JP3596972B2 - コヒーレントotdr装置およびコヒーレントotdr測定方法 - Google Patents
コヒーレントotdr装置およびコヒーレントotdr測定方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを用いた光通信システムにおける線路の損失および破断点の位置等(線路特性)の測定を行うコヒーレントOTDR(OpticalTime Domain Reflectometory)装置およびコヒーレントOTDR測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に従来のコヒーレントOTDR装置の概略構成を示す。同図において、コヒーレントOTDR装置は所定の長さの光ファイバが光アンプでつながった光ファイバアンプ通信システム100と接続されており、コヒーレント光パルスを光ファイバアンプ通信システム100の被測定光ファイバに入力し、該被測定光ファイバからの戻り光を光ヘテロダイン検波(あるいは光ホモダイン検波)で検出し、その光ファイバの損失および破断点の位置等を測定する。その構成は、タイミング信号発生器101、ローディング光源102、プローブ光源103、FSK CW信号発生器104(FSK:frequency shift keying の略、CW:CW変調)、EDFA(erbium doped fiber amplifier)105、光カプラ106、OBR(optical balanced receiver )107、BPF(バンド・パス・フィルタ)108、包絡線検波器109、信号処理部110よりなる。
【0003】
FSK CW信号発生器104は、ローディング光源102およびプローブ光源103からのローディング光λL およびプローブ光λP を入力とし、これらからタイミング信号発生器101からのタイミング信号に基づいてプローブ光λP の波長を所定周波数シフトさせたパルス状のコヒーレント光パルスを出力する。すなわち、図4に示すような、一定のパワーで、光周波数がプローブ光λP の波長がΔλだけシフトした光を出力する。このFSK CW信号発生器104から出力された被測定光はEDFA105を介して光ファイバアンプ通信システム100の下り線路に入力されている。
【0004】
プローブ光源103からのプローブ光は上記FSK CW信号発生器104に入力されている他に光カプラ106に入力されている。この光カプラ106には、光ファイバアンプ通信システム100の上り線路が接続されており、この上り線路より上記光ファイバアンプ通信システム100の下り線路に入力されたFSK CW信号発生器104からのコヒーレント光パルスの戻り光が入射される。ここで、戻り光は、図5に示す2つの成分からなる。1つは、プローブ光源に対する応答で、各アンプにて接続された光ファイバの損失、波断の情報を含む。もう1つは、ローディング光源による戻り光で、ほぼ一定の大きさである。この光カプラ106では、光ファイバアンプ通信システム100の上り線路からの戻り光(FSK CW信号発生器104により周波数シフトされた状態)と上記プローブ光源103からのプローブ光とが光結合される。
【0005】
上記光カプラ106で光結合された光は、OBR107に入力されている。このOBR107では、ヘテロダイン検波が行われ、(λP +Δλ)−(λP )=Δλとなることから、図6に示すようなΔλのみの波形の信号が出力される。
【0006】
OBR107から出力された信号はBPF(バンドパスフィルタ)108および包絡線検波器109を順次介して信号処理部110入力されている。BPF(バンドパスフィルタ)108を通過した信号は包絡線検波器109にて包絡線検波が行われ、図7(a)に示すような波形の電気信号として信号処理部110に入力される。信号処理部110では、入力された電気信号は信号処理により対数変換され、図7(b)に示す波形となり、その波形が不図示の表示装置に表示される。そして、その表示された波形に基づいて各光ファイバの損失および破断点の位置等を知ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコヒーレントOTDR装置には以下のような問題がある。
【0008】
これまでに使用されている、例えば光海底ケーブルなどの光ファイバアンプ光通信システムは、単一波長なので、ローディング光源の波長λL およびプローブ光源の波長λP は実際に通信に使用される波長に合わせて固定されている。具体的には、図8に示すように、通信波長をλS としたとき、プローブ光源の波長λP をその通信波長λS と同じ波長とし、ローディング光源の波長λL はプローブ光源の波長λP を基準に任意固定の波長とされる。このようにローディング光源の波長λL およびプローブ光源の波長λP が固定のコヒーレントOTDR装置においては、プローブ光λP が通信チャンネルの波長と重なるため、通信中(インラインサービス中)の線路特性の測定を行うことはできないという問題点がある。
【0009】
