JP3017263B2

JP3017263B2 - 光パルス試験器

Info

Publication number: JP3017263B2
Application number: JP2262627A
Authority: JP
Inventors: 浩古川; 幸寿世取山
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 2000-03-06
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JPH04138332A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ファイバ等の光伝送路の特性を測定する
光パルス試験器に関し、特に可変波長光源を用いた光パ
ルス試験器に関するものである。

〔従来の技術〕光ファイバは、その大容量性を生かした光LANシステ
ム（Local Area Network System）やその低損失性を生
かした海底ケーブル等の長距離伝送などに広く応用され
ている。近年、通信容量の増大を目的とした波長多重化
や伝送距離の拡大を目的とした光ファイバ増幅器が研究
されている。

波長多重通信の回線には、合分波器が挿入されてお
り、一つの入力ポートからある１つの出力ポートに対し
て伝送波長が定まっている。また、光ファイバ増幅器も
中心波長に対する帯域が数nmと狭く、該光ファイバ増幅
器の入った伝送系にはおのずと波長の制約が課せられる
ことになる。

通常、光通信系では伝送損失、反射減衰量、障害点等
の測定が行われている。この測定には、光パルス試験器
（Optical Time Domain Reflectometer、以下、OTDRと
称する。）が使用されるが、現状のこれらの測定器の多
くは発振波長が固定されたファブリ＝ペロー型半導体レ
ーザを使用しており、上述したような波長に制約のある
伝送系には適していない。これを解決する手段として複
数の波長の異なる光源を内蔵するOTDRや、特開昭62−21
035号「光ファイバの試験装置」に示された、ファイバ
にラマン散乱を発生させて離散的に波長が選択できる光
源を用いたOTDRや、特開平２−151742号「光スイッチを
含む光線路の損失分布測定装置」に示された、半導体レ
ーザの温度を変化させることにより連続的に波長が可変
できる光源を用いたOTDRなどがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

離散的に波長を可変できるOTDRは所望の波長でのデー
タが得られるとは限らないため測定に制約が多い。特に
複数の波長の異なる光源を内蔵する方式は非常に高価と
なる。連続的に波長を変化できるOTDRにはこのような制
約がないが、従来の連続可変波長型OTDRは一定波長にお
ける反射減衰量は測定できても、各波長での反射減衰量
の測定結果の比較ができないという欠点があった。例え
ば一定位置における反射減衰量の波長依存性を測定でき
ない。これは可変波長光源では波長を変えると発振出力
が変動するためである。なお、ここでいう反射減衰量と
は、OTDRから光伝送路に送出した光電力に対する該光伝
送路中の一点から反射して戻ってきた光電力の比のこと
である。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような事情に鑑み、光伝送路の所望
の波長，位置における反射減衰量特性を測定できる光パ
ルス試験器を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明では、可変波長光
源で発振された光パルス出力の値を得、そのデータによ
って被測定光ファイバからの反射光のデータを補正する
ことにより、各波長間のレベル補正を行う。光パルス出
力の値を得る一つの方法として、可変波長光源の出力を
光分岐手段を用いて分岐し、その分岐した出力を光検出
器に加えてそれを得る方法がある。また、別の方法とし
て可変波長光源の出力の値を波長対出力特性としてメモ
リに保存しておき、発振波長に応じて読み出してもよ
い。

〔実施例〕

以下、図面に従い本発明の実施例を説明する。

第１図に本発明の第１の実施例を示す。可変波長光源
には、回折格子を用いた外部共振器半導体レーザを用い
る。この半導体レーザの原理図を第２図（ａ），（ｂ）
に示す。回折格子からなる外部共振器3Aによって発振波
長を制御する。回折格子の角度θを変えることにより発
振波長を変えることができる。光パルスの大きさの値を
得る方法としては、可変波長光源３の出力部に第２の光
分岐手段４と第２の光検出器５を設けた。

次にこの実施例での動作を説明する。キーボード15か
らのキー入力、または演算手段13に内蔵されたプログラ
ムによって発振すべき所望の波長が決定される。光源制
御用メモリ１には、可変波長光源３の種類に応じた該可
変波長光源３の発振波長を制御するデータが記憶されて
いる。例えば、可変波長光源３が本例のような回折格子
を用いた外部共振器型の半導体レーザー3Bの場合には、
発振波長に対する該回折格子の角度θと該半導体レーザ
3Bのパルス電流ILが記憶されている（例、13頁第１
表）。光源制御手段２は光源制御用メモリ１から所望の
波長に対する該回折格子の角度θと該半導体レーザ3Bの
パルス電流ILを読出す。

