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JP2015078859A - Branched optical fiber characteristic analyzer and analysis method thereof - Google Patents

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JP2015078859A JP2013215096A JP2013215096A JP2015078859A JP 2015078859 A JP2015078859 A JP 2015078859A JP 2013215096 A JP2013215096 A JP 2013215096A JP 2013215096 A JP2013215096 A JP 2013215096A JP 2015078859 A JP2015078859 A JP 2015078859A
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千尋 鬼頭
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow individual measurement of branch optical fiber characteristics with only an extra-facility in PON (Passive Optical Network) type optical branch lines, and to allow the measurement even if a branch optical fiber length difference is shorter than 1 m.SOLUTION: A branch optical fiber characteristic analyzer pulses and multiplexes first and second test light different in a sign and a wavelength and makes it incident on a measured optical fiber, extracts return light by reflection of branch light fibers inside the measured optical fiber, extracts the first test light from the return light, detects the extracted first test light nu local light to acquire an optical beat signal, and receives the optical beat signal to measure stimulated Brillouin backscattering light generated in the first test light. In the measurement, when a minimum difference between respective lengths of N-core branch optical fibers from a branch point to the termination of the measured optical fiber is longer than branch optical fiber identification resolution ΔL, the branch optical fiber characteristic analyzer measures the stimulated Brillouin backscattering light while changing the signs of the first and second test light and the local light to analyze characteristics of the branch optical fibers.

Description

本発明は、例えばPON(Passive Optical Network)型の光線路において、光スプリッタで分岐された各分岐光ファイバの特性を個別に測定し解析する分岐光ファイバ特性解析装置とその解析方法に関する。   The present invention relates to a branched optical fiber characteristic analysis apparatus and an analysis method for individually measuring and analyzing the characteristics of each branched optical fiber branched by an optical splitter in, for example, a PON (Passive Optical Network) type optical line.

光ファイバなどの光線路を使用する光通信システムでは、光線路の故障を検出し、または、故障位置を特定するために光パルス線路監視装置が用いられる。光パルス線路監視装置は、光が光線路内を伝搬するに伴い、その光と同じ波長の後方散乱光が生じて逆方向に伝搬することを利用する。すなわち、光線路に試験光として光パルスを入射すると、この光パルスが破断点に到達するまで後方散乱光を発生し続け、試験光と同じ波長の戻り光が光パルスを入射した光線路の端面から出射される。この後方散乱光の継続時間を測定することにより、光線路の破断位置を特定することが可能となるものである。この原理に基づく監視装置としては、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)が代表的である。   In an optical communication system using an optical line such as an optical fiber, an optical pulse line monitoring device is used to detect a failure of the optical line or to specify a failure position. The optical pulse line monitoring device utilizes the fact that backscattered light having the same wavelength as the light is generated and propagates in the reverse direction as the light propagates in the optical line. That is, when an optical pulse is incident on the optical line as test light, backscattered light continues to be generated until the optical pulse reaches the breaking point, and the end face of the optical line on which the return light having the same wavelength as the test light is incident. It is emitted from. By measuring the duration of the backscattered light, it is possible to specify the break position of the optical line. A typical monitoring device based on this principle is an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

しかしながら、従来の光パルス線路監視装置では、PON(Passive Optical Network)型の光分岐線路については、光スプリッタからユーザ装置側に位置する分岐光ファイバを、あるいは光デバイス(例えば反射型フィルタ)、スプリッタやファイバ接続部品など、光線路に接続されている光装置の状態を、個別に識別することは困難である。すなわち、通信事業者設備ビルから敷設されている幹線光ファイバが光スプリッタにより複数の光ファイバに分岐されるため、試験光も光スプリッタによる複数の光ファイバに分岐され、光スプリッタによる分岐後の各光ファイバ(以下、「分岐下部光ファイバ」)に一様に分配される。その後、各光ファイバ心線からの戻り光が入射端に戻る際、光スプリッタで重なり合ってしまう。このため、入射端で観測されるOTDR波形からは、どの分岐光ファイバに故障が生じているかを識別できなくなる。このように既存の光パルス線路監視装置は基本的に1本の光線路に対してのみ有効であり、光分岐線路に対しては、そのまま適用することはできない。   However, in a conventional optical pulse line monitoring apparatus, for a PON (Passive Optical Network) type optical branch line, a branch optical fiber located on the user apparatus side from the optical splitter, or an optical device (for example, a reflection type filter), splitter It is difficult to individually identify the status of optical devices connected to the optical line, such as optical fiber components and fiber connection components. That is, because the trunk optical fiber laid from the telecommunications carrier equipment building is branched into a plurality of optical fibers by the optical splitter, the test light is also branched into the plurality of optical fibers by the optical splitter. The optical fiber (hereinafter referred to as “branch lower optical fiber”) is uniformly distributed. Then, when the return light from each optical fiber core wire returns to the incident end, it overlaps with the optical splitter. For this reason, it becomes impossible to identify which branch optical fiber has a failure from the OTDR waveform observed at the incident end. As described above, the existing optical pulse line monitoring device is basically effective only for one optical line, and cannot be applied to an optical branch line as it is.

そこで、光分岐線路に対する光パルス線路監視装置の適用を可能とするための技術が提案されている。(非特許文献1、特許文献1、非特許文献2参照)
非特許文献1では、試験光を反射する光フィルタをターミネーションフィルタとしてユーザ装置の手前に設置し、各ユーザからの反射光の強度を高分解能なOTDR装置により測定するというものである。この測定によれば、光スプリッタより下流の分岐光ファイバにおける距離分解能として2mの精度を得られることが報告されている。しかしながら、この技術では、故障心線の特定と、ユーザ装置か光線路のどちらが故障しているかといった故障位置の切り分けが可能であるにとどまっており、分岐下部光ファイバのどの位置で故障が発生しているかを特定することができない。
Therefore, a technique for enabling application of an optical pulse line monitoring device to an optical branch line has been proposed. (See Non-Patent Document 1, Patent Document 1, and Non-Patent Document 2)
In Non-Patent Document 1, an optical filter that reflects test light is installed in front of a user device as a termination filter, and the intensity of reflected light from each user is measured by a high-resolution OTDR device. According to this measurement, it has been reported that the accuracy of 2 m can be obtained as the distance resolution in the branched optical fiber downstream from the optical splitter. However, with this technology, it is only possible to identify the fault core and to identify the fault location such as whether the user device or the optical line is faulty, and at which position of the lower branch optical fiber the fault occurs. I can't identify what it is.

特許文献1では、光スプリッタとして、光の多光束干渉を利用するアレイ導波路による回折格子型の波長合分波器を用い、波長可変光源により試験光の波長を切り替えて被試験光線路を選択するという提案がなされている。この提案の手法によれば、波長可変光源の波長を掃引し、反射光の波長を光反射処理部で検出し、その波長を基準に試験光の波長を設定することで、試験光の波長に対応付けて各光線路の個別監視を実現することができる。しかしながら、アレイ導波路による回折格子型の波長合分波器に代表される、波長ルーティング機能を持つ光分岐装置は一般的に高価であり、多くの加入者を収容するアクセス系光システムに用いることはコスト面で難しい。さらには、このような光部品は温度依存性が大きく、温度調整機能を付加する必要もあるため、システムを構築する際に必要となるコストが高くなり好ましくない。   In Patent Document 1, a diffraction grating type wavelength multiplexer / demultiplexer using an arrayed waveguide that utilizes multi-beam interference of light is used as an optical splitter, and a test optical line is selected by switching the wavelength of the test light with a wavelength variable light source. Proposals have been made. According to this proposed method, the wavelength of the tunable light source is swept, the wavelength of the reflected light is detected by the light reflection processing unit, and the wavelength of the test light is set on the basis of the wavelength, thereby obtaining the wavelength of the test light. Correspondingly, individual monitoring of each optical line can be realized. However, an optical branching device having a wavelength routing function, represented by a diffraction grating type wavelength multiplexer / demultiplexer using an arrayed waveguide, is generally expensive and used for an access optical system that accommodates many subscribers. Is difficult in terms of cost. Furthermore, such optical components are highly temperature dependent and need to be added with a temperature adjustment function, which is not preferable because the cost required for constructing the system increases.

