JP5588050B2 - クロストーク測定方法及びクロストーク測定装置 - Google Patents

Description

本発明はクロストーク測定方法及びクロストーク測定装置に関し、マルチコアファイバにおけるクロストークを測定する場合に好適なものである。

マルチコアファイバは、複数のコアと、当該コア間を埋めて複数のコア全体を包囲するクラッドとを含む構造を有し、それぞれのコアを介して信号を伝送することができる。

このようなマルチコアファイバでは、コア間におけるクロストークが起こり、その特性を把握することが重要となる。

クロストークの程度を測定する測定手法として、例えば、下記非特許文献１に開示された測定方法がある。この測定方法では、マルチコアファイバにおけるある１つのコアに入射した光と、当該コアに隣接するコアから出力される光とのパワー比が測定される。

Ｋ．Ｔａｋｅｎａｇａ ｅｔ ａｌ．，"Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｂｙ Ｔｒｅｎｃｈ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ，"ＯＦＣ２０１１，ＯＷＪ４

しかしながら、上記非特許文献１の測定手法では、マルチコアファイバ全体が１つの伝送路として簡略的に捉えられるため、クロストークがコアの長さ方向のどの位置でどの程度あるのか等といった詳細事項を捉えることができないという課題があった。

そこで、本発明は、より詳細にクロストーク特性を捉え得るクロストーク測定方法及びクロストーク測定装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため本発明のクロストーク測定方法は、マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータと、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータとを取得する取得ステップと、前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第１強度分布波形及び前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、クロストークを要因として生じる成分を主成分とする波形を生成する波形処理ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明のクロストーク測定装置は、マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布に示される第１強度分布波形と、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布に示される第２強度分布波形とを用いて波形処理を施す波形処理部とを備え、前記波形処理部は、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、クロストークを要因として生じる成分を主成分とする波形を生成することを特徴とする。

このクロストーク測定方法又はクロストーク測定装置では、第１強度分布波形及び第２強度分布波形の一方の反転強度分布波形と、当該第１強度分布波形及び第２強度分布波形の他方とが用いられることで、クロストークに着目した特徴的な波形が得られる。
したがって、その波形から、クロストークがコアの長さ方向のどの位置でどの程度あるかを認識することが可能となる。
こうして、より詳細にクロストーク特性を捉え得るクロストーク測定方法及びクロストーク測定装置が実現可能となる。

ところで、前記クロストーク測定方法では、前記波形処理ステップの処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出する波形照合ステップをさらに備えることが好ましい。また、前記クロストーク測定装置では、前記波形処理部の処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出する波形照合部をさらに備えることが好ましい。

このような波形照合ステップ又は波形照合部を備えた場合、クロストークを要因として生じる成分の大きさに応じて相違する波形形状から、クロストークがコアの長さ方向のどの位置でどの程度あるかを認識することができる。

前記波形照合ステップ又は前記波形照合部は、前記波形処理ステップ又は前記波形処理部の処理結果として得られる波形を、複数の距離幅をもつ区間に分割し、各前記区間における部分波形の全部又は一部の形状に近似する波形を、前記複数の模範波形のなかから検出することが好ましい。

このようにすれば、波形の形状を細かく捉えることができるため、波形処理ステップ又は波形処理部の処理結果として得られる波形に近似する波形を模範波形のなかから検出する精度を向上することができる。

また、前記波形処理ステップ又は前記波形処理部は、前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算することが好ましい。

第１強度分布波形及び第２強度分布波形の一方の反転強度分布波形と、当該第１強度分布波形及び第２強度分布波形の他方とが加算された場合、当該強度の主成分の１つとして含まれる伝送損失を要因とする成分が相殺され、クロストークを要因として生じる成分を主として反映した特徴的な加算波形が生成される。そして、加算波形の形状は、クロストークを要因として生じる成分の大きさに応じた形状を呈する。
したがって、加算波形の形状に近似する波形を、複数の模範波形のなかから検出することで、クロストークを要因として生じる成分がコアの長さ方向のどの位置でどの程度あるかを認識することが可能となる。
また、加算波形の形状は、第１強度分布波形及び第２強度分布波形の一方の反転強度分布波形と、当該第１強度分布波形及び第２強度分布波形の他方とを減算した減算波形の形状に比べると、クロストークを要因として生じる成分の量に応じた変化の程度が大きく、より特長的な形状として得られ易い傾向にあることが本発明者らの実験結果により確認されている。
したがって、模範波形のなかから加算波形に近似する波形を検出する場合には、減算波形の形状に近似する波形を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができる。

また、前記波形処理ステップ又は前記波形処理部は、前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、前記波形照合部は、前記波形処理部の減算結果として得られる減算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範減算波形のなかから検出し、前記波形処理部の加算結果として得られる加算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範加算波形のなかから検出することが好ましい。

このようにすれば、加算波形と模範加算波形、及び、減算波形と模範減算波形のいずれか一方のみ照合する場合に比べて、クロストーク特性をより詳細に捉えることが可能となる。

また、前記波形処理ステップ又は前記波形処理部は、前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、前記波形照合部は、前記波形処理部の減算結果として得られる減算波形を用いて、前記波形処理部の加算結果として得られる加算波形を、複数の時間幅をもつ区間に分割するか否か判断することが好ましい。

