JP7568075B2 - マルチパス干渉解析装置及びマルチパス干渉解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送路で発生するマルチパス干渉を解析するマルチパス干渉解析装置及びマルチパス干渉解析方法に関する。

近年、光信号の伝送性能を向上可能なＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５４．Ｅ準拠の光ファイバを商用の陸上系ネットワークとして導入する計画が進行中である。この光ファイバは、光信号が伝送されるコア領域を拡大してファイバ非線形の影響を低減する一方で、シングルモードとマルチモードとの境界の波長であるカットオフ波長が長波長側へシフトする特徴がある。なお、最大（最長）のカットオフ波長は１５３０ｎｍである。

しかし、カットオフ波長が長波長側へシフト（例えば１４００ｎｍ超側にシフト）した場合、光ファイバ上で、波長１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍのＣバンドより短波長側のバンド（例えば、波長１４６０ｎｍ～１５３０ｎｍのＳバンド）を使用することになる。

Ｃバンドやこれよりも長波長側のＬバンドは、上記１５３０ｎｍより長波長なので問題はないが、Ｃバンドより短波長側のＳバンドを使うと、伝送波長がカットオフ波長以下となり光信号の伝送性能が劣化する懸念がある。

更に、上記シフトによって、伝送損失特性及び伝送帯域特性が優れた基本モード（シングルモード）に、光パワーの損失が大きい高次モードが励振（入力）されることがある。この励振が生じると、高次モードが基本モードに干渉するマルチパス干渉（Multipath interference：ＭＰＩ）が発生し、光信号の伝送に悪影響を及ぼしてしまう。マルチパス干渉の主要因として、光ファイバ同士のスプライス箇所（融着箇所）において、高次モードと基本モードとの光パワーが相互に結合するモード結合が知られている。モード結合が生じると伝送品質が劣化する。

マルチパス干渉を解析する方法としては、後述のスプライス損失及びモード依存損失をパラメータとする簡易な方法が知られている。スプライス損失は、光ファイバコアの融着箇所にズレがあると伝送損失や反射が生じる損失であり、コアが大きい程に形が歪み易く融着箇所にズレが生じ易くなる。モード依存損失（Differential mode loss：ＭＤＬ）は、基本モードと高次モードとが光ファイバを通過時に損失値が変わる損失である。この種のマルチパス干渉解析方法として例えば非特許文献１に記載の技術がある。

Sui Q,et al.,"Long-haul quasi-single-mode transmissions using few-mode fiber in presence of multi-path interference"，［online］，2015，［令和３年４月９日検索］，インターネット〈URL:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/stat〉

しかし、上述したマルチパス干渉解析方法では、実際上、スプライス損失やカットオフ波長がバラツキを持ち、結果的にＭＤＬがバラツキを持つため、解析が困難となっている。スプライス損失は、光ファイバ接続時の軸ずれ、角度ずれや、長手方向の隙間等が要因となり、例えば１００本の光ファイバを融着した際に、全ての融着箇所のスプライス損失が異なる。このため、解析が困難となっている。カットオフ波長は、光ファイバピース毎に製造バラツキがあり、例えば異なる製造ロットで製造された中からランダムに選択した光ファイバを融着すると、任意の融着点間の区間でカットオフ波長が変化してしまう。この結果、ＭＤＬもバラツクことになり解析が困難となっている。

このため、現実的な光伝送路の条件を想定してマルチパス干渉を見積っている。しかし、その見積った条件で光伝送路の設備を構成すると光伝送に不具合が生じるケースがある。そこで、従来のマルチパス干渉解析方法では、過剰にマルチパス干渉を見積っておき、光伝送の確実性を実現する最悪値解析に頼るしかなかった。しかし、その最悪値解析による過剰見積では、過剰設備の光伝送路を作り出してしまうので、無駄なコストが生じてしまう問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光伝送路のマルチパス干渉を見積る際に、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できるようにマルチパス干渉を解析することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のマルチパス干渉解析装置は、光伝送路を構成するための複数本の所定長さの光ファイバピースから計測されたスプライス損失の計測値と、当該光ファイバピースから計測されたカットオフ波長の計測値との各々の平均値及び分散値の統計量の計算によりカットオフ波長の正規分布を得る統計量計算部と、前記カットオフ波長の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する決定部と、前記決定された切断正規分布に基づき、前記光伝送路を形成するスプライス接続対象の所定本数の光ファイバピースを選択するための乱数を生成する乱数生成部と、前記乱数に応じて選択された所定本数の光ファイバピースで形成される光伝送路において、基本モードのモード依存損失と、当該光伝送路のスプライス間隔とを用いて、カットオフ波長及びスプライス損失が起因するマルチパス干渉の値であるＭＰＩ値を計算するＭＰＩ値計算部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、光伝送路のマルチパス干渉を見積る際に、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できるようにマルチパス干渉を解析することができる。