非特許文献2では、ポンプ光パルスとプローブ光パルスの二つの試験光パルスを入射し、両試験光の衝突位置でのブリルアン利得を解析することにより、スプリッタ下部心線個別の損失分布を得るという提案がなされている。しかしながら、パルス法を用いたブリルアン利得解析は、分岐ファイバ識別分解能は1mより長くなる。これは、パルス法において、パルス幅がブリルアン散乱のフォノン寿命(〜1m)より狭いときに感度が著しく劣化するためである。特許文献2に記載の手法は、試験光のパルス幅より長い分岐光ファイバ長差がないと測定できない。そのため、集合住宅などの隣同士が近く、分岐ファイバ長差が1mより短い場合には測定できない。   According to Non-Patent Document 2, two test light pulses, a pump light pulse and a probe light pulse, are incident and a Brillouin gain at the collision position of both test lights is analyzed to obtain individual loss distributions of the lower core of the splitter. Proposals have been made. However, in the Brillouin gain analysis using the pulse method, the branch fiber identification resolution is longer than 1 m. This is because, in the pulse method, the sensitivity is significantly deteriorated when the pulse width is narrower than the phonon lifetime (˜1 m) of Brillouin scattering. The method described in Patent Document 2 cannot be measured unless there is a difference in the length of the branched optical fiber that is longer than the pulse width of the test light. Therefore, it is not possible to measure when the neighbors such as apartment houses are close to each other and the difference in length of the branched fibers is shorter than 1 m.

特開平7-87017号公報JP-A-7-87017

Y. Enomoto et al., "Over 31.5dB dynamic range optical fiber line testing system with optical fiber fault isolation function 32dB-branched PON", OFC2003 Technical Digest, paper ThAA3(2003), pp. 608-610Y. Enomoto et al., "Over 31.5dB dynamic range optical fiber line testing system with optical fiber fault isolation function 32dB-branched PON", OFC2003 Technical Digest, paper ThAA3 (2003), pp. 608-610 H. takahashi et al., "Individual fault location in PON using pulsed pump-probe Brillouin analysis", Electronics letters, vol.47, pp.1384-1385(2011).H. takahashi et al., "Individual fault location in PON using pulsed pump-probe Brillouin analysis", Electronics letters, vol.47, pp.1384-1385 (2011). 梶原康嗣“光波コヒーレンス関数の合成法による長尺ファイバブラッググレーティングングのブラッグ波長分布測定システム”http://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/dspace/bitstream/2261/29062/1/37066461.pdfYasuaki Sugawara “Bragg Wavelength Distribution Measurement System for Long Fiber Bragg Grating by Synthesis of Lightwave Coherence Function” http://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/dspace/bitstream/2261/29062/1 /37066461.pdf

そこで、PON型の光分岐線路において、光スプリッタからユーザ装置側の分岐下部光ファイバ、および光スプリッタなどの光デバイス装置を監視するにあたり、新たに光デバイスや光線路構成を変更することなく(既設設備を変更することによりコストをかけることなく)、所外既設設備(同一特性の分岐光ファイバと同一波長光反射フィルタ)を使用するのみで分岐光ファイバ特性を個別に測定ことを可能とし、分岐光ファイバ長差が1mより短い場合でも測定可能な技術が求められている。   Therefore, in the PON type optical branching line, when monitoring the optical device device such as the optical fiber splitter and the branching lower optical fiber on the user equipment side from the optical splitter, the optical device and the optical line configuration are not newly changed (existing). Branching optical fiber characteristics can be measured individually by using existing off-the-shelf equipment (branching optical fiber of the same characteristics and the same wavelength light reflection filter) without changing the cost. There is a need for a technique that can measure even when the optical fiber length difference is shorter than 1 m.

本発明は、上記の事情に着目してなされたもので、PON型光分岐線路において、所内既設設備の光デバイスや光線路構成を変更せずに、所外設備のみで分岐光ファイバ特性を個別に測定することができ、分岐光ファイバ長差が1mより短い場合でも測定することのできる分岐光ファイバ特性解析装置及びその解析方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and in the PON type optical branch line, the optical fiber characteristics of the existing equipment in the site and the optical line configuration are not changed, and the branch optical fiber characteristics are individually determined only by the outside equipment. It is an object of the present invention to provide a branching optical fiber characteristic analysis apparatus and an analysis method thereof that can measure even when the difference in length of the branching optical fiber is shorter than 1 m.

本発明に係る分岐光ファイバ特性解析装置は、以下のような態様の構成とする。
(1)基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析装置であって、レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化して出力する光源モジュールと、前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を変更する光周波数変更手段と、前記光周波数変更手段の出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐する分岐手段と、前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化する第1のパルス化手段と、前記第二試験光をパルス化する第2の光パルス化手段と、それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波する合波素子と、前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に配置され、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタと、前記合波素子で合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させる光遅延手段と、前記第一試験光を前記分岐手段で分岐されるローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得る検波手段と、前記光ビート信号を受光して電気信号に変換する光受信器と、前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析する演算処理装置とを具備し、前記演算処理装置は、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記光源モジュールで生成される第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析する態様とする。
The branched optical fiber characteristic analyzer according to the present invention has the following configuration.
(1) One end of the backbone optical fiber is branched into N (N is a natural number of 2 or more) system by an optical splitter, and one end of the branched optical fiber is optically coupled to each branch end of the optical splitter, and each measured object A branched optical fiber characteristic analyzing apparatus for analyzing branched optical fiber characteristics of an optical fiber, wherein the light source module encodes and outputs continuous light from a laser into waveforms of a first test light, a second test light, and a local light, and Optical frequency changing means for changing the optical frequency of the first test light and the local light; branching means for branching the first test light and the local light from the output light of the optical frequency changing means; First pulsed means for pulsing the changed first test light, second optical pulsed means for pulsing the second test light, and the encoded and pulsed first test, respectively. And a multiplexing element that multiplexes the second test light and the other end of each of the plurality of branch optical fibers of the optical fiber to be measured, and reflects the wavelength of the first and second test lights, A plurality of light reflection filters that transmit light of a wavelength and the test light combined by the multiplexing element are incident on the backbone optical fiber of the optical fiber to be measured and returned from the incident end of the backbone optical fiber An optical circulator for extracting light, an optical delay means for matching the incident timing of the first test light and the second test light to the optical fiber to be measured, and a local branching of the first test light by the branching means Detection means for detecting an optical beat signal of the first test light and the local light by detecting with light; an optical receiver for receiving the optical beat signal and converting it into an electrical signal; and Generated in test light An arithmetic processing unit for measuring the guided Brillouin backscattered light and analyzing the characteristics of the optical fiber under test. The arithmetic processing unit is configured to branch N cores from a branch point by the optical splitter to the light reflection filter. For the optical fiber, when the minimum difference between the respective lengths is longer than the branching optical fiber identification resolution ΔL, the guiding is performed while changing the signs of the first and second test lights and the local light generated by the light source module. By measuring Brillouin backscattered light, the characteristics of the branched optical fiber are analyzed.

