(57)【要約】【課題】ゴーストを発生させずに高い光源安定度を有す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、光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射されるものであって、光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子１１０、１３０と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子１９０と、複数の発光素子１１０、１３０から発せされた光を合波して光ファイバに導く合分波素子１５０と、発光素子１１０、１３０と合分波素子１５０との間に設けられ、発光素子１１０、１３０側から合分波素子１５０側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータ１２５、１４５と、光ファイバ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。【選択図】図１
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【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複数の発光素子と、
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、
前記複数の発光素子から発せされた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記発光素子と前記合分波素子との間に設けられ、前記発光素子側から前記合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
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】
前記受光素子の受光面は、第１の受光エリアと、前記第１の受光エリアより周波数特性の低い第２の受光エリアとからなり、
前記受光素子は、該受光素子に入射する光が前記第１の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置され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】
前記合分岐素子と前記受光素子との間に光を集光するレンズをさらに備え、
前記受光素子は、前記レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置され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４】
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、
光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、
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、
前記複数の発光素子から発せされた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
前記発光素子と前記合分波素子との間に設けられ、前記発光素子側から前記合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
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、
を備えることを特徴とする、光パルス試験器。
【請求項５】
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光する発光素子と、
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、
前記複数の発光素子から発せられた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
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、
前記合分波素子と前記合分岐素子との間に設けられ、前記合分波素子側から前記合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
を備えることを特徴とする、双方向光モジュール。
【請求項６】
前記受光素子の受光面は、第１の受光エリアと、前記第１の受光エリアより周波数特性の低い第２の受光エリアとからなり、
前記受光素子は、該受光素子に入射する光が前記第１の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置されることを特徴とする、請求項５に記載の双方向光モジュール。
【請求項７】
前記合分岐素子と前記受光素子との間に光を集光するレンズをさらに備え、
前記受光素子は、前記レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置されることを特徴とする、請求項５に記載の双方向光モジュール。
【請求項８】
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、
光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、
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、
前記複数の発光素子から発せられた光を合波して前記光ファイバに導く合分波素子と、
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、
前記合分波素子と前記合分岐素子との間に設けられ、前記合分波素子側から前記合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、
