する
ためのものである。光アイソレータ13を通過した光はビ
ームスプリッタ14で２つに分岐され、一方の出射光（透
過光）はレンズ５で絞られ、被測定光ファイバ７に入射
する。被測定光ファイバ７の破断点Ａで生じた後方散乱
光は元の経路をたどってDFB半導体レーザ１に戻る。ビ
ームスプリッタ14を他方の分岐光（反射光）はアイソレ
ーション比が30〜60dBの光アイソレータ23を通り、レン
ズ15で絞られ、光ファイバ21を介して光スペクトル線幅
測定装置22に入射する。光スペクトル線幅測定装置22は
この入射光の光スペクトル線幅を測定し、その出力に基
づいて演算表示部20が破断点Ａの位置を演算する。
上記のような構成の光伝送線路測定器の動作を次に説
明する。演算表示部20は特定のレーザ周波数における光
スペクトル線幅出力を入力した後、半導体レーザ駆動電
源11に指示を出して半導体レーザ１の駆動電流を変化さ
せ、異なったレーザ周波数における光スペクトル線幅を
入力する。以下同様に半導体レーザ駆動電源11に順次指
示を出して、半導体レーザ１の駆動電流値を変化させ、
変化するレーザ周波数に対応する各周波数光スペクトル
線幅を入力する。スペクトル線幅はレーザの発振周波数
に対して一定周波数て変化するので、この周期を演算表
示部20で測定し、（２）式を用いて半導体レーザ１（の
後面の端面）の被測定ファイバ７中の破断点Ａの間の距
離ｌを測定することができる。この距離ｌから半導体レ
ーザ１と光ファイバ７入射口との間の距離を引算すれ
ば、被測定光ファイバ７における破断点距離を求めるこ
とができる。例えば第５図のようなスペクトル線幅デー
タが得られた場合、（２）式に代入すると、 ｌ＝（３×108）／（２×10.8×1.5） ＝9.3mm となる。なお第５図において、半導体レーザ１への戻り
光が無い場合を比較のために示している。第４図のよう
な構成の場合、DFB半導体レーザ１から被測定光ファイ
バ７迄の距離を1mm以上とすれば、スペクトル線幅1MHz,
電流変化による周波数掃引幅180GHzの一般的なDFBレー
ザでも、理論的にデッドゾーン0mm,最長測定距離100mの
性能を得ることができる。
明する。演算表示部20は特定のレーザ周波数における光
スペクトル線幅出力を入力した後、半導体レーザ駆動電
源11に指示を出して半導体レーザ１の駆動電流を変化さ
せ、異なったレーザ周波数における光スペクトル線幅を
入力する。以下同様に半導体レーザ駆動電源11に順次指
示を出して、半導体レーザ１の駆動電流値を変化させ、
変化するレーザ周波数に対応する各周波数光スペクトル
線幅を入力する。スペクトル線幅はレーザの発振周波数
に対して一定周波数て変化するので、この周期を演算表
示部20で測定し、（２）式を用いて半導体レーザ１（の
後面の端面）の被測定ファイバ７中の破断点Ａの間の距
離ｌを測定することができる。この距離ｌから半導体レ
ーザ１と光ファイバ７入射口との間の距離を引算すれ
ば、被測定光ファイバ７における破断点距離を求めるこ
とができる。例えば第５図のようなスペクトル線幅デー
タが得られた場合、（２）式に代入すると、 ｌ＝（３×108）／（２×10.8×1.5） ＝9.3mm となる。なお第５図において、半導体レーザ１への戻り
光が無い場合を比較のために示している。第４図のよう
な構成の場合、DFB半導体レーザ１から被測定光ファイ
バ７迄の距離を1mm以上とすれば、スペクトル線幅1MHz,
電流変化による周波数掃引幅180GHzの一般的なDFBレー
ザでも、理論的にデッドゾーン0mm,最長測定距離100mの
性能を得ることができる。
このような構成の光伝送線路測定器によれば、半導体
レーザと破断点の間で共振器を構成し、光スペクトル幅
変化を観測することにより、光ファイバの極短距離の破
断点の位置が高分解能で測定可能となる。特に破断点の
位置が短距離の場合には干渉光の明暗が低周波になるの
で、スペクトル幅の方が測定が容易である。
レーザと破断点の間で共振器を構成し、光スペクトル幅
変化を観測することにより、光ファイバの極短距離の破
断点の位置が高分解能で測定可能となる。特に破断点の
位置が短距離の場合には干渉光の明暗が低周波になるの
で、スペクトル幅の方が測定が容易である。
なお上記の実施例においてDFB半導体レーザの波長掃
引は、電流でなく温度で行ってもよい。
引は、電流でなく温度で行ってもよい。
またDFB半導体レーザ１の代りにシングルモードで発
振する任意の半導体レーザを用いることができる。
振する任意の半導体レーザを用いることができる。
また破断点が多数ある場合でも、線幅−電流の関係を
フーリエ変換すれば、破断点の分布を測定することがで
きる。
フーリエ変換すれば、破断点の分布を測定することがで
きる。
またビームスプリッタ14からの分岐光を光スペクトル
線幅装置22に入射する代りに、半導体レーザ１の側面光
（モニタ側出射光）を光スペクトル線幅装置22に入射し
てもよい。
線幅装置22に入射する代りに、半導体レーザ１の側面光
（モニタ側出射光）を光スペクトル線幅装置22に入射し
てもよい。
なお上記の各実施例において、被測定光伝送線路とし
て光ファイバを用いたが、光導波路等他の光伝送線路に
も同様に適用することができる。
