JP2005084041A - 光伝送システムの伝送損失測定装置、およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光ファイバの伝送損失の距離分布や障害点を測定する時間領域光反射測定法（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectomety）において、光伝送システムがシビアなハザードレベルに分類されない、光伝送システムの伝送損失測定装置、およびその方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】 伝送損失測定装置３０は、光ファイバ５０に光パルスを出力するＯＴＤＲ出力器３１と、光ファイバ５０で発生した後方散乱光を検出する後方散乱光検出器３３と、光パルスが増幅される第一励起光パルスを光ファイバ５０に出力する励起光出力器３２と、を備え、励起光出力器３２は、光パルスに同期して第一励起光パルスを出力することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバの伝送損失の距離分布や障害点を測定する時間領域光反射測定法（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectomety）に関し、特に、長距離光伝送システムに適用する場合において安全性の高い伝送損失測定装置、およびその方法に関するものである。

従来より、光伝送システムにおける光ファイバの保守・運用を目的とした試験方法として、ＯＴＤＲ測定が知られている。ＯＴＤＲ測定とは、光パルス（ＯＴＤＲ信号パルス）を光ファイバに入射させて、発生する後方散乱光の強度を時間経過的に観測し、光ファイバの伝送損失の距離分布や障害点を測定する試験方法である。

一方において、主信号光を増幅させて離間した二つの端局間の光伝送距離を長距離化させることを目的として、ラマン増幅技術や遠隔励起光増技術等を用いた無中継システムの研究が進められている。この無中継システムは、有中継システムが必要とする中継器（光−電気変換による増幅器）が不要であるためシステムの稼動・保守・管理の面で負担が軽減する点で優れる（特許文献1参照）。

ラマン増幅技術とは、端局から主信号光の波長（通常１．５３〜１．５８μｍ）より約０．１μｍ短波長の励起光を光ファイバに入射することにより、伝送する光ファイバにおいて主信号光を増幅させる技術である。
遠隔励起光増幅技術とは、二つの端局間を結ぶ光ファイバ上にＥＤＦ（エルビウムドープ光ファイバ）を所定の位置に配置し、端局から１．４８μｍ帯の波長を持つ励起光を入射することにより、このＥＤＦにおいて主信号光を増幅させる技術である。
無中継システムにおいて主信号光は、何れかの端局より出力された励起光が奏するラマン増幅作用ならびに遠隔励起光増幅作用により、パワーが増幅されて伝送されることとなる。

このような、無中継システムにＯＴＤＲ測定を適用する場合、測定可能距離を延伸化させる為、ＯＴＤＲ信号パルスも長距離伝送させる必要がある。この長距離伝送を実現させる方法として、波長が主信号光と同一であるＯＴＤＲ信号パルスに、主信号光の増幅に用いる励起光源から出力する定常パワー励起光を重畳させて、このＯＴＤＲ信号パルスを増幅させる方法が提案されている。

図９は、光伝送システムに対して、従来のＯＴＤＲ測定を適用した場面を示す説明図である。図９に示すように、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁、Ｓ₂は、パルス間隔Ｔで光ファイバに出力される。このパルス間隔Ｔは、このＯＴＤＲ信号パルスＳ₁により発生した後方散乱光が、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₂が出力される以前に、端局に到達するように測定距離を考慮しつつ決定されるものである。そして、定常パワー励起光Ｒ_C（波長帯域１．４６〜１．４８μｍ帯）により１．５μｍ帯のＯＴＤＲ信号パルスＳ₁、Ｓ₂および逆方向に進行する後方散乱光がラマン増幅される。
以上述べたＯＴＤＲ測定方法により、長距離光伝送システムにおける伝送損失の距離分布や障害点の探索が可能となる。さらに、遠隔励起光増幅を実施している無中継システムの場合は、ＥＤＦより遠方の探索も可能となる利点がある。この点については、本出願人は、特願２００３−０７０３１８号明細書（段落００１７〜００２８、図１等）において開示している。
特許第２７１４６１１号明細書（第５−９頁、図７等）

しかし、以上述べた、定常パワー励起光Ｒ_C（図９）を用いるＯＴＤＲ測定方法は、充分なラマン増幅あるいは遠隔励起光増幅効果を得るため、励起光源の出力が５００ｍＷ程度を超える高出力となってしまう。特別な安全機能を具備せずにこの高出力レーザを用いた光伝送システムは、ハザードレベル３Ｂ或いはハザードレベル４に分類されてしまう問題があった。

