JP6461746B2 - 光線路特性解析装置及び光線路特性解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、光線路の損失分布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、光線路の正常／異常の確認や光線路の故障を検出し、または故障位置を特定する技術が重要である。正常／異常の確認には、光線路を構築した後に光線路の接続位置で接続損失値が規格内であるかの評価が行われる。

光線路の接続損失値を評価する方法として、遠端反射ブリルアン利得解析法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１では、パルス化したポンプ光とプローブ光を光線路に入射し、遠端で反射した一方の光と他方の光が光ファイバ中で衝突した際に生じるブリルアン散乱を測定することで接続損失を評価可能である。この時、ポンプ光とプローブ光の光周波数差は、光ファイバ中のブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ）と一致させる必要がある。

一方、分岐下部光ファイバの損失情報を個別に測定可能な技術が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献２参照）。特許文献１では、ポンプ光パルス及びプローブ光パルスの二つの試験光パルスを入射し、分岐ファイバ長の違いにより戻ってくる複数のプローブ光のそれぞれのブリルアン利得を解析することにより、分岐下部光ファイバ個別の損失分布を測定する。この手法においても非特許文献１と同様に、光ファイバ中のＢＦＳと一致させる必要がある。

ブリルアン利得は光ファイバの温度や歪、またはファイバパラメータの違いにより、ＢＦＳは異なる。そのため、既存の光線路では、ＢＦＳは長手方向で異なる。

これに対して、ポンプ光パルスとプローブ光パルスとの光周波数差を、測定毎に変化させて繰り返し行うことでブリルアン利得を取得する方法（以下、ＦＳＡＶ法とする）が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。しかしながら、ＦＳＡＶ法によりブリルアン利得を取得する場合、ブリルアン利得が得られない測定結果も平均化するため、平均化後のブリルアン利得はブリルアン利得ピークより小さくなる。また、得られるブリアン利得は補償すべきＢＦＳ範囲（測定可能とするＢＦＳ範囲）に依存し、補償すべきＢＦＳ範囲が広くなるほど得られるブリルアン利得は小さくなる。

非特許文献４では、プローブ光パルスの光周波数帯域幅を広帯域にすることで、ＢＦＳばらつきを補償する方法が提案されているが、非特許文献３同様、補償すべきＢＦＳ範囲が広くなると、得られるブリルアン利得は小さくなる。

国際公報ＷＯ２０１２／１６５５８７

Ｈ． ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，"Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｃｔｕａｌ Ｓｐｌｉｃｅ Ｌｏｓｓ ｆｏｒ Ｉｎｓｔａｌｌｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｎｄ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６３ｒｄ ＩＷＣＳ， ｐａｐｅｒ ３−６ （２０１４）． Ｈ． Ｔａｋａｈａｓｈｉ， Ｆ． Ｉｔｏ， Ｃ． Ｋｉｔｏ， ａｎｄ Ｋ． Ｔｏｇｅ，"Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｌｏｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ３２−ｂｒａｎｃｈｅｄ ＰＯＮ ｕｓｉｎｇ ｐｕｌｓｅｄ ｐｕｍｐ−ｐｒｏｂｅ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ"， Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ．２１， Ｎｏ．６， ６７３９， （２０１３）． Ｈ． Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，"Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ＰＯＮ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｂａｎｄ Ｐｕｌｓｅｄ Ｐｕｍｐ−Ｐｒｏｂｅ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ"， ＯｐｔｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ＴｈＰ１−４， ２０１２． 高橋 他，"広帯域プローブ光によるブリルアン損失測定法"， 信学会ソサイエティ大会２０１４．

まとめれば、上述した先行技術文献に記載される技術は、幅広いＢＦＳ範囲と特性解析感度とがトレードオフの関係にあり、幅広いＢＦＳ範囲且つ特性解析感度の高い光線路特性解析装置を提供することが困難であるという課題があった。
そこで、本発明は、ブリルアン散乱を利用した光線路の損失分布測定において、補償すべきブリルアン周波数シフト範囲に依存せず、高感度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を目的とする。

本発明に係る光線路特性解析装置及び光線路特性解析方法は、上記目的を達成するために、プローブ光パルスとポンプ光パルスの光周波数差を線形に変調し、該変調の帯域幅を補償すべきブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ）の範囲と同等またはそれ以上に設定することとした。

具体的には、本発明に係る光線路特性解析装置は、被測定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、前記被測定光線路の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引手段と、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射手段と、
前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが前記被測定光線路に入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射手段と、
前記被測定光線路からの戻り光パルスを受光し、電気信号に変換する戻り光受光手段と、
前記戻り光受光手段で変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得手段と、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光線路特性解析方法は、被測定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、前記被測定光線路の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引ステップと、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射ステップと、
前記プローブ光パルス入射ステップ後に、前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射ステップと、
前記ポンプ光パルス入射ステップの後、前記被測定光線路からの戻り光パルスを受光し、電気信号に変換する戻り光受光ステップと、
前記戻り光受光ステップで変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得ステップと、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析ステップと、
を行うことを特徴とする。

プローブ光パルスとポンプ光パルスとの光周波数差を線形に変動させることで、被測定ファイバの長手方向で異なるＢＦＳを取得することができる。このとき、得られたブリルアン利得は、常にブリルアン利得のピークを取得することになるため、感度を高めることができる。また、異なるＢＦＳの被測定ファイバが接続された場合においても、ポンプ光の周波数掃引幅を想定されるＢＦＳ範囲以上に設定することで、ブリルアン利得のピークを取得することが可能である。

