WO2023170821A1 - 複数の光ファイバの損失を一括で測定する装置及び方法 - Google Patents

複数の光ファイバの損失を一括で測定する装置及び方法 Download PDF

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measured
light
rayleigh scattered
unit
frequency
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雅晶 井上
恒司 峰
優介 古敷谷
研司 井上
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus and method for collectively measuring loss of multiple optical fibers.
  • Optical communication services achieve high-speed, large-capacity data transmission by connecting stations to users using optical fibers.
  • OTDR Optical Time Domain Reflectometry
  • an optical tester is connected to one optical fiber in an optical cable, pulsed light is input into the optical fiber, and the optical intensity of scattered light (backscattered light) propagating in the opposite direction to the pulsed light is measured by the optical fiber.
  • This method measures the distance loss of the optical fiber by detecting it in the longitudinal direction.
  • a selector is used to switch any optical fiber between the multi-core optical fiber and the optical tester. By having this, it is possible to select the core wire.
  • a single optical tester sequentially switches a plurality of optical fibers to measure loss.
  • the loss measurement is performed sequentially by physically switching the optical fibers to be measured using a selector. Therefore, the measurement time is (number of fibers of the optical fiber to be measured+switching time) ⁇ measurement time per time, and the measurement time increases in proportion to the number of fibers. Furthermore, if a parallel test is performed, the measurement time will not change, but the same number of optical testers as the number of optical fibers to be measured will be required, which will increase costs.
  • the present disclosure aims to solve the following two problems. First, it eliminates the need for switching time and shortens the measurement time in proportion to the number of core wires.
  • the second goal is to establish a test method using a minimum number of optical testers.
  • the device of the present disclosure includes: a frequency sweep section that linearly sweeps the frequency of continuous light; a first branching unit that branches the continuous light whose frequency has been linearly swept by the frequency sweeping unit into two systems; a second branching section that branches one of the branches at the first branching section into test lights equal to or greater than the number of optical fibers to be measured; a Rayleigh scattered light acquisition unit that inputs each test light branched by the second branching unit into different optical fibers to be measured and acquires individual Rayleigh scattered lights generated in the optical fibers to be measured; a delay amount applying unit that applies a different delay amount to each of the Rayleigh scattered lights for each of the optical fibers to be measured; a first combining unit that combines the individual Rayleigh scattered lights having the different delay amounts; a second combining unit that combines the Rayleigh scattered light combined by the first combining unit and the other continuous light branched by the first branching unit; an arithmetic processing unit that calculates an individual light intensity distribution waveform of the optical fiber to be measured using
  • the method of the present disclosure includes: After linearly sweeping the frequency of the continuous light, it is branched into two systems at a first branching part, and one continuous light is further branched into test lights equal to or greater than the number of optical fibers to be measured at a second branching part, Inject each test light branched at the second branching section into a different optical fiber to be measured, and obtain each Rayleigh scattered light generated in the optical fiber to be measured, giving the individual Rayleigh scattered lights a different amount of delay for each of the optical fibers to be measured; combining the individual Rayleigh scattered lights having the different delay amounts in a first combining section; combining the Rayleigh scattered light multiplexed at the first multiplexing section and the other continuous light branched at the first branching section at a second multiplexing section; Using the beat signal generated by the multiplexing in the second multiplexing section, each optical intensity distribution waveform of the optical fiber to be measured is calculated.
  • multiple optical fibers can be measured at once with one optical tester. Therefore, the present disclosure can solve the first and second problems described above.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of an arithmetic processing unit.
  • FIG. 3 is a diagram showing a frequency modulation region of a multi-system optical fiber.
  • FIG. 2 is a diagram showing a light intensity distribution of multi-system optical fibers measured at once.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration for batch loss measurement of multi-core optical fibers.
  • 1 Laser light source
  • 2 Frequency sweep section
  • 3 Branch section
  • 4 Optical circulator
  • 5 Optical fiber to be measured
  • 6 Optical 90° hybrid circuit
  • 7-1, 7-2 Balanced light receiver Element
  • 11 Arithmetic processing section
  • 12 Delay amount adding section.
  • the balanced light receiving element is abbreviated as "PD”.
