JP5212878B2 - Optical fiber characteristic measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバに光を出射した際の戻り光を局部発振光と合波してヘテロダイン検波することによって、光ファイバの諸特性を測定する光ファイバ特性測定装置に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber characteristic measuring apparatus for measuring various characteristics of an optical fiber by combining the return light when light is emitted to the optical fiber with local oscillation light and performing heterodyne detection.
図4(a)は従来の技術による光ファイバ特性測定装置の構成例を示すブロック図である。光源1が出射した周波数f0のコヒーレント光は光方向性結合器2で分岐され、一方のコヒーレント光は受光部10に入力される。他方のコヒーレント光は光パルス発生回路3においてパルス光に変換され、光周波数変換回路4によって所定の周波数Δfだけシフトさせ、周波数“f0+Δf”を持つパルス光とし、光増幅器5によって所定のレベルに増幅した後に被測定光ファイバ8に出射する。被測定光ファイバ8内ではその状態によって反射光や散乱光が生じ、その一部が戻り光として測定装置側に戻ってくる。戻り光は光スイッチ6を経由して受光部10へ入力される。受光部10では、光方向性結合器11がコヒーレント光と戻り光とを合波し、光−電気変換部12によって電気信号に変換し、ローパスフィルタ14によってノイズ等の高周波成分を除去してから、信号処理部16に入力する。信号処理部16は入力された電気信号を基にして被測定光ファイバ8の諸特性を求めるほか、この電気信号を時間軸上で処理することによって被測定光ファイバ8の距離軸上の分布を作成する。
FIG. 4A is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical fiber characteristic measuring apparatus. The coherent light having the frequency f 0 emitted from the light source 1 is branched by the optical directional coupler 2, and one of the coherent lights is input to the
戻り光の成分の一つであるブリルアン散乱光は、被測定光ファイバ8に入射されたパルス光に対して周波数がシフトしている(すなわち入射した光の色とブリルアン散乱光の色が異なる)。例えばパルス光が約193THzであるとすれば、ブリルアン散乱光の周波数は約193THz±10数GHzである。この周波数のシフト量が被測定光ファイバ8の歪みや温度に応じて変動することから、パルス光の入射に伴い、戻ってくるブリルアン散乱光を時間管理して測定することで被測定光ファイバ8の各位置における歪みや温度を知ることができる。
The Brillouin scattered light, which is one of the components of the return light, has a frequency shifted with respect to the pulsed light incident on the measured optical fiber 8 (that is, the color of the incident light and the color of the Brillouin scattered light are different). . For example, if the pulsed light is about 193 THz, the frequency of the Brillouin scattered light is about 193 THz ± 10 GHz. Since the amount of frequency shift varies according to the strain and temperature of the
上記において光周波数変換回路4がパルス光の周波数をΔfだけ変調しているのは、コヒーレント光(局部発振光)の周波数とブリルアン散乱光の周波数とを近づけるためである。これにより、合波して得られるビート信号の周波数(すなわち局部発振光とブリルアン散乱光の周波数差)を電気的に処理可能な範囲とすることができる。光周波数変換回路4は、光周波数シフタや、いくつかの光学部品から構成された光リング系などの光学的回路であって、常に一定の周波数変換を行うものであった。 In the above, the optical frequency conversion circuit 4 modulates the frequency of the pulsed light by Δf in order to bring the frequency of the coherent light (local oscillation light) close to the frequency of the Brillouin scattered light. As a result, the frequency of the beat signal obtained by multiplexing (that is, the frequency difference between the local oscillation light and the Brillouin scattered light) can be within a range that can be electrically processed. The optical frequency conversion circuit 4 is an optical circuit such as an optical frequency shifter or an optical ring system composed of several optical components, and always performs constant frequency conversion.
