特許 6226854 光パルス試験装置及び光パルス試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6226854

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】光パルス試験装置及び光パルス試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   G01M11/00 R

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-230643(P2014-230643)

(22)【出願日】2014年11月13日

(65)【公開番号】特開2016-95193(P2016-95193A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2016年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(72)【発明者】

【氏名】戸毛 邦弘

(72)【発明者】

【氏名】飯田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 文彦

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１５７１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６４０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９３９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１０２７７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２９２２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５０７８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６５４２２２８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１１４９５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １１／００−１１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレント光を発する信号光発生手段と、
前記信号光発生手段からの出力光を分岐し局発光と試験光とを生成する光分岐手段と、
前記試験光の周波数を時間的に変化させる試験光周波数制御手段と、
前記周波数が時間的に変化させられた試験光をパルス化して試験パルス光を生成するパルス化手段と、
前記試験パルス光を被試験光ファイバに入射し、前記被試験光ファイバの各地点で反射または散乱により発生した後方散乱光と前記局発光をヘテロダイン検波して得られるビート信号をサンプリングする数値化手段と、
前記サンプリングされたビート信号を周波数分離し、前記被試験光ファイバの長さ方向の後方散乱光強度分布を演算する演算処理手段と
を備えた光パルス試験装置であって、
前記試験パルス光は、所定の時間で連続する複数の周波数成分を有し、
前記複数の周波数成分の時間領域および周波数領域における配置は、
所定の時間範囲で区切られた複数のグループを有し、
周波数領域で隣り合う周波数成分同士は互いに異なるグループに配置され、
時間領域で隣り合う周波数成分同士の周波数差が、前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域に対応する周波数帯域幅と同等かそれよりも大きい、光パルス試験装置。

【請求項2】

前記所定の時間範囲は、前記被試験光ファイバの有効相互作用長に対応した時間と同等かそれよりも大きい、請求項１に記載の光パルス試験装置。

【請求項3】

前記局発光に対して抑圧搬送波両側波帯変調する局発光周波数制御手段をさらに備え、
前記試験パルス光の周波数帯域が前記数値化処理手段の実効的なサンプリング帯域よりも大きい、請求項１または請求項２に記載の光パルス試験装置。

【請求項4】

前記試験パルス光の強度波形は、前記時間領域で隣り合う周波数成分の間で強度が零になるように変調されている、請求項３に記載の光パルス試験装置。

【請求項5】

コヒーレント光を分岐し局発光と試験光とを生成し、
前記試験光の周波数を時間的に変化させ、
前記周波数が時間的に変化させられた試験光をパルス化して試験パルス光を生成し、
前記試験パルス光を被試験光ファイバに入射し、前記被試験光ファイバの各地点で反射または散乱により発生した後方散乱光と前記局発光をヘテロダイン検波して得られるビート信号をサンプリングし、
前記サンプリングされたビート信号を周波数分離し、前記被試験光ファイバの長さ方向の後方散乱光強度分布を演算し、
前記試験パルス光は、所定の時間で連続する複数の周波数成分を有し、
前記複数の周波数成分の時間領域および周波数領域における配置は、
所定の時間範囲で区切られた複数のグループを有し、
周波数領域で隣り合う周波数成分同士は互いに異なるグループに配置され、
時間領域で隣り合う周波数成分同士の周波数差が、前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域に対応する周波数帯域幅と同等かそれよりも大きい、
光パルス試験装置における光パルス試験方法。

【請求項6】

前記所定の時間範囲は、前記被試験光ファイバの有効相互作用長に対応した時間と同等かそれよりも大きい、請求項５に記載の光パルス試験方法。

【請求項7】

前記局発光に対して抑圧搬送波両側波帯変調することをさらに備え、
前記試験パルス光の周波数帯域が前記数値化処理手段の実効的なサンプリング帯域よりも大きい、請求項５または請求項６に記載の光パルス試験方法。

