(57)【要約】【課題】大きな損失の後のデッドゾーンを短くすることを目的とする。【解決手段】本願発明の光パルス試験装置は、パルス光を発生する光源としてのＬＤ１３と、パルス光の後方散乱光を受光するＡＰＤ１４と、ＡＰＤ１４の受光信号を増幅する増幅器１５と、増幅器１５の増幅した信号強度を蓄積して後方散乱光の時間波形を生成する加算部１７と、ＡＰＤ１４に任意のバイアス電圧を印加するＡＰＤバイアス回路２１と、任意の時間帯に、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧をＡＰＤバイアス回路２１に低下させるか又はＡＰＤ１４へのバイアス電圧の印加をＡＰＤバイアス回路２１に停止させるマスク位置設定部２０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】
パルス光を発生する光源と、
前記パルス光の後方散乱光を受光するＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）と、
前記光源からのパルス光を光ファイバに出力するとともに、前記光ファイバからの後方散乱光を前記ＡＰＤに出力する光カプラと、
前記ＡＰＤの受光信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成する加算部と、
前記ＡＰＤに任意のバイアス電圧を印加するＡＰＤバイアス回路と、
任意の時間帯に、前記ＡＰＤへのバイアス電圧を前記ＡＰＤバイアス回路に低下させるか又は前記ＡＰＤへのバイアス電圧の印加を前記ＡＰＤバイアス回路に停止させるマスク位置設定部と、
を備える光パルス試験装置。
【請求項２】
前記増幅器が飽和した時点を検出する飽和検出部をさらに備え、
前記マスク位置設定部における前記任意の時間帯は、前記飽和検出部の検出した時点を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験装置。
【請求項３】
前記加算部の生成した時間波形を用いて前記光ファイバに入射された前記パルス光に大きな損失が発生した時点を判定する波形解析部をさらに備え、
前記マスク位置設定部における前記任意の時間帯は、前記波形解析部の判定した時点を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験装置。
【請求項４】
パルス光を光ファイバに向けて出力するパルス光出力手順と、
ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記パルス光の後方散乱光を前記ＡＰＤを用いて受光し、前記ＡＰＤの受光信号を増幅し、増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成する後方散乱光受光手順と、
を順に有する光パルス試験方法であって、
前記後方散乱光受光手順において、任意の時間帯に、前記ＡＰＤへのバイアス電圧を低下させるか又は前記ＡＰＤへの印加電圧を停止させる
ことを特徴とする光パルス試験方法。
【請求項５】
パルス光を前記光ファイバに向けて出力し、前記ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記ＡＰＤを用いて前記パルス光の後方散乱光を受光したときに、前記ＡＰＤの後段に接続されている増幅器が飽和する時点を検出する飽和検出手順を、前記パルス光出力手順の前にさらに有し、
前記後方散乱光受光手順において、前記任意の時間帯は、前記飽和検出手順で検出した時点を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の光パルス試験方法。
【請求項６】
パルス光を前記光ファイバに向けて出力し、前記ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記ＡＰＤを用いて前記パルス光の後方散乱光を受光し、前記ＡＰＤの受光信号を増幅し、増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成し、生成した時間波形を用いて前記光ファイバに入射された前記パルス光に大きな損失が発生した時点を判定する波形解析手順を、前記パルス光出力手順の前にさらに有し、
