JP2022014178A - 光ファイバ特性測定装置、光ファイバ特性測定プログラム、及び光ファイバ特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定光ファイバに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる光ファイバ特性測定装置等を提供する。【解決手段】光ファイバ特性測定装置は、被測定光ファイバに光を入射させて得られるブリルアン散乱光を検出する光検出部と、前記光検出部から出力される検出信号に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトルと、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトルとを得る信号処理部と、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づ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。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ特性測定装置、光ファイバ特性測定プログラム、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検出して、被測定光ファイバの長さ方向における歪み分布、温度分布、振動分布、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、検出される散乱光又は反射光の周波数や大きさが被測定光ファイバに影響を及ぼす物理量（例えば、歪み、温度、振動等）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。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変調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検出する。そして、得られた検出信号からブリルアン散乱光のスペクトル（以下、「ブリルアンゲインスペクトル」という）を得て、ブリルアン散乱光の入射光に対する周波数シフト量（以下、「ブリルアン周波数シフト量」という）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、「相関ピーク」が現れる位置は、ブリルアン散乱光と参照光との周波数変調位相が一致する位置である。この位置で得られるブリルアンゲインスペクトルは周波数変調による広がりがなく、細く高い形状になる。これに対し、相関ピークが現れる位置以外の位置で得られるブリルアンゲインスペクトルは、周波数変調による広がりがあるため、高さが低くて広がりを有する等脚台形のような形状になる。従って、被測定光ファイバ全域から得られるブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフト量は、相関ピーク位置におけるブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフト量と一致する。

ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置では、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歪み分布、温度分布、振動分布等を測定することができる。尚、ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置の詳細については、例えば、以下の特許文献１及び非特許文献１，２を参照されたい。

特開２００９－１３９２４１号公報

S. Manotham, M. Kishi, Z. He, and K. Hotate, "Simulation and Experiment for Verifying Intensity Modulation Scheme in Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry", Proc. CLEO, CM4B.3, 6-11 May 2012. O.Matsuoka, M. Kishi, and K. Hotate, "Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry with Double Frequency Modulation and Phase Modulation", Proc. SPIE 9157, 2 June 2014.

ところで、ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置で実際に観察されるブリルアンゲインスペクトルは、相関ピークの位置で生じたブリルアン散乱光のスペクトル（以下、「前景光スペクトル」という）と、相関ピークの位置以外の位置で生じたブリルアン散乱光のスペクトル（以下、「背景光スペクトル」という）との総和である。このブリルアン散乱光のスペクトルは、概して、等脚台形状の背景光スペクトルの上辺に前景光スペクトルが重畳されたものであるということができる。相関ピークの位置に歪み（或いは、温度変化）が加わると、前景光スペクトルは変化するが、背景光スペクトルは殆ど変化しない。ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置では、前景光スペクトルの変化を捉えて、相関ピークの位置に加わった歪みを測定している。

ここで、上記ブリルアンゲインスペクトルの最大値付近の形状は、相関ピークの位置に加わる歪み（或いは、温度変化）の大きさが小さな場合（例えば、等脚台形状の背景光スペクトルの上辺に前景光スペクトルが重畳しているとみなせる場合）には、前景光スペクトルによって支配的に決定される。しかしながら、相関ピークの位置に加わる歪み（或いは、温度変化）の大きさが大きくなると、前景光スペクトルの変化量が大きくなる（ブリルアン周波数シフト量が大きくなる）ため、上記の形状は背景光スペクトルによって支配的に決定されることになる。つまり、相関ピークの位置に加わる歪み（或いは、温度変化）によって、前景光スペクトルが、等脚台形状の背景光スペクトルの斜辺の位置に移動し、その高さが台形の上辺よりも低くなると、ブリルアンゲインスペクトルの最大値は、背景光スペクトルによって決定されることになる。すると、前景光スペクトルの変化を捉えることができなくなるため、相関ピークの位置（即ち、任意の測定点）に加わっている歪み（或いは、温度変化）が誤って測定されてしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被測定光ファイバに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる光ファイバ特性測定装置、光ファイバ特性測定プログラム、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（１～４）は、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）に光を入射させて得られるブリルアン散乱光（ＬＳ）を検出する光検出部（１６、３６、３７）と、前記光検出部から出力される検出信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ１）と、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ２）とを得る信号処理部（１８ｂ、２０ｂ、３８ｂ、４０ｂ）と、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部（１８ｃ、２０ｃ、３８ｃ、４０ｃ）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、前記第２幅が、前記被測定光ファイバから得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトル幅よりも広い。

また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記被測定光ファイバに入射される、スペクトル幅が前記第１幅である光又はスペクトル幅が前記第２幅である光を射出する光源部（１１）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、前記光源部が、駆動信号（Ｄ１）によって駆動されてスペクトル幅が前記第１幅である光を射出する光源(１１ａ）と、前記駆動信号を処理して前記光源から射出される光のスペクトル幅を前記第２幅にし、又は前記光源から射出された光を変調してスペクトル幅を前記第２幅にする変調部（１１ｂ）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、前記光源部にスペクトル幅が前記第１幅である光を射出させて前記信号処理部に前記第１ブリルアンゲインスペクトルを取得させ、前記光源部にスペクトル幅が前記第２幅である光を射出させて前記信号処理部に前記第２ブリルアンゲインスペクトルを取得させる制御部（１８ｄ、３８ｄ）を備える。

或いは、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記被測定光ファイバに入射されるスペクトル幅が前記第１幅である光を射出する光源部（１１）を備えており、前記信号処理部が、前記光源部から射出された光が前記被測定光ファイバに入射された場合に前記光検出部から出力される検出信号に基づいて、前記第１ブリルアンゲインスペクトルを求める第１信号処理部（２１、４１）と、前記第１信号処理部で求められた前記第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第２幅である場合に得られるであろう前記第２ブリルアンゲインスペクトルを求める第２信号処理部（２２、４２）と、を備える。

ここで、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記第２信号処理部が、前記第１信号処理部で求められた前記第１ブリルアンゲインスペクトルと、単峰性スペクトルとの畳み込み演算を行って、前記第２ブリルアンゲインスペクトルを求める。

また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された変調光（Ｌ１）をポンプ光（Ｌ１１）と参照光（Ｌ１２）とに分岐する第１光分岐部（１２）と、前記ポンプ光を前記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で生じた前記ブリルアン散乱光を出力する第２光分岐部（１３）と、を備え、前記光検出部が、前記ブリルアン散乱光と前記参照光との干渉光を検出する。

或いは、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された変調光（Ｌ１）を第１分岐光（Ｌ２１）と第２分岐光（Ｌ２２）とに分岐する第３光分岐部（３０）と、前記第１分岐光又は前記第２分岐光の周波数をシフトさせるシフト部（３１）と、前記第１分岐光をポンプ光（Ｌ３１）として出力するか否を切り替える光スイッチ（３３）と、前記光スイッチから出力される前記ポンプ光を前記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の他端から入射して前記被測定光ファイバを介した前記第２分岐光としてのプローブ光（Ｌ３２）及び前記被測定光ファイバ内で生じた前記ブリルアン散乱光を出力する第４光分岐部（３５）と、を備え、前記光検出部が、前記光スイッチから前記ポンプ光が出力されている場合に前記第４光分岐部から出力される前記ブリルアン散乱光及び前記プローブ光と、前記光スイッチから前記ポンプ光が出力されていない場合に前記第４光分岐部から出力される前記プローブ光との差から前記ブリルアン散乱光を検出する。

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、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとの差分を求める差分算出部（１９ａ）と、前記差分算出部で求められた前記差分の大きさが最大となる周波数からブリルアン周波数シフト量を求めて、前記被測定光ファイバの特性を測定する特性測定部（１９ｂ）と、を備える。

本発明の一態様による光ファイバ特性測定プログラムは、コンピュータに、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）に光を入射させて得られるブリルアン散乱光（ＬＳ）を検出して得られる検出信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ１）と、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ２）とを得る信号処理ステップ（Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２０）と、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定ステップ（Ｓ１４～Ｓ１６）と、を実行させる。

本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法は、被測定光ファイバ（ＦＵＴ）に光を入射させて得られるブリルアン散乱光（ＬＳ）を検出して得られる検出信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ１）と、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトル（Ｂ２）とを得る信号処理ステップ（Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２０）と、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定ステップ（Ｓ１４～Ｓ１６）と、を有する。

本発明によれば、被測定光ファイバに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定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が備える測定部の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実施形態による光ファイバ特性測定装置で行われる処理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２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。 本発明の第４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、光ファイバ特性測定プログラム、及び光ファイバ特性測定方法について詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の各実施形態の詳細について説明する。