【請求項8】

前記試験パルス光の強度波形は、前記時間領域で隣り合う周波数成分の間で強度が零になるように変調されている、請求項７に記載の光パルス試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に海底光伝送システムにおいて海底光ケーブル線路の光損失分布評価や破断点の位置を試験する光パルス試験方法（Optical Time Domain Reflectometry、以後ＯＴＤＲと称する）とその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コヒーレントＯＴＤＲは、被試験光ファイバ（Fiber under test、以後ＦＵＴと称する）に試験光パルスを送出し、ＦＵＴからの反射光やレイリー後方散乱光（以後、単に後方散乱光と称する）をヘテロダイン検波受信、解析することでＦＵＴの各地点における光の反射率分布（以後、ＯＴＤＲ波形と称する）を高感度に測定する方法、装置である。

【0003】

この技術は光ファイバの片端からその損失分布評価を試験できるため、敷設された光ファイバの保守運用の観点から重要な技術であり、長距離の測定方法として実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。

【0004】

また、特許文献１では、所定時間間隔毎に所定周波数間隔だけ変化させた試験光を光パルス化してＦＵＴに入射し、ＦＵＴからの反射及び後方散乱光を、試験光を分岐させた局発光とバランス型光受信器によって受信した後に周波数毎に分離して試験光パルスの複数の周波数成分による反射率分布を求める技術が提案されている。特許文献１記載の方法は、複数の周波数成分による多重効果によって、従来法のＣ−ＯＴＤＲ測定に比べ、一回の測定当たりに取得できる反射率分布が多重数分取得できるため、実効上の加算平均処理数を多く実行し、ダイナミックレンジを拡大することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１６４０７５号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】H. Izumita et al, “The Performance Limit of Coherent OTDR Enhanced with Optical Fiber Amplifiers due to Optical Nonlinear Phenomena” JLT., vol. 12, no. 7, pp. 1230-1238 (1994)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、試験パルス光のパルス幅は、各周波数成分が連続する所定時間と前記周波数成分の数（すなわち周波数多重数）の積となり、ほぼ連続光に近い時間的に長いパルス列となる。

【0008】

一方、試験パルス光の総帯域幅は、受信側で用いるＡ／Ｄ変換器の実効的なサンプリング帯域よりも小さくする必要があり、複数の周波数成分の周波数間隔は数百ｋＨｚ程度と非常に小さく設定され、試験パルス光全体でも数十ＭＨｚ程度となっている。

【0009】

以上のように総帯域幅が小さく、ほぼ連続光と見なせる試験パルス光がＦＵＴに入射すると、その入射パワーが大きい場合において、誘導ブリルアン散乱現象を発生させる。

【0010】

光ファイバにおける誘導ブリルアン散乱発生の入力パワー閾値Ｐｔｈは、Δｖｓを試験パルス光の総帯域幅とすると、以下の式で与えられる。

Ｐｔｈ ∝ （１＋Δｖｓ／Δｖｂ）／Ｌｅｆｆ （式１）

ここで、Δｖｂはブリルアン利得帯域幅であり、一般の石英系光ファイバではその半値全幅で約３５ＭＨｚ程度で、全体的に約１００ＭＨｚ程度の広がりを有していると言われている。

【0011】

Ｌｅｆｆは有効相互作用長であり、試験パルス光のパルス幅に比例し、入力光がほぼ連続光と見なせる場合に最大となり、一般の石英系光ファイバでは約２０ｋｍ程度である。すなわち、式１より、試験パルス光の総帯域幅が小さく、ほぼ連続光とみなせる場合は、誘導ブリルアン散乱発生の入力パワー閾値Ｐｔｈが小さくなり、低い試験パルス光入力パワーであっても誘導ブリルアン散乱が発生しやすいということを意味している。

【0012】

誘導ブリルアン散乱光が発生した場合、試験パルス光が減衰してダイナミックレンジを低下させたり、発生した誘導ブリルアン散乱光そのものが測定対象である後方レイリー散乱光との間で非線形現象を発生させ、測定そのものが実施できなくなるという課題がある。

【0013】

近年の海底光伝送システムで用いられる海底光増幅器は、高出力化が進んでおり、このような海底光ケーブル線路の試験では、試験パルス光が発生する誘導ブリルアン散乱光によって測定できないといった課題がある。

