光パルス試験装置
【課題】光ファイバに入射させる光パルスのパワーが変動する場合であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で試験を行うことができる光パルス試験装置を提供する。
【解決手段】光パルス試験装置１は、ゴーレイ符号を用いた符号変調が行われた光パルス列を生成するレーザ光源１２と、レーザ光源１２からの光パルス列を増幅するＥＤＦＡ１３と、ＥＤＦＡ１３により増幅された光パルス列を光ファイバ４０に入射させて得られる後方散乱光を受光する受光回路１７と、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動に応じて受光回路１７から得られる受光信号のレベルを補正するレベル補正部３２と、レベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部３３とを備える。
【解決手段】光パルス試験装置１は、ゴーレイ符号を用いた符号変調が行われた光パルス列を生成するレーザ光源１２と、レーザ光源１２からの光パルス列を増幅するＥＤＦＡ１３と、ＥＤＦＡ１３により増幅された光パルス列を光ファイバ４０に入射させて得られる後方散乱光を受光する受光回路１７と、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動に応じて受光回路１７から得られる受光信号のレベルを補正するレベル補正部３２と、レベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部３３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象の光ファイバに光パルスを入射させて試験を行う光パルス試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光パルス試験装置は、周知の通り、光パルスを試験対象である光ファイバに入射させ、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号に対して所定の演算処理を施すことにより光ファイバの特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する装置である。尚、この光パルス試験装置は、光ファイバ試験装置又はＯＴＤＲ（Opticai Time Domain Reflectometer）と呼ばれることもある。
【０００３】
光ファイバから得られる後方散乱光は極めて微弱であるため、光パルス試験装置では一般的に光ファイバに入射させる光パルスのパワーを極力大きくすることでダイナミックレンジを改善している。また、近年においては、ゴーレイ符号（Golay code）やバーカー符号（Barker code）を用いて符号変調した光パルス列を光ファイバに入射させ、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号に対して相関処理（復調）を行うことで、ダイナミックレンジを向上させる光パルス試験装置も実現されている。
【０００４】
尚、符号変調された光パルス列を用いて試験を行う従来の光パルス試験装置の詳細については、例えば以下の特許文献１及び非特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】米国特許第４９６８８８０号明細書
【非特許文献１】ナザラシー・モシェ（Nazarathy Moshe），ニュートン・スティーブン・エィ（Newton Steven A.），ジファード・アール・ピー（Giffard R. P.），モーバリー・ディー・エス（Moberly D. S.），シスチカ・エフ（Sischka F.），ツルトナ・ダブリュー・アール・ジュニア（Trutna W. R. Jr.），フォスター・エス（Foster S.），「リアルタイム・ロング・レンジ・コンプリメンタリー・コリレーション・オプティカル・タイム・ドメイン・リフレクトメーター（Real-time long range complementary correlation optical time domain reflectometer）」，ジャーナル・オブ・ライトウェーヴ・テクノロジー（Journal of Lightwave Technology），１９８９年１月，Ｖｏｌ．７，ｐ．２４−３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した通り、光パルス試験装置のダイナミックレンジは、光ファイバに入射させる光パルスのパワーを極力大きくすることで改善される。このため、光パルス試験装置には、光ファイバに入射させる光パルスを増幅するためにＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier：エルビウム添加光ファイバ増幅器）等の光ファイバ増幅器を備えるものがある。
【０００６】
しかしながら、光ファイバ増幅器を用いて光パルスを増幅すると、光パルスの先頭では大きく増幅されて高いパワー（波高値）を得ることができるものの、時間経過とともにパワーが徐々に減少するという現象が生ずる。この現象は、符号変調された光パルス列でも同様に発生し、パルス列の先頭の光パルスから後方の光パルスへ時間経過とともに徐々にパワーが減少する。また、符号変調された光パルス列では複数のビットパターンを使用するためビットパターン毎にビット「１」の数やビット間隔が異なり、光ファイバ増幅器で増幅された光パルス列は不均一なパワーの光パルスの集まりとなる。
【０００７】
符号変調した光パルス列を用いる光パルス試験装置において、構成する光パルスのパワーが不均一な光パルス列を光ファイバに入射させると、光ファイバから得られる後方散乱光のパワーも光パルス列のパワー変動に応じて変動してしまい、この後方散乱光を受光信号として相関処理を行った場合に、波形歪みや雑音が現れて試験結果の精度に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバに入射させる光パルスのパワーが変動する場合であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で試験を行うことができる光パルス試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光パルス試験装置は、光ファイバ（４０）に入射させるべき光パルス列を増幅する光ファイバ増幅部（１３）と、当該光ファイバ増幅部から出力される光パルス列を前記光ファイバに入射させて得られる後方散乱光を受光する受光部（１７、１８、１９）とを備え、当該受光部から出力される受光信号に基づいて前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置（１）において、前記受光部から出力される受光信号のレベルを、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて補正する補正部（３２）を備えることを特徴としている。
この発明によると、光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて、受光部から出力される受光信号のレベルが補正される。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバに入射させるべき光パルス列として、所定の符号変調を行った光パルス列を生成する光パルス列生成部（１１、１２）と、前記補正部でレベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部（３３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部（１５）を備えており、前記補正部は当該検出部の検出結果に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴としている。
或いは、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を記憶する記憶部（３４）を備えており、前記補正部は前記記憶部の記憶内容に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴としている。
ここで、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部（１５）を備えており、前記記憶部の記憶内容は前記検出部の検出結果に更新されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を検出し、この検出結果に応じて受光部から出力される受光信号のレベルを補正しているため、光ファイバに入射させる光パルスのパワーが変動する場合であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で試験を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による光パルス試験装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光パルス試験装置１は、符号生成回路１１、レーザ光源１２、ＥＤＦＡ１３（光ファイバ増幅部）、光カプラ１４、フォトダイオード１５（検出部）、光サーキュレータ１６、受光回路１７（受光部）、増幅回路１８（受光部）、Ａ／Ｄ変換回路１９（受光部）、信号処理部２０、表示装置２１、及びタイミング発生回路２２を備えており、試験対象である光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する。尚、光ファイバ４０は、例えば石英系のシングルモードファイバである。
【００１２】
符号生成回路１１は、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ１に同期して、レーザ光源１２を駆動する駆動信号を出力する。具体的には、レーザ光源１２から射出される光パルス列がゴーレイ符号を用いて符号変調された光パルス列となるような駆動信号（符号）を生成してレーザ光源１２に出力する。ここで、ｎビットのゴーレイ符号は、以下の（１）式で表される２種類の符号列Ａｋ０，Ｂｋ０であり、それぞれ（−１）と（＋１）の要素からなる双極性相関符号である。
【数１】
【００１３】
但し、光は負のパワーを有さないため、光パルス試験装置１は、以下の（２）式に示す４種類の符号列Ａｋ，Ｂｋ，￣Ａｋ，￣Ｂｋを用いる。尚、本明細書の文中（数式を除く）においては、表記の都合上、記号「Ａｋ」の上部にバー記号「￣」が付された記号を「￣Ａｋ」と表し、記号「Ｂｋ」の上部にバー記号「￣」が付された記号を「￣Ｂｋ」と表す。
【数２】
【００１４】
レーザ光源１２は、例えばＤＦＢレーザ（Distributed feedback laser：分布帰還型レーザ）等の半導体レーザ素子を備えており、符号生成信号１１から出力される駆動信号に基づいてゴーレイ符号を用いて符号変調された光パルス（光パルス列）を射出する。ＥＤＦＡ１３は、レーザ光源１２から射出されたレーザ光を所定の増幅率をもって増幅する。ここで、ＥＤＦＡ１３の増幅特性について説明する。
【００１５】
図２は、ＥＤＦＡ１３の増幅特性の一例を示す図である。いま、レーザ光源１２から一定のパワーを有する複数の光パルスからなる光パルス列が射出されたとすると、ＥＤＦＡ１３には、図２（ａ）に示す光パルスが入射されることになる。尚、図２においては、符号Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列をそれぞれ模式的に図示しておりビットパターン等は実際のものと異なる。これらの光パルス列がＥＤＦＡ１３に入射すると、ＥＤＦＡ１３からは図２（ｂ）に示す通り、符号Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの種類に拘わらず、光パルス列の先頭では高いパワー（波高値）を有するものの、光パルスの後方になるにつれてパワーが徐々に減少するパルス列が出力される。更に、符号を構成するビットパターン毎にビット「１」の数やビット間隔が異なるため、光パルス列全体のパワーや構成する個々の光パルスのパワーも不均一となる。
【００１６】
光カプラ１４は、ＥＤＦＡ１３から出力されるレーザ光の一部を分岐する。光カプラ１４の分岐比は任意に設定することができるが、光ファイバ４０に入射させる光パルス列のパワー低下を防止する観点からは、分岐比を極力大きく設定して光パルス列の殆どを透過させるのが望ましい。フォトダイオード１５は、光カプラ１４で分岐された光パルス列を受光してＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワーを検出する。
【００１７】
光サーキュレータ１６は、光カプラ１４を透過した光パルス列を光ファイバ４０に向けて透過させるとともに、光ファイバ４０からの戻り光を受光回路１７に向けて射出する。尚、光ファイバ４０からの戻り光には、後方レイリー散乱光やフレネル反射光が含まれる。受光回路１７は、光サーキュレータ１６を介した光ファイバ４０からの戻り光を電気信号（受光信号）に変換して増幅回路１８に出力する。ここで、光ファイバ４０からの戻り光、特に後方レイリー散乱光は極めて微弱なため、受光回路１７は高感度のアバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤという）を用いることが多い。ＡＰＤに対する印加電圧（逆バイアス）を増加させることで増倍度を高くすることができ、これにより受光回路１７を高感度にすることができる。
【００１８】
増幅回路１８は、受光回路１７から出力される受光信号を所定の増幅率で増幅してＡ／Ｄ変換回路１９に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１９は、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ２に同期して、増幅回路１８から出力される受光信号（アナログ信号）をサンプリングしてディジタル信号（受光データ）に変換して信号処理部２０に出力する。尚、Ａ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データは、光ファイバ４０からの戻り光の強度変化を示す時系列データである。
【００１９】
尚、以下の説明では説明を簡単にするために、Ａ／Ｄ変換回路１９のサンプリング間隔は、レーザ光源１２から射出される光パルス列のビット当たりの時間間隔に等しいとする。例えば、図２に示す符号Ａｋの光パルス列のビット当たりの時間間隔が１００ｎｓｅｃである場合、この光パルス列を光ファイバ４０に入射させて得られる後方散乱光の受光信号を１００ｎｓｅｃ間隔でサンプリングするものとする。
【００２０】
信号処理部２０は、平均化処理部３１、レベル補正部３２（補正部）、及び相関処理部３３を備えており、Ａ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データに対して平均化処理、レベル補正処理、相関処理、その他の演算処理を施すことにより光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を求める。平均化処理部３１は、光ファイバ４０に光パルス列を入射させる度にＡ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データを平均化する処理を行う。ここで、光ファイバ４０の試験時に複数回に亘って繰り返し光パルス列を入射させるのは、前述した通り、光ファイバ４０からの戻り光が極めて微弱であるからである。
【００２１】
尚、符号列Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに得られる受光データ（平均化処理部３１によって平均化処理が行われた受光データ）をそれぞれＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢとする。尚、記号「￣ＳＡ」は記号「ＳＡ」の上部にバー記号「￣」を付した記号であり、記号「￣ＳＢ」は記号「ＳＢ」の上部にバー記号「￣」を付した記号である。
【００２２】
レベル補正部３２は、平均化処理部３１によって平均化された受光データのレベルを補正する処理を行う。具体的には、フォトダイオード１５の検出結果に基づいて受光データのレベルを補正する。いま、フォトダイオード１５で検出された符号列Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列に含まれる個々の光パルスのパワーを以下の（３）式で表す。
