特開 2022-167095 光パルス試験器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167095

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】光パルス試験器

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

G01M11/00 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072644

(22)【出願日】2021-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】596157780

【氏名又は名称】横河計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】内山 晴義

(72)【発明者】

【氏名】青木 省一

(72)【発明者】

【氏名】太田 克志

(72)【発明者】

【氏名】瀧川 明

【テーマコード（参考）】

2G086

【Ｆターム（参考）】

2G086CC03

(57)【要約】

【課題】測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができる光パルス試験器を提供する。
【解決手段】光パルス試験器は、光ファイバに光パルスを入射させて得られる戻り光に基づいて、光ファイバの特性を試験する光パルス試験器において、互いに異なる波長帯の光パルスを射出する複数の光源素子と、複数の光源素子に対応して設けられた複数の受光素子と、複数の光源素子から射出される光パルスを空間的に波長合波して光ファイバに入射させる第１空間光学系と、光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離して複数の受光素子に入射させる第２空間光学系と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバに光パルスを入射させて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験器において、
互いに異なる波長帯の光パルスを射出する複数の光源素子と、
複数の前記光源素子に対応して設けられた複数の受光素子と、
複数の前記光源素子から射出される光パルスを空間的に波長合波して前記光ファイバに入射させる第１空間光学系と、
前記光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離して複数の前記受光素子に入射させる第２空間光学系と、
を備える光パルス試験器。

【請求項2】

前記第２空間光学系は、前記光ファイバからの戻り光に含まれる波長成分のうち、前記光源素子から射出される光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、対応する前記受光素子に入射するように前記光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離する、請求項１記載の光パルス試験器。

【請求項3】

前記光源素子及び前記受光素子は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個ずつ設けられており、
前記第１空間光学系は、（Ｎ－１）個の波長合波素子を備え、
前記第２空間光学系は、少なくとも（Ｎ－１）個の波長分離素子を備える、
請求項１又は請求項２記載の光パルス試験器。

【請求項4】

複数の前記受光素子の少なくとも１つに設けられ、対応する前記光源素子から射出される光パルスの波長帯とは異なる波長帯の不要光を遮断する不要光遮断フィルタを備える、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器。

【請求項5】

前記第１空間光学系及び前記第２空間光学系は、
前記第１空間光学系により波長合波された光パルスを透過又は反射させ、前記光ファイバからの戻り光を反射又は透過させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーと前記光ファイバの一端との間に設けられた集光レンズと、
を共通して備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光パルス試験器。

【請求項6】

複数の前記受光素子に対応して設けられ、対応する前記受光素子から出力される受光信号を処理する複数の信号処理回路を備える、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光パルス試験器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光パルス試験器に関する。

【背景技術】

【0002】

光パルス試験器は、光パルスを試験対象である光ファイバに入射させ、光ファイバから得られる戻り光に基づいて光ファイバの特性を試験又は測定する装置である。この光パルス試験器の一種に、光ファイバ内で生ずるレイリー散乱光やフレネル反射光に基づいて光ファイバの伝送損失や障害点までの距離等を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer：光時間領域反射率計）がある。このようなＯＴＤＲは、例えば、光通信システムの通信媒体である光ファイバの敷設時における敷設工事作業の良否確認、又は敷設後の保守時における光ファイバの障害点の探索や損失の測定を行うために用いられる。

【0003】

上記のＯＴＤＲで測定を行う場合には、通常、通信で用いられている複数波長（例えば、１．３１μｍ、１．５５μｍ）の光パルスが用いられる。ＯＴＤＲにおいて、波長毎に測定を行った場合には、測定に要する時間は波長の数だけ長くなる。以下の特許文献１には、複数波長の光パルスを光ファイバに入射させて同時に測定を行うこと（多波長同時測定）が可能なＯＴＤＲが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２４８１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述した特許文献１に開示されたＯＴＤＲは、波長毎に異なるランダム符号で変調された試験光を光ファイバに入射させ、光ファイバから得られる戻り光の受光信号と上記ランダム符号との相関演算を行うことで多波長同時測定を実現している。しかしながら、このような相関演算を行うとスプリアス成分が発生し、測定精度の低下を招く虞があるという問題がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができる光パルス試験器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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の一態様による光パルス試験器は、光ファイバ（ＦＵＴ）に光パルスを入射させて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバの特性を試験する光パルス試験器（１）において、互いに異なる波長帯の光パルスを射出する複数の光源素子（２１ａ～２１ｃ）と、複数の前記光源素子に対応して設けられた複数の受光素子（２８ａ～２８ｃ）と、複数の前記光源素子から射出される光パルスを空間的に波長合波して前記光ファイバに入射させる第１空間光学系（２２ａ～２２ｃ、２３、２４、２５、３１）と、前記光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離して複数の前記受光素子に入射させる第２空間光学系（２４、２５、２６ａ～２６ｃ、２７ａ～２７ｃ）と、を備える。

