(57)【要約】【課題】迷光をカットして有効受光領域外への入射を低減させる双方向光モジュールを提供する。【解決手段】本発明の双方向光モジュール１００は、光ファイバ７３に光を出射し、光ファイバ７３から戻り光が入射されるモジュールであって、光ファイバ７３に入射する光を発する発光素子１１０、１３０と、光ファイバ７３から出射された光を受光する受光素子１９０と、光ファイバ７３から出射された光を受光素子１９０に導く合分岐素子１６０と、を備える。そして、受光素子１９０は、光が入射する境界面１９１ａと光を受光する受光部１９７との間に高屈折率媒体である基板１９１が介在されていることを特徴とする。これにより、基板１９１を進行した戻り光が結合する位置と迷光が結合する位置との距離ｄ’は真空中を進行した場合の距離ｄと比較して大きくなり、受光部１９７に結合する迷光を低減することができる。【選択図】図１
2008209265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールであって、
光ファイバに入射する光を発する発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
を備え、
前記受光素子は、光が入射する境界面と光を受光する受光部との間に高屈折率媒体が介在されていることを特徴とする、双方向光モジュール。
【請求項２】
前記受光素子の前記境界面は、前記受光部に対して略垂直に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項３】
前記受光素子は、該受光素子の境界面から入射した光を前記受光部に向けて反射する反射面を備えることを特徴とする、請求項２に記載の双方向光モジュール。
【請求項４】
前記受光素子の境界面に対して略垂直な前記高屈折率媒体の端面にはＶ字形状の溝が形成され、
前記受光素子の反射面は、前記溝を構成する一の面であることを特徴とする、請求項３に記載の双方向光モジュール。
【請求項５】
前記受光素子は、端面入射型アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の双方向光モジュール。
【請求項６】
前記合分岐素子と前記受光素子との間に、前記受光素子に入射させる光が通過する開口部が形成された迷光遮蔽部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の双方向光モジュール。
【請求項７】
光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器であって、
前記光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、
光を所定のタイミングで発生させるように前記双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、
前記双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、前記光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、
を備え、
前記双方向光モジュールは、
前記光ファイバに入射される光を発する発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバから出射された光を前記受光素子に導く合分岐素子と、
を備え、
前記受光素子は、光が入射する境界面と光を受光する受光部との間に高屈折率媒体が介在されていることを特徴とする、光パルス試験器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバ通信網の破断点測定等に用いられる光パルス試験器に用いる双方向光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムや、光を用いた例えば光ファイバセンサ等の測定機器は、光を出射する光源および光を感知する受光部を備える。また、光通信システムの保守・管理等に用いられる測定機器は、被測定光ファイバに測定用の光を出射する光源および被測定光ファイバによって伝送された光を感知する受光部を備えている。
【０００３】
例えば、光信号によりデータ通信等を行う光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバの状態を監視するため、光ファイバの敷設や保守等において、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれる光パルス試験器が用いられる。ＯＴＤＲは、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する。
【０００４】
光パルス試験器は、送信部および受信部を同一のケースに収め、ひとつにモジュール化した双方向光モジュールやＢＩＤＩ（Ｂｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）モジュール等を備えている。これらのモジュールは、近年のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）の普及に伴い低価格となり、ＯＴＤＲに限らず、その他の測定機器や光通信システムにも多く使用されている。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２には、双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲの構成が開示されている。ＯＴＤＲは、図７に示すように、双方向光モジュール１０と、ＬＤ駆動部２０と、サンプリング部３０と、信号処理部４０と、表示部５０とを備えて構成される。
