JP3424865B2 - 光マルチパス測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いられる光
伝送路や光通信素子の光反射特性を測定する光マルチパ
ス測定方法に関する。
伝送路や光通信素子の光反射特性を測定する光マルチパ
ス測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムに用いられる光伝送路上
には、光学素子の接続面や端面、光ファイバの接続点等
で光が反射する場合がある。このような反射点が複数個
あると、反射点間で信号光が多重反射を起こす。そのた
め、光受信器には反射点を透過した直接光の他に多重反
射による遅延光が入射する。このように光伝送路上でマ
ルチパスが生じると以下のような課題が生じる。
には、光学素子の接続面や端面、光ファイバの接続点等
で光が反射する場合がある。このような反射点が複数個
あると、反射点間で信号光が多重反射を起こす。そのた
め、光受信器には反射点を透過した直接光の他に多重反
射による遅延光が入射する。このように光伝送路上でマ
ルチパスが生じると以下のような課題が生じる。
【０００３】アナログ信号光を伝送した場合、伝送後に
相互変調歪や高調波歪が増加することが知られている。
例えば、 文献１：J.H.Angenent et al., "Distortion of a mult
icarrier signal due tooptical reflections.", ECOC9
1&IOOC, WeC8-4, pp.569-571, 1991等である。
相互変調歪や高調波歪が増加することが知られている。
例えば、 文献１：J.H.Angenent et al., "Distortion of a mult
icarrier signal due tooptical reflections.", ECOC9
1&IOOC, WeC8-4, pp.569-571, 1991等である。
【０００４】光伝送路上のマルチパスに起因する歪の増
加の原因は次の通りである。
加の原因は次の通りである。
【０００５】マルチパスによって受光回路には直接光と
遅延光の２つの信号光が入射する。この２つの信号光の
ビートが受光回路で電気信号として検出される。このビ
ートがマルチパスによる歪である。
遅延光の２つの信号光が入射する。この２つの信号光の
ビートが受光回路で電気信号として検出される。このビ
ートがマルチパスによる歪である。
【０００６】ディジタル信号光を伝送した場合、受信信
号のアイ開口率が遅延光のために減少する。
号のアイ開口率が遅延光のために減少する。
【０００７】以上のことから、反射点の位置、反射点間
距離、反射率を測定することは、システムの保守上たい
へん重要である。
距離、反射率を測定することは、システムの保守上たい
へん重要である。
【０００８】従来の反射点間距離および反射率を測定す
る方法として、光源に低歪特性を有する半導体レーザを
用い、正弦波信号で信号光を光強度変調して伝送し、そ
のときの高調波歪あるいは相互変調歪を検出して行うも
のがある。その方法を以下に説明する。
る方法として、光源に低歪特性を有する半導体レーザを
用い、正弦波信号で信号光を光強度変調して伝送し、そ
のときの高調波歪あるいは相互変調歪を検出して行うも
のがある。その方法を以下に説明する。
【０００９】光伝送路上に反射点が２カ所あり、それぞ
れの反射率をＲ1、Ｒ2とする。反射点間距離をＬとす
る。半導体レーザに周波数がｆ1のキャリア信号を入力
したときのマルチパスによるｋ次の高調波歪は近似的に
次式で与えられる。 （数１）： ＨＭＤ（ｋｆ1）＝Ｒ1Ｒ2ξ（２／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θk） ・｛Ｊk（Ｂ1）｝2 （ｋ＝２，３，…） 半導体レーザに周波数がそれぞれｆ1とｆ2の２つのキャ
リア信号を入力したときの周波数が２ｆ1±ｆ2における
３次の相互変調歪は近似的に次式で与えられる。ただ
し、２つのキャリア信号の振幅値はともに等しいものと
する。 （数２）： ＩＭ３（２ｆ1±ｆ2）＝Ｒ1Ｒ2ξ（４／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θ12） ・｛Ｊ2（Ｂ1）Ｊ1（Ｂ2）｝2 ただし、 （数３）： Ｂj＝２｛（ΔＦ／ΔＩ）Ｉbtｍ／ｆj｝ｓｉｎ（πｆjτ） （ｊ＝１，２） （数４）： τ＝２Ｌ／ｃ ここで、ξは直接光と遅延光の偏波のカップリング係
数、ｍは変調度、Ｊk（Ｂj）はＢjを変数とするｋ次の
ベッセル関数、νは光周波数、θkとθ12は直接光と遅
延光の位相差、（ΔＦ／ΔＩ）は半導体レーザにおける
単位電流当たりの発振光周波数のチャープ量、Ｉbtは半
導体レーザにおけるバイアス電流としきい値電流の差、
τは直接光と遅延光の時間差、ｃは光伝送路における光
速度である。（数１）のＨＭＤと（数２）のＩＭ３は、
ともにキャリア信号の振幅値で規格化してある。
れの反射率をＲ1、Ｒ2とする。反射点間距離をＬとす
る。半導体レーザに周波数がｆ1のキャリア信号を入力
したときのマルチパスによるｋ次の高調波歪は近似的に
次式で与えられる。 （数１）： ＨＭＤ（ｋｆ1）＝Ｒ1Ｒ2ξ（２／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θk） ・｛Ｊk（Ｂ1）｝2 （ｋ＝２，３，…） 半導体レーザに周波数がそれぞれｆ1とｆ2の２つのキャ
リア信号を入力したときの周波数が２ｆ1±ｆ2における
３次の相互変調歪は近似的に次式で与えられる。ただ
し、２つのキャリア信号の振幅値はともに等しいものと
する。 （数２）： ＩＭ３（２ｆ1±ｆ2）＝Ｒ1Ｒ2ξ（４／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θ12） ・｛Ｊ2（Ｂ1）Ｊ1（Ｂ2）｝2 ただし、 （数３）： Ｂj＝２｛（ΔＦ／ΔＩ）Ｉbtｍ／ｆj｝ｓｉｎ（πｆjτ） （ｊ＝１，２） （数４）： τ＝２Ｌ／ｃ ここで、ξは直接光と遅延光の偏波のカップリング係
