JP2763586B2 - 光ファイバ障害点探索方法および装置 - Google Patents
光ファイバ障害点探索方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバの障害点を光学的に探索する光フ
ァイバ障害点探索方法と、これを用いた装置（OTDR:Opt
ical Time Domain Reflectometer）に関する。
ァイバ障害点探索方法と、これを用いた装置（OTDR:Opt
ical Time Domain Reflectometer）に関する。
光ファイバアナライザと呼ばれる光ファイバ障害点探
索装置は、被測定光ファイバに測定用のパルス光を入射
し、レーリー散乱光（後方散乱光）あるいはフレネル反
射光等に起因する戻り光強度の時間的変化を検出し、こ
れによって障害点を検出するようになっている。このよ
うなOTDRにおいては、従来から光検出器としてアバラン
シェフォトダイオード（APD）や高速フォトダイオード
等が用いられている。
索装置は、被測定光ファイバに測定用のパルス光を入射
し、レーリー散乱光（後方散乱光）あるいはフレネル反
射光等に起因する戻り光強度の時間的変化を検出し、こ
れによって障害点を検出するようになっている。このよ
うなOTDRにおいては、従来から光検出器としてアバラン
シェフォトダイオード（APD）や高速フォトダイオード
等が用いられている。
一方、被測定光ファイバに障害があると障害点で強い
フレネル反射光を生じ、これが戻り光として光検出器に
入射されることになる。このため、光検出器や後段の増
幅器の応答波形にいわゆる「すそひき」が生じ、障害点
のより後方（特に直後）の時間域で観測不能域が現れて
いた。そこで、この欠点を除去するため、従来から光偏
向器などを用いたマスク機能を付加することがなされて
いる。
フレネル反射光を生じ、これが戻り光として光検出器に
入射されることになる。このため、光検出器や後段の増
幅器の応答波形にいわゆる「すそひき」が生じ、障害点
のより後方（特に直後）の時間域で観測不能域が現れて
いた。そこで、この欠点を除去するため、従来から光偏
向器などを用いたマスク機能を付加することがなされて
いる。
しかしながら、従来の赤外光の検出にはGeやInSbPのA
PDやフォトダイオードが用いられるが、これら光検出素
子のノイズは可視光用のSiフォトダイオードに比べて高
レベルであり、また電流増幅率も低く、長距離の光ファ
イバ障害点探索には使えなかった。一方、光検出器とし
ての光電子増倍管やSi−APDは極めて低ノイズ、高感度
ではあるが、長波長帯では感度が著しく低い。特に、光
ファイバ通信に用いられる波長1.3〜1.55μｍの赤外光
に対しては極めて低感度であるので、ほとんど実用化さ
れていない。
PDやフォトダイオードが用いられるが、これら光検出素
子のノイズは可視光用のSiフォトダイオードに比べて高
レベルであり、また電流増幅率も低く、長距離の光ファ
イバ障害点探索には使えなかった。一方、光検出器とし
ての光電子増倍管やSi−APDは極めて低ノイズ、高感度
ではあるが、長波長帯では感度が著しく低い。特に、光
ファイバ通信に用いられる波長1.3〜1.55μｍの赤外光
に対しては極めて低感度であるので、ほとんど実用化さ
れていない。
一方、光偏向器を用いることで「すそひき」の除去を
行なおうとしても、光偏向器自体の応答速度やドライブ
回路の帯域などの制限のため、上記の観測不能域は30m
程度以下とすることができなかった。また、光偏向器を
用いると、３〜6dBの損失が生じてしまう。
行なおうとしても、光偏向器自体の応答速度やドライブ
回路の帯域などの制限のため、上記の観測不能域は30m
程度以下とすることができなかった。また、光偏向器を
用いると、３〜6dBの損失が生じてしまう。
そこで本発明は、ダイナミックレンジを拡げると共に
時間分解能を向上させることを可能とし、望ましくは障
害点直後の観測不能域を生じなくすることが可能な光フ
ァイバ障害点探索方法と、これを用いた装置を提供する
ことを目的とする。
時間分解能を向上させることを可能とし、望ましくは障
害点直後の観測不能域を生じなくすることが可能な光フ
ァイバ障害点探索方法と、これを用いた装置を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る光ファイバ障害点探索方法および装置
は、被測定光ファイバに測定パルス光を入射したときの