【数３】
【００２３】
また、これらの光パルス列に対応して得られた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを以下の（４）式で表す。光ファイバの後方散乱光は光パルスが光ファイバを伝播している間は常に発生しているため、光パルス列の全ての光パルスが光ファイバ出射端まで到達して発生した後方散乱光を受光し、更に、ノイズ測定に入った後に符号変調のビット数以上の受光データを受得しなければ、光ファイバ全長の特性を試験することはできない。以下の（４）式に記載した記号のうち、ｎは符号変調のビット数であり、また、ｍ番目の受光データが光パルス列の先頭光パルスが光ファイバ端で発生させた後方散乱光のものである。
【数４】
【００２４】
レベル補正部３２は、上記（４）式で表された受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢに含まれる第ｘ番目（ｘは１以上であってｎ＋ｍ−１以下の整数）のデータに対して以下の（５）式に示す演算（所定の係数の乗算）を施すことで、受光データのレベルを補正する処理を行う。尚、以下では、レベル補正が行われた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを、それぞれ受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢと表記する。尚、記号「￣ＴＡ」は記号「ＴＡ」の上部にバー記号「￣」を付した記号であり、記号「￣ＴＢ」は記号「ＴＢ」の上部にバー記号「￣」を付した記号である。
【数５】
【００２５】
ここで、上記（５）式中の変数α，β，ｙ，ｚは、変数ｘの値に応じて以下の値をとる。
１≦ｘ≦ｎ の場合、α＝１，β＝０，ｙ＝ｘ，ｚ＝１
ｎ＋１≦ｘ≦ｍ の場合、α＝１，β＝０，ｙ＝ｎ，ｚ＝１
ｍ＋１≦ｘ≦ｎ＋ｍ−１の場合、α＝１，β＝１，ｙ＝ｎ，ｚ＝ｘ−ｍ
【００２６】
つまり、１≦ｘ≦ｎの場合には、上記（５）式に示される受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢは、分子び分母の第２項目が変数ｚの値に拘わらずそれぞれ０になり、変数ｙ（＝変数ｘ）の値に応じて分子び分母の第１項目の値が変化する式になる。また、ｎ＋１≦ｘ≦ｍの場合には、上記と同様に分子び分母の第２項目が変数ｚの値に拘わらずそれぞれ０になるが、分子び分母の第１項目が定数になって変数ｘの値に応じた値の変動は生じない。
【００２７】
また、ｍ＋１≦ｘ≦ｎ＋ｍ−１の場合には、上記（５）式に示される受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢは、分子び分母の第２項目の値が変数ｚ（＝変数ｘ−ｍ）の値に応じて変化し、分子及び分母の第１項目（定数）からこの第２項目を減算する式になる。尚、レベル補正部３２は、第ｎ＋ｍ番目以降のデータについては補正を行わず、前述した（４）式に示した受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをそのまま出力する。
【００２８】
尚、上記（５）式は、受光データのレベルを受光データＳＡの先頭のデータＳａ１１のレベルを基準として補正する場合の演算式である。ここで、補正の基準とするデータは必ずしもデータＳａ１１に限られることはなく、他のデータを基準とすることもできる。他のデータを基準とする場合には、そのデータに応じた演算式を用いて上記（４）式に示す受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢに含まれるデータの各々の補正を行えばよい。
【００２９】
また、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動は、ＤＥＦＡ１３の特性に依存しており、光パルス列毎に大きく異なるという訳ではない。このため、フォトダイオード１５の検出結果を記憶する記憶部３４を設けておき、この記憶部３４の記憶内容に基づいて受光データのレベルを補正しても良い。ここで、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動を、定期的に、又はユーザの指示等に応じて不定期にフォトダイオード１５を用いて検出し、記憶部３４の記憶内容を新たに得られたフォトダイオード１５の検出結果に更新するのが望ましい。また、記憶部３４に記憶させる内容は、フォトダイオード１５の検出結果（光パルス列のパワー変動の実測値）ではなく、ＤＥＦＡ１３の特性から求められる変動の傾向を示す情報であっても良い。
【００３０】
相関処理部３３は、レベル補正部３２によってレベル補正処理が行われた受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢを用いて（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）なる演算を行った後に相関処理を施すことによって復調する。いま、上記の演算（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）により得られる演算結果を以下の（６）式で表す。
【数６】
【００３１】
ここで、相関処理（復調）により得られる値Ｄを以下の（７）式で表すと、（７）式中の値ｄｉは以下の（８）式で表される。尚、変数ｉは１以上の整数である。
【数７】
【数８】
即ち、相関処理部３３が、上記（６）式に示される値と前述した（１）式に示した符号列Ａｋ０，Ｂｋ０とを用いて上記（８）式に示す演算（相関処理）を施すことによって復調される。
【００３２】
表示装置２１は、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置を備えており、信号処理部２０で求められた光ファイバ４０の特性や、信号処理部２０から出力される受光データに所定の信号処理を施して得られた表示データを表示する。この表示データは、戻り光の強度変化（時間変化）を、光パルス試験装置１を基点とした光ファイバ４０の距離に換算したデータである。タイミング発生回路２２は、レーザ光源１２から光パルス列を射出するタイミングを規定するタイミング信号ＴＭ１及びＡ／Ｄ変換回路１９のサンプリングタイミングを規定するタイミング信号ＴＭ２を出力する。
【００３３】
次に、上記構成におけるパルス試験装置１を用いた光ファイバ４０の試験時の動作について説明する。タイミング発生回路２２からタイミング信号ＴＭ１が出力されると、符号生成回路１１においてタイミング信号ＴＭ１に同期して駆動信号が生成されてレーザ光源１２に印加される。これにより、レーザ光源１２からは、図２（ａ）に示す符号列Ａｋに応じた光パルス列が射出される。レーザ光源１２から射出された光パルス列はＥＤＦＡ１３に入射して所定の増幅率をもって増幅され、図２（ｂ）に示す通り、光パルス列の先頭では高いパワー（波高値）を有するが、光パルス列の後方になるにつれてパワーが徐々に減少する不均一な光パルス列が出力される。
【００３４】
ＥＤＦＡ１３から射出された光パルス列は、殆どが光カプラ１４を透過して光サーキュレータ１６を介して光ファイバ４０に入射して光ファイバ４０中を伝播する。尚、ＥＤＦＡ１３から射出された光パルス列のうち光カプラ１４で分岐されたものはフォトダイオード１５に入射する。これにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワー検出が行われる。この検出結果は信号処理部２０のレベル補正部３２に出力される。
【００３５】
光パルス列が光ファイバ４０中を伝播することによって後方レイリー散乱光が発生し、光パルス列が光ファイバ４０の他端に至るとフレネル反射光が発生する。これら後方レイリー散乱光及びフレネル反射光を含む戻り光は、光サーキュレータ１６を介して受光回路１７に入射し、受光回路１７に設けられたＡＰＤによって受光信号に変換される。受光回路１７から出力された受光信号は増幅回路１８で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換回路１９に入力されて、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ２に同期してサンプリングされることによりディジタル信号の受光データに変換される。Ａ／Ｄ変換回路１９で変換された受光データは、信号処理部２０の平均化処理部３１に入力されて一時的に記憶される。平均化処理は、後方散乱光が極めて微弱なために行われるもので、タイミング信号ＴＭ１の送出、符号列Ａｋの光パルス列の射出、タイミング信号ＴＭ２の送出、受光データの取得を数万回繰り返して行い受光データＳＡを求める。
