JPH0616000B2 - 光フアイバの試験装置 - Google Patents

光フアイバの試験装置

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JPH0616000B2
JPH0616000B2 JP15977585A JP15977585A JPH0616000B2 JP H0616000 B2 JPH0616000 B2 JP H0616000B2 JP 15977585 A JP15977585 A JP 15977585A JP 15977585 A JP15977585 A JP 15977585A JP H0616000 B2 JPH0616000 B2 JP H0616000B2
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • G01M11/319Reflectometers using stimulated back-scatter, e.g. Raman or fibre amplifiers

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバの損失特性の測定あるいは障害箇
所の検出を行うための光ファイバの試験装置に関する。
特に、光通信用の光ファイバの一端から光パルスを入射
し、その光パルスにより光ファイバ内での反射または散
乱される逆方向の伝播光、すなわち後方散乱光を観測し
て、光ファイバの光損失特性または破断点の試験を行う
装置に関する。
〔概要〕
本発明は、後方散乱光を観測して光ファイバの光損失特
性または破断点の試験を行う光ファイバの試験装置にお
いて、 光源として五酸化リンを成分として含有するラマン光発
生光ファイバを備えたファイバラマンレーザを用いるこ
とにより、 異なる波長での試験を効率よく行うことのできる比較的
簡単を試験装置を提供するものである。
〔従来の技術〕
第5図に従来例光ファイバの試験装置の構成図を示す。
光源1から出射された光パルスは、光方向性結合器2お
よび光結合器3を通過した後に、被試験光ファイバ4に
入射する。被試験光ファイバ4で反射あるいは後方に散
乱された光は、光結合器3、方向性結合器2を経由して
光検出器5に入射する。光検出器5はこの光を電気信号
に変換して演算処理装置6に出力する。演算処理装置6
は、この電気信号に平均化処理を施し、電気信号のS/
N比を改善する。この平均化処理の後に、電気信号の波
形を表示装置7に表示する。
パルス光を出力する光源1としては、半導体レーザやN
d:YAGレーザ等が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
光通信においては、双方向通信や伝送容量拡大のために
波長多重伝送を行う場合に、使用波長領域における光損
失特性を把握する必要がある。このような場合には、従
来の装置では光源1を交換する必要があり、測定を効率
化することが困難である欠点があった。
また、複数の波長の光を同時に発生する光源としてファ
イバラマンレーザが公知であり、波長分散特性を測定す
るための光源等に用いられている。ファイバラマンレー
ザはラマン光発生用の光ファイバを備えている。このよ
うな光ファイバとして、コアに二酸化ゲルマニウム(GeO
2)を高濃度に添加した石英系光ファイバや、純粋な二酸
化ゲルマニウムをコアとした光ファイバ等のゲルマニウ
ム系光ファイバが用いられている。特に、光通信におい
て用いられる 1.3μm帯および 1.5μm帯の光を得るた
めには、励起光源として発振波長が1.32μmのNd:YA
Gレーザが用いられ、ラマン光発生用光ファイバとして
二酸化ゲルマニウム系光ファイバが用いられる。
しかし、光ファイバの損失測定や破断点検索等を後方散
乱光により測定する場合に、ゲルマニウム系光ファイバ
を用いたファイバラマンレーザを光源1として用いるに
は以下の問題点がある。第6図は二酸化ゲルマニウム系
光ファイバを用いたファイバラマンレーザの出力光のス
ペクトルの一例を示す。
このファイバラマンレーザに用いられた二酸化ゲルマニ
ウム系光ファイバは、コア部の二酸化ゲルマニウム濃度
が9モル%で、長さが1kmの単一モード光ファイバであ
る。また、励起光は、その波長が1.32μmでありピーク
電力が 200Wである。ラマン散乱光のうち、一次ストー
クス光の波長は1.41μmとなり、二次ストークス光の波
長は1.50μmとなる。
二次ストークス光は、一次ストークス光が励起光となっ
て発生する。このため、二次ストークス光を発生するた
めの励起光入力のしきい値が、一次ストークス光を得る
ためのしきい値より高く、励起光からの変換効率も低下
する。例えばこのファイバラマンレーザの場合には、一
次および二次ストークス光の発生しきい値はそれぞれ50
Wおよび 150Wであった。さらに、二次ストークス光の
出力は、励起光電力を増加させることにより増やすこと
ができるが、三次以上のストークス光が発生する場合に
は、二次ストークス光の光電力は飽和してしまう。この
ため、十分な強度の二次ストークス光を得ることができ
ない欠点があった。
また、二次ストークス光を得るためには、一次ストーク
ス光を得る場合に比べて長い光ファイバを必要とする。
したがって、二酸化ゲルマニウム系光ファイバを用いた
試験装置では、長尺のラマン光発生用光ファイバが必要
であり、励起光源としても高出力のQスイッチ・モード
同期Nd:YAGレーザが必要となるなど、装置が大型化
