JP2907350B2 - 光線路の遠隔試験装置 - Google Patents
光線路の遠隔試験装置Info
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- JP2907350B2 JP2907350B2 JP1358491A JP1358491A JP2907350B2 JP 2907350 B2 JP2907350 B2 JP 2907350B2 JP 1358491 A JP1358491 A JP 1358491A JP 1358491 A JP1358491 A JP 1358491A JP 2907350 B2 JP2907350 B2 JP 2907350B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数領域反射法を
応用した光線路の遠隔試験装置に関するものである。
応用した光線路の遠隔試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光周波数領域反射法とは光のキャリア周
波数に位置の情報を、その強度に物理量を反映させる、
高い距離分解能を持つ分布センシング技術の一つであ
る。
波数に位置の情報を、その強度に物理量を反映させる、
高い距離分解能を持つ分布センシング技術の一つであ
る。
【０００３】具体的には、時間に対して直線的に周波数
を掃引した狭線幅レ−ザ光を被測定物体に入射し、該物
体内で反射された光を予め分波しておいた参照光を局発
光としてヘテロダイン検波することにより測定する。こ
のとき測定光と参照光との光光路長差と、その周波数差
とが一意に対応することになるため、測定光と参照光と
のビ−ト周波数を測定することにより、物体内の反射位
置を知ることができる。
を掃引した狭線幅レ−ザ光を被測定物体に入射し、該物
体内で反射された光を予め分波しておいた参照光を局発
光としてヘテロダイン検波することにより測定する。こ
のとき測定光と参照光との光光路長差と、その周波数差
とが一意に対応することになるため、測定光と参照光と
のビ−ト周波数を測定することにより、物体内の反射位
置を知ることができる。
【０００４】従来、光周波数領域反射法は高い距離分解
能を有する反面、一般には広い測定距離レンジをとるこ
とができないため、主として微小光学部品の評価技術と
して開発されてきた。
能を有する反面、一般には広い測定距離レンジをとるこ
とができないため、主として微小光学部品の評価技術と
して開発されてきた。
【０００５】一方で光周波数領域反射法を、光ファイバ
の損失分布測定法として利用する場合には図２に示すよ
うな構成で測定系を組んでいた。
の損失分布測定法として利用する場合には図２に示すよ
うな構成で測定系を組んでいた。
【０００６】ここで１１は狭線幅レ−ザ光源、１２は入
射光と反射光とを分けるためのビ−ムスプリッタ、１３
は被測定光ファイバ、１４はヘテロダインレシ−バであ
る。狭線幅レ−ザ光源１１の狭線幅レ−ザ光の周波数を
図３に示すように時間に対して直線的に変化するように
操作する。被測定光ファイバ１３のＢ点（光ファイバ末
端）からフレネル反射によって戻ってきた光と、Ａ点
（光ファイバの途中）からレ−リ散乱によって戻ってき
た光とを合波した後、ヘテロダイン検波を行う。
射光と反射光とを分けるためのビ−ムスプリッタ、１３
は被測定光ファイバ、１４はヘテロダインレシ−バであ
る。狭線幅レ−ザ光源１１の狭線幅レ−ザ光の周波数を
図３に示すように時間に対して直線的に変化するように
操作する。被測定光ファイバ１３のＢ点（光ファイバ末
端）からフレネル反射によって戻ってきた光と、Ａ点
（光ファイバの途中）からレ−リ散乱によって戻ってき
た光とを合波した後、ヘテロダイン検波を行う。
【０００７】このときＢ点からの反射光と、Ａ点からの
反射光との間には一定の光路長差があり、常に一定の時
間差が保たれる。この時間差に相当する分だけ二つの光
の周波数は異なるが、その周波数差は一定である。この
ようにして光路長差と周波数差とを対応させることがで
き、ビ−ト信号の周波数に位置の情報をのせることがで
きる。この方法では、参照光として、予め分波された光
源光ではなく、光ファイバ一端面からフレネル反射によ
って戻ってくる光を使用している。
反射光との間には一定の光路長差があり、常に一定の時
間差が保たれる。この時間差に相当する分だけ二つの光
の周波数は異なるが、その周波数差は一定である。この
ようにして光路長差と周波数差とを対応させることがで
き、ビ−ト信号の周波数に位置の情報をのせることがで
きる。この方法では、参照光として、予め分波された光
源光ではなく、光ファイバ一端面からフレネル反射によ
