JPH0194236A - 光パルス試験器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被測定ファイバに対して光パルスを供給する
ことによって被測定ファイバから反射してくる後方散乱
光およびフレネル反射光に基づいて被測定ファイバの損
失測定、破断点探索等の各種特性測定を行う光パルス試
験器に関するものである。

［従来の技術］ 従来より被測定ファイバに対して光パルスを供給し、こ
れにより被測定ファイバから反射してくる後方散乱光お
よびフレネル反射光を検出することによって被測定ファ
イバの損失測定、破断点探索等の各種特性測定を行う装
置として光パルス試験器か知られている。

第５図はこうした光パルス試験器の概略構成を示してい
る。この光パルス試験器は、タイミンク発生部１、光パ
ルス発光部２、方向性結合器３、ＡＰＤ４、増幅部５、
Ａ／Ｄコンバータ部６、波形処理部７、波形表示部８、
コントロール部９を備えて概略構成されるものである。

そして、測定時には、まずコントロール部９より出力さ
れる制御信号のもとに、タイミング発生部１からのタイ
ミング信号に基づいて光パルス発生部２より所定パルス
幅の光パルスを被測定ファイバ１０に向けて出射する。

この結果被測定ファイバ１０から反射してくる後方散乱
光およびフレネル反射光は、方向性結合器３で分離され
ＡＰＤ４によフて受光検出される。この受光検出された
光パルスは増幅部５にて増幅された後、Ａ／Ｄコンバー
タ部６において所定のサンブリンク周期でサンプリング
される。さらに、サンプリングされたデータは波形処理
部７で波形処理され、この結果が波形表示部８に表示さ
れる。これにより被測定ファイバ１０の測定ポイント毎
における損失測定、破断点探索等の各種特性測定が行わ
わる。

しかしながら、」二連した光パルス試験器によって長距
離の被測定ファイバ１０における各種特性測定を行おう
とする場合、光パルス発生部２を介して被測定ファイバ
１０に出射される光パルスを被測定ファイバ１０の遠く
まで導かなければならないため、被測定ファイバ１０の
長さに応じて光パルスのパルス幅を可変し、その平均出
力パワーを調整する必要があった。

そこで、従来の光パルス試験器ては、第６図に示すよう
に予めＡＰＤ４の増倍率ＭをＳ／Ｎ比か最大になる点Ｍ
ｏに固定設定し、さらに第７図に示すように増幅部５内
のアンプの増幅率（総合利得）Ｇｖを可変制御したり、
アンプの前段にある電流・電圧変換器の負荷抵抗を調整
しその出力電圧レベルを可変したりして、受光検出され
る後方散乱光か飽和しないようにＳ／Ｎ比の改善を行い
、被測定ファイバ１０に出射される光パルスのレベルを
調整していた。

「発明が解決しようとする問題点］ ところて、−Ｊ−、述した従来の光パルス試験器ては、
被測定ファイバ１０に出射される光パルスのパルス幅を
広げることによって、受光検出される後方散乱光の出力
レベルが高まると、これに伴って増幅部５の増幅率ＧＶ
をＧ　Ｖ　＋からＧ　Ｖ　２に可変する制御が行われる
ようになっている。

しかし、装置を構成するうえにおいて発生する装置全体
のシステムノイズが存在するため、増幅部５の増幅率Ｇ
ｖをＧ　Ｖ　２にすると、このときの雑音信号Ｎはシス
テムノイズに支配されてしまい、Ｓ／Ｎ比が増幅率Ｇ　
ｖ　＋のときよりも低下し、十分なＳ／Ｎ比の改善が行
えないという問題点があった。

そこて、本発明は」二連した問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、被測定ファイバに供給される
光パルスのパルス幅を広げ、後方散乱光の出力レベルを
高くしたときでも、Ｓ／Ｎを改善して十分なダイナミッ
クレンジ（出力される信号のレベルとノイズレベルとの
差）が得られ、被測定ファイバの長距離測定もを含む各
種特性測定を高粒度に行える光パルス試験器を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明による光パルス試験器は
、被測定ファイバ２１に光パルスを供給することによっ
て前記被測定ファイバ２１から反射してくる後方散乱光
およびフレネル反射光に基づいて前記被測定ファイバ２
１の損失測定、破断点探索等の各種測定を行う光パルス
試験器において、 前記後方散乱光およびフレネル反射光を受光検出するＡ
ＰＤ１４と、該ＡＰＤ１４の出力を所定の増幅率で増幅
する増幅部１５と、前記ＡＰＤ１４により受光検出した
後方散乱光およびフレネル反射光の出力レベルを検出す
るレベル検出部１９と、該レベル検出部１９の検出信号
に基づいて前記光パルスのパルス幅、前記ＡＰＤ１４の
増倍率および前記増幅部１５の増幅率を可変制御するコ
ントロール部２０とを備えたごとを特徴としている。

