JP3599693B2

JP3599693B2 - Optical pulse test equipment

Info

Publication number: JP3599693B2
Application number: JP2001282139A
Authority: JP
Inventors: 聰牧田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003090779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象の光ファイバの一端から光パルスを入射して、この測定対象の光ファイバから出射される後方散乱光を検出して、この後方散乱光の特性を用いて測定対象の光ファイバの各種特性試験を行う光パルス試験装置（ＯＴＤＲ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムに使用される光ファイバが有する各種の光信号の伝送特性試験や異常発生時における異常発生箇所の検出作業等に後方散乱光を利用した光パルス試験装置が採用される。
【０００３】
図６は、一般的な光パルス試験装置の概略構成図である。
例えば、半導体レーザが組込まれた光源部１は、図７に示すように、数μｓ（マイクロ・セック）のパルス幅Ｗを有する光パルスａを出射する。光源部１は、光パルスａを出射すると同時にクロック回路６へ測定開始信号ｇを送出する。クロック回路６は、測定開始信号ｇが入力されると、Ａ／Ｄ変換器７へ光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔを計時するためのクロック信号ｅを送出する。
【０００４】
光源部１から出射された光パルスａは、光分岐器２を透過して、コネクタ３を介して、このコネクタ３に接続された測定対象の光ファイバ４の一端４ａへ入射される。一端４ａから光ファイバ４内へ入射した光パルスａは、この光ファイバ４内を他端４ｂ方向へ伝送される過程で、光ファイバ４内の各位置で散乱反射を起こし、これらが後方散乱光ｂとして、光パルスａの進行方向と逆方向に進む。この後方散乱光ｂは光ファイバ４の一端４ａから出射され、光分岐器２で分岐されて受光器５へ入射される。
【０００５】
受光器５へ入射される後方散乱光ｂは、図７に示すように、光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔの増加に伴って減少し、光パルスａが他端４ｂに達した経過時間ｔに大きな遠端（他端）反射９が生じる。受光器５は入射した後方散乱光ｂを図７に示す電気信号ｃに変換して、次のＡ／Ｄ変換器７へ送出する。
【０００６】
Ａ／Ｄ変換器７は、入力された後方散乱光ｂに対応する電気信号ｃを、クロック回路６から出力されるクロック信号ｅに同期して、各デジタルデータの測定値ＤＡに変換してデータ処理部８へ送出する。
【０００７】
データ処理部８は、クロック信号ｅに同期して入力される、光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔに対応した各測定値ＤＡ（ｔ）から、該当測定対象の光ファイバ４における後方散乱光の特性Ｆ（ｔ）を求める。そして、この後方散乱光の特性Ｆ（ｔ）を用いて、測定対象の光ファイバ４の各種の伝送特性試験や異常発生時における異常発生箇所の検出処理を実施する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図６に示した光パルス試験装置においても、未だ改良すべき次のような課題があった。
【０００９】
すなわち、後方散乱光ｂを電気信号ｃに変換する受光器５は、一般に、アパランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）で構成されている。この受光器５は、入射光に比例した電気信号（電流）を出力する。しかしながら、詳細に測定すると、光信号入射後に非常に低いレベル（信号に対して数１０ｄＢ低いレベル）であるが長時間（１００μｓ〜数ｍｓ）なだらかな電流（信号）を出力する。
【００１０】
例えば、図８（ａ）に示すように、パルス幅が極く短い光パルス１０が受光器５に入射した場合、この受光器５から出力される電気信号１１には、光パルス１０に相当する信号１１ａの他に、低レベルの裾引き電流に対応する裾引き信号１１ｂが生じる。
【００１１】
この低レベルの裾引き電流に対応する裾引き信号１１ｂの継続時間である１００μｓ〜数ｍｓは、図６に示した光パルス試験装置で測定対象の光ファイバ４における後方散乱光ｂで測定する距離に換算すると、数１０ｋｍに相当し、図８（ｃ）に示す波形の後方散乱光ｂが受光器５に入射したとしても、受光器５から出力される電気信号ｃの波形は、裾引き電流に対応する裾引き信号１１ｂが重畳した波形となる。
【００１２】
電気信号ｃに対する裾引き信号１１ｂの影響は、光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔが小さく、電気信号ｃが大きい領域においては、さほど問題にならないが、経過時間ｔが遠端（他端）反射９の発生位置近傍になると、後方散乱光ｂのレベルが低くなり、それに伴い電気信号ｃのレベルも低くなり、無視できない値となる。
【００１３】
その結果、この光パルス試験装置で得られる後方散乱光特性の測定精度が低下し、この後方散乱光特性を用いて算出する測定対象の光ファイバの各種特性や異常位置の算出精度が低下する。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、後方散乱光の経過時間に対する変化率と裾引き電流の経過時間に対する変化率との差異を利用することにより、受光器から出力される電気信号から、裾引き電流に起因する信号成分を確実に除去し、後方散乱光特性の測定精度を大幅に向上できる光パルス試験装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源部から出射された光パルスを光分岐器を介して測定対象光ファイバへ入射して、この測定対象光ファイバから出射される後方散乱光を光分岐器を介して受光器で受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号から後方散乱光の特性を得る光パルス試験装置に適用される。
【００１６】
そして、上記課題を解消するために、本発明の光パルス試験装置においては、光パルスの出射時刻からの経過時間を計時するためのクロック信号を送出するクロック回路と、受光器から光パルスの出射時刻からの時間経過とともに出力される電気信号における各経過時間の測定値をクロック信号に同期して一定間隔で記憶する測定値メモリと、各経過時間における受光器の裾引き電流に相当する補正値を、該当経過時間における測定値メモリに記憶された測定値と、一つ先の経過時間における補正値とに基づいて算出する補正値算出手段と、測定値メモリに記憶された各経過時間における測定値から、算出された各経過時間における補正値を減算して、各経過時間における後方散乱光の特性値を算出する特性値算出手段とを備えている。