【0008】

また、本発明の一態様による光パルス試験器は、前記第２空間光学系が、前記光ファイバからの戻り光に含まれる波長成分のうち、前記光源素子から射出される光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、対応する前記受光素子に入射するように前記光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離する。

【0009】

また、本発明の一態様による光パルス試験器は、前記光源素子及び前記受光素子が、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個ずつ設けられており、前記第１空間光学系が、（Ｎ－１）個の波長合波素子を備え、前記第２空間光学系が、少なくとも（Ｎ－１）個の波長分離素子を備える。

【0010】

また、本発明の一態様による光パルス試験器は、複数の前記受光素子の少なくとも１つに設けられ、対応する前記光源素子から射出される光パルスの波長帯とは異なる波長帯の不要光を遮断する不要光遮断フィルタ（３２ｂ、３２ｃ）を備える。

【0011】

また、本発明の一態様による光パルス試験器は、前記第１空間光学系及び前記第２空間光学系が、前記第１空間光学系により波長合波された光パルスを透過又は反射させ、前記光ファイバからの戻り光を反射又は透過させるハーフミラー（２４）と、前記ハーフミラーと前記光ファイバの一端との間に設けられた集光レンズ（２５）と、を共通して備える。

【0012】

また、本発明の一態様による光パルス試験器は、複数の前記受光素子に対応して設けられ、対応する前記受光素子から出力される受光信号を処理する複数の信号処理回路（１４ａ～１４ｃ）を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができるという格別の作用効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態による光パルス試験器の要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態における双方向モジュールの要部構成を示す図である。

【図3】本発明の実施形態における双方向モジュールの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光パルス試験器について詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の実施形態の詳細について説明する。

【0016】

〔概要〕
本発明の実施形態は、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができるようにするものである。具体的には、光ファイバから得られる戻り光の波長成分を、複数の光源素子の各々から射出される光パルスの波長帯毎に分離し、分離した波長成分を複数の受光素子で個別に受光することで、測定精度を低下させることなく多波長同時測定を実現するものである。

【0017】

上述した特許文献１に開示されたＯＴＤＲは、複数波長の光パルスを光ファイバに入射させて同時に測定を行う多波長同時測定が可能である。このＯＴＤＲは、波長毎に異なるランダム符号で変調された試験光を光ファイバに入射させ、光ファイバから得られる戻り光の受光信号と上記ランダム符号との相関演算を行うことで多波長同時測定を実現している。しかしながら、このような相関演算を行うとスプリアス成分が発生する虞が考えられる。

【0018】

上記のスプリアス成分が発生すると、光ファイバの接続点等のイベントの位置の測定精度が低下したり、接続損失のレベル等の測定精度が低下したりする。測定精度の低下を防止するには、測定精度の低下を防止するための相関器等の高速な電気回路を付加することが考えられるが、このような電気回路は高価であるため、光パルス試験器のコストが大幅に上昇してしまう。

【0019】

本発明の実施形態は、互いに異なる波長帯の光パルスを射出する複数の光源素子から射出される光パルスを空間的に波長合波して光ファイバに入射させるようにしている。そして、光ファイバからの戻り光を空間的に波長分離して複数の光源素子に対応して設けられた複数の受光素子に入射させるようにしている。これにより、複数の光源素子の各々から射出される光パルスの波長帯毎に分離された戻り光の波長成分が、複数の受光素子で個別に受光されるため、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができる。

【0020】

〔詳細〕
〈光パルス試験器〉
図１は、本発明の実施形態による光パルス試験器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器１は、双方向モジュール１１、ＬＤ駆動部１２、サンプリング部１３、信号処理部１４、表示部１５、及びコネクタ１６を備える。このような光パルス試験器１は、光ファイバＦＵＴに光パルスを入射させて得られる戻り光に基づいて光ファイバＦＵＴの特性を試験又は測定する。尚、光パルス試験器１は、ＯＴＤＲとも呼ばれる。

