ホーム > 特許ランキング > 住友電気工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】光学特性測定システム及び光学特性測定方法
(51)【国際特許分類】
G01M 11/02 20060101AFI20231219BHJP
【ＦＩ】
G01M11/02 J
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2023557368
(86)(22)【出願日】2023-06-30
(86)【国際出願番号】 JP2023024437
【審査請求日】2023-09-19
(31)【優先権主張番号】P 2022141933
(32)【優先日】2022-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136722
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100224546
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 龍
(72)【発明者】
【氏名】小林 優斗
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 健美
(72)【発明者】
【氏名】林 哲也
【審査官】小野寺 麻美子
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１１５５５８０３（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／１０１９５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第６３６６３４７（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】HAYASHI, T.，Accuracy of analytical expressions for Rayleigh backscattered crosstalk in bidirectional multi-core，Optics Express，2022年06月20日，Vol. 30, Issue 13，pp. 23943-23952，https://doi.org/10.1364/OE.460565
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １１／００ － Ｇ０１Ｍ １１／０２
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ
ＳＰＩＥ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｂｒａｒｙ
ＯＰＴＩＣＡ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも第一コア及び第二コアを有するマルチコア光ファイバの光学特性を測定する光学特性測定システムであって、前記第一コアと光学的に結合され、前記マルチコア光ファイバの一端から前記第一コアにパルス光を入射可能な少なくとも一つの光源と、
少なくとも前記第二コアと光学的に結合され、前記第一コアへの前記パルス光の入射に伴い前記一端の前記第一コア及び前記第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光のうち少なくとも前記第二後方散乱光を受光可能な少なくとも一つの受光器と、
前記受光器と通信可能に接続され、少なくとも前記第二後方散乱光の光強度に基づいて、前記パルス光の一部として前記第一コアから前記第二コアへ移動し前記一端に戻る前記第二後方散乱光の光強度に関する後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記受光器が受光した各時刻での前記第二後方散乱光の光強度を、前記一端から前記マルチコア光ファイバの長手方向に沿った任意の測定位置までの各位置に対応付けて取得するデータ処理部と、
前記一端から前記測定位置まで前記第一コアを光が移動したときの前記マルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、前記一端から前記測定位置までの前記第二コアの各位置に対応する前記第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を前記後方散乱クロストーク指標として算出する演算処理部と、を含む、光学特性測定システム。
【請求項2】
前記受光器は、前記第一コアと光学的に結合され、前記一端の前記第一コアから出射される前記第一後方散乱光を受光可能であり、前記データ処理部は、前記受光器が受光した各時刻での前記第一後方散乱光の光強度を、前記一端から前記測定位置までの各位置に対応付けて取得し、
前記演算処理部は、前記一端から前記測定位置までの前記第一コアの各位置に対応する前記第一後方散乱光の光強度を用いて、前記一端から前記測定位置まで前記第一コアを前記パルス光が移動したときの前記マルチコア光ファイバの伝送損失を表す前記損失値を算出する、請求項１に記載の光学特性測定システム。
【請求項3】
前記演算処理部は、前記損失値をＤ１１とし、前記積分値をＤ２［Ｗ・ｍ］とした場合に、以下の式（１）によって表される前記損失値と、以下の式（２）によって表される前記積分値とを用いて、以下の式（３）によって表される前記比を算出する、請求項１又は請求項２に記載の光学特性測定システム。【数1】
【数2】
【数3】
但し、前記一端を原点としたときの前記マルチコア光ファイバの前記長手方向に沿った位置をｚ［ｍ］とし、前記位置ｚ［ｍ］に対応する前記第二後方散乱光の光強度をＰｂｓ２（ｚ）［Ｗ］とし、前記測定位置をｚＬ［ｍ］とし、前記マルチコア光ファイバの伝送損失係数をα［／ｍ］とする。
【請求項4】
前記演算処理部は、前記式（３）によって表される前記比に、以下の式（４）によって表される係数Ａ１［／（Ｗ・ｍ）］、又は以下の式（５）によって表される係数Ｂ１［／（Ｗ・ｍ）］を乗じることによって、前記後方散乱クロストーク指標を算出する、請求項３に記載の光学特性測定システム。【数4】
【数5】
但し、前記一端に対応する前記第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０）［Ｗ］とし、前記パルス光の光強度をＰ０［Ｗ］とし、前記マルチコア光ファイバを移動する際の前記パルス光の群速度をＶｇ［ｍ／ｓ］とし、前記パルス光のパルス幅をＷ［ｓ］とし、前記マルチコア光ファイバの散乱断面積をＳとし、前記マルチコア光ファイバのレイリー散乱に起因する伝送損失係数をαＲ［／ｍ］とする。
【請求項5】
前記演算処理部は、前記伝送損失をＤ１２［Ｗ１／２］とし、前記積分値をＤ２［Ｗ・ｍ］とした場合に、以下の式（６）によって表される前記損失値と、以下の式（７）によって表される前記積分値とを用いて、以下の式（８）によって表される前記比を算出する、請求項２に記載の光学特性測定システム。【数6】
【数7】
【数8】
但し、前記一端を原点としたときの前記マルチコア光ファイバの前記長手方向に沿った位置をｚ［ｍ］とし、前記位置ｚ［ｍ］に対応する前記第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（ｚ）［Ｗ］とし、前記位置ｚ［ｍ］に対応する前記第二後方散乱光の光強度をＰｂｓ２（ｚ）［Ｗ］とし、前記測定位置をｚＬ［ｍ］とする。
【請求項6】
前記演算処理部は、前記式（８）によって表される前記比に、以下の式（９）によって表される係数Ａ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］、又は以下の式（１０）によって表される係数Ｂ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］を乗じることによって、前記後方散乱クロストーク指標を算出する、請求項５に記載の光学特性測定システム。【数9】
【数10】
但し、前記一端に対応する前記第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０）［Ｗ］とし、前記パルス光の光強度をＰ０［Ｗ］とし、前記マルチコア光ファイバを移動する際の前記パルス光の群速度をＶｇ［ｍ／ｓ］とし、前記パルス光のパルス幅をＷ［ｓ］とし、前記マルチコア光ファイバの散乱断面積をＳとし、前記マルチコア光ファイバのレイリー散乱に起因する伝送損失係数をαＲ［／ｍ］とする。
【請求項7】
前記光源からの前記パルス光を前記第一コアに導く一方で、前記第一コアからの前記第一後方散乱光及び前記第二コアからの前記第二後方散乱光を前記受光器に導く光学系を更に備える、請求項２に記載の光学特性測定システム。
【請求項8】
前記マルチコア光ファイバの前記長手方向に沿った位置と前記後方散乱クロストーク指標との関係を示す両対数グラフを表示する表示部を更に備える、請求項１に記載の光学特性測定システム。
【請求項9】
少なくとも第一コア及び第二コアを有するマルチコア光ファイバの光学特性を測定する光学特性測定システムを用いた光学特性測定方法であって、前記マルチコア光ファイバの一端から前記第一コアにパルス光を入射するステップと、
前記第一コアへの前記パルス光の入射に伴い前記一端の前記第一コア及び前記第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光のうち少なくとも前記第二後方散乱光を受光器で受光するステップと、
少なくとも前記第二後方散乱光の光強度に基づいて、前記パルス光の一部として前記第一コアから前記第二コアへ移動し前記一端に戻る前記第二後方散乱光の光強度に関する後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標を算出するステップと、を備え、
前記後方散乱クロストーク指標を算出する前記ステップは、
前記受光器が受光した各時刻での前記第二後方散乱光の光強度を、前記一端から前記マルチコア光ファイバの長手方向に沿った任意の測定位置までの各位置に対応付けて取得するステップと、
前記一端から前記測定位置まで前記第一コアを光が移動したときの前記マルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、前記一端から前記測定位置までの前記第二コアの各位置に対応する前記第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を前記後方散乱クロストーク指標として算出するステップと、を含む、光学特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光学特性測定システム及び光学特性測定方法に関する。
本出願は、２０２２年９月７日出願の日本出願第２０２２－１４１９３３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
本出願は、２０２２年９月７日出願の日本出願第２０２２－１４１９３３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
【背景技術】
【0002】
複数のコアを有するマルチコア光ファイバでは、複数のコアの間においてクロストークが発生することが知られている。例えば特許文献１、非特許文献１、及び非特許文献２は、このようなクロストークを測定する方法を開示する。これらの方法では、一台又は複数台のＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）装置がマルチコア光ファイバの片端に接続され、当該片端からマルチコア光ファイバの一つのコアにパルス試験光が入射される。そして、複数のコアにおいて後方散乱により当該片端に戻る後方散乱光がＯＴＤＲ装置に入力され、これら後方散乱光の強度に基づいてクロストークが測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－２０２８２７号公報
【非特許文献】
【0004】
【文献】M. Nakazawa, at al., “Nondestructive measurement of mode couplings along a multi - corefiber using a synchronous multi-channel OTDR”, Opt.Express, Vol.20, No.11, pp.12530-12540 (2012).
【文献】A. Nakamura, at al., “Optical Time Domain Reflectometry for Simultaneously CharacterizingForward and Backward Crosstalk along Multi-core Fibers”,IEEE, Journal of Lightwave Technology, pp.1-7 (2022).
【文献】Recommendation ITU-TG.650.1,"Definitions and test methods for linear, deterministic attributes ofsingle-mode fibre and cable", (2020).
