JPH05232540A

JPH05232540A - 光回路

Info

Publication number: JPH05232540A
Application number: JP3618192A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Shimizu; 薫清水; Tsuneo Horiguchi; 常雄堀口; Yahei Oyamada; 弥平小山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JP2993582B2

Abstract

(57)【要約】【目的】広い測定距離範囲に亘っての高距離分解能損
失分を実現する、光周波数領域反射測定のための周波数
変調光波を生成する光回路を提供する。【構成】光方向性結合器１１の出力ポートＯＵＴ₂に
周波数シフタ１２と光スイッチ１３と光増幅器１４とを
順次接続すると共に光増幅器１４を入力ポートＩＮ₂に
接続して光ループ回路を形成し、入力ポートＩＮ₁に光
源１６からの連続光を繰り返しパルス光にする光変調器
１５を接続し、外部制御系１７により光変調器１５から
出力されるパルス信号と光スイッチ１３のオン・オフ状
態とを同期制御し、出力ポートＯＵＴ₁から外部出力を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光波の周波数を、制
御、変調、掃引する機能を有する光回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光の周波数の制御、変調及び掃引
は、光源の物理的パラメータの制御による直接変調方
式、あるいは外部の変調器の変調信号の制御による外部
変調方式により行われてきたが、このような従来の方法
では高い周波数掃引精度を実現することは困難であっ
た。そして、これを光計測に応用する場合、特に光周波
数領域反射測定法に応用する場合には、この周波数掃引
精度の劣悪さは重要な障害となる。

【０００３】ここで、光周波数領域反射測定法とは、光
のキャリア周波数に位置の情報を反映させ、その反射強
度に物理量を反映させるものであり、高い距離分解能を
有する分布センシング技術の一つであり、その具体的な
構成の一例を図２１に示す。同図に示すように、光源１
と被測定物体２とを直列に接続した第１及び第２の光方
向性結合器３，４で連結すると共に第１及び第２の光方
向性結合器３，４にヘテロダイン受信器５を連続し、該
ヘテロダイン受信器にスペクトラムアナライザ６を接続
した構成となっている。この構成により、光源１からの
光波の一部は第１及び第２の光方向性結合器３，４を介
して被測定物体２に導かれる一方、光源１からの光波の
他の一部は参照光として第１の光方向性結合器３を介し
てヘテロダイン受信器５に入り、且つ被測定物体２内で
の反射乃至後方散乱された光波は第２の方向性結合器４
を介して同じくヘテロダイン受信器５に入るようになっ
ている。

【０００４】かかる構成で、光源１として連続狭線幅レ
ーザ光源を用い、図２２に示すように、光源１の周波数
を時間に対して直線的に、一定の時間Ｔ₁及び一定の掃
引レートＣで掃引し、ヘテロダイン受信器５において、
被測定物体２内での反射乃至後方散乱された光波（測定
光）の強度を、同じく光源１から分岐された参照光を局
発光としてヘテロダイン検波することにより測定する。
ここで、上述したようにレーザ光の周波数は時間に対し
て直線的に変化しているため、測定光と参照光との周波
数差は両光の光路長差に比例した一定の値となる。従っ
て、その周波数差から被測定物体内での反射位置を知る
ことができる。また、参照光強度は一定であるため局発
光と測定光強度の積に比例するビート信号強度から被測
定物理量の大きさを知ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光周
波数領域反射測定法では、両光の光路長差が比較的短い
場合（２〜３ｍ）には、設定通りの距離分解能を得るこ
とができるが、一般に次のような問題点を有する。

【０００６】両光の光路長差が長くなると、周波数
掃引の直線性からのずれのために、一定の光路長差に対
応するはずの周波数差が拡がりをもつようになる。この
ため距離分解能の著しい低下を招き、距離分解能、損失
測定精度が保証される実質的な測定可能範囲を広くとる
ことができない。

【０００７】光周波数領域反射測定の測定可能範囲
の上限は、光源の可干渉距離によって原理的に決まる。
周波数制御性に比較的優れた狭線幅ＤＦＢ−ＬＤを用い
た場合でも測定可能範囲は数１０ｍであり、干渉信号強
度の低下により、本来必要とされる数１００ｍ〜１kmの
範囲に亘っての測定は不可能である。

