(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源からの光パルスを被測定光ファイバの一端から入射させ、第２光源からのＣＷ光（連続光）を前記被測定光ファイバのもう一方の端から入射させて、前記第１光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、
前記第１光源からの光パルスと第２光源からのＣＷ光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して前記ＣＷ光を光検出器に導く光ファイバの特性評価方法において、
ラマン利得特性について既知の光ファイバを参照光ファイバとして１本または複数本の被測定光ファイバと位置を特定して接続させて同時に測定を行い、
参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記比率を、
被測定光ファイバの各位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と、
参照光ファイバのすくなくとも１つの位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と
から求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記比率を、
一端から前記光パルスを入射し、もう一方の端から前記ＣＷ光を入射して測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での増幅成分と、
一端から前記ＣＷ光を入射し、もう一方の端から前記光パルスを入射することにより、前記光パルスと前記ＣＷ光の入射端を入れ替えた後に測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバの前記すくなくとも１つの位置での増幅成分と
から求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法。
【請求項５】
第１光源、既にラマン利得特性が分かっている参照光ファイバ、出力する光の波長を変えることができる第２光源、光カプラ、光波長フィルタ、光検出器および信号処理装置から構成され、
１本または複数本の被測定光ファイバに、位置を特定して前記参照光ファイバを接続して１本の光ファイバ列とし、第１光源からの光パルスを前記光ファイバ列の一端から入射させ、第２光源からのＣＷ光（連続光）を前記光ファイバ列のもう一方の端から入射させ、前記第１光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第１光源からの光パルスと前記第２光源からのＣＷ光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して、ＣＷ光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器および信号処理装置を配置して、
前記光ファイバ列の測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記光検出器にて、前記被測定光ファイバの各位置でのＣＷ光の増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置でのＣＷ光の増幅成分を測定し、
前記信号処理装置にて、前記被測定光ファイバおよび前記参照光ファイバの前記測定した増幅成分と、前記被測定光ファイバの各位置での光パルスの波長に対する損失分布と、前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での光パルスの波長に対する損失分布とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、
求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。
【請求項８】
請求項５又は請求項６において、
前記光検出器にて、前記光パルスを入射する一端と前記ＣＷ光を入射するもう一方の端とを入れ替える前における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での増幅成分と、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバの前記すくなくとも１つの位置での増幅成分とを測定し、
