光線路監視装置及び光線路監視システム及び光線路監視方法
【課題】本発明は、光パルスのパルス幅を変更することなくフレネル反射及びレイリー散乱の両方を測定することができる光線路監視装置及び光線路監視方法の提供を目的とする。
【解決手段】本願発明の光線路監視装置１０１は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力する光パルス発生部１１と、光パルス発生部１１からの光パルスが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域で受光する受光部１３と、を備える。
【解決手段】本願発明の光線路監視装置１０１は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力する光パルス発生部１１と、光パルス発生部１１からの光パルスが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域で受光する受光部１３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光線路監視装置及び光線路監視方法に関し、特にＯＴＤＲを用いた光線路監視装置及び光線路監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバからなる光線路の損失又は破断点を検出するためのＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のＯＴＤＲは、光パルスを光ファイバに出力し、光ファイバで反射された戻り光を受光する。このとき、光ファイバの測定波形が一定以上のＳＮ比で得られるように、光パルスの波高値及びパルス幅を自動設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７４６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＯＴＤＲでは、フレネル反射のように高いレベルの反射光を測定する場合とレイリー散乱のように低いレベルの反射光を測定する場合がある。距離分解能を高くするにはパルス幅を狭くする必要があるが、レイリー散乱のような低いレベルでは必要なＳ／Ｎ比を確保できない。このようにフレネル反射を測定する際に適した光パルスのパルス幅と、レイリー散乱を測定する際に適した光パルスのパルス幅とは異なる。
【０００５】
特許文献１のＯＴＤＲを光線路監視装置に用いた場合は、フレネル反射の測定のときとレイリー散乱の測定のときとで、光パルスのパルス幅を変更しなければならない。光パルスのパルス幅を変更するためには、光パルスを発生するための回路が複雑になる。
【０００６】
また、後述のように、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、フレネル反射より高い反射率を有する反射用ＷＤＭフィルタが光線路に組み込まれており、測定する対象光ごとの光強度レベルが桁違いに異なる。このためパルス幅の調整時間が長くなって全体の測定時間が長くなり、光線路監視装置のように速報性が要求される用途では大きな問題となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射からレイリー散乱までの桁違いにレベルが異なる測定対象光の光強度を短時間で測定することができる光線路監視装置、光線路監視システム及び光線路監視方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明の光線路監視装置及び光線路監視方法は、
ピーク形状を有する光パルスを用い、光パルスが光ファイバで反射された戻り光を、光パルスのピーク形状を維持する第１の周波数帯域及び第１の周波数帯域よりも狭い第２の周波数帯域で受光することを特徴とする。
【０００９】
受光部がピーク形状を維持する第１の周波数帯域で受光することで、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定することができる。受光部が第２の周波数帯域で受光することで、レイリー散乱を測定することができる。これにより、本願発明の光線路監視装置は、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１０】
具体的には、本願発明の光線路監視装置は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス発生部（１１）と、前記光パルス発生部からの光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する受光部（１３）と、を備える。
【００１１】
第１の周波数帯域で受光するため、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射を測定することができる。第２の周波数帯域で受光するため、レイリー散乱を測定することができる。これにより、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１２】
本願発明の光線路監視装置では、前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、パルス幅の異なる複数の矩形パルスを合成した光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１３】
本願発明の光線路監視装置では、前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、単パルス光の裾を広がらせた光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１４】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記戻り光を受光する受光器（３１）と、前記受光器からのアナログ信号を２つに分配及び少なくとも片方の信号を前記第１の周波数帯域で増幅する高周波信号分配・増幅器（３２）と、を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１５】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で受光する受光系を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１６】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光する受光器（３１）と、前記受光器からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する増幅器（３３）と、前記増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（３５）と、前記ＡＤＣからのデジタル信号より前記第１の周波数帯域の成分と前記第２の周波数帯域の成分をそれぞれ抽出するデジタル演算回路（３４）と、を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１７】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部が前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第１演算処理部（１４−１）と、前記第１演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第１演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第１記憶部（１７−１）と、前記第１記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定部（１８−１）と、を備えてもよい。
本発明により、所定距離におけるフレネル反射の反射レベルが低下したか否かを判定することができる。これにより、被測定光線路がＰＯＮである場合に、いずれの光ファイバで損失又は破断点が生じているのかを判定することができる。
【００１８】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部が前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第２演算処理部（１４−２）と、前記第２演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第２演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第２記憶部（１７−２）と、前記第２記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第２判定部（１８−２）と、を備えてもよい。
本発明により、レイリー散乱の反射レベルが低下した距離を判定することができる。これにより、被測定光線路がＰＯＮである場合に、損失又は破断点が生じている距離を特定することができる。
【００１９】
具体的には、本願発明の光線路監視システムは、本願発明に係る光線路監視装置（１０１）と、１本の光ファイバ（２１）が光スプリッタ（２２）で複数本の光ファイバ（２３−１〜２３−Ｎ）に分岐されているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の前記１本の光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを前記１本の光ファイバに合波するとともに、前記複数本の光ファイバで反射された前記戻り光を前記光線路監視装置に分波する挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ（９３）と、前記ＰＯＮの前記複数本の各光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを反射する反射用ＷＤＭフィルタ（９４−１〜９４−Ｎ）と、を備える。
【００２０】
本発明により、光線路監視装置からの光パルスをＰＯＮの上流に入力し、下流の各反射用ＷＤＭフィルタで反射させることができる。これにより、複数本の各光ファイバを監視することができる。ここで、本願発明の光線路監視装置を用いているため、本願発明の光線路監視システムは、複数本の各光ファイバの反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２１】
具体的には、本願発明の光線路監視方法は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス出力手順（Ｓ１０１）と、前記光パルス出力手順で出力した前記光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する戻り光受光手順（Ｓ１０２）と、を順に有する。
【００２２】
戻り光受光手順において第１の周波数帯域で受光するため、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定することができる。戻り光受光手順において第２の周波数帯域で受光するため、レイリー散乱を測定することができる。これにより、本願発明の光線路監視方法を実行することで、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２３】
本願発明の光線路監視方法では、前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、パルス幅の異なる複数の矩形パルスを合成した光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２４】
本願発明の光線路監視方法では、前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、単パルス光の裾を広がらせた光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２５】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２６】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で同時に受光してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２７】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から前記第１の周波数帯域の周波数成分及び前記第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２８】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定手順（Ｓ１１１）を前記戻り光受光手順の後にさらに有してもよい。
本発明により、被測定線路がＰＯＮである場合に、所定距離における反射用ＷＤＭフィルタからの反射の反射レベルが低下したか否かを判定することができる。これにより、各ＯＮＵが接続されたいずれの光ファイバで損失又は破断点が生じているのかを判定することができる。
【００２９】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び前記最新以外のＯＴＤＲ波形を比較する第２判定手順（Ｓ１１２）を前記戻り光受光手順の後にさらに有してもよい。
本発明により、レイリー散乱の反射レベルが低下した距離を判定することができる。これにより、被測定光ファイバがＰＯＮである場合に、損失または破断の発生位置をより明確に検出することができる。
【００３０】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射からレイリー散乱までの桁違いにレベルが異なる測定対象光の光強度を短時間で測定することができる光線路監視装置、光線路監視システム及び光線路監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係る光線路監視システムの一例を示す。
【図２】実施形態１に係る光線路監視装置の一例を示す。
【図３】表示部での表示例であり、（ａ）は受光部が第１の周波数帯域で受光した場合を示し、（ｂ）は受光部が第２の周波数帯域で受光した場合を示す。
【図４】光パルスＰｆの形状の一例を示し、（ａ）は光パルスＰｆの形状の第１例を示し、（ｂ）は光パルスＰｆの形状の第２例を示し、（ｃ）は光パルスＰｆの形状の第３例を示す。
【図５】光パルスＰｆの形状の第１例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。
