JP5515199B2 - 光パルス試験装置及びその調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの伝送損失及び障害点までの距離を測定する光パルス試験装置及びその調整方法に関する。

光パルス試験装置は、周知の通り、光パルスを試験対象である光ファイバに入射し、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号に対して所定の演算処理を施すことにより光ファイバの特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する装置である。尚、この光パルス試験装置は、光ファイバ試験装置又はＯＴＤＲ（Opticai Time Domain Reflectometer）と呼ばれることもある。従来の光パルス試験装置の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開２００１−９９７５０号公報

ところで、光パルスを試験対象である光ファイバに入射して得られる後方散乱光は極めて微弱である。このため、光パルス試験装置においては、微弱な後方散乱光を受光する受光部に、アバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤという）等の高感度の受光素子が設けられる。ここで、ＡＰＤとは、予め逆バイアスを印加しておき、光を受光して得られる電子を上記の逆バイアスにて加速することにより「電子なだれ」現象を引き起こして光電流を増倍する高速・高感度のフォトダイオードである。

ＡＰＤは、印加電圧（逆バイアス）に応じて光電流を増幅する割合（増倍度）が変化する特性を有し、印加電圧が大きい程、増倍度が増加する。ＡＰＤを備える光パルス試験装置は、光ファイバからの後方散乱光を受光して得られる受光信号のレベルが適切なレベルとなるように、ＡＰＤに対する印加電圧を制御している。

以上の通り、ＡＰＤは微弱な後方散乱光を受光するのに適した受光素子ではあるが、その増倍度が周囲温度に応じて変化し、その感度が周囲温度に左右されてしまう。この周囲温度による悪影響を排除するために、予め設定した基準温度と周囲温度の測定結果との差分に応じてＡＰＤに対する印加電圧を制御する方法が考えられる。しかしながら、かかる制御方法は開ループになっているため、ＡＰＤの特性のバラツキにより補正量がずれて所望の増倍度が得られなかったり、或いは過剰電圧がＡＰＤに印加されてＡＰＤが破壊される虞があるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、周囲温度の変化に拘わらず後方散乱光を受光する受光部の受光感度を所望の受光感度にすることができる光パルス試験装置及びその調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光パルス試験装置は、光パルスを射出する光源（１３）と、前記光パルスを試験対象の光ファイバ（３０）に入射して得られる後方散乱光を受光する受光部（１６）とを備え、前記受光部から出力される受光信号に対して所定の演算処理を施して前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置（１）において、特性が既知であって前記光ファイバに接続される基準光ファイバ（１５）と、前記受光部の温度を所定の温度に設定した場合に前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルを基準受光レベルとして予め記憶する記憶部（２１ａ）を有しており、前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが前記記憶部に記憶された基準受光レベルと一致するように前記受光部の感度を制御する感度制御部（２１）とを備えており、前記光源が、前記光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスを繰り返し射出するとともに、該第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり前記受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスを、前記光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって該第１光パルスの間に射出することを特徴としている。
この発明によると、光源から試験対象の光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスが繰り返し射出されるとともに、第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスが、光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって第１光パルスの間に射出され、光源から射出された第２光パルスが試験対象の光ファイバに接続された特性が既知の基準光ファイバに入射すると、後方散乱光が発生して受光部で受光される。後方散乱光を受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが記憶部に記憶された基準受光レベルと一致するように前記受光部の感度が感度制御部によって制御される。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記受光部が、アバランシェ・フォトダイオードを備えており、前記制御部は、前記アバランシェ・フォトダイオードに印加する電圧を制御する事により前記受光部の感度を制御することを特徴としている。
また、本発明の光パルス試験装置は、前記基準光ファイバの長さが、前記第２光パルスのパルス幅によって決定される分解能に比べて十分長い長さに設定されることを特徴としている。
更に、本発明の光パルス試験装置は、前記試験対象の光ファイバと前記基準光ファイバとの接続点における反射光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるように前記光源から射出される前記第１，第２光パルスの強度を制御する光源制御部（２２）を備えることを特徴としている。
本発明のパルス試験装置の調整方法は、光源（１３）からの光パルスを試験対象の光ファイバ（３０）に入射して得られる後方散乱光を受光部（１６）で受光し、前記受光部から出力される受光信号に対して所定の演算処理を施して前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置（１）の調整方法であって、前記受光部の感度を第１感度に設定する第１ステップと、前記試験対象の光ファイバと特性が既知である基準光ファイバ（１５）との接続点（Ｃ）における反射光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるように前記光源から射出される光パルスの強度を制御する第２ステップと、前記受光部の感度を、前記第１感度よりも高い第２感度に設定する第３ステップと、前記試験対象の光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスを繰り返し射出するとともに、該第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり前記受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスを、前記光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって該第１光パルスの間に射出しつつ、前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが、前記受光部の温度を所定の温度に設定した場合に前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルである基準受光レベルと一致するように前記受光部の感度を制御する第４ステップとを含むことを特徴としている。

