JP5470891B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測定光伝送媒体から射出される戻り光に基づいて被測定光伝送媒体の特性を測定する測定装置に関するものである。

例えば、被測定光ファイバ等の被測定光伝送媒体の特性を測定する技術として、フォトンカウンティング法によるＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）が知られている（非特許文献１参照）。

フォトンカウンティング法によるＯＴＤＲでは、フォトンカウンティング法によらずに戻り光の受光強度に基づいて被測定光ファイバの特性を測定する従来のＯＴＤＲ（以下、従来ＯＴＤＲと称する）と同様に、例えばパルス化されたレーザ光を測定光として被測定光ファイバの一端から入射し、当該被測定光ファイバから射出されるレイリー散乱光を含む戻り光を受光し、これによって得られる受光信号に基づいて被測定光ファイバの特性を測定する。具体的には、戻り光を受光することによって得られた受光信号から、被測定光ファイバ中の融着点（splice）やコネクタでの接続損失、被測定光ファイバ自体の伝送損失などの特性が、位置情報（距離情報）と共に測定される。

そして、フォトンカウンディング法によるＯＴＤＲでは、被測定光ファイバの長さ方向における測定対象位置からの戻り光が光子数個程度となるように被測定光ファイバに入射する測定光あるいは被測定光ファイバから射出される戻り光を減衰し、アバランシェフォトダイオードにて上記戻り光を受光することによって受光信号を得る。
なお、アバランシェフォトダイオードは、ブレークダウン電圧以下の逆バイアスを印加するガイガーモードで用いることによって、光子を受光した場合に大幅に増幅した電流パルスを受光信号として出力するものである。
このようなガイガーモードのアバランシェフォトダイオードは、光子を受光したときのみ受光信号を出力する。このため、アバランシェフォトダイオードを用いることによって光子レベルで戻り光の有無を検出することができる。

さらに、フォトンカウンディング法によるＯＴＤＲでは、測定光を所定回数、被測定光ファイバに入射し、その都度測定対象位置からの光子の有無を検出し、その検出回数を計測する。そして、被測定光ファイバの長さ方向全ての測定対象位置ごとに光子の検出回数を計測し、統計値を算出する。光子の検出回数は、測定対象位置からの戻り光の強度を示している。したがって、フォトンカウンディング法によるＯＴＤＲによって被測定光ファイバの特性を測定することが可能となる。

このようなフォトンカウンティング法によるＯＴＤＲによれば、戻り光の強度が光子レベルの微弱な光信号であった場合であっても被測定光ファイバの特性を測定することができ、従来ＯＴＤＲでは検出できない−７０ｄＢｍ以下の戻り光を捕捉して被測定光ファイバの特性を測定することができる。

また、従来ＯＴＤＲでは、アナログ帯域の制限を受けるため、戻り光の強度と被測定光ファイバの測定対象位置との関係を示す測定波形に含まれるパルス形状部分の後端が長引く、いわゆる裾引きが発生する。
これに対して、フォトンカウンティング法によるＯＴＤＲは、光子の検出回数というデジタル値を用いたデジタル処理によって戻り光の強度と被測定光ファイバの測定対象位置との関係を示す測定波形を得るため、いわゆる裾引きが発生せずに距離分解能が非常に高いという利点を有する。

Eleni Diamanti, et al, "1.5 μm photon-counting optical time-domain reflectometry with a single-photon detector based on upconversion in a periodically poled lithium niobate waveguide," Optocal Letters, Vol.31, No.6, 2006

ところで、アバランシェフォトダイオードをガイガーモードで用いる場合には、上述のように大幅に増幅した電流パルスが出力される。つまり、アバランシェフォトダイオードの受光感度が極めて高くなる。このため、アバランシェフォトダイオードに到達する光子が多量である場合にはアバランシェフォトダイオードが飽和状態となり、正確な電流パルスの数が得られなくなる。したがって、上述のようにアバランシェフォトダイオードが単位時間当たりに受光する光子数が数個程度（例えばアバランシェフォトダイオードとしてシングルフォトンアバランシェフォトダイオードを用いる場合には１個）となるように、測定光あるいは戻り光の強度を調節する必要がある。

