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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】P2025066392
(43)【公開日】2025-04-23
(54)【発明の名称】光線路特性解析装置
(51)【国際特許分類】
G01M 11/00 20060101AFI20250416BHJP
H04B 10/071 20130101ALI20250416BHJP
H04B 10/272 20130101ALN20250416BHJP
【ＦＩ】
G01M11/00 Q
H04B10/071
H04B10/272
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023175939
(22)【出願日】2023-10-11
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504182255
【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】高橋 央
(72)【発明者】
【氏名】古敷谷 優介
(72)【発明者】
【氏名】水野 洋輔
【テーマコード（参考）】
2G086
5K102
【Ｆターム（参考）】
2G086BB01
5K102AA41
5K102AL08
5K102LA06
5K102LA13
5K102LA22
5K102LA53
5K102PH49
5K102PH50
5K102RB02
(57)【要約】
【課題】本開示は、光線路の損失分布を測定するための光線路特性解析装置において、ＢＦＳにばらつきがある被測定光線路においても空間分解能の向上を可能にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、線路特性解析装置である。
【選択図】図１
【解決手段】本開示は、被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、線路特性解析装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、
光線路特性解析装置。
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、
光線路特性解析装置。
【請求項2】
前記複数のブリルアン散乱の測定結果は、前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得であり、
前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得の差分を算出することで、前記特定地点での損失分布を算出する、
請求項１に記載の光線路特性解析装置。
前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得の差分を算出することで、前記特定地点での損失分布を算出する、
請求項１に記載の光線路特性解析装置。
【請求項3】
前記被測定光線路のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量より広い帯域幅のポンプ光を生成可能な第１の光周波数変調部と、
前記ポンプ光をパルス化することで、ポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部と、
前記ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部と、
前記プローブ光をパルス化することで、プローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部と、
前記第１及び第２の光パルス化部に対し、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスを発生させるタイミングを制御することで、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生される時間差を制御するタイミング調整部と、
前記ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを合波する光合波器と、
前記合波した光パルスが前記被測定光線路において反射された戻り光を受光して電気信号へ変換する光受信部と、
前記光受信部で得られた信号に基づいて前記被測定光線路のブリルアン利得を取得するブリルアン散乱信号解析部と、
パルス幅の異なる前記ポンプ光パルスで取得した前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得に基づいて、前記特定地点での損失分布を算出する差動パルス解析部と、
を備える請求項１に記載の光線路特性解析装置。
前記ポンプ光をパルス化することで、ポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部と、
前記ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部と、
前記プローブ光をパルス化することで、プローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部と、
前記第１及び第２の光パルス化部に対し、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスを発生させるタイミングを制御することで、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生される時間差を制御するタイミング調整部と、
前記ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを合波する光合波器と、
前記合波した光パルスが前記被測定光線路において反射された戻り光を受光して電気信号へ変換する光受信部と、
前記光受信部で得られた信号に基づいて前記被測定光線路のブリルアン利得を取得するブリルアン散乱信号解析部と、
パルス幅の異なる前記ポンプ光パルスで取得した前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得に基づいて、前記特定地点での損失分布を算出する差動パルス解析部と、
を備える請求項１に記載の光線路特性解析装置。
【請求項4】
前記第１の光パルス化部は、第１のパルス幅及び第２のパルス幅のポンプ光パルスを発生させ、
前記第１のパルス幅は前記第２のパルス幅よりも広く、
前記光受信部は、前記第１のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第１の戻り光、及び前記第２のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第２の戻り光を受光し、
前記ブリルアン散乱信号解析部は、前記第１の戻り光から得られた信号に基づいて前記第１の領域のブリルアン利得を取得し、前記第２の戻り光から得られた信号に基づいて前記第２の領域のブリルアン利得を取得する、
請求項３に記載の光線路特性解析装置。
前記第１のパルス幅は前記第２のパルス幅よりも広く、
前記光受信部は、前記第１のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第１の戻り光、及び前記第２のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第２の戻り光を受光し、
前記ブリルアン散乱信号解析部は、前記第１の戻り光から得られた信号に基づいて前記第１の領域のブリルアン利得を取得し、前記第２の戻り光から得られた信号に基づいて前記第２の領域のブリルアン利得を取得する、
請求項３に記載の光線路特性解析装置。
【請求項5】
前記タイミング調整部は、
ブリルアン周波数シフトの生じる時間が前記第１のパルス幅のパルス持続時間のうちの後方に配置されるように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスの周波数差とブリルアン周波数シフトとが一致する時間を調整し、
前記第２のパルス幅のポンプ光パルス及びプローブ光の周波数差を、前記第１のパルス幅のパルス持続時間における前方の周波数差に一致させる、
請求項４に記載の光線路特性解析装置。
ブリルアン周波数シフトの生じる時間が前記第１のパルス幅のパルス持続時間のうちの後方に配置されるように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスの周波数差とブリルアン周波数シフトとが一致する時間を調整し、