数、ｍは変調度、Ｊk（Ｂj）はＢjを変数とするｋ次の
ベッセル関数、νは光周波数、θkとθ12は直接光と遅
延光の位相差、（ΔＦ／ΔＩ）は半導体レーザにおける
単位電流当たりの発振光周波数のチャープ量、Ｉbtは半
導体レーザにおけるバイアス電流としきい値電流の差、
τは直接光と遅延光の時間差、ｃは光伝送路における光
速度である。（数１）のＨＭＤと（数２）のＩＭ３は、
ともにキャリア信号の振幅値で規格化してある。
【００１０】（数１）のＨＭＤと（数２）のＩＭ３の計
算式で示すように、マルチパスによって生じる歪は光周
波数νに対し周期的に変動する。νを変化させ、歪が変
動する周期から反射点間距離Ｌを簡単に求めることがで
きる。また、歪の最大値から２つの反射率の積Ｒ1Ｒ2を
求めることができる。
算式で示すように、マルチパスによって生じる歪は光周
波数νに対し周期的に変動する。νを変化させ、歪が変
動する周期から反射点間距離Ｌを簡単に求めることがで
きる。また、歪の最大値から２つの反射率の積Ｒ1Ｒ2を
求めることができる。
【００１１】以上のように高調波歪や相互変調歪から、
光伝送路上の反射点の反射率や反射点間距離を算出する
ことができる。
光伝送路上の反射点の反射率や反射点間距離を算出する
ことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の測定方法に
おける課題を説明する。 ・課題１：光のマルチパスを高調波歪の値を用いて測定
する場合、キャリア信号の周波数が高周波になるに従っ
て測定が困難になる。光受信系では、キャリア信号の２
次あるいは３次の高調波歪を測定しなければならない。
そのため、広帯域の受光素子、高周波用電気アンプが必
要になる。 ・課題２：光のマルチパスを相互変調歪の値を用いて測
定する場合、実験のパラメータが多い。（数２）に示す
ように相互変調歪の値は、２つのキャリア信号の周波数
と変調度に大きく依存する。反射点の反射率を算出する
場合にパラメータの値を細かく取る必要がある。従っ
て、測定の簡素化が困難である。 ・課題３：遅延光が１つの場合、光周波数νに対し、
（数１）（数２）に示す歪の値は周期的に変動すること
から反射点間距離は容易に導出できる。しかし、反射点
が３つ以上あり遅延光が２つ以上になると、歪の光周波
数νに対する特性は複雑に変化し、それぞれの反射点間
距離を求めることは極めて困難になる。
おける課題を説明する。 ・課題１：光のマルチパスを高調波歪の値を用いて測定
する場合、キャリア信号の周波数が高周波になるに従っ
て測定が困難になる。光受信系では、キャリア信号の２
次あるいは３次の高調波歪を測定しなければならない。
そのため、広帯域の受光素子、高周波用電気アンプが必
要になる。 ・課題２：光のマルチパスを相互変調歪の値を用いて測
定する場合、実験のパラメータが多い。（数２）に示す
ように相互変調歪の値は、２つのキャリア信号の周波数
と変調度に大きく依存する。反射点の反射率を算出する
場合にパラメータの値を細かく取る必要がある。従っ
て、測定の簡素化が困難である。 ・課題３：遅延光が１つの場合、光周波数νに対し、
（数１）（数２）に示す歪の値は周期的に変動すること
から反射点間距離は容易に導出できる。しかし、反射点
が３つ以上あり遅延光が２つ以上になると、歪の光周波
数νに対する特性は複雑に変化し、それぞれの反射点間
距離を求めることは極めて困難になる。
【００１３】本発明は、従来の方法のこのような課題を
考慮し、請求項１から請求項３の発明は、従来に比べて
より一層容易に複数の遅延光を同時に観測できる光マル
チパス測定方法を提供することを目的とする。
考慮し、請求項１から請求項３の発明は、従来に比べて
より一層容易に複数の遅延光を同時に観測できる光マル
チパス測定方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
光マルチパス測定方法は、光通信に用いられる光伝送路
上の光学素子の端面及び／又は光ファイバの接続点に存
在する反射点の間隔及び／又は反射率を測定するための
光マルチパス測定方法において、送信する信号光の光周
波数を直線状に掃引し、前記信号光を前記光伝送路の一
方の端部へ入力し、前記光伝送路の他方の端部から出力
した前記信号光を電気信号に変換し、前記電気信号をス
ペクトラムアナライザに入力して前記電気信号のスペク
トル分布において観測されるピーク値のレベル及び周波
数を調べ、前記ピーク値のレベルに基づいて前記光伝送
路上に存在する反射点の反射率を算出し、前記ピーク値
の周波数に基づいて前記光伝送路上に存在する反射点の
間隔を算出することを特徴とする光マルチパス測定方法
である。
光マルチパス測定方法は、光通信に用いられる光伝送路
上の光学素子の端面及び／又は光ファイバの接続点に存
在する反射点の間隔及び／又は反射率を測定するための
光マルチパス測定方法において、送信する信号光の光周
波数を直線状に掃引し、前記信号光を前記光伝送路の一
方の端部へ入力し、前記光伝送路の他方の端部から出力
した前記信号光を電気信号に変換し、前記電気信号をス
ペクトラムアナライザに入力して前記電気信号のスペク
トル分布において観測されるピーク値のレベル及び周波
数を調べ、前記ピーク値のレベルに基づいて前記光伝送
路上に存在する反射点の反射率を算出し、前記ピーク値
の周波数に基づいて前記光伝送路上に存在する反射点の
間隔を算出することを特徴とする光マルチパス測定方法
である。
【００２１】
【００２２】請求項２の発明にかかる光マルチパス測定
方法は、前記送信する信号光の前記光周波数を鋸歯状に
掃引することを特徴とする請求項１記載の光マルチパス
測定方法である。
方法は、前記送信する信号光の前記光周波数を鋸歯状に
掃引することを特徴とする請求項１記載の光マルチパス
測定方法である。
