JP3446850B2 - 光ファイバ検査装置 - Google Patents

光ファイバ検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光強度変調を利用した
光ファイバ検査装置(OFDR:Optical Frequency Do
main Reflectmeter)において、光が伝搬遅延する光フ
ァイバなどの光導波路あるいは駆動信号などを時間遅延
する遅延回路(ここでは、両者を遅延回路と呼ぶことも
ある)を利用して変調周波数の偏差を検出し、強度変調
周波数の直線掃引制御ができるようにした光ファイバ検
査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】OFDRは、周波数を変調した光を出力
して、光ファイバ内の障害点での反射光を検出し、検出
した信号の周波数情報から障害点を特定する光ファイバ
検査装置である。OFDRには、光周波数を変調する方
法と光強度を周波数変調する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に後者の
光強度を周波数変調するOFDRに関するものである
が、従来のOFDRでは光強度の変調周波数を直線掃引
することが困難であるという欠点があった。
【0004】本発明の目的は、遅延回路を設けて遅延回
路前後の光信号を得、これに基づいて単位時間あたりの
変調周波数の変化量を検出して変調周波数の直線掃引制
御ができるようにした光ファイバ検査装置を実現するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、E/O変換器と、このE/O変換
器を駆動する駆動回路と、前記E/O変換器の光強度を
変調する変調信号を出力する変調信号発生器と、この変
調信号発生器の出力を分岐して前記E/O変換器および
その他の部分へ与える第1の分配器と、前記E/O変換
器の出力光を分岐する第1の分岐手段と、この第1の分岐
手段の一方の出力光を透過させて被検査対象の光ファイ
バに入射させると共にその光ファイバ中の障害点からの
反射光を前記第1の分岐手段からの入射方向とは異なる
方向へ反射する手段と、この手段の出力光を検出する第
1の光検出器と、この第1の光検出器の出力と前記第1の
分配器の出力とをミキシングする第1のミキサと、この
第1のミキサの出力を周波数解析して前記光ファイバ中
の障害点までの距離と障害点からの反射量を求めること
のできる周波数解析器と、既知の長さの光導波路を通っ
た前記第1の分岐手段の他方の出力光を第2の光検出器
で検出し、この第2の検出器の出力と前記第1の分配器
の出力とをミキシングして得た信号の周波数が一定とな
るように前記変調信号発生器を制御する信号を出力する
直線掃引制御手段を具備したことを特徴とする。
【0006】
【作用】E/O変換器の変調信号を光導波路を介して伝
搬遅延させ、この光導波路の前後の変調信号に基づいて
単位時間当たりの変調周波数の変化量を検出する。この
変化量が一定になるように変調信号を制御することによ
り、光強度の変調周波数の直線掃引制御が可能となる。
【0007】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明に係る光ファイバ検査装置の一実施例を示
す構成図である。図において、1は電気・光変換器(以
下E/O変換器という)、2はE/O変換器1を直流駆
動する駆動回路、3は直流信号と高周波信号とを合波す
る合波器、4は光アイソレータ、5と6は光を分岐する
ビームスプリッタ(なお、5を第1の分岐手段、6を第
2の分岐手段ともいう)、7は被検査対象の光ファイ
バ、8は光ファイバ7の障害点からの反射光を検出する
第1の光検出器、9はビームスプリッタ5の出力光を遅
延させるための既知の長さの光ファイバ(光導波路とも
いう)である。
【0008】10は光ファイバ9の出力光を検出する
2の光検出器11は第1のミキサ、12は第2のミキ
、13と14は必要な低域周波数成分のみを透過させ
るロウ・パス・フィルタ、15は13の出力の周波数と
信号強度とを解析する周波数解析器、16は既知の周波
数信号を出力する発振器、17はロウ・パス・フィルタ
14の出力と発振器16の出力との周波数差あるいは位
相差を検出する位相比較器、18は位相比較器17の出
力に基づいて変調周波数を制御する信号を発生する制御
回路である。なお、ロウ・パス・フィルタ14はあった
方が望ましいが、なくても動作上は問題ない。
【0009】19は変調信号を出力する変調信号発生
器、20は制御回路18の出力と変調信号発生器19の
出力とを加算する加算器、21は加算器20の出力に応