これに対し特開2000−298077(特許文献1)では、図4(b)に示すように、光周波数変換回路4を排し、代わりに信号発生部20から所定の周波数のRF信号を出力し、受光部10から出力された電気信号にミキサ23によって混合する構成が記載されている。特許文献1では、RF信号の周波数をコヒーレント光(局部発振光)とブリルアン散乱光の周波数差の近傍に設定することにより、周波数変換を行うことなく、ビート信号を信号処理部16で容易に処理可能な周波数とすることができるとしている。
しかし、上記特許文献1の構成においては、受光部10はブリルアン散乱光の周波数シフトを許容する受信帯域が要求される。例えば一般的なシングルモードファイバを1.55μmのパルス光で測定すると、周波数のシフト量は約10.8GHzとなるため、受光部10の受信帯域は12GHz程度は必要となる。しかしブリルアン散乱光の周波数変動は最大でも2GHz程度であって、受信帯域が大きいと信号対雑音比(S/N比)が大きくなってしまう。また現状において受信帯域が3GHz程度を越えると、受光部のコストが大幅に増大してしまうという問題がある。
However, in the configuration of Patent Document 1, the
また、光パルス発生回路3は一般的に強度変調器である。光ファイバ特性測定装置においてコヒーレント光をパルス化するための強度変調器は、十分な消光比の性能が要求される。これは以下の理由による。
The optical
被測定光ファイバ8へ入射するパルス光のパワーが0dBm(=1mW)、パルス幅(パルス時間幅)を1μsとすると、戻ってくるブリルアン散乱光のパワーは約−60dBmとなる。これをパルス幅10ns(1mの分解能を得るために用いるパルス幅)とすれば−80dBmである。もし強度変調器の消光比が不十分であると、パルス光と共に強度変調器から漏れた連続光が常に光ファイバ内へ入射されることになり、必要とするブリルアン散乱光が連続光によるブリルアン散乱光に埋もれてしまう。被測定光ファイバが短ければこの影響は無視できるが、長くなるにつれて影響が顕著となる。
If the power of the pulsed light incident on the measured
例えば、1kmのシングルモード光ファイバで発生する連続光によるブリルアン散乱光は、10μsのパルスによって発生するブリルアン散乱光と同等であって、−50dBmと計算される。ここで強度変調器の消光比が35dBであるとすると、連続光によるブリルアン散乱光は−85dBmとなり、パルス幅10nsのブリルアン散乱光が埋もれることはない。しかしファイバ長が1km以上となると、消光比は35dBでは足りなくなってくる。非線形現象における有効光ファイバ長(20km)で考えればパルス幅200μsと同等であるからブリルアン散乱光は−37dBmとなる。従ってパルス幅10nsのパルス光のブリルアン散乱光が埋もれないためには消光比に43dB以上必要となり、さらにS/N比などを考慮すると50dB程度は必要となる。 For example, Brillouin scattered light by continuous light generated in a 1 km single-mode optical fiber is equivalent to Brillouin scattered light generated by a 10 μs pulse, and is calculated as −50 dBm. Here, assuming that the extinction ratio of the intensity modulator is 35 dB, the Brillouin scattered light by continuous light is −85 dBm, and the Brillouin scattered light having a pulse width of 10 ns is not buried. However, when the fiber length is 1 km or longer, the extinction ratio of 35 dB becomes insufficient. Considering the effective optical fiber length (20 km) in the nonlinear phenomenon, the Brillouin scattered light is −37 dBm because the pulse width is equivalent to 200 μs. Accordingly, in order to prevent the Brillouin scattered light of the pulse light having a pulse width of 10 ns from being buried, the extinction ratio is required to be 43 dB or more, and further, about 50 dB is required in consideration of the S / N ratio and the like.
高速の強度変調器の消光比は一般的に20〜30dB程度であり、1つの強度変調器だけでブリルアン散乱光の測定装置を実現することは困難であった。そこで従来は、複数の強度変調器を直列に接続することによって消光比を得ていた。しかし強度変調器を多段にすることによって挿入損失が大きくなり、また偏光状態を一致させるために高価な光ファイバが必要であったり、得られるパルス光のレベルが不安定となるといった問題点があった。 The extinction ratio of a high-speed intensity modulator is generally about 20 to 30 dB, and it has been difficult to realize a Brillouin scattered light measuring apparatus using only one intensity modulator. Thus, conventionally, the extinction ratio has been obtained by connecting a plurality of intensity modulators in series. However, the use of multiple intensity modulators increases the insertion loss, requires expensive optical fibers to match the polarization state, and makes the level of the obtained pulsed light unstable. It was.
