JP6280440B2 - Optical pulse test equipment - Google Patents

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本発明は、長距離の光伝送路の伝送損失特性の評価を可能とする超高感度を有する光パルス試験装置に関する。   The present invention relates to an optical pulse test apparatus having ultra-high sensitivity that enables evaluation of transmission loss characteristics of a long-distance optical transmission line.

通信需要の高まりにより、光による通信が一般的となっている。最近ではFTTxなど、自宅まで光ファイバが敷設されるようになってきた。現場では、光ファイバの敷設工事が日々実施されており、光通信システムを安定した運用のためには敷設工事の実施確認、光ファイバの保守点検が重要な作業となっている。   As communication demand increases, optical communication is becoming common. Recently, optical fibers such as FTTx have been laid down to homes. On site, optical fiber laying work is carried out every day, and in order to stably operate the optical communication system, confirmation of the laying work and maintenance of the optical fiber are important tasks.

光ファイバなどの光線路を使用する光通信システムでは、光線路の破断を検出し、また、破断位置を標定するために光パルス線路監視装置が用いられる。光パルス線路監視装置は、光が光線路内を伝播するに伴いその光と同じ波長の後方散乱光が生じて逆方向に伝搬することを利用する。すなわち、光線路に光パルス(試験光)を入射するとこの光パルスが破断点に到達するまで後方散乱光が発生し続け、試験光と同じ波長の戻り光が入力端面から出射される。この後方散乱光の継続時間を測定することにより光線路の破断点を標定することができる。この原理に基づく測定装置では、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)が代表的である。   In an optical communication system using an optical line such as an optical fiber, an optical pulse line monitoring device is used to detect breakage of the optical line and to determine the break position. The optical pulse line monitoring device utilizes the fact that backscattered light having the same wavelength as the light is generated and propagates in the reverse direction as the light propagates in the optical line. That is, when a light pulse (test light) enters the optical line, backscattered light continues to be generated until the light pulse reaches the breaking point, and return light having the same wavelength as the test light is emitted from the input end face. The breaking point of the optical line can be determined by measuring the duration of the backscattered light. A representative example of a measuring apparatus based on this principle is OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

OTDRには複数種類がある。従来、光ファイバ伝送路の損失測定及び線路の監視には簡便な直接検波方式の光パルス試験装置D−OTDRがよく使用される。D−OTDRは簡便であるが、半導体レーザを光源として用いて数10kmもの長尺の光ファイバの障害点探索が可能であるため広く用いられている。   There are multiple types of OTDR. Conventionally, a simple direct detection optical pulse test apparatus D-OTDR is often used for measuring the loss of an optical fiber transmission line and monitoring the line. Although D-OTDR is simple, it is widely used because it is possible to search for a failure point of an optical fiber having a length of several tens of kilometers using a semiconductor laser as a light source.

図5に、従来のD−OTDRの基本的な構成例を示す。D−OTDR500は、光パルス光源510、光方向性結合器520、光パルス光源510と光方向性結合器520を接続する光ファイバ530、被測定光ファイバ線路700から光方向性結合器520に反射してきた反射光信号を伝播する光ファイバ540、光ファイバ540を伝播してきた反射光信号を受信する受光器550を備える。また、受光器550の受光信号をディジタル信号に変換するAD変換器560、AD変換器560から出力されるディジタル信号を処理する信号処理装置570、信号処理装置570で処理された信号を解析するコンピュータ580を備える。光方向性結合器520と被測定光ファイバ線路700とは、光コネクタ600で接続されている。   FIG. 5 shows a basic configuration example of a conventional D-OTDR. The D-OTDR 500 is reflected from the optical pulse light source 510, the optical directional coupler 520, the optical fiber 530 connecting the optical pulse light source 510 and the optical directional coupler 520, and the optical fiber line 700 to be measured to the optical directional coupler 520. An optical fiber 540 that propagates the reflected optical signal, and a light receiver 550 that receives the reflected optical signal propagated through the optical fiber 540. Also, an AD converter 560 that converts a light reception signal of the light receiver 550 into a digital signal, a signal processing device 570 that processes a digital signal output from the AD converter 560, and a computer that analyzes the signal processed by the signal processing device 570 580. The optical directional coupler 520 and the measured optical fiber line 700 are connected by an optical connector 600.

これを動作させるには、光パルス光源510を点灯し、光パルス信号を、光方向性結合器520を介して、光ファイバ線路700に入射する。入射された光パルス信号は、光ファイバを構成するガラスにより散乱(主にレイリー散乱)を受け、その一部は光ファイバ線路700を逆に反転伝播し光方向性結合器520に戻ってくる。この散乱光強度は、光ファイバの各位置での伝播光強度に比例するため、散乱光強度の時間軸上での分布を計測することにより、光ファイバの伝送損失の距離依存性を、光ファイバを破壊することなく測定することができる。   In order to operate this, the optical pulse light source 510 is turned on, and the optical pulse signal is incident on the optical fiber line 700 through the optical directional coupler 520. The incident optical pulse signal is scattered (mainly Rayleigh scattering) by the glass constituting the optical fiber, and a part thereof reversely propagates in the optical fiber line 700 and returns to the optical directional coupler 520. Since this scattered light intensity is proportional to the propagation light intensity at each position of the optical fiber, the distance dependence of the transmission loss of the optical fiber can be determined by measuring the distribution of the scattered light intensity on the time axis. Can be measured without destroying.

図5において、光方向性結合器520に戻った散乱光は、光ファイバ540に導かれ、受光器550で受信され、信号処理装置570で信号処理した後、コンピュータ580でグラフ化され出力波形が表示される。   In FIG. 5, the scattered light that has returned to the optical directional coupler 520 is guided to the optical fiber 540, received by the light receiver 550, processed by the signal processing device 570, then graphed by the computer 580, and the output waveform is Is displayed.

ここで、光方向性結合器520としては様々な形態のものを適用可能であるが、一般的には光カップラー型のものが使用される。光方向性結合器520は入力に対して3dBのカップラーとなっている。そのため入力に−3dB、後方散乱光の受光に−3dBの合計6dBの損失が存在する。   Here, various types of optical directional couplers 520 can be applied, but generally an optical coupler type is used. The optical directional coupler 520 is a 3 dB coupler for the input. Therefore, there is a total loss of 6 dB, that is, -3 dB at the input and -3 dB at the reception of the backscattered light.