じて出力の発振周波数が変化する電圧制御発振器、22
は電圧制御発振器21の出力を分岐する第1の分配器
ある。なお、電圧制御発振器21の機能を第1の分配器
22に含めてしまっても構わない。
【0010】このような構成における動作を次に説明す
る。駆動回路2の出力により、E/O変換器1を駆動す
る。E/O変換器1から出力した光は、光アイソレータ
4とビームスプリッタ5,6を透過し外部に出力する。
電圧制御発振器21の出力周波数は、変調信号発生器1
9の出力によりランプ波変調される。電圧制御発振器2
1の出力は、分配器22で3つに分岐され、合波器3と
ミキサ11,12に入力される。
【0011】分配器22の出力、すなわち電圧制御発振
器21の出力が合波器3に加わると、E/O変換器1の
出力光強度の変調周波数は図2に示すようにランプ波変
調a(Δf/Δt) される。外部に出力された光は被
検査対象の光ファイバ7に入射し、光ファイバ中の障害
点で反射されてビームスプリッタ6に戻り、光検出器8
で検出される。光検出器8の出力は、ミキサ11で分配
器22の出力とミキシングされる。
【0012】光ファイバ7の障害点までの距離がLのと
き、分配器22の出力と光検出器8の出力との間には、 Δt=2・n・L/c0 n :光ファイバ7の屈折率 c0 :真空中の光速 の時間差がある。よって、ミキサ11の出力には、時間
差Δtの間に変化した周波数 Δf=a・Δt=2・a・n・L/c0 の信号が含まれる。
【0013】ミキサ11の出力は、ロウ・パス・フィル
タ13で不要な周波数成分を取り除き、周波数解析器1
5で周波数と信号強度が解析される。変調の傾きaが一
定であれば、解析された周波数は障害点までの距離Lに
比例するため、周波数から距離Lが計算でき、信号強度
から反射量が求められる。
【0014】ビームスプリッタ5で分岐された光は、既
知の長さLc の光ファイバ9を透過して伝搬遅延し、光
検出器10で検出される。光検出器10の出力は、ミキ
サ12で分配器22の出力とミキシングされる。光ファ
イバ9で伝搬遅延され光検出器10で検出された信号と
分配器22の出力信号との間には一定の時間差t=n・
Lc /c0 が生じるため伝搬遅延時間内に変化した変
調周波数の差、すなわち変調周波数の変化の傾き(単位
時間あたりの変調周波数変化量)と光ファイバ9による
伝搬遅延時間との積 f=a・t=a・n・Lc /c0 に等しい周波数の信号がミキサ12から出力される(図
2)。
【0015】ミキサ12の出力は、ロウ・パス・フィル
タ14で不要な周波数成分が取り除かれる。変調周波数
の変化の傾きが一定(直線掃引されている)ならば、ロ
ウ・パス・フィルタ14より出力される信号の周波数は
一定となる。ロウ・パス・フィルタ14から出力された
信号は、発振器16より出力される既知の周波数の信号
と位相比較器17で周波数と位相が比較される。制御回
路18は、位相比較器17の出力によりミキサ12から
出力される信号の周波数が一定となるように制御信号を
出力する。制御回路18より出力された制御信号は、加
算器20で信号発生器19の出力と加算され、電圧制御
発振器21に入る。
【0016】このように、制御回路18の制御によりミ
キサ12から出力される信号の周波数が一定となり、変
調周波数の直線掃引が実現できる。
【0017】なお、本発明では、遅延回路を設け単位時
間当たりの光強度の変調周波数の変化量を検出し、変調
周波数の直線掃引制御を行う部分を直線掃引制御手段と
いう。この直線掃引制御手段は上記実施例に限定される
ものではなく、各種の構成が許される。例えば図3に示
すように、位相比較器17の出力を記憶装置23に記憶
し、そのデータを制御回路18に入力するようにしても
よい。この場合は、記憶装置23に記憶したデータに基
づいて制御回路18は変調周波数の直線掃引制御を繰り
返し行う。なお、この場合の変調信号発生器19からは
ランプ波変調された周波数の信号が出力される。以下の
実施例においても同じである。
【0018】また、図4は、分配器22の出力を変調器
24に与え、E/O変換器1の出力の光強度の変調周波
数を制御するようにした構成例であり、同様に光強度の
変調周波数の直線掃引制御が可能である。
【0019】図5は、光信号の遅れを利用するのではな
く、駆動信号の遅れを利用して光強度の変調周波数の直
線掃引制御を行うもので、分配器22の出力を更に分配
器25に入力し、分配された一方を遅延回路26を通
し、他方の分配された信号とミキサ12でミキシング
し、位相比較器17に入力する場合の構成例である。な
お、実施例では分配器22と25を別個に設けたが、多
出力の分配器を用いれば、分配器は1つで足りる。
