(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐部からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタを備え、前記分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験方法であって、
参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、前記分岐部からの距離ｚの関数として測定する第１の測定ステップと、
前記測定された参照振幅データを保管するデータ保管ステップと、
特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、前記距離ｚの関数として測定する第２の測定ステップと、
前記保管された参照振幅データと、前記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する第１の算出ステップと、
前記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出する第２の算出ステップとを有し、
前記第１の測定ステップは、前記試験光を前記全反射フィルタによって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、前記分岐部から前記全反射フィルタまでの距離の最大値をＬｍａｘとした時に、見かけ上、前記分岐部から２Ｌｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定することを特徴とする試験方法。
【請求項２】
前記第１の算出ステップは、前記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬｋとした時に、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの前記参照振幅データから算出し、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの前記故障時振幅データから算出することを特徴とする、請求項１に記載の試験方法。
【請求項３】
前記所定の区間の長さｚｂ−ｚａは、前記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の試験方法。
【請求項４】
前記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、前記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の試験方法。
【請求項５】
分岐部からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタを備え、前記分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験装置であって、
参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、前記分岐部からの距離ｚの関数として測定する第１の測定手段と、
前記測定された参照振幅データを保管するデータ保管手段と、
特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、前記距離ｚの関数として測定する第２の測定手段と、
前記保管された参照振幅データと、前記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する第１の算出手段と、
前記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出する第２の算出手段とを有し、
前記第１の測定手段は、前記試験光を前記全反射フィルタによって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、前記分岐部から前記全反射フィルタまでの距離の最大値をＬｍａｘとした時に、見かけ上、前記分岐部から２Ｌｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定することを特徴とする試験装置。
【請求項６】
前記第１の算出手段は、前記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬｋとした時に、前記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの前記参照振幅データから算出し、前記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの前記故障時振幅データから算出することを特徴とする、請求項５に記載の試験装置。
【請求項７】
前記所定の区間の長さｚｂ−ｚａは、前記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の試験装置。
【請求項８】
前記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、前記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応することを特徴とする、請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの破断や故障等による損失増加を測定するための手法として、光時間領域反射測定法（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometry）や、光周波数領域反射測定法（ＯＦＤＲ：Optical Frequency Domain Reflectometry）がよく知られている。
【０００３】
これらの手法は、いずれも試験対象の光ファイバの一端から試験光を入力し、光ファイバ内部でレイリー散乱された光のうち、後方に散乱される光（以下、レイリー後方散乱光）の振幅を、距離の関数として観測する。故障等によって光ファイバの損失が増加し、損失変動が生じた場合、ＯＴＤＲやＯＦＤＲで観測される後方レイリー散乱光の振幅が減少するため、光ファイバ内の損失の分布を測定することで、故障地点を特定できる。
【０００４】
しかしながら、光ファイバが分岐を有する場合、分岐下部の光ファイバの全ての後方レイリー散乱光が重なって観測されるため、故障が生じた光ファイバを特定することが不可能である。
【０００５】
このような問題を解決するため、特許文献１には、分岐を有する光ファイバのレイリー散乱光の複素振幅を個々の光ファイバについて独立に測定せずに、分岐部以降（以下、分岐下部という。）の光ファイバにおける損失増加等のモニタリングを可能とする手法が提案されている。以下に手法の概要を説明する。
【０００６】
従来の手法は、図５に示すように、Ｎ（Ｎは複数）本の分岐を有する光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に全反射フィルタ３０を備え、光ファイバの分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端までの距離が各々異なる分岐を有する光ファイバに適用される。