本発明によれば、光源から試験対象の光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスを繰り返し射出するとともに、第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスを、光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって第１光パルスの間に射出し、特性が既知である基準光ファイバに第２光パルスを入射させて得られる後方散乱光を受光部で受光して受光信号に変換し、この受光信号の受光レベルが基準受光レベルと一致するように受光部の感度を制御する閉ループ制御を行っているため、周囲温度の変化に拘わらず後方散乱光を受光する受光部の受光感度を所望の受光感度にすることができるという効果がある。
また、本発明によれば、試験対象の光ファイバと基準光ファイバとの接続点における反射光を受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるように光源から射出される光パルスの強度を制御しているため、光源から射出される光パルスの強度のバラツキを抑えることができ、より高い精度で受光部の感度を制御することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による光パルス試験装置及びその調整方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光パルス試験装置１は、駆動信号生成部１１、レーザ駆動部１２、レーザ素子１３（光源）、方向性結合器１４、検出ファイバ１５（基準光ファイバ）、受光部１６、増幅部１７、Ａ／Ｄ変換部１８、処理部１９、表示部２０、バイアス制御部２１（感度制御部）、及びレーザ制御部２２（光源制御部）を備えており、試験対象である光ファイバ３０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を試験する。尚、光ファイバ３０は、例えば石英系のシングルモードファイバである。

駆動信号生成部１１は、光パルスの射出タイミングを規定するパルス信号を生成するパルス発生回路を備えており、生成したパルス信号を駆動信号としてレーザ駆動部１２に出力する。この駆動信号生成部１１は、一定時間毎に繰り返される第１パルス信号と、繰り返される第１パルス信号の間に配置される第２パルス信号とを生成する。第１パルス信号は、光ファイバ３０の特性を試験するために用いられる光パルス（第１光パルス）を生成するための信号である。他方、第２パルス信号は、受光部１６の感度やレーザ素子１３から射出される第１光パルスの強度を制御するために用いられる光パルス（第２光パルス）を生成するための信号である。

レーザ駆動部１２は、駆動信号生成部１１から出力される駆動信号に基づいてオン状態又はオフ状態となることによりレーザ素子１３を駆動する。レーザ素子１３は、レーザダイオード（ＬＤ）であり、上記レーザ駆動部１２によって駆動電流が供給されることにより短パルス幅の光パルス（第１光パルス及び第２光パルス）を方向性結合器１４に射出する。尚、レーザ素子１３から射出される第１光パルスと第２光パルスとは、パルス幅及びパワーが異なる。

方向性結合器１４は、レーザ素子１３から射出された光パルスを検出ファイバ１５に向けて透過させるとともに、検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光を受光部１６に向けて射出する。尚、検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光には、後方レイリー散乱光やフレネル反射光が含まれる。検出ファイバ１５は、特性が既知であって数十メートル程度の長さを有する光ファイバである。この検出ファイバ１５は、受光部１６の感度やレーザ素子１３から射出される光パルスの強度を調整するために用いられ、例えばシングルモード光ファイバを採用することができる。