(2)(1)において、前記光周波数変更手段は、前記第1試験光及び第2試験光の周波数差が、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当するように変更する態様とする。   (2) In (1), in the optical frequency changing means, the frequency difference between the first test light and the second test light corresponds to a Brillouin frequency shift amount in which stimulated Brillouin backscattered light is generated in the measured optical fiber. It is set as the aspect changed so that it may.

(3)(1)において、前記光源モジュールは、注入電流に基づいて前記連続光のレーザ光を発生し、前記注入電流により前記連続光を任意波形に変調する光源と、前記光源への注入電流を前記第一試験光、第二試験光及びローカル光それぞれの変調波形に合わせて連続的に変化させ、前記第1及び第2の光パルス化手段により時間分割することで、符号化した第一及び第二試験光及びローカル光を発生する態様とする。   (3) In (1), the light source module generates a laser beam of the continuous light based on an injection current, modulates the continuous light into an arbitrary waveform by the injection current, and an injection current to the light source Is continuously changed according to the modulation waveform of each of the first test light, the second test light, and the local light, and the first and second optical pulsing means perform time division to encode the first The second test light and the local light are generated.

(4)(1)において、前記演算処理装置は、前記第1及び第2試験光による誘導ブリルアン散乱を測定し、前記複数の分岐光ファイバそれぞれの距離に対するブリルアン散乱光分布を測定し、前記測定結果それぞれから前記複数の分岐光ファイバにおける個別の損失分布を解析する態様とする。   (4) In (1), the arithmetic processing unit measures stimulated Brillouin scattering by the first and second test lights, measures Brillouin scattered light distribution with respect to each distance of the plurality of branched optical fibers, and measures the measurement An individual loss distribution in the plurality of branched optical fibers is analyzed from each result.

(5)(1)において、前記演算処理装置は、前記第一及び第二試験光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバ中における前記分岐光ファイバ終端からの誘導ブリルアン散乱位置を指定し、前記第一試験光及びローカル光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバのどの分岐光ファイバから反射された第一試験光に対応する電気信号であるかを特定し、得られた電気信号から誘導ブリルアン散乱光を解析した後、その解析結果を出力する解析処理を実行し、前記N系統の分岐光ファイバのうち最長の分岐光ファイバからの前記第一試験光が到達するまで待機した後、前記第一及び第二試験光及びローカル光の符号を変更して前記解析処理を繰り返して前記分岐光ファイバそれぞれの損失分布を取得する態様とする。   (5) In (1), the arithmetic processing unit designates the stimulated Brillouin scattering position from the end of the branched optical fiber in the optical fiber under test by designating the signs of the first and second test lights. By specifying the signs of the first test light and the local light, it is possible to identify and obtain an electrical signal corresponding to the first test light reflected from which branch optical fiber of the optical fiber under test. After analyzing the stimulated Brillouin scattered light from the measured electrical signal, an analysis process for outputting the analysis result is executed until the first test light from the longest branched optical fiber among the N-system branched optical fibers arrives After waiting, the signs of the first and second test lights and the local light are changed and the analysis process is repeated to obtain the loss distribution of each of the branched optical fibers.

また、本発明に係る光線路特性解析方法は、以下のような態様の構成とする。
(6)基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析方法であって、レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化し、前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を所定周波数変更し、前記光周波数変更出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐し、前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化し、前記第二試験光をパルス化し、それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波し、前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタを配置し、前記合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出し、前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させ、前記第一試験光を前記分岐されたローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得て、前記光ビート信号を受光して電気信号に変換し、当該電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析するようにし、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析する態様とする。
Moreover, the optical line characteristic analysis method according to the present invention has the following configuration.
(6) One end of the backbone optical fiber is branched into N (N is a natural number of 2 or more) system by an optical splitter, and one end of the branched optical fiber is optically coupled to each of the branch end portions of the optical splitter. A branched optical fiber characteristic analysis method for analyzing a branched optical fiber characteristic of an optical fiber, wherein continuous light from a laser is encoded into waveforms of a first test light, a second test light, and a local light, and the first test light and the The optical frequency of the local light is changed by a predetermined frequency, the first test light and the local light are branched from the optical frequency change output light, the first test light subjected to the change of the optical frequency is pulsed, Two test lights are pulsed, and the encoded and pulsed first test light and second test light are combined, and the first end of each of the plurality of branched optical fibers of the optical fiber to be measured is connected to the first end. as well as A plurality of light reflection filters that reflect the wavelength of the second test light and transmit light of other wavelengths, and the combined test light is incident on the backbone optical fiber of the optical fiber to be measured; The return light emitted from the incident end of the optical fiber is extracted, the incident timings of the first test light and the second test light to the measured optical fiber are matched, and the first test light is split into the branched local light An optical beat signal of the first test light and the local light is obtained by light detection, the optical beat signal is received and converted into an electrical signal, and an induction generated from the electrical signal to the first test light The Brillouin backscattered light is measured to analyze the characteristics of the optical fiber under test, and the minimum difference between the lengths of the N-core branched optical fibers from the branch point by the optical splitter to the light reflection filter is measured. The characteristics of the branched optical fiber are analyzed by measuring the stimulated Brillouin backscattered light while changing the signs of the first and second test lights and the local light when the resolution is longer than the branched optical fiber identification resolution ΔL. Let it be an aspect.

(7)(6)において、前記第一及び第二試験光の周波数差を、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当させる態様とする。   (7) In (6), the frequency difference between the first and second test lights is made to correspond to a Brillouin frequency shift amount in which stimulated Brillouin backscattered light is generated in the measured optical fiber.

以上のように、この発明によれば、光スプリッタ下部側における個別の分岐光ファイバの特性分布を取得するために、各分岐光ファイバ長が異なることと、分岐光ファイバそれぞれの終端に試験光波長を反射する光反射フィルタを備えることのみを条件としているため、現在のPON型光線路を一切取り替えることなく低コストで精密に測定可能であり、必要となる分岐光ファイバ長が1mより短い場合でも測定可能な分岐光ファイバ特性解析装置及びその解析方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in order to obtain the characteristic distribution of the individual branched optical fibers on the lower side of the optical splitter, the length of each branched optical fiber is different, and the test light wavelength is set at the end of each branched optical fiber. Because it is only necessary to have a light reflection filter that reflects light, it can be measured accurately at low cost without replacing any current PON type optical line, even if the required branch optical fiber length is shorter than 1 m A measurable branch optical fiber characteristic analyzer and an analysis method thereof can be provided.

