JPH05240699A

JPH05240699A - 後方散乱光の測定装置

Info

Publication number: JPH05240699A
Application number: JP4043038A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Shimizu; 薫清水; Tsuneo Horiguchi; 常雄堀口; Yahei Oyamada; 弥平小山田; Toshio Kurashima; 利雄倉嶋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-17
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3070880B2

Abstract

(57)【要約】【目的】効率的にフェージング雑音を低減することが
できるＯＴＤＲの提供、並びに後方ブリリュアン散乱光
用の経済的なＯＴＤＲ（ＢＯＴＤＲ）の提供。【構成】ＯＴＤＲとしては、内部に光増幅器４、周波
数シフタ５及び光スイッチ６を含んだ光ループ回路１３
を用いて、参照光及び測定光の周波数を周波数変調する
ことにより、広範囲に亘って規則的に周波数掃引してフ
ェージング雑音を効果的に低減し、ＢＯＴＤＲとしては
上記と同様な光ループ回路により測定光の周波数をブリ
リュアンシフト分だけ予め高めにシフトしておくことに
より、後方ブリリュアン散乱光と参照光との周波数差を
小さくして低雑音なコヒーレント検波を経済的に実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ中の後方散乱
光、特に、後方レーリー散乱光、後方ブリリュアン散乱
光それぞれの測定に適した測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光パルス試験器あるいはＯＴＤＲ（Opti
cal Time Domain Reflectometer)は、光ファイバ伝送路
の障害点探索や損失分布測定に広く使用されている。

【０００３】〔ＯＴＤＲについて〕ＯＴＤＲは、被測定
光ファイバに光パルスを入射し、これが散乱点で後方散
乱されて戻ってくるまでに要した時間から散乱点の位置
を求めたり、損失を求めるものである。この場合の具体
的な後方散乱光としては、後方レーリー散乱光、後方ラ
マン散乱光、後方ブリリュアン散乱光が挙げられる。し
かし、光ファイバの低損失性から予想されるように、こ
れらの後方散乱光の強度は極めて弱いから、非常に高感
度な光検波（受信）技術が必要とされる。

【０００４】現在最も高感度な光検波技術は、コヒーレ
ント検波（受信）であり、その有効性は既に実証されて
いる。

【０００５】ところがコヒーレント検波をＯＴＤＲに適
用した場合、フェージング雑音と呼ばれる新たな問題が
生じ、測定精度を低下させてしまう。フェージング雑音
は、分布した多数の散乱体によって後方散乱された光波
間の干渉によって引き起されるものであり、これら後方
散乱光波間の位相関係が光ファイバの長手方向に沿って
ランダムに変化するため、測定される後方散乱光の強度
に揺らぎが生じる。この強度の揺らぎのため、損失測定
の精度、障害点探索の精度が著しく低下してしまう。

【０００６】このようなフェージング雑音を低減するた
めには、狭線幅の光源の周波数を広い範囲で変化させな
がら測定を行い、そのようにして得られた種々の周波数
の光に対応した多数の測定値を平均化加算処理すること
が必要である。

【０００７】具体的には、（半導体レーザの）外部共振
器として光ファイバを用い、この光ファイバ中の後方レ
ーリー散乱光をフィードバックさせて狭線幅化した半導
体レーザを光源として測定を行う。この場合、外部共振
器としての光ファイバの不安定性により、フィードバッ
ク光の周波数が或る時間の間は一定に保たれ、その後は
ランダムに変化するという、いわゆる周波数ホッピング
を繰り返し、このため周波数の変化が自動的に行われ
る。更に、広い範囲で周波数を変化させるためには、半
導体レーザの温度制御も同時に行われる。

【０００８】しかし、これらの方法は、周波数の制御性
に乏しく、また周波数が一定に保たれる時間間隔もラン
ダムであるため、コヒーレント受信の局発光と、これに
対して被測定光ファイバの往復時間に相当する時間差を
持つ後方散乱光との周波数差が、コヒーレント受信系の
受信帯域幅の中に常に収まっているとは限らないという
問題を有している。また、温度による半導体レーザの発
振周波数の制御には時間がかかるという問題を有してい
る。これらは、測定における平均化の効率を妨げる要因
となる。