なお、アバランシェフォトダイオードに限らず光電変換素子では、検出可能な受光強度が限られている。このため、被測定光ファイバから射出される戻り光に基づいて被測定光ファイバの特性を測定する場合には、光電変換素子に入射される戻り光の強度を光電変換素子において検出可能な強度に調節する必要が生じる場合がある。
一方で、周知のように戻り光の強度は、例えば被測定光ファイバにおけるコネクタに相当する箇所で急激に変化する。これは、例えばコネクタにおいて発生したフレネル反射による光が戻り光に含まれているためである。

そして、上記のように戻り光の強度が急激に変化した場合には、戻り光の強度が光電変換素子の検出可能な受光強度から外れる場合があるため、その都度、戻り光の強度を調節する必要がある。
実際には、戻り光の強度の調整は、バリアブルアッテネータを設置し、当該バリアブルアッテネータにおける測定光あるいは戻り光の減衰量を光電変換素子において戻り光の検出が可能となるまで徐々に変化させることによって行われる。
しかしながら、特に戻り光の強度の変化量が大きい場合には、バリアブルアッテネータの減衰量を変化させる工程と、戻り光を検出する工程とを光電変換素子において戻り光の検出が可能となる減衰量に辿り着くまで、多数繰り返す必要があり、戻り光の強度調整に非常に時間がかかることとなる。
特に、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオードを用いて戻り光の検出を行うフォトンカウンディング法によるＯＴＤＲでは、アバランシェフォトダイオードにおいて検出可能な戻り光の強度範囲が極めて狭く、頻繁に戻り光の強度がアバランシェフォトダイオードの検出可能範囲を外れるため、頻繁に戻り光の強度を調節する必要が生じ、非常に長い測定時間を必要とする。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、被測定光伝送媒体から射出される戻り光に基づいて被測定光伝送媒体の特性を測定する測定装置において、測定時間を短縮すること目的とする。
特に、本発明は、フォトンカウンディング法によるＯＴＤＲを用いて被測定光伝送媒体から射出される戻り光に基づいて被測定光伝送媒体の特性を測定する測定装置において、測定時間を短縮すること目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、被測定光伝送媒体から射出される戻り光に基づいて上記被測定光伝送媒体の特性を測定する測定装置であって、上記被測定光伝送媒体の長さ方向における上記戻り光の強度プロファイルを取得する強度プロファイル取得手段と、上記強度プロファイルに基づいて上記戻り光の強度を調節し、当該調節された戻り光に基づいて上記被測定光伝送媒体の特性を測定する特性測定手段とを備えるという構成を採用する。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記特性測定手段が、上記強度プロファイルに基づいて上記戻り光を光子レベルで検出可能と推定される上記戻り光の強度調節量を算出し、当該強度調節量に応じて上記戻り光の強度を調節するという構成を採用する。
第３の発明は、上記第２の発明において、上記特性測定手段が、上記強度調節量に応じて強度が調節された上記戻り光が上記光子レベルで検出不能である場合に、上記強度調節量を初期値として上記戻り光が上記光子レベルで検出可能な強度調節量を探索するという構成を採用する。
第４の発明は、上記第１〜３いずれかの発明において、上記強度プロファイル取得手段が、上記戻り光の受光強度に基づいて上記強度プロファイルを取得するという構成を採用する。
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記強度プロファイル取得手段及び上記特性測定手段が、上記戻り光を光電変換するアバランシェフォトダイオードを共有するという構成を採用する。

本発明によれば、先に被測定光伝送媒体の長さ方向における位置と戻り光の強度との関係を示す強度プロファイルが取得され、続いて強度プロファイルに基づく戻り光の強度調節を行いながら、調節された戻り光にもとづいて被測定光伝送媒体の特性が測定される。
ここで、戻り光の調節量は、戻り光の強度に依存する。このため、強度プロファイルから被測定光伝送媒体のある測定対象位置からの戻り光を検出する場合における戻り光の調節量を推定することができる。
したがって、本発明によれば、強度プロファイルに基づいて素早く戻り光の強度を調節することが可能となり、被測定光伝送媒体の特性の測定時間を短縮することが可能となる。