【００２３】請求項３の発明にかかる光マルチパス測定
方法は、前記送信する信号光の前記光周波数を三角波状
に掃引することを特徴とする請求項１記載の光マルチパ
ス測定方法である。
方法は、前記送信する信号光の前記光周波数を三角波状
に掃引することを特徴とする請求項１記載の光マルチパ
ス測定方法である。
【００２４】
【作用】請求項１の発明にかかる光マルチパス測定方法
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００２５】
【００２６】
【００２７】例えば、光源から出力される信号光の光周
波数を直線状に掃引し、この信号光を光伝送路を介して
受光回路に伝送する。光伝送路上に反射点が複数存在し
マルチパスが生じる場合、直接光と遅延光が受光回路に
入る。この場合、直接光と遅延光のビートによって生じ
る光電流は、直接光と遅延光の時間差に比例した周波数
成分を持つ。そこで、光電流のスペクトル分布において
観測されるピーク値のレベル及び周波数を調べ、その調
べた結果に基づいて、光伝送路上に存在する反射点の位
置及び／又は、反射率を算出することができる。
波数を直線状に掃引し、この信号光を光伝送路を介して
受光回路に伝送する。光伝送路上に反射点が複数存在し
マルチパスが生じる場合、直接光と遅延光が受光回路に
入る。この場合、直接光と遅延光のビートによって生じ
る光電流は、直接光と遅延光の時間差に比例した周波数
成分を持つ。そこで、光電流のスペクトル分布において
観測されるピーク値のレベル及び周波数を調べ、その調
べた結果に基づいて、光伝送路上に存在する反射点の位
置及び／又は、反射率を算出することができる。
【００２８】
【実施例】本発明にかかる一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００２９】図１は、本発明にかかる一実施例の光マル
チパス測定方法を使用する装置（但し、光伝送路を含
む）の構成図であり、同図を用いて本実施例の構成を説
明する。
チパス測定方法を使用する装置（但し、光伝送路を含
む）の構成図であり、同図を用いて本実施例の構成を説
明する。
【００３０】同図において、１００は光信号送信部、２
００は光伝送路、３００は光信号受信部である。光信号
送信部１００において、１１０は光送信器、１２０は帯
域制限信号発生回路、１３０は合成器、１４０は周波数
がｆ1で振幅値が一定の正弦波を発生する被測定信号発
生回路、１５０は振幅変調回路、１６０は周期Ｔの繰り
返し信号を発生する繰り返し信号発生回路、１７０は被
測定信号発生回路１４０から出力される被測定信号、１
８０は帯域制限信号発生回路１２０からの出力信号でそ
の周波数帯域はｆa〜ｆbとする。１８１は振幅変調回路
１５０からの出力信号である。光伝送路２００におい
て、２１０と２２０は反射点、２３０は直接光、２４０
は遅延光である。光信号受信部３００において、３１０
は光受信器、３２０は観測系である。観測系３２０にお
いて、３３０は帯域通過フィルタ、３４０はスペクトラ
ムアナライザ、３５０はオシロスコープ、３７０は帯域
通過フィルタ３３０を通過した後の被測定信号である。
なお、信号１８０の周波数帯域には、信号１７０の周波
数は含まないものとする。また、この例では、光伝送路
２００上の反射点の数を２つとした。
００は光伝送路、３００は光信号受信部である。光信号
送信部１００において、１１０は光送信器、１２０は帯
域制限信号発生回路、１３０は合成器、１４０は周波数
がｆ1で振幅値が一定の正弦波を発生する被測定信号発
生回路、１５０は振幅変調回路、１６０は周期Ｔの繰り
返し信号を発生する繰り返し信号発生回路、１７０は被
測定信号発生回路１４０から出力される被測定信号、１
８０は帯域制限信号発生回路１２０からの出力信号でそ
の周波数帯域はｆa〜ｆbとする。１８１は振幅変調回路
１５０からの出力信号である。光伝送路２００におい
て、２１０と２２０は反射点、２３０は直接光、２４０
は遅延光である。光信号受信部３００において、３１０
は光受信器、３２０は観測系である。観測系３２０にお
いて、３３０は帯域通過フィルタ、３４０はスペクトラ
ムアナライザ、３５０はオシロスコープ、３７０は帯域
通過フィルタ３３０を通過した後の被測定信号である。
なお、信号１８０の周波数帯域には、信号１７０の周波
数は含まないものとする。また、この例では、光伝送路
２００上の反射点の数を２つとした。
【００３１】以上の構成をなす本実施例の装置の動作を
述べながら、本発明の光マルチパス測定方法の一実施例
を図面を用いて説明する。
述べながら、本発明の光マルチパス測定方法の一実施例
を図面を用いて説明する。
【００３２】繰り返し信号発生回路１６０から出力され
る繰り返し信号の周期Ｔは任意であるが、好ましくは信
号１７０の周波数ｆ1や信号１８０の周波数帯域ｆa〜ｆ
bに比べ十分低周波の方がよい。例えば、ｆ1やｆa〜ｆb
は数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚであり、１／Ｔは数１
０ｋＨｚであるとする。振幅変調回路１５０では、信号
１８０を繰り返し信号発生回路１６０からの出力信号で
振幅変調する。振幅変調された信号１８１と信号１７０
を合成器１３０で加算し光送信器１１０に入力する。
る繰り返し信号の周期Ｔは任意であるが、好ましくは信
号１７０の周波数ｆ1や信号１８０の周波数帯域ｆa〜ｆ
bに比べ十分低周波の方がよい。例えば、ｆ1やｆa〜ｆb
は数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚであり、１／Ｔは数１
０ｋＨｚであるとする。振幅変調回路１５０では、信号
１８０を繰り返し信号発生回路１６０からの出力信号で
振幅変調する。振幅変調された信号１８１と信号１７０
を合成器１３０で加算し光送信器１１０に入力する。
【００３３】光送信器１１０では、合成器１３０からの
信号で信号光を強度変調し出力する。信号光を強度変調