【0014】

なお、受信側で用いるＡ／Ｄ変換器の実効的なサンプリング帯域は有限であるため、試験パルス光の総帯域幅を拡大するために、複数の周波数成分の周波数間隔を大きくすれば、反対に周波数多重数が減少し、多重によるダイナミックレンジ改善効果が小さくなってしまうという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の第１の観点によれば、コヒーレント光を発する信号光発生手段と、前記信号光発生手段からの出力光を分岐し局発光と試験光とを生成する光分岐手段と、前記試験光の周波数を時間的に変化させる試験光周波数制御手段と、前記周波数が時間的に変化させられた試験光をパルス化して試験パルス光を生成するパルス化手段と、前記試験パルス光を被試験光ファイバに入射し、前記被試験光ファイバの各地点で反射または散乱により発生した後方散乱光と前記局発光をヘテロダイン検波して得られるビート信号をサンプリングする数値化手段と、前記サンプリングされたビート信号を周波数分離し、前記被試験光ファイバの長さ方向の後方散乱光強度分布を演算する演算処理手段とを備えた光パルス試験装置であって、前記試験パルス光は、所定の時間で連続する複数の周波数成分を有し、前記複数の周波数成分の時間領域および周波数領域における配置は、所定の時間範囲で区切られた複数のグループを有し、周波数領域で隣り合う周波数成分同士は互いに異なるグループに配置され、時間領域で隣り合う周波数成分同士の周波数差が、前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域に対応する周波数帯域幅と同等かそれよりも大きい、光パルス試験装置である。

【0016】

本発明の第２の観点によれば、第１の観点において、前記所定の時間範囲は、前記被試験光ファイバの有効相互作用長に対応した時間と同等かそれよりも大きい、光パルス試験装置である。

【0017】

本発明の第３の観点によれば、第１の観点又は第２の観点において、前記局発光に対して抑圧搬送波両側波帯変調する局発光周波数制御手段をさらに備え、前記試験パルス光の周波数帯域が前記数値化処理手段の実効的なサンプリング帯域よりも大きい、光パルス試験装置である。

【0018】

本発明の第４の観点によれば、第３の観点において、前記試験パルス光の強度波形は、前記時間領域で隣り合う周波数成分の間で強度が零になるように変調されている、光パルス試験装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、有限であるＡ／Ｄ変換器の実効的なサンプリング帯域を最大限活用しながら、周波数多重によるダイナミックレンジ拡大の恩恵を受けると同時に試験パルス光による誘導ブリルアン散乱現象の発生を可能な限り抑制することができ、高出力化された海底光増幅器を用いた海底光伝送システムのケーブル監視を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光パルス試験装置を示すブロック構成図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態に係る試験パルス光の時間領域および周波数領域における複数の周波数成分の配置を示す図である。

【図3】図３は、本発明の第２の実施形態の光パルス試験装置を示すブロック構成図である。

【図4】図４は、本発明の第２の実施形態における光パルス試験装置の複数の局発光を示す模式図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施形態に係る試験パルス光の時間領域および周波数領域における複数の周波数成分の配置を示す図である。

【図6】図６は、本発明に係る第１および第２の実施形態を用いて得られた、試験パルス光を被試験光ファイバに入力したパワーと検出した透過光、後方散乱光のパワーとの関係を示す測定結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態の光パルス試験装置を示すブロック構成図である。

【0022】

同図に示す光パルス試験装置１は、試験光の各周波数成分による被試験光ファイバからの反射光および後方散乱光の反射率分布を求めることができるものであり、かつ光増幅器１８を光線形中継器として用いた海底光増幅中継システムの測定において、試験光パルスの光サージを抑圧するためのダミー光を構成するため、第２の光源１１を用いたものである。