って戻ってくる光を使用している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来法では、光ファイバ長の２倍程度の距離より
も、レ−ザ光源の可干渉距離が短い場合には原理的に使
用できないため測定可能なファイバの長さに制限があっ
た。また測定光と参照光との光路長差が長く、これらの
二光線の間の時間差が大きくなると、レ−ザ光の直線的
な周波数変化からの周波数の揺らぎの影響、及び光源の
熱的周波数揺らぎにより周波数の測定誤差が増大し、理
想的な光周波数領域反射法に期待される程の高い精度を
実現することができなかった。
うな従来法では、光ファイバ長の２倍程度の距離より
も、レ−ザ光源の可干渉距離が短い場合には原理的に使
用できないため測定可能なファイバの長さに制限があっ
た。また測定光と参照光との光路長差が長く、これらの
二光線の間の時間差が大きくなると、レ−ザ光の直線的
な周波数変化からの周波数の揺らぎの影響、及び光源の
熱的周波数揺らぎにより周波数の測定誤差が増大し、理
想的な光周波数領域反射法に期待される程の高い精度を
実現することができなかった。
【０００９】つまり従来の方法では広い測定距離レンジ
と高い距離分解能とを同時に満足することはできないと
いう欠点を持っていた。
と高い距離分解能とを同時に満足することはできないと
いう欠点を持っていた。
【００１０】本発明の目的は、従来法に比較して広い測
定距離レンジと高い距離分解能とを有する、光線路の遠
隔試験装置を提供することにある。
定距離レンジと高い距離分解能とを有する、光線路の遠
隔試験装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では時間的に直線的な周波数掃引の可能な
狭線幅レ−ザ光源と、該レ−ザ光源の出射光を測定光と
参照光とに分波するための、第１の方向性結合器と、該
測定光あるいは参照光に周波数シフトを与えるために挿
入された周波数シフタと、被測定光線路に入射する測定
光と該光線路内で反射された反射光とを分波するための
第２の方向性結合器と、該レ−ザ光源の出射光が第１の
方向性結合器を出射してから、該ヘテロダインレシ−バ
に入力されるまでの光路長と同程度の長さを有し、該参
照光を入力とするディレイライン光ファイバと、該ディ
レイライン光ファイバ出力である参照光と該反射光とを
合波し、ヘテロダイン検波するためのヘテロダインレシ
−バと、該ヘテロダインレシ−バ出力を入力とするスペ
クトルアナライザと光線路の遠隔試験装置を構成した。
め、請求項１では時間的に直線的な周波数掃引の可能な
狭線幅レ−ザ光源と、該レ−ザ光源の出射光を測定光と
参照光とに分波するための、第１の方向性結合器と、該
測定光あるいは参照光に周波数シフトを与えるために挿
入された周波数シフタと、被測定光線路に入射する測定
光と該光線路内で反射された反射光とを分波するための
第２の方向性結合器と、該レ−ザ光源の出射光が第１の
方向性結合器を出射してから、該ヘテロダインレシ−バ
に入力されるまでの光路長と同程度の長さを有し、該参
照光を入力とするディレイライン光ファイバと、該ディ
レイライン光ファイバ出力である参照光と該反射光とを
合波し、ヘテロダイン検波するためのヘテロダインレシ
−バと、該ヘテロダインレシ−バ出力を入力とするスペ
クトルアナライザと光線路の遠隔試験装置を構成した。
【００１２】
【作用】請求項１によれば、レ−ザ光源の出射光を第１
の方向性結合器により測定光と参照光とに分岐し、周波
数シフタにより測定光に周波数シフトを与え、被測定光
線路に入射する測定光と該光線路内で反射された反射光
とを第２の方向性結合器で分波し、参照光をディレイラ
イン光ファイバに入力し、該ディレイライン光ファイバ
出力である参照光と反射光とをヘテロダインレシ−バで
合波しヘテロダイン検波し、これをスペクトルアナライ
ザに入力する。
の方向性結合器により測定光と参照光とに分岐し、周波
数シフタにより測定光に周波数シフトを与え、被測定光
線路に入射する測定光と該光線路内で反射された反射光
とを第２の方向性結合器で分波し、参照光をディレイラ
イン光ファイバに入力し、該ディレイライン光ファイバ
出力である参照光と反射光とをヘテロダインレシ−バで
合波しヘテロダイン検波し、これをスペクトルアナライ
ザに入力する。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【００１４】１は直線的周波数掃引の可能な狭線幅レ−
ザ光源、２は該レ−ザ光源の出射光を測定光と参照光と
に分波するための、第１の方向性結合器、３は測定光に
周波数シフトを与えるための周波数シフタである。４は
参照光用のディレイライン光ファイバであり、その長さ
は参照光と測定光との光路長差が該レ−ザ光源の可干渉
距離より短くなるように選ぶ。（ディレイライン光ファ
