(57)【要約】【課題】後方ブリルアン散乱光の受光帯域幅の低帯域化を実現し、ブリルアン散乱光測定を非常に廉価で簡易に行えるようにする。【解決手段】基準光ファイバ線路９からの試験光の後方ブリルアン散乱光と被測定光ファイバ線路３からのパルス変調された試験光の後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号を検波・処理することにより、各線路３，９からの散乱光の周波数差を測定し、被測定光ファイバ線路３からの散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、光源の周波数と散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、測定被測定光ファイバ線路３内における散乱光の周波数スペクトル分布を測定する場合に、基準光ファイバ線路９に任意の歪みを加えてブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて被測定光ファイバ線路３の散乱光の周波数スペクトルを測定する。【選択図】      図１
2010217029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの試験光を２分岐した一方をパルス変調して被測定光ファイバ線路に入射し、
前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバ線路に入射し、
前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、
前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、
前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する方法であって、
前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定することを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項２】
さらに、
前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させ、
前記設置空間の内部の温度を測定し、
前記測定温度により前記基準光ファイバ線路のブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、
前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする請求項１記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項３】
さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバ線路の長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする請求項１記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項４】
光源からの試験光を２分岐した一方を被測定光ファイバ線路に入射し、
前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバ線路に入射し、
前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、
前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、
前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する方法であって、
前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項５】
さらに、
前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、
前記設置空間の内部の温度を測定し、
前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、
前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする請求項４記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項６】
被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を、基準光ファイバ線路を用いて測定する後方ブリルアン散乱光測定装置において、
試験光を発生する光源と、
前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された一方の試験光をパルス変調するパルス変調器と、
前記パルス変調された試験光を前記被測定光ファイバ線路に入射させ、当該被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、
前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバ線路に入射し、当該基準光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、
前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、
前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、
前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する信号処理部と、
前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加える歪み生成手段と
を具備し、
前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項７】
前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させる容器と、
前記容器の内部温度を測定する温度計と、
をさらに具備し、
前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバ線路のブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする請求項６記載の後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする請求項６記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項９】
被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを、基準光ファイバ線路を用いて測定する後方ブリルアン散乱光測定装置において、
試験光を発生する光源と、
前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された一方の試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、
前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、
前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、
前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、
前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する信号処理部と、
前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加える歪み生成手段と
を具備し、
前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項１０】
前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させる容器と、
前記容器の内部温度を測定する温度計と、
をさらに具備し、
前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする請求項９記載の後方ブリルアン散乱光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ線路内における後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布、歪み及び温度分布等の特性を測定する後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ線路において、歪や温度の異常を検出する測定方法として、ＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry）の方法が知られている（特許文献１参照）。この方法では、光パルスを、光カプラで被測定光ファイバへ入射する試験光と参照光に分岐して、試験光を光ファイバ線路に入射し、発生した後方ブリルアン散乱光と、先の分岐した参照光と合波し、受光素子でビート信号を受光する。ビート信号は、10GHzほどのローカル光と散乱光の周波数の差の値の周波数を有しており、ブリルアン周波数シフトを示す。入射から受光までの時間により、光ファイバ線路内の各点でのブリルアン周波数シフトを測定できる。このブリルアン周波数シフトは、歪、温度分布により変化するため、ブリルアン周波数シフトを測定することで、光ファイバ中の歪、温度分布を測定することができる。
【０００３】