【0023】

コヒーレント光を発する第１の光源１４からの出力光は合分波器１５で２系統に分岐される。分岐された光の一方は、偏波制御器２３により偏波制御が行われた後、局発光として用いられ、他方は試験光として光周波数制御器１６に入射される。この光周波数制御器１６は所定の時間Ｗ（秒）毎に試験光の周波数を変化させることができる。すなわち、光周波数制御器１６によって出力される試験光は、所定の時間Ｗを単位としたＭ個の周波数成分から構成されている。本実施の形態では、４０の周波数成分（Ｍ＝４０）から構成されており、所定の時間Ｗは１０マイクロ秒としている。

【0024】

ここで、第１の光源１４からの出力光の線幅は、光周波数制御器１６により所定周波数を持続させる時間Ｗの逆数よりも小さい必要がある。これは、光パルス試験装置に要求される距離分解能に対応した光の振幅および周波数の持続した時間幅の逆数よりも小さい線幅を持った光源を用意する必要があることを意味しており、本実施の形態では１０ｋＨｚ以下としている。

【0025】

光周波数制御器１６は、正弦波発生器２１から発生する正弦波により制御される。正弦波発生器２１は、信号タイミング制御器２０からの制御信号により制御され、正弦波を発生する。
上記光周波数制御器１６から出力された試験光は、光パルス化処理器１７で光パルス化された後、光増幅器１８で信号光パワーが増幅される。また、第２の光源１１から出力されたダミー光は、光パルス化処理器１２で光パルス化された後、光増幅器１８で信号光パワーが増幅される。

【0026】

なお、上記光周波数制御器１６と光パルス化処理器１２、１７は、信号タイミング制御器２０により互いに同期するように制御され、試験パルス光の総時間幅を、光周波数制御器１６により周波数を変化させた時間幅と等しくなるようにしている。

【0027】

光パルス化処理器１７で光パルス化された試験パルス光は、光サーキュレータ１９を通過し、ＦＵＴに入射される。ＦＵＴでは、試験パルス光による後方散乱光が生じる。光サーキュレータ１９から出力された後方散乱光は、合分波器２２を通して、上記局発光と合分波器（結合素子）２４で結合される。

【0028】

この合分波器２４からの出力光は、バランス型光受信器２５で光受信されて電流信号となる。バランス型光受信器２５から出力される電流信号は、帯域ろ過フィルタ２６でフィルタリングされた後、数値化処理器２７で数値化される。

【0029】

なお、数値化処理器２７は、正弦波発生器２１及びパルス発生器１３と同様に、信号タイミング制御器２０からの制御信号によって制御されている。数値化処理器２７は、試験パルス光を被試験光ファイバに入射し、被試験光ファイバの各地点で反射または散乱により発生した後方散乱光と局発光をヘテロダイン検波して得られるビート信号をサンプリングする。

【0030】

そして、数値化された電流信号は、数値演算処理器２８に入力される。数値演算処理器２８は、サンプリングされた信号を周波数分離し、被試験光ファイバの長さ方向の後方散乱光強度分布を演算する。

【0031】

図２は、本発明の第１の実施形態に係る試験パルス光の時間領域および周波数領域における複数の周波数成分の配置を示す図である。

【0032】

試験パルス光の時間領域および周波数領域における複数の周波数成分の配置は、以下の条件を満たす必要がある。
（条件１）
局発光の周波数をｆＬＯとし、試験パルス光を構成する複数の周波数成分のうち、前記局発光の周波数と周波数領域で最も離れた周波数成分の周波数をｆＮ、とした時、その差分周波数｜ｆＬＯ−ｆＮ｜は、バランス型光受信器２５及び数値化処理器２７の受信帯域の半分以下、すなわち実効的なサンプリング帯域以下となるようにする。これは、サンプリングにおけるナイキストの定理による要請のためである。

【0033】

なお、本実施形態における実効的なサンプリング帯域は１．２ＧＨｚとしている。第１の光源１４からの出力光は、光周波数制御器１６にて５１０〜２０８０ＭＨｚで制御され、光パルス化処理器１２、１７に音響光学スイッチを用い、その周波数シフトは−５００ＭＨｚである。従って、局発光とビートして得られる信号は、１０〜１５８０ＭＨｚになるような構成としており、実効的なサンプリング帯域に収まるようにしている。
（条件２）
時間領域において隣り合う周波数成分の間、すなわち周波数が切り替わる境界点において位相が連続である必要がある。これは、周波数が切り替わる境界点において位相が不連続となると、後方散乱光を受信した信号のスペクトルサイドローブが高くなり、複数の周波数成分間のクロストークの影響が顕著になるためである。