前記第２のパルス幅のポンプ光パルス及びプローブ光の周波数差を、前記第１のパルス幅のパルス持続時間における前方の周波数差に一致させる、
請求項４に記載の光線路特性解析装置。
【請求項6】
前記被測定光線路は、前記光線路特性解析装置に接続されている基幹光ファイバ、前記基幹光ファイバに接続されている光スプリッタ、前記光スプリッタを用いて分岐された複数の分岐光ファイバ、を含み、
前記タイミング調整部は、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたプローブ光パルスが当該分岐光ファイバ中でポンプ光パルスと衝突するように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生する時間差を制御する、
請求項４に記載の光線路特性解析装置。
前記タイミング調整部は、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたプローブ光パルスが当該分岐光ファイバ中でポンプ光パルスと衝突するように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生する時間差を制御する、
請求項４に記載の光線路特性解析装置。
【請求項7】
光線路特性解析装置が実行する光線路特性解析方法であって、
被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、
光線路特性解析方法。
被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する、
光線路特性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光線路の損失分布を測定するための光線路特性解析装置とその解析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の主流は、通信ビルからユーザ宅の間に光スプリッタが接続されているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。ＰＯＮの構築時や保守時において、光線路の正常／異常の確認や光線路の故障を検出し、または故障位置を特定する技術が重要である。光スプリッタで分岐された分岐光ファイバの損失分布を個別に取得する方法として、遠端反射ブリルアン利得解析法（ＥＲＡ－ＢＯＴＤＲ：Ｅｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【0003】
分岐光ファイバの測定においては、８分岐スプリッタ（以下、８ＳＰと略記する場合がある。）などの大きな損失の先を測定できること、フィールドでのブリルアン周波数シフト（以下、ＢＦＳと略記する場合がある。）のばらつきを考慮せず測定できること、の両方が重要である。これを両立する方法として、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｗｅｐｔ Ｐｕｍｐ Ｐｕｌｓｅを用いたＥＲＡ－ＢＯＴＤＲが提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。非特許文献２では、周波数掃引によるＢＦＳの補償と、音響波のプリポンプ効果を利用する。
【0004】
しかし、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｗｅｐｔ Ｐｕｍｐ Ｐｕｌｓｅでは８ＳＰなどの大きな損失イベントの先にデッドゾーンが存在し、分岐光ファイバの損失イベントを正しく測定できない場合があった。空間分解能を向上させる手法として、差動ダブルパルスを用いた方法（非特許文献３）が提案されているが、ＢＦＳにばらつきがある被測定光線路ではポンプ光とプローブ光との周波数差を変更しながら測定しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６４６１７４６号公報（ＮＴＴ）
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Ｈ． Ｔａｋａｈａｓｈｉ， Ｆ． Ｉｔｏ， Ｃ． Ｋｉｔｏ， ａｎｄ Ｋ． Ｔｏｇｅ， “Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｌｏｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ３２－ｂｒａｎｃｈｅｄ ＰＯＮ ｕｓｉｎｇ ｐｕｌｓｅｄ ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，” Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， ｖｏｌ． ２１， ｎｏ． ６， ｐｐ． ６７３９－６７４８ （２０１３）．
【非特許文献2】Ｈ． Ｔａｋａｈａｓｈｉ， Ｋ． Ｔｏｇｅ， Ｃ． Ｋｉｔｏ ａｎｄ Ｔ． Ｍａｎａｂｅ， “Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ－ｂａｓｅｄ ＰＯＮ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｉｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｓｗｅｐｔ ｐｕｍｐ ｐｕｌｓｅ，” Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｏｌ． ３５， ｎｏ． １２， ｐｐ． ２３５８－２３６５ （２０１７）．
【非特許文献3】Ｗ． Ｌｉ， Ｘ． Ｂａｏ， Ｙ． Ｌｉ， ａｎｄ Ｌ． Ｃｈｅｎ， “Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｕｌｓｅ－ｗｉｄｔｈ ｐａｉｒ ＢＯＴＤＡ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｎｇ，” Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ． １６， ｎｏ． ２６， ｐｐ． ２１６１６－２１６２５ （２００８）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示は、光線路の損失分布を測定するための光線路特性解析装置において、ＢＦＳにばらつきがある被測定光線路においても空間分解能の向上を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の光線路特性解析装置は、本開示の光線路特性解析方法を実行する。
本開示の光線路特性解析方法では、本開示の光線路特性解析装置が、
被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する。
本開示の光線路特性解析方法では、本開示の光線路特性解析装置が、
被測定光線路の特定地点が含まれる第１の領域及び前記第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果を取得し、
前記複数のブリルアン散乱の測定結果を用いて、前記特定地点での損失分布を算出する。
【0009】
前記複数のブリルアン散乱の測定結果は、前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得であってもよい。この場合、光線路特性解析装置は、前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得の差分を算出することで、前記特定地点での損失分布を算出する。これにより、本開示は、クロストークの影響を除去した損失分布を得ることができる。
【0010】
本開示の光線路特性解析装置は、
前記被測定光線路のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量より広い帯域幅のポンプ光を生成可能な第１の光周波数変調部と、
前記ポンプ光をパルス化することで、ポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部と、
前記ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部と、
前記プローブ光をパルス化することで、プローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部と、