従って、本発明は、補償すべきブリルアン周波数シフト範囲に依存せず、高感度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ができる。

本発明に係る光線路特性解析装置の前記光周波数差掃引手段は、設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする。

本発明に係る光線路特性解析装置の前記光周波数差掃引手段は、前記線形変動範囲の光周波数掃引の開始周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差より、前記線形変動範囲の光周波数掃引の終了周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置することを特徴とする。

本発明に係る光線路特性解析方法は、
前記光周波数差掃引ステップでは、
設定ブリルアン周波数シフトｆ_Ｂを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であり、
前記線形変動範囲の光周波数掃引の開始周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差より、前記線形変動範囲の光周波数掃引の終了周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置す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の光周波数差を線形に変調する帯域幅（線形変動範囲）を補償すべきＢＦＳの範囲（測定対象周波数範囲）以上としたときに、線形変動範囲を測定対象周波数範囲の高周波数側に配置することで、プローブ光パルスとポンプ光パルスの光周波数差の周波数掃引速度を低減して測定感度を高めることができる。なお、周波数掃引は単調増加の場合と単調減少の場合がある。

本発明に係る光線路特性解析装置は、前記被測定光線路が、１つの基幹光線路と複数の分岐光線路とを光スプリッタで接続する構造の場合に、前記分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出する光路長差検出手段をさらに備えており、
前記プローブ光パルス入射手段は、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする。

本発明に係る光線路特性解析方法は、前記被測定光線路が、１つの基幹光線路と複数の分岐光線路とを光スプリッタで接続する構造である場合に、
前記プローブ光パルス入射ステップの前に、前記分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出する光路長差検出ステップを行い、
前記プローブ光パルス入射ステップで、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定すること
を特徴とする。

本発明は、分岐光線路の特性も測定することができる。

本発明に係る光線路特性解析装置の前記光周波数差掃引手段は、半導体レーザの注入電流を強度変調することで前記ポンプ光パルスの光周波数を変動してもよい。

本発明は、補償すべきブリルアン周波数シフト範囲に依存せず、高感度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ができる。

本発明に係る光線路特性解析装置を説明する図である。 本発明に係る光線路特性解析装置において、試験光の光周波数を変更する周波数変調手段を説明する図である。 本発明に係る光線路特性解析装置において、線形掃引したポンプ光パルスによる損失測定の概念図である。 本発明に係る光線路特性解析装置で取得したブリルアン利得とＦＳＡＶ法のブリルアン利得との比較を説明する図である。 クロストークを説明する概念図である。 周波数配置とクロストークの関係を説明する図である。 分岐数が８である被測定ファイバを説明する図である。ＳＳＭＦとは汎用シングルモード光ファイバ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）、ＢＩＦとは低曲げ損失光ファイバ（Ｂｅｎｄｉｎｇ−ｌｏｓｓ Ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｆｉｂｅｒ）である。 本発明に係る光線路特性解析装置で分岐光線路の損失を測定した結果を説明する図である。 本発明に係る光線路特性解析方法を説明するフローチャートである。

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。

［構成］
図１は、本実施形態の光線路特性解析装置３０１の構成を示すブロック図である。光線路特性解析装置３０１は、被測定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、前記被測定光線路の前記光スプリッタと反対側の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引手段と、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射手段と、
前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが前記被測定光線路に入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射手段と、
前記被測定光線路からの戻り光パルスを前記光スプリッタを介して受光し、電気信号に変換する戻り光受光手段と、
前記戻り光受光手段で変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得手段と、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析手段と、
を備える。

具体的には、光線路特性解析装置３０１は、第１試験光出力手段１０−１、第２試験光出力手段１０−２、光周波数変調手段１２、入射時間制御器（１５、１６）、パルス化手段（１３、１４）、合波素子２０、サーキュレータ２１、光受信手段２６、Ａ／Ｄ変換器２７及び演算処理装置２８を具備する。ここで、光周波数差掃引手段は光周波数変調手段１２、プローブ光パルス入射手段はパルス化手段１３、ポンプ光パルス入射手段はパルス化手段１４、戻り光受光手段は光受信手段２６、並びにブリルアン利得取得手段及び特性解析手段はＡ／Ｄ変換器２７及び演算処理装置２８に相当する。

第１試験光出力手段１０−１および第２試験光出力手段１０−２は、例えば、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す構成により実現され、連続光を出力する。第１試験光出力手段１０−１および第２試験光出力手段１０−２から出力される連続光を、以下ではプローブ光、ポンプ光とする。プローブ光とポンプ光は、ＢＦＳ程度の異なる光周波数差である。プローブ光は周波数変調せず、狭帯域光とする。一方、ポンプ光は、光周波数変調手段１２により、時間に対して光周波数を線形に変調される。ポンプ光の変調幅は少なくとも距離方向のＢＦＳ変化量より広い帯域幅に設定される。図２（ａ）に示されるように、試験光出力手段１０は、レーザダイオードに注入する電流に変調を加えることで出力光の光周波数を変調する構成と、図２（ｂ）で示されるように、狭帯域レーザの出力光を外部変調器（ＳＳＢ−ＬＮ変調器など）により変調する構成のどちらでも実現可能である。