〔概要〕
本発明の実施形態は、被測定光ファイバに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することを可能とするものである。被測定光ファイバの相関ピークが現れる位置に大きな歪み（或いは、温度変化）が加わると、前景光スペクトルの変化量が大きくなって、ブリルアンゲインスペクトルの最大値付近の形状が背景光スペクトルによって支配的に決定されることになる。すると、前景光スペクトルの変化を捉えることができなくなり、相関ピークの位置に加わっている歪み（或いは、温度変化）が誤って測定されてしまう。このような誤測定を解決する方法として、上述した非特許文献１に開示された「強度変調法」と、上述した非特許文献２に開示された「位相変調法」とが提案されている。

上記の「強度変調法」は、被測定光ファイバに入射させるポンプ光（周波数変調された変調光）を強度変調し、背景光スペクトルの形状を平坦に近づけることで、上記の誤測定を解消する方法である。しかしながら、強度変調法では、ポンプ光の強度変調を、ポンプ光の周波数変調と同期させて行う必要があるため、それらの位相管理が必要になる。また、強度変調法では、強度変調を行うための変調器を追加する必要があることから、コスト及び設置スペースが増加する。更に、強度変調法では、相関ピークの位置以外の位置に加わる歪み（或いは、温度変化）によって、背景光スペクトルの形状の平坦さが影響を受けやすい。

上記の「位相変調法」は、位相変調しない連続光と位相変調した連続光とを被測定光ファイバに順次入射させて得られる測定結果の差分を求めて背景光スペクトルを抑圧することで、上記の誤測定を解消する方法である。被測定光ファイバに入射させる周波数ｆ０の連続光を周波数ｆｐで位相変調すると、連続光のスペクトルを、周波数ｆ０成分の大きさがゼロであって、周波数ｆ０を中心として変調周波数ｆｐ毎にサイドバンドが現れるものにすることができ、概ね、前景光スペクトルが除かれた背景光スペクトルを得ることができる。しかしながら、位相変調法では、２回の測定を行う必要があることから、測定に要する時間が長くなる。また、位相変調法では、被測定光ファイバに入射させる連続光を位相変調するための変調器を追加する必要があることから、コスト及び設置スペースが増加する。更に、位相変調法では、位相変調時に生ずるサイドバンドが背景光スペクトルの形状に影響を及ぼしてしまう。

本発明の実施形態は、被測定光ファイバに光を入射させて得られるブリルアン散乱光を検出する光検出部から出力される検出信号に基づいて、被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られるブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトルと、被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅よりも広い第２幅である場合に得られるブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトルと得る。そして、第１ブリルアンゲインスペクトルと第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて被測定光ファイバの特性を測定するようにしている。これにより、被測定光ファイバに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することを可能にしている。

〔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、信号発生部１０、光源部１１、光分岐部１２（第１光分岐部）、光分岐部１３（第２光分岐部）、光遅延部１４、合波部１５、光検出部１６、周波数解析部１７、及び制御処理部１８を備える。このような光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴにポンプ光Ｌ１１を入射させて得られるブリルアン散乱光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。

上記のポンプ光Ｌ１１は、周波数変調が与えられた連続光である。上記のブリルアン散乱光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。尚、被測定光ファイバＦＵＴは、ポンプ光Ｌ１１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、説明を簡単にするために、被測定光ファイバＦＵＴには相関ピークが１つのみ現れるとする。

信号発生部１０は、制御処理部１８の制御の下で、特定の信号ＳＧを発生する。この信号発生部１０は、光源部１１から出力される連続光Ｌ１のスペクトル幅を広げるため（例えば、被測定光ファイバＦＵＴから得られるブリルアン散乱光のスペクトル幅よりも広くするため）に設けられる。信号発生部１０が発生する信号ＳＧは、例えば、ガウス型スペクトルを有する雑音、デュオバイナリ変調した疑似ランダム符号、その他の信号であって良い。信号発生部１０が、疑似ランダム符号を出力するものである場合には、符号速度、変調の大きさ、バイアス条件を適当に選んで、連続光Ｌ１のスペクトルに離散的なサイドバンドが現れないようにするのが望ましい。

光源部１１は、光源１１ａと駆動信号生成部１１ｂ（変調部）とを備えており、制御処理部１８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、駆動信号生成部１１ｂから出力される駆動信号Ｄ１に応じて周波数変調された連続光Ｌ１を出力する。

また、光源部１１は、駆動信号生成部１１ｂから出力される駆動信号Ｄ１に応じて、数ＭＨｚ程度のスペクトル幅（第１幅）を有する連続光Ｌ１、又は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅よりも広い幅（第２幅）を有する連続光Ｌ１を出力する。以下、前者のスペクトル幅を「第１スペクトル幅」といい、後者のスペクトル幅を「第２スペクトル幅」という。尚、第１スペクトル幅は、光源１１ａが備える半導体レーザ素子の特性によって定まる。第２スペクトル幅は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅（例えば、３０ＭＨｚ程度）よりも広ければ良い。第２スペクトル幅は、例えば、ブリルアン散乱光のスペクトル幅の２～４倍程度（例えば、１００ＭＨｚ）が望ましい。尚、以下では、光源部１１（光源１１ａ）から出力される連続光Ｌ１のスペクトル幅を、「光源１１ａの線幅」という場合もある。

駆動信号生成部１１ｂは、制御処理部１８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駆動信号Ｄ１を生成する。具体的に、駆動信号生成部１１ｂは、直流バイアス電流と正弦波交流電流とを加算して駆動信号Ｄ１を生成する。この駆動信号Ｄ１は、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（変調振幅Δｆ）が制御処理部１８によって制御される。

駆動信号生成部１１ｂは、制御処理部１８の制御によって信号発生部１０から信号ＳＧが出力される場合には、その信号ＳＧが重畳された駆動信号Ｄ１を生成する（駆動信号Ｄ１を処理する）。駆動信号Ｄ１に信号ＳＧが重畳されていない場合には、光源部１１からは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が出力される。これに対し、駆動信号Ｄ１に信号ＳＧが重畳されている場合には、光源部１１からは、第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が出力される。つまり、信号ＳＧを駆動信号Ｄ１に重畳させることで、光源部１１から出力される連続光Ｌ１のスペクトル幅を太らせることができる。

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Ｌ１１と参照光Ｌ１２とに分岐する。光分岐部１３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、光分岐部１２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１５と接続される。光分岐部１３は、第１ポートから入力されるポンプ光Ｌ１１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からのブリルアン散乱光ＬＳを第３ポートに出力する。このような光分岐部１３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１４は、光分岐部１２で分岐された参照光Ｌ１２を所定の時間だけ遅延させる。光遅延部１４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１４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１５は、光分岐部１３の第３ポートから出力される被測定光ファイバＦＵＴからのブリルアン散乱光ＬＳと、光分岐部１２から出力されて光遅延部１４を介した参照光Ｌ１２とを結合させる。また、合波部１５は、結合させた光を予め規定された強度比（例えば、１対１）の２つの光に分岐して光検出部１６に出力する。合波部１５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１５としては、例えば光カプラを用いることができる。

光検出部１６は、合波部１５から出力される２つの光に含まれるブリルアン散乱光ＬＳと参照光Ｌ１２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。光検出部１６は、例えば、２つのフォトダイオード（ＰＤ: Photo Diode）１６ａ，１６ｂからなるバランスド・フォトダイオードと、合波器１６ｃとを備える。フォトダイオード１６ａ，１６ｂは、合波部１５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１６ａ，１６ｂの受光信号は合波器１６ｃに入力される。合波器１６ｃからは、ブリルアン散乱光ＬＳと参照光Ｌ１２との周波数差分を示す干渉信号（ビート信号）である検出信号Ｓ１が出力される。

周波数解析部１７は、光検出部１６から出力される検出信号Ｓ１の周波数解析を行う。つまり、周波数解析部１７は、光検出部１６から出力される検出信号Ｓ１から、ブリルアンゲインスペクトルを得る。周波数解析部１７は、例えば、スペクトラムアナライザ（ＥＳＡ：Electrical Spectrum Analyzer）を備える。尚、周波数解析部１７は、スペクトラムアナライザに代えて、オシロスコープ等の時間軸測定器と、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行う変換器とを備え、時間軸測定器で取得した時間的に連続なデータを、変換器でスペクトルデータに変換するものであっても良い。

制御処理部１８は、光ファイバ特性測定装置１の動作を統括して制御するとともに、周波数解析部１７の周波数解析結果を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み分布、温度分布、振動分布等）を測定するために必要な処理を行う。制御処理部１８は、データ取得部１８ａ、信号処理部１８ｂ、測定部１８ｃ、及び制御部１８ｄを備える。