  • the balanced light receiving element may be referred to as "PD”.
  • Branch part 3-1 functions as a first branch part
  • Branch part 3-2 functions as a second branch part
  • the branching section 3-3 functions as a first combining section
  • the optical circulator 4 functions as a Rayleigh scattered light acquisition section
  • the optical 90° hybrid circuit 6 functions as a second multiplexer.
  • A represents an amplitude having a constant value
  • ⁇ c represents a center frequency
  • ⁇ (t) is a random variable representing the phase noise of the laser light source 1.
  • the frequency of the continuous light emitted by the laser light source 1 is linearly swept over time by the frequency sweeper 2 for T seconds.
  • the frequency sweeping method in the frequency sweeping section 2 is arbitrary, and can be realized by using a single sideband optical modulator, for example.
  • the electric field amplitude E'(t) of the continuous light frequency-swept by the frequency sweeper 2 is expressed by the following equation.
  • g is the frequency sweep rate (Hz/s).
  • the frequency-swept continuous light is branched into two into a test light and a local light by a branching section 3-1, and one of the test lights is further branched into multiple systems by a branching section 3-2, and sent to the measured light via an optical circulator 4.
  • the light enters the optical fiber 5.
  • Light scattering called Rayleigh scattering occurs within the optical fiber 5 to be measured, and the scattered light propagates in the opposite direction through the optical fiber 5 to be measured, returns to the optical circulator 4, and proceeds toward the branch portion 3-3.
  • the Rayleigh scattered light generated in each optical fiber 5 to be measured is multiplexed at the branching section 3-3, and is directly input to the optical 90° hybrid circuit 6.
  • a delay amount is added to the ongoing Rayleigh scattered light by the delay amount adding section 12.
  • the amount of delay is designed to be different for each system, and the signals are combined at the branching section 3-3 with a time difference.
  • the optical 90° hybrid circuit 6 the Rayleigh scattered light of each system and the local light, which is the other continuous light branched into two by the branching section 3-1, are combined, and the beat signal of the I component (hereinafter referred to as the optical beat I) is combined. ) and a Q-component beat signal (hereinafter referred to as optical beat Q).
  • Optical beat I and optical beat Q have a phase difference of ⁇ /2, and are photoelectrically converted into photocurrents I (I) (t) and I (Q) (t) at PDs 7-1 and 7-2, respectively.
  • the optical 90° hybrid circuit 6 is not limited to any means as long as it can provide a phase difference of ⁇ /2 between the optical beat I and the optical beat Q.
  • the arithmetic processing section 11 includes a data acquisition section 8, a frequency spectrum analysis section 9, and a waveform division section 10, as shown in FIG.
  • the data acquisition unit 8 digitizes the photocurrents I' (I) (t) and I' (Q) (t) observed by the PDs 7-1 and 7-2 and stores them as data.
  • the frequency spectrum analysis unit 9 calculates a frequency spectrum using the photocurrents I' (I) (t) and I' (Q) (t).
  • the delay amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 imparted by the delay amount imparting section 12 differ for each optical fiber 5 to be measured. Therefore, in this embodiment, the frequency spectrum of each optical fiber 5 to be measured is measured in different frequency bands ⁇ F 1 to ⁇ F 4 . As a result, individual light intensity distribution waveforms of the optical fiber 5 to be measured are calculated.
  • the waveform dividing section 10 divides the frequency spectrum calculated by the frequency spectrum analyzing section 9 for each optical fiber 5 to be measured.
  • the photocurrent I (I) (t) generated in the PD 7-1 is calculated by the following formula It is expressed as
  • the complex number r m is the Rayleigh reflection coefficient of the reflection point z m , and is a random variable that takes a random value.
  • the data of photocurrents I' (I) (t) and I' (Q) (t) stored in the data acquisition section 8 are output to the frequency spectrum analysis section 9.
  • the frequency spectrum analysis unit 9 uses signal processing to restore the phase component I'(t) based on the photocurrents I' (I) (t) and I' (Q) (t). Letting the restored complex signal be I'(t), it is expressed by the following equation.
  • the frequency spectrum analysis unit 9 calculates the frequency spectrum F( ⁇ ) of the photocurrent using the frequency ⁇ as a variable.