戻り光の強度の時間的変化から、被測定光ファイバの障
害点を探索するものに適用され、被測定光ファイバから
の戻り光をポンプ光との間で和または差周波混合させる
ことより、観測波形を求めることを特徴とする。
は、被測定光ファイバに測定パルス光を入射したときの
戻り光の強度の時間的変化から、被測定光ファイバの障
害点を探索するものに適用され、被測定光ファイバから
の戻り光をポンプ光との間で和または差周波混合させる
ことより、観測波形を求めることを特徴とする。
すなわち、本発明方法は、被測定光ファイバからの戻
り光と波長が異なるポンプ光を当該戻り光に結合させて
和または差周波混合による和または差周波光を生成さ
せ、この和または差周波光強度の時間的変化を観測する
ことにより、戻り光強度の時間的変化に相似の観測波形
を得ることを特徴とする。
り光と波長が異なるポンプ光を当該戻り光に結合させて
和または差周波混合による和または差周波光を生成さ
せ、この和または差周波光強度の時間的変化を観測する
ことにより、戻り光強度の時間的変化に相似の観測波形
を得ることを特徴とする。
また、本発明の装置は、被測定光ファイバからの戻り
光と波長が異なるポンプ光を出射するポンプ光源と、戻
り光とポンプ光を入射して和または差周波混合による和
または差周波光を生成する非線形光学素子と、和または
差周波光の強度の時間的変化を観測する観測手段とを備
えることを特徴とする。
光と波長が異なるポンプ光を出射するポンプ光源と、戻
り光とポンプ光を入射して和または差周波混合による和
または差周波光を生成する非線形光学素子と、和または
差周波光の強度の時間的変化を観測する観測手段とを備
えることを特徴とする。
ここで、戻り光の強度がフレネル反射などによって急
に高くなる時間間隔でポンプ光強度が零または十分に低
レベルとなるようにポンプ光源（例えば半導体レーザ）
を制御するようにしてもよく、観測手段を光電子増倍管
と、その出力を計数するカウンタと、光電子増倍管の出
力のうちの所定レベル以下のものをノイズとして除去す
るノイズ除去回路を用いて構成してもよい。
に高くなる時間間隔でポンプ光強度が零または十分に低
レベルとなるようにポンプ光源（例えば半導体レーザ）
を制御するようにしてもよく、観測手段を光電子増倍管
と、その出力を計数するカウンタと、光電子増倍管の出
力のうちの所定レベル以下のものをノイズとして除去す
るノイズ除去回路を用いて構成してもよい。
本発明の光ファイバ障害点探索方法によれば、戻り光
が周波数の異なるポンプ光との間で和または差周波混合
されることにより、和または差周波光の波長に適した分
光感度特性の光検出器を用いて戻り強度の時間的変化に
相似の観測波形を得ることができる。
が周波数の異なるポンプ光との間で和または差周波混合
されることにより、和または差周波光の波長に適した分
光感度特性の光検出器を用いて戻り強度の時間的変化に
相似の観測波形を得ることができる。
また、本発明の装置によれば、ポンプ光を出力するポ
ンプ光源や、和または差周波混合を生成させる非線形光
学素子や、あるいは従来のOTDR等で用いられている光検
出手段などを組み合せるだけで、上記の観測波形を得る
ことができる。また、戻り光強度のピーク部分でポンプ
光を変調すれば、「すそ引き」の除去もなし得る。ま
た、光電子増倍管を用いて光子計数法を採用することに
より、ダイナミックレンジを飛躍的に向上させることが
できる。更に、CRTなどの表示手段を設ければ、観測波
形を画像上で表示することもできる。
ンプ光源や、和または差周波混合を生成させる非線形光
学素子や、あるいは従来のOTDR等で用いられている光検
出手段などを組み合せるだけで、上記の観測波形を得る
ことができる。また、戻り光強度のピーク部分でポンプ
光を変調すれば、「すそ引き」の除去もなし得る。ま
た、光電子増倍管を用いて光子計数法を採用することに
より、ダイナミックレンジを飛躍的に向上させることが
できる。更に、CRTなどの表示手段を設ければ、観測波
形を画像上で表示することもできる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例に係る光ファイバ障害点探索
方法を適用した装置の構成図であり、第２図は測定の様
子を示すタイミング図である。第１図に示す如く、例え
ば半導体レーザで構成される測定パルス光源１からの測
定パルス光PIN（波長λ1）は、第１の光結合器２を介し
て被測定光ファイバ３に入射される。測定パルス光PIN