検出ファイバ１５の長さは、レーザ素子１３から射出される第２光パルスの幅によって決定される分解能（空間分解能）に比べて十分長い長さに設定される。例えば、分解能が数十センチメートル程度に設定された場合には、検出ファイバ１５の長さが数メートル程度以上であれば上記の分解能に比べて十分長い長さということができる。尚、図１においては、検出ファイバ１５を示すブロックを方向性結合器１４を示すブロック及び光ファイバ３０を示すブロックから離間させて図示している。しかしながら、検出ファイバ１５は、光コネクタ（図示省略）等を用いて、その一端が方向性結合器１４の入出力端に接続されるとともに、その他端が光ファイバ３０に接続されている。以下、検出ファイバ１５と光ファイバ３０との接続点を「接続点Ｃ」という。

受光部１６は、方向性結合器１４を介した検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光を電気信号（受光信号）に光電変換して増幅部１７に出力する。ここで、検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光、特に後方レイリー散乱光は極めて微弱なため、受光部１６は高感度のアバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤという）を備える。ＡＰＤに対する印加電圧（逆バイアス）を変化させればＡＰＤの増倍度を変えることができ、これにより受光部１６の感度を制御することが可能である。

図２は、受光部１６が備えるＡＰＤの特性の一例を示す図である。図２に示す通り、ＡＰＤは、印加電圧（逆バイアス）に応じて光電流を増幅する割合（増倍度）が変化する特性を有し、印加電圧が大きくなるにつれて増倍度が増加する。また、図２に示す通り、ＡＰＤに対する印加電圧がＶ２に設定されてＡＰＤの増倍度がＡ１（この増倍度Ａ１は、例えば「１」である）である場合には、ＡＰＤに対する印加電圧をＶ２から僅かに変化させてもＡＰＤ増倍度は殆ど変化しないことが分かる。これに対し、ＡＰＤに対する印加電圧がＶ３程度よりも高い値に設定されている場合においては、ＡＰＤに対する印加電圧を僅かに変化させてもＡＰＤの増倍度が大きく変化することが分かる。

増幅部１７は、受光部１６から出力される受光信号を所定の増幅率で増幅してＡ／Ｄ変換部１８に出力する。Ａ／Ｄ変換部１８は、増幅部１７から出力された受光信号（アナログ信号）を所定のサンプリング時間毎にサンプリングしてディジタル信号（受光データ）に変換して処理部１９に出力する。尚、Ａ／Ｄ変換部１８から出力される受光データは、検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光の強度変化を示す時系列データである。

処理部１９は、Ａ／Ｄ変換部１８から出力される受光データに対して所定の演算処理を施すことにより光ファイバ３０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）を求める。また、処理部１９は、受光データから検出ファイバ１５を判別し、判別した検出ファイバ１５中の特定位置（例えば、検出ファイバ１５の中間点）において発生した後方レイリー散乱光を受光して得られる受光信号の受光レベルを求めてバイアス制御部２１に出力する。更に、処理部１９は、受光データから接続点Ｃの位置を求めるとともに、その接続点Ｃにおけるフレネル反射光を受光して得られる受光信号の受光レベルを求めてレーザ制御部２２に出力する。

表示部２０は、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置を備えており、処理部１９で求められた光ファイバ３０の特性や、処理部１９から出力される受光データに所定の信号処理を施して得られた表示データを表示する。この表示データは、戻り光の強度変化（時間変化）を、光パルス試験装置１を基点とした検出ファイバ１５の距離及び光ファイバ３０の距離に換算したデータである。

バイアス制御部２１は、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルが所定のレベルになるように、受光部１６に設けられたＡＰＤに対する印加電圧を制御する。具体的には、バイアス制御部２１は、受光部１６の温度を所定の温度（例えば、室温である２５°）に設定した場合に、検出ファイバ１５の特定位置において発生した後方レイリー散乱光を受光して得られる受光信号の受光レベルを基準受光レベルとして記憶するメモリ２１ａ（記憶部）を備えており、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルがメモリ２１ａに記憶された基準受光レベルと一致するようにＡＰＤに対する印加電圧を制御する。これにより、受光部１６の感度が制御される。

レーザ制御部２２は、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルが所定のレベルになるように、レーザ駆動部１２を制御する。具体的には、レーザ制御部２２は、受光部１６の温度を所定の温度（例えば、室温である２５°）に設定し、且つ受光部１６が備えるＡＰＤの増倍度を所定の値（例えば、「１」）に設定した場合に、接続点Ｃから得られるフレネル反射光を受光して得られる受光信号の受光レベルを記憶するメモリ２２ａを備えており、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルがメモリ２２ａに記憶された受光レベルと一致するようにレーザ駆動部１２を制御する。

