JP6353429B2 - 光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ等の光線路における損失を測定する技術に関する。

本明細書では、例えばＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）型の光線路において、光スプリッタで分岐された下流側の光ファイバを分岐光線路と称する。

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、開通試験時に光線路のリンクロスを測定する必要がある。通常、リンクロス測定には挿入法が用いられる（例えば、非特許文献１を参照。）。挿入法では、片端に光源を接続し、遠端でパワーメータにより光強度を測定することで光源接続部からパワーメータ接続部までのリンクロス測定が可能である。しかしながら、本試験法では光線路の両端において測定が必要である。

一方、片端から損失測定する方法としてＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）が用いられることもある（例えば、非特許文献２を参照。）。ＯＴＤＲでは、光パルスが光線路内を伝搬するに伴い、レイリー散乱光が生じて逆方向に伝搬することを利用する。本試験法では、反射によるデッドゾーンはあるものの、一本の光ファイバの損失測定を片端から測定することは可能である。しかしながら、レイリー散乱係数の異なるファイバが接続される場合は測定誤差が生じる。また、ＰＯＮにおいて光スプリッタを有する場合は分岐それぞれを測定することができない。

レイリー散乱係数が異なる場合には、非特許文献３に記載の両端からＯＴＤＲ測定する双方向ＯＴＤＲ法が用いられるが、両端から測定が必要であり、また光スプリッタを有する線路に適用できない。両端によるＯＴＤＲ測定の代わりに、非特許文献４記載の遠端反射器を用いて片端から測定するゴーストトレース法も用いられるが、本測定においても光スプリッタを有する線路に適用できない。

Ｎ． Ｕｅｓｕｇｉ， ｅｔ． ａｌ．， "Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃａｂｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ"， ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅｌ． Ａｒｅａ Ｃｏｍｍ．， ｖｏｌ． ＳＡＣ−４， ｐｐ． ７３２−７３６， １９８６． Ｄａｎ Ｌ． Ｐｈｉｌｅｎ， ｅｔ． ａｌ．， "Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ ＯＴＤＲ： Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｈｅｏｒｙ"， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｖｏｌ． ＭＴＴ−３０， Ｎｏ． １０， Ｏｃｔ． １９８２． ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ． Ｇ．６５０．１， "Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｌｉｎｅａｒ， ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｒｅ ａｎｄ ｃａｂｌｅ"． （５．１．４ Ｔｈｉｒｄ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ： Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ） Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏｔｅ， "Ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄｅｄ Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＯＴＤＲ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ"．

そこで、本発明は、ＰＯＮ型の分岐光線路において、局舎ビルからユーザ装置までのリンクロスを片端から測定可能な光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置は、一端（局舎ビル側）から入射した光が被試験光線路を往復した時の全損失から被試験光線路の他端（ユーザ装置側、遠端）での反射減衰量を除くことでリンクロスを算出することとした。つまり、本発明に係る光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置は、局舎ビル側からユーザ装置側での反射減衰量を特定することを可能とした。

具体的には、本発明に係る光線路損失解析方法は、被試験光線路の一端から、前記被試験光線路でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させ、前記被試験光線路の特性を解析する光線路特性解析方法であって、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定ステップと、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定ステップと、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定ステップと、
前記正順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度を前記逆順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度で徐し、前記被試験光線路の他端における反射減衰量を算出する反射減衰量演算ステップと、
を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る光線路損失解析装置は、被試験光線路の特性を解析する光線路特性解析装置であって、
前記被試験光線路の一端から、前記被試験光線路でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させるパルス光入射回路と、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定回路と、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定、及び
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定を行う光受信器と、
前記光受信器が前記正順光強度測定で測定した戻り光の光強度を前記光受信器が前記逆順光強度測定で測定した戻り光の光強度で徐し、前記被試験光線路の他端における反射減衰量を算出する演算処理回路と、
を備えることを特徴とする。

プローブ光パルスとポンプ光パルスを時間を空けずに連続して被試験光線路へ入力することで、被試験光線路の遠端におけるブリルアン利得を測定することができる。そして、プローブ光パルスとポンプ光パルスを被試験光線路に入射する順を入れ替えたときのブリルアン利得を比較することで被試験光線路の遠端での反射の影響、つまり反射減衰量を特定することができる。反射減衰量を特定できれば、被試験光線路の往復の全損失からリンクロスを算出することができる。

