JP3243774B2 - Optical frequency domain reflection measurement method and measurement circuit - Google Patents

Optical frequency domain reflection measurement method and measurement circuit

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JP3243774B2
JP3243774B2 JP28324694A JP28324694A JP3243774B2 JP 3243774 B2 JP3243774 B2 JP 3243774B2 JP 28324694 A JP28324694 A JP 28324694A JP 28324694 A JP28324694 A JP 28324694A JP 3243774 B2 JP3243774 B2 JP 3243774B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光部品や光伝送路に対す
る光周波数領域反射測定方法及び測定回路に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and circuit for measuring reflection in an optical frequency domain for an optical component or an optical transmission line.

【0002】[0002]

【従来の技術】光部品や光伝送路に対する従来の計測技
術の一つとして光周波数領域反射測定法がある。光周波
数領域反射測定法は、測定対象となる光部品に周波数変
調光を入射し、被測定光部品からの反射光とあらかじめ
分岐された参照光とのビート信号の周波数解析を行うこ
とにより、被測定部品内の各位置からの反射光強度を測
定して、光部品などの損失測定や故障判断を行う技術で
ある。
2. Description of the Related Art As one of conventional measurement techniques for optical components and optical transmission lines, there is an optical frequency domain reflection measurement method. In the optical frequency domain reflection measurement method, the frequency modulation light is incident on an optical component to be measured, and the frequency analysis of the beat signal between the reflected light from the optical component to be measured and the reference light that has been branched beforehand is performed to obtain the target. This technology measures the intensity of reflected light from each position in a measurement component to measure loss and failure of optical components and the like.

【0003】光周波数領域反射測定装置の基本構成を図
4に示す。測定には、光周波数が時間に対して直線的に
掃引されるコヒーレント光が用いられる。周波数掃引コ
ヒーレント光源1から出力された光周波数が掃引された
コヒーレント光は光方向性結合器Aにより分岐され、一
方を参照光として用い、他方を被測定光部品2に入射す
る。被測定光部品2の内部で反射される光は光方向性結
合器Bにより取り出され信号光として用い、あらかじめ
取り出しておいた参照光と共にヘテロダイン受信器3に
ヘテロダイン受信され、得られる2光波のビート信号が
周波数解析装置4によって解析される。コヒーレント光
の周波数を図5に示す様に掃引時間T、周波数掃引幅Δ
Fで掃引する場合を考えると、被測定光部品2内のある
点で反射される信号光に起因して得られるビート信号の
周波数Fbは参照光と信号光の光路長差ΔLに比例し、
また光周波数掃引速度γ=ΔF/Tに依存して、 Fb=γ・ΔL/v と表される。ここで、vは光の群速度である。したがっ
て、受信信号の周波数解析によって得られるビートスペ
クトルは、被測定光部品2内の各点から反射光強度分布
に対応する。光周波数領域反射測定法は、以上の原理に
基づいて被測定光部品2内の反射光強度分布を測定し、
光部品などの損失測定や故障診断を行う技術である。
FIG. 4 shows a basic configuration of an optical frequency domain reflection measuring device. For the measurement, coherent light whose optical frequency is swept linearly with time is used. The coherent light whose frequency is swept from the frequency-swept coherent light source 1 is split by the optical directional coupler A, one of which is used as reference light, and the other is incident on the optical component 2 to be measured. The light reflected inside the optical component under test 2 is extracted by the optical directional coupler B and used as signal light, and is heterodyne-received by the heterodyne receiver 3 together with the reference light extracted in advance, and the beat of the obtained two light waves is obtained. The signal is analyzed by the frequency analyzer 4. As shown in FIG. 5, the frequency of the coherent light is set to a sweep time T and a frequency sweep width Δ
Considering the case of sweeping at F, the frequency Fb of the beat signal obtained due to the signal light reflected at a certain point in the measured optical component 2 is proportional to the optical path length difference ΔL between the reference light and the signal light,
Further, depending on the optical frequency sweep speed γ = ΔF / T, Fb = γ · ΔL / v. Here, v is the group velocity of light. Therefore, the beat spectrum obtained by the frequency analysis of the received signal corresponds to the reflected light intensity distribution from each point in the measured optical component 2. The optical frequency domain reflection measurement method measures the reflected light intensity distribution in the measured optical component 2 based on the above principle,
This is a technique for performing loss measurement and failure diagnosis of optical components and the like.