を備え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６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、例えば図７に示すように、光を発する発光素子１１、１３と、光を平行光にするレンズ１２、１４と、複数の光を１つの光に合波する合分波素子１５と、光を集光するレンズ１７、１８と、光を分岐する合分岐素子１６と、光を感知する受光素子１９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１１と、波長λ２の光を出射する発光素子１３を備えるとする。これら２つの発光素子１１、１３から出射された波長λ１、λ２の光は、それぞれレンズ１２、１４により平行光とされて、合分波素子１５により合波される。合分波素子１５により合波された光は、レンズ１７により集光されて光ファイバ７１に入射した後、測定コネクタ６０により光ファイバ７１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７１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１７によって平行光とされた後、合分岐素子１６によって戻り光の一部または全部が受光素子１９へ導かれる。合分岐素子１６により受光素子１９側へ反射された光は、レンズ１８により集光されて受光素子１９に入射する。
【０００９】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７に示す双方向光モジュール１０において、発光素子１１、１３から出射した光は、ＯＴＤＲの信号レベルを上げる目的で可能な限りロスがないように、レンズ１２、１４、１７を介して光ファイバ７１に入射される。しかし、発光素子１１、１３から出射した光が高効率で光ファイバ７１に入射すると、光ファイバ７１と接続された被測定光ファイバ７３からの戻り光を測定した反射減衰率が悪くなるという欠点がある。これは、主に破断点または接続点と発光素子１１、１３との間で生じる光の多重反射による。
【００１１】
図８に、被測定光ファイバ７３からの戻り光を従来のＯＴＤＲにより測定したときのＯＴＤＲ波形を示す。図８に示すように、被測定光ファイバ７３の破断点または接続点からの戻り光は、最初に波形に現れるピークＡとして現れる。しかし、実際には破断点等が存在しないにも関わらず、あたかも反射があるようにピークＢ、Ｃ（ゴースト）が現れる。このピークＢ、Ｃが、破断点または接続点と発光素子１１、１３との間で多重反射する光を検出したものであり、ピークＢがピークＡの約２倍の距離、ピークＣがピークＡの約３倍の距離において発生している。
【００１２】
また、ＯＴＤＲには、一般的にロステスト用安定化光源が備えられている。しかし、大きな反射光（戻り光）が発光素子１１、１３に入射すると、ＯＴＤＲの動作が不安定となり、光源安定度が悪くなるという欠点がある。
【００１３】
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、ゴーストを発生させずに高い光源安定度を有する、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】
【００１４】
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、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複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せされた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、発光素子と合分波素子との間に設けられ、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、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、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、発光素子と合分波素子との間に光アイソレータを設けている。光アイソレータは、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。
【００１６】
ここで、受光素子の受光面は、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低い第２の受光エリアとからなる。このとき、本発明の受光素子は、該受光素子に入射する光が第１の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置してもよい。受光素子においてもわずかではあるが戻り光が反射される。この反射された光を再び光ファイバに入射させないようにするために、受光素子をレンズの合焦位置から離れた位置に配置する。これにより、受光素子により反射された光が入射光の入射経路と同一方向に反射しないようにすることができる。
【００１７】
さらに、合分岐素子と受光素子との間に光を集光するレンズを備えてもよい。そして、受光素子を、レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置することにより、不要な光を再びレンズに入射させないようにすることができる。これにより、受光素子に入射した光は、入射経路と異なる方向に反射されるようになる。
【００１８】
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、光ファイバに入射する光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せされた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、発光素子と合分波素子との間に設けられ、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、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、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる光パルス試験器の双方向光モジュールには、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、発光素子と合分波素子との間には光アイソレータが設けてられている。光アイソレータは、発光素子側から合分波素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。これにより、光パルス試験器により検出された光の波形にゴーストが発生することがなく、また、高い光源安定度を有する双方向光モジュールを備えた光パルス試験器を提供することができる。
【００２０】
