(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバ（７０）にパルス光（Ｐｏ）を一定周期で出射するパルス光源（５０）と、前記被測定光ファイバからの戻り光（Ｐｒ）を受光して電気信号に変換する受光器（５４）と、該受光器の出力信号を所望のサンプリング間隔で順次デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（５５）と、該Ａ／Ｄ変換器の出力信号を被測定光ファイバの損失分布特性の測定データとして記憶する波形メモリ（５６）と、前記損失分布特性とその解析結果を表示する表示手段（６１）と、前記波形メモリに記憶した前記測定データを圧縮して前記表示手段の表示分解能に応じた表示データを作成する表示データ作成手段（６０）とを備えた光パルス試験器において、
前記表示データ作成手段で作成した前記表示データに基づいて仮の損失分布変極点を推定するイベント推定手段（３）と、
前記イベント推定手段で検出した前記仮の損失分布変極点に基づいて所定の距離区間を設定する解析範囲設定手段（４）と、
前記解析範囲設定手段で設定した前記所定の距離区間における測定データを前記波形メモリから解析データとして抽出する解析データ抽出手段（５）と、
前記解析データ抽出手段で抽出した前記解析データに基づいて正確な損失分布変極点を特定するとともに、前記正確な損失分布変極点を含むイベントを解析するイベント解析手段（６）とを備えたことを特徴とする光パルス試験器。
【請求項２】
前記解析範囲設定手段は、前記パルス光源が出射する光パルスのパルス幅に基づいて前記所定の距離区間を設定することを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験器。
【請求項３】
前記解析範囲設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング分解能に基づいて前記所定の距離区間を設定することを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに対して光パルスを入射し、光ファイバから戻ってくる反射戻り光（後方散乱光、フレネル反射光）を受光して信号解析をおこなうことにより、光ファイバの損失分布特性や障害点探索を行う光パルス試験器に関し、特に、短時間で正確な測定データの解析を行うことが可能な光パルス試験器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速、大容量の通信を実現する光通信システムでは、その通信媒体である光ファイバの敷設時に、あるいは敷設後の保守のために、光パルス試験器（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｒｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて、光ファイバの障害点の探索や損失分布の監視が行われる。
【０００３】
図４は、従来の光パルス試験器２０の基本構成を示すブロック図である。
【０００４】
タイミング発生手段５２が発するタイミング信号Ｅｔに応じて、駆動回路５１は駆動信号Ｅｄを発生する。この駆動信号Ｅｄを受けてパルス光源５０は、光カプラなどの光方向性結合器５３を介して、光コネクタ５７に接続された被測定光ファイバ７０に光パルスＰｏを入射する。そして、レイリー散乱などの後方散乱光や光ファイバの破断点からのフレネル反射などの反射戻り光Ｐｒが、光方向性結合器５３によってパルス光源５０とは別の光路に接続された受光器５４で受光され、受光レベルに応じた電気信号に変換される。
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器５５は、タイミング発生手段５２のタイミング信号Ｅｔのタイミングで、受光器５４から出力された電気信号を、光パルス試験器の空間分解能ｎに応じたサンプリング間隔で順次デジタル信号に変換する。デジタル信号は、光コネクタ５７からの距離と各距離位置からの反射レベルとを対応付けた波形データとして波形メモリ５６に記憶される。
【０００６】
表示データ作成手段６０は、波形メモリ５６に記憶された波形データから液晶ディスプレイなどの表示手段６１の表示分解能ｍに合わせた表示データを作成する。
【０００７】
