分布，通过光物理常数测量系统而被推测。具体而言，光传输介质120 例如是光子晶体纤维。制造空间上均一结构的光子晶体存在困难，所以由光子晶体构成的 光传输介质的光物理常数的分布容易不均匀。另外，光传输介质120不需要由光子晶体组 成，也可以由任何材料组成。此外，光传输介质120可以不必是光纤。例如，光传输介质120 也可以是光子晶体装置。
[0049] 如图1所示，光物理常数测量系统具备：光信号生成装置100、强度调节器110、分 光器130、光物理常数推测装置140。
[0050] 光信号生成装置100生成输入光信号。具体而言，光信号生成装置100具备例如 MLLD(Mode_Locked Laser Diode:锁模激光二极管）、SMF(Single Mode Fiber:单模光纤）、 EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier :掺铒光纤放大器）。光信号生成装置100通过SMF 对从MLLD输出的光脉冲进行色散补偿，通过EDFA放大。在这里，作为输入光信号，生成周 期IOOps以下的短脉冲光。
[0051] 另外，由光信号生成装置100生成的输入光信号的功率谱以及相位谱是已知的。 换言之，在这里输入光信号的时间波形是已知的。另外，替代输入光信号的功率谱，已知的 也可以是输入光信号的自相关函数。
[0052] 强度调节器110,使由光信号生成装置100生成的输入光信号的强度变化。
[0053] 分光器130是光谱测量器的一例，将输出光信号分解为每个波长的光，针对按每 个波长分解的光进行0/E (Optical/Electrical)转换及A/D (Analog/Digital)转换，生成 用数字值表示的功率谱。即，分光器130测量输出光信号的功率谱。在此，输出光信号是输 入光信号在光传输介质120内传播之后输出的光信号。
[0054] 光物理常数推测装置140,例如由图12所示的计算机来实现，推测光传输介质120 的光物理常数的分布。以下用图2来说明光物理常数推测装置140的详细内容。
[0055] <光物理常数推测装置140的构成>
[0056] 图2是表示实施方式1涉及的光物理常数推测装置140的功能构成的方框图。如 图2所示，光物理常数推测装置140具备：输入谱获得部141、输出谱获得部142、段设定部 143、光物理常数推测部144、输出部145。
[0057] 输入谱获得部141获得表示输入光信号的功率谱及相位谱的信息。例如，输入谱 获得部141，通过读出存放在存储单元等的功率谱及相位谱的数据，从而获得输入光信号的 功率谱。
[0058] 功率谱表示光信号的每个波长的光的强度。此外，相位谱表示光信号的每个波长 的相位。
[0059] 另外，输入光信号的功率谱及相位谱的信息，不一定需要表示输入光信号的功率 谱及相位谱本身。例如表示输入光信号的功率谱的信息可以表示输入光信号的自相关函 数，以取代输入光信号的功率谱。换言之，表示输入光信号的功率谱及相位谱的信息，只要 是能够获得输入光信号的功率谱及相位谱的信息，任何信息都可以。
[0060] 输出谱获得部142,按每个输入光信号的强度来获得输入光信号在光传输介质 120传播之后输出的输出光信号的功率谱。在这里，输出谱获得部142,作为测量功率谱，按 每个输入光信号的强度来获得由分光器130测量的功率谱。
[0061] 段设定部143,通过将光传输介质120沿着传播方向虚拟地进行分割，从而设定多 个段。本实施方式的段，相当于第一段。另外，分割方法不需要特别限定。例如，段设定部 143,以等间隔虚拟地分割光传输介质120。此外，例如已经知道光物理常数变化的位置的情 况下，段设定部143,可以以在该位置分开的方式，虚拟地分割光传输介质120。
[0062] 光物理常数推测部144,根据基于一模型的传播模拟（相当于第一传播模拟）的结 果，推测多个段中每个段的光物理常数，在该模型中各强度的输入光信号按顺序在多个段 传播。在该传播模拟中，将表示各强度的输入光信号的功率谱及相位谱的信息和多个段中 每个段的光物理常数作为输入来请求，并且将输出光信号的功率谱（计算功率谱）作为模 拟结果来输出。
[0063] 具体而言，光物理常数推测部144,采用对测量出的输出光信号的功率谱（测量功 率谱）与作为传播模拟的结果而获得的输出光信号的功率谱（计算功率谱）的差异进行评 价的评价函数，对多个段中每个段的光物理常数进行搜索，从而推测多个段中每个段的光 物理常数。