以上に述べたように、従来の簡便なD−OTDRにおいては光パルス光源からの光パルスを被測定単一モード光ファイバに入射される場合に少なくとも3dB程度光レベルの低下が存在した。しかもまた、同様のことは光検出器において微弱な後方レイリー散乱信号を受光する場合にも存在し、被測定ファイバへの結合損失を取り除くことは不可避であった。そのため、これら結合損失により装置のダイナミックレンジが制限されていた。   As described above, in the conventional simple D-OTDR, when the light pulse from the light pulse light source is incident on the single-mode optical fiber to be measured, the light level is reduced by at least about 3 dB. In addition, the same thing exists when a weak back Rayleigh scattered signal is received by the photodetector, and it is inevitable to remove the coupling loss to the measured fiber. For this reason, the dynamic range of the apparatus is limited by these coupling losses.

ダイナミックレンジを確保する方法として散乱光信号の加算平均を十分に行う方法もあるが、この方法では保守・点検施工には時間がかかるという課題がある。そのため、ダイナミックレンジの拡大を図る現実的手段として、入力パワーを大きくすればダイナミックレンジを拡大することができるため、光パルス光源に高出力光源が用いられてきた。   There is also a method of sufficiently performing the averaging of scattered light signals as a method of ensuring the dynamic range, but this method has a problem that it takes time for maintenance and inspection work. Therefore, as a practical means for expanding the dynamic range, if the input power is increased, the dynamic range can be expanded. Therefore, a high output light source has been used as the optical pulse light source.

高出力光源としては、例えば、単一モード光ファイバ線路で中継間隔が40km以上の場合、レーザダイオード(LD)のような半導体レーザ光源では光パルス信号出力が不十分であるため、Qスイッチ付YAGレーザの様な大出力光パルスレーザが用いられてきた。   As a high power light source, for example, when a relay distance is 40 km or more in a single mode optical fiber line, a semiconductor laser light source such as a laser diode (LD) has insufficient optical pulse signal output. High power optical pulse lasers such as lasers have been used.

しかしながら、この様な大出力のレーザを使用することは、光パルス試験装置(OTDR)が大型になることや取り扱い者の安全性の点からも、装置の改良が望まれていた。   However, the use of such a high-power laser has been desired to improve the apparatus from the viewpoint of the size of the optical pulse test apparatus (OTDR) and the safety of the operator.

そこで、この問題に対してEDFAなどのレーザ増幅を基本とする光増幅器の適用が検討されている。EDFAの適用によってOTDRのダイナミックレンジSWDR(Single Way Dynamic Range)が拡大することが知られている(非特許文献1参照)。   Therefore, application of an optical amplifier based on laser amplification such as EDFA has been studied for this problem. It is known that the OTDR dynamic range SWDR (Single Way Dynamic Range) is expanded by application of EDFA (see Non-Patent Document 1).

古川他著、「光ファイバ増幅器によるOTDR高性能化の検討」、電子情報通信学会論文誌 B-I、通信I-情報通信システム・理論 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 75(5), 304-313, 1992-05-25Furukawa et al., “Examination of high-performance OTDR using optical fiber amplifiers”, IEICE Transactions BI, Communication I-Information Communication Systems / Theory = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 75 (5) , 304-313, 1992-05-25

しかしながら、EDFAには自然放出光雑音(ASE)の影響が比較的大きくダイナミックレンジ拡大に限界があった。これまではASEの影響を抑制するため、ASEをカットするための音響光学型の光スイッチを光パルスに同期するよう動作させてASEをカットする手法がとられるが、増幅器以外にASEカット用同期回路などが必要で装置が煩雑化するという課題がある。   However, the EDFA has a relatively large influence of spontaneous emission light noise (ASE) and has a limit in expanding the dynamic range. Until now, in order to suppress the influence of ASE, a method of cutting ASE by operating an acousto-optic type optical switch for cutting ASE in synchronization with an optical pulse has been used. There is a problem that a circuit is required and the apparatus becomes complicated.

さらにEDFAの場合、2準位系で不可避な緩和時間や利得飽和に起因する過渡応答により、増幅光パルスにオーバーシュート・アンダーシュートが生じることに起因する波形劣化が存在するという課題がある。光パルスの波形劣化は、正確な測定を阻害するため、波形劣化の少なく、低雑音な光増幅器が望まれていた。   Further, in the case of an EDFA, there is a problem that waveform degradation due to overshoot / undershoot occurs in an amplified optical pulse due to a transient response caused by relaxation time and gain saturation unavoidable in a two-level system. Since the waveform deterioration of the optical pulse hinders accurate measurement, an optical amplifier with low waveform noise and low noise has been desired.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、D−OTDR法において光ファイバに対する光パルスの結合の際に生じる光損失をきわめて低雑音な光増幅器で補償し、光ファイバからの後方散乱光を低雑音に光増幅する光パルス試験装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to compensate for optical loss that occurs when optical pulses are coupled to an optical fiber in the D-OTDR method with an extremely low noise optical amplifier. Another object of the present invention is to provide an optical pulse test apparatus that amplifies backscattered light from an optical fiber with low noise.

上記の課題を解決するために、本発明は、光パルス試験装置であって、直線偏光を出射するCW光源と、前記CW光源からCW光が入射される入力端ならびに第1および第2の出力端を有する第1の光分岐回路と、前記第1の出力端に接続された光スイッチとを含む光パルス光源であって、前記第1の出力端から出射された前記CW光から前記光スイッチにより光パルスを生成する、光パルス光源と、接続された被測定光ファイバに前記光パルスを出力し、前記被測定光ファイバにおける前記光パルスに対する後方散乱光が入力される光方向性結合器と、前記光方向性結合器から出力された前記後方散乱光が入力される受光器と、前記受光器から出力される電気信号を処理する信号処理装置と、前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力されたCW光から第2高調波を生成し、前記第2高調波を励起光として前記光パルス又は前記後方散乱光をパラメトリック増幅する位相感応増幅器と、を備え、前記位相感応増幅器が、前記光パルス光源と前記光方向性結合器との間、前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間、および前記光方向性結合器と前記受光器との間のうち、少なくとも1箇所以上に設置されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is an optical pulse test apparatus , which includes a CW light source that emits linearly polarized light, an input end to which CW light is incident from the CW light source, and first and second outputs. An optical pulse light source including a first optical branch circuit having an end and an optical switch connected to the first output end, wherein the optical switch is generated from the CW light emitted from the first output end. An optical pulse light source that generates an optical pulse by: an optical directional coupler that outputs the optical pulse to a connected optical fiber to be measured and receives backscattered light with respect to the optical pulse in the optical fiber to be measured; A receiver that receives the backscattered light output from the optical directional coupler, a signal processing device that processes an electrical signal output from the receiver, and a second of the first optical branch circuit. Output from the output end of A phase sensitive amplifier that generates a second harmonic from the received CW light and parametrically amplifies the optical pulse or the backscattered light using the second harmonic as excitation light, and the phase sensitive amplifier includes the light At least one or more points between the pulse light source and the optical directional coupler, between the optical directional coupler and the optical fiber to be measured, and between the optical directional coupler and the light receiver. It is characterized by being installed in.

