説明

光パルス試験装置及び光パルス試験方法

【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。

【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

【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。

【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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【公開番号】特開2013−83495(P2013−83495A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−222523(P2011−222523)
【出願日】平成23年10月7日(2011.10.7)
【出願人】(000000572)アンリツ株式会社 (838)
【Fターム(参考)】