【０００９】〔ＢＯＴＤＲについて〕以上では、後方レ
ーリー散乱光をコヒーレント検波により測定するＯＴＤ
Ｒを例にとり、その問題点を説明した。一方、後方散乱
光の測定には、後方レーリー散乱光を測定するＯＴＤＲ
の他に、後方ブリリュアン散乱光を測定するＯＴＤＲ
（以後これをＢＯＴＤＲと呼び、後方レーリー散乱光を
測定するＯＴＤＲを単にＯＴＤＲと呼ぶことにする）も
提案されている。

【００１０】後方ブリリュアン散乱は光ファイバ中にお
ける光波と音波との相互作用により生じ、後方ブリリュ
アン散乱された光波の周波数は、入射した光波の周波数
に対して、波長にも依存するが１０〜１３ＧＨｚ程シフ
トする。このブリリュアンシフト量は光ファイバの構成
材料や、光ファイバに発生した歪、及び温度に依存して
いるため、ＢＯＴＤＲにより歪もしくは温度の分布測定
が可能である。

【００１１】しかしながら、後方ブリリュアン散乱光の
強度は後方レーリー散乱光より更に２〜３桁弱いため、
その測定にはコヒーレント検波を行うことが望ましい。
また、後方レーリー散乱の場合と異なり、後方ブリリュ
アン散乱では、散乱光の性質上、フェージング雑音の問
題は生じない。

【００１２】ところで、後方ブリリュアン散乱光を、予
め分岐された参照光を局発光としてコヒーレント検波す
る場合、約十数ＧＨｚの高周波信号を受信することにな
るが、このような高周波信号を低雑音で受信することは
光検出器や電気回路の作成上非常に困難であり、コヒー
レント検波による低雑音性を有効に利用するためには、
何らかの工夫が必要である。例えば、後方ブリリュアン
散乱光と局発光との周波数差が小さくなるように、局発
光用光源の周波数を制御する方法が考えられるが、これ
には狭線幅の周波数安定化光源を２台必要とするため、
経済的ではない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の状況に鑑み、後方レーリー散乱光を測定する
ためのフェージング雑音を充分効率的に低減した測定装
置を提供すること、また、後方ブリリュアン散乱光を測
定するための経済的、そのうえ高速且つ高性能な測定装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の構成は、（１）狭線幅をもつ光源
と、（２）該光源からの出射光をパルス光にするための
第１の光パルス変調器と、（３）第１、第２の入力ポー
ト及び第１、第２の出力ポートをもち、前記パルス光を
第１の入力ポートに入力し、第２の出力ポートからの出
力光を第２の入力ポートへの入力とする光ループ回路を
構成する光方向性結合器と、（４）該光ループ回路中に
含まれた周波数シフタ及び光増幅器と、（５）前記光方
向性結合器の第１の出力ポートからの出力光を参照光と
測定光に分岐するための光分岐器と、（６）該測定光を
パルス光にするための第２の光パルス変調器と、（７）
該第２の光パルス変調器の出力光を被測定光ファイバに
入射し、且つ該被測定光ファイバ中で後方散乱された後
方散乱光を分岐するための光分岐器と、（８）該後方散
乱光を、前記参照光を局発光として、コヒーレント受信
するための受信系と、（９）前記第１及び第２の光パル
ス変調器の変調信号を同期制御するための制御系と、
（１０）前記受信系の出力を平均化加算処理する信号処
理系とを具備することを特徴とするものである。