前記信号処理装置にて、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替える前に測定した増幅成分および前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後に測定した増幅成分とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラマン光増幅という光ファイバが持つ非線形効果により生じた信号光の波形変化を解析して、光ファイバの長手方向にわたる光増幅特性等の分布を評価する方法、および、そのための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラマン光増幅による光増幅効果を用いて信号品質の劣化を抑制し、光信号を長距離伝送するシステムが検討されている。特に、ＷＤＭ（波長多重）システムにこのラマン光増幅効果を適用することが検討されている。そのためには、光線路の波長に対するラマン利得特性を評価することが重要となる。
【０００３】
ラマン光増幅による利得特性を測定する技術として、特開平２−２３８３３９号公報で開示された「光ファイバの特性評価方法および装置」が知られている。特開平２−２３８３３９号公報が開示した技術を従来技術と呼ぶ。
【０００４】
一方、本願出願人は、特願２００１−３５７４８９号として、ラマン光増幅による利得特性を測定する技術「光ファイバの特性評価方法および装置」を提案している。特願２００１−３５７４８９号が提案した技術を関連技術と呼ぶ。
【０００５】
図１に、関連技術（特開２００１−３５７４８９号）の原理を示し、図２に測定波形の模式図を示す。
【０００６】
関連技術では、図１を参照するに、第１光源１からの光パルスＳ１を長さＬの被測定光ファイバ３にその一端（第１端末）３−１から入射させ、他端（第２端末）３−２より第２光源２からのＣＷ光（連続光）Ｓ２を被測定光ファイバ３に入射させ、被測定光ファイバ３中を光パルスＳ１と対向させて伝搬させて、第１光源１からの光パルスＳ１と第２光源２からのＣＷ光Ｓ２との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせる。詳細は後にも述べるが、ラマン光増幅されたＣＷ光は図２のように、ラマン光増幅により光パワーが増加した部分である増幅成分と、増幅前の光パワーである直流成分とに分けられる。ここで、第１端末３−１から第２端末３−２に向けて被測定光ファイバ３上にｚ軸座標（０≦ｚ≦Ｌ）をとると、位置ｚでラマン光増幅を受けたＣＷ光が、光カプラ５、光波長フィルタ８および光カプラまたは光スイッチ１０を介して検出されるときの光パワーＰcwd(z）は、次の式（１）で表される
【０００７】
0003856303.tif 000002
【０００８】
式（１）中、Ｐp(0）は第１端末３−１（ｚ＝０）での光パルスの光パワー、Ｐcw(L）は第２端末３−２（ｚ＝Ｌ）でのＣＷ光の光パワー、α（λp）は光パルスの波長λpに対する被測定光ファイバ３の損失係数、α（λcw）はＣＷ光の波長λcwに対する被測定光ファイバ３の損失係数、Ｃ（λcw）は光カプラ５、光波長フィルタ８および光カプラまたは光スイッチ１０の総合した透過率、ＥR(z)は被測定光ファイバ３のラマン利得特性、ｖは被測定光ファイバ３中での光の速度、Ｔは光パルスのパルス幅である。
【０００９】
式（１）中の右辺第１項Ｐcw(L)exp［−α（λcw）Ｌ］・Ｃ（λcw）は、第２光源２からＣＷ光が入射したときにラマン光増幅なしに、α（λcw）およびＣ（λcw）による減衰を受けた光パワーを示しており、すなわちこれが直流成分である。
【００１０】
また、式（１）中の右辺第２項Ｐcw(L)exp［−α（λcw）Ｌ］・Ｃ（λcw）・ＥR(z）Ｐp(0)exp［−α（λp）ｚ］(vＴ/2）が、ラマン光増幅で生じた光パワーの増加分であり、すなわち増幅成分を示している。
【００１１】
したがって、式（１）から、ラマン利得特性ＥR(z）は、▲１▼増幅成分、▲２▼直流成分、▲３▼被測定光ファイバ３に入射したＣＷ光Ｓ２のパワー、さらに▲４▼被測定光ファイバ３の損失分布を測定し、時間的波形変化を解析することで、求めることができる。
【００１２】
しかし、式（１）から分かるように、増幅成分は直流成分に依存するため、ラマン利得特性ＥR(z）を測定するには直流成分と増幅成分のそれぞれの値を知る必要があるが、増幅成分は直流成分に比較して非常に小さく、これら２つの成分を同時に測定するには高ダイナミックレンジかつ高分解能な信号処理装置が必要となるという問題がある。
【００１３】
この問題を解決するため、関連技術（特開２００１−３５７４８９号）では、これら増幅成分と直流成分を、光カプラ５、光波長フィルタ８および光カプラまたは光スイッチ１０を介して、第１光検出器６と第２光検出器９で分けて検出し、それぞれを信号処理装置７で信号処理することで、ラマン利得特性ＥR(z）の測定精度を向上させている。
【００１４】
また、図１に示すような装置構成によって、複数の光ファイバを接続したために測定光ファイバ３の区間毎にファイバ損失が異なり途中に接続点が存在する場合においても、各光ファイバや接続点の損失は波長に対して変動するが、２つの光検出器６、９にてその変動を含めて増幅成分と直流成分を測定することから、第２光源２の波長に対する各光ファイバおよび接続点毎での光損失を測定する必要がない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ラマン利得特性ＥR(z）は、▲１▼増幅成分、▲２▼直流成分、▲３▼被測定光ファイバ３に入射した光パルスの光パワー、さらに▲４▼被測定光ファイバ３の損失分布を測定し、時間的波形変化を解析することにより求められる。
