(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器により単位時間当たり一定の周波数変化でリニアに掃引した電気信号を光信号に変換した後光ファイバに入射し、光ファイバ内の障害点からの反射光を検出してその周波数情報から前記障害点を特定する光ファイバ検査装置において、
発振器により周波数を掃引した電気信号に基づき強度変調した光を出力する強度変調光源と、
この強度変調光源の出力光を前記光ファイバに入射すると共に前記光ファイバからの前記反射光及び一定時間遅延させた前記強度変調光源の出力光をそれぞれ出射する光学手段と、
この光学手段の２つの出力光をそれぞれ電気信号に変換する検出手段と、
この検出手段の２つの出力信号間の差周波数に基づき前記光ファイバを検査する解析手段と
を備えたことを特徴とする光ファイバ検査装置。
【請求項２】
発振器により単位時間当たり一定の周波数変化でリニアに掃引した電気信号を光信号に変換した後光ファイバに入射し、光ファイバ内の障害点からの反射光を検出してその周波数情報から前記障害点を特定する光ファイバ検査装置において、
発振器により周波数を掃引した電気信号に基づき強度変調した光を出力する強度変調光源と、
この強度変調光源の出力光を前記光ファイバに入射すると共に前記光ファイバからの前記反射光を出射する光学手段と、
この光学手段の出力光を電気信号に変換する検出手段と、
前記一定時間遅延させた周波数を掃引した電気信号と前記検出手段の出力信号との差周波数に基づき前記光ファイバを検査する解析手段と
を備えたことを特徴とする光ファイバ検査装置。
【請求項３】
前記光学手段が強度変調光源の出力光の遅延量を、若しくは、前記解析手段が周波数を掃引した電気信号の遅延量をそれぞれ適宜選択することを特徴とする
特許請求の範囲請求項１若しくは範囲請求項２記載の光ファイバ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの検査装置に関し、特に検出可能距離が長い光ファイバ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ファイバの検査装置としては一般に知られているＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectmeter)やＯＦＤＲ(Optical Frequency Domain Reflectmeter)がある。ＯＦＤＲは周波数を掃引した電気信号を光信号に変換した後光ファイバに入射し、光ファイバ内の障害点からの反射光を検出してその周波数情報から前記障害点を特定する。
【０００３】
ここで、図５はこのような従来の強度変調形ＯＦＤＲの一例を示す構成ブロック図である。図５において１は出力周波数を掃引する発振器、２は分配器、３は半導体レーザ等の外部信号で出力光の制御が可能な光源、４は光結合器、５は光ファイバ等のＤＵＴ(Device Under Test )、６は光検出器、７はミキサ、８は周波数アナライザである。
【０００４】
また、１〜３は強度変調光源５０を、４は光学手段５１を、６は検出手段５２を、７及び８は解析手段５３をそれぞれ構成している。
【０００５】
発振器１の出力は分配器２に接続され、分配器２の一方の出力は光源３に接続され、他方の出力はミキサ７の一方の入力端子に接続される。光源３の出力光は光結合器４を介してＤＵＴ５に入射される。
【０００６】
ＤＵＴ５からの反射光は光結合器４を介し光検出器６に入射される。光検出器６の出力はミキサ７の他方の入力端子に接続され、ミキサ７の出力は周波数アナライザ８に接続される。
【０００７】
ここで、図５に示す従来例の動作を説明する。発振器１の出力は分配器２で２つに分配され、その一方の出力で光源３を駆動する。この時、光源３の出力光は発振器１の出力により強度変調される。
【０００８】
この強度変調された光はＤＵＴ５に入射され、ＤＵＴ５内に存在する障害点において反射が生じる。この反射光は光検出器６で検出され、ミキサ７において分配器２の他方の出力、言い換えれば発振器１の出力と合成される。
【０００９】
周波数アナライザ８ではミキサ７の出力である２つの入力信号の差周波数に基づき光ファイバ等のＤＵＴ５を検査する。
【００１０】
即ち、発振器１を単位時間当たり一定の周波数変化でリニアに掃引すると、ミキサ７に接続される２つの入力信号の差周波数は遅れ時間差に比例し、さらに、この遅れ時間差はＤＵＴ５内の障害点までの距離に比例するので、前記差周波数からＤＵＴ５内の障害点までの距離が求まり、前記差周波数の信号強度から障害点の大きさが求まり、光ファイバを検査することができる。
【００１１】