【０００８】また、ＹＡＧレーザー等の光源を用い
た場合、長い可干渉距離のため測定範囲を広くとれる反
面、高精度な周波数制御の困難さのために、高い距離分
解能を全測定範囲に亘って保証することが困難である。

【０００９】以上述べたような諸問題点のため、光周波
数領域反射測定法は、その潜在的に方式としての高い可
能性を有しているにもかかわらず、その要求条件を満た
す光源が現時点では存在しないために、本格的な実用技
術としての発展がなされていない。

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、広い測定距離範囲に亘っての高
距離分解能損失分布測定を実現する、光周波数領域反射
測定のための周波数変調光波を生成する光回路を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光回路は、第１、第２の入力ポート及び第１、
第２の出力ポートを有する光方向性結合器と、該光方向
性結合器の第２の出力ポートに接続されて当該第２の出
力ポートから出力される光の周波数にある一定の周波数
シフトを与える周波数シフタと、該周波数シフタに接続
されて当該周波数シフタの出力をオン・オフする光スイ
ッチと、該光スイッチ及び上記光方向性結合器の第２の
入力ポートに接続されて当該光スイッチの透過光パワー
を増幅する光増幅器とで光路長が使用目的に応じて調整
されている光ループ回路を構成してなり、上記光方向性
結合回路の第１の入力ポートには連続光を繰り返しパル
ス光にして当該第１の入力ポートに出力する光変調器が
接続され、且つ該光変調器から出力されるパルス信号と
上記光スイッチのオン・オフ状態とを時間的に同期させ
る外部制御系を具備し、上記光方向性結合器の第１の出
力ポートからの出力を外部出力とする回路であって、こ
れを必要に応じて多段接続してなることを特徴とする。

【００１２】

【作用】光回路において、外部制御信号により発生させ
られた単独パルス光を光方向性結合器の第１の入力ポー
トへ入力すると、このパルス光は分岐されて第１及び第
２の出力ポートから出力される。第２の出力ポートから
出力された光は光ループ回路に入り、周波数シフタによ
り、一定の周波数例えばｆ〔Hz〕だけシフトされた後、
光スイッチを通過して光増幅器に入り、該光増幅器によ
り増幅されて上記光方向性結合器による分岐損失及び周
波数シフタによる損入損出が補償された状態で第２の入
力ポートに導かれ、一部は第１の出力ポートから出力さ
れ、残りは再び同様に光ループ回路を循環する。従っ
て、かかる光回路によると、第１の入力ポートから入力
される単独パルス光に対して、周波数がｆずつシフトし
たパルス列が第１の出力ポートから出力されることにな
る。また、入力パルスを矩形波とすると共に、光ループ
長をパルス長と等しくすると、時間に対して階段状に周
波数が掃引された等価的な連続光を得ることができる。

【００１３】ここで、例えば光変調器からの繰り返し矩
形パルス光を第１の入力ポートに入力する際に、外部制
御系により繰り返し矩形パルス信号と光スイッチのオフ
状態とを同期制御して繰り返し矩形パルス信号と該光ス
イッチのオフ状態とが同じ長さにすると共に該光スイッ
チの入射端において繰り返し矩形パルス信号が光スイッ
チのオフ状態より１パルス分だけ遅れるようにし、パル
ス先端が光スイッチに入ってから（パルス周期−パルス
長）の時間だけオン状態になるようにする。そして、光
ループ回路の光路長は矩形パルス光のパルス長に等しく
なるように調整してあると、第１の出力ポートからは、
オリジナルな矩形パルスを先頭とし、その多重回のコピ
ーを（パルス周期／パルス長）個分だけ後方に連ねた疑
似的な連結光が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１５】図１には第一実施例に係る光回路を示す。
同図に示すように、光方向性結合器１１は第１及び第２
の入力ポートであるＩＮ₁，ＩＮ₂並びに第１及び第２
の出力ポートであるＯＵＴ₁，ＯＵＴ₂を有し、分岐比
は１：１である。このＯＵＴ ₂には周波数シフタ１２，
光スイッチ１３及び光増幅器１４が順次接続され、さら
に該光増幅器１４はＩＮ₂に接続されており、これによ
りＯＵＴ₂からＩＮ₂への光ループ回路が接続されてい
る。また、ＩＮ₁には光変調器１５及びレーザ光源１６
が順次接続されている。さらに光スイッチ１３及び光変
調器１５を同期させる外部制御系１７が設けられてい
る。なお、ＯＵＴ₁は外部出力ポートとなる。

