(57)【要約】【課題】ラマン利得効率を精度よく測定するための方法およびその方法を実行する装置を提供する。【解決手段】ラマン利得効率測定装置１００は、ＯＴＤＲ装置１と、波長フィルタ２と、ＷＤＭ（波長多重）カプラ３，５と、励起光源４と、パワーメータ６と、制御装置７と、出力装置８とを備える。ＯＴＤＲ装置１と、波長フィルタ２と、ＷＤＭカプラ３と、励起光源４とは、テストファイバ１０の一方端側に設けられ、ＷＤＭカプラ５と、パワーメータ６とはテストファイバ１０の他方端側に設けられる。制御装置７は、このパワーメータ６による励起光の強度の検出結果をＯＴＤＲ装置１による戻り光強度の測定およびラマン利得効率算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行する。この処理の結果を踏まえてＯＴＤＲ測定あるいはラマン利得効率の算出が行なわれる。【選択図】図１
2009276287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバのラマン利得効率測定方法であって、
前記光ファイバに励起光を導入する励起光源による前記励起光の出力状態、および、前記励起光の出力停止状態の各々において、時間領域光反射測定法に従って、前記光ファイバの前記一方端から前記光ファイバにテスト光を導入するとともに、前記光ファイバの前記一方端に戻る戻り光の強度を測定するステップと、
前記励起光の前記出力状態および前記出力停止状態において測定された前記戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出するステップと、
前記光ファイバの内部における、前記励起光の波長を有する光の損失の程度を検出するステップと、
前記検出されたステップにおける検出結果を、前記戻り光の強度の測定およびラマン利得効率の算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行するステップとを備える、ラマン利得効率測定方法。
【請求項２】
前記検出するステップは、強度検出装置によって前記他方端における前記励起光の強度を検出することにより、前記損失の程度を検出する、請求項１に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項３】
前記反映処理を実行するステップは、
前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度に基づいて、予め用意された、前記光ファイバにおける前記励起光の強度分布を補正するステップを含み、
前記ラマン利得効率を算出するステップは、測定された前記戻り光の強度と、補正された前記励起光の前記強度分布とに基づいて、ラマン利得効率を算出する、請求項２に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項４】
前記反映処理を実行するステップは、
前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、前記励起光の強度が前記基準値以上となるまで、前記励起光源から発せられる前記励起光の強度を高めるステップを含む、請求項２または３に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項５】
前記反映処理を実行するステップは、
前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力するステップを含む、請求項２から４のいずれか１項に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項６】
前記反映処理を実行するステップは、
前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が変動している場合において、前記励起光の強度が基準範囲内に収束するまで待機するステップを含む、請求項２から４のいずれか１項に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項７】
前記検出するステップは、前記励起光の波長を有する前記テスト光を前記光ファイバに導入し、かつ前記時間領域光反射測定法に従って前記光ファイバの物理的長さの少なくとも２倍の長さの光路に対する前記テスト光の光損失分布を前記一方端において検出し、
前記反映処理を実行するステップは、
検出された前記テスト光の光損失分布から、前記一方端から前記他方端に前記テスト光が伝播される場合、および、前記他方端から前記一方端に前記テスト光が伝播される場合の各場合における前記戻り光の強度分布を取得し、その取得した前記戻り光の強度分布に基づいて、前記励起光の波長に対応する前記光ファイバの光損失分布を算出するステップを含む、請求項１に記載のラマン利得効率測定方法。
【請求項８】
光ファイバのラマン利得効率測定方法であって、
第１の励起光を前記光ファイバの一方端から前記光ファイバに導入し、かつ、第２の励起光を前記光ファイバの他方端から前記光ファイバに導入するステップと、
前記第１および第２の励起光がともに前記光ファイバに導入された第１の状態、および、前記第１および第２の励起光がいずれも前記光ファイバに導入されていない第２の状態の各々において、時間領域光反射測定法に従って、前記光ファイバの前記一方端から前記光ファイバにテスト光を導入するとともに、前記光ファイバの前記一方端に戻る戻り光の強度を測定するステップと、
前記第１および第２の状態において測定された前記戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出するステップとを備える、ラマン利得効率測定方法。
【請求項９】
光ファイバのラマン利得効率測定装置であって、
前記光ファイバの前記一方端に励起光を導入する励起光源と、
前記励起光源による前記励起光の出力状態、および、前記励起光の出力停止状態の各々において、前記光ファイバの前記一方端から前記光ファイバにテスト光を導入するとともに、前記光ファイバの前記一方端からに戻る戻り光の強度を測定する時間領域光反射測定装置と、
光ファイバの内部における前記励起光の波長を有する光の損失の程度を検出して、当該検出結果を前記戻り光の強度の測定およびラマン利得効率の算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行するとともに、前記励起光の前記出力状態および前記出力停止状態において測定された前記戻り光の強度を用いて、ラマン利得効率を算出する測定処理装置とを備える、ラマン利得効率測定装置。
【請求項１０】
前記ラマン利得効率測定装置は、
前記光ファイバの他方端における前記励起光の強度を検出する強度検出装置をさらに備え、
前記測定処理装置は、前記強度検出装置が検出した前記励起光の強度を前記損失の程度として検出する、請求項９に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１１】
前記反映処理は、前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度に基づいて、予め用意された、前記光ファイバにおける前記励起光の強度分布を補正する処理であり、
前記測定処理装置は、測定された前記戻り光の強度と、補正された前記励起光の前記強度分布とに基づいて、ラマン利得効率を算出する、請求項１０に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１２】
前記反映処理は、前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、前記励起光の強度が前記基準値以上となるように前記励起光源を制御する処理である、請求項１０または１１に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１３】
前記反映処理は、前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力する処理である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１４】