本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置において取得される強度プロファイルを示す波形図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置において取得される測定波形を示す図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置において用いられる第１テーブルを示す図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置において用いられる被測定光ファイバの長さ方向の位置と強度との関係を示すテーブルを示す図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置において用いられる第２テーブルを示す図である。 本発明の一実施形態における光ファイバ特性測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る測定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、被測定光伝送媒体の１つである被測定光ファイバの特性を測定する光ファイバ特性測定装置に本発明の測定装置を適用した形態について説明する。

図１は、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓの概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓは、レーザ光源１と、ドライバ２と、バリアブルアッテネータ３と、光カプラ４と、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）５と、パルスカウンタ６と、トランスインピーダンスアンプ７と、Ａ／Ｄコンバータ８と、信号処理部９と、制御部１０と、表示部１１とを備えている。

レーザ光源１は、ドライバ２に駆動されることによってパルス化されたレーザ光を測定光Ｌ１として射出するものである。当該レーザ光源１としては、例えば、１．５５μｍ帯のレーザ光を射出するＭＱＷ−ＤＦＢ（多重量子井戸−分布帰還型）半導体レーザ等を用いることができる。
ドライバ２は、レーザ光源１を駆動するものであり、制御部１０と電気的に接続され、制御部１０からの指令に基づいてレーザ光源１を駆動する。
バリアブルアッテネータ３は、レーザ光源１から射出された測定光Ｌ１を減衰させるものであり、制御部１０の制御により測定光Ｌ１の減衰量を調節可能に構成されている。
光カプラ４は、測定光Ｌ１を被測定光ファイバＦの一端から内部に入射させると共に、被測定光ファイバＦの一端から射出された戻り光Ｌ２を測定光Ｌ１と別経路で射出するものであり、被測定光光ファイバＦの一端に接続されている。なお、光カプラ４の代わりに光サーキュレータを設置しても良い。
なお、戻り光Ｌ２には、測定光Ｌ１が被測定光ファイバＦの内部においてレイリー散乱することによって発生するレイリー散乱光や、測定光Ｌ１が被測定光ファイバＦの端面においてフレネル反射することによって発生する反射光が含まれている。

アバランシェフォトダイオード５は、光カプラ４から射出された戻り光Ｌ２を受光して光電変換するものであり、電流信号Ｓ１（受光信号）を出力する。
このアバランシェフォトダイオード５は、増倍度が低いものの受光する戻り光Ｌ２の強度（受光強度）と出力電流とが比例するリニアモードと、受光強度と出力電流とが比例しないものの増倍度が非常に高くて光子レベルで戻り光Ｌ２を検出可能なガイガーモードとに設定可能とされている。なお、光子レベルで戻り光Ｌ２を検出可能とは、入射される戻り光Ｌ２の強度が光子数個程度であっても電流信号Ｓ１を出力可能な状態を意味する。
そして、アバランシェフォトダイオード５は、制御部１０によって、ブレークダウン電圧より高い逆バイアスが印加されることによってリニアモードに設定され、ブレークダウン電圧以下の逆バイアスが印加されることによってガイガーモードに設定される。

パルスカウンタ６は、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から入力される電流信号Ｓ１（電流パルス）をカウントし、このカウント数を含む（すなわち光子の検出回数を含む）デジタル信号Ｓ２を出力する。

トランスインピーダンスアンプ７は、リニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から入力される電流信号Ｓ１を電圧信号Ｓ３に増幅して変換するものである。
Ａ／Ｄコンバータ８は、トランスインピーダンスアンプ７から入力される電圧信号Ｓ３をデジタル信号Ｓ４に変換して出力するものである。

信号処理部９は、パルスカウンタ６とＡ／Ｄコンバータ８とに電気的に接続されており、パルスカウンタ６から入力されるデジタル信号Ｓ２と、Ａ／Ｄコンバータ８から入力されるデジタル信号Ｓ４とに対して所定の信号処理を施すものである。
そして、この信号処理部９は、強度プロファイル作成部９ａと、強度プロファイル記憶部９ｂと、測定波形作成部９ｃとを備えている。