【図６】第１のパルスの配置例であり、（ａ）は第１の配置例を示し、（ｂ）は第２の配置例を示し、（ｃ）は第３の配置例を示す。
【図７】光パルスＰｆの形状の第２例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。
【図８】受光部の第１例を示す。
【図９】受光部の第１例の別形態を示す。
【図１０】実施形態１に係る光線路監視方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】判定手順Ｓ１０３の具体例を示す説明図である。
【図１２】受光部の第２例を示す。
【図１３】受光部の第３例を示す。
【図１４】別形態のデジタル演算回路を備える受光部の第３例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３４】
（実施形態１）
図１に、実施形態１に係る光線路監視システムの一例を示す。本実施形態に係る光線路監視システムは、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）９１と、ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）９２−１〜９２−Ｎと、ＯＬＴ９１及びＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎを接続する被測定光ファイバ１００と、挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ９３と、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎと、光線路監視装置１０１と、を備える。被測定光ファイバ１００は、例えば、１本の光ファイバ２１が光スプリッタ２２でＮ本（Ｎは２以上の整数。）の光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに分岐されているＰＯＮである。光スプリッタ２２の分岐数Ｎは、例えば、８であってもよいし、１２８であってもよい。
【００３５】
挿入用ＷＤＭフィルタ９３は、１本の光ファイバ２１に挿入され、光線路監視装置１０１からの光パルスＰｆを１本の光ファイバ２１に合波するとともに、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎで反射された戻り光Ｐｂを光線路監視装置１０１に分波する。反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎは、各光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに挿入され、光線路監視装置１０１からの光パルスＰｆを反射する。例えば、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１は光ファイバ２３−１のＯＮＵ９２−１側の端部に挿入され、反射用ＷＤＭフィルタ９４−Ｎは光ファイバ２３−ＮのＯＮＵ９２−Ｎ側の端部に挿入される。
【００３６】
光線路監視装置１０１は、光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力し、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを受光することでＯＴＤＲ測定を行う。このとき、光線路監視装置１０１はＯＬＴ９１からの信号光の波長とは異なる監視用波長を用いて監視を行う。ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎではこの監視用信号によって信号品質が劣化しないよう、監視用波長阻止フィルタとしての機能を有する反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎが取り付けられている。このフィルタはＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）または誘電体多層膜などで構成されており、監視用波長に対して高い反射率を持っている。
【００３７】
また、各ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎの設置においてファイバ長を調整することにより、基準点Ｌｏからの各ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎまでの距離はそれぞれ異なっている。よって設置工事時における光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのファイバ長情報と実際の反射点までの距離によって、各反射点が具体的にどのＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎを表しているか判るようになっている。
【００３８】
光ファイバ２３−１〜２３−Ｎの長さの違いは数ｍ程度の場合もあり、この違いを検出するため、光パルスＰｆには幅の狭いパルスを有する。まず敷設後など正常時に測定してＯＴＤＲ波形を保存する。監視開始後は得られたＯＴＤＲ波形をこの正常時のＯＴＤＲ波形と比較し、両者に差異が生じた場合は、異常発生と判断し、異常が発生したＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎの番号を求める。図１の例ではＯＮＵ９２−１の光線路中に損失が発生した例を示している。
【００３９】
実際に異常が発生した位置についてはレイリー散乱の不連続点から求めるが、これは反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎで反射された戻り光Ｐｂの光強度よりもはるかに低いレベルにある。このため、ＯＴＤＲ波形を測定する平均化時間を長くするか、光パルスＰｆの有するパルス幅を広くするか、或いは平均化時間を長くしかつ光パルスＰｆの有するパルス幅を広くしたりすることにより求める。
【００４０】
ここで、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱とを個別に求めると以下のような問題が生じる。
（第１の問題点）例えば、Ｎが小さい場合の反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射の測定時には平均化時間は５秒程度の場合も有るが、障害が検出されてレイリー散乱測定に切り替えた場合の平均化時間は１４４秒である。レイリー散乱測定中に反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射が求められないとすれば、この間は新たな障害の発生を検出することができなくなる。ここでＰＯＮの分岐数が多い場合、その分岐損の増加にあわせてこのレイリー散乱測定時の平均化時間を長く取らなければならず、例えば６０分の場合もある。従って、ＰＯＮの分岐数が多い場合、新たな障害の発生を監視できない時間が増えてしまうという問題がある。
【００４１】
（第２の問題点）段落００３８で述べた様に、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射の正常時の波形測定は監視開始前に一度行われるのみとした場合、監視期間が数ヶ月以上になると、季節による温度変化などで基準点から反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎまでの距離が変化してくる。また、ファイバ架設の張力も変わり若干ながら光レベルも変化する。従って、数ヶ月以上前の正常時波形と比較するためには、これらの変動を考慮する必要があり、アルゴリズムの複雑化、或いは、精度の低下を招く。
【００４２】
（第３の問題点）例えば、広いパルス幅及び／又は長い平均化時間による測定時には、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎの大きな反射によるデッドゾーンや反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎでの反射折り返しによるゴースト波形が重層する。このため、分岐数Ｎが増えると、レイリー散乱測定による反射点の検出は困難となる。特に破断ではなく曲げ損失などではさらに検出が困難となる。
【００４３】
そこで、光線路監視装置１０１は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを用い、光パルスが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で同時に受光することを特徴とする。これにより、障害発生の監視不能時間を無くし、障害検出の精度や障害位置の特定精度を向上することで、上記第１の問題点を解決する。これと第１の記憶部を組み合わせることで第２の問題点を、さらに第２記憶部を備えることで第３の問題点を解決する。
【００４４】
図２に、光線路監視装置１０１の一例を示す。本実施形態に係る光線路監視装置１０１は、光パルス発生部１１と、サーキュレータ１２と、受光部１３と、第１演算処理部１４−１と、第２演算処理部１４−２と、第１記憶部１７−１と、第２記憶部１７−２と、第１判定部１８−１と、第２判定部１８−２と、表示部１５と、光入出力端子１６と、を備える。
【００４５】
光入出力端子１６は、被測定光ファイバ１００に接続される。光パルス発生部１１は、光パルスＰｆを発生する。サーキュレータ１２は、光パルス発生部１１からの光パルスＰｆを光入出力端子１６に出力する。これにより、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００に出力される。光パルスＰｆの波形は一定である。
【００４６】
光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射されて戻り光Ｐｂが発生する。戻り光Ｐｂは光入出力端子１６に入力される。サーキュレータ１２は、戻り光Ｐｂを受光部１３に出力する。受光部１３は、複数の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する。ここで、複数の周波数帯域は、例えば第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域である。第１の周波数帯域は第２の周波数帯域よりも広い。
【００４７】
第１演算処理部１４−１は、受光部１３が第１の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。第１記憶部１７−１は、第１演算処理部１４−１の求めたＯＴＤＲ波形を、第１演算処理部１４−１がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。これにより、幅の狭いパルスにおける正常時データを常時更新することができる。第１判定部１８−１は、第１記憶部１７−１の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。これにより、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのいずれかで損失が生じた場合に、損失の生じた光ファイバを特定することができる。
【００４８】
第２演算処理部１４−２は、受光部１３が第２の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。第２記憶部１７−２は、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。これにより、幅の広いパルスにおける正常時データを常時更新することができる。第２判定部１８−２は、第２記憶部１７−２の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。これにより、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのいずれかで損失が生じた場合に、損失の生じた距離を特定することができる。
【００４９】
図３は、表示部での表示例であり、（ａ）は受光部が第１の周波数帯域で受光した場合を示し、（ｂ）は受光部が第２の周波数帯域で受光した場合を示す。受光部１３が第１の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する場合、パルス幅の狭いパルスを受光するため、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎでの戻り光を高分解能かつ短時間で測定することができる。これにより、光ファイバ２３−１において曲げ損失が発生した場合に、図３（ａ）に示すように、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１からの反射レベルが低下したことを高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００５０】
受光部１３が第２の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する場合、受光部１３は、パルス幅の広いパルスを受光するため、レイリー散乱を、高ＳＮ比で測定することができる。これにより、光ファイバ２３−１の距離Ｌ１−Ｌｏｓｓにおいて曲げ損失が発生した場合に、図３（ｂ）に示すように、距離Ｌ１−Ｌｏｓｓで反射レベルが低下したことを高ＳＮ比で測定することができる。
【００５１】
光パルスＰｆは、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する。光パルスＰｆの最大値における形状は矩形波形状であってもよいし正弦波形状であってもよい。
【００５２】
図４は、光パルスＰｆの形状の一例を示し、（ａ）は光パルスＰｆの形状の第１例を示し、（ｂ）は光パルスＰｆの形状の第２例を示し、（ｃ）は光パルスＰｆの形状の第３例を示す。光パルスＰｆの形状の第１例は、図４（ａ）に示すように、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第２例は、図４（ｂ）に示すように、ピークから波高値が漸減する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第３例は、図４（ｃ）に示すように、ピークから裾に向けてパルス幅が単調に拡大する形状を有する。光パルスＰｆは、裾幅がピーク形状の半値幅の２倍よりも広いことが好ましい。これにより、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能で測定しかつレイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００５３】