【００１５】また請求項２の発明は後方ブリリュアン散
乱光用の測定装置であり、その構成は、（１）狭線幅を
もつ光源と、（２）該光源からの出射光を参考光と測定
光に分岐するための光分岐器と、・（３）測定光をパル
ス光にするための第１の光パルス変調器と、（４）第
１、第２の入力ポート及び第１、第２の出力ポートをも
ち、前記パルス光を第１の入力ポートに入力し、第２の
出力ポートからの出力光を第２の入力ポートへの入力と
する光ループ回路を構成する光方向性結合器と、（５）
該光ループ回路中に含まれた周波数シフタ及び光増幅器
と、（６）前記光方向性結合器の第１の出力ポートから
の出力光をパルス光にするための第２の光パルス変調器
と、（７）該第２の光パルス変調器の出力光を被測定光
ファイバに入射し、且つ該被測定光ファイバ中で後方ブ
リリュアン散乱された後方ブリリュアン散乱光を分岐す
るための光分岐器と、（８）該後方ブリリュアン散乱光
を、前記参照光を局発光として、コヒーレント受信する
ための受信系と、（９）前記第１及び第２の光パルス変
調器の変調信号を同期制御するための制御系と、（１
０）前記受信系の出力を平均化加算処理する信号処理系
とを具備することを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明では、第１の光パルス変調器か
らのパルス光は光方向性結合器で分岐して光ループ回路
に入り、その中の周波数シフタを通る毎に周波数シフタ
で定まる周波数ずつ周波数シフトして循環し、光方向性
結合器を通る毎に分岐して光ループ回路外に出る。その
ため、光方向性結合器の第１の出力ポートからの出力光
は階段状に周波数掃引されたものとなる。なお、第１の
光パルス変調器からのパルス光のパルス長と光ループ回
路の光路長とを等しくしておけば、等価的な連続光とな
る。また、光ループ回路に光スイッチを設けておき、第
１の光パルス変調器がパルス光を周期的に出力する場合
は、新たなパルス光が光ループ回路に入る毎に、既に光
ループ回路中にある光波を光スイッチでカットすること
により、鋸歯状に周期的に周波数掃引された光波が光方
向性結合器の第１の出力ポートから出力される。上述し
た周波数掃引された出力光は光分岐器で参照光と測定光
に分岐し、測定光は第２の光パルス変調器によりＯＴＤ
Ｒのプローブパルス光に適した幅と異なる周波数をもつ
パルス光列になり、光分岐器を通して被測定光ファイバ
に入射される。被測定光ファイバ中で後方散乱された光
は光分岐器により分岐されて受信系に入射し、参照光を
局発光としてコヒーレント受信される。受信系の出力は
周波数掃引されており、信号処理系の平均化加算処理に
より、フェージング雑音が効果的に低減される。

【００１７】請求項２の発明では、光源からの出射光は
光分岐器により参照光と測定光に分岐し、参照光は受信
系に入り、測定光は第１の光パルス変調器に入りパルス
化される。第１の光パルス変調器からのパルス光は光方
向性結合器で分岐して光ループ回路に入り、その中の周
波数シフタを通る毎に周波数シフタで定まる周波数ずつ
周波数シフトして循環し、光方向性結合器を通る毎に分
岐して光ループ回路外に出る。そのため、光方向性結合
器の第１の出力ポートからの出力光は階段状に周波数掃
引されたものとなる。なお、第１の光パルス変調器から
のパルス光のパルス長と光ループ回路の光路長とを等し
くしておけば、等価的な連続光となる。また、光ループ
回路に光スイッチを設けておき、第１の光パルス変調器
がパルス光を周期的に出力する場合は、新たなパルス光
が光ループ回路に入る毎に、既に光ループ回路中にある
光波を光スイッチでカットすることにより、鋸歯状に周
期的に周波数掃引された光波が光方向性結合器の第１の
出力ポートから出力される。上述した周波数掃引された
出力光は第２の光パルス変調器により再びパルス化さ
れ、ＢＯＴＤＲのプローブパルス光に適した幅と参照光
に対してブリリュアンシフト量に見合う周波数シフトを
もつパルス光となり、光分岐器を通して被測定光ファイ
バに入射される。被測定光ファイバ中で後方ブリリュア
ン散乱された光は光分岐器により分岐されて受信系に入
射し、参照光を局発光としてコヒーレント受信される。
この場合、参照光に対して被測定光ファイバに入射する
光波の周波数が予めブリリュアン周波数シフト量に対応
する程度にシフトするので、後方ブリリュアン散乱光と
参照光との周波数差が小さくなり、１つの光源でも低雑
音のコヒーレント検波が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図１〜図８を参照して本発明の後方散
乱光の測定装置における実施例を説明する。