本発明の実施形態に係るマルチパス干渉解析装置の構成を示すブロック図である。 光伝送路と、スプライス、セクション、ＬＰ０１モードの光信号及び光パワー、ＬＰ１１モードの光信号及び光パワーを示す図である。 横軸にカットオフ波長の正規分布、左縦軸に確率密度、右縦軸に立下りカーブの分布に係るＬＰ１１モードの損失（モード依存損失）を示す図である。 カットオフ波長の周波数分布を示す図である。 切断正規分布を示す図である。 横軸にカットオフ波長の取り得る範囲、左縦軸にカットオフ波長の標準偏差、右縦軸にＭＰＩ値を示す図である。 横軸にスプライス損失の取り得る範囲、左縦軸にスプライス損失の標準偏差、右縦軸にＭＰＩ値を示す図である。 マルチパス干渉解析装置を構成するコンピュータのブロック図である。 本実施形態のマルチパス干渉解析装置によるマルチパス干渉解析処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るマルチパス干渉解析装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すマルチパス干渉解析装置（干渉解析装置ともいう）１０は、光伝送路２１（図２）で発生するマルチパス干渉を解析するものである。この干渉解析装置１０は、スプライス損失取得部１１と、カットオフ波長取得部１２と、統計量計算部１３と、切断正規分布決定部１４と、乱数生成部１５と、ＭＰＩ値計算部１６と、ＭＰＩ平均値計算部１７とを備えて構成されている。スプライス損失取得部１１は、スプライス損失計測部１１ａに接続されている。カットオフ波長取得部１２は、カットオフ波長計測部１２ａに接続されている。

図２に示す光伝送路２１は、（Ｋ＋１）本の所定長さの光ファイバピース（ピースともいう）１ａ，１ｂ，１ｃ，…，１（ｋ－１），１ｋ，…，１Ｋ，１（Ｋ＋１）が、×印で示すように隣接同士が溶着（スプライス）されて所定長さに形成されている。

×印のスプライス部分を更に破線枠で囲んで示す。この破線枠において、ピース１ａとピース１ｂとのスプライス部分×を囲んだ破線枠をスプライス（Ｓｐｌｉｃｅ）１という。ピース１ｂとピース１ｃとのスプライス部分×を囲んだ破線枠をスプライス２、ピース１（ｋ－１）とピース１ｋとのスプライス部分×を囲んだ破線枠をスプライスｋ、ピース１Ｋとピース１（Ｋ＋１）とのスプライス部分×を囲んだ破線枠をスプライス（Ｋ＋１）という。

スプライス１とスプライス２との間をセクション（Ｓｅｃｔｉｏｎ）１といい、スプライス２と図示せぬスプライス３との間をセクション２、スプライスｋと図示せぬスプライスｋ＋１との間をセクションｋ、図示せぬスプライスＫとスプライス（Ｋ＋１）との間をセクションＫという。また、光伝送路２１の前後のスプライス（例えばスプライス１，２）の間隔を、スプライス間隔ΔＬという。

図２に上下で平行に連続して連なる矢印で、光伝送路２１に伝送されるＬＰ０１モード（基本モード）の光信号２３（基本光信号２３ともいう）と、ＬＰ１１モード（高次モード）の光信号２４（高次光信号２４ともいう）とを示す。基本光信号２３は主信号であり、スプライス１に入力され、スプライス１，２，…，ｋ，…を経由してスプライス（Ｋ＋１）から出力される。高次光信号２４は、スプライス１からスプライス２，…，ｋ，…を経由してスプライス（Ｋ＋１）から出力される。

また、基本光信号２３と高次光信号２４との連続矢印間の斜め下方向の矢印２３ａは、基本光信号２３の所定の光パワー２３ａが高次光信号２４に励振（入力）されることを示す。斜め上方向の矢印２４ａは、高次光信号２４の所定の光パワー２４ａが基本光信号２３に励振されることを示す。なお、斜め矢印で示すように励振される所定の光パワー２３ａ，２４ａは、以降では光パワー２３ａ，２４ａとのみ記述する。