光パルスＰｆは、パルス幅の異なる複数のパルスを合成した形状を有していてもよい。光パルスＰｆは、例えば、第１のパルスと、第１のパルスよりもパルス幅の広い第２のパルスと、を合成した形状を有する。この場合、第１のパルスを用いて反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定する。第２のパルスを用いてレイリー散乱を測定する。これにより、１つの光パルスＰｆを用いて、フレネル反射及びレイリー散乱の両方を高ＳＮ比で測定することができる。なお、複数のパルスは、２つのパルスに限らず、３つ以上のパルスであってもよい。
【００５４】
図５は、光パルスＰｆの形状の第１例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。第１のパルスは、図５（ａ）に示すように、パルス幅Ｗ１を有する矩形波である。第２のパルスは、図５（ｂ）に示すように、パルス幅Ｗ２を有する矩形波である。光パルスＰｆの形状の第１例は、第１のパルス及び第２のパルスを合成したパルス形状を有する。
【００５５】
光パルスＰｆの形状の第１例を有するパルスは、電子回路を用いて生成することができる。連続光を光パルスＰｆの形状の第１例を有するパルスで強度変調することで、光パルスＰｆの形状の第１例を有する光パルスＰｆを発生させることができる。
【００５６】
光パルスＰｆのうちのパルス幅Ｗ１の部分は、パルス幅が狭く、波高値の高いパルスとなっている。光パルスＰｆを被測定光ファイバ１００に出力し、パルス幅Ｗ１に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。これにより、被測定光ファイバ１００での反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００５７】
光パルスＰｆのうちのパルス幅Ｗ２の部分は、パルス幅が広く、波高値の低いパルスとなっている。光パルスＰｆを被測定光ファイバ１００に出力し、パルス幅Ｗ２に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。これにより、被測定光ファイバ１００でのレイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００５８】
光パルスにおける第１のパルスの位置は限定しない。図６は、第１のパルスの配置例であり、（ａ）は第１の配置例を示し、（ｂ）は第２の配置例を示し、（ｃ）は第３の配置例を示す。第１の配置例は、第１のパルスがパルスの前方に配置されている。第２の配置例は、第１のパルスがパルスの中央に配置されている。第３の配置例は、第１のパルスがパルスの後方に配置されている。第１のパルスが光パルスにおけるいずれの位置にある場合であっても、パルス幅に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００５９】
図７は、光パルスＰｆの形状の第２例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。光パルスＰｆの形状の第２例は、図７（ｃ）に示すように、ピークから波高値が漸減する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第２例を有する光パルスは、図６（ａ）に示す第１のパルスの形状を有する光を光ファイバ増幅器に通過させることで生成することができる。
【００６０】
受光部１３は、光パルス発生部１１からの光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、複数の周波数帯域で受光する。複数の周波数帯域は、例えば、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域である。
【００６１】
第１の周波数帯域は、光パルスＰｆのピーク形状を維持する周波数帯域である。例えば、第１の周波数帯域は、戻り光Ｐｂのピーク形状のパルス幅に応じた周波数帯域である。光パルスＰｆが図５及び図７に示す光パルスＰｆである場合、パルス幅Ｗ１に応じた周波数帯域である。これにより、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００６２】
第２の周波数帯域は、第１の周波数帯域よりも狭い周波数帯域である。例えば、第２の周波数帯域は、戻り光Ｐｂの最大のパルス幅に応じた周波数帯域である。光パルスＰｆが図５及び図７に示す光パルスＰｆである場合、パルス幅Ｗ２に応じた周波数帯域である。これにより、レイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００６３】
図８に、受光部の第１例を示す。受光部の第１例は、１つの受光器に対し、複数の周波数帯域を持つ電気回路を備える。具体的には、受光部の第１例は、受光器３１と、高周波信号分配・増幅器３２と、第２の増幅器３３−２と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３５−１とＡＤＣ３５−２と、を備える。
【００６４】
受光器３１は、戻り光Ｐｂを受光し光電変換して電気信号を出力する。受光器３１は、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）又はＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。ここでこの受光器は第１の周波数帯域を満足するものである。高周波信号分配・増幅器３２は、受光器３１からの電気信号を分配後、すくなくとも片方を第１の増幅器により第１の周波数帯域で増幅する。なお、図９に示すように、高周波信号分配・増幅器３２は、第１の増幅器により第１の周波数帯域で増幅後、分配してもよい。
【００６５】
ＡＤＣ３５−１は、高周波信号分配・増幅器３２の増幅したアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換して第１演算処理部１４−１に出力する。これにより、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００６６】
第２の増幅器３３−２は、高周波信号分配・増幅器３２からの電気信号を、第２の周波数帯域で増幅する。ＡＤＣ３５−２は、第２の増幅器３３−２の増幅したアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換して第２演算処理部１４−２に出力する。これにより、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００６７】
光線路監視装置１０１は、本実施形態に係る光線路監視方法を実行する。図１０は、本実施形態に係る光線路監視方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る光線路監視方法は、光パルス出力手順Ｓ１０１と、戻り光受光手順Ｓ１０２と、判定手順Ｓ１０３と、を順に有する。
【００６８】
光パルス出力手順Ｓ１０１では、光パルス発生部１１が、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力する。戻り光受光手順Ｓ１０２では、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、受光部１３が、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で受光する。
【００６９】
本実施形態では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光器３１が戻り光Ｐｂを受光して光電変換し、高周波信号分配・増幅器３２が光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を第１の周波数帯域で増幅する。そして、一方のアナログ信号を、ＡＤＣ３５−１がアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換する。第１の増幅器が分配したもう一方のアナログ信号を前記第２の周波数帯域で増幅し、ＡＤＣ３５−２がアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換する。これにより、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００７０】
図１に示す光ファイバ２３−１に曲げ損失Ｌが生じると、図３（ａ）に示す距離Ｌ１における反射レベルは減衰する。そこで、図１に示す光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに損失Ｌが生じているか否かを判定するため、判定手順Ｓ１０３を実行する。
【００７１】
判定手順Ｓ１０３は、戻り光記憶手順Ｓ１１３と、第１判定手順Ｓ１１１と、表示手順Ｓ１１４と、第２判定手順Ｓ１１２と、を順に有する。判定手順Ｓ１０３において、第１判定手順Ｓ１１１又は第２判定手順Ｓ１１２のいずれかのみを行ってもよい。
【００７２】
図１１は、判定手順Ｓ１０３の具体例を示す説明図である。
戻り光記憶手順Ｓ１１３では、第１演算処理部１４−１が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第１の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第１記憶部１７−１が、第１演算処理部１４−１の求めたＯＴＤＲ波形を、第１演算処理部１４−１のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第１演算処理部１４−１が、デジタル信号Ｄｂ−１を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第１記憶部１７−１に記憶する。このとき、デジタル信号Ｄｂ−１を平均化することが好ましく、平均化する第１の平均化時間Ｍ１は例えば３分とする。
【００７３】
ここで、後述のように第２の周波数成分についても正常時と異常時の比較を行う場合は以下の手順も並行して行う。第２演算処理部１４−２が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第２の周波数帯域で受光した戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第２記憶部１７−２が、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第２演算処理部１４−２が、デジタル信号Ｄｂ−２を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第２記憶部１７−２に記憶する。
【００７４】
次に、第１判定手順Ｓ１１１を行う。第１判定部１８−１が、第１記憶部１７−１の記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。例えば、第１判定部１８−１が、第１演算処理部１４−１が求めたばかりのＯＴＤＲ波形と、Ｉ分前に第１記憶部１７−１に記憶したＯＴＤＲ波形とを比較する。最新の波高値がＩ分前の波高値よりも許容値以上で変動していない場合は正常であることが分かる。Ｉ分前の波高値よりも許容値以上で変動していなかった最新の波高値を、正常時のＯＴＤＲ波形として第１記憶部１７−１に記録する。なお、このＩ分は第１の平均化時間Ｍ１より大きい値であれば良い。第１の周波数帯域信号であるデジタル信号Ｄｂ−１の正常時の信号を常に更新することによって、長期間に亘る測定であっても障害発生の検出が容易になる。
【００７５】
最新の波高値がＩ分前の波高値よりも予め定めておいた許容値以上で変動している場合は異常発生として、その表示手順Ｓ１１４を行うと共に第２判定手順Ｓ１１２を開始する。異常発生の表示手順Ｓ１１４については、監視対象がＰＯＮの場合は、波高値が変動した反射点についてその位置と予めＯＮＵ設置工事時に得ておいた各反射用ＷＤＭフィルタまでの距離から、どのＯＮＵが設置されたファイバで不具合が発生したか表示する。
【００７６】
第２判定手順Ｓ１１２では、第２演算処理部１４−２が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第２の周波数帯域で受光した戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第２記憶部１７−２が、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第２演算処理部１４−２が、デジタル信号Ｄｂ−２を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第２記憶部１７−２に記憶する。このとき、デジタル信号Ｄｂ−２を平均化することが好ましく、平均化する第２の平均化時間Ｍ２は例えば６０分とする。ここで求めたＯＴＤＲ波形を表示し、レイリー散乱の不連続点から損失、或いは破断など不具合が発生している位置を特定する。
【００７７】
第２判定手順Ｓ１１２開始後は戻り光記憶手順Ｓ１１３に戻り、第１の周波数帯域の信号におけるＯＴＤＲ波形の比較を再開する。これにより光線路監視の不能時間をパルス幅を切り替える方式に比べて短くすることが出来る。
【００７８】
さらに第２の周波数帯域信号であるデジタル信号Ｄｂ−２においても正常時と異常時の比較を行うことによって、障害発生位置の検出を容易にし、精度を改善できる。常時、測定を行い、測定結果を（Ｍ２＋Ｉ）分記憶しておく。第１判定手順Ｓ１１１で異常を検知した場合、その時点より第２の平均化時間Ｍ２にわたり測定し、これと（Ｍ２＋Ｉ）分前からＩ分前までを平均化した正常時の波形とを比較する。両者の比較によって障害発生位置が単独の波形よりも判りやすくなる。
【００７９】
以上説明したように、光線路監視装置１０１は、本実施形態に係る光線路監視方法を実行することで、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱の全てを高ＳＮ比で測定することができる。
【００８０】
（実施形態２）
実施形態２に係る光線路監視装置は、実施形態１で説明した受光部の第１例に代えて受光部の第２例を備える。図１２に、受光部の第２例を示す。受光部１３の第２例は、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で受光する受光系を備える。これにより、戻り光Ｐｂを複数の周波数帯域で同時に受光する。
【００８１】
具体的には、受光部１３の第２例は、光カプラ３６と、第１の受光器３１−１と、第２の受光器３１−２と、第１の増幅器３３−１と、第２の増幅器３３−２と、第１のＡＤＣ３５−１と、第２のＡＤＣ３５−２と、を備える。
【００８２】
