JP6887901B2 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置及び測定方法に関する。

光ファイバ内の各箇所における光信号の状態を測定する技術として、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が知られている（非特許文献１〜３を参照）。また、光ファイバに発生又は印加された振動を測定する光ファイバ振動測定システムが知られている（特許文献１を参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１６−１６１５１２号公報
［非特許文献］
［非特許文献１］ 笠史郎、八木幹雄、「Ｍａｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｍａｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｌｉｃｅ ｌｏｓｓ」、ＯＥＣＣ２０１０、２０１０年７月、論文番号７Ｐ−３４
［非特許文献２］ Ｍ．Ｋ．Ｂａｒｎｏｓｋｉら、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ」、ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ、１９７７年９月、Ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．９、２３７５〜２３７９頁
［非特許文献３］ Ｗ．Ｅｉｃｋｈｏｆｆら、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８１年１１月、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．９、６９３〜６９５頁

従来のＯＴＤＲ技術及びＯＦＤＲ技術を用いて光ファイバ内の光信号の状態を測定する場合、当該光ファイバ内の特定の位置における状態は、測定周期の間に１回だけ測定される。しかしながら、離散時間間隔で測定されたデータでは、光信号の高速な変動を測定できない。そこで、光ファイバ内の各位置における光電界成分の時間軸における連続的な測定を可能にする技術の開発が望まれている。

本発明の第１の態様においては、測定装置が提供される。上記の測定装置は、例えば、試験光を生成する試験光生成部を備える。上記の測定装置は、例えば、参照光を生成する参照光生成部を備える。上記の測定装置は、例えば、（ｉ）試験光生成部が生成した試験光を測定対象に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）参照光生成部が生成した参照光とのビート信号を検出するビート信号検出部を備える。上記の測定装置において、試験光生成部は、その周波数が第１周波数から第２周波数まで周期的に変化する試験光を生成してよい。上記の測定装置において、参照光生成部は、その周波数が第３周波数から第４周波数まで周期的に変化する参照光を生成してよい。上記の測定装置において、試験光の周波数の変動周期と、参照光の周波数の変動周期とは略同一であってよい。上記の測定装置において、参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差は、予め定められた条件を満足してよい。

上記の測定装置において、予め定められた条件は、参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差をΔｔとし、測定対象の入射端から、測定対象の内部の任意の位置又は領域までの距離をＬとし、測定対象の屈折率をｎとし、真空中における光速をｃとした場合に、Δｔの絶対値が、２Ｌｎ／ｃと略同一であるという条件であってよい。上記の測定装置において、（ｉ）第１周波数は第４周波数よりも大きくてよい。上記の測定装置において、（ｉｉ）第３周波数は、第２周波数よりも大きくてよい。

上記の測定装置は、コヒーレント光を発生させる光源を備えてよい。上記の測定装置は、光源が発生させたコヒーレント光を、第１コヒーレント光及び第２コヒーレント光に分岐する光分岐部を備えてよい。上記の測定装置において、試験光生成部は、第１コヒーレント光に光変調を施して試験光を生成してよい。上記の測定装置において、参照光生成部は、第２コヒーレント光に光変調を施して参照光を生成してよい。上記の測定装置は、ビート信号検出部が検出したビート信号から、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を分離する周波数分離部を備えてよい。上記の測定装置において、測定対象が光ファイバを含んでよい。上記の測定装置において、第１周波数及び第２周波数の差の絶対値と、第３周波数及び第４周波数の差の絶対値とは略同一であってよい。

本発明の第２の態様においては、測定方法が提供される。上記の測定方法は、例えば、試験光を生成する試験光生成段階を有する。上記の測定方法は、例えば、参照光を生成する参照光生成段階を有する。上記の測定方法は、例えば、（ｉ）試験光生成段階において生成された試験光を測定対象に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）参照光生成段階において生成された参照光とのビート信号を検出するビート信号検出段階を有する。上記の測定方法において、試験光生成段階は、その周波数が第１周波数から第２周波数まで周期的に変化する試験光を生成する段階を含んでよい。上記の測定方法において、参照光生成段階は、その周波数が第３周波数から第４周波数まで周期的に変化する参照光を生成する段階を含んでよい。上記の測定方法において、試験光の周波数の変動周期と、参照光の周波数の変動周期とは略同一であってよい。上記の測定方法において、参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差は、予め定められた条件を満足してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

検査装置１００のシステム構成の一例を概略的に示す。 受光部１６０の内部構成の一例を概略的に示す。 信号解析部１８０の内部構成の一例を概略的に示す。 変調光生成部１２０の出力信号の一例を概略的に示す。 変調光生成部１２０の出力信号の一例を概略的に示す。 変調光生成部１２０の出力信号の一例を概略的に示す。 検査装置１００における検査方法の一例を概略的に示す。 変調光生成部８２０の内部構成の一例を概略的に示す。 変調光生成部９２０の内部構成の一例を概略的に示す。 検査装置１０００のシステム構成の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。

［検査装置１００の概要］
図１は、検査装置１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、検査装置１００は、例えば、変調光生成部１２０と、光サーキュレータ１４０と、受光部１６０と、信号解析部１８０とを備える。本実施形態において、変調光生成部１２０は、例えば、光源１２２と、光分岐部１２４と、光変調部１２６と、光変調部１２８と、変調制御部１３０とを備える。

光ファイバ１０は、測定対象又は測定対象の一部の一例であってよい。測定対象又は測定対象の一部の他の例としては、任意の導光部材又は光学部材を例示することができる。検査装置１００は、測定装置の一例であってよい。変調光生成部１２０は、試験光生成部及び参照光生成部の一例であってよい。光源１２２は、光源の一例であってよい。光分岐部１２４は、光分岐部の一例であってよい。光変調部１２６は、試験光生成部の一例であってよい。光変調部１２８は、参照光生成部の一例であってよい。光変調部１２６に入射する光及び光変調部１２８に入射する光は、第１コヒーレント光及び第２コヒーレント光の一例であってよい。光変調部１２６から出射する光は、試験光の一例であってよい。光変調部１２８から出射する光は、参照光の一例であってよい。受光部１６０は、ビート信号検出部の一例であってよい。信号解析部１８０は、周波数分離部の一例であってよい。

本実施形態において、検査装置１００は、光ファイバ１０を含む検査対象を検査する。一実施形態において、検査装置１００は、光ファイバ１０の状態を検査する。光ファイバ１０の状態としては、光ファイバ１０の周辺の電磁環境の状態、光ファイバ１０の内部又周囲の電界の状態、光ファイバ１０の振動状態、光ファイバ１０の屈曲状態、光ファイバ１０の接続状態（例えば、光ファイバ１０を構成する２つの光ファイバ芯材の接続のズレ具合である。）などを例示することができる。光ファイバ１０の周辺の電磁環境の状態としては、当該電磁環境の変動状態を例示することができる。光ファイバ１０の内部又は周囲の電界の状態としては、当該電界の変動状態を例示することができる。他の実施形態において、検査装置１００は、光ファイバ１０の内部における光信号の状態を検査する。光信号の状態としては、光信号の強度変動、振幅変動、位相変動、偏波変動などを例示することができる。

本実施形態において、検査装置１００は、光ファイバ１０の内部の各位置における光電界成分を、時間軸上で連続的に測定する。具体的には、本実施形態において、検査装置１００は、光ファイバ１０に光信号を入射し、光ファイバ１０の内部の各位置からの後方散乱光又は反射光（後方散乱光などと称する場合がある。）を受光する。検査装置１００は、上記の後方散乱光などを適切に解析することで、光ファイバ１０の入射端から任意の距離に存在する点又は領域における光信号の振幅、位相及び偏波状態の少なくとも１つを連続的に測定する。ここで、連続的に測定するとは、（ｉ）一定期間に渡る測定データをアナログ信号として取り込むことであってもよく、（ｉｉ）一定期間に渡る測定データをデジタル信号として取り込むことであってもよい。