【発明の概要】
【0005】
本開示の一実施形態に係る光学特性測定システムは、少なくとも第一コア及び第二コアを有するマルチコア光ファイバの光学特性を測定する光学特性測定システムである。この光学特性測定システムは、第一コアと光学的に結合され、マルチコア光ファイバの一端から第一コアにパルス光を入射可能な少なくとも一つの光源と、少なくとも第二コアと光学的に結合され、第一コアへのパルス光の入射に伴い一端の第一コア及び第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光のうち少なくとも第二後方散乱光を受光可能な少なくとも一つの受光器と、受光器と通信可能に接続され、少なくとも第二後方散乱光の光強度に基づいて、パルス光の一部として第一コアから第二コアへ移動し一端に戻る第二後方散乱光の光強度に関する後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標を算出する演算装置と、を備える。演算装置は、受光器が受光した各時刻での第二後方散乱光の光強度を、一端からマルチコア光ファイバの長手方向に沿った任意の測定位置までの各位置に対応付けて取得するデータ処理部と、一端から測定位置まで第一コアを光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、一端から測定位置までの第二コアの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を後方散乱クロストーク指標として算出する演算処理部と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
［発明が解決しようとする課題］
マルチコア光ファイバのコア間に発生し得るクロストークとして、結合元のコアから結合先のコアに移動した光信号であって、結合元のコアでの光信号の伝播方向と同一方向に伝播する光信号（以下、「並行クロストーク」と称する）と、結合元のコアから結合先のコアに移動した光信号であって、結合元のコアでの光信号の伝播方向とは逆方向に伝播する光信号（以下、「対向クロストーク」と称する）と、が考えられる。対向クロストークの中でも後方散乱に起因するもの（以下、「後方散乱クロストーク」と称する）は、対向クロストークの主要因であることが多い。マルチコア光ファイバの実用化の際、隣接するコア間において、一方のコアを伝搬する信号に対して、他方のコアではその信号と後方散乱する方向に信号を伝搬する。そのため、後方散乱クロストークを測定して評価することは、マルチコア光ファイバの実用上極めて重要である。
マルチコア光ファイバのコア間に発生し得るクロストークとして、結合元のコアから結合先のコアに移動した光信号であって、結合元のコアでの光信号の伝播方向と同一方向に伝播する光信号（以下、「並行クロストーク」と称する）と、結合元のコアから結合先のコアに移動した光信号であって、結合元のコアでの光信号の伝播方向とは逆方向に伝播する光信号（以下、「対向クロストーク」と称する）と、が考えられる。対向クロストークの中でも後方散乱に起因するもの（以下、「後方散乱クロストーク」と称する）は、対向クロストークの主要因であることが多い。マルチコア光ファイバの実用化の際、隣接するコア間において、一方のコアを伝搬する信号に対して、他方のコアではその信号と後方散乱する方向に信号を伝搬する。そのため、後方散乱クロストークを測定して評価することは、マルチコア光ファイバの実用上極めて重要である。
【0008】
しかしながら、特許文献１及び非特許文献１は、後方散乱クロストークを導出する方法を開示していない。一方、非特許文献２は、後方散乱クロストークを導出する方法を開示する。しかし、この方法では、後方散乱クロストークの導出を簡略化するための仮定が置かれており、この仮定の下では、後方散乱クロストークを正確に評価することができない場合がある。
【0009】
本開示は、マルチコア光ファイバのコア間の後方散乱クロストークをより正確に評価できる光学特性測定システム及び光学特性測定方法を提供する。
【0010】
［本開示の効果］
本開示による光学特性測定システム及び光学特性測定方法によれば、マルチコア光ファイバのコア間の後方散乱クロストークをより正確に評価できる。
本開示による光学特性測定システム及び光学特性測定方法によれば、マルチコア光ファイバのコア間の後方散乱クロストークをより正確に評価できる。
【0011】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【0012】
（１）本開示の一実施形態に係る光学特性測定システムは、少なくとも第一コア及び第二コアを有するマルチコア光ファイバの光学特性を測定する光学特性測定システムである。この光学特性測定システムは、第一コアと光学的に結合され、マルチコア光ファイバの一端から第一コアにパルス光を入射可能な少なくとも一つの光源と、少なくとも第二コアと光学的に結合され、第一コアへのパルス光の入射に伴い一端の第一コア及び第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光のうち少なくとも第二後方散乱光を受光可能な少なくとも一つの受光器と、受光器と通信可能に接続され、少なくとも第二後方散乱光の光強度に基づいて、パルス光の一部として第一コアから第二コアへ移動し一端に戻る第二後方散乱光の光強度に関する後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標を算出する演算装置と、を備える。演算装置は、受光器が受光した各時刻での第二後方散乱光の光強度を、一端からマルチコア光ファイバの長手方向に沿った任意の測定位置までの各位置に対応付けて取得するデータ処理部と、一端から測定位置まで第一コアを光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、一端から測定位置までの第二コアの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を後方散乱クロストーク指標として算出する演算処理部と、を含む。
【0013】
非特許文献２に記載された方法では、後方散乱クロストークの導出に用いられるコア間のパワー結合係数が、マルチコア光ファイバの位置に依らず一定である（すなわち、パワー結合係数に位置依存性がない）との仮定の下で、後方散乱クロストークを導出している。そのため、パワー結合係数の位置依存性がある場合には、後方散乱クロストークを正確に評価できないという問題がある。そこで、本発明者らは、パワー結合係数の位置依存性を考慮して後方散乱クロストークを正確に評価するための方法について検討を重ねた。後方散乱クロストークは、マルチコア光ファイバの一端から第一コアに入射されて測定位置に至る光の強度に対する、第一コアから第二コアに移動して当該一端に戻る光のうちの後方散乱に起因する光の強度の比で定義できる。本発明者らは、検討を重ねる過程で、第一コアの測定位置における光の強度については、第一コアを一端から測定位置まで光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値によって推定できることを見出した。更に、本発明者らは、第二コアにおいて当該一端に戻る光の強度については、第一コアにパルス光を入射した際の、当該一端から任意の測定位置までの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度の積分値で表すことを着想した。そして、本発明者らは、損失値に対する積分値の比を含む項を、後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標として扱うことができることを見出した。このように第二後方散乱光の光強度の積分値を用いれば、当該一端から測定位置までの全ての第二後方散乱光の光強度を用いて後方散乱クロストーク指標を算出できる。従って、上記の光学特性測定システムによれば、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱クロストークを正確に評価することが可能になる。
【0014】
（２）上記（１）に記載の光学特性測定システムにおいて、受光器は、第一コアと光学的に結合されてもよく、一端の第一コアから出射される第一後方散乱光を受光可能であってもよい。データ処理部は、受光器が受光した各時刻での第一後方散乱光の光強度を、一端から測定位置までの各位置に対応付けて取得してもよい。演算処理部は、一端から測定位置までの第一コアの各位置に対応する第一後方散乱光の光強度を用いて、一端から測定位置まで第一コアをパルス光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値を算出してもよい。この場合、第一コアから出射される第一後方散乱光の光強度を用いて、マルチコア光ファイバの任意の位置での伝送損失を表す損失値をより正確に算出することができる。その結果、損失値に対する積分値の比を含む項として算出される後方散乱クロストーク指標を用いて、マルチコア光ファイバの任意の位置での後方散乱クロストークをより正確に評価することが可能となる。
【0015】
（３）上記（１）又は（２）に記載の光学特性測定システムにおいて、演算処理部は、損失値をＤ１１とし、積分値をＤ２［Ｗ・ｍ］とした場合に、以下の式（１）によって表される損失値と、以下の式（２）によって表される積分値とを用いて、以下の式（３）によって表される比を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱クロストーク指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（３）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１を含む項を、後方散乱クロストークに比例する後方散乱クロストーク指標として利用できることを見出した。この比Ｄ２／Ｄ１１を含む項を用いれば、第一コアと第二コアとのパワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱クロストークを正確に評価することが可能となる。
但し、一端を原点としたときのマルチコア光ファイバの長手方向に沿った位置をｚ［ｍ］とし、位置ｚ［ｍ］に対応する第二後方散乱光の光強度をＰｂｓ２（ｚ）［Ｗ］とし、測定位置をｚＬ［ｍ］とし、マルチコア光ファイバの伝送損失係数をα［／ｍ］とする。
【数1】
【数2】
【数3】
【0016】
（４）上記（３）に記載の光学特性測定システムにおいて、演算処理部は、式（３）によって表される比に、以下の式（４）によって表される係数Ａ１［／（Ｗ・ｍ）］、又は以下の式（５）によって表される係数Ｂ１［／（Ｗ・ｍ）］を乗じることによって、後方散乱クロストーク指標を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱クロストーク指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（３）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１に、式（４）によって表される係数Ａ［／（Ｗ・ｍ）］１、又は式（５）によって表される係数Ｂ１［／（Ｗ・ｍ）］を乗じることで、後方散乱クロストークを直接算出できることを見出した。従って、比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ａ１［／（Ｗ・ｍ）］又は係数Ｂ１［／（Ｗ・ｍ）］を乗じた値を用いれば、後方散乱クロストークを直接的に且つ正確に評価することが可能となる。
但し、一端に対応する第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０）［Ｗ］とし、パルス光の光強度をＰ０［Ｗ］とし、マルチコア光ファイバを移動する際のパルス光の群速度をＶｇ［ｍ／ｓ］とし、パルス光のパルス幅をＷ［ｓ］とし、マルチコア光ファイバの散乱断面積をＳとし、マルチコア光ファイバのレイリー散乱に起因する伝送損失係数をαＲ［／ｍ］とする。
【数4】
【数5】
【0017】