[0064] 换句话说，光物理常数推测部144,假设各段具有光物理常数，按每个输入光信号 的强度，进行输入光信号的光传输介质120内的传播模拟，从而计算输出光信号的功率谱 (计算功率谱）。而且，光物理常数推测部144, 一边变更在传播模拟中的各段的光物理常 数，一边反复进行传播模拟，从而使计算功率谱和测量功率谱的每个强度的差异变小。这个 时候，光物理常数推测部144例如按照规定的算法，变更提供给传播模拟的各段的光物理 常数。
[0065] 评价函数是按照测量功率谱与计算功率谱的差异量，值发生变化的函数。例如，作 为评价函数，可以采用对测量功率谱与计算功率谱的各频率成分值的差分有多接近"〇"进 行评价的函数。在这个情况下，作为表示差异的值，例如，可以采用各频率成分值的差分绝 对值和或者差分平方和。此外例如，作为评价函数，可以采用对计算功率谱的各频率成分 值相对于测量功率谱的比有多接近" 1"进行评价的函数。
[0066] 此外，规定的算法是指，对被赋予的函数的优化解或者其近似解进行搜索的算法。 例如，规定的算法有如下：模拟退火法、共辄方向法、共辄梯度法、遗传算法等。另外，规定的 算法，不需要被这些算法限定，也可以是其他任何算法。
[0067] 输出部145,将光物理常数推测部144推测出的各段的光物理常数，作为光传输介 质120的光物理常数的分布来输出。具体而言，输出部145,将示出推测出的各段的光物理 常数的数据或者信号，输出到例如存储器或者显示装置等。
[0068] <光物理常数推测装置140的处理动作>
[0069] 下面说明如上所述构成的光物理常数推测装置140的各种动作。
[0070] 图3是表示实施方式1涉及的光物理常数推测装置140的处理动作的流程图。
[0071] 首先，输入谱获得部141，获得表示由光信号生成装置100生成的输入光信号的功 率谱及相位谱的信息（S102)。
[0072] 分光器130测量与多个强度的输入光信号的各自对应的输出光信号的功率谱。而 且，输出谱获得部142,获得由分光器130测量的与多个强度的输入光信号的各自对应的输 出光信号的功率谱（S104)。
[0073] 段设定部143,沿着传播方向虚拟地分割光传输介质120,从而设定多个段 (S106)〇
[0074] 光物理常数推测部144,作为传播模拟的输入而设定各段的光物理常数的初始值 (S108)。例如，光物理常数推测部144,设定任意的光物理常数，以作为初始值。此外，光物 理常数推测部144,还将在步骤S102获得的表示各强度的输入光信号的功率谱及相位谱的 信息，作为传播模拟的输入来设定。
[0075] 光物理常数推测部144,通过进行传播模拟，从而计算输出光信号的功率谱 (SllO)。传播模拟的详细留待后述。
[0076] 光物理常数推测部144判断是否结束各段的光物理常数的搜索（S112)。例如，光 物理常数推测部144,在评价函数的值（评价值）小于阈值的情况下，判断为结束各段的光 物理常数的搜索。此外例如光物理常数推测部144,可以在评价值的变化率小于阈值的情况 下，判断为结束搜索。此外例如光物理常数推测部144,可以在传播模拟的反复次数达到上 限次数的情况下，判断为结束搜索。此外，光物理常数推测部144,可以组合这些条件来判断 是否结束搜索。
[0077] 在此，在判断为不结束搜索的情况下（S112中的"否")，光物理常数推测部144,更 新各段的光物理常数，从而使计算功率谱与测量功率谱的差异变小（S114)。具体而言，光物 理常数推测部144,例如按照模拟退火法来设定作为输入提供给传播模拟的新的光物理常 数。而且，反复进行步骤SllO及步骤S112的处理。
[0078] 另一方面，在判断为结束搜索的情况下（S112中的"是"），输出部145将得出表示 最小差异的评价值的、作为输入提供给传播模拟的各段的光物理常数，输出为光传输介质 120内的光物理常数的分布（S116)。
[0079] 如上所述，光物理常数推测部144,直到判断为搜索结束，一边变更作为输入提供 给传播模拟的各段的光物理常数，一边反复进行传播模拟，从而搜索各段的光物理常数。换 言之，光物理常数推测部144,采用对计算功率谱与测量功率谱的每个强度的差异进行评价 的评价函数，搜索各段的光物理常数的优化解或者近似解。
[0080] 〈传播模拟〉
[0081] 下面说明分步傅里叶法，该分步傅里叶法是基于各个强度的输入光信号按顺序在 多个段传播的模型的传播模拟的一例。于是首先说明对于在光传输介质120内传播的光信 号产生影响的色散效应和非线性光学效应。
[0082] 色散效应是光和物质的相互作用根据光的波长的不同而引起的、光的电场线性的 现象（回应）。根据色