光脉冲测试仪的制作方法

1.本发明涉及一种光脉冲测试仪。
2.本技术对2021年4月22日提交的日本专利申请第2021-072645号主张优先权，并且将其内容并入本文。


背景技术：

3.光脉冲测试仪是如下装置：使光脉冲入射到作为测试对象的光纤，基于从光纤得到的返回光来测试或测量光纤的特性。作为该光脉冲测试仪的一种具有otdr(optical time domain reflectometer：光时域反射仪)，该otdr基于在光纤内产生的瑞利散射光、菲涅耳反射光来测量光纤的传输损耗或到故障点的距离等。
4.这种otdr例如用于确认作为光通信系统的通信介质的光纤的铺设时的铺设施工作业是否良好，或者搜索铺设后的保养时的光纤的故障点或测量损耗。日本专利公开公报特开2008-286578号公开了一种现有的otdr，该otdr与周围温度的变化无关而能够使接收后向散射光的受光部的受光灵敏度成为所希望的受光灵敏度。
5.但是，在otdr中，在光纤的测试中，有时使接收后向散射光的受光部的放大率动态地变化。例如，在进行光纤的高反射地点的测试的情况下，由于返回光的光强度过高，所以降低受光部的放大率，在进行光纤的损耗大的地点的测试的情况下，由于返回光的光强度过低，所以提高受光部的放大率。但是，如果使受光部的放大率动态地变化，则存在有时引起光脉冲测试仪的性能劣化的问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述课题，本发明的一种方式的光脉冲测试仪基于使光脉冲入射到光纤(fut)而得到的返回光(l0)来测试所述光纤的特性，所述光脉冲测试仪(1)包括：分光器(23)，将所述返回光分支为第一分支光(l1)和第二分支光(l2)；第一受光部(24)，接收所述第一分支光并输出第一受光信号(rs1)；第二受光部(25)，接收所述第二分支光并输出第二受光信号(rs2)；以及信号处理部(14)，基于所述分光器的分支比以及所述第一受光部和所述第二受光部的受光灵敏度，进行所述第一受光信号和所述第二受光信号的电平转换，将进行了电平转换的所述第一受光信号和所述第二受光信号合成，得到表示所述光纤的长边方向上的所述返回光的强度分布的波形。
7.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述分光器将所述返回光以不同的分支比分支为所述第一分支光和所述第二分支光。
8.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述第一受光部与所述第二受光部的受光灵敏度不同。
9.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述第一受光部包括：第一受光元件(24a)，接收所述第一分支光；以及第一放大器(24b)，对从所述第一受光元件输出的受光信号进行放大并作为所述第一受光信号输出，所述第二受光部包括：第二受光元件(25a)，
接收所述第二分支光；以及第二放大器(25b)，对从所述第二受光元件输出的受光信号进行放大并作为所述第二受光信号输出。
10.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述第一受光元件与所述第二受光元件的受光特性不同。
11.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述第一放大器与所述第二放大器的受光信号的放大率不同。
12.此外，本发明的一种方式的光脉冲测试仪包括：激光器驱动部(11)，输出驱动信号；光源部(21)，根据从所述激光器驱动部输出的所述驱动信号，射出所述光脉冲；以及光方向性耦合器(22)，使从所述光源部射出的所述光脉冲耦合到所述光纤的一端。