する方法として、半導体レーザを直接強度変調する方法
や、光源とＬｉＮｂＯ3等の外部変調器を組み合わせた
外部変調方法などがある。
信号で信号光を強度変調し出力する。信号光を強度変調
する方法として、半導体レーザを直接強度変調する方法
や、光源とＬｉＮｂＯ3等の外部変調器を組み合わせた
外部変調方法などがある。
【００３４】光送信器１１０からの信号光を光伝送路２
００を介して伝送し、光受信器３１０で電気信号に復調
する。
００を介して伝送し、光受信器３１０で電気信号に復調
する。
【００３５】観測系３２０において、先ず帯域通過フィ
ルタ３３０で周波数がｆ1の信号を抽出する。スペクト
ラムアナライザ３４０で包絡線検波する。その出力信号
をオシロスコープ３５０に入力し振幅変動分を測定す
る。なお、スペクトラムアナライザ３４０で周波数がｆ
1の信号のスペクトルを観測し、搬送波成分と側帯波成
分の大きさから振幅変動分を算出することも可能であ
る。
ルタ３３０で周波数がｆ1の信号を抽出する。スペクト
ラムアナライザ３４０で包絡線検波する。その出力信号
をオシロスコープ３５０に入力し振幅変動分を測定す
る。なお、スペクトラムアナライザ３４０で周波数がｆ
1の信号のスペクトルを観測し、搬送波成分と側帯波成
分の大きさから振幅変動分を算出することも可能であ
る。
【００３６】光伝送路２００上に反射点２１０と反射点
２２０があるとする。反射点２１０と２２０の反射率を
それぞれＲ1、Ｒ2とする。光受信器３１０には、２つの
反射点２１０、２２０を通過してくる直接光２３０と、
２つの反射点間で１往復してくる遅延光２４０の２つの
信号光が入射する。反射点２１０と２２０で２往復以上
した信号光は２つの反射点２１０、２２０の反射率が十
分小さいと仮定し影響はないものとする。
２２０があるとする。反射点２１０と２２０の反射率を
それぞれＲ1、Ｒ2とする。光受信器３１０には、２つの
反射点２１０、２２０を通過してくる直接光２３０と、
２つの反射点間で１往復してくる遅延光２４０の２つの
信号光が入射する。反射点２１０と２２０で２往復以上
した信号光は２つの反射点２１０、２２０の反射率が十
分小さいと仮定し影響はないものとする。
【００３７】光伝送路２００上にマルチパスが存在する
ときに、受信後の信号３７０の振幅変動分が増加する原
理を図２を用いて説明する。
ときに、受信後の信号３７０の振幅変動分が増加する原
理を図２を用いて説明する。
【００３８】光信号送信部１００において、振幅変調回
路１５０から出力される信号１８１の波形は、図２
（１）に示すように周期Ｔのうち振幅値が存在する時間
Ｔ1と振幅値が０になる時間Ｔ2に分けられる。
路１５０から出力される信号１８１の波形は、図２
（１）に示すように周期Ｔのうち振幅値が存在する時間
Ｔ1と振幅値が０になる時間Ｔ2に分けられる。
【００３９】尚、時間Ｔ2での振幅値は、０であること
が望ましいが、必ずしも０でなくてもよく、信号１７０
の振幅値に比べて十分小さい振幅値であればよい。例え
ば、時間Ｔ2での振幅値は、信号１７０の振幅値に対し
て、１／１０程度のものであってもよい。時間Ｔ1で
は、信号１７０と信号１８１で信号光を光強度変調する
ため、光スペクトルは図２（２）に示すように広がる。
そのため、信号３７０の周波数に生じるマルチパスによ
る歪量は小さい。時間Ｔ2では、ほとんど信号１７０だ
けで信号光を光強度変調するため、光スペクトルは狭帯
域化する。そのため、信号３７０の周波数に生じるマル
チパスによる歪量は、時間Ｔ1の場合に比べ大きく生じ
る。図２（３）に示すように信号３７０の波形（ｃ）
は、マルチパスによる歪がないときの波形（ｂ）とマル
チパスによる歪の波形（ａ）の加算で与えられる。信号
３７０の振幅変動分ＸＭＤ（＝Ｂ／Ａ）は、時間Ｔ2で
生じる歪が支配的であることがわかる。光源に半導体レ
ーザを用い直接強度変調したときの信号３７０の振幅変
動分ＸＭＤの近似式を（数５）に示す。ただし、時間Ｔ
1と時間Ｔ2は等しいとする。光送信器１１０や光受信器
３１０等で生じる混変調歪の大きさは十分小さいものと
する。 （数５）： ＸＭＤ＝Ｒ1Ｒ2ξ（４／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θ）・｛Ｊ1（Ｂ1）｝2 ただし、ｍは信号１７０に対する光強度変調の変調度で
ある。Ｂ1は（数３）で与えられる。
が望ましいが、必ずしも０でなくてもよく、信号１７０
の振幅値に比べて十分小さい振幅値であればよい。例え
ば、時間Ｔ2での振幅値は、信号１７０の振幅値に対し
て、１／１０程度のものであってもよい。時間Ｔ1で
は、信号１７０と信号１８１で信号光を光強度変調する
ため、光スペクトルは図２（２）に示すように広がる。
そのため、信号３７０の周波数に生じるマルチパスによ
る歪量は小さい。時間Ｔ2では、ほとんど信号１７０だ
けで信号光を光強度変調するため、光スペクトルは狭帯
域化する。そのため、信号３７０の周波数に生じるマル
チパスによる歪量は、時間Ｔ1の場合に比べ大きく生じ
る。図２（３）に示すように信号３７０の波形（ｃ）
は、マルチパスによる歪がないときの波形（ｂ）とマル
チパスによる歪の波形（ａ）の加算で与えられる。信号
３７０の振幅変動分ＸＭＤ（＝Ｂ／Ａ）は、時間Ｔ2で
生じる歪が支配的であることがわかる。光源に半導体レ
ーザを用い直接強度変調したときの信号３７０の振幅変
動分ＸＭＤの近似式を（数５）に示す。ただし、時間Ｔ
1と時間Ｔ2は等しいとする。光送信器１１０や光受信器
３１０等で生じる混変調歪の大きさは十分小さいものと
する。 （数５）： ＸＭＤ＝Ｒ1Ｒ2ξ（４／ｍ）2・ｓｉｎ2（２πντ＋θ）・｛Ｊ1（Ｂ1）｝2 ただし、ｍは信号１７０に対する光強度変調の変調度で
ある。Ｂ1は（数３）で与えられる。
【００４０】反射点２１０と反射点２２０の間の距離Ｌ
の求め方について説明する。
の求め方について説明する。
【００４１】（１）反射点間距離Ｌが数１０ｃｍ以下の
とき。
とき。