光カプラ３６は、戻り光Ｐｂを分岐する。第１の受光器３１−１は、光カプラ３６からの戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域で受光し光電変換する。第１の増幅器３３−１は、第１の受光器３１−１からの出力信号を第１の周波数帯域で増幅する。第１のＡＤＣ３５−１は、第１の増幅器３３−１からのアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換する。
【００８３】
第２の受光器３１−２は、光カプラ３６からの戻り光Ｐｂを、第２の周波数帯域で受光し光電変換する。第２の増幅器３３−２は、第２の受光器３１−２からの出力信号を第２の周波数帯域で増幅する。第２のＡＤＣ３５−２は、第２の増幅器３３−２からのアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換する。
【００８４】
第１の受光器３１−１及び第２の受光器３１−２は、例えば、ＰＤ又はＡＰＤである。それぞれ第１の周波数帯域、第２の周波数帯域に合わせて最適化を行えば、より性能が向上する。
【００８５】
受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−１を出力することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−２を出力することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００８６】
実施形態２に係る光線路監視装置は、本実施形態に光線路監視方法を実行する。本実施形態に係る光線路監視方法は、実施形態１に光線路監視方法と図１０に示す戻り光受光手順Ｓ１０２が異なる。
【００８７】
実施形態２に係る光線路監視方法では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光部１３が、戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で同時に受光する。例えば、第１の受光器３１−１及び第２の受光器３１−２が、同時に戻り光Ｐｂを受光する。これにより、受光部１３は、デジタル信号Ｄｂ−１及びデジタル信号Ｄｂ−２を同時に出力する。したがって、受光部１３の第２例は、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱の両方を同時に測定することができる。
【００８８】
（実施形態３）
実施形態３に係る光線路監視装置は、実施形態１で説明した受光部の第１例に代えて受光部の第３例を備える。図１３に、受光部の第３例を示す。受光部１３の第３例は、受光器３１と増幅器３３を第１の周波数帯域に対応させて各１つとし、アナログ−デジタル変換後、デジタル処理によって第１の周波数帯域の信号及び第２の周波数帯域の信号に分離する。これにより、戻り光Ｐｂを複数の周波数帯域で同時に受光する。
【００８９】
具体的には、受光部１３の第３例は、受光器３１と、増幅器３３と、ＡＤＣ３５と、デジタル演算回路３４と、を備える。受光器３１は、戻り光Ｐｂを受光し、光電変換して、光電変換後の電気信号を出力する。増幅器３３は、受光器３１からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する。ＡＤＣ３５は、増幅器３３からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル演算回路３４は、ＣＰＵとメモリーに貯えられた計算プログラム、あるいはＦＰＧＡである。デジタル演算回路３４の演算内容は、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分と第２の周波数帯域の成分をそれぞれデジタルフィルタによって抽出し、前者をデジタル信号Ｄｂ−１として出力し、後者をデジタル信号Ｄｂ−２として出力する。
【００９０】
受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−１を出力することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−２を出力することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００９１】
デジタル演算回路３４は、例えば、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分と第２の周波数帯域の成分を分配するデジタル信号分配器と、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第１の周波数帯域の成分を抽出する第１のデジタルフィルタと、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第２の周波数帯域の成分を抽出する第２のデジタルフィルタと、を備える。
【００９２】
図１４に、別形態のデジタル演算回路を備える受光部の第３例を示す。デジタル演算回路３４は、例えば、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分を抽出する第１のデジタルフィルタと、第１のデジタルフィルタからのデジタル信号を分配するデジタル信号分配器と、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第２の周波数帯域の成分を抽出する第２のデジタルフィルタと、を備えていてもよい。
【００９３】
実施形態３に係る光線路監視装置は、本実施形態に光線路監視方法を実行する。本実施形態に係る光線路監視方法は、実施形態１に係る光線路監視方法と図１０に示す戻り光受光手順Ｓ１０２が異なる。
【００９４】
実施形態３に係る光線路監視方法では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光部１３が、戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で同時に受光する。例えば、戻り光を第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から第１の周波数帯域の周波数成分及び第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出する。
【００９５】
これにより、受光部１３は、デジタル信号Ｄｂ−１及びデジタル信号Ｄｂ−２を同時に出力する。したがって、受光部１３の第３例は、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱の両方を同時に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光線路監視装置及び光線路監視方法は、ＯＴＤＲ測定を行うことができるため、情報通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１：光パルス発生部
１２：サーキュレータ
１３：受光部
１４−１：第１演算処理部
１４−２：第２演算処理部
１５：表示部
１６：光入出力端子
１７−１：第１記憶部
１７−２：第２記憶部
１８−１：第１判定部
１８−２：第２判定部
２１：１本の光ファイバ
２２：光スプリッタ
２３−１、２３−３、２３−５、２３−Ｎ：複数本の光ファイバ
３１：受光器
３１−１：第１の受光器
３１−２：第２の受光器
３２：高周波信号分配・増幅器
３３：増幅器
３３−１：第１の増幅器
３３−２：第２の増幅器
３４：デジタル演算回路
３５：ＡＤＣ
３５−１：第１のＡＤＣ
３５−２：第２のＡＤＣ
３６：光カプラ
９１：ＯＬＴ
９２−１、９２−３、９２−５、９２−Ｎ：ＯＮＵ
９３：挿入用ＷＤＭフィルタ
９４−１、９４−３、９４−５、９４−Ｎ：反射用ＷＤＭフィルタ
１００：被測定光ファイバ
１０１：光線路監視装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光線路監視装置及び光線路監視方法に関し、特にＯＴＤＲを用いた光線路監視装置及び光線路監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバからなる光線路の損失又は破断点を検出するためのＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のＯＴＤＲは、光パルスを光ファイバに出力し、光ファイバで反射された戻り光を受光する。このとき、光ファイバの測定波形が一定以上のＳＮ比で得られるように、光パルスの波高値及びパルス幅を自動設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７４６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＯＴＤＲでは、フレネル反射のように高いレベルの反射光を測定する場合とレイリー散乱のように低いレベルの反射光を測定する場合がある。距離分解能を高くするにはパルス幅を狭くする必要があるが、レイリー散乱のような低いレベルでは必要なＳ／Ｎ比を確保できない。このようにフレネル反射を測定する際に適した光パルスのパルス幅と、レイリー散乱を測定する際に適した光パルスのパルス幅とは異なる。
【０００５】
特許文献１のＯＴＤＲを光線路監視装置に用いた場合は、フレネル反射の測定のときとレイリー散乱の測定のときとで、光パルスのパルス幅を変更しなければならない。光パルスのパルス幅を変更するためには、光パルスを発生するための回路が複雑になる。
【０００６】
また、後述のように、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、フレネル反射より高い反射率を有する反射用ＷＤＭフィルタが光線路に組み込まれており、測定する対象光ごとの光強度レベルが桁違いに異なる。このためパルス幅の調整時間が長くなって全体の測定時間が長くなり、光線路監視装置のように速報性が要求される用途では大きな問題となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射からレイリー散乱までの桁違いにレベルが異なる測定対象光の光強度を短時間で測定することができる光線路監視装置、光線路監視システム及び光線路監視方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明の光線路監視装置及び光線路監視方法は、
ピーク形状を有する光パルスを用い、光パルスが光ファイバで反射された戻り光を、光パルスのピーク形状を維持する第１の周波数帯域及び第１の周波数帯域よりも狭い第２の周波数帯域で受光することを特徴とする。
【０００９】
受光部がピーク形状を維持する第１の周波数帯域で受光することで、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定することができる。受光部が第２の周波数帯域で受光することで、レイリー散乱を測定することができる。これにより、本願発明の光線路監視装置は、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１０】
具体的には、本願発明の光線路監視装置は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス発生部（１１）と、前記光パルス発生部からの光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する受光部（１３）と、を備える。
【００１１】
第１の周波数帯域で受光するため、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射を測定することができる。第２の周波数帯域で受光するため、レイリー散乱を測定することができる。これにより、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１２】
本願発明の光線路監視装置では、前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、パルス幅の異なる複数の矩形パルスを合成した光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１３】
本願発明の光線路監視装置では、前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、単パルス光の裾を広がらせた光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００１４】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記戻り光を受光する受光器（３１）と、前記受光器からのアナログ信号を２つに分配及び少なくとも片方の信号を前記第１の周波数帯域で増幅する高周波信号分配・増幅器（３２）と、を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１５】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で受光する受光系を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１６】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部は、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光する受光器（３１）と、前記受光器からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する増幅器（３３）と、前記増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（３５）と、前記ＡＤＣからのデジタル信号より前記第１の周波数帯域の成分と前記第２の周波数帯域の成分をそれぞれ抽出するデジタル演算回路（３４）と、を備えてもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００１７】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部が前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第１演算処理部（１４−１）と、前記第１演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第１演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第１記憶部（１７−１）と、前記第１記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定部（１８−１）と、を備えてもよい。