  • the coherent optical frequency domain reflection described in Non-Patent Document 1 It is equivalent to the waveform obtained by Coherent Optical Frequency Domain Reflectometry (hereinafter abbreviated as C-OFDR).
  • equation (10) in this configuration is expressed as follows.
  • ⁇ i,m is the round trip time of the test light in the i-th optical fiber 5 to be measured.
  • FIG. 3 is a diagram showing a frequency modulation region of a multi-system optical fiber.
  • 13 indicates local light
  • 14 indicates Rayleigh scattered light from the optical fiber 5 to be measured
  • ⁇ F 0 is the gap frequency.
  • Rayleigh scattered light 14-1 of the optical fiber under test 5-1 Rayleigh scattered light 14-2 of the optical fiber under test 5-2
  • the delay amount ⁇ i-1 is set so that the scattered light 14-3 and the Rayleigh scattered light 14-4 of the optical fiber to be measured 5-4 are in different frequency bands. This makes it possible to simultaneously measure the Rayleigh scattered light from all optical fibers 5 to be measured at time ⁇ .
  • FIG. 4 shows an example of displaying a frequency spectrum.
  • the frequency spectrum F i ( ⁇ ) of each optical fiber 5 to be measured can be displayed continuously at the gap frequency ⁇ F 0 .
  • the waveform division unit 10 By dividing the waveform in the waveform division unit 10 for each gap frequency ⁇ F 0 , it is possible to display the light intensity distribution of multiple optical fibers at once.
  • the method for setting the delay amount ⁇ i-1 will be described in detail below.
  • the Rayleigh scattered light 14-1 from the first optical fiber to be measured 5-1 travels from the optical circulator 4 to the reflection point z 1,m in the longitudinal direction of the first optical fiber to be measured 5-1.
  • the light intensity waveform of each optical fiber 5 to be measured can be displayed continuously at the gap frequency ⁇ F 0 .
  • the light intensity distribution of multiple optical fibers can be measured at once by dividing the waveform in the waveform division unit 10 for each gap frequency ⁇ F 0 .
  • frequencies ⁇ 10 to ⁇ 11 are divided, frequencies ⁇ 20 to ⁇ 21 are divided, frequencies ⁇ 30 to ⁇ 31 are divided, and frequencies ⁇ 40 to ⁇ 41 are divided.
  • the waveform dividing unit 10 may reset the values of frequencies ⁇ 10 , ⁇ 20 , ⁇ 30 , and ⁇ 40 in each frequency band ⁇ F 1 to ⁇ F 4 so that the measurement distance becomes zero.
  • the waveform dividing unit 10 may display the light intensity distribution waveform for the measurement distance when the frequencies ⁇ 10 , ⁇ 20 , ⁇ 30 , and ⁇ 40 are set to zero for the measurement distance. Thereby, in this embodiment, the distance loss of each optical fiber 5 to be measured can be measured at once.
  • the arithmetic processing unit 11 of the present disclosure can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • the program of the present disclosure is a program for realizing a computer as each functional unit provided in the arithmetic processing unit 11 according to the present disclosure, and is a program for causing the computer to execute each step of the method executed by the apparatus related to the present disclosure. It is a program.
  • the apparatus and method according to the present disclosure are believed to have the following advantages.
  • the light intensity distribution of multi-core optical fibers can be measured all at once, so the switching time is not necessary, and the measurement time only needs to be once. Therefore, it can be said that the present disclosure provides a method that reduces the time required to measure the light intensity distribution obtained by the conventional techniques.
  • Second, according to the present disclosure measurement can be performed with a single optical tester. This allows testing with a minimum number of optical testers.
  • the delay amount applying section 12 may be connected between the branching section 3-2 and the optical circulator 4.
  • This disclosure can be applied to the information and communication industry.