【0004】光周波数領域反射測定を行うためのコヒー
レント光の光周波数を掃引する手段の一つとして、外部
光変調器を使ってコヒーレント光の位相または強度を変
調する方法がある。外部光変調器を変調周波数fmの正
弦波で駆動し、高いコヒーレンスを有するレーザ光源の
出力光に位相変調を与える場合を考えると、外部光変調
器からの出力光スペクトルは図6の実線で示す様にレー
ザ光源の出力光周波数f0と同じ周波数をもつキャリア
成分、周波数がキャリア成分の周波数からfmだけシフ
トした基本波成分、キャリア成分との周波数差が2fm
となる2倍波成分などの高調波成分からなる。一般にN
を整数として、変調側帯波成分のキャリア成分との周波
数差はNfmとなる。ここで変調周波数fmを掃引する
ことにより、変調側帯成分の各々の光周波数は掃引され
るので、高い可干渉性を持つコヒーレント光の周波数掃
引が実現され、変調周波数の掃引速度の整倍数の周波数
掃引速度をもつ光波が各変調側帯波成分から得られる。
As one of means for sweeping the optical frequency of the coherent light for performing the optical frequency domain reflection measurement, there is a method of modulating the phase or intensity of the coherent light using an external light modulator. Considering the case where the external light modulator is driven by a sine wave having a modulation frequency fm and phase modulation is applied to the output light of the laser light source having high coherence, the output light spectrum from the external light modulator is shown by a solid line in FIG. As described above, the carrier component having the same frequency as the output light frequency f0 of the laser light source, the fundamental wave component whose frequency is shifted by fm from the frequency of the carrier component, and the frequency difference from the carrier component are 2fm.
And higher harmonic components such as the second harmonic component. Generally N
Is an integer, the frequency difference between the modulation sideband component and the carrier component is Nfm. Here, by sweeping the modulation frequency fm, the optical frequency of each of the modulation sideband components is swept, so that a frequency sweep of coherent light having high coherence is realized, and the frequency is a multiple of the sweep speed of the modulation frequency. A light wave having a sweep speed is obtained from each modulation sideband component.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし光周波数領域反
射測定では、得られるビート信号の周波数が光周波数掃
引速度に依存するので、各変調側帯波成分に起因するビ
ートスペクトルが周波数軸上で重なってしまい、正しい
反射光強度分布が得られないという問題があった。
However, in the optical frequency domain reflection measurement, since the frequency of the obtained beat signal depends on the optical frequency sweep speed, beat spectra caused by the modulation sideband components overlap on the frequency axis. As a result, there is a problem that a correct reflected light intensity distribution cannot be obtained.

【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、外部光変調器によって周波数掃引されたコヒーレン
ト光を用いる光周波数領域反射測定において正確な反射
光強度分布を得るために、異なる掃引速度を持つ各変調
側帯波成分に起因するビートスペクトルを周波数軸上で
分離する手段を有する光周波数領域反射測定方法及び測
定回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and in order to obtain an accurate reflected light intensity distribution in an optical frequency domain reflection measurement using coherent light whose frequency has been swept by an external optical modulator, different sweep speeds are used. It is an object of the present invention to provide an optical frequency domain reflection measurement method and a measurement circuit having means for separating a beat spectrum caused by each modulation sideband component having on the frequency axis.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1では、光周波数領域反射測定において、光周
波数掃引光源から直接光受信器に至る参照光と、光周波
数掃引光源から被測定光部品内部で反射した後に光受信
器に至る信号光との光路長差が、被測定光部品の長さの
N倍以上となるように参照光路または信号光路に遅延光
ファイバを挿入することにより、光周波数掃引光源の出
力光に含まれる(N−1)次以下の変調側帯波成分に起
因して発生するビート信号が占める周波数帯域を各々分
離する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an optical frequency domain reflection measurement, a reference light directly from an optical frequency swept light source to an optical receiver and a measured light from an optical frequency swept light source are measured. By inserting a delay optical fiber into the reference optical path or the signal optical path so that the optical path length difference from the signal light reaching the optical receiver after being reflected inside the optical component becomes N times or more the length of the optical component under test. The frequency bands occupied by beat signals generated due to the (N-1) or less-order modulation sideband components included in the output light of the optical frequency sweep light source are separated.