従って、本発明は、ＰＯＮ型の分岐光線路において、局舎ビルからユーザ装置までのリンクロスを片端から測定可能な光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置を提供することができる。

具体的なリンクロスの算出手法は次の通りである。

本発明に係る光線路損失解析方法は、
光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度に基づいて、光が前記被試験光線路を往復する場合の全損失を測定する全損失測定ステップと、
前記全損失測定ステップで測定した全損失を前記反射減衰量演算ステップで算出した反射減衰量で除して前記被試験光線路のリンクロスを算出するリンクロス演算ステップと、
をさらに行うことを特徴とする。

また、本発明に係る光線路損失解析装置の前記パルス光入射回路は、
光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを前記被試験光線路に伝搬させ、
前記光受信器は、
前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度を測定し、
前記演算処理回路は、
前記光受信器が測定した戻り光の光強度に基づいて、光が前記被試験光線路を往復する場合の全損失を演算する全損失測定を行うとともに、前記全損失測定で測定した全損失を前記反射減衰量演算で算出した反射減衰量で除して前記被試験光線路のリンクロスを算出するリンクロス演算をさらに行うこと
を特徴とする。

なお、ＰＯＮ型の分岐光線路のリンクロスを測定する場合、各分岐光線路からの戻り光が重畳しないように次の条件が求められる。

前記被試験光線路が複数で、それぞれの前記被試験光線路の一端がスプリッタに接続されている場合、前記プローブ光パルスのパルス幅τを２ｎΔＬ／ｃより狭くすることと特徴とする。ただし、ｎは被試験光線路の屈折率、ΔＬは各被試験光線路の長さの差の最小値、ｃは真空中の光速である。

本発明によれば、ＰＯＮ型の分岐光線路において、局舎ビルからユーザ装置までのリンクロスを片端から測定可能な光線路損失解析方法及び光線路損失解析装置を提供することができる。

本発明に係る光線路損失解析装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光線路損失解析方法で測定した被試験光線路の遠端での反射減衰量の測定結果である。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に示される実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施の形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１は、本実施形態の光線路損失解析装置３０１の構成を示す図である。光線路損失解析装置３０１は、第一試験光（プローブ光パルス）による被測定光線路内のブリルアン利得と第一試験光または第二試験光（ポンプ光パルス）の光パワーを測定することが可能である。

光線路損失解析装置３０１は、被試験光線路１００の特性を解析する光線路特性解析装置であって、
被試験光線路１００の一端から、被試験光線路１００でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させるパルス光入射回路と、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定回路と、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して被試験光線路１００に伝搬させ、被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定、及び
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して被試験光線路１００に伝搬させ、被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定を行う光受信器２６と、
光受信器２６が前記正順光強度測定で測定した戻り光の光強度を光受信器２６が前記逆順光強度測定で測定した戻り光の光強度で徐し、被試験光線路１００の他端における反射減衰量を算出する演算処理回路２８と、
を備える。

さらに、光線路損失解析装置３０１の前記パルス光入射回路は、
光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを被試験光線路１００に伝搬させ、
光受信器２６は、
被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度を測定し、
演算処理回路２８は、
光受信器２６が測定した戻り光の光強度に基づいて、光が被試験光線路１００を往復する場合の全損失を演算する全損失測定を行うとともに、前記全損失測定で測定した全損失を前記反射減衰量演算で算出した反射減衰量で除して被試験光線路１００のリンクロスを算出するリンクロス演算を行う、。

図１において、パルス光入射回路はプローブ光パルス入射部とポンプ光パルス入射部からなる。プローブ光パルス入射部は、光源１０、分岐素子１１、光周波数変更手段１２、光パルス化手段１４、光増幅器１８、合波素子２０、及びサーキュレータ２１が相当する。ポンプ光パルス入射部は、光源１０、分岐素子１１、光パルス化手段１３、光増幅器１９、合波素子２０、及びサーキュレータ２１が相当する。光周波数差設定回路は、光周波数変更手段１２及び正弦波発生器１７が相当する。