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の光パルス試験装置において、前記位相感応増幅器が、前記光パルス光源と前記光方向性結合器との間、および前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間のうち、少なくとも1箇所以上に設置された場合において、前記位相感応増幅器は、前記CW光が入射されて第2高調波を発生する第1の2次非線形光学結晶と、前記第1の2次非線形光学結晶から出射される前記CW光および前記第2高調波から、前記第2高調波を分離する第1のフィルタと、前記光パルスと、前記第2高調波とを合波する合波器と、前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第2高調波を励起光として前記光パルスに対しパラメトリック増幅を行う第2の2次非線形光学結晶と、前記第2の2次非線形光学結晶から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記光パルスを分離する第2のフィルタと、増幅された前記光パルスに基づき、前記光パルスの位相と前記第2高調波の位相とを同期する位相同期手段と、を含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical pulse test apparatus according to the first aspect, the phase sensitive amplifier is provided between the optical pulse light source and the optical directional coupler and between the optical directional coupler and the optical directional coupler. In the case where the phase sensitive amplifier is installed in at least one of the optical fibers to be measured, the phase sensitive amplifier includes a first second-order nonlinear optical crystal that generates the second harmonic when the CW light is incident thereon. A first filter that separates the second harmonic from the CW light and the second harmonic emitted from the first second-order nonlinear optical crystal, the optical pulse, and the second harmonic. And a second second-order nonlinear optical crystal for performing parametric amplification on the optical pulse using the second harmonic as excitation light. When the second second-order nonlinear optical crystal A second filter that separates the amplified optical pulse from the amplified combined light output from the output, and based on the amplified optical pulse, the phase of the optical pulse and the phase of the second harmonic And phase synchronization means for synchronizing.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の光パルス試験装置において、前記位相同期手段は、増幅された前記光パルスの一部を分岐する第2の光分岐回路と、前記第2の光分岐回路で分岐された増幅された前記光パルスの一部を受光する第2の受光器と、前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力された前記CW光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、前記位相変調器と前記第1の2次非線形光学結晶との間の光路長を、印加されたバイアス電圧に基づき調節する光学長伸長器と、前記受光器から出力される電気信号の変動を検出して、前記電気信号に基づき前記位相変調器および前記光学長伸長器のバイアス電圧を調節する位相同期ループ回路と、を含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical pulse test device according to the second aspect, the phase synchronization means includes a second optical branch circuit that branches a part of the amplified optical pulse, and the second A second light receiver for receiving a part of the amplified optical pulse branched by the optical branch circuit, and a phase of the CW light output from a second output terminal of the first optical branch circuit. A phase modulator that modulates based on an applied bias voltage, and an optical length expander that adjusts an optical path length between the phase modulator and the first second-order nonlinear optical crystal based on the applied bias voltage including the detects a change in electrical signal output from the photodetector, and a phase locked loop circuit for adjusting the bias voltage of the based-out before Symbol phase modulator and said optical length expander in the electrical signal It is characterized by that.

請求項4に記載の発明は、請求項1記載の光パルス試験装置において、前記位相感応増幅器が、前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間、および前記光方向性結合器と前記受光器との間のうち、少なくとも1箇所以上に設置された場合において、前記位相感応増幅器は、前記CW光が入射されて第2高調波を発生する第1の2次非線形光学結晶と、前記第1の2次非線形光学結晶から出射される前記CW光および前記第2高調波から、前記第2高調波を分離する第1のフィルタと、前記後方散乱光と、前記第2高調波とを合波する合波器と、前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第2高調波を励起光として前記後方散乱光に対しパラメトリック増幅を行う第2の2次非線形光学結晶と、前記第2の2次非線形光学結晶から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記後方散乱光を分離する第2のフィルタと、増幅された前記後方散乱光に基づき、前記後方散乱光の位相と前記第2高調波の位相とを同期する位相同期手段と、を含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical pulse test apparatus according to the first aspect, the phase sensitive amplifier is provided between the optical directional coupler and the optical fiber to be measured, and the optical directional coupler. In the case where the phase sensitive amplifier is installed in at least one place among the light receivers, the phase sensitive amplifier includes a first second-order nonlinear optical crystal that generates the second harmonic upon incidence of the CW light; A first filter for separating the second harmonic from the CW light and the second harmonic emitted from the first second-order nonlinear optical crystal, the backscattered light, and the second harmonic. And a second second-order nonlinear optical that performs parametric amplification on the backscattered light using the second harmonic as excitation light. crystals and, if the second second-order nonlinear optical crystal A second filter that separates the amplified backscattered light from the amplified combined light that is output, and the phase of the backscattered light and the second harmonic wave based on the amplified backscattered light. Phase synchronization means for synchronizing the phase.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光パルス試験装置において、前記位相同期手段は、増幅された前記後方散乱光の一部を分岐する第2の光分岐回路と、前記第2の光分岐回路で分岐された増幅された前記後方散乱光の一部を受光する第2の受光器と、前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力された前記CW光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、前記位相変調器と前記第1の2次非線形光学結晶との間の光路長を、印加されたバイアス電圧に基づき調節する光学長伸長器と、前記受光器から出力される電気信号の変動を検出して、前記電気信号に基づき前記位相変調器および前記光学長伸長器のバイアス電圧を調節する位相同期ループ回路と、を含むことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical pulse test device according to the fourth aspect, the phase synchronization means includes a second optical branch circuit that branches a part of the amplified backscattered light, and the first A second light receiver for receiving a part of the amplified backscattered light branched by the second optical branch circuit, and the CW light output from the second output terminal of the first optical branch circuit. An optical length for adjusting a phase based on an applied bias voltage and a phase modulator for modulating the phase based on an applied bias voltage, and adjusting an optical path length between the phase modulator and the first second-order nonlinear optical crystal based on the applied bias voltage and decompressor, by detecting a variation of an electric signal output from the photodetector, and a phase locked loop circuit for adjusting the bias voltage of the based-out before Symbol phase modulator and said optical length decompressor to the electrical signal, It is characterized by including.

請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の光パルス試験装置において、前記位相感応増幅器に入射する前記後方散乱光の偏波を揃える偏波ダイバーシティをさらに備えることを特徴とする。 The invention of claim 6 is an optical pulse testing apparatus according to claim 4 or 5, characterized by further comprising a polarization diversity to align the polarization of the backscattered light that is incident on the phase sensitive amplifier .

請求項7に記載の発明は、請求項乃至6のいずれか1項に記載の光パルス試験装置において、前記第1および第2の2次非線形光学結晶は、周期分極反転構造を有する導波路型ニオブ酸リチウムであることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the optical pulse test apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the first and second second-order nonlinear optical crystals have a periodically poled structure. It is a type lithium niobate.

