(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバと接続され、該被測定光ファイバにコヒーレント光パルスを入射してその戻り光に基づいて線路特性を測定するコヒーレントＯＴＤＲ装置であって、
波長可変ローディング光源と、
波長可変プローブ光源と、
前記波長可変ローディング光源から出射されたローディング光と前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光とから、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーの前記コヒーレント光パルスを生成するコヒーレント光パルス生成手段と、
前記プローブ光の波長が測定すべきチャンネル波長と合致するように前記波長可変プローブ光源の波長を制御するとともに、前記ローディング光の波長が前記チャンネル波長から一定の間隔で保持されるように前記波長可変ローディング光源の波長を制御する波長制御手段と、
前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光と前記戻り光を結合する光カプラと、
前記光カプラで結合された光が入力され、前記プローブ光の信号と前記戻り光の信号との差分である波形信号を得るレシーバとを有するコヒーレントＯＴＤＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコヒーレントＯＴＤＲ装置において、
前記波長制御手段は、前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合は、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように制御するコヒーレントＯＴＤＲ装置。
【請求項３】
互いの波長の差が一定とされるプローブ光およびローディング光から、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーのコヒーレント光パルスを生成するステップと、
被測定光ファイバに前記コヒーレント光パルスを入射してその戻り光と前記プローブ光を光結合するステップと、
前記光結合された光を受信し、前記戻り光の信号と前記プローブ光の信号との差分である波形信号を得るステップと、
前記波形信号に基づいて前記被測定光ファイバの線路特性を測定するステップと、
測定すべきチャンネル波長について前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長と一致するように波長制御を行うステップと、
前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように波長制御を行うステップとを含むコヒーレントＯＴＤＲ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを用いた光通信システムにおける線路の損失および破断点の位置等（線路特性）の測定を行うコヒーレントＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｏｒｙ）装置およびコヒーレントＯＴＤＲ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来のコヒーレントＯＴＤＲ装置の概略構成を示す。同図において、コヒーレントＯＴＤＲ装置は所定の長さの光ファイバが光アンプでつながった光ファイバアンプ通信システム１００と接続されており、コヒーレント光パルスを光ファイバアンプ通信システム１００の被測定光ファイバに入力し、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、その光ファイバの損失および破断点の位置等を測定する。その構成は、タイミング信号発生器１０１、ローディング光源１０２、プローブ光源１０３、ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４（ＦＳＫ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ  の略、ＣＷ：ＣＷ変調）、ＥＤＦＡ（ｅｒｂｉｕｍ  ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０５、光カプラ１０６、ＯＢＲ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｂａｌａｎｃｅｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ）１０７、ＢＰＦ（バンド・パス・フィルタ）１０８、包絡線検波器１０９、信号処理部１１０よりなる。
【０００３】
ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４は、ローディング光源１０２およびプローブ光源１０３からのローディング光λＬ  およびプローブ光λＰ  を入力とし、これらからタイミング信号発生器１０１からのタイミング信号に基づいてプローブ光λＰ  の波長を所定周波数シフトさせたパルス状のコヒーレント光パルスを出力する。すなわち、図４に示すような、一定のパワーで、光周波数がプローブ光λＰ  の波長がΔλだけシフトした光を出力する。このＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４から出力された被測定光はＥＤＦＡ１０５を介して光ファイバアンプ通信システム１００の下り線路に入力されている。
【０００４】