さらに、補正値算出手段は、任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が裾引き電流の変化度で定まる単位量以下のとき、該当経過時間における補正値を該当経過時間における測定値とする。
また、補正値算出手段は、任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が裾引き電流の変化度で定まる単位量を越えると、該当経過時間における補正値を記一つ先の経過時間における補正値に前記単位量を加算した値とする。
【００１７】
このように構成された光パルス試験装置の動作原理を説明する。
図８（ｂ）を用いて説明したように、裾引き電流に対する裾引き信号は、レベルは低いが長時間に亘って継続する。そして、その裾引き信号の経過時間に対する変化度は、本来の後方散乱光に対応する電気信号における経過時間に対する変化度に比較して、非常に少ない。
【００１８】
光パルスの出射時刻から後方散乱光が十分減衰したとみなせる規定時間が経過すると、裾引き信号が本来の後方散乱光に対応する電気信号を大きく越える。この規定時間における電気信号の値は裾引き電流に対する裾引き信号の値とみなせる。
【００１９】
したがって、受光器から出力される電気信号から、裾引き電流に対する裾引き信号、すなわち、各経過時間における補正値を求める場合、規定時間における補正値から経緯時間を遡る方向に存在する各補正値を順次求めていくことができる。
【００２０】
よって、この発明においては、各経過時間における補正値を、該当経過時間における測定値と一つ先の経過時間における補正値とに基づいて算出している。
【００２３】
また、別の発明においては、上述した発明の光パルス試験装置における補正値算出手段は、
任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量以下のとき、該当経過時間における補正値を該当経過時間における測定値とし、
任意の経過時間における測定値が前記裾引き電流の増加分を無視できる大きさに予め定められた基準値以下で、かつ前記任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量を越えると、該当経過時間における補正値を前記一つ先の経過時間における補正値に前記単位量を加算した値とし、
任意の経過時間における測定値が前記裾引き電流の増加分を無視できる大きさに予め定められた基準値を越えると、該当経過時間における補正値を該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は実施形態に係る光パルス試験装置の概略構成を示す図である。図６に示す従来の光パルス試験装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明を省略する。
【００２５】
光源部１から出射された図７に示す数μｓ（マイクロ・セック）のパルス幅Ｗを有する光パルスａは、光分岐器２及びコネクタ３を介して測定対象の光ファイバ４へ入射される。一端４ａから光ファイバ４内へ入射した光パルスａは、この光ファイバ４内を他端４ｂ方向へ伝送される過程で、光ファイバ４内の各位置で散乱反射を起こし、これらが後方散乱光ｂとして、光ファイバ４の一端４ａから出射され、光分岐器２で分岐されて受光器５へ入射される。受光器５へ入射された後方散乱光ｂは図７に示す電気信号ｃに変換されて、次のＡ／Ｄ変換器７へ送出される。
【００２６】
なお、光源部１は、光パルスａを出射すると同時にクロック回路６へ測定開始信号ｇを送出する。クロック回路６は、測定開始信号ｇが入力されると、Ａ／Ｄ変換器７へ光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔを計時するためのクロック信号ｅを送出する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器７は、入力された後方散乱光ｂに対応する電気信号ｃを、クロック回路６から出力されるクロック信号ｅのクロックに同期して、各デジタルデータの測定値ＤＡに変換してデータ処理部１２へ送出する。
【００２８】
コンピュータ等の情報処理装置で構成されたデータ処理部１２内には、読取データメモリ１３、平均値メモリ１４、測定値メモリ１５、補正値メモリ１６、特性値メモリ１７、基準値Ｄｍと単位量Ａと規定時間Ｔ_Ｓを記憶する設定値メモリ１８等が設けられている。
【００２９】
さらに、このデータ処理部１２内には、アプリケーションプリグラム上に形成された、測定値読取部１９、移動平均化部２０、並べ替え部２１、補正値算出部２２、特性値算出部２３、特性出力部２４が設けられている。
【００３０】
そして、上述した各部１９〜２４は、図４に示す流れ図に従って、測定対象の後方散乱光ｂの特性の算出処理を実施する。
【００３１】
先ず、測定値読取部１９が起動して、Ａ／Ｄ変換器７から、クロック信号ｅのクロックに同期して順次入力される、光パルスａの出射時刻からの経過時間ｔが付された電気信号ｃの各値を各測定値ＤＡ（ｔ）として、読取って時系列的に読取データメモリ１３へ書込む（Ｓ１）。
【００３２】
次に、移動平均部２０が起動して、読取データメモリ１３に書込まれた各測定値ＤＡ（ｔ）の移動平均を算出して、新たな各経過時間ｔの測定値Ｄ（ｔ）として、平均値メモリ１４へ書込む（Ｓ２）。
【００３３】
次に、並べ替え部２１が起動して、平均値メモリ１４に各経過時間ｔ順に書込まれた各測定値Ｄ（ｔ）を、設定値メモリ１８に記憶された規定時間Ｔ_Ｓを起点（演算時間ｎ＝０）として、経過時間ｔが減少する方向に並べ替えて、新たな測定値Ｄ（ｎ）として、測定値メモリ１５へ書込む（Ｓ３）。
【００３４】
ここで、ｎは後方散乱光ｂの正しい特性の特性値Ｐを経過時間ｔの方向に対して逆方向から順次算出していくためのパラメータとしての演算時間であり、次式で定義される。
演算時間ｎ＝Ｔ_Ｓ―ｔ
なお、規定時間Ｔ_Ｓは、図２に示すように、受光器５から出力される電気信号ｃが十分減衰した経過時間ｔに設定されている。
【００３５】
次に、補正値算出部２２が起動して、測定値メモリ１５に書込まれた、各演算時間ｎにおける、裾引き電流に相当する補正値Ｒ_ｎの算出処理を開始するために、演算時間ｎを１に設定（ｎ＝１）し、読出データの初期化を実施する（Ｓ４）。そして、測定値メモリ１５からｎ番目、すなわち演算時間ｎの測定値Ｄ_ｎを読出す（Ｓ５）。
【００３６】
そして、この読出した測定値Ｄ_ｎが設定値メモリ１８に記憶された図２に示す基準値Ｄｍ以下であることを確認する（Ｓ６）。基準値Ｄｍ以下の場合、測定値Ｄ_ｎは十分小さいので、次に、補正値メモリ１６に記憶された一つ前の演算時間（ｎ―１）の補正値Ｒ_ｎ−１を読出す。なお、補正値メモリ１６においては、ｎ＝１の補正値Ｒ_１は予め固定の初期値Ｒ_ＳＴに設定されている。
【００３７】
そして、測定値Ｄ_ｎから補正値Ｒ_ｎ−１を減算した値が設定値メモリ１８に記憶された単位量Ａ未満か否かを判定する（Ｓ７）。
【００３８】
Ｄ_ｎ―Ｒ_ｎ−１＜Ａ…（１）
なお、この単位量Ａは前述した裾引き電流の単位時間（１クロック）当たりの変化量（この場合増加量）に基づいて予め定められて、設定値メモリ１８に設定されている。
【００３９】
単位量Ａ未満の場合は、測定値Ｄ_ｎは十分小さく、変化が少ないので、補正値Ｒ_ｎを測定値Ｄ_ｎとする（Ｓ８）。