さらに、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光する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せられた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、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、合分波素子と合分岐素子との間に設けられ、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、光ファイバからの戻り光が、発光素子から発せられた光が光ファイバに入射する入射経路と同一の経路を経て発光素子に入射するのを阻止するため、合分波素子と合分岐素子との間に光アイソレータを設けている。光アイソレータは、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させ、光ファイバからの戻り光は通過させない。したがって、光ファイバからの戻り光を発光素子に入射しないようにすることができ、発光素子の表面で戻り光を反射して発光素子と光ファイバとの間で多重反射が生じるのを防止することができる。また、かかる位置に光アイソレータを配置することにより、複数波長の光の通過または遮断を発光素子の数よりも少ない光アイソレータで調整することができる。
【００２２】
ここで、受光素子の受光面は、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低い第２の受光エリアとからなる。このとき、受光素子を、該受光素子に入射する光が第１の受光エリア内で合焦位置からデフォーカスされるように配置することができる。または、合分岐素子と受光素子との間に光を集光するレンズをさらに備えてもよい。このとき、受光素子は、レンズの光軸に対して垂直な面に対して傾斜を有するように配置される。これにより、受光素子において反射する光の反射方向が受光素子へ入射する光の入射経路と異なるので、反射光が光ファイバに入射することを防止できる。
【００２３】
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、光ファイバに入射する光を発光する発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、複数の発光素子から発せられた光を合波して光ファイバに導く合分波素子と、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、合分波素子と合分岐素子との間に設けられ、合分波素子側から合分岐素子側に向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレータと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、ゴーストを発生させずに高い光源安定度を有する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】
【００２５】
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。
【００２６】
（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、受光素子１９０の配置の一例を説明するための説明図である。
【００２７】
本実施形態にかかる光双方向モジュール１００は、例えば図６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。
【００２８】
＜双方向光モジュールの構成＞
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、光を一方向にのみ通過させる光アイソレータ１２５、１４５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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
光アイソレータ１２５、１４５は、光を一方向にのみ通過させる光学素子である。光アイソレータ１２５、１４５は、被測定光ファイバ７３からの戻り光を発光素子１１０、１３０へ入射させないようにするために設けられ、本実施形態では、発光素子１１０と後述する合分波素子１５０との間、発光素子１３０と合分波素子１５０との間にそれぞれ設けられる。すなわち、光アイソレータ１２５は、発光素子１１０から発せられた光を合分波素子１５０側へ通過させるが、被測定光ファイバ７３からの戻り光は合分波素子１５０側から発光素子１１０側へ通過させない。光アイソレータ１４５も同様に、発光素子１３０から発せられた光を合分波素子１５０側へ通過させるが、被測定光ファイバ７３からの戻り光は合分波素子１５０側から発光素子１３０側へ通過させない。このような光アイソレータ１２５、１４５は、対応する発光素子１１０、１３０に応じた波長特性を有しており、本実施形態では、アイソレーションが約３０ｄＢ以上の光アイソレータを用いる。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
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、それぞれ光アイソレータ１２５、１４５を通過して合分波素子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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。ここで、一部の戻り光は、合分岐素子１６０により受光素子１９０側へ分岐されず、合分岐素子１６０を通過して発光素子１１０、１３０側へ進行する。戻り光が発光素子１１０、１３０に入射するとその表面により反射されて、再び被測定光ファイバ７３側へ進行してしまう。このような現象の繰り返し、すなわち多重反射が生じると、光パルス試験器１のＯＴＤＲ波形にゴーストが現れる。
【００４１】
本実施形態にかかる双方向光モジュール１００では、このような現象を防止するため、発光素子１１０、１３０と合分波素子１５０との間に光アイソレータ１２５、１４５が設けられている。光アイソレータ１２５、１４５は、上述したように、発光素子１１０、１３０から合分波素子１５０へ向かう光は通過させるが、被測定光ファイバ７３からの戻り光が合分波素子１５０を通過または反射して発光素子１１０、１３０へ入射するのを阻止するように機能する。したがって、光アイソレータ１２５、１４５を設けることにより、戻り光が光アイソレータ１２５、１４５を通過して発光素子１１０、１３０に入射するのを阻止することができるので、発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間で多重反射が生じるのを防止することができる。
【００４２】
