(57)【要約】【課題】光ファイバに生じる損失が曲げに起因するものか或いは接続に起因するものかを高感度に識別する。【解決手段】被測定光ファイバ１のカットオフ波長より短い波長を有する試験光パルスを被測定光ファイバ１の一端に入射し、当該試験光パルスの入射により被測定光ファイバ１内で発生する後方散乱光から、基本モードＬＰ０１の成分と高次モードの成分を分離して、これらの成分をもとに基本モードＬＰ０１と高次モードＬＰ１１との間の光損失比を算出する。そして、当該光損失比をしきい値と比較し、光損失比がしきい値より大きい場合に当該光損失の要因を被測定光ファイバ１の曲げであると判定し、光損失比がしきい値以下の場合に当該光損失の要因を被測定光ファイバ１の軸ずれによる接続であると判定する。【選択図】図１
2016099166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光パルスを生成し、当該生成された試験光パルスを前記被測定光ファイバに入射する入射部と、
前記入射した試験光パルスの前記被測定光ファイバからの戻り光から、第１のモードの後方散乱光と当該第１のモードより高次の第２のモードの後方散乱光とを分離する分離部と、
前記分離された第１のモードの後方散乱光および第２のモードの後方散乱光をもとに、第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定する判定部と
を具備することを特徴とする光ファイバ特性解析装置。
【請求項２】
被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光を生成する生成部と、
前記生成された試験光を第１のモード及び当該第１のモードより高次の第２のモードでそれぞれ励振して前記被測定光ファイバの一端に入射する入射部と、
前記被測定光ファイバを透過してその他端から出射される前記試験光の透過光から、前記第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定する判定部と
を具備することを特徴とする光ファイバ特性解析装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記第１および第２のモード間の光損失差または光損失の比を算出する手段と、
前記算出された光損失差または光損失の比を予め設定されたしきい値と比較し、前記算出された光損失差または光損失の比が前記しきい値より大きい場合に当該光損失の要因が前記被測定光ファイバの曲げであると判定し、前記算出された光損失差または光損失の比が前記しきい値以下の場合に当該光損失の要因が前記被測定光ファイバの接続であると判定する手段と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ特性解析装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記第１のモードの後方散乱光と第２のモードの後方散乱光の少なくとも一方を解析することで、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光損失の分布を求める手段と、
前記求められた光損失の分布をもとに前記被測定光ファイバにおける光損失の発生箇所を特定する手段と、
前記特定された光損失の発生箇所を表す情報と、前記光損失の要因の判定結果を表す情報とを相互に関連付けて出力する手段と
を、さらに備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ特性解析装置。
【請求項５】
被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光パルスを生成し、当該生成された試験光パルスを前記被測定光ファイバに入射するステップと、
前記入射した試験光パルスの前記被測定光ファイバからの戻り光から、第１のモードの後方散乱光と当該第１のモードより高次の第２のモードの後方散乱光とを分離するステップと、
前記分離された第１のモードの後方散乱光および第２のモードの後方散乱光をもとに、第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定するステップと
を具備することを特徴とする光ファイバ特性解析方法。
【請求項６】
被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光を生成するステップと、
前記生成された試験光を第１のモードで励振して前記被測定光ファイバの一端に入射するステップと、
前記生成された試験光を前記第１のモードより高次の第２のモードで励振して前記被測定光ファイバの一端に入射するステップと、