データ取得部１８ａは、制御部１８ｄの制御の下で、周波数解析部１７から出力されるデータを取得する。具体的に、データ取得部１８ａは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力された場合に、周波数解析部１７から出力されるブリルアンゲインスペクトル（第１ブリルアンゲインスペクトル）を示すデータを取得する。また、データ取得部１８ａは、第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力された場合に、周波数解析部１７から出力されるブリルアンゲインスペクトル（第２ブリルアンゲインスペクトル）を示すデータを取得する。

信号処理部１８ｂは、制御部１８ｄの制御の下で、データ取得部１８ａで取得されたデータに対して、予め規定された処理を行う。具体的に、信号処理部１８ｂは、データ取得部１８ａで取得された第１ブリルアンゲインスペクトルと第２ブリルアンゲインスペクトルとを順次得て、これらを個別に記憶又は保持する。また、信号処理部１８ｂは、記憶した第１ブリルアンゲインスペクトル又は第２ブリルアンゲインスペクトルを読み出して、不図示の表示装置に描画する処理を行っても良い。

測定部１８ｃは、信号処理部１８ｂに記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを読み出す。測定部１８ｃは、これら第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。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が備える測定部の構成を示すブロック図である。図２に示す通り、測定部１８ｃは、差分算出部１９ａ及び特性測定部１９ｂを備える。

差分算出部１９ａは、信号処理部１８ｂに記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分を求める。ここで、差分算出部１９ａは、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１及び第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２の大きさを調整した後に上記の差分を求める処理を行っても良い。大きさの調整は、例えば、スペクトルの面積をほぼ等しくすることで行われる。特性測定部１９ｂは、差分算出部１９ａで求められた差分の大きさが最大となる周波数からブリルアン周波数シフト量を求めて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。例えば、特性測定部１９ｂは、ブリルアン周波数シフト量を、被測定光ファイバＦＵＴに加わる歪みの大きさや温度変化に換算する。

尚、測定部１８ｃは、信号処理部１８ｂで得られた第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１及び第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２、測定された被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み分布、温度分布、振動分布等）等を表示する表示部を備えていても良い。表示部は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等である。

制御部１８ｄは、信号発生部１０、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂ、並びに制御処理部１８のデータ取得部１８ａ、信号処理部１８ｂ、及び測定部１８ｃを制御することで、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、制御部１８ｄは、信号発生部１０を制御して、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１又は第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１を光源部１１から出力させる。

また、制御部１８ｄは、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂ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及び変調振幅Δｆを変更させる。連続光Ｌ１の変調周波数ｆｍを変更させるのは、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向に沿って相関ピークを移動させるためである。また、制御部１８ｄは、制御処理部１８のデータ取得部１８ａ、信号処理部１８ｂ、及び測定部１８ｃを制御して、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１及び第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を取得させて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を求めさせる。

制御処理部１８は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現することができる。制御処理部１８の機能（データ取得部１８ａ、信号処理部１８ｂ、測定部１８ｃ、及び制御部１８ｄの機能）は、例えば、それらの機能を実現するプログラムをコンピュータにインストールすることによりソフトウェア的に実現される。つまり、制御処理部１８の機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

制御処理部１８の機能を実現するプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で配布されても良く、インターネット等のネットワークを介して配布されても良い。尚、制御処理部１８の機能は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
図３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。図３に示すフローチャートは、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向に沿う特性を測定する際の動作を示すものである。尚、図３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る。

図３に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における測定点の位置及び予め設定された空間分解能から、光源１１ａの変調周波数ｆｍ及び変調振幅Δｆを設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。この処理は、制御処理部１８の制御部１８ｄが、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂに対して行う。この処理が行われることで、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における相関ピークの位置及び相関ピークの間隔が決定される。

次に、光源１１ａの線幅を第１スペクトル幅にして第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得する処理が、制御部１８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１２）。この処理が開始されると、駆動信号生成部１１ｂが制御部１８ｄによって制御され、駆動信号生成部１１ｂから光源１１ａに対し駆動信号Ｄ１が出力される。尚、ここでは、信号発生部１０の制御は行われず、信号ＳＧは出力されない。

駆動信号Ｄ１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第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が出力される。光源１１ａから出力された連続光Ｌ１は、光分岐部１２に入射してポンプ光Ｌ１１と参照光Ｌ１２とに分岐される。分岐されたポンプ光Ｌ１１は、光分岐部１３を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射し、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していく。これに伴い、被測定光ファイバＦＵＴ内ではブリルアン散乱光ＬＳ（後方散乱光）が順次発生する。

ここで、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生するブリルアン散乱光ＬＳは、被測定光ファイバＦＵＴの歪みや温度に依存して速度が変化する音響波の影響を受け、その周波数がシフトしている。例えば、光源部１１から出力される連続光Ｌ１の波長が約１．５５μｍであるとすると、被測定光ファイバＦＵＴ内で発生するブリルアン散乱光ＬＳは、上記の連続光Ｌ１に対して、例えば、１０．８ＧＨｚ程度周波数がシフトしている。このブリルアン周波数シフト量は、被測定光ファイバＦＵＴに加わる歪みや温度によって変動する。尚、ブリルアン散乱光ＬＳのスペクトル（ブリルアンゲインスペクトル）は、周波数変調に伴うスペクトル広がりを除くと、半値全幅が３０ＭＨｚ程度のローレンツ型スペクトルとなる。

被測定光ファイバＦＵＴ内で発生したブリルアン散乱光ＬＳは、ポンプ光Ｌ１１が伝播する方向とは反対の方向に伝播して被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出されたブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部１３を介して合波部１５に入射する。合波部１５に入射したブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部１２で分岐されて光遅延部１４を介した参照光Ｌ１２と結合し、その干渉光が光検出部１６で検出される。上記の干渉光が検出されると、光検出部１６から周波数解析部１７に検出信号Ｓ１が出力される。

周波数解析部１７に検出信号Ｓ１が入力されると、検出信号Ｓ１の周波数解析が行われ、周波数解析部１７からはブリルアンゲインスペクトル（第１ブリルアンゲインスペクトル）を示すデータが出力される。周波数解析部１７から出力されたデータは、制御処理部１８のデータ取得部１８ａで取得され、信号処理部１８ｂに記憶される。

次いで、光源１１ａの線幅を第２スペクトル幅にして第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を取得する処理が、制御部１８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１３）。この処理が開始されると、駆動信号生成部１１ｂが制御部１８ｄによって制御されるとともに、信号発生部１０が制御部１８ｄによって制御される。これにより、駆動信号生成部１１ｂから光源１１ａに対し、信号発生部１０で発生した信号ＳＧが重畳された駆動信号Ｄ１が出力される。

駆動信号Ｄ１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第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が出力される。光源１１ａから出力された連続光Ｌ１は、ステップＳ１２と同様に、光分岐部１２に入射してポンプ光Ｌ１１と参照光Ｌ１２とに分岐される。分岐されたポンプ光Ｌ１１は、光分岐部１３を介して被測定光ファイバＦＵＴに入射し、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していき、これに伴って、被測定光ファイバＦＵＴ内ではブリルアン散乱光ＬＳが順次発生する。

被測定光ファイバＦＵＴ内で発生したブリルアン散乱光ＬＳは、ポンプ光Ｌ１１が伝播する方向とは反対の方向に伝播して被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出されたブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部１３を介して合波部１５に入射する。合波部１５に入射したブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部１２で分岐されて光遅延部１４を介した参照光Ｌ１２と結合し、その干渉光が光検出部１６で検出される。上記の干渉光が検出されると、光検出部１６から周波数解析部１７に検出信号Ｓ１が出力される。

周波数解析部１７に検出信号Ｓ１が入力されると、検出信号Ｓ１の周波数解析が行われ、周波数解析部１７からはブリルアンゲインスペクトル（第２ブリルアンゲインスペクトル）を示すデータが出力される。周波数解析部１７から出力されたデータは、制御処理部１８のデータ取得部１８ａで取得され、信号処理部１８ｂに記憶される。

続いて、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分を算出する処理が、測定部１８ｃで行われる（ステップＳ１４）。具体的には、信号処理部１８ｂに記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１及び第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２が、測定部１８ｃに設けられた差分算出部１９ａ（図２参照）に読み出されて、それらの差分を算出する処理が行われる。尚、差分を算出する処理は、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１及び第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２の大きさを調整した後に行ってもよい。