13.此外，本发明的一种方式的光脉冲测试仪还包括：第一a/d转换部(13a)，对从所述第一放大器输出的所述第一受光信号进行采样；以及第二a/d转换部(13b)，对从所述第二放大器输出的所述第二受光信号进行采样，所述信号处理部基于所述分光器的分支比以及所述第一受光部和所述第二受光部的受光灵敏度，进行由所述第一a/d转换部采样的所述第一受光信号以及由所述第二a/d转换部采样的所述第二受光信号的电平转换，并将进行了电平转换的所述第一受光信号和所述第二受光信号合成，得到表示所述返回光的强度分布的波形。
14.此外，本发明的一种方式的光脉冲测试仪还包括显示部(15)，所述显示部(15)显示表示由所述信号处理部得到的所述返回光的强度分布的波形。
15.此外，在本发明的一种方式的光脉冲测试仪中，所述显示部显示所述光纤的传输损耗以及到故障点的距离。
16.根据本发明，具有如下效果：能够提供一种不会引起以往那样的使受光部的放大率动态地变化时的性能劣化的高性能的光脉冲测试仪。
17.本发明的进一步的特征和方式通过以下参照附图描述的实施方式的详细说明而明确。
附图说明
18.图1是表示本发明的实施方式的光脉冲测试仪的要部构成的框图。
19.图2是表示本发明的实施方式的双向模块的具体结构的图。
20.图3a是用于说明在本发明的实施方式中由信号处理部进行的处理的图。
21.图3b是用于说明在本发明的实施方式中由信号处理部进行的处理的图。
22.图3c是用于说明在本发明的实施方式中由信号处理部进行的处理的图。
具体实施方式
23.参照优选实施方式，对本发明的实施方式进行说明。本领域技术人员能够使用本发明的教导来实现本实施方式的多种代替方案，本发明不限定于在此说明的优选的本实施方式。
24.本发明的一种方式提供一种不会引起以往那样的使受光部的放大率动态地变化时的性能劣化的高性能的光脉冲测试仪。
25.下面，参照附图，对本发明的实施方式的光脉冲测试仪进行详细说明。以下，首先
对本发明的实施方式的概要进行说明，接着对本发明的实施方式的详细情况进行说明。
26.[概要]
[0027]
本发明的实施方式提供一种不会引起以往那样的使受光部的放大率动态地变化时的性能劣化的高性能的光脉冲测试仪。具体地说，提供一种高性能的光脉冲测试仪，该光脉冲测试仪即使不使受光部的放大率动态地变化，也能够适当地接收从光纤得到的返回光，因此不会引起以往那样的性能劣化。
[0028]
在otdr中，例如在进行光纤的高反射地点的测试的情况下，由于返回光的光强度过高，所以降低受光部的放大率，在进行光纤的损耗大的地点的测试的情况下，由于返回光的光强度过低，所以提高受光部的放大率。由此，如果使受光部的放大率动态地变化，则引起以下的(1)～(3)所示的性能劣化。
[0029]
(1)波形更新的延迟
[0030]
每次变更放大率时都需要进行光纤的测试，因此otdr波形(表示光纤的长边方向上的返回光的强度分布的波形)的更新周期变长。其结果，otdr波形的画面显示延迟。
[0031]
(2)距离轴的波形偏移
[0032]
在受光部的电路时间常数根据放大率而不同的情况下，如果使受光部的放大率动态地变化，则产生距离轴的波形偏移(光纤的长边方向上的otdr波形的位置偏移)。如果选择电路时间常数的变化小的放大率，则能够防止距离轴的波形偏移，但是放大率的选择受到限制。
[0033]
(3)高反射地点的响应性的降低
[0034]
在进行光纤的高反射地点的测试的情况下，如果光强度过高的返回光被受光部接收，则产生设置于受光部的放大器的输出饱和，响应速度降低。其结果，光纤的高反射地点的附近的otdr波形的再现性变差。
[0035]
本发明的实施方式通过分光器将从光纤得到的返回光分支为第一分支光和第二分支光，由第一受光部接收第一分支光，并且由第二受光部接收第二分支光。接着，基于分光器的分支比和第一、第二受光部的受光灵敏度，进行从第一、第二受光部分别输出的第一、第二受光信号的电平转换。并且，将进行了电平转换的第一、第二受光信号合成，得到表示光纤的长边方向上的返回光的强度分布的波形。