前記第１及び第２の光パルス化部に対し、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスを発生させるタイミングを制御することで、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生される時間差を制御するタイミング調整部と、
前記ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを合波する光合波器と、
前記合波した光パルスが前記被測定光線路において反射された戻り光を受光して電気信号へ変換する光受信部と、
前記光受信部で得られた信号に基づいて前記被測定光線路のブリルアン利得を取得するブリルアン散乱信号解析部と、
パルス幅の異なる前記ポンプ光パルスで取得した前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得に基づいて、前記特定地点での損失分布を算出する差動パルス解析部と、
を備えていてもよい。
前記被測定光線路のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量より広い帯域幅のポンプ光を生成可能な第１の光周波数変調部と、
前記ポンプ光をパルス化することで、ポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部と、
前記ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部と、
前記プローブ光をパルス化することで、プローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部と、
前記第１及び第２の光パルス化部に対し、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスを発生させるタイミングを制御することで、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生される時間差を制御するタイミング調整部と、
前記ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを合波する光合波器と、
前記合波した光パルスが前記被測定光線路において反射された戻り光を受光して電気信号へ変換する光受信部と、
前記光受信部で得られた信号に基づいて前記被測定光線路のブリルアン利得を取得するブリルアン散乱信号解析部と、
パルス幅の異なる前記ポンプ光パルスで取得した前記第１の領域及び前記第２の領域でのブリルアン利得に基づいて、前記特定地点での損失分布を算出する差動パルス解析部と、
を備えていてもよい。
【0011】
前記第１の光パルス化部は、第１のパルス幅及び第２のパルス幅のポンプ光パルスを発生させてもよい。前記第１のパルス幅は前記第２のパルス幅よりも広い。この場合、前記光受信部は、前記第１のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第１の戻り光、及び前記第２のパルス幅のポンプ光パルスが前記被測定光線路において反射された第２の戻り光を受光する。そして、前記ブリルアン散乱信号解析部は、前記第１の戻り光から得られた信号に基づいて前記第１の領域のブリルアン利得を取得し、前記第２の戻り光から得られた信号に基づいて前記第２の領域のブリルアン利得を取得する。
【0012】
前記タイミング調整部は、ブリルアン周波数シフトの生じる時間が前記第１のパルス幅のパルス持続時間のうちの後方に配置されるように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスの周波数差とブリルアン周波数シフトとが一致する時間を調整し、前記第２のパルス幅のポンプ光パルス及びプローブ光の周波数差を、前記第１のパルス幅のパルス持続時間における前方の周波数差に一致させてもよい。
【0013】
前記被測定光線路は、前記光線路特性解析装置に接続されている基幹光ファイバ、前記基幹光ファイバに接続されている光スプリッタ、前記光スプリッタを用いて分岐された複数の分岐光ファイバ、を含んでいてもよい。前記タイミング調整部は、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたプローブ光パルスを当該分岐光ファイバ中でポンプ光パルスと衝突するように、前記ポンプ光パルス及び前記プローブ光パルスが発生する時間差を制御する。
【0014】
なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、光線路の損失分布を測定するための光線路特性解析装置において、ＢＦＳにばらつきがある被測定光線路においても空間分解能の向上を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本実施形態の光線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本開示のポンプ光パルス及びプローブ光パルスの一例を示す説明図である。
【図3】ポンプ光パルス及びプローブ光パルスの周波数特性の一例を示す。
【図4】被測定光線路の構成例を示す。
【図5】光受信部で受信される信号強度の一例を示す。
【図6】第１の測定の測定で得られるブリルアン音響波の強度の一例を示す。
【図7】第２の測定の測定で得られるブリルアン音響波の強度の一例を示す。
【図8】パルス幅の広い第１の測定の測定時におけるポンプ光パルス及びプローブ光パルスの周波数特性の一例を示す。
【図9】パルス幅の狭い第２の測定の測定時におけるポンプ光パルス及びプローブ光パルスの周波数特性の一例を示す。
【図10】本開示の光線路特性解析方法の一例を示す。
【図11】大きな損失が存在するときの損失分布の一例を示す。
【図12】ブリルアン散乱に生じるクロストークの説明図である。
【図13】損失発生前後における測定可能な範囲の一例を示す。
【図14】分岐光ファイバ２３＃２を測定する際に用いたポンプ光パルスの説明図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は本開示の実施例を示す。
【図15】本開示の比較例に係る損失測定結果である。
【図16】本開示の実施例に係る損失測定結果である。
【図17】光線路特性解析装置が行う被測定光線路の損失測定の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
［構成］
図１は、本実施形態の光線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。光線路特性解析装置９１は、被測定光線路９２における特定地点での損失分布を測定する光線路特性解析装置である。本実施形態では、光線路特性解析装置９１が、光周波数変調部１１－１及び１１－２、光源１２－１及び１２－２、タイミング調整部１３、パルス発生器１４－１及び１４－２、光パルス化部１５－１及び１５－２、光合波器１６、光分岐部１７、光受信部１８、演算処理部１９を備える例を示す。
図１は、本実施形態の光線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。光線路特性解析装置９１は、被測定光線路９２における特定地点での損失分布を測定する光線路特性解析装置である。本実施形態では、光線路特性解析装置９１が、光周波数変調部１１－１及び１１－２、光源１２－１及び１２－２、タイミング調整部１３、パルス発生器１４－１及び１４－２、光パルス化部１５－１及び１５－２、光合波器１６、光分岐部１７、光受信部１８、演算処理部１９を備える例を示す。
【0019】
光周波数変調部１１－１は、第１の光周波数変調部として機能し、光源１２－１からの連続光を線形周波数変調する。光パルス化部１５－１は、第１の光パルス化部として機能し、光周波数変調部１１－１からの連続光を、パルス発生器１４－１からのパルスに合わせてパルス化する。これにより、ポンプ光パルスが生成される。
【0020】
光周波数変調部１１－２は、第２の光周波数変調部として機能し、光源１２－２からの連続光をポンプ光と異なる周波数で線形周波数変調する。光パルス化部１５－２は、第２の光パルス化部として機能し、光周波数変調部１１－２からの連続光をパルス化する。これにより、プローブ光パルスが生成される。
【0021】
光合波器１６は、ポンプ光パルスとプローブ光パルスを合波する。光分岐部１７は、光合波器１６からの合波光を被測定光線路９２に入射させる。被測定光線路９２での後方散乱光は、光分岐部１７から光受信部１８に出力される。これにより、被測定光線路９２での後方散乱光が光受信部１８で受信される。
【0022】