続いて、差分算出部１９ａで算出された差分（第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分）が最大になる周波数を算出する処理が、測定部１８ｃの特性測定部１９ｂで行われる（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１５で算出された周波数に基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理が、測定部１８ｃの特性測定部１９ｂで行われる（ステップＳ１６）。例えば、ステップＳ１５で算出された周波数を、被測定光ファイバＦＵＴに加わる歪みの大きさに変換する処理が特性測定部１９ｂで行われる。

以上の処理が終了すると、測定終了であるか否かが制御部１８ｄで判断される（ステップＳ１７）。例えば、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における測定点の全てについて測定が終了したか（掃引が完了したか）否かが判断される。測定終了ではないと制御部１８ｄが判断した場合（ステップＳ１７の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１１に戻り、測定点の位置を変更して光源１１ａの変調周波数ｆｍ及び変調振幅Δｆを再設定した上で、ステップＳ１２～Ｓ１６の処理が行われる。

これに対し、測定終了であると制御部１８ｄが判断した場合（ステップＳ１７の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、測定結果を表示する処理が、制御部１８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１８）。例えば、横軸が被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における位置であり、縦軸が被測定光ファイバＦＵＴに加わる歪みの大きさであるグラフ（歪み分布を示すグラフ）を表示する処理が行われる。以上の処理にて、図３に示す一連の処理が終了する。

図４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で行われる処理を説明するための図である。図４（ａ）は、第１ブリルアンゲインスペクトルの一例を示す図であり、図４（ｂ）は、第２ブリルアンゲインスペクトルの一例を示す図であり、図４（ｃ）は、第１，第２ブリルアンゲインスペクトルの差分の一例を示す図である。図４においては、横軸に周波数をとり、縦軸に信号強度をとってある。尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、第１，第２ブリルアンゲインスペクトルの面積がほぼ等しくなるように縦軸が調整してある点に注意されたい。

図４において、周波数ｆｐ０は、被測定光ファイバＦＵＴの測定点（相関ピークの位置）に歪みが加わっていない場合に、ブリルアンゲインスペクトルの信号強度（大きさ）が最大になる周波数（ピーク周波数）である。図４（ａ）に示す第１ブリルアンゲインスペクトルは、被測定光ファイバＦＵＴの測定点（相関ピークの位置）に大きな歪みが加わっている場合に得られるものであり、周波数ｆｐ１，ｆｐ２はそれぞれ、前景光スペクトル及び背景光スペクトルのピーク周波数である。尚、前景光スペクトルは、相関ピークの位置で生じたブリルアン散乱光のスペクトルであり、背景光スペクトルは、相関ピークの位置以外の位置で生じたブリルアン散乱光のスペクトルである。

図４（ａ）を参照すると、前景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ１は、被測定光ファイバＦＵＴの測定点（相関ピークの位置）に大きな歪みが加わっているため、ピーク周波数ｆｐ０から大きくずれている。これに対し、背景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ２は、ピーク周波数ｆｐ０とほぼ同じである。また、前景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ１における信号強度は、背景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ２における信号強度よりも低くなっていることが分かる。

ここで、一般的に、ＢＯＣＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置では、ブリルアン周波数シフト量を、ブリルアンゲインスペクトルの大きさが最大になる周波数に基づいて求めている。このため、図４（ａ）に示す通り、前景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ１における信号強度が、背景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ２における信号強度よりも低くなってしまうと、正しいブリルアン周波数シフト量を求めることができず、被測定光ファイバＦＵＴに加わる歪みが誤って測定されてしまう。具体的には、測定点のブリルアン周波数シフト量が、ピーク周波数ｆｐ１ではなく、ピーク周波数ｆｐ２に基づいて求められてしまう。

図４（ｂ）に示す第２ブリルアンゲインスペクトルは、被測定光ファイバＦＵＴの測定点（相関ピークの位置）に大きな歪みが加わっている場合に得られるものである。図４（ｂ）を参照すると、第２ブリルアンゲインスペクトルは、前景光スペクトルのピーク付近の形状が大きく広がるとともに、信号強度が低くなり、全体的に鈍った形状になっている。これに対し、ピーク付近以外の形状は、図４（ａ）に示す第１ブリルアンゲインスペクトルと概ね同様である。

図４（ｃ）を参照すると、第１ブリルアンゲインスペクトルと第２ブリルアンゲインスペクトルとの差分は、前景光スペクトルのピーク周波数ｆｐ１において、信号強度が最大になっていることが分かる。このため、図３に示すフローチャートのステップＳ１５の処理にて、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分が最大になる周波数を算出する処理を行うことで、正しいブリルアン周波数シフト量を求めることができる。

以上の通り、本実施形態では、第１スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに光を入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、第２スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに光を入射させて第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を取得している。そして、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルとＢ２とに基づ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、被測定光ファイバＦＵＴに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる。

〔第２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５においては、図１に示す構成と同じ構成について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２は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１の信号発生部１０を省略し、制御処理部１８に代えて制御処理部２０を設けた構成である。

前述した第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、第１，第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ１１）を順に被測定光ファイバＦＵＴに入射させ、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを順に取得するものであった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ１１）を被測定光ファイバＦＵＴに入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、取得した第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を用いて、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めるものである。

尚、本実施形態で求められる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２は、演算によって求められるものであるから、厳密には、第１実施形態で得られる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とは異なるものである。本実施形態で求められる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２は、いわば、被測定光ファイバＦＵＴに入射される光のスペクトル幅が第２スペクトル幅である場合に得られるであろう（得られると期待される）ブリルアンゲインスペクトルである。

制御処理部２０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とともに、周波数解析部１７の周波数解析結果を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み分布、温度分布、振動分布等）を測定するために必要な処理を行う。制御処理部２０は、データ取得部２０ａ、信号処理部２０ｂ、測定部２０ｃ、及び制御部２０ｄを備える。

データ取得部２０ａは、制御部２０ｄの制御の下で、周波数解析部１７から出力されるデータを取得する。具体的に、データ取得部２０ａは、光源部１１から出力される連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ１１）が被測定光ファイバＦＵＴに入射した場合に、周波数解析部１７から出力されるブリルアンゲインスペクトル（第１ブリルアンゲインスペクトル）を示すデータを取得する。尚、光源部１１から出力される連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ１１）のスペクトル幅は、第１スペクトル幅である。

信号処理部２０ｂは、第１信号処理部２１及び第２信号処理部２２を備えており、制御部２０ｄの制御の下で、データ取得部２０ａで取得されたデータに対して、予め規定された処理を行う。第１信号処理部２１は、データ取得部２０ａで取得された第１ブリルアンゲインスペクトルを得て、これを記憶又は保持する。また、第１信号処理部２１は、記憶した第１ブリルアンゲインスペクトルを読み出して、不図示の表示装置に描画する処理を行っても良い。

第２信号処理部２２は、第１信号処理部２１に記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルを読み出し、読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理を行う。具体的に、第２信号処理部２２は、第１信号処理部２１から読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルと単峰性スペクトルとの畳み込み演算を行って、第２ブリルアンゲインスペクトルを求める。尚、第２信号処理部２２は、求めた第２ブリルアンゲインスペクトルを、不図示の表示装置に描画する処理を行っても良い。

ここで、畳み込み演算には、は、図４（ａ）に示す第１ブリルアンゲインスペクトルにおける前景光スペクトルを鈍らせ（ピーク周波数ｆｐ１における信号強度を低下させ）、且つ、背景光スペクトルの形状を概ね維持できる単峰性スペクトルを用いることができる。このような、単峰性スペクトルとしては、例えば、ローレンツ型スペクトル、ガウス型スペクトル、又は方形窓型スペクトルが挙げられる。

ローレンツ型スペクトルは、被測定光ファイバＦＵＴに入射するレーザ光（ポンプ光Ｌ１１）のスペクトルに近いものである。ガウス型スペクトルは、雑音のスペクトルに近いものである。第１実施形態で取得される第２ブリルアンゲインスペクトルに似た第２ブリルアンゲインスペクトルを求める場合には、ガウス型スペクトルを用いるのが望ましい。演算を容易にする場合には、方形窓型スペクトルを用いるのが望ましい。

畳み込み演算に用いる単峰性スペクトルのスペクトル幅（例えば、半値全幅）は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅（例えば、３０ＭＨｚ程度）よりも広ければ良い。単峰性スペクトルのスペクトル幅は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅の２～４倍程度（例えば、１００ＭＨｚ）が望ましい。

測定部２０ｃは、第１信号処理部２１に記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２信号処理部２２で求められた第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを読み出す。測定部２０ｃは、これら第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。尚、測定部２０ｃの内部構成は、図２に示す測定部１８ｃの内部構成と同様である。

