JP3248559B2 - 光ファイバ零分散波長分布の測定方法および測定装置 - Google Patents
光ファイバ零分散波長分布の測定方法および測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ分散値の測
定方法に関する。特に、ファイバ長手方向の零分散波長
の分布を把握するための光ファイバ零分散波長分布の測
定方法および測定装置に関する。
定方法に関する。特に、ファイバ長手方向の零分散波長
の分布を把握するための光ファイバ零分散波長分布の測
定方法および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバの分散値を測定する方法とし
て、米国特許第４，７５２，１２５号，Ｃ．Ｌｉｎ，ｅ
ｔ ａｌ．（Ｂｅｌｌ ｓｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．Ｊ．，１
９８３，６２，ｐｐ．４７５−４６２），Ｐ．Ｊ．Ｖｅ
ｌｌａ，ｅｔ ａｌ．（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，１９８４，２０，ｐｐ．１６７−１６８），Ｂ．
Ｃｏｓｔａ，ｅｔ ａｌ．（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，１９８２，ＱＥ−１８，ｐ
ｐ．１５０９−１５１５），特開昭６３−３０９８３３
号公報，Ｍ．Ｓｔｅｒｎ，ｅｔ ａｌ．（ＩＥＥＥ
Ｊ．ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌ．，１９９２，
１０，ｐｐ．１７７７−１７８０）等が光ファイバの総
分散値を測定する方法を提案している。米国特許第４，
７５２，１２５号およびＣ．Ｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．の方
法は、２波長のパルスの伝搬後のそれらの時間的ずれか
ら群速度遅延時間差を測定して光ファイバ両端間の総分
散値を求める。
て、米国特許第４，７５２，１２５号，Ｃ．Ｌｉｎ，ｅ
ｔ ａｌ．（Ｂｅｌｌ ｓｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．Ｊ．，１
９８３，６２，ｐｐ．４７５−４６２），Ｐ．Ｊ．Ｖｅ
ｌｌａ，ｅｔ ａｌ．（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，１９８４，２０，ｐｐ．１６７−１６８），Ｂ．
Ｃｏｓｔａ，ｅｔ ａｌ．（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，１９８２，ＱＥ−１８，ｐ
ｐ．１５０９−１５１５），特開昭６３−３０９８３３
号公報，Ｍ．Ｓｔｅｒｎ，ｅｔ ａｌ．（ＩＥＥＥ
Ｊ．ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌ．，１９９２，
１０，ｐｐ．１７７７−１７８０）等が光ファイバの総
分散値を測定する方法を提案している。米国特許第４，
７５２，１２５号およびＣ．Ｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．の方
法は、２波長のパルスの伝搬後のそれらの時間的ずれか
ら群速度遅延時間差を測定して光ファイバ両端間の総分
散値を求める。
【０００３】Ｐ．Ｊ．Ｖｅｌｌａ，ｅｔ ａｌ．および
Ｂ．Ｃｏｓｔａ，ｅｔ ａｌ．の方法は、正弦状に変調
した２波長の光を伝搬後にそれらの位相差から群速度遅
延時間差を測定して光ファイバ両端間の総分散値を求め
る。
Ｂ．Ｃｏｓｔａ，ｅｔ ａｌ．の方法は、正弦状に変調
した２波長の光を伝搬後にそれらの位相差から群速度遅
延時間差を測定して光ファイバ両端間の総分散値を求め
る。
【０００４】特開昭６３−３０９８２３号公報および
Ｍ．Ｓｔｅｒｎの方法は、零分散波長に等しい波長の高
強度光の電力が非線形効果により他の波長の光に変化さ
れることを利用し、伝搬後の光スペクトルにおいて過剰
な損失を受けている波長を零分散波長として決定する。
この方法は、平均的な零分散波長を測定する。しかし、
上述した全ての方法では、光ファイバ中の零分散波長の
分布を測定するには、光ファイバを切断し、切断された
光ファイバのそれぞれについて零分散波長を測定しなけ
ればならなかった。
Ｍ．Ｓｔｅｒｎの方法は、零分散波長に等しい波長の高
強度光の電力が非線形効果により他の波長の光に変化さ
れることを利用し、伝搬後の光スペクトルにおいて過剰
な損失を受けている波長を零分散波長として決定する。
この方法は、平均的な零分散波長を測定する。しかし、
上述した全ての方法では、光ファイバ中の零分散波長の
分布を測定するには、光ファイバを切断し、切断された
光ファイバのそれぞれについて零分散波長を測定しなけ
ればならなかった。
【０００５】上述した従来技術の一例として、波長が異
なる２つの光パルスを被測定光ファイバに入射し、その
出射端における群遅延時間差を測定して総分散値を測定
する測定装置の構成を図１に示す。
なる２つの光パルスを被測定光ファイバに入射し、その
出射端における群遅延時間差を測定して総分散値を測定
する測定装置の構成を図１に示す。
【０００６】この装置は、パルス発生器１、パルス発生
器１の出力パルスに応じて動作する光源駆動部２ａ，２
ｂ、光源駆動部２ａによって駆動される波長λ1 の光源
３、光源駆動部２ｂによって駆動される波長λ2 の光源
４、光源３，４から出力される光パルスを合波して被測
定光ファイバ６に入射する合波器５、被測定光ファイバ
６の出力光を受光する高速受光器７、高速受光器７の出
力を観測するサンプリングオシロスコープ８で構成され
ている。
器１の出力パルスに応じて動作する光源駆動部２ａ，２
ｂ、光源駆動部２ａによって駆動される波長λ1 の光源
３、光源駆動部２ｂによって駆動される波長λ2 の光源
４、光源３，４から出力される光パルスを合波して被測
定光ファイバ６に入射する合波器５、被測定光ファイバ
６の出力光を受光する高速受光器７、高速受光器７の出
力を観測するサンプリングオシロスコープ８で構成され
ている。
【０００７】本構成では、波長λ1 ，λ2 の２つの光パ
ルスを被測定光ファイバ６に入射し、その出射端の高速
受光器７で各光パルスを受光し、その群遅延時間差Δτ
をサンプリングオシロスコープ８で観測する。そして、
ファイバ長手方向に沿った波長分散値の平均値Ｄave を
ルスを被測定光ファイバ６に入射し、その出射端の高速
受光器７で各光パルスを受光し、その群遅延時間差Δτ
をサンプリングオシロスコープ８で観測する。そして、
ファイバ長手方向に沿った波長分散値の平均値Ｄave を
【０００８】
【数１】 Ｄave ＝Δτ／｛（λ1 −λ2 ）・Ｌ｝ …（１） により求める。ここで、Ｌは被測定光ファイバ６の長さ
である。
である。
【０００９】以上の説明から明らかなように、この測定
装置で得られるものは、光ファイバの両端間での総分散
量からの単位長さ当たりの分散値、すなわち平均分散値
である。
装置で得られるものは、光ファイバの両端間での総分散
量からの単位長さ当たりの分散値、すなわち平均分散値
である。
【００１０】一方、信号の伝送速度の高速化につれ、特
に例えば光ソリトン伝送のように、光ファイバの局所的
な分散値の把握が設計上必要になる場合がある。この場
合の分散は導波路分散と材料分散の和である全分散であ
る。なお、高速度伝送の場合にはシングルモードファイ
バが使用されるので、モード分散を考慮する必要はな
い。
に例えば光ソリトン伝送のように、光ファイバの局所的
な分散値の把握が設計上必要になる場合がある。この場
合の分散は導波路分散と材料分散の和である全分散であ
る。なお、高速度伝送の場合にはシングルモードファイ
バが使用されるので、モード分散を考慮する必要はな
い。
【００１１】光ファイバの分散値の分布を測定する方法
が、Ｍ．Ｏｈａｓｉ，ｅｔ ａｌ．（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．Ｌｅｔｔ．１９９３，２９，ｐｐ．４２６−４２
８）およびＣ．Ｕｎｇｅｒ，ｅｔ ａｌ．（Ｔｅｃｈ．
Ｄｉｇｅｓｔ Ｓｙｍｐ．ｏｎＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂ
ｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｂｏｕｌｄｅｒ（１９
９４），ｐｐ．６５−６８）に開示されている。これら
の方法は、光ファイバ両端から測定したＯＴＤＲ波形か
らモードフィールド径の分布を推定し、その分布から構
造分散の分布を推定する。しかし、これらの方法では、
モードフィールド径からの分散値を間接的に推定する手
法であるため誤差が大きい。また、分布が推定できるの
は全分散でなく導波路分散のみである。
が、Ｍ．Ｏｈａｓｉ，ｅｔ ａｌ．（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．Ｌｅｔｔ．１９９３，２９，ｐｐ．４２６−４２
８）およびＣ．Ｕｎｇｅｒ，ｅｔ ａｌ．（Ｔｅｃｈ．
Ｄｉｇｅｓｔ Ｓｙｍｐ．ｏｎＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂ
ｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｂｏｕｌｄｅｒ（１９
９４），ｐｐ．６５−６８）に開示されている。これら
の方法は、光ファイバ両端から測定したＯＴＤＲ波形か
らモードフィールド径の分布を推定し、その分布から構
造分散の分布を推定する。しかし、これらの方法では、
モードフィールド径からの分散値を間接的に推定する手
法であるため誤差が大きい。また、分布が推定できるの
は全分散でなく導波路分散のみである。
【００１２】また、さらに被測定ファイバ両端でのアク
セスが必要であるという問題がある。
セスが必要であるという問題がある。
【００１３】特開平２−２８１１２２号公報には、光フ
ァイバの分散値の分布を求める技術が開示されている。
この技術は波長λpuの励起パルスと波長λprの探査光の
相対的な遅延時間差が励起パルスの鋸歯状波によってラ
マン増幅に変換されることを利用する。しかし、鋸歯状
の高出力励起パルスを作るのが難しいので、この技術は
実用的ではない。
ァイバの分散値の分布を求める技術が開示されている。
この技術は波長λpuの励起パルスと波長λprの探査光の
相対的な遅延時間差が励起パルスの鋸歯状波によってラ
マン増幅に変換されることを利用する。しかし、鋸歯状
の高出力励起パルスを作るのが難しいので、この技術は
実用的ではない。
【００１４】励起光パルスにより探査光を直交偏波に打
ち抜き、これを受信端で観測することにより分布情報を
得ることも考えられる。この方法は探査光の波長を変調
し、これがファイバの分散により振幅変調に変換される
ことを利用（分散が大きければ振幅も大きくなる）す
る。この方法には、被測定ファイバ両端でのアクセスが
必要であるという問題がある。
ち抜き、これを受信端で観測することにより分布情報を
得ることも考えられる。この方法は探査光の波長を変調
し、これがファイバの分散により振幅変調に変換される
ことを利用（分散が大きければ振幅も大きくなる）す
る。この方法には、被測定ファイバ両端でのアクセスが
必要であるという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】要するに、従来法では
分散がファイバ長手方向にどのように分布しているか、
あるいは零分散波長がどのように分布しているかを把握
することができず、あるいは著しく困難であった。
分散がファイバ長手方向にどのように分布しているか、
あるいは零分散波長がどのように分布しているかを把握
することができず、あるいは著しく困難であった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、被測定
光ファイバの長手方向における零分散波長の分布を測定
する方法を提供することである。
光ファイバの長手方向における零分散波長の分布を測定
する方法を提供することである。
【００１７】本発明の他の目的は、かかる測定のための
装置を提供することにある。
装置を提供することにある。
【００１８】本発明による光ファイバ零分散波長分布の
測定方法は、被測定光ファイバ内に光パルスまたは光パ
ルスと励起光を入射し、前記被測定光ファイバの長さ方
向の光パルスの電力分布を示す光パルスの後方散乱光波
形を観察し、観察された前記後方散乱波形から、前記被
測定光ファイバ中の変調不安定性が発生する部分を測定
し、前記被測定光ファイバの変調不安定性発生部分の零
分散波長を前記光パルスまたは励起光の波長から決定す
ることを特徴とする。
測定方法は、被測定光ファイバ内に光パルスまたは光パ
ルスと励起光を入射し、前記被測定光ファイバの長さ方
向の光パルスの電力分布を示す光パルスの後方散乱光波
形を観察し、観察された前記後方散乱波形から、前記被
測定光ファイバ中の変調不安定性が発生する部分を測定
し、前記被測定光ファイバの変調不安定性発生部分の零
分散波長を前記光パルスまたは励起光の波長から決定す
ることを特徴とする。
【００１９】ここで、前記光パルスまたは光パルスと励
起光として探査光パルスと励起光を被測定光ファイバ内
に入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向の探査光パ
ルス電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光波形か
ら、前記励起光によって誘起される変調不安定性により
探査光パルス電力が増幅されたことを示す被測定光ファ
イバの利得発生部分を検出し、前記被測定光ファイバの
利得発生部分の零分散波長を前記励起光の波長から決定
する。
起光として探査光パルスと励起光を被測定光ファイバ内
に入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向の探査光パ
ルス電力分布を示す探査光パルスの後方散乱光波形か
ら、前記励起光によって誘起される変調不安定性により
探査光パルス電力が増幅されたことを示す被測定光ファ
イバの利得発生部分を検出し、前記被測定光ファイバの
利得発生部分の零分散波長を前記励起光の波長から決定
する。
【００２０】励起光の波長を掃引し、被測定光ファイバ
の各部分で探査光パルス電力の増幅が検出される波長を
その部分の零分散波長として決定する。
の各部分で探査光パルス電力の増幅が検出される波長を
その部分の零分散波長として決定する。
【００２１】当該励起光として、互いに直交する偏波面
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの光が偏波
合成された光を用いる。
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの光が偏波
合成された光を用いる。
【００２２】当該探査光パルスとして、互いに直交する
偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種類の
光パルスが偏波合成された光パルスを用いる。
偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種類の
光パルスが偏波合成された光パルスを用いる。
【００２３】当該励起光および当該探査光パルスの少な
