JP4677426B2 - コヒーレントｏｔｄｒ - Google Patents

Description

本発明は、コヒーレントＯＴＤＲに係り、特に、プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して生成されるプローブ光パルス信号とプローブ光パルス信号の波長と異なる波長のダミー光信号とを重畳して光ファイバに送出し、光ファイバからのプローブ光パルス信号の戻り光を光ヘテロダイン検波して光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲに関する。

ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）は、光ファイバに光パルス信号を送出し、光ファイバからの戻り光（反射光や後方散乱光）を受信して解析することにより、光ファイバの伝送損失等の特性を表示する装置である。

光海底ケーブルの敷設・保守用の測定器としては、コヒーレントＯＴＤＲが用いられる。光海底ケーブルシステムには増幅手段としてエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）が用いられている。

しかしながら、ＥＤＦＡを有する光海底ケーブルシステムに、従来のＯＴＤＲのように光パルス信号が入射されると、光パルスの先端部分が急激に増幅される光サージ現象が発生し、後続の光学機器を破損させる恐れがある。

ここで、ＥＤＦＡにおける光サージ現象の発生について簡単に説明する。パルス幅Ｗとパルス周期Ｔとの比であるデューティ比ｄ（＝Ｗ／Ｔ）が比較的低く、パルス周期Ｔが長い光パルス信号がＥＤＦＡに入射される場合には、光パルスの先端部分が急激に増幅される光サージ現象の発生が顕著となる。これは、ＥＤＦＡのエルビウム添加ファイバ中に光パルスが入射されない時間（Ｔ−Ｗ）（以下、無パルス時間と記す）が長いほど、高いエネルギー準位に励起されるエルビウムイオンの数が増加し、一旦光パルスの先端部分がエルビウム添加ファイバ中に入射されると励起された多数のエルビウムイオンの急激なレーザ遷移が生じるためである。

この光サージ現象の発生を低減するため、コヒーレントＯＴＤＲとして、波長λ₁のプローブ光をパルス化して周波数変調することにより生成される波長λ₁＋Δλのプローブ光パルス信号に、波長λ₂（≠λ₁＋Δλ）のダミー光を重畳することにより、光パワーレベルが時間的にほぼ一定の連続光と見なせる重畳光を光海底ケーブルシステムに送出することが可能なものが既に提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。このようなコヒーレントＯＴＤＲにおいては、波長λ₁＋Δλのプローブ光パルス信号の光ファイバからの戻り光および波長λ₁のプローブ光から生成される光ビート信号に対してコヒーレント検波技術を用いることにより、光ファイバの伝送損失特性等が算出される。
特許第３３２７４１６号明細書（［００１０］、図２） 特許第３５９６９７２号明細書（［００２０］、図４）

しかしながら、上記提案に係るコヒーレントＯＴＤＲにあっても、装置内の光学部品の温度依存性や波長依存性などの影響によって、プローブ光信号とダミー光との重畳光に、光サージ現象の発生をもたらす光パワーレベルの不連続性が生じてしまうという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置内の光学部品の特性変化に依存することなく、光パワーレベルの不連続性が低減された重畳光を送出することができるコヒーレントＯＴＤＲを提供することを目的とする。

また、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、波長λ ₁ のプローブ光を発するプローブ光光源と、前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号を生成する変調プローブ光信号生成部と、前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光を発するダミー光光源と、前記ダミー光をパルス化して前記変調プローブ光信号のパルス発生時間を除いて出力が常にオンとなる光信号である変調ダミー光信号を生成する変調ダミー光信号生成部と、前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器と、制御電圧信号に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器と、前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部と、前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するタイミング発生部と、を含み、前記レベル調整部は、前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持するサンプルホールド回路と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルを平滑化する平滑化回路と、前記サンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記平滑化回路によって平滑化された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路とを含み、前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とする構成を有している。
この構成により、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するため、変調プローブ光信号と変調ダミー光信号との合波光信号の光パワーレベルの不連続性を低減することができる。
また、この構成により、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、受光器によって電気信号に変換された後の合波光信号の電圧レベルに基づいて制御電圧信号を制御するため、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整することができる。
また、この構成により、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、減算回路によって算出されたレベル差に基づいて制御電圧信号を生成するため、制御電圧信号を制御することができる。

