(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパルス幅の光パルスを発生し、被測定光ファイバ（９１）に出力する光パルス発生手段（１３）と、
前記光パルスが前記被測定光ファイバに入力される毎に当該被測定光ファイバの各位置から戻ってくる戻り光を受けて光電変換するＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）（１４）と、
前記ＡＰＤのブレークダウン電圧を超える直流電圧を前記ＡＰＤに供給するバイアス電源（２１）と、
前記ＡＰＤの出力する電気信号から前記被測定光ファイバの各位置に対応した前記戻り光の光子数に比例する電気信号の振幅を波高弁別することにより、前記被測定光ファイバの特性を求める光子計数処理手段（１６）と、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に接続されたバイアス調整手段（２２）と、
前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を可変するパルス幅可変手段（１１）と、
前記バイアス調整手段は、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に接続された第１の抵抗（Ｒ１）と、
前記第１の抵抗と並列に接続されたハイパスフィルタ（２２−２）でありかつ前記第１の抵抗よりも抵抗値の小さな第２の抵抗（Ｒ２）及びコンデンサ（Ｃ２）が直列接続されているハイパスフィルタ（２２−２）と、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に前記第１の抵抗が接続された第１の接続状態と、前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に前記第１の抵抗及び前記ハイパスフィルタが接続された第２の接続状態と、を切り替える切替スイッチ（Ｓ１）と、
を備え、
前記切替スイッチは、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を略１００ｎｓｅｃに変化させると前記第１の接続状態に切り替え、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を１ｎｓｅｃ以上１０ｎｓｅｃ以下に変化させると前記第２の接続状態に切り替える
ことを特徴とする光パルス試験装置。
【請求項２】
前記バイアス電源は、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を略１００ｎｓｅｃに変化させると第１の直流電圧を前記ＡＰＤに供給し、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を１ｎｓｅｃ以上１０ｎｓｅｃ以下に変化させると前記第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を前記ＡＰＤに供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス試験装置に関し、特にフォトンカウンティングを用いた光パルス試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分解能の光パルス試験装置として、フォトンカウンティングを用いたＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｅｒ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の光パルス試験装置は、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）と、直流バイアス電源と、負荷抵抗と、保護抵抗と、を備え、以下のように動作する。
【０００３】
直流バイアス電源は、ＡＰＤのブレークダウン電圧よりわずかに大きい直流電圧を発生し、ＡＰＤへの可電流を防止するための保護抵抗を介してＡＰＤのカソードに供給する。ＡＰＤのアノードは、負荷抵抗を介して接地されている。負荷抵抗は、ＡＰＤのなだれ電流を電圧に変換する。この出力電圧は、フォトンカウンタに入力され、波高弁別、計数等が行なわれる。これにより、光ファイバの片端より短いパルスの光を入射し、その後方散乱光若しくは反射光を受光して、光ファイバの破断や損失点を測定する。ここで、後方散乱光は、レイリー散乱による散乱光のうち、入射端に戻る光である。反射光は、コネクタ接続点や破断の生じた箇所など屈折率が連続でない箇所で生じるフレネル反射による光である。
【０００４】