本発明の一実施形態に係る分岐光ファイバ特性解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the branch optical fiber characteristic analyzer based on one Embodiment of this invention. 図1に示す解析装置の光符号化器において、第一試験光、第二試験光及びローカル光をそれぞれ符号化する任意波形を示す波形図。The wave form diagram which shows the arbitrary waveforms which each encode a 1st test light, a 2nd test light, and a local light in the optical encoder of the analyzer shown in FIG. 図1に示す解析装置で解析される距離−損失分布の例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the distance-loss distribution analyzed with the analyzer shown in FIG. 図1に示す解析装置の第一試験光と第二試験光との間に生じるブリルアン利得の相関ピークの変化を示す波形図。The wave form diagram which shows the change of the correlation peak of the Brillouin gain which arises between the 1st test light of the analyzer shown in FIG. 1, and a 2nd test light.

の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る分岐光ファイバ特性解析装置の構成を示す図である。図1に示す解析装置は、第一試験光が被測定ファイバ中で受けたブリルアン利得の特性分布を求めることができるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a branched optical fiber characteristic analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention. The analysis apparatus shown in FIG. 1 can determine the characteristic distribution of the Brillouin gain received by the first test light in the measured fiber.

光源11から出力されたレーザによる連続光は分岐素子12により分岐される。この分岐された光の一方を第一試験光(プローブ光)、他方を第二試験光(ポンプ光)とする。ここで、上記光源11は、上記第一試験光、第二試験光に続いてローカル光を出力する。また、上記光源11は、光符号化器13からの波形信号に基づいて出力光を適宜符号化する。光符号化器13は、具体的には、光源11のレーザ注入電流を任意波形で変調するように構成され、第一試験光、第二試験光及びローカル光をそれぞれ符号化する任意波形を、図2に示すように、時間的に連続で出力する。このとき、光源11からは、第一試験光、第二試験光、ローカル光が順次連続して出力される。   The continuous light from the laser output from the light source 11 is branched by the branch element 12. One of the branched lights is a first test light (probe light) and the other is a second test light (pump light). Here, the light source 11 outputs local light following the first test light and the second test light. The light source 11 appropriately encodes the output light based on the waveform signal from the optical encoder 13. Specifically, the optical encoder 13 is configured to modulate the laser injection current of the light source 11 with an arbitrary waveform, and encodes an arbitrary waveform for encoding the first test light, the second test light, and the local light, respectively. As shown in FIG. 2, it outputs continuously in time. At this time, the first test light, the second test light, and the local light are sequentially and sequentially output from the light source 11.

第一試験光は、光周波数変更器14により光周波数をfBだけ変化させる。光周波数変更器14は、具体的には駆動する正弦波発生器15からの信号周波数に応じて変調側波帯の周波数が変化する機能を持つ外部変調器であればよく、LiNbO3を用いた位相変調器、振幅変調器やSSB変調器でよい。 The optical frequency of the first test light is changed by the optical frequency changer 14 by f B. The optical frequency changer 14 may be an external modulator having a function of changing the frequency of the modulation sideband in accordance with the signal frequency from the sine wave generator 15 to be driven, and LiNbO 3 is used. A phase modulator, amplitude modulator or SSB modulator may be used.

上記光周波数変更器14の出力光は分岐素子16によって2系統に分岐され、その一方の分岐光は、光パルス化器17で図2に示す第一試験光部分が抽出されてパルス化される。また、上記第二試験光は、光遅延器18で所定時間遅延された後、光パルス化器19で図2に示す第二試験光部分が抽出されてパルス化され、光増幅器20で増幅された後、合波素子21にて、パルス化された第一試験光と合波される。   The output light of the optical frequency changer 14 is branched into two systems by the branching element 16, and one of the branched lights is pulsed by extracting the first test light portion shown in FIG. . The second test light is delayed for a predetermined time by the optical delay device 18, then the second test light portion shown in FIG. 2 is extracted and pulsed by the optical pulse generator 19, and amplified by the optical amplifier 20. After that, the multiplexing element 21 combines the pulsed first test light.

すなわち、光源11の出力光は、光パルス化器17により、符号化した第一試験光のみにパルス化され、パルス化器19により、符号化した第二試験光のみにパルス化される。このとき、光遅延器18によって第一試験光と第二試験光の入射時間差を調整し、合波素子21により符号化した第一試験光と符号化した第二試験光を合波し、サーキュレータ22を通過して被測定光ファイバ23に入射する。ここで、光遅延器18は、第一試験光と第二試験光の被試験光ファイバに入射する時間差をゼロにできればよく、光ファイバ自体で長さを調整すればよい。   That is, the output light of the light source 11 is pulsed only to the encoded first test light by the optical pulse generator 17 and is pulsed only to the encoded second test light by the pulse generator 19. At this time, the optical delay device 18 adjusts the incident time difference between the first test light and the second test light, combines the first test light encoded by the multiplexing element 21 and the encoded second test light, and circulators. The light passes through 22 and enters the optical fiber 23 to be measured. Here, the optical delay unit 18 only needs to make the time difference between the first test light and the second test light incident on the optical fiber under test zero, and the length of the optical delay unit 18 may be adjusted by the optical fiber itself.

上記被測定光ファイバ23は、基幹光ファイバ230と光スプリッタ231と分岐光ファイバ2321〜232N(Nは2以上の自然数)と分岐光ファイバ終端に設置された光反射フィルタ2331〜233Nにより構成される。光スプリッタ231でN分岐された第一試験光と第二試験光は、分岐光ファイバ2321〜232N中のそれぞれでインタラクションし、第一試験光はブリルアン増幅を受ける。このブリルアン増幅を受けた第一試験光と第二試験光は光サーキュレータ22に到達し、光フィルタ24により第一試験光のみが光ヘテロダイン受信器25に到達し、分岐素子16で第1試験光から分岐されたローカル光と合波した後、光受信器26で受信される。   The optical fiber 23 to be measured is constituted by a backbone optical fiber 230, an optical splitter 231, a branched optical fiber 2321 to 232N (N is a natural number of 2 or more), and light reflection filters 2331 to 233N installed at the end of the branched optical fiber. . The first test light and the second test light that have been N-branched by the optical splitter 231 interact in each of the branched optical fibers 2321 to 232N, and the first test light undergoes Brillouin amplification. The first test light and the second test light that have undergone this Brillouin amplification reach the optical circulator 22, and only the first test light reaches the optical heterodyne receiver 25 by the optical filter 24. After being combined with the local light branched from, the light is received by the optical receiver 26.

光受信器26からの出力電流は、A/D変換器27でデジタル信号に変換されてから、演算処理装置28に入力される。演算処理装置28は、入力された電流値に対して下記で説明する分岐ファイバ情報の分離方法、ブリルアン利得解析方法、分布測定方法の演算処理を行い、例えば図3(a)〜(c)に示すような距離に対する損失分布を求める。   The output current from the optical receiver 26 is converted into a digital signal by the A / D converter 27 and then input to the arithmetic processing unit 28. The arithmetic processing unit 28 performs arithmetic processing of a branched fiber information separation method, a Brillouin gain analysis method, and a distribution measurement method, which will be described below, on the input current value, for example, as shown in FIGS. Find the loss distribution for the distance as shown.

