(57)【要約】【課題】従来よりも簡易な装置構成で、かつ容易に空間多重光伝送路評価を可能とする装置及び方法を提供すること。【解決手段】参照干渉計を主測定干渉計のローカル光路に設け、２つの干渉計の信号を１つの受光器及びＡ／Ｄ変換器で一括取得し、デジタルフィルタリング処理により参照干渉計と主測定干渉計のビート信号を分離する。参照干渉計と主測定干渉計のビート信号が周波数軸上で重複しないよう、参照干渉計に用いられる遅延ファイバはτRef≠τFUT−τLoとする必要がある。しかしながら光源の位相雑音を補償するためにはτRef≒τFUT−τLoに対応するビート信号が必要となるため、以下の信号処理により、τRef≠τFUT−τLoの遅延ファイバで得られる信号からτRef≒τFUT−τLoの信号を算出する。【選択図】図２
2019020276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数掃引した連続光を出射する光源と、
前記連続光を分波してそれぞれ異なる遅延を与える複数の光経路を含み、被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記複数の光経路伝搬後の連続光とを合波してビート信号を出力する干渉計であって、前記複数の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバに対して遅延τLoを与える第１の光経路と、前記第１の光経路に対して遅延τRefを与える第２の光経路とを備える、前記干渉計と、
前記ビート信号を検出する光検出手段と、
前記ビート信号を用いて前記被測定空間多重光ファイバの空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価する演算処理手段とを備え、
前記演算処理手段は、前記光検出手段で得られたビート信号に対してフィルタリング処理を施すことにより、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第１のビート信号と、前記第１の光経路伝搬後の連続光と前記第２の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第２のビート信号を分離抽出し、前記第２のビート信号の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化Ｘ1（ｔ）を用いて遅延ＮτRef（Ｎは自然数）の場合の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化ＸN（ｔ）を次式から算出し、
【数１】
2019020276.tif 000024
前記ＸN（ｔ）を用いて前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正し、前記位相揺らぎ補正後の第１のビート信号をフーリエ変換して、前記被測定空間多重光ファイバにおける空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価することを特徴とする空間多重光伝送路評価装置。
【請求項２】
前記第２の光経路が有する遅延τRefは、前記被測定空間多重光ファイバの遅延の平均値をτFUTとしてτRef＜｜τFUT−τLo｜／２を満たし、
前記演算処理手段は、前記ＸN（ｔ）の計算において、Ｎに３以上かつ｜τFUT−τLo｜／τRefに最も近い整数を用いることを特徴とする請求項１に記載の空間多重光伝送路評価装置。
【請求項３】
｜τFUT−τLo−ＮτRef｜は、前記連続光のコヒーレンス時間よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の空間多重光伝送路評価装置。
【請求項４】
周波数掃引した連続光を出射するステップと、
前記連続光を分波して、被測定空間多重光ファイバと、前記被測定空間多重光ファイバに対して遅延τLoを与える第１の光経路と、前記第１の光経路に対して遅延τRefを与える第２の光経路にそれぞれ入射し、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１および第２の光経路伝搬後の連続光とを合波してビート信号を出力するステップと、
前記ビート信号を受光して電気信号に変換するステップと、
前記電気信号に対してフィルタリング処理を施すことにより、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第１のビート信号と、前記第１の光経路伝搬後の連続光と前記第２の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第２のビート信号を分離抽出するステップと、
前記第２のビート信号の前記連続光の光源の位相雑音に起因する位相の時間変化Ｘ1（ｔ）を用いて遅延ＮτRef（Ｎは自然数）の場合の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化ＸN（ｔ）を次式から算出し、
【数２】
2019020276.tif 000025
前記ＸN（ｔ）を用いて前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正するステップと、
前記位相揺らぎ補正後の第１のビート信号をフーリエ変換して、前記被測定空間多重光ファイバにおける空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価するステップと、
を有することを特徴とする空間多重光伝送路評価方法。
【請求項５】
前記第２の光経路が有する遅延τRefは、前記被測定空間多重光ファイバの遅延の平均値をτFUTとしてτRef＜｜τFUT−τLo｜／２を満たし、
前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正するステップは、前記ＸN（ｔ）の計算において、Ｎに３以上かつ｜τFUT−τLo｜／τRefに最も近い整数を用いることを特徴とする請求項４記載の空間多重光伝送路評価方法。