【0021】

双方向モジュール１１は、ＬＤ駆動部１２から出力される駆動信号ＤＳに基づいて、光ファイバＦＵＴに入射させる光パルス（レーザ光）を出力するとともに、光ファイバＦＵＴから得られる戻り光を受光して受光信号ＲＳを出力する。尚、双方向モジュール１１の詳細については後述する。

【0022】

ＬＤ駆動部１２は、信号処理部１４の制御の下で、双方向モジュール１１を駆動する駆動信号ＤＳを出力する。つまり、ＬＤ駆動部１２は、光ファイバＦＵＴに入射させる光パルスを双方向モジュール１１から出力させるための駆動信号ＤＳを出力する。サンプリング部１３は、信号処理部１４の制御の下で、双方向モジュール１１から出力される受光信号ＲＳをサンプリングする。

【0023】

信号処理部１４は、ＬＤ駆動部１２及びサンプリング部１３を制御するとともに、サンプリング部１３でサンプリングされた信号を用いて、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算を行う。表示部１５は、例えば、液晶表示装置等の表示装置を備えており、信号処理部１４の演算結果等を表示する。尚、信号処理部１４の演算結果は、例えば、データファイルとして外部に出力されても良い。コネクタ１６は、光ファイバＦＵＴの一端を光パルス試験器１に接続するためのものである。

【0024】

〈双方向モジュール〉
図２は、本発明の実施形態における双方向モジュールの要部構成を示す図である。図２に示す通り、本実施形態における双方向モジュール１１は、光源素子２１ａ，２１ｂ（光源素子）、コリメートレンズ２２ａ，２２ｂ（第１空間光学系）、波長合波素子２３（第１空間光学系）、ハーフミラー２４（第１，第２空間光学系）、集光レンズ２５（第１，第２空間光学系）、波長分離素子２６ａ，２６ｂ（第２空間光学系）、集光レンズ２７ａ，２７ｂ（第２空間光学系）、及び受光素子２８ａ，２８ｂを備える。

【0025】

光源素子２１ａ，２１ｂは、例えば、半導体レーザを備えており、図１に示すＬＤ駆動部１２から出力される駆動信号ＤＳが入力されると光パルスを射出する。光源素子２１ａは、波長λ１の光パルス（以下、「第１光パルス」という場合がある）を射出し、光源素子２１ｂは、波長λ２の光パルス（以下、「第２光パルス」という場合がある）を射出する。波長λ１は、例えば、１．３１μｍ帯であり、波長λ２は、例えば、１．５５μｍ帯である。尚、波長λ２は、例えば、１．６μｍ帯であっても良い。

【0026】

コリメートレンズ２２ａは、光源素子２１ａから射出される第１光パルスを平行光に変換し、コリメートレンズ２２ｂは、光源素子２１ｂから射出される第２光パルスを平行光に変換する。波長合波素子２３は、コリメートレンズ２２ａ，２２ｂで平行光に変換された第１光パルスと第２光パルスとを空間的に合波（波長合波）する。この波長合波素子２３としては、例えば、第１光パルスを透過させ、第２光パルスを反射させるダイクロイックミラーや、ハーフミラーを用いることができる。

【0027】

ハーフミラー２４は、入射する光を所定の分岐比（例えば、１対１）で分岐する。例えば、ハーフミラー２４は、波長合波素子２３から導かれた光パルスの５０％を透過させ、残りの５０％を反射させる。また、ハーフミラー２４は、光ファイバＦＵＴから得られた戻り光の５０％を反射させ、残りの５０％を透過させる。

【0028】

集光レンズ２５は、ハーフミラー２４を透過した光パルスを結合用光ファイバＦＢの一端に結合させる。尚、結合用光ファイバＦＢは、一端が双方向モジュール１１に接続されて集光レンズ２５と光学的に結合しており、他端がコネクタ１６に接続されている。つまり、結合用光ファイバＦＢの他端には、光ファイバＦＵＴの一端が接続される。また、集光レンズ２５は、光ファイバＦＵＴから得られる戻り光を平行光に変換してハーフミラー２４に導く。

