(57)【要約】【課題】小型かつ低価格でありながら精度よく光を受光することができる双方向光モジュールおよびこの双方向光モジュールを用いた光パルス試験器を実現することにある。【解決手段】光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールに改良を加えたものである。本モジュールは、光源からの光を一端から入射して他端から自モジュール外に出射し、入射光を他端から入射して一端から自モジュール内に出射する第１の光ファイバと、この第１の光ファイバの一端からの入射光を平行光にするコリメート手段と、このコリメート手段からの平行光をコリメート手段に反射する反射手段と、コリメート手段の焦点位置に一端が設けられ反射手段で反射されてコリメート手段によって集光された反射光を一端から入射し他端から受光部に出射する第２の光ファイバとを設けたことを特徴とするものである。【選択図】図１
2008032625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールにおいて、
前記光源からの光を一端から入射して他端から自モジュール外に出射し、前記入射光を他端から入射して一端から自モジュール内に出射する第１の光ファイバと、
この第１の光ファイバの一端からの入射光を平行光にするコリメート手段と、
このコリメート手段からの平行光を、前記コリメート手段に反射する反射手段と、
前記コリメート手段の焦点位置に一端が設けられ、前記反射手段で反射されて前記コリメート手段によって集光された反射光を一端から入射し、他端から前記受光部に出射する第２の光ファイバと
を設けたことを特徴とする双方向光モジュール。
【請求項２】
反射手段は、前記第１の光ファイバの一端から出射される入射光の光軸に対して、垂直に設けられることを特徴とする請求項１記載の双方向光モジュール。
【請求項３】
前記反射手段に入射する入射光の入射角と前記反射手段で反射される反射光の出射角とが等しいことを特徴とする請求項１または２記載の双方向光モジュール。
【請求項４】
前記第１の光ファイバの一端および前記第２の光ファイバの一端を平行に並べて保持するフェルールを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の双方向光モジュール。
【請求項５】
光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバにパルス光を出射し、出射したパルス光の戻り光に基づいて前記被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器において、
第１の光ファイバの他端からパルス光を前記被測定光ファイバに出射し、前記戻り光を入射光として第１の光ファイバの他端に入射する請求項１〜４のいずれかに記載の双方向光モジュールと、
この双方向光モジュールの光源にパルス光を出射させる駆動部と、
前記双方向光モジュールの受光部からの出力をサンプリングするサンプリング部と、
前記駆動部と前記サンプリング部とにタイミング信号を出力し、前記サンプリング部からの出力によって前記被測定光ファイバの測定を行なう信号処理部と
を設けた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、光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールおよびこの双方向光モジュールを用いた光パルス試験器に関し、詳しくは、小型かつ低価格でありながら精度よく光を受光することができる双方向光モジュールを実現し、この双方向光モジュールを用いて、光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバを精度よく測定することができる光パルス試験器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムや光を用いた測定機器（例えば、光ファイバセンサ）は、光を出力する送信部（光源）および光を受光する受信部（受光部）が必須である。また、光通信システムの保守・管理等をするための測定機器では、被測定光ファイバに測定用の光を出力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受光する受光部が必須である。
【０００３】