【００１９】〔実施例１〕まず、請求項１の発明におけ
る実施例の一例を図１〜図４により説明する。図１は実
施例に係る測定装置の構成を示し、１は狭線幅をもつ光
源、２は光源１からの出射光をパルス化するための音響
光学素子等の第１の光パルス変調器、３は入力ポートＰ
in１、Ｐin２と出力ポートＰout １、Ｐout ２をもち、
第１の光パルス変調器２からのパルス光を入力ポートＰ
in１への入力とする第１の光方向性結合器である。４は
出力ポートＰout ２の出力を入力とする光増幅器、５は
光増幅器４の出力光に周波数シフトｆを与えるための音
響光学素子等の周波数シフタ、６は周波数シフタ５の出
力光のＯＮ，ＯＦＦを制御する光スイッチであり、光ス
イッチ６の出力光を光方向性結合器３の入力ポートＰin
２への入力として光ループ回路１３を組み、光方向性結
合器３の出力ポートＰout １から出力光を得ている。７
はこの出力光を参照光と測定光に分岐するための光分岐
器として用いた第２の光方向性結合器である。８は測定
光を再びパルス化するための音響光学素子等の第２の光
パルス変調器、９はこの光パルス変調器８の出力パルス
光を被測定光ファイバ１４に入射し、且つ光ファイバ１
９中で後方レーリー散乱された光を分岐するための第３
の光方向性結合器である。１０はコヒーレント受信系で
あり、光分岐器７からの参照光を局発光として後方レー
リー散乱光をコヒーレント受信するためのものである。
１１は第１，第２の光パルス変調器２，８の変調信号及
び光スイッチ６のＯＮ，ＯＦＦ状態を同期制御するため
の外部制御系、１２は受信系１０の出力信号を平均化加
算処理する機能をもつ信号処理系である。

【００２０】ここで、図２に示すように、第１の光パル
ス変調器２はパルス長ＬＰの矩形パルスを周期的に切出
すものとし、光ループ回路１３の光路長ＬＲはパルス長
ＬＰに等しいものとしている。また、パルス長ＬＰは被
測定光ファイバ１４の往復長以上となるように設定し、
パルス間の間隔はパルス長ＬＰのｎ倍例えば約１０００
倍としている。更に、同期制御としては、光ループ回路
１３中の光スイッチ６のＯＦＦ状態と周期的な矩形パル
ス光とを、当該光スイッチ６の入射端において矩形パル
ス光が光スイッチ６のＯＦＦ状態に対して１パルス分だ
け遅れるように同期させている。

【００２１】上記条件下では、光方向性結合器３の出力
ポートＰout １から出力される光は、図３（ａ）に示す
ように、周波数シフタ５の周波数シフト量ｆを単位とし
て階段状に周波数掃引された等価的な連続光となり、且
つ掃引周波数範囲はｆ・ｎで与えられてこれが繰返され
る。ｆ＝１００ＭＨｚとすると、ｆ・ｎ＝１００ＧＨｚ
になる。

【００２２】このような連続光が第２の光パルス変調器
８により、ＯＴＤＲのプローブパルス光に適当な幅にパ
ルス化される。これにより、周波数が規則的に且つ広い
範囲に亘って掃引された光パルス列を発生することがで
きる。但し、図３（ｂ）に示すように、各周波数ステッ
プの先頭部分を出力パルスとして切出すように、第１と
第２の光パルス変調器２，８の変調信号間を同期させて
いる。

【００２３】測定に際して、被測定光ファイバ１９には
図４（ａ）に示すように周波数がｆずつシフトした測定
パルス光ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃…が入射されるが、パルス間
隔が被測定光ファイバ１４の最大往復時間以上であるか
ら、図４（ｂ）に示すように被測定光ファイバ１４のど
の点（Ａ，Ｂ）からの後方レーリー散乱光も参照光と同
じ周波数になっている。

【００２４】具体例として、１０ｍの距離分解能を有す
るコヒーレント検波によるＯＴＤＲの設計を考えてみ
る。被測定光ファイバ１４の長さが１０Ｋｍであると
き、第１の光パルス変調器２では２０Ｋｍのパルス長
（時間にして０．２ｍｓ）のパルス光が切出される。こ
のパルス光の周期は、その１０００倍の０．２ｓとす
る。光ループ回路１３のループ長ＬＲはパルス長に等し
く２０Ｋｍとし、具体的には光ファイバで構成する。光
スイッチ６のＯＮ，ＯＦＦ状態のパルス光との同期制御
は、図３（ａ）に示したように、ｆを単位として１００
０・ｆまで階段状に周波数掃引された等価的な連続光と
なるように調整する。この場合、或る一定周波数が保た
れる時間は１パルス時間（０．２ｍｓ）に等しいから、
後方レーリー散乱光と参照光との時間差が０．２ｍｓ以
内であれば、両者の周波数は等しく、狭い受信帯域での
コヒーレント検波が可能である。第２の光パルス変調器
８のパルス切出し時間は、ＯＴＤＲの距離分解能１０ｍ
に対応して０．１μｓとしてある。このとき、ｆ＝１０
０ＭＨｚと設定すると、ｆを単位としてパルス毎に周波
数がシフトし、その結果１００ＧＨｚまでの周波数掃引
が規則的に行われるため、コヒーレント検波を用いたＯ
ＴＤＲにおいて効率的にフェージング雑音を低減するこ
とが可能である。

