JP4802916B2 - Bidirectional optical module and optical pulse tester using the same - Google Patents

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本発明は、光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールおよびこの双方向光モジュールを用いた光パルス試験器に関し、詳しくは、小型かつ低価格でありながら精度よく光を受光することができる双方向光モジュールを実現し、この双方向光モジュールを用いて、光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバを精度よく測定することができる光パルス試験器に関するものである。   The present invention relates to a bidirectional optical module having a light source that emits light and a light receiving unit that receives incident light, and an optical pulse tester using the bidirectional optical module. An optical pulse that realizes a bidirectional optical module that can receive light with high accuracy, and that can accurately measure an optical fiber to be measured through which an optical signal for optical communication is transmitted using the bidirectional optical module. It relates to a tester.

光通信システムや光を用いた測定機器(例えば、光ファイバセンサ)は、光を出力する送信部(光源)および光を受光する受信部(受光部)が必須である。また、光通信システムの保守・管理等をするための測定機器では、被測定光ファイバに測定用の光を出力する光源および被測定光ファイバによって伝送された光を受光する受光部が必須である。   An optical communication system or a measuring instrument using light (for example, an optical fiber sensor) requires a transmission unit (light source) that outputs light and a reception unit (light reception unit) that receives light. In addition, in a measuring instrument for maintaining and managing an optical communication system, a light source that outputs measurement light to the optical fiber to be measured and a light receiving unit that receives light transmitted by the optical fiber to be measured are essential. .

例えば、光信号によってデータ通信等を行なう光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバを監視することが重要になっている。そして、光ファイバの敷設、保守等において光パルス試験器(以下、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)と略す)が用いられる。OTDRは、被測定光ファイバに対して繰り返しパルス光を入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルおよび受光時間を測定することで、被測定光ファイバの断線、損失等の状態を測定する。   For example, in an optical communication system that performs data communication using an optical signal, it is important to monitor an optical fiber that transmits the optical signal. An optical pulse tester (hereinafter abbreviated as OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)) is used for laying and maintaining optical fibers. The OTDR repeatedly inputs pulsed light into the optical fiber to be measured, and measures the level of the reflected light and backscattered light from the optical fiber to be measured and the light receiving time. Measure state.

また、送信部および受光部をひとつにモジュール化したものは、双方向光モジュール、BIDI(Bi−Directional)モジュールなどとよばれ、近年のFTTH(Fiber To The Home)の普及に伴って低価格となり、OTDRに限らずその他の測定機器や光通信システム等でも大量に使用されている。   In addition, modules that have a transmitter unit and a light receiver unit in one are called bi-directional optical modules, BIDI (Bi-Directional) modules, etc., and the price will become lower with the recent spread of FTTH (Fiber To The Home). In addition to OTDR, it is also used in a large amount in other measuring devices and optical communication systems.

図6は、双方向光モジュールを用いたOTDRの構成を示した図である(例えば、特許文献1、2参照)。図6において、被測定線路の被測定光ファイバF1は、光信号を伝送する線路であり、被測定対象の光ファイバである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an OTDR using a bidirectional optical module (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In FIG. 6, a measured optical fiber F1 of the measured line is a line for transmitting an optical signal, and is an optical fiber to be measured.

OTDR200は、被測定光ファイバF1に接続される入出射端の測定コネクタCNを有し、この測定コネクタCNからパルス光を被測定光ファイバF1に出射する。また、OTDR200は、被測定光ファイバF1に出射したパルス光の戻り光(反射光または後方散乱光)が測定コネクタCNを介して入射される。   The OTDR 200 has an input / output end measurement connector CN connected to the optical fiber F1 to be measured, and emits pulsed light from the measurement connector CN to the optical fiber F1 to be measured. In the OTDR 200, return light (reflected light or backscattered light) of the pulsed light emitted to the optical fiber F1 to be measured is incident via the measurement connector CN.

OTDR200は、双方向光モジュールM1、LD駆動部M2、サンプリング部M3、信号処理部M4、表示部M5を有する。双方向光モジュールM1は、測定コネクタCNを介して、被測定光ファイバF1にパルス光を出力し、被測定光ファイバF1からの戻り光を受光する。LD駆動部M2は、双方向光モジュール内の光源を駆動する。サンプリング部M3は、双方向光モジュールM1内の受光部からの電気信号(光電流)を電圧に変換し、サンプリングする。信号処理部M4は、LD駆動部M2を介して双方向光モジュールM1にパルス光を出力させ、サンプリング部M3にサンプリングを行なわせ、サンプリング結果の電気信号を演算処理する。表示部M5は、信号処理部M4の処理結果を表示する。   The OTDR 200 includes a bidirectional optical module M1, an LD driving unit M2, a sampling unit M3, a signal processing unit M4, and a display unit M5. The bidirectional optical module M1 outputs pulsed light to the measured optical fiber F1 via the measurement connector CN and receives return light from the measured optical fiber F1. The LD driving unit M2 drives the light source in the bidirectional optical module. The sampling unit M3 converts the electrical signal (photocurrent) from the light receiving unit in the bidirectional optical module M1 into a voltage and samples it. The signal processing unit M4 outputs pulsed light to the bidirectional optical module M1 via the LD driving unit M2, causes the sampling unit M3 to perform sampling, and performs an arithmetic processing on the electrical signal as a sampling result. The display unit M5 displays the processing result of the signal processing unit M4.

次に、図7は、従来の双方向光モジュールM1の構成を示した図である(例えば、特許文献1〜3参照)。図7において、レーザダイオード(以下、LD(Laser Diode)と略す)1は、波長λ1の光を出力する。レンズ2は、LD1からの光を平行光にする。LD3は、波長λ2の光を出力する。レンズ4は、LD3からの光を平行光にする。合分波フィルタ(合波手段)5は、レンズ2、4からの波長λ1、λ2の光を合波する。レンズ6は、合波フィルタ5からの光を集光する。第1の光ファイバ7は、一端がレンズ6の集光位置に設けられ、他端が、測定コネクタCNによって被測定光ファイバF1と接続される。ビームスプリッタ(以下、BS(Beam Splitter)と略す)8は、反射手段であり、合分波フィルタ5とレンズ6の間に設けられる。レンズ9は、BS8で分岐された戻り光を集光する。アバランシェフォトダイオード(以下、APD(Avalanche Photodiode)と略す)10は、レンズ9の集光位置に設けられ、戻り光を受光する。   Next, FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional bidirectional optical module M1 (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In FIG. 7, a laser diode (hereinafter abbreviated as LD (Laser Diode)) 1 outputs light of wavelength λ1. The lens 2 converts the light from the LD 1 into parallel light. The LD 3 outputs light having a wavelength λ2. The lens 4 makes the light from the LD 3 parallel light. The multiplexing / demultiplexing filter (multiplexing means) 5 multiplexes the light with wavelengths λ 1 and λ 2 from the lenses 2 and 4. The lens 6 condenses the light from the multiplexing filter 5. One end of the first optical fiber 7 is provided at the condensing position of the lens 6, and the other end is connected to the optical fiber F1 to be measured by the measurement connector CN. A beam splitter (hereinafter abbreviated as BS (Beam Splitter)) 8 is a reflecting means, and is provided between the multiplexing / demultiplexing filter 5 and the lens 6. The lens 9 condenses the return light branched by the BS 8. An avalanche photodiode (hereinafter abbreviated as APD (Avalanche Photodiode)) 10 is provided at a condensing position of the lens 9 and receives return light.

なお、LD1、LD3は光源であり、APD10は受光部である。また、波長の異なる複数のLD1,LD3を用いるのは、国内の現用回線としては1310[nm]、1550[nm]帯域等の波長の光が用いられ、監視波長としては1650[nm]帯域の波長の光が用いられるので、ユーザが、用途によって所望の波長にて測定を行えるようにするためである。   LD1 and LD3 are light sources, and APD 10 is a light receiving unit. Also, the use of a plurality of LD1 and LD3 having different wavelengths uses light of wavelengths such as 1310 [nm] and 1550 [nm] for domestic working lines, and 1650 [nm] for monitoring wavelengths. Since light of a wavelength is used, the user can perform measurement at a desired wavelength depending on the application.

