JP6773091B2 - 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法に関する。

光ファイバ特性測定装置は、連続光又はパルス光を被測定光ファイバに入射させ、被測定光ファイバ内において生ずる散乱光又は反射光を受光して被測定光ファイバの長さ方向における温度分布、歪み分布、その他の特性を測定する装置である。この光ファイバ特性測定装置では、受光される散乱光又は反射光が被測定光ファイバに影響を及ぼす物理量（例えば、温度や歪み）に応じて変化するため、被測定光ファイバそのものがセンサとして用いられる。

このような光ファイバ特性測定装置の１つに、ＢＯＣＤＲ（Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry）方式のものがある。このＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置は、被測定光ファイバの一端から周波数変調された連続光であるポンプ光を入射させ、被測定光ファイバの一端から射出されるブリルアン散乱光と参照光（ポンプ光と同様の周波数変調がされた光）とを干渉させたものを受光してブリルアン周波数シフト量を求めることにより被測定光ファイバの特性を測定するものである。

ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置では、ブリルアン散乱光と参照光とを干渉させることにより、被測定光ファイバ中において「相関ピーク」が現れる特定の位置におけるブリルアン散乱光を選択的に抽出している。ここで、被測定光ファイバ内における相関ピークの間隔は、ポンプ光及び参照光の変調周波数に反比例する。また、ポンプ光及び参照光の変調周波数を掃引することで、被測定光ファイバの長さ方向に沿って相関ピークを移動させることができる。このため、相関ピークを移動させつつ各相関ピークが現れる位置におけるブリルアン周波数シフト量を求めることにより、被測定光ファイバの長さ方向における温度分布や歪み分布を測定することができる。

ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置において、被測定光ファイバの長さが上述の相関ピークの間隔よりも長くなる場合には、被測定光ファイバ中に複数の相関ピークが現れることになる。このような場合には、複数の相関ピークのうちの１つを選択し、選択した相関ピークが現れる位置におけるブリルアン散乱光のみが抽出され、他の相関ピークが現れる位置におけるブリルアン散乱光が抽出されないようにして、クロストークを避ける必要がある。このような相関ピークを選択する手法のひとつとして、時間ゲート法と呼ばれる手法がある。

時間ゲート法は、ポンプ光をパルス状に整形して被測定光ファイバに入射させ、ブリルアン散乱光の受光タイミングを調整することで、被測定光ファイバの任意の相関ピークを選択する手法である。ここで、複数の相関ピークのうちの１つのみが選択されるように、ポンプ光は、パルス幅が相関ピークの間隔よりも短くなるように整形される。以下、このように整形されたポンプ光を、「ポンプパルス光」という。尚、時間ゲート法の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。

特開２００９−１３９２４１号公報

ところで、従来の時間ゲート法は、上述の通り、ポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させ、ブリルアン散乱光の受光タイミングを調整することで、被測定光ファイバの任意の相関ピークを選択するものである。このため、従来の時間ゲート法では、被測定光ファイバの一端からポンプパルス光が入射されてから、そのポンプパルス光が被測定光ファイバの他端に到達することによって得られるブリルアン散乱光（被測定光ファイバの他端におけるブリルアン散乱光）が被測定光ファイバの一端に戻ってくるまでは、次のポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させることができない。

つまり、従来の時間ゲート法では、１つのポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させてから、そのポンプパルス光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間にポンプパルス光の幅（時間幅）を加えた時間（以下、「測定待ち時間」という）が経過してから、次のポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させる必要があった。仮に、この測定待ち時間が経過する前に、次のポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させてしまうと、異なる相関ピークが現れる異なる位置におけるブリルアン散乱光が同時に受光されてクロストークが生じ、測定誤差となってしまう。

従来の時間ゲート法は、１つのポンプパルス光によって複数の相関ピークのうちの１つを選択し、選択した相関ピークが現れる位置におけるブリルアン散乱光のみを抽出するものである。ここで、従来の時間ゲート法では、ポンプパルス光を被測定光ファイバに入射させる時間間隔（周期）は、上述した測定待ち時間よりも短くすることができない。このため、従来の時間ゲート法が用いられる光ファイバ特性測定装置では、被測定光ファイバの長さ方向の特性を広範囲に亘って測定しようとすると、測定に要する時間が大幅に長くなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができる光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された連続光（Ｌ１）を出力する光源部（１１）と、前記連続光をポンプ光（ＬＰ）と参照光（ＬＲ）とに分岐する第１光分岐部（１２）と、前記ポンプ光をパルス化するパルス化部（１３）と、パルス化された前記ポンプ光を被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光（ＬＳ）を出力する第２光分岐部（１４）と、前記後方散乱光と前記参照光との干渉光を検出する検出部（１７）と、前記検出部から出力される検出信号を所定時間毎に切り出す切出部（１８、２０ａ、３４、４１、４２ａ）と、前記切出部で切り出された前記所定時間毎の検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部（１９、３５ａ、３５ｂ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記検出信号からブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析器を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数分析器が、複数設けられており（１９ａ〜１９ｄ）、前記切出部が、複数の前記周波数分析器の何れに前記検出部を接続するかを切り換える切替部（１８）と、前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部（２０ａ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記ポンプ光又は前記参照光の周波数をシフトさせる周波数シフタ（３２）と、前記検出部と前記切出部との間に設けられ、前記検出部から出力される前記検出信号をディジタル信号の検出データに変換する変換部（３３）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数を、ブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせる。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記検出データを記憶する複数のメモリ（３４ａ〜３４ｄ）を有する記憶部（３４）と、前記複数のメモリの何れに前記変換部を接続するかを切り換える切替部（１８）と、前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部（２０ａ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部（３５ａ）と、前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部（３５ｂ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、前記測定部が、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部（３５ｂ）を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す読出部（４２ａ）を備え、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データから前記被測定光ファイバの特性を測定する。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部（３５ａ）と、前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部（３５ｂ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記周波数シフタが、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、前記測定部が、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記切出部が、前記検出データを記憶するメモリ（４１）を備え、前記読出部が、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記メモリに記憶された前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す。
本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法は、光源部（１１）から出力される周波数変調された連続光（Ｌ１）をパルス化するステップ（Ｓ１２）と、前記パルス化された光を被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端から入射させて得られる前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光（ＬＳ）と、周波数変調された参照光（ＬＲ）との干渉光を検出するステップ（Ｓ１４）と、前記干渉光を検出して得られた検出信号を所定時間毎に切り出すステップ（Ｓ１５）と、切り出された前記所定時間毎の前記検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定するステップ（Ｓ１６）と、を有する。

本発明によれば、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態において設定される測定条件を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、光源部１１、第１光分岐部１２、パルス化部１３、第２光分岐部１４、光遅延部１５、合波部１６、検出部１７、切替部１８（切出部）、測定部１９、及び制御装置２０を備える。

本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴにポンプパルス光Ｐを入射させて得られる後方散乱光ＬＳに基づいて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する、所謂ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置である。尚、上記のポンプパルス光Ｐは、周波数変調が与えられた連続光としてのポンプ光ＬＰをパルス化したものである。また、上記の後方散乱光ＬＳは、被測定光ファイバＦＵＴ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光である。