また、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、波長λ ₁ のプローブ光を発するプローブ光光源と、前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号を生成する変調プローブ光信号生成部と、前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光を発するダミー光光源と、前記ダミー光をパルス化して前記変調プローブ光信号のパルス発生時間を除いて出力が常にオンとなる光信号である変調ダミー光信号を生成する変調ダミー光信号生成部と、前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器と、制御電圧信号に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器と、前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部と、前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するとともに、前記ダミー光をパルス化するための第２のパルス発生タイミング信号を前記変調ダミー光信号生成部へ送出するタイミング発生部と、を含み、前記レベル調整部は、前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持する第１のサンプルホールド回路と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第２のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調ダミー光信号のピーク電圧レベルを保持する第２のサンプルホールド回路と、前記第１のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記第２のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路とを含み、前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とする構成を有していてもよい。

また、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、波長λ ₁ のプローブ光を発するプローブ光光源と、前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号を生成する変調プローブ光信号生成部と、前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光を発するダミー光光源と、前記ダミー光をパルス化して、前記変調プローブ光信号のパルス発生時間に出力がオフになるとともに、前記変調プローブ光信号のパルス発生時間以外にも出力がオフとなる区間を含む光パルス信号である変調ダミー光信号を生成する変調ダミー光信号生成部と、前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器と、制御電圧信号に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器と、前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部と、前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するとともに、前記ダミー光をパルス化するための第２のパルス発生タイミング信号を前記変調ダミー光信号生成部へ送出するタイミング発生部と、を含み、前記レベル調整部は、前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持する第１のサンプルホールド回路と、前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第２のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調ダミー光信号のピーク電圧レベルを保持する第２のサンプルホールド回路と、前記第１のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記第２のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路とを含み、前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とする構成を有していてもよい。
また、本発明のコヒーレントＯＴＤＲは、前記制御部が、前記減算回路によって算出された前記レベル差を積分する積分回路を含み、前記積分回路によって積分された前記レベル差を前記制御電圧信号とすることを特徴とする構成を有していてもよい。

本発明は、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に、最も望ましくはレベル差がゼロになるように調整する制御を行うことにより、光パワーレベルの不連続性が低減された合波光信号を送出することができるという効果を有するコヒーレントＯＴＤＲを提供することができる。

以下、本発明に係るコヒーレントＯＴＤＲの実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
本発明に係るコヒーレントＯＴＤＲの第１の実施形態を図１および図２に示す。

即ち、図１に示すように、第１の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲ１は、波長λ₁のプローブ光Ｐを光分波器１３に発するプローブ光光源１１と、波長λ₂のダミー光Ｄを発するダミー光光源１２と、制御電圧信号Ｖ_Cに応じた減衰率でプローブ光Ｐおよびダミー光Ｄの少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器１４ａ、１４ｂと、減衰器１４ａから出射されたプローブ光Ｐをパルス化するとともに光周波数変調して波長λ₁＋Δλ（≠λ₂）の変調プローブ光信号Ｐ_Mを生成する変調プローブ光信号生成部として機能する音響光学変調器（以下、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）と記す）１５と、減衰器１４ｂから出射されたダミー光Ｄをパルス化して変調ダミー光信号Ｄ_Mを生成する変調ダミー光信号生成部として機能するパルス変調器１６と、変調プローブ光信号Ｐ_Mと変調ダミー光信号Ｄ_Mを合波する光合分波器１７と、減衰器１４ａ、１４ｂに制御電圧信号Ｖ_Cを与えて、変調プローブ光信号Ｐ_Mの光ピークパワーと変調ダミー光信号Ｄ_Mの光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部１８と、光合分波器１７によって合波された変調プローブ光信号Ｐ_Mと変調ダミー光信号Ｄ_Mとの合波光信号Ｍを増幅し、光ファイバに出射するＥＤＦＡ１９とを含む。