イバ自体は何らかの方法によって可変長であることが好
ましい。）５は被測定光線路に入射する測定光と、該光
線路内で反射された反射光とを分波するための、第２の
方向性結合器である。６は被測定光ファイバ線路であ
る。７は該反射光と参照光とを合波し、ヘテロダイン検
波するためのヘテロダインレシ−バである。８は該ヘテ
ロダインレシ−バ出力を入力とするスペクトルアナライ
ザである。
ザ光源、２は該レ−ザ光源の出射光を測定光と参照光と
に分波するための、第１の方向性結合器、３は測定光に
周波数シフトを与えるための周波数シフタである。４は
参照光用のディレイライン光ファイバであり、その長さ
は参照光と測定光との光路長差が該レ−ザ光源の可干渉
距離より短くなるように選ぶ。（ディレイライン光ファ
イバ自体は何らかの方法によって可変長であることが好
ましい。）５は被測定光線路に入射する測定光と、該光
線路内で反射された反射光とを分波するための、第２の
方向性結合器である。６は被測定光ファイバ線路であ
る。７は該反射光と参照光とを合波し、ヘテロダイン検
波するためのヘテロダインレシ−バである。８は該ヘテ
ロダインレシ−バ出力を入力とするスペクトルアナライ
ザである。
【００１５】本構成において参照光と測定光との光路長
差が、光源の可干渉距離よりも小さくなるように参照光
用のディレイライン光ファイバ４の長さを選択すること
により遠方からの反射光であっても良好な精度で測定対
象とすることができる。
差が、光源の可干渉距離よりも小さくなるように参照光
用のディレイライン光ファイバ４の長さを選択すること
により遠方からの反射光であっても良好な精度で測定対
象とすることができる。
【００１６】その理由を以下に述べる。光周波数領域反
射法では、特定の時間差を有する、反射光（測定光）と
参照光との位相の相関が保たれて、両光を入力としたヘ
テロダインレシ−バ７の出力には、常に特定の周波数差
に対応するビ−ト信号が生じることを前提としている
が、時間差が大きくなると（つまり光路長差が長くなる
と）この位相の相関は保たれなくなりビ−ト信号が観測
されなくなってしまう。この位相の相関が保たれうる光
路長差を可干渉距離とよぶが、ディレイライン光ファイ
バ４を参照光の光路中に挿入し、光路長差を可干渉距離
よりも短くすることによって位相の相関を保持し、常に
良好な状態でビ−ト信号を観測できるようにして測定精
度を改善することができる。
射法では、特定の時間差を有する、反射光（測定光）と
参照光との位相の相関が保たれて、両光を入力としたヘ
テロダインレシ−バ７の出力には、常に特定の周波数差
に対応するビ−ト信号が生じることを前提としている
が、時間差が大きくなると（つまり光路長差が長くなる
と）この位相の相関は保たれなくなりビ−ト信号が観測
されなくなってしまう。この位相の相関が保たれうる光
路長差を可干渉距離とよぶが、ディレイライン光ファイ
バ４を参照光の光路中に挿入し、光路長差を可干渉距離
よりも短くすることによって位相の相関を保持し、常に
良好な状態でビ−ト信号を観測できるようにして測定精
度を改善することができる。
【００１７】光周波数領域反射法では、狭線幅レ−ザ光
の周波数を時間に対して直線的に掃引することを前提と
しているが、実際には、周波数掃引の繰り返しの非再現
性や、レ−ザ光源の熱的周波数揺らぎ等のため、非直線
的に対応する周波数差にある程度のばらつきが生じてし
まう。図４にこの様子を示す。図中の曲線は光源の周波
数ｆが時間ｔに対してどのように変化しているのかを示
したものである。Ｔ１、Ｔ２は参照光と測定光との時間
差で、Ｔ１＝Ｔ２である。しかし周波数の変化ｄｆ１，
ｄｆ２が時間に対して直線的ではないため対応する周波
数差は一意には定まらず、ばらつきを持ってしまう（ｄ
ｆ１≠ｄｆ２）。
の周波数を時間に対して直線的に掃引することを前提と
しているが、実際には、周波数掃引の繰り返しの非再現
性や、レ−ザ光源の熱的周波数揺らぎ等のため、非直線
的に対応する周波数差にある程度のばらつきが生じてし
まう。図４にこの様子を示す。図中の曲線は光源の周波
数ｆが時間ｔに対してどのように変化しているのかを示
したものである。Ｔ１、Ｔ２は参照光と測定光との時間
差で、Ｔ１＝Ｔ２である。しかし周波数の変化ｄｆ１，
ｄｆ２が時間に対して直線的ではないため対応する周波
数差は一意には定まらず、ばらつきを持ってしまう（ｄ
ｆ１≠ｄｆ２）。
【００１８】しかし光路長差を短くすることにより、時
間差を小さくし、このばらつきの程度を小さくすること
が出来る。このことは測定精度を向上させる。
間差を小さくし、このばらつきの程度を小さくすること
が出来る。このことは測定精度を向上させる。
【００１９】また周波数シフタ３の必要性は次のように
して説明される。本構成においては、ディレイライン光
ファイバ４の長さよりも被測定光ファイバ線路６の長さ
