(57)【要約】  偏光時間ドメイン反射率計を用いるファイバ偏波モード分散を選別するための方法が開示される。試験下のファイバの一方の末端にパルス光が射入され、後方散乱光がＰＯＴＤＲによって測定されて、ＯＴＤＲトレースを得るために用いられる。試験下のファイバの他方の末端にパルス光が射入され、後方散乱光がＰＯＴＤＲによって測定されて、別のＯＴＤＲトレースを得るために用いられる。一方または両方のトレースが解析されて、ファイバの長さに沿う信号の強度変動が比較され、信号の変動がファイバの長さに沿うＰＭＤに関係付けられる。
2009506342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線及び前記軸線に沿う長さを有する光ファイバの偏波モード分散を測定するための方法において、前記方法が、
（ａ）前記光ファイバの前記長さの第１の末端に第１の入力偏光パルスを送り込み、よって前記光ファイバの前記第１の末端から第１の後方散乱光信号を出力させる工程、
（ｂ）前記第１の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって前記光ファイバの前記長さに対応する第１の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｃ）前記光ファイバの前記長さの第２の末端に第２の入力偏光パルスを送り込み、よって前記光ファイバの前記第２の末端から第２の後方散乱光信号を出力させる工程、
（ｄ）前記第２の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって前記光ファイバの前記長さに対応する第２の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｅ）前記第１の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程であって、前記第１の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よって前記ファイバの前記長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第１の強度変動トレースをつくりながら、前記ファイバの前記長さに沿って長さ方向に前記データウインドウを移動させる工程を含む第１の解析工程、
（ｆ）前記第２の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程であって、前記第２の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よって前記ファイバの前記長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第２の強度変動トレースをつくりながら、前記ファイバの前記長さに沿って長さ方向に前記データウインドウを移動させる工程を含む第２の解析工程、及び
（ｇ）前記第２の強度変動トレースと前記第１の強度変動トレースの間の差の絶対値を決定することによって前記光ファイバの前記長さに対応する絶対強度変動差トレースを生成する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記絶対強度変動差トレースを前記ファイバの偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関係付ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関係付ける工程が、前記光ファイバの残余部分に対して高いＰＭＤを有する前記光ファイバの一部分の場所及び長さ方向範囲を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の入力偏光パルスが、それぞれのパルスがたどる経路が少なくともある程度重なるように、前記光ファイバ内の十分深くに進入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スライディングウインドウが０.１〜５ｋｍの幅を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２００５年８月３１日に出願された米国特許出願第１１/２１８０６８号による優先権の恩典を主張する。上記特許出願の明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は全般的には光ファイバに関し、特に、高偏波モード分散（ＰＭＤ）を示す光ファイバを識別するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＰＭＤは最新の光ファイバ伝送システムの設計における重要な因子である。ファイバシステムにおけるＰＭＤの影響は、ネットワーク内で十分な距離を伝搬した後に、１つのデジタルパルスの幅が時間ドメインにおいて拡大し、隣のパルスと弁別できなくなり得る場合に明白である。ＰＭＤによるパルス幅拡大はデータ伝送にエラーを導入し、パルス伝送レートまたは連結されるファイバ媒体の最大距離を実効的に制限し得る。偏波モード分散（ＰＭＤ）は高データレート光通信システムの主要な制限要因になり得ることから、ファイバ製造業者が厳密に監視する重要なファイバ属性である。ファイバＰＭＤの周知の悪相の１つは、（時にファイバＰＭＤ「孤立値」と称される）最高のＰＭＤ値を有するファイバがシステム全体の性能を規定することである。ファイバ孤立値は通常、新しくつくられたファイバの全長の内の極めて僅かな比率にしかならないが、そのようなファイバの効果は極めて有害であり得る。ＰＭＤがかなりただ１本の高いファイバが、全ファイバ長の最高ＰＭＤに極めて鋭敏なパラメータである、ＰＭＤｑ仕様を高める。ケーブル製造工場において判別されるファイバＰＭＤ欠陥はファイバメーカーにとって重大な金銭損失も生じさせ得る。
【０００４】
近年、ＰＭＤが高いファイバの検出において、偏光時間ドメイン反射率測定法（ＰＯＴＤＲ）を用いる進歩がなされた。非特許文献１及び特許文献１，２，３を見よ。ＰＯＴＤＲにより、ファイバのＰＭＤ一様性及び仕様の遵守が保証され得るように、ＰＭＤが高いファイバを識別し、除去することができる。しかし、上記の既知の方法の共通の特徴は、これらの方式による検出が可能になるに十分な長さにわたってファイバが高ＰＭＤを有するときにしか、これらの方法が有効ではないことである。しかし、ファイバＰＭＤを判定するために用いられる基準測定値は極めて局所的なレベルにおいて大きく変動することが多い。ファイバＰＭＤの主要欠陥は極めて短いファイバ長内で生じ得るから、およそ数メートルにしかならない、極めて局所的な領域において（またはそのような領域内で）主要ＰＭＤ欠陥を検出することができる測定方式が望ましい。検出されたＰＭＤ欠陥が、異なるプリフォーム製造工程の接点間における、ファイバプリフォーム内の、時にシードと呼ばれる、気泡または線状気泡に関係付けられた場合もある。これらの気泡または線状気泡は複数工程でつくられる複雑な屈折率プロファイルをもつファイバの製造においてより頻繁に生じ得るが、同様の状態は比較的単純なステップ屈折率ファイバの製造においても生じ得る。そのようなシードによる高ＰＭＤの範囲は、ファイバの長さに沿い、１ｍないしさらに長くにわたり得る。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４/００８４６１１号明細書：エックス・チェン（X. Chen）等，「偏光時間ドメイン反射率測定法を用いるファイバＰＭＤ評価方法（Method of evaluating fiber PMD using polarization optical time domain reflectometry）」