被測定光ファイバＦＵＴは、ポンプパルス光Ｐの波長等に応じて任意のものを用いることができる。また、本実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴの長さは、相関ピークの間隔ｄｍよりも長いものとし、被測定光ファイバＦＵＴには複数の相関ピークが存在するものとする。尚、図１では、理解を容易にするために、被測定光ファイバＦＵＴに存在する４つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ４を図示している。

光源部１１は、光源１１ａと変調部１１ｂとを備えており、制御装置２０の制御の下で周波数変調された連続光Ｌ１を出力する。光源１１ａは、例えば分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feed-Back Laser Diode）等の半導体レーザ素子を備えており、変調部１１ｂから出力される変調信号ｍ１に応じて周波数変調された連続光Ｌ１を出力する。変調部１１ｂは、制御装置２０の制御の下で、光源１１ａから出力される連続光Ｌ１を周波数変調するための変調信号ｍ１を出力する。この変調信号ｍ１は、例えば正弦波状の信号であり、その周波数（変調周波数ｆｍ）及び振幅が制御装置２０によって制御される。

第１光分岐部１２は、光源部１１から出力された連続光Ｌ１を、予め規定された強度比（例えば、１対１）のポンプ光ＬＰと参照光ＬＲとに分岐する。パルス化部１３は、制御装置２０の制御の下で、第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰをパルス化する。例えば、パルス化部１３は、ポンプ光ＬＰに対して強度変調を行うことによって、ポンプ光ＬＰをパルス状に整形する。このようなパルス化部１３を設けるのは、時間ゲート法で用いるポンプパルス光Ｐを得るためである。ここで、ポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗは、ポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播する際に、ポンプパルス光Ｐ内に相関ピークが１つのみ含まれるように設定される。具体的には、以下の（１）式が満たされるように、ポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗが設定される。
ｔｐｗ≦１／ｆｍ …（１）

第２光分岐部１４は、第１ポート、第２ポート、及び第３ポートを備える。第１ポートは、パルス化部１３と接続される。第２ポートは、被測定光ファイバＦＵＴと接続される。第３ポートは、合波部１６と接続される。第２光分岐部１４は、第１ポートから入力されるポンプパルス光Ｐを第２ポートに出力する。また、第２ポートから入力される被測定光ファイバＦＵＴからの後方散乱光ＬＳを第３ポートに出力する。このような第２光分岐部１４としては、例えば光サーキュレータを用いることができる。

光遅延部１５は、第１光分岐部１２で分岐された参照光ＬＲを所定の時間だけ遅延させる。光遅延部１５は、例えば、所定の長さの光ファイバを含む。光ファイバの長さを変更することで、遅延時間を調節することができる。このような光遅延部１５を設けるのは、変調周波数ｆｍの掃引を行っても現れる位置が移動しない０次相関ピークを被測定光ファイバＦＵＴの外部に配置するためである。

合波部１６は、第２光分岐部１４の第３ポートから出力される被測定光ファイバＦＵＴからの後方散乱光ＬＳと、第１光分岐部１２から出力されて光遅延部１５を介した参照光ＬＲとを合波する。また、合波部１６は、合波した光を予め規定された強度比（例えば、１対１）の２つの光に分岐して検出部１７に出力する。合波部１６によって分岐された２つの光の各々は、例えば被測定光ファイバＦＵＴからの後方散乱光の５０％と参照光の５０％とを含む。このような合波部１６としては、例えば光カプラを用いることができる。

検出部１７は、合波部１６から出力される２つの光に含まれる後方散乱光ＬＳと参照光ＬＲとを干渉させることによって光ヘテロダイン検波を行う。検出部１７は、例えば、２つのフォトダイオード（ＰＤ: Photo Diode）１７ａ，１７ｂからなるバランスド・フォトダイオードと、合波器１７ｃとを備える。フォトダイオード１７ａ，１７ｂは、合波部１６から出力される２つの光をそれぞれ受光する。フォトダイオード１７ａ，１７ｂの受光信号は合波器１７ｃに入力される。合波器１７ｃからは、後方散乱光ＬＳと参照光ＬＲとの周波数差分を示す干渉信号（ビート信号：検出信号）が出力される。

切替部１８は、１つの入力端と複数（図１に示す例では５つ）の出力端とを有し、制御装置２０に設けられた制御部２０ａの制御の下で、入力端に接続される出力端の切り替えを行う。切替部１８の入力端には検出部１７の合波器１７ｃが接続される。切替部１８に設けられた５つの出力端のうちの４つの出力端には、測定部１９に設けられた周波数分析器１９ａ〜１９ｄがそれぞれ接続される。切替部１８に設けられた５つの出力端のうちの残りの１つの出力端は、周波数分析器等の機器が接続されていない開放端とされる。このような切替部１８として、例えば機械的スイッチ又は電子式スイッチ等を用いることができる。

切替部１８は、検出部１７の合波器１７ｃから出力される検出信号を、所定時間毎に切り出すために設けられる。ここで、切り出しとは、時間的に連続する信号から必要な部分を抽出することを意味する。このように、検出部１７の合波器１７ｃから出力される検出信号を所定時間毎に切り出すのは、被測定光ファイバＦＵＴに入射したポンプパルス光Ｐの進行に合わせて、被測定光ファイバＦＵＴに現れる複数の相関ピークのうちの選択する相関ピークを順次変えるためである。

つまり、従来の時間ゲート法では、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させた場合に、１つの相関ピークのみを選択していた。これに対し、本実施形態の時間ゲート法では、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させた場合に、ポンプパルス光Ｐの進行に合わせて、異なる相関ピークを順次選択している。このようにすることで、被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間を短縮している。尚、切替部１８が検出部１７の合波器１７ｃから出力される検出信号を切り出す時間（上記の所定時間）の詳細については後述する。

測定部１９は、複数の周波数分析器を備えており、切替部１８から出力される検出信号（所定時間毎に切り出された検出信号）を複数の周波数分析器に個別に入力させて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。測定部１９における周波数分析器の数は、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数を考慮して設定される。例えば、図１に示す通り、被測定光ファイバＦＵＴに４つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ４が現れる場合には、これら４つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ４に対応して４つの周波数分析器１９ａ〜１９ｄが測定部１９に設けられる。

周波数分析器１９ａ〜１９ｄは、例えばスペクトラムアナライザ（ＥＳＡ：Electrical Spectrum Analyzer）を備えており、切替部１８から出力される検出信号（所定時間毎に切り出された検出信号）の周波数特性を示すスペクトルデータを個別に求める。また、周波数分析器１９ａ〜１９ｄは、個別に求めたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を個別に求める。周波数分析器１９ａ〜１９ｄは、個別に得られたブリルアン周波数シフト量を、歪みや温度等の物理情報に変換する機能を有していても良い。

制御装置２０は、測定部１９の測定結果を参照しつつ、光ファイバ特性測定装置１の動作を統括して制御する。例えば、制御装置２０は、光源部１１を制御して光源部１１から出力される連続光Ｌ１の変調周波数ｆｍを変更させる。また、制御装置２０は、パルス化部１３を制御してポンプパルス光Ｐを生成させる。また、制御装置２０は、制御部２０ａ（切出部）を備える。制御部２０ａは、被測定光ファイバＦＵＴからの後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達する時間を考慮して切替部１８の切り替え制御を行う。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
図２は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。尚、図２に示すフローチャートは、例えば光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされることによって開始され、被測定光ファイバＦＵＴの特性を長さ方向に亘って測定する場合には一定の周期で繰り返される。