【００１６】ここで、周波数シフタ１２とは光の周波数
を一定値、例えばｆ〔Hz〕だけシフトさせる機能を有す
るものであり、具体的には音響光学素子、あるいは複数
の音響光学素子を組み合せたもの等を用いればよい。ま
た、光スイッチ１３は周波数シフタ１２からの光をオン
・オフする機能を有するものであり、外部制御系１７か
らの外部制御信号ＣＳに従って制御される。光増幅器１
４は、具体的には半導体光増幅器、光ファイバ増幅器等
をいい、方向性結合器１１による分岐損失並びに周波数
シフタ１２及び光スイッチ１３の挿入損失を補償するも
のである。一方、レーザ光源１６は狭線幅連続光を発生
するものであり、線幅〜１MHz 以下であればその種別は
限定されない。また、光変調器１５は、具体的には音響
光学素子等をいい、レーザ光源１６からの出力を、繰り
返し矩形パルス（本実施例ではパルス幅ａ秒、繰り返し
周期ｂ秒とする）にするものであり、光スイッチ１３と
同様に外部制御系１７により制御される。

【００１７】そして、本実施例では、上述した光ループ
回路の光学長ＬＲは、光変調器１５から出力される繰り
返し矩形パルスのパルス長と等しくなるように調整され
ている。つまり、パルス長をａとすると、光学長ＬＲは
下記式（１）で表されるように調整されている。なお、
Ｖｇは光の群速度を示す。ＬＲ＝ａ・Ｖｇ・・・（１）

【００１８】このような構成の光回路において、外部制
御系１７により、光スイッチ１３及び光変調器１５を図
２に示すように制御する。つまり、光スイッチ１３のオ
フ状態をパルス長ａと同じ長さにすると共にオン状態を
パルス周期ｂと同じ長さにし（図２（Ｂ）参照）、且つ
光スイッチ１３の入射端において、伝搬遅延時間も考慮
して時間的に、矩形パルス信号（図２（Ａ）参照）が光
スイッチ１３のオフ状態に対して１パルス分（ａ秒）だ
け遅れるように同期させる。これにより、パルス先端が
光スイッチ１３に入ってからｂ−ａ秒間オン状態が続
き、その後ａ秒間オフ状態が続き、このオン・オフが繰
り返されることになる。

【００１９】ここで、光変調器１５を介してＩＮ₁に一
次出力パルス光ＯＰを入力すると、このパルス光ＯＰは
光方向性結合器１１により、光ループ回路及びＯＵＴ₁
へ等しい強度で分波される。この外部出力をＰ₀とす
る。そして、光ループ回路に入った光は周波数シフタ１
２により周波数シフトｆを受け、オン状態になっている
光スイッチ１３及び光増幅器１４を通過し、ＩＮ₂へ入
り、再び光ループ回路及びＯＵＴ₁へ分波される。この
ときの外部出力をＰ₁とする。なお、このＰ₁はＰ₀の
コピーになっているが、光パルス長ＬＰと光ループ光路
長ＬＲとは等しいため、Ｐ₀の後端とＰ₁の先端とは瞬
断なく連結される。そして、以下同様に外部出力が出力
される。ｍ回光ループ回路を通過した外部出力をＰ_mで
表すと、Ｐ ₀，Ｐ₁，Ｐ₂，……Ｐ_m-1，Ｐ_m，Ｐ_m+1
……は、図３に示すように瞬断なく連結され、疑似的な
連続光となる。また、これら外部出力Ｐ_mの周波数は図
４に示すように、段差ｆで離散的にシフトして行く。

