(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバに光パルスを入射し、当該光パルスの各通過点で発生する異なる各波長の戻り光を並行検出することにより被測定光ファイバの特性を測定する光パルス試験器において、
前記各波長の戻り光を被測定光ファイバ中における伝搬速度の差に応じたタイミングで各々検出することにより各波長の戻り光の戻り点の誤差を補正することを特徴とする光パルス試験器。
【請求項２】
各波長の戻り光に対して各々設定されるサンプリングパルスの相互のタイミング関係を各波長の戻り光の伝搬速度の差に応じ調節することにより戻り点の誤差を補正することを特徴とする請求項１記載の光パルス試験器。
【請求項３】
あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に位相シフトさせることにより各サンプリングパルスのタイミング関係を調節することを特徴とする請求項２記載の光パルス試験器。
【請求項４】
光パルスの被測定光ファイバへの入射以降における基準クロックのカウント値に基づいて各サンプリングパルスのタイミング関係を周期的に位相シフトさせることを特徴とする請求項３記載の光パルス試験器。
【請求項５】
あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に遅延させることにより位相シフトすることを特徴とする請求項３または４記載の光パルス試験器。
【請求項６】
複数波長中のいずれかの波長の光パルスを選択して被測定光ファイバに入射し、前記光パルスの各通過点で発生する戻り光を検出することにより被測定光ファイバの特性を測定する光パルス試験器において、
前記複数波長のうち基準となるある波長の光パルスに対応する戻り光の検出タイミングに対して、他の波長の光パルスに対応する戻り光の検出タイミングを被測定光ファイバ中における各波長の伝搬速度の差に応じて調節することにより各波長の戻り光の戻り点の誤差を補正することを特徴とする光パルス試験器。
【請求項７】
各波長の戻り光に対して各々設定されるサンプリングパルスの相互のタイミング関係を各波長の戻り光の伝搬速度の差に応じ調節することにより戻り点の誤差を補正することを特徴とする請求項６記載の光パルス試験器。
【請求項８】
基準となるある波長の光パルスに対応する戻り光について設定されるあるサンプリングパルスに対して他の波長の光パルスに対応する戻り光について設定される他のサンプリングパルスを周期的に位相シフトさせることにより各サンプリングパルスのタイミング関係を調節することを特徴とする請求項７記載の光パルス試験器。
【請求項９】
光パルスの被測定光ファイバへの入射以降における基準クロックのカウント値に基づいて各サンプリングパルスのタイミング関係を周期的に位相シフトさせることを特徴とする請求項８記載の光パルス試験器。
【請求項１０】
あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に遅延させることにより位相シフトすることを特徴とする請求項８または９記載の光パルス試験器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定光ファイバから得られる光パルスの戻り光に基づいて被測定光ファイバの各種特性を測定する光パルス試験器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
周知のように、光パルス試験器は、被測定光ファイバ中において光パルスが通過する各地点の後方散乱光や反射光を検出することにより、被測定ファイバの各種特性を測定する装置である。このような光パルス試験器の中には、異なる波長の戻り光を検出することにより特定の特性を測定するものがあるが、被測定光ファイバ中の光の伝搬速度には波長依存性があるため、ある時刻において検出される異なる波長の戻り光は、各々に異なる地点（戻り点）からの戻り光である。すなわち、異なる波長の戻り光を同時に検出した場合、戻り点には誤差が生じるため、被測定光ファイバの特性を正確に測定することができない。
【０００３】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、異なる波長の戻り光を用いて被測定光ファイバの特性を測定する場合の測定精度を向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、被測定光ファイバに光パルスを入射し、当該光パルスの各通過点で発生する異なる各波長の戻り光を並行検出することにより被測定光ファイバの特性を測定する光パルス試験器において、前記各波長の戻り光を被測定光ファイバ中における伝搬速度の差に応じたタイミングで各々検出することにより各波長の戻り光の戻り点の誤差を補正するという構成を採用する。
【０００５】
また、第２の手段として、上記第１の手段において、各波長の戻り光に対して各々設定されるサンプリングパルスの相互のタイミング関係を各波長の戻り光の伝搬速度の差に応じ調節することにより戻り点の誤差を補正するという構成を採用する。
【０００６】