例えば、スプライス１では、右下方向の矢印２３ａで示すように、基本光信号２３の光パワー２３ａが高次光信号２４へ励振される。この励振された光パワー２３ａが、ＬＰ０１モードの高次光信号２４に結合（モード結合）する。モード結合により、伝送損失や反射損失であるスプライス損失を受ける。この高次光信号２４は、次のスプライス２まで進み、右上方向の矢印２４ａで示すように、高次光信号２４の光パワー２４ａが基本光信号２３へ励振される。この励振された光パワー２４ａが、ＬＰ０１モードの基本光信号２３にモード結合する。

このように、ＬＰ０１モードの基本光信号２３の光パワー２３ａがＬＰ１１モードにモード結合された後、ＬＰ１１モードからＬＰ０１モードへ再結合される過程が１回だけ行われると仮定する。ここで、モード結合及び再結合の過程は１回を超えて行われることはないとする。１回の過程の高次光信号２４の光パワー２４ａが、マルチパス干渉（ＭＰＩ）としてＬＰ０１モードの基本光信号２３に重畳されると仮定する。この重畳が各スプライス１～（Ｋ＋１）箇所でのモード結合で繰り返されて、マルチパス干渉が累積する。

更に、光信号を出射する光源のコヒーレンス長よりもスプライス間隔ΔＬが長く、このため、光パワーがインコヒーレントに重畳されると仮定する。

これらの仮定を基に、次式（１）でＬＰ０１モードの光信号が受けるＭＰＩ（マルチパス干渉）の量（ＭＰＩ値）を求める。

…（１）

式（１）において、
η_ｋ＝１－１０^{―εk／１０}であり、
Δα_ｋ＝α_{１１，（ｋ）}－α_０１である。
上記α_{１１，（ｋ）}＝（１９．３４／ΔＬ）Ｘ^{｛λsig－λc,(k)｝／１０}…（２）である。
この式（２）において、λ_{ｃ，（ｋ）}は、×（図２参照）で示すスプライス間のカットオフ波長を表す。λ_ｓｉｇ－λ_{ｃ，（ｋ）}は、入力光信号波長とカットオフ波長との差分である。この差分からα_{１１，（ｋ）}のＬＰ１１モードの光信号（高次光信号２４）の伝送損失が導き出される。

但し、
ｋ：スプライス番号であり、例えばｋ＝１は、スプライス１を示す。
Δα _ｋ ：モード依存損失（ＤＭＬ：Differential Mode Loss）。
α_{１１，（ｋ）}：ＬＰ１１モードの伝送損失。
α_０１：ＬＰ０１モードの伝送損失。
ΔＬ：スプライス間隔。
η_ｋ：パワー結合係数、相手側モードへ結合される光パワーの量。
ε_ｋ：スプライス損失。
λ _{ｃ,（ｋ）} ：図２の×で示すセクション（スプライス間隔）のカットオフ波長。

ｌは、ＬＰ０１モードからＬＰ１１モードへ光パワー２３ａが遷移するスプライスを表す。
ｍは、ＬＰ１１モードの光パワー２４ａが跨ぐスプライス数を表す。

式（１）で求められるＭＰＩは、図２に示す光伝送路２１の光信号入力から出力までの全長のマルチパス干渉の量を表す。即ち、最後段のスプライス（Ｋ＋１）の出力側において、ＬＰ０１モードの基本光信号２３が、ＬＰ１１モードから励振してきた光パワー２４ａの影響によるマルチパス干渉の量を表す。

式（１）の二重和のΣにおいて、例えば、ｌ＝１の場合は、スプライス１（図２参照）でＬＰ０１モードからＬＰ１１モードへ光パワー２３ａが励振されたことを示す。この際、ｍ＝１であれば、スプライス１の高次光信号２４の光パワー２４ａが、セクション１を伝送してスプライス２でＬＰ１１モードからＬＰ０１モードへ励振されて戻ることを示す。ｍ＝２であれば、高次光信号２４の光パワー２４ａが、セクション２を伝送してスプライス３でＬＰ１１モードからＬＰ０１モードへ励振されて戻ることを示す。

式（１）において、（１－η_ｌ）は、光パワーが戻らない割合を表す。この割合の光パワーは伝送方向の次のスプライスへ進む。（１－η_ｍ＋ｌ）は、ｌ番目にＬＰ０１モードからＬＰ１１モードに励振した光パワー２３ａが何個のスプライス１，…を伝送するかを示す。η_ｌη_ｍ＋ｌ／（１－η_ｌ）（１－η_ｍ＋ｌ）は、全スプライスの光パワーの結合係数を表す。

