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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023019510
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】光ファイバ特性測定システム
(51)【国際特許分類】
G01D 5/353 20060101AFI20230202BHJP
【ＦＩ】
G01D5/353 B
【審査請求】有
【請求項の数】25
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021124277
(22)【出願日】2021-07-29
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100167553
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 久典
(74)【代理人】
【識別番号】100181124
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 壮男
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 芳宏
【テーマコード（参考）】
2F103
【Ｆターム（参考）】
2F103BA41
2F103CA06
2F103CA07
2F103CA09
2F103EB02
2F103EB11
2F103EB18
2F103EC09
2F103EC10
2F103ED01
2F103ED27
2F103ED34
2F103ED36
2F103FA02
(57)【要約】
【課題】大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる光ファイバ特性測定システムを提供する。
【解決手段】光ファイバ特性測定システム１は、プローブ光Ｌ１を出射する出射ポートと、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１が接続され、ポンプ光Ｌ２を出射するとともに被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン散乱光が入射される入出射ポートとを備える光ファイバ特性測定装置１０と、一端Ｅ１１が出射ポートに接続されてプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く送信用光ファイバ２０と、送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２と被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２との間に設けられ、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させる光アイソレータ３０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】光ファイバ特性測定システム１は、プローブ光Ｌ１を出射する出射ポートと、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１が接続され、ポンプ光Ｌ２を出射するとともに被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン散乱光が入射される入出射ポートとを備える光ファイバ特性測定装置１０と、一端Ｅ１１が出射ポートに接続されてプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く送信用光ファイバ２０と、送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２と被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２との間に設けられ、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させる光アイソレータ３０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブ光を出射する出射ポートと、被測定光ファイバの一端が接続され、ポンプ光を出射するとともに前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光が入射される入出射ポートとを備える光ファイバ特性測定装置と、
一端が前記出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第１光ファイバと、
前記第１光ファイバの他端と前記被測定光ファイバの他端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させる光アイソレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
一端が前記出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第１光ファイバと、
前記第１光ファイバの他端と前記被測定光ファイバの他端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させる光アイソレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
【請求項2】
前記光アイソレータは、前記第１光ファイバの前記一端から前記光アイソレータまでの光路長よりも前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される請求項１記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項3】
前記光アイソレータは、前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される請求項１又は請求項２記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項4】
前記被測定光ファイバ及び前記第１光ファイバは、１本の多芯ファイバ又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項5】
前記第１光ファイバによって導かれる前記プローブ光を増幅する光増幅器を備える、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項6】
前記光ファイバ特性測定装置と前記光増幅器とを接続するケーブルを備えており、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項５記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項５記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項7】
前記光増幅器には、外部電源から電源が供給され、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項５記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項５記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項8】
被測定光ファイバの一端が接続され、プローブ光を出射する第１出射ポートと、ポンプ光を出射する第２出射ポートと、前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光が入射される入射ポートとを備える光ファイバ特性測定装置と、
一端が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
一端が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
【請求項9】
前記光サーキュレータは、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される請求項８記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項10】
前記光サーキュレータは、前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される請求項８又は請求項９記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項11】
前記被測定光ファイバ、前記第２光ファイバ、及び前記第３光ファイバは、１本の多芯ファイバ又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される、請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項12】
前記第２光ファイバによって導かれる前記ポンプ光を増幅する光増幅器を備える、請求項８から請求項１１の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項13】
前記光ファイバ特性測定装置と前記光増幅器とを接続するケーブルを備えており、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項１２記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項１２記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項14】
前記光増幅器には、外部電源から電源が供給され、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項１２記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項１２記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項15】
プローブ光を出射する第１出射ポートと、ポンプ光を出射する第２出射ポートと、被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光が入射される入射ポートとを備える光ファイバ特性測定装置と、
一端が前記第１出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端に向けて導く第１光ファイバと、
前記第１光ファイバの他端と前記被測定光ファイバの一端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させる光アイソレータと、
一端が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
一端が前記第１出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端に向けて導く第１光ファイバと、
前記第１光ファイバの他端と前記被測定光ファイバの一端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させる光アイソレータと、
一端が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
【請求項16】
前記光アイソレータは、前記第１光ファイバの前記一端から前記光アイソレータまでの光路長よりも前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの光路長が短くなるように配置され、
前記光サーキュレータは、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される、
請求項１５記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光サーキュレータは、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される、
請求項１５記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項17】
前記光アイソレータは、前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置され、
前記光サーキュレータは、前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される請求項１５又は請求項１６記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光サーキュレータは、前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される請求項１５又は請求項１６記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項18】
前記第１光ファイバ、前記第２光ファイバ、及び前記第３光ファイバは、１本の多芯ファイバ又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される、請求項１５から請求項１７の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項19】
前記第１光ファイバによって導かれる前記プローブ光を増幅する第１光増幅器と、
前記第２光ファイバによって導かれる前記ポンプ光を増幅する第２光増幅器と、
を備える請求項１５から請求項１８の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
前記第２光ファイバによって導かれる前記ポンプ光を増幅する第２光増幅器と、
を備える請求項１５から請求項１８の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項20】
前記光ファイバ特性測定装置と前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器とを接続するケーブルを備えており、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する電源供給と前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項１９載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記ケーブルを介して、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する電源供給と前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号の送信とを行う、
請求項１９載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項21】
前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器には、外部電源から電源が供給され、
前記光ファイバ特性測定装置は、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項１９記載の光ファイバ特性測定システム。
前記光ファイバ特性測定装置は、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する、
請求項１９記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項22】
前記プローブ光及び前記ポンプ光は共に、周波数変調された光である、請求項１から請求項２１の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項23】
前記プローブ光は連続光であり、前記ポンプ光はパルス光である、請求項１から請求項２２の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定システム。
【請求項24】
連続光又はパルス光のポンプ光を出射する第１ポートと、被測定光ファイバで生ずる自然ブリルアン散乱光が入射される第２ポートとを備える光ファイバ特性測定装置と、
一端が前記第１ポートに接続され、前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記第２ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる自然ブリルアン散乱光を前記第２ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させ、前記被測定光ファイバの一端から出射される自然ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
一端が前記第１ポートに接続され、前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端に向けて導く第２光ファイバと、
一端が前記第２ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる自然ブリルアン散乱光を前記第２ポートに導く第３光ファイバと、
前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させ、前記被測定光ファイバの一端から出射される自然ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端に入射させる光サーキュレータと、
を備える光ファイバ特性測定システム。
【請求項25】
前記光サーキュレータは、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの光路長が短くなるように配置される請求項２４に記載の光ファイバ特性測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ特性測定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバに光を入射させることによって発生するブリルアン散乱光は、光ファイバの温度や歪みの変化によってスペクトル（スペクトルのパワーレベルが最大となる周波数）が変化する。このような性質を利用した光ファイバ特性測定装置は、ブルリアン散乱光の周波数の変化（ブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ））を光ファイバの長さ方向に亘って検出することで、光ファイバの長さ方向の温度分布や歪み分布を測定する。
【0003】
このような光ファイバ特性測定装置の１つに、以下の特許文献１，２に開示されたＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）方式のものがある。この方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された光（ポンプ光及びプローブ光）を光ファイバの両端からそれぞれ入射させる。そして、ポンプ光及びプローブ光の変調位相が一致する位置（「相関ピーク」が現れる位置）において、プローブ光が誘導ブリルアン散乱現象により増幅される性質を利用して光ファイバの特性を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６７９１２１８号公報
【特許文献2】特許第５５２２０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、光ファイバ特性測定装置は、仕様で謳われている最大測定長（特性を測定可能な光ファイバの最大長）よりも長さが長い光ファイバの特性を測定することはできない。上述したＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置では、被測定対象物に敷設される光ファイバ（被測定光ファイバ）の両端を光ファイバ特性測定装置に接続し、周波数変調された光を被測定光ファイバの両端からそれぞれ入射させる必要がある。このため、ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置は、基本的に、直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行うことができないという問題がある。尚、被測定対象物とは、例えば、橋梁等の構造物や飛行機等の、温度分布や歪み分布の測定対象となっている物である。
【0006】