光源１０から出力された光は分岐素子１１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１２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１２は、具体的には駆動する正弦波発生器１７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、ＬｉＮｂＯ_３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（１３、１４）でパルス化する。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２３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（１３、１４）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、ＬｉＮｂＯ_３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、パルス駆動した光増幅器スイッチのいずれかで構成される。

入射時間制御手段（１５、１６）により第一試験光と第二試験光を被測定光ファイバに入射する時間に時間差を与える。入射時間制御手段（１５、１６）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（１３、１４）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ＬｉＮｂＯ_３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、その二つを合波素子２０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。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２０により第一試験光と第二試験光を合波し、光サーキュレータ２１を通過して被試験光線路１００に入射される。被試験光線路１００は、光スプリッタ２２と分岐光ファイバ２３と分岐光ファイバ終端に設置された光反射フィルタ２４により構成される。光スプリッタ２２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２３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光反射フィルタ２４で反射された第一試験光と第二試験光は戻り光として光サーキュレータ２１に入力される。戻り光は、光フィルタ２５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２６で受信される。光受信器２６からの出力電流は、Ａ／Ｄ変換器２７でデジタル信号に変換されてから、演算処理装置２８に入力される。

演算処理装置２８は入力された電流値に対して下記に説明するような各回路への動作制御及び演算処理を行い、遠端反射減衰量およびリンクロスを求める。なお、本実施形態では被試験光線路がＰＯＮである場合を説明するが、被試験光線路が１本の光ファイバである場合や散乱係数の異なる光ファイバが連結されている場合も同様に遠端反射減衰量を測定できる。

光線路損失解析装置３０１が行う光線路特性解析方法は、被試験光線路１００の一端から、被試験光線路１００でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させ、被試験光線路１００の特性を解析する光線路特性解析方法であって、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定ステップと、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して被試験光線路１００に伝搬させ、被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定ステップと、
前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して被試験光線路１００に伝搬させ、被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定ステップと、
前記正順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度を前記逆順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度で徐し、被試験光線路１００の他端における反射減衰量を算出する反射減衰量演算ステップと、
を行うことを特徴とする。

さらに、光線路損失解析装置３０１は、光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを被試験光線路１００に伝搬させ、被試験光線路１００の他端で反射し、被試験光線路１００の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度に基づいて、光が被試験光線路１００を往復する場合の全損失を測定する全損失測定ステップと、
前記全損失測定ステップで測定した全損失を前記反射減衰量演算ステップで算出した反射減衰量で除して被試験光線路１００のリンクロスを算出するリンクロス演算ステップと、
を行う。

具体的には、光線路損失解析装置３０１は次の７ステップを行う。
（１）正順相互作用光強度測定ステップ
第一試験光（プローブ光パルス）を入射後すぐに第二試験光（ポンプ光パルス）を被試験光線路１００に入射し、分岐光ファイバ２３の遠端で反射したＮ個の第一試験光それぞれの光パワー（各分岐光ファイバ２３の遠端で発生した誘導ブルリアン散乱光）を取得。
（２）逆順相互作用光強度測定ステップ
第一試験光パルスと第二試験光パルスの入射順序を変更して第二試験光（ポンプ光パルス）を入射後すぐに第一試験光（プローブ光パルス）を被試験光線路１００に入射し、分岐光ファイバ２３の遠端で反射したＮ個の第一試験光パルスそれぞれの光パワー（各分岐光ファイバ２３の遠端で発生した誘導ブルリアン散乱光）を取得。
（３）反射減衰量演算ステップ
上記ステップ（１）及び（２）で取得した光パワーを分岐光ファイバ２３毎にｄＢスケールで減算（実スケールで除算）することで、分岐光ファイバ２３毎の反射減衰量をｄＢスケールで取得。
（４）全損失測定ステップ１
第一試験光または第二試験光の光パワーを取得。
（５）全損失測定ステップ２
第一試験光または第二試験光のみを被試験光線路２３に入射し、各分岐光ファイバ２３の遠端で反射したＮ個の第一試験光または第二試験光それぞれの光パワーを取得。
（６）全損失測定ステップ３
上記ステップ（５）で取得した光パワーからステップ（４）で取得した光パワーをｄＢスケールで減算（実スケールで除算）することで、遠端反射減衰量を含んだ往復の全損失（ｄＢスケール）を分岐毎に取得。
（７）リンクロス演算ステップ
上記ステップ（６）で取得した分岐光ファイバ２３毎の全損失からステップ（３）で取得した分岐光ファイバ２３毎の遠端反射減衰量を減算（実スケールで除算）することで、分岐光ファイバ２３毎の往復のリンクロスを取得。