フォトンカウンティングを用いたＯＴＤＲは、短デッドゾーンの高分解能に特化した性能を重視しているため、短パルスでの波形応答が最適となるような回路構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７９５８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）の普及に伴い、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成するファイバ線路のパルス試験が求められている。ＰＯＮを構成するファイバ線路のパルス試験を行なう場合、ダイナミックレンジを大きくするためにパルス幅を大きくする必要がある。このとき、１：１６や１：３２などのカプラなどのロスの大きい部分で落ち込みが生じ、デッドゾーンが生じることが判明した。図５に、ＰＯＮを構成するファイバ線路で後方散乱光を測定した測定波形におけるデッドゾーンの一例を示す。飽和波形がつづいているが、カプラの存在する距離Ａの後にデッドゾーンが生じている。
【０００７】
一方、パルス幅を大きくしたときの落ち込みを解消しようとすると、フレネル反射のリンギングや落ち込みが現れ、これらはトレードオフの関係にあることが判明した。図６に、フレネル反射の測定波形におけるデッドゾーンの一例を示す。フレネル反射のピークの後に、デッドゾーンが生じている。
【０００８】
そこで、本発明は、フォトンカウンティングを用いたＯＴＤＲにおいて、光損失の大きなファイバ線路でのパルス試験と高分解能でのパルス試験の両方を、デッドゾーンを生じさせずに行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る光パルス試験装置は、保護抵抗のインピーダンスを調整するバイアス調整手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
具体的には、本発明に係る光パルス試験装置は、
所定のパルス幅の光パルスを発生し、被測定光ファイバ（９１）に出力する光パルス発生手段（１３）と、
前記光パルスが前記被測定光ファイバに入力される毎に当該被測定光ファイバの各位置から戻ってくる戻り光を受けて光電変換するＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）（１４）と、
前記ＡＰＤのブレークダウン電圧を超える直流電圧を前記ＡＰＤに供給するバイアス電源（２１）と、
前記ＡＰＤの出力する電気信号から前記被測定光ファイバの各位置に対応した前記戻り光の光子数に比例する電気信号の振幅を波高弁別することにより、前記被測定光ファイバの特性を求める光子計数処理手段（１６）と、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に接続されたバイアス調整手段（２２）と、
前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を可変するパルス幅可変手段（１１）と、
前記バイアス調整手段は、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に接続された第１の抵抗（Ｒ１）と、
前記第１の抵抗と並列に接続されたハイパスフィルタ（２２−２）でありかつ前記第１の抵抗よりも抵抗値の小さな第２の抵抗（Ｒ２）及びコンデンサ（Ｃ２）が直列接続されているハイパスフィルタ（２２−２）と、
前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に前記第１の抵抗が接続された第１の接続状態と、前記バイアス電源と前記ＡＰＤの間に前記第１の抵抗及び前記ハイパスフィルタが接続された第２の接続状態と、を切り替える切替スイッチ（Ｓ１）と、
を備え、
前記切替スイッチは、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を略１００ｎｓｅｃに変化させると前記第１の接続状態に切り替え、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を１ｎｓｅｃ以上１０ｎｓｅｃ以下に変化させると前記第２の接続状態に切り替えることを特徴とする。
【００１１】
バイアス調整手段を備えることで、ＰＯＮを構成するファイバ線路で後方散乱光を測定するときには広いダイナミックレンジに適した抵抗値にし、フレネル反射の試験を行なうときには高分解能に適した抵抗値にすることができる。これにより、フォトンカウンティングを用いたＯＴＤＲにおいて、光損失の大きなファイバ線路でのパルス試験と高分解能でのパルス試験の両方を、デッドゾーンを生じさせずに行なうことができる。
【００１２】
本発明に係る光パルス試験装置では、
前記バイアス電源は、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を略１００ｎｓｅｃに変化させると第１の直流電圧を前記ＡＰＤに供給し、