式（１）において、ｅの乗数式の部分は、基本光信号２３の入力から出力までのセクション毎の光パワーのｄＢ損失を全部加算することを表す。

図１に戻って、スプライス損失計測部１１ａは、光伝送路２１の各スプライス１～（Ｋ＋１）に光接続された計測装置にスプライス損失計測機能として組み込まれており、各スプライス１～（Ｋ＋１）におけるスプライス損失を計測する。

カットオフ波長計測部１２ａは、光伝送路２１において、各光ファイバピース１ａ～１（Ｋ＋１）に光接続された計測装置にカットオフ波長計測機能として組み込まれており、各光ファイバピース１ａ～１（Ｋ＋１）の基本モードとマルチモードとの境界の波長であるカットオフ波長を計測する。

干渉解析装置１０のスプライス損失取得部１１は、上記計測された各スプライス１～（Ｋ＋１）におけるスプライス損失の実測値（計測値）を取得する。カットオフ波長取得部１２は、上記計測された各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）のカットオフ波長の実測値（計測値）を取得する。

統計量計算部１３は、上記取得された各スプライス１～（Ｋ＋１）のスプライス損失の実測値と、各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）のカットオフ波長の実測値との各々の平均値及び分散値との統計量を計算する。この計算によって、図３に破線の山形カーブ３１で示すカットオフ波長（カットオフ波長３１ともいう）の正規分布が得られる。

カットオフ波長は、一般的に光ファイバピースの製造バラツキによりランダムに分布するが、カットオフ波長の標準的なものから外れたものは存在しない。このため、上述したＧ．６５４．Ｅ光ファイバのカットオフ波長の実測値は、図４に棒グラフで示すカットオフ波長の周波数分布となり、図３の破線の山形カーブ３１による正規分布で表される。

この山形カーブで示すカットオフ波長３１は、図１に示す切断正規分布決定部（決定部ともいう）１４で次のように切断正規分布に変換される。但し、カットオフ波長３１は、敷設した実際設備、製造のバラツキを評価し、この結果の正規分布相当で評価し、更に、その正規分布における仕様値を超えるものは存在しないとして上限値及び下限値でカットした切断正規分布を用いる。

即ち、決定部１４は、カットオフ波長３１の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する。この切断正規分布は、図５に示すように、山形カーブ３０で示す正規分布の両端が、上記下限値と対応する最小値（Ｘｍｉｎ）と、上記上限値と対応する最大値（Ｘｍａｘ）とで分布が０となるグラフである。なお、μは平均値、σは分散値を示す。

このように、カットオフ波長３１を上限値及び下限値で切断するのは、カットオフ波長の全てを用いマルチパス干渉（ＭＰＩ）を解析し見積った場合、過剰にＭＰＩを見積って光伝送の確実性を実現する最悪値解析となってしまい、結果的に過剰設備の光伝送路を招くことになるためである。また、全てのカットオフ波長の平均値は、突出した値が混じるため、必ずしも精度良く見積もれないためである。

カットオフ波長３１は、図３に示す平均値１３６７ｎｍ周辺での発生確率が高く、平均値１３６７ｎｍから離れる程に発生確率が低くなっている。カットオフ波長３１の平均値１３６７ｎｍよりも短波側（１３００ｎｍ側）の波長は、マルチモードで伝送し易くなる。長波長側（１４６０ｎｍ側）の波長では、極端に高次モード（高次光信号２４）が存在し難くなる。

つまり、Ｇ．６５４．Ｅ光ファイバのカットオフ波長の実測値では、図３に右縦軸で示すＬＰ１１モードの損失（モード依存損失）が、立下りカーブ３２の分布を持つ。この立下りカーブ３２で表すように、１５００ｎｍより長くなるとカットオフ波長は殆ど存在せず、ＬＰ１１モードの損失も少なくなる。

また、光伝送路２１への入力光信号２３（図２）の波長を１４６０ｎｍとすると、１４６０ｎｍよりも短波長側ではカットオフ波長３１が存在し易くなるので、右縦軸で示すＬＰ１１モードの損失（モード依存損失）が小さくなる。この短波長側ではＬＰ１１モードが存在出来なくなるので、高次モード（図２に示す高次光信号２４）はモード依存損失が大きくなる。仮に高次光信号２４が発生しても直ぐに消滅する。

図１に戻って、乱数生成部１５は、決定部１４で決定された切断正規分布に基づき、スプライス接続対象の所定本数（例えば１０本）の光ファイバピースを選択するための乱数を、ランダムサンプリング法により生成する。

