JPH04132932A - Auto-correlation type optical fiber failure point position inspector - Google Patents

Auto-correlation type optical fiber failure point position inspector

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JPH04132932A
JPH04132932A JP2255535A JP25553590A JPH04132932A JP H04132932 A JPH04132932 A JP H04132932A JP 2255535 A JP2255535 A JP 2255535A JP 25553590 A JP25553590 A JP 25553590A JP H04132932 A JPH04132932 A JP H04132932A
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Japan
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correlator
signal
light
optical fiber
code
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JP2255535A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomichi Senda
直道 千田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable improvement ratio of dynamic range to be expanded and distance resolution to be improved by adding output of a first correlator and that of a second correlator for forming a reflection light of a transmission light pulse at a single optical pulse equivalently. CONSTITUTION:Four types of wavelengths lambda1-lambda4 are modulated by four electrochemical modulators 5-8 by four types of codes which are obtained by offsetting two types of complimentary codes, namely A code and B code, for obtaining one optical signal by a synthesizer 9. Reflection light from an optical fiber to be measured 12 is branched into four kinds of wavelengths lambda1-lambda4 by a branching filter 13 and they are converted to electrical signal by photoelectric converters 14-17. Then, output of the first and second photoelectric converters 14 and 15 is subtracted by a subtractor A18, auto-correlation is performed by a correlator A20, output of the third and fourth photoelectric converters 16 and 17 is subtracted by a subtractor B19, and then auto-correlation operation is performed by a correlator B21. Then, output of the correlator 20 is added to that of the correlator 22, thus enabling a reflection light of a transmission optical pulse to be formed as a single pulse with a large amplitude equivalently.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光フアイバ中に生ずる障害点の位置を検出する
光フアイバ障害点位置検査機(OTDR)に関し、特に
ダイナミックレンジ及び距離分解能を改善した自己相関
型光ファイバ障害点位置検査機に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical fiber fault locator (OTDR) that detects the location of fault points occurring in an optical fiber, and in particular improves the dynamic range and distance resolution. This invention relates to an autocorrelation type optical fiber fault position inspection machine.

(従来の技術) OTDRは光ファイバの破断点、不連続点などを標定す
るために用いられる検査機である。従来、同軸ケーブル
においても、パルス法において障害点の検索が行われて
いた。同軸ケーブルの一端からパルス波を伝播させると
、不連続点がある場合、インピーダンス不整合により反
射が生じ、入力端に反射パルス波が戻ってくる。完全に
破断した場合には、略100%の反射が生じ、入射パル
スと反射パルスの時間差から破断点の位置を測定するこ
とができる。光ファイバの場合も同様にパルス法を用い
て破断点を検出するが、破断点の反射率は、理想的な破
断状態(ファイバ軸に直角で鏡面状破断)の場合でも約
4%に過ぎない。破断の状態によっては殆ど反射波が生
じない場合かあり、この場合は後方散乱光を観測するこ
とにより光ファイバの障害を標定することができる。し
かし、シングルモード光ファイバのように損失の少ない
光ファイバの場合には後方散乱光は微弱であり、障害位
置を検出するためにはエネルギーの大きな光パルスを送
り込む必要がある。エネルギーの大きな光パルスを送る
ためには光パルスのパルス幅を広くすれば良いが、それ
では時間分解能が低下する。従って、振幅を大きくして
光パルスのエネルギーを大きくすれば良い。しかし、振
幅を大きくするにはレーザの発生する光のパワーには限
度があって必要な程度に十分大きくすることは困難であ
る。実効的にパルス幅を広くせず振幅を増大させる方法
として自己相関関数を用いた0TDRがある。自己相関
により自己相関関数を求める方法を第2図により説明す
る。(イ)はコードAの波形で、1.−1. 1. 1
.の4ビツトのコードで構成されている。(ロ)はシフ
トされたコードAでA1とする。(イ)と(ロ)の相関
を求める。
(Prior Art) OTDR is an inspection machine used for locating break points, discontinuity points, etc. of optical fibers. Conventionally, even in coaxial cables, failure points have been searched for using the pulse method. When a pulse wave is propagated from one end of a coaxial cable, if there is a discontinuity point, reflection occurs due to impedance mismatch, and the reflected pulse wave returns to the input end. In the case of complete rupture, approximately 100% reflection occurs, and the position of the rupture point can be measured from the time difference between the incident pulse and the reflected pulse. In the case of optical fibers, the pulse method is similarly used to detect the break point, but the reflectance at the break point is only about 4% even in the ideal break state (mirror-like break perpendicular to the fiber axis). . Depending on the state of the break, there may be cases where almost no reflected waves are generated, and in this case, it is possible to locate the fault in the optical fiber by observing the backscattered light. However, in the case of an optical fiber with low loss such as a single-mode optical fiber, the backscattered light is weak, and it is necessary to send a high-energy optical pulse to detect the fault location. In order to send a high-energy optical pulse, it is possible to widen the pulse width of the optical pulse, but this reduces the temporal resolution. Therefore, it is sufficient to increase the energy of the optical pulse by increasing the amplitude. However, in order to increase the amplitude, there is a limit to the power of the light generated by the laser, and it is difficult to increase the amplitude sufficiently. 0TDR using an autocorrelation function is a method for effectively increasing the amplitude without widening the pulse width. A method of determining an autocorrelation function by autocorrelation will be explained with reference to FIG. (A) is the waveform of code A; 1. -1. 1. 1
.. It consists of a 4-bit code. (b) is the shifted code A, which is assumed to be A1. Find the correlation between (a) and (b).