ここで、上述した特許文献２では、基地局以外にリモート局を設け、被測定光ファイバの両端をリモート局に接続することで、遠隔地に存在する被測定対象物の測定を可能としている。このため、上述した特許文献２に開示された技術を用いれば、基地局（光ファイバ特性測定装置）から直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行うことが可能になるとも考えられる。
【0007】
しかしながら、上述した特許文献２では、被測定光ファイバの両端に入射させるポンプ光とプローブ光とを、偏波状態を異ならせて偏波保持ファイバを用いて基地局からリモート局に伝送する必要があるため、コスト上昇を招くという問題がある。また、偏波クロストーク（消光比）の影響によって基地局とリモート局との距離が制限（例えば、１ｋｍ程度に制限）されてしまうため、用途が限定されてしまうという問題がある。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる光ファイバ特性測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システム（１、１Ａ～１Ｃ）は、プローブ光（Ｌ１）を出射する出射ポート（Ｐ１１）と、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端（Ｅ１）が接続され、ポンプ光（Ｌ２）を出射するとともに前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光（ＢＲ）が入射される入出射ポート（Ｐ１２）とを備える光ファイバ特性測定装置（１０）と、一端（Ｅ１１）が前記出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端（Ｅ２）に向けて導く第１光ファイバ（２０）と、前記第１光ファイバの他端（Ｅ１２）と前記被測定光ファイバの他端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させる光アイソレータ（３０）と、を備える。
【0010】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光アイソレータが、前記第１光ファイバの前記一端から前記光アイソレータまでの光路長よりも前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される。
【0011】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光アイソレータが、前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0012】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記被測定光ファイバ及び前記第１光ファイバが、１本の多芯ファイバ（６０）又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される。
【0013】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記第１光ファイバによって導かれる前記プローブ光を増幅する光増幅器（７０Ａ）を備える。
【0014】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光ファイバ特性測定装置と前記光増幅器とを接続するケーブル（ＣＢ）を備えており、前記光ファイバ特性測定装置が、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う。
【0015】
また、本発明の第１態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光増幅器には、外部電源から電源が供給され、前記光ファイバ特性測定装置が、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0016】
上記課題を解決するために、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システム（２、２Ａ～２Ｃ）は、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端（Ｅ１）が接続され、プローブ光（Ｌ１）を出射する第１出射ポート（Ｐ１１）と、ポンプ光（Ｌ２）を出射する第２出射ポート（Ｐ１３）と、前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光（ＢＲ）が入射される入射ポート（Ｐ１４）とを備える光ファイバ特性測定装置（１０Ａ）と、一端（Ｅ２１）が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端（Ｅ２）に向けて導く第２光ファイバ（４０Ａ）と、一端（Ｅ３１）が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバ（４０Ｂ）と、前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端（Ｅ３２）に入射させる光サーキュレータ（５０）と、を備える。
【0017】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光サーキュレータが、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される。
【0018】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光サーキュレータが、前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0019】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記被測定光ファイバ、前記第２光ファイバ、及び前記第３光ファイバが、１本の多芯ファイバ（６０Ａ）又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される。
【0020】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記第２光ファイバによって導かれる前記ポンプ光を増幅する光増幅器（７０Ｂ）を備える。
【0021】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光ファイバ特性測定装置と前記光増幅器とを接続するケーブル（ＣＢ）を備えており、前記光ファイバ特性測定装置が、前記ケーブルを介して、前記光増幅器に対する電源供給と前記光増幅器に対する制御信号の送信とを行う。
【0022】
また、本発明の第２態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光増幅器には、外部電源から電源が供給され、前記光ファイバ特性測定装置は、前記光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0023】
上記課題を解決するために、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システム（３、３Ａ～３Ｃ）は、プローブ光（Ｌ１）を出射する第１出射ポート（Ｐ１１）と、ポンプ光（Ｌ２）を出射する第２出射ポート（Ｐ１３）と、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）で生ずる誘導ブリルアン散乱光（ＢＲ）が入射される入射ポート（Ｐ１４）とを備える光ファイバ特性測定装置（１０Ｂ）と、一端（Ｅ１１）が前記第１出射ポートに接続されて前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端（Ｅ１）に向けて導く第１光ファイバ（２０）と、前記第１光ファイバの他端（Ｅ１２）と前記被測定光ファイバの一端との間に設けられ、前記第１光ファイバによって導かれた前記プローブ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させる光アイソレータ（３０）と、一端（Ｅ２１）が前記第２出射ポートに接続されて前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端（Ｅ２）に向けて導く第２光ファイバ（４０Ａ）と、一端（Ｅ３１）が前記入射ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を前記入射ポートに導く第３光ファイバ（４０Ｂ）と、前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの他端に入射させ、前記被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端（Ｅ３２）に入射させる光サーキュレータ（５０）と、を備える。
【0024】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光アイソレータが、前記第１光ファイバの前記一端から前記光アイソレータまでの光路長よりも前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの光路長が短くなるように配置され、 前記光サーキュレータが、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの光路長が短くなるように配置される。
【0025】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光アイソレータが、前記光アイソレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置され、前記光サーキュレータが、前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記他端までの間において、前記プローブ光と前記ポンプ光との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0026】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記第１光ファイバ、前記第２光ファイバ、及び前記第３光ファイバが、１本の多芯ファイバ（６０Ｂ）又は１本のマルチコアファイバを用いて実現される。
【0027】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記第１光ファイバによって導かれる前記プローブ光を増幅する第１光増幅器（７０Ａ）と、前記第２光ファイバによって導かれる前記ポンプ光を増幅する第２光増幅器（７０Ｂ）と、を備える。
【0028】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光ファイバ特性測定装置と前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器とを接続するケーブル（ＣＢ）を備えており、前記光ファイバ特性測定装置が、前記ケーブルを介して、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する電源供給と前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号の送信とを行う。
【0029】
また、本発明の第３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器には、外部電源から電源が供給され、前記光ファイバ特性測定装置が、前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0030】
また、本発明の第１～３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記プローブ光及び前記ポンプ光が共に、周波数変調された光である。
【0031】
また、本発明の第１～３態様による光ファイバ特性測定システムは、前記プローブ光が連続光であり、前記ポンプ光がパルス光である。
【0032】
上記課題を解決するために、本発明の第４態様による光ファイバ特性測定システム（４）は、連続光又はパルス光のポンプ光（ＬＰ）を出射する第１ポート（Ｐ２１）と、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）で生ずる自然ブリルアン散乱光が入射される第２ポート（Ｐ２２）とを備える光ファイバ特性測定装置（８０）と、一端（Ｅ２１）が前記第１ポートに接続され、前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端（Ｅ１）に向けて導く第２光ファイバ（４０Ａ）と、一端（Ｅ３１）が前記第２ポートに接続されて前記被測定光ファイバで生ずる自然ブリルアン散乱光を前記第２ポートに導く第３光ファイバ（４０Ｂ）と、前記第２光ファイバによって導かれた前記ポンプ光を前記被測定光ファイバの一端に入射させ、前記被測定光ファイバの一端から出射される自然ブリルアン散乱光を前記第３光ファイバの他端（Ｅ３２）に入射させる光サーキュレータ（５０）と、を備える。
【0033】
また、本発明の第４態様による光ファイバ特性測定システムは、前記光サーキュレータが、前記第２光ファイバの前記一端から前記光サーキュレータまでの光路長よりも前記光サーキュレータから前記被測定光ファイバの前記一端までの光路長が短くなるように配置される。
【発明の効果】
【0034】
本発明によれば、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第１実施形態における、被測定光ファイバと被測定対象物との配置例を示す図である。
【図3】本発明の第１実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第１実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。
【図5】本発明の第２実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第２実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第２実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。
【図8】本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第３実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の第３実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。
【図11】本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第１変形例を示す図である。
【図12】本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第２変形例を示す図である。
【図13】本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第３変形例を示す図である。
【図14】本発明の第４実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。
【図15】本発明の第４実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ特性測定システムについて詳細に説明する。以下では、まず、本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の実施形態の詳細について説明する。
【0037】
〔概要〕
本発明の実施形態は、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができるようにするものである。具体的には、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、光ファイバ特性測定装置から直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行えるようにするものである。
本発明の実施形態は、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができるようにするものである。具体的には、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、光ファイバ特性測定装置から直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行えるようにするものである。
【0038】
上述した特許文献１では、周波数変調された連続光（プローブ光）とパルス光（ポンプ光）とを被測定光ファイバの両端からそれぞれ入射させて、被測定光ファイバ内に現れる複数の相関ピークの各々の位置における誘導ブリルアン散乱光を異なるタイミングで発生させるようにしている。そして、誘導ブリルアン散乱光を受光するタイミングを調整することで、選択した相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光のみが抽出されるようにしている。
【0039】
しかしながら、上述した特許文献１では、プローブ光及びポンプ光を被測定光ファイバの両端から入射させるために、被測定光ファイバの両端を光ファイバ特性測定装置に接続する必要がある。このため、光ファイバ特性測定装置から直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行うことができない。尚、被測定対象物の全部が最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する場合には、被測定対象物の全体について測定を行うことができず、被測定対象物の一部が最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する場合には、その一部について測定を行うことができない（第１問題点）。
【0040】
尚、光ファイバ特性測定装置を被測定対象物の遠方に設置する必要がある場合としては、例えば、以下に示す場合が挙げられる。
・被測定対象物付近の設置環境（温度、湿度、軟弱な土壌、振動、防爆、危険）が原因で、光ファイバ特性測定装置を被測定対象物の近くに設置できない場合。
・被測定対象物の近くに電源を供給できるところがない場合、或いは、電源を供給できるところがあるが電源容量に制限がある場合。
・光ファイバ特性測定装置を常時設置することができない場合であって、測定の度に被測定対象物の近くに光ファイバ特性測定装置を設置することが費用面、手間等で困難な場合。
・防犯上の理由で光ファイバ特性測定装置を被測定対象物の近くに常時設置できない場合。
・被測定対象物付近の設置環境（温度、湿度、軟弱な土壌、振動、防爆、危険）が原因で、光ファイバ特性測定装置を被測定対象物の近くに設置できない場合。
・被測定対象物の近くに電源を供給できるところがない場合、或いは、電源を供給できるところがあるが電源容量に制限がある場合。
・光ファイバ特性測定装置を常時設置することができない場合であって、測定の度に被測定対象物の近くに光ファイバ特性測定装置を設置することが費用面、手間等で困難な場合。
・防犯上の理由で光ファイバ特性測定装置を被測定対象物の近くに常時設置できない場合。
【0041】
また、上述した特許文献１では、被測定光ファイバにポンプ光を入射させてから一定時間（ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間にポンプ光の時間幅の２倍の時間を加えて得られる時間）が経過するまでは次のポンプ光を入射させることはできない。このため、測定時間を短縮するためには、被測定光ファイバの長さを極力短くする必要がある。しかしながら、被測定光ファイバに測定を行う必要のない無駄な区間（例えば、光ファイバ特性測定装置から被測定対象物に至るまでの区間）が存在する場合には、その区間の分だけ無駄に被測定光ファイバの長さが長くなり、測定時間が長くなってしまう（第２問題点）。
【0042】
また、上述した特許文献１において、被測定光ファイバに入射したポンプ光は、被測定光ファイバの固有の伝送損失による減衰以外に、相関ピークが現れる位置毎に生ずる誘導ブリルアン散乱現象によるプローブ光への光パワーの移動による減衰を受ける。このため、ポンプ光のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）は、被測定光ファイバの一端（ポンプ光の入射端）から他端（プローブ光の入射端）に向かうにつれて低下する。被測定光ファイバの長さが長くなるほど、光ファイバの他端におけるポンプ光のＳ／Ｎ比が低下するため、被測定光ファイバの一端と他端とにおける温度や歪みの測定精度の差が大きくなってしまう（第３問題点）。