また、現在では、大容量化のために光通信の波長多重(WDM)方式が検討されており、上記のようにローディング光源の波長λL およびプローブ光源の波長λP が固定のコヒーレントOTDR装置では、波長多重の各チャンネル波長での線路の特性を測定することはできないという問題点がある。
【0010】
本発明の目的は、上記問題を解決し、通信中(インラインサービス中)でも線路特性の測定を行うことができ、さらには、光ファイバアンプを用いた波長多重光通信システムの各チャンネルに関する線路の障害点探索を行うことのできるコヒーレントOTDR装置およびコヒーレントOTDR測定方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のコヒーレントOTDR装置は、被測定光ファイバと接続され、該被測定光ファイバにコヒーレント光パルスを入射してその戻り光に基づいて線路特性を測定するコヒーレントOTDR装置であって、
波長可変ローディング光源と、
波長可変プローブ光源と、
前記波長可変ローディング光源から出射されたローディング光と前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光とから、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーの前記コヒーレント光パルスを生成するコヒーレント光パルス生成手段と、
前記プローブ光の波長が測定すべきチャンネル波長と合致するように前記波長可変プローブ光源の波長を制御するとともに、前記ローディング光の波長が前記チャンネル波長から一定の間隔で保持されるように前記波長可変ローディング光源の波長を制御する波長制御手段と、
前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光と前記戻り光を結合する光カプラと、
前記光カプラで結合された光が入力され、前記プローブ光の信号と前記戻り光の信号との差分である波形信号を得るレシーバとを有することを特徴とする。
【0012】
上記の場合において、前記波長制御手段は、前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合は、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように制御するものとしてもよい。
【0013】
本発明のコヒーレントOTDR測定方法は、互いの波長の差が一定とされるプローブ光およびローディング光から、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーのコヒーレント光パルスを生成するステップと、
被測定光ファイバに前記コヒーレント光パルスを入射してその戻り光と前記プローブ光を光結合するステップと、
前記光結合された光を受信し、前記戻り光の信号と前記プローブ光の信号との差分である波形信号を得るステップと、
前記波形信号に基づいて前記被測定光ファイバの線路特性を測定するステップと、
測定すべきチャンネル波長について前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長と一致するように波長制御を行うステップと、
前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように波長制御を行うステップとを含むことを特徴とする。
【0014】
<作用>
上記のように構成される本発明によれば、ローディング光およびプローブ光の波長を制御することができるので、コヒーレント光パルスの波長を通信波長とは異なる波長に設定することができ、これにより通信中(インラインサービス中)でも線路特性の測定が可能となる。
【0015】
さらに、本発明によれば、コヒーレント光パルスの波長を波長多重光通信における各チャンネル波長に応じて設定することができるので、各チャンネル波長における線路特性を測定することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0017】
図1は本発明の一実施例のコヒーレントOTDR装置の概略構成を示すブロック図である。
【0018】
図1において、本コヒーレントOTDR装置は、所定の長さの光ファイバが光アンプでつながった波長多重光通信可能な光ファイバアンプ通信システム100’と接続されており、前述した従来のもの同様にコヒーレント光パルスを光ファイバアンプ通信システム100’の被測定光ファイバに入力し、該被測定光ファイバからの戻り光を光ヘテロダイン検波(あるいは光ホモダイン検波)で検出し、その光ファイバの損失および破断点の位置等を測定するが、最も特徴となる点は、波長多重光通信の各チャンネルに関する線路の障害点の探索が可能なことにある。その構成は、タイミング信号発生器1、波長可変ローディング光源2、波長可変プローブ光源3、FSK CW信号発生器4、EDFA5、光カプラ6、OBR7、BPF(バンドパスフィルタ)8、包絡線検波器9、信号処理部10、および波長制御部11よりなる。
【0019】