これは各時刻におけるコードAとA1の積の和を求める
もノテある。AXAIは0,0,0,1゜0.0となり
その和は1である。(ハ)においてA1を1つシフトし
たA2とAの相関を求めると、AXA2は0.0. 1
.−1.0.0となり、その和はOである。(ニ)にお
いてA2を更に1つずらせてAとA3の相関を求めると
、AXA、は0、−1.−1.1となり、その和は−1
である。
Note that this also involves finding the sum of the products of codes A and A1 at each time. AXAI is 0,0,0,1°0.0, and the sum is 1. In (c), when we calculate the correlation between A2 and A by shifting A1 by one, AXA2 is 0.0. 1
.. -1.0.0, and the sum is O. In (d), when A2 is further shifted by one and the correlation between A and A3 is calculated, AXA is 0, -1. -1.1, and the sum is -1
It is.

(ホ)において、同様にしてAとA4の相関を求めると
AXA4は1. 1. 1. 1となりその和は4にな
る。以下同様にコードAをずらせて相関を求めて合成す
ると、第3図に示すような波形の信号となる。即ち、振
幅1.パルス幅(ビット数)4のパルスの自己相関を求
めることによって振幅4のパルスを得ることができる。
In (e), when the correlation between A and A4 is found in the same way, AXA4 is 1. 1. 1. 1, and the sum is 4. Similarly, when the code A is shifted and the correlation is determined and synthesized, a signal having a waveform as shown in FIG. 3 is obtained. That is, the amplitude is 1. By determining the autocorrelation of a pulse with a pulse width (number of bits) of 4, a pulse with an amplitude of 4 can be obtained.

この第3図の波形ではメインパルスの外側に多くのサイ
ドローブが存在するため、第4図のようにメインパルス
は同相で、サイドローブが逆相の波形を得るために第2
図に示した方法と同様な方法でコードBとシフトしたコ
ードB7との相関を求める。この結果の波形は第4図の
波形となる。ここで、第3図と第4図の波形を合成する
と、第5図の波形が得られる。この場合、第3図の波形
と第4図の波形は相補的であり、コンプリメンタリコー
ドと云われる。又、このように相関を取ると中央でピー
クが得られるコードとしてM、 J、 E、 Gola
yによって導入されたゴーレイコードが用いられ、第2
図と第3図の波形によってサイドローブが打ち消される
ので、コンプリメンタリゴーレイコードと呼ばれる。
In the waveform shown in Fig. 3, there are many side lobes outside the main pulse, so in order to obtain a waveform in which the main pulse is in phase and the side lobes are in opposite phase, as shown in Fig.
Correlation between code B and shifted code B7 is determined using a method similar to that shown in the figure. The resulting waveform is the waveform shown in FIG. Here, when the waveforms of FIG. 3 and FIG. 4 are combined, the waveform of FIG. 5 is obtained. In this case, the waveform in FIG. 3 and the waveform in FIG. 4 are complementary and are called complementary codes. Also, when correlation is taken in this way, the codes that yield a peak in the center are M, J, E, Gola.
The Golay code introduced by y is used and the second
Since the side lobes are canceled by the waveforms shown in Fig. 3 and Fig. 3, it is called a complementary Golay code.

(発明が解決しようとする課題) ところで、第3図のパルスを得るための第2図に示すゴ
ーレイコードをコードA1第4図のパルスを得るための
コードをコードB(図示せず)とする。コードAについ
て見ると、このコードの振幅は−1〜1の間に存在する
が、光信号には負パルスは存在しないので、正信号でオ
フセットする必要がある。このため、第6図に示すよう
な変換を行い、これを電気信号に変換した後再び合成し
て元の信号に復元している。第6図において、(イ)は
元のゴーレイコードで、(ロ)はコードAに1を加えて
2て除したコードA+、(ハ)は1からコードAを減じ
て2で除したコードA−である。このコードA+からコ
ードA−を減じると(ニ)に示すように元のコードAが
得られる。コードBについても同様である。このように
自己相関を用いた0TDRは合成波形のピーク値が大き
くなるのでダイナミックレンジの点で通常の0TDRに
比べて有利であるが、1データを得るために、A+、i
、Bや、B−の4個のコードによる4回の測定が必要な
ためダイナミックレンジの改善率は次式のようになる。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, the Golay code shown in FIG. 2 for obtaining the pulse shown in FIG. 3 is called code A, and the code for obtaining the pulse shown in FIG. 4 is called code B (not shown). do. Regarding code A, the amplitude of this code exists between -1 and 1, but since there is no negative pulse in the optical signal, it is necessary to offset it with a positive signal. For this reason, a conversion as shown in FIG. 6 is performed, which is converted into an electrical signal and then synthesized again to restore the original signal. In Figure 6, (a) is the original Golay code, (b) is code A+ which is code A plus 1 and divided by 2, and (c) is code which is code A plus 1 and divided by 2. It is A-. When code A- is subtracted from code A+, the original code A is obtained as shown in (d). The same applies to code B. In this way, 0TDR using autocorrelation has an advantage over normal 0TDR in terms of dynamic range because the peak value of the composite waveform becomes large, but in order to obtain one data, A+, i
, B, and B-, the improvement rate of the dynamic range is as follows.