【０００７】
事前のステップでは、モニタ装置５０は、分岐部２０からＮ本に分岐された状態の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を分岐部２０からの距離ｚの関数として測定し、測定したデータを保管しておく。測定されるレイリー散乱光複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）は、Ｎ本に分岐された光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅の和であり、次式で記述される。
【０００８】
【数１】
0006277141.tif 000002
【０００９】
ここで、ｆｎ（ｚ）は、分岐下部のｎ番目の光ファイバ１０−ｎのレイリー散乱光複素振幅である。
【００１０】
故障発生時のステップでは、故障発生時、即ち分岐下部のある特定の光ファイバに損失変動が生じた場合、事前のステップと同様に、分岐部２０からＮ本に分岐された状態の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）を分岐部からの距離ｚの関数として測定する。
【００１１】
計算ステップでは、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬｋとした時、以上の測定を基に、＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）＞ｚ＝Ｚを計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける故障発生時に生じた損失増加分を算出する。
【００１２】
ここで、＜＞ｚ＝Ｚは、Ｚ近傍における空間的な平均操作を表し、空間的な相関を求めることに相当する。また、＊は、位相共役を意味する。＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）＞ｚ＝Ｚの平均操作は、測定の空間分解能に対して十分に長い範囲にわたって行う。
【００１３】
以上の測定並びに計算ステップを経て、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける故障発生時に生じた損失増加分を正しく導くことができることを理解するには、以下の知見を必要とする。
【００１４】
レイリー散乱光複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）は、各光ファイバ１０−１〜１０−Ｎについて、全反射フィルタ３０によって折り返されたレイリー散乱光複素振幅を含んで測定される。したがって、ｎ番目の光ファイバ１０−ｎの全反射フィルタ３０までの距離をＬｎとすると、ｆｎ（ｚ）は、見かけ上の距離２Ｌｎの波形として測定される。
【００１５】
０＜ｚ≦Ｌｎの範囲では、ｆｎ（ｚ）は、次式のように記述される。
【００１６】
【数２】
0006277141.tif 000003
【００１７】
ここで、αｎ（ｚ）は、ｎ番目の光ファイバ１０−ｋの距離ｚに対する損失分布である。σｎ（ｚ）は、光ファイバを構成するガラスの屈折率揺らぎ分布から生じる振幅揺らぎを示す。
【００１８】
また、Ｌｎ＜ｚ≦２Ｌｎの範囲では、全反射フィルタ３０で反射されて反対向きに進行する試験光による散乱光振幅が測定される。したがって、σｎ（ｚ）は、ｚ＝Ｌｎを中心に鏡像対称となり、次式の関係が成り立つ。
【００１９】
【数３】
0006277141.tif 000004
【００２０】
式（３）の関係から、Ｌｎ＜ｚ≦２Ｌｎの範囲におけるｆｎ（ｚ）は、次式のように記述される。
【００２１】
【数４】
0006277141.tif 000005
【００２２】
また、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋに故障が発生し、その損失がΔα（ｚ）だけ変動（増加）したとすると、測定されるトータルのレイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）は、次式で記述される。
【００２３】
【数５】
0006277141.tif 000006
【００２４】
以上のように測定されたｓ（ｚ）と、保管されたｆｔｏｔａｌ（ｚ）から＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）＞ｚ＝Ｚを計算することにより、損失変動Δα（ｚ）を算出する。具体的には、ｆｔｏｔａｌ（ｚ）をｚ＝Ｌｋで空間反転させた波形ｆｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）と、ｓ（ｚ）との相互相関を計算する。ｆｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）は、次式のように記述される。
【００２５】
【数６】
0006277141.tif 000007
【００２６】
ここで、γｎ（ｚ）は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋ以外からの寄与であり、ｆｎ（ｚ）の関数である。
【００２７】
＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌｋ−ｚ）＞ｚ＝Ｚは、次式のように計算する。
【００２８】
【数７】
0006277141.tif 000008
【００２９】
ここで、σｎ（ｚ）の生じる要因であるガラスの屈折率密度揺らぎ分布は、光ファイバによって不規則に分布しているため、σｎ（ｚ）の波形は、光ファイバによって異なる。したがって、σｎ（ｚ）の相互相関については、以下の直交関係が成立する。
【００３０】
【数８】
0006277141.tif 000009
【００３１】
ここで、δｉｊは、クロネッカーのデルタであり、ｉ＝ｊの時に１で、ｉ≠ｊの時に０である。式（８）の関係から、
【００３２】
【数９】
0006277141.tif 000010
【００３３】
であるから、式（７）は、第１項以外全て０となる。また、ｅｘｐ［−αｋ（Ｌｋ）］は、定数であり、ｅｘｐ［−αｋ（ｚ）−αｋ（２Ｌｋ−ｋ）］も損失の対称性から定数となる。したがって、結局式（７）は、Ａを定数として
【００３４】
【数１０】
0006277141.tif 000011
【００３５】
となる。Δα（ｚ）は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋにおける損失変動を表しているから、同様にして＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌ１−ｚ）＞ｚ＝Ｚ、＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２Ｌ２−ｚ）＞ｚ＝Ｚ、…、＜ｓ（ｚ）ｆ＊ｔｏｔａｌ（２ＬＮ−ｚ）＞ｚ＝Ｚを計算することで、分岐下部の個別の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎについて、損失変動を算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特許第４４６９３１８号公報