Ｒ_ｎ＝Ｄ_ｎ…（２）
そして、算出された今回の演算時間ｎにおける補正値Ｒ_ｎを補正値メモリ１６に書込む（Ｓ９）。さらに、特性値算出部２３が起動して、測定値ＤＡ（Ｔ_Ｓ―ｎ）からこの補正値Ｒ_ｎを減算して、後方散乱光ｂに対応する特性値Ｐ_ｎを求め、特性値メモリ１７へ書込む（Ｓ１０）。
Ｐ_ｎ＝ＤＡ（Ｔ_Ｓ―ｎ）―Ｒ_ｎ…（３）
以上で、一つの演算時間ｎにおける特性値Ｐ_ｎの算出処理が終了したので、Ｓ１１にて、演算時間ｎを更新する（ｎ＝ｎ＋１）。そして、更新後の演算時間ｎが最終の演算時間ｎ_Ｅ（＝Ｔ_Ｓ）を越えていなければ、Ｓ５へ戻り、測定値メモリ１５から、更新後の演算時間ｎの測定値Ｄ_ｎを読出して、更新後の演算時間ｎに対する特性値Ｐ_ｎの算出処理を開始する。
【００４０】
そして、Ｓ７にて、測定値Ｄ_ｎから補正値Ｒ_ｎ−１を減算した値が設定値メモリ１８に記憶された単位量Ａを越えた場合は、図２に示すように、電気信号ｃに含まれる後方散乱光の成分が上昇したと判断する。そして、今回の演算時間ｎの補正値Ｒ_ｎを補正値メモリ１６に記憶されている前回の演算時間（ｎ―１）の補正値Ｒ_ｎ−１に単位量Ａを加算した値とする（Ｓ１３）。
Ｒ_ｎ＝Ｒ_ｎ−１＋Ａ…（４）
そして、算出した今回の演算時間ｎの補正値Ｒ_ｎを特性値メモリ１６へ書込む（Ｓ９）。
【００４１】
さらに、Ｓ６にて、今回の演算時間ｎの測定値Ｄ_ｎが、設定値メモリ１８に記憶された基準値Ｄｍを越えると、図２に示すように、電気信号ｃに含まれる後方散乱光の成分が十分に大きく、裾引き電流の増加分を無視できると判断する。そして、今回の演算時間ｎの補正値Ｒ_ｎを補正値メモリ１６に記憶されている前回の演算時間（ｎ―１）の補正値Ｒ_ｎ−１とする（Ｓ１４）。
Ｒ_ｎ＝Ｒ_ｎ−１…（５）
そして、算出した今回の演算時間ｎの補正値Ｒ_ｎを特性値メモリ１６へ書込む（Ｓ９）。
【００４２】
図１の特性出力部２４は、特性値メモリ１７に記憶された各演算時間ｎの特性値Ｐ_ｎを、図３（ｂ）に示すように、元の経過時間ｔの特性Ｐに編集して例えば表示器に表示出力する。
【００４３】
このように構成された光パルス試験装置においては、図２の拡大図に示すように、受光器５から出力される電気信号ｃに含まれる裾引き電流に相当する補正値Ｒを算出する手法として、後方散乱光ｂが十分減衰し、電気信号ｃには裾引き電流のみが含まれると見なせる規定時間Ｔ_Ｓ経過した経過時間ｔを基準として、逆方向へ補正値Ｒを順番に算出している。
【００４４】
この場合、最初は、測定値Ｄ_ｎ（電気信号ｃ）に含まれる後方散乱光ｂの成分は非常に少なく、大部分は裾引き電流に相当する成分である。よって、この区間においては補正値Ｒ_ｎを測定値Ｄ_ｎとしている。
【００４５】
次に、測定値Ｄ_ｎ（電気信号ｃ）の増加度が裾引き電流の増加度（単位量Ａ）を越えると、補正値Ｒ_ｎの増加量を単位量Ａに制限している。
【００４６】
そして、測定値Ｄ_ｎ（電気信号ｃ）が規定値Ｄｍに達すると、この測定値Ｄ_ｎ（電気信号ｃ）に含まれる後方散乱光ｂの成分が十分に大きく、裾引き電流の増加分を無視できるので、補正値Ｒ_ｎの増加を停止する。
【００４７】
したがって、図３（ａ）に示すように、測定値Ｄ（電気信号ｃ）に含まれる裾引き電流に対応する補正値Ｒが正確に算出される。その結果、図３（ｂ）に示すように、裾引き電流に対応する成分が除去され、後方散乱光ｂの成分のみを含む後方散乱光ｂの特性Ｐを高い精度で測定することができた。
【００４８】
図５（ａ）は、実施形態の光パルス試験装置で測定された後方散乱光ｂにおける受光器５から出力された電気信号ｃの波形図である。この電気信号ｃには、２５ｄＢ近傍に裾引き電流に対応する成分（補正値Ｒ）が含まれていることが理解できる。
【００４９】
図５（ｂ）は、実施形態の光パルス試験装置で測定された後方散乱光ｂにおけるデータ処理部１２から出力された後方散乱光ｂの特性Ｐを示す波形図である。この特性Ｐには、２５ｄＢ近傍に裾引き電流に対応する成分（補正値Ｒ）が除去されていることが理解できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光パルス試験装置においては、後方散乱光の経過時間に対する変化率と裾引き電流の経過時間に対する変化率との差異を利用して、受光器から出力される電気信号から、裾引き電流に起因する信号成分を除去している。したがって、後方散乱光特性の測定精度を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる光パルス試験装置の概略構成を示す図
【図２】同実施形態の光パルス試験装置のデータ処理部における補正値の算出手順を説明するための図
【図３】同実施形態の光パルス試験装置における測定値から後方散乱光の特性値を得る手順を示す図
【図４】同実施形態の光パルス試験装置におけるデータ処理部における特性値を得る手順を示す流れ図
【図５】同実施形態の光パルス試験装置における後方散乱光の実測図
【図６】一般的な光パルス試験装置の概略構成を示す図
【図７】同一般的な光パルス試験装置の動作を示すタイムチャート
【図８】同一般的な光パルス試験装置の問題点を説明するための図
【符号の説明】
１…光光源
２…光分岐器
３…コネクタ
４…光ファイバ
５…受光器
６…クロック回路
７…Ａ／Ｄ変換器
１２…データ処理部
１５…測定値メモリ
１６…補正値メモリ
１７…特性値メモリ
１８…設定値メモリ
１９…測定値読取部
２０…移動平均化部
２１…並べ替え部
２２…補正値算出部
２３…特性値算出部
２４…特性出力部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a light pulse is incident from one end of an optical fiber to be measured, backscattered light emitted from the optical fiber to be measured is detected, and light of the measured object is determined by using characteristics of the backscattered light. The present invention relates to an optical pulse test device (OTDR) for performing various characteristics tests on fibers.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An optical pulse test apparatus using backscattered light is employed for a transmission characteristic test of various optical signals of an optical fiber used in an optical communication system, a work of detecting a location where an abnormality occurs when an abnormality occurs, and the like.