例えば、光信号によってデータ通信等を行なう光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバを監視することが重要になっている。そして、光ファイバの敷設、保守等において光パルス試験器（以下、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）と略す）が用いられる。ＯＴＤＲは、被測定光ファイバに対して繰り返しパルス光を入力し、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および受光時間を測定することで、被測定光ファイバの断線、損失等の状態を測定する。
【０００４】
また、送信部および受光部をひとつにモジュール化したものは、双方向光モジュール、ＢＩＤＩ（Bi−Directional）モジュールなどとよばれ、近年のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の普及に伴って低価格となり、ＯＴＤＲに限らずその他の測定機器や光通信システム等でも大量に使用されている。
【０００５】
図６は、双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲの構成を示した図である（例えば、特許文献１、２参照）。図６において、被測定線路の被測定光ファイバＦ１は、光信号を伝送する線路であり、被測定対象の光ファイバである。
【０００６】
ＯＴＤＲ２００は、被測定光ファイバＦ１に接続される入出射端の測定コネクタＣＮを有し、この測定コネクタＣＮからパルス光を被測定光ファイバＦ１に出射する。また、ＯＴＤＲ２００は、被測定光ファイバＦ１に出射したパルス光の戻り光（反射光または後方散乱光）が測定コネクタＣＮを介して入射される。
【０００７】
ＯＴＤＲ２００は、双方向光モジュールＭ１、ＬＤ駆動部Ｍ２、サンプリング部Ｍ３、信号処理部Ｍ４、表示部Ｍ５を有する。双方向光モジュールＭ１は、測定コネクタＣＮを介して、被測定光ファイバＦ１にパルス光を出力し、被測定光ファイバＦ１からの戻り光を受光する。ＬＤ駆動部Ｍ２は、双方向光モジュール内の光源を駆動する。サンプリング部Ｍ３は、双方向光モジュールＭ１内の受光部からの電気信号（光電流）を電圧に変換し、サンプリングする。信号処理部Ｍ４は、ＬＤ駆動部Ｍ２を介して双方向光モジュールＭ１にパルス光を出力させ、サンプリング部Ｍ３にサンプリングを行なわせ、サンプリング結果の電気信号を演算処理する。表示部Ｍ５は、信号処理部Ｍ４の処理結果を表示する。
【０００８】
次に、図７は、従来の双方向光モジュールＭ１の構成を示した図である（例えば、特許文献１〜３参照）。図７において、レーザダイオード（以下、ＬＤ（Laser Diode）と略す）１は、波長λ１の光を出力する。レンズ２は、ＬＤ１からの光を平行光にする。ＬＤ３は、波長λ２の光を出力する。レンズ４は、ＬＤ３からの光を平行光にする。合分波フィルタ（合波手段）５は、レンズ２、４からの波長λ１、λ２の光を合波する。レンズ６は、合波フィルタ５からの光を集光する。第１の光ファイバ７は、一端がレンズ６の集光位置に設けられ、他端が、測定コネクタＣＮによって被測定光ファイバＦ１と接続される。ビームスプリッタ（以下、ＢＳ（Beam Splitter）と略す）８は、反射手段であり、合分波フィルタ５とレンズ６の間に設けられる。レンズ９は、ＢＳ８で分岐された戻り光を集光する。アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）と略す）１０は、レンズ９の集光位置に設けられ、戻り光を受光する。
【０００９】
なお、ＬＤ１、ＬＤ３は光源であり、ＡＰＤ１０は受光部である。また、波長の異なる複数のＬＤ１，ＬＤ３を用いるのは、国内の現用回線としては１３１０［ｎｍ］、１５５０［ｎｍ］帯域等の波長の光が用いられ、監視波長としては１６５０［ｎｍ］帯域の波長の光が用いられるので、ユーザが、用途によって所望の波長にて測定を行えるようにするためである。
【００１０】
このような装置の動作を説明する。
信号処理部Ｍ４が、あらかじめＬＤ駆動部Ｍ２にパルス光のパルス幅を設定しておく。そして、信号処理部Ｍ４内のタイミング発生手段（図示せず）が、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部Ｍ２に送出する。そして、ＬＤ駆動部Ｍ２が、タイミング信号に同期させてＬＤ１またはＬＤ３にパルス光を出力させる。そして、ＬＤ１からのパルス光が、レンズ２で平行光となる。また、ＬＤ３からのパルス光が、レンズ４で平行光となる。そして、合分波フィルタ５が、ＬＤ１からの光を透過し、ＬＤ３からの光を反射し、ＢＳ８に出射する。さらに、合分波フィルタ５からの透過光（ＬＤ１からの光）、反射光（ＬＤ３からの光）が、ＢＳ８を透過してレンズ６によって集光され、第１の光ファイバ７の一端に入射する。
