JPH02311734A - 光導波路後方散乱測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光導波路の伝搬損失の測定に利用する。

特に、光導波路内で生じる後方散乱光を高感度で測定す
る装置に関する。

本発明は、被測定光導波路内で生じた後方散乱光を測定
する装置において、測定系内に光増幅素子を設けること
により、後方散乱光を増幅して高い感度で測定するもの
である。

〔従来の技術〕

光フアイバ伝送路の損失測定や線路の監視のためには、
従来から光パルス試験装置（ＯＴＤＲ）が広く用いられ
ている。この装置は、光パルスを光フアイバ内に入射さ
せ、その光ファイバの各部で生じる散乱（主にレイリー
散乱）やフレネル反射による戻り光を測定するものであ
る。

しかし、従来の光パルス試験装置では、受光系の帯域の
制限により、空間分解能を１ｃｍ以下にすることが困難
であった。

このような問題を解決するため、スペクトル幅が比較的
広い光源と干渉計とを用いた干渉型光ノ＜ルス試験装置
が提案されている。このような試験装置については、例
えば特願昭６２−２７３４６、またはタカダ他、「ニュ
ー・メジャメント・システム・フォー・フォールト・ロ
ケーション・イン・オプティカル・ウニイブガイド・デ
バイシズ・ベイスト・オン・アン・インターフェロメー
タ・テクニーク」、アプライド・オプテイクス第２６巻
第１６０３頁、１９８７年（Ｋ、Ｔａｋａｄａ　ｅｔ　
ａｌ、　、　”Ｎｅｗ　ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓ
ｔｅｍ　　ｆｏｒ　ｆａｕｌｔ　１ｏｃａｔｉｏｎ　ｉ
ｎ　　０ｐｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅ−ｇｕｉｄｅ　　ｄｅ
ｃｉｃｅｓ　　ｂａｓｅｄ　　ｏｎ　　ａｎ　ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＴｅｃｈｎｉｑｕｅ”、　Ａｐｐ
ｌ、Ｏｐｔ、、　２６．ｐｐ、１６０３．１９８７）に
詳しく説明されている。

第４図は従来例干渉型光パルス試験装置の構成を示す。

光源１としては、スペクトル幅１１００ｎ　、中心波長
１．３μｌの発光ダイオードが用いられる。この光源１
からの出射光は、ビームスプリッタ３１により部分され
る。部分された一方の光は、対物レンズ３２により集光
されて被測定光導波路５に入射する。

この被測定光導波路５内の各点で生じた後方散乱光は、
対物レンズ３２を介して再び平行ビームとなり、ビーム
スプリッタ３１に入射する。部分された他方の光は、全
反射鏡３３により反射された後に再びビームスプリッタ
３１に入射し、被測定光導波路５からの後方散乱光と合
波される。この合波光は受光素子１３により電気信号に
変換され、選択レベル計１４により検波される。この検
波結果は表示装置１５に表示される。

光Ｒ１からの出射光のスペクトル幅が１１００ｎである
ため、その可干渉距離は１０μｍとなる。すなわち、ビ
ームスプリッタ３１で分岐した光を再び合波した場合に
、二つの光の光路長差ΔＳが２０μｍ以内のときだけ合
波光が干渉する。したがって、全反射鏡３３の位置を移
動させると、参照光と光路長がほぼ一致する後方散乱光
のみがその参照光と干渉する。詳しくは、被測定光導波
路５の屈折率がｎの場合に、±ΔＳ／（２ｎ）以内の特
定部分で生じた後方散乱光のみが干渉する。

このため、全反射鏡３３をビーム方向に沿って移動させ
、各位置での干渉強度に含まれる交流成分を選択レベル
計１４で測定することにより、被測定光導波路２４の各
部を中心とする±ΔＳ／（２ｎ）の範囲で生じた後方散
乱光を測定し、この精度で被測定光導波路５内で生じた
後方散乱光のパワー分布を測定できる。

例えばＳｉＯ□ガラス導波路を測定する場合には、屈折
率ｎ＝１．５であるから、この装置を用いる場合の空間
分解能はΔＳ／（２ｎ）　＝６−となり、従来からの光
パルス試験装置に比較して分解能が３桁以上向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、光導波路内で生じる後方散乱光の主要因はレイ
リー散乱によるものであり、Δ５＝２０μｓ程度の範囲
内で生じる後方レイリー散乱量は入射パワーに比べて一
１２０ｄＢ程度と小さい。このため、散乱光を大きな信
号対雑音比で測定することは困難であった。