プローブ光源１０３からのプローブ光は上記ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４に入力されている他に光カプラ１０６に入力されている。この光カプラ１０６には、光ファイバアンプ通信システム１００の上り線路が接続されており、この上り線路より上記光ファイバアンプ通信システム１００の下り線路に入力されたＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４からのコヒーレント光パルスの戻り光が入射される。ここで、戻り光は、図５に示す２つの成分からなる。１つは、プローブ光源に対する応答で、各アンプにて接続された光ファイバの損失、波断の情報を含む。もう１つは、ローディング光源による戻り光で、ほぼ一定の大きさである。この光カプラ１０６では、光ファイバアンプ通信システム１００の上り線路からの戻り光（ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器１０４により周波数シフトされた状態）と上記プローブ光源１０３からのプローブ光とが光結合される。
【０００５】
上記光カプラ１０６で光結合された光は、ＯＢＲ１０７に入力されている。このＯＢＲ１０７では、ヘテロダイン検波が行われ、（λＰ  ＋Δλ）−（λＰ  ）＝Δλとなることから、図６に示すようなΔλのみの波形の信号が出力される。
【０００６】
ＯＢＲ１０７から出力された信号はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１０８および包絡線検波器１０９を順次介して信号処理部１１０入力されている。ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１０８を通過した信号は包絡線検波器１０９にて包絡線検波が行われ、図７（ａ）に示すような波形の電気信号として信号処理部１１０に入力される。信号処理部１１０では、入力された電気信号は信号処理により対数変換され、図７（ｂ）に示す波形となり、その波形が不図示の表示装置に表示される。そして、その表示された波形に基づいて各光ファイバの損失および破断点の位置等を知ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコヒーレントＯＴＤＲ装置には以下のような問題がある。
【０００８】
これまでに使用されている、例えば光海底ケーブルなどの光ファイバアンプ光通信システムは、単一波長なので、ローディング光源の波長λＬ  およびプローブ光源の波長λＰ  は実際に通信に使用される波長に合わせて固定されている。具体的には、図８に示すように、通信波長をλＳ  としたとき、プローブ光源の波長λＰ  をその通信波長λＳ  と同じ波長とし、ローディング光源の波長λＬ  はプローブ光源の波長λＰ  を基準に任意固定の波長とされる。このようにローディング光源の波長λＬ  およびプローブ光源の波長λＰ  が固定のコヒーレントＯＴＤＲ装置においては、プローブ光λＰ  が通信チャンネルの波長と重なるため、通信中（インラインサービス中）の線路特性の測定を行うことはできないという問題点がある。
【０００９】
また、現在では、大容量化のために光通信の波長多重（ＷＤＭ）方式が検討されており、上記のようにローディング光源の波長λＬ  およびプローブ光源の波長λＰ  が固定のコヒーレントＯＴＤＲ装置では、波長多重の各チャンネル波長での線路の特性を測定することはできないという問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題を解決し、通信中（インラインサービス中）でも線路特性の測定を行うことができ、さらには、光ファイバアンプを用いた波長多重光通信システムの各チャンネルに関する線路の障害点探索を行うことのできるコヒーレントＯＴＤＲ装置およびコヒーレントＯＴＤＲ測定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のコヒーレントＯＴＤＲ装置は、被測定光ファイバと接続され、該被測定光ファイバにコヒーレント光パルスを入射してその戻り光に基づいて線路特性を測定するコヒーレントＯＴＤＲ装置であって、
波長可変ローディング光源と、
波長可変プローブ光源と、
前記波長可変ローディング光源から出射されたローディング光と前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光とから、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーの前記コヒーレント光パルスを生成するコヒーレント光パルス生成手段と、
前記プローブ光の波長が測定すべきチャンネル波長と合致するように前記波長可変プローブ光源の波長を制御するとともに、前記ローディング光の波長が前記チャンネル波長から一定の間隔で保持されるように前記波長可変ローディング光源の波長を制御する波長制御手段と、
前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光と前記戻り光を結合する光カプラと、
前記光カプラで結合された光が入力され、前記プローブ光の信号と前記戻り光の信号との差分である波形信号を得るレシーバとを有することを特徴とする。
【００１２】
上記の場合において、前記波長制御手段は、前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合は、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように制御するものとしてもよい。
【００１３】
本発明のコヒーレントＯＴＤＲ測定方法は、互いの波長の差が一定とされるプローブ光およびローディング光から、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーのコヒーレント光パルスを生成するステップと、
被測定光ファイバに前記コヒーレント光パルスを入射してその戻り光と前記プローブ光を光結合するステップと、