【0029】

波長分離素子２６ａは、ハーフミラー２４で反射された戻り光を空間的に分離（波長分離）する。具体的には、戻り光に含まれる波長成分のうち、第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分を透過させ、それ以外の波長成分（第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分を含む）を反射させる。波長分離素子２６ｂは、波長分離素子２６ａで反射された波長成分を空間的に分離（波長分離）する。具体的には、波長分離素子２６ａで反射された波長成分のうち、第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分を反射させ、それ以外の波長成分を透過させる。

【0030】

ここで、波長分離素子２６ｂは、波長分離素子２６ａで反射された波長成分に含まれる第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分を除去するために設けられる。波長分離素子２６ａは、第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分を全て透過させ、第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分を全て反射させるのが理想である。しかしながら、実際には、波長分離素子２６ａで反射される波長成分には、第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分が含まれることがある。波長分離素子２６ｂは、このような不要な波長成分を除去するために設けられる。尚、上記の不要な波長成分が無視できるのであれば、波長分離素子２６ｂに代えて全反射ミラーを用いても良い。

【0031】

集光レンズ２７ａは、波長分離素子２６ａを透過した波長成分を、受光素子２８ａの受光面に結合させる。集光レンズ２７ｂは、波長分離素子２６ｂで反射された成分を、受光素子２８ｂの受光面に結合させる。

【0032】

受光素子２８ａ，２８ｂは、例えば、アバランシェフォトダイオード（Avalanche Photo Diode：ＡＰＤ）を備えており、受光面に入射した波長成分を光電変換し、受光面に入射した波長成分に応じた受光信号ＲＳを出力する。受光素子２８ａは、光源素子２１ａに対応して設けられており、波長分離素子２６ａを透過して集光レンズ２７ａで集光された成分（第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分）を受光して、受光信号ＲＳ１を出力する。受光素子２８ｂは、光源素子２１ｂに対応して設けられており、波長分離素子２６ｂで反射されて集光レンズ２７ｂで集光された成分（第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分）を受光して、受光信号ＲＳ２を出力する。

【0033】

ここで、コリメートレンズ２２ａ，２２ｂ、波長合波素子２３、ハーフミラー２４、及び集光レンズ２５は、光源素子２１ａ，２１ｂから射出される第１，第２光パルスを空間的に波長合波して光ファイバＦＵＴに入射させる第１空間光学系をなす。また、集光レンズ２５、ハーフミラー２４、波長分離素子２６ａ，２６ｂ、及び集光レンズ２７ａ，２７ｂは、光ファイバＦＵＴからの戻り光を空間的に波長分離して受光素子２８ａ，２８ｂに入射させる第２空間光学系をなす。

【0034】

この第２空間光学系は、第１光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、光源素子２１ａに対応する受光素子２８ａに入射し、第２光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、光源素子２１ｂに対応する受光素子２８ｂに入射するように戻り光を空間的に波長分離する。尚、ハーフミラー２４及び集光レンズ２５は、第１空間光学系及び第２空間光学系で共用されていることから、第１空間光学系及び第２空間光学系は、ハーフミラー２４及び集光レンズ２５を共通して備えるということができる。

【0035】

図２に示す通り、受光素子２８ａには、サンプリング回路１３ａ及び信号処理回路１４ａが対応して設けられており、受光素子２８ｂには、サンプリング回路１３ｂ及び信号処理回路１４ｂが対応して設けられている。サンプリング回路１３ａ，１３ｂは、図１に示すサンプリング部１３に設けられる回路であり、信号処理回路１４ａ，１４ｂは、図１に示す信号処理部１４に設けられる回路である。

【0036】

サンプリング回路１３ａは、対応する受光素子２８ａから出力される受光信号ＲＳ１をサンプリングする。信号処理回路１４ａは、サンプリング回路１３ａでサンプリングされた信号を用いて、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算を行う。サンプリング回路１３ｂは、対応する受光素子２８ｂから出力される受光信号ＲＳ２をサンプリングする。信号処理回路１４ｂは、サンプリング回路１３ｂでサンプリングされた信号を用いて、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算を行う。

【0037】

受光素子２８ａに対応するサンプリング回路１３ａ及び信号処理回路１４ａと、受光素子２８ｂに対応するサンプリング回路１３ｂ及び信号処理回路１４ｂとを設けるのは、以下の理由による。つまり、受光素子２８ａから出力される受光信号ＲＳ１と受光素子２８ｂから出力される受光信号ＲＳ２とを並行して処理することで、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために要する時間を短縮するためである。