例えば、発振器１を”１ＧＨｚ／ｓｅｃ”の割合で掃引し、ＤＵＴ５を群屈折率”ｎ＝１．５”の光ファイバとし、真空中の光速を”Ｃ”とした場合、光ファイバ”１ｍ”を光が往復する時間”ｔ”は、
ｔ＝１×２×ｎ／Ｃ＝１×１０-8  ［ｓｅｃ］      (1)
となる。
【００１２】
さらに、掃引の割合から、
0003692510.tif 000002
となり、”１０Ｈｚ”の差周波数が生じることになる。
【００１３】
言い換えれば、ＤＵＴ５内の障害点までの距離が”１ｍ”であれば”１０Ｈｚ”、”１０ｍ”であれば”１００Ｈｚ”、”１００ｍ”であれば”１ＫＨｚ”と言った周波数出力がミキサ７の周波数出力として得られることになる。
【００１４】
この結果、この具体例においては差周波数”１０Ｈｚ”がＤＵＴ５内の障害点までの距離”１ｍ”に相当するので、周波数アナライザ８において差周波数を解析することにより、ＤＵＴ５内の障害点までの距離等を得ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、障害点の検出可能距離は反射光の強度に依存する一方、強度変調光のスペクトラム純度にも依存する。このスペクトラム純度が低い場合、遠方の障害点からの反射光は正弦波からずれてしまいミキサ７の出力を周波数解析しても周波数、ピークパワーの測定が困難になる。
【００１６】
例えば、周波数アナライザ８で測定される”１０００ｍ”先の障害点からの信号は”１００ｍ”先の障害点からの信号と比較して”１／１０”になる。
【００１７】
即ち、スペクトラム純度が高い場合には、その信号は、
sin(f0・t)                                         (3)
で表される。
【００１８】
一方、スペクトラム純度が低い場合は少しずつ周波数のずれた波の重なりとみなされ、
0003692510.tif 000003
但し、A0＋A1＋A2＋.....＝１である。
で表される。
【００１９】
このため、障害点が近くて各波の位相差が小さい場合は式（３）で近似できるが、障害点が遠くなると１つの波とは近似できず、周波数アナライザ８で検出すると強度が低下し、周波数情報も広がりを持ってしまい周波数、ピークパワーの測定が困難になってしまうと言った問題点がある。
従って本発明が解決しようとする課題は、遠方の障害点を検出することが可能な光ファイバ検査装置を実現することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明の第１では、
発振器により単位時間当たり一定の周波数変化でリニアに掃引した電気信号を光信号に変換した後光ファイバに入射し、光ファイバ内の障害点からの反射光を検出してその周波数情報から前記障害点を特定する光ファイバ検査装置において、
発振器により周波数を掃引した電気信号に基づき強度変調した光を出力する強度変調光源と、
この強度変調光源の出力光を前記光ファイバに入射すると共に前記光ファイバからの前記反射光及び一定時間遅延させた前記強度変調光源の出力光をそれぞれ出射する光学手段と、
この光学手段の２つの出力光をそれぞれ電気信号に変換する検出手段と、
この検出手段の２つの出力信号間の差周波数に基づき前記光ファイバを検査する解析手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
このような課題を達成するために、本発明の第２では、
発振器により単位時間当たり一定の周波数変化でリニアに掃引した電気信号を光信号に変換した後光ファイバに入射し、光ファイバ内の障害点からの反射光を検出してその周波数情報から前記障害点を特定する光ファイバ検査装置において、
発振器により周波数を掃引した電気信号に基づき強度変調した光を出力する強度変調光源と、
この強度変調光源の出力光を前記光ファイバに入射すると共に前記光ファイバからの前記反射光を出射する光学手段と、
この光学手段の出力光を電気信号に変換する検出手段と、
前記一定時間遅延させた周波数を掃引した電気信号と前記検出手段の出力信号との差周波数に基づき前記光ファイバを検査する解析手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
このような課題を達成するために、本発明の第３では、
本発明の第１若しくは第２において前記光学手段が強度変調光源の出力光の遅延量を、若しくは、前記解析手段が周波数を掃引した電気信号の遅延量をそれぞれ適宜選択することを特徴とするものである。
【００２３】
【作用】
遅延手段において基準となる光若しくは信号を一定時間遅延させることにより、被測定信号と基準となる信号とは遅延時間の差が小さくなるため位相差も小さくなって信号劣化を防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る光ファイバ検査装置の第１の実施例を示す構成ブロック図である。ここで、１，３〜８及び５３は図５と同一符号を付してある。