つまり、統計量計算部１３で計算された各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）（図２参照）のカットオフ波長３１と、各スプライス１～（Ｋ＋１）のスプライス損失との統計的バラツキに基づき、決定部１４でカットオフ波長３１に係る切断正規分布を決定する。この切断正規分布に基づき、乱数生成部１５で各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）を選択するための乱数を生成する。

ＭＰＩ値計算部１６は、上記乱数に応じて選択された所定本数のピース１ａ～１（Ｋ＋１）で構成される光伝送路２１（図２）において、ＬＰ０１モードの損失係数（モード依存損失係数）α_０１と、スプライス間隔ΔＬとを、前述した式（１）に代入し、ＭＰＩ値を計算する。この計算は規定の試行回数分、繰り返される。

ＭＰＩ平均値計算部１７は、上記の規定試行回数分のＭＰＩ値の平均値を計算する。この計算によって、光伝送路２１のマルチパス干渉値が得られる。

ここで、上記のＭＰＩ値計算部１６により、スプライス間隔ΔＬが４ｋｍの各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）で構成した１００ｋｍの光伝送路２１における累積ＭＰＩ値を、ＭＰＩ平均値計算部１７によるモンテカルロシミュレーションにより計算したとする。モンテカルロシミュレーションとは、予測値の設定が困難な指標等について、乱数を用いてシミュレーションを十分に何度も繰り返すことにより近似的に解を求める計算手法である。

統計解析におけるＭＰＩ値の指標として、１０００回試行時のμ_MPI+３σ_MPIを用いた。μ_MPIは平均値、３σ_MPIは平均値からどれ位バラツキが有るかを示す分散値である。

統計バラツキを有する現実的な光伝送路２１に対して、従来のような最悪値解析は過剰にＭＰＩ値を見積もる一方で、上記統計解析は下記のように適切にＭＰＩ値を評価可能である。

ここで、ＭＰＩ値計算部１６によるＭＰＩ値の計算時の共通条件として、光伝送路２１に入力される光信号２３の波長λsigが１４６０ｎｍであり、ＬＰ０１モードの損失係数が０．１７ｄＢ／ｋｍであるとする。更に、カットオフ波長［ｎｍ］の取り得る範囲（切断正規分布の最小値と最大値間の範囲）は、図６に横軸で示す１３００ｎｍ（最小値）～１５３０ｎｍ（最大値）であるとする。スプライス損失［ｄＢ］の取り得る範囲は、図７に横軸で示す０．００～０．１０ｄＢ（最悪値の想定値）であるとする。

これらの共通条件を基にＭＰＩ値を計算した。この結果、図６に示すように、カットオフ波長分布の、平均値は１３６７ｎｍ（横軸）であり、左縦軸の標準偏差（バラツキ）は３８であった。この場合、カットオフ波長の実測値の分布を考慮した統計解析値のＭＰＩ値が－４４ｄＢとなる。

図６に示す横軸のカットオフ波長が長い程（１５３０ｎｍ側程）に、マルチパス干渉（ＭＰＩ）の影響を受け易く、右縦軸のＭＰＩ値（ＭＰＩ量）が－２０［ｄＢ］側に大きくなる。カットオフ波長が１５３０ｎｍの場合に、ＭＰＩ値が最悪値の－１８ｄＢとなる。つまり、ＭＰＩ値はマイナス数値が大きいほど小さくなり、マルチパス干渉の影響を受け難くなるので、主信号である基本光信号２３の伝送性能が高くなる。

上記の－１８ｄＢでは、マルチパス干渉の影響を受け易くなるので、光伝送路２１に基本光信号２３が伝送出来なくなる。ＭＰＩ値が、閾値の－２４ｄＢよりも小さい値にならないと伝送できない。閾値－２４ｄＢは、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）で伝送される光信号にマルチパス干渉の影響があると規定されている周知のＸＴ（干渉）閾値である。なお、変調方式が１６ＱＡＭ以外に変わると、閾値が－２４ｄＢから上下する。

カットオフ波長が、ＬＰ０１モードの光信号波長＝１４６０ｎｍであれば、マルチパス干渉の影響が無い。本例では、カットオフ波長の実測値の分布を考慮した統計解析値のＭＰＩ値が－４４ｄＢなので基本光信号２３が伝送可能となる。

図７に示す横軸のスプライス損失が大きい程（０．１０側程）に、マルチパス干渉の影響を受け易く、右縦軸のＭＰＩ値が－４０ｄＢ側に大きくなる。スプライス損失が０．１０ｄＢの場合に、ＭＰＩ値が最悪値の－３９ｄＢとなる。