前記反映処理は、前記光ファイバの前記他方端で検出された前記励起光の強度が変動している場合に、前記励起光の強度が基準範囲内に収束するまで、前記時間領域光反射測定装置による前記戻り光の強度の測定を待機させる処理である、請求項１０または１１に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１５】
前記時間領域光反射測定装置は、前記励起光の波長を有する前記テスト光を前記光ファイバに導入し、かつ前記時間領域光反射測定法に従って前記光ファイバの物理的長さの少なくとも２倍の長さの光路に対する前記テスト光の光損失分布を前記一方端において検出し、
前記測定処理装置は、
前記時間領域光反射測定装置によって検出された前記テスト光の光損失分布から、前記一方端から前記他方端に前記テスト光が伝播される場合、および、前記他方端から前記一方端に前記テスト光が伝播される場合の各場合における前記戻り光の強度分布を取得するとともに、取得した前記戻り光の強度分布に基づいて、前記励起光の波長に対応する前記光ファイバの光損失分布を算出する、請求項９に記載のラマン利得効率測定装置。
【請求項１６】
光ファイバのラマン利得効率測定装置であって、
前記光ファイバの一方端に第１の励起光を導入する第１の励起光源と、
前記光ファイバの他方端に第２の励起光を導入する第２の励起光源と、
前記第１および第２の励起光がともに前記光ファイバに導入された第１の状態、および、前記第１および第２の励起光がいずれも前記光ファイバに導入されていない第２の状態の各々において、前記光ファイバの前記一方端から前記光ファイバにテスト光を導入するとともに、前記光ファイバの前記一方端に戻る戻り光の強度を測定する時間領域光反射測定装置と、
前記第１および第２の状態において測定された前記戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出する測定処理装置とを備える、ラマン利得効率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバのラマン利得効率を測定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバからなる既存の光伝送路をアップグレードして、光ファイバ伝送の大容量化や高速化を行なう場合の重要技術として、分布ラマン増幅が注目されている。光ファイバ伝送路における分布ラマン増幅とは、具体的には、光ファイバに信号光および励起光を入力し、光ファイバ伝送路自体を増幅媒体として信号光を増幅させることである。既設の光ファイバ伝送システムに分布ラマン増幅を適用すればＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）改善効果が顕著であることが示されており、分布ラマン増幅を適用した光ファイバ伝送システムの実用も始まっている。
【０００３】
このような光伝送システムの設計に際しては、光ファイバ伝送路のラマン利得を把握することが必要となる。このための必須の技術として、ラマン利得効率の測定が検討されてきた。ラマン利得効率の測定方法の１つとして、たとえばＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry：時間領域光反射）を用いた方法が提案されている。
【０００４】
ＯＴＤＲによるラマン利得効率の測定方法が、たとえば特開２００２−２９６１４５号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に開示される測定装置では、光ファイバ伝送路の一端に、励起光波長とテスト光波長とを合分波するＷＤＭカプラが接続される。そのＷＤＭカプラの励起光波長ポートに励起光源が備えられ、ＷＤＭカプラのテスト光波長ポートには光波長フィルタ、光アッテネータおよびＯＴＤＲ装置が、この順に接続される。上記文献では、伝送路の一方端のみで利得効率の測定を行なうことによって、ラマン利得効率を容易に測定できると説明されている。
【特許文献１】特開２００２−２９６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今では、光ファイバの長距離化が進んでいる。長距離の光伝送路は、たとえば複数の光ファイバを融着やコネクタによって多段接続することで構成される。このように構成された伝送路のラマン利得効率の測定においては、伝送路上の励起光の強度を把握することが重要であり、このために励起光波長における光損分布を高精度で評価する必要がある。また伝送路の大きな光損があると、ラマン利得効率の測定に十分な強度の励起光が得られなくなる場合もある。特に２本の光ファイバが接続される接続点における励起光の光損失がラマン利得効率の測定に影響する可能性が高い。
【０００６】
特開２００２−２９６１４５号公報は、ＯＴＤＲ測定に際して、励起光を伝送路の一方端から伝送路に導入することを開示しているが、その伝送路中で励起光の光損変動が生じて伝送路の他方端周辺の励起光強度が大幅に低下する可能性については開示されていない。複数のファイバを多段接続して構成した光伝送路においては、コネクタ接続など多数の接続点が含まれるが、接続状態によって接続点での光損失が変動する場合がある。励起光波長での光損失が大きくなった場合、伝送路上の励起光の強度が変化してしまうため、ラマン利得効率を正確に測定することが困難となることが起こりうる。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決するものであって、その目的は、ラマン利得効率を精度よく測定するための方法およびその方法を実行する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は要約すれば、光ファイバのラマン利得効率測定方法であって、光ファイバに励起光を導入する励起光源による励起光の出力状態、および、励起光の出力停止状態の各々において、時間領域光反射測定法に従って、光ファイバの一方端から光ファイバにテスト光を導入するとともに、光ファイバの前記一方端に戻る戻り光の強度を測定するステップと、励起光の出力状態および出力停止状態において測定された戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出するステップと、光ファイバの内部における、励起光の波長を有する光の損失の程度を検出するステップと、検出されたステップにおける検出結果を、戻り光の強度の測定およびラマン利得効率の算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行するステップとを備える。
【０００９】
好ましくは、検出するステップは、強度検出装置によって他方端における励起光の強度を検出することにより、損失の程度を検出する。
【００１０】
好ましくは、反映処理を実行するステップは、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度に基づいて、予め用意された、光ファイバにおける励起光の強度分布を補正するステップを含む。ラマン利得効率を算出するステップは、測定された戻り光の強度と、補正された励起光の強度分布とに基づいて、ラマン利得効率を算出する。
【００１１】
好ましくは、反映処理を実行するステップは、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、励起光の強度が基準値以上となるまで、励起光源から発せられる励起光の強度を高めるステップを含む。
【００１２】
好ましくは、反映処理を実行するステップは、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力するステップを含む。
【００１３】
好ましくは、反映処理を実行するステップは、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が変動している場合において、励起光の強度が基準範囲内に収束するまで待機するステップを含む。
【００１４】
好ましくは、検出するステップは、励起光の波長を有するテスト光を光ファイバに導入し、かつ時間領域光反射測定法に従って光ファイバの物理的長さの少なくとも２倍の長さの光路に対するテスト光の光損失分布を前記一方端において検出する。反映処理を実行するステップは、検出されたテスト光の光損失分布から、一方端から他方端にテスト光が伝播される場合、および、他方端から一方端にテスト光が伝播される場合の各場合における戻り光の強度分布を取得し、その取得した戻り光の強度分布に基づいて、励起光の波長に対応する光ファイバの光損失分布を算出するステップを含む。