一実施形態において、試験信号光により搬送される光信号の波形パターンが、周期的に繰り返し現れる特定のパターン（周期パターンと称する場合がある。）を含む場合において、検査装置１００が、測定データをデジタル信号として取り込むとき、検査装置１００は、周期パターンの出現周期の間に複数の測定データを取得することで、（ｉ）光ファイバ１０の状態及び（ｉｉ）光ファイバ１０の内部の任意の点又は領域における光信号の状態を連続的に測定する。上記の出現周期の間に３以上の測定データが取得されることが好ましく、４以上の測定データが取得されることがより好ましく、５以上の測定データが取得されることがさらに好ましい。

他の実施形態において、試験信号光により搬送される光信号の波形パターンが周期パターンを含む場合において、検査装置１００は、周期パターンの出現周期の５％以上の期間に渡って測定データを取得することで、光ファイバ１０の状態及び光ファイバ１０の内部における光信号の状態を連続的に測定する。上記の測定データを取得する期間は、出現周期の１０％以上の期間であってもよく、出現周期の１５％以上の期間であってもよく、出現周期の２０％以上の期間であってもよく、出現周期の２５％以上の期間であってもよく、出現周期の３０％以上の期間であってもよく、出現周期の１／３以上の期間であってもよく、出現周期の３５％以上の期間であってもよく、出現周期の４０％以上の期間であってもよく、出現周期の４５％以上の期間であってもよく、出現周期の５０％以上の期間であってもよく、出現周期の５５％以上の期間であってもよく、出現周期の６０％以上の期間であってもよく、出現周期の６５％以上の期間であってもよく、出現周期の２／３以上の期間であってもよく、出現周期の７０％以上の期間であってもよく、出現周期の７５％以上の期間であってもよく、出現周期の８０％以上の期間であってもよく、出現周期の８５％以上の期間であってもよく、出現周期の９０％以上の期間であってもよく、出現周期の９５％以上の期間であってもよい。検査装置１００は、周期パターンの出現周期の全体に渡って測定データを取得してもよい。

本実施形態において、光源１２２は、光を発生させる。光源１２２は、コヒーレンス光を発生させてよい。光源１２２は、レーザ光源であってよい。本実施形態において、光分岐部１２４には、光源１２２が発生させた光が入射する。光分岐部１２４は、光源１２２が発生させた光を複数の光に分岐する。本実施形態において、光分岐部１２４は、光源１２２が発生させた光を、光変調部１２６に入射する光と、光変調部１２８に入射する光とに分岐する。

本実施形態において、光変調部１２６は、光ファイバ１０の検査に用いられる試験信号光を生成する。本実施形態において、光変調部１２６には、光源１２２が発生させた光の一部が入射する。光変調部１２６は、例えば、光変調部１２６に入射した光に光変調を施して試験信号光を生成する。より具体的には、光変調部１２６は、光変調部１２６に入射した光を、変調制御部１３０からの変調信号１０２により変調することで、試験信号光を生成する。光変調部１２６の変調方式は特に限定されるものではなく、既知の変調方式又は将来的に開発された変調方式が利用され得る。光変調部１２６は、例えば、単側波帯変調方式（ＳＳＢ変調方式）により光を変調する光ＳＳＢ変調器であってよい。試験信号光は試験光の一例であってよい。

光変調部１２６は、試験信号光の周波数が第１周波数から第２周波数まで周期的に変化するように、試験信号光を生成してよい。第１周波数及び第２周波数は、互いに異なる周波数であってよい。光変調部１２６は、試験信号光により搬送される光信号の波形パターンが、周期的に繰り返し現れる周期パターンを含むように、試験信号光を生成してよい。周期パターンは、連続的に出現してもよく（つまり、一の周期パターンが終了する時点と、次の周期パターンが開始する時点とが同一である）、離散的に出現してもよい（つまり、各周期パターンは、（ｉ）予め定められた周期又は（ｉｉ）任意の規則により定まるタイミングで開始又は終了するものの、一の周期パターンが終了する時点と、次の周期パターンが開始する時点とが異なる）。周期パターンは、信号レベルが時間に対して単調増加又は単調減少する領域を含んでよい。周期パターンは、信号レベルが、時間に対して、線形に単調増加又は単調減少する領域を含んでよい。試験信号光により搬送される光信号の波形パターンとしては、サイン波、コサイン波、三角波、鋸歯状波、及び、これらの組み合わせを例示することができる。

本実施形態において、光変調部１２８は、光ファイバ１０からの後方散乱光などの検波に用いられる局部発振光を生成する。本実施形態において、光変調部１２８には、光源１２２が発生させた光の一部が入射する。光変調部１２８は、例えば、光変調部１２８に入射した光に光変調を施して局部発振光を生成する。より具体的には、光変調部１２８は、光変調部１２８に入射した光を、変調制御部１３０からの変調信号１０４により変調することで、局部発振光を生成する。光変調部１２８の変調方式は特に限定されるものではなく、既知の変調方式又は将来的に開発された変調方式が利用され得る。光変調部１２８は、例えば、単側波帯変調方式（ＳＳＢ変調方式）により光を変調する光ＳＳＢ変調器であってよい。局部発振光は参照光の一例であってよい。

光変調部１２８は、局部発振光の周波数が第３周波数から第４周波数まで周期的に変化するように、局部発振光を生成してよい。第３周波数及び第４周波数は、互いに異なる周波数であってよい。光変調部１２８は、局部発振光により搬送される光信号の波形パターンが、周期的に繰り返し現れる周期パターンを含むように、局部発振光を生成してよい。周期パターンは、連続的に出現してもよく、離散的に出現してもよい。周期パターンは、信号レベルが時間に対して単調増加又は単調減少する領域を含んでよい。周期パターンは、信号レベルが、時間に対して、線形に単調増加又は単調減少する領域を含んでよい。局部発振光により搬送される光信号の波形パターンとしては、サイン波、コサイン波、三角波、鋸歯状波、及び、これらの組み合わせを例示することができる。

本実施形態において、変調制御部１３０は、変調信号１０２を生成し、変調信号１０２を光変調部１２６に供給する。また、変調制御部１３０は、変調信号１０４を生成し、変調信号１０４を光変調部１２８に供給する。変調制御部１３０は、波形発生器であってよい。

一実施形態において、変調制御部１３０は、試験信号光の周期パターンの出現周期と、局部発振光の周期パターンの出現周期とが略同一になるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。試験信号光の周期パターンの出現周期は、試験光の周波数の変動周期の一例であってよい。局部発振光の周期パターンの出現周期は、参照光の周波数の変動周期の一例であってよい。

他の実施形態において、変調制御部１３０は、試験信号光の周期パターンの始点の出現時刻と、局部発振光の周期パターンの始点の出現時刻との差が、予め定められた条件を満足するように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。予め定められた条件は、例えば、試験信号光の周期パターンの始点の出現時刻と、局部発振光の周期パターンの始点の出現時刻との差をΔｔとし、光ファイバ１０の入射端から、光ファイバ１０の内部の任意の位置又は領域（検査位置又は検査領域と称する場合がある。）までの距離をＬとし、光ファイバ１０の屈折率をｎとし、真空中における光速をｃとした場合に、Δｔの絶対値が、（２Ｌｎ）／ｃと略同一であるという条件である。

予め定められた条件は、（ｉ）上記のΔｔの絶対値が（２Ｌｎｐ）／ｃより大きく、且つ、（ｉ）上記のΔｔの絶対値が（２Ｌｎ）／ｃと略同一又は（２Ｌｎ）／ｃより小さいという条件であってもよい。ここで、ｐは１未満の正の小数であってよい。予め定められた条件は、（ｉ）上記のΔｔの絶対値が（２Ｌｎｐ）／ｃより大きく、且つ、（ｉ）上記のΔｔの絶対値が（２Ｌｎｑ）／ｃより小さいという条件であってもよい。ここで、ｑは、ｐより大きく１より小さい正の小数であってよい。試験信号光の周期パターンは、試験光の周波数変動の変動パターンの一例であってよい。局部発振光の周期パターンは、参照光の周波数変動の変動パターンの一例であってよい。