θは外部共振器（回折格子）3Aの駆動用モータ（図示
せず）の電流に変換され、回折格子を所定の角度に動か
す。パルス電流ILは半導体レーザ3Bに流れ、可変波長光
源３は所定の波長の光パルスを発振させる。可変波長光
源３より出力された光パルスは、第２の光分岐手段４で
そのエネルギの一部を分岐する。この第２の光分岐手段
４は例えば光カプラなどで構成される。分岐された光は
第２の光検出器５で電気信号に変換され、レベル補正用
信号となる。第２の光分岐手段４を通って第１の光分岐
手段６側に出た光パルスは、該第１の光分岐手段６のポ
ートＡからポートＢを通り、接続端７に接続された被測
定光ファイバ８に出力される。第１の光分岐手段６の例
としては光カプラまたは光スイッチなどがある。被測定
光ファイバ８からの反射光は第１の光分岐手段６のポー
トＢからポートＣを経て第１の光検出器９に導かれ、電
気信号に変換される。この信号は増幅器10で増幅された
後、レベル補正手段11において第２の光検出器５からの
信号によって補正される。補正された信号は測定データ
として発振波長毎に測定データ用メモリ12に記憶され
る。所望の波長域での測定が終了すると、演算手段13に
よって計算処理され、例えば第３図（ａ）に示すように
通常のOTDRで測定される距離対損失特性が表示器14に表
示される。キーボード15からの指示により、演算手段13
によって測定データを所望の形態にすることができ、例
えば第３図（ｂ）に示すような特定位置における損失対
波長特性または第７図に示すような反射減衰量対波長特
性を表示器14に表示させることもできる。特に距離、波
長、反射減衰量による３次元表示を行えば光伝送路中の
不整合などの異常を一目で発見でき保守には好都合であ
る。

第４図に第２の実施例を示す。可変波長光源３は第１
の実施例と同じく、回折格子を用いた外部共振器型半導
体レーザを用いる。光パルス出力の値を得る方法として
光源制御用メモリ１に発振波長とともに予め光パルスの
出力レベルを記憶させておく。

次に本実施例での動作を説明する。発振すべき波長の
決定は第１の実施例と同様である。光源制御用メモリ１
には第１の実施例と同じく回折格子の角度θと半導体レ
ーザ3Bのパルス電流IL、さらにその時の発振出力P₀が記
憶されている。光源制御手段２は光源制御用メモリ１か
ら、所望の波長における該回折格子の角度θと半導体レ
ーザ3Bのパルス電流ILとを読出し、可変波長光源３を発
振させる。この光パルスは第１の光分岐手段６のポート
ＡからポートＢを通り接続端７につながれた被測定光フ
ァイバ８に出力される。被測定光ファイバ８からの反射
光は第１の光分岐手段６のポートＢからポートＣを経て
第１の光検出器９に導かれ、電気信号に変換される。こ
の信号は増幅器10で増幅される。

一方、光パルス出力の値を得る手段としての光源出力
データ読み込み手段16は可変波長光源３の光パルスの出
力値を光源制御用メモリ１から読み込んで、レベル補正
手段11に送る。

レベル補正手段11はこの信号に従って第１の光検出器
９からの出力信号の補正を行う。以後の動作は第１の実
施例と同じである。

このように、光源制御用メモリ１に光パルスの出力レ
ベルまで予め記憶させると、第１図に示す第１の実施例
における第２の光分岐手段４と第２の光検出器５とは不
用になり、構造が簡便となる特徴がある。

一方、第１の実施例は実際のパルス光を検出している
のでより高精度となる特徴がある。

第３の実施例を第５図に示す。可変波長光源３には第
６図に示す２電極型DFB半導体レーザを用いる。この半
導体レーザは２つの電極に流れる電流I₁,I₂を適切に決
めることにより発振波長を連続的に可変できる。光パル
ス出力の値を得る方法としてこの半導体レーザが後方へ
も光が出る事を利用して、第２の光検出器５をレーザの
後方へ配置し、第１の実施例における第２の光分岐手段
を省略した。また、この第３の実施例では第１の光分岐
手段として、音響光学効果型光スイッチ（以下、AO光ス
イッチと称す。）を使用した。この第３の実施例での動
作を説明する。発振すべき波長の決定は第１の実施例と
同様である。