【請求項６】
｜τFUT−τLo−ＮτRef｜は、前記連続光のコヒーレンス時間よりも小さいことを特徴とする請求項４又は５に記載の空間多重光伝送路評価方法。
【請求項７】
前記第１の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバと同一ケーブル内に収容された光ファイバであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の空間多重光伝送路評価方法。
【請求項８】
前記第１の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバと同一ケーブル内に収容された光ファイバであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の空間多重光伝送路評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチモード光ファイバ、マルチコア光ファイバ等を用いた空間多重光伝送路の特性評価を行う空間多重光伝送路評価装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ１本あたりの光伝送容量を拡大する技術として、マルチモード光ファイバやマルチコア光ファイバを用いた空間多重光伝送技術（以下、ＳＤＭ）がある。ＳＤＭでは、モードやコアといった異なる空間チャネルで信号を多重化することにより伝送容量を拡大する。しかしながら、空間チャネル間にモード結合や遅延時間差があると信号品質の劣化や信号復元処理の複雑化につながることが知られている。そのため、空間多重光伝送路を評価する上でモード結合や遅延時間差は重要な指標であり、それらを正確に評価できる測定法が求められている。
【０００３】
空間多重光伝送路評価法として、周波数掃引光干渉法（以下、ＦＭＣＷ法）がある（非特許文献１参照）。図１に、従来提案されているＦＭＣＷ法の装置構成の一例を示す。この測定装置は、２つのマッハツェンダ干渉計で構成され、１つは被測定伝送路を含む主測定干渉計１０２、もう１つは光源１０１の位相雑音のモニタリングに用いられる参照干渉計１０３である。光源１０１には周波数掃引手段を有する光源を用い、時間に対して線形に周波数掃引された連続光を出射する。このとき、主測定干渉計１０２で得られるビート信号ＩFUT（ｔ）は次式のように記述できる。
【０００４】
【数１】
2019020276.tif 000003
【０００５】
ここでａm、τmは空間チャネルｍの透過光の振幅と遅延時間、τLoはローカル光の遅延時間、γは周波数掃引速度、ν0は試験光の初期周波数、θ（ｔ）は光源の位相雑音、φFUT（ｔ）とφLo（ｔ）はそれぞれ被測定伝送路とローカル光路における振動等の外乱由来の位相雑音である。なお、ここでは光源からの出射光Ｅ（ｔ）、空間チャネルｍの透過光Ｅm（ｔ）、ローカル光ＥLo（ｔ）はそれぞれ以下のように表されることとした。
【０００６】
【数２】
2019020276.tif 000004
【０００７】
【数３】
2019020276.tif 000005
【０００８】
【数４】
2019020276.tif 000006
【０００９】
参照干渉計１０３で得られるビート信号ＩRef（ｔ’）は次式で記述される。
【００１０】
【数５】
2019020276.tif 000007
【００１１】
ここでτRefは参照干渉計１０３に用いられる遅延ファイバの遅延時間である。なお、ここでは参照干渉計１０３が外乱の影響を受けない環境に設置されており、ファイバ由来の位相雑音は無視できることとした。ＩRef（ｔ’）を取得する際、ｔ’＝ｔ−τLoとなるよう取得開始時刻を調節すると、参照干渉計１０３のビート信号は次式のようになる。
【００１２】
【数６】
2019020276.tif 000008
【００１３】
ＩRef（ｔ）を用いて、ＩFUT（ｔ）に含まれる位相雑音を低減する。具体的には、ＩRef（ｔ）のヒルベルト変換を用いるか、もしくは９０度ハイブリッド光回路を用いてＩRef（ｔ）を検出することにより、ＩRef（ｔ）の位相情報を抽出し、任意の位相変化δ間隔に対応する時間間隔ｔi（ｉは自然数）に基づいてＩFUT（ｔ）をリサンプリングする（非特許文献２）。リサンプリング後に残留する位相雑音Θ（ｔi）は次式のようになる。
【００１４】
【数７】
2019020276.tif 000009
【００１５】
ここでｔiは次式を満たす時間列である。
【００１６】
【数８】
2019020276.tif 000010
【００１７】
なお、式（７）では空間チャネル間の遅延時間差が小さく、τn≒τm＝τFUT（τnは空間チャネルｎの遅延時間）と近似できることとした。式（７）より、τRef＝τFUT−τLoを満たす遅延ファイバを参照干渉計に用いた場合、Θ（ｔi）＝０となり、光源の位相雑音がキャンセルされる。φFUT（ｔ）及びφLo（ｔ）を無視すると、ＩFUT（ｔ）におけるビート周波数γ（τm−τLo）が空間チャネルｍの遅延時間に対応する。したがって、ＩFUT（ｔ）をフーリエ変換して得られるビート周波数スペクトル強度波形がいわゆるインパルス応答波形に対応し、空間チャネル間のモード結合や遅延時間差を評価できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】T.-J. Ahn and D. Y. Kim, “High-resolution differential mode delay measurement for a multimode optical fiber using a modified optical frequency domain reflectometer,” Opt. Express 13(20), 8256-8262 (2005).