タイミング調整部１３は、パルス発生器１４－１及び１４－２におけるパルスの発生タイミング及びパルス幅を調整する。これにより、タイミング調整部１３は、ポンプ光パルス及びプローブ光パルスの発生タイミング及びパルス幅を調整する。本実施形態では、パルス幅がτｐ１及びτｐ２のポンプ光パルスを用いる。パルス幅τｐ１はパルス幅τｐ２よりも広い。すなわちパルス幅τｐ１は本開示の「第１のパルス幅」であり、パルス幅τｐ２は本開示の「第２のパルス幅」である。本実施形態ではパルス幅τｐ１を広いパルス幅τｐ１、パルス幅τｐ２を狭いパルス幅τｐ２と呼ぶことがある。
【0023】
本開示の光線路特性解析装置９１は、以下の２種の測定を行う。
（ｉ）第１の測定：パルス発生器１４－１でパルス幅τｐ１のパルスを発生させ、パルス発生器１４－２でパルス幅τｓのパルスを発生させる。これにより、図２（ａ）に示すように、パルス幅τｐ１のポンプ光パルスＰｐ、及びパルス幅τｓのプローブ光パルスＰｒ、が順に生成される。
（ｉｉ）第２の測定：パルス発生器１４－１でパルス幅τｐ２のパルスを発生させ、パルス発生器１４－２でパルス幅τｓのパルスを発生させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、パルス幅τｐ２のポンプ光パルスＰｐ、及びパルス幅τｓのプローブ光パルスＰｒ、が順に生成される。
（ｉ）第１の測定：パルス発生器１４－１でパルス幅τｐ１のパルスを発生させ、パルス発生器１４－２でパルス幅τｓのパルスを発生させる。これにより、図２（ａ）に示すように、パルス幅τｐ１のポンプ光パルスＰｐ、及びパルス幅τｓのプローブ光パルスＰｒ、が順に生成される。
（ｉｉ）第２の測定：パルス発生器１４－１でパルス幅τｐ２のパルスを発生させ、パルス発生器１４－２でパルス幅τｓのパルスを発生させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、パルス幅τｐ２のポンプ光パルスＰｐ、及びパルス幅τｓのプローブ光パルスＰｒ、が順に生成される。
【0024】
図３に、ポンプ光パルス及びプローブ光パルスの周波数特性の一例を示す。光周波数変調部１１－１は、ポンプ光パルスの周波数を線形に掃引する。一方、プローブ光パルスについては、光周波数変調部１１－２を用いた周波数掃引も可能であるが、本実施形態では発明の理解が容易になるよう、光周波数変調部１１－２における周波数が一定であり、プローブ光パルスが単一周波数である例について説明する。
【0025】
図４に、本実施形態の被測定光線路９２の構成例を示す。光線路特性解析装置９１に接続されている基幹光ファイバ２１が光スプリッタ２２で複数の分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２に分岐されている。各分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２の遠端には反射型光フィルタ２４＃１及び２４＃２が設置されている。反射型光フィルタ２４＃１は光線路特性解析装置９１から距離Ｌ１の位置に設置され、反射型光フィルタ２４＃２は光線路特性解析装置９１から距離Ｌ２の位置に設置されている。
【0026】
タイミング調整部１３は、分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２の遠端で反射されたプローブ光パルスが当該分岐光ファイバ中でポンプ光パルスと衝突するように、ポンプ光パルス及びプローブ光パルスが発生する時間差を制御する。このとき、被測定光線路９２に光合波器１６からの合波光が入射されると、反射型光フィルタ２４＃１で反射したプローブ光パルスが分岐光ファイバ２３＃１においてポンプ光パルスと衝突することでブリルアン散乱が発生する。分岐光ファイバ２３＃２などの他の分岐光ファイバ２３においても同様に、ブリルアン散乱が発生する。これにより、図５に示すように、分岐光ファイバ２３＃１からの戻り光パルスＳ＃１と、分岐光ファイバ２３＃２からの戻り光パルスＳ＃２と、が光受信部１８で受信される。戻り光パルスは、ブリルアン音響波の時間積分に依存して信号強度が決まる。
【0027】
本実施形態では、第１の測定によって被測定光線路９２の第１の領域を測定し、第２の測定によって被測定光線路９２の第２の領域を測定する。例えば、光受信部１８は、第１の測定によって被測定光線路９２において反射された第１の戻り光を受光する。また光受信部１８は、第２の測定によって被測定光線路９２において反射された第２の戻り光を受光する。ブリルアン散乱信号解析部１９Ａは、第１の戻り光から得られた信号に基づいて第１の領域のブリルアン利得を取得し、第２の戻り光から得られた信号に基づいて第２の領域のブリルアン利得を取得する。
【0028】
図６及び図７に、分岐光ファイバ２３＃２における第１の領域及び第２の領域を測定した複数のブリルアン散乱の測定結果の一例を示す。図６は時間ｔｐ＝０で示される相互作用の強い特定地点が含まれる第１の領域でのブリルアン散乱の測定結果の一例である。図６に示す第１の領域は、４００ｎｓの広いパルス幅τｐ１を、図８に示すように線形に周波数掃引したときのブリルアン音響波を示す。図７は、第１の領域のうちの前記特定地点を除く第２の領域でのブリルアン散乱の測定結果の一例である。図７に示す第２の領域は、２００ｎｓの狭いパルス幅τｐ２を、図９に示すように線形に周波数掃引したときのブリルアン音響波を示す。
【0029】
演算処理部１９は、本開示の光線路特性解析方法を実行する。
具体的には、図１０に示すように、
ブリルアン散乱信号解析部１９Ａが広いパルス幅τｐ１のポンプ光パルスで測定された図６に示すブリルアン利得Ｂ１を算出し（Ｓ１１）、
ブリルアン散乱信号解析部１９Ａが狭いパルス幅τｐ２のポンプ光パルスで測定された図７に示すブリルアン利得Ｂ２を算出し（Ｓ１２）、
差動パルス解析部１９Ｂがブリルアン利得Ｂ１及びＢ２の差分を算出する（Ｓ１３）。差動パルス解析部１９Ｂは、この差分を用いて、時間ｔｐ＝０の特定地点を含む領域での損失分布を算出する。
具体的には、図１０に示すように、
ブリルアン散乱信号解析部１９Ａが広いパルス幅τｐ１のポンプ光パルスで測定された図６に示すブリルアン利得Ｂ１を算出し（Ｓ１１）、
ブリルアン散乱信号解析部１９Ａが狭いパルス幅τｐ２のポンプ光パルスで測定された図７に示すブリルアン利得Ｂ２を算出し（Ｓ１２）、
差動パルス解析部１９Ｂがブリルアン利得Ｂ１及びＢ２の差分を算出する（Ｓ１３）。差動パルス解析部１９Ｂは、この差分を用いて、時間ｔｐ＝０の特定地点を含む領域での損失分布を算出する。
【0030】
本実施形態では、第２の領域は第１の領域のうちの一部の領域ＡＢである。手順Ｓ１３において、第１の領域のブリルアン散乱の測定結果から第２の領域ＡＡのブリルアン散乱の測定結果を減算することで、第１の領域ＡＡ及びＡＢのうちの第２の領域ＡＢとは異なる領域ＡＡでのブリルアン利得を導出する。これにより、相互作用の強い時間ｔｐ＝０付近のブリルアン散乱特性を取得することができる。
【0031】
ポンプ光及びプローブ光の周波数差とＢＦＳとが一致する時間を調整することで、強く相互作用が起こる時間を調整することができる。ポンプ光及びプローブ光の周波数差とＢＦＳとが一致する時間は、例えば、図３に示すΔｔを調整することで調整することができる。Δｔは、ポンプ光パルスのパルス持続時間の最終時点からプローブ光パルスのパルス持続時間の最終時点までの時間である。
【0032】
本実施形態では、広いパルス幅τｐ１のポンプ光パルスを生成するときに、図３に示すΔｔを調整することで、図６に示すように、ＢＦＳの生じる時間ｔｐ＝０を４００ｎｓのパルス持続時間のうちの後方に配置し、－３００ｎｓから１００ｎｓのブリルアン利得の分布として測定する。そして、狭いパルス幅τｐ２のポンプ光パルスを用いて、図７に示すように、－３００ｎｓから－１００ｎｓのブリルアン利得の分布を測定する。これにより、手順Ｓ１３において、相互作用の強い－１００ｎｓから１００ｎｓのブリルアン散乱特性を取得することができる。
【0033】
このように、本実施形態では、ブリルアン周波数シフトの生じる時間が広いパルス幅τｐ１のパルス持続時間のうちの後方に配置されるようにΔｔを調整し、広いパルス幅τｐ１でのブリルアン利得を測定する。そして、狭いパルス幅τｐ２のポンプ光パルス及びプローブ光の周波数差を、広いパルス幅τｐ１のパルス持続時間における前方の周波数差に一致させる。
【0034】
ここで、２００ｎｓのパルス幅は、光ファイバ中では約２０ｍ区間の情報に相当する。そのため、狭いパルス幅τｐ２でのブリルアン利得を測定する際、ブリルアン利得の測定地点を、広いパルス幅τｐ１でのブリルアン利得の測定地点よりも１０ｍ手前に設定してもよい。