本発明は、D−OTDR法において光ファイバに対する光パルスの結合の際に生じる光損失をきわめて低雑音な光増幅器で補償し、光ファイバからの後方散乱光を低雑音に光増幅することにより、OTDR法のダイナミックレンジを拡大する効果を奏する。   In the D-OTDR method, the present invention compensates for optical loss caused when optical pulses are coupled to an optical fiber with an optical amplifier having extremely low noise, and optically amplifies backscattered light from the optical fiber with low noise. This has the effect of expanding the dynamic range of the OTDR method.

本発明の一実施形態に係る光パルス試験装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical pulse test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る光パルス試験装置の位相感応増幅器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the phase sensitive amplifier of the optical pulse test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. PSAとEDFAとによる増幅のそれぞれのSWDR改善量を計算した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated each SWDR improvement amount of amplification by PSA and EDFA. 本発明の光パルス試験装置を使用して観測した被測定光ファイバ線路の後方散乱光波形を示す図である。It is a figure which shows the backscattered light waveform of the to-be-measured optical fiber line observed using the optical pulse test apparatus of this invention. 従来のD−OTDRの基本的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the basic structural example of the conventional D-OTDR.

EDFAのようなレーザ増幅を基本とした光増幅には、非線形光学現象を利用した光パラメトリック増幅(OPA)がある。OPAの特徴の1つとして、入力光と位相を同期した励起光と光混合することにより極めて低雑音な増幅、すなわち位相感応増幅(PSA)が可能である。またOPAは、非線形光学効果が電子の応答を基本とする現象のため、レーザ増幅を基本とした光増幅で避けることのできない波形劣化が無視できるなどの特徴がある。そのためOTDRにOPAを適用すれば大幅にSWDRを向上させることができる。   Optical amplification based on laser amplification such as EDFA includes optical parametric amplification (OPA) using a nonlinear optical phenomenon. As one of the features of OPA, extremely low noise amplification, that is, phase sensitive amplification (PSA) is possible by optical mixing with pumping light whose phase is synchronized with input light. In addition, OPA has a feature that the nonlinear optical effect is a phenomenon based on the response of electrons, so that waveform deterioration that cannot be avoided by optical amplification based on laser amplification can be ignored. Therefore, if OPA is applied to OTDR, SWDR can be significantly improved.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1に、本発明の一実施形態に係る光パルス試験装置の構成を示す。本発明の光パルス試験装置は、光パルス光源110、位相感応増幅器120、光方向性結合器140、位相感応増幅器120と光方向性結合器140を接続する光ファイバ150−1、受光器160、受光器160と光方向性結合器140を接続する光ファイバ150−2を備える。   FIG. 1 shows a configuration of an optical pulse test apparatus according to an embodiment of the present invention. The optical pulse test apparatus of the present invention includes an optical pulse light source 110, a phase sensitive amplifier 120, an optical directional coupler 140, an optical fiber 150-1 connecting the phase sensitive amplifier 120 and the optical directional coupler 140, a light receiver 160, The optical fiber 150-2 which connects the light receiver 160 and the optical directional coupler 140 is provided.

光パルス光源110から出射された光パルスは、位相感応増幅器120で位相感応増幅され、光方向性結合器140を介して被測定光ファイバ線路300に入射される。被測定光ファイバ線路300に光パルスを入射すると、反射又は後方散乱により反射光信号が発生し、その反射光信号は光方向性結合器140、光ファイバ150−2を介して受光器160に入射する。   The optical pulse emitted from the optical pulse light source 110 is phase-sensitive amplified by the phase-sensitive amplifier 120 and is incident on the measured optical fiber line 300 via the optical directional coupler 140. When an optical pulse is incident on the optical fiber line 300 to be measured, a reflected light signal is generated by reflection or backscattering, and the reflected light signal is incident on the light receiver 160 via the optical directional coupler 140 and the optical fiber 150-2. To do.

光パルス光源110は、波長1.65μmの直線偏光を出射するCW光源111と、CW光源111のCW光からパルス幅100nsec〜1μsecの光パルス信号を生成するAO型の光スイッチ112と、CW光を分岐して光スイッチ112および位相感応増幅器120にCW光を出力する光スプリッタ113とから構成される。   The optical pulse light source 110 includes a CW light source 111 that emits linearly polarized light having a wavelength of 1.65 μm, an AO-type optical switch 112 that generates an optical pulse signal having a pulse width of 100 nsec to 1 μsec from the CW light of the CW light source 111, and CW light. And an optical splitter 113 that outputs CW light to the optical switch 112 and the phase sensitive amplifier 120.

また、本発明の光パルス試験装置は、受光器160の受光信号をディジタル信号に変換するAD変換器170、AD変換器170から出力されるディジタル信号を処理する信号処理装置180、信号処理装置180で処理されたデータを解析するコンピュータ190を備える。尚、光方向性結合器140と被測定光ファイバ線路300とは、光コネクタ200で接続されている。   The optical pulse test apparatus according to the present invention includes an AD converter 170 that converts a light reception signal of the light receiver 160 into a digital signal, a signal processing device 180 that processes a digital signal output from the AD converter 170, and a signal processing device 180. The computer 190 which analyzes the data processed by this is provided. The optical directional coupler 140 and the measured optical fiber line 300 are connected by an optical connector 200.

図2に、本発明の一実施形態に係る光パルス試験装置の位相感応増幅器の構成を示す。本発明の光パルス試験装置は、光パルス信号を位相感応増幅器120により増幅する点で従来型のD−OTDR構成と異なっている。   FIG. 2 shows the configuration of the phase sensitive amplifier of the optical pulse testing apparatus according to one embodiment of the present invention. The optical pulse test apparatus of the present invention is different from the conventional D-OTDR configuration in that the optical pulse signal is amplified by the phase sensitive amplifier 120.

位相感応増幅器120は、非線形光学素子121、127、光スプリッタ132、光検出器133、位相同期ループ(PLL)回路134、位相変調器135、PZTによる光ファイバ伸長器136から構成される。非線形光学素子121、127は、光パラメトリック媒質であるニオブ酸リチウム(LiNbO)である光導波路型非線形光学結晶124、129を備え、それぞれ直接接合法により形成された周期分極反転構造を有し、波長1.65μmの導波光に対して位相整合条件を満足している。 The phase sensitive amplifier 120 includes nonlinear optical elements 121 and 127, an optical splitter 132, a photodetector 133, a phase locked loop (PLL) circuit 134, a phase modulator 135, and an optical fiber stretcher 136 using PZT. The nonlinear optical elements 121 and 127 include optical waveguide type nonlinear optical crystals 124 and 129 that are lithium niobate (LiNbO 3 ) that is an optical parametric medium, and each have a periodically poled structure formed by a direct bonding method. The phase matching condition is satisfied for guided light having a wavelength of 1.65 μm.