【００３６】
以上の処理が終了すると、符号列￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋについても上述した処理と同様の手順で受光データを取得して平均化処理を行い、￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを求める。
【００３７】
平均化処理部３１で求められた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢは、レベル補正部３２に入力され、フォトダイオード１５の検出結果を用いて、前述した（５）式に示す演算（所定の係数の乗算）が行われる。図３は、レベル補正部３２で行われる処理を定性的に示す図である。図３において、光パルス列ＰＴは光ファイバ４０に入射させる光パルス列である。また、図３中の曲線Ｌ１は図中の光パルス列ＰＴを光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルを示しており、図３中の曲線Ｌ２はパワーが一定の光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルを示している。
【００３８】
光ファイバ４０で生ずる後方散乱光のパワーはパルス列ＰＴのパワーに比例するため、図３に示す通り、パワーが徐々に減少する不均一な光パルス列ＰＴを光ファイバ４０に入射させた場合には、パルス列ＰＴのパワーが減少した分だけ後方散乱光のパワーも減少する。この結果として、図３に示す通り、受光レベル（平均化処理部３１から出力される受光データのレベル）Ｌ１は、パワーが一定の光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルＬ２よりも低下する。レベル補正部３２は、フォトダイオード１５の検出結果を用いて、前述した（５）式に示す演算を行うことで、図３に示す受光データのレベルＬ１と受光データのレベルＬ２との差Δ１，Δ２，Δ３，Δ４，Δ５，Δ６を補正する処理を行っている。
【００３９】
以上の補正処理が行われると、レベル補正部３２からはレベル補正処理が行われた受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢが出力される。相関処理部３３は、レベル補正部３２からの受光データを用いて（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）なる演算を行った後に、前述した（７）式及び（８）式に示す相関処理を施すことにより復調する。復調されたデータは、例えば表示装置２１に表示され、或いは光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を求めるために用いられる。
【００４０】
図４は、復調されたデータの一例を示す図である。尚、図４においては、横軸は光ファイバ４０の位置をとり、縦軸は復調されたデータの値（データ値）をとっている。図３に示す波形Ｗ１はレベル補正を行わない場合に測定される復調データの波形であり、波形Ｗ２はレベル補正を行った場合に測定される復調データの波形である。レベル補正を行わない場合に観測される波形Ｗ１を参照すると、データ値が大きく変化しており波形歪みや雑音が発生しているのが分かる。これに対し、レベル補正を行った場合に観測される波形Ｗ２を参照すると、データ値の波形歪みや雑音が大幅に低減されているのが分かる。
【００４１】
以上説明した通り、本実施形態では、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動をフォトダイオード１５で検出し、平均化処理部３１から得られる受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをフォトダイオード１５の検出結果に応じて補正している。このため、光ファイバ４０に入射させる光パルス列を構成するそれぞれの光パルスのパワーが不均一であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で測定することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態による光パルス試験装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動をフォトダイオード１５で動的に検出し、平均化処理部３１から得られる受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをフォトダイオード１５の検出結果に応じて動的に補正する場合を例に挙げたが、記憶部３４に記憶されている内容に基づいて受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢの補正を行っても良い。
【００４３】
また、上記実施形態では、ＥＤＦＡ１３と光サーキュレータ１６との間に光カプラ１４を設け、光カプラ１４で分岐した光パルス列をフォトダイオード１５で受光することにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワーを検出する場合について説明した。しかしながら、光カプラ１４を省略するとともに光ファイバ４０の他端部から射出される光パルス列をフォトダイオード１５で受光することにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワーを検出しても良い。また、本発明の光パルス試験装置は、上述したゴーレイ符号以外に、バーカー符号等を用いることもできる。
【００４４】
更に、上記実施形態では、光ファイバ４０中で生ずる後方レイリー散乱光やフレネル反射光を用いて光ファイバ４０の試験を行う光パルス試験装置について説明した。しかしながら、本発明は、光ファイバ４０中で生ずるブリルアン散乱光やラマン散乱光を用いて光ファイバ４０の試験を行う光パルス試験装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＤＦＡ１３の増幅特性の一例を示す図である。
【図３】レベル補正部３２で行われる処理を定性的に示す図である。
【図４】復調されたデータの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 光パルス試験装置
１１ 符号生成回路
１２ レーザ光源
１３ ＥＤＦＡ
１５ フォトダイオード
１７ 受光回路
１８ 増幅回路
１９ Ａ／Ｄ変換回路
３２ レベル補正部
３３ 相関処理部
３４ 記憶部
４０ 光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象の光ファイバに光パルスを入射させて試験を行う光パルス試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光パルス試験装置は、周知の通り、光パルスを試験対象である光ファイバに入射させ、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号に対して所定の演算処理を施すことにより光ファイバの特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する装置である。尚、この光パルス試験装置は、光ファイバ試験装置又はＯＴＤＲ（Opticai Time Domain Reflectometer）と呼ばれることもある。
【０００３】
光ファイバから得られる後方散乱光は極めて微弱であるため、光パルス試験装置では一般的に光ファイバに入射させる光パルスのパワーを極力大きくすることでダイナミックレンジを改善している。また、近年においては、ゴーレイ符号（Golay code）やバーカー符号（Barker code）を用いて符号変調した光パルス列を光ファイバに入射させ、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号に対して相関処理（復調）を行うことで、ダイナミックレンジを向上させる光パルス試験装置も実現されている。