【0043】
また、被測定光ファイバに測定を行う必要のない無駄な区間（例えば、光ファイバ特性測定装置から被測定対象物に至るまでの区間）が存在する場合には、その区間における相関ピークが現れる位置で生ずる誘導ブリルアン散乱現象により、ポンプ光のパワーが不必要に低下する。これにより、測定を行う必要がある区間（例えば、被測定光ファイバが被測定対象物に敷設されている区間）においてプローブ光が受ける利得が低下し、Ｓ／Ｎ比が低下するため、温度や歪みの測定精度が低下する（第４問題点）。
【0044】
また、ポンプ光のパワー強度が高い場合、プローブ光のパワー強度が高い場合、又はポンプ光及びローブ光の双方のパワー強度が高い場合には、ポンプ光又はプローブ光が被測定光ファイバ中を伝播するにつれて、被測定光ファイバの固有の伝送損失による減衰以上に減衰する。これは、光ファイバに入射する光のパワー強度が高い場合には、その光が光ファイバ中を伝播している最中に、自身の戻り光（散乱光）との相互作用によって誘導ブリルアン散乱現象が発生し、自身の戻り光に光パワーが移動するためである。このような減衰が生ずると、Ｓ／Ｎ比が低下するため、温度や歪みの測定精度が低下する（第５問題点）。
【0045】
ここで、光ファイバ特性測定装置では、ポンプ光及びプローブ光のパワー強度が高いほどＳ／Ｎ比が高くなるため、温度や歪みの測定精度の向上が期待できる。しかしながら、ポンプ光及びプローブ光のパワー強度が高すぎると、上記の誘導ブリルアン散乱現象による測定精度の低下を招くため、上記の誘導ブリルアン散乱現象が発生しないようにポンプ光及びプローブ光のパワー強度を調整する必要がある。
【0046】
上述した第１問題点は、ＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Time Domain Analysis）方式のものについても言える問題点である。上述した第２問題点は、測定時間が長くなってしまうという意味で、ＢＯＴＤＡ方式のもの、ＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry）方式のもの、及びＢＯＣＤＲ（Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry）方式のものについても言える問題点である。上述した第３，４問題点は、ＢＯＴＤＡ方式のものについても言える問題点である。ＢＯＴＤＡの場合、被測定ファイバの全ての位置で誘導ブリルアン散乱現象によるプローブ光への光パワー移動により、ポンプ光の光パワーレベルが低下する。上述した第３問題点は、ＢＯＴＤＲ方式のもの、ＢＯＣＤＲ方式のものについても言える問題点である。誘導ブリルアン散乱現象の影響ではないが、測定長が長くなるほど、伝送損失により被測定光ファイバ入射端側の測定位置と遠端側の測定位置での温度や歪みの測定精度の差が大きくなる。上述した第５問題点は、ＢＯＴＤＡ方式のもの、ＢＯＴＤＲ方式のもの、及びＢＯＣＤＲ方式のものについても言える問題点である。
【0047】
上記のＢＯＴＤＡ方式のものは、光ファイバの一端から周波数が可変であるパルス光（ポンプ光）を入射させるとともに光ファイバの他端から連続光であるプローブ光を入射させる。そして、誘導ブリルアン散乱現象によるプローブ光の変化成分を順次測定することで、光ファイバの特性を求めるものである。
【0048】
上記のＢＯＴＤＲ方式のものは、光ファイバの一端からパルス光を入射させる。そして、光ファイバの同じ一端から出射される自然ブリルアン散乱光を順次検出することにより、光ファイバの特性を求めるものである。
【0049】
上記のＢＯＣＤＲ方式のものは、光ファイバの一端から周波数変調された連続光又はパルス光であるポンプ光を入射させ、光ファイバの同じ一端から得られる自然ブリルアン散乱光と参照光とを干渉させる。これにより、光ファイバ中において「相関ピーク」が現れる特定の位置における自然ブリルアン散乱光を選択的に抽出して光ファイバの特性を求めるものである。
【0050】
上述した特許文献２では、基地局以外にリモート局を設け、被測定光ファイバの両端をリモート局に接続することで、遠隔地に存在する被測定対象物の測定を可能としている。このため、上述した特許文献２に開示された技術を用いれば、基地局（光ファイバ特性測定装置）から直線距離で最大測定長の半分の長さよりも遠方に存在する被測定対象物の測定を行うことが可能になるとも考えられる。
【0051】
しかしながら、上述した特許文献２では、被測定光ファイバの両端に入射させるポンプ光とプローブ光とを、偏波状態を異ならせて偏波保持ファイバを用いて基地局からリモート局に伝送する必要がある。ここで、偏波保持ファイバは、一般的に、通常のシングルモードファイバに比べて高価であるため、システム全体としてのコスト増加が懸念される。また、偏波保持ファイバは、高い偏波保持能力を有するものの、偏波モード間での結合が零ではないため、偏波保持ファイバの長さが長くなるにつれて偏波クロストークの影響が大きくなる。すると、基地局とリモート局との距離が制限（例えば、１ｋｍ程度に制限）されてしまうため、用途が限定されてしまう。
【0052】
また、上述した特許文献２では、基地局において、ポンプ光の偏光状態を制御する偏波コントローラと、ポンプ光とプローブ光とを合成する合成手段とが必要になる。また、リモート局において、ポンプ光とプローブ光とを分離する分離手段と、ポンプ光の偏光状態を制御する偏波コントローラとが必要になる。このように、上述した特許文献２では、基地局及びリモート局における部品点数が増えるため、コスト増加が懸念される。
【0053】
また、上述した特許文献２では、偏波保持ファイバを用いることで、基地局とリモート局とを接続する光ファイバの本数を抑制することに価値があるとしている。しかしながら、偏波保持ファイバの外径と同程度の外径を有する多芯ファイバやマルチコアファイバが一般的に販売されていることを鑑みると、偏波保持ファイバを用いて基地局とリモート局とを接続する光ファイバの本数を抑制することの価値はさほど無いと考えられる。むしろ、光ファイバの数を減らすメリットよりも、基地局とリモート局との距離が制限されるデメリットの方が大きいと考えられる。
【0054】
本発明の第１実施形態は、光ファイバ特性測定装置の入出射ポートに被測定光ファイバの一端を接続し、入出射ポートから出射されるポンプ光を被測定光ファイバに入射させる。また、光ファイバ特性測定装置の出射ポートに第１光ファイバの一端を接続し、出射ポートから出射されるプローブ光を被測定光ファイバの他端に向けて導く。そして、第１光ファイバによって導かれたプローブ光を、光アイソレータを介して被測定光ファイバの他端に入射させ、被測定光ファイバで生ずる誘導ブリルアン散乱光を入出射ポートに入射させるようにしている。
【0055】
このように、本発明の第１実施形態では、ポンプ光が入射される被測定光ファイバの一端のみを光ファイバ特性測定装置に接続すれば良く、プローブ光が入射される被測定光ファイバの他端を光ファイバ特性測定装置から離間した位置に配置することができる。ここで、プローブ光は、第１光ファイバによって被測定光ファイバの他端に向けて導かれ、光アイソレータを介して被測定光ファイバの他端に入射される。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる。
【0056】
本発明の第２実施形態は、光ファイバ特性測定装置の第１出射ポートに被測定光ファイバの一端を接続し、第１出射ポートから出射されるプローブ光を被測定光ファイバに入射させる。また、光ファイバ特性測定装置の第２出射ポートに第２光ファイバの一端を接続し、第２出射ポートから出射されるポンプ光を被測定光ファイバの他端に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置の入射ポートに第３光ファイバの一端を接続する。そして、第２光ファイバによって導かれたポンプ光を、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの他端に入射させ、被測定光ファイバの他端から出射される誘導ブリルアン散乱光を、光サーキュレータを介して第３光ファイバの他端に入射させるようにしている。
【0057】
このように、本発明の第２実施形態では、プローブ光が入射される被測定光ファイバの一端のみを光ファイバ特性測定装置に接続すれば良く、ポンプ光が入射される被測定光ファイバの他端を光ファイバ特性測定装置から離間した位置に配置することができる。ここで、ポンプ光は、第２光ファイバによって被測定光ファイバの他端に向けて導かれ、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの他端に入射される。また、被測定光ファイバ内で生じた誘導ブリルアン散乱光は、光サーキュレータを介した後に、第３光ファイバによって光ファイバ特性測定装置に導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる。
【0058】
本発明の第３実施形態は、光ファイバ特性測定装置の第１出射ポートに第１光ファイバの一端を接続し、第１出射ポートから出射されるプローブ光を被測定光ファイバの一端に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置の第２出射ポートに第２光ファイバの一端を接続し、第２出射ポートから出射されるポンプ光を被測定光ファイバの他端に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置の入射ポートに第３光ファイバの一端を接続する。そして、第１光ファイバによって導かれたプローブ光を、光アイソレータを介して被測定光ファイバの一端に入射させる。また、第２光ファイバによって導かれたポンプ光を、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの他端に入射させ、被測定光ファイバの他端から出射されるブリルアン散乱光を、光サーキュレータを介して第３光ファイバの他端に入射させるようにしている。
【0059】
このように、本発明の第３実施形態では、被測定光ファイバの両端を光ファイバ特性測定装置に接続する必要がないため、被測定光ファイバ全体を光ファイバ特性測定装置から離間した位置に配置することができる。ここで、プローブ光は、第１光ファイバによって被測定光ファイバの一端に向けて導かれ、光アイソレータを介して被測定光ファイバの一端に入射される。ポンプ光は、第２光ファイバによって被測定光ファイバの他端に向けて導かれ、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの他端に入射される。尚、被測定光ファイバ内で生じた誘導ブリルアン散乱光は、光サーキュレータを介した後に、第３光ファイバによって光ファイバ特性測定装置に導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる。
【0060】
本発明の第４実施形態は、光ファイバ特性測定装置の第１ポートに第２光ファイバの一端を接続し、第１ポートから出射される連続光又はパルス光を被測定光ファイバの一端に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置の第２ポートに第３光ファイバの一端を接続する。そして、第２光ファイバによって導かれたパルス光を、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの一端に入射させ、被測定光ファイバの一端から出射される自然ブリルアン散乱光を、光サーキュレータを介して第３光ファイバの他端に入射させるようにしている。
【0061】
このように、本発明の第４実施形態では、被測定光ファイバの両端を光ファイバ特性測定装置に接続する必要がないため、被測定光ファイバ全体を光ファイバ特性測定装置から離間した位置に配置することができる。ここで、連続光又はパルス光は、第２光ファイバによって被測定光ファイバの一端に向けて導かれ、光サーキュレータを介して被測定光ファイバの一端に入射される。尚、被測定光ファイバ内で生じた自然ブリルアン散乱光は、光サーキュレータを介した後に、第３光ファイバによって光ファイバ特性測定装置に導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる。
【0062】
〔第１実施形態〕
〈光ファイバ特性測定システム〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム１は、光ファイバ特性測定装置１０、送信用光ファイバ２０（第１光ファイバ）、及び光アイソレータ３０を備える。このような光ファイバ特性測定システム１は、被測定光ファイバＦＵＴをセンサとして用いて、被測定対象物ＯＢの特性（例えば、温度分布や歪み分布等）を測定する。
〈光ファイバ特性測定システム〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム１は、光ファイバ特性測定装置１０、送信用光ファイバ２０（第１光ファイバ）、及び光アイソレータ３０を備える。このような光ファイバ特性測定システム１は、被測定光ファイバＦＵＴをセンサとして用いて、被測定対象物ＯＢの特性（例えば、温度分布や歪み分布等）を測定する。
【0063】
ここで、被測定対象物ＯＢは、例えば、橋梁等の構造物や飛行機等の、温度分布や歪み分布の測定対象となっている物である。尚、図１では、理解を容易にするために、被測定光ファイバＦＵＴが直線状に配置されており、その一部が被測定対象物ＯＢに敷設されている例を図示している。また、図１に示す通り、被測定光ファイバＦＵＴの長さは、光ファイバ特性測定装置１０の最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）よりも長く、最大測定長ＭＬよりも短く設定されているものとする。
【0064】
図２は、本発明の第１実施形態における、被測定光ファイバと被測定対象物との配置例を示す図である。図２（ａ）に示す通り、被測定対象物ＯＢは、その全体が、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からの距離が最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）となる位置（以下、「中間位置ＨＰ」という）よりも遠方に配置されていても良い。尚、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１は、光ファイバ特性測定装置１０に接続される端部である。
【0065】
また、図２（ｂ）に示す通り、被測定対象物ＯＢは、その一部が、中間位置ＨＰよりも被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に近い側に配置され、残りの部分が、中間位置ＨＰよりも遠方に配置されていても良い。また、図２（ｃ）に示す通り、被測定対象物ＯＢは、被測定光ファイバＦＵＴの全長に亘って（被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から他端Ｅ２まで）配置されていても良い。
【0066】
被測定光ファイバＦＵＴは、被測定対象物ＯＢに敷設されている部分が、被測定対象物ＯＢの影響を受ける。例えば、被測定対象物ＯＢの温度が変化すると、被測定光ファイバＦＵＴの被測定対象物ＯＢに敷設されている部分の温度が変化する。また、被測定対象物ＯＢに歪みが生ずると、被測定光ファイバＦＵＴの被測定対象物ＯＢに敷設されている部分に歪みが生ずる。このような被測定光ファイバＦＵＴの温度や歪みの変化が生ずると、被測定光ファイバＦＵＴに光を入射させることによって発生する誘導ブリルアン散乱光のスペクトル（スペクトルのパワーレベルが最大となる周波数）が変化する。光ファイバ特性測定システム１は、このような誘導ブリルアン散乱光のスペクトル変化を検出することにより、被測定対象物ＯＢの特性を測定する。
【0067】
光ファイバ特性測定装置１０は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２からプローブ光Ｌ１（連続光）を入射させ、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からポンプ光Ｌ２（パルス光）を入射させることによって得られる散乱光に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する、所謂ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置である。尚、上記のプローブ光Ｌ１は、所定の周波数変調が与えられた連続光としてのレーザ光であり、上記のポンプ光Ｌ２は、上記周波数変調が与えられた連続光としてのレーザ光をパルス化したものである。また、上記の散乱光は、被測定光ファイバＦＵＴ内における誘導ブリルアン散乱現象の影響を受けた散乱光（誘導ブリルアン散乱光）である。
【0068】
図３は、本発明の第１実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す通り、光ファイバ特性測定装置１０は、光源部１１、光分岐器１２、光変調器１３、パルス変調器１４、方向性結合器１５、光検出器１６、検波装置１７、及び制御装置１８、並びに、出射ポートＰ１１及び入出射ポートＰ１２を備えており、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性（例えば、温度分布や歪み分布等）を測定する。出射ポートＰ１１には送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１が接続され、入出射ポートＰ１２には被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１が接続される。
【0069】
光源部１１は、半導体レーザ１１ａ及び信号発生器１１ｂを備えており、制御装置１８の制御の下で、所定の変調周波数ｆmで周波数変調されたレーザ光を出射する。ここで、半導体レーザ１１ａは、例えば、小型であり、且つ、スペクトル幅の狭いレーザ光を出射するＭＱＷ・ＤＦＢ・ＬＤ（Multi-Quantum Well・Distributed Feed-Back・Laser Diode）等を用いることができる。信号発生器１１ｂは、制御装置１８によって制御され、半導体レーザ１１ａから出射されるレーザ光を変調周波数ｆmで周波数変調する正弦波信号（変調信号）を半導体レーザ１１ａに出力する。光分岐器１２は、光源部１１から出射されたレーザ光を、例えば１対１の強度比で２分岐する。
【0070】
光変調器１３は、マイクロ波発生器１３ａとＳＳＢ（Single Side Band：単側波帯）光変調器１３ｂとを備えており、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光を変調して（光周波数シフトさせて）、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）を発生させる。尚、本実施形態では、低周波側の単側帯波が光変調器１３から出力されるとする。
【0071】
マイクロ波発生器１３ａは、制御装置１８によって制御され、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光に与える周波数シフト分の周波数を有するマイクロ波を出力する。尚、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数は、制御装置１８の制御によって可変である。ＳＳＢ光変調器１３ｂは、入射光の中心周波数に対してマイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数に等しい周波数差を有する単側帯波を発生させる。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１（連続光）として出射ポートＰ１１から出射される。
【0072】
パルス変調器１４は、信号発生器１４ａと光強度変調器１４ｂとを備えており、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光をパルス化してパルス光を生成する。信号発生器１４ａは、制御装置１８によって制御され、レーザ光をパルス化するタイミングを規定するタイミング信号を出力する。光強度変調器１４ｂは、例えばＥＯ（Electro-Optic：電気光学）スイッチであり、信号発生器１４ａから出力されるタイミング信号で規定されるタイミングで光分岐器１２からのレーザ光をパルス化する。
【0073】
