双方向光モジュールおよび光パルス試験器
【課題】高光出力かつ高感度を有するとともに小型化可能な双方向光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の双方向光モジュールは、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備える。
【解決手段】本発明の双方向光モジュールは、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバ通信網の破断点測定等に用いられる光パルス試験器に用いる双方向モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムや、光を用いた例えば光ファイバセンサ等の測定機器は、光を出射する光源および光を感知する受光部を備える。また、光通信システムの保守・管理等に用いられる測定機器は、被測定光ファイバに測定用の光を出射する光源および被測定光ファイバによって伝送された光を感知する受光部を備えている。
【０００３】
例えば、光信号によりデータ通信等を行う光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバの状態を監視するため、光ファイバの敷設や保守等において、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれる光パルス試験器が用いられる。ＯＴＤＲは、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する。
【０００４】
光パルス試験器は、送信部および受信部を同一のケースに収め、ひとつにモジュール化した双方向光モジュールやＢｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌモジュール等を備えている。これらのモジュールは、近年のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の普及に伴い低価格となり、ＯＴＤＲに限らず、その他の測定機器や光通信システムにも多く使用されている。
【０００５】
例えば、双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲは、図３に示すように、双方向光モジュール１と、ＬＤ駆動部２と、サンプリング部３と、信号処理部４と、表示部５とを備えて構成される。
【０００６】
双方向光モジュール１は、測定コネクタ６ａあるいは６ｂを介して被測定光ファイバ７ａあるいは７ｂにパルス光を出力し、被測定光ファイバ７ａあるいは７ｂからの戻り光を感知するモジュールである。ＬＤ駆動部２は、双方向光モジュール１内の光源を駆動する駆動部である。サンプリング部３は、双方向光モジュール１内の受光部からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする機能部である。信号処理部４は、ＬＤ駆動部２を介して双方向光モジュール１にパルス光を出力させ、また、サンプリング部３にサンプリングを行わせる機能部である。さらに、信号処理部４は、サンプリング部３によるサンプリング結果の電気信号の演算処理を行う。表示部５は、信号処理結果を表示する機能部であり、例えばディスプレイ等を用いることができる。
【０００７】
一般に、ＯＴＤＲは、光ファイバの長さや接続点の把握、断線等の障害箇所の特定のために、その敷設工事や保守の現場で使用する測定器である。ＯＴＤＲでは、光ファイバ敷設時には通信波長（例えば１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍ）を用い、保守・監視時には通信波長に影響を与えないように通信波長以外の波長（例えば１６２５ｎｍまたは１６５０ｎｍ、以下では保守・監視時の光の波長を「保守波長」と称する場合もある。）を使用して測定するのが一般的である。光ファイバの被測定線路内の破断点位置は、光源（例えば、半導体レーザ）がパルス光を発してから破断点で反射した戻り光が受光部に到達するまでの時間差により取得可能である。
【０００８】
ここで、ＯＴＤＲの保守・監視時の性能として、保持・監視時の波長が通信光の波長に影響を与えない波長帯域であり、かつ通信光がＯＴＤＲに入力されても正常に測定可能であることが要求される。このため、従来のＯＴＤＲは、通信光を遮断したカットフィルタを用いて、保守・監視時において通信波長の光が入力されても当該光をカットして正確に測定できるように構成されている。また、ＯＴＤＲは、誤接続を防止するため、一般的に通信波長と保守波長とで光出力コネクタを分離し、２つの出力ポートを備えた構成となっている。図３に示すＯＴＤＲでも、例えば通信波長のパルス光を被測定光ファイバ７ａへ出力するための測定コネクタ６ａおよび保守波長のパルス光を被測定光ファイバ７ｂへ出力するための測定コネクタ６ｂとの２つの出力ポートを備えている。
【０００９】
ここで、図４に基づいて、敷設保守対応兼用で使用される従来の双方向光モジュール１の構成について説明する。図４に示す従来の双方向光モジュール１は、ピッグテール型の３波長対応モジュールの一例であって、半導体レーザ１１ａ〜１１ｃと、レンズ１２ａ〜１２ｃ、１６と、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラ１３と、合分波光カプラ１４、１９と、ＷＤＭフィルタモジュール１５と、受光素子１７と、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）モジュール１８とからなる。
【００１０】
半導体レーザ１１ａ〜１１ｃは、光を出射する発光素子である。半導体レーザ１１ａは波長λ１、半導体レーザ１１ｂは波長λ２、半導体レーザ１１ｃは波長λ３の光を出射する。例えば、半導体レーザ１１ａ、１１ｂは通信波長、例えば波長１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの光を出射し、半導体レーザ１１ｃは保守波長、例えば波長１６５０ｎｍの光を出射する。
【００１１】
半導体レーザ１１ａから出射された波長λ１の光は、レンズ１２ａによりＷＤＭカプラ１３に入射され、合分波光カプラ１４を介して、測定コネクタ６ａから被測定光ファイバ７ａへ出力される。また、半導体レーザ１１ｂから出射された波長λ２の光も、レンズ１２ｂによりＷＤＭカプラ１３に入射され、合分波光カプラ１４を介して、測定コネクタ６ａから被測定光ファイバ７ａへ出力される。半導体レーザ１１ａと半導体レーザ１１ｂとは、必要に応じて切替可能であり、いずれかの半導体レーザ１１ａ、１１ｂから出射された光は被測定光ファイバ７ａへ入射させることができる。
【００１２】
被測定光ファイバ７ａへ出力された光は、被測定光ファイバ７ａの破断点（あるいは接続点）で反射されて測定コネクタ６ａから合分波光カプラ１４、ＷＤＭフィルタモジュール１５を介してレンズ１６により集光されて受光素子１７に結合される。ＷＤＭフィルタモジュール１５は、ＷＤＭフィルタを備え、光の波長に応じて光路を切り替えるモジュールであって、例えば図５に示すような構成となっている。図５に示すＷＤＭフィルタモジュール１５において、第１端子５５ａは測定コネクタ６ａと接続され、第２端子５６ａは合分波光カプラ１９の一端と接続され、第３端子５４ａは受光素子１７へ向かって光を出射する位置に配置されている。
【００１３】
ＷＤＭフィルタモジュール１５は、第１端子５５ａより２芯光ファイバ５５へ入射された通信波長帯域の光については、レンズ５３により平行光とした後、通信波長の光を反射して保守波長の光を透過させるＷＤＭフィルタ５２により反射して、２芯光ファイバ５６と接続された第２端子５６ａから出射させる。一方、ＷＤＭフィルタモジュール１５は、第１端子５５ａより２芯光ファイバ５５へ入射された保守波長帯域の光については、レンズ５３により平行光とした後、ＷＤＭフィルタ５２を透過させて、レンズ５１により光ファイバ５４に集光し、第３端子５４ａから出射させる。
【００１４】
図４の説明に戻り、一方、半導体レーザ１１ｃから出射された波長λ３の光は、レンズ１２ｃにより合分波光カプラ１９へ入射され、ＢＰＦモジュール１８を介して、測定コネクタ６ｂから被測定光ファイバ７ｂへ出力される。ＢＰＦモジュール１８は、ＢＰＦを備え、所定の波長範囲の光のみを通過させ、それ以外の波長範囲の光の透過を減衰させ遮断するモジュールであって、例えば図６に示すような構成となっている。図６に示すＢＰＦモジュール１８において、第１端子８４ａは合分波光カプラ１９の他端（ＷＤＭモジュール１５と接続さていない端子）と接続され、第２端子８５ａは測定コネクタ６ｂと接続されている。
【００１５】
上述したように、半導体レーザ１１ｃから出射された波長λ３の光は、レンズ１２ｃにより合分波光カプラ１９へ入射される。合分波光カプラ１９は、ＷＤＭフィルタモジュール１５から出射された保守波長の光と半導体レーザ１１ｃから出射された光とを合波して、ＢＰＦモジュール１８へ出射する。ＢＰＦモジュール１８は、第１端子８４ａより光ファイバ８４へ入射された光をレンズ８１により平行光とした後、保守波長の光を透過して通信波長の光を反射するＢＰＦ８２に入射する。ＢＰＦ８２は、通信波長帯域の光を反射するが、保守波長帯域の光を透過させる。ＢＰＦ８２により透過された光は、レンズ８３により光ファイバ８５に集光されて第２端子８５ａから出射される。ＢＰＦモジュール１８の第２端子８５ａは測定コネクタ６ｂと接続されているので、第２端子８５ａから出射された保守波長の光は、測定コネクタ６ｂを介して被測定光ファイバ７ｂへ出力される。
【００１６】
被測定光ファイバ７ｂへ出力された光は、被測定光ファイバ７ｂの破断点（あるいは接続点）で反射されて測定コネクタ６ｂからＢＰＦモジュール１８、合分波光カプラ１９、ＷＤＭフィルタモジュール１５を介してレンズ１６により集光されて受光素子１７に結合される。
【００１７】
このようなＯＴＤＲを用いることにより、被測定光ファイバ７ａ、７ｂの破断点位置を、通信波長の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、あるいは保守波長の半導体レーザ１１ｃにおいて出射パルス光を発生してから破断点において反射した戻り光が受光素子１７に到達するまでの時間に基づき検出することができる。保守波長においては、通信光をカットするＢＰＦモジュール１８を設けることにより通信光の影響を受けないように構成されているため、回線運用中でも通信品質に影響を与えることなく動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−８５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、図４に示すような従来の双方向光モジュールの構成は、それぞれ専用波長の光分離器を通過させた後、再び合分波光カプラにより合波するという複雑な構成となっていた。このため、部品数が増加しコスト高になる上、部品数が多いことによる部品の結合損失が増加し、双方向光モジュールの性能に悪影響を与えるという問題があった。
【００２０】
さらに、合分波光カプラには溶融型光ファイバカプラを一般的に使用しているため、当該光ファイバの融着作業、余長光ファイバの収納処理等の煩雑な作業が発生して製造工程における作業工数が増大する。また、双方向光モジュールの小型化が困難であるという問題もあった。特に、図５および図６に示したように、ＷＤＭフィルタモジュール１５およびＢＰＦモジュール１８は、シングルモードファイバの光をレンズで平行光にし、フィルタを通してレンズで集光しシングルモードファイバに再度入射させる構成となっている。このため、レンズの収差、レンズ端面の反射等による結合損失が０．５〜１ｄＢ程度発生し、性能に悪影響があるという欠点がある。
【００２１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高光出力かつ高感度を有するとともに小型化することの可能な、新規かつ改良された双方向光モジュールおよび光パルス試験器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールが提供される。かかる双方向光モジュールは、光ファイバに入射される、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る双方向光モジュールは、複雑な構成とすることなく、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に波長フィルタやビームスプリッタを配置して構成されている。これにより、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。
【００２４】
波長フィルタは、第１のポートとビームスプリッタとの間に設けられ、当該第１のポートへ入射させる波長の光を透過し、第２のポートへ入射させる波長の光は遮断する第１の波長フィルタと、第２のポートとビームスプリッタとの間に設けられ、当該第２のポートへ入射させる波長の光を透過し、第１のポートへ入射させる波長の光は遮断する第２の波長フィルタと、から構成することもできる。
【００２５】
このとき、第１の波長フィルタおよび第２の波長フィルタとして、例えば合分波フィルタまたはバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００２６】
あるいは、波長フィルタを、ビームスプリッタと第１のポートおよび第２のポートとの間に設け、第１のポートへ入射させる波長の光を第１のポートへ向かって進行させ、第２のポートへ入射させる波長の光を第２のポートへ向かって進行させるようにしてもよい。
【００２７】
このとき、波長フィルタとして、例えばバンドパスフィルタまたは合分波フィルタを用いてもよい。
【００２８】
双方向光モジュールは、第１のポートには通信波長範囲の光が入射され、第２のポートには通信波長範囲以外の波長の光が入射されるように構成してもよい。
【００２９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器が提供される。かかる光パルス試験器は、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、光を所定のタイミングで発生させるように双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、を備える。そして、双方向光モジュールは、光ファイバに入射される、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、高光出力かつ高感度を有するとともに小型化することの可能な双方向光モジュールおよび光パルス試験器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図３】光パルス試験器の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図５】従来のＷＤＭフィルタモジュールの一構成例を示す説明図である。
【図６】従来のＢＰＦモジュールの一構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
＜１．第１の実施形態＞
［双方向光モジュールの構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成を示す説明図である。
【００３４】
本実施形態に係る双方向光モジュール１００は、敷設保守対応兼用で使用可能なＯＴＤＲに用いられる双方向光モジュール１００であって、図１に示すように、光を発する発光素子１１２、１１４、１１６と、光を平行光にするレンズ１２２、１２４、１２６と、光を集光するレンズ１２５、１２７、１２８と、合分波フィルタ１３２、１３４、１８０と、ビームスプリッタ１４０と、ＢＰＦ１５０と、光ファイバ１６２、１６４と、光を感知する受光素子１７０とを備える。なお、本実施形態の双方向光モジュール１００では、図１に示すように、四角形平面の周囲に発光素子１１２、１１４、１１６、受光素子１７０、および光ファイバ１６２、１６４の一端が配置されている。図１に示す素子等の配置は一例であって、本発明はかかる例に限定されないものとする。