【００１５】
本発明の他の局面に従うと、光ファイバのラマン利得効率測定方法であって、第１の励起光を光ファイバの一方端から光ファイバに導入し、かつ、第２の励起光を光ファイバの他方端から光ファイバに導入するステップと、第１および第２の励起光がともに光ファイバに導入された第１の状態、および、第１および第２の励起光がいずれも光ファイバに導入されていない第２の状態の各々において、時間領域光反射測定法に従って、光ファイバの一方端から光ファイバにテスト光を導入するとともに、光ファイバの一方端に戻る戻り光の強度を測定するステップと、第１および第２の状態において測定された戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出するステップとを備える。
【００１６】
本発明のさらに他の局面に従うと、光ファイバのラマン利得効率測定装置であって、光ファイバの一方端に励起光を導入する励起光源と、励起光源による励起光の出力状態、および、励起光の出力停止状態の各々において、光ファイバの一方端から光ファイバにテスト光を導入するとともに、光ファイバの一方端から戻る戻り光の強度を測定する時間領域光反射測定装置と、光ファイバの内部における励起光の波長を有する光の損失の程度を検出して、当該検出結果を戻り光の強度の測定およびラマン利得効率の算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行するとともに、励起光の出力状態および出力停止状態において測定された戻り光の強度を用いて、ラマン利得効率を算出する測定処理装置とを備える。
【００１７】
好ましくは、ラマン利得効率測定装置は、光ファイバの他方端における前記励起光の強度を検出する強度検出装置をさらに備える。測定処理装置は、強度検出装置が検出した励起光の強度を損失の程度として検出する。
【００１８】
好ましくは、反映処理は、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度に基づいて、予め用意された、光ファイバにおける励起光の強度分布を補正する処理である。測定処理装置は、測定された戻り光の強度と、補正された励起光の強度分布とに基づいて、ラマン利得効率を算出する。
【００１９】
好ましくは、反映処理は、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、励起光の強度が基準値以上となるように励起光源を制御する処理である。
【００２０】
好ましくは、反映処理は、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が予め定められた基準値未満である場合に、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力する処理である。
【００２１】
好ましくは、反映処理は、光ファイバの他方端で検出された励起光の強度が変動している場合に、励起光の強度が基準範囲内に収束するまで、時間領域光反射測定装置による戻り光の強度の測定を待機させる処理である。
【００２２】
好ましくは、時間領域光反射測定装置は、励起光の波長を有するテスト光を光ファイバに導入し、かつ時間領域光反射測定法に従って光ファイバの物理的長さの少なくとも２倍の長さの光路に対するテスト光の光損失分布を一方端において検出する。測定処理装置は、時間領域光反射測定装置によって検出されたテスト光の光損失分布から、一方端から他方端にテスト光が伝播される場合、および、他方端から一方端にテスト光が伝播される場合の各場合における戻り光の強度分布を取得するとともに、取得した戻り光の強度分布に基づいて、励起光の波長に対応する光ファイバの光損失分布を算出する。
【００２３】
本発明のさらに他の局面に従うと、光ファイバのラマン利得効率測定装置であって、光ファイバの一方端に第１の励起光を導入する第１の励起光源と、光ファイバの他方端に第２の励起光を導入する第２の励起光源と、第１および第２の励起光がともに光ファイバに導入された第１の状態、および、第１および第２の励起光がいずれも光ファイバに導入されていない第２の状態の各々において、光ファイバの一方端から光ファイバにテスト光を導入するとともに、光ファイバの一方端に戻る戻り光の強度を測定する時間領域光反射測定装置と、第１および第２の状態において測定された戻り光の強度に基づいて、ラマン利得効率を算出する測定処理装置とを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光ファイバのラマン利得効率を精度よく測定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】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従うラマン利得効率測定装置の概略構成図である。図１を参照して、ラマン利得効率測定装置１００は、被測定ファイバ（図１ではテストファイバ１０）のラマン利得効率を測定するためのものである。
【００２７】
ラマン利得効率測定装置１００は、ＯＴＤＲ装置１と、波長フィルタ２と、ＷＤＭ（波長分割多重）カプラ３と、励起光源４と、ＷＤＭカプラ５と、パワーメータ６と、制御装置７と、出力装置８とを備える。ＯＴＤＲ装置１と、波長フィルタ２と、ＷＤＭカプラ３と、励起光源４とは、テストファイバ１０の一方端側に設けられ、ＷＤＭカプラ５と、パワーメータ６とはテストファイバ１０の他方端側に設けられる。
【００２８】
ＯＴＤＲ装置１は、パルス状のテスト光を出力するとともに、テストファイバ１０中で起こる後方散乱による戻り光を時間分割測定する。励起光源４は、励起光（連続光）を出力する。ＷＤＭカプラ３は、テスト光と励起光とを合波してテストファイバ１０の一方端に導入する。波長フィルタ２は、ＯＴＤＲ装置１から発せられたテスト光の戻り光のみを通し、励起光の戻り光がＯＴＤＲ装置１に入射するのを防ぐために設けられる。
【００２９】
テストファイバ１０の一方端は、接続点２１においてＷＤＭカプラ３と光学的に結合され、テストファイバ１０の他方端は、接続点２５においてＷＤＭカプラ５と光学的に結合される。なお、接続点２５においてＷＤＭカプラ５と光学的に結合されるテストファイバ１０の端部はＯＴＤＲ装置１に対して遠い側に位置する端部であるので、以下ではこの端部を「遠端」とも呼ぶことにする。
【００３０】
テストファイバ１０は、複数の光ファイバを多段接続することにより構成される光伝送路である。図１では、テストファイバ１０の構成例として、光ファイバ１１〜１４を接続した例を示す。光ファイバ１１〜１４は、接続点２２〜２４において接続される。光ファイバ１１〜１４の接続方法としては、たとえば光ファイバ同士の融着による方法、コネクタ等の器具を用いた方法など公知の方法を用いることができる。なお、テストファイバ１０が接続点を実質的に有さない１本の光ファイバであっても、ラマン利得効率測定装置１００はその光ファイバのラマン利得効率を測定できる。したがって、テストファイバ１０、すなわち被測定ファイバは、複数の光ファイバを多段接続することにより構成されるものと限定されるものではない。
【００３１】
パワーメータ６は、テストファイバ１０の遠端から出射する励起光の強度を検出する。この検出結果は、テストファイバ１０の内部における、励起光の波長を有する光の損失の程度を表わすものである。パワーメータ６による励起光の強度の検出結果は、制御装置７に送られる。制御装置７は、パワーメータ６が検出した励起光の強度をテストファイバ１０の内部における励起光の損失の程度として検出する。
【００３２】
制御装置７は、ＯＴＤＲ装置１、励起光源４、パワーメータ６、および出力装置８を制御する。さらに、制御装置７は、ＯＴＤＲ装置１による戻り光の強度の測定および制御装置７によるラマン利得効率の算出の少なくとも一方に、テストファイバ１０の遠端における励起光の強度の検出結果、言い換えると励起光波長を有する光の損失の程度の検出結果を反映させる反映処理を実行する。そして、制御装置７は、ＯＴＤＲ装置１が測定した戻り光強度に基づいてラマン利得効率を算出する。すなわち制御装置７は、本発明における「測定処理装置」に対応する。なお、「反映処理」については後に詳しく説明する。