（５）上記（２）に記載の光学特性測定システムにおいて、演算処理部は、伝送損失をＤ１２［Ｗ１／２］とし、積分値をＤ２［Ｗ・ｍ］とした場合に、以下の式（６）によって表される損失値と、以下の式（７）によって表される積分値とを用いて、以下の式（８）によって表される比を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱クロストーク指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（８）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２を含む項を、後方散乱クロストークに比例する後方散乱クロストーク指標として利用できることを見出した。この比Ｄ２／Ｄ１２を含む項を用いれば、第一コアと第二コアとのパワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱クロストークを正確に評価することが可能となる。
但し、一端を原点としたときのマルチコア光ファイバの長手方向に沿った位置をｚ［ｍ］とし、位置ｚ［ｍ］に対応する第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（ｚ）［Ｗ］とし、位置ｚ［ｍ］に対応する第二後方散乱光の光強度をＰｂｓ２（ｚ）［Ｗ］とし、測定位置をｚＬ［ｍ］とする。
【数6】
【数7】
【数8】
【0018】
（６）上記（５）に記載の光学特性測定システムにおいて、演算処理部は、式（８）によって表される比に、以下の式（９）によって表される係数Ａ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］、又は以下の式（１０）によって表される係数Ｂ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］を乗じることによって、後方散乱クロストーク指標を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱クロストーク指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（８）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２に、式（９）によって表される係数Ａ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］、又は式（１０）によって表される係数Ｂ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］を乗じることで、後方散乱クロストークを直接算出できることを見出した。従って、比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ａ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］又は係数Ｂ２［／（Ｗ１／２・ｍ）］を乗じた値を用いれば、後方散乱クロストークを直接的に且つ正確に評価することが可能となる。
但し、一端に対応する第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０）［Ｗ］とし、パルス光の光強度をＰ０［Ｗ］とし、マルチコア光ファイバを移動する際のパルス光の群速度をＶｇ［ｍ／ｓ］とし、パルス光のパルス幅をＷ［ｓ］とし、マルチコア光ファイバの散乱断面積をＳとし、マルチコア光ファイバのレイリー散乱に起因する伝送損失係数をαＲ［／ｍ］とする。
【数9】
【数10】
【0019】
（７）上記（２）から（６）のいずれかに記載の光学特性測定システムは、光源からのパルス光を第一コアに導く一方で、第一コアからの第一後方散乱光及び第二コアからの第二後方散乱光を受光器に導く光学系を更に備えてもよい。この場合、パルス光を第一コアに入射し、第一コア及び第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光を受光器で受光する構成を、容易に実現できる。
【0020】
（８）上記（１）から（７）のいずれかに記載の光学特性測定システムは、マルチコア光ファイバの長手方向に沿った位置と後方散乱クロストーク指標との関係を示す両対数グラフを表示する表示部を更に備えてもよい。このように両対数グラフを用いれば、マルチコア光ファイバの位置に対する後方散乱クロストーク指標の変化を容易に捉えることが可能になる。これにより、後方散乱クロストークの評価を容易に行うことができる。
【0021】
（９）本開示の一実施形態に係る光学特性測定方法は、少なくとも第一コア及び第二コアを有するマルチコア光ファイバの光学特性を測定する光学特性測定システムを用いた光学特性測定方法である。この光学特性測定方法は、マルチコア光ファイバの一端から第一コアにパルス光を入射するステップと、第一コアへのパルス光の入射に伴い一端の第一コア及び第二コアからそれぞれ出射される第一後方散乱光及び第二後方散乱光のうち少なくとも第二後方散乱光を受光器で受光するステップと、少なくとも第二後方散乱光の強度に基づいて、パルス光の一部として第一コアから第二コアへ移動し一端に戻る第二後方散乱光の光強度に関する後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標を算出するステップと、を備える。後方散乱クロストーク指標を算出するステップは、受光器が受光した各時刻での第二後方散乱光の光強度を、一端からマルチコア光ファイバの長手方向に沿った任意の測定位置までの各位置に対応付けて取得するステップと、一端から測定位置まで第一コアを光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、一端から測定位置までの第二コアの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を後方散乱クロストーク指標として算出するステップと、を含む。
【0022】
非特許文献２に記載された方法では、後方散乱クロストークの導出に用いられるコア間のパワー結合係数が、マルチコア光ファイバの位置に依らず一定である（すなわち、パワー結合係数に位置依存性がない）との仮定の下で、後方散乱クロストークを導出している。そのため、パワー結合係数の位置依存性がある場合には、後方散乱クロストークを正確に評価できないという問題がある。そこで、本発明者らは、パワー結合係数の位置依存性を考慮して後方散乱クロストークを正確に評価するための方法について検討を重ねた。後方散乱クロストークは、マルチコア光ファイバの一端から第一コアに入射されて測定位置に至る光の強度に対する、第一コアから第二コアに移動して当該一端に戻る光のうちの後方散乱に起因する光の強度の比で定義できる。本発明者らは、検討を重ねる過程で、第一コアの測定位置における光の強度については、第一コアを一端から測定位置まで光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値によって推定できることを見出した。更に、本発明者らは、第二コアにおいて当該一端に戻る光の強度については、第一コアにパルス光を入射した際の、当該一端から任意の測定位置までの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度の積分値で表すことを着想した。そして、本発明者らは、損失値に対する積分値の比を含む項を、後方散乱クロストークを表す後方散乱クロストーク指標として扱うことができることを見出した。このように第二後方散乱光の光強度の積分値を用いれば、当該一端から測定位置までの全ての第二後方散乱光の光強度を用いて後方散乱クロストーク指標を算出できる。従って、上記の光学特性測定方法によれば、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱クロストークを正確に評価することが可能になる。
【0023】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る測定システム及び測定方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
本開示の実施形態に係る測定システム及び測定方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【0024】
［光学特性測定システム］
図１は、本実施形態に係る光学特性測定システム１を示す構成図である。光学特性測定システム１は、測定対象となるマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ:Ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ、以下「ＭＣＦ」と称する）１０の光学特性を測定するためのシステムである。ＭＣＦ１０は、例えば、第一コア１１及び第二コア１２を有する。第一コア１１及び第二コア１２は、ＭＣＦ１０の長手方向において一端から他端まで延在している。ＭＣＦ１０が有するコアの数は、２つに限らず、３つ以上であってよい。ＭＣＦ１０は、例えば、各コアを別々のチャネルとして光伝送を可能にする非結合型ＭＣＦとしてよい。
図１は、本実施形態に係る光学特性測定システム１を示す構成図である。光学特性測定システム１は、測定対象となるマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ:Ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ、以下「ＭＣＦ」と称する）１０の光学特性を測定するためのシステムである。ＭＣＦ１０は、例えば、第一コア１１及び第二コア１２を有する。第一コア１１及び第二コア１２は、ＭＣＦ１０の長手方向において一端から他端まで延在している。ＭＣＦ１０が有するコアの数は、２つに限らず、３つ以上であってよい。ＭＣＦ１０は、例えば、各コアを別々のチャネルとして光伝送を可能にする非結合型ＭＣＦとしてよい。
【0025】
光学特性測定システム１は、例えば、測定装置３０と、演算装置５０と、を備える。測定装置３０は、例えば、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）法を用いてＭＣＦ１０の光学特性を測定可能なＯＴＤＲ装置である。ＯＴＤＲ法は、ＭＣＦ１０の片端からＭＣＦ１０の光学特性を容易に測定できるため、ＭＣＦ１０の光学特性を評価する技術として広く用いられている。具体的には、測定装置３０は、測定対象のＭＣＦ１０の一端にパルス光Ｌｐを入射し、ＭＣＦ１０の一端に戻る後方散乱光の光強度の距離分布（光強度分布）を測定する。以下、パルス光Ｌｐが入射されるＭＣＦ１０の一端を「入射端１０ａ」と称し、その反対側のＭＣＦ１０の他端を「出射端１０ｂ」と称する。
【0026】
演算装置５０は、測定装置３０が測定した結果を用いて、第一コア１１と第二コア１２との間の後方散乱クロストーク（Crosstalk、以下「ＸＴ」と称する）を表す後方散乱ＸＴ指標を算出する。後方散乱ＸＴ指標は、ＭＣＦ１０の光学特性の例である。「後方散乱ＸＴ指標」は、「後方散乱ＸＴ」の変化を表す指標値である。「後方散乱ＸＴ」を表す指標値とは、「後方散乱ＸＴ」の変化に応じて変化する値、すなわち、後方散乱ＸＴに追従して変化する値を意味する。「後方散乱ＸＴ」を表す指標値は、例えば、「後方散乱ＸＴ」に比例する値であってもよいし、「後方散乱ＸＴ」自体を示す値であってもよい。本実施形態では、「後方散乱ＸＴ指標」を、「後方散乱ＸＴ」自体を示す値として説明する。
【0027】
ここで、図２を参照して、ＸＴの原理について説明する。図２は、ＸＴの原理を説明するための図である。ここでは、便宜上、連続光ＬｃｗがＭＣＦ１０の入射端１０ａに入射された場合を想定する。図２に示されるように、入射端１０ａから第一コア１１に入射された連続光Ｌｃｗは、第一コア１１において後方散乱及びＸＴを起こしながら、入射端１０ａから出射端１０ｂまで移動する。図２において、後方散乱が点線の矢印で示され、ＸＴが二点鎖線の矢印で示されている。連続光Ｌｃｗが後方散乱を起こす場合、第一コア１１において連続光Ｌｃｗの一部の光ＬＡがレイリー散乱によって後方へ移動し、第一コア１１を逆方向に移動して入射端１０ａに戻る。
【0028】