なお、図１では、減衰器１４ａ、１４ｂをＡＯＭ１５とパルス変調器１６の入力側に設置した例を示しているが、減衰器１４ａ、１４ｂをＡＯＭ１５とパルス変調器１６の出力側に設置する構成も可能である。

そして、コヒーレントＯＴＤＲ１は、光ファイバからの戻り光Ｍ’のうち、波長λ₂の変調ダミー光信号の戻り光Ｄ_M’の成分を遮断し、波長λ₁＋Δλの変調プローブ光信号の戻り光Ｐ_M’の成分を透過する波長可変光フィルタ２０と、光分波器１３から出射されたプローブ光Ｐと波長可変光フィルタ２０によって透過された波長λ₁＋Δλの変調プローブ光信号の戻り光Ｐ_M’とを合波して光ビート信号Ｂを出力する光結合器２１と、光結合器２１から出力された光ビート信号Ｂを光−電気変換する受光器（以下、ＰＤ（Photo Diode）と記す）２２と、ＰＤ２２から出力された電気信号を増幅する増幅器２３と、増幅器２３によって増幅された電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２４と、Ａ／Ｄ変換部２４で生成されたディジタル信号に対してコヒーレント検波技術を用いることにより、光ファイバの伝送損失特性を算出する信号処理部２５と、信号処理部２５で算出された伝送損失特性を表示する表示部２６とを含む。

さらに、コヒーレントＯＴＤＲ１は、プローブ光光源１１が発するプローブ光Ｐの波長λ₁、ダミー光光源１２が発するダミー光Ｄの波長λ₂、波長可変光フィルタ２０の遮断波長を制御する波長制御部２７と、ＡＯＭ１５、パルス変調器１６、Ａ／Ｄ変換部２４、信号処理部２５および表示部２６に対してタイミング信号を発するタイミング発生部２８とを含む。

ここで、プローブ光光源１１およびダミー光光源１２は、例えば分布帰還型半導体レーザからなり、出力波長は波長制御部２７からの波長制御信号に基づいて変化させることが可能である。プローブ光光源１１が発するプローブ光Ｐの波長λ₁の典型的な値は、１２６０ナノメートル（ｎｍ）〜１３６０ｎｍ（Ｏバンド）、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ（Ｃバンド）、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ（Ｌバンド）である。一方、ダミー光光源１２が発するダミー光Ｄの波長λ₂は上記の波長λ₁と比較して例えば０．４ｎｍ程度異なる。

タイミング発生部２８は、パルス化用のパルス発生タイミング信号ａ、ｂをそれぞれＡＯＭ１５およびパルス変調器１６へ、Ａ／Ｄ変換タイミング信号ｃをＡ／Ｄ変換部２４へ、信号処理タイミング信号ｄを信号処理部２５へ、表示タイミング信号ｅを表示部２６へそれぞれ送出する。

ＡＯＭ１５は、タイミング発生部２８から送出されるパルス発生タイミング信号ａに従ってプローブ光Ｐを一定の周期でパルス化するとともに光周波数変調して変調プローブ光信号Ｐ_M（波長λ₁＋Δλ）を生成する。このときのΔλは、光周波数領域で１００ＭＨｚ程度である。パルス変調器１６は、タイミング発生部２８から送出されるパルス発生タイミング信号ｂに従ってダミー光Ｄをパルス化して変調ダミー光信号Ｄ_Mを生成する。

Ａ／Ｄ変換部２４は、タイミング発生部２８から出力されるＡ／Ｄ変換タイミング信号ｃに従って、入力された電気信号を所定の周期でサンプリングすることにより、光ファイバからの波長λ₁＋Δλの変調プローブ光信号の戻り光Ｐ_M’の光パワーレベルを示すディジタル信号を生成する。