は被測定光ファイバ３を伝播する過程でレーリー散乱や
フレネル反射により減衰し、図中に実線のパルス波形で
示すようになる。一方、戻り光POUTは点線のパルス波形
で示すようになる。従って、第２図のタイミングチャー
トのように、同図（ａ）の如き測定パルス光PINが被測
定光ファイバ３に入射されたときは、戻り光POUTの強度
Ｉλ1の時間的変化は同図（ｂ）のようになる。ここ
で、戻り光POUTの強度が急激に変化する点は、被測定光
ファイバ３の著しい障害点や光コネクタ等による接続点
を示し、ゆるやかな変化はファイバ中のレーリー散乱等
を示している。
方法を適用した装置の構成図であり、第２図は測定の様
子を示すタイミング図である。第１図に示す如く、例え
ば半導体レーザで構成される測定パルス光源１からの測
定パルス光PIN（波長λ1）は、第１の光結合器２を介し
て被測定光ファイバ３に入射される。測定パルス光PIN
は被測定光ファイバ３を伝播する過程でレーリー散乱や
フレネル反射により減衰し、図中に実線のパルス波形で
示すようになる。一方、戻り光POUTは点線のパルス波形
で示すようになる。従って、第２図のタイミングチャー
トのように、同図（ａ）の如き測定パルス光PINが被測
定光ファイバ３に入射されたときは、戻り光POUTの強度
Ｉλ1の時間的変化は同図（ｂ）のようになる。ここ
で、戻り光POUTの強度が急激に変化する点は、被測定光
ファイバ３の著しい障害点や光コネクタ等による接続点
を示し、ゆるやかな変化はファイバ中のレーリー散乱等
を示している。
戻り光POUTは第１の光結合器２を介して第２の光結合
器４に入射され、ここでポンプ光源５から出射されたポ
ンプ光と合成（光結合）される。ここで、ポンプ光源５
は例えば半導体レーザで構成されるが、出力されるポン
プ光の波長λ2は戻り光POUTの波長λ1と異なるものでな
ければならない。なぜなら、非線形光学素子からはポン
プ光と戻り光の第２高調波（λ1/2，λ2/2）が発生する
ので、ポンプ光と戻り光が同一波長のときは和周波光と
同一波長になってノイズ成分となるからである。
器４に入射され、ここでポンプ光源５から出射されたポ
ンプ光と合成（光結合）される。ここで、ポンプ光源５
は例えば半導体レーザで構成されるが、出力されるポン
プ光の波長λ2は戻り光POUTの波長λ1と異なるものでな
ければならない。なぜなら、非線形光学素子からはポン
プ光と戻り光の第２高調波（λ1/2，λ2/2）が発生する
ので、ポンプ光と戻り光が同一波長のときは和周波光と
同一波長になってノイズ成分となるからである。
このような戻り光POUTとポンプ光が第２の光結合器４
で合成されて非線形光学素子６に入射されると、和また
は差周波混合によって波長がλ3の和または差周波光が
生成される。ここで、非線形光学素子６は例えばLiNbO3
などの異方性結晶で形成されるが、この非線形光学素子
６による和または差周波混合で生成される光は、和周波
混合光（強度:Iλ3、振動数：ω3＝２π・c/λ3）につ
いて例示すれば、入射光の強度をＩλ1,Iλ2とし、振動
数をω1＝２π・c/λ1，ω2＝２π・c/λ2とすると（ｃ
は光速）、 Ｉλ3∝Ｉλ1・Ｉλ2 ω3＝ω1＋ω2 となる。また、これ以外に前述の戻り光とポンプ光の第
２高調波Ｉλ4,Iλ5も発生する。
で合成されて非線形光学素子６に入射されると、和また
は差周波混合によって波長がλ3の和または差周波光が
生成される。ここで、非線形光学素子６は例えばLiNbO3
などの異方性結晶で形成されるが、この非線形光学素子
６による和または差周波混合で生成される光は、和周波
混合光（強度:Iλ3、振動数：ω3＝２π・c/λ3）につ
いて例示すれば、入射光の強度をＩλ1,Iλ2とし、振動
数をω1＝２π・c/λ1，ω2＝２π・c/λ2とすると（ｃ
は光速）、 Ｉλ3∝Ｉλ1・Ｉλ2 ω3＝ω1＋ω2 となる。また、これ以外に前述の戻り光とポンプ光の第
２高調波Ｉλ4,Iλ5も発生する。
従って、非線形光学素子６から出射された光を分光手
段７に入射して波長λ3の和周波光のみを抽出すると、
この光の波長λ3は元の光の波長（λ1，λ2）よりも短
波長となり、光検出器８として暗電流の少ないSi−フォ
トダイオードや、光が微弱なときに適した光電子増倍管
（PMT）を用いることができる。
段７に入射して波長λ3の和周波光のみを抽出すると、
この光の波長λ3は元の光の波長（λ1，λ2）よりも短
波長となり、光検出器８として暗電流の少ないSi−フォ