【０００６】
双方向光モジュール１０は、測定コネクタ６０を介して被測定光ファイバ７３にパルス光を出力し、被測定光ファイバ７３からの戻り光を感知するモジュールである。ＬＤ駆動部２０は、双方向光モジュール１０内の光源を駆動する駆動部である。サンプリング部３０は、双方向光モジュール１０内の受光部からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする機能部である。信号処理部４０は、ＬＤ駆動部２０を介して双方向光モジュール１０にパルス光を出力させ、また、サンプリング部３０にサンプリングを行わせる機能部である。さらに、信号処理部４０は、サンプリング部３０によるサンプリング結果の電気信号の演算処理を行う。表示部５０は、信号処理結果を表示する機能部であり、例えばディスプレイ等を用いることができる。
【０００７】
ここで、従来の双方向光モジュール１０は、例えばケース内に、光を発する発光素子と、光を平行光にするレンズと、複数の光を１つの光に合波する合分波素子と、光を集光するレンズと、光を分岐する合分岐素子と、光を感知する受光素子とを備えて構成される（例えば、特許文献１〜３）。かかる双方向光モジュール１０は、例えば、波長λ１の光を出射する発光素子と、波長λ２の光を出射する発光素子を備えるとする。これら２つの発光素子から出射された波長λ１、λ２の光は、それぞれレンズにより平行光とされて、合分波素子により合波される。合分波素子により合波された光は、レンズにより集光されて光ファイバに入射した後、測定コネクタ６０により光ファイバと接続された被測定光ファイバ７３に入射する。
【０００８】
被測定光ファイバ７３に入射した光は、被測定光ファイバ７３内の破断点または接続点で反射し、その戻り光が再び被測定光ファイバ７３をたどって、測定コネクタ６０により接続された光ファイバを介して双方向光モジュール１０に入射する。この戻り光は、レンズによって平行光とされた後、合分岐素子によって戻り光の一部または全部が受光素子へ導かれる。合分岐素子により受光素子側へ反射された光は、レンズにより集光されて受光素子に入射する。
【０００９】
また、双方向光モジュールとして、図８に示すような光ファイバカプラを用いることもできる（例えば、特許文献４）。光ファイバカプラ型の双方向光モジュール１０は、発光素子１１、１３と、出力端ａ、ｂが無反射端となるように処理された分波光カプラ１５および光分岐カプラ１６と、受光素子１７とを備える。
【００１０】
２つの発光素子１１、１３から出射された光は、合分波光カプラ１５に入射して合波される。合波された光は、光分岐カプラ１６を介して、測定コネクタ６０により接続された被測定光ファイバ７３へ入射する。被測定光ファイバ７３に入射した光は、被測定光ファイバ７３内の破断点または接続点で反射し、その戻り光が再び被測定光ファイバ７３をたどって双方向光モジュール１０に入射する。この戻り光は、光分岐カプラ１６により分岐されて、受光素子１７に入射する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３０５０１７号公報
【特許文献２】特開平４−２９６８１２号公報
【特許文献３】特開平８−１６６５２６号公報
【特許文献４】特開平１０−３３６１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した２つの従来の双方向光モジュール１０のうち前者では、光学部品や、金属ケース等の部品の面において反射・散乱した光である迷光が減衰を繰り返す現象が生じる。図９に示すように、受光素子１９の受光面１９ｃは、受光面１９ｃの中心に位置する第１の受光エリア１９ａと、第１の受光エリア１９ａの周囲に設けられる第２の受光エリア１９ｂとからなり、第１の受光エリア１９ａは、第２の受光エリア１９ｂと比較して周波数特性のよい領域（有効受光領域）である。このような受光素子１９に戻り光１０ａが受光素子１９の第１の受光エリア１９ａに入射するのに対して、迷光１０ｂの大部分は、光１０ａとは異なる角度からレンズ１８に入射する。このとき、迷光１０ｂは、レンズ１８により第２の受光エリア１９ｂに集光される。
【００１３】
このような双方向光モジュール１０を用いた光パルス試験器１により、被測定光ファイバ７３内の破断点または接続点を測定すると、図１０に示すような形状の波形が得られる。光パルス試験器１は、破断点または接続点を検出すると戻り光の信号レベルが高くなり、図１０のＡ点のように突出した波形（フレネル反射波形）が現れる。このとき、受光素子１９が迷光１０ｂを感知すると、戻り光レベルや反射点位置の検出誤差が増加してしまう。
【００１４】
特に、第２の受光エリア１９ｂでの迷光１０ｂの受光が多いと、被測定光ファイバ７３の破断点または接続点において反射された光の測定結果を示す波形の、アッテネーションデッドゾーンと呼ばれる裾引きを大きくしてしまうという問題がある。迷光１０ｂには、発光素子から出射された光に起因するものと、被測定光ファイバ７３からの戻り光に起因するものとがある。前者は、被測定光ファイバ７３からの戻り光よりも早く受光素子１９に受光されるため、主に、機器に近い地点での反射点を検出する場合に問題となる。一方後者は、本来の戻り光レベルに迷光成分が加算されて戻り光レベルのレベル誤差を生じさせるだけでなく、裾引きが大きくなることによって近接する２つの反射点の識別が困難となり、損失を識別することが困難となる。