【非特許文献２】J. Song, W. Li, P. Lu, Y. Xu, L. Chen, and X. Bao, “Long-Range High Spatial Resolution Distributed Temperature and Strain Sensing Based on Optical Frequency-Domain Reflectometry,” IEEE Photonics Journal 6(3), 6801408 (2014).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、前述したように、参照干渉計１０３を用いることで光源１０１の位相雑音の影響を補償することができるが、補償効果を得るためには主測定干渉計１０２と参照干渉計１０３とでそれぞれ受光器１０４、１０６及びＡ／Ｄ変換器１０５、１０７を用意する必要があるため、装置構成上コスト高となる上、これら２つの干渉計１０２、１０３の間でデータ取得タイミングの同期をとらなくてはならない。
【００２０】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は従来よりも簡易な装置構成で、かつ容易に空間多重光伝送路評価を可能とする装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するために、本発明は、空間多重光伝送路評価装置であって、周波数掃引した連続光を出射する光源と、前記連続光を分波してそれぞれ異なる遅延を与える複数の光経路を含み、被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記複数の光経路伝搬後の連続光とを合波してビート信号を出力する干渉計であって、前記複数の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバに対して遅延τLoを与える第１の光経路と、前記第１の光経路に対して遅延τRefを与える第２の光経路とを備える、前記干渉計と、前記ビート信号を検出する光検出手段と、前記ビート信号を用いて前記被測定空間多重光ファイバの空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価する演算処理手段とを備え、前記演算処理手段は、前記光検出手段で得られたビート信号に対してフィルタリング処理を施すことにより、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第１のビート信号と、前記第１の光経路伝搬後の連続光と前記第２の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第２のビート信号を分離抽出し、前記第２のビート信号の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化Ｘ1（ｔ）を用いて遅延ＮτRef（Ｎは自然数）の場合の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化ＸN（ｔ）を次式から算出し、
【００２２】
【数９】
2019020276.tif 000011
【００２３】
前記ＸN（ｔ）を用いて前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正し、前記位相揺らぎ補正後の第１のビート信号をフーリエ変換して、前記被測定空間多重光ファイバにおける空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価することを特徴とする。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空間多重光伝送路評価装置において、前記第２の光経路が有する遅延τRefは、前記被測定空間多重光ファイバの遅延の平均値をτFUTとしてτRef＜｜τFUT−τLo｜／２を満たし、前記演算処理手段は、前記ＸN（ｔ）の計算において、Ｎに３以上かつ｜τFUT−τLo｜／τRefに最も近い整数を用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の空間多重光伝送路評価装置において、｜τFUT−τLo−ＮτRef｜は、前記連続光のコヒーレンス時間よりも小さいことを特徴とする。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、空間多重光伝送路評価方法であって、周波数掃引した連続光を出射するステップと、前記連続光を分波して、被測定空間多重光ファイバと、前記被測定空間多重光ファイバに対して遅延τLoを与える第１の光経路と、前記第１の光経路に対して遅延τRefを与える第２の光経路にそれぞれ入射し、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１および第２の光経路伝搬後の連続光とを合波してビート信号を出力するステップと、前記ビート信号を受光して電気信号に変換するステップと、前記電気信号に対してフィルタリング処理を施すことにより、前記被測定空間多重光ファイバ伝搬後の連続光と前記第１の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第１のビート信号と、前記第１の光経路伝搬後の連続光と前記第２の光経路伝搬後の連続光との干渉で生じる第２のビート信号を分離抽出するステップと、前記第２のビート信号の前記連続光の光源の位相雑音に起因する位相の時間変化Ｘ1（ｔ）を用いて遅延ＮτRef（Ｎは自然数）の場合の前記光源の位相雑音に起因する位相の時間変化ＸN（ｔ）を次式から算出し、