トダイオードや、光が微弱なときに適した光電子増倍管
（PMT）を用いることができる。
このように本実施例では、第１の特徴としてポンプ光
と被測定光による波長変換光（例えば和周波光）を検出
対象としているので、次のような特徴的作用がある。す
なわち、PMTの前に波長変換手段としての非線形光学素
子を設けて、長波長帯の光を可視域の光に変換し、PMT
で光検出を行うことできる。波長変換手段としてはLiNb
O3などの非線形光学材料で導波路構造を持つものが開発
され、その変換効率は１％以上に達している。この様な
波長変換手段とPMTを組合せた時の量子効率は0.3％程度
であり、現在市販のOTDRに使用されているAPDの量子効
率（50〜80％）と比べると1/170〜1/270程度である。し
かしながら、APDは増倍率がGe−APDで400程度以下、InG
a Asで40程度以下と低く、また暗電流による雑音やアバ
ランシェ増幅時のショット雑音が大きい。このため、最
小受信レベルは100MHZの帯域で40nW程度である。一方、
波長変換手段としての非線形光学素子とPMTの組合せに
よれば、全体の量子効率は低いが、検出器であるPMTが
低ノイズかつ高ゲインを持つことにより、最小受信レベ
ルは100MHZの帯域で80nW程度であり、APDを使用した装
置よりS/Nが良く、大きなダイナミックレンジが得られ
る。
と被測定光による波長変換光（例えば和周波光）を検出
対象としているので、次のような特徴的作用がある。す
なわち、PMTの前に波長変換手段としての非線形光学素
子を設けて、長波長帯の光を可視域の光に変換し、PMT
で光検出を行うことできる。波長変換手段としてはLiNb
O3などの非線形光学材料で導波路構造を持つものが開発
され、その変換効率は１％以上に達している。この様な
波長変換手段とPMTを組合せた時の量子効率は0.3％程度
であり、現在市販のOTDRに使用されているAPDの量子効
率（50〜80％）と比べると1/170〜1/270程度である。し
かしながら、APDは増倍率がGe−APDで400程度以下、InG
a Asで40程度以下と低く、また暗電流による雑音やアバ
ランシェ増幅時のショット雑音が大きい。このため、最
小受信レベルは100MHZの帯域で40nW程度である。一方、
波長変換手段としての非線形光学素子とPMTの組合せに
よれば、全体の量子効率は低いが、検出器であるPMTが
低ノイズかつ高ゲインを持つことにより、最小受信レベ
ルは100MHZの帯域で80nW程度であり、APDを使用した装
置よりS/Nが良く、大きなダイナミックレンジが得られ
る。
光検出器８の出力は増幅器９で増幅され、信号処理回
路10に送られる。ここで、信号処理回路の入力部分には
A/D変換器（図示せず）が設けられて信号のデジタル化
がされるが、後述の光子計数法を採用するときはA/D変
換器の代りにカウンタが設けられる。
路10に送られる。ここで、信号処理回路の入力部分には
A/D変換器（図示せず）が設けられて信号のデジタル化
がされるが、後述の光子計数法を採用するときはA/D変
換器の代りにカウンタが設けられる。
信号処理回路10は所定タイミングで測定パルス光PIN
が出力されるように測定パルス光源１を制御しながら、
戻り光POUTのレベルの急な立ち上りタイミングに同期し
てポンプ光が十分に低レベルとなるようにポンプ光源５
を制御する。第２図を参照してこれを説明すると、同図
（ａ）のように測定パルス光PINが測定パルス光源１か
ら出射されると、戻り光POUTの時間的変化は同図（ｂ）
のようになる。ここで、光強度がピークを示す時点t1，
t2，t3は、光伝送路における障害点や光コネクタ等に対
応している。
が出力されるように測定パルス光源１を制御しながら、
戻り光POUTのレベルの急な立ち上りタイミングに同期し
てポンプ光が十分に低レベルとなるようにポンプ光源５
を制御する。第２図を参照してこれを説明すると、同図
（ａ）のように測定パルス光PINが測定パルス光源１か
ら出射されると、戻り光POUTの時間的変化は同図（ｂ）
のようになる。ここで、光強度がピークを示す時点t1，
t2，t3は、光伝送路における障害点や光コネクタ等に対
応している。
これを従来の技術で観測すると、同図（ｃ）のように
時点t1，t2，t3で著しい「すそ引き」を生じる。そこで
本実施例では、信号処理回路10からの指令によってポン
プ光源５を制御し、第２図中のΔt1，Δt2，Δt3の期間
