JPS62123327A - コヒ−レントotdr装置 - Google Patents

コヒ−レントotdr装置

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JPS62123327A
JPS62123327A JP26318285A JP26318285A JPS62123327A JP S62123327 A JPS62123327 A JP S62123327A JP 26318285 A JP26318285 A JP 26318285A JP 26318285 A JP26318285 A JP 26318285A JP S62123327 A JPS62123327 A JP S62123327A
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JP
Japan
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light
optical
coherent
optical switch
optical fiber
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JP26318285A
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Takashi Sakamoto
貴司 坂本
Tomoyuki Kikukawa
知之 菊川
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Anritsu Corp
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Anritsu Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01M11/3109Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  発明の技術分野 この発明はバースト状のコヒーレント光、つまりコヒー
レント光・ぐルスを被測定光ファイバに入射し、該被測
定光ファイバからの戻り光を光へテロダイン検波、ある
いは光ホモダイン検波で検出し、該被測定光ファイバの
損失及び破断点の位置等を測定するコヒーレントOTD
R(Qptical Time Domain ReN
ectometry)装置に関するもの、である。
(+))  従来技術と問題点 光パルスを被測定光ファイバに入射し、該被測定光ファ
イバからのフレネル反射光及び後方散乱光等の戻り光を
検出する0TDR装置には、該戻り光を直接検波する直
接検波方式0TDR装置と、局発元金用いてヘテロダイ
ン検波あるいはホモダイン検波するコヒーレント0TD
R装置とがある。これらの0TDR装置では、該被測定
光ファイバ近端で発生するフレネル反射光は後方散乱光
に比べ30dB〜50dB程度レベルが高く、そのよう
なフレネル反射光が受光素子に入射すると、該受光素子
及びそれを含む受光系が飽和し、正確な測定ができなく
なるという問題点があった。直接検波方式0TDR装置
では、この受光系の飽和を解決するために、光源と被測
定光ファイバと受光系をターンオーバ式光スイッチで結
び、該被測定光ファイバの所望の観測位置から戻る戻り
光のみ全受光系に導く構成の0TDR装置等が提案され
ているが、直接検波方式であるために、ヘテロダイン及
び、ホモダイン検波方式に比べ、受光系の信号対雑音比
(SNIl、)は低く、また、前記入射光・ぐルスを直
に渫偏波としても、前記戻り光の偏波面の方向は一定で
はな(なるため、前記光スイッチは、偏波面非依存型で
なくてはならないという制約があった。
(C)  発明の目的 本発明の目的は上記の問題に鑑み、偏波面依存型の光ス
イッチも使用でき、直接検波方式0TDR装置に比べて
すぐれた、コヒーレント0TDRの受光系の信号対雑音
比(5NR)をまりた(低下させることなく受光系の飽
和を防ぐことができるコヒーレント0TDR装置を提供
するものである。
(d)  問題点を解決するための手段光ヘテロゲイン
検波あるいは光ホモダイン検波方式〇TD几装置は、バ
ースト状の第1のコヒーレント光を被測定光ファイバに
入射し、該被測定光ファイバからの戻シ光(信号光)を
、十分な強さの第2のコヒーレント光閂赤合*祷ゐT、
すなわち局発光と光方向性結合器等の結合手段によって
結合させる。ここで、前記第1のコヒーレント光の周波
数をfsとすると、該局発光の周波数はへテロダイン検
波方式ではfs−)−f、ホモダイン検波方式ではfs
という関係がある。そして、前記結合した信号光と局発
光は、光検出器に入射されるが、本発明は光検出器に入
射する局発光のみを通過、遮断する光スイッチと、被測
定ファイバの所望の観測位置で戻る戻り光のみと該局発