解析装置６２は、波形メモリ５６の波形データまたは表示データ作成手段６０の表示データに基づいて、被測定光ファイバ上の損失レベルや反射レベルの解析、イベント（曲げ、破断、コネクタ接続、終端等）の有無の判断を行う。
【０００８】
図５に、表示手段６１に表示する損失分布特性の波形と各イベントの解析結果の一例を示す。
【０００９】
図５の上段の損失分布特性６１ａには、被測定光ファイバ７０の光パルス試験器の接続コネクタ５７からの距離を横軸に、反射レベルを縦軸（対数表示）に表したグラフが表示されている。
【００１０】
光ファイバに曲げや破断等が発生していない場合は、レイリー散乱に基づく反射光のみ存在しグラフは右肩下がりの直線になるが、図５の例では、約５ｋｍの位置に光ファイバの曲げに基づく損失、約７ｋｍの位置に破断又はコネクタ接続に起因する反射、約１０ｋｍの位置に終端部によるフレネル反射が、それぞれ、変極点1)、2)、3)として確認できる。
【００１１】
また、図５の下段のイベント解析結果６１ｂには、各イベントについて解析装置６２が解析した結果（距離、イベントの種類、損失レベル、反射レベル）が一覧表示されており、作業者は被測定光ファイバ７０の状態を容易に確認できる。
【００１２】
以上説明した従来の光パルス試験器２０は、例えば、下記の先行技術文献に開示されている。
【特許文献１】特許第３００２３４３号
【特許文献２】特開２００１−２１４５１号公報  なお、イベントは損失分布特性において大きく変極する位置に存在するから、イベントの有無は、損失分布特性を微分してその変位量から判断される。例えば、下記の先行技術文献に開示されている。
【特許文献３】特公平７−９２４２１号
【特許文献４】特許第２８９３０１４号  また、各イベントにおける接続損失は、最小２乗法や２点法により反射の前後における損失分布特性の傾き直線Ｌ１、Ｌ２を求め（図７）、この２本の直線Ｌ１、Ｌ２が反射点＊を通る垂直線と交わる点の間隔Ｌを接続損失として求められる。
【００１３】
また、各イベントにおける反射減衰量Ｒは、次式（１）により求められる。
Ｒ＝−（１０ｌｏｇ１０ｂｓｌ＋１０ｌｏｇ１０（１０Ｌ／５−１））  ・・・（１）
ここで、
ｂｓｌ＝Ｓ・αＲ・Ｖ・Ｗ／２
Ｓ＝Ｋ・（ＮＩ２−Ｎ２２）／ＮＩ２
Ｖ＝Ｃ／Ｎ２
Ｗ（ｓｅｃ）：現在設定されているパルス幅
Ｌ：＊マーカと▽マーカとのレベル差
ＢＳＬ＝１０ｌｏｇ１０ｂｓｌ： 後方散乱光レベル
Ｓ： 後方散乱係数
αＲ： レーリ散乱による損失（Ｎｐ／ｍ）＝０．２３０２６×１０３×ＲＳＬ
ＲＳＬ： レーリ散乱による損失（ｄＢ／ｋｍ）
Ｖ： 光ファイバ内の群速度
Ｋ： 光ファイバで決まる定数
Ｎ１： 光ファイバのコアの屈折率
Ｎ２： 光ファイバのクラッドの屈折率
Ｎｅ： 光ファイバの実効群屈折率
Ｃ（ｍ／ｓ）： 光速（３×１０８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
光パルス試験器の表示ディスプレイの横軸は光コネクタからの距離を示し、その表示分解能ｍが大きいほど作業者は一度の表示で損失分布特性の状態を正確に把握することができるが、測定器の表示ディスプレイの表示分解能ｍは最大でも１０００ドット程度である。
【００１５】
これに対し、波形メモリ５６に記憶される波形データは、空間分解能の設定値によるが、数万〜数十万ポイントに及ぶのが通常である。例えば、図５の全長１０ｋｍの光ファイバについて、空間分解能１ｍで測定すると、波形データのポイント数は１万ポイントになる。
【００１６】
したがって、表示データ作成手段６０は、測定開始後、最初に損失分布の全体波形を表示する際に、波形メモリ５６に記憶された波形データを間引きしたり平均化することによって波形データを圧縮して表示ディスプレイの表示ポイント数に合わせた表示データを作成し、表示手段６１はその表示データに基づいて損失分布特性のグラフを表示する。
【００１７】
解析装置６２は、測定データはポイント数が多く解析に時間を要するので、表示データに基づいて暫定的な解析を行い、表示手段６１は、この暫定値を全体波形とともに表示して作業者に各イベントのおよその解析値を与える。
【００１８】
この時、各イベントの正確な解析値を知りたければ、作業者は、イベント毎に正確な解析が行われる程度まで距離スパン（横軸）を拡大し、再解析を指示する必要がある。
【００１９】
しかし、波形上に多数のイベントが存在し、すべてのイベントについて正確な解析結果を望む場合、「全体波形の表示」→「イベント選択」→「距離スパンを拡大」→「測定データに基づく解析を指示」→「全体波形の表示」という操作を、イベント毎に作業者に強いることになり不便である。