例えば、加算波形から導出されるクロストーク成分を減算波形から除去した波形では、特定の情報が変化する部分が非直線形状として表れる。また、減算波形は、クロストーク成分に比べて、伝送損失成分のほうを反映した形状となる傾向がある。
つまり、波形処理ステップ又は波形処理部の処理結果として得られる波形を分割するか否かを判断する契機として減算波形を用いることで、当該波形を常に分割する場合に比べて照合処理負荷を抑えることができる。また、減算波形から得られる情報に応じて一部の波形部分についてのみ照合するといったこともできる。
この結果、照合処理負荷を抑えながらも、クロストーク特性を正確かつ詳細に捉えることが可能となる。

或いは、前記クロストーク測定方法では、波形処理ステップの処理結果として得られる波形から、前記マルチコアファイバの長手方向における任意の位置でのクロストーク値を算出するクロストーク値算出ステップをさらに備えることが好ましい。また、前記クロストーク測定装置では、前記波形処理部の処理結果として得られる波形から、前記マルチコアファイバの長手方向における任意の位置でのクロストーク値を算出するクロストーク値算出部をさらに備えることが好ましい。

このようなクロストーク値算出ステップ又はクロストーク値算出部を備えた場合、上記波形照合ステップ又は波形照合部を備える場合に比べて、模範波形を省略できる分だけ記憶容量を低減できる。また、模範波形との照合を省略できる分だけ演算負荷を低減できる。

以上のように本発明によれば、より詳細にクロストーク特性を捉え得るクロストーク測定方法及びクロストーク測定装置が提供される。

本実施形態におけるクロストーク測定装置の測定対象となるマルチコアファイバのコアが２本の場合におけるファイバ長さ方向に垂直な断面を示す図である。 本実施形態におけるクロストーク測定装置の測定対象となるマルチコアファイバのコアが７本の場合におけるファイバ長さ方向に垂直な断面を示す図である。 第１実施形態におけるクロストーク測定装置の構成を示す図である。 波形処理の様子を示す図である。 データ記憶媒体の内容を概略的に示す図である。 第１実施形態におけるクロストーク測定方法のフローチャートを示す図である。 減算波形を概略的に示す図である。 実施例１における加算波形と模範加算波形とを示すグラフである。 実施例１における模範加算波形と模範減算波形とを示すグラフである。 実施例２における加算波形を示すグラフである。 実施例２における加算波形と模範加算波形との一部を示すグラフである。 第２実施形態におけるクロストーク測定装置の構成を示す図である。 電力結合係数に変動がない場合とある場合との加算波形モデルを示すグラフである 第２実施形態におけるクロストーク測定方法のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態におけるクロストーク測定装置の測定対象となるマルチコアファイバ１０のコアが２本の場合におけるファイバ長さ方向に垂直な断面を示す図である。また、図２は、本実施形態におけるクロストーク測定装置の測定対象となるマルチコアファイバ２０のコアが７本の場合におけるファイバ長さ方向に垂直な断面を示す図である。

図１及び図２に示すように、マルチコアファイバ１０又は２０は、複数本のコア１１と、それぞれのコア間を埋めて複数本のコア１１全体を包囲するクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する内側保護層１３と、内側保護層１３の外周面を被覆する外側保護層１４とを有する。各コア１１の屈折率は、クラッド１２の屈折率よりも高くされる。

図１に示すマルチコアファイバ１０では、コア本数が２本とされ、１本のコア１１が中心となり、１本のコア１１が中心のコア１１からある距離はなれた位置となる関係で配置される。

一方、図２に示すマルチコアファイバ２０では、コア本数が７本とされ、１本のコア１１が中心となり、６本のコア１１が中心のコア１１から等距離となる関係で配置される。また、各コア１１の中心間距離は等しい距離とされ、クラッド１２の軸に対して各コア１１は対称とされる。

（１）第１実施形態
図３は、第１実施形態におけるクロストーク測定装置１の構成を示す図である。図２に示すように、クロストーク測定装置１は、ＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectometer)２と、波形処理部３と、波形照合部４とを主な構成要素として備える。

＜ＯＴＤＲ２について＞
ＯＴＤＲ２は、測定対象となる光ファイバの端にパルス光を入射させ、当該光ファイバの長さ方向の各点で反射されて入射端に戻る光強度の距離分布を測定する機器である。

本実施形態の場合、ＯＴＤＲ２は、パルス光を入射させるための被測定対象の光ファイバ（以下、ダミーファイバという。）ＤＦ１を介して、マルチコアファイバ１０又は２０の例えば中心に配置されるコア１１の一端Ｅ１にパルス光を入射させる。そして、ＯＴＤＲ２は、コア１１の一端Ｅ１に戻る光強度の距離分布（以下、第１光強度分布という。）を測定する。

また、ＯＴＤＲ２は、ダミーファイバＤＦ２を介して、コア１１の一端Ｅ１とは反対側の他端Ｅ２にパルス光を入射させ、その他端Ｅ２に戻る光強度の距離分布（以下、第２光強度分布という。）を測定する。

＜波形処理部３について＞
波形処理部３は、第１光強度分布のデータと、第２光強度分布のデータとを取得する。

図４は、波形処理の様子を示す図である。具体的に図４の（Ａ）は第１光強度分布のデータに示される波形（以下、第１強度分布波形という。）ＷＦ１を概略的に示し、図４の（Ｂ）は第２光強度分布のデータに示される波形（以下、第２強度分布波形ＷＦ２という。）を概略的に示している。