連続光ＬｃｗがＸＴを起こす場合、連続光Ｌｃｗの一部がモード結合により第一コア１１から第二コア１２に漏れ出し、第二コア１２を伝播する。ここで、ＸＴとしては、第一コア１１から第二コア１２に漏れ出した連続光Ｌｃｗの一部の光ＬＢが、第一コア１１を伝播する連続光Ｌｃｗと同一方向に第二コア１２を伝播する現象（以下、「並行ＸＴ」と称する）と、第一コア１１から第二コア１２に漏れ出した連続光Ｌｃｗの一部の光ＬＣが、後方散乱によって第一コア１１を伝播する連続光Ｌｃｗとは逆方向に第二コア１２を伝播する現象（以下、「後方散乱ＸＴ」と称する）と、がある。後方散乱ＸＴが起こる場合としては、次の２通りが考えられる。１つは、第一コア１１において連続光Ｌｃｗの一部の光ＬＡが後方散乱を起こし、更に、その光ＬＡの一部が並行ＸＴにより第一コア１１から第二コア１２に漏れ出し、その漏れ出した一部が第二コア１２において入射端１０ａに向かって移動する場合である。他の１つは、連続光Ｌｃｗの一部が並行ＸＴにより第一コア１１から第二コア１２に漏れ出し、その漏れ出した一部が、第二コア１２において後方散乱を起こした場合である。これらの場合に、第二コア１２を逆方向に伝播する光ＬＣが生じる。
【0029】
第一コア１１の出射端１０ｂでの連続光Ｌｃｗの光強度をＰ１とし、第二コア１２の出射端１０ｂでの光ＬＢの光強度をＰ２とすると、並行ＸＴは、出射端１０ｂでの光強度Ｐ１に対する、後方散乱による光の出射端１０ｂでの光強度Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１で定義される。一方、第二コア１２の入射端１０ａでの光ＬＣの光強度をＰｂ２とすると、後方散乱ＸＴは、出射端１０ｂでの光強度Ｐ１に対する出射端１０ｂでの光強度Ｐｂ２の比Ｐｂ２／Ｐ１で定義される。ＭＣＦ１０を実用化する際には、第一コア１１と第二コア１２とが互いに隣接する場合には、第一コア１１を伝搬する光信号に対して、第二コア１２では逆方向に光信号を伝搬する。そのため、ＸＴのうち逆方向に進むＸＴの主要因であることが多い後方散乱ＸＴを測定することは、ＭＣＦ１０の実用上極めて重要である。
【0030】
非特許文献２は、ＯＴＤＲ装置を用いて並行ＸＴ及び後方散乱ＸＴを測定する方法を開示する。この方法では、ＯＴＤＲ装置から出力されるパルス試験光をＭＣＦの片端に入射し、当該片端の各コアからの後方散乱光に基づいて上記の光強度Ｐ１、Ｐ２、及びＰｂ２に対応する光強度を推定し、並行ＸＴ及び後方散乱ＸＴといった光学特性を導出している。このようにＯＴＤＲ装置を用いた方法では、ＭＣＦの両端に測定用の装置をそれぞれ接続することが難しい状況であっても、ＭＣＦの片端にＯＴＤＲ装置を接続するだけで、当該片端から得られる情報に基づいてＭＣＦの光学特性を容易に導出することが可能となる。更に、ＯＴＤＲ装置を用いた方法によれば、ＭＣＦの任意の位置での光学特性を非破壊で測定することも可能となる。
【0031】
しかしながら、非特許文献２が開示する方法では、後方散乱ＸＴの導出の際、後方散乱ＸＴの導出に用いるパワー結合係数がＭＣＦの長手方向の位置に依らず一定である（すなわち、パワー結合係数に位置依存性がない）との仮定が置かれている。そのため、パワー結合係数がＭＣＦの位置に応じて変化する場合には、後方散乱ＸＴを正確に評価できないという問題がある。そこで、本実施形態では、ＯＴＤＲ装置を用いた後方散乱ＸＴの導出方法に着目し、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に評価するための方法を提案する。その具体的な方法については後述する。
【0032】
再び図１を参照する。測定装置３０は、例えば、光源３１と、受光器３３と、サーキュレーター３５と、スイッチ３７と、を有する。光源３１と、受光器３３と、サーキュレーター３５と、スイッチ３７とは、例えば、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）等の光導波路により接続される。サーキュレーター３５及びスイッチ３７は、ＭＣＦ１０の入射端１０ａに対して、例えば、ファンイン・ファンアウト（ＦＩＦＯ：Ｆａｎ－Ｉｎ/Ｆａｎ－Ｏｕｔ）等の光デバイスにより接続される。
【0033】
光源３１は、サーキュレーター３５を介して入射端１０ａの第一コア１１と光学的に結合されている。具体的には、光源３１は、光導波路を介してサーキュレーター３５の入力ポートに接続されている。サーキュレーター３５の入出力ポートは、別の光導波路を介して入射端１０ａの第一コア１１に接続されている。光源３１は、例えば、パルス光Ｌｐを出力するパルス光源である。パルス光Ｌｐは、その出力のピークが所定の時間間隔で繰り返し現れる光をいう。光源３１から出力されたパルス光Ｌｐは、サーキュレーター３５を経由して入射端１０ａの第一コア１１に入射する。第一コア１１へのパルス光Ｌｐの入射に伴い、第一コア１１においてパルス光Ｌｐの一部が後方散乱により入射端１０ａに戻る。更に、第一コア１１へのパルス光Ｌｐの入射に伴い、パルス光Ｌｐの他の一部が後方散乱ＸＴにより第一コア１１から第二コア１２に移動して入射端１０ａに戻る。以下、第一コア１１において入射端１０ａに戻る光を「第一後方散乱光Ｌ１」と称し、第二コア１２において入射端１０ａに戻る光を「第二後方散乱光Ｌ２」と称する。
【0034】
受光器３３は、スイッチ３７を介して入射端１０ａの第二コア１２と光学的に結合されている。更に、受光器３３は、スイッチ３７及びサーキュレーター３５を介して入射端１０ａの第一コア１１と光学的に結合されている。具体的には、受光器３３は、光導波路を介してスイッチ３７の出力ポートに接続されている。スイッチ３７の入力ポートは、別の光導波路を介して入射端１０ａの第二コア１２に接続されている。スイッチ３７の別の入力ポートは、別の光導波路を介してサーキュレーター３５の出力ポートに接続されている。スイッチ３７は、２つの入力ポートと出力ポートとの間を接続する光路の切り替えを行う。
【0035】
第一コア１１の入射端１０ａから出射された第一後方散乱光Ｌ１は、サーキュレーター３５及びスイッチ３７を経由して、受光器３３に受光される。第二コア１２の入射端１０ａから出射された第二後方散乱光Ｌ２は、スイッチ３７を経由して受光器３３に受光される。このように、サーキュレーター３５及びスイッチ３７は、光源３１からのパルス光Ｌｐを第一コア１１に導く一方で、第一コア１１からの第一後方散乱光Ｌ１及び第二コア１２からの第二後方散乱光Ｌ２を受光器３３に導く光学系３９を構成する。
【0036】
受光器３３は、光源３１がパルス光Ｌｐを出射した時刻から所定のサンプリング周期で、第一後方散乱光Ｌ１の光強度を測定する。そして、受光器３３は、サンプリング周期ごとに、測定した第一後方散乱光Ｌ１の光強度を、第一光強度データＤＬ１として演算装置５０に送信する。更に、受光器３３は、光源３１がパルス光Ｌｐを出射した時刻から所定のサンプリング周期で、第二後方散乱光Ｌ２の光強度を測定する。そして、受光器３３は、サンプリング周期ごとに、測定した第二後方散乱光Ｌ２の光強度を、第二光強度データＤＬ２として演算装置５０に送信する。所定のサンプリング周期は、光源３１と同期したサンプリング周期生成装置により設定されてよい。
【0037】
演算装置５０は、測定装置３０と通信可能に接続されている。演算装置５０は、測定装置３０からの第一光強度データＤＬ１及び第二光強度データＤＬ２を用いて、後方散乱ＸＴを算出する。本実施形態では、上述したように、「後方散乱ＸＴ指標」は、「後方散乱ＸＴ」自体を示す値として説明する。そのため、以下では、「後方散乱ＸＴ」を「後方散乱ＸＴ指標」に適宜置き換えて説明できる。演算装置５０は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）と、ハードディスク装置等の補助記憶装置と、入力デバイスである入力キー等の入力装置と、ディスプレイ等の出力装置と、通信モジュールと、を含むコンピュータとして構成されている。
【0038】
演算装置５０の各機能は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで、入力装置、出力装置、及び通信モジュールを動作させると共に、主記憶装置及び補助記憶装置におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。演算装置５０の配置については特に限定されない。演算装置５０は、測定装置３０の外部に配置されてなくてもよい。演算装置５０は、測定装置３０の内部に配置されてもよい。すなわち、演算装置５０は、測定装置３０の一部に組み込まれてもよい。
【0039】
図３は、演算装置５０の機能的構成を示すブロック図である。図３に示されるように、演算装置５０は、機能的構成として、例えば、データ処理部５１と、演算処理部５３と、結果表示部５５（「表示部」の一例）と、を有する。データ処理部５１は、受光器３３から所定のサンプリング周期で送信される第一光強度データＤＬ１を受け取り、第一光強度データＤＬ１が示す第一後方散乱光Ｌ１の光強度を時系列順に記憶する。そして、データ処理部５１は、光源３１がパルス光Ｌｐを出射した時刻から、受光器３３が第一後方散乱光Ｌ１を受光する時刻までの時間を、入射端１０ａからのＭＣＦ１０の長さに換算する。これにより、データ処理部５１は、受光器３３が受光した各時刻での第一後方散乱光Ｌ１の光強度を、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けて記憶する。
【0040】
データ処理部５１は、ＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けられた第一光強度データＤＬ１の時系列データである第一時系列データＤＴ１を演算処理部５３に出力する。データ処理部５１は、ＭＣＦ１０の入射端１０ａから出射端１０ｂまでの全ての第一光強度データＤＬ１を取得したタイミングで、第一時系列データＤＴ１を演算処理部５３に出力してもよい。データ処理部５１は、第一光強度データＤＬ１を取得する度に、その第一光強度データＤＬ１を取得するまでの第一時系列データＤＴ１をリアルタイムで演算処理部５３に出力してもよい。
【0041】
データ処理部５１は、受光器３３から所定のサンプリング周期で送信される第二光強度データＤＬ２を受け取り、第二光強度データＤＬ２が示す第二後方散乱光Ｌ２の光強度を時系列順に記憶する。そして、データ処理部５１は、光源３１がパルス光Ｌｐを出射した時刻から、受光器３３が第二後方散乱光Ｌ２を受光する時刻までの時間を、入射端１０ａからのＭＣＦ１０の長さに換算する。これにより、データ処理部５１は、受光器３３が受光した各時刻での第二後方散乱光Ｌ２の光強度を、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けて記憶する。データ処理部５１は、例えば、一つのパルスに対する第一コア１１の測定が終了した後、スイッチ３７を切り替えて次のパルスに対する第二コア１２の測定を行うことにより、第一光強度データＤＬ１と第二光強度データＤＬ２とを区別して取得することが可能である。より具体的には、データ処理部５１は、受光器３３と第一コア１１とが光学的に結合された状態において、例えば、Ｎ回（Ｎは１以上の整数）のパルスが第一コア１１に入射されたときに第一コア１１から得られる第一後方散乱光Ｌ１の光強度をＮ回取得してもよく、その光強度の平均を第一光強度データＤＬ１として取得してもよい。第一光強度データＤＬ１の測定が終了し、スイッチ３７により受光器３３と第二コア１２とが光学的に結合された状態に切り替えられた後、データ処理部５１は、Ｎ回のパルスが第一コア１１に入射されたときに第二コア１２から得られる第二後方散乱光Ｌ２の光強度をＮ回取得してもよく、その光強度の平均を第二光強度データＤＬ２として取得してもよい。
【0042】
データ処理部５１は、ＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けられた第二光強度データＤＬ２の時系列データである第二時系列データＤＴ２を演算処理部５３に出力する。データ処理部５１は、ＭＣＦ１０の入射端１０ａから出射端１０ｂまでの全ての第二光強度データＤＬ２を取得したタイミングで、第二時系列データＤＴ２を演算処理部５３に出力してもよい。データ処理部５１は、第二光強度データＤＬ２を取得する度に、その第二光強度データＤＬ２を取得するまでの第二時系列データＤＴ２をリアルタイムで演算処理部５３に出力してもよい。
【0043】
演算処理部５３は、データ処理部５１から出力された第一時系列データＤＴ１及び第二時系列データＤＴ２を用いて、後方散乱ＸＴを算出する。まず、再び図２を参照しながら、後方散乱ＸＴの理論式について説明する。ここでは、図２に示すように、光強度Ｐ０を有する連続光Ｌｃｗが入射端１０ａから第一コア１１に入射される場合を想定する。