方向性結合器１５は、パルス変調器１４から出射されるパルス化されたレーザ光をポンプ光Ｌ２（パルス光）として入出射ポートＰ１２から出射させる。また、方向性結合器１５は、入出射ポートＰ１２から入射される光（被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１を含む光（検出光Ｌ１１）を光検出器１６に向けて出射する。尚、検出光Ｌ１１の強度は、被測定光ファイバＦＵＴ内で生ずる誘導ブリルアン散乱現象による影響を受けたものとなる。
【0074】
光検出器１６は、例えばアバランシェ・フォト・ダイオード等の高感度の受光素子を備えており、上記の検出光Ｌ１１（被測定光ファイバＦＵＴの他端から出射されて方向性結合器１５を介した光）を検出（受光）して検出信号Ｄ１を出力する。検波装置１７は、タイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ、及び積分器１７ｃを備えており、制御装置１８の制御の下で、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１の検波を行う。
【0075】
タイミング調整器１７ａは、例えばオン状態（検出信号Ｄ１を通過させる状態）とオフ状態（検出信号Ｄ１を遮断する状態）との切り替えを高速に行うことができる電気スイッチ（高速アナログスイッチ）で実現される。このタイミング調整器１７ａは、制御装置１８によって、オン状態及びオフ状態が制御され、所定の時間を単位として検出信号Ｄ１の切り出しを行う。ここで、切り出しとは、時間的に連続する信号から必要な部分を抽出することを意味する。
【0076】
増幅器１７ｂは、制御装置１８の制御の下で、タイミング調整器１７ａを通過した検出信号Ｄ２（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われた検出信号）を増幅する。積分器１７ｃは、制御装置１８の制御の下で、増幅器１７ｂから出力される出力信号Ｓ１（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われ、増幅器１７ｂで増幅された信号）の積分を行う。尚、積分器１７ｃの積分結果は、不図示のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器でディジタル信号に変換されて制御装置１８に出力される。
【0077】
制御装置１８は、光ファイバ特性測定装置１０の動作を統括して制御する。例えば、制御装置１８は、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂを制御して、光源部１１から出射される連続光の変調周波数ｆmを変更させる。また、制御装置１８は、光変調器１３に設けられたマイクロ波発生器１３ａを制御し、プローブ光Ｌ１の側波帯（単側波帯）の周波数を変更させる。また、制御装置１８は、パルス変調器１４に設けられた信号発生器１４ａを制御し、光分岐器１２で分岐されたレーザ光をパルス化するタイミングを制御する。
【0078】
また、制御装置１８は、検波装置１７に設けられたタイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ、及び積分器１７ｃを制御し、検出信号Ｄ１の切り出し、検出信号Ｄ２の極性、及び出力信号Ｓ１の積分を制御する。また、制御装置１８は、演算部１８ａを備える。演算部１８ａは、検波装置１７から出力される測定値Ｖ１（積分器１７ｃから出力される積分値）に対して、予め定められた演算を行って誘導ブリルアン散乱光を検波する。
【0079】
送信用光ファイバ２０は、光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１から出射されるプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く光ファイバである。送信用光ファイバ２０は、一端Ｅ１１が光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１に接続され、他端Ｅ１２が光アイソレータ３０の入射端と光学的に結合される。この送信用光ファイバ２０としては、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0080】
光アイソレータ３０は、送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２と被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２との間に設けられ、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させる。但し、光アイソレータ３０は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から出射されて送信用光ファイバ２０に向かう光を遮断する。光アイソレータ３０は、入射端が送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２と光学的に結合され、出射端が被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２と光学的に結合される。
【0081】
光アイソレータ３０は、送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１から光アイソレータ３０の入射端までの光路長よりも光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光アイソレータ３０は、光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。尚、プローブ光Ｌ１の光路長を極力短くするために、光アイソレータ３０の入射端に送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２を直接接続し、光アイソレータ３０の出射端に被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２を直接接続しても良い。
【0082】
〈光ファイバ特性測定システムの動作〉
次に、光ファイバ特性測定システム１の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０に対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０において、変調周波数を設定する処理が行われる。ここでは、制御装置１８によって、予め設定された初期値が変調周波数ｆmとして設定されるものとする。変調周波数ｆmの設定が行われると、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂが制御装置１８によって制御され、信号発生器１１ｂから正弦波信号（変調信号）が出力される。このような正弦波信号が半導体レーザ１１ａに入力されると、半導体レーザ１１ａからは変調周波数ｆmで周波数変調された連続光としてのレーザ光が出射される。
次に、光ファイバ特性測定システム１の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０に対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０において、変調周波数を設定する処理が行われる。ここでは、制御装置１８によって、予め設定された初期値が変調周波数ｆmとして設定されるものとする。変調周波数ｆmの設定が行われると、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂが制御装置１８によって制御され、信号発生器１１ｂから正弦波信号（変調信号）が出力される。このような正弦波信号が半導体レーザ１１ａに入力されると、半導体レーザ１１ａからは変調周波数ｆmで周波数変調された連続光としてのレーザ光が出射される。
【0083】
半導体レーザ１１ａから出射されたレーザ光は、光分岐器１２に入射して２分岐される。光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光は、光変調器１３へ入射してＳＳＢ光変調器１３ｂで変調される。これにより、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）が発生する。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１として光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１から出射される。光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１から出射されたプローブ光Ｌ１は、送信用光ファイバ２０によって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれる。そして、光アイソレータ３０を介した後に、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。
【0084】
これに対し、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光は、パルス変調器１４に入射して光強度変調器１４ｂで強度変調されることによりパルス化される。このパルス光は、方向性結合器１５を介してポンプ光Ｌ２として光ファイバ特性測定装置１０の入出射ポートＰ１２から出射される。光ファイバ特性測定装置１０の入出射ポートＰ１２から出射されたポンプ光Ｌ２は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。
【0085】
変調周波数ｆmで周波数変調された連続光としてのプローブ光Ｌ１とパルス光としてのポンプ光Ｌ２とが被測定光ファイバＦＵＴ内に入射すると、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播するに伴って、被測定光ファイバＦＵＴ中の異なる位置に相関ピークＰ１～Ｐ６（図４参照）が現れる。各相関ピークＰ１～Ｐ６の位置において、プローブ光Ｌ１は、ポンプ光Ｌ２によって誘導ブリルアン増幅による利得（ゲイン）を得る。
【0086】
被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１及び被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲ（図４参照）は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から出射された後に方向性結合器１５を介して検出光Ｌ１１として光検出器１６に入射する。そして、光検出器１６において低周波側の側波帯の光が選択されてその強度が検出され、その検出結果を示す検出信号Ｄ１が光検出器１６から出射される。光検出器１６から出力された検出信号Ｄ１は検波装置１７に入力される。
【0087】
検出信号Ｄ１が検波装置１７に入力されると、検出信号Ｄ１の特定部分を通過させるようにタイミング調整器１７ａのオン状態・オフ状態が切り替えられる。尚、上記の特定部分は、被測定光ファイバＦＵＴに対して設定された測定点及びその近傍で発生する誘導ブリルアン散乱光ＢＲの影響を受けた部分（第１部分）、及び、誘導ブリルアン散乱光ＢＲが被測定光ファイバＦＵＴから出射され得ない期間に得られた部分（第２部分）である。タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって積分される。これにより、上記第１部分における積分値（第１積分値）と上記第２部分における積分値（第２積分値）とが得られる。以上の処理が終了すると、得られた第１積分値及び第２積分値に基づいて誘導ブリルアン散乱光ＢＲを検波する処理が、制御装置１８の演算部１８ａで行われる。
【0088】
制御装置１８の制御の下で、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数を掃引しながら以上の処理を繰り返すことで、被測定光ファイバＦＵＴに対して設定された測定点での誘導ブリルアン散乱光ＢＲのスペクトルが求められる。そして、そのスペクトルのパワーレベルが最大となる周波数を検出することで、被測定光ファイバＦＵＴに対して設定された測定点での被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み量）等が求められる。また、変調周波数ｆmとタイミング調整器１７ａの切り出しタイミング及び積分器１７ｃによる積分範囲を変更することによって被測定光ファイバＦＵＴ内に設定する測定点の位置を変えつつ、以上説明した動作を繰り返すことにより、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性を測定することができる。
【0089】
尚、光ファイバ特性測定装置１０の基本的な動作は、上述した特許文献１に開示された光ファイバ特性測定装置の動作と同じである。但し、光ファイバ特性測定装置１０には、被測定光ファイバＦＵＴに加えて送信用光ファイバ２０が接続されているため、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに入射させる周期、及びタイミング調整器１７ａの切り出しタイミングが異なる。
【0090】
図４は、本発明の第１実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１と入出射ポートＰ１２との間には、図４に示す通り、光アイソレータ３０を介して光学的に結合された送信用光ファイバ２０及び被測定光ファイバＦＵＴが接続されている。尚、光アイソレータ３０は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２（被測定対象物ＯＢ）に極力近い位置に配置される。
【0091】
具体的に、光アイソレータ３０は、前述した通り、送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１から光アイソレータ３０の入射端までの光路長よりも光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光アイソレータ３０は、前述した通り、光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0092】
ここで、被測定光ファイバＦＵＴは、一端Ｅ１のみが光ファイバ特性測定装置１０に接続され、他端Ｅ２は光ファイバ特性測定装置１０に接続されない。被測定光ファイバＦＵＴの長さＬ（測定長）は、光ファイバ特性測定装置１０の最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）よりも長く、最大測定長ＭＬよりも短く設定されている。よって、被測定光ファイバＦＵＴを直線状に延ばすと、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２を、一端Ｅ１からの距離が最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）となる位置（中間位置ＨＰ：図１参照）よりも遠方に配置することができる。これにより、中間位置ＨＰよりも遠方に存在する被測定対象物ＯＢの測定が可能になる。また、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２と光ファイバ特性測定装置１０の入出射ポートＰ１２との間に送信用光ファイバ２０と光アイソレータ３０とを設けるだけで良いため、大幅なコスト上昇を招くこともない。
【0093】
また、プローブ光Ｌ１は送信用光ファイバ２０によって伝送されて、被測定光ファイバＦＵＴに入射されるが、ポンプ光Ｌ２は被測定光ファイバＦＵＴに入射されるものの、送信用光ファイバ２０には入射されない。
【0094】
このため、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮して決定すれば良く、送信用光ファイバ２０の長さＬprを考慮する必要はない。具体的に、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間にポンプ光Ｌ２の時間幅の２倍の時間を加えて得られる時間であれば良い。
【0095】
従来は、光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１と入出射ポートＰ１２との間に接続される光ファイバの全長（図４に示す例では、Ｌ＋Ｌpr）を考慮する必要があった。しかしながら、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１と入出射ポートＰ１２との間に接続される光ファイバのうちの、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮すれば良いため、従来よりも測定時間を短くすることができる。尚、図４において、区間Ｒ１，Ｒ２は、被測定光ファイバＦＵＴのうちの、測定を行う必要のない区間を示している。
【0096】
また、本実施形態では、プローブ光Ｌ１を伝送するための送信用光ファイバ２０として、例えば、シングルモードファイバを用いればよく、前述した特許文献２のように偏波保持ファイバを用いる必要がない。このため、偏波クロストーク（消光比）の影響によってプローブ光Ｌ１を伝送する距離が制限（例えば、１ｋｍ程度に制限）されてしまうこともない。
【0097】
以上の通り、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０の入出射ポートＰ１２に被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１を接続し、入出射ポートＰ１２から出射されるポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに入射させる。また、光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１に送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１を接続し、出射ポートＰ１１から出射されるプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く。そして、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を、光アイソレータ３０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させ、被測定光ファイバＦＵＴで生ずる誘導ブリルアン散乱光ＢＲを入出射ポートＰ１２に入射させるようにしている。
【0098】
このように、本実施形態では、ポンプ光Ｌ２が入射される被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１のみを光ファイバ特性測定装置１０に接続すれば良く、プローブ光Ｌ１が入射される被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２を光ファイバ特性測定装置１０から離間した位置に配置することができる。ここで、プローブ光Ｌ１は、送信用光ファイバ２０によって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれ、光アイソレータ３０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射される。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物ＯＢの測定可能範囲を拡げることができる。尚、従来技術を用いて被測定対象物ＯＢの温度や歪みを測定できる場合であっても、本実施形態を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した長さにすることにより、測定時間を短縮することができる。
【0099】
〔第２実施形態〕
〈光ファイバ特性測定システム〉
図５は、本発明の第２実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図５においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図５に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム２は、光ファイバ特性測定装置１０Ａ、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
〈光ファイバ特性測定システム〉
