JP5630631B2 - 光通信発光装置および光測定器 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバの損失などの光学特性を、光源と光検出部とを用いて測定する光測定器に係り、特に、光源側となる光通信発光装置に関する。
光ファイバの損失などの光学特性を、光源と光検出部とを用いて測定する光測定器が知られている。図8は、従来の光測定器の構成例を示すブロック図である。本図に示すように光測定器は、光ファイバ300を介して接続された光通信発光装置800と受光測定装置820とを備えている。
光測定器で光ファイバ300の損失を測定する光ロステストを行なう場合には、光通信発光装置800が所定の光パワーの測定光を光ファイバ300に出力し、受光測定装置820が受光して、光パワーを測定する。そして、光ファイバ300に出力された光パワーと測定された光パワーとの比を算出することで光ファイバ300の損失を求めることができる。
本図に示すように、光通信発光装置800は、第1光源801、第2光源802、結合器803、制御処理部804、変調部805、駆動部806、出力切替部807、表示部808、操作受付部809を備えている。
第1光源801、第2光源802は、それぞれ、発光波長の異なる光源であり、例えば、レーザダイオード(LD)を用いて構成することができる。第1光源801、第2光源802は、測定光の発光に加え、受光測定装置820に情報を伝達するための通信光の発光を行なうことができる。通信光で伝達する情報は、例えば、発光する測定光の光パワー、波長等である。
結合器803は、第1光源801、第2光源802からの光を合波して光ファイバ300に出力する。制御処理部804は、第1光源801、第2光源802の発光を制御する。変調部805は、第1光源801、第2光源802から通信光を発光する場合に信号の変調を行なう。駆動部806は、第1光源801、第2光源802を発光させるための駆動信号を生成する。出力切替部807は、第1光源801、第2光源802の発光を切り替える。表示部808は、設定内容等の表示を行ない、操作受付部826は、ユーザからの操作を受け付ける。
また、受光測定装置820は、受光部821、A/D822、変調検出部823、制御処理部824、表示部825、操作受付部826を備えている。
受光部821は、光通信発光装置800から送られた光を受光し、電気信号に変換する。受光部821は、例えば、フォトダイオード(PD)を用いて構成することができる。受光部821は、光パワーの測定を行なうのに加え、光通信発光装置800から送られた通信光の受光を行なうことができる。
A/D822は、光パワー測定の際に、光パワー測定値をディジタル変換する。変調検出部823は、受信光から所定の変調を検出する。制御処理部824は、光パワー測定値に基づいてロス値を算出したり、通信光で送られた信号に基づく処理を行なう。表示部825は算出されたロス値の表示等を行ない、操作受付部826は、ユーザからの操作を受け付ける。
本図に示したような構成の光測定器は、光通信発光装置800から受光測定装置820への片方向の通信が行なわれる。このため、受光測定装置820が計測した光ファイバ300のロス値は、受光測定装置820側で表示されることになる。
ところが、光通信発光装置800と受光測定装置820との距離が離れている場合等に、計測結果を光通信発光装置800でも表示させたい場合等がある。このため、図9に示すような双方向の通信を行なう光測定器も知られている。
図9に示した光測定器は、光通信発光装置840と受光測定装置860とを備えており、上記の構成に加え、光通信発光装置840は、受光部841、結合器842、A/D843、変調検出部844を備え、受光測定装置860は、第1光源861、第2光源862、結合器863、結合器864、変調部865、駆動部866、出力切替部867を備えている。
すなわち、光通信発光装置840と受光測定装置860とも光源と受光部とを備え、それぞれの光経路を結合器842、結合器864で結合する構成となっている。このような構成により、受光測定装置860は、光ファイバ300の損失の測定結果を第1光源861あるいは第2光源862からの通信光によって光通信発光装置840に送信することができるようになる。そして、光通信発光装置840は、この通信光を受光部841で受光し、表示部808に表示することができるようになる。
特開平5−281039号公報
図9に示したような構成により、光源側である光通信発光装置840でも測定結果を取得して表示することができるようになる。しかしながら、光通信発光装置840は、光源となるレーザダイオードに加え、受光素子としてフォトダイオードを備えなければならず、構成が複雑になるとともに、コスト高になる。