このような装置の動作を説明する。
信号処理部M4が、あらかじめLD駆動部M2にパルス光のパルス幅を設定しておく。そして、信号処理部M4内のタイミング発生手段(図示せず)が、所定の間隔でタイミング信号をLD駆動部M2に送出する。そして、LD駆動部M2が、タイミング信号に同期させてLD1またはLD3にパルス光を出力させる。そして、LD1からのパルス光が、レンズ2で平行光となる。また、LD3からのパルス光が、レンズ4で平行光となる。そして、合分波フィルタ5が、LD1からの光を透過し、LD3からの光を反射し、BS8に出射する。さらに、合分波フィルタ5からの透過光(LD1からの光)、反射光(LD3からの光)が、BS8を透過してレンズ6によって集光され、第1の光ファイバ7の一端に入射する。
The operation of such an apparatus will be described.
The signal processing unit M4 sets the pulse width of the pulsed light in the LD driving unit M2 in advance. Then, timing generation means (not shown) in the signal processing unit M4 sends a timing signal to the LD driving unit M2 at a predetermined interval. Then, the LD driver M2 outputs pulsed light to the LD1 or LD3 in synchronization with the timing signal. Then, the pulsed light from the LD 1 becomes parallel light at the lens 2. Further, the pulsed light from the LD 3 becomes parallel light at the lens 4. Then, the multiplexing / demultiplexing filter 5 transmits the light from the LD 1, reflects the light from the LD 3, and emits it to the BS 8. Further, transmitted light (light from LD 1) and reflected light (light from LD 3) from the multiplexing / demultiplexing filter 5 pass through BS 8 and are collected by the lens 6, and enter one end of the first optical fiber 7. To do.

そして、第1の光ファイバ7の一端に入射した光が、第1の光ファイバの他端、測定コネクタCNを経て、被測定光ファイバF1に入射する。被測定光ファイバF1内部では、レイリー散乱が発生し、その一部はパルス光の進行方向とは逆方向に進み後方散乱光としてOTDR200に戻ってくる。また、被測定光ファイバF1の接続点や破断点で発生するフレネル反射光もOTDR200に戻ってくる。   Then, the light incident on one end of the first optical fiber 7 enters the optical fiber F1 to be measured through the other end of the first optical fiber and the measurement connector CN. Rayleigh scattering occurs in the optical fiber F1 to be measured, and a part thereof travels in the direction opposite to the traveling direction of the pulsed light and returns to the OTDR 200 as backscattered light. Further, Fresnel reflected light generated at the connection point or break point of the optical fiber F1 to be measured returns to the OTDR 200.

そして、被測定光ファイバF1からの戻り光が、測定コネクタCN、第1の光ファイバ7の他端に入射する。さらに、第1の光ファイバ7の一端から出射された戻り光が、レンズ6で平行光になり、BS8によって分岐される。そして、分岐された戻り光のうち、レンズ9方向に反射された戻り光をレンズ9が集光して、APD10にて受光する。さらに、APD10が、入射した戻り光を、この戻り光の光パワーに応じた電気信号(光電流)に変換し、サンプリング部M3に出力する。   Then, the return light from the measured optical fiber F1 enters the measurement connector CN and the other end of the first optical fiber 7. Further, the return light emitted from one end of the first optical fiber 7 becomes parallel light by the lens 6 and is branched by the BS 8. Of the branched return light, the return light reflected in the direction of the lens 9 is collected by the lens 9 and received by the APD 10. Further, the APD 10 converts the incident return light into an electrical signal (photocurrent) corresponding to the optical power of the return light, and outputs it to the sampling unit M3.

そして、サンプリング部M3内のIV変換回路(図示せず)が、APD10からの光電流を電圧に変換し、サンプリング部M3内の多段のアンプ(図示せず)が、電気信号を増幅し、さらにサンプリング部M3内のAD変換回路(図示せず)が、信号処理部M4のタイミング信号を時間的な基準にして、アナログ信号の電気信号をデジタル信号にAD変換して、信号処理部M4に出力する。   Then, an IV conversion circuit (not shown) in the sampling unit M3 converts the photocurrent from the APD 10 into a voltage, a multistage amplifier (not shown) in the sampling unit M3 amplifies the electric signal, and An AD conversion circuit (not shown) in the sampling unit M3 AD-converts an analog electrical signal into a digital signal using the timing signal of the signal processing unit M4 as a time reference, and outputs the digital signal to the signal processing unit M4 To do.

さらに、信号処理部M4が、タイミング信号を出力したタイミングおよびサンプリング部M3からのデジタル信号によって、LD1、LD3にパルス光を出射させてから戻り光をAPD10で受光するまでの時間を求め、被測定光ファイバF1の距離測定、戻り光の光信号レベル測定を行ない、測定結果を横軸を距離、縦軸を戻り光の光信号レベルとして表示部M5に表示する。   Furthermore, the signal processing unit M4 obtains the time from when the pulsed light is emitted to the LD1 and LD3 until the return light is received by the APD 10 based on the timing when the timing signal is output and the digital signal from the sampling unit M3. The distance of the optical fiber F1 and the optical signal level of the return light are measured, and the measurement result is displayed on the display unit M5 with the horizontal axis indicating the distance and the vertical axis indicating the optical signal level of the return light.

また、戻り光の信号レベルは非常に微弱なため、パルス光を繰り返し被測定光ファイバF1に出力し、信号処理部M4が、複数回の測定値を平均化することでノイズ低減を図っている。   Further, since the signal level of the return light is very weak, the pulse light is repeatedly output to the optical fiber F1 to be measured, and the signal processing unit M4 attempts to reduce noise by averaging the measurement values obtained a plurality of times. .

次に、図8は、従来の双方向光モジュールのその他の例を示した構成図である(例えば、特許文献4参照)。ここで、図6、図7と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図8において、合分波フィルタ5、レンズ6、第1の光ファイバ7、BS8の代わりに2×2(2入力2出力)の光カプラ11、12が設けられる。   Next, FIG. 8 is a block diagram showing another example of a conventional bidirectional optical module (see, for example, Patent Document 4). Here, the same components as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 8, 2 × 2 (two inputs and two outputs) optical couplers 11 and 12 are provided instead of the multiplexing / demultiplexing filter 5, the lens 6, the first optical fiber 7, and the BS 8.

光カプラ11の一方の入力端11aにLD1のパルス光が入射し、他方の入力端11bにLD3のパルス光が入射する。そして、LD1,LD3からの両方の光が、光カプラ11の一方の出力端11cから光カプラ12の一方の入力端12aに入射する。さらに、光カプラ12に入射した光が、光カプラ12の一方の出力端12cから被測定光ファイバF1に出射される。   LD1 pulsed light is incident on one input end 11a of the optical coupler 11, and LD3 pulsed light is incident on the other input end 11b. Then, both lights from LD 1 and LD 3 are incident on one input end 12 a of the optical coupler 12 from one output end 11 c of the optical coupler 11. Further, the light incident on the optical coupler 12 is emitted from the one output end 12c of the optical coupler 12 to the measured optical fiber F1.

そして、被測定光ファイバF1からの戻り光が、光カプラ12の出力端12cから入射し、他方の入力端12bから出射してAPD10にて受光される。   Then, the return light from the measured optical fiber F1 enters from the output end 12c of the optical coupler 12, exits from the other input end 12b, and is received by the APD 10.

なお、光カプラ11の他方の出力端11d、光カプラ12の他方の出力端12dは、無反射端となるように処理がされる。また、光カプラ12の一方の出力端12cと被測定光ファイバF1は、測定コネクタCNによって接続される。そして、LD1からの光を集光して光カプラ11の入力端11aに結合させるレンズ2、LD3からの光を集光して光カプラ11の入力端11bに結合させるレンズ4、光カプラ12の入力端12bから光を集光してAPD10に結合させるレンズ9の図示は省略している。   The other output end 11d of the optical coupler 11 and the other output end 12d of the optical coupler 12 are processed so as to be non-reflective ends. Further, one output end 12c of the optical coupler 12 and the optical fiber F1 to be measured are connected by a measurement connector CN. Then, the lens 2 that collects the light from the LD 1 and couples it to the input end 11 a of the optical coupler 11, the lens 4 that collects the light from the LD 3 and couples it to the input end 11 b of the optical coupler 11, and the optical coupler 12. The lens 9 that collects light from the input end 12b and couples it to the APD 10 is not shown.