信号処理部２５は、タイミング発生部２８から出力される信号処理タイミング信号ｄに従って、上記ディジタル信号に対して加算平均化処理、対数変換等を行って光ファイバの伝送損失特性を求める。表示部２６は、タイミング発生部２８から出力される表示タイミング信号ｅに従って、伝送損失特性を表示するものであり、ＣＲＴやＬＣＤなどで構成されている。

そして、レベル調整部１８は、光合分波器１７によって合波された変調プローブ光信号Ｐ_Mと変調ダミー光信号Ｄ_Mとの合波光信号Ｍの光パワーレベルを電気信号Ｖ_Mに変換するＰＤ３１と、ＰＤ３１によって電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍの電圧レベルに基づいて、制御電圧信号Ｖ_Cを制御する制御部３２とを含む。

そして、図２に示すように、制御部３２は、ＰＤ３１によって電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍに基づいて、変調プローブ光信号Ｐ_Mの電圧レベルを保持するサンプルホールド回路４１と、ＰＤ３１によって電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍの電圧レベルを平滑化する平滑化回路４２と、サンプルホールド回路４１によって保持された電圧レベルと平滑化回路４２によって平滑化された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路４３と、減算回路４３によって算出されたレベル差を積分する積分回路４４とを含み、積分回路４４によって積分されたレベル差を制御電圧信号Ｖ_Cとする。

ここで、サンプルホールド回路４１は、タイミング発生部２８から送出されるパルス発生タイミング信号ａに従って、電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍから変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルを抽出し、次のパルス発生タイミングまで保持するものである。

次に、本発明の動作について説明する。
プローブ光光源１１から出射された波長λ₁の連続光であるプローブ光Ｐは、光分波器１３を介して減衰器１４ａに入射され、光ピークパワーを調整された後にＡＯＭ１５に入射される。プローブ光Ｐは、ＡＯＭ１５において、一定の周期でパルス化されるとともに光周波数変調されて変調プローブ光信号Ｐ_Mとなる。図３（ａ）に示すように、変調プローブ光信号Ｐ_Mの典型的なパルス周期Ｔは１００ミリ秒（ｍｓ）程度、パルス幅Ｗは１０μｓ程度である。ただし、ここでは光パワーレベルが時間的に変動している例を示している（以降の図３（ｂ）〜（ｅ）も同様）。

一方、ダミー光光源１２から出射された波長λ₂の連続光であるダミー光Ｄは、減衰器１４ｂに入射され、光ピークパワーを調整された後にパルス変調器１６に入射される。ダミー光Ｄは、パルス変調器１６において、パルス化されて変調ダミー光信号Ｄ_Mとなる。変調ダミー光信号Ｄ_Mは、図３（ｂ）に示すように、変調プローブ光信号Ｐ_Mのパルス発生時間を除いて常に出力がオンとなる光信号である。

そして、ＡＯＭ１５およびパルス変調器１６からそれぞれ出射された変調プローブ光信号Ｐ_Mおよび変調ダミー光信号Ｄ_Mは光合分波器１７に入射されて、図３（ｃ）に示すような合波光信号Ｍとなる。

合波光信号Ｍは、光合分波器１７の一方の端子から出射されてＥＤＦＡ１９に入射され、増幅されて光ファイバに入射される。一方、光合分波器１７の他方の端子から出射された合成光信号ＭはＰＤ３１に入射される。ＰＤ３１において電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは、制御部３２に出力される。

制御部３２に入射された電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは、サンプルホールド回路４１および平滑化回路４２に入射される。サンプルホールド回路４１に入射された電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは、パルス発生タイミング信号ａに従った図３（ｃ）の黒丸が示すタイミングで、変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルを保持される（図３（ｄ））。また、平滑化回路４２に入射された電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは電圧レベルを平滑化される（図３（ｅ））。

次に、減算回路４３において、サンプルホールド回路４１で保持された変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルから、平滑化回路４２において平滑化された合波光信号Ｍの電圧レベルが減算される。

減算回路４３の減算結果は、積分回路４４において平滑化され、制御電圧信号Ｖ_Cが生成される。そして、変調プローブ光信号Ｐ_Mおよび変調ダミー光信号Ｄ_Mの光ピークパワーの差を反映した制御電圧信号Ｖ_Cは減衰器１４ａ、１４ｂに出力され、減衰器１４ａ、１４ｂの減衰率を変化させる。