【００３５】
本実施形態にかかる双方向光モジュール１００は、発光素子１１２、１１４から通信波長の光を出射する。発光素子１１２、１１４から出射された光は双方向光モジュール１００内で光路を切り替えられて、光ファイバ１６４に結合され、測定コネクタ６ｂに接続された光ファイバ７ｂへ出射される。また、光ファイバ７ｂからの戻り光は、光ファイバ１６４を経由して双方向光モジュール１００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子１７０へ入射される。また、双方向光モジュール１００は、発光素子１１６から保守波長の光を出射する。発光素子１１６から出射された光は双方向光モジュール１００内で光路を切り替えられて、光ファイバ１６２に結合され、測定コネクタ６ａに接続された光ファイバ７ａへ出射される。また、光ファイバ７ａからの戻り光は、光ファイバ１６２を経由して双方向光モジュール１００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子１７０へ入射される。
【００３６】
以下、本実施形態に係る双方向光モジュール１００を構成する各要素について、詳細に説明する。
【００３７】
（発光素子１１２、１１４、１１６）
発光素子１１２、１１４、１１６は、光ファイバに入射する光を発する素子であり、例えばレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。本実施形態においては、発光素子１１２、１１４は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子１１６は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子１１２が発する光の波長をλ１、発光素子１１４が発する光の波長をλ２、発光素子１１６が発する光の波長をλ３とする。本実施形態では、波長λ１、λ２は通信波長であり、例えば、それぞれ１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍとする。また、波長λ３は保守波長であり、例えば１６５０ｎｍとする。発光素子１１２、１１４は、例えば図１に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子１１６は、例えば図１に示すように、発光素子１１４と同一面に配置することができる。各発光素子１１２、１１４、１１６から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
【００３８】
（レンズ１２２、１２４、１２６）
レンズ１２２、１２４、１２６は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いることができる。レンズ１２２は発光素子１１２から出射された光を平行光にし、レンズ１２４は発光素子１１４から出射された光を平行光にし、レンズ１２６は発光素子１１６から出射された光を平行光にする。
【００３９】
（レンズ１２５、１２７、１２８）
レンズ１２５、１２７、１２８は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いることができる。レンズ１２５は、ＢＰＦ１５０を通過した光を集光して光ファイバ１６２に結合させる。レンズ１２７は、合分波フィルタ１８０を通過した光を集光して光ファイバ１６４に結合させる。レンズ１２８は、ビームスプリッタ１４０により反射された光ファイバ１６２、１６４からの戻り光を集光して受光素子１７０に結合させる。
【００４０】
（合分波フィルタ１３２、１３４、１８０）
合分波フィルタ１３２、１３４、１８０は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ１３２は、発光素子１１２から出射されて第１面から入射した波長λ１の光と、発光素子１１４から出射されて第２面から入射した波長λ２の光とを合波する。合分波フィルタ１３２により合波された光は、合分波フィルタ１３４側へ進行する。合分波フィルタ１３４は、合分波フィルタ１３２により合波され第１面から入射した光を通過させ、発光素子１１６から第２面に入射した波長λ３の光を反射してビームスプリッタ１４０側へ進行させる。
【００４１】
また、合分波フィルタ１８０は、後述するビームスプリッタ１４０を通過して第１面に入射した、合分波フィルタ１３２により合波された波長λ１、λ２の光を通過させて光ファイバ１６４側へ進行させ、第２面に入射した光ファイバ１６４からの戻り光を通過させてビームスプリッタ１４０側へ進行させる。この合分波フィルタ１８０は、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する波長フィルタの１つである。なお、合分波フィルタ１８０の代わりに、通信波長範囲の光のみを透過するＢＰＦを用いてもよい。これにより、保守波長の光を確実に遮断することができる。また、合分波フィルタ１８０は光軸に対して数度（例えば４〜５°）傾けて配置してもよい。これにより、反射光が直接受光素子１７０に入射するのを低減することができ、クロストーク特性をよくすることができる。また、反射減衰量も向上させることができる。
【００４２】
（ビームスプリッタ１４０）
ビームスプリッタ１４０は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ１４０に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ１４０としては、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比５０：５０のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ１４０は、入射した光のうち５０％の光を透過させ、５０％の光を反射する。ビームスプリッタ１４０の第１面から入射された光のうち、ビームスプリッタ１４０を透過した光は合分波フィルタ１８０側へ進行し、ビームスプリッタ１４０で反射された光はＢＰＦ１５０側へ進行する。また、ビームスプリッタ１４０の第２面から入射された光のうち、ビームスプリッタ１４０を透過した光は合分波フィルタ１３４側へ進行し、ビームスプリッタ１４０で反射された光は受光素子１７０側へ進行する。
【００４３】
（ＢＰＦ１５０）
ＢＰＦ１５０は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のＢＰＦ１５０は、保守波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有する波長フィルタの１つである。したがって、ＢＰＦ１５０は、ビームスプリッタ１４０を反射して進行してきた保守波長λ３の光を透過して、光ファイバ１６２側へ進行させる。一方、通信波長である波長λ１、λ２はＢＰＦ１５０により遮断され光ファイバ１６２には入射されない。なお、ＢＰＦ１５０は光軸に対して数度（例えば４〜５°）傾けて配置する。
【００４４】
（光ファイバ１６２、１６４）
光ファイバ１６２、１６４は、双方向光モジュール１００を被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続するために設けられる。光ファイバ１６２は、レンズ１２５により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ａと接続されている。これにより、双方向光モジュール１００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ａへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ａからの戻り光を双方向光モジュール１００へ入射させることができる。レンズ１２５により光が結合される光ファイバ１６２の一端は、被測定光ファイバ７ａに接続されるポートである。
【００４５】
同様に、光ファイバ１６４は、レンズ１２７により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ｂと接続されている。これにより、双方向光モジュール１００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ｂへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光を双方向光モジュール１００へ入射させることができる。レンズ１２７により光が結合される光ファイバ１６４の一端は、被測定光ファイバ７ｂに接続されるポートである。
【００４６】
（受光素子１７０）
受光素子１７０は、光を感知する素子であり、例えば、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ；以下、「ＡＰＤ」とする。）を用いることができる。ＡＰＤは、雪崩増幅効果を利用した受光素子であり、微弱な光も高感度に検出することができる。このため、ＡＰＤ（特に、小口径のＡＰＤ）は、微弱な戻り光を高い距離分解能で検出しなければならないＯＴＤＲ等の受光素子に適している。
【００４７】
このような双方向光モジュール１００は、図１に示すように、受光素子１１２、レンズ１２２、合分波フィルタ１３２、１３４、ビームスプリッタ１４０、合分波フィルタ１８０、レンズ１２７が同一直線（直線Ｃ）上に配置されている。また、直線Ｃに対して直交する方向に、合分波フィルタ１３２、レンズ１２４および発光素子１１４が一直線上に配置されており、合分波フィルタ１３４、レンズ１２６および発光素子１１６が一直線上に配置されている。さらに、レンズ１２５、ＢＰＦ１５０、ビームスプリッタ１４０、レンズ１２８および受光素子１７０も、直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されている。なお、レンズ１２５およびＢＰＦ１５０は、ビームスプリッタ１４０に関してレンズ１２８および受光素子１７０と異なる側に配置されている。
【００４８】
このように、双方向光モジュール１００では、発光素子１１２、１１４、１１６から出射された光が被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続される２つのポートに結合するまでの間の空間光内に、本モジュールを構成する素子等が配置されている。
【００４９】
［双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作］
次いで、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の機能を、この双方向光モジュール１００を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図３と同様であり、双方向光モジュール１の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール１００が適用されているとする。
【００５０】
本実施形態にかかる光パルス試験器は、まず、光パルス試験器ＯＴＤＲの信号処理部４により、ＬＤ駆動部２に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部４内のタイミング発生手段（図示せず。）により、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部２に送信する。タイミング信号を受信したＬＤ駆動部２は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール１００の発光素子１１２、発光素子１２４または発光素子１１６にパルス光を出力させる。
【００５１】
（通信波長による測定）
まず、発光素子１１２、１１４から通信波長である波長λ１、λ２のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子１１２から出射された波長λ１のパルス光は、レンズ１２２により平行光とされ、合分波フィルタ１３２の第１面に入射する。また、発光素子１１４から出射された波長λ２のパルス光は、レンズ１２４により平行光とされ、合分波フィルタ１３２の第２面に入射する。合分波フィルタ１３２は、第１面および第２面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ１３４側へ進行させる。
【００５２】
合分波フィルタ１３４は、通信波長である波長λ１、λ２の光を透過し、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する。したがって、合分波フィルタ１３２にて合波された光はビームスプリッタ１４０へ進行する。ビームスプリッタ１４０は、入射した光の一部を透過して合分波フィルタ１８０側へ進行させ、他の一部を反射してＢＰＦ１５０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０を透過し、合分波フィルタ１８０に入射した光は、通信波長の光を透過し保守波長の光を反射する特性を有する合分波フィルタ１８０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ１２７により光ファイバ１６４の一端（ポート）に集光される。このように、通信波長の光は、光ファイバ１６４に結合され、当該光ファイバ１６４と接続された被測定光ファイバ７ｂへ入射される。
【００５３】
一方、ビームスプリッタ１４０で反射され、ＢＰＦ１５０に入射した光は、保守波長範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光は反射する特性を有するＢＰＦ１５０の特性により、保守波長である波長λ３の光のみが透過して、レンズ１２５により光ファイバ１６２の一端に集光される。したがって、発光素子１１２、１１４から出射された波長λ１、λ２の光は、ビームスプリッタ１４０により反射されて被測定光ファイバ７ａが接続された光ファイバ１６２側へ進行したとしても、ＢＰＦ１５０により反射されるので、光ファイバ１６２には入射されない。
【００５４】
被測定光ファイバ７ｂへ入射した波長λ１、λ２の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ１６４を介して双方向光モジュール１００内へ入射し、レンズ１２７で再び平行光とされた後、ビームスプリッタ１４０の第２面へ入射する。ビームスプリッタ１４０は当該戻り光の一部を反射して受光素子１７０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０により反射された戻り光は、レンズ１２８により受光素子１７０に結合させる。こうして、受光素子１７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール１００の受光素子１７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００５５】
（保守波長による測定）
次いで、発光素子１１６から保守波長である波長λ３のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子１１６から出射された波長λ３のパルス光は、レンズ１２６により平行光とされ、合分波フィルタ１３４の第２面に入射する。合分波フィルタ１３２は、第２面から入射された波長λ３の平行光を反射して、ビームスプリッタ１４０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過して合分波フィルタ１８０側へ進行させ、他の一部を反射してＢＰＦ１５０側へ進行させる。