波長可変ローディング光源2および波長可変プローブ光源3は、その出力する光の波長を波長制御部11からの波長制御信号に基づいて可変することができる。波長可変ローディング光源2からの出力光(ローディング光λL )はFSK CW信号発生器4に入力され、波長可変プローブ光源3からの出力光(プローブ光λP )はFSK CW信号発生器4に入力されるとともに光カプラ6に入力されている。光の波長を可変する手段としては、例えばレーザの温度を制御することにより行うことができ、この場合にはその温度制御を行う信号が制御信号とされる。
【0020】
FSK CW信号発生器4は、ローディング光源2およびプローブ光源3からのローディング光λL およびプローブ光λP を入力とし、これらからタイミング信号発生器1からのタイミング信号に基づいてプローブ光λP の波長を所定周波数シフトさせたパルス状のコヒーレント光パルスを出力する(図4参照)。このFSK CW信号発生器4から出力されたコヒーレント光パルスはEDFA5を介して光ファイバアンプ通信システム100’の下り線路に入力されている。
【0021】
光カプラ6には、光ファイバアンプ通信システム100’の上り線路が光カプラ101aを介して接続されており、この上り線路より上記光ファイバアンプ通信システム100’の下り線路に入力されたFSK CW信号発生器4からのコヒーレント光パルスの戻り光が入力される。ここで、戻り光は、図5に示す2つの成分からなる。1つは、プローブ光源に対する応答で、各アンプにて接続された光ファイバの損失、波断の情報を含む。もう1つは、ローディング光源による戻り光で、ほぼ一定の大きさである。この光カプラ6では、光ファイバアンプ通信システム100’の上り線路からの戻り光と上記プローブ光源3からのプローブ光λP とが光結合される。
【0022】
上記光カプラ6で光結合された光は、OBR107に入力されている。このOBR7では、ヘテロダイン検波が行われ、(λP +Δλ)−(λP )=Δλとなることから、Δλのみの波形の信号が出力される(図6参照)。
【0023】
OBR7から出力された信号はBPF(バンドパスフィルタ)8および包絡線検波器9を順次介して信号処理部10に入力されている。BPF(バンドパスフィルタ)8を通過した信号は包絡線検波器9にて包絡線検波が行われ、電気信号(図7(a)参照)として信号処理部10に入力される。信号処理部10では、入力された電気信号は信号処理により対数変換され、図7(b)に示す波形となり、その波形が不図示の表示装置に表示される。そして、その表示された波形により、各光ファイバの損失および破断点の位置等を知ることができる。
【0024】
次に、本実施例のコヒーレントOTDR装置の具体的な線路特性の測定について図2を参照して説明する。以下の説明では、光ファイバアンプ通信システム100’において行われる波長多重光通信の各チャンネル波長をそれぞれλ1,λ2,λ3,λ4として、各チャネル波長の線路特性の測定を説明する。
【0025】
チャンネル波長λ1に関する線路特性(線路の損失および破断点)を測定する場合は、まず、プローブ光源3のプローブ光λP の波長がそのチャンネル波長λ1と一致するように波長制御部11により制御される(プローブ光λP1)。プローブ光λP の波長がそのチャンネル波長λ1と一致すると、続いてローディング光源2のローディング光λL の波長がそのチャンネル波長λ1に一致したプローブ光λP と一定間隔を保つように制御される(ローディング光λL1)。
【0026】
上記のようにして波長が制御されたプローブ光λP1およびローディング光λL1は、さらにFSK CW信号発生器4においてプローブ光λP1の周波数がシフトされ、コヒーレント光パルスとしてEDFA5を介して光ファイバアンプ通信システム100’の下り線路に入力される。
【0027】
コヒーレント光パルスが光ファイバアンプ通信システム100’の下り線路に入力されると、光カプラ106bを介してその戻り光が光カプラ6に入力され、光カプラ6にてプローブ光源3からのプローブ光λP1と光結合される。
【0028】
光カプラ6にて光結合された光はOBR107、BPF(バンドパスフィルタ)8、包絡線検波器9を順次介して信号処理部10に入力されて信号処理される。
【0029】
続いて、チャンネル波長λ2に関する線路特性(線路の損失および破断点)を測定する場合は、上述の場合と同様に、プローブ光源3のプローブ光λP の波長がそのチャンネル波長λ2と一致するように制御し、ローディング光源2のローディング光λL の波長がそのチャンネル波長λ1に一致したプローブ光λP と一定間隔を保つように制御する。これにより、チャンネル波長λ2に関する線路特性(線路の損失および破断点)の測定が行われる。
【0030】
チャンネル波長λ3およびλ4に関する線路特性(線路の損失および破断点)の測定ていについても上述と同様のプローブ光λP およびローディング光λL の波長制御が行われ、それぞれのチャンネル波長に関する線路特性(線路の損失および破断点)の測定が行われる。
【0031】
以上のように、本実施例のコヒーレントOTDR装置では、プローブ光λP およびローディング光λL の各波長を任意に設定することができるので、各チャンネル波長毎に線路の特性を測定することが可能となっている。
