(57)【要約】【課題】光試験を効率良く低コストで実施することの可能な光通信システムおよび光試験装置を提供すること。【解決手段】端末側光ファイバ４−１〜４−４にそれぞれブリルアンシフト周波数の異なる光識別マーカ１０−１〜１０−４を形成する。そして単一波長の試験光を幹線光ファイバ２に入射し、光スプリッタ３の下流側からの反射光をヘテロダイン検波し、ビート成分を抽出する。そして各ビート成分の示すブリルアンシフト周波数とその強度スペクトルを観測することにより、端末側光ファイバ４−１〜４−４をそれぞれ特定し、障害の有無を検出するようにした。【選択図】      図１
2006140730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局内装置と、この局内装置から延伸される幹線光ファイバを複数の支線光ファイバに分岐する光分岐器とを具備する光通信システムにおいて、
試験光を発生する光源を有しこの試験光を前記幹線光ファイバに入射する光試験装置を備え、
前記複数の支線光ファイバの各々は、
前記試験光が入射された場合に各支線光ファイバごとに固有の周波数シフトでブリルアン散乱光を励起する光識別部を備え、
前記光試験装置は、
前記光分岐器および前記幹線光ファイバを介して到来するブリルアン散乱光を観測する観測手段と、
前記観測されたブリルアン散乱光の周波数に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれを識別する識別手段とを備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記光試験装置は、
さらに、前記識別された支線光ファイバの状態を前記ブリルアン散乱光に基づいて個別に検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記検出手段は、各周波数におけるブリルアン散乱光の強度に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれにおける障害の有無を検出することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記光試験装置は、
前記光源により発生される試験光を一部分岐してローカル光を生成する分岐手段と、
前記光分岐器および前記幹線光ファイバを介して到来する反射光と前記ローカル光とを合波する合波手段と、
この合波手段により合波された光を電気信号に変換する受光素子とを備え、
前記観測手段は、
前記電気信号をヘテロダイン検波してビート成分を抽出する検波手段と、
前記抽出されたビート成分の周波数対強度特性を測定するスペクトラムアナライザとを備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記光試験装置は、
さらに、前記ビート成分の側波帯の中心周波数およびその強度に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれにおける障害の位置を判別する判別手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記光識別部は、各支線光ファイバごとに接続され各支線光ファイバごとに固有の屈折率分布を有する希土類添加型光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記希土類添加型光ファイバは、各支線光ファイバごとに個別に異なるＧｅＯ２添加濃度を有するＧｅＯ２添加型光ファイバであることを特徴とする請求項６に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記支線光ファイバがシングルモードファイバである場合に、前記希土類添加型光ファイバにおけるコアとクラッドの比屈折率を前記シングルモードファイバの比屈折率と同等にしたことを特徴とする請求項６に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記光識別部は、各支線光ファイバごとに接続され各支線光ファイバごとに固有の温度に温度管理される光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記光識別部は、各支線光ファイバごとに接続され各支線光ファイバごとに固有の張力歪みを印加される光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項１１】