光ファイバ１０の入射端から検査領域までの距離Ｌとしては、（ｉ）光ファイバ１０の入射端から、検査領域の入射端側の端部までの距離、（ｉｉ）光ファイバ１０の入射端から、検査領域の略中央までの距離、（ｉｉｉ）光ファイバ１０の入射端から、検査領域の出射端側の端部までの距離など採用することができる。検査領域の距離Ｌとして、光ファイバ１０の入射端から、検査領域の略中央までの距離を採用することが好ましい。

光ファイバ１０の入射端から検査位置又は検査領域までの距離Ｌは、ユーザにより検査装置１００に入力されてもよく、検査装置１００により決定されてもよい。一実施形態において、ユーザ又は検査装置１００は、（ｉ）ＯＴＤＲ、ＯＦＤＲなどを利用した従来の検査手法により異常が発見された位置又は領域、（ｉｉ）構造的に異常が発生しやすい位置又は領域、及び、（ｉｉｉ）周囲の環境からの影響を受けやすい位置又は領域の少なくとも１つを、検査位置又は検査領域として決定してよい。

構造的に異常が発生しやすい位置又は領域としては、光ファイバ芯線同士の接続箇所、収容ボックスなどに収容されている領域などを例示することができる。周囲の環境からの影響を受けやすい位置又は領域としては、振動又は揺れが比較的大きな場所に配置されている位置又は領域を例示することができる。振動又は揺れが比較的大きな場所としては、線路、道路、橋、高架及び回転機器、並びに、それらの周辺を例示することができる。

ユーザ又は検査装置１００は、１又は複数の光ファイバに関する異常発生履歴、検査履歴、修繕履歴などを利用して、特定の光ファイバに関する、構造的に異常が発生しやすい位置又は領域、及び、周囲の環境からの影響を受けやすい位置又は領域の少なくとも一方を決定してもよい。ユーザ又は検査装置１００は、特定の光ファイバに関する異常発生履歴、検査履歴、修繕履歴などを利用して、当該特定の光ファイバに関する、構造的に異常が発生しやすい位置又は領域、及び、周囲の環境からの影響を受けやすい位置又は領域の少なくとも一方を決定してもよい。

他の実施形態において、ユーザ又は検査装置１００は、光ファイバ１０の任意の位置又は領域から、任意の方向に向かって、検査位置又は検査領域を任意の距離だけ移動させながら、光ファイバ１０の特定の領域を走査することを決定してよい。例えば、ユーザ又は検査装置１００は、光ファイバ１０の入射端から、出射端に向かって、予め定められた距離ごとに検査位置又は検査領域を任意の距離だけ移動させながら、光ファイバ１０を予め定められた距離に亘って走査することを決定する。例えば、ユーザ又は検査装置１００は、光ファイバ１０の入射端から１００ｋｍの位置から、入射端に向かって、予め定められた距離ごとに検査位置又は検査領域を任意の距離だけ移動させながら、光ファイバ１０を予め定められた距離に亘って走査することを決定する。

本明細書において、「略同一」とは、両者が同一である場合だけでなく、（ｉ）測定精度又は測定誤差及び（ｉｉ）要求される検査精度又は検査誤差の少なくとも一方を考慮して、両者を同一とみなすことができる場合を含んでもよい。測定精度又は測定誤差は、測定により表される物理量の精度又は誤差であってもよく、測定位置の特定に関する精度又は誤差であってもよい。検査精度は、検査により表される物理量又は指標の値の精度又は誤差であってもよく、検査位置の特定に関する精度又は誤差であってもよい。

例えば、光ファイバ１０のコアの屈折率ｎの値は、光ファイバの種類、ロットなどにより異なる。また、同一の光ファイバ１０の中でも、位置によってコアの屈折率ｎが異なる場合がある。また、光ファイバ１０によっては、製造者又は販売者によりコアの屈折率ｎが公開されていない場合がある。このような場合には、コアの屈折率ｎの値として、一般的な値（例えば、波長１．５５μｍにおいて、約１．４５である。）が用いられることがある。光ファイバ１０のコアの屈折率ｎと、真空中における光速ｃとを利用して、光ファイバ１０の入射端から後方散乱光などの発生位置までの距離Ｌを特定する場合、上記のようなコアの屈折率ｎの分布、バラツキなどが、距離Ｌの特定誤差の原因となる。また、距離Ｌが長くなるほど、特定誤差も大きくなり得る。なお、後方散乱光などの発生位置は、測定位置の一例であってよい。

他の実施形態において、変調制御部１３０は、上記の第１周波数が第４周波数よりも大きくなるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。これにより、局部発振光により搬送される光信号の波形パターンと、後方散乱光などにより搬送される光信号の波形パターンとの周波数差を、より大きくすることができる。第１周波数と第４周波数との差の絶対値は、５ＧＨｚ以上であることが好ましく、７ＧＨｚ以上であることがより好ましく、１０ＧＨｚ以上であることがさらに好ましい。第１周波数と第４周波数との差の絶対値は、４０ＧＨｚ以下であることが好ましく、３０ＧＨｚ以下であることがより好ましく、２０ＧＨｚ以下であることがさらに好ましい。第１周波数及び第４周波数は、第１周波数と第４周波数との差の絶対値が、上記の下限値及び上限値の任意の組み合わせにより定められる数値範囲の範囲内となるように決定されてよい。上記のように周波数の差の絶対値を設定することにより、例えば、光変調部１２６、光変調部１２８、変調制御部１３０、受光部１６０の実現可能な仕様を満たすことができると共に、検査装置１００の距離Ｌに関する分解能（検査装置１００の測定距離分解能と称する場合がある。）を適切に設定することができる。

他の実施形態において、変調制御部１３０は、上記の第３周波数が第２周波数よりも大きくなるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してもよい。これにより、局部発振光により搬送される光信号の波形パターンと、後方散乱光などにより搬送される光信号の波形パターンとの周波数差を、より大きくすることができる。第３周波数と第２周波数との差の絶対値は、５ＧＨｚ以上であることが好ましく、７ＧＨｚ以上であることがより好ましく、１０ＧＨｚ以上であることがさらに好ましい。第３周波数と第２周波数との差の絶対値は、４０ＧＨｚ以下であることが好ましく、３０ＧＨｚ以下であることがより好ましく、２０ＧＨｚ以下であることがさらに好ましい。第２周波数及び第３周波数は、第２周波数と第３周波数との差の絶対値が、上記の下限値及び上限値の任意の組み合わせにより定められる数値範囲の範囲内となるように決定されてよい。上記のように周波数の差の絶対値を設定することにより、例えば、光変調部１２６、光変調部１２８、変調制御部１３０、受光部１６０の実現可能な仕様を満たすことができると共に、検査装置１００の測定距離分解能を適切に設定することができる。

他の実施形態において、変調制御部１３０は、第１周波数及び第２周波数の差の絶対値と、第３周波数及び第４周波数の差の絶対値とが略同一であるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。他の実施形態において、変調制御部１３０は、第１周波数及び第２周波数の差の絶対値が、第３周波数及び第４周波数の差の絶対値よりも大きくなるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。他の実施形態において、変調制御部１３０は、試験信号光の周期パターンの少なくとも一部の形状と、局部発振光の周期パターンの少なくとも一部の形状とが略同一になるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。