前記パルス幅可変手段が前記光パルス発生手段の発生する光パルスのパルス幅を１ｎｓｅｃ以上１０ｎｓｅｃ以下に変化させると前記第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を前記ＡＰＤに供給することが好ましい。
【００１６】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、本発明に係る光パルス試験装置は、フォトンカウンティングを用いたＯＴＤＲにおいて、光損失の大きなファイバ線路でのパルス試験と高分解能でのパルス試験の両方を、デッドゾーンを生じさせずに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る光パルス試験装置の一例を示す構成概略図である。
【図２】バイアス調整手段の一例を示す。
【図３】ＰＯＮを構成するファイバ線路で後方散乱光を測定した測定波形の一例を示す。
【図４】フレネル反射の測定波形の一例を示す。
【図５】ＰＯＮを構成するファイバ線路で後方散乱光を測定した測定波形におけるデッドゾーンの一例である。
【図６】フレネル反射の測定波形におけるデッドゾーンの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る光パルス試験装置の一例を示す構成概略図である。本実施形態に係る光パルス試験装置１０１は、被測定光ファイバ９１に光パルスＰ１を入射して、光パルスＰ１が被測定光ファイバ９１に入力される毎に被測定光ファイバ９１の各位置から戻ってくる戻り光Ｐ２を受けることで、被測定光ファイバ９１の試験を行なう。例えば、本実施形態に係る光パルス試験装置１０１は、パルス幅可変手段１１と、パルス信号発生手段１２と、光パルス発生手段１３と、ＡＰＤ１４と、増幅器１５と、光子計数処理手段１６と、表示手段１７と、カプラ１８と、バイアス電源２１と、バイアス調整手段２２と、を備え、次のように動作する。
【００２１】
パルス幅可変手段１１は、光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅を可変する。例えば、パルス幅可変手段１１は、パルス試験のダイナミックレンジが大きくなるよう、光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅を略１００ｎｓｅｃに変化させる。光パルスＰ１のパルス幅が略１００ｎｓｅｃであることで、光損失の大きなファイバ線路でのパルス試験を行なうことができる。
【００２２】
例えば、パルス幅可変手段１１は、パルス試験のダイナミックレンジが小さくなるよう、光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅を略３ｎｓｅｃに変化させる。光パルスＰ１のパルス幅が略３ｎｓｅｃであることで、フレネル反射や後方散乱などの短デッドゾーンの試験を高分解能で行なうことができる。なお、パルス幅は略３ｎｓｅｃに限られず、１ｎｓｅｃ以上１０ｎｓｅｃ以下のいずれであってもよい。
【００２３】
さらに、パルス幅可変手段１１は、光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅に対応して、バイアス電源２１とＡＰＤ１４の間に接続されたバイアス調整手段２２で第１の抵抗の抵抗値を変化させるとともに、バイアス電源２１の出力電圧を可変することが好ましい。これにより、光パルス試験装置１０１は、バイアス電圧及び第１の抵抗の抵抗値を光パルスＰ１のパルス幅に対応した値に変化させることができることができる。
【００２４】
パルス信号発生手段１２は、パルス幅可変手段１１の指示に従って、所定のパルス幅及び所定の繰返し周波数を有するパルス信号を発生する。光パルス発生手段１３は、パルス信号をパルス信号発生手段１２から受け、所定のパルス幅の光パルスＰ１を所定の繰り返し周期で発生し、被測定光ファイバ９１に出力する。カプラ１８は、光パルス発生手段１３からの光パルスＰ１を被測定光ファイバ９１に入射させる。
【００２５】
被測定光ファイバ９１に入射された光パルスＰ１は、被測定光ファイバ９１のいずれかの位置で反射される。被測定光ファイバ９１で反射された戻り光Ｐ２は、カプラ１８に入射される。カプラ１８は、戻り光Ｐ２をＡＰＤ１４に入射させる。
【００２６】
ＡＰＤ１４は、光パルスＰ１が被測定光ファイバ９１に入力される毎に被測定光ファイバ９１の各位置から戻ってくる戻り光Ｐ２を受けて光電変換する。増幅器１５は、ＡＰＤ１４の出力電流を増幅する。光子計数処理手段１６は、ＡＰＤ１４の出力する電気信号から被測定光ファイバ９１の各位置に対応した戻り光Ｐ２の光子数に比例する電気信号の振幅を波高弁別する。ここで、ＡＰＤ１４の出力する電気信号の振幅は戻り光Ｐ２の光強度すなわち光子数に比例している。このため、被測定光ファイバ９１の各位置に対応したＡＰＤ１４の出力する電気信号の振幅を波高弁別することにより、フォトンカウンティングを用いて被測定光ファイバ９１の特性を求めることができる。表示手段１７は、光子計数処理手段１６の求めた結果を表示する。例えば、図５及び図６に示すように、被測定光ファイバ９１の入射端からの距離を横軸、被測定光ファイバ９１での反射量を縦軸としたグラフを表示する。