パルス化手段（１３、１４）は、音響光学素子をパルス駆動する音響光学スイッチを備える。なお、パルス化手段（１３、１４）は、電気光学素子をＬｉＮｂＯ_３を用いてパルス駆動する導波路スイッチを備えるようにしてもよい。さらには、半導体光増幅器（ＳＯＡ）をパルス駆動する半導体光スイッチを備えるようにしてもよい。以下では、音響光学スイッチから成る音響光学変調器、又は、電気光学スイッチから成るＬｉＮｂＯ_３変調器、半導体光スイッチから成るＳＯＡを光デバイスと称する。光デバイスは、電気パルスにより駆動される時間で、プローブ光及びポンプ光をパルス化する。また、パルス化手段（１３、１４）に図２（ａ）のレーザダイオードを用いる場合、レーザダイオードに注入する電流をパルス化することで代用しても構わない。

このとき、パルス化手段１３は、プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃ以下とする。ここで、ΔＬ_ｍｉｎは、被測定光ファイバに含まれる各分岐光ファイバの長さの差の最小値である。ｃは、真空中の光速である。ｎは、光ファイバの屈折率である。パルス化手段１４が調整するポンプ光パルスのパルス幅については後述する。

入射時間制御手段（１５、１６）は、パルス化手段（１３、１４）において、駆動用の電気パルスの変調時間を変化させることができる機能を有する。入射時間制御手段（１５、１６）は、パルス化手段（１３、１４）がパルスを変調するタイミングを変化させることで、それぞれの光パルスが生成されるタイミングを制御する。

合波素子２０は、プローブ光パルスとポンプ光パルスを合波する。

合波素子２０により合波されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、サーキュレータ２１を通過して被測定光ファイバへ入射される。これにより、プローブ光パルスを被測定光ファイバへ入射する時間と、ポンプ光パルスを被測定光ファイバへ入射する時間とに時間差を与えることが可能となる。なお、プローブ光のパルス化手段１３における電気パルス、または、ポンプ光のパルス化手段１４における電気パルスのうち一方の電気パルスの電圧を常にゼロにすることにより、プローブ光パルス又はポンプ光パルスの一方のみを被測定光ファイバへ入射することも可能となる。

被測定光ファイバは、基幹光ファイバ２５の一方端に光結合される光スプリッタ２２及び分岐光ファイバ２３を備える（図８参照）。ここで、各分岐光ファイバ２３の終端には反射型光フィルタ２４が配置される。これらの反射型光フィルタ２４は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスそれぞれの波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する特性を有する。なお、反射する手段としては反射フィルタを用いても開放端のフレネル反射でもよい。

光スプリッタ２２は、供給されるプローブ光パルス及びポンプ光パルスをＮ（例えば、Ｎ＝８）個にそれぞれ分岐する。そして、それぞれの反射型光フィルタ２４で反射されたプローブ光パルスと反射型光フィルタ２４へ向かうポンプ光パルスとが、分岐光ファイバ２３内でインタラクションする。プローブ光パルスとポンプ光パルスとのインタラクションにより、プローブ光はブリルアン増幅を受ける。ブリルアン増幅を受けたプローブ光パルス、及びポンプ光パルスは、サーキュレータ２１に戻り、サーキュレータ２１を通過して光受信手段２６へ導出される。

光受信手段２６は、被測定光ファイバからの戻り光であるサーキュレータ２１の導出光を受信する。光受信手段２６は、受信した導出光を電流信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換器２７は、光受信手段２６から出力される電流信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２７は、デジタル信号を演算処理装置２８へ出力する。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演算処理を行い、分岐光ファイバについての距離に対する損失分布を求める。

まず、演算処理装置２８は、入射時間差ｔ_１でプローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバへ入射する。入射時間差ｔ_１は被測定ファイバ内の測定点を設定するパラメータである。そして、演算処理装置２８は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバへ入射したときのプローブ光強度から、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバへ入射した場合のプローブ光強度を引くことで、誘導ブリルアン利得を求める。次に、演算処理装置２８は、ｔ_１を変化させて誘導ブリルアン利得の測定を繰り返し、距離に対する誘導ブリルアン利得を算出する。演算処理装置２８は、距離に対する誘導ブリルアン利得から、分岐光ファイバについての距離に対する損失分布を求める。

［動作］
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。

まず、プローブ光およびポンプ光の出力光周波数及び周波数帯域幅、パルス化手段１３、光受信手段２６、及びＡ／Ｄ変換器２７は次の条件を満足する必要がある。
（条件１）ポンプ光の変調周波数帯域幅は、被測定光ファイバに想定されるＢＦＳ変化量の距離方向の周波数変化量と同等、またはそれ以上であること。
（条件２）光パルス化手段１３から出力されるプローブ光パルスのパルス幅τは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタからの戻り光の時間差２ｎΔＬ／ｃより狭いこと。
（条件３）光受信手段１６の帯域及び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。

条件１〜３は次のような意味を持つ。

条件１は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが誘導ブリルアン散乱を、被測定光ファイバ中の全ての距離で起こすために必要となる条件である。つまり、前記光周波数差掃引手段は、設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする。