【００５６】
ビームスプリッタ１４０を透過し、合分波フィルタ１８０に入射した光は、通信波長の光を透過し保守波長の光を反射する特性を有する合分波フィルタ１８０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ１２７により光ファイバ１６４の一端に集光される。したがって、発光素子１１６から出射された波長λ３の光は、ビームスプリッタ１４０により反射されて被測定光ファイバ７ｂが接続された光ファイバ１６４側へ進行したとしても、光ファイバ１６４には入射されない。
【００５７】
一方、ビームスプリッタ１４０で反射され、ＢＰＦ１５０に入射した光は、保守波長範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光は反射する特性を有するＢＰＦ１５０の特性により、保守波長である波長λ３の光のみが透過して、レンズ１２５により光ファイバ１６２の一端（ポート）に集光される。したがって、発光素子１１６から出射された波長λ３の光は、光ファイバ１６２に結合され、当該光ファイバ１６２と接続された被測定光ファイバ７ａへ入射される。ファイバ７ａからは保守波長光のみが出力され、通信波長光が出力されないため、回線運用中でも通信品質に悪影響を与えることなく動作させることができる。
【００５８】
被測定光ファイバ７ａへ入射した波長λ３の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ１６２を介して双方向光モジュール１００内へ入射し、レンズ１２５で再び平行光とされた後、ビームスプリッタ１４０の第１面へ入射する。ビームスプリッタ１４０は当該戻り光の一部を透過して受光素子１７０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０により透過された戻り光は、レンズ１２８により受光素子１７０に結合される。被測定光ファイバ７ａから入射された回線運用中の通信波長λ１、λ２の光は、ＢＰＦ１５０により遮断される。こうして、受光素子１７０により保守波長λ３の戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール１００の受光素子１７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ａの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００５９】
このように、光パルス試験器ＯＴＤＲに本実施形態に係る双方向光モジュール１００を用いることにより、実際の通信波長帯と異なる保守波長の光を使用することができ、回線運用中においても通信品質に影響を与えずに保守作業を行うことができる。
【００６０】
以上、本実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成とこれを用いた光パルス試験器ＯＴＤＲの動作について説明した。本実施形態の双方向光モジュール１００は、従来のようにそれぞれ専用波長の光分離器を通過させた後、再び合分波カプラによって合波するという複雑な構成をとらずに、合分波フィルタ１３２、１３４、１８０、ビームスプリッタ１４０、ＢＰＦ１５０を双方向光モジュール１００の空間光内に配置した構成となっている。このため、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る双方向光モジュール１００では、図５に示した従来のＷＤＭフィルタモジュール、図６に示した従来のＢＰＦモジュールのように、フィルタ特性を確保するためにわざわざレンズを介して平行光にしてさらに集光するという構成をとる必要がない。また、発光素子から光ファイバに入射するため空間光にした光学系内にフィルタを配置するので、それぞれのフィルタ損失は０．２ｄＢ程度となり、図４に示す構成と比較して結合損失を大幅に低減することができる。
【００６２】
そして、本実施形態に係る双方向光モジュール１００は、発光素子からファイバに入射させる機能と、フィルタ特性を実現する機能とを併せ持つ構成となっている。これにより、フィルタ特性機能を実現するためにレンズを配置する必要がなく、部品点数の低減および作業工程の低減を実現することができる。
【００６３】
＜２．第２の実施形態＞
［双方向光モジュールの構成］
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成を示す説明図である。第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００では、光ファイバ１６２、１６４に光を結合させるレンズ１２５、１２７とビームスプリッタ１４０との間にそれぞれＢＰＦ１５０、合分波フィルタ１８０を配置したが、本実施形態に係る双方向光モジュール２００では、ＢＰＦ１５０と合分波フィルタ１８０との機能を１つのＢＰＦ２５０によって実現する。以下、本実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成について、第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００との相違点を重点的に説明する。
【００６４】
本実施形態に係る双方向光モジュール２００は、敷設保守対応兼用で使用可能なＯＴＤＲに用いられる双方向光モジュール２００であって、図２に示すように、光を発する発光素子２１２、２１４、２１６と、光を平行光にするレンズ２２２、２２４、２２６と、光を集光するレンズ２２５、２２７、２２８と、合分波フィルタ２３２、２３４と、ビームスプリッタ２４０と、ＢＰＦ２５０と、光ファイバ２６２、２６４と、光を感知する受光素子２７０とを備える。なお、本実施形態の双方向光モジュール２００では、図２に示すように、四角形平面の周囲に発光素子２１２、２１４、２１６、受光素子２７０、および光ファイバ２６２、２６４の一端が配置されている。図２に示す素子等の配置は一例であって、本技術はかかる例に限定されないものとする。
【００６５】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００も、第１の実施形態と同様、発光素子２１２、２１４から通信波長の光を出射する。発光素子２１２、２１４から出射された光は双方向光モジュール２００内で光路を切り替えられて、光ファイバ２６４に結合され、測定コネクタ６ｂに接続された光ファイバ７ｂへ出射される。また、光ファイバ７ｂからの戻り光は、光ファイバ２６４を経由して双方向光モジュール２００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子２７０へ入射される。また、双方向光モジュール２００は、発光素子２１６から保守波長の光を出射する。発光素子２１６から出射された光は双方向光モジュール２００内で光路を切り替えられて、光ファイバ２６２に結合され、測定コネクタ６ａに接続された光ファイバ７ａへ出射される。また、光ファイバ７ａからの戻り光は、光ファイバ２６２を経由して双方向光モジュール２００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子２７０へ入射される。
【００６６】
以下、本実施形態に係る双方向光モジュール２００を構成する各要素について、詳細に説明する。
【００６７】
（発光素子２１２、２１４、２１６）
発光素子２１２、２１４、２１６は、光ファイバに入射する光を発する素子であり、例えばレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いて、第１の実施形態に係る発光素子１１２、１１４、１１６と同様に構成することができる。本実施形態において、発光素子２１２、２１４は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子２１６は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子２１２が発する光の波長をλ１、発光素子２１４が発する光の波長をλ２、発光素子２１６が発する光の波長をλ３とする。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、波長λ１、λ２は通信波長、波長λ３は保守波長とする。発光素子２１２、２１４は、例えば図２に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子２１６は、例えば図２に示すように、発光素子２１４と同一面に配置することができる。各発光素子２１２、２１４、２１６から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
【００６８】
（レンズ２２２、２２４、２２６）
レンズ２２２、２２４、２２６は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いて、第１の実施形態に係るレンズ１２２、１２４、１２６と同様に構成することができる。レンズ２２２は発光素子２１２から出射された光を平行光にし、レンズ２２４は発光素子２１４から出射された光を平行光にし、レンズ２２６は発光素子２１６から出射された光を平行光にする。
【００６９】
（レンズ２２５、２２７、２２８）
レンズ２２５、２２７、２２８は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いて、第１の実施形態に係るレンズ１２５、１２７、１２８と同様に構成することができる。レンズ２２５は、ＢＰＦ２５０により反射された光を集光して光ファイバ２６２に結合させる。レンズ２２７は、ＢＰＦ２５０を通過した光を集光して光ファイバ２６４に結合させる。レンズ２２８は、ビームスプリッタ２４０により反射された光ファイバ２６２、２６４からの戻り光を集光して受光素子２７０に結合させる。
【００７０】
（合分波フィルタ２３２、２３４）
合分波フィルタ２３２、２３４は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ２３２は、発光素子２１２から出射されて第１面から入射した波長λ１の光と、発光素子２１４から出射されて第２面から入射した波長λ２の光とを合波する。合分波フィルタ２３２により合波された光は、合分波フィルタ２３４側へ進行する。合分波フィルタ２３４は、合分波フィルタ２３２により合波され第１面から入射した光を通過させ、発光素子２１６から第２面に入射した波長λ３の光を反射してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。
【００７１】
（ビームスプリッタ２４０）
ビームスプリッタ２４０は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ２４０に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ２４０としては、第１の実施形態と同様、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比５０：５０のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ２４０は、入射した光のうち５０％の光を透過させ、５０％の光を反射する。ビームスプリッタ２４０の第１面から入射された光のうち、ビームスプリッタ２４０を透過した光はＢＰＦ２５０側へ進行する。また、ビームスプリッタ２４０の第２面から入射された光のうち、ビームスプリッタ２４０を透過した光は合分波フィルタ２３４側へ進行し、ビームスプリッタ２４０で反射された光は受光素子２７０側へ進行する。
【００７２】
（ＢＰＦ２５０）
ＢＰＦ２５０は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のＢＰＦ２５０は、通信波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有している。したがって、ＢＰＦ２５０は、ビームスプリッタ２４０を透過して進行してきた、通信波長として使用される使用範囲外の波長λ３の光を反射して、光ファイバ２６２側へ進行させる。一方、波長λ１、λ２は通信波長として使用される波長範囲内であるため、ＢＰＦ２５０は、波長λ１、λ２の光を通過させて光ファイバ２６４側へ進行させる。
【００７３】
（光ファイバ２６２、２６４）
光ファイバ２６２、２６４は、双方向光モジュール２００を被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続するために設けられる。光ファイバ２６２は、レンズ２２５により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ａと接続されている。これにより、双方向光モジュール２００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ａへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ａからの戻り光を双方向光モジュール２００へ入射させることができる。レンズ２２５により光が結合される光ファイバ２６２の一端は、被測定光ファイバ７ａに接続されるポートである。
【００７４】
同様に、光ファイバ２６４は、レンズ２２７により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ｂと接続されている。これにより、双方向光モジュール２００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ｂへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光を双方向光モジュール２００へ入射させることができる。この光ファイバ２６２、２６４は、第１の実施形態の光ファイバ１６２、１６４と同様に構成することができる。レンズ２２７により光が結合される光ファイバ２６４の一端は、被測定光ファイバ７ｂに接続されるポートである。
【００７５】
（受光素子２７０）
受光素子１７０は、光を感知する素子であり、第１の実施形態の受光素子１７０と同様、例えば、ＡＰＤを用いることができる。受光素子１７０は、ビームスプリッタ２４０に入射して反射された被測定光ファイバ７ａ、７ｂからの戻り光を受光する。
【００７６】
双方向光モジュール２００は、図２に示すように、受光素子２１２、レンズ２２２、合分波フィルタ２３２、２３４、ビームスプリッタ２４０、ＢＰＦ２５０、レンズ２２７が同一直線（直線Ｃ）上に配置されている。また、直線Ｃに対して直交する方向に、合分波フィルタ１３２、レンズ２２４および発光素子２１４が一直線上に配置されており、合分波フィルタ２３４、レンズ２２６および発光素子２１６が一直線上に配置されている。さらに、ビームスプリッタ２４０、レンズ２２８および受光素子２７０も、直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されており、レンズ２２５およびＢＰＦ２５０も直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されている。なお、レンズ２２５は、直線Ｃに関して受光素子２７０等と異なる側に配置されている。
【００７７】
このように、双方向光モジュール２００では、発光素子２１２、２１４、２１６から出射された光が被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続される２つのポートに結合するまでの間の空間光内に、本モジュールを構成する素子等が配置されている。
【００７８】
［双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作］