前記光結合された光を受信し、前記戻り光の信号と前記プローブ光の信号との差分である波形信号を得るステップと、
前記波形信号に基づいて前記被測定光ファイバの線路特性を測定するステップと、
測定すべきチャンネル波長について前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長と一致するように波長制御を行うステップと、
前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように波長制御を行うステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
＜作用＞
上記のように構成される本発明によれば、ローディング光およびプローブ光の波長を制御することができるので、コヒーレント光パルスの波長を通信波長とは異なる波長に設定することができ、これにより通信中（インラインサービス中）でも線路特性の測定が可能となる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、コヒーレント光パルスの波長を波長多重光通信における各チャンネル波長に応じて設定することができるので、各チャンネル波長における線路特性を測定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例のコヒーレントＯＴＤＲ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、本コヒーレントＯＴＤＲ装置は、所定の長さの光ファイバが光アンプでつながった波長多重光通信可能な光ファイバアンプ通信システム１００’と接続されており、前述した従来のもの同様にコヒーレント光パルスを光ファイバアンプ通信システム１００’の被測定光ファイバに入力し、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、その光ファイバの損失および破断点の位置等を測定するが、最も特徴となる点は、波長多重光通信の各チャンネルに関する線路の障害点の探索が可能なことにある。その構成は、タイミング信号発生器１、波長可変ローディング光源２、波長可変プローブ光源３、ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４、ＥＤＦＡ５、光カプラ６、ＯＢＲ７、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）８、包絡線検波器９、信号処理部１０、および波長制御部１１よりなる。
【００１９】
波長可変ローディング光源２および波長可変プローブ光源３は、その出力する光の波長を波長制御部１１からの波長制御信号に基づいて可変することができる。波長可変ローディング光源２からの出力光（ローディング光λＬ  ）はＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４に入力され、波長可変プローブ光源３からの出力光（プローブ光λＰ  ）はＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４に入力されるとともに光カプラ６に入力されている。光の波長を可変する手段としては、例えばレーザの温度を制御することにより行うことができ、この場合にはその温度制御を行う信号が制御信号とされる。
【００２０】
ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４は、ローディング光源２およびプローブ光源３からのローディング光λＬ  およびプローブ光λＰ  を入力とし、これらからタイミング信号発生器１からのタイミング信号に基づいてプローブ光λＰ  の波長を所定周波数シフトさせたパルス状のコヒーレント光パルスを出力する（図４参照）。このＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４から出力されたコヒーレント光パルスはＥＤＦＡ５を介して光ファイバアンプ通信システム１００’の下り線路に入力されている。
【００２１】
光カプラ６には、光ファイバアンプ通信システム１００’の上り線路が光カプラ１０１ａを介して接続されており、この上り線路より上記光ファイバアンプ通信システム１００’の下り線路に入力されたＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４からのコヒーレント光パルスの戻り光が入力される。ここで、戻り光は、図５に示す２つの成分からなる。１つは、プローブ光源に対する応答で、各アンプにて接続された光ファイバの損失、波断の情報を含む。もう１つは、ローディング光源による戻り光で、ほぼ一定の大きさである。この光カプラ６では、光ファイバアンプ通信システム１００’の上り線路からの戻り光と上記プローブ光源３からのプローブ光λＰ  とが光結合される。
【００２２】
上記光カプラ６で光結合された光は、ＯＢＲ１０７に入力されている。このＯＢＲ７では、ヘテロダイン検波が行われ、（λＰ  ＋Δλ）−（λＰ  ）＝Δλとなることから、Δλのみの波形の信号が出力される（図６参照）。
【００２３】
ＯＢＲ７から出力された信号はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）８および包絡線検波器９を順次介して信号処理部１０に入力されている。ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）８を通過した信号は包絡線検波器９にて包絡線検波が行われ、電気信号（図７（ａ）参照）として信号処理部１０に入力される。信号処理部１０では、入力された電気信号は信号処理により対数変換され、図７（ｂ）に示す波形となり、その波形が不図示の表示装置に表示される。そして、その表示された波形により、各光ファイバの損失および破断点の位置等を知ることができる。