図３は、光線路特性解析装置３０１が行う被測定ファイバの損失測定の概念図である。図３（ａ）は、プローブ光の周波数を変調せず、ポンプ光のみ線形に周波数変調した場合のポンプ光とプローブ光との光周波数差について説明する図である。図３（ｂ）は被測定ファイバの位置によってブリルアン散乱の光周波数が異なることを説明する図である。ポンプ光とプローブ光の周波数差は図３（ｂ）の網掛けで示したように、被測定ファイバの長手方向で異なるＢＦＳを取得することになる。このとき、得られたブリルアン利得は、常にブリルアン利得のピークを取得することになるため、無駄なくブリルアン利得を取得することが可能である。

ブリルアン散乱の光周波数は光線路にかかる引っ張り歪みや温度変化等で異なるため、光周波数差掃引手段は、ポンプ光の周波数掃引幅を測定対象のＢＦＳ範囲をカバーできる範囲に設定する。また、異なるＢＦＳの被測定ファイバが接続された場合においても、ポンプ光の周波数掃引幅を想定されるＢＦＳ範囲以上に設定することで、ブリルアン利得のピークを取得することが可能である。

なお、本実施形態において、ポンプ光のみを周波数掃引した場合を示したが、本原理においては、ポンプ光とプローブ光の光周波数差が距離に対して変化していればよく、ポンプ光とプローブ光の一方、または両方を周波数掃引しても構わない。

条件２は、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光が重ならないようにするための条件である。プローブ光パルスのパルス幅τが各分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタからの戻り光の時間差の最小値２ｎΔＬ／ｃより広いとき、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光が重なる。これにより、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光を時間的に切り分けることができなくなる。ただし、分岐がない場合（Ｎ＝１）はこれに該当しない。また、分岐光ファイバが３以上ある場合、予め分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出しておき、プローブ光パルス入射手段は、プローブ光パルスのパルス幅τを２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定する。

条件３は、パルス幅τの光パルスを正確に測定するための条件である。すなわち、光受信手段２６の帯域、及びＡ／Ｄ変換器２７の帯域は、１／τより広い必要があることを意味する。

［測定方法］
続いて、上記の条件を満足する分岐光線路特性解析３０１が行う分岐光線路特性解析方法を説明する。本分岐光線路特性解析方法は、被測定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、前記被測定光線路の前記光スプリッタと反対側の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引ステップと、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射ステップと、
前記プローブ光パルス入射ステップ後に、前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射ステップと、
前記ポンプ光パルス入射ステップの後、前記被測定光線路からの戻り光パルスを前記光スプリッタを介して受光し、電気信号に変換する戻り光受光ステップと、
前記戻り光受光ステップで変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得ステップと、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析ステップと、
を行う。

ここで、前記光周波数差掃引ステップでは、
設定ブリルアン周波数シフトｆ_Ｂを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であり、
前記線形変動範囲の最小光周波数と前記測定対象周波数範囲の最小光周波数との周波数差より前記線形変動範囲の最大光周波数と前記測定対象周波数範囲の最大光周波数との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置すること
を特徴とする。

また、前記被測定光線路が、１つの基幹光線路と複数の分岐光線路とを光スプリッタで接続する構造である場合に、
前記プローブ光パルス入射ステップの前に、前記分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出する光路長差検出ステップを行い、
前記プローブ光パルス入射ステップで、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする。

まず、光線路特性解析装置は、プローブ光パルスを被測定光ファイバへ入射させる。そして、光線路特性解析装置は、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測定光ファイバへ入射する。

被測定光ファイバに入射されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、光スプリッタによりＮ（例えば、Ｎ＝８）個に分岐される。

（ａ）線形掃引ポンプ光によるブリルアン利得
プローブ光とポンプ光との周波数差がブリルアン周波数シフトｆ_Ｂと一致する場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスはブリルアン増幅される。線形掃引したポンプ光を用い、周波数帯域幅が想定されるＢＦＳ範囲より広い場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆ_Ｂとなる距離ｚが必ず存在する。

つまり、平均化するすべての測定において、常にブリルアン利得ピークを得ることが可能になり、平均測定化後において大きなブリルアン利得を得ることが可能である。図４に線形掃引ポンプ光とＦＳＡＶ法のブリルアン利得の比較を示す。横軸は変調周波数帯域幅、縦軸はポンプ光を変調しない場合のブリルアン利得で規格化したブリルアン利得を示す。線形掃引ポンプ光において、周波数掃引速度γは一定に保ち、ポンプ光パルス幅を変化させることで変調周波数帯域幅を変更した。

この場合、ＦＳＡＶ法と線形掃引ポンプ光の１０ｄＢ損失地点での空間分解能を一致させて比較を行った。ＦＳＡＶ法は変調周波数帯域幅を大きくするにつれて得られるブリルアン利得が小さくなっているのに対し、線形掃引ポンプ光は変調周波数帯域幅に依存せず、ＦＳＡＶ法よりも大きなブリルアン利得を得られることがわかる。

（ｂ）線形掃引ポンプ光の周波数掃引速度γと損失分布測定の性能
（ｂ−１）感度
線形掃引ポンプ光において、掃引速度γが小さい場合、ブリルアン利得のピーク近傍を長い時間測定することになり、得られるブリルアン利得は大きくなる。掃引速度γが大きい場合には、ブリルアン利得帯域幅を短い時間しか測定されないため、得られるブリルアン利得は小さくなる。つまり、掃引速度γは小さいほど損失分布測定の感度は良くなる。