【0038】

〈光パルス試験器の動作〉
光パルス試験器１の動作が開始されると、まず、図１に示す信号処理部１４によってＬＤ駆動部１２が制御され、ＬＤ駆動部１２から駆動信号ＤＳが出力される。ＬＤ駆動部１２から出力された駆動信号ＤＳは、双方向モジュール１１の光源素子２１ａ，２１ｂに供給される。駆動信号ＤＳが供給されると、光源素子２１ａからは第１光パルスが射出され、光源素子２１ｂからは第２光パルスが射出される。

【0039】

光源素子２１ａから射出された第１光パルスは、コリメートレンズ２２ａで平行光に変換され、光源素子２１ｂから射出された第２光パルスは、コリメートレンズ２２ｂで平行光に変換される。平行光に変換された第１光パルス及び第２光パルスは、波長合波素子２３で合波される。合波された光パルスは、ハーフミラー２４、集光レンズ２５、及び結合用光ファイバＦＢを順に介した後に、コネクタ１６に接続された光ファイバＦＵＴに入射する。光パルスが、光ファイバＦＵＴを伝播する従って、光ファイバＦＵＴ内ではレイリー散乱光やフレネル反射光が生ずる。これらは戻り光として、光ファイバＦＵＴを逆方向（光パルスの伝播方向とは逆の方法）に伝播する。

【0040】

光ファイバＦＵＴから出力された戻り光は、結合用光ファイバＦＢ及び集光レンズ２５を順に介した後にハーフミラー２４で反射されて波長分離素子２６ａに入射する。波長分離素子２６ａに入射した戻り光に含まれる波長成分のうち、第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分は波長分離素子２６ａを透過し、第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分は反射される。

【0041】

波長分離素子２６ａを透過した波長成分（第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分）は、集光レンズ２７ａによって集光された後に、受光素子２８ａで受光される。これにより、受光素子２８ａからは、受光信号ＲＳ１が出力される。これに対し、波長分離素子２６ａで反射された波長成分（第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分）は、波長分離素子２６ｂで反射されて集光レンズ２７ｂによって集光された後に、受光素子２８ｂで受光される。これにより、受光素子２８ｂからは、受光信号ＲＳ２が出力される。

【0042】

受光素子２８ａから出力された受光信号ＲＳ１は、サンプリング回路１３ａでサンプリングされた後に、信号処理回路１４ａによって光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算に用いられる。これと並行して、受光素子２８ｂから出力された受光信号ＲＳ２は、サンプリング回路１３ｂでサンプリングされた後に、信号処理回路１４ｂによって光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算に用いられる。

【0043】

信号処理回路１４ａ，１４ｂでは、例えば、光源素子２１ａ，２１ｂから第１，第２光パルスがそれぞれ出力されてから、戻り光が受光素子２８ａ，２８ｂで受光されるまでの時間に基づいて、例えば、光パルス試験器１から光ファイバＦＵＴの障害点までの距離を求める演算が行われる。このようにして得られた信号処理回路１４ａ，１４ｂの演算結果（例えば、光ファイバＦＵＴの伝送損失や障害点までの距離等）が、表示部１５に表示される。

【0044】

以上の通り、本実施形態では、光源素子２１ａから射出される第１光パルスと光源素子２１ｂから射出される第２光パルスとを空間的に波長合波して光ファイバＦＵＴに入射させている。そして、光ファイバＦＵＴからの戻り光を空間的に波長分離して受光素子２８ａ，２８ｂに入射させるようにしている。これにより、光源素子２１ａ，２１ｂの各々から射出される第１，第２光パルスの波長帯毎に分離された戻り光の波長成分が、受光素子２８ａ，２８ｂでそれぞれ個別に受光されるため、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができる。

【0045】

また、本実施形態では、双方向モジュール１１を構成する光学素子が空間結合されている。これにより、本実施形態の双方向モジュール１１は、光学素子が光ファイバ結合されているものに比べて結合損失を抑えることができ測定精度の向上を図ることができる。また、本実施形態の双方向モジュール１１は、光学素子が光ファイバ結合されているものに比べて、省スペース及び低コストを図ることができる。