次に、上記構成におけるパルス試験装置１を用いた光ファイバ３０の試験時の動作について説明する。尚、前述の通り、レーザ素子１３からは光ファイバ３０の特性を試験するために用いられる第１光パルスと、受光部１６の感度やレーザ素子１３から射出される光パルスの強度を制御するために用いられる第２光パルスとが射出されるが、ここでは説明の簡単のために第１光パルスのみが射出されるとする。

駆動信号生成部１１から第１パルス信号が駆動信号として出力されると、レーザ駆動部１２はこの駆動信号に基づいてレーザ素子１３を駆動する。これによりレーザ素子１３からは第１光パルスが射出される。レーザ素子１３から射出された第１光パルスは、方向性結合器１４を介して検出ファイバ１５の一端から入射して検出ファイバ１５中を伝播する。検出ファイバ１５の他端から射出された第１光パルスは、接続点Ｃを介して光ファイバ３０の一端から入射して光ファイバ３０中を伝播する。

第１光パルスが検出ファイバ１５及び光ファイバ３０を伝播することによって後方レイリー散乱光が発生し、また、第１光パルスが接続点Ｃに入射することによりフレネル反射光が生ずる。これら後方散乱光及びレイリー散乱光は、方向性結合器１４を介して受光部１６に入射し、受光部１６に設けられたＡＰＤによって受光信号に光電変換される。受光部１６から出力された受光信号は増幅部１７で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換部１８に入力されてディジタル信号の受光データに変換される。Ａ／Ｄ変換部１８で変換された受光データは、処理部１９に入力されて一時的に記憶される。

以上の処理が終了すると、駆動信号生成部１１から次の第１パルス信号が駆動信号として出力され、以上説明した動作と同様の動作が数回〜数十回程度繰り返し行われる。そして、処理部１９は、以上の処理で得られた複数の受光データを加算平均したデータを求め、このデータに対して所定の演算処理を施す。これにより光ファイバ３０の特性（伝送損失や障害点までの距離等）が求められる。

図３は、処理部１９で加算平均して得られた受光データを示す図である。尚、受光データは、前述した通り、検出ファイバ１５及び光ファイバ３０からの戻り光の強度変化を示す時系列データであるため、図３においては、横軸に光パルス試験装置１を基点とした距離をとり、縦軸に加算平均された受光データの信号レベルをとっている。また、図３においては、加算平均された受光データを対数変換したものを図示している。

図３を参照すると、受光データには３つのピークＰ１〜Ｐ３が現れているのが分かる。ピークＰ１は検出ファイバ１５の入射端において生じたフレネル反射光によるものであり、ピークＰ２は検出ファイバ１５と光ファイバ３０との接続点Ｃにおいて生じたフレネル反射光によるものである。また、ピークＰ３は、光ファイバ３０の他端において生じたフレネル反射光によるものである。尚、図３においては、図示の都合上、ピークＰ１とＰ３とのほぼ中間の位置にピークＰ２を図示しているが、光ファイバ３０の長さは検出ファイバ１５の長さよりも遥かに長いため、実際には、ピークＰ２は、ピークＰ１に近接した位置に現れる。

また、図３から、ピークＰ１，Ｐ２の間には検出ファイバ１５で生じた後方レイリー散乱光による受光データが現れており、ピークＰ２，Ｐ３の間には、光ファイバ３０で生じた後方レイリー散乱光による受光データが現れている。これら後方レイリー散乱光による受光データの信号レベルは、光パルス試験装置１からの距離が長くなるにつれて信号レベルがほぼ直線的に減少していることが分かる。図３に示した受光データから求められた光ファイバ３０の特性は、表示部２０に表示される。

次に、本発明の一実施形態によるパルス試験装置の調整方法について説明する。本実施形態の調整方法は、レーザ素子１３から第１光パルスを繰り返し射出して光ファイバ３０の試験を行っている最中に、繰り返し射出される第１光パルスの間に第２光パルスを射出し、この第２光パルスを用いて受光部１６に設けられたＡＰＤに対する印加電圧を制御することで受光部１６の感度を制御するものである。