制御部２０ｄは、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂ、並びに制御処理部２０のデータ取得部２０ａ、信号処理部２０ｂ、及び測定部２０ｃを制御することで、光ファイバ特性測定装置２の動作を統括して制御する。この制御部２０ｄは、図１に示す制御部１８ｄから、図１に示す信号発生部１０の制御を行う機能が省かれたものである。

制御処理部２０は、図１に示す制御処理部１８と同様に、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現することができる。制御処理部２０の機能は、例えば、それらの機能を実現するプログラムをコンピュータにインストールすることによりソフトウェア的に実現される。つまり、制御処理部２０の機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

制御処理部２０の機能を実現するプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で配布されても良く、インターネット等のネットワークを介して配布されても良い。尚、制御処理部２０の機能は、ＦＰＧＡ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
図６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動作例を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと同様に、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向に沿う特性を測定する際の動作を示すものである。尚、図６においては、図３に示すフローチャートのステップと同じステップについては同じ符号を付してある。図６に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートのステップＳ１３に代えてステップＳ２０が設けられたものである。

図６に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における測定点の位置及び予め設定された空間分解能から、光源１１ａの変調周波数ｆｍ及び変調振幅Δｆを設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。この処理は、制御処理部２０の制御部２０ｄが、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂに対して行う。この処理が行われることで、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における相関ピークの位置及び相関ピークの間隔が決定される。

次に、光源１１ａの線幅を第１スペクトル幅にして第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得する処理が、制御部２０ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１２）。この処理は、データ取得部２０ａで取得された第１ブリルアンゲインスペクトルが、第１信号処理部２１に記憶される点を除いて第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次いで、光源１１ａの線幅を太らせたならば得られるであろう第２ブリルアンゲインスペクトルを演算によって求める処理が第２信号処理部２２で行われる（ステップＳ２０）。つまり、光源部１１から出力される連続光Ｌ１のスペクトル幅が、仮に、第１実施形態における第２スペクトルになった場合に得られるであろう第２ブリルアンゲインスペクトルを演算によって求める処理が行われる。具体的には、第１信号処理部２１に記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルを読み出し、読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理が第２信号処理部２２で行われる。より具体的には、第１信号処理部２１から読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルと単峰性スペクトル（例えば、スペクトル幅が１００ＭＨｚのガウス型スペクトル）との畳み込み演算を行って、第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理が、第２信号処理部２２で行われる。

以上の処理が終了すると、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分を算出し（ステップＳ１４）、算出された差分が最大になる周波数を算出し（ステップＳ１５）、算出された周波数に基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理（ステップＳ１６）が、測定部２０ｃで行われる。以上の処理が終了すると、測定終了であるか否かが制御部２０ｄで判断され（ステップＳ１７）、測定終了でない場合（「ＮＯ」の場合）にはステップＳ１１に戻り、測定終了の場合(「ＹＥＳ」の場合）には、測定結果を表示する処理が、制御部１８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１８）。以上の処理にて、図６に示す一連の処理が終了する。

以上の通り、本実施形態では、第１スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに光を入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、取得した第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を用いて第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めている。そして、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルとＢ２とに基づ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、被測定光ファイバＦＵＴに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる。

また、本実施形態では、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めているため、第１実施形態のように、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を得るために、第２スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させる必要はない。このため、第１実施形態よりも測定に要する時間を短縮することができる。また、信号発生部１０等のハードウェアを追加することなく制御処理部２０の機能を実現するソフトウェアの変更のみで対応することができる。

〔第３実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図７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７においては、図１に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、信号発生部１０、光源部１１、光分岐部３０（第３光分岐部）、光周波数シフタ３１（シフト部）、光アイソレータ３２、光遅延部１４、光スイッチ３３、同期信号源３４、光分岐部３５（第４光分岐部）、受光部３６（光検出部）、ロックインアンプ３７（光検出部）、及び制御処理部３８を備える。

このような光ファイバ特性測定装置３は、被測定光ファイバＦＵＴの一端にポンプ光Ｌ３１を入射させ、他端にプローブ光Ｌ３２を入射させて得られるブリルアン散乱光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ＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）方式の光ファイバ特性測定装置である。上記のポンプ光Ｌ３１は、周波数変調が与えられたパルス光である。上記のプローブ光Ｌ３２は、ポンプ光Ｌ３１と同様の周波数変調が与えられ、且つポンプ光Ｌ３１に対して低周波方向への周波数シフトが与えられた連続光である。尚、本実施形態においても、説明を簡単にするために、被測定光ファイバＦＵＴには相関ピークが１つのみ現れるとする。

信号発生部１０及び光源部１１は、図１に示すものと同じである。光分岐部３０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）の第１分岐光Ｌ２１と第２分岐光Ｌ２２とに分岐する。光周波数シフタ３１は、正弦波信号源３１ａ及びＳＳＢ（Single Side Band）変調器３１ｂを備えており、制御処理部３８の制御の下で、光分岐部３０で分岐された第２分岐光Ｌ２２の周波数を周波数ｆｂだけ低周波方向にシフトさせてプローブ光Ｌ３２とする。尚、周波数ｆｂは固定ではなく、制御処理部３８の制御によって変更される（掃引される）。

光アイソレータ３２は、光入力端及び光出力端を備える。光入力端は光周波数シフタ３１と接続され、光出力端は被測定光ファイバＦＵＴの他端と接続される。光アイソレータ３２は、光入力端に入力されるプローブ光Ｌ３２を透過させて光出力端から出力する一方、光出力端に入力する光（例えば、被測定光ファイバＦＵＴから出力される光）を遮断する。つまり、光アイソレータ３２は、光周波数シフタ３１から被測定光ファイバＦＵＴに向かうプローブ光Ｌ３２のみを透過させる。

光遅延部１４は、図１に示すものと同じである。光スイッチ３３は、同期信号源３４から出力される同期信号に同期して接続状態又は切断状態になる。光スイッチ３３が接続状態である場合には、光スイッチ３３からは、光分岐部３０で分岐された第１分岐光Ｌ２１がポンプ光Ｌ３１として出力される。これに対し、光スイッチ３３が切断状態である場合には、光スイッチ３３からは、ポンプ光Ｌ３１は出力されない。この光スイッチ３３によって、連続光である第１分岐光Ｌ２１がパルス化されて、ポンプ光Ｌ３１として出力される。同期信号源３４は、制御処理部３８の制御の下で、光スイッチ３３及びロックインアンプ３７で用いられる同期信号を出力する。

光分岐部３５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、光スイッチ３３と接続される。第２ポートは、被測定光ファイバＦＵＴの一端と接続される。第３ポートは、受光部３６と接続される。光分岐部３５は、第１ポートから入力されるポンプ光Ｌ３１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からのプローブ光Ｌ３２及びブリルアン散乱光ＬＳを第３ポートに出力する。このような光分岐部３５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。

受光部３６は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を備えており、光分岐部３５の第３ポートから出力されるプローブ光Ｌ３２及びブリルアン散乱光ＬＳを受光する。受光部３６からは、プローブ光Ｌ３２及びブリルアン散乱光ＬＳの受光結果に応じた受光信号が出力される。

ここで、光スイッチ３３が接続状態である場合（光スイッチ３３からからポンプ光Ｌ３１が出力されている場合）には、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ３２と、被測定光ファイバＦＵＴ内で生じたブリルアン散乱光ＬＳとが受光部３６で受光される。このため、受光部３６からは、上記のプローブ光Ｌ３２及びブリルアン散乱光ＬＳに応じた受光信号（以下、「第１受光信号」という）が出力される。

これに対し、光スイッチ３３が切断状態である場合（光スイッチ３３からからポンプ光Ｌ３１が出力されていない場合）には、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ３２のみが受光部３６で受光される。このため、受光部３６からは、上記のプローブ光Ｌ３２に応じた受光信号（以下、「第２受光信号」という）が出力される。

ロックインアンプ３７は、光スイッチ３３を制御する同期信号に同期して、受光部３６から出力される第１受光信号と第２受光信号とを順に取得し、これら第１受光信号と第２受光信号との差を取ることで、ブリルアン散乱光ＬＳの強度を求める処理を行う。ロックインアンプ３７からは、ブリルアン散乱光ＬＳの強度を示す検出信号Ｓ２が出力される。

制御処理部３８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とともに、ロックインアンプ３７の検出結果を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み分布、温度分布、振動分布等）を測定するために必要な処理を行う。制御処理部３８は、データ取得部３８ａ、信号処理部３８ｂ、測定部３８ｃ、及び制御部３８ｄを備える。