【0046】

〈変形例〉
図３は、本発明の実施形態における双方向モジュールの変形例を示す図である。尚、図３においては、図２に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。図３に示す双方向モジュール１１は、図２に示す双方向モジュール１１に対し、光源素子２１ｃ、コリメートレンズ２２ｃ（第１空間光学系）、波長合波素子３１（第１空間光学系）、波長分離素子２６ｃ（第２空間光学系）、集光レンズ２７ｃ（第２空間光学系）、受光素子２８ｃ、及び不要光遮断フィルタ３２ｂ，３２ｃを追加した構成である。

【0047】

図２に示す双方向モジュール１１は、２つの異なる波長の光パルスを光ファイバＦＵＴに入射させて同時に測定を行う２波長同時測定を実現するものであった。これに対し、本変形例に係る双方向モジュール１１は、３つの異なる波長の光パルスを光ファイバＦＵＴに入射させて同時に測定を行う３波長同時測定を実現するものである。

【0048】

光源素子２１ｃは、図２に示す光源素子２１ａ，２１ｂと同様に、例えば、半導体レーザを備えており、図１に示すＬＤ駆動部１２から出力される駆動信号ＤＳが入力されると光パルスを射出する。光源素子２１ｃは、波長λ３の光パルス（以下、「第３光パルス」という場合がある）を射出する。尚、波長λ３は、例えば、１．６μｍ帯である。

【0049】

コリメートレンズ２２ｃは、コリメートレンズ２２ａ，２２ｂと同様のものであり、波長合波素子３１は、波長合波素子２３と同様のものである。波長分離素子２６ｃは、波長分離素子２６ｂを透過した波長成分を空間的に分離（波長分離）する。具体的には、波長分離素子２６ｂを透過した波長成分のうち、第３光パルスの波長λ３と同じ波長帯の成分を反射させ、それ以外の波長成分を透過させる。

【0050】

ここで、波長分離素子２６ｃは、波長分離素子２６ｂを透過した波長成分に含まれる第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分や、第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の成分を除去するために設けられる。これは、図２に示す波長分離素子２６ｂと同様の理由である。尚、上記の波長成分を除去する必要が無い場合には、波長分離素子２６ｃに代えて全反射ミラーを用いても良い。

【0051】

集光レンズ２７ｃは、集光レンズ２７ａ，２７ｂと同様のものである。受光素子２８ｃは、受光素子２８ａ，２８ｂと同様のものである。尚、受光素子２８ｃは、光源素子２１ｃに対応して設けられており、波長分離素子２６ｃで反射されて集光レンズ２７ｃで集光された成分（第３光パルスの波長λ３と同じ波長帯の成分）を受光して、受光信号ＲＳ３を出力する。

【0052】

不要光遮断フィルタ３２ｂは、集光レンズ２７ｂと受光素子２８ｂとの間に配置されており、不要な光（例えば、第２光パルスの波長λ２と同じ波長帯の光以外の光）を遮断するフィルタである。不要光遮断フィルタ３２ｃは、集光レンズ２７ｃと受光素子２８ｃとの間に配置されており、不要な光（例えば、第３光パルスの波長λ３と同じ波長帯の光以外の光）を遮断するフィルタである。

【0053】

ここで、図３に示す例において、不要光遮断フィルタは、集光レンズ２７ａと受光素子２８ａとの間には配置されていない。これは、波長分離素子２６ａが、第１光パルスの波長λ１と同じ波長帯の成分以外の成分は透過させない（或いは、殆ど透過させない）という透過特性を有するためである。尚、波長分離素子２６ａの透過特性によっては、集光レンズ２７ａと受光素子２８ａとの間に不要光遮断フィルタを配置しても良い。

【0054】

ここで、コリメートレンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、波長合波素子２３、波長合波素子３１、ハーフミラー２４、及び集光レンズ２５は、光源素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから射出される第１，第２，第３光パルスを空間的に波長合波して光ファイバＦＵＴに入射させる第１空間光学系をなす。また、集光レンズ２５、ハーフミラー２４、波長分離素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、集光レンズ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ、及び不要光遮断フィルタ３２ｂ，３２ｃは、光ファイバＦＵＴからの戻り光を空間的に波長分離して受光素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃに入射させる第２空間光学系をなす。

【0055】

この第２空間光学系は、第１光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、光源素子２１ａに対応する受光素子２８ａに入射し、第２光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、光源素子２１ｂに対応する受光素子２８ｂに入射し、第３光パルスの波長帯と同じ波長帯の成分が、光源素子２１ｃに対応する受光素子２８ｃに入射するように戻り光を空間的に波長分離する。尚、ハーフミラー２４及び集光レンズ２５は、第１空間光学系及び第２空間光学系で共用されていることから、第１空間光学系及び第２空間光学系は、ハーフミラー２４及び集光レンズ２５を共通して備えるということができる。