【０００４】
尚、符号変調された光パルス列を用いて試験を行う従来の光パルス試験装置の詳細については、例えば以下の特許文献１及び非特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】米国特許第４９６８８８０号明細書
【非特許文献１】ナザラシー・モシェ（Nazarathy Moshe），ニュートン・スティーブン・エィ（Newton Steven A.），ジファード・アール・ピー（Giffard R. P.），モーバリー・ディー・エス（Moberly D. S.），シスチカ・エフ（Sischka F.），ツルトナ・ダブリュー・アール・ジュニア（Trutna W. R. Jr.），フォスター・エス（Foster S.），「リアルタイム・ロング・レンジ・コンプリメンタリー・コリレーション・オプティカル・タイム・ドメイン・リフレクトメーター（Real-time long range complementary correlation optical time domain reflectometer）」，ジャーナル・オブ・ライトウェーヴ・テクノロジー（Journal of Lightwave Technology），１９８９年１月，Ｖｏｌ．７，ｐ．２４−３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した通り、光パルス試験装置のダイナミックレンジは、光ファイバに入射させる光パルスのパワーを極力大きくすることで改善される。このため、光パルス試験装置には、光ファイバに入射させる光パルスを増幅するためにＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier：エルビウム添加光ファイバ増幅器）等の光ファイバ増幅器を備えるものがある。
【０００６】
しかしながら、光ファイバ増幅器を用いて光パルスを増幅すると、光パルスの先頭では大きく増幅されて高いパワー（波高値）を得ることができるものの、時間経過とともにパワーが徐々に減少するという現象が生ずる。この現象は、符号変調された光パルス列でも同様に発生し、パルス列の先頭の光パルスから後方の光パルスへ時間経過とともに徐々にパワーが減少する。また、符号変調された光パルス列では複数のビットパターンを使用するためビットパターン毎にビット「１」の数やビット間隔が異なり、光ファイバ増幅器で増幅された光パルス列は不均一なパワーの光パルスの集まりとなる。
【０００７】
符号変調した光パルス列を用いる光パルス試験装置において、構成する光パルスのパワーが不均一な光パルス列を光ファイバに入射させると、光ファイバから得られる後方散乱光のパワーも光パルス列のパワー変動に応じて変動してしまい、この後方散乱光を受光信号として相関処理を行った場合に、波形歪みや雑音が現れて試験結果の精度に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバに入射させる光パルスのパワーが変動する場合であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で試験を行うことができる光パルス試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光パルス試験装置は、光ファイバ（４０）に入射させるべき光パルス列を増幅する光ファイバ増幅部（１３）と、当該光ファイバ増幅部から出力される光パルス列を前記光ファイバに入射させて得られる後方散乱光を受光する受光部（１７、１８、１９）とを備え、当該受光部から出力される受光信号に基づいて前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置（１）において、前記受光部から出力される受光信号のレベルを、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて補正する補正部（３２）を備えることを特徴としている。
この発明によると、光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて、受光部から出力される受光信号のレベルが補正される。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバに入射させるべき光パルス列として、所定の符号変調を行った光パルス列を生成する光パルス列生成部（１１、１２）と、前記補正部でレベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部（３３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部（１５）を備えており、前記補正部は当該検出部の検出結果に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴としている。
或いは、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を記憶する記憶部（３４）を備えており、前記補正部は前記記憶部の記憶内容に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴としている。
ここで、本発明の光パルス試験装置は、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部（１５）を備えており、前記記憶部の記憶内容は前記検出部の検出結果に更新されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を検出し、この検出結果に応じて受光部から出力される受光信号のレベルを補正しているため、光ファイバに入射させる光パルスのパワーが変動する場合であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で試験を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による光パルス試験装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光パルス試験装置１は、符号生成回路１１、レーザ光源１２、ＥＤＦＡ１３（光ファイバ増幅部）、光カプラ１４、フォトダイオード１５（検出部）、光サーキュレータ１６、受光回路１７（受光部）、増幅回路１８（受光部）、Ａ／Ｄ変換回路１９（受光部）、信号処理部２０、表示装置２１、及びタイミング発生回路２２を備えており、試験対象である光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する。尚、光ファイバ４０は、例えば石英系のシングルモードファイバである。
【００１２】
符号生成回路１１は、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ１に同期して、レーザ光源１２を駆動する駆動信号を出力する。具体的には、レーザ光源１２から射出される光パルス列がゴーレイ符号を用いて符号変調された光パルス列となるような駆動信号（符号）を生成してレーザ光源１２に出力する。ここで、ｎビットのゴーレイ符号は、以下の（１）式で表される２種類の符号列Ａｋ０，Ｂｋ０であり、それぞれ（−１）と（＋１）の要素からなる双極性相関符号である。
【数１】
【００１３】
但し、光は負のパワーを有さないため、光パルス試験装置１は、以下の（２）式に示す４種類の符号列Ａｋ，Ｂｋ，￣Ａｋ，￣Ｂｋを用いる。尚、本明細書の文中（数式を除く）においては、表記の都合上、記号「Ａｋ」の上部にバー記号「￣」が付された記号を「￣Ａｋ」と表し、記号「Ｂｋ」の上部にバー記号「￣」が付された記号を「￣Ｂｋ」と表す。
【数２】
【００１４】
レーザ光源１２は、例えばＤＦＢレーザ（Distributed feedback laser：分布帰還型レーザ）等の半導体レーザ素子を備えており、符号生成信号１１から出力される駆動信号に基づいてゴーレイ符号を用いて符号変調された光パルス（光パルス列）を射出する。ＥＤＦＡ１３は、レーザ光源１２から射出されたレーザ光を所定の増幅率をもって増幅する。ここで、ＥＤＦＡ１３の増幅特性について説明する。