データ取得部３８ａは、制御部３８ｄの制御の下で、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を取得する。具体的に、データ取得部３８ａは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されており、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）が掃引されている場合に、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を順次取得する。また、データ取得部３８ａは、第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されており、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）が掃引されている場合に、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を順次取得する。

信号処理部３８ｂは、制御部３８ｄの制御の下で、データ取得部３８ａで取得された検出信号Ｓ２を用いて、ブリルアンゲインスペクトルを得る処理を行う。具体的に、信号処理部３８ｂは、データ取得部３８ａで順次取得された検出信号Ｓ２に対し、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）を対応づけることによって、ブリルアンゲインスペクトルを得る処理を行う。ここで、データ取得部３８ａで取得される検出信号Ｓ２は、ブリルアン散乱光ＬＳの強度を示す信号である。一方、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）は、ポンプ光Ｌ３１とプローブ光Ｌ３２との周波数差を示すものである。よって、これらを対応づけることでブリルアンゲインスペクトルを得ることができる。

尚、信号処理部３８ｂは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されている場合に、データ取得部３８ａで順次取得された検出信号Ｓ２に対し、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）を対応づけることによって、第１ブリルアンゲインスペクトルを得る。また、信号処理部３８ｂは、第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されている場合に、データ取得部３８ａで順次取得された検出信号Ｓ２に対し、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）を対応づけることによって、第２ブリルアンゲインスペクトルを得る。

測定部３８ｃは、信号処理部３８ｂで得られた第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを読み出す。測定部３８ｃは、これら第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。尚、測定部３８ｃの内部構成は、図２に示す測定部１８ｃの内部構成と同様である。

制御部３８ｄは、信号発生部１０、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂ、光周波数シフタ３１の正弦波信号源３１ａ、同期信号源３４、並びに制御処理部３８のデータ取得部３８ａ、信号処理部３８ｂ、及び測定部３８ｃを制御することで、光ファイバ特性測定装置３の動作を統括して制御する。この制御部３８ｄは、図１に示す制御部１８ｄに対して、いわば、正弦波信号源３１ａ及び同期信号源３４を制御する機能を追加したものである。

制御処理部３８は、図１に示す制御処理部１８と同様に、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現することができる。制御処理部３８の機能は、例えば、それらの機能を実現するプログラムをコンピュータにインストールすることによりソフトウェア的に実現される。つまり、制御処理部３８の機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

制御処理部３８の機能を実現するプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で配布されても良く、インターネット等のネットワークを介して配布されても良い。尚、制御処理部３８の機能は、ＦＰＧＡ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
本実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１とは測定原理が異なるものの、概ね、図３に示すフローチャートで示される動作と同様の動作が行われる。このため、以下では、図３を参照しながら、本実施形態の光ファイバ特性測定装置３の動作について説明する。

図３に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における測定点の位置及び予め設定された空間分解能から、光源１１ａの変調周波数ｆｍ及び変調振幅Δｆを設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。この処理は、制御処理部３８の制御部３８ｄが、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂに対して行う。この処理が行われることで、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における相関ピークの位置及び相関ピークの間隔が決定される。

次に、光源１１ａの線幅を第１スペクトル幅にして第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得する処理が、制御部３８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１２）。この処理が開始されると、まず、光周波数シフタ３１でプローブ光Ｌ３２に与える周波数シフト量（周波数ｆｂ）の初期値を正弦波信号源３１ａに設定する処理が制御部３８ｄによって行われる。次いで、駆動信号生成部１１ｂが制御部３８ｄによって制御され、駆動信号生成部１１ｂから光源１１ａに対し駆動信号Ｄ１が出力される。尚、ここでは、信号発生部１０の制御は行われず、信号ＳＧは出力されない。

駆動信号Ｄ１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第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が出力される。光源１１ａから出力された連続光Ｌ１は、光分岐部３０に入射して第１分岐光Ｌ２１と第２分岐光Ｌ２２とに分岐される。分岐された第２分岐光Ｌ２２は、光周波数シフタ３１に入射して周波数が周波数ｆｂだけシフトされてプローブ光Ｌ３２とされる。このプローブ光Ｌ３２は、光アイソレータ３２を介して被測定光ファイバＦＵＴの他端から被測定光ファイバＦＵＴに入射し、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していく。

また、分岐された第１分岐光Ｌ２１は、光遅延部１４を介して光スイッチ３３に入射する。光スイッチ３３が接続状態である場合には、光スイッチ３３に入射した第１分岐光Ｌ２１は、光スイッチ３３からポンプ光Ｌ３１として出力される。光スイッチ３３から出力されたポンプ光Ｌ３１は、光分岐部３５を介して被測定光ファイバＦＵＴの一端から被測定光ファイバＦＵＴに入射し、被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播していく。

被測定光ファイバＦＵＴ内において、ポンプ光Ｌ３１とプローブ光Ｌ３２とが互いに逆方向に伝播するに伴い、被測定光ファイバＦＵＴ内ではブリルアン散乱光ＬＳ（後方散乱光）が順次発生する。被測定光ファイバＦＵＴ内で発生したブリルアン散乱光ＬＳは、ポンプ光Ｌ３１が伝播する方向とは反対の方向に伝播し、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ３２とともに、被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出されたプローブ光Ｌ３２及びブリルアン散乱光ＬＳは、光分岐部３５を介した後に受光部３６で受光され、受光部３６からは第１受光信号が出力される。この第１受光信号は、ロックインアンプ３７で取得される。

次に、光スイッチ３３が切断状態になると、光スイッチ３３からはポンプ光Ｌ３１が出力されない。すると、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ３２のみが被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出される。被測定光ファイバＦＵＴの一端から射出されたプローブ光Ｌ３２は、光分岐部３５を介した後に受光部３６で受光され、受光部３６からは第２受光信号が出力される。この第２受光信号は、ロックインアンプ３７で取得される。

第１受光信号と第２受光信号とが取得されると、ロックインアンプ３７では、第１受光信号と第２受光信号との差を取って、ブリルアン散乱光ＬＳの強度を求める処理が行われる。この処理が行われると、ロックインアンプ３７からブリルアン散乱光ＬＳの強度を示す検出信号Ｓ２が出力される。この検出信号Ｓ２は、制御処理部３８のデータ取得部３８ａで取得され、信号処理部３８ｂに記憶される。

以上の処理が終了すると、制御部３８ｄによって正弦波信号源３１ａが制御され、光周波数シフタ３１でプローブ光Ｌ３２に与える周波数シフト量（周波数ｆｂ）を順次変更しながら（掃引しながら）、上述した動作と同様の動作が繰り返し行われる。プローブ光Ｌ３２に与える周波数シフト量（周波数ｆｂ）の掃引が完了すると、信号処理部３８ｂにおいて、第１ブリルアンゲインスペクトルを求める処理が行われる。具体的には、信号処理部３８ｂに順次記憶された検出信号Ｓ２に対し、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）を対応づけることによって、第１ブリルアンゲインスペクトルを得る処理が信号処理部３８ｂで行われる。

次いで、光源１１ａの線幅を第２スペクトル幅にして第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を取得する処理が、制御部３８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１３）。この処理は、以下の２点を除いて、ステップＳ１２で行われる処理と同様である。このため、ステップＳ１３で行われる処理の詳細な説明は省略する。
・駆動信号生成部１１ｂに加えて信号発生部１０が制御部３８ｄによって制御され、変調周波数ｆｍで周波数変調された第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源１１ａから出力される点、
・第１ブリルアンゲインスペクトルに代えて第２ブリルアンゲインスペクトルを得る処理が信号処理部３８ｂで行われる点

続いて、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分を算出し（ステップＳ１４）、算出された差分が最大になる周波数を算出し（ステップＳ１５）、算出された周波数に基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理（ステップＳ１６）が、測定部３８ｃで行われる。以上の処理が終了すると、測定終了であるか否かが制御部３８ｄで判断され（ステップＳ１７）、測定終了でない場合（「ＮＯ」の場合）にはステップＳ１１に戻り、測定終了の場合(「ＹＥＳ」の場合）には、測定結果を表示する処理が、制御部３８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１８）。以上の処理にて、図３に示す一連の処理が終了する。

以上の通り、本実施形態では、第１スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ３１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、第２スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ３１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させて第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を取得している。そして、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づ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、被測定光ファイバＦＵＴに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる。

〔第４実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図８は、本発明の第４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８においては、図７に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。図８に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置４は、図７に示す光ファイバ特性測定装置３の信号発生部１０を省略し、制御処理部３８に代えて制御処理部４０を設けた構成である。