次いで、本実施形態にかかる双方向光モジュール２００の機能を、この双方向光モジュール２００を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図３と同様であり、双方向光モジュール１の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール２００が適用されているとする。
【００７９】
本実施形態にかかる光パルス試験器は、第１の実施形態に係る光パルス試験器ＯＴＤＲと同様に、まず、光パルス試験器ＯＴＤＲの信号処理部４により、ＬＤ駆動部２に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部４内のタイミング発生手段（図示せず。）により、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部２に送信する。タイミング信号を受信したＬＤ駆動部２は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール１００の発光素子２１２、発光素子２２４または発光素子２１６にパルス光を出力させる。
【００８０】
（通信波長による測定）
まず、発光素子２１２、２１４から通信波長である波長λ１、λ２のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子２１２から出射された波長λ１のパルス光は、レンズ２２２により平行光とされ、合分波フィルタ２３２の第１面に入射する。また、発光素子２１４から出射された波長λ２のパルス光は、レンズ２２４により平行光とされ、合分波フィルタ２３２の第２面に入射する。合分波フィルタ２３２は、第１面および第２面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ２３４側へ進行させる。
【００８１】
合分波フィルタ２３４は、通信波長である波長λ１、λ２の光を透過し、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する。したがって、合分波フィルタ２３２にて合波された光はビームスプリッタ２４０へ進行する。ビームスプリッタ２４０は、入射した光の一部を透過してＢＰＦ２５０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０を透過し、ＢＰＦ２５０に入射した光は、通信波長範囲の光を透過しそれ以外の波長範囲にある保守波長の光を反射する特性を有するＢＰＦ２５０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ２２７により光ファイバ２６４の一端（ポート）に集光される。このように、通信波長の光は、光ファイバ２６４に結合され、当該光ファイバ２６４と接続された被測定光ファイバ７ｂへ入射される。
【００８２】
被測定光ファイバ７ｂへ入射した波長λ１、λ２の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ２６４を介して双方向光モジュール２００内へ入射し、レンズ２２７で再び平行光とされた後、ＢＰＦ２５０の第２面へ入射する。ＢＰＦ２５０は当該戻り光を透過してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０に入射した戻り光の一部は受光素子２７０側に反射され、レンズ２２８により受光素子２７０に結合させる。こうして、受光素子２７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール２００の受光素子２７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００８３】
（保守波長による測定）
次いで、発光素子２１６から保守波長である波長λ３のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子２１６から出射された波長λ３のパルス光は、レンズ２２６により平行光とされ、合分波フィルタ２３４の第２面に入射する。合分波フィルタ２３２は、第２面から入射された波長λ３の平行光を反射して、ビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過してＢＰＦ２５０側へ進行させる。
【００８４】
ビームスプリッタ２４０を透過し、ＢＰＦ２５０に入射した光は、通信波長範囲の光を透過し、通信波長範囲外の保守波長の光を反射する特性を有するＢＰＦ２５０の特性により反射されて、レンズ２２５により光ファイバ２６２の一端（ポート）に集光される。したがって、発光素子２１６から出射された波長λ３の光は、被測定光ファイバ７ｂが接続された光ファイバ２６４側へ進行しない。
【００８５】
被測定光ファイバ７ａへ入射した波長λ３の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ２６２を介して双方向光モジュール２００内へ入射し、レンズ２２５で再び平行光とされた後、ＢＰＦ２５０の第１面へ入射する。ＢＰＦ２５０は、当該戻り光を反射してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０に入射した戻り光の一部は受光素子２７０側に反射され、レンズ２２８により受光素子２７０に結合させる。こうして、受光素子２７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール２００の受光素子２７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００８６】
このように、光パルス試験器ＯＴＤＲに本実施形態に係る双方向光モジュール２００を用いることにより、実際の通信波長帯と異なる保守波長の光を使用することができ、回線運用中においても通信品質に影響を与えずに保守作業を行うことができる。
【００８７】
本実施形態に係る双方向光モジュール２００も、第１の実施形態と同様、従来のような複雑な構成をとらずに、合分波フィルタ２３２、２３４、ビームスプリッタ２４０、ＢＰＦ２５０を双方向光モジュール２００の空間光内に配置した構成となっている。このため、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。また、発光素子から光ファイバに入射するため空間光にした光学系内にフィルタを配置するので、図４に示す構成と比較して結合損失を大幅に低減することができる。
【００８８】
さらに、双方向光モジュール２００は、発光素子からファイバに入射させる機能と、フィルタ特性を実現する機能とを併せ持つ構成となっているので、フィルタ特性機能を実現するためにレンズを配置する必要がなく、部品点数の低減および作業工程の低減を実現することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る双方向光モジュール２００では、ＢＰＦ２５０が第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００のＢＰＦ１５０および合分波フィルタ１８０の機能を兼ね備えているといえる。したがって、第１の実施形態と比較して、本実施形態の双方向光モジュール２００は部品点数を削減することができるので、より作業工程を低減することができる。さらに、ビームスプリッタ２４０は、発光素子２１２、２１４、２１６から出射され、当該ビームスプリッタ２４０に入射した光の一部を反射するが、光が反射される方向には光学素子は配置されていない。このように、反射される光を壁に対して逃がすことで、クロストーク特性をよくすることができる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９１】
例えば、上記実施形態では、発光素子から出射される光の波長λ１、λ２、λ３の具体例として、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの２つの通信波長および１６５０ｎｍの保守波長を例示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信波長を１３１０ｎｍの１つの波長のみとしてもよく、１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５５０ｎｍの３つの波長としてもよい。また、保守波長も例えば１６２５ｎｍ等の波長を用いてもよい。このように、双方向光モジュールの発光素子の数を変化させて出射する光の波長の数を増減してもよく、その光の波長も適宜選択することができる。この場合、合分波フィルタやＢＰＦ等の光学素子には、選択された光の波長に応じた特性を有するものを選択すればよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、合分波フィルタ１３２、１３４は短波長の光を通過し長波長の光を反射する特性のものを使用したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図１の例においては、発光素子１１１２と発光素子１１６との配置を入れ替えた場合には、合分波フィルタ１３２、１３４に長波長の光を透過して短波長の光を反射する特性を有するものを用いることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
さらに、上記第１の実施形態では、ＢＰＦ１５０は通信波長の光を反射して保守波長の光を透過する特性を有するものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、ＢＰＦ１５０の代わりに保守波長の光のみを透過する合分波フィルタを用いてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、レンズを平行光にする共焦点光学系として説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば１つのレンズによる単レンズ系で構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
さらに、上記実施形態では、図１あるいは図２に示すように光学素子を配置した双方向光モジュールについて説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、フィルタの角度を変更したり、合分波フィルタの角度を９０°変えたりすることにより、双方向光モジュールを構成する光学素子の配置を変更することは可能である。例えば、図２に示す例において、レンズ２２８および受光素子２７０を、レンズ２２７により光が集光される面と同一面側に配置することも可能である。この場合、ビームスプリッタ２４０の光の反射角度が、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光の一部が受光素子２７０側に反射されるように調整される。また、例えば、図２に示す例において、発光素子２１６、レンズ２２６、受光素子２７０、レンズ２２７を、直線Ｃに関して受光素子２１４と反対側（すなわち、レンズ２２５と同一側）に位置するように配置することもできる。この場合、合分波フィルタ２３４、ビームスプリッタ２４０の配置を図２の状態から９０°変更することで、双方向光モジュールを図２の双方向光モジュール２００と同様に機能させることができる。もちろん、これらの変形例以外の形態で光学素子を配置して、本発明の特徴を有する双方向光モジュールを構成することは可能である。
【符号の説明】
【００９６】
ＯＴＤＲ 光パルス試験器
２ ＬＤ駆動部
３ サンプリング部
４ 信号処理部
５ 表示部
６ａ、６ｂ 測定コネクタ
７ａ、７ｂ 被測定光ファイバ
１００、２００ 光双方向モジュール
１１２、１１４、１１６、２１２、２１４、２１６ 発光素子
１２２、１２４、１２６、１２５、１２７、１２８、２２２、２２４、２２６、２２５、２２７、２２８ レンズ
１３２、１３４、１８０、２３２、２３４ 合分波フィルタ
１４０、２４０ ビームスプリッタ
１５０、２５０ ＢＰＦ
１６２、１６４、２６２、２６４ 光ファイバ
１７０、２７０ 受光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバ通信網の破断点測定等に用いられる光パルス試験器に用いる双方向モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムや、光を用いた例えば光ファイバセンサ等の測定機器は、光を出射する光源および光を感知する受光部を備える。また、光通信システムの保守・管理等に用いられる測定機器は、被測定光ファイバに測定用の光を出射する光源および被測定光ファイバによって伝送された光を感知する受光部を備えている。
【０００３】
例えば、光信号によりデータ通信等を行う光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバの状態を監視するため、光ファイバの敷設や保守等において、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれる光パルス試験器が用いられる。ＯＴＤＲは、被測定光ファイバに対してパルス光を繰り返し入力し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルと受光時間とを測定することで、被測定光ファイバの断線や損失等の状態を測定する。
【０００４】
光パルス試験器は、送信部および受信部を同一のケースに収め、ひとつにモジュール化した双方向光モジュールやＢｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌモジュール等を備えている。これらのモジュールは、近年のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の普及に伴い低価格となり、ＯＴＤＲに限らず、その他の測定機器や光通信システムにも多く使用されている。
【０００５】
例えば、双方向光モジュールを用いたＯＴＤＲは、図３に示すように、双方向光モジュール１と、ＬＤ駆動部２と、サンプリング部３と、信号処理部４と、表示部５とを備えて構成される。
【０００６】
双方向光モジュール１は、測定コネクタ６ａあるいは６ｂを介して被測定光ファイバ７ａあるいは７ｂにパルス光を出力し、被測定光ファイバ７ａあるいは７ｂからの戻り光を感知するモジュールである。ＬＤ駆動部２は、双方向光モジュール１内の光源を駆動する駆動部である。サンプリング部３は、双方向光モジュール１内の受光部からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする機能部である。信号処理部４は、ＬＤ駆動部２を介して双方向光モジュール１にパルス光を出力させ、また、サンプリング部３にサンプリングを行わせる機能部である。さらに、信号処理部４は、サンプリング部３によるサンプリング結果の電気信号の演算処理を行う。表示部５は、信号処理結果を表示する機能部であり、例えばディスプレイ等を用いることができる。
【０００７】
一般に、ＯＴＤＲは、光ファイバの長さや接続点の把握、断線等の障害箇所の特定のために、その敷設工事や保守の現場で使用する測定器である。ＯＴＤＲでは、光ファイバ敷設時には通信波長（例えば１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍ）を用い、保守・監視時には通信波長に影響を与えないように通信波長以外の波長（例えば１６２５ｎｍまたは１６５０ｎｍ、以下では保守・監視時の光の波長を「保守波長」と称する場合もある。）を使用して測定するのが一般的である。光ファイバの被測定線路内の破断点位置は、光源（例えば、半導体レーザ）がパルス光を発してから破断点で反射した戻り光が受光部に到達するまでの時間差により取得可能である。
【０００８】
