JP2000329650A

JP2000329650A - 波長分散測定装置

Info

Publication number: JP2000329650A
Application number: JP11137881A
Authority: JP
Inventors: Motonori Imamura; 元規今村; Hiroaki Satomura; 裕明里村
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】敷設後の光ファイバによって形成される光伝
送路の特定箇所又は特定の伝送経路における波長分散を
測定できるようにする。【解決手段】光伝送路に所定波長の光パルスを入射す
ると、各接続部５、６や光ファイバ先端部７で反射及び
散乱した反射光や後方散乱光が戻って来るので、波長分
散測定装置１０は、その戻り光を検出し、その戻り光の
遅延量を測定する。この遅延量は被測定光ファイバに入
射した光パルスが各接続部５、６及び光ファイバ先端部
７で反射及び散乱して戻ってくるまでの時間に対応して
おり、それに基づいてさらに接続部間に設けられた個々
の光ファイバを通過することによって生じる遅延量を測
定することができる。波長分散測定装置１０は、これら
の遅延量の測定を波長を所定単位毎に可変しながら行
い、所定波長における遅延量を順次測定し、その遅延量
を波長で微分して所定波長における分散を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
て構成された光通信システムにおいて、伝送路内を伝搬
する光パルスの特定箇所又は特定の伝送経路における波
長分散を測定する波長分散測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバに入射された光パルスは、光
ファイバの屈折率分布、光源のスペクトル幅、光ファイ
バの材料の分散性に依存した波形歪みを生じるため、受
信側で受信された光パルスの波形が全体的に拡がったよ
うになる。このような現象を光ファイバの分散という。
光ファイバの分散には、その要因に応じて、多モード分
散、材料分散、導波路分散（構造分散）、偏波モード分
散が存在する。これらの分散の中で、特に材料分散と導
波路分散を合成したものを波長分散という。材料分散
は、光ファイバの材料の屈折率が光の波長に対応して変
化することによって生じるものである。導波路分散は、
光ファイバの材料とは無関係のものであり、光ファイバ
の導波路の構造によって光ファイバ内を伝搬する光の伝
搬速度が波長毎に異なるために生じるものである。

【０００３】波長分散測定装置は、このような光ファイ
バの分散特性を正確に測定するものである。従来から知
られている波長分散測定装置は、パルス法（時間領域
法）と位相法（周波数領域法）によって光ファイバの波
長分散を測定するものが存在する。パルス法を用いた波
長分散測定装置は、被測定光ファイバに光パルスを入射
し、そこから出射した光パルスの群遅延時間差を直接測
定し、それに基づいて波長分散を測定するものである。
位相法を用いた波長分散測定装置は、周波数ｆの正弦波
変調された２つの波長λ１及びλ２の光を被測定光ファ
イバに入射し、そこから出射した光パルスの位相差に基
づいて群遅延時間を測定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の波長分散測定装
置は、被測定光ファイバの一端側から光パルスを入射
し、その他端側から出射する光パルスに基づいて測定す
る透過法と呼ばれる方法で波長分散を測定していた。従
って、従来の波長分散測定装置は、透過法による測定が
可能な状態の敷設前の光ファイバに対して波長分散の測
定を行うことが多い。なお、敷設後の光ファイバに対し
ては、光パルスの入射側と出射側が比較的近距離の場合
に限って、透過法による測定が行われていた。

【０００５】一般的に、敷設前の光ファイバは長尺なの
で、波長分散の測定は巻き取られた光ファイバに対して
行われていた。巻き取られた状態の光ファイバは実際の
敷設状態とは異なる応力が加わったりしているので、そ
の測定結果は敷設後の光ファイバが示す波長分散とは異
なった値を示し、事実上敷設後の光ファイバに対しては
正確な波長分散を測定することはできないのが現状であ
った。

【０００６】また、光ファイバの波長分散を透過法を用
いて測定した場合、その測定結果は光伝送路全体に対す
る波長分散に過ぎず、その光伝送路の途中箇所における
波長分散を測定しようとしても、透過法では測定するこ
とはできなかった。すなわち、光ファイバの敷設された
光伝送路に対して透過法を用いて測定したとしても、そ
の測定結果は敷設後の光ファイバによって形成された伝
送路全体の波長分散を測定したことに過ぎず、各中継地
点や各区間を構成する光ファイバの波長分散を測定する
ことはできなかった。

【０００７】最近では、幅の細い光パルスを用いて伝送
レートの向上を図ろうとしているが、この場合、光伝送
路の非線形的な現象によって結果的に光パルスの幅が広
がってしまい、伝送レートをあげることが困難であっ
た。そこで、光伝送路内に所定の波長分散を有する光フ
ァイバを故意に挿入し、その通過後の光パルスに対して
逆補償を行うような補償デバイスをさらに挿入して非線
形的な現象を抑制するという方法が行われている。しか
しながら、各区間の光ファイバの波長分散を制御するた
めには、敷設後の実際の光ファイバが示す波長分散を正
確に測定できなければ、どの箇所にどのような特性の補
償デバイスを設けてよいのかが分からないので、敷設後
の光ファイバの実際の波長分散を測定する必要性は非常
に高かった。また、光伝送路の各区間には光アンプ等が
配置されているが、これらの光アンプに分散特性を有し
ないものを用いるとノイズの影響が非常に強くなるの
で、ある程度の分散特性を有する光アンプを用いて、そ
の位相補償をその後段側で行っている。従って、敷設後
の光伝送路に配置された各光アンプの分散特性を測定す
る必要性もあった。また、敷設後の光ファイバがどのよ
うな波長分散特性を示すのか実際に知らないと、どこま
で伝送レートを上げることができるのか、そのシミュレ
ーションを行うこともできなかった。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、敷設後の光ファイバによっ
て形成される光伝送路の特定箇所又は特定の伝送経路に
おける波長分散を測定することのできる波長分散測定装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載された波長分散測定装置は、所
定の波長を有する光パルスを被測定光ファイバの一方端
に入射する光パルス生成手段と、前記光パルスに対応し
て前記被測定光ファイバの一方端から出射される戻り光
を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出
された前記戻り光の遅延量を測定する遅延量測定手段
と、前記遅延量測定手段によって測定された前記戻り光
の遅延量と、前記光パルス生成手段から前記被測定光フ
ァイバに入射された前記光パルスの波長とに基づいて、
前記被測定光ファイバの波長分散を求める解析手段と、
を備えるものである。被測定光ファイバは、複数の光フ
ァイバがコネクタ接続部などを介して接続されたもので
ある。このような被測定光ファイバに所定波長の光パル
スを入射すると、各接続部や光ファイバ先端部で反射及
び散乱した反射光や後方散乱光が戻って来るので、その
戻り光を光検出手段で検出し、その戻り光の遅延量を遅
延量測定手段で測定することによって、被測定光ファイ
バに入射した光パルスが各接続部及び光ファイバ先端部
で反射及び散乱して戻ってくるまでの遅延量を測定する
ことができる。また、このようにして測定された各接続
部までの遅延量に基づいて、接続部間に設けられた個々
の光ファイバを通過することによって生じる遅延量も測
定することができる。そこで、これらの遅延量の測定を
波長を所定単位毎に可変しながら行い、所定波長におけ
る遅延量を順次測定し、その遅延量を所定波長で微分し
て所定波長における分散を測定する。このとき、遅延量
が各接続部で反射及び散乱した戻り光に対応するもので
ある場合は、その地点における波長分散が測定でき、遅
延量が各光ファイバを通過することによって生じたもの
である場合は、その光ファイバ自身の波長分散を測定す
ることができる。

【００１０】請求項２に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１に記載された波長分散測定装置の一実
施態様として、前記光パルス生成手段が、前記光パルス
の波長を変更可能である。この発明は、例えば、１５２
０ｎｍ〜１５８０ｎｍの間で波長を１ｎｍや０．１ｎｍ
単位で変化させたり、１３００ｎｍ〜１６００ｎｍの間
で３０ｎｍ単位で変化させたりできるので、その測定精
度を種々変更することができる。

【００１１】請求項３に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１または２に記載された波長分散測定装
置の一実施態様として、前記遅延量測定手段が、前記遅
延量の測定対象となるアナログ信号をデジタルデータに
変換するアナログ−デジタル変換器を含んでおり、変換
後のデジタルデータを用いたデジタル演算によって前記
遅延量を求めるものである。光検出手段によって検出さ
れた戻り光はアナログ信号なので、これに基づいて遅延
量を測定するとなると回路構成が複雑となるので、この
発明は、アナログ−デジタル変換器で一旦デジタル信号
に変換することによって、その後はそのデジタル信号を
記憶し、それに基づいて遅延量の測定などを行うように
した。