【００２０】このような一次出力パルス光ＯＰに対する
複製は、ｂ秒後に次の一次出力パルス光ＯＰ′が光ルー
プ回路に入ってくるまで、逐次的に、下記式（２）で表
されるｎ回続けられる。ｎ＝（ｂ／ａ）−１・・・（２）そして、次の一次出力パルス光ＯＰ′による外部出力列
をＰ₀′，Ｐ₁′，Ｐ ₂′…Ｐ_n′とすると、これらを
Ｐ_nの後に重複及び瞬断なく連続するために、光スイッ
チ１３をｂ秒のオン状態の後、ａ秒のオフ状態となるよ
うに制御している。すなわち、本実施例では、図５に示
すように、外部出力Ｐ_nの後端が光スイッチ１３の出射
端を通過した時点で、当該光スイッチ１３をオンからオ
フにし、ａ秒間オフ状態を維持し、図６に示すようにＰ
_nのコピーであるＰ_n+1が外部出力に混入するのを防い
でいる。そして、図７に示すように、光ループ回路中に
入ったＯＰ′の先端が光スイッチ１３の入射端に到達し
た時点で、当該光スイッチを再びオン状態とする。この
ようにして、本実施例では、図６，７に示すように、Ｐ
_nの後端とＯＰ′の先端とは瞬断なく連結し、且つＰ_n
のコピーであるＰ_n+ ₁の混入はない。このように光スイ
ッチ１３のオン・オフ制御を一次出力パルス光列と同期
させることにより、繰り返し周波数掃引を受けた疑似的
な連続光（図３，４参照）を生成することができる。以
下、これをパルス再合成連続光と呼ぶ。

【００２１】パルス再合成連続光の強度は、光増幅器１
４のパラメータによって定まる一定値に自動的に安定化
し、本実施例では光ループ回路中の損失（光方向性結合
器１１の分岐損失、周波数シフタ１２及び光スイッチ１
３の挿入損失など）と光増幅器１４との利得が等しくな
る状態で自動的に安定化する。そして、このパルス再合
成連続光の有効可干渉距離ＬＣは下記式（３）で示され
るように一次出力パルス光の周期ｂで決まり、線幅でき
まる本来の可干渉距離を大きく上回ることができる。ＬＣ〜ｂ・Ｖｇ・・・（３）これはパルス再合成連続光が線幅で決まる本来の可干渉
距離以内（〜ａ・Ｖｇ）の長さを持つ先頭部分（Ｐ₀）
と、その複製（Ｐ₁…Ｐ_n）を時間的に再配列したもの
であるため、Ｐ₀〜Ｐ_nの位相が物理的に同一だからで
ある。つまり、たとえ光路差長が相当に長くなったとし
ても、光波は自分自身のコピーと干渉することになるの
で、位相の観点からみた実質的な光路差長は、〜ａ・Ｖ
ｇ程度にしかならないためである。したがって、この出
力光を用いると測定可能範囲を従来より極めて広くとる
ことが可能である。

【００２２】また、パルス再合成連続光の周波数は、図
４に示すように、時間に対して、時間ａ秒、周波数変化
ｆ〔Hz〕の一定の段差を有する段階関数状に変化する。
これは、パルス周期ｂ秒に亘って、常に一定の段差で、
下記式（４）に示す総周波数シフト量ｇ〔Hz〕まで周波
数が掃引された場合と等価である。ｇ＝ｆ・｛（ｂ／ａ）−１｝・・・（４）そして、この実質的な周波数掃引レートＣは下記式
（５）に示されるように完全に一定に保たれ、周波数掃
引の非直線性に由来する距離分解能、損失測定精度低下
の問題は全く生じない。Ｃ＝ｆ／ａ・・・（５）また、周波数掃引レートは周波数シフトｆを選択するこ
とにより原理的に任意の値になることができ、さらに、
使用する光源は、その周波数制御性の如何にかかわら
ず、任意に選択することができる。これらも従来の周波
数可変光源とは全く異なるものである。

【００２３】このように、本実施例によると、極めて高
い周波数掃引精度、周波数掃引レート選択の任意性、広
い可干渉距離、一次光源選択の任意性を有する、疑似的
な連続光波が得られる。よって、この疑似的な連続光波
であるパルス再合成連続光を用いることにより、距離分
解能、損失測定精度に優れ、且つ測定可能範囲の広い光
周波数領域反射測定を実現することができる。従って、
この類似的な連続光波であるパルス再合成連続光を用い
ることにより、距離分解能、損失測定精度に優れ、且つ
測定可能範囲の広い光周波数領域反射測定を実現するこ
とができる。