また、図４の（Ｃ）は第２強度分布波形ＷＦ２を左右反転した波形（以下、反転強度分布波形という。）ＷＦ３を概略的に示し、図４の（Ｄ）は第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３とを加算した波形（以下、加算波形という。）ＷＦ４を概略的に示している。

図４に示すように、波形処理部３は、例えば第２強度分布波形ＷＦ２を、当該距離の中心位置で対称に反転させて、反転強度分布波形ＷＦ３を生成する。そして、波形処理部３は、反転強度分布波形ＷＦ３と、第１強度分布波形ＷＦ１とを加算する。

第１強度分布波形ＷＦ１と第２強度分布波形ＷＦ２における各距離での光強度は、主に、伝送損失を要因として生じる成分（以下、伝送損失成分という。）と、クロストークを要因として生じる成分（以下、クロストーク成分という。）とを含んでいる。

この伝送損失成分については、コア１１の長手方向の位置が同じ場合、第１強度分布波形ＷＦ１における傾きと、反転強度分布波形ＷＦ３における傾きは、正負が逆となるものの値としては同じとなる。

一方、クロストークは入射端からの距離で変化するものである。このため、コア１１の長手方向の位置が同じ場合であっても、コア１１の一端Ｅ１より入射したデータと他端Ｅ２から入射したデータとでは、クロストーク成分の値としては同程度にはならない。

したがって、第１強度分布波形ＷＦ１と、第２強度分布波形ＷＦ２を反転した反転強度分布波形ＷＦ３とを加算した場合、コア１１の長さ方向における各位置での伝送損失成分が相殺され、クロストーク成分が抽出される。

具体的には、クロストーク成分がない場合、図４の（Ｄ）における破線で示すように、加算波形ＷＦ４はおおむね直線状となるが、クロストーク成分がある場合、図４の（Ｄ）における実線で示すように、加算波形ＷＦ４はおおむね凹状となる。この凹状は、クロストーク成分の大きさに応じて変化する。具体的には、凹みの程度が大きいほどクロストーク成分が大きい関係にある。

＜波形照合部４について＞
波形照合部４は、波形処理部３の処理結果として得られる加算波形ＷＦ４を示すデータを照合対象の一方とし、当該加算波形ＷＦ４に対する模範波形（以下、模範加算波形という。）としてデータ記憶媒体に保持されるデータ群を所定の順序で照合対象の他方として照合する。

図５は、データ記憶媒体の内容を概略的に示す図である。図５に示すように、データ記憶媒体には、互いに形状が異なる複数の模範加算波形を示すデータが保持され、当該模範加算波形には、クロストーク値を示すデータがそれぞれ関連付けられている。

本実施形態の場合、波形照合部４は、例えば最小二乗法等を用いて、データ記憶媒体に保持される模範加算波形群のなかから、波形処理部３の処理結果として得られる加算波形ＷＦ４に最も近似する模範加算波形を検出する。そして、波形照合部４は、検出した模範加算波形に関連付けられるクロストーク値を認識し、その認識結果を例えば映像又は音声を通じて通知する。

次に、データ記憶媒体に保持される模範加算波形と、クロストーク値との関係について説明する。

光ファイバの入射点から長さ方向におけるある位置ｚにおける後方散乱光Ｐ(z)は、次式

で表わされる。

この（１）式におけるＰ₀は入射点（ｚ＝０）におけるパワーを表し、α_sは位置ｚにおける後方散乱係数を表し、Ｂ(z)は位置ｚにおける後方散乱光捕獲係数を表し、γ(x)は位置ｘにおける損失係数を表している。

なお、（１）式は、例えば、Ｋ．Ｗ．Ｋｏｗａｌｉｕｋ ａｎｄ Ｊ．Ｆｅｒｎｅｒ，“Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ Ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ Ｃｕｔｏｆｆ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ ａ ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ Ｄｕａｌ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＯＴＤＲ，”Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ Ｓｙｍｐ．ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，Ｂｏｕｄｅｒ，ｐｐ．１２３−１２６，１９８８の文献等で報告されている。

一方、入射点から位置ｚまでのクロストークによるパワーの減衰率Ｔ_ｆは電力結合理論に基づき、次式

で表わされる。

この（２）式におけるｎはマルチコアファイバにおける中心のコアの周囲に均等に配置したコアの数を表し、ｈは光の漏れの程度を示す電力結合係数を表している。ここでは、電力結合係数ｈは、光ファイバの長さ方向において一定であるものと仮定する。なお、上記（２）式は中心のコアにパルス光を入射させた場合を表している。

位置ｚにおける後方散乱光が隣接コアでも同様に発生していると考えた場合、当該位置ｚまでの往復の減衰率Ｔ_ｒｔは２ｚ分の距離相当の減衰であると考えることができ、次式

のように表わすことができる。

したがって、上記（３）式を上記（１）の後方散乱光Ｐ(z)に取り込めば、クロストークの影響を考慮した後方散乱光Ｐ(z)を得ることができ、具体的には、次式

と表される。

ＯＴＤＲから出力される強度Ｉ(z)[ｄＢ]と、上記（４）式の後方散乱光Ｐ(z)とには、次式

の関係が成り立つ。

したがって、光ファイバの一端を入射点として入射させるべきパルス光のパワーをＰ_0Sとした場合、その一端に戻る光（後方散乱光Ｐ_S(z)）の測定結果として、ＯＴＤＲから出力される強度Ｉ_S(z)は、次式