くとも一方の偏波状態をランダムに変化させ、かつ被測
定光ファイバの入射端における励起光または探査パルス
の偏波状態が後方散乱光波形の測定に際して互いに異な
る状態で、繰り返し生成された複数の当該後方散乱波形
を平均化することにより、被測定光ファイバの平均的利
得発生部分を検出する。
くとも一方の偏波状態をランダムに変化させ、かつ被測
定光ファイバの入射端における励起光または探査パルス
の偏波状態が後方散乱光波形の測定に際して互いに異な
る状態で、繰り返し生成された複数の当該後方散乱波形
を平均化することにより、被測定光ファイバの平均的利
得発生部分を検出する。
【００２４】当該励起光をパルス列化し、希土類を添加
した光ファイバにより光を直接増幅する光ファイバ増幅
器により増幅する工程を含み、ここで、当該パルス列化
された励起光のパルス時間幅が当該探査パルス光のパル
ス時間幅よりも短く、当該パルス化された励起光の繰り
返し周波数が当該探査光パルスの占有時間内に複数個の
パルス列化された当該励起光のパルスが存在する繰り返
し周波数である。
した光ファイバにより光を直接増幅する光ファイバ増幅
器により増幅する工程を含み、ここで、当該パルス列化
された励起光のパルス時間幅が当該探査パルス光のパル
ス時間幅よりも短く、当該パルス化された励起光の繰り
返し周波数が当該探査光パルスの占有時間内に複数個の
パルス列化された当該励起光のパルスが存在する繰り返
し周波数である。
【００２５】当該パルス列化した励起光パルスをバース
ト状のパルス列とし、当該励起光パルスバーストと当該
探査光パルスを同期して被測定ファイバに入射させる。
ト状のパルス列とし、当該励起光パルスバーストと当該
探査光パルスを同期して被測定ファイバに入射させる。
【００２６】ここで、前記光パルスまたは光パルスと励
起光として、探査光パルスと励起光を被測定光ファイバ
内に入射し、前記励起光波長を対称軸に前記探査光パル
ス波長とほぼ対称な波長を有する波長変換光パルスの後
方散乱光波形から、前記励起光によって誘起される変調
不安定性により被測定光ファイバの波長変換光パルスが
生じた部分を検出し、前記被測定光ファイバの波長変換
が生じた部分の零分散波長を前記励起光の波長から決定
する。
起光として、探査光パルスと励起光を被測定光ファイバ
内に入射し、前記励起光波長を対称軸に前記探査光パル
ス波長とほぼ対称な波長を有する波長変換光パルスの後
方散乱光波形から、前記励起光によって誘起される変調
不安定性により被測定光ファイバの波長変換光パルスが
生じた部分を検出し、前記被測定光ファイバの波長変換
が生じた部分の零分散波長を前記励起光の波長から決定
する。
【００２７】励起光の波長を掃引し、被測定光ファイバ
の各部分で波長変換光のパルス発生が検出される波長を
その部分の零分散波長として決定する。
の各部分で波長変換光のパルス発生が検出される波長を
その部分の零分散波長として決定する。
【００２８】当該励起光として、互いに直交する偏波面
を有し、かつ同一の波長および強度を有する二つの光が
偏波合成された光を用いる。
を有し、かつ同一の波長および強度を有する二つの光が
偏波合成された光を用いる。
【００２９】当該探査光パルスとして、互いに直交する
偏波面を有し、かつ同一の波長をおよび強度有する二種
類の光パルスが偏波合成された光パルスを用いる。
偏波面を有し、かつ同一の波長をおよび強度有する二種
類の光パルスが偏波合成された光パルスを用いる。
【００３０】当該励起光および当該探査光パルスの少な
くとも一方の偏波状態を変化させ、かつ被測定光ファイ
バの入射端における励起光または探査パルスの偏波状態
が後方散乱光波形の測定に際して互いに異なる状態で、
繰り返し生成された複数の当該後方散乱波形を平均化す
ることにより、被測定光ファイバの平均的利得発生部分
を検出する。
くとも一方の偏波状態を変化させ、かつ被測定光ファイ
バの入射端における励起光または探査パルスの偏波状態
が後方散乱光波形の測定に際して互いに異なる状態で、
繰り返し生成された複数の当該後方散乱波形を平均化す
ることにより、被測定光ファイバの平均的利得発生部分
を検出する。
【００３１】当該励起光をパルス列化し、希土類を添加
した光ファイバにより光を直接増幅する光ファイバ増幅
器により増幅する工程を含み、ここで、当該パルス列化
された励起光のパルス時間幅が当該探査パルス光のパル
ス時間幅よりも短く、当該パルス化された励起光のパル
ス繰り返し周波数が当該探査光パルスの占有時間内に複
数個のパルス列化された当該励起光のパルスが存在する
繰り返し周波数である。
した光ファイバにより光を直接増幅する光ファイバ増幅
器により増幅する工程を含み、ここで、当該パルス列化
された励起光のパルス時間幅が当該探査パルス光のパル
ス時間幅よりも短く、当該パルス化された励起光のパル
ス繰り返し周波数が当該探査光パルスの占有時間内に複
数個のパルス列化された当該励起光のパルスが存在する
繰り返し周波数である。
【００３２】当該パルス列化した励起光パルスをバース
ト状のパルス列とし、当該励起光パルスバーストと当該
探査光パルスを同期して被測定ファイバに入射させる。
ト状のパルス列とし、当該励起光パルスバーストと当該
探査光パルスを同期して被測定ファイバに入射させる。
【００３３】ここで、前記光パルスまたは光パルスと励
起光として１種類の光パルスを前記被測定光ファイバ内
に入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向の前記光パ
ルスの電力分布を示す光パルスの後方散乱光波形から、
光パルスによって誘起される変調不安定性により光パル
ス電力が過剰に減衰したことを示す被測定光ファイバの
過剰損失発生部分を検出し、被測定光ファイバの過剰損
失発生部分の零分散波長を光パルスの波長から決定す
る。
起光として１種類の光パルスを前記被測定光ファイバ内
に入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向の前記光パ
ルスの電力分布を示す光パルスの後方散乱光波形から、
光パルスによって誘起される変調不安定性により光パル
ス電力が過剰に減衰したことを示す被測定光ファイバの
過剰損失発生部分を検出し、被測定光ファイバの過剰損
失発生部分の零分散波長を光パルスの波長から決定す
る。
【００３４】光パルスの波長を掃引し、被測定光ファイ
バの各部分で光パルス電力の過剰な減衰が検出される波
長をその部分の零分散波長として決定する。
バの各部分で光パルス電力の過剰な減衰が検出される波
長をその部分の零分散波長として決定する。
【００３５】本発明による光ファイバ零分散波長分布の
測定装置は、光パルスを発生するパルス光源手段と、前
記被測定光ファイバで発生した前記光パルスの後方散乱
光を受光する受光手段と、前記受光器出力から前記被測
定光ファイバの長さ方向の前記光パルスの電力分布を示
す後方散乱光波形を生成し、後方散乱光の波形から被測
定光ファイバ中の変調不安定性発生部分を検出する手段
とを備えたことを特徴とする。
測定装置は、光パルスを発生するパルス光源手段と、前
記被測定光ファイバで発生した前記光パルスの後方散乱
光を受光する受光手段と、前記受光器出力から前記被測
定光ファイバの長さ方向の前記光パルスの電力分布を示
す後方散乱光波形を生成し、後方散乱光の波形から被測
定光ファイバ中の変調不安定性発生部分を検出する手段
とを備えたことを特徴とする。
【００３６】ここで、前記検出手段は前記被測定光ファ
イバの過剰損失発生部分を検出する。
イバの過剰損失発生部分を検出する。
【００３７】励起光を発生する励起光源手段と前記励起
光と前記光パルスを合波して合波された励起光と光パル
スを被測定光ファイバに入射する合波器とをさらに具
え、前記検出手段は前記被測定光ファイバの利得発生部
分を検出する。
光と前記光パルスを合波して合波された励起光と光パル
スを被測定光ファイバに入射する合波器とをさらに具
え、前記検出手段は前記被測定光ファイバの利得発生部
分を検出する。
【００３８】前記励起光源手段は互いに直交する偏波面
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの励起光を
発生する２組の励起光源からなり、前記装置は前記二つ
の励起光を偏波合成する偏波合成器をさらに具える。
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの励起光を
発生する２組の励起光源からなり、前記装置は前記二つ
の励起光を偏波合成する偏波合成器をさらに具える。
【００３９】前記パルス光源手段はそれぞれ互いに直交
する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種
の光パルスを発生する２組のパルス光源からなり、前記
装置は前記二種の光パルスを偏波合成する偏波合成器を
さらに具える。
する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種
の光パルスを発生する２組のパルス光源からなり、前記
装置は前記二種の光パルスを偏波合成する偏波合成器を
さらに具える。
【００４０】前記励起光の偏波状態を変化させる手段お
よび前記光パルスの偏波状態を変化させる手段の少なく
とも一つをさらに有する。
よび前記光パルスの偏波状態を変化させる手段の少なく
とも一つをさらに有する。
【００４１】前記励起光をパルス列化する手段およびパ
ルス列化された励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさ
らに有する。
ルス列化された励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさ
らに有する。
【００４２】前記パルス列化した励起光パルスをパルス
バーストの列とする手段および励起光パルスバーストと
前記光パルスを同期して前記被測定光ファイバに入射さ
せる手段をさらに有する。
バーストの列とする手段および励起光パルスバーストと
前記光パルスを同期して前記被測定光ファイバに入射さ
せる手段をさらに有する。
【００４３】ここで、励起光を発生する励起光源手段
と、前記励起光と前記光パルスを合波して被測定光ファ
イバに入射する合波器と、をさらに有し、前記受光手段
は前記励起光波長を対称軸に前記光パルス波長とほぼ対
称な波長を有する波長変換光パルスの後方散乱光を受光
し、前記検出手段は前記波長変換光パルスの発生部分を
検出する。
と、前記励起光と前記光パルスを合波して被測定光ファ
イバに入射する合波器と、をさらに有し、前記受光手段
は前記励起光波長を対称軸に前記光パルス波長とほぼ対
称な波長を有する波長変換光パルスの後方散乱光を受光
し、前記検出手段は前記波長変換光パルスの発生部分を
検出する。
【００４４】前記励起光源手段は互いに直交する偏波面
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの励起光を
発生する２組の励起光源からなり、前記装置は前記二つ
の励起光を偏波合成する偏波合成器をさらに具える。
を有し、かつ同一の波長と強度を有する二つの励起光を
発生する２組の励起光源からなり、前記装置は前記二つ
の励起光を偏波合成する偏波合成器をさらに具える。
【００４５】前記パルス光源手段はそれぞれ互いに直交
する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種
の光パルスを発生する２組のパルス光源からなり、前記
装置は前記二種の光パルスを偏波合成する偏波合成器を
さらに具える。
する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二種
の光パルスを発生する２組のパルス光源からなり、前記
装置は前記二種の光パルスを偏波合成する偏波合成器を
さらに具える。
【００４６】前記励起光の偏波状態を変化させる手段お
よび前記光パルスの偏波状態を変化させる手段の少なく
とも一つをさらに有する。
よび前記光パルスの偏波状態を変化させる手段の少なく
とも一つをさらに有する。
【００４７】前記励起光をパルス列化する手段およびパ
ルス列化された励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさ
らに有する。
ルス列化された励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさ
らに有する。
【００４８】前記パルス列化した励起光パルスをパルス
バーストの列とする手段および励起光パルスバーストと
前記光パルスを同期して前記同期された励起光のパルス
バーストの列と光パルスを前記被測定光ファイバに入射
させる手段をさらに有する。
バーストの列とする手段および励起光パルスバーストと
前記光パルスを同期して前記同期された励起光のパルス
バーストの列と光パルスを前記被測定光ファイバに入射
させる手段をさらに有する。
【００４９】
【作用】被測定光ファイバの零分散波長分布の測定は、
入射光による変調不安定が異常分散領域（通常の光ファ
イバでは零分散波長の長波長側、以下この前提に基づ
く）でのみ発生することを利用する。すなわち、被測定
光ファイバへ入射する励起光の波長が、被測定光ファイ
バの各部分における零分散波長を僅かに越えた異常分散
領域の波長であれば、その部分に励起光による変調不安
定性が誘起される。この変調不安定性による現象を被測
定光ファイバの全長にわたって測定することにより、そ
の現象が現れた部分の零分散波長を励起光の波長から決
定することができる。すなわち、被測定光ファイバの各
部分の零分散波長と入射光波長の大小関係が変調不安定
性の有無によりわかる。
入射光による変調不安定が異常分散領域（通常の光ファ
イバでは零分散波長の長波長側、以下この前提に基づ
く）でのみ発生することを利用する。すなわち、被測定
光ファイバへ入射する励起光の波長が、被測定光ファイ
バの各部分における零分散波長を僅かに越えた異常分散
領域の波長であれば、その部分に励起光による変調不安
定性が誘起される。この変調不安定性による現象を被測
定光ファイバの全長にわたって測定することにより、そ
の現象が現れた部分の零分散波長を励起光の波長から決
定することができる。すなわち、被測定光ファイバの各
部分の零分散波長と入射光波長の大小関係が変調不安定
性の有無によりわかる。
【００５０】この変調不安定性は、以下の現象を呈す
る。
る。
【００５１】（１）被測定光ファイバに光パルスと励起
光を入射したときに、励起光波長に応じて光パルス電力
が増幅する、（２）被測定光ファイバに光パルスと励起
光を入射したときに、励起光波長を対称軸に光パルス波
長とほぼ対称な波長を有する波長変換光パルスが生成さ
れる、（３）被測定光ファイバに光パルスを入射したと
きに、光パルスの電力が他の波長の光電力に変換されて
光パルス自身が減衰する、本発明においては、これらの
変調不安定性による現象を利用する。すなわち、光パル
スの後方散乱光波形から被測定光ファイバの利得発生部
分を検出することができる。このとき、被測定光ファイ
バの利得発生部分の零分散波長は励起光の波長より僅か
に短いと推定される。なお、利得発生のない部分の零分
散波長は、励起光波長を越えるか、励起光波長を大きく
下回る波長と推定される。
光を入射したときに、励起光波長に応じて光パルス電力
が増幅する、（２）被測定光ファイバに光パルスと励起
光を入射したときに、励起光波長を対称軸に光パルス波
長とほぼ対称な波長を有する波長変換光パルスが生成さ
れる、（３）被測定光ファイバに光パルスを入射したと