［作用］ ＡＰＤ１４は被測定ファイバ２１に対し光パルスが出射
されることて、この被測定ファイバ２１から反射してく
る後方散乱光およびフレネル反射光を所定の増倍率で受
光検出する。また、増幅部１５はこの受光検出した信号
を所定の増幅率て増幅する。さらに、レベル検出部工９
はＡＰＤ１４を介して増幅部１５にて増幅された後方散
乱光およびフレネル反射光の出力レベルを検出する。そ
して、コントロール部２０はこの検出結果に基づいて出
力信号のＳ／Ｎ比が最適な値となるように光パルスのパ
ルス幅の可変に伴い、ＡＰＤ１４の増倍率および増幅部
１５の増幅率を可変制御する。・ ［実施例］ 第１ＶＡは本発明による光パルス試験器の一実施例を示
すブロック構成図である。

この実施例による光パルス試験器は、タイミング発生部
１１、光パルス発光部１２、方向性結合器１３、ＡＰＤ
１４、増幅部１５、Ａ／Ｄコンバータ部１６、波形処理
部１７、波形表示部１８、レベル検出部１９、コントロ
ール部２０を備えて概略構成されており、タイミング発
生部１１より出力されるタイミング信号に基ついて被測
定ファイバ２１に対し光パルス発光部１２より光パルス
を出射し、この結果被測定ファイバ２１から反射してく
る後方散乱光およびフレネル反射光を方向性結合器１３
で分離させてＡＰＤ１４により所定の増倍率で受光検出
し、さらにこの受光検出した光パルスを増幅部１５にて
所定の増幅率をもって増幅した後、Ａ／Ｄコンバータ部
１６にてサンプリングし、このサンプリングした各デー
タを波形処理部１７にて波形処理して波形表示部１８に
表示している。

そして、レベル検出部１９はＡＰＤ１４が受光検出した
後方散乱光およびフレネル反射光の出力レベルを検出す
る。ここで、コントロール部２゜がタイミング発生部１
１を介して光パルス発光部１２より出力される光パルス
のパルス幅を可変する等によって受光検出レベルか変化
した場合、レベル検出部１９にて検出したレベルに基づ
いて、ＡＰＤ１４の増倍率Ｍおよび増幅部１５の増幅率
Ｇｖを可変制御している。

タイミング発生部１１は後述するコントロール部２０の
制御信号に基づいて光パルス発生部１２、Ａ／Ｄコンバ
ータ部１６の各部にタイミング信号を出力している。

光パルス発生部１２はタイミング発生部１１より供給さ
れるタイミング信号（トリガ信号）に基づいて光パルス
を出力しており、この光パルスは方向性結合器１３を介
して被測定ファイバ２１に出射されるようになっている
。

方向性結合器Ｊ３は被測定ファイバ２１に対して光パル
ス発光部１２より光パルスが供給されると、この被測定
ファイバ２１から反射してくる後方散乱光およびフレネ
ル反射光を受光素子であるＡＰＤ１４側に分離している
。

ＡＰＤ　１４は方向性結合器１３により分離される被測
定ファイバ２１からの後方散乱光およびフレネル反射光
を受光検出している。ここで、このＡＰＤ１４の増倍率
−出力特性を第３図に示す。

この図からＡＰＤ１４は信号Ｓの出力レベルの上昇に伴
い、そのノイズＮのレベルかある所定の増倍率Ｍまて一
定の熱雑音によって支配され、それから後はショットノ
イズによって支配される特性を有している。そして、通
常使用される状態では、このＡＰＤ１４の増倍率Ｍは熱
雑音によって支配される点の近傍Ｍｏに設定されており
、増幅率Ｍは検出される後方散乱光およびフレネル反射
光の出力レベルに応じて後述するコントロール部２０か
らの制御信号によって最適な値に可変制御されるように
なっている。

増幅部１５はＡＰＤ１４か受光検出した後方散乱光およ
びフレネル反射光を所定の増幅率Ｇｖをもって増幅しＡ
／Ｄコンバータ部１６に出力している。さらに詳述する
と、この増幅部１５は第２図に示すように電流・電圧変
換部１５ａと電圧増幅部１５ｂを備えており、ＡＰＤ１
４のカソードより出力される電流信号は、まず電流・電
圧変換部１５ａにて電圧信号に変換された後、電圧増幅
部１５ｂにて所定の増幅率Ｇｖをもって増幅されるよう
になっている。また、電圧増幅部１５ｂの増幅率Ｇｖは
後述するコントロール部２０からの制御信号によって可
変制御されるよう構成されている。ここで、この増幅部
１５における増幅率−出力レベル特性を第４図に示す。