【００１５】
図２は、ＥＤＦＡ１３の増幅特性の一例を示す図である。いま、レーザ光源１２から一定のパワーを有する複数の光パルスからなる光パルス列が射出されたとすると、ＥＤＦＡ１３には、図２（ａ）に示す光パルスが入射されることになる。尚、図２においては、符号Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列をそれぞれ模式的に図示しておりビットパターン等は実際のものと異なる。これらの光パルス列がＥＤＦＡ１３に入射すると、ＥＤＦＡ１３からは図２（ｂ）に示す通り、符号Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの種類に拘わらず、光パルス列の先頭では高いパワー（波高値）を有するものの、光パルスの後方になるにつれてパワーが徐々に減少するパルス列が出力される。更に、符号を構成するビットパターン毎にビット「１」の数やビット間隔が異なるため、光パルス列全体のパワーや構成する個々の光パルスのパワーも不均一となる。
【００１６】
光カプラ１４は、ＥＤＦＡ１３から出力されるレーザ光の一部を分岐する。光カプラ１４の分岐比は任意に設定することができるが、光ファイバ４０に入射させる光パルス列のパワー低下を防止する観点からは、分岐比を極力大きく設定して光パルス列の殆どを透過させるのが望ましい。フォトダイオード１５は、光カプラ１４で分岐された光パルス列を受光してＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワーを検出する。
【００１７】
光サーキュレータ１６は、光カプラ１４を透過した光パルス列を光ファイバ４０に向けて透過させるとともに、光ファイバ４０からの戻り光を受光回路１７に向けて射出する。尚、光ファイバ４０からの戻り光には、後方レイリー散乱光やフレネル反射光が含まれる。受光回路１７は、光サーキュレータ１６を介した光ファイバ４０からの戻り光を電気信号（受光信号）に変換して増幅回路１８に出力する。ここで、光ファイバ４０からの戻り光、特に後方レイリー散乱光は極めて微弱なため、受光回路１７は高感度のアバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤという）を用いることが多い。ＡＰＤに対する印加電圧（逆バイアス）を増加させることで増倍度を高くすることができ、これにより受光回路１７を高感度にすることができる。
【００１８】
増幅回路１８は、受光回路１７から出力される受光信号を所定の増幅率で増幅してＡ／Ｄ変換回路１９に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１９は、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ２に同期して、増幅回路１８から出力される受光信号（アナログ信号）をサンプリングしてディジタル信号（受光データ）に変換して信号処理部２０に出力する。尚、Ａ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データは、光ファイバ４０からの戻り光の強度変化を示す時系列データである。
【００１９】
尚、以下の説明では説明を簡単にするために、Ａ／Ｄ変換回路１９のサンプリング間隔は、レーザ光源１２から射出される光パルス列のビット当たりの時間間隔に等しいとする。例えば、図２に示す符号Ａｋの光パルス列のビット当たりの時間間隔が１００ｎｓｅｃである場合、この光パルス列を光ファイバ４０に入射させて得られる後方散乱光の受光信号を１００ｎｓｅｃ間隔でサンプリングするものとする。
【００２０】
信号処理部２０は、平均化処理部３１、レベル補正部３２（補正部）、及び相関処理部３３を備えており、Ａ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データに対して平均化処理、レベル補正処理、相関処理、その他の演算処理を施すことにより光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を求める。平均化処理部３１は、光ファイバ４０に光パルス列を入射させる度にＡ／Ｄ変換回路１９から出力される受光データを平均化する処理を行う。ここで、光ファイバ４０の試験時に複数回に亘って繰り返し光パルス列を入射させるのは、前述した通り、光ファイバ４０からの戻り光が極めて微弱であるからである。
【００２１】
尚、符号列Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに得られる受光データ（平均化処理部３１によって平均化処理が行われた受光データ）をそれぞれＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢとする。尚、記号「￣ＳＡ」は記号「ＳＡ」の上部にバー記号「￣」を付した記号であり、記号「￣ＳＢ」は記号「ＳＢ」の上部にバー記号「￣」を付した記号である。
【００２２】
レベル補正部３２は、平均化処理部３１によって平均化された受光データのレベルを補正する処理を行う。具体的には、フォトダイオード１５の検出結果に基づいて受光データのレベルを補正する。いま、フォトダイオード１５で検出された符号列Ａｋ，￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋの各々に応じた光パルス列に含まれる個々の光パルスのパワーを以下の（３）式で表す。
【数３】
【００２３】
また、これらの光パルス列に対応して得られた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを以下の（４）式で表す。光ファイバの後方散乱光は光パルスが光ファイバを伝播している間は常に発生しているため、光パルス列の全ての光パルスが光ファイバ出射端まで到達して発生した後方散乱光を受光し、更に、ノイズ測定に入った後に符号変調のビット数以上の受光データを受得しなければ、光ファイバ全長の特性を試験することはできない。以下の（４）式に記載した記号のうち、ｎは符号変調のビット数であり、また、ｍ番目の受光データが光パルス列の先頭光パルスが光ファイバ端で発生させた後方散乱光のものである。
【数４】
【００２４】
レベル補正部３２は、上記（４）式で表された受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢに含まれる第ｘ番目（ｘは１以上であってｎ＋ｍ−１以下の整数）のデータに対して以下の（５）式に示す演算（所定の係数の乗算）を施すことで、受光データのレベルを補正する処理を行う。尚、以下では、レベル補正が行われた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを、それぞれ受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢと表記する。尚、記号「￣ＴＡ」は記号「ＴＡ」の上部にバー記号「￣」を付した記号であり、記号「￣ＴＢ」は記号「ＴＢ」の上部にバー記号「￣」を付した記号である。
【数５】
【００２５】
ここで、上記（５）式中の変数α，β，ｙ，ｚは、変数ｘの値に応じて以下の値をとる。
１≦ｘ≦ｎ の場合、α＝１，β＝０，ｙ＝ｘ，ｚ＝１
ｎ＋１≦ｘ≦ｍ の場合、α＝１，β＝０，ｙ＝ｎ，ｚ＝１
ｍ＋１≦ｘ≦ｎ＋ｍ−１の場合、α＝１，β＝１，ｙ＝ｎ，ｚ＝ｘ−ｍ
【００２６】
つまり、１≦ｘ≦ｎの場合には、上記（５）式に示される受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢは、分子び分母の第２項目が変数ｚの値に拘わらずそれぞれ０になり、変数ｙ（＝変数ｘ）の値に応じて分子び分母の第１項目の値が変化する式になる。また、ｎ＋１≦ｘ≦ｍの場合には、上記と同様に分子び分母の第２項目が変数ｚの値に拘わらずそれぞれ０になるが、分子び分母の第１項目が定数になって変数ｘの値に応じた値の変動は生じない。
【００２７】
