JPH0571745U - 光パルス試験器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メイン光の光のパワーを大きくして十分な測
定ダイナミックレンジが得られ、光スイッチを用いてマ
スク動作を行うことができ、被測定光ファイバ内での光
の多重反射によるゴーストを除去できる。 【構成】 １つのコヒーレント光を出力とするコヒーレ
ント光源１を設ける。また、オン状態の時にコヒーレン
ト光を１次光によるプローブパルス光として出力し、オ
フ状態の時にコヒーレント光を０次光によるローカル光
として出力する第１の光スイッチ４を、プローブパルス
光を所定レベルまで増幅する光ファイバ増幅回路５の前
段に設ける。さらに、ローカル光が出力している時に無
反射端１６側に切り替わる第２の光スイッチ６を光ファ
イバ増幅回路５の後段に設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、被測定光ファイバに対してコヒーレントな光パルスを供給し、これ に伴って被測定光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 コヒーレント検波し、所定の信号処理を行って被測定光ファイバの光損失や障害 点等を測定するコヒーレント光パルス試験器に関するものであって、特にコヒー レントな光パルスを生成するにあたって、少なくとも１台の光スイッチを用いた コヒーレント検波方式の光パルス試験器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

被測定光ファイバにコヒーレントな光パルスを供給し、これ伴って被測定光フ 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コヒーレント検波し 、この検波した信号に対して自乗加算等の演算を行い、信号処理することによっ て被測定光ファイバの光損失や障害点等の測定を行う装置としてコヒーレント光 パルス試験器が知られている。

【０００３】 図３および図４はこの種の光パルス試験器の一構成例を示している。 このコヒーレント検波方式の光パルス試験器は、スペクトル線幅の狭いコヒー レントな光によるローカル光とメイン光とを連続発光するコヒーレント光源２１ と、パルス信号を出力するパルス発生器２２と、パルス発生器２２のパルス信号 によって駆動信号を出力するスイッチ駆動回路２３と、スイッチ駆動回路２３の 駆動信号に従い所定の時間差をもって連動してスイッチングする第１，第２の光 スイッチ２４，２５と、励起光とコヒーレントパルス光とを重畳し信号光として 所定のレベルまで増幅する光ファイバ増幅回路２６と、増幅された信号光を被測 定光ファイバ２７に導くとともに、この信号光の供給に伴う被測定光ファイバ２ ７からの反射光を入射光と分岐して出力する第２の光分岐結合器２８と、第２の 光分岐結合器２８によって分岐された反射光とコヒーレント光源２１からのロー カル光をミキシングする第３の光分岐結合器２９と、第３の光分岐結合器２９に おいてミキシングされた光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器３０と、Ｏ／Ｅ変 換された電気信号を所定のレベルまで増幅する増幅器３１と、増幅器３１で増幅 された信号の所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ３２と、フィルタ３２ を通過した信号に対して平均化、対数化等の信号処理を行う信号処理部３３とを 備えて構成されている。 なお、光ファイバ増幅回路２６は光源駆動回路２６ａ、励起用光源２６ｂ、第 １の光分岐結合器２６ｃ、光ファイバ増幅器２６ｄで構成されている。

【０００４】 そして、このコヒーレント検波方式の光パルス試験器では、パルス発生器２２ のパルスで駆動されるスイッチ駆動回路２３により、第１の光スイッチ２４がス イッチングして図４に示すように第１の光分岐結合器２６ｃ側に閉じると、コヒ ーレント光源２１からのコヒーレントなメイン光は、パルス光として第１の光分 岐結合器２６ｃに供給される。また、同時に光源駆動回路２６ａにより励起用光 源２６ｂから励起光が第１の光分岐結合器２６ｃを通って光ファイバ増幅器２６ ｄに供給される。 光ファイバ増幅器２６ｄによって所定レベルまで増幅されたコヒーレント光パ ルスは、第１の光スイッチ２４と連動する第２の光スイッチ２５を通過し、光フ ァイバ測定用のプローブパルス光として第２の光分岐結合器２８を介して被測定 光ファイバ２７に供給される。

【０００５】 そして、このコヒーレントなプローブパルス光の供給に伴う被測定光ファイバ ２７からの反射光は、第３の光分岐結合器２９においてコヒーレント光源２１か らのローカル光とミキシングされ、Ｏ／Ｅ変換器３０で電気信号に変換されて増 幅器３１に供給される。 増幅器３１では電気信号を所定レベルまでＡＣ増幅してフィルタ３２に供給す る。フィルタ３２では所定周波数の信号成分のみを信号処理部３３に供給する。 信号処理部３３ではフィルタ３２を通過した信号を所定のサンプリング周期でサ ンプリングし、各サンプリングデータを自乗加算して平均化した後に対数変換し てその測定データを表示画面上に波形表示する。