として導くことができる。

次に、光ファイバの一端とは反対側の他端を入射点とした場合を考える。光ファイバの他端を入射点として入射させるべきパルス光のパワーをＰ_0Eとした場合、その他端に戻る後方散乱光Ｐ_E(z)は、光ファイバの一端を入射点とする場合と一致させるために光ファイバの長さ方向における位置ｚを反転させた状態では、次式

となり、当該後方散乱光Ｐ_E(z) の測定結果として、ＯＴＤＲから出力される強度Ｉ_E(z)は、次式

となる。

上記（６）式と上記（８）式との和は、上述の加算波形に相当し、次式

のようにまとめることができる。

この（９）式における第２項は、光ファイバの構造の不安定性を要因として生じる構造不正を表す項であり、第３項は、上述のクロストーク成分を表す項である。この第３項が第２項よりも大きい場合には、第３項における電力結合係数ｈを可変することで様々な形状の模範加算波形を導くことが可能となる。

なお、光ファイバにおいては、長手方向での構造安定性が許容範囲内となるように作製されることが一般的な現状であり、このような作製現状を鑑みると、図１又は図２のようなマルチコアファイバでは、第３項が第２項よりも小さくなることは想定し難いと考えられる。

光ファイバのある位置ｚにおけるクロストーク値ＸＴ(z)は、電力結合理論に基づき、次式

で表わされる。

この（１０）式に電力結合係数ｈを代入することで、光ファイバのある位置ｚにおける上述のクロストーク値が求まる。

このように、上記（９）式及び（１０）式に基づいて、模範加算波形とクロストーク値とを得ることができる。

次に、クロストーク測定装置１のクロストーク測定方法について説明する。

図６は、第１実施形態におけるクロストーク測定方法のフローチャートを示す図である。図６に示すように、クロストーク測定方法は、波形取得ステップＳＰ１、波形処理ステップＳＰ２、波形照合ステップＳＰ３、通知ステップＳＰ４とを主に備える。

＜波形取得ステップＳＰ１について＞
この波形取得ステップＳＰ１では、ＯＴＤＲ２によって測定された第１光強度分布のデータと、当該ＯＴＤＲ２によって測定された第２光強度分布のデータとが波形処理部３によって取得される。

具体的には、例えばケーブル線、電気通信回線又は可搬型データ記憶媒体等の情報伝達媒体を介して、第１光強度分布のデータと第２光強度分布のデータとが取得される。

＜波形処理ステップＳＰ２について＞
この波形処理ステップＳＰ２では、波形取得ステップＳＰ１で取得されたデータを用いて、加算波形ＷＦ４が波形処理部３によって生成される。

具体的には、まず、第２光強度分布のデータに示される第２強度分布波形ＷＦ２（図４の（Ｂ））が、当該距離の中心位置で対称に反転され、反転強度分布波形ＷＦ３（図４の（Ｃ））が生成される。次に、反転強度分布波形ＷＦ３と、第１光強度分布のデータに示される第１強度分布波形ＷＦ１（図４の（Ａ））とが加算され、加算波形ＷＦ４（図４の（Ｄ））が生成される。

上述したように、第１強度分布波形ＷＦ１及び第２強度分布波形ＷＦ２の加算によって、当該強度分布波形における各距離での光強度の主成分となる伝送損失成分及びクロストーク成分のうち、伝送損失成分が相殺される。このため、加算波形ＷＦ４は、主に、クロストーク成分を反映した波形となり、当該加算波形ＷＦ４の形状は、クロストーク成分の量に応じた形状を呈することとなる。

＜波形照合ステップＳＰ３について＞
この波形照合ステップＳＰ３では、波形処理ステップＳＰ２で抽出された加算波形ＷＦ４に最も近似する模範加算波形が、波形照合部４によってデータ記憶媒体から検出される。

具体的には、まず、データ記憶媒体に保持される模範加算波形群のなかから、加算波形ＷＦ４と照合すべき模範加算波形が選択され、当該データ記憶媒体から読み出される。次に、データ記憶媒体から読み出された模範加算波形と加算波形ＷＦ４との合致度が例えば最小二乗法等により算出される。このようにして加算波形ＷＦ４との合致度が模範加算波形群ごとに算出され、当該模範加算波形群のなかで加算波形ＷＦ４との合致度が最も大きい模範加算波形が検出される。

＜通知ステップＳＰ４について＞
この通知ステップＳＰ４では、波形照合ステップＳＰ３で検出された模範加算波形に関連付けられるクロストーク値が、波形照合部４によって、例えば映像又は音声を介して通知される。

次に、上記第１実施形態の変形例について説明する。

上記第１実施形態では、第２強度分布波形ＷＦ２（図４の（Ｂ））を反転した反転強度分布波形ＷＦ３（図４の（Ｃ））と、第１強度分布波形ＷＦ１（図４の（Ａ））とが加算された。しかしながら、第１強度分布波形ＷＦ１を反転した反転強度分布波形と第２強度分布波形ＷＦ２とが加算されても良い。

また、上記第１実施形態では、第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３とが加算され、加算波形ＷＦ４（図４の（Ｄ））が生成された。しかしながら、第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３との一方から他方が減算され、当該減算した波形（以下、減算波形という。）が生成されても良く、加算波形と減算波形との双方が生成されても良い。

なお、第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３との一方から他方を減算する場合、上記（９）式は、次式

に換えられる。

この（１１）式における第２項は、上述の伝送損失成分を表す項であり、第３項は、上述のクロストーク成分を表す項である。この第３項における電力結合係数ｈを可変することで様々な形状の減算波形を導くことが可能となる。