（ｂ−２）空間分解能
線形掃引ポンプを用いた場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆ_Ｂ近傍でのみブリルアン利得を得るため、空間分解能は非特許文献１−４と異なり、ポンプ光のパルス幅ではなく、ポンプ光の周波数変調の掃引速度γで決まる。そのため、ポンプ光パルス幅は空間分解能に相当する時間幅と同等かそれ以上でよい。空間分解能として、（１）ＢＦＳが異なるファイバが接続された点での空間分解能と（２）損失発生地点における空間分解能を評価する必要がある。

（ｂ−２−１）ＢＦＳが異なるファイバが接続された点での空間分解能
ＢＦＳが異なるファイバが接続された点において、ブリルアン利得を得る位置が異なる。このときの空間分解能Δｚは、

である。ここで、νは光ファイバ中の光速、ｆ_Ｂ１，ｆ_Ｂ２は被測定ファイバのＢＦＳ、Δｆ_Ｂ１、Δｆ_Ｂ２は被測定ファイバのブリルアン利得帯域の半値半幅を示している。この場合、掃引速度γを高くすることで空間分解能が向上する。

（ｂ−２−２）損失発生地点における空間分解能
ポンプパルス幅が広い場合には、損失を受けた後のブリルアン利得（所望のブリルアン利得）と接続損失を受ける前のブリルアン利得（クロストーク）の和が測定される。クロストークの概念図を図５に示す。

スプリッタなどの損失が大きい場合には、損失を受ける前のブリルアン利得（クロストーク）が所望のブリルアン利得に対して相対的に大きくなる。クロストークが大きい場合、図５（ａ）の破線のように、空間分解能が劣化する。このクロストークは図５（ａ），（ｂ）に示すように、掃引速度に依存する。掃引速度が低い場合には、損失の上部側においてもブリルアン利得のピーク近傍を測定することになるため、クロストークが大きくなる。しかし、図５（ｃ）に示すように、掃引速度を高く設定することで、損失の上部側においてブリルアン利得のピークから十分離れた利得を測定するため、クロストークを小さくすることができる。そのため、掃引速度を高く設定することで、空間分解能は向上する。

（ｂ−２−３）ポンプ光パルス内の周波数配置とクロストークの関係
前記光周波数差掃引手段は、前記線形変動範囲の光周波数掃引の開始周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差より、前記線形変動範囲の光周波数掃引の終了周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置することを特徴とする。

クロストークの主成分となるブリルアン利得は、常に損失を受けた地点の手前側（光線路特性解析装置側）である。そのため、補償すべきＢＦＳ範囲を周波数掃引したポンプ光の時間的に後ろ側に配置することで、損失下部側でのブリルアン利得を受ける範囲を、損失上部側でブリルアン利得を受ける範囲より広くすることができる。つまり、補償すべきＢＦＳ範囲をポンプ光の時間的に後ろ側に配置することで、クロストークを最小化することが可能である。

図６に補償すべきＢＦＳ範囲の周波数配置とクロストークの関係を示す。図６［Ａ］はポンプパルス幅内の補償すべきＢＦＳ範囲に対応した光周波数の配置を表している。右端がポンプパルスの立ち上がり、左端がポンプパルスの立ち下りに対応している。ΔＦはポンプ光周波数の全周波数変調帯域幅、ΔＦ_ｃｏｍｐは補償すべきＢＦＳ範囲、ＸはΔＦ_ｃｏｍｐ配置の偏差を表しており、Ｘ＝０はポンプパルスの立下りとΔＦ_ｃｏｍｐ配置の左端が一致した場合を示す。「補償すべきＢＦＳ範囲を周波数掃引したポンプ光の時間的に後ろ側に配置する」とは、「線形に光周波数が変動するポンプ光内において、測定対象とするブリルアン散乱の光周波数範囲を後ろ側に配置する」という意味である。

図６［Ｂ］はΔＦ_ｃｏｍｐ配置と必要な掃引速度の関係をクロストーク毎にシミュレーションした結果である。図６の下部より、Ｘ＝０において、どのクロストークにおいても必要な掃引速度が低くなることが分かる。そのため、（ｂ−２−２）と関連して、クロストークが小さい場合には、掃引速度γを小さく設定可能となり、損失分布測定の感度を上げることができる。また、上述した通り、図６のＸ＝０において、必要な掃引速度γが最も低くなることがわかる。

以上より、感度と空間分解能はトレードオフであり、所望の分解能を満足する最小のγが最適であるといえる。

（ｃ）被測定光ファイバの線路損失の測定
プローブ光とポンプ光との周波数差がｆ_Ｂである場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスは式（２）で表される増幅を受ける。

ここで、ｇ_Ｂはブリルアン利得係数、ｚは分岐光ファイバの入射端から、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションした位置までの距離である。α_Ｂ（ｚ）は、入射端からの位置ｚのときの誘導ブリルアン利得である。ｇ_Ｂは、誘導ブリルアン散乱係数である。Ｉ_ｐｕｍｐ（ｚ）は、分岐光ファイバの入射端から距離ｚだけ離れた位置におけるポンプ光パルスの強度である。νは光ファイバ中の光速、Δｆ_Ｂは被測定ファイバのブリルアン利得の半値半幅である。

分岐光ファイバ（＃ｉ）の損失係数をα_ｉ、分岐光ファイバ（＃ｉ）を往復する場合の全損失を２Ｌ_ｉ、プローブ光パルスの入射パワーをＩ_{ｐｒｏｂｅ}（０）とすると、終端の反射型光フィルタ（＃ｉ）で反射された後、被測定ファイバ入射端から距離ｚ_１の位置でポンプ光パルスと衝突したプローブ光パルスの、分岐光ファイバの入射端での強度Ｉ_{ｐｒｏｂｅ}（２Ｌ_ｉ，ｚ_１）は、式（３）で表される。