【0008】請求項2では、可干渉性の良い光を発生す
るレーザ光源と、駆動信号の周波数に応じてレーザ光源
の出力光の位相または強度を変調する外部光変調器と、
周波数掃引された駆動信号を外部光変調器に与える駆動
回路により構成される光周波数掃引光源と、光周波数掃
引光源の出力光をポートaの入力とし、ポートcの出力
光を測定光として用い、ポートdの出力光を参照光とす
る、入力ポートa、b、出力ポートc、dを有する第1
の光方向性結合器と、第1の光方向性結合器のポートc
の出力光をポートeの入力とし、ポートgの出力光を被
測定光部品へ導き、被測定光部品からの反射信号光をポ
ートfの出力とする、入力ポートe、f、出力ポート
g、hを有する第2の光方向性結合器と、第1の光方向
性結合器のポートdの出力光と第2の光方向性結合器の
ポートfの出力光をそれぞれポートiおよびポートjの
入力とする、入力ポートi、j、出力ポートk、lを有
する第3の光方向性結合器と、光周波数掃引光源の出力
光に含まれる異なる変調側帯波成分に起因するビート信
号が占める周波数帯域を分離するために、第1の光方向
性結合器から第2の光方向性結合器に至る光路、あるい
は第1の光方向性結合器から第3の光方向性結合器に至
る光路、あるいは第2の光方向性結合器から第3の光方
向性結合器に至る光路のいずれかに挿入される第1の遅
延光ファイバと、第3の光方向性結合器の出力光を受信
する光受信器と、光受信器の出力信号の周波数解析を行
う周波数解析装置を備える。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser light source for generating light having good coherence, an external light modulator for modulating the phase or intensity of output light of the laser light source in accordance with the frequency of a drive signal,
An optical frequency sweep light source constituted by a drive circuit for providing a frequency-swept drive signal to an external optical modulator, an output light of the optical frequency sweep light source as an input of port a, and an output light of port c as measurement light, A first port having input ports a and b and output ports c and d using output light of port d as reference light;
Optical directional coupler and port c of the first optical directional coupler
Input ports e and f, an output port g, and an output light of the port e, an output light of the port g is guided to the optical component to be measured, and a reflected signal light from the optical component to be measured is output from the port f. h, the output light of the port d of the first optical directional coupler and the output light of the port f of the second optical directional coupler are respectively connected to the ports i and j. A third optical directional coupler having input ports i and j and output ports k and l as inputs, and a frequency occupied by a beat signal caused by a different modulation sideband component contained in the output light of the optical frequency sweep light source An optical path from the first optical directional coupler to the second optical directional coupler, or an optical path from the first optical directional coupler to the third optical directional coupler to separate bands; Alternatively, the light from the second optical directional coupler to the third optical directional coupler A first delay optical fiber inserted into any one of the above, an optical receiver for receiving output light of the third optical directional coupler, and a frequency analyzer for performing frequency analysis of an output signal of the optical receiver. .

【0009】請求項3では、可干渉性の良い光を発生す
るレーザ光源と、駆動信号の周波数に応じてレーザ光源
の出力光の位相または強度を変調する外部光変調器と、
周波数掃引された駆動信号を外部光変調器に与える駆動
回路により構成される光周波数掃引光源と、光周波数掃
引光源の出力光をポートmの入力とし、ポートoの出力
光を被測定光部品へ導き、被測定光部品からの反射信号
光をポートnの出力とする、入力ポートm、n、出力ポ
ートo、pを有する第4の光方向性結合器と、第4の光
方向性結合器のポートpおよびポートnの出力光をそれ
ぞれポートqおよびポートrの入力とする、入力ポート
q、r、出力ポートs、tを有する第5の光方向性結合
器と、光周波数光源の出力光に含まれる異なる変調側帯
波成分に起因するビート信号が占める周波数帯域を分離
するために、第4の光方向性結合器から第5の光方向性
結合器に至る2光路のいずれか一方の光路に挿入される
第2の遅延光ファイバと、第5の光方向性結合器の出力
光を受信する光受信器と、光受信器の出力信号の周波数
解析を行う周波数解析装置を備える。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser light source for generating light having good coherence, an external light modulator for modulating the phase or intensity of output light of the laser light source in accordance with the frequency of a drive signal,
An optical frequency sweep light source constituted by a drive circuit for providing a frequency-swept drive signal to an external optical modulator, and an output light of the optical frequency sweep light source as an input of port m, and an output light of port o to an optical component to be measured. A fourth optical directional coupler having input ports m, n and output ports o, p for guiding and using the reflected signal light from the optical component to be measured as an output of port n; and a fourth optical directional coupler. A fifth optical directional coupler having input ports q and r and output ports s and t having output lights of ports p and n as inputs of ports q and r, respectively, and output light of an optical frequency light source One of the two optical paths from the fourth optical directional coupler to the fifth optical directional coupler in order to separate the frequency band occupied by the beat signal caused by different modulation sideband components included in Second delay optical fiber inserted into the Comprising a bar, and an optical receiver for receiving the output light of the fifth optical directional coupler, a frequency analyzer for performing frequency analysis of the output signal of the optical receiver.

【0010】[0010]

【作用】図4において点Pで反射される信号光と参照光
との光路長差をLdとし、点Pから被測定光部品2の終
端Qまでの距離をLtとする。ここで、点Pから点Qに
至る光路で反射される信号光に対して光路長差ΔLは、 Ld ≦ ΔL ≦ Ld+2Lt の範囲で変化し、光周波数掃引光源の出力光に含まれる
変調側帯波成分に起因して発生するビート周波数が占め
る領域は制限される。例えば、外部変調器の変調周波数
を掃引速度γで掃引するとき、周波数掃引速度がNγと
なる変調側帯波成分に起因して発生するビート信号の周
波数FbNが占める領域は、 Ld・Nγ/v ≦ FbN ≦ (Ld+2Lt)・
Nγ/v で表される。
In FIG. 4, the optical path length difference between the signal light reflected at the point P and the reference light is Ld, and the distance from the point P to the terminal end Q of the optical component 2 is Lt. Here, the optical path length difference ΔL for the signal light reflected on the optical path from the point P to the point Q changes within the range of Ld ≦ ΔL ≦ Ld + 2Lt, and the modulation sideband included in the output light of the optical frequency sweep light source. The area occupied by the beat frequency generated by the component is limited. For example, when sweeping the modulation frequency of the external modulator at the sweep speed γ, the region occupied by the frequency FbN of the beat signal generated due to the modulation sideband component having the frequency sweep speed of Nγ is Ld · Nγ / v ≦ FbN ≦ (Ld + 2Lt) ·
It is expressed as Nγ / v.