【００１２】請求項４に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１〜３に記載された波長分散測定装置の
一実施態様として、前記遅延量測定手段によって複数回
測定された遅延量に対して同期加算を行う同期加算手段
をさらに備えるものである。一回の測定によって遅延量
を算出した場合だと、測定結果に誤差が多く含まれる場
合があるので、この発明は同期加算することによってそ
の測定精度を向上するようにした。

【００１３】請求項５に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１〜４に記載された波長分散測定装置の
一実施態様として、前記光検出手段によって検出される
前記戻り光の強度を測定する強度測定手段をさらに備え
るものである。この発明は、波長分散を測定すると同時
に、戻り光の強度に基づいて通常のＯＴＤＲ測定装置と
同様の光ファイバの損失等を測定するようにしたもので
ある。

【００１４】請求項６に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項５に記載された波長分散測定装置の一実
施態様として、前記強度測定手段が、包絡線検波器で構
成されるものである。この発明は、包絡線検波器によっ
て通常のＯＴＤＲ測定装置と同様の光ファイバの損失な
どを測定するようにしたものである。

【００１５】請求項７に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１〜５に記載された波長分散測定装置の
一実施態様として、前記光パルス生成手段から出力され
る前記光パルスは、所定の強度を有するパルス光であ
り、前記遅延量測定手段は、前記光パルスが前記光パル
ス生成手段から出射されてから前記戻り光が前記光検出
手段によって検出されるまでの時間を遅延量として測定
することを特徴とするものである。この発明は、所定強
度の光パルスを用いているので、光ファイバの減衰特性
によってどの程度の強度の光パルスが戻り光として戻っ
てくるかが分かる。また、この発明は、光パルスが光パ
ルス生成手段から出射されてから光検出手段で検出され
るまでの時間を遅延量としているので、光パルス生成手
段に入力されるタイミング信号を基準にして容易に遅延
量を測定することができる。

【００１６】請求項８に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項７に記載された波長分散測定装置の一実
施態様として、前記光パルス生成手段が、所定波長の光
を出力するレーザ光源と、前記レーザ光源から出力され
る光を所定時間通過させることにより前記パルス光を出
射する光パルス発生部と、前記光パルス発生部によって
光を通過させる前記所定時間を指定するタイミング制御
部とを備えるものである。この発明は、光パルス生成手
段を具体的に限定したものであり、光パルスはタイミン
グ制御部によって指定された所定時間だけ出射されるの
で、このタイミング制御部が光パルス発生部に所定時間
を指定したタイミングを基準にして遅延量の測定を行う
ことができる。

【００１７】請求項９に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１〜６に記載された波長分散測定装置の
一実施態様として、前記光パルス生成手段から出力され
る前記光パルスは、所定波長の光を所定周波数の変調信
号を用いて強度変調された光であり、前記光検出手段
は、前記戻り光の強度に対応した電気的な検出信号を出
力する光−電気変換器であり、前記遅延量測定手段は、
前記戻り光に対応する前記検出信号と前記変調信号との
間の位相差に基づいて前記遅延量を測定するものであ
る。この発明は、被測定光ファイバに入射される光パル
スの強度を所定周波数の変調信号によって変調すること
によって、戻り光の強度に対応した電気的な検出信号と
変調信号との間の位相差に基づいて遅延量を測定するよ
うにしたものである。

【００１８】請求項１０に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項９に記載された波長分散測定装置の一実
施態様として、前記光パルス生成手段は、所定波長の光
を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射され
る光に対して前記変調信号に基づいて強度変調を行う変
調器と、前記変調信号を発生して前記変調器に入力する
発振器とを備えるものである。この発明は、請求項９に
記載された光パルス生成手段を具体的に限定したもので
ある。

【００１９】請求項１１に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１〜６に記載された波長分散測定装置の
一実施態様として、前記被測定光ファイバに入射される
前記光パルスは、前記光パルス生成手段から出射される
所定波長の光パルスが所定周波数の変調信号によって周
波数変調されたコヒーレント光であり、前記光検出手段
は、前記戻り光である前記コヒーレント光に対して前記
光パルス生成手段から出射された所定波長の光パルスを
用いてヘテロダイン検波を行うことにより、前記変調信
号と同じ周波数の電気的な検出信号を出力するヘテロダ
イン検波器で構成され、前記遅延量測定手段は、前記ヘ
テロダイン検波器から出力される前記検出信号と前記変
調信号との間の位相差に基づいて前記遅延量を測定する
ものである。この発明は、光パルス生成手段から出射さ
れる光パルスを周波数変調することによってコヒーレン
ト光とし、それを被測定光ファイバに入射し、その戻り
光と光パルス生成手段から出射される光パルスとをヘテ
ロダイン検波することによって得られた検出信号と変調
信号との間の位相差に基づいて遅延量を測定するように
したものである。

【００２０】請求項１２に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１１に記載された波長分散測定装置の一
実施態様として、前記光パルス生成手段が、所定波長の
光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光源から出力さ
れる光に対して前記変調信号に基づいて周波数変調を行
う周波数シフタと、前記変調信号を発生して前記周波数
シフタに入力する発振器とを備えるものである。この発
明は、請求項１１に記載のコヒーレント光を生成する光
パルス生成手段を具体的に限定したものである。

【００２１】請求項１３に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１１または１２に記載された波長分散測
定装置の一実施態様として、前記被測定光ファイバが、
下り線と上り線とを有するループバック方式を用いた光
ファイバアンプ中継線路で構成され、前記所定周波数の
変調信号によって周波数変調することによって生成され
た前記コヒーレント光を前記光ファイバアンプ中継線路
の下り線に入射するとともに、前記光ファイバアンプ中
継線路の上り線の出射端に現れる前記戻り光である前記
コヒーレント光を用いて波長分散の測定を行うものであ
る。この発明は、被測定光ファイバがループバック方式
を用いた光ファイバアンプ中継線路で構成された場合
に、その波長分散を測定する場合を具体的に限定したも
のである。

【００２２】請求項１４に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１３に記載された波長分散測定装置の一
実施態様として、前記光パルス生成手段が、所定期間の
み前記コヒーレント光を出力し、前記所定期間以外につ
いては前記コヒーレント光とほぼ等しい光強度を有する
一定波長の非コヒーレント光を出射しており、前記ヘテ
ロダイン検波器から出力される前記検出信号に対して前
記変調信号の周波数近傍の信号のみを通過させる帯域通
過フィルタをさらに備えるものである。この発明は、請
求項１３に記載の光ファイバアンプ中継線路に光パルス
を入射して波長分散を測定する場合に、光アンプによっ
て自動的にゲイン調整が行われるので、それを防止する
ために、光強度を一定に保持するためのローディング光
を出射するとともに、光アンプによって戻り光に含まれ
るノイズ成分が増加するので、そのノイズ成分を有効に
除去するために帯域通過フィルタを設けたものである。

【００２３】請求項１５に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１１に記載された波長分散測定装置の一
実施態様として、前記光パルス生成手段から出射される
前記光パルスの波長を測定する波長測定手段をさらに備
えるものである。この発明は、温度特性の変化や経時変
化によって光パルス生成手段から出射された光パルスが
所望の波長でない場合があり得るので実際に被測定光フ
ァイバに入射される光パルスの波長を波長測定手段で測
定するようにしたものである。

【００２４】請求項１６に記載された波長分散測定装置
は、前記請求項１５に記載された波長分散測定装置の一
実施態様として、前記波長測定手段が、前記光パルスの
波長に近い所定の波長を有する基準光を出力する基準光
生成手段と、前記基準光生成手段から出力される前記基
準光を用いて前記光パルス生成手段から出力される前記
光パルスに対するヘテロダイン検波を行って、前記基準
光と前記光パルスのそれぞれの波長の差分相当の周波数
を有する差信号を出力する差信号出力手段と、前記差信
号の周波数を測定する周波数測定器と、を備えるもので
ある。この発明は、請求項１５に記載の波長測定手段を
具体的に限定したものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施の
形態に係る波長分散測定装置について、図面を参照しな
がら説明する。