局内装置とこの局内装置から延伸される幹線光ファイバを複数の支線光ファイバに分岐する光分岐器とを具備する光通信システムに用いられる光試験装置において、
前記幹線光ファイバに入射される試験光を発生する光源と、
前記複数の支線光ファイバのそれぞれにおいて前記試験光により励起され、前記光分岐器および前記幹線光ファイバを介して到来するブリルアン散乱光を観測する観測手段と、
前記観測されたブリルアン散乱光の周波数に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれを識別する識別手段とを具備することを特徴とする光試験装置。
【請求項１２】
さらに、前記識別された支線光ファイバの状態を前記ブリルアン散乱光に基づいて個別に検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光試験装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、各周波数におけるブリルアン散乱光の強度に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれにおける障害の有無を検出することを特徴とする請求項１２に記載の光試験装置。
【請求項１４】
さらに、前記光源により発生される試験光を一部分岐してローカル光を生成する分岐手段と、
前記光分岐器および前記幹線光ファイバを介して到来する反射光と前記ローカル光とを合波する合波手段と、
この合波手段により合波された光を電気信号に変換する受光素子とを備え、
前記観測手段は、
前記電気信号をヘテロダイン検波してビート成分を抽出する検波手段と、
前記抽出されたビート成分の周波数対強度特性を測定するスペクトラムアナライザとを備えることを特徴とする請求項１１に記載の光試験装置。
【請求項１５】
さらに、前記ビート成分の側波帯の中心周波数およびその強度に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれにおける障害の位置を判別する判別手段を備えることを特徴とする請求項１４に記載の光試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システムと、この光通信システムに利用される光試験装置に関する。特に本発明は、局内装置と複数の加入者端末とが光スプリッタを介して接続される、分岐型光線路の状態を試験および監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて局内装置と加入者端末とを接続する光線路の形態には、Single Star（ＳＳ）構成、Passive Double Star（ＰＤＳ）構成などがある。ＳＳ構成は、１つの局内装置と１つの加入者端末とを１本の光ファイバで接続する形態である。ＰＤＳ構成は、局内に設けられる光スプリッタにより分岐型の光線路を形成するという形態である。このような形態の光線路を試験する方法として、局からパルス光を送信して反射光を測定する、いわゆるＯＴＤＲと称する試験方法が知られている。
【０００３】
光通信システムを健全に運用するには、光線路を試験して光信号の伝送状態をチェックすることが欠かせない。この種の試験を光試験と称する。近年ではシステム配設コストの低減への要請からＰＤＳ構成が注目されてきており、そのなかでもユーザ宅近傍に光分岐点を設ける形態が主流となってきている。このような形態の光線路のための試験方法が例えば非特許文献１に開示される。既存の光試験方法につき以下に説明する。
【０００４】
図１１は、既存の光試験方法の一例を説明するための図である。図１１のシステムにおいて、局内装置１から延伸される幹線光ファイバ２は光スプリッタ３により端末側光ファイバ４−１〜４−４に分岐され、分岐型光線路が形成される。各端末側光ファイバ４−１〜４−４はそれぞれ加入者端末５−１〜５−４に接続される。局内装置１と幹線光ファイバ２との間には光カプラ９が挿入され、光パルス試験器４０からのパルス状の試験光は光スイッチ８によりオン／オフされ、光カプラ９から端末側に送出される。
【０００５】