【0035】
なお、ポンプ光とプローブ光の入射時間差（図３に示すΔｔ）を変更して演算することで、分布測定も可能である。具体的な測定手順は特許文献１と同様である。さらに、手順Ｓ１１及びＳ１２はどちらを先に実行してもよい。
【0036】
ここで、デッドゾーンについて説明する。８分岐スプリッタなどの大きな損失（ここではＸ＝１０ｄＢ）では、図１１に示す●のように、理想的には距離０で急峻に変化する。しかし、測定信号は○のように、－δｚからδｚでも変化するような空間分解能が低い信号が測定される。これは、光パルスが空間的な広がりを持っていること、及びブリルアン散乱がクロストークとなることが原因と考えられている。このクロストークは、図１２（ａ）に示すような距離ｚ＝－δｚでＸｄＢの損失を受けた後のブリルアン散乱、図１２（ｂ）に示すような距離ｚ＝δｚでＸｄＢの損失を受ける前のブリルアン散乱、のいずれにおいても生じうる。
【0037】
（損失測定結果）
図１３に、図４に示す分岐光ファイバ２３＃２を測定した結果の一例を示す。この際、距離１０５０ｎｍ付近に光スプリッタ２２を接続し、分岐光ファイバ２３＃２の光スプリッタ２２から３ｍのところに曲げを設けた。また光周波数変調部１１－１における周波数掃引速度γを１．０［ＰＨ／ｓ］とした。
図１３に、図４に示す分岐光ファイバ２３＃２を測定した結果の一例を示す。この際、距離１０５０ｎｍ付近に光スプリッタ２２を接続し、分岐光ファイバ２３＃２の光スプリッタ２２から３ｍのところに曲げを設けた。また光周波数変調部１１－１における周波数掃引速度γを１．０［ＰＨ／ｓ］とした。
【0038】
本開示では、比較のため、図１４（ａ）に示すような、ポンプ光周波数の全周波数変調帯域幅４００ｎｍのうちの中間地点で強く相互作用が起こる領域を設定した。比較例では、図１３に示す破線のように、距離０ｍから距離２５ｍまでに損失イベントがあっても、その損失を測定できず、デッドゾーンとなる。そのため、図１５に示すように、距離１０３０ｎｍから１０８０ｎｍまでのなだらかな損失分布となり、曲げの損失イベントが光スプリッタ２２のデッドゾーンに埋もれていることが分かる。
【0039】
一方、本開示では、図１４（ｂ）に示すような、４００ｎｍのパルス幅τｐ１を用いてブリルアン利得Ｂ１を測定し、２００ｎｍのパルス幅τｐ２を用いてブリルアン利得Ｂ２を測定し、これらの差分を算出する処理を、被測定光線路９２における地点ごとに行った。これにより、図１６に示すように、１０６０ｍ付近で曲げによる５ｄＢの損失が測定できていることが分かる。
【0040】
［測定条件について］
プローブ光およびポンプ光は次の条件を満足する必要がある。
第１の条件：ポンプ光の変調周波数帯域幅は、被測定光線路に想定されるＢＦＳ変化量の距離方向の周波数変化量と同等、またはそれ以上であること。
第２の条件：プローブ光パルスのパルス幅τｓは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ２４からの戻り光の時間差２ｎΔＬ／ｃより狭いこと。
第３の条件：光受信部１８の帯域及びブリルアン散乱信号解析部１９ＡにおけるＡ／Ｄ変換の帯域は、パルス幅τｐ１及びτｐ２を受光可能な帯域であること。
第４の条件：分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２から戻ったプローブ光パルスが光スプリッタで重ならないこと。
プローブ光およびポンプ光は次の条件を満足する必要がある。
第１の条件：ポンプ光の変調周波数帯域幅は、被測定光線路に想定されるＢＦＳ変化量の距離方向の周波数変化量と同等、またはそれ以上であること。
第２の条件：プローブ光パルスのパルス幅τｓは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ２４からの戻り光の時間差２ｎΔＬ／ｃより狭いこと。
第３の条件：光受信部１８の帯域及びブリルアン散乱信号解析部１９ＡにおけるＡ／Ｄ変換の帯域は、パルス幅τｐ１及びτｐ２を受光可能な帯域であること。
第４の条件：分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２から戻ったプローブ光パルスが光スプリッタで重ならないこと。
【0041】
（第１の条件）
第１の条件は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが誘導ブリルアン散乱を、被測定光線路中の全ての距離で起こすために必要となる条件である。つまり、光周波数変調部１１－１は、設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする。
第１の条件は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが誘導ブリルアン散乱を、被測定光線路中の全ての距離で起こすために必要となる条件である。つまり、光周波数変調部１１－１は、設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であることを特徴とする。
【0042】
図１７は、光線路特性解析装置９１が行う被測定光線路９２の損失測定の概念図である。図１７（ａ）は、プローブ光の周波数を変調せず、ポンプ光のみ線形に周波数変調した場合のポンプ光とプローブ光との光周波数差について説明する図である。図１７（ｂ）は被測定光線路９２の位置によってブリルアン散乱の光周波数が異なることを説明する図である。ポンプ光とプローブ光の周波数差は図１７（ｂ）の網掛けで示したように、被測定光線路９２の長手方向で異なるＢＦＳを取得することになる。このとき、得られたブリルアン利得は、常にブリルアン利得のピークを取得することになるため、無駄なくブリルアン利得を取得することが可能である。
【0043】
ブリルアン散乱の光周波数は光線路にかかる引っ張り歪みや温度変化等で異なるため、光周波数変調部１１－１は、ポンプ光の周波数掃引幅を測定対象のＢＦＳ範囲をカバーできる範囲に設定する。また、異なるＢＦＳの被測定光線路９２が接続された場合においても、ポンプ光の周波数掃引幅を想定されるＢＦＳ範囲以上に設定することで、ブリルアン利得のピークを取得することが可能である。
【0044】
なお、本実施形態において、ポンプ光のみを周波数掃引した場合を示したが、本原理においては、ポンプ光とプローブ光の光周波数差が距離に対して変化していればよく、ポンプ光とプローブ光の一方、または両方を周波数掃引しても構わない。
【0045】
（第２の条件）
第２の条件は、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光が重ならないようにするための条件である。プローブ光パルスのパルス幅τｓが各分岐光ファイバ２３の終端の反射型光フィルタ２４からの戻り光の時間差の最小値より広いとき、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光が重なる。これにより、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光を時間的に切り分けることができなくなる。ただし、分岐がない場合（Ｎ＝１）はこれに該当しない。また、分岐光ファイバ２３が３以上ある場合、予め分岐光ファイバ２３の長さの差のうち最小の差ΔＬｍｉｎを検出しておき、パルス発生器１４－２は、プローブ光パルスのパルス幅τｓを２ｎΔＬｍｉｎ／ｃより狭く設定する。ΔＬｍｉｎは、被測定光ファイバに含まれる各分岐光ファイバの長さの差の最小値である。ｎは、光ファイバの屈折率である。ｃは、真空中の光速である。
第２の条件は、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光が重ならないようにするための条件である。プローブ光パルスのパルス幅τｓが各分岐光ファイバ２３の終端の反射型光フィルタ２４からの戻り光の時間差の最小値より広いとき、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光が重なる。これにより、分岐光ファイバ２３毎の誘導ブリルアン散乱光を時間的に切り分けることができなくなる。ただし、分岐がない場合（Ｎ＝１）はこれに該当しない。また、分岐光ファイバ２３が３以上ある場合、予め分岐光ファイバ２３の長さの差のうち最小の差ΔＬｍｉｎを検出しておき、パルス発生器１４－２は、プローブ光パルスのパルス幅τｓを２ｎΔＬｍｉｎ／ｃより狭く設定する。ΔＬｍｉｎは、被測定光ファイバに含まれる各分岐光ファイバの長さの差の最小値である。ｎは、光ファイバの屈折率である。ｃは、真空中の光速である。
【0046】
（第３の条件）