【0011】周波数掃引速度がγ、2γとなる変調側帯
波成分に起因して発生するビート信号について考える。
各々のビート周波数をそれぞれFb1、Fb2とすると
き、Fb1およびFb2の占める範囲は図7に示すよう
にLdおよびLtによって制限される。請求項1では参
照光路あるいは信号光路に遅延光ファイバを挿入するこ
とによりLdを調整でき、Ld>2Ltとなるよう遅延
光ファイバを挿入することにより、図7に示すようにF
b1およびFb2の占める周波数領域を分離することが
できる。すなわち、掃引速度がγとなる基本波成分のビ
ートスペクトルは2γの掃引速度をもつ変調側帯波成分
を受けない。
Consider a beat signal generated due to a modulation sideband component having a frequency sweep speed of γ, 2γ.
Assuming that each beat frequency is Fb1 and Fb2, the range occupied by Fb1 and Fb2 is limited by Ld and Lt as shown in FIG. According to the first aspect, Ld can be adjusted by inserting a delay optical fiber into the reference optical path or the signal optical path, and by inserting the delay optical fiber so that Ld> 2Lt, as shown in FIG.
The frequency regions occupied by b1 and Fb2 can be separated. That is, the beat spectrum of the fundamental wave component having the sweep speed of γ does not receive the modulation sideband component having the sweep speed of 2γ.

【0012】測定されるビートスペクトルが遅延光ファ
イバの挿入によりどのように変化するかを図8に示す。
図8(a)に示す反射率分布をもつ光部品に対して測定
を行う場合を考えると、Ld<2Ltのとき、ビート周
波数Fb1の占める範囲とビート周波数Fb2の占める
範囲は、図8(b)に示す斜線部分が重なるので、反射
光強度分布が測定信号に正しく反映されない。一方、L
d>2Ltのときは図8(c)に示すように、ビート周
波数Fb1が占める範囲とビート周波数Fb2が占める
範囲とは分離される。このように、遅延光ファイバを用
いてLdを調節することにより、2倍波成分がある場合
も基本波成分による信号のみを周波数軸上で分離して正
しい反射光強度測定を行うことが可能となる。
FIG. 8 shows how the measured beat spectrum changes due to the insertion of the delay optical fiber.
Considering the case where measurement is performed on an optical component having the reflectance distribution shown in FIG. 8A, when Ld <2Lt, the range occupied by the beat frequency Fb1 and the range occupied by the beat frequency Fb2 are as shown in FIG. The reflected light intensity distribution is not correctly reflected on the measurement signal because the shaded portions shown in ()) overlap. On the other hand, L
When d> 2Lt, as shown in FIG. 8C, the range occupied by the beat frequency Fb1 and the range occupied by the beat frequency Fb2 are separated. As described above, by adjusting Ld by using the delay optical fiber, it is possible to separate only the signal based on the fundamental wave component on the frequency axis and measure the reflected light intensity correctly even when there is a second harmonic component. Become.

【0013】同様の原理に基づき、遅延光ファイバの長
さをさらに長くし、 Ld >NLt とすることにより、(N−1)次以下の変調側帯波成分
に起因する信号は周波数軸上ですべて分離される。すな
わち、1次以上(N−1)次までの各変調側帯波成分に
起因するビートスペクトルは、N次以上の変調側帯波成
分の影響を受けることなく各々が周波数軸上で分離さ
れ、それぞれのビートスペクトルから正しい反射光強度
を知ることが可能となる。
On the basis of the same principle, by further increasing the length of the delay optical fiber so as to satisfy Ld> NLt, all signals originating from the (N-1) th and lower-order modulation sideband components are all on the frequency axis. Separated. That is, the beat spectrum caused by each of the modulation sideband components from the first order to the (N-1) th order is separated on the frequency axis without being affected by the Nth or higher order modulation sideband components. It is possible to know the correct reflected light intensity from the beat spectrum.

【0014】請求項2、請求項3の作用を説明するため
の光周波数領域反射測定系をそれぞれ図9、図10に示
す。図中、101は光周波数掃引光源、2は被測定光部
品、301は光受信器である。L1〜L5を図中の各経
路の光路長とすると、請求項2では、 Ld = |L1−L2−L3| 請求項3では、 Ld = |L4−L5| となる。したがって請求項1の測定原理に基づき、請求
項2についてはL1〜L3のいずれかの光路に、請求項
3についてはL4またはL5のいずれかの光路に遅延光
ファイバを挿入することにより、外部光変調器によって
周波数掃引されたコヒーレント光を用いる光周波数領域
反射測定において、異なる掃引速度を持つ変調側帯波成
分に起因するビートスペクトルを周波数軸上で分離し、
正しい反射率分布測定を行うことが可能となる。
FIGS. 9 and 10 show optical frequency domain reflection measurement systems for explaining the operation of the second and third aspects, respectively. In the figure, 101 is an optical frequency sweep light source, 2 is an optical component to be measured, and 301 is an optical receiver. Assuming that L1 to L5 are the optical path lengths of the respective paths in the drawing, in claim 2, Ld = | L1-L2-L3 | In claim 3, Ld = | L4-L5 | Therefore, based on the measurement principle of claim 1, by inserting a delay optical fiber in any one of the optical paths L1 to L3 in claim 2, and by inserting a delay optical fiber in any one of L4 or L5 in claim 3, In optical frequency domain reflection measurement using coherent light frequency-swept by the modulator, the beat spectrum caused by the modulation sideband component having different sweep speeds is separated on the frequency axis,
Correct reflectance distribution measurement can be performed.