又、上記の4コードに対応した測定値は、AD変換され
た後メモリに取り込まれ、ディジタル演算されることに
なるが、4コードのパルス光の光ファイバへの照射は時
間的にシリアルに行われるため、演算処理の前後にメモ
リが必要となり、回路構成が複雑になる。又、ディジタ
ル演算を行うため信号処理が複雑である。更に、0TD
Rの距離分解能はコードの1ビツトの長さて決まるため
、1ビツトの長さを小さくし、照射回数を増やしてSN
比の低下を防ぐようにすると高速処理が不可欠となるが
、処理速度の高速化には限度かある。
In addition, the measured values corresponding to the four codes mentioned above will be taken into memory after AD conversion and will be digitally calculated, but the irradiation of the optical fiber with the pulsed light of the four codes is done serially in time. Therefore, memory is required before and after arithmetic processing, making the circuit configuration complicated. Further, since digital calculations are performed, signal processing is complicated. Furthermore, 0TD
The distance resolution of R is determined by the length of 1 bit of the code, so by reducing the length of 1 bit and increasing the number of irradiations, the SN
High-speed processing is essential to prevent a decrease in the ratio, but there is a limit to how high the processing speed can be increased.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、ダイナミックレンジの改善率を拡大し、距離分解能の
向上した自己相関型の0TDRを実現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to expand the improvement rate of the dynamic range and realize autocorrelation type 0TDR with improved distance resolution.

(課題を解決するための手段) 前記の課題を解決する本発明は、2種類の相補的パルス
コード信号をオフセットすることにより作られた4個の
異なるパルスコードを持つ光パルスを被測定光ファイバ
に送出し、障害点位置からの反射光を元の2種類のコー
ドに戻した後、それぞれ自己相関を行って加算する自己
相関型光ファイバ障害点位置検査機において、前記4個
の異なるパルスコード信号により4個の異なる波長の光
をそれぞれ変調する第1.第2.第3.第4の電気光学
変調器と、該第1.第2.第3.第4の電気光学変調器
からの4個の異なる波長の光を合成して1個の光信号と
し、被測定光ファイバに導く合波器と、前記被測定光フ
ァイバから戻ってくる後方散乱光やフレネル反射光等を
前記4個の異なる波長の光に分離する分波器と、該分波
器により分離された光信号を電気信号に変換する第1.
第2、第3.第4の光電変換器と、前記第1の光電変換
器と前記第2の光電変換器の出力信号の差を求める第1
の減算器と、前記第3の光電変換器と前記第4の光電変
換器の出力信号の差を求める第2の減算器と、前記第1
の減算器の出力信号の自己相関を演算する第1の相関器
と、前記第2の減算器の出力信号の自己相関を演算する
第2の相関器と、前記第1の相関器の出力信号と前記第
2の相関器の出力信号を加算して等価的に送出光パルス
の反射光を単一光パルスに形成する加算器とを具備する
ことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above problems by transmitting optical pulses having four different pulse codes created by offsetting two types of complementary pulse code signals to an optical fiber under test. In an autocorrelation type optical fiber fault position inspection machine, the reflected light from the fault point position is returned to the original two types of codes, and then autocorrelation is performed and summed for each of the four different pulse codes. The first modulates each of four different wavelengths of light using a signal. Second. Third. a fourth electro-optic modulator; Second. Third. A multiplexer that combines the lights of four different wavelengths from the fourth electro-optic modulator into one optical signal and guides it to the optical fiber to be measured, and backscattered light returning from the optical fiber to be measured. a splitter that separates the Fresnel reflected light into the four different wavelengths; and a first splitter that converts the optical signal separated by the splitter into an electrical signal.
2nd, 3rd. a fourth photoelectric converter; a first method for determining the difference between the output signals of the first photoelectric converter and the second photoelectric converter;
a second subtracter for determining the difference between the output signals of the third photoelectric converter and the fourth photoelectric converter;
a first correlator that calculates the autocorrelation of the output signal of the subtracter; a second correlator that calculates the autocorrelation of the output signal of the second subtractor; and an output signal of the first correlator. and an adder that adds the output signals of the second correlator and equivalently forms the reflected light of the transmitted light pulse into a single light pulse.

(作用) 2種類の相補的コードをオフセットして得られた4種類
のコードにより、4種類の波長の光を4個の電気光学変
調器により変調して合波器で1′個の光信号とする。被
測定光ファイバからの反射光を分波器により4種類の波
長の光に分渡し、それぞれ第1〜第4の光電変換器で電
気信号に変換した後、第1.第2の光電変換器出力を第
1の減算器で減算し第1の相関器で自己相関演算を行い
、第3.第4の光電変換器出力を第2の減算器で減算し
て第2の相関器で自己相関演算を行い、第1゜第2の相
関器の出力を加算して等価的に送出光パルスの反射光を
振幅の大きな単一パルスに形成する。
(Operation) Using four types of codes obtained by offsetting two types of complementary codes, light of four types of wavelengths is modulated by four electro-optic modulators, and a multiplexer generates 1' optical signals. shall be. After the reflected light from the optical fiber to be measured is divided into four types of wavelength light by a demultiplexer and converted into electric signals by first to fourth photoelectric converters, the first to fourth photoelectric converters convert the reflected light into electrical signals. The second photoelectric converter output is subtracted by the first subtracter, the first correlator performs an autocorrelation calculation, and the third. The output of the fourth photoelectric converter is subtracted by the second subtracter, the second correlator performs an autocorrelation operation, and the output of the first and second correlators is added to equivalently calculate the output optical pulse. Forms the reflected light into a single pulse with large amplitude.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