  • Laser light source 2 Frequency sweep section 3, 3-1, 3-2, 3-3: Branch section 4: Optical circulator 5, 5-1, 5-2, 5-3, 5-4: Measured light Fiber 6: Optical 90° hybrid circuit 7-1, 7-2: Balanced photodetector (PD) 8: Data acquisition section 9: Frequency spectrum analysis section 10: Waveform division section 11: Arithmetic processing section 12: Delay amount adding section

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Abstract

本開示では、複数の光ファイバを一括で測定する光試験技術を提供することを目的とする。　本開示は、連続光の周波数を線形掃引したのち、第１の分岐部で２系統に分岐し、一方の連続光を第２の分岐部でさらに被測定光ファイバの数に分岐し、各被測定光ファイバへ入射し、前記被測定光ファイバで生じた個々のレイリー散乱光を、前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量で伝搬させた後、第１の合波部で合波し、前記第１の合波部で合波されたレイリー散乱光と前記２系統に分岐されたもう一方の連続光を第２の合波部で合波し、前記第２の合波部の合波によって生じるビート信号を用いて、前記被測定光ファイバの個々の光強度分布波形を算出する装置及び方法である。

Description

複数の光ファイバの損失を一括で測定する装置及び方法
　本開示は、複数の光ファイバの損失を一括で測定する装置及び方法に関する。
　光通信サービスは局舎から利用者の間を光ファイバで接続することで高速かつ大容量のデータ伝送を実現している。当該光ファイバの健全性を確認する手段として、光学的評価法であるＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）による距離損失測定がある。ＯＴＤＲ法は光ケーブル内の光ファイバ１心に光試験器をコネクタ接続し、パルス光を当該光ファイバへ入射し、パルス光と逆向きに伝搬する散乱光（後方散乱光）の光強度を光ファイバ長手方向に検出することで、当該光ファイバの距離損失を測定する方法である。コネクタは１心用もあれば複数心（多心）を一括接続する構造があり、多心光ファイバを測定する場合、多心光ファイバと前記光試験器の間に任意の光ファイバを切替えるセレクタを具備することで、心線選択を可能とする。当該セレクタを用いて１台の光試験器で複数の光ファイバを順次切替て損失測定を行う。
　前記局舎からは万を超える光ファイバの心数が当該局舎エリアに張り巡らされるケースがあり、災害時には光通信サービスの継続した提供のため、当該光ファイバの健全性を迅速に確認することが求められる。
　しかしながら、前述したとおり、前記損失測定は測定対象である被測定光ファイバを物理的にセレクタで切り替えて順次実施する。したがって、測定時間は（被測定光ファイバの心線数＋切替時間）×１回あたりの測定時間となり、心線数に比例して測定時間は増大する。また、並列試験を実施すれば測定時間は変わらないが、被測定光ファイバの心数と同数の光試験器が必要となり、コスト増となる。
特開２００３－２２２５７３（ＮＴＴ） 特公平７－２８２６６号公報（ＮＴＴ）
辻，清水，堀口，小山田，電子情報通信学会技術研究報告．　ＣＳ，　通信方式９６（１３１），ｐｐ．３９－４４，１９９６．
　本開示が解決しようとする課題は以下の２つである。
　第１に、切替時間を不要とし、心線数に比例した測定時間を短縮化することである。
　第２に、光試験器を最小台数とした試験方法を確立することである。
　本開示の装置は、
　連続光の周波数を線形掃引する周波数掃引部と、
　前記周波数掃引部で周波数を線形掃引された連続光を２系統に分岐する第１の分岐部と、
　前記第１の分岐部で分岐された一方を、被測定光ファイバの数以上の試験光に分岐する第２の分岐部と、