そこで、本発明は、光測定器の光源側となる光通信発光装置において、簡易な構成で、測定に関する情報を取得できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様である光通信発光装置は、光ファイバを介して光の授受を行なう光通信発光装置であって、レーザダイオードと、前記レーザダイオードを発光素子として動作させるか受光素子として動作させるかを切り替える動作切替部と、前記レーザダイオードを発光素子として動作させる場合に、前記レーザダイオードのレーザ発光を制御し、前記レーザダイオードを受光素子として駆動させる場合に、前記レーザダイオードが受信した信号に基づく処理を行なう制御処理部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、レーザダイオードを発光素子として動作させるのに加え、受光素子としても動作させることにより、簡易な構成で、測定に関する情報を取得できるようにすることができる。
ここで、前記レーザダイオードと発光波長の異なる第2レーザダイオードと、前記レーザダイオードと前記第2レーザダイオードとの発光を切り替える出力切替部をさらに備えるようにしてもよい。これにより、波長特性を測定することができるようになる。
上記課題を解決するため、本発明の第2の態様である光測定器は、光通信発光装置と受光測定装置とを有し、光ファイバの特性測定を行なう光測定器であって、前記光通信発光装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードを発光素子として動作させるか受光素子として動作させるかを切り替える動作切替部と、前記レーザダイオードを発光素子として動作させる場合に、前記レーザダイオードのレーザ発光を制御し、前記レーザダイオードを受光素子として駆動させる場合に、前記レーザダイオードが受信した信号に基づく処理を行なう制御処理部とを備え、前記受光測定装置は、前記光ファイバからの光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて前記光ファイバの特性を測定する制御処理部と、前記測定の結果情報を前記光通信発光装置に送信する通信用光源とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記光通信発光装置は、前記受光測定装置の通信用光源から送信された前記測定の結果情報を表示する表示部をさらに備えることができる。
また、前記受光測定装置の通信用光源の発光波長は、前記光通信発光装置のレーザダイオードの発光波長以下であることが望ましい。これにより、レーザダイオードで確実に通信用光源からの光を受光することができるようになる。さらには、前記受光測定装置の制御処理部は、測定された前記光ファイバの特性に応じて、前記通信用光源の発光強度を変化させるようにしてもよい。
本発明によれば、光測定器の光源側となる光通信発光装置において、簡易な構成で、測定に関する情報を取得できるようになる。
第1実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。 第1実施例の光測定器における光ファイバの損失の計測手順について説明するタイミングチャートである。 第2実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。 第2実施例の光測定器における光ファイバの損失の計測手順について 第3実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。 第3実施例の光測定器における光ファイバの損失の計測手順および通信手順について説明するタイミングチャートである。 レーザダイオードの帯域による受光感度特性を示す図である。 片方向通信を行なう従来の光測定器の構成を示すブロック図である。 双方向通信を行なう従来の光測定器の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の第1実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。本図に示すように第1実施例の光測定器は、光ファイバ300を介して接続された光通信発光装置100と受光測定装置200とを備えている。
光通信発光装置100は、第1LD101、第2LD102、結合器103、制御処理部104、変調部105、駆動部106、出力切替部107、動作切替部108、変調検出部109、表示部110、操作受付部111を備えている。