ハザードレベルとは、レーザおよび光伝送システムにおける光源の波長、光のパワー（ラマン増幅及び遠隔励起光増幅のための励起光も含む）およびパルス化した場合にあってはパルス条件等に対する安全基準を分類したものである。そして、国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrotechnical Commission）は、人体への安全性に配慮して、ハザードレベルの分類に応じた安全対策を光伝送システムに施すことを要求している。また、ＩＥＣ６０８２５−２に、光ファイバ通信システムのハザードレベルの各分類に対する許容値が規定されている。

一方、通常の通信時に、同じ励起光源の出力（５００ｍＷ）を用いる場合にあっては、ＯＴＤＲ測定を実施する場合よりもハザードレベルを緩和させることができる。これは、光伝送路上に破断が生じた場合に備えてレーザを所定時間内にシャットダウンさせる機能を具備すれば、高出力レーザを使用する光伝送システムであってもハザードレベルを緩和できるといった特別規定がＩＥＣに定められていることによる。しかし、光ファイバが破断して、高出力レーザが漏洩する可能性があるとの前提にたって行われるＯＴＤＲ測定にあっては、かかる特別規定の適用はない。

このように、定常パワー励起光Ｒ_Cを用いた従来のＯＴＤＲ測定方法は、光伝送システムがシビアなハザードレベルに分類されてしまうため、ＩＥＣの定める管理区域の設定やハザードレベルの表示等の安全対策を施す必要があり、保守運用面において不利であった。

本発明は、以上の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、光伝送システムがシビアなハザードレベルに分類されない、光伝送システムの伝送損失測定装置およびその方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項１に記載の伝送損失測定装置は、光伝送システムの端局のうち少なくとも一方に設けられており、光パルス出力手段と、後方散乱光検出手段と、励起光出力手段と、を備え、前記第一励起光パルス出力手段は、前記光信号パルスに同期して第一励起光パルスを出力することを特徴とする。

かかる構成によれば、光パルス出力手段（ＯＤＴＲ信号出力器）から、光パルス（ＯＤＴＲ信号パルス）が光ファイバに出力される。そして、励起光出力手段（励起光出力器）は、前記光パルスに重畳して光ファイバを伝送するとこの光パルスを増幅させる励起光がパルス化してなる第一励起光パルス（ＯＴＤＲ信号用励起光パルス）を光パルスに同期して出力させる。

光パルスは、第一励起光パルスのサポートにより伝送距離が伸びるので、光伝送システムにおいて遠方までこの光パルスを到達させることができる。この光パルスの伝送経路に障害点などがあれば、この地点において後方散乱光が発生する。この後方散乱光は、光パルスの進行方向とは逆方向に伝送し、光パルス出力手段と共に設けられている後方散乱光検出手段によりパワーが検出される。

この検出された後方散乱光のパワーの遅延時間分布を計測することにより、光ファイバの長距離区間にわたる伝送損失の距離分布や障害点が計測されることになる。一方、励起光出力手段が出力する励起光は、パルス化されているため、平均出力エネルギを低く抑えることができるのでＩＥＣで規定されるハザードレベルを緩和させることができる。

請求項２に記載の伝送損失測定装置は、請求項１に記載の伝送損失測定装置において前記励起光出力手段は、前記第一励起光パルスの出力後、第二励起光パルスを所定の時間間隔遅延させて前記光ファイバに出力することを特徴とする。

かかる構成によれば、出力された第二励起光パルス（後方散乱光用励起光パルス）は、逆方向に伝送する後方散乱光とすれ違う期間において、この後方散乱光を増幅させる作用を奏する。これにより、後方散乱光検出手段において検出される後方散乱光のパワーの検出感度を高めることができる。なお、第二励起光パルスもパルス化されていることにより励起光出力手段の平均出力エネルギを低く抑えることができ、ＩＥＣで規定されるハザードレベルを緩和させることが可能である。

請求項３に記載の伝送損失測定装置は、請求項２に記載の伝送損失測定装置において、前記励起光出力手段は、前記時間間隔を順次変化させて前記第二励起光パルスを出力することを特徴とする。

かかる構成によれば、ＥＤＦ増幅器のような遠隔励起光増幅作用を有するものを光ファイバの途中経路に設けた場合でも、このＥＤＦ増幅器より遠方で発生した後方散乱光は、ＲＤＦ増幅器で吸収されることなく後方散乱光検出手段まで到達できる。