【0020】図6は、図5において、位相比較器17の
出力を記憶装置23に記憶するようにした構成例であ
る。
【0021】図7は、図5において分配器22の出力
を、E/O変換器1の出力を変調する変調器24に入力
し、光強度の変調周波数の直線掃引制御を行う場合の構
成例である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遅
延回路を設けて変調信号を伝搬遅延させ、この遅延回路
の前後の変調信号に基づいて単位時間あたりの変調周波
数変化量を検出し、その変調周波数変化量を一定に制御
することができるので、光強度の変調周波数の直線掃引
が可能となり、障害点までの距離分解能と距離確度を
易に向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ファイバ検査装置の一実施例を
示す構成図
【図2】動作を説明するための図
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図
【図4】本発明の更に他の実施例を示す構成図
【図5】本発明の更に他の実施例を示す構成図
【図6】本発明の更に他の実施例を示す構成図
【図7】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 E/O変換器 2 駆動回路 3 合波器 4 光アイソレータ 5,6 ビームスプリッタ 7 光ファイバ 8 光検出器 9 光ファイバ 10 光検出器 11,12 ミキサ 13,14 ロウ・パス・フィルタ 15 周波数解析器 16 発振器 17 位相比較器 18 制御回路 19 変調信号発生器 20 加算器 21 電圧制御発振器 22,25 分配器 23 記憶装置 24 変調器 26 遅延回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−103361(JP,A) 特開 平8−54586(JP,A) 特開 平7−270841(JP,A) 特開 平6−53590(JP,A) 特開 平3−206935(JP,A) 米国特許5062703(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/02 G01J 1/00 G01J 9/00 - 9/04 G01J 11/00 G01B 9/02 G01B 11/00 G01K 11/12 G02B 6/00 G02F 1/01 - 2/02 H01S 3/00 H01S 5/06 H04B 3/46 H04B 10/08 H04B 17/00 - 17/02

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】E/O変換器と、 このE/O変換器を駆動する駆動回路と、 前記E/O変換器の光強度を変調する変調信号を出力す
    る変調信号発生器と、 この変調信号発生器の出力を分岐して前記E/O変換器
    およびその他の部分へ与える第1の分配器と、 前記E/O変換器の出力光を分岐する第1の分岐手段
    と、 この第1の分岐手段の一方の出力光を透過させて被検査
    対象の光ファイバに入射させると共にその光ファイバ中
    の障害点からの反射光を前記第1の分岐手段からの入射
    方向とは異なる方向へ反射する手段と、 この手段の出力光を検出する第1の光検出器と、 この第1の光検出器の出力と前記第1の分配器の出力とを
    ミキシングする第1のミキサと、 この第1のミキサの出力を周波数解析して前記光ファイ
    バ中の障害点までの距離と障害点からの反射量を求める
    ことのできる周波数解析器と、 既知の長さの光導波路を通った前記第1の分岐手段の他
    方の出力光を第2の光検出器で検出し、この第2の検出
    器の出力と前記第1の分配器の出力とをミキシングして
    得た信号の周波数が一定となるように前記変調信号発生
    器を制御する信号を出力する直線掃引制御手段を具備し
    たことを特徴とする光ファイバ検査装置。
  2. 【請求項2】前記直線掃引制御手段は、前記第1の分岐
    手段の他方の出力光を通す前記既知の長さの光導波路
    と、この既知の長さの光導波路の出力光を検出する第2
    の光検出器と、この第2の光検出器の出力と前記第1の分
    配器の出力とをミキシングする第2のミキサと、既知の
    周波数信号を出力する発振器と、前記第2のミキサの出
    力と前記発振器の出力との周波数差または位相差を検出
    する位相比較器と、この位相比較器の出力に基づいて前
    記第2のミキサの出力信号の周波数が一定となるように
