JP6202732B2 - 分岐光ファイバ特性解析装置及びその解析方法 - Google Patents
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非特許文献1では、試験光を反射する光フィルタをターミネーションフィルタとしてユーザ装置の手前に設置し、各ユーザからの反射光の強度を高分解能なOTDR装置により測定するというものである。この測定によれば、光スプリッタより下流の分岐光ファイバにおける距離分解能として2mの精度を得られることが報告されている。しかしながら、この技術では、故障心線の特定と、ユーザ装置か光線路のどちらが故障しているかといった故障位置の切り分けが可能であるにとどまっており、分岐下部光ファイバのどの位置で故障が発生しているかを特定することができない。
(1)基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析装置であって、レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化して出力する光源モジュールと、前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を変更する光周波数変更手段と、前記光周波数変更手段の出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐する分岐手段と、前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化する第1のパルス化手段と、前記第二試験光をパルス化する第2の光パルス化手段と、それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波する合波素子と、前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に配置され、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタと、前記合波素子で合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させる光遅延手段と、前記第一試験光を前記分岐手段で分岐されるローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得る検波手段と、前記光ビート信号を受光して電気信号に変換する光受信器と、前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析する演算処理装置とを具備し、前記演算処理装置は、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記光源モジュールで生成される第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析する態様とする。
(6)基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析方法であって、レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化し、前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を所定周波数変更し、前記光周波数変更出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐し、前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化し、前記第二試験光をパルス化し、それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波し、前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタを配置し、前記合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出し、前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させ、前記第一試験光を前記分岐されたローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得て、前記光ビート信号を受光して電気信号に変換し、当該電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析するようにし、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析する態様とする。
図1は、本発明の実施形態に係る分岐光ファイバ特性解析装置の構成を示す図である。図1に示す解析装置は、第一試験光が被測定ファイバ中で受けたブリルアン利得の特性分布を求めることができるものである。
まず、光符号化器13、光周波数変更器14、被測定光ファイバ23、光受信器26には次の条件を満足する必要がある。
(条件1)光符号化器13において、第一試験光を符号化する符号φn(t)と第二試験光を符号化する符号Ψn(t)とは、所望の時間差tにおいて常に周波数差f1(f1は0を含む任意の数)が一定であり、それ以外の時間差において周波数差が一定でないこと。
(条件2)光周波数変更器14による周波数シフトは、ブリルアン周波数シフトfBと条件1記載の符号間周波数差f1との差周波数と等しいこと。
(条件3)第一試験光を符号化する光符号化手段の符号φn(t)とローカル光を符号化する光符号化器13の符号θn(t)は、所望の時間差tにおいて相関が1であり、それ以外の時間差において相関が0であること。
(条件4)分岐光ファイバ2321〜232Nの最小のファイバ長差が、分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長いこと。
(条件5)光受信器26の帯域は、(条件1)の周波数差f1を受光可能な帯域であること。
条件1は、所望の位置zのみのブリルアン利得情報を取得するための条件である。
光符号化器13の符号特性が上記の場合、被測定光ファイバ23中の所望の位置zにおいて、条件2と合わせることで、第一試験光と第二試験光の周波数差が常にブリルアン周波数シフトと等しくなるため、符号長に渡ってブリルアン増幅を受ける。それ以外の位置では、第一試験光と第二試験光の周波数差が揺らぐため、符号長に渡って常にブリルアン増幅を受けるわけではない。そのため、第一試験光の符号長に渡って積分することで、所望の位置zでのブリルアン利得を取得可能である。
光符号化器13の符号特性が上記の場合、分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ2331〜233Nで反射されて戻ってきた第一試験光を、符号θn(t)で変調したローカル光と符号長に渡って相関をとることで、任意の分岐光ファイバ2321〜232Nから戻ってきた第一試験光の強度を得ることが可能となる。
条件5は、光符号を精確に測定するためには、光受信器26の帯域は、A/D変換器27の帯域は、それぞれ条件1の周波数差f1より広い必要がある。
波長の異なる二つの試験光(第一試験光、第二試験光)を用いる。第一試験光はプローブ光であり、光周波数f0−fBとする。第二試験光はポンプ光であり、光周波数f0とする。ここで、f0はポンプ光の光周波数、fBはブリルアン後方散乱による光周波数シフト量とする。
符号化した第一試験光と符号化した第二試験光を被測定光ファイバ23に入射する。
第一試験光と第二試験光は、光スプリッタ231によりN分岐される。
第一試験光(プローブ光)と第二試験光(ポンプ光)の周波数がfBだけ差がある場合、第一試験光と第二試験光が対向伝搬すると、ブリルアン散乱が発生し、第一試験光は式(1) で表される増幅を受ける。
ここで、Ipump(z)は、式(3)で表される。
第一試験光の符号化をφn(t)、第二試験光の符号化をψn(t)とすると、φn(t)とψn(t)は、ある時間差tのときのみ周波数差がfBで一定であり、それ以外の時間差において周波数差が一定でない符号である。