次に上述した本実施形態の分岐光ファイバ特性解析装置の動作について説明する。
まず、光符号化器13、光周波数変更器14、被測定光ファイバ23、光受信器26には次の条件を満足する必要がある。
(条件1)光符号化器13において、第一試験光を符号化する符号φn(t)と第二試験光を符号化する符号Ψn(t)とは、所望の時間差tにおいて常に周波数差f1(f1は0を含む任意の数)が一定であり、それ以外の時間差において周波数差が一定でないこと。
(条件2)光周波数変更器14による周波数シフトは、ブリルアン周波数シフトfBと条件1記載の符号間周波数差f1との差周波数と等しいこと。
(条件3)第一試験光を符号化する光符号化手段の符号φn(t)とローカル光を符号化する光符号化器13の符号θn(t)は、所望の時間差tにおいて相関が1であり、それ以外の時間差において相関が0であること。
(条件4)分岐光ファイバ2321〜232Nの最小のファイバ長差が、分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長いこと。
(条件5)光受信器26の帯域は、(条件1)の周波数差f1を受光可能な帯域であること。
Next, the operation of the above-described branching optical fiber characteristic analyzer of this embodiment will be described.
First, the optical encoder 13, the optical frequency changer 14, the measured optical fiber 23, and the optical receiver 26 must satisfy the following conditions.
(Condition 1) In the optical encoder 13, the code φ n (t) for encoding the first test light and the code Ψ n (t) for encoding the second test light always have a frequency at a desired time difference t. The difference f 1 (f 1 is an arbitrary number including 0) is constant, and the frequency difference is not constant in other time differences.
(Condition 2) The frequency shift by the optical frequency changer 14 is equal to the difference frequency between the Brillouin frequency shift f B and the intersymbol frequency difference f 1 described in Condition 1.
(Condition 3) The code φ n (t) of the optical encoding means for encoding the first test light and the code θ n (t) of the optical encoder 13 for encoding the local light are correlated at a desired time difference t. Is 1, and the correlation is 0 at other time differences.
(Condition 4) The minimum fiber length difference between the branched optical fibers 2321 to 232N is longer than the branched optical fiber identification resolution ΔL.
(Condition 5) band of the optical receiver 26, it is band available receive frequency difference f 1 (Condition 1).

ここで、条件1〜5は次のような意味を持っている。
条件1は、所望の位置zのみのブリルアン利得情報を取得するための条件である。
光符号化器13の符号特性が上記の場合、被測定光ファイバ23中の所望の位置zにおいて、条件2と合わせることで、第一試験光と第二試験光の周波数差が常にブリルアン周波数シフトと等しくなるため、符号長に渡ってブリルアン増幅を受ける。それ以外の位置では、第一試験光と第二試験光の周波数差が揺らぐため、符号長に渡って常にブリルアン増幅を受けるわけではない。そのため、第一試験光の符号長に渡って積分することで、所望の位置zでのブリルアン利得を取得可能である。
Here, the conditions 1 to 5 have the following meanings.
Condition 1 is a condition for acquiring Brillouin gain information only at a desired position z.
When the code characteristic of the optical encoder 13 is as described above, the frequency difference between the first test light and the second test light is always shifted by the Brillouin frequency shift by matching with the condition 2 at the desired position z in the measured optical fiber 23. So that it undergoes Brillouin amplification over the code length. At other positions, the frequency difference between the first test light and the second test light fluctuates, so that the Brillouin amplification is not always performed over the code length. Therefore, the Brillouin gain at the desired position z can be acquired by integrating over the code length of the first test light.

条件2は、第二試験光により第一試験光がブリルアン増幅を受けるために必要となる条件である。また、条件3および条件4は、分岐光ファイバ2321〜232Nの個別の損失情報を取得するために必要な条件である。
光符号化器13の符号特性が上記の場合、分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ2331〜233Nで反射されて戻ってきた第一試験光を、符号θn(t)で変調したローカル光と符号長に渡って相関をとることで、任意の分岐光ファイバ2321〜232Nから戻ってきた第一試験光の強度を得ることが可能となる。
条件5は、光符号を精確に測定するためには、光受信器26の帯域は、A/D変換器27の帯域は、それぞれ条件1の周波数差f1より広い必要がある。
Condition 2 is a condition necessary for the first test light to undergo Brillouin amplification by the second test light. Conditions 3 and 4 are conditions necessary for acquiring individual loss information of the branched optical fibers 2321 to 232N.
When the code characteristics of the optical encoder 13 are as described above, the first test light reflected and returned by the light reflection filters 2331 to 233N at the end of the branch optical fiber is modulated with the code θ n (t) and the local light and code By taking the correlation over the length, it is possible to obtain the intensity of the first test light returned from any of the branched optical fibers 2321 to 232N.
Condition 5 requires that the band of the optical receiver 26 and the band of the A / D converter 27 be wider than the frequency difference f 1 of Condition 1 in order to accurately measure the optical code.

上記の条件1〜5を満足する場合の、本発明を用いた分岐光ファイバの特性解析方法を説明する。
波長の異なる二つの試験光(第一試験光、第二試験光)を用いる。第一試験光はプローブ光であり、光周波数f0−fBとする。第二試験光はポンプ光であり、光周波数f0とする。ここで、f0はポンプ光の光周波数、fBはブリルアン後方散乱による光周波数シフト量とする。
符号化した第一試験光と符号化した第二試験光を被測定光ファイバ23に入射する。
第一試験光と第二試験光は、光スプリッタ231によりN分岐される。
A method for analyzing characteristics of a branched optical fiber using the present invention when the above conditions 1 to 5 are satisfied will be described.
Two test lights having different wavelengths (first test light and second test light) are used. The first test light is probe light and has an optical frequency f 0 -f B. The second test light is pump light and has an optical frequency f 0 . Here, f 0 is the optical frequency of the pump light, and f B is the optical frequency shift amount due to Brillouin backscattering.
The encoded first test light and the encoded second test light are incident on the optical fiber 23 to be measured.
The first test light and the second test light are N-branched by the optical splitter 231.

(i) ブリルアン利得解析方法
第一試験光(プローブ光)と第二試験光(ポンプ光)の周波数がfBだけ差がある場合、第一試験光と第二試験光が対向伝搬すると、ブリルアン散乱が発生し、第一試験光は式(1) で表される増幅を受ける。
(i) Brillouin gain analysis method
When the frequency of the first test light (probe light) and the second test light (pump light) is different by f B , when the first test light and the second test light propagate in opposite directions, Brillouin scattering occurs. The test light is amplified by the equation (1).

ここで、αBはブリルアン利得、gBはブリルアン散乱係数、zcは分岐光ファイバ入射端から第一試験光と第二試験光がインタラクションした位置までの距離、Ipump(z)は分岐光ファイバ入射端から距離zだけ離れた位置における第二試験光(ポンプ光)の強度、tcは符号長、vは光ファイバ中の光速である。 Here, α B is the Brillouin gain, g B is the Brillouin scattering coefficient, z c is the distance from the incident end of the branched optical fiber to the position where the first test light and the second test light interact, and I pump (z) is the branched light The intensity of the second test light (pump light) at a position away from the fiber incident end by a distance z, t c is the code length, and v is the speed of light in the optical fiber.

i(N=i)番目の分岐光ファイバ232iの心線#iの損失係数をαi、分岐光ファイバ232iの心線#iを往復する場合の全損失を1−Diとすると、終端の光反射フィルタ233iで反射された後、分岐光ファイバ232iの入射端に入射する第一試験光の強度Iprobe(2Li)は、式(2)で表される。 If the loss coefficient of the core wire #i of the i (N = i) -th branch optical fiber 232i is α i , and the total loss when reciprocating through the core wire #i of the branch optical fiber 232i is 1−D i , The intensity I probe (2L i ) of the first test light that is reflected by the light reflection filter 233i and then enters the incident end of the branch optical fiber 232i is expressed by Expression (2).