このようにして、変調プローブ光信号Ｐ_Mの光ピークパワーが変調ダミー光信号Ｄ_Mの光ピークパワーよりも過大もしくは過小となった場合、制御電圧信号Ｖ_Cに基づいて減衰器１４ａ、１４ｂの減衰率が変化することにより、変調プローブ光信号Ｐ_Mと変調ダミー光信号Ｄ_Mの光ピークパワーが揃い、光ピークパワーの不連続性が低減された合波光信号Ｍが得られる。

なお、光ファイバからの戻り光Ｍ’は、波長可変光フィルタ２０で波長λ₂の変調ダミー光信号の戻り光Ｄ_M’の成分を遮断された後に、光分波器１３から出射されたプローブ光Ｐとともに光結合器２１に入射され、合波されて光ビート信号Ｂとなる。光ビート信号Ｂは、ＰＤ２２、増幅器２３、Ａ／Ｄ変換部２４を順次介して、信号処理部２５で信号処理される。信号処理部２５で算出された伝送損失特性は表示部２６で表示される。

以上説明したように、第１の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲは、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に、最も望ましくはレベル差がゼロになるように調整する制御を行うことにより、光パワーレベルの不連続性が低減された合波光信号を送出することができる。

（第２の実施形態）
本発明に係るコヒーレントＯＴＤＲの第２の実施形態を図４および図５に示す。なお、第１の実施形態と同様の構成および効果については説明を省略する。図４に示すように、第２の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲ２は、レベル調整部４８が、２つのサンプルホールド回路を有する制御部５２を備える点が第１の実施形態と異なる。

即ち、コヒーレントＯＴＤＲ２は、図５に示すように、制御部５２が、ＰＤ３１によって電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍに基づいて、変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルを保持する第１のサンプルホールド回路６１と、ＰＤ３１によって電気信号Ｖ_Mに変換された後の合波光信号Ｍに基づいて、変調ダミー光信号Ｄ_Mのピーク電圧レベルを保持する第２のサンプルホールド回路６２と、第１のサンプルホールド回路６１によって保持された電圧レベルと第２のサンプルホールド回路６２によって保持された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路４３と、減算回路４３によって算出されたレベル差を積分する積分回路４４とを含む。

図６は光信号の光パワーレベルを模式的に示す図であり、（ａ）は変調プローブ光信号Ｐ_M、（ｂ）は変調ダミー光信号Ｄ_M、（ｃ）は合波光信号Ｍをそれぞれ示している。制御部５２の第１のサンプルホールド回路６１に入射された合波光信号Ｍは、パルス発生タイミング信号ａに従った図６（ｃ）の黒丸が示すタイミングで、変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルを保持される。

また、第２のサンプルホールド回路６２に入射された合波光信号Ｍは、パルス発生タイミング信号ｂに従った図６（ｃ）の白丸が示すタイミングで、変調ダミー光信号Ｄ_Mのピーク電圧レベルを保持される。

以上説明したように、第２の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲも、第１の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲと同様に、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に、最も望ましくはレベル差がゼロになるように、調整する制御を行うことにより、光パワーレベルの不連続性が低減された合波光信号を送出することができる。

さらに、コヒーレントＯＴＤＲ２は、これまで述べてきたように、連続光の合波光信号Ｍを送出するだけでなく、変調ダミー光信号Ｄ_Mをランダムパルス光信号Ｒ_Mとした合波光信号Ｍを送出する構成とすることも可能である。

この場合は、コヒーレントＯＴＤＲ２は、波長λ₁＋Δλの光パルス信号である変調プローブ光信号Ｐ_Mと、波長λ₁＋Δλと異なる波長λ₂の光パルス信号であるランダムパルス光信号Ｒ_Mとを合波して無パルス時間が短い合波光信号を生成することにより、光サージ現象の発生を低減することができる。