【００４２】光源が１．３μｍ帯半導体レーザの場合、
発振光周波数νは半導体レーザの温度が１℃変化すると
約１２ＧＨｚ変わる。反射点２１０と反射点２２０の間
の距離Ｌが１０ｃｍとすると、ＸＭＤは約０．０４℃毎
に変化する。すなわち、Ｌが数１０ｃｍ以下であれば、
半導体レーザの温度を数℃の範囲で変化させＸＭＤの温
度変動の周期からＬを求めることができる。
発振光周波数νは半導体レーザの温度が１℃変化すると
約１２ＧＨｚ変わる。反射点２１０と反射点２２０の間
の距離Ｌが１０ｃｍとすると、ＸＭＤは約０．０４℃毎
に変化する。すなわち、Ｌが数１０ｃｍ以下であれば、
半導体レーザの温度を数℃の範囲で変化させＸＭＤの温
度変動の周期からＬを求めることができる。
【００４３】（２）反射点間距離Ｌが数１０ｃｍ以上の
とき。
とき。
【００４４】反射点間距離Ｌが数１０ｃｍ以上になる
と、ＸＭＤの温度変動の周期は大変短くなり正確な測定
が困難になる。（数５）中のＢ1は、（数３）で示すよ
うに信号１７０の周波数ｆ1に対し周期的に変化する。
すなわち、周波数ｆ1を変化させることにより、ＸＭＤ
は周期的に変化する。この周期から反射点間距離Ｌを求
めることができる。例えば、Ｌが１ｍとすると、ＸＭＤ
の変動の周期は１００ＭＨｚになる。
と、ＸＭＤの温度変動の周期は大変短くなり正確な測定
が困難になる。（数５）中のＢ1は、（数３）で示すよ
うに信号１７０の周波数ｆ1に対し周期的に変化する。
すなわち、周波数ｆ1を変化させることにより、ＸＭＤ
は周期的に変化する。この周期から反射点間距離Ｌを求
めることができる。例えば、Ｌが１ｍとすると、ＸＭＤ
の変動の周期は１００ＭＨｚになる。
【００４５】反射率の積Ｒ1Ｒ2は、（数５）を用いて計
算することができる。
算することができる。
【００４６】すなわち、ξ＝１、ｓｉｎ2（２πντ＋
θ）＝１となるようにファイバの偏波状態および信号光
の光周波数を制御し、このときのＸＭＤを測定する。変
調度ｍとＪ1（Ｂ1）は既知なので、これらの値を用いて
反射率の積Ｒ1Ｒ2を算出する。 ところで、信号３７０
の振幅変動分ＸＭＤは、信号１８０の周波数帯域が広く
各周波数の振幅値がある程度大きいときに近似式（数
５）が成り立つ。そこで、図１の帯域制限信号発生回路
１２０から出力される信号１８０については、請求項２
〜４に示すように、周波数が互いに異なる２波以上の正
弦波信号やフィルタリングされた雑音、一定振幅で周波
数変調された信号を使用する。ただし、信号１８０の周
波数帯域には、信号１７０の周波数は含まないものとす
る。
θ）＝１となるようにファイバの偏波状態および信号光
の光周波数を制御し、このときのＸＭＤを測定する。変
調度ｍとＪ1（Ｂ1）は既知なので、これらの値を用いて
反射率の積Ｒ1Ｒ2を算出する。 ところで、信号３７０
の振幅変動分ＸＭＤは、信号１８０の周波数帯域が広く
各周波数の振幅値がある程度大きいときに近似式（数
５）が成り立つ。そこで、図１の帯域制限信号発生回路
１２０から出力される信号１８０については、請求項２
〜４に示すように、周波数が互いに異なる２波以上の正
弦波信号やフィルタリングされた雑音、一定振幅で周波
数変調された信号を使用する。ただし、信号１８０の周
波数帯域には、信号１７０の周波数は含まないものとす
る。
【００４７】図１の繰り返し信号発生回路１６０から出
力される信号としては、周期Ｔの時間内にある一定時間
だけ信号１８０の振幅値を０にする波形が必要である。
そこで、請求項５と請求項６に示すように、方形波ある
いは、正弦波を半波整流した波形を使用する。
力される信号としては、周期Ｔの時間内にある一定時間
だけ信号１８０の振幅値を０にする波形が必要である。
そこで、請求項５と請求項６に示すように、方形波ある
いは、正弦波を半波整流した波形を使用する。
【００４８】信号３７０の振幅変動分ＸＭＤを測定する
場合、光受信系の周波数帯域は信号３７０の搬送波周波
数ｆ1の近傍だけでよい。また、（数５）に示すよう
に、ＸＭＤは信号１７０の周波数や変調度に依存し信号
１８０の周波数や変調度にほとんど依存しない。従っ
て、反射点の間隔や反射率を算出する際のパラメータを
少なくすることができる。
場合、光受信系の周波数帯域は信号３７０の搬送波周波
数ｆ1の近傍だけでよい。また、（数５）に示すよう
に、ＸＭＤは信号１７０の周波数や変調度に依存し信号
１８０の周波数や変調度にほとんど依存しない。従っ
て、反射点の間隔や反射率を算出する際のパラメータを
少なくすることができる。
【００４９】このように、上記実施例によれば、周期Ｔ
の時間内にある一定時間だけ包絡線の振幅値が０になる
信号と振幅値が一定の被測定信号を合成して光伝送し、
受信後の被測定信号が受けた振幅変動分の特性を調べる
ことにより、光伝送路上に存在する反射点の間隔、反射
率を算出する方法は、光受信系の周波数帯域が被測定信
号の搬送波周波数の近傍だけでよく、また、反射点の間
隔や反射率を算出する際のパラメータの数を少なくする
ことができるという優れた効果を奏する。
の時間内にある一定時間だけ包絡線の振幅値が０になる
信号と振幅値が一定の被測定信号を合成して光伝送し、
受信後の被測定信号が受けた振幅変動分の特性を調べる
ことにより、光伝送路上に存在する反射点の間隔、反射
率を算出する方法は、光受信系の周波数帯域が被測定信
号の搬送波周波数の近傍だけでよく、また、反射点の間
隔や反射率を算出する際のパラメータの数を少なくする
ことができるという優れた効果を奏する。
【００５０】図３は、本発明にかかる他の実施例の光マ
ルチパス測定方法を使用する装置（但し、光伝送路を含
む）の構成図であり、同図を用いて本実施例の構成を説
明する。
ルチパス測定方法を使用する装置（但し、光伝送路を含
む）の構成図であり、同図を用いて本実施例の構成を説
明する。
【００５１】同図において、５００は光信号送信部、６
００は光伝送路、７００は光信号受信部である。光信号
送信部５００において、５１０は光送信器、５２０はラ