特開2001−305017号公報JP 2001-305017 A 特開平4−296812号公報JP-A-4-296812 特開平8−166526号公報JP-A-8-166526 特開平10−336106号公報JP-A-10-336106

APD10の受光エリアは、仕様によってあらかじめ定められているが、この仕様に定められた範囲外であっても、光が入射すると光電流を出力する部分もある。この受光エリアでなくとも光を受光する部分を受光エリア外と呼ぶ。通常、APD10の製造メーカは、特性(例えば、周波数特性)のよい部分のみを受光エリアとして定めている。   The light receiving area of the APD 10 is predetermined according to the specification. However, there is a portion that outputs a photocurrent when light is incident even if it is outside the range determined by the specification. A portion that receives light even if it is not the light receiving area is called outside the light receiving area. Usually, the manufacturer of the APD 10 defines only a portion with good characteristics (for example, frequency characteristics) as a light receiving area.

ここで、図9は、APD10の入射光に対する出力特性(周波数特性)を模式的に示した図である。図9において、横軸は時間であり、上段の(a)は、ADP10への入射光、中段の(b)は、受光エリアで受光した場合の出力、下段の(c)は、受光エリア外で受光した場合の出力を示している。図9に示すように、受光エリアで受光した場合の出力は、入射したパルス光に追従して出力が急峻に立上がり、立下る。一方、受光エリア外で受光した場合の出力は周波数特性が悪く、応答が遅い。   Here, FIG. 9 is a diagram schematically showing output characteristics (frequency characteristics) of the APD 10 with respect to incident light. In FIG. 9, the horizontal axis is time, the upper (a) is the incident light to the ADP 10, the middle (b) is the output when received in the light receiving area, and the lower (c) is outside the light receiving area. The output when receiving light is shown. As shown in FIG. 9, the output when the light is received in the light receiving area rises and falls sharply following the incident pulse light. On the other hand, the output when receiving light outside the light receiving area has poor frequency characteristics and a slow response.

従って、図7に示す双方向光モジュールの製造時には、BS8、レンズ9、APD10等のアライメントを行ない、戻り光がAPD10の受光エリアにのみ入射するように調整する。   Therefore, when the bidirectional optical module shown in FIG. 7 is manufactured, the BS 8, the lens 9, the APD 10, etc. are aligned so that the return light is incident only on the light receiving area of the APD 10.

しかしながら、図7に示すピッグテール型の双方向光モジュールでは、各光学部品1〜6、8〜10は、金属ケース(図7中の点線)に収められ、光ファイバ7の一端側のフェルール部分のみケースに固定(その他の部分はケースの外にでている)されてモジュール化される。また、各光学部品1〜10は、金属部品(図示せず)等によって金属ケースに固定される。そのため、各光学部品1〜10の端面や金属部品、金属ケース等の部品・金属表面でLD1、3からのパルス光、戻り光が反射・散乱し、迷光が発生する。   However, in the pigtail type bidirectional optical module shown in FIG. 7, the optical components 1 to 6 and 8 to 10 are housed in a metal case (dotted line in FIG. 7), and only the ferrule portion on one end side of the optical fiber 7 is included. Fixed to the case (other parts are outside the case) and modularized. Each optical component 1 to 10 is fixed to a metal case by a metal component (not shown) or the like. Therefore, pulse light and return light from the LDs 1 and 3 are reflected / scattered on the end surfaces of the optical components 1 to 10, metal parts, metal cases and other parts / metal surfaces, and stray light is generated.

そして、光ファイバ7の一端から双方向光モジュール内に出射された戻り光が、反射・散乱して迷光が生ずる。さらに、生じた迷光が、減衰を繰り返す中で、周波数特性の悪いAPD10の受光エリア外に入射する。図10は、レンズ9とAPD10の受光エリア近傍を図示し、戻り光および迷光がAPD10へ入射するのを模式的に示した図である。図10において、戻り光100aが受光エリア10aに入射し、戻り光100aの迷光100bが受光エリア外10bに入射する一例を示している。   Then, the return light emitted from one end of the optical fiber 7 into the bidirectional optical module is reflected / scattered to generate stray light. Further, the generated stray light is repeatedly attenuated and enters the outside of the light receiving area of the APD 10 having poor frequency characteristics. FIG. 10 illustrates the vicinity of the light receiving area of the lens 9 and the APD 10, and schematically illustrates the return light and stray light entering the APD 10. FIG. 10 shows an example in which the return light 100a enters the light receiving area 10a and the stray light 100b of the return light 100a enters the outside light receiving area 10b.

このように、周波数特性の悪い受光エリア外10bにて迷光100bを受光すると、被測定光ファイバF1の破断点・接続点を測定する際の裾引き(アッテネーションデッドゾーンと呼ばれる)が、受光エリア10のみで受光した場合よりも距離軸上に対して大きくなり、破断点・接続点を求める測定精度が悪くなるという問題があった。ここで、図11は、OTDR200の測定結果の一例を示した図である。横軸は、距離(パルス光を出射してからAPD10で受光するまでの時間を距離に換算したもの)であり、縦軸は、戻り光の光信号レベルである。   In this way, when stray light 100b is received outside the light receiving area 10b with poor frequency characteristics, the tailing (referred to as an attenuation dead zone) when measuring the breaking point / connection point of the optical fiber F1 to be measured is caused to occur in the light receiving area 10. There is a problem that the distance on the distance axis is larger than that when only the light is received, and the measurement accuracy for obtaining the breaking point / connection point is deteriorated. Here, FIG. 11 is a diagram showing an example of the measurement result of OTDR200. The horizontal axis is the distance (the time from when the pulse light is emitted until it is received by the APD 10 is converted into the distance), and the vertical axis is the optical signal level of the return light.

また、反射手段のBS8の偏波依存性(以下、PDL(Polarization Dependent Loss:偏光依存性とも言う)とも略す)は、BS8の分岐面の法線と、この分岐面に入射する戻り光の光軸とでなす入射角が大きくなるほど悪くなる。ここで、図12は、BS8への入射角と偏波依存性の特性を示した図である。図7に示す装置では、戻り光をBS8で光軸と直交方向に分岐・反射するので、BS8への入射角が大きく(通常、約45[deg])、偏波依存性も悪くなってしまう。その結果、双方向光モジュールに入射する戻り光の光パワーを精度よく測定できず、被測定光ファイバF1の測定も精度よく行なうことが困難であるという問題があった。 Further, the polarization dependence of the BS 8 of the reflecting means (hereinafter also abbreviated as PDL (Polarization Dependent Loss)) is the normal of the branch surface of the BS 8 and the light of the return light incident on the branch surface. The worse the angle of incidence with the axis, the worse. Here, FIG. 12 is a diagram showing the incident angle to the BS 8 and the polarization dependence characteristics. In the apparatus shown in FIG. 7, since the return light is branched and reflected by the BS 8 in a direction orthogonal to the optical axis, the incident angle to the BS 8 is large (usually about 45 [deg]), and the polarization dependency is also deteriorated. . As a result, there is a problem in that it is difficult to accurately measure the optical power of the return light incident on the bidirectional optical module, and it is difficult to accurately measure the measured optical fiber F1.

また、LD1、LD3を精度よく駆動するためには、駆動部M2からLD1、LD3への電気的な信号の配線を短くする必要が有り、LD1、LD3と駆動部M2とを物理的に近くしなければならない。同様に、APD10からの微弱な光電流を、サンプリング部M3にて電圧に変換、大きな増幅、AD変換するが、光電流を精度よくサンプリングするには、APD10とサンプリング部M3との電気的な経路を短くし、物理的に近づけなればならい。   In addition, in order to drive LD1 and LD3 with high accuracy, it is necessary to shorten the wiring of electrical signals from the drive unit M2 to the LD1 and LD3, and the LD1, LD3 and the drive unit M2 are physically close to each other. There must be. Similarly, a weak photocurrent from the APD 10 is converted into a voltage by the sampling unit M3, and a large amplification and AD conversion are performed. To accurately sample the photocurrent, an electrical path between the APD 10 and the sampling unit M3 Should be shortened and physically closer.