請求項４に記載の伝送損失測定方法は、光伝送システムにおいて主信号光の伝送損失を測定する方法において、光パルス出力ステップと、光パルス増幅ステップと、後方散乱光発生ステップと、後方散乱光検出ステップと、を有することを特徴とする。

かかる方法によれば、請求項１に記載の発明と同等の作用・効果が得られる。

請求項５に記載の伝送損失測定方法は、請求項４に記載の伝送損失測定方法において、前記後方散乱光検出ステップの前に、第二励起光パルスが出力される第二励起光出力ステップを含み、前記後方散乱光検出ステップで検出される前記後方散乱光は、前記第二励起光パルスにより増幅された後方散乱光であることを特徴とする。

かかる方法によれば、請求項２に記載の発明と同等の作用・効果が得られる。

請求項６に記載の伝送損失測定方法は、請求項５に記載の伝送損失測定方法において、前記第二励起光出力ステップにおいて、前記二次励起光パルスの出力は、前記光パルスが出力してから経過する時間を順次変化させたタイミングで行われることを特徴とする。

かかる方法によれば、請求項３に記載の発明と同等の作用・効果が得られる。

本発明に係る伝送損失測定装置、およびその方法により以下に示す優れた効果を奏する。
すなわち本発明によれば、励起光をパルス化することにより、ＯＴＤＲ信号に充分なラマン増幅および遠隔励起光増幅効果を与える一方、ＩＥＣの安全規定する低いハザードレベルの光伝送システムに分類されるように運用することを可能とし、特別な安全機構を具備する必要なく、長距離のＯＴＤＲ測定が可能となる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第一の実施の形態）
図１および図２を参照して本発明における第一の実施の形態について説明する。図１は本発明にかかる伝送損失測定部（伝送損失測定装置）を有する光伝送システムの基本構成を示すブロック図である。

光伝送システム１は、相互に離間した送信局（端局）１０と受信局（端局）２０とが主信号光Ｓの伝送される光ファイバ５０の両端に接続されて構成されている。そして、光ファイバ５０の途中経路には、ＥＤＦ増幅器４０が設けられている。

送信局１０は、合波器１１と、通信媒介となる主信号光を光ファイバ５０に送出する主信号光送信部１２と、伝送損失測定部３０とが設置されている。
受信局２０は、合波器２１と、主信号光用励起光源２２と、光ファイバ５０を伝送する主信号光を受信する主信号光受信部２３とが設置されている。

ＥＤＦ増幅器４０は、希土類元素の一つであるエルビウム（Ｅｒ）がドープされた数ｍ〜１００ｍの長さの石英系ファイバによって構成されている。この石英系ファイバにドープされたＥｒ³⁺イオンに、後記する励起光出力器３２が出力する１４８０ｎｍの励起光パルスＲが入力すると、電子が高いエネルギ準位に励起される。そして、この励起状態にあるＥｒ³⁺イオンに波長１５５０ｎｍ帯（Ｃバンド）の後記するＯＴＤＲ信号パルスＳが入射すると誘導放出が生じてこのＯＴＤＲ信号パルスＳのパワーが大きく増幅される。

主信号光用励起光源２２は、送信局１０と受信局２０との間で通信を行う際に動作するものであって、主信号光用励起光を発生して主信号光を増幅させることを主目的とする。この主信号光用励起光は、励起光パルスＲと同様１４８０ｎｍの波長を有するため、ＥＤＦ増幅器４０に入力されると、前記したように通過する主信号光Ｓを増幅させる遠隔励起光増幅作用を奏する。さらに、この主信号光用励起光は、主信号光が光ファイバ５０ｂの部分を伝送すると、この主信号光をラマン増幅させる作用も有する。
以上述べた光伝送システム１において伝送損失測定部３０を除く構成は、一般的な無中継システムの基本構成を示すものである。無中継システムは、離間した送信局１０と受信局２０とを結ぶ光ファイバ５０の途中経路で主信号光が光の状態で増幅されて長距離通信が可能になるものである。

光伝送システム１による、主信号光を媒介にした通信動作についてふれる。主信号光送信部１２から送出された主信号光は、光ファイバ５０を伝送するうちに伝送損失によりパワーを減じる。このパワーが減衰された主信号光は、ＥＤＦ増幅器４０に入力すると、主信号光用励起光による、前記した遠隔励起光増幅作用により増幅利得を得る。そして、ＥＤＦ増幅器４０を通過した主信号光Ｓは、光ファイバ５０ｂを伝送すると、今度は、ラマン増幅効果により、伝送損失が軽減された状態で主信号光受信部２３により受信される。