【００１６】
しかし、上記▲１▼〜▲４▼という多くの測定項目があるため、多くの装置を使用する必要がある。このため、装置構成が複雑になり、かつ，測定に手間がかかるという問題がある。さらに、測定の結果からラマン利得特性ＥR(z）を算出する上での計算が煩雑になるという問題もある。
【００１７】
そこで本発明の目的は、ラマン利得特性が既に分かっている光ファイバを参照光ファイバとして被測定光ファイバと接続させることで、上記の測定項目を削減し、簡易化された光ファイバの特性評価方法および装置構成を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１発明は上記課題を解決する光ファイバの特性評価方法であり、第１光源からの光パルスを被測定光ファイバの一端から入射させ、第２光源からのＣＷ光を前記被測定光ファイバのもう一方の端から入射させて、前記第１光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第１光源からの光パルスと第２光源からのＣＷ光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して前記ＣＷ光を光検出器に導く光ファイバの特性評価方法において、ラマン利得特性について既知の光ファイバを参照光ファイバとして１本または複数本の被測定光ファイバと位置を特定して接続させて同時に測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする。
第２発明は、第１発明において、前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
第３発明は、第１発明又は第２発明において、前記比率を、被測定光ファイバの各位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布と、参照光ファイバのすくなくとも１つの位置で測定した増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布とから求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
第４発明は、第１発明又は第２発明において、前記比率を、一端から前記光パルスを入射し、もう一方の端から前記ＣＷ光を入射して測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での増幅成分と、一端から前記ＣＷ光を入射し、もう一方の端から前記光パルスを入射することにより、前記光パルスと前記ＣＷ光の入射端を入れ替えた後に測定した被測定光ファイバの各位置での増幅成分および参照光ファイバの前記すくなくとも１つの位置での増幅成分とから求めることを特徴とする光ファイバの特性評価方法である。
【００１９】
第５発明は上記課題を解決する光ファイバの特性評価装置であり、第１光源、既にラマン利得特性が分かっている参照光ファイバ、出力する光の波長を変えることができる第２光源、光カプラ、光波長フィルタ、光検出器および信号処理装置から構成され、１本または複数本の被測定光ファイバに、位置を特定して前記参照光ファイバを接続して１本の光ファイバ列とし、第１光源からの光パルスを前記光ファイバ列の一端から入射させ、第２光源からのＣＷ光を前記光ファイバ列のもう一方の端から入射させ、前記第１光源からの光パルスと対向させて伝搬させて、前記第１光源からの光パルスと前記第２光源からのＣＷ光との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ、光波長フィルタを介して、ＣＷ光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器および信号処理装置を配置して、前記光ファイバ列の測定を行い、参照光ファイバのラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする。
第６発明は、第５発明において、前記被測定光ファイバの長手方向に前記参照光ファイバを接続することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
第７発明は、第５発明又は第６発明において、前記光検出器にて、前記被測定光ファイバの各位置でのＣＷ光の増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置でのＣＷ光の増幅成分を測定し、前記信号処理装置にて、前記被測定光ファイバおよび前記参照光ファイバの前記測定した増幅成分と、前記被測定光ファイバの各位置での光パルスの波長に対する損失分布と、前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での光パルスの波長に対する損失分布とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