第1LD101、第2LD102は、それぞれ、発光波長の異なるレーザダイオードである。発光波長の異なるレーザダイオードを備えることにより、光ファイバ300の波長特性を測定することができる。第1LD101、第2LD102は、測定光の発光に加え、受光測定装置200に情報を伝達するための通信光の発光を行なうことができる。伝達する情報は、例えば、発光する測定光の光パワー、波長等であり、変調部105により所定の変調が施される。
さらに、本実施形態において、第1LD101、第2LD102は、受光素子としての動作も行なう。一般に、レーザダイオードとフォトダイオードとは、基本的な構造が同一であるため、レーザダイオードが出力する光電流を検出することで、レーザダイオードを受光素子として動作させることができる。このため、本実施形態では、光源側でレーザダイオードとフォトダイオードの双方を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができるとともに、コストを削減することができる。
動作切替部108は、第1LD101、第2LD102のそれぞれを発光素子、受光素子のどちらで動作させるかを切り替える。すなわち、発光素子として動作させる場合には、第1LD101あるいは第2LD102に駆動電圧を印加させるように回路を切り替え、受光素子として動作させる場合には、第1LD101あるいは第2LD102からの光電流を検出できるように回路を切り替える。なお、動作の切替は第1LD101と、第2LD102とで独立に行なうことができる。
結合器103は、第1LD101、第2LD102からの光を合波して光ファイバ300に出力する。また、光ファイバ300から入力した光を第1LD101、第2LD102に分配する。制御処理部104は、第1LD101、第2LD102の発光を制御する。また、第1LD101、第2LD102が受光した信号光に基づく処理を制御する。受光した信号光に基づく処理は、例えば、測定結果を受信した場合に、測定結果を表示部110に表示する処理とすることができる。
変調部105は、第1LD101、第2LD102から通信光を発光する場合に信号の変調を行なう。駆動部106は、第1LD101、第2LD102を発光させるための駆動信号を生成する。出力切替部107は、第1LD101、第2LD102の発光を切り替える。表示部110は、設定内容、測定結果等の表示を行ない、操作受付部111は、ユーザからの操作を受け付ける。
また、受光測定装置200は、受光部201、A/D202、変調検出部203、制御処理部204、通信用光源205、変調部206、駆動部207、結合器208、表示部209、操作受付部210を備えている。
受光部201は、光通信発光装置100から送られた光を受光し、電気信号に変換する。受光部201は、例えば、フォトダイオード(PD)を用いて構成することができる。受光部201は、光パワーの測定を行なうのに加え、光通信発光装置100から送られた通信光の受光を行なうことができる。
A/D202は、光パワー測定の際に、光パワー測定値をディジタル変換する。変調検出部203は、受信光から所定の変調を検出する。制御処理部204は、光パワー測定値に基づいてロス値を算出したり、通信光で送られた信号に基づく処理を行なう。また、本実施形態では、測定結果を光通信発光装置100に送信する処理の制御も行なう。
通信用光源205は、光通信発光装置100に情報を伝達するための通信光の発光を行なう。通信用光源205は、例えば、レーザダイオードを用いることができる。光通信発光装置100に伝達する情報は、例えば、光ファイバ300の損失の測定結果である。
変調部206は、通信用光源205から通信光を発光する場合に信号の変調を行なう。駆動部207は、通信用光源205を発光させるための駆動信号を生成する。結合器208は、光ファイバ300から受光部201への光経路と、通信用光源205から光ファイバ300への光経路とを結合ずる。表示部209は算出されたロス値の表示等を行ない、操作受付部210は、ユーザからの操作を受け付ける。
このような構成の第1実施例の光測定器における光ファイバ300の損失の計測手順の例について、図2のタイミングチャートを参照して説明する。本例では、まず、第1LD101を発光素子として動作させる発光モードとし、第2LD102を受光素子として動作させる受光モードにする。
そして、測定に先立ち、時刻t0から時刻t1まで、光通信発光装置100から受光測定装置200に対して通信光による情報の伝達が行なわれる。すなわち、第1LD101が通信発光(a)を行ない、受光部201が通信受光(g)を行なう。ここでは、測定に用いる測定光の波長、光パワーに関する情報が光通信発光装置100から受光測定装置200に送られる。これは、受光測定装置200において損失を測定する際、受光設定を光源の波長に合わせる必要があり、また、ロスを算出する際の光パワーの基準値を設定する必要があるからである。ただし、他の情報を送受信するようにしてもよい。