　前記第２の分岐部で分岐された各試験光を異なる被測定光ファイバに入射し、前記被測定光ファイバで生じた個々のレイリー散乱光を取得するレイリー散乱光取得部と、
　前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量を前記個々のレイリー散乱光に与える遅延量付与部と、
　前記異なる遅延量を有する前記個々のレイリー散乱光を合波する第１の合波部と、
　前記第１の合波部で合波されたレイリー散乱光と前記第１の分岐部で分岐されたもう一方の連続光を合波する第２の合波部と、
　前記第２の合波部の合波によって生じるビート信号を用いて、前記被測定光ファイバの個々の光強度分布波形を算出する演算処理部と、
　を具備する。
　本開示の方法は、
　連続光の周波数を線形掃引したのち、第１の分岐部で２系統に分岐し、一方の連続光を第２の分岐部でさらに被測定光ファイバの数以上の試験光に分岐し、
　前記第２の分岐部で分岐された各試験光を異なる被測定光ファイバへ入射し、前記被測定光ファイバで生じた個々のレイリー散乱光を取得し、
　前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量を前記個々のレイリー散乱光に与え、
　前記異なる遅延量を有する前記個々のレイリー散乱光を第１の合波部で合波し、
　前記第１の合波部で合波されたレイリー散乱光と前記第１の分岐部で分岐されたもう一方の連続光を第２の合波部で合波し、
　前記第２の合波部の合波によって生じるビート信号を用いて、前記被測定光ファイバの個々の光強度分布波形を算出する。
　本開示によれば、１台の光試験器で複数の光ファイバを一括で測定することができる。このため、本開示は、前述の第１及び第２の課題を解決することができる。
本開示の実施形態例のシステム構成図である。 演算処理部の機能ブロック図である。 多系統光ファイバの周波数変調領域を表す図である。 一括測定した多系統光ファイバの光強度分布を表す図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。
　開示に関わる実施形態例を以下に説明する。図１は、多心光ファイバの一括損失測定の構成を説明する図である。ここで、１：レーザ光源、２：周波数掃引部、３：分岐部、４：光サーキュレータ、５：被測定光ファイバ、６：光９０°ハイブリッド回路、７－１、７－２：バランス型受光素子、１１：演算処理部、１２：遅延量付与部、である。図中において、バランス型受光素子を「ＰＤ」と略記した。以下、バランス型受光素子を「ＰＤ」と称する場合がある。
　分岐部３－１は第１の分岐部として機能し、
　分岐部３－２は第２の分岐部として機能し、
　分岐部３－３は第１の合波部として機能し、
　光サーキュレータ４はレイリー散乱光取得部として機能し、
　光９０°ハイブリッド回路６は第２の合波部として機能する。
　レーザ光源１が発する時間長Ｔの連続光の電界振幅Ｅ（ｔ）を以下のように表すこととする。
　Ｅ（ｔ）＝Ａｅｘｐ｛ｊ［ωｃｔ＋θ（ｔ）］｝　　（１）
ここで、Ａは一定値を持つ振幅、ωｃは中心周波数を表す。θ（ｔ）はレーザ光源１の位相雑音を表す確率変数である。
　本実施形態例ではレーザコヒーレンスは常に１として、位相雑音の影響を考慮しないものとして説明する。したがって、電界振幅Ｅ（ｔ）は以下となる。
　Ｅ（ｔ）＝Ａｅｘｐ｛ｊωｃｔ｝　　（２）
　レーザ光源１の発する連続光の周波数は、周波数掃引部２によって、時間に対してＴ秒間線形に掃引される。周波数掃引部２における周波数掃引方法は任意であり、例えば、単一側波帯光変調器を使えば実現できる。
　周波数掃引部２により周波数掃引された連続光の電界振幅Ｅ’（ｔ）は、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここでｇは周波数掃引速度（Ｈｚ／ｓ）である。
　周波数掃引された連続光は、分岐部３－１により試験光とローカル光に２分岐され、一方の試験光はさらに分岐部３－２により多系統に分岐され、光サーキュレータ４を介して被測定光ファイバ５に入射する。多系統の数Ｎは被測定光ファイバ５の数以上とする。Ｎは被測定光ファイバ５の数以上の任意の数を採用しうるが、本実施形態では被測定光ファイバ５の数が４であり、Ｎ＝４である例について説明する。図１では、４本の被測定光ファイバ５を５－１～５－４と表記した。