試験時においては、各光ファイバ内で試験光に対して発生した後方散乱光または反射光が光カプラ９および光スイッチ８を介して光パルス試験器４０に導かれ、その強度スペクトルが測定される。加入者端末５−１〜５−４それぞれの入射端には、信号光を透過して試験光を遮断する光フィルタ６−１〜６−４が設けられており、試験光は後方に反射する。光フィルタ６−１〜６−４には、例えば光ファイバのコアにファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を書き込んだフィルタを用いることができる。なお、以下の記述において局内装置１から各加入者端末５−１〜５−４へと向かう方向を下流側と称し、その逆の方向を上流側と称する。
【０００６】
図１２は光パルス試験装置４０の一構成例を示す図である。図１２において、半導体レーザ５１の出力光は光変調器５４によりパルス変調され、パルス状の試験光が発生される。この試験光は光カプラ５２から出力され、図１１の光スイッチ８および光カプラ９を経由して分岐型光線路に入射される。この入射光の一部は図１１の各光ファイバにおける後方散乱あるいは反射により戻り、光カプラ９、光スイッチ８、および光カプラ５２を経由して図１２の受光素子５３により検出される。
【０００７】
図１３は光パルス試験装置４０により測定される波形の一例を示す図である。光フィルタ６−１〜６−４は試験光を強く反射するため、その位置に対応して大きなピークが観測される。この反射光の強度は光ファイバ２，４において生じる後方散乱よりも強いため、反射光ピークの位置から光フィルタ６−１〜６−４のそれぞれからの反射を確認することができ、このことを端末側光ファイバ４−１〜４−４の識別に利用できる。ちなみに光パルス試験装置４０の距離分解能は、２０nsecのパルス幅で３５ｄＢのフレネル反射点から３０ｍ程度である。
【０００８】
しかしながら、このように端末側光ファイバ４−１〜４−４を反射光ピークの時間幅により識別するためには、端末側光ファイバ４−１〜４−４の長さを個々に変える必要がある。すなわち上記手法では反射距離分解能よりも短い位置識別が不可能であることから、端末側光ファイバ４−１〜４−４の長さを互いに少なくとも３０ｍ程度は異ならせる必要があり、このため光ファイバケーブルの施工の手間が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
例えば図１１において、光スプリッタ３から光フィルタ６−１までの線路長と光フィルタ６−４までの線路長とがほぼ等しいとすると、光パルス試験装置４０において２つの光フィルタ６−１、６−４による反射が重なって観測される。すなわち複数の光フィルタの位置の違いが反射光ピークの時間幅より小さい場合には、複数の光フィルタの位置が１つのピーク位置としてしか観測されないことになる。よって２つの端末側光ファイバ４−１、４−４のうち一方が故障して反射光が消えても残りの光ファイバからの反射光ピークが存在するために、障害発生を検知できないことになる。さらにこの手法により反射や損失の生じた線路を特定するには各線路の状態（長さやフィルタの有無など）を変更するごとにその旨を登録し、管理する必要があり、手間はますます煩雑になる。次に、既存の他の光試験方法につき述べる。以下の手法は例えば非特許文献２に開示される。
【００１０】
図１４は、既存の光試験方法の他の例を説明するための図である。図１４のシステムは、図１１のシステムにおいて光スプリッタ３をArrayed Waveguide Grating（ＡＷＧ）型光スプリッタ３′に置き換え、光フィルタ６−１〜６−４を光フィルタ６−１′〜６−４′に置き換え、さらに光パルス試験装置４０を、波長可変型の可変光パルス試験装置４０′に置き換えたものである。可変光パルス試験装置４０′は出力光波長を例えばλ１〜λ４に段階的に切り替える。これらのパルス光は光スプリッタ３′により波長に応じた経路に振り分けて出力され、それぞれ端末側光ファイバ４−１〜４−４を介して光フィルタ６−１′〜６−４′に達し、反射される。可変光パルス試験装置４０′から例えば波長λ１の試験光が送出された場合、この試験光は光スプリッタ３′により光ファイバ４−１のみに振り分けられるため、光ファイバ４−１の線路状態を監視することができる。試験光波長を切り替えることにより、全ての光ファイバ４−１〜４−４の線路状態を監視することができる。
【００１１】
しかしながらＡＷＧのような光学部品は高価であり、また設置される環境の温度変化が大きいと透過波長のドリフトを生じるため、その補正が必要になるという問題点がある。もちろん波長可変型の光パルス試験装置はそれ自体が高価であり、経済性を求めるＰＤＳ構成の目的に相反するために問題は大きい。
【００１２】