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４/００４６９９５号明細書：ピー・フェィヨール（P. Fayolle）等，「偏光波反射率測定方法（ＰＯＴＤＲ）（Polarized Lightwave reflectometry method （POTDR））」
【特許文献３】ＰＣＴ/日本国/第２００３/００９１７５号明細書：エス・タニガワ（S. Tanigawa）等，「光ファイバ偏波モード分散測定方法及び測定装置（Optical fiber polarization-mode dispersion measurement method and measurement device）」
【非特許文献１】ビー・ハットナー（B. Huttner），ビー・ギシン（B. Gisin）及びエヌ・ギシン（N. Gisin），「光ファイバにおける偏光-ＯＴＤＲによる分布ＰＭＤ測定（Distributed PMD measurement with polarization-OTDR in Optical fibers）」，J. Lightwave Technology，１９９９年，第１７巻，ｐ.１８４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、光ファイバの偏波モード分散（ＰＭＤ）欠陥を極めて局所的な領域において検出することができる測定方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は光ファイバにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）を測定するための方法に関する。光ファイバはファイバの長さに沿って生じ得る高ＰＭＤに関して選別することができる。ある長さの光ファイバに、光ファイバの軸線に沿って光が送り込まれるかまたは投射される。光は、レーザ源から放射されるパルス光のような、パルス光であることが好ましい。
【０００７】
次いで、ファイバの長さに沿う後方散乱光の強度変動に関する情報を得るために、投射光からファイバによって後方散乱されるかまたは反射されて戻される光が測定されて、解析される。次いで、ＰＭＤ欠陥を表す、異常な、及び／または許容できないＰＭＤを示す、ファイバの長さにおける１つまたはそれより多くの領域を識別するために、強度変動が光ファイバの偏波モード分散と関係付けられ得る。そのような測定は、ファイバのＰＭＤがファイバの長さに沿うある点においてあらかじめ定められた閾値より高いか否かを、ファイバを破壊する必要なしに、非破壊的に判定するために用いられ得る。発明者等は、ＰＭＤ欠陥がある区画によって引きおこされるような光パルスの後方散乱トレースの実質的な減偏光を生じさせるに十分に広い線幅を有する偏光パルスを送ることによって、１つまたはそれより多くのＰＭＤ欠陥による高ＰＭＤを有する比較的短い光ファイバ区画を識別でき、線幅が広くなるほど、短い区画で検出できるＰＭＤ値が低くなる、すなわち、検出できる欠陥区画のＤＧＤが小さくなることを見いだした。
【０００８】
本発明にしたがえば、長さが１０ｍより短い短光ファイバ区画において０.１ｐｓ（ピコ秒）より大きなＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出でき、長さが２０ｍより短い短光ファイバ区画において０.２ｐｓより大きなＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出でき、長さが５０ｍより短い短光ファイバ区画において０.５ｐｓより大きなＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出でき、長さが１００ｍより短い短光ファイバ区画において１.０ｐｓより大きなＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出できることを、発明者等は見いだした。いくつかの実施形態においては、約１ｐｓのＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出するために約２.５ｎｍの線幅が利用される。別の実施形態において、約０.５ｐｓのＤＧＤ値を有するＰＭＤ欠陥を検出するために約５.０ｎｍの線幅が利用される。線幅に対する値は、異なるスペクトル形状を有する、異なるパルスに対して変わり得る。
【０００９】
光ファイバの偏波モード分散を測定するための方法が本明細書に開示される。光ファイバは，軸線及び軸線に沿う長さを有する。一態様において、本方法は、
（ａ）光ファイバの長さの第１の末端に第１の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの第１の末端から第１の後方散乱光信号を出力させる工程、
（ｂ）第１の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第１の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｃ）光ファイバの長さの第２の末端に第２の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの第２の末端から第２の後方散乱光信号を出力させる工程、
（ｄ）第２の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第２の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｅ）第１の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程であって、第１の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第１の強度変動トレースをつくりながら、ファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む第１の解析工程、
（ｆ）第２の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程であって、第２の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第２の強度変動トレースをつくりながら、ファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む第２の解析工程、及び
（ｇ）第２の強度変動トレースと第１の強度変動トレースの間の差の絶対値を決定することによって光ファイバの長さに対応する絶対強度変動差トレースを生成する工程、
を有してなる。本方法は、
（ｈ）絶対強度変動差トレースをファイバにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関連付ける工程、
をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