ンプ信号発生回路である。光伝送路６００において、６
１１〜６１３は反射点、６２０は直接光、６３１〜６３
３は遅延光である。光信号受信部７００において、７１
０は光受信器、７２０はスペクトラムアナライザであ
る。
００は光伝送路、７００は光信号受信部である。光信号
送信部５００において、５１０は光送信器、５２０はラ
ンプ信号発生回路である。光伝送路６００において、６
１１〜６１３は反射点、６２０は直接光、６３１〜６３
３は遅延光である。光信号受信部７００において、７１
０は光受信器、７２０はスペクトラムアナライザであ
る。
【００５２】以上の構成をなす本実施例の装置の動作を
述べながら、本発明の光マルチパス測定方法の一実施例
を図面を用いて説明する。
述べながら、本発明の光マルチパス測定方法の一実施例
を図面を用いて説明する。
【００５３】ランプ信号発生回路５２０からランプ信号
を発生させ、光送信器５１０に入力する。光送信器５１
０では、ランプ信号の大きさに応じて信号光の光周波数
を直線的に変化させて出力する。その信号光を光伝送路
６００を介して伝送し、光受信器７１０で電気信号に復
調する。光送信器５１０において、信号光の光周波数を
掃引する方法は、半導体レーザの注入電流を変化させ
る、動作温度を変化させる、あるいはグレーティングと
半導体レーザを組み合わせた外部共振器型レーザのグレ
ーティングの角度を変える等がある。
を発生させ、光送信器５１０に入力する。光送信器５１
０では、ランプ信号の大きさに応じて信号光の光周波数
を直線的に変化させて出力する。その信号光を光伝送路
６００を介して伝送し、光受信器７１０で電気信号に復
調する。光送信器５１０において、信号光の光周波数を
掃引する方法は、半導体レーザの注入電流を変化させ
る、動作温度を変化させる、あるいはグレーティングと
半導体レーザを組み合わせた外部共振器型レーザのグレ
ーティングの角度を変える等がある。
【００５４】光伝送路６００上に反射率がそれぞれ
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の反射点６３１、６３２、６３３がある
とする。光受信器７１０には、全ての反射点を通過して
くる直接光６２０と、３つの反射点のうち２つの反射点
間で１往復してくる遅延光６３１〜６３３の合計４つの
信号光が入射する。なお、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は小さい値な
ので、３カ所以上の反射点で多重反射した遅延光は無視
できるものとする。
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の反射点６３１、６３２、６３３がある
とする。光受信器７１０には、全ての反射点を通過して
くる直接光６２０と、３つの反射点のうち２つの反射点
間で１往復してくる遅延光６３１〜６３３の合計４つの
信号光が入射する。なお、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は小さい値な
ので、３カ所以上の反射点で多重反射した遅延光は無視
できるものとする。
【００５５】図４（１）に光受信器７１０における直接
光６２０と遅延光６３１〜６３３の光周波数の時間変化
を示す。光送信器５１０から出力される信号光の光周波
数は、単位時間当たりγ［Ｈｚ／ｓｅｃ］で掃引される
ものとする。また、反射点６１１と６１２の距離を
Ｌ1、反射点６１２と６１３の距離をＬ2、反射点６１１
と６１３の距離をＬ3（＝Ｌ1＋Ｌ2）とする。遅延光６
３１〜６３３の直接光６２０に対する遅延時間をそれぞ
れτ1、τ2、τ3とする。τ1〜τ3とＬ1〜Ｌ3の関係は
（数４）で与えられる。
光６２０と遅延光６３１〜６３３の光周波数の時間変化
を示す。光送信器５１０から出力される信号光の光周波
数は、単位時間当たりγ［Ｈｚ／ｓｅｃ］で掃引される
ものとする。また、反射点６１１と６１２の距離を
Ｌ1、反射点６１２と６１３の距離をＬ2、反射点６１１
と６１３の距離をＬ3（＝Ｌ1＋Ｌ2）とする。遅延光６
３１〜６３３の直接光６２０に対する遅延時間をそれぞ
れτ1、τ2、τ3とする。τ1〜τ3とＬ1〜Ｌ3の関係は
（数４）で与えられる。
【００５６】光受信後の直接光と遅延光のビートによっ
て生じる光電流は、直接光と遅延光の時間差に比例した
周波数成分を持つ。直接光６２０と遅延光６３１のビー
ト信号の電流Ｉbeatは、（数６）で与えられる。 （数６）： Ｉbeat＝Ｉb1・ｃｏｓ（２πｆb1ｔ＋φ1） ただし、 （数７）： ｆb1＝γτ1（＝２γＬ1／ｃ） である。（数６）において、Ｉb1はビート信号の電流振
幅値、φ1は直接光６２０と遅延光６３１の位相差を示
す。
て生じる光電流は、直接光と遅延光の時間差に比例した
周波数成分を持つ。直接光６２０と遅延光６３１のビー
ト信号の電流Ｉbeatは、（数６）で与えられる。 （数６）： Ｉbeat＝Ｉb1・ｃｏｓ（２πｆb1ｔ＋φ1） ただし、 （数７）： ｆb1＝γτ1（＝２γＬ1／ｃ） である。（数６）において、Ｉb1はビート信号の電流振
幅値、φ1は直接光６２０と遅延光６３１の位相差を示
す。
【００５７】図４（２）にスペクトラムアナライザ７２
０で観測したビート信号のスペクトル分布の例を示す。
周波数ｆb1、ｆb2、ｆb3から（数７）を用いてτ1〜τ3
を得、Ｌ1〜Ｌ3を求めることができる。
０で観測したビート信号のスペクトル分布の例を示す。
周波数ｆb1、ｆb2、ｆb3から（数７）を用いてτ1〜τ3
を得、Ｌ1〜Ｌ3を求めることができる。
【００５８】次に、ビート信号の電流振幅値Ｉb1、
Ｉb2、Ｉb3から、反射点の反射率を求める方法について
説明する。
Ｉb2、Ｉb3から、反射点の反射率を求める方法について
説明する。
【００５９】Ｉb1、Ｉb2、Ｉb3はそれぞれ次式で与えら