変調制御部１３０は、技術的に矛盾しない範囲において、複数の実施形態について説明した事項の組み合わせにより、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成してよい。例えば、変調制御部１３０は、（ｉ）試験信号光の周期パターンの始点の出現時刻と、局部発振光の周期パターンの始点の出現時刻との差Δｔの絶対値が、（２Ｌｎ）／ｃと略同一であるという条件を満足し、（ｉｉ）第１周波数及び第２周波数の差の絶対値と、第３周波数及び第４周波数の差の絶対値とが略同一であり、（ｉｉｉ）試験信号光の周期パターンの形状と、局部発振光の周期パターンの形状とが略同一になるように、変調信号１０２及び変調信号１０４を生成し得る。この場合、光ファイバ１０の入射端から任意の距離に存在する点又は領域における光電界成分を、周期パターンの出現周期の略全期間にわたって、連続的に測定することができる。光電界成分は、各偏波成分に対応した電界の（ｉ）振幅及び（ｉｉ）位相成分であってよい。

本実施形態において、光サーキュレータ１４０の第１入力端子には、変調光生成部１２０が生成した試験信号光が入射する。光サーキュレータ１４０は、変調光生成部１２０が生成した試験信号光を、光ファイバ１０の入射端から、光ファイバ１０の内部へと送出する。本実施形態において、光サーキュレータ１４０の第２入力端子には、光ファイバ１０の入射端から、光ファイバ１０の内部の各位置からの後方散乱光などが入射する。光サーキュレータ１４０は、光ファイバ１０からの後方散乱光などを、受光部１６０へと伝播させる。

本実施形態において、受光部１６０は、例えば光サーキュレータ１４０を介して、光ファイバ１０の内部の各位置からの後方散乱光などを受光する。本実施形態において、受光部１６０は、変調光生成部１２０が生成した局部発振光を用いて、上記の後方散乱光などを検波する。これにより、受光部１６０は、（ｉ）変調光生成部１２０が生成した試験信号光を光ファイバ１０に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）変調光生成部１２０が生成した局部発振光とのビート信号１０６を検出することができる。受光部１６０は、検出されたビート信号１０６を、信号解析部１８０に送信してよい。検波の方式は特に限定されるものではなく、既知の検波方式又は将来的に開発された検波方式が利用され得る。受光部１６０は、例えば、ヘテロダイン検波方式又はコヒーレントヘテロダイン検波方式により、上記の後方散乱光などを検波する。

本実施形態において、信号解析部１８０は、ビート信号１０６を解析して、光ファイバ１０に関する各種の情報を取得する。例えば、信号解析部１８０は、ビート信号１０６を解析して、光ファイバ１０の状態に関する各種の情報を取得することができる。例えば、信号解析部１８０は、光ファイバ１０の振動状態、光ファイバ１０の屈曲状態、光ファイバ１０の接続状態などに関する情報を取得することができる。また、信号解析部１８０は、光ファイバ１０において異常が発生している可能性が高い箇所を特定することができる。これにより、検査装置１００は、光ファイバ１０の状態を検査することができる。

より具体的には、信号解析部１８０は、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を分離する。分離の方式は特に限定されるものではなく、既知の分離方式又は将来的に開発された分離方式が利用され得る。信号解析部１８０は、例えば、バンドパスフィルタなどを用いて、ビート信号１０６から、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を濾波する。信号解析部１８０は、分離された特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を解析して、光ファイバ１０の状態を検査してよい。

上記の特定の周波数又は特定の周波数帯の成分は、光ファイバ１０の入射端から特定の距離に存在する点又は領域における光電界成分に関する情報を示す。ユーザ又は検査装置１００は、例えば、上記の特定の周波数又は特定の周波数帯の成分の変動状態に基づいて、光ファイバ１０の内部の特定の点又は領域における光電界成分の変動状態に関する情報を取得することができる。これにより、信号解析部１８０は、光ファイバ１０の内部の任意の点又は領域における光電界成分に関する情報を、連続的に取得することができる。光ファイバ１０の内部の任意の点又は領域は、光ファイバ１０の曲げ、接続不良、振動などの発生が疑われる領域であってよい。光ファイバ１０の曲げ、接続不良、振動などの発生が疑われる領域は、ＯＴＤＲ技術又はＯＦＤＲ技術を利用した検査結果などにより、予め、抽出されてよい。

特定の周波数又は特定の周波数帯は、（ｉ）試験信号光により搬送される光信号の波形パターンと、（ｉｉ）局部発振光により搬送される光信号の波形パターンとに基づいて決定されてよい。特定の周波数又は特定の周波数帯は、（ｉ）試験信号光により搬送される光信号の波形パターンと、（ｉｉ）局部発振光により搬送される光信号の波形パターンと、（ｉｉｉ）検査位置又は検査領域における光ファイバ１０の入射端からの距離とに基づいて決定されてよい。特定の周波数又は特定の周波数帯は、（ｉ）試験信号光により搬送される光信号の波形パターンと、（ｉｉ）局部発振光により搬送される光信号の波形パターンと、（ｉｉｉ）上記のΔｔとに基づいて決定されてよい。

［異常箇所の特定方法］
上記のΔｔを算出するには、光ファイバ１０の屈折率ｎの値を決定する必要がある。しかしながら、光ファイバ１０の内部における屈折率分布、ロットによる屈折率の違いなどにより、光ファイバ１０の全長にわたる屈折率ｎを算出することは比較的困難である。そのため、屈折率ｎの真の値と、検査装置が上記のΔｔを算出するために用いた屈折率ｎの値との誤差に起因して、上記のΔｔにも誤差が生じ得る。その結果、特定の周波数又は特定の周波数帯に対応する、光ファイバ１０の内部の点又は領域（つまり、検査位置又は検査領域である。）の位置（例えば、光ファイバ１０の入射端からの距離である。）の特定にも誤差が生じ得る。

そこで、光ファイバ１０の内部の特定の点又は領域の状態を連続的に測定して異常を検出する場合などには、ユーザ又は検査装置１００は、検査領域を徐々に狭くしながら、異常箇所を特定してもよい。上記の特定の点又は領域としては、異常が発生している可能性が高い箇所、異常が発生しやすい箇所などを例示することができる。

［ＳＴＥＰ１］
例えば、ユーザ又は検査装置１００は、下記の手順により、異常箇所を特定することができる。まず、ユーザ又は検査装置１００は、特定の点又は領域を含む、比較的範囲の広い第１領域を検査する。具体的には、ユーザ又は検査装置１００は、ビート信号１０６から、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を分離する工程において、バンドパスフィルタの帯域幅を第１の範囲に設定する。第１の範囲は、上記の特定の点又は領域に対応する周波数又は周波数帯が含まれるように設定されてよい。第１の範囲の数値範囲は、第１領域の位置（例えば、光ファイバ１０の入射端から第１領域の中央までの距離である。）及び大きさ（例えば、光ファイバ１０の延伸方向の幅である。）に対応する。

第１の範囲の数値範囲は、ユーザにより指定された大きさであってもよく、予め定められた大きさであってもよく、任意のアルゴリズムにより決定された大きさであってもよい。例えば、第１の範囲の数値範囲は、（ｉ）光ファイバ１０の検査対象となる部分の長さ、又は、光ファイバ１０に含まれる検査箇所の個数、（ｉｉ）検査時間の許容値、目標値又は設置値、及び、（ｉｉｉ）異常の発生頻度の少なくとも１つに基づいて決定されてよい。

光ファイバ１０の検査対象となる部分の長さが長い場合には、光ファイバ１０の検査対象となる部分の長さが短い場合と比較して、第１の範囲の数値範囲の幅が大きくなるように設定されてよい。光ファイバ１０に含まれる検査箇所の個数が多い場合には、光ファイバ１０に含まれる検査箇所の個数が少ない場合と比較して、第１の範囲の数値範囲の幅が大きくなるように設定されてよい。検査時間の許容値、目標値又は設置値が小さい場合には、検査時間の許容値、目標値又は設置値が大きい場合と比較して、第１の範囲の数値範囲の幅が大きくなるように設定されてよい。異常の発生頻度が小さい領域が検査される場合には、光ファイバ１０の異常の発生頻度が大きい領域が検査される場合と比較して、第１の範囲の数値範囲の幅が大きくなるように設定されてよい。