位相感応増幅器120には、光パルス光源110から出射された光パルス信号と、光スプリッタ113で分岐されたCW光源111のCW光の一部とが入力される。光パルス信号は非線形光学素子121に入射され、CW光は非線形光学素子127に入射される。   The phase sensitive amplifier 120 receives the optical pulse signal emitted from the optical pulse light source 110 and a part of the CW light of the CW light source 111 branched by the optical splitter 113. The optical pulse signal is incident on the nonlinear optical element 121 and the CW light is incident on the nonlinear optical element 127.

非線形光学素子127は、CW光が入射されると第2高調波を発生する。この第2高調波を、非線形光学素子121で光パルス信号を位相感応増幅するための励起光として利用する。   The nonlinear optical element 127 generates the second harmonic when CW light is incident. This second harmonic is used as excitation light for phase sensitive amplification of the optical pulse signal by the nonlinear optical element 121.

本実施形態に係る光パルス試験装置を動作させるには、先ずCW光源111を点灯させ、光スイッチ112をくり返し1kHzで駆動し、出力−18dBmの光パルス信号を発生させる。光パルス信号は、集光レンズ122、ダイクロイックミラー123を介して、非線形光学素子121に入射する。同時に、光スイッチ112の前でタップされたCW光は、集光レンズ128を介してもう1つの非線形光学素子127に入射し、第2高調波を発生させる。非線形光学素子127は、CW光と第2高調波とをダイクロイックミラー131で分離し、第2高調波のみを非線形光学素子121に出射する。   In order to operate the optical pulse testing apparatus according to the present embodiment, first, the CW light source 111 is turned on, and the optical switch 112 is repeatedly driven at 1 kHz to generate an optical pulse signal with an output of −18 dBm. The optical pulse signal is incident on the nonlinear optical element 121 via the condenser lens 122 and the dichroic mirror 123. At the same time, the CW light tapped in front of the optical switch 112 is incident on another nonlinear optical element 127 via the condenser lens 128 to generate a second harmonic. The nonlinear optical element 127 separates the CW light and the second harmonic by the dichroic mirror 131 and emits only the second harmonic to the nonlinear optical element 121.

非線形光学素子121は、光パルス信号と非線形光学素子127から入射された第2高調波とをダイクロイックミラー123で合波し、第2高調波を励起光として光パルス信号の縮退パラメトリック増幅を行う。非線形光学素子121は、増幅された光パルス信号と第2高調波とをダイクロイックミラー126で分離し、集光レンズ125を介して光パルス信号のみを出射する。   The nonlinear optical element 121 combines the optical pulse signal and the second harmonic incident from the nonlinear optical element 127 by the dichroic mirror 123, and performs degenerate parametric amplification of the optical pulse signal using the second harmonic as excitation light. The nonlinear optical element 121 separates the amplified optical pulse signal and the second harmonic by the dichroic mirror 126 and emits only the optical pulse signal through the condenser lens 125.

非線形光学素子121における位相感応増幅では、光パルス信号と励起光である第2高調波との位相を同期させることが必要である。本実施形態では出力した増幅光パルス信号の一部を光スプリッタ132で分岐して光検出器133で受光する。光検出器133とPLL回路134で出力変動を検出し、位相同期ループ(PLL)回路134により位相変調器135のバイアス電圧と光ファイバ伸長器136の駆動電圧とにフィードバックを行うことで、光ファイバ部品の振動や温度変動による光位相の変動を吸収して位相同期し、安定的に位相感応増幅ができるようにしている。   In the phase sensitive amplification in the nonlinear optical element 121, it is necessary to synchronize the phases of the optical pulse signal and the second harmonic that is the excitation light. In this embodiment, a part of the output amplified optical pulse signal is branched by the optical splitter 132 and received by the photodetector 133. The optical detector 133 and the PLL circuit 134 detect output fluctuations, and the phase locked loop (PLL) circuit 134 feeds back the bias voltage of the phase modulator 135 and the drive voltage of the optical fiber stretcher 136, thereby providing an optical fiber. It absorbs fluctuations in the optical phase due to component vibrations and temperature fluctuations, and synchronizes the phase to enable stable phase-sensitive amplification.

本実施形態では、励起光と信号光の位相を同期させる手段として、PZT506にフィードバックを行う方法を用いたが、同期手段の構成はこれに限定されず、他の同期手段を用いることもできる。例えば、信号光を光スプリッタ113で分岐して位相変調器135に入力して励起光をとする代わりに、別途半導体レーザ光源を用意し、その光を位相変調器135に入力して励起光をとし、PLL回路134によってその半導体レーザ光源の駆動電流にフィードバックを与える方法でも位相同期を行うことができる。その場合は、光ファイバ伸長器136は不要になる。   In the present embodiment, as a means for synchronizing the phases of the excitation light and the signal light, a method of feeding back to the PZT 506 is used. However, the structure of the synchronization means is not limited to this, and other synchronization means can be used. For example, instead of splitting the signal light by the optical splitter 113 and inputting it to the phase modulator 135 to obtain pump light, a separate semiconductor laser light source is prepared, and the light is input to the phase modulator 135 to generate the pump light. The phase synchronization can also be performed by a method in which the PLL circuit 134 provides feedback to the drive current of the semiconductor laser light source. In that case, the optical fiber stretcher 136 becomes unnecessary.

光パルス信号は、このようにして非線形光学素子121内において励起光である第2高調波と位相が同期した状態を保持しながら、光混合され縮退パラメトリック増幅過程により増幅され、光方向性結合器140に出射されて被測定光ファイバ線路300に結合される。   In this way, the optical pulse signal is optically mixed and amplified by the degenerate parametric amplification process while maintaining the phase synchronized with the second harmonic wave, which is the excitation light, in the nonlinear optical element 121, and the optical directional coupler. 140 is coupled to the optical fiber line 300 to be measured.

本実施形態では、位相感応増幅器120を光パルス光源110と光方向性結合器140との間に配置したが、位相感応増幅器120は、光方向性結合器140と被測定光ファイバ線路300との間、又は光方向性結合器140と受光器160との間に配置しても良い。また、位相感応増幅器120を光方向性結合器140よりも後段に配置することで、後方散乱光も増幅可能となる。尚、後方散乱光を増幅する場合は、位相感応増幅器120の後方散乱光が入射する側に偏波ダイバーシティ等を配置して、後方散乱光の偏波を揃えることで増幅効率を高めることが望ましい。   In the present embodiment, the phase sensitive amplifier 120 is disposed between the optical pulse light source 110 and the optical directional coupler 140. However, the phase sensitive amplifier 120 includes the optical directional coupler 140 and the optical fiber line 300 to be measured. Or between the optical directional coupler 140 and the light receiver 160. Further, by arranging the phase sensitive amplifier 120 at a stage subsequent to the optical directional coupler 140, it is possible to amplify the backscattered light. When amplifying the backscattered light, it is desirable to increase the amplification efficiency by arranging polarization diversity or the like on the side where the backscattered light is incident on the phase sensitive amplifier 120 and aligning the polarization of the backscattered light. .