一方、被測定光ファイバ７３の戻り光のうち、合分岐素子１６０によって受光素子１９０側に分岐された光は、レンズ１８０により集光され、受光素子１９０に入射する。ここで、受光素子の光が入射する面においても僅かではあるが戻り光が反射され、再びレンズ１８０側へ進行してしまう光がある。このような反射光がレンズ１８０を通過して、合分岐素子１６０により再び被測定光ファイバ７３に入射してしまうと、発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間における多重反射を生じさせる原因となる。このような現象を防止するため、本実施形態の受光素子１９０は、レンズ１８０により集光された光の合焦位置がデフォーカスされる位置に配置されている。これは、合焦位置において反射されると入射方向と反射方向が同一となり、合焦位置とは異なる位置で反射されると入射方向と反射方向とが相違するという光の性質を利用するためである。
【００４３】
図２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に集光され、受光素子１９０に入射する。このとき、レンズ１８０による光の合焦位置が受光素子１９０の受光面１９１から所定の距離だけ離れて位置するように、受光素子１９０を配置する。例えば、図２に示すように、受光素子１９０の受光面１９１を、レンズ１８０による光の合焦位置に対してレンズ１８０と反対側に位置するように配置すると、戻り光１００ａは、レンズ１８０により集光された後、再び拡散した状態で受光面１９１に入射することになる。このように、合焦位置がデフォーカスされるように受光素子１９０を配置することにより、受光素子１９０の受光面１９１において反射された光１００ｂをレンズ１８０に入射しない方向へ進ませることができる。したがって、レンズ１８０に入射する反射光１００ｂを低減することができ、反射光１００ｂが再び被測定光ファイバ７３に入射することを防止できる。
【００４４】
なお、受光素子の受光面１９１は、有効受光領域である第１の受光エリア１９１ａと、第１の受光エリア１９１ａの外側にあり、第１の受光エリア１９１ａよりも周波数特性の悪い第２の受光エリア１９１ｂとからなる。このため、レンズ１８０による光の合焦位置が、受光面１９１に入射する光が第１の受光エリア１９１ａ内に入るように、受光素子１９０は配置される。また、図２には、レンズ１８０により集光された光の合焦位置を焦点よりも後方となるようにデフォーカスしたが、本発明はかかる例に限定されず、焦点よりも前方にデフォーカスしてもよい。
【００４５】
このような双方向光モジュール１００を備えた光パルス試験器１により、被測定光ファイバ７３からの戻り光を従来のＯＴＤＲにより測定したときのＯＴＤＲ波形を図３に示す。図３に示すように、波形に現れるピークはピークＡのみであり、図８に示した従来の双方向光モジュール１０を備えた光パルス試験器１によって測定した結果と比較して、ゴーストであるピークＢ、Ｃが現れない。このように、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いることにより、発光素子１１０、１３０と合分波素子１５０との間で生じる多重反射を防止し、正常な波形を表示することができる。また、発光素子１１０、１３０の表面に大きな反射光が入射されることがないので、光源安定度の高い双方向光モジュール１００を提供することができる。
【００４６】
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、発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間に生じる多重反射を防止するため、発光素子１１０、１３０と合分波素子１５０との間に、発光素子１１０、１３０側から合分波素子１５０側へ向かう光のみを通過させる光アイソレータ１２５、１４５を備えている。これにより、被測定光ファイバ７３からの戻り光を発光素子１１０、１３０に入射させないようにすることができるので、多重反射の発生を抑え、ＯＴＤＲ波形としてゴーストのない正常な波形を表示することができる。また、発光素子１１０、１３０への戻り光がないことから、光出力安定度のよい安定化光源を提供することもできる。さらに、受光素子１９０はデフォーカスされた光を受光することにより、受光素子１９０の光が入射する面において反射した光が再び入射光の入射経路と同経路を経て被測定光ファイバ７３に入射することを防止できる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、図４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について説明する。本実施形態の双方向光モジュール２００は、第１の実施形態の双方向光モジュール１００と比較して、各発光素子に対応する光アイソレータを複数設けるのではなく、１つのみ光アイソレータを設ける点で相違する。以下、主に第１の実施形態との相違点について説明し、同一の構成、同一の動作については詳細な説明を省略する。なお、図４は、本実施形態にかかる双方向光モジュール２００の構成を示す構成外略図である。
【００４８】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００は、図４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、光を一方向にのみ通過させる光アイソレータ１５５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。
【００４９】
本実施形態の双方向光モジュール２００において、光アイソレータ１５５は、合分波素子１５０と合分岐素子１６０との間に１つ設けられる。光アイソレータ１５５は、合分波素子１５０側から合分岐素子１６０側へのみ光を通過させ、被測定光ファイバ７３からの戻り光が合分岐素子１６０を通過して光アイソレータ１５５に入射しても通過させない。本実施形態の光アイソレータ１５５は、双方の発光素子１１０、１３０に戻り光が入射するのを防ぐため、異なる波長の光を発光する２つの発光素子１１０、１３０に応じた特性を有する必要がある。このような光アイソレータ１５５として、例えば、発光素子１１０が発する光の波長λ１と発光素子１３０が発する光の波長λ２とのほぼ中間波長に対応するものを使用することができる。
【００５０】
このような双方向光モジュール２００において、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により光アイソレータ１５５側へ導かれた波長λ１の光および波長λ２の光は、光アイソレータ１５５、合分岐素子１６０を透過して、レンズ１７０に入射する。レンズ１７０に入射した光は集光されて、光ファイバ７１に入射される。
【００５１】
光ファイバ７１の一端に入射した光は、測定コネクタ６０を介して被測定光ファイバ７３に入射する。そして、被測定光ファイバ７３に入射した光のうち被測定光ファイバ７３内部においてレイリー散乱した光や、被測定光ファイバ７３の接続点や破断点においてフレネル反射した光が、双方向光モジュール２００側に戻り光として入射する。
