(57)【要約】波長分散の値とその符号の測定が可能であり、しかもその測定に要する手間と時間を低減することができる波長分散測定システムを提供することを目的とする。波長分散測定システムは、光源１０、１２、光アッテネータ１４、１６、光合波器１８、位相変調器２０、光増幅器２２、２６、音響光学変調器２４、サーキュレータ２８、光受信装置３０を備える。２つの波長の強度比を１対２に設定して光ファイバ１００の戻り光に含まれるストーク光あるいはアンチストーク光を光受信装置３０によって検出することにより波長分散が測定される。また、２つの波長の強度比を変更して波長分散を測定し、その変化の様子を観察することにより、光受信装置３０によって波長分散の符号が判定される。
2003042652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を有する２つの波長成分の強度比が可変に設定されるパルス光を被測定ファイバの一方端に入射する入射機構と、
前記入射機構に対して前記２つの波長成分の強度比を設定する強度比設定手段と、
前記被測定ファイバの一方端から出射される戻り光の中から、ストーク光およびアンチストーク光の少なくとも一方を検出して電気的な検出信号を生成する検出手段と、
前記検出信号の周波数を算出する周波数算出手段と、
前記周波数算出手段によって算出された周波数に基づいて、前記被測定ファイバの波長分散を算出する波長分散算出手段と、
前記２つの波長成分の強度比が前記強度比設定手段によって変更された前後に行われた前記周波数算出手段による波長分散の複数回の算出結果に基づいて、波長分散の符号を判定する符号判定手段と、
を備えることを特徴とする波長分散測定システム。
【請求項２】
前記強度比設定手段によって前記２つの波長成分の強度比を１対２に設定して前記波長分散算出手段によって波長分散を求めるとともに、前記強度比設定手段によって前記２つの波長成分の強度比を１対２以外に設定して前記波長分散計算手段によって計算した値を前記波長分散の値と比較することにより、前記符号判定手段による前記波長分散の符号判定を行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項３】
前記入射機構は、
前記２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、
前記２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、
前記光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と、
前記２つの光源から前記光合波器までの間に挿入され、前記２つの光源の少なくとも一方から出力される光の強度を可変する光アッテネータと、
を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項４】
前記入射機構は、
前記２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、
前記２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、
前記光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と、
前記２つの光源から前記光合波器までの間に挿入され、前記２つの光源の少なくとも一方から出力される光を調整可能に減衰させる変調器と、
を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項５】
前記入射機構は、
強度が調整可能な前記２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、
前記２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、
前記光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項６】
前記入射機構は、前記光合波器の出力光を前記被測定ファイバの一方端に入射するとともに、この一方端から出射される前記戻り光を前記検出手段に入射するサーキュレータをさらに備えることを特徴とする請求の範囲第３項記載の波長分散測定システム。
【請求項７】
前記入射機構は、前記光合波器の出力光を前記被測定ファイバの一方端に入射するとともに、この一方端から出射される前記戻り光を前記検出手段に入射するサーキュレータをさらに備えることを特徴とする請求の範囲第４項記載の波長分散測定システム。
【請求項８】
前記入射機構は、前記光合波器の出力光を前記被測定ファイバの一方端に入射するとともに、この一方端から出射される前記戻り光を前記検出手段に入射するサーキュレータをさらに備えることを特徴とする請求の範囲第５項記載の波長分散測定システム。