前記後方散乱光受光手順において、前記任意の時間帯は、前記波形解析手順で判定した時点を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の光パルス試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＴＤＲ測定を行う光パルス試験装置及び光パルス試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）は光パルス信号を光ファイバに入射し、その際に生じる後方散乱光の時間変化を測定することにより光ファイバの長手方向の特性を把握する測定器である。この後方散乱光は極微弱信号のため、後方散乱光を受信後の増幅段はかなり高いゲインに設定してある。同時に、ＯＴＤＲでは、フレネル反射のような高いピークレベルを持つ信号も入力されるため、広い入力ダイナミックレンジが必要とされている。
【０００３】
ＯＴＤＲ内部では複数の増幅段を持ち、自動的に切り替えながら広いダイナミックレンジを実現している。高い増幅度を持った設定にした際に、フレネル反射などの強い光信号が入力されると、増幅段が飽和してしまうこととなる。増幅段で信号が飽和した後正常な波形応答に戻るまで若干時間を要するため、ＯＴＤＲにデッドゾーンが生じてしまう。これは、光信号が強ければ強いほど回復時間がかかる傾向にあり、つまりデッドゾーンが長くなる傾向にある。
【０００４】
デッドゾーンをなくすための技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の発明は、光検出器と増幅器との間に光信号を遮断する光学的スイッチを設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１３４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近多用されているＰＯＮ構成は光スプリッタが配置されているため、光スプリッタで大きな損失が生じる。大きな損失はＯＴＤＲにとっては、飽和した際の回復時間が必要なため、スプリッタ後のデッドゾーンが悪化する傾向がある。実際にはスプリッタ前後付近での事故が多いため、スプリッタ付近をデッドゾーンにより測定できないのは有用ではない。
【０００７】
特許文献１の発明は、光検出器のバイアス電圧を変化させずに光検出器と増幅器との間の光信号を遮断するため、光スイッチを用いている。この光スイッチには音響光学素子や電気光学素子などが用いられるが、これらの素子は高価であり、駆動するためにも比較的大きな電力を必要とする問題があった。
【０００８】
本発明は、低コストかつ低消費電力で、大きな損失の後のデッドゾーンを短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明の光パルス試験装置は、パルス光を発生する光源と、前記パルス光の後方散乱光を受光するＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）と、前記光源からのパルス光を光ファイバに出力するとともに、前記光ファイバからの後方散乱光を前記ＡＰＤに出力する光カプラと、前記ＡＰＤの受光信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成する加算部と、前記ＡＰＤに任意のバイアス電圧を印加するＡＰＤバイアス回路と、任意の時間帯に、前記ＡＰＤへのバイアス電圧を前記ＡＰＤバイアス回路に低下させるか又は前記ＡＰＤへのバイアス電圧の印加を前記ＡＰＤバイアス回路に停止させるマスク位置設定部と、を備える。
【００１０】
本願発明の光パルス試験装置は、光源と、ＡＰＤバイアス回路と、ＡＰＤと、光カプラと、増幅器と、加算部と、を備えるため、ＯＴＤＲ測定を行うことができる。本願発明の光パルス試験装置は、マスク位置設定部を備えるため、大きな損失のある時間帯にＡＰＤへのバイアス電圧を低下させるか又はＡＰＤへのバイアス電圧の印加を停止させることで、増幅器の飽和を防止することができる。ここで、ＡＰＤへのバイアス電圧を用いるため、低コストかつ低消費電力で増幅器の飽和を防止することができる。したがって、本願発明の光パルス試験装置は、大きな損失の後のデッドゾーンを短くすることができる。
【００１１】