本発明は、以上の課題を解決し、被測定光導波路内の数
十−の範囲内で生じる後方レイリー敗乱光を大きな信号
対雑音比で測定できる光導波路後方散乱測定装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光導波路後方散乱測定装置は、光源と、この光
源の出射光を被測定光導波路に入射する光入射手段と、
上記出射光から参照光を分岐する光分岐手段と、この参
照光を入射端に現れる後方散乱光に合波する光合波手段
と、この光合波手段により得られた合波光を受光する受
光素子とを備えた光導波路後方散乱測定装置に右いて、
被測定光導波路と光合波手段との間または光合波手段と
受・光素子との間の少なくとも一方に光増幅素子が挿入
されたことを特徴とする。

この装置はさらに、後方散乱光と参照光との光路長差を
制御する光学的遅延手段と、この光路長差の変化に基づ
いて受光素子の出力する干渉強度信号を電気的に処理す
る処理手段とを備える。

光学的遅延手段は、ビーム方向に沿って移動可能な光反
射手段を含むことができる。光反射手段としては、例え
ば反射鏡またはプリズムを用いることができる。

光増幅素子としては、希土類元素が添加された光ファイ
バと、この光ファイバに励起光を入射して希土類元素を
励起する励起手段とを備えたものを用いることができる
。

励起手段は、ひとつの入射端に後方散乱光が入射され他
の入射端に励起光が入射される光結合器を含み、この光
結合器の出射端に希土類元素が添加された光ファイバが
光学的に接続されることが望ましい。このとき、光分岐
手段もまた光結合器を含み、この光結合器のひとつの出
射端が励起手段の光結合器を介して被測定光導波路に光
学的に接続され、光分岐手段の光結合器の他の出射端は
光学的遅延手段に光学的に接続され、光合波手段には、
希土類元素が添加された光ファイバの出射光と参照光と
が供給される構成であることが望ましい。

〔作　用〕

光増幅素子を用いることにより、被測定光導波路内の狭
い範囲で生じる微弱な後方散乱光を増幅することができ
る。これにより、後方散乱光を高い空間分解能で、しか
も大きな信号対雑音比で測定できる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例光導波路後方散乱測定装置の構成
を示す。

この装置は、中心波長１．０８１ｍ、スペクトル幅１０
ｎｍの光を出射する光源１を備え、この光源１の出射光
を被測定光導波路５に入射する光入射手段としてファイ
バ型３ｄＢ光結合器３．４が用いられ、光源１の出射光
から参照光を分岐する手段として光結合器３を備え、こ
の参照光を被測定光導波路５の入射端に現れる後方散乱
光に合波する光合波手段としてビームスプリッタ１２を
備え、このビームスプリッタ１２により得られた合波光
を受光する受光素子１３とを備える。

この装置はさらに、後方散乱光と参照光との光路長差を
制御する光学的遅延手段としてビーム方向に沿って移動
可能なプリズム１１と、このプリズム１１の移動によっ
て生じる光路長差の変化に基づいて受光素子１３の出力
する干渉強度信号を電気的に処理する手段として選択レ
ベル計１４および表示装置１５を備える。

ここで本実施例の特徴とするところは、被測定光導波路
５とビームスプリッタ１２との間に、３ｄＢ光結合器４
“、励起光源６および光フアイバ型光増幅器７により構
成された光増幅素子が挿入されたことにある。

光フアイバ型光増幅器７はＮｄ”が添加された光ファイ
バにより構成され、この光ファイバに励起光を入射して
Ｎｄ”を励起する励起手段として励起光Ｒ６および光結
合器４を備える。励起光源６は発光波長が０．８μＩの
ＧａＡｓレーザである。

光源１の出射光が入射される光結合器３の入射端、同じ
く光結合器３の参照光出射端および光フアイバ型光増幅
器７の出射端には、それぞれ対物レンズ２．１０および
８が配置される。対物レンズ８とビームスプリッタ１２
との間にはダイクロイックミラー９が配置される。

光源１の出射光は、対物レンズ２により集光されて光結
合器３に入射する。この入射光は二つに分岐され、その
一方が光結合器４を介して被測定光導波路５に入射する
。分岐された他方の光は対物レンズ１０により平行化さ
れて参照光となる。

被測定光導波路５内で生じた後方散乱光は、光結合器４
を介して光フアイバ型光増幅器７に入射する。また、こ
の光フアイバ型光増幅器７には、励起光源６からの励起
光が光結合器４を介して入力される。この励起光により
、光フアイバ型光増幅器７のＮｄ”−イオンが励起状態
となり、被測定光導波路５からの後方散乱光を増幅する
。

光フアイバ型光増幅器７の出力光は、対物レンズ８およ
びダイクロイックミラー９を介してビームスプリッタ１
２に入射する。このとき、励起光はダイクロイックミラ
ー９により除去され、増幅された後方散乱光だけがビー
ムスプリッタ１２に入射する。