【００２０】
また、間引きポイントや平均化のポイント数が大きいため表示データに基づく解析値が測定データに基づく解析値から大きく乖離すると、被測定光ファイバ７０の損失値が小さく表示されてしまい、作業者に誤った情報を与え、最悪の場合、光ファイバの損傷を見逃してしまう恐れがある。
【００２１】
図６は、測定データに基づく解析値と表示データに基づく解析値の違いを説明するために、図５のＮｏ．２イベントの近傍における測定データ（ｄ１〜ｄｎ）を識別可能な程度にまで拡大した損失分布特性６３ａのグラフである。グラフにおいて、１０個置きにハッチングされた測定データ（ｄ７、ｄ１７・・・）が、表示データ作成手段６０で作成される表示データに該当する。
【００２２】
グラフの下にある表は解析結果６３ｂの一覧表であって、表の上段には測定データに基づく解析結果を、下段には表示データに基づく解析結果を示す。
【００２３】
このＮｏ．２の反射点の距離は、測定データに基づく解析値では、７．１０８ｋｍ（Ａ０）であるのに対して、表示データに基づく解析値では、７．１１３ｋｍ（Ａ１）である。また、反射減衰量についても、測定データに基づく解析値では５．１２ｄＢであるのに対し、表示データに基づく解析値では４．８２ｄＢとなって、両者の解析値が一致せず、表示データでは正確な解析が行えない。
【００２４】
本発明は、上記問題点を鑑み、表示データに基づく損失分布特性の波形を表示しているときでも、損失分布波形上に現れた各イベントの解析を短時間で且つ正確に行うことが可能な光パルス試験器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】
【００２５】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、
被測定光ファイバ７０にパルス光Ｐｏを一定周期で出射するパルス光源５０と、被測定光ファイバからの戻り光Ｐｒを受光して電気信号に変換する受光器５４と、受光器の出力信号を所望のサンプリング間隔で順次デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５５と、Ａ／Ｄ変換器の出力信号を被測定光ファイバの損失分布特性の測定データとして記憶する波形メモリ５６と、損失分布特性とその解析結果を表示する表示手段６１と、波形メモリに記憶した前記測定データを圧縮して表示手段の表示分解能に応じた表示データを作成する表示データ作成手段６０とを備えた光パルス試験器において、
表示データ作成手段で作成した表示データに基づいて仮の損失分布変極点を推定するイベント推定手段３と、
イベント推定手段で検出した仮の損失分布変極点に基づいて所定の距離区間を設定する解析範囲設定手段４と、
解析範囲設定手段で設定した所定の距離区間における測定データを波形メモリから解析データとして抽出する解析データ抽出手段５と、
解析データ抽出手段で抽出した解析データに基づいて正確な損失分布変極点を特定するとともに、正確な損失分布変極点を含むイベントを解析するイベント解析手段６とを備えた。
【００２６】
本願請求項２の発明は、請求項１の光パルス試験器において、解析範囲設定手段は、パルス光源が出射する光パルスのパルス幅に基づいて所定の距離区間を設定する。
【００２７】
本願請求項３の発明は、請求項１の光パルス試験器において、解析範囲設定手段は、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング分解能に基づいて所定の距離区間を設定する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、損失分布特性の波形と波形上に現れるイベントの解析結果を同時に表示する場合に、イベントの解析については解析範囲を限定した測定データに基づいて解析を行うことで、表示ディスプレイの表示分解能が空間分解能（距離分解能）よりも粗い場合であっても、短時間で正確なイベントの解析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図１〜図３に基づいて、本願発明の実施形態を説明する。
【００３０】
図１は本願発明に係る光パルス試験器１の内部構成を示すブロック図であるが、従来の光パルス試験器２０と同一の構成要素は同一の符号を付す。本実施例では、解析装置２は、イベント推定手段３、解析範囲設定手段４、解析データ抽出手段５、イベント解析手段６から構成される。