【００２４】
次に、本実施例のコヒーレントＯＴＤＲ装置の具体的な線路特性の測定について図２を参照して説明する。以下の説明では、光ファイバアンプ通信システム１００’において行われる波長多重光通信の各チャンネル波長をそれぞれλ１，λ２，λ３，λ４として、各チャネル波長の線路特性の測定を説明する。
【００２５】
チャンネル波長λ１に関する線路特性（線路の損失および破断点）を測定する場合は、まず、プローブ光源３のプローブ光λＰ  の波長がそのチャンネル波長λ１と一致するように波長制御部１１により制御される（プローブ光λＰ１）。プローブ光λＰ  の波長がそのチャンネル波長λ１と一致すると、続いてローディング光源２のローディング光λＬ  の波長がそのチャンネル波長λ１に一致したプローブ光λＰ  と一定間隔を保つように制御される（ローディング光λＬ１）。
【００２６】
上記のようにして波長が制御されたプローブ光λＰ１およびローディング光λＬ１は、さらにＦＳＫ  ＣＷ信号発生器４においてプローブ光λＰ１の周波数がシフトされ、コヒーレント光パルスとしてＥＤＦＡ５を介して光ファイバアンプ通信システム１００’の下り線路に入力される。
【００２７】
コヒーレント光パルスが光ファイバアンプ通信システム１００’の下り線路に入力されると、光カプラ１０６ｂを介してその戻り光が光カプラ６に入力され、光カプラ６にてプローブ光源３からのプローブ光λＰ１と光結合される。
【００２８】
光カプラ６にて光結合された光はＯＢＲ１０７、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）８、包絡線検波器９を順次介して信号処理部１０に入力されて信号処理される。
【００２９】
続いて、チャンネル波長λ２に関する線路特性（線路の損失および破断点）を測定する場合は、上述の場合と同様に、プローブ光源３のプローブ光λＰ  の波長がそのチャンネル波長λ２と一致するように制御し、ローディング光源２のローディング光λＬ  の波長がそのチャンネル波長λ１に一致したプローブ光λＰ  と一定間隔を保つように制御する。これにより、チャンネル波長λ２に関する線路特性（線路の損失および破断点）の測定が行われる。
【００３０】
チャンネル波長λ３およびλ４に関する線路特性（線路の損失および破断点）の測定ていについても上述と同様のプローブ光λＰ  およびローディング光λＬ  の波長制御が行われ、それぞれのチャンネル波長に関する線路特性（線路の損失および破断点）の測定が行われる。
【００３１】
以上のように、本実施例のコヒーレントＯＴＤＲ装置では、プローブ光λＰ  およびローディング光λＬ  の各波長を任意に設定することができるので、各チャンネル波長毎に線路の特性を測定することが可能となっている。
【００３２】
なお、上述の説明では、プローブ光λＰ  を測定するチャンネル波長と一致させるようにしたが、プローブ光λＰ  を測定するチャンネル波長からずらすことにより、通信中（インラインサービス中）でも線路特性の測定を行うことができるようになる。例えば、図２に示すインラインでの測定の場合のように、プローブ光λＰ  をチャンネル波長λ１とλ２の中間の波長とすることにより、通信中（インラインサービス中）における線路特性の測定が可能と成る。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようにコヒーレント光パルスの波長を通信波長とは異なる波長に設定することができるので、通信中（インラインサービス中）でも線路特性の測定ができ、利用者へのサービスの品質が向上するという効果がある。
【００３４】
さらには、波長多重光通信における各チャンネル波長に応じてコヒーレント光パルスの波長を設定することができるので、波長多重光通信可能な光ファイバ通信システムの各チャンネルに関する線路特性が測定可能なコヒーレントＯＴＤＲ装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のコヒーレントＯＴＤＲ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したコヒーレントＯＴＤＲ装置における波長制御の一例を示す図である。
【図３】従来のコヒーレントＯＴＤＲ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）はコヒーレント光パルスを光パワーで示した図、（ｂ）はコヒーレント光パルスを周波数で示した図である。
【図５】各光ファイバにおける光波形を説明するための図である。
【図６】ヘテロダイン検波後の波形を示す波形図である。
【図７】（ａ）は包絡線検波が行われた電気信号の波形を示す波形図、（ｂ）は信号処理後の波形を示す波形図である。
【図８】図３に示したコヒーレントＯＴＤＲ装置における波長設定の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  タイミング信号発生器
２  波長可変ローディング光源
３  波長可変プローブ光源
４  ＦＳＫ  ＣＷ信号発生器
５  ＥＤＦＡ
６  光カプラ
７  ＯＢＲ
８  ＢＰＦ
９  包絡線検波器
１０  信号処理部
１１  波長制御部
【図１】
0003596972.tif 000002
【図２】
0003596972.tif 000003
【図３】
0003596972.tif 000004
【図４】
0003596972.tif 000005
【図５】
0003596972.tif 000006
【図６】
0003596972.tif 000007
【図７】
0003596972.tif 000008
【図８】
0003596972.tif 000009