本願発明の光パルス試験装置では、前記増幅器が飽和した時点を検出する飽和検出部をさらに備え、前記マスク位置設定部における前記任意の時間帯は、前記飽和検出部の検出した時点を含んでもよい。
【００１２】
本願発明の光パルス試験装置では、前記加算部の生成した時間波形を用いて前記光ファイバに入射された前記パルス光に大きな損失が発生した時点を判定する波形解析部をさらに備え、前記マスク位置設定部における前記任意の時間帯は、前記波形解析部の判定した時点を含んでもよい。
【００１３】
上記目的を達成するために、本願発明の光パルス試験方法は、パルス光を光ファイバに向けて出力するパルス光出力手順と、ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記パルス光の後方散乱光を前記ＡＰＤを用いて受光し、前記ＡＰＤの受光信号を増幅し、増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成する後方散乱光受光手順と、を順に有する光パルス試験方法であって、前記後方散乱光受光手順において、任意の時間帯に、前記ＡＰＤへのバイアス電圧を低下させるか又は前記ＡＰＤへの印加電圧を停止させる。
【００１４】
本願発明の光パルス試験方法は、パルス光出力手順と、後方散乱光受光手順と、を有するため、ＯＴＤＲ測定を行うことができる。本願発明の光パルス試験方法は、後方散乱光受光手順において、任意の時間帯に、ＡＰＤへのバイアス電圧を低下させるか又はＡＰＤへの印加電圧を停止させるため、大きな損失のある時間帯にＡＰＤへのバイアス電圧を低下させるか又はＡＰＤへのバイアス電圧の印加を停止させることで、増幅器の飽和を防止することができる。ここで、ＡＰＤへのバイアス電圧を用いるため、低コストかつ低消費電力で増幅器の飽和を防止することができる。したがって、本願発明の光パルス試験方法は、大きな損失の後のデッドゾーンを短くすることができる。
【００１５】
本願発明の光パルス試験方法では、パルス光を前記光ファイバに向けて出力し、前記ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記ＡＰＤを用いて前記パルス光の後方散乱光を受光したときに、前記ＡＰＤの後段に接続されている増幅器が飽和する時点を検出する飽和検出手順を、前記パルス光出力手順の前にさらに有し、前記後方散乱光受光手順において、前記任意の時間帯は、前記飽和検出手順で検出した時点を含んでもよい。
【００１６】
本願発明の光パルス試験方法では、パルス光を前記光ファイバに向けて出力し、前記ＡＰＤへバイアス電圧を印加しながら前記ＡＰＤを用いて前記パルス光の後方散乱光を受光し、前記ＡＰＤの受光信号を増幅し、増幅した信号強度を蓄積して前記後方散乱光の時間波形を生成し、生成した時間波形を用いて前記光ファイバに入射された前記パルス光に大きな損失が発生した時点を判定する波形解析手順を、前記パルス光出力手順の前にさらに有し、前記後方散乱光受光手順において、前記任意の時間帯は、前記波形解析手順で判定した時点を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低コストかつ低消費電力で、大きな損失の後のデッドゾーンを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る光パルス試験装置の一例を示す。
【図２】波形解析手順における後方散乱光の時間波形の一例を示す。
【図３】マスク位置設定部２０の設定例を示す。
【図４】後方散乱光受光手順における後方散乱光の時間波形の一例を示す。
【図５】後方散乱光受光手順における後方散乱光の時間波形の具体例を示す。
【図６】ＡＰＤバイアス回路の具体例を示す。
【図７】実施形態２に係る光パルス試験装置の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
（実施形態１）
図１に、実施形態１に係る光パルス試験装置の一例を示す。実施形態１に係る光パルス試験装置は、タイミング制御部１１と、ＬＤドライバ１２と、光源としてのＬＤ１３と、ＡＰＤ１４と、増幅器１５と、ＡＤコンバータ１６と、加算部１７と、波形解析部１８と、表示部１９と、マスク位置設定部２０とＡＰＤバイアス回路２１と、を備える。
【００２１】
実施形態１に係る光パルス試験方法は、波形解析手順と、パルス光出力手順と、後方散乱光受光手順と、を順に有する。