【００３１】
図２は測定手順を示すフローチャート、図３は損失分布特性の波形と各イベントの解析値の一覧を例示する。
【００３２】
この光パルス試験器１では、駆動回路５１の駆動信号Ｅｄを受けてパルス光源５０から発せられたパルス信号Ｐｏを、光カプラなどの光方向性結合器５３を介して光コネクタ５７に接続した被測定ファイバ７０に入射し、レイリー散乱などの後方散乱光や光ファイバの破断点からのフレネル反射などの反射戻り光Ｐｒを光方向性結合器５３によってパルス光源５０とは別の光路に接続された受光器５４で受光し、反射戻り光Ｐｒのレベルに応じた電気信号に変換する。
【００３３】
（ＳＴＥＰ１）受光器５４から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換器５５は、光パルス試験器の空間分解能ｎに応じたサンプリング間隔で順次デジタル信号に変換し、被測定光ファイバ７０の光コネクタ５７からの距離と戻り光Pｒの反射レベルとを対応付けた波形データとして波形メモリ５６に記憶する。  
【００３４】
（ＳＴＥＰ２）表示データ作成手段６０は、波形メモリ５６に記憶した波形データから液晶ディスプレイなどの表示手段６１の表示分解能ｍに合わせた表示データを作成する。
【００３５】
例えば、長さ１０ｋｍの光ファイバを空間分解能ｎ＝１ｍで測定する場合、測定データのポイント数は１万ポイント（＝１０ｋｍ÷１ｍ）になる。表示ディスプレイの表示分解能ｍは、最大でも１０００ポイント程度であるから、表示データ作成手段６０は、測定データを数十ポイント置きに抽出したり平均化して表示データを作成する。
【００３６】
（ＳＴＥＰ３）イベント推定手段３は、表示データ作成手段６０が作成した表示データに基づいて、ファイバの曲げ、破断、コネクタ接続、ファイバの終端等に起因する損失分布特性上のイベント（仮の損失分布変極点）を推定する。これらのイベントが光ファイバ上に存在しない場合は、反射戻り光Ｐｒはレイリー散乱に基づく反射光のみ存在し損失分布特性の波形は右肩下がりの直線になるが、イベントが存在する場合は、波形上の変極点として識別される。
【００３７】
図３の波形において、負方向の変位を示す変極点Ａ、Ｃを含む領域1)は、光ファイバの曲げに起因するイベントであると推定される。
【００３８】
尖頭状の変極点Ａ、Ｂ、Ｃを含む領域2)は、コネクタ接続や光ファイバの損傷に起因するイベントであると推定される。
【００３９】
尖頭状に立ち上がる変極点Ａ、Ｂを含み、その後、ノイズに埋もれる現象を示す領域3)は、光ファイバの終端に起因するフレネル反射であると推定される。
【００４０】
（ＳＴＥＰ４）解析範囲設定手段４は、イベント推定手段３で推定した各イベントについて、イベント毎に、測定データに基づいた正確な解析値を算出するための測定データの解析範囲Ｘを設定する。
【００４１】
この範囲の設定方法としては、例えば、変極点Ａの距離位置から前後１００ポイントの範囲に設定するといったように、パルス幅やイベントの種類等とは無関係に一律に設定するのが最も簡易な方法である。
【００４２】
しかし、最適な解析範囲Ｘはイベントの種類や光パルスＰｏのパルス幅等によって異なるので、一律に解析範囲Ｘを設定すると、必要以上の範囲の測定データを解析してしまう恐れがある。
【００４３】
図１の実施例では、解析範囲設定手段４は、測定条件に基づいてイベント毎に最適な解析範囲Ｘを設定して、解析時間が最小になるようにしている。
【００４４】
具体的には、解析範囲設定手段４は、２つの解析範囲算出手段（４ａ、４ｂ）と、それぞれの解析範囲算出手段が算出した解析範囲ＸａとＸｂから最適な解析範囲Ｘを選択する比較手段４ｃから構成される。
【００４５】
第1の解析範囲算出手段４ａは、光パルスPｏのパルス幅の１０倍に相当する範囲ａを解析範囲Ｘａとして設定する。これは、パルス幅とデッドゾーンの長さが等しいと仮定したときに、パルス幅の１０倍程度が各イベントについて解析を行うための最小限の必要な範囲になるからである。
【００４６】
例えば、光パルスPｏのパルス幅３０ｎｓ、空間分解能１０ｃｍの測定条件では、解析範囲Ｘａは、パルス幅３０ｎｓ×１０倍＝３００ｎｓ。光速Ｖｃを３×１０８ｍ／ｓ、光ファイバの屈折率ｎを１．５とすると、距離に換算して、３００（ｎｓ）×  ３×１０８（ｍ／ｓ）／１．５＝６０ｍ。
【００４７】
したがって、解析に最低限必要な測定データのポイント数は、６０ｍ／１０ｃｍ＝６００ポイントである。