され複雑になる欠点があった。
本発明は、以上の問題点を解決し、小型で簡単な装置に
より、 1.3μmおよび 1.5μm帯の両波長で光ファイバ
の損失測定または障害点探索を行うことのできる光ファ
イバの試験装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の光ファイバの試験装置は、パルス光を発生する
光源と、この光源の出力パルス光を被試験光ファイバの
一端に入射させるとともに上記出力パルス光の反射光ま
たは後方散乱光を分離する光学的結合手段と、この光学
的結合手段により分離された反射光または後方散乱光を
検出する検出手段とを備えた光ファイバの試験装置にお
いて、上記光源と上記光学的結合手段との間の光路上に
ストークス光発生用の第二の光ファイバが挿入され、こ
の第二の光ファイバはその導波構造部に五酸化リン(P
25 )を成分として含有しその分子振動数に対応する
ストークス光を発生する性質であり、上記光学的結合手
段の光路の少なくとも一つの光路上に設けられ上記出力
パルス光と上記ストークス光とを選別する波長選択手段
を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の光ファイバの試験装置は、ファイバラマンレー
ザのラマン光発生用光ファイバとして、五酸化リンが高
濃度に添加された光ファイバを用いる。このストークス
光発生用光ファイバに励起光として1.3 μm帯の光パル
スを入射することにより、1.5 μm帯の一次ストークス
光が発生する。本発明は、被試験光ファイバの後方散乱
光を観測するために、上記励起光および上記一次ストー
クス光を用いる。
〔実施例〕
第1図は本発明第一実施例光ファイバの試験装置の構成
図である。
励起用の光源10の出射した励起光は、ラマン光発生用光
ファイバ11に入射する。ラマン光発生用光ファイバ11
は、この励起光とこの励起光により励起されたストーク
ス光を、波長選択フィルタ12に出射する。波長選択フィ
ルタ12は励起光またはストークス光を選択して透過させ
る。波長選択フィルタ12を透過した光は、従来例と同様
に、光方向性結合器2及び光結合器3を通過した後に被
試験光ファイバ4に入射する。被試験光ファイバ4で反
射あるいは後方に散乱された光は、光結合器3、方向性
結合器2を経由して光検出器5に入射する。光検出器5
はこの光を電気信号に変換して演算処理装置6に出力す
る。演算処理装置6は、この電気信号に平均化処理を施
し、電気信号のS/N比を改善する。この平均化処理の
後に、電気信号の波形を表示装置7に表示する。
光源10は、QスイッチNd:YAGレーザにより構成さ
れ、波長1.32μmの励起光を出力する。ラマン光発生用
光ファイバ11は、その導波構造部に五酸化リン(P
)を成分として含有し、光源10からの励起光による誘
導ラマン散乱効果によりストークス光を発生する。波長
選択フィルタ12は、1.32μmの励起光と1.5μm帯のスト
ークス光とを選択して透過させる。
第2図はラマン光発生用光ファイバ11から出射される光
パルスのスペクトルの一例を示す。
ここで用いたラマン光発生用光ファイバ11は、コア部に
12モル%の五酸化リンを含む長さ60mの単一モード光フ
ァイバであり、励起用の光源10からパルス幅300ns、ピ
ーク光電力200Wの励起光を供給した。
このスペクトルのうち、波長1.59μmの成分が五酸化リ
ンの振動に起因する一次ストークス光成分であり、波長
1.41μmおよび1.50μmの成分が二酸化ケイ素(SiO2)の
振動に起因する一次および二次ストークス光成分であ
る。二酸化ケイ素の振動に起因するストークス光強度に
対する五酸化リンの振動に起因するストークス光強度の
相対的な値は、五酸化リンの濃度とともに増加する。
本実施例では、波長1.59μmのストークス光に対して1.
2Wの光出力が得られた。またこの波長のストークス光
の発生しきい値は50Wであり、従来の二酸化ゲルマニウ
ムを添加したラマン光発生用光ファイバで二次ストーク
ス光を発生する場合に比べて、しきい値電力が低い。
また、五酸化リンの振動に起因する二次ストークス光の
波長は2.02μmであるが、この波長域では、ラマン光発
生用光ファイバ11の光損失が20dB/km以上と大きいの
で、励起光の光電力を増加させても、二次ストークス光
はほとんど出力されない。したがって、二酸化ゲルマニ
ウム系光ファイバを用いた場合にみられるようなストー
クス光の飽和が起きず、大きな光出力を得ることができ
る。
したがって、波長選択フィルタ12を操作することによ
り、1.3μm帯および1.5μm帯における光フィルタの光
損失等の試験および測定を、同一の装置で行うことがで
きる。
第3図は本発明第二実施例光フィルタの試験装置の構成
図である。
第一実施例では、単一の波長帯の光を波長選択フィルタ
12で分離してから被試験光ファイバ4に供給している。
これに対して、本実施例では、すべての波長帯を被試験
光ファイバ4に供給し、これにより得られた後方散乱光
から、ダイクロイックミラー13により単一の波長帯を分
離している。
光源10から波長1.3μmの光パルスをラマン光発生用光
フィルタ11に入射し、波長1.59μmの一次ストークス光
を発生させる。励起光および一次ストークス光は、方向
性結合器2および光結合器3を透過して被試験光ファイ
バ4に結合される。被試験光ファイバ4で反射もしくは
後方に散乱された光は、光係合器3および光方向性結合