【0056】

図３に示す通り、受光素子２８ｃには、サンプリング回路１３ｃ及び信号処理回路１４ｃが対応して設けられている。サンプリング回路１３ｃは、サンプリング回路１３ａ，１３ｂと同様に、図１に示すサンプリング部１３に設けられる回路であり、信号処理回路１４ｃは、信号処理回路１４ａ，１４ｂと同様に、図１に示す信号処理部１４に設けられる回路である。

【0057】

サンプリング回路１３ｃは、対応する受光素子２８ｃから出力される受光信号ＲＳ３をサンプリングする。信号処理回路１４ｃは、サンプリング回路１３ｃでサンプリングされた信号を用いて、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために必要となる演算を行う。受光素子２８ｃに対応するサンプリング回路１３ｃ及び信号処理回路１４ｃを設けることで、受光素子２８ａから出力される受光信号ＲＳ１、受光素子２８ｂから出力される受光信号ＲＳ２、及び受光素子２８ｃから出力される受光信号ＲＳ３を並行して処理することができる。これにより、光ファイバＦＵＴの特性を求めるために要する時間を短縮することができる。

【0058】

尚、本変形例に係る双方向モジュール１１と図２に示す双方向モジュール１１とは、本変形例に係る双方向モジュール１１が３波長同時測定を実現し、図２に示す双方向モジュール１１が２波長同時測定を実現する点において異なるだけである。このため、本変形例に係る双方向モジュール１１を備える光パルス試験器の動作は、基本的に、図２に示す双方向モジュール１１を備える光パルス試験器１の動作と同様であるから、動作の詳細な説明は省略する。

【0059】

以上の通り、本変形例では、光源素子２１ａから射出される第１光パルス、光源素子２１ｂから射出される第２光パルス、及び光源素子２１ｃから射出される第３光パルスを空間的に波長合波して光ファイバＦＵＴに入射させている。そして、光ファイバＦＵＴからの戻り光を空間的に波長分離して受光素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃに入射させるようにしている。これにより、光源素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃの各々から射出される第１，第２，第３光パルスの波長帯毎に分離された戻り光の波長成分が、受光素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃでそれぞれ個別に受光されるため、測定精度の低下を招くことなく短時間で光ファイバの試験を行うことができる。

【0060】

また、本変形例においても、双方向モジュール１１を構成する光学素子が空間結合されている。これにより、本変形例の双方向モジュール１１も、光学素子が光ファイバ結合されているものに比べて結合損失を抑えることができ測定精度の向上を図ることができるとともに、省スペース及び低コストを図ることができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態による光パルス試験器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訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態による光パルス試験器は２波長同時測定が可能なものであり、上述した変形例に係る光パルス試験器は３波長同時測定が可能なものであったが、４波長以上の波長で同時測定が可能なものであっても良い。

【0062】

Ｎ（Ｎは２以上の整数）を波長の数とすると、Ｎ波長で同時測定を行う光パルス試験器は、光源素子及び受光素子をＮ個ずつ備える。また、この光パルス試験装置は、第１空間光学系に（Ｎ－１）個の波長合波フィルタを備えており、第２空間光学系に少なくとも（Ｎ－１）個の波長分離素子を備えたものとなる。

【0063】

また、上述した変形例に係る光パルス試験器では、光ファイバＦＵＴからの戻り光を、短波長側から長波長側の順で分離する例について説明した。つまり、第１光パルスの波長λ１（例えば、１．３１μｍ帯）と同じ波長帯の成分、第２光パルスの波長λ２（例えば、１．５５μｍ帯）と同じ波長帯の成分、第３光パルスの波長λ３（例えば、１．６μｍ帯）と同じ波長帯の成分の順で分離する例について説明した。

【0064】

しかしながら、光ファイバＦＵＴからの戻り光は、長波長側から短波長側の順で分離するようにしても良い。つまり、第３光パルスの波長λ３（例えば、１．６μｍ帯）と同じ波長帯の成分、第２光パルスの波長λ２（例えば、１．５５μｍ帯）と同じ波長帯の成分、及び第１光パルスの波長λ１（例えば、１．３１μｍ帯）と同じ波長帯の成分の順で分離しても良い。