光線路損失解析装置３０１は、上記ステップで分岐光ファイバ２３毎の往復のリンクロスを片端から測定でき、得られた往復のリンクロスを半分にすることで片道のリンクロスを取得するができる。

次に上述したように構成される本実施例の光線路損失解析装置３０１の動作について説明する。光周波数変更手段１２、光パルス化手段（１３、１４）、光受信器２６、Ａ／Ｄ変換器２７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１２による周波数シフトは、被測定ファイバのブリルアン周波数シフト程度であること。
（条件２）第一試験光の光パルス化手段１４のパルス幅τは、各分岐光ファイバ２３からの戻り光の時間差の最小値２ｎΔＬ／ｃより狭いこと。
（条件３）光受信器２６及びＡ／Ｄ変換器２７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発生させるために必要となる条件である。ただし、ブリルアン周波数シフトと厳密に一致させなくても良く、被測定ファイバのブリルアン利得帯域幅内であり、試験光の入射順序変更前後で変更しなければよい。

条件２は、光パルス化手段のパルス幅τが各分岐光ファイバ終端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、受光器の帯域、Ａ／Ｄ変換器の帯域は１／τより広い必要がある。

この条件を満足する光線路損失解析装置３０１が行う光線路特性解析方法を説明する。

光線路損失解析装置３０１は、波長の異なる二つの試験光（第一試験光、第二試験光）を用いる。第一試験光はプローブ光パルスであり、光周波数ｆ_０−ｆ_Ｂとし、第二試験光はポンプ光パルスであり、光周波数ｆ_０とする。ここで、ｆ_０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、プローブ光パルスを被試験光線路１００に入射し、プローブ光パルスを入射してｔ_１秒後にポンプ光パルスを被試験光線路１００に入射する。プローブ光パルスとポンプ光パルスは、光スプリッタ２２によりＮ分岐される。

（ｉ）プローブ光パルスとポンプ光パルスによる誘導ブリルアン散乱の測定
プローブ光パルスとポンプ光パルスの周波数がｆ_Ｂだけ差がある場合、プローブ光パルスとポンプ光パルス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、プローブ光パルスは式（１）で表される増幅を受ける。

ここで、
α_Ｂ（ｚ，ｆ）：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）：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：分岐光ファイバ入射端からプローブ光パルスとポンプ光パルスがインタラクションした位置までの距離、
Ｉ_ｐｕｍｐ（ｚ）：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パルスの強度、
ΔＬ_ｐｕｍｐ：ポンプ光パルス幅に依存した空間分解能
である。

なお、ポンプ光パルス幅は損失の空間分解能ΔＬ_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光パルス幅（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。

分岐光ファイバ心線＃ｉの損失係数をα_ｉ、入射端から分岐光ファイバ心線＃ｉの遠端までの長さをＬ_ｉ、分岐光ファイバ心線＃ｉを往復する場合の全損失をＬ_ｔｉとすると、終端の光反射フィルタで反射された後、入射端から距離ｚの位置でポンプ光パルスと衝突し、分岐光ファイバ入射端でのプローブ光パルスの強度Ｉ_{ｐｒｏｂｅ}（２Ｌ_ｉ， ｚ）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， 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、プローブ光パルス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、

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。

式（５）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ポンプ光パルス幅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、遠端での反射減衰量をＲとする。プローブ光パルスを入射した直後（ｔ_１＝τ）にポンプ光パルスを入射した場合、プローブ光パルスが遠端ｚ_１で反射した直後にポンプ光パルスと衝突するため、得られるブリルアン利得は式（５）を用いて、