式(2)より、分岐ファイバ入射端での第一試験光の強度Iprobe(2Li)は、Ipump(z)のみの関数となる。
ここで、Ipump(z)は、式(3)で表される。
From Expression (2), the intensity I probe (2L i ) of the first test light at the incident end of the branch fiber is a function of only I pump (z).
Here, I pump (z) is expressed by Equation (3).

よって、式(2)は、式(3)を用いると式(4)として表される。 Therefore, Expression (2) is expressed as Expression (4) when Expression (3) is used.

上記(4)式を用いてブリルアン利得を解析することにより、インタラクションした場所までの損失を取得することができる。上記の各分岐光ファイバ232iからの戻りの光Iprobe(2Li)は、光スプリッタ231から光受信器26までの光ファイバにより同じ損失を受ける。よって、ブリルアン利得を解析すれば、線路損失を測定することができる。 By analyzing the Brillouin gain using the above equation (4), the loss up to the location where the interaction occurred can be obtained. The return light I probe (2L i ) from each branch optical fiber 232 i is subjected to the same loss by the optical fiber from the optical splitter 231 to the optical receiver 26. Therefore, line loss can be measured by analyzing the Brillouin gain.

(ii)分布測定方法
第一試験光の符号化をφn(t)、第二試験光の符号化をψn(t)とすると、φn(t)とψn(t)は、ある時間差tのときのみ周波数差がfBで一定であり、それ以外の時間差において周波数差が一定でない符号である。
被測定光ファイバ23の入射端から分岐下部光ファイバ#a(1≦a≦Nの整数)の終端までの長さをLaとする。符号化された第一試験光は、分岐下部光ファイバ#aの終端に設置された光反射フィルタにより反射される。反射して戻ってきた第一試験光と第二試験光は対向伝搬し、被測定ファイバ23中でインタラクションする。ここで、第一試験光の符号をφ1〜φnまで変化させ、第二試験光の符号をψ1〜ψnまで変化させる。
(ii) Distribution measurement method
Assuming that the encoding of the first test light is φ n (t) and the encoding of the second test light is ψ n (t), φ n (t) and ψ n (t) are frequencies only at a certain time difference t. The difference is constant at f B , and the frequency difference is not constant at other time differences.
The length from the incident end of the optical fiber under test 23 to the end of the branch lower optical fiber #a (integer of 1 ≦ a ≦ N) and L a. The encoded first test light is reflected by a light reflection filter installed at the end of the branched lower optical fiber #a. The first test light and the second test light that have returned after reflection propagate in opposite directions and interact in the measured fiber 23. Here, the sign of the first test light is changed from phi 1 to [phi] n, changing the sign of the second test light to ψ 1n.

例えば、以下のように周波数変調した場合を考える。
Δfは符号化の変調振幅、fmnはn番目の変調周波数、Θは初期位相である。このとき、φnとψnで符号化した第一試験光と第二試験光を被測定光ファイバ23中に入射した場合、図4(c)に示すように、周波数差が一定の位置が周期的に表れる。この間隔をdmnとすると、
For example, consider the case of frequency modulation as follows.
Δf is the modulation amplitude of encoding, f mn is the nth modulation frequency, and Θ is the initial phase. At this time, when the first test light and the second test light encoded by φ n and ψ n are incident on the optical fiber 23 to be measured, the position where the frequency difference is constant as shown in FIG. Appears periodically. If this interval is d mn ,

となる。この位置z(相関ピーク位置)において、図4(a)〜(d)に示すように、第一試験光と第二試験光は周波数差がブリルアン周波数シフトと等しくなるため、符号長に渡ってブリルアン増幅を受ける。ここで、式(6)より、変調周波数fmnを変化させることで間隔dmnが変わり、相関ピーク位置を変化できる。または、式(5)のψnの初期位相Θを変化させることでも相関ピーク位置を変化させることができる。そのため、変調周波数fmnまたは初期位相Θを変化させながら測定を繰り返すことで、ブリルアン利得の分布情報を取得することが可能である。 It becomes. At this position z (correlation peak position), as shown in FIGS. 4A to 4D, the first test light and the second test light have the same frequency difference as the Brillouin frequency shift. Received Brillouin amplification. Here, from the equation (6), the interval d mn is changed by changing the modulation frequency f mn , and the correlation peak position can be changed. Alternatively, the correlation peak position can also be changed by changing the initial phase Θ of ψ n in equation (5). Therefore, it is possible to obtain Brillouin gain distribution information by repeating measurement while changing the modulation frequency f mn or the initial phase Θ.

(iii)分岐ファイバの分離方法
第一試験光の符号φn(t)とローカル光の符号θn(t)は、ある時間差t1のときのみ相関が1であり、それ以外の時間差t2において相関が0となる符号である。
(iii) Branch fiber separation method
The first test light sign φ n (t) and the local light sign θ n (t) is the correlation only when it is convenient time difference t 1 is 1, in code correlation becomes 0 in the time difference t 2 else is there.

但し、演算子・はベクトルの内積を表している。
第一試験光が分岐光ファイバ#aの終端の光反射フィルタで反射され、光受信器26に到達する時間をtdaとすると、式(8)で表される。
However, the operator · represents the inner product of the vectors.
If the time for the first test light to be reflected by the light reflection filter at the end of the branched optical fiber #a and reach the optical receiver 26 is t da , it is expressed by equation (8).

ここで、Laは入射端から分岐下部ファイバ#aの終端の光反射フィルタまでの距離である。
他の分岐光ファイバ#b(1≦b≦Nの整数)から戻ってきた第一試験光が光受信器26に到達する時間tdbは、式(9)で表される。
Here, L a is the distance from the incident end to the light reflection filter at the end of the branch lower fiber #a.
The time t db for the first test light returned from the other branch optical fiber #b (an integer satisfying 1 ≦ b ≦ N) to reach the optical receiver 26 is expressed by Expression (9).

よって、#a、#bから光受信器26に戻る第一試験光の時間差は、式(10)で表される。 Therefore, the time difference of the first test light returning from #a and #b to the optical receiver 26 is expressed by Expression (10).

a ≠ Lbのとき、異なる分岐光ファイバから反射されて戻ってきた第一試験光が光受信器26に到達する時間が異なる。ここで、異なる分岐光ファイバから戻ってきた、符号化された第一試験光は、光スプリッタ231で合波される。異なる分岐光ファイバから戻ってきた第一試験光が光スプリッタ231で合波されるとき、符号の位相はずれている。光受信器26側へ戻ってきた第一試験光は、以下の式で与えられる。 When L a ≠ L b, the time for the first test light reflected and returned from the different branch optical fibers to reach the optical receiver 26 is different. Here, the encoded first test light returned from the different branch optical fibers is multiplexed by the optical splitter 231. When the first test light returned from the different branch optical fibers is multiplexed by the optical splitter 231, the signs are out of phase. The first test light returned to the optical receiver 26 side is given by the following equation.

そこで、分岐#Nから戻ってきた第一試験光に合わせて、ローカル光の符号θN(t)を生成する。 Therefore, the code θ N (t) of the local light is generated in accordance with the first test light returned from the branch #N.