【0034】

なお、本実施形態では、正弦波発生器２１から光周波数制御器１６に入力する電気信号が上記条件に準ずるように、前記所定の時間Ｗの逆数の自然数倍となるよう前記複数の周波数成分を選択しており、周波数が切り替わる境界点において常に位相が２πで完結し、次の周波数成分は位相が０から開始されるようにしている。
（条件３）
前記複数の周波数成分は、所定の時間範囲Ｓ（秒）で区切られた複数のグループから構成され、周波数領域で隣り合う周波数成分同士は互いに異なるグループに配置され、かつ時間領域で隣り合う周波数成分同士の周波数差が、前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域に対応する周波数帯域幅よりも大きくする必要がある。

【0035】

条件３は、光ファイバのブリルアン利得帯域内の光のみが光ファイバの誘導ブリルアン散乱現象に寄与することを利用している。周波数領域で本現象を見ると、周波数領域で隣り合う周波数成分同士、すなわち近い周波数成分を有する２つの光が互いに所定の時間範囲Ｓで区切られたグループに配置されることで、連続光ではなく、所定の時間範囲のパルス間隔を有する変調光として取り扱うことができる。

【0036】

また、時間領域で本現象を見ると、時間領域で隣り合う周波数成分同士の周波数差が、前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域に対応する周波数帯域幅よりも大きいため、同じグループ内では光ファイバのブリルアン利得帯域内に存在する光は１つの周波数成分のみとなる。このため、誘導ブリルアン散乱現象への寄与を実効的に小さくすることが可能となる。

【0037】

一般に、石英系光ファイバのブリルアン利得帯域は、特別な温度やひずみが光ファイバに分布的に加えられていない限り、その半値全幅で約３５ＭＨｚ程度で、全体的に約１００ＭＨｚ程度の広がりを有していると言われている。このため、本実施形態では、周波数成分間の周波数間隔は、前述のように１１０ＭＨｚとブリルアン利得帯域幅よりも大きく設定している。

【0038】

なお、前記所定の時間範囲Ｓは大きいほど望ましいが、あまりに大きくなると複数のグループが時間的に離れて配置されることになり、試験パルス光全体のパルス幅が大きくなるため、コヒーレントＯＴＤＲにおいて行う試験パルス光の入射繰り返し入射において、繰り返し周期が長くなり、結果として測定時間が長くなってしまう恐れがある。

【0039】

本発明に係る第１の実施形態では、各周波数成分が連続する所定時間Ｗと前記周波数成分の数Ｍ（すなわち周波数多重数）の積、Ｗ×Ｍが試験パルス光のパルス幅となる条件を維持する配置となっている。

【0040】

なお、前述のように周波数成分間の周波数間隔を前記被試験光ファイバのブリルアン利得帯域よりも大きいとした条件下では、前記所定の時間範囲Ｓが、前記被試験光ファイバの有効相互作用長に対応した時間よりも大きくすることができる。この場合、誘導ブリルアン散乱現象から見れば、実効的に所定時間Ｗのパルス幅を持つ単一の周波数の試験パルス光を用いた場合と同等となり、周波数多重数Ｍ分の多重効果を得ることができる。

【0041】

本実施形態では、Ｗ＝１０マイクロ秒の周波数成分を１つのグループに１０〜１５個以上を配置しているため、各グループの時間範囲Ｓは、１００〜１５０マイクロ秒、すなわち２０〜３０ｋｍの光ファイバ長に対応する時間となっており、前記被試験光ファイバの有効相互作用長に対応した時間よりも大きい。
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態の光パルス試験装置を示すブロック構成図である。前記第１の実施形態と基本的な構成は同様であり、異なる点のみを以下に説明する。