きに、光パルスの電力が他の波長の光電力に変換されて
光パルス自身が減衰する、本発明においては、これらの
変調不安定性による現象を利用する。すなわち、光パル
スの後方散乱光波形から被測定光ファイバの利得発生部
分を検出することができる。このとき、被測定光ファイ
バの利得発生部分の零分散波長は励起光の波長より僅か
に短いと推定される。なお、利得発生のない部分の零分
散波長は、励起光波長を越えるか、励起光波長を大きく
下回る波長と推定される。
【００５２】さらに、励起光の波長を掃引すれば、被測
定光ファイバの各部分の正常分散領域の波長から零分散
波長を越えて異常分散領域の波長に到達したことを利得
の有無により検出できる。すなわち、利得が生じた時点
の励起光の波長を被測定光ファイバの利得発生部分の零
分散波長として決定することができる。
定光ファイバの各部分の正常分散領域の波長から零分散
波長を越えて異常分散領域の波長に到達したことを利得
の有無により検出できる。すなわち、利得が生じた時点
の励起光の波長を被測定光ファイバの利得発生部分の零
分散波長として決定することができる。
【００５３】被測定光ファイバに光パルスと励起光を入
射したときに、励起光による変調不安定が発生している
部分のみに波長変換光パルスが生じる現象を利用し、波
長変換光パルスの後方散乱光波形からその変調不安定が
発生した部分を検出することができる。このとき、被測
定光ファイバの波長変換部分の零分散波長は励起光の波
長より僅かに短いと推定される。なお、波長変換光パル
スが発生していない部分の零分散波長は、励起光波長を
越えるか、励起光波長を大きく下回る波長と推定され
る。
射したときに、励起光による変調不安定が発生している
部分のみに波長変換光パルスが生じる現象を利用し、波
長変換光パルスの後方散乱光波形からその変調不安定が
発生した部分を検出することができる。このとき、被測
定光ファイバの波長変換部分の零分散波長は励起光の波
長より僅かに短いと推定される。なお、波長変換光パル
スが発生していない部分の零分散波長は、励起光波長を
越えるか、励起光波長を大きく下回る波長と推定され
る。
【００５４】励起光の波長を掃引すれば、被測定光ファ
イバの各部分の正常分散領域の波長から零分散波長を越
えて異常分散領域の波長に到達したことを波長変換光パ
ルスの有無により検出できる。すなわち、波長変換光パ
ルスが発生した時点の励起光の波長を被測定光ファイバ
の波長変換が生じた部分の零分散波長として決定するこ
とができる。
イバの各部分の正常分散領域の波長から零分散波長を越
えて異常分散領域の波長に到達したことを波長変換光パ
ルスの有無により検出できる。すなわち、波長変換光パ
ルスが発生した時点の励起光の波長を被測定光ファイバ
の波長変換が生じた部分の零分散波長として決定するこ
とができる。
【００５５】さらに、励起パルスの後方散乱光波形から
被測定光ファイバの過剰損失発生部分を検出することが
できる。このとき、被測定光ファイバの過剰損失発生部
分の零分散波長は励起パルスの波長より僅かに短いと推
定される。なお、損失のない部分の零分散波長は、励起
パルス波長を越えるか、励起パルス波長を大きく下回る
波長と推定される。
被測定光ファイバの過剰損失発生部分を検出することが
できる。このとき、被測定光ファイバの過剰損失発生部
分の零分散波長は励起パルスの波長より僅かに短いと推
定される。なお、損失のない部分の零分散波長は、励起
パルス波長を越えるか、励起パルス波長を大きく下回る
波長と推定される。
【００５６】励起パルスの波長を掃引すれば、被測定光
ファイバの各部分の正常分散領域の波長から零分散波長
を越えて異常分散領域の波長に到達したことを損失の有
無により検出できる。すなわち、損失が生じた時点の励
起パルスの波長を被測定光ファイバの過剰損失発生部分
の零分散波長として決定することができる。
ファイバの各部分の正常分散領域の波長から零分散波長
を越えて異常分散領域の波長に到達したことを損失の有
無により検出できる。すなわち、損失が生じた時点の励
起パルスの波長を被測定光ファイバの過剰損失発生部分
の零分散波長として決定することができる。
【００５７】
【実施例】光ファイバ零分散波長分布の測定は、光パル
ス試験器で観測する後方散乱光波形から、被測定光ファ
イバの異常分散領域（通常の光ファイバでは零分散波長
の長波長側、以下この前提に基づく）でのみ発生する変
調不安定性の有無を検出する。すなわち、上述した
（１），（２），（３）に示す変調不安定性による現象
を被測定光ファイバの全長にわたって観測し、その現象
が現れた部分の零分散波長を励起光または光パルスの波
長から決定する。また、被測定光ファイバに入射する励
起光またはパルス光の波長を短波長側から長波長側へ徐
々に掃引し、短波長側から順に現れる変調不安定性によ
って、被測定光ファイバ内に分布する短い零分散波長を
有する部分から順次決定していく。
ス試験器で観測する後方散乱光波形から、被測定光ファ
イバの異常分散領域（通常の光ファイバでは零分散波長
の長波長側、以下この前提に基づく）でのみ発生する変
調不安定性の有無を検出する。すなわち、上述した
（１），（２），（３）に示す変調不安定性による現象
を被測定光ファイバの全長にわたって観測し、その現象
が現れた部分の零分散波長を励起光または光パルスの波
長から決定する。また、被測定光ファイバに入射する励
起光またはパルス光の波長を短波長側から長波長側へ徐
々に掃引し、短波長側から順に現れる変調不安定性によ
って、被測定光ファイバ内に分布する短い零分散波長を
有する部分から順次決定していく。
【００５８】まず、前述した変調不安定現象のうちの第
１の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
１の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
【００５９】図２は、光ファイバ零分散波長分布の測定
装置の第１の基本構成を示す。
装置の第１の基本構成を示す。
【００６０】図２において、光パルス試験器（ＯＴＤ
Ｒ）１０は、パルス発生・駆動部１１，波長可変の光源
１２，方向性結合器１３，高速受光器１４および後方散
乱光波形表示部１５により構成される。２１は励起光源
駆動部、２２は波長可変の励起光源、２３は光パルス試
験器１０から出射された探査光パルス（以下「ＯＴＤＲ
パルス」という。）と励起光源２２から出射された励起
光を合波して被測定光ファイバ６に入射する合波器であ
る。
Ｒ）１０は、パルス発生・駆動部１１，波長可変の光源
１２，方向性結合器１３，高速受光器１４および後方散
乱光波形表示部１５により構成される。２１は励起光源
駆動部、２２は波長可変の励起光源、２３は光パルス試
験器１０から出射された探査光パルス（以下「ＯＴＤＲ
パルス」という。）と励起光源２２から出射された励起
光を合波して被測定光ファイバ６に入射する合波器であ
る。
【００６１】光パルス試験器１０は、ＯＴＤＲパルスを
被測定光ファイバ６に入射する。被測定光ファイバ６内
ではＯＴＤＲパルスが伝搬する際に各部で後方散乱光が
発生する。光パルス試験器１０は、被測定光ファイバ６
の各部で発生して戻ってきた後方散乱光を方向性結合器
１３で分岐し、高速受光器１４で受光して後方散乱光波
形表示部１５にその波形を表示させる。ここで、後方散
乱光の電力は、発生部におけるＯＴＤＲパルスの電力に
比例するが、ＯＴＤＲパルスは各部に到達するまでに光
ファイバの損失を受けて減衰しており、さらに後方散乱
光もＯＴＤＲパルスの入射端まで戻る過程で同量の損失
を受ける。また、後方散乱光はＯＴＤＲパルスが伝搬中
に各部から連続的に戻っており、より遠くからの後方散
乱光が入射端に戻るまでの時間は長くなる。したがっ
て、被測定光ファイバ６に入射したＯＴＤＲパルスに比
べて戻ってくる後方散乱光の波形は著しく広がることに
なり、その波形を観測すれば被測定光ファイバ６内のＯ
ＴＤＲパルス電力の長さ方向の分布が判明する。また、
その距離に対するＯＴＤＲパルス電力の変化の傾きが被
測定光ファイバ６の損失を表すことになる。
被測定光ファイバ６に入射する。被測定光ファイバ６内
ではＯＴＤＲパルスが伝搬する際に各部で後方散乱光が
発生する。光パルス試験器１０は、被測定光ファイバ６
の各部で発生して戻ってきた後方散乱光を方向性結合器
１３で分岐し、高速受光器１４で受光して後方散乱光波
形表示部１５にその波形を表示させる。ここで、後方散
乱光の電力は、発生部におけるＯＴＤＲパルスの電力に
比例するが、ＯＴＤＲパルスは各部に到達するまでに光
ファイバの損失を受けて減衰しており、さらに後方散乱
光もＯＴＤＲパルスの入射端まで戻る過程で同量の損失
を受ける。また、後方散乱光はＯＴＤＲパルスが伝搬中
に各部から連続的に戻っており、より遠くからの後方散
乱光が入射端に戻るまでの時間は長くなる。したがっ
て、被測定光ファイバ６に入射したＯＴＤＲパルスに比
べて戻ってくる後方散乱光の波形は著しく広がることに
なり、その波形を観測すれば被測定光ファイバ６内のＯ
ＴＤＲパルス電力の長さ方向の分布が判明する。また、
その距離に対するＯＴＤＲパルス電力の変化の傾きが被
測定光ファイバ６の損失を表すことになる。
【００６２】ここで、本装置構成による零分散波長分布
の測定原理について説明する。
の測定原理について説明する。
【００６３】変調不安定は光ファイバの非線形現象の１
つであり、４波混合で位相整合が自己位相変調により行
われる場合に相当し、高強度光を光ファイバに入射させ
るとその高強度光の波長の短波長側と長波長側の側波帯
に利得が発生する現象である。このときのファイバ単位
長当たりの利得Ｇ（ｄＢ）は、励起波長における分散値
をＤ、非線形屈折率係数をｎ2 、有効コア断面積をＡ
eff 、真空中での光速ｃ、励起光のパワーをＰ0 、励起
光の波長をλpu、励起光波長からの波長シフト量をΔλ
とすると、
つであり、４波混合で位相整合が自己位相変調により行
われる場合に相当し、高強度光を光ファイバに入射させ
るとその高強度光の波長の短波長側と長波長側の側波帯
に利得が発生する現象である。このときのファイバ単位
長当たりの利得Ｇ（ｄＢ）は、励起波長における分散値
をＤ、非線形屈折率係数をｎ2 、有効コア断面積をＡ
eff 、真空中での光速ｃ、励起光のパワーをＰ0 、励起
光の波長をλpu、励起光波長からの波長シフト量をΔλ
とすると、
【００６４】
【数２】
【００６５】で与えられる。
【００６６】図３は、Ｄの値を０．０５，０．１，０．
２，０．５（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）としたときに（２）式
により計算されるＧの波長特性を示す。なお、λpu＝１
５５０（ｎｍ）、Ｐ0 ＝１００（ｍＷ）、Ａeff ＝５０
（μｍ2 ）、ｎ2 ＝３．２×１０-16 （ｃｍ2 ／Ｗ）と
した。
２，０．５（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）としたときに（２）式
により計算されるＧの波長特性を示す。なお、λpu＝１
５５０（ｎｍ）、Ｐ0 ＝１００（ｍＷ）、Ａeff ＝５０
（μｍ2 ）、ｎ2 ＝３．２×１０-16 （ｃｍ2 ／Ｗ）と
した。
【００６７】例えば、光パルス試験器１０で被測定光フ
ァイバ６の損失を監視しながら、励起光の波長λpuを徐
々に長波長側へ変化させてλ0 となった時に、被測定光
ファイバのある部分の測定が初めて減少したとする。す
なわち、その部分で局所的な利得が発生したとする。こ
の場合は、その部分の零分散波長がλ0 であると推定で
きる。さらに、励起光波長を長波長側へ変化させてλ1
となった時に、別の部分で初めて損失が減少したとすれ
ば、その部分の零分散波長はλ1 であると推定できる。
このようにして零分散波長を順次決定していければ、被
測定光ファイバ６の全長にわたって零分散波長の分布を
測定することができる。
ァイバ６の損失を監視しながら、励起光の波長λpuを徐
々に長波長側へ変化させてλ0 となった時に、被測定光
ファイバのある部分の測定が初めて減少したとする。す
なわち、その部分で局所的な利得が発生したとする。こ
の場合は、その部分の零分散波長がλ0 であると推定で
きる。さらに、励起光波長を長波長側へ変化させてλ1
となった時に、別の部分で初めて損失が減少したとすれ
ば、その部分の零分散波長はλ1 であると推定できる。
このようにして零分散波長を順次決定していければ、被
測定光ファイバ６の全長にわたって零分散波長の分布を
測定することができる。
【００６８】励起光の波長λpuと、ＯＴＤＲパルスの波
長λprは任意に選択できるが、図４に示すようにＯＴＤ
Ｒパルスが励起光によって誘起された変調不安定による
利得を受けるように設定する必要がある。すなわち、λ
prを変調不安定性による利得が発生する範囲内に定める
必要がある。したがって、励起光源２２（波長λpu）お
よび光パルス試験器１０の光源１２（波長λpr）を波長
可変にして調整する。なお、波長可変の光源に替えて広
帯域の光源とその一部を切り出す波長可変フィルタを用
いてもよい。
長λprは任意に選択できるが、図４に示すようにＯＴＤ
Ｒパルスが励起光によって誘起された変調不安定による
利得を受けるように設定する必要がある。すなわち、λ
prを変調不安定性による利得が発生する範囲内に定める
必要がある。したがって、励起光源２２（波長λpu）お
よび光パルス試験器１０の光源１２（波長λpr）を波長
可変にして調整する。なお、波長可変の光源に替えて広
帯域の光源とその一部を切り出す波長可変フィルタを用
いてもよい。
【００６９】変調不安定は異常分散領域でのみ発生する
が、図３に示すように分散値の絶対値が小さいほどまた
は励起光波長が零分散波長に近いほど、利得の帯域幅は
広くなる。零分散波長λZDの近傍での分散値の傾きをｓ
としたときの分散値Ｄが
が、図３に示すように分散値の絶対値が小さいほどまた
は励起光波長が零分散波長に近いほど、利得の帯域幅は
広くなる。零分散波長λZDの近傍での分散値の傾きをｓ
としたときの分散値Ｄが
【００７０】
【数３】 Ｄ＝ｓ・（λpu−λZD） …（３） で与えられるとすれば、（２）式は
【００７１】
【数４】
【００７２】となる。（４）式からλpu，λprと、発生
するファイバ単位長当たりの利得Ｇとの関係を計算でき
る。λpuとλprの選び方はいろいろあるが代表的なもの
として、 （ａ）λprを一定にして、λpuを掃引する （ｂ）λpuとλprの差を一定にして、λpuを掃引する 方法がある。
するファイバ単位長当たりの利得Ｇとの関係を計算でき
る。λpuとλprの選び方はいろいろあるが代表的なもの
として、 （ａ）λprを一定にして、λpuを掃引する （ｂ）λpuとλprの差を一定にして、λpuを掃引する 方法がある。
【００７３】図５は、（ｂ）の場合（λpu−λpr＝Δ
λ）の場合において、Δλの値を４，６，８，１０，２
０，３０（ｎｍ）としたときの励起光波長λpuとファイ
バ単位長当たりの利得Ｇの関係を示す。なお、λZD＝１
５５０（ｎｍ）、ｓ＝０．０７（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
2 ）、Ｐ0 ＝１００（ｍＷ）、Ａeff ＝５０（μｍ
2 ）、ｎ2 ＝３．２×１０-16 （ｃｍ2 ／Ｗ）とした。
図５に示すように、励起光波長λpuを短波長から長波長
側へ掃引した場合に、単位長当たりの利得Ｇが立ち上が
る時の励起光波長が零分散波長λZDとなる。
λ）の場合において、Δλの値を４，６，８，１０，２
０，３０（ｎｍ）としたときの励起光波長λpuとファイ