【００２２】
波形解析手順では、光ファイバ９４に入射されたパルス光に大きな損失が発生した時点を判定する。例えば、タイミング制御部１１は、パルス光を出力する旨の指示をＬＤドライバ１２に出力する。ＬＤドライバ１２は、タイミング制御部１１からの指示に従って、ＬＤ１３を駆動する。ＬＤ１３は、パルス光を発生する。光カプラ２２は、ＬＤ１３からのパルス光を光ファイバ９４に出力する。
【００２３】
ＡＰＤバイアス回路２１は、ＡＰＤ１４が後方散乱光を受光するのに十分なバイアス電圧を印加する。光カプラ２２は、光ファイバ９４からの後方散乱光をＡＰＤ１４に出力する。ＡＰＤ１４は、パルス光の後方散乱光を受光する。増幅器１５は、ＡＰＤ１４の受光信号を増幅する。ＡＤコンバータ１６は、増幅器１５からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。加算部１７は、タイミング制御部１１からＬＤドライバ１２へ指示があった後にＡＤコンバータ１６から入力されたデジタル信号を蓄積し、後方散乱光の時間波形を生成する。
【００２４】
図２に、波形解析手順における後方散乱光の時間波形の一例を示す。波形解析手順では、ＡＰＤ１４が後方散乱光を受光するのに十分なバイアス電圧を印加する。この場合、距離Ｄ１に大きな損失が発生すると、距離Ｄ１以上距離Ｄ２以下の距離範囲がデッドゾーンになってしまう。
【００２５】
波形解析部１８は、加算部１７の生成した時間波形を用いて、光ファイバ９４に入射されたパルス光に大きな損失が発生した時点を判定する。例えば、時間波形からピークを検出し、ピークのある距離Ｄ１に相当する時点を判定する。マスク位置設定部２０は、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧を低下させる時間帯に、波形解析部１８の判定した距離Ｄ１に相当する時点が含まれるように設定する。図３に、マスク位置設定部２０の設定例を示す。距離がゼロの時間から距離がＤ１の時間までの時間帯を、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧を低下させる時間帯に設定する。
【００２６】
パルス光出力手順では、パルス光を光ファイバに向けて出力する。例えば、タイミング制御部１１は、パルス光を出力する旨の指示をＬＤドライバ１２に出力する。ＬＤドライバ１２は、タイミング制御部１１からの指示に従って、ＬＤ１３を駆動する。ＬＤ１３は、パルス光を発生する。光カプラ２２は、ＬＤ１３からのパルス光を光ファイバ９４に出力する。
【００２７】
後方散乱光受光手順では、マスク位置設定部２０の設定した時間帯には低いバイアス電圧でＡＰＤ１４が受光するか又はＡＰＤ１４の受光を停止し、その他の時間帯には後方散乱光を受光するのに十分なバイアス電圧ＡＰＤ１４が受光する。例えば、光カプラ２２は、光ファイバ９４からの後方散乱光をＡＰＤ１４に出力する。ＡＰＤ１４は、パルス光の後方散乱光を受光する。増幅器１５は、ＡＰＤ１４の受光信号を増幅する。ＡＤコンバータ１６は、増幅器１５からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。加算部１７は、タイミング制御部１１からＬＤドライバ１２へ指示があった後にＡＤコンバータ１６から入力されたデジタル信号を蓄積し、後方散乱光の時間波形を生成する。表示部１９は、後方散乱光の時間波形を表示する。
【００２８】
図４に、後方散乱光受光手順における後方散乱光の時間波形の一例を示す。後方散乱光受光手順では、ＡＰＤバイアス回路２１は、マスク位置設定部２０の設定に従って、距離ゼロから距離Ｄ１までの時間帯に、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧を低下させる。このため、ＡＰＤ１４が後方散乱光を受光できず、距離Ｄ１でのフレネル反射が観測されない。このため、フレネル反射などの強い光信号が距離Ｄ１に入力された場合であっても、後方散乱光受光手順では、距離Ｄ１以上距離Ｄ２以下の距離範囲がデッドゾーンとならず、後方散乱光の時間波形を観測することができる。
【００２９】