図において、1は例えば第2図に示すゴーレイコードに
よるコードAの波形の信号を発生するAコード発生器、
2はコードAの信号の相補信号であるコードBの波形の
信号を発生するBツー8発生器である。3はAゴー1発
生器1の出力コードAをオフセットして次式に示すコー
ドAやとコードA−の波形の信号を出力するオフセット
シフタAである。
In the figure, reference numeral 1 denotes an A code generator that generates a code A waveform signal using the Golay code shown in FIG. 2, for example;
2 is a B28 generator that generates a code B waveform signal which is a complementary signal to the code A signal. 3 is an offset shifter A which offsets the output code A of the A go 1 generator 1 and outputs a signal having a waveform of code A or code A- shown in the following equation.

■ A、−−(1+A)         ・・・ (1)
1− −   (1−A)         ・・・ 
(2)オフセットシフタA3による波形変換を第6図に
示しである。図において、(イ)はコードAの波形、(
ロ)は(1)式の演算を行って得られたA+の波形、(
ハ)は(2)式の演算を行って得られたA−の波形であ
る。(ニ)は(ロ)のA+と(ハ)のA−の減算を行っ
て元のコードAに復元した信号の波形を示している。4
は同様にBツー1発生器2の出力のコードBの波形の信
号をオフセットして次式に示すコードB+とコードBの
波形の信号を出力するオフセットシフタBである。
■ A, - (1 + A) ... (1)
1--(1-A)...
(2) Waveform conversion by offset shifter A3 is shown in FIG. In the figure, (a) is the waveform of code A, (
b) is the waveform of A+ obtained by calculating equation (1), (
C) is the waveform of A- obtained by calculating equation (2). (D) shows the waveform of the signal restored to the original code A by subtracting A+ in (B) and A- in (C). 4
is an offset shifter B which similarly offsets the code B waveform signal output from the B-to-1 generator 2 and outputs the code B+ and code B waveform signals shown in the following equation.

B、−−(1+B)        ・・・ (3)■ B   −−(1−B)         ・・・ (
4)5は人力された波長λ、の光をコードAやの信号で
変調して出力する電気光学変調器、6は入力された波長
λ2の光をコードA−の信号で変調して出力する電気光
学変調器、7は人力された波長λ3の光をコードBやの
信号で変調して出力する電気光学変調器、8は入力され
た波長λ4の光をコードB−の信号で変調して出力する
電気光学変調器である。この波長λ1.λ2.λ3.λ
4の光は、被測定光ファイバの波長分散による影響を受
けない程度に、分波器によるクロストークを低下させな
い範囲で、できるだけ小さな波長差の光が選ばれている
B, −−(1+B) ・・・ (3)■ B −−(1−B) ・・・ (
4) 5 is an electro-optical modulator that modulates the manually input light of wavelength λ with a signal of code A and outputs it, and 6 modulates the input light of wavelength λ2 with a signal of code A- and outputs it. An electro-optic modulator 7 modulates manually input light of wavelength λ3 with a signal of code B and outputs it; 8 modulates input light of wavelength λ4 with a signal of code B-. It is an electro-optic modulator that outputs. This wavelength λ1. λ2. λ3. λ
The light No. 4 is selected to have a wavelength difference as small as possible without being affected by the wavelength dispersion of the optical fiber to be measured and without reducing the crosstalk caused by the demultiplexer.

9は波長がλ1.λ2.λ3.λ4の光波を合成して1
つの光波にする合波器で、その出力の光は光結合器10
により光コネクタ11を介して被測定光ファイバ12に
導入される。光結合器10は方向性を有しており、図の
光結合器10のC端子に人力した光はb端子から出力し
、b端子から入射した光はC端子から出力するように作
られている。
9 has a wavelength of λ1. λ2. λ3. Combine light waves of λ4 to 1
A multiplexer that converts the light into two light waves, and the output light is sent to the optical coupler 10.
is introduced into the optical fiber to be measured 12 via the optical connector 11. The optical coupler 10 has directionality, and is designed so that the light input to the C terminal of the optical coupler 10 shown in the figure is output from the b terminal, and the light incident from the b terminal is output from the C terminal. There is.

13は被測定光ファイバ12から戻って来た波長λ1.
λ2.λ5.λ4の光が合波された反射光等を各波長λ
1.λ2.λ2.λ4にそれぞれ分離する分波器で、分
波された波長λ1.λ2゜λ1.λ4の光を出力する。
13 is the wavelength λ1.1 returned from the optical fiber 12 to be measured.
λ2. λ5. The reflected light, etc., which is the combined light of λ4, is divided into wavelengths λ
1. λ2. λ2. A demultiplexer separates the demultiplexed wavelengths λ1 to λ4, respectively. λ2゜λ1. Outputs light of λ4.

14は波長λ1の光が入力されて電気信号に変換する光
電変換器で、その出力信号は被測定光ファイバ12の応
答特性をS (t)とすると、SAやと記される信号で
ある。
Reference numeral 14 denotes a photoelectric converter into which light of wavelength λ1 is input and converts it into an electrical signal, and its output signal is a signal expressed as SA, where S (t) is the response characteristic of the optical fiber 12 to be measured.