【請求項９】
前記検出手段は、
前記戻り光に含まれる検出対象となっている前記ストーク光あるいは前記アンチストーク光を抽出する光学フィルタと、
前記光学フィルタを通すことにより抽出された光成分の強度を検出して前記検出信号を生成する検出信号生成手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項１０】
前記符号判定手段による判定結果としての前記符号を視覚的に識別可能に表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の波長分散測定システム。
【請求項１１】
所定間隔を有する２つの波長成分の強度比が可変に設定されるパルス光を被測定ファイバの一方端に入射するステップと、
前記２つの波長成分の強度比を設定するステップと、
前記被測定ファイバの一方端から出射される戻り光の中から、ストーク光およびアンチストーク光の少なくとも一方を検出して電気的な検出信号を生成するステップと、
前記検出信号の周波数を算出するステップと、
前記検出信号の算出された周波数に基づいて、前記被測定ファイバの波長分散を算出するステップと、
前記２つの波長成分の強度比が変更された前後に行われた波長分散の複数回の算出結果に基づいて、波長分散の符号を判定するステップと、
を含むことを特徴とする波長分散測定方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光ファイバの波長分散とその符号を測定する波長分散測定システムに関する。
背景技術
一般に、通信等の用途に用いられる光ファイバは、長手方向に波長依存性がある。このため、特に線路長が長い通信路に用いられる光ファイバを用いて正確に信号の伝送を行うためには、この波長依存性を考慮する必要がある。この波長依存性を表すものが「分散マップ」である。この分散マップとは、光ファイバの長手方向の距離と波長分散との関係を示すものである。分散マップを測定する従来技術としては、特開平１０−８３００６号公報に開示された装置が知られている。
この装置の動作原理は、波長λ１、λ２を有する２種類の光が含まれるパルス光を光ファイバに入射して得られる戻り光の中からストーク光あるいはアンチストーク光を検出し、この検出出力の周波数に基づいて波長分散Ｄを求めている。この方法を用いることにより、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）的手法によって、光ファイバの長手方向に沿った距離ｚとその箇所における波長分散Ｄとの関係を示す分散マップを正確かつ容易に作成することが可能になる。
ところで、上述した公報に開示された装置を用いた波長分散Ｄの算出は、検出光の強度振幅の周波数に基づいて算出しているため、絶対値が求まるだけであり、符号まではわからないという問題があった。しかし、実際に通信路として光ファイバを使用する場合には、波長分散Ｄの符号も必要になる。例えば、所定の波長分散を有する２種類以上の光ファイバを接続して、全体としてほぼ波長分散が無視できる程度の通信路を設計する場合には、波長分散が正の値を有するか負の値を有するかが重要となる。上述した公報に開示された方法では波長分散の符号はわからなかったため、別の方法で波長分散の符号を測定することになり、光ファイバを接続する装置を切り替えたり、分散マップとは別に波長分散の符号を測定する装置を用意する必要があり、測定に手間と時間がかかっていたという問題があった。
発明の開示
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、波長分散の値とその符号の測定が可能であり、しかもその測定に要する手間と時間を低減することができる波長分散測定システムを提供することにある。
本発明の波長分散測定システムは、所定間隔を有する２つの波長成分の強度比が可変に設定されるパルス光を被測定ファイバの一方端に入射する入射機構と、この入射機構に対して２つの波長成分の強度比を設定する強度比設定手段と、被測定ファイバの一方端から出射される戻り光の中からストーク光およびアンチストーク光の少なくとも一方を検出して電気的な検出信号を生成する検出手段と、検出信号の周波数を算出する周波数算出手段と、周波数算出手段によって算出された周波数に基づいて被測定ファイバの波長分散を算出する波長分散算出手段と、２つの波長成分の強度比が強度比設定手段によって変更された前後に行われた周波数算出手段による波長分散の複数回の算出結果に基づいて波長分散の符号を判定する符号判定手段とを備えている。
被測定ファイバに入射する２種類の波長成分の強度比を可変して波長分散の測定を繰り返すだけで、波長分散とその符号を求めることができる。特に、波長分散とその符号を別々の装置で測定する場合に比べて、測定の手間と時間を大幅に低減することが可能になる。