【非特許文献】
【００３７】
【非特許文献１】D.K. Gifford et al., Proc. Of SPIE, Vol. 6770, 67700F, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、従来の手法をＰＯＮ（Passive Optical Network）のような実際の光通信設備に適用することは、非常に困難である。
【００３９】
ＰＯＮは、光通信設備の形態の一つであり、分岐を有する光ファイバの応用例である。ＰＯＮにおいて、分岐下部の光ファイバが収容されるケーブルは、屋外に敷設されている場合が多く、外部の天候等の影響によって光ファイバの温度及び歪み状態は常に変化していることが想定される。また、試験装置が設置される局舎から光ファイバ遠端までの距離は、１０ｋｍ以上に及ぶ場合もある。
【００４０】
従来の手法を適用するためには、式（８）に示すσｎ（ｚ）の直交関係を利用するため、故障後に測定されるσｎ（ｚ）は、事前に測定して保管されているσｎ（ｚ）と同じ波形である必要がある。しかしながら、σｎ（ｚ）は、光ファイバ中の温度及び歪み状態が変化することで波形が変化するため、式（８）の直交関係が成立しなくなってしまう（非特許文献１参照）。すなわち、従来の試験方法は、温度及び歪み状態を考慮することができない、という不都合がある。
【００４１】
また、光ファイバの損失増加を測定するために用いられる測定手段であるＯＦＤＲは、測定距離が長距離になるほど空間分解能が劣化し、σｎ（ｚ）が再現性良く測定できない。σｎ（ｚ）を再現性良く得られる距離は、使用する光源のコヒーレンス長に依存し、現在のＯＦＤＲの性能では数ｋｍが限界である。すなわち、従来の試験方法は、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を考慮することができない。
【００４２】
すなわち、従来の試験方法は、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮することができない。
【００４３】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、以下のような構成要素を備える。すなわち、Ｎ（Ｎは複数）本に分岐する分岐部を有する光ファイバの遠端に、試験光を全反射する全反射フィルタを備え、上記光ファイバの分岐部から個々の光ファイバの遠端に備えられた全反射フィルタまでの距離が各々異なる光ファイバの試験方法である。第１の測定ステップは、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、上記分岐部からの距離ｚの関数として測定する。保管ステップは、上記測定された参照振幅データを保管する。第２の測定ステップは、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。第１の算出ステップは、上記保管された参照振幅データと、上記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。第２の算出ステップは、上記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出するようにしたものである。
【００４５】
また、この発明の第１の観点は、以下のような態様を備えることを特徴とする。
【００４６】
第１の態様は、上記ｋ番目の光ファイバの全反射フィルタまでの距離をＬｋとした時に、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの上記参照振幅データから算出し、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの上記故障時振幅データから算出するようにしたものである。
【００４７】
第２の態様は、上記所定の区間の長さｚｂ−ｚａにおいて、上記測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くなるようにしたものである。
【００４８】
第３の態様は、上記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応するようにしたものである。
【発明の効果】
【００４９】
この発明の第１の観点によれば、試験装置は、故障前と故障後のレイリー散乱光複素振幅をそれぞれ参照振幅データ、及び故障時振幅データとして測定し、これらに基づき光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおけるレイリー散乱光パワースペクトルを算出する。算出したレイリー散乱光パワースペクトルに基づき、相関が最大値を取るように、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを周波数方向にシフトさせ、相互相関を計算することで、損失変動を算出する。このため、相互相関の相関値が最大値を取る周波数方向のシフト量から、光ファイバの故障前と故障後における温度及び歪みの変化量を考慮することができる。また、レイリー散乱光パワースペクトルを所定の区間の長さで切出して算出することにより、長距離に及ぶ光ファイバにおいても、空間分解能の劣化の影響を抑えることができる。
【００５０】
第１の態様によれば、試験装置は、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの参照振幅データから算出し、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの故障時振幅データから算出する。このため、相互相関の相関値が最大値を取るような周波数方向のシフト量以外は、相関値が０となるような相互相関を計算できる。
【００５１】
第２の態様によれば、試験装置は、レイリー散乱光パワースペクトルを算出する際にレイリー散乱光複素振幅を切出す区間の長さｚｂ−ｚａを、レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くして測定する。レイリー散乱光パワースペクトルの波形は、この区間における散乱光の足し合わせの結果生じるため、レイリー散乱光複素振幅測定の空間分解能劣化の影響を軽減し、レイリー散乱光パワースペクトルの波形の再現性を保つことができる。したがって、長距離に及ぶ光ファイバに対しても損失変動を算出する試験方法を適用することができる。
【００５２】
第３の態様によれば、試験装置は、相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量が、光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応している。これにより、レイリー散乱光パワースペクトルが光ファイバの温度及び歪みの状態変化に対して周波数方向にシフトすることから、波形のシフトを追随するように相互計算を計算することで、温度及び歪み変化のある環境下にも適用することができる。
【００５３】
すなわち、この発明によれば、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態に係る試験装置の機能構成の一例を示す模式図である。
