JP4136654B2 - 光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法 - Google Patents
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Description
［技術分野］
本発明は、光パルス試験装置のパルス光源として利用しうる光パルス発生装置、並びにこの光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法に関する。
［背景技術］
光ファイバケーブルの破断点や、光ファイバケーブル内の伝送損失、接続損失等の損失分布は、光パルス試験装置（ＯＴＤＲ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定することが可能である。
従来の光パルス試験装置の構造について図８を用いて説明する。図８は、光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
従来の光パルス試験装置は、プローブとなる光パルスの発生手段として半導体レーザ１００を有している。半導体レーザ１００には、半導体レーザ１００が光パルスを一定周期で出力するように駆動するパルス発生回路１０２が接続されている。半導体レーザ１００の出力口には、方向性結合器１０８及び入出力コネクタ１０６を介して被測定光ファイバ１０４が接続されている。方向性結合器１０８には、光ファイバ１０４内で反射して戻ってきた光を検出する光検出器１１０が接続されている。光検出器１１０には、光検出器１１０からの電気信号を増幅する増幅器１１２が接続されている。増幅器１１２には、増幅器１１２によって増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器１１４が接続されている。Ａ−Ｄ変換器１１４には、Ａ−Ｄ変換器１１４によって得られたデジタル信号を演算する演算回路１１６が接続されている。演算回路１１６には、演算回路１１６によって得られた測定結果を表示する表示器１１８が設けられている。また、Ａ−Ｄ変換器１１４と演算回路１１６とには、タイミング回路１２０が接続され、タイミング回路１２０によってＡ−Ｄ変換器１１４及び演算回路１１６が制御されるようになっている。
次に、光パルス試験装置の測定原理について図８を用いて説明する。
まず、タイミング発生回路１２０よりトリガ信号をパルス発生回路１０２に入力する。このトリガ信号によりパルス発生回路１０２から、半導体レーザ１００を駆動するパルス電流を発生する。半導体レーザ１００は、パルス発生回路１０２からのパルス電流により制御され、一定のパルス幅及び一定の周期で光パルスを出力する。半導体レーザ１００から出力された光パルスを、方向性結合器１０８を介して入出力コネクタ１０６に接続されている被測定光ファイバ１０４へと導入する。
被測定光ファイバ１０４に入射した光パルスは、被測定光ファイバ１０４内を伝搬する。このとき、被測定光ファイバ１０４における接続点での伝送路不整合による反射光や、被測定光ファイバ１０４内の微小な不均一性に起因するレーリー散乱光等の後方散乱光が光パルス試験装置に戻ってくる。被測定光ファイバ１０４に光パルスを入射してから光パルス試験装置に戻ってくる時間は、光パルスを入射した被測定光ファイバ１０４の端から反射点または散乱点までの距離に比例する。
入出力コネクタ１０６から光パルス試験装置に戻った光は、方向性結合器１０８を介して光検出器１１０によって検出され、電気信号に変換される。変換された電気信号は増幅器１１２によって増幅された後、タイミング発生回路１２０からの信号に基づきＡ−Ｄ変換器１１４によってデジタル信号に変換され、演算回路１１６によってパルスの１周期毎に同期加算される。光ファイバを伝搬する光は指数関数的に減衰するので、演算回路１１６によって対数変換を行い、横軸を時間に比例した被測定光ファイバ１０４の距離に、縦軸を反射光または散乱光の強度として測定結果を表示器１１８に表示する。こうして、光ファイバの破断点や光ファイバ内の損失分布などの測定を行うことができる。
上述した光パルス試験装置において、プローブとなる光パルスの発生手段として、半導体レーザ１００の代わりにパルス励起可変波長リングレーザを用いることもできる。
図９に示すように、パルス励起可変波長リングレーザは、光増幅を行うための希土類が添加された光ファイバ１２２を有している。
光ファイバ１２２には、光ファイバ１２２の励起を行う励起光源１２４が、光合波器１２６を介して設けられている。励起光源１２４には光源駆動回路１３４が接続され、任意の励起強度、任意の時間間隔、任意の繰り返し周波数で励起光源１２４を駆動できるようになっている。
また、光ファイバ１２２には、光ファイバ１２２を周回する光の方向性を決定するアイソレータ１３２と、その発振波長を任意に決定するための可変波長フィルタ１２８と、出力光パルスが出射される光分岐器１３０とが設けられている。
このような可変波長リングレーザによって得られる出力の例を図１０に示す。
可変波長リングレーザが図９に示すような構成の場合、光源駆動回路１３４によって励起光源１２４がオンの状態になってから光ファイバ１２２の励起が開始される。レーザ発振が可能な状態になるまでの時間の経過後、レーザ出力が得られ、過渡的に複数の光パルス列が発生した後、ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ、連続波）励起リングレーザとしてのＣＷ出力に落ち着く。図１０（ａ）は、この間の時間経過を示したものであり、図１０（ｂ）は、励起光源１２４の励起時間を短縮し、単一パルス出力が得られるように最適化した場合の可変波長リングレーザの出力を示したものである。
このような可変波長リングレーザについて、単一パルス出力が簡便に得られる装置構成が提案されている。単一パルス出力が簡便に得られる可変波長リングレーザの従来例について図１１を用いて説明する。
図９に示す可変波長リングレーザの構成に加えて、図１１に示す可変波長リングレーザでは、光分岐器１３０とアイソレータ１３２との間に光スイッチ１３６が設けられている。光スイッチ１３６には、光スイッチ１３６を制御する光スイッチ制御器１３８が接続されている。
光スイッチ制御器１３８により光スイッチ１３６を短時間オンにして、光ファイバ１２２の長さと光ファイバ１２２への希土類添加濃度に対応する大出力の光パルスを発生することができる。出力としての単一パルスは、光分岐器１３０によって光パルスが取り出される。なお、詳細は特開平５−２１８８０号明細書に記載されている。
しかしながら、図９に示す従来のパルス励起可変波長リングレーザによって得られる単一パルス出力のピーク強度、半値幅、遅延時間等のパラメータは、光ファイバ１２２への希土類の添加濃度、光ファイバ１２２の長さ、励起光源１２４の励起強度、励起パルスの繰り返しの周波数、励起パルスの幅、光分岐器１３０の分岐比、可変波長フィルタ１２８によって決定される発振波長、これらの光学部品によって構成されているリングの長さによって決定される。従って、任意の波長、出力、繰り返しの周波数に合わせて励起光源１２４の励起強度と励起パルス幅を制御しなければならず、光パルス試験装置のタイミング制御も調整しなければならなかった。
一方、光パルス試験装置のタイミング制御を簡便にするために図１１に示す可変波長リングレーザを用いた場合、光パルスを発生するために高価な光スイッチ１３６が必要であった。
本発明の目的は、高価な光学部品を用いることなく構成することができ、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法を提供することにある。
［発明の開示］
本発明の目的は、高価な光学部品を用いることなく構成することができ、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法を提供することにある。
上記目的は、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有する光パルス発生装置において、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有することを特徴とする光パルス発生装置により達成される。
また、上記の光パルス発生装置において、前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス発生装置において、前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記の光パルス発生装置において、前記光ファイバの全長は、少なくとも前記出力光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記出力光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記目的は、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐してプローブ光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有し、被測定光ファイバに前記プローブ光パルスを入射する光パルス発生装置と、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再び前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出する反射光検出手段と、前記反射光検出手段の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する解析手段とを有する光パルス試験装置において、前記光パルス発生装置は、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、前記光パルス検出手段の検出結果に基づき、前記解析手段が解析を開始するタイミングを制御する制御手段を更に有することを特徴とする光パルス試験装置により達成される。