前記被測定光ファイバを透過してその他端から出射される、前記第１のモードで励振された試験光の透過光および前記第２のモードで励振された試験光の透過光をもとに、前記第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定するステップと
を具備することを特徴とする光ファイバ特性解析方法。
【請求項７】
前記判定するステップは、
前記第１および第２のモード間の光損失差または光損失の比を算出するステップと、
前記算出された光損失差または光損失の比を予め設定されたしきい値と比較し、前記算出された光損失差または光損失の比が前記しきい値より大きい場合に当該光損失の要因が前記被測定光ファイバの曲げであると判定し、前記算出された光損失差または光損失の比が前記しきい値以下の場合に当該光損失の要因が前記被測定光ファイバの接続であると判定するステップと
を備えることを特徴とする請求項５または６記載の光ファイバ特性解析方法。
【請求項８】
前記判定するステップは、
前記第１のモードの後方散乱光と第２のモードの後方散乱光の少なくとも一方を解析することで、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光損失の分布を求めるステップと、
前記求められた光損失の分布をもとに前記被測定光ファイバにおける光損失の発生箇所を特定するステップと、
前記特定された光損失の発生箇所を表す情報と、前記光損失の要因の判定結果を表す情報とを相互に関連付けて出力するステップと
を、さらに備えることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ特性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバに生じる損失要因を識別するための光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムでは、伝送媒体である光ファイバが多様な方法で試験される。例えば、光ファイバ内を伝搬する光に由来するレイリー散乱光の後方散乱光やフレネル反射光を検出することで、光ファイバの長手方向における伝送損失の分布や接続点での反射減衰量が得られる。その結果に基づいて、曲げによる損失や、コネクタの接続点、反射点等の位置を特定することができる。このような原理を利用する、光ファイバ特性解析装置が知られている。光ファイバ特性解析装置は、光ファイバの破断や故障などの異常を検出し、その位置を特定するために用いることができる。
【０００３】
光ファイバ特性解析装置としては、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）や、ＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometer）がよく知られている。ＯＴＤＲは、パルス化された試験光のラウンドトリップ時間に基づき分布データを取得する。ＯＦＤＲは、周波数変調された試験光を用いて、その変調周波数を解析して位置情報を取得する。
【０００４】
ところが、既存の光ファイバ特性解析装置の検出感度には限りがあり、検出感度よりも低い影響をもたらす異常を検出することができない。例えば、曲げ半径の大きな曲げ、正常に融着された接続点、あるいは、反射減衰量を抑制したＡＰＣ（Angled Physical Contact）研磨のコネクタによる接続点は、いずれも、ほんの僅かな損失（反射）を発生させるにすぎない。つまり、これらの場所で生じる損失や反射は既存の光ファイバ特性解析装置の検出感度よりも小さいので、異常を検出することが困難である。
【０００５】
しかしながら、特に光ファイバの曲げ部や接続部は、光線路において故障が生じやすい箇所となっている。光線路の故障を未然に防ぐためには、光ファイバの曲げ部や接続部等の潜在的な故障箇所をユーザに対する影響が顕在化する前に検知し、対処することが望まれている。
【０００６】
そこで、曲げや接続による光線路の異常を高感度に検知することが可能な手法として、被測定光ファイバにおけるカットオフ波長より短い波長を用いて、後方散乱光の高次モードを測定する方法が提案されている（例えば非特許文献１を参照）。さらに、複数の波長を用いたＯＴＤＲ試験から得られる波長間の損失値の差より、光ファイバに生じる損失要因が曲げによる損失か、接続による損失かを識別する方法も提案されている（例えば非特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A. Nakamura, K. Okamoto, I. Ogushi, N. Hanzawa, K. Katayama and T. Manabe, "Highly Sensitive Detection of Fiber Bending Using 1-μm-band Mode-detection OTDR," OECC2014, TU6C4, 2014.