このとき、θa(t)と受信した信号の相関を取ることで、分岐#aの位置zでのブリルアン利得が得られる。また、θb(t)と受光した信号の相関を取ることで、分岐#bの位置zでのブリルアン利得が得られる。つまり、受光側へ戻ってきた第一試験光Idと符号θN(t)の相関を取ることで、分岐下部光ファイバの情報を分離して取得可能である。 At this time, a Brillouin gain at the position z of the branch #a is obtained by correlating θ a (t) with the received signal. Further, by obtaining a correlation between θ b (t) and the received signal, the Brillouin gain at the position z of the branch #b can be obtained. That is, by obtaining the correlation between the first test light I d that has returned to the light receiving side and the sign θ N (t), it is possible to separate and acquire information on the branched lower optical fiber.

ここで、非特許文献3(第3.3節の式(3.28))によると、分岐光ファイバを分離識別する分解能は、符号化した第一試験光の符号特性により決まる。符号化した第一試験光は、符号同士の相関により復号する。式(5)で符号化した場合の分岐光ファイバを識別する分解能(分岐光ファイバ識別分解能)ΔLは、   Here, according to Non-Patent Document 3 (Equation (3.28) in Section 3.3), the resolution for separating and identifying the branched optical fiber is determined by the code characteristics of the encoded first test light. The encoded first test light is decoded by the correlation between the codes. The resolution (branch optical fiber identification resolution) ΔL for identifying the branched optical fiber when encoded by equation (5) is

となる。このため、分岐光ファイバ識別分解能は、パルス幅ではなく、符号特性により決まるため、分岐光ファイバ識別分解能をフォノン寿命より短くすることが可能となる。式(13)より、Δfを50MHz以上で変調することで、分岐光ファイバ識別分解能を1mより短くすることができる。 It becomes. For this reason, the branching optical fiber identification resolution is determined not by the pulse width but by the code characteristics, so that the branching optical fiber identification resolution can be made shorter than the phonon lifetime. From equation (13), by modulating Δf at 50 MHz or more, the branch optical fiber identification resolution can be made shorter than 1 m.

つまり、光受信側で得られた第一試験光を、初期位相を変化させて復号化することで、分岐毎の情報に分離することが可能となる。また、正弦波変調を用いた場合、Δfを50MHz以上で変調することで、分岐ファイバ識別分解能は1mより短くすることが可能であり、Δfを5GHzにすることで、約1cmの分岐光ファイバ識別分解能を実現することができる。   That is, the first test light obtained on the optical receiving side can be separated into information for each branch by decoding with the initial phase changed. In addition, when sine wave modulation is used, the branching fiber identification resolution can be made shorter than 1 m by modulating Δf at 50 MHz or more. By setting Δf to 5 GHz, branching optical fiber identification of about 1 cm can be performed. Resolution can be realized.

以上のように、本実施形態によれば、(i)〜(iii)の各測定結果と、条件(1)〜(5)を満たした場合、PON型光分岐線路の分岐下部光ファイバの個別の損失分布測定が、既設所外設備(光スプリッタと分岐光ファイバと分岐光ファイバ終端に設置された光反射フィルタ)の構成のみで測定可能であり、分岐光ファイバ識別分解能は1mより短くすることができる。   As described above, according to the present embodiment, when the measurement results (i) to (iii) and the conditions (1) to (5) are satisfied, the individual branch lower optical fibers of the PON type optical branch line are individually Loss distribution measurement can be performed only with the configuration of existing off-site equipment (optical splitter, branch optical fiber, and light reflection filter installed at the end of the branch optical fiber), and the branch optical fiber identification resolution should be shorter than 1 m. Can do.

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some configurations may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different example embodiments may be combined as appropriate.

11…光源、12…分岐素子、13…光符号化器、14…光周波数変更器、15…正弦波発生器、16…分岐素子、17…光パルス化器、18…光遅延器、19…光パルス化器、20…光増幅器、21…合波素子、23…被測定光ファイバ、230…基幹光ファイバ、231…N分岐光スプリッタ、2321〜232N…分岐光ファイバ、2331〜233N…光反射フィルタ、24…光フィルタ、25…光ヘテロダイン受信器、26…光受信器、27…A/D変換器、28…演算処理装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light source, 12 ... Branch element, 13 ... Optical encoder, 14 ... Optical frequency changer, 15 ... Sine wave generator, 16 ... Branch element, 17 ... Optical pulse generator, 18 ... Optical delay device, 19 ... Optical pulse generator, 20 ... optical amplifier, 21 ... multiplexing element, 23 ... optical fiber to be measured, 230 ... backbone optical fiber, 231 ... N branch optical splitter, 2321 to 232N ... branch optical fiber, 2331 to 233N ... light reflection Filter, 24 ... Optical filter, 25 ... Optical heterodyne receiver, 26 ... Optical receiver, 27 ... A / D converter, 28 ... Arithmetic processing device.

Claims (7)