【００１１】
そして、第１の光ファイバ７の一端に入射した光が、第１の光ファイバの他端、測定コネクタＣＮを経て、被測定光ファイバＦ１に入射する。被測定光ファイバＦ１内部では、レイリー散乱が発生し、そ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ＯＴＤＲ２００に戻ってくる。また、被測定光ファイバＦ１の接続点や破断点で発生するフレネル反射光もＯＴＤＲ２００に戻ってくる。
【００１２】
そして、被測定光ファイバＦ１からの戻り光が、測定コネクタＣＮ、第１の光ファイバ７の他端に入射する。さらに、第１の光ファイバ７の一端から出射された戻り光が、レンズ６で平行光になり、ＢＳ８によって分岐される。そして、分岐された戻り光のうち、レンズ９方向に反射された戻り光をレンズ９が集光して、ＡＰＤ１０にて受光する。さらに、ＡＰＤ１０が、入射した戻り光を、この戻り光の光パワーに応じた電気信号（光電流）に変換し、サンプリング部Ｍ３に出力する。
【００１３】
そして、サンプリング部Ｍ３内のＩＶ変換回路（図示せず）が、ＡＰＤ１０からの光電流を電圧に変換し、サンプリング部Ｍ３内の多段のアンプ（図示せず）が、電気信号を増幅し、さらにサンプリング部Ｍ３内のＡＤ変換回路（図示せず）が、信号処理部Ｍ４のタイミング信号を時間的な基準にして、アナログ信号の電気信号をデジタル信号にＡＤ変換して、信号処理部Ｍ４に出力する。
【００１４】
さらに、信号処理部Ｍ４が、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Ｍ３からのデジタル信号によって、ＬＤ１、ＬＤ３にパルス光を出射させてから戻り光をＡＰＤ１０で受光するまでの時間を求め、被測定光ファイバＦ１の距離測定、戻り光の光信号レベル測定を行ない、測定結果を横軸を距離、縦軸を戻り光の光信号レベルとして表示部Ｍ５に表示する。
【００１５】
また、戻り光の信号レベルは非常に微弱なため、パルス光を繰り返し被測定光ファイバＦ１に出力し、信号処理部Ｍ４が、複数回の測定値を平均化することでノイズ低減を図っている。
【００１６】
次に、図８は、従来の双方向光モジュールのその他の例を示した構成図である（例えば、特許文献４参照）。ここで、図６、図７と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図８において、合分波フィルタ５、レンズ６、第１の光ファイバ７、ＢＳ８の代わりに２×２（２入力２出力）の光カプラ１１、１２が設けられる。
【００１７】
光カプラ１１の一方の入力端１１ａにＬＤ１のパルス光が入射し、他方の入力端１１ｂにＬＤ３のパルス光が入射する。そして、ＬＤ１，ＬＤ３からの両方の光が、光カプラ１１の一方の出力端１１ｃから光カプラ１２の一方の入力端１２ａに入射する。さらに、光カプラ１２に入射した光が、光カプラ１２の一方の出力端１２ｃから被測定光ファイバＦ１に出射される。
【００１８】
そして、被測定光ファイバＦ１からの戻り光が、光カプラ１２の出力端１２ｃから入射し、他方の入力端１２ｂから出射してＡＰＤ１０にて受光される。
【００１９】
なお、光カプラ１１の他方の出力端１１ｄ、光カプラ１２の他方の出力端１２ｄは、無反射端となるように処理がされる。また、光カプラ１２の一方の出力端１２ｃと被測定光ファイバＦ１は、測定コネクタＣＮによって接続される。そして、ＬＤ１からの光を集光して光カプラ１１の入力端１１ａに結合させるレンズ２、ＬＤ３からの光を集光して光カプラ１１の入力端１１ｂに結合させるレンズ４、光カプラ１２の入力端１２ｂから光を集光してＡＰＤ１０に結合させるレンズ９の図示は省略している。
【００２０】
【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】
【００２１】
ＡＰＤ１０の受光エリアは、仕様によってあらかじめ定められているが、この仕様に定められた範囲外であっても、光が入射すると光電流を出力する部分もある。この受光エリアでなくとも光を受光する部分を受光エリア外と呼ぶ。通常、ＡＰＤ１０の製造メーカは、特性（例えば、周波数特性）のよい部分のみを受光エリアとして定めている。
【００２２】
ここで、図９は、ＡＰＤ１０の入射光に対する出力特性（周波数特性）を模式的に示した図である。図９において、横軸は時間であり、上段の（ａ）は、ＡＤＰ１０への入射光、中段の（ｂ）は、受光エリアで受光した場合の出力、下段の（ｃ）は、受光エリア外で受光した場合の出力を示している。図９に示すように、受光エリアで受光した場合の出力は、入射したパルス光に追従して出力が急峻に立上がり、立下る。一方、受光エリア外で受光した場合の出力は周波数特性が悪く、応答が遅い。