光とが結合するように該光スイッチを制御する制御手段
を備えたことを特徴としている。すなわち信号光電力を
Ps、局発光電力をPLとすると受光素子から出力され
る電流lは、 で表される。ここでeは電子電荷、ηは受光素子の量子
効率、hはブランク定数、νは局発光の周波数(ただし
、局発光の周波数4信号光の周波数とした)、ωは局発
光と信号光の差の角周波数((θ=2πf)である。近
端で発生する過大なフレネル反射においてもPI、 )
 Psであるので、過大なフレネル反射光等の不要な信
号光が入射したときに、前記局発光を遮断すれば(つま
りIFL =0とする)、受光素子及びそれを含む受光
系は飽和しない。
また、検波後の雑音電流の2乗平均値ゴN は、局発光電力Pt、が十分大きい場合、局発光による
シ嘗ット雑音が支配的でちり、 となる。ここでBは受光系の周波数帯域幅である。
一方、検波信号電流の2乗平均値i。2は(1)式から
導き出されるが、(1)式右辺の第1項と第2項はフィ
ルタによって除去され、 となる。
したがりて信号対雑音比(SN几)は、で表される。
上式かられかるように、検波後の雑音電流の2乗平均値
iN2が、局発光によるシmy)雑音の支配的な領域で
は、SN几は信号光電力Psのみに依存するため、たと
え局発光を通過及び遮断する光スイッチに挿入損があっ
たとしても、その挿入損によるSN几の低下はおきない
また、局発光の偏波面の方向は一定にできるので、偏波
面依存型の光スイッチでも使用可能である。
(e)発明の実施例 以下、本発明の実施例につき、図に従って説明する。
第1図は、本発明による第1の実施例の構成図である。
同図において、1はコヒーレント光源、2は光分岐器、
6,8は断続式光スイッチ、4は光結合器、5は被測定
光ファイバ、6は/4’ルス発生器、7,10は光スイ
ツチ駆動器、9はパルス遅延制御器、11は光検出器、
12は信号処理装置、13は表示装置を示す。コヒーレ
ント光源1からの連続波は、光分岐器2によって分岐さ
れ、一方の連続波は断続式光スイッチ5により、光パル
スとなり、光結合器4を通って、被測定光ファイバ5に
入射する。該断続式光スイッチ5は、パルス発生器6に
同期して発する光スイツチ駆動器7の光スイツチ駆動信
号によって動作する。
前記光分岐器2によって分岐されたもう一方の連続波は
、局発光となり、断続式光スイッチ8を通りて、前記光
結合器4に入射し、前記被測定ファイバ5からの戻り光
と結合される。
またこのとき、該局発光を所望の観測位置かびパルス幅
制御され、スイッチ駆動器10でスイッチ駆動信号に変
換されて前記断続式光スイッチ8を断続させる。
そして、結合した光波は光検出器11で電気信号になり
、信号処理装置12で、増幅、ろ波、対数演算、A−D
変換等の信号処理を受け、表示装@13でCRT等に表
示される。
断続式光スイッチ60,8としては、LiNbO3゜L
iTaO3,I■P、 ADP、 I’LZTのような
電気光学効果を有する材料あるいはLiNb[13,L
iTa[+3. TeO2゜PbMnQ4. Ge、 
GaAs+ Gap、テルライトガラス、カルコケ゛ナ
イドガラスのような音響光学効果を有する材料に、適当
な強さの電界や超音波を光スイツチ駆動信号として印加
することで実現できる。
第2図は、第1の実施例の動作を説明するための波形図
である。波形(a)はコヒーレント光源から出力される
連続波、波形(b) 、 (C)は光分岐器2によって
分岐された連続波、波形(d)は、光スイツチ駆動器7
から出力される光スイツチ駆動信号を示す、そして、該
駆動信号が出力されている間、 断続式光スイッチ6は
通過状態となる光・ぐルス、波形(r)は表示装置13
に表示される観測波形を示す。波形(g)は、光スイツ
チ駆動器10から出力される光スイツチ駆動信号で、該
駆動信号が出力されている間、 断続式光スイッチ8は
通過状態となる。波形(h)は、前記被測定光ファイバ
5からの戻り光と結合する局発光の波形を示す。同図よ
り、波形(d)のスイッチ駆動信号で断続式光スイッチ
6を動作させると、波形(e)の光・ぐルスが被測直ア
イバ5に入射され、表示装置13に波形(f)が出力さ
れるが、もし断続式光スイッチ8がないと、波形(千)
の破線で示した被測定光ファイバ5の入射端及び終端か
らのレベルの高いフレネル反射光が現れ、波形のすそひ
き等をおこして正確な測定が困難になりてしまう。そこ
で、波形(g)のスイッチ駆動信号で断続式光スイッチ
8を動作させ、波形(11)のように局発光を通過及び
遮断すると、前記レベルの高いフレネル反射の検波が行
われないので受光系は飽和せず、また、波形(f)の破
線の部分は観測されず、正確な測定が行える。
第6図は、本発明による第2の実施例の構成図である。
第1図と同一構成のものは同一符号をもって示してあり
、また14はターンオーバ式光スイッチ、15.16.