通信光による情報の伝達を終えると、測定を開始し、時刻t1から時刻t2まで、第1LD101が測定光の発光(b)を行ない、受光測定装置200の受光部201が光ファイバ300の損失の測定(h)を行なう。そして、受光測定装置200の通信用光源205が測定結果を光通信発光装置100にリアルタイムで送信する(k)。この際に、通信用光源205の発光強度を、光ファイバ300のロス値に応じた発光レベルとすることができる。光通信発光装置100の第2LD102は、この通信光を受光し、表示部110が測定結果の表示を行なう(d)。
これにより、光通信発光装置100側で測定結果を取得することができる。また、以降の計測において、受光測定装置200の受光部201が測定する光パワーが最適になるように、ロス値に応じて、第1LD101あるいは第2LD102の発光強度を調整するようにしてもよい。
次に、異なる波長の光で測定を行なうため、第1LD101を受光素子として動作させる受光モードとし、第2LD102を発光素子として動作させる発光モードにする。
そして、測定に先立ち、時刻t2から時刻t3まで、光通信発光装置100から受光測定装置200に対して通信光による情報の伝達が行なわれる。すなわち、第2LD102が通信発光(e)を行ない、受光部201が通信受光(i)を行なう。通信の内容は上記と同様とすることができる。
時刻t3から時刻t4まで、第2LD102が測定光の発光(f)を行ない、受光測定装置200の受光部201が光ファイバ300の損失の測定(j)を行なう。そして、受光測定装置200の通信用光源205が測定結果を光通信発光装置100にリアルタイムで送信する(l)。この際に、光ファイバ300のロス値に応じた発光レベルとすることができる。光通信発光装置100の第1LD101は、この通信光を受光し、表示部110が測定結果の表示を行なう(c)。
このように、第1実施例では、光通信発光装置100は、発光波長の異なる第1LD101と第2LD102とを備えることにより、光ファイバ300の損失の波長特性を計測することができるのに加え、一方のレーザダイオードで計測光を発光させながら、他方のレーザダイオードで通信光の受光を行なうという並列処理を行なうことができる。
次に、本実施形態の第2実施例について説明する。第1実施例では、発光側に発光波長の異なる第1LD101と第2LD102とを備えるようにしていたが、第2実施例では、発光側のLDを1つとして、より簡易な構成とする。
図3は、第2実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。本図に示すように第2実施例の光測定器は、光ファイバ300を介して接続された光通信発光装置120と受光測定装置220とを備えている。第1実施例と同じ機能ブロックについては同じ符号を付し、説明を簡略化する。
光通信発光装置120は、第1LD101、制御処理部104、変調部105、駆動部106、動作切替部108、変調検出部109、表示部110、操作受付部111を備えている。すなわち、第1実施例の光通信発光装置100から第2LD102、結合器103、出力切替部107を省いた構成となっている。
本実施例においても、第1LD101は、発光素子としての動作に加え、受光素子としての動作も行なう。これにより、光源側でレーザダイオードとフォトダイオードの双方を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができるとともに、コストを削減することができる。
また、受光測定装置220は、受光部201、A/D202、変調検出部203、制御処理部204、通信用光源205、変調部206、駆動部207、結合器208、表示部209、操作受付部210を備えている。すなわち、第1実施例の受光測定装置200と同じ構成となっている。
このような構成の第2実施例の光測定器における光ファイバ300の損失の計測手順の例について、図4のタイミングチャートを参照して説明する。本実施例では、光通信発光装置120が備えるレーザダイオードが1つであるため、測定光の発光と、通信光の受光とを並行して行なうことができない。そこで、まず、第1LD101を発光素子として動作させる発光モードとする。
そして、測定に先立ち、時刻t0から時刻t1まで、光通信発光装置120から受光測定装置220に対して通信光による情報の伝達が行なわれる。すなわち、第1LD101が通信発光(a)を行ない、受光部201が通信受光(e)を行なう。ただし、送信すべき情報が既知であれば、この通信光の送受信は省くようにしてもよい。
通信光による情報の伝達を終えると、測定を開始し、時刻t1から時刻t2まで、第1LD101が測定光の発光(b)を行ない、受光測定装置220の受光部201が光ファイバ300の損失の測定(f)を行なう。