また、位相感応増幅器120は、上記3箇所のうちのいずれか1箇所に設置すれば良いが、2箇所以上に複数設置しても良い。   The phase sensitive amplifier 120 may be installed at any one of the three locations, but a plurality of phase sensitive amplifiers 120 may be installed at two or more locations.

ここで位相感応増幅器120の低雑音増幅特性がダイナミックレンジへ与える影響について説明する。先ず、増幅器を適用しない場合のOTDRの信号雑音比を考える。この場合の信号雑音比SNRdは次式で求められる。   Here, the influence of the low noise amplification characteristic of the phase sensitive amplifier 120 on the dynamic range will be described. First, consider the OTDR signal-to-noise ratio when no amplifier is applied. In this case, the signal-to-noise ratio SNRd is obtained by the following equation.

SNRd=(Isd/Ind) ・・・(1)
Isd=Ps・r・M ・・・(2)
Ind=(2eM(2+x)(Ps・r+id)+4FkT/RL)B ・・・(3)
r=ηe/hν ・・・(4)
SNRd = (Isd 2 / Ind 2 ) (1)
Isd 2 = Ps 2 · r 2 · M 2 (2)
Ind 2 = ( 2 eM (2 + x) (Ps · r + id) + 4FkT / RL) B (3)
r = ηe / hν (4)

ここで、Isd、Indは信号および雑音の平均2乗電流、Psはレイリー後方散乱光もしくは反射による戻り信号光パワー、ηは受光器の量子効率、eは電荷、hはプランク定数、νは光周波数、Mはアバランシェフォトダイオード(APD)の増倍率、yは過剰雑音指数、idは暗電流、Fは受信機の雑音指数、kはボルツマン定数、Tは温度、RLは負荷抵抗、Bは受信系の帯域幅である。 Here, Isd 2 and Ind 2 are the mean square currents of the signal and noise, Ps is the return signal light power due to Rayleigh backscattered light or reflection, η is the quantum efficiency of the light receiver, e is the charge, h is the Planck constant, ν Is the frequency of the avalanche photodiode (APD), y is the excess noise figure, id is the dark current, F is the noise figure of the receiver, k is the Boltzmann constant, T is the temperature, RL is the load resistance, B Is the bandwidth of the receiving system.

利得gの位相感応増幅器を入射光パルス増幅用アンプとして用いる本発明においては、被測定光ファイバ線路300への入射パワーがg倍となるため、戻り信号光パワーもg倍となる。ここでPSAでの雑音要因である自然放出光、すなわちパラメトリック蛍光も、試験光ファイバ300で反射して受光器160で受信されるため雑音も増加する。これはEDFAのようなレーザ増幅を基本とする光増幅器を適用する場合と同様であるが、本願発明ではその雑音量が極めて小さい。光増幅器を適用する場合の時のSNRpoは次式で求められる。   In the present invention in which a phase sensitive amplifier having a gain g is used as an amplifier for amplifying incident light pulses, the incident power to the optical fiber line 300 to be measured is g times, so that the return signal light power is also g times. Here, since spontaneous emission light, that is, parametric fluorescence, which is a noise factor in the PSA, is also reflected by the test optical fiber 300 and received by the optical receiver 160, noise also increases. This is the same as the case where an optical amplifier based on laser amplification such as EDFA is applied, but the amount of noise is extremely small in the present invention. The SNRpo when the optical amplifier is applied is obtained by the following equation.

SNRpo=(Ispo/Inpo) ・・・(5)
Ispo=g・Isd ・・・(6)
Inpo=Ind+(4eM(2+x)(Psp_po・Δν・r+Psp_po・Ps・r+Psp_po・Δν・r))B ・・・(7)
ここで、Psp_poは試験ファイバに入射したパラメトリック蛍光が戻ってきて受信される光パワーであり次式で表される。
SNRpo = (Ispo 2 / Inpo 2 ) (5)
Ispo 2 = g 2 · Isd 2 (6)
Inpo 2 = Ind + (4eM (2 + x) (Psp_po · Δν · r + Psp_po · Ps · r 2 + Psp_po 2 · Δν · r 2 )) B (7)
Here, Psp_po is the optical power that is received when parametric fluorescence incident on the test fiber returns and is expressed by the following equation.

Psp_po=T1・T2・psp_p ・・・(8)
psp_p=1/4((g−1)+(1/g−1))hν ・・・(9)
但し、T1は試験光ファイバとの入出力カップラーの透過率、T2は試験光ファイバからの反射率、gは増幅器利得、Δνは光フィルタを含んだ光増幅器の光周波数帯域幅である。
Psp_po = T1 2 · T2 · psp_p (8)
psp_p = 1/4 ((g-1) + (1 / g-1)) hv (9)
Where T1 is the transmittance of the input / output coupler with the test optical fiber, T2 is the reflectance from the test optical fiber, g is the amplifier gain, and Δν is the optical frequency bandwidth of the optical amplifier including the optical filter.

PSAを用いることによりOTDRのSWDR改善量SNIRdは
SNIRd=5・log10(SNRpo/SNRd)(1/2) ・・・(10)
で求められる。上式は光レベルへの変換とOTDR表示上の片道損失への変換を考慮している。
By using PSA, the SWDR improvement amount SNIRd of OTDR is SNIRd = 5 · log10 (SNRpo / SNRd) (1/2) (10)
Is required. The above equation considers conversion to light level and conversion to one-way loss on the OTDR display.

図3に、諸定数を用いて、PSAとEDFAとによる増幅のそれぞれのSWDR改善量を計算した結果を示す。但し簡単化のため受光器160の暗電流を0Aとした。図3に示すように、PSAを適用することにより、EDFAを増幅器に用いるOTDR構成に比べてSWDRが大きく改善されており、増幅器利得に比例してSWDR改善量が増加する。一方、EDFAでは、利得が大きくなるに従ってSWDR改善量の増加率が低下して飽和的傾向を示している。これはEDFAを増幅器に用いるOTDR構成では反転分布因子μなどの影響を受けるのに対し、PSAを用いる構成ではそれらの影響は少ないためである。   FIG. 3 shows the results of calculating the respective SWDR improvement amounts of amplification by PSA and EDFA using various constants. However, for simplification, the dark current of the light receiver 160 is set to 0A. As shown in FIG. 3, by applying PSA, SWDR is greatly improved as compared with the OTDR configuration using EDFA for the amplifier, and the SWDR improvement amount increases in proportion to the amplifier gain. On the other hand, in EDFA, as the gain increases, the increase rate of the SWDR improvement amount decreases and shows a saturating tendency. This is because an OTDR configuration using an EDFA for an amplifier is affected by an inversion distribution factor μ and the like, whereas a configuration using a PSA has a small effect.