[0003]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a general optical pulse test apparatus.
For example, as shown in FIG. 7, the light source unit 1 in which a semiconductor laser is incorporated emits an optical pulse a having a pulse width W of several μs (micro sec). The light source unit 1 emits a light pulse a and sends a measurement start signal g to the clock circuit 6 at the same time. When the measurement start signal g is input, the clock circuit 6 sends the A / D converter 7 a clock signal e for measuring the elapsed time t from the emission time of the optical pulse a.
[0004]
The light pulse a emitted from the light source unit 1 is transmitted through the optical splitter 2, and is incident on one end 4 a of the optical fiber 4 to be measured connected to the connector 3 via the connector 3. The light pulse a incident into the optical fiber 4 from one end 4a is scattered and reflected at each position in the optical fiber 4 while being transmitted through the optical fiber 4 toward the other end 4b. As b, the light pulse a travels in the direction opposite to the traveling direction. This backscattered light b is emitted from one end 4 a of the optical fiber 4, branched by the optical splitter 2, and made incident on the light receiver 5.
[0005]
As shown in FIG. 7, the backscattered light b incident on the light receiver 5 decreases as the elapsed time t from the emission time of the light pulse a increases and the light pulse a reaches the other end 4b. A large far-end (other end) reflection 9 occurs at time t. The light receiver 5 converts the incident backscattered light b into an electric signal c shown in FIG. 7 and sends it to the next A / D converter 7.
[0006]
The A / D converter 7 converts the electric signal c corresponding to the input backscattered light b into a measured value DA of each digital data in synchronization with the clock signal e output from the clock circuit 6, and It is sent to the processing unit 8.
[0007]
The data processing unit 8 calculates the backscatter in the optical fiber 4 to be measured from each measured value DA (t) corresponding to the elapsed time t from the emission time of the optical pulse a, which is input in synchronization with the clock signal e. A light characteristic F (t) is obtained. Then, using the characteristic F (t) of the backscattered light, various transmission characteristics tests of the optical fiber 4 to be measured and a process of detecting an abnormal occurrence location when an abnormality occurs are performed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical pulse test apparatus shown in FIG. 6 still has the following problems to be improved.
[0009]
That is, the light receiver 5 that converts the backscattered light b into the electric signal c is generally constituted by an avalanche photodiode (APD). The light receiver 5 outputs an electric signal (current) proportional to the incident light. However, when measured in detail, it outputs a very low level (several tens of dB lower than the signal) after the optical signal is incident, but outputs a gradual current (signal) for a long time (100 μs to several ms).