関連付ける工程は、光ファイバの残余部分に比較して高いＰＭＤを有する光ファイバの一部分の場所及び長さ方向範囲を決定する工程をさらに含むことが好ましい。第１及び第２の入力偏光パルスは、それぞれのパルスがたどる経路が少なくともある程度重なり合うように光ファイバ内の十分深くに進入することが好ましい。好ましい実施形態において、スライディングウインドウの幅は０.１〜５ｋｍである。別の好ましい実施形態において、スライディングウインドウの幅は０.５〜２ｋｍである。いくつかの好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスは、パルスの帯域幅または線幅が制御されるように、連続波光源の出力を変調することによって発生される。
【００１１】
第１及び第２の入力偏光パルスのそれぞれの偏波状態は光ファイバの１つまたはそれより多くの複屈折軸のいずれとも揃えられない。いくつかの好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスはそれぞれ直線偏光パルスである。別の好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスのいずれも直線偏光パルスではない。
【００１２】
いくつかの好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスはそれぞれ５ｎｓ（ナノ秒）と５００ｎｓの間のパルス幅を有する。
【００１３】
好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスはそれぞれ帯域幅を有し、本方法は第１及び第２の入力偏光パルスのそれぞれの帯域幅を制御する工程をさらに含む。
【００１４】
本方法は、
光ファイバの長さの第１の末端に線幅が０.５ｎｍより広い第３の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの第１の末端から第３の後方散乱光信号を出力させる工程、ここで、第１及び第２の入力偏光パルスは、１８０°の整数倍ではない、互いに異なる偏光角を有し、第１及び第２の入力偏光パルスの偏光角は１８０°の整数倍を差し引いた後に５°と１７５°の間である、すなわち偏光角の差のモジュラ角は５°と１７５°の間であることが好ましい（例えば、１８５°のモジュラ角は５°、３７０°のモジュラ角＝３７０°−２×１８０°＝１０°、等）、
第３の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第３の後方散乱強度トレースを得る工程、
第３の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程、ここで、解析する工程は、第３の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第３の強度変動トレースをつくりながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む、
第２の強度変動トレースと第３の強度変動トレースの間の差の絶対値を決定することによって光ファイバの長さに対応する第２の絶対強度変動差トレースを生成する工程、及び
第２の絶対強度変動差トレースをファイバにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関連付ける工程
をさらに含む。
【００１５】
あるいは、本方法は、
光ファイバの長さの第２の末端に線幅が０.５ｎｍより広い第３の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの第２の末端から第３の後方散乱光信号を出力させる工程、ここで、第２及び第３の入力偏光パルスは、１８０°の整数倍を差し引いた後に５°と１７５°の間の角だけ異なる、相異なる偏光角を有する、
第３の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第３の後方散乱強度トレースを得る工程、
第３の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程、ここで、解析する工程は、第３の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第３の強度変動トレースをつくりながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む、
第３の強度変動トレースと第１の強度変動トレースの間の差の絶対値を決定することによって光ファイバの長さに対応する第２の絶対強度変動差トレースを生成する工程、及び
第２の絶対強度変動差トレースをファイバにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関連付ける工程、
をさらに含むことができる。
【００１６】
感偏光測定は後方散乱光信号を偏光子を介して検出器に送り込む工程を含むことが好ましい。
【００１７】
別の態様において、光ファイバにおける偏波モード分散を測定するための方法が本明細書に開示され、光ファイバは軸線及び軸線に沿う長さを有する。本方法は、
（ａ）光ファイバの長さの第１の末端に線幅が０.５ｎｍより広い第１の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの第１の末端から第１の後方散乱光信号を出力させる工程、
（ｂ）第１の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第１の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｃ）第１の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程、ここで、解析する工程は、第１の後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第１の強度変動トレースをつくりながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む、及び
（ｄ）１ｋｍより短い長さ方向距離において０.３ｄＢより大きく絶対強度変動差が変化することを示すような高ＰＭＤを光ファイバの一部分が有するか否かを判定する工程、
を含む。
【００１８】
本方法は、スプールに巻き付けられているかまたはケーブル内に配置されている光ファイバに適用することができる。本方法は、無撚り光ファイバだけでなく、撚り光ファイバにも適用することができる。
【００１９】
別の態様において、高ＰＭＤに関して光ファイバを選別するための装置が本明細書に開示される。本装置は、
５ｎｍより広く、好ましくは１０ｎｍより広い線幅を有する光パルスを発生するためのＯＴＤＲ，
光パルスを偏光化するためのＯＴＤＲに光結合された偏光子、ここで、偏光化された光パルスは試験下の光ファイバの末端に送り込むことができる、及び
光ファイバの末端から出てくる後方散乱光を解析するための、光ファイバの末端とＯＴＤＲの間に光学的に配置された偏光アナライザ、
を備える。いくつかの実施形態において、本装置は連続波光源及び光源からの連続波光をチョッピングして所望のパルス幅を有する光パルスにするための手段をさらに備える。いくつかの実施形態において、光源の線幅または帯域幅は５ｎｍより広い。別の実施形態において、線幅は８ｎｍより広い。また別の実施形態において、線幅は１２ｎｍより広い。一実施形態において、本装置は、