【００２６】〔第１の実施の形態〕本発明を適用した第
１の実施の形態に係る波長分散測定装置は、光パルスを
被測定光ファイバに出射し、戻ってきた光パルスの遅延
量を複数種類の波長について求め、それに基づいて波長
分散を測定するようにしたものである。

【００２７】図１は、第１の実施の形態に係る波長分散
測定装置の構成を示す図である。この実施の形態では、
波長分散測定装置１０を用いて、敷設済の光ファイバ２
〜４に関する波長分散を測定する場合について説明す
る。光ファイバ２の一端は溶着接続部（図示せず）を介
して波長分散測定装置１０の入出力端１８に接続され、
他端はコネクタ接続部５を介して光ファイバ３の一端に
接続されている。光ファイバ３の他端はコネクタ接続部
６を介して光ファイバ４の一端に接続されている。光フ
ァイバ４の他端はファイバ先端部７を形成している。

【００２８】波長分散測定装置１０は、タイミング制御
部１１１、波長可変光源１２、光パルス発生回路１３、
光方向性結合器１４、光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器１５、
ディレイ比較器１６、解析装置１７１を含んで構成され
る。

【００２９】波長可変光源１２は、光通信用として使用
される基本波長１．３１μｍ，１．５５μｍ，１．６５
μｍから前後にずれた複数の波長の光を連続的に可変し
て生成することができるレーザ光源である。例えば、波
長可変光源１２は、１５２０ｎｍ〜１５８０ｎｍの間で
波長を１ｎｍや０．１ｎｍ単位で変化させた光や、１３
００ｎｍ〜１６００ｎｍの間で３０ｎｍ単位で変化させ
た光などを自由に出力することができる。なお、波長可
変光源１２から出力される波長の値は、タイミング制御
部１１１から出力される波長設定信号によって設定され
る。

【００３０】光パルス発生回路１３は、可変波長光源１
２から出射される光が入射され、その入射光の１次回折
光を、タイミング制御部１１１から出力されるタイミン
グ信号に応じたタイミングで、光方向性結合器１４に出
射する。光パルス発生回路１３は、図示していない音響
光学変調器（ＡＯＭ）、発振器、スイッチ回路等を含ん
で構成される。音響光学変調器は、入射光の１次回折光
を発振器から出力される駆動信号の周波数に応じた回折
角で出射する。発振器は、所定の超音波周波数の駆動信
号を出力する。スイッチ回路はタイミング制御部１１１
から出力されるタイミング信号に応じたタイミングで発
振器から出力される所定周波数の駆動信号を音響光学変
調器に印加する。これによって、光パルス発生回路１３
は、タイミング信号の入力タイミングに同期した光パル
スを光方向性結合器１４及び入出力端１８を介して光フ
ァイバ２〜４に出射する。なお、波長可変光源１２から
出射される種々の波長の光が音響光学変調器に入射され
るようになるので、光パルス発生回路１３は、この音響
光学変調器の回折効率が最適な値となるように駆動信号
の超音波周波数及び電圧値を制御している。このように
波長に応じて駆動信号の超音波周波数及び電圧値を制御
するような光パルス発生回路については、本発明の発明
者が別途出願しているので、ここではその説明は省略す
る。

【００３１】タイミング制御部１１１は、光パルスの出
力タイミングに対応したタイミング信号を光パルス発生
回路１３及びディレイ比較器１６に、光パルスの波長に
関する波長設定信号を波長可変光源１２に、波長分散の
解析開始信号を解析装置１７１にそれぞれ出力する。こ
のタイミング信号はパルス状の信号である。光パルス発
生回路１３はこのタイミング信号がハイレベルの状態に
あるときに光パルスを出力するので、このタイミング信
号のハイレベルの状態を制御することによって、光パル
スの幅を制御することができる。波長設定信号は、前述
のように波長可変光源１２から出射される光の波長を１
５２０ｎｍ〜１５８０ｎｍの間で１ｎｍ単位で変化させ
る場合には、その設定内容は、１５２０ｎｍ，１５２１
ｎｍ，１５２２ｎｍ，・・・のようなものとなり、１３
００ｎｍ〜１６００ｎｍの間で３０ｎｍ単位で変化させ
る場合には、その設定内容は、１３００ｎｍ，１３３０
ｎｍ，１３６０ｎｍ，・・・のようなものとなる。解析
開始信号は、このような一連の波長設定信号による遅延
量の測定が終了した時点で出力されるものである。

【００３２】光方向性結合器１４は、光パルス発生回路
１３から出射された光パルスが入射され、それを入出力
端１８を介して、測定対象である光ファイバ２〜４に向
けて出射すると共に光ファイバ２〜４間のコネクタ接続
部５及び６やファイバ先端部７で反射及び散乱した反射
光及び後方散乱光を光−電気変換器１５に出射するもの
である。光−電気変換器１５は、光方向性結合器１４か
ら出射される反射光及び後方散乱光が入射され、それを
電気信号に変換して、ディレイ比較器１６に出力する。
ディレイ比較器１６は、タイミング制御部１１１から光
パルス発生回路１３に出力されるタイミング信号と、光
−電気変換器１５から出力されるパルス信号とを比較
し、その遅延量を解析装置１７１に出力する。光−電気
変換器１５から出力されるパルス信号は、各コネクタ接
続部５及び６やファイバ先端部７で反射及び散乱した反
射光及び後方散乱光に対応するものなので、タイミング
制御部１１１からタイミング信号が出力されてからパル
ス信号が入力されるまでのディレイタイムを測定するこ
とによって、光パルスが入出力端１８から出射してから
各コネクタ接続部５及び６やファイバ先端部７で反射及
び散乱した反射光及び後方散乱光が入出力端１８に戻っ
てくるまでの時間を測定することになる。この時間は、
波長の値によって異なるので、この時間を各波長毎に測
定し、それを波長で微分することによって、波長分散を
測定することができる。

【００３３】従って、解析装置１７１は、ディレイ比較
器１６から出力されるディレイタイムを順次記憶してお
き、タイミング制御部１１１から出力される解析開始信
号に応じて蓄積されたディレイタイムを微分処理して、
コネクタ接続部５及び６、ファイバ先端部７の存在する
地点における波長分散、並びに光ファイバ２〜４に対応
する区間の波長分散をそれぞれ算出する。なお、どのよ
うにして各光ファイバ２〜４に対応する区間の波長分散
を算出するのかについては後述する。

【００３４】上述したタイミング制御部１１１、波長可
変光源１２及び光パルス発生回路１３が光パルス生成手
段に、光方向性結合器１４及び光−電気変換器１５が光
検出手段に、ディレイ比較器１６が遅延量測定手段に、
解析装置１７１が解析手段にそれぞれ対応する。波長可
変光源１２がレーザ光源に、光パルス発生回路１３が光
パルス発生部に、タイミング制御部１１１がタイミング
制御部に、光−電気変換器１５が光−電気変換器にそれ
ぞれ対応する。

【００３５】次に、第１の実施の形態に係る波長分散測
定装置１０の動作について図面を用いて説明する。図２
は、図１の波長分散測定装置１０によってコネクタ接続
部５及び６、ファイバ先端部７の存在する地点における
波長分散、並びに光ファイバ２〜４の波長分散がどのよ
うにして測定されるのかを示す波形図であり、横軸に時
間を示す。まず、タイミング制御部１１１は、波長可変
光源１２に対して波長λ０の波長設定信号を出力する。
これによって、波長可変光源１２は波長λ０の光を光パ
ルス発生回路１３に出射する。次に、タイミング制御部
１１１は、図２（ａ）に示すようなタイミング信号（プ
ローブパルス）をタイミングｔ０で光パルス発生回路１
３及びディレイ比較器１６に出力する。光パルス発生回
路１３は、このタイミング信号の入力に同期したタイミ
ングｔ０で波長λ０の光パルスを光方向性結合器１４及
び入出力端１８を介して光ファイバ２〜４に出射する。
光ファイバ２〜４に入射された光パルスは、コネクタ接
続部５及び６並びにファイバ先端部７でそれぞれ反射及
び散乱し、光ファイバ２〜４をそれぞれ経由して入出力
端１８に戻ってくる。入出力端１８に戻ってきた光パル
スの反射光及び後方散乱光は光方向性結合器１４を介し
て光−電気変換器１５に入射され、そこで電気的なパル
ス信号に変換される。