しかしながら、図7に示すピッグテール型の双方向光モジュールでは、LD1、LD3と、APD10とが物理的に近接する。そのため、APD10からの電気信号に対して大きな駆動部M2の電気信号が、高感度低ノイズな検出が必要な受光側(APD10,サンプリング部M3)に影響を及ぼす。すなわち、受光側が、発光側(LD1,LD3,駆動部M2)の影響を受けやすくなり、発光側の電気信号が、受光側へのノイズになるという問題もあった。   However, in the pigtail type bidirectional optical module shown in FIG. 7, LD1, LD3, and APD 10 are physically close to each other. Therefore, the electric signal of the driving unit M2 that is larger than the electric signal from the APD 10 affects the light receiving side (APD10, sampling unit M3) that needs to be detected with high sensitivity and low noise. That is, there is a problem that the light receiving side is easily affected by the light emitting side (LD1, LD3, driving unit M2), and the electric signal on the light emitting side becomes noise to the light receiving side.

一方、図8に示す、ファイバカプラ型の双方向光モジュールでは、光学系内部で発生する不要な反射光や散乱光が、APD10に入射しにくいため、上述の裾引きが少なく、PDLの影響も少ない。また、LD1、3とAPD10とを物理的に離して配置できるため、駆動部M2によるサンプリング部M3への影響も少ない。   On the other hand, in the fiber coupler type bi-directional optical module shown in FIG. 8, unnecessary reflected light and scattered light generated inside the optical system are difficult to enter the APD 10, so that the above-mentioned tailing is small and the influence of PDL is also exerted. Few. Further, since the LDs 1 and 3 and the APD 10 can be physically separated, the influence of the driving unit M2 on the sampling unit M3 is small.

しかしながら、光カプラ11、12を用いることにより部品コストが高くなり、光ファイバを所定の曲率よりも小さく曲げることができないため、光カプラ11、12のファイバフォーミングに伴い双方向光モジュールのサイズの小型化が困難であるという問題があった。   However, the use of the optical couplers 11 and 12 increases the component cost, and the optical fiber cannot be bent smaller than a predetermined curvature. Therefore, the size of the bidirectional optical module is reduced with the fiber forming of the optical couplers 11 and 12. There was a problem that it was difficult to convert.

そこで本発明の目的は、小型かつ低価格でありながら精度よく光を受光することができる双方向光モジュールを実現し、この双方向光モジュールを用いて、被測定光ファイバを精度よく測定することができる光パルス試験器を実現することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to realize a bidirectional optical module that can receive light with high accuracy while being small and inexpensive, and to accurately measure an optical fiber to be measured using the bidirectional optical module. It is to realize an optical pulse tester capable of

請求項1記載の発明は、
光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールにおいて、
前記光源からの光を一端から入射して他端から自モジュール外に出射し、前記入射光を他端から入射して一端から自モジュール内に出射する第1の光ファイバと、
この第1の光ファイバの一端からの入射光を平行光にするレンズと、
このレンズからの平行光を、前記レンズに反射する反射手段と、
前記レンズの焦点位置に一端が設けられ、前記反射手段で反射されて前記レンズによって集光された反射光を一端から入射し、他端から前記受光部に出射する第2の光ファイバとを設け、
前記レンズと前記反射手段間の距離は前記レンズの焦点距離と等しく設定され、前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバの一端は前記レンズの中心に対して点対称に配置されてこれらファイバの一端間の距離は前記レンズの焦点距離に比べて十分短く設定されていることを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記反射手段は、前記第1の光ファイバの一端から出射される入射光の光軸に対して、垂直に設けられることを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、
前記反射手段に入射する入射光の入射角と前記反射手段で反射される反射光の出射角とが等しいことを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、
前記第1の光ファイバの一端および前記第2の光ファイバの一端を平行に並べて保持するフェルールを設け、前記レンズとこのフェルールの端面間の距離は前記レンズの焦点距離と等しく設定されていることを特徴とするものである。
請求項5記載の発明は、
光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバにパルス光を出射し、出射したパルス光の戻り光に基づいて前記被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器において、
第1の光ファイバの他端からパルス光を前記被測定光ファイバに出射し、前記戻り光を入射光として第1の光ファイバの他端に入射する請求項1〜4のいずれかに記載の双方向光モジュールと、
この双方向光モジュールの光源にパルス光を出射させる駆動部と、
前記双方向光モジュールの受光部からの出力をサンプリングするサンプリング部と、
前記駆動部と前記サンプリング部とにタイミング信号を出力し、前記サンプリング部からの出力によって前記被測定光ファイバの測定を行なう信号処理部と
を設けたことを特徴とするものである。
The invention described in claim 1
In a bidirectional optical module having a light source that emits light and a light receiving unit that receives incident light,
A first optical fiber that enters the light from the light source from one end and exits from the other end to the own module; the incident light enters from the other end and exits from the one end into the own module;
A lens that collimates incident light from one end of the first optical fiber;
The collimated light from the lens, a reflecting means for reflecting to said lens,
One end is provided at the focal position of the lens , and there is provided a second optical fiber that enters the reflected light reflected by the reflecting means and collected by the lens from one end and exits from the other end to the light receiving unit. ,
The distance between the lens and the reflecting means is set equal to the focal length of the lens, and one ends of the first optical fiber and the second optical fiber are arranged point-symmetrically with respect to the center of the lens. The distance between the ends of the fiber is set to be sufficiently shorter than the focal length of the lens .
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The reflecting means is provided perpendicular to the optical axis of incident light emitted from one end of the first optical fiber.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
The incident angle of the incident light incident on the reflecting means is equal to the outgoing angle of the reflected light reflected by the reflecting means.
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
A ferrule is provided to hold one end of the first optical fiber and one end of the second optical fiber in parallel, and the distance between the lens and the end face of the ferrule is set equal to the focal length of the lens. It is characterized by.
The invention according to claim 5
In an optical pulse tester that emits pulsed light to a measured optical fiber to which an optical signal for optical communication is transmitted, and measures the measured optical fiber based on the return light of the emitted pulsed light,
The pulse light is emitted from the other end of the first optical fiber to the optical fiber to be measured, and the return light is incident on the other end of the first optical fiber as incident light. A bidirectional optical module;
A drive unit that emits pulsed light to the light source of the bidirectional optical module;
A sampling unit for sampling the output from the light receiving unit of the bidirectional optical module;
A timing signal is output to the driving unit and the sampling unit, and a signal processing unit that measures the optical fiber to be measured by an output from the sampling unit is provided.

本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項1〜4によれば、受光部に光を出射する第2の光ファイバの一端が、コリメート手段の焦点位置に設けられるので、入射光の迷光が自モジュール内で発生しても、反射手段で反射された反射光と同じ角度でコリメート手段に入射しない限り、第2の光ファイバに入射しない。また、受光部への入射位置は、第2の光ファイバとの位置関係によって決まる。これらにより、入射光で生じた不要な迷光が、第2の光ファイバに入射しにくく、受光部の所望の位置以外で受光されず、受光部にて精度よく光を受光することができる。また、光カプラを用いる構成と比較して、小型かつ低価格にすることができる。
請求項2によれば、第1の光ファイバからの入射光が、反射手段にほぼ垂直に入射するので、反射手段の偏波依存性が小さくなり、入射光の光パワーを精度よく受光し、測定することができる。
請求項5によれば、請求項1〜4のいずれかに記載の双方向光モジュールを光パルス試験器に用いるので、被測定光ファイバからの戻り光を精度よく受光することができる。これにより、被測定光ファイバを精度よく測定することができる。
The present invention has the following effects.
According to the first to fourth aspects, since one end of the second optical fiber that emits light to the light receiving portion is provided at the focal position of the collimating means, even if stray light of incident light is generated in the own module, it is reflected. Unless it enters the collimating means at the same angle as the reflected light reflected by the means, it does not enter the second optical fiber. Further, the incident position on the light receiving unit is determined by the positional relationship with the second optical fiber. Accordingly, unnecessary stray light generated by the incident light is not easily incident on the second optical fiber, and is not received except at a desired position of the light receiving unit, and the light can be received with high accuracy by the light receiving unit. In addition, the size and cost can be reduced as compared with a configuration using an optical coupler.
According to claim 2, since the incident light from the first optical fiber is incident on the reflecting means substantially perpendicularly, the polarization dependence of the reflecting means is reduced, and the optical power of the incident light is accurately received, Can be measured.
According to the fifth aspect, since the bidirectional optical module according to any one of the first to fourth aspects is used for an optical pulse tester, the return light from the optical fiber to be measured can be received with high accuracy. Thereby, the optical fiber to be measured can be measured with high accuracy.