【００１５】
一方、光ファイバカプラ型の双方向光モジュール１０において、光ファイバは極めて細い導波路であるために、戻り光をレンズにより意図的に結合して導波する反面、戻り光と異なる角度で散乱する迷光に対してはピンホールのように進路を制限するように作用してしまう。このように、光ファイバカプラ型の双方向光モジュール１０は光学系内部で発生する不要な反射光や散乱光である迷光が受光素子１７に入射しにくい構造となっている。このため、光ファイバカプラ型の双方向光モジュール１０は、被測定光ファイバ７３内の破断点において反射された光の測定結果を示す波形の裾引きは小さいが、部品コストが高く、ファイバフォーミングが光ファイバの最小曲げ径により決定されるためモジュールのサイズを小型化することが困難である。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、迷光をカットして有効受光領域外への入射を低減させることの可能な、新規かつ改良された双方向光モジュールおよびこれを用いた光パルス試験器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールが提供される。かかる双方向光モジュールは、光ファイバに入射する光を発する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子と、を備える。そして、受光素子は、光が入射する境界面と光を受光する受光部との間に高屈折率媒体が介在されていることを特徴とする。
【００１８】
受光素子の受光部には、光ファイバから出射された光の他に、双方向光モジュール内で反射・散乱した光である迷光が入射する可能性がある。迷光は、戻り光レベルや反射点位置の検出誤差を増加させる要因となる。そこで、本発明では、受光部に結合する迷光を低減させるために、受光素子の境界面と受光部との間に高屈折率媒体を設ける。光が高屈折率媒体を進むときの見かけ上の距離は、真空中を進む場合と比較して大きくなる。すなわち、戻り光が結合する位置と迷光が結合する位置との距離が大きくなり、受光部に結合する迷光を低減することができる。これにより、戻り光レベルや反射点位置の検出誤差が増加するのを防ぎ、双方向光モジュールの測定精度を高めることができる。
【００１９】
ここで、受光素子の境界面は、受光部に対して略垂直に形成することができる。このとき、受光素子は、該受光素子の境界面から入射した光を受光部に向けて反射する反射面を備えるようにしてもよい。受光素子の境界面に入射した光を反射させてから受光することにより、光が境界面に入射してから受光部に結合するまでの距離を大きくすることができる。また、反射面により反射された光のみが受光部へ導かれるようになるので、反射面に入射しない迷光等を受光部へ導かないようにすることもできる。このような受光素子は、例えば受光素子の境界面に対して略垂直な高屈折率媒体の端面にＶ字形状の溝を形成することにより形成することができ、その溝を構成する一の面を受光素子の反射面とすることができる。本発明の受光素子には、例えば端面入射型アバランシェフォトダイオードを用いることができる。
【００２０】
また、合分岐素子と受光素子との間に、受光素子に入射させる光が通過する開口部が形成された迷光遮蔽部材をさらに備えるようにしてもよい。これにより、受光素子に入射する可能性のある迷光を、受光素子に入射する前に除去することができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器が提供される。かかる光パルス試験器は、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、光を所定のタイミングで発生させるように双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、を備える。そして、双方向光モジュールは、光ファイバに入射される光を発する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバから出射された光を受光素子に導く合分岐素子とを備えており、受光素子は、光が入射する境界面と光を受光する受光部との間に高屈折率媒体が介在されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明にかかる光パルス試験器の双方向光モジュールの受光素子の受光面部には、光ファイバから出射された光の他に、双方向光モジュール内で反射・散乱した光である迷光が入射する可能性がある。そこで、受光部に結合する迷光を低減させるために、受光素子の境界面と受光部との間に高屈折率媒体を設ける。高屈折率媒体を進行した戻り光が結合する位置と迷光が結合する位置との距離は真空中を進行した場合と比較して大きくなり、受光部に結合する迷光を低減することができる。これにより、戻り光レベルや反射点位置の検出誤差が増加するのを防ぎ、双方向光モジュールの測定精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、迷光をカットして有効受光領域外への入射を低減させることの可能な双方向光モジュールおよびこれを用いた光パルス試験器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
（第１の実施形態）