そこで本発明は、コヒーレント光をパルス化することなく、光ファイバの各位置からのブリルアン散乱光を測定することが可能な光ファイバ特性測定装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber characteristic measuring apparatus capable of measuring Brillouin scattered light from each position of an optical fiber without pulsing coherent light.
上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ特性測定装置の代表的な構成は、光ファイバに光を出射した際の戻り光をヘテロダイン検波することにより光ファイバの諸特性を測定する光ファイバ特性測定装置において、コヒーレント光を出力する光源と、コヒーレント光を分岐する光方向性結合器と、光源と光ファイバとの間に配置されコヒーレント光の周波数を変換する光周波数変換回路と、光ファイバからの戻り光と光方向性結合器で分岐されたコヒーレント光との合波で得られる光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と、電気信号に含まれる戻り光の周波数成分から光ファイバの特性を求める信号処理部とを備え、光周波数変換回路は、ブリルアン散乱光を測定するためのパルス光のパルス幅に相当する区間のみ周波数変換し、または他の区間のみ周波数変換することにより、コヒーレント光の周波数を、パルス幅に相当する区間と他の区間とで異ならせ、光周波数変換回路と光ファイバ側との間に、パルス幅に相当する区間の光の周波数を通しやすく、他の区間の光のパワーを小さくするフィルタを配置したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a typical configuration of an optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention is a light that measures various characteristics of an optical fiber by heterodyne detection of return light when the light is emitted to the optical fiber. In a fiber characteristic measuring apparatus, a light source that outputs coherent light, an optical directional coupler that branches the coherent light, an optical frequency conversion circuit that is disposed between the light source and the optical fiber, and converts the frequency of the coherent light, From an optical-electric conversion unit that converts an optical signal obtained by combining the return light from the fiber and the coherent light branched by the optical directional coupler into an electrical signal, and from the frequency component of the return light included in the electrical signal And a signal processing unit for obtaining the characteristics of the optical fiber, and the optical frequency conversion circuit has a frequency only in a section corresponding to the pulse width of the pulsed light for measuring the Brillouin scattered light. In other words, the frequency of the coherent light is changed between the section corresponding to the pulse width and the other section by converting the frequency only in other sections, and the pulse width between the optical frequency conversion circuit and the optical fiber side is changed. wherein the ease through the frequency of the light of the corresponding sections rather, was placed a filter to reduce the light power of the other sections in.
上記構成によれば、従来の測定装置におけるパルス光のパルス幅(パルス時間幅)に相当する区間(時間軸における区間)だけコヒーレント光の周波数をシフト変換することにより、連続光を出射しつつも光ファイバの任意の位置からのブリルアン散乱光を測定することができる。従って高価な強度変調器(光パルス発生回路)を備える必要がなく、生産コストの低減化を図ることができる。また、シフト変換する周波数を調整することによってヘテロダイン検波の際のビート信号の周波数を制御することができるため、受光部の受光帯域を狭く設定することができ、安価な受光部品を用いつつ、S/N比を向上させて測定精度を向上させることができる。 According to the above configuration, while the continuous light is emitted by shifting the frequency of the coherent light only in the section ( section in the time axis ) corresponding to the pulse width (pulse time width) of the pulse light in the conventional measuring apparatus. Brillouin scattered light from any position of the optical fiber can be measured. Therefore, it is not necessary to provide an expensive intensity modulator (optical pulse generation circuit), and the production cost can be reduced. Further, since the frequency of the beat signal at the time of heterodyne detection can be controlled by adjusting the frequency for shift conversion, the light receiving band of the light receiving unit can be set narrow, while using an inexpensive light receiving component. The measurement accuracy can be improved by improving the / N ratio.