【非特許文献２】ITU-T Recommendation G.650.3 Amendment 1, “Test methods for installed single-mode optical fibre cable links,” Appendix III, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、非特許文献１に記載された手法では、光ファイバに曲げや接続等の異常が生じている箇所を高感度に検知することが可能であるが、その原因を特定することまではできない。一方、非特許文献２に記載された手法では、光ファイバに生じる損失が曲げに起因するものか、接続に起因するものかを識別することは可能であるが、複数波長での測定が必要であり、さらに非特許文献１に記載された手法に比べ、異常箇所を検知する感度が劣る。
【０００９】
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、光ファイバに生じる異常箇所を高感度に検知し、さらにその原因が曲げに起因するものか或いは接続に起因するものかを識別することを可能にした光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するためにこの発明は次のような種々対策を講じている。  
その第１の態様は、被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光パルスを生成し、当該生成された試験光パルスを上記被測定光ファイバに入射する。そして、上記入射した試験光パルスの上記被測定光ファイバからの戻り光から、第１のモードの後方散乱光と当該第１のモードより高次の第２のモードの後方散乱光とを分離し、当該分離された第１のモードの後方散乱光および第２のモードの後方散乱光をもとに、第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定するようにしたものである。
【００１１】
第２の態様は、被測定光ファイバのカットオフ波長より短い波長を有する試験光を生成し、この生成された試験光を第１のモード及び当該第１のモードより高次の第２のモードでそれぞれ励振して上記被測定光ファイバの一端に入射する。そして、上記被測定光ファイバを透過してその他端から出射される上記試験光の透過光から、上記第１及び第２のモード間の光損失の違いを表す情報を求め、当該光損失の違いを表す情報をもとに当該光損失の要因を判定するようにしたものである。
【００１２】
第３の態様は、上記判定部において、上記第１および第２のモード間の光損失差または光損失の比を算出し、当該算出された光損失差または光損失の比を予め設定されたしきい値と比較し、上記算出された光損失差または光損失の比が上記しきい値より大きい場合に当該光損失の要因が上記被測定光ファイバの曲げであると判定し、上記算出された光損失差または光損失の比が上記しきい値以下の場合に当該光損失の要因が上記被測定光ファイバの接続であると判定するようにしたものである。
【００１３】
第４の態様は、上記判定部において、上記第１のモードの後方散乱光と第２のモードの後方散乱光の少なくとも一方を解析することで、上記被測定光ファイバの長手方向に対する光損失の分布を求め、当該求められた光損失の分布をもとに上記被測定光ファイバにおける光損失の発生箇所を特定し、当該特定された光損失の発生箇所を表す情報と、上記光損失の要因の判定結果を表す情報とを相互に関連付けて出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の態様によれば、被測定光ファイバの一端側において、第１のモードの後方散乱光とそれより高次の第２のモードの後方散乱光の光損失の違いをもとに当該光損失の要因が判定される。このため、例えば基本モードの後方散乱光のみから損失を検出してその要因を判定しようとする場合に比べ、高感度に判定を行うことが可能となる。
【００１５】
第２の態様によれば、第１のモードの透過光とそれより高次の第２のモードの透過光の光損失の違いをもとに当該光損失の要因が判定される。このため、上記第１の態様と同様に、基本モードの透過光のみから損失を検出してその要因を判定しようとする場合に比べ、高感度に判定を行うことが可能となる。
【００１６】
第３の態様によれば、被測定光ファイバにおける光損失の要因を判定する際に、第１および第２のモード間の光損失差または光損失の比がしきい値より大きい場合に当該光損失の要因が被測定光ファイバの曲げであると判定され、一方上記光損失差または光損失の比がしきい値以下の場合に当該光損失の要因が被測定光ファイバの接続であると判定される。このため、光損失の主要な要因である被測定光ファイバの曲げと、被測定光ファイバの軸ずれによる接続を、確実に識別することが可能となる。