【0015】[0015]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は本発明の第1の実施例を説明する図で
ある。11は発振周波数スペクトル線幅が100kHz
以下のレーザ光源である。具体的には固体レーザや、ス
ペクトル線幅が公知の方法で狭窄化された半導体レーザ
を用いる。12はレーザ光源11の出力光を変調する外
部光変調器である。具体的には数GHzから数十GHz
の周波数帯域をもつ電気光学変調器を用いて位相変調を
行う。変調方法としては、強度変調などを用いることも
可能である。13は外部光変調器12の駆動回路であ
り、駆動回路13の出力信号の周波数を掃引するとき、
外部光変調器12からの出力光の変調側帯波成分の周波
数は掃引される。外部光変調器12の変調周波数の掃引
は時間に対して直線的に行い、周波数掃引幅ΔF=5G
Hz、掃引時間T=100msとする。このとき、掃引
速度γ=50GHz/sとなるので、受信されるビート
信号と反射点位置の比例関係は、ビート周波数1kHz
当たり距離2mである。14は第1の光方向性結合器で
あり、入力ポートa、b、出力ポートc、dを有し、ポ
ートaは外部光変調器12に接続され、ポートcからの
出力光は試験光として用い、ポートdからの出力光は参
照光として用いる。15は高調波成分を分離するための
第1の遅延光ファイバである。16は第2の光方向性結
合器であり、入力ポートe、f、出力ポートg、hを有
する。17は被測定光ファイバである。第2の光方向性
結合器16のポートeは第1の遅延光ファイバ15に接
続され、ポートgからの出力光は被測定光ファイバ17
に入射され、被測定光ファイバ17からの反射光はポー
トfから出力される。18は参照光および被測定光ファ
イバ17からの反射光をそれぞれポートi、ポートjの
入力とする、入力ポートi、j、出力ポートk、lを有
する第3の光方向性結合器である。19は第3の光方向
性結合器18の出力光を受信する光受信器であり、20
は受信ビート信号の周波数解析を行うための周波数解析
装置である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention. 11 is an oscillation frequency spectrum line width of 100 kHz.
These are the following laser light sources. Specifically, a solid-state laser or a semiconductor laser whose spectral line width is narrowed by a known method is used. Reference numeral 12 denotes an external light modulator for modulating the output light of the laser light source 11. Specifically, several GHz to several tens GHz
The phase modulation is performed using an electro-optic modulator having the following frequency band. As a modulation method, intensity modulation or the like can be used. Reference numeral 13 denotes a drive circuit of the external optical modulator 12, and when sweeping the frequency of the output signal of the drive circuit 13,
The frequency of the modulation sideband component of the output light from the external light modulator 12 is swept. The modulation frequency of the external optical modulator 12 is swept linearly with respect to time, and the frequency sweep width ΔF = 5G
Hz, and the sweep time T = 100 ms. At this time, since the sweep speed γ = 50 GHz / s, the proportional relationship between the received beat signal and the position of the reflection point is represented by a beat frequency of 1 kHz.
The hit distance is 2 m. Reference numeral 14 denotes a first optical directional coupler having input ports a and b and output ports c and d. The port a is connected to the external optical modulator 12, and the output light from the port c is used as test light. And the output light from port d is used as reference light. Reference numeral 15 denotes a first delay optical fiber for separating harmonic components. Reference numeral 16 denotes a second optical directional coupler having input ports e and f and output ports g and h. Reference numeral 17 denotes an optical fiber to be measured. The port e of the second optical directional coupler 16 is connected to the first delay optical fiber 15 and the output light from the port g is transmitted to the optical fiber under test 17.
And the reflected light from the measured optical fiber 17 is output from the port f. Reference numeral 18 denotes a third optical directional coupler having input ports i, j and output ports k, 1 for inputting the reference light and the reflected light from the measured optical fiber 17 to the ports i and j, respectively. Reference numeral 19 denotes an optical receiver for receiving the output light of the third optical directional coupler 18;
Is a frequency analyzer for performing frequency analysis of the received beat signal.