強度プロファイル作成部９ａは、Ａ／Ｄコンバータ８から入力されるデジタル信号Ｓ４から被測定光ファイバＦの長さ方向における戻り光Ｌ２の強度プロファイルを作成するものである。
なお、Ａ／Ｄコンバータ８から入力されるデジタル信号Ｓ４は、リニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１に基づいて生成されるものである。ここで、リニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１の強度はアバランシェフォトダイオード５に入射される戻り光Ｌ２の強度と比例する。このため、Ａ／Ｄコンバータ８から強度プロファイル作成部９ａに入力されるデジタル信号Ｓ４には、戻り光Ｌ２の強度を示すデータが含まれている。したがって強度プロファイル作成部９ａは、デジタル信号Ｓ４から被測定光ファイバＦの長さ方向における戻り光２の強度プロファイルを作成することができる。
また、強度プロファイル作成部９ａは、作成した強度プロファイルを強度プロファイル記憶部９ｂに記憶させると共に表示部１１に入力して表示させる。なお、必ずしも強度プロファイルを表示部１１において表示させる必要はない。

上述の強度プロファイルは、被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と戻り光Ｌ２の強度との関係を示したデータ群であり、可視化すると、例えば図２に示すような波形となる。
ただし、強度プロファイルは、リニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１に基づいて作成されるため、短時間で作成可能であるものの、図２に示すように、パルス形状部分の後端が長引く、いわゆる裾引き領域Ｒを有するものとなる。

測定波形作成部９ｃは、パルスカウンタ６から入力されるデジタル信号Ｓ２から、被測定光ファイバＦにおける長さ方向の位置と戻り光Ｌ２の強度との関係（特性）を示す測定波形を生成するものである。
なお、パルスカウンタ６から入力されるデジタル信号Ｓ２は、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１に基づいて生成されるものである。ここで、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１は、アバランシェフォトダイオード５に光子が入射された場合に出力されるものであるため、パルスカウンタ６から測定波形作成部９ｃに入力されるデジタル信号Ｓ２には、光子の検出回数を示すデータが含まれている。そして、測定波形作成部９ｃは、被測定光ファイバＦの長さ方向の測定対象位置に応じて繰り返し入力されるデジタル信号Ｓ２から、被測定光ファイバＦの長さ方向の各測定対象位置における光子の検出回数を統計値として取得する。被測定光ファイバＦの各測定対象位置における光子の検出回数は、各測定対象位置からの戻り光の強度に比例する。このため、測定波形作成部９ｃは、当該統計値から被測定光ファイバＦにおける長さ方向の位置と戻り光Ｌ２の強度との関係（特性）を示す測定波形を生成することができる。
また、測定波形作成部９ｃは、作成した測定波形を被測定光ファイバＦの特性を示す測定値として表示部１１において表示させる。

上述の測定波形は、強度プロファイルと同様に被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と戻り光Ｌ２の強度との関係を示したデータ群から形成されるものであり、例えば図３に示すような波形となる。
ここで、測定波形は、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５から出力される電流信号Ｓ１に基づいて作成される。すなわち、いわゆるフォトンカウンティング法を用いたＯＴＤＲによって測定波形が形成される。このため、図３に示すように、測定波形は、強度プロファイルが有するような裾引き領域がなくなったものとなる。

制御部１０は、光ファイバ特性測定装置Ｓ全体の制御を行うものであり、図１に示すように、ドライバ２、バリアブルアッテネータ３、アバランシェフォトダイオード５及び信号処理部９と電気的に接続されている。この制御部１０は、例えば、アクティブクエンチング回路やパッシブクエンチング回路を備えており、またバイアス制御回路によりアバランシェフォトダイオード５のモード切替を行う。