【００３６】図２（ｂ）は、コネクタ接続部５及び６並
びにファイバ先端部７で反射及び散乱した波長λ０の光
パルスの戻り光が光−電気変換器１５によって変換され
た場合における信号波形の一例を示す図である。図２
（ｂ）において、信号波形ａ０はコネクタ接続部５、信
号波形ｂ０はコネクタ接続部６、信号波形ｃ０はファイ
バ先端部７でそれぞれ反射及び散乱した光パルスの戻り
光に対応するものである。なお、図１において、コネク
タ接続部５にはａの文字を、コネクタ接続部６にはｂの
文字を、ファイバ先端部７にはｃの文字を付して、それ
ぞれの波形との対応を示している。従って、ディレイ比
較器１６は、光−電気変換器１５によって変換された各
信号波形ａ０，ｂ０，ｃ０の立ち上がりタイミングと、
タイミング制御部１１１から出力されるタイミング信号
の立ち上がりタイミングｔ０とを比較し、そのディレイ
タイム（遅延量）ｄ０ａ，ｄ０ｂ，ｄ０ｃを測定し、そ
れを解析装置１７１に出力する。以下同様にして、タイ
ミング制御部１１１は、波長可変光源１２に対して波長
λ１〜λｎの波長設定信号を順次出力する。これによっ
て、ディレイ比較器１６は、波長λ１〜λｎの光パルス
に対するディレイタイムｄ１ａ〜ｄｎａ，ｄ１ｂ〜ｄｎ
ｂ，ｄ１ｃ〜ｄｎｃを順次測定して解析装置１７１に出
力する。

【００３７】以上の一連の処理を行うことによって、解
析装置１７１には波長λ０〜λｎの光パルスが入出力端
１８を出射してからコネクタ接続部５及び６、ファイバ
先端部７で反射及び散乱して再び入出力端１８に戻って
来るまでのディレイタイムが集計される。ディレイタイ
ムｄ０ａ〜ｄｎａは、入出力端１８から出射された光パ
ルスが光ファイバ２だけを伝搬することによって生じた
ものであるのに対して、ディレイタイムｄ０ｂ〜ｄｎｂ
は光ファイバ２及び３を、ディレイタイムｄ０ｃ〜ｄｎ
ｃは光ファイバ２〜４をそれぞれ伝搬することによって
生じたものである。従って、解析装置１７１は、光ファ
イバ３又は４だけを伝搬することによって生じるディレ
イタイムを次のような演算処理にて求める。光ファイバ
３だけを伝搬することによって生じるディレイタイムｄ
０ａｂ〜ｄｎａｂは、信号波形ｂ０〜ｂｎのディレイタ
イムｄ０ｂ〜ｄｎｂから信号波形ａ０〜ａｎのディレイ
タイムｄ０ａ〜ｄｎａを各波長毎に減算することによっ
て得られる。同様に、光ファイバ４だけを伝搬すること
によって生じるディレイタイムｄ０ｂｃ〜ｄｎｂｃも、
信号波形ｃ０〜ｃｎのディレイタイムｄ０ｃ〜ｄｎｃか
ら信号波形ｂ０〜ｂｎのディレイタイムｄ０ｂ〜ｄｎｂ
を各波長毎に減算することによって得られる。

【００３８】このようにして得られたディレイタイム
は、波長をパラメータとした関数波形として表示するこ
とができる。従って、解析装置１７１はこのディレイタ
イムの変化を示す関数波形をさらにその波長自身で微分
することによって、各地点（コネクタ接続点５及び６、
ファイバ先端部７）における波長分散、並びに各光ファ
イバ３〜４の個別の波長分散分布を測定することができ
るようになる。すなわち、解析装置１７１は、ディレイ
タイムｄ０ａ〜ｄｎａの変化を示す関数波形を波長で微
分することによって接続点５における波長分散を、ディ
レイタイムｄ０ｂ〜ｄｎｂの変化を示す関数波形を波長
で微分することによって接続点６における波長分散を、
ディレイタイムｄ０ｃ〜ｄｎｃの変化を示す関数波形を
波長で微分することによってファイバ先端部７における
波長分散を測定することができる。また、解析装置１７
１は、ディレイタイムｄ０ａ〜ｄｎａ，ｄ０ａｂ〜ｄｎ
ａｂ，ｄ０ｂｃ〜ｄｎｂｃのそれぞれの変化を波長で微
分することによって、光ファイバ２〜４のそれぞれの長
手方向における波長分散分布を測定することができる。

【００３９】なお、第１の実施の形態では、光ファイバ
２〜４によって構成される光通信経路について説明した
が、これ以外の光通信経路のものについても同様に適用
できることはいうまでもない。また、解析装置１７１
は、各光ファイバに対応するディレイタイムを求めてか
ら波長分散を測定する場合について説明したが、各地点
の波長分散を先に求めて、それに基づいて各光ファイバ
の波長分散を求めるようにしてもよい。

【００４０】〔第２の実施の形態〕本発明を適用した第
２の実施の形態に係る波長分散測定装置は、正弦波で強
度変調された光パルスを被測定光ファイバに出射し、戻
ってきた光パルスの位相を比較することによって複数種
類の波長に関する遅延量を求め、それに基づいて波長分
散を測定するようにしたものである。

【００４１】図３は、第２の実施の形態に係る波長分散
測定装置の構成を示す図である。この実施の形態では、
波長分散測定装置２０を用いて、敷設済の光ファイバ２
〜４に関する波長分散を測定する場合について説明す
る。波長分散測定装置２０は、タイミング制御部１１
２、波長可変光源１２、光パルス発生回路１３、正弦波
発振器２１、正弦波変調器２２、光方向性結合器１４、
光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器１５、位相比較器２３、解析
装置１７２を含んで構成される。図３において図１と同
じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説
明は省略する。

【００４２】タイミング制御部１１２は、光パルスの出
力タイミングに対応したタイミング信号（プローブパル
ス）を光パルス発生回路１３及び正弦波発振器２１に、
光パルスの波長に関する波長設定信号を波長可変光源１
２に、波長分散の解析開始信号を解析装置１７２にそれ
ぞれ出力する。正弦波発振器２１は、所定周波数の正弦
波信号をタイミング信号の入力に同期して正弦波変調器
２２及び位相比較器２３に出力する。なお、正弦波発振
器２１は、所定の波長に対する位相比較が行われている
間は正弦波信号を位相比較器２３に出力し続ける。正弦
波変調器２２は、正弦波発振器２１から出力される正弦
波信号に基づいて光パルス発生回路１３から出力される
光パルスの強度を変調し、その強度変調された光パルス
を光方向性結合器１４及び入出力端１８を介して光ファ
イバ２〜４に出射する。位相比較器２３は、正弦波発振
器２１から出力される正弦波信号と、各コネクタ接続部
５及び６やファイバ先端部７で反射及び散乱した反射光
及び後方散乱光に対応する強度変調信号波形との位相を
比較し、その位相差信号を解析装置１７２に出力する。
解析装置１７２は、タイミング制御部１１２から出力さ
れる解析開始信号に応じて、位相比較器２３から出力さ
れた位相差信号に基づいて、コネクタ接続部５及び６、
ファイバ先端部７の存在する地点における波長分散、並
びに光ファイバ２〜４に対応する区間の波長分散をそれ
ぞれ算出する。

【００４３】上述したタイミング制御部１１２、波長可
変光源１２、光パルス発生回路１３、正弦波発振器２１
及び正弦波変調器２２が光パルス生成手段に、光方向性
結合器１４及び光−電気変換器１５が光検出手段に、位
相比較器２３及び解析装置１７２が遅延量測定手段に、
解析装置１７２が解析手段にそれぞれ対応する。波長可
変光源１２がレーザ光源に、正弦波変調器２２が変調器
に、正弦波発振器２１が発振器にそれぞれ対応する。