【0044】
第一コア１１の出射端１０ｂでの光強度をＰ１とし、第二コア１２の出射端１０ｂでの光強度をＰ２とすると、光強度Ｐ１及び光強度Ｐ２は、それぞれ次の式（１１）及び式（１２）により表すことができる。式（１１）及び式（１２）は、例えば非特許文献２の記載に基づいて導出することができる。
式（１１）及び式（１２）において、Ｐ０は第一コア１１に入射する光の光強度を示し、αはＭＣＦ１０の伝送損失係数を示し、ｈは第一コア１１と第二コア１２との間のパワー結合係数を示し、ＬはＭＣＦ１０の長手方向の全長を示している。但し、式（１１）及び式（１２）では、ｈＬが１よりも十分に小さい（ｈＬ≪１）との近似が用いられている。ｈＬ≪１との近似はＸＴが十分に小さいことを表している。従って、ｈＬ≪１との近似は、非結合型ＭＣＦにおいて有効である。
【数11】
【数12】
【0045】
ＭＣＦ１０の入射端１０ａを基準（すなわち原点）として定義されるＭＣＦ１０の長手方向の位置をｚとし、位置ｚから位置ｚ＋ｄｚまでの間に後方散乱される光の光強度をｄＰｂ２とすると、光強度ｄＰｂ２は、次の式（１３）によって表すことができる。
式（１３）において、ＳはＭＣＦ１０の散乱断面積を示し、αＲはＭＣＦ１０のレイリー散乱起因の伝送損失係数を示している。そして、光強度ｄＰｂ２を入射端１０ａから出射端１０ｂまで（すなわち、ｚ＝０からｚ＝Ｌまで）積分した光強度ｄＰｂ２の積分値をＰｂ２とすると、積分値Ｐｂ２は、次の式（１４）により表すことができる。
【数13】
【数14】
【0046】
積分値Ｐｂ２は、第二コア１２の入射端１０ａでの光強度に相当する。そのため、後方散乱ＸＴは、第一コア１１の出射端１０ｂでの光強度Ｐ１に対する、第二コア１２の積分値Ｐｂ２の比Ｐｂ２／Ｐ１で定義することができる。従って、後方散乱ＸＴをＸＴｂと表すと、ＸＴｂは、次の式（１５）のように表すことができる。
【数15】
【0047】
次に、ＯＴＤＲ装置を用いた後方散乱ＸＴの導出方法について説明する。ここでは、パルス幅Ｗ及び光強度Ｐ０を有するパルス光Ｌｐが入射端１０ａの第一コア１１に入射される場合を想定する。第一コア１１及び第二コア１２を導波する際のパルス光Ｌｐの群速度をＶｇとする。この場合、入射端１０ａの第一コア１１及び第二コア１２からそれぞれ出射される第一後方散乱光Ｌ１及び第二後方散乱光Ｌ２を用いて、ＸＴｂが算出される。
【0048】
第一コア１１の位置ｚにおいて後方散乱した第一後方散乱光Ｌ１の光強度をＰｂｓ１（ｚ）とし、第二コア１２の位置ｚにおいて後方散乱した第二後方散乱光Ｌ２の光強度をＰｂｓ２（ｚ）とすると、光強度Ｐｂｓ１（ｚ）及び光強度Ｐｂｓ２（ｚ）は、それぞれ次の式（１６）及び式（１７）により表すことができる。
但し、式（１６）及び式（１７）において、ｈｚが１よりも十分に小さい（ｈｚ≪１）との近似が用いられている。更に、式（１６）及び式（１７）において、入射端１０ａ（ｚ＝０）での第一コア１１への光の入射強度をＰ０とし第二コア１２への光の入射強度をゼロとする境界条件が設定されている。
【数16】
【数17】
【0049】
後方散乱ＸＴの理論式を求めた際と同様に光強度Ｐｂｓ２（ｚ）を積分すると、入射端１０ａから出射端１０ｂまでの各位置に対応する光強度Ｐｂｓ２（ｚ）の積分値（以下、「光強度積分値Ｄ２」と称する）は、式（１４）及び式（１５）を用いて、次の式（１６）によって表すことができる。式（１６）の光強度積分値Ｄ２は、前述した理論式の式（１４）の積分値Ｐｂ２に対応する。
【数18】
【0050】
一方、ＯＴＤＲ装置を用いた方法では、前述した理論式の式（１１）の光強度Ｐ１（すなわち、入射端１０ａから第一コア１１に入射して出射端１０ｂから出射される光の強度）については、直接測定することはできない。そこで、ｅｘｐ（―αＬ）が、入射端１０ａから出射端１０ｂまで光（本実施形態では「パルス光Ｌｐ」）が伝送されたときのＭＣＦ１０の伝送損失を表す値（以下、「損失値Ｄ１１」と称する）であり、光強度Ｐ１に依存して変化するものであることを考慮し、損失値Ｄ１１を用いて光強度Ｐ１を推定することを考える。そうすると、次の式（１９）によって表される損失値Ｄ１１に対する、式（１８）によって表される光強度積分値Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１１をとれば、後方散乱ＸＴを算出可能であると考えられる。伝送損失係数αは、例えば、非特許文献３に記載された方法によって求めることができる。但し、非特許文献３では、伝送損失係数αの単位が（ｄＢ／ｕｎｉｔ ｌｅｎｇｔｈ）で示されているが、本開示では、伝送損失係数αの単位は（／ｕｎｉｔ ｌｅｎｇｔｈ）で示される。この単位の変換は、非特許文献３における伝送損失係数αにｌｎ（１０）／１０を乗ずることで行うことができる。
【数19】
【0051】
損失値Ｄ１１に対する光強度積分値Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１１は、次の式（２０）のように表される。そして、前述した理論式によって表される式（１２）のＸＴｂを式（２０）に代入すると、式（２０）は次の式（２１）のように書き換えられ、式（２１）は、次の式（２２）のように書き換えられる。
そして、次の式（２３）によって表される係数Ａ１を用いると、式（２２）は次の式（２４）のように表すことができる。
【数20】
【数21】
【数22】
【数23】
【数24】
【0052】
式（２３）の係数Ａ１について、群速度Ｖｇは、光速度ｃ及びＭＣＦ１０の実効屈折率ｎｅｆｆを用いて、次の式（２５）のように表される。実効屈折率ｎｅｆｆは、ＭＣＦ１０に応じて定まる定数である。パルス幅Ｗは、光源３１への設定値によって定まる定数である。
係数Ａ１の光強度Ｐ０は、光源３１への設定値によって定まる定数として扱ってもよいが、光強度Ｐ０は、ＭＣＦ１０の入射端１０ａへの入射時のパルス光Ｌｐの光強度であるから、実際には、光源３１からＭＣＦ１０に入射されるまでの接続点での損失、及び光源３１とＭＣＦ１０とを接続する媒体の挿入損失等が生じ得る。しかし、特に接続点の損失は、誤差等の影響が大きいため、容易に測定できない。そこで、光強度Ｐ０を別の定数で代替してもよい。例えば、式（１６）にｚ＝０を代入すると、入射端１０ａでの第一後方散乱光Ｌ１の光強度Ｐｂｓ１（０）は、次の式（２６）のように表され、式（２６）は次の式（２７）のように書き換えられる。
【数25】
【数26】
【数27】
【0053】
従って、式（２３）によって表される係数Ａ１は、次の式（２８）によって表される係数Ｂ１に書き換えることができる。この場合、ＸＴｂを表す（２４）は、次の式（２９）のように書き換えられる。
このように、式（２０）の比Ｄ２／Ｄ１１に対して、式（２３）の係数Ａ１、又は式（２８）の係数Ｂ１を乗じることによって、式（２４）又は式（２９）のＸＴｂを求めることができる。つまり、比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ａ１を乗じた項、及び比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ｂ１を乗じた項のいずれも、ＸＴｂを表す項として用いることができる。係数Ａ１を用いて表される式（２４）は、ＭＣＦ１０と光源３１との間の伝送路での損失、及びＭＣＦ１０と受光器３３との間の伝送路での損失がそれぞれゼロであるとの仮定の下が置かれている。そのため、これらの損失を考慮する場合、光源３１からＭＣＦ１０へ光が入射するまでの伝送路の伝送損失をαｉｎとし、ＭＣＦ１０から受光器３３に光が入射するまでの伝送路の伝送損失をαоｕｔとすると、係数Ａ１を以下の式（３０）のように書き換えることもできる。
【数28】
【数29】
【数30】
【0054】
ＸＴｂを表す式は、上述した式（２４）又は式（２９）に限られない。例えば、式（２４）又は式（２９）の損失値Ｄ１１が表す伝送損失（ｅｘｐ（－αＬ））は、次のように書き換えることもできる。ｅｘｐ（－αＬ）は、伝送損失係数αに位置依存性がある場合には、入射端１０ａから出射端１０ｂまでパルス光Ｌｐが進む際に減少した光強度の割合として定義できる。そのため、ｅｘｐ（－αＬ）は、第一コア１１の入射端１０ａでの光強度Ｐｂｓ１（０）と、第一コア１１の出射端１０ｂでの光強度Ｐｂｓ１（Ｌ）との比によって表すことができる。但し、第一後方散乱光Ｌ１を用いてｅｘｐ（－αＬ）を求める場合、入射端１０ａから出射端１０ｂまで光が移動した後に、出射端１０ｂから入射端１０ａまで戻ってきた光を測定するため、光の移動した距離は２倍となる。これは、ＭＣＦ１０中を光が２回伝送されたことと等価であるから、光強度Ｐｂｓ１（０）と光強度Ｐｂｓ２（Ｌ）との比の平方根を算出することによって、ｅｘｐ（－αＬ）を求めることができる。従って、ｅｘｐ（－αＬ）は、式（３１）のように表すことができる。
【数31】
【0055】
式（３１）に式（２２）を代入すると、式（２２）は、次の式（３２）のように書き換えられる。ここで、式（３２）の光強度Ｐｂｓ１（Ｌ）の平方根は、パルス光Ｌｐが入射端１０ａから出射端１０ｂまで移動した際のＭＣＦ１０の伝送損失を表す値（以下、「損失値Ｄ１２」と称する）として扱うことができる。そこで、次の式（３３）によって表される損失値Ｄ１２と、次の式（３３）によって表される係数Ａ２を用いると、式（３２）は、次の式（３５）のように書き表すことができる。
係数Ａ２を用いて表される式（３４）は、係数Ａ１を用いて表される式（２３）と同様、ＭＣＦ１０と光源３１との間の伝送路での損失、及びＭＣＦ１０と受光器３３との間の伝送路での損失がそれぞれゼロであるとの仮定が置かれている。そのため、これらの損失を考慮する場合、光源３１からＭＣＦ１０へ光が入射するまでの伝送路の伝送損失をαｉｎとし、ＭＣＦ１０から受光器３３に光が入射するまでの伝送路の伝送損失をαоｕｔとすると、係数Ａ２を以下の式（３６）のように書き換えることもできる。
【数32】
【数33】
【数34】
【数35】
【数36】
【0056】
更に、上述した式（２７）の関係を用いれば、式（３２）は、次の式（３７）のように書き換えることもできる。この場合、次の式（３８）によって表される係数Ｂ２を用いると、式（３７）は、次の式（３９）のように書き表すことができる。
このように、比Ｄ２／Ｄ１２に対して、式（３６）の係数Ａ２、又は式（３８）の係数Ｂ２を乗じることによって、式（３５）又は式（３９）のＸＴｂを求めることもできる。つまり、比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ａ２を乗じた項、及び比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ｂ２を乗じた項のいずれも、ＸＴｂを表す項として用いることができる。
【数37】
【数38】
【数39】
【0057】
以上に説明したように、上述した式（２４）、式（２９）、式（３５）、及び式（３９）のいずれかによって、後方散乱ＸＴを求めることが可能である。上述したように、損失値Ｄ１１及びＤ１２は、第一後方散乱光Ｌ１の光強度Ｐｂｓ１（ｚ）を用いて求めることができ、光強度積分値Ｄ２は、第二後方散乱光Ｌ２の光強度Ｐｂｓ２（ｚ）を用いて求めることができる。そして、係数Ａ１、係数Ｂ１、係数Ａ２、及び係数Ｂ２は、光源３１の設定、及びＭＣＦ１０の特性等に応じて定まる定数として設定できる。従って、第一後方散乱光Ｌ１の光強度Ｐｂｓ２（ｚ）、及び第二後方散乱光Ｌ２の光強度Ｐｂｓ２（ｚ）を測定すれば、後方散乱ＸＴを求めることが可能である。式（２４）、式（２９）、式（３５）、及び式（３９）のいずれにも含まれる光強度積分値Ｄ２は、ＭＣＦ１０の入射端１０ａから出射端１０ｂまでの各位置に対応する光強度Ｐｂｓ２（ｚ）の積分値であるため、いずれの式を用いても、ＭＣＦ１０の長手方向の各位置での光強度Ｐｂｓ２（ｚ）が全て含まれた値として、後方散乱ＸＴが算出される。その結果、第一コア１１と第二コア１２との間のパワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に算出して評価することが可能となる。但し、式（２４）又は式（２９）のＸＴｂを求める際に用いられる式（１９）は、伝送損失係数αがＭＣＦ１０の長手方向の位置に関わらず一定であるとの仮定の下で得られる式であり、式（１９）の損失値Ｄ１１は、この条件の下で得られるＭＣＦ１０の伝送損失を表している。一方、式（３５）又は式（３９）のＸＴｂを求める際に用いられる式（３３）には上述したような仮定が置かれていないため、式（３３）の損失値Ｄ１２は、伝送損失係数αがＭＣＦ１０の長手方向の位置に応じて変化する場合であっても、ＭＣＦ１０の伝送損失を正確に表すことができる。従って、伝送損失係数αの位置依存性を考慮すると、式（３３）の損失値Ｄ１２は、式（１９）の損失値Ｄ１１よりも正確にＭＣＦ１０の伝送損失を表すことができる。