[0010]
For example, as shown in FIG. 8A, when an optical pulse 10 having a very short pulse width enters the light receiver 5, the electric signal 11 output from the light receiver 5 corresponds to the light pulse 10. In addition to the signal 11a, a tail signal 11b corresponding to a low level tail current is generated.
[0011]
The duration of 100 μs to several ms, which is the duration of the tailing signal 11 b corresponding to the low level tailing current, is the distance measured by the backscattered light b in the optical fiber 4 to be measured by the optical pulse test apparatus shown in FIG. When the backscattered light b having the waveform shown in FIG. 8C is incident on the light receiver 5, the waveform of the electric signal c output from the light receiver 5 is equal to the trailing current. Is a waveform in which the tailing signal 11b corresponding to.
[0012]
The influence of the tailing signal 11b on the electric signal c is not so significant in a region where the elapsed time t from the emission time of the optical pulse a is small and the electric signal c is large, but the elapsed time t is far end (the other end). 3.) Near the position where the reflection 9 is generated, the level of the backscattered light b decreases, and the level of the electric signal c also decreases with the level.
[0013]
As a result, the measurement accuracy of the backscattered light characteristic obtained by the optical pulse test apparatus is reduced, and the calculation accuracy of various characteristics and an abnormal position of the optical fiber to be measured using the backscattered light characteristic is reduced.
[0014]
The present invention has been made in view of such circumstances, and uses the difference between the change rate of the backscattered light with respect to the elapsed time and the change rate of the trailing current with respect to the elapsed time to output the light from the light receiver. It is an object of the present invention to provide an optical pulse test apparatus capable of reliably removing a signal component caused by a tailing current from an electric signal, and greatly improving measurement accuracy of backscattered light characteristics.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an optical pulse emitted from a light source unit is incident on an optical fiber to be measured through an optical splitter, and backscattered light emitted from the optical fiber to be measured is received by a light receiver through an optical splitter. The present invention is applied to an optical pulse test apparatus that receives light, converts it into an electric signal, and obtains the characteristics of backscattered light from the converted electric signal.
[0016]
In order to solve the above problem, in the optical pulse test apparatus of the present invention, there is provided a clock circuit for transmitting a clock signal for measuring an elapsed time from an emission time of an optical pulse, and an emission of an optical pulse from a light receiver. Measured value memory that stores the measured values of each elapsed time in the electric signal output as time elapses from the time at a fixed interval in synchronization with the clock signal, and a correction value corresponding to the trailing current of the light receiver at each elapsed time Correction value calculating means for calculating the correction value based on the measurement value stored in the measurement value memory at the corresponding elapsed time and the correction value at the previous elapsed time, and the measurement at each elapsed time stored in the measurement value memory. Characteristic value calculating means for subtracting the calculated correction value at each elapsed time from the value to calculate the characteristic value of the backscattered light at each elapsed time.
Further, the correction value calculating means may determine that the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the next elapsed time after the corresponding elapsed time is equal to or less than a unit amount determined by the degree of change of the tailing current. Is a measured value at the corresponding elapsed time.
When the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the elapsed time immediately before the elapsed time exceeds a unit amount determined by the degree of change of the trailing current, the correction value calculating unit calculates the corresponding elapsed time. Is a value obtained by adding the unit amount to the correction value at the immediately preceding elapsed time.
[0017]
The operation principle of the optical pulse test apparatus thus configured will be described.
As described with reference to FIG. 8B, the tailing signal for the tailing current has a low level but continues for a long time. The degree of change of the tailing signal with respect to the elapsed time is very small as compared with the degree of change of the electric signal corresponding to the original backscattered light with respect to the elapsed time.
[0018]
When a specified time that allows the backscattered light to be considered to have sufficiently attenuated has elapsed from the light pulse emission time, the tailing signal greatly exceeds the electrical signal corresponding to the original backscattered light. The value of the electric signal at this specified time can be regarded as the value of the tailing signal with respect to the tailing current.
[0019]
Therefore, from the electrical signal output from the photodetector, the tailing signal for the tailing current, that is, when determining the correction value at each elapsed time, each correction value existing in the direction going back the lapse time from the correction value at the specified time. It can be obtained sequentially.
[0020]
Therefore, in the present invention, the correction value at each elapsed time is calculated based on the measured value at the corresponding elapsed time and the correction value at the immediately preceding elapsed time.
[0023]
Further, in another invention, the correction value calculation means in the optical pulse test apparatus of the invention described above,
When the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the preceding elapsed time of the corresponding elapsed time is equal to or less than a unit amount determined by the degree of change of the tailing current, the correction value at the corresponding elapsed time is calculated at the corresponding elapsed time. , And
The measured value at an arbitrary elapsed time is equal to or less than a predetermined reference value of a magnitude that can ignore the increase in the trailing current, and the measured value at the arbitrary elapsed time and the elapsed time one time ahead of the elapsed time If the difference from the correction value in exceeds the unit amount determined by the degree of change of the tailing current, the correction value at the corresponding elapsed time is a value obtained by adding the unit amount to the correction value at the immediately preceding elapsed time,
If the measured value at an arbitrary elapsed time exceeds a predetermined reference value that is large enough to ignore the increase in the trailing current, the correction value at the relevant elapsed time is corrected at the next elapsed time after the relevant elapsed time. Value.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical pulse test apparatus according to an embodiment. The same parts as those of the conventional optical pulse test apparatus shown in FIG. Therefore, the detailed description of the overlapping part will be omitted.