図２に示すフローチャートの処理が繰り返される場合には、例えば測定待ち時間（ポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間にポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗを加えた時間）が経過する度に繰り返される。以下では、繰り返される図２に示すフローチャートの処理のうちの第ｋ回目（ｋは１以上の整数）の処理を「第ｋ回目処理」という。

被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に先立って、被測定光ファイバＦＵＴの測定条件の設定が行われる。この測定条件の設定は、例えばユーザが制御装置２０に設けられている不図示の操作部を操作することによって行われる。尚、光ファイバ特性測定装置１に対する測定条件の設定は、測定開始前に、ユーザが不図示の操作部を操作して１つ１つ設定しても良く、予め制御装置２０に記憶されている複数の設定条件を選択することによって設定しても良い。

図３は、本発明の第１実施形態において設定される測定条件を説明するための図である。図３に示す通り、被測定光ファイバＦＵＴの一端（ポンプパルス光Ｐが入射され、後方散乱光ＬＳが射出される端部）の位置を原点とする。測定条件としては、例えば、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する範囲である測定範囲ＲＭ、変調周波数の初期値ｆｍ０、ポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗ、測定間隔ΔＤ等が設定される。

図３に示す例では、測定範囲ＲＭは、被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）からの距離がＤ１からＤ２までの範囲に設定されている。また、変調周波数の初期値ｆｍ０は、原点からの距離がＤ１である位置に相関ピークＣＰ１が現れるように設定されている。ポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗは、前述した（１）式が満たされる幅に設定される。測定間隔ΔＤは、分解能等を考慮して設定される。

尚、相関ピークの間隔ｄｍは、被測定光ファイバＦＵＴ中の光の群速度をｖｇとすると、以下の（２）式で表される。従って、変調周波数ｆｍが設定されると、相関ピークの間隔ｄｍも設定されることになる。
ｄｍ＝ｖｇ／（２×ｆｍ） …（２）
また、相関ピークＣＰ１の位置は、変調周波数ｆｍが変化すると変わる。このため、測定間隔ΔＤが設定されると、相関ピークＣＰ１の位置を測定間隔ΔＤだけ移動させるために必要な変調周波数ｆｍの変化量Δｆｍも設定されることになる。

以下では、図３に示す通り、測定開始時点において、測定範囲ＲＭ内に３つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が間隔ｄｍをもって現れるとする。尚、測定開始時点において、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置は、以下の通りである。
相関ピークＣＰ１：原点からの距離がＤ１である位置
相関ピークＣＰ２：原点からの距離がＤ１＋ｄｍである位置
相関ピークＣＰ３：原点からの距離がＤ１＋２×ｄｍである位置

《第１回目処理》
光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされて、図２に示すフローチャートの処理が開始されると、まず光ファイバ特性測定装置１の制御装置２０において、変調周波数を設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。ここでは、上述した変調周波数の初期値ｆｍ０が変調周波数ｆｍとして設定される。変調周波数ｆｍの設定が行われると、光源部１１に設けられた変調部１１ｂが制御装置２０によって制御され、変調部１１ｂから出力される変調信号ｍ１の周波数を変調周波数ｆｍに設定する処理が行われる。このような変調信号ｍ１が光源１１ａに入力されると、光源１１ａからは変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光Ｌ１が射出される。

光源１１ａから射出された連続光Ｌ１は、第１光分岐部１２に入射してポンプ光ＬＰと参照光ＬＲとに分岐される。分岐されたポンプ光ＬＰは、パルス化部１３に入射する。すると、制御装置２０によってパルス化部１３が制御され、ポンプ光ＬＰをパルス状に整形してポンプパルス光Ｐを生成する処理が行われる（ステップＳ１２）。パルス化部１３によって生成されたポンプパルス光Ｐは、第２光分岐部１４を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射する。尚、ポンプパルス光Ｐの前縁が被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）に入射した時刻を０とする。

被測定光ファイバＦＵＴに入射したポンプパルス光Ｐは、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していく。そして、相関ピークＣＰ１が現れる位置（原点からの距離がＤ１である位置）、相関ピークＣＰ２が現れる位置（原点からの距離がＤ１＋ｄｍである位置）、相関ピークＣＰ３が現れる位置（原点からの距離がＤ１＋２×ｄｍである位置）を順次通過する。ポンプパルス光Ｐが、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置を順次通過すると、各々の位置においてブリルアン散乱による後方散乱光ＬＳが順次生ずる。各々の位置で生じた後方散乱光ＬＳは、ポンプパルス光Ｐが伝播する方向とは反対方向に伝播し、被測定光ファイバＦＵＴの一端から順次射出される。

前述したポンプパルス光Ｐを生成する処理が行われた後に、制御装置２０では、ポンプパルス光Ｐが、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置の各々で生じた後方散乱光ＬＳの戻り時間を算出する処理が行われる（ステップＳ１３）。ここで、ポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴに入射されてから、ポンプパルス光Ｐの前縁が、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置に到達する時刻ｔ１〜ｔ３は以下の通りである。
時刻ｔ１＝Ｄ１／ｖｇ
時刻ｔ２＝（Ｄ１＋ｄｍ）／ｖｇ
時刻ｔ３＝（Ｄ１＋２×ｄｍ）／ｖｇ

ここで、相関ピークＣＰ１が現れる位置で生じた後方散乱光ＬＳを後方散乱光ＬＳ１とし、相関ピークＣＰ２が現れる位置で生じた後方散乱光ＬＳを後方散乱光ＬＳ２とし、相関ピークＣＰ３が現れる位置で生じた後方散乱光ＬＳを後方散乱光ＬＳ３とする。これら後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３が被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）に到達する時刻は以下の通りである。
後方散乱光ＬＳ１：（２×ｔ１）〜（２×ｔ１＋ｔｐｗ）
後方散乱光ＬＳ２：（２×ｔ２）〜（２×ｔ２＋ｔｐｗ）
後方散乱光ＬＳ３：（２×ｔ３）〜（２×ｔ３＋ｔｐｗ）

ここで、説明を簡単にするために、被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出された後方散乱光ＬＳが、第２光分岐部１４及び合波部１６を順次介して検出部１７に至るまでに要する時間を０とする。すると、後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３が検出部１７に到達する時刻はそれぞれ、上記の後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３が被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）に到達する時刻とみなすことができる。

被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出された後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）は、第２光分岐部１４を介して合波部１６に入射する。合波部１６に入射した後方散乱光ＬＳは、第１光分岐部１２で分岐されて光遅延部１５を介した参照光ＬＲと合波され、その干渉光が検出部１７で検出される（ステップＳ１４）。上記の干渉光が検出されると、検出部１７から切替部１８に検出信号が出力される。

すると、ステップＳ１３で算出した戻り時間を考慮して切替部１８を制御し、所定時間毎に検出信号を切り出す処理が制御装置２０の制御部２０ａによって行われる（ステップＳ１５）。具体的には、時刻（２×ｔ１）〜時刻（２×ｔ１＋ｔｐｗ）の間は、周波数分析器１９ａが検出部１７に接続され、時刻（２×ｔ２）〜時刻（２×ｔ２＋ｔｐｗ）の間は、周波数分析器１９ｂが検出部１７に接続され、時刻（２×ｔ３）〜時刻（２×ｔ３＋ｔｐｗ）の間は、周波数分析器１９ｃが検出部１７に接続されるよう、制御装置２０の制御部２０ａによって切替部１８が制御される。尚、以上の時刻以外の時刻は、切替部１８の開放端とされた出力端に検出部１７に接続されるよう制御される。