光周波数変換回路は、コヒーレント光の周波数を、パルス幅に相当する区間のみ周波数変換し、または他の区間のみ周波数変換することができる。すなわち、パルス幅に相当する区間の周波数と他の区間の周波数とを異ならせればよく、いずれに変調を加えることでもよい。なお変調を加えるとコヒーレント光のパワーが約1/2になるため、他の区間に変調を加えることが望ましい。 The optical frequency conversion circuit can convert the frequency of the coherent light only in the section corresponding to the pulse width, or can convert the frequency only in the other sections. In other words, the frequency of the section corresponding to the pulse width may be different from the frequency of the other section, and modulation may be applied to either of them. Note that when modulation is applied, the power of the coherent light is reduced to about ½. Therefore, it is desirable to add modulation to other sections.
また、光周波数変換回路と光ファイバ側との間に、特定範囲の周波数の光を通しやすいフィルタを配置している。これにより、パルス幅に相当する区間におけるコヒーレント光のみを効率的に光ファイバに出射することができる。
Between the optical frequency conversion circuit and the optical fiber side, are arranged easily filter passes light of a frequency in a specific range. Thereby, only the coherent light in the section corresponding to the pulse width can be efficiently emitted to the optical fiber.
また、光方向性結合器と光源との間に光周波数変換回路を配置し、光方向性結合器は光周波数変換回路によって周波数を変換されたコヒーレント光を分岐してもよい。これにより、変調を加えたコヒーレント光(局部発振光)と、変調を加えてない(パワーの強い)コヒーレント光によるブリルアン散乱光とを合波させることができ、さらに測定精度を向上させることができる。 Further, an optical frequency conversion circuit may be arranged between the optical directional coupler and the light source, and the optical directional coupler may branch the coherent light whose frequency is converted by the optical frequency conversion circuit. As a result, coherent light with modulation (local oscillation light) and Brillouin scattered light with non-modulation (strong power) coherent light can be combined, and measurement accuracy can be further improved. .
本発明に係る光ファイバ特性測定装置は、コヒーレント光をパルス化することなく、光ファイバの各位置からのブリルアン散乱光を高精度に測定することができる。従って高価な強度変調器(光パルス発生回路)を備える必要がなく、生産コストの低減化を図ることができる。また受光帯域を自由に制御することができるため、安価な受光部品を用いつつ、S/N比を向上させて測定精度を向上させることができる。 The optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention can measure the Brillouin scattered light from each position of the optical fiber with high accuracy without pulsing the coherent light. Therefore, it is not necessary to provide an expensive intensity modulator (optical pulse generation circuit), and the production cost can be reduced. In addition, since the light receiving band can be freely controlled, it is possible to improve the measurement accuracy by improving the S / N ratio while using inexpensive light receiving parts.
[実施例1]
本発明に係る光ファイバ特性測定装置の第1実施例について説明する。図1は第1実施例に係る光ファイバ特性測定装置の構成を説明する図である。図1において、図4に示したものと同等の機能を持つ構成要素については同一の符号を付してある。
[Example 1]
A first embodiment of an optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an optical fiber characteristic measuring apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, components having functions equivalent to those shown in FIG.