また、上記いずれの手法によっても、光線路の接続点でフレネル反射が発生するとその反射の裾引きにより測定パルス光の幅以上のデッドゾーン（測定不可能な区間）が発生するために、レイリー散乱光の損失を判定できなくなるという不具合もある。  
このほか関連する技術が下記非特許文献３に開示される。この文献には光ファイバの屈折率ｎとＧｅＯ２添加濃度ｗとの関係が示される。
【非特許文献１】I.Sankawa,et.al."Fault loation technique for in−service branched optical fiber networks", IEEE Photon.Technol.Letter,vol.2,No.10,Oct,1990
【非特許文献２】K.Tanaka,et.al. "Measuring the individual attenuation distribution of passive branched optical networks", IEEE Photon.Technol.Letter,vol8,No.7,July,1996
【非特許文献３】Y.Koyamada et.al., "Simulating and designing Brillouin gain spectrum in single-mode fibers", JLT,Vol.22 No.2, February 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上述べたように既存の光試験技術には、システム配設や情報管理の手間が煩雑であったり、あるいは高価な光学部品を要するためシステム自体が高価なものとなるという不具合がある。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、ＰＤＳ構成の光線路において生じた障害の位置を局内側からの線路長差によらず安価に検出することを可能とし、これにより光試験を効率良く低コストで実施することの可能な光通信システムおよび光試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、局内装置と、この局内装置から延伸される幹線光ファイバを複数の支線光ファイバに分岐する光分岐器とを具備する光通信システムにおいて、試験光を発生する光源を有しこの試験光を前記幹線光ファイバに入射する光試験装置を備え、前記複数の支線光ファイバの各々は、前記試験光が入射された場合に各支線光ファイバごとに固有の周波数シフトでブリルアン散乱光を励起する光識別部を備え、前記光試験装置は、前記光分岐器および前記幹線光ファイバを介して到来するブリルアン散乱光を観測する観測手段と、前記観測されたブリルアン散乱光の周波数に基づいて前記複数の支線光ファイバのそれぞれを識別する識別手段とを備えることを特徴とする光通信システムが提供される。
【００１５】
このような手段を講じることにより支線光ファイバごとに異なる周波数シフトを持つブリルアン散乱光が励起され、このブリルアン散乱光は光試験装置に戻る。従ってブリルアン散乱光の周波数をモニタすることにより支線光ファイバ（すなわち端末側光ファイバ）を個別に区別できる。さらに、ブリルアン散乱光の有無をモニタすることで各端末側光ファイバの状態を検出することができる。従って端末側光ファイバの長さを変えたり管理したりする必要が無くなり、手間を削減して光試験を効率良く実施できるようになる。また光フィルタや複数波長対応型の光スプリッタなどの高価な光学部品を必要としないので、システムコストを容易に低下させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光試験を効率良く低コストで実施することの可能な光通信システムおよび光試験装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係わる光通信システムの第１の実施形態を示すブロック図である。なお図１において図１１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図１のシステムは図１１と同様のＰＤＳ型のトポロジを持つが、光パルス試験装置４０を光試験装置７に置き換えたものとなっている。なお局側において幹線光ファイバ２に光カプラ９を挿入し、この光カプラ９に光スイッチ８を介して測定装置７を接続することで、局内装置１からの指令によりインサービスモニタリングを実施することができる。インサービスモニタリングにおいては試験装置７から光スイッチ８、光カプラ９を経由して幹線光ファイバ２に試験光を送出し、ＰＤＳ型光線路からの戻り光が光カプラ９、光スイッチ８を経由して試験装置７で受信される。
