JP3317377B2 - 反射点測定装置 - Google Patents
反射点測定装置Info
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- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
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Description
て用いられるOFDR(Optical FrequencyDomain Refl
ectometer)に関し、特にアベレージングによりノイズ
の低減を図るようにした反射点測定装置に関するもので
ある。
ーザ光源(通常レーザダイオードLDが使用される)6
の発振周波数fLDは周波数制御回路7により図7に示す
ように時間に対し線形かつ周期的に制御され、1回の測
定はaから始まりbで終わる。LD6の出力光はハーフ
ミラー3で2つに分けられ、一方は測定対象1に入射
し、他方はミラー2に入射する。ミラー2に入射した光
は反射され参照光として受光素子としてのフォトダイオ
ード(PD4)に向かう。
そこからの反射光(以下この反射光を信号光と呼ぶ)は
ハーフミラー3によりPD4に向かい、前記参照光と干
渉する。このとき測定対象1からの信号光とミラー2か
らの参照光の間に光路長差があると、LD6の発振周波
数が時間に対し線形に掃引されているため、光路長差に
対応する時間だけ信号光と参照光の周波数が異なり、P
D4に信号光と参照光の差周波のビート信号が現れる。
ート信号の周波数を測定すれば信号光と参照光の光路長
差、つまり測定対象1の反射点の位置が分かり、またビ
ート信号の強度から反射率が見積もれる。信号処理部5
でビート信号の周波数と強度の測定を行う。制御部8は
全体の測定シーケンスを制御すると共に、測定結果を表
示部9に表示する。
従来のOFDRでは微弱な信号のS/Nを改善するため
にアベレージングを行うが、次のような問題があった。
在し、近い方からP1,P2,P3とすると、信号光と
参照光のビート信号の周波数は光路長に比例するため、
各反射点からのビート信号は図8のようになり、PD4
にはこれらのビート信号の和が得られる。
なく、正確にはLD6の発振周波数に対応することであ
る。一般にビート信号の測定開始点aは周波数制御回路
7の掃引信号に同期して決められるが、LD6の発振周
波数fLDは周波数制御回路7の掃引信号だけでなく素子
の温度などの他の条件にも依存するため、測定開始点a
でのLD6の発振周波数fLDは各測定毎にばらつく。し
たがって図8のビート信号の測定開始点aを図示すれ
ば、a1,a2,a3,a4,...のように変化し、
各測定毎にPD4に得られるビート信号の位相もばらつ
くことになる。
ンダムにばらつくため、時間領域でのビート信号のアベ
レージングや、位相情報を含んだ状態で周波数領域での
アベレージングを行うと、ノイズだけでなく測定したい
ビート信号までも零になってしまう。一方、ビート信号
の周波数は測定開始点によらず一定であるから、1回の
測定毎にビート信号から位相情報を落としたパワースペ
クトルを求め、このパワースペクトルの状態でアベレー
ジングを行えばビート信号が落ちることはない。しかし
この場合、ビート信号に含まれるノイズもパワースペク
トルの状態でアベレージングされるため、ノイズの除去
ができないという問題が生じる。
ート信号の位相をアベレージングを行う複数回の測定中
一定に保ち、時間領域でのビート信号のアベレージン
グ、または位相情報を含んだ状態で周波数領域でのアベ
レージングを行い、測定したいビート信号を落とすこと
なくノイズを除去することのできる反射点測定装置を提
供することにある。
るために本発明では、レーザ光源の発振周波数を変化さ
せ、レーザ光源からの出力光をハーフミラーにより分割
して測定対象とミラーに入射させ、前記測定対象および
ミラーからの反射光を干渉させることにより得られる光
路長差に比例したビート信号の周波数またはその強度を
測定することにより、前記測定対象の反射点の位置また
は反射率を得るようにした反射点測定装置において、発
振周波数の掃引を繰り返して行なう複数回の測定の際
に、ビート信号の測定開始時点のレーザ光源の掃引開始
時の発振周波数を毎回一定とし、かつ時間領域でのビー
ト信号のアベレージングまたは位相情報を含んだ状態で
周波数領域でのアベレージングを行い、ビート信号の周
波数またはその強度を得る手段を備えたことを特徴とす
る。
出し、この出力光からレーザ光源の発振周波数をモニタ
ーし、アベレージングを行う複数回の測定中はビート信
号の測定を開始する時点のレーザ光源の発振周波数が常
に一定となるように制御した上で、アベレージングを行
う。
図1は本発明に係る反射点測定装置の一実施例を示す構
成図である。本実施例では、発振周波数変化測定用の干
渉計を備え、発振周波数変化測定用干渉計の干渉縞の変
化からレーザ光源の発振周波数をモニターするように
し、アベレージングを行う複数回の測定中ビート信号の