また、ｍ＋１≦ｘ≦ｎ＋ｍ−１の場合には、上記（５）式に示される受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢは、分子び分母の第２項目の値が変数ｚ（＝変数ｘ−ｍ）の値に応じて変化し、分子及び分母の第１項目（定数）からこの第２項目を減算する式になる。尚、レベル補正部３２は、第ｎ＋ｍ番目以降のデータについては補正を行わず、前述した（４）式に示した受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをそのまま出力する。
【００２８】
尚、上記（５）式は、受光データのレベルを受光データＳＡの先頭のデータＳａ１１のレベルを基準として補正する場合の演算式である。ここで、補正の基準とするデータは必ずしもデータＳａ１１に限られることはなく、他のデータを基準とすることもできる。他のデータを基準とする場合には、そのデータに応じた演算式を用いて上記（４）式に示す受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢに含まれるデータの各々の補正を行えばよい。
【００２９】
また、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動は、ＤＥＦＡ１３の特性に依存しており、光パルス列毎に大きく異なるという訳ではない。このため、フォトダイオード１５の検出結果を記憶する記憶部３４を設けておき、この記憶部３４の記憶内容に基づいて受光データのレベルを補正しても良い。ここで、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動を、定期的に、又はユーザの指示等に応じて不定期にフォトダイオード１５を用いて検出し、記憶部３４の記憶内容を新たに得られたフォトダイオード１５の検出結果に更新するのが望ましい。また、記憶部３４に記憶させる内容は、フォトダイオード１５の検出結果（光パルス列のパワー変動の実測値）ではなく、ＤＥＦＡ１３の特性から求められる変動の傾向を示す情報であっても良い。
【００３０】
相関処理部３３は、レベル補正部３２によってレベル補正処理が行われた受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢを用いて（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）なる演算を行った後に相関処理を施すことによって復調する。いま、上記の演算（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）により得られる演算結果を以下の（６）式で表す。
【数６】
【００３１】
ここで、相関処理（復調）により得られる値Ｄを以下の（７）式で表すと、（７）式中の値ｄｉは以下の（８）式で表される。尚、変数ｉは１以上の整数である。
【数７】
【数８】
即ち、相関処理部３３が、上記（６）式に示される値と前述した（１）式に示した符号列Ａｋ０，Ｂｋ０とを用いて上記（８）式に示す演算（相関処理）を施すことによって復調される。
【００３２】
表示装置２１は、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置を備えており、信号処理部２０で求められた光ファイバ４０の特性や、信号処理部２０から出力される受光データに所定の信号処理を施して得られた表示データを表示する。この表示データは、戻り光の強度変化（時間変化）を、光パルス試験装置１を基点とした光ファイバ４０の距離に換算したデータである。タイミング発生回路２２は、レーザ光源１２から光パルス列を射出するタイミングを規定するタイミング信号ＴＭ１及びＡ／Ｄ変換回路１９のサンプリングタイミングを規定するタイミング信号ＴＭ２を出力する。
【００３３】
次に、上記構成におけるパルス試験装置１を用いた光ファイバ４０の試験時の動作について説明する。タイミング発生回路２２からタイミング信号ＴＭ１が出力されると、符号生成回路１１においてタイミング信号ＴＭ１に同期して駆動信号が生成されてレーザ光源１２に印加される。これにより、レーザ光源１２からは、図２（ａ）に示す符号列Ａｋに応じた光パルス列が射出される。レーザ光源１２から射出された光パルス列はＥＤＦＡ１３に入射して所定の増幅率をもって増幅され、図２（ｂ）に示す通り、光パルス列の先頭では高いパワー（波高値）を有するが、光パルス列の後方になるにつれてパワーが徐々に減少する不均一な光パルス列が出力される。
【００３４】
ＥＤＦＡ１３から射出された光パルス列は、殆どが光カプラ１４を透過して光サーキュレータ１６を介して光ファイバ４０に入射して光ファイバ４０中を伝播する。尚、ＥＤＦＡ１３から射出された光パルス列のうち光カプラ１４で分岐されたものはフォトダイオード１５に入射する。これにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワー検出が行われる。この検出結果は信号処理部２０のレベル補正部３２に出力される。
【００３５】
光パルス列が光ファイバ４０中を伝播することによって後方レイリー散乱光が発生し、光パルス列が光ファイバ４０の他端に至るとフレネル反射光が発生する。これら後方レイリー散乱光及びフレネル反射光を含む戻り光は、光サーキュレータ１６を介して受光回路１７に入射し、受光回路１７に設けられたＡＰＤによって受光信号に変換される。受光回路１７から出力された受光信号は増幅回路１８で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換回路１９に入力されて、タイミング発生回路２２から出力されるタイミング信号ＴＭ２に同期してサンプリングされることによりディジタル信号の受光データに変換される。Ａ／Ｄ変換回路１９で変換された受光データは、信号処理部２０の平均化処理部３１に入力されて一時的に記憶される。平均化処理は、後方散乱光が極めて微弱なために行われるもので、タイミング信号ＴＭ１の送出、符号列Ａｋの光パルス列の射出、タイミング信号ＴＭ２の送出、受光データの取得を数万回繰り返して行い受光データＳＡを求める。
【００３６】
以上の処理が終了すると、符号列￣Ａｋ，Ｂｋ，￣Ｂｋについても上述した処理と同様の手順で受光データを取得して平均化処理を行い、￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢを求める。
【００３７】
平均化処理部３１で求められた受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢは、レベル補正部３２に入力され、フォトダイオード１５の検出結果を用いて、前述した（５）式に示す演算（所定の係数の乗算）が行われる。図３は、レベル補正部３２で行われる処理を定性的に示す図である。図３において、光パルス列ＰＴは光ファイバ４０に入射させる光パルス列である。また、図３中の曲線Ｌ１は図中の光パルス列ＰＴを光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルを示しており、図３中の曲線Ｌ２はパワーが一定の光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルを示している。
【００３８】
光ファイバ４０で生ずる後方散乱光のパワーはパルス列ＰＴのパワーに比例するため、図３に示す通り、パワーが徐々に減少する不均一な光パルス列ＰＴを光ファイバ４０に入射させた場合には、パルス列ＰＴのパワーが減少した分だけ後方散乱光のパワーも減少する。この結果として、図３に示す通り、受光レベル（平均化処理部３１から出力される受光データのレベル）Ｌ１は、パワーが一定の光パルス列を光ファイバ４０に入射させたときに平均化処理部３１から出力される受光データのレベルＬ２よりも低下する。レベル補正部３２は、フォトダイオード１５の検出結果を用いて、前述した（５）式に示す演算を行うことで、図３に示す受光データのレベルＬ１と受光データのレベルＬ２との差Δ１，Δ２，Δ３，Δ４，Δ５，Δ６を補正する処理を行っている。
【００３９】
以上の補正処理が行われると、レベル補正部３２からはレベル補正処理が行われた受光データＴＡ，￣ＴＡ，ＴＢ，￣ＴＢが出力される。相関処理部３３は、レベル補正部３２からの受光データを用いて（ＴＡ−￣ＴＡ），（ＴＢ−￣ＴＢ）なる演算を行った後に、前述した（７）式及び（８）式に示す相関処理を施すことにより復調する。復調されたデータは、例えば表示装置２１に表示され、或いは光ファイバ４０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を求めるために用いられる。