図５は、本発明の第２実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図５においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図５に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム２は、光ファイバ特性測定装置１０Ａ、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
【0100】
図１に示す光ファイバ特性測定システム１は、光ファイバ特性測定装置１０に接続された被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からポンプ光Ｌ２を入射させ、送信用光ファイバ２０及び光アイソレータ３０を介したプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から入射させるものであった。そして、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から光ファイバ特性測定装置１０に入射させるものであった。
【0101】
これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定システム２は、光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続された被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からプローブ光Ｌ１を入射させ、送信用光ファイバ４０Ａ及び光サーキュレータ５０を介したポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から入射させるものである。また、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、光サーキュレータ５０及び送信用光ファイバ４０Ｂを介して光ファイバ特性測定装置１０Ａに入射させるものである。
【0102】
図６は、本発明の第２実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図３に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態における光ファイバ特性測定装置１０Ａは、図３に示す光ファイバ特性測定装置１０の光変調器１３と出射ポートＰ１１（第１出射ポート）との間に光アイソレータ１９を設け、方向性結合器１５を省略して、入出射ポートＰ１２を出射ポートＰ１３（第２出射ポート）と入射ポートＰ１４とに分けたものである。
【0103】
光アイソレータ１９は、被測定光ファイバＦＵＴを介して出射ポートＰ１１から光ファイバ特性測定装置１０Ａ内に入射されるポンプ光Ｌ２を遮断するために設けられる。出射ポートＰ１３にはパルス変調器１４が接続され、パルス変調器１４で生成されたポンプ光Ｌ２が出射ポートＰ１３から出射される。入射ポートＰ１４には光検出器１６が接続され、入射ポートＰ１４から入射される検出光Ｌ１１が光検出器１６で検出される。
【0104】
送信用光ファイバ４０Ａは、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１３から出射されるポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く光ファイバである。送信用光ファイバ４０Ａは、一端Ｅ２１が光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１３に接続され、他端Ｅ２２が光サーキュレータ５０の第１ポートと光学的に結合される。この送信用光ファイバ４０Ａとしては、送信用光ファイバ２０と同様に、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0105】
送信用光ファイバ４０Ｂは、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲ及び被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１を光ファイバ特性測定装置１０Ａの入射ポートＰ１４に導く光ファイバである。送信用光ファイバ４０Ｂは、一端Ｅ３１が光ファイバ特性測定装置１０Ａの入射ポートＰ１４に接続され、他端Ｅ３２が光サーキュレータ５０の第３ポートと光学的に結合される。この送信用光ファイバ４０Ｂとしては、送信用光ファイバ４０Ａと同様に、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0106】
光サーキュレータ５０は、第１ポート、第２ポート、及び第３ポートを有し、第１ポートから入射される光を第２ポートから出射し、第２ポートから入射される光を第３ポートから出射する。光サーキュレータ５０の第１ポートには送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２が光学的に結合され、第２ポートには被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２が光学的に結合され、第３ポートには、送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２が光学的に結合される。
【0107】
光サーキュレータ５０は、送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１から光サーキュレータ５０の第１ポートまでの光路長よりも光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光サーキュレータ５０は、光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。尚、光路長を極力短くするために、光サーキュレータ５０の第１ポート、第２ポート、及び第３ポートに、送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２、及び送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２をそれぞれ直接接続しても良い。
【0108】
〈光ファイバ特性測定システムの動作〉
次に、光ファイバ特性測定システム２の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０Ａに対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０Ａにおいて、第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１０と同様な動作が行われる。そして、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１からプローブ光Ｌ１が出射されるとともに、出射ポートＰ１３からポンプ光Ｌ２が出射される。
次に、光ファイバ特性測定システム２の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０Ａに対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０Ａにおいて、第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１０と同様な動作が行われる。そして、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１からプローブ光Ｌ１が出射されるとともに、出射ポートＰ１３からポンプ光Ｌ２が出射される。
【0109】
光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１から出射されたプローブ光Ｌ１は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。これに対し、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１３から出射されたポンプ光Ｌ２は、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれる。そして、光サーキュレータ５０を介した後に、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。
【0110】
被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１及び被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲ（図７参照）は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から出射され、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２から送信用光ファイバ４０Ｂに入射される。そして、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置１０Ａの入射ポートＰ１４に導かれ、検出光Ｌ１１として光検出器１６に入射する。そして、第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１０と同様な動作が行われて、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性が測定される。
【0111】
図７は、本発明の第２実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。尚、図７においては、図４に示すものと同じものについては同一の符号を付してある。光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間には、図７に示す通り、光サーキュレータ５０を介して光学的に結合された送信用光ファイバ４０Ａ及び被測定光ファイバＦＵＴが接続されている。尚、光サーキュレータ５０は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２（被測定対象物ＯＢ）に極力近い位置に配置される。また、光ファイバ特性測定装置１０Ａの入射ポートＰ１４には、図７に示す通り、他端Ｅ３２が光サーキュレータ５０と光学的に結合された送信用光ファイバ４０Ｂが接続されている。
【0112】
具体的に、光サーキュレータ５０は、前述した通り、送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１から光サーキュレータ５０の第１ポートまでの光路長よりも光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光サーキュレータ５０は、前述した通り、光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0113】
ここで、被測定光ファイバＦＵＴは、第１実施形態と同容に、一端Ｅ１のみが光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続され、他端Ｅ２は光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続されない。被測定光ファイバＦＵＴの長さＬは、光ファイバ特性測定装置１０Ａの最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）よりも長く、最大測定長ＭＬよりも短く設定されている。よって、被測定光ファイバＦＵＴを直線状に延ばすと、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２を、一端Ｅ１からの距離が最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）となる位置（中間位置ＨＰ：図５参照）よりも遠方に配置することができる。これにより、中間位置ＨＰよりも遠方に存在する被測定対象物ＯＢの測定が可能になる。また、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２と光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１３との間に送信用光ファイバ４０Ａ及び光サーキュレータ５０を設け、加えて送信用光ファイバ４０Ｂを設けるだけで良いため、大幅なコスト上昇を招くこともない。
【0114】
また、ポンプ光Ｌ２は送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されて、被測定光ファイバＦＵＴに入射されるが、プローブ光Ｌ１は被測定光ファイバＦＵＴに入射されるものの、送信用光ファイバ４０Ａには入射されない。
【0115】
このため、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、第１実施形態と同様に、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮して決定すれば良く、送信用光ファイバ４０Ａの長さＬpuを考慮する必要はない。具体的に、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間にポンプ光Ｌ２の時間幅の２倍の時間を加えて得られる時間であれば良い。
【0116】
従来は、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間に接続される光ファイバの全長（図７に示す例では、Ｌ＋Ｌpu）を考慮する必要があった。しかしながら、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間に接続される光ファイバのうちの、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮すれば良いため、従来よりも測定時間を短くすることができる。尚、図７において、区間Ｒ１，Ｒ２は、被測定光ファイバＦＵＴのうちの、測定を行う必要のない区間を示している。
【0117】
また、本実施形態では、ポンプ光Ｌ２を伝送するための送信用光ファイバ４０Ａとして、例えば、シングルモードファイバを用いればよく、前述した特許文献２のように偏波保持ファイバを用いる必要がない。このため、偏波クロストーク（消光比）の影響によってポンプ光Ｌ２を伝送する距離が制限（例えば、１ｋｍ程度に制限）されてしまうこともない。
【0118】
また、本実施形態では、図７に示す通り、ポンプ光Ｌ２が伝送される送信用光ファイバ４０Ａ内では、被測定光ファイバＦＵＴ内において現れる相関ピークＰ１～Ｐ６のような相関ピークは現れず、送信用光ファイバ４０Ａ内では誘導ブリルアン散乱現象が発生しない。このため、送信用光ファイバ４０Ａ内を伝播するポンプ光Ｌ２は、相関ピーク毎に生ずる誘導ブリルアン散乱現象によるプローブ光Ｌ１への光パワーの移動による減衰を受けない。このため、被測定光ファイバＦＵＴに入射する前のポンプ光Ｌ２の光パワー強度が低下しなく、被測定光ファイバＦＵＴ内において現れる相関ピークでプローブ光Ｌ１が受ける利得の低下を抑制できるため、温度や歪みの測定精度の低下を抑制することができる。
【0119】
以上の通り、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１１に被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１を接続し、出射ポートＰ１１から出射されるプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させる。また、光ファイバ特性測定装置１０Ａの出射ポートＰ１３に送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１を接続し、出射ポートＰ１３から出射されるポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置１０Ａの入射ポートＰ１４に送信用光ファイバ４０Ｂの一端Ｅ３１を接続する。そして、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させ、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から出射される誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２に入射させるようにしている。
【0120】
このように、本実施形態では、プローブ光Ｌ１が入射される被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１のみを光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続すれば良く、ポンプ光Ｌ２が入射される被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２を光ファイバ特性測定装置１０Ａから離間した位置に配置することができる。ここで、ポンプ光Ｌ２は、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれ、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射される。また、被測定光ファイバＦＵＴ内で生じたブリルアン散乱光は、光サーキュレータ５０を介した後に、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置１０Ａに導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物ＯＢの測定可能範囲を拡げることができる。尚、従来技術を用いて被測定対象物ＯＢの温度や歪みを測定できる場合であっても、本実施形態を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した長さにすることにより、測定時間を短縮することができる。
【0121】
〔第３実施形態〕
〈光ファイバ特性測定システム〉
図８は、本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図８においては、図１，図５に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図８に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム３は、光ファイバ特性測定装置１０Ｂ、送信用光ファイバ２０（第１光ファイバ）、光アイソレータ３０、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
〈光ファイバ特性測定システム〉
図８は、本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図８においては、図１，図５に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図８に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム３は、光ファイバ特性測定装置１０Ｂ、送信用光ファイバ２０（第１光ファイバ）、光アイソレータ３０、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
【0122】
図１に示す光ファイバ特性測定システム１は、光ファイバ特性測定装置１０に接続された被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からポンプ光Ｌ２を入射させ、送信用光ファイバ２０及び光アイソレータ３０を介したプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から入射させるものであった。そして、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から光ファイバ特性測定装置１０に入射させるものであった。
【0123】
また、図４に示す光ファイバ特性測定システム２は、光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続された被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からプローブ光Ｌ１を入射させ、送信用光ファイバ４０Ａ及び光サーキュレータ５０を介したポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から入射させるものであった。そして、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、光サーキュレータ５０及び送信用光ファイバ４０Ｂを介して光ファイバ特性測定装置１０Ａに入射させるものであった。