前述した第３実施形態の光ファイバ特性測定装置３は、第１実施形態の光ファイバ特性測定装置１と同様に、第１，第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ３１）を順に被測定光ファイバＦＵＴに入射させ、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを順に取得するものであった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置４は、第２実施形態の光ファイバ特性測定装置２と同様に、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１（ポンプ光Ｌ３１）を被測定光ファイバＦＵＴに入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、取得した第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を用いて、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めるものである。

尚、本実施形態で求められる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２は、演算によって求められるものであるから、厳密には、第３実施形態で得られる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とは異なるものである。本実施形態で求められる第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２は、いわば、被測定光ファイバＦＵＴに入射される光のスペクトル幅が第２スペクトル幅である場合に得られるであろう（得られると期待される）ブリルアンゲインスペクトルである。

制御処理部４０は、光ファイバ特性測定装置４の動作を統括して制御するとともに、ロックインアンプ３７の検出結果を用いて、被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み分布、温度分布、振動分布等）を測定するために必要な処理を行う。制御処理部４０は、データ取得部４０ａ、信号処理部４０ｂ、測定部４０ｃ、及び制御部４０ｄを備える。

データ取得部４０ａは、制御部４０ｄの制御の下で、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を取得する。具体的に、データ取得部４０ａは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されており、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）が掃引されている場合に、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を順次取得する。また、データ取得部４０ａは、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されており、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）が掃引されている場合に、ロックインアンプ３７から出力される検出信号Ｓ２を順次取得する。

信号処理部４０ｂは、第１信号処理部４１及び第２信号処理部４２を備えており、制御部４０ｄの制御の下で、データ取得部４０ａで取得された検出信号Ｓ２を用いて、ブリルアンゲインスペクトルを得る処理を行う。第１信号処理部４１は、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１が光源部１１から出力されている場合に、データ取得部４０ａで順次取得された検出信号Ｓ２に対し、プローブ光Ｌ３２の周波数シフト量（周波数ｆｂ）を対応づけることによって、第１ブリルアンゲインスペクトルを得る処理を行う。

第２信号処理部４２は、第１信号処理部４１で得られた第１ブリルアンゲインスペクトルを読み出し、読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理を行う。具体的に、第２信号処理部４２は、第１信号処理部４１から読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルと単峰性スペクトルとの畳み込み演算を行って、第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理を行う。

ここで、畳み込み演算に用いる単峰性スペクトルは、第２実施形態と同様に、図４（ａ）に示す第１ブリルアンゲインスペクトルにおける前景光スペクトルを鈍らせ（ピーク周波数ｆｐ１における信号強度を低下させ）、且つ、背景光スペクトルの形状を概ね維持できるものを用いることができる。このような、単峰性スペクトルとしては、例えば、ローレンツ型スペクトル、ガウス型スペクトル、又は方形窓型スペクトルが挙げられる。

畳み込み演算に用いる単峰性スペクトルのスペクトル幅（例えば、半値全幅）は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅（例えば、３０ＭＨｚ程度）よりも広ければ良い。単峰性スペクトルのスペクトル幅は、ブリルアン散乱光のスペクトル幅の２～４倍程度（例えば、１００ＭＨｚ）が望ましい。

測定部４０ｃは、第１信号処理部４１で得られた第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２信号処理部４２で求められた第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とを読み出す。測定部４０ｃは、これら第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する。尚、測定部４０ｃの内部構成は、図２に示す測定部１８ｃの内部構成と同様である。

制御部４０ｄは、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂ、光周波数シフタ３１の正弦波信号源３１ａ、同期信号源３４、並びに制御処理部４０のデータ取得部４０ａ、信号処理部４０ｂ、及び測定部４０ｃを制御することで、光ファイバ特性測定装置４の動作を統括して制御する。この制御部４０ｄは、図７に示す制御部３８ｄから、図７に示す信号発生部１０の制御を行う機能が省かれたものである。

制御処理部４０は、図３に示す制御処理部３８と同様に、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現することができる。制御処理部４０の機能は、例えば、それらの機能を実現するプログラムをコンピュータにインストールすることによりソフトウェア的に実現される。つまり、制御処理部４０の機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

制御処理部４０の機能を実現するプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で配布されても良く、インターネット等のネットワークを介して配布されても良い。尚、制御処理部４０の機能は、ＦＰＧＡ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
本実施形態の光ファイバ特性測定装置４は、第２実施形態の光ファイバ特性測定装置２とは測定原理が異なるものの、概ね、図６に示すフローチャートで示される動作と同様の動作が行われる。このため、以下では、図６を参照しながら、本実施形態の光ファイバ特性測定装置４の動作について説明する。

図６に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における測定点の位置及び予め設定された空間分解能から、光源１１ａの変調周波数ｆｍ及び変調振幅Δｆを設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。この処理は、制御処理部４０の制御部４０ｄが、光源部１１の駆動信号生成部１１ｂに対して行う。この処理が行われることで、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における相関ピークの位置及び相関ピークの間隔が決定される。

次に、光源１１ａの線幅を第１スペクトル幅にして第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得する処理が、制御部４０ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１２）。この処理は、データ取得部４０ａで取得された検出信号Ｓ２が、第１信号処理部４１に記憶される点を除いて第３実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次いで、光源１１ａの線幅を太らせたならば得られるであろう第２ブリルアンゲインスペクトルを演算によって求める処理が第２信号処理部４２で行われる（ステップＳ２０）。具体的には、第１信号処理部４１に記憶された第１ブリルアンゲインスペクトルを読み出し、読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理が第２信号処理部４２で行われる。より具体的には、第１信号処理部４１から読み出した第１ブリルアンゲインスペクトルと単峰性スペクトル（例えば、スペクトル幅が１００ＭＨｚのガウス型スペクトル）との畳み込み演算を行って、第２ブリルアンゲインスペクトルを求める処理が、第２信号処理部４２で行われる。

以上の処理が終了すると、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２との差分を算出し（ステップＳ１４）、算出された差分が最大になる周波数を算出し（ステップＳ１５）、算出された周波数に基づいて、被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する処理（ステップＳ１６）が、測定部４０ｃで行われる。以上の処理が終了すると、測定終了であるか否かが制御部４０ｄで判断され（ステップＳ１７）、測定終了でない場合（「ＮＯ」の場合）にはステップＳ１１に戻り、測定終了の場合(「ＹＥＳ」の場合）には、測定結果を表示する処理が、制御部１８ｄの制御の下で行われる（ステップＳ１８）。以上の処理にて、図６に示す一連の処理が終了する。

以上の通り、本実施形態では、第１スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させて第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を取得し、取得した第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１を用いて第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めている。そして、第１ブリルアンゲインスペクトルＢ１と第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２とに基づ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、被測定光ファイバＦＵＴに加わる大きな歪みや温度変化も誤りなく測定することができる。

また、本実施形態では、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を演算により求めているため、第１実施形態のように、第２ブリルアンゲインスペクトルＢ２を得るために、第２スペクトル幅を有するポンプ光Ｌ１１を被測定光ファイバＦＵＴに入射させる必要はない。このため、第１実施形態よりも測定に要する時間を短縮することができる。また、信号発生部１０等のハードウェアを追加することなく制御処理部４０の機能を実現するソフトウェアの変更のみで対応することができる。

以上、本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置、光ファイバ特性測定プログラム、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、上記第１，第３実施形態では、分布帰還型レーザダイオードを備える光源１１ａに対し、信号ＳＧが重畳されていない駆動信号Ｄ１を供給して第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１を出力させ、信号ＳＧが重畳されている駆動信号Ｄ１を供給して第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１を出力させていた。しかしながら、分布ブラッグ反射型レーザダイオード（ＤＢＲ－ＬＤ：Distributed Bragg Reflector Laser Diode）を備える光源１１ａの駆動電流の周波数又は位相を調整することで、第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１又は第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１を出力させるようにしても良い。

或いは、光源１１ａと光分岐部３０との間に、光周波数シフタ（図示省略）を設け、光源１１ａから出力された第１スペクトル幅を有する連続光Ｌ１をそのまま透過させたり、第２スペクトル幅を有する連続光Ｌ１に変換したりしても良い。尚、上記の光周波数シフタとしては、例えば、ＳＳＢ変調器を用いることができる。或いは、強度変調器と光フィルタとの組み合わせからなるものを用いることができる。