第３の条件は、パルス幅τｐ１及びτｐ２の光パルスを正確に測定するための条件である。すなわち、光受信部１８の帯域、及びブリルアン散乱信号解析部１９ＡにおけるＡ／Ｄ変換器の帯域は、１／τｐ１、１／τｐ２及び１／τｓより広い必要があることを意味する。
第３の条件は、パルス幅τｐ１及びτｐ２の光パルスを正確に測定するための条件である。すなわち、光受信部１８の帯域、及びブリルアン散乱信号解析部１９ＡにおけるＡ／Ｄ変換器の帯域は、１／τｐ１、１／τｐ２及び１／τｓより広い必要があることを意味する。
【0047】
（第４の条件）
第４の条件は、分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２から戻ったプローブ光パルスが光スプリッタで重ならないための条件である。プローブ光パルスが光受信部１８に到達する時間をｔｄａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ２３の終端の反射型光フィルタ２４（＃ａ）により反射され、光受信部１８へ戻ってくる。そのため、到達時間ｔｄａは、式（１１）で表される。
（数１１）
ｔｄａ＝２ｎＬａ／ｃ （１１）
ただし、Ｌａは光線路特性解析装置９１から反射型光フィルタ２４（＃ａ）までの距離である。
第４の条件は、分岐光ファイバ２３＃１及び２３＃２から戻ったプローブ光パルスが光スプリッタで重ならないための条件である。プローブ光パルスが光受信部１８に到達する時間をｔｄａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ２３の終端の反射型光フィルタ２４（＃ａ）により反射され、光受信部１８へ戻ってくる。そのため、到達時間ｔｄａは、式（１１）で表される。
（数１１）
ｔｄａ＝２ｎＬａ／ｃ （１１）
ただし、Ｌａは光線路特性解析装置９１から反射型光フィルタ２４（＃ａ）までの距離である。
【0048】
ここで、他の分岐光ファイバ２３（＃ｂ）（１≦ｂ≦Ｎの整数、ここではＮ＝２）から戻ってきたプローブ光パルスが光受信部１８に到達する時間ｔｄｂは、式（１２）で表される。
（数１２）
ｔｄｂ＝２ｎＬｂ／ｃ （１２）
ただし、Ｌｂは光線路特性解析装置９１から反射型光フィルタ２４（＃ｂ）までの距離である。
（数１２）
ｔｄｂ＝２ｎＬｂ／ｃ （１２）
ただし、Ｌｂは光線路特性解析装置９１から反射型光フィルタ２４（＃ｂ）までの距離である。
【0049】
よって、光受信部１８に戻る時間差は、式（１３）で表される。
（数１３）
｜ｔｄａ－ｔｄｂ｜＝２ｎ｜Ｌａ－Ｌｂ｜／ｃ （１３）
（数１３）
｜ｔｄａ－ｔｄｂ｜＝２ｎ｜Ｌａ－Ｌｂ｜／ｃ （１３）
【0050】
Ｌａ≠Ｌｂのとき、光受信部１８に到達する時間が異なる。このため、プローブ光パルスのパルス幅をτｓとすると、次式が成立することが条件となる。
（数１４）
τｓ≦｜ｔｄａ－ｔｄｂ｜ （１４）
（数１４）
τｓ≦｜ｔｄａ－ｔｄｂ｜ （１４）
【0051】
［測定方法］
続いて、上記の条件を満足する測定方法を説明する。本開示の測定方法は、ポンプ光パルスとプローブ光パルスとを伝搬させ、前記被測定光線路の特性を解析する光線路特性解析方法であって、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動する光周波数差掃引ステップと、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射ステップと、
前記プローブ光パルス入射ステップ後に、前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射ステップと、
前記ポンプ光パルス入射ステップの後、前記被測定光線路からの戻り光パルスを前記光スプリッタを介して受光し、電気信号に変換する戻り光受光ステップと、
前記戻り光受光ステップで変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得ステップと、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析ステップと、
を行う。
続いて、上記の条件を満足する測定方法を説明する。本開示の測定方法は、ポンプ光パルスとプローブ光パルスとを伝搬させ、前記被測定光線路の特性を解析する光線路特性解析方法であって、
前記プローブ光パルスと前記ポンプ光パルスとの光周波数差である設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動する光周波数差掃引ステップと、
前記プローブ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスを前記被測定光線路に入射するプローブ光パルス入射ステップと、
前記プローブ光パルス入射ステップ後に、前記ポンプ光パルスを発生し、前記プローブ光パルスが入射された所定時間後に前記ポンプ光パルスを前記被測定光線路に入射するポンプ光パルス入射ステップと、
前記ポンプ光パルス入射ステップの後、前記被測定光線路からの戻り光パルスを前記光スプリッタを介して受光し、電気信号に変換する戻り光受光ステップと、
前記戻り光受光ステップで変換した前記電気信号から前記所定時間におけるブリルアン利得を取得するブリルアン利得取得ステップと、
前記所定時間を変化させて取得したブリルアン利得から前記被測定光線路の距離に対する損失分布を取得する特性解析ステップと、
を行う。
【0052】
ここで、前記光周波数差掃引ステップでは、
設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であり、
前記線形変動範囲の最小光周波数と前記測定対象周波数範囲の最小光周波数との周波数差より前記線形変動範囲の最大光周波数と前記測定対象周波数範囲の最大光周波数との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置すること、
を特徴とする。
設定ブリルアン周波数シフトｆＢを線形に変動させる線形変動範囲が、前記被測定光線路において測定対象とするブリルアン周波数シフト分布幅に相当する測定対象周波数範囲以上であり、
前記線形変動範囲の最小光周波数と前記測定対象周波数範囲の最小光周波数との周波数差より前記線形変動範囲の最大光周波数と前記測定対象周波数範囲の最大光周波数との周波数差の方が小さくなるように、前記測定対象周波数範囲を前記線形変動範囲に配置すること、
を特徴とする。
【0053】
また、前記被測定光線路９２が、１つの基幹光線路と複数の分岐光ファイバとを光スプリッタで接続する構造である場合に、
前記プローブ光パルス入射ステップの前に、前記分岐光ファイバの長さの差のうち最小の差ΔＬｍｉｎを検出する光路長差検出ステップを行い、
前記プローブ光パルス入射ステップで、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする。
前記プローブ光パルス入射ステップの前に、前記分岐光ファイバの長さの差のうち最小の差ΔＬｍｉｎを検出する光路長差検出ステップを行い、
前記プローブ光パルス入射ステップで、前記プローブ光パルスのパルス幅を２ｎΔＬｍｉｎ／ｃより狭く設定することを特徴とする。
【0054】
まず、光線路特性解析装置９１は、プローブ光パルスを被測定光線路９２へ入射させる。そして、光線路特性解析装置９１は、プローブ光パルスを入射してｔ１秒後に、ポンプ光パルスを被測定光線路９２へ入射する。
【0055】
被測定光線路９２に入射されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、光スプリッタ２２によりＮ（例えば、Ｎ＝８）個に分岐される。
【0056】
（ａ）線形掃引ポンプ光によるブリルアン利得
プローブ光とポンプ光との周波数差がブリルアン周波数シフトｆＢと一致する場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスはブリルアン増幅される。線形掃引したポンプ光を用い、周波数帯域幅が想定されるＢＦＳ範囲より広い場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆＢとなる距離ｚが必ず存在する。つまり、平均化するすべての測定において、常にブリルアン利得ピークを得ることが可能になり、平均測定化後において大きなブリルアン利得を得ることが可能である。