そして、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいて制御部１０は、信号処理部９の強度プロファイル作成部９ａにおいて作成された強度プロファイルに基づいてアバランシェフォトダイオード５に入射する戻り光Ｌ２の強度を調節する。
より詳細には、例えば制御部１０は、予め戻り光Ｌ２の強度と、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能となるバリアブルアッテネータ３の減衰量（戻り光の強度調節量）とが関連付けられた第１テーブルを記憶している。例えば第１テーブルとしては、図４に示すように、予め設定された強度Ａ１〜ＡＮの各々に対して減衰量ａ１〜ａＮが対応付けられたテーブルであり、実験結果やバリアブルアッテネータ３の特性に基づく演算に基づいて得られる。このような第１テーブルは、後述する第２テーブル（被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と上記減衰量との関係を示すテーブル）を作成する際に参照されるものである。なお、当該第１テーブルに代えて上記強度と上記減衰量との関係式を記憶しても良い。
ここで、強度プロファイル作成部９ａで作成された強度プロファイルは、被測定光ファイバＦの長さ方向の位置と戻り光Ｌ２の強度とが関連付けられたものであり、例えば、図５に示すように、被測定光ファイバＦの長さ方向の位置と戻り光Ｌ２の強度とが関連付けられたテーブルとして考えることができる。そして、制御部１０は、上記第１テーブルと上記強度プロファイルとを用いて、被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と上記減衰量とが関連付けられた第２テーブルを作成する。具体的には、例えば図５に示すテーブルの強度を、図４に示す第１テーブルを用いて減衰量に置き換えることによって図６に示すような第２テーブルを作成する。なお、当該第２テーブルに代えて上記位置と上記減衰量との関係式を記憶しても良い。また、被測定光ファイバＦの位置は、戻り光Ｌ２の検出タイミングによって特定される。このため、第１テーブル及び第２テーブルにおいて被測定光ファイバＦの位置を、戻り光Ｌ２の検出タイミングに置き換えられて記憶することもできる。
そして、制御部１０は、上記第２テーブルを用いてアバランシェフォトダイオード５に入射する戻り光Ｌの強度を調節する。つまり、制御部１０は、被測定光ファイバＦのある測定対象位置からの戻り光Ｌ２をアバランシェフォトダイオード５にて検出する場合に第２テーブルから当該測定対象位置に対応するバリアブルアッテネータ３の減衰量を取得（算出）し、当該減衰量に基づいてバリアブルアッテネータ３の調節を行うことで、アバランシェフォトダイオード５に入射する戻り光Ｌ２の強度を調節する。

また、制御部１０は、上記第２テーブルを用いてバリアブルアッテネータ３の調節を行った結果、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出不能である場合には、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能なバリアブルアッテネータ３の減衰量を探索する。なお、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出不能とは、アバランシェフォトダイオード５から電流パルスが出力されない状態を示す。
バリアブルアッテネータ３の減衰量を探索する場合には、制御部１０は、パルスカウンタ６を介して信号処理部９に光子の検出回数を示すデジタル信号Ｓ２に光子の検出回数（電流パルスの検出回数）を示すデータが含まれているかを監視し、上記第２テーブルを用いてバリアブルアッテネータ３の調節を行った結果、光子の検出回数を示すデータがデジタル信号Ｓ２に含まれていない場合には、第２テーブルが示す減衰量を初期値として光子の検出回数を示すデータがデジタル信号Ｓ２に含まれるまでバリアブルアッテネータ３の減衰量を一定値ずつ変化させる。
なお、上記第２テーブルを用いてバリアブルアッテネータ３の調節を行った結果、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出不能となるということは、実際の戻り光Ｌ２の強度が強度プロファイルに示す値とずれていることを示している。一方で、このような実際の戻り光Ｌ２の強度の強度プロファイルからのずれは、強度プロファイルの上記裾引き領域において発生しやすい。そして、一般的に裾引き領域における実際の戻り光Ｌ２の強度は、強度プロファイルが示す強度よりも小さな値となる。このため、上述のように、バリアブルアッテネータ３の減衰量を一定値ずつ変化させる場合には、減衰量を減少させる方向に変化させることによって、短時間で探索を完了することが可能となる。

表示部１１は、信号処理部９の強度プロファイル作成部９ａから入力される強度プロファイル及び信号処理部９の測定波形作成部９ｃから入力される測定波形を可視化して表示するものであり、例えばディスプレイが用いられる。