【００２５】
図１において９は光ファイバ等の光遅延素子、１０は光検出器であり、１及び３は強度変調光源５０ａを、４及び９は光学手段５１ａを、６及び１０は検出手段５２ａをそれぞれ構成している。
【００２６】
発振器１の出力は光源３に接続され、光源３の出力光は光結合器４に入射される。光結合器４の一方の出力光はＤＵＴ５に入射され、他方の出力光は光遅延素子９に入射される。
【００２７】
また、ＤＵＴ５からの反射光は光結合器４を介し光検出器６に入射され、光遅延素子９の出力光は光検出器１０に入射される。光検出器６及び１０の出力はミキサ７の２つの入力端子に接続され、ミキサ７の出力は周波数アナライザ８に接続される。
【００２８】
ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。発振器１の出力は光源３を駆動するので光源３の出力光は発振器１の出力により強度変調される。
【００２９】
この強度変調された光はＤＵＴ５及び光遅延素子９に入射され、ＤＵＴ５内に存在する障害点において生じた反射光は光検出器６で検出される。一方、強度変調された光は光遅延素子９において一定時間遅延された後光検出器１０で検出される。
【００３０】
これらの検出信号はミキサ７において合成され、周波数アナライザ８ではミキサ７の出力である２つの入力信号の差周波数に基づき光ファイバ等のＤＵＴ５を検査する。
【００３１】
例えば、光遅延素子９が”２０００ｍ”、ＤＵＴ５内の障害点までの距離が”１１００ｍ”である場合、基準となる信号は”２０００ｍ”、言い換えれば片道”１０００ｍ”の距離を進むのでＤＵＴ５内の障害点からの信号と光遅延素子９の出力信号との位相差はＤＵＴ５内での”１００ｍ”の距離に相当する位相差となる。
【００３２】
即ち、被測定光の検出信号と基準となる光の検出信号とを合成して周波数差を周波数アナライザ８で測定すると位相差が同じ様にずれた信号間の測定が主になされ、従来例で問題となった極度の信号劣化を防ぐことができる。
【００３３】
また、前述の条件下ではＤＵＴ５内の障害点までの距離が”１１００ｍ”であれば”１ｋＨｚ”、”２０００ｍ”であれば”１０ｋＨｚ”と言った周波数出力がミキサ７の周波数出力として得られることになる。
【００３４】
これは基準となる光も片道”１０００ｍ”分の周波数変化を生じているためで、従って”１０００ｍ”分の周波数変化分が引かれた状態になっている。
【００３５】
この結果、光遅延素子９において基準となる光を一定時間遅延させることにより、極度の信号劣化が防止でき遠方の障害点を検出することが可能になる。
【００３６】
また、図２は本発明に係る光ファイバ検査装置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。ここで、１〜８，５０，５１及び５２は図５と同一符号を付してある。
【００３７】
図２において１１は遅延素子であり、７，８及び１１は解析手段５３ａを構成している。
【００３８】
発振器１の出力は分配器２に接続され、分配器２の一方の出力は光源３に接続され、他方の出力は遅延素子１１に接続される。光源３の出力光は光結合器４を介してしてＤＵＴ５に入射される。
【００３９】
ＤＵＴ５からの反射光は光結合器４を介し光検出器６に入射される。光検出器６の出力はミキサ７の一方の入力端子に接続される。また、遅延素子１１の出力はミキサ７の他方の入力端子に接続され、ミキサ７の出力は周波数アナライザ８に接続される。
【００４０】
ここで、図２に示す実施例の動作を説明する。図２に示す実施例では基準となる信号を分配器２で分配しその信号を遅延素子１１によって一定時間遅延させる。
【００４１】
また、ミキサ７において光検出器６で検出された検出信号と合成することにより、第１に実施例と同様に位相差が同じ様にずれた信号間の測定が主になされるので従来例で問題となった極度の信号劣化を防ぐことができる。
【００４２】
例えば、遅延素子１１の遅延時間を”１０μｓｅｃ”にすれば第１の実施例と同様の周波数出力を得ることができる。
【００４３】
但し、第１及び第２の実施例においては基準となる光若しくは信号は片道”１０００ｍ”分の周波数変化を生じているので、常に”１０００ｍ”分の周波数変化分が引かれた状態になっている。
【００４４】
従って、障害点が”１００ｍ”のところにあった場合、遅延がなければ”１ＫＨｚ”であるが遅延による影響のため”１０ＫＨｚ”分が減算され、”９ＫＨｚ”が周波数出力として得られることになる。しかし、この信号が”１００ｍ”の障害点若しくは”９００ｍ”の障害点のどちらの信号であるか識別することはできない。
【００４５】