【0065】

また、上述した実施形態及び変形例に係る光パルス試験器は、ハーフミラー２４を透過した光パルスを光ファイバＦＵＴに入射させ、光ファイバＦＵＴからの戻り光をハーフミラー２４で反射する構成であった。しかしながら、ハーフミラー２４で反射された光パルスを光ファイバＦＵＴに入射させ、光ファイバＦＵＴからの戻り光を、ハーフミラー２４で透過させる構成であっても良い。

【0066】

〈使用例〉
最後に、上述した光パルス試験器の使用例について説明する。以下では、「曲げの確認」、「多波長リアルタイム測定」、及び「被測定光ファイバの接続具合の確認」について順に説明する。

【0067】

《曲げの確認》
光ファイバのコアを伝播する光信号は、光ファイバが屈曲されている場合には、コアから外部（クラッド）に漏れ出ることがある。このようなコアから外部に漏れ出る光信号は損失になるため、光ファイバのコアを伝播する光信号のパワーが低下する。ここで、光ファイバのコアを伝播する光信号は、短波長の光信号よりも長波長の光信号の方が、コアから外部（クラッド）に出やすくなる。

【0068】

ＯＴＤＲでは、光ファイバのコアを伝播する光信号のパワー変化が生じた位置を検出することができる。このため、光ファイバの曲げに鈍感な短波長（例えば、１．３１μｍ）の光信号と、光ファイバの曲げに敏感な長波長（例えば、１．５５μｍや１．６μｍ）の光信号とを同時測定し、その測定結果を比較すれば光ファイバの曲げが発生している位置を短時間で確認することができる。

【0069】

光ファイバシステムのアクセス網サービスにおいて、基地局から配線された多芯ケーブルを単芯にしたり、スプリッタと言われる分配器等を収納したりするクロージャーがある。光ファイバの敷設作業において、光ファイバをクロージャーへ収納する際に、規定よりも曲げて収納したり、挟みこんで収納したりしてしまうと、通信障害や、光ファイバ劣化や破断の原因になることがある。上述した光パルス試験器を用いれば、上記の作業中に短時間で曲げを検出することができるため、上述した作業不具合の発生を防止することが可能になる。

【0070】

《多波長リアルタイム測定》
ＯＴＤＲには、平均化処理時間／回数を少なくして測定を行うリアルタイム測定と呼ばれる機能がある。この機能の主な用途は、接続された光ファイバの接続状況の簡易確認や、最適な測定条件を導き出すための事前測定である。上述した光パルス試験器を用いれば、多波長同時のリアルタイム測定が実現できるため、従来の構成にて、波長毎に繰り返し行っている測定条件のためのリアルタイム測定を、同時に行うことができる。

【0071】

波長毎に測定条件が違う例としては、光ファイバの損失率（ｄＢ／ｋｍ）が違うために、測定可能な範囲（ＤＲダイナミックレンジ）に関わる測定光のパワー（パルス幅など）や平均化回数（時間）を変えることが挙げられる。また、光ファイバの屈折率が異なるために、接続点や全長の遠端位置を合わせるための群屈折率（ＩＯＲ：Index Of Refraction）を変えること等である。群屈折率の事前変更は、ＥＮＤ点位置の自動補正機能とすることができる。

【0072】

《被測定光ファイバの接続具合の確認》
測定開始前のＯＴＤＲとの接続チェック機能において、一度に測定する波長にて接続具合を確認できる。光コネクタの接続点では、波長により接続損失や反射にばらつきが生じることが有る。例えば、１．３１μｍで「ＯＫ」（反射が小さい）だが、１．５５μｍで「ＮＧ」（反射が大きい）といったことがある。上述した光パルス試験器を用いれば、このような確認を測定開始前に行うことができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 光パルス試験器
１４ａ～１４ｃ 信号処理回路
２１ａ～２１ｃ 光源素子
２２ａ～２２ｃ コリメートレンズ
２３ 波長合波素子
２４ ハーフミラー
２５ 集光レンズ
２６ａ～２６ｃ 波長分離素子
２７ａ～２７ｃ 集光レンズ
２８ａ～２８ｃ 受光素子
３１ 波長合波素子
３２ｂ，３２ｃ 不要光遮断フィルタ
ＦＵＴ 光ファイバ

【図1】

【図2】

【図3】