また、上記の光パルス試験装置において、前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験装置において、前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験装置において、前記環状光路の前記光ファイバの全長は、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記プローブ光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記目的は、被測定光ファイバにプローブ光パルスを入射し、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再度前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出し、前記反射光の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する光パルス試験方法において、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路に励起光パルスを入射して前記光ファイバを励起し、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して得られる光パルスを前記プローブ光パルスとし、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出し、前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態の解析を開始するタイミングを制御することを特徴とする光パルス試験方法により達成される。
また、上記の光パルス試験方法において、前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した後に、前記励起光パルスの入射を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験方法において、前記プローブ光パルスのパルス幅の制御と前記励起光パルスの入射とを同期して行うようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験方法において、前記環状光路の前記光ファイバの全長を、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さとし、前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記プローブ光パルスのパルス幅の制御を行うようにしてもよい。
本発明によれば、被測定光ファイバにプローブ光パルスを入射し、被測定光ファイバに入射されたプローブ光パルスが被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再度被測定光ファイバのプローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出し、反射光の検出結果に基づき、被測定光ファイバの光伝送状態を解析する光パルス試験方法において、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路に励起光パルスを入射して光ファイバを励起し、環状光路を周回する周回光パルスを分岐して得られる光パルスを前記プローブ光パルスとし、環状光路を周回する前記周回光パルスを検出し、周回光パルスの検出結果に基づき、被測定光ファイバの光伝送状態の解析を開始するタイミングを制御するので、高価な光学部品を用いることなくパルス発生装置を構成し、煩雑な装置制御を行うことなく、被測定光ファイバの光伝送状態を測定することができる。
［発明を実施するための最良の形態］
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態による光パルス試験装置の構造を示すブロック図、図２は、光パルス発生装置の構造を示す概略図、図３は、光パルス試験装置の装置制御の様子を示すタイミングチャートである。
はじめに、本実施形態による光パルス試験装置の構造について図１を用いて説明する。
光パルス試験装置のパルス光源として用いられる光パルス発生装置１０には、光パルス発生装置１０を駆動するタイミング回路１２が接続されている。光パルス発生装置１０の出力口には、方向性結合器１８及び入出力コネクタ１６を介して被測定光ファイバ１４が接続されている。方向性結合器１８には、光ファイバ１４内で反射して戻ってきた光を検出する光検出器２０が接続されている。光検出器２０には、光検出器２０からの電気信号を増幅する増幅器２２が接続されている。増幅器２２には、増幅器２２によって増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器２４が接続されている。Ａ−Ｄ変換器２４には、Ａ−Ｄ変換器２４によって得られたデジタル信号を演算する演算回路２６が接続されている。演算回路２６には、演算回路２６によって得られた測定結果を表示する表示器２８が設けられている。また、Ａ−Ｄ変換器２４と演算回路２６とには、タイミング回路１２が接続され、タイミング回路１２によってＡ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６が制御されるようになっている。
次に、本実施形態による光るパルス試験装置の主たる特徴である光パルス発生装置１０の構造について図２を用いて説明する。
本実施形態による光パルス発生装置１０は、光増幅を行うための希土類が添加された環状の光ファイバ３０を有している。
光ファイバ３０には、光ファイバ３０の励起を行う励起光源３２が、光合波器３４を介して設けられている。励起光源３２には、光パルス試験装置のタイミング回路１２からの信号に基づき励起光源３２を駆動する光源駆動回路４６が接続されている。
また、光ファイバ３０には、光ファイバ３０を周回する光の方向性を決定するアイソレータ４４と、その発振波長を任意に決定するための可変波長フィルタ３６と、パルス発生装置１０の出力としての光パルスが出射される光分岐器３８とが設けられている。
更に、光ファイバ３０には、光ファイバ３０を周回する光を分岐する光分岐器４２が設けられている。光分岐器４２には、光分岐器４２によって分岐された光を検出する光検出器４０が接続されている。光検出器４０には、光パルス試験装置のタイミング回路１２に接続されている。
本実施形態による光パルス発生装置１０は、パルス励起可変波長リングレーザの原理に基づくものであり、光パルス試験装置において、被測定光ファイバ１４の破断点や、被測定光ファイバ１４内の接続ロス等の損失分布を測定するためのプローブとなる光パルスを出射する。光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は、タイミング回路１２のパルス出力命令によって行われる。
次に、光パルス発生装置１０の光パルス試験装置のパルス光源としての動作について詳述する。
光パルス発生装置１０の光源駆動回路４６は、光パルス試験装置のタイミング回路１２からのパルス出力命令に基づき、励起光源３２を駆動し、励起光源３２から光パルスを出射する。励起光源３２から出射された光パルスは、光合波器３４へ出射される。なお、単一パルス出力が得られる励起強度と励起パルス幅との組み合わせを外部記憶装置（図示せず）等に記憶した上で、これらの組み合わせに基づき励起光源３２を駆動することが望ましい。
励起光源３２より入射された光パルスは、光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入され、光ファイバ３０を周回することにより増幅される。この光パルスの光ファイバ３０での周回方向はアイソレータ４４によって決定されている。
可変波長光フィルタ３６は、パルス発生装置１０の、リングレーザとしての発振波長を決定するものであり、光ファイバ３０を周回する光パルスから所望の波長成分を選択的に透過する。
励起光源３２より出射された光パルスが光ファイバ３０を周回することにより、光パルス発生装置１０はレーザ発振状態となる。このとき、光ファイバ３０を周回する光パルスの一部は、光分岐器３８により分岐され、光パルス発生装置１０の出力光パルスとなる。ここで、タイミング回路１２からのパルス出力命令が光パルス発生装置１０に到達しても、繰り返し周波数、波長、温度に依存する遅延時間だけ、パルス出力命令に対して、光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は遅れたものとなる。