基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析装置であって、
レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化して出力する光源モジュールと、
前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を変更する光周波数変更手段と、
前記光周波数変更手段の出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐する分岐手段と、
前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化する第1のパルス化手段と、
前記第二試験光をパルス化する第2の光パルス化手段と、
それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波する合波素子と、
前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に配置され、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタと、
前記合波素子で合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、
前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させる光遅延手段と、
前記第一試験光を前記分岐手段で分岐されるローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得る検波手段と、
前記光ビート信号を受光して電気信号に変換する光受信器と、
前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析する演算処理装置と
を具備し、
前記演算処理装置は、前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記光源モジュールで生成される第一及び第二試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析することを特徴とする分岐光ファイバ特性解析装置。
One end of the backbone optical fiber is branched into N (N is a natural number of 2 or more) system by an optical splitter, one end of the branched optical fiber is optically coupled to each branch end of the optical splitter, and each optical fiber to be measured is A branched optical fiber characteristic analyzer for analyzing branched optical fiber characteristics,
A light source module that encodes and outputs continuous light from a laser into waveforms of a first test light, a second test light, and a local light;
Optical frequency changing means for changing the optical frequency of the first test light and the local light;
Branching means for branching the first test light and the local light from the output light of the optical frequency changing means;
First pulsing means for pulsing the first test light subjected to the change of the optical frequency;
Second optical pulse forming means for pulsing the second test light;
A multiplexing element for multiplexing the encoded and pulsed first test light and second test light, and
A plurality of light reflection filters that are disposed at the other ends of the plurality of branch optical fibers of the optical fiber to be measured, reflect the wavelengths of the first and second test lights, and transmit light of other wavelengths;
An optical circulator that makes the test light multiplexed by the multiplexing element incident on the trunk optical fiber of the optical fiber to be measured, and extracts return light emitted from the incident end of the trunk optical fiber;
Optical delay means for matching the incident timing of the first test light and the second test light to the optical fiber to be measured;
Detecting means for detecting an optical beat signal between the first test light and the local light by detecting the first test light with the local light branched by the branching means;
An optical receiver that receives the optical beat signal and converts it into an electrical signal;
An arithmetic processing unit that measures the stimulated Brillouin backscattered light generated in the first test light from the electrical signal and analyzes the characteristics of the optical fiber under test, and
When the minimum difference between the lengths of the N-core branched optical fibers from the branch point by the optical splitter to the light reflection filter is longer than the branched optical fiber identification resolution ΔL, the arithmetic processing unit The branched optical fiber is characterized in that the characteristics of the branched optical fiber are analyzed by measuring the stimulated Brillouin backscattered light while changing the sign of the first and second test lights and the local light generated by Characteristic analysis device.
前記光周波数変更手段は、前記第一試験光及び第二試験光の周波数差が、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当するように変更することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。   The optical frequency changing means changes the frequency difference between the first test light and the second test light so as to correspond to a Brillouin frequency shift amount in which stimulated Brillouin backscattered light is generated in the measured optical fiber. The branching optical fiber characteristic analysis apparatus according to claim 1. 前記光源モジュールは、注入電流に基づいて前記連続光のレーザを発生し、前記注入電流により前記連続光を任意波形に変調する光源と、前記光源への注入電流を前記第一試験光、第二試験光及びローカル光それぞれの変調波形に合わせて連続的に変化させ、前記第1及び第2の光パルス化手段により時間分割することで、符号化した第一及び第二試験光及びローカル光を発生することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。   The light source module generates a laser of the continuous light based on an injection current, a light source that modulates the continuous light into an arbitrary waveform by the injection current, an injection current to the light source as the first test light, a second The encoded first and second test light and local light are continuously changed in accordance with the modulation waveforms of the test light and the local light, and time-divided by the first and second optical pulsing means. The branching optical fiber characteristic analyzing apparatus according to claim 1, wherein the branching optical fiber characteristic analyzing apparatus is generated. 前記演算処理装置は、
前記第一及び第二試験光による誘導ブリルアン散乱を測定し、
前記複数の分岐光ファイバそれぞれの距離に対するブリルアン散乱光分布を測定し、
前記測定結果それぞれから前記複数の分岐光ファイバにおける個別の損失分布を解析することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。
The arithmetic processing unit includes:
Measuring stimulated Brillouin scattering by the first and second test lights;
Measuring the Brillouin scattered light distribution with respect to the distance of each of the plurality of branched optical fibers;
2. The branched optical fiber characteristic analyzer according to claim 1, wherein individual loss distributions in the plurality of branched optical fibers are analyzed from each of the measurement results.
前記演算処理装置は、
前記第一及び第二試験光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバ中における前記分岐光ファイバ終端からの誘導ブリルアン散乱位置を指定し、
前記第一試験光及びローカル光の符号を指定することで、前記被試験光ファイバのどの分岐光ファイバから反射された第一試験光に対応する電気信号であるかを特定し、得られた電気信号から誘導ブリルアン散乱光を解析した後、その解析結果を出力する解析処理を実行し、
前記N系統の分岐光ファイバのうち最長の分岐光ファイバからの前記第一試験光が到達するまで待機した後、前記第一及び第二試験光及びローカル光の符号を変更して前記解析処理を繰り返して前記分岐光ファイバそれぞれの損失分布を取得することを特徴とする請求項1記載の分岐光ファイバ特性解析装置。
The arithmetic processing unit includes:
By designating the signs of the first and second test lights, the stimulated Brillouin scattering position from the end of the branched optical fiber in the optical fiber under test is designated,
By specifying the signs of the first test light and the local light, it is possible to identify which branch optical fiber of the optical fiber under test is the electric signal corresponding to the first test light and to obtain the obtained electric signal. After analyzing the stimulated Brillouin scattered light from the signal, execute the analysis process to output the analysis result,
After waiting until the first test light from the longest branch optical fiber of the N systems of branched optical fibers arrives, the signs of the first and second test lights and local light are changed and the analysis process is performed. 2. The branched optical fiber characteristic analyzing apparatus according to claim 1, wherein the loss distribution of each of the branched optical fibers is repeatedly acquired.
基幹光ファイバの一方端を光スプリッタによってN(Nは2以上の自然数)系統に分岐し、前記光スプリッタの分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合し、各被測定光ファイバの分岐光ファイバ特性を解析する分岐光ファイバ特性解析方法であって、
レーザによる連続光を第一試験光、第二試験光、ローカル光の波形に符号化し、
前記第一試験光及び前記ローカル光の光周波数を所定周波数変更し、
前記光周波数変更出力光から前記第一試験光と前記ローカル光とを分岐し、
前記光周波数の変更を受けた第一試験光をパルス化し、
前記第二試験光をパルス化し、
それぞれ前記符号化されパルス化された第一試験光及び第二試験光を合波し、
前記被測定光ファイバの複数の分岐光ファイバそれぞれの他方端に、前記第一及び第二試験光の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過する複数の光反射フィルタを配置し、
前記合波された試験光を前記被測定光ファイバの基幹光ファイバに入射し、当該基幹光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出し、
前記第一試験光及び第二試験光の前記被測定光ファイバへの入射タイミングを一致させ、
前記戻り光から前記第一試験光を抽出し、
前記戻り光から抽出される第一試験光を前記分岐されたローカル光で検波して前記第一試験光と前記ローカル光との光ビート信号を得て、
前記光ビート信号を受光して電気信号に変換し、
前記電気信号から前記第一試験光に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光ファイバの特性を解析するようにし、
前記光スプリッタによる分岐点から前記光反射フィルタまでのN心の分岐光ファイバについて、それぞれの長さの最小の差が分岐光ファイバ識別分解能ΔLより長い場合に、前記第1及び第2試験光とローカル光の符号を変化させつつ、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定することで、前記分岐光ファイバの特性を解析することを特徴とする分岐光ファイバ特性解析方法。
One end of the backbone optical fiber is branched into N (N is a natural number of 2 or more) system by an optical splitter, one end of the branched optical fiber is optically coupled to each branch end of the optical splitter, and each optical fiber to be measured is A branching optical fiber characteristic analysis method for analyzing branching optical fiber characteristics,
Encode the continuous light from the laser into the waveform of the first test light, second test light, local light,
Changing the optical frequencies of the first test light and the local light by a predetermined frequency;
Branching the first test light and the local light from the optical frequency change output light,
Pulse the first test light that has undergone the change in the optical frequency,
Pulsing the second test light;
Respectively combining the encoded and pulsed first and second test lights;
A plurality of light reflection filters that reflect the wavelengths of the first and second test lights and transmit light of other wavelengths are disposed at the other ends of the plurality of branched optical fibers of the optical fiber to be measured,
The combined test light is incident on the trunk optical fiber of the optical fiber to be measured, and the return light emitted from the incident end of the trunk optical fiber is extracted.
Match the incident timing of the first test light and the second test light to the measured optical fiber,
Extracting the first test light from the return light;
Detecting the first test light extracted from the return light with the branched local light to obtain an optical beat signal between the first test light and the local light;
Receives the optical beat signal and converts it into an electrical signal,
Analyzing the characteristics of the optical fiber under test by measuring the stimulated Brillouin backscattered light generated in the first test light from the electrical signal,
When the minimum difference between the lengths of the N-core branched optical fibers from the branch point by the optical splitter to the light reflection filter is longer than the branched optical fiber identification resolution ΔL, the first and second test lights A branched optical fiber characteristic analyzing method, wherein the characteristic of the branched optical fiber is analyzed by measuring the stimulated Brillouin backscattered light while changing the sign of local light.
前記第一及び第二試験光の周波数差を、前記被測定光ファイバ内で誘導ブリルアン後方散乱光が生じるブリルアン周波数シフト量に相当させることを特徴とする請求項6記載の分岐光ファイバ特性解析方法。   7. The branched optical fiber characteristic analysis method according to claim 6, wherein the frequency difference between the first and second test lights corresponds to a Brillouin frequency shift amount in which stimulated Brillouin backscattered light is generated in the optical fiber to be measured. .
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