【００２３】
従って、図７に示す双方向光モジュールの製造時には、ＢＳ８、レンズ９、ＡＰＤ１０等のアライメントを行ない、戻り光がＡＰＤ１０の受光エリアにのみ入射するように調整する。
【００２４】
しかしながら、図７に示すピッグテール型の双方向光モジュールでは、各光学部品１〜６、８〜１０は、金属ケース（図７中の点線）に収められ、光ファイバ７の一端側のフェルール部分のみケースに固定（その他の部分はケースの外にでている）されてモジュール化される。また、各光学部品１〜１０は、金属部品（図示せず）等によって金属ケースに固定される。そのため、各光学部品１〜１０の端面や金属部品、金属ケース等の部品・金属表面でＬＤ１、３からのパルス光、戻り光が反射・散乱し、迷光が発生する。
【００２５】
そして、光ファイバ７の一端から双方向光モジュール内に出射された戻り光が、反射・散乱して迷光が生ずる。さらに、生じた迷光が、減衰を繰り返す中で、周波数特性の悪いＡＰＤ１０の受光エリア外に入射する。図１０は、レンズ９とＡＰＤ１０の受光エリア近傍を図示し、戻り光および迷光がＡＰＤ１０へ入射するのを模式的に示した図である。図１０において、戻り光１００ａが受光エリア１０ａに入射し、戻り光１００ａの迷光１００ｂが受光エリア外１０ｂに入射する一例を示している。
【００２６】
このように、周波数特性の悪い受光エリア外１０ｂにて迷光１００ｂを受光すると、被測定光ファイバＦ１の破断点・接続点を測定する際の裾引き（アッテネーションデッドゾーンと呼ばれる）が、受光エリア１０のみで受光した場合よりも距離軸上に対して大きくなり、破断点・接続点を求める測定精度が悪くなるという問題があった。ここで、図１１は、ＯＴＤＲ２００の測定結果の一例を示した図である。横軸は、距離（パルス光を出射してからＡＰＤ１０で受光するまでの時間を距離に換算したもの）であり、縦軸は、戻り光の光信号レベルである。
【００２７】
また、反射手段のＢＳ８の偏波依存性（Polarization Dependent Loss：偏光依存性とも言う）は、ＢＳ８の分岐面の法線と、この分岐面に入射する戻り光の光軸とでなす入射角が大きくなるほど悪くなる。ここで、図１２は、ＢＳ８への入射角と偏波依存性の特性を示した図である。図７に示す装置では、戻り光をＢＳ８で光軸と直交方向に分岐・反射するので、ＢＳ８への入射角が大きく（通常、約４５［ｄｅｇ］）、偏波依存性も悪くなってしまう。その結果、双方向光モジュールに入射する戻り光の光パワーを精度よく測定できず、被測定光ファイバＦ１の測定も精度よく行なうことが困難であるという問題があった。
【００２８】
また、ＬＤ１、ＬＤ３を精度よく駆動するためには、駆動部Ｍ２からＬＤ１、ＬＤ３への電気的な信号の配線を短くする必要が有り、ＬＤ１、ＬＤ３と駆動部Ｍ２とを物理的に近くしなければならない。同様に、ＡＰＤ１０からの微弱な光電流を、サンプリング部Ｍ３にて電圧に変換、大きな増幅、ＡＤ変換するが、光電流を精度よくサンプリングするには、ＡＰＤ１０とサンプリング部Ｍ３との電気的な経路を短くし、物理的に近づけなればならい。
【００２９】
しかしながら、図７に示すピッグテール型の双方向光モジュールでは、ＬＤ１、ＬＤ３と、ＡＰＤ１０とが物理的に近接する。そのため、ＡＰＤ１０からの電気信号に対して大きな駆動部Ｍ２の電気信号が、高感度低ノイズな検出が必要な受光側（ＡＰＤ１０，サンプリング部Ｍ３）に影響を及ぼす。すなわち、受光側が、発光側（ＬＤ１，ＬＤ３，駆動部Ｍ２）の影響を受けやすくなり、発光側の電気信号が、受光側へのノイズになるという問題もあった。
【００３０】
一方、図８に示す、ファイバカプラ型の双方向光モジュールでは、光学系内部で発生する不要な反射光や散乱光が、ＡＰＤ１０に入射しにくいため、上述の裾引きが少なく、ＰＤＬの影響も少ない。また、ＬＤ１、３とＡＰＤ１０とを物理的に離して配置できるため、駆動部Ｍ２によるサンプリング部Ｍ３への影響も少ない。
【００３１】
しかしながら、光カプラ１１、１２を用いることにより部品コストが高くなり、光ファイバを所定の曲率よりも小さく曲げることができないため、光カプラ１１、１２のファイバフォーミングに伴い双方向光モジュールのサイズの小型化が困難であるという問題があった。
【００３２】
そこで本発明の目的は、小型かつ低価格でありながら精度よく光を受光することができる双方向光モジュールを実現し、この双方向光モジュールを用いて、被測定光ファイバを精度よく測定することができる光パルス試験器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
請求項１記載の発明は、