このように第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３との一方から他方を減算する場合には上記（１１）式及び上記（１０）式に基づいて、減算波形に対する模範波形（以下、模範減算波形という。）とクロストーク値とをデータ記憶部に保持することができる。

図７は、減算波形を概略的に示す図である。クロストーク成分がない場合、図７における破線で示すように、減算波形はおおむね直線状となるが、クロストーク成分がある場合、図７における実線で示すように、減算波形はおおむねＳ状となる。この減算波形における曲線の程度が大きいほどクロストーク成分が大きい関係にある。

なお、図４の（Ｄ）と図７との比較からも分かるように、加算波形の形状は、減算波形の形状に比べると、クロストーク成分の大きさに応じた変化の程度が大きく、特長的な形状として得られ易い傾向にある。つまり、クロストーク成分を有効に抽出する観点では、第１強度分布波形ＷＦ１と反転強度分布波形ＷＦ３とを減算する場合に比べると、加算する場合のほうが好ましい。したがって、加算波形に近似する波形を検出するほうが、減算波形の形状に近似する波形を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができる。

また、上記第１実施形態では、上記（９）式に基づいて加算波形が生成され、上記（１１）式に基づいて減算波形が生成された。しかしながら、クロストーク成分が際立つ光強度の距離分布を示す波形を生成することができれば、上記（９）式又は上記（１１）式以外の演算に基づいて加算波形又は減算波形が生成されても良い。要するに、第１強度分布波形ＷＦ１及び第２強度分布波形ＷＦ２の一方を反転した反転強度分布波形と、当該第１強度分布波形ＷＦ１及び第２強度分布波形ＷＦ２の他方とを用いて、クロストークを要因として生じる成分を主成分とする波形が生成されれば良い。

上記第１実施形態では、加算波形ＷＦ４全体が模範加算波形と照合された。しかしながら、波形処理部３の処理結果として得られる波形を、複数の距離幅をもつ区間に分割し、各区間における部分波形ごとに模範波形と照合されても良い。また、各区間の一部の区間における部分波形が模範波形と照合されても良い。

このようにすれば、波形処理部３の処理結果として得られる波形の形状を細かく捉えることができるため、当該波形に近似する波形を模範波形のなかから検出する精度を向上することができる。この結果、コア１１の長さ方向におけるクロストーク成分の大きさをより一段と正確に捉えることができる。

なお、波形処理部３が加算波形ＷＦ４と減算波形との双方を生成する場合、波形照合部４は、減算波形を用いて、波形処理部３の処理結果として得られる波形を、複数の距離幅をもつ区間に分割するか否か判断することも可能である。

例えば、加算波形から導出されるクロストーク成分を減算波形から除去した波形では、特定の情報（電力結合係数ｈ）が変化する部分が非直線形状として表れる。また、減算波形は、クロストーク成分に比べて、伝送損失成分のほうを反映した形状となる傾向がある。つまり、波形処理部３の処理結果として得られる波形を分割するか否かを判断する契機として減算波形を用いることで、当該波形を常に分割する場合に比べて照合処理負荷を抑えることができる。また、減算波形から得られる情報に応じて一部の波形部分についてのみ照合するといったこともできる。この結果、照合処理負荷を抑えながらも、クロストーク特性を正確かつ詳細に捉えることが可能となる。

上記第１実施形態では、加算波形ＷＦ４と模範加算波形とが照合された。しかしながら、加算波形ＷＦ４と模範加算波形、及び、減算波形と模範減算波形が照合されても良い。このようにすれば、加算波形ＷＦ４と模範加算波形、及び、減算波形と模範減算波形のいずれか一方のみ照合する場合に比べて、クロストーク特性をより詳細に捉えることが可能となる。

上記第１実施形態では、上記（１０）式に基づいて得られる模範加算波形が予めデータ記憶媒体に保持され、当該データ記憶媒体から読み出された模範加算波形と、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形とが照合された。しかしながら、上記（１０）式を保持しておき、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形が取得される度に上記（１０）式に基づいて模範加算波形を生成し、当該模範加算波形と、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形とが照合されても良い。なお、減算波形と模範減算波形との照合についても同様である。要するに、波形処理部３の処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出すれば良い。

上記第１実施形態では、データ記憶媒体に保持される模範加算波形に対して、クロストーク値が関連付けられた。しかしながら、このクロストーク値に代えて、上記（９）式における電力結合係数ｈが関連付けられていても良い。なお、この電力結合係数ｈを模範加算波形に関連付けた場合、波形照合部４は、当該電力結合係数ｈを通知するようにしても良く、当該電力結合係数ｈと上記（１０）式とに基づいて算出したクロストーク値を通知するようにしても良い。なお、模範減算波形に対する関連付けについても同様である。

以下、実施例を挙げて第１実施形態の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
マルチコアファイバ１０のサンプルとして、中心に１つのコアを配置し、そのコアから２５[μｍ]隔てた位置に１つのコアを配置した２コアファイバを、下記表１に示す構造で作製した。

また、ダミーファイバＤＦ１及びＤＦ２として、２[ｋｍ]のシングルモードファイバを２本用意し、一方のシングルモードファイバの一端を２コアファイバの中心コアの一端に融着し、他方のシングルモードファイバの一端を２コアファイバの中心コアの他端に融着した。

このような２コアファイバの中心コアに、シングルモードファイバを介して、パルス光を入射させて、第１光強度分布及び第２光強度分布をＯＴＤＲ２により測定し、当該強度分布から得た加算波形を図８に示す。