被測定光ファイバ23の入射端から分岐下部光ファイバ#a(1≦a≦Nの整数)の終端までの長さをLaとする。符号化された第一試験光は、分岐下部光ファイバ#aの終端に設置された光反射フィルタにより反射される。反射して戻ってきた第一試験光と第二試験光は対向伝搬し、被測定ファイバ23中でインタラクションする。ここで、第一試験光の符号をφ1〜φnまで変化させ、第二試験光の符号をψ1〜ψnまで変化させる。
第一試験光の符号φn(t)とローカル光の符号θn(t)は、ある時間差t1のときのみ相関が1であり、それ以外の時間差t2において相関が0となる符号である。
第一試験光が分岐光ファイバ#aの終端の光反射フィルタで反射され、光受信器26に到達する時間をtdaとすると、式(8)で表される。
他の分岐光ファイバ#b(1≦b≦Nの整数)から戻ってきた第一試験光が光受信器26に到達する時間tdbは、式(9)で表される。
Claims (7)
- 基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、前記分岐光ファイバそれぞれの他方端に試験光波長を反射する光反射フィルタを設置した被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析装置であって、
レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化して出力する光源モジュールと、
前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を変更する光周波数変更手段と、
前記光周波数変更手段の出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐する分岐手段と、
前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化する第1のパルス化手段と、
前記第二試験光をパルス化する第2の光パルス化手段と、
それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波する合波素子と、
前記合波素子で合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、前記分岐光ファイバそれぞれの前記光反射フィルタで反射されて当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、
前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させる光遅延手段と、
前記戻り光から抽出された第一試験光を前記分岐手段で分岐されるローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得る検波手段と、
前記光ビート信号を受光して電気信号に変換する光受信器と、
前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析する演算処理装置と
を具備し、
前記演算処理装置は、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN系統の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記光源モジュールで生成される第一及び第二試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析することを特徴とする分岐光ファイバ特性解析装置。 - 前記光周波数変更手段は、前記第一試験光及び第二試験光の周波数差が、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当するように変更することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。
- 前記光源モジュールは、
注入電流に基づいて前記連続光のレーザを発生し、前記注入電流により前記連続光を任意波形に変調する光源と、
前記光源への注入電流を前記第一試験光、第二試験光及びローカル光それぞれの変調波形に合わせて連続的に変化させ、前記第1及び第2の光パルス化手段により時間分割させることで、符号化した第一及び第二試験光及びローカル光を発生する光符号化器と
を備えることを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。 - 前記演算処理装置は、
前記第一及び第二試験光による誘導ブリルアン散乱を測定し、
前記複数の分岐光ファイバそれぞれの距離に対するブリルアン散乱光分布を測定し、
前記測定結果それぞれから前記複数の分岐光ファイバにおける個別の損失分布を解析することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。 - 前記演算処理装置は、
前記第一及び第二試験光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバ中における前記分岐光ファイバ終端からの誘導ブリルアン散乱位置を指定し、
前記第一試験光及びローカル光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバのどの分岐光ファイバから反射された第一試験光に対応する電気信号であるかを特定し、得られた電気信号から誘導ブリルアン散乱光を解析した後、その解析結果を出力する解析処理を実行し、
前記N系統の分岐光ファイバのうち最長の分岐光ファイバからの前記第一試験光が到達するまで待機した後、前記第一及び第二試験光及びローカル光の符号を変更して前記解析処理を繰り返して前記分岐光ファイバそれぞれの損失分布を取得することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。 - 基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、前記分岐光ファイバそれぞれの他方端に試験光波長を反射する光反射フィルタを設置した被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析方法であって、
レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化し、
前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を所定周波数変更し、
前記光周波数変更出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐し、
前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化し、
前記第二試験光をパルス化し、
それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波し、
前記合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、前記分岐光ファイバそれぞれの前記光反射フィルタで反射されて当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出し、
前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させ、
前記戻り光から抽出された第一試験光を前記分岐されたローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得て、
前記光ビート信号を受光して電気信号に変換し、
前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析するようにし、
前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN系統の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析することを特徴とする分岐光ファイバ特性解析方法。 - 前記第一及び第二試験光の周波数差を、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当させることを特徴とする請求項6記載の分岐光ファイバ特性解析方法。
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