ここで、ＯＴＤＲの保守・監視時の性能として、保持・監視時の波長が通信光の波長に影響を与えない波長帯域であり、かつ通信光がＯＴＤＲに入力されても正常に測定可能であることが要求される。このため、従来のＯＴＤＲは、通信光を遮断したカットフィルタを用いて、保守・監視時において通信波長の光が入力されても当該光をカットして正確に測定できるように構成されている。また、ＯＴＤＲは、誤接続を防止するため、一般的に通信波長と保守波長とで光出力コネクタを分離し、２つの出力ポートを備えた構成となっている。図３に示すＯＴＤＲでも、例えば通信波長のパルス光を被測定光ファイバ７ａへ出力するための測定コネクタ６ａおよび保守波長のパルス光を被測定光ファイバ７ｂへ出力するための測定コネクタ６ｂとの２つの出力ポートを備えている。
【０００９】
ここで、図４に基づいて、敷設保守対応兼用で使用される従来の双方向光モジュール１の構成について説明する。図４に示す従来の双方向光モジュール１は、ピッグテール型の３波長対応モジュールの一例であって、半導体レーザ１１ａ〜１１ｃと、レンズ１２ａ〜１２ｃ、１６と、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラ１３と、合分波光カプラ１４、１９と、ＷＤＭフィルタモジュール１５と、受光素子１７と、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）モジュール１８とからなる。
【００１０】
半導体レーザ１１ａ〜１１ｃは、光を出射する発光素子である。半導体レーザ１１ａは波長λ１、半導体レーザ１１ｂは波長λ２、半導体レーザ１１ｃは波長λ３の光を出射する。例えば、半導体レーザ１１ａ、１１ｂは通信波長、例えば波長１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの光を出射し、半導体レーザ１１ｃは保守波長、例えば波長１６５０ｎｍの光を出射する。
【００１１】
半導体レーザ１１ａから出射された波長λ１の光は、レンズ１２ａによりＷＤＭカプラ１３に入射され、合分波光カプラ１４を介して、測定コネクタ６ａから被測定光ファイバ７ａへ出力される。また、半導体レーザ１１ｂから出射された波長λ２の光も、レンズ１２ｂによりＷＤＭカプラ１３に入射され、合分波光カプラ１４を介して、測定コネクタ６ａから被測定光ファイバ７ａへ出力される。半導体レーザ１１ａと半導体レーザ１１ｂとは、必要に応じて切替可能であり、いずれかの半導体レーザ１１ａ、１１ｂから出射された光は被測定光ファイバ７ａへ入射させることができる。
【００１２】
被測定光ファイバ７ａへ出力された光は、被測定光ファイバ７ａの破断点（あるいは接続点）で反射されて測定コネクタ６ａから合分波光カプラ１４、ＷＤＭフィルタモジュール１５を介してレンズ１６により集光されて受光素子１７に結合される。ＷＤＭフィルタモジュール１５は、ＷＤＭフィルタを備え、光の波長に応じて光路を切り替えるモジュールであって、例えば図５に示すような構成となっている。図５に示すＷＤＭフィルタモジュール１５において、第１端子５５ａは測定コネクタ６ａと接続され、第２端子５６ａは合分波光カプラ１９の一端と接続され、第３端子５４ａは受光素子１７へ向かって光を出射する位置に配置されている。
【００１３】
ＷＤＭフィルタモジュール１５は、第１端子５５ａより２芯光ファイバ５５へ入射された通信波長帯域の光については、レンズ５３により平行光とした後、通信波長の光を反射して保守波長の光を透過させるＷＤＭフィルタ５２により反射して、２芯光ファイバ５６と接続された第２端子５６ａから出射させる。一方、ＷＤＭフィルタモジュール１５は、第１端子５５ａより２芯光ファイバ５５へ入射された保守波長帯域の光については、レンズ５３により平行光とした後、ＷＤＭフィルタ５２を透過させて、レンズ５１により光ファイバ５４に集光し、第３端子５４ａから出射させる。
【００１４】
図４の説明に戻り、一方、半導体レーザ１１ｃから出射された波長λ３の光は、レンズ１２ｃにより合分波光カプラ１９へ入射され、ＢＰＦモジュール１８を介して、測定コネクタ６ｂから被測定光ファイバ７ｂへ出力される。ＢＰＦモジュール１８は、ＢＰＦを備え、所定の波長範囲の光のみを通過させ、それ以外の波長範囲の光の透過を減衰させ遮断するモジュールであって、例えば図６に示すような構成となっている。図６に示すＢＰＦモジュール１８において、第１端子８４ａは合分波光カプラ１９の他端（ＷＤＭモジュール１５と接続さていない端子）と接続され、第２端子８５ａは測定コネクタ６ｂと接続されている。
【００１５】
上述したように、半導体レーザ１１ｃから出射された波長λ３の光は、レンズ１２ｃにより合分波光カプラ１９へ入射される。合分波光カプラ１９は、ＷＤＭフィルタモジュール１５から出射された保守波長の光と半導体レーザ１１ｃから出射された光とを合波して、ＢＰＦモジュール１８へ出射する。ＢＰＦモジュール１８は、第１端子８４ａより光ファイバ８４へ入射された光をレンズ８１により平行光とした後、保守波長の光を透過して通信波長の光を反射するＢＰＦ８２に入射する。ＢＰＦ８２は、通信波長帯域の光を反射するが、保守波長帯域の光を透過させる。ＢＰＦ８２により透過された光は、レンズ８３により光ファイバ８５に集光されて第２端子８５ａから出射される。ＢＰＦモジュール１８の第２端子８５ａは測定コネクタ６ｂと接続されているので、第２端子８５ａから出射された保守波長の光は、測定コネクタ６ｂを介して被測定光ファイバ７ｂへ出力される。
【００１６】
被測定光ファイバ７ｂへ出力された光は、被測定光ファイバ７ｂの破断点（あるいは接続点）で反射されて測定コネクタ６ｂからＢＰＦモジュール１８、合分波光カプラ１９、ＷＤＭフィルタモジュール１５を介してレンズ１６により集光されて受光素子１７に結合される。
【００１７】
このようなＯＴＤＲを用いることにより、被測定光ファイバ７ａ、７ｂの破断点位置を、通信波長の半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、あるいは保守波長の半導体レーザ１１ｃにおいて出射パルス光を発生してから破断点において反射した戻り光が受光素子１７に到達するまでの時間に基づき検出することができる。保守波長においては、通信光をカットするＢＰＦモジュール１８を設けることにより通信光の影響を受けないように構成されているため、回線運用中でも通信品質に影響を与えることなく動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−８５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、図４に示すような従来の双方向光モジュールの構成は、それぞれ専用波長の光分離器を通過させた後、再び合分波光カプラにより合波するという複雑な構成となっていた。このため、部品数が増加しコスト高になる上、部品数が多いことによる部品の結合損失が増加し、双方向光モジュールの性能に悪影響を与えるという問題があった。
【００２０】
さらに、合分波光カプラには溶融型光ファイバカプラを一般的に使用しているため、当該光ファイバの融着作業、余長光ファイバの収納処理等の煩雑な作業が発生して製造工程における作業工数が増大する。また、双方向光モジュールの小型化が困難であるという問題もあった。特に、図５および図６に示したように、ＷＤＭフィルタモジュール１５およびＢＰＦモジュール１８は、シングルモードファイバの光をレンズで平行光にし、フィルタを通してレンズで集光しシングルモードファイバに再度入射させる構成となっている。このため、レンズの収差、レンズ端面の反射等による結合損失が０．５〜１ｄＢ程度発生し、性能に悪影響があるという欠点がある。
【００２１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高光出力かつ高感度を有するとともに小型化することの可能な、新規かつ改良された双方向光モジュールおよび光パルス試験器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールが提供される。かかる双方向光モジュールは、光ファイバに入射される、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る双方向光モジュールは、複雑な構成とすることなく、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に波長フィルタやビームスプリッタを配置して構成されている。これにより、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。
【００２４】
波長フィルタは、第１のポートとビームスプリッタとの間に設けられ、当該第１のポートへ入射させる波長の光を透過し、第２のポートへ入射させる波長の光は遮断する第１の波長フィルタと、第２のポートとビームスプリッタとの間に設けられ、当該第２のポートへ入射させる波長の光を透過し、第１のポートへ入射させる波長の光は遮断する第２の波長フィルタと、から構成することもできる。
【００２５】
このとき、第１の波長フィルタおよび第２の波長フィルタとして、例えば合分波フィルタまたはバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００２６】
あるいは、波長フィルタを、ビームスプリッタと第１のポートおよび第２のポートとの間に設け、第１のポートへ入射させる波長の光を第１のポートへ向かって進行させ、第２のポートへ入射させる波長の光を第２のポートへ向かって進行させるようにしてもよい。
【００２７】
このとき、波長フィルタとして、例えばバンドパスフィルタまたは合分波フィルタを用いてもよい。
【００２８】
双方向光モジュールは、第１のポートには通信波長範囲の光が入射され、第２のポートには通信波長範囲以外の波長の光が入射されるように構成してもよい。
【００２９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器が提供される。かかる光パルス試験器は、光ファイバに光を出射し、光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、光を所定のタイミングで発生させるように双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、を備える。そして、双方向光モジュールは、光ファイバに入射される、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、第１のポートおよび第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、第１のポートまたは第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、第１のポートおよび第２のポートに接続された各光ファイバからの戻り光を分岐して、受光素子に入射させるビームスプリッタと、を、複数の発光素子から出射された光が光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、高光出力かつ高感度を有するとともに小型化することの可能な双方向光モジュールおよび光パルス試験器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図３】光パルス試験器の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の双方向光モジュールの構成を示す説明図である。
【図５】従来のＷＤＭフィルタモジュールの一構成例を示す説明図である。
【図６】従来のＢＰＦモジュールの一構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
＜１．第１の実施形態＞
［双方向光モジュールの構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成を示す説明図である。
【００３４】
本実施形態に係る双方向光モジュール１００は、敷設保守対応兼用で使用可能なＯＴＤＲに用いられる双方向光モジュール１００であって、図１に示すように、光を発する発光素子１１２、１１４、１１６と、光を平行光にするレンズ１２２、１２４、１２６と、光を集光するレンズ１２５、１２７、１２８と、合分波フィルタ１３２、１３４、１８０と、ビームスプリッタ１４０と、ＢＰＦ１５０と、光ファイバ１６２、１６４と、光を感知する受光素子１７０とを備える。なお、本実施形態の双方向光モジュール１００では、図１に示すように、四角形平面の周囲に発光素子１１２、１１４、１１６、受光素子１７０、および光ファイバ１６２、１６４の一端が配置されている。図１に示す素子等の配置は一例であって、本発明はかかる例に限定されないものとする。
【００３５】
本実施形態にかかる双方向光モジュール１００は、発光素子１１２、１１４から通信波長の光を出射する。発光素子１１２、１１４から出射された光は双方向光モジュール１００内で光路を切り替えられて、光ファイバ１６４に結合され、測定コネクタ６ｂに接続された光ファイバ７ｂへ出射される。また、光ファイバ７ｂからの戻り光は、光ファイバ１６４を経由して双方向光モジュール１００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子１７０へ入射される。また、双方向光モジュール１００は、発光素子１１６から保守波長の光を出射する。発光素子１１６から出射された光は双方向光モジュール１００内で光路を切り替えられて、光ファイバ１６２に結合され、測定コネクタ６ａに接続された光ファイバ７ａへ出射される。また、光ファイバ７ａからの戻り光は、光ファイバ１６２を経由して双方向光モジュール１００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子１７０へ入射される。
【００３６】
以下、本実施形態に係る双方向光モジュール１００を構成する各要素について、詳細に説明する。
【００３７】
（発光素子１１２、１１４、１１６）
発光素子１１２、１１４、１１６は、光ファイバに入射する光を発する素子であり、例えばレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。本実施形態においては、発光素子１１２、１１４は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子１１６は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子１１２が発する光の波長をλ１、発光素子１１４が発する光の波長をλ２、発光素子１１６が発する光の波長をλ３とする。本実施形態では、波長λ１、λ２は通信波長であり、例えば、それぞれ１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍとする。また、波長λ３は保守波長であり、例えば１６５０ｎｍとする。発光素子１１２、１１４は、例えば図１に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子１１６は、例えば図１に示すように、発光素子１１４と同一面に配置することができる。各発光素子１１２、１１４、１１６から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
【００３８】
（レンズ１２２、１２４、１２６）
レンズ１２２、１２４、１２６は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いることができる。レンズ１２２は発光素子１１２から出射された光を平行光にし、レンズ１２４は発光素子１１４から出射された光を平行光にし、レンズ１２６は発光素子１１６から出射された光を平行光にする。
【００３９】
（レンズ１２５、１２７、１２８）