次に、検査装置１００が、ビート信号１０６をバンドパスフィルタにより濾波し、当該濾波により得られた信号を解析する。検査装置１００は、予め定められた時間に亘ってビート信号１０６を濾波し、当該濾波により得られた信号を解析してよい。これにより、検査装置１００は、光ファイバ１０の第１領域を検査することができる。

［ＳＴＥＰ２］
次に、第１領域において何らかの異常が検出された場合、ユーザ又は検査装置１００は、第１領域の一部をさらに検査する。例えば、ユーザ又は検査装置１００は、バンドパスフィルタの帯域幅を第２の範囲に設定して、第１領域に含まれる複数の第２領域の少なくとも一部をさらに検査する。第２の範囲の数値範囲は、検査対象となる第２領域の位置及び大きさに対応する。一方、第１領域において異常が検出されなかった場合、ユーザ又は検査装置１００は、検査を終了してもよく、光ファイバ１０の内部の他の点又は領域の状態を検査に進んでよい。

複数の第２領域は、隣接する第２領域の範囲の一部が重複するように設定されてもよく、隣接する第２領域の範囲が重複しないように設定されてもよい。複数の第２領域の大きさは、同一であってもよく、異なってもよい。複数の第２領域のそれぞれの大きさは、ユーザにより指定された大きさであってもよく、予め定められた大きさであってもよく、任意のアルゴリズムにより決定された大きさであってもよい。例えば、第２領域のそれぞれの大きさは、（ｉ）第１領域の大きさ（ｉｉ）距離分解能の要求値、目標値又は設定値、及び、（ｉｉｉ）検査時間の許容値、目標値又は設定値の少なくとも１つに基づいて決定される。

検査装置１００が複数の第２領域を検査する順番は特に限定されるものではない。検査装置１００が複数の第２領域を検査する順番は、ユーザにより指定された順番であってもよく、予め定められた順番であってもよく、任意のアルゴリズムにより決定された順番であってもよい。一実施形態において、検査装置１００は、第１領域の一方の端部から他方の端部に向かって、複数の第２領域を順番に検査する。

他の実施形態において、検査装置１００は、まず、第１領域の中央近傍の第２領域を検査する。次に、検査装置１００は、中央近傍の第２領域から、第１領域の一方の端部の間に存在する１又は複数の第２領域を検査する。上記の１又は複数の第２領域が検査される順番は特に限定されるものではないが、例えば、検査装置１００は、中央近傍の第２領域に隣接する第２領域から、第１領域の一方の端部に存在する第２領域にむかって、順番に検査する。次に、中央近傍の第２領域から、第１領域の他方の端部の間に存在する１又は複数の第２領域を検査する。上記の１又は複数の第２領域が検査される順番は特に限定されるものではないが、例えば、検査装置１００は、中央近傍の第２領域に隣接する第２領域から、第１領域の他方の端部に存在する第２領域にむかって、順番に検査する。

なお、より高精度の距離分解能が要求される場合、検査装置１００は、例えば第１の領域の一部を検査した手法を繰り返して、第２領域の一部をさらに検査してよい。より具体的には、検査装置１００は、複数の第２領域のうち、異常が検出された各領域について、当該領域に含まれる複数の第３領域の少なくとも一部をさらに検査してもよく、複数の第３領域のうち、異常が検出された各領域について、当該領域に含まれる複数の第４領域の少なくとも一部をさらに検査してもよい。

複数の第３領域は、隣接する第３領域の範囲の一部が重複するように設定されてもよく、隣接する第３領域の範囲が重複しないように設定されてもよい。複数の第４領域は、隣接する第４領域の範囲の一部が重複するように設定されてもよく、隣接する第４領域の範囲が重複しないように設定されてもよい。第３領域及び第４領域の大きさは、第２領域の大きさと同様の構成を有してよく、検査装置１００が第３領域及び第４領域を検査する順番は、検査装置１００が第２領域を検査する順番と同様の構成を有してよい。

以上のとおり、検査装置１００の一実施形態によれば、光ファイバ１０の内部の光電界の状況を非破壊で測定することができる。検査装置１００の一実施形態によれば、急激な偏波変動及び位相変動の少なくとも一方が生じている箇所を、光ファイバ１０の入射端（例えば、送信端である。）からの測定のみで特定することができる。また、検査装置１００の一実施形態によれば、光ファイバの各位置において生じている物理量の変化などを連続的に測定することができる。そのため、検査装置１００の一実施形態を光ファイバをセンサとして利用する各種のセンサに応用することにより、当該センサの性能又は機能を向上させることができる。

［検査装置１００の各部の具体的な構成］
検査装置１００の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。検査装置１００の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。検査装置１００の各部は、その少なくとも一部が、仮想サーバ上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。検査装置１００の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどを例示することができる。検査装置１００の各部は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。

検査装置１００に含まれる構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したソフトウエア又はプログラムを起動することにより実現されてよい。上記の一般的な構成の情報処理装置は、（ｉ）ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、（ｉｉ）キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、カメラ、音声入力装置、ジェスチャ入力装置、各種センサ、ＧＰＳ受信機、ビーコン受信機などの入力装置と、（ｉｉｉ）表示装置、音声出力装置、振動装置、ビーコン発信装置などの出力装置と、（ｉｖ）メモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤなどの記憶装置（外部記憶装置を含む。）とを備えてよい。

上記の一般的な構成の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、上記のソフトウエア又はプログラムを記憶してよい。上記のソフトウエア又はプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該ソフトウエア又はプログラムによって規定された動作を実行させる。上記のソフトウエア又はプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されていてもよい。

上記のソフトウエア又はプログラムは、コンピュータを、検査装置１００又はその一部として機能させるためのプログラムであってよい。上記のソフトウエア又はプログラムは、コンピュータに、検査装置１００又はその一部における情報処理を実行させるためのプログラムであってよい。

例えば、上記のソフトウエア又はプログラムは、試験装置に組み込まれたコンピュータ又は試験装置と通信回線を介して接続されたコンピュータに、試験装置の試験光生成部に試験光を生成させる手順と、試験装置の参照光生成部に参照光を生成させる手順と、試験装置のビート信号検出部が検出した、（ｉ）試験光を測定対象に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）参照光とのビート信号を解析する手順とを実行させるためのプログラムであってよい。なお、試験装置の試験光生成部に試験光を生成させる手順は、その周波数が第１周波数から第２周波数まで周期的に変化する試験光を生成させる手順を含んでよい。試験装置の参照光生成部に参照光を生成させる手順は、その周波数が第３周波数から第４周波数まで周期的に変化する参照光を生成させる手順を含んでよい。また、試験光の周波数の変動周期と、参照光の周波数の変動周期とは略同一であってよく、参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差は、予め定められた条件を満足してよい。

図２は、受光部１６０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、受光部１６０は、例えば、偏波分離器２２２と、光９０度ハイブリッド２２４と、光受信器２２６と、光受信器２２８とを備える。また、受光部１６０は、例えば、偏波分離器２４２と、光９０度ハイブリッド２４４と、光受信器２４６と、光受信器２４８とを備える。

本実施形態において、偏波分離器２２２には、光ファイバ１０からの後方散乱光などが入力される。偏波分離器２２２は、後方散乱光などを、ｘ偏波成分と、ｙ偏波成分とに分離する。一方、偏波分離器２４２には、変調光生成部１２０からの局部発振光が入力される。偏波分離器２４２は、局部発振光を、ｘ偏波成分と、ｙ偏波成分とに分離する。

本実施形態において、光９０度ハイブリッド２２４には、偏波分離器２２２からのｘ偏波成分と、偏波分離器２４２からのｘ偏波成分とが入力される。光９０度ハイブリッド２２４は、入力されたｘ偏波成分のＩ信号成分及びＱ信号成分を出力する。一方、光９０度ハイブリッド２４４には、偏波分離器２２２からのｙ偏波成分と、偏波分離器２４２からのｙ偏波成分とが入力される。光９０度ハイブリッド２４４は、入力されたｙ偏波成分のＩ信号成分及びＱ信号成分を出力する。