[0036]
由此，即使不使受光部的放大率动态地变化，也能够适当地接收从光纤得到的返回光。其结果，能够提供一种不会引起以往那样的使受光部的放大率动态地变化时的性能劣化的高性能的光脉冲测试仪。
[0037]
[详细内容]
[0038]
《光脉冲测试仪》
[0039]
图1是表示本发明的实施方式的光脉冲测试仪的要部构成的框图。如图1所示，本实施方式的光脉冲测试仪1包括：激光器驱动部11、双向模块12、a/d转换部13a、13b、信号处理部14、显示部15和控制部16。这种光脉冲测试仪1基于使光脉冲入射到被测量光纤fut(光纤)而得到的返回光l0，测试或测量被测量光纤fut的特性。另外，光脉冲测试仪1也被称为otdr。
[0040]
激光器驱动部11在控制部16的控制下，输出驱动双向模块12的驱动信号ds。即，激光器驱动部11输出使双向模块12输出向被测量光纤fut入射的光脉冲的驱动信号ds。双向
模块12基于从激光器驱动部11输出的驱动信号ds，输出入射到被测量光纤fut的光脉冲(激光)，并且接收从被测量光纤fut得到的返回光l0而输出受光信号rs1(第一受光信号)和受光信号rs2(第二受光信号)。
[0041]
双向模块12包括：光源部21、光方向性耦合器22、分光器23、受光部24(第一受光部)和受光部25(第二受光部)。光源部21例如包括半导体激光器，如果从激光器驱动部11输出的驱动信号ds输入，则射出光脉冲。另外，从光源部21射出的光脉冲的波长例如可以是1.31μm波段、1.55μm波段或1.6μm波段。
[0042]
光方向性耦合器22使从光源部21射出的光脉冲耦合到被测量光纤fut的一端。此外，光方向性耦合器22将使光脉冲入射到被测量光纤fut而得到的返回光l0(从被测量光纤fut的一端射出的返回光l0)引导至分光器23。作为该光方向性耦合器22例如能够使用半透半反镜。
[0043]
分光器23将由光方向性耦合器22引导的返回光l0分支为分支光l1(第一分支光)和分支光l2(第二分支光)。分光器23以不同的分支比(例如95：5)将返回光l0分支为分支光l1和分支光l2。另外，分光器23的分支比可以任意设定，但是例如考虑受光部24、25的受光灵敏度来设定。
[0044]
受光部24接收由分光器23分支的分支光l1并输出受光信号rs1。受光部24包括受光元件24a(第一受光元件)和放大器24b(第一放大器)。受光元件24a例如包括雪崩光电二极管(avalanche photo diode：apd)，对入射到受光面的分支光l1进行光电转换并输出受光信号。放大器24b以预先设定的放大率对从受光元件24a输出的受光信号进行放大并作为受光信号rs1输出。
[0045]
受光部25接收由分光器23分支的分支光l2并输出受光信号rs2。受光部25包括受光元件25a(第二受光元件)和放大器25b(第二放大器)。受光元件25a例如包括雪崩光电二极管，对入射到受光面的分支光l2进行光电转换并输出受光信号。放大器25b以预先设定的放大率对从受光元件25a输出的受光信号进行放大并作为受光信号rs2输出。
[0046]
在此，受光部24与受光部25的受光灵敏度可以不同，受光灵敏度也可以相同。受光部24、25的受光灵敏度可以根据分光器23的分支比来设定。例如，可以是在分光器23的分支比相同的情况下，使受光部24、25的受光灵敏度不同，在分光器23的分支比不同的情况下，使受光部24、25的受光灵敏度相同。另外，在本实施方式中，为了简单地进行说明，假设受光部24与受光部25的受光灵敏度相同。
[0047]
此外，设置于受光部24的受光元件24a与设置于受光部25的受光元件25a的受光特性可以相同，也可以不同。例如，受光元件24a可以是暗电流低的元件，受光元件25a可以是暗电流高的元件。此外，设置于受光部24的放大器24b与设置于受光部25的放大器25b的放大率可以相同，也可以不同。