第３の手段として、上記第２の手段において、あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に位相シフトさせることにより各サンプリングパルスのタイミング関係を調節するという構成を採用する。
【０００７】
第４の手段として、上記第３の手段において、光パルスの被測定光ファイバへの入射以降における基準クロックのカウント値に基づいて各サンプリングパルスのタイミング関係を周期的に位相シフトさせるという構成を採用する。
【０００８】
第５の手段として、上記第３あるいは第４の手段において、あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に遅延させることにより位相シフトするという構成を採用する。
【０００９】
第６の手段として、複数波長中のいずれかの波長の光パルスを選択して被測定光ファイバに入射し、前記光パルスの各通過点で発生する戻り光を検出することにより被測定光ファイバの特性を測定する光パルス試験器において、前記複数波長のうち基準となるある波長の光パルスに対応する戻り光の検出タイミングに対して、他の波長の光パルスに対応する戻り光の検出タイミングを被測定光ファイバ中における各波長の伝搬速度の差に応じて調節することにより各波長の戻り光の戻り点の誤差を補正するという構成を採用する。
【００１０】
第７の手段として、上記第６の手段において、各波長の戻り光に対して各々設定されるサンプリングパルスの相互のタイミング関係を各波長の戻り光の伝搬速度の差に応じ調節することにより戻り点の誤差を補正するという構成を採用する。
【００１１】
第８の手段として、上記第７の手段において、基準となるある波長の光パルスに対応する戻り光について設定されるあるサンプリングパルスに対して他の波長の光パルスに対応する戻り光について設定される他のサンプリングパルスを周期的に位相シフトさせることにより各サンプリングパルスのタイミング関係を調節するという構成を採用する。
【００１２】
第９の手段として、上記第８の手段において、光パルスの被測定光ファイバへの入射以降における基準クロックのカウント値に基づいて各サンプリングパルスのタイミング関係を周期的に位相シフトさせるという構成を採用する。
【００１３】
第１０の手段として、上記第７あるいは第８の手段において、あるサンプリングパルスに対して他のサンプリングパルスを周期的に遅延させることにより位相シフトするという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる光パルス試験器の実施形態について説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
まず最初に、第１実施形態について説明する。図１は、本第１実施形態における光パルス試験器の要部構成を示すブロック図である。この図において、符号１はクロック部、２はタイミング生成部、３は光源部、４は光分合波部、５Ａ，５Ｂは戻り光受光部、６Ａ，６Ｂは戻り光検出部、７は遅延部である。なお、本実施形態は、光パルスを被測定光ファイバに入射することにより当該被測定光ファイバから得られる２つの波長λ1，λ2の戻り光を用いて、被測定光ファイバの特定の特性を測定する場合に関するものである。
【００１６】
クロック部１は、以下に説明する各種処理の基準となる基準クロックを発生してタイミング生成部２、戻り光検出部６Ａ及び遅延部７に供給する。タイミング生成部２は、基準クロックに基づいて光源部３、戻り光検出部６Ａ，６Ｂ及び遅延部７を制御する各種パルスを生成するものであり、光パルス生成部２ａ、データ数カウンタ部２ｂ及び遅延制御部２ｃから構成されている。
【００１７】
光パルス発生部２ａは、基準クロックに基づいて所定時間間隔の光パルスタイミング信号を生成して光源部３に出力する。データ数カウンタ部２ｂは、光パルスタイミング信号をトリガ信号として基準クロックのカウントを開始し、そのカウント値を遅延制御部２ｃに出力する。遅延制御部２ｃは、上記カウント値に基づいて遅延制御信号を生成して遅延部７に出力する。
【００１８】
光源部３は、上記光パルス発生部２ａから供給される光パルスタイミング信号に同期して単一波長の光パルスを発光して光分合波部４に出射する。
【００１９】
光分合波部４は、波長分波機能を備えた光方向性結合器であり、上記光パルスを被測定光ファイバに向けて透過させると共に、被測定光ファイバから入射される各種の戻り光のうち、波長λ1の戻り光を戻り光受光部５Ａに向けて出力すると共に、波長λ2の戻り光を戻り光受光部５Ｂに向けて出力する。戻り光受光部５Ａ，５Ｂは、各々に光／電変換器と増幅器とから構成されている。
【００２０】
一方の戻り光受光部５Ａは、波長λ1の戻り光を光／電変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を増幅器で増幅し戻り光検出部６Ａに第１受信信号として戻り光検出部６Ａに出力する。また、他方の戻り光受光部５Ｂは、波長λ2の戻り光を光／電変換器によって電気信号に変換し、該電気信号を増幅器で増幅して戻り光検出部６Ｂに第２受信信号として光検出部６Ｂに出力する。