図７は光信号の光パワーレベルを模式的に示す図であり、（ａ）は変調プローブ光信号Ｐ_M、（ｂ）はランダムパルス光信号Ｒ_M、（ｃ）は合波光信号Ｍをそれぞれ示している。制御部５２の第１のサンプルホールド回路６１に入射された電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは、パルス発生タイミング信号ａに従った図７（ｃ）の黒丸が示すタイミングで、変調プローブ光信号Ｐ_Mのピーク電圧レベルを保持される。

また、第２のサンプルホールド回路６２に入射された電気信号Ｖ_Mに変換された合波光信号Ｍは、パルス発生タイミング信号ｂに従った図７（ｃ）の白丸が示すタイミングで、ランダムパルス光信号Ｒ_Mのピーク電圧レベルを保持される。なお、変調ダミー光信号Ｄ_Mとして、周期的な光パルス信号（ただし、変調プローブ光信号Ｐ_Mのパルス発生時間と重複しない）を用いてもよい。

このようにして、変調ダミー光信号としてランダムパルス光信号を用いた場合は、変調プローブ光信号の光ピークパワーレベルと変調ダミー光信号の光ピークパワーレベルとのレベル差を所望値以下に調整する制御を行うことにより、光ピークパワーレベルの変動が低減された合波光信号を送出することができる。

以上のように、本発明に係るコヒーレントＯＴＤＲは、変調プローブ光信号の光ピークパワーと変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整する制御を行うことにより、光パワーレベルの不連続性が低減された合波光信号を送出することができるという効果を有し、光パルス試験器等として有効である。

本発明の第１の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲのブロック図 第１の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲの制御部のブロック図 変調プローブ光信号、変調ダミー光信号、合波光信号を示す模式図 本発明の第２の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲのブロック図 第２の実施形態のコヒーレントＯＴＤＲの制御部のブロック図 変調プローブ光信号、変調ダミー光信号、合波光信号を示す模式図 変調プローブ光信号、ランダムパルス光信号、合波光信号を示す模式図

符号の説明

１、２ コヒーレントＯＴＤＲ
１１ プローブ光光源
１２ ダミー光光源
１４ａ、１４ｂ 減衰器
１５ ＡＯＭ（変調プローブ光信号生成部）
１６ パルス変調器（変調ダミー光信号生成部）
１７ 光合分波器
１８、４８ レベル調整部
３１ ＰＤ（受光器）
３２、５２ 制御部
４１ サンプルホールド回路
４２ 平滑化回路
４３ 減算回路
４４ 積分回路
６１ 第１のサンプルホールド回路
６２ 第２のサンプルホールド回路

Claims (4)