本発明により、所定距離におけるフレネル反射の反射レベルが低下したか否かを判定することができる。これにより、被測定光線路がＰＯＮである場合に、いずれの光ファイバで損失又は破断点が生じているのかを判定することができる。
【００１８】
本願発明の光線路監視装置では、前記受光部が前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第２演算処理部（１４−２）と、前記第２演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第２演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第２記憶部（１７−２）と、前記第２記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第２判定部（１８−２）と、を備えてもよい。
本発明により、レイリー散乱の反射レベルが低下した距離を判定することができる。これにより、被測定光線路がＰＯＮである場合に、損失又は破断点が生じている距離を特定することができる。
【００１９】
具体的には、本願発明の光線路監視システムは、本願発明に係る光線路監視装置（１０１）と、１本の光ファイバ（２１）が光スプリッタ（２２）で複数本の光ファイバ（２３−１〜２３−Ｎ）に分岐されているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の前記１本の光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを前記１本の光ファイバに合波するとともに、前記複数本の光ファイバで反射された前記戻り光を前記光線路監視装置に分波する挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ（９３）と、前記ＰＯＮの前記複数本の各光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを反射する反射用ＷＤＭフィルタ（９４−１〜９４−Ｎ）と、を備える。
【００２０】
本発明により、光線路監視装置からの光パルスをＰＯＮの上流に入力し、下流の各反射用ＷＤＭフィルタで反射させることができる。これにより、複数本の各光ファイバを監視することができる。ここで、本願発明の光線路監視装置を用いているため、本願発明の光線路監視システムは、複数本の各光ファイバの反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２１】
具体的には、本願発明の光線路監視方法は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス出力手順（Ｓ１０１）と、前記光パルス出力手順で出力した前記光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する戻り光受光手順（Ｓ１０２）と、を順に有する。
【００２２】
戻り光受光手順において第１の周波数帯域で受光するため、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定することができる。戻り光受光手順において第２の周波数帯域で受光するため、レイリー散乱を測定することができる。これにより、本願発明の光線路監視方法を実行することで、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２３】
本願発明の光線路監視方法では、前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、パルス幅の異なる複数の矩形パルスを合成した光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２４】
本願発明の光線路監視方法では、前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域であってもよい。
本発明により、単パルス光の裾を広がらせた光パルスを用いて、反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱を測定することができる。
【００２５】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２６】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で同時に受光してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２７】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から前記第１の周波数帯域の周波数成分及び前記第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出してもよい。
本発明により、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射の測定とレイリー散乱の測定を同時に行うことができる。
【００２８】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定手順（Ｓ１１１）を前記戻り光受光手順の後にさらに有してもよい。
本発明により、被測定線路がＰＯＮである場合に、所定距離における反射用ＷＤＭフィルタからの反射の反射レベルが低下したか否かを判定することができる。これにより、各ＯＮＵが接続されたいずれの光ファイバで損失又は破断点が生じているのかを判定することができる。
【００２９】
本願発明の光線路監視方法では、前記戻り光受光手順において前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び前記最新以外のＯＴＤＲ波形を比較する第２判定手順（Ｓ１１２）を前記戻り光受光手順の後にさらに有してもよい。
本発明により、レイリー散乱の反射レベルが低下した距離を判定することができる。これにより、被測定光ファイバがＰＯＮである場合に、損失または破断の発生位置をより明確に検出することができる。
【００３０】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、光パルスのパルス幅を変更することなく反射用ＷＤＭフィルタからの反射からレイリー散乱までの桁違いにレベルが異なる測定対象光の光強度を短時間で測定することができる光線路監視装置、光線路監視システム及び光線路監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係る光線路監視システムの一例を示す。
【図２】実施形態１に係る光線路監視装置の一例を示す。
【図３】表示部での表示例であり、（ａ）は受光部が第１の周波数帯域で受光した場合を示し、（ｂ）は受光部が第２の周波数帯域で受光した場合を示す。
【図４】光パルスＰｆの形状の一例を示し、（ａ）は光パルスＰｆの形状の第１例を示し、（ｂ）は光パルスＰｆの形状の第２例を示し、（ｃ）は光パルスＰｆの形状の第３例を示す。
【図５】光パルスＰｆの形状の第１例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。
【図６】第１のパルスの配置例であり、（ａ）は第１の配置例を示し、（ｂ）は第２の配置例を示し、（ｃ）は第３の配置例を示す。
【図７】光パルスＰｆの形状の第２例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。
【図８】受光部の第１例を示す。
【図９】受光部の第１例の別形態を示す。
【図１０】実施形態１に係る光線路監視方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】判定手順Ｓ１０３の具体例を示す説明図である。
【図１２】受光部の第２例を示す。
【図１３】受光部の第３例を示す。
【図１４】別形態のデジタル演算回路を備える受光部の第３例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３４】
（実施形態１）
図１に、実施形態１に係る光線路監視システムの一例を示す。本実施形態に係る光線路監視システムは、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）９１と、ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）９２−１〜９２−Ｎと、ＯＬＴ９１及びＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎを接続する被測定光ファイバ１００と、挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ９３と、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎと、光線路監視装置１０１と、を備える。被測定光ファイバ１００は、例えば、１本の光ファイバ２１が光スプリッタ２２でＮ本（Ｎは２以上の整数。）の光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに分岐されているＰＯＮである。光スプリッタ２２の分岐数Ｎは、例えば、８であってもよいし、１２８であってもよい。
【００３５】
挿入用ＷＤＭフィルタ９３は、１本の光ファイバ２１に挿入され、光線路監視装置１０１からの光パルスＰｆを１本の光ファイバ２１に合波するとともに、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎで反射された戻り光Ｐｂを光線路監視装置１０１に分波する。反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎは、各光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに挿入され、光線路監視装置１０１からの光パルスＰｆを反射する。例えば、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１は光ファイバ２３−１のＯＮＵ９２−１側の端部に挿入され、反射用ＷＤＭフィルタ９４−Ｎは光ファイバ２３−ＮのＯＮＵ９２−Ｎ側の端部に挿入される。
【００３６】
光線路監視装置１０１は、光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力し、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを受光することでＯＴＤＲ測定を行う。このとき、光線路監視装置１０１はＯＬＴ９１からの信号光の波長とは異なる監視用波長を用いて監視を行う。ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎではこの監視用信号によって信号品質が劣化しないよう、監視用波長阻止フィルタとしての機能を有する反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎが取り付けられている。このフィルタはＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）または誘電体多層膜などで構成されており、監視用波長に対して高い反射率を持っている。
【００３７】
また、各ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎの設置においてファイバ長を調整することにより、基準点Ｌｏからの各ＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎまでの距離はそれぞれ異なっている。よって設置工事時における光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのファイバ長情報と実際の反射点までの距離によって、各反射点が具体的にどのＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎを表しているか判るようになっている。
【００３８】
光ファイバ２３−１〜２３−Ｎの長さの違いは数ｍ程度の場合もあり、この違いを検出するため、光パルスＰｆには幅の狭いパルスを有する。まず敷設後など正常時に測定してＯＴＤＲ波形を保存する。監視開始後は得られたＯＴＤＲ波形をこの正常時のＯＴＤＲ波形と比較し、両者に差異が生じた場合は、異常発生と判断し、異常が発生したＯＮＵ９２−１〜９２−Ｎの番号を求める。図１の例ではＯＮＵ９２−１の光線路中に損失が発生した例を示している。
【００３９】
実際に異常が発生した位置についてはレイリー散乱の不連続点から求めるが、これは反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎで反射された戻り光Ｐｂの光強度よりもはるかに低いレベルにある。このため、ＯＴＤＲ波形を測定する平均化時間を長くするか、光パルスＰｆの有するパルス幅を広くするか、或いは平均化時間を長くしかつ光パルスＰｆの有するパルス幅を広くしたりすることにより求める。
【００４０】
ここで、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱とを個別に求めると以下のような問題が生じる。
（第１の問題点）例えば、Ｎが小さい場合の反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射の測定時には平均化時間は５秒程度の場合も有るが、障害が検出されてレイリー散乱測定に切り替えた場合の平均化時間は１４４秒である。レイリー散乱測定中に反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射が求められないとすれば、この間は新たな障害の発生を検出することができなくなる。ここでＰＯＮの分岐数が多い場合、その分岐損の増加にあわせてこのレイリー散乱測定時の平均化時間を長く取らなければならず、例えば６０分の場合もある。従って、ＰＯＮの分岐数が多い場合、新たな障害の発生を監視できない時間が増えてしまうという問題がある。
【００４１】
（第２の問題点）段落００３８で述べた様に、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射の正常時の波形測定は監視開始前に一度行われるのみとした場合、監視期間が数ヶ月以上になると、季節による温度変化などで基準点から反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎまでの距離が変化してくる。また、ファイバ架設の張力も変わり若干ながら光レベルも変化する。従って、数ヶ月以上前の正常時波形と比較するためには、これらの変動を考慮する必要があり、アルゴリズムの複雑化、或いは、精度の低下を招く。
【００４２】