続いて、上述のように構成された本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓの動作について図７のフローチャートを参照して説明する。

まず最初に、制御部１０は、不図示の操作部等から測定の開始指令が入力されると、測定の開始準備を行う（ステップＳ１）。
具体的には、制御部１０は、ドライバ２及び信号処理部９へ起動指令を入力すると共に、アバランシェフォトダイオード５をリニアモードに設定する。ここで、制御部１０は、バリアブルアッテネータ３が機能しない状態、すなわちバリアブルアッテネータ３の減衰量をゼロに調整しておく。

続いて、強度プロファイルの取得が行われる（ステップＳ２）。
具体的には、制御部１０は、ドライバ２に測定光Ｌ１の射出指令を入力する。この射出指令がドライバ２に入力されると、ドライバ２によってレーザ光源１が駆動され、パルス化されたレーザ光が測定光Ｌ１としてレーザ光源１から射出される。
レーザ光源１から射出された測定光Ｌ１は、バリアブルアッテネータ３に入射するが、バリアブルアッテネータ３の減衰量がゼロとなるように調節されているため、バリアブルアッテネータ３を通過し、さらに光カプラ４を介して被測定光ファイバＦの一端から被測定光ファイバＦの内部に入射する。

被測定光ファイバＦの内部に測定光Ｌ１が入射されると、測定光Ｌ１が被測定光ファイバＦが散乱あるいは反射することによって被測定光ファイバＦの測定光Ｌ１が入射された一端側に戻る光が発生し、当該光が戻り光Ｌ２として被測定光ファイバＦから射出される。この戻り光Ｌ２は、光カプラ４によって測定光Ｌ１と分岐され、その後アバランシェフォトダイオード５に入射する。
ここでアバランシェフォトダイオード５は、リニアモードに設定されている。このため、アバランシェフォトダイオード５からは、戻り光Ｌ２の強度を示す電流信号Ｓ１が出力される。アバランシェフォトダイオード５から出力された出流信号Ｓ１は、トランスインピーダンスアンプ７にて増幅されると共に電圧信号Ｓ３に変換され、さらにＡ／Ｄコンバータ８によってデジタル信号Ｓ４に変換された後、信号処理部９に入力する。

デジタル信号Ｓ４が入力されると、信号処理部９は、強度プロファイル作成部９ａによって強度プロファイルを作成する。
なお、強度プロファイルは、一回のみ被測定光ファイバＦに測定光Ｌ１を入射し、その戻り光Ｌ２をリニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５で検出することによって作成することができるため、極めて高速に作成することができる。このため、例えば、２のべき乗回の加算平均化を行ってノイズの低減を図ることが好ましい。２の８乗から２の１１乗程度の加算回数であれば、ほぼリアルタイムに強度プロファイルを作成することができる。
そして、このようにして作成された強度プロファイルが信号処理部９の強度プロファイル記憶部９ｂに記憶されることで、強度プロファイルの取得が完了する。

このように強度プロファイルの取得が完了すると、続いて測定波形の取得が行われる（ステップＳ３）。なお、上述のように測定波形は、被測定光ファイバＦの長さ方向の特性を示している。このため、当該測定波形の取得によって、被測定光ファイバＦの特性を測定したこととなる。

測定波形の取得を行う場合に、まず制御部１０は、予め記憶する上記第１テーブル（戻り光Ｌ２の強度とアバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能となるバリアブルアッテネータ３の減衰量とが関連付けられたテーブル）と、強度プロファイルとを用いて、被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と上記減衰量とが関連付けられた第２テーブルを作成する。