【0058】
上述した説明では、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の全長Ｌに対応する後方散乱ＸＴを算出する場合を説明した。しかし、入射端１０ａから任意の測定位置でのＭＣＦ１０の長さに対応する後方散乱ＸＴを算出することも可能である。例えば、測定位置をｚＬとすると、入射端１０ａから測定位置までのＭＣＦ１０の長さをｚＬと表すことができるため、上述した式（２４）、式（２９）、式（３５）、及び式（３９）はそれぞれ、次の式（４０）、式（４１）、式（４２）、及び式（４３）に書き換えることができる。これら式（４０）、式（４１）、式（４２）、及び式（４３）によって、ＭＣＦ１０の任意の測定位置ｚＬでの後方散乱ＸＴを算出することが可能となる。
【数40】
【数41】
【数42】
【数43】
【0059】
以上では、ＯＴＤＲ装置を用いた後方散乱ＸＴの導出方法について具体的に説明した。しかし、ＯＴＤＲ装置を用いて並行ＸＴを導出することも可能である。並行ＸＴをＸＴｆと表すと、ＸＴｆは、第一コア１１の出射端１０ｂ（位置ｚ＝Ｌ）での光強度Ｐｂｓ１（Ｌ）と、第二コア１２の出射端１０ｂ（位置ｚ＝Ｌ）での光強度Ｐｂｓ２（Ｌ）とを用いて、次の式（４４）のように表すことができる。ＸＴｆの具体的な導出方法については、例えば非特許文献２に記載されている。
【数44】
【0060】
以上の後方散乱ＸＴの導出方法を踏まえ、図３を参照しながら、演算処理部５３による処理の流れを説明する。図３に示されるように、演算処理部５３は、機能的構成として、例えば、損失値算出部５３ａと、積分値算出部５３ｂと、ＸＴ算出部５３ｃと、を含む。損失値算出部５３ａは、データ処理部５１から第一時系列データＤＴ１を受け取り、第一時系列データＤＴ１から、上述した式（１９）又は式（３３）を用いて損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出する。損失値算出部５３ａは、損失値Ｄ１１又はＤ１２を示す損失値データＤ１０をＸＴ算出部５３ｃに出力する。一方、積分値算出部５３ｂは、データ処理部５１から第二時系列データＤＴ２を受け取り、第二時系列データＤＴ２から、上述した式（１８）を用いて光強度積分値Ｄ２を算出する。積分値算出部５３ｂは、光強度積分値Ｄ２を示す積分値データＤ２０をＸＴ算出部５３ｃに出力する。
【0061】
ＸＴ算出部５３ｃは、損失値算出部５３ａ及び積分値算出部５３ｂからそれぞれ出力される損失値データＤ１０及び積分値データＤ２０を用いて、後方散乱ＸＴを算出する。例えば、損失値データＤ１０が損失値Ｄ１１を示す場合、ＸＴ算出部５３ｃは、損失値Ｄ１１に対する光強度積分値Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１１（式（２０）参照）を算出する。そして、ＸＴ算出部５３ｃは、比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ａ１又は係数Ｂ１を乗じることにより、式（２４）又は式（２９）によって表されるＸＴｂを算出する。
【0062】
損失値データＤ１０が損失値Ｄ１２を示す場合、ＸＴ算出部５３ｃは、損失値Ｄ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１２を算出する。そして、ＸＴ算出部５３ｃは、比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ａ２又は係数Ｂ２を乗じることにより、式（３５）又は式（３９）によって表されるＸＴｂを算出する。ＸＴ算出部５３ｃは、算出したＸＴｂを含む算出結果Ｄ３０を結果表示部５５に出力する。算出結果Ｄ３０には、ＸＴｂに加えて、パワー結合係数、ＭＣＦ１０の長手方向の位置といった各種パラメータが含まれてよい。
【0063】
続いて、図４及び図５を用いて、ＸＴ算出部５３ｃによって算出された後方散乱ＸＴを検証する。図４は、ＭＣＦ１０の長手方向の位置と、第一コア１１と第二コア１２との間のパワー結合係数と、の関係を示すグラフである。図５において、横軸は、ＭＣＦ１０の長手方向の位置（ｋｍ）を示し、縦軸は、パワー結合係数（ｄＢ／ｋｍ）を示している。グラフＧ１は、ＭＣＦ１０の位置に対する依存性がある場合のパワー結合係数の変化を示している。
【0064】
図５は、ＭＣＦ１０の長手方向の位置と後方散乱ＸＴとの関係を示すグラフである。図５において、横軸は、ＭＣＦ１０の長手方向の位置（ｋｍ）を示し、縦軸は、後方散乱ＸＴ（ｄＢ）を示している。グラフＧ２は、ＭＣＦ１０の位置に対する依存性がある場合の後方散乱ＸＴの理論式（具体的には式（１５）の「ｈＬ」を「∫０
Ｌｈｄｚ」に置き換えた式）によって求められる理論線を示している。グラフＧ３は、本実施形態に係る方法を用いて算出された後方散乱ＸＴの位置依存性を示している。グラフＧ４は、比較例として非特許文献２に記載された方法を用いて算出された後方散乱ＸＴの位置依存性を示している。
【0065】
非特許文献２に記載された方法では、上述したように、パワー結合係数に位置依存性がないとの仮定の下で後方散乱ＸＴを算出している。そのため、図４のグラフＧ１のようにパワー結合係数に位置依存性がある場合には、図５に示されるように、非特許文献２に記載された方法を用いて算出された後方散乱ＸＴ（グラフＧ４）は、理論線（グラフＧ２）からずれる。これに対し、本実施形態に係る方法では、上述したように、ＭＣＦ１０の長手方向の各位置での光強度Ｐｂｓ２（ｚ）を全て用いて後方散乱ＸＴを算出しているため、本実施形態に係る方法を用いて算出された後方散乱ＸＴ（グラフＧ３）は、パワー結合係数の位置依存性が考慮された値となり、理論線（グラフＧ２）に一致している。このように、本実施形態によれば、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に求められることが分かる。
【0066】
図６及び図７を用いて、算出された後方散乱ＸＴを更に検証する。図６は、図４と同様、ＭＣＦ１０の長手方向の位置と、第一コア１１と第二コア１２との間のパワー結合係数と、の関係を示すグラフである。但し、図６では、ＭＣＦ１０の位置に対する依存性がある場合のパワー結合係数を示すグラフＧ１１と、ＭＣＦ１０の位置に対する依存性がある場合のパワー結合係数を示すグラフＧ１２と、が示されている。グラフＧ１１では、ＭＣＦ１０の位置がゼロの付近（すなわち入射端１０ａの付近）でパワー結合係数が大きく上昇した後に一定値となっている。例えば、ＭＣＦ１０と光源３１との接続、及びＭＣＦ１０と受光器３３との接続に用いられる光学デバイスであるＦＩＦＯ（Ｆａｎ－ｉｎ／Ｆａｎ－ｏｕｔ）デバイスでのＸＴが大きい場合、グラフＧ１１に示されるようなパワー結合係数が得られる。
【0067】
図７は、図５と同様、ＭＣＦ１０の長手方向の位置と、後方散乱ＸＴとの関係を示すグラフである。但し、図７は、図５とは異なり、両対数グラフとして示されている。従って、図７の縦軸及び横軸はともに対数軸で示されている。グラフＧ２１は、パワー結合係数に位置依存性がある場合（図６のグラフＧ１１の場合）に、本実施形態に係る方法によって算出される後方散乱ＸＴを示している。グラフＧ２２は、パワー結合係数に位置依存性がない場合（図６のグラフＧ１２の場合）に、本実施形態に係る方法によって算出される後方散乱ＸＴを示している。グラフＧ２２においてＭＣＦ１０の位置がゼロに近い部分（具体的には、ＭＣＦ１０の位置をｚとし、ＭＣＦ１０の伝送損失係数をαとした場合に、αｚ≪１となる部分）では、後方散乱ＸＴの変化の傾きが２０（ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）となる。グラフＧ２３は、後方散乱ＸＴの変化の傾きが２０（ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）となる線を示している。
【0068】
図７のグラフＧ２１に示されるように、パワー結合係数に位置依存性がある場合の後方散乱ＸＴの変化の傾きは、パワー結合係数に位置依存性がない場合の後方散乱ＸＴの変化の傾きである２０（ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）とは一致しないことが分かる。このことから、パワー結合係数に位置依存性がある場合と、パワー結合係数に位置依存性がない場合とで、後方散乱ＸＴに違いが生じることが分かる。図７のように両対数グラフで後方散乱ＸＴを表示すると、図５において曲線で表されていた部分（すなわち、ＭＣＦ１０の位置がゼロに近い部分）を直線で表示することができるため、当該部分における後方散乱ＸＴの評価を容易に行うことが可能となる。非特許文献２に記載された方法では、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、グラフＧ２２と同様、２０（ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）の傾きを有する後方散乱ＸＴが得られることになる。
【0069】
結果表示部５５は、ＸＴ算出部５３ｃから出力される算出結果Ｄ３０を用いて、ＭＣＦ１０の長手方向の位置と後方散乱ＸＴとの関係を示すデータを表示する。例えば、結果表示部５５は、図５のグラフ及び図７のグラフの一方を表示してもよいし、図５のグラフ及び図７のグラフの両方を表示してもよい。結果表示部５５は、図５のグラフに図４のグラフを併せて表示してもよいし、図７のグラフに図６のグラフを併せて表示してもよい。このように結果表示部５５に表示されるグラフを用いて、後方散乱ＸＴの位置依存性等を評価することが可能となる。
【0070】
【0071】
まず、光源３１が、ＭＣＦ１０の入射端１０ａから第一コア１１にパルス光Ｌｐを入射する（ステップＳ１１）。次に、受光器３３が、第一コア１１へのパルス光Ｌｐの入射に伴い入射端１０ａの第二コア１２から出射される第二後方散乱光Ｌ２を受光する（ステップＳ１２）。受光器３３が第二後方散乱光Ｌ２を受光すると、演算装置５０のデータ処理部５１は、受光器３３が受光した各時刻の第二後方散乱光Ｌ２の強度を、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けて取得する（ステップＳ１３）。そして、演算装置５０の積分値算出部５３ｂは、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の各位置に対応する第二後方散乱光Ｌ２の光強度を積分した光強度積分値Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。
【0072】
ステップＳ１１の後、受光器３３は、第一コア１１へのパルス光Ｌｐの入射に伴い入射端１０ａの第一コア１１から出射される第一後方散乱光Ｌ１を受光する（ステップＳ２２）。受光器３３が第一後方散乱光Ｌ１を受光すると、演算装置５０のデータ処理部５１は、受光器３３が受光した各時刻の第一後方散乱光Ｌ１の強度を、入射端１０ａから出射端１０ｂまでのＭＣＦ１０の長手方向に沿った各位置に対応付けて取得する（ステップＳ２３）。そして、演算装置５０の損失値算出部５３ａは、入射端１０ａから出射端１０ｂまでパルス光Ｌｐが移動したときのＭＣＦ１０の伝送損失を表す損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出する（ステップＳ２４）。
【0073】