図４は、レーザ素子１３から射出される第１光パルス及び第２光パルスを示す図である。図４に示す通り、レーザ素子１３から繰り返し射出される第１光パルスＯＰ１の間に、第１光パルスＯＰ１とはパルス幅及びパワーが異なる第２光パルスＯＰ２が配置される。第２光パルスＯＰ２から第１光パルスＯＰ１までの時間間隔Ｔ２は、第１光パルスＯＰ１から第１光パルスＯＰ１まで、若しくは第１光パルスＯＰ１から第２光パルスＯＰ２までの時間間隔Ｔ１と同じか、又は第２光パルスＯＰ２の反射光が光ファイバ３０の試験に影響を及ぼさなければ時間間隔Ｔ１より短くても良い。第２光パルスＯＰ２は、第１光パルスＯＰ１と交互に射出しても良く、又は第１光パルスＯＰ１を複数回射出する毎に１回射出しても良い。

図５は、本発明の一実施形態によるパルス試験装置の調整方法を示すフローチャートである。処理が開始されると、まずバイアス制御部２１は、受光部１６に設けられたＡＰＤに対する印加電圧をＶ１（図２参照）に設定してＡＰＤの増倍度をＡ１に設定する（ステップＳ１１：第１ステップ）。つまり、ＡＰＤに対する印加電圧を、印加電圧の多少の変動があってもＡＰＤの増倍度が大きく変化しない値に設定する。

以上の設定が終了すると、駆動信号生成部１１から第２パルス信号が駆動信号として出力される。尚、ＡＰＤの増倍度がＡ１に設定されている間は、光ファイバ３０の試験は行われないため、ここでは、説明の簡単のために第１パルス信号は出力されないものとする。レーザ駆動部１２は、駆動信号生成部１１から駆動信号として出力された第２パルス信号に基づいてレーザ素子１３を駆動する。これによりレーザ素子１３からは第２光パルスが射出される（ステップＳ１２）。

レーザ素子１３から射出された第２光パルスは、方向性結合器１４を介して検出ファイバ１５の一端から入射して検出ファイバ１５中を伝播し、その後に接続点Ｃを介して光ファイバ３０の一端から入射して光ファイバ３０中を伝播する。第２光パルスが検出ファイバ１５及び光ファイバ３０を伝播することによって後方レイリー散乱光が発生し、また、第１光パルスが接続点Ｃに入射することによりフレネル反射光が生ずる。これら後方散乱光及びレイリー散乱光は、方向性結合器１４を介して受光部１６に入射し、受光部１６に設けられたＡＰＤによって受光信号に光電変換される。

受光部１６から出力された受光信号は増幅部１７で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換部１８に入力されてディジタル信号の受光データに変換される。Ａ／Ｄ変換部１８で変換された受光データは、処理部１９に入力されて一時的に記憶される。以上の処理が光ファイバ３０の試験を行う場合と同様に、数回〜数十回程度繰り返し行われる。そして、処理部１９は、以上の処理で得られた複数の受光データを加算平均したデータを求め、このデータに対して所定の演算処理を施し、図３に示した受光データと同様の受光データを得る。尚、第１光パルスと第２光パルスとは、パルス幅及びパワーが相違するため、ここで得られた受光データと図３に示す受光データとは信号レベルが相違する。

以上の処理が終了すると、処理部１９は、加算平均された受光データから接続点Ｃの位置を求めるとともに、その接続点Ｃにおけるフレネル反射光を受光して得られる受光信号の受光レベル（図３に示すピークＰ２に相当するピークの最大値）を求めてレーザ制御部２２に出力する（ステップＳ１３）。レーザ制御部２２は、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルが所定のレベルになるように、レーザ駆動部１２を制御する。具体的には、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルが、メモリ２２ａに記憶された受光レベルと一致するようにレーザ駆動部１２を制御する。これにより、レーザ素子１３から射出される光パルスの強度が制御される（ステップＳ１４：第２ステップ）。尚、かかる制御を行うことで、第２光パルスの強度のみならず、第１光パルスの強度も制御されることになる。