つまり、検出部１７から出力される検出信号のうち、時刻（２×ｔ１）〜時刻（２×ｔ１＋ｔｐｗ）の間の検出信号が切り出されて周波数分析器１９ａに入力される。また、検出部１７から出力される検出信号のうち、時刻（２×ｔ２）〜時刻（２×ｔ２＋ｔｐｗ）の間の検出信号が切り出されて周波数分析器１９ｂに入力される。また、検出部１７から出力される検出信号のうち、時刻（２×ｔ３）〜時刻（２×ｔ３＋ｔｐｗ）の間の検出信号が切り出されて周波数分析器１９ｃに入力される。

切替部１８によって切り出された検出信号が、周波数分析器１９ａ〜１９ｃに入力されると、切り出された検出信号を用いて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理が、周波数分析器１９ａ〜１９ｃで個別に行われる（ステップＳ１６）。具体的には、切替部１８によって切り出された検出信号のスペクトルデータを求め、求めたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める処理が周波数分析器１９ａ〜１９ｃで個別に行われる。尚、求められたブリルアン周波数シフト量は制御装置２０に出力される。

《第２回目処理》
処理が開始されると、まず制御装置２０において、変調周波数を設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。ここでは、相関ピークＣＰ１の位置を測定間隔ΔＤだけ変えるため、変調周波数が（ｆｍ＋Δｆｍ）に設定される。尚、変調周波数が（ｆｍ＋Δｆｍ）に設定されたことで、相関ピークの間隔は（ｄｍ＋Δｄｍ）に変化したとする。

以上の設定が行われると、光源１１ａからは変調周波数（ｆｍ＋Δｆｍ）で周波数変調された連続光Ｌ１が射出される。光源１１ａから射出された連続光Ｌ１は、第１回目処理と同様に、第１光分岐部１２でポンプ光ＬＰと参照光ＬＲとに分岐される。分岐されたポンプ光ＬＰがパルス化部１３に入射すると、ポンプパルス光Ｐが生成される（ステップＳ１２）。生成されたポンプパルス光Ｐは、第２光分岐部１４を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射する。尚、第２回目処理においても、ポンプパルス光Ｐの前縁が被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）に入射した時刻を０とする。

被測定光ファイバＦＵＴに入射したポンプパルス光Ｐは、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していく。そして、相関ピークＣＰ１が現れる位置、相関ピークＣＰ２が現れる位置、相関ピークＣＰ３が現れる位置を順次通過する。相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置は以下の通りである。
相関ピークＣＰ１：原点からの距離がＤ１＋ΔＤである位置
相関ピークＣＰ２：原点からの距離がＤ１＋ΔＤ＋ｄｍ＋Δｄｍである位置
相関ピークＣＰ３：原点からの距離がＤ１＋ΔＤ＋２×（ｄｍ＋Δｄｍ）である位置

ここで、測定間隔ΔＤが十分な精度で維持されるように、ΔＤ≫Δｄｍなる関係、及びΔＤ≫２×Δｄｍ）なる関係が成り立つ場合には、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置は、以下の通り表すことができる。
相関ピークＣＰ１：原点からの距離がＤ１＋ΔＤである位置
相関ピークＣＰ２：原点からの距離がＤ１＋ｄｍ＋ΔＤである位置
相関ピークＣＰ３：原点からの距離がＤ１＋２×ｄｍ＋ΔＤである位置
つまり、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置はそれぞれ、第１回目処理において相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れた位置から測定間隔ΔＤだけずれた位置と表すことができる。

ポンプパルス光Ｐが、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置を順次通過すると、各々の位置においてブリルアン散乱による後方散乱光ＬＳが順次生ずる。各々の位置で生じた後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）は、ポンプパルス光Ｐが伝播する方向とは反対方向に伝播し、被測定光ファイバＦＵＴの一端から順次射出される。

前述したポンプパルス光Ｐを生成する処理が行われた後に、制御装置２０では、ポンプパルス光Ｐが、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置の各々で生じた後方散乱光ＬＳの戻り時間を算出する処理が行われる（ステップＳ１３）。ここで、ポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴに入射されてから、ポンプパルス光Ｐの前縁が、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置に到達する時刻ｔ１〜ｔ３はそれぞれ、第１回目処理における時刻ｔ１〜ｔ３よりも測定間隔ΔＤの分だけ遅くなる。

具体的には、以下の通りである。
時刻ｔ１＝（Ｄ１＋ΔＤ)／ｖｇ
時刻ｔ２＝（Ｄ１＋ｄｍ＋ΔＤ）／ｖｇ
時刻ｔ３＝（Ｄ１＋２×ｄｍ＋ΔＤ）／ｖｇ
このため、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる位置で生じた後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３が被測定光ファイバＦＵＴの一端（原点）に到達する時刻は、光が相関ピークまでを往復する時間となるため、測定間隔ΔＤの２倍に相当する分だけ変化する。

被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出された後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）は、第２光分岐部１４を介して合波部１６に入射する。合波部１６に入射した後方散乱光ＬＳは、第１光分岐部１２で分岐されて光遅延部１５を介した参照光ＬＲと合波され、その干渉光が検出部１７で検出される（ステップＳ１４）。上記の干渉光が検出されると、検出部１７から切替部１８に検出信号が出力される。

すると、ステップＳ１３で算出した戻り時間を考慮して切替部１８を制御し、所定時間毎に検出信号を切り出す処理が制御装置２０の制御部２０ａによって行われる（ステップＳ１５）。ここで、行われる処理は、基本的には第１回目処理にて行われた処理と同様の処理であるが、周波数分析器１９ａ〜１９ｃを検出部１７に接続させるタイミング（検出信号を切り出すタイミング）が測定間隔ΔＤの２倍に相当する分だけ変化する。

切替部１８によって切り出された検出信号が、周波数分析器１９ａ〜１９ｃに入力されると、第１回目処理と同様に、切り出された検出信号を用いて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理が、周波数分析器１９ａ〜１９ｃで個別に行われる（ステップＳ１６）。尚、求められたブリルアン周波数シフト量は制御装置２０に出力される。

第３回目処理以降は、第２回目処理と同様の処理が行われる。つまり、変調周波数をΔｆｍずつ変化させ、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３の位置を測定間隔ΔＤずつ移動させながら被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理が行われる。このため、第３回目処理以降の処理の説明については省略する。尚、図２に示すフローチャートの処理は、第Ｍ回目処理まで行われる。ここで、Ｍ＝［ｄｍ／ΔＤ］である。尚、左式中の記号“［］”はガウス記号（商を超えない最大の整数を与えるもの）である。

以上の通り、本実施形態では、周波数変調されたポンプ光ＬＰをパルス化してポンプパルス光Ｐを生成し、生成したポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴの一端から入射させている。ポンプパルス光Ｐが入射されることで被測定光ファイバＦＵＴ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光ＬＳと、周波数変調された参照光ＬＲとの干渉光を検出している。そして、干渉光を検出して得られた検出信号を所定時間毎に切り出し、切り出された所定時間毎の検出信号を個別に用いて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定している。これにより、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させることで、相関ピークが現れる複数箇所の特性を測定することができるため、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができる。