【００２７】
【数１０】
2019020276.tif 000012
【００２８】
前記ＸN（ｔ）を用いて前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正するステップと、前記位相揺らぎ補正後の第１のビート信号をフーリエ変換して、前記被測定空間多重光ファイバにおける空間チャネル間の遅延時間差もしくはモード結合を評価するステップと、を有することを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の空間多重光伝送路評価方法において、前記第２の光経路が有する遅延τRefは、前記被測定空間多重光ファイバの遅延の平均値をτFUTとしてτRef＜｜τFUT−τLo｜／２を満たし、前記第１のビート信号の位相揺らぎを補正するステップは、前記ＸN（ｔ）の計算において、Ｎに３以上かつ｜τFUT−τLo｜／τRefに最も近い整数を用いることを特徴とする。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項４又５に記載の空間多重光伝送路評価方法において、｜τFUT−τLo−ＮτRef｜は、前記連続光のコヒーレンス時間よりも小さいことを特徴とする。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載の空間多重光伝送路評価方法において、前記第１の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバと同一ケーブル内に収容された光ファイバであることを特徴とする。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載の空間多重光伝送路評価方法において、前記第１の光経路は、前記被測定空間多重光ファイバと同一ケーブル内に収容された光ファイバであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明を用いることにより、従来よりも少ない受光器及びＡ／Ｄ変換器でＦＭＣＷ法を実施できるため、低コストで装置を構成することができる。また、１つのＡ／Ｄ変換器で測定を実施できることにより、従来のように複数のＡ／Ｄ変換器間でデータ収録タイミングの同期をとる必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のＦＭＣＷ法で用いられる装置構成の一例を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態で用いられる装置構成の一例を示すブロック図であり、（ｂ）は空間多重光ファイバの接続点の拡大図である。
【図３】本発明で得られるビート信号のスペクトル強度の一例である。
【図４】本発明の実施形態における測定の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
従来のＦＭＣＷ法では光源直後に光を分岐させ、分岐下部で参照干渉計と主測定干渉計を独立して構成していたのに対し、本発明では参照干渉計を主測定干渉計のローカル光路に設け、上記２つの干渉計の信号を１つの受光器及びＡ／Ｄ変換器で一括取得し、デジタルフィルタリング処理により参照干渉計と主測定干渉計のビート信号を分離することで上記課題を解決する。具体的には、後述する本発明の一実施形態のような、図２に示す構成とすることができる。
【００３６】
本装置構成では、参照干渉計と主測定干渉計のビート信号が周波数軸上で重複しないよう、参照干渉計に用いられる遅延ファイバはτRef≠τFUT−τLoとする必要がある。しかしながら光源の位相雑音を補償するためにはτRef≒τFUT−τLoに対応するビート信号が必要となるため、以下の信号処理により、τRef≠τFUT−τLoの遅延ファイバで得られる信号からτRef≒τFUT−τLoの信号を算出する。
【００３７】
本発明の装置構成における参照干渉計のビート信号の時間変化Ｘ1（ｔ）は次式で記述される。
【００３８】
【数１１】
2019020276.tif 000013
【００３９】
なお、ここでは位相雑音補償に不要なｔに依存しない項を無視した。また、参照干渉計の遅延ファイバが外乱の影響を受けない環境に設置されており、遅延ファイバにおける外乱由来の位相雑音は無視できることとした。Ｘ1（ｔ）を用いて次式を計算することにより、参照干渉計の遅延がＮτRef（Ｎは自然数）の場合の位相の時間変化ＸN（ｔ）を次式により算出する。