　被測定光ファイバ５内ではレイリー散乱と呼ばれる光散乱が生じ、その散乱光は被測定光ファイバ５を逆方向に伝搬して光サーキュレータ４に戻り、分岐部３－３に向かって進行する。各被測定光ファイバ５で生じたレイリー散乱光は分岐部３－３で合波され、そのまま光９０°ハイブリッド回路６に入射される。
　ここで、本実施形態では、当該進行中のレイリー散乱光に遅延量付与部１２により遅延量を付与する。当該遅延量は系統毎に異なるよう設計し、分岐部３－３において時間差で合波される。光９０°ハイブリッド回路６では、各系統のレイリー散乱光と分岐部３－１により２分岐されたもう一方の連続光であるローカル光が合波され、Ｉ成分のビート信号（以下、光ビートＩと称する。）とＱ成分のビート信号（以下、光ビートＱと称する。）を出力する。
　光ビートＩ及び光ビートＱは位相差π／２の関係にあり、それぞれＰＤ７－１及び７－２にて光電流Ｉ（Ｉ）（ｔ）及びＩ（Ｑ）（ｔ）に光電変換される。但し、光９０°ハイブリッド回路６は光ビートＩ及び光ビートＱとの間に位相差π／２を付与できればよく手段にこだわらない。
　演算処理部１１は、図２に示すように、データ取得部８、周波数スペクトル解析部９及び波形分割部１０を備える。
　データ取得部８は、ＰＤ７－１及び７－２で観測される光電流Ｉ’（Ｉ）（ｔ）及びＩ’（Ｑ）（ｔ）を数値化し、データとして格納する。
　周波数スペクトル解析部９は、光電流Ｉ’（Ｉ）（ｔ）及びＩ’（Ｑ）（ｔ）を用いて、周波数スペクトルを算出する。ここで、本実施形態では、遅延量付与部１２で付与された遅延量τ１～τ３は被測定光ファイバ５ごとに異なる。このため、本実施形態では、各被測定光ファイバ５の周波数スペクトルが異なる周波数帯ΔＦ１～ΔＦ４で測定される。これにより、被測定光ファイバ５の個々の光強度分布波形が算出される。
　波形分割部１０は、周波数スペクトル解析部９で算出された周波数スペクトルを、被測定光ファイバ５ごとに分割する。
　ここで、光サーキュレータ４から被測定光ファイバ５内の１つの反射点ｚｍまでの光の往復時間をτｍとすると、ＰＤ７－１に生じる光電流Ｉ（Ｉ）（ｔ）は、次式として表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、複素数ｒｍは反射点ｚｍのレイリー反射係数であり、ランダムな値をとる確率変数である。
　オイラーの公式（ｅｘｐ｛±ｊ［θ］｝＝ｃｏｓθ±ｊｓｉｎθ）を用いて以下の式に書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　一方で、ＰＤ７－２に生じる光ビートＱの光電流Ｉ（Ｑ）（ｔ）はＩ（Ｉ）（ｔ）に位相差π／２を付与した信号であるので、三角関数の対称性の性質ｃｏｓ（θ－π／２）＝ｓｉｎθから、次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　実際の光電流は多数の反射点ｚｍからの散乱光の和によって生じるから、ＰＤ７－１及び７－２で観測される光電流の大きさは、それぞれ次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　式（７）及び式（８）で表現される光電流がデータ取得部８で数値化される。
　データ取得部８に格納された光電流Ｉ’（Ｉ）（ｔ）及びＩ’（Ｑ）（ｔ）のデータは周波数スペクトル解析部９へ出力される。周波数スペクトル解析部９は、信号処理を用いて、光電流Ｉ’（Ｉ）（ｔ）及びＩ’（Ｑ）（ｔ）に基づき位相成分Ｉ’（ｔ）を復元する。復元された複素信号をＩ’（ｔ）とすると、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、周波数スペクトル解析部９は、周波数ωを変数とする上記光電流の周波数スペクトルＦ（ω）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　被測定光ファイバ５が単体（＝１）の場合、横軸ω（＝ｇτｍ）、縦軸Ｆ（ω）が光強度波形を表し、非特許文献１に説明されているコヒーレント光周波数領域反射計（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：以下Ｃ－ＯＦＤＲと略記する）で得られる波形と等しい。