連続波光源、
第１の光パルスを発生するためのＯＴＤＲ、
光パルスを電気パルスに変換するための、ＯＴＤＲに光結合されたパルス発生器、
連続波光を、ＯＴＤＲから放射される光パルスの線幅より広い、所望の線幅を有する第２の光パルスにパーシングするための、パルス発生器に電気的に接続され、連続波光源に光結合された、音響光学変調器（または音響光学セル）、
第２の光パルスを偏光化するための、音響光学変調器に光結合された偏光子、ここで、偏光化された第２の光パルスは光ファイバの末端に送り込むことができる、及び
光ファイバの末端から出てくる後方散乱光を解析するための、光ファイバの末端とＯＴＤＲの間に光学的に配置された偏光アナライザ、
を備える。本装置は第２の光パルスのパルス幅を調節するための音響光学変調器のコントローラをさらに備えることができる。好ましい実施形態において、連続波光源は（単段増幅のための）第１のＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）及び、第１のＥＤＦＡの出力をフィルタリングするための、第１の線幅を有する第１の帯域通過フィルタを備える。第１のＥＤＦＡは広帯域光源またはレーザまたはディザー化レーザに光結合することができる。別の好ましい実施形態において、連続波光源は、第１のＥＤＦＡのフィルタリングされた出力を増幅するための第２のＥＤＦＡ及び、（２段増幅のための）第２のＥＤＦＡの出力をフィルタリングするための、第２の線幅を有する第２の帯域通過フィルタをさらに備え、第２のＥＤＦＡのフィルタリングされた出力は音響光学変調器に入る。
【００２０】
すなわち、発明者等は、広線幅パルスからの後方散乱強度トレースにより、光ファイバ内の高ＰＭＤの存在を明らかにする解析が可能になり、さらに高ＰＭＤを有する比較的長さが短い光ファイバ区画の検出が可能になることを見いだした。発明者等は、パルスの線幅が広くなるほど、検出が可能になるＰＭＤが低くなることを見いだした。本方法は、ＰＭＤが高いファイバ区画が短く、数ｍしかない場合でも有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本明細書に用いられるように、感偏光測定は後方散乱光信号を、偏光子を介してから検出器に送り込む工程を含むことが好ましい。
【００２２】
光パルス源及び試験下のファイバを接続する光路は少なくとも１つの光コンポーネントを含む。好ましい実施形態において、光路の偏波条件の非縮退的改変は光路に配置された光コンポーネントの方位角の光路の方向に対する変更を含み、光コンポーネントは光路に配置され、偏光角の変化の大きさは１８０°の整数倍に等しくないかまたは実質的に等しくない。整数倍はゼロ倍を含み、よって偏光角の変化は１８０°の整数倍に実質的に等しくなく、０°に実質的に等しくない変化を含む。別の好ましい実施形態において、第１及び第２の入力偏光パルスは、１８０°の整数倍を差し引いた後に、５°と１７５°の間の角度だけ異なる、相異なる偏光角を有する。一実施形態において、光路の非縮退的改変は、光路における１つまたは複数の場所で光ファイバの一部を曲げることによって達成される。
【００２３】
好ましい実施形態において、ファイバの長さに沿う他の領域に対して変動性が低いかまたは高い領域が識別され、よってファイバの長さに沿う偏波モード分散がより高いかまたは低い領域が識別される。これは、例えば、その中でウインドウにわたって（好ましくは対数スケールで）標準偏差が計算される、スライディングデータウインドウを解析する工程及びファイバの長さに沿う局所変動に関係付けられる情報を生成するためにファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程によって達成することができる。解析する工程は、光ファイバの長さに関して標準偏差を空間的に分解する工程を含むことが好ましい。あるいは、他の方法工程を利用して、局所ウインドウ内で評価される局所最大−最小差のような、局所変動レベルを識別することができよう。
【００２４】
本発明の方法及び装置の結果、ＰＭＤを測定するための従来方法に優る多くの利点が得られる。第１に、本明細書に開示される方法を用いれば、ファイバの長さに沿う分布態様でＰＭＤ測定を非破壊的に行うことができる。したがって、本発明の方法は、新しく製造されたファイバを試験するだけでなく、遠距離通信システムに既に施設されているファイバを試験するためにも用いることができる。本明細書に説明される方法は、撚りファイバ製品及び無撚りファイバ製品のいずれにも有用であり、有効であることがわかった。既存の市販ＯＴＤＲで既に利用できる空間分解能をこえる、高空間分解能ＯＴＤＲは必要ではない。本明細書に開示される方法を用いれば、ファイバを破壊することなくファイバの長さに沿ってファイバのＰＭＤを測定することができる。本明細書に開示される方法を用いて、１５ｋｍよりも長く、２５ｋｍよりも長く、さらには３０ｋｍよりも長い、ファイバのＰＭＤの解析に成功している。
【００２５】
パルス光の放射及びファイバによって後方散乱されたかまたは反射されて戻された光の測定のいずれにも好ましい測器は光時間ドメイン反射率計（ＯＴＤＲ）である。ＯＴＤＲは光ファイバの様々な特性を測定するために用いられてきているが、最も普通には、ファイバ減衰を測定するため及びファイバ内の破断または不連続が生じている地点を識別するために用いられている。本明細書に用いられるようなＯＴＤＲにより、発明者等は、光導波路ファイバを通して光を送ることができ、散乱されて検出器に戻る小分率の光を観察することができる、装置を意味する。代表的なＯＴＤＲはファイバの長さに沿って後方散乱された光の強度を分解することができる。ほとんどのＯＴＤＲは、試験下のファイバにパルス光を送り込み、与えられたタイミングで後方散乱光を測定することによってこれを達成する。代表的なパルス幅は０.５ｍ（５ナノ秒）から２０００ｍ（２０マイクロ秒）にわたることができるが、本発明は、好ましくは約１０ｎｓと５００ｎｓの間、さらに好ましくは約５０ｎｓと２００ｎｓの間のパルス幅を用いる。
【００２６】
いくつかの好ましい実施形態において、光パルスは０.５ｎｍより広い線幅を有する。別の好ましい実施形態において、光パルスは１ｎｍより広い線幅を有する。また別の好ましい実施形態において、光パルスは２ｎｍより広い線幅を有する。さらに別の好ましい実施形態において、光パルスは５ｎｍより広い線幅を有する。別の好ましい実施形態において、光パルスは１０ｎｍより広い線幅を有する。線幅はピークから３ｄＢ下で測定される。
【００２７】
ＯＴＤＲは、偏光を放射することができ、後方散乱光から偏光を解析することができるＯＴＤＲである、偏光ＯＴＤＲであることが好ましい。発明者等は、光ファイバを評価する光パルスの線幅が広くなるほど、欠陥ＰＭＤ部分が生じているファイバ上の軸上の地点に対応する強度変動の降下を生じ、欠陥ＰＭＤ部分がない場所では強度がかなり高くなるトレースが得られる既知の方法とは異なり、（試験パルスの方向において）ファイバの後続部分に対して強度は低くなったままである、強度変動トレースすなわちサインが得られることを見いだした。
【００２８】