光を出射する光源と、入射光を受光する受光部とを有する双方向光モジュールにおいて、
前記光源からの光を一端から入射して他端から自モジュール外に出射し、前記入射光を他端から入射して一端から自モジュール内に出射する第１の光ファイバと、
この第１の光ファイバの一端からの入射光を平行光にするコリメート手段と、
このコリメート手段からの平行光を、前記コリメート手段に反射する反射手段と、
前記コリメート手段の焦点位置に一端が設けられ、前記反射手段で反射されて前記コリメート手段によって集光された反射光を一端から入射し、他端から前記受光部に出射する第２の光ファイバと
を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
反射手段は、前記第１の光ファイバの一端から出射される入射光の光軸に対して、垂直に設けられることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記反射手段に入射する入射光の入射角と前記反射手段で反射される反射光の出射角とが等しいことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
前記第１の光ファイバの一端および前記第２の光ファイバの一端を平行に並べて保持するフェルールを設けたことを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、
光通信用の光信号が伝送される被測定光ファイバにパルス光を出射し、出射したパルス光の戻り光に基づいて前記被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器において、
第１の光ファイバの他端からパルス光を前記被測定光ファイバに出射し、前記戻り光を入射光として第１の光ファイバの他端に入射する請求項１〜４のいずれかに記載の双方向光モジュールと、
この双方向光モジュールの光源にパルス光を出射させる駆動部と、
前記双方向光モジュールの受光部からの出力をサンプリングするサンプリング部と、
前記駆動部と前記サンプリング部とにタイミング信号を出力し、前記サンプリング部からの出力によって前記被測定光ファイバの測定を行なう信号処理部と
を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜４によれば、受光部に光を出射する第２の光ファイバの一端が、コリメート手段の焦点位置に設けられるので、入射光の迷光が自モジュール内で発生しても、反射手段で反射された反射光と同じ角度でコリメート手段に入射しない限り、第２の光ファイバに入射しない。また、受光部への入射位置は、第２の光ファイバとの位置関係によって決まる。これらにより、入射光で生じた不要な迷光が、第２の光ファイバに入射しにくく、受光部の所望の位置以外で受光されず、受光部にて精度よく光を受光することができる。また、光カプラを用いる構成と比較して、小型かつ低価格にすることができる。
請求項２によれば、第１の光ファイバからの入射光が、反射手段にほぼ垂直に入射するので、反射手段の偏波依存性が小さくなり、入射光の光パワーを精度よく受光し、測定することができる。
請求項５によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の双方向光モジュールを光パルス試験器に用いるので、被測定光ファイバからの戻り光を精度よく受光することができる。これにより、被測定光ファイバを精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図６、図７と同一のものには同一符号を付し、説明を省略し、さらに図示も省略する。図６に示すＯＴＤＲ２００に、図７、図８に示す従来の双方向光モジュールＭ１の代わりに、本発明の双方向光モジュールを適用した一例である。
【００３６】
図１において、ＢＳ８の代わりにＢＳ１３が設けられる。ＢＳ１３は、反射手段であり、第１の光ファイバ７の一端から出射されレンズ６によって平行光となった戻り光を所定の割合の光パワーで分岐し、一方を再度レンズ６に反射し、他方を透過する。なお、図１のＢＳ１３は、分岐面のみを図示している。
【００３７】
第２の光ファイバ１４が新たに設けられる。第２の光ファイバ１４の一端には、ＢＳ１３で反射されレンズ６によって集光された戻り光が入射する。そして、第２の光ファイバ１４の他端から、入射して伝送された戻り光をレンズ９に出射する。レンズ９は、第２の光ファイバ１４の他端から出射された戻り光を集光する。なお、第２の光ファイバ１４、レンズ９、ＡＰＤ１０等のアライメントを行ない、第２の光ファイバ１４から出射された光が、ＡＰＤ１０の受光エリア１０ａにのみ入射するように調整する。