また、スプライス損失が平均値の０．０５ｄＢの場合に、左縦軸の標準偏差（バラツキ）が０．１００となる。この場合、スプライス損失の実測値の分布を考慮した統計解析値のＭＰＩ値が－５７ｄＢとなるので基本光信号２３が伝送可能となる。

このように、カットオフ波長の実測値の分布を考慮したＭＰＩ値が－４４ｄＢで、プライス損失の実測値の分布を考慮したＭＰＩ値が－５７ｄＢであれば、カットオフ波長並びにスプライス損失の影響を無視できる。このため、上述したスプライス間隔ΔＬが４ｋｍの各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）で構成した１００ｋｍの光伝送路２１において、適正に基本光信号２３が伝送される。

＜ハードウェア構成＞
上述した実施形態に係るマルチパス干渉解析装置１０は、例えば図８に示すような構成のコンピュータ１００によって実現される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）１０５、通信Ｉ／Ｆ１０６、及びメディアＩ／Ｆ１０７を有する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１０４に記憶されたプログラムに基づき作動し、各機能部の制御を行う。ＲＯＭ１０２は、コンピュータ１００の起動時にＣＰＵ１０１により実行されるブートプログラムや、コンピュータ１００のハードウェアに係るプログラム等を記憶する。

ＣＰＵ１０１は、入出力Ｉ／Ｆ１０５を介して、プリンタやディスプレイ等の出力装置１１１及び、マウスやキーボード等の入力装置１１０を制御する。ＣＰＵ１０１は、入出力Ｉ／Ｆ１０５を介して、入力装置１１０からデータを取得し、又は、生成したデータを出力装置１１１へ出力する。

ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１により実行されるプログラム及び当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信Ｉ／Ｆ１０６は、通信網１１２を介して図示せぬ他の装置からデータを受信してＣＰＵ１０１へ出力し、また、ＣＰＵ１０１が生成したデータを、通信網１１２を介して他の装置へ送信する。

メディアＩ／Ｆ１０７は、記録媒体１１３に格納されたプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ１０３を介してＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１は、目的の処理に係るプログラムを、メディアＩ／Ｆ１０７を介して記録媒体１１３からＲＡＭ１０３上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体１１３は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto Optical disk）等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、導体メモリテープ媒体又は半導体メモリ等である。

例えば、コンピュータ１００が実施形態に係るマルチパス干渉解析装置１０として機能する場合、コンピュータ１００のＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３上にロードされたプログラムを実行することにより、マルチパス干渉解析装置１０の機能を実現する。また、ＨＤＤ１０４には、ＲＡＭ１０３内のデータが記憶される。ＣＰＵ１０１は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体１１３から読み取って実行する。この他、ＣＰＵ１０１は、他の装置から通信網１１２を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。

＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態に係るマルチパス干渉解析装置１０によるマルチパス干渉解析の動作を、図９のフローチャートを参照して説明する。

図９に示すステップＳ１において、干渉解析装置１０のスプライス損失取得部１１は、スプライス損失計測部１１ａで計測された各スプライス１～（Ｋ＋１）におけるスプライス損失の実測値を取得する。

ステップＳ２において、カットオフ波長取得部１２は、カットオフ波長計測部１２ａで計測された各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）のカットオフ波長の実測値を取得する。

ステップＳ３において、統計量計算部１３は、上記取得された各スプライス１～（Ｋ＋１）のスプライス損失の実測値と、各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）のカットオフ波長の実測値との各々の平均値及び分散値との統計量を計算する。この計算によって、図３に破線の山形カーブ３１で示すカットオフ波長の正規分布が得られる。

ステップＳ４において、切断正規分布決定部１４は、カットオフ波長３１の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する。

ステップＳ５において、乱数生成部１５は、決定部１４で決定された切断正規分布に基づき、スプライス接続対象の所定本数の光ファイバピース１ａ～１（Ｋ＋１）を選択するための乱数を、ランダムサンプリング法により生成する。

ステップＳ６において、ＭＰＩ値計算部１６は、上記乱数に応じて選択された所定本数のピース１ａ～１（Ｋ＋１）で構成される光伝送路２１において、ＬＰ０１モードの損失係数（モード依存損失係数）α_０１と、スプライス間隔ΔＬとを、前述した式（１）に代入し、ＭＰＩ値を計算する。この計算は規定の試行回数分、繰り返される。

ステップＳ７において、ＭＰＩ値計算部１６は、ＭＰＩ値の計算の試行回数が規定値に達したか否かを判断する。この判断結果、規定値に達していなければ（Ｎｏ）、上記ステップＳ５に戻って処理が継続される。