【００３３】
出力装置８は、制御装置７によって算出されたラマン利得効率を出力する。出力装置８は、たとえばディスプレイであるが、プリンタ等も適用可能であり、特にその種類が限定されるものではない。
【００３４】
次に、本実施の形態のラマン利得効率測定装置１００によるＯＴＤＲ測定について説明する。ＯＴＤＲ測定とは、光ファイバ伝送路の一方端からパルス光を入射し、光ファイバ伝送路中で起こる後方散乱による戻り光を時間領域で測定することである。
【００３５】
光ファイバを伝播する光は、レイリー散乱等により、伝播過程でその一部が反射される。反射光の強度は、光ファイバを伝播する光の強度に依存する。ＯＴＤＲ装置１は、この反射光、すなわちテスト光の入射端側への戻り光（後方散乱光）の強度を時間領域で観測する。
【００３６】
ここで、光ファイバに波長λ１のパルス光を伝播させ、その戻り光を用いてＯＴＤＲ測定を行なうとする。この場合、ストークス波長が波長λ１となる波長λｐの連続光（励起光）を、波長λ１のパルス光とともに光ファイバに導入すると、そのパルス光がラマン増幅によって増幅される。したがってＯＴＤＲ測定の際に、励起光の出力状態および出力停止状態の２状態を生成すると、測定された戻り光の強度には、励起光の有無による差が生じる。この差は光ファイバのラマン利得を反映したものである。したがって、この差および光ファイバにおける励起光の強度分布からラマン利得係数を測定することができる。
【００３７】
図２は、ラマン利得効率の測定原理を説明するための図である。図２を参照して、ＯＴＤＲ装置１からの波長１．５５μｍのテスト光（パルス光）と、励起光源４からの波長１．４６μｍの励起光（連続光）とをＷＤＭカプラ３で波長多重してテストファイバ１０に入射する。励起光による後方散乱光の影響を抑制するために、波長フィルタ２はＯＴＤＲ装置１とＷＤＭカプラ３との間に挿入される。
【００３８】
このときのテスト光の強度Ｐｓおよび励起光の強度Ｐｐの距離依存性は、式（１）および式（２）の結合方程式で記述される。ここで、ｇRはラマン利得係数、Ａeffは伝播光波長の実効断面積である。また、αs、αpはそれぞれテスト光波長および励起光波長の損失係数であり、ηは偏波定数である。
【００３９】
【数１】
2009276287.tif 000003
【００４０】
テスト光は励起光によってラマン増幅されるとともにテストファイバ１０によってレイリー散乱される。距離Ｚの位置からの後方散乱光は再びラマン増幅を受ける。このため、ＯＴＤＲ装置１で観測される、距離Ｚからの散乱光ＰBP（Ｚ）は式（３）および式（４）に従って表わされる。
【００４１】
【数２】
2009276287.tif 000004
【００４２】
ここでＢ（Ｚ）は捕獲率、αは散乱係数であり、Ｐs0、Ｐp0は、それぞれパルス光および励起光の入力光強度を表わす。
【００４３】
励起光がないときは、式（４）においてＰp0＝０であり、後方散乱光強度は式（３）でＧ（Ｚ）＝１としたものとなる。したがって、励起光があるときとないときの戻り光（後方散乱光）を測定することで、任意区間でのＧ（Ｚ）を評価でき、Ｐp0、αpを与えると、その区間におけるラマン利得効率ｇR／ηＡeffを求めることができる。
【００４４】
図３は、テストファイバ１０の任意点の励起光強度を求めるための構成を示す図である。図３および図１を参照して、ＷＤＭカプラ３には励起光源４に代えてＯＴＤＲ装置１Ａが光学的に結合される。すなわち、テストファイバ１０の任意点の励起光強度を求める場合、ＷＤＭカプラ３の励起光ポートからＯＴＤＲ測定が行なわれる。詳細には、ＯＴＤＲ装置１Ａは、励起光の波長と同じ波長（１．４６μｍ）を有するテスト光を出力する。このテスト光はＷＤＭカプラ３を介してテストファイバ１０に入射される。テスト光の戻り光はＷＤＭカプラ３を介してＯＴＤＲ装置１Ａに入射する。ＯＴＤＲ装置１Ａは、この戻り光を時間分割測定する。なお、ＯＴＤＲ装置１ＡによるＯＴＤＲ測定が行なわれる場合、励起光源は励起光を出力せず、同様にＯＴＤＲ装置１も波長１．５５μｍのテスト光を出力しない。
【００４５】
図４は、多段接続された光ファイバのラマン利得効率の算出方法を説明する図である。図４を参照して、多段接続された複数の光ファイバにより構成される光伝送路については、光ファイバ単位で複数の区間に分割し、各区間でラマン利得効率が一定であると仮定して取扱うことによりその光伝送路の区間単位でのラマン利得効率の分布を得ることができる。すなわち、光ファイバ１１〜１４の各々について、ＯＴＤＲ測定結果を直線近似する（区間内では、励起光の有無による戻り光の強度差は一定であるとする）ことで各区間ごとにＧ（Ｚ）を求め、各区間に相当するＰp0、αpを適用することで区間ごとのラマン利得効率を算出することができる。
【００４６】
図５は、図３に示した構成によって求められる戻り光強度を説明する図である。図６は、図５に示す戻り光強度に基づいて算出される励起光強度分布を説明する図である。なお、他の図との比較あるいは他の図との相互の参照のため、図６では励起光強度（グラフの縦軸）を対数スケールで表わしている。以下説明する図においても同様である。
【００４７】
図５および図６を参照して、波長１．４６μｍの光パルスでＯＴＤＲ測定を行なった結果に基づいて、図５に示す励起光の強度分布が得られる。たとえば、制御装置７は図５に示す戻り光強度分布を記憶し、励起光源４から出力される励起光の強度と、図５に示す戻り光強度分布とに基づいて図６に示す励起光強度分布を算出する。なお制御装置７での励起光強度分布の算出において、励起光源４から出力される励起光の強度を固定値としてもよいし、パワーメータ（図３等に図示せず）によって励起光源から出力された励起光の強度を検出して、その検出値を励起光強度分布の算出に用いてもよい。
【００４８】
図１に戻り、本実施の形態では、ＯＴＤＲ装置１は、励起光源４による励起光の出力状態、および出力停止状態の各々において、ＯＴＤＲ法に従ってテストファイバ１０の一方端からテストファイバ１０にテスト光を導入するとともに、テストファイバ１０の一方端に戻る戻り光の強度を測定する。そして、制御装置７は、励起光の出力状態および出力停止状態において測定された戻り光の強度（図４参照）、および励起光強度分布（図５および図６参照）に基づいて、テストファイバ１０のラマン利得効率を算出する。具体的には、図７に示すように、制御装置７は、光ファイバ１１〜１４の各々のラマン利得効率を算出する。
【００４９】
ここで、複数の光ファイバを多段接続することによって構成された光伝送路においては、接続点などにおける損失が時間あるいは温度等の要因によって変動することがある。
【００５０】
図８は、光ファイバの接続点における損失の変動により、励起光の強度分布が変動することを示した図である。図８を参照して、光ファイバ１３と光ファイバ１４との接続点における損失が通常より大きくなる（この状態を矢印によって示す）ことによって光ファイバ１４の端部である距離Ｌ４の位置では、励起光の強度が大きく低下する。
【００５１】
接続点における光損失の時間変動あるいは励起光源の出力変動などによってテストファイバ上の励起光強度分布が変化した場合、ラマン利得効率の測定への影響が生じる。たとえば、その測定されたラマン利得効率が妥当と考えられる範囲から大きく外れることが起こる。また、励起光の強度が小さくなると、ラマン増幅による戻り光強度の差も小さくなる。このため光ファイバの遠端あるいはその付近の部分において励起光の強度が小さくなると、その部分でのラマン利得効率を正確に測定できなくなる。
【００５２】
したがって、本実施の形態ではテストファイバ１０の遠端側に、励起光の強度を検出するためのパワーメータ６を設ける。制御装置７は、このパワーメータ６による励起光の強度の検出結果をＯＴＤＲ装置１による戻り光強度の測定およびラマン利得効率算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行する。この処理の結果を踏まえてＯＴＤＲ測定あるいはラマン利得効率の算出を行なうことにより、長距離の光伝送路（たとえば複数の光ファイバを多段接続した光伝送路）において、ラマン利得効率を精度よく求めることが可能になる。
【００５３】
続いて、フローチャートを参照しながら、ラマン利得効率の測定の流れについて詳しく説明する。図９は、図１に示したラマン利得効率測定装置１００によるラマン利得効率測定処理を示すフローチャートである。
【００５４】
図９および図１を参照して、処理が開始されると、励起光源４は励起光を出力する。パワーメータ６は、テストファイバ１０から出力される励起光の強度を検出する（ステップＳ１）。次に、制御装置７は、パワーメータ６から出力される励起光の強度の検出結果を受けて、その検出結果（すなわちテストファイバ１０の内部における励起光の損失の程度の検出結果）を、ＯＴＤＲ装置１による戻り光強度の測定およびラマン利得効率算出の少なくとも一方に反映させる反映処理を実行する（ステップＳ２）。続いて、ＯＴＤＲ装置１は励起光があるときおよび励起光がないときの各々においてＯＴＤＲ測定を実行する（ステップＳ３）。なおステップＳ３の処理は、制御装置７がＯＴＤＲ装置１および励起光源４を制御することにより実行される。制御装置７は、ステップＳ３において得られるＯＴＤＲ測定結果、および励起光強度分布からラマン利得効率を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理が終了すると、全体の処理が終了する。
【００５５】
図１０は、ステップＳ２の反映処理の第１の例を示すフローチャートである。図１０を参照して、処理が開始されると、制御装置７は、パワーメータ６により検出された励起光の強度を取得する（ステップＳ１１）。制御装置７はその励起光の強度に基づいて、予め記憶する励起光の強度分布を補正する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理が終了すると、ステップＳ２の全体の処理が終了する。
【００５６】
図１１は、図１０のステップＳ１２で実行される励起光の強度分布の補正の例を説明する図である。図１１を参照して、１点鎖線にて示す励起光の強度分布において、光ファイバ１３と光ファイバ１４との接続点での光損失が大きくなることにより、距離Ｌ４における励起光の強度が低下したとする（図中、矢印および破線にて示す）。制御装置７は、励起光の強度が光ファイバの距離に応じて連続的に変化するように、その強度分布を補正する。なお図１１では励起光の強度が対数スケールで示されているが、このグラフにおいて実線で示されるように、光ファイバの距離と励起光強度（対数変換したもの）とが比例関係となるように励起光強度分布が補正される。
【００５７】
図１２は、ステップＳ２の反映処理の第２の例を示すフローチャートである。図１２を参照して、処理が開始されると、制御装置７は、パワーメータ６により検出された励起光の強度を取得する（ステップＳ２１）。次に、制御装置７は、その検出された励起光の強度が基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この基準値は、ラマン利得効率の測定に必要な値として、たとえば実験などによって予め求められる。
【００５８】
検出された励起光の強度が基準値未満と判定された場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、制御装置７は、出力装置８を介して、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力する（ステップＳ２３）。そして、全体の処理はステップＳ２１に戻る。一方、検出された励起光の強度が基準値以上である場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、制御装置７は、出力装置８を介して、ラマン利得効率が測定可能であることを示す情報を表示する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理が終了すると、ステップＳ２の全体の処理が終了する。
【００５９】
反映処理が図１２のフローチャートに示した処理である場合、たとえば、測定者は、ラマン利得効率が測定可能であることを示す情報が出力装置８から出力されるまで、励起光源４から出力される励起光の強度を大きくするための調整処理を実行する。したがって、図１２のフローチャートの全体の処理が終了すると、テストファイバ１０の遠端における励起光の強度がラマン利得効率の測定にとって十分な大きさ（基準値以上）となるので、ラマン利得効率を精度よく測定することが可能になる。
【００６０】
なお、ステップＳ２４の処理は、測定者が、ラマン利得効率の測定が可能であることを把握できる処理であればよい。したがって、たとえば出力装置８が「測定不能」等の情報を画面に出力するディスプレイである場合、ステップＳ２４の処理は「測定不能」という表示をディスプレイの画面から消す処理であってもよい。
【００６１】
図１３は、ステップＳ２の反映処理の第３の例を示すフローチャートである。図１３を参照して、処理が開始されると、制御装置７は、パワーメータ６により検出された励起光の強度を取得する（ステップＳ３１）。次に、制御装置７は、検出された励起光の強度が基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。検出された励起光の強度が基準値未満の場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、制御装置７は、出力装置８を介して、ラマン利得効率が測定不能であることを示す情報を出力する（ステップＳ３３）。そして、制御装置７は、励起光の強度を上げるよう励起光源４に指示する（ステップＳ３４）。励起光源４はこの指示に応じて励起光の強度を上げる。ステップＳ３４の処理が終了すると、全体の処理はステップＳ３１に戻る。励起光の強度が基準値に達するまで、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理が繰返される。
【００６２】
パワーメータ６によって検出された励起光の強度が基準値以上になると（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、制御装置７は、出力装置８を介してラマン利得効率が測定可能であることを示す情報を出力する。次に、制御装置７は、現時点での励起光源からの励起光の強度に基づいて、予め記憶する励起光の強度分布を補正する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の処理が終了すると、全体の処理が終了する。
【００６３】
図１４は、図１３のステップＳ３６の処理による励起光の強度分布の補正の例を示す図である。図１４を参照して、１点鎖線で示した強度分布は、光ファイバ１３と光ファイバ１４との接続点における光損失が大きいため、距離Ｌ４における励起光の強度が基準値未満となることを表わしている。図１３のフローチャートでのステップＳ３１〜Ｓ３４の処理を繰返すことによって、１点鎖線で示した強度分布が、その強度の大きくなる方向（矢印の方向）にシフトする。これにより、距離Ｌ４における励起光の強度が、基準値以上になる。
【００６４】
制御装置７は、距離Ｌ４における励起光の強度が基準値以上になると、テストファイバ１０の一方端に入力される励起光の強度と、パワーメータ６によって検出される励起光の強度とに基づいて励起光の強度分布を補正する。具体的には、光ファイバの距離に応じて励起光強度が連続的に変化するように励起光の強度分布を補正する。図１４は励起光の強度を対数スケールで示しているが、たとえば、このグラフでの実線に示されるように、光ファイバの距離と励起光強度（対数変換したもの）とが比例関係となるように励起光強度分布が補正される。
【００６５】
ここで、図１３に戻り、ステップＳ３５の処理の後には、ステップＳ３６の処理が行なわれずに全体の処理が終了してもよい。この場合、図１２に示したフローチャートと同様に、ラマン利得効率の測定が可能であることを示す情報が出力装置８から出力された時点からラマン利得効率の測定を開始できる。ただし、より正確にラマン利得効率を算出するためには、図１３に示すようにステップＳ３６の補正処理を含めた方が好ましい。
【００６６】
図１５は、ステップＳ２の反映処理の第４の例を示すフローチャートである。図１５を参照して、処理が開始されると、制御装置７は、パワーメータ６により検出された励起光の強度を一定時間にわたり取得する（ステップＳ４１）。次に、制御装置７は励起光の強度の変動が基準範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。この基準範囲は、ラマン利得効率の測定に好ましい範囲として、たとえば予め実験により求められる。
【００６７】
励起光の強度の変動がその基準範囲を超える場合（ステップＳ４２においてＮＯ）、制御装置７は、ＯＴＤＲ測定の開始を所定時間待機する待機処理を実行する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の処理が終了すると、全体の処理は、ステップＳ４１に戻る。一方、励起光の強度の範囲が基準範囲内である場合（ステップＳ４２においてＹＥＳ）、制御装置７は、ＯＴＤＲ測定開始の待機を終了させる処理を行なう（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の処理が終了すると、全体の処理が終了する。
【００６８】
たとえば励起光源４からの励起光の出力を開始した直後にその励起光の強度が変動するものの、ある程度の時間が経つと励起光の強度が安定する場合がある。図１５に示すフローチャートでは、励起光の強度が変動している場合において、その励起光の強度が基準範囲内に収束するまで待機する処理が行なわれる。これによって、ラマン利得効率を精度よく測定することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態における「反映処理」は、図１２〜図１５の各々の処理を適宜組み合わせたものであってもよい。すなわち、「反映処理」は、パワーメータ６による励起光の強度の検出結果を、ＯＴＤＲ装置による戻り光強度の測定およびラマン利得効率の算出のいずれか一方のみに反映させるものと限定されず、これらの両方に反映させる処理であってもよい。
【００７０】
このように、実施の形態１によれば、制御装置７は、パワーメータ６による励起光の強度の検出結果を、ＯＴＤＲ装置による戻り光強度の測定およびラマン利得効率の測定の少なくとも一方に反映させるための反映処理を実行する。これによって、ラマン利得効率を精度よく測定することが可能になる。特に、複数の光ファイバを多段接続することによって構成された光ファイバ伝送路において、その遠端での励起光の強度が接続点での光損失等によって大きく低下する場合が生じても、この反映処理を実行することにより光ファイバ伝送路のラマン利得効率を精度よく測定することが可能になる。
【００７１】
なお、ラマン利得効率は、光ファイバのコア周辺の材質組成あるいは光ファイバの構造に密接に関連する。したがって、実際の光伝送路において、その伝送路の延在方向のラマン利得効率の分布を測定することで、たとえば強度などの特性劣化が生じつつある光ファイバ区間を検出することが可能になる。実施の形態１によれば、ラマン利得効率を精度よく測定することができるので、このような光ファイバの特性評価を正確に行なうことが可能になる。
【００７２】
また、実施の形態１によれば、既設の光ファイバ伝送路においてラマン増幅を適用して伝送速度の向上および長距離化を行なう場合、その光ファイバ伝送路を敷設した後であっても、非破壊測定でラマン利得効率を高精度に評価することができる。これにより実施の形態１によれば、光伝送システムの正確な設計が可能となる。
【００７３】
［実施の形態２］
図１６は、実施の形態２に従うラマン利得効率測定装置１０１の概略構成図である。図１６および図１を参照して、ラマン利得効率測定装置１０１は、パワーメータ６に代えて、励起光源９を備える点において、ラマン利得効率測定装置１００と異なる。なお、ラマン利得効率測定装置１０１の他の部分の構成についてはラマン利得効率測定装置１００の対応する部分の構成と同様である。
【００７４】
図１６に示す構成では、テストファイバ１０の両端から励起光をテストファイバ１０に導入する。上述したように、テストファイバ１０の接続点での損失が大きい場合、一方端のみから励起光を導入すると他方端での励起光の強度がラマン利得効率の測定に十分な強度とならないことが起こり得る。実施の形態２では、テストファイバ１０の両端から励起光を導入するので、テストファイバ１０の任意の点における励起光の強度をラマン利得効率の測定にとって十分な強度とすることができる。よって、各区間（光ファイバ１１〜１４）のラマン利得効率を精度よく測定することが可能になる。
【００７５】
なお、励起光源４から発せられる励起光の中心波長（１．４６μｍ）と、励起光源９から発せられる励起光の中心波長（１．４７μｍ）とを互いに異なる波長とすることができる。このように、光ファイバの両端から投入される励起光の波長を互いに異ならせることによって双方の干渉を避けることができる。よって、テストファイバ１０内のある部分において励起光の強度が他の部分における励起光の強度に比べて大幅に小さくなるのを避けることができる。
【００７６】
ただし、この構成においては、励起光源４からの励起光だけでなく、励起光源９からの励起光によってもテスト光をラマン増幅させる必要がある。このため励起光源９からの励起光の中心波長は、励起光源４から発せられる励起光の波長と異なり、かつ、ＯＴＤＲ装置１からのテスト光の波長（１．５５μｍ）がストークス波長となるように定められればよい。
【００７７】
図１７は、図１６に示したラマン利得効率測定装置１０１による測定処理を示すフローチャートである。図１７および図１６を参照して、処理が開始されると、制御装置７は励起光源４，９を制御することによって光ファイバ（テストファイバ１０）の両端に励起光を導入する（ステップＳ５１）。次に、制御装置７はＯＴＤＲ装置１および励起光源４，９を制御することにより、励起光があるときおよび励起光がないときの各々についてＯＴＤＲ測定を行なう（ステップＳ５２）。続いて、制御装置７は、ステップＳ５２において得られるＯＴＤＲ測定結果、および励起光の強度分布からラマン利得効率を算出する（ステップＳ５３）。ステップＳ５３の処理が終了すると、全体の処理が終了する。なお、テストファイバ１０における励起光の強度分布は、たとえば、図１７の処理に先立って予め測定された結果が用いられる。
【００７８】
このように、実施の形態２によれば、光ファイバの両端から励起光を導入することによって光ファイバの任意の点における励起光強度をラマン利得の測定に十分な強度とすることができる。これによって、実施の形態１と同様に、長距離の光ファイバにおいてもラマン利得効率を精度よく測定することができる。また、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、非破壊測定でラマン利得効率を高精度に評価することができるので、光伝送システムの正確な設計が可能となる。
【００７９】
［実施の形態３］
実施の形態１では、テストファイバの遠端における励起光の強度を検出することによりテストファイバの内部における励起光の波長を有する光の損失の程度を検出する。これに対し実施の形態３では、以下に説明する方法に従って、テストファイバの内部における励起光の波長を有する光の損失の程度を検出する。
【００８０】
図１８は、実施の形態３に従うラマン利得効率測定装置１０２の概略構成図である。図１８および図１を参照して、ラマン利得効率測定装置１０２は、制御装置７に代えて制御装置７Ａを備える点でラマン利得効率測定装置１００と異なる。ラマン利得効率測定装置１０２は、さらに、ＯＴＤＲ測定装置１Ａと、テストファイバ１０の遠端（接続点２５）に着脱可能な反射鏡３１を備える点でラマン利得効率測定装置１００と異なる。ラマン利得効率測定装置１０２の他の部分の構成は、ラマン利得効率測定装置１００の対応する部分の構成と同様である。
【００８１】
実施の形態１と同様に、ＯＴＤＲ装置１Ａは、励起光の波長（具体的には１．４６μｍ）を有するテスト光を出力する。ＯＴＤＲ装置１Ａの動作は制御装置７Ａにより制御される。
【００８２】
ラマン利得効率の測定時には、ＯＴＤＲ装置１は波長１．５５μｍのテスト光を出力してテストファイバ１０中で起こる後方散乱による戻り光を時間分割測定する。制御装置７Ａは、励起光源４から励起光が出力された状態および励起光の出力が停止した状態の２状態におけるＯＴＤＲ装置１の測定結果に基づいてラマン利得効率を算出する。ラマン利得効率の算出については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は以後繰返さない。
【００８３】
励起光の波長に対応するテストファイバの光損失分布を算出する場合、ＯＴＤＲ装置１Ａは、波長１．４６μｍのテスト光を出力して、テストファイバ１０中で起こる後方散乱による戻り光を時間分割測定する。後に詳しく説明するように、この測定においてはテストファイバ１０の物理的長さの少なくとも２倍の長さの光路に対するテスト光の光損失分布が測定される。
【００８４】
図１９は、励起光の波長におけるテストファイバ１０の光損失分布の算出のための構成を示した図である。図１９および図３を参照して、図１９に示した構成は、図１３に示した構成とほぼ同様である。ＯＴＤＲ装置１Ａは波長１．４６μｍのテスト光を発する。この測定においては、テストファイバ１０の遠端（接続点２５）に対応する位置に反射鏡３１が設けられる。ＯＴＤＲ装置１Ａから発せられたテスト光は、テストファイバ１０を伝播して反射鏡３１に到達する。この光は反射鏡３１によって反射されて再びテストファイバ１０を伝播し、ＯＴＤＲ装置１Ａ側に戻る。なお、ラマン利得効率測定時においては、反射鏡３１が取り外され、テストファイバ１０とＷＤＭカプラ５とが接続点２５において光学的に結合される。
【００８５】
なお、接続点２５に用いられる光コネクタの端面や光ファイバ１４のへき開面では光の反射が生じるので、反射鏡３１を設けなくともＯＴＤＲ測定が可能となる場合もある。このような場合には反射鏡３１を設けなくともよい。この場合には、遠端での作業（たとえば反射鏡の３１の取り付けおよび取り外し等）を不要とすることができる。
【００８６】
図１８に戻り、制御装置７Ａは、戻り光の強度の測定およびラマン利得効率の算出の少なくとも一方に、テストファイバ１０の内部における励起光の波長を有する光の損失の程度を検出した結果を反映させる。詳細には、制御装置７Ａは、ＯＴＤＲ装置１Ａからテストファイバ１０の光損失分布の測定結果を受ける。制御装置７Ａは、その測定結果から、テストファイバ１０の一方端（接続点２１）からテストファイバ１０の他方端（遠端）にそのテスト光が伝播される場合、および、その他方端から一方端にテスト光が伝播される場合の各場合における戻り光の強度分布を取得する。そして、制御装置７Ａは、その取得した戻り光の強度分布に基づいて、励起光の波長におけるテストファイバ１０の光損失分布を算出する。制御装置７Ａは、たとえば、算出したテストファイバ１０の光損失分布に基づいて予め記憶する励起光の強度分布を補正することで、その算出した光損失分布をラマン利得効率の算出に反映させる。
【００８７】
実施の形態１〜３に示すように、光伝送路であるテストファイバ１０は、複数の光ファイバが多段接続されることにより構成される。このように構成された光伝送路では、各ファイバのレイリー散乱のレベルが異なることが起こりうる。
【００８８】
なお、以下に説明するＯＴＤＲ測定において、その測定のためのテスト光の波長は特に限定されるものではないので、その測定方法を励起光の波長（１．４６μｍ）を有するテスト光を用いて実施することができる。したがって、以下ではテスト光の波長については特に説明しない。
【００８９】
図２０は、多段接続された複数の光ファイバのＯＴＤＲ測定結果に、各ファイバのレイリー散乱の程度が影響を与えることを示す模式図である。複数の光ファイバは同種のものである。
【００９０】
図２０（Ａ）は、各光ファイバのレイリー散乱の程度がほぼ同じ場合のＯＴＤＲ測定結果の模式図である。図２０（Ａ）を参照して、光ファイバ１１〜１４の接続点における戻り光強度の変化が接続損失に対応する。
【００９１】
図２０（Ｂ）は、光ファイバ１３のレイリー散乱が高い場合のＯＴＤＲ測定結果の模式図である。図２０（Ｂ）を参照して、光ファイバ１３からの戻り光が大きいために、光ファイバ１３からの戻り光強度を示す波形は、破線で示した波形よりもグラフの上側に現れる。これによって光ファイバ１２，１３の接続点２２では、見掛け上の接続損失が小さくなる一方、光ファイバ１３，１４の接続点２３では、見掛け上の接続損失が大きくなる。さらに、光ファイバ１４では、光ファイバ１３でのレイリー散乱の影響によりテスト光の光量が小さくなるので、光ファイバ１４からの戻り光強度を示す波形はグラフの下側に現れる。
【００９２】
このように、他よりもレイリー散乱が高いファイバがテストファイバ１０に含まれる場合、テストファイバ１０の一方端でのＯＴＤＲ測定結果のみでは、光ファイバの接続点における光損失を正確に評価することは容易ではない。この問題を解決するため、光ファイバの両端の各々でＯＴＤＲ測定を行ない、それらの測定結果を平均することによって光損を評価する方法が提案されている（双方向ＯＴＤＲ）。
【００９３】
図２１は、双方向ＯＴＤＲ法に従う戻り光強度のＯＴＤＲ測定結果を示す模式図である。図２１を参照して、接続点２１は、テストファイバ１０のＯＴＤＲ装置１Ａ側の端部に対応する（図１８参照）。一方、接続点２５は、テストファイバ１０の遠端に対応する。説明の便宜上、以下では接続点２１，２５をそれぞれ「Ａ端」および「Ｂ端」と呼ぶことにする。
【００９４】
図２１の上側のＯＴＤＲ測定結果は、Ａ端からのＯＴＤＲ測定結果を示す。なお、この測定結果は、図２０（Ｂ）に示したＯＴＤＲ測定結果と同様である。一方、図２１の下側のＯＴＤＲ測定結果は、Ｂ端からのＯＴＤＲ測定結果を示す。たとえば、接続点２３における接続損失についてみると、Ａ端からのＯＴＤＲ測定では見掛け上小さくなるのに対し、Ｂ端からのＯＴＤＲ測定では見掛け上大きくなる。同様に、接続点２４における接続損失についてみると、Ａ端からのＯＴＤＲ測定では見掛け上大きくなるのに対し、Ｂ端からのＯＴＤＲ測定の場合では見掛け上小さくなる。したがってＡ端からのＯＴＤＲ測定の結果とＢ端からのＯＴＤＲ測定の結果とを平均することによって接続点の光損失の見掛け上の変動が相殺されるので、その光損失を高精度で評価することができる。
【００９５】
ここで、ＯＴＤＲ測定に際して、テストファイバ１０を伝播するテスト光の光路長をそのテストファイバ１０の物理的な長さの２倍とする。たとえば、テスト光がＡ端からＢ端へと伝播し、Ｂ端で折り返してＡ端に戻る場合、テストファイバ１０を伝播するテスト光の光路長は、そのテストファイバ１０の物理的な長さの２倍となる。
【００９６】
この場合、Ａ端からＢ端へテスト光が伝播する際に戻り光が生じる。さらに、Ｂ端からＡ端にテスト光が戻るときにも戻り光が生じる。後者の戻り光はＢ端に進み、Ｂ端で反射してＡ端へと進む。したがって、Ａ端側のＯＴＤＲ測定装置では、前者の戻り光の波形だけでなく、後者の戻り光の波形も得られる。後者の戻り光の波形はＯＴＤＲ測定でのゴースト波形として知られるものである。
【００９７】
図２２は、ＯＴＤＲ測定でのゴースト波形を説明するための第１の図である。
図２３は、ＯＴＤＲ測定でのゴースト波形を説明するための第２の図である。
【００９８】
図２２および図２３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、テスト光がＡ端からＢ端に伝播する間、テストファイバ１０において戻り光が生じる。テスト光が光ファイバ１１，１２，１３，１４の順に伝播することによってテストファイバ１０全体からの戻り光が得られる。この戻り光はＡ端に進む。
【００９９】
テスト光がＢ端に到達した際に反射すると、テスト光はＡ端に向けて進む。テスト光がＢ端からＡ端に伝播する間にもテストファイバ１０において戻り光が生じる。この戻り光は、Ｂ端に向けて進み、Ｂ端で反射される。これにより戻り光はファイバの長さに対応する遅延時間を有する光としてＡ端に戻る。この戻り光をＡ端に設けられたＯＴＤＲ装置が検出した場合、その戻り光の波形がゴースト波形となる。
【０１００】
ゴースト波形は、Ｂ端でのＯＴＤＲ測定により得られる戻り光波形と同等なものとなる。この点について図２３（Ｄ）を参照しつつ説明する。図２３（Ｄ）は、Ｂ端でのＯＴＤＲ測定を示した図である。Ｂ端でのＯＴＤＲ測定の場合、Ｂ端からテスト光を入射する。このテスト光がＢ端からＡ端に伝播する間にテストファイバ１０において戻り光が生じる。この戻り光はＢ端に設けられたＯＴＤＲ測定装置（図示せず）により検出される。
【０１０１】
図２３（Ｃ）と図２３（Ｄ）とを比較すると、テスト光の伝播方向はいずれもＢ端からＡ端への向きである。図２３（Ｃ）と図２３（Ｄ）との違いは、このテスト光によって生じる戻り光をＡ端で受けるかＢ端で受けるかという点であるとみなすことができる。すなわちゴースト波形はＢ端でのＯＴＤＲ測定により得られる戻り光波形と同等なものとみなすことができる。
【０１０２】
本実施の形態では、少なくともＡ端からＢ端までテスト光を伝播させるとともに、Ｂ端からＡ端までテスト光を伝播させることが必要であるので、光路長はテストファイバ１０の物理的な長さの少なくとも２倍であればよい。
【０１０３】
このように実施の形態３では、テストファイバ１０の光損失分布を算出するためのＯＴＤＲ測定に際して、テストファイバ１０を伝播するテスト光の光路長をそのテストファイバ１０の物理的な長さの少なくとも２倍とする。これによってその光路長でのＯＴＤＲ測定結果を示す波形に、Ａ端からＢ端までテスト光を伝播させたときの戻り光強度分布の波形、および、Ｂ端からＡ端までテスト光を伝播させたときの戻り光強度分布の波形（上述のゴースト波形）を得ることができる。そして、実施の形態３によれば、これらの波形を平均することで、双方向ＯＴＤＲによる効果と同じ効果、すなわち、接続点における光損失を精度よく評価することができるという効果が得られる。
【０１０４】
続いて、ラマン利得効率測定装置１０２によるラマン利得効率測定処理について説明する。図２４は、測定処理の全体を示すフローチャートは図９に示したフローチャートと同様であるので以後の説明は繰返さない。上述した光損失分布の算出は、図９のステップＳ２における反映処理において実行される。
【０１０５】
図２４は、図１８に示したラマン利得効率測定装置１０２によるラマン利得効率測定処理を示すフローチャートである。図２４および図９を参照して、図２４に示したフローチャートは、ステップＳ１の処理、およびステップＳ２の処理に代えてステップＳ１Ａの処理およびステップＳ２Ａの処理がそれぞれ実行される点で図９に示したフローチャートと異なるが、他のステップの処理については図９に示したフローチャートの処理と同様である。したがって、ここではステップＳ１ＡおよびステップＳ２Ａの処理について説明し、他のステップの処理については説明を繰返さない。
【０１０６】
ステップＳ１Ａにおいて、制御装置７Ａは、ＯＴＤＲ装置１Ａを制御して、テストファイバ１０を伝播するテスト光の光路長がテストファイバ１０の物理的な長さの少なくとも２倍という条件でのＯＴＤＲ測定を実行する。このテスト光は励起光と同じ波長を有する。すなわち、ステップＳ１Ａは、テストファイバ１０の内部における、励起光の波長を有するテスト光の損失の程度を検出するステップに相当する。
【０１０７】
ステップＳ１Ａの処理が終了すると、制御装置７Ａは、ステップＳ２Ａの処理を実行する。この処理はステップＳ２の反映処理に相当する。
【０１０８】
ステップＳ２Ａは、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３を含む。ステップＳ６１において、制御装置７ＡはＯＴＤＲ装置１Ａから、ステップＳ１Ａの処理で得られた戻り光強度分布を受ける。そして制御装置７Ａは、その戻り光強度分布から、Ａ端からＢ端にテスト光が伝播する場合の戻り光強度分布、およびテスト光がＢ端からＡ端にテスト光が伝播する場合の戻り光強度分布を取得する。
【０１０９】
ステップＳ６２において、制御装置７Ａは、それらの取得した戻り光強度分布に基づいて、励起光波長におけるテストファイバ１０の光損失の分布を算出する。
【０１１０】
ステップＳ６３において、制御装置７Ａは、その算出した光損失の分布に基づいて、予め記憶する励起光の強度分布を補正する。ステップＳ６３の処理が終了すると、反映処理、すなわちステップＳ２Ａの全体の処理が終了する。
【０１１１】
このように実施の形態３によれば、多段接続された複数の光ファイバの戻り光強度が異なる場合においても、接続点における光損失を精度よく評価できる。これによって、多段接続された複数の光ファイバの光損失分布を高精度に求めることができる。この光損失分布に基づいて励起光の強度分布を補正することで、励起光の強度分布の精度を高めることができる。よって、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様に、長距離の光ファイバにおいてラマン利得効率の測定を精度よく測定することが可能になる。
【０１１２】
また、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様に、非破壊測定でラマン利得効率を高精度に評価することができるので、光伝送システムの正確な設計が可能となる。
【０１１３】
なお、実施の形態１から３に従うラマン利得効率の測定方法および装置の用途は、既設の光伝送路（光ファイバ）の特性評価に限定されるものではなく、様々な用途（たとえばセンシング）にも適用することが可能である。
【０１１４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１に従うラマン利得効率測定装置の概略構成図である。
【図２】ラマン利得効率の測定原理を説明するための図である。
【図３】テストファイバ１０の任意点の励起光強度を求めるための構成を示す図である。
【図４】多段接続された光ファイバのラマン利得効率の算出方法を説明する図である。
【図５】図３に示した構成によって求められる戻り光強度を説明する図である。
【図６】図５に示す戻り光強度に基づいて算出される励起光強度分布を説明する図である。
【図７】制御装置７によって算出されるラマン利得効率の例を示す図である。
【図８】光ファイバの接続点における損失の変動により、励起光の強度分布が変動することを示した図である。
【図９】図１に示したラマン利得効率測定装置１００によるラマン利得効率測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】ステップＳ２の反映処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１２で実行される励起光の強度分布の補正の例を説明する図である。
【図１２】ステップＳ２の反映処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図１３】ステップＳ２の反映処理の第３の例を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のステップＳ３６の処理による励起光の強度分布の補正の例を示す図である。
【図１５】ステップＳ２の反映処理の第４の例を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２に従うラマン利得効率測定装置１０１の概略構成図である。
【図１７】図１６に示したラマン利得効率測定装置１０１による測定処理を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態３に従うラマン利得効率測定装置１０２の概略構成図である。
【図１９】励起光の波長におけるテストファイバ１０の光損失分布の算出のための構成を示した図である。
【図２０】多段接続された複数の光ファイバのＯＴＤＲ測定結果に、各ファイバのレイリー散乱の程度が影響を与えることを示す模式図である。
【図２１】双方向ＯＴＤＲ法に従う戻り光強度のＯＴＤＲ測定結果を示す模式図である。
【図２２】ＯＴＤＲ測定でのゴースト波形を説明するための第１の図である。
【図２３】ＯＴＤＲ測定でのゴースト波形を説明するための第２の図である。
【図２４】図１８に示したラマン利得効率測定装置１０２によるラマン利得効率測定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１Ａ  ＯＴＤＲ装置、２  波長フィルタ、３，５  ＷＤＭカプラ、４，９  励起光源、６  パワーメータ、７，７Ａ  制御装置、８  出力装置、１０  テストファイバ、１１〜１４  光ファイバ、２１〜２５  接続点、３１  反射鏡、１００〜１０２  ラマン利得効率測定装置。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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