れる。 （数８）： Ｉb1＝２Ｉ0（Ｒ1Ｒ2）1/2 （数９）： Ｉb2＝２Ｉ0（Ｒ2Ｒ3）1/2 （数１０）： Ｉb3＝２Ｉ0（Ｒ1Ｒ3）1/2 ただし、Ｉ0は直接光の受光電流を示す。これより、 （数１１）： Ｒ1＝（２Ｉ0）-1・Ｉb1Ｉb3／Ｉb2 （数１２）： Ｒ2＝（２Ｉ0）-1・Ｉb1Ｉb2／Ｉb3 （数１３）： Ｒ3＝（２Ｉ0）-1・Ｉb2Ｉb3／Ｉb1 となる。以上から反射率Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3を算出すること
ができる。なお、上述の例では、反射点の数を３とした
が、それ以外であっても良い。
れる。 （数８）： Ｉb1＝２Ｉ0（Ｒ1Ｒ2）1/2 （数９）： Ｉb2＝２Ｉ0（Ｒ2Ｒ3）1/2 （数１０）： Ｉb3＝２Ｉ0（Ｒ1Ｒ3）1/2 ただし、Ｉ0は直接光の受光電流を示す。これより、 （数１１）： Ｒ1＝（２Ｉ0）-1・Ｉb1Ｉb3／Ｉb2 （数１２）： Ｒ2＝（２Ｉ0）-1・Ｉb1Ｉb2／Ｉb3 （数１３）： Ｒ3＝（２Ｉ0）-1・Ｉb2Ｉb3／Ｉb1 となる。以上から反射率Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3を算出すること
ができる。なお、上述の例では、反射点の数を３とした
が、それ以外であっても良い。
【００６０】以上のように、光源の光周波数を掃引する
ことで複数の反射点間距離と各反射点の反射率を求める
ことができる。
ことで複数の反射点間距離と各反射点の反射率を求める
ことができる。
【００６１】このように、上記実施例によれば、光源か
ら出力される信号光の光周波数を直線状に掃引し、受信
後の光電流のスペクトル分布上のピーク値のレベル及び
周波数から光伝送路上に存在する反射点の位置、反射率
を算出する方法は、反射点が３つ以上であっても反射点
間距離と各反射点の反射率を求めることができるという
優れた効果を奏する。
ら出力される信号光の光周波数を直線状に掃引し、受信
後の光電流のスペクトル分布上のピーク値のレベル及び
周波数から光伝送路上に存在する反射点の位置、反射率
を算出する方法は、反射点が３つ以上であっても反射点
間距離と各反射点の反射率を求めることができるという
優れた効果を奏する。
【００６２】尚、上記実施例では、ランプ信号発生回路
５２０を使用する場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば、ランプ信号発生回路５２０を鋸歯信号発生
回路に置き換えたものでもよいし、あるいは、三角波信
号発生回路に置き換えたものでもよい。何れの回路を利
用しても動作および得られる効果は上記実施例と同様で
ある。
５２０を使用する場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば、ランプ信号発生回路５２０を鋸歯信号発生
回路に置き換えたものでもよいし、あるいは、三角波信
号発生回路に置き換えたものでもよい。何れの回路を利
用しても動作および得られる効果は上記実施例と同様で
ある。
【００６３】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、反射点の間隔及び／又は反射率を算出する際の
パラメータの数を従来に比べてより一層少なくすること
が出来るという長所を有する。
発明は、反射点の間隔及び／又は反射率を算出する際の
パラメータの数を従来に比べてより一層少なくすること
が出来るという長所を有する。
【００６４】又、本発明は、複数の遅延光がある場合で
も、反射点間距離及び／又は各反射点の反射率を、従来
に比べてより一層容易に求めることが出来るという長所
を有する。
も、反射点間距離及び／又は各反射点の反射率を、従来
に比べてより一層容易に求めることが出来るという長所
を有する。
【００６５】
【００６６】
【図１】本発明にかかる一実施例の光マルチパス測定方
法を使用する装置のブロック図。
法を使用する装置のブロック図。
【００６７】
【図２】本実施例の光マルチパス測定方法における動作
原理図。
原理図。
【００６８】
【図３】本発明にかかる他の実施例の光マルチパス測定
方法を使用する装置ブロック図。
方法を使用する装置ブロック図。
【００６９】
【図４】他の実施例の光マルチパス測定方法における動
作原理図。
作原理図。
【００７０】
１００…光信号送信部
１１０…光送信器
１２０…帯域制限信号発生回路
１３０…合成器
１４０…被測定信号発生回路
１５０…振幅変調回路
１６０…繰り返し信号発生回路
１７０…被測定信号
１８０…帯域制限信号
１８１…帯域制限信号（振幅変調後）
２００…光伝送路
２１０，２２０…反射点
２３０…直接光
２４０…遅延光
３００…光信号受信部
３１０…光受信器
３２０…観測系
３３０…帯域通過フィルタ
３４０…スペクトラムアナライザ
３５０…オシロスコープ
３７０…被測定信号
５００…光信号送信部
５１０…光送信器
５２０…ランプ信号発生回路
６００…光伝送路
６１１〜６１３…反射点
６２０…直接光
６３１〜６３３…遅延光
７００…光信号受信部
７１０…光受信器
７２０…スペクトラムアナライザ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−206935（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−118954（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 11/00 - 11/02
G01J 1/00
G02B 6/00
H04B 10/08
H04B 17/00 - 17/02
Claims (3)
- 【請求項１】 光通信に用いられる光伝送路上の光学素
子の端面及び／又は光ファイバの接続点に存在する反射
点の間隔及び／又は反射率を測定するための光マルチパ
ス測定方法において、 送信する信号光の光周波数を直線状に掃引し、 前記信号光を前記光伝送路の一方の端部へ入力し、 前記光伝送路の他方の端部から出力した前記信号光を電