　被測定光ファイバ５が複数（≧２）の場合、本構成における式（１０）は以下と表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ここで、ｉは被測定光ファイバ５を示す変数であり、本実施形態ではｉ＝１～４である。また、τｉ，ｍはｉ番目の被測定光ファイバ５における試験光の往復時間である。
　ｉ番目の被測定光ファイバ５に割り当てられる周波数帯を図３にて説明する。図３は多系統光ファイバの周波数変調領域を表す図である。ここで、１３はローカル光を示し、１４は被測定光ファイバ５からのレイリー散乱光を示し、ΔＦ０は間隙周波数である。本開示では、図３に示すように、被測定光ファイバ５－１のレイリー散乱光１４－１、被測定光ファイバ５－２のレイリー散乱光１４－２、被測定光ファイバ５－３のレイリー散乱光１４－３、及び被測定光ファイバ５－４のレイリー散乱光１４－４が、異なる周波数帯になるように、遅延量τｉ－１を設定する。これにより、時間τにおいて、全ての被測定光ファイバ５からのレイリー散乱光を同時に測定することを可能にする。
　図４に、周波数スペクトルの表示例を示す。図に示すように、各被測定光ファイバ５の周波数スペクトルＦｉ（ω）が間隙周波数ΔＦ０で連続した表示が可能となる。間隙周波数ΔＦ０毎に波形分割部１０にて波形分割することで多系統光ファイバの光強度分布を一括で表示することができる。以下、遅延量τｉ－１の設定方法について、詳細に説明する。
　第一の被測定光ファイバ５－１（ｉ＝１）からのレイリー散乱光１４－１は、光サーキュレータ４から第一の被測定光ファイバ５－１の長手方向の反射点ｚ１，ｍまでの光の往復時間τ１，ｍで光サーキュレータ４に戻る。このため、周波数スペクトルＦ１（ω）ではビート周波数ｇτ１，ｍにスペクトルピークが位置する。よって、周波数帯では以下で表される。
ｇτ１，ｍ（＝△Ｆ１）　　ただし、ｍ＝ａｒｇｍ ｍａｘ（ｇτ１，ｍ）　（１２）
　次に、第二の被測定光ファイバ５－２（ｉ＝２）のレイリー散乱光１４－２は、サーキュレータ４から第一の被測定光ファイバの長手方向の反射点ｚ２，ｍまでの光の往復時間をτ２，ｍで光サーキュレータ４に戻る。また、レイリー散乱光１４－２にはさらに遅延量τ１が付与される。このため、周波数帯△Ｆ２ではビート周波数ｇ（τ２，ｍ＋τ１）の周波数にスペクトルピークが位置する。ここで、本開示では、ｇτ１＝ΔＦ１＋ΔＦ０となるように遅延量τ１を設定することで、Ｆ１（ω）と異なる周波数帯ΔＦ２にＦ２（ω）を表すことが可能となる。
　同様に、第ｉの被測定光ファイバ５のレイリー散乱光においても付与する遅延量τｉ－１を、
ｇτｉ－１＝ΣｉΔＦｉ－１＋（ｉ－１）ΔＦ０　　（１３）
から適切な値に設計し、異なる周波数帯を各被測定光ファイバの周波数スペクトルＦｉ（ω）へ割り当てる。これにより、図４に示すように、各被測定光ファイバ５の光強度波形が間隙周波数ΔＦ０で連続した表示が可能となる。
　本実施形態は、図４に示すように、間隙周波数ΔＦ０毎に波形分割部１０にて波形分割することで多系統光ファイバの光強度分布を一括で測定することができる。例えば、周波数ω１０からω１１までを分割し、周波数ω２０からω２１までを分割し、周波数ω３０からω３１までを分割し、周波数ω４０からω４１までを分割する。この場合、波形分割部１０は、各周波数帯ΔＦ１～ΔＦ４における周波数ω１０、ω２０、ω３０、ω４０の値を、測定距離がゼロになるようにリセットしてもよい。また、波形分割部１０は、周波数ω１０、ω２０、ω３０、ω４０を測定距離ゼロに設定した場合の、測定距離に対する光強度分布波形を表示してもよい。これにより、本実施形態は、各被測定光ファイバ５の距離損失を一括で測定することができる。
　本開示の演算処理部１１はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。本開示のプログラムは、本開示に係る演算処理部１１に備わる各機能部としてコンピュータを実現させるためのプログラムであり、本開示に係る装置が実行する方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
（本開示の効果）
　本開示による装置及び方法は、以下の優位性を持つと考えられる。