同様に、光ファイバ３０を周回する光パルスの一部は、光分岐器４２により分岐され、光検出器４０へと送られる。光検出器４０は、光パルス発生装置１０の光ファイバ３０を周回する光パルスを検出する。この光パルス検出信号は、タイミング回路１２に取り込まれ、Ａ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６の制御に用いられる。
このように、本実施形態による光パルス発生装置１０は、光検出器４０による光パルス検出信号を、光分波器３８より出力光パルスが出射されたタイミングを示す制御信号として光パルス試験装置のタイミング回路１２に伝達することに特徴がある。
こうして光パルス発生装置１０の光分岐器３８より出射された出力光パルスは、光パルス試験装置の方向性結合器１８を介して、入出力コネクタ１６に接続されている被測定光ファイバ１４に導入される。被測定光ファイバ１４に導入された光パルスの一部は、被測定光ファイバ１４内の破断点等により反射して、再び入出力コネクタ１６を介して光パルス試験装置に戻ってくる。光パルス試験装置に戻ってきた反射光は、方向性結合器１８を介して、光検出器２０によって検出されることとなる。この検出結果を基づき、被測定光ファイバ１４の光伝送状態の測定が行われる。
続いて、本実施形態による光パルス試験装置の動作について図１及び図３を用いて説明する。
タイミング回路１２は、光パルス発生装置１０の光検出器４０から取り込んだ光パルス検出信号に基づき、光源駆動回路４６に対する光パルス出力命令と、励起光源３２から光パルスの出射との間に遅延時間が存在していても、被測定光ファイバ１４から反射して戻ってくる光信号を演算回路２６によってパルスの１周期毎に同期加算できるように、Ａ−Ｄ変換器２４と演算回路２６とにタイミング信号を発する。図３は、このようなタイミング回路１２による制御の様子を示すタイミングチャートである。
まず、タイミング回路１２は、図３（ａ）に示す光源駆動回路４６に対する光パルス出力命令を発する。これにより、励起光源３２が図３（ｂ）に示すタイミングで駆動され、図３（ｃ）に示すタイミングで、光パルス発生装置１０より出力光パルスが発せられる。続いて、タイミング回路１２は、図３（ｄ）に示す光検出器４０からの光パルス検出信号に基づき、図３（ｅ）に示すタイミング信号をＡ−Ｄ変換器２４へと発し、Ａ−Ｄ変換器２４を駆動する。
Ａ−Ｄ変換器２４は、タイミング回路１２からの上述したタイミング信号により、光検出器２０によって検出され増幅器２０により増幅された光検出信号のデジタル信号への変換及びデータの蓄積を開始する。図３（ｆ）は、Ａ−Ｄ変換器２４によって蓄積されたデータ中の測定波形部分を示すものである。
演算回路２６は、Ａ−Ｄ変換器２４中に蓄積された測定データの同期加算を行い、被測定光ファイバ１４の破断点や、伝達損失分布等の測定結果を算出する。演算回路２６による算出結果は、表示器２８に表示することが可能である。
このように本実施形態による光パルス試験装置では、光パルス発生装置１０の光ファイバを周回する光パルスを検出する光検出器４０を設け、光検出器４０の光パルス検出信号に基づきタイミング回路１２がＡ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６を制御することに特徴がある。
次に、本実施形態による光パルス試験方法について図１乃至図３を用いて説明する。
まず、伝送損失、破断点等の光の伝送状態の測定を行うべき被測定光ファイバ１４を入出力コネクタ１６に接続する。
次いで、タイミング回路１２より、図３（ａ）に示すパルス出力命令を光パルス発生装置１０の光源駆動回路４６に伝達する。
タイミング回路１２からパルス出力命令が与えられた光源駆動回路４６によって、図３（ｂ）に示すタイミングで励起光源３２が駆動される。励起光源３２より発せられた光パルスは、光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入される。
光ファイバ３０に導入された光パルスは、光ファイバ３０を周回することにより増幅される。このとき、光ファイバ３０を周回し増幅される光パルスの波長成分を可変波長光フィルタ３６によって所望の値に決定する。
このように、光パルスが光パルス発生装置１０の光ファイバ３０を周回することにより、レーザ発振状態となり、図３（ｃ）に示すタイミングで光分岐器３８から光パルス出力を得る。このとき、図３（ａ）に示したタイミング回路１２からのパルス出力命令に対して、繰り返し周波数、波長、温度に依存する遅延時間だけ、光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は遅れたものとなる。
同時に、光分岐器４２を介して、光検出器４０によって光パルス発生装置１０内を周回する光パルスを検出する。光検出器４０による検出信号を示したものが図３（ｄ）である。この光パルス検出信号をタイミング回路１２に伝達する。この光パルス検出信号によって、タイミング回路１２は、Ａ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６の制御を行う。
こうして光パルス発生装置１０の光分岐器３８より出射された光パルスを、方向性結合器１８を介して入出力コネクタ１６に接続されている被測定光ファイバ１４内に導入する。
被測定光ファイバ１４に導入した光パルスの一部は、被測定光ファイバ１４内の破断点等により反射して、再び入出力コネクタ１６を介して光パルス試験装置に戻ってくる。
被測定光ファイバ１４から戻ってきた反射光を、方向性結合器１８によって光パルス発生装置１０から出射される光パルスと分離し、光検出器２０によって検出する。
続いて、光検出器２０によって得られた光検出信号を、増幅器２２によって増幅する。
一方、タイミング回路１２は、図３（ｄ）に示す光検出器４０からの光パルス検出信号に基づき、Ａ−Ｄ変換器２４に図３（ｅ）に示すタイミング信号を伝達する。
上述のタイミング回路１２からのタイミング信号に基づき、Ａ−Ｄ変換器２４によって、図３（ｆ）に示すように、光検出器２０によって検出された光検出信号のデジタル信号への変換及びデータの蓄積を開始する。これにより、光源駆動回路４６に対するタイミング回路１２からのパルス出力命令と、励起光源３２からの光パルスの出射との間に遅延時間が存在していても、被測定光ファイバ１４内で反射して光パルス試験装置に戻ってくる光信号を演算回路２６によってパルスの１周期毎に同期加算が可能となる。
同時に、Ａ−Ｄ変換器２４中に蓄積された測定データの同期加算を演算回路２６によって行い、被測定光ファイバ１４の破断点や、伝達損失分布等の光伝送状態の測定結果を算出する。演算回路２６による算出結果は、表示器２８に表示することが可能である。こうして、光パルス試験装置による光ファイバの光伝送状態の測定を終了する。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図、図５は、光パルス試験装置の装置制御の様子を示すタイミングチャートである。なお、第１実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置と同一の構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図４に示すように第１実施形態によるものとほぼ同一であり、光パルス試験装置の構造も同一である。本実施形態による光パルス発生装置１０では、光検出器４０が、タイミング回路１２及び光源駆動回路４６に接続され、光検出器４０による光ファイバ３０を周回する光の検出信号がタイミング回路１２に加えて光源駆動回路４６に伝達されるようになっていることに特徴がある。
以下に、本実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置の動作について説明する。
まず、光パルス試験装置のタイミング回路１２より、図５（ａ）に示すパルス出力命令を光源駆動回路４６へと発し、励起光源３２の駆動を開始する。
光源駆動回路４６によって駆動が開始された励起光源３２は励起光を出射し、励起光は光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入され、第１実施形態と同様に光ファイバ３０を周回し、レーザ発振状態となる。
この間、光検出器４０は、光分岐器４２を介して光ファイバ３０を周回する光の一部を検出し、リング４５内を周回する光の信号強度を常にモニタし、図５（ｄ）に示すように、必要なパルス強度或いは最大ピークをモニタした後に励起光源３２の駆動を停止する。
こうすることにより、励起パルス幅等の出力パルスのパラメータに合わせて励起光源３２の駆動を制御する必要がなくなり、図５（ｃ）に示すように、光パルス発生装置１０から所望の単一パルス出力を簡便に得ることが可能となる。
上述のようにして得られた単一パルスによって、以後、第１実施形態と同様に被測定光ファイバ１４の光伝送状態の測定を行うことができる。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。なお、第１実施形態による光パルス発生装置及び及び光パルス試験装置と同一の構成要素については同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
第１実施形態による光パルス発生装置１０によって得られる光パルスでは、励起光源３２による励起強度によって出力ピークを、励起パルス繰り返し周波数によって出力パルス周波数を制御することは可能である。しかし、出力パルス幅は、光パルス発生装置１０を構成する光学部品によってほとんど決定されてしまう。