次に、バイアス制御部２１は、受光部１６に設けられたＡＰＤに対する印加電圧を、例えば図２に示すＶ４に設定してＡＰＤの増倍度を所定の値（例えば、３０〜４０倍程度）に設定する（ステップＳ１５：第３ステップ）。尚、ここで設定される増倍度は、光ファイバ３０等において生ずる後方散乱光を受光するのに適した増倍度である。

以上の設定が終了すると、駆動信号生成部１１から第２パルス信号が駆動信号として出力される。尚、ステップＳ１５の設定を終えると、光ファイバ３０の試験が可能となる。このため、駆動信号生成部１１からは第１パルス信号とともに第２パルス信号が駆動信号として出力される。レーザ駆動部１２は、駆動信号生成部１１から駆動信号として出力された第１パルス信号及び第２パルス信号に基づいてレーザ素子１３を駆動する。これによりレーザ素子１３からは図４に示す関係をもって第１光パルス及び第２光パルスが射出される（ステップＳ１６）。

第１光パルス及び第２光パルスが射出されると、後方レイリー散乱光及びフレネル反射光を含む戻り光が受光部１６のＡＰＤでそれぞれ受光される。受光部１６から出力された受光信号は増幅部１７で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換部１８に入力されてディジタル信号の受光データに変換される。Ａ／Ｄ変換部１８で変換された受光データは、処理部１９に入力されて一時的に記憶される。このとき、第１光パルスを射出して得られる受光データに加えて、この受光データとは別に、第２光パルスを射出して得られる受光データも一時的に記憶される。

以上の処理が光ファイバ３０の試験を行う場合と同様に、数回〜数十回程度繰り返し行われる。次に、処理部１９は、第１光パルスを射出して得られる複数の受光データを加算平均したデータを求めるとともに、第２光パルスを射出して得られる複数の受光データを加算平均したデータを求める。そして、加算平均を行った各々の受光データに対して所定の演算処理を施し、図３に示した受光データと同様の受光データを得る。

以上の処理が終了すると、処理部１９は、加算平均された受光データから検出ファイバ１５を判別し、判別した検出ファイバ１５中の特定位置（例えば、検出ファイバ１５の中間点）において発生した後方レイリー散乱光を受光して得られる受光信号の受光レベルを求めてバイアス制御部２１に出力する（ステップＳ１７）。具体的には、第２光パルスを射出して得られる複数の受光データを加算平均した受光データに含まれるピーク（図３に示すピークＰ１〜Ｐ３に相当するピーク）の位置関係から検出ファイバ１５がピークＰ１，Ｐ２間に位置すると判別する。そして、検出ファイバ１５中の特定位置として、例えば図３に示す距離がＫ１である位置において発生した後方レイリー散乱光を受光して得られる受光信号の受光レベルＬ１を求めてバイアス制御部２１に出力する。

バイアス制御部２１は、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルが所定のレベルになるように、受光部１６に設けられたＡＰＤに対する印加電圧を制御する。具体的には、処理部１９から出力される受光信号の受光レベルがメモリ２１ａに記憶された基準受光レベルと一致するようにＡＰＤに対する印加電圧を制御する。これにより、受光部１６の感度が制御される（ステップＳ１８：第４ステップ）。

以上説明した通り、本実施形態では、特性が既知である検出ファイバ１５に第２光パルスを入射させて得られる戻り光を受光部１６が備えるＡＰＤで受光して受光信号に変換し、この受光信号の受光レベルがメモリ２１ａに記憶された基準受光レベルと一致するようにＡＰＤに対する印加電圧を制御する閉ループ制御を行っている。ここで、基準受光レベルは、受光部１６の温度を所定の温度（例えば、室温である２５°）に設定した場合に、検出ファイバ１５の特定位置において発生した後方レイリー散乱光を受光して得られる受光信号の受光レベルである。このため、周囲温度の変化に拘わらず受光部１６の受光感度を所望の受光感度にすることができる。