図５に、後方散乱光受光手順における後方散乱光の時間波形の具体例を示す。ＡＰＤ１４は、２ｋｍ以上１０ｋｍ以下の距離の後方散乱光を受光しない。このため、フレネル反射などの強い光信号が距離１０ｋｍに入力された場合であっても、１０ｋｍ以降がデッドゾーンとならず、後方散乱光を受光できている。
【００３０】
なお、ＡＰＤバイアス回路２１は、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧の印加を停止させてもよい。この場合のＡＰＤバイアス回路２１の具体例を図６に示す。ＡＰＤバイアス回路２１は、ＡＰＤ１４とグランドとで切り替えるスイッチ３１を有し、ＡＰＤ１４側に接続したときにはバイアス電圧が印加され、グランド側に接続したときにはＡＰＤ１４へのバイアス電圧の印加が停止される。これにより、ＡＰＤバイアス回路２１は、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧の印加を停止させる。
【００３１】
また、実施形態１に係る光パルス試験装置は、コンピュータに、波形解析手順と、パルス光出力手順と、後方散乱光受光手順と、を順に実行させるためのプログラムであってもよい。
【００３２】
（実施形態２）
図７に、実施形態２に係る光パルス試験装置の一例を示す。実施形態２に係る光パルス試験装置は、実施形態１で説明した波形解析部１８及びマスク位置設定部２０に代えて飽和検出部２５及びマスク位置設定部２０を備える。
【００３３】
また、実施形態２に係る光パルス試験方法は、実施形態１で説明した波形解析手順に代えて飽和検出手順を有する。以下、飽和検出手順について説明する。
【００３４】
飽和検出手順では、増幅器１５が飽和する時点を検出する。例えば、タイミング制御部１１は、パルス光を出力する旨の指示をＬＤドライバ１２に出力する。ＬＤドライバ１２は、タイミング制御部１１からの指示に従って、ＬＤ１３を駆動する。ＬＤ１３は、パルス光を発生する。光カプラ２２は、ＬＤ１３からのパルス光を光ファイバ９４に出力する。
【００３５】
ＡＰＤバイアス回路２１は、ＡＰＤ１４が後方散乱光を受光するのに十分なバイアス電圧を印加する。光カプラ２２は、光ファイバ９４からの後方散乱光をＡＰＤ１４に出力する。ＡＰＤ１４は、パルス光の後方散乱光を受光する。増幅器１５は、ＡＰＤ１４の受光信号を増幅する。ＡＤコンバータ１６は、増幅器１５からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。加算部１７は、タイミング制御部１１からＬＤドライバ１２へ指示があった後にＡＤコンバータ１６から入力されたデジタル信号を蓄積し、後方散乱光の時間波形を生成する。
【００３６】
飽和検出部２５は、増幅器１５が飽和した時点を検出する。増幅器１５の飽和は、例えば、増幅器１５の出力電圧をＡＤコンバータによりデジタル変換し、あらかじめ飽和レベルと設定した値を超えた値になっているかどうかということで検出する。マスク位置設定部２０は、ＡＰＤ１４へのバイアス電圧を低下させる時間帯に、飽和検出部２５の検出した時点が含まれるように設定する。マスク位置設定部２０の設定例は、図３に示したとおりである。
【００３７】
パルス光出力手順及び後方散乱光受光手順は、実施形態１で説明したとおりである。後方散乱光受光手順における後方散乱光の時間波形は、図４及び図５のようになる。このため、後方散乱光受光手順では、フレネル反射などの強い光信号が入力された場合であっても、その付近の後方散乱光の時間波形を観測することができる。
【００３８】
また、実施形態２に係る光パルス試験装置は、コンピュータに、飽和検出手順と、パルス光出力手順と、後方散乱光受光手順と、を順に実行させるためのプログラムであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１１：タイミング制御部
１２：ＬＤドライバ
１３：ＬＤ
１４：ＡＰＤ
１５：増幅器
１６：ＡＤコンバータ
１７：加算部
１８：波形解析部
１９：表示部
２０、２６：マスク位置設定部
２１：ＡＰＤバイアス回路
２２：光カプラ
２３：入出力ポート
２５：飽和検出部
３１：スイッチ
３２：電流制限抵抗器
９４：光ファイバ
【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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