【００４４】次に、第２の実施の形態に係る波長分散測
定装置２０の動作について図面を用いて説明する。図４
は、図３の波長分散測定装置２０によって、コネクタ接
続部５及び６、ファイバ先端部７の存在する地点におけ
る波長分散、並びに光ファイバ２〜４の波長分散がどの
ようにして測定されるのかを示す波形図であり、横軸に
時間を示す。まず、タイミング制御部１１２は、波長可
変光源１２に対して波長λ０の波長設定信号を出力す
る。これによって、波長可変光源１２は波長λ０の光を
光パルス発生回路１３に出射する。次に、タイミング制
御部１１２は、図４（ａ）に示すようなタイミング信号
（プローブパルス）をタイミングｔ０で光パルス発生回
路１３及び正弦波発振器２１に出力する。光パルス発生
回路１３は、このタイミング信号の入力に同期したタイ
ミングｔ０で波長λ０の光パルスを正弦波変調器２２に
出射する。これと同じタイミングｔ０で正弦波発振器２
１は図４（ｃ）のような正弦波信号を正弦波変調器２２
及び位相比較器２３に出力する。正弦波変調器２２は、
正弦波発振器２１から出力された正弦波信号に応じて光
パルス発生回路１３から入射された光パルスの強度を変
調し、図４（ｂ）のような強度変調光パルスを光方向性
結合器１４及び入出力端１８を介して光ファイバ２〜４
に出射する。光ファイバ２〜４に入射した強度変調光パ
ルスは、コネクタ接続部５及び６並びにファイバ先端部
７でそれぞれ反射及び散乱して光ファイバ２〜４をそれ
ぞれ経由して入出力端１８に戻ってくる。入出力端１８
に戻ってきた強度変調光パルスは光方向性結合器１４を
介して光−電気変換器１５に入射され、そこで電気的な
信号に変換される。光−電気変換器１５によって変換さ
れた電気的な信号は図４（ｄ）〜（ｆ）に示すように強
度変調光パルスに対応したものである。

【００４５】図４（ｄ）は、コネクタ接続部５及び６並
びにファイバ先端部７で反射した波長λ０の強度変調光
パルスの戻り光が光−電気変換器１５によって変換され
た信号波形を示す図である。信号波形ｇ０はコネクタ接
続部５で、信号波形ｈ０はコネクタ接続部６で、信号波
形ｉ０はファイバ先端部７で、それぞれ反射した強度変
調光パルスの戻り光に対応する。なお、図３において、
コネクタ接続部５にはｇの文字を、コネクタ接続部６に
はｈの文字を、ファイバ先端部７にはｉの文字を付し
て、それぞれの波形との対応を示している。従って、位
相比較器２３は、光−電気変換器１５から出力される各
信号波形ｇ０，ｈ０，ｉ０と、正弦波発振器２１から出
力される正弦波信号との位相を比較し、得られた位相差
信号ｐ０ｇ，ｐ０ｈ，ｐ０ｉを解析装置１７２に出力す
る。以下同様にして、タイミング制御部１１２は、波長
可変光源１２に対して波長λ１〜λｎの波長設定信号を
順次出力する。これによって、位相比較器２３は、波長
λ１〜λｎの場合における位相差信号ｐ１ｇ〜ｐｎｇ，
ｐ１ｈ〜ｐｎｈ，ｐ１ｉ〜ｐｎｉを測定して解析装置１
７２に順次出力する。

【００４６】以上の一連の処理を行うことによって、解
析装置１７２には波長λ０〜λｎの強度変調光パルスが
入出力端１８を出射してからコネクタ接続部５及び６、
ファイバ先端部７で反射及び散乱して再び入出力端１８
に戻って来るまでのディレイタイムに相当する位相差信
号ｐ０ｇ〜ｐｎｇ，ｐ０ｈ〜ｐｎｈ，ｐ０ｉ〜ｐｎｉが
集計される。この位相差信号ｐ０ｇ〜ｐｎｇ，ｐ０ｈ〜
ｐｎｈ，ｐ０ｉ〜ｐｎｉは、正弦波発振器２１から出力
される正弦波信号に対する相対的な位相を示すものなの
で、解析装置１７２は、例えば波長λ０の強度変調光パ
ルスが光ファイバ２〜４に対して出射された場合に位相
比較器２３から出力される位相差信号ｐ０ｇ，ｐ０ｈ，
ｐ０ｉを基準として、各波長λ１〜λｎの強度変調光パ
ルスが光ファイバ２〜４に対して出射された場合に位相
比較器２３から出力される位相差信号ｐ１ｇ〜ｐｎｇ，
ｐ１ｈ〜ｐｎｈ，ｐ１ｉ〜ｐｎｉがどれだけ遅れている
のか、又は進んでいるのかを示すディレイタイムを求め
る。すなわち、波長λ１〜λｎの強度変調光パルスに対
応する位相差信号ｐ１ｇ〜ｐｎｇ，ｐ１ｈ〜ｐｎｈ，ｐ
１ｉ〜ｐｎｉから波長λ０の強度変調光パルスに対応す
る位相差信号ｐ０ｇ，ｐ０ｈ，ｐ０ｉを減算し、その減
算値と正弦波発振器２１から出力される周波数に基づい
てディレイタイムの変動値を求める。

【００４７】このようにして求められるディレイタイム
の変動値は、前述の第１の実施の形態の場合と同様に、
入出力端１８から出射された各波長λ０〜λｎの強度変
調された光パルスが光ファイバ２だけ、光ファイバ２及
び３、光ファイバ２〜４をそれぞれ伝搬することによっ
て生じた波長分散に相当するものとなる。そこで、解析
装置１７２は、第１の実施の形態に係る解析装置１７１
と同様にして光ファイバ３又は４だけを伝搬することに
よって生じるディレイタイムの変化を演算処理にて求
め、それを波長で微分することによって各光ファイバ３
〜４の個別の波長分散分布を求めることができる。

【００４８】図５は、第２の実施の形態に係る波長分散
測定装置の変形例の構成を示す図である。この変形例に
係る波長分散測定装置３０は、解析装置１７２内に同期
加算部１７２ａを有し、前述のような位相比較処理を複
数回実行して位相比較器２３から出力される位相差信号
の同期加算を同期加算部１７２ａで算出するようにした
ものである。これによって、正確なディレイタイムの測
定を行うことができる。上述した同期加算部１７２ａが
同期加算手段に対応する。

【００４９】なお、正弦波発振器２１から位相比較器２
３に出力される正弦波信号の位相（位相比較の基準とな
る正弦波信号の位相）を前後にずらして、位相測定のタ
イミングを可変することによって、光ファイバ３又は４
だけを伝搬することによって生じる波長分散を容易に測
定することができる。すなわち、波長λ０〜λ１の強度
変調光パルスに対応する位相差信号ｐ０ｇ〜ｐｎｇの値
がゼロになるように、正弦波発振器２１から出力される
正弦波信号の位相を前後にずらして、その位相のずれた
正弦波信号と、波長λ０〜λｎの強度変調光パルスがコ
ネクタ接続部６で反射して戻って来た信号波形ｈ０〜ｈ
ｎとの位相を比較することによって、光ファイバ３だけ
を伝搬することによって生じるディレイタイムの変動値
を測定することができる。同様にして、波長λ０〜λ１
の強度変調光パルスに対応する位相差信号ｐ０ｈ〜ｐｎ
ｈの値がゼロになるように、正弦波発振器２１から出力
される正弦波信号の位相を前後にずらして、その位相の
ずれた正弦波信号と、波長λ０〜λｎの強度変調光パル
スがファイバ先端部７で反射して戻って来た信号波形ｉ
０〜ｉｎとの位相を比較することによって、光ファイバ
４だけを伝搬することによって生じるディレイタイムの
変動値を測定することができる。このようして得られた
ディレイタイムの変動値を波長で微分することによっ
て、光ファイバ３又は４だけによって生じる波長分散を
測定することができる。

【００５０】〔第３の実施の形態〕本発明を適用した第
３の実施の形態に係る波長分散測定装置は、所定の周波
数で変調されたコヒーレント光パルスを被測定光ファイ
バに出射し、戻ってきたコヒーレント光パルスの位相を
ヘテロダイン方式で比較することによって複数種類の波
長に関する遅延量を求め、それに基づいて波長分散を測
定するようにしたものである。

【００５１】図６は、第３の実施の形態に係る波長分散
測定装置の構成を示す図である。この実施の形態では、
波長分散測定装置４０を用いて、敷設済の光ファイバ２
〜４に関する波長分散を測定する場合について説明す
る。波長分散測定装置４０は、タイミング制御部１１
３、波長可変光源１２、光方向性結合器３１、光周波数
シフタ３２、光パルス発生回路１３、正弦波発振器３
３、光方向性結合器１４、ヘテロダイン光レシーバ３
４、位相比較器２３、解析装置１７３を含んで構成され
る。図６において図３と同じ構成のものには同一の符号
が付してあるので、その説明は省略する。