しかしながら、上記の測定方法では、ブリルアン周波数シフトを受光するため、受光部に必要な周波数帯域幅は10GHz以上必要であり、また、受光部からの電気信号をスペクトル表示するための電気的な信号処理系においても、同程度の周波数帯域を持ったものが必要となる。このようなことから、一般的に、後方ブリルアン散乱光測定を行うための測定方法や測定装置は、複雑で高価な機器によって構成される。また、この高帯域受光・処理系を避けるためには、精密に周波数制御させた２つの光源や、10GHzもの周波数シフタが必要で、いずれにしても、非常に高価で複雑な測定系となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２０４３７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】D. Iida, F. Ito, “Low bandwidth Cost-effective Brillouin frequency sensing using reference Brillouin-scattered beam,” IEEE Photon. Tech. Lett., 20, pp.1845-1847, 2008
【非特許文献２】”Development of a Distributed Sensing Technique Using Brillouin Scattering,” T. Horiguchi, K. Shimizu, T. Kurashima, M. Tateda, Journal of Lightwave Technology,  vol. 13, No. 7, 1995
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、後方ブリルアン散乱光の受光帯域の低帯域化を実現し、これによって測定系を低帯域対応の安価な装置、部品で構成することが可能な後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る後方ブリルアン散乱光測定方法は以下のような態様の構成とする。
（１）光源からの試験光を２分岐した一方をパルス変調して被測定光ファイバ線路に入射し、前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバ線路に入射し、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する方法であって、前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定することを特徴とする。
【０００８】
（２）（１）の構成において、さらに、前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させ、前記設置空間の内部の温度を測定し、前記測定温度により前記基準光ファイバ線路のブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする。
【０００９】
（３）（１）の構成において、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバ線路の長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする。
（４）光源からの試験光を２分岐した一方を被測定光ファイバ線路に入射し、前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバ線路に入射し、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する方法であって、前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする。
【００１０】
（５）（４）の構成において、さらに、前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、前記設置空間の内部の温度を測定し、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る後方ブリルアン散乱光測定は以下のような態様の構成とする。
（６）被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を、基準光ファイバ線路を用いて測定する後方ブリルアン散乱光測定装置において、試験光を発生する光源と、前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の試験光をパルス変調するパルス変調器と、前記パルス変調された試験光を前記被測定光ファイバ線路に入射させ、当該被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバ線路に入射し、当該基準光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する信号処理部と、前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加える歪み生成手段とを具備し、前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする。
【００１２】
（７）（６）の構成において、前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させる容器と、前記容器の内部温度を測定する温度計と、をさらに具備し、前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバ線路のブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする。
【００１３】
（８）（６）の構成において、前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする。
（９）被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを、基準光ファイバ線路を用いて測定する後方ブリルアン散乱光測定装置において、試験光を発生する光源と、前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバ線路と前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する信号処理部と、前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加える歪み生成手段とを具備し、前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定することを特徴とする。
【００１４】
（１０）（９）の構成において、前記基準光ファイバ線路の設置空間を密閉させる容器と、前記容器の内部温度を測定する温度計と、をさらに具備し、前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の測定方法によれば、ブリルアン散乱光を10GHz帯などの高帯域な受光・電気処理を行わずに、1GHz以下の低帯域なもので測定することができ、任意の種類の基準光ファイバを用いて、基準となる後方ブリルアン周波数シフトに歪みを加えることで、そのシフト量を所望の値に容易に設定することができる。しかも、測定に必要な物品は、光カプラや基準光ファイバなど、受動的で、低価なもので構成することができ、受光部の高帯域性のため、高価で複雑であったブリルアン散乱光測定を非常に廉価で簡易に行うことができ、また測定装置を非常に廉価で簡易に構成することができる。このため、温度や歪み測定などのブリルアン散乱光測定の応用技術をより容易に行うことができる。
【００１６】
要するに本発明の構成によれば、後方ブリルアン散乱光の受光帯域の低帯域化を実現することができ、これによって測定系を低帯域対応の安価な装置、部品で構成することが可能な後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置を提供することを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る後方ブリルアン散乱光測定方法を利用した測定装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】上記実施形態の基準ファイバへの歪の印加方法を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
図１は本発明に係る後方ブリルアン散乱光測定方法を利用した測定装置の一実施形態を示すブロック図である。図１において、１は例えばレーザ光発生器等の光源、２は光変調器、３は被測定光ファイバ線路、４は受光部、５，６は光カプラ、７，８は光サーキュレータである。９は基準後方ブリルアン散乱光を発生させる基準光ファイバ線路、１０は電気的な信号処理部、１１は基準光ファイバ線路９を密封して収容する容器、１２は密封された容器１１内の温度を測定する温度計である。
【００１９】
図１に示すように、光源１から発せられた試験光は光カプラ５で２方向に分岐され、一方の試験光は光変調器２でパルス変調されてパルス化され、光サーキュレータ７を通して被測定光ファイバ線路３に入射される。この被測定光ファイバ線路３では、試験光を入射すると、長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生する。この後方ブリルアン散乱光は光サーキュレータ７を通り、光カプラ６に送られる。
【００２０】
一方、光カプラ５で分波されたもう一方の試験光は、光サーキュレータ８を通して基準光ファイバ線路９に入射される。この基準光ファイバ線路９では、被測定光ファイバ線路３と同様に、試験光を入射すると、長手方