次に、演算装置５０のＸＴ算出部５３ｃは、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比を算出する（ステップＳ１５）。次に、ＸＴ算出部５３ｃは、算出した比に係数を乗じることにより（ステップＳ１６）、後方散乱ＸＴを算出する（ステップＳ１７）。具体的には、ＸＴ算出部５３ｃは、比Ｄ２／Ｄ１１を算出した場合は、比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ａ１又はＢ１を乗じることにより、式（２４）又は式（２９）によって表されるＸＴｂを算出する。一方、ＸＴ算出部５３ｃは、比Ｄ２／Ｄ１２を算出した場合は、比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ａ２又はＢ２を乗じることにより、式（３５）又は式（３９）によって表されるＸＴｂを算出する。その後、結果表示部５５は、算出されたＸＴｂを示すグラフを表示する。光強度積分値Ｄ２を算出するステップ群（具体的には、ステップＳ２２、Ｓ２３、及びＳ２４）と、損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出するステップ群（具体的には、ステップＳ１２、Ｓ１３、及びＳ１４）とは、同時に行われてもよいし、時間的に前後していてもよい。
【0074】
本開示の光学特性測定方法は、図８に示される例に限られない。図９は、光学特性測定方法の他の例を示すフローチャートである。図８に示される例では、第一コア１１からの第一後方散乱光Ｌ１の測定と、第二コア１２からの第二後方散乱光Ｌ２の測定とが、共通の一回の測定で行われる場合を示したが、これらの測定は別々に行われてもよい。図９に示される例では、ステップＳ１１とは別に、ステップＳ２１が設けられる。ステップＳ２１は、ステップＳ１１と同様、ＭＣＦ１０の入射端１０ａから第一コア１１にパルス光Ｌｐを入射するステップであるが、ステップＳ１１とは別の測定で行われる。
【0075】
例えば、ステップＳ１１よりも前に、ステップＳ２１が行われ、ステップＳ２２、Ｓ２３、及びＳ２４によって損失値Ｄ１１又はＤ１２が事前に算出された後に、ステップＳ１１からステップＳ１７までの一連の処理が行われてもよい。すなわち、損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出するステップ群（具体的には、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１４）は、光強度積分値Ｄ２を算出するステップ群（具体的には、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、及びＳ２４）よりも前に行われてもよい。損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出するステップ群は、光強度積分値Ｄ２を算出するステップ群よりも後に行われてもよい。
【0076】
図１０は、光学特性測定方法の他の例を示すフローチャートである。図８に示される例では、入射端１０ａの第一コア１１から出射される第一後方散乱光Ｌ１の光強度を測定して損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出する場合を示した。しかし、例えば、出射端１０ｂの第一コア１１から出射される光を直接測定して損失値Ｄ１１を測定してもよい。この場合、例えば、ＭＣＦ１０の出射端１０ｂに、第一コア１１から出射される光を測定するための装置が接続され、当該装置によって損失値Ｄ１１が算出されてもよい。ＭＣＦ１０の入射端１０ａに入射される光は、「パルス光」及び「連続光」のいずれであってもよい。入射端１０ａへの光の入射に伴って出射端１０ｂから出射される光が、出射端１０ｂに接続された装置によって測定されることによって、入射端１０ａから出射端１０ｂまで光（パルス光又は連続光）が移動したときのＭＣＦ１０の伝送損失を表す損失値Ｄ１１を算出することができる。そして、図１０に示されるように、その装置から損失値Ｄ１１を取得した後（ステップＳ３１）、次のステップＳ１５からステップＳ１７が行われてもよい。ステップＳ３１において、出射端１０ｂに接続された装置を用いてＭＣＦ１０の全長Ｌでの損失値を測定すると、その損失値Ｄはｅｘｐ（―αＬ）で表せることから（式（１９）参照）、Ｄ＝ｅｘｐ（―αＬ）の式を解くことによって伝送損失係数αを推定できる。そこで、推定した伝送損失係数αをｅｘｐ（―αｚＬ）に代入することで、ＭＣＦ１０の任意の測定位置ｚＬでの損失値Ｄ１１を得ることもできる。
【0077】
図１１は、光学特性測定方法の他の例を示すフローチャートである。図８に示される例では、後方散乱ＸＴを直接算出する場合を示した。しかし、必ずしも後方散乱ＸＴを直接算出しなくてもよい。例えば、図１１に示されるように、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比が算出された後（ステップＳ１５）、当該比に係数Ａ１、Ｂ１、Ａ２、又はＢ２を乗じる計算が行われなくてもよい。これらの係数を乗じる計算が行われなくても、算出された比は、後方散乱ＸＴに比例する値として利用することができる。
【0078】
後方散乱ＸＴは通常ｄＢ表記で表される。これに対し、後方散乱ＸＴに比例する値を得れば、ｄＢ表記の後方散乱ＸＴの位置依存性が任意単位ではどのように表されるかを把握することができる。後方散乱ＸＴに比例する値に乗じる係数Ａ１、Ｂ１、Ａ２、又はＢ２の部分は、ｄＢ表記で表される図５又は図７のグラフにおいて足し算で加算される。そのため、これらのグラフで、後方散乱ＸＴに比例する値を表示すると、後方散乱ＸＴに比例する値は、後方散乱ＸＴから上下にずれた状態で、後方散乱ＸＴと同一の変化を示すことになる。後方散乱ＸＴに比例する値（すなわち、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比）は、後方散乱ＸＴの変化に応じて変化する値であるため、後方散乱ＸＴを表す後方散乱ＸＴ指標として用いることができる。そこで、図１１に示されるように、ステップＳ１５の後、算出された比に係数Ａ１、Ｂ１、Ａ２、又はＢを生じることなく、当該比を後方散乱ＸＴ指標として用いてもよい（ステップＳ１８）。このように、本開示の「後方散乱ＸＴ指標」は、後方散乱ＸＴ自体でなくてもよく、後方散乱ＸＴに比例する値（すなわち、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比）であってもよい。
【0079】
以上に説明した、本実施形態に係る光学特性測定システム１及び光学特性測定方法によって得られる効果を説明する。上述したように、非特許文献２に記載された方法では、後方散乱ＸＴの導出に用いられるコア間のパワー結合係数が、ＭＣＦの位置に依らず一定である（すなわち、パワー結合係数に位置依存性がない）との仮定の下で、後方散乱ＸＴを導出している。そのため、パワー結合係数の位置依存性がある場合には、後方散乱ＸＴを正確に評価できないという問題がある。そこで、本発明者らは、パワー結合係数の位置依存性を考慮して後方散乱ＸＴを正確に評価するための方法について検討を重ねた。
【0080】
後方散乱ＸＴは、入射端１０ａから第一コア１１に入射されて出射端１０ｂから出射される光の強度に対する、第一コア１１から第二コア１２に移動して当該入射端１０ａに戻る光のうちの後方散乱に起因する光の強度の比で定義できる。本発明者らは、検討を重ねる過程で、出射端１０ｂでの光強度については、第一コア１１を入射端１０ａから出射端１０ｂまでパルス光Ｌｐが移動したときのＭＣＦ１０の伝送損失を表す損失値Ｄ１１又はＤ１２によって推定できることを見出した。更に、本発明者らは、第二コア１２において入射端１０ａに戻る光の強度については、第一コア１１にパルス光Ｌｐを入射した際の、入射端１０ａから出射端１０ｂまでの各位置に対応する第二後方散乱光Ｌ２の光強度積分値Ｄ２で表すことを着想した。そして、本発明者らは、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比を含む項を後方散乱ＸＴとして扱うことができることを見出した。このように光強度積分値Ｄ２を用いれば、入射端１０ａから出射端１０ｂまでの全ての第二後方散乱光Ｌ２の光強度を用いて後方散乱ＸＴを算出できる。従って、本実施形態によれば、パワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に評価することが可能になる。
【0081】
本実施形態のように、演算処理部５３は、入射端１０ａから出射端１０ｂまでの第一コア１１の各位置に対応する第一後方散乱光Ｌ１の光強度を用いて、損失値Ｄ１１又はＤ１２を算出してもよい。この場合、第一コア１１から出射される第一後方散乱光Ｌ１の光強度を用いて、ＭＣＦ１０の伝送損失を表す損失値Ｄ１１又はＤ１２をより正確に算出することができる。このように第一コア１１の各位置に対応する第一後方散乱光Ｌ１の光強度を用いた場合、例えば式（４０）、式（４１）、式（４２）、及び式（４３）を用いてＭＣＦ１０の任意の測定位置ｚＬでの伝送損失を表す損失値Ｄ１１又はＤ１２をより正確に算出することも可能となる。その結果、損失値Ｄ１１又はＤ１２に対する光強度積分値Ｄ２の比を含む項を用いて、ＭＣＦ１０の任意の測定位置ｚＬでの後方散乱ＸＴをより正確に評価することが可能となる。ＯＴＤＲ装置を用いる本実施形態では、式（１９）の損失値Ｄ１１、及び式（３３）の損失値Ｄ１２のいずれもＭＣＦ１０の伝送損失を表す値として用いることができる。しかし、上述したように、伝送損失係数αの位置依存性を考慮すれば、式（３３）の損失値Ｄ１２を用いた方が、より正確にＭＣＦ１０の伝送損失を表すことができる。つまり、式（３３）を用いれば、伝送損失係数αの位置依存性を考慮した、より正確な損失値Ｄ１２を得ることができる。このように求めた損失値Ｄ１２を用いて後方散乱ＸＴを算出すれば、伝送損失係数αに位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴをより正確に評価することが可能となる。
【0082】
本実施形態のように、演算処理部５３は、式（１９）によって表される損失値Ｄ１１と、式（１８）によって表される光強度積分値Ｄ２とを用いて、式（２０）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱ＸＴ指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（２０）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１を含む項が、後方散乱ＸＴに比例する値を示すことを見出した。この比Ｄ２／Ｄ１１を含む項を用いれば、第一コア１１と第二コア１２とのパワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に評価することが可能となる。
【0083】
本実施形態のように、演算処理部５３は、式（２０）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１に、式（２３）によって表される係数Ａ１、又は式（２８）によって表される係数Ｂ１を乗じることによって、後方散乱ＸＴを算出してもよい。本発明者らは、後方散乱ＸＴを算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（２０）によって表される比Ｄ２／Ｄ１１に、式（２３）によって表される係数Ａ１、又は式（２８）によって表される係数Ｂ１を乗じることで、後方散乱ＸＴを直接算出できることを見出した。従って、比Ｄ２／Ｄ１１に係数Ａ１又は係数Ｂ１を乗じた値を用いれば、後方散乱ＸＴを直接的に且つ正確に評価することが可能となる。
【0084】
本実施形態のように、式（３４）によって表される損失値Ｄ１２と、式（３８）によって表される光強度積分値Ｄ２とを用いて、式（３５）又は式（３９）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２を算出してもよい。本発明者らは、後方散乱ＸＴ指標を算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（３５）又は式（３９）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２を含む項が、後方散乱ＸＴに比例する値を示すことを見出した。この比Ｄ２／Ｄ１２を含む項を用いれば、第一コア１１と第二コア１２とのパワー結合係数に位置依存性がある場合であっても、後方散乱ＸＴを正確に評価することが可能となる。
【0085】