バ単位長当たりの利得Ｇの関係を示す。なお、λZD＝１
５５０（ｎｍ）、ｓ＝０．０７（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
2 ）、Ｐ0 ＝１００（ｍＷ）、Ａeff ＝５０（μｍ
2 ）、ｎ2 ＝３．２×１０-16 （ｃｍ2 ／Ｗ）とした。
図５に示すように、励起光波長λpuを短波長から長波長
側へ掃引した場合に、単位長当たりの利得Ｇが立ち上が
る時の励起光波長が零分散波長λZDとなる。
【００７４】励起光の波長λpuとＯＴＤＲパルスの波長
λprの差を大きくすれば利得が発生する波長範囲が狭く
なり、上述の立ち上がりの点を求めなくても単位長当た
りの利得がピークとなる波長を零分散波長λZDとしても
測定誤差は小さい。しかし、実際には単位長当たりの利
得が低くなり、感度が不足する問題がある。したがっ
て、これら２つの波長λpuとλprは、波長精度、簡便
性、励起光パワー等を考慮して決定する必要がある。
λprの差を大きくすれば利得が発生する波長範囲が狭く
なり、上述の立ち上がりの点を求めなくても単位長当た
りの利得がピークとなる波長を零分散波長λZDとしても
測定誤差は小さい。しかし、実際には単位長当たりの利
得が低くなり、感度が不足する問題がある。したがっ
て、これら２つの波長λpuとλprは、波長精度、簡便
性、励起光パワー等を考慮して決定する必要がある。
【００７５】この点についてさらに詳しく説明する。
【００７６】理論的には、励起光波長（λpu）が連続的
に掃引されれば、λprがどの様な値であっても利得の検
出は可能である。但し、実用的にはλprがλpuから大き
く離れる場合、あるいは接近しぎる場合に問題が生ずる
ため、λpuに関し、測定に適したλprの範囲が存在す
る。
に掃引されれば、λprがどの様な値であっても利得の検
出は可能である。但し、実用的にはλprがλpuから大き
く離れる場合、あるいは接近しぎる場合に問題が生ずる
ため、λpuに関し、測定に適したλprの範囲が存在す
る。
【００７７】図５に示したようにλprがλpuから大きく
離れた場合、λpuを短波長から長波長側に掃引した時に
発生する利得が検出される波長範囲は、零分散波長から
僅かな範囲に限られる。
離れた場合、λpuを短波長から長波長側に掃引した時に
発生する利得が検出される波長範囲は、零分散波長から
僅かな範囲に限られる。
【００７８】図５ではΔλ＝１０ｎｍの時に約１．２ｎ
ｍ程度の範囲となるが、Δλがさらに大きく、例えば図
５に示すように、Δλ＝３０ｎｍであればλpuの範囲は
約０．１ｎｍ程度と極めて狭い範囲に限定される。逆に
言うと、λpuを一定にすると、利得が検出される零分散
波長の範囲が０．１ｎｍであると言うことができる。
ｍ程度の範囲となるが、Δλがさらに大きく、例えば図
５に示すように、Δλ＝３０ｎｍであればλpuの範囲は
約０．１ｎｍ程度と極めて狭い範囲に限定される。逆に
言うと、λpuを一定にすると、利得が検出される零分散
波長の範囲が０．１ｎｍであると言うことができる。
【００７９】このような狭い波長範囲であっても、零分
散波長の分布がほとんど一様な光ファイバであれば、そ
の波長範囲内に零分散波長が存在する区間が比較的長い
ため利得発生をＯＴＤＲで捉えることが出来る。しかし
ながら、零分散波長の変化の激しい光ファイバでは狭い
波長範囲内に零分散波長が存在する区間の長さは相対的
に短くなる。利得の発生する区間の長さがＯＴＤＲの距
離分解能より短くなれば局部的な利得の発生を検出する
ことは難しい。
散波長の分布がほとんど一様な光ファイバであれば、そ
の波長範囲内に零分散波長が存在する区間が比較的長い
ため利得発生をＯＴＤＲで捉えることが出来る。しかし
ながら、零分散波長の変化の激しい光ファイバでは狭い
波長範囲内に零分散波長が存在する区間の長さは相対的
に短くなる。利得の発生する区間の長さがＯＴＤＲの距
離分解能より短くなれば局部的な利得の発生を検出する
ことは難しい。
【００８０】ＯＴＤＲの距離分解能を上げる（識別距離
区間を短くする）には光パルスの幅を短くする必要があ
る。しかしながら、光パルスの幅が短くなると光パルス
のエネルギが少なくなり、ただでさえ検出が難しい後方
散乱波形の検出は高分解能の測定ではさらに困難とな
る。
区間を短くする）には光パルスの幅を短くする必要があ
る。しかしながら、光パルスの幅が短くなると光パルス
のエネルギが少なくなり、ただでさえ検出が難しい後方
散乱波形の検出は高分解能の測定ではさらに困難とな
る。
【００８１】現実的な例として、１５５０ｎｍ帯の市販
のＯＴＤＲで約２０ｄＢのダイナミックレンジ（例えば
長さ５０ｋｍで０．４ｄＢ／ｋｍの損失を有する光ファ
イバを測定する場合に相当）の測定を行う場合を想定す
ると、距離分解能は約１００ｍになる。従って、上記の
Δλ＝３０ｎｍの場合では１ｎｍ／ｋｍ（＝０．１ｎｍ
／１００ｍ）以上の零分散波長の傾きを有する部分は測
定できないことになる。これは実用的でない。
のＯＴＤＲで約２０ｄＢのダイナミックレンジ（例えば
長さ５０ｋｍで０．４ｄＢ／ｋｍの損失を有する光ファ
イバを測定する場合に相当）の測定を行う場合を想定す
ると、距離分解能は約１００ｍになる。従って、上記の
Δλ＝３０ｎｍの場合では１ｎｍ／ｋｍ（＝０．１ｎｍ
／１００ｍ）以上の零分散波長の傾きを有する部分は測
定できないことになる。これは実用的でない。
【００８２】測定可能な零分散波長の傾きの範囲を広げ
るためには、Δλを出来るだけ小さく設定することが望
ましい。上記の例の場合、実用的な観点から１０ｎｍ／
ｋｍまでの零分散波長変動を測定可能にするためにはΔ
λには１０ｎｍ以下の値が要求される。
るためには、Δλを出来るだけ小さく設定することが望
ましい。上記の例の場合、実用的な観点から１０ｎｍ／
ｋｍまでの零分散波長変動を測定可能にするためにはΔ
λには１０ｎｍ以下の値が要求される。
【００８３】逆にλprがλpuに接近しすぎる場合にはλ
puを光フィルタで遮断出来ないという問題が生ずる。非
線形利得を発生させるためには一般に励起光強度は高く
ならざるを得ない。しかしながら励起光が強いと、その
後方散乱光あるいは端部からのフレネル反射光にマスク
されてＯＴＤＲの光パルス（探査光）の後方散乱光の検
出が難しくなる。この場合、光フィルタを使用して励起
光の後方散乱光あるいはフレネル反射光を遮断すること
が考えられるが、一般的な光フィルタの濾波特性は理想
的な矩形形状とはならないためにλpuからλprへ漏れ込
むという問題が生じる。例えば実用的な光フィルタとし
て誘電体多層膜型の光フィルタを使用し、励起光の後方
散乱光あるいはフレネル反射光を４０ｄＢ抑圧する場合
を考えると、λpuとλprの差Δλは５ｎｍ程度以上必要
となる。
puを光フィルタで遮断出来ないという問題が生ずる。非
線形利得を発生させるためには一般に励起光強度は高く
ならざるを得ない。しかしながら励起光が強いと、その
後方散乱光あるいは端部からのフレネル反射光にマスク
されてＯＴＤＲの光パルス（探査光）の後方散乱光の検
出が難しくなる。この場合、光フィルタを使用して励起
光の後方散乱光あるいはフレネル反射光を遮断すること
が考えられるが、一般的な光フィルタの濾波特性は理想
的な矩形形状とはならないためにλpuからλprへ漏れ込
むという問題が生じる。例えば実用的な光フィルタとし
て誘電体多層膜型の光フィルタを使用し、励起光の後方
散乱光あるいはフレネル反射光を４０ｄＢ抑圧する場合
を考えると、λpuとλprの差Δλは５ｎｍ程度以上必要
となる。
【００８４】上述のように、１５５０ｎｍ帯の測定で ・市販のＯＴＤＲを使用する。（測定ダイナミックレン
ジは２０ｄＢ程度まで考える。） ・励起光遮断フィルタは誘電体多層膜型を使用する。
ジは２０ｄＢ程度まで考える。） ・励起光遮断フィルタは誘電体多層膜型を使用する。
【００８５】という場合は、実用的なλprの目安として λpu−１０ｎｍ≦λpr≦λpu−５ｎｍ または λpu＋５ｎｍ≦λpr≦λpu＋１０ｎｍ 程度の値が妥当である。図６は、ＯＴＤＲパルスの後方
散乱光波形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分
散波長分布は入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５
５（ｎｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）とな
っているものとする。通常の光ファイバでは零分散波長
の短波長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散
領域であるので、励起光の波長λpuを短波長側から長波
長側に掃引する。
散乱光波形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分
散波長分布は入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５
５（ｎｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）とな
っているものとする。通常の光ファイバでは零分散波長
の短波長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散
領域であるので、励起光の波長λpuを短波長側から長波
長側に掃引する。
【００８６】（１）λpu＜１５５０（ｎｍ）の範囲で
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器で観測される
ＯＴＤＲパルスの後方散乱光の波形は励起光がない場合
と変わらない。
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器で観測される
ＯＴＤＲパルスの後方散乱光の波形は励起光がない場合
と変わらない。
【００８７】（２）λpuが１５５０（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定により誘起される利得が発生
する。ここで、αはプラスではあるが、零より僅かに大
きな値である。すなわち光パルス試験器で観測されるＯ
ＴＤＲパルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分の傾
きが緩やかになる。これにより、区間Ｂの零分散波長λ
ZDは１５５０（ｎｍ）であると決定できる。
えた時点（λpu＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定により誘起される利得が発生
する。ここで、αはプラスではあるが、零より僅かに大
きな値である。すなわち光パルス試験器で観測されるＯ
ＴＤＲパルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分の傾
きが緩やかになる。これにより、区間Ｂの零分散波長λ
ZDは１５５０（ｎｍ）であると決定できる。
【００８８】（３）λpuが１５５３（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５３＋α）では、区間Ｂの利得は
減少する。一方、区間Ｃが異常分散領域となって利得が
発生し、区間Ｃの部分の傾きが穏やかになる。これによ
り、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５３（ｎｍ）である
と決定できる。
えた時点（λpu＝１５５３＋α）では、区間Ｂの利得は
減少する。一方、区間Ｃが異常分散領域となって利得が
発生し、区間Ｃの部分の傾きが穏やかになる。これによ
り、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５３（ｎｍ）である
と決定できる。
【００８９】（４）λpuが１５５５（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５５＋α）では、区間Ｂ，Ｃの利
得は減少する。一方、区間Ａが異常分散領域となって利
得が発生し、区間Ａの部分の傾きが緩やかになる。これ
により、区間Ａの零分散波長λZDは１５５５（ｎｍ）で
あると決定できる。
えた時点（λpu＝１５５５＋α）では、区間Ｂ，Ｃの利
得は減少する。一方、区間Ａが異常分散領域となって利
得が発生し、区間Ａの部分の傾きが緩やかになる。これ
により、区間Ａの零分散波長λZDは１５５５（ｎｍ）で
あると決定できる。
【００９０】このように、励起光の波長λpuを短波長側
から長波長側に掃引して利得の有無を検出することによ
り、被測定光ファイバの全区間にわたって零分散波長λ
ZDを決定することができる。
から長波長側に掃引して利得の有無を検出することによ
り、被測定光ファイバの全区間にわたって零分散波長λ
ZDを決定することができる。
【００９１】図７は、測定装置の実施例の具体的な構成
を示す。
を示す。
【００９２】図７において、光パルス試験器（ＯＴＤ
Ｒ）１０は図２に示す基本構成と同じである。励起光源
２２は１．５μｍ帯分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−
ＬＤ）２２Ａと光増幅器２２Ｂにより構成し、合波器２
４は方向性結合器により構成し、光パルス試験器１０と
合波器２４との間にＯＴＤＲパルスのみを通過させまた
励起光から後方散乱光を遮断する帯域通過型光フィルタ
１６を配置する。また、合波器２４および被測定光ファ
イバ６の反対の端部に無反射終端器３１を接続し、開放
端からのＯＴＤＲパルスおよび励起光の反射を軽減す
る。
Ｒ）１０は図２に示す基本構成と同じである。励起光源
２２は１．５μｍ帯分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−
ＬＤ）２２Ａと光増幅器２２Ｂにより構成し、合波器２
４は方向性結合器により構成し、光パルス試験器１０と
合波器２４との間にＯＴＤＲパルスのみを通過させまた
励起光から後方散乱光を遮断する帯域通過型光フィルタ
１６を配置する。また、合波器２４および被測定光ファ
イバ６の反対の端部に無反射終端器３１を接続し、開放
端からのＯＴＤＲパルスおよび励起光の反射を軽減す
る。
【００９３】ここで、ＤＦＢ−ＬＤをパルス状に駆動す
れば、ＤＦＢ−ＬＤの出力の幅が広がるので光ファイバ
内での誘導ブリルアン散乱の発生を抑制し、また光増幅
器は平均出力パワー飽和特性を有するので光増幅器から
高強度光を得やすい。ただし、励起光の繰り返し周波数
をＯＴＤＲパルスのそれよりも十分に大きくする。
れば、ＤＦＢ−ＬＤの出力の幅が広がるので光ファイバ
内での誘導ブリルアン散乱の発生を抑制し、また光増幅
器は平均出力パワー飽和特性を有するので光増幅器から
高強度光を得やすい。ただし、励起光の繰り返し周波数
をＯＴＤＲパルスのそれよりも十分に大きくする。
【００９４】ＯＴＤＲパルスと励起光を被測定光ファイ
バ６に入射し、光パルス試験器１０で観測されるＯＴＤ
Ｒパルスの後方散乱光波形から励起光によって誘起され
た変調不安定による利得の有無を検出する。そして、利
得が検出されたときの励起光の波長からその部分の零分
散波長を決定する。
バ６に入射し、光パルス試験器１０で観測されるＯＴＤ
Ｒパルスの後方散乱光波形から励起光によって誘起され
た変調不安定による利得の有無を検出する。そして、利
得が検出されたときの励起光の波長からその部分の零分
散波長を決定する。
【００９５】図８（Ａ）〜（Ｃ）は、図７に示した装置