第２の解析範囲算出手段４ｂは、パルス幅や空間分解能等の測定条件にかかわらず、連続する１００ポイントを、解析に必要な測定データの解析範囲Ｘｂとして設定する。
【００４８】
このポイント数は、背景技術で説明したイベントを損失分布特性の微分波形から求める際に最低限必要なポイント数である。
【００４９】
したがって、微分法以外の方法でイベントを検出する場合は、その検出方法に応じた最低ポイント数が設定される。
【００５０】
比較手段４ｃは、第１および第２の解析範囲算出手段が算出したうち最も大きな解析範囲を、各イベントを正確に解析するために最小限必要な解析範囲Ｘとして決定する。
【００５１】
以上の実施例では、２つの解析範囲設定手段（４ａ、４ｂ）がそれぞれ算出した解析範囲（Ｘａ、Ｘｂ）のうち、最適な解析範囲を比較手段４ｃで選択する構成にしたが、解析範囲設定手段４ａまたは解析範囲設定手段４ｂのうち一方のみを備え、比較手段４ｃがない構成にすることも可能である。
（ＳＴＥＰ５）解析データ抽出手段５は、解析範囲設定手段４が決定した解析範囲Ｘに基づいて、イベントの起点（図７の＊）を基準に−Ｘ〜＋２Ｘの範囲の測定データを波形メモリから抽出し、イベント解析手段６は、解析データ抽出手段４が抽出した測定データに基づいて各イベントの種別の判定とイベントの位置、接続損失や反射減衰量等の特性値を解析する。
【００５２】
−Ｘ〜＋２Ｘの範囲を解析対象にするのは、反射レベルが比較的大きい場合にリンギングの影響でＡＰＤやオペアンプが安定せず波形が乱れることを想定して、イベント後の解析範囲を広く設定することで解析を確実に行うためである。
（ＳＴＥＰ６）表示手段６１は、図３に例示するように、表示データ作成手段６０が作成した表示データに基づいて被測定光ファイバ７０の損失分布特性７ａの波形を表示するとともに、イベント解析手段６が作成したイベント解析結果７ｂを表示する。
【００５３】
なお、図３の損失分布特性の波形上でイベント1)、2)、3)の両サイドにある一点鎖線は、解析範囲設定手段４が決定しイベント解析手段６が測定データに基づいて解析を行う範囲を示すが、解析範囲Ｘの理解の為に明示したものであって、必ずしも、表示手段６１に表示する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る光パルス試験器の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明に係る光パルス試験器の測定手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る光パルス試験器について、光ファイバの損失分布特性および各イベントの解析値を表示する表示画面の一例を示す説明図である。
【図４】従来の光パルス試験器の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】光ファイバの損失分布特性および各イベントの解析値を表示する表示画面の一例を示す説明図である。
【図６】表示データに基づく解析結果と測定データに基づく解析結果の違いを示す説明図である。
【図７】損失分布特性から接続損失と反射減衰量を求める方法を説明するための図
【符号の説明】
【００５５】
１、２０・・・光パルス試験器、２、６２・・・解析装置、３・・・イベント推定手段、４・・・解析範囲設定手段、４ａ、４ｂ・・・解析範囲算出手段、４ｃ・・・比較手段、５・・・解析データ抽出手段、６・・・イベント解析手段、７、６１・・・表示手段、７ａ、６１ａ・・・損失分布特性、７ｂ、６１ｂ・・・イベント解析結果、５０・・・パルス光源、５１・・・駆動回路、５２・・・タイミング発生手段、５３・・・光方向性結合器、５４・・・受光器、５５・・・Ａ／Ｄ変換器、５６・・・波形メモリ、５７・・・光コネクタ、６０・・・表示データ作成手段、７０・・・被測定光ファイバ、Ｅｔ・・・タイミング信号、Ｅｄ・・・駆動信号、Ｐｏ・・・パルス信号、Ｐｒ・・・反射戻り光
【図１】
0005623575.tif 000002
【図２】
0005623575.tif 000003
【図３】
0005623575.tif 000004
【図４】
0005623575.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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