【００１７】
第４の態様によれば、被測定光ファイバの長手方向に対する光損失の分布をもとに被測定光ファイバにおける光損失の発生箇所が特定され、上記光損失の要因の判定結果を表す情報が上記特定された光損失の発生箇所を表す情報と関連付けられて出力される。このため、試験担当者は被測定光ファイバにおいて発生した光損失の要因をその損失発生箇所と関連付けて把握することが可能となる。
【００１８】
すなわちこの発明によれば、光ファイバに生じる損失が曲げに起因するものか或いは接続に起因するものかを高感度に識別することを可能にした光ファイバ特性解析装置および光ファイバ特性解析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した光ファイバ特性解析装置による光ファイバ損失要因識別処理手順と処理内容を示すフローチャート。
【図３】図１に示した光ファイバ特性解析装置により得られるＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの距離に対する損失分布を概略的に示す図。
【図４】ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードによる曲げ損失値の計算結果の一例を示す図。
【図５】ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードによる曲げ損失値の比を示す図。
【図６】ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードによる接続損失の計算結果の一例を示す図。
【図７】ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの接続損失の比を示す図。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
［第１の実施形態］
（構成）
この発明の第１の実施形態は、ＯＴＤＲを利用することで、被測定光ファイバの一端側において後方散乱光の基本モード成分と高次モード成分の光損失比を求め、このモード間の光損失比をもとに、被測定光ファイバに生じる損失が曲げに起因するものか或いは軸ずれによる接続に起因するものかを判定するようにしたものである。
【００２１】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図であり、１は被測定光ファイバを示している。  
光源１１から発生された連続光は、光強度変調器１３においてパルス発生器１２から出力されるパルス信号により変調されて光パルスに変換される。この光パルスは試験光パルスとして用いられる。光強度変調器１３は、例えば音響光学素子をパルス駆動するようにした音響光学スイッチにより構成される。なお、光源１１から発生される連続光の波長は、被測定光ファイバ１において高次モードが伝搬可能な波長に、つまり被測定光ファイバ１のカットオフ波長より短い波長に設定されている。このため、上記試験光パルスの波長は被測定光ファイバ１のカットオフ波長より短くなる。
【００２２】
光強度変調器１３から出力された試験光パルスは、光サーキュレータ１４を介してモード合分波器１５のＰｏｒｔ１に入射される。そして、この試験光パルスは、モード合分波器１５のＰｏｒｔ３から基本モードＬＰ０１の試験光パルスとして出射され、被測定光ファイバ１に入射される。なお、本実施形態では基本モードをＬＰ０１と表記し、高次モードをＬＰ１１と表記して両者を区別する。
【００２３】
上記試験光パルスが入射されると、被測定光ファイバ１では当該試験光パルスが伝搬する過程で後方散乱光が発生し、当該後方散乱光が上記モード号分波器１５のＰｏｒｔ３に再入射する。モード合分波器１５は、Ｐｏｒｔ３に入射された上記後方散乱光（戻り光）に含まれる基本モードＬＰ０１の成分と、高次モードＬＰ１１の成分とをその強度をもとに分離する。そして、分離された戻り光の基本モードＬＰ０１の成分および高次モードＬＰ１１の成分をそれぞれＰｏｒｔ１およびＰｏｒｔ２から出射する。
【００２４】
上記モード合分波器１５のＰｏｒｔ１から出射された戻り光の基本モードＬＰ０１の成分は光サーキュレータ１４を介して光受信器１６に入射し、光／電変換されたのちアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８でディジタルデータに変換される。これに対し、上記モード合分波器１５のＰｏｒｔ２から出射された戻り光の高次モードＬＰ１１の成分は光受信器１７に入射し、光／電変換されたのちＡ／Ｄ変換器１８でディジタルデータに変換される。なお、光受信器１６，１７としては例えばフォトディテクタが用いられる。そして、上記Ａ／Ｄ変換器１８から出力された基本モードＬＰ０１の成分に由来するディジタルデータ（基本モード信号）、および高次モードＬＰ１１の成分に由来するディジタルデータ（高次モード信号）は、演算処理部１９にそれぞれ入力される。
【００２５】
演算処理部１９および判定部２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリおよび入出力インタフェースを備える。なお、判定部２０は演算処理部１９とは別に設けてもよいし、演算処理部１９に含めるようにしてもよい。
【００２６】
演算処理部１９は、上記入力された高次モード信号を解析して高次モードＬＰ１１の後方散乱光の強度分布を得る。またそれと共に演算処理部１９は、上記入力された基本モード信号を解析して基本モードＬＰ０１の後方散乱光の強度分布を得る。すなわち、演算処理部１９は、基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１のそれぞれに対応する後方散乱光の受光信号の電圧値に対して演算処理を施し、距離に対する強度分布を求める。この強度分布は損失分布と同義である。かくして、被測定光ファイバ１における損失特性が、基本モードＬＰ０１と高次モードＬＰ１１とにそれぞれ分離して測定される。また演算処理部１９は、上記測定された基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１の損失分布をもとに損失箇所を特定し、当該損失箇所における上記各モードの損失値を算出する。
【００２７】
判定部２０は、上記算出された上記各モードの損失値をもとにモード間の損失比を算出し、この算出された損失比をしきい値と比較することで、損失の要因が曲げによるものか、或いは軸ずれによる接続によるものかを判定し、その結果を出力する。
【００２８】
（動作）
次に、以上のように構成された装置による光ファイバの特性解析動作を説明する。図２はその動作手順と動作内容を示すフローチャートである。  
試験担当者は、例えば局内において被測定光ファイバ１の一端側に本実施形態の光ファイバ特性解析装置を設置し、試験を開始する。
【００２９】
（１）損失分布の測定
光ファイバ特性解析装置では、先ずステップＳ１において、ＯＴＤＲ方式に従い基本モード及び高次モードの各光損失分布の測定が行われ、その測定結果をもとに被測定光ファイバ１の損失分布が求められる。
【００３０】
すなわち、光源１１から被測定光ファイバ１のカットオフ波長より波長が短く設定された連続光が発生され、当該連続光は光強度変調器１３により試験光パルスに変換されたのち、光サーキュレータ１４を介してモード合分波器１５に入射される。そして、この試験光パルスは、モード合分波器１５から基本モードＬＰ０１の試験光パルスとして出射され、被測定光ファイバ１の一端に入射される。
【００３１】
試験光パルスは、被測定光ファイバ１中を伝搬する過程において各所で散乱し、散乱された試験光パルスの一部が後方散乱光として逆方向に伝搬する。そして、この後方散乱光はモード合分波器１５に入射し、モード合分波器１５においてその強度により基本モードＬＰ０１の成分と高次モードＬＰ１１の成分に分離される。この分離された後方散乱光の基本モードＬＰ０１の成分（基本モード信号）は、光サーキュレータ１４を経由して光受信器１６で受光され、電気信号に変換されたのちＡ／Ｄ変換器１８でディジタルデータに変換される。そして演算処理部１９に入力される。また、分離された後方散乱光の高次モードＬＰ１１の成分（高次モード信号）は、光受信器１７で受光される。そして、この光受信器１７で電気信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器１８でディジタルデータに変換されたのち演算処理部１９に入力される。
【００３２】
演算処理部１９は、上記入力された基本モード信号および高次モード信号のディジタルデータに対して演算処理を行い、被測定光ファイバ１の距離に対する各モード信号の強度分布（ＯＴＤＲ波形）を求める。
【００３３】
基本モード信号から得られるＯＴＤＲ波形は、そのままで基本モードＬＰ０１における光損失分布を表す。一方、高次モード信号から得られるＯＴＤＲ波形は、基本モードＬＰ０１における光損失分布と高次モードＬＰ１１における光損失分布との平均を表す。高次モードの光損失分布は、基本モード信号から得られるＯＴＤＲ波形と高次モード信号から得られるＯＴＤＲ波形に数値処理を行うことで得ることができる。具体的には、高次モード信号から得られる値を２倍し、さらにその値から基本モード信号から得られる値を引くことで、高次モードの光損失分布を得ることができる。
【００３４】
（２）異常箇所の特定および損失の算出
演算処理部１９は、次にステップＳ２において、上記ステップＳ１で求められた光損失分布をもとに被測定光ファイバ１における損失発生箇所を特定し、基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１における損失値をそれぞれ算出する。
【００３５】
図３は、上記ステップＳ１による損失分布の測定により得られた、基本モードＬＰ０１と高次モードＬＰ１１の、距離に対する損失分布を概略的に示す図である。同図において、横軸は試験光パルスの入射端からの距離を示し、縦軸は損失分布を示す。グラフ３１は基本モードＬＰ０１による損失分布波形を示し、グラフ３２は高次モードＬＰ１１による損失分布波形を示す。
【００３６】
同図に示すように、被測定光ファイバ１に曲げや接続等の異常が生じている場合、損失分布波形における当該箇所に損失の段差が現れる。したがって、損失分布波形に段差が生じた箇所を異常箇所として特定することができ、さらにその大きさから損失量を算出することができる。すなわち、異常箇所における基本モードＬＰ０１による損失Ｌ０１［ｄＢ］および高次モードＬＰ１１による損失Ｌ１１［ｄＢ］が得られる。しかし、グラフ３１またはグラフ３２単独の情報のみからでは、異常の原因を特定することまではできない。なお、以上述べた損失分布の測定と損失箇所の特定に関する技術は、非特許文献１に詳しく記載されている。
【００３７】
（３）損失要因の判定
図４は、被測定光ファイバ１に１ターンの曲げが生じた場合の、基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１における曲げ損失の計算結果の一例を示すもので、横軸は曲率半径を、縦軸は損失をそれぞれ示している。曲げ損失は式（１）により求めることができる。  
【数１】
2016099166.tif 000003
但し、βI は伝搬定数の虚数部を表し、Ｒは曲げの曲率半径を表す。
【００３８】
図４において、グラフ４１、グラフ４２、グラフ４３はそれぞれ、基本モードＬＰ０１、曲げを与えた場合の動径方向に節を持つ高次モードＬＰ１１、曲げを与えた場合の動径方向と直交する方向に節を持つ高次モードＬＰ１１のときの曲率半径Ｒに対する曲げ損失値を示す。同図から明らかなように高次モードＬＰ１１の曲げ損失は、基本モードＬＰ０１の曲げ損失より大きいことがわかる。
【００３９】
図５は、図４の計算例からモード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１の最小値を算出した結果を示すものである。同図から明らかなように、被測定光ファイバ１に曲げが生じた場合のモード間の損失は、曲率半径が５ｍｍ以上の範囲において２桁以上異なることがわかる。
【００４０】
図６は、基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１の軸ずれに対する接続損失計算結果の一例を示すもので、横軸は軸ずれ量を、縦軸は接続損失をそれぞれ示している。軸ずれに対する接続損失は式（２）により求めることができる。  
【数２】
2016099166.tif 000004
【００４１】
ここで、ηは光ファイバ接続部における結合効率を表し、式（３）により求めることができる。  
【数３】
2016099166.tif 000005
式（３）において、Ｅ（ｘ，ｙ）は光ファイバ中に存在する固有モードの電界分布を表し、δｘおよびδｙはそれぞれ、ｘ軸方向およびｙ軸方向の軸ずれ量を表す。
【００４２】
ここで、基本モードＬＰ０１は電界分布が周方向に一様であるため、接続損失の大きさは軸ずれの方向に依存しない。一方、高次モードＬＰ１１は電界分布が周方向に一様でないため、接続損失の大きさは軸ずれの方向に依存する。
【００４３】
図６において、グラフ６１は基本モードＬＰ０１の軸ずれに対する接続損失を示す。また、グラフ６２は高次モードＬＰ１１において節を有する方向に軸ずれが生じた場合、つまり接続損失が最大となる場合の接続損失を示し、グラフ６３は節を有する方向に直行する方向に軸ずれが生じた場合、つまり接続損失が最小となる場合の接続損失を示す。
【００４４】
図７は、図６に示した接続損失の計算結果からモード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１が最大となる値を算出した結果を示す。被測定光ファイバ１に軸ずれによる接続が生じた場合、軸ずれ量が３μｍ以下の範囲においては、モード間の損失は１桁以下の差であることがわかる。
【００４５】
以上説明したように、モード間の光損失比Ｌ１１／Ｌ０１は損失要因が曲げの場合と接続の場合とで値が大きく異なることがわかる。したがって、モード間の光損失比Ｌ１１／Ｌ０１を求め、予め設定したしきい値との大小関係から被測定光ファイバ１に生じる損失要因を識別することができる。
【００４６】
以上の原理に基づいて判定部２０は、先ずステップＳ３において、上記ステップＳ２で求めた異常箇所における基本モードＬＰ０１における損失Ｌ０１および高次モードＬＰ１１における損失Ｌ１１をもとに、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１を算出する。ここで、上述したように被測定光ファイバ１における損失要因が曲げに起因する場合と、軸ずれによる接続に起因する場合とで、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１は値が大きく異なる。具体的には、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１は、損失要因が曲げの場合は大きな値となり、損失要因が接続の場合は小さな値となる。
【００４７】
そこで、予め適切なしきい値を設定し、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１をステップＳ３でしきい値と比較する。そして、その比較結果に基づいて、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１がしきい値より大きい場合には、ステップＳ４において損失の要因は曲げによるものであると判定する。これに対し、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１がしきい値以下の場合には、ステップＳ５において損失の要因は接続によるものであると判定する。
【００４８】
最後に判定部２０は、上記損失要因の判定結果を表す情報を、先にステップＳ２で求めた損失発生箇所を表す情報、例えば測定端からの距離と関連付けて、図示しない表示器に表示させる。
【００４９】
（効果）
以上詳述したように第１の実施形態では、被測定光ファイバ１のカットオフ波長より短い波長を有する試験光パルスを被測定光ファイバ１の一端に入射し、当該試験光パルスの入射により被測定光ファイバ１内で発生する後方散乱光から、基本モードＬＰ０１の成分と高次モードの成分を分離して、これらの成分をもとに基本モードＬＰ０１と高次モードＬＰ１１との間の光損失比を算出する。そして、当該光損失比をしきい値と比較し、光損失比がしきい値より大きい場合に当該光損失の要因を被測定光ファイバ１の曲げであると判定し、光損失比がしきい値以下の場合に当該光損失の要因を被測定光ファイバ１の軸ずれによる接続であると判定するようにしている。
【００５０】
したがって、光損失の要因が被測定光ファイバ１の曲げであるのか、または軸ずれによる接続であるのかを、被測定光ファイバ１の一端側で精度良く判定することができる。このため、例えば基本モードの後方散乱光のみから損失を検出してその要因を判定しようとする場合に比べ、高感度に判定を行うことが可能となる。
【００５１】
また、損失要因の判定結果を表す情報が、損失発生箇所を表す情報と関連付けられて、表示器に表示される。このため、試験担当者は被測定光ファイバ１において発生した光損失の要因をその損失発生箇所と関連付けて把握することが可能となる。
【００５２】
［第２の実施形態］
この発明の第２の実施形態は、被測定光ファイバの一端から試験光を入射し、被測定光ファイバの他端側で当該被測定光ファイバを透過した試験光の基本モード成分と高次モード成分の光損失比を求め、このモード間の光損失比をもとに、被測定光ファイバに生じる損失が曲げに起因するものか或いは軸ずれによる接続に起因するものかを判定するようにしたものである。
【００５３】
図８は、この発明の第２の実施形態に係る光ファイバ特性解析装置の一例を示す機能ブロック図である。なお、同図において前記図１と同一機能部分には同一符号を付して説明を行う。
【００５４】
光源１１から発生される試験光はモード励振器８１に入射される。モード励振器８１は、例えばモード合分波器、ＬＰＦＧ、試験光を軸ずれ入射する装置等により構成される。モード励振器８１に入射された試験光は、所望のモードで被測定光ファイバ１の一端に入射され伝搬される。
【００５５】
一方、被測定光ファイバ１の他端側にはパワーメータ８２が設置されている。パワーメータ８２では、上記被測定光ファイバ１を透過し他端から出射された試験光のパワーが測定され、その測定値は判定部２０に入力される。
【００５６】
判定部２０は、先ず上記パワーメータ８２で測定された透過パワーＰ１［ｄＢ］と、モード励振器８１から出力される透過パワーＰ０［ｄＢ］とをもとに、基本モードＬＰ０１および高次モードＬＰ１１の損失をそれぞれ算出してモード間の損失比を求める。例えば、被測定ファイバ１に励振する試験光を基本モードＬＰ０１とした場合、基本モードＬＰ０１の損失Ｌ０１は、パワーメータ８２で測定された透過パワーＰ１［ｄＢ］と、モード励振器８１から出力された試験光のパワーＰ０［ｄＢ］との差より求まる。一方、高次モードＬＰ１１の損失Ｌ１１は、被測定ファイバ１に励振する試験光を高次モードとし、パワーメータ８２で測定される透過パワーＰ１［ｄＢ］と、モード励振器８１から出力される試験光のパワーＰ０［ｄＢ］との差より求まる。そして、上記求められた基本モードＬＰ０１の損失Ｌ０１と高次モードＬＰ１１の損失Ｌ１１とをもとにモード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１を算出する。
【００５７】
判定部２０は、次にモード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１を予め設定したしきい値と比較する。そして、その比較結果に基づいて、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１がしきい値より大きい場合には、損失の要因は曲げによるものであると判定する。これに対し、モード間の損失比Ｌ１１／Ｌ０１がしきい値以下の場合には、損失の要因は接続によるものであると判定する。そして、上記判定結果を図示しない表示器に表示させる。
【００５８】
以上詳述したように第２の実施形態によれば、被測定光ファイバ１の一端から試験光を入射し、被測定光ファイバ１の他端側で当該被測定光ファイバ１を透過した試験光の基本モード成分と高次モード成分の光損失比Ｌ１１／Ｌ０１を求め、このモード間の光損失比Ｌ１１／Ｌ０１をもとに、被測定光ファイバ１に生じる損失が曲げに起因するものか、或いは軸ずれによる接続に起因するものかを判定するようにしている。
【００５９】
したがって、本実施形態においても、先に述べた第１の実施形態と同様に、光損失の要因が被測定光ファイバ１の曲げによるものか、または軸ずれによる接続によるものかを、被測定光ファイバ１の他端側で高感度に判定することができる。
【００６０】
［その他の実施形態］
第１の実施形態では、基本モードおよび高次モードの光損失分布を測定する手法として、ＯＴＤＲ法を用いる例を示した。しかし、それに限定されるものではなく、ＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry）法やＯＬＣＲ（Optical Low Coherence Reflectometry）法などの他の測定法を用いてもよい。
【００６１】
また、被測定光ファイバ１に入射する試験光パルスは基本モードに限定されない。さらに、試験光を被測定光ファイバ１に励振する際や、後方散乱光から各モード成分を分離する際に、モード合分波器１５を用いずに、ＬＰＦＧ（Long Period Fiber Grating）等、他の手段を用いてもよい。
【００６２】
その他、光ファイバ特性解析装置の構成とその動作手順および動作内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００６３】
要するにこの発明は、上記各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、上記各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、各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】
【００６４】
１…被測定光ファイバ、１１…光源、１２…パルス発生器、１３…光強度変調器、１４…光サーキュレータ、１５…モード合分波器、１６…光受信器、１７…光受信器、１８…Ａ／Ｄ変換器、１９…演算処理部、２０…判定部、８１…モード励振器、８２…パワーメータ。
【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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