具体的に図８の（Ａ）はパルス光の波長を１５５０[ｎｍ]とした場合における加算波形を実線で示し、図８の（Ｂ）はパルス光の波長を１６２５[ｎｍ]とした場合における加算波形を実線で示している。また、図８の（Ａ）及び（Ｂ）において、実線以外の線種で示される波形は、上記（９）式のｎに１を代入した（９）式のｈを可変することにより得られる模範加算波形である。

図８の（Ａ）から明らかなように、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形は、電力結合係数ｈを４×１０^−５[ｍ^−１]としたときの模範加算波形と近似することが確認できた。また、ｚ＝Ｌ＝１０ｋｍのときの電力結合係数ｈを上記（１０）式に代入した結果、クロストーク値として、−５．０[ｄＢ]という値が得られた。

一方、図８の（Ｂ）から明らかなように、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形は、２コアファイバの一端から２[ｋｍ]及び８[ｋｍ]付近では電力結合係数ｈを９×１０^−５[ｍ^−１]としたときの模範加算波形と近似し、５[ｋｍ]付近では電力結合係数ｈを８×１０^−５[ｍ^−１] としたときの模範加算波形と近似することが確認できた。また、ｚ＝Ｌ＝１０ｋｍのときの電力結合係数ｈを上記（１０）式に代入した結果、クロストーク値として、−１．５[ｄＢ]という値が得られた。

次に、上記（９）式のｎに１を代入した（９）式のｈを可変することにより得られる模範加算波形と、上記（１１）式のｎに１を代入した（１１）式のｈを可変することにより得られる模範減算波形とを図９に示す。具体的に図９の（Ａ）は模範加算波形を示し、図９の（Ｂ）は模範減算波形を示している。

図９の（Ａ）と（Ｂ）との比較から明らかなように、模範減算波形は、模範加算波形に比べると、電磁結合係数ｈが比較的大きくなければ特長的な波形として得られなかった。したがって、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形と模範加算波形とを照合する場合には、当該ＯＴＤＲ２の測定結果から得た減算波形と模範減算波形とを照合する場合に比べて、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た波形により近似する模範波形を得ることができることが分かった。つまり、より正確にクロストーク値を得る観点では、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形と模範加算波形とを照合するほうが、当該ＯＴＤＲ２の測定結果から得た減算波形と模範減算波形とを照合するよりも好ましいことが分かった。

（実施例２）
マルチコアファイバ２０のサンプルとして、中心に１つのコアを配置し、そのコアから３５[μｍ]隔てた位置に均等に６つのコアを配置した７コアファイバを、下記表２に示す構造で作製した。

また、実施例１と同様に、ダミーファイバＤＦ１及びＤＦ２として、２[ｋｍ]のシングルモードファイバを２本用意し、一方のシングルモードファイバの一端を７コアファイバの中心コアの一端に融着し、他方のシングルモードファイバの一端を７コアファイバの中心コアの他端に融着した。

このような７コアファイバの中心コアに、シングルモードファイバを介して、パルス光を入射させて、第１光強度分布及び第２光強度分布をＯＴＤＲ２により測定し、当該強度分布から得た加算波形を図１０に示す。

具体的に図１０の（Ａ）はパルス光の波長を１５５０[ｎｍ]とした場合における加算波形を実線で示し、図１０の（Ｂ）はパルス光の波長を１６２５[ｎｍ]とした場合における加算波形を実線で示している。

また、図１０に示す加算波形の一部と、その一部に近似する模範加算波形及び電力結合係数ｈを図１１に示す。なお、この模範加算波形は、上記（９）式のｎに６を代入した（９）式のｈを可変することにより得られたものである。

具体的に図１１の（Ａ）はパルス光の波長を１５５０[ｎｍ]とした場合における加算波形の一部を実線で示し、その一部に近似する模範加算波形を破線で示している。一方、図１１の（Ｂ）はパルス光の波長を１６２５[ｎｍ]とした場合における加算波形の一部を実線で示し、その一部に近似する模範加算波形を破線で示している。

図１１の（Ａ）から明らかなように、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形は、電力結合係数ｈを０．０００１５[ｍ^−１]としたときの模範加算波形と近似することが確認できた。

一方、図１１の（Ｂ）から明らかなように、ＯＴＤＲ２の測定結果から得た加算波形は、電力結合係数ｈを０．０００７[ｍ^−１]としたときの模範加算波形と近似することが確認できた。

なお、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）における加算波形の直線部分は、本実施例２における７コアファイバの長さが十分に長いためクロストークが飽和していることを表している。このようなクロストークが飽和している光ファイバの場合、従来のクロストーク測定法では、出射端で全ての光強度が均一になってしまうため、当該光ファイバを切断する等の破壊を伴う方法でしか電力結合係数等のクロストーク特性を測定できなかった。一方、本発明では、上述のとおり、非破壊に電力結合係数等のクロストーク特性が測定可能である。

このように、上記第１実施形態におけるクロストーク測定方法は、マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータと、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータとを取得する取得ステップＳＰ１と、前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第１強度分布波形及び前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、模範波形と照合すべき波形を生成する波形処理ステップＳＰ２と、前記波形処理ステップの処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の前記模範波形のなかから検出する波形照合ステップＳＰ３とを備える。このクロストーク測定方法は、本件の特許請求の範囲の請求項１と請求項２とを組み合わせたものと等しい。