本実施例において被測定光ファイバを一般的なシングルモードファイバとし、測定に用いる光の周波数を193THz(波長1.55μm)とする。このときブリルアン散乱光においてシフトする周波数は約10.8GHzである。ただしこれらの数値、および以下の実施例に示す数値は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 In this embodiment, the optical fiber to be measured is a general single mode fiber, and the frequency of light used for measurement is 193 THz (wavelength 1.55 μm). At this time, the frequency shifted in the Brillouin scattered light is about 10.8 GHz. However, these numerical values and the numerical values shown in the following examples are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
図1(a)において、光源1は狭線幅のコヒーレント光1aを発光する1.55μm帯のMQW−DFB(多重量子井戸−分布帰還型)半導体レーザ等である。光方向性結合器2は入射ポート1つと出射ポート2つを有する1×2の光方向性結合器であって、入射ポートに入射したコヒーレント光1aを2つの出射ポートに分割し、光源から被測定光ファイバ8へと続く第1の光路にコヒーレント光2aを、光方向性結合器2から受光部10へと続く第2の光路にコヒーレント光2bを出射する。
In FIG. 1A, a light source 1 is a 1.55 μm band MQW-DFB (multiple quantum well-distributed feedback type) semiconductor laser or the like that emits
光周波数変換回路30は入射されたコヒーレント光の周波数を変換することにより、パルス幅に相当する区間の周波数と、他の区間の周波数とを異ならせる。パルス幅は、例えば数ns〜数μs程度に設定することができる。変調を加える間隔(パルス光の間隔に相当する)は被測定光ファイバ8の長さ(即ち、距離レンジ)に依存しており、例えば10kmの距離レンジであればその発生周期は200μ秒であり、1kmの距離レンジであればその発生周期は20μ秒である。光周波数変換回路30としては、LN変調器(位相変調器)やFSK変調器(周波数シフトキーイング変調器)、音響光学シフタを用いることができる。特にFSK変調器はキャリア光の周波数をシフトできるために好適である。
The optical
光増幅器5はEr(エルビウム)ドープファイバを用いた光ファイバ増幅器などであって、入射する変調光3a(正確にはコヒーレント光2aを部分的に変調したもの)を所定のレベルにまで増幅して出射する。光スイッチ6は光サーキュレータ等であって、入射ポート6iに入射した変調光5aを変調光6aとして出射/入射ポート6ioから光コネクタ7に出射する。光コネクタ7は測定装置と被測定光ファイバ8を接続する部材であって、これを介して変調光7aが被測定光ファイバ8に出射される。被測定光ファイバ8内で発生した散乱光の一部は戻り光8aとなり、光コネクタ7を介して光スイッチ6の出射/入射ポート6ioに入射し、出射ポート6oから戻り光6bとして受光部10に出射される。
The
受光部10において、光方向性結合器11は光方向性結合器2から出射されたコヒーレント光2b(局部発振光)と戻り光6bを合波する。この合波によって生じる光信号11aの周波数差を光−電気変換部12によってバランス受光して(ヘテロダイン検波)、電気信号12a(ビート信号)に変換する。増幅部13は電気信号12aを増幅した電気信号13aを出力する。
In the
ローパスフィルタ14は、受光部10から出力された電気信号13aに含まれるノイズ等の高周波成分を除去してS/N比(信号/ノイズ比)を向上させるための回路である。増幅部15はローパスフィルタ14から出力される電気信号を信号処理部16の処理に適したレベルまで増幅する。信号処理部16は増幅部15から出力される電気信号を加算するなど、戻り光の周波数成分から光ファイバの特性を求めるための各種の信号処理を実行するための機能を有している。こうした機能を用いることで、信号処理部16は入力された電気信号に平均化処理を施して被測定光ファイバ8の歪みや損失、温度を求めるほか、時間軸上で戻り光を検出して歪み特性や光損失特性、温度特性の距離分布を求める。
The
次に図1(b)を用いて、上記構成の光ファイバ特性測定装置における出射した光と散乱光の周波数について説明する。まず、光源1が発光するコヒーレント光1aの周波数を周波数f0(例えば193THz)とする。コヒーレント光2aおよびコヒーレント光2bも同様に周波数f0である。光周波数変換回路30が変調させる周波数差を周波数Δfと称し、本実施例では例えば10.7GHzとする。また本実施例においては、コヒーレント光2aに対し、パルス幅に相当する区間においてのみ変調を加えている。
Next, the frequencies of the emitted light and the scattered light in the optical fiber characteristic measuring apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. First, the frequency of the
戻り光6bに含まれる光信号のうち、ブリルアン散乱光の周波数は、被測定光ファイバ8に入射されたパルス光に対して、高周波側と低周波側に周波数fs(約10.8GHz、変動幅として約9〜12GHz)程度シフトする。変調光3aに含まれる光のうち、周波数f0の光によるブリルアン散乱光の周波数は(f0±fs)、光周波数変換回路30において変調したf0+Δfの光によるブリルアン散乱光の周波数は(f0+Δf±fs)となる。
Of the optical signal included in the
受光部10において、コヒーレント光2b(周波数f0)と変調した光によるブリルアン散乱光(周波数f0+Δf±fs)を合波すると、その周波数差は|Δf±fs|となり、絶対値の小さい方の周波数帯域を光−電気変換部12によって電気信号12aに変換する。ここで本実施例のように、周波数fsが約10.8GHz程度であるとき、Δfを10.7GHzと設定することにより、受光部10の受信可能帯域を100MHz程度とすることができる。