本実施形態による光パルス発生装置は、出力パルス幅の制御も可能にしたものである。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図６に示すように第１実施形態によるものとほぼ同一であり、光パルス試験装置の構造も同一である。本実施形態では、更に、光パルス発生装置１０の光分岐器３８の出力側に光スイッチ４８が設けられている。光スイッチ４８には光スイッチ制御器５０が接続されている。光スイッチ制御器５０は、タイミング回路１２に接続されている。
光パルス発生装置１０を上述した構成とし、光スイッチ４８と光源駆動回路４６とを同期することによって、光パルス発生装置１０の出力パルス幅の制御が可能となる。
こうして出力パルス幅も制御した光パルスによって、被測定光ファイバ１４の光伝送状態の光パルス試験装置による測定を行うことができる。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、パルス幅の制御された光パルスを用いて光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法ついて図７を用いて説明する。図７は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。なお、第３実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置と同一の構成要素については同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
第３実施形態による光パルス発生装置では、波長もしくは繰り返し周波数によって、光パルス発生装置から単一パルスを出力するために励起パルス幅を変えるのことが行われる。従って、光スイッチ制御器５０を制御する制御信号も変える必要がある。また、光パルス発生装置を構成する光学部品のパラメータによって決定されるパルス幅より広いパルス幅を有する光パルスを得ることができない。本実施形態はこれらの課題を解決するものである。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図７に示すように、第３実施形態によるものとほぼ同一である。本実施形態では、更に、所望の広いパルス幅を有する光パルスが得られるように、光パルス発生装置１０の光ファイバ３０に光ファイバ５２が設けられている。この光ファイバ５２を設けることにより、光ファイバ３０を光が周回する時間が、光ファイバ５２を伝搬する時間だけ延長されるので光パルスのパルス幅を拡大することが可能となる。光ファイバ５２の長さを変えることにより、光パルス発生装置より出射しうる光パルスのパルス幅を調整することができる。
更に、光検出器４０により、光分岐器４２を介して光ファイバ３０及び光ファイバ５２を周回する光パルスの強度を検出する。これにより、所望の光パルスが検出されたときに、光スイッチ４８を所望のパルス幅と等しい時間間隔だけオンに切り換えることができるように、光パルス試験装置のタイミング回路１２によって光スイッチ制御器５０を制御するようになっている。このとき、光スイッチ４８に制御信号を入力してから実際に光スイッチ４８が作動するまでに遅延時間がある場合、この遅延時間も考慮に入れた長さを有する光ファイバ５２を用いることが望ましい。
上述のように本実施形態では、所望の光パルスが得られたときに光スイッチ４８を切り換える構成になっているため、励起光源３２を駆動する光源駆動回路４６と光スイッチ４８との間に複雑な同期をとる必要がない。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、所望のパルス幅に調整した光パルスを用いて光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（変形実施形態）
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明の光パルス発生装置を光パルス試験装置のパルス光源として用いる場合について説明したが、本発明の光パルス発生装置の使用は、光パルス試験装置のパルス光源に限定されるものではない。本発明の光パルス発生装置をパルス光源として適用した装置において、必要に応じて、光検出器４０による検出信号を装置制御のタイミング信号として用いることが可能である。
［産業上の利用の可能性］
本発明による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法は、環状光路に含まれる光ファイバを励起する励起光パルスを光ファイバに導入し、環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する際に、環状光路を周回する周回光パルスを検出し、この検出結果に基づき装置制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく構成され、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
図２は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図３は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の装置制御のタイミングチャートである。
図４は、本発明の第２実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図５は、本発明の第２実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の装置制御のタイミングチャートである。
図６は、本発明の第３実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図７は、本発明の第４実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図８は、従来の光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
図９は、従来のリングレーザの構造を示す概略図である。
図１０は、従来のリングレーザの出力の一例を示すグラフである。
図１１は、従来の単一パルス出力が簡便に得られるリングレーザの構造を示す概略図である。
本発明は、光パルス試験装置のパルス光源として利用しうる光パルス発生装置、並びにこの光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法に関する。
［背景技術］
光ファイバケーブルの破断点や、光ファイバケーブル内の伝送損失、接続損失等の損失分布は、光パルス試験装置（ＯＴＤＲ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定することが可能である。
従来の光パルス試験装置の構造について図８を用いて説明する。図８は、光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
従来の光パルス試験装置は、プローブとなる光パルスの発生手段として半導体レーザ１００を有している。半導体レーザ１００には、半導体レーザ１００が光パルスを一定周期で出力するように駆動するパルス発生回路１０２が接続されている。半導体レーザ１００の出力口には、方向性結合器１０８及び入出力コネクタ１０６を介して被測定光ファイバ１０４が接続されている。方向性結合器１０８には、光ファイバ１０４内で反射して戻ってきた光を検出する光検出器１１０が接続されている。光検出器１１０には、光検出器１１０からの電気信号を増幅する増幅器１１２が接続されている。増幅器１１２には、増幅器１１２によって増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器１１４が接続されている。Ａ−Ｄ変換器１１４には、Ａ−Ｄ変換器１１４によって得られたデジタル信号を演算する演算回路１１６が接続されている。演算回路１１６には、演算回路１１６によって得られた測定結果を表示する表示器１１８が設けられている。また、Ａ−Ｄ変換器１１４と演算回路１１６とには、タイミング回路１２０が接続され、タイミング回路１２０によってＡ−Ｄ変換器１１４及び演算回路１１６が制御されるようになっている。
次に、光パルス試験装置の測定原理について図８を用いて説明する。
まず、タイミング発生回路１２０よりトリガ信号をパルス発生回路１０２に入力する。このトリガ信号によりパルス発生回路１０２から、半導体レーザ１００を駆動するパルス電流を発生する。半導体レーザ１００は、パルス発生回路１０２からのパルス電流により制御され、一定のパルス幅及び一定の周期で光パルスを出力する。半導体レーザ１００から出力された光パルスを、方向性結合器１０８を介して入出力コネクタ１０６に接続されている被測定光ファイバ１０４へと導入する。
被測定光ファイバ１０４に入射した光パルスは、被測定光ファイバ１０４内を伝搬する。このとき、被測定光ファイバ１０４における接続点での伝送路不整合による反射光や、被測定光ファイバ１０４内の微小な不均一性に起因するレーリー散乱光等の後方散乱光が光パルス試験装置に戻ってくる。被測定光ファイバ１０４に光パルスを入射してから光パルス試験装置に戻ってくる時間は、光パルスを入射した被測定光ファイバ１０４の端から反射点または散乱点までの距離に比例する。