【００２５】〔実施例２〕請求項２の発明における実施
例の一例を図５〜図８により説明する。図５は実施例に
係る測定装置の構成を示し、２１は狭線幅をもつ光源、
２２は光源２１の出射光を参照光と測定光に分岐するた
めの光分岐器としての第１の光方向性結合器、２３は測
定光をパルス化するための音響光学素子等の第１の光パ
ルス変調器、２４は入力ポートＰin１、Ｐin２と出力ポ
ートＰout １、Ｐout ２をもち、第１の光パルス変調器
２３からのパルス光を入力ポートＰin１への入力とする
第２の光方向性結合器である。２５は出力ポートＰout
２の出力を入力とする第１の光増幅器、２６は光増幅器
２５の出力光に周波数シフトＦを与えるための音響光学
素子等の第１の周波数シフタ、２７は周波数シフタ２６
の出力光のＯＮ，ＯＦＦを制御する第１の光スイッチで
あり、光スイッチ２７の出力光を光方向性結合器２４の
入力ポートＰin２への入力として第１の光ループ回路３
８を組み、光方向性結合器２４の出力ポートＰout １か
ら出力光を得ている。２８は測定光を再びパルス化する
ための音響光学素子等の第２の光パルス変調器、２９は
入力ポートＰin１、Ｐin２と出力ポートＰout １、Ｐou
t ２をもち、第２の光パルス変調器２８からのパルス光
を入力ポートＰin１への入力とする第３の光方向性結合
器である。３０は出力ポートＰout ２の出力を入力とす
る第２の光増幅器、３１は光増幅器３０の出力光に周波
数シフトｆを与えるための音響光学素子等の第２の周波
数シフタ、３２は周波数シフタ３１の出力光のＯＮ，Ｏ
ＦＦを制御する第２の光スイッチであり、光スイッチ３
２の出力光を光方向性結合器２９の入力ポートＰin２へ
の入力として第２の光ループ回路３９を組み、光方向性
結合器２９の出力ポートＰout １から出力光を得てい
る。３３は光方向性結合器２９の出力光を再びパルス化
するための音響光学素子等の第３の光パルス変調器、３
４はこの光パルス変調器３３の出力パルス光を被測定光
ファイバ１４に入射し、且つ光ファイバ１４中で後方ブ
リリュアン散乱された光を分岐するための第４の光方向
性結合器である。３５はコヒーレント受信系であり、光
分岐器２２からの参照光を局発光として後方ブリリュア
ン散乱光をコヒーレント受信するためのものである。３
６は光パルス変調器２３，２８の変調信号及び光スイッ
チ２７，３２のＯＮ，ＯＦＦ状態を同期制御するための
外部制御系、３７は受信系３５の出力信号を平均化加算
処理する機能をもつ信号処理系である。

【００２６】ここで図６〜図８により動作を説明する。
図６において、光パルス変調器２３により、ＢＯＴＤＲ
の距離分解能に相当する繰返しの矩形パルス光を切出
す。このパルス光と光スイッチ２７のＯＦＦ状態とを、
光スイッチ２７の入射端において矩形パルス光がＯＦＦ
状態に対して１パルス分だけ遅れるように同期制御する
ことにより、１つの矩形パルス光がｎ個複製され、第１
の光ループ回路３８からの出力光がＦを単位として周波
数をＦ・ｎ〜ＦＢ＝ブブリュアント周波数シフト〜十数
ＧＨｚまで段階状に周波数掃引された等価的な連続光と
なるように、外部制御系３６及び光ループ回路３８のル
ープ長を調整する。