具体的に、図３に示す通り、被測定光ファイバＦＵＴの測定範囲ＲＭ内において３つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる場合には、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させることで、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３が現れる３箇所の特性を測定することができる。このため、被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間を従来の１／３に短縮することができる。

図３に示す例において、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３を被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向に移動させた場合に、相関ピークＣＰ３が現れる位置が、測定範囲ＲＭを超えてしまう場合がある。このような場合には、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させることで、相関ピークＣＰ１，ＣＰ２が現れる２箇所の特性を測定することができるため、被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間は、従来の１／２となる。

尚、上記実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数を考慮して、測定部１９に４つの周波数分析器１９ａ〜１９ｄが設けられる例について説明した。しかしながら、測定部１９に設けられる周波数分析器の数は、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数と同数である必要は必ずしも無く、異なっていても良い（相関ピークの数よりも多くても良く、少なくても良い）。

また、ポンプパルス光Ｐのパルス幅ｔｐｗよりも十分短い時間で処理が可能な周波数分析器、或いはパイプライン処理が可能な周波数分析器であれば、測定部１９に設けられる周波数分析器の数は１つのみであっても良い。測定部１９に設けられる周波数分析器が１つの場合には、切替部１８によって順次切り出される検出信号を順次１つの周波数分析器で処理することとなる。

また、上記実施形態では、測定部１９に設けられる周波数分析器１９ａ〜１９ｄがスペクトラムアナライザを備える例について説明したが、測定部１９に設けられる周波数分析器は、スペクトルデータが得られるのであれば、必ずしもスペクトラムアナライザを備えるものである必要はない。測定部１９に設けられる周波数分析器は、Ａ／Ｄ変換器及び高速フーリエ変換器を備えるものであっても良い。

また、上記実施形態において、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３を移動させた場合に生ずる相関ピークの間隔ｄｍの変化量Ｎ×Δｄｍ（Ｎは測定範囲内に存在する相関ピークの数）が十分小さいとみなしていた。つまり、ΔＤ≫Ｎ×Δｄｍなる関係が成り立つ場合を考えていた。この関係が成り立たない場合には、観測したい場所と相関ピークが現れる位置との間に誤差が生じる可能性が考えられる。相関ピークの間隔ｄｍが測定間隔ΔＤとなるよう変調周波数ｆｍを設定することで、上記の誤差が生ずるのを防止することができる。

尚、上記実施形態では、ポンプパルス光Ｐを生成する処理（図２中のステップＳ１２）が行われた後で、後方散乱光の戻り時間を算出する処理（図２中のステップＳ１３）が行われる例について説明した。しかしながら、図２中のステップＳ１３は、ステップＳ１１とステップＳ１２との間で行われても良く、或いはステップＳ１２と並列して行われても良い。

〔第２実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図４は、本発明の第２実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図４において、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１に発振器３１、周波数シフタ３２、及びＡ／Ｄ変換部３３（変換部）を追加し、光ファイバ特性測定装置１の測定部１９及び制御装置２０をそれぞれ記憶部３４（切出部）及び制御装置３５に代えた構成である。

本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、検出部１７から出力される検出信号（後方散乱光ＬＳと参照光ＬＲとの周波数差分を示す干渉信号）の周波数領域を、直流近傍の周波数領域に変換するものである。このような変換を行うことで、検出信号に対する処理（被測定光ファイバＦＵＴの特性を求める処理）を容易に行うことができるようにしたものである。

発振器３１は、制御装置３５の制御の下で、例えば正弦波状の信号Ｓ１を出力する。発振器３１から出力される信号Ｓ１の周波数は、制御装置３５によって制御される。具体的に、制御装置３５の動作モードが第１モード（高速フーリエ変換を行う動作モード）である場合には、信号Ｓ１の周波数が一定の周波数になるように制御される。これに対し、制御装置３５の動作モードが第２モード（高速フーリエ変換を行わない動作モード）である場合には、信号Ｓ１の周波数が予め規定された周期で変化するように制御される。ここで、信号Ｓ１の周波数が変化する周期は、例えばポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間である。

周波数シフタ３２は、例えばＳＳＢ（Single Side Band）変調素子を備えており、発振器３１から出力される信号Ｓ１を用いて、第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰの周波数を信号Ｓ１の周波数分シフトさせる。具体的に、周波数シフタ３２は、ポンプ光ＬＰの周波数を、被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせる。つまり、周波数シフタ３２は、ブリルアン周波数シフト量とポンプ光ＬＰとの周波数差が、直流近傍の周波数領域となるようにポンプ光ＬＰの周波数をシフトさせる。

例えば、被測定光ファイバＦＵＴのブリルアン周波数シフト量が１０ＧＨｚ程度である場合において、制御装置３５の動作モードが第１モードであるときには、発振器３１から出力される信号Ｓ１の周波数は１１ＧＨｚ程度であり、周波数シフタ３２は、ポンプ光ＬＰの周波数を信号Ｓ１の周波数分シフトさせる。これに対し、制御装置３５の動作モードが第２モードであるときには、発振器３１から出力される信号Ｓ１の周波数は９．５ＧＨｚ程度から１０．５ＧＨｚ程度の範囲内を上記の周期で変化するものになり、周波数シフタ３２は、ポンプ光ＬＰの周波数を信号Ｓ１の周波数分シフトさせる。つまり、第２モードにおいて、周波数シフタ３２は、ポンプ光ＬＰの周波数のシフト量を、上記の周期で掃引する。

Ａ／Ｄ変換部３３は、検出部１７と切替部１８との間に設けられており、検出部１７から出力される検出信号をディジタル信号の検出データに変換して切替部１８に出力する。ここで、第１実施形態のように周波数シフタ３２を持たない構成では、検出部１７から出力される検出信号の周波数領域が１０ＧＨｚ程度の高い周波数であるため、これを直接Ａ／Ｄ変換部３３に入力することは価格や消費電力、データ量の点から困難である。本実施形態では、上記の周波数シフタ３２を設けて、検出部１７から出力される検出信号の周波数領域を、直流近傍の周波数領域（例えば、１ＧＨｚ程度の周波数領域）にすることで、Ａ／Ｄ変換部３３の使用を容易にしている。

記憶部３４は、複数のメモリを備えており、切替部１８から出力される検出データ（所定時間毎に切り出された検出データ）を複数のメモリに個別に記憶する。記憶部３４におけるメモリの数は、図１に示す測定部１９における周波数分析器の数と同様に、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数を考慮して設定される。例えば、図４に示す通り、被測定光ファイバＦＵＴに４つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ４が現れる場合には、これら４つの相関ピークＣＰ１〜ＣＰ４に対応して４つのメモリ３４ａ〜３４ｄが記憶部３４に設けられる。

メモリ３４ａ〜３４ｄとしては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の半導体メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリ等を用いることができる。また、メモリ３４ａ〜３４ｄは、半導体メモリに制限される訳ではなく、半導体メモリ以外に、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等を用いることもできる。