なお、図中一定のレベルを示す部分は装置全体のシステ
ムノイズレベルである。

ところで、増幅部１５出力時における信号Ｓおよびノイ
ズＮのそれぞわのレベルは下記のように表わされる。

５−Ｐｉｎ・η・（Ｍ−ＲＬ−Ｇｖ） Ｎ＝に７璽−丁コｔＸ（ＲＬ−Ｇｖ） なお、Ｐｉｎは受光検出される光パワー、ηは変換効率
、Ｍは増倍率、ＲＬは増幅部１５における電流・電圧変
換部１５ｂの負荷抵抗、Ｇｖは増幅部１５における電圧
増幅部１５ｂの総合利得を示し、また、Ｊ内はＡＰＤ１
４自身が持つ係数でノイズＮの傾きを示している。

Ａ／Ｄコンバータ部１部上６幅部１５にて増幅された後
方散乱光およびフレネル反射光を所定のサンプリング周
期でサンプリングし、このサンプリングした信号を波形
処理部１７に出力してい１す る。波形処理部１７はＡ／Ｄコンバータ部１部上６供給
されるサンプリンダ信号に対し所定の演算を行い波形処
理している。そして、この結果得られる各データはデイ
スプレィ等の波形表示部１８に表示されるようになって
いる。

レベル検出部１９はＡＰＤ　１４により受光検出され増
幅部１５を介して増幅された後方散乱光およびフレネル
反射光の出力レベルの検出を行い、この検出信号をコン
トロール部２０に出力している。

率Ｍ、増幅部１５の増幅率Ｇｖの可変制御を行っている
。さらに詳述すると、このコントロール部。

２０はタイミング発生部１１に制御信号を出力して光パ
ルス発生部１２に出力されるタイミング信号を可変制御
し、ＡＰＤ１４が受光検出する後方散乱光およびフレネ
ル反射光の出力レベルを図に示すように例えばＳ３から
Ｓ４へと高くしたいときには光パルスのパルス幅を広く
し、逆に出力しベルを低く抑えたいときには光パルスの
パルス幅を狭くするように光パルス発光部１２より出力
される光パルスのパルス幅の可変制御を行っている。ま
た、コントロール部２０は光パルスのパルス幅の変化に
伴って増幅部１５に制御信号を出力してその増幅率Ｇｖ
を可変制御する。さらにＡＰＤバイアス部２２に制御信
号を出力することで、このＡＰＤバイアス部２２を介し
てＡＰＤ１４に印加される逆バイアス電圧を制御して増
倍率Ｍの可変を行う。すなわち、このコントロール部２
０ではＡＰＤ１４により受光検出される後方散乱光およ
びフレネル反射光の出力レベルＳの可変制御に伴い、こ
の受光検出信号に対するノイズレベルがシステムノイズ
よって支配される範囲内になったときに、その差分だけ
ノイズレベルが上がるようにＡＰＤ１４の増倍率Ｍおよ
び増幅部１５の増幅率Ｇｖを可変制御することでＳ／Ｎ
比の改善を図っている。

次に、以上述べた構成における光パルス試験器の動作を
、被測定ファイバ２１の長距離測定に際し、この被測定
ファイバ２１に供給される光パルスのパルス幅を広く設
定した場合を例にとって説明する。

まず通常の測定状態では、コントロール部２０の制御信
号により制御されるタイミング発生部１１のタイミング
信号に基づいて、光パルス発生部１２より被測定ファイ
バ２１に対して所定パルス幅の光パルスが出射される。

次に、この結果被測定ファイバ２１から反射してくる後
方散乱光およびフレネル反射光はＡＰＤ１４により増倍
率ＭＯで受光検出され′、この受光検出された信号は増
幅部１５により増幅率Ｇ　Ｖ　３で増幅される。この増
幅された信号はさらにＡ／Ｄコンバータ部１部上６サン
プリングされた後、波形処理部１７で波形処理され、こ
の結果得られる各データは波形表示部１８に表示される
。また、このときレベル検出部１９は増幅された信号、
すなわち後方散乱光およびフレネル反射光のレベル検出
を行い、この結果を検出信号としてコントロール部２０
に出力する。