そして、測定が終了すると、光通信発光装置120の第1LD101が通信発光(c)を行ない、受光部201が通信受光(g)を行なうことにより、測定が終了したことを受光測定装置220に通知する。
次いで、第1LD101を受光素子として動作させる受光モードに切り替え、受光測定装置220の通信用光源205が測定結果を光通信発光装置120に送信する(h)。この際に、通信用光源205の発光強度を、光ファイバ300のロス値に応じた発光レベルとすることができる。光通信発光装置120の第1LD101は、この通信光を受光し、表示部110が測定結果の表示を行なう(d)。これにより、光通信発光装置120側で測定結果を把握することができるようになる。
次に、本実施形態の第3実施例について説明する。第3実施例では、第2実施例で用いた光通信発光装置120同士を光ファイバ300で接続した場合について説明する。本実施例は、光ファイバ300の損失計測に精度が要求されない場合や、光通信発光装置120同士で光通信を行なう場合に効果的である。
図5は、第3実施例に係る光測定器の構成を示すブロック図である。本図に示すように第3実施例の光測定器は、光ファイバ300を介して接続された光通信発光装置120aと光通信発光装置120bとを備えている。上記の実施例と同じ機能ブロックについては同じ符号を付し、説明を簡略化する。
光通信発光装置120aは、LD101a、制御処理部104a、変調部105a、駆動部106a、動作切替部108a、変調検出部109a、表示部110a、操作受付部111aを備えている。すなわち、第2実施例の光通信発光装置120と同じ構成である。
光通信発光装置120bは、LD101b、制御処理部104b、変調部105b、駆動部106b、動作切替部108b、変調検出部109b、表示部110b、操作受付部111bを備えている。すなわち、第2実施例の光通信発光装置120と同じ構成である。
本実施例においても、LD101a、LD101bは、発光素子としての動作に加え、受光素子としての動作も行なう。これにより、光源側でレーザダイオードとフォトダイオードの双方を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができるとともに、コストを削減することができる。
このような構成の第3実施例の光測定器における光ファイバ300の損失の計測手順の例について、図6(a)のタイミングチャートを参照して説明する。本実施例では、光通信発光装置120aを光源側とし、光通信発光装置120bを測定側とする。そこで、まず、LD101aを発光素子として動作させる発光モードとし、LD101bを受光素子として動作させる受光モードとする。
そして、測定に先立ち、時刻t0から時刻t1まで、光通信発光装置120aから光通信発光装置120bに対して通信光による情報の伝達が行なわれる。すなわち、LD101aが通信発光(a)を行ない、受光部201が通信受光(e)を行なう。
通信光による情報の伝達を終えると、測定を開始し、時刻t1から時刻t2まで、LD101aが測定光の発光(b)を行ない、光通信発光装置120bのLD101bが光ファイバ300の損失の測定(e)を行なう。
測定が終了すると、LD101aを受光素子として動作させる受光モードに切り替え、LD101bを発光素子として動作させる発光モードに切り替える。そして、光通信発光装置120bのLD101bが測定結果を光通信発光装置120aに送信する(f)。光通信発光装置120aのLD101aは、この通信光を受光し、表示部110aが測定結果の表示を行なう(c)。これにより、発光側の光通信発光装置120aで測定結果を把握することができるようになる。
図6(b)は、第3実施例の光測定器における光通信発光装置120aと光通信発光装置120bとの間の光通信手順の例を示すタイミングチャートである。本図に示すように、光通信発光装置120aのLD101aと、光通信発光装置120bのLD101bとは、発光モードと受光モードとが交互に切り替わるようにし、発光モードの際に通信発光を行ない、受光モードの際に通信受光を行なうことで、光通信発光装置120aと光通信発光装置120bとの間で光電話等の光通信を行なうことができるようになる。
なお、一般に、受光素子は帯域によって受光感度が異なる。図7(a)は、発光波長が1.31μm帯のレーザダイオードを受光素子として用いた場合の受光感度特性と、発光波長が1.55μm帯のレーザダイオードを受光素子として用いた場合の受光感度特性とを示す図である。本図に示すように、レーザダイオードは、発光波長付近に受光感度のピークがあり、バンドギャップのため、発光波長より長波長側には伸びない特性となっている。
