JP2015040853A - 光線路特性解析装置及び光線路特性解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の所外設備を取り替えることなく、ＰＯＮの分岐下流側の、光ファイバパラメータの異なる光ファイバの接続損失の真値を測定し得る。【解決手段】ブリルアン利得解析による「入射側からの距離に対する損失分布」と「遠端からの距離に対する損失分布」の積の平方根を得ることにより、散乱係数に依存しない正確な損失分布が得られることに着目し、演算処理装置２７において、「入射側からの距離に対する損失分布」を得た後に、更に第一試験光と第二試験光の入射順序を入れ替えて同様にブリルアン利得を解析することで「遠端からの距離に対する損失分布」を得て、これらの積の平方根を算出することで、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）が異種ファイバであっても、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）のパラメータに依存しない正確な損失分布を取得できるようにしている。【選択図】 図５

Description

本発明は、異種ファイバが接続された点での正確な接続損失を測定するための光線路特性解析装置とその解析方法に関する。

光ファイバなどの光線路を使用する光通信システムでは、光線路の損失を検出し、または損失位置を特定するために、光パルス線路監視装置が用いられる。この光パルス線路監視装置は、光が光線路内を伝搬するに伴い、その光と同じ波長の後方散乱光が生じて逆方向に伝搬することを利用する。

すなわち、光線路に試験光として光パルスを入射すると、この光パルスが後方散乱光を発生し続け、試験光と同じ波長の戻り光が光パルスを入射した光線路の端面から出射される。この後方散乱光の強度を測定することにより、光線路の損失を算出することができる。この原理に基づく監視装置としては、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）が代表的である。

しかしながら、レイリー散乱光強度は光ファイバの特性により変化するため、異なるファイバパラメータの光ファイバが接続された場合に正確な損失を測定することが難しい。そのため、異種ファイバが接続された光線路において、光線路の接続が正常に完了したかの判別が困難になることや、過剰損失が発生した場合に正常な損失分布だと誤認識することが起こる。

このように、片端からのＯＴＤＲでは、異種ファイバが接続された場合の正確な接続損失が測定できない。そこで、正確な損失分布を測定するための技術が提案されている（非特許文献1、非特許文献2）。
双方向ＯＴＤＲでは、ＯＴＤＲを光ファイバの両端で測定することで接続損失を測定する方法が提案されている。

しかしながら、光ファイバの両端からＯＴＤＲ試験をする場合、通信事業者設備ビルから遠設される光ファイバネットワークでは測定する作業者を光ファイバ遠端に派遣する必要があることや、通信を切断して試験を行うことが必要であるため、インサービス試験ができないことが問題である。また、光ファイバネットワークの主流であるＰＯＮにおいて、分岐の先の光線路を測定することができない。

遠端反射を利用したＯＴＤＲでは、光ファイバの終端に反射ミラーを接続し、ＯＴＤＲ波形と反射した光パルスによるレイリー散乱波形（ゴースト波形）を利用して双方向ＯＴＤＲと同様の効果を片端から測定する方法が提案されている。
しかしながら、遠端反射とゴースト波形を利用したＯＴＤＲでも双方向ＯＴＤＲと同様に、光ファイバネットワークの主流であるＰＯＮにおいて、光スプリッタの先の光線路を測定することができない。

このように、双方向ＯＴＤＲや遠端反射とゴースト波形を利用したＯＴＤＲは基本的に１本の光線路に対してのみ有効であり、光分岐線路に対してはそのまま適用することができない。
また、既存の所外設備を変更することなく、光分岐線路の損失分布を測定する手法として、遠端反射とブリルアン利得解析法を利用した技術が提案されている（非特許文献3、非特許文献4）。

しかし、非特許文献3及び非特許文献4においても、異種の光ファイバが接続された場合、ブリルアン利得係数が異なるため、接続損失の真値を測定することが難しい。

ITU-T Rec. G.650.1, "Definitions and test methods for linear, deterministic attributes of single-mode fibre and cable." Agilent Technologies Application Note, "Single-ended Bi-directional OTDR Measurements." H. Takahashi et al., "Individual Fault Location in 4-branched PON Using Pulsed Pump-Probe Brillouin Analysis," Conference of Optical Fiber Communications 2012. 高橋央 et al.," 遠端反射のパルス光ブリルアン利得解析による分岐モニタリング技術" 光波センシング技術研究会資料LST 51-18, 2013.

そこで、本発明の目的は、ＰＯＮ型の光分岐線路において、既存の所外設備を変更することなく、光スプリッタからユーザ装置側の分岐下部光ファイバ中で接続された光ファイバの正確な接続損失を測定可能な光線路特性解析装置及び光線路特性解析方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一観点は、波長の異なる第１及び第２試験光を発生し、当該第１及び第２試験光から互いに任意の時間差をもって第１及び第２試験光パルスを生成し合成する試験光パルス生成手段と、被試験光線路の光ファイバの他方端に配置され、前記第１及び第２試験光の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する光反射フィルタと、前記試験光パルス生成手段で生成される試験光パルスを前記被試験光線路の光ファイバに入射し、当該光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、前記戻り光から誘導ブリルアン（Brillouin）後方散乱光を抽出する光フィルタと、前記光フィルタで抽出された散乱光を受光して電気信号に変換する光受信器と、前記電気信号をデジタル信号に変換する変換手段と、前記デジタル信号から前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光線路の特性を解析する演算処理装置とを具備し、前記演算処理装置は、前記試験光パルス生成手段で生成される第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差及び時間差を変化させながら、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定し、得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得し、それぞれの入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得することで、光ファイバの損失分布の真値を取得するようにしたものである。

このような構成によれば、ブリルアン利得解析による「入射側からの距離に対する損失分布」と「遠端からの距離に対する損失分布」の積の平方根を得ることにより、散乱係数に依存しない正確な損失分布が得られることに着目し、「入射側からの距離に対する損失分布」を得た後に、更にプローブ光パルス（第１試験光）とポンプ光パルス（第２試験光）の入射順序を入れ替えて同様にブリルアン利得を解析することで「遠端からの距離に対する損失分布」を得て、これらの積の平方根を算出し、光ファイバパラメータに依存しない正確な損失分布を取得できる。従って、ＰＯＮ型光線路網における分岐下部の異種ファイバの光線路監視が可能となる。

また、本発明の一観点は以下のような各種態様を備えることを特徴とする。
第１の態様は、前記被試験光線路は、基幹光ファイバの一方端を光分岐器によって複数系統に分岐し、前記光分岐器の分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合してなる分岐光線路である。

第１の態様によれば、分岐光ファイバ個別の損失分布の真値を測定可能となる。
第２の態様は、前記演算処理装置は、前記試験光パルス生成手段で生成される第１及び第２試験光パルスの入射順序を設定する第１の手順と、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を設定する第２の手順と、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を設定する第３の手順と、前記第１試験光の戻り時間によりどの被試験光線路で反射した試験光であるかを特定する第４の手順と、前記反射された第１試験光の光強度により、誘導ブリルアン後方散乱光を測定する第５の手順と、得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得する第６の手順と、前記第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を変化させ、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を変化させて前記１の手順から前記第６の手順を繰り返す第７の手順と、前記第７の手順で得られた入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得し、光ファイバの損失分布の真値を取得する第８の手順とを備えるものである。

第２の態様によれば、「入射側からの距離に対する損失分布」を得た後に、更にプローブ光パルス（第１試験光）とポンプ光パルス（第２試験光）の入射順序を入れ替えて、同様に第１試験光及び第２試験光の時間差及び周波数差を変更しながらブリルアン利得を解析することで「遠端からの距離に対する損失分布」を得て、これらの積の平方根を算出するようにしている。このため、異種ファイバが接続された場合であっても、適正な損失分布を得ることができる。

以上のように、本発明は、光スプリッタの分岐点で複数系統に分岐された各分岐光ファイバの長さの差ΔLを利用し、波長の異なる二種の試験光を用意し、パルス化した後に二種のパルス試験光に入射時間差を与えて被測定光線路に入射することで、先に入射したパルス試験光（第一試験光）の反射光と、後に入射したパルス試験光（第二試験光）が対向伝搬することにより発生した誘導ブリルアン後方散乱光を光受信器で受信し、光受信器の出力電流を2n・L/c(ｃは光速）よりも高い時間分解能で解析することで、第１〜第ｎのどの分岐光ファイバからの誘導ブリルアン散乱かを特定することが可能となり、第一試験光と第二試験光の周波数差f_Bを変化させながら測定を繰り返すことで、分岐毎のブリルアン利得スペクトル分布を取得できる。取得したブリルアン利得スペクトル分布において、距離ごとにブリルアン利得スペクトルの強度ピークのみを取得（ピークサーチ）することで、分岐光ファイバ毎の入射側からの損失分布を求めることができる。さらに、第一試験光と第二試験光の入射順序を変更することにより、遠端側からの損失分布を取得し、先に得られた入射側からの損失分布との平均を取得することにより正確な接続損失を取得することができる。

したがって、本発明によれば、既存の所外設備を取り替えることなく、ＰＯＮの分岐下流側の、光ファイバパラメータの異なる光ファイバの接続損失の真値を測定することのできる光線路特性測定装置及びその測定方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る光線路特性解析装置の構成を示すブロック図。 本実施形態において、第一試験光（プローブ光）と第二試験光（ポンプ光）の入射順序を入れ替えた場合のタイミング動作を示す図。 本実施形態において、同種の光ファイバ同士を接続した場合と、異種ファイバを接続した場合との接続損失の測定結果の一例を示す図。 本実施形態において、ＳＳＭＦとＢＩＦの接続点の損失を変化させながら測定した損失の結果を示す図。 本実施形態における演算処理装置による測定手順を示すフローチャート。

以下、図面を用いて本発明の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光線路特性解析装置の構成を示す図である。図１に示す光線路特性解析装置は、第一試験光の被測定光ファイバからの誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布を求めることができるものである。

光源１１から出力された連続光は分岐素子１２により分岐され、この分岐された光の一方を第一試験光(プローブ光)、他方を第二試験光(ポンプ光)とする。第一試験光は、光周波数変更手段１３により光周波数を設定ブリルアン周波数シフトf_Bだけ変化させる。光周波数変更手段１３は、具体的には駆動する正弦波発生器からの信号周波数に応じて変調側波帯の周波数が変化する機能を持つ外部変調器であればよく、LiNbO₃を用いた位相変調器、振幅変調器やSSB変調器であればよい。

第一試験光及び第二試験光は、光パルス化手段１５，１６でパルス化される。このとき、第一試験光のパルス幅は2nΔL/c以下でパルス化することで、後述する分岐光ファイバ（ここでは分岐系統数ｎとする）２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）を識別することが可能になる。ここで、ΔLは、各分岐光ファイバの長さの差の最小値であり、cは真空中の光速、nは光ファイバの屈折率である。光パルス化手段１５，１６は具体的には、音響光学素子をパルス駆動した音響光学スイッチまたはLiNbO₃を用いた電気光学素子をパルス駆動した導波路スイッチで構成される。

上記光パルス化手段１５，１６では、それぞれ入射時間制御手段１７，１８により第一試験光と第二試験光を被測定光ファイバ２３に入射する時間に時間差を与える。入射時間制御手段１７、１８は具体的には、第一試験光と第二試験光を光パルス化するパルス化手段１５，１６において駆動する電気パルスの変調時間を変化できる構成を用いる。つまり、光パルスを得るためには、光デバイス（音響光学変調器、またはLiNbO₃変調器）を電気パルスで変調する必要があり、この電気パルスで駆動した時間で連続光をパルス化するものである。そのため、光デバイスを変調するタイミングを変化させることで、光パルスになるタイミングを制御でき、その二つを光増幅器１９，２０で増幅した後、合波素子２１で合波すれば、入射時間の違う２つのパルス（第一試験光・第二試験光）を生成可能となる。ここで、図２に示すように、第一試験光（プローブ光）と第二試験光（ポンプ光）の入射順序も光パルスにするタイミングを制御することにより行う。また、この電気パルスのうち一方の電圧を常にゼロにすることにより、第一試験光または第二試験光の一方のみを入射することも可能となる。

合波素子２１により合波された第一試験光と第二試験光は、光サーキュレータ２２を通過して被測定光ファイバ２３に入射される。被測定光ファイバ２３は、光スプリッタ２３１と分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）と分岐光ファイバ終端に設置された光反射フィルタ２３３（＃１）〜２３３（＃ｎ）により構成される。

光スプリッタ２３１でｎ分岐された第一試験光と第二試験光は、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）中でインタラクションし、誘導ブリルアン散乱の後方散乱光が発生する。この誘導ブリルアン後方散乱光と第一試験光と第二試験光は光サーキュレータ２２に入力され、光フィルタ２４により誘導ブリルアン後方散乱光のみが出力され、光受信器２５で受信される。光受信器２５からの出力電流は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２６でデジタル信号に変換されてから、演算処理装置２７に入力される。

演算処理装置２７は、入力された電流値に対して下記に説明するような演算処理を行い、距離に対するブリルアン利得分布を求める。
ある設定ブリルアン周波数シフトf_Bでの測定が完了した後、設定ブリルアン周波数シフトを設定ブリルアン周波数シフト間隔・f_B変化させて測定を繰り返し、設定ブリルアン周波数全帯域幅F_Bになると測定を終了する。

得られた距離に対するブリルアン利得分布を周波数毎に並べることで、入射側からの距離に対するブリルアン利得スペクトル分布を求める。このブリルアン利得スペクトル分布において、演算処理により、距離ごとにブリルアン利得の強度ピークを取得した結果を出力することで、入射側からの距離に対する損失分布を求める。

続いて、第一試験光と第二試験光の入射順序を変更して上記のブリルアン利得分布を測定し、強度ピークを取得した結果を出力する。このときの出力結果は光ファイバ遠端からの距離に対する損失分布となる。
上記、入射側からの距離に対する損失分布と遠端からの距離に対する損失分布の積の平方根を取得することにより、光ファイバパラメータに依存しない正確な損失分布を取得できる。

次に上述したように構成される本実施形態の光線路特性解析装置の動作について説明する。光周波数変更手段１３、光パルス化手段１５，１６、光受信器２５、Ａ／Ｄ変換器２６には次の条件を満足する必要がある。
(条件１) 光周波数変更手段１３による周波数シフトは、被測定光ファイバ２３のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量より大きく周波数変化可能なこと。
(条件２) 光パルス化手段１５，１６の、第一試験光（プローブ光）のパルス幅τは、分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ２３３（＃１）〜２３３（＃ｎ）からの戻り光の時間差2nΔL/cの最小値より狭いこと。
(条件３) 光受信器２５及びＡ／Ｄ変換器２６の帯域は、パルス幅τを受光可能な帯域であること。

ここで、条件１〜３は次のような意味を持っている。
条件１は、第一試験光と第二試験光が誘導ブリルアン散乱を、被測定光ファイバ２３中のすべての距離で起こすために必要となる条件である。
条件２は、光パルス化手段１５，１６のプローブパルス幅τが各分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ２３３（＃１）〜２３３（＃ｎ）からの戻り光の時間差の最小値2nΔL/cより広いとき、心線毎の誘導ブリルアン散乱光が重なり、時間的に切り分けることができないため、心線識別のために必要となる条件である。ここで、ΔLは上記の各分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）の長さの差の最小値である。
条件３は、パルス幅τの光パルスを精確に測定するためには、光受光器２５の帯域、Ａ／Ｄ変換器２６の帯域は1/τより広い必要がある。

この条件を満足する場合の本発明を用いた分岐光線路の特性解析方法を示す。
波長の異なる二つの試験光（第一試験光、第二試験光）を用い、第一試験光はプローブ光であり、光周波数f₀-f_Bとし、第二試験光はポンプ光であり、光周波数f₀とする。ここで、f₀はポンプ光の光周波数、f_Bはブリルアン後方散乱による光周波数シフト量とする。

まず、プローブ光を被測定光ファイバ２３に入射し、プローブ光を入射してt₁秒後にポンプ光を被測定光ファイバ２３に入射する。
プローブ光とポンプ光は、光スプリッタ２３１によりｎ分岐される。
(i)異種ファイバが接続された場合の接続損失の真値測定
本測定において、図２に示すように、プローブ光を先に入射する場合とポンプ光を先に入射する場合の２つのモードで測定を行う。

まず、プローブ光を先に入射する手順について説明する。
プローブ光とポンプ光の周波数がf_Bだけ差がある場合、プローブ光とポンプ光がインタラクションすると、誘導ブリルアン散乱が発生し、プローブ光は式（１）で表される増幅を受ける。

ここで、G_B(z_c,f)は入射端からzの位置でインタラクションし、ブリルアン周波数差fのときの誘導ブリルアンによる利得、g_B(f)はブリルアン周波数シフトfの場合の誘導ブリルアン散乱係数、z_cは分岐光ファイバ入射端からプローブ光とポンプ光がインタラクションした位置までの距離、I_pump(z)は分岐光ファイバ入射端から距離zだけ離れた位置におけるポンプ光の強度、・L_pumpはポンプパルス幅に依存した空間分解能、Aは光ファイバの実行断面積である。ここで、ポンプパルス幅は損失の空間分解能・L_pumpを決めるパラメータであり、条件２において設定したプローブパルス幅（心線識別の性能に依存）とは異なる要求条件のもと設定されるべきものである。

分岐光ファイバ２３２（＃ｉ）の損失係数をα_i、分岐光ファイバ２３２（＃ｉ）を往復する場合の全損失をL_ｔとすると、終端の光反射フィルタ２３３（＃ｉ）で反射された後、入射端から距離z_cの位置でポンプ光と衝突し、分岐光ファイバ入射端でのプローブ光の強度I_probe(2L_i,z_c)は、式（２）で表される。

式（２）より、分岐ファイバ入射端での第一試験光の強度I_probe(2L_i,z_c,f)は、g_B(f)とI_pump(z)の関数となる。
ここで、I_pump(z)は、式（３）で表される。

また、プローブ光のみを入射した場合の入射端へ戻ってくる反射プローブ光強度I_ref(2L_i)は、式（４）となる。

よって、式（２）は、式（３）及び式（４）を用いると式（５）として表される。

上記（５）式より、ブリルアン散乱光の利得を解析することにより、インタラクションした場所までの損失を空間分解能で積分した値とブリルアン散乱係数の積が取得可能である。ここで、ブリルアン利得の強度ピークにおいて、ピークブリルアン散乱係数gは光ファイバパラメータに依存した定数である。そのため、fを変化させて測定を繰り返しブリルアン利得の距離に対する強度ピークを取得することで、次式で表される関数を取得することが可能である。

ここで、終端からz₁地点で異種ファイバが接続された場合を考える。入射端から終端までの距離をL、異種ファイバの入射端側をA、遠端側をBとすると、以下の演算を行うことで、A側から見た見かけ上の損失X_A→Bを取得することができる。

次に、ポンプパルスを先に入射する手順について説明する。
ポンプパルスとプローブパルスの入射順序を入れ替えて、上記と同様にプローブ光のブリルアン利得スペクトルを取得し、強度ピークを求める。この場合、z₁地点で衝突したポンプパルスの受けた損失はI_pump(z)は、式（７）の通りである。

式（４）及び式（７）より、・_i(z₁+L)は、式（８）となる。

同様にz₁地点での見かけ上の損失X_B→Aは、式（９）となる。

ここで、被測定光ファイバ２３の接続損失の真値をX_trueとすると、式（１０）の通りである。

上記、ポンプパルスとプローブパルスの入射順序を変更して取得した見かけ上の損失X_A→BとX_B→A及び式（１０）より、式（１１）のようになる。

よって、ポンプパルスとプローブパルスの入射順序を変更して取得した見かけ上のそれぞれの損失の積の平方根をとることで、接続損失の真値を測定することができる。

(ii) 分岐下部光ファイバの距離に対するブリルアン散乱光分布の測定
被測定光ファイバ２３の入射端から分岐下部の分岐光ファイバ２３２（＃ａ）（1≦a≦Nの整数）の終端までの長さをL_aとする。第一試験光は、分岐下部の分岐光ファイバ２３２（＃ａ）の終端に設置された光反射フィルタ２３３（＃ａ）により反射される。ここで、分岐光ファイバ終端からの距離をl、被測定光ファイバ２３の屈折率をn、真空中の光速をcとすると、反射された第一試験光はt₁/2秒後にl=c/n×t₁/2だけ進むので、入射端からの距離をl_x1とすると、式（１２）となる。

また、第一試験光を光線路に入射してから光スプリッタ２３１により分岐され、分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ２３３（＃ａ）で反射し、l_x1に到達する時間tは、式（１３）である。

第二試験光を光線路に入射する時刻は、第一試験光を入射してからt₁秒後とする。
第二試験光がt秒後に到達する入射端からの距離をl_x2とすると、式（１４）で表される。

式（１２）、式（１４）より、l_x1=l_x2の位置でプローブ光とポンプ光はインタラクションする。また、インタラクションする時間は、被測定光ファイバ２３の終端の光反射フィルタ２３３（＃ａ）で反射された時間からt₁/2秒後である。つまり、プローブ光とポンプ光を被測定光ファイバ２３に入射する時間差t₁を変化させることにより、第一試験光と第二試験光がインタラクションする位置を制御できるため、距離に対する誘導ブリルアン散乱の特性分布を求めることができる。

(iii) 分岐下部の分岐光ファイバ２３２（＃ａ）の誘導ブリルアン散乱光が入射端の光受信器２５に到達する時間の測定
第一試験光が光受信器２５に到達する時間をt_daとする。第一試験光は、分岐下部の分岐光ファイバ終端の光反射フィルタ２３３（＃ａ）により反射され、光受信器２５へ戻ってくるので、到達時間は、式（１５）で表される。

ここで、他の分岐光ファイバ２３２（＃ｂ）（1≦b≦Nの整数）から戻ってきた第一試験パルスが光受信器２５に到達する時間t_dbは、式（１６）で表される。

よって、光受信器２５に戻る時間差は、式（１７)で表される。

L_a ≠ L_bのとき、光受信器２５に到達する時間が異なる。
ここで、第一試験光のパルス幅をτとすると、式（１８）のとき(条件２)、各分岐光ファイバ２３２（＃１）〜（＃ｎ）から戻った第一試験光は光スプリッタ２３１で重ならず、受光器の到達時間を測定することで、どの分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）からの第一試験光であるかを時間的に切り分けることができる。

上記(i)〜(iii)により、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）個別の損失分布の真値を測定可能である。
なお、本発明は、分岐していない被測定線路においても損失分布の真値を測定可能である。

以上より、本発明では、被測定ファイバ２３の距離方向において、異種ファイバが接続された場合においても、接続損失の真値を取得することが可能である。
図３は、測定結果の一例を示す。測定結果は、８分岐スプリッタ下部に通常のシングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）同士を接続した場合（図３（ａ））とＳＳＭＦと曲げに強いファイバ（ＢＩＦ）を接続した場合（図３（ｂ））を同時に測定した結果である。図３（ｂ）に示すように、ＳＳＭＦとＢＩＦを接続した場合は、過剰な損失を与えていないにもかかわらず、プローブ光を先に入射した波形（図３中ではＷ１）を見ると、3000m地点に損失ではなくゲインがあるような波形になっている。また、ポンプ光を先に入射した波形（図３中ではＷ２）では3000m地点で損失があるように見える。これらの見かけ上の損失の積の平方根を、ＳＳＭＦとＢＩＦの接続点の損失を変化させながら測定した結果を図４に示す。縦軸はポンプ−プローブの入射順序を変更して演算により求めた損失の値であり、横軸は８分岐スプリッタから取り外して双方光ＯＴＤＲにより測定した値である。図４より、双方向ＯＴＤＲの値と良い一致を示していることが分かる。そのため、ポンプ−プローブの入射順序を変更したブリルアン利得解析により、分岐の下流側においても正確な接続損失を測定できる。

図５は、本実施形態の演算処理装置２７による測定手順を示すフローチャートである。
まず、第一試験光と第二試験光の入射順序を、第一試験光・第二試験光の順に設定する（ステップＳ１）。次に第一試験光と第二試験光の周波数差fをf_Bに設定する（ステップＳ２）。次に、第１試験光と第２試験光の入射時間差t₁を設定する（ステップＳ３）。

ここで、まず第一試験パルスのみを入力し（ステップＳ４）、戻り光の到達時間からどの分岐光ファイバで反射した試験光パルスのデジタル信号であるかを特定する（ステップＳ５）。また、反射試験パルスの強度を取得する（ステップ６）。次に、第一及び第二試験光パルスを入力する（ステップＳ７）。

次に、反射して受光器に戻ってきた第一試験光パルスにより得られたデジタル信号から誘導ブリルアン散乱光を解析し（ステップＳ８）、その解析結果を出力する（ステップＳ９）。続いて、最長の分岐光ファイバからの第二試験光が到達したか否かを判断し（ステップＳ１０）、到達した場合には、入力時間差が2nL/cと等しいか否かを判断し（ステップＳ１１）、等しくなければ入力時間差tをt=t₁+Δtと設定して（ステップＳ１２）、ステップＳ４の処理から解析処理を繰り返し行う。

ステップＳ１１で入力時間差が2nL/cと等しいと判断された場合には、設定ブリルアン周波数がF_Bと等しいか判断し（ステップＳ１３）、等しくなければ設定周波数差fをf=f_B+Δfと設定して（ステップＳ１４）、ステップＳ３の処理から解析処理を繰り返し行う。

ステップＳ１３で設定ブリルアン周波数がF_Bと等しいと判断された場合には、試験光の入射順序が第二・第一試験光の順であるかを判断し（ステップＳ１５）、第二・第一試験光の順でなければ試験光の入射順序を第二・第一試験光の順に設定し（ステップＳ１６）、ステップＳ２の処理から解析処理を繰り返し行う。ステップＳ１５で試験光の入射順序が第二・第一試験光の順に等しいと判断された場合には、一連の測定作業を終了する。

以上のように本実施形態では、ブリルアン利得解析による「入射側からの距離に対する損失分布」と「遠端からの距離に対する損失分布」の積の平方根を得ることにより、散乱係数に依存しない正確な損失分布が得られることに着目し、演算処理装置２７において、「入射側からの距離に対する損失分布」を得た後に、更に第一試験光と第二試験光の入射順序を入れ替えて同様にブリルアン利得を解析することで「遠端からの距離に対する損失分布」を得て、これらの積の平方根を算出することで、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）が異種ファイバであっても、分岐光ファイバ２３２（＃１）〜２３２（＃ｎ）のパラメータに依存しない正確な損失分布を取得できる。従って、ＰＯＮ型光線路網における分岐下部の異種ファイバの光線路監視が可能となる。

また、本実施形態では、被測定光ファイバ２３の構造を、基幹光ファイバの一方端を光スプリッタ２３１によって複数系統に分岐し、光スプリッタ２３１の分岐端部それぞれに分岐光ファイバ２３１（＃１）〜２３２（＃ｎ）の一方端を光結合するものとしているので、分岐光ファイバ個別の損失分布の真値を測定可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１１…光源、１２…分岐素子、１３…光周波数変更手段、１４…正弦波発生器、１５，１６…光パルス化手段、１７，１８…入射時間制御手段、１９，２０…光増幅器、２１…合波素子、２２…光サーキュレータ、２３…被測定光ファイバ、２３１…光スプリッタ、２３２（#1）〜２３２（#ｎ）…分岐光ファイバ、２３３（#1）〜２３３（#ｎ）…光反射フィルタ、２４…光フィルタ、２５…光受信器、２６…Ａ／Ｄ変換器、２７…演算処理装置。

Claims (6)

1. 波長の異なる第１及び第２試験光を発生し、当該第１及び第２試験光から互いに任意の時間差をもって第１及び第２試験光パルスを生成し合成する試験光パルス生成手段と、
   被試験光線路の光ファイバの他方端に配置され、前記第１及び第２試験光の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する光反射フィルタと、
   前記試験光パルス生成手段で生成される試験光パルスを前記被試験光線路の光ファイバに入射し、当該光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出する光サーキュレータと、
   前記戻り光から誘導ブリルアン（Brillouin）後方散乱光を抽出する光フィルタと、
   前記光フィルタで抽出された散乱光を受光して電気信号に変換する光受信器と、
   前記電気信号をデジタル信号に変換する変換手段と、
   前記デジタル信号から前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光線路の特性を解析する演算処理装置と
   を具備し、
   前記演算処理装置は、
   前記試験光パルス生成手段で生成される第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差及び時間差を変化させながら、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定し、得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得し、それぞれの入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得することで、光ファイバの損失分布の真値を取得することを特徴とする光線路特性解析装置。
2. 前記被試験光線路は、基幹光ファイバの一方端を光分岐器によって複数系統に分岐し、前記光分岐器の分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合してなる分岐光線路であることを特徴とする請求項１記載の光線路特性解析装置。
3. 前記演算処理装置は、
   前記試験光パルス生成手段で生成される第１及び第２試験光パルスの入射順序を設定する第１の手順と、
   前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を設定する第２の手順と、
   前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を設定する第３の手順と、
   前記第１試験光の戻り時間によりどの被試験光線路で反射した試験光であるかを特定する第４の手順と、
   前記反射された第１試験光の光強度により、誘導ブリルアン後方散乱光を測定する第５の手順と、
   得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得する第６の手順と、
   前記第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を変化させ、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を変化させて前記１の手順から前記第６の手順を繰り返す第７の手順と、
   前記第７の手順で得られた入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得し、光ファイバの損失分布の真値を取得する第８の手順と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の光線路特性解析装置。
4. 波長の異なる第１及び第２試験光を発生し、当該第１及び第２試験光から互いに任意の時間差をもって第１及び第２試験光パルスを生成して合成し、
   被試験光線路の光ファイバの他方端に光反射フィルタを配置して、前記第１及び第２試験光の波長の光を反射させ、それ以外の波長の光を透過させ、
   前記合成された第１及び第２試験光パルスを前記被試験光線路の光ファイバに入射し、当該光ファイバの入射端から出射される戻り光を抽出し、
   前記戻り光から誘導ブリルアン（Brillouin）後方散乱光を抽出し、
   前記抽出された散乱光を受光して電気信号に変換し、
   前記電気信号をデジタル信号に変換し、
   前記デジタル信号から前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定して前記被試験光線路の特性を解析するものとし、
   前記第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差及び時間差を変化させながら、前記誘導ブリルアン後方散乱光を測定し、得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得し、それぞれの入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得することで、光ファイバの損失分布の真値を取得することを特徴とする光線路特性解析方法。
5. 前記被試験光線路は、基幹光ファイバの一方端を光分岐器によって複数系統に分岐し、前記光分岐器の分岐端部それぞれに分岐光ファイバの一方端を光結合してなる分岐光線路であることを特徴とする請求項４記載の光線路特性解析方法。
6. 前記解析の手順として、
   前記試験光パルス生成手段で生成される第１及び第２試験光パルスの入射順序を設定する第１の手順と、
   前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を設定する第２の手順と、
   前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を設定する第３の手順と、
   前記第１試験光の戻り時間によりどの被試験光線路で反射した試験光であるかを特定する第４の手順と、
   前記反射された第１試験光の光強度により、誘導ブリルアン後方散乱光を測定する第５の手順と、
   得られた誘導ブリルアン後方散乱光の特性分布の距離ごとの誘導ブリルアン散乱光強度の最大値を取得する第６の手順と、
   前記第１及び第２試験光パルスの入射順序を入れ替え、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの周波数差を変化させ、前記第１試験光パルスと前記第２試験光パルスとの入射時間差を変化させて前記１の手順から前記第６の手順を繰り返す第７の手順と、
   前記第７の手順で得られた入射順序の距離ごとの誘導ブリルアン後方散乱光の最大値から算出された損失の積の平方根を取得し、光ファイバの損失分布の真値を取得する第８の手順と
   を備えることを特徴とする請求項４記載の光線路特性解析方法。

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