次に、図１および図２を参照して、本発明にかかる伝送損失測定装置および第一実施の形態における伝送損失測定方法について説明する。図２は、第一の実施形態における励起光パルスとＯＴＤＲ信号パルスの送出時間の関係を示す説明図である。
伝送損失測定部３０は、図１に示すように、ＯＴＤＲ信号出力器（光パルス出力手段）３１と、励起光出力器（励起光出力手段）３２と、後方散乱光検出器（後方散乱光検出手段）３３と、から構成される。なお、伝送損失測定部３０は、前記したような、一般的な無中継システムに付加的に接続されるものであって、図１においては送信局１０側に設置されているが、受信局２２側の合波器２１に接続されていてもよい。

ＯＴＤＲ信号出力器（光パルス出力手段）３１は、図２に示すように、１．５μｍ帯の波長を有し、一定のパルス間隔ＴでＯＤＴＲ信号パルス（光パルス）Ｓ（Ｓ₁…）を光ファイバ５０（図２）に出力するものである。そして、このＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…は、光ファイバ５０を伝送する過程において、ＯＴＤＲ信号パルスＳとは進行方向が逆方向の後方散乱光を発生させる。

後方散乱光とは、光ファイバ５０を光（ここではＯＴＤＲ信号パルスＳ）が進行する際、コア屈折率の微妙な揺らぎが原因となって生じるレイリー散乱のうち、出力された光ファイバの入射端に戻ってくる光をいう。

励起光出力器（励起光出力手段）３２は、１．５μｍ帯の波長を有するＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…とともに光ファイバ５０を伝送すると、このＯＤＴＲ信号パルスＳ₁…をラマン増幅させる波長帯（１．４５〜１．４８μｍ）である励起光パルスＲ_xを発生する。この、励起光パルスＲ_xは、ＯＴＤＲ信号パルスＳと同期して出力されるＯＴＤＲ信号用励起光パルス（第一励起光パルス）ＲＯ₁，ＲＯ₂…、のパルス列からなる。これらＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…のパルス高Ｈ₀は、ＯＴＤＲ信号パルスＳが充分にラマン増幅されるように設定されている。さらに、ＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…のパルス幅Ｗ₀は、ラマン増幅の応答時間と、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…およびＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…の波長分散による群速度遅延と、を考慮して設定されている。

後方散乱光検出器（後方散乱光検出手段）３３は、後記する図３（ａ）に示すようにＯＤＴＲ信号パルスＳの進行により発生し、逆方向に進行する後方散乱光Ｂを検出するものである。そして、この検出される後方散乱光Ｂの遅延時間分布より、光ファイバ５０における伝送損失の距離分布や障害点が計測されることになる。

次に、図１乃至図３を参照して、伝送損失測定の動作について説明し、効果を検討する。
まず、図２に示すように、ＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁は、増幅を担当するＯＤＴＲ信号パルスＳ₁を包含するように同期して光ファイバ５０に伝送される。これにより、ＯＤＴＲ信号パルスＳ₁はＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁からエネルギを吸収してラマン増幅するので、伝送損失による減衰効果が緩和され、光ファイバ５０の長距離伝送を可能化する。そして、ＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁により発生した後方散乱光Ｂが、光ファイバ５０を逆方向に伝送し、後方散乱光検出器３３によりパワーが検出される。このようにして検出されたパワーの遅延時間分布より光ファイバ５０の伝送損失の距離分布や障害点が測定される。

以上述べたように、ＯＤＴＲ信号パルスＳ₁…を増幅させる励起光（ＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…）がパルス化されているので、ＯＤＴＲ信号パルスＳ₁…の出力がない期間は励起光出力器３２が出力されないこととした。また、ＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…のパルス高Ｈ₀およびパルス幅Ｗ₀は、前記したように適切に設定されている。

よって、ＯＤＴＲ信号パルスＳ₁…は、従来例（図９）で示したような定常パワー励起光Ｒ_Cによる場合と同等のラマン増幅利得を得ることができる。このように、励起光出力器３２は、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…の所望のラマン増幅利得を維持しつつ平均出力エネルギを落とせるので、伝送損失測定部３０が、ＩＥＣ規定の小さいハザードレベルに分類されることが可能になる。