15.16.17は同様にして波長λ2.λ3゜λ4の
光が入力されて電気信号に変換し、電気信号Si、SB
、、SB−を出力する光電変換器である。18は信号S
A+とSA−が入力されてその差を求める減算器A、1
9は信号SBやとSB−か入力されてその差を求める減
算器Bである。
15, 16, and 17 are similarly set to wavelength λ2. Light of λ3゜λ4 is input and converted into electric signals, and the electric signals Si, SB
, , is a photoelectric converter that outputs SB-. 18 is signal S
Subtractor A, 1 which receives A+ and SA- and calculates the difference between them.
9 is a subtracter B which receives the signals SB and SB- and calculates the difference between them.

20は減算器Aの出力信号とAゴー1発生器1の出力信
号との相関を求めてパルス波を生成する相関器A121
は減算器Bの出力信号とBツー1発生器2の出力信号と
の相関を求めてパルス波を生成する相関器Bである。こ
の両出力は加算器22で加算され、サイドローブが打ち
消されてメインパルスのみが生成される。23は加算器
22の出力をディジタル信号に変換するAD変換器、2
4は複数回出射される光パルスによる反射光により生成
される電気信号を格納するメモリで、所定回数の信号が
格納されると平均化回路25に読み出されて平均化され
、表示器26に表示される。
20 is a correlator A121 that generates a pulse wave by calculating the correlation between the output signal of the subtracter A and the output signal of the A go 1 generator 1.
is a correlator B that calculates the correlation between the output signal of the subtracter B and the output signal of the B-to-1 generator 2 to generate a pulse wave. These two outputs are added by an adder 22, the side lobes are canceled, and only the main pulse is generated. 23 is an AD converter that converts the output of the adder 22 into a digital signal;
Reference numeral 4 denotes a memory that stores electrical signals generated by reflected light from optical pulses emitted multiple times. When the signals have been stored a predetermined number of times, they are read out to an averaging circuit 25, averaged, and displayed on a display 26. Is displayed.

次に、上記のように構成された実施例の動作を説明する
。Aゴー1発生器1で発生されたコードAの信号はオフ
セットシフタA3において(1)式、(2)式の演算処
理を受けてコードAや、コードA−の信号を出力する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be explained. The code A signal generated by the A go 1 generator 1 is subjected to arithmetic processing according to equations (1) and (2) in the offset shifter A3, and outputs a code A signal or a code A- signal.

又、Bツー1発生器2はコードBの信号を発生し、オフ
セットシフタB4において(3)式、(4)式の演算処
理を受けてコードB。、コードB−の信号を出力する。
Further, the B-to-1 generator 2 generates a code B signal, which is processed by the equations (3) and (4) in the offset shifter B4 to generate the code B signal. , outputs a code B- signal.

電気光学変調器5は人力されたコートA4の信号により
入力される波長λ1の光を変調して、コードAやにより
コード化された波長λ1の光を出力する。電気光学変調
器6,7及び8はそれぞれ入力されたコードi、B、、
B−の信号により波長λ2.λ1.λ4の光を変調して
コードABや、B−によりコード化された波長λ2.λ
3゜λ4の光を出力する。これらの4つの光信号は合波
器9で合成されて、λ1+λ2+λ3+λ4の信号とさ
れ、光結合器10から光コネクタ11を経て被測定光フ
ァイバ12に入力される。
The electro-optic modulator 5 modulates the input light of the wavelength λ1 using the manually input signal of the coat A4, and outputs the light of the wavelength λ1 encoded by the code A and the like. Electro-optic modulators 6, 7 and 8 receive input codes i, B, .
B- signal causes the wavelength λ2. λ1. The light of wavelength λ4 is modulated to produce wavelengths λ2. λ
Outputs light of 3°λ4. These four optical signals are combined by a multiplexer 9 into a signal of λ1+λ2+λ3+λ4, which is inputted from an optical coupler 10 to an optical fiber 12 to be measured via an optical connector 11.

被測定光ファイバ12から戻ってきた後方散乱光、フレ
ネル反射光等は光コネクタ11を経て光結合器10のb
端子に戻り、C端子から出力されて分波器13に導入さ
れる。分波器13は入力された光信号をそれぞれ波長λ
1.λ2.λ3゜λ4の光に分離し、波長λ1.λ2.
λ9.λ4の光をそれぞれ光電変換器14,15,16
゜17に入力する。光電変換器14,15,16゜17
はそれぞれの光を電気信号に変換し、以下に示すような
信号を出力する。即ち、光電変換器14からは電気信号
SA+ (コードA4の光による反射光からの電気信号
)が出力され、光電変換器15からは電気信号SA−が
出力されて減算器A18に人力され、光電変換器16か
ら電気信号SBやが出力され、光電変換器17から電気
信号SB−が出力されて減算器B19に人力される。
The backscattered light, Fresnel reflected light, etc. that have returned from the optical fiber 12 to be measured pass through the optical connector 11 to the b of the optical coupler 10.
The signal returns to the terminal, is output from the C terminal, and is introduced into the duplexer 13. The demultiplexer 13 divides the input optical signals into wavelengths λ.
1. λ2. The light is separated into wavelengths λ3° and λ4, and wavelengths λ1. λ2.
λ9. The light of λ4 is transmitted to photoelectric converters 14, 15, 16, respectively.
Enter in ゜17. Photoelectric converter 14, 15, 16゜17
converts each light into an electrical signal and outputs the signal shown below. That is, the photoelectric converter 14 outputs an electric signal SA+ (an electric signal from the light reflected by the light of code A4), and the photoelectric converter 15 outputs an electric signal SA-, which is manually input to the subtractor A18, and is then outputted from the photoelectric converter 15. The converter 16 outputs an electric signal SB, and the photoelectric converter 17 outputs an electric signal SB-, which is manually input to a subtracter B19.