【００５２】
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。ここで、一部の戻り光は、合分岐素子１６０により受光素子１９０側へ分岐されず、合分岐素子１６０を通過して発光素子１１０、１３０側へ進行する。しかし、本実施形態にかかる光双方向モジュール２００は、合分岐素子１６０と合分波素子１５０との間に、合分岐素子１６０側から合分波素子１５０側へは光を通過させない光アイソレータ１５５が設けられている。これにより、被測定光ファイバ７３からの戻り光の大部分は光アイソレータ１５５により阻止され、発光素子１１０、１３０に入射する戻り光の量を低減することができる。したがって、発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間での多重反射の発生を抑えることができる。
【００５３】
一方、被測定光ファイバ７３の戻り光のうち、合分岐素子１６０によって受光素子１９０側に分岐された光は、レンズ１８０により集光され、受光素子１９０に入射する。ここで、受光素子の光が入射する面においても僅かではあるが戻り光が反射され、再びレンズ１８０側へ進行してしまう光がある。このような反射光によって発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間において多重反射が生じないように、第１の実施形態と同様に、受光素子１９０をレンズ１８０により集光された光の合焦位置がデフォーカスされる位置に配置するのがよい。
【００５４】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００を備えた光パルス試験器１により、被測定光ファイバ７３の破断点または接続点を検出した場合、第１の実施形態にかかる双方向光モジュール１００を用いた場合と比較して、若干多重反射が生じると考えられる。これは、１つの光アイソレータ１５５により異なる波長の光を通過させたり阻止したりするためである。しかし、双方向光モジュール２００の構成部品数を少なくすることができるので、モジュールの製造に要するコストを抑えることができ、モジュールの製造を容易にすることができる。
【００５５】
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、発光素子１１０、１３０と被測定光ファイバ７３との間に生じる多重反射を防止するため、合分波素子１５０と合分岐素子１６０との間に、合分波素子１５０側から合分岐素子１６０側へ向かう光のみを通過させる光アイソレータ１５５を備えている。これにより、被測定光ファイバ７３からの戻り光を発光素子１１０、１３０に入射させないようにすることができるので、多重反射の発生を抑え、ＯＴＤＲ波形としてゴーストのない正常な波形を表示することができる。また、発光素子１１０、１３０への戻り光がないことから、光出力安定度のよい安定化光源を提供することもできる。さらに、受光素子１９０はデフォーカスされた光を受光することにより、受光素子１９０の光が入射する面において反射した光が再び入射光の入射経路と同経路を経て被測定光ファイバ７３に入射することを防止できる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、上記実施形態において双方向光モジュールの受光素子は、入射光が有効受光面に入る範囲で合焦位置をデフォーカスした位置に配置されたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、受光素子に入射させる光を集光するレンズの光軸に対して受光素子の受光面を傾斜させてもよい。一般的に、受光素子は、その受光面がレンズの光軸に対して垂直となるように配置される。このとき、上述したように、受光面により反射された光が入射光の入射経路と同一の経路をたどって反射してしまい、多重反射を生じさせる原因となる。そこで、例えば図５に示すように、入射光１００ａを集光するレンズ１８０の光軸に対して垂直な面に対し、受光素子の受光面１９１を数度傾斜させて配置する。これにより、受光面１９１で入射光１００ａが反射されたとしても入射経路とは異なる方向に反射光１００ｂは進むため、反射光１００ｂがレンズ１８０に入射する可能性が低くなる。このようにして、受光素子の受光面において反射された光によって多重反射が生じるのを防止することができる。
【００５８】
また、上記実施形態の双方向モジュールは、２つの発光素子を備えていたが、本発明はかかる例に限定されず、１または２以上の発光素子を備えることができる。発光素子が１つである場合には、合分波素子は備えなくともよく、光アイソレータは発光素子と合分岐素子との間に配置すればよい。
【００５９】
さらに、第１の実施形態においては各発光素子に対応して、また、第２の実施形態においては１つの光アイソレータを設けたが、本発明はかかる例に限定されず、光アイソレータの数および設置する位置は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【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】受光素子の配置の一例を説明するための説明図である。
【図３】本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４】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５】受光素子の他の配置の例を説明するための説明図である。
【図６】光パルス試験器の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の双方向光モジュールの構成を示す構成概略図である。
【図８】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】
【００６１】
１００、２００          双方向光モジュール
１１０、１３０          発光素子
１２０，１４０          レンズ
１２５、１４５、１５５  光アイソレータ
１５０                  合分波素子
１６０                  合分岐素子
１７０、１８０          レンズ
１９０                  受光素子
１９１                  受光面
【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】
2008209266.tif 000008
【図７】
2008209266.tif 000009
【図８】
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