まず、図１および図２に基づいて、本発明の第１の実施形態にかかる双方向光モジュール１００の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の構成を示す構成概略図である。図２は、本実施形態にかかる受光素子１９０の構成を示す断面図である。
【００２６】
＜双方向光モジュールの構成＞
本実施形態にかかる光双方向モジュール１００は、例えば図７に示す光パルス試験器１に用いることができる。上述したように、光パルス試験器１は、信号によりデータ通信等を行う光通信システムにおいて、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する機器である。かかる光パルス試験器１に、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を備えることにより、光パルス試験器１による測定精度を高めることができ、従来の光ファイバカプラ型の双方向光モジュール１０を用いた場合と比べて機器を小型化することができる。以下、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の構成と、これを用いた光パルス試験器の動作について詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態にかかる双方向光モジュール１００は、図１に示すように、光を発する発光素子１１０、１３０と、光を平行光にするレンズ１２０、１４０と、複数の光を１つの光に合波する合分波素子１５０と、光を集光するレンズ１７０、１８０と、光を分岐する合分岐素子１６０と、光を感知する受光素子１９０とを備える。
【００２８】
発光素子１１０、１３０は、光ファイバ７１に入射させる光を発する素子であり、例えばレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。なお、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００は２つの発光素子１１０、１３０を備えているが、かかる例に限定されず、１または２以上の発光素子を設けることができる。
【００２９】
レンズ１２０、１４０は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いることができる。レンズ１２０は発光素子１１０から出射された光を平行光にし、レンズ１４０は発光素子１３０から出射された光を平行光にする。
【００３０】
合分波素子１５０は、レンズ１２０、１４０により平行光とされた光を合波する波長フィルタであり、例えばＳｈｏｒｔ  Ｗａｖｅ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、Ｌｏｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ等を用いることができる。なお、“Ｗａｖｅ”は、“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ”と同義である。合分波素子１５０によって合波された光は、後述する合分岐素子１６０を通過して光ファイバ７１に入射する。
【００３１】
合分岐素子１６０は、光ファイバ７１からの戻り光を受光素子１９０に導くための光学素子である。合分岐素子１６０には、例えばハーフミラー等のビームスプリッタを用いることができる。合分岐素子１６０は、入射した光の一部または全部を反射して、戻り光を受光素子１９０に入射させる。
【００３２】
レンズ１７０、１８０は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いることができる。レンズ１７０は、合分波素子１５０を介して光ファイバ７１に入射する光を集光して光ファイバ７１に入射させる。レンズ１８０は、合分岐素子１６０により分岐された光ファイバ７１からの戻り光を集光して受光素子１９０に入射させる。
【００３３】
受光素子１９０は、光を感知する素子であり、例えば、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ；以下、「ＡＰＤ」とする。）を用いることができる。ＡＰＤは、雪崩増幅効果を利用した受光素子であり、微弱な光も高感度に検出することができる。このため、ＡＰＤ（特に、小口径のＡＰＤ）は、微弱な戻り光を高い距離分解能で検出しなければならないＯＴＤＲ等の受光素子に適している。本実施形態では、受光素子１９０として端面入射型ＡＰＤを使用する。
【００３４】
本実施形態の受光素子１９０について詳細に説明すると、受光素子１９０は、図２に示すように、基板１９１と、光吸収層１９２と、障壁緩和層１９３と、電界降下層１９４と、増倍層１９５とからなる。かかる受光素子１９０の基板１９１は例えばｎ−ＩｎＰからなり、基板１９１上には、例えばｎ−／ｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる光吸収層１９２が形成されている。そして、光吸収層１９２上には、例えばｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる障壁緩和層１９３が形成されている。
【００３５】