【００５２】タイミング制御部１１３は、正弦波発振器
３３から出力される正弦波信号に同期して、光パルスの
タイミング信号（プローブパルス）を光パルス発生回路
１３に出力する。また、タイミング制御部１１３は、光
パルスの波長に関する波長設定信号を波長可変光源１２
に、波長分散の解析開始信号を解析装置１７３にそれぞ
れ出力する。光方向性結合器３１は、波長可変光源１２
から出力される各波長の光の一部をヘテロダイン光レシ
ーバ３４に導く。正弦波発振器３３は、所定周波数ｆＬ
０（例えば、１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ）の正弦波信
号を光周波数シフタ３２、タイミング制御部１１３及び
位相比較器２３に出力する。なお、正弦波発振器３３
は、所定の波長λ０〜λｎに対する位相比較が行われて
いる間は正弦波信号を位相比較器２３に出力し続ける。
光周波数シフタ３２は、音響光学変調器（ＡＯＭ）など
から構成され、正弦波発振器３３から出力される周波数
ｆＬ０の正弦波信号に基づいて、光パルス発生回路１３
から出力される光パルスの周波数をシフトし、シフトさ
れた光パルスを光方向性結合器１４及び入出力端１８を
介して光ファイバ２〜４に出射する。ヘテロダイン光レ
シーバ３４は、光方向性結合器３１から取り込まれた周
波数シフト前の波長λ０〜λｎの光（周波数ｆ０〜ｆｎ
の光）と、光方向性結合器１４から取り込まれた各コネ
クタ接続部５及び６やファイバ先端部７で反射及び散乱
した反射光及び後方散乱光の戻り光、すなわち周波数シ
フトされた波長λ０〜λｎの光（周波数ｆ０＋ｆＬ０〜
ｆｎ＋ｆＬ０の光）とが入射され、両者の周波数差に相
当するビート信号を位相比較器２３に出力する。ヘテロ
ダイン光レシーバ３４から出力されるビート信号は正弦
波発振器３３から出力される周波数ｆＬ０と同じ周波数
の信号である。しかしながら、ヘテロダイン光レシーバ
３４から出力されるビート信号は、周波数シフトされた
光パルスが入出力端１８から出射されて、各コネクタ接
続部５及び６やファイバ先端部７で反射及び散乱した結
果、反射光及び後方散乱光として再び入出力端１８に戻
って来た戻り光に基づいて生成されたものなので、正弦
波発振器３３から出力される周波数ｆＬ０の正弦波信号
に対して通過経路に応じただけの位相差を有する。位相
比較器２３は、正弦波発振器３３から出力される正弦波
信号と、ヘテロダイン光レシーバ３４から出力されるビ
ート信号の位相を比較し、その位相差信号を解析装置１
７３に順次出力する。

【００５３】解析装置１７３は、タイミング制御部１１
３から出力される解析開始信号に応じて、位相比較器２
３から出力された位相差信号に基づいて、コネクタ接続
部５及び６、ファイバ先端部７の存在する地点における
波長分散、並びに光ファイバ２〜４に対応する区間の波
長分散を前述の第２の実施の形態と同様にして算出す
る。

【００５４】上述したタイミング制御部１１３、波長可
変光源１２、光パルス発生回路１３、光周波数シフタ３
２及び正弦波発振器３３が光パルス生成手段に、光方向
性結合器１４，３１及びヘテロダイン光レシーバ３４が
光検出手段に、位相比較器２３及び解析装置１７３が遅
延量測定手段に、解析装置１７３が解析手段にそれぞれ
対応する。可変波長光源１２がレーザ光源に、光周波数
シフタ３２が周波数シフタに、正弦波発振器３３が発振
器に、ヘテロダイン光レシーバ３４がヘテロダイン検波
器に、それぞれ対応する。

【００５５】次に、第３の実施の形態に係る波長分散測
定装置４０の動作について図面を用いて説明する。ま
ず、タイミング制御部１１３は、波長可変光源１２に対
して波長λ０（周波数ｆ０）の波長設定信号を出力す
る。これによって、波長可変光源１２は波長λ０の光を
光方向性結合器３１を介して光周波数シフタ３２に出射
する。光周波数シフタ３２は、波長λ０の光の周波数を
正弦波発振器３３から出力される周波数ｆＬ０の周波数
でシフトし、シフトされた周波数λ０（周波数ｆ０＋ｆ
Ｌ０）光を光パルス発生回路１３に出射する。なお、光
周波数シフタ３２によって周波数がシフトしたことによ
って実際には波長λ０は微妙に変化するが、周波数ｆＬ
０が周波数ｆ０に比べて非常に小さいのでその変化は無
視できる値である。次に、タイミング制御部１１３は、
正弦波発振器３３から出力される正弦波信号の位相０に
同期してタイミング信号（プローブパルス）を光パルス
発生回路１３に出力する。光パルス発生回路１３は、こ
のタイミング信号の入力に同期して、光周波数シフタ３
２から出力される波長λ０（周波数ｆ０＋ｆＬ０）の光
パルスを光方向性結合器１４及び入出力端１８を介して
光ファイバ２〜４に出射する。光ファイバ２〜４に入射
した周波数シフトされた光パルスは、コネクタ接続部５
及び６並びにファイバ先端部７でそれぞれ反射及び散乱
して光ファイバ２〜４をそれぞれ経由して入出力端１８
に戻ってくる。入出力端１８及び光方向性結合器１４を
介して戻ってきた光パルスと、光方向性結合器３１から
導かれた波長λ０（周波数ｆ０）の光とが入射されたヘ
テロダイン光レシーバ３４は、周波数ｆＬ０のビート信
号を位相比較器２３に出力する。位相比較器２３は、周
波数ｆＬ０のビート信号と、正弦波発振器３３から出力
される正弦波信号との位相を比較し、その位相差信号を
解析装置１７３に出力する。以下同様にして、タイミン
グ制御部１１３は、波長可変光源１２に対して波長λ１
〜λｎの波長設定信号を順次出力する。これによって、
位相比較器２３は、波長λ１〜λｎの場合における位相
差信号を測定して解析装置１７３に順次出力する。

【００５６】以上の一連の処理を行うことによって、解
析装置１７３には周波数ｆＬ０で周波数変調された波長
λ０〜λｎの光パルスがコネクタ接続部５及び６、ファ
イバ先端部７で反射して戻って来た場合の各ディレイタ
イムに相当する位相差信号が集計される。この位相差信
号は、前述の第２の実施の形態の場合と同様に、正弦波
発振器３３から出力される正弦波信号に対する相対的な
位相を示すものなので、解析装置１７３は、例えば波長
λ０の周波数シフトされた光パルスが光ファイバ２〜４
に対して出射された場合に位相比較器２３から出力され
る位相差信号を基準として、各波長λ１〜λｎの周波数
シフトされた光パルスが光ファイバ２〜４に対して出射
された場合に位相比較器２３から出力される位相差信号
がどれだけ遅れているのか、又は進んでいるのかを示す
ディレイタイムを求める。

【００５７】解析装置１７３は、例えば波長λ０の周波
数変調された光パルスが光ファイバ２〜４に対して出射
された場合に位相比較器２３から出力される位相差信号
を基準として、各波長λ１〜λｎの周波数変調された光
パルスが光ファイバ２〜４に対して出射された場合に位
相比較器２３から出力される位相差信号がどれだけ遅延
しているのかを示すディレイタイムを求める。すなわ
ち、波長λ１〜λｎの周波数シフトされた光パルスに対
応する位相差信号から波長λ０の周波数シフトされた光
パルスに対応する位相差信号を減算し、その減算値と正
弦波発振器３３から出力される正弦波信号の周波数ｆＬ
０に基づいてディレイタイムの変動値を求める。そし
て、求められたディレイタイムの変動値に基づいて、前
述の第２の実施の形態の場合と同様に、光ファイバ３又
は４だけを伝搬することによって生じるディレイタイム
の変化を演算処理にて求め、それを波長で微分すること
によって各光ファイバ３、４の個別の波長分散分布を求
める。

【００５８】なお、この実施の形態では、タイミング制
御部１１３が、正弦波発振器３３から出力される正弦波
信号に同期して光パルスの出力タイミングを制御する場
合について説明したが、必ずしも同期をとる必要はな
い。なぜなら、位相差比較器２３によって検出される位
相差信号は、基準となる波長λ０の光パルスに対して相
対的にディレイタイムがどの程度変化しているかを示す
ものに過ぎないからである。なお、第２の実施の形態の
場合と同様に、正弦波発振器３３から出力される正弦波
信号の位相を前後にずらして、その位相比較の測定タイ
ミングを可変することによって、光ファイバ３又は４だ
けを伝搬することによって生じる波長分散を容易に測定
することができることはいうまでもない。