【００２７】更に、図７に示すように、光パルス変調器
２８により、周波数ＦＢをもつ１パルスに相当する部分
だけを第２の光ループ回路３９への入力パルス光として
切出す。このパルス光と光スイッチ３２のＯＦＦ状態と
を、光スイッチ３２の入射端においてパルス光がＯＦＦ
状態に対して１パルス分だけ遅れるように同期制御する
ことにより、１つの矩形パルス光がｎ個複製され、第２
の光ループ回路３９からの出力光の周波数シフトがＦＢ
を最低値としてＦＢからＦＢ＋ｆ・ｎまで階段状に周波
数掃引された等価的な連続光となるように、外部制御系
３６及び光ループ回路３９のループ長を調整する。但
し、ｆ＝５〜１０ＭＨｚ、ｎは４０〜１００程度として
ある。なお、図２に示すように、光パルス変調器２３，
２８はパルス長ＬＰの矩形パルスを周期的に切出すもの
とし、光ループ回路３８，３９の光路長ＬＲはパルス長
ＬＰに等しいものとしている。また、パルス長ＬＰは被
測定光ファイバ４０の往復長以上となるようにしてい
る。

【００２８】このようにして、被測定光ファイバ４０に
入射する光波の周波数を、予めブリリュアン周波数シフ
トに相当する程度にシフトさせておくことにより、後方
ブリリュアン散乱光と、局発光として使用する参照光と
の周波数差を小さくし、低雑音なコヒーレント検波が可
能になる。更に、本実施例では、被測定光ファイバ４０
に入射する測定光の周波数シフト量を〜１ＧＨｚ程度の
範囲で規則的に掃引することにより、所望の周波数を有
する測定光を得ることができるため、ブリリュアン周波
数シフトのサーチが容易且つ効率的に行える。

【００２９】次に具体例を説明する。光方向性結合器２
２によって分岐された測定光は、光パルス変調器２３に
より、例えばパルス長ＬＰ＝２００ｍのパルスになる
（距離分解能１００ｍのプローブパルス光に相当）。第
１の光ループ回路３８の光路長ＬＲは２００ｍ以上に調
整される。ＬＰ＝ＬＲの場合、光パルス変調器２３と同
期させられた光スイッチ２７により、Ｆを単位として階
段状に周波数掃引された等価的な連続光が、光ループ回
路３８より出力される。またＬＰ＜ＬＲの場合には周波
数がＦだけ増加した光パルス列が、光ループ回路３８に
より出力される。光パルス変調器２３により生成した光
パルスのパルス間間隔を０．１ｍｓとすると、ＬＰ＝Ｌ
Ｒのとき、周波数は最大１００・Ｆシフトする（図６参
照）。Ｆ＝１００ＭＨｚとすると、これは１０ＧＨｚと
なり、ブリリュアン周波数シフト量に近い値まで掃引さ
れたことになる。次に光パルス変調器２８により、周波
数シフト１０ＧＨｚをもつ部分だけを切出す。このよう
にして測定パルス光（プローブパルス光）の周波数を、
ブリリュアン周波数シフト量に近くまで、高くシフトさ
せることができる。このような測定光がブリリュアン散
乱された場合、その周波数はブリリュアン周波数シフト
量だけ低くシフトするため、結果として後方ブリリュア
ン散乱光と、局発光として使用する参照光の周波数差を
小さくすることが可能になる。これは低雑音なコヒーレ
ント検波を可能にする。更に単位周波数シフト量ｆ＝５
〜１０ＭＨｚを有する第２の光ループ回路３９により、
測定パルス光の周波数シフト量を数ＭＨｚの精度で微調
整することができる（図７）。光パルス変調器３３で
は、所望の周波数を有する部分を選択して、パルスとし
て取り出す（図８）。このように測定パルス光の周波数
の微調整が容易にできるため測定効率を上げることがで
きる。本実施例では、このように第２の光ループ回路３
９を使用することにより、測定パルス光の周波数の微調
整を行ったが、この光ループ回路３９を省略し、第１の
光ループ回路３８内の周波数シフタ２６における周波数
シフトＦを、僅かに変化させることにより、前記測定パ
ルス光の周波数の微調整を行っても良いことは言うまで
もない。

【００３０】なお上記実施例１、２において周波数シフ
タ５，２６，３１として、スイッチング動作も行える音
響光学素子を使用し、周波数シフタに、光ループ回路内
の光スイッチの役割を兼用させ光スイッチ６，２７，３
２を省略させることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】