すなわち戻り光強度がピークとなるときに、ポンプ光Ｉ
λ2が出力されない（又は十分に低レベルの出力とな
る）ようにする。具体的には、ポンプ光源５を構成する
半導体レーザは10GHZ程度の高速変調が可能であり、か
つこれは直流的にレーザ発振しているので、この半導体
レーザへの駆動電流を第２図（ｆ）のように制御する。
すると、非線形光学素子６に入射されるポンプ光Ｉλ2
のレベルは、第２図（ｄ）のように期間Δt1，Δt2，Δ
t3においてゼロ又は十分な低レベルとなるので、レーリ
ー散乱光に対して103〜105倍も高レベルのフレネル反射
光が戻ってきても、和周波混合光はゼロ又は十分な低レ
ベルに保たれるので光検出器８は飽和しない。これによ
り、同図（ｅ）のような戻り光POUTの時間変化に対応し
た観測波形が得られる。この処理結果は、信号処理回路
10から表示装置11に送られ、画面上で観測波形が表示さ
れる。
時点t1，t2，t3で著しい「すそ引き」を生じる。そこで
本実施例では、信号処理回路10からの指令によってポン
プ光源５を制御し、第２図中のΔt1，Δt2，Δt3の期間
すなわち戻り光強度がピークとなるときに、ポンプ光Ｉ
λ2が出力されない（又は十分に低レベルの出力とな
る）ようにする。具体的には、ポンプ光源５を構成する
半導体レーザは10GHZ程度の高速変調が可能であり、か
つこれは直流的にレーザ発振しているので、この半導体
レーザへの駆動電流を第２図（ｆ）のように制御する。
すると、非線形光学素子６に入射されるポンプ光Ｉλ2
のレベルは、第２図（ｄ）のように期間Δt1，Δt2，Δ
t3においてゼロ又は十分な低レベルとなるので、レーリ
ー散乱光に対して103〜105倍も高レベルのフレネル反射
光が戻ってきても、和周波混合光はゼロ又は十分な低レ
ベルに保たれるので光検出器８は飽和しない。これによ
り、同図（ｅ）のような戻り光POUTの時間変化に対応し
た観測波形が得られる。この処理結果は、信号処理回路
10から表示装置11に送られ、画面上で観測波形が表示さ
れる。
第２図に示すタイミングt1，t2，t3は、次のようにし
て求められる。まず、入射パルスPINを光ファイバ３に
入射して戻り光POUTの波形を観測すると、第２図（Ｃ）
の波形が得られる。ここで、観測波形の急な立ち上り時
点は上記のタイミングt1，t2，t3に対応しているので、
これを信号処理回路10に記憶しておく、次に、再び入射
パルスPINを光ファイバ３に入射し、和周波光の波形を
観測する。このとき、信号処理回路10に記憶してあるタ
イミングt1，t2，t3にもとづき、ポンプ光源５を構成す
る半導体レーザを第２図（ｆ）の電流で高速変調する。
なお、タイミングt1，t2，t3は別途に設けた光検出器に
より求めてもよく、表示装置上の波形から手動で制御し
てもよい。
て求められる。まず、入射パルスPINを光ファイバ３に
入射して戻り光POUTの波形を観測すると、第２図（Ｃ）
の波形が得られる。ここで、観測波形の急な立ち上り時
点は上記のタイミングt1，t2，t3に対応しているので、
これを信号処理回路10に記憶しておく、次に、再び入射
パルスPINを光ファイバ３に入射し、和周波光の波形を
観測する。このとき、信号処理回路10に記憶してあるタ
イミングt1，t2，t3にもとづき、ポンプ光源５を構成す
る半導体レーザを第２図（ｆ）の電流で高速変調する。
なお、タイミングt1，t2，t3は別途に設けた光検出器に
より求めてもよく、表示装置上の波形から手動で制御し
てもよい。
次に、上記の実施例を数値によって、より具体的に説
明する。
明する。
まず、測定パルス光源１としては、通常の光通信に用
いられている波長（λ1＝1.3μm,1.55μｍ）の半導体レ
ーザを用いることができる。測定パルス光PINのパルス
幅は通常は数10nsec〜数μsec程度であるが、距離分解
能を上げるためには、パルス幅が30psec程度の超短パル
ス光とすることが望ましい。かかる超短パルス光は、半
導体レーザをパルス幅100psec程度の駆動パルス電流で
発光させ、緩和振動の第１パルスを利用することにより
容易に得られる。
いられている波長（λ1＝1.3μm,1.55μｍ）の半導体レ
ーザを用いることができる。測定パルス光PINのパルス
幅は通常は数10nsec〜数μsec程度であるが、距離分解
能を上げるためには、パルス幅が30psec程度の超短パル
ス光とすることが望ましい。かかる超短パルス光は、半