【０００６】 ここで、上述したコヒーレント検波方式の光パルス試験器では、スペクトル線 幅を狭くするために、コヒーレント光源が連続発光しているので、ピークレベル が０ｄＢｍ程度と低い。 そこで、十分に測定ダイナミックレンジを広げて測定を行うために、光ファイ バ増幅器によってピークレベルを高める処理を行っていた。

【０００７】 また、光ファイバ増幅器２６ｄの自然放出光（信号光以外の成分からなる光） を除去するために、光ファイバ増幅器２６ｄと第２の光分岐結合器２８との間に 第２の光スイッチ２５を設け、第１の光スイッチ２４と連動してスイッチング駆 動していた。

【０００８】 さらに、上述した従来のコヒーレント検波方式の光パルス試験器では、コヒー レント光源によりローカル光とメイン光の２出力を得るための光源として図５お よび図６に示すコヒーレント光源が用いられていた。

【０００９】 すなわち、図５のコヒーレント光源４１は、レンズ４２により一旦平行光にさ れて集光されたレーザダイオード４３の前面４３ａからの出力光を、中継用光フ ァイバ４４、アイソレータ４５を介してカプラ４６（分岐手段）により２分割し てメイン光とローカル光を出力している。 また、図６のコヒーレント光源５１は、レーザダイオード５２の前面５２ａお よび後面５２ｂの両面から光を出力させ、前面５２ａからの光をレンズ５３によ り平行光にし、アイソレータ５４を介して再度レンズ５５により集光してメイン 光とし、後面５２ｂからの光をレンズ５６、中継用光ファイバ５７、アイソレー タ５８を介してローカル光として出力光を２分割している。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前者の光源４１では、光を分割するためにカプラ４６が用いら れており、メイン光およびローカル光に２分割されて常時出力されているので、 メイン光およびローカル光の光パワーが低下し、これに伴って測定ダイナミック レンジも低下するという問題があった。

【００１１】 また、後者の光源５１では、レーザダイオード５２の前後の両面５２ａ，５２ ｂから出力された２つ出力光を光ファイバに結合する手段としてレンズ５３，５ ５，５６、中継用光ファイバ５７、アイソレータ５８と複数の部品が必要不可欠 であって、部品点数が多くコストが嵩むという問題があった。

【００１２】 さらに、図３および図４に示すように光ファイバ増幅器２６ｄの後段に光分岐 結合器２８を備えたコヒーレント光パルス試験器に対して両者の光源４１，５１ が適用された場合、光源４１，５１から出射されるローカル光がＯ／Ｅ変換器３ ０に常時入射するとともに、被測定光ファイバ２７からの反射光も光分岐結合器 ２８，２９を介してＯ／Ｅ変換器３０に常時入射しており、被測定光ファイバ２ ７の切断面で反射するレベルの高い反射光が入射した時に、受光側の増幅器３１ が飽和してしまい、いわゆるデッドゾーンが発生してしまうことがあった。また 、被測定光ファイバ２７からの反射光がＯ／Ｅ変換器３０に入射される際、図７ に示すように被測定光ファイバ２７の口もとと遠端との間（距離Ｌ）で光が２回 反射するためにゴーストが生じ、このゴーストにより２Ｌの位置にあたかも接続 点があるかの如く測定波形が表示され、測定値に誤差を招いて常に正確な測定を 行うことができなかった。

【００１３】 そこで、本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、メ イン光の光のパワーを低下させずに十分な測定ダイナミックレンジが得られ、光 スイッチを用いて光マスク動作を行うことができ、被測定光ファイバ内での光の 多重反射によるゴーストが除去できる光パルス試験器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、本考案による光パルス試験器は、光スイッチにより コヒーレント光源からのコヒーレント光をプローブパルス光に変換して被測定光 ファイバに供給し、該プローブパルス光の供給に伴う前記被測定光ファイバから の反射光とローカル光とをコヒーレント検波すると共に、被測定光ファイバに供 給されるプローブパルス光を所定レベルまで増幅する光ファイバ増幅回路を備え たコヒーレント検波方式の光パルス試験器において、 １つのコヒーレント光を出力するコヒーレント光源と、前記光ファイバ増幅回 路の前段に接続され、オン状態の時に前記コヒーレント光を１次光によるプロー ブパルス光として出力し、オフ状態の時に前記コヒーレント光を０次光によるロ ーカル光として出力する第１の光スイッチと、前記光ファイバ増幅回路の後段に 接続され、ローカル光が出力している時に無反射端側に切り替える第２の光スイ ッチとを備えたことを特徴としている。