入出力コネクタ１０６から光パルス試験装置に戻った光は、方向性結合器１０８を介して光検出器１１０によって検出され、電気信号に変換される。変換された電気信号は増幅器１１２によって増幅された後、タイミング発生回路１２０からの信号に基づきＡ−Ｄ変換器１１４によってデジタル信号に変換され、演算回路１１６によってパルスの１周期毎に同期加算される。光ファイバを伝搬する光は指数関数的に減衰するので、演算回路１１６によって対数変換を行い、横軸を時間に比例した被測定光ファイバ１０４の距離に、縦軸を反射光または散乱光の強度として測定結果を表示器１１８に表示する。こうして、光ファイバの破断点や光ファイバ内の損失分布などの測定を行うことができる。
上述した光パルス試験装置において、プローブとなる光パルスの発生手段として、半導体レーザ１００の代わりにパルス励起可変波長リングレーザを用いることもできる。
図９に示すように、パルス励起可変波長リングレーザは、光増幅を行うための希土類が添加された光ファイバ１２２を有している。
光ファイバ１２２には、光ファイバ１２２の励起を行う励起光源１２４が、光合波器１２６を介して設けられている。励起光源１２４には光源駆動回路１３４が接続され、任意の励起強度、任意の時間間隔、任意の繰り返し周波数で励起光源１２４を駆動できるようになっている。
また、光ファイバ１２２には、光ファイバ１２２を周回する光の方向性を決定するアイソレータ１３２と、その発振波長を任意に決定するための可変波長フィルタ１２８と、出力光パルスが出射される光分岐器１３０とが設けられている。
このような可変波長リングレーザによって得られる出力の例を図１０に示す。
可変波長リングレーザが図９に示すような構成の場合、光源駆動回路１３４によって励起光源１２４がオンの状態になってから光ファイバ１２２の励起が開始される。レーザ発振が可能な状態になるまでの時間の経過後、レーザ出力が得られ、過渡的に複数の光パルス列が発生した後、ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ、連続波）励起リングレーザとしてのＣＷ出力に落ち着く。図１０（ａ）は、この間の時間経過を示したものであり、図１０（ｂ）は、励起光源１２４の励起時間を短縮し、単一パルス出力が得られるように最適化した場合の可変波長リングレーザの出力を示したものである。
このような可変波長リングレーザについて、単一パルス出力が簡便に得られる装置構成が提案されている。単一パルス出力が簡便に得られる可変波長リングレーザの従来例について図１１を用いて説明する。
図９に示す可変波長リングレーザの構成に加えて、図１１に示す可変波長リングレーザでは、光分岐器１３０とアイソレータ１３２との間に光スイッチ１３６が設けられている。光スイッチ１３６には、光スイッチ１３６を制御する光スイッチ制御器１３８が接続されている。
光スイッチ制御器１３８により光スイッチ１３６を短時間オンにして、光ファイバ１２２の長さと光ファイバ１２２への希土類添加濃度に対応する大出力の光パルスを発生することができる。出力としての単一パルスは、光分岐器１３０によって光パルスが取り出される。なお、詳細は特開平５−２１８８０号明細書に記載されている。
しかしながら、図９に示す従来のパルス励起可変波長リングレーザによって得られる単一パルス出力のピーク強度、半値幅、遅延時間等のパラメータは、光ファイバ１２２への希土類の添加濃度、光ファイバ１２２の長さ、励起光源１２４の励起強度、励起パルスの繰り返しの周波数、励起パルスの幅、光分岐器１３０の分岐比、可変波長フィルタ１２８によって決定される発振波長、これらの光学部品によって構成されているリングの長さによって決定される。従って、任意の波長、出力、繰り返しの周波数に合わせて励起光源１２４の励起強度と励起パルス幅を制御しなければならず、光パルス試験装置のタイミング制御も調整しなければならなかった。
一方、光パルス試験装置のタイミング制御を簡便にするために図１１に示す可変波長リングレーザを用いた場合、光パルスを発生するために高価な光スイッチ１３６が必要であった。
本発明の目的は、高価な光学部品を用いることなく構成することができ、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法を提供することにある。
［発明の開示］
本発明の目的は、高価な光学部品を用いることなく構成することができ、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法を提供することにある。
上記目的は、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有する光パルス発生装置において、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有することを特徴とする光パルス発生装置により達成される。
また、上記の光パルス発生装置において、前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス発生装置において、前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記の光パルス発生装置において、前記光ファイバの全長は、少なくとも前記出力光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記出力光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記目的は、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐してプローブ光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有し、被測定光ファイバに前記プローブ光パルスを入射する光パルス発生装置と、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再び前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出する反射光検出手段と、前記反射光検出手段の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する解析手段とを有する光パルス試験装置において、前記光パルス発生装置は、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、前記光パルス検出手段の検出結果に基づき、前記解析手段が解析を開始するタイミングを制御する制御手段を更に有することを特徴とする光パルス試験装置により達成される。
また、上記の光パルス試験装置において、前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験装置において、前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験装置において、前記環状光路の前記光ファイバの全長は、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記プローブ光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有するようにしてもよい。
また、上記目的は、被測定光ファイバにプローブ光パルスを入射し、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再度前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出し、前記反射光の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する光パルス試験方法において、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路に励起光パルスを入射して前記光ファイバを励起し、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して得られる光パルスを前記プローブ光パルスとし、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出し、前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態の解析を開始するタイミングを制御することを特徴とする光パルス試験方法により達成される。
また、上記の光パルス試験方法において、前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した後に、前記励起光パルスの入射を停止するようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験方法において、前記プローブ光パルスのパルス幅の制御と前記励起光パルスの入射とを同期して行うようにしてもよい。
また、上記の光パルス試験方法において、前記環状光路の前記光ファイバの全長を、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さとし、前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記プローブ光パルスのパルス幅の制御を行うようにしてもよい。