[0048]
分光器23的分支比、受光部24的受光灵敏度(受光元件24a的特性、放大器24b的放大率)、以及受光部25的受光灵敏度(受光元件25a的特性、放大器25b的放大率)可以根据光脉冲测试仪1的性能任意设定。另外，这些信息预先存储于信号处理部14。另外，在后面说明双向模块12的具体结构。
[0049]
a/d转换部13a在控制部16的控制下，对从双向模块12(受光部24)输出的受光信号rs1进行采样。a/d转换部13b在控制部16的控制下，对从双向模块12(受光部25)输出的受光
信号rs2进行采样。
[0050]
信号处理部14使用由a/d转换部13a、13b采样的信号，进行求出被测量光纤fut的特性所需的运算。具体地说，信号处理部14基于分光器23的分支比和受光部24、25的受光灵敏度，进行由a/d转换部13a、13b采样的信号的电平转换。此外，信号处理部14将进行了电平转换的信号合成而得到otdr波形(表示被测量光纤fut的长边方向上的返回光l0的强度分布的波形)。
[0051]
显示部15例如包括液晶显示装置等显示装置，显示信号处理部14的运算结果等。另外，信号处理部14的运算结果例如也可以作为数据文件输出到外部。控制部16总体控制光脉冲测试仪1的动作。例如，控制部16控制激光器驱动部11从而从激光器驱动部11输出驱动信号ds，控制a/d转换部13a、13b从而对受光信号rs1、rs2进行采样，并且使显示部15进行显示从而显示光脉冲测试仪1的状态。
[0052]
《双向模块》
[0053]
图2是表示本发明的实施方式的双向模块的具体结构的图。另外，在图2中，对与图1所示的结构相当的结构标注相同的附图标记。如图2所示，本实施方式中的双向模块12除了图1所示的光源部21、光方向性耦合器22、分光器23、受光部24和受光部25以外，还包括准直透镜31a、31b、合波滤波器32、聚光透镜33、全反射镜34和聚光透镜35a、35b。
[0054]
图2所示的双向模块12包括两个光源部21a、21b作为图1所示的光源部21。光源部21a被输入从图1所示的激光器驱动部11输出的驱动信号ds时，射出波长λ1的光脉冲(以下有时称为“第一光脉冲”)。光源部21b被输入从图1所示的激光器驱动部11输出的驱动信号ds时，射出波长λ2的光脉冲(以下有时称为“第二光脉冲”)。波长λ1例如是1.31μm波段，波长λ2例如是1.55μm波段。另外，波长λ2例如也可以是1.6μm波段。
[0055]
准直透镜31a将从光源部21a射出的第一光脉冲转换为平行光，准直透镜31b将从光源部21b射出的第二光脉冲转换为平行光。合波滤波器32对由准直透镜31a、31b转换为平行光的第一光脉冲和第二光脉冲进行合波。在此，假设在光源部21a、21b同时被驱动的情况下，第一光脉冲和第二光脉冲通过合波滤波器32被合波。在光源部21a、21b中的任意一方被驱动的情况下，第一光脉冲和第二光脉冲中的任意一方经由合波滤波器32被导向光方向性耦合器22。作为该合波滤波器32例如可以使用使第一光脉冲透过、将第二光脉冲反射的分色镜或半透半反镜。
[0056]
聚光透镜33使透过了光方向性耦合器22的光脉冲耦合到耦合用光纤fb的一端。另外，耦合用光纤fb的一端与双向模块12连接并与聚光透镜33光学耦合，另一端与被测量光纤fut的一端连接。此外，聚光透镜33将从被测量光纤fut得到的返回光l0转换为平行光并引导至光方向性耦合器22。
[0057]
全反射镜34将由分光器23分支的分支光l2向聚光透镜35b反射。聚光透镜35a使由分光器23分支的分支光l1耦合到受光部24的受光面。聚光透镜35b使由全反射镜34反射的分支光l2耦合到受光部25的受光面。
[0058]
《光脉冲测试仪的动作》