図4に、本発明の光パルス試験装置を使用して観測した被測定光ファイバ線路の後方散乱光波形を示す。試験光ファイバは全長20kmで、途中2箇所で2分岐光カップラーを用いた高損失部を有している。PSAの増幅器利得は12dBであり、被測定光ファイバ線路への入力パルスパワーはパルス幅50nsのとき、20dBmである。光パルスの繰り返し周期は0.4ms、波形のSNR向上のための加算平均回数は216である。 FIG. 4 shows the backscattered light waveform of the measured optical fiber line observed using the optical pulse test apparatus of the present invention. The test optical fiber has a total length of 20 km, and has a high-loss portion using a two-branch optical coupler at two locations along the way. The amplifier gain of the PSA is 12 dB, and the input pulse power to the optical fiber line to be measured is 20 dBm when the pulse width is 50 ns. Repetition period of the light pulse is 0.4 ms, averaging count for the SNR improvement of the waveform is 2 16.

後方散乱光波形における雑音レベルと被測定光ファイバ線路近端の信号レベルの差からSWDRを算出した。その結果、PSAを用いることでパルス幅50nsの場合、SWDRは30.4dBを達成し、EDFAを増幅器に用いる構成に比べSWDRを15dB向上することに成功した。   SWDR was calculated from the difference between the noise level in the backscattered light waveform and the signal level near the optical fiber line to be measured. As a result, by using PSA, SWDR achieved 30.4 dB when the pulse width was 50 ns, and succeeded in improving SWDR by 15 dB compared to the configuration using EDFA as an amplifier.

本発明の光パルス試験装置は、レーザダイオード等の比較的低出力の光源を使い、光スイッチと効率よく低雑音に光増幅するパラメトリック増幅器を適宜効果的に配置しているため、被測定光ファイバ線路には高出力の出力パルス信号を出力可能なほか、被測定光ファイバ線路から反射されてくる反射光信号をも効率良く光増幅受信できる機能を有することができる。   The optical pulse test apparatus according to the present invention uses a relatively low output light source such as a laser diode, and appropriately and effectively arranges an optical switch and a parametric amplifier that efficiently amplifies light with low noise. In addition to being able to output a high-power output pulse signal to the line, it can have a function of efficiently amplifying and receiving a reflected light signal reflected from the optical fiber line to be measured.

そのため、本発明の光パルス試験装置においては、出力光パルスの増幅機能並びに受信パルスの増幅機能を有するため、高感度にして、長距離の伝送路の損失評価を可能にするものである。また、レーザダイオード等の小型の光源を使用しているため装置の大幅な小形化が可能になり、測定時に光コネクタ等に損傷を与えることなく、光ファイバ線路の安定な保守管理を実現できる。   Therefore, since the optical pulse test apparatus of the present invention has an amplification function of the output optical pulse and an amplification function of the reception pulse, it is highly sensitive and enables loss evaluation of a long-distance transmission path. In addition, since a small light source such as a laser diode is used, the apparatus can be greatly miniaturized, and stable maintenance management of the optical fiber line can be realized without damaging the optical connector or the like during measurement.

100、500 光パルス試験装置
110、510 光パルス光源
111 CW光源
112 光スイッチ
113、132 光スプリッタ
120 位相感応増幅器
121、127 非線形光学素子
122、125、128、130 集光レンズ
123、126、131 ダイクロイックミラー
124、129光導波路型非線形光学素子
133 受光器
134 位相同期ループ(PLL)回路
135 位相変調器
136 光ファイバ伸長器
140、520 光方向性結合器
150、530、540 光ファイバ
160、550 受光器
170、560 AD変換器
180、570 信号処理装置
190、580 コンピュータ
200、600 光コネクタ
300、700 被測定光ファイバ線路
100, 500 Optical pulse test apparatus 110, 510 Optical pulse light source 111 CW light source 112 Optical switch 113, 132 Optical splitter 120 Phase sensitive amplifier 121, 127 Nonlinear optical element 122, 125, 128, 130 Condensing lens 123, 126, 131 Dichroic Mirror 124, 129 Optical waveguide type nonlinear optical element 133 Photoreceiver 134 Phase locked loop (PLL) circuit 135 Phase modulator 136 Optical fiber stretcher 140, 520 Optical directional coupler 150, 530, 540 Optical fiber 160, 550 Photoreceiver 170, 560 AD converter 180, 570 Signal processing device 190, 580 Computer 200, 600 Optical connector 300, 700 Optical fiber line to be measured

Claims (7)