式（３）より、分岐光ファイバの入射端でのプローブ光の強度Ｉ_{ｐｒｏｂｅ}（２Ｌ_ｉ，ｚ）は、ｇ_ＢとＩ_ｐｕｍｐ（ｚ）との関数となる。ここで、Ｉ_ｐｕｍｐ（ｚ）は、ポンプ光パルスの入射パワーをＩ_ｐｕｍｐ（０）とすると、式（４）で表される。

また、プローブ光のみを入射した場合に分岐光ファイバ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（５）で表される。

よって、式（３）は、式（４）及び式（５）を用いると式（６）として表される。

式（６）より、誘導ブリルアン散乱光の利得は、インタラクションした場所までの損失と誘導ブリルアン散乱係数との積をブリルアンインタラクションした距離の幅で積分した値となる。ここで、誘導ブリルアン利得係数ｇ_Ｂ（ｆ）は有限の周波数帯域をもち、周波数方向に積分した値は定数である。そのため、広帯域プローブ光及び広帯域ポンプ光において、条件２、３を満たす場合、常に誘導ブリルアン利得係数の周波数方向の積分値を取得できる。つまり、上記式（６）は、

のみの関数となる。そこで、以下の演算を行うことで、ある地点ｚ_０からの損失分布を取得することができる。

よって、誘導ブリルアン散乱光の特性を解析すれば、ある地点ｚ_０を基準にした被測定光ファイバの線路損失を測定することができる。

（ｄ）分岐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
被測定光ファイバの入射端から分岐光ファイバ（＃ａ）（１≦ａ≦Ｎの整数、ここではＮ＝８）の終端までの長さをＬ_ａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ（＃ａ）の終端に設置された反射型光フィルタ（＃ａ）により反射される。ここで、分岐光ファイバの終端からの距離をｌ、被測定光ファイバの屈折率をｎ、真空中の光速をｃとすると、反射されたプローブ光パルスはｔ_１／２秒後にｌ＝ｃ／ｎ×ｔ_１／２だけ進むので、被測定光ファイバの入射端からの距離をｌ_ｘ１とすると、その距離ｌ_ｘ１は、

となる。また、プローブ光パルスが被測定光ファイバに入射されてから光スプリッタにより分岐され、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ（＃ａ）で反射されて、被測定光ファイバの入射端からの距離ｌ_ｘ１に到達する時間ｔは、

である。

ポンプ光を被測定光ファイバに入射する時刻は、プローブ光を入射してからｔ_１秒後とする。ポンプ光がｔ秒後に到達する被測定光ファイバの入射端からの距離をｌ_ｘ２とすると、その距離ｌ_ｘ２は式（１０）で表される。

式（８）、式（１０）より、ｃ・ｔ_１／２ｎの位置でプローブ光パルスとポンプ光パルスと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、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ（＃ａ）で反射された時間からｔ_１／２秒後である。つまり、プローブ光パルスとポンプ光パルスとを被測定光ファイバに入射する時間差ｔ_１を変化させることにより、プローブ光とポンプ光がインタラクションする位置を制御できる。このため、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。

（ｅ）分岐光ファイバ（＃ａ）で反射されたプローブ光パルスが光受信手段２６に到達する時間の測定
プローブ光パルスが光受信手段２６に到達する時間をｔ_ｄａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ（＃ａ）により反射され、光受信手段２６へ戻ってくる。そのため、到達時間は、式（１１）で表される。

ここで、他の分岐光ファイバ（＃ｂ）（１≦ｂ≦Ｎの整数、ここではＮ＝８）から戻ってきたプローブ光パルスが光受信手段２６に到達する時間ｔ_ｄｂは、式（１２）で表される。

よって、光受信手段２６に戻る時間差は、式（１３）で表される。

Ｌ_ａ≠Ｌ_ｂのとき、光受信手段２６に到達する時間が異なる。被測定ファイバが分岐光ファイバを含むとき、次の条件も満足する必要がある。
（条件４）
プローブ光パルスのパルス幅をτとすると、

であること。

条件４を満たすとき、分岐光ファイバ（＃１）〜（＃８）から戻ったプローブ光パルスは光スプリッタで重ならない。そのため、光受信手段２６の到達時間を測定することで、分岐光ファイバ（＃１）〜（＃８）のうちどの分岐光ファイバから出力されたプローブ光パルスであるかを時間的に切り分けることができる。

上記（ａ）〜（ｅ）により、光線路特性解析装置３０１は、ＢＦＳばらつきを補償し、高感度な分岐光ファイバ個別の損失分布を測定可能である。図８は、光線路特性解析装置３０１が図７の被測定ファイバを測定した結果である。分岐光ファイバ＃１と＃２に曲げがあり、分岐光ファイバ＃２と＃８は途中で光ファイバの種類が変更されている。

以上より、本実施形態の光線路特性解析装置は、被測定光ファイバの距離方向において、温度及び歪、並びに、ファイバパラメータの違いによりＢＦＳが変化した場合においても、高速・高感度な分岐光ファイバそれぞれの損失分布を取得可能である。