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図6、図7と同一のものには同一符号を付し、説明を省略し、さらに図示も省略する。図6に示すOTDR200に、図7、図8に示す従来の双方向光モジュールM1の代わりに、本発明の双方向光モジュールを適用した一例である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and further illustration is omitted. This is an example in which the bidirectional optical module of the present invention is applied to the OTDR 200 shown in FIG. 6 instead of the conventional bidirectional optical module M1 shown in FIGS.

図1において、BS8の代わりにBS13が設けられる。BS13は、反射手段であり、第1の光ファイバ7の一端から出射されレンズ6によって平行光となった戻り光を所定の割合の光パワーで分岐し、一方を再度レンズ6に反射し、他方を透過する。なお、図1のBS13は、分岐面のみを図示している。   In FIG. 1, BS13 is provided instead of BS8. The BS 13 is a reflection means, which splits the return light emitted from one end of the first optical fiber 7 and converted into parallel light by the lens 6 with a predetermined ratio of optical power, reflects one to the lens 6 again, and the other. Transparent. In addition, BS13 of FIG. 1 has shown only the branch surface.

第2の光ファイバ14が新たに設けられる。第2の光ファイバ14の一端には、BS13で反射されレンズ6によって集光された戻り光が入射する。そして、第2の光ファイバ14の他端から、入射して伝送された戻り光をレンズ9に出射する。レンズ9は、第2の光ファイバ14の他端から出射された戻り光を集光する。なお、第2の光ファイバ14、レンズ9、APD10等のアライメントを行ない、第2の光ファイバ14から出射された光が、APD10の受光エリア10aにのみ入射するように調整する。   A second optical fiber 14 is newly provided. Return light reflected by the BS 13 and collected by the lens 6 enters one end of the second optical fiber 14. Then, the return light incident and transmitted from the other end of the second optical fiber 14 is emitted to the lens 9. The lens 9 condenses the return light emitted from the other end of the second optical fiber 14. The second optical fiber 14, the lens 9, the APD 10, etc. are aligned so that the light emitted from the second optical fiber 14 enters only the light receiving area 10 a of the APD 10.

図2は、光ファイバ14の他端、レンズ9、APD10の受光エリア近傍を図示し、光ファイバ14の他端から出射した光が、レンズ6、APD10へ入射するのを模式的に示した図である。   FIG. 2 shows the other end of the optical fiber 14, the lens 9, and the vicinity of the light receiving area of the APD 10, and schematically shows that light emitted from the other end of the optical fiber 14 enters the lens 6 and the APD 10. It is.

図3は、光ファイバ7、14それぞれの一端、レンズ6、BS13、光ファイバ7からの戻り光100a、BS13による戻り光の反射光100a’を詳細に示した図である。図3において、フェルール15は、第1の光ファイバ7の一端および第2の光ファイバ14の一端を平行に並べて保持する。また、図3中の一点鎖線は、戻り光100a、反射光100a’の光軸を示している。   FIG. 3 is a diagram showing in detail the one end of each of the optical fibers 7 and 14, the lens 6, BS 13, the return light 100 a from the optical fiber 7, and the reflected light 100 a ′ of the return light from the BS 13. In FIG. 3, the ferrule 15 holds one end of the first optical fiber 7 and one end of the second optical fiber 14 in parallel. Also, the alternate long and short dash line in FIG. 3 indicates the optical axes of the return light 100a and the reflected light 100a '.

図4は、レンズ6側から光ファイバ7、14方向を示した構成図であり、フェルール15の図示は省略している。図3において、レンズ6の中心に対して、光ファイバ7、14は、点対称に配置される。   FIG. 4 is a configuration diagram showing the directions of the optical fibers 7 and 14 from the lens 6 side, and the illustration of the ferrule 15 is omitted. In FIG. 3, the optical fibers 7 and 14 are arranged point-symmetrically with respect to the center of the lens 6.

図3、図4において、戻り光100aは、第1の光ファイバ7の一端から出射された光であり、反射光100a’は、BS13によって分岐された戻り光100aのうち、BS13でレンズ6方向に反射された光である。   3 and 4, the return light 100 a is light emitted from one end of the first optical fiber 7, and the reflected light 100 a ′ is the return light 100 a branched by the BS 13. It is the light reflected by.

光ファイバ7、14それぞれの一端は、同一のフェルール15内に可能な限り近接させて配置される。例えば、光ファイバ7、14の直径が125[μm]であれば、光ファイバ7、14の中心間の距離ΔL=250[μm]程度に近接される(例えば、特開平10−111433号公報、特開2001−356240号公報等)。もちろん、距離ΔLはどのような値でもよく、例えば、ΔL=125[μm]としてもいいが、市販される2芯フェルールであれば250[μm]が一般的である。また、光ファイバ7、14の長手方向の軸は平行であり、フェルール15の端面は、平面研磨でも斜め研磨でもよい。また、光ファイバ7から出射しレンズ6までの戻り光100aの光軸と、レンズ6から光ファイバ14までの反射光100a’の光軸とは平行である。   One end of each of the optical fibers 7 and 14 is arranged as close as possible in the same ferrule 15. For example, if the diameters of the optical fibers 7 and 14 are 125 [μm], they are close to the distance ΔL = 250 [μm] between the centers of the optical fibers 7 and 14 (for example, JP-A-10-111433, JP-A-2001-356240). Of course, the distance ΔL may be any value, for example, ΔL = 125 [μm]. However, a commercially available two-core ferrule is generally 250 [μm]. Further, the longitudinal axes of the optical fibers 7 and 14 are parallel, and the end face of the ferrule 15 may be either flat or oblique. Further, the optical axis of the return light 100a emitted from the optical fiber 7 to the lens 6 and the optical axis of the reflected light 100a 'from the lens 6 to the optical fiber 14 are parallel to each other.

レンズ6の焦点距離をfとすると、BS13とレンズ6間の距離はfであり、レンズ6とフェルール15の端面(つまり、光ファイバ7、14それぞれの一端の端面)間の距離もfである。なお、一例としては、ファイバ間の距離250[μm]に対し、レンズ6の焦点距離fは数[mm]〜数十[mm]であり、距離にして2〜3桁の差がある。   When the focal length of the lens 6 is f, the distance between the BS 13 and the lens 6 is f, and the distance between the lens 6 and the end face of the ferrule 15 (that is, the end face of one end of each of the optical fibers 7 and 14) is also f. . As an example, the focal length f of the lens 6 is several [mm] to several tens [mm] with respect to the distance 250 [μm] between the fibers, and there is a difference of 2 to 3 digits in the distance.

BS13の分岐面の法線は、第1の光ファイバ7の一端から出射される戻り光100aの光軸に対して平行である。つまり、BS13の分岐面は、光ファイバ7から出射しレンズ6までの戻り光100aの光軸に対して垂直に設けられる。   The normal line of the branch surface of the BS 13 is parallel to the optical axis of the return light 100 a emitted from one end of the first optical fiber 7. That is, the branch surface of the BS 13 is provided perpendicular to the optical axis of the return light 100 a that is emitted from the optical fiber 7 and reaches the lens 6.