【００２１】
戻り光検出部６Ａ，６Ｂは、図示するように各々にＡ／Ｄ変換部６ａ1，６ｂ1と加算処理部６ａ2，６ｂ2とから構成されている。一方の戻り光検出部６ＡにおけるＡ／Ｄ変換部６ａ1は、上記第１受信信号を上記基準クロックを第１サンプリングパルスとしてサンプリングすることにより離散的かつ時系列的なサンプルデータに変換して加算処理部６ａ2に出力する。加算処理部６ａ2は、信号のＳ／Ｎを向上するために複数の光パルスに対応する各サンプルデータを加算平均処理し、図示しない測定演算部に出力する。
【００２２】
また、他方の戻り光検出部６ＢにおけるＡ／Ｄ変換部６ｂ1は、上記第２受信信号を遅延部７から供給される遅延クロックを第２サンプリングパルスとしてサンプリングすることにより、離散的かつ時系列的なサンプルデータに変換して加算処理部６ｂ2に出力する。加算処理部６ｂ2は、信号のＳ／Ｎを向上するために複数の光パルスに対応する各サンプルデータを加算平均処理し、図示しない測定演算部に出力する。
【００２３】
遅延部７は、本実施形態における特徴的な構成要素である。この遅延部７は、タイミング生成部２から入力される遅延制御信号に基づいて基準クロックを遅延させ、上記遅延クロックとして戻り光検出部６Ｂに出力する。なお、遅延部７の動作については、後に詳説する。
【００２４】
続いて、図２を参照して本第１実施形態の詳細動作について説明する。この図２は、上述した各種信号及び第１，第２受信信号のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【００２５】
第１，第２受信信号は、被測定光ファイバ中の伝搬速度が異なっているため、戻り光受光部５Ａ，５Ｂに入力されるタイミングがΔｔだけズレる。このズレ量Δｔは、第１，第２受信信号に係わる各戻り光の波長λ1，λ2及びその波長差に応じて異なる値となる。本実施形態では、このズレ量Δｔを補正して同一の戻り点からの波長λ1，λ2の戻り光を検出するように、図示するように第２サンプリングパルスのタイミングを第１サンプリングパルスに対して定期的に変移させている。
【００２６】
すなわち、タイミング生成部２は、光パルス発生部２ａから光源部３に光パルスタイミング信号を供給することにより、当該光パルスタイミング信号に同期した光パルスを被測定光ファイバに入射させると、データ数カウンタ部２ｂにおいて第１サンプリングパルスつまり基準クロックのカウントを開始する。そして、遅延制御部２ｃは、データ数カウンタ部２ｂの上記カウント値が「４」になると、タイミングｔ1において遅延制御信号を「ロー」レベルから「ハイ」レベルに遷移させる。
【００２７】
この結果、遅延部７は、基準クロックを上記ズレ量Δｔだけ遅延させた第２サンプリングパルスを戻り光検出部６Ｂに供給するので、戻り光検出部６ＢのＡ／Ｄ変換部６ｂ1における第２受信信号のサンプリングタイミングは、上記ズレ量Δｔだけ変移する。すなわち、戻り光検出部６Ｂは、第２受信信号において、戻り光検出部６ＡのＡ／Ｄ変換部６ａ1における第１受信信号と同一の戻り点の戻り光を検出する。
【００２８】
ここで、データ数カウンタ部２ｂは、第１サンプリングパルス（基準クロック）において光パルスの発光タイミングｔ0と同持に立ち上がる最初のパルスをカウントしないため、遅延制御部２ｃは、上記カウント値が「４」になったタイミングで遅延制御信号を遷移させる。すなわち、当該タイミングは、光パルスの発光タイミングｔ0から基準クロックの５クロック分経過したタイミングである。
【００２９】
データ数カウンタ部２ｂは、上記タイミングｔ1が経過しても基準クロックのカウントを順次継続している。遅延制御部２ｃは、データ数カウンタ部２ｂのカウント値が「９」（＝４＋５）、つまりタイミングｔ1の経過後、上述したように基準クロックの５クロック分経過したタイミングｔ2において遅延制御信号を「ハイ」レベルから「ロー」レベルに復帰させる。この結果、遅延部７は、基準クロックを上記ズレ量Δｔだけ遅延させた状態を解除し、第２サンプリングパルスを第１サンプリングパルスと同タイミングの状態に復帰させるので、第２サンプリングパルスは、第１サンプリングパルスに対して上記ズレ量Δｔの２倍つまり２Δｔだけズレた状態となる。
【００３０】
したがって、戻り光検出部６ＢのＡ／Ｄ変換部６ｂ1における第２受信信号のサンプリングタイミングは、第１受信信号のサンプリングタイミングに対して上記２Δｔだけ変移する。そして、これ以降、データ数カウンタ部２ｂのカウント値が５クロック分増加する毎に遅延制御信号のレベルが遷移されて、第２受信信号のサンプリングタイミングは、５クロック毎に第１受信信号の戻り点と一致するように補正される。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、同一戻り点から得られる２つの波長λ1，λ2の戻り光の受信時間のズレ量Δｔが基準クロックの５パルスに相当する時間間隔毎に補正されるので、２つの波長λ1，λ2の戻り光に基づく被測定光ファイバの特性をより正確に測定することが可能となる。
【００３２】