プローブ光とポンプ光との周波数差がブリルアン周波数シフトｆＢと一致する場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスはブリルアン増幅される。線形掃引したポンプ光を用い、周波数帯域幅が想定されるＢＦＳ範囲より広い場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆＢとなる距離ｚが必ず存在する。つまり、平均化するすべての測定において、常にブリルアン利得ピークを得ることが可能になり、平均測定化後において大きなブリルアン利得を得ることが可能である。
【0057】
（ｂ）線形掃引ポンプ光の周波数掃引速度γと損失分布測定の性能
（ｂ－１）感度
線形掃引ポンプ光において、周波数掃引速度γが小さい場合、ブリルアン利得のピーク近傍を長い時間測定することになり、得られるブリルアン利得は大きくなる。周波数掃引速度γが大きい場合には、ブリルアン利得帯域幅を短い時間しか測定されないため、得られるブリルアン利得は小さくなる。つまり、周波数掃引速度γは小さいほど損失分布測定の感度は良くなる。
（ｂ－１）感度
線形掃引ポンプ光において、周波数掃引速度γが小さい場合、ブリルアン利得のピーク近傍を長い時間測定することになり、得られるブリルアン利得は大きくなる。周波数掃引速度γが大きい場合には、ブリルアン利得帯域幅を短い時間しか測定されないため、得られるブリルアン利得は小さくなる。つまり、周波数掃引速度γは小さいほど損失分布測定の感度は良くなる。
【0058】
（ｂ－２）空間分解能
線形掃引ポンプを用いた場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆＢ近傍でのみブリルアン利得を得るため、空間分解能はポンプ光のパルス幅ではなく、ポンプ光の周波数変調の周波数掃引速度γで決まる。そのため、ポンプ光パルス幅は空間分解能に相当する時間幅と同等かそれ以上でよい。空間分解能として、（１）ＢＦＳの異なる光ファイバが接続された点での空間分解能と（２）損失発生地点における空間分解能を評価する必要がある。
線形掃引ポンプを用いた場合、プローブ光とポンプ光の周波数差がｆＢ近傍でのみブリルアン利得を得るため、空間分解能はポンプ光のパルス幅ではなく、ポンプ光の周波数変調の周波数掃引速度γで決まる。そのため、ポンプ光パルス幅は空間分解能に相当する時間幅と同等かそれ以上でよい。空間分解能として、（１）ＢＦＳの異なる光ファイバが接続された点での空間分解能と（２）損失発生地点における空間分解能を評価する必要がある。
【0059】
（ｂ－２－１）ＢＦＳの異なる光ファイバが接続された点での空間分解能
ＢＦＳの異なる光ファイバが接続された点において、ブリルアン利得を得る位置が異なる。このときの空間分解能Δｚは、次式で表される。
（数１）
Δｚ＝ν（｜ｆＢ１－ｆＢ２｜＋ΔｆＢ１＋ΔｆＢ２）／２γ （１）
ここで、νは光ファイバ中の光速、ｆＢ１，ｆＢ２は被測定光線路９２のＢＦＳ、ΔｆＢ１、ΔｆＢ２は被測定光線路９２のブリルアン利得帯域の半値半幅を示している。この場合、周波数掃引速度γを高くすることで空間分解能が向上する。
ＢＦＳの異なる光ファイバが接続された点において、ブリルアン利得を得る位置が異なる。このときの空間分解能Δｚは、次式で表される。
（数１）
Δｚ＝ν（｜ｆＢ１－ｆＢ２｜＋ΔｆＢ１＋ΔｆＢ２）／２γ （１）
ここで、νは光ファイバ中の光速、ｆＢ１，ｆＢ２は被測定光線路９２のＢＦＳ、ΔｆＢ１、ΔｆＢ２は被測定光線路９２のブリルアン利得帯域の半値半幅を示している。この場合、周波数掃引速度γを高くすることで空間分解能が向上する。
【0060】
（ｂ－２－２）損失発生地点における空間分解能
ポンプパルス幅が広い場合には、損失を受けた後のブリルアン利得（所望のブリルアン利得）と接続損失を受ける前のブリルアン利得（クロストーク）の和が測定される。
ポンプパルス幅が広い場合には、損失を受けた後のブリルアン利得（所望のブリルアン利得）と接続損失を受ける前のブリルアン利得（クロストーク）の和が測定される。
【0061】
スプリッタなどの損失が大きい場合には、損失を受ける前のブリルアン利得（クロストーク）が所望のブリルアン利得に対して相対的に大きくなる。クロストークが大きい場合、空間分解能が劣化する。このクロストークは掃引速度に依存する。掃引速度が低い場合には、損失の上部側においてもブリルアン利得のピーク近傍を測定することになるため、クロストークが大きくなる。しかし、掃引速度を高く設定することで、損失の上部側においてブリルアン利得のピークから十分離れた利得を測定するため、クロストークを小さくすることができる。そのため、掃引速度を高く設定することで、空間分解能は向上する。
【0062】
（ｂ－２－３）ポンプ光パルス内の周波数配置とクロストークの関係
クロストークの主成分となるブリルアン利得は、常に損失を受けた地点の手前側（光線路特性解析装置側）である。そのため、補償すべきＢＦＳ範囲を周波数掃引したポンプ光の時間的に後ろ側に配置する。これにより、損失下部側でのブリルアン利得を受ける範囲を、損失上部側でブリルアン利得を受ける範囲より広くすることができる。つまり、補償すべきＢＦＳ範囲をポンプ光の時間的に後ろ側に配置することで、クロストークを最小化することが可能である。
クロストークの主成分となるブリルアン利得は、常に損失を受けた地点の手前側（光線路特性解析装置側）である。そのため、補償すべきＢＦＳ範囲を周波数掃引したポンプ光の時間的に後ろ側に配置する。これにより、損失下部側でのブリルアン利得を受ける範囲を、損失上部側でブリルアン利得を受ける範囲より広くすることができる。つまり、補償すべきＢＦＳ範囲をポンプ光の時間的に後ろ側に配置することで、クロストークを最小化することが可能である。
【0063】
以上より、感度と空間分解能はトレードオフであり、所望の分解能を満足する最小のγが最適であるといえる。
【0064】
（ｃ）被測定光線路９２の線路損失の測定
プローブ光とポンプ光との周波数差がｆＢである場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスは式（２）で表される増幅を受ける。
ここで、ｇＢはブリルアン利得係数、ｚ’は分岐光ファイバの入射端から、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションした位置までの距離である。αＢ（ｚ’）は、入射端からの位置ｚ’のときの誘導ブリルアン利得である。ｇＢは、誘導ブリルアン散乱係数である。Ｉｐｕｍｐ（ｚ）は、分岐光ファイバの入射端から距離ｚだけ離れた位置におけるポンプ光パルスの強度である。νは光ファイバ中の光速、ΔｆＢは被測定光線路のブリルアン利得の半値半幅である。
プローブ光とポンプ光との周波数差がｆＢである場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、プローブ光パルスは式（２）で表される増幅を受ける。
【数2】
【0065】
分岐光ファイバ（＃ｉ）の損失係数をαｉ、分岐光ファイバ（＃ｉ）を往復する場合の全損失を２Ｌｉ、プローブ光パルスの入射パワーをＩｐｒｏｂｅ（０）とすると、終端の反射型光フィルタ（＃ｉ）で反射された後、被測定光線路９２の入射端から距離ｚ１の位置でポンプ光パルスと衝突したプローブ光パルスの、分岐光ファイバの入射端での強度Ｉｐｒｏｂｅ（２Ｌｉ，ｚ１）は、式（３）で表される。
【数3】
【0066】
式（３）より、分岐光ファイバの入射端でのプローブ光の強度Ｉｐｒｏｂｅ（２Ｌｉ，ｚ）は、ｇＢとＩｐｕｍｐ（ｚ）との関数となる。ここで、Ｉｐｕｍｐ（ｚ）は、ポンプ光パルスの入射パワーをＩｐｕｍｐ（０）とすると、式（４）で表される。
（数４）
Ｉｐｕｍｐ（ｚ）＝Ｉｐｕｍｐ（０）ｅｘｐ（－αｉｚ） （４）
（数４）
Ｉｐｕｍｐ（ｚ）＝Ｉｐｕｍｐ（０）ｅｘｐ（－αｉｚ） （４）
【0067】
また、プローブ光のみを入射した場合に分岐光ファイバの入射端へ戻ってくる反射プローブ光強度Ｉｒｅｆ（２Ｌｉ）は、式（５）で表される。
（数５）
Ｉｒｅｆ（２Ｌｉ）＝Ｉｐｒｏｂｅ（０）・２Ｌｉ （５）
（数５）
Ｉｒｅｆ（２Ｌｉ）＝Ｉｐｒｏｂｅ（０）・２Ｌｉ （５）
【0068】
よって、式（３）は、式（４）及び式（５）を用いると式（６）として表される。
【数6】
【0069】
式（６）より、誘導ブリルアン散乱光の利得は、インタラクションした場所までの損失と誘導ブリルアン散乱係数との積をブリルアンインタラクションした距離の幅で積分した値となる。ここで、誘導ブリルアン利得係数ｇＢ（ｆ）は有限の周波数帯域をもち、周波数方向に積分した値は定数である。そのため、広帯域プローブ光及び広帯域ポンプ光において、第２の条件及び第３の条件を満たす場合、常に誘導ブリルアン利得係数の周波数方向の積分値を取得できる。つまり、上記式（６）は、次式のみの関数となる。
【数6A】
【0070】
そこで、以下の演算を行うことで、ある地点ｚ０からの損失分布を取得することができる。