図３は、第一の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。図３（ａ）は、図１に示す伝送路を簡略化して示す図である。図３（ｂ）は、光ファイバ５０上の単位長さ当たりの利得（損失）の距離分布を示す。図３（ｃ）は、伝送路（光ファイバ５０）上で発生する後方散乱光のパワーを伝送損失測定部３０において検出し、この検出されたパワーを伝送路上の距離分布として示す図である。

図３（ｂ）の曲線（ｂ１）に示すように、ＯＴＤＲ信号パルスＳは、励起光パルスＲ_xを入射した場合（定常パワー励起光Ｒ_Cの場合であっても同じ）は、光ファイバに伝送直後においては大きな利得の増加が見込めるが、その後、減少し利得の減少（損失）示す。これは、ゼロクロスする以前においては、伝送損失による減衰よりラマン増幅効果が上回っており、ゼロクロス以降においては、逆転するためである。これに対して、励起光が入射されない場合（破線で示される直線（ｂ２））は、光ファイバ５０上において、伝送損失による一定損失が示されている。

なお、図３（ｂ）の曲線（ｂ１）のＥＤＦ増幅器４０の設置地点における局所的な利得増加は、ＥＤＦ増幅器４０による遠隔励起光増幅効果によるものである。これに対して、破線（ｂ２）の場合にあっては、励起光のサポートがないので後方散乱光Ｂは、ＥＤＦ増幅器４０によりエネルギが吸収されてしまうので曲線（ｂ１）とは、反対の挙動を示している。

図３（ｃ）において、曲線（ｃ１）は、第一の実施の形態におけるデータ曲線を示し、曲線（ｃ２）は、励起光のサポートがない場合におけるデータ曲線を示し、曲線（ｃ３）は、従来例（図９）におけるデータ曲線を示している。
ＥＤＦ増幅器４０の手前の光ファイバ５０ａ上において、曲線（ｃ１）の曲線（ｃ２）に対する利得の増加分は、励起光パルスＲ_xによるＯＴＤＲ信号パルスＳの増幅効果に基づくものである。これに対し、曲線（ｃ１）の曲線（ｃ３）に対する利得の減少分は、後方散乱光Ｂが励起光により増幅されていないことに基づくものである。
ＥＤＦ増幅器４０より遠方の光ファイバ５０ｂ上において、曲線（ｃ３）の利得の増加は、ＥＤＦ増幅器４０による遠隔励起光増幅効果によるものである。これに対して、曲線（ｃ１）,（ｃ２）においては、後方散乱光Ｂは、ＥＤＦ増幅器４０によりエネルギが吸収されてしまうのでパワーの検出はゼロとなる。これは、ＥＤＦ増幅器４０が、励起光の照射が無い状態では通過しようとする１．５μｍ帯の光を吸収する性質を有するためである。

すなわち、ＯＤＴＲ信号パルスＳのみを増幅させ、後方散乱光Ｂを増幅させる思想を有しない第一の実施の形態における伝送損失測定方法においては、ラマン増幅技術のみを用いた無中継遠隔通信システムには適用可能であるが、遠隔励起光増幅技術も用いる場合にあっては、ＥＤＦ増幅器が設置された地点より遠方において適用が不可能である。なぜならば、ＥＤＦ増幅器４０から遠方にある光ファイバ５０ｂにおける欠陥にＯＴＤＲ信号パルスが到達して後方散乱光を発生させても、この後方散乱光はＥＤＦ増幅器４０に吸収され、伝達損失測定部３０に到達できないからである。

（第二の実施の形態）
次に図１、図４および図５を参照して本発明における第二の実施の形態について説明する。図４は、第二の実施の形態におけるＯＴＤＲ信号パルスと励起光パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。なお、すでに第一の実施の形態において説明した重複する部分は、図面上同一の符号を付し、対応する記載を省略することとする。

本実施の形態において励起光出力器３２が出力する励起光パルスＲ_yは、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…に同期したＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…に加えて、後方散乱光Ｂを増幅させるための後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…も含まれる。

これら、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…の動作態様は、図４に示す、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₂を例にとると、ＯＤＴＲ信号パルスＳ₁により発生させられた後方散乱光（図示せず）をすれ違いざまに増幅させることである。よって、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…が出力されるタイミングは、例えば時間ｔ₁において出力されたＯＤＴＲ信号パルスＳ₁により生じた後方散乱光（図示せず）が伝送損失測定部３０に到達するまでに後方散乱光用励起光パルスＲＢ₂が送出されるように設定されなければならない。