【0032】
なお、上述の説明では、プローブ光λP を測定するチャンネル波長と一致させるようにしたが、プローブ光λP を測定するチャンネル波長からずらすことにより、通信中(インラインサービス中)でも線路特性の測定を行うことができるようになる。例えば、図2に示すインラインでの測定の場合のように、プローブ光λP をチャンネル波長λ1とλ2の中間の波長とすることにより、通信中(インラインサービス中)における線路特性の測定が可能と成る。
【0033】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようにコヒーレント光パルスの波長を通信波長とは異なる波長に設定することができるので、通信中(インラインサービス中)でも線路特性の測定ができ、利用者へのサービスの品質が向上するという効果がある。
【0034】
さらには、波長多重光通信における各チャンネル波長に応じてコヒーレント光パルスの波長を設定することができるので、波長多重光通信可能な光ファイバ通信システムの各チャンネルに関する線路特性が測定可能なコヒーレントOTDR装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のコヒーレントOTDR装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示したコヒーレントOTDR装置における波長制御の一例を示す図である。
【図3】従来のコヒーレントOTDR装置の概略構成を示すブロック図である。
【図4】(a)はコヒーレント光パルスを光パワーで示した図、(b)はコヒーレント光パルスを周波数で示した図である。
【図5】各光ファイバにおける光波形を説明するための図である。
【図6】ヘテロダイン検波後の波形を示す波形図である。
【図7】(a)は包絡線検波が行われた電気信号の波形を示す波形図、(b)は信号処理後の波形を示す波形図である。
【図8】図3に示したコヒーレントOTDR装置における波長設定の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 タイミング信号発生器
2 波長可変ローディング光源
3 波長可変プローブ光源
4 FSK CW信号発生器
5 EDFA
6 光カプラ
7 OBR
8 BPF
9 包絡線検波器
10 信号処理部
11 波長制御部
Claims (3)
- 被測定光ファイバと接続され、該被測定光ファイバにコヒーレント光パルスを入射してその戻り光に基づいて線路特性を測定するコヒーレントOTDR装置であって、
波長可変ローディング光源と、
波長可変プローブ光源と、
前記波長可変ローディング光源から出射されたローディング光と前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光とから、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーの前記コヒーレント光パルスを生成するコヒーレント光パルス生成手段と、
前記プローブ光の波長が測定すべきチャンネル波長と合致するように前記波長可変プローブ光源の波長を制御するとともに、前記ローディング光の波長が前記チャンネル波長から一定の間隔で保持されるように前記波長可変ローディング光源の波長を制御する波長制御手段と、
前記波長可変プローブ光源から出射されたプローブ光と前記戻り光を結合する光カプラと、
前記光カプラで結合された光が入力され、前記プローブ光の信号と前記戻り光の信号との差分である波形信号を得るレシーバとを有するコヒーレントOTDR装置。 - 請求項1に記載のコヒーレントOTDR装置において、
前記波長制御手段は、前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合は、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように制御するコヒーレントOTDR装置。 - 互いの波長の差が一定とされるプローブ光およびローディング光から、該プローブ光の波長を所定周波数だけシフトさせた光パルスを含む一定のパワーのコヒーレント光パルスを生成するステップと、
被測定光ファイバに前記コヒーレント光パルスを入射してその戻り光と前記プローブ光を光結合するステップと、
前記光結合された光を受信し、前記戻り光の信号と前記プローブ光の信号との差分である波形信号を得るステップと、
前記波形信号に基づいて前記被測定光ファイバの線路特性を測定するステップと、
測定すべきチャンネル波長について前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長と一致するように波長制御を行うステップと、
前記チャンネル波長を使用した光通信中に前記線路特性を測定する場合に、前記プローブ光の波長が前記チャンネル波長からずれるように波長制御を行うステップとを含むコヒーレントOTDR測定方法。
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