【００１５】

【作用】

コヒーレント光源より出力される１つのコヒーレント光は、光ファイバ増幅回 路の前段に接続された第１の光スイッチがオン状態の時に１次光によるプローブ パルス光として出力され、オフ状態の時に０次光によるローカル光として出力さ れる。第１の光スイッチがオン状態の時のプローブパルス光は、光ファイバ増幅 回路により所定レベルまで増幅されて被測定光ファイバに供給される。 このプローブパルス光の供給に伴う被測定光ファイバからの戻り光と前記第１ の光スイッチがオフ状態の時のローカル光とがコヒーレント検波されて被測定光 ファイバの各種特性が測定される。 また、指定した距離の光ファイバを測定するのに必要な時間まで測定を行った 後、第１の光スイッチをオン状態にしてローカル光を遮断し、かつ第２の光スイ ッチを無反射端側に切り替えることによって被測定光ファイバ内での多反射によ るゴーストが除去される。

【００１６】

【実施例】

図１は本考案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って 、第１の光スイッチおよび第２の光スイッチがオフ状態の動作を示す図、図２は 図１の光パルス試験器において、第１の光スイッチおよび第２の光スイッチがオ ン状態の動作を示す図である。 この実施例によるコヒーレント検波方式の光パルス試験器は、コヒーレント光 源１、パルス発生器２、スイッチ駆動回路３、第１の光スイッチ４、光ファイバ 増幅回路５、第２の光スイッチ６、第２の光分岐結合器７、第３の光分岐結合器 ８、Ｏ／Ｅ変換器９、増幅器１０、フィルタ１１、信号処理部１２を備えて構成 されている。

【００１７】 コヒーレント光源１はレーザダイオード１３ａと、レーザダイオード１３ａか らのレーザ光を平行光に変換した後に再度集光するレンズによる光学系１３ｂと からなるレーザダイオードモジュール１３と、反射光の入射を防止するアイソレ ータ１４と、レーザダイオードモジュール１３とアイソレータ１４との間を接続 する中継用光ファイバ１５とを備えて構成されており、一定波長のコヒーレント 光を第１の光スイッチ４側に連続発光している。 パルス発生器２はスイッチ駆動回路３に対してトリガとしてのタイミングパル スを出力しており、スイッチ駆動回路３はこのパルス発生器２からのタイミング パルスに従って第１の光スイッチ４および第２の光スイッチ６にスイッチ駆動信 号を出力している。

【００１８】 第１の光スイッチ４はスイッチ駆動回路３からのスイッチ駆動信号に従ってス イッチング駆動されるもので、スイッチ４がオン状態にある時には、光ファイバ 増幅回路５側にメイン光として１次光が出力される。また、スイッチ４がオフ状 態にある時には、第３の光分岐結合器８にローカル光として０次光が出力される 。 光ファイバ増幅回路５は光源駆動回路５ａ、励起用光源５ｂ、第１の光分岐結 合器５ｃ、光ファイバ増幅器５ｄを備えて構成されている。 光源駆動回路５ａは励起用光源５ｂを発光させ、その励起光を第１の光分岐結 合器５ｃに供給している。 第１の光分岐結合器５ｃは第１の光スイッチ４からのメイン光と励起用光源５ ｂからの励起光とを光ファイバ増幅器５ｄに出力しており、光ファイバ増幅器５ ｄは第１の光分岐結合器５ｃからのプローブパルス光を所定の利得をもって増幅 し、第２の光スイッチ６側に出力している。