【００４０】
図４は、復調されたデータの一例を示す図である。尚、図４においては、横軸は光ファイバ４０の位置をとり、縦軸は復調されたデータの値（データ値）をとっている。図３に示す波形Ｗ１はレベル補正を行わない場合に測定される復調データの波形であり、波形Ｗ２はレベル補正を行った場合に測定される復調データの波形である。レベル補正を行わない場合に観測される波形Ｗ１を参照すると、データ値が大きく変化しており波形歪みや雑音が発生しているのが分かる。これに対し、レベル補正を行った場合に観測される波形Ｗ２を参照すると、データ値の波形歪みや雑音が大幅に低減されているのが分かる。
【００４１】
以上説明した通り、本実施形態では、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動をフォトダイオード１５で検出し、平均化処理部３１から得られる受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをフォトダイオード１５の検出結果に応じて補正している。このため、光ファイバ４０に入射させる光パルス列を構成するそれぞれの光パルスのパワーが不均一であっても波形歪みや雑音を抑制することができ、高い精度で測定することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態による光パルス試験装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ＥＤＦＡ１３から出力される光パルス列のパワー変動をフォトダイオード１５で動的に検出し、平均化処理部３１から得られる受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢをフォトダイオード１５の検出結果に応じて動的に補正する場合を例に挙げたが、記憶部３４に記憶されている内容に基づいて受光データＳＡ，￣ＳＡ，ＳＢ，￣ＳＢの補正を行っても良い。
【００４３】
また、上記実施形態では、ＥＤＦＡ１３と光サーキュレータ１６との間に光カプラ１４を設け、光カプラ１４で分岐した光パルス列をフォトダイオード１５で受光することにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワーを検出する場合について説明した。しかしながら、光カプラ１４を省略するとともに光ファイバ４０の他端部から射出される光パルス列をフォトダイオード１５で受光することにより、ＥＤＦＡ１３から射出される光パルス列のパワーを検出しても良い。また、本発明の光パルス試験装置は、上述したゴーレイ符号以外に、バーカー符号等を用いることもできる。
【００４４】
更に、上記実施形態では、光ファイバ４０中で生ずる後方レイリー散乱光やフレネル反射光を用いて光ファイバ４０の試験を行う光パルス試験装置について説明した。しかしながら、本発明は、光ファイバ４０中で生ずるブリルアン散乱光やラマン散乱光を用いて光ファイバ４０の試験を行う光パルス試験装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＤＦＡ１３の増幅特性の一例を示す図である。
【図３】レベル補正部３２で行われる処理を定性的に示す図である。
【図４】復調されたデータの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 光パルス試験装置
１１ 符号生成回路
１２ レーザ光源
１３ ＥＤＦＡ
１５ フォトダイオード
１７ 受光回路
１８ 増幅回路
１９ Ａ／Ｄ変換回路
３２ レベル補正部
３３ 相関処理部
３４ 記憶部
４０ 光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに入射させるべき光パルス列を増幅する光ファイバ増幅部と、当該光ファイバ増幅部から出力される光パルス列を前記光ファイバに入射させて得られる後方散乱光を受光する受光部とを備え、当該受光部から出力される受光信号に基づいて前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置において、
前記受光部から出力される受光信号のレベルを、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて補正する補正部を備えることを特徴とする光パルス試験装置。
【請求項２】
前記光ファイバに入射させるべき光パルス列として、所定の符号変調を行った光パルス列を生成する光パルス列生成部と、
前記補正部でレベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の光パルス試験装置。
【請求項３】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部を備えており、前記補正部は当該検出部の検出結果に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス試験装置。
【請求項４】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を記憶する記憶部を備えており、前記補正部は前記記憶部の記憶内容に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス試験装置。
【請求項５】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部を備えており、前記記憶部の記憶内容は前記検出部の検出結果に更新されることを特徴とする請求項４記載の光パルス試験装置。
【請求項１】
光ファイバに入射させるべき光パルス列を増幅する光ファイバ増幅部と、当該光ファイバ増幅部から出力される光パルス列を前記光ファイバに入射させて得られる後方散乱光を受光する受光部とを備え、当該受光部から出力される受光信号に基づいて前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置において、
前記受光部から出力される受光信号のレベルを、前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動に応じて補正する補正部を備えることを特徴とする光パルス試験装置。
【請求項２】
前記光ファイバに入射させるべき光パルス列として、所定の符号変調を行った光パルス列を生成する光パルス列生成部と、
前記補正部でレベルが補正された受光信号に対して相関処理を施すことにより復調を行う相関処理部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の光パルス試験装置。
【請求項３】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部を備えており、前記補正部は当該検出部の検出結果に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス試験装置。
【請求項４】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列のパワー変動を記憶する記憶部を備えており、前記補正部は前記記憶部の記憶内容に基づいて前記受光信号のレベルを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス試験装置。
【請求項５】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス列及び前記光ファイバを透過した光パルス列の何れか一方のパワーを検出する検出部を備えており、前記記憶部の記憶内容は前記検出部の検出結果に更新されることを特徴とする請求項４記載の光パルス試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１５６７１８（Ｐ２００９−１５６７１８Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３５４６６（Ｐ２００７−３３５４６６）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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