このため、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…が出力されるタイミングは、測定する伝送距離を考慮して決定されるべきである。なぜなら、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…自身が伝送損失することを鑑みれば、なるべく後方散乱光検出器３３の手前で後方散乱光（図示せず）と後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…とを対面させるほうが検出感度が稼げるからである。また、後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…のパルス高Ｈ_Bおよびパルス幅Ｗ_Bは、充分なラマン増幅を得るようにかつＩＥＣの安全規定を考慮して決定されるものである。

図５は、第二の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。図５（ａ）は、図１に示す伝送路を簡略化して示す図である。図５（ｂ）は、光ファイバ５０上の単位長さ当たりの利得（損失）の距離分布を示す。図５（ｃ）は、伝送路（光ファイバ５０）上で発生する後方散乱光のパワーを伝送損失測定部３０において検出し、この検出されたパワーを伝送路上の距離分布として示す図である。なお、以下、図面の説明において、図３において行った説明と重複する内容は記載を省略する。

図５（ｂ）の曲線（ｂ１）は、図３（ｂ）の曲線（ｂ１）に同じであるので説明を省略する。第二の実施の形態において、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…が増幅される態様は、第一の実施の形態における場合と同様であるからである。図５（ｂ）の曲線（ｂ２）は、後方散乱光Ｂについて示している。図５（ｂ）の曲線（ｂ２）が曲線（ｂ１）に比較して利得が小さいのは、後方散乱光Ｂの増幅される期間がパルス幅Ｗ_Bで示される極めて短期間であることによる。

図５（ｃ）において、曲線（ｃ１）は、第二の実施の形態におけるデータ曲線を示し、曲線（ｃ２）は、励起光のサポートがない場合におけるデータ曲線を示し、曲線（ｃ３）は、従来例（図９）におけるデータ曲線を示している。
ＥＤＦ増幅器４０の手前の光ファイバ５０ａ上において、図５（ｃ）の曲線（ｃ１）は、図３（ｃ）の曲線（ｃ１）と比較して上方にシフトして表わされている。これは、後方散乱光用励起パルスＲＢ₁…により、後方散乱光Ｂが増幅された分、増加したことによる。

そして、ＥＤＦ増幅器４０より遠方における矩形状シフトＥは、この地点において発生した後方散乱光ＢのＥＤＦ増幅器４０に入射するタイミングが後方散乱光用励起パルスＲＢ₁…のＥＤＦ増幅器４０を通過するタイミングに一致していることを示している。よって、Ｅの位置において発生した後方散乱光Ｂは、ＥＤＦ増幅器４０を通過して、伝送損失測定部３０において検出されることとなる。また、Ｅの位置は、ＯＴＤＲ信号用励起パルスＳ₁…と後方散乱用励起パルスＲＢ₁…との間隔に依存して変化するものである。

このように第二の実施の形態では、後方散乱光Ｂを増幅させる後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…を導入することにより、後方散乱光が、すれ違う後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…のパルス幅で定められた期間においてラマン増幅され、後方散乱検出器３３における検出感度が向上する。これにより、伝送損失測定部３０がＩＥＣ規定の小さいハザードレベルに分類されつつ、第一の実施の形態と比較して後方散乱検出器３３における検出感度の向上が達成される。一方、第二の実施の形態は、第一の実施の形態における場合と同様、遠隔励起光増幅技術を用いる無中継遠隔通信システムの場合にあっては、ＥＤＦ増幅器が設置された地点より遠方において適用が一部を除いて不可能である。なぜならば、ＯＴＤＲ信号用励起パルスＲＢ₁…を出力させても、このＯＴＤＲ信号用励起パルスＲＢ₁…がＥＤＦ増幅器４０を通過するタイミングに後方散乱光Ｂが入射しなければ、後方散乱光ＢはＥＤＦ増幅器４０を通過できないからである。

（第三の実施の形態）
次に図６および図７を参照して本発明における第三の実施の形態について説明する。図６は、第三の実施の形態におけるＯＴＤＲ信号パルスと励起光パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。

第三の実施の形態においては、図６に示すようにＯＴＤＲ信号パルスＳ_k…に同期したＯＴＤＲ信号用励起光パルスＲＯ₁…に加えて、後方散乱光（図示せず）を増幅するための後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…がタイミングを順次ずらして送出される。

ここで、励起光パルスＲ_Z1の状態において、後方散乱光用励起パルスＲＢ₂の位置は、ＯＴＤＲ用励起パルスＲＯ₂の時点ｔ₂からＴ／ｎだけ時間軸方向にシフトした位置にあるとする。さらに、励起光パルスＲ_Z1の状態からＴ経過後の励起光パルスＲ_Z2の状態では、後方散乱光用励起パルスＲＢ₃の位置は、ＯＴＤＲ用励起パルスＲＯ₃の時点ｔ₃から２Ｔ／ｎだけ時間軸方向にシフトした位置にあるとする。以降の後方散乱光用励起パルスＲＢ₄…の位置は、ＯＴＤＲ用励起パルスから、このようにＴ／ｎ間隔づつずれて送出されることとする。さらに、後方散乱光用励起パルスのパルス幅は、Ｔ／ｎより大きいこととし、二つのＯＤＴＲ信号パルスＳ_kと同Ｓ_k-1とが挟む区間において励起光の照射されない期間が存在しないようにした。

このようにして、ＯＴＤＲ信号パルスＲＯ₁…の送出される時点から後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…が送出されるまでの時間間隔を、ＯＴＤＲ信号パルスＲＯ₁…の送出ごとに順次ずらすことにした。これにより、ＥＤＦ増幅器４０より遠方の光ファイバ５０ｂ上で発生した後方散乱光（図示せず）がＥＤＦ増幅器４０に入射しても、何れか一つの後方散乱光用励起光パルスＲＢ₁…がＥＤＦ増幅器４０を通過するタイミングに合致することとなる。これにより、ＥＤＦ増幅器４０より遠方の任意の区間における光ファイバの伝播損失の距離分布や障害点を測定することが可能となる。さらに、分割数ｎを大きくすることで、測定の距離分解能を向上させることが可能である。

図７は、第三の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。図７（ａ）は、図１に示す伝送路を簡略化して示す図である。図７（ｂ）は、光ファイバ５０上の単位長さ当たりの利得（損失）の距離分布を示す。図７（ｃ）は、伝送路（光ファイバ５０）上で発生する後方散乱光のパワーを伝送損失測定部３０において検出し、この検出されたパワーを伝送路上の距離分布として示す図である。なお、以下、図面の説明において、図３において行った説明と重複する内容は記載を省略する。

図７（ｂ）は、図５（ｂ）と同じであるので説明を省略する。第三の実施の形態において、ＯＴＤＲ信号パルスＳ₁…が増幅される態様ならびに後方散乱光Ｂが増幅される態様は、第二の実施の形態における場合と同様であるからである。
同様に、図７（ｃ）の原点からＥＤＦ増幅器４０の位置に至るまでの、曲線（ｃ１）は、図５の曲線（ｃ１）と同じであるので、説明を省略する。そして、図７（ｃ）のＥＤＦ増幅器４０より遠方におけるデータ曲線が連続的に示されるのは、ｘ軸上任意の地点で発生した後方散乱光は、ＥＤＦ増幅器４０に入力すると図６に示す何れか一つの後方散乱光用励起パルスＲＢ₁…によって増幅されることによる。第三の実施の形態における光伝送システム１は、ＥＤＦ増幅器４０を越えた遠方の任意の地点の測定が可能である点において、第一、第二の実施の形態における場合よりも優れる。

以上、本発明にかかる伝送損失測定方法を適用させた図１に示す光伝送システム１は、説明のための一例であり、本発明の適用はこの光伝送システム１に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、図８に示すように、光伝送システム２は、離間した二地点に存在する端局Ａ、および端局Ｂの各々に主信号光送信部１２ａ，１２ｂ、主信号光受信部２３ａ，２３ｂを設け、二本の光ファイバ５０、５０で連結して双方向通信可能な構成をとっていてもよい。

光伝送システム２では、端局Ａおよび端局Ｂにそれぞれ伝送損失測定部３０´ａおよび同３０´ｂが設けられている。そして、これら伝送損失測定部３０´ａ，３０´ｂは、合波器４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを介して光ファイバ５０，５０の端部に接続され励起光パルスＲが出射されるように構成されている。

なお、光伝送システム２においては、図１における主信号光用励起光源２２と励起光出力器３２とが担う機能を一つの励起光源２２ａ，２２ｂで負担させる構成をとっている。このため、図中に記載が省略されているが、伝送損失測定部３０´ａ，３０´ｂは、ＯＴＤＲ信号パルスＳに同期して励起光パルスＲを励起光源２２ａ，２２ｂから出力させる同期手段（図示せず）を備えて構成されている。また、同じく図８中、記載が省略されているが、伝送損失測定部３０´ａ，３０´ｂは、図１に示すＯＴＤＲ信号出力器３１および後方散乱検出器３３も有している。

本発明にかかる伝送損失測定装置を有する光伝送システムの基本構成を示すブロック図である。 第一の実施の形態において励起光パルスとＯＴＤＲ信号パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。 第一の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。 第二の実施の形態において励起光パルスとＯＴＤＲ信号パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。 第二の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。 第三の実施の形態における励起光パルスとＯＴＤＲ信号パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。 第三の実施の形態における伝送損失測定方法の効果を示す説明図である。 本発明にかかる伝送損失測定装置を有する光伝送システムの基本構成で他の一例を示すブロック図である。 従来例において励起光パルスとＯＴＤＲ信号パルスとの送出時間の関係を示す説明図である。

符号の説明

１、２ 光伝送システム
１０ 送信局（端局）
２０ 受信局（端局）
３０ 伝送損失測定部（伝送損失測定装置）
３１ ＯＴＤＲ信号出力器（光パルス出力手段）
３２ 励起光出力器（励起光出力手段）
３３ 後方散乱光検出器（後方散乱光検出手段）
５０ 光ファイバ
Ｓ₁、Ｓ₂ ＯＴＤＲ信号パルス（光パルス）
ＲＯ₁、ＲＯ₂ ＯＴＤＲ信号用励起光パルス（第一励起光パルス）
ＲＢ₁、ＲＢ₂ 後方散乱光用励起光パルス（第二励起光パルス）

Claims (6)

1. 光ファイバの両端に設置される二つの端局間で主信号光が伝送される光伝送システムの前記端局のうちの少なくとも一方に設けられた伝送損失測定装置であって、
   前記光ファイバに光パルスを出力する光パルス出力手段と、
   前記光パルスが伝送することにより前記光ファイバで発生する後方散乱光を検出する後方散乱光検出手段と、
   前記光パルスと共に前記光ファイバに伝送させると前記光パルスが増幅される励起光がパルス化してなる第一励起光パルスを前記光ファイバに出力する励起光出力手段と、
   を備え、前記励起光出力手段は、前記光パルスに同期して前記第一励起光パルスを出力することを特徴とする光伝送システムの伝送損失測定装置。
2. 前記励起光出力手段は、前記第一励起光パルスの出力後、第二励起光パルスを所定の時間間隔遅延させて前記光ファイバに出力することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システムの伝送損失測定装置。
3. 前記励起光出力手段は、前記時間間隔を順次変化させて前記第二励起光パルスを出力することを特徴とする請求項２に記載の光伝送システムの伝送損失測定装置。
4. 光ファイバの両端に設置される二つの端局間で主信号光が伝送される光伝送システムにおいて前記主信号光の伝送損失を測定する伝送損失測定方法であって、
   前記端局の何れか一方から前記光ファイバに光パルスを出力する光パルス出力ステップと、
   前記光パルスに同期して前記光ファイバを伝送する第一励起光パルスが、前記光パルスを増幅させる光パルス増幅ステップと、
   前記光パルス増幅ステップにおいて増幅された光パルスが前記光ファイバに伝送する過程で後方散乱光を発生させる後方散乱光発生ステップと、
   前記後方散乱光が前記光パルスの進行方向とは逆方向に伝送して前記端局において検出される後方散乱光検出ステップと、
   を含むことを特徴とする光伝送システムの伝送損失測定方法。
5. 前記後方散乱光検出ステップの前に、第二励起光パルスが出力される第二励起光出力ステップを含み、
   前記後方散乱光検出ステップで検出される前記後方散乱光は、前記第二励起光パルスにより増幅された後方散乱光であることを特徴とする請求項４に記載の光伝送システムの伝送損失測定方法。
6. 前記第二励起光出力ステップにおいて、前記二次励起光パルスの出力は、前記光パルスが出力してから経過する時間を順次変化させたタイミングで行われることを特徴とする請求項５に記載の光伝送システムの伝送損失測定方法。
   

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