【図２】同実施形態におけるモニタ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における試験装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態におけるレイリー散乱光パワースペクトルの一例を示す模式図である。
【図５】従来の試験装置の機能構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面を参照してこの発明に関わる実施形態を説明する。
【００５６】
［一実施形態］
図１は、この発明の一実施形態に係る試験装置の機能構成を示す模式図であり、図２は、同実施形態におけるモニタ装置の機能構成を示すブロック図である。試験装置１は、光ファイバ１０−０〜１０−Ｎ、分岐部２０、全反射フィルタ３０、及びモニタ装置４０を備えている。すなわち、試験装置１は、分岐部２０からＮ（Ｎは複数）本に分岐された個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に、試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備え、上記分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離が各々異なる光ファイバ１０−１〜１０−Ｎを試験するための装置である。なお、以下の説明において、「複数本」は、「Ｎ本」と読み替えてもよく、「複数本に分岐された」は、「Ｎ本に分岐された」、又は「Ｎ分岐された」と読み替えてもよい。ここで、Ｎは、２以上の任意の整数である。
【００５７】
光ファイバ１０−０は、一端をモニタ装置４０に接続され、他端を分岐部２０に接続されている。分岐部２０に接続された光ファイバ１０−０の一端は、分岐部２０でＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに分岐される。
【００５８】
光ファイバ１０−１〜１０−Ｎは、光ファイバ１０−０が分岐部２０においてＮ本に分岐された、分岐部２０以降の光ファイバである。なお、光ファイバ１０−ｋは、１≦ｋ≦Ｎにおける任意の光ファイバである。光ファイバ１０−１〜１０−Ｎは、遠端に試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備えている。なお、以下の説明において、「分岐部２０以降」は、「分岐下部」と読み替えてもよい。
【００５９】
なお、個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎにおける、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離ｚは、各々異なるように設置する必要がある。
【００６０】
分岐部２０は、一端をモニタ装置４０に接続された光ファイバ１０−０をＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに分岐する。分岐部２０は、例えば、光スプリッタによってＮ分岐する構成となっている。
【００６１】
全反射フィルタ３０は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に取り付けられ、モニタ装置４０から送出される試験光を全反射する。なお、通常、光ファイバで構成される通信ネットワークは、通信光とは異なる波長の試験光が用いられ、入力された試験光が通信信号に影響を及ぼさないよう、試験光のみを全反射する全反射フィルタ３０が挿入されることが多い。
【００６２】
モニタ装置４０は、図２に示すように、レイリー散乱光複素振幅測定部４１、測定データ保管部４２、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３、及び相互相関算出部４４を備えている。
【００６３】
レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、光ファイバ１０−０の一端から試験光を入力し、当該試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測する機能を有する。また、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、当該観測したレイリー散乱光の複素振幅を分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する機能を有する。例えば、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、ＯＦＤＲ装置である。
【００６４】
なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１のＯＦＤＲ装置によって、光ファイバのレイリー散乱光の複素振幅強度を距離ｚの関数として測定できることは、公知の技術である。それらによれば、ＯＦＤＲ装置は、光ファイバなどからの散乱光の複素振幅の測定で数十ミクロン程度の空間分解能を達成することができることが知られている。
【００６５】
レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する。なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を含めて観測し、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬｍａｘとした時に、見かけ上、分岐部２０から２Ｌｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、測定データ保管部４２に送信する。
【００６６】
また、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した故障時振幅データｓ（ｚ）を、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。
【００６７】
測定データ保管部４２は、読出し／書込み可能なメモリであり、レイリー散乱光複素振幅測定部４１から、参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を受信し、保管する。測定データ保管部４２は、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３からの読出しに応じ、参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）をレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。
【００６８】
レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、レイリー散乱光複素振幅測定部４１から故障時振幅データｓ（ｚ）を受信すると、測定データ保管部４２から参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を読出す。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、算出された各レイリー散乱光パワースペクトルを相互相関算出部４４に送信する。
【００６９】
具体的には、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬｋとした時に、光ファイバの所定の区間をｚａ＜ｚ＜ｚｂとして、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）を区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの参照振幅データから算出し、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの故障時振幅データから算出する。
【００７０】
なお、後述するように、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３において、所定の区間の長さｚｂ−ｚａは、レイリー散乱光複素振幅測定部４１で測定される各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長い必要がある。
【００７１】
相互相関算出部４４は、算出された各レイリー散乱光パワースペクトルをレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３から受信する。相互相関算出部４４は、算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出する。
【００７２】
なお、相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応する。
【００７３】
次に、以上のように構成された試験装置の動作について図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、レイリー散乱光複素振幅測定部４１にはＯＦＤＲ装置を用いるものとする。また、故障時には、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおいて損失増加Δαｋ，ｚａが発生することを想定し、当該ｋ番目の光ファイバにおける損失増加Δαｋ，ｚａが正しく求められることについて併せて説明する。
【００７４】
レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、試験光を光ファイバ１０−０から入力する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、当該試験光を全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する（ＳＴ１１０）。なお、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬｍａｘとした時に、見かけ上、分岐部２０から２Ｌｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を測定する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を測定データ保管部４２に送信する。
【００７５】
具体的には、ｆｔｏｔａｌ（ｚ）は、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光複素振幅の和であり、式（１）のように表される。また、ｎ番目の光ファイバの光複素振幅ｆｎ（ｚ）は、式（２）、及び式（４）のように表される。なお、光ファイバは、ＯＦＤＲでは分岐部２０から全反射フィルタ３０に向かって散乱体が一次元的にＭｎ個並んだモデルでモデル化できる。したがって、式（２）、及び式（４）におけるσｎ（ｚ）は、次式のように記述される。
【００７６】
【数１１】
0006277141.tif 000012
【００７７】
ここで、ａｉｎは、分岐部２０からｉｎ番目の散乱体による後方散乱光の振幅、ｚｉｎは、ｉｎ番目の散乱点の位置である。ν０は、ＯＦＤＲにおける試験光の周波数掃引の初期周波数であり、Δνは、周波数掃引幅である。また、ｃは、真空中の高速であり、ｎｅは、光ファイバ中の有効屈折率である。
【００７８】
【数１２】
0006277141.tif 000013
【００７９】
光ファイバ中のガラスの屈折率揺らぎ分布は、空間分解能と比べて微小であるため、空間分解能の範囲で複数の散乱光が足し合わさることにより、σｎ（ｚ）は、ｚに対して不規則なジグザグの波形になる。
【００８０】
測定データ保管部４２は、参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）を受信し、保管する（ＳＴ１２０）。
【００８１】
次に、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおいて、損失変動Δαｋ，ｚａが生じる故障が発生したとする。
【００８２】
レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバ１０−ｋに損失変動Δαｋ，ｚａが生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、距離ｚの関数として再び測定する（ＳＴ１３０）。故障時振幅データｓ（ｚ）は、式（５）のように記述される。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、測定した故障時振幅データｓ（ｚ）をレイリー散乱光パワースペクトル算出部４３に送信する。
【００８３】
レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）及び故障時振幅データｓ（ｚ）を受信する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する（ＳＴ１４０）。なお、参照振幅データ測定時は、光ファイバ１０−ｋの故障前であり、故障時振幅データ測定時は、光ファイバ１０−ｋの故障後である。
【００８４】
具体的には、レイリー散乱光パワースペクトルは、ＯＦＤＲ等で観測されるレイリー散乱光複素振幅について、ｚ軸方向の所定の区間を切出し、切出した複素振幅を逆フーリエ変換して得られた波形の絶対値の２乗を計算することで算出される。
【００８５】
ＯＦＤＲでは、試験光の周波数を時間的に掃引して得られる信号を受信するため、得られる信号の時間軸は、試験光の周波数に対応している。したがって、ＯＦＤＲでは、受信した信号をフーリエ変換することにより、距離ｚの関数であるレイリー散乱光複素振幅が算出される。本実施形態では、この距離ｚの関数であるレイリー散乱光複素振幅について任意の区間を切出し、切出した波形を逆フーリエ変換することによって試験光の周波数の関数に戻すことが可能である。
【００８６】
なお、本実施形態では、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、図４に示すように、レイリー散乱光複素振幅を区間の長さｚｂ−ｚａで切出す。具体的には、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬｋとした時に、区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａにおけるレイリー散乱光複素振幅を切出し、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋーｚａ（ν）を算出する。
【００８７】
ここで、算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）を表式化するために、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ（ν）について検討する。ｆ’ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、レイリー散乱光複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂで切出して算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。
【００８８】
レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、ｆｔｏｔａｌ（ｚ）と同様にＮ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのレイリー散乱光パワースペクトルの和であり、次式のように記述される。
【００８９】
【数１３】
0006277141.tif 000014
【００９０】
ここで、ｆ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおけるｆｎ（ｚ）から算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。ｆｎ（ｚ）の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂを切出すことは、式（１３）においてａｎ番目からｂｎ番目までの散乱体の寄与を抜き出すことを意味する。したがって、ｆ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、次式のように記述される。
【００９１】
【数１４】
0006277141.tif 000015
【００９２】
ここで、σ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）の第２項は、区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの範囲で足し合わされる散乱光の位相差によって変動する項である。例えば、ｚｉ−ｚｊが常にｍｃ／２ｎｅνｘ（ｍは、整数）である時、強め合う干渉によって周波数νｘの光が最も強く後方に散乱されるが、実際には光ファイバ中でガラスの屈折率揺らぎは不規則に分布しているため、σ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、不規則なジグザグの波形になる。
【００９３】
σｎ（ｚ）は、σｎ（ｚ）がＯＦＤＲの空間分解能の範囲での散乱光の足し合わせにより生じる。したがって、ＯＦＤＲにおいて、用いる光源のコヒーレンス長を超える長距離地点では、空間分解能が劣化してしまうために、σｎ（ｚ）を再現性良く得ることができなくなってしまう。
【００９４】
一方、σ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、複素振幅を切出す距離ｚの区間の長さｚｂ−ｚａにおける散乱光の足し合わせにより生じる、という点でσｎ（ｚ）と異なる。したがって、σ’ｎ，ｚａ，ｚｂ（ν）は、空間分解能に対して十分長い区間の長さでｆｎ（ｚ）を切出していれば、空間分解能劣化の影響は小さく、波形を再現性良く得ることができる。
【００９５】
したがって、レイリー散乱光パワースペクトルを算出することにより、従来技術と比較して長距離にかけて試験を行うことが可能となる。つまり、各レイリー散乱光パワースペクトルを切出す所定の区間の長さｚｂ−ｚａは、測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長いことが望ましい。
【００９６】
以上のように表式化されたｆ’ｔｏｔａｌ，ｚａ，ｚｂ（ν）を用いて、ｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）を表式化する。
【００９７】
前述の通り、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋのレイリー散乱光複素振幅ｆｋ（ｚ）は、全反射フィルタ３０で全反射された試験光によって折り返された波形を含む。ここで、区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａにおけるｆｋ（ｚ）の波形と、区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける波形とは、どちらも光ファイバ上の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂのレイリー散乱光複素振幅を表す。したがって、図４に示すように、当該２つの区間におけるレイリー散乱光複素振幅からそれぞれ算出されたレイリー散乱光パワースペクトルは、光損失の寄与を除けば、互いに等しい。よって、σ’ｋ，ｚａ，ｚｂ（ν）に関して、次式の関係が成立する。
【００９８】
【数１５】
0006277141.tif 000016
【００９９】
式（１７）の関係より、ｆｔｏｔａｌ（ｚ）の区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａから算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）は、次式のように記述される。
【０１００】
【数１６】
0006277141.tif 000017
【０１０１】
ここで、γ’ｎ，２Ｌｎ−ｚｂ，２Ｌｎ−ｚａ(ν)は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎのうち、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋを除く光ファイバの寄与である。
【０１０２】
以上より、ｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）が表式化された。
【０１０３】
次に、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける故障時のレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を算出する。
【０１０４】
ここで、算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を表式化について検討する。ｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）は、レイリー散乱光複素振幅ｓ（ｚ）を区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂで切出して算出されるレイリー散乱光パワースペクトルである。
【０１０５】
ｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）は、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに損失変動Δαｋ，ｚａが発生したとすると、次式のように記述される。
【０１０６】
【数１７】
0006277141.tif 000018
【０１０７】
なお、レイリー散乱光パワースペクトルは、光ファイバの温度及び歪み状態が変化すると、波形が横軸、即ち周波数方向にシフトすることが知られている（非特許文献１参照）。レイリー散乱光パワースペクトルは、光ファイバの温度の変化量がΔＴ、歪みの変化量がΔεの時の周波数方向のシフト量Δνが次式のように記述される。
【０１０８】
【数１８】
0006277141.tif 000019
【０１０９】
ここで、ν１は、ＯＦＤＲにおける試験光の周波数掃引の中心周波数であり、ＫＴ及びＫεは、それぞれ光ファイバの温度変化、及び歪み変化に対するスペクトルシフトの定数である。
【０１１０】
したがって、参照振幅データ測定時と比較して、故障時のｎ番目の光ファイバ１０−ｎの温度及び歪み状態が異なる場合、光ファイバ１０−ｎのレイリー散乱光パワースペクトルの周波数方向のシフト量をΔνｎとすると、次式の関係が成り立つ。
【０１１１】
【数１９】
0006277141.tif 000020
【０１１２】
式（２１）の関係より、ｓ（ｚ）の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂから算出されるレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）は、次式のように記述される。
【０１１３】
【数２０】
0006277141.tif 000021
【０１１４】
以上より、ｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）が表式化された。
【０１１５】
以上の計算により、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、保管された参照振幅データｆｔｏｔａｌ（ｚ）と、測定された故障時振幅データｓ（ｚ）とに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、算出した各レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）、及びｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を相互相関算出部４４に送信する。
【０１１６】
相互相関算出部４４は、各レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）、及びｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を受信する。相互相関算出部４４は、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）と、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされたレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν＋ν’）との相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出する（ＳＴ１５０）。
【０１１７】
ここで、ν’は、ｓ’ｚａ，ｚｂ（ν）を周波数方向にシフトさせる周波数のシフト量である。
【０１１８】
具体的には、相互相関算出部４４は、次式にしたがい、相互相関を計算する。
【０１１９】
【数２１】
0006277141.tif 000022
【０１２０】
ここで、σ’ｎ，ｚａ，ｚｂ(ν)の波形は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎによって異なるため、レイリー散乱光複素振幅と同様に、次式の関係が成り立つ。
【０１２１】
【数２２】
0006277141.tif 000023
【０１２２】
ここで、δ（ν’−Δνｉ）は、クロネッカーのデルタであり、ν’＝Δνｉの時に１で、ν’≠Δνｉの時に０である。式（２４）の関係から、
【０１２３】
【数２３】
0006277141.tif 000024
【０１２４】
となるため、ν’≠Δνｋの時、式（２３）は、第１項以外全て０となる。
【０１２５】
また、ｅｘｐ［−αｋ（Ｌｋ）］は、定数であり、ｅｘｐ［−αｋ（２Ｌｋ−ｚａ）］ｅｘｐ［−αｋ（ｚａ）］も損失の対称性から定数となる。したがって、式（２３）は、距離ｚに依存しない定数Ａ’を係数として、
【０１２６】
【数２４】
0006277141.tif 000025
【０１２７】
と表される。
【０１２８】
式（２９）は、周波数のシフト量ν’の値を変化させながら式（２３）を計算すると、ν’≠Δνｋの時、式（２３）の値は、０になり、ν’＝Δνｋの時、式（２３）の値は、Ａ’ｅｘｐ［−Δαｋ，ｚａ］となることを示している。
【０１２９】
なお、計算された相互相関の相関値がＡ’であった場合、当該ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおいて、損失変動は生じていないことが分かる。
【０１３０】
したがって、計算された相互相関の相関値を正常な地点において計算されるＡ’と比較することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける損失変動Δαｋ，ｚａを算出することができる。
【０１３１】
つまり、相互相関算出部４４は、レイリー散乱光パワースペクトルｆ’ｔｏｔａｌ，２Ｌｋ−ｚｂ，２Ｌｋ−ｚａ（ν）と、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされたレイリー散乱光パワースペクトルｓ’ｚａ，ｚｂ（ν＋ν’）との相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出することができる。
【０１３２】
また、相互相関の相関値が最大となる周波数方向のシフト量ν’は、上述の通り、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの温度及び歪みの変化量と対応する。したがって、相互相関算出部４４は、参照振幅データ測定時と、故障時とで光ファイバの温度及び歪み状態が異なっていても、損失変動を算出することができる。
【０１３３】
なお、相互相関算出部４４は、様々な周波数方向のシフト量ν’について相互相関を計算し、相互相関の相関値が最大値になるシフト量ν’を導出してもよい。また、相互相関算出部４４は、光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに予め設置された図示しない温度センサや歪みセンサ等の観測値に基づき、当該シフト量ν’の初期値を導出してもよい。
【０１３４】
また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３及び相互相関算出部４４は、ステップ（ＳＴ１４０−ＳＴ１５０）を、区間を変えて実行することで、ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの任意の地点で生じた損失変動を算出することができる。
【０１３５】
また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３及び相互相関算出部４４は、ステップ（ＳＴ１４０−ＳＴ１５０）を、分岐下部の各光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの全反射フィルタ３０までの距離Ｌ１、Ｌ２、…、ＬＮについて実行することで、個別の光ファイバに生じた任意の区間における損失変動を算出することができる。
【０１３６】
以上詳述したように、一実施形態では、試験装置１は、分岐部２０から複数本に分岐された個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に試験光を全反射する全反射フィルタ３０を備え、上記分岐部２０から個々の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎの遠端に備えられた全反射フィルタ３０までの距離が各々異なる光ファイバ１０−１〜１０−Ｎに対して損失変動を算出する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、参照振幅データ測定時に、参照振幅データとして、Ｎ本の光ファイバ１０−１〜１０−Ｎからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｆｔｏｔａｌ（ｚ）を、上記分岐部２０からの距離ｚの関数として測定する。ここで、レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、上記試験光を上記全反射フィルタ３０によって反射することにより折り返されたレイリー散乱光を観測し、上記分岐部２０から上記全反射フィルタ３０までの距離の最大値をＬｍａｘとした時に、見かけ上、上記分岐部２０から２Ｌｍａｘまでの距離にわたる参照振幅データを測定する。測定データ保管部４２は、上記測定された参照振幅データを保管する。レイリー散乱光複素振幅測定部４１は、特定の光ファイバに損失変動が生じる故障時に、故障時振幅データとして、Ｎ本の光ファイバからのトータルのレイリー散乱光の複素振幅ｓ（ｚ）を、上記距離ｚの関数として測定する。レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、上記保管された参照振幅データと、上記測定された故障時振幅データとに基づき、光ファイバの所定の区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂにおける、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとをそれぞれ算出する。相互相関算出部４４は、上記算出された参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルと、相関値が最大値を取るように周波数方向にシフトされた上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルとの相互相関を計算することにより、ｋ番目の光ファイバの区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂに生じた損失変動を算出するようにしている。このため、相互相関の相関値が最大値を取る周波数方向のシフト量から、光ファイバの故障前と故障後における温度及び歪みの変化量を考慮することができる。また、レイリー散乱光パワースペクトルを所定の区間の長さで切出して算出することにより、長距離に及ぶ光ファイバにおいても、空間分解能の劣化の影響を抑えることができる。
【０１３７】
したがって、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングすることができる。
【０１３８】
また、レイリー散乱光パワースペクトル算出部４３は、上記ｋ番目の光ファイバ１０−ｋの全反射フィルタ３０までの距離をＬｋとした時に、上記参照振幅データ測定時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間２Ｌｋ−ｚｂ＜ｚ＜２Ｌｋ−ｚａの上記参照振幅データから算出し、上記故障時のレイリー散乱光パワースペクトルを区間ｚａ＜ｚ＜ｚｂの上記故障時振幅データから算出するようにしている。このため、相互相関の相関値が最大値を取るような周波数方向のシフト量以外は、相関値が０となるような相互相関を計算できる。
【０１３９】
したがって、相互相関の相関ピーク値と損失変動が明確に関連付けられ、損失変動をより明確に算出することができる。
【０１４０】
また、上記所定の区間の長さｚｂ−ｚａは、測定された各レイリー散乱光複素振幅の空間分解能よりも十分長くなるようにしている。このため、レイリー散乱光複素振幅測定の空間分解能劣化の影響を軽減し、レイリー散乱光パワースペクトルの波形の再現性を保つことができる。
【０１４１】
したがって、長距離に及ぶ光ファイバに対しても損失変動を算出する試験方法を適用することができる。
【０１４２】
また、上記相関値が最大値を取るようにシフトされた周波数のシフト量は、上記ｋ番目の光ファイバの温度及び歪みの変化量と対応するようにしている。これにより、レイリー散乱光パワースペクトルが光ファイバの温度及び歪みの状態変化に対して周波数方向にシフトすることから、波形のシフトを追随するように相互計算を計算することで、温度及び歪み変化のある環境下にも適用することができる。
【０１４３】
したがって、光ファイバの温度及び歪み状態が故障前と故障後で異なっていても、当該状態の変化を考慮して損失変動を算出することができる。
【０１４４】
すなわち、長距離化に伴う空間分解能劣化の影響を抑え、温度及び歪み状態を考慮しつつ、分岐下部の個別の光ファイバについて損失変動をモニタリングできるようにした分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置を提供することができる。
【０１４５】
要するにこの発明は、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、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１４６】
１…試験装置、１０−０〜１０−Ｎ…光ファイバ、２０…分岐部、３０…全反射フィルタ、４０、５０…モニタ装置、４１…レイリー散乱光複素振幅測定部、４２…測定データ保管部、４３…レイリー散乱光パワースペクトル算出部、４４…相互相関算出部。
【図１】
0006277141.tif 000026
【図２】
0006277141.tif 000027
【図３】
0006277141.tif 000028
【図４】
0006277141.tif 000029
【図５】
0006277141.tif 000030