【0016】図2は長さ12kmの被測定光ファイバ1
7に対し、第1の遅延光ファイバ15の長さを変えて測
定を行った例である。図2(a)は第1の遅延光ファイ
バ15を挿入しない場合であり、図2(b)は第1の遅
延光ファイバ15の長さが10kmの場合であるが、い
ずれも基本波成分によるビートスペクトルが2倍波成分
のビートスペクトルと重なって測定され、被測定光ファ
イバ17からの反射光強度分布を正確に知ることができ
ない。第1の遅延光ファイバ15の長さを被測定光ファ
イバ17の長さの2倍以上の30kmとすると、図2
(c)に示すように基本波成分によるビートスペクトル
は2倍波成分のビートスペクトルと分離されて観測され
る。したがって、基本波成分のビートスペクトルから正
しい反射光強度分布を知ることができる。上記のとおり
第1の実施例では、第1の遅延光ファイバ15の効果に
より基本波成分に起因するビート信号は周波数軸上で分
離され、外部光変調器12によって周波数掃引されたコ
ヒーレント光を用いる光周波数領域反射測定において、
被測定光部品からの反射光測定を正しく行うことができ
る。
FIG. 2 shows an optical fiber 1 to be measured having a length of 12 km.
7 is an example in which measurement was performed while changing the length of the first delay optical fiber 15. FIG. 2A shows a case where the first delay optical fiber 15 is not inserted, and FIG. 2B shows a case where the length of the first delay optical fiber 15 is 10 km. The beat spectrum is measured so as to overlap the beat spectrum of the second harmonic component, and the distribution of the reflected light intensity from the measured optical fiber 17 cannot be known accurately. Assuming that the length of the first delay optical fiber 15 is 30 km, which is twice or more the length of the measured optical fiber 17, FIG.
As shown in (c), the beat spectrum of the fundamental wave component is observed separately from the beat spectrum of the second harmonic component. Therefore, a correct reflected light intensity distribution can be known from the beat spectrum of the fundamental wave component. As described above, in the first embodiment, the beat signal caused by the fundamental wave component is separated on the frequency axis due to the effect of the first delay optical fiber 15, and coherent light whose frequency is swept by the external optical modulator 12 is used. In optical frequency domain reflection measurement,
The reflected light from the measured optical component can be correctly measured.

【0017】図3は本発明の第2の実施例を説明する図
である。レーザ光源11、外部光変調器12、駆動回路
13は第1の実施例と同じ構成である。21は入力ポー
トm、n、出力ポートo、pを有する第4の光方向性結
合器であり、ポートmは外部光変調器12に接続され、
ポートoからの出力光は被測定光ファイバ17に入射さ
れ、被測定光ファイバ17からの反射光はポートnから
出力される。ポートpからの出力光は参照光として用い
る。22は高調波成分を分離するために第4の光方向性
結合器21のポートnに接続される第2の遅延光ファイ
バである。23は参照光および第2の遅延光ファイバ2
2の出力光をそれぞれポートqおよびポートrの入力と
する、入力ポートq、r、出力ポートs、tを有する第
5の光方向性結合器である。19は第5の光方向性結合
器23の出力光を受信する光受信器であり、20は受信
ビート信号の周波数解析を行うための周波数解析装置で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. The laser light source 11, the external light modulator 12, and the drive circuit 13 have the same configuration as in the first embodiment. 21 is a fourth optical directional coupler having input ports m and n and output ports o and p, the port m being connected to the external optical modulator 12,
The output light from the port o is incident on the measured optical fiber 17, and the reflected light from the measured optical fiber 17 is output from the port n. Output light from port p is used as reference light. Reference numeral 22 denotes a second delay optical fiber connected to the port n of the fourth optical directional coupler 21 for separating harmonic components. 23 is a reference light and a second delay optical fiber 2
A fifth optical directional coupler having input ports q and r and output ports s and t, each of which has the output light of No. 2 as an input of a port q and a port r. Reference numeral 19 denotes an optical receiver for receiving the output light of the fifth optical directional coupler 23, and reference numeral 20 denotes a frequency analysis device for analyzing the frequency of the received beat signal.

【0018】上記構成により、第1の実施例と同様の原
理に基づき、第2の実施例においても基本波成分による
ビートスペクトルと高調波成分によりビートスペクトル
は周波数軸上で分離され、第2の遅延光ファイバ22の
効果により被測定光部品の反射光測定を正しく行うこと
ができる。
With the above configuration, based on the same principle as that of the first embodiment, the beat spectrum of the second embodiment is also separated on the frequency axis by the beat spectrum of the fundamental wave component and the harmonic component. Due to the effect of the delay optical fiber 22, the reflected light measurement of the measured optical component can be performed correctly.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、外部
光変調器によって周波数掃引されたコヒーレント光を用
いる光周波数領域反射測定において、異なる掃引速度を
持つ各変調側帯波成分に起因するビートスペクトルを遅
延光ファイバにより周波数軸上で分離して測定を行い、
被測定光部品内の反射光強度分布を正しく測定すること
ができる。
As described above, according to the present invention, in an optical frequency domain reflection measurement using coherent light whose frequency has been swept by an external optical modulator, the beat caused by each modulation sideband component having a different sweep speed. The spectrum is separated on the frequency axis by a delay optical fiber and measured.
The reflected light intensity distribution in the measured optical component can be correctly measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す構成説明図であ
る。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例で得られた結果で、
(a)は第1の遅延光ファイバを挿入しない場合のビー
ト周波数−信号光強度特性を示す特性図、(b)は第1
の遅延光ファイバの長さを10kmにした場合のビート
周波数−信号光強度特性を示す特性図、(c)は第1の
遅延光ファイバの長さを30kmにした場合のビート周
波数−信号光強度特性を示す特性図である。
FIG. 2 shows the results obtained in the first embodiment of the present invention,
(A) is a characteristic diagram showing a beat frequency-signal light intensity characteristic when the first delay optical fiber is not inserted, and (b) is a characteristic diagram showing the first characteristic.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing beat frequency-signal light intensity characteristics when the length of the delay optical fiber is set to 10 km, and FIG. 7C shows beat frequency-signal light intensity when the length of the first delay optical fiber is set to 30 km. It is a characteristic view showing a characteristic.