【００１９】 第２の光スイッチ６はスイッチ駆動回路３からのスイッチ駆動信号に従って第 １の光スイッチ４と連動してスイッチング駆動されるもので、スイッチ６がオン 状態にある時には、光ファイバ増幅回路５からのプローブパルス光は第２の光分 岐結合器７に出力される。また、スイッチ６がオフ状態にある時には、光ファイ バ増幅回路５への反射が防止されるべく、光ファイバ増幅回路５からの光は例え ば先端が斜めに研磨された無反射端１６に出力される。 第２の光分岐結合器７は第２の光スイッチ６がオン状態にある時に、光ファイ バ増幅回路５で増幅されたコヒーレントなプローブパルス光を被測定光ファイバ １７に供給している。また、このプローブパルス光の供給に伴う被測定光ファイ バ１７からの反射光である後方散乱光およびフレネル反射光を第３の光分岐結合 器８に出力している。 第３の光分岐結合器８は第１の光スイッチ４がオフ状態にある時に、第２の光 分岐結合器７からの反射光とコヒーレント光源１を介して供給されるローカル光 とをミキシングしてＯ／Ｅ変換器９に出力している。 ここで、ローカル光が第３の光分岐結合器８を介してＯ／Ｅ変換器９に入射す るタイミングは、第１の光スイッチ４の切替え時間だけ遅延するが、プローブパ ルス光が光ファイバ増幅器５ｄを通過する時間より短いため、被測定光ファイバ １７からの反射光がＯ／Ｅ変換器９に入射されるまでには十分間に合う。 このため、第１の光スイッチ４の切替えタイミングは、第１の光スイッチ４を 介してのプローブパルス光が被測定光ファイバ１７に到達して、その反射光がＯ ／Ｅ変換器９に戻ってくるまでの時間内に設定されている。

【００２０】 Ｏ／Ｅ変換器９は第３の光分岐結合器８においてミキシングされた光を電気信 号に変換して増幅器１０に出力している。 増幅器１０はＯ／Ｅ変換器９からの電気信号をＡＣ増幅してフィルタ１１に出 力している。 フィルタ１１はＡＣ増幅された信号の所定の周波数成分の信号のみを通過させ て信号処理部１２に出力している。 信号処理部１２はフィルタ１１を通過した信号を所定のサンプリング周期でサ ンプリングしてデジタル信号に変換し、このデジタル信号による各データを自乗 加算して平均化した後に対数変換して、その結果を測定データとして表示画面上 に表示している。

【００２１】 次に、上記のように構成されるコヒーレント検波方式の光パルス試験器の動作 について説明する。 まず、コヒーレント光源１より連続発光するコヒーレント光は、第１の光スイ ッチ４に供給される。第１の光スイッチ４はパルス発生器２のタイミングパルス に基づいてスイッチ駆動回路３から出力されるスイッチ駆動信号によりスイッチ ング駆動される。第１の光スイッチ４が図２に示すようにオン状態となって第１ の光分岐結合器５ｃ側に切り替えられると、１次光によるプローブパルス光がメ イン光として第１の光分岐結合器５ｃに供給される。

【００２２】 次に、プローブパルス光および光源駆動回路５ａと励起用光源５ｂによって発 生する光ファイバ増幅器５ｄ用の励起光が第１の光分岐結合器５ｃに供給される 。 そして、第１の光スイッチ４からのプローブパルス光と励起光とは第１の光分 岐結合器５ｃを通過して光ファイバ増幅器５ｄに入力され、所定の利得をもって 増幅される。この増幅されたプローブパルス光は第２の光スイッチ４ｂおよび第 ２の光分岐結合器７を介して被測定光ファイバ１７に供給される。

【００２３】 被測定光ファイバ１７に対してプローブパルス光が供給されると、このプロー ブパルス光の供給に伴って被測定光ファイバ１７からは後方散乱光およびフレネ ル反射光が第２の光分岐結合器７を介して第３の光分岐結合器８に供給される。 この際、第１の光スイッチ４および第２の光スイッチ６は連動してスイッチング 駆動されてすでにオフ状態となっており、第１の光スイッチ４は第３の光分岐結 合器８側に、また、第２の光スイッチ６は無反射端１６側に切り替えられている 。 第３の光分岐結合器８では、第１の光スイッチ４を介してローカル光としての ０次光と被測定光ファイバ１７からの反射光とがミキシングされ、このミキシン グされた光はＯ／Ｅ変換器９で電気信号に変換されて増幅器１０に供給される。 増幅器１０では電気信号のＤＣ成分を除去した状態で所定レベルまでＡＣ増幅し てフィルタ１１に供給する。フィルタ１１では所定周波数の信号成分のみを信号 処理部１２に供給する。信号処理部１２ではフィルタ１１を通過した信号を所定 のサンプリング周期でサンプリングし、各サンプリングデータを自乗加算して平 均化した後に対数変換してその測定データを表示画面上に波形表示する。