レンズ１２５、１２７、１２８は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いることができる。レンズ１２５は、ＢＰＦ１５０を通過した光を集光して光ファイバ１６２に結合させる。レンズ１２７は、合分波フィルタ１８０を通過した光を集光して光ファイバ１６４に結合させる。レンズ１２８は、ビームスプリッタ１４０により反射された光ファイバ１６２、１６４からの戻り光を集光して受光素子１７０に結合させる。
【００４０】
（合分波フィルタ１３２、１３４、１８０）
合分波フィルタ１３２、１３４、１８０は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ１３２は、発光素子１１２から出射されて第１面から入射した波長λ１の光と、発光素子１１４から出射されて第２面から入射した波長λ２の光とを合波する。合分波フィルタ１３２により合波された光は、合分波フィルタ１３４側へ進行する。合分波フィルタ１３４は、合分波フィルタ１３２により合波され第１面から入射した光を通過させ、発光素子１１６から第２面に入射した波長λ３の光を反射してビームスプリッタ１４０側へ進行させる。
【００４１】
また、合分波フィルタ１８０は、後述するビームスプリッタ１４０を通過して第１面に入射した、合分波フィルタ１３２により合波された波長λ１、λ２の光を通過させて光ファイバ１６４側へ進行させ、第２面に入射した光ファイバ１６４からの戻り光を通過させてビームスプリッタ１４０側へ進行させる。この合分波フィルタ１８０は、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する波長フィルタの１つである。なお、合分波フィルタ１８０の代わりに、通信波長範囲の光のみを透過するＢＰＦを用いてもよい。これにより、保守波長の光を確実に遮断することができる。また、合分波フィルタ１８０は光軸に対して数度（例えば４〜５°）傾けて配置してもよい。これにより、反射光が直接受光素子１７０に入射するのを低減することができ、クロストーク特性をよくすることができる。また、反射減衰量も向上させることができる。
【００４２】
（ビームスプリッタ１４０）
ビームスプリッタ１４０は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ１４０に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ１４０としては、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比５０：５０のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ１４０は、入射した光のうち５０％の光を透過させ、５０％の光を反射する。ビームスプリッタ１４０の第１面から入射された光のうち、ビームスプリッタ１４０を透過した光は合分波フィルタ１８０側へ進行し、ビームスプリッタ１４０で反射された光はＢＰＦ１５０側へ進行する。また、ビームスプリッタ１４０の第２面から入射された光のうち、ビームスプリッタ１４０を透過した光は合分波フィルタ１３４側へ進行し、ビームスプリッタ１４０で反射された光は受光素子１７０側へ進行する。
【００４３】
（ＢＰＦ１５０）
ＢＰＦ１５０は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のＢＰＦ１５０は、保守波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有する波長フィルタの１つである。したがって、ＢＰＦ１５０は、ビームスプリッタ１４０を反射して進行してきた保守波長λ３の光を透過して、光ファイバ１６２側へ進行させる。一方、通信波長である波長λ１、λ２はＢＰＦ１５０により遮断され光ファイバ１６２には入射されない。なお、ＢＰＦ１５０は光軸に対して数度（例えば４〜５°）傾けて配置する。
【００４４】
（光ファイバ１６２、１６４）
光ファイバ１６２、１６４は、双方向光モジュール１００を被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続するために設けられる。光ファイバ１６２は、レンズ１２５により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ａと接続されている。これにより、双方向光モジュール１００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ａへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ａからの戻り光を双方向光モジュール１００へ入射させることができる。レンズ１２５により光が結合される光ファイバ１６２の一端は、被測定光ファイバ７ａに接続されるポートである。
【００４５】
同様に、光ファイバ１６４は、レンズ１２７により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ｂと接続されている。これにより、双方向光モジュール１００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ｂへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光を双方向光モジュール１００へ入射させることができる。レンズ１２７により光が結合される光ファイバ１６４の一端は、被測定光ファイバ７ｂに接続されるポートである。
【００４６】
（受光素子１７０）
受光素子１７０は、光を感知する素子であり、例えば、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ；以下、「ＡＰＤ」とする。）を用いることができる。ＡＰＤは、雪崩増幅効果を利用した受光素子であり、微弱な光も高感度に検出することができる。このため、ＡＰＤ（特に、小口径のＡＰＤ）は、微弱な戻り光を高い距離分解能で検出しなければならないＯＴＤＲ等の受光素子に適している。
【００４７】
このような双方向光モジュール１００は、図１に示すように、受光素子１１２、レンズ１２２、合分波フィルタ１３２、１３４、ビームスプリッタ１４０、合分波フィルタ１８０、レンズ１２７が同一直線（直線Ｃ）上に配置されている。また、直線Ｃに対して直交する方向に、合分波フィルタ１３２、レンズ１２４および発光素子１１４が一直線上に配置されており、合分波フィルタ１３４、レンズ１２６および発光素子１１６が一直線上に配置されている。さらに、レンズ１２５、ＢＰＦ１５０、ビームスプリッタ１４０、レンズ１２８および受光素子１７０も、直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されている。なお、レンズ１２５およびＢＰＦ１５０は、ビームスプリッタ１４０に関してレンズ１２８および受光素子１７０と異なる側に配置されている。
【００４８】
このように、双方向光モジュール１００では、発光素子１１２、１１４、１１６から出射された光が被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続される２つのポートに結合するまでの間の空間光内に、本モジュールを構成する素子等が配置されている。
【００４９】
［双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作］
次いで、本実施形態にかかる双方向光モジュール１００の機能を、この双方向光モジュール１００を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図３と同様であり、双方向光モジュール１の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール１００が適用されているとする。
【００５０】
本実施形態にかかる光パルス試験器は、まず、光パルス試験器ＯＴＤＲの信号処理部４により、ＬＤ駆動部２に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部４内のタイミング発生手段（図示せず。）により、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部２に送信する。タイミング信号を受信したＬＤ駆動部２は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール１００の発光素子１１２、発光素子１２４または発光素子１１６にパルス光を出力させる。
【００５１】
（通信波長による測定）
まず、発光素子１１２、１１４から通信波長である波長λ１、λ２のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子１１２から出射された波長λ１のパルス光は、レンズ１２２により平行光とされ、合分波フィルタ１３２の第１面に入射する。また、発光素子１１４から出射された波長λ２のパルス光は、レンズ１２４により平行光とされ、合分波フィルタ１３２の第２面に入射する。合分波フィルタ１３２は、第１面および第２面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ１３４側へ進行させる。
【００５２】
合分波フィルタ１３４は、通信波長である波長λ１、λ２の光を透過し、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する。したがって、合分波フィルタ１３２にて合波された光はビームスプリッタ１４０へ進行する。ビームスプリッタ１４０は、入射した光の一部を透過して合分波フィルタ１８０側へ進行させ、他の一部を反射してＢＰＦ１５０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０を透過し、合分波フィルタ１８０に入射した光は、通信波長の光を透過し保守波長の光を反射する特性を有する合分波フィルタ１８０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ１２７により光ファイバ１６４の一端（ポート）に集光される。このように、通信波長の光は、光ファイバ１６４に結合され、当該光ファイバ１６４と接続された被測定光ファイバ７ｂへ入射される。
【００５３】
一方、ビームスプリッタ１４０で反射され、ＢＰＦ１５０に入射した光は、保守波長範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光は反射する特性を有するＢＰＦ１５０の特性により、保守波長である波長λ３の光のみが透過して、レンズ１２５により光ファイバ１６２の一端に集光される。したがって、発光素子１１２、１１４から出射された波長λ１、λ２の光は、ビームスプリッタ１４０により反射されて被測定光ファイバ７ａが接続された光ファイバ１６２側へ進行したとしても、ＢＰＦ１５０により反射されるので、光ファイバ１６２には入射されない。
【００５４】
被測定光ファイバ７ｂへ入射した波長λ１、λ２の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ１６４を介して双方向光モジュール１００内へ入射し、レンズ１２７で再び平行光とされた後、ビームスプリッタ１４０の第２面へ入射する。ビームスプリッタ１４０は当該戻り光の一部を反射して受光素子１７０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０により反射された戻り光は、レンズ１２８により受光素子１７０に結合させる。こうして、受光素子１７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール１００の受光素子１７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００５５】
（保守波長による測定）
次いで、発光素子１１６から保守波長である波長λ３のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子１１６から出射された波長λ３のパルス光は、レンズ１２６により平行光とされ、合分波フィルタ１３４の第２面に入射する。合分波フィルタ１３２は、第２面から入射された波長λ３の平行光を反射して、ビームスプリッタ１４０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過して合分波フィルタ１８０側へ進行させ、他の一部を反射してＢＰＦ１５０側へ進行させる。
【００５６】
ビームスプリッタ１４０を透過し、合分波フィルタ１８０に入射した光は、通信波長の光を透過し保守波長の光を反射する特性を有する合分波フィルタ１８０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ１２７により光ファイバ１６４の一端に集光される。したがって、発光素子１１６から出射された波長λ３の光は、ビームスプリッタ１４０により反射されて被測定光ファイバ７ｂが接続された光ファイバ１６４側へ進行したとしても、光ファイバ１６４には入射されない。
【００５７】
一方、ビームスプリッタ１４０で反射され、ＢＰＦ１５０に入射した光は、保守波長範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光は反射する特性を有するＢＰＦ１５０の特性により、保守波長である波長λ３の光のみが透過して、レンズ１２５により光ファイバ１６２の一端（ポート）に集光される。したがって、発光素子１１６から出射された波長λ３の光は、光ファイバ１６２に結合され、当該光ファイバ１６２と接続された被測定光ファイバ７ａへ入射される。ファイバ７ａからは保守波長光のみが出力され、通信波長光が出力されないため、回線運用中でも通信品質に悪影響を与えることなく動作させることができる。
【００５８】
被測定光ファイバ７ａへ入射した波長λ３の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ１６２を介して双方向光モジュール１００内へ入射し、レンズ１２５で再び平行光とされた後、ビームスプリッタ１４０の第１面へ入射する。ビームスプリッタ１４０は当該戻り光の一部を透過して受光素子１７０側へ進行させる。ビームスプリッタ１４０により透過された戻り光は、レンズ１２８により受光素子１７０に結合される。被測定光ファイバ７ａから入射された回線運用中の通信波長λ１、λ２の光は、ＢＰＦ１５０により遮断される。こうして、受光素子１７０により保守波長λ３の戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール１００の受光素子１７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ａの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００５９】
このように、光パルス試験器ＯＴＤＲに本実施形態に係る双方向光モジュール１００を用いることにより、実際の通信波長帯と異なる保守波長の光を使用することができ、回線運用中においても通信品質に影響を与えずに保守作業を行うことができる。
【００６０】
以上、本実施形態に係る双方向光モジュール１００の構成とこれを用いた光パルス試験器ＯＴＤＲの動作について説明した。本実施形態の双方向光モジュール１００は、従来のようにそれぞれ専用波長の光分離器を通過させた後、再び合分波カプラによって合波するという複雑な構成をとらずに、合分波フィルタ１３２、１３４、１８０、ビームスプリッタ１４０、ＢＰＦ１５０を双方向光モジュール１００の空間光内に配置した構成となっている。このため、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る双方向光モジュール１００では、図５に示した従来のＷＤＭフィルタモジュール、図６に示した従来のＢＰＦモジュールのように、フィルタ特性を確保するためにわざわざレンズを介して平行光にしてさらに集光するという構成をとる必要がない。また、発光素子から光ファイバに入射するため空間光にした光学系内にフィルタを配置するので、それぞれのフィルタ損失は０．２ｄＢ程度となり、図４に示す構成と比較して結合損失を大幅に低減することができる。