導体レーザをパルス幅100psec程度の駆動パルス電流で
発光させ、緩和振動の第１パルスを利用することにより
容易に得られる。
ポンプ光を出力するポンプ光源５についても半導体レ
ーザを用いることができる。ここで、ポンプ光の波長λ
2は測定パルス光PINの波長λ1と異なることが必要であ
り、例えばλ2＝850nmに設定される。従って、測定パル
ス光PINの波長λ1を1.55μｍとすると、和周波光の波長
λ3は549nm程度（可視光）となる。第１の光結合器２お
よび第２の光結合器４としては光方向性結合器などを用
いることができ、分光手段７としては狭帯域の光学フィ
ルタや分光器を用いることができる。
ーザを用いることができる。ここで、ポンプ光の波長λ
2は測定パルス光PINの波長λ1と異なることが必要であ
り、例えばλ2＝850nmに設定される。従って、測定パル
ス光PINの波長λ1を1.55μｍとすると、和周波光の波長
λ3は549nm程度（可視光）となる。第１の光結合器２お
よび第２の光結合器４としては光方向性結合器などを用
いることができ、分光手段７としては狭帯域の光学フィ
ルタや分光器を用いることができる。
次に、本発明の変形例を第３図および第４図により説
明する。
明する。
この変形例は測定のダイナミックレンジを向上させる
ために、いわゆる光子計数法を応用している。すなわ
ち、光電子増倍管（PMT）への入射光が極めて微弱にな
ると、PMTの出力は離散的なパルス状となるが、そのパ
ルスの時間間隔が入射光量に反比例する現象が知られて
いる。したがって、そのパルス間隔もしくは所定時間内
のパルス数を計数すれば、入射光の強度を知ることがで
きる。アンプを通したPMTの出力信号は第３図（ａ）の
ようになる。この出力に所定のしきい値Vthを設け、Vth
以下の信号をカットすれば、PMT及び増幅部（AMP）のノ
イズを除去できる。そのため、所定時間内のパルス数を
計数すれば、ノイズを除去した極めて高いS/Nの光測定
が可能である。
ために、いわゆる光子計数法を応用している。すなわ
ち、光電子増倍管（PMT）への入射光が極めて微弱にな
ると、PMTの出力は離散的なパルス状となるが、そのパ
ルスの時間間隔が入射光量に反比例する現象が知られて
いる。したがって、そのパルス間隔もしくは所定時間内
のパルス数を計数すれば、入射光の強度を知ることがで
きる。アンプを通したPMTの出力信号は第３図（ａ）の
ようになる。この出力に所定のしきい値Vthを設け、Vth
以下の信号をカットすれば、PMT及び増幅部（AMP）のノ
イズを除去できる。そのため、所定時間内のパルス数を
計数すれば、ノイズを除去した極めて高いS/Nの光測定
が可能である。
増幅後のPMTの出力信号をパルス波形分布として示す
と、第３図（ｂ）のようになる。同図において、実線の
曲線は信号パルスと暗電流パルスの和を示し、ハッチン
グは暗電流成分を示す。図示の通り、しきい値Vth以下
をカットすれば、信号成分以下のノイズ成分の多くを除
去し得ることがわかる。
と、第３図（ｂ）のようになる。同図において、実線の
曲線は信号パルスと暗電流パルスの和を示し、ハッチン
グは暗電流成分を示す。図示の通り、しきい値Vth以下
をカットすれば、信号成分以下のノイズ成分の多くを除
去し得ることがわかる。
第４図は光ファイバからの戻り光（被測定光）の強度
と、PMTの出力（信号パルス）の関係を模式器に示して
いる。図示の通り、PMTからのパルス出力の頻度は戻り
光の強度と対応している。そこで、等間隔（Δｔ）のチ
ャネルCHo〜CHnごとに出力パルス数をカウントし、カウ
ント値を個々のメモリに格納すれば、戻り光強度をチャ
ネルCHo〜CHnごとに求め得る。ここで、第４図のような
光子計数を複数回繰り返し、カウント値をチャネルCHo
〜CHnごとに加算していけば、高分解能で高いダイナミ
ックレンジの光ファイバ障害点探索が可能になる。
と、PMTの出力（信号パルス）の関係を模式器に示して
いる。図示の通り、PMTからのパルス出力の頻度は戻り
光の強度と対応している。そこで、等間隔（Δｔ）のチ
ャネルCHo〜CHnごとに出力パルス数をカウントし、カウ
ント値を個々のメモリに格納すれば、戻り光強度をチャ
ネルCHo〜CHnごとに求め得る。ここで、第４図のような
光子計数を複数回繰り返し、カウント値をチャネルCHo
〜CHnごとに加算していけば、高分解能で高いダイナミ
ックレンジの光ファイバ障害点探索が可能になる。
本発明については、種々の変形が可能である。例え