また、上記第１実施形態におけるクロストーク測定装置１は、マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布に示される第１強度分布波形と、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布に示される第２強度分布波形とを用いて波形処理を施す波形処理部３と、前記波形処理部の処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出する波形照合部４とを備え、前記波形処理部３は、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、前記模範波形と照合すべき波形を生成する。このクロストーク測定装置１は、本件の特許請求の範囲の請求項８と請求項９とを組み合わせたものと等しい。

（２）第２実施形態
次に、本発明の好適な第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。

図１２は、第２実施形態におけるクロストーク測定装置１００の構成を示す図である。図１２に示すように、クロストーク測定装置１００は、第１実施形態における波形照合部４に代えて、クロストーク値算出部４０を新たに備える点で、第１実施形態と異なる。

＜クロストーク値算出部４０について＞
クロストーク値算出部４０は、波形処理部３の処理結果として得られる加算波形ＷＦ４から、マルチコアファイバ１０又は２０の長手方向における任意の位置でのクロストーク値を算出する。

本実施形態の場合、クロストーク値算出部４０は、まず、加算波形ＷＦにおける長さ方向の位置での光の漏れを表す関係式となる次式

に基づいて、加算波形ＷＦの長さ方向における電力結合係数を算出する。

電力結合係数は光の漏れの程度を示す係数であり、上記（１２）式ではｈで表わされる。なお、上記（１２）式の分母における上部にバーが付されたｈは、電力結合係数の平均値を表している。また、上記（１２）式の分子におけるｈ（ｚ）は一端から任意の距離を隔てた地点ｚまでの電力結合係数を表し、当該分子におけるｈ´（ｚ）は他端から任意の距離を隔てた地点ｚまでの電力結合係数を表している。

この（１２）式は、上記（９）式の第３項のみを変更したものである。すなわち、上記（９）式では、電力結合係数の平均値だけがｈとして定義されていた。これに対し、上記（１２）式では、電力結合係数の平均値が上部にバーを付したｈとして定義されるだけではなく、距離依存性を有する電力結合係数がｈ（ｚ）及びｈ´（ｚ）として新たに定義されている。

ここで、電力結合係数に変動がない場合とある場合との加算波形モデルを図１３に示す。この図１３では、電力結合係数に変動がない加算波形モデルが太実線及び細実線で示され、マルチコアファイバの端部からの距離が増すにつれて電力結合係数が増加する加算波形モデルが破線で示され、マルチコアファイバの端部からの距離が増すにつれて電力結合係数が減少する加算波形モデルが一点鎖線で示されている。

なお、これら加算波形モデルにおける電力結合係数の平均値は同じである。また、細実線で示される上側の加算波形モデルは電力結合係数の平均値を１０^−５[ｍ^−１]とした場合であり、細実線で示される下側の加算波形モデルは電力結合係数の平均値を１０^−３[ｍ^−１]とした場合であり、太実線と破線と一点鎖線で示される加算波形モデルは電力結合係数の平均値を１０^−４[ｍ^−１]とした場合である。さらに、図１３における縦軸のＩ_ＸＴは、上記（１２）式における第３項に相当するものであり、クロストーク成分の大きさを表している。

図１３に示すように、各加算波形モデルの勾配はそれぞれ異なっているものの、当該加算波形モデルにおけるクロストーク成分の最小値は共通している。したがって、電力結合係数における勾配の有無にかかわらず、クロストーク成分の最小値は同じ値として測定できるといえる。このことから、勾配がない場合の最小値を定義する次式の式は、たとえ電力結合係数における勾配が存在していたとしても常に成立する。

つまり、上記（１３）式を解くことで加算波形ＷＦにおける最小値に応じた電力結合係数の平均値を導出することができ、この平均値が分かれば、当該平均値を上記（１２）式に代入することでｈ（ｚ）及びｈ´（ｚ）を求めることができる。

次に、クロストーク値算出部４０は、上記（１２）式を用いて算出した電力結合係数を上記（１０）式に代入し、マルチコアファイバ１０又は２０における任意の距離ｚ地点でのクロストーク値を算出する。なお、マルチコアファイバ１０又は２０の長手方向における各地点ｚそれぞれのクロストーク値が算出されても良い。

次に、クロストーク測定装置１のクロストーク測定方法について説明する。

図１４は、第２実施形態におけるクロストーク測定方法のフローチャートを示す図である。図１４に示すように、本実施形態におけるクロストーク測定方法は、第１実施形態における波形照合ステップＳＰ３に代えて、クロストーク値算出ステップＳＰ３０を新たに備える点で、第１実施形態におけるクロストーク測定方法と異なる。

＜クロストーク値算出ステップＳＰ３０について＞
このクロストーク値算出ステップＳＰ３０では、波形処理部３の処理結果として得られる加算波形ＷＦ４から、マルチコアファイバ１０又は２０の長手方向における任意の位置でのクロストーク値が算出される。

具体的には、上述したように、（１２）式を用いて電力結合係数が算出され、当該電力結合係数及び（１０）式を用いてマルチコアファイバ１０又は２０の長さ方向における任意の位置でのクロストーク値が算出される。

このように本実施形態では、加算波形ＷＦ４から演算によりクロストーク値が算出されるため、当該加算波形ＷＦ４と模範波形とを照合する上記第１実施形態の場合に比べて、模範波形を省略できる分だけ記憶容量を低減できる。また、模範波形との照合を省略できる分だけ演算負荷を低減できる。