となる。ただし、ｚ_１ ⁻は入射端から遠端反射地点の反射手前までの距離である。

一方、ポンプ光パルスを入射した直後（ポンプ光パルスの幅の時間後）にプローブ光パルスを入射した場合、得られるブリルアン利得は式（５）を用いて、

となる。ただし、ｚ_１ ^＋は入射端から遠端反射地点の反射直後までの距離である。

式（６）及び（７）から、以下の演算を行うことで、遠端反射を取得することができる。

つまり、反射減衰量Ｒは、

であり、ポンプ光パルスを入射した直後にプローブ光パルスを入射した場合の戻り光の光強度をプローブ光パルスを入射した直後にポンプ光パルスを入射した場合の戻り光の光強度で除した値となる。

図２は、ポンプ−プローブ光パルス入射順序入替えによる反射率測定の結果である。測定した被試験光線路１００は１本の光ファイバで構成されており、遠端にコネクタをすべて開放した８分岐スプリッタを接続しており、反射減衰量約２５ｄＢである。また、図２の点線の位置（距離５０００ｍの位置）が被試験光線路１００の遠端である。図２より、点線の前後で２５ｄＢの損失差が確認でき、ポンプ−プローブ光パルスの入射順序を入れ替えることで、遠端の反射減衰量を測定可能なことがわかる。

つまり、試験光パルスの入射順序を変更して誘導ブリルアン散乱光の特性を解析すれば、遠端反射減衰量を測定することができる。

（ｉｉ）分岐光ファイバのうちの１つからの誘導ブリルアン散乱光が光受信器に到達する時間の測定
分岐光ファイバ２３の１つ（＃ａ）からの戻り光が光受信器２６に到達する時間をｔ_ｄａとする。第一試験光（誘導ブリルアン散乱光）は、分岐光ファイバ２３（＃ａ）終端の光反射フィルタ２４により反射され、光受信器２６へ戻ってくるので、到達時間は式（９）で表される。

また、他の分岐光ファイバ２３（＃ｂ）（１≦ｂ≦Ｎの整数）から戻ってきた戻り光（誘導ブリルアン散乱光）が光受信器２６に到達する時間ｔ_ｄｂは、式（１０）で表される。

よって、それぞれの分岐光ファイバ２３からの戻り光が光受信器２６に戻る時間の差は、式（１１）で表される。

Ｌ_ａ≠Ｌ_ｂのとき、光受信器２６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、

のとき（条件２）、各分岐光ファイバ２３の遠端から戻る第一試験光は光スプリッタ２２で重ならない。従って、光受信器２６で各戻り光の到達時間を測定することで、どの分岐光ファイバ２３からの戻り光であるかを時間的に切り分けることができる。

上記（ｉ）〜（ｉｉ）により、分岐光ファイバ個別の遠端反射減衰を測定可能である。

（ｉｉｉ）往復のリンクロス測定
第一試験光のみを入射する場合を考える。被試験光線路１００へ入射前の光強度Ｉ_ｉｎを、入射端部を光受信器２６に直接接続して測定する。次に、（ｉ）の測定で取得したＩ_ｒｅｆ（２Ｌ_ｉ）を用いる。ここで、分岐光ファイバ２３毎の往復のリンクロスをＸ_ｉとすると、

であるので、

となる。

以上より、光線路特性解析装置３０１は、誘導ブリルアン利得により分岐光ファイバ２３毎の反射減衰量を測定し、試験光パルスの入射前後の測定から反射減衰量の影響を除去することで、分岐光ファイバ２３毎のリンクロスを取得可能である。

（発明の効果）
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の最小値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２ｎΔＬ／ｃ（ｃは真空中の光速、ｎは光ファイバの屈折率）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入射順序を変更して測定を行うことで、反射減衰量の影響を受けた誘導ブリルアン散乱を測定することが可能となり、各反射光において、反射減衰量の影響の有／無の誘導ブリルアン散乱強度を比較することで分岐の遠端反射の反射減衰量を個別測定することが可能である。さらに、第一試験光または第二試験光のうち一方を用い、光線路入射パワーをパワーメータで測定し、光線路入射後に分岐光線路の遠端から戻ってきた反射光を２ｎΔＬ／ｃより高い時間分解能を有するパワーメータで測定し、入射前後のパワーメータ測定値を比較することで、遠端反射減衰量の影響を含んだ往復のリンクロスを分岐毎に測定することができる。ここで、先に測定した反射減衰量を用いて往復のリンクロスを補正することで、遠端反射減衰量を含まないリンクロスを分岐毎に測定可能である。