【0124】
これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定システム３は、いわば、光ファイバ特性測定システム１，２を組み合わせ、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１及び他端Ｅ２の双方を光ファイバ特性測定装置１０Ｂに接続しないようにしたものである。つまり、光ファイバ特性測定システム３は、送信用光ファイバ２０及び光アイソレータ３０を介したプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から入射させ、送信用光ファイバ４０Ａ及び光サーキュレータ５０を介したポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から入射させるものである。また、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲを、光サーキュレータ５０及び送信用光ファイバ４０Ｂを介して光ファイバ特性測定装置１０Ｂに入射させるものである。
【0125】
図９は、本発明の第３実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図９においては、図３，図６に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図９に示す通り、本実施形態における光ファイバ特性測定装置１０Ｂは、図５に示す光ファイバ特性測定装置１０Ａの光アイソレータ１９を省略した構成である。このため、出射ポートＰ１１には光変調器１３が接続され、光変調器１３で生成されたプローブ光Ｌ１が出射ポートＰ１１から出射される。
【0126】
送信用光ファイバ２０は、図１に示す送信用光ファイバ２０と同様のものであり、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１から出射されるプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導く。送信用光ファイバ２０は、一端Ｅ１１が光ファイバ特性測定装置１０の出射ポートＰ１１に接続され、他端Ｅ１２が光アイソレータ３０の入射端と光学的に結合される。
【0127】
光アイソレータ３０は、図１に示す光アイソレータ３０と同様のものであり、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に入射させる。尚、光アイソレータ３０は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から出射されて送信用光ファイバ２０に向かう光を遮断する。光アイソレータ３０は、入射端が送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２と光学的に結合され、出射端が被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１と光学的に結合される。
【0128】
光アイソレータ３０は、送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１から光アイソレータ３０の入射端までの光路長よりも光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１までの光路長が短くなるように配置される。また、光アイソレータ３０は、光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。尚、プローブ光Ｌ１の光路長を極力短くするために、光アイソレータ３０の入射端に送信用光ファイバ２０の他端Ｅ１２を直接接続し、光アイソレータ３０の出射端に被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１を直接接続しても良い。
【0129】
送信用光ファイバ４０Ａは、図５に示す送信用光ファイバ４０Ａと同様のものであり、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１３から出射されるポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く。送信用光ファイバ４０Ａは、一端Ｅ２１が光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１３に接続され、他端Ｅ２２が光サーキュレータ５０の第１ポートと光学的に結合される。
【0130】
送信用光ファイバ４０Ｂは、図５に示す送信用光ファイバ４０Ｂと同様のものであり、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲ及び被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１を光ファイバ特性測定装置１０Ｂの入射ポートＰ１４に導く。送信用光ファイバ４０Ｂは、一端Ｅ３１が光ファイバ特性測定装置１０Ｂの入射ポートＰ１４に接続され、他端Ｅ３２が光サーキュレータ５０の第３ポートと光学的に結合される。この送信用光ファイバ４０Ｂとしては、送信用光ファイバ４０Ａと同様に、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0131】
光サーキュレータ５０は、図５に示す送信用光ファイバ４０Ｂと同様のものであり、第１ポート、第２ポート、及び第３ポートを有し、第１ポートから入射される光を第２ポートから出射し、第２ポートから入射される光を第３ポートから出射する。光サーキュレータ５０の第１ポートには送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２が光学的に結合され、第２ポートには被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２が光学的に結合され、第３ポートには、送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２が光学的に結合される。
【0132】
光サーキュレータ５０は、送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１から光サーキュレータ５０の第１ポートまでの光路長よりも光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光サーキュレータ５０は、光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。尚、光路長を極力短くするために、光サーキュレータ５０の第１ポート、第２ポート、及び第３ポートに、送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２、及び送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２をそれぞれ直接接続しても良い。
【0133】
〈光ファイバ特性測定システムの動作〉
次に、光ファイバ特性測定システム３の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０Ｂに対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０Ｂにおいて、第１，第２実施形態の光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａと同様な動作が行われる。そして、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１からプローブ光Ｌ１が出射されるとともに、出射ポートＰ１３からポンプ光Ｌ２が出射される。
次に、光ファイバ特性測定システム３の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置１０Ｂに対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１０Ｂにおいて、第１，第２実施形態の光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａと同様な動作が行われる。そして、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１からプローブ光Ｌ１が出射されるとともに、出射ポートＰ１３からポンプ光Ｌ２が出射される。
【0134】
光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１から出射されたプローブ光Ｌ１は、送信用光ファイバ２０によって被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導かれる。そして、光アイソレータ３０を介した後に、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。これに対し、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１３から出射されたポンプ光Ｌ２は、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれる。そして、光サーキュレータ５０を介した後に、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。
【0135】
被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１及び被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光ＢＲ（図１０参照）は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から出射され、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２から送信用光ファイバ４０Ｂに入射される。そして、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置１０Ｂの入射ポートＰ１４に導かれ、検出光Ｌ１１として光検出器１６に入射する。そして、第１，第２実施形態の光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａと同様な動作が行われて、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性が測定される。
【0136】
図１０は、本発明の第３実施形態において、光ファイバ特性測定装置に接続される光ファイバ等を直線状に示した図である。尚、図１０においては、図４，図７に示すものと同じものについては同一の符号を付してある。光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間には、図１０に示す通り、光アイソレータ３０及び光サーキュレータ５０を介して光学的に結合された送信用光ファイバ２０、被測定光ファイバＦＵＴ、及び送信用光ファイバ４０Ａが接続されている。
【0137】
尚、光アイソレータ３０は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１（被測定対象物ＯＢ）に極力近い位置に配置され、光サーキュレータ５０は、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２（被測定対象物ＯＢ）に極力近い位置に配置される。また、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの入射ポートＰ１４には、図１０に示す通り、他端Ｅ３２が光サーキュレータ５０と光学的に結合された送信用光ファイバ４０Ｂが接続されている。
【0138】
具体的に、光アイソレータ３０は、前述した通り、送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１から光アイソレータ３０の入射端までの光路長よりも光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１までの光路長が短くなるように配置される。また、光アイソレータ３０は、前述した通り、光アイソレータ３０の出射端から被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0139】
光サーキュレータ５０は、前述した通り、送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１から光サーキュレータ５０の第１ポートまでの光路長よりも光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの光路長が短くなるように配置される。また、光サーキュレータ５０は、前述した通り、光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２までの間において、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との相関ピークが発生しない位置に配置される。
【0140】
ここで、被測定光ファイバＦＵＴは、第１，第２実施形態とは異なり、一端Ｅ１及び他端Ｅ２の双方が光ファイバ特性測定装置１０Ｂに接続されない。このため、送信用光ファイバ２０及び送信用光ファイバ４０Ａの長さを長くすれば、被測定光ファイバＦＵＴを光ファイバ特性測定装置１０Ｂからの距離が最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）となる位置よりも遠方に配置することができる。これにより、被測定光ファイバＦＵＴを光ファイバ特性測定装置１０Ｂからの距離が最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）となる位置よりも遠方に存在する被測定対象物ＯＢの測定が可能になる。
【0141】
また、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１と光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１との間に送信用光ファイバ２０及び光アイソレータ３０を設け、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２と光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１３との間に送信用光ファイバ４０Ａ及び光サーキュレータ５０を設け、加えて送信用光ファイバ４０Ｂを設けるだけで良い。このため、大幅なコスト上昇を招くこともない。
【0142】
ここで、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬが、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの最大測定長ＭＬの半分の長さ（ＭＬ／２）よりも短い場合であっても、送信用光ファイバ２０及び送信用光ファイバ４０Ａの長さを長くすれば、被測定光ファイバＦＵＴを同様に遠方に配置することができる。これにより、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した最短の長さにすることができ、被測定光ファイバＦＵＴのうちの測定を行う必要のない区間（図１０の区間Ｒ１，Ｒ２）を大幅に少なくすることができる。その結果として、被測定光ファイバＦＵＴにおいて、プローブ光が受ける利得の低下を防止することができ、Ｓ／Ｎ比の低下も防止することができるため、温度や歪みの測定精度の低下を抑制することができる。
【0143】
また、プローブ光Ｌ１は送信用光ファイバ２０によって伝送されて被測定光ファイバＦＵＴに入射されるが、送信用光ファイバ４０Ａには入射されない。ポンプ光Ｌ２は送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されて被測定光ファイバＦＵＴに入射されるが、送信用光ファイバ２０には入射されない。
【0144】
このため、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、第１，第２実施形態と同様に、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮して決定すれば良く、送信用光ファイバ２０の長さＬpr及び送信用光ファイバ４０Ａの長さＬpuを考慮する必要はない。具体的に、ポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間にポンプ光Ｌ２の時間幅の２倍の時間を加えて得られる時間であれば良い。
【0145】
従来は、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間に接続される光ファイバの全長（図１０に示す例では、Ｌ＋Ｌpr＋Lpu）を考慮する必要があった。しかしながら、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１と出射ポートＰ１３との間に接続される光ファイバのうちの、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮すれば良いため、従来よりも測定時間を短くすることができる。尚、図１０において、区間Ｒ１，Ｒ２は、被測定光ファイバＦＵＴのうちの、測定を行う必要のない区間を示している。
【0146】
また、本実施形態では、プローブ光Ｌ１を伝送するための送信用光ファイバ２０及びポンプ光Ｌ２を伝送するための送信用光ファイバ４０Ａとして、例えば、シングルモードファイバを用いればよく、前述した特許文献２のように偏波保持ファイバを用いる必要がない。このため、偏波クロストーク（消光比）の影響によってプローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２を伝送する距離が制限（例えば、１ｋｍ程度に制限）されてしまうこともない。
【0147】
また、本実施形態では、図１０に示す通り、ポンプ光Ｌ２が伝送される送信用光ファイバ４０Ａ内では、被測定光ファイバＦＵＴ内において現れる相関ピークＰ１～Ｐ３のような相関ピークは現れず、送信用光ファイバ４０Ａ内では誘導ブリルアン散乱現象が発生しない。このため、送信用光ファイバ４０Ａ内を伝播するポンプ光Ｌ２は、相関ピーク毎に生ずる誘導ブリルアン散乱によるプローブ光Ｌ１への光パワーの移動による減衰を受けない。このため、被測定光ファイバＦＵＴに入射する前のポンプ光Ｌ２の光パワー強度が低下しなく、被測定光ファイバＦＵＴ内において現れる相関ピークでプローブ光Ｌ１が受ける利得の低下を抑制できるため、温度や歪みの測定精度の低下を抑制することができる。
【0148】
以上の通り、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１１に送信用光ファイバ２０の一端Ｅ１１を接続し、出射ポートＰ１１から出射されるプローブ光Ｌ１を被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの出射ポートＰ１３に送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１を接続し、出射ポートＰ１３から出射されるポンプ光Ｌ２を被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置１０Ｂの入射ポートＰ１４に送信用光ファイバ４０Ｂの一端Ｅ３１を接続する。そして、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を、光アイソレータ３０を介して被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に入射させる。また、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射させ、被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２から出射されるブリルアン散乱光ＢＲを、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２に入射させるようにしている。
【0149】