本実施形態において、光受信器２２６は、光９０度ハイブリッド２２４からのＩ信号成分を受光して、電気信号として出力する。光受信器２２８は、光９０度ハイブリッド２２４からのＱ信号成分を受光して、電気信号として出力する。一方、光受信器２４６は、光９０度ハイブリッド２４４からのＩ信号成分を受光して、電気信号として出力する。光受信器２４８は、光９０度ハイブリッド２４４からのＱ信号成分を受光して、電気信号として出力する。これにより、ビート信号１０６が出力される。本実施形態において、ビート信号１０６は、Ｉ信号２０２、Ｑ信号２１２、Ｉ信号２０４及びＱ信号２１４を含む。

図３は、信号解析部１８０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、信号解析部１８０は、例えば、Ａ／Ｄ変換部３２２と、Ａ／Ｄ変換部３２４と、Ａ／Ｄ変換部３４２と、Ａ／Ｄ変換部３４４とを備える。また、信号解析部１８０は、例えば、デジタル信号処理部３５０を備える。本実施形態において、デジタル信号処理部３５０は、濾波部３５２と、ダウンコンバート部３５４と、位相成分算出部３５６と、変動解析部３５８とを有する。デジタル信号処理部３５０及び濾波部３５２は、周波数分離部の一例であってよい。

本実施形態において、Ａ／Ｄ変換部３２２は、Ｉ信号２０２をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３２４は、Ｑ信号２１２をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３４２は、Ｉ信号２０４をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３４４は、Ｑ信号２１４をデジタル信号に変換する。

本実施形態において、デジタル信号処理部３５０には、Ａ／Ｄ変換部３２２、Ａ／Ｄ変換部３２４、Ａ／Ｄ変換部３４２及びＡ／Ｄ変換部３４４のそれぞれから、Ｉ信号２０２、Ｑ信号２１２、Ｉ信号２０４及びＱ信号２１４のそれぞれに対応するデジタル信号Ｅ_ｘＩ、Ｅ_ｘＱ、Ｅ_ｙＩ及びＥ_ｙＱが入力される。デジタル信号処理部３５０は、入力されたデジタル信号に対して、信号位相推定処理、高速フーリエ変換処理などの各種の信号処理を施す。

本実施形態において、濾波部３５２は、デジタル信号Ｅ_ｘＩ、Ｅ_ｘＱ、Ｅ_ｙＩ及びＥ_ｙＱを取得する。濾波部３５２は、デジタル信号Ｅ_ｘＩ、Ｅ_ｘＱ、Ｅ_ｙＩ及びＥ_ｙＱのそれぞれから、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を濾波する。ここで、上記の特定の周波数又は上記の特定の周波数帯の中心周波数を、周波数ｆｄとする。濾波部３５２は、デジタル信号Ｅ_ｘＩ、Ｅ_ｘＱ、Ｅ_ｙＩ及びＥ_ｙＱのそれぞれを濾波して得られた信号Ｅ_ｘＩＢ、Ｅ_ｘＱＢ、Ｅ_ｙＩＢ及びＥ_ｙＱＢを、ダウンコンバート部３５４に送信してよい。なお、上述のとおり、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分の変動は、光ファイバ１０の特定の点又は領域における電界成分の変動を示す。

本実施形態において、ダウンコンバート部３５４は、入力された信号をダウンコンバートする。例えば、ダウンコンバート部３５４は、濾波部３５２から、信号Ｅ_ｘＩＢ、Ｅ_ｘＱＢ、Ｅ_ｙＩＢ及びＥ_ｙＱＢを取得する。信号Ｅ_ｘＩＢ、Ｅ_ｘＱＢ、Ｅ_ｙＩＢ及びＥ_ｙＱＢは、中心周波数がｆｄの信号である。本実施形態において、ダウンコンバート部３５４は、信号Ｅ_ｘＩＢ、Ｅ_ｘＱＢ、Ｅ_ｙＩＢ及びＥ_ｙＱＢを、中心周波数が０の信号に変換する。ダウンコンバート部３５４は、信号Ｅ_ｘＩＢ、Ｅ_ｘＱＢ、Ｅ_ｙＩＢ及びＥ_ｙＱＢを変換して得られた信号Ｅ_ｘＩ０、Ｅ_ｘＱ０、Ｅ_ｙＩ０及びＥ_ｙＱ０を、位相成分算出部３５６と、変動解析部３５８とに送信してよい。

本実施形態において、位相成分算出部３５６は、ダウンコンバート部３５４から、信号Ｅ_ｘＩ０、Ｅ_ｘＱ０、Ｅ_ｙＩ０及びＥ_ｙＱ０を取得する。本実施形態において、位相成分算出部３５６は、下記の数式１及び数式２に基づいて、信号Ｅ_ｘＩ０、Ｅ_ｘＱ０、Ｅ_ｙＩ０及びＥ_ｙＱ０から、ｘ偏波信号の位相成分Φｘ及びｙ偏波信号の位相成分Φｙを算出する。
［数式１］
Φｘ＝ｔａｎ^−１（Ｅ_ｘＱ０／Ｅ_ｘＩ０）
［数式２］
Φｙ＝ｔａｎ^−１（Ｅ_ｙＱ０／Ｅ_ｙＩ０）
位相成分算出部３５６は、ｘ偏波信号の位相成分Φｘ及びｙ偏波信号の位相成分Φｙを変動解析部３５８に送信してよい。

本実施形態において、変動解析部３５８は、光ファイバ１０の特定の点又は領域における、光ファイバ１０の内部又周囲の電界の変動を解析する。本実施形態において、変動解析部３５８は、ダウンコンバート部３５４から、信号Ｅ_ｘＩ０、Ｅ_ｘＱ０、Ｅ_ｙＩ０及びＥ_ｙＱ０を取得する。本実施形態において、変動解析部３５８は、位相成分算出部３５６から、ｘ偏波信号の位相成分Φｘ及びｙ偏波信号の位相成分Φｙを取得する。本実施形態において、変動解析部３５８は、信号Ｅ_ｘＩ０、Ｅ_ｘＱ０、Ｅ_ｙＩ０及びＥ_ｙＱ０、並びに、ｘ偏波信号の位相成分Φｘ及びｙ偏波信号の位相成分Φｙに対して、高速フーリエ変換処理を施す。これにより、変動解析部３５８は、光ファイバ１０の内部の特定の点又は領域において生じている変動の周波数成分を算出することができる。

これにより、変動解析部３５８は、光ファイバ１０の内部の任意の点又は領域（つまり、検査位置又は検査領域である。）における光電界成分に関する情報を、連続的に取得又は出力することができる。変動解析部３５８は、検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を解析して、検査位置又は検査領域における光ファイバ１０の振動状態に関する情報を出力してもよい。

本実施形態においては、デジタル信号処理部３５０が、検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を解析して、光ファイバ１０の振動状態に関する情報を出力する場合について説明した。しかしながら、デジタル信号処理部３５０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、デジタル信号処理部３５０は、検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を解析して、光ファイバ１０の屈曲状態、光ファイバ１０の接続状態などに関する情報を出力してもよい。さらに他の実施形態において、デジタル信号処理部３５０は、検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を解析して、光ファイバ１０において異常が発生している可能性が高い箇所を示す情報を出力してもよい。

図４は、変調光生成部１２０の出力信号の一例を概略的に示す。図４は、試験信号光４０６により搬送される光信号の波形パターンと、局部発振光４０８により搬送される光信号の波形パターンとを、光ファイバ１０の入射端からの距離がＬである検査位置からの後方散乱光４１０などにより搬送される光信号の波形パターンとともに示す。なお、図４には、光ファイバ１０からの後方散乱光などにより搬送される光信号の波形パターンとして、受光部１６０が受光した後方散乱光４１０などにより搬送される光信号の波形パターンのみが図示されている。しかしながら、受光部１６０は、光ファイバ１０の各位置からの後方散乱光などを受光していることに留意されたい。