また、本実施形態では、検出ファイバ１５と光ファイバ３０との接続点Ｃにおけるフレネル反射光をＡＰＤで受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるようにレーザ素子１３から射出される光パルスの強度を制御している。このため、光パルスの強度のバラツキを抑えることができ、より高い精度で受光部１６の受光感度を制御することができる。以上から、本実施形態では、ＡＰＤの特性のバラツキに拘わらず安定して所望の増倍度を得ることができ、或いは過剰電圧がＡＰＤに印加されてＡＰＤが破壊されるといった事態を防止することができる。

以上、本発明の実施形態による光パルス試験装置及びその調整方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、第１光パルスの間に第２光パルスを配置することで、光ファイバ３０の試験とＡＰＤの印加電圧の制御とを並行して行っていた。しかしながら、レーザ素子１３から第２光パルスのみを射出して、光ファイバ３０の試験とは別にＡＰＤの印加電圧の制御を行っても良い。例えば、受光部１６の受光感度の調整を行ってから測定を開始するようにしても良い。また、上記実施形態では、受光部１６がＡＰＤを備える場合を例に挙げたが、受光部１６が光電子増倍管その他の増幅素子を備える場合にも本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態による光パルス試験装置の要部構成を示すブロック図である。 受光部１６が備えるＡＰＤの特性の一例を示す図である。 処理部１９で加算平均して得られた受光データを示す図である。 レーザ素子１３から射出される第１光パルス及び第２光パルスを示す図である。 本発明の一実施形態によるパルス試験装置の調整方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光パルス試験装置
１３ レーザ素子
１５ 検出ファイバ
１６ 受光部
２１ バイアス制御部
２１ａ メモリ
２２ レーザ制御部
３０ 光ファイバ
Ｃ 接続部

Claims (5)

1. 光パルスを射出する光源と、前記光パルスを試験対象の光ファイバに入射して得られる後方散乱光を受光する受光部とを備え、前記受光部から出力される受光信号に対して所定の演算処理を施して前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置において、
   特性が既知であって前記光ファイバに接続される基準光ファイバと、
   前記受光部の温度を所定の温度に設定した場合に前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルを基準受光レベルとして予め記憶する記憶部を有しており、前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが前記記憶部に記憶された基準受光レベルと一致するように前記受光部の感度を制御する感度制御部と
   を備えており、
   前記光源は、前記光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスを繰り返し射出するとともに、該第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり前記受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスを、前記光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって該第１光パルスの間に射出する
   ことを特徴とする光パルス試験装置。
2. 前記受光部は、アバランシェ・フォトダイオードを備えており、
   前記制御部は、前記アバランシェ・フォトダイオードに印加する電圧を制御する事により前記受光部の感度を制御することを特徴とする請求項１記載の光パルス試験装置。
3. 前記基準光ファイバの長さは、前記第２光パルスのパルス幅によって決定される分解能に比べて十分長い長さに設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス試験装置。
4. 前記試験対象の光ファイバと前記基準光ファイバとの接続点における反射光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるように前記光源から射出される前記第１，第２光パルスの強度を制御する光源制御部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光パルス試験装置。
5. 光源からの光パルスを試験対象の光ファイバに入射して得られる後方散乱光を受光部で受光し、前記受光部から出力される受光信号に対して所定の演算処理を施して前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験装置の調整方法であって、
   前記受光部の感度を第１感度に設定する第１ステップと、
   前記試験対象の光ファイバと特性が既知である基準光ファイバとの接続点における反射光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが所定のレベルとなるように前記光源から射出される光パルスの強度を制御する第２ステップと、
   前記受光部の感度を、前記第１感度よりも高い第２感度に設定する第３ステップと、
   前記試験対象の光ファイバの特性を試験するために用いられる第１光パルスを繰り返し射出するとともに、該第１光パルスとはパルス幅及びパワーが異なり前記受光部の感度を制御するために用いられる第２光パルスを、前記光ファイバの試験に影響を及ぼさない時間間隔をもって該第１光パルスの間に射出しつつ、前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルが、前記受光部の温度を所定の温度に設定した場合に前記基準光ファイバからの後方散乱光を前記受光部で受光して得られる受光信号の受光レベルである基準受光レベルと一致するように前記受光部の感度を制御する第４ステップと
   を含むことを特徴とする光パルス試験装置の調整方法。

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