気信号に変換し、 前記電気信号をスペクトラムアナライザに入力して前記
電気信号のスペクトル分布において観測されるピーク値
のレベル及び周波数を調べ、前記ピーク値のレベルに基
づいて前記光伝送路上に存在する反射点の反射率を算出
し、前記ピーク値の周波数に基づいて前記光伝送路上に
存在する反射点の間隔を算出することを特徴とする光マ
ルチパス測定方法。 - 【請求項２】 前記送信する信号光の前記光周波数を鋸
歯状に掃引することを特徴とする請求項１記載の光マル
チパス測定方法。 - 【請求項３】 前記送信する信号光の前記光周波数を三
角波状に掃引することを特徴とする請求項１記載の光マ
ルチパス測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28020994A JP3424865B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光マルチパス測定方法 |
| US08/557,478 US5644389A (en) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Method for measuring distance between reflection points along light transmission line and reflectance thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28020994A JP3424865B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光マルチパス測定方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002274045A Division JP2003177077A (ja) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | 光マルチパス測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136405A JPH08136405A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3424865B2 true JP3424865B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=17621839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28020994A Expired - Fee Related JP3424865B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光マルチパス測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5644389A (ja) |
| JP (1) | JP3424865B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5694979B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2015-04-01 | 日本電信電話株式会社 | 光線路監視装置 |
| EP3703279A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-02 | Xieon Networks S.à r.l. | Compensation of signal distortion induced by a periodic optical copropagating optical signal |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5062703A (en) * | 1988-01-21 | 1991-11-05 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for measuring the length of, or distances to discontinuities in, an optical transmission medium |
| US5175492A (en) * | 1989-08-08 | 1992-12-29 | Hewlett-Packard Company | Calibration and error correction for electrical-source-to-e/o-device impedance mismatch and o/e-device-to-electrical-receiver impedance mismatch in a lightwave component analyzer |
| JP3075433B2 (ja) * | 1991-10-25 | 2000-08-14 | 日本電信電話株式会社 | 光周波数領域反射測定装置 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP28020994A patent/JP3424865B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-11-14 US US08/557,478 patent/US5644389A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5644389A (en) | 1997-07-01 |
| JPH08136405A (ja) | 1996-05-31 |
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