1. 光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、
   波長λ ₁ のプローブ光（Ｐ）を発するプローブ光光源（１１）と、
   前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号（Ｐ _M ）を生成する変調プローブ光信号生成部（１５）と、
   前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光（Ｄ）を発するダミー光光源（１２）と、
   前記ダミー光をパルス化して前記変調プローブ光信号のパルス発生時間を除いて出力が常にオンとなる光信号である変調ダミー光信号（Ｄ _M ）を生成する変調ダミー光信号生成部（１６）と、
   前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器（１７）と、
   制御電圧信号（Ｖ _C ）に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器（１４ａ、１４ｂ）と、
   前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部（１８、４８）と、
   前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するタイミング発生部（２８）と、を含み、
   前記レベル調整部は、
   前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号（Ｍ）の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器（３１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部（３２、５２）と、を含み、
   前記制御部は、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持するサンプルホールド回路（４１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルを平滑化する平滑化回路（４２）と、
   前記サンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記平滑化回路によって平滑化された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路（４３）とを含み、
   前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とするコヒーレントＯＴＤＲ。
2. 光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、
   波長λ ₁ のプローブ光（Ｐ）を発するプローブ光光源（１１）と、
   前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号（Ｐ _M ）を生成する変調プローブ光信号生成部（１５）と、
   前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光（Ｄ）を発するダミー光光源（１２）と、
   前記ダミー光をパルス化して前記変調プローブ光信号のパルス発生時間を除いて出力が常にオンとなる光信号である変調ダミー光信号（Ｄ _M ）を生成する変調ダミー光信号生成部（１６）と、
   前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器（１７）と、
   制御電圧信号（Ｖ _C ）に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器（１４ａ、１４ｂ）と、
   前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部（１８、４８）と、
   前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するとともに、前記ダミー光をパルス化するための第２のパルス発生タイミング信号を前記変調ダミー光信号生成部へ送出するタイミング発生部（２８）と、を含み、
   前記レベル調整部は、
   前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号（Ｍ）の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器（３１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部（３２、５２）と、を含み、
   前記制御部は、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持する第１のサンプルホールド回路（６１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第２のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調ダミー光信号のピーク電圧レベルを保持する第２のサンプルホールド回路（６２）と、
   前記第１のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記第２のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路（４３）とを含み、
   前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とするコヒーレントＯＴＤＲ。
3. 光ファイバに光パルス信号を送出し、該光ファイバからの戻り光に基づいて、該光ファイバの伝送損失特性を算出するコヒーレントＯＴＤＲにおいて、
   波長λ ₁ のプローブ光（Ｐ）を発するプローブ光光源（１１）と、
   前記プローブ光をパルス化するとともに光周波数変調して波長λ ₁ ＋Δλの前記光パルス信号である変調プローブ光信号（Ｐ _M ）を生成する変調プローブ光信号生成部（１５）と、
   前記変調プローブ光信号の波長λ ₁ ＋Δλと異なる波長λ ₂ のダミー光（Ｄ）を発するダミー光光源（１２）と、
   前記ダミー光をパルス化して、前記変調プローブ光信号のパルス発生時間に出力がオフになるとともに、前記変調プローブ光信号のパルス発生時間以外にも出力がオフとなる区間を含む光パルス信号である変調ダミー光信号（Ｄ _M ）を生成する変調ダミー光信号生成部（１６）と、
   前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号を合波して前記光ファイバに送出する光合分波器（１７）と、
   制御電圧信号（Ｖ _C ）に応じた減衰率で前記プローブ光および前記ダミー光の少なくとも一方の光ピークパワーを減衰する減衰器（１４ａ、１４ｂ）と、
   前記減衰器に前記制御電圧信号を与えて前記変調プローブ光信号の光ピークパワーと前記変調ダミー光信号の光ピークパワーとのレベル差を所望値以下に調整するレベル調整部（１８、４８）と、
   前記プローブ光をパルス化するための第１のパルス発生タイミング信号を前記変調プローブ光信号生成部へ送出するとともに、前記ダミー光をパルス化するための第２のパルス発生タイミング信号を前記変調ダミー光信号生成部へ送出するタイミング発生部（２８）と、を含み、
   前記レベル調整部は、
   前記光合分波器によって合波された前記変調プローブ光信号と前記変調ダミー光信号との合波光信号（Ｍ）の光パワーレベルを電気信号に変換する受光器（３１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号の電圧レベルに基づいて、前記制御電圧信号を制御する制御部（３２、５２）と、を含み、
   前記制御部は、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第１のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調プローブ光信号のピーク電圧レベルを保持する第１のサンプルホールド回路（６１）と、
   前記受光器によって電気信号に変換された後の前記合波光信号に対して、前記第２のパルス発生タイミング信号に従って、前記変調ダミー光信号のピーク電圧レベルを保持する第２のサンプルホールド回路（６２）と、
   前記第１のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルと前記第２のサンプルホールド回路によって保持された電圧レベルとのレベル差を算出する減算回路（４３）とを含み、
   前記減算回路によって算出された前記レベル差に基づいて前記制御電圧信号を生成することを特徴とするコヒーレントＯＴＤＲ。
4. 前記制御部は、前記減算回路によって算出された前記レベル差を積分する積分回路（４４）を含み、前記積分回路によって積分された前記レベル差を前記制御電圧信号とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコヒーレントＯＴＤＲ。

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