図１は、エミッタのような光パルス源及び光検出器を備える、本発明の方法の実施での使用に適する装置１０を示す。エミッタ及び検出器は別々のコンポーネントとすることができ、あるいは、レーザ光パルスを発生して光導波路ファイバ３０に送り込むことができる、ＯＴＤＲ２０に配置することができる。ＯＴＤＲは光路４０を介して試験下の光ファイバ３０に一連の光パルスを注入することができ、ＯＴＤＲ２０は、散乱されて戻された光を、光路４０を介して、ファイバ３０の同じ末端から検出して、検出された光から情報を抽出することもできる。本明細書に用いられるように、光路は、入力パルスが試験下の光ファイバに向けて進み、後方散乱戻り信号が試験下の光ファイバを後にして進む、経路を指す。光路は少なくとも１つの光コンポーネントを含む。
【００２９】
ＯＴＤＲ２０は（感偏光測定能力のない）通常のＯＴＤＲまたは偏光検出能力を有するＰＴＯＤＲ装置とすることができる。図１に示される実施形態においては、２つの光サーキュレータ５０及び５２並びに２つの偏光子６０及び６２が光路４０に設けられる。光サーキュレータ５０及び５２は、ＯＴＤＲ２０から放射された初期光パルスを、偏光子６２を介して試験下のファイバ３０に向けて導き、後方散乱されたパルスを、後方散乱光がＯＴＤＲ２０内部の検出器に到達する前に、光路４０の帰還部４４にある（本質的に偏光子である）偏光アナライザ６０を介して導くように構成される。図示される光サーキュレータ５０及び５２においては、ポート２だけで光の出入が可能となることに注意されたい。他の全てのポートにおける光の進行は単方向である。詳しくは、光は単方向に、ポート１からポート２及びポート２からポート３に進行できる。偏光子６２及び、必要に応じて、波長板７２が光路４０の入力部４２に挿入され、偏光子（偏光アナライザ）６０及び、必要に応じて、波長板７０が光路４０の帰還部４４に挿入される。変更パルスを発生するためにＰＯＴＤＲが利用される場合は、偏光子６２も必要に応じる。試験下のファイバ３０に入る光パルスは、５ｎｍより広く、いくつかの実施形態では１０ｎｍより広く、別の実施形態では５ｎｍと５０ｎｍの間の、線幅を有する。
【００３０】
本明細書に開示される実施形態においては、光路４０に他の光コンポーネントを配置することができる。例えば、試験下のファイバ３０内に投射される光の量を最大化するために偏光コントローラを用いることができる。光路４０において偏光子の前に配置された偏光コントローラはファイバ３０内の偏光状態を偏光子への入射光に合せることができる。
【００３１】
本明細書に開示される実施形態において、試験下のファイバ３０に入る光パルスは偏光化され、後方散乱光は偏光化されてから検出されて、感偏光測定が行われる。
【００３２】
装置１０は、試験下のファイバ３０に入る光パルスがファイバのいずれの複屈折軸に対しても非縮退であるように設定される。光路４０の偏波状態の改変は、例えば、偏光子６２の偏光角を変えるような、光路内の１つまたはそれより多くの光コンポーネントの偏光角を変えることによって実施することができる。偏光軸の角度を変えるために可回転偏光子を有利に用いることができる。偏光パルスを供給するためにＰＯＴＤＲが利用される場合には、ＰＯＴＤＲを出てくるパルスの偏光角を変えることもできる。さらに、または代りに、光路の偏波状態を改変するために、（必要に応じる波長板７０及び７２のような）１つまたはそれより多くの光コンポーネントを光路に付加することができ、及び／または１つまたはそれより多くの光コンポーネントを光路から取り除くことができる。
【００３３】
実施例１
本発明の実施形態を実証するため、図１に示されるような光ファイバ試験装置１０を用いて１２ｋｍ長光ファイバを試験した。ファイバ３０の第１の末端３１を光路４０に光結合した。ＰＯＴＤＲ２０から放射されるパルスのパルス幅は１００ｎｓであった。既知のＯＴＤＲは一般に１ｎｍと２ｎｍの間の線幅を提供する。全ての測定について偏光子６０及び偏光子６２の偏光角を固定した。第１のＰＯＴＤＲトレースからのスライディングデータウインドウにかけて第１のＰＯＴＤＲトレースの標準偏差を決定することで第１のＰＯＴＤＲトレースの強度変動を解析し、強度変動の解析を続けながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させることで、図２に示されるような、第１の強度変動トレース１００を得た。ファイバ３０の第１の末端３１を光路４０から切り離し、ファイバ３０の第２の（反対側の）末端３２を光路４０に光結合して、第２のＰＯＴＤＲトレースを得た。第１及び第２のＰＯＴＤＲトレースは約１５５０ｎｍで得た。第２のＰＯＴＤＲトレースからのスライディングデータウインドウにかけて第２のＰＯＴＤＲトレースの標準偏差を決定することで第２のＰＯＴＤＲトレースの強度変動を解析し、強度変動の解析を続けながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させることで、図２に示されるような、第２の強度変動トレース１０２を得た。
【００３４】
図２に見られるように、トレース１００は、それだけをとれば、ＰＭＤ欠陥（光ファイバの欠陥がある部分）は３ｋｍ地点から始まってさらに先の軸方向場所まで（例えば３ｋｍと１１ｋｍの間に）わたるファイバ軸上場所に存在することを示すように見えるであろう。トレース１００の最低強度は約０.１４ｄＢである。他方で、トレース１０２は、それだけをとれば、ＰＭＤ欠陥（光ファイバの欠陥がある部分）は４ｋｍ地点から始まってさらに手前の軸方向場所まで（例えば０ｋｍと４ｋｍの間に）わたるファイバ軸上場所に存在することを示すように見えるであろう。トレース１０２の最低強度は約０.１４ｄＢである。すなわち、単一のトレース（１００または１０２）に関し、１ｋｍより短いファイバ路長において０.３ｄＢをこえる強度変動トレース１００及び１０２の変化はファイバの欠陥性高ＰＭＤ区画の始点を示す。本発明のこの態様にしたがうファイバの解析は、例えば、ファイバの一端にしか試験のためにアクセスできない場合、あるいはファイバ全長が長すぎてＰＯＴＤＲパルスがファイバのそれぞれの末端から十分深くに進入せず、パルスがたどるファイバ路の十分な重なりが得られない場合に、有益である。例えば、ＰＯＴＤＲのダイナミックレンジ及び光路設定がファイバへの３５ｋｍ進入であり、５０ｋｍ長ファイバの解析が望まれる場合、第１の末端及び第２の末端から内部に進行する第１のパルス及び第２のパルスのそれぞれが重なり合うのは中間の２０ｋｍに過ぎないであろうが、一端からのトレースは３５ｋｍまでの評価に有用である。しかし、合せてとれば、第１の強度変動トレース１００及び第２の強度変動トレース１０２は、図２に示されるように、この場合は３ｋｍと４ｋｍの間の、ファイバの欠陥性ＰＭＤ領域のファイバ長上の場所の範囲を定める、急激な降下をそれぞれの図において示す。発明者等は、第１の強度変動トレース及び第２の強度変動トレースから導出される差トレースによってファイバのＰＭＤ欠陥性領域の場所の精度をさらに高め得ることを見いだした。
【００３５】
本発明の別の態様にしたがい、第１の強度変動トレース１００から第２の強度変動トレースを差し引くことによって強度変動トレース１００，１０２をさらに解析した。第１の強度変動トレース１００と第２の強度変動トレース１０２の間の差の絶対値を決定することによって、図３に示されるような、絶対強度変動差トレース１０４を得た。すなわち、ファイバの軸長に沿う対応する点において第１の強度変動トレースが第２の強度変動トレースから（またはこの逆に）差し引かれる。ファイバの軸線に沿う点に対してｄＢでプロットされた絶対強度変動差トレース１０４が図３に示される。強度変動差トレース１０４はファイバの長さに沿う３ｋｍと４ｋｍの間で顕著な垂下すなわち急激な遷移を示す。０.３ｄＢより大きな絶対強度変動差トレースの変化が長さ１ｋｍ未満のファイバでおこる。