　第１に、従来技術では多心光ファイバの光強度分布は物理的にセレクタで切替えを行い、都度測定することが必要である。そのため、測定時間は（被測定対象光ファイバの心線数＋切替時間）×１回あたりの測定時間となり、心線数に比例して測定時間は増大する。これに対し、本開示は多心光ファイバの光強度分布を一括で測定可能であるため、前記切替時間が不要となり、また、測定時間も１回でよい。よって、本開示は、従来技術で得られた光強度分布の測定時間を短縮して提供するといえる。
　第２に、本開示によれば、単一の光試験器にて測定が可能である。これにより、最小台数の光試験器で試験が可能である。
　なお、本実施形態では、遅延量付与部１２が光サーキュレータ４と分岐部３－３の間に接続される例を示すが、本開示はこれに限定されない。例えば、遅延量付与部１２は、分岐部３－２と光サーキュレータ４の間に接続されていてもよい。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１：レーザ光源
２：周波数掃引部
３、３－１、３－２、３－３：分岐部
４：光サーキュレータ
５、５－１、５－２、５－３、５－４：被測定光ファイバ
６：光９０°ハイブリッド回路
７－１、７－２：バランス型受光素子（ＰＤ）
８：データ取得部
９：周波数スペクトル解析部
１０：波形分割部
１１：演算処理部
１２：遅延量付与部

Claims (5)

  1. 　連続光の周波数を線形掃引する周波数掃引部と、
    　前記周波数掃引部で周波数を線形掃引された連続光を２系統に分岐する第１の分岐部と、
    　前記第１の分岐部で分岐された一方を、被測定光ファイバの数以上の試験光に分岐する第２の分岐部と、
    　前記第２の分岐部で分岐された各試験光を異なる被測定光ファイバに入射し、前記被測定光ファイバで生じた個々のレイリー散乱光を取得するレイリー散乱光取得部と、
    　前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量を前記個々のレイリー散乱光に与える遅延量付与部と、
    　前記異なる遅延量を有する前記個々のレイリー散乱光を合波する第１の合波部と、
    　前記第１の合波部で合波されたレイリー散乱光と前記第１の分岐部で分岐されたもう一方の連続光を合波する第２の合波部と、
    　前記第２の合波部の合波によって生じるビート信号を用いて、前記被測定光ファイバの個々の光強度分布波形を算出する演算処理部と、
    　を具備する装置。
  2. 　前記演算処理部は、
    　前記ビート信号の位相成分Ｉ’（ｔ）を算出し、
    　前記位相成分Ｉ’（ｔ）を用いて周波数スペクトルを算出し、
    　前記遅延量に応じた周波数帯で前記周波数スペクトルを分割し、
    　前記分割した周波数スペクトルを表示する、
    　請求項１に記載の装置。
  3. 　前記演算処理部は、前記分割した周波数スペクトルごとに、周波数の値をリセットする、
    　請求項２に記載の装置。
  4. 　連続光の周波数を線形掃引したのち、第１の分岐部で２系統に分岐し、一方の連続光を第２の分岐部でさらに被測定光ファイバの数以上の試験光に分岐し、
    　前記第２の分岐部で分岐された各試験光を異なる被測定光ファイバへ入射し、前記被測定光ファイバで生じた個々のレイリー散乱光を取得し、
    　前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量を前記個々のレイリー散乱光に与え、
    　前記異なる遅延量を有する前記個々のレイリー散乱光を第１の合波部で合波し、
    　前記第１の合波部で合波されたレイリー散乱光と前記第１の分岐部で分岐されたもう一方の連続光を第２の合波部で合波し、
    　前記第２の合波部の合波によって生じるビート信号を用いて、前記被測定光ファイバの個々の光強度分布波形を算出する方法。
  5. 　前記第２の分岐部で各試験光が分岐された後かつ前記個々のレイリー散乱光を取得する前、又は、
    　前記個々のレイリー散乱光を取得した後かつ前記第１の合波部で前記個々のレイリー散乱光を合波する前に、
    　前記被測定光ファイバ毎に異なる遅延量を前記個々のレイリー散乱光に与える、
    　請求項４に記載の方法。
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