【００６２】
そして、本実施形態に係る双方向光モジュール１００は、発光素子からファイバに入射させる機能と、フィルタ特性を実現する機能とを併せ持つ構成となっている。これにより、フィルタ特性機能を実現するためにレンズを配置する必要がなく、部品点数の低減および作業工程の低減を実現することができる。
【００６３】
＜２．第２の実施形態＞
［双方向光モジュールの構成］
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成を示す説明図である。第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００では、光ファイバ１６２、１６４に光を結合させるレンズ１２５、１２７とビームスプリッタ１４０との間にそれぞれＢＰＦ１５０、合分波フィルタ１８０を配置したが、本実施形態に係る双方向光モジュール２００では、ＢＰＦ１５０と合分波フィルタ１８０との機能を１つのＢＰＦ２５０によって実現する。以下、本実施形態に係る双方向光モジュール２００の構成について、第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００との相違点を重点的に説明する。
【００６４】
本実施形態に係る双方向光モジュール２００は、敷設保守対応兼用で使用可能なＯＴＤＲに用いられる双方向光モジュール２００であって、図２に示すように、光を発する発光素子２１２、２１４、２１６と、光を平行光にするレンズ２２２、２２４、２２６と、光を集光するレンズ２２５、２２７、２２８と、合分波フィルタ２３２、２３４と、ビームスプリッタ２４０と、ＢＰＦ２５０と、光ファイバ２６２、２６４と、光を感知する受光素子２７０とを備える。なお、本実施形態の双方向光モジュール２００では、図２に示すように、四角形平面の周囲に発光素子２１２、２１４、２１６、受光素子２７０、および光ファイバ２６２、２６４の一端が配置されている。図２に示す素子等の配置は一例であって、本技術はかかる例に限定されないものとする。
【００６５】
本実施形態にかかる双方向光モジュール２００も、第１の実施形態と同様、発光素子２１２、２１４から通信波長の光を出射する。発光素子２１２、２１４から出射された光は双方向光モジュール２００内で光路を切り替えられて、光ファイバ２６４に結合され、測定コネクタ６ｂに接続された光ファイバ７ｂへ出射される。また、光ファイバ７ｂからの戻り光は、光ファイバ２６４を経由して双方向光モジュール２００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子２７０へ入射される。また、双方向光モジュール２００は、発光素子２１６から保守波長の光を出射する。発光素子２１６から出射された光は双方向光モジュール２００内で光路を切り替えられて、光ファイバ２６２に結合され、測定コネクタ６ａに接続された光ファイバ７ａへ出射される。また、光ファイバ７ａからの戻り光は、光ファイバ２６２を経由して双方向光モジュール２００内へ出射され、光路を切り替えられて受光素子２７０へ入射される。
【００６６】
以下、本実施形態に係る双方向光モジュール２００を構成する各要素について、詳細に説明する。
【００６７】
（発光素子２１２、２１４、２１６）
発光素子２１２、２１４、２１６は、光ファイバに入射する光を発する素子であり、例えばレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いて、第１の実施形態に係る発光素子１１２、１１４、１１６と同様に構成することができる。本実施形態において、発光素子２１２、２１４は通信波長帯域のうち異なる波長の光をそれぞれ出射し、発光素子２１６は通信波長帯域以外の波長の光を出射する。発光素子２１２が発する光の波長をλ１、発光素子２１４が発する光の波長をλ２、発光素子２１６が発する光の波長をλ３とする。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、波長λ１、λ２は通信波長、波長λ３は保守波長とする。発光素子２１２、２１４は、例えば図２に示すように、光の出射方向が交差するように配置することができる。また、発光素子２１６は、例えば図２に示すように、発光素子２１４と同一面に配置することができる。各発光素子２１２、２１４、２１６から出射された光は直進し、その光路上に配置された部材によって進行方向が切り替えられる。
【００６８】
（レンズ２２２、２２４、２２６）
レンズ２２２、２２４、２２６は、光を平行光にするためのレンズであり、例えばコリメータレンズ等を用いて、第１の実施形態に係るレンズ１２２、１２４、１２６と同様に構成することができる。レンズ２２２は発光素子２１２から出射された光を平行光にし、レンズ２２４は発光素子２１４から出射された光を平行光にし、レンズ２２６は発光素子２１６から出射された光を平行光にする。
【００６９】
（レンズ２２５、２２７、２２８）
レンズ２２５、２２７、２２８は、光を集光するためのレンズであり、例えば平凸レンズ等を用いて、第１の実施形態に係るレンズ１２５、１２７、１２８と同様に構成することができる。レンズ２２５は、ＢＰＦ２５０により反射された光を集光して光ファイバ２６２に結合させる。レンズ２２７は、ＢＰＦ２５０を通過した光を集光して光ファイバ２６４に結合させる。レンズ２２８は、ビームスプリッタ２４０により反射された光ファイバ２６２、２６４からの戻り光を集光して受光素子２７０に結合させる。
【００７０】
（合分波フィルタ２３２、２３４）
合分波フィルタ２３２、２３４は、入射された光を合波または分波する素子である。合分波フィルタ２３２は、発光素子２１２から出射されて第１面から入射した波長λ１の光と、発光素子２１４から出射されて第２面から入射した波長λ２の光とを合波する。合分波フィルタ２３２により合波された光は、合分波フィルタ２３４側へ進行する。合分波フィルタ２３４は、合分波フィルタ２３２により合波され第１面から入射した光を通過させ、発光素子２１６から第２面に入射した波長λ３の光を反射してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。
【００７１】
（ビームスプリッタ２４０）
ビームスプリッタ２４０は、光束を複数に分割する光学素子であって、ビームスプリッタ２４０に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ビームスプリッタ２４０としては、第１の実施形態と同様、例えば誘電体多層膜を使用した分岐比５０：５０のハーフミラー等を用いることができる。これにより、ビームスプリッタ２４０は、入射した光のうち５０％の光を透過させ、５０％の光を反射する。ビームスプリッタ２４０の第１面から入射された光のうち、ビームスプリッタ２４０を透過した光はＢＰＦ２５０側へ進行する。また、ビームスプリッタ２４０の第２面から入射された光のうち、ビームスプリッタ２４０を透過した光は合分波フィルタ２３４側へ進行し、ビームスプリッタ２４０で反射された光は受光素子２７０側へ進行する。
【００７２】
（ＢＰＦ２５０）
ＢＰＦ２５０は、所定の波長範囲の光のみを通過可能な素子である。本実施形態のＢＰＦ２５０は、通信波長として使用される波長範囲の光のみを通過可能な特性を有している。したがって、ＢＰＦ２５０は、ビームスプリッタ２４０を透過して進行してきた、通信波長として使用される使用範囲外の波長λ３の光を反射して、光ファイバ２６２側へ進行させる。一方、波長λ１、λ２は通信波長として使用される波長範囲内であるため、ＢＰＦ２５０は、波長λ１、λ２の光を通過させて光ファイバ２６４側へ進行させる。
【００７３】
（光ファイバ２６２、２６４）
光ファイバ２６２、２６４は、双方向光モジュール２００を被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続するために設けられる。光ファイバ２６２は、レンズ２２５により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ａと接続されている。これにより、双方向光モジュール２００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ａへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ａからの戻り光を双方向光モジュール２００へ入射させることができる。レンズ２２５により光が結合される光ファイバ２６２の一端は、被測定光ファイバ７ａに接続されるポートである。
【００７４】
同様に、光ファイバ２６４は、レンズ２２７により光が結合される位置に一端が設けられ、他端が測定コネクタ６ｂと接続されている。これにより、双方向光モジュール２００から所定波長の光を被測定光ファイバ７ｂへ入射させることができ、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光を双方向光モジュール２００へ入射させることができる。この光ファイバ２６２、２６４は、第１の実施形態の光ファイバ１６２、１６４と同様に構成することができる。レンズ２２７により光が結合される光ファイバ２６４の一端は、被測定光ファイバ７ｂに接続されるポートである。
【００７５】
（受光素子２７０）
受光素子１７０は、光を感知する素子であり、第１の実施形態の受光素子１７０と同様、例えば、ＡＰＤを用いることができる。受光素子１７０は、ビームスプリッタ２４０に入射して反射された被測定光ファイバ７ａ、７ｂからの戻り光を受光する。
【００７６】
双方向光モジュール２００は、図２に示すように、受光素子２１２、レンズ２２２、合分波フィルタ２３２、２３４、ビームスプリッタ２４０、ＢＰＦ２５０、レンズ２２７が同一直線（直線Ｃ）上に配置されている。また、直線Ｃに対して直交する方向に、合分波フィルタ１３２、レンズ２２４および発光素子２１４が一直線上に配置されており、合分波フィルタ２３４、レンズ２２６および発光素子２１６が一直線上に配置されている。さらに、ビームスプリッタ２４０、レンズ２２８および受光素子２７０も、直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されており、レンズ２２５およびＢＰＦ２５０も直線Ｃに対して直交する方向に延びる同一直線上に配置されている。なお、レンズ２２５は、直線Ｃに関して受光素子２７０等と異なる側に配置されている。
【００７７】
このように、双方向光モジュール２００では、発光素子２１２、２１４、２１６から出射された光が被測定光ファイバ７ａ、７ｂと接続される２つのポートに結合するまでの間の空間光内に、本モジュールを構成する素子等が配置されている。
【００７８】
［双方向光モジュールを備えた光パルス試験器の動作］
次いで、本実施形態にかかる双方向光モジュール２００の機能を、この双方向光モジュール２００を備えた光パルス試験器の動作とともに説明する。ここで、光パルス試験器の構成は図３と同様であり、双方向光モジュール１の代わりに本実施形態にかかる双方向光モジュール２００が適用されているとする。
【００７９】
本実施形態にかかる光パルス試験器は、第１の実施形態に係る光パルス試験器ＯＴＤＲと同様に、まず、光パルス試験器ＯＴＤＲの信号処理部４により、ＬＤ駆動部２に対してあらかじめパルス光のパルス幅を設定する。次いで、信号処理部４内のタイミング発生手段（図示せず。）により、所定の間隔でタイミング信号をＬＤ駆動部２に送信する。タイミング信号を受信したＬＤ駆動部２は、タイミング信号に同期するように、双方向光モジュール１００の発光素子２１２、発光素子２２４または発光素子２１６にパルス光を出力させる。
【００８０】
（通信波長による測定）
まず、発光素子２１２、２１４から通信波長である波長λ１、λ２のパルス光が出射される場合を説明すると、発光素子２１２から出射された波長λ１のパルス光は、レンズ２２２により平行光とされ、合分波フィルタ２３２の第１面に入射する。また、発光素子２１４から出射された波長λ２のパルス光は、レンズ２２４により平行光とされ、合分波フィルタ２３２の第２面に入射する。合分波フィルタ２３２は、第１面および第２面から入射された各平行光を合波して、合分波フィルタ２３４側へ進行させる。
【００８１】
合分波フィルタ２３４は、通信波長である波長λ１、λ２の光を透過し、保守波長である波長λ３の光を反射する特性を有する。したがって、合分波フィルタ２３２にて合波された光はビームスプリッタ２４０へ進行する。ビームスプリッタ２４０は、入射した光の一部を透過してＢＰＦ２５０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０を透過し、ＢＰＦ２５０に入射した光は、通信波長範囲の光を透過しそれ以外の波長範囲にある保守波長の光を反射する特性を有するＢＰＦ２５０の特性により、通信波長である波長λ１、λ２の光のみが透過して、レンズ２２７により光ファイバ２６４の一端（ポート）に集光される。このように、通信波長の光は、光ファイバ２６４に結合され、当該光ファイバ２６４と接続された被測定光ファイバ７ｂへ入射される。
【００８２】
被測定光ファイバ７ｂへ入射した波長λ１、λ２の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ２６４を介して双方向光モジュール２００内へ入射し、レンズ２２７で再び平行光とされた後、ＢＰＦ２５０の第２面へ入射する。ＢＰＦ２５０は当該戻り光を透過してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０に入射した戻り光の一部は受光素子２７０側に反射され、レンズ２２８により受光素子２７０に結合させる。こうして、受光素子２７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール２００の受光素子２７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００８３】
（保守波長による測定）
次いで、発光素子２１６から保守波長である波長λ３のパルス光が出射される場合を説明する。発光素子２１６から出射された波長λ３のパルス光は、レンズ２２６により平行光とされ、合分波フィルタ２３４の第２面に入射する。合分波フィルタ２３２は、第２面から入射された波長λ３の平行光を反射して、ビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０は、上述した通信波長による測定の場合と同様に、入射した光の一部を透過してＢＰＦ２５０側へ進行させる。
【００８４】
ビームスプリッタ２４０を透過し、ＢＰＦ２５０に入射した光は、通信波長範囲の光を透過し、通信波長範囲外の保守波長の光を反射する特性を有するＢＰＦ２５０の特性により反射されて、レンズ２２５により光ファイバ２６２の一端（ポート）に集光される。したがって、発光素子２１６から出射された波長λ３の光は、被測定光ファイバ７ｂが接続された光ファイバ２６４側へ進行しない。
【００８５】
被測定光ファイバ７ａへ入射した波長λ３の光は、被測定線路の破断点で反射する。この戻り光は、光ファイバ２６２を介して双方向光モジュール２００内へ入射し、レンズ２２５で再び平行光とされた後、ＢＰＦ２５０の第１面へ入射する。ＢＰＦ２５０は、当該戻り光を反射してビームスプリッタ２４０側へ進行させる。ビームスプリッタ２４０に入射した戻り光の一部は受光素子２７０側に反射され、レンズ２２８により受光素子２７０に結合させる。こうして、受光素子２７０により戻り光を受光すると、サンプリング部３は、双方向光モジュール２００の受光素子２７０からの電気信号（光電流）を電圧に変換してサンプリングする。そして、信号処理部４によりサンプリング結果の電気信号の演算処理が行われ、演算処理の結果が表示部５に表示される。こうして、被測定光ファイバ７ｂの被測定経路の破断点位置および線路損失を測定する光時間領域反射点測定装置（ＯＴＤＲ）を構成することができる。