【００２４】図２１に示すような光周波数領域反射測定
系における光源について、上記実施例の光回路を使用し
た場合、測定光（信号光）Ｓと参照光Ｒとの周波数差
は、それらの光路長差が一次出力パルス光のパルス長Ｌ
Ｐの整数倍であれば、図８に示すように、光路長差と一
意に対応する。しかし、一般的には、一定の光路長差に
対し、図９に示すように、信号光Ｓと参照光Ｒとは２つ
の周波数差、ｆ₁とｆ₂（＝ｆ₁＋ｆ）とが対応する。
つまり、図示のように、一定の周波数差ｆ₁には信号光
ＳとＳ′とが対応し、一定の周波数差に対応する時間差
の不確定性は２ａとなり、光路長差の不確定性は２ＬＰ
となる。したがって、実現可能な最小の距離分解能Ｚ
_minは、ヘテロダイン受信器の受信帯域幅Ｂを、周波数
シスタのシフト量ｆに設定することにより下記式（６）
で表される。Ｚ_min＝ＬＰ・・・（６）そして、パルス長ＬＰ＝ａ・Ｖｇ及び光ループ回路光路
長を調整することにより、Ｚ_min以上の任意の距離分解
能を実現できる。例えば１ｍ分解能を実現する場合には
パルス幅ａ＜５×１０^-9秒の条件が必要とされる。

【００２５】また、周波数掃引の周期ｂは、ｂ・Ｖｇの
値が光源線幅で決まる本来の可干渉距離より大きくなる
ように設定されるという前提のものでは、具体的には次
のように設定される。

【００２６】（方法１）パルス再合成連続光の周波数掃
引の周期はｂなので、図１０〜１２に示すように、参照
光Ｒと信号光Ｓとの一定の光路長差に対応するビート信
号は周波数１／ｂHzを基本とする高調波成分を伴うこと
になる。この高調波成分による信号強度の低下を防ぐた
めには、図１０，１１において、周波数差ｆ_bの信号が
途切れる時間が、周期ｂに対して１／１０以下になるよ
うに設定する必要がある。一方、前述の手順に従い受信
帯域幅Ｂをｆに設定すると、距離分解能Ｚ_minで１００
ポイントの区間の測定する場合、必要とされる帯域幅は
１００ｆである。従って周波数軸上で、隣接する１００
ポイントの区間の信号に伴う高調波成分の、着目する区
間に対応する周波数領域へのクロストークを避けるため
には、第１０高調波成分までのクロストークまでを除去
するものとして下記式（７）に示す条件が必要である。１／ｂ＞１０・（１００ｆ）・・・（７）ここでｆ＝１００Hzとすると、ｂ＜１０^-5秒であり、１
ｍ分解能を設定する場合、光ループ周回回数ｎは上記式
（２）より〜２×１０³となる。この場合、１００ポイ
ントに対応する時間差は１０^-6秒なので、図１１におい
て周波数差ｆ_bの信号が途切れる時間は全体の１／１０
以下に過ぎず、上記設定条件を満足する。また、多数回
光増幅器を通過することによる累積雑音の影響も、それ
ほど大きくはない。しかしｆ＝１０kHz とすると、同様
の計算によりｂ＜１０^-7、ｎは２０となってしまい、上
記設定条件を満足しないばかりか、最大２０ポイントの
測定しかできなくなる。従って本方法は、設定周波数シ
フト量ｆが小さい場合のみ有用である。

【００２７】（方法２）高調波成分による信号強度低下
及びクロストークを防ぐ方法としては、ｂに対する上述
した設定法の他に、下記式（８）を満足するようにして
第１０高調成分までを受信帯域幅ｆの中に押さえ込む方
法もある。１０・（１／ｂ）＜ｆ・・・（８）この場合、パワー分配による信号強度の低下はない。こ
こで、ｆ＝１０kHz とすると、ｂ＞１０^-3秒であり、１
ｍ分解能に対して、周回回数ｎは〜２×１０⁵となり、
累積雑音の影響が大きくなるため好ましくない。一方、
ｆ＝１MHz とすると、ｂ＞１０^-5秒、ｎ〜２×１０³と
なり累積位相雑音の影響を抑えることができる。従って
本方法は設定周波数シフト量ｆが大きい場合に有効であ
る。