なお、本第１実施形態は２つの波長λ1，λ2の戻り光に基づいて被測定光ファイバの特性を測定するものではあるが、本願発明は、このような２つの波長λ1，λ2に限定されるものではなく、３つ以上の波長を用いて被測定光ファイバの特性を測定する場合についても適用することができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態における光パルス試験器は、複数波長の光パルスを択一的に発光するように構成され、選択指定された特定波長の光パルスに基づく単一波長の戻り光を受光することにより被測定光ファイバの特性を測定するものである。以下の説明では、第１実施形態と共通する構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
図３は、本光パルス試験器の要部構成を示すブロック図である。本光パルス試験器におけるタイミング生成部２Ａは、上記第１実施形態のタイミング生成部２とは異なる遅延制御部２ｄを備えている。すなわち、本光パルス試験器における遅延制御部２ｄは、データ数カウンタ部２ｂから得られるカウンタ値に加えて、波長切り替え部８から入力される波長指定信号をも考慮して遅延部７を制御する。多波長光源部３Ａは、上記波長指定信号に基づいて複数波長（例えば波長λ1，λ2）の中から特定波長の光パルスを選択的に発光する。波長切り替え部８は、手動操作に基づいて上記波長指定信号を遅延制御部２ｄ及び多波長光源部３Ａに供給するものである。
【００３５】
このように構成された光パルス試験器では、波長指定信号によって指定された波長λ1あるいは波長λ2の光パルスが多波長光源部３Ａによって発光されて被測定光ファイバに照射される。ここで、波長λ2の光パルスの各戻り点における戻り光の被測定光ファイバ中の伝搬速度は、波長λ1の光パルスの各戻り点における戻り光の被測定光ファイバ中の伝搬速度とは異なるものとなるので、波長λ1の戻り光と波長λ2の戻り光とを同一のサンプリングタイミングで検出した場合には、両者のサンプル値は異なる戻り点の戻り光となる。すなわち、この場合、戻り点にズレが生じるので、波長λ1の戻り光のサンプリングタイミングを基準として波長λ2の戻り光のサンプリングタイミングを補正する必要がある。
【００３６】
本光パルス試験器では、このような事情に配慮して、図４に示すように第１実施形態と同様にして基準クロックの５パルスに相当する時間間隔で波長λ2の戻り光に対するサンプリングタイミングを期間Δｔづつ変移させる。すなわち、遅延制御部２ｄにおいて波長指定信号及びデータ数カウンタ部２ｂのカウンタ値に基づいて遅延制御信号を生成し、この遅延制御信号によって遅延部７の遅延動作を制御することにより、波長λ2の戻り光に対するサンプリングパルスを期間Δｔづつ順次遅延させる。この結果、波長λ2の戻り光のサンプリングタイミングは、波長λ1の戻り光のサンプリングタイミングを基準として上記５パルスに相当する時間間隔毎に修正される。
【００３７】
なお、本第２実施形態は、波長λ2の戻り光のサンプリングタイミングを波長λ1の戻り光のサンプリングタイミングを基準として補正するものであるが、この補正最小単位である上記期間Δｔは、波長λ2が異なる波長λ3，λ4，……となった場合には当然に異なる値となる。すなわち、遅延制御部２ｄは、波長切り替え部８から指定される光パルスの波長に応じた遅延量を遅延部７に指定することにより、上記各波長λ2，λ3，λ4，……に応じた遅延量だけサンプリングパルスを遅延させる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被測定光ファイバに光パルスを入射し、当該光パルスの各通過点で発生する異なる各波長の戻り光を並行検出することにより被測定光ファイバの特性を測定する光パルス試験器において、前記各波長の戻り光を被測定光ファイバ中における伝搬速度の差に応じたタイミングで各々検出することにより各波長の戻り光の戻り点の誤差を補正するので、異なる波長の戻り光を用いて被測定光ファイバの特性を測定する場合における測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第１実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】  本発明の第２実施形態の要部構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第２実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１……クロック部
２，２Ａ……タイミング生成部
２ａ……光パルス発生部
２ｂ……データ数カウンタ部
２ｃ，２ｄ……遅延制御部
３……光源部
４……光分合波部
５Ａ，５Ｂ……戻り光受光部
６Ａ，６Ｂ……戻り光検出部
６ａ1，６ｂ1……Ａ／Ｄ変換部
６ａ2，６ｂ2……加算処理部
７……遅延部
８……波長切り替え部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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