In the
従来は、パルス光を用いて測定を行う場合には、パルス光によるブリルアン散乱光が連続光によるブリルアン散乱光に埋もれてしまうことを防止するために、50dB以上の大きな消光比が必要であった。しかし上記説明したように、パルス幅の光の周波数をシフト変換することにより、コヒーレント光2a(連続光)によるブリルアン散乱光に邪魔されることなく、パルス幅の光によるブリルアン散乱光を分離して検知および測定することができる。したがって消光比が不要となり、高価な強度変調器(光パルス発生回路)を備えることなく光ファイバの任意の位置からのブリルアン散乱光を測定することができ、生産コストの低減化を図ることができる。 Conventionally, when performing measurement using pulsed light, a large extinction ratio of 50 dB or more is required to prevent Brillouin scattered light due to pulsed light from being buried in Brillouin scattered light due to continuous light. . However, as described above, by shifting the frequency of the pulse width light, the Brillouin scattered light by the pulse width light is separated without being disturbed by the Brillouin scattered light by the coherent light 2a (continuous light). Can be detected and measured. Accordingly, the extinction ratio is not required, and Brillouin scattered light from an arbitrary position of the optical fiber can be measured without providing an expensive intensity modulator (optical pulse generation circuit), and the production cost can be reduced. .
また、シフト変換する周波数を調整することによってヘテロダイン検波の際のビート信号の周波数を制御することができるため、受光部の受光帯域を狭く設定することができ、安価な受光部品を用いつつ、S/N比を向上させて測定精度を向上させることができる。同様に信号処理部16における周波数帯域も狭く設定することができるため、電気回路においても容易に処理可能な周波数帯域となり、生産コストの低減と測定精度の向上を図ることができる。
Further, since the frequency of the beat signal at the time of heterodyne detection can be controlled by adjusting the frequency for shift conversion, the light receiving band of the light receiving unit can be set narrow, while using an inexpensive light receiving component. The measurement accuracy can be improved by improving the / N ratio. Similarly, since the frequency band in the
[実施例2]
本発明に係る光ファイバ特性測定装置の第2実施例について説明する。図2は第2実施例に係る光ファイバ特性測定装置の構成を説明する図であって、上記第1実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
[Example 2]
A second embodiment of the optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the optical fiber characteristic measuring apparatus according to the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図2に示すように、本実施例では、光周波数変換回路30の被測定光ファイバ8側に、特定範囲の周波数の光を通しやすいフィルタ31を配置している。特定範囲の周波数とはパルス幅の光の周波数であって、実施例1のようにパルス幅に相当する区間において変調を加えた場合にはf0+Δf近傍、後述する実施例3のようにパルス幅以外の区間において変調を加える場合にはf0近傍である。フィルタとしては、例えばエタロンフィルタやFP(Fabry−Perot)干渉フィルタを用いることができる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a
本実施例の構成によれば、上記のようにフィルタを設けることにより、連続光のパワーを小さくすることができる。これにより光増幅器5に入力される連続光が小さくなり、相対的にパルス幅の光の増幅度を向上させることができる。したがって、より長距離の被測定光ファイバ8の測定が可能となる。
According to the configuration of the present embodiment, the continuous light power can be reduced by providing the filter as described above. As a result, the continuous light input to the
[実施例3]
本発明に係る光ファイバ特性測定装置の第3実施例について説明する。図3は第3実施例に係る光ファイバ特性測定装置の構成を説明する図であって、上記第1実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
[Example 3]