障壁緩和層１９３上には、例えばｎ＋−ＩｎＰからなる電界降下層１９４、ｎ−−ＩｎＰからなる倍増層１９５が形成されている。電界降下層１９４および倍増層１９５は、エッチングにより部分的に除去されている。障壁緩和層１９３、電界降下層１９４および倍増層１９５上には絶縁膜１９８がコーティングされており、倍増層１９５上の絶縁膜１９８の一部が除去された部分にｐ電極１９６ａが設けられている。同様に、障壁緩和層１９３上の絶縁膜１９８の一部が除去された部分にｎ電極１９６ｂが設けられている。かかる受光素子１９０の受光部１９７はｐ電極１９６ａに対応する位置に設けられ、受光部１９７に位置する光吸収層１９２により受光する。
【００３６】
この光吸収層１９２が光を感知する領域として規定される受光領域は、第１の受光エリアと、第１の受光エリアより周波数特性の悪い第２の受光エリアとからなる。ここで、倍増層１９５とｐ電極１９６ａとの間にはＺｎ拡散領域（図示せず。）が設けられ、Ｚｎ拡散領域はエッジブレークダウンを防止するためのガードリング（図示せず。）によってその領域を囲まれている。ガードリングにより規定されるＺｎ拡散領域が、有効受光領域（第１の受光エリア）となる。そして、有効受光領域の外側に、第２の受光エリアがある。
【００３７】
かかる受光素子１９０は、基板１９１の一の端面（以下、この端面を「境界面１９１ａ」とする。）から光が入射する端面入射型受光素子であり、境界面１９１ａの表面には、光の反射を防止するＡＲコートなどの反射防止膜１９１ｃが形成されている。また、基板１９１の底面側には、Ｖ字形状の溝１９９が形成されている。溝１９９は、境界面１９１ａから入射した光を受光部側へ導く傾斜面１９１ｂを含んで構成される。溝１９９の表面には、例えばＳｉ２Ｏ膜１９９ａが形成される。なお、本実施形態において、溝１９９の形状はＶ字形状であったが、本発明はかかる例に限定されず、例えば略コの字形状など境界面１９１ａから入射した光を受光部１９７側へ反射する反射面が形成されればよい。
【００３８】
以上、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の構成について説明した。次に、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の機能を、この双方向光モジュール１００を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図７と同様であり、双方向光モジュール１０の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール１００が適用されているとする。
【００３９】
＜双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作＞
本実施形態にかかる光パルス試験器は、まず、光パルス試験器１の信号処理部４０により、ＬＤ駆動部２０に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部４０内のタイミング発生手段（図示せず。）により、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部２０に送信する。タイミング信号を受信したＬＤ駆動部２０は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール１００の発光素子１１０または発光素子１３０にパルス光を出力させる。
【００４０】
発光素子１１０から発光された波長λ１のパルス光は、レンズ１２０により平行光とされ、発光素子１３０から発光された波長λ２のパルス光は、レンズ１４０により平行光とされて、合分波素子１５０に入射する。合分波素子１５０は、発光素子１１０から出射された波長λ１の光を透過し、一方、発光素子１３０から出射された波長λ２の光は反射させて、ともに合分岐素子１６０へ向かうように光を導く。そして、発光素子１１０から出射された波長λ１の光と発光素子１３０から出射された波長λ２の光は合分岐素子１６０を透過して、レンズ１７０に入射する。レンズ１７０は、入射した光を集光し、光ファイバ７１に入射させる。
【００４１】
光ファイバ７１の一端に入射した光は、光ファイバ７１の他端と接続された測定コネクタ６０を介して、断線や損失等の測定対象である被測定光ファイバ７３に入射する。ここで、被測定光ファイバ７３内部では、レイリー散乱が発生することがある。この散乱した光の一部はパルス光の進行方向とは逆方向に進み、後方散乱光として光パルス試験器１に戻る。また、被測定光ファイバ７３の接続点や破断点では双方向光モジュール１００から入射された光がフレネル反射し、その反射光も光パルス試験器１に戻る。
【００４２】
被測定光ファイバ７３からのこれらの戻り光は、測定コネクタ６０、光ファイバ７１を介して双方向光モジュール１００内に入射する。戻り光は、レンズ１７０により平行光とされた後、合分岐素子１６０によって受光素子１９０に入射するように分岐される。合分岐素子１６０により分岐された光は、レンズ１８０により集光され、受光素子１９０に入射する。受光素子１９０に入射した光は、図２に示すように、溝１９９の傾斜面１９１ｂによりｐ電極１９６ａ側へ反射され、受光部１９７に位置する光吸収層１９２にて吸収される。
【００４３】
ここで、本実施形態にかかる受光素子１９０は、境界面１９１ａから入射した被測定光ファイバ７３からの戻り光を、高屈折率媒体からなる基板１９１を介して光吸収層１９２にて吸収する。基板１９１は高屈折率、例えば約３〜４の屈折率を有する例えばＩｎＰから形成することができる。このように、戻り光が入射する境界面１９１ａから光を吸収する光吸収層１９２との間に高屈折率媒体を設けることにより、レンズ１８０から戻り光の受光部１９７での合焦位置までの距離を従来よりも長くすることができる。