で観測されたＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す。
で観測されたＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す。
【００９６】なお、ＤＦＢ−ＬＤをパルス駆動し、約６
００（Ｍｂ／ｓ）のＮＲＺ波形の励起光を出力させてい
る。図８（Ａ）の後方散乱光波形は、励起光がない場合
あるいは励起光パワーが低い場合であり、通常の光ファ
イバ損失特性を示している。図８（Ｂ）の後方散乱光波
形は、励起光パワーが大きく、かつ励起光波長が１５５
０．９（ｎｍ）の場合である。図に示すように、入射端
から６〜１０（ｋｍ）と１５〜１８（ｋｍ）の２区間で
部分的に変調不安定性による利得発生が認められる。
００（Ｍｂ／ｓ）のＮＲＺ波形の励起光を出力させてい
る。図８（Ａ）の後方散乱光波形は、励起光がない場合
あるいは励起光パワーが低い場合であり、通常の光ファ
イバ損失特性を示している。図８（Ｂ）の後方散乱光波
形は、励起光パワーが大きく、かつ励起光波長が１５５
０．９（ｎｍ）の場合である。図に示すように、入射端
から６〜１０（ｋｍ）と１５〜１８（ｋｍ）の２区間で
部分的に変調不安定性による利得発生が認められる。
【００９７】したがって、この部分の零分散波長λZDは
１５５０．９（ｎｍ）以下であることが推定される。
１５５０．９（ｎｍ）以下であることが推定される。
【００９８】また、励起光の波長を短波長から長波長側
に掃引してある部分で初めて利得発生が認められた場合
には、この部分の零分散波長は１５５０．９（ｎｍ）で
あり、他の部分の零分散波長は１５５０．９（ｎｍ）を
越える波長であると言える。また、励起光の波長をさら
に長波長側に掃引していけば、他の部分の零分散波長を
短波長側から順に決定することができる。励起光の波長
掃引は、ＤＦＢ−ＬＤの温度を変える方法が簡便であ
る。また、外部共振器を有するレーザ、あるいは分布ブ
ラッグ反射型レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）を用いて励起光の
波長掃引を行うことも可能である。
に掃引してある部分で初めて利得発生が認められた場合
には、この部分の零分散波長は１５５０．９（ｎｍ）で
あり、他の部分の零分散波長は１５５０．９（ｎｍ）を
越える波長であると言える。また、励起光の波長をさら
に長波長側に掃引していけば、他の部分の零分散波長を
短波長側から順に決定することができる。励起光の波長
掃引は、ＤＦＢ−ＬＤの温度を変える方法が簡便であ
る。また、外部共振器を有するレーザ、あるいは分布ブ
ラッグ反射型レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）を用いて励起光の
波長掃引を行うことも可能である。
【００９９】図８（Ｃ）は、被測定光ファイバ６の無反
射終端器６５を外して光スペクトラムアナライザで励起
光近傍の光スペクトルを観測した結果を示す。励起光の
ピークパワーが高いときには、低いときに認められなか
ったサイドバンドピークが観測される。これは、変調不
安定性により誘起された利得により、光増幅器２２Ｂが
励起光とともに出力した自然放出光が増幅されたピーク
であり、本発明による測定法の妥当性を示す傍証となっ
ている。
射終端器６５を外して光スペクトラムアナライザで励起
光近傍の光スペクトルを観測した結果を示す。励起光の
ピークパワーが高いときには、低いときに認められなか
ったサイドバンドピークが観測される。これは、変調不
安定性により誘起された利得により、光増幅器２２Ｂが
励起光とともに出力した自然放出光が増幅されたピーク
であり、本発明による測定法の妥当性を示す傍証となっ
ている。
【０１００】ところで、励起光により発生した利得を探
査光（ＯＴＤＲパルス）が効率よく受けるためには、両
者の偏波が一致することが望ましい。しかしながら、光
ファイバ伝搬中に両者の偏波状態は変化し、しかもこの
変化は両者で必ずしも一致する訳ではない。したがっ
て、光ファイバへの入射時に励起光とＯＴＤＲパルスの
偏波を一致させておいても伝搬した先で両者の偏波が常
時一致するとは限らない。図９に励起光とＯＴＤＲパル
スの偏波の差を模式的に示す。図９中矢印は偏波方向を
示す。
査光（ＯＴＤＲパルス）が効率よく受けるためには、両
者の偏波が一致することが望ましい。しかしながら、光
ファイバ伝搬中に両者の偏波状態は変化し、しかもこの
変化は両者で必ずしも一致する訳ではない。したがっ
て、光ファイバへの入射時に励起光とＯＴＤＲパルスの
偏波を一致させておいても伝搬した先で両者の偏波が常
時一致するとは限らない。図９に励起光とＯＴＤＲパル
スの偏波の差を模式的に示す。図９中矢印は偏波方向を
示す。
【０１０１】上記問題を解決するために、互いに直交偏
波した励起光あるいは互いに直交偏波したＯＴＤＲパル
スを合成して光ファイバ中に入射し、伝搬中に励起光あ
るいは互いに直交偏波したＯＴＤＲパルスの偏波が変化
しても必ず両者の偏波が一致する様にするとよい。また
は、励起光あるいはＯＴＤＲパルスの偏波をランダムに
変化させることにより、ＯＴＤＲパルスの受ける利得を
時間的に平均化するとよい。
波した励起光あるいは互いに直交偏波したＯＴＤＲパル
スを合成して光ファイバ中に入射し、伝搬中に励起光あ
るいは互いに直交偏波したＯＴＤＲパルスの偏波が変化
しても必ず両者の偏波が一致する様にするとよい。また
は、励起光あるいはＯＴＤＲパルスの偏波をランダムに
変化させることにより、ＯＴＤＲパルスの受ける利得を
時間的に平均化するとよい。
【０１０２】図１０に、励起光源駆動部２１Ａ，励起光
源２２Ａおよび励起光源駆動部２１Ｂ，励起光源２２Ｂ
により、互いに偏波面が直交し、かつ同一の波長を有す
る二つの励起光を生成し、それらを偏波合成器２５で偏
波合成して励起光とする構成のブロック図、およびその
時のＯＴＤＲパルスと励起光の偏波の様子を模式的に示
す。
源２２Ａおよび励起光源駆動部２１Ｂ，励起光源２２Ｂ
により、互いに偏波面が直交し、かつ同一の波長を有す
る二つの励起光を生成し、それらを偏波合成器２５で偏
波合成して励起光とする構成のブロック図、およびその
時のＯＴＤＲパルスと励起光の偏波の様子を模式的に示
す。
【０１０３】入射端で直線偏波の光も光ファイバ中を伝
搬すると偏波状態が変化し、一般には楕円偏波になる
が、この偏波状態は直交する２つの偏波成分で記述でき
る。入射時に直交する直線偏波を有しかつ強度の等しい
２つの励起光を偏波合成して入射してやれば、偏波合成
された励起光は光ファイバのどの部分においても任意の
方向に対してＯＴＤＲパルスの偏波成分と同じ強度値の
偏波成分を有する様にすることができる。
搬すると偏波状態が変化し、一般には楕円偏波になる
が、この偏波状態は直交する２つの偏波成分で記述でき
る。入射時に直交する直線偏波を有しかつ強度の等しい
２つの励起光を偏波合成して入射してやれば、偏波合成
された励起光は光ファイバのどの部分においても任意の
方向に対してＯＴＤＲパルスの偏波成分と同じ強度値の
偏波成分を有する様にすることができる。
【０１０４】したがって、図１０の構成をとれば、ＯＴ
ＤＲパルスの偏波が光ファイバを伝搬中に変化し、どの
状態な偏波状態、すなわち直線偏波、楕円偏波、円偏波
いずれになっても、それを直交偏波に分解した場合のど
ちらの偏波にも同じ強度の励起光の偏波成分が存在する
ことになり、偏波状態の変動に影響されないＯＴＤＲパ
ルスの非線形利得の発生が期待できる。
ＤＲパルスの偏波が光ファイバを伝搬中に変化し、どの
状態な偏波状態、すなわち直線偏波、楕円偏波、円偏波
いずれになっても、それを直交偏波に分解した場合のど
ちらの偏波にも同じ強度の励起光の偏波成分が存在する
ことになり、偏波状態の変動に影響されないＯＴＤＲパ
ルスの非線形利得の発生が期待できる。
【０１０５】図１１にＯＴＤＲ１０内にパルス発生・駆
動部１１Ａ，１１Ｂおよび波長可変の光源１２Ａ，１２
Ｂを設けて互いに偏波面が直交し、かつ同一の波長を有
する光パルスを生成し、それらを偏波合成器２５で合成
してＯＴＤＲパルスとする構成のブロック図およびその
時のＯＴＤＲパルスと励起光の偏波の様子を模式的に示
す。
動部１１Ａ，１１Ｂおよび波長可変の光源１２Ａ，１２
Ｂを設けて互いに偏波面が直交し、かつ同一の波長を有
する光パルスを生成し、それらを偏波合成器２５で合成
してＯＴＤＲパルスとする構成のブロック図およびその
時のＯＴＤＲパルスと励起光の偏波の様子を模式的に示
す。
【０１０６】この様な構成をとることにより、図１０の
励起光の場合と同様にＯＴＤＲパルスは光ファイバのど
の部分においても任意の方向に対して同じ強度の偏波成
分を有する様にすることができる。
励起光の場合と同様にＯＴＤＲパルスは光ファイバのど
の部分においても任意の方向に対して同じ強度の偏波成
分を有する様にすることができる。
【０１０７】したがって、図１１の構成をとれば、励起
光の偏波がファイバ伝搬中に変化しどの状態な偏波状
態、すなわち直線偏波、楕円偏波、円偏波いずれになっ
ても、それを直交偏波に分解した場合のどちらの偏波に
も同じ強度値を有するＯＴＤＲパルスの偏波成分が存在
することになり、偏波状態の変動に影響されないＯＴＤ
Ｒパルスの非線形利得の発生が期待できる。
光の偏波がファイバ伝搬中に変化しどの状態な偏波状
態、すなわち直線偏波、楕円偏波、円偏波いずれになっ
ても、それを直交偏波に分解した場合のどちらの偏波に
も同じ強度値を有するＯＴＤＲパルスの偏波成分が存在
することになり、偏波状態の変動に影響されないＯＴＤ
Ｒパルスの非線形利得の発生が期待できる。
【０１０８】図１２にＯＴＤＲパルスの偏波を偏波制御
器駆動部２６と偏波制御器２７でランダムになるように
制御し、同様に励起光の偏波を偏波制御器駆動部２８と
偏波制御器２９でランダムに制御する構成のブロック図
と、その時のＯＴＤＲパルスと励起光の様子を模式的に
示す。ＯＴＤＲパルスと励起光のどちらか一方の偏波の
ランダム化は利得発生を十分に安定化する。
器駆動部２６と偏波制御器２７でランダムになるように
制御し、同様に励起光の偏波を偏波制御器駆動部２８と
偏波制御器２９でランダムに制御する構成のブロック図
と、その時のＯＴＤＲパルスと励起光の様子を模式的に
示す。ＯＴＤＲパルスと励起光のどちらか一方の偏波の
ランダム化は利得発生を十分に安定化する。
【０１０９】励起光とＯＴＤＲパルスの偏波を独立に、
急速に、かつランダムに時間的に変化させれば、光ファ
イバ中を伝搬した後も、偏波方向が一致する両者の偏波
成分が急速にかつランダムに時間的に変動することにな
る。従って、発生する非線形利得も変動するが、これを
時間平均すれば安定な平均非線形利得値を比較的短い平
均時間に対して得ることができる。すなわち強制的に偏
波を変動させて、時間平均的に安定な偏波の一致を得る
ことが出来る。これは光ファイバのどの部分でも同様で
ある。具体的には励起光およびＯＴＤＲパルスの少なく
とも一方の偏波状態を入射端で変化させ、繰り返し生成
されたＯＴＤＲパルスの複数の後方散乱光波形を平均化
することにより、被測定光ファイバの平均的利得発生部
分を検出する。
急速に、かつランダムに時間的に変化させれば、光ファ
イバ中を伝搬した後も、偏波方向が一致する両者の偏波
成分が急速にかつランダムに時間的に変動することにな
る。従って、発生する非線形利得も変動するが、これを
時間平均すれば安定な平均非線形利得値を比較的短い平
均時間に対して得ることができる。すなわち強制的に偏
波を変動させて、時間平均的に安定な偏波の一致を得る
ことが出来る。これは光ファイバのどの部分でも同様で
ある。具体的には励起光およびＯＴＤＲパルスの少なく
とも一方の偏波状態を入射端で変化させ、繰り返し生成
されたＯＴＤＲパルスの複数の後方散乱光波形を平均化
することにより、被測定光ファイバの平均的利得発生部
分を検出する。
【０１１０】図１０，１１または図１２に示した構成に
よって、光ファイバを伝搬中の励起光とＯＴＤＲパルス
の偏波に関係なく、ＯＴＤＲパルスは励起光によって発
生した利得または時間平均利得を安定に受けることがで
きる。
よって、光ファイバを伝搬中の励起光とＯＴＤＲパルス
の偏波に関係なく、ＯＴＤＲパルスは励起光によって発
生した利得または時間平均利得を安定に受けることがで
きる。
【０１１１】さらに、励起光電力が大きければ大きい程
非線形に起因する利得を発生する効率がよい。従って、
半導体レーザの光源の出力が励起光に対して不十分な場
合がある。すなわち、図１３に示すように、励起光が光
ファイバ中で減衰し、利得を効果的に発生できない場合
がある。この場合、半導体レーザ光源の出力を光増幅器
でブーストして測定に使用することが考えられる。１．
５５μｍ帯ではエルビウムをドープした光ファイバによ
って光を増幅する増幅器（ＥＤＦＡ）を使用することが
現時点で最も有効な手段である。しかしながらＥＤＦＡ
は図１４に示す飽和特性を有するため、また光ファイバ
の光損失のために、例えば５０ｋｍといった入射端から
遠く離れた点での零分散波長の測定を可能にするために
必要な励起光電力を得ることは容易でない。
非線形に起因する利得を発生する効率がよい。従って、
半導体レーザの光源の出力が励起光に対して不十分な場
合がある。すなわち、図１３に示すように、励起光が光
ファイバ中で減衰し、利得を効果的に発生できない場合
がある。この場合、半導体レーザ光源の出力を光増幅器
でブーストして測定に使用することが考えられる。１．
５５μｍ帯ではエルビウムをドープした光ファイバによ
って光を増幅する増幅器（ＥＤＦＡ）を使用することが
現時点で最も有効な手段である。しかしながらＥＤＦＡ
は図１４に示す飽和特性を有するため、また光ファイバ
の光損失のために、例えば５０ｋｍといった入射端から
遠く離れた点での零分散波長の測定を可能にするために
必要な励起光電力を得ることは容易でない。
【０１１２】上記問題を解決するために、ＥＤＦＡの平
均電力増幅特性を利用するとよい。すなわちＥＤＦＡの
最大出力電力は平均値で制限されるため、励起光を時間
的占有率の小さなパルスにパルス化して使用すれば、平
均電力は同じでもパルスのピーク電力値を増大すること
が可能となり、その結果光非線形効果を効率よく発生さ
せることが出来る。
均電力増幅特性を利用するとよい。すなわちＥＤＦＡの
最大出力電力は平均値で制限されるため、励起光を時間
的占有率の小さなパルスにパルス化して使用すれば、平
均電力は同じでもパルスのピーク電力値を増大すること
が可能となり、その結果光非線形効果を効率よく発生さ
せることが出来る。
【０１１３】図１５は、パルス化電源３２により、励起
光としてパルスを利用し、エルビウム等の希土類を添加
した光ファイバにより励起光パルスを直接増幅する光フ
ァイバ増幅器３３により増幅する構成を示す。ここで、
パルス列化された励起光のパルス時間幅がＯＴＤＲパル
スのパルス時間幅よりも短く、パルス化された励起光の
パルス繰り返し周波数がＯＴＤＲパルスの占有時間内に
複数個のパルス列化された励起光のパルスが存在する繰
り返し周波数である。
光としてパルスを利用し、エルビウム等の希土類を添加
した光ファイバにより励起光パルスを直接増幅する光フ
ァイバ増幅器３３により増幅する構成を示す。ここで、
パルス列化された励起光のパルス時間幅がＯＴＤＲパル
スのパルス時間幅よりも短く、パルス化された励起光の
パルス繰り返し周波数がＯＴＤＲパルスの占有時間内に
複数個のパルス列化された励起光のパルスが存在する繰
り返し周波数である。
【０１１４】例えば、光ファイバ増幅器が出力飽和し
て、最大出力電圧が１００ｍＷであるとする。励起光が