ここで、被測定光ファイバ12の障害点における応答特
性を5(t)とした時、コードAやを持った光信号の反
射波SA+は応答特性S (t)とコードAやの重畳積
分として表すことができ、次式の通りになる。(*:重
畳積分) S A、 −S (t)*Aや       ・・・(
5)SA−、SBや、SB−についても同様にして次式
が得られる。
Here, when the response characteristic at the fault point of the optical fiber 12 under test is 5(t), the reflected wave SA+ of the optical signal with code A is expressed as the superposition integral of the response characteristic S(t) and code A. It can be expressed as the following equation. (*: superposition integral) S A, -S (t) *A and...(
5) The following formula can be obtained similarly for SA-, SB, and SB-.

S i−S (t)*A−・・・(6)SBや−S (
t)SB+       ・・・(7)SB、−−5(
t)*B−・・・(8)減算器A18は入力されたSA
+とSA−の減算を次式のように行って出力する。(5
)式、(6)式、(1)式、(2)式から、 SAや一8A−−3(t)*A+−8(t)*^−3(
t)*(A+−^−) −3(t)*A        ・・・(9)減算器B
19は入力されたSB+とSB−の減算を行い、上記と
同様に(7)式、(8)式、(3)式、(4)式から次
式の信号を出力する。
S i-S (t)*A-...(6) SB or -S (
t)SB+...(7)SB,--5(
t)*B-...(8) Subtractor A18 receives the input SA
+ and SA- are subtracted as shown in the following equation and output. (5
) formula, (6) formula, (1) formula, and (2) formula, SA and -8A--3(t)*A+-8(t)*^-3(
t)*(A+-^-) -3(t)*A...(9) Subtractor B
19 subtracts the input SB+ and SB-, and outputs the signal of the following equation from equations (7), (8), (3), and (4) in the same way as above.

SB+−3B−−3(t)*B    ・・・(10)
相関器A20は(9)式の入力信号とAツー1発生器1
の出力信号との自己相関演算を行い、第3図に示す中心
付近に正のピークを持った次式で表される信号を出力す
る。
SB+-3B--3(t)*B...(10)
The correlator A20 receives the input signal of equation (9) and the A21 generator 1.
An autocorrelation calculation is performed with the output signal of , and a signal expressed by the following equation having a positive peak near the center as shown in FIG. 3 is output.

(s (t)*A )★A       ・・・(11
)但し、★・・・自己相関 相関器B21は(10)式の入力信号とBツー1発生器
2の出力信号との自己相関演算を行い、第4図に示す中
心付近に正のピークを持ち、その他の部分では第3図に
示す波形を加算により打ち消す波形の次式の信号を出力
する。
(s (t) * A )★A ... (11
) However, ★... The autocorrelation correlator B21 performs autocorrelation calculation between the input signal of equation (10) and the output signal of the B21 generator 2, and a positive peak is generated near the center as shown in FIG. In the other parts, a signal having a waveform of the following equation which cancels the waveform shown in FIG. 3 by addition is output.

(S (t)*B )★B       ・・・(12
)加算器22は相関器A20と相関器B21の出力を加
算して第5図に示すように尖鋭でピーク値の大きな信号
にして、通常のレーザ発振器では出力されない値のパル
スを被測定光ファイバ12に入射させたのと同等の効果
を得る。この出力はAD変換器23においてディジタル
信号に変換され、メモリ24に格納される。成る一定数
の光パルスによる反射光がメモリ24に格納されると平
均化回路25は取り出して平均値を求め、障害点位置検
出の精度を高める。平均化回路25は平均化した画像デ
ータを表示器26に表示させる。
(S (t) * B )★B ... (12
) Adder 22 adds the outputs of correlator A20 and correlator B21 to produce a sharp signal with a large peak value as shown in FIG. The same effect as that of 12 is obtained. This output is converted into a digital signal by the AD converter 23 and stored in the memory 24. When the reflected light from a certain number of optical pulses is stored in the memory 24, the averaging circuit 25 extracts the reflected light and calculates the average value to improve the accuracy of detecting the location of the fault point. The averaging circuit 25 causes the display 26 to display the averaged image data.

次に、上記の実施例によって得られる出力データの大き
さを求める。上記のように被測定光ファイバ12の応答
特性をS (t)とする。5(t)を求めるには成るパ
ルス幅を持ったデルタ関数δ(1)を入れた時の出力を
観測すればよい。このデルタ関数を作用させた信号は次
式で与えられる。
Next, the magnitude of the output data obtained by the above embodiment is determined. As mentioned above, the response characteristic of the optical fiber 12 to be measured is assumed to be S (t). 5(t) can be obtained by observing the output when a delta function δ(1) with a pulse width of 5(t) is input. The signal applied with this delta function is given by the following equation.