制御装置３５は、光ファイバ特性測定装置２の動作を統括して制御する。例えば、制御装置３５は、図１に示す制御装置２０と同様に、光源部１１を制御して光源部１１から出力される連続光Ｌ１の変調周波数ｆｍを変更させ、パルス化部１３を制御してポンプパルス光Ｐを生成させ、被測定光ファイバＦＵＴからの後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達する時間を考慮して切替部１８の切り替え制御を行う。また、制御装置３５は、発振器３１を制御して、周波数が一定の信号Ｓ１又は周波数が予め規定された周期で変化する信号Ｓ１を出力させる。

制御装置３５は、ＦＦＴ演算部３５ａ（演算部、測定部）、周波数分析部３５ｂ（測定部）、及び制御部２０ａ（切出部）を備える。ＦＦＴ演算部３５ａは、メモリ３４ａ〜３４ｄから個別に読み出された検出データに対して高速フーリエ変換を行って、検出データ（所定時間毎に切り出された検出データ）の周波数特性を示すスペクトルデータを求める。周波数分析部３５ｂは、ＦＦＴ演算部３５ａによって求められたスペクトルデータ、或いはメモリ３４ａ〜３４ｄから個別に読み出された検出データからブリルアン周波数シフト量を求める。

ここで、制御装置３５には、以下に示す２つの動作モードが用意されている。制御装置３５を何れのモードにするかは、例えばユーザが制御装置３５に設けられている不図示の操作部を操作することによって行われる。
第１モード：高速フーリエ変換を行う動作モード
第２モード：高速フーリエ変換を行わない動作モード

制御装置３５の動作モードが第１モードである場合には、信号Ｓ１の周波数が一定の周波数になるように発振器３１が制御される。また、制御装置３５のＦＦＴ演算部３５ａは動作状態にされ、周波数分析部３５ｂは、ＦＦＴ演算部３５ａによって求められたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求めるように設定される。これに対し、制御装置３５の動作モードが第２モードである場合には、信号Ｓ１の周波数が変化するように発振器３１が制御される。また、制御装置３５のＦＦＴ演算部３５ａは停止状態にされ、周波数分析部３５ｂは、メモリ３４ａ〜３４ｄから個別に読み出された検出データからブリルアン周波数シフト量を求めるように設定される。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
光ファイバ特性測定装置２の基本的な動作は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１と同様である。このため、光ファイバ特性測定装置２においても、基本的には、図２に示すフローチャートの処理と同様の処理が行われる。以下では、光ファイバ特性測定装置２の動作のうち、光ファイバ特性測定装置１と異なるものを主に説明する。また、制御装置３５の動作モードが第１モードである場合と、第２モードである場合とで、若干動作が異なるため、以下では、制御装置３５の動作モードが第１モードである場合の動作と、第２モードである場合の動作とを分けて説明する。

（１）第１モード
制御装置３５の動作モードが第１モードである場合には、周波数シフタ３２に入力される信号Ｓ１の周波数が一定の周波数になるように発振器３１が制御される。第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰが周波数シフタ３２に入射すると、ポンプ光ＬＰの周波数は、被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン周波数シフト量（例えば、１０ＧＨｚ程度）に近い周波数（例えば、１１ＧＨｚ程度）だけシフトする。周波数がシフトしたポンプ光ＬＰは、パルス化部１３でパルス状に整形される。パルス化部１３で生成されたポンプパルス光Ｐは、第２光分岐部１４を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射する。

被測定光ファイバＦＵＴに入射したポンプパルス光Ｐが、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していくと、第１実施形態と同様に、後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）が順次生じて、被測定光ファイバＦＵＴの一端から順次射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出された後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）は、第２光分岐部１４を介して合波部１６に入射する。合波部１６に入射した後方散乱光ＬＳは、第１光分岐部１２で分岐されて光遅延部１５を介した参照光ＬＲと合波され、その干渉光が検出部１７で検出される。

上記の干渉光が検出されると、検出部１７からＡ／Ｄ変換部３３に検出信号が出力される。ここで、ポンプ光ＬＰの周波数を１１ＧＨｚ程度シフトさせているため、被測定光ファイバＦＵＴのブリルアン周波数シフト量が１０ＧＨｚ程度であるとすると、検出部１７から出力される検出信号の周波数は１ＧＨｚ程度になる。検出部１７からＡ／Ｄ変換部３３に出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３３でディジタル信号の検出データに変換されて切替部１８に出力される。

すると、第１実施形態と同様に、後方散乱光ＬＳの戻り時間を考慮して切替部１８を制御し、所定時間毎に検出データを切り出す処理が制御装置３５の制御部２０ａによって行われる。所定時間毎に切り出された検出データは、メモリ３４ａ〜３４ｃに順次記憶される。そして、制御装置３５の制御によってメモリ３４ａ〜３４ｃに記憶された検出データが個別に順次読み出される。

続いて、メモリ３４ａ〜３４ｃから読み出された検出データに対して高速フーリエ変換を行って、検出データの周波数特性を示すスペクトルデータを求める処理が、ＦＦＴ演算部３５ａで順次行われる。ＦＦＴ演算部３５ａで求められたスペクトルデータは、周波数分析部３５ｂに順次出力される。そして、ＦＦＴ演算部３５ａによって求められたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める処理が周波数分析部３５ｂで行われる。変調周波数をΔｆｍずつ変化させ、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３の位置を測定間隔ΔＤずつ移動させながら、以上の処理が繰り返し行われる。

（２）第２モード
制御装置３５の動作モードが第２モードである場合には、周波数シフタ３２に入力される信号Ｓ１の周波数が変化するように発振器３１が制御される。第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰが周波数シフタ３２に入射すると、制御装置３５の動作モードが第１モードである場合と同様に、ポンプ光ＬＰの周波数は、被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン周波数シフト量に近い周波数（例えば、９．５ＧＨｚから１０．５ＧＨｚ程度の範囲内）だけシフトする。但し、ポンプ光ＬＰの周波数のシフト量は、予め規定された周期（例えば、ポンプパルス光Ｐが被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間）で掃引される。周波数がシフトしたポンプ光ＬＰは、パルス化部１３でパルス状に整形される。パルス化部１３で生成されたポンプパルス光Ｐは、第２光分岐部１４を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射する。

被測定光ファイバＦＵＴに入射したポンプパルス光Ｐが、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していくと、制御装置３５の動作モードが第１モードである場合と同様に、後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）が順次生じて、被測定光ファイバＦＵＴの一端から順次射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出された後方散乱光ＬＳ（後方散乱光ＬＳ１〜ＬＳ３）は、第２光分岐部１４を介して合波部１６に入射する。合波部１６に入射した後方散乱光ＬＳは、第１光分岐部１２で分岐されて光遅延部１５を介した参照光ＬＲと合波され、その干渉光が検出部１７で検出される。

検出部１７からＡ／Ｄ変換部３３に出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３３でディジタル信号の検出データに変換されて切替部１８に出力される。すると、制御装置３５の動作モードが第１モードである場合と同様に、後方散乱光ＬＳの戻り時間を考慮して切替部１８を制御し、所定時間毎に検出データを切り出す処理が制御装置３５の制御部２０ａによって行われる。所定時間毎に切り出された検出データは、メモリ３４ａ〜３４ｃに順次記憶される。ここで、ポンプ光ＬＰの周波数のシフト量は予め規定された周期で掃引されるため、メモリ３４ａ〜３４ｃに記憶された検出データは、スペクトルデータとなっている。