（第３の問題点）例えば、広いパルス幅及び／又は長い平均化時間による測定時には、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎの大きな反射によるデッドゾーンや反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎでの反射折り返しによるゴースト波形が重層する。このため、分岐数Ｎが増えると、レイリー散乱測定による反射点の検出は困難となる。特に破断ではなく曲げ損失などではさらに検出が困難となる。
【００４３】
そこで、光線路監視装置１０１は、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを用い、光パルスが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で同時に受光することを特徴とする。これにより、障害発生の監視不能時間を無くし、障害検出の精度や障害位置の特定精度を向上することで、上記第１の問題点を解決する。これと第１の記憶部を組み合わせることで第２の問題点を、さらに第２記憶部を備えることで第３の問題点を解決する。
【００４４】
図２に、光線路監視装置１０１の一例を示す。本実施形態に係る光線路監視装置１０１は、光パルス発生部１１と、サーキュレータ１２と、受光部１３と、第１演算処理部１４−１と、第２演算処理部１４−２と、第１記憶部１７−１と、第２記憶部１７−２と、第１判定部１８−１と、第２判定部１８−２と、表示部１５と、光入出力端子１６と、を備える。
【００４５】
光入出力端子１６は、被測定光ファイバ１００に接続される。光パルス発生部１１は、光パルスＰｆを発生する。サーキュレータ１２は、光パルス発生部１１からの光パルスＰｆを光入出力端子１６に出力する。これにより、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００に出力される。光パルスＰｆの波形は一定である。
【００４６】
光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射されて戻り光Ｐｂが発生する。戻り光Ｐｂは光入出力端子１６に入力される。サーキュレータ１２は、戻り光Ｐｂを受光部１３に出力する。受光部１３は、複数の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する。ここで、複数の周波数帯域は、例えば第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域である。第１の周波数帯域は第２の周波数帯域よりも広い。
【００４７】
第１演算処理部１４−１は、受光部１３が第１の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。第１記憶部１７−１は、第１演算処理部１４−１の求めたＯＴＤＲ波形を、第１演算処理部１４−１がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。これにより、幅の狭いパルスにおける正常時データを常時更新することができる。第１判定部１８−１は、第１記憶部１７−１の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。これにより、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのいずれかで損失が生じた場合に、損失の生じた光ファイバを特定することができる。
【００４８】
第２演算処理部１４−２は、受光部１３が第２の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。第２記憶部１７−２は、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。これにより、幅の広いパルスにおける正常時データを常時更新することができる。第２判定部１８−２は、第２記憶部１７−２の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。これにより、光ファイバ２３−１〜２３−Ｎのいずれかで損失が生じた場合に、損失の生じた距離を特定することができる。
【００４９】
図３は、表示部での表示例であり、（ａ）は受光部が第１の周波数帯域で受光した場合を示し、（ｂ）は受光部が第２の周波数帯域で受光した場合を示す。受光部１３が第１の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する場合、パルス幅の狭いパルスを受光するため、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎでの戻り光を高分解能かつ短時間で測定することができる。これにより、光ファイバ２３−１において曲げ損失が発生した場合に、図３（ａ）に示すように、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１からの反射レベルが低下したことを高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００５０】
受光部１３が第２の周波数帯域で戻り光Ｐｂを受光する場合、受光部１３は、パルス幅の広いパルスを受光するため、レイリー散乱を、高ＳＮ比で測定することができる。これにより、光ファイバ２３−１の距離Ｌ１−Ｌｏｓｓにおいて曲げ損失が発生した場合に、図３（ｂ）に示すように、距離Ｌ１−Ｌｏｓｓで反射レベルが低下したことを高ＳＮ比で測定することができる。
【００５１】
光パルスＰｆは、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する。光パルスＰｆの最大値における形状は矩形波形状であってもよいし正弦波形状であってもよい。
【００５２】
図４は、光パルスＰｆの形状の一例を示し、（ａ）は光パルスＰｆの形状の第１例を示し、（ｂ）は光パルスＰｆの形状の第２例を示し、（ｃ）は光パルスＰｆの形状の第３例を示す。光パルスＰｆの形状の第１例は、図４（ａ）に示すように、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第２例は、図４（ｂ）に示すように、ピークから波高値が漸減する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第３例は、図４（ｃ）に示すように、ピークから裾に向けてパルス幅が単調に拡大する形状を有する。光パルスＰｆは、裾幅がピーク形状の半値幅の２倍よりも広いことが好ましい。これにより、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能で測定しかつレイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００５３】
光パルスＰｆは、パルス幅の異なる複数のパルスを合成した形状を有していてもよい。光パルスＰｆは、例えば、第１のパルスと、第１のパルスよりもパルス幅の広い第２のパルスと、を合成した形状を有する。この場合、第１のパルスを用いて反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を測定する。第２のパルスを用いてレイリー散乱を測定する。これにより、１つの光パルスＰｆを用いて、フレネル反射及びレイリー散乱の両方を高ＳＮ比で測定することができる。なお、複数のパルスは、２つのパルスに限らず、３つ以上のパルスであってもよい。
【００５４】
図５は、光パルスＰｆの形状の第１例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。第１のパルスは、図５（ａ）に示すように、パルス幅Ｗ１を有する矩形波である。第２のパルスは、図５（ｂ）に示すように、パルス幅Ｗ２を有する矩形波である。光パルスＰｆの形状の第１例は、第１のパルス及び第２のパルスを合成したパルス形状を有する。
【００５５】
光パルスＰｆの形状の第１例を有するパルスは、電子回路を用いて生成することができる。連続光を光パルスＰｆの形状の第１例を有するパルスで強度変調することで、光パルスＰｆの形状の第１例を有する光パルスＰｆを発生させることができる。
【００５６】
光パルスＰｆのうちのパルス幅Ｗ１の部分は、パルス幅が狭く、波高値の高いパルスとなっている。光パルスＰｆを被測定光ファイバ１００に出力し、パルス幅Ｗ１に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。これにより、被測定光ファイバ１００での反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００５７】
光パルスＰｆのうちのパルス幅Ｗ２の部分は、パルス幅が広く、波高値の低いパルスとなっている。光パルスＰｆを被測定光ファイバ１００に出力し、パルス幅Ｗ２に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。これにより、被測定光ファイバ１００でのレイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００５８】
光パルスにおける第１のパルスの位置は限定しない。図６は、第１のパルスの配置例であり、（ａ）は第１の配置例を示し、（ｂ）は第２の配置例を示し、（ｃ）は第３の配置例を示す。第１の配置例は、第１のパルスがパルスの前方に配置されている。第２の配置例は、第１のパルスがパルスの中央に配置されている。第３の配置例は、第１のパルスがパルスの後方に配置されている。第１のパルスが光パルスにおけるいずれの位置にある場合であっても、パルス幅に応じた周波数帯域で受光することで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００５９】
図７は、光パルスＰｆの形状の第２例であり、（ａ）は第１のパルスを示し、（ｂ）は第２のパルスを示し、（ｃ）は第１のパルス及び第２のパルスを合成した光パルスＰｆの形状を示す。光パルスＰｆの形状の第２例は、図７（ｃ）に示すように、ピークから波高値が漸減する形状を有する。光パルスＰｆの形状の第２例を有する光パルスは、図６（ａ）に示す第１のパルスの形状を有する光を光ファイバ増幅器に通過させることで生成することができる。
【００６０】
受光部１３は、光パルス発生部１１からの光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、複数の周波数帯域で受光する。複数の周波数帯域は、例えば、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域である。
【００６１】
第１の周波数帯域は、光パルスＰｆのピーク形状を維持する周波数帯域である。例えば、第１の周波数帯域は、戻り光Ｐｂのピーク形状のパルス幅に応じた周波数帯域である。光パルスＰｆが図５及び図７に示す光パルスＰｆである場合、パルス幅Ｗ１に応じた周波数帯域である。これにより、反射用ＷＤＭフィルタからの反射及びフレネル反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００６２】
第２の周波数帯域は、第１の周波数帯域よりも狭い周波数帯域である。例えば、第２の周波数帯域は、戻り光Ｐｂの最大のパルス幅に応じた周波数帯域である。光パルスＰｆが図５及び図７に示す光パルスＰｆである場合、パルス幅Ｗ２に応じた周波数帯域である。これにより、レイリー散乱を高ＳＮ比で測定することができる。
【００６３】
図８に、受光部の第１例を示す。受光部の第１例は、１つの受光器に対し、複数の周波数帯域を持つ電気回路を備える。具体的には、受光部の第１例は、受光器３１と、高周波信号分配・増幅器３２と、第２の増幅器３３−２と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３５−１とＡＤＣ３５−２と、を備える。
【００６４】
受光器３１は、戻り光Ｐｂを受光し光電変換して電気信号を出力する。受光器３１は、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）又はＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。ここでこの受光器は第１の周波数帯域を満足するものである。高周波信号分配・増幅器３２は、受光器３１からの電気信号を分配後、すくなくとも片方を第１の増幅器により第１の周波数帯域で増幅する。なお、図９に示すように、高周波信号分配・増幅器３２は、第１の増幅器により第１の周波数帯域で増幅後、分配してもよい。
【００６５】
ＡＤＣ３５−１は、高周波信号分配・増幅器３２の増幅したアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換して第１演算処理部１４−１に出力する。これにより、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００６６】
第２の増幅器３３−２は、高周波信号分配・増幅器３２からの電気信号を、第２の周波数帯域で増幅する。ＡＤＣ３５−２は、第２の増幅器３３−２の増幅したアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換して第２演算処理部１４−２に出力する。これにより、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００６７】
光線路監視装置１０１は、本実施形態に係る光線路監視方法を実行する。図１０は、本実施形態に係る光線路監視方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る光線路監視方法は、光パルス出力手順Ｓ１０１と、戻り光受光手順Ｓ１０２と、判定手順Ｓ１０３と、を順に有する。
【００６８】
光パルス出力手順Ｓ１０１では、光パルス発生部１１が、幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスＰｆを発生して被測定光ファイバ１００に出力する。戻り光受光手順Ｓ１０２では、光パルスＰｆが被測定光ファイバ１００で反射された戻り光Ｐｂを、受光部１３が、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で受光する。
【００６９】
本実施形態では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光器３１が戻り光Ｐｂを受光して光電変換し、高周波信号分配・増幅器３２が光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を第１の周波数帯域で増幅する。そして、一方のアナログ信号を、ＡＤＣ３５−１がアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換する。第１の増幅器が分配したもう一方のアナログ信号を前記第２の周波数帯域で増幅し、ＡＤＣ３５−２がアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換する。これにより、反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射を高分解能かつ短時間で測定することができる。