δ(t)+5(t)−J” 5(t)δ(t−τ)dτ
・・ (13)本実施例において用いたコンプリメンタ
リ・ゴーレイコードA、Bには次式の関係がある。
δ(t)+5(t)-J” 5(t)δ(t-τ)dτ
(13) The complementary Golay codes A and B used in this example have the following relationship.

A*A+B*B−2Lδ(1)      ・・・(1
4)但し、L・・・ビット数 光電変換器14の出力は、(5)式〜(8)式から ’SAや−8(t)*^や−、l’  5(t)Aや(
t−τ)dτ・・・ (15) SA−−3(t)*A−−J’  5(t)A−(t−
τ)dτ・・・ (16) SB、−3(t)*Bや−、l’  5(t)Bや(t
−τ)dτ・・・ (17) SB−−8(t)*B−−J’ 5(t)B−(t−τ
)dτ・・・ (18) 減算器A18、減算器B19の入力信号SA。。
A*A+B*B-2Lδ(1)...(1
4) However, L... The output of the bit number photoelectric converter 14 is calculated from equations (5) to (8) as 'SA, -8(t)*^, -, l'5(t)A, (
t-τ)dτ... (15) SA--3(t)*A--J' 5(t)A-(t-
τ) dτ... (16) SB, -3(t)*B and -, l' 5(t)B and (t
-τ)dτ... (17) SB--8(t)*B--J' 5(t)B-(t-τ
)dτ... (18) Input signal SA of subtractor A18 and subtractor B19. .

SA−、SB、、SB−は相関器A20と相関器B21
及び加算器22により次に示す演算が行われる。(15
)式、(16)式、(17)式、(18)式及び(14
)式から、 (SA、−3八−)★A+ (SB+−3B−)★B−
(S(t)*A+−3(t)*A  )★^+ (S(
t)*B、 −8(t)*B−)★B−8(t)*(A
や−A−)★A +5(t)*(Bや−B−)★B A+−A−−A、 B+−B、−−Bから与式−5(t
)*(A*A+ B*B)−2Lδ(t)IS(t) 
        ・・・(1つ)(19)式と(13)
式とを比べると、その出力は2L倍になっていることが
分る。これはコンプリメンタリ・ゴーレイコードを用い
た光パルスを被測定光ファイバに送ることにより、単に
デルタ関数を作用させた形状のパルスを送るのに比べて
、その出力が2L倍となって、反射率の小さなシングル
モードの光ファイバの障害点からの反射光及び後方散乱
光を捉えることができるようになる。
SA-, SB, SB- are correlator A20 and correlator B21
And the adder 22 performs the following calculation. (15
), (16), (17), (18) and (14)
) From the formula, (SA, -38-)★A+ (SB+-3B-)★B-
(S(t)*A+-3(t)*A)★^+ (S(
t)*B, -8(t)*B-)★B-8(t)*(A
or -A-)★A +5(t)*(B or -B-)★B From A+-A--A, B+-B, -B, the given formula -5(t
)*(A*A+ B*B)-2Lδ(t)IS(t)
...(1) Equation (19) and (13)
Comparing with the formula, it can be seen that the output is 2L times larger. This means that by sending an optical pulse using a complementary Golay code to the optical fiber under test, the output is 2L times as large as that of simply sending a pulse shaped like a delta function, and the reflectance is This makes it possible to capture reflected light and backscattered light from a small single-mode optical fiber failure point.

又、本実施例では4個のAや、i、B、。Also, in this embodiment, there are four A, i, B, and so on.

B−の信号を同時に送り、必要な測定値SA、。B- signals are sent at the same time, and the required measurement value SA,.

SA−SB、、SB−が1回の測定で得られるため、ダ
イナミックレンジの改善率がr丁7丁から、’Tとなっ
て、ダイナミックレンジが2倍に改善されて、小さい反
射係数の障害点からの反射光をも捕捉することができる
Since SA-SB,,SB- can be obtained in one measurement, the improvement rate of the dynamic range goes from r7 to 'T, which improves the dynamic range by 2 times and eliminates obstacles with small reflection coefficients. It is also possible to capture reflected light from a point.