１０：光源
１１：分岐素子
１２：光周波数変更手段
１３：光パルス化手段
１４：光パルス化手段
１５、１６：入射時間制御手段
１７：正弦波発生器
１８、１９：光増幅器
２０：合波素子
２１：サーキュレータ
２２：光スプリッタ
２３：分岐光線路
２４：光反射フィルタ
２５：光フィルタ
２６：光受信器
２７：Ａ／Ｄ変換器
２８：演算処理装置

Claims (6)

1. 被試験光線路の一端から、前記被試験光線路でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させ、前記被試験光線路の特性を解析する光線路特性解析方法であって、
   前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定ステップと、
   前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定ステップと、
   前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定ステップと、
   前記正順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度を前記逆順光強度測定ステップで測定した戻り光の光強度で徐し、前記被試験光線路の他端における反射減衰量を算出する反射減衰量演算ステップと、
   を行うことを特徴とする光線路特性解析方法。
2. 光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度に基づいて、光が前記被試験光線路を往復する場合の全損失を測定する全損失測定ステップと、
   前記全損失測定ステップで測定した全損失を前記反射減衰量演算ステップで算出した反射減衰量で除して前記被試験光線路のリンクロスを算出するリンクロス演算ステップと、
   をさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の光線路特性解析方法。
3. 前記被試験光線路が複数で、それぞれの前記被試験光線路の一端がスプリッタに接続されている場合、前記プローブ光パルスのパルス幅τを２ｎΔＬ／ｃより狭くすることと特徴とする請求項１又は２に記載の光線路特性解析方法。
   ただし、ｎは被試験光線路の屈折率、ΔＬは各被試験光線路の長さの差の最小値、ｃは真空中の光速である。
4. 被試験光線路の特性を解析する光線路特性解析装置であって、
   前記被試験光線路の一端から、前記被試験光線路でブリルアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱を発生させるポンプ光パルスと、前記ポンプ光パルスと相互作用させるプローブ光パルスと、を伝搬させるパルス光入射回路と、
   前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトを設定する光周波数差設定回路と、
   前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記プローブ光パルス、前記ポンプ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する正順相互作用光強度測定、及び
   前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを、前記ポンプ光パルス、前記プローブ光パルスの順で連続して前記被試験光線路に伝搬させ、前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルスの戻り光の光強度を測定する逆順相互作用光強度測定を行う光受信器と、
   前記光受信器が前記正順光強度測定で測定した戻り光の光強度を前記光受信器が前記逆順光強度測定で測定した戻り光の光強度で徐し、前記被試験光線路の他端における反射減衰量を算出する演算処理回路と、
   を備えることを特徴とする光線路特性解析装置。
5. 前記パルス光入射回路は、
   光強度を測定した前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスを前記被試験光線路に伝搬させ、
   前記光受信器は、
   前記被試験光線路の他端で反射し、前記被試験光線路の一端へ戻ってきた前記プローブ光パルス又は前記ポンプ光パルスの戻り光の光強度を測定し、
   前記演算処理回路は、
   前記光受信器が測定した戻り光の光強度に基づいて、光が前記被試験光線路を往復する場合の全損失を演算する全損失測定を行うとともに、前記全損失測定で測定した全損失を前記反射減衰量演算で算出した反射減衰量で除して前記被試験光線路のリンクロスを算出するリンクロス演算をさらに行うこと
   を特徴とする請求項４に記載の光線路特性解析装置。
6. 前記パルス光入射回路は、
   前記被試験光線路が複数で、それぞれの前記被試験光線路の一端がスプリッタに接続されている場合、前記プローブ光パルスのパルス幅τを２ｎΔＬ／ｃより狭くすることと特徴とする請求項４又は５に記載の光線路特性解析装置。

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