A third embodiment of the optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the optical fiber characteristic measuring apparatus according to the third embodiment, where the same reference numerals are assigned to the same parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
上記第1実施例においては、光周波数変換回路30はパルス幅に相当する区間においてのみ変調を加えるよう説明した。ここでコヒーレント光に対して変調を加える区間は、パルス幅に相当する区間においてのみ変調を加える他に、他の区間においてのみ変調を加えることでもよく、すなわちパルス幅に相当する区間の周波数と他の区間の周波数とを異ならせればよい。そして変調を加えると光のエネルギーは約1/2となるため、パルス幅以外の区間において変調を加えることにより、パルス幅の光のエネルギーを相対的に大きくすることができる。
In the first embodiment, it has been described that the optical
しかし、パルス幅以外の区間において変調を加えると、受光部10の周波数帯域を大きくする必要がある。図3(c)は、図2の装置構成においてパルス幅以外の区間に変調を加えた場合の出射光と散乱光の周波数について説明する図である。図3(c)に示すように、パルス幅に相当する区間の光は変調を加えないために光源と同じ周波数f0となり、他の区間は変調を加えるために周波数f0+Δfとなる。すると連続光によるブリルアン散乱光の周波数がf0+Δf±fsとなり、パルス幅の光のブリルアン散乱光の周波数はf0±fsとなる。そして合波する局部発振光の周波数がf0であるから、受光部10はブリルアン散乱光のシフト周波数fs(変動幅として約9〜12GHz)をカバーするために12GHzの周波数帯域が必要となってしまう。このように高周波の受光部10は高価であり、またS/N比が低下するという問題がある。
However, if modulation is applied in a section other than the pulse width, the frequency band of the
そこで本実施例では、図3(a)に示すように、光方向性結合器2より光源1側に光周波数変換回路30を配置している。従って光方向性結合器2には部分的に変調された変調光3bが入射され、分岐された変調光2c、2dがそれぞれフィルタ31および受光部10へと入射される。すると図3(b)に示すように、ヘテロダイン検波のための局部発振光(変調光2d)の周波数がf0+Δfとなることから、変調光2dと変調していないパルス幅の光によるブリルアン散乱光(周波数f0±fs)の周波数差は|Δf±fs|となる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, an optical
具体例としては実施例1と同様に、ブリルアン散乱光のシフト周波数fsが約10.8GHz程度であるとき、変調する周波数Δfを10.7GHzと設定することにより、周波数差(受光部10の受信可能帯域)を100MHz程度とすることができる。これにより受光部10は非常に狭い帯域による受光が可能となり、帯域が12GHzの場合より雑音電圧が41dB低下するため、S/N比を大幅に向上させることができる。
As in Example 1 as a specific example, when the shift frequency f s of the Brillouin scattered light is approximately 10.8 GHz, the frequency Δf which modulates by setting 10.7 GHz, the frequency difference (the
なお、本構成にあっては局部発振光に矩形波が出ることになるが、局部発振光と被測定光ファイバ8から戻ってきたブリルアン散乱光とでは光路差が大きいため、矩形波と散乱光が重畳することはない。
In this configuration, a rectangular wave is generated in the local oscillation light. However, since the optical path difference between the local oscillation light and the Brillouin scattered light returned from the
本実施例の構成によれば、パルス幅に相当する区間の光に変調を加えず、他の区間に変調を加えるよう構成したことにより、パルス幅の光のエネルギーを相対的に大きくすることができ、より長距離の被測定光ファイバ8の測定が可能となる。また光方向性結合器2より光源1側に光周波数変換回路30を配置することにより、上記効果を得つつも受光部10および信号処理部16の周波数帯域を狭く設定することができるため、容易に処理可能な周波数帯域となり、生産コストの低減と測定精度の向上を図ることができる。
According to the configuration of the present embodiment, it is possible to relatively increase the energy of the light having the pulse width by adding the modulation to the other sections without modulating the light corresponding to the pulse width. It is possible to measure the
本発明は、光ファイバに光を出射した際の戻り光を局部発振光と合波してヘテロダイン検波することによって、光ファイバの諸特性を測定する光ファイバ特性測定装置として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as an optical fiber characteristic measuring device that measures various characteristics of an optical fiber by combining the return light when the light is emitted to the optical fiber with local oscillation light and performing heterodyne detection.