て光ファイバを用いたが、光導波路等他の光伝送線路に
も同様に適用することができる。
また上記の各実施例において、波断点以外の短距離の
障害点位置を測定することもできる。
障害点位置を測定することもできる。
＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明によれば、光伝送線路の短距
離の障害点の位置を測定可能な光伝送線路測定器を簡単
な構成で実現することができる。
離の障害点の位置を測定可能な光伝送線路測定器を簡単
な構成で実現することができる。
第１図は本発明に係る光伝送線路測定器の第１の実施例
を示す構成ブロック図、第２図および第３図は第１図装
置の特性曲線図、第４図は本発明に係る光伝送線路測定
器の第２の実施例を示す構成ブロック図、第５図は題４
図装置の特性曲線図である。 １……光源または半導体レーザ、4,14……光分岐手段、
６……ハーフミラー、７……光伝送線路、８……受光素
子、10,20……演算表示部、11……掃引手段、22……光
スペクトル線幅測定装置、Ａ……障害点。
を示す構成ブロック図、第２図および第３図は第１図装
置の特性曲線図、第４図は本発明に係る光伝送線路測定
器の第２の実施例を示す構成ブロック図、第５図は題４
図装置の特性曲線図である。 １……光源または半導体レーザ、4,14……光分岐手段、
６……ハーフミラー、７……光伝送線路、８……受光素
子、10,20……演算表示部、11……掃引手段、22……光
スペクトル線幅測定装置、Ａ……障害点。
Claims (3)
- 【請求項１】入射光の少なくとも一部を反射するミラー
と光伝送線路の障害点との間で光源からの光を干渉さ
せ、光源の光周波数を掃引したときの干渉光出力から前
記ミラーと前記障害点との間の共振器長を演算すること
により、障害点位置を測定するように構成したことを特
徴とする光伝送線路測定器。 - 【請求項２】光源と、この光源の出力波長を掃引する掃
引手段と、前記光源の出力光を入射する光分岐手段と、
この光分岐手段の出力光を入射してその透過光を光伝送
線路に導くハーフミラーと、このハーフミラーと前記光
伝送線路の障害点との間で干渉した光が前記ハーフミラ
ーを介して前記分岐手段に戻り前記光源からの光と分離
された後入射する受光素子と、この受光素子の出力が示
す干渉ピーク同士の間隔から前記障害点の位置を演算す
る演算手段とを備えたことを特徴とする光伝送線路測定
器。 - 【請求項３】後面に反射ミラーを有する半導体レーザ
と、この半導体レーザの出力周波数を掃引する掃引手段
と、前記半導体レーザの前面からの出射光を２つに分岐
して一方の出力光を前記光伝送線路に導く光分岐手段
と、この光分岐手段の他方の出力光を入射する光スペク
トル線幅測定装置と、前記反射ミラーと前記障害点との
間の干渉により生ずる前記光スペクトル線幅測定装置の
出力変化から前記障害点の位置を演算する演算手段とを
備えたことを特徴とする光伝送線路測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32308589A JP2626099B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-12-13 | 光伝送線路測定器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24992689 | 1989-09-26 | ||
| JP1-249926 | 1989-09-26 | ||
| JP32308589A JP2626099B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-12-13 | 光伝送線路測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175333A JPH03175333A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2626099B2 true JP2626099B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=26539555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32308589A Expired - Fee Related JP2626099B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-12-13 | 光伝送線路測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626099B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101232204B (zh) * | 2008-01-11 | 2011-08-10 | 华中科技大学 | 基于电光变换的高电压装备隔离电源 |
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1989
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