第８発明は、第５発明又は第６発明において、前記光検出器にて、前記光パルスを入射する一端と前記ＣＷ光を入射するもう一方の端とを入れ替える前における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバのすくなくとも１つの位置での増幅成分と、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後における前記被測定光ファイバの各位置での増幅成分および前記参照光ファイバの前記すくなくとも１つの位置での増幅成分とを測定し、前記信号処理装置にて、前記一端と前記もう一方の端とを入れ替える前に測定した増幅成分および前記一端と前記もう一方の端とを入れ替えた後に測定した増幅成分とから、前記参照光ファイバのラマン利得特性と前記被測定光ファイバのラマン利得特性の比率を求め、求めた比率と前記参照光ファイバのラマン利得特性から前記被測定光ファイバのラマン利得特性を算出することを特徴とする光ファイバの特性評価装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
［装置構成例］
図３は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの特性評価装置の構成例を示す。図３において、１は光パルスＳ１を出力する第１光源、２はＣＷ光（連続光）Ｓ２を出力する第２光源、３は被測定光ファイバ、４は参照光ファイバ、５は光カプラ、６は光検出器、７は信号処理装置、８は光波長フィルタである。
【００２２】
本発明では、詳細は後述するが基本的な光ファイバの特性評価方法として、第１光源１からの光パルスＳ１を被測定光ファイバ３の一端から入射させ、第２光源２からのＣＷ光Ｓ２を被測定光ファイバ３のもう一方の端から入射させて、第１光源１からの光パルスＳ１と対向させて伝搬させて、第１光源１からの光パルスＳ１と第２光源２からのＣＷ光Ｓ２との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ５、光波長フィルタ８を介してＣＷ光を光検出器６に導く光ファイバの特性評価方法において、ラマン利得特性について既知の光ファイバ４を参照光ファイバとして１本または複数本の被測定光ファイバ３と接続させて同時に測定し、参照光ファイバ４のラマン利得特性と被測定光ファイバ３のラマン利得特性の比率を求めることにより、被測定光ファイバ３のラマン利得特性を算出する。
【００２３】
また、本発明では、詳細は後述するが基本的な光ファイバの特性評価装置として、第１光源１、既にラマン利得特性が分かっている参照光ファイバ４、出力する光の波長を変えることができる第２光源２、光カプラ５、光波長フィルタ８、光検出器６および信号処理装置７で構成し、被測定光ファイバ３と参照光ファイバ４を接続し、第１光源１からの光パルスＳ１を参照光ファイバ４または被測定光ファイバ３の一端から入射させ、第２光源２からのＣＷ光Ｓ２を被測定光ファイバ３または参照光ファイバ４のもう一方の端から入射させ、第１光源１からの光パルスＳ１と対向させて伝搬させて、第１光源１からの光パルスＳ１と第２光源２からのＣＷ光Ｓ２との間の相互作用によりラマン光増幅を生じさせ、光カプラ５、光波長フィルタ８を介して、ＣＷ光の光パワーのうち、ラマン光増幅による成分を検出する光検出器６および信号処理装置７を配置する。
【００２４】
［第１実施例］
本発明の第１実施例として、図３に示す構成により被測定光ファイバ３のラマン利得特性を評価する方法および装置を説明する。
【００２５】
ここで、参照光ファイバ４の長さをｌ*（ただし、ｌ*はアルファベット「Ｌ」の小文字を表す）、被測定光ファイバ３の長さをＬ−ｌ*とし、互いに接続したものを用いて測定を行う。本実施例では、被測定光ファイバ３と参照光ファイバ４とが接続されてなる全体の光ファイバうち、第１光源１から出射された光パルスＳ１が参照光ファイバ４に入射する位置を第１端末３−１と定義し、第２光源２から出射されたＣＷ光（連続光）Ｓ２が被測定光ファイバ３に入射する位置を第２端末３−２と定義する。また、第１端末３−１から第２端末３−２に向けてｚ軸座標と定義する。このような定義の下で、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３上の任意の位置ｚ（０≦ｚ≦Ｌ）での光パルスの光パワーＰp(z）は、次の式（２）となる。また、任意の位置ｚ（０≦ｚ≦Ｌ）でのＣＷ光のパワーＰcw(z）は、次の式（３）となる。
Ｐp(z）＝Ｐp(0)exp［−α（λp）ｚ］                      式（２）
Ｐcw(z）＝Ｐcw(L)exp［−α（λcw）（Ｌ−ｚ）］            式（３）
【００２６】