【００１８】
さらに、図１においては図１１の光フィルタ６−１〜６−４を排除し、端末側光ファイバ４−１〜４−４の加入者端末側の一部にそれぞれ光識別マーカ１０−１〜１０−４を形成するようにする。光識別マーカ１０−１〜１０−４は各端末側光ファイバ４−１〜４−４ごとに接続（融着）される光ファイバ部材であり、それぞれ固有の屈折率分布を有する。好ましくは光識別マーカ１０−１〜１０−４はＧｅＯ２などをコアにドープした希土類添加型光ファイバである。ＧｅＯ２添加濃度をそれぞれ異ならせることにより、その長さによらず光識別マーカ１０−１〜１０−４の特性を変えることができる。
【００１９】
すなわち、幹線光ファイバ２に入射された光周波数ν０の試験光は、加入者端末５−１〜５−４に至るまでの経路における光ファイバ中の音波（フォノン）と相互作用する。この相互作用により試験光の一部は散乱され、その周波数は伝搬媒質である光ファイバの音響速度に応じてシフトし、ブリルアン散乱光が発生する。
【００２０】
このような構成において光ファイバの屈折率分布を変更することにより、ブリルアン散乱光の周波数を固有に設定することが可能である。本実施形態では光識別マーカ１０−１〜１０−４の屈折率分布をそれぞれ異ならせることにより、局内装置１から各加入者端末５−１〜５−４に至る各経路の屈折率分布をそれぞれ変化させるようにしている。
【００２１】
図２は、図１の光試験装置７の一実施の形態を示す機能ブロック図である。図２において、試験光源２１は光周波数ν０の試験光を連続的に発生出力する。この試験光は光カプラ２５−１により口元で一部分岐され、ローカル光とプローブ光とが生成される。このうちプローブ光は光カプラ２５−２から光ファイバを介して出力され、幹線光ファイバ２（図１）に入射される。
【００２２】
ローカル光は、光スプリッタ３および前記幹線光ファイバ２を介して到来するブリルアン散乱光を観測する観測部２０、に入射される。すなわち図１において発生したブリルアン散乱光は、光カプラ２５−２を経由して同様に観測部２０に入射される。ローカル光（周波数ν０）およびブリルアン散乱光（周波数ν０±νＢ）は光カプラ２５−３により合波され、フォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子２３より、ビート信号νＢを含む電気信号に変換される。この電気信号は増幅器２２により増幅されたのちスペクトルアナライザ３０に入力される。電気信号はスペクトルアナライザ３０によりヘテロダイン検波される。すなわち電気信号は、νＢに近い周波数信号を発生するローカルオシレータ（ＬＯ）２９の局部信号とミキサ２７により混合され、ベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２８により不要波成分が除去され、これによりブリルアン周波数シフトνＢのブリルアン散乱光に基づくビート成分が抽出される。このビート成分はＡ／Ｄ変換器３１によりディジタル変換され、制御部５０に与えられる。
【００２３】
なおヘテロダイン検波において生じ易い偏波揺らぎを低減させるため、ローカル光を偏波スクランブラ２４を通過させたのち光カプラ２５−３に入射すると都合がよい。ブリルアン後方散乱光ν０±νＢとローカル光ν０とを合波してヘテロダイン検波することにより、受光素子２３において、ブリルアン散乱光は周波数νＢのビート信号として検出される。
【００２４】
ところで制御部５０は、本実施形態に係わる処理機能として識別処理部５０ａと、検出処理部５０ｂと、判別処理部５０ｃとを備える。識別処理部５０ａは、観測されたブリルアン散乱光の周波数に基づいて端末側光ファイバ４−１〜４−４のそれぞれを識別する。検出処理部５０ｂは、識別された端末側光ファイバ４−１〜４−４の状態を、ブリルアン散乱光に基づいて個別に検出する。判別処理部５０ｃは、ビート成分の側波帯の中心周波数およびその強度に基づいて、端末側光ファイバ４−１〜４−４のそれぞれにおける障害の位置を判別する。次に、上記構成における作用を詳しく説明する。
【００２５】