本実施形態において、試験信号光４０６により搬送される光信号の波形パターンは、周期Ｔ_Ｓの間に周波数ｆ_Ｓ１からｆ_Ｓ２まで線形に単調増加する周期パターンを含む。本実施形態において、局部発振光４０８により搬送される光信号の波形パターンは、周期Ｔ_Ｌの間に周波数ｆ_Ｌ１からｆ_Ｌ２まで線形に単調増加する周期パターンを含む。後方散乱光４１０などにより搬送される光信号の波形パターンは、周期Ｔ_Ｓの間に周波数ｆ_Ｓ１からｆ_Ｓ２まで線形に単調増加する周期パターンを含む。本実施形態において、周期Ｔ_Ｓと、周期Ｔ_Ｌとは略同一である。

本実施形態において、ｆ_Ｓ１及びｆ_Ｓ２の差Δｆ_Ｓの絶対値と、ｆ_Ｌ１及びｆ_Ｌ２の差Δｆ_Ｌの絶対値とが略同一である。また、試験信号光４０６により搬送される光信号に含まれる周期パターンの始点の出現時刻（例えば、ｔ_１である。）と、局部発振光４０８により搬送される光信号に含まれる周期パターンの始点の出現時刻（例えば、ｔ_２である。）との差Δｔの絶対値は、（２Ｌｎ）／ｃと略同一である。

これにより、局部発振光４０８により搬送される光信号に含まれる周期パターンの始点の出現時刻と、後方散乱光４１０などにより搬送される光信号に含まれる周期パターンの始点の出現時刻とが略同一になる。この場合、局部発振光４０８により搬送される光信号に含まれる周期パターンの周波数と、後方散乱光４１０などにより搬送される光信号に含まれる周期パターンの周波数との差ｆ_ｄは、ｔ_２からｔ_２＋Ｔ_Ｌの期間に渡って略同一である。

そこで、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、周波数がｆ_ｄである成分を分離することで、信号解析部１８０は、検査位置における光電界成分を連続的に測定することができる。同様に、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、ｆ_ｄを含む周波数帯の成分を分離することで、信号解析部１８０は、上記の検査位置を含む検査領域における光電界成分を連続的に測定することができる。

図５は、変調光生成部１２０の出力信号の他の例を概略的に示す。図５に関連して説明される実施形態は、局部発振光４０８により搬送される光信号に含まれる周期パターンの始点の出現時刻がｔ_１と、ｔ_２との間（つまり、ｔ_３である。）に位置する点で、図４に関連して説明された実施形態と相違する。上記の相違点以外について、図５に関連して説明される実施形態は、図４に関連して説明された実施形態と同様の構成を備えてよい。

この場合、ｆ_ｄは、周期Ｔ_Ｌのうちの一部の期間（ｔ_ＯＮと称する場合がある。例えば、ｔ_２からｔ_３＋Ｔ_Ｌの期間である。）に渡って略同一である。そこで、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、周波数がｆ_ｄである成分を分離することで、信号解析部１８０は、周期Ｔ_Ｌのうちのｔ_ＯＮの期間に渡って、検査位置における光電界成分を連続的に測定することができる。同様に、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、ｆ_ｄを含む周波数帯の成分を分離することで、信号解析部１８０は、周期パターンＴ_Ｌのうちのｔ_ＯＮの期間に渡って、上記の検査位置を含む検査領域における光電界成分を連続的に測定することができる。信号解析部１８０は、周期パターンＴ_Ｌの残りの期間（ｔ_ＯＦＦと称する場合がある。例えば、ｔ_３からｔ_２の期間である。）のデータを破棄してもよい。

図６は、変調光生成部１２０の出力信号のさらに他の例を概略的に示す。図６に関連して説明される実施形態は、試験信号光４０６により搬送される光信号に含まれる周期パターンの一部の領域の形状と、局部発振光４０８により搬送される光信号に含まれる周期パターンの一部の領域の形状とが略同一である点で、図４に関連して説明された実施形態と相違する。本実施形態において、局部発振光４０８により搬送される光信号の波形パターンは、周期Ｔ_Ｌの間に周波数ｆ_Ｌ１からｆ_Ｌ２Ｄまで線形に単調増加する周期パターンを含む。上記の相違点以外について、図６に関連して説明される実施形態は、図４に関連して説明された実施形態と同様の構成を備えてよい。

この場合、ｆ_ｄは、周期Ｔ_Ｌのうちの一部の期間（ｔ_ＯＮと称する場合がある。例えば、ｔ_２からｔ_４の期間である。）に渡って略同一である。そこで、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、周波数がｆ_ｄである成分を分離することで、信号解析部１８０は、周期Ｔ_Ｌのうちのｔ_ＯＮの期間に渡って、検査位置における光電界成分を連続的に測定することができる。同様に、信号解析部１８０が、受光部１６０が検出したビート信号１０６から、ｆ_ｄを含む周波数帯の成分を分離することで、信号解析部１８０は、周期パターンＴ_Ｌのうちのｔ_ＯＮの期間に渡って、上記の検査位置を含む検査領域における光電界成分を連続的に測定することができる。信号解析部１８０は、周期パターンＴ_Ｌの残りの期間（ｔ_ＯＦＦと称する場合がある。例えば、ｔ_４からｔ_２＋Ｔ_Ｌの期間である。）のデータを破棄してもよい。

図７は、検査装置１００における検査方法の一例を概略的に示す。検査装置１００における検査方法は、測定方法の一例であってよい。本実施形態によれば、まず、ステップ７０２（ステップをＳと省略する場合がある。）において、変調光生成部１２０が、試験信号光及び局部発振光を生成する。変調光生成部１２０は、試験信号光の周波数が第１周波数から第２周波数まで周期的に変化するように、試験信号光を生成してよい。変調光生成部１２０は、局部発振光の周波数が第３周波数から第４周波数まで周期的に変化するように、局部発振光を生成してよい。

次に、Ｓ７０４において、光サーキュレータ１４０が、試験信号光を光ファイバ１０に入射する。また、Ｓ７０６において、受光部１６０が、光サーキュレータ１４０を介して、光ファイバ１０の内部の各位置からの後方散乱光などを受光する。Ｓ７０８において、受光部１６０が、後方散乱光などを検波して、後方散乱光などと、局部発振光とのビート信号を検出する。

次に、Ｓ７１０において、信号解析部１８０が、ビート信号１０６を濾波して、特定の周波数成分を取り出す。これにより、光ファイバ１０の内部の任意の点又は領域（つまり、検査位置又は検査領域である。）における光電界成分に関する情報が、連続的に出力される。その後、Ｓ７１２において、信号解析部１８０が、検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を解析して、検査位置又は検査領域における光ファイバ１０の振動状態に関する情報を出力する。

図８は、変調光生成部８２０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、変調光生成部８２０は、試験信号光を発生させる光源８２６と、局部発振光を発生させる光源８２８と、光源８２６及び光源８２８を制御する光源制御部８３０とを備える点で、変調光生成部１２０と相違する。上記以外の相違点について、変調光生成部８２０は、変調光生成部１２０と同様の構成を備えてよい。変調光生成部８２０は、試験光生成部及び参照光生成部の一例であってよい。光源８２６は、試験光生成部の一例であってよい。光源８２８は、参照光生成部の一例であってよい。

本実施形態において、光源８２６及び光源８２８のそれぞれは、出力光の周波数を連続的に掃引することができる光源であってよい。出力光の周波数を連続的に掃引することができる光源としては、ＤＢＲレーザ、多電極ＤＦＢレーザなどを例示することができる。本実施形態において、光源制御部８３０は、光源８２６に、特定の信号を搬送する試験信号光を発生させるための制御信号８０２を生成する。光源制御部８３０は、光源８２８に、特定の信号を搬送する局部発振光を発生させるための制御信号８０４を生成する。