また、上述した強度比設定手段によって２つの波長成分の強度比を１対２に設定して波長分散算出手段によって波長分散を求めるとともに、強度比設定手段によって２つの波長成分の強度比を１対２以外に設定して波長分散計算手段によって計算した値を波長分散の値と比較することにより、符号判定手段による波長分散の符号判定を行うことが望ましい。２つの波長成分の強度比を１対２に設定したときに正確な波長分散が求まる場合に、この強度比を１対２以外に設定することにより、波長分散の符号に応じた方向にズレが発生するため、このズレの発生状態を調べることにより、波長分散の符号を容易に知ることができる。
また、上述した入射機構は、２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と、２つの光源から光合波器までの間に挿入されて２つの光源の少なくとも一方から出力される光の強度を可変する光アッテネータとを備えることが望ましい。あるいは、上述した入射機構は、２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と、２つの光源から光合波器までの間に挿入されて２つの光源の少なくとも一方から出力される光を調整可能に減衰させる変調器とを備えることが望ましい。あるいは、上述した入射機構は、強度が調整可能な２つの波長成分のそれぞれの光を別々に発生する２つの光源と、２つの光源から出力された光を合成する光合波器と、光合波器の出力光をパルス化するパルス化装置と備えることが望ましい。これらの方法により、２つの波長成分の光の強度比を任意に設定することが可能になり、動作途中で特別な構成を追加したり、被測定ファイバの接続を切り替えたりすることなく、波長分散の測定とその符号判定を行うことができる。
また、上述した入射機構は、光合波器の出力光を被測定ファイバの一方端に入射するとともに、この一方端から出射される戻り光を検出手段に入射するサーキュレータをさらに備えることが望ましい。これにより、少ないロスでパルス光を被測定ファイバに入射するとともに被測定ファイバからの戻り光を検出手段に導くことができる。
また、上述した検出手段は、戻り光に含まれる検出対象となっているストーク光あるいはアンチストーク光を抽出する光学フィルタと、光学フィルタを通すことにより抽出された光成分の強度を検出して検出信号を生成する検出信号生成手段とを備えることが望ましい。これにより、波長分散の測定に必要な光成分のみを抽出してその強度を検出することが可能になる。
また、上述した符号判定手段による判定結果としての符号を視覚的に識別可能に表示する表示手段をさらに備えることが望ましい。これにより、波長分散の符号を確認する作業が容易となる。
また、本発明の波長分散測定方法は、所定間隔を有する２つの波長成分の強度比が可変に設定されるパルス光を被測定ファイバの一方端に入射するステップと、２つの波長成分の強度比を設定するステップと、被測定ファイバの一方端から出射される戻り光の中から、ストーク光およびアンチストーク光の少なくとも一方を検出して電気的な検出信号を生成するステップと、検出信号の周波数を算出するステップと、検出信号の算出された周波数に基づいて、被測定ファイバの波長分散を算出するステップと、２つの波長成分の強度比が変更された前後に行われた波長分散の複数回の算出結果に基づいて、波長分散の符号を判定するステップとを含んでいる。この波長分散測定方法を実施することにより、被測定ファイバに入射する２種類の波長成分の強度比を可変して波長分散の測定を繰り返すだけで、波長分散とその符号を求めることができる。特に、波長分散とその符号を別々の装置で測定する場合に比べて、測定の手間と時間を大幅に低減することが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を適用した波長分散測定システムについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の波長分散測定システムの構成を示す図である。図１に示す波長分散測定システムは、被測定ファイバＦＵＴ（Ｆｉｂｅｒ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ）としての光ファイバ１００の波長分散Ｄとその符号を測定するためのものである。この波長分散測定システムは、光源１０、１２、光アッテネータ１４、１６、光合波器１８、位相変調器２０、光増幅器２２、２６、音響光学変調器（ＡＯＭ）２４、サーキュレータ２８、光受信装置３０を備えている。