本実施形態のように、演算処理部５３は、式（３５）又は式（３９）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２に、式（３６）によって表される係数Ａ２、又は式（３８）によって表される係数Ｂ２を乗じることによって、後方散乱ＸＴを算出してもよい。本発明者らは、後方散乱ＸＴを算出するための数式について検討を重ねる過程で、式（３５）又は式（３９）によって表される比Ｄ２／Ｄ１２に、式（３６）によって表される係数Ａ２、又は式（３８）によって表される係数Ｂ２を乗じることで、後方散乱ＸＴを直接算出できることを見出した。従って、比Ｄ２／Ｄ１２に係数Ａ２又は係数Ｂ２を乗じた値を用いれば、後方散乱ＸＴを直接的に且つ正確に評価することが可能となる。
【0086】
本実施形態のように、光学特性測定システム１は、光源３１からのパルス光Ｌｐを第一コア１１に導く一方で、第一コア１１からの第一後方散乱光Ｌ１及び第二コア１２からの第二後方散乱光Ｌ２を受光器３３に導く光学系３９を備えてもよい。この場合、パルス光Ｌｐを第一コア１１に入射し、第一コア１１及び第二コア１２からそれぞれ出射される第一後方散乱光Ｌ１及び第二後方散乱光Ｌ２を受光器３３で受光する構成を、容易に実現できる。
【0087】
本実施形態のように、光学特性測定システム１は、ＭＣＦ１０の長手方向に沿った位置と後方散乱ＸＴとの関係を示す両対数グラフを表示する結果表示部５５を備えてもよい。このように両対数グラフを用いれば、ＭＣＦ１０の位置に対する後方散乱ＸＴの変化を容易に捉えることが可能になる。これにより、後方散乱ＸＴの位置依存性等の評価を容易に行うことができる。
【0088】
本開示は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図１２は、変形例に係る光学特性測定システム１を示している。図１２に示される光学特性測定システム１Ａは、例えば、複数の光源３１Ａ，３１Ｂ，及び３１Ｃと、複数の受光器３３Ａ，３３Ｂ，及び３３Ｃと、複数のサーキュレーター３５Ａ，３５Ｂ，及び３５Ｃと、を備える。ＭＣＦ１０Ａは、第一コア１１及び第二コア１２に加えて第三コア１３を有する。図１２に示される例では、ＭＣＦ１０Ａのコアの数に対応して、３つの光源３１Ａ，３１Ｂ，及び３１Ｃと、３つの受光器３３Ａ，３３Ｂ，及び３３Ｃと、３つのサーキュレーター３５Ａ，３５Ｂ，及び３５Ｃが設けられている。
【0089】
光源３１Ａ及び受光器３３Ａは、サーキュレーター３５Ａを介して第一コア１１に光学的に結合されている。具体的には、光源３１Ａは、サーキュレーター３５Ａの入力ポートに接続され、受光器３３Ａは、サーキュレーター３５Ａの出力ポートに接続されている。サーキュレーター３５Ａの入出力ポートは、入射端１０ａの第一コア１１に接続されている。光源３１Ａから出力されるパルス光Ｌｐは、入射端１０ａの第一コア１１に入射され、入射端１０ａの第一コア１１から出射される第一後方散乱光Ｌ１は、受光器３３Ａに受光される。
【0090】
光源３１Ｂ及び受光器３３Ｂは、サーキュレーター３５Ｂを介して第二コア１２に光学的に結合されている。具体的には、光源３１Ｂは、サーキュレーター３５Ｂの入力ポートに接続され、受光器３３Ｂは、サーキュレーター３５Ｂの出力ポートに接続されている。サーキュレーター３５Ｂの入出力ポートは、入射端１０ａの第二コア１２に接続されている。光源３１Ｂから出力されるパルス光は、入射端１０ａの第二コア１２に入射可能である。入射端１０ａの第二コア１２から出射される第二後方散乱光Ｌ２は、受光器３３Ｂに受光される。
【0091】
光源３１Ｃ及び受光器３３Ｃは、サーキュレーター３５Ｃを介して第三コア１３に光学的に結合されている。具体的には、光源３１Ｃは、サーキュレーター３５Ｃの入力ポートに接続され、受光器３３Ｃは、サーキュレーター３５Ｃの出力ポートに接続されている。サーキュレーター３５Ｃの入出力ポートは、入射端１０ａの第三コア１３に接続されている。光源３１Ｃから出力されるパルス光は、入射端１０ａの第三コア１３に入射可能である。入射端１０ａの第三コア１３から出射される第三後方散乱光Ｌ３は、受光器３３Ｃに受光される。
【0092】
図１２では、光源３１Ａから入射端１０ａの第一コア１１にパルス光Ｌｐが入射され、第一コア１１へのパルス光Ｌｐの入射に伴って入射端１０ａの第一コア１１、第二コア１２、及び第三コア１３からそれぞれ第一後方散乱光Ｌ１、第二後方散乱光Ｌ２、及び第三後方散乱光がそれぞれ出射される場合を示している。この場合、受光器３３Ａは、所定のサンプリング周期で第一後方散乱光Ｌ１の光強度を測定し、測定した第一後方散乱光Ｌ１の光強度を第一光強度データＤＬ１として演算装置５０に送信する。受光器３３Ｂは、所定のサンプリング周期で第二後方散乱光Ｌ２の光強度を測定し、測定した第二後方散乱光Ｌ２の光強度を第二光強度データＤＬ２として演算装置５０に送信する。受光器３３Ｃは、所定のサンプリング周期で第三後方散乱光Ｌ３の光強度を測定し、測定した第三後方散乱光Ｌ３の光強度を第三光強度データＤＬ３として演算装置５０に送信する。
【0093】
演算装置５０は、第一光強度データＤＬ１、第二光強度データＤＬ２、及び第三光強度データＤＬ３を用いて、上述した実施形態と同様の方法により、第一コア１１と第二コア１２との間の後方散乱ＸＴ、及び第一コア１１と第三コア１３との間の後方散乱ＸＴを算出する。光源３１Ｂから第二コア１２にパルス光Ｌｐを入射するか、或いは、光源３１Ｃから第三コア１３にパルス光Ｌｐを入射すれば、第二コア１２と第三コア１３との間の後方散乱ＸＴについても算出できる。
【0094】
このように、第一コア１１、第二コア１２、及び第三コア１３のうちの任意のコア間の後方散乱ＸＴを、上述した実施形態と同様の方法により算出できる。従って、図１２に示される光学特性測定システム１Ａであっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、複数の光源３１Ａ，３１Ｂ，及び３１Ｃと、複数の受光器３３Ａ，３３Ｂ，及び３３Ｃとを備える光学特性測定システム１Ａによれば、第一コア１１と第二コア１２以外の組み合わせについての後方散乱ＸＴを測定する場合であっても、光源３１とＭＣＦ１０Ａとの繋ぎ変え、及び受光器３３とＭＣＦ１０Ａとの繋ぎ変えを行うことなく、ＭＣＦ１０Ａの任意のコア間の後方散乱ＸＴを容易に算出することが可能となる。
【0095】
測定装置が備える光源の数及び受光器の数は、上述した実施形態及び変形例に限られず、適宜変更可能である。例えば、測定装置は、一つの光源と複数の受光器とを備えてもよいし、複数の光源と一つの受光器とを備えてもよい。上述した実施形態では、第一コアにパルス光が入射される場合を例示した。しかし、第二コアにパルス光が入射された場合であっても、上述した実施形態と同様の導出方法によって後方散乱ＸＴを算出できる。上述した実施形態及び変形例では、ＭＣＦが第一コア及び第二コアを有する場合、ＭＣＦが第一コア、第二コア、及び第三コアを有する場合についてそれぞれ説明した。しかし、ＭＣＦが４つ以上のコアを有する場合であっても、それらのコアのうちの一つを「第一コア」と捉え、他の一つを「第二コア」と捉えることで、上述した実施形態と同様の導出方法を適用できる。
【符号の説明】
【0096】
１，１Ａ…光学特性測定システム
１０，１０Ａ…マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）
１０ａ…入射端
１０ｂ…出射端
１１…第一コア
１２…第二コア
１３…第三コア
３０…測定装置
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…光源
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…受光器
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ…サーキュレーター
３７…スイッチ
３９…光学系
５０…演算装置
５１…データ処理部
５３…演算処理部
５３ａ…損失値算出部
５３ｂ…積分値算出部
５３ｃ…ＸＴ算出部
５５…結果表示部（「表示部」の一例）
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２…係数
Ｄ１１，Ｄ１２…損失値
Ｄ２…光強度積分値（「積分値」の一例）
Ｄ１０…損失値データ
Ｄ２０…積分値データ
Ｄ３０…算出結果
ＤＬ１…第一光強度データ
ＤＬ２…第二光強度データ
ＤＬ３…第三光強度データ
ＤＴ１…第一時系列データ
ＤＴ２…第二時系列データ
Ｌ…全長
Ｌ１…第一後方散乱光
Ｌ２…第二後方散乱光
Ｌ３…第三後方散乱光
Ｌｃｗ…連続光
Ｌｐ…パルス光
上記の式（１）から式（４４）は任意の単位系で成立する。上記の式で用いられている物理量等の文字（変数）は、МＫＳ単位系では下記の次元を持つ。マルチコア光ファイバの散乱断面積Ｓと損失値Ｄ１１とは、無次元量である。
測定位置ｚＬ ［ｍ］
マルチコア光ファイバの伝送損失係数α ［／ｍ］
伝送損失係数αＲ ［／ｍ］
パルス光の群速度Ｖｇ ［ｍ／ｓ］
パルス光のパルス幅Ｗ ［ｓ］
パルス光の光強度をＰ０ ［Ｗ］
一端に対応する第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０） ［Ｗ］
第一後方散乱光の光強度Ｐｂｓ１ ［Ｗ］
第二後方散乱光の光強度Ｐｂｓ２ ［Ｗ］
積分値Ｄ２ ［Ｗ・ｍ］
伝送損失Ｄ１２ ［Ｗ１／２］
係数Ａ１ ［／（Ｗ・ｍ）］
係数Ｂ１ ［／（Ｗ・ｍ）］
係数Ａ２ ［／（Ｗ１／２・ｍ）］
係数Ｂ２ ［／（Ｗ１／２・ｍ）］
１０，１０Ａ…マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）
１０ａ…入射端
１０ｂ…出射端
１１…第一コア
１２…第二コア
１３…第三コア
３０…測定装置
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…光源
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…受光器
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ…サーキュレーター
３７…スイッチ
３９…光学系
５０…演算装置
５１…データ処理部
５３…演算処理部
５３ａ…損失値算出部
５３ｂ…積分値算出部
５３ｃ…ＸＴ算出部
５５…結果表示部（「表示部」の一例）
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２…係数
Ｄ１１，Ｄ１２…損失値
Ｄ２…光強度積分値（「積分値」の一例）
Ｄ１０…損失値データ
Ｄ２０…積分値データ
Ｄ３０…算出結果
ＤＬ１…第一光強度データ
ＤＬ２…第二光強度データ
ＤＬ３…第三光強度データ
ＤＴ１…第一時系列データ
ＤＴ２…第二時系列データ
Ｌ…全長
Ｌ１…第一後方散乱光
Ｌ２…第二後方散乱光
Ｌ３…第三後方散乱光
Ｌｃｗ…連続光
Ｌｐ…パルス光
上記の式（１）から式（４４）は任意の単位系で成立する。上記の式で用いられている物理量等の文字（変数）は、МＫＳ単位系では下記の次元を持つ。マルチコア光ファイバの散乱断面積Ｓと損失値Ｄ１１とは、無次元量である。
測定位置ｚＬ ［ｍ］
マルチコア光ファイバの伝送損失係数α ［／ｍ］
伝送損失係数αＲ ［／ｍ］
パルス光の群速度Ｖｇ ［ｍ／ｓ］
パルス光のパルス幅Ｗ ［ｓ］
パルス光の光強度をＰ０ ［Ｗ］
一端に対応する第一後方散乱光の光強度をＰｂｓ１（０） ［Ｗ］
第一後方散乱光の光強度Ｐｂｓ１ ［Ｗ］
第二後方散乱光の光強度Ｐｂｓ２ ［Ｗ］
積分値Ｄ２ ［Ｗ・ｍ］
伝送損失Ｄ１２ ［Ｗ１／２］
係数Ａ１ ［／（Ｗ・ｍ）］
係数Ｂ１ ［／（Ｗ・ｍ）］
係数Ａ２ ［／（Ｗ１／２・ｍ）］
係数Ｂ２ ［／（Ｗ１／２・ｍ）］
【要約】
本開示の光学特性測定システムは、マルチコア光ファイバの第一コアにパルス光を入射可能な光源と、マルチコア光ファイバの第二コアからの第二後方散乱光を受光可能な受光器と、少なくとも第二後方散乱光の光強度に基づいて後方散乱クロストーク指標を算出する演算装置と、を備える。演算装置は、受光器が受光した各時刻での第二後方散乱光の光強度を、一端から測定位置までの各位置に対応付けて取得するデータ処理部と、一端から測定位置まで第一コアを光が移動したときのマルチコア光ファイバの伝送損失を表す損失値に対する、一端から測定位置までの第二コアの各位置に対応する第二後方散乱光の光強度を積分した積分値の比、を含む項を後方散乱クロストーク指標として算出する演算処理部と、を含む。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】