連続波であれば光ファイバ増幅器で増幅された励起光の
ピーク電力は１００ｍＷのままである。しかし、例えば
励起光を繰り返し周波数が１００ＭＨｚすなわち繰り返
し周期が１０ｎ秒でパルス幅が１ｎ秒のパルス列にすれ
ば、パルスのデューティ比は１／１０であるから光ファ
イバ増幅器の平均電力増幅特性により、その出力である
励起光パルス列のパルスピーク電力は１Ｗとなる。
て、最大出力電圧が１００ｍＷであるとする。励起光が
連続波であれば光ファイバ増幅器で増幅された励起光の
ピーク電力は１００ｍＷのままである。しかし、例えば
励起光を繰り返し周波数が１００ＭＨｚすなわち繰り返
し周期が１０ｎ秒でパルス幅が１ｎ秒のパルス列にすれ
ば、パルスのデューティ比は１／１０であるから光ファ
イバ増幅器の平均電力増幅特性により、その出力である
励起光パルス列のパルスピーク電力は１Ｗとなる。
【０１１５】従って、平均電力が同じ１００ｍＷであっ
ても非線形利得の発生効率を高くすることが可能とな
る。
ても非線形利得の発生効率を高くすることが可能とな
る。
【０１１６】図１６は繰返し周期を有するパルス列に替
えて励起光パルスとしてバースト状態のパルス列を利用
し、この励起光のパルスバーストとＯＴＤＲパルスを共
通発振器３４によって同期して被測定ファイバに入射さ
せる構成を示す。
えて励起光パルスとしてバースト状態のパルス列を利用
し、この励起光のパルスバーストとＯＴＤＲパルスを共
通発振器３４によって同期して被測定ファイバに入射さ
せる構成を示す。
【０１１７】例えば、図１５の場合と同様に光ファイバ
増幅器が出力飽和して、最大出力電圧が１００ｍＷであ
るとする。図１５の場合は励起光パルス列のパルスピー
ク電力は１Ｗとなるものの、ＯＴＤＲパルス列と時間的
に重ならない励起光パルスはＯＴＤＲパルスの非線形利
得発生には寄与しないことになり、この部分の光電力は
有効に使われないこととなる。励起光パルスの内、光フ
ァイバ伝搬中にＯＴＤＲパルスと時間的に重なる部分の
み増幅するようにすればより効率的である。
増幅器が出力飽和して、最大出力電圧が１００ｍＷであ
るとする。図１５の場合は励起光パルス列のパルスピー
ク電力は１Ｗとなるものの、ＯＴＤＲパルス列と時間的
に重ならない励起光パルスはＯＴＤＲパルスの非線形利
得発生には寄与しないことになり、この部分の光電力は
有効に使われないこととなる。励起光パルスの内、光フ
ァイバ伝搬中にＯＴＤＲパルスと時間的に重なる部分の
み増幅するようにすればより効率的である。
【０１１８】例えばＯＴＤＲパルスが繰り返し周波数１
０ＫＨｚのパルス幅１μ秒のパルスであるとすれば、励
起光パルスバーストをこのＯＴＤＲパルスと同期をとっ
てバースト繰り返し１０ＫＨｚ、すなわち繰り返し周期
１００μ秒のパルスバースト化すればよい。このパルス
バーストが伝搬中のＯＴＤＲパルスと励起光パルスのず
れに対する余裕をもって、２μ秒のバースト幅を有する
とすればバーストの時間占有率は１／５０となり、これ
にパルスの時間占有率１／１０を掛けた１／５００が平
均的なデューティ比となり、光ファイバ増幅器の出力で
ある励起光パルスバースト列のパルスピーク電力は５０
ｍＷとなる。
０ＫＨｚのパルス幅１μ秒のパルスであるとすれば、励
起光パルスバーストをこのＯＴＤＲパルスと同期をとっ
てバースト繰り返し１０ＫＨｚ、すなわち繰り返し周期
１００μ秒のパルスバースト化すればよい。このパルス
バーストが伝搬中のＯＴＤＲパルスと励起光パルスのず
れに対する余裕をもって、２μ秒のバースト幅を有する
とすればバーストの時間占有率は１／５０となり、これ
にパルスの時間占有率１／１０を掛けた１／５００が平
均的なデューティ比となり、光ファイバ増幅器の出力で
ある励起光パルスバースト列のパルスピーク電力は５０
ｍＷとなる。
【０１１９】従って、平均値が同じ１００ｍＷであって
も非線形利得の発生効率をさらに高くすることが可能と
なる。
も非線形利得の発生効率をさらに高くすることが可能と
なる。
【０１２０】図１５または図１６に示した構成によっ
て、励起光パルスのピーク電力を増大できるので光非線
形効果を効率よく発生することができる。
て、励起光パルスのピーク電力を増大できるので光非線
形効果を効率よく発生することができる。
【０１２１】次に、前述した変調不安定現象のうちの第
２の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
２の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
【０１２２】図１７は、光ファイバ零分散波長分布の測
定装置の第２の基本構成を示す。
定装置の第２の基本構成を示す。
【０１２３】図１７において、１０′は光パルス試験器
（ＯＴＤＲ）であり、図２に示す光パルス試験器１０の
構成を加えて、高速受光器１４の前段に波長変換光パル
スのみを通過させる帯域通過型光フィルタ１７を挿入す
る。
（ＯＴＤＲ）であり、図２に示す光パルス試験器１０の
構成を加えて、高速受光器１４の前段に波長変換光パル
スのみを通過させる帯域通過型光フィルタ１７を挿入す
る。
【０１２４】図１８は、ＯＴＤＲパルスと波長変換光パ
ルスの関係を示す。これは、図４に示す波長関係を有す
るＯＴＤＲパルスと励起光を被測定光ファイバ６に入射
したときに、反対側の端から出射される出力光の光スペ
クトルである。図１８に示すように励起光によって誘起
される波長不安定性により、励起光波長（１５５６．５
ｎｍ）を対称軸としてＯＴＤＲパルス（１５４８ｎｍ）
とほぼ反対側に波長変換光パルス（１５６５ｎｍ）が生
成される。帯域通過型光フィルタ１７を介してこの波長
変換光パルスの後方散乱光波形を観測することにより、
同様にして被測定光ファイバ６の零分散波長分布を測定
することができる。
ルスの関係を示す。これは、図４に示す波長関係を有す
るＯＴＤＲパルスと励起光を被測定光ファイバ６に入射
したときに、反対側の端から出射される出力光の光スペ
クトルである。図１８に示すように励起光によって誘起
される波長不安定性により、励起光波長（１５５６．５
ｎｍ）を対称軸としてＯＴＤＲパルス（１５４８ｎｍ）
とほぼ反対側に波長変換光パルス（１５６５ｎｍ）が生
成される。帯域通過型光フィルタ１７を介してこの波長
変換光パルスの後方散乱光波形を観測することにより、
同様にして被測定光ファイバ６の零分散波長分布を測定
することができる。
【０１２５】図１９は、波長変換光パルスの後方散乱光
波形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分散波長
分布は、入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５５
（ｎｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）となっ
ているものとする。通常の光ファイバでは零分散波長の
短波長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散領
域であるので、励起光の波長λpuを短波長側から長波長
側に掃引する。
波形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分散波長
分布は、入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５５
（ｎｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）となっ
ているものとする。通常の光ファイバでは零分散波長の
短波長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散領
域であるので、励起光の波長λpuを短波長側から長波長
側に掃引する。
【０１２６】（１）λpu＜１５５０（ｎｍ）の範囲で
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器には波長変換
光パルスの後方散乱光は観測されない。
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器には波長変換
光パルスの後方散乱光は観測されない。
【０１２７】（２）λpuが１５５０（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定により波長変換光パルスが発
生する。すなわち光パルス試験器で観測される波長変換
光パルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分で傾きが
生じる。なお、区間Ｃは正常分散領域であるので波長変
換光パルスは発生せず、区間Ｂで発生した波長変換光パ
ルスが光ファイバの損失によって減衰する。これによ
り、区間Ｂの零分散波長λZDは１５５０（ｎｍ）である
と決定できる。
えた時点（λpu＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定により波長変換光パルスが発
生する。すなわち光パルス試験器で観測される波長変換
光パルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分で傾きが
生じる。なお、区間Ｃは正常分散領域であるので波長変
換光パルスは発生せず、区間Ｂで発生した波長変換光パ
ルスが光ファイバの損失によって減衰する。これによ
り、区間Ｂの零分散波長λZDは１５５０（ｎｍ）である
と決定できる。
【０１２８】（３）λpuが１５５３（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５３＋α）では、区間Ｂで発生す
る波長変換光パルスのパワーは低下する。一方、区間Ｃ
が異常分散領域となって波長変換光パルスが発生する。
これにより、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５３（ｎ
ｍ）であると決定できる。
えた時点（λpu＝１５５３＋α）では、区間Ｂで発生す
る波長変換光パルスのパワーは低下する。一方、区間Ｃ
が異常分散領域となって波長変換光パルスが発生する。
これにより、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５３（ｎ
ｍ）であると決定できる。
【０１２９】（４）λpuが１５５５（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpu＝１５５５＋α）では、区間Ａが異常分
散領域となって波長変換光パルスが発生する。これによ
り、区間Ａの零分散波長λZDは１５５５（ｎｍ）である
と決定できる。
えた時点（λpu＝１５５５＋α）では、区間Ａが異常分
散領域となって波長変換光パルスが発生する。これによ
り、区間Ａの零分散波長λZDは１５５５（ｎｍ）である
と決定できる。
【０１３０】このように、励起光の波長λpuを短波長側
から長波長側に掃引して波長変換光パルスの発生を検出
することにより、被測定光ファイバの全区間にわたって
零分散波長λZDを決定することができる。
から長波長側に掃引して波長変換光パルスの発生を検出
することにより、被測定光ファイバの全区間にわたって
零分散波長λZDを決定することができる。
【０１３１】図１１および図１２に示した励起光とＯＴ
ＤＲパルスの偏波の変化による不確さを抑制して非線形
の効果を安定に検出する方法および図１５および図１６
に示した励起光のパルス列を用い光ファイバ増幅器で増
幅する方法は図１７の構成において採用することもでき
る。
ＤＲパルスの偏波の変化による不確さを抑制して非線形
の効果を安定に検出する方法および図１５および図１６
に示した励起光のパルス列を用い光ファイバ増幅器で増
幅する方法は図１７の構成において採用することもでき
る。
【０１３２】次に、上述した変調不安定現象のうちの第
３の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
３の現象の観測から光ファイバ零分散波長分布を測定す
る実施例について説明する。
【０１３３】図２０は被測定光ファイバの零分散波長分
布を波長変換光パルスの後方散乱光の波形を観察するこ
とによって測定する装置の詳細なブロック図である。図
２０において、方向性結合器２４が図１７の合波器２３
に替えて用いられ、光サーキュレータ３３Ａと３３Ｂお
よび帯域透過型光フィルタ３４Ａと３４Ｂが具えられて
いる。光サーキュレータ３３Ａ，３３Ｂはそれぞれ三つ
のポート３３１，３３２および３３３を有し、ポート３
３１に入射した光はポート３３２から出射し、一方ポー
ト３３２に入射した光はポート３３３から出射する。光
サーキュレータ３３Ａのポート３３３と光サーキュレー
タ３３Ｂのポート３３１は透過中心波長１５５０ｎｍを
有する帯域透過型光フィルタ３４Ａを介して接続され、
光サーキュレータ３３Ａのポート３３１は透過中心波長
１５６２ｎｍの帯域透過型フィルタ３４Ｂを介して光サ
ーキュレータ３３Ｂのポート３３３と接続されている。
ＯＴＤＲ１０から出射して光サーキュレータ３３Ａのポ
ート３３２に入射した光パルスのうち、波長１５５０ｎ
ｍの光パルスが合波器２４によって励起光とともに被測
定光ファイバ６に入射される。また被測定光ファイバ６
から戻ってくる光のうち、波長１５６２ｎｍの部分がＯ
ＴＤＲ１０に入射される。この場合、図１７に示した光
フィルタ１７は不要である。
布を波長変換光パルスの後方散乱光の波形を観察するこ
とによって測定する装置の詳細なブロック図である。図
２０において、方向性結合器２４が図１７の合波器２３
に替えて用いられ、光サーキュレータ３３Ａと３３Ｂお
よび帯域透過型光フィルタ３４Ａと３４Ｂが具えられて
いる。光サーキュレータ３３Ａ，３３Ｂはそれぞれ三つ
のポート３３１，３３２および３３３を有し、ポート３
３１に入射した光はポート３３２から出射し、一方ポー
ト３３２に入射した光はポート３３３から出射する。光
サーキュレータ３３Ａのポート３３３と光サーキュレー
タ３３Ｂのポート３３１は透過中心波長１５５０ｎｍを
有する帯域透過型光フィルタ３４Ａを介して接続され、
光サーキュレータ３３Ａのポート３３１は透過中心波長
１５６２ｎｍの帯域透過型フィルタ３４Ｂを介して光サ
ーキュレータ３３Ｂのポート３３３と接続されている。
ＯＴＤＲ１０から出射して光サーキュレータ３３Ａのポ
ート３３２に入射した光パルスのうち、波長１５５０ｎ
ｍの光パルスが合波器２４によって励起光とともに被測
定光ファイバ６に入射される。また被測定光ファイバ６
から戻ってくる光のうち、波長１５６２ｎｍの部分がＯ
ＴＤＲ１０に入射される。この場合、図１７に示した光
フィルタ１７は不要である。
【０１３４】図２０に示した装置を用い、波長１５５６
ｎｍの励起光と波長１５５０ｎｍのＯＴＤＲパルスを被
測定光ファイバ６に入射し、被測定光ファイバからの波
長１５６２ｎｍのみの戻り光の波形を観察した、すなわ
ち波長変換光を観察した。
ｎｍの励起光と波長１５５０ｎｍのＯＴＤＲパルスを被
測定光ファイバ６に入射し、被測定光ファイバからの波
長１５６２ｎｍのみの戻り光の波形を観察した、すなわ
ち波長変換光を観察した。
【０１３５】まず、励起光がなくＯＴＤＲパルスのみが
光ファイバに入射された場合の被測定光ファイバ６から
の波長１５６２ｎｍの戻り光の波形、すなわち被測定光
ファイバ中の戻り光の電力分布を図２１に示す。後方散
乱光はない。単に励起パルス光源内の光増幅器による一
様な自然放出光雑音が観察される。入射励起パルスの電