17はホ0−トを示す。本構成では第1図の光分岐器2
と断続式光スイッチ6の代わりにターンオーバ式光スイ
ッチ14を用いている。該ターンオーバ式光スイッチ1
4は、光スイツチ駆動器7から駆動信号が出力されてい
る間、ポート15とポート16が導通し、駆動信号が出
力されていない時は、該ポート15はポート17と導通
している。これによる第1の実施例との相違点は、被測
定光ファイバ5に光J?ルスを出射する間は局発光が出
力されないということと、光分岐器2による分岐損がな
いということである。ターンオーバ式光スイッチ14と
しては、断続式光スイッチ3,8と同様な、電気光学効
果あるいは音響光学効果を有する材料に、適当な強さの
電界や超音波を光スイッチ駆動信号として印加すること
で実現できる。
第4図は第2の実施例の動作を説明するだめの波形図で
ある。波形((1)の光スイツチ駆動信号による、ター
ンオーバ式光スイッチ14のポート15とポート16の
断続で、波形(e)の光ノξルスが被測定光ファイバに
入射される。また、それにともない、ポート17からは
波形(i)の光波が出力される。
そして、波形(g)の光スイツチ駆動信号で断続式光ス
イッチ8を動作させ、波形(h)の局発光を出力させる
と、第1の実施例と同じ効果かえられる。
第5図は、本発明による第5の実施例の構成図である。
第1図、第3図と同一構成のものは同一符号をもって示
してあり、まだ、18は1×3光スイツチ、i9.20
.21+ 22+はポートを示す。
本構成では、第5図のターンオーバ式光スイッチ14と
、断続式光スイッチ8の代わりに、1×5光スイツチ1
8を用いている。該1×5光スイツチ18は、光スイツ
チ駆動器7から光スイツチ駆動信号が出力されている間
、t?−)19とホード20が導通し、光スイツチ駆動
器10から光スイツチ駆動信号が出力されている間は、
ポート19はポート22と導通する。また、両光スイッ
チ駆動器の光スイッチ駆動信号が両方とも出力されてい
ない時は、ポート19は=y−)21と導通している。
また、本実施例による第2の実施例との相違は、部品点
数が減り、装置がコン・セクトになるということである
1×5光スイツチ18としては、断続式光スイッチ6.
8.ターンオー79式光スイツチ14と同様な、電気光
学効果あるいは音響光学効果を有する材料に、適当な強
さの電界や超音波を光スイッチ駆動信号として印加する
ことで実現できる。
本実施例の動作を、第2図を援用して説明すると、波形
(d)の光スイツチ駆動信号による1×6光スイツチ1
8の、N−1−19とポート20の断続で、波形(C)
のような光ノe )レスが被測定光ファイバに入射され
る。そして、波形(g)の光スイツチ駆動信号で1×5
光スイツチ1Bのポート19とポート22を断続させる
と、第1、第2の実施例と同様の効果が得られる。
第6図は、従来技術によるコヒーレントOTD几装置の
構成図である。第1図、第6図、第5図と同一構成のも
のは同一符号をもって示しであるが、局発光を通過及び
遮断する断続式光スイッチ8がないため、被測定光ファ
イバ7からの戻り光は、受光系を飽和させるような戻り
光を含めすべて検波されてしまうという問題がある。
第7図は、従来技術による直接検波方式0TDR装置の
構成図である。第1図、第6図、第5図、第6図と同一
構成のものは同一符号をもって示しである。また、25
はパルス光源、24は光スイツチ駆動器である。パルス
発生器6の発する電気パルスに同期して、パルス光源2
3は 。
光パルスを発する。そのとき、光スイツチ駆動器24の
光スイツチ駆動信号でクーンオーバ式光スイッチ14の
ポート15とポート17を導通させ、前記光・ぐルスを
被測定光ファイバ5に入射させるそして、所望の観測位
置からの戻り光が入射する時間、ポート15とポート1
6が導通し、該戻り光を光検出器11に導くように、前
記電気パルスを・ぐルス遅延制御器9で遅延及び・ンル
ス幅制御させ、光スイツチ駆動器1oで該ターンオーバ
式光スイッチ14を駆動させる。
該戻り光は光検出器11で電気信号になり、信号処理装
置12で信号処理され、表示装置13でCRT等に表示
される。
受光系の飽和は、本構成により防ぐことができるが、前
記ターンオーバ式光スイッチ14は偏波面非依存型でな
くてはならないという制約があシ、また、直接検波方式
のためコヒーレント検波方式に比べ信号対雑音比(SN
R)が低いという欠点もある。