測定を開始する時点のレーザ光源の発振周波数を一定と
する反射点測定装置を例にとって説明する。
ラー10と11、ミラー12と13、1/8波長板(以
下λ/8板という)14、偏光ビームスプリッタ15、
PD16と17、信号処理部18で構成されるレーザ光
源発振周波数モニターが付加されていることである。
力光(直線偏光と仮定して以下説明する)は、ハーフミ
ラー11およびミラー12と13で構成される干渉計に
入射する。ミラー12と13からの反射光はハーフミラ
ー11で合波され偏光ビームスプリッタ15に向うが、
ミラー12からの反射光の偏光状態が円偏光となるよう
に、ミラー12とハーフミラー11の間にλ/8板14
が挿入されている。
13からの反射光の偏光方向に対し45度傾けて配置さ
れている。このため図2に示すようにPD16には各反
射光の図中a方向成分の電界の干渉によるビート信号
が、PD17には各反射光の図中b方向成分の電界の干
渉によるビート信号が得られる。ここでハーフミラー1
1およびミラー12と13で構成される干渉計の光路長
差をΔL、LD6の発振周波数をfLD、真空中の光速を
C0 とすると、ビート信号の周波数fB は次式となる。 fB =(ΔL/C0 )・(dfLD/dt) ……(1)
交するa方向とb方向の2成分に分けられたミラー12
からの反射光の電界は、偏光状態が円偏光となっている
ためその位相が互いに90度ずれている。したがって、
PD16とPD17で得られるビート信号の位相も互い
に90度ずれることになる。
始する時点のレーザ光源の発振周波数を一定とする方式
について次に説明する。1回目の測定開始点a1 からビ
ート信号の周波数fB を積分する(つまりビート信号の
波数を数え始める)ことを考える。1回目の測定開始点
でのLD6の発振周波数をfLD0 とし(1) 式の両辺を積
分すると次式となる。 ∫fB dt=(ΔL/C0 )・(fLD−fLD0 ) ……(2)
分値(つまりビート信号の波数のカウント)が零となっ
た時はfLD=fLD0 となるから、この時点から次の測定
を開始することとすれば、常に測定開始時点のLD6の
発振周波数をfLD0 と一定にすることができる。ただ
し、問題となるのは、(1) 式のビート信号の周波数fB
が符号を持っていることで、LD6の発振周波数が増加
している場合にはビート信号の波数のカウントを加算
し、LD6の発振周波数が減少している場合にはビート
信号の波数のカウントを減算しなければならないことで
ある。1つのビート信号からではLD6の発振周波数が
増加しているのか減少しているのか不明であるため、こ
こではPD16とPD17に得られる90度位相がずれ
た2つのビート信号から増減を検出する。
す。LD6の発振周波数が増加する場合、図の上側に表
示されたビート信号が正から負へ零レベルをよぎる時、
下側に表示されたビート信号は正の値である。LD6の
発振周波数の増減が逆になると図6の横軸が反転したビ
ート信号が得られるため、上側のビート信号が正から負
へ零をよぎる時、下側のビート信号は逆に負の値とな
る。このように2つのビート信号を比較することにより
LD6の発振周波数の増減を検出することができる。
D6の発振周波数をモニターし、制御部8がその情報を
受け、ビート信号の測定の開始やアベレージングなどの
全体の測定シーケンスを制御する。これによりビート信
号の測定を開始する時点のレーザ光源の発振周波数を毎
回一定とすることができ、得られるビート信号の位相も
測定毎に一定となる。
数基準用レーザ光源を備え、発振周波数基準用レーザ光
源の出力光と測定用発振周波数掃引レーザ光源の出力光
のビート信号から測定用発振周波数掃引レーザ光源の発
振周波数をモニターするようにし、アベレージングを行
う複数回の測定中ビート信号の測定を開始する時点のレ
ーザ光源の発振周波数を一定とした例を挙げる。
ハーフミラー10と11、LD21、PD22、信号処
理部23で構成されるレーザ光源発振周波数モニターが
付加されているところである。ここでLD21は発振周
波数基準用レーザ光源で、少なくともアベレージングを
行う複数回の測定中その発振周波数が一定になるように
安定化されている。ハーフミラー10で分けられたLD
6の出力光とLD21の出力光はハーフミラー11で合
波され、PD22にLD6とLD21の発振周波数差に
対応するビート信号が得られる。LD21の発振周波数
を測定開始時のLD6の発振周波数に合わせ、LD21
の発振周波数をまたぐようにLD6の発振周波数を掃引
すると、PD22に得られるビート信号の周波数fref
は図5に示すように変化する。LD6とLD21の発振
周波数が一致した時ビート信号の周波数が零となるた
め、この時点からPD4に得られる測定対象の反射点に
対応したビート信号の測定を開始すれば良い。
LD6の発振周波数をモニターし、制御部8がその情報
を受けビート信号の測定の開始やアベレージングなどの
全体の測定シーケンスを制御する。これによりビート信
号の測定を開始する時点のレーザ光源の発振周波数を毎
回一定とすることができ、得られるビート信号の位相も
測定毎に一定となる。