[0059]
如果光脉冲测试仪1的动作开始，则首先通过图1所示的控制部16控制激光器驱动部11，从激光器驱动部11输出驱动信号ds。从激光器驱动部11输出的驱动信号ds供给到双向模块12的光源部21a、21b中的任意一方。
[0060]
另外，在进行使用第一光脉冲的被测量光纤fut的测试的情况下，驱动信号ds供给到光源部21a，在进行使用第二光脉冲的被测量光纤fut的测试的情况下，驱动信号ds供给到光源部21b。在此，驱动信号ds供给到光源部21a。如果被供给了驱动信号ds，则从光源部21a射出第一光脉冲。
[0061]
从光源部21a射出的第一光脉冲由准直透镜31a转换为平行光，在依次经由合波滤波器32、光方向性耦合器22、聚光透镜33和耦合用光纤fb之后，入射到被测量光纤fut。伴随光脉冲在被测量光纤fut中传播，在被测量光纤fut内产生瑞利散射光、菲涅耳反射光。它们作为返回光在被测量光纤fut中向相反方向(与光脉冲的传播方向相反的方向)传播。
[0062]
从被测量光纤fut输出的返回光l0在依次经由耦合用光纤fb和聚光透镜33之后被光方向性耦合器22反射而入射到分光器23。入射到分光器23的返回光l0中的透过分光器23的返回光被分支为分支光l1，被分光器23反射的返回光被分支为分支光l2。
[0063]
分支光l1在被聚光透镜35a聚光后被受光部24接收。由此，从受光部24输出受光信号rs1。相对于此，分支光l2在被全反射镜34反射并由聚光透镜35b聚光后，被受光部25接收。由此，从受光部25输出受光信号rs2。另外，受光部24中的分支光l1的接收与受光部25中的分支光l2的接收同时进行。
[0064]
从受光部24输出的受光信号rs1在由a/d转换部13a采样后被输入到信号处理部14，从受光部25输出的受光信号rs2在由a/d转换部13b采样后被输入到信号处理部14。在信号处理部14中，使用由a/d转换部13a、13b采样的信号，进行求出被测量光纤fut的特性所需的运算。具体地说，由信号处理部14进行如下处理：基于分光器23的分支比和受光部24、25的受光灵敏度，进行由a/d转换部13a、13b采样的信号的电平转换，并将进行了电平转换的信号合成而得到otdr波形。
[0065]
图3是用于说明在本发明的实施方式中由信号处理部进行的处理的图。图3a是表示由从受光部24输出的受光信号rs1得到的otdr波形的图，图3b是表示由从受光部25输出的受光信号rs2得到的otdr波形的图。此外，图3c是表示通过进行信号处理部14的处理而得到的otdr波形的图。另外，图3a～图3c所示的曲线图以距被测量光纤fut的一端(光脉冲入射的端部)的距离为横轴，以信号强度为纵轴。
[0066]
受光信号rs1是由受光部24接收由分光器23以大的分支比分支的分支光l1而得到的。因此，图3a所示的otdr波形在整体上信号电平较高，峰值部分p1～p3饱和。相对于此，受光信号rs2是由受光部25接收由分光器23以小的分支比分支的分支光l2而得到的。因此，图3b所示的otdr波形在整体上信号电平较低，峰值部分p1～p3不饱和而正确地出现。
[0067]
如上所述，在本实施方式中，为了简单地进行说明，假设受光部24与受光部25的受光灵敏度相同。因此，在信号处理部14中，例如进行将图3b所示的otdr波形的电平提高与分光器23的分支比对应的量的转换，并且进行将图3c所示的otdr波形的电平降低与分光器23的分支比对应的量的转换。如果将进行了这种电平转换的otdr波形合成，则得到图3c所示的otdr波形。以上述方式得到的otdr波形显示于显示部15。
[0068]
另外，在信号处理部14中，例如，基于从由光源部21输出光脉冲开始到返回光l0被受光部24、25接收为止的时间，例如进行求出从光脉冲测试仪1到被测量光纤fut的故障点的距离的运算。以上述方式得到的信号处理部14的运算结果(例如被测量光纤fut的传输损耗、到故障点的距离等)也显示于显示部15。