【図3】本発明の第2の実施例を示す構成説明図であ
る。
FIG. 3 is a configuration explanatory view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】光周波数領域反射測定装置の基本構成例を示す
構成説明図である。
FIG. 4 is a configuration explanatory diagram showing a basic configuration example of an optical frequency domain reflection measuring device.

【図5】参照光の周波数および信号光の周波数の時間特
性例を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of a time characteristic of the frequency of the reference light and the frequency of the signal light.

【図6】変調を受けた光源の出力光周波数スペクトルと
光周波数掃引時のスペクトルの変化の一例を示す特性図
である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of an output optical frequency spectrum of a modulated light source and a change of a spectrum at the time of optical frequency sweep.

【図7】本発明の作用を説明するための基本波成分およ
び2倍波成分によるビートスペクトルが占める範囲の一
例を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an example of a range occupied by a beat spectrum by a fundamental wave component and a second harmonic component for explaining the operation of the present invention.

【図8】本発明の作用を説明するための特性図で、
(a)は被測定光部品内の反射率分布の一例を示す特性
図、(b)は基本波成分および2倍波成分によるビート
スペクトルが重なったときの一例を示す特性図、(c)
は基本波成分および2倍波成分によるビートスペクトル
が分離されたときの一例を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the operation of the present invention;
(A) is a characteristic diagram showing an example of a reflectance distribution in the optical component to be measured, (b) is a characteristic diagram showing an example when a beat spectrum of a fundamental wave component and a second harmonic component overlap, and (c).
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example when a beat spectrum is separated by a fundamental wave component and a second harmonic component.

【図9】本発明の請求項2の作用を説明するための構成
説明図である。
FIG. 9 is a structural explanatory view for explaining the operation of claim 2 of the present invention.