【００３８】
図２は、光ファイバ１４の他端、レンズ９、ＡＰＤ１０の受光エリア近傍を図示し、光ファイバ１４の他端から出射した光が、レンズ６、ＡＰＤ１０へ入射するのを模式的に示した図である。
【００３９】
図３は、光ファイバ７、１４それぞれの一端、レンズ６、ＢＳ１３、光ファイバ７からの戻り光１００ａ、ＢＳ１３による戻り光の反射光１００ａ’を詳細に示した図である。図３において、フェルール１５は、第１の光ファイバ７の一端および第２の光ファイバ１４の一端を平行に並べて保持する。また、図３中の一点鎖線は、戻り光１００ａ、反射光１００ａ’の光軸を示している。
【００４０】
図４は、レンズ６側から光ファイバ７、１４方向を示した構成図であり、フェルール１５の図示は省略している。図３において、レンズ６の中心に対して、光ファイバ７、１４は、点対称に配置される。
【００４１】
図３、図４において、戻り光１００ａは、第１の光ファイバ７の一端から出射された光であり、反射光１００ａ’は、ＢＳ１３によって分岐された戻り光１００ａのうち、ＢＳ１３でレンズ６方向に反射された光である。
【００４２】
光ファイバ７、１４それぞれの一端は、同一のフェルール１５内に可能な限り近接させて配置される。例えば、光ファイバ７、１４の直径が１２５［μｍ］であれば、光ファイバ７、１４の中心間の距離ΔＬ＝２５０［μｍ］程度に近接される（例えば、特開平１０−１１１４３３号公報、特開２００１−３５６２４０号公報等）。もちろん、距離ΔＬはどのような値でもよく、例えば、ΔＬ＝１２５［μｍ］としてもいいが、市販される２芯フェルールであれば２５０［μｍ］が一般的である。また、光ファイバ７、１４の長手方向の軸は平行であり、フェルール１５の端面は、平面研磨でも斜め研磨でもよい。また、光ファイバ７から出射しレンズ６までの戻り光１００ａの光軸と、レンズ６から光ファイバ１４までの反射光１００ａ’の光軸とは平行である。
【００４３】
レンズ６の焦点距離をｆとすると、ＢＳ１３とレンズ６間の距離はｆであり、レンズ６とフェルール１５の端面（つまり、光ファイバ７、１４それぞれの一端の端面）間の距離もｆである。なお、一例としては、ファイバ間の距離２５０［μｍ］に対し、レンズ６の焦点距離ｆは数［ｍｍ］〜数十［ｍｍ］であり、距離にして２〜３桁の差がある。
【００４４】
ＢＳ１３の分岐面の法線は、第１の光ファイバ７の一端から出射される戻り光１００ａの光軸に対して平行である。つまり、ＢＳ１３の分岐面は、光ファイバ７から出射しレンズ６までの戻り光１００ａの光軸に対して垂直に設けられる。
【００４５】
なお、光ファイバ７から出射した直後の戻り光１００ａの光軸に対してＢＳ１３の分岐面を垂直にしているが、現実的には、ＢＳ１３，レンズ６、フェルール１５等のアライメントにおいて、ＢＳ１３の分岐面を光軸に対して完全な垂直にすることは困難である。従って、光軸に対して垂直とは、このようなアライメント誤差（通常１［ｄｅｇ］以下）による傾きを含めるものとする。
【００４６】
また、ＢＳ１３の分岐面とレンズ６間の距離をｆとし、レンズ６とフェルール１５の端面間の距離もｆにすることは、戻り光１００ａをＢＳ１３で反射した反射光１００ａ’を光ファイバ１４に効率よく結合する上で非常に重要である。
【００４７】
このような装置の動作を説明する。
ＬＤ１またはＬＤ３が、ＬＤ駆動部Ｍ２からの駆動信号に従ってパルス光を出射する。どちらのＬＤ１、ＬＤ３を駆動するかは、用途によって切り替えるとよい。そして、ＬＤ１からのパルス光が、レンズ２で平行光となる。また、ＬＤ３からのパルス光が、レンズ４で平行光となる。そして、合分波フィルタ５が、ＬＤ１からの光を透過し、ＬＤ３からの光を反射し、ＢＳ１３に出射する。さらに、合分波フィルタ５からの透過光（ＬＤ１からの光）、反射光（ＬＤ３からの光）が、ＢＳ１３を透過してレンズ６によって集光され、第１の光ファイバ７の一端に入射する。
【００４８】
そして、第１の光ファイバ７の一端に入射した光が、第１の光ファイバの他端、測定コネクタＣＮを経て、被測定光ファイバＦ１に入射する。被測定光ファイバＦ１内部では、レイリー散乱が発生し、そ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ＯＴＤＲ２００に戻ってくる。また、被測定光ファイバＦ１の接続点や破断点で発生するフレネル反射光もＯＴＤＲ２００に戻ってくる。
【００４９】