の２倍の方が長い場合には測定光と参照光との光路長差
は正にも負にもなりうる。このような場合には光路長差
の絶対値が等しい異なる二点からの反射光が、同一の周
波数差をもって測定されることになってしまう（図５
（ａ））。そこでこのような事態を避けるために、測定
光に周波数シフトｆｓを与えて周波数の重なりが生じな
いようにする必要がある。具体的には以下の二つの方法
をとれば良い。
して説明される。本構成においては、ディレイライン光
ファイバ４の長さよりも被測定光ファイバ線路６の長さ
の２倍の方が長い場合には測定光と参照光との光路長差
は正にも負にもなりうる。このような場合には光路長差
の絶対値が等しい異なる二点からの反射光が、同一の周
波数差をもって測定されることになってしまう（図５
（ａ））。そこでこのような事態を避けるために、測定
光に周波数シフトｆｓを与えて周波数の重なりが生じな
いようにする必要がある。具体的には以下の二つの方法
をとれば良い。
【００２０】ある位置における光路長差Ｌｓが光源の可
干渉距離Ｌｓよりも長いとき、この位置に対応する周波
数差がちょうど０になるように周波数シフタ３で周波数
をシフトさせる（図５（ｂ））。この場合、可干渉距離
Ｌｓの範囲外からの反射光は前述の理由によりビ−ト信
号としては観測されないので、周波数の重なりは生じな
い。
干渉距離Ｌｓよりも長いとき、この位置に対応する周波
数差がちょうど０になるように周波数シフタ３で周波数
をシフトさせる（図５（ｂ））。この場合、可干渉距離
Ｌｓの範囲外からの反射光は前述の理由によりビ−ト信
号としては観測されないので、周波数の重なりは生じな
い。
【００２１】被測定光ファイバ線路６の出力端からの反
射光に対応するビ−ト信号の周波数が０になるように、
光路長差０における周波数ｆｓだけシフトさせる（図５
（ｃ））。この場合には図中の破線に対応する反射光は
存在しない。尚、同様にして入力端からの反射光に対応
するビ−ト信号の周波数を０に合わせる方法もある。も
ちろん上記周波数シフトの量はｆｓ以上であっても良い
ことは明らかである。
射光に対応するビ−ト信号の周波数が０になるように、
光路長差０における周波数ｆｓだけシフトさせる（図５
（ｃ））。この場合には図中の破線に対応する反射光は
存在しない。尚、同様にして入力端からの反射光に対応
するビ−ト信号の周波数を０に合わせる方法もある。も
ちろん上記周波数シフトの量はｆｓ以上であっても良い
ことは明らかである。
【００２２】以上述べた周波数シフタ３としては超音波
光変調素子等を使用すれば良い。また上記説明では測定
光に周波数シフトをかけていたが、場合によっては参照
光にかけても良い。
光変調素子等を使用すれば良い。また上記説明では測定
光に周波数シフトをかけていたが、場合によっては参照
光にかけても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明した如く請求項１によれば、参
照光の光路中にディレイライン光ファイバを挿入するこ
とにより参照光と測定光との光路長差を短くして位相の
相関を保つことにより測定精度の改善を達成し、そして
測定光あるいは参照光の光路中に周波数シフタを挿入す
ることにより反射位置と周波数との対応を保証する。こ
のようにして、測定精度を保持しつつ測定可能範囲を著
しく拡大することができ、従来法にはない優れた特色を
光周波数領域反射法にもたせることが可能になり、高距
離分解能の光線路の遠隔試験装置を実現できる。
照光の光路中にディレイライン光ファイバを挿入するこ
とにより参照光と測定光との光路長差を短くして位相の
相関を保つことにより測定精度の改善を達成し、そして
測定光あるいは参照光の光路中に周波数シフタを挿入す
ることにより反射位置と周波数との対応を保証する。こ
のようにして、測定精度を保持しつつ測定可能範囲を著
しく拡大することができ、従来法にはない優れた特色を
光周波数領域反射法にもたせることが可能になり、高距
離分解能の光線路の遠隔試験装置を実現できる。
【図１】本発明の実施例を示す測定装置の構成図
【図２】光周波数領域反射法の原理図
【図３】狭線幅レ−ザ光の周波数掃引の様子を示す図
【図４】被直線的周波数変化の影響を示す図
【図５】周波数シフタの使用法を示す図
１…狭線幅レ−ザ光源、２…第１の方向性結合器、３…
周波数シフタ、４…参照光用のディレイライン光ファイ
バ、５…第２の方向性結合器、６…被測定光ファイバ線
路、７…ヘテロダインレシ−バ、８…スペクトルアナラ
イザ。
周波数シフタ、４…参照光用のディレイライン光ファイ
バ、５…第２の方向性結合器、６…被測定光ファイバ線
路、７…ヘテロダインレシ−バ、８…スペクトルアナラ