図３は、光識別マーカ１０−１〜１０−４からのブリルアン後方散乱光を示す模式図である。光スプリッタ３から下流側の４本の端末側光ファイバ４−１〜４−４を測定対象とし、各端末側光ファイバ４−１〜４−４は、それぞれ共通の特性をもつ光ファイバ部分と、個別の特性をもつ光識別マーカ１０−１〜１０−４を持つ。この構成の分岐型光線路に試験光ν０が入射されると、光ファイバ部分においてはいずれも（ν０±νｂ）のブリルアン散乱光が生じる。これに対し光識別マーカ１０−１〜１０−４においては、周波数（ν０±ν１）〜（ν０±ν４）のブリルアン散乱光が、それぞれ個別に生じることになる。各光識別マーカ１０−１〜１０−４のブリルアンシフト量はそれぞれν１、ν２、ν３、ν４と表される。よって光試験装置７において検出されるビート信号の周波数は、νＢ＝±（νｂ＋ν１＋ν２＋ν３＋ν４）と表される。
【００２６】
例えば、波長λ＝１.５５μmとした場合のブリルアン散乱光の周波数シフト量をΔνとすると、Δνは光ファイバの屈折率をｎ、ファイバ長手方向の音響速度をＶＬ、試験光波長λをパラメータとして式（１）により表される。  
【数１】
2006140730.tif 000003
【００２７】
屈折率ｎ、およびＶＬは、ＧｅＯ２添加濃度ｗ［ｗｔ％］により次式（２）,（３）のように決定される。なお式（２）,（３）は例えば非特許文献３により導くことが可能である。  
【数２】
2006140730.tif 000004
【００２８】
このように複数の光識別マーカ１０−１〜１０−４で生じるブリルアン散乱シフト周波数を、ビート信号として測定することができる。光スプリッタ３から下流側の各光ファイバにおいて発生するブリルアン周波数シフトを、式（１）〜（３）を用いて算出すると次の値が得られる。
【００２９】
すなわち端末側光ファイバ４−１〜４−４、および光識別マーカ１０−１〜１０−４のＧｅＯ２添加濃度ｗをそれぞれ（３．０）、（７．３）、（１１．６）、（１５．８）、（１９．９）［ｗｔ％］とすると、試験波長が１．５５μｍのとき、屈折率ｎはそれぞれ（１．４６２）、（１．４６９）、（１．４７５）、（１．４８１）、（１．４８７）となる。またブリルアンシフト量Δνは、（１０．９７）、（１０．６７）、（１０．３７）、（１０．０７）、（９．７７）［ＧＨｚ］となる。
【００３０】
図４は、ブリルアン後方散乱光のスペクトルを示す図である。光試験装置７（図１）においてこれらのブリルアン後方散乱光を測定すると、図４に示すように、光識別マーカ１０−１〜１０−４ごとに異なる波長の識別信号が得られる。なお図１のシステムの光ファイバがシングルモードファイバである場合、各光識別マーカ１０−１〜１０−４のＧｅＯ２添加濃度を調節してコアとクラッドの比屈折率をシングルモードファイバと同等にすれば、モードフィールド径の違いによる接続損失を抑えることが可能である。クラッドのＧｅＯ２添加濃度はブリルアンシフト量にはほとんど影響しない。
【００３１】
環境変動などにより−２０〜７５°Ｃの範囲で温度が変化すると、ブリルアン周波数は１００ＭＨｚ程度のオーダで揺らぐ。周波数シフトの隣接するブリルアン散乱光をそれぞれ識別するためには、それぞれのスペクトルが十分に離れている必要がある。
【００３２】
ブリルアン散乱光の周波数帯域は約５０ＭＨｚ程度であるので、光識別マーカ１０−１〜１０−４からのブリルアン周波数シフトの中心周波数が上記のように０．３ＧＨｚ程度保たれていれば、光識別マーカ１０−１〜１０−４によるブリルアン周波数シフトを余裕を持って観測することができる。
【００３３】
なお光ファイバのブリルアンシフト周波数は温度変化だけでなく、張力歪みの印加によっても変動する。このことを積極的に利用して、張力や温度を制御することによっても、光識別マーカ１０−１〜１０−４に固有のブリルアン周波数シフトを持たせることができる。この場合、光識別マーカ１０−１〜１０−４のコア濃度は一定であっても良い。
【００３４】
図５および図６は、光試験装置７（図１）においてヘテロダイン検波により得られるビート信号周波数ν１〜ν４を示す模式図である。図５は端末側光ファイバ４−１〜４−４のいずれにも障害がない場合を示し、この場合には全てのビート信号周波数ν１〜ν４が互いに異なるスペクトル位置に観測される。図６は、端末側光ファイバ４−２において過度の損失をもたらす障害が生じた場合を示す。または図６は、図７に示すように光識別マーカ１０−２（および加入者端末５−２）が接続されていない状態に対応する。この場合、図６の破線に示されるようにビート信号ν２が減衰して観測される。
【００３５】