このように、本発明の第３実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴの両端を光ファイバ特性測定装置１０Ｂに接続する必要がないため、被測定光ファイバＦＵＴ全体を光ファイバ特性測定装置１０Ｂから離間した位置に配置することができる。ここで、プローブ光Ｌ１は、送信用光ファイバ２０によって被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導かれ、光アイソレータ３０を介して被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に入射される。ポンプ光Ｌ２は、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に向けて導かれ、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端Ｅ２に入射される。尚、被測定光ファイバＦＵＴ内で生じた誘導ブリルアン散乱光ＢＲは、光サーキュレータ５０を介した後に、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置１０Ｂに導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、且つ簡単な構成で、従来よりも被測定対象物ＯＢの測定可能範囲を拡げることができる。尚、従来技術を用いて被測定対象物ＯＢの温度や歪みを測定できる場合であっても、本実施形態を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した最短の長さにすることにより、測定時間を短縮することができる。
【0150】
〔第１～第３実施形態の変形例〕
〈第１変形例〉
図１１は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第１変形例を示す図である。尚、図１１においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
〈第１変形例〉
図１１は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第１変形例を示す図である。尚、図１１においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
【0151】
図１１（ａ）は、第１実施形態による光ファイバ特性測定システム１の第１変形例を示す図である。図１１（ａ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ａは、被測定光ファイバＦＵＴ及び送信用光ファイバ２０を、多芯ファイバ６０によって実現したものである。多芯ファイバ６０は、複数本の光ファイバ（例えば、２芯のシングルモードファイバ）を内蔵したものであり、複数本のうちの１本が被測定光ファイバＦＵＴとして用いられ、他の１本が送信用光ファイバ２０として用いられる。
【0152】
図１１（ｂ）は、第２実施形態による光ファイバ特性測定システム２の第１変形例を示す図である。図１１（ｂ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム２Ａは、被測定光ファイバＦＵＴ及び送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂを、多芯ファイバ６０Ａによって実現したものである。多芯ファイバ６０Ａは、複数本の光ファイバ（例えば、４芯のシングルモードファイバ）を内蔵したものであり、複数本のうちの１本が被測定光ファイバＦＵＴとして用いられる。また、他の２本が送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂとして用いられる。尚、残りの１本は、不使用であっても良い。
【0153】
図１１（ｃ）は、第３実施形態による光ファイバ特性測定システム３の第１変形例を示す図である。図１１（ｃ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム３Ａは、送信用光ファイバ２０及び送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂを、多芯ファイバ６０Ｂによって実現したものである。多芯ファイバ６０Ｂは、複数本の光ファイバ（例えば、４芯のシングルモードファイバ）を内蔵したものであり、複数本のうちの１本が送信用光ファイバ２０として用いられる。また、他の２本が送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂとして用いられる。尚、残りの１本は、不使用であっても良い。
【0154】
以上の通り、第１変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ａ，２Ａ，３Ａでは、光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａ，１０Ｂに接続される複数の光ファイバが、１本の多芯ファイバ６０，６０Ａ，６０Ｂによって実現される。このため、光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａ，１０Ｂと被測定対象物ＯＢとの間の光ファイバの本数を減らすことができ、光ファイバ敷設時の作業負担を軽減することができる。
【0155】
また、多芯ファイバ６０，６０Ａ，６０Ｂを用いることにより、１本の光ファイバを用いる場合に比べて、許容張力を高くすることができるため破断しづらくなる。また、多芯ファイバ６０Ａ，６０Ｂのように、不使用のものを予備としておくことにより、仮に、被測定光ファイバＦＵＴや送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂが破断したとしても、予備のものを破断したものの代わりに用いることができる。これにより、破断が生じても光ファイバを新たに敷設することなく、早期に復旧することができる。
【0156】
ここで、第１変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ａ，２Ａ，３Ａでは、多芯ファイバ６０，６０Ａ，６０Ｂに代えて、マルチコアファイバ（ＭＣＦ：Multi Core Fiber）を用いても良い。ここで、マルチコアファイバは、１つのクラッドの中に複数のコアが配置された光ファイバである。例えば、図１１（ａ）に示す光ファイバ特性測定システム１Ａでは、マルチコアファイバに設けられた複数のコアのうちの１つのコアが被測定光ファイバＦＵＴとして用いられ、他のコアが送信用光ファイバ２０として用いられる。
【0157】
また、図１１（ｂ）に示す光ファイバ特性測定システム２Ａでは、マルチコアファイバに設けられた複数のコアのうちの１つのコアが被測定光ファイバＦＵＴとして用いられる。また、他の２つのコアが送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂとして用いられる。また、図１１（ｃ）に示す光ファイバ特性測定システム３Ａでは、マルチコアファイバに設けられた複数のコアのうちの１つのコアが送信用光ファイバ２０として用いられ、他の２つのコアが送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂとして用いられる。
【0158】
〈第２変形例〉
図１２は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第２変形例を示す図である。尚、図１２においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
図１２は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第２変形例を示す図である。尚、図１２においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
【0159】
図１２（ａ）は、第１実施形態による光ファイバ特性測定システム１の第２変形例を示す図である。図１２（ａ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｂは、送信用光ファイバ２０と光アイソレータ３０との間に光増幅器７０Ａを設け、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を増幅するようにしたものである。
【0160】
光増幅器７０Ａは、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１の伝送損失による光パワー低下を補償するために設けられる。この光増幅器７０Ａとしては、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier：エルビウム添加光ファイバ増幅器）等の増幅器を用いることができる。光増幅器７０Ａは、ケーブルＣＢを介して光ファイバ特性測定装置１０に接続されている。光ファイバ特性測定装置１０は、ケーブルＣＢを介して、光増幅器７０Ａを動作させるために必要な電力の供給と、光増幅器７０Ａに対する制御信号の送信とを行う。尚、光ファイバ特性測定装置１０から送信される制御信号は、例えば、光増幅器７０Ａの増福率を制御するための制御信号である。
【0161】
図１２（ｂ）は、第２実施形態による光ファイバ特性測定システム２の第２変形例を示す図である。図１２（ｂ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム２Ｂは、送信用光ファイバ４０Ａと光サーキュレータ５０との間に光増幅器７０Ｂを設け、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を増幅するようにしたものである。
【0162】
光増幅器７０Ｂは、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２の伝送損失による光パワー低下を補償するために設けられる。この光増幅器７０Ｂとしては、光増幅器７０Ａと同様に、例えば、ＥＤＦＡ等の増幅器を用いることができる。光増幅器７０Ｂは、ケーブルＣＢを介して光ファイバ特性測定装置１０Ａに接続されている。光ファイバ特性測定装置１０Ａは、ケーブルＣＢを介して、光増幅器７０Ｂを動作させるために必要な電力の供給と、光増幅器７０Ｂに対する制御信号の送信とを行う。尚、光ファイバ特性測定装置１０Ａから送信される制御信号は、例えば、光増幅器７０Ｂの増福率を制御するための制御信号である。
【0163】
図１２（ｃ）は、第３実施形態による光ファイバ特性測定システム３の第２変形例を示す図である。図１２（ｃ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム３Ｂは、送信用光ファイバ２０と光アイソレータ３０との間に光増幅器７０Ａを設け、送信用光ファイバ４０Ａと光サーキュレータ５０との間に光増幅器７０Ｂを設けたものである。このような光ファイバ特性測定システム３Ｂは、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を増幅するとともに、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を増幅するようにしたものである。
【0164】
光増幅器７０Ａは、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１の伝送損失による光パワー低下を補償するために設けられる。光増幅器７０Ｂは、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２の伝送損失による光パワー低下を補償するために設けられる。これら光増幅器７０Ａ，７０Ｂとしては、例えば、ＥＤＦＡ等の増幅器を用いることができる。光増幅器７０Ａ，７０Ｂは、ケーブルＣＢを介して光ファイバ特性測定装置１０Ｂに接続されている。光ファイバ特性測定装置１０Ｂは、ケーブルＣＢを介して、光増幅器７０Ａ，７０Ｂを動作させるために必要な電力の供給と、光増幅器７０Ａ，７０Ｂに対する制御信号の送信とを行う。尚、光ファイバ特性測定装置１０Ｂから送信される制御信号は、例えば、光増幅器７０Ａ，７０Ｂの増福率を制御するための制御信号である。
【0165】
以上の通り、第２変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｂ，２Ｂ，３Ｂでは、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２を増幅するようにしている。これにより、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２の伝送損失による光パワー低下が補償され、最適なパワー強度のプローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴに入射される。その結果、温度や歪みの測定精度を向上させることができる。
【0166】
また、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２が増幅されるため、光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａ，１０Ｂから出射されるプローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２の光パワー強度を低めに設定することができる。これにより、ポンプ光のパワー強度が高い場合、プローブ光のパワー強度が高い場合、又はポンプ光及びローブ光の双方のパワー強度が高い場合に生ずる大きな減衰（自身の戻り光（散乱光）との相互作用によって発生する誘導ブリルアン散乱現象に起因する減衰）を防止することができる。その結果、温度や歪みの測定精度の低下を抑制することができる。
【0167】
〈第３変形例〉
図１３は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第３変形例を示す図である。尚、図１３においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
図１３は、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第３変形例を示す図である。尚、図１３においては、図１，図５，図８に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
【0168】
図１３（ａ）は、第１実施形態による光ファイバ特性測定システム１の第３変形例を示す図である。本変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｃは、図１２（ａ）に示す光ファイバ特性測定システム１Ｂと同様に、送信用光ファイバ２０と光アイソレータ３０との間に光増幅器７０Ａを設け、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を増幅するようにしたものである。
【0169】
但し、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｃは、図１２（ａ）に示す光ファイバ特性測定システム１Ｂとは、ケーブルＣＢが省略されている点が異なる。本変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｃでは、光増幅器７０Ａに対する電源供給が、被測定対象物ＯＢの付近の不図示の外部電源に接続された電源供給線ＰＬを介して行われる。また、光ファイバ特性測定装置１０は、光増幅器７０Ａに対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0170】
図１３（ｂ）は、第２実施形態による光ファイバ特性測定システム２の第３変形例を示す図である。図１３（ｂ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム２Ｃは、図１２（ｂ）に示す光ファイバ特性測定システム２Ｂと同様に、送信用光ファイバ４０Ａと光サーキュレータ５０との間に光増幅器７０Ｂを設け、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を増幅するようにしたものである。
【0171】
但し、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム２Ｃは、図１２（ｂ）に示す光ファイバ特性測定システム２Ｂとは、ケーブルＣＢが省略されている点が異なる。本変形例に係る光ファイバ特性測定システム２Ｃでは、光増幅器７０Ｂに対する電源供給が、被測定対象物ＯＢの付近の不図示の外部電源に接続された電源供給線ＰＬを介して行われる。また、光ファイバ特性測定装置１０Ａは、光増幅器７０Ｂに対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0172】
図１３（ｃ）は、第３実施形態による光ファイバ特性測定システム３の第３変形例を示す図である。図１３（ｃ）に示す通り、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム３Ｃは、図１２（ｃ）に示す光ファイバ特性測定システム３Ｂと同様に、送信用光ファイバ２０と光アイソレータ３０との間に光増幅器７０Ａを設け、送信用光ファイバ４０Ａと光サーキュレータ５０との間に光増幅器７０Ｂを設けたものである。このような光ファイバ特性測定システム３Ｃは、送信用光ファイバ２０によって導かれたプローブ光Ｌ１を増幅するとともに、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光Ｌ２を増幅するようにしたものである。
【0173】
但し、本変形例に係る光ファイバ特性測定システム３Ｃは、図１２（ｃ）に示す光ファイバ特性測定システム３Ｂとは、ケーブルＣＢが省略されている点が異なる。本変形例に係る光ファイバ特性測定システム３Ｃでは、光増幅器７０Ａ，７０Ｂに対する電源供給が、被測定対象物ＯＢの付近の不図示の外部電源に接続された電源供給線ＰＬを介して行われる。また、光ファイバ特性測定装置１０Ｂは、光増幅器７０Ａ，７０Ｂに対する制御信号を無線信号によって送信する。
【0174】
以上の通り、第３変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｃ，２Ｃ，３Ｃでは、第２変形例に係る光ファイバ特性測定システム１Ｂ，２Ｂ，３Ｂと同様に、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２を増幅するようにしている。これにより、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２の伝送損失による光パワー低下が補償され、最適なパワー強度のプローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴに入射される。その結果、温度や歪みの測定精度を向上させることができる。
【0175】
また、送信用光ファイバ２０によって伝送されるプローブ光Ｌ１、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光Ｌ２が増幅されるため、光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａ，１０Ｂから出射されるプローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２の光パワー強度を低めに設定することができる。これにより、ポンプ光のパワー強度が高い場合、プローブ光のパワー強度が高い場合、又はポンプ光及びローブ光の双方のパワー強度が高い場合に生ずる大きな減衰（自身の戻り光（散乱光）との相互作用によって発生する誘導ブリルアン散乱に起因する減衰）を防止することができる。その結果、温度や歪みの測定精度の低下を抑制することができる。
【0176】
また、光増幅器７０Ａ，７０Ｂに対する電源供給が、被測定対象物ＯＢの付近の不図示の外部電源に接続された電源供給線ＰＬを介して行われ、光ファイバ特性測定装置１０，１０Ａ，１０Ｂから光増幅器７０Ａ，７０Ｂへの制御信号の送信が無線信号によって行われる。このため、本変形例では、第２変形例で必要となるケーブルＣＢの敷設が不要となる。
【0177】
尚、以上説明した第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの変形例（第１～第３変形例）は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、第１変形例と第２変形例とを組み合わせることが可能であり、第１変形例と第３変形例とを組み合わせることが可能である。このような組み合わせを行うことで、例えば、多芯ファイバ（或いは、マルチコアファイバ）によって伝送されてきたプローブ光Ｌ１やポンプ光Ｌ２を、光増幅器で増幅することが可能となる。
【0178】
〔第４実施形態〕
〈光ファイバ特性測定システム〉