【0042】

合分波器１５で分岐された局発光は、光位相変調器３２により周波数制御される構成となっている。この光位相変調器３２は、正弦波発生器３１が発生する正弦波によって制御される。

【0043】

局発光は、前記光位相変調器３２により、抑圧搬送波両側波帯変調され、偏波制御器２３に偏波制御され、複数の両側波帯が局発光として後方散乱光と合分波器２４にて結合し、バランス型光受信器２５にて検出される。

【0044】

なお、本実施形態では、図４に示されるように、第１の光源１４から分岐された光の搬送波４１の２次までの両側波帯を発生するようにしており、−２次、−１次、＋１次、＋２次の計４つの局発光４２〜４５を発生させている。

【0045】

また、バランス型光受信器２５にて受信される複数の局発光強度が異なると、後方散乱光とビートした場合のビート信号強度が用いる局発光によって変化してしまうため、１次と２次の局発光強度が一定になる条件として、前記光位相変調器３２の変調指数を２．６としている。

【0046】

図５は、本発明の第２の実施形態に係る試験パルス光の時間領域および周波数領域における複数の周波数成分の配置を示している。

【0047】

前記第１の実施形態において述べた条件１〜３は、同様である。

【0048】

なお、本実施形態における実効的なサンプリング帯域は第１の実施形態よりも小さい５０ＭＨｚとしている。第１の光源１４からの出力光は、光周波数制御器１６にて３１０．８〜７３７．２ＭＨｚで制御されている。

【0049】

本実施形態においても、時間領域で隣り合う周波数成分間の周波数間隔は、１００ＭＨｚとブリルアン利得帯域幅よりも大きく設定している。光パルス化処理器１２、１７に音響光学スイッチを用い、その周波数シフトは−５００ＭＨｚである。正弦波発生器３１より、１００ＭＨｚの正弦波を光位相変調器３２に入力し、前記４つの局発光の周波数は−２次、−１次、＋１次、＋２次でそれぞれ−２００、−１００、１００、２００ＭＨｚとしている。従って、局発光とビートして得られる信号は、８．４〜３９．６ＭＨｚになるような構成としており、実効的なサンプリング帯域に収まるようにしている。

【0050】

なお、例えばある次数の局発光とビートさせる後方散乱光が他の次数の局発光とビートすることはあるが、前記実効的なサンプリング帯域から外れるようになっているため、測定に支障を与えない。

【0051】

すなわち、本実施形態では、試験パルス光の総帯域は４２６．４ＭＨｚ、受信側の実効的なサンプリング帯域は５０ＭＨｚであり、受信側の実効的なサンプリング帯域は、試験パルス光の総帯域よりも小さい。

【0052】

これは、実施形態に係る数値化処理器２７のサンプリング帯域が低帯域で有限であっても、試験パルス光による総帯域を拡大し、誘導ブリルアン散乱現象を抑制しつつ、周波数多重の効果を得ることができることを意味している。

【0053】

光周波数制御器１６から出力された試験光は、光パルス化処理器にてパルス化される。本発明の第２の実施形態では、前記所定時間Ｗを第１の実施形態の２倍とし、２０マイクロ秒とし、半値全幅がＷとなるレイズドコサインパルスとしている。

【0054】

すなわち、試験パルス光は周波数多重数Ｍ個分のレイズドコサインパルス列から構成され、試験パルス光全体のパルス幅は第１の実施形態の２倍となる。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同様にＭ＝４０としている。

【0055】

ここで、第１の実施形態のように各周波数成分の強度が時間的に連続でなくレイズドコサインパルスで強度変調を採用している理由は、時間領域で隣り合う周波数成分間の強度を零にするためである。第１の実施形態における条件２で、周波数が切り替わる境界点において位相が不連続となると、後方散乱光を受信した信号のスペクトルサイドローブが高くなり、複数の周波数成分間のクロストークの影響が顕著になるということを述べた。