【００２８】図１３には第二実施例に係る光回路の構成
を示す。本実施例では、図１に示す光回路を二段接続し
たものであり、図１と同一作用を示す部材には同一符号
を付して重複する説明は省略する。ここで、光回路２１
は、図１に示す光回路と同様の構成で、時間幅ａ、周波
数変化の段差ｆ、繰り返し周期ｂ、総周波数シフト量ｇ
＝ｆ・｛（ｂ／ａ）−１｝を有するパルス再合成連続光
を生成する外部周波数変調器である。また、光回路２２
は、光ループ回路の光路長を光回路２１より長くするた
めに、光路長調整用光ファイバ１８を挿入した以外は光
回路２１と同様である。

【００２９】光回路２２は単独使用時、即ち通常の連続
光波を外部光源とする場合には、時間幅ａ′、周波数変
化の段差ｆ′、繰り返し周期ｂ′、総周波数シフトｇ′
＝ｆ′・｛（ｂ′／ａ′）−１｝を有するパルス再合成
連続光を生成する。そして、本実施例ではａ′＝ｂ、
ｆ′＝ｇと設定し、また、光ループ回路光路長ＬＲ′は
ｂ・Ｖｇに設定してある。さらに、図１４（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように、光回路２２における光変調器１５
の一次出力パルス光が、光回路２１の外部出力光の一周
波数掃引部分に対応するように同期してある。このと
き、光回路２２の出力であるパルス再合成連続光の周波
数は、図１５に示すように、一定の段差ｆを保ったまま
総周波数シフト量ｇ′〜ｆ・（ｂ′／ａ）まで等価的に
掃引される。

【００３０】この場合、ループ周回回数の最大値は、そ
れぞれの光ループ回路の周回数の和、（ｂ／ａ）＋
（ｂ′／ｂ）であり、１ｍ分解能を実現する場合、パル
ス幅ａ＝５×１０^-9秒に対して全体繰り返し周期ｂ′〜
１０^-3秒を設定しても（ｂ′／ａ）〜２×１０⁵）、ｂ
＝１０^-6秒に設定すれば、合計周回回数を、最大でも〜
１０³程度にすることが可能である。従って累積雑音の
影響を抑えたまま、且つ実効繰り返し周期ｂ′を大きく
とることができるため、前述の、高調波成分による信号
強度低下及びクロストーク除去のための上述した方法２
を、小さな設定周波数シフト量に対しても適用すること
が可能となる。

【００３１】図１６には第三実施例に係る光回路の構成
を示す。同図に示すように、本実施例でも図１に示す光
回路と同様の光回路２３を用いており、同一作用を示す
部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。な
お、図中１８は光ループ回路の光路長調整用光ファイバ
を示す。そして、本実施例では光変調器１５に連続され
る光源として、通常の周波数可変狭線幅連続光源１６Ａ
を用いている。周波数可変狭線幅連続光源１６Ａとして
は、ＤＦＢ−ＬＤの注入電流制御により周波数を掃引す
るもの、温度等によりＹＡＧレーザ等の共振器長を変化
させて周波数を掃引するものなどを用いる。そして、光
源１６Ａの周波数は、周期Ｔ、周波数変化範囲Ｆで、一
定の掃引レート（Ｆ／Ｔ）で掃引されるものとする（図
１６（Ｂ）参照）。一方、光回路２３はパルス時間幅
ａ、周波数掃引周期Ｔに等しい繰り返し周期ｂに設定さ
れるものとする。但し、ａ／Ｔ〜１０^-2乃至１０^-3と
する。

【００３２】かかる構成においては、図１７に示すよう
に、光源１６Ａの周波数掃引連続光は、光回路２３の光
変調器１５により部分的にパルス（パルス長ａ）として
切り出される。この一次出力パルス光の周波数は、時間
ａの間に（Ｆ／Ｔ）・ａだけ連続的に変化している。そ
こで、光回路２３における周波数シフタ１２の周波数シ
フタ量ｆを下記式（９）に示すように設定すれば、図１
８に示すような連続的な周波数掃引波形が再現される。ｆ＝（Ｆ／Ｔ）・ａ・・・（９）