(r)  発明の効果 以上詳細に説明した様に、本発明のコヒーレントOT 
D R,装置においては、 (1)  被測定光ファイバの所望の観測位置で戻る戻
り光の・みを検出できるので、正確な測定が行える。
(11)  戻り光を制御せず、局発光を光スイッチで
通過及び遮断しているため、コヒーレント検波のすぐれ
た信号対雑音比(S N It、 )をまつたの低下さ
せることがない。
(山)  局発光の偏波面の方向は一定にできるので、
前記光スイッチは偏波面依存型のものも使用できるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による第1の実施例の構成図、第2図
は、本発明による第1の実施例を説明するだめの波形図
、第3図は、本発明による第2の実施例の構成図、第4
図は本発明による第2の実施例を説明するための波形図
、第5図は、本発明による第5の実施例の構成図、第6
図は、従来技術によるコヒーレントOTDR装置の構成
図、第7図は、従来技術による直接検波方式0TDR装
置の構成図である。 図中、1はコヒーレント光源、2は光分波器、3,8は
断続式光スイッチ、4は光結合器、5は被測定光ファイ
バ、6ば/4’ルス発生器、7.10  は光スイツチ
駆動器、9はパルス遅延制御器、11は光検出器を示す

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バースト状のコヒーレント光を被測定光ファイバ
    に入射し、該被測定光ファイバからの戻り光を光ヘテロ
    ダイン検波、あるいは光ホモダイン検波で検出し、該被
    測定光ファイバの損失及び破断点の位置等を測定するコ
    ヒーレントOTDR装置において;バースト状にコヒー
    レントな第1の光を発する第1の手段と;該第1の光と
    一定周波数関係にあるコヒーレントな第2の光を発する
    第2の手段と;該第1の光を被測定光ファイバに出射し
    、かつ、該被測定光ファイバからの戻り光と、該第2の
    光とを結合する光学手段と;該結合された光を受ける光
    検出器と;該光検出器に入射する該第2の光のみを通過
    及び遮断する光スイッチと;前記被測定光ファイバの所
    望の観測位置で戻る戻り光のみを該第2の光と結合させ
    るように該光スイッチを制御する制御手段とを備えたこ
    とを特徴とするコヒーレントOTDR装置。
  2. (2)前記第1の手段は光源からのコヒーレント光を通
    過及び遮断するスイッチを有しかつ、第2の手段とは同
    一の連続波コヒーレント光源から光を受けて成ることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のコヒーレン
    トOTDR装置。
JP26318285A 1985-11-22 1985-11-22 コヒ−レントotdr装置 Granted JPS62123327A (ja)

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JPH0543050B2 JPH0543050B2 (ja) 1993-06-30

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1005214A3 (nl) * 1990-09-27 1993-05-25 Ando Electric Apparaat voor het testen van optische vezel door pulslichtbundel en optische heterodyne detectie te gebruiken.
CN107990970A (zh) * 2017-11-03 2018-05-04 上海交通大学 消除分布式光纤声波系统中衰落噪声的方法

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JPS5768938A (en) * 1980-10-16 1982-04-27 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical pulse and echo detector
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