はなく、適宜変形・修正が許される。例えば、LD、P
D、ミラー、ハーフミラー間の空間光による結合には、
ファイバまたは偏波面保存ファイバを用いてもよい。ま
た、ハーフミラーやλ/8板をファイバを用いたカップ
ラーや波長板に置き換えてもよい。
定を開始する時点のレーザ光源の発振周波数を毎回一定
とすることができ、測定対象の反射点に対応したビート
信号の位相が測定毎に一定となるため、時間領域でのビ
ート信号のアベレージングまたは位相情報を含んだ状態
で周波数領域でのアベレージングが可能となる。このた
めランダムなノイズの影響をアベレージングにより除く
ことができ、SNを大きく改善することができる効果が
ある。
構成図である。
ある。
る。
fref の変化の様子を示す図である。
めの図である。
するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】発振周波数の掃引が可能なレーザ光源の発
振周波数を変化させ、前記レーザ光源からの出力光をハ
ーフミラーにより分割して測定対象とミラーに入射さ
せ、前記測定対象およびミラーからの反射光を干渉させ
ることにより得られる光路長差に比例したビート信号の
周波数またはその強度を測定することにより、前記測定
対象の反射点の位置または反射率を得るようにした反射
点測定装置において、発振周波数の掃引を繰り返して行なう複数回の測定の際
に、 ビート信号の測定開始時点のレーザ光源の掃引開始
時の発振周波数を毎回一定とし、かつ時間領域でのビー
ト信号のアベレージングまたは位相情報を含んだ状態で
周波数領域でのアベレージングを行い、ビート信号の周
波数またはその強度を得る手段を備えたことを特徴とす
る反射点測定装置。 - 【請求項2】発振周波数変化測定用の干渉計を備え、こ
の干渉計の干渉縞の変化から前記レーザ光源の発振周波
数をモニターするように構成したことを特徴とする請求
項1記載の反射点測定装置。 - 【請求項3】発振周波数基準用レーザ光源を備え、この
発振周波数基準用レーザ光源の出力光と前記発振周波数
の掃引が可能なレーザ光源の出力光のビート信号から、
前記発振周波数の掃引が可能なレーザ光源の発振周波数
をモニターするように構成したことを特徴とする請求項
1記載の反射点測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17388994A JP3317377B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 反射点測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17388994A JP3317377B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 反射点測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0835812A JPH0835812A (ja) | 1996-02-06 |
JP3317377B2 true JP3317377B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=15968992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17388994A Expired - Fee Related JP3317377B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 反射点測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3317377B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7259860B2 (en) * | 2004-09-22 | 2007-08-21 | Corning Incorporated | Optical feedback from mode-selective tuner |
JP5141189B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2013-02-13 | 横河電機株式会社 | 干渉計及び波長測定装置 |
CN110749419B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-04-13 | 芯华创(武汉)光电科技有限公司 | 一种ofdr检测方法 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP17388994A patent/JP3317377B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0835812A (ja) | 1996-02-06 |
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