次に制御部１０は、アバランシェフォトダイオード５をガイガーモードに設定すると共に、ドライバ２に測定光Ｌ１の射出指令を入力する。この射出指令がドライバ２に入力されると、ドライバ２によってレーザ光源１が駆動され、パルス化されたレーザ光が測定光Ｌ１としてレーザ光源１から射出される。
レーザ光源１から射出された測定光Ｌ１は、バリアブルアッテネータ３に入射する。ここで制御部１０は、測定したい被測定光ファイバＦの測定対象位置からの戻り光Ｌ２が存在する場合には、その戻り光Ｌ２がアバランシェフォトダイオード５において光子数個程度となるようにバリアブルアッテネータ３の減衰量を調節する必要がある。そして、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいて制御部１０は、バリアブルアッテネータ３の減衰量を、第２テーブルを参照して調節する。この結果、バリアブルアッテネータ３の減衰量を探索することなく、戻り光Ｌ２の強度が調節される。
この結果、バリアブルアッテネータ３に入射した測定光Ｌ１が減衰され、測定したい被測定光ファイバＦの測定対象位置からの戻り光Ｌ２が存在する場合には、その強度がアバランシェフォトダイオード５に光子数個程度が入射する。そして、アバランシェフォトダイオード５に戻り光Ｌ２が入射された場合にはアバランシェフォトダイオード５から電流信号Ｓ１（電流パルス）が出力される。
そして、制御部１０の制御の下、繰り返し所定回数測定光Ｌ１が射出され、パルスカウンタ６が電流信号Ｓ１の入力回数を計数し、アバランシェフォトダイオード５における光子の検出回数を含むデジタル信号Ｓ２がパルスカウンタ６から出力される。このデジタル信号Ｓ２が信号処理部９に入力し、測定波形作成部９ｃにおいて被測定光ファイバＦの測定対象位置における光子の検出回数として記憶される。
そして、上記動作を被測定光ファイバＦの長さ方向における全ての位置において行うことによって測定波形生成部９ｃに被測定光ファイバＦの長さ方向における全ての位置における光子の検出回数が統計値として記憶される。そして、測定波形生成部９ｃにおいて当該統計値から測定波形が作成され、このように作成された測定波形が表示部１１に表示されることによって測定波形の取得が完了する。

なお、上記第２テーブルを用いてバリアブルアッテネータ３の減衰量の調節を行った結果、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出不能である（すなわち電流パルスを得られない）場合には、上述したようにアバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能なバリアブルアッテネータ３の減衰量を探索する。

以上のような本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、先に被測定光ファイバＦの長さ方向における位置と戻り光Ｌ２の強度との関係を示す強度プロファイルが取得され、続いて強度プロファイルに基づく戻り光Ｌ２の強度調節を行いながら、調節された戻り光Ｌ２にもとづいて被測定光ファイバＦの特性が測定される。
ここで、戻り光の強度調節量（すなわちバリアブルアッテネータ３の減衰量）は、戻り光Ｌ２の強度に依存して設定されるものである。このため、強度プロファイルから被測定光ファイバＦのある測定対象位置からの戻り光Ｌ２を検出する場合におけるバリアブルアッテネータ３の減衰量を推定することができる。
そして、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、推定されたバリアブルアッテネータ３の減衰量に応じて実際のバリアブルアッテネータ３の減衰量を調節する。
したがって、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、強度プロファイルに基づいて素早く戻り光の強度を調節することが可能となり、被測定光ファイバＦの特性の測定時間を短縮することが可能となる。

特に、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、ガイガーモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５を用いて戻り光Ｌ２の検出を行うため、バリアブルアッテネータ３の減衰量をこまめに調節する必要があることから、被測定光ファイバＦの特性の測定時間が顕著に短縮される。

また、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、第２テーブルを用いてバリアブルアッテネータ３の減衰量の調節を行った結果、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出不能である（すなわち電流パルスを得られない）場合には、上述したようにアバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能なバリアブルアッテネータ３の減衰量を探索する。
このため、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、被測定光ファイバＦの全長に亘って確実に光子レベルで戻り光Ｌ２を検出することが可能となり、被測定光ファイバＦの特性を正確に測定することが可能となる。
なお、バリアブルアッテネータ３の減衰量を探索する際に、第２テーブルから得られる減衰量を初期値として用いる。この初期値は、強度プロファイルに基づくものであり、アバランシェフォトダイオード５において光子レベルで戻り光Ｌ２が検出可能なバリアブルアッテネータ３の減衰量と近い値である。このため、素早くバリアブルアッテネータ３の減衰量を探索することが可能となる。