メモリ３４ａ〜３４ｃに記憶された検出データは、制御装置３５の制御によって個別に順次読み出される。すると、メモリ３４ａ〜３４ｃから個別に順次読み出された検出データからブリルアン周波数シフト量を求める処理が周波数分析部３５ｂで行われる。変調周波数をΔｆｍずつ変化させ、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３の位置を測定間隔ΔＤずつ移動させながら、以上の処理が繰り返し行われる。

以上の通り、本実施形態では、周波数シフタ３２によってポンプ光ＬＰの周波数を、被測定光ファイバＦＵＴで生ずるブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせることで、検出部１７から出力される検出信号の周波数領域を、直流近傍の周波数領域に変換している。このため、検出信号をディジタル信号である検出データに変換して、被測定光ファイバＦＵＴの特性を求める処理を容易に行うことができる。

また、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、検出データを所定時間毎に切り出し、切り出された所定時間毎の検出データを個別に用いて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定している。これにより、１つのポンプパルス光Ｐを被測定光ファイバＦＵＴに入射させることで、相関ピークが現れる複数箇所の特性を測定することができるため、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができる。

尚、上記実施形態では、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数を考慮して、記憶部３４に４つのメモリ３４ａ〜３４ｄが設けられる例について説明した。しかしながら、記憶部３４に設けられるメモリの数は、被測定光ファイバＦＵＴに現れる相関ピークの数と同数である必要は必ずしも無く、異なっていても良い（相関ピークの数よりも多くても良く、少なくても良い）。

また、上記実施形態では、第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰの周波数をシフトさせる例について説明した。しかしながら、ポンプ光ＬＰの周波数をシフトさせることなく、第１光分岐部１２で分岐された参照光ＬＲの周波数をシフトさせるようにしても良い。つまり、第１光分岐部１２で分岐されたポンプ光ＬＰ及び参照光ＬＲの何れか一方の周波数をシフトさせればよい。

〔第３実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図５は、本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図５において、図４に示した構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図５に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、図４に示す光ファイバ特性測定装置２の切替部１８を省略し、光ファイバ特性測定装置２の記憶部３４及び制御装置３５をそれぞれメモリ４１（切出部）及び制御装置４２に代えた構成である。

図４に示す光ファイバ特性測定装置２は、切替部１８によって所定時間毎に切り出された検出データを複数のメモリに個別に記憶するものであった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、検出データを全てメモリ４１に記憶し、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間を考慮して、メモリ４１に記憶された検出データを所定時間毎に個別に読み出すようにしたものである。つまり、図４に示す光ファイバ特性測定装置２は、メモリに記憶させる前に検出データの切り出しを行うものであるのに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、検出データをメモリに記憶した後に検出データの切り出しを行うものである。

メモリ４１は、図４に示すメモリ３４ａ〜３４ｄと同様に、例えばＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリ等を用いることができる。また、メモリ４１は、半導体メモリに制限される訳ではなく、半導体メモリ以外に、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等を用いることもできる。

制御装置４２は、光ファイバ特性測定装置３の動作を統括して制御する。例えば、制御装置４２は、図４に示す制御装置３５と同様に、光源部１１を制御して光源部１１から出力される連続光Ｌ１の変調周波数ｆｍを変更させ、パルス化部１３を制御してポンプパルス光Ｐを生成させ、発振器３１を制御して周波数が一定の信号Ｓ１又は周波数が予め規定された周期で変化する信号Ｓ１を出力させる。

制御装置４２は、図４に示すＦＦＴ演算部３５ａ及び周波数分析部３５ｂに加えて、読出部４２ａ（切出部）を備える。読出部４２ａは、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間を考慮して、メモリ４１に記憶された検出データを所定時間毎に個別に読み出す。尚、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間（後方散乱光ＬＳの戻り時間）は、制御装置４２で図２に示すステップＳ１３と同様の処理が行われることによって求められる。

ここで、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データがメモリ４１にアドレス順に書き込まれる場合には、検出データがメモリ４１に書き込まれた時刻とメモリ４１のアドレスとが１対１で対応することとなる。読出部４２ａは、メモリ４１に対する検出データの書き込みが開始された時刻、メモリ４１に対する検出データの書き込み開始アドレス、Ａ／Ｄ変換部３３のサンプリング周波数を用い、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間をアドレスに変換して、必要な検出データの読み出しを行う。

尚、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データのみをメモリ４１に書き込むのではなく、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データとともに、検出データのデータ順を示す付加情報をメモリ４１に書き込むようにしても良い。このような付加情報としては、例えば時刻情報やデータ番号（シリアル番号）を用いることができる。付加情報として時刻情報が用いられる場合には、読出部４２ａは付加情報としての時刻情報を参照して必要な検出データの読み出しを行う。付加情報としてデータ番号が用いられる場合には、読出部４２ａは、メモリ４１に対する検出データの書き込みが開始された時刻、Ａ／Ｄ変換部３３のサンプリング周波数を用い、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間をデータ番号に変換して必要な検出データの読み出しを行う。

ここで、制御装置４２にも、図４に示す制御装置３５と同様に、２つの動作モード（第１モード及び第２モード）が用意されている。制御装置４２の動作モードが第１モードである場合には、信号Ｓ１の周波数が一定の周波数になるように発振器３１が制御される。また、制御装置４２のＦＦＴ演算部３５ａは動作状態にされて、読出部４２ａで読み出された検出データを処理するようにされ、周波数分析部３５ｂは、ＦＦＴ演算部３５ａによって求められたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求めるように設定される。これに対し、制御装置４２の動作モードが第２モードである場合には、信号Ｓ１の周波数が変化するように発振器３１が制御される。また、制御装置４２のＦＦＴ演算部３５ａは停止状態にされ、周波数分析部３５ｂは、読出部４２ａによって読み出された検出データからブリルアン周波数シフト量を求めるように設定される。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
光ファイバ特性測定装置３の動作は、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データを切り出すタイミングを除き、図４に示す光ファイバ特性測定装置２と同様である。このため、光ファイバ特性測定装置３においても、基本的には、図２に示すフローチャートの処理と同様の処理が行われる。以下では、光ファイバ特性測定装置３の動作のうち、光ファイバ特性測定装置２と異なるものを主に説明する。尚、以下では、説明を簡略化するため、制御装置４２の動作モードが第１モードである場合を例に挙げて説明する。

光源１１ａから連続光Ｌ１が射出されてから、後方散乱光ＬＳと参照光ＬＲとの干渉光が検出部１７で検出されるまでの動作は、図４に示す光ファイバ特性測定装置２で行われる動作と同様である。検出部１７からＡ／Ｄ変換部３３に出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３３でディジタル信号の検出データに変換されてメモリ４１に出力され、メモリ４１に順次記憶される。

メモリ４１に検出データが記憶されると、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間を考慮して、メモリ４１に記憶された検出データを所定時間毎に個別に読み出す処理が読出部４２ａによって行われる。読出部４２ａによって個別に読み出されたデータは、ＦＦＴ演算部３５ａに順次出力され、検出データの周波数特性を示すスペクトルデータを求める処理がＦＦＴ演算部３５ａで順次行われる。