次に、被測定ファイバ２１の長距離測定を行うため被測
定ファイバ２１に出射される光パルスのパルス幅を広げ
る際には、レベル検出部１９の検出結果に基づいてコン
トロール部２０が制御信号によってタイミング発生部１
１のタイミング信号を制御し、光パルス発生部１２より
出力される光パルスを可変制御する。これによりＡＰＤ
１４によって受光検出される後方散乱光およびフレネル
反射光の出力レベルＳ３が第４図に示すように３４へ上
昇する。次に、コントロール部２０より増幅部！５に対
し制御信号が出力され、増幅部１５の増幅率ＧｖがＧ　
Ｖ　３からＧ　Ｖ　４へとレベルΔＳを下げるように可
変制御される。さらに、コントロール部２０からはＡＰ
Ｄバイアス部２２に対して制御信号が出力され、ＡＰＤ
バイアス部２２によってＡＰＤ１４に印加される逆バイ
アス電圧が変化し、ＡＰＤ　１４の増倍率ＭがＭｏから
Ｍｌへ上昇制御される。以上の動作により増幅部１５に
よる増幅率Ｇｖの下降に伴って上昇したノイズレベル分
ΔＮをＡＰＤ１４の増倍率Ｍを」二昇させることて補間
てき、受光検出される後方散乱光およびフレネル反射光
の出力レベルが高くなった場合でも十分なＳ／Ｎの改善
を行うことができる。

ところで、被測定ファイバ２１に出射される光パルスを
狭くし、ＡＰＤ１４により受光検出される後方散乱光お
よびフレネル反射光の出力レベルを低く抑えて制御する
場合には、上述した動作とは逆の動作を行う。つまり、
レベル検出部１９の検出信号に基づいてコントロール部
２０が光パルス発生部１２より出力される光パルスのパ
ルス幅を狭く制御し、これに伴って増幅部１５の増幅率
ＧＶを上昇制御する。なお、この場合ＡＰＤ　１４の増
倍率Ｍは可変制御することなく通常の測定状態のときと
同じ値に設定しておけば良い。

ところで、」−述した光パルス試験器において、ざらに
Ｓ／Ｎ比を上げたい場合には、増幅部１５における電流
・電圧変換部１５ａの負荷抵抗ＲＬを大きくして信号Ｓ
、ノイズＮのレベルを上げてシステムノイズの影響を少
くしてやれば良い。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明による光パルス試験器によれ
ば、特に被測定ファイバに供給される光パルスのパルス
幅を広げることで後方散乱光およびフレネル反射光の出
力レベルが高くなり、そのノイズレベルがシステムノイ
ズのみで支配される範囲内にある場合、この後方散乱光
およびフレネル反射光の検出結果に基づいて被測定ファ
イバに供給される光パルスのパルス幅、ＡＰＤの増倍率
および増幅部の増幅率を最適な値に可変制御し、信号に
対するノイズをシステムノイズとの差分だけ上昇制御す
ることで、Ｓ／Ｎ比を改善して十分なダイナミックレン
ジが得られるので、被測定ファイバの長比測定を含む各
種特性測定を高粒度に行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光パルス試験器の一実施例を示す
ブロック構成図、第２図は第１図における増幅部の構成
の一例を示す図、第３図は本発明の光パルス試験器にお
ける信号（後方散乱光）Ｓと雑音Ｎの関係を示すＡＰＤ
の増倍率−出力特性を示す図、第４図は本発明の光パル
ス試験器増幅部における増幅率−出力特性を示し、Ｓ／
Ｎ比の改善方法を説明するための図、第５図は、従来の
光パルス試験器の一例を示すブロック構成図、第６図は
信号（後方散乱光）Ｓと雑音Ｎの関係を示すＡＰＤの増
倍率−出力特性を示す図であって、第５図の光パルス試
験器に連用される増幅率の設定点を示す図、第７図は増
幅部における増幅率−出力特性を示す図てあって、第５
図の光パルス試験器に適用されるＳ／Ｎ比の改善方法を
説明するための図である。 １１・・・タイミング発生部、１２・・・光パルス発生
部、１４・−Ａ　Ｐ　Ｄ、１５・・・増幅部、１９・・
・レベル検出部、２０・・・コントロール部、２１・・
・被測定ファイバ。 特許出願人　　　アンリツ株式会社 代理人・弁理士　　　西　村　教　光 ：１−１１Δ？→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定ファイバ（２１）に光パルスを供給することによ
   って前記被測定ファイバ（２１）から反射してくる後方
   散乱光およびフレネル反射光に基づいて前記被測定ファ
   イバ（２１）の損失測定、破断点探索等の各種測定を行
   う光パルス試験器において、 前記後方散乱光およびフレネル反射光を受光検出するア
   バランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤという）（
   １４）と、該ＡＰＤ（１４）の出力を所定の増幅率で増
   幅する増幅部（１５）と、前記ＡＰＤ（１４）により受
   光検出した後方散乱光およびフレネル反射光の出力レベ
   ルを検出するレベル検出部（１９）と、該レベル検出部
   （１９）の検出信号に基づいて前記光パルスのパルス幅
   、前記ＡＰＤ（１４）の増倍率および前記増幅部（１５
   ）の増幅率を可変制御するコントロール部（２０）とを
   備えたことを特徴とする光パルス試験器。