イザ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−132930（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141639（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−145545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−46627（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01M 11/00 G02F 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】 時間的に直線的な周波数掃引の可能な狭
線幅レ−ザ光源と、該レ−ザ光源の出射光を測定光と参
照光とに分波するための、第１の方向性結合器と、該測
定光あるいは参照光に周波数シフトを与えるために挿入
された周波数シフタと、被測定光線路に入射する測定光
と該光線路内で反射された反射光とを分波するための第
２の方向性結合器と、該レ−ザ光源の出射光が第１の方
向性結合器を出射してから、該ヘテロダインレシ−バに
入力されるまでの光路長と同程度の長さを有し、該参照
光を入力とするディレイライン光ファイバと、該ディレ
イライン光ファイバ出力である参照光と該反射光とを合
波し、ヘテロダイン検波するためのヘテロダインレシ−
バと、該ヘテロダインレシ−バ出力を入力とするスペク
トルアナライザとより構成されることを特徴とする光線
路の遠隔試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1358491A JP2907350B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 光線路の遠隔試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1358491A JP2907350B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 光線路の遠隔試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248434A JPH04248434A (ja) | 1992-09-03 |
| JP2907350B2 true JP2907350B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=11837235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1358491A Expired - Fee Related JP2907350B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 光線路の遠隔試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907350B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3282135B2 (ja) * | 1993-06-17 | 2002-05-13 | 日本電信電話株式会社 | 光周波数領域反射測定装置 |
| JP3306815B2 (ja) * | 1993-12-09 | 2002-07-24 | 日本電信電話株式会社 | 光周波数領域反射測定装置 |
| JP3453745B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2003-10-06 | 横河電機株式会社 | 光ファイバ検査装置 |
| JP3453746B2 (ja) * | 1995-02-09 | 2003-10-06 | 横河電機株式会社 | 光ファイバ検査装置 |
| US5844235A (en) * | 1995-02-02 | 1998-12-01 | Yokogawa Electric Corporation | Optical frequency domain reflectometer for use as an optical fiber testing device |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP1358491A patent/JP2907350B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04248434A (ja) | 1992-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |