JP2016142618A - 分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングする。
【解決手段】レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データとしてＮ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を測定し、故障時振幅データとしてＮ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を測定する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、参照振幅データと、故障時振幅データとに基づき、所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａにおけるレイリー散乱光パワースペクトルをそれぞれ算出する。相互相関算出部４４は、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、損失変動を算出する。
【選択図】図２

Description

この発明は、分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置に関する。

光ファイバの破断や故障等による損失増加を測定するための手法として、光時間領域反射測定法（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometry）や、光周波数領域反射測定法（ＯＦＤＲ：Optical Frequency Domain Reflectometry）がよく知られている。

これらの手法は、いずれも試験対象の光ファイバの一端から試験光を入力し、光ファイバ内部でレイリー散乱された光のうち、後方に散乱される光（以下、レイリー後方散乱光）の振幅を、距離の関数として観測する。故障等によって光ファイバの損失が増加し、損失変動が生じた場合、ＯＴＤＲやＯＦＤＲで観測される後方レイリー散乱光の振幅が減少するため、光ファイバ内の損失の分布を測定することで、故障地点を特定できる。

しかしながら、光ファイバが分岐を有する場合、分岐下部の光ファイバの全ての後方レイリー散乱光が重なって観測されるため、故障が生じた光ファイバを特定することが不可能である。

このような問題を解決するため、特許文献１には、分岐を有する光ファイバのレイリー散乱光の複素振幅を個々の光ファイバについて独立に測定せずに、分岐部以降（以下、分岐下部という。）の光ファイバにおける損失増加等のモニタリングを可能とする手法が提案されている。以下に手法の概要を説明する。

従来の手法は、図５に示すように、Ｎ（Ｎは複数）本の分岐を有する光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に全反射フィルタ３０を備え、光ファイバの分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端までの距離が各々異なる分岐を有する光ファイバに適用される。

事前のステップでは、モニタ装置５０は、分岐部２０からＮ本に分岐された状態の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を分岐部２０からの距離ｚの関数として測定し、測定したデータを保管しておく。測定されるレイリー散乱光複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）は、Ｎ本に分岐された光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅の和であり、次式で記述される。

ここで、ｆ_ｎ（ｚ）は、分岐下部のｎ番目の光ファイバ１０−ｎのレイリー散乱光複素振幅である。

故障発生時のステップでは、故障発生時、即ち分岐下部のある特定の光ファイバに損失変動が生じた場合、事前のステップと同様に、分岐部２０からＮ本に分岐された状態の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）を分岐部からの距離ｚの関数として測定する。

計算ステップでは、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬ_ｋとした時、以上の測定を基に、＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）＞_ｚ＝Ｚを計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける故障発生時に生じた損失増加分を算出する。

ここで、＜＞_ｚ＝Ｚは、Ｚ近傍における空間的な平均操作を表し、空間的な相関を求めることに相当する。また、＊は、位相共役を意味する。＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）＞_ｚ＝Ｚの平均操作は、測定の空間分解能に対して十分に長い範囲にわたって行う。

以上の測定並びに計算ステップを経て、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける故障発生時に生じた損失増加分を正しく導くことができることを理解するには、以下の知見を必要とする。

レイリー散乱光複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）は、各光ファイバ１０−１〜１０−Ｎについて、全反射フィルタ３０によって折り返されたレイリー散乱光複素振幅を含んで測定される。したがって、ｎ番目の光ファイバ１０−ｎの全反射フィルタ３０までの距離をＬ_ｎとすると、ｆ_ｎ（ｚ）は、見かけ上の距離２Ｌ_ｎの波形として測定される。

０＜ｚ≦Ｌ_ｎの範囲では、ｆ_ｎ（ｚ）は、次式のように記述される。

ここで、α_ｎ（ｚ）は、ｎ番目の光ファイバ１０−ｋの距離ｚに対する損失分布である。σ_ｎ（ｚ）は、光ファイバを構成するガラスの屈折率揺らぎ分布から生じる振幅揺らぎを示す。

また、Ｌ_ｎ＜ｚ≦２Ｌ_ｎの範囲では、全反射フィルタ３０で反射されて反対向きに進行する試験光による散乱光振幅が測定される。したがって、σ_ｎ（ｚ）は、ｚ＝Ｌ_ｎを中心に鏡像対称となり、次式の関係が成り立つ。

式（３）の関係から、Ｌ_ｎ＜ｚ≦２Ｌ_ｎの範囲におけるｆ_ｎ（ｚ）は、次式のように記述される。

また、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋに故障が発生し、その損失がΔα（ｚ）だけ変動（増加）したとすると、測定されるトータルのレイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）は、次式で記述される。

以上のように測定されたｓ（ｚ）と、保管されたｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）から＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）＞_ｚ＝Ｚを計算することにより、損失変動Δα（ｚ）を算出する。具体的には、ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）をｚ＝Ｌ_ｋで空間反転させた波形ｆ_{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）と、ｓ（ｚ）との相互相関を計算する。ｆ_{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）は、次式のように記述される。

ここで、γ_ｎ（ｚ）は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋ以外からの寄与であり、ｆ_ｎ（ｚ）の関数である。

＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_ｋ−ｚ）＞_ｚ＝Ｚは、次式のように計算する。

ここで、σ_ｎ（ｚ）の生じる要因であるガラスの屈折率密度揺らぎ分布は、光ファイバによって不規則に分布しているため、σ_ｎ（ｚ）の波形は、光ファイバによって異なる。したがって、σ_ｎ（ｚ）の相互相関については、以下の直交関係が成立する。

ここで、δ_ｉｊは、クロネッカーのデルタであり、ｉ＝ｊの時に１で、ｉ≠ｊの時に０である。式（８）の関係から、

であるから、式（７）は、第１項以外全て０となる。また、ｅｘｐ［−α_ｋ（Ｌ_ｋ）］は、定数であり、ｅｘｐ［−α_ｋ（ｚ）−α_ｋ（２Ｌ_ｋ−ｋ）］も損失の対称性から定数となる。したがって、結局式（７）は、Ａを定数として

となる。Δα（ｚ）は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける損失変動を表しているから、同様にして＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_１−ｚ）＞_ｚ＝Ｚ、＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_２−ｚ）＞_ｚ＝Ｚ、…、＜ｓ（ｚ）ｆ^＊ _{ｔｏｔａｌ}（２Ｌ_Ｎ−ｚ）＞_ｚ＝Ｚを計算することで、分岐下部の個別の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎについて、損失変動を算出できる。

特許第４４６９３１８号公報

D.K. Gifford et al., Proc. Of SPIE, Vol. 6770, 67700F, 2007.

しかしながら、本発明者の検討によれば、従来の手法をＰＯＮ（Passive Optical Network）のような実際の光通信設備に適用することは、非常に困難である。

ＰＯＮは、光通信設備の形態の一つであり、分岐を有する光ファイバの応用例である。ＰＯＮにおいて、分岐下部の光ファイバが収容されるケーブルは、屋外に敷設されている場合が多く、外部の天候等の影響によって光ファイバの温度及び歪み状態は常に変化していることが想定される。また、試験装置が設置される局舎から光ファイバ遠端までの距離は、１０ｋｍ以上に及ぶ場合もある。

従来の手法を適用するためには、式（８）に示すσ_ｎ（ｚ）の直交関係を利用するため、故障後に測定されるσ_ｎ（ｚ）は、事前に測定して保管されているσ_ｎ（ｚ）と同じ波形である必要がある。しかしながら、σ_ｎ（ｚ）は、光ファイバ中の温度及び歪み状態が変化することで波形が変化するため、式（８）の直交関係が成立しなくなってしまう（非特許文献１参照）。すなわち、従来の試験方法は、温度及び歪み状態を考慮することができない、という不都合がある。

また、光ファイバの損失増加を測定するために用いられる測定手段であるＯＦＤＲは、測定距離が長距離になるほど空間分解能が劣化し、σ_ｎ（ｚ）が再現性良く測定できない。σ_ｎ（ｚ）を再現性良く得られる距離は、使用する光源のコヒーレンス長に依存し、現在のＯＦＤＲの性能では数ｋｍが限界である。すなわち、従来の試験方法は、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を考慮することができない。

すなわち、従来の試験方法は、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮することができない。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、以下のような構成要素を備える。すなわち、Ｎ（Ｎは複数）本に分岐する分岐部を有する光ファイバの遠端に、試験光を全反射する全反射フィルタを備え、上記光ファイバの分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験方法である。第１の測定ステップは、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、上記分岐部からの距離ｚの関数として測定する。保管ステップは、上記測定された参照振幅データを保管する。第２の測定ステップは、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。第１の算出ステップは、上記保管された参照振幅データと、上記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。第２の算出ステップは、上記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出するようにしたものである。

また、この発明の第１の観点は、以下のような態様を備えることを特徴とする。

第１の態様は、上記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬ_ｋとした時に、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの上記参照振幅データから算出し、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの上記故障時振幅データから算出するようにしたものである。

第２の態様は、上記所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａにおいて、上記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くなるようにしたものである。

第３の態様は、上記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応するようにしたものである。

この発明の第１の観点によれば、試験装置は、故障前と故障後のレイリー散乱光複素振幅をそれぞれ参照振幅データ、及び故障時振幅データとして測定し、これらに基づき光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおけるレイリー散乱光パワースペクトルを算出する。算出したレイリー散乱光パワースペクトルに基づき、相関が最大値を取るように、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを周波数方向にシフトさせ、相互相関を計算することで、損失変動を算出する。このため、相互相関の相関値が最大値を取る周波数方向のシフト量から、光ファイバの故障前と故障後における温度及び歪みの変化量を考慮することができる。また、レイリー散乱光パワースペクトルを所定の区間の長さで切出して算出することにより、長距離に及ぶ光ファイバにおいても、空間分解能の劣化の影響を抑えることができる。

第１の態様によれば、試験装置は、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの参照振幅データから算出し、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの故障時振幅データから算出する。このため、相互相関の相関値が最大値を取るような周波数方向のシフト量以外は、相関値が０となるような相互相関を計算できる。

第２の態様によれば、試験装置は、レイリー散乱光パワースペクトルを算出する際にレイリー散乱光複素振幅を切出す区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａを、レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くして測定する。レイリー散乱光パワースペクトルの波形は、この区間における散乱光の足し合わせの結果生じるため、レイリー散乱光複素振幅測定の空間分解能劣化の影響を軽減し、レイリー散乱光パワースペクトルの波形の再現性を保つことができる。したがって、長距離に及ぶ光ファイバに対しても損失変動を算出する試験方法を適用することができる。

第３の態様によれば、試験装置は、相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量が、光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応している。これにより、レイリー散乱光パワースペクトルが光ファイバの温度及び歪みの状態変化に対して周波数方向にシフトすることから、波形のシフトを追随するように相互計算を計算することで、温度及び歪み変化のある環境下にも適用することができる。

すなわち、この発明によれば、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することができる。

この発明の一実施形態に係る試験装置の機能構成の一例を示す模式図である。 同実施形態におけるモニタ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態における試験装置の動作の一例を示すフローチャートである。 同実施形態におけるレイリー散乱光パワースペクトルの一例を示す模式図である。 従来の試験装置の機能構成の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照してこの発明に関わる実施形態を説明する。

［一実施形態］
図１は、この発明の一実施形態に係る試験装置の機能構成を示す模式図であり、図２は、同実施形態におけるモニタ装置の機能構成を示すブロック図である。試験装置１は、光ファイバ１０−０〜１０−Ｎ、分岐部２０、全反射フィルタ３０、及びモニタ装置４０を備えている。すなわち、試験装置１は、分岐部２０からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に、試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備え、上記分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離が各々異なる光ファイバ１０−１〜１０−Ｎを試験するための装置である。なお、以下の説明において、「複数本」は、「Ｎ本」と読み替えてもよく、「複数本に分岐された」は、「Ｎ本に分岐された」、又は「Ｎ分岐された」と読み替えてもよい。ここで、Ｎは、２以上の任意の整数である。

光ファイバ１０−０は、一端をモニタ装置４０に接続され、他端を分岐部２０に接続されている。分岐部２０に接続された光ファイバ１０−０の一端は、分岐部２０でＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに分岐される。

光ファイバ１０−１〜１０−Ｎは、光ファイバ１０−０が分岐部２０においてＮ本に分岐された、分岐部２０以降の光ファイバである。なお、光ファイバ１０−ｋは、１≦ｋ≦Ｎにおける任意の光ファイバである。光ファイバ１０−１〜１０−Ｎは、遠端に試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備えている。なお、以下の説明において、「分岐部２０以降」は、「分岐下部」と読み替えてもよい。

なお、個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎにおける、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離ｚは、各々異なるように設置する必要がある。

分岐部２０は、一端をモニタ装置４０に接続された光ファイバ１０−０をＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに分岐する。分岐部２０は、例えば、光スプリッタによってＮ分岐する構成となっている。

全反射フィルタ３０は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に取り付けられ、モニタ装置４０から送出される試験光を全反射する。なお、通常、光ファイバで構成される通信ネットワークは、通信光とは異なる波長の試験光が用いられ、入力された試験光が通信信号に影響を及ぼさないよう、試験光のみを全反射する全反射フィルタ３０が挿入されることが多い。

モニタ装置４０は、図２に示すように、レイリー散乱光複素振幅測定部４１、測定データ保管部４２、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３、及び相互相関算出部４４を備えている。

レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、光ファイバ１０−０の一端から試験光を入力し、当該試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測する機能を有する。また、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、当該観測したレイリー散乱光の複素振幅を分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する機能を有する。例えば、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、ＯＦＤＲ装置である。

なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１のＯＦＤＲ装置によって、光ファイバのレイリー散乱光の複素振幅強度を距離ｚの関数として測定できることは、公知の技術である。それらによれば、ＯＦＤＲ装置は、光ファイバなどからの散乱光の複素振幅の測定で数十ミクロン程度の空間分解能を達成することができることが知られている。

レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する。なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を含めて観測し、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬ_ｍａｘとした時に、見かけ上、分岐部２０から２Ｌ_ｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、測定データ保管部４２に送信する。

また、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した故障時振幅データｓ（ｚ）を、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。

測定データ保管部４２は、読出し／書込み可能なメモリであり、レイリー散乱光複素振幅測定部４１から、参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を受信し、保管する。測定データ保管部４２は、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３からの読出しに応じ、参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）をレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。

レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、レイリー散乱光複素振幅測定部４１から故障時振幅データｓ（ｚ）を受信すると、測定データ保管部４２から参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を読出す。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、算出された各レイリー散乱光パワースペクトルを相互相関算出部４４に送信する。

具体的には、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬ_ｋとした時に、光ファイバの所定の区間をｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂとして、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）を区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの参照振幅データから算出し、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの故障時振幅データから算出する。

なお、後述するように、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３において、所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａは、レイリー散乱光複素振幅測定部４１で測定される各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長い必要がある。

相互相関算出部４４は、算出された各レイリー散乱光パワースペクトルをレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３から受信する。相互相関算出部４４は、算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出する。

なお、相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応する。

次に、以上のように構成された試験装置の動作について図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、レイリー散乱光複素振幅測定部４１にはＯＦＤＲ装置を用いるものとする。また、故障時には、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおいて損失増加Δα_ｋ，ｚａが発生することを想定し、当該ｋ番目の光ファイバにおける損失増加Δα_ｋ，ｚａが正しく求められることについて併せて説明する。

レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、試験光を光ファイバ１０−０から入力する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、当該試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する（ＳＴ１１０）。なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬ_ｍａｘとした時に、見かけ上、分岐部２０から２Ｌ_ｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を測定データ保管部４２に送信する。

具体的には、ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）は、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅の和であり、式（１）のように表される。また、ｎ番目の光ファイバの光複素振幅ｆ_ｎ（ｚ）は、式（２）、及び式（４）のように表される。なお、光ファイバは、ＯＦＤＲでは分岐部２０から全反射フィルタ３０に向かって散乱体が一次元的にＭ_ｎ個並んだモデルでモデル化できる。したがって、式（２）、及び式（４）におけるσ_ｎ（ｚ）は、次式のように記述される。

ここで、ａ_ｉｎは、分岐部２０からｉ_ｎ番目の散乱体による後方散乱光の振幅、ｚ_ｉｎは、ｉ_ｎ番目の散乱点の位置である。ν_０は、ＯＦＤＲにおける試験光の周波数掃引の初期周波数であり、Δνは、周波数掃引幅である。また、ｃは、真空中の高速であり、ｎ_ｅは、光ファイバ中の有効屈折率である。

光ファイバ中のガラスの屈折率揺らぎ分布は、空間分解能と比べて微小であるため、空間分解能の範囲で複数の散乱光が足し合わさることにより、σ_ｎ（ｚ）は、ｚに対して不規則なジグザグの波形になる。

測定データ保管部４２は、参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を受信し、保管する（ＳＴ１２０）。

次に、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおいて、損失変動Δα_ｋ，ｚａが生じる故障が発生したとする。

レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバ１０−ｋに損失変動Δα_ｋ，ｚａが生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、距離ｚの関数として再び測定する（ＳＴ１３０）。故障時振幅データｓ（ｚ）は、式（５）のように記述される。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した故障時振幅データｓ（ｚ）をレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。

レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）及び故障時振幅データｓ（ｚ）を受信する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する（ＳＴ１４０）。なお、参照振幅データ測定時は、光ファイバ１０−ｋの故障前であり、故障時振幅データ測定時は、光ファイバ１０−ｋの故障後である。

具体的には、レイリー散乱光パワースペクトルは、ＯＦＤＲ等で観測されるレイリー散乱光複素振幅について、ｚ軸方向の所定の区間を切出し、切出した複素振幅を逆フーリエ変換して得られた波形の絶対値の２乗を計算することで算出される。

ＯＦＤＲでは、試験光の周波数を時間的に掃引して得られる信号を受信するため、得られる信号の時間軸は、試験光の周波数に対応している。したがって、ＯＦＤＲでは、受信した信号をフーリエ変換することにより、距離ｚの関数であるレイリー散乱光複素振幅が算出される。本実施形態では、この距離ｚの関数であるレイリー散乱光複素振幅について任意の区間を切出し、切出した波形を逆フーリエ変換することによって試験光の周波数の関数に戻すことが可能である。

なお、本実施形態では、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、図４に示すように、レイリー散乱光複素振幅を区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａで切出す。具体的には、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬ_ｋとした時に、区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａにおけるレイリー散乱光複素振幅を切出し、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋーｚａ}（ν）を算出する。

ここで、算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）を表式化するために、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ}（ν）について検討する。ｆ’_{ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、レイリー散乱光複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂで切出して算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。

レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）と同様にＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光パワースペクトルの和であり、次式のように記述される。

ここで、ｆ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおけるｆ_ｎ（ｚ）から算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。ｆ_ｎ（ｚ）の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂを切出すことは、式（１３）においてａ_ｎ番目からｂ_ｎ番目までの散乱体の寄与を抜き出すことを意味する。したがって、ｆ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、次式のように記述される。

ここで、σ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）の第２項は、区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの範囲で足し合わされる散乱光の位相差によって変動する項である。例えば、ｚ_ｉ−ｚ_ｊが常にｍｃ／２ｎ_ｅν_ｘ（ｍは、整数）である時、強め合う干渉によって周波数ν_ｘの光が最も強く後方に散乱されるが、実際には光ファイバ中でガラスの屈折率揺らぎは不規則に分布しているため、σ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、不規則なジグザグの波形になる。

σ_ｎ（ｚ）は、σ_ｎ（ｚ）がＯＦＤＲの空間分解能の範囲での散乱光の足し合わせにより生じる。したがって、ＯＦＤＲにおいて、用いる光源のコヒーレンス長を超える長距離地点では、空間分解能が劣化してしまうために、σ_ｎ（ｚ）を再現性良く得ることができなくなってしまう。

一方、σ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、複素振幅を切出す距離ｚの区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａにおける散乱光の足し合わせにより生じる、という点でσ_ｎ（ｚ）と異なる。したがって、σ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}（ν）は、空間分解能に対して十分長い区間の長さでｆ_ｎ（ｚ）を切出していれば、空間分解能劣化の影響は小さく、波形を再現性良く得ることができる。

したがって、レイリー散乱光パワースペクトルを算出することにより、従来技術と比較して長距離にかけて試験を行うことが可能となる。つまり、各レイリー散乱光パワースペクトルを切出す所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａは、測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことが望ましい。

以上のように表式化されたｆ’_{ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ}（ν）を用いて、ｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）を表式化する。

前述の通り、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋのレイリー散乱光複素振幅ｆ_ｋ（ｚ）は、全反射フィルタ３０で全反射された試験光によって折り返された波形を含む。ここで、区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａにおけるｆ_ｋ（ｚ）の波形と、区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける波形とは、どちらも光ファイバ上の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂのレイリー散乱光複素振幅を表す。したがって、図４に示すように、当該２つの区間におけるレイリー散乱光複素振幅からそれぞれ算出されたレイリー散乱光パワースペクトルは、光損失の寄与を除けば、互いに等しい。よって、σ’_{ｋ，ｚａ，ｚｂ}（ν）に関して、次式の関係が成立する。

式（１７）の関係より、ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）の区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａから算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）は、次式のように記述される。

ここで、γ’_{ｎ，２Ｌｎ−ｚｂ，２Ｌｎ−ｚａ}(ν)は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのうち、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋを除く光ファイバの寄与である。

以上より、ｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）が表式化された。

次に、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける故障時のレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を算出する。

ここで、算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を表式化について検討する。ｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）は、レイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）を区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂで切出して算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。

ｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）は、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに損失変動Δα_ｋ，ｚａが発生したとすると、次式のように記述される。

なお、レイリー散乱光パワースペクトルは、光ファイバの温度及び歪み状態が変化すると、波形が横軸、即ち周波数方向にシフトすることが知られている（非特許文献１参照）。レイリー散乱光パワースペクトルは、光ファイバの温度の変化量がΔＴ、歪みの変化量がΔεの時の周波数方向のシフト量Δνが次式のように記述される。

ここで、ν_１は、ＯＦＤＲにおける試験光の周波数掃引の中心周波数であり、Ｋ_Ｔ及びＫ_εは、それぞれ光ファイバの温度変化、及び歪み変化に対するスペクトルシフトの定数である。

したがって、参照振幅データ測定時と比較して、故障時のｎ番目の光ファイバ１０−ｎの温度及び歪み状態が異なる場合、光ファイバ１０−ｎのレイリー散乱光パワースペクトルの周波数方向のシフト量をΔν_ｎとすると、次式の関係が成り立つ。

式（２１）の関係より、ｓ（ｚ）の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂから算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）は、次式のように記述される。

以上より、ｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）が表式化された。

以上の計算により、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、算出した各レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）、及びｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を相互相関算出部４４に送信する。

相互相関算出部４４は、各レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）、及びｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を受信する。相互相関算出部４４は、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）と、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされたレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν＋ν’）との相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出する（ＳＴ１５０）。

ここで、ν’は、ｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν）を周波数方向にシフトさせる周波数のシフト量である。

具体的には、相互相関算出部４４は、次式にしたがい、相互相関を計算する。

ここで、σ’_{ｎ，ｚａ，ｚｂ}(ν)の波形は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎによって異なるため、レイリー散乱光複素振幅と同様に、次式の関係が成り立つ。

ここで、δ（ν’−Δν_ｉ）は、クロネッカーのデルタであり、ν’＝Δν_ｉの時に１で、ν’≠Δν_ｉの時に０である。式（２４）の関係から、

となるため、ν’≠Δν_ｋの時、式（２３）は、第１項以外全て０となる。

また、ｅｘｐ［−α_ｋ（Ｌ_ｋ）］は、定数であり、ｅｘｐ［−α_ｋ（２Ｌ_ｋ−ｚ_ａ）］ｅｘｐ［−α_ｋ（ｚ_ａ）］も損失の対称性から定数となる。したがって、式（２３）は、距離ｚに依存しない定数Ａ’を係数として、

と表される。

式（２９）は、周波数のシフト量ν’の値を変化させながら式（２３）を計算すると、ν’≠Δν_ｋの時、式（２３）の値は、０になり、ν’＝Δν_ｋの時、式（２３）の値は、Ａ’ｅｘｐ［−Δα_ｋ，ｚａ］となることを示している。

なお、計算された相互相関の相関値がＡ’であった場合、当該ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおいて、損失変動は生じていないことが分かる。

したがって、計算された相互相関の相関値を正常な地点において計算されるＡ’と比較することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける損失変動Δα_ｋ，ｚａを算出することができる。

つまり、相互相関算出部４４は、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’_{ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ}（ν）と、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされたレイリー散乱光パワースペクトルｓ’_{ｚａ，ｚｂ}（ν＋ν’）との相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出することができる。

また、相互相関の相関値が最大となる周波数方向のシフト量ν’は、上述の通り、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの温度及び歪みの変化量と対応する。したがって、相互相関算出部４４は、参照振幅データ測定時と、故障時とで光ファイバの温度及び歪み状態が異なっていても、損失変動を算出することができる。

なお、相互相関算出部４４は、様々な周波数方向のシフト量ν’について相互相関を計算し、相互相関の相関値が最大値になるシフト量ν’を導出してもよい。また、相互相関算出部４４は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに予め設置された図示しない温度センサや歪みセンサ等の観測値に基づき、当該シフト量ν’の初期値を導出してもよい。

また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３及び相互相関算出部４４は、ステップ（ＳＴ１４０−ＳＴ１５０）を、区間を変えて実行することで、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの任意の地点で生じた損失変動を算出することができる。

また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３及び相互相関算出部４４は、ステップ（ＳＴ１４０−ＳＴ１５０）を、分岐下部の各光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの全反射フィルタ３０までの距離Ｌ_１、Ｌ_２、…、Ｌ_Ｎについて実行することで、個別の光ファイバに生じた任意の区間における損失変動を算出することができる。

以上詳述したように、一実施形態では、試験装置１は、分岐部２０から複数本に分岐された個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備え、上記分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離が各々異なる光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに対して損失変動を算出する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、上記分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する。ここで、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、上記試験光を上記全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、上記分岐部２０から上記全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬ_ｍａｘとした時に、見かけ上、上記分岐部２０から２Ｌ_ｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定する。測定データ保管部４２は、上記測定された参照振幅データを保管する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、上記保管された参照振幅データと、上記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。相互相関算出部４４は、上記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出するようにしている。このため、相互相関の相関値が最大値を取る周波数方向のシフト量から、光ファイバの故障前と故障後における温度及び歪みの変化量を考慮することができる。また、レイリー散乱光パワースペクトルを所定の区間の長さで切出して算出することにより、長距離に及ぶ光ファイバにおいても、空間分解能の劣化の影響を抑えることができる。

したがって、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングすることができる。

また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、上記ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬ_ｋとした時に、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの上記参照振幅データから算出し、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの上記故障時振幅データから算出するようにしている。このため、相互相関の相関値が最大値を取るような周波数方向のシフト量以外は、相関値が０となるような相互相関を計算できる。

したがって、相互相関の相関ピーク値と損失変動が明確に関連付けられ、損失変動をより明確に算出することができる。

また、上記所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａは、測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くなるようにしている。このため、レイリー散乱光複素振幅測定の空間分解能劣化の影響を軽減し、レイリー散乱光パワースペクトルの波形の再現性を保つことができる。

したがって、長距離に及ぶ光ファイバに対しても損失変動を算出する試験方法を適用することができる。

また、上記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応するようにしている。これにより、レイリー散乱光パワースペクトルが光ファイバの温度及び歪みの状態変化に対して周波数方向にシフトすることから、波形のシフトを追随するように相互計算を計算することで、温度及び歪み変化のある環境下にも適用することができる。

したがって、光ファイバの温度及び歪み状態が故障前と故障後で異なっていても、当該状態の変化を考慮して損失変動を算出することができる。

すなわち、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することができる。

要するにこの発明は、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。

１…試験装置、１０−０〜１０−Ｎ…光ファイバ、２０…分岐部、３０…全反射フィルタ、４０、５０…モニタ装置、４１…レイリー散乱光複素振幅測定部、４２…測定データ保管部、４３…レイリー散乱光パワースペクトル算出部、４４…相互相関算出部。

Claims (8)

1. 分岐部からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタを備え、前記分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験方法であって、
   参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、前記分岐部からの距離ｚの関数として測定する第１の測定ステップと、
   前記測定された参照振幅データを保管するデータ保管ステップと、
   特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、前記距離ｚの関数として測定する第２の測定ステップと、
   前記保管された参照振幅データと、前記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する第１の算出ステップと、
   前記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出する第２の算出ステップとを有し、
   前記第１の測定ステップは、前記試験光を前記全反射フィルタによって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、前記分岐部から前記全反射フィルタまでの距離の最大値をＬ_ｍａｘとした時に、見かけ上、前記分岐部から２Ｌ_ｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定することを特徴とする試験方法。
2. 前記第１の算出ステップは、前記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬ_ｋとした時に、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの前記参照振幅データから算出し、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの前記故障時振幅データから算出することを特徴とする、請求項１に記載の試験方法。
3. 前記所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａは、前記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の試験方法。
4. 前記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、前記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の試験方法。
5. 分岐部からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタを備え、前記分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験装置であって、
   参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆ_{ｔｏｔａｌ}（ｚ）を、前記分岐部からの距離ｚの関数として測定する第１の測定手段と、
   前記測定された参照振幅データを保管するデータ保管手段と、
   特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、前記距離ｚの関数として測定する第２の測定手段と、
   前記保管された参照振幅データと、前記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂにおける、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する第１の算出手段と、
   前記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂに生じた損失変動を算出する第２の算出手段とを有し、
   前記第１の測定手段は、前記試験光を前記全反射フィルタによって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、前記分岐部から前記全反射フィルタまでの距離の最大値をＬ_ｍａｘとした時に、見かけ上、前記分岐部から２Ｌ_ｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定することを特徴とする試験装置。
6. 前記第１の算出手段は、前記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬ_ｋとした時に、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌ_ｋ−ｚ_ｂ＜ｚ＜２Ｌ_ｋ−ｚ_ａの前記参照振幅データから算出し、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚ_ａ＜ｚ＜ｚ_ｂの前記故障時振幅データから算出することを特徴とする、請求項５に記載の試験装置。
7. 前記所定の区間の長さｚ_ｂ−ｚ_ａは、前記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の試験装置。
8. 前記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、前記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応することを特徴とする、請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の試験装置。

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