図８は、光線路特性解析装置３０１による測定手順を示すフローチャートである。

まず、ポンプ光パルスの掃引速度γとパルス幅τを設定する。（ステップＳ１）
次に、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差ｔ_１を設定する（ステップＳ２）。

次に、光線路特性解析装置３０１は、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバへ出力する（ステップＳ３）。演算処理装置２８は、戻り光の到達時間からどの分岐光ファイバの反射型光フィルタで反射されたプローブ光パルスのデジタル信号であるかを特定する（ステップＳ４）。また、演算処理装置２８は、反射プローブ光強度を取得する（ステップＳ５）。

次に、光線路特性解析装置３０１は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスを被測定光ファイバへ出力する（ステップＳ６）。演算処理装置２８は、分岐光ファイバの反射型光ファイバにより反射されたプローブ光パルスから誘導ブリルアン散乱光を解析する（ステップＳ７）。演算処理装置２８は、解析結果を後段へ出力する（ステップＳ８）。

続いて、演算処理装置２８は、最長の分岐光ファイバの反射型光ファイバにより反射されたポンプ光パルスが到達したか否かを判断する（ステップＳ９）。演算処理装置２８は、ポンプ光パルスが到達した場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、入力時間差が２ｎＬ／ｃと等しいか否かを判断する（ステップＳ１０）。入力時間差が２ｎＬ／ｃと等しくない場合（ステップＳ１０のＮｏ）、演算処理装置２８は、入力時間差ｔをｔ＝ｔ_１＋Δｔと設定して（ステップＳ１１）、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Ｓ１０で入力時間差が２ｎＬ／ｃと等しい場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、演算処理装置２８は、一連の測定作業を終了する。

ここで、光周波数差掃引ステップはステップＳ１、プローブ光パルス入射ステップ及びポンプ光パルス入射ステップはステップＳ６、戻り光受光ステップ、ブリルアン利得取得ステップ及び特性解析ステップはステップＳ７、光路長差検出ステップはステップＳ３からステップＳ５に相当する。

以上の処理をまとめると、本実施形態に係る解析方法は、以下のような処理手順となる。
手順１：ポンプ光パルスの周波数掃引速度γとパルス幅τを設定。
手順２：プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差ｔ_１を設定。
手順３：プローブ光パルスの戻り時間によりどの分岐光ファイバで反射したプローブ光パルスであるかを特定。
手順４：プローブ光パルスの光強度により、誘導ブリルアン利得を出力。
手順５：プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差ｔ_１を変化させて上記手順２から手順４を繰り返し、ｔ＝２ｎＬ／ｃで終了。

このように、本実施形態では、光線路特性解析装置３０１は、プローブ光の変調周波数帯域幅が被測定光ファイバにおける長手方向のＢＦＳの変化量より大きく、周波数差がＢＦＳと同程度のプローブ光とポンプ光とを用意する。光線路特性解析装置３０１は、プローブ光を、プローブ光のパルス幅が分岐光ファイバの長さの差の最小値ΔＬ_ｍｉｎを利用した条件を満たすようにパルス化すると共に、ポンプ光をパルス化する。光線路特性解析装置３０１は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスに入射時間差を与えて被測定光ファイバへ入射する。そして、光線路特性解析装置３０１は、入射時間差を変えながら、プローブ光パルス及びポンプ光パルスを被測定光ファイバへ入射し、プローブ光パルス及びポンプ光パルスのインタラクションにより発生する誘導ブリルアン後方散乱光を解析する。これにより、光線路特性解析装置３０１は、どの分岐光ファイバのどの地点においても常にブリルアン利得のピークにおいてブリルアン増幅を受け、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る。このため、光線路特性解析装置３０１は、高感度に分岐光ファイバ毎の損失分布を求めることができる。

したがって、分岐光ファイバの距離方向でＢＦＳが異なる場合でも、一回の測定で常にブリルアン利得のピーク値を取得することが可能なため、高感度に分岐光ファイバの損失特性を測定することができる。

なお、上記実施形態では、光線路特性解析装置３０１がサーキュレータ２１を備える場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。光線路特性解析装置３０１は、例えば、サーキュレータ２１の代わりにカプラを備えていても構わない。

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。

［付記］
以下は、本発明に係る光線路特性解析装置を説明したものである。
（１）：
遠端に反射を有する被測定光線路の特性を解析する光線路特性解析装置であって、
波長の異なるプローブ光パルス及び第２の光源と、
プローブ光パルス及び第２の光源からの光をパルス化し、プローブ光パルスを生成するプローブ光パルス及び第２のパルス化器と、
前記プローブ光パルス及び第２のパルス化器に対し、前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスを発生させるタイミングを制御することで、前記プローブ光パルス及び前記ポンプ光パルスが発生される時間差を制御する入射時間制御器と、
前記プローブ光パルス及びポンプ光パルスを合波し、前記合波したプローブ光パルス及びポンプ光パルスを前記被測定光線路の光線路に入射する合波素子と、
前記光線路の入射端から出射される戻り光を受光して電気信号へ変換する光受信器と、
前記電気信号をデジタル信号へ変換する変換器と、
被測定線路のブリルアン周波数シフト分布幅Ｂに対して、反射したプローブ光とポンプ光が交差する時に経験する周波数差の範囲Ｆが同等またはそれ以上となるように設定し、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとを前記被測定光線路へ入射させる時間差を設定し、
前記プローブ光パルスが前記光線路で反射されて戻ってきた光強度を利用し、ブリルアン利得を算出し、
前記時間差を変化させ、変化させた時間差毎にブリルアン利得を算出し、
前記時間差を変化させながら算出した前記ブリルアン利得を利用し、前記光線路の損失分布を取得する演算処理装置と、
を具備する光線路特性解析装置。