【００２４】 従って、上述した実施例では、コヒーレント光源１の光出力を１つにし、メイ ン光は第１の光スイッチ４がオン状態にある時の１次光を、また、ローカル光は 第１の光スイッチ４がオフ状態にある時の０次光を利用しており、通常、第１の スイッチ４はオフ状態にあって、被測定光ファイバ１７にプローブパルス光を供 給する場合にのみ、スイッチ４がオン状態となってメイン光が出力される構成な ので、従来のようにコヒーレント光源の光出力をローカル光とメイン光（プロー ブパルス光）とに２分していないため、被測定光ファイバに供給されるプローブ パルス光のパワーを十分に大きくすることができ、これにより、測定ダイナミッ クレンジを拡大することができる。 また、第１の光スイッチ４がオン状態の時はＯ／Ｅ変換器９に対してローカル 光が供給されない。これは例えば被測定光ファイバ１７の切断面からレベルの高 い反射光が戻ってくるような場合、受光側の増幅器３１が飽和してしまい、切断 箇所のすぐ後の部分が測定できなくなる（いわゆるデッドゾーンが生じた）場合 に、そのタイミングに合わせて第１の光スイッチ４をオン側に、かつ第２の光ス イッチ６をオフ側にして、Ｏ／Ｅ変換器９へのローカル光の供給を一時中断する ことによって受光側の増幅器３１の飽和を防ぐことができる。 また、被測定光ファイバ１７の距離レンジ分の長さに相当する時間だけＯ／Ｅ 変換器９に対してローカル光が供給されるべく、両光スイッチ４，６をオン・オ フ制御すれば、被測定光ファイバ内の多重反射によるゴーストを除去することが できる。 さらに、コヒーレント光源１はレーザダイオード１３ａとレンズの光学系１３ ｂによるレーザダイオードモジュール１３に中継用光ファイバ１５を介してアイ ソレータ１４を接続して光出力が１つの構造なので、従来のようにカプラを使用 せず装置を簡素に構成でき、製造コストの低減が図れるとともに、信頼性を向上 させることができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案による光パルス試験器によれば、コヒーレント光 源の出力光は１つで、光スイッチのオン・オフ制御により光を２分してメイン光 であるプローブパルス光とローカル光とを得ているので、被測定光ファイバに供 給されるプローブパルス光のパワーを十分大きくすることができ、測定ダイナミ ックレンジを拡大することができる。 また、光ファイバ増幅回路の前段および後段に接続された光スイッチをオン・ オフ制御することにより、光マスク動作が行えるとともに、被測定光ファイバ内 での多重反射によるゴーストを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案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って、第１の光スイッチおよび第２
の光スイッチがオフ状態の動作を示す図

【図２】図１の光パルス試験器において、第１の光スイ
ッチおよび第２の光スイッチがオン状態の動作を示す図

【図３】従来のコヒーレント検波方式の光パルス試験器
の一例を示すブロック構成図であって、第１の光スイッ
チおよび第２の光スイッチがオフ状態の動作を示す図

【図４】図３の光パルス試験器において、第１の光スイ
ッチおよび第２の光スイッチがオン状態の動作を示す図

【図５】従来のコヒーレント光源の一構成例を示す図

【図６】従来のコヒーレント光源の他の構成例を示す図

【図７】従来のコヒーレント検波方式の光パルス試験器
による測定波形を示す図

【符号の説明】

１ コヒーレント光源， ２ パルス発生
器 ３ スイッチ駆動回路， ４ 第１の光ス
イッチ ５ 光ファイバ増幅回路， ６ 第２の光ス
イッチ １７ 被測定光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古川 眞一 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 (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光スイッチによりコヒーレント光源から
   のコヒーレント光をプローブパルス光に変換して被測定
   光ファイバに供給し、該プローブパルス光の供給に伴う
   前記被測定光ファイバからの戻り光とローカル光とをコ
   ヒーレント検波すると共に、被測定光ファイバに供給さ
   れるプローブパルス光を所定レベルまで増幅する光ファ
   イバ増幅回路を備えたコヒーレント検波方式の光パルス
   試験器において、 １つのコヒーレント光を出力するコヒーレント光源と、
   前記光ファイバ増幅回路の前段に接続され、オン状態の
   時に前記コヒーレント光を１次光によるプローブパルス
   光として出力し、オフ状態の時に前記コヒーレント光を
   ０次光によるローカル光として出力する第１の光スイッ
   チと、前記光ファイバ増幅回路の後段に接続され、ロー
   カル光が出力している時に無反射端側に切り替える第２
   の光スイッチとを備えたことを特徴とする光パルス試験
   器。