力が小さい場合は戻り光の波形は図２１に示したと同様
である。図２２は、励起光パルスの時間平均電力が１０
ｍＷと大きい場合の被測定光ファイバ６からの戻り光の
波形、すなわち異常分散領域または零分散に近い部分で
のみ変換されたパルスの後方散乱光を示す。図２２に示
すように、被測定光ファイバ６の入射端からほぼ６．５
ｋｍから９．５ｋｍの距離範囲で波長１５６２ｎｍの波
長変換光パルスの後方散乱光が観察された。従って、被
測定光ファイバ６のこの距離範囲は１５５６ｎｍの波長
に対して負分散であることがわかる。被測定光ファイバ
のある部分の零分散波長は励起パルスの波長を掃引する
ことによって知ることができる。すなわち、励起パルス
の波長を短波長から長波長へ掃引することによってある
部分で後方散乱光が最初に観察されたとき、その時の励
起光の波長がその部分の零分散波長であると結論づける
ことができる。本実施例では、励起光の波長が１５５６
ｎｍに達した時に、入射端から６．５ｋｍの距離の部分
で波長変換パルスの後方散乱光が観察された。従って被
測定光ファイバのこの部分の零分散波長は１５５６ｎｍ
である。
光ファイバに入射された場合の被測定光ファイバ６から
の波長１５６２ｎｍの戻り光の波形、すなわち被測定光
ファイバ中の戻り光の電力分布を図２１に示す。後方散
乱光はない。単に励起パルス光源内の光増幅器による一
様な自然放出光雑音が観察される。入射励起パルスの電
力が小さい場合は戻り光の波形は図２１に示したと同様
である。図２２は、励起光パルスの時間平均電力が１０
ｍＷと大きい場合の被測定光ファイバ６からの戻り光の
波形、すなわち異常分散領域または零分散に近い部分で
のみ変換されたパルスの後方散乱光を示す。図２２に示
すように、被測定光ファイバ６の入射端からほぼ６．５
ｋｍから９．５ｋｍの距離範囲で波長１５６２ｎｍの波
長変換光パルスの後方散乱光が観察された。従って、被
測定光ファイバ６のこの距離範囲は１５５６ｎｍの波長
に対して負分散であることがわかる。被測定光ファイバ
のある部分の零分散波長は励起パルスの波長を掃引する
ことによって知ることができる。すなわち、励起パルス
の波長を短波長から長波長へ掃引することによってある
部分で後方散乱光が最初に観察されたとき、その時の励
起光の波長がその部分の零分散波長であると結論づける
ことができる。本実施例では、励起光の波長が１５５６
ｎｍに達した時に、入射端から６．５ｋｍの距離の部分
で波長変換パルスの後方散乱光が観察された。従って被
測定光ファイバのこの部分の零分散波長は１５５６ｎｍ
である。
【０１３６】図２３は、光ファイバ零分散波長分布の測
定装置の第３の基本構成を示す。本装置は、被測定光フ
ァイバ６にＯＴＤＲパルスを入射し、そのＯＴＤＲパル
ス自身の減衰を観測する構成であり、光パルス試験器
（ＯＴＤＲ）１０と、ＯＴＤＲパルスのみを通過させる
帯域通過型光フィルタ１６により構成される。
定装置の第３の基本構成を示す。本装置は、被測定光フ
ァイバ６にＯＴＤＲパルスを入射し、そのＯＴＤＲパル
ス自身の減衰を観測する構成であり、光パルス試験器
（ＯＴＤＲ）１０と、ＯＴＤＲパルスのみを通過させる
帯域通過型光フィルタ１６により構成される。
【０１３７】被測定光ファイバ６に入射されるＯＴＤＲ
パルスの波長を掃引し、異常分散領域に入ると変調不安
定が発生し、その部分でＯＴＤＲパルスの電力が他の波
長の光電力に変換されてＯＴＤＲパルス自身が減衰す
る。このＯＴＤＲパルスの後方散乱光を帯域通過型光フ
ィルタ１６を介して光パルス試験器１０に受光させる
と、変調不安定発生部分で光ファイバ損失が増大したよ
うな後方散乱光波形が得られる。なお、帯域通過型光フ
ィルタ１６は高速受光器１４の前段に配置してもよい。
パルスの波長を掃引し、異常分散領域に入ると変調不安
定が発生し、その部分でＯＴＤＲパルスの電力が他の波
長の光電力に変換されてＯＴＤＲパルス自身が減衰す
る。このＯＴＤＲパルスの後方散乱光を帯域通過型光フ
ィルタ１６を介して光パルス試験器１０に受光させる
と、変調不安定発生部分で光ファイバ損失が増大したよ
うな後方散乱光波形が得られる。なお、帯域通過型光フ
ィルタ１６は高速受光器１４の前段に配置してもよい。
【０１３８】図２４は、ＯＴＤＲパルスの後方散乱光波
形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分散波長分
布は入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５５（ｎ
ｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）となってい
るものとする。通常の光ファイバでは零分散波長の短波
長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散領域で
あるので、ＯＴＤＲパルスの波長λprを短波長側から長
波長側に掃引する。
形を示す。ここで、被測定光ファイバ６の零分散波長分
布は入射端側から区間Ａ，Ｂ，Ｃの順に１５５５（ｎ
ｍ）、１５５０（ｎｍ）、１５５３（ｎｍ）となってい
るものとする。通常の光ファイバでは零分散波長の短波
長側が正常分散領域であり、長波長側が異常分散領域で
あるので、ＯＴＤＲパルスの波長λprを短波長側から長
波長側に掃引する。
【０１３９】（１）λpr＜１５５０（ｎｍ）の範囲で
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器で観測される
ＯＴＤＲパルスの後方散乱光に過剰な減衰はみられな
い。
は、被測定光ファイバの全区間が正常分散領域であるの
で変調不安定は発生せず、光パルス試験器で観測される
ＯＴＤＲパルスの後方散乱光に過剰な減衰はみられな
い。
【０１４０】（２）λprが１５５０（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpr＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定によりＯＴＤＲパルスが減衰
する。すなわち光パルス試験器で観測されるＯＴＤＲパ
ルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分で傾きが急に
なる。これにより、区間Ｂの零分散波長λZDは１５５０
（ｎｍ）であると決定できる。
えた時点（λpr＝１５５０＋α）では、区間Ｂが異常分
散領域となって変調不安定によりＯＴＤＲパルスが減衰
する。すなわち光パルス試験器で観測されるＯＴＤＲパ
ルスの後方散乱光の波形は、区間Ｂの部分で傾きが急に
なる。これにより、区間Ｂの零分散波長λZDは１５５０
（ｎｍ）であると決定できる。
【０１４１】（３）λprが１５５３（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpr＝１５５３＋α）では、区間Ｂの過剰な
減衰は緩やかになる。一方、区間Ｃが異常分散領域とな
ってＯＴＤＲパルスが減衰し、区間Ｃの部分の傾きが急
になる。これにより、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５
３（ｎｍ）であると決定できる。
えた時点（λpr＝１５５３＋α）では、区間Ｂの過剰な
減衰は緩やかになる。一方、区間Ｃが異常分散領域とな
ってＯＴＤＲパルスが減衰し、区間Ｃの部分の傾きが急
になる。これにより、区間Ｃの零分散波長λZDは１５５
３（ｎｍ）であると決定できる。
【０１４２】（４）λprが１５５５（ｎｍ）を僅かに越
えた時点（λpr＝１５５５＋α）では、区間Ａが異常分
散領域となってＯＴＤＲパルスが過剰に減衰し、区間Ａ
の部分の傾きが急になる。これにより、区間Ａの零分散
波長λZDは１５５５（ｎｍ）であると決定できる。
えた時点（λpr＝１５５５＋α）では、区間Ａが異常分
散領域となってＯＴＤＲパルスが過剰に減衰し、区間Ａ
の部分の傾きが急になる。これにより、区間Ａの零分散
波長λZDは１５５５（ｎｍ）であると決定できる。
【０１４３】このように、ＯＴＤＲパルスの波長λprを
短波長側から長波長側に掃引してその減衰を検出するこ
とにより、被測定光ファイバの全区間にわたって零分散
波長λZDを決定することができる。
短波長側から長波長側に掃引してその減衰を検出するこ
とにより、被測定光ファイバの全区間にわたって零分散
波長λZDを決定することができる。
【０１４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、被測定光
ファイバの全長にわたって零分散波長λZDの分布λ
ZD（ｚ）を測定することができる。これにより、局所的
な分散値が設計上重要なパラメータとなる非線形伝送経
路の具体的設計が可能となる。
ファイバの全長にわたって零分散波長λZDの分布λ
ZD（ｚ）を測定することができる。これにより、局所的
な分散値が設計上重要なパラメータとなる非線形伝送経
路の具体的設計が可能となる。
【０１４５】また、零分散波長の分布λZD（ｚ）が求ま
れば、零分散波長近傍の波長λS に対する分散値の分布
Ｄ（ｚ）を推定することができる。たとえば、一般に
１．５μｍ零分散シフトファイバの平均零分散波長λ
ZD-ave近傍での分散値の波長に対する平均的な傾きは、
れば、零分散波長近傍の波長λS に対する分散値の分布
Ｄ（ｚ）を推定することができる。たとえば、一般に
１．５μｍ零分散シフトファイバの平均零分散波長λ
ZD-ave近傍での分散値の波長に対する平均的な傾きは、
【０１４６】
【数５】
【０１４７】と考えられるので、これを使えば信号波長
λS における分散値の分布Ｄ（ｚ）は、
λS における分散値の分布Ｄ（ｚ）は、
【０１４８】
【数６】
【０１４９】により推定することができる。
【０１５０】また、変調不安定性は４波混合の位相整合
が自己位相変調により行われる場合に相当するが、位相
整合が零分散波長近傍の波長で行われるような他の形式
の位相整合による４波混合を利用しても本発明の効果は
ほとんど変わらない。
が自己位相変調により行われる場合に相当するが、位相
整合が零分散波長近傍の波長で行われるような他の形式
の位相整合による４波混合を利用しても本発明の効果は
ほとんど変わらない。
【図１】光ファイバの分散値を測定する従来の測定装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】光ファイバの零分散波長分布の測定装置の実施
例の基本構成を示すブロック図である。
例の基本構成を示すブロック図である。
【図３】光ファイバ単位長当たりの利得Ｇの波長特性を
示す図である。
示す図である。
【図４】励起光波長λpuとＯＴＤＲパルス波長λprの関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図５】励起光波長λpuとファイバ単位長当たりの利得
Ｇの関係を示す図である。
Ｇの関係を示す図である。
【図６】ＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す図であ
る。
る。
【図７】測定装置の実施例の具体的構成を示す図であ
る。
る。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ図７に示した装置で
観測されたＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す図で
ある。
観測されたＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す図で
ある。
【図９】励起光とＯＴＤＲパルスの偏波の差を示す模式
図である。
図である。
【図１０】偏波面が互いに直交する二つの励起光を偏波
合成して励起光とする構成を示すブロック図である。
合成して励起光とする構成を示すブロック図である。
【図１１】偏波面が互いに直交する二つの光パルスを偏
波合成してＯＴＤＲパルスとする構成を示すブロック図
である。
波合成してＯＴＤＲパルスとする構成を示すブロック図
である。
【図１２】ＯＴＤＲパルスおよび励起光の偏波をそれぞ
れがランダムとなるように制御する構成を示すブロック
図である。
れがランダムとなるように制御する構成を示すブロック
図である。
【図１３】励起光の減衰を示す模式図である。
【図１４】光ファイバ増幅器の飽和特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図１５】励起光をパルス化し、光ファイバ増幅器によ
り増幅する構成を示すブロック図である。
り増幅する構成を示すブロック図である。
【図１６】励起光をバースト状のパルス列とし、この励
起光パルスバーストとＯＴＤＲパルスを同期させる構成
を示すブロック図である。
起光パルスバーストとＯＴＤＲパルスを同期させる構成
を示すブロック図である。
【図１７】光ファイバの零分散波長分布の測定装置の第
２の基本構成を示すブロック図である。
２の基本構成を示すブロック図である。
【図１８】ＯＴＤＲパルスと波長変換光パルスの関係を
示す図である。
示す図である。
【図１９】波長変換光パルスの後方散乱光波形を示す図
である。
である。
【図２０】光ファイバの零分散波長分布を波長変換パル
スの後方散乱光の波形を観察することによって測定する
装置の詳細ブロック図である。
スの後方散乱光の波形を観察することによって測定する
装置の詳細ブロック図である。
【図２１】ＯＴＤＲパルスのみを光ファイバに入射した
時の戻り光の波形を示すグラフである。
時の戻り光の波形を示すグラフである。
【図２２】励起光の電力が大きい場合の波長変換パルス
の後方散乱光の波形を示すグラフである。
の後方散乱光の波形を示すグラフである。
【図２３】光ファイバの零分散波長分布の測定装置の第
３の基本構成を示すブロック図である。
３の基本構成を示すブロック図である。
【図２４】ＯＴＤＲパルスの後方散乱光波形を示す図で
ある。
ある。
１ パルス発生器 ２ 光源駆動部 ３ 波長λ1 の光源 ４ 波長λ2 の光源 ５ 合波器 ６ 被測定光ファイバ ７ 高速受光器 ８ サンプリングオシロスコープ １０ 光パルス試験器（ＯＴＤＲ） １１ パルス発生・駆動部 １２ 波長可変の光源 １３ 方向性結合器 １４ 高速受光器 １５ 後方散乱光波形表示部 １６，１７ 帯域通過型光フィルタ ２１ 励起光源駆動部 ２２ 励起光源 ２３ 合波器 ３１ 無反射終端器 ３３Ａ，３３Ｂ 光サーキュレータ ３４Ａ，３４Ｂ 帯域透過型光フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 正俊 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−180729（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309833（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331495（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251729（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−341924（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (31)
- 【請求項１】 被測定光ファイバ内に光パルスまたは光
パルスと励起光を入射し、 前記被測定光ファイバの長さ方向の光パルスの電力分布