[0069]
如上所述，在本实施方式中，通过分光器23将从被测量光纤fut得到的返回光l0分支为分支光l1和分支光l2，由受光部24接收分支光l1，并且由受光部25接收分支光l2。接着，基于分光器23的分支比和受光部24、25的受光灵敏度，进行从受光部24、25分别输出的受光信号rs1、rs2的电平转换。并且，将进行了电平转换的受光信号rs1、rs2合成，得到表示被测量光纤fut的长边方向上的返回光的强度分布的波形。
[0070]
由此，即使不使受光部24、25的放大率动态地变化，也能够适当地接收从被测量光纤fut得到的返回光l0。其结果，能够提供一种不会引起以往那样的使受光部的放大率动态地变化时的性能劣化的高性能的光脉冲测试仪1。
[0071]
具体地说，在本实施方式的光脉冲测试仪1中，不会引起上述(1)～(3)所示的性能劣化。因此，与以往的光脉冲测试装置相比，得到以下(1)～(3)所示的性能改善。
[0072]
(1)波形更新的高速化(实时显示)
[0073]
在本实施方式中，通过由受光部24、25同时接收由分光器23分支的分支光l1、l2，与以往相比能够扩大动态范围。由此，不需要使受光部24、25的放大率动态地变化，不需要进行每次变更放大率时都需要的光纤的测试，因此能够实现波形更新的高速化。
[0074]
(2)距离轴的波形偏移的改善
[0075]
在本实施方式中，不需要使受光部24、25的放大率动态地变化，因此能够使受光部24、25的电路时间常数之差最小。由此，能够改善(防止)距离轴的波形偏移(光纤的长边方向上的otdr波形的位置偏移)。
[0076]
(3)高反射地点的响应性提高(死区性能)
[0077]
在进行光纤的高反射地点的测试的情况下，即使得到了光强度过高的返回光l0，也由受光部25接收由分光器23以小的分支比分支的分支光l2。由此，不会产生设置于受光部25的放大器的输出饱和，响应速度不会降低。其结果，能够提高光纤的高反射地点的附近的otdr波形的再现性。
[0078]
以上，对本发明的实施方式的光脉冲测试仪进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，上述实施方式的光脉冲测试仪能够以两个波长中的任意一个波长进行测量，但是也可以以三个波长以上的波长中的任意一个波长进行测量。
[0079]
此外，上述实施方式的光脉冲测试仪1是如下结构：使透过光方向性耦合器22的光脉冲入射到被测量光纤fut，并且由光方向性耦合器22反射来自被测量光纤fut的返回光。但是，也可以是如下结构：使由光方向性耦合器22反射的光脉冲入射到被测量光纤fut，并且使来自被测量光纤fut的返回光透过光方向性耦合器22。
[0080]
在本说明书中“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、纵、横、行和列”等表示方向的术语是指本发明的装置中这些方向。因此，本发明的说明书中的这些术语应在本发明的装置中相对解释。
[0081]“构成”这样的术语构成为用于执行本发明的功能，或者用于表示装置的构成、要素、部分。
[0082]
此外，在权利要求中表述为“手段加功能”的术语应当包括能够用于执行包含于本发明的功能的任何结构。
[0083]“单元”这样的术语用于表示构成要素、单元、硬件、为了执行所希望的功能而编程
的软件的一部分。硬件的典型例是设备、电路，但是并不限于此。
[0084]
以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施例。能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。本发明不由上述说明限定而仅由所附的权利要求书限定。