（２）：
反射プローブ光とポンプ光が交差する時に周波数差の範囲Ｆを与えるために、ポンプ光のみを線形に周波数掃引速度γで変調する光周波数変調手段をもつことを特徴とする上記（１）記載の光線路特性解析装置。

（３）：
被測定ファイバが基幹光線路の一方端を光分岐器によって複数に分岐し、前記光分岐器の分岐端部それぞれに分岐光線路の一方端を光結合してなる分岐光線路であり、
プローブ光のパルス幅が前記複数の分岐光線路間の長さの差の最小値を利用した条件を満たすようにパルス化し、
前記プローブ光パルスが前記分岐光線路で反射されて戻ってくる時間から、前記プローブ光パルスが、前記複数の分岐光線路のうちどの分岐光線路で反射されたかを特定し、
前記戻ってきたプローブ光パルスの光強度を利用し、ブリルアン利得を算出し、
前記時間差を変化させ、変化させた時間差毎にブリルアン利得を算出し、
前記時間差を変化させながら算出した前記ブリルアン利得を利用し、前記複数の分岐光線路それぞれの損失分布を取得することを特徴とする上記（１）及び（２）記載の光線路特性解析装置。

（４）：
被測定ファイバに補償するブリルアン周波数シフト範囲に相当するポンプ光の第一試験光に対する光周波数差が、ポンプ光パルスの時間的に後ろ側に配置することで、損失発生地点におけるクロストークを最小化することを特徴とする上記（１）及び（２）記載の光線路特性解析装置。

（５）：
半導体レーザの注入電流を強度変調することで、第二試験光を発生することを特徴とする上記（２）記載の光線路特性解析装置。

［効果］
以上のように、本発明は、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（プローブ光）の反射光と、後に入射したパルス試験光（ポンプ光）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、ポンプ光の光周波数を線形に変調し、変調帯域幅を補償すべきＢＦＳ範囲と同等またはそれ以上に設定することで、補償すべきＢＦＳ範囲によらず、常にブリルアン利得ピークを取得できるため、高感度な測定が可能となる。
したがって、本発明によれば、ＢＦＳの異なる光線路の損失分布を高感度に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。

１０：光源
１０−１：第１試験光出力手段
１０−２：第２試験光出力手段
１２：光周波数変更手段
１３、１４：光パルス化手段
１５、１６：入射時間制御手段
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：基幹光ファイバ
２６：光受信手段
２７：Ａ／Ｄ変換器
２８：演算処理装置

Claims (7)

1. 被測定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、前記被測定光線路の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引手段と、
   前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射手段と、
   前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが前記被測定光線路に入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射手段と、
   前記被測定光線路からの戻り光パルスを受光し、電気信号に変換する戻り光受光手段と、
   前記戻り光受光手段で変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得手段と、
   前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析手段と、
   を備え、
   前記光周波数差掃引手段は、設定ブリルアン周波数シフトｆ _Ｂ を線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する光測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする光線路特性解析装置。
2. 前記光周波数差掃引手段は、前記線形変動範囲の光周波数掃引の開始周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差より、前記線形変動範囲の光周波数掃引の終了周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差の方が小さくなるように、前記光測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置することを特徴とする請求項１に記載の光線路特性解析装置。
3. 前記被測定光線路が、１つの基幹光線路と複数の分岐光線路とを光スプリッタで接続する構造の場合に、前記分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出する光路長差検出手段をさらに備えており、
   前記プローブ光パルス入射手段は、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光線路特性解析装置。
4. 前記光周波数差掃引手段は、半導体レーザの注入電流を強度変調することで前記ポンプ光パルスの光周波数を変動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路特性解析装置。
5. 被測定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、前記被測定光線路の遠端で反射させて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、前記被測定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ｆ_Ｂを線形に変動する光周波数差掃引ステップと、
   前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射ステップと、
   前記プローブ光パルス入射ステップ後に、前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射ステップと、
   前記ポンプ光パルス入射ステップの後、前記被測定光線路からの戻り光パルスを受光し、電気信号に変換する戻り光受光ステップと、
   前記戻り光受光ステップで変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得ステップと、
   前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析ステップと、
   を行い、
   前記光周波数差掃引ステップでの設定ブリルアン周波数シフトｆ _Ｂ を線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する光測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする光線路特性解析方法。
6. 前記光周波数差掃引ステップでは、
   前記線形変動範囲の光周波数掃引の開始周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差より、前記線形変動範囲の光周波数掃引の終了周波数と前記光測定対象周波数範囲の中央値との周波数差の方が小さくなるように、前記光測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置することを特徴とする請求項５に記載の光線路特性解析方法。
7. 前記被測定光線路が、１つの基幹光線路と複数の分岐光線路とを光スプリッタで接続する構造である場合に、
   前記プローブ光パルス入射ステップの前に、前記分岐光線路の長さの差のうち最小の差ΔＬ_ｍｉｎを検出する光路長差検出ステップを行い、
   前記プローブ光パルス入射ステップで、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬ_ｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする請求項５又は６に記載の光線路特性解析方法。

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