を示す光パルスの後方散乱光波形を観察し、 観察された前記後方散乱光波形から、前記被測定光ファ
イバ中の変調不安定性が発生する部分を測定し、 前記被測定光ファイバの変調不安定性発生部分の零分散
波長を前記光パルスまたは励起光の波長から決定するこ
とを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、前記光パルスまたは光パルス
と励起光として探査光パルスと励起光を被測定光ファイ
バ内に入射し、 前記被測定光ファイバの長さ方向の探査光パルス電力分
布を示す探査光パルスの後方散乱光波形から、前記励起
光によって誘起される変調不安定性により探査光パルス
電力が増幅されたことを示す被測定光ファイバの利得発
生部分を検出し、 前記被測定光ファイバの利得発生部分の零分散波長を前
記励起光の波長から決定することを特徴とする光ファイ
バ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、 励起光の波長を掃引し、被測定光ファイバの各部分で探
査光パルス電力の増幅が検出される波長をその部分の零
分散波長として決定することを特徴とする光ファイバ零
分散波長分布の測定方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、当該励起光として、互いに直
交する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有する二
つの光が偏波合成された光を用いることを特徴とする光
ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、当該探査光パルスとして、互
いに直交する偏波面を有し、かつ同一の波長と強度を有
する二種類の光パルスが偏波合成された光パルスを用い
ることを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定方
法。 - 【請求項６】 請求項２に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、当該励起光および当該探査光
パルスの少なくとも一方の偏波状態をランダムに変化さ
せ、かつ被測定光ファイバの入射端における励起光また
は探査パルスの偏波状態が後方散乱光波形の測定に際し
て互いに異なる状態で、繰り返し生成された複数の当該
後方散乱光波形を平均化することにより、被測定光ファ
イバの平均的利得発生部分を検出することを特徴とする
光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項７】 請求項２に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、当該励起光をパルス列化し、
希土類を添加した光ファイバにより光を直接増幅する光
ファイバ増幅器により増幅する工程を含み、ここで、当
該パルス列化された励起光のパルス時間幅が当該探査パ
ルス光のパルス時間幅よりも短く、当該パルス化された
励起光の繰り返し周波数が当該探査光パルスの占有時間
内に複数個のパルス列化された当該励起光のパルスが存
在する繰り返し周波数であることを特徴とする光ファイ
バ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、当該パルス列化した励起光パ
ルスをバースト状のパルス列とし、当該励起光パルスバ
ーストと当該探査光パルスを同期して被測定ファイバに
入射させることを特徴とする光ファイバ零分散波長分布
の測定方法。 - 【請求項９】 請求項１に記載の光ファイバ零分散波長
分布の測定方法において、前記光パルスまたは光パルス
と励起光として、 探査光パルスと励起光を被測定光ファイバ内に入射し、 前記励起光波長を対称軸に前記探査光パルス波長とほぼ
対称な波長を有する波長変換光パルスの後方散乱光波形
から、前記励起光によって誘起される変調不安定性によ
り被測定光ファイバの波長変換光パルスが生じた部分を
検出し、 前記被測定光ファイバの波長変換が生じた部分の零分散
波長を前記励起光の波長から決定することを特徴とする
光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、 励起光の波長を掃引し、被測定光ファイバの各部分で波
長変換光のパルス発生が検出される波長をその部分の零
分散波長として決定することを特徴とことを特徴とする
光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、当該励起光として、互いに
直交する偏波面を有し、かつ同一の波長および強度を有
する二つの光が偏波合成された光を用いることを特徴と
する光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、当該探査光パルスとして、
互いに直交する偏波面を有し、かつ同一の波長をおよび
強度を有する二種類の光パルスが偏波合成された光パル
スを用いることを特徴とする光ファイバ零分散波長分布
の測定方法。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、当該励起光および当該探査
光パルスの少なくとも一方の偏波状態をランダムに変化
させ、かつ被測定光ファイバの入射端における励起光ま
たは探査パルスの偏波状態が後方散乱光波形の測定に際
して互いに異なる状態で、繰り返し生成された複数の当
該後方散乱光波形を平均化することにより、被測定光フ
ァイバの平均的利得発生部分を検出することを特徴とす
る光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１４】 請求項９に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、当該励起光をパルス列化
し、希土類を添加した光ファイバにより光を直接増幅す
る光ファイバ増幅器により増幅する工程を含み、ここ
で、当該パルス列化された励起光のパルス時間幅が当該
探査パルス光のパルス時間幅よりも短く、当該パルス化
された励起光のパルス繰り返し周波数が当該探査光パル
スの占有時間内に複数個のパルス列化された当該励起光
のパルスが存在する繰り返し周波数であることを特徴と
する光ファイバ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の光ファイバ零分散
波長分布の測定方法において、当該パルス列化した励起
光パルスをバースト状のパルス列とし、当該励起光パル
スバーストと当該探査光パルスを同期して被測定ファイ
バに入射させることを特徴とする光ファイバ零分散波長
分布の測定方法。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の光ファイバ零分散波
長分布の測定方法において、前記光パルスまたは光パル
スと励起光として１種類の光パルスを前記被測定光ファ
イバ内に入射し、前記被測定光ファイバの長さ方向の前
記光パルスの電力分布を示す光パルスの後方散乱光波形
から、光パルスによって誘起される変調不安定性により
光パルス電力が過剰に減衰したことを示す被測定光ファ
イバの過剰損失発生部分を検出し、被測定光ファイバの
過剰損失発生部分の零分散波長を光パルスの波長から決
定することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測
定方法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の光ファイバ零分散
波長分布の測定方法において、 光パルスの波長を掃引し、被測定光ファイバの各部分で
光パルス電力の過剰な減衰が検出される波長をその部分
の零分散波長として決定することを特徴とする光ファイ
バ零分散波長分布の測定方法。 - 【請求項１８】 光パルスを発生するパルス光源手段
と、 前記被測定光ファイバで発生した前記光パルスの後方散
乱光を受光する受光手段と、 前記受光器出力から前記被測定光ファイバの長さ方向の
前記光パルスの電力分布を示す後方散乱光波形を生成
し、後方散乱光の波形から被測定光ファイバ中の変調不
安定性発生部分を検出する手段とを備えたことを特徴と
する光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の装置において、前
記検出手段は前記被測定光ファイバの過剰損失発生部分
を検出することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布
の測定装置。 - 【請求項２０】 請求項１８に記載の装置において、励
起光を発生する励起光源手段と前記励起光と前記光パル
スを合波して合波された励起光と光パルスを被測定光フ
ァイバに入射する合波器とをさらに具え、前記検出手段
は前記被測定光ファイバの利得発生部分を検出すること
を特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載の装置において、前
記励起光源手段は互いに直交する偏波面を有し、かつ同
一の波長と強度を有する二つの励起光を発生する２組の
励起光源からなり、前記装置は前記二つの励起光を偏波
合成する偏波合成器をさらに具えることを特徴とする光
ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２２】 請求項２０に記載の装置において、前
記パルス光源手段はそれぞれ互いに直交する偏波面を有
し、かつ同一の波長と強度を有する二種の光パルスを発
生する２組のパルス光源からなり、前記装置は前記二種
の光パルスを偏波合成する偏波合成器をさらに具えるこ
とを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２３】 請求項２０に記載の装置において、前
記励起光の偏波状態を変化させる手段および前記光パル
スの偏波状態を変化させる手段の少なくとも一つをさら
に有することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の
測定装置。 - 【請求項２４】 請求項２０に記載の装置において、前
記励起光をパルス列化する手段およびパルス列化された
励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさらに有すること
を特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２５】 請求項２４に記載の装置において、前
記パルス列化した励起光パルスをパルスバーストの列と
する手段および励起光パルスバーストと前記光パルスを
同期して前記被測定光ファイバに入射させる手段をさら
に有することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の
測定装置。 - 【請求項２６】 請求項１８に記載の装置において、励
起光を発生する励起光源手段と、前記励起光と前記光パ
ルスを合波して被測定光ファイバに入射する合波器と、
をさらに有し、前記受光手段は前記励起光波長を対称軸
に前記光パルス波長とほぼ対称な波長を有する波長変換
光パルスの後方散乱光を受光し、前記検出手段は前記波
長変換光パルスの発生部分を検出することを特徴とする
光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の装置において、前
記励起光源手段は互いに直交する偏波面を有し、かつ同
一の波長と強度を有する二つの励起光を発生する２組の
励起光源からなり、前記装置は前記二つの励起光を偏波
合成する偏波合成器をさらに具えることを特徴とする光
ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２８】 請求項２６に記載の装置において、前
記パルス光源手段はそれぞれ互いに直交する偏波面を有
し、かつ同一の波長と強度を有する二種の光パルスを発
生する２組のパルス光源からなり、前記装置は前記二種
の光パルスを偏波合成する偏波合成器をさらに具えるこ
とを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項２９】 請求項２６に記載の装置において、前
記励起光の偏波状態を変化させる手段および前記光パル
スの偏波状態を変化させる手段の少なくとも一つをさら
に有することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布の
測定装置。 - 【請求項３０】 請求項２６に記載の装置において、前
記励起光をパルス列化する手段およびパルス列化された
励起光を増幅する光ファイバ増幅器をさらに有すること
を特徴とする光ファイバ零分散波長分布の測定装置。 - 【請求項３１】 請求項３０に記載の装置において、前
記パルス列化した励起光パルスをパルスバーストの列と
する手段および励起光パルスバーストと前記光パルスを
同期して前記同期された励起光のパルスバーストの列と
光パルスを前記被測定光ファイバに入射させる手段をさ
らに有することを特徴とする光ファイバ零分散波長分布
の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10976795A JP3248559B2 (ja) | 1994-05-06 | 1995-05-08 | 光ファイバ零分散波長分布の測定方法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9423994 | 1994-05-06 | ||
| JP6-94239 | 1994-05-06 | ||
| JP10976795A JP3248559B2 (ja) | 1994-05-06 | 1995-05-08 | 光ファイバ零分散波長分布の測定方法および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821783A JPH0821783A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3248559B2 true JP3248559B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=26435508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10976795A Expired - Fee Related JP3248559B2 (ja) | 1994-05-06 | 1995-05-08 | 光ファイバ零分散波長分布の測定方法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248559B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5695590B2 (ja) * | 2012-03-13 | 2015-04-08 | 日本碍子株式会社 | 高調波発生装置 |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP10976795A patent/JP3248559B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821783A (ja) | 1996-01-23 |
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