JP3244095B2 - 高距離分解能光パルス試験器 - Google Patents
高距離分解能光パルス試験器Info
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Description
守試験用光パルス試験器に関するものである。
は、光パルスを被試験光ファイバに入射し、その光ファ
イバ中からの後方散乱光の時間変化を測定することによ
り、被試験光ファイバの長手方向の光損失分布を知るこ
とができる光パルス試験器(OTDR)がある。このO
TDRを改善したものとして、 1)長尺な光ファイバの試験を可能にするため検波方式
を改善したコヒーレントOTDR、 2)試験光パルスのパワーを増大させた光増幅OTD
R、 3)微小な部品などを試験するための高距離分解能化を
図ったOTDR などがある。しかしながら、数キロメートル或いは数十
キロメートルの長尺の光ファイバが使用できるようにな
り、これに伴なって、このように長い被試験体について
も数ミリメートル単位の高距離分解能で試験できる実用
的な光パルス試験器が要求されて来たが、未だこのよう
な装置は実現されていなかった。
ァイバの光パルス試験において、入射試験パルス光のパ
ルス幅を狭くすることなく、即ち全入射光エネルギーを
減らすことなく、距離分解能を改善できる光パルス試験
器を提供することにある。この結果、距離分解能を改善
しても後方散乱光のパワーが弱くなることを防ぐことが
できるため、より長尺の光ファイバを高い距離分解能で
試験することが可能になる。
め、本発明の光パルス試験器は、試験光を波長或いは周
波数掃引された光パルスとし、被試験光ファイバと光結
合部との間又は光結合部と前記受光部との間に、被試験
光ファイバからの後方散乱光のうちの同一点からの成分
から成るパルスを圧縮させる距離分解能改善部を設ける
構成とする。
ための図である。図1の構成では、光結合部Bと受光部
Dとの間に被試験光ファイバからの後方散乱光のうちの
同一点からの成分から成るパルスを圧縮させる距離分解
能改善部を設けている。図2の構成では、被試験光ファ
イバと光結合部Bとの間に距離分解能改善部を設けてい
る。両者ともその効果は同じである。試験光源部Aから
出射する試験光は、連続的に或いはステップ関数状に波
長(周波数)掃引した幅Wの光パルスである。この様子
を図4に示した。図4でαは連続的に波長(周波数)掃
引した幅Wの光パルスにおける波長分布を、βはステッ
プ関数状に波長(周波数)掃引した幅Wの光パルスにお
ける波長分布を示している。
光結合部Bを介して被試験光ファイバに入射され、この
試験パルス光に対する被試験光ファイバからの後方散乱
光は、再び光結合部Bを介して距離分解能改善部Cに導
かれる。試験光に対する被試験光ファイバからの後方散
乱光のうち同一点からの成分(以下これを後方散乱光パ
ルスと呼ぶ)に注目すると、この後方散乱光パルスは光
強度が非常に弱くなっていることを除けば、試験パルス
光と同じ構造になっている。距離分解能改善部Cは、図
5に示すような群速度遅延を持つ高分散光ファイバから
成る。後方散乱光の光パルス幅Wと群速度遅延時間の差
d1 −d2 とがW≒d1 −d2 の関係を満足するように
設定すると、距離分解能改善部Cにより後方散乱光パル
スは図6に示すように圧縮される。
散乱光パルスが同様に圧縮され、後方散乱光全体ではい
わば光ファイバ長手方向に焦点合わせされたような形に
なる。この様子を図7に示す。図7では、試験光は波長
がλ1 からλ10まで等間隔でステップ関数状に変わるパ
ルス光の例を説明している。被試験光ファイバの或る一
点からの反射光、例えば光ファイバの終端からのフレネ
ル反射等は、図左下に示す反射光パルスに示すように、
試験パルス光と同じ構造を持っている。この場合距離分
解能改善部における群速度分散の効果により、受光部で
波長λ1 からλ10までの小パルス光が同時に受光される
こととなり、図右下の受信反射光パルスに示すように、
反射光パルスはちょうど小パルス光のパルス幅まで圧縮
されたこととなる。
光ファイバの全ての位置からの反射光の総和であり、図
左上の後方散乱光信号に示すように、試験光パルスに比
べて非常に長く、波長λ1 からλ10までの小パルス光に
対しての後方散乱光が時間的に重なってしまう。このよ
うな後方散乱光信号を距離分解能改善部を通すと、小パ
ルス光のパルス幅だけそれぞれの信号がずれるので、図
右上の受信後方散乱光のように、光ファイバの同一点か
らの反射光が揃った形で受光されることとなる。これは
ちょうど時間軸上で焦点合わせをしたような形になり、
距離分解能が改善されたことになる。
に受光部に到達するようになり、入射試験パルス光のパ
ルス幅を狭くする方法に依らずに距離分解能を改善する
ことができる。従来のOTDRでは、距離分解能を高め
る場合はパルス幅を狭くする必要があるために後方散乱
光のパワーが減少していたが、本発明によれば、後方散
乱光のパワーが損なわれることがなく、従来に比べてよ
り長い光ファイバの試験が可能になる。
波長が異なるレーザーダイオード(LD)1及び2を連
続発振させ、このLD1及び2のそれぞれの連続光から
強度変調器(EOスイッチなど)3及び4でそれぞれの
光パルスを切り出し、両方の光パルスを波長合波カプラ
5で合波する。このとき、時間をずらした2つのパルス
列となるように同期信号発生部6からの信号で強度変調
器3及び4を制御する。このパルス列が光源部の出力で
ある波長掃引された試験光となる。次いで、光結合部で
ある音響光学(AO)スイッチ7を介して試験光を被試
験光ファイバに入射する。被試験光ファイバからの後方
散乱光を、再びAOスイッチ7を介して距離分解能改善
部である高分散光ファイバ8に導く。この高分散光ファ
イバ8の群速度分散の効果によって、2つのパルス列が