ＦＦＴ演算部３５ａで求められたスペクトルデータは、周波数分析部３５ｂに順次出力される。そして、ＦＦＴ演算部３５ａによって求められたスペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める処理が周波数分析部３５ｂで行われる。変調周波数をΔｆｍずつ変化させ、相関ピークＣＰ１〜ＣＰ３の位置を測定間隔ΔＤずつ移動させながら、以上の処理が繰り返し行われる。

尚、読出部４２ａによる検出データの読み出しは、第２実施形態と同様に、メモリ４１に検出データが書き込まれる度に行われても良く、第２実施形態とは異なるタイミングで行われても良い。例えば、メモリ４１の容量に余裕がある場合には、測定中に得られる検出データを全てメモリ４１に記憶し、測定終了後に一括して読出部４２ａが検出データの読み出しを行うようにしても良い。また、制御装置４２の処理が十分に速い場合には、メモリ４１を省略することも可能である。かかる場合には、制御装置４２に設けられた読出部４２ａによって、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データの切り出しが直接行われることになる。

以上の通り、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部３３から出力される検出データをメモリ４１に記憶させた後に、読出部４２ａが、後方散乱光ＬＳが検出部１７に到達した時間を考慮して、メモリ４１に記憶された検出データを所定時間毎に個別に読み出すようにしている。これにより、図４に示す切替部１８や複数のメモリ３４ａ〜３４ｄを省略することができるため、装置構成の簡略化することができる。また、例えば、測定終了後に一括してメモリ４１に記憶された検出データの読み出しを行って、被測定光ファイバＦＵＴの特性を一括して求める、といった柔軟な使い方も可能である。

また、本実施形態と第２実施形態とは、検出データをメモリに記憶した後に検出データの切り出しを行うのか、メモリに記憶させる前に検出データの切り出しを行うのかが異なるだけである。このため、本実施形態においても、第２実施形態で得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。具体的には、検出部１７から出力される検出信号をディジタル信号である検出データに変換して、被測定光ファイバＦＵＴの特性を求める処理を容易に行うことができるという作用効果、及び、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができるという作用効果が得られる。

以上、本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態において、パルス化部１３は、ポンプ光ＬＰに対して強度変調を行うことによって、ポンプ光ＬＰをパルス状に整形するものであった。しかしながら、ポンプ光ＬＰをパルス化する方法は、ポンプ光ＬＰに対して強度変調する方法に制限される訳ではない。例えば、ポンプ光ＬＰに対して周波数変調を行い、ポンプ光ＬＰの光周波数をパルス状に変化させる（光周波数を大きく振る）ものであっても良い。

また、光遅延部１５は、第１光分岐部１２と合波部１６との間以外に、第１光分岐部１２と第２光分岐部１４との間、又は第２光分岐部１４と合波部１６との間に設けられていても良い。また、ポンプ光ＬＰを増幅する第１光増幅部を、第１光分岐部１２と第２光分岐部１４との間に備えてもよい。また、後方散乱光ＬＳを増幅する第２光増幅部を、第２光分岐部１４と合波部１６の間に備えてもよい。また、参照光ＬＲを増幅する第３光増幅部を、第１光分岐部１２と合波部１６の間に備えてもよい。

１〜３ 光ファイバ特性測定装置
１１ 光源部
１２ 第１光分岐部
１３ パルス化部
１４ 第２光分岐部
１７ 検出部
１８ 切替部
１９ 測定部
１９ａ〜１９ｄ 周波数分析器
２０ 制御装置
２０ａ 制御部
３２ 周波数シフタ
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ 記憶部
３４ａ〜３４ｄ メモリ
３５ 制御装置
３５ａ ＦＦＴ演算部
３５ｂ 周波数分析部
４０ 記憶部
４１ メモリ
４２ａ 読出部
ＦＵＴ 被測定光ファイバ
Ｌ１ 連続光
ＬＰ ポンプ光
ＬＲ 参照光
ＬＳ 後方散乱光

Claims (13)

1. 周波数変調された連続光を出力する光源部と、
   前記連続光をポンプ光と参照光とに分岐する第１光分岐部と、
   前記ポンプ光をパルス化するパルス化部と、
   パルス化された前記ポンプ光を被測定光ファイバの一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光を出力する第２光分岐部と、
   前記後方散乱光と前記参照光との干渉光を検出する検出部と、
   前記検出部から出力される検出信号を、前記被測定光ファイバ内において相関ピークが現れる位置によって定められる所定時間毎に切り出す切出部と、
   前記切出部で切り出された前記所定時間毎の検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部と、
   を備える光ファイバ特性測定装置。
2. 前記測定部は、前記検出信号からブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析器を備える請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
3. 前記周波数分析器は、複数設けられており、
   前記切出部は、複数の前記周波数分析器の何れに前記検出部を接続するかを切り換える切替部と、
   前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部と、
   を備える請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
4. 前記ポンプ光又は前記参照光の周波数をシフトさせる周波数シフタと、
   前記検出部と前記切出部との間に設けられ、前記検出部から出力される前記検出信号をディジタル信号の検出データに変換する変換部と、
   を備える請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
5. 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数を、ブリルアン周波数シフト量に近い周波数だけシフトさせる請求項４記載の光ファイバ特性測定装置。
6. 前記切出部は、前記検出データを記憶する複数のメモリを有する記憶部と、
   前記複数のメモリの何れに前記変換部を接続するかを切り換える切替部と、
   前記後方散乱光が前記検出部に到達する時間を考慮して前記切替部の切り替えを行う制御部と、
   を備える請求項４又は請求項５記載の光ファイバ特性測定装置。
7. 前記測定部は、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部と、
   前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部と、
   を備える請求項６記載の光ファイバ特性測定装置。
8. 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、
   前記測定部は、前記複数のメモリから個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部を備える、
   請求項６記載の光ファイバ特性測定装置。
9. 前記切出部は、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す読出部を備え、
   前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データから前記被測定光ファイバの特性を測定する、請求項４又は請求項５記載の光ファイバ特性測定装置。
10. 前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データに対して高速フーリエ変換を行ってスペクトルデータを求める演算部と、
    前記演算部で求められた前記スペクトルデータからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部と、
    を備える請求項９記載の光ファイバ特性測定装置。
11. 前記周波数シフタは、前記ポンプ光の周波数のシフト量を、予め規定された周期で掃引し、
    前記測定部は、前記読出部によって個別に読み出された前記検出データからブリルアン周波数シフト量を求める周波数分析部を備える、
    請求項９記載の光ファイバ特性測定装置。
12. 前記切出部は、前記検出データを記憶するメモリを備え、
    前記読出部は、前記後方散乱光が前記検出部に到達した時間を考慮して、前記メモリに記憶された前記検出データを前記所定時間毎に個別に読み出す、
    請求項９から請求項１１の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
13. 光源部から出力される周波数変調された連続光をパルス化するステップと、
    前記パルス化された光を被測定光ファイバの一端から入射させて得られる前記被測定光ファイバ内におけるブリルアン散乱により生じた後方散乱光と、周波数変調された参照光との干渉光を検出するステップと、
    前記干渉光を検出して得られた検出信号を、前記被測定光ファイバ内において相関ピークが現れる位置によって定められる所定時間毎に切り出すステップと、
    切り出された前記所定時間毎の前記検出信号を個別に用いて前記被測定光ファイバの特性を測定するステップと、
    を有する光ファイバ特性測定方法。

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