式（２）中、Ｐp(0）は第１端末３−１（ｚ＝０）での光パルスの光パワー、α（λp）は光パルスの波長λpに対する被測定光ファイバ３の損失係数でありる。また、式（３）中、Ｐcw(L）は第２端末３−２（ｚ＝Ｌ）でのＣＷ光の光パワー、α（λcw）はＣＷ光の波長λcwに対する被測定光ファイバ３の損失係数である。
【００２７】
また、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３を合わせた全体の光ファイバでのラマン利得特性をＥR(z）＝ｇ（λcw,z）／Ａ(z）と定義する。ここで、ｇ（λcw,z）は位置ｚにおけるＣＷ光の波長λcwでのラマン利得であり、Ａ(z）は位置ｚにおける光ファイバの実効断面積である。さらに、光ファイバ中での光の速度をｖ＝ｃ／ｎ（ｃは光速、ｎは参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のコア屈折率で同一の値とする。）、Ｔを光パルスのパルス幅と定義する。このような定義の下で、位置ｚではラマン増幅によって、ＣＷ光は次の式（４）で与えられるＧ(z）で増幅される。
Ｇ(z）＝exp[ＥR(z）Ｐp(z）(vＴ/2)]                        式（４）
【００２８】
ＥR(z）Ｐp(z）(vＴ/2）が小さな領域では、式（４）は次の式（５）と近似することができる。この条件は通常成立する。
Ｇ(z）≒１＋ＥR(z）Ｐp(z）(vＴ/2）                        式（５）
【００２９】
したがって、位置ｚでは、ラマン光増幅によってＣＷ光の光パワーはＧ(z）Ｐcw(z）となる。さらに、ラマン光増幅によって増幅したＣＷ光は光検出器６に到達するまでに、光ファイバの光損失exp[−α（λcw）z]で減衰し、また、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３との接続点、光カプラ５および光波長フィルタ８を合わせた透過率Ｃ（λcw）によって減衰する。光検出器６の前段に配置された光波長フィルタ８は、第１光源１からの光パルスにより発生する後方レーリー散乱光を除去し、ラマン光増幅による効果のみを取り出す役目を果たす。
【００３０】
これらの減衰（exp[−α（λcw）z]およびＣ（λcw））を考慮して、式（２）、式（３）および式（５）より、光検出器６にて受光される光パワーＰcwd(z）は、次の式（６）となる。
0003856303.tif 000003
【００３１】
式（６）中の右辺第１項は、第２光源２からＣＷ光が入射したときにラマン光増幅なしに、α（λcw）およびＣ（λcw）による減衰を受けた光パワーを示しており、すなわちこれが直流成分であり、式の簡略化のために直流成分をＰcontdと定義すると、次の式（７）となる。また、式（６）中の右辺第２項がラマン光増幅で生じた光パワーの増加分であり、すなわち増幅成分を示しており、これも同様にＰampd(z）と定義すると、次の式（８）となる。これより、増幅成分Ｐampd(z）は直流成分Ｐcontdの大きさに依存することが分かる。
0003856303.tif 000004
【００３２】
ここで、全体のラマン利得特性ＥR(z）（０≦ｚ≦Ｌ）のうち、参照光ファイバ４の既知のラマン利得特性、すなわち０≦ｚ≦１*の範囲におけるラマン利得特性をＥR(zref）と定義し、被測定光ファイバ３の未知のラマン利得特性、すなわち１*≦ｚ≦Ｌの範囲におけるラマン利得特性をＥR(zm）と定義すると、式（８）は次の２つの式（９）、式（10）に分けることができる。ｚrefは０から１*の任意の位置、ｚmは１*からＬの任意の位置である。
0003856303.tif 000005
【００３３】
式（９）を式（10）で除算すると、次の式（11）を得る。
0003856303.tif 000006
【００３４】
式（11）の右辺で、分子は参照光ファイバ４について検出されたＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zref）と光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α（λp）ref］の逆数との積を示しており、分母は被測定光ファイバ３について検出されたＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zm）と光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α（λp）ｚm］の逆数との積を示している。
【００３５】
すなわち、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のラマン利得特性の比率ＥR(zref）／ＥR(zm）は、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のそれぞれについてＣＷ光の増幅成分および光パルスの波長に対する損失分布の測定結果（Ｐampd(zref）、Ｐampd(zm）、exp[−α（λp）ｚref］、exp[−α（λp）ｚm］）より求でることができる。