図１４は、本発明の第４実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図１４においては、図５，図８に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図１４に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム４は、光ファイバ特性測定装置８０、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
〈光ファイバ特性測定システム〉
図１４は、本発明の第４実施形態による光ファイバ特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。尚、図１４においては、図５，図８に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図１４に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定システム４は、光ファイバ特性測定装置８０、送信用光ファイバ４０Ａ（第２光ファイバ）、送信用光ファイバ４０Ｂ（第３光ファイバ）、及び光サーキュレータ５０を備える。尚、光サーキュレータ５０に代えて、光方向性結合器（光カプラ）を設けても良い。
【0179】
光ファイバ特性測定装置８０は、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１からポンプ光ＬＰ（連続光又はパルス光）を入射させ、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から出射される自然ブリルアン散乱光ＬＳに基づいて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する、所謂ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置である。上記のポンプ光ＬＰは、周波数変調が与えられた連続光又はパルス光である。上記の自然ブリルアン散乱光ＬＳは、被測定光ファイバＦＵＴ内における自然ブリルアン散乱現象により生じた後方散乱光である。尚、光ファイバ特性測定装置８０は、ＢＯＴＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置であっても良い。ＢＯＴＤＲ方式の場合、上記ポンプ光ＬＰはパルス光である。
【0180】
図１５は、本発明の第４実施形態における光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図１５に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置８０は、光源部８１、光分岐部８２、光遅延部８３、光結合部８４、検出部８５、スペクトル取得部８６、スペクトル解析部８７、及び制御部８８、並びに、出射ポートＰ２１（第１ポート）及び入射ポートＰ２２（第２ポート）を備える。尚、図１５に示す光ファイバ特性測定装置８０は、連続光をポンプ光ＬＰとして出射するものである。パルス光をポンプ光ＬＰとして出射するものは、光分岐部８２と出射ポートＰ２１との間に、図３に示すパルス変調器１４と同様のものが設けられる。
【0181】
光源部８１は、光源８１ａと変調部８１ｂとを備えており、制御部８８の制御の下で周波数変調された連続光Ｌ０を出射する。光源８１ａは、例えば分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ－ＬＤ：Distributed Feed-Back Laser Diode）等の半導体レーザ素子を備えており、変調部８１ｂから出力される変調信号ｍ１に応じて周波数変調された連続光Ｌ０を出射する。変調部８１ｂは、制御部８８の制御の下で、光源８１ａから出射される連続光Ｌ０を周波数変調するための変調信号ｍ１を出力する。この変調信号ｍ１は、例えば正弦波状の信号であり、その周波数（変調周波数ｆｍ）及び振幅が制御部８８によって制御される。
【0182】
光分岐部８２は、光源部８１から出射された連続光Ｌ０を、予め規定された強度比（例えば、１対１）のポンプ光ＬＰと参照光ＬＲとに分岐する。光分岐部８２で分岐されたポンプ光ＬＰは、出射ポートＰ２１を介して光ファイバ特性測定装置８０の外部に出射される。
【0183】
光遅延部８３は、光分岐部８２で分岐された参照光ＬＲを所定の時間だけ遅延させる。光遅延部８３は、例えば、所定の長さの光ファイバを含む。光ファイバの長さを変更することで、遅延時間を調節することができる。このような光遅延部８３を設けるのは、変調周波数ｆｍの掃引を行っても現れる位置が移動しない０次相関ピークを被測定光ファイバＦＵＴの外部に配置するためである。尚、光遅延部８３は、光分岐部８２と出射ポートＰ２１の間に設けられていても良い。
【0184】
光結合部８４は、入射ポートＰ２２から入射される被測定光ファイバＦＵＴで生じた自然ブリルアン散乱光ＬＳと、光分岐部８２から出射されて光遅延部８３を介した参照光ＬＲとを結合させる。また、光結合部８４は、結合させた光を予め規定された強度比（例えば、１対１）の２つの光に分岐して検出部８５に出射する。光結合部８４によって分岐された２つの光の各々は、例えば被測定光ファイバＦＵＴからの自然ブリルアン散乱光ＬＳの５０％と参照光の５０％とを含む。このような光結合部８４としては、例えば光カプラを用いることができる。
【0185】
検出部８５は、光結合部８４から出射される２つの光に含まれる自然ブリルアン散乱光ＬＳと参照光ＬＲとを干渉させることによって光ヘテロダイン検波を行う。検出部８５は、例えば、２つのフォトダイオード（ＰＤ: Photo Diode）を直列接続してなるバランスド・フォトダイオードを備えており、光結合部８４から出射される２つの光を２つのフォトダイオードによってそれぞれ受光する。検出部８５からは、自然ブリルアン散乱光ＬＳと参照光ＬＲとの周波数差分を示す干渉信号（ビート信号）である検出信号が出力される。
【0186】
スペクトル取得部８６は、検出部８５から出力される検出信号の周波数特性を測定する。つまり、スペクトル取得部８６は、検出部８５から出力される検出信号から、自然ブリルアン散乱光ＬＳのスペクトルを得る。スペクトル取得部８６は、例えば、スペクトラムアナライザ（ＥＳＡ：Electrical Spectrum Analyzer）を備えていても良い。或いは、スペクトル取得部８６は、オシロスコープ等の時間軸測定器と、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行う変換器とを備えており、時間軸測定器で取得した時間的に連続なデータを、変換器でスペクトルデータに変換するものであっても良い。
【0187】
スペクトル解析部８７は、スペクトル取得部８６で得られた自然ブリルアン散乱光ＬＳのスペクトルを解析してブリルアン周波数シフト量を求めることにより被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。このスペクトル解析部８７は、求められたブリルアン周波数シフト量を、歪みや温度等の物理情報として表示する表示部を含んで良い。また、被測定光ファイバＦＵＴの歪みや温度等の情報を、その測定対象である物体の状態を意味する情報に解釈して表示部に表示しても良い。表示部は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等である。
【0188】
制御部８８は、スペクトル解析部８７の解析結果等を参照しつつ、光ファイバ特性測定装置８０の動作を統括して制御する。例えば、制御部８８は、光源部８１に設けられた変調部８１ｂを制御して、光源部８１から出射される連続光Ｌ０の変調周波数ｆｍを変更させる。連続光Ｌ０の変調周波数ｆｍを変更させるのは、例えば被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向に沿って相関ピークを移動させるためである。尚、制御部８８は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現することができる。
【0189】
送信用光ファイバ４０Ａは、光ファイバ特性測定装置８０の出射ポートＰ２１から出射されるポンプ光ＬＰを被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導く光ファイバである。送信用光ファイバ４０Ａは、一端Ｅ２１が光ファイバ特性測定装置８０の出射ポートＰ２１に接続され、他端Ｅ２２が光サーキュレータ５０の第１ポートと光学的に結合される。この送信用光ファイバ４０Ａとしては、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0190】
送信用光ファイバ４０Ｂは、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した自然ブリルアン散乱光ＬＳを光ファイバ特性測定装置８０の入射ポートＰ２２に導く光ファイバである。送信用光ファイバ４０Ｂは、一端Ｅ３１が光ファイバ特性測定装置８０の入射ポートＰ２２に接続され、他端Ｅ３２が光サーキュレータ５０の第３ポートと光学的に結合される。この送信用光ファイバ４０Ｂとしては、送信用光ファイバ４０Ａと同様に、例えば、シングルモードファイバを用いることができる。
【0191】
光サーキュレータ５０は、第１ポート、第２ポート、及び第３ポートを有し、第１ポートから入射される光を第２ポートから出射し、第２ポートから入射される光を第３ポートから出射し、第３ポートから入射される光を第１ポートから出射する。光サーキュレータ５０の第１ポートには送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２が光学的に結合され、第２ポートには被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１が光学的に結合され、第３ポートには、送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２が光学的に結合される。
【0192】
光サーキュレータ５０は、送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１から光サーキュレータ５０の第１ポートまでの光路長よりも光サーキュレータ５０の第２ポートから被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１までの光路長が短くなるように配置される。尚、光路長を極力短くするために、光サーキュレータ５０の第１ポート、第２ポート、及び第３ポートに、送信用光ファイバ４０Ａの他端Ｅ２２、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１、及び送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２をそれぞれ直接接続しても良い。
【0193】
〈光ファイバ特性測定システムの動作〉
次に、光ファイバ特性測定システム４の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置８０に対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置８０の光源部８１に設けられた変調部８１ｂが制御部８８によって制御され、光源８１ａからは変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光Ｌ０が出射される。
次に、光ファイバ特性測定システム４の動作について簡単に説明する。光ファイバ特性測定装置８０に対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置８０の光源部８１に設けられた変調部８１ｂが制御部８８によって制御され、光源８１ａからは変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光Ｌ０が出射される。
【0194】
光源８１ａから出射された連続光Ｌ０は、光分岐部８２に入射してポンプ光ＬＰと参照光ＬＲとに分岐される。分岐されたポンプ光ＬＰは、出射ポートＰ２１から出射される。光ファイバ特性測定装置８０の出射ポートＰ２１から出射されたポンプ光ＬＰは、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導かれる。そして、光サーキュレータ５０を介した後に、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から被測定光ファイバＦＵＴに入射される。
【0195】
ポンプ光ＬＰが被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播するに伴って、被測定光ファイバＦＵＴ内では自然ブリルアン散乱光ＬＳが順次発生する。自然ブリルアン散乱光ＬＳは、ポンプ光ＬＰが伝播する方向とは反対方向に伝播して被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から順次出射される。被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から出射された自然ブリルアン散乱光ＬＳは、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２から送信用光ファイバ４０Ｂに入射される。そして、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置８０の入射ポートＰ２２に導かれて光結合部８４に入射する。
【0196】
光結合部８４に入射した自然ブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部８２で分岐されて光遅延部８３を介した参照光ＬＲと結合し、その干渉光が検出部８５で検出される。上記の干渉光が検出されると、検出部８５からスペクトル取得部８６に検出信号が出力される。この検出信号が入力されると、自然ブリルアン散乱光ＬＳのスペクトルを得る処理がスペクトル取得部８６で行われる。そして、そのスペクトルのパワーレベルが最大となる周波数を解析し、ブリルアン周波数シフト量を求めることにより被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理がスペクトル解析部８７で行われる。
【0197】
図１４に示す通り、本実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１及び他端Ｅ２の双方が光ファイバ特性測定装置８０に接続されない。このため、光ファイバ特性測定装置８０に接続される送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂを被測定対象物ＯＢの付近まで延ばしてしまえば、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した最短の長さにすることができる。
【0198】
また、ポンプ光ＬＰを被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期は、第１～第３実施形態と同様に、被測定光ファイバＦＵＴの長さＬのみを考慮して決定すれば良く、送信用光ファイバ４０Ａの長さを考慮する必要はない。上述の通り、本実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢの測定に適した最短の長さにすることができ、測定を行う必要のない区間を大幅に少なくすることができる。このため、ポンプ光ＬＰを被測定光ファイバＦＵＴに出射する周期を短縮することができ、被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間を大幅に短縮することができる。
【0199】
以上の通り、本実施形態では、光ファイバ特性測定装置８０の出射ポートＰ２１に送信用光ファイバ４０Ａの一端Ｅ２１を接続し、出射ポートＰ２１から出射されるポンプ光ＬＰを被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導く。また、光ファイバ特性測定装置８０の入射ポートＰ２２に送信用光ファイバ４０Ｂの一端Ｅ３１を接続する。そして、送信用光ファイバ４０Ａによって導かれたポンプ光ＬＰを、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に入射させ、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１から出射される自然ブリルアン散乱光ＬＳを、光サーキュレータ５０を介して送信用光ファイバ４０Ｂの他端Ｅ３２に入射させるようにしている。
【0200】
このように、本実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１及び他端Ｅ２の双方を光ファイバ特性測定装置８０に接続する必要がないため、被測定光ファイバＦＵＴ全体を光ファイバ特性測定装置８０から離間した位置に配置することができる。ここで、ポンプ光ＬＰは、送信用光ファイバ４０Ａによって被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に向けて導かれ、光サーキュレータ５０を介して被測定光ファイバＦＵＴの一端Ｅ１に入射される。尚、被測定光ファイバＦＵＴ内で生じた自然ブリルアン散乱光ＬＳは、光サーキュレータ５０を介した後に、送信用光ファイバ４０Ｂによって光ファイバ特性測定装置８０に導かれる。これにより、大幅なコスト上昇を招くこと無く、従来よりも被測定対象物の測定可能範囲を拡げることができる。なお、従来技術を用いて被測定対象物ＯＢの温度や歪みを測定できる場合であっても、本実施形態を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの長さを被測定対象物ＯＢに適した長さにすることにより、測定時間を短縮することができる。
【0201】
尚、本発明の第４実施形態においても、本発明の第１～第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの変形例を適用することが可能である。例えば、第２，第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第１変形例と同様に、送信用光ファイバ４０Ａ，４０Ｂを１本の多芯ファイバ又はマルチコアファイバによって実現しても良い。また、第２，第３実施形態による光ファイバ特性測定システムの第２，第３変形例と同様に、送信用光ファイバ４０Ａによって伝送されるポンプ光ＬＰを増幅するようにしても良い。
【0202】
以上、本発明の実施形態による光ファイバ特性測定システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１～第３実施形態の第１変形例では、多芯ファイバ６０，６０Ａ，６０Ｂが、例えば、２芯又は４芯のシングルモードファイバであると説明した。しかしながら、多芯ファイバ６０，６０Ａ，６０Ｂの芯数は、２芯又は４芯に限られることはなく、４芯よりも多い芯数であっても良い。
【符号の説明】
【0203】
１～４ 光ファイバ特性測定システム
１Ａ～１Ｃ 光ファイバ特性測定システム
２Ａ～２Ｃ 光ファイバ特性測定システム
３Ａ～３Ｃ 光ファイバ特性測定システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ 光ファイバ特性測定装置
２０ 送信用光ファイバ
３０ 光アイソレータ
４０Ａ，４０Ｂ 送信用光ファイバ
５０ 光サーキュレータ
６０，６０Ａ，６０Ｂ 多芯ファイバ
７０Ａ，７０Ｂ 光増幅器
８０ 光ファイバ特性測定装置
ＢＲ ブリルアン散乱光
ＣＢ ケーブル
Ｅ１ 被測定光ファイバの一端
Ｅ２ 被測定光ファイバの他端
ＦＵＴ 被測定光ファイバ
Ｌ１ プローブ光
Ｌ２ ポンプ光
ＬＰ ポンプ光
Ｐ１１ 出射ポート
Ｐ１２ 入出射ポート
Ｐ１３ 出射ポート
Ｐ１４ 入射ポート
Ｐ２１ 出射ポート
Ｐ２２ 入射ポート
１Ａ～１Ｃ 光ファイバ特性測定システム
２Ａ～２Ｃ 光ファイバ特性測定システム
３Ａ～３Ｃ 光ファイバ特性測定システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ 光ファイバ特性測定装置
２０ 送信用光ファイバ
３０ 光アイソレータ
４０Ａ，４０Ｂ 送信用光ファイバ
５０ 光サーキュレータ
６０，６０Ａ，６０Ｂ 多芯ファイバ
７０Ａ，７０Ｂ 光増幅器
８０ 光ファイバ特性測定装置
ＢＲ ブリルアン散乱光
ＣＢ ケーブル
Ｅ１ 被測定光ファイバの一端
Ｅ２ 被測定光ファイバの他端
ＦＵＴ 被測定光ファイバ
Ｌ１ プローブ光
Ｌ２ ポンプ光
ＬＰ ポンプ光
Ｐ１１ 出射ポート
Ｐ１２ 入出射ポート
Ｐ１３ 出射ポート
Ｐ１４ 入射ポート
Ｐ２１ 出射ポート
Ｐ２２ 入射ポート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】