【００３６】
比較及び検証のために、次いでファイバを破壊検査してＰＭＤ品質を調べた。３ｋｍ地点と４ｋｍ地点の間からの４２ｍ長のファイバを高ＰＭＤを有するとして識別して、この４２ｍ長ファイバをさらに１４本の３ｍ長区画に切り分けた。ファイバの微分群遅延（ＤＧＤ）を読み取るためにジョーンズマトリックス固有値解析（ＪＭＥ）法を用いて直接ＤＧＤ測定をさらに行い、ＤＧＤ測定結果は、欠陥（欠陥性高ＰＭＤ）が、長さに沿って、すなわちファイバの軸線に沿って測定して、ファイバの長さ６ｍに局限された０.３９ｐｓのＤＧＤに対応することを確証した。
【００３７】
すなわち、ファイバの長さのその部分に沿う強度の局所変動に関係付けられる情報が生成され、強度変動がファイバの偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関係することが示された。試験ファイバは、少なくとも大まかには、望ましくない高ＰＭＤを有するファイバあるいはファイバの１つまたは複数の部分を選別排除するための閾値レベルを較正するために用いることができるであろう。
【００３８】
図２を再度参照すれば、第１のトレース１００は４ｋｍにおいて低い値まで降下し、ファイバの長さに沿うさらに長い距離にわたって概ね低いままであることに注意すべきである。１つまたはそれより多くの既知のＰＭＤ評価方式によれば、継続する低値は４ｋｍより先のファイバ長の残余部分にわたってファイバが望ましくない高ＰＭＤを有することを示唆することになろう。しかし、対照的に、本発明は、この場合、既知の方法では欠陥があるとして棄却されたであろうファイバの大部分を包含する、４ｋｍより先の場所においてファイバＰＭＤが、実際にはより低く、許容できるＰＭＤ値を有することを明らかにすることでファイバＰＭＤの一層正確な評価を提供する。すなわち、本発明によれば、既知の方式では遭遇することになり得る、そのような誤った結論が避けられる。
【００３９】
発明者等は一般的に、発明者等が試験したファイバについて、０.３ｄＢより大きな絶対強度変動差トレースの値の存在が、その特定のファイバのある部分が高ＰＭＤを有し、絶対強度変動差トレース１０４が、トレースの残余部分に比較して、低い値に達する場所に高ＰＭＤ区画があることを示すことも見いだした。発明者等は一般的に、ファイバのどこでも（すなわちファイバの全長にかけて）０.１５ｄＢより小さい絶対強度変動差トレース１０４の値はその特定のファイバが許容できるＰＭＤを有することを示すことも見いだした。
【００４０】
実施例２
図４は、その長さにかけてどこでも０.１ｐｓ/ｋｍ１/２より小さいＰＭＤ値を有する光ファイバについての、第１及び第２の強度変動トレース１１０，１１２を絶対強度変動差トレース１１４とともに示す。絶対強度変動差トレース１１４はファイバの全長にかけて０.１２ｄＢより小さい。
【００４１】
本発明の実施には、第１及び第２の入力偏光パルスの偏光角が光ファイバのいずれの複屈折軸とも揃えられていないことが必要である。すなわち、試験下のファイバ、すなわちＰＭＤが極めて高い、欠陥のあるファイバに入射する光の偏光状態は直線偏光ではなく、光ファイバの２つの複屈折軸の内の１つと十分には揃えられていない。ファイバへの入射光が直線偏光であり、その方位が複屈折軸の１つと揃えられている稀な場合には、いくつかの波長が関与していても、ファイバの高ＰＭＤ区画を通過する光は偏光したままであり、したがって、強度変動トレースの顕著な降下は見られず、高ＰＭＤの存在は検出できないことになり、このため誤った結論に至り得る。欠陥のあるファイバまたは欠陥のあるファイバ区画を識別するために、複数の測定を行い、測定のそれぞれにおいてファイバに相異なる偏光状態を投射して、強度変動トレースにおけるいずれの急激な遷移も検出し、急激な遷移をもたないトレースは無視することによって、そのような可能性を低めることができる。相異なる状態は、光路の入力部に配置された光コンポーネントの方位角を変えることによるような、光路の偏光状態の非縮退的改変によって得ることができ、ここで偏光角の変化の大きさは１８０°の整数倍に等しくないか、または実質的に等しくない。整数倍はゼロ倍を含み、よって偏光角の変化は、１８０°の整数倍に実質的に等しくなく、０°にも実質的に等しくない。すなわち、トレースにおけるかなりの（０.２ｄＢより大きく、好ましくは０.３ｄＢより大きい）垂下の発生はファイバの高ＰＭＤ区画の存在を示すに役立つ一方で、垂下が生じないことは確定的証拠ではない（ＰＭＤ欠陥がないかまたはパルスの偏光方位がファイバの複屈折軸の内の１つと揃っている）と見なすべきである。
【００４２】
実施例３
図５は、５０ｋｍ長光ファイバからとられた強度変動トレースを簡略に示し、第１，第２及び第３の入力偏光パルスに対応して偏光子６２を０°，４５°及び−４５°の３つの異なる偏光角に設定した図１に示されるような装置を介して、第１，第２及び第３の入力偏光パルスを光ファイバの同じ末端に送り込み、それぞれの後方散乱強度トレースを得て、第１，第２及び第３の強度変動トレース１２０，１２２及び１２４のそれぞれを得ている。図５に見られるように、第１及び第３のトレース１２０及び１４４は２５ｋｍ地点にＰＭＤ欠陥が存在することを示すが、第２のトレース２２からはそのような地点の存在は確定的ではない。すなわち、２つの強度変動トレースはＰＭＤ欠陥の地点を正しく捕捉しているが、１つのトレースはその地点を捕らえ損なっており、発明者等は、試験下のファイバに入射する第２の光パルスの偏光状態が光ファイバの２つの複屈折軸の内の１つと十分に揃っていたと考えている。いくつかの好ましい実施形態において、本方法は、それぞれのパルスが（例えば、ファイバの上流の偏光子の偏光角を変えることによって得られる）相異なる偏光状態を有している３つの相異なるパルスをファイバの第１の末端に投射する工程、それぞれの後方散乱トレースを得る工程、第１の末端からの最低垂下トレースを選択する工程、それぞれのパルスが相異なる偏光状態を有している３つの相異なるパルスをファイバの第２の末端に投射する工程、それぞれの後方散乱トレースを得る工程、第２の末端からの最低垂下トレースを選択する工程、差トレースを得るために２つの選択されたトレースを利用する工程、及びファイバの長さに沿う差トレースの絶対値を決定する工程を含む。好ましい実施形態において、軸線及び軸線に沿う長さを有する光ファイバの偏波モード分散を測定するための方法は、
（ａ）光ファイバの長さの第１の末端に第１の複数の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの長さの第１の末端から第１の複数の後方散乱光信号を出力させる工程、ここで、第１の複数の入力偏光パルスはファイバの第１の末端に入る際にそれぞれがそれぞれの偏光状態を有する第１，第２及び第３の入力偏光パルスを含み、第１，第２及び第３の入力偏光パルスのそれぞれの偏光状態は互いに異なり、第１の複数の後方散乱光信号は第１，第２及び第３の入力偏光パルスに対応する第１，第２及び第３の後方散乱光信号を含む、