【００５９】図７は、第３の実施の形態に係る波長分散
測定装置の第１の変形例の構成を示す図である。この第
１の変形例では、包絡線検波器３５を新たに設け、ヘテ
ロダイン光レシーバ３４から出力されるビート信号の包
絡線を検出し、通常のＯＴＤＲ（optical time domain
reflectometry ）測定装置と同様に後方散乱光の強度も
同時に測定可能な構成になっている。従って、解析装置
１７４は、包絡線検波器３５から出力される波形信号を
対数変換して、各光ファイバ２〜４の損失及び破断点の
位置などの認識が可能な波形を表示する。なお、ＯＴＤ
Ｒ測定装置の動作については公知なのでその詳細な説明
は省略する。このように波長分散測定装置による波長分
散の測定過程でＯＴＤＲ測定装置によって光ファイバの
損失等を測定することによって、コネクタ接続点５及び
６、ファイバ先端部７などのような、測定された波長分
散の正確な位置を把握することができるようになる。上
述した包絡線検波器３５が強度測定手段に対応する。

【００６０】図８は、第３の実施の形態に係る波長分散
測定装置の第２の変形例の構成を示す図である。この第
２の変形例に係る波長分散測定装置６０は、光ファイバ
が光アンプでつながった光ファイバアンプ通信システム
に対して、その波長分散を測定するように構成されたも
のである。図８において図７と同じ構成のものには同一
の符号が付してあるので、その説明は省略する。図８の
第２の変形例が図７のものと異なる点は、被測定光ファ
イバとして、ループバック方式採用の光ファイバアンプ
中継伝送路で構成された光ファイバアンプ通信システム
の波長分散を測定するようにした点である。光ファイバ
アンプ通信システムは、複数の光ファイバ２ａ，２ｂ
と、各中継点に設けられた複数の光アンプ８ａ，８ｂ
と、ループバックパス９とによって構成されている。な
お、図ではループバックパス９だけを示したが、実際は
複数のループバックパスが設けられている。さらに、こ
の第２の変形例では、波長可変光源３６、光パルス発生
回路３７、光方向性結合器３８、エルビウム添加光ファ
イバ増幅器（Erbium-Doped Fiber Amplifier:ＥＤＦ
Ａ）３９及びバンドパスフィルタ３ａが新たに設けられ
ている。

【００６１】波長可変光源３６及び光パルス発生回路３
７は、海底ケーブルなどを測定する場合に、波長可変光
源１２から出力される波長λ０〜λｎの光パルスを送出
していないときでも、この光パルスと光強度がほぼ等し
く、しかも互いに識別可能な波長λｑの非コヒーレント
な光パルス（ローディング光）を出射するものである。
これは、光ファイバアンプ通信システム内の光アンプ８
ａ，８ｂによって自動的にゲイン調整が行われるように
なるので、波長分散測定装置６０から出射される光の強
度を一定に保つためである。光方向性結合器３８は、光
パルス発生回路３７から出射されるローディング用の光
パルスをＥＤＦＡ３９を介して入出力端１８１に導入す
るものである。なお、タイミング制御部１１４は、光パ
ルス発生回路３７及び１３に出力するタイミング信号を
適宜調整することによって、常に一定強度の光が光ファ
イバアンプ通信システムに供給されるように制御する。
バンドパスフィルタ３ａは、検出したい周波数成分以外
のノイズを除去するものである。光ファイバアンプ通信
システムのように光アンプを用いたものは、戻り光に含
まれるノイズ成分が増加する傾向にあるので、バンドパ
スフィルタ３ａはこれらのノイズ成分を有効に除去する
ために設けられている。

【００６２】上述したタイミング制御部１１４、波長可
変光源１２、光パルス発生回路１３、光周波数シフタ３
２及び正弦波発振器３３が光パルス生成手段に、光方向
性結合器１４、光方向性結合器３１及びヘテロダイン光
レシーバ３４が光検出手段に、位相比較器２３及び解析
装置１７５が遅延量測定手段に、解析装置１７５が解析
手段に、包絡線検波器３５が強度測定手段に、光ファイ
バ２ａ，２ｂ、ループバックパス９及び光アンプ８ａ，
８ｂから構成される光ファイバアンプ通信システムが光
ファイバアンプ中継線路に、ヘテロダイン光レシーバ３
４がヘテロダイン検波器に、バンドパスフィルタ３ａが
帯域通過フィルタに、それぞれ対応する。

【００６３】図９は、第３の実施の形態に係る波長分散
測定装置の第３の変形例の構成を示す図である。この第
３の変形例に係る波長分散測定装置７０は、Ａ／Ｄ変換
器（アナログ−デジタル変換器）３ｂが正弦波発振器３
３から出力される正弦波信号を、Ａ／Ｄ変換器３ｃがヘ
テロダイン光レシーバ３４から出力されるビート信号
を、それぞれアナログ−デジタル変換して解析装置１７
６に出力するように構成されたものである。図９におい
て図７と同じ構成のものには同一の符号が付してあるの
で、その説明は省略する。図９において、タイミング制
御部１１５は、Ａ／Ｄ変換器３ｂ及び３ｃに共通のサン
プリング信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器３ｂ及び３ｃ
は、このサンプリング信号に同期して、正弦波発振器３
３から出力される正弦波信号及びヘテロダイン光レシー
バ３４から出力されるビート信号（アナログ信号）をサ
ンプリングしてデジタルデータに変換し、解析装置１７
６に出力する。解析装置１７６は、Ａ／Ｄ変換器３ｂ及
び３ｃから出力されるデータを保持して所定の演算を行
い、両者の位相差を検出し、この位相差に基づいて波長
分散を算出する。

【００６４】なお、図３、図５〜図８の位相比較器２３
をこのＡ／Ｄ変換器３ｂ及び３ｃで置き換えて構成して
もよい。このように位相比較器をＡ／Ｄ変換器で置き換
えることによって、位相比較処理を容易に行うことがで
きるようになる。

【００６５】図１０は、第３の実施の形態に係る波長分
散測定装置の第４の変形例の構成を示す図である。この
第４の変形例に係る波長分散測定装置は、被測定光ファ
イバに出射される光パルスの周波数（波長）を周波数検
出手段で検出し、検出された周波数（波長）に関する遅
延量として波長分散を測定するようにしたものである。
図１０において図７と同じ構成のものには同一の符号が
付してあるので、その説明は省略する。図１０のものが
図７のものと異なる点は、基準光を出力する波長可変光
源４１、光方向性結合器４２及び４３、ヘテロダイン光
レシーバ４４及び周波数測定器４５が新たに設けられて
いる点である。図１０において、波長可変光源４１は、
光通信に使用される波長帯の光を安定的に出射するもの
であり、波長可変光源１２のように細かなレンジで波長
を可変できるものではないが、波長可変光源１２から出
力される光に近い値の波長を段階的に正確に出力できる
ように構成されている。タイミング制御部１１６は、光
パルスの出力タイミングに対応したタイミング信号を光
パルス発生回路１３に出力すると共に出射される光パル
スの波長に関する波長設定信号を波長可変光源１２及び
４１に出力する。波長可変光源４１は、タイミング制御
部１１６から出力される波長設定信号に最も近い値の波
長をヘテロダイン光レシーバ４４に出射する。例えば、
波長可変光源１２が、１５２０ｎｍ〜１５８０ｎｍの間
で１ｎｍや０．１ｎｍ単位で変化させた波長の光を出射
することができるのに対して、波長可変光源４１は１５
２０ｎｍ〜１５８０ｎｍの間で１０ｎｍ単位で変化させ
た波長を正確に出力することができる。光方向性結合器
３１は、波長可変光源１２から出射される光パルスをヘ
テロダイン光レシーバ３４に分波する。光方向性結合器
４２は、光方向性結合器３１によって分波された光をさ
らに分波する。光方向性結合器４３は、光方向性結合器
４２によって分波された光を波長可変光源４１から出射
された光に合波して、ヘテロダイン光レシーバ４４に導
入する。すなわち、波長可変光源１２から出射された光
の一部は、光方向性結合器３１、４２及び４３を介して
ヘテロダイン光レシーバ４４に導入される。ヘテロダイ
ン光レシーバ４４は、波長可変光源１２及び４１から出
射される両方の光の合成光によってできるビート信号を
周波数測定器４５に出力する。周波数測定器４５は、光
スペクトルアナライザで構成され、ヘテロダイン光レシ
ーバ４４から出力されるビート信号の周波数（波長）を
測定するものである。周波数測定４５で測定されたビー
ト信号の周波数（波長）は解析装置１７７に出力され
る。すなわち、周波数測定器４５で測定された周波数は
波長可変光源１２から出射された光パルスの波長が、波
長可変光源４１から出射された基準光に対してどれだけ
ずれているかを正確に表したものであり、このビート信
号の周波数に基づいて波長可変光源１２から出射された
光の波長を正確に把握することができる。