【００３６】
比率ＥR(zref）／ＥR(zm）をＲとすれば、例えば、Ｒ＝｛Ｐampd(zref）exp[α（λp）ｚref］｝／｛Ｐampd(zm）exp[α（λp）ｚm］｝である。そして、参照光ファイバ４のラマン利得特性ＥR(zref）は既知であるので、したがって、得られたラマン利得特性の比率Ｒより、被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）は、一般にＥR(zref）／Ｒの演算で求めることができる。次の式（12ａ）〜式（12ｄ）に、ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒと等価な演算式の例を示す。
0003856303.tif 000007
【００３７】
式（１１）は、０から１*の任意の位置ｚref、および、１*からＬの任意の位置ｚmにおいて成立する。したがって、ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒや式（12ａ）〜式（12ｄ）で被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）を求めるには、被測定光ファイバ３については、１*からＬの範囲の各位置ｚmでのＰampd(zm）と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α（λp）ｚm］を知る必要があるが、参照光ファイバ４については、任意の１つの位置におけるラマン利得特性ＥR(zref）と、ＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zref）と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α（λp）ｚref］が判れば良い。
【００３８】
参照光ファイバ４の増幅成分Ｐampd(zref）および被測定光ファイバ３の増幅成分Ｐampd(zm）は、光検出器６にて検出する。つまり、参照光ファイバ４および被測定光ファイバ３の直流成分は測定せず、増幅成分Ｐampd(zref）とＰampd(zm）のみ測定すれば良い。
【００３９】
そのため、高ダイナミックレンジを持つ光検出器は必要なく、関連技術（特願平２００１−３５７４８９号）に述べられているような第２検出器９を用いることもなく、ラマン利得特性ＥR(zm）が測定可能である。
【００４０】
さらに、第１光源１からの光パルスＳ１の光パワーＰp(0) を測定する必要がなく、光パルスの波長λpに対する損失分布exp[−α（λp）ｚ］を測定すれば良い。
【００４１】
参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のラマン利得特性の比率Ｒの算出および比率Ｒから被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒの算出、あるいは式（12ａ）〜式（12ｄ）による被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）の算出は、信号処理装置７にて行われる。その際、被測定光ファイバ３については、１*からＬの範囲の各位置ｚmでのＰampd(zm）と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α（λp）ｚm］を測定する必要がある。参照光ファイバ４については、少なくとも任意の１つの位置におけるラマン利得特性ＥR(zref）と、ＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zref）と、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α（λp）ｚref］が判れば良い。なお、信号処理装置７は算出結果や測定結果等の表示も行うようにしている。
【００４２】
損失分布exp[−α（λp）ｚ］の測定方法としては、公知の技術を用いることができる。例えば、従来技術（特開平２−２３８３３９号公報）のように、第１端末３−１と第２端末３−２を入れ替えてそれぞれラマン光増幅波形を得る両方向測定によって、損失分布exp[−α（λp）ｚ］を簡単に求めることができる。あるいは、第１光源１と同じ波長のパルス光源を持つＯＴＤＲ（Optical time Domain Reflectmeter）と呼ばれる光パルス試験器を用いて、損失分布exp[−α（λp）ｚ］を測定しても良い。
【００４３】
なお、参照光ファイバ４に複数の被測定光ファイバ３を接続し、長手方向にわたって光ファイバの損失が分布するような場合においても、同様に、上記原理で被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）を簡単に測定することができる。
【００４４】
また、本実施例では参照光ファイバ４は光パルスＳ１が入射する第１端末３−１に位置させているが、被測定光ファイバ３との接続における参照光ファイバ４の位置に関係なく式（11）は成立し、同様に測定可能である。