なお、光ファイバ7から出射した直後の戻り光100aの光軸に対してBS13の分岐面を垂直にしているが、現実的には、BS13,レンズ6、フェルール15等のアライメントにおいて、BS13の分岐面を光軸に対して完全な垂直にすることは困難である。従って、光軸に対して垂直とは、このようなアライメント誤差(通常1[deg]以下)による傾きを含めるものとする。   Note that the branch surface of the BS 13 is perpendicular to the optical axis of the return light 100a immediately after being emitted from the optical fiber 7, but in reality, in the alignment of the BS 13, the lens 6, the ferrule 15, and the like, the branch of the BS 13 is branched. It is difficult to make the surface completely perpendicular to the optical axis. Therefore, the term “perpendicular to the optical axis” includes an inclination due to such an alignment error (usually 1 [deg] or less).

また、BS13の分岐面とレンズ6間の距離をfとし、レンズ6とフェルール15の端面間の距離もfにすることは、戻り光100aをBS13で反射した反射光100a’を光ファイバ14に効率よく結合する上で非常に重要である。   In addition, when the distance between the branch surface of the BS 13 and the lens 6 is f and the distance between the lens 6 and the end surface of the ferrule 15 is also f, the reflected light 100a ′ obtained by reflecting the return light 100a at the BS 13 is transmitted to the optical fiber 14. It is very important for efficient coupling.

このような装置の動作を説明する。
LD1またはLD3が、LD駆動部M2からの駆動信号に従ってパルス光を出射する。どちらのLD1、LD3を駆動するかは、用途によって切り替えるとよい。そして、LD1からのパルス光が、レンズ2で平行光となる。また、LD3からのパルス光が、レンズ4で平行光となる。そして、合分波フィルタ5が、LD1からの光を透過し、LD3からの光を反射し、BS13に出射する。さらに、合分波フィルタ5からの透過光(LD1からの光)、反射光(LD3からの光)が、BS13を透過してレンズ6によって集光され、第1の光ファイバ7の一端に入射する。
The operation of such an apparatus will be described.
LD1 or LD3 emits pulsed light according to the drive signal from the LD drive unit M2. Which LD1 or LD3 is driven may be switched depending on the application. Then, the pulsed light from the LD 1 becomes parallel light at the lens 2. Further, the pulsed light from the LD 3 becomes parallel light at the lens 4. Then, the multiplexing / demultiplexing filter 5 transmits the light from the LD 1, reflects the light from the LD 3, and emits it to the BS 13. Further, transmitted light (light from LD 1) and reflected light (light from LD 3) from the multiplexing / demultiplexing filter 5 pass through the BS 13 and are collected by the lens 6, and enter one end of the first optical fiber 7. To do.

そして、第1の光ファイバ7の一端に入射した光が、第1の光ファイバの他端、測定コネクタCNを経て、被測定光ファイバF1に入射する。被測定光ファイバF1内部では、レイリー散乱が発生し、その一部はパルス光の進行方向とは逆方向に進み後方散乱光としてOTDR200に戻ってくる。また、被測定光ファイバF1の接続点や破断点で発生するフレネル反射光もOTDR200に戻ってくる。   Then, the light incident on one end of the first optical fiber 7 enters the optical fiber F1 to be measured through the other end of the first optical fiber and the measurement connector CN. Rayleigh scattering occurs in the optical fiber F1 to be measured, and a part thereof travels in the direction opposite to the traveling direction of the pulsed light and returns to the OTDR 200 as backscattered light. Further, Fresnel reflected light generated at the connection point or break point of the optical fiber F1 to be measured returns to the OTDR 200.

そして、被測定光ファイバF1からの戻り光が、測定コネクタCNを経て第1の光ファイバ7の他端に入射する。さらに、第1の光ファイバ7の一端から出射された戻り光100aが、レンズ6で平行光になる。この際、第1の光ファイバ7から出射された戻り光100aの光軸が、レンズ6の中心(図中xy面上)とずれているので、レンズ6によって戻り光100aの光軸が傾き(図中(−y)軸方向)、BS13の分岐面に垂直入射に近い僅かな角度(入射角:θin=tan−1((ΔL/2)/f))で入射し、BS13の分岐面で透過光(図示せず)と反射光100a’に分岐される。 Then, the return light from the measured optical fiber F1 enters the other end of the first optical fiber 7 via the measurement connector CN. Further, the return light 100 a emitted from one end of the first optical fiber 7 is converted into parallel light by the lens 6. At this time, since the optical axis of the return light 100a emitted from the first optical fiber 7 is shifted from the center of the lens 6 (on the xy plane in the figure), the optical axis of the return light 100a is inclined by the lens 6 ( In the figure (-y) axial direction), the light beam is incident on the branch surface of the BS 13 at a slight angle (incident angle: θin = tan −1 ((ΔL / 2) / f)) close to normal incidence. The light is branched into transmitted light (not shown) and reflected light 100a ′.

そして、BS13に入射角θinで入射した戻り光100aを、BS13が、出射角θout(=θin)で反射する。さらに、BS13で反射された反射光100a’が、レンズ6によって集光され、第2の光ファイバ14の一端に入射する。なお、上述のように、ファイバ7、14の中心間の距離ΔLが数百[μm]に対し、焦点距離fが2〜3桁大きいので、入射角θin、出射角θoutは、ほぼ0[deg]の垂直入射になる。一例として、ΔL=250[μm]、f=2〜5[mm]であれば、入射角θin=1.4〜3.6[deg]程度となる。また、図12に示したように、BS13のPDLは、入射角θinに対してリニアに増加するのでなく指数的に増加する。従って、図7に示すような入射角(約45[deg])に比べて、BS13でのPDLを格段に小さく抑えることができる。   Then, the BS 13 reflects the return light 100a incident on the BS 13 at the incident angle θin at the emission angle θout (= θin). Further, the reflected light 100 a ′ reflected by the BS 13 is collected by the lens 6 and enters one end of the second optical fiber 14. As described above, since the focal length f is 2-3 orders of magnitude larger than the distance ΔL between the centers of the fibers 7 and 14 of several hundred [μm], the incident angle θin and the outgoing angle θout are almost 0 [deg]. ] Normal incidence. As an example, if ΔL = 250 [μm] and f = 2 to 5 [mm], the incident angle θin is about 1.4 to 3.6 [deg]. In addition, as shown in FIG. 12, the PDL of the BS 13 increases exponentially rather than linearly with respect to the incident angle θin. Therefore, compared with the incident angle (about 45 [deg]) as shown in FIG. 7, the PDL at the BS 13 can be remarkably reduced.

そして、第2の光ファイバ14の一端に入射した反射光100a’が、光ファイバ14によって伝送され、他端から出射される。そして、出射された反射光100a’が、レンズ9によって集光され、APD10の受光エリア10aにて受光される。さらに、APD10が、入射した光を、この光の光パワーに応じた電気信号(光電流)に変換し、サンプリング部M3に出力する。   Then, the reflected light 100 a ′ incident on one end of the second optical fiber 14 is transmitted by the optical fiber 14 and emitted from the other end. The emitted reflected light 100 a ′ is collected by the lens 9 and received by the light receiving area 10 a of the APD 10. Further, the APD 10 converts the incident light into an electrical signal (photocurrent) corresponding to the optical power of the light, and outputs it to the sampling unit M3.

一方、光ファイバ7の一端から双方向光モジュール内に出射された戻り光100aは、各光学部品1〜7、13、14の端面や金属部品、金属ケース等の部品・金属表面で反射・散乱し、迷光が発生する。しかし、生じた迷光は、反射光100a’と同じ角度でレンズ6に入射しない限り、第2の光ファイバ14の端面で集光せず、第2の光ファイバ14に入射しない。また、迷光が、第2の光ファイバ14に入射したしても、第2の光ファイバ14の他端から出射された迷光100bは、APD10の受光エリア10aのみで受光され、周波数特性の悪い受光エリア外10bでは受光されない。   On the other hand, the return light 100a emitted from one end of the optical fiber 7 into the bidirectional optical module is reflected / scattered by the end surfaces of the optical components 1 to 7, 13, and 14, metal parts, metal cases and other parts / metal surfaces. And stray light is generated. However, the generated stray light is not collected at the end face of the second optical fiber 14 and does not enter the second optical fiber 14 unless it enters the lens 6 at the same angle as the reflected light 100a '. Further, even if stray light enters the second optical fiber 14, the stray light 100b emitted from the other end of the second optical fiber 14 is received only by the light receiving area 10a of the APD 10, and has a poor frequency characteristic. Light is not received outside the area 10b.