本発明によれば、被測定光ファイバにプローブ光パルスを入射し、被測定光ファイバに入射されたプローブ光パルスが被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再度被測定光ファイバのプローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出し、反射光の検出結果に基づき、被測定光ファイバの光伝送状態を解析する光パルス試験方法において、希土類が添加された光ファイバを含む環状光路に励起光パルスを入射して光ファイバを励起し、環状光路を周回する周回光パルスを分岐して得られる光パルスを前記プローブ光パルスとし、環状光路を周回する前記周回光パルスを検出し、周回光パルスの検出結果に基づき、被測定光ファイバの光伝送状態の解析を開始するタイミングを制御するので、高価な光学部品を用いることなくパルス発生装置を構成し、煩雑な装置制御を行うことなく、被測定光ファイバの光伝送状態を測定することができる。
［発明を実施するための最良の形態］
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態による光パルス試験装置の構造を示すブロック図、図２は、光パルス発生装置の構造を示す概略図、図３は、光パルス試験装置の装置制御の様子を示すタイミングチャートである。
はじめに、本実施形態による光パルス試験装置の構造について図１を用いて説明する。
光パルス試験装置のパルス光源として用いられる光パルス発生装置１０には、光パルス発生装置１０を駆動するタイミング回路１２が接続されている。光パルス発生装置１０の出力口には、方向性結合器１８及び入出力コネクタ１６を介して被測定光ファイバ１４が接続されている。方向性結合器１８には、光ファイバ１４内で反射して戻ってきた光を検出する光検出器２０が接続されている。光検出器２０には、光検出器２０からの電気信号を増幅する増幅器２２が接続されている。増幅器２２には、増幅器２２によって増幅された電気信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器２４が接続されている。Ａ−Ｄ変換器２４には、Ａ−Ｄ変換器２４によって得られたデジタル信号を演算する演算回路２６が接続されている。演算回路２６には、演算回路２６によって得られた測定結果を表示する表示器２８が設けられている。また、Ａ−Ｄ変換器２４と演算回路２６とには、タイミング回路１２が接続され、タイミング回路１２によってＡ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６が制御されるようになっている。
次に、本実施形態による光るパルス試験装置の主たる特徴である光パルス発生装置１０の構造について図２を用いて説明する。
本実施形態による光パルス発生装置１０は、光増幅を行うための希土類が添加された環状の光ファイバ３０を有している。
光ファイバ３０には、光ファイバ３０の励起を行う励起光源３２が、光合波器３４を介して設けられている。励起光源３２には、光パルス試験装置のタイミング回路１２からの信号に基づき励起光源３２を駆動する光源駆動回路４６が接続されている。
また、光ファイバ３０には、光ファイバ３０を周回する光の方向性を決定するアイソレータ４４と、その発振波長を任意に決定するための可変波長フィルタ３６と、パルス発生装置１０の出力としての光パルスが出射される光分岐器３８とが設けられている。
更に、光ファイバ３０には、光ファイバ３０を周回する光を分岐する光分岐器４２が設けられている。光分岐器４２には、光分岐器４２によって分岐された光を検出する光検出器４０が接続されている。光検出器４０には、光パルス試験装置のタイミング回路１２に接続されている。
本実施形態による光パルス発生装置１０は、パルス励起可変波長リングレーザの原理に基づくものであり、光パルス試験装置において、被測定光ファイバ１４の破断点や、被測定光ファイバ１４内の接続ロス等の損失分布を測定するためのプローブとなる光パルスを出射する。光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は、タイミング回路１２のパルス出力命令によって行われる。
次に、光パルス発生装置１０の光パルス試験装置のパルス光源としての動作について詳述する。
光パルス発生装置１０の光源駆動回路４６は、光パルス試験装置のタイミング回路１２からのパルス出力命令に基づき、励起光源３２を駆動し、励起光源３２から光パルスを出射する。励起光源３２から出射された光パルスは、光合波器３４へ出射される。なお、単一パルス出力が得られる励起強度と励起パルス幅との組み合わせを外部記憶装置（図示せず）等に記憶した上で、これらの組み合わせに基づき励起光源３２を駆動することが望ましい。
励起光源３２より入射された光パルスは、光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入され、光ファイバ３０を周回することにより増幅される。この光パルスの光ファイバ３０での周回方向はアイソレータ４４によって決定されている。
可変波長光フィルタ３６は、パルス発生装置１０の、リングレーザとしての発振波長を決定するものであり、光ファイバ３０を周回する光パルスから所望の波長成分を選択的に透過する。
励起光源３２より出射された光パルスが光ファイバ３０を周回することにより、光パルス発生装置１０はレーザ発振状態となる。このとき、光ファイバ３０を周回する光パルスの一部は、光分岐器３８により分岐され、光パルス発生装置１０の出力光パルスとなる。ここで、タイミング回路１２からのパルス出力命令が光パルス発生装置１０に到達しても、繰り返し周波数、波長、温度に依存する遅延時間だけ、パルス出力命令に対して、光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は遅れたものとなる。
同様に、光ファイバ３０を周回する光パルスの一部は、光分岐器４２により分岐され、光検出器４０へと送られる。光検出器４０は、光パルス発生装置１０の光ファイバ３０を周回する光パルスを検出する。この光パルス検出信号は、タイミング回路１２に取り込まれ、Ａ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６の制御に用いられる。
このように、本実施形態による光パルス発生装置１０は、光検出器４０による光パルス検出信号を、光分波器３８より出力光パルスが出射されたタイミングを示す制御信号として光パルス試験装置のタイミング回路１２に伝達することに特徴がある。
こうして光パルス発生装置１０の光分岐器３８より出射された出力光パルスは、光パルス試験装置の方向性結合器１８を介して、入出力コネクタ１６に接続されている被測定光ファイバ１４に導入される。被測定光ファイバ１４に導入された光パルスの一部は、被測定光ファイバ１４内の破断点等により反射して、再び入出力コネクタ１６を介して光パルス試験装置に戻ってくる。光パルス試験装置に戻ってきた反射光は、方向性結合器１８を介して、光検出器２０によって検出されることとなる。この検出結果を基づき、被測定光ファイバ１４の光伝送状態の測定が行われる。
続いて、本実施形態による光パルス試験装置の動作について図１及び図３を用いて説明する。
タイミング回路１２は、光パルス発生装置１０の光検出器４０から取り込んだ光パルス検出信号に基づき、光源駆動回路４６に対する光パルス出力命令と、励起光源３２から光パルスの出射との間に遅延時間が存在していても、被測定光ファイバ１４から反射して戻ってくる光信号を演算回路２６によってパルスの１周期毎に同期加算できるように、Ａ−Ｄ変換器２４と演算回路２６とにタイミング信号を発する。図３は、このようなタイミング回路１２による制御の様子を示すタイミングチャートである。
まず、タイミング回路１２は、図３（ａ）に示す光源駆動回路４６に対する光パルス出力命令を発する。これにより、励起光源３２が図３（ｂ）に示すタイミングで駆動され、図３（ｃ）に示すタイミングで、光パルス発生装置１０より出力光パルスが発せられる。続いて、タイミング回路１２は、図３（ｄ）に示す光検出器４０からの光パルス検出信号に基づき、図３（ｅ）に示すタイミング信号をＡ−Ｄ変換器２４へと発し、Ａ−Ｄ変換器２４を駆動する。
Ａ−Ｄ変換器２４は、タイミング回路１２からの上述したタイミング信号により、光検出器２０によって検出され増幅器２０により増幅された光検出信号のデジタル信号への変換及びデータの蓄積を開始する。図３（ｆ）は、Ａ−Ｄ変換器２４によって蓄積されたデータ中の測定波形部分を示すものである。
演算回路２６は、Ａ−Ｄ変換器２４中に蓄積された測定データの同期加算を行い、被測定光ファイバ１４の破断点や、伝達損失分布等の測定結果を算出する。演算回路２６による算出結果は、表示器２８に表示することが可能である。
このように本実施形態による光パルス試験装置では、光パルス発生装置１０の光ファイバを周回する光パルスを検出する光検出器４０を設け、光検出器４０の光パルス検出信号に基づきタイミング回路１２がＡ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６を制御することに特徴がある。
次に、本実施形態による光パルス試験方法について図１乃至図３を用いて説明する。
まず、伝送損失、破断点等の光の伝送状態の測定を行うべき被測定光ファイバ１４を入出力コネクタ１６に接続する。
次いで、タイミング回路１２より、図３（ａ）に示すパルス出力命令を光パルス発生装置１０の光源駆動回路４６に伝達する。