【００４４】
すなわち、光が真空中を進む場合に、図３（ａ）に示すように、レンズ１８０により集光された被測定光ファイバ７３からの戻り光は、受光素子１９０の受光領域１９７ｃ、特に有効受光領域である第１の受光エリアに集光される。このとき、例えばレンズ１８０の光軸に対して斜めに入射し、レンズ１８０により屈折されて受光領域１９７ｃに集光してしまう迷光が存在するとする。一方、光が高屈折率媒体中を進む場合、図３（ｂ）に示すように、光の進む見かけ上の距離Ｌ’は真空中に進む距離Ｌと比較して長くなる。このとき、被測定光ファイバ７３からの戻り光は、光の進む見かけ上の距離Ｌ’が距離Ｌより長くなっても真空中を進む場合と同様、受光領域１９７ｃ、特に第１の受光エリアに集光される。しかし、真空中において受光領域１９７ｃに集光してしまっていた迷光は、見かけ上の光路Ｌ’が距離Ｌより長くなるにつれて、迷光の合焦位置が戻り光の合焦位置から遠ざかり、受光領域１９７ｃから外れた位置に集光される。
【００４５】
このように、光を高屈折率媒体からなる基板１９１を通過させた後に受光することにより、真空中を通過させた場合と比較して、戻り光の焦点位置と迷光の焦点位置との間隔がｄからｄ’へと大きくなる。したがって、迷光が受光領域１９７ｃに集光するのを低減させることができる。
【００４６】
また、本実施形態にかかる受光素子１９０は、溝１９９により形成された傾斜面１９１ｂを備え、境界面１９１ａから入射した光を傾斜面１９１ｂにより光吸収層１９２側へ反射させた後、光吸収層１９２にて光を吸収する。このように傾斜面１９１ｂを設けることにより、光は高屈折率媒体からなる基板１９１内をより多く進むことができ、光が見かけ上進む距離をより大きくすることができる。したがって、迷光が受光領域１９７ｃに集光することをより低減させることができる。
【００４７】
さらに、傾斜面１９１ｂを備えることにより、境界面１９１ａから入射した光のうち傾斜面１９１ｂによりｐ電極１９６ａ側へ反射した光のみが光吸収層１９２によって感知され、傾斜面１９１ｂに当たらなかった光は感知されない。このように、傾斜面１９１ｂの大きさや配置によっても受光領域１９７ｃに集光する光を制限することができる。
【００４８】
次いで、受光素子１９０は、戻り光を感知すると、戻り光の光パワーに応じた電気信号（光電流）に変換し、電気信号をサンプリング部３０に出力する。そして、サンプリング部３０は、内部のＩＶ変換回路（図示せず。）により受光素子１９０からの光電流を電圧に変換した後、内部の多段のアンプ（図示せず。）によってこの電気信号を増幅する。さらに、サンプリング部３０のＡＤ変換回路（図示せず。）によって、信号処理部５０のタイミング信号を時間的基準として、増幅された電気信号をアナログ信号である電気信号をデジタル信号にＡＤ変換して、信号処理部５０に出力する。
【００４９】
その後、信号処理部５０は、タイミング信号を出力したタイミングおよびサンプリング部３０から受け取ったデジタル信号に基づいて、発光素子１１０、１３０にパルス光を出射させてから戻り光を受光素子１９０にて受光するまでの時間を算出する。さらに、信号処理部５０は、被測定光ファイバ７３の測定距離、戻り光の光信号レベル測定を行い、距離と戻り光の光信号レベルの関係を測定結果として、表示部５０に表示させる。なお、戻り光の光信号レベルは非常に微弱であるため、パルス光を繰り返し被測定光ファイバ７３に出力し、信号処理部５０にて複数回の測定値を平均化することにより、ノイズの低減を図ることができる。
【００５０】
ここで、図４に、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いた光パルス試験器によって、被測定光ファイバ７３の破断点または接続点を測定したときの波形を示す。図４において、実線は本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いた光パルス試験器による測定結果を示し、破線は従来の双方向光モジュール１０を用いた光パルス試験器による測定結果を示す。
【００５１】
本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いた光パルス試験器は、被測定光ファイバ７３の破断点または接続点での反射光を検出すると、図４における実線の波形のように、従来の光パルス試験器と同様、一部が突出した波形（フレネル反射波形）を示す。このとき、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いた光パルス試験器が示す波形（実線）は、従来の光パルス試験器が示す波形（破線）と比較して、裾引きが小さい。これは、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の受光素子１９０が、高屈折率媒体を通過させた後に該受光素子１９０に入射した光を光吸収層１９２にて吸収し、受光領域１９７ｃ、特に有効受光領域よりも周波数特性の悪い第２の受光エリアに結合する迷光を低減させたことによる。このように、光パルス試験器に本実施形態の双方向光モジュール１００を適用することにより、例えば近接した２つの反射点における反射も、後の反射波の突出部が前の反射波の裾引きと重なって埋もれてしまうことがなく、従来の光パルス試験器と比較して測定精度の高い光パルス試験器を提供することができる。
【００５２】