また、上述した第１，２実施形態では、光検出部１６によって光ヘテロダイン検波を行っていたが、光ホモダイン検波を行うようにしても良い。つまり、ポンプ光Ｌ１１又は参照光Ｌ１２に対し、ブリルアン周波数シフト量と同程度の周波数シフトを与えておき、ブリルアン散乱光ＬＳと参照光Ｌ１２との周波数差を小さく（或いは、ゼロにする）して検波するようにしても良い。尚、ブリルアン散乱光ＬＳと参照光Ｌ１２との周波数差を小さくした場合には、周波数解析部１７として低周波ＥＳＡを用いるのが望ましい。また、ブリルアン散乱光ＬＳと参照光Ｌ１２との周波数差をゼロにした場合には、周波数解析部１７を省略し、ポンプ光Ｌ１１又は参照光Ｌ１２に対して与える周波数シフト量を掃引することが望ましい。

また、上述した第１，第２実施形態における光分岐部１２及び第３，４実施形態における光分岐部３０は、連続光Ｌ１を同じ強度比で分岐するものであっても、異なる強度比で分岐するものであっても良い。光分岐部１２及び光分岐部３０の分岐比は、以降の光学系の許容入力強度を考慮して設定されていても良い。また、光分岐部１２及び光分岐部３０が、連続光Ｌ１を異なる強度比で分岐するものである場合には、分岐された光のうちの強度が低い光を光アンプ等で増幅するようにしても良い。

また、上述した第３，４実施形態では、光分岐部３０と光アイソレータ３２との間に設けられた光周波数シフタ３１によって、第２分岐光Ｌ２２（プローブ光Ｌ３２）の周波数を低周波方向にシフトさせる例について説明した。しかしながら、光分岐部３０と光スイッチ３３との間に光周波数シフタ３１を設け、第１分岐光Ｌ２１（ポンプ光Ｌ３１）の周波数を高周波方向にシフトさせても良い。

また、上述した第１，第２実施形態では、光遅延部１４が、光分岐部１２と合波部１５との間に設けられていたが、光遅延部１４は、光分岐部１２と光分岐部１３との間、又は光分岐部１３と合波部１５との間に設けられていても良い。同様に、上述した第３，第４実施形態では、光遅延部１４が、光分岐部１２と光スイッチ３３との間に設けられていたが、光遅延部１４は、光分岐部１２と光周波数シフタ３１との間、又は光周波数シフタ３１と光アイソレータ３２との間に設けられていても良い。

また、上記実施形態では、説明を簡単にするために、被測定光ファイバＦＵＴには相関ピークが１つのみ現れるとして説明した。被測定光ファイバＦＵＴに相関ピークが複数現れる場合には、例えば、二重変調法と呼ばれる手法又は時間ゲート法と呼ばれる手法を用いて、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が抽出されるようにすれば良い。

１～４ 光ファイバ特性測定装置
１０ 信号発生部
１１ 光源部
１１ａ 光源
１１ｂ 駆動信号生成部
１２，１３ 光分岐部
１４ 光遅延部
１５ 合波部
１６ 光検出部
１７ 周波数解析部
１８，２０ 制御処理部
１８ａ，２０ａ データ取得部
１８ｂ，２０ｂ 信号処理部
１８ｃ，２０ｃ 測定部
１８ｄ，２０ｄ 制御部
１９ａ 差分算出部
１９ｂ 特性測定部
２１ 第１信号処理部
２２ 第２信号処理部
３０ 光分岐部
３１ 光周波数シフタ
３２ 光アイソレータ
３３ 光スイッチ
３４ 同期信号源
３５ 光分岐部
３６ 受光部
３７ ロックインアンプ
３８，４０ 制御処理部
３８ａ，４０ａ データ取得部
３８ｂ，４０ｂ 信号処理部
３８ｃ，４０ｃ 測定部
３８ｄ，４０ｄ 制御部
４１ 第１信号処理部
４２ 第２信号処理部
Ｂ１ 第１ブリルアンゲインスペクトル
Ｂ２ 第２ブリルアンゲインスペクトル
Ｄ１ 駆動信号
ＦＵＴ 被測定光ファイバ
Ｌ１ 連続光
Ｌ１１ ポンプ光
Ｌ１２ 参照光
Ｌ２１ 第１分岐光
Ｌ２２ 第２分岐光
Ｌ３１ ポンプ光
Ｌ３２ プローブ光
ＬＳ ブリルアン散乱光
Ｓ１，Ｓ２ 検出信号

Claims (12)

1. 被測定光ファイバに光を入射させて得られるブリルアン散乱光を検出する光検出部と、
   前記光検出部から出力される検出信号に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトルと、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトルとを得る信号処理部と、
   前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づ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. 前記第２幅は、前記被測定光ファイバから得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトル幅よりも広い、請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
3. 前記被測定光ファイバに入射される、スペクトル幅が前記第１幅である光又はスペクトル幅が前記第２幅である光を射出する光源部を備える請求項１又は請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
4. 前記光源部は、駆動信号によって駆動されてスペクトル幅が前記第１幅である光を射出する光源と、
   前記駆動信号を処理して前記光源から射出される光のスペクトル幅を前記第２幅にし、又は前記光源から射出された光を変調してスペクトル幅を前記第２幅にする変調部と、
   を備える請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
5. 前記光源部にスペクトル幅が前記第１幅である光を射出させて前記信号処理部に前記第１ブリルアンゲインスペクトルを取得させ、前記光源部にスペクトル幅が前記第２幅である光を射出させて前記信号処理部に前記第２ブリルアンゲインスペクトルを取得させる制御部を備える、請求項３又は請求項４記載の光ファイバ特性測定装置。
6. 前記被測定光ファイバに入射されるスペクトル幅が前記第１幅である光を射出する光源部を備えており、
   前記信号処理部は、前記光源部から射出された光が前記被測定光ファイバに入射された場合に前記光検出部から出力される検出信号に基づいて、前記第１ブリルアンゲインスペクトルを求める第１信号処理部と、
   前記第１信号処理部で求められた前記第１ブリルアンゲインスペクトルを用いて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第２幅である場合に得られるであろう前記第２ブリルアンゲインスペクトルを求める第２信号処理部と、
   を備える請求項１又は請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
7. 前記第２信号処理部は、前記第１信号処理部で求められた前記第１ブリルアンゲインスペクトルと、単峰性スペクトルとの畳み込み演算を行って、前記第２ブリルアンゲインスペクトルを求める、請求項６記載の光ファイバ特性測定装置。
8. 周波数変調された変調光をポンプ光と参照光とに分岐する第１光分岐部と、
   前記ポンプ光を前記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で生じた前記ブリルアン散乱光を出力する第２光分岐部と、
   を備え、
   前記光検出部は、前記ブリルアン散乱光と前記参照光との干渉光を検出する、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
9. 周波数変調された変調光を第１分岐光と第２分岐光とに分岐する第３光分岐部と、
   前記第１分岐光又は前記第２分岐光の周波数をシフトさせるシフト部と、
   前記第１分岐光をポンプ光として出力するか否を切り替える光スイッチと、
   前記光スイッチから出力される前記ポンプ光を前記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の他端から入射して前記被測定光ファイバを介した前記第２分岐光としてのプローブ光及び前記被測定光ファイバ内で生じた前記ブリルアン散乱光を出力する第４光分岐部と、
   を備え、
   前記光検出部は、前記光スイッチから前記ポンプ光が出力されている場合に前記第４光分岐部から出力される前記ブリルアン散乱光及び前記プローブ光と、前記光スイッチから前記ポンプ光が出力されていない場合に前記第４光分岐部から出力される前記プローブ光との差から前記ブリルアン散乱光を検出する、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
10. 前記測定部は、前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとの差分を求める差分算出部と、
    前記差分算出部で求められた前記差分の大きさが最大となる周波数からブリルアン周波数シフト量を求めて、前記被測定光ファイバの特性を測定する特性測定部と、
    を備える請求項１から請求項９の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
11. コンピュータに、
    被測定光ファイバに光を入射させて得られるブリルアン散乱光を検出して得られる検出信号に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトルと、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトルとを得る信号処理ステップと、
    前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定ステップと、
    を実行させるための光ファイバ特性測定プログラム。
12. 被測定光ファイバに光を入射させて得られるブリルアン散乱光を検出して得られる検出信号に基づいて、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が第１幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第１ブリルアンゲインスペクトルと、前記被測定光ファイバに入射される光のスペクトル幅が前記第１幅よりも広い第２幅である場合に得られる前記ブリルアン散乱光のスペクトルである第２ブリルアンゲインスペクトルとを得る信号処理ステップと、
    前記第１ブリルアンゲインスペクトルと前記第２ブリルアンゲインスペクトルとに基づいて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定ステップと、
    を有する光ファイバ特性測定方法。

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