【００４５】
さらに、波長に対するラマン利得特性を測定する場合においても、式（11）で示す関係が成立し、第２光源２のＣＷ光Ｓ２の波長λcwを変化させるだけで、同様に被測定光ファイバ３の波長に対するラマン利得特性ＥR(zm）を簡単に測定可能である。
【００４６】
［第２実施例」
次に、本発明の第２実施例として、図３に示す構成により被測定光ファイバ３のラマン利得特性を評価する別の方法および装置を説明する。本実施例では、後述するように、被測定光ファイバ３および参照光ファイバ４ともに、光パルスの波長に対する損失分布exp[−α（λp）ｚm］、損失分布exp[−α（λp）ｚref］の測定は不要である。
【００４７】
本実施例の測定方法は、先ず第１端末３−１において第１光源１からの光パルスＳ１を入射させ、第２端末３−２において第２光源２からのＣＷ（連続）光Ｓ２を入射させて光検出器６にて測定した波形と、次に第１端末３−１と第２端末３−２を入れ替えて、第２端末３−２において第１光源１からの光パルスＳ１を入射させ、第１端末３−１において第２光源２からのＣＷ（連続）光Ｓ２を入射させて光検出器６にて測定した波形との両者を比較することにより、被測定光ファイバ３のラマン利得特性を求めるという測定方法である。
【００４８】
第１実施例と同様、第１端末３−１から第１光源１の光パルスＳ１を入射させ、第２端末３−２から第２光源２のＣＷ（連続）光Ｓ２を入射させ、ラマン光増幅によって増幅されたＣＷ光の光パワーを、光カプラ５および光波長フィルタ８を介して、光検出器６で検出して得られる増幅成分Ｐampd(z）は、前述した式（８）となる。
Ｐampd(z）＝ＰcontdＥR(z）Ｐp(0)exp［−α（λp）ｚ］(vＴ/2）        式（８）
【００４９】
次に、第１端末３−１と第２端末３−２を入れ替えて同様の測定を行うと、得られる増幅成分Ｐampd(z)'、つまり、第２端末３−２から第１光源１の光パルスＳ１を入射させ、第１端末３−１から第２光源２のＣＷ（連続）光Ｓ２を入射させ、ラマン光増幅によって増幅されたＣＷ光の光パワーを同様に光検出器６で検出して得られる増幅成分Ｐampd(z)'は、次の式（13ａ）となる。式（13ａ）は、ｚをＬ−ｚと入れ替えることで、次の式（13ｂ）となる
Ｐampd(z)'＝ＰcontdＥR(L-z）Ｐp(0)exp［−α（λp）ｚ］(vＴ/2）    式（13ａ）
Ｐampd(L-z)'＝ＰcontdＥR(z）Ｐp(0)exp［−α（λp)(L-z)］(vＴ/2）    式（13ｂ）
【００５０】
そして、式（８）と式（13ｂ）より、左辺どうし、右辺どうしを掛け合わせてることで、次の式(14)を得る。
0003856303.tif 000008
【００５１】
この式（14）について、第１実施例と同様に参照光ファイバ４、すなわち０≦ｚ≦１*の範囲におけるラマン利得特性をＥR(zref）と定義し、被測定光ファイバ３の未知のラマン利得特性、すなわち１*≦ｚ≦Ｌの範囲におけるラマン利得特性をＥR(zm）と定義すると、式（14）は次の２つの式（15）、式（16）に分けることができる。ｚrefは０から１*の任意の位置、ｚmは１*からＬの任意の位置である。
0003856303.tif 000009
【００５２】
式（15）を式（16）で除算すると、次の式（17）の関係が得られる。
0003856303.tif 000010
【００５３】
第１端末３−１と第２端末３−２を入れ替える前の位置ｚと、入れ替えた後の位置Ｌ−ｚは、各光ファイバの同じ部分を示している。そこで、式（17）の右辺は、参照光ファイバ４について両方向から測定した任意の同一位置での増幅成分どうしを掛け合わせた時の値と、被測定光ファイバ３について両方向から測定した任意の同一位置での増幅成分どうしを掛け合わせた時の値との比であり、この比が参照光ファイバ４のラマン利得特性をＥR(zref）と、被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）との比の自乗となることを示している。式（17）の増幅成分Ｐampd(zref）、Ｐampd(L-zref)'、Ｐampd(zm）およびＰampd(L-zm)'は光検出器６にて測定される。
【００５４】
したがって、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のラマン利得特性の比率ＥR(zref）／ＥR(zm）は、参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のそれぞれについてＣＷ光の増幅成分の測定結果（Ｐampd(zref）、Ｐampd(L-zref)'、Ｐampd(zm）、Ｐampd(L-zm)'）より求めることができる。
【００５５】