[0025]
The light pulse a having a pulse width W of several μs (microsec) shown in FIG. 7 and emitted from the light source unit 1 is incident on the optical fiber 4 to be measured via the optical splitter 2 and the connector 3. The light pulse a incident into the optical fiber 4 from one end 4a is scattered and reflected at each position in the optical fiber 4 while being transmitted through the optical fiber 4 toward the other end 4b. As b, the light is emitted from one end 4 a of the optical fiber 4, branched by the optical splitter 2, and made incident on the light receiver 5. The backscattered light b incident on the light receiver 5 is converted into an electric signal c shown in FIG. 7 and transmitted to the next A / D converter 7.
[0026]
The light source unit 1 emits the light pulse a and sends the measurement start signal g to the clock circuit 6 at the same time. When the measurement start signal g is input, the clock circuit 6 sends the A / D converter 7 a clock signal e for measuring the elapsed time t from the emission time of the optical pulse a.
[0027]
The A / D converter 7 converts the electric signal c corresponding to the input backscattered light b into a measured value DA of each digital data in synchronization with the clock of the clock signal e output from the clock circuit 6. To the data processing unit 12.
[0028]
In a data processing unit 12 constituted by an information processing apparatus such as a computer, a read data memory 13, an average value memory 14, a measurement value memory 15, a correction value memory 16, a characteristic value memory 17, a reference value Dm and a unit amount A And a set value memory 18 for storing the specified time T _S.
[0029]
Further, in the data processing unit 12, a measured value reading unit 19, a moving averaging unit 20, a rearranging unit 21, a correction value calculating unit 22, a characteristic value calculating unit 23, a characteristic output A part 24 is provided.
[0030]
Then, the above-described units 19 to 24 execute the calculation processing of the characteristic of the backscattered light b to be measured according to the flowchart shown in FIG.
[0031]
First, the measured value reading unit 19 is activated, and the electrical signal to which the elapsed time t from the emission time of the light pulse a is sequentially input from the A / D converter 7 in synchronization with the clock of the clock signal e is attached. Each value of the signal c is read as each measured value DA (t) and written in the read data memory 13 in time series (S1).
[0032]
Next, the moving average unit 20 starts up, calculates a moving average of the measured values DA (t) written in the read data memory 13, and sets the moving average as a new measured value D (t) of each elapsed time t. Is written to the average value memory 14 (S2).
[0033]
Next, the rearranging unit 21 is activated, and the measured values D (t) written in the average value memory 14 in the order of each elapsed time t are used as starting points for the specified time T _S stored in the set value memory 18 ( As the calculation time n = 0), the data is rearranged in the direction in which the elapsed time t decreases, and is written into the measurement value memory 15 as a new measurement value D (n) (S3).
[0034]
Here, n is a calculation time as a parameter for sequentially calculating the characteristic value P of the correct characteristic of the backscattered light b from the direction of the elapsed time t, and is defined by the following equation.
The calculation time _{n =} T S -t
Note that the specified time T _S is set to an elapsed time t when the electric signal c output from the light receiver 5 has sufficiently attenuated, as shown in FIG.
[0035]
Next, the correction value calculation unit 22 is activated, and the calculation time for starting the calculation process of the correction value R _n corresponding to the tailing current at each calculation time n written in the measurement value memory 15 is calculated. n is set to 1 (n = 1), and the read data is initialized (S4). Then, the n-th measurement value Dn of the calculation time _n is read from the measurement value memory 15 (S5).
[0036]
Then, the read out measured values D _n to verify that the setting value memory 18 has been equal to or less than the reference value Dm shown in Fig. 2 stored (S6). If more than the reference value Dm, since measured value D _n is sufficiently small, then reads the correction value R _n-1 of the stored in the correction value memory 16 the previous calculation time (n-1). Incidentally, in the correction value memory 16, the correction value R ₁ of n = 1 is set in advance in a fixed initial value R _ST of.
[0037]
Then, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the correction value R _n-1 from the measured value D _n is less than the unit amount A stored in the set value memory 18 (S7).
[0038]
D _n -R _n-1 <A (1)
Note that the unit amount A is predetermined based on the amount of change (in this case, the amount of increase) per unit time (one clock) of the tailing current, and is set in the set value memory 18.
[0039]
When it is less than the unit amount A, the measured value _{D n} is sufficiently small, the change is small, the correction value _{R n} and the measured value _{D n} (S8).
R _n = D _n (2)
Then, the calculated correction value R _n at the current calculation time n is written into the correction value memory 16 (S9). Furthermore, by starting characteristic value calculation unit 23 subtracts the correction value _{R n} from the measured value DA _(T S -n), sought characteristic value _{P n} corresponding to backscattered light b, characteristic value memory 17 (S10).
_{_{P n = DA (T S -n}} ) -R n ... (3)
Or more, since the calculation process of the characteristic value _{P n} in one calculation time n is completed, in S11, it updates the calculation time n (n = n + 1) . If the updated operation time n does not exceed the final operation time n _E (= T _S ), the process returns to S5, where the measured value D _n of the updated operation time _n is read from the measured value memory 15 and read. , The calculation process of the characteristic value P _n with respect to the updated calculation time n is started.
[0040]
Then, in S7, when the value obtained by subtracting the correction value R _n-1 from the measured value D _n exceeds the unit amount A stored in the set value memory 18, as shown in FIG. It is determined that the component of the included backscattered light has increased. Then, the correction value correction value a value obtained by adding the unit amount A to R _n-1, R _n previous calculation time stored in the correction value memory 16 (n-1) of the current calculation time n (S13 ).
R _n = R _n-1 + A (4)
Then, write the correction value R _n of calculation time n of the calculated time to the characteristic value memory 16 (S9).