従来の自己相関型の0TDRでは別々に被測定光ファイ
バに入射される光ムこよ名反射光の4個の測定値をすべ
てメモリ上に取り込みディジタル演算を行って結果を求
める必要があるため、信号処理が複雑となり、信号処理
回路の負担が大きく、高速化のための制限条件となって
いるが、本実施例では最終的な結果までアナログ計算で
行うことができるようになり、ディジタル信号処理は基
本的には平均化だけなので、処理の高速化が容易であっ
て、高速処理が可能で、高分解能な自己相関型の0TD
Rを得ることができる。
With the conventional autocorrelation type 0TDR, it is necessary to store all four measured values of the reflected light beams incident on the optical fiber under test into memory and perform digital calculations to obtain the results. Processing is complicated and the burden on the signal processing circuit is heavy, which is a limiting condition for speeding up. However, in this example, it is possible to perform analog calculations up to the final result, and digital signal processing is not required. Basically, it is just averaging, so it is easy to speed up the processing, and it is an autocorrelation type 0TD that can be processed at high speed and has high resolution.
R can be obtained.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、実効的に大
きな振幅の光パルスを送ることができ、ダイナミックレ
ンジの改善率が拡大し、距離分解能の向上した自己相関
型0TDRを実現することができるようになり、実用上
の効果は大きい。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, an optical pulse of effectively large amplitude can be sent, the improvement rate of the dynamic range is expanded, and the autocorrelation type 0TDR has improved distance resolution. can now be realized, and the practical effects are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図はゴー
レイコードの自己相関の説明図、第3図は第2図による
自己相関によって得られた波形の図、 第4図は第2図のコードのコンプリメンタリ・ゴーレイ
コードにより得られる波形の図、第5図は第3図、第4
図の波形の和によって得られる波形の図、 第6図はコードAをオフセットシフタによって分離して
得る2倍号と、減算によって復元する状態の説明図であ
る。 1・・・Aコード発生器   2・・・Bコード発生器
3・・・オフセットシフタA 4・・・オフセットシフタB 56.7.8・・電気光学変調器 9・・・合波器       10・・・光結合器12
・・被測定光ファイバ 13・・・分波器14.15,
16.17・・・光電変換器18・・・減算器A   
   19・・・減算器B20・・・相関器A    
  21・・・相関器B22・・・加算器      
23・・・AD変換器25・・・平均化回路 XAl 0oO010000 XA2 XA3 oo−+−++o。 AX△6 第 図 第 図 0−101 4 To−10 第 図
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the autocorrelation of the Golay code, Fig. 3 is a diagram of the waveform obtained by the autocorrelation according to Fig. 2, and Fig. 4 is a diagram illustrating the autocorrelation of the Golay code. Figure 5 is a diagram of the waveform obtained by the complementary Golay code of the code in Figure 2, Figure 5 is similar to Figures 3 and 4.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the waveform obtained by the sum of the waveforms shown in FIG. 1... A code generator 2... B code generator 3... Offset shifter A 4... Offset shifter B 56.7.8... Electro-optic modulator 9... Multiplexer 10. ...Optical coupler 12
・・Optical fiber to be measured 13 ・・Brancher 14.15,
16.17...Photoelectric converter 18...Subtractor A
19...Subtractor B20...Correlator A
21... Correlator B22... Adder
23...AD converter 25...Averaging circuit XAl 0oO010000 XA2 XA3 oo-+-++o. AX△6 Figure Figure 0-101 4 To-10 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2種類の相補的パルスコード信号をオフセットすること
により作られた4個の異なるパルスコードを持つ光パル
スを被測定光ファイバに送出し、障害点位置からの反射
光を元の2種類のコードに戻した後、それぞれ自己相関
を行って加算する自己相関型光ファイバ障害点位置検査
機において、前記4個の異なるパルスコード信号により
4個の異なる波長の光をそれぞれ変調する第1,第2,
第3,第4の電気光学変調器(5,6,7,8)と、 該第1,第2,第3,第4の電気光学変調器(5,6,
7,8)からの4個の異なる波長の光を合成して1個の
光信号とし、被測定光ファイバ(12)に導く合波器(
9)と、 前記被測定光ファイバ(12)から戻ってくる後方散乱
光やフレネル反射光等を前記4個の異なる波長の光に分
離する分波器(13)と、 該分波器(13)により分離された光信号を電気信号に
変換する第1,第2,第3,第4の光電変換器(14,
15,16,17)と、 前記第1の光電変換器(14)と前記第2の光電変換器
(15)の出力信号の差を求める第1の減算器(18)
と、 前記第3の光電変換器(16)と前記第4の光電変換器
(17)の出力信号の差を求める第2の減算器(19)
と、 前記第1の減算器(18)の出力信号の自己相関を演算
する第1の相関器(20)と、 前記第2の減算器(19)の出力信号の自己相関を演算
する第2の相関器(21)と、 前記第1の相関器(20)の出力信号と前記第2の相関
器(21)の出力信号を加算して等価的に送出光パルス
の反射光を単一光パルスに形成する加算器(22)とを
具備することを特徴とする自己相関型光ファイバ障害点
位置検査機。
[Claims] Optical pulses with four different pulse codes created by offsetting two types of complementary pulse code signals are sent to the optical fiber to be measured, and the reflected light from the fault point position is used as the source. After returning to the two types of codes, an autocorrelation type optical fiber fault position inspection machine that performs autocorrelation and adds them each modulates light of four different wavelengths with the four different pulse code signals. 1st, 2nd,
third and fourth electro-optic modulators (5, 6, 7, 8); and the first, second, third and fourth electro-optic modulators (5, 6, 8).
A multiplexer ( 7, 8) combines the lights of four different wavelengths into one optical signal and guides it to the optical fiber under test (12).
9), a demultiplexer (13) that separates backscattered light, Fresnel reflected light, etc. returning from the optical fiber to be measured (12) into the four different wavelengths of light, and the demultiplexer (13). ) converts the separated optical signal into an electrical signal.
15, 16, 17), and a first subtractor (18) that calculates the difference between the output signals of the first photoelectric converter (14) and the second photoelectric converter (15).
and a second subtractor (19) that calculates the difference between the output signals of the third photoelectric converter (16) and the fourth photoelectric converter (17).
a first correlator (20) that calculates the autocorrelation of the output signal of the first subtractor (18); and a second correlator (20) that calculates the autocorrelation of the output signal of the second subtractor (19). correlator (21), the output signal of the first correlator (20) and the output signal of the second correlator (21) are added to equivalently convert the reflected light of the transmitted light pulse into a single light. An autocorrelation type optical fiber fault position inspection machine characterized by comprising an adder (22) for forming pulses.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013524183A (en) * 2010-03-31 2013-06-17 アルカテル−ルーセント System monitoring using optical reflectometry

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