また、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、強度プロファイルを、リニアモードに設定されたアバランシェフォトダイオード５で検出された戻り光Ｌ２の受光強度（電流信号Ｓ１）に基づいて取得した。
したがって、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、短時間で強度プロファイルを取得することが可能となる。

なお、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、レーザ光源１と、ドライバ２と、光カプラ４と、アバランシェフォトダイオード５と、トランスインピーダンスアンプ７と、Ａ／Ｄコンバータ８と、信号処理部９と、制御部１０とによって強度プロファイルが取得される。すなわち、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、当該構成によって強度プロファイル取得手段が構成されている。
また、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、レーザ光源１と、ドライバ２と、バリアブルアッテネータ３と、光カプラ４と、アバランシェフォトダイオード５と、パルスカウンタ６と、信号処理部９と、制御部１０と、表示部１１とによって強度プロファイルに基づいて戻り光Ｌ２の強度を調節し、当該調節された戻り光Ｌ２に基づいて被測定光ファイバＦの特性を測定した。すなわち、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、当該構成によって特性測定手段が構成されている。
つまり、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、レーザ光源１と、ドライバ２と、バリアブルアッテネータ３と、光カプラ４と、アバランシェフォトダイオード５と、信号処理部９と、制御部１０とが強度プロファイル取得手段及び特性測定手段に共有されている。したがって、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、装置サイズをコンパクトにすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、バリアブルアッテネータ３をレーザ光源１と光カプラ４との間に設置し、バリアブルアッテネータ３によって測定光Ｌ１の強度を減衰させることによって、戻り光Ｌ２の強度を調節する構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、光カプラ４とアバランシェフォトダイオード５との間にバリアブルアッテネータ３を設置し、バリアブルアッテネータ３によって戻り光Ｌ２の強度を直接調節する構成を採用することもできる。

また、例えばアバランシェフォトダイオード５としてシングルフォトンアバランシェフォトダイオードを用いることもでき、この場合には、バリアブルアッテネータ３によってシングルフォトンアバランシェフォトダイオードに到達する光子が１個となるように戻り光Ｌ２の強度が調節される。

また、例えば第２テーブルにおいて、被測定光ファイバＦの全ての測定対象位置に対して減衰量を関連付けて記憶させる必要はなく、特定の測定対象位置の減衰量を前後の測定対象位置の減衰量から算出するようにしても良い。

Ｓ……光ファイバ特性測定装置（測定装置）、１……レーザ光源、２……ドライバ、３……バリアブルアッテネータ、４……光カプラ、５……アバランシェフォトダイオード、６……パルスカウンタ、７……トランスインピーダンスアンプ、８……Ａ／Ｄコンバータ、９……信号処理部、１０……制御部、１１……表示部、Ｌ１……測定光、Ｌ２……戻り光

Claims (4)

1. 被測定光伝送媒体から射出される戻り光に基づいて前記被測定光伝送媒体の特性を測定する測定装置であって、
   前記被測定光伝送媒体の長さ方向における前記戻り光の強度プロファイルを取得する強度プロファイル取得手段と、
   前記戻り光の強度と前記戻り光が光子レベルで検出可能となる前記戻り光の強度調整量とが関連づけられた第１テーブルと前記強度プロファイルとを用いて、前記被測定光伝送媒体の長さ方向における位置と前記戻り光の強度調整量とが関連づけられた第２テーブルを作成し、該第２テーブルを参照して前記戻り光の強度を調節し、当該調節された戻り光に基づいて前記被測定光伝送媒体の特性を測定する特性測定手段と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記特性測定手段は、前記強度調節量に応じて強度が調節された前記戻り光が前記光子レベルで検出不能である場合に、前記強度調節量を初期値として前記戻り光が前記光子レベルで検出可能な強度調節量を探索することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 前記強度プロファイル取得手段は、前記戻り光の受光強度に基づいて前記強度プロファイルを取得することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の測定装置。
4. 前記強度プロファイル取得手段及び前記特性測定手段は、前記戻り光を光電変換するアバランシェフォトダイオードを共有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の測定装置。

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