また、下記の表１に表面入射型ＡＰＤと本実施形態で用いた端面入射型ＡＰＤとのダイレクティビティ比較結果を示す。ダイレクティビティは反射減衰量を示す値であり、出力光の強度と受光領域において受光した光の強度との比をｄＢ表示した量である。値が大きいほど減衰が大きい（すなわち戻り光が少ない）ことを意味する。ここで、測定する受光素子の受光領域は、有効受光領域である直径０．０３５ｍｍの円で囲まれた第１の受光エリアと、第１の受光エリアの外側の領域であって、第１の受光エリアを規定する円と直径０．１８ｍｍの円とで囲まれた第２の受光エリアとからなる。なお、第２の受光エリアにおけるダイレクティビティは、第１の受光エリアをマスクで覆い測定した。
【００５３】
【表１】
2008209265.tif 000003
【００５４】
表１に示すように、第１の受光エリアにおけるダイレクティビティは表面入射型ＡＰＤ、端面入射型ＡＰＤともに同程度の値を示しているが、第２の受光エリアにおけるダイレィティビティは、表面入射型ＡＰＤに比べて端面入射型ＡＰＤの値が大きくなっている。すなわち、端面入射型ＡＰＤは、表面入射型ＡＰＤに比べて第２の受光エリアにて感知する光が少ないことを意味する。また、受光エリア全体におけるダイレクティビティは、表面入射型ＡＰＤでは第２の受光エリアで感知する光量とほとんど変わらず、第１の受光エリアでのダイレクィティビティがよくても第２の受光エリアでのダイレクティビティの値にともなった値を示している。一方、端面入射型ＡＰＤにおいては、受光エリア全体におけるダイレクティビティは第１の受光エリアのダイレクティビティにともなった値を示している。
【００５５】
すなわち、表面入射型ＡＰＤは、第２の受光エリアにおける受光量が受光素子の性能に大きく影響する一方、本実施形態で用いる端面入射型ＡＰＤは、第２の受光エリアにおける受光量は少なく、受光素子の性能が第２の受光エリアの受光量にそれほど影響を受けない。この結果から、端面入射型ＡＰＤを用いることによっても、表面入射型ＡＰＤを用いる場合と比較して、被測定光ファイバの破断点または接続点において反射された光の測定結果を示す波形の裾引きが大きくなることを防止できると考える。
【００５６】
以上、第１の実施形態にかかる双方向光モジュール１００と、これを用いた光パルス試験器の動作について説明した。第１の実施形態にかかる双方向光モジュール１００は、迷光１００ｂが受光部１９７に入射することを防止するために、受光素子１９０の境界面と受光部１９７との間に高屈折率媒体からなる基板１９１を設け、かかる基板１９１内を通過させた後に境界面から入射した光を受光部１９７の光吸収層１９２により吸収する。これにより、光の見かけ上進む距離を長くすることができ、迷光が受光素子の受光領域、特に第２の受光エリアに結合するのを低減させることができる。したがって、ＯＴＤＲ波形の裾引きも小さくなり、双方向光モジュール１００の測定精度を高めることができる。さらに、光ファイバカプラ型の双方向光モジュールと比べて、双方向光モジュール１００のサイズを小型化することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、図５および図６に基づいて、本発明の第２の実施形態にかかる双方向光モジュール２００の構成について説明する。本実施形態にかかる双方向光モジュールは、第１の実施形態にかかる双方向光モジュール１００と比較して、迷光遮蔽部材１８５およびレンズ１８８を備えた点で相違する。以下、主に第１の実施形態との相違点について説明し、同一部分については詳細な説明を省略する。なお、図５は、本実施形態にかかる双方向光モジュール２００の構成を示す構成概略図である。図６は、本実施形態にかかる受光素子１９０の受光状態を説明するための説明図である。
【００５８】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００は、図５に示すように、第１の実施形態の双方向光モジュール１００のレンズ１８０と受光素子１９０との間に、迷光遮蔽部材１８５と、レンズ１８８とを備えて構成される。
【００５９】
迷光遮蔽部材１８５は、受光素子１９０の受光領域１９７ｃに迷光が結合するのを防ぐための部材であり、特に、受光領域１９７ｃの中で周波数特性の悪い第２の受光エリア１９７ｂに結合する光を遮蔽する。迷光遮蔽部材１８５は、光を遮蔽する遮蔽部１８７と、受光素子１９０に受光させる光を通過させる開口部１８６とからなる。迷光遮蔽部材１８５は、例えば、光を遮蔽するニッケル合金等の金属板に、光を通過させる開口部１８６としてピンホールを形成することにより構成することができる。開口部１８６の形状は、開口部１８６を通過した光が受光素子１９０の第１の受光エリア１９７ａで感知されるように、第１の受光エリア１９７ａの形状に応じて決定することが望ましい。
【００６０】
レンズ１８８は、迷光遮蔽部材１８５の開口部１８６を通過した光を集光するレンズであり、例えば凸レンズを用いることができる。迷光遮蔽部材１８５の開口部１８６を通過した光は略平行光となるが拡散する光もある。レンズ１８８を用いることにより、このような光を集光し、より確実に受光素子１９０の有効受光領域である第１の受光エリア１９７ａに結合させることができる。
【００６１】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００は、迷光遮蔽部材１８５を設けることにより、被測定光ファイバ７３からの戻り光が受光素子１９０に入射する前に双方向光モジュール２００内で散乱等した迷光が受光素子１９０に入射するのを低減させることができる。すなわち、図６に示すように、被測定光ファイバ７３からの戻り光１００ａは、レンズ１８０に対して垂直に入射して集光された後、迷光遮蔽部材１８５の開口部１８６を通過する。そして、開口部１８６を通過した光は、レンズ１８８により再び集光されて受光素子１９０の第１の受光エリア１９７ａに結合する。