なお、上記第１実施形態では、クロストークを要因として生じる成分の大きさに応じて相違する波形形状から、クロストークがコアの長さ方向のどの位置でどの程度あるかを認識することができる。

次に、上記第２実施形態の変形例について説明する。

上記第２実施形態では、加算波形ＷＦ４からクロストーク値が算出されたが、上記第１実施形態の変形例で述べた場合と同様に、減算波形からクロストーク値が算出されても良い。なお、減算波形からクロストーク値を算出する場合、例えば、上記（１１）式及び（１０）式を用いてクロストーク値が算出される。

上記第２実施形態では、加算波形ＷＦ４から、上記（１２）式及び（１０）式を用いてクロストーク値が算出された。しかしながら、上記（９）式及び（１０）式を用いてクロストーク値が算出されても良い。また、上記（９）式、（１０）式、（１１）式又は（１２）式以外の演算式を用いて、加算波形又は減算波形からクロストーク値が算出されても良い。なお、上記第１実施形態において、上記（９）式を上記（１２）式に変更しても良い。

本発明に係るクロストーク測定装置及びクロストーク測定方法は、マルチコアファイバを取り扱う産業上分野において利用可能性がある。

１，１００・・・クロストーク測定装置
２・・・ＯＴＤＲ
３・・・波形処理部
４・・・波形照合部
１０，２０・・・マルチコアファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・内側被覆層
１４・・・外側被覆層
４０・・・クロストーク値算出部
ＳＰ１・・・波形取得ステップ
ＳＰ２・・・波形処理ステップ
ＳＰ３・・・波形照合ステップ
ＳＰ４・・・通知ステップ
ＳＰ３０・・・クロストーク値算出ステップ

Claims (14)

1. マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータと、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータとを取得する取得ステップと、
   前記一端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第１強度分布波形及び前記他端に戻る光強度の距離分布を示すデータに示される第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、クロストークを要因として生じる成分を主成分とする波形を生成する波形処理ステップと
   を備えることを特徴とするクロストーク測定方法。
2. 前記波形処理ステップの処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出する波形照合ステップ
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のクロストーク測定方法。
3. 前記波形照合ステップは、
   前記波形処理ステップの処理結果として得られる波形を、複数の距離幅をもつ区間に分割し、各前記区間における部分波形の全部又は一部の形状に近似する波形を、前記複数の模範波形のなかから検出する
   ことを特徴とする請求項２に記載のクロストーク測定方法。
4. 前記波形処理ステップは、
   前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算し、模範波形と照合すべき波形を生成する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載のクロストーク測定方法。
5. 前記波形処理ステップは、
   前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、
   前記波形照合ステップは、
   前記波形処理ステップの減算結果として得られる減算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範減算波形のなかから検出し、
   前記波形処理ステップの加算結果として得られる加算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範加算波形のなかから検出する
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクロストーク測定方法。
6. 前記波形処理ステップは、
   前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、
   前記波形照合ステップは、
   前記波形処理ステップの減算結果として得られる減算波形を用いて、前記波形処理ステップの加算結果として得られる加算波形を、複数の時間幅をもつ区間に分割するか否か判断する
   ことを特徴とする請求項３に記載のクロストーク測定方法。
7. 前記波形処理ステップの処理結果として得られる波形から、前記マルチコアファイバの長手方向における任意の位置でのクロストーク値を算出するクロストーク値算出ステップ
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のクロストーク測定方法。
8. マルチコアファイバにおける１つのコアの一端に入射され前記一端に戻る光強度の距離分布に示される第１強度分布波形と、前記コアの他端に入射され前記他端に戻る光強度の距離分布に示される第２強度分布波形とを用いて波形処理を施す波形処理部と
   を備え、
   前記波形処理部は、
   前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の一方を、距離の中心位置で対称に反転した反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを用いて、クロストークを要因として生じる成分を主成分とする波形を生成する
   ことを特徴とするクロストーク測定装置。
9. 前記波形処理部の処理結果として得られる波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範波形のなかから検出する波形照合部
   をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のクロストーク測定装置。
10. 前記波形照合部は、
    前記波形処理部の処理結果として得られる波形を、複数の距離幅をもつ区間に分割し、各前記区間における部分波形の全部又は一部の形状に近似する波形を、前記複数の模範波形のなかから検出する
    ことを特徴とする請求項９に記載のクロストーク測定装置。
11. 前記波形処理部は、
    前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算する
    ことを特徴とする請求項８〜請求項１０いずれか１項に記載のクロストーク測定装置。
12. 前記波形処理部は、
    前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、
    前記波形照合部は、
    前記波形処理部の減算結果として得られる減算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範減算波形のなかから検出し、
    前記波形処理部の加算結果として得られる加算波形の形状に近似する波形を、互いに異なる形状となる複数の模範加算波形のなかから検出する
    ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のクロストーク測定装置。
13. 前記波形処理部は、
    前記反転強度分布波形と、前記第１強度分布波形及び前記第２強度分布波形の他方とを加算及び減算し、
    前記波形照合部は、
    前記波形処理部の減算結果として得られる減算波形を用いて、前記波形処理部の加算結果として得られる加算波形を、複数の時間幅をもつ区間に分割するか否か判断する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のクロストーク測定装置。
14. 前記波形処理部の処理結果として得られる波形から、前記マルチコアファイバの長手方向における任意の位置でのクロストーク値を算出するクロストーク値算出部
    をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のクロストーク測定装置。

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