【００７０】
図１に示す光ファイバ２３−１に曲げ損失Ｌが生じると、図３（ａ）に示す距離Ｌ１における反射レベルは減衰する。そこで、図１に示す光ファイバ２３−１〜２３−Ｎに損失Ｌが生じているか否かを判定するため、判定手順Ｓ１０３を実行する。
【００７１】
判定手順Ｓ１０３は、戻り光記憶手順Ｓ１１３と、第１判定手順Ｓ１１１と、表示手順Ｓ１１４と、第２判定手順Ｓ１１２と、を順に有する。判定手順Ｓ１０３において、第１判定手順Ｓ１１１又は第２判定手順Ｓ１１２のいずれかのみを行ってもよい。
【００７２】
図１１は、判定手順Ｓ１０３の具体例を示す説明図である。
戻り光記憶手順Ｓ１１３では、第１演算処理部１４−１が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第１の周波数帯域で受光した戻り光Ｐｂの時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第１記憶部１７−１が、第１演算処理部１４−１の求めたＯＴＤＲ波形を、第１演算処理部１４−１のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第１演算処理部１４−１が、デジタル信号Ｄｂ−１を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第１記憶部１７−１に記憶する。このとき、デジタル信号Ｄｂ−１を平均化することが好ましく、平均化する第１の平均化時間Ｍ１は例えば３分とする。
【００７３】
ここで、後述のように第２の周波数成分についても正常時と異常時の比較を行う場合は以下の手順も並行して行う。第２演算処理部１４−２が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第２の周波数帯域で受光した戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第２記憶部１７−２が、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第２演算処理部１４−２が、デジタル信号Ｄｂ−２を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第２記憶部１７−２に記憶する。
【００７４】
次に、第１判定手順Ｓ１１１を行う。第１判定部１８−１が、第１記憶部１７−１の記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が最新以外のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する。例えば、第１判定部１８−１が、第１演算処理部１４−１が求めたばかりのＯＴＤＲ波形と、Ｉ分前に第１記憶部１７−１に記憶したＯＴＤＲ波形とを比較する。最新の波高値がＩ分前の波高値よりも許容値以上で変動していない場合は正常であることが分かる。Ｉ分前の波高値よりも許容値以上で変動していなかった最新の波高値を、正常時のＯＴＤＲ波形として第１記憶部１７−１に記録する。なお、このＩ分は第１の平均化時間Ｍ１より大きい値であれば良い。第１の周波数帯域信号であるデジタル信号Ｄｂ−１の正常時の信号を常に更新することによって、長期間に亘る測定であっても障害発生の検出が容易になる。
【００７５】
最新の波高値がＩ分前の波高値よりも予め定めておいた許容値以上で変動している場合は異常発生として、その表示手順Ｓ１１４を行うと共に第２判定手順Ｓ１１２を開始する。異常発生の表示手順Ｓ１１４については、監視対象がＰＯＮの場合は、波高値が変動した反射点についてその位置と予めＯＮＵ設置工事時に得ておいた各反射用ＷＤＭフィルタまでの距離から、どのＯＮＵが設置されたファイバで不具合が発生したか表示する。
【００７６】
第２判定手順Ｓ１１２では、第２演算処理部１４−２が、戻り光受光手順Ｓ１０２において第２の周波数帯域で受光した戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める。次に、第２記憶部１７−２が、第２演算処理部１４−２の求めたＯＴＤＲ波形を、第２演算処理部１４−２のＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する。例えば、第２演算処理部１４−２が、デジタル信号Ｄｂ−２を用いてＯＴＤＲ波形を求めて第２記憶部１７−２に記憶する。このとき、デジタル信号Ｄｂ−２を平均化することが好ましく、平均化する第２の平均化時間Ｍ２は例えば６０分とする。ここで求めたＯＴＤＲ波形を表示し、レイリー散乱の不連続点から損失、或いは破断など不具合が発生している位置を特定する。
【００７７】
第２判定手順Ｓ１１２開始後は戻り光記憶手順Ｓ１１３に戻り、第１の周波数帯域の信号におけるＯＴＤＲ波形の比較を再開する。これにより光線路監視の不能時間をパルス幅を切り替える方式に比べて短くすることが出来る。
【００７８】
さらに第２の周波数帯域信号であるデジタル信号Ｄｂ−２においても正常時と異常時の比較を行うことによって、障害発生位置の検出を容易にし、精度を改善できる。常時、測定を行い、測定結果を（Ｍ２＋Ｉ）分記憶しておく。第１判定手順Ｓ１１１で異常を検知した場合、その時点より第２の平均化時間Ｍ２にわたり測定し、これと（Ｍ２＋Ｉ）分前からＩ分前までを平均化した正常時の波形とを比較する。両者の比較によって障害発生位置が単独の波形よりも判りやすくなる。
【００７９】
以上説明したように、光線路監視装置１０１は、本実施形態に係る光線路監視方法を実行することで、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタからの反射、フレネル反射及びレイリー散乱の全てを高ＳＮ比で測定することができる。
【００８０】
（実施形態２）
実施形態２に係る光線路監視装置は、実施形態１で説明した受光部の第１例に代えて受光部の第２例を備える。図１２に、受光部の第２例を示す。受光部１３の第２例は、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で受光する受光系を備える。これにより、戻り光Ｐｂを複数の周波数帯域で同時に受光する。
【００８１】
具体的には、受光部１３の第２例は、光カプラ３６と、第１の受光器３１−１と、第２の受光器３１−２と、第１の増幅器３３−１と、第２の増幅器３３−２と、第１のＡＤＣ３５−１と、第２のＡＤＣ３５−２と、を備える。
【００８２】
光カプラ３６は、戻り光Ｐｂを分岐する。第１の受光器３１−１は、光カプラ３６からの戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域で受光し光電変換する。第１の増幅器３３−１は、第１の受光器３１−１からの出力信号を第１の周波数帯域で増幅する。第１のＡＤＣ３５−１は、第１の増幅器３３−１からのアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−１に変換する。
【００８３】
第２の受光器３１−２は、光カプラ３６からの戻り光Ｐｂを、第２の周波数帯域で受光し光電変換する。第２の増幅器３３−２は、第２の受光器３１−２からの出力信号を第２の周波数帯域で増幅する。第２のＡＤＣ３５−２は、第２の増幅器３３−２からのアナログ信号をデジタル信号Ｄｂ−２に変換する。
【００８４】
第１の受光器３１−１及び第２の受光器３１−２は、例えば、ＰＤ又はＡＰＤである。それぞれ第１の周波数帯域、第２の周波数帯域に合わせて最適化を行えば、より性能が向上する。
【００８５】
受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−１を出力することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−２を出力することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００８６】
実施形態２に係る光線路監視装置は、本実施形態に光線路監視方法を実行する。本実施形態に係る光線路監視方法は、実施形態１に光線路監視方法と図１０に示す戻り光受光手順Ｓ１０２が異なる。
【００８７】
実施形態２に係る光線路監視方法では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光部１３が、戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で同時に受光する。例えば、第１の受光器３１−１及び第２の受光器３１−２が、同時に戻り光Ｐｂを受光する。これにより、受光部１３は、デジタル信号Ｄｂ−１及びデジタル信号Ｄｂ−２を同時に出力する。したがって、受光部１３の第２例は、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱の両方を同時に測定することができる。
【００８８】
（実施形態３）
実施形態３に係る光線路監視装置は、実施形態１で説明した受光部の第１例に代えて受光部の第３例を備える。図１３に、受光部の第３例を示す。受光部１３の第３例は、受光器３１と増幅器３３を第１の周波数帯域に対応させて各１つとし、アナログ−デジタル変換後、デジタル処理によって第１の周波数帯域の信号及び第２の周波数帯域の信号に分離する。これにより、戻り光Ｐｂを複数の周波数帯域で同時に受光する。
【００８９】
具体的には、受光部１３の第３例は、受光器３１と、増幅器３３と、ＡＤＣ３５と、デジタル演算回路３４と、を備える。受光器３１は、戻り光Ｐｂを受光し、光電変換して、光電変換後の電気信号を出力する。増幅器３３は、受光器３１からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する。ＡＤＣ３５は、増幅器３３からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル演算回路３４は、ＣＰＵとメモリーに貯えられた計算プログラム、あるいはＦＰＧＡである。デジタル演算回路３４の演算内容は、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分と第２の周波数帯域の成分をそれぞれデジタルフィルタによって抽出し、前者をデジタル信号Ｄｂ−１として出力し、後者をデジタル信号Ｄｂ−２として出力する。
【００９０】
受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−１を出力することで、図３（ａ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。受光部１３がデジタル信号Ｄｂ−２を出力することで、図３（ｂ）に示すＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【００９１】
デジタル演算回路３４は、例えば、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分と第２の周波数帯域の成分を分配するデジタル信号分配器と、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第１の周波数帯域の成分を抽出する第１のデジタルフィルタと、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第２の周波数帯域の成分を抽出する第２のデジタルフィルタと、を備える。
【００９２】
図１４に、別形態のデジタル演算回路を備える受光部の第３例を示す。デジタル演算回路３４は、例えば、ＡＤＣ３５からのデジタル信号より第１の周波数帯域の成分を抽出する第１のデジタルフィルタと、第１のデジタルフィルタからのデジタル信号を分配するデジタル信号分配器と、デジタル信号分配器からのデジタル信号を第２の周波数帯域の成分を抽出する第２のデジタルフィルタと、を備えていてもよい。
【００９３】
実施形態３に係る光線路監視装置は、本実施形態に光線路監視方法を実行する。本実施形態に係る光線路監視方法は、実施形態１に係る光線路監視方法と図１０に示す戻り光受光手順Ｓ１０２が異なる。
【００９４】
実施形態３に係る光線路監視方法では、戻り光受光手順Ｓ１０２において、受光部１３が、戻り光Ｐｂを、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で同時に受光する。例えば、戻り光を第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から第１の周波数帯域の周波数成分及び第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出する。
【００９５】
これにより、受光部１３は、デジタル信号Ｄｂ−１及びデジタル信号Ｄｂ−２を同時に出力する。したがって、受光部１３の第３例は、１つの光パルスＰｆを用いて被測定光ファイバ１００における反射用ＷＤＭフィルタ９４−１〜９４−Ｎからの反射とレイリー散乱の両方を同時に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の光線路監視装置及び光線路監視方法は、ＯＴＤＲ測定を行うことができるため、情報通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１：光パルス発生部
１２：サーキュレータ
１３：受光部
１４−１：第１演算処理部
１４−２：第２演算処理部
１５：表示部
１６：光入出力端子
１７−１：第１記憶部
１７−２：第２記憶部
１８−１：第１判定部
１８−２：第２判定部
２１：１本の光ファイバ
２２：光スプリッタ
２３−１、２３−３、２３−５、２３−Ｎ：複数本の光ファイバ
３１：受光器
３１−１：第１の受光器
３１−２：第２の受光器
３２：高周波信号分配・増幅器
３３：増幅器
３３−１：第１の増幅器
３３−２：第２の増幅器
３４：デジタル演算回路
３５：ＡＤＣ
３５−１：第１のＡＤＣ
３５−２：第２のＡＤＣ
３６：光カプラ
９１：ＯＬＴ
９２−１、９２−３、９２−５、９２−Ｎ：ＯＮＵ
９３：挿入用ＷＤＭフィルタ
９４−１、９４−３、９４−５、９４−Ｎ：反射用ＷＤＭフィルタ
１００：被測定光ファイバ
１０１：光線路監視装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス発生部（１１）と、
前記光パルス発生部からの光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する受光部（１３）と、