【0056】

第２の実施形態でも送信する試験パルス光については同様であるが、第２の実施形態の場合、前記４つの局発光の位相条件が各々で変化してしまうために、後方散乱光と前記４つの局発光をバランス型光受信器２５にて検出したビート信号において、位相が不連続になり、スペクトルサイドローブが高くなることを、時間領域で隣り合う周波数成分間の強度を零にすることで回避している。

【0057】

なお、本実施形態では、各周波数成分を１つのグループに４個を配置しているため、各グループの時間範囲Ｓは、８０マイクロ秒、すなわち１６ｋｍの光ファイバ長に対応する時間となっている。この光ファイバ長は、前記被試験光ファイバの有効相互作用長よりも若干小さい距離となっており、完全に理想的な配置とはなっていないが、第２の実施形態は、試験パルス光の総帯域は実効的なサンプリング帯域よりも極端に大きく、第１の実施形態よりもより受信側の帯域に配慮した設計となっている。

【0058】

しかしながら、時間領域で隣り合う周波数成分間の周波数間隔は、１００ＭＨｚとブリルアン利得帯域幅よりも大きく設定しているため、従来技術と比較しても、誘導ブリルアン散乱光の抑制に大きな寄与をする設計である。

【0059】

図６は、本発明に係る第１および第２の実施形態を用いて得られた、試験パルス光を被試験光ファイバに入力したパワーに対して、Ｌ＝１００ｋｍの光ファイバを伝搬後に検出した透過光、および後方散乱光のパワーを示した図である。

【0060】

比較のために、従来技術として、多重数Ｍ＝１、すなわち単一の周波数成分を有するコヒーレントＯＴＤＲの場合と、特許文献１に記載の周波数多重を行ったコヒーレントＯＴＤＲ（ただしＭ＝１、隣り合う周波数成分間の周波数間隔は０．８ＭＨｚ）を用いて測定した結果も合わせて表記している。

【0061】

これより、特許文献１に記載の従来技術では、試験パルス光の入力パワーが約５ｄＢ付近で後方散乱光のパワーが非線形に上昇し始めることから、誘導ブリルアン散乱現象が発生していることが分かる。

【0062】

第２の実施形態では、約１０ｄＢ付近、第１の実施形態では約１５ｄＢ付近と、非線形に上昇し始める入力パワーが変化している。第１の実施形態で４０の周波数を多重しているにもかかわらず、単一周波数成分のコヒーレントＯＴＤＲの試験パルス光の場合とほぼ同じ誘導ブリルアン散乱特性を有していることが分かる。

【0063】

以上のように、本実施形態によれば、誘導ブリルアン散乱光発生を抑圧でき、高出力化された海底光増幅器を用いた海底光伝送システムにおいても、試験パルス光が減衰してダイナミックレンジを低下させたり、発生した誘導ブリルアン散乱光そのものが測定対象である後方レイリー散乱光との間で非線形現象を発生させ、ＯＴＤＲ波形に影響を与えたりする事無く測定可能なコヒーレントＯＴＤＲを提供することができる。

【0064】

なお、受信側の実効的なサンプリング帯域が無限であれば、周波数成分の時間領域および周波数領域における配置の自由度は非常に高いが、本実施形態によれば、有限である実効的なサンプリング帯域を最大限活用しつつ、試験パルス光による誘導ブリルアン散乱光を抑制した光パルス試験装置を実現できる。

【0065】

言い換えれば、本実施形態によれば、広帯域のバランス光受信器を用いる必要が無く、安価で受信感度の良い低帯域なバランス型光受信器を用いる効果も奏する。

【0066】

また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種種の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１…光パルス試験装置、１１…第２の光源、１２、１７…光パルス化処理器、１３…パルス発生器、１４…第１の光源、１５…合分波器、１６…光周波数制御器、１８…光増幅器、１９…光サーキュレータ、２０…信号タイミング制御器、２１…正弦波発生器、２２…合分波器、２３…偏波制御器、２４…合分波器、２５…バランス型光受信器、２６…帯域ろ過フィルタ、２７…数値化処理器、２８…数値演算処理器、３１…正弦波発生器、３２…光位相変調器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】