一方、規定値に達していれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ８において、ＭＰＩ平均値計算部１７は、上記の規定試行回数分のＭＰＩ値の平均値を計算する。この計算によって、光伝送路２１のＭＰＩ値が得られる。

＜実施形態の効果＞
本発明の実施形態に係るマルチパス干渉解析装置１０の効果について説明する。
（１ａ）マルチパス干渉解析装置１０は、統計量計算部１３と、決定部１４と、乱数生成部１５と、ＭＰＩ値計算部１６とを備える。

統計量計算部１３は、光伝送路２１を構成するための複数本の所定長さの光ファイバピース１ａ～１（Ｋ＋１）から計測されたスプライス損失の計測値と、各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）から計測されたカットオフ波長の計測値との各々の平均値及び分散値の統計量の計算によりカットオフ波長の正規分布を得る。

決定部１４は、カットオフ波長の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する。
乱数生成部１５は、その決定された切断正規分布に基づき、光伝送路２１を形成するスプライス接続対象の所定本数の各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）を選択するための乱数を生成する。

ＭＰＩ値計算部１６は、その乱数に応じて選択された所定本数の各ピース１ａ～１（Ｋ＋１）で形成される光伝送路２１において、基本モードのモード依存損失と、光伝送路２１のスプライス間隔とを用いて、カットオフ波長及びスプライス損失が起因するマルチパス干渉の値であるＭＰＩ値を計算する構成とした。

この構成によれば、ＭＰＩ値計算部１６で計算されるカットオフ波長及びスプライス損失が起因するＭＰＩ値が、カットオフ波長が長く及びスプライス損失が大きい場合の最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さく、且つカットオフ波長及びスプライス損失の影響を無視できる値となる。このため、所定本数の光ファイバピース１ａ～１（Ｋ＋１）で形成される光伝送路２１において、適正に基本モードの光信号２３を伝送できる。

このように、本実施形態のマルチパス干渉の解析によれば、最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さくＭＰＩ値を見積ることができるので、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できる。

（２ａ）
ＭＰＩ値計算部１６は、基本モードの損失係数：α_０１とスプライス間隔：ΔＬとを次式に代入し、ＭＰＩ値を計算する構成とした。

この構成によれば、最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さくＭＰＩ値を見積ることができるので、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できる。

（３ａ）ＭＰＩ値計算部１６は、ＭＰＩ値の計算を所定回数繰り返す。この所定回数繰り返して計算されたＭＰＩ値の平均値を計算するＭＰＩ平均値計算部１７を備える構成とした。

この構成によれば、光伝送路のＭＰＩ値をより正確に求めることができる。

＜効果＞
（１）光伝送路を構成するための複数本の所定長さの光ファイバピースから計測されたスプライス損失の計測値と、当該光ファイバピースから計測されたカットオフ波長の計測値との各々の平均値及び分散値の統計量の計算によりカットオフ波長の正規分布を得る統計量計算部と、前記カットオフ波長の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する決定部と、前記決定された切断正規分布に基づき、前記光伝送路を形成するスプライス接続対象の所定本数の光ファイバピースを選択するための乱数を生成する乱数生成部と、前記乱数に応じて選択された所定本数の光ファイバピースで形成される光伝送路において、基本モードのモード依存損失と、当該光伝送路のスプライス間隔とを用いて、カットオフ波長及びスプライス損失が起因するマルチパス干渉の値であるＭＰＩ値を計算するＭＰＩ値計算部とを備えることを特徴とするマルチパス干渉解析装置である。

この構成によれば、ＭＰＩ値計算部で計算されるカットオフ波長及びスプライス損失が起因するＭＰＩ値が、カットオフ波長が長く及びスプライス損失が大きい場合の最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さく、且つカットオフ波長及びスプライス損失の影響を無視できる値となる。このため、所定本数の光ファイバピースで形成される光伝送路において、適正に基本モードの光信号を伝送できる。

このように、本発明のマルチパス干渉の解析によれば、最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さくＭＰＩ値を見積ることができるので、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できる。

（２）前記ＭＰＩ値計算部は、前記基本モードの損失係数：α_０１と前記スプライス間隔：ΔＬとを次式に代入し、前記ＭＰＩ値を計算することを特徴とする請求項１に記載のマルチパス干渉解析装置である。