なお、上記以外のその他(駆動部M2、サンプリング部M3、信号処理部M4、表示部M5等)の動作は、図6に示す装置と同様なので説明を省略する。ここで、図5は、図1に示す双方向光モジュールを用いたOTDR200の測定結果の一例を示した図である。横軸は、距離(パルス光を出射してからAPD10で受光するまでの時間を距離に換算したもの)であり、縦軸は、戻り光の光信号レベルである。図5において、本発明では、受光エリア10aのみで受光するので、図7に示す双方向光モジュールを用いた場合(図11)と比較して、裾引きが改善されているのが分かる。   The other operations (driving unit M2, sampling unit M3, signal processing unit M4, display unit M5, etc.) other than those described above are the same as those of the apparatus shown in FIG. Here, FIG. 5 is a diagram showing an example of a measurement result of the OTDR 200 using the bidirectional optical module shown in FIG. The horizontal axis is the distance (the time from when the pulse light is emitted until it is received by the APD 10 is converted into the distance), and the vertical axis is the optical signal level of the return light. In FIG. 5, in the present invention, since the light is received only by the light receiving area 10a, it can be seen that the tailing is improved as compared with the case where the bidirectional optical module shown in FIG. 7 is used (FIG. 11).

このように、APD10に光を出射する第2の光ファイバ14の一端が、レンズ6の焦点位置に設けられるので、戻り光100aの迷光が自モジュール内で発生しても、BS13で反射された反射光100a’と同じ角度でレンズ6に入射しない限り、第2の光ファイバ14に入射しない。また、APD10の受光エリア10aへの入射位置は、第2の光ファイバ14との位置関係によって決まる。これらにより第2の光ファイバ14に迷光が入射しにくく、反射光100a’がAPD10の受光エリア10a以外で受光されず、APD10にて精度よく反射光100a’を受光することができる。また、光カプラを用いる図8に示す構成と比較して、小型かつ低価格にすることができる。   In this way, since one end of the second optical fiber 14 that emits light to the APD 10 is provided at the focal position of the lens 6, even if stray light of the return light 100a is generated in the own module, it is reflected by the BS 13 The light does not enter the second optical fiber 14 unless it enters the lens 6 at the same angle as the reflected light 100a ′. Further, the incident position of the APD 10 on the light receiving area 10 a is determined by the positional relationship with the second optical fiber 14. As a result, stray light is unlikely to enter the second optical fiber 14, and the reflected light 100 a ′ is not received outside the light receiving area 10 a of the APD 10, and the reflected light 100 a ′ can be received with high accuracy by the APD 10. Further, it can be made smaller and less expensive than the configuration shown in FIG. 8 using an optical coupler.

また、仮に、迷光が第2の光ファイバ14に入射したとしても、この迷光も必ずAPD10の受光エリア10aでのみ受光されるので、迷光によって裾引きが悪化することもなく、測定精度も落ちない。   Even if stray light is incident on the second optical fiber 14, the stray light is always received only by the light receiving area 10a of the APD 10. Therefore, the stray light does not deteriorate the trailing edge and the measurement accuracy does not deteriorate. .

つまり、周波数特性が悪く、裾引きを悪化させる原因となるAPD10の受光エリア外10bへの光(迷光)は、APD10への結合前に第2の光ファイバ14の一端に入射する前に除去されるため、図8に示す双方向光モジュールよりも小型・低コストでありながら裾引きの少ない測定が可能のとなる。これにより測定精度を向上することができる。   That is, the light (stray light) to the outside of the light receiving area 10b of the APD 10 that has a poor frequency characteristic and deteriorates tailing is removed before being incident on one end of the second optical fiber 14 before being coupled to the APD 10. Therefore, measurement with less tailing is possible while being smaller and less expensive than the bidirectional optical module shown in FIG. Thereby, the measurement accuracy can be improved.

また、第1の光ファイバ7からの戻り光100aが、BS13の分岐面(反射面)にほぼ垂直に入射するので、BS13の偏波依存性が小さくなり、反射光100a’の光パワーを精度よく受光することができる。これにより、OTDR200での被測定光ファイバF1の測定も精度よく行なうことができる。   Further, since the return light 100a from the first optical fiber 7 is incident on the branch surface (reflection surface) of the BS 13 almost perpendicularly, the polarization dependency of the BS 13 is reduced, and the optical power of the reflected light 100a ′ is accurately measured. It can receive light well. Thereby, the measurement of the optical fiber F1 to be measured by the OTDR 200 can be performed with high accuracy.

また、第2の光ファイバ14によって、反射光100a’を伝送するので、APD10の配置の自由度が高くなり、LD1、LD3とAPD10の物理的な距離をとることができ、発光側の回路と受光側の回路とを分離しやすい。これにより、発光側による受光側への影響を抑えることができる。従って、図7に示す従来の双方向光モジュールよりも高感度低ノイズな測定を行なうことができ、測定精度を向上することができる。   In addition, since the reflected light 100a ′ is transmitted by the second optical fiber 14, the degree of freedom of arrangement of the APD 10 is increased, and the physical distance between the LD1, LD3, and the APD 10 can be increased. It is easy to separate the circuit on the light receiving side. Thereby, the influence on the light-receiving side by the light-emitting side can be suppressed. Therefore, measurement with higher sensitivity and lower noise than the conventional bidirectional optical module shown in FIG. 7 can be performed, and measurement accuracy can be improved.

そして、2芯ファイバ(2芯フェルール)と呼ばれるものは従来より存在するが、本発明では、戻り光100aの反射光100a’をAPD10に導波する際に第1の光ファイバ7の近傍に平行にAPD10への導波用の第2の光ファイバ14を配置することで、APD10の受光エリア外10bへの迷光除去およびPDL低減という格別の効果を得ることでき、従来の双方向光モジュールにはない極めて高性能な双方向光モジュールを実現することができる。   In the present invention, a so-called two-core fiber (two-core ferrule) has been present, but in the present invention, when the reflected light 100a ′ of the return light 100a is guided to the APD 10, it is parallel to the vicinity of the first optical fiber 7. In the conventional bidirectional optical module, the second optical fiber 14 for guiding to the APD 10 is arranged to remove stray light to the outside of the light receiving area 10b of the APD 10 and reduce PDL. An extremely high performance bidirectional optical module can be realized.

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
本発明の双方向光モジュールを、OTDR200に用いる構成を示したが、その他の測定機器(例えば、光ファイバセンサ)や、光通信システムの送受信部に用いてもよい。要は、光を出力する送信部(光源)および光を受光する受信部(受光部)が必須な機器、システム等に用いるとよい。
The present invention is not limited to this, and may be as shown below.
Although the configuration in which the bidirectional optical module of the present invention is used for the OTDR 200 has been shown, it may be used for other measuring equipment (for example, an optical fiber sensor) or a transmission / reception unit of an optical communication system. In short, it may be used for devices, systems, and the like in which a transmitter (light source) that outputs light and a receiver (light receiver) that receives light are essential.

光源のLD1、LD3を2個用いる構成を示したが、LDの個数は1個でも、3個以上でもよく、LDの波長も、用途によって決定すればよく、どのような波長でもよい。例えば、光源をLD1のみとする場合は、図1に示す装置において、LD3、レンズ4、合分波フィルタ5を取り外すとよい。   Although the configuration using two light sources LD1 and LD3 is shown, the number of LDs may be one or three or more, and the wavelength of the LD may be determined depending on the application, and any wavelength may be used. For example, when only the LD 1 is used as the light source, the LD 3, the lens 4, and the multiplexing / demultiplexing filter 5 may be removed from the apparatus shown in FIG.

光源にLD1、LD3を用いて、駆動部M2によって直接変調する構成を示したが、LD1、LD3と強度変調器で光源を構成し、LD1,LD3から出射された光を、強度変調器でパルス光にしてもよい。   The configuration in which LD1 and LD3 are used as the light source and is directly modulated by the driving unit M2 is shown. However, the light source is configured by LD1, LD3 and the intensity modulator, and the light emitted from LD1 and LD3 is pulsed by the intensity modulator. It may be light.