よって、誘導ブリルアン散乱光の特性を解析すれば、ある地点ｚ０を基準にした被測定光線路９２の線路損失を測定することができる。
【数7】
【0071】
（ｄ）分岐光ファイバの距離に対するブリルアン散乱光分布の測定
被測定光線路９２の入射端から分岐光ファイバ（＃ａ）（１≦ａ≦Ｎの整数、ここではＮ＝８）の終端までの長さをＬａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ（＃ａ）の終端に設置された反射型光フィルタ（＃ａ）により反射される。ここで、分岐光ファイバの終端からの距離をｌ、被測定光線路９２の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとすると、反射されたプローブ光パルスはｔ１／２秒後にｌ＝ｃ／ｎ×ｔ１／２だけ進むので、被測定光線路の入射端からの距離をｌｘ１とすると、その距離ｌｘ１は次式で表される。
被測定光線路９２の入射端から分岐光ファイバ（＃ａ）（１≦ａ≦Ｎの整数、ここではＮ＝８）の終端までの長さをＬａとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ（＃ａ）の終端に設置された反射型光フィルタ（＃ａ）により反射される。ここで、分岐光ファイバの終端からの距離をｌ、被測定光線路９２の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとすると、反射されたプローブ光パルスはｔ１／２秒後にｌ＝ｃ／ｎ×ｔ１／２だけ進むので、被測定光線路の入射端からの距離をｌｘ１とすると、その距離ｌｘ１は次式で表される。
【数8】
【0072】
また、プローブ光パルスが被測定光線路９２に入射されてから光スプリッタにより分岐され、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ（＃ａ）で反射されて、被測定光線路の入射端からの距離ｌｘ１に到達する時間ｔは次式で表される。
【数9】
【0073】
ポンプ光を被測定光線路９２に入射する時刻は、プローブ光を入射してからｔ１秒後とする。ポンプ光がｔ秒後に到達する被測定光線路９２の入射端からの距離をｌｘ２とすると、その距離ｌｘ２は式（１０）で表される。
【数10】
【0074】
式（８）、式（１０）より、ｃ・ｔ１／２ｎの位置でプローブ光パルスとポンプ光パルスとはインタラクションする。また、インタラクションする時間は、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ（＃ａ）で反射された時間からｔ１／２秒後である。つまり、プローブ光パルスとポンプ光パルスとを被測定光線路９２に入射する時間差ｔ１を変化させることにより、プローブ光とポンプ光がインタラクションする位置を制御できる。このため、距離に対する誘導ブリルアン散乱の特性分布を求めることができる。
【0075】
（ｅ）分岐光ファイバ（＃ａ）で反射されたプローブ光パルスが光受信部１８に到達する時間の測定
第４の条件を満たすとき、分岐光ファイバ（＃１）～（＃８）から戻ったプローブ光パルスは光スプリッタで重ならない。そのため、光受信部１８の到達時間を測定することで、分岐光ファイバ（＃１）～（＃８）のうちどの分岐光ファイバから出力されたプローブ光パルスであるかを時間的に切り分けることができる。
第４の条件を満たすとき、分岐光ファイバ（＃１）～（＃８）から戻ったプローブ光パルスは光スプリッタで重ならない。そのため、光受信部１８の到達時間を測定することで、分岐光ファイバ（＃１）～（＃８）のうちどの分岐光ファイバから出力されたプローブ光パルスであるかを時間的に切り分けることができる。
【0076】
上記（ａ）～（ｅ）により、光線路特性解析装置９１は、ＢＦＳばらつきを補償し、デッドゾーンを減らした高感度な分岐光ファイバ個別の損失分布を測定可能である。
【0077】
以上より、本開示の光線路特性解析装置９１は、
被測定光線路９２のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量以上の範囲で周波数掃引されたポンプ光を生成する第１の光周波数変調部１１－１と、
該ポンプ光をパルス化することでポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部１５－１と、
ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部１１－２と、
該プローブ光を特許文献１記載の「条件４」を満たすようにパルス化することでプローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部１５－２と、
第１及び第２の光パルス化部におけるポンプ光パルス及びプローブ光パルスの発生タイミングを制御するタイミング調整部１３と、
ポンプ光パルスとプローブ光パルスを合波して被測定光線路の基幹光線路に入射する光合波部と、基幹光線路から出射された戻り光を受光して電気信号に変換する光受信部１８と、
ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを発生させる時間差を変化させながら分岐光ファイバ２３毎のブリルアン利得を測定することで各分岐光ファイバ２３の損失分布を取得するブリルアン散乱信号解析部１９Ａと、
パルス幅の異なる２種類のポンプ光パルスを用いて測定した損失分布に基づいてクロストークの影響を除去した損失分布を算出する差動パルス解析部１９Ｂと、
を備える。
被測定光線路９２のブリルアン周波数シフトの距離方向の周波数変化量以上の範囲で周波数掃引されたポンプ光を生成する第１の光周波数変調部１１－１と、
該ポンプ光をパルス化することでポンプ光パルスを生成する第１の光パルス化部１５－１と、
ポンプ光と周波数が異なるプローブ光を生成する第２の光周波数変調部１１－２と、
該プローブ光を特許文献１記載の「条件４」を満たすようにパルス化することでプローブ光パルスを生成する第２の光パルス化部１５－２と、
第１及び第２の光パルス化部におけるポンプ光パルス及びプローブ光パルスの発生タイミングを制御するタイミング調整部１３と、
ポンプ光パルスとプローブ光パルスを合波して被測定光線路の基幹光線路に入射する光合波部と、基幹光線路から出射された戻り光を受光して電気信号に変換する光受信部１８と、
ポンプ光パルス及びプローブ光パルスを発生させる時間差を変化させながら分岐光ファイバ２３毎のブリルアン利得を測定することで各分岐光ファイバ２３の損失分布を取得するブリルアン散乱信号解析部１９Ａと、
パルス幅の異なる２種類のポンプ光パルスを用いて測定した損失分布に基づいてクロストークの影響を除去した損失分布を算出する差動パルス解析部１９Ｂと、
を備える。
【0078】
本開示によれば、光スプリッタ近傍の損失イベントを正確に測定することができる。
また、本開示は、分岐光ファイバ２３の損失特性を個別に測定することができる。
また、本開示は、分岐光ファイバ２３の距離方向でブリルアン周波数シフトが異なる場合であっても、試験光パルスの光周波数差を変化させることなく精密な損失特性を測定することができる。
また、本開示は、分岐光ファイバ２３の損失特性を個別に測定することができる。
また、本開示は、分岐光ファイバ２３の距離方向でブリルアン周波数シフトが異なる場合であっても、試験光パルスの光周波数差を変化させることなく精密な損失特性を測定することができる。
【0079】
本発明の光線路特性解析装置９１が備えるブリルアン散乱信号解析部１９Ａおよび差動パルス解析部１９Ｂ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。
【符号の説明】
【0080】
１１－１、１１－２：光周波数変調部
１２－１、１２－２：光源
１３：タイミング調整部
１４－１、１４－２：パルス発生器
１５－１、１５－２：光パルス化部
１６：光合波器
１７：光分岐部
１８：光受信部
１９：演算処理部
１９Ａ：ブリルアン散乱信号解析部
１９Ｂ：差動パルス解析部
２２：光スプリッタ
２３：分岐光ファイバ
２４：反射型光フィルタ
９１：光線路特性解析装置
９２：被測定光線路
１２－１、１２－２：光源
１３：タイミング調整部
１４－１、１４－２：パルス発生器
１５－１、１５－２：光パルス化部
１６：光合波器
１７：光分岐部
１８：光受信部
１９：演算処理部
１９Ａ：ブリルアン散乱信号解析部
１９Ｂ：差動パルス解析部
２２：光スプリッタ
２３：分岐光ファイバ
２４：反射型光フィルタ
９１：光線路特性解析装置
９２：被測定光線路
【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】
【図16】
【図17】