このため、光通信発光装置120aのLD101aと、光通信発光装置120bのLD101bの発光波長が同一であれば双方向の通信を問題なく行なうことができる。一方、発光波長が同一でない場合には、図7(b)に示すように、発光側のレーザダイオードの発光波長が、受光側のレーザダイオードの発光波長より短いことが必要とされる。すなわち、発光側のレーザダイオードの発光波長が、受光側のレーザダイオードの発光波長より長い場合には、図7(c)に示すように、受光帯域から外れてしまい、受光できない場合がある。
したがって、例えば、第1実施例では、受光測定装置200の通信用光源205の発光波長は、第1LD101、第2LD102の発光波長以下になるようにする。また、第2実施例では、受光測定装置220の通信用光源205の発光波長は、第1LD101の発光波長以下とする。さらに、第3実施例では、双方向の通信を行なうため、光通信発光装置120aのLD101aと、光通信発光装置120bのLD101bの発光波長を同一とすることが望ましい。
100…光通信発光装置、101…第1LD、102…第2LD、103…結合器、104…制御処理部、105…変調部、106…駆動部、107…出力切替部、108…動作切替部、109…変調検出部、110…表示部、111…操作受付部、120…光通信発光装置、200…受光測定装置、201…受光部、202…A/D、203…変調検出部、204…制御処理部、205…通信用光源、206…変調部、207…駆動部、208…結合器、209…表示部、210…操作受付部、220…受光測定装置、300…光ファイバ、800…光通信発光装置、801…第1光源、802…第2光源、803…結合器、804…制御処理部、805…変調部、806…駆動部、807…出力切替部、808…表示部、809…操作受付部、820…受光測定装置、821…受光部、822…A/D、823…変調検出部、824…制御処理部、825…表示部、826…操作受付部、840…光通信発光装置、841…受光部、842…結合器、843…A/D、844…変調検出部、860…受光測定装置、861…第1光源、862…第2光源、863…結合器、864…結合器、865…変調部、866…駆動部、867…出力切替部

Claims (4)

  1. 光通信発光装置と受光測定装置とを有し、光ファイバの特性測定を行なう光測定器であって、
    前記光通信発光装置は、
    レーザダイオードと、
    前記レーザダイオードと発光波長の異なる第2レーザダイオードと、
    前記レーザダイオードと前記第2レーザダイオードとの発光を切り替える出力切替部と、
    前記レーザダイオードと前記第2レーザダイオードを発光素子として動作させるか受光素子として動作させるかを切り替える動作切替部と、
    前記レーザダイオードまたは前記第2レーザダイオードを発光素子として動作させる場合に、前記レーザダイオードまたは前記第2レーザダイオードのレーザ発光を制御し、前記レーザダイオードまたは前記第2レーザダイオードを受光素子として駆動させる場合に、前記レーザダイオードまたは前記第2レーザダイオードが受信した信号に基づく処理を行なう制御処理部とを備え、
    前記受光測定装置は、
    前記光ファイバからの光を受光する受光部と、
    前記受光部の受光結果に基づいて前記光ファイバの特性を測定する制御処理部と、
    前記測定の結果情報を前記光通信発光装置に送信する通信用光源とを備え、
    前記光通信発光装置は、
    前記レーザダイオードが発光を行なう処理と、前記第2レーザダイオードが前記受光測定装置から測定の結果情報を受信する処理とを並列に行ない、さらに、
    前記第2レーザダイオードが発光を行なう処理と、前記レーザダイオードが前記受光測定装置から測定の結果情報を受信する処理とを並列に行なうことを特徴とする光測定器。
  2. 請求項1に記載の光測定器であって、
    前記光通信発光装置は、
    前記受光測定装置の通信用光源から送信された前記測定の結果情報を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする光測定器。
  3. 請求項1または2に記載の光測定器であって、
    前記受光測定装置の通信用光源の発光波長は、前記光通信発光装置のレーザダイオードの発光波長以下であることを特徴とする光測定器。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光測定器であって、
    前記受光測定装置の制御処理部は、測定された前記光ファイバの特性に応じて、前記通信用光源の発光強度を変化させることを特徴とする光測定器。
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