ば、非線形光学素子にはAlGaAsを用いたものや、MBANP
（２メチル・ベンジン・アミノ・５・ニトロピリジン）
を用いたものが適用可能である。また、導波路構造のチ
ェレンコフ放射型のものを用いると、感度およびS/Nを
向上できる。
ば、非線形光学素子にはAlGaAsを用いたものや、MBANP
（２メチル・ベンジン・アミノ・５・ニトロピリジン）
を用いたものが適用可能である。また、導波路構造のチ
ェレンコフ放射型のものを用いると、感度およびS/Nを
向上できる。
以上、詳細に説明した通り本発明の方法によれば、戻
り光が周波数の異なるポンプ光との間で和または差周波
混合されて、これが検出されることにより、検出光の波
長に適した分光感度特性の光検出器を用いることができ
る。このため、高感度かつ低ノイズの波形を得ることが
できる。
り光が周波数の異なるポンプ光との間で和または差周波
混合されて、これが検出されることにより、検出光の波
長に適した分光感度特性の光検出器を用いることができ
る。このため、高感度かつ低ノイズの波形を得ることが
できる。
また、本発明の装置によれば、ポンプ光を出力するポ
ンプ光源や、非線形光学素子や、あるいは従来のOTDR等
で用いられている光検出手段などを組み合せるだけで、
上記の観測波形を得ることができる。また、フレネル反
射による戻り光強度のピーク部分でポンプ光を変調する
ことにより、いわゆる「すそ引き」をなくすことができ
る。また、光電子増倍管を用いて光子計数法を採用する
ことにより、ダイナミックレンジを向上させることがで
きる。更に、CRTなどの表示手段を設ければ、観測波形
を画像上で表示することもできる。このように、本発明
は被測定光ファイバにおける距離分解能を大幅に改善
し、しかも障害点直後の観測不能域を実質的に生じなく
することを可能にしているので、精度の高い障害点探索
を実現することができる。
ンプ光源や、非線形光学素子や、あるいは従来のOTDR等
で用いられている光検出手段などを組み合せるだけで、
上記の観測波形を得ることができる。また、フレネル反
射による戻り光強度のピーク部分でポンプ光を変調する
ことにより、いわゆる「すそ引き」をなくすことができ
る。また、光電子増倍管を用いて光子計数法を採用する
ことにより、ダイナミックレンジを向上させることがで
きる。更に、CRTなどの表示手段を設ければ、観測波形
を画像上で表示することもできる。このように、本発明
は被測定光ファイバにおける距離分解能を大幅に改善
し、しかも障害点直後の観測不能域を実質的に生じなく
することを可能にしているので、精度の高い障害点探索
を実現することができる。
第１図は本発明の実施例に係る光ファイバ障害点探索方
法を適用した装置の構成図、第２図は実施例の作用を示
すタイミング図、第３図および第４図は光子計数法を採
用した実施例の作用を示す図である。 １…測定パルス光源、２…第１の光結合器、３…被測定
光ファイバ、４…第２の光結合器、５…ポンプ光源、６
…非線形光学素子、７…分光手段、８…光検出器、９…
増幅器、10…信号処理回路、11…表示装置、PIN…測定
パルス光、POUT…戻り光。
法を適用した装置の構成図、第２図は実施例の作用を示
すタイミング図、第３図および第４図は光子計数法を採
用した実施例の作用を示す図である。 １…測定パルス光源、２…第１の光結合器、３…被測定
光ファイバ、４…第２の光結合器、５…ポンプ光源、６
…非線形光学素子、７…分光手段、８…光検出器、９…
増幅器、10…信号処理回路、11…表示装置、PIN…測定
パルス光、POUT…戻り光。
Claims (5)
- 【請求項１】被測定光ファイバに測定パルス光を入射し
たときの戻り光の強度の時間変化から、前記被測定光フ
ァイバの障害点を探索する光ファイバ障害点探索方法に
おいて、 前記戻り光と波長が異なり、所定の出力特性を有するポ
ンプ光を当該戻り光に結合させて和または差周波混合に
よる和または差周波光を生成させ、この和または差周波
光強度の時間的変化を観測することにより、前記戻り光
強度の時間的変化に相似の観測波形を得ることを特徴と
する光ファイバ障害点探索方法。 - 【請求項２】被測定光ファイバに測定パルス光源からの
測定パルス光を入射したときの戻り光の強度の時間的変
化から、前記被測定光ファイバの障害点を探索する光フ
ァイバ障害点探索装置において、 前記戻り光と波長が異なり、所定の出力特性を有するポ
ンプ光を出射するポンプ光源と、 前記戻り光と前記ポンプ光を入射して和または差周波混