（ｂ）第１，第２及び第３の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第１，第２及び第３の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｃ）光ファイバの長さの第２の末端に第２の複数の入力偏光パルスを送り込み、よって光ファイバの長さの第２の末端から第２の複数の後方散乱光信号を出力させる工程、ここで、第２の複数の入力偏光パルスはファイバの第２の末端に入る際にそれぞれがそれぞれの偏光状態を有する第４，第５及び第６の入力偏光パルスを含み、第４，第５及び第６の入力偏光パルスのそれぞれの偏光状態は互いに異なり、第２の複数の後方散乱光信号は第４，第５及び第６の入力偏光パルスに対応する第４，第５及び第６の後方散乱光信号を含む、
（ｄ）第４，第５及び第６の後方散乱光信号の感偏光測定を行うことによって光ファイバの長さに対応する第４，第５及び第６の後方散乱強度トレースを得る工程、
（ｅ）第１，第２，第３，第４，第５及び第６の後方散乱強度トレースの強度変動を解析する工程、ここで、解析する工程は、それぞれの後方散乱強度トレースからのスライディングデータウインドウにわたる強度変動を解析する工程及び、強度変動の解析を続け、よってファイバの長さに沿う強度の局所変動に関係付けられる情報を含む第１，第２，第３，第４，第５及び第６の強度変動トレースをつくりながらファイバの長さに沿って長さ方向にデータウインドウを移動させる工程を含む、
（ｆ）第１，第２及び第３の強度変動トレースからなる第１の群から第１の選択された強度変動トレースを選択する工程、
（ｇ）第４，第５及び第６の強度変動トレースからなる第２の群から第２の選択された強度変動トレースを選択する工程、
（ｈ）第２の選択された強度変動トレースと第１の選択された強度変動トレースの間の差の絶対値を決定することによって光ファイバの長さに対応する絶対強度変動差トレースを生成する工程、及び
（ｉ）絶対強度変動差トレースをファイバにおける偏波モード分散（ＰＭＤ）分布に関連付ける工程、
を含む。第１の選択された強度変動トレースは第１の群内で最も低い強度を有する強度変動トレースであることが好ましい。第２の選択された強度変動トレースは第２の群内で最も低い強度を有する強度変動トレースであることが好ましい。それぞれの偏光状態は互いに少なくとも５°異なることが好ましい。
【００４３】
図６は光ファイバ３０においてＰＭＤの試験または選別を行うための別の装置２００を示す。装置２００は，装置２００に組み込まれたＯＴＤＲ２２０の線幅より広い線幅を有する光パルスを試験下のファイバ３０に供給する。装置２２０は、
連続波光源２１０，
与えられたパルス幅をもつ第１の光パルスを発生するためのＯＴＤＲ２２０，
光パルスを電気パルスに変換するための、ＯＴＤＲ２２０に光結合された、パルス発生器２８０，
ＯＴＤＲ２２０から放射される光パルスの線幅より広い所望の線幅を有する第２の光パルスに連続波光をパーシングするための、パルス発生器２８０に電気的に接続され、連続波光源２１０に光結合された、音響光学変調器２９０，
第２の光パルスを偏光化するための、音響光学変調器２９０に光結合された偏光子２６２，ここで、偏光化された第２の光パルスは光ファイバ３０の末端に送り込むことができる、及び、
光ファイバ３０の末端から出てくる後方散乱光を解析するための、光ファイバ３０の末端とＯＴＤＲ２２０の間に光学的に配置された、偏光アナライザまたは偏光子２６０，
を備える。本実施形態の連続波光源２１０は、２段増幅を有し、第１のＥＤＦＡ２１２，第１のＥＤＦＡ２１２の出力をフィルタリングするための第１の線幅をもつ第１の帯域通過フィルタ２１４，フィルタリングされた第１のＥＤＦＡ２１２の出力を増幅するための第２のＥＤＦＡ２１６，第２のＥＤＦＡ２１６の出力をフィルタリングするための第２の線幅をもつ第２の帯域通過フィルタ２１８を備え、フィルタリングされた第２のＥＤＦＡ２１６の出力は音響光学変調器２９０に入る。音響光学変調器２９０に取り付けられた音響光学変調器コントローラ２９２は、パルス発生器５８０から電気パルスを受け取り、連続波をチョッピングして指定されたパルス幅をもつ光パルスにするために備えられる。２つの光サーキュレータ２５０及び２５２並びに２つの偏光子２６０及び２６２がＯＴＤＲ２２０と試験下のファイバ３０の間の光路に備えられる。光検出器２７０が光サーキュレータ２５２とパルス発生器２８０の間に配置される。光サーキュレータ２５２は、ＯＴＤＲ２２０から放射された初期光パルスをパルス発生器２８０に導き、光路の帰還部の（本質的に偏光子である）偏光アナライザ２６０からの偏光化された後方散乱パルスをＯＴＤＲ２２０内部の検出器に導くように、構成される。光サーキュレータ２５０は、音響光学変調器２９０からの光パルスを試験下のファイバ３０に導き、試験下のファイバ３０からの後方散乱パルスを光路４０の帰還部の偏光アナライザ２６０に導くように、構成される。光サーキュレータ２５０及び２５２においては、ポート２５２でしか光は出入りできない。他のポートの全てにおいて光の進行は単方向である。詳しくは、光はポート１からポート２に、及びポート２方ポート３に、単方向に進行できる。ＯＴＤＲ２２０からの光出力は初めに、パルス発生器２８０を駆動するかまたはトリガをかけるために、ＯＴＤＲ２２０からの光パルス列と同じタイミング及び持続時間をもつ電気パルス列に変換される。電気パルス列は、ＥＤＦＡ２１６の２段増幅から入ってくるＣＷ光を、チョッピングして元の光パルス列と、帯域通過フィルタ２１４及び２１８によって制御されて線幅が広くなっていることを除き、同様であるかまたは基本的に同じ光パルス列にするために、変調するように再構成される。所望の光源線幅は２つの帯域通過フィルタ２１４及び２１８を適切に選択することによって得ることができる。偏光子２６２は試験下のファイバ３０内に偏光を投射するための偏光コントローラとしてはたらき、帰還路の偏光アナライザ２６０は後方散乱光を解析するためにはたらく。この構成により、より低いＤＧＤ値において絶対強度変動差トレースの急激な遷移の発現に達することができ、より緩いＰＭＤ欠陥、すなわち線幅が広くなるほど益々低くなるＰＭＤ許容閾値を検出できる能力が得られる。
【００４４】
標準偏差はリニアスケールで計算することができるが、対数スケールで計算することが好ましい。スライディングデータウインドウの好ましいサイズは５００〜２０００ｍである。ファイバの長さに沿ってデータウインドウをスライドさせ、ファイバの長さに沿って標準偏差を連続して計算することによって、発明者等が強度変動トレースと呼ぶ、新しいデータセットが生成される。ウインドウサイズはトレースにおける１つのデータ点を計算するために用いられるデータの幅を示す。ウインドウサイズが広くなるほど得られるトレースの変動性は低くなる。
【００４５】
いずれか特定の理論に束縛される必要はなくまた束縛されたくもなく、発明者等は、線形複屈折ファイバにおいて偏光状態が周期的に展開し、そのような周期性は光時間ドメイン反射率計で観察され得ることを注記しておく。線形複屈折ファイバ（無撚りファイバ）及び撚りファイバのいずれについても説明がなされている。エックス・チェン（X. Chen），ティー・エル・ハント（T. L. Hunt），エム-ジェイ・リー（M.-J. Li）及びディー・エイ・ノーラン（D. A. Nolan），「撚りファイバにおける偏光展開特性（Properties of polarization evolution in spun fibers）」，Optics Letters，２００３年、第２８巻，第２１号，ｐ.２０２８-２０３０を見よ。ＰＯＴＤＲで見られるような位置の関数としての規格化強度は、式：
【数１】
2009506342.tif 000003
【００４６】