[0041]
Further, at S6, the measurement value D _n of the current calculation time n is, exceeds the reference value Dm stored in the set value memory 18, as shown in FIG. 2, the back-scattered light included in the electric signal c It is determined that the component is sufficiently large and the increase in the tailing current can be ignored. Then, the correction value _{R n-1} of the current calculation time n of the correction value _{R n} of the previous operation time stored in the correction value memory 16 (n-1) (S14 ).
R _n = R _n-1 (5)
Then, write the correction value R _n of calculation time n of the calculated time to the characteristic value memory 16 (S9).
[0042]
Characteristic output section 24 of FIG. 1, the characteristic value P _n of the calculation time n stored in characteristic value memory 17, as shown in FIG. 3 (b), to edit the properties P of the original elapsed time t For example, a display is output on a display.
[0043]
In the optical pulse test apparatus configured as described above, as shown in the enlarged view of FIG. 2, as a method of calculating a correction value R corresponding to a tailing current included in the electric signal c output from the light receiver 5. , backscattered light b is sufficiently attenuated, the electric signal c based on the elapsed time t defined regarded to include only footing current time elapsed T _S, is calculated in order correction value R in the opposite direction .
[0044]
In this case, initially, the component of the backscattered light b included in the measured value D _n (electric signal c) is very small, and most of the components are components corresponding to the tail current. Accordingly, and the measured value D _n of the correction value R _n in this section.
[0045]
Next, when the degree of increase of the measured value D _n (electric signal c) exceeds the degree of increase of the tailing current (unit amount A), the amount of increase of the correction value R _n is limited to the unit amount A.
[0046]
Then, when the measured value D _n (electric signal c) reaches the specified value Dm, the component of the backscattered light b included in the measured value D _n (electric signal c) is sufficiently large, and the increase in the tailing current is reduced. is negligible, it stops the increase of the correction value R _n.
[0047]
Therefore, as shown in FIG. 3A, the correction value R corresponding to the tailing current included in the measured value D (electric signal c) is accurately calculated. As a result, as shown in FIG. 3B, the component corresponding to the tail current was removed, and the characteristic P of the backscattered light b including only the component of the backscattered light b could be measured with high accuracy. .
[0048]
FIG. 5A is a waveform diagram of the electric signal c output from the light receiver 5 in the backscattered light b measured by the optical pulse test device of the embodiment. It can be understood that the electric signal c includes a component (correction value R) corresponding to the tailing current near 25 dB.
[0049]
FIG. 5B is a waveform diagram illustrating a characteristic P of the backscattered light b output from the data processing unit 12 with respect to the backscattered light b measured by the optical pulse test apparatus according to the embodiment. From this characteristic P, it can be understood that a component (correction value R) corresponding to the tailing current is removed near 25 dB.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the optical pulse test apparatus of the present invention utilizes the difference between the rate of change of the backscattered light with respect to the elapsed time and the rate of change of the trailing current with respect to the elapsed time to obtain the electrical output from the light receiver. The signal component caused by the tailing current is removed from the signal. Therefore, the measurement accuracy of the backscattered light characteristics can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical pulse test apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure for calculating a correction value in a data processing unit of the optical pulse test apparatus according to the embodiment; FIG. 3 is a diagram showing a procedure for obtaining a characteristic value of backscattered light from a measured value in the optical pulse test apparatus of the embodiment; FIG. 4 is a procedure of obtaining a characteristic value in a data processing unit in the optical pulse test apparatus of the embodiment; FIG. 5 is an actual measurement diagram of backscattered light in the optical pulse test device of the embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a general optical pulse test device. FIG. 7 is a general optical pulse test. FIG. 8 is a time chart showing the operation of the apparatus. FIG. 8 is a diagram for explaining the problem of the general optical pulse test apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Optical splitter 3 ... Connector 4 ... Optical fiber 5 ... Receiver 6 ... Clock circuit 7 ... A / D converter 12 ... Data processing unit 15 ... Measured value memory 16 ... Correction value memory 17 ... Characteristic value Memory 18 Setting value memory 19 Measurement value reading unit 20 Moving average unit 21 Rearranging unit 22 Correction value calculation unit 23 Characteristic value calculation unit 24 Characteristic output unit

Claims

光源部（１）から出射された光パルス（ａ）を光分岐器（３）を介して測定対象光ファイバ（４）へ入射して、この測定対象光ファイバから出射される後方散乱光（ｂ）を前記光分岐器を介して受光器（５）で受光して電気信号（ｃ）に変換し、この変換された電気信号から前記後方散乱光の特性（Ｐ）を得る光パルス試験装置において、
前記光パルスの出射時刻からの経過時間を計時するためのクロック信号（ｅ）を送出するクロック回路（６）と、
前記受光器から前記光パルスの出射時刻からの時間経過とともに出力される電気信号における各経過時間（ｔ）の測定値を前記クロック信号に同期して一定間隔で記憶する測定値メモリ（１５）と、
前記各経過時間における前記受光器の裾引き電流に相当する補正値（Ｒ）を、該当経過時間における前記測定値メモリに記憶された測定値（Ｄ）と、一つ先の経過時間における補正値（Ｒ）とに基づいて算出する補正値算出手段（２２）と、
前記測定値メモリに記憶された各経過時間における測定値から、前記算出された各経過時間における補正値を減算して、各経過時間における前記後方散乱光の特性値（Ｐ）を算出する特性値算出手段（２３）とを備え、
前記補正値算出手段は、
任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量以下のとき、該当経過時間における補正値を該当経過時間における測定値とし、
任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量を越えると、該当経過時間における補正値を前記一つ先の経過時間における補正値に前記単位量を加算した値とすることを特徴とする光パルス試験装置。The light pulse (a) emitted from the light source unit (1) is incident on the optical fiber to be measured (4) via the optical splitter (3), and the backscattered light (b) emitted from the optical fiber to be measured ) Is received by the photodetector (5) via the optical splitter and converted into an electric signal (c), and the characteristic (P) of the backscattered light is obtained from the converted electric signal. ,
A clock circuit (6) for transmitting a clock signal (e) for measuring an elapsed time from an emission time of the light pulse;
A measured value memory (15) for storing measured values of each elapsed time (t) in an electric signal output from the light receiver with the lapse of time from the emission time of the light pulse at fixed intervals in synchronization with the clock signal ; ,
The correction value (R) corresponding to the trailing current of the photodetector at each of the elapsed times is calculated from the measured value (D) stored in the measured value memory at the corresponding elapsed time and the correction value at the next elapsed time. (R) and a correction value calculating means (22) for calculating the correction value based on
A characteristic value for calculating the characteristic value (P) of the backscattered light at each elapsed time by subtracting the calculated correction value at each elapsed time from the measured value at each elapsed time stored in the measured value memory. Calculating means (23),
The correction value calculating means,
When the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the preceding elapsed time of the corresponding elapsed time is equal to or less than a unit amount determined by the degree of change of the tailing current, the correction value at the corresponding elapsed time is calculated at the corresponding elapsed time. , And
If the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the elapsed time immediately preceding the elapsed time exceeds a unit amount determined by the degree of change of the trailing current, the correction value at the elapsed time is reduced by the one. An optical pulse test apparatus, wherein a value obtained by adding the unit amount to a correction value in the previous elapsed time is used.