光源制御用メモリ１には第２表（14頁に掲載）に示す
ような発振波長に対する２つの電極に流れる電流I₁,I₂
の関係が記憶されている。

光源制御手段２は光源制御用メモリ１から記憶されて
いる電流I₁,I₂を読出し、可変波長光源３に所定の波長
の光パルスを発振させる。

光源制御用メモリ１には以上の波長制御データととも
に、後に述べる発振波長に対応したAO光スイッチ6aの駆
動周波数を記憶させておく。

可変波長光源３からの光パルスは、AO光スイッチ6aの
ポートＡにはいる。

ここで、AO光スイッチについて述べる。このAO光スイ
ッチは媒質に超音波を加えると媒質の屈折率が周期的に
変化し、回折が生じることを利用している。AO光スイッ
チにおける回折角θと波長λの関係は、音響光学効果を
有する媒質の屈折率をｎ、音響光学効果を有する媒質内
の超音波の伝搬速度をＶ、駆動周波数をｆとして、次式
（１）のように表すことができる。

θ＝sin^-1（ｆλ/2nV）（１）ここで、可変波長光源の発振可能波長全域に渡って、
音響光学効果を有する媒質の屈折率が同じであると仮定
すると、式（１）から明らかなように、回折角θを一定
に保つために、波長λに従って波長λと駆動周波数ｆと
の積λｆが一定となるように駆動周波数ｆを変化させれ
ば良いことが判る。

本実施例では、光パルスが発生する時間帯はAO光スイ
ッチのポートＡとポートＢを接続し、被測定光ファイバ
からの反射光が帰って来る時間帯はポートＢとポートＣ
を接続するように制御し、その時の駆動周波数ｆは発振
可能波長域から式（１）を用いて求め、光源制御用メモ
リ１に記憶しておく。この駆動周波数データはAO光スイ
ッチ制御手段17によって、該AO光スイッチ制御手段17に
内蔵された信号発生手段（図示せず）で所定の周波数の
AO光スイッチ駆動信号が作られ、AO光スイッチ6aの動作
を上記のように制御する。

被測定光ファイバ８からの反射光はAO光スイッチ6aの
切替えによって第１の光検出器９に入り、電気信号に変
換される。以後の動作は第１の実施例と同じである。

この実施例においても、光源制御用メモリに発振波
長、AO光スイッチの駆動周波数データの他の光パルスの
出力レベルを記憶させることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明の光パルス試験器は可変波長光源を光源とし、
その光源の出力パルスのレベルを測定し、あるいはその
レベルを記録し、必要な補正や光学系の制御に用いるこ
ととしたから、この光パルス試験器を使用することによ
って、従来の距離対損失特性の他に、回線途中に設置さ
れた光部品の反射減衰量対波長特性の測定が光部品を外
すという操作をすることなくできる。特に距離、波長、
反射減衰量の３次元表示を行えば光伝送路中の不整合な
どの異常を一目で発見でき、保守には好都合である。合
分波器によって枝別れする光伝送路でも分波する波長を
指定することにより所望の線路のみの特性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を、第２図は外部共振器
型半導体レーザの例を、第３図は測定結果の例を、第４
図は本発明の第２の実施例を、第５図は本発明の第３の
実施例を、第６図は２電極型DFB半導体レーザの構造と
特性例を、第７図は反射減衰量対波長特性の測定結果の
例を、第１表は外部共振器型半導体レーザを用いたとき
の光源制御用メモリのデータの一例を、第２表は２電極
型半導体レーザを用いたときの光源制御用メモリのデー
タの一例をそれぞれ示す。図において、１は光源制御用メモリ、２は光源制御手
段、３は可変波長光源、４は第２の光分岐手段、５は第
２の光検出器、６は第１の光分岐手段、７は接続端、８
は被測定光ファイバ、９は第１の光検出器、10は増幅
器、11はレベル補正手段、12は測定データ用メモリ、13
は演算手段、14は表示器をそれぞれ示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変波長光源（３）と、光分岐手段（６）
と、光検出器（９）とを備え、光伝送路の特性を測定す
る光パルス試験器において、前記可変波長光源の光パルス出力の値を得る手段（4,
5）と、その値を用いて被測定光ファイバ（８）からの反射光レ
ベルを補正する手段（11）とを備えたことを特徴とする
光パルス試験器。