図３は本発明に係る光ファイバ検査装置の第３の実施例を示す構成ブロック図である。ここで、１，３〜８，１０，５０ａ，５２ａ及び５３は図１と同一符号を付してある。
【００４６】
図３において９ａ及び９ｂは光遅延素子、１２ａ及び１２ｂは光スイッチ回路であり、４，９ａ，９ｂ，１２ａ及び１２ｂは光学手段５１ｂを構成している。
【００４７】
接続関係については図１に示す第１の実施例とほぼ同様であり、異なる点は以下の通りである。
【００４８】
即ち、光結合器４の他方の出力光は光スイッチ回路１２ａの入力端子に入射され、光スイッチ回路１２ａの一方の出力光が光遅延素子９ａに、他方の出力光が光遅延素子９ｂにそれぞれ入射される。
【００４９】
また、光遅延素子９ａ及び９ｂの出力光はそれぞれ光スイッチ回路１２ｂの２つの入力端子に入射され、光スイッチ回路１２ｂの出力光が光検出器１０に入射される。
【００５０】
ここで、図３に示す第３の実施例の動作を説明する。光遅延素子９ａを”２０００ｍ”、光遅延素子９ｂは遅延ゼロとする。
【００５１】
そして、”０ｍ”〜”１０００ｍ”のＤＵＴ５内を測定する場合は光スイッチ回路１２ａ及び１２ｂで光遅延素子９ｂを選択し、”１０００ｍ”〜”２０００ｍ”のＤＵＴ５内を測定する場合は光スイッチ回路１２ａ及び１２ｂで光遅延素子９ａを選択して測定する。
【００５２】
”１０００ｍ”〜”２０００ｍ”のＤＵＴ５内の測定時においても第１及び第２の実施例と同様の識別問題が生じるが、”０ｍ”〜”１０００ｍ”のＤＵＴ５内の測定結果を参照することにより、例えば、”１００ｍ”の障害点若しくは”９００ｍ”の障害点のどちらの信号であるかを識別することができる。
【００５３】
また、図４は本発明に係る光ファイバ検査装置の第４の実施例を示す構成ブロック図である。ここで、１〜８，１１，５０，５１及び５２は図２と同一符号を付してある。
【００５４】
図４において１３ａ及び１３ｂはスイッチ回路であり、７，８，１１，１３ａ及び１３ｂは解析手段５３ｂを構成している。
【００５５】
接続関係については図２に示す第２の実施例とほぼ同様であり、異なる点は以下の通りである。
【００５６】
即ち、分配器２の他方の出力がスイッチ回路１３ａの入力端子に接続され、スイッチ回路１３ａの一方の出力が遅延素子１１に接続され、他方の出力がスイッチ回路１３ｂの一方の入力端子に接続される。
【００５７】
また、遅延素子１１の出力はスイッチ回路１３ｂの他方の入力端子に接続され、スイッチ回路１３ｂの出力はミキサ７の他方の入力端子に接続される。
【００５８】
ここで、図４に示す第４の実施例の動作を説明する。構成上は図２に示す第２の実施例とほぼ同様であり、スイッチ回路１３ａ及び１３ｂにより遅延量を適宜選択して、第３の実施例のように、例えば、”１００ｍ”の障害点若しくは”９００ｍ”の障害点のどちらの信号であるかを識別することができるようにしたものである。
【００５９】
なお、図３及び図４の実施例においては２つの遅延量を切り替えて測定を行っているが、勿論これに限る訳ではなく２以上の任意の遅延量切り替えて測定しても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
遅延手段において基準となる光若しくは信号を一定時間遅延させることにより、遠方の障害点を検出することが可能な光ファイバ検査装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ検査装置の第１の実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ検査装置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ検査装置の第３の実施例を示す構成ブロック図である。
【図４】本発明に係る光ファイバ検査装置の第４の実施例を示す構成ブロック図である。
【図５】従来の強度変調形ＯＦＤＲの一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  発振器
２  分配器
３  光源
４  光結合器
５  ＤＵＴ
６，１０  光検出器
７  ミキサ
８  周波数アナライザ
９，９ａ，９ｂ  光遅延素子
１１  遅延素子
１２ａ，１２ｂ  光スイッチ回路
１３ａ，１３ｂ  スイッチ回路
５０，５０ａ  強度変調光源
５１，５１ａ，５１ｂ  光学手段
５２，５２ａ  検出手段
５３，５３ａ，５３ｂ  解析手段
【図１】
0003692510.tif 000004
【図２】
0003692510.tif 000005
【図３】
0003692510.tif 000006
【図４】
0003692510.tif 000007
【図５】
0003692510.tif 000008