これらの図に示されるように本実施形態によれば、端末側光ファイバ４−１〜４−４のいずれかに障害が生じると、対応する光識別マーカ１０−１〜１０−４によるビート信号が減衰するか、または消失する。どの端末側光ファイバに障害が生じたかは、ビート信号周波数により一意に識別できる。従って端末側光ファイバ４−１〜４−４の線路長が互いに同じであっても、障害の生じた端末側光ファイバを特定することが可能にとなる。
【００３６】
従って、光スプリッタ３から下流側の各端末側光ファイバ４−１〜４−４を、その線路長差によらずそれぞれに線路ごとに識別することができるようになる。また本実施形態では光識別マーカ１０−１〜１０−４の特性により、励起されるブリルアン周波数がそれぞれ固有に決定される。よって試験光は単一の波長でよく、多波長光源を不要として装置コストを安価に抑えることが可能となる。
【００３７】
また複数の端末側光ファイバ４−１〜４−４からのブリルアンシフト波長に対して幹線光ファイバ２のブリルアンシフト波長を十分に分離可能にすることにより、幹線光ファイバ２を周波数分離して識別することも可能である。さらに、ブリルアン散乱光はフレネル反射やレーリー散乱光と周波数軸上で分離できるために、本実施形態よれば、ブリルアン光のパワーの時間変化測定において反射によるデッドゾーンが発生しないという利点を得られる。
【００３８】
以上をまとめると本実施形態では、端末側光ファイバ４−１〜４−４に、それぞれブリルアンシフト周波数の異なる光識別マーカ１０−１〜１０−４を形成する。そして単一波長の試験光を幹線光ファイバ２に入射し、光スプリッタ３の下流側からの反射光をヘテロダイン検波し、ビート成分を抽出する。そして各ビート成分の示すブリルアンシフト周波数とその強度スペクトルを観測することにより、端末側光ファイバ４−１〜４−４をそれぞれ特定し、障害の有無を検出するようにしている。
【００３９】
このようにしたので、光スプリッタ３よりも下流側に位置する光ファイバのそれぞれの情報を、ブリルアン波長のシフト量変化をパラメータとして得ることができる。すなわち各加入者端末近傍の光識別マーカ１０−１〜１０−４からのブリルアン散乱光を検出することにより、端末側光ファイバ４−１〜４−４を個別に識別し、障害の発生を検出することができる。これにより分岐型光ファイバの監視試験などの運用業務を効率化できるようになる。これらのことから本実施形態によれば、光試験を効率良く低コストで実施することの可能な光通信システムおよび光試験装置を提供することが可能になる。
【００４０】
［第２の実施形態］
第１の実施形態においては、障害の発生した端末側光ファイバを局内において特定可能とする技術を開示した。第２の実施形態ではこれに加え、障害の発生した位置、すなわち光試験装置７から障害個所までの長さを特定することを可能とする技術を開示する。  
図８は、例えば図５のビート信号周波数を周波数軸に対して拡大して示す模式図である。なお添字ｉ（ｉ＝１〜ｎ）により光識別マーカ１０−ｉを区別した。すなわち図８は、光識別マーカ１０−ｉから戻るブリルアン散乱光とローカル光とのビート信号であるνｉを周波数軸に対して拡大し、光パワーの強度変調を測定したスペクトルを示す。図８に示すように、抽出されたビート信号に対してνｉ±ｆｉの側波帯が存在する。
【００４１】
試験光源２１（図２）と光識別マーカ１０−ｉとの光路長をＬｉ１とし、光識別マーカ１０−１〜１０−４の長さをそれぞれＬｉ２とすると、光識別マーカ１０−ｉからのブリルアン散乱光のビート信号ｆｉの中心周波数は次式（４）により表される。  
【数３】
2006140730.tif 000005
【００４２】
式（４）においてｖは光ファイバ中の光速を示す。Ｌｉ１が５ｋｍの場合、中心波長から２０ｋＨｚ程度の分解能を達成できれば側波帯を観測することができる。つまりスペクトラムアナライザ３０により十分な精度で側波帯を観測できる。また距離Ｌの精度としては、例えば５ｋｍの線路では１ｍの距離差を２Ｈｚの周波数差として読みとることが可能である。
【００４３】
図９は、光ファイバ識別部１０−１が途中で断線した場合の線路状態を示す図である。なお端末側光ファイバ４−２〜４−４については健全な状態であるとして図示を省略する。加入者端末５−１からＬｆ［ｋｍ］の位置で、光ファイバ識別部１０−１の断線障害が発生したとする。このとき側波帯の中心周波数ｆ１′は、図１０および次式（５）に示すようにシフトする。  
【数４】
2006140730.tif 000006
【００４４】
このときの側波帯信号のパワーＰは、スペクトル曲線を周波数の関数Ｉ（ｆ）とし、この側波帯を含むスペクトラムアナライザの分解能を図１０に示すように定数Ｂとしたとき、次式（６）２より表される。