【図10】本発明の請求項3の作用を説明するための構
成説明図である。
FIG. 10 is a structural explanatory view for explaining the operation of claim 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…レーザ光源 12…外部光変調器 13…駆動回路 14、16、18、21、23…光方向性結合器 15、22…遅延光ファイバ 17…被測定光ファイバ 19…光受信器 20…周波数解析装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Laser light source 12 ... External light modulator 13 ... Drive circuit 14,16,18,21,23 ... Optical directional coupler 15,22 ... Delay optical fiber 17 ... Measurement optical fiber 19 ... Optical receiver 20 ... Frequency Analysis device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−118954(JP,A) 特開 平4−248434(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-118954 (JP, A) JP-A-4-248434 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 11/00-11/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光周波数領域反射測定において、 光周波数掃引光源から直接光受信器に至る参照光と、光
周波数掃引光源から被測定光部品内部で反射した後に光
受信器に至る信号光との光路長差が、被測定光部品の長
さのN倍以上となるように参照光路もしくは信号光路に
遅延光ファイバを挿入することにより、 光周波数掃引光源の出力光が高次の変調側帯波成分を含
むときに、(N−1)次以下の変調側帯波成分に起因し
て発生するビート信号が占める周波数帯域を各々分離す
ることを特徴とする光周波数領域反射測定方法。
In an optical frequency domain reflection measurement, a reference light directly reaching an optical receiver from an optical frequency swept light source and a signal light reaching an optical receiver after being reflected from an optical frequency swept light source inside an optical component to be measured. By inserting a delay optical fiber in the reference optical path or the signal optical path so that the optical path length difference is N times or more the length of the optical component to be measured, the output light of the optical frequency sweep light source can be a higher-order modulation sideband component. A frequency band occupied by a beat signal generated due to a modulation sideband component of order (N-1) or less.
【請求項2】 光周波数領域反射測定において、 可干渉性の良い光を発生するレーザ光源と、駆動信号の
周波数に応じて該レーザ光源の出力光の位相もしくは強
度を変調する外部光変調器と、周波数掃引された駆動信
号を該外部光変調器に与える駆動回路とにより構成され
る光周波数掃引光源と、 前記光周波数掃引光源の出力光をポートaの入力とし、
ポートcの出力光を測定光として用い、ポートdの出力
光を参照光とする、入力ポートa、b、出力ポートc、
dを有する第1の光方向性結合器と、 この第1の光方向性結合器のポートcの出力光をポート
eの入力とし、ポートgの出力光を被測定光部品へ導
き、該被測定光部品からの反射信号光をポートfの出力
とする、入力ポートe、f、出力ポートg、hを有する
第2の光方向性結合器と、 前記第1の光方向性結合器のポートdの出力光と第2の
光方向性結合器のポートfの出力光をそれぞれポートi
およびポートjの入力とする、入力ポートi,j、出力
ポートk、lを有する第3の光方向性結合器と、 前記光周波数掃引光源の出力光に含まれる異なる変調側
帯波成分に起因するビート信号が占める周波数帯域を分
離するために、第1の光方向性結合器から第2の光方向
性結合器に至る光路、あるいは第1の光方向性結合器か
ら第3の光方向性結合器に至る光路、あるいは第2の光
方向性結合器から第3の光方向性結合器に至る光路のい
ずれかに挿入される第1の遅延光ファイバと、 前記第3の光方向性結合器の出力光を受信する光受信器
と、 該光受信器の出力信号の周波数解析を行う周波数解析装
置とを備えることを特徴とする光周波数領域反射測定回
路。
2. A laser light source for generating light having good coherence in an optical frequency domain reflection measurement, and an external light modulator for modulating the phase or intensity of output light of the laser light source according to the frequency of a drive signal. An optical frequency sweep light source configured by a drive circuit that provides a frequency-swept drive signal to the external optical modulator; and an output light of the optical frequency sweep light source as an input of a port a.
Input ports a and b, output port c, using output light of port c as measurement light and output light of port d as reference light
a first optical directional coupler having an output port d, an output light from a port c of the first optical directional coupler as an input to a port e, and an output light from a port g to an optical component to be measured. A second optical directional coupler having input ports e and f and output ports g and h for making the reflected signal light from the measuring optical component an output of the port f; and a port of the first optical directional coupler d and the output light of port f of the second optical directional coupler are output to port i, respectively.
And a third optical directional coupler having input ports i and j and output ports k and l as inputs of port j, and different modulation sideband components included in output light of the optical frequency sweep light source. To separate the frequency band occupied by the beat signal, an optical path from the first optical directional coupler to the second optical directional coupler, or a third optical directional coupler from the first optical directional coupler. A first delay optical fiber inserted into an optical path leading to an optical device or an optical path leading from a second optical directional coupler to a third optical directional coupler; and the third optical directional coupler. 1. An optical frequency domain reflection measurement circuit, comprising: an optical receiver for receiving the output light of (1), and a frequency analyzer for performing frequency analysis of an output signal of the optical receiver.
【請求項3】 光周波数領域反射測定において、 可干渉性の良い光を発生するレーザ光源と、駆動信号の
周波数に応じて該レーザ光源の出力光の位相もしくは強
度を変調する外部光変調器と、周波数掃引された駆動信
号を該外部光変調器に与える駆動回路とにより構成され
る光周波数掃引光源と、 前記光周波数掃引光源の出力光をポートmの入力とし、
ポートoの出力光を被測定光部品へ導き、該被測定光部
品からの反射信号光をポートnの出力とする、入力ポー
トm、n、出力ポートo、pを有する第4の光方向性結
合器と、 この第4の光方向性結合器のポートpおよびポートnの
出力光をそれぞれポートqおよびポートrの入力とす
る、入力ポートq、r、出力ポートs、tを有する第5
の光方向性結合器と、 前記光周波数掃引光源の出力光に含まれる異なる変調側
帯波成分に起因するビート信号が占める周波数帯域を分
離するために、第4の光方向性結合器から第5の光方向
性結合器に至る2光路のいずれか一方の光路に挿入され
る第2の遅延光ファイバと、 前記第5の光方向性結合器の出力光を受信する光受信器
と、 該光受信器の出力信号の周波数解析を行う周波数解析装
置とを備えることを特徴とする光周波数領域反射測定回
路。
3. A laser light source for generating light having good coherence in an optical frequency domain reflection measurement, and an external light modulator for modulating the phase or intensity of output light of the laser light source according to the frequency of a drive signal. An optical frequency sweep light source configured by a drive circuit that provides a frequency-swept drive signal to the external optical modulator; and an output light of the optical frequency sweep light source as an input of a port m;
A fourth light directivity having input ports m and n and output ports o and p for guiding the output light of the port o to the optical component to be measured and using the reflected signal light from the optical component to be measured as the output of the port n A fifth coupler having input ports q and r, and output ports s and t having output lights of ports p and n of the fourth optical directional coupler as inputs of ports q and r, respectively;
An optical directional coupler, and a fifth optical directional coupler for separating a frequency band occupied by a beat signal caused by a different modulation sideband component included in the output light of the optical frequency sweep light source. A second delay optical fiber inserted into one of two optical paths leading to the optical directional coupler, an optical receiver for receiving output light of the fifth optical directional coupler, An optical frequency domain reflection measurement circuit, comprising: a frequency analysis device that performs frequency analysis of an output signal of a receiver.
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