タイミング回路１２からパルス出力命令が与えられた光源駆動回路４６によって、図３（ｂ）に示すタイミングで励起光源３２が駆動される。励起光源３２より発せられた光パルスは、光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入される。
光ファイバ３０に導入された光パルスは、光ファイバ３０を周回することにより増幅される。このとき、光ファイバ３０を周回し増幅される光パルスの波長成分を可変波長光フィルタ３６によって所望の値に決定する。
このように、光パルスが光パルス発生装置１０の光ファイバ３０を周回することにより、レーザ発振状態となり、図３（ｃ）に示すタイミングで光分岐器３８から光パルス出力を得る。このとき、図３（ａ）に示したタイミング回路１２からのパルス出力命令に対して、繰り返し周波数、波長、温度に依存する遅延時間だけ、光パルス発生装置１０からの光パルスの出射は遅れたものとなる。
同時に、光分岐器４２を介して、光検出器４０によって光パルス発生装置１０内を周回する光パルスを検出する。光検出器４０による検出信号を示したものが図３（ｄ）である。この光パルス検出信号をタイミング回路１２に伝達する。この光パルス検出信号によって、タイミング回路１２は、Ａ−Ｄ変換器２４及び演算回路２６の制御を行う。
こうして光パルス発生装置１０の光分岐器３８より出射された光パルスを、方向性結合器１８を介して入出力コネクタ１６に接続されている被測定光ファイバ１４内に導入する。
被測定光ファイバ１４に導入した光パルスの一部は、被測定光ファイバ１４内の破断点等により反射して、再び入出力コネクタ１６を介して光パルス試験装置に戻ってくる。
被測定光ファイバ１４から戻ってきた反射光を、方向性結合器１８によって光パルス発生装置１０から出射される光パルスと分離し、光検出器２０によって検出する。
続いて、光検出器２０によって得られた光検出信号を、増幅器２２によって増幅する。
一方、タイミング回路１２は、図３（ｄ）に示す光検出器４０からの光パルス検出信号に基づき、Ａ−Ｄ変換器２４に図３（ｅ）に示すタイミング信号を伝達する。
上述のタイミング回路１２からのタイミング信号に基づき、Ａ−Ｄ変換器２４によって、図３（ｆ）に示すように、光検出器２０によって検出された光検出信号のデジタル信号への変換及びデータの蓄積を開始する。これにより、光源駆動回路４６に対するタイミング回路１２からのパルス出力命令と、励起光源３２からの光パルスの出射との間に遅延時間が存在していても、被測定光ファイバ１４内で反射して光パルス試験装置に戻ってくる光信号を演算回路２６によってパルスの１周期毎に同期加算が可能となる。
同時に、Ａ−Ｄ変換器２４中に蓄積された測定データの同期加算を演算回路２６によって行い、被測定光ファイバ１４の破断点や、伝達損失分布等の光伝送状態の測定結果を算出する。演算回路２６による算出結果は、表示器２８に表示することが可能である。こうして、光パルス試験装置による光ファイバの光伝送状態の測定を終了する。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図、図５は、光パルス試験装置の装置制御の様子を示すタイミングチャートである。なお、第１実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置と同一の構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図４に示すように第１実施形態によるものとほぼ同一であり、光パルス試験装置の構造も同一である。本実施形態による光パルス発生装置１０では、光検出器４０が、タイミング回路１２及び光源駆動回路４６に接続され、光検出器４０による光ファイバ３０を周回する光の検出信号がタイミング回路１２に加えて光源駆動回路４６に伝達されるようになっていることに特徴がある。
以下に、本実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置の動作について説明する。
まず、光パルス試験装置のタイミング回路１２より、図５（ａ）に示すパルス出力命令を光源駆動回路４６へと発し、励起光源３２の駆動を開始する。
光源駆動回路４６によって駆動が開始された励起光源３２は励起光を出射し、励起光は光合波器３４を介して光ファイバ３０に導入され、第１実施形態と同様に光ファイバ３０を周回し、レーザ発振状態となる。
この間、光検出器４０は、光分岐器４２を介して光ファイバ３０を周回する光の一部を検出し、リング４５内を周回する光の信号強度を常にモニタし、図５（ｄ）に示すように、必要なパルス強度或いは最大ピークをモニタした後に励起光源３２の駆動を停止する。
こうすることにより、励起パルス幅等の出力パルスのパラメータに合わせて励起光源３２の駆動を制御する必要がなくなり、図５（ｃ）に示すように、光パルス発生装置１０から所望の単一パルス出力を簡便に得ることが可能となる。
上述のようにして得られた単一パルスによって、以後、第１実施形態と同様に被測定光ファイバ１４の光伝送状態の測定を行うことができる。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。なお、第１実施形態による光パルス発生装置及び及び光パルス試験装置と同一の構成要素については同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
第１実施形態による光パルス発生装置１０によって得られる光パルスでは、励起光源３２による励起強度によって出力ピークを、励起パルス繰り返し周波数によって出力パルス周波数を制御することは可能である。しかし、出力パルス幅は、光パルス発生装置１０を構成する光学部品によってほとんど決定されてしまう。
本実施形態による光パルス発生装置は、出力パルス幅の制御も可能にしたものである。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図６に示すように第１実施形態によるものとほぼ同一であり、光パルス試験装置の構造も同一である。本実施形態では、更に、光パルス発生装置１０の光分岐器３８の出力側に光スイッチ４８が設けられている。光スイッチ４８には光スイッチ制御器５０が接続されている。光スイッチ制御器５０は、タイミング回路１２に接続されている。
光パルス発生装置１０を上述した構成とし、光スイッチ４８と光源駆動回路４６とを同期することによって、光パルス発生装置１０の出力パルス幅の制御が可能となる。
こうして出力パルス幅も制御した光パルスによって、被測定光ファイバ１４の光伝送状態の光パルス試験装置による測定を行うことができる。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、パルス幅の制御された光パルスを用いて光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法ついて図７を用いて説明する。図７は、本実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。なお、第３実施形態による光パルス発生装置及び光パルス試験装置と同一の構成要素については同一の符号を付与し、説明を省略或いは簡略にする。
第３実施形態による光パルス発生装置では、波長もしくは繰り返し周波数によって、光パルス発生装置から単一パルスを出力するために励起パルス幅を変えるのことが行われる。従って、光スイッチ制御器５０を制御する制御信号も変える必要がある。また、光パルス発生装置を構成する光学部品のパラメータによって決定されるパルス幅より広いパルス幅を有する光パルスを得ることができない。本実施形態はこれらの課題を解決するものである。
本実施形態による光パルス発生装置の構造は、図７に示すように、第３実施形態によるものとほぼ同一である。本実施形態では、更に、所望の広いパルス幅を有する光パルスが得られるように、光パルス発生装置１０の光ファイバ３０に光ファイバ５２が設けられている。この光ファイバ５２を設けることにより、光ファイバ３０を光が周回する時間が、光ファイバ５２を伝搬する時間だけ延長されるので光パルスのパルス幅を拡大することが可能となる。光ファイバ５２の長さを変えることにより、光パルス発生装置より出射しうる光パルスのパルス幅を調整することができる。
更に、光検出器４０により、光分岐器４２を介して光ファイバ３０及び光ファイバ５２を周回する光パルスの強度を検出する。これにより、所望の光パルスが検出されたときに、光スイッチ４８を所望のパルス幅と等しい時間間隔だけオンに切り換えることができるように、光パルス試験装置のタイミング回路１２によって光スイッチ制御器５０を制御するようになっている。このとき、光スイッチ４８に制御信号を入力してから実際に光スイッチ４８が作動するまでに遅延時間がある場合、この遅延時間も考慮に入れた長さを有する光ファイバ５２を用いることが望ましい。
上述のように本実施形態では、所望の光パルスが得られたときに光スイッチ４８を切り換える構成になっているため、励起光源３２を駆動する光源駆動回路４６と光スイッチ４８との間に複雑な同期をとる必要がない。
このように、本実施形態によれば、光パルス発生装置での光パルス発生を検出し、この検出結果に基づき光パルス試験装置の制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく光パルス発生装置及び光パルス試験装置を構成することができ、煩雑な装置制御を必要とせずに、所望のパルス幅に調整した光パルスを用いて光ファイバの光伝送状態の測定を行うことができる。