    前記変調信号発生器を制御する信号を出力する制御回路
    より構成されたことを特徴とする請求項1記載の光ファ
    イバ検査装置。
  3. 【請求項3】前記直線掃引制御手段は、前記第1の分岐
    手段の他方の出力光を通す前記既知の長さの光導波路
    と、この既知の長さの光導波路の出力光を検出する第2
    の光検出器と、この第2の光検出器の出力と前記第1の分
    配器の出力とをミキシングする第2のミキサと、既知の
    周波数信号を出力する発振器と、前記第2のミキサの出
    力と前記発振器の出力との周波数差または位相差を検出
    する位相比較器と、この位相比較器の出力を記憶する記
    憶装置と、この記憶装置のデータに基づいて前記変調周
    波数が直線掃引されるように前記変調信号発生器の出力
    を補正する信号を出力する制御回路より構成されたこと
    を特徴とする請求項1記載の光ファイバ検査装置。
  4. 【請求項4】前記第1の分配器から与えられる出力に
    いて前記E/O変換器からの出力光を強度変調する変調
    器が前記E/O変換器と前記第1の分岐手段との間に接
    続され、 前記直線掃引制御手段は、前記変調信号発生器の出力を
    分岐する第1の分配器と、前記第1の分岐手段の他方の
    出力光を通す前記既知の長さの光導波路と、この既知の
    長さの光導波路の出力光を検出する第2の光検出器と、
    この第2の光検出器の出力と前記分配器の出力とをミキ
    シングする第2のミキサと、既知の周波数信号を出力す
    る発振器と、前記第2のミキサの出力と前記発振器の出
    力との周波数差または位相差を検出する位相比較器と、
    この位相比較器の出力に基づいて前記第2のミキサの出
    力信号の周波数が一定となるように前記変調信号発生器
    を制御する信号を出力する制御回路より構成されたこと
    を特徴とする請求項1記載の光ファイバ検査装置。
  5. 【請求項5】前記直線掃引制御手段は、前記第1の分配
    器からの1つの分岐出力をさらに分岐する第2の分配器
    と、この第2の分配器の一方の出力を遅延する遅延回路
    、この遅延回路の出力と第2の分配器の他方の出力
    ミキシングする第2のミキサと、既知の周波数信号を出
    力する発振器と、前記第2のミキサの出力と前記発振器
    の出力との周波数差または位相差を検出する位相比較器
    と、この位相比較器の出力に基づいて前記第2のミキサ
    の出力信号の周波数が一定となるように前記変調信号発
    生器を制御する信号を出力する制御回路より構成された
    ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ検査装置。
  6. 【請求項6】前記直線掃引制御手段は、前記第1の分配
    器からの1つの分岐出力をさらに分岐する第2の分配器
    と、この第2の分配器の一方の出力を遅延する遅延回路
    、この遅延回路の出力と第2の分配器の他方の出力
    ミキシングする第2のミキサと、既知の周波数信号を出
    力する発振器と、前記第2のミキサの出力と前記発振器
    の出力との周波数差または位相差を検出する位相比較器
    と、この位相比較器の出力を記憶する記憶装置と、この
    記憶装置のデータに基づいて前記変調周波数が直線掃引
    されるように前記変調信号発生器の出力を補正する信号
    を出力する制御回路より構成されたことを特徴とする請
    求項1記載の光ファイバ検査装置。
  7. 【請求項7】前記第1の分配器から与えられる出力に
    いて前記E/O変換器からの出力光を強度変調する変調
    器が前記E/O変換器と前記第1の分岐手段との間に接
    続され、 前記直線掃引制御手段は、前記第1の分配器からの1つ
    の分岐出力をさらに分岐する第2の分配器と、この第2
    の分配器の一方の出力を遅延する遅延回路と、この遅延
    回路の出力と第2の分配器の他方の出力をミキシングす
    る第2のミキサと、既知の周波数信号を出力する発振器
    と、前記第2のミキサの出力と前記発振器の出力との周
    波数差または位相差を検出する位相比較器と、この位相
    比較器の出力に基づいて前記第2のミキサの出力信号の
    周波数が一定となるように前記変調信号発生器を制御す
    る信号を出力する制御回路より構成されたことを特徴と
    する請求項1記載の光ファイバ検査装置。
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