２つの光源１０、１２のそれぞれは、互いにδλだけずれた波長λ１、λ２のＣＷ光（連続光）を出力する。光アッテネータ１４は、通過させる光の減衰量を可変することにより、一方の光源１０から入射した波長λ１の光の強度を調整して出射する。同様に、光アッテネータ１６は、通過させる光の減衰量を可変することにより、他方の光源１２から入射した波長λ２の光の強度を可変して出射する。
光合波器１８は、２つの光アッテネータ１４、１６のそれぞれから出射される２種類の波長λ１、λ２の光を合成する。位相変調器２０は、光合波器１８から入射される光に対して位相変調を行う。この位相変調によって光の線幅が広くなる。光増幅器２２は、位相変調器２０から出射される光を増幅する。音響光学変調器２４は、光増幅器２２から入射される連続光をパルス化する。光増幅器２６は、音響光学変調器２４によってパルス化された光を増幅して、大振幅のパルス光を生成する。このパルス光は、サーキュレータ２８を介して光ファイバ１００の一方端に入射される。
サーキュレータ２８は、光増幅器２６の出射端が接続された入射端ａと、光ファイバ１００の一方端が接続された入出射端ｂと、光受信装置３０が接続された出射端ｃとを有している。入射端ａに入射された光が入出射端ｂから出射されるとともに、入出射端ｂに入射された光が出射端ｃから出射される。したがって、サーキュレータ２８は、光増幅器２６から入射されたパルス光を光ファイバ１００側に出射するとともに、この光ファイバ１００のレーレイ後方散乱によって発生した戻り光を光受信装置３０に向けて出射する。サーキュレータ２８を用いることにより、少ないロスで、パルス光を光ファイバ１００の一方端に入射するとともにこの光ファイバ１００からの戻り光を光受信装置３０に導くことができる。
光受信装置３０は、サーキュレータ２８から出射される光ファイバ１００の戻り光に基づいて、光ファイバ１００の波長分散およびその符号を測定する。このために、光受信装置３０は、パルス生成器３２、ＥＲファイバ増幅器３４、可調狭バンド光学フィルタ３６、光検出器（ＤＥＴ）３８、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器４０、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４２、増幅器４４、オシロスコープ４６、波長分散計算部４８、符号判定部５０、表示部５２、制御部６０を備えている。
パルス生成器３２は、音響光学変調器２４に入力するパルス信号を生成する。
ＥＲファイバ増幅器３４は、エルビウムが添加された光ファイバ増幅器であり、サーキュレータ２８から入射された戻り光を増幅する。本実施形態の波長分散測定では、光ファイバ１００から出射される戻り光に含まれるストーク光あるいはアンチストーク光が用いられるが、これらは４光波混合による光の三次非線形現象によって生じるものであり非常に微小であり、これをＥＲファイバ増幅器３４で増幅している。
可調狭バンド光学フィルタ３６は、波長分散測定の対象となるストーク光の波長λＳあるいはアンチストーク光の波長λＡの光のみを選択的に通過させる。光検出器３８は、可調狭バンド光学フィルタ３６を通過した光（ストーク光あるいはアンチストーク光）を検出する。例えば、光検出器３８からは、検出した光の強度に比例した値の電流が出力される。電流／電圧変換器４０は、光検出器３８の出力電流を電圧に変換する。
バンドパスフィルタ４２は、電流／電圧変換器４０によって電圧に変換された検出信号が入力され、例えば５０ｋＨｚから３００ｋＨｚまでの周波数成分を通過させる。これにより、ストーク光あるいはアンチストーク光の測定に必要な成分のみが抽出される。増幅器４４は、バンドパスフィルタ４２を通過した検出信号を電気的に増幅する。このように、可調狭バンド光学フィルタ３６によって抽出された光の強度を光検出器３８で検出した後電気的に増幅することにより、波長分散の測定に必要な光成分のみを抽出してその強度を検出することが可能になる。
オシロスコープ４６は、増幅器４４によって増幅された検出信号を、所定周波数のデジタルサンプリングによって取り込んで保持するとともに、その内容を表示する。また、このオシロスコープ４６は、同じ条件下で繰り返し得られた検出信号のデータを取り込んで累積するストレージ機能と、この累積したデータを外部に出力する機能を有している。
波長分散計算部４８は、オシロスコープ４６によって保持されたデータに基づいて、波長λ１あるいはλ２に対応する光ファイバ１００の波長分散を計算する。符号判定部５０は、波長分散計算部４８によって計算された波長分散に基づいて、この波長分散の符号を判定する。表示部５２は、波長分散計算部４８による計算結果や符号判定部５０による判定結果を表示する。この判定結果（波長分散の符号）の表示は、利用者が一見しただけで容易に識別可能な状態で行われる。例えば、波長分散の符号が正の場合には所定の表示領域を赤にした表示が行われ、負の場合にはこの表示領域を青にした表示が行われる。あるいは、波長分散の符号が正の場合には「＋」のマークが画面上の所定位置に表示され、負の場合には「−」のマークがこの所定位置に表示される。これにより、波長分散の符号を確認する作業が容易となる。
制御部６０は、パルス生成器３２に対してパルスの出力指示を送ることにより波長分散の開始タイミングを制御したり、２つの光アッテネータ１４、１６のそれぞれによる光強度の可変量を制御する。
上述した光源１０、１２、光アッテネータ１４、１６、光合波器１８、位相変調器２０、光増幅器２２、２６、音響光学変調器２４、サーキュレータ２８が入射機構に対応する。また、光受信装置３０内の制御部６０が強度比設定手段に、ＥＲファイバ増幅器３４、可調狭バンド光学フィルタ３６、光検出器３８、電流／電圧変換器４０、バンドパスフィルタ４２、増幅器４４が検出手段にそれぞれ対応する。波長分散計算部４８が周波数算出手段、波長分散算出手段に、符号判定部５０が符号判定手段にそれぞれ対応する。音響光学変調器２４がパルス化装置に対応する。光検出器３８、電流／電圧変換器４０、バンドパスフィルタ４２、増幅器４４が検出信号生成手段に対応する。表示部５２が表示手段に対応する。
本実施形態の波長分散測定システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
（１）波長分散測定の原理
本実施形態の波長分散測定は、基本的には特開平１０−８３００６号公報に開示された測定原理にしたがっている。まず、概略的な測定原理を説明する。なお、以下では、波長λ１に対応する光ファイバ１００の波長分散を測定するためにストーク光を検出する場合を例にとって説明するが、波長λ２に対応する光ファイバ１００の波長分散についてはアンチストーク光を用いて同じ手順で実施することができる。
光受信装置３０内で検出されるストーク光の強度は、以下の式で表される空間周波数で発振する。
2003042652.tif 000003
ここで、δｋは第１のミキシングプロセスと第２のミキシングプロセスにおける波ベクトルミスマッチである。第１のミキシングプロセスとは、波長λ１の２つのフォトンと波長λ２の１つのフォトンとが組み合わされて波長λｓのストークフォトンを形成するプロセスであり、第２のミキシングプロセスとは、波長λ２の２つのフォトンと波長λ１の１つのフォトンとが組み合わされて波長λΛのアンチストークフォトンを形成するプロセスである。ｃは光速、δλは２つの光源１０、１２から出力される光の波長λ１とλ２の差である。また、Ｄ（λ１）は波長λ１の光に対応する光ファイバ１００の波長分散である。
したがって、ストーク光の強度発振の周波数Ｆｓ（ｚ）を測定することにより、空間解像度Λｓを有する分散マップ（λ１．ｚ）を得ることができる。
ところで、上述した周波数Ｆｓ（ｚ）は、光ファイバ１００の入射端からの距離ｚに着目して、ストーク光の強度発振の周波数を示したものであるが、図１に示した波長分散測定システムにおいて検出可能な信号は、戻り光に含まれるストーク光の強度発振の周波数である。光ファイバ１００にパルス光を入射してから戻り光を検出するまでの時間をｔとし、検出されるストーク光の強度発振の周波数をｆｓｉｇとすると、この周波数ｆｓｉｇと上述した空間周波数Ｆｓとの間には、以下の関係がある。
2003042652.tif 000004
光ファイバ１００の屈折率をｎとすると、時間ｔと距離ｚとの間にはｔ＝２ｎｚ／ｃの関係がある。この関係を考慮して、（１）式と（２）式を変形すると、波長分散Ｄは、
2003042652.tif 000005
となる。
すなわち、時間ｔに対応するストーク光の周波数ｆｓｉｇの値を測定することにより、この時間ｔに対応する距離ｚと波長分散Ｄとの関係を求めることができる。このようにして、距離ｚを横軸に、対応する波長分散Ｄの値を縦軸にしてグラフ化したものが分散マップである。
（２）波長分散の符号判定の原理
上述した（１）式に含まれる波ベクトルミスマッチδｋには、非線形の寄与分δｋｎ１が存在する。したがって、実際の波ベクトルミスマッチδｋ’は、
2003042652.tif 000006
となる。また、ストーク光に対応する第１のミキシングプロセスに関する非線形の寄与分は、以下の式で表すことができる。
2003042652.tif 000007
ここで、Ｐ１は光ファイバ１００に入射される光パルスに含まれる波長λ１の成分の強度である。Ｐ２は光ファイバ１００に入射される光パルスに含まれる波長λ２の成分の強度である。
また、（５）式に含まれるγは以下の式で表される。
2003042652.tif 000008
ここで、Ａｅｆｆは光ファイバ１００のコアの有効面積である。ｎ２は非線形屈折率係数である。
上述した測定原理にしたがって波長分散を測定する際には、非線形の寄与分δｋｎ１がゼロとなるように、これらの比（Ｐ１：Ｐ２）が１対２に設定されている。
ところで、実際の波長分散Ｄは符号を有しており、本実施形態では、２種類の光の強度比（Ｐ１：Ｐ２）を１対２以外の値に設定したときに、波長分散の値がどのように変化するかを観察することにより、波長分散の符号を判定している。
具体的には、（６）式で表されているγは必ず正となる。このため、（５）式で表されているδｋｎ１は、Ｐ１とＰ２の比を１対２以外に設定したときに、正あるいは負となる。例えば、Ｐ１とＰ２の比を１対１にすると、δｋｎ１は必ず正となる。
一方、波ベクトルミスマッチδｋと波長分散Ｄとの間には、符号を考慮すると、以下に示す関係がある。
2003042652.tif 000009
すなわち、δｋと波長分散Ｄは互いに反対の符号を有しており、δｋが負のときに波長分散Ｄは正で、反対にδｋが正のときに波長分散Ｄは負となる。
したがって、仮に波長分散Ｄの符号が正であると考えると、波ベクトルミスマッチδｋの符号が負になる。このため、Ｐ１とＰ２の比を１対１にした場合には、（４）式から、負のδｋから正のδｋｎｌを減算することになり、実際の波ベクトルミスマッチδｋ’の絶対値が大きくなる。このため、（１）式からわかるように、波長分散Ｄが大きくなる。
図２は、波長分散の符号が正である場合に、Ｐ１とＰ２の比を１対２にして測定した波長分散と１対１にして測定した波長分散との関係を示す図である。同図において、ＡはＰ１とＰ２の比が１対２の場合の波長分散を示しており、Ｂはこれらの比が１対１の場合の波長分散を示している。条件を変えて行った２回の測定結果がこのような関係になった場合には、波長分散Ｄの符号が正であることがわかる。
反対に、仮に波長分散Ｄの符号が負であると考えると、波ベクトルミスマッチδｋの符号が正になる。このため、Ｐ１とＰ２の比を１対１にした場合には、（４）式から、負のδｋから負のδｋｎｌを減算することになり、実際の波ベクトルミスマッチδｋ’の絶対値が小さくなる。このため、（１）式からわかるように、波長分散Ｄが小さくなる。
図３は、波長分散の符号が負である場合に、Ｐ１とＰ２の比を１対２にして測定した波長分散と１対１にして測定した波長分散との関係を示す図である。同図において、ＡはＰ１とＰ２の比が１対２の場合の波長分散を示しており、Ｃはこれらの比が１対１の場合の波長分散を示している。条件を変えて行った２回の測定結果がこのような関係になった場合には、波長分散Ｄの符号が正であることがわかる。
（３）具体的な測定動作手順
図４は、上述した測定原理に基づいて波長分散Ｄの測定とその符号判定を行う波長分散測定システムの動作手順を示す流れ図であり、主に光受信装置３０の動作手順が示されている。
まず、制御部６０は、光ファイバ１００の入射光の強度設定を行う（ステップ１００）。具体的には、制御部６０によって光アッテネータ１４、１６の減衰量を可変して、光ファイバ１００に入射される波長λ１の光の強度Ｐ１と波長λ２の光の強度Ｐ２の比を１対２に設定する。例えば、波長λ１が１５３５ｎｍに、波長λ２が１５３０ｎｍに設定されており、これらの強度比が１対２に設定される。
次に、光受信装置３０内の制御部６０は、パルス生成器３２にパルス信号の出力指示を送る。これにより、このパルス信号の出力タイミングに対応して音響光学変調器２４によってパルス光が生成され、光増幅器２６で増幅された後、サーキュレータ２８を介して光ファイバ１００に向けて出射される（ステップ１０１）。
このようにして光パルスが光ファイバ１００に入射された後、光受信装置３０による戻り光の強度測定が行われる（ステップ１０２）。上述したように、波長λ１、λ２のそれぞれの光の強度比を１対２に設定したときに、波長λ１に対する波長分散Ｄを測定するためには、波長λＳのストーク光を検出する必要がある。このため、可調狭バンド光学フィルタ３６では、サーキュレータ２８を介して入射される戻り光の中から波長λＳの成分のみを抽出し、この成分の強度を表す検出信号が増幅器４４から出力される。この検出信号は、オシロスコープ４６のストレージ機能によって保存される。実際には、この検出信号は非常に微弱であるため、同じ条件下での測定が複数回繰り返された結果がオシロスコープ４６によって累積される。
次に、波長分散計算部４８は、オシロスコープ４６のストレージ機能によって保存されたデータを読み出して、ストーク光の強度発振の周波数ｆｓｉｇを検出する（ステップ１０３）。また、波長分散計算部４８は、上述した（３）式を用いて、この周波数ｆｓｉｇに基づいて、距離ｚに対応する波長分散Ｄを計算する（ステップ１０４）。これにより、波長λ１に対応する光ファイバ１００の波長分散Ｄを求めることができ、分散マップが作成される。このようにして計算された波長分散Ｄの値や分散マップは、必要に応じて制御部６０によって表示部５２の画面に表示される。
次に、制御部６０は、上述した波長分散の計算が２回終了したか否かを判定する（ステップ１０５）。波長分散の計算が１回終了しただけである場合には否定判断が行われ、制御部６０は、２回目の波長分布測定のために、２つの光アッテネータ１４、１６の減衰量を制御して入射光の強度比を変更する（ステップ１０６）。（５）式で示したストーク光に対応する第１のミキシングプロセスに関する非線形の寄与分が０以外の値を持つように、強度比が１対２以外の値、例えば１対１に設定される。その後、ステップ１０１に戻って光パルスの出力動作以降が繰り返され、２回目の波長分散の計算が行われる。
２回目の波長分散の計算が終了すると、ステップ１０５の判定において肯定判断が行われる。次に、符号判定部５０は、２種類の入射光の強度比が１対２である場合に対応する１回目の波長分散の計算結果と、この強度比が１対１である場合に対応する２回目の波長分散の計算結果とを比較して、波長分散の符号判定を行う（ステップ１０７）。具体的には、図２に示したように、符号Ａに対応する１回目の測定結果としての波長分散の値よりも、符号Ｂに対応する２回目の測定結果としての波長分散の値の方が大きい場合には、波長分散の符号が正であると判定される。反対に、図３に示したように、符号Ａに対応する１回目の測定結果としての波長分散の値よりも、符号Ｃに対応する２回目の測定結果としての波長分散の値の方が大きい場合には、波長分散の符号が正であると判定される。このようにして判定された波長分散の符号に対応する表示（符号を色や、「＋」および「−」等の各種記号を用いて表示したもの）が表示部５２を用いて行われる。
なお、上述した波長分散の符号判定を行う場合には、必ずしも光ファイバ１００の全長についての波長分散を求めて分散マップを作成する必要はなく、ストーク光に対応する第１のミキシングプロセスに関する非線形の寄与分の影響が大きな光ファイバ１００の入射端近傍の１箇所あるいは数箇所において波長分散の比較を行うようにしてもよい。
このように、本実施形態の波長分散測定システムでは、光ファイバ１００に入射する２種類の波長λ１、λ２の光の強度比を可変してストーク光を測定することにより、波長分散とその符号を得ることができる。特に、波長分散とその符号を別々の装置で測定する場合に比べて、測定の手間と時間を大幅に低減することが可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、２つの波長λ１、λ２のそれぞれの強度比を１対２に設定するとともにストーク光を検出して波長λ１に対応する光ファイバ１００の波長分散を求めたが、２つの波長λ１、λ２それぞれの強度比を２対１に設定するとともにアンチストーク光を検出して波長λ２に対応する光ファイバ１００の波長分散を求めるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、２つの光源１０、１２のそれぞれの後段に光アッテネータ１４、１６を備えたが、これら２つの光アッテネータ１４、１６のいずれか一方のみを備えるようにしてもよい。また、光合波器１８は、２つの波長成分の光を合成することができればよいことから、位相変調器２０、光増幅器２２、音響光学変調器２４のそれぞれの後段に配置してもよい。
また、上述した光アッテネータ１４、１６を用いたが、２つの波長成分の強度が調整可能な他の手法を用いるようにしてもよい。例えば、アッテネータ１４、１６の代わりに変調器を用いて入射光に対して調整可能なロスを与えたり、アッテネータ１４、１６の代わりに光増幅器を用いて入射光に対して調整可能な増幅を行うようにしてもよい。あるいは、光アッテネータ１４、１６を省略して、代わりに出力光強度が調整可能な２つの光源を用い、それぞれの光源の出力光強度を光受信装置３０内の制御部６０で制御するようにしてもよい。
産業上の利用可能性
上述したように、この発明によれば、被測定ファイバに入射する２種類の波長成分の強度比を可変して波長分散の測定を繰り返すだけで、波長分散とその符号を求めることができる。特に、波長分散とその符号を別々の装置で測定する場合に比べて、測定の手間と時間を大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、一実施形態の波長分散測定システムの構成を示す図、
図２は、波長分散の符号が正である場合に、２つの波長成分の強度比を１対２にして測定した波長分散と１対１にして測定した波長分散との関係を示す図、
図３は、波長分散の符号が負である場合に、Ｐ１とＰ２の比を１対２にして測定した波長分散と１対１にして測定した波長分散との関係を示す図、
図４は、波長分散の測定とその符号判定を行う波長分散測定システムの動作手順を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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