【００６２】
一方、双方向光モジュール１００内で反射・散乱した迷光１００ｂは、その大部分が、減衰を繰り返す中で戻り光１００ａと異なる入射角度でレンズ１８０に入射する。このため、迷光１００ｂは、迷光遮蔽部材１８５の遮蔽部１８７に結合する。ここで、迷光遮蔽部材１８５の遮蔽部１８７は光を透過しない材質で形成されているため、迷光１００ｂは迷光遮蔽部材１８５を通過することができず、受光素子１９０に入射することがない。このように、光パルス試験器の測定精度を低下させる原因となる不要な光を受光素子１９０が感知するのを防止することができる。
【００６３】
以上、第２の実施形態にかかる双方向光モジュール２００について説明した。第２の実施形態にかかる双方向光モジュール２００は、第１の実施形態と同様に、受光素子１９０の境界面と受光部１９７との間に高屈折率媒体からなる基板１９１を設け、境界面から入射した光を基板１９１内を通過させた後、受光部１９７の光吸収層１９２により吸収する。これにより、光の見かけ上進む距離を長くすることができ、迷光が受光領域１９７ｃに結合するのを低減させることができる。さらに、レンズ１８０と受光素子１９０との間に迷光遮蔽部材１８５およびレンズ１８８を設けることにより、受光素子１９０により受光される可能性のある迷光を、受光素子１９０に入射する前に除去することができる。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６５】
例えば、上記実施形態の光パルス試験器１は表示部５０を備えていたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、光パルス試験器１に別個の表示機器を接続してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態の双方向光モジュールは、合分岐素子１６０と迷光遮蔽部材１８５との間にレンズ１８０を設けたが、本発明はかかる例に限定されず、レンズ１８０は必ずしも設けなくともよい。
【００６７】
さらに、上記実施形態では、双方向光モジュールを、光ファイバの破断等を確認する光パルス試験器に用いる例を示したが、本発明の双方向光モジュールは、例えば、ファイバトゥザホーム（ＦＴＴＨ）やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の双方向光通信ネットワーク等に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる双方向光モジュールの構成を示す構成概略図である。
【図２】同実施形態にかかる受光素子の構成を示す断面図である。
【図３】光の進む距離を説明するための説明図であって、（ａ）は光が真空中を進む場合を示し、（ｂ）は光が高屈折率媒体中を進む場合を示す。
【図４】同実施形態にかかる双方向光モジュールを用いた光パルス試験器により破断点または接続点における反射光を検出したときの波形を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる双方向光モジュールの構成を示す構成概略図である。
【図６】同実施形態にかかる受光素子の受光状態を説明するための説明図である。
【図７】光パルス試験器の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の光ファイバカプラ型双方向光モジュールの構成を示す構成概略図である。
【図９】従来の受光素子の受光状態を説明するための説明図である。
【図１０】従来の双方向光モジュールを用いた光パルス試験器により破断点または接続点における反射光を検出したときの波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１００、２００          双方向光モジュール
１１０、１３０          発光素子
１２０，１４０          レンズ
１５０                  合分波素子
１６０                  合分岐素子
１７０、１８０、１８８  レンズ
１８５                  迷光遮蔽部材
１９０                  受光素子
１９１                  基板
１９１ａ                境界面
１９１ｂ                傾斜面
１９７                  受光部
１９７ａ                第１の受光エリア
１９７ｂ                第２の受光エリア
１９７ｃ                受光領域
１９９                  溝
【図１】
2008209265.tif 000004
【図２】
2008209265.tif 000005
【図３】
2008209265.tif 000006
【図４】
2008209265.tif 000007
【図５】
2008209265.tif 000008
【図６】
2008209265.tif 000009
【図７】
2008209265.tif 000010
【図８】
2008209265.tif 000011
【図９】
2008209265.tif 000012
【図１０】
2008209265.tif 000013