また、反射手段の一例としてビームスプリッタを設ける構成を示したが、ハーフミラー等でもよい。   Moreover, although the structure which provides a beam splitter as an example of a reflection means was shown, a half mirror etc. may be sufficient.

また、受光部にAPD10を用いる構成を示したが、その他のフォトダイオード(シリコンのフォトダイオード、化合物半導体のフォトダイオード、PINフォトダイオード等)を用いていもよい。   In addition, although the configuration in which the APD 10 is used for the light receiving portion is shown, other photodiodes (silicon photodiode, compound semiconductor photodiode, PIN photodiode, or the like) may be used.

また、コリメータ手段の一例としてレンズ6を用いる構成を示したが、凹面鏡、放物面鏡等でもよい。   Moreover, although the structure which uses the lens 6 was shown as an example of a collimator means, a concave mirror, a parabolic mirror, etc. may be sufficient.

そして、図1に示す装置では、レンズ2、4、6、9を1枚のレンズで図示しているが、複数種類のレンズを組み合わせてものよい。特に、レンズ6、9は、収差(色収差、こま収差等)を抑えるようにするとよい。これにより、第2の光ファイバ14、APD10の受光エリア10aに反射光100a’を効率よく入射することができる。   In the apparatus shown in FIG. 1, the lenses 2, 4, 6, and 9 are shown as a single lens, but a plurality of types of lenses may be combined. In particular, the lenses 6 and 9 are preferably configured to suppress aberrations (chromatic aberration, top aberration, etc.). As a result, the reflected light 100a 'can be efficiently incident on the second optical fiber 14 and the light receiving area 10a of the APD 10.

本発明の一実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed one Example of this invention. 光ファイバ14の他端、レンズ9、APD10の受光エリア近傍を詳細に示した図である。It is the figure which showed the other end of the optical fiber 14, the lens 9, and the light-receiving area vicinity of APD10 in detail. 光ファイバ7、14それぞれの一端、レンズ6、BS13を詳細に示した図である。It is the figure which showed each end of the optical fibers 7 and 14, the lens 6, and BS13 in detail. レンズ6側から光ファイバ7、14方向を示した構成図である。It is the block diagram which showed the optical fibers 7 and 14 direction from the lens 6 side. 図1に示す双方向光モジュールを用いたOTDR200の測定結果の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the measurement result of OTDR200 using the bidirectional | two-way optical module shown in FIG. 光パルス試験器の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the optical pulse tester. 従来の双方向光モジュールの一例を示した構成図である。It is the block diagram which showed an example of the conventional bidirectional | two-way optical module. 従来の双方向光モジュールのその他の例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the other example of the conventional bidirectional | two-way optical module. APD10の入射光に対する出力特性(周波数特性)を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the output characteristic (frequency characteristic) with respect to the incident light of APD10. レンズ9とAPD10の受光エリア近傍を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the light-receiving area vicinity of the lens 9 and APD10. 図7に示す双方向光モジュールを用いた場合のOTDR200の測定結果の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the measurement result of OTDR200 at the time of using the bidirectional | two-way optical module shown in FIG. 入射角に対する偏波依存性の特性を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the characteristic of the polarization dependence with respect to an incident angle.

符号の説明Explanation of symbols

1、3 レーザダイオード(光源)
6 レンズ(コリメート手段)
7 第1の光ファイバ
10 APD(受光部)
13 BS(反射手段)
14 第2の光ファイバ
200 OTDR
F1 被測定光ファイバ
M1 双方向光モジュール
M2 駆動部
M3 サンプリング部
M4 信号処理部
1, 3 Laser diode (light source)
6 Lens (collimating means)
7 First optical fiber 10 APD (light receiving part)
13 BS (reflection means)
14 Second optical fiber 200 OTDR
F1 Optical fiber to be measured M1 Bidirectional optical module M2 Drive unit M3 Sampling unit M4 Signal processing unit

Claims (5)

光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールにおいて、
前記光源からの光を一端から入射して他端から自モジュール外に出射し、前記入射光を他端から入射して一端から自モジュール内に出射する第1の光ファイバと、
この第1の光ファイバの一端からの入射光を平行光にするレンズと、
このレンズからの平行光を、前記レンズに反射する反射手段と、
前記レンズの焦点位置に一端が設けられ、前記反射手段で反射されて前記レンズによって集光された反射光を一端から入射し、他端から前記受光部に出射する第2の光ファイバとを設け、
前記レンズと前記反射手段間の距離は前記レンズの焦点距離と等しく設定され、前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバの一端は前記レンズの中心に対して点対称に配置されてこれらファイバの一端間の距離は前記レンズの焦点距離に比べて十分短く設定されていることを特徴とする双方向光モジュール。
In a bidirectional optical module having a light source that emits light and a light receiving unit that receives incident light,
A first optical fiber that enters the light from the light source from one end and exits from the other end to the own module; the incident light enters from the other end and exits from the one end into the own module;
A lens that collimates incident light from one end of the first optical fiber;
The collimated light from the lens, a reflecting means for reflecting to said lens,
One end is provided at the focal position of the lens , and there is provided a second optical fiber that enters the reflected light reflected by the reflecting means and collected by the lens from one end and exits from the other end to the light receiving unit. ,
The distance between the lens and the reflecting means is set equal to the focal length of the lens, and one ends of the first optical fiber and the second optical fiber are arranged point-symmetrically with respect to the center of the lens. A bidirectional optical module, wherein a distance between one ends of the fibers is set to be sufficiently shorter than a focal length of the lens .
前記反射手段は、前記第1の光ファイバの一端から出射される入射光の光軸に対して、垂直に設けられることを特徴とする請求項1記載の双方向光モジュール。 Said reflecting means, said first bidirectional optical module according to claim 1, wherein the relative end optical axis of the incident light emitted from the optical fiber, and which are located vertically. 前記反射手段に入射する入射光の入射角と前記反射手段で反射される反射光の出射角とが等しいことを特徴とする請求項1または2記載の双方向光モジュール。   3. The bidirectional optical module according to claim 1, wherein an incident angle of incident light incident on the reflecting means is equal to an outgoing angle of reflected light reflected by the reflecting means. 前記第1の光ファイバの一端および前記第2の光ファイバの一端を平行に並べて保持するフェルールを設け、前記レンズとこのフェルールの端面間の距離は前記レンズの焦点距離と等しく設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の双方向光モジュール。 A ferrule is provided to hold one end of the first optical fiber and one end of the second optical fiber in parallel, and the distance between the lens and the end face of the ferrule is set equal to the focal length of the lens. The bidirectional optical module according to claim 1, wherein: 光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバにパルス光を出射し、出射したパルス光の戻り光に基づいて前記被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器において、
第1の光ファイバの他端からパルス光を前記被測定光ファイバに出射し、前記戻り光を入射光として第1の光ファイバの他端に入射する請求項1〜4のいずれかに記載の双方向光モジュールと、
この双方向光モジュールの光源にパルス光を出射させる駆動部と、
前記双方向光モジュールの受光部からの出力をサンプリングするサンプリング部と、
前記駆動部と前記サンプリング部とにタイミング信号を出力し、前記サンプリング部からの出力によって前記被測定光ファイバの測定を行なう信号処理部と
を設けたことを特徴とする光パルス試験器。
In an optical pulse tester that emits pulsed light to a measured optical fiber to which an optical signal for optical communication is transmitted, and measures the measured optical fiber based on the return light of the emitted pulsed light,
The pulse light is emitted from the other end of the first optical fiber to the optical fiber to be measured, and the return light is incident on the other end of the first optical fiber as incident light. A bidirectional optical module;
A drive unit that emits pulsed light to the light source of the bidirectional optical module;
A sampling unit for sampling the output from the light receiving unit of the bidirectional optical module;
An optical pulse tester comprising: a signal processing unit that outputs a timing signal to the driving unit and the sampling unit, and measures the optical fiber to be measured by an output from the sampling unit.
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