【数５】
2006140730.tif 000007
【００４５】
このことは次の理由により説明できる。すなわち光識別マーカ１０−１〜１０−４において障害が発生すると障害から下流側の戻り光が消滅するため、Ｐは光識別マーカの長さに比例して（Ｌ１２−Ｌｆ）／Ｌ１２倍へと減少し、よってパワースペクトラムが狭帯化する。この中心周波数ｆ′の変化とスペクトル幅の変化、およびパワースペクトルの変化を観測することにより、試験光源２１から障害位置までの線路長を高い精度で検出することができる。すなわち第２の実施形態によれば、障害の発生位置を検出することが可能になる。さらにこのことを応用して本実施形態によれば、端末側光ファイバ４−１〜４−４の線路長情報を精度よく測定することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば試験光は連続光に限らずパルス状であっても良い。また試験光の波長は唯一とは限らない。例えば複数の波長に切り替えられるようにしておき、システム要請に応じて適切な試験光波長を用いるようにしても良い。試験光波長を切り替えても光識別マーカごとのブリルアンシフトがそれぞれ固有の値となることは明らかであろう。  
また光スプリッタ３における分岐数は４に限らない。如何なる分岐数においてもブリルアンシフト波長間隔を適切に設定することにより、分岐数の多いＰＤＳ構成においても光スプリッタ３から端末側の状態を局内から個別に試験することが可能である。さらに光スプリッタ３から下流側全体を光識別マーカとしても良い。すなわち端末側光ファイバ４−１〜４−４の一部分だけに光識別マーカ１０−１〜１０−４を形成するのではなく、光スプリッタ３から各加入者端末５−１〜５−４に至る各経路の全てを、光識別マーカ１０−１〜１０−４とするようにしても良い。光識別マーカ１０−１〜１０−４も光ファイバであり光信号の伝送機能を持つことから、このような構成は十分に可能である。
【００４７】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係わる光通信システムの第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】図１の光試験装置７の一実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３】光識別マーカ１０−１〜１０−４からのブリルアン後方散乱光を示す模式図。
【図４】ブリルアン後方散乱光のスペクトルを示す図。
【図５】光試験装置７のヘテロダイン検波により得られるビート信号周波数ν１〜ν４を示す模式図。
【図６】光試験装置７のヘテロダイン検波により得られるビート信号周波数ν１〜ν４を示す模式図。
【図７】光識別マーカ１０−２（および加入者端末５−２）が接続されていない状態を示す模式図。
【図８】分離されたビート信号周波数を周波数軸に対して拡大して示す模式図。
【図９】光ファイバ識別部１０−１が途中で断線した状態を示す図。
【図１０】ブリルアン散乱光の側波帯のスペクトルがシフトした状態を示す図。
【図１１】既存の光試験方法の一例につき説明するための図。
【図１２】光パルス試験装置４０の一構成例を示す図。
【図１３】光パルス試験装置４０により測定される波形の一例を示す図。
【図１４】既存の光試験方法の他の例を説明するための図。
【符号の説明】
【００４９】
１…局内装置、２…幹線光ファイバ、３…光スプリッタ、４（４−１〜４−４）…端末側光ファイバ、５（５−１〜５−４）…加入者端末、６（６−１〜６−４）…光フィルタ、７…光試験装置、８…光スイッチ、９…光カプラ、１０（１０−１〜１０−４）…光識別マーカ、２０…観測部、２１…試験光源、２２…増幅器、２３…受光素子、２４…偏波スクランブラ、２５（２５−１〜２５−３）…光カプラ、２７…ミキサ、２８…ローパスフィルタ、２９…ローカルオシレータ、３０…スペクトラムアナライザ、４０…光パルス試験装置、４０′…波長可変光パルス試験装置、５０…制御部、５０ａ…識別処理部、５０ｂ…検出処理部、５０ｃ…判別処理部、５１…半導体レーザ、５２…光カプラ、５３…受光素子
【図１】
2006140730.tif 000008
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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