（変形実施形態）
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明の光パルス発生装置を光パルス試験装置のパルス光源として用いる場合について説明したが、本発明の光パルス発生装置の使用は、光パルス試験装置のパルス光源に限定されるものではない。本発明の光パルス発生装置をパルス光源として適用した装置において、必要に応じて、光検出器４０による検出信号を装置制御のタイミング信号として用いることが可能である。
［産業上の利用の可能性］
本発明による光パルス発生装置、並びに光パルス試験装置及び方法は、環状光路に含まれる光ファイバを励起する励起光パルスを光ファイバに導入し、環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する際に、環状光路を周回する周回光パルスを検出し、この検出結果に基づき装置制御を行うので、高価な光学部品を用いることなく構成され、煩雑な装置制御の必要のない光パルス発生装置、並びにこのような光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置及び方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
図２は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図３は、本発明の第１実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の装置制御のタイミングチャートである。
図４は、本発明の第２実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図５は、本発明の第２実施形態による光パルス発生装置を用いた光パルス試験装置の装置制御のタイミングチャートである。
図６は、本発明の第３実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図７は、本発明の第４実施形態による光パルス発生装置の構造を示す概略図である。
図８は、従来の光パルス試験装置の構造を示すブロック図である。
図９は、従来のリングレーザの構造を示す概略図である。
図１０は、従来のリングレーザの出力の一例を示すグラフである。
図１１は、従来の単一パルス出力が簡便に得られるリングレーザの構造を示す概略図である。
Claims (11)
- 希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有する光パルス発生装置において、
前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、
前記光パルス検出手段によって検出された前記信号を基に、前記励起光パルスを前記光ファイバに導入する前記光ファイバ励起手段の動作タイミングを制御し、
前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止する
ことを特徴とする光パルス発生装置。 - 希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有する光パルス発生装置において、
前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、
前記光パルス検出手段によって検出された前記信号を基に、前記励起光パルスを前記光ファイバに導入する前記光ファイバ励起手段の動作タイミングを制御し、
前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、
前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有する
ことを特徴とする光パルス発生装置。 - 希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して出力光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有する光パルス発生装置において、
前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、
前記光パルス検出手段によって検出された前記信号を基に、前記励起光パルスを前記光ファイバに導入する前記光ファイバ励起手段の動作タイミングを制御し、
前記光ファイバの全長は、少なくとも前記出力光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、
前記出力光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、
前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記出力光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有する
ことを特徴とする光パルス発生装置。 - 希土類が添加された光ファイバを含む環状光路と、前記光ファイバを励起する励起光パルスを前記光ファイバに導入する光ファイバ励起手段と、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐してプローブ光パルスを出射する光パルス分岐手段とを有し、被測定光ファイバに前記プローブ光パルスを入射する光パルス発生装置と、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再び前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出する反射光検出手段と、前記反射光検出手段の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する解析手段とを有する光パルス試験装置において、
前記光パルス発生装置は、前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出することにより、前記周回光パルスの光強度及び発生のタイミングを示す信号を得る光パルス検出手段を更に有し、
前記光パルス検出手段の検出結果に基づき、前記解析手段が解析を開始するタイミングを制御する制御手段を更に有する
ことを特徴とする光パルス試験装置。 - 請求の範囲第４項記載の光パルス試験装置において、
前記光ファイバ励起手段は、前記光パルス検出手段によって前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した時に、前記励起光パルスの前記光ファイバへの導入を停止する
ことを特徴とする光パルス試験装置。 - 請求の範囲第４項記載の光パルス試験装置において、
前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、
前記光スイッチの作動と前記光ファイバ励起手段による前記励起光パルスの出射とを同期する光スイッチ制御手段とを更に有する
ことを特徴とする光パルス試験装置。 - 請求の範囲第４項記載の光パルス試験装置において、
前記環状光路の前記光ファイバの全長は、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さであり、
前記プローブ光パルスのパルス幅を制御する光スイッチと、
前記光パルス検出手段による検出結果に基づき、前記光スイッチの作動を制御し、前記プローブ光パルスのパルス幅を所望の幅にする光スイッチ制御手段とを更に有する
ことを特徴とする光パルス試験装置。 - 被測定光ファイバにプローブ光パルスを入射し、前記被測定光ファイバに入射された前記プローブ光パルスが前記被測定光ファイバ内を伝搬する間に反射され、再度前記被測定光ファイバの前記プローブ光パルスが入射した端から出射される反射光を検出し、前記反射光の検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態を解析する光パルス試験方法において、
希土類が添加された光ファイバを含む環状光路に励起光パルスを入射して前記光ファイバを励起し、前記環状光路を周回する周回光パルスを分岐して得られる光パルスを前記プローブ光パルスとし、
前記環状光路を周回する前記周回光パルスを検出し、
前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記被測定光ファイバの光伝送状態の解析を開始するタイミングを制御する
ことを特徴とする光パルス試験方法。 - 請求の範囲第８項記載の光パルス試験方法において、
前記周回光パルスの所望の光強度或いはピーク出力を検出した後に、前記励起光パルスの入射を停止する
ことを特徴とする光パルス試験方法。 - 請求の範囲第８項記載の光パルス試験方法において、
前記プローブ光パルスのパルス幅の制御と前記励起光パルスの入射とを同期して行う
ことを特徴とする光パルス試験方法。 - 請求の範囲第８項記載の光パルス試験方法において、
前記環状光路の前記光ファイバの全長を、少なくとも前記プローブ光パルスの所望のパルス幅が得られる長さとし、
前記周回光パルスの検出結果に基づき、前記プローブ光パルスのパルス幅の制御を行う
ことを特徴とする光パルス試験方法。
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