（１）請求項１の発明では、後方レーリー散乱光を測定
するための、コヒーレント検波を用いたＯＴＤＲにおい
て、測定光及び参照光の周波数を、内部に周波数シフタ
と、光増幅器とを含んだ光ループ回路を用いて、周波数
変調することにより、広い範囲に亘って規則的に掃引す
ることが可能となるため、フェージング雑音の効率的な
低減が可能となる。（２）請求項２の発明では、ＢＯＴＤＲ（後方ブリリュ
アン散乱光を用いたＯＴＤＲ）において、測定光の周波
数を、光ループ回路により変調し、ブリリュアンシフト
分だけ、予めシフトさせておくことにより、後方ブリリ
ュアン散乱光と、局発光として用いる参照光との周波数
差を小さくし、低雑音なコヒーレント検波を可能にす
る。これは、ＢＯＴＤＲ測定装置の経済化をもたらす。
また測定光の周波数の掃引が、容易に行われるためＢＯ
ＴＤＲの測定を高速化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す構成図。

【図２】光ループ回路設定の説明図。

【図３】周波数掃引の説明図。

【図４】後方散乱光測定の説明図。

【図５】請求項２の発明の実施例を示す構成図。

【図６】第１の光ループ回路設定の説明図。

【図７】第２の光ループ回路設定の説明図。

【図８】測定パルス光生成の説明図。

【符号の説明】

１，２１狭線幅光源２，８，２３，２８，３３光パルス変調器３，７，９，２２，２４，２９，３４光方向性結合器４，２５，３０光増幅器５，２６，３１周波数シフタ６，２７，３２光スイッチ１０，３５コヒーレント受信系１１，３６外部制御系１２，３７信号処理系１３，３８，３９光ループ回路１４，４０被測定光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉嶋利雄東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）狭線幅をもつ光源と、（２）該光源からの出射光をパルス光にするための第１
の光パルス変調器と、（３）第１、第２の入力ポート及び第１、第２の出力ポ
ートをもち、前記パルス光を第１の入力ポートに入力
し、第２の出力ポートからの出力光を第２の入力ポート
への入力とする光ループ回路を構成する光方向性結合器
と、（４）該光ループ回路中に含まれた周波数シフタ及び光
増幅器と、（５）前記光方向性結合器の第１の出力ポートからの出
力光を参照光と測定光に分岐するための光分岐器と、（６）該測定光をパルス光にするための第２の光パルス
変調器と、（７）該第２の光パルス変調器の出力光を被測定光ファ
イバに入射し、且つ該被測定光ファイバ中で後方散乱さ
れた後方散乱光を分岐するための光分岐器と、（８）該後方散乱光を、前記参照光を局発光として、コ
ヒーレント受信するための受信系と、（９）前記第１及び第２の光パルス変調器の変調信号を
同期制御するための制御系と、（１０）前記受信系の出力を平均化加算処理する信号処
理系とを具備することを特徴とする後方散乱光の測定装
置。
【請求項２】（１）狭線幅をもつ光源と、（２）該光
源からの出射光を参照光と測定光に分岐するための光分
岐器と、（３）測定光をパルス光にするための第１の光
パルス変調器と、（４）第１、第２の入力ポート及び第
１、第２の出力ポートをもち、前記パルス光を第１の入
力ポートに入力し、第２の出力ポートからの出力光を第
２の入力ポートへの入力とする光ループ回路を構成する
光方向性結合器と、（５）該光ループ回路中に含まれた
周波数シフタ及び光増幅器と、（６）前記光方向性結合
器の第１の出力ポートからの出力光をパルス光にするた
めの第２の光パルス変調器と、（７）該第２の光パルス
変調器の出力光を被測定光ファイバに入射し、且つ該被
測定光ファイバ中で後方ブリリュアン散乱された後方ブ
リリュアン散乱光を分岐するための光分岐器と、（８）
該後方ブリリュアン散乱光を、前記参照光を局発光とし
て、コヒーレント受信するための受信系と、（９）前記
第１及び第２の光パルス変調器の変調信号を同期制御す
るための制御系と、（１０）前記受信系の出力を平均化
加算処理する信号処理系とを具備することを特徴とする
後方散乱光の測定装置。