そして、被測定光ファイバＦ１からの戻り光が、測定コネクタＣＮを経て第１の光ファイバ７の他端に入射する。さらに、第１の光ファイバ７の一端から出射された戻り光１００ａが、レンズ６で平行光になる。この際、第１の光ファイバ７から出射された戻り光１００ａの光軸が、レンズ６の中心（図中ｘｙ面上）とずれているので、レンズ６によって戻り光１００ａの光軸が傾き（図中（−ｙ）軸方向）、ＢＳ１３の分岐面に垂直入射に近い僅かな角度（入射角：θin＝ｔａｎ−１（（ΔＬ／２）／ｆ））で入射し、ＢＳ１３の分岐面で透過光（図示せず）と反射光１００ａ’に分岐される。
【００５０】
そして、ＢＳ１３に入射角θinで入射した戻り光１００ａを、ＢＳ１３が、出射角θout（＝θin）で反射する。さらに、ＢＳ１３で反射された反射光１００ａ’が、レンズ６によって集光され、第２の光ファイバ１４の一端に入射する。なお、上述のように、ファイバ７、１４の中心間の距離ΔＬが数百［μｍ］に対し、焦点距離ｆが２〜３桁大きいので、入射角θin、出射角θoutは、ほぼ０［ｄｅｇ］の垂直入射になる。一例として、ΔＬ＝２５０［μｍ］、ｆ＝２〜５［ｍｍ］であれば、入射角θin＝１．４〜３．６［ｄｅｇ］程度となる。また、図１２に示したように、ＢＳ１３のＰＤＬは、入射角θinに対してリニアに増加するのでなく指数的に増加する。従って、図７に示すような入射角（約４５［ｄｅｇ］）に比べて、ＢＳ１３でのＰＤＬを格段に小さく抑えることができる。
【００５１】
そして、第２の光ファイバ１４の一端に入射した反射光１００ａ’が、光ファイバ１４によって伝送され、他端から出射される。そして、出射された反射光１００ａ’が、レンズ９によって集光され、ＡＰＤ１０の受光エリア１０ａにて受光される。さらに、ＡＰＤ１０が、入射した光を、この光の光パワーに応じた電気信号（光電流）に変換し、サンプリング部Ｍ３に出力する。
【００５２】
一方、光ファイバ７の一端から双方向光モジュール内に出射された戻り光１００ａは、各光学部品１〜７、１３、１４の端面や金属部品、金属ケース等の部品・金属表面で反射・散乱し、迷光が発生する。しかし、生じた迷光は、反射光１００ａ’と同じ角度でレンズ６に入射しない限り、第２の光ファイバ１４の端面で集光せず、第２の光ファイバ１４に入射しない。また、迷光が、第２の光ファイバ１４に入射したしても、第２の光ファイバ１４の他端から出射された迷光１００ｂは、ＡＰＤ１０の受光エリア１０ａのみで受光され、周波数特性の悪い受光エリア外１０ｂでは受光されない。
【００５３】
なお、上記以外のその他（駆動部Ｍ２、サンプリング部Ｍ３、信号処理部Ｍ４、表示部Ｍ５等）の動作は、図６に示す装置と同様なので説明を省略する。ここで、図５は、図１に示す双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲ２００の測定結果の一例を示した図である。横軸は、距離（パルス光を出射してからＡＰＤ１０で受光するまでの時間を距離に換算したもの）であり、縦軸は、戻り光の光信号レベルである。図５において、本発明では、受光エリア１０ａのみで受光するので、図７に示す双方向光モジュールを用いた場合（図１１）と比較して、裾引きが改善されているのが分かる。
【００５４】
このように、ＡＰＤ１０に光を出射する第２の光ファイバ１４の一端が、レンズ６の焦点位置に設けられるので、戻り光１００ａの迷光が自モジュール内で発生しても、ＢＳ１３で反射された反射光１００ａ’と同じ角度でレンズ６に入射しない限り、第２の光ファイバ１４に入射しない。また、ＡＰＤ１０の受光エリア１０ａへの入射位置は、第２の光ファイバ１４との位置関係によって決まる。これらにより第２の光ファイバ１４に迷光が入射しにくく、反射光１００ａ’がＡＰＤ１０の受光エリア１０ａ以外で受光されず、ＡＰＤ１０にて精度よく反射光１００ａ’を受光することができる。また、光カプラを用いる図８に示す構成と比較して、小型かつ低価格にすることができる。
【００５５】
また、仮に、迷光が第２の光ファイバ１４に入射したとしても、この迷光も必ずＡＰＤ１０の受光エリア１０ａでのみ受光されるので、迷光によって裾引きが悪化することもなく、測定精度も落ちない。
【００５６】
つまり、周波数特性が悪く、裾引きを悪化させる原因となるＡＰＤ１０の受光エリア外１０ｂへの光（迷光）は、ＡＰＤ１０への結合前に第２の光ファイバ１４の一端に入射する前に除去されるため、図８に示す双方向光モジュールよりも小型・低コストでありながら裾引きの少ない測定が可能のとなる。これにより測定精度を向上することができる。
【００５７】
また、第１の光ファイバ７からの戻り光１００ａが、ＢＳ１３の分岐面（反射面）にほぼ垂直に入射するので、ＢＳ１３の偏波依存性が小さくなり、反射光１００ａ’の光パワーを精度よく受光することができる。これにより、ＯＴＤＲ２００での被測定光ファイバＦ１の測定も精度よく行なうことができる。
【００５８】