1 …光源
1a …コヒーレント光
2 …光方向性結合器
2a、2b …コヒーレント光
2c、2d …変調光
3 …光パルス発生回路
3a、3b …変調光
4 …光周波数変換回路
5 …光増幅器
5a …変調光
6 …光スイッチ
6a …変調光
6b …戻り光
6i …入射ポート
6io …出射/入射ポート
6o …出射ポート
7 …光コネクタ
7a …変調光
8 …被測定光ファイバ
8a …戻り光
10 …受光部
11 …光方向性結合器
11a …光信号
12 …光−電気変換部
12a …電気信号
13 …増幅部
13a …電気信号
14 …ローパスフィルタ
15 …増幅部
16 …信号処理部
20 …信号発生部
23 …ミキサ
30 …光周波数変換回路
31 …フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
コヒーレント光を出力する光源と、
前記コヒーレント光を分岐する光方向性結合器と、
前記光源と光ファイバとの間に配置され前記コヒーレント光の周波数を変換する光周波数変換回路と、
光ファイバからの戻り光と前記光方向性結合器で分岐されたコヒーレント光との合波で得られる光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と、
前記電気信号に含まれる前記戻り光の周波数成分から光ファイバの特性を求める信号処理部とを備え、
前記光周波数変換回路は、ブリルアン散乱光を測定するためのパルス光のパルス幅に相当する区間のみ周波数変換し、または他の区間のみ周波数変換することにより、前記コヒーレント光の周波数を、パルス幅に相当する区間と他の区間とで異ならせ、
前記光周波数変換回路と光ファイバ側との間に、前記パルス幅に相当する区間の光の周波数を通しやすく、他の区間の光のパワーを小さくするフィルタを配置したことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。 In an optical fiber characteristic measuring device that measures various characteristics of an optical fiber by heterodyne detection of return light when light is emitted to the optical fiber,
A light source that outputs coherent light;
An optical directional coupler for branching the coherent light;
An optical frequency conversion circuit disposed between the light source and an optical fiber and converting the frequency of the coherent light;
An optical-electric conversion unit that converts an optical signal obtained by combining the return light from the optical fiber and the coherent light branched by the optical directional coupler into an electrical signal;
A signal processing unit for obtaining characteristics of an optical fiber from a frequency component of the return light included in the electrical signal,
The optical frequency conversion circuit converts the frequency of the coherent light into a pulse width by frequency-converting only the section corresponding to the pulse width of the pulsed light for measuring the Brillouin scattered light, or by converting the frequency only in the other sections. Different between the corresponding section and other sections,
Between the optical frequency conversion circuit and the optical fiber side, light, characterized in that said pulse-friendliness through the frequency of the light of the corresponding sections rather the width, it was placed a filter to reduce the light power of the other sections Fiber characteristic measuring device.
前記光方向性結合器と前記光源との間に前記光周波数変換回路を配置し、前記光方向性結合器は前記光周波数変換回路によって周波数を変換されたコヒーレント光を分岐することを特徴とする光ファイバ特性測定装置。 In the optical fiber characteristic measuring device according to claim 1,
The optical frequency converter circuit is disposed between the optical directional coupler and the light source, and the optical directional coupler branches the coherent light whose frequency is converted by the optical frequency converter circuit. Optical fiber characteristic measuring device.
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