【００４０】
【数１２】
2019020276.tif 000014
【００４１】
ｔに依存しない項を無視すると、式（１０）の計算結果は次式のようになる。
【００４２】
【数１３】
2019020276.tif 000015
【００４３】
ＸN（ｔ）を用いて、従来手法と同様に任意の位相変化間隔に対応する時間列ｔiでＩFUT（ｔ）をリサンプリングする。リサンプリングの結果、残留する位相雑音ΘN（ｔi）は次式のようになる。
【００４４】
【数１４】
2019020276.tif 000016
【００４５】
式（１２）より、ＮτRef＝τFUT−τLoの場合において光源の位相雑音がキャンセルされる。したがって、参照干渉計にτRef≒（τFUT−τLo）／Ｎを満たす遅延ファイバを用いることにより、１つの受光器及びＡ／Ｄ変換器でＦＭＣＷ法を実施することができる。なお、τRefは｜τFUT−τLo−ＮτRef｜が光源のコヒーレンス時間に比べて十分小さければ厳密にτRef＝（τFUT−τLo）／Ｎを満たさなくてもよい。
【００４６】
さらに、本発明の構成ではローカル光路に加わる外乱由来の位相雑音も参照干渉計でモニタリングできるため、被測定光ファイバとローカル光路が互いに同一の外乱が加わる環境下（同一ケーブル内等）にある場合、外乱由来の位相雑音も補償することができる。被測定光ファイバとローカル光路で加わる外乱が同一である場合、以下の関係が成り立つ。
【００４７】
【数１５】
2019020276.tif 000017
【００４８】
式（１３）より、式（１２）は次式のように記述される。
【００４９】
【数１６】
2019020276.tif 000018
【００５０】
【数１７】
2019020276.tif 000019
【００５１】
参照干渉計の遅延ファイバがτRef＝（τFUT−τLo）／Ｎを満たす場合、ΦN（ｔi）は次式に示すようにゼロになる。
【００５２】
2019020276.tif 000020
【００５３】
したがって、本発明により光源由来だけでなく伝送路に加わる外乱由来の位相雑音も補償できる。
【００５４】
なお、ここではローカル光路のみが被測定ファイバと同じ外乱に加わる環境下にある場合について述べたが、参照干渉計の遅延ファイバもローカル光路と同様に同一環境下にある場合でも外乱由来の位相雑音を補償できる。この場合、Ｘ1（ｔ）は次式のように記述できる。
【００５５】
【数１８】
2019020276.tif 000021
【００５６】
ここでφRef（ｔ）は参照干渉計の遅延ファイバに加わる外乱による位相雑音である。遅延ファイバに加わる外乱がローカル光路と同一とみなせる場合、以下の関係が成り立つ。
【００５７】
【数１９】
2019020276.tif 000022
【００５８】
式（１８）を式（１７）に代入した結果、Ｘ1（ｔ）は式（９）と同じであるため、この場合も外乱由来の位相雑音の補償が可能である。
【００５９】
次に本発明で用いることのできるＮの値の条件について以下に述べる。本発明において注意すべき点は、受光して得られる信号には以下３種類のビート信号が含まれ、各ビート信号が周波数軸上で重複しないように設計する必要がある点である。
＃１：被測定光ファイバ透過光とローカル光（参照干渉計の遅延ファイバと異なる光路の透過光）のビート信号
＃２：被測定光ファイバ透過光と参照干渉計の遅延ファイバ透過光のビート信号
＃３：参照干渉計のビート信号
【００６０】
図３に、本発明で得られるビート信号のスペクトル強度を示す。本発明では＃１〜＃３の各ビート信号をデジタルフィルタリング処理により分離し、＃３のビート信号の位相を用いて＃１の信号について位相雑音補償を行う。参照干渉計の遅延ファイバがτRef＝（τFUT−τLo）／Ｎを満たすとすると、＃１〜＃３のビート周波数はそれぞれ以下のようになる。
＃１のビート周波数：γ（τFUT−τLo）
＃２のビート周波数：γ（１−１／Ｎ）（τFUT−τLo）
＃３のビート周波数：γ（τFUT−τLo）／Ｎ
したがってこれら３つの周波数が互いに重複しないために、本発明ではＮに３以上の整数を用いることが条件となる。
【００６１】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について、詳細に説明する。ここでは一例として、被測定光ファイバにマルチモードシングルコア光ファイバを用いた場合について述べる。
【００６２】
図２に、本発明の一実施形態に係る空間多重光伝送路評価装置の構成を示す。なお、図２において被測定光ファイバ２２１以外はシングルモードシングルコア光ファイバで構成されることとする。また、被測定光ファイバ２２１は空間多重光伝送路評価装置に含まれる構成ではなく、測定時に空間多重光伝送路評価装置に設置されるものであり、取り外し可能に光合波器２１１および光分波器２１４に接続されている。
【００６３】
光源２０１には周波数掃引手段を有する光源を用い、時間に対して線形に周波数掃引された連続光が出射される。出射された連続光を第１の光分波器２１１で２分岐し、一方は被測定光ファイバ２２１に入射する試験光、もう一方はローカル光とする。試験光は軸ずれ接続点を通して被測定光ファイバ２２１に入射し、被測定光ファイバ２２１内では複数の伝搬モードが励振される。なお、ここでは軸ずれ接続点の代わりにモード合波器等の他の手段を用いて複数の伝搬モードを励振してもよい。
【００６４】
ローカル光は遅延τLoを有する光ファイバ２２２を伝搬後に第２の光分波器２１２でさらに２分岐され、一方は遅延τRefを有する光ファイバ２２３を伝搬する。上記第１及び第２の光分波器２１１、２１２で分岐された計３つの伝搬光を第１および第２の光合波器２１３、２１４で全て合波し、合波して生じたビート信号を受光器２０４で電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２０５でデジタル信号に変換する。
【００６５】
尚、本発明の空間多重光伝送路評価装置は、被測定光ファイバ２２１と同様に、遅延τLoを有する光ファイバ２２２および遅延τRefを有する光ファイバ２２３を備えている必要はなく、光分波器２１１、２１２および光合波器２１３、２１４に外部の光ファイバを遅延τLoを有する光ファイバ２２２および遅延τRefを有する光ファイバ２２３として接続する構成としても良い。
【００６６】
次に演算処理装置２０６において、得られたビート信号を用いて被測定光ファイバ２２１におけるモード間遅延時間差及びモード結合を評価する。図４に、演算処理装置２０６で行われる計算処理のフローチャートを示す。
【００６７】
先ず、ビート信号をフーリエ変換してビート周波数を解析する（ステップＳ１）。なお、＃１〜＃３のビート周波数が既知であればステップＳ１は必ずしも実施しなくてもよい。
【００６８】
次に、ビート信号に対してデジタルフィルタリング処理を行い、＃１と＃３のビート信号を抽出する（ステップＳ２）。
【００６９】
次に、ステップＳ２で抽出した＃３のビート信号ＩRef（ｔ）を用いて参照干渉計２０３から出力される遅延がτRefの場合のビート信号の位相の時間変化Ｘ1（ｔ）を次式により求める（ステップＳ３）。
【００７０】
【数２０】
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【００７１】
ここでＨ｛ＩRef（ｔ）｝はＩRef（ｔ）のヒルベルト変換である。
【００７２】
次に、ステップＳ３で求めたＸ1（ｔ）を用い、式（１０）を計算して遅延がＮτRefの場合のビート信号の位相の時間変化ＸN（ｔ）を求める（ステップＳ４）。
【００７３】
次に、一定間隔の位相変化に対応する時間列ｔiを求める（ステップＳ５）。時間列ｔiはＸN（ｔi）＝ｉδ（δは位相間隔）を満たす時間列とする。
【００７４】
次に、ステップＳ５で求めた時間列ｔiに基づいてステップＳ２で抽出した＃１のビート信号をリサンプリングする（ステップＳ６）。
【００７５】
最後に、ステップＳ６でリサンプリングした＃１のビート信号をフーリエ変換し、スペクトル強度波形を得る（ステップＳ７）。得られるスペクトル強度波形がいわゆるインパルス応答波形に対応し、空間チャネル間のモード結合や遅延時間差を評価できる。
【００７６】
なお、本実施例ではマルチモードシングルコア光ファイバを評価しているが、本発明はこれに限定されず、シングルモードマルチコア光ファイバもしくはマルチモードマルチコア光ファイバについて実施してもよく、複数の空間チャネルを励振する手段としてマルチコア光ファイバに対応するファンイン・ファンアウトデバイス等を用いてもよい。
【００７７】
本発明を用いることにより、従来よりも少ない受光器及びＡ／Ｄ変換器でＦＭＣＷ法を実施できるため、低コストで装置を構成することができる。また、１つのＡ／Ｄ変換器で測定を実施できることにより、従来のように複数のＡ／Ｄ変換器間でデータ収録タイミングの同期をとる必要がなくなる。特に敷設後の伝送路評価等の場面では、従来法では離れた２地点間で連携して測定を実施する必要があり測定タイミングの同期が困難であるが、本発明により受光側の一地点のみでデータ収録が可能となる。
【００７８】
さらに、被測定光ファイバと同一ケーブルに収容されたファイバをローカル光路に用いる場合、２つの光路でケーブルを共有することで装置構成が単純化するだけでなく、外乱由来の位相雑音も低減できるため、本発明は光伝送路の保守運用の観点で従来法に対して大きな優位性を持つ。
【符号の説明】
【００７９】
１０１、２０１  周波数掃引光源
１０２、２０２  主測定干渉計
１０３、２０３  参照干渉計
１０４、１０６、２０４  受光器
１０５、１０７、２０５  Ａ／Ｄ変換器
１０８  データ収録タイミング同期手段
１０９、２０６  演算処理装置
２１１、２１２  光分波器
２１３、２１４  光合波器
２２１  被測定光ファイバ
２２２  遅延τLoを有する光ファイバ
２２３  遅延τRefを有する光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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