比率ＥR(zref）／ＥR(zm）をＲとすれば、例えば、Ｒ＝｛Ｐampd(zref）Ｐampd(L-zref)'｝1/2／｛Ｐampd(zm）Ｐampd(L-zm)'｝1/2である。そして、参照光ファイバ４のラマン利得特性ＥR(zref）は既知であるので、第１実施例と同様、得られたラマン利得特性の比率Ｒより、被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）は、一般にＥR(zref）／Ｒの演算で求めることができる。次の式（18）に、ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒと等価な演算式の例を示す。
0003856303.tif 000011
【００５６】
式（１７）は、０から１*の任意の位置ｚref、および、１*からＬの任意の位置ｚmにおいて成立する。したがって、ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒや式（18）で被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）を求めるには、被測定光ファイバ３については、１*からＬの範囲の各位置ｚmでのＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zm）およびＰampd(L-zm)'を知る必要があるが、参照光ファイバ４については、任意の１つの位置におけるラマン利得特性ＥR(zref）と、ＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zref）およびＰampd(L-zref)'が判れば良い。
【００５７】
本実施例では、式（17）から見ても分かるように、光パルスはもとより、直流成分の光パワーを測定する必要がなく、簡単に被測定光ファイバ３のラマン利得特性を測定することが可能である。さらに、本実施例では、測定結果からラマン利得特性を算出する過程において、第１実施例で求めていた光パルスの波長λpにおける損失分布exp[−α（λp）ｚ］を測定する必要がなく、利得の算出が容易にできるという利点がある。
【００５８】
参照光ファイバ４と被測定光ファイバ３のラマン利得特性の比率Ｒの算出および比率Ｒから被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）＝ＥR(zref）／Ｒの算出、あるいは式（18）による被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）の算出は、信号処理装置７にて行われる。その際、被測定光ファイバ３については、１*からＬの範囲の各位置ｚmでのＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zm）およびＰampd(L-zm)'を測定する必要がある。参照光ファイバ４については、少なくとも任意の１つの位置におけるラマン利得特性ＥR(zref）と、ＣＷ光の増幅成分Ｐampd(zref）およびＰampd(L-zref)'とが判れば良い。
【００５９】
なお本実施例でも、第１実施例と同様、参照光ファイバ４に複数の被測定光ファイバ３を接続する場合、被測定光ファイバ３に対する参照光ファイバ４の位置を変えた場合、さらに、第２光源２の波長λcwを変化させて波長に対するラマン利得特性を測定する場合、いずれについても式（17）の関係が成立し、同様に上記原理で被測定光ファイバ３のラマン利得特性ＥR(zm）を簡単に測定することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明では、ラマン利得特性（ラマン光増幅の特性分布）の評価において、ラマン利得特性が既知の参照光ファイバを被測定光ファイバと接続し、同時に測定することによって、参照光ファイバの既知のラマン利得特性と被測定光ファイバのラマン利得特性との比率を求めることにより、被測定光ファイバのラマン利得特性を算出する。このような本発明の光ファイバの特性評価方法および装置を用いることで、ラマン利得特性を算出する上で従来技術では必要な測定項目であった第１光源からの光パルスのパワーの測定および検出されるＣＷ光の直流成分の測定が不要となった。したがって、ラマン利得特性を簡単に求めることが可能であり、測定方法および測定装置を大幅に簡素化でき、短時間で光ファイバのラマン利得特性の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】関連技術（特開２００１−３５７４８９号）の測定装置の構成を示す図。
【図２】同関連技術における測定波形例を模式的に示す図。
【図３】本発明の実施の形態における装置構成を示す図。
【符号の説明】
１  第１光源
２  第２光源
３  被測定光ファイバ
３−１  第１端末
３−２  第２端末
４  参照光ファイバ
５  光カプラ
６  光検出器
７  信号処理装置
８  光波長フィルタ
【図１】
0003856303.tif 000012
【図２】
0003856303.tif 000013
【図３】
0003856303.tif 000014