同時に受光部であるアバランシェフォトダイオード9に
到達して電気信号に変換される。このとき、前置増幅器
を用いて後方散乱光信号を増幅することにより、更なる
性能の改善を行うこともできる。
の光パルスから成る波長掃引試験光を用いたので、それ
ぞれの光パルスのパルス幅を等しくすると、この1つ分
のパルス幅による距離分解能で、後方散乱光パワーは2
つのパルスの光パワーを合わせたものになる。アバラン
シェフォトダイオード9から出力される電気信号をA/
D変換部10でディジタル信号に変換し、ディジタルプロ
セシングシステム(DPS)11で信号処理を行ってS/
N比を改善する。この実施例において、図8に示すよう
に、LDの数を増やしてより滑らかに波長掃引できるよ
うな構成とすれば、尚一層の改善を図ることができる。
る高分散光ファイバ8をAOスイッチ7とアバランシェ
フォトダイオード9との間に置いたが、これを被試験光
ファイバとAOスイッチ7との間に置いても同様に動作
し、同じ効果を奏する。
る1530nmから1580nmまでを連続的に波長掃引できる光源
を用いて全体のパルス幅を50nsとして、距離分解能改
善部の分散が50ps/nm/kmの光ファイバを用いた場合に
は、簡単な計算から、この光ファイバの長さをおよそ2
0kmにしたとき、受光部に入射する後方散乱光パルスの
幅は原理的にはフーリェ変換限界まで圧縮される。ここ
で、光検出器の応答速度を20ps程度と仮定すると、距
離分解能は受光部の光検出器の応答速度によって制限さ
れ、距離分解能は2mm程度になる。このときの後方散乱
光パワーは入射パルス幅が50nsであった場合と等しい
ので、従来の試験光パルス幅を狭くする方法に比べて後
方散乱光パワーにして50n/20p =2500倍の改善がで
きることになる。
を用いると、用いた試験パルスのフーリェ変換限界によ
って距離分解能が制限されるようになる。例えば、後方
散乱光パルスを100fsまで圧縮できたとすると、50
n/100f =500,000 倍の改善ができることになる。
ば、数キロメートルの長尺の通信用光ファイバを数ミリ
メートルの高距離分解能で光パルス試験を行うことが始
めて可能になり、その実用上の効果は極めて大きいもの
である。
の構成を示すブロック図である。
の他の構成を示すブロック図である。
の実施例を示すブロック図である。
化を示す図である。
光ファイバの波長分散を説明する図である。
形と波長変化を示す図である。
乱光の焦点合わせの概念を説明する図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光パルスの試験光を発生する試験光源部
と、該試験光源部から出射する試験光を被試験光ファイ
バに導き且つ該被試験光ファイバからの後方散乱光を出
力することができる光結合部と、該光結合部から出力さ
れる被試験光ファイバからの後方散乱光をアナログ電気
信号に変換する受光部と、該受光部からのアナログ電気
信号をディジタル信号に変換するA/D変換部と、該デ
ィジタル信号のS/N比を改善するための処理を行うデ
ィジタルプロセッシングシステムとを具えた光パルス試
験器において、前記試験光を波長或いは周波数掃引され
た光パルスとし、前記被試験光ファイバと前記光結合部
との間又は前記光結合部と前記受光部との間に、前記被
試験光ファイバからの後方散乱光のうちの同一点からの
成分から成るパルスを圧縮させる距離分解能改善部を設
けたことを特徴とする高距離分解能光パルス試験器。 - 【請求項2】 試験光が連続的に波長(周波数)掃引さ
れた光パルスよりなることを特徴とする請求項1に記載
の高距離分解能光パルス試験器。 - 【請求項3】 試験光がステップ関数状に波長(周波
数)掃引された光パルスよりなることを特徴とする請求
項1に記載の高距離分解能光パルス試験器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00162994A JP3244095B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 高距離分解能光パルス試験器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00162994A JP3244095B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 高距離分解能光パルス試験器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07209138A JPH07209138A (ja) | 1995-08-11 |
JP3244095B2 true JP3244095B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=11506834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00162994A Expired - Lifetime JP3244095B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 高距離分解能光パルス試験器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3244095B2 (ja) |
-
1994
- 1994-01-12 JP JP00162994A patent/JP3244095B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07209138A (ja) | 1995-08-11 |
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