【００８６】
このように、光パルス試験器ＯＴＤＲに本実施形態に係る双方向光モジュール２００を用いることにより、実際の通信波長帯と異なる保守波長の光を使用することができ、回線運用中においても通信品質に影響を与えずに保守作業を行うことができる。
【００８７】
本実施形態に係る双方向光モジュール２００も、第１の実施形態と同様、従来のような複雑な構成をとらずに、合分波フィルタ２３２、２３４、ビームスプリッタ２４０、ＢＰＦ２５０を双方向光モジュール２００の空間光内に配置した構成となっている。このため、光ファイバの本数を低減することができるので、融着作業、ファイバフォーミング工程を低減することができ、ファイバの曲げ半径を確保する必要もないのでモジュールの小型化を実現することができる。また、発光素子から光ファイバに入射するため空間光にした光学系内にフィルタを配置するので、図４に示す構成と比較して結合損失を大幅に低減することができる。
【００８８】
さらに、双方向光モジュール２００は、発光素子からファイバに入射させる機能と、フィルタ特性を実現する機能とを併せ持つ構成となっているので、フィルタ特性機能を実現するためにレンズを配置する必要がなく、部品点数の低減および作業工程の低減を実現することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る双方向光モジュール２００では、ＢＰＦ２５０が第１の実施形態に係る双方向光モジュール１００のＢＰＦ１５０および合分波フィルタ１８０の機能を兼ね備えているといえる。したがって、第１の実施形態と比較して、本実施形態の双方向光モジュール２００は部品点数を削減することができるので、より作業工程を低減することができる。さらに、ビームスプリッタ２４０は、発光素子２１２、２１４、２１６から出射され、当該ビームスプリッタ２４０に入射した光の一部を反射するが、光が反射される方向には光学素子は配置されていない。このように、反射される光を壁に対して逃がすことで、クロストーク特性をよくすることができる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９１】
例えば、上記実施形態では、発光素子から出射される光の波長λ１、λ２、λ３の具体例として、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの２つの通信波長および１６５０ｎｍの保守波長を例示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信波長を１３１０ｎｍの１つの波長のみとしてもよく、１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５５０ｎｍの３つの波長としてもよい。また、保守波長も例えば１６２５ｎｍ等の波長を用いてもよい。このように、双方向光モジュールの発光素子の数を変化させて出射する光の波長の数を増減してもよく、その光の波長も適宜選択することができる。この場合、合分波フィルタやＢＰＦ等の光学素子には、選択された光の波長に応じた特性を有するものを選択すればよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、合分波フィルタ１３２、１３４は短波長の光を通過し長波長の光を反射する特性のものを使用したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図１の例においては、発光素子１１１２と発光素子１１６との配置を入れ替えた場合には、合分波フィルタ１３２、１３４に長波長の光を透過して短波長の光を反射する特性を有するものを用いることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
さらに、上記第１の実施形態では、ＢＰＦ１５０は通信波長の光を反射して保守波長の光を透過する特性を有するものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、ＢＰＦ１５０の代わりに保守波長の光のみを透過する合分波フィルタを用いてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、レンズを平行光にする共焦点光学系として説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば１つのレンズによる単レンズ系で構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
さらに、上記実施形態では、図１あるいは図２に示すように光学素子を配置した双方向光モジュールについて説明したが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、フィルタの角度を変更したり、合分波フィルタの角度を９０°変えたりすることにより、双方向光モジュールを構成する光学素子の配置を変更することは可能である。例えば、図２に示す例において、レンズ２２８および受光素子２７０を、レンズ２２７により光が集光される面と同一面側に配置することも可能である。この場合、ビームスプリッタ２４０の光の反射角度が、被測定光ファイバ７ｂからの戻り光の一部が受光素子２７０側に反射されるように調整される。また、例えば、図２に示す例において、発光素子２１６、レンズ２２６、受光素子２７０、レンズ２２７を、直線Ｃに関して受光素子２１４と反対側（すなわち、レンズ２２５と同一側）に位置するように配置することもできる。この場合、合分波フィルタ２３４、ビームスプリッタ２４０の配置を図２の状態から９０°変更することで、双方向光モジュールを図２の双方向光モジュール２００と同様に機能させることができる。もちろん、これらの変形例以外の形態で光学素子を配置して、本発明の特徴を有する双方向光モジュールを構成することは可能である。
【符号の説明】
【００９６】
ＯＴＤＲ 光パルス試験器
２ ＬＤ駆動部
３ サンプリング部
４ 信号処理部
５ 表示部
６ａ、６ｂ 測定コネクタ
７ａ、７ｂ 被測定光ファイバ
１００、２００ 光双方向モジュール
１１２、１１４、１１６、２１２、２１４、２１６ 発光素子
１２２、１２４、１２６、１２５、１２７、１２８、２２２、２２４、２２６、２２５、２２７、２２８ レンズ
１３２、１３４、１８０、２３２、２３４ 合分波フィルタ
１４０、２４０ ビームスプリッタ
１５０、２５０ ＢＰＦ
１６２、１６４、２６２、２６４ 光ファイバ
１７０、２７０ 受光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールであって、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、
前記第１のポートおよび前記第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第１のポートまたは前記第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第１のポートおよび前記第２のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、双方向光モジュール。
【請求項２】
前記波長フィルタは、
前記第１のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第１のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第２のポートへ入射させる波長の光は遮断する第１の波長フィルタと、
前記第２のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第２のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第１のポートへ入射させる波長の光は遮断する第２の波長フィルタと、
からなることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項３】
前記第１の波長フィルタおよび前記第２の波長フィルタは、合分波フィルタまたはバンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２に記載の双方向光モジュール。
【請求項４】
前記波長フィルタは、
前記ビームスプリッタと前記第１のポートおよび前記第２のポートとの間に設けられ、
前記第１のポートへ入射させる波長の光を前記第１のポートへ向かって進行させ、前記第２のポートへ入射させる波長の光を前記第２のポートへ向かって進行させることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項５】
前記波長フィルタは、バンドパスフィルタまたは合分波フィルタであることを特徴とする、請求項４に記載の双方向光モジュール。
【請求項６】
前記第１のポートには通信波長範囲の光が入射され、
前記第２のポートには前記通信波長範囲以外の波長の光が入射されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の双方向光モジュール。
【請求項７】
光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器であって、
前記光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、
光を所定のタイミングで発生させるように前記双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、
前記双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、前記光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、
を備え、
前記双方向光モジュールは、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、
前記第１のポートおよび前記第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第１のポートまたは前記第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第１のポートおよび前記第２のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、光パルス試験器。
【請求項１】
光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールであって、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、
前記第１のポートおよび前記第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第１のポートまたは前記第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第１のポートおよび前記第２のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、双方向光モジュール。
【請求項２】
前記波長フィルタは、
前記第１のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第１のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第２のポートへ入射させる波長の光は遮断する第１の波長フィルタと、
前記第２のポートと前記ビームスプリッタとの間に設けられ、当該第２のポートへ入射させる波長の光を透過し、前記第１のポートへ入射させる波長の光は遮断する第２の波長フィルタと、
からなることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項３】
前記第１の波長フィルタおよび前記第２の波長フィルタは、合分波フィルタまたはバンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２に記載の双方向光モジュール。
【請求項４】
前記波長フィルタは、
前記ビームスプリッタと前記第１のポートおよび前記第２のポートとの間に設けられ、
前記第１のポートへ入射させる波長の光を前記第１のポートへ向かって進行させ、前記第２のポートへ入射させる波長の光を前記第２のポートへ向かって進行させることを特徴とする、請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項５】
前記波長フィルタは、バンドパスフィルタまたは合分波フィルタであることを特徴とする、請求項４に記載の双方向光モジュール。
【請求項６】
前記第１のポートには通信波長範囲の光が入射され、
前記第２のポートには前記通信波長範囲以外の波長の光が入射されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の双方向光モジュール。
【請求項７】
光ファイバの損失特性を試験する光パルス試験器であって、
前記光ファイバに光を出射し、前記光ファイバから戻り光が入射される双方向光モジュールと、
光を所定のタイミングで発生させるように前記双方向光モジュールを駆動する双方向光モジュール駆動部と、
前記双方向光モジュールに入射した光を電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部にて変換された電気信号に基づいて、前記光ファイバの損失特性を算出する信号処理部と、
を備え、
前記双方向光モジュールは、
前記光ファイバに入射させる、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
前記光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、
前記光ファイバがそれぞれ接続される第１のポートおよび第２のポートと、
前記第１のポートおよび前記第２のポートに入射する光の波長範囲を規定する波長フィルタと、
入射された光を複数の光に分岐するビームスプリッタであって、前記複数の発光素子のうち少なくともいずれか１つから出射され当該ビームスプリッタに入射された光を分岐して、前記第１のポートまたは前記第２のポートのうち少なくともいずれか一方へ入射させるとともに、当該ビームスプリッタに入射された、前記第１のポートおよび前記第２のポートに接続された前記各光ファイバからの戻り光を分岐して、前記受光素子に入射させるビームスプリッタと、
を、前記複数の発光素子から出射された光が前記光ファイバに結合する間の空間光内に備えることを特徴とする、光パルス試験器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３７６５９（Ｐ２０１２−２３７６５９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６９７７（Ｐ２０１１−１０６９７７）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５９６１５７７８０）横河メータ＆インスツルメンツ株式会社 (43)
【出願人】（５０２２２６３８０）株式会社オプトハブ (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５９６１５７７８０）横河メータ＆インスツルメンツ株式会社 (43)
【出願人】（５０２２２６３８０）株式会社オプトハブ (14)
【Ｆターム（参考）】
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