を備える光線路監視装置。
【請求項２】
前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視装置。
【請求項３】
前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視装置。
【請求項４】
前記受光部は、
前記戻り光を受光する受光器（３１）と、
前記受光器からのアナログ信号を２つに分配及び少なくとも片方の信号を前記第１の周波数帯域で増幅する高周波信号分配・増幅器（３２）と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項５】
前記受光部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で受光する受光系を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項６】
前記受光部は、
前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光する受光器（３１）と、
前記受光器からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する増幅器（３３）と、
前記増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（３５）と、
前記ＡＤＣからのデジタル信号より前記第１の周波数帯域の成分と前記第２の周波数帯域の成分をそれぞれ抽出するデジタル演算回路（３４）と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項７】
前記受光部が前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第１演算処理部（１４−１）と、
前記第１演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第１演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第１記憶部（１７−１）と、
前記第１記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定部（１８−１）と、
を備える請求項１から６のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項８】
前記受光部が前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第２演算処理部（１４−２）と、
前記第２演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第２演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第２記憶部（１７−２）と、
前記第２記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第２判定部（１８−２）と、
を備える請求項１から７のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の光線路監視装置（１０１）と、
１本の光ファイバ（２１）が光スプリッタ（２２）で複数本の光ファイバ（２３−１〜２３−Ｎ）に分岐されているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の前記１本の光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの前記光パルスを前記１本の光ファイバに合波するとともに、前記複数本の光ファイバで反射された前記戻り光を前記光線路監視装置に分波する挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ（９３）と、
前記ＰＯＮの前記複数本の各光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを反射する反射用ＷＤＭフィルタ（９４−１〜９４−Ｎ）と、
を備える光線路監視システム。
【請求項１０】
幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス出力手順（Ｓ１０１）と、
前記光パルス出力手順で出力した前記光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する戻り光受光手順（Ｓ１０２）と、
を順に有する光線路監視方法。
【請求項１１】
前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の光線路監視方法。
【請求項１２】
前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の光線路監視方法。
【請求項１３】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１４】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で同時に受光することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１５】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から前記第１の周波数帯域の周波数成分及び前記第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１６】
前記戻り光受光手順において前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定手順（Ｓ１１１）を
前記戻り光受光手順の後にさらに有することを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１７】
前記戻り光受光手順において前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び前記最新以外のＯＴＤＲ波形を比較する第２判定手順（Ｓ１１２）を
前記戻り光受光手順の後にさらに有することを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１】
幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス発生部（１１）と、
前記光パルス発生部からの光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する受光部（１３）と、
を備える光線路監視装置。
【請求項２】
前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視装置。
【請求項３】
前記光パルス発生部の発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視装置。
【請求項４】
前記受光部は、
前記戻り光を受光する受光器（３１）と、
前記受光器からのアナログ信号を２つに分配及び少なくとも片方の信号を前記第１の周波数帯域で増幅する高周波信号分配・増幅器（３２）と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項５】
前記受光部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で受光する受光系を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項６】
前記受光部は、
前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光する受光器（３１）と、
前記受光器からのアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅する増幅器（３３）と、
前記増幅器からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（３５）と、
前記ＡＤＣからのデジタル信号より前記第１の周波数帯域の成分と前記第２の周波数帯域の成分をそれぞれ抽出するデジタル演算回路（３４）と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項７】
前記受光部が前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第１演算処理部（１４−１）と、
前記第１演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第１演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第１記憶部（１７−１）と、
前記第１記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定部（１８−１）と、
を備える請求項１から６のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項８】
前記受光部が前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求める第２演算処理部（１４−２）と、
前記第２演算処理部の求めたＯＴＤＲ波形を、前記第２演算処理部がＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶する第２記憶部（１７−２）と、
前記第２記憶部の記憶するＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第２判定部（１８−２）と、
を備える請求項１から７のいずれかに記載の光線路監視装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の光線路監視装置（１０１）と、
１本の光ファイバ（２１）が光スプリッタ（２２）で複数本の光ファイバ（２３−１〜２３−Ｎ）に分岐されているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の前記１本の光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの前記光パルスを前記１本の光ファイバに合波するとともに、前記複数本の光ファイバで反射された前記戻り光を前記光線路監視装置に分波する挿入用ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ（９３）と、
前記ＰＯＮの前記複数本の各光ファイバに挿入され、前記光線路監視装置からの光パルスを反射する反射用ＷＤＭフィルタ（９４−１〜９４−Ｎ）と、
を備える光線路監視システム。
【請求項１０】
幅の狭いパルス及び幅の広いパルスを有する光パルスを発生して被測定光ファイバ（１００）に出力する光パルス出力手順（Ｓ１０１）と、
前記光パルス出力手順で出力した前記光パルスが前記被測定光ファイバで反射された戻り光を、前記幅の狭いパルスのパルス幅に応じた第１の周波数帯域及び前記幅の広いパルスのパルス幅に応じた第２の周波数帯域の両方で受光する戻り光受光手順（Ｓ１０２）と、
を順に有する光線路監視方法。
【請求項１１】
前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから裾に向けてパルス幅が階段状に拡大する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の光線路監視方法。
【請求項１２】
前記光パルス出力手順において発生する前記光パルスは、ピークから波高値が漸減する形状を有し、
前記第１の周波数帯域は、前記光パルスのうちの前記ピークのパルス幅に応じた周波数帯域であり、
前記第２の周波数帯域は、前記光パルス全体のパルス幅に応じた周波数帯域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の光線路監視方法。
【請求項１３】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号を分配し、分配した少なくとも一方のアナログ信号を前記第１の周波数帯域で増幅することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１４】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域で同時に受光することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１５】
前記戻り光受光手順において、前記戻り光を前記第１の周波数帯域で受光して光電変換し、光電変換後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号から前記第１の周波数帯域の周波数成分及び前記第２の周波数帯域の周波数成分をそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１６】
前記戻り光受光手順において前記第１の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び最新以外のＯＴＤＲ波形を取得し、前記最新のＯＴＤＲ波形の所定距離における波高値が前記最新以外のＯＴＤＲ波形の前記所定距離における波高値よりも低下したか否かを判定する第１判定手順（Ｓ１１１）を
前記戻り光受光手順の後にさらに有することを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の光線路監視方法。
【請求項１７】
前記戻り光受光手順において前記第２の周波数帯域で受光した前記戻り光の時間及び光量を用いてＯＴＤＲ波形を求めてＯＴＤＲ波形を求めた時刻と関連付けて記憶し、記憶したＯＴＤＲ波形のうちの最新のＯＴＤＲ波形及び前記最新以外のＯＴＤＲ波形を比較する第２判定手順（Ｓ１１２）を
前記戻り光受光手順の後にさらに有することを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の光線路監視方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１９６６８６（Ｐ２０１１−１９６６８６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０２９１（Ｐ２０１０−６０２９１）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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