器2を経由して、ダイクロイックミラー13に入射する。
ダイクロイックミラー13は、波長1.59μmの散乱光を光
検出器5aに導き、波長1.32μmの散乱光を光検出器5bに
導く。光検出器5a、5bは、到来した散乱光を電気信号に
変換する。測定波長の選択は信号切替器14により電気的
に行われる。演算処理装置6は、この電気信号に平均化
処理を施してS/N比を改善し、この後に表示装置7に
表示する。
したがって本実施例は、簡単なスイッチの切り替えによ
り、二つの波長を容易に選択できる。
第3図は本発明第三実施例光フィルタの試験装置の構成
図である。
本実施例は、音響光学的な光スイッチ15を用いて、励起
光とストークス光との分離および光路切り替えを行う。
超音波光偏向素子を用いた光スイッチ15は、光パルスを
被試験光ファイバ4に入射するタイミングでは、ラマン
光発生用光ファイバ11と光結合器3とを結合し、後方散
乱光を受光すタイミングでは、光結合器3と光検出器5
とを結合するように動作する。この光スイッチ15は、光
スイッチドライバ16により駆動される。
ここで、光スイッチ15は、超音波による光の回折を用い
て光路切り替えを行うものであり、超音波光偏向素子を
備えている。
光の回折角θは、超音波光偏向素子の変調周波数f、光
の波長λ、超音波光偏向素子の屈析率nおよび音速Vに
より、 として表される。この式から明らかなように、回折角θ
は波長λにより異なり、これを利用すると励起光の波長
λpとストークス光の波長λとを分離できる。すなわ
ち、回折角θが一定となるように波長λp、λsに対して
変調周波数fを切り替えることにより、散乱光の波長を
選択できる。
光スイッチドライバ16は、周波数可変手段を含む変調信
号発生器であり、光、スイッチ15に変調信号を供給す
る。
また、変調周波数fを固定し、励起光の波長λpおよび
ストークス光の波長λsに対応する回折角θの位置にそ
れぞれ光検出器5を設置し、第二実施例と同様の信号切
替器14を用いても、同様に散乱光の波長を選択できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の光ファイバの試験装置
は、簡単な切り替え操作により複数の波長に対する光フ
ァイバの光損失の測定および破断点の検索等を行う装置
を、比較的簡単な構成で提供できる。また、五酸化リン
を成分として含有する光ファイバを用いたことにより、
周波数シフトの大きなストークス光を効率よく得ること
ができ、励起用の光源の出力が比較的小さくても測定が
可能であるので、試験装置が小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一実施例光ファイバの試験装置の構成
図。 第2図はラマン光発生用光ファイバから出射される光パ
ルスのスペクトルの一例を示す図。 第3図は本発明第二実施例光ファイバの試験装置の構成
図。 第4図は本発明第三実施例光ファイバの試験装置の構成
図。 第5図は従来例光ファイバの試験装置の構成図。 第6図は二酸化ゲルマニウム系光ファイバを用いたファ
イバラマンレーザの出力光のスペクトルの一例を示す
図。 1……光源、2……光方向性結合器、3……光結合器、
4……被試験光ファイバ、5、5a、5b……光検出器、6
……演算処理装置、7……表示装置、10……光源、11…
…ラマン光発生用光ファイバ、12……波長選択フィル
タ、13……ダイクロイックミラー、14……信号切替器、
15……光スイッチ、16……光スイッチドライバ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス光を発生する光源と、 この光源の出力パルス光を被試験光ファイバの一端に入
    射させるとともに上記出力パルス光の反射光または後方
    散乱光を分離する光学的結合手段と、 この光学的結合手段により分離された反射光または後方
    散乱光を検出する検出手段と を備えた光ファイバの試験装置において、 上記光源と上記光学的結合手段との間の光路上にストー
    クス光発生用の第二の光ファイバが挿入され、 この第二の光ファイバはその導波構造部に五酸化リン
    (P2 5 )を成分として含有しその分子振動数に対応
    するストークス光を発生する性質であり、 上記光学的結合手段の光路の少なくとも一つの光路上に
    設けられ上記出力パルス光と上記ストークス光とを選別
    する波長選択手段を備えた ことを特徴とする光ファイバの試験装置。
  2. 【請求項2】光学的結合手段は、方向性結合器を含む特
    許請求の範囲第(1)項に記載の光ファイバの試験装置。
  3. 【請求項3】光学的結合手段は、超音波偏向器を用いた
    光スイッチを含む特許請求の範囲第(1)項に記載の光フ
    ァイバの試験装置。
  4. 【請求項4】波長選択手段は、第二の光ファイバと光結
    合手段との間に異なる波長帯の通過フィルタを取り換え
    て挿入する構造である特許請求の範囲第(1)項に記載の
    光ファイバの試験装置。
  5. 【請求項5】検出手段は2個設けられ、 波長選択手段は、光学的結合手段とこの検出手段との間
    に設けられ、この2個の検出手段に波長の異なる光を分
    配する構造である特許請求の範囲第(1)項に記載の光フ
    ァイバの試験装置。
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