対物レンズ１０により平行化された参照先は、プリズム
１１を経由してビームスプリッタ１２に入射し、増幅さ
れた後方散乱光に合波される。参照光の光路長は、プリ
ズム１１を参照先の方向に沿って移動させることにより
変化する。

ビームスプリッタ１２により得られた合波光は、受光素
子１３により電気信号に変換され、選択レベル計１４に
より検波され、表示装置１５に表示される。

第２図は光増幅による効果を示す図であり、（ａ）は励
起光源６から励起光を入射した場合の後方散乱光の測定
結果を示し、（ｂ）は励起光を入射しない場合の測定結
果を示す。

励起光を入射すると、光フアイバ型光増幅器７により後
方散乱光が２ｄＢ増幅され、被測定光導波路５内で生じ
た後方レイリー散乱光を高い信号対雑音比で測定できた
。

以上の実施例では、光増幅素子としてＮｄ”が添加され
た光ファイバを用いた例を示したが、他の希土類元素を
光ファイバに添加しても本発明を同様に実施できる。例
えば、石英系光ファイバのレーザ活性物質として計を用
い、半導体レーザからの波長１．５４Ｊ１ｍの光を励起
光として光増幅を確認した例が、メースらにより報告さ
れている（Ｒ８Ｊ。

Ｍｅａｒｓ　ｅｔ　ａｌ、、　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌ
ｅｔｔ、、２３．ｐｐ、１０２８−１０２９゜］、９８
７）　　。

また、光増幅素子としては、光結合器との整合性の点で
は希土類元素が添加された光ファイバを含むものが望ま
しいが、他の素子、例えば半導体レーザ増幅器を用いて
も本発明を同様に実施できる。上述した実施例で用いた
光結合器のかわりにバルク型のビームスプリフタを用い
ても本発明を同様に実施できる。さらに、後方散乱光だ
けを増幅するのではなく、参照光と後方散乱光との合波
光を増幅する構成としても本発明を同様に実施できる。

このような例を第３図に示す。

第３図は本発明第二実施例光導波路後方散乱測定装置の
構成を示す。

この実施例は、参照光と後方散乱光との合波光を増幅す
るために半導体レーザ増幅器３４を用いたものである。

すなわち、光源１と、この光源１の出射光を被測定光導
波路５に入射する光入射手段、この出射光から参照光を
分岐する手段およびこの参照光を被測定光導波路５の入
射端に現れる後方散乱光に合波する光合波手段を構成す
るビームスプリッタ３１、対物レンズ３２および全反射
鏡３３を備え、ビームスプリッタ３１により得られた合
波光を受光する受光素子１３とを備える。受光素子１３
の出力は選択レベル系１４を介して表示装置１５に接続
される。

以上の構成は従来の干渉型光パルス試験装置と同等であ
るが、本実施例では、ビームスプリッタ３１と受光素子
１３との間に半導体レーザ増幅器３４が挿入されている
。この半導体レーザ増幅器３４により、干渉光を増幅す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光導波路後方散乱測定装
置は、高感度かつ高信号対雑音比で光導波路からの後方
散乱光を測定でき、光導波路の損失が高精度に測定され
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例光導波路後方散乱測定装置の
構成を示す図。 第２図は光増幅による効果を示す図。 第３図は本発明第二実施例光導波路後方散乱測定装置の
構成を示す図。 第４図は従来例干渉型光パルス試験装置の構成を示す図
。 ■・・・光源、２．８．１０．３２・・・対物レンズ、
３．４・・・光結合器、５・・・被測定光導波路、６・
・・励起光源、７・・・光フアイバ型光増幅器、９・・
・グイクロイックミラー、１１・・・プリズム、１２．
２２・・・ビームスプリフタ、１３・・・受光素子、１
４・・・選択レベル計、１５・・・表示装置、３３・・
・全反射鏡。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝 長さくｃｍ） （Ｑ）朝起光入射 ０　　　　　　　２．５．５ 長コ（ａｍ　） （Ｌ））初剋光ｒＪＩ Ｗ３２　口 菖二夷交例 肩　３　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、 この光源の出射光を被測定光導波路に入射する光入射手
   段と、 上記出射光から参照光を分岐する光分岐手段と、この参
   照光を入射端に現れる後方散乱光に合波する光合波手段
   と、 この光合波手段により得られた合波光を受光する受光素
   子と を備えた光導波路後方散乱測定装置において、上記被測
   定光導波路と上記光合波手段との間または上記光合波手
   段と上記受光素子との間の少なくとも一方に光増幅素子
   が挿入されたこと を特徴とする光導波路後方散乱測定装置。