で表すことができる。線形複屈折ファイバ及び偏光子はファイバの複屈折軸に対して４５°オフセットされた理想化短波長ＰＯＴＤＲの単純な場合については、上式は以下の簡単な形：
【数２】
2009506342.tif 000004
【００４７】
をとることができる。ここでＬＢは波長λにおけるファイバのビート長である。実際のＯＴＤＲの光源は有限の帯域幅を有し、よってλ０を中心として半値幅がΔλ/２の多くの波長がＯＴＤＲで見られる強度に寄与する。位置の関数としての総（積分）強度は積分：
【数３】
2009506342.tif 000005
【００４８】
で表すことができる。ここでｇ（λ）は分光加重関数である。
【００４９】
発明者等は、高ＰＭＤ区画を識別するための機構が、ＰＭＤが高いファイバ区画を通過する光パルスの分光減偏光に関係付けられると考えている。ＰＭＤが高い区画は本質的に偏波維持ファイバ区画である。比較的短い高ＰＭＤセグメントを有する光ファイバは、ＰＭＤが高い短ファイバ区画が後続する低ＰＭＤ区画からなり、この高ＰＭＤ区画にはさらに別の低ＰＭＤ区画が続き、それぞれの区画の複屈折レベルまたはＰＭＤレベルは異なるであろう。短い高ＰＭＤ区画の後方での２つの主偏光状態間の位相遅延は下式：
【数４】
2009506342.tif 000006
【００５０】
で表すことができる。ここで、位相ａは（高ＰＭＤをもたらす）欠陥に到達する点までのファイバにおける２つの偏光状態間で累積された位相差であり、位相ｂは（極めて短い長さであり得る）ＰＭＤが高い欠陥のある区画の端から注目する位置ｚまでに累積された位相差であり、τは短ファイバ区画の総ＤＧＤである。項：
【数５】
2009506342.tif 000007
【００５１】
は、（ＯＴＤＲで用いられるような）光源の線幅または帯域幅Δλが有限の値を有するから波長依存性が強く、分光減偏光を生じさせる。市販のＯＴＤＲの代表的な線幅値は１ｎｍと３ｎｍの間の範囲にある。分光減偏光機構の単純な解析において、波長λ−Δλ/２（ウインドウの短波長端）及び波長λ＋Δλ/２（ウインドウの長波長端）における位相が１８０°すなわちπラジアンのオーダーであれば、欠陥区画の先のファイバについての偏波変動は完全に消し去られることになろう。発明者等はこれを分光減偏光と称している。ウインドウにわたって１８０°の位相シフトを生じさせ得るＤＧＤの値は一般に、下式：
【数６】
2009506342.tif 000008
【００５２】
で決定することができる。ここでＣは１のオーダーの値を有する数である。Ｃは帯域幅の両端間での位相ずれが１８０°の場合に値１をとる。Δλ離れている波長間で完全な（１８０°の）位相ずれがおこっていなくとも、かなりの分光減偏光がおこり得る。したがって、分光減偏光の発現の実用評価に対し、Ｃは１より小さい値、例えば０.３をとる。分光減偏光に必要な実線幅Δλは、分光加重関数ｇ（λ）で表されるように、スペクトル線形状に依存しても若干変わり得る。分光減偏光がおこると、ＤＧＤが高い短区画の先の残余ファイバについてＰＭＤがどれだけ低いかに関わらず、ファイバを進行する光は少なくともある程度減偏光される。ＰＯＴＤＲから見ると、後方散乱トレースから決定されるようなファイバの欠陥性区画及び欠陥性区画に続く非欠陥区画に沿う光強度は、ファイバＰＭＤ品質にかかわらず小さな変動を示す。そのような結果が図２に示される。すなわち、用いられる線幅Δλが広くなるほど、検出できるτが小さくなり、存在を識別できる高ＰＭＤのレベルが一層低くなる。より小さな、選択されたτ（ＤＧＤ）を検出するため、すなわちより小さなＰＭＤを発生する欠陥を検出するためには、選択されたＤＧＤより大きなＤＧＤを有するＰＭＤ欠陥によって起発される、後方散乱トレースに見られるような実質的な減偏光を得るためにより大きな線幅が必要である。
【００５３】
発明者等は、分光減偏光の効果を示すために２つの場合をモデル化した。第１の場合において、図７は１５５０ｎｍにおけるビート長が３０ｍのファイバについての強度展開を示し、ここで、ＯＴＤＲの光源は１５５０ｎｍを中心として５ｎｍにわたって平坦な形状を有すると仮定され、図示されるファイバセグメントは微分群遅延（ＤＧＤ）が０.０５ｐｓのファイバの直後に配置されている。図７は波長１５４.７ｎｍ，１５５０ｎｍ及び１５５２．５ｎｍについての個々の波長の強度３００，３０２，３０４を示し、図８は図７の積分強度３０６を示す。図示されるファイバより前での累積ＤＧＤは非常に小さいから、それぞれの波長にともなう３つの強度曲線は互いにほとんど重なり合う。強度の波長依存性は弱く、したがって、ファイバの先行セグメントのＤＧＤによって図示されるファイバの偏波展開の挙動が有意に影響されることはない。第２の場合において、図９は１５５０ｎｍにおけるビート長が３０ｍのファイバについての強度展開を示し、ここで、ＯＴＤＲの光源は１５５０ｎｍを中心として５ｎｍにわたって平坦な形状を有すると仮定され、図示されるファイバセグメントは、ファイバの欠陥性ＰＭＤ部分を表す、微分群遅延（ＤＧＤ）が１.０７ｐｓのファイバの直後に配置されている。図９は波長１５４.７ｎｍ，１５５０ｎｍ及び１５５２．５ｎｍについての個々の波長の強度３１０，３１２，３１４を示し、図１０は図９の積分強度３１６を示す。注目する被検ファイバ（区画）の前に大きなＤＧＤが存在するため、ＯＴＤＲで見られるような被検ファイバの強度展開は波長に依存し、位相がずれている。したがって、それぞれを加え合せて積分強度トレースを形成すると、部分的相殺がおこり、得られる強度トレースは低レベルの変調深さを示す。すなわち、主要なＰＭＤ欠陥の後のファイバ部分は連続する低強度レベル変動度でトレースに反映されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明にしたがう装置を簡略に示す
【図２】図１の構成で評価した光ファイバの、ファイバの軸線に沿う位置に対してプロットした強度変動トレースを、ｄＢを単位として、示す
【図３】図２の強度変動トレースから決定された絶対強度変動差トレースを示す
【図４】高ＰＭＤを有していなかった別の光ファイバについての２つの強度変動トレース及びそれらの絶対強度変動差トレースを示す
【図５】光ファイバからの、１つのトレースではＰＭＤ欠陥の地点が明らかにならない、３つの強度変動トレースを示す
【図６】本発明にしたがう装置の別の実施形態を簡略に示す
【図７】微分群遅延（ＤＧＤ）が０.０５ｐｓのファイバ部分に続くファイバ部分についての３つの波長における強度評価を示す
【図８】図７の強度の積分強度を示す
【図９】微分群遅延（ＤＧＤ）が１.０７ｐｓのファイバ部分に続くファイバ部分についての３つの波長における強度評価を示す
【図１０】図９の強度の積分強度を示す
【符号の説明】
【００５５】
１０，２００    光ファイバＰＭＤ試験装置
２０，２２０    ＯＴＤＲ
３０    光導波路ファイバ
４０    光路
５０，５２，２５０，２５２    光サーキュレータ
６０，２６０    偏光アナライザ（偏光子）
６２，２６２    偏光子
７０，７２    波長板
２１０    連続波光源
２１２、２１６    ＥＤＦＡ
２１４、２１８    帯域通過フィルタ
２７０    光検出器
２８０    パルス発生器
２９０    音響光学変調器
２９２    音響光学変調器コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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