合による和または差周波光を生成する非線形光学素子
と、 前記和または差周波光の強度の時間的変化を観測する観
測手段とを備えることを特徴とするひかたファイバ障害
点探索装置。 - 【請求項３】前記戻り光の強度が急に高くなる時間間隔
で前記ポンプ光の強度が零または十分に低レベルとなる
ように前記ポンプ光源を制御する光源制御手段を更に備
える請求項２記載の光ファイバ障害点探索装置。 - 【請求項４】前記非線形光学素子と前記観測手段との間
に和または差周波光を抽出する分光手段を更に備える請
求項２または３記載の光ファイバ障害点探索装置。 - 【請求項５】前記観測手段が前記和または差周波光を検
出する光電子増倍管と、その出力を計数するカウンタ
と、 前記光電子増倍管の出力のうちの所定レベル以下のもの
をノイズとして除去するノイズ除去回路とを有する請求
項２、３または４記載の光ファイバ障害点探索装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1122914A JP2763586B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 光ファイバ障害点探索方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1122914A JP2763586B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 光ファイバ障害点探索方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02304328A JPH02304328A (ja) | 1990-12-18 |
| JP2763586B2 true JP2763586B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=14847731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1122914A Expired - Fee Related JP2763586B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 光ファイバ障害点探索方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763586B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0778462B2 (ja) * | 1992-01-09 | 1995-08-23 | 光計測技術開発株式会社 | 光ファイバ測定装置 |
| JP5445004B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-03-19 | 横河電機株式会社 | 光パルス試験器 |
| JP5500344B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2014-05-21 | 横河電機株式会社 | 光パルス試験器 |
| JPWO2021241391A1 (ja) | 2020-05-29 | 2021-12-02 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100324A (en) * | 1980-01-14 | 1981-08-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Measuring device for light dispersion |
| JPS58113832A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-06 | Fujitsu Ltd | 光フアイバ破断点検出装置 |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP1122914A patent/JP2763586B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02304328A (ja) | 1990-12-18 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |