(57)【要約】  リファレンスが不要であり、かつ状態変化前後でのギャップ間隔の変化に影響されることなく、光ファイバ接続部の状態変化を判別することができる光パルス試験装置及び光パルス試験方法を提供することを目的とする。本発明に係る光パルス試験装置は、数十ｎｍから数百ｎｍ程度の間隔で配置された数ｎｍから数百ｎｍ程度のスペクトル幅を持つ試験光パルスを使ってＯＴＤＲ測定を行い、取得したＯＴＤＲ波形から接続部でのフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、その値に基づいて光ファイバ接続部の浸水等の状態を判定することとした。
2020158033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のスペクトル幅を有する試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部がある被測定光ファイバの一端に入射する光入射手段と、
前記被測定光ファイバの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光強度分布を取得する受光手段と、
前記光強度分布から前記被測定光ファイバの前記接続部で発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する演算部と、
を備える光パルス試験装置。
【請求項２】
前記所定のスペクトル幅は、数ｎｍ〜数百ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の光パルス試験装置。
【請求項３】
前記光入射手段は、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光パルス試験装置。
【請求項４】
前記光入射手段は、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値から反射率を取得し、前記反射率を平均化した平均値の逆数を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光パルス試験装置。
【請求項５】
前記光入射手段は、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値の反射率を取得し、前記反射率の最小値を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光パルス試験装置。
【請求項６】
所定のスペクトル幅を有する試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部がある被測定光ファイバの一端に入射する光入射手順と、
前記被測定光ファイバの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光強度分布を取得する受光手順と、
前記光強度分布から前記被測定光ファイバの前記接続部で発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する演算手順と、
を行う光パルス試験方法。
【請求項７】
前記所定のスペクトル幅は、数ｎｍ〜数百ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の光パルス試験方法。
【請求項８】
前記光入射手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の光パルス試験方法。
【請求項９】
前記光入射手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値から反射率を取得し、前記反射率を平均化した平均値の逆数を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の光パルス試験方法。
【請求項１０】
前記光入射手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算手順では、
中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値の反射率を取得し、前記反射率の最小値を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の光パルス試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバ伝送路の接続状態を検出するための光パルス試験装置と光パルス試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの試験技術として、光パルス試験方法（Ｏｐｔｉａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ、以後ＯＴＤＲ）がよく知られている。ＯＴＤＲは、パルス化された試験光を被測定光ファイバ（Ｆｉｂｅｒ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ、以後ＦＵＴ）に入射し、光ファイバ内を伝搬する試験光パルス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の強度とラウンドトリップ時間に基づき分布データ（ＯＴＤＲ波形）を取得する方法および装置である。この技術は、光ファイバ伝送路中で発生する反射や損失増加などを検出し、その位置を特定するために用いることができる。【０００３】
非特許文献１では、ＯＴＤＲを用いてセンサー部である光ファイバの接続部の浸水判定を行う手法が提案されている。非特許文献１に記載されている手法は、ＯＴＤＲの試験波長を変えながら長手方向の後方散乱光パワーを測定し、接続部の間隙で発生したフレネル反射に起因する反射減衰量のピーク値（以下「反射ピーク値」と呼ぶ）を波長の関数としてプロットする。接続部の間隙が空気の場合と水の場合とで反射減衰量の波長に対する変動の周期が異なることから、浸水する前後の周期を比較することで、接続部が浸水したかどうかの判定が可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｍ．  Ｔａｔｅｄｅ  ａｎｄ  Ｔ．  Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ，  “Ｗａｔｅｒ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｔｕｎａｂｌｅ  ＯＴＤＲ，”  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｌｅｔｔ．，  ｖｏｌ．  ３，  ｎｏ．  １，  ｐｐ．  １−３，  １９９１．
【非特許文献２】Ｒ．  Ｅｌｌｉｓ，  “Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｅｆｅｃｔｉｏｎ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ａｓ  Ｓｏｍｅｔｉｍｅｓ  Ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｉｎ  ＯＴＤＲ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｔｒａｃｅｓ”，  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｗｈｉｔｅ  Ｐａｐｅｒｓ，  ＷＰ１２８１，  ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｃｏｒｎｉｎｇ．ｃｏｍ／ｍｅｄｉａ／ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ／ｃｏｃ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／Ｆｉｂｅｒ／ＲＣ−％２０Ｗｈｉｔｅ％２０Ｐａｐｅｒｓ／ＷＰ−Ｇｅｎｅｒａｌ／ＷＰ１２８１＿１１−２０１５．ｐｄｆ，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０１５．（２０１８年１２月２１日検索）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載された手法では、センサー部である光ファイバの接続部が浸水する前、すなわち間隙が空気であった場合に測定した情報（リファレンス）と、接続部が浸水した後に測定した情報とを比較しなければ判別することができないという課題がある。また、これらを比較する際、浸水前後で接続部のギャップ間隔が変化しないという前提条件も必要である。【０００６】
そこで、本発明は、従来技術の上記課題を解決すべく、リファレンスが不要であり、かつ状態変化前後でのギャップ間隔の変化に影響されることなく、光ファイバ接続部の状態変化を判別することができる光パルス試験装置及び光パルス試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光パルス試験装置及び光パルス試験方法は、数十ｎｍから数百ｎｍ程度の間隔で配置された数ｎｍから数百ｎｍ程度のスペクトル幅を持つ試験光パルスを使ってＯＴＤＲ測定を行い、取得したＯＴＤＲ波形から光ファイバ接続部で発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、その値に基づいて光ファイバ接続部の浸水等の状態を判定することとした。【０００８】
具体的には、本発明に係る光パルス試験装置は、
所定のスペクトル幅を有する試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部がある被測定光ファイバの一端に入射する光入射手段と、
前記被測定光ファイバの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光強度分布を取得する受光手段と、
前記光強度分布から前記被測定光ファイバの前記接続部で発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する演算部と、
を備える。【０００９】
また、本発明に係る光パルス試験方法は、
所定のスペクトル幅を有する試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部がある被測定光ファイバの一端に入射する光入射手順と、
前記被測定光ファイバの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、前記被測定光ファイバの長手方向に対する光強度分布を取得する受光手順と、
前記光強度分布から前記被測定光ファイバの前記接続部で発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定する演算手順と、
を行う。【００１０】
そして、前記所定のスペクトル幅は、数ｎｍ〜数百ｎｍであることが好ましい。【００１１】
接続部のフレネル反射に起因する反射減衰量の波長特性には複数のピークが存在する。通常のスペクトル幅の試験光パルスを使用した場合、これらのピークは、極めて大きく、かつ波長が接続部のギャップ間隔によって変動するため、その影響により、反射減衰量の値から接続部に存在する媒質を特定することはできない。しかし、広帯域なスペクトル幅の試験光パルスを使用することで当該ピークを低減し、接続部に存在する媒質を反射減衰量の値で判定することが可能となり、上記課題を解決することができる。【００１２】
従って、本発明は、リファレンスが不要であり、かつ状態変化前後でのギャップ間隔の変化に影響されることなく、光ファイバ接続部の状態変化を判別することができる光パルス試験装置及び光パルス試験方法を提供することができる。【００１３】
本発明に係る光パルス試験装置の前記光入射手段は、中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定することを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る光パルス試験方法の前記光入射手順では、中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、前記演算手順では、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定することを特徴とする。【００１５】
異なる中心波長の試験光パルスを用いることで、反射ピーク値が平準化される。このため、接続部に存在する媒質を反射減衰量の値でより正確に判定ができる。【００１６】
本発明に係る光パルス試験装置の前記光入射手段は、中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値から反射率を取得し、前記反射率を平均化した平均値の逆数を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定することを特徴とする。【００１７】
ＯＴＤＲ波形での反射ピーク位置における反射率を試験光パルスの波長毎に取得し、反射率を平均化した平均値の逆数を対数表示した値とすることで、反射減衰量の中で最も小さい値を検出できる。つまり、前記接続部にある媒体の種類の判定を困難にさせる反射減衰量の波長依存性における最大近傍を回避でき、媒体の種類の判定を容易化できる。【００１８】
なお、前記光入射手段は、中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射し、
前記演算部は、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値の反射率を取得し、前記反射率の最小値を対数表示した値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、リファレンスが不要であり、かつ状態変化前後でのギャップ間隔の変化に影響されることなく、光ファイバ接続部の状態変化を判別することができる光パルス試験装置及び光パルス試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光パルス試験装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る光パルス試験装置が用いる試験光パルスのスペクトル配置を説明する図である。
【図３】本発明に係る光パルス試験装置が観測するＯＴＤＲ波形を説明する図である。
【図４】試験光パルスのスペクトル幅がゼロであるときの光ファイバの接続部における反射率の波長特性を説明する図である。
【図５】試験光パルスのスペクトル幅が１０ｎｍであるときの光ファイバの接続部における反射率の波長特性を説明する図である。
【図６】本発明に係る光パルス試験装置で取得した反射ピーク値のギャップ間隔に対する特性を説明する図である。
【図７】本発明に係る光パルス試験方法を説明するフローチャートである。
【図８】光ファイバの接続部における反射減衰量の波長特性を説明する図である。
【図９】光ファイバの接続部における反射減衰量の波長特性を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光パルス試験装置で取得した反射ピーク値のギャップ間隔に対する特性を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光パルス試験装置で取得した反射ピーク値のギャップ間隔に対する特性を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２２】
図１は、本実施形態の光パルス試験装置３０１を説明する図である。光パルス試験装置３０１は、
スペクトル幅が数ｎｍから数百ｎｍである試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部Ｘがある被測定光ファイバＦＵＴの一端に入射する光入射手段Ａと、
被測定光ファイバＦＵＴの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、被測定光ファイバＦＵＴの長手方向に対する光強度分布を取得する受光手段Ｂと、
前記光強度分布から被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘで発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘにある媒体の種類を判定する演算部Ｃと、
を備える。
【００２３】
以下の説明では、試験波長を３波長としているが、３波長に限定されるものではない。
【００２４】
１−１は波長λ１を有する第１の光源、１−２は前記第１の光源から出射された光から所望のスペクトル幅で光を切り出す光バンドパスフィルタ、１−３は前記バンドパスフィルタで切り出された光をパルス化し第１の試験光パルスを生成する第１の光パルス化手段、１−４は波長λ２を有する第２の光源、１−５は前記第２の光源から出射された光から所望のスペクトル幅で光を切り出す光バンドパスフィルタ、１−６は前記バンドパスフィルタで切り出された光をパルス化し第２の試験光パルスを生成する第２の光パルス化手段、１−７は波長λ３を有する第３の光源、１−８は前記第３の光源から出射された光から所望のスペクトル幅で光を切り出す光バンドパスフィルタ、１−９は前記バンドパスフィルタで切り出された光をパルス化し第３の試験光パルスを生成する第３の光パルス化手段、１−１０は前記第１〜第３の光パルス化手段を駆動するための電気パルス、およびＡ／Ｄ変換器のトリガー信号を出力する電気パルス発生手段、１−１１〜１−１３は被測定光ファイバからの後方散乱光を分離する光サーキュレータ、１−１４は前記第１から第３の試験光パルスを順次ＦＵＴに入射する光切り替え手段、１−１５は前記試験光パルスによって生じる後方散乱光を受光する光切り替え手段、１−１６は光検出器、１−１７はＡ／Ｄ変換器、１−１８は演算処理器を表す。
【００２５】
光入射手段Ａは、光源（１−１、１−４、１−７）、光バンドパスフィルタ（１−２、１−５、１−８）、光パルス化手段（１−３、１−６、１−９）、光サーキュレータ（１−１１、１−１２、１−１３）、光切り替え手段１−１４、及び電気パルス発生手段１−１０で構成される。受光手段Ｂは、光切り替え手段１−１５及び光検出器１−１６で構成される。演算部Ｃは、Ａ／Ｄ変換器１−１７及び演算処理器１−１８で構成される。
【００２６】
本装置を用いた光ファイバ接続部の状態を検知するためのＯＴＤＲ波形の取得について説明する。
【００２７】
第１の光源１−１から出射された中心波長λ１を有する光は、光バンドパスフィルタ１−２でスペクトル幅Δλ１に切り出された後、電気パルス発生手段１−１０で生成された電気信号をもとに光パルス化器１−３にてパルス化され、中心波長λ１、スペクトル幅Δλ１を持つ第１の試験光パルスが生成される。
【００２８】
第２の光源１−４から出射された中心波長λ２を有する光は、光バンドパスフィルタ１−５でスペクトル幅Δλ２に切り出された後、電気パルス発生手段１−１０で生成された電気信号をもとに光パルス化器１−６にてパルス化され、中心波長λ２、スペクトル幅Δλ２を持つ第２の試験光パルスが生成される。
【００２９】
第３の光源１−７から出射された中心波長λ３を有する光は、光バンドパスフィルタ１−８でスペクトル幅Δλ３に切り出された後、電気パルス発生器１−１０で生成された電気信号をもとに光パルス化器１−９にてパルス化され、中心波長λ３、スペクトル幅Δλ３を持つ第３の試験光パルスが生成される。
【００３０】
図２に示すように、前記中心波長λ１〜λ３を有する第１、第２および第３の試験光パルスは、波長軸上で、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の間隔で配置され、また前記第１、第２および第３の試験光パルスのスペクトル幅Δλ１〜Δλ３は数ｎｍ〜数百ｎｍになるよう光バンドパスフィルタを調整する。
【００３１】
上記第１、第２および第３の試験光パルスは、単一の光源から出射されるスーパーコンティニウム光のような数百ｎｍのスペクトル幅を有する広帯域な光から光バンドパスフィルタによって所望の中心波長、スペクトル幅で切り出すことでも生成可能である。
【００３２】
光入射手段Ａは、中心波長が異なる前記試験光パルスを、被測定光ファイバＦＵＴの一端に順次入射し、演算部Ｃは、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて前記被測定光ファイバの前記接続部にある媒体の種類を判定することを特徴とする。
【００３３】
被測定光ファイバ（ＦＵＴ）に第１の試験光パルスを入射すると、ＦＵＴ中でレイリー散乱、光ファイバ接続部でフレネル反射が発生し、それらの一部が後方散乱光として入射端へと戻ってくる。ＦＵＴの入射端へと戻ってきた後方散乱光をサーキュレータ１−１１を介して抽出し、光検出器１−１６により電気信号に変換、Ａ／Ｄ変換器１−１７で数値化し、演算処理器１−１８により解析する。
【００３４】
電気パルス発生器１−１０から出力されたトリガー信号に合わせて、時間、すなわちＦＵＴの入射端からの距離の関数として取得した後方散乱光パワーを繰り返し測定し加算平均することで、第１の試験光パルスによるＯＴＤＲ波形が取得される。
【００３５】
続いて、光切り替え手段１−１４、１−１５を切り替え第２の試験光パルスをＦＵＴに入射することで、第２の試験光パルスによるＯＴＤＲ波形データが取得される。第３の試験光パルスについても同様の動作を繰り返すことで、ＯＴＤＲ波形データが取得される。
【００３６】
コネクタ接続等の光ファイバ接続部Ｘにおいては、図３に示すように、ＯＴＤＲ波形においてフレネル反射による反射ピークが観測される。後方レイリー散乱光レベルＰｂｓから反射ピークまでの高さ、すなわち反射ピーク値をＨとしたとき、反射ピーク値Ｈは、２つの光ファイバの間隙に充填された媒体の屈折率ｎ、２つの光ファイバのギャップ間隔ｄ、試験光パルスの波長λ、及びパルス幅Ｗに依存した値となる。
【００３７】
光パルス試験装置３０１を用いて取得されたＯＴＤＲ波形データから光ファイバ接続部Ｘの状態を判別する方法を理論的に説明する。
【００３８】
光ファイバ接続部Ｘにおいて、光ファイバ端面が直角であった場合、２つの光ファイバに挟まれた間隙部で発生するフレネル反射率Ｒは、
【数１】
2020158033.tif 000003
で表される。
【００３９】
また、Ｒ０は式（２）で定義される。
【数２】
2020158033.tif 000004
ここで、ｎ１は光ファイバの屈折率、ｎは接続部Ｘの２つの光ファイバに挟まれた間隙に充填された媒体の屈折率、ｄは間隙の間隔（ギャップ間隔）、λはＯＴＤＲの試験光パルスの真空中での波長（試験波長と呼ぶ）を表す。
【００４０】
［演算例１］
本実施例では、光入射手段Ａが、中心波長が異なる試験光パルスを、被測定光ファイバＦＵＴの一端に順次入射し、演算部Ｃが、中心波長が異なる試験光パルスそれぞれで求めた反射ピーク値を平均化した平均値に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘにある媒体の種類を判定する例を説明する。
【００４１】
図４は、式（１）、（２）を用いて算出された、光ファイバ接続部Ｘの間隙に屈折率整合剤、水、空気がそれぞれ充填された場合の反射減衰量ＲＬの波長特性である。反射減衰量ＲＬは、反射率Ｒの逆数をｄＢで表示したものである。図４は、スペクトル幅０の試験光パルスでＯＴＤＲ測定したときの反射減衰量ＲＬの波長特性に相当する。屈折率整合剤、水、空気の屈折率はそれぞれ１．４６、１．３３、１．００とし、光ファイバの屈折率ｎ１は１．４５４とした。また、２つの光ファイバの間隙の間隔ｄは１μｍとした。実線は屈折率整合剤、点線は水、一点鎖線は空気の結果である。
【００４２】
接続部Ｘの間隙に充填された媒質の屈折率差によって反射減衰量ＲＬの波長特性が異なる。つまり、全体的に、充填された媒質が屈折率整合剤、水、空気の順で反射減衰量ＲＬが小さくなっている。しかし、それぞれの波長特性は、波長λ、ギャップ間隔ｄ、及び屈折率ｎに依存した極めて大きなピークが周期的に現れるため、任意の波長での反射減衰量ＲＬの値を比較しても充填された物質を特定することはできない。
【００４３】
そこで本実施形態の光パルス試験方法では、このような波長、ギャップ間隔等の影響（反射減衰量の波長特性に現れるピーク）を低減するため、試験光パルスのスペクトル幅を数ｎｍ〜数百ｎｍに広げることで１試験光パルスあたりの反射減衰量を波長平均する。
【００４４】
図５は、１０ｎｍのスペクトル幅で波長平均、すなわちスペクト幅１０ｎｍの試験光パルスで測定したときの反射減衰量ＲＬの波長特性である。図４の波長特性と比較すれば、広帯域な試験光パルスを用いることで周期的なピークを低減可能であることがわかる。
【００４５】
さらに数十ｎｍ〜数百ｎｍの波長間隔の波長、例えば、波長１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１６５０ｎｍの試験光パルスを使用した時の反射ピーク値を抽出、すなわち試験波長１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１６５０ｎｍでＯＴＤＲ測定し、反射ピーク値を平均化することで、反射ピーク値を平準化することができる。本実施形態の光パルス試験方法は、平準化したこの平均値を光ファイバ接続部Ｘの接続状態を識別する判定値とする。
【００４６】
上記条件（試験波長を１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１６５０ｎｍとし、各試験光のスペクトル幅は１０ｎｍとする）で、ギャップ間隔が変化した際の判定値のシミュレーション結果を図６に示す。実線は屈折率整合剤、点線は水、一点鎖線は空気の結果である。横軸はギャップ間隔を示す。
【００４７】
ギャップ間隔の変化に対する各充填媒体の判定値の変化の範囲が重複することはなく、ギャップ間隔が変化した場合であっても、光ファイバの接続部Ｘの間隙に充填された物質を容易に特定することができる。
【００４８】
なお、ＯＴＤＲ波形で観測される反射ピーク値Ｈは、試験光パルスのパルス幅Ｗ［ｓ］に依存した値となるので、例えば、非特許文献２（ｐ．３）に記載された以下の式を用いて反射減衰量ＲＬ（ｉ）［ｄＢ］として一般化することが望ましい。
【数３】
2020158033.tif 000005
ここで、Ｈ（ｉ）［ｄＢ］はｉ番目の試験波長λｉで測定したＯＴＤＲ波形から算出した反射ピーク値、Ｂ［ｄＢ］は被測定光ファイバのレイリー後方散乱率である。
【００４９】
測定した試験波長Ｎ個の反射減衰量ＲＬ（ｉ）［ｄＢ］の平均値ＲＬａｖｅ［ｄＢ］は
【数４】
2020158033.tif 000006
となる。ＲＬａｖｅを判定値として用いることで、光ファイバ接続部Ｘが浸水する前に測定した基準情報を必要とすることなく、かつギャップ間隔の変化に影響されることなく、光ファイバ接続部Ｘの浸水状態を知ることができる。
【００５０】
図５及び図６の実施形態では、試験光パルスのスペクトル幅が１０ｎｍであり、光ファイバ接続部Ｘの間隙に充填された媒質が空気、水、及び屈折整合剤の場合を説明した。光ファイバ接続部Ｘの間隙に充填される媒質が他の液体ないし気体である場合、その媒質の屈折率が異なるため判定値ＲＬａｖｅの範囲が変動する。そのため、光ファイバ接続部Ｘの間隙に充填される媒質に応じて判定値ＲＬａｖｅの範囲が正常時の媒質（例えば空気）の判定値ＲＬａｖｅの範囲と重ならないように、試験光パルスのスペクトル幅、波長数及び波長間隔を設計する必要がある。
【００５１】
また、当該設計において、試験光パルスのスペクトル幅を広く設定（例えば、３００ｎｍ）できれば、試験光パルスの波長間隔を広げ波長数を少なくすることができ、試験光パルスのスペクトル幅を狭く設定（例えば、２ｎｍ）しなければならないときは、試験光パルスの波長間隔を狭め波長数を多くすればよい。
【００５２】
［演算例２］
本実施例では、光入射手段Ａが、中心波長が異なる前記試験光パルスを、被測定光ファイバＦＵＴの一端に順次入射し、演算部Ｃが、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値から実効反射減衰量を取得し、前記実効反射減衰量に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘにある媒体の種類を判定する例を説明する。
【００５３】
図８および図９は、式（１）および（２）を用いて算出された、光ファイバ接続部の間隙に屈折率整合剤、水、空気がそれぞれ充填された場合の反射減衰量ＲＬの波長特性である。横軸は試験光パルスの中心波長、縦軸は反射減衰量である。図８および図９はそれぞれ、試験光パルスのスペクトル幅を０、間隙の間隔ｄを０．４μｍおよび０．５μｍとした場合の結果である。反射減衰量ＲＬは、反射率Ｒの逆数をｄＢで表示したものである。屈折率整合剤、水、空気の屈折率はそれぞれ１．４７、１．３３、１．００とし、光ファイバの屈折率ｎ１は１．４５４とした。実線は屈折率整合剤、点線は水、一点鎖線は空気の結果である。
【００５４】
これらの結果より、反射減衰量ＲＬは、試験波長λ、ギャップ間隔ｄ、及び屈折率ｎに依存することがわかる。試験波長以外のパラメータ、つまり、測定対象の光コネクタにおける間隙に充填された媒体の屈折率およびギャップ間隔は、一般的に未知であるため、特定の波長で測定した反射減衰量ＲＬの値から充填された物質を特定することはできない。
【００５５】
そこで、発明者は次の点に着眼した。図８および図９に示される通り、反射減衰量の波長依存性が最大となる値近傍以外は、光ファイバと接続点の間隙を満たす媒質の屈折率差で決まる反射率に近い値をとる。したがって、反射減衰量が最大となる値近傍以外の値を測定できれば、その値から間隙を満たす媒質を判別可能となる。つまり、本実施形態の光パルス試験方法は、複数波長で測定した反射減衰量の値に基づき、反射減衰量が最大となる値近傍以外の値となる実効反射減衰量を定義し、実効反射減衰量を基に媒質を判定する。
【００５６】
図７は、本光パルス試験方法を説明するフローチャートである。
本光パルス試験方法は、
所定のスペクトル幅を有する試験光パルスを、光ファイバ同士が接続する接続部Ｘがある被測定光ファイバＦＵＴの一端に入射する光入射手順と、
被測定光ファイバＦＵＴの一端から前記試験光パルスによる後方散乱光を受光し、被測定光ファイバＦＵＴの長手方向に対する光強度分布（ＯＴＤＲ波形）を取得する受光手順と、
前記光強度分布から被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘで発生したフレネル反射に起因する反射ピーク値を求め、前記反射ピーク値に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの接続部Ｘにある媒体の種類を判定する演算手順と、
を行う
。
なお、前記光入射手順では、中心波長が異なる前記試験光パルスを、前記被測定光ファイバの一端に順次入射する。
すなわち、ステップＳ０１からＳ０３までが光入射手段Ａが行う光入射手順と受光手段Ｂが行う受光手順に相当し、ステップＳ０４からＳ０５が演算部Ｃが行う演算手順に相当する。
【００５７】
ここで、演算部Ｃが定義する実効反射減衰量の例を２つ説明する。
［第一の定義］
第一の定義は、複数波長における反射率の平均値に相当する反射減衰量として実効反射減衰量を定義する。第一の定義の実効反射減衰量は、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値から反射率を取得し、前記反射率を平均化した平均値の逆数を対数表示した値である。具体的には以下のとおりである。
複数波長で得られた反射率の平均値Rｅｆｆを以下のように定義する。
【数５】
2020158033.tif 000007
ただし、Ｎは試験に用いる波長の数を、Ｒｉ（λｉ）は波長λｉにおける反射率を表す。
そして、式（３）の逆数を対数表示した値を実効反射減衰量ＲＬｅｆｆと定義する。
【数６】
2020158033.tif 000008
【００５８】
なお、本定義では線形スケールで反射率Ｒｉ（λｉ）の加算平均を行う必要がある。通常ＯＴＤＲは、対数の反射減衰量を表示するため、ＯＴＤＲで得られた値を線形スケールの反射率に変換してから式（５）の加算平均を行う必要がある。
【００５９】
線形スケールにおける反射率の平均値のオーダー（桁数）は、平均する反射率の中で最も大きい値に大きく依存し、その値と同等の桁数となる。ただし、最も大きい値と同じ桁数になる場合と、平均をとるので桁数が下がる場合もある。最も大きい値と同等の桁数の値が得られるということは、その値を対数変換して反射減衰量として表すと、測定した反射減衰量の中で最も小さい反射減衰量を得ることに相当する。
【００６０】
［第二の定義］
第二の定義は、複数波長における反射減衰量の最小値を実効反射減衰量として定義する。第二の定義の実効反射減衰量は、中心波長が異なる前記試験光パルスそれぞれで求めた前記反射ピーク値の反射率を取得し、前記反射率の最小値を対数表示した値である。具体的には以下のとおりである。
【数７】
2020158033.tif 000009
【００６１】
図１０および図１１は、それぞれ第一の定義および第二の定義に基づき計算した実効反射減衰量を説明する図である。縦軸が実効反射減衰量、横軸が光ファイバ接続部Ｘの隙間量（ギャップ間隔ｄ）である。試験波長は１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１６２５ｎｍの３波長である。他の条件は図８及び図９の場合と同じである。
【００６２】
図１０および図１１の結果より、ギャップ間隔がいずれの値にあったとしても、ギャップ間隔に依存することなく充填された物質が屈折率整合剤、水、空気に対する実効反射減衰量の値がとりうる範囲は重複しないことがわかる。したがって、実効反射減衰量の値から光ファイバ接続部Ｘの隙間が、正常に屈折率整合剤で満たされているか、または水や空気に置き換わっているか、を判定可能である。例えば、実効反射減衰量が３５ｄＢ以上であれば光ファイバ接続部Ｘの隙間が屈折率整合剤で満たされている、実効反射減衰量が２０ｄＢ以上３５ｄＢ未満であれば光ファイバ接続部Ｘの隙間が水で満たされている、実効反射減衰量が２０ｄＢ未満であれば光ファイバ接続部Ｘの隙間が空気で満たされている、と判断できる。
【００６３】
（他の実施形態）
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。要するにこの発明は、上位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を適宜な組み合わ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わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１−１：  第１の光源
１−２：  第１の光バンドパスフィルタ
１−３：  第１の光パルス化手段
１−４：  第２の光源
１−５：  第２の光バンドパスフィルタ
１−６：  第２の光パルス化手段
１−７：  第３の光源
１−８：  第３の光バンドパスフィルタ
１−９：  第３の光パルス化手段
１−１０：  電気パルス発生手段
１−１１〜１−１３：  光サーキュレータ
１−１４、１−１５：  光切り替え手段
１−１６：  光検出器
１−１７：  Ａ／Ｄ変換器
１−１８：  演算処理器
３０１：光パルス試験装置
【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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【国際調査報告】
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2020158033.tif 000022
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