【００６６】上述した波長可変光源４１が基準光生成手
段に、光方向性結合器３１，４２，４３、及びヘテロダ
イン光レシーバ４４が差信号出力手段に、周波数測定器
４５が周波数測定器にそれぞれ対応する。

【００６７】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形実
施が可能である。例えば、図１０のように波長可変光源
１２から出射される光の周波数を波長可変光源４１、光
方向性結合器４２，４３、ヘテロダイン光レシーバ４
４、周波数測定器４５を用いて検出するような構成を、
図３、図５〜図９の波長分散測定装置に適用してもよい
ことはいうまでもない。

【００６８】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、敷設
後の光ファイバによって形成される光伝送路の特定箇所
又は特定の伝送経路における波長分散を容易に測定する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る波長分散測定装置の構
成を示す図である。

【図２】図１の波長分散測定装置によって波長分散がど
のようにして測定されるのかを示す波形図である。

【図３】第２の実施の形態に係る波長分散測定装置の構
成を示す図である。

【図４】図３の波長分散測定装置によって、波長分散が
どのようにして測定されるのかを示す波形図である。

【図５】第２の実施の形態に係る波長分散測定装置の変
形例の構成を示す図である。

【図６】第３の実施の形態に係る波長分散測定装置の構
成を示す図である。

【図７】第３の実施の形態に係る波長分散測定装置の第
１の変形例の構成を示す図である。

【図８】第３の実施の形態に係る波長分散測定装置の第
２の変形例の構成を示す図である。

【図９】第３の実施の形態に係る波長分散測定装置の第
３の変形例の構成を示す図である。

【図１０】第３の実施の形態に係る波長分散測定装置の
第４の変形例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０波長分散
測定装置１１１，１１２，１１３，１１４タイミング制御部１２，３６，４１波長可変光源１３，３７光パルス発生回路１４，３１，３８，４２，４３光方向性結合器１５光−電気変換器１６ディレイ比較器１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１７６，１
７７解析装置１７２ａ同期加算部２１，３３正弦波発振器２２正弦波変調器２３位相比較器３２光周波数シフタ３４，４４ヘテロダイン光レシーバ３５包絡線検波器３９エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）３ａバンドパスフィルタ３ｂ，３ｃＡ／Ｄ変換器２，３，４，２ａ，２ｂ光ファイバ４５周波数測定器８ａ，８ｂ光アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の波長を有する光パルスを被測定光
ファイバの一方端に入射する光パルス生成手段と、前記光パルスに対応して前記被測定光ファイバの一方端
から出射される戻り光を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出された前記戻り光の遅延量
を測定する遅延量測定手段と、前記遅延量測定手段によって測定された前記戻り光の遅
延量と、前記光パルス生成手段から前記被測定光ファイ
バに入射された前記光パルスの波長とに基づいて、前記
被測定光ファイバの波長分散を求める解析手段と、を備えることを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項２】請求項１において、前記光パルス生成手段は、前記光パルスの波長を変更可
能であることを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記遅延量測定手段は、前記遅延量の測定対象となるア
ナログ信号をデジタルデータに変換するアナログ−デジ
タル変換器を含んでおり、変換後のデジタルデータを用
いたデジタル演算によって前記遅延量を求めることを特
徴とする波長分散測定装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記遅延量測定手段によって複数回測定された遅延量に
対して同期加算を行う同期加算手段をさらに備えること
を特徴とする波長分散測定装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記光検出手段によって検出される前記戻り光の強度を
測定する強度測定手段をさらに備えることを特徴とする
波長分散測定装置。
【請求項６】請求項５において、前記強度測定手段は、包絡線検波器で構成されることを
特徴とする波長分散測定装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記光パルス生成手段から出力される前記光パルスは、
所定の強度を有するパルス光であり、前記遅延量測定手段は、前記光パルスが前記光パルス生
成手段から出射されてから前記戻り光が前記光検出手段
によって検出されるまでの時間を遅延量として測定する
ことを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項８】請求項７において、前記光パルス生成手段は、所定波長の光を出力するレー
ザ光源と、前記レーザ光源から出力される光を所定時間
通過させることにより前記パルス光を出射する光パルス
発生部と、前記光パルス発生部によって光を通過させる
前記所定時間を指定するタイミング制御部とを備えるこ
とを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記光パルス生成手段から出力される前記光パルスは、
所定波長の光を所定周波数の変調信号を用いて強度変調
された光であり、前記光検出手段は、前記戻り光の強度に対応した電気的
な検出信号を出力する光−電気変換器であり、前記遅延量測定手段は、前記戻り光に対応する前記検出
信号と前記変調信号との間の位相差に基づいて前記遅延
量を測定することを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項１０】請求項９において、前記光パルス生成手段は、所定波長の光を出射するレー
ザ光源と、前記レーザ光源から出射される光に対して前
記変調信号に基づいて強度変調を行う変調器と、前記変
調信号を発生して前記変調器に入力する発振器とを備え
ることを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項１１】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記被測定光ファイバに入射される前記光パルスは、前
記光パルス生成手段から出射される所定波長の光パルス
が所定周波数の変調信号によって周波数変調されたコヒ
ーレント光であり、前記光検出手段は、前記戻り光である前記コヒーレント
光に対して前記光パルス生成手段から出射された所定波
長の光パルスを用いてヘテロダイン検波を行うことによ
り、前記変調信号と同じ周波数の電気的な検出信号を出
力するヘテロダイン検波器で構成され、前記遅延量測定手段は、前記ヘテロダイン検波器から出
力される前記検出信号と前記変調信号との間の位相差に
基づいて前記遅延量を測定することを特徴とする波長分
散測定装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記光パルス生成手段は、所定波長の光を出力するレー
ザ光源と、前記レーザ光源から出力される光に対して前
記変調信号に基づいて周波数変調を行う周波数シフタ
と、前記変調信号を発生して前記周波数シフタに入力す
る発振器とを備えることを特徴とする波長分散測定装
置。
【請求項１３】請求項１１または１２において、前記被測定光ファイバは、下り線と上り線とを有するル
ープバック方式を用いた光ファイバアンプ中継線路で構
成され、前記所定周波数の変調信号によって周波数変調すること
によって生成された前記コヒーレント光を前記光ファイ
バアンプ中継線路の下り線に入射するとともに、前記光
ファイバアンプ中継線路の上り線の出射端に現れる前記
戻り光である前記コヒーレント光を用いて波長分散の測
定を行うことを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記光パルス生成手段は、所定期間のみ前記コヒーレン
ト光を出力し、前記所定期間以外については前記コヒー
レント光とほぼ等しい光強度を有する一定波長の非コヒ
ーレント光を出射しており、前記ヘテロダイン検波器から出力される前記検出信号に
対して前記変調信号の周波数近傍の信号のみを通過させ
る帯域通過フィルタをさらに備えることを特徴とする波
長分散測定装置。
【請求項１５】請求項１１において、前記光パルス生成手段から出射される前記光パルスの波
長を測定する波長測定手段をさらに備えることを特徴と
する波長分散測定装置。
【請求項１６】請求項１５において、前記波長測定手段は、前記光パルスの波長に近い所定の波長を有する基準光を
出力する基準光生成手段と、前記基準光生成手段から出力される前記基準光を用いて
前記光パルス生成手段から出力される前記光パルスに対
するヘテロダイン検波を行って、前記基準光と前記光パ
ルスのそれぞれの波長の差分相当の周波数を有する差信
号を出力する差信号出力手段と、前記差信号の周波数を測定する周波数測定器と、を備えることを特徴とする波長分散測定装置。