【００２７】
バイアス電源２１は、ＡＰＤ１４のバイアス電圧をＡＰＤ１４に供給する。ＡＰＤ１４でなだれ現象が起きるよう、ＡＰＤ１４のバイアス電圧はＡＰＤ１４のブレークダウン電圧をわずかに超えることが好ましい。バイアス調整手段２２は、バイアス電源２１とＡＰＤ１４の間に接続された第１の抵抗の抵抗値を、光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅の設定に対応した抵抗値に調整する。
【００２８】
図２に、バイアス調整手段の一例を示す。バイアス調整手段２２は、第１の抵抗Ｒ１と、ハイパスフィルタ２２−２と、切替スイッチＳ１と、を備える。第１の抵抗Ｒ１は、バイアス電源２１とＡＰＤ１４の間に接続され、ＡＰＤ１４の保護抵抗として機能する。ハイパスフィルタ２２−２は、第１の抵抗Ｒ１と並列に接続され、第１の抵抗Ｒ１のインピーダンスを小さくする。切替スイッチＳ１は、第１の接続状態と第２の接続状態とで切り替える。
【００２９】
ここで、ハイパスフィルタ２２−２は、例えば、第１の抵抗Ｒ１よりも抵抗値の小さな第２の抵抗Ｒ２と、第２の抵抗Ｒ２と直列接続されているコンデンサＣ２と、を備える。これにより、簡易な構成でハイパスフィルタを構成することができる。
【００３０】
切替スイッチＳ１は、図１に示すパルス幅可変手段１１が光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅を広くすると、第１の接続状態に切り替える。第１の接続状態は、バイアス電源２１とＡＰＤ１４の間に第１の抵抗Ｒ１が接続された状態である。このとき、バイアス電源２１は出力電圧を高くすることが好ましい。この状態とすることで、光損失の大きなファイバ線路でのパルス試験を行なう際に、カプラなどのロスの大きい部分でのデッドゾーンの発生を防止することができる。
【００３１】
図１に示す光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅が１００ｎｓｅｃの場合、バイアス電源２１の出力電圧は７９Ｖであり、第１の抵抗Ｒ１の抵抗値は１００ｋΩであることが好ましい。このときのＰＯＮを構成するファイバ線路で後方散乱光を測定した測定波形の一例を図３に示す。図３に示すように、カプラの存在する距離Ａの後のデッドゾーンが解消できている。
【００３２】
切替スイッチＳ１は、図１に示すパルス幅可変手段１１が光パルス発生手段１３の発生する光パルスのパルス幅を狭くすると、第２の接続状態に切り替える。第２の接続状態は、第１の接続状態とバイアス電源２１とＡＰＤ１４の間に第１の抵抗Ｒ１及びハイパスフィルタ２２−２が接続された状態である。このとき、バイアス電源２１は、出力電圧を低くすることが好ましい。この状態とすることで、フレネル反射などの短デッドゾーンの試験を行なう際に、フレネル反射後のデッドゾーンの発生を防止することができる。
【００３３】
図１に示す光パルス発生手段１３の発生する光パルスＰ１のパルス幅が３ｎｓｅｃの場合、バイアス電源２１の出力電圧は７３Ｖであり、第１の抵抗Ｒ１の抵抗値は１００ｋΩであり、ハイパスフィルタ２２−２における第２の抵抗Ｒ２の抵抗値は１ｋΩであり、ハイパスフィルタ２２−２におけるコンデンサＣ２の容量は１０ｐＦであることが好ましい。このときのフレネル反射の測定波形の一例を図４に示す。図４に示すように、フレネル反射後のデッドゾーンが解消できている。
【００３４】
図２に示す切替スイッチＳ１が第１の接続状態と第２の接続状態とで切り替えることで、図１に示す被測定光ファイバ９１の接続点で起こるフレネル反射やスプライスロスを観測した際に起こる波形の落ち込みや歪をパルス幅ごとに切り替えて整形することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の光パルス試験装置は、ファイバ線路の試験に用いることができるため、情報通信産業及び光を用いる各種産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１：パルス幅可変手段
１２：パルス信号発生手段
１３：光パルス発生手段
１４：ＡＰＤ
１５：増幅器
１６：光子計数処理手段
１７：表示手段
１８：カプラ
２１：バイアス電源
２２：バイアス調整手段
２２−２：ハイパスフィルタ
９１：被測定光ファイバ
１０１：光パルス試験装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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