【００３３】本実施例によれば、通常の光源１６Ａの周
波数掃引の非直線性の問題を解消することができる。通
常の周波数可変光源を使用する場合、図１９に示された
周波数掃引の非直線性のために、参照光と信号光の光路
長差（時間差）が長くなると、対応する周波数差に拡が
りが生じる。しかし上記方法により時間に対する周波数
変化の微係数の時間依存性を、図２０に示すように、等
価的に除去してしまうことにより、連続周波数掃引精度
の優れた光波を再合成することができる。これにより、
周波数差の拡がりを抑え、光周波数領域反射測定におい
て、高い距離分解能及び測定精度を実現できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、任意の狭線幅連続光源
からの出力光を矩形パルス化するための光変調器のオン
・オフ状態と、内部に周波数シフタ、光スイッチ、光増
幅器を含む光回路中の光スイッチのオン・オフ状態とを
周期連動させて制御することにより、周波数掃引精度が
確実に保証され、且つ可干渉距離が長い、パルス列もし
くは疑似的な連続光波を合成し、光周波数領域反射測定
法のための理想的な周波数変調光波を提供することがで
きる。その結果、従来の周波数可変光源では不可能であ
った、高距離分解能、高損失測定精度、且つ広い測定可
能範囲を有する光周波数領域反射測定を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例に係る光回路の構成図である。

【図２】繰り返し矩形パルスと光スイッチのオン・オフ
状態との同期制御を示す説明図である。

【図３】図１の光回路の外部出力光を示す説明図であ
る。

【図４】図３の外部出力光の周波数の時間依存性を示す
説明図である。

【図５】繰り返し矩形パルスと光スイッチのオン・オフ
状態との同期制御を示す説明図である。

【図６】繰り返し矩形パルスと光スイッチのオン・オフ
状態との同期制御を示す説明図である。

【図７】繰り返し矩形パルスと光スイッチのオン・オフ
状態との同期制御を示す説明図である。

【図８】周波数差と時間差（光路長差）との対応を示す
説明図である。

【図９】周波数差と時間差（光路長差）との対応を示す
説明図である。

【図１０】ビード周波数信号の同期性に伴う高周波成分
の発生を示す説明図である。

【図１１】ビード周波数信号の同期性に伴う高周波成分
の発生を示す説明図である。

【図１２】ビード周波数信号の同期性に伴う高周波成分
の発生を示す説明図である。

【図１３】第二実施例に係る光回路を示す構成図であ
る。

【図１４】第二実施例における一次出力パルス光（周波
数掃引波形）を示す説明図である。

【図１５】第二実施例における外部出力光（周波数掃引
波形）を示す説明図である。

【図１６】第三実施例に係る光回路を示す構成図であ
る。

【図１７】第三実施例における同期制御と繰り返し矩形
パルス光の周波数（直線的周波数掃引）を示す説明図で
ある。

【図１８】第三実施例における再生外部出力光を示す構
成図である。

【図１９】第三実施例における同期制御と繰り返し矩形
パルス光の周波数（非直線的周波数掃引）とを示す説明
図である。

【図２０】第三実施例における再生外部出力光を示す構
成図である。

【図２１】光周波数領域反射測定法の基本構成図であ
る。

【図２２】光周波数領域反射測定法における従来の周波
数掃引を示す説明図である。

【符号の説明】

１１光方向性結合器１２周波数シフタ１３光スイッチ１４光増幅器１５光変調器１６狭線幅レーザ光源１６Ａ周波数可変狭線幅連続光源１７外部制御系１８光路長調整用光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１、第２の入力ポート及び第１、第２
の出力ポートを有する光方向性結合器と、該光方向性結
合器の第２の出力ポートに接続されて当該第２の出力ポ
ートから出力される光の周波数にある一定の周波数シフ
トを与える周波数シフタと、該周波数シフタに接続され
て当該周波数シフタの出力をオン・オフする光スイッチ
と、該光スイッチ及び上記光方向性結合器の第２の入力
ポートに接続されて当該光スイッチの透過光パワーを増
幅する光増幅器とで光路長が使用目的に応じて調整され
ている光ループ回路を構成してなり、上記光方向性結合
回路の第１の入力ポートには連続光を繰り返しパルス光
にして当該第１の入力ポートに出力する光変調器が接続
され、且つ該光変調器から出力されるパルス信号と上記
光スイッチのオン・オフ状態とを時間的に同期させる外
部制御系を具備し、上記光方向性結合器の第１の出力ポ
ートからの出力を外部出力とする回路であって、これを
必要に応じて多段接続してなることを特徴とする光回
路。