光源部（１）から出射された光パルス（ａ）を光分岐器（３）を介して測定対象光ファイバ（４）へ入射して、この測定対象光ファイバから出射される後方散乱光（ｂ）を前記光分岐器を介して受光器（５）で受光して電気信号（ｃ）に変換し、この変換された電気信号から前記後方散乱光の特性（Ｐ）を得る光パルス試験装置において、
前記光パルスの出射時刻からの経過時間を計時するためのクロック信号（ｅ）を送出するクロック回路（６）と、
前記受光器から前記光パルスの出射時刻からの時間経過とともに出力される電気信号における各経過時間（ｔ）の測定値を前記クロック信号に同期して一定間隔で記憶する測定値メモリ（１５）と、
前記各経過時間における前記受光器の裾引き電流に相当する補正値（Ｒ）を、該当経過時間における前記測定値メモリに記憶された測定値（Ｄ）と、一つ先の経過時間における補正値（Ｒ）とに基づいて算出する補正値算出手段（２２）と、
前記測定値メモリに記憶された各経過時間における測定値から、前記算出された各経過時間における補正値を減算して、各経過時間における前記後方散乱光の特性値（Ｐ）を算出する特性値算出手段（２３）とを備え、
前記補正値算出手段は、
任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量以下のとき、該当経過時間における補正値を該当経過時間における測定値とし、
任意の経過時間における測定値が前記裾引き電流の増加分を無視できる大きさに予め定められた基準値以下で、かつ前記任意の経過時間における測定値と該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値との差が前記裾引き電流の変化度で定まる単位量を越えると、該当経過時間における補正値を前記一つ先の経過時間における補正値に前記単位量を加算した値とし、
任意の経過時間における測定値が前記裾引き電流の増加分を無視できる大きさに予め定められた基準値を越えると、該当経過時間における補正値を該当経過時間の一つ先の経過時間における補正値とすることを特徴とする光パルス試験装置。The light pulse (a) emitted from the light source unit (1) is incident on the optical fiber to be measured (4) via the optical splitter (3), and the backscattered light (b) emitted from the optical fiber to be measured ) Is received by the photodetector (5) via the optical splitter and converted into an electric signal (c), and the characteristic (P) of the backscattered light is obtained from the converted electric signal. ,
A clock circuit (6) for transmitting a clock signal (e) for measuring an elapsed time from an emission time of the light pulse;
A measured value memory (15) for storing measured values of each elapsed time (t) in an electric signal output from the light receiver with the lapse of time from the emission time of the light pulse at fixed intervals in synchronization with the clock signal ; ,
The correction value (R) corresponding to the trailing current of the photodetector at each of the elapsed times is calculated from the measured value (D) stored in the measured value memory at the corresponding elapsed time and the correction value at the next elapsed time. (R) and a correction value calculating means (22) for calculating the correction value based on
A characteristic value for calculating the characteristic value (P) of the backscattered light at each elapsed time by subtracting the calculated correction value at each elapsed time from the measured value at each elapsed time stored in the measured value memory. Calculating means (23),
The correction value calculating means,
When the difference between the measured value at an arbitrary elapsed time and the correction value at the preceding elapsed time of the corresponding elapsed time is equal to or less than a unit amount determined by the degree of change of the tailing current, the correction value at the corresponding elapsed time is calculated at the corresponding elapsed time. , And
The measured value at an arbitrary elapsed time is equal to or less than a predetermined reference value of a magnitude that can ignore the increase in the trailing current, and the measured value at the arbitrary elapsed time and the elapsed time one time ahead of the elapsed time If the difference from the correction value in exceeds the unit amount determined by the degree of change of the tailing current, the correction value at the corresponding elapsed time is a value obtained by adding the unit amount to the correction value at the immediately preceding elapsed time,
If the measured value at an arbitrary elapsed time exceeds a predetermined reference value that is large enough to ignore the increase in the trailing current, the correction value at the relevant elapsed time is corrected at the next elapsed time after the relevant elapsed time. An optical pulse test device characterized by a value.