また、第２の光ファイバ１４によって、反射光１００ａ’を伝送するので、ＡＰＤ１０の配置の自由度が高くなり、ＬＤ１、ＬＤ３とＡＰＤ１０の物理的な距離をとることができ、発光側の回路と受光側の回路とを分離しやすい。これにより、発光側による受光側への影響を抑えることができる。従って、図７に示す従来の双方向光モジュールよりも高感度低ノイズな測定を行なうことができ、測定精度を向上することができる。
【００５９】
そして、２芯ファイバ（２芯フェルール）と呼ばれるものは従来より存在するが、本発明では、戻り光１００ａの反射光１００ａ’をＡＰＤ１０に導波する際に第１の光ファイバ７の近傍に平行にＡＰＤ１０への導波用の第２の光ファイバ１４を配置することで、ＡＰＤ１０の受光エリア外１０ｂへの迷光除去およびＰＤＬ低減という格別の効果を得ることでき、従来の双方向光モジュールにはない極めて高性能な双方向光モジュールを実現することができる。
【００６０】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
本発明の双方向光モジュールを、ＯＴＤＲ２００に用いる構成を示したが、その他の測定機器（例えば、光ファイバセンサ）や、光通信システムの送受信部に用いてもよい。要は、光を出力する送信部（光源）および光を受光する受信部（受光部）が必須な機器、システム等に用いるとよい。
【００６１】
光源のＬＤ１、ＬＤ３を２個用いる構成を示したが、ＬＤの個数は１個でも、３個以上でもよく、ＬＤの波長も、用途によって決定すればよく、どのような波長でもよい。例えば、光源をＬＤ１のみとする場合は、図１に示す装置において、ＬＤ３、レンズ４、合分波フィルタ５を取り外すとよい。
【００６２】
光源にＬＤ１、ＬＤ３を用いて、駆動部Ｍ２によって直接変調する構成を示したが、ＬＤ１、ＬＤ３と強度変調器で光源を構成し、ＬＤ１，ＬＤ３から出射された光を、強度変調器でパルス光にしてもよい。
【００６３】
また、反射手段の一例としてビームスプリッタを設ける構成を示したが、ハーフミラー等でもよい。
【００６４】
また、受光部にＡＰＤ１０を用いる構成を示したが、その他のフォトダイオード（シリコンのフォトダイオード、化合物半導体のフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等）を用いていもよい。
【００６５】
また、コリメータ手段の一例としてレンズ６を用いる構成を示したが、凹面鏡、放物面鏡等でもよい。
【００６６】
そして、図１に示す装置では、レンズ２、４、６、９を１枚のレンズで図示しているが、複数種類のレンズを組み合わせてものよい。特に、レンズ６、９は、収差（色収差、こま収差等）を抑えるようにするとよい。これにより、第２の光ファイバ１４、ＡＰＤ１０の受光エリア１０ａに反射光１００ａ’を効率よく入射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】光ファイバ１４の他端、レンズ９、ＡＰＤ１０の受光エリア近傍を詳細に示した図である。
【図３】光ファイバ７、１４それぞれの一端、レンズ６、ＢＳ１３を詳細に示した図である。
【図４】レンズ６側から光ファイバ７、１４方向を示した構成図である。
【図５】図１に示す双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲ２００の測定結果の一例を示した図である。
【図６】光パルス試験器の構成を示した図である。
【図７】従来の双方向光モジュールの一例を示した構成図である。
【図８】従来の双方向光モジュールのその他の例を示した構成図である。
【図９】ＡＰＤ１０の入射光に対する出力特性（周波数特性）を模式的に示した図である。
【図１０】レンズ９とＡＰＤ１０の受光エリア近傍を模式的に示した図である。
【図１１】図７に示す双方向光モジュールを用いた場合のＯＴＤＲ２００の測定結果の一例を示した図である。
【図１２】入射角に対する偏波依存性の特性を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、３  レーザダイオード（光源）
６  レンズ（コリメート手段）
７  第１の光ファイバ
１０  ＡＰＤ（受光部）
１３  ＢＳ（反射手段）
１４  第２の光ファイバ
２００  ＯＴＤＲ
Ｆ１  被測定光ファイバ
Ｍ１  双方向光モジュール
Ｍ２  駆動部
Ｍ３  サンプリング部
Ｍ４  信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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