線偏光を出射するCW光源と、前記CW光源からCW光が入射される入力端ならびに第1および第2の出力端を有する第1の光分岐回路と、前記第1の出力端に接続された光スイッチとを含む光パルス光源であって、前記第1の出力端から出射された前記CW光から前記光スイッチにより光パルスを生成する、光パルス光源と、
接続された被測定光ファイバに前記光パルスを出力し、前記被測定光ファイバにおける前記光パルスに対する後方散乱光が入力される光方向性結合器と、
前記光方向性結合器から出力された前記後方散乱光が入力される受光器と、
前記受光器から出力される電気信号を処理する信号処理装置と、
前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力されたCW光から第2高調波を生成し、前記第2高調波を励起光として前記光パルス又は前記後方散乱光をパラメトリック増幅する位相感応増幅器と、
を備え、前記位相感応増幅器が、前記光パルス光源と前記光方向性結合器との間、前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間、および前記光方向性結合器と前記受光器との間のうち、少なくとも1箇所以上に設置されたことを特徴とする光パルス試験装置。
A CW light source for emitting a straight line polarized light, CW light from the CW light source is connected to the first and the optical branching circuit, the first output end having an input and first and second output terminals is incident An optical pulse light source including the optical switch, wherein the optical switch generates an optical pulse from the CW light emitted from the first output end, and
An optical directional coupler that outputs the optical pulse to a connected optical fiber to be measured and receives backscattered light with respect to the optical pulse in the optical fiber to be measured;
A receiver to which the backscattered light output from the optical directional coupler is input;
A signal processing device for processing an electrical signal output from the light receiver;
A phase in which a second harmonic is generated from CW light output from the second output terminal of the first optical branch circuit, and the optical pulse or the backscattered light is parametrically amplified using the second harmonic as excitation light. A sensitive amplifier;
And the phase sensitive amplifier includes the optical pulse light source and the optical directional coupler, the optical directional coupler and the optical fiber to be measured, and the optical directional coupler and the light receiving device. An optical pulse test apparatus, wherein the optical pulse test apparatus is installed in at least one of the chambers.
前記位相感応増幅器が、前記光パルス光源と前記光方向性結合器との間、および前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間のうち、少なくとも1箇所以上に設置された場合において、前記位相感応増幅器は、
前記CW光が入射されて第2高調波を発生する第1の2次非線形光学結晶と、
前記第1の2次非線形光学結晶から出射される前記CW光および前記第2高調波から、前記第2高調波を分離する第1のフィルタと、
前記光パルスと、前記第2高調波とを合波する合波器と、
前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第2高調波を励起光として前記光パルスに対しパラメトリック増幅を行う第2の2次非線形光学結晶と、
前記第2の2次非線形光学結晶から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記光パルスを分離する第2のフィルタと、
増幅された前記光パルスに基づき、前記光パルスの位相と前記第2高調波の位相とを同期する位相同期手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の光パルス試験装置。
In the case where the phase sensitive amplifier is installed in at least one place between the optical pulse light source and the optical directional coupler and between the optical directional coupler and the optical fiber to be measured. The phase sensitive amplifier is:
A first second-order nonlinear optical crystal that generates the second harmonic upon incidence of the CW light;
A first filter for separating the second harmonic from the CW light and the second harmonic emitted from the first second-order nonlinear optical crystal;
A multiplexer that combines the optical pulse and the second harmonic;
A second second-order nonlinear optical crystal that receives the combined light combined by the multiplexer and performs parametric amplification on the optical pulse using the second harmonic as excitation light;
A second filter for separating the amplified optical pulse from the amplified combined light output from the second second-order nonlinear optical crystal ;
Phase synchronization means for synchronizing the phase of the optical pulse and the phase of the second harmonic based on the amplified optical pulse;
The optical pulse test apparatus according to claim 1, comprising:
前記位相同期手段は、
増幅された前記光パルスの一部を分岐する第2の光分岐回路と、
前記第2の光分岐回路で分岐された増幅された前記光パルスの一部を受光する第2の受光器と、
前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力された前記CW光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、
前記位相変調器と前記第1の2次非線形光学結晶との間の光路長を、印加されたバイアス電圧に基づき調節する光学長伸長器と、
前記受光器から出力される電気信号の変動を検出して、前記電気信号に基づき前記位相変調器および前記光学長伸長器のバイアス電圧を調節する位相同期ループ回路と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の光パルス試験装置。
The phase synchronization means includes
A second optical branching circuit for branching a part of the amplified optical pulse;
A second light receiver for receiving a part of the amplified optical pulse branched by the second optical branch circuit;
A phase modulator that modulates the phase of the CW light output from the second output terminal of the first optical branch circuit based on an applied bias voltage;
An optical length stretcher that adjusts an optical path length between the phase modulator and the first second-order nonlinear optical crystal based on an applied bias voltage;
And detecting variations in electrical signal output from the photodetector, and a phase locked loop circuit for adjusting the bias voltage of the based-out before Symbol phase modulator and said optical length decompressor to the electrical signal,
The optical pulse test apparatus according to claim 2, wherein
前記位相感応増幅器が、前記光方向性結合器と前記被測定光ファイバとの間、および前記光方向性結合器と前記受光器との間のうち、少なくとも1箇所以上に設置された場合において、前記位相感応増幅器は、
前記CW光が入射されて第2高調波を発生する第1の2次非線形光学結晶と、
前記第1の2次非線形光学結晶から出射される前記CW光および前記第2高調波から、前記第2高調波を分離する第1のフィルタと、
前記後方散乱光と、前記第2高調波とを合波する合波器と、
前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第2高調波を励起光として前記後方散乱光に対しパラメトリック増幅を行う第2の2次非線形光学結晶と、
前記第2の2次非線形光学結晶から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記後方散乱光を分離する第2のフィルタと、
増幅された前記後方散乱光に基づき、前記後方散乱光の位相と前記第2高調波の位相とを同期する位相同期手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の光パルス試験装置。
In the case where the phase sensitive amplifier, between said optical directional coupler and said optical fiber to be measured, and out between the light directional coupler and said light receiver, which is placed above at least one position, The phase sensitive amplifier is:
A first second-order nonlinear optical crystal that generates the second harmonic upon incidence of the CW light;
A first filter for separating the second harmonic from the CW light and the second harmonic emitted from the first second-order nonlinear optical crystal;
A multiplexer that combines the backscattered light and the second harmonic;
A second second-order nonlinear optical crystal that receives the combined light combined by the multiplexer and performs parametric amplification on the backscattered light using the second harmonic as excitation light;
A second filter for separating the amplified backscattered light from the amplified combined light output from the second second-order nonlinear optical crystal ;
Phase synchronization means for synchronizing the phase of the backscattered light and the phase of the second harmonic based on the amplified backscattered light;
The optical pulse test apparatus according to claim 1, comprising:
前記位相同期手段は、
増幅された前記後方散乱光の一部を分岐する第2の光分岐回路と、
前記第2の光分岐回路で分岐された増幅された前記後方散乱光の一部を受光する第2の受光器と、
前記第1の光分岐回路の第2の出力端から出力された前記CW光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、
前記位相変調器と前記第1の2次非線形光学結晶との間の光路長を、印加されたバイアス電圧に基づき調節する光学長伸長器と、
前記受光器から出力される電気信号の変動を検出して、前記電気信号に基づき前記位相変調器および前記光学長伸長器のバイアス電圧を調節する位相同期ループ回路と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の光パルス試験装置。
The phase synchronization means includes
A second light branching circuit for branching a part of the amplified backscattered light;
A second light receiver for receiving a part of the amplified backscattered light branched by the second light branch circuit;
A phase modulator that modulates the phase of the CW light output from the second output terminal of the first optical branch circuit based on an applied bias voltage;
An optical length stretcher that adjusts an optical path length between the phase modulator and the first second-order nonlinear optical crystal based on an applied bias voltage;
And detecting variations in electrical signal output from the photodetector, and a phase locked loop circuit for adjusting the bias voltage of the based-out before Symbol phase modulator and said optical length decompressor to the electrical signal,
The optical pulse test apparatus according to claim 4, comprising:
前記位相感応増幅器に入射する前記後方散乱光の偏波を揃える偏波ダイバーシティをさらに備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の光パルス試験装置。 6. The optical pulse testing device according to claim 4, further comprising polarization diversity for aligning the polarization of the backscattered light incident on the phase sensitive amplifier. 前記第1および第2の2次非線形光学結晶は、周期分極反転構造を有する導波路型ニオブ酸リチウムであることを特徴とする請求項乃至6のいずれか1項に記載の光パルス試験装置。 Said first and second second-order nonlinear optical crystal, the optical pulse testing apparatus according to any one of claims 2 to 6, characterized in that a waveguide-type lithium niobate having the periodically poled structure .
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