図９は、変調光生成部９２０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、変調光生成部９２０は、光源１２２と、光変調部１２６と、変調制御部１３０と、光分岐部９２４と、調整部９２８とを備える点で、変調光生成部１２０又は変調光生成部８２０と相違する。上記以外の相違点について、変調光生成部９２０は、変調光生成部１２０又は変調光生成部８２０と同様の構成を備えてよい。変調光生成部９２０は、試験光生成部及び参照光生成部の一例であってよい。光変調部１２６及び光分岐部９２４は、試験光生成部の一例であってよい。調整部９２８は、参照光生成部の一例であってよい。

本実施形態において、光源１２２は、光を発生させる。光変調部１２６は、光変調部１２６に入射した光を、変調制御部１３０からの変調信号１０２により変調することで、変調光を生成する。本実施形態において、光分岐部９２４には、光変調部１２６が生成した変調光が入射する。光分岐部９２４は、光変調部１２６が生成した変調光を、試験信号光として変調光生成部９２０から出力される光と、調整部９２８に入射する光とに分岐する。本実施形態において、調整部９２８は、調整部９２８に入射した光を調整して、局部発振光を生成する。一実施形態において、調整部９２８は、調整部９２８に入射した光を適宜遅延させて、局部発振光を生成する。他の実施形態において、調整部９２８は、調整部９２８に入射した光を適宜変調して、局部発振光を生成する。例えば、調整部９２８は、調整部９２８に入射した光を、変調制御部１３０からの変調信号１０４により変調することで、局部発振光を生成する。

図１０は、検査装置１０００のシステム構成の一例を概略的に示す。検査装置１０００は、複数の変調光生成部１２０及び複数の受光部１６０を備える点と、複数の変調光生成部１２０、複数の受光部１６０及び信号解析部１８０を制御する測定制御部１０１０を備える点とにおいて、検査装置１００と相違する。上記以外の相違点について、検査装置１００は、検査装置１００と同様の構成を備えてよい。検査装置１０００は、測定装置の一例であってよい。

本実施形態において、複数の変調光生成部１２０のそれぞれは、周波数の異なる複数の試験信号光を生成する。複数の試験信号光は、光サーキュレータ１４０を介して、光ファイバ１０に入射される。複数の受光部１６０のそれぞれは、対応する変調光生成部１２０が生成した試験信号光の後方散乱光などを受光する。複数の変調光生成部１２０の個数と、複数の受光部１６０の個数とは、同一であってもよく、異なってもよい。

これにより、検査装置１０００は、光ファイバ１０の内部の複数の検査位置又は検査領域における光電界成分に関する情報を、連続的に取得することができる。また、検査装置１０００は、光ファイバ１０の内部の複数の検査位置又は検査領域における光ファイバ１０の状態に関する各種の情報を取得することができる。

本実施形態においては、検査装置１０００が、複数の変調光生成部１２０を備える場合について説明した。しかしながら、検査装置１０００は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、検査装置１０００は、単一の変調光生成部１２０と、複数の光変調部１２８とを備えてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。また、各構成要素は、名称が同一で、参照符号が異なる他の構成要素と同様の特徴を有してもよい。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 光ファイバ、１００ 検査装置、１０２ 変調信号、１０４ 変調信号、１０６ ビート信号、１２０ 変調光生成部、１２２ 光源、１２４ 光分岐部、１２６ 光変調部、１２８ 光変調部、１３０ 変調制御部、１４０ 光サーキュレータ、１６０ 受光部、１８０ 信号解析部、２０２ Ｉ信号、２０４ Ｉ信号、２１２ Ｑ信号、２１４ Ｑ信号、２２２ 偏波分離器、２２４ 光９０度ハイブリッド、２２６ 光受信器、２２８ 光受信器、２４２ 偏波分離器、２４４ 光９０度ハイブリッド、２４６ 光受信器、２４８ 光受信器、３２２ Ａ／Ｄ変換部、３２４ Ａ／Ｄ変換部、３４２ Ａ／Ｄ変換部、３４４ Ａ／Ｄ変換部、３５０ デジタル信号処理部、３５２ 濾波部、３５４ ダウンコンバート部、３５６ 位相成分算出部、３５８ 変動解析部、４０６ 試験信号光、４０８ 局部発振光、４１０ 後方散乱光、８０２ 制御信号、８０４ 制御信号、８２０ 変調光生成部、８２６ 光源、８２８ 光源、８３０ 光源制御部、９２０ 変調光生成部、９２４ 光分岐部、９２８ 調整部、１０００ 検査装置、１０１０ 測定制御部

Claims (6)

1. 試験光を生成する試験光生成部と、
   参照光を生成する参照光生成部と、
   （ｉ）前記試験光生成部が生成した前記試験光を測定対象に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）前記参照光生成部が生成した前記参照光とのビート信号を検出するビート信号検出部と、
   を備え、
   前記測定対象は、光ファイバ又は他の導光部材であり、
   前記試験光生成部は、その周波数が、第１周波数から、前記第１周波数とは異なる第２周波数まで周期的に変化する前記試験光を生成し、
   前記参照光生成部は、その周波数が、第３周波数から、前記第３周波数とは異なる第４周波数まで周期的に変化する前記参照光を生成し、
   前記試験光の周波数の変動周期と、前記参照光の周波数の変動周期とは略同一であり、
   前記参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、前記試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差は、予め定められた条件を満足し、
   前記予め定められた条件は、
   前記参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、前記試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差をΔｔとし、
   前記測定対象の入射端から、前記測定対象の内部の任意の位置までの距離をＬとし、
   前記測定対象の屈折率をｎとし、
   真空中における光速をｃとした場合に、
   Δｔの絶対値が、２Ｌｎ／ｃと略同一であるという条件である、
   測定装置。
2. 前記第１周波数は、前記第２周波数よりも小さく、
   前記第３周波数は、前記第４周波数よりも小さく、
   （ｉ）前記第１周波数は前記第４周波数よりも大きい、又は、（ｉｉ）前記第３周波数は、前記第２周波数よりも大きい、
   請求項１に記載の測定装置。
3. コヒーレント光を発生させる光源と、
   前記光源が発生させた前記コヒーレント光を、第１コヒーレント光及び第２コヒーレント光に分岐する光分岐部と、
   をさらに備え、
   前記試験光生成部は、前記第１コヒーレント光に光変調を施して前記試験光を生成し、
   前記参照光生成部は、前記第２コヒーレント光に光変調を施して前記参照光を生成する、
   請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
4. 前記ビート信号検出部が検出したビート信号から、特定の周波数又は特定の周波数帯の成分を分離する周波数分離部をさらに備える、
   請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の測定装置。
5. 前記測定対象が光ファイバを含む、
   請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の測定装置。
6. 試験光を生成する試験光生成段階と、
   参照光を生成する参照光生成段階と、
   （ｉ）前記試験光生成段階において生成された前記試験光を測定対象に入射して得られる後方散乱光及び反射光の少なくとも一方と、（ｉｉ）前記参照光生成段階において生成された前記参照光とのビート信号を検出するビート信号検出段階と、
   を有し、
   前記測定対象は、光ファイバ又は他の導光部材であり、
   前記試験光生成段階は、その周波数が、第１周波数から、前記第１周波数とは異なる第２周波数まで周期的に変化する前記試験光を生成する段階を含み、
   前記参照光生成段階は、その周波数が、第３周波数から、前記第３周波数とは異なる第４周波数まで周期的に変化する前記参照光を生成する段階を含み、
   前記試験光の周波数の変動周期と、前記参照光の周波数の変動周期とは略同一であり、
   前記参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、前記試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差は、予め定められた条件を満足し、
   前記予め定められた条件は、
   前記参照光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻と、前記試験光の周波数変動の変動パターンの始点の出現時刻との差をΔｔとし、
   前記測定対象の入射端から、前記測定対象の内部の任意の位置までの距離をＬとし、
   前記測定対象の屈折率をｎとし、
   真空中における光速をｃとした場合に、
   Δｔの絶対値が、２Ｌｎ／ｃと略同一であるという条件である、
   測定方法。

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