この構成によれば、最悪値解析によるＭＰＩ値よりも小さくＭＰＩ値を見積ることができるので、見積条件で実現される光伝送路設備に生じる無駄なコストを抑制できる。

（３）前記ＭＰＩ値計算部は、前記ＭＰＩ値の計算を所定回数繰り返し、前記所定回数繰り返して計算されたＭＰＩ値の平均値を計算するＭＰＩ平均値計算部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチパス干渉解析装置である。

この構成によれば、光伝送路のＭＰＩ値をより正確に求めることができる。

その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１０ マルチパス干渉解析装置
１１ スプライス損失取得部
１１ａ スプライス損失計測部
１２ カットオフ波長取得部
１２ａ カットオフ波長計測部
１３ 統計量計算部
１４ 切断正規分布決定部（決定部）
１５ 乱数生成部
１６ ＭＰＩ値計算部
１７ ＭＰＩ平均値計算部
２１ 光伝送路
２３ 基本モードの光信号
２３ａ 基本モードの光信号の所定光パワー
２４ 高次モードの光信号
２４ａ 高次モードの光信号の所定光パワー
１ａ～１Ｋ，１（Ｋ＋１） 光ファイバピース
１～１（Ｋ＋１） スプライス

Claims (4)

1. 光伝送路を構成するための複数本の所定長さの光ファイバピースから計測されたスプライス損失の計測値と、当該光ファイバピースから計測されたカットオフ波長の計測値との各々の平均値及び分散値の統計量の計算によりカットオフ波長の正規分布を得る統計量計算部と、
   前記カットオフ波長の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定する決定部と、
   前記決定された切断正規分布に基づき、前記光伝送路を形成するスプライス接続対象の所定本数の光ファイバピースを選択するための乱数を生成する乱数生成部と、
   前記乱数に応じて選択された所定本数の光ファイバピースで形成される光伝送路において、基本モードのモード依存損失と、当該光伝送路のスプライス間隔とを用いて、カットオフ波長及びスプライス損失が起因するマルチパス干渉の値であるＭＰＩ値を計算するＭＰＩ値計算部と
   を備えることを特徴とするマルチパス干渉解析装置。
2. 前記ＭＰＩ値計算部は、
   前記基本モードの損失係数：α_０１と前記スプライス間隔：ΔＬとを次式に代入し、前記ＭＰＩ値を計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチパス干渉解析装置。
   ｌ：基本モードから高次モードへの光パワーが遷移するスプライス
   ｍ：高次モードの光パワーが跨ぐスプライス数
   ｋ：スプライス番号
   Δα _ｋ ＝α _{１１，（ｋ）} －α_０１：モード依存損失
   α_{１１，（ｋ）}＝（１９．３４／ΔＬ）Ｘ^{｛λsig－λc,(k)｝／１０}：高次モードの伝送損失
   Ｘ：確率変数
   η_ｋ＝１－１０^{－εk／１０}：光パワー結合係数
   ε_ｋ：スプライス損失
   η_ｌη_ｍ＋ｌ／（１－η_ｌ）（１－η_ｍ＋ｌ）：全スプライスの光パワー結合係数
   λ_{ｃ，（ｋ）}：スプライス間のカットオフ波長
   λ_ｓｉｇ－λ_{ｃ，（ｋ）}：光伝送路への入力光信号波長とカットオフ波長との差分
3. 前記ＭＰＩ値計算部は、前記ＭＰＩ値の計算を所定回数繰り返し、
   前記所定回数繰り返して計算されたＭＰＩ値の平均値を計算するＭＰＩ平均値計算部を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチパス干渉解析装置。
4. マルチパス干渉解析装置によるマルチパス干渉解析方法であって、
   前記マルチパス干渉解析装置は、
   光伝送路を構成するための複数本の所定長さの光ファイバピースから計測されたスプライス損失の計測値と、当該光ファイバピースから計測されたカットオフ波長の計測値との各々の平均値及び分散値の統計量の計算によりカットオフ波長の正規分布を得るステップと、
   前記カットオフ波長の正規分布を、予め定められたカットオフ波長の下限値及び上限値で切断して切断正規分布を決定するステップと、
   前記決定された切断正規分布に基づき、前記光伝送路を形成するスプライス接続対象の所定本数の光ファイバピースを選択するための乱数を生成するステップと、
   前記乱数に応じて選択された所定本数の光ファイバピースで形成される光伝送路において、基本モードのモード依存損失と、当該光伝送路のスプライス間隔とを用いて、カットオフ波長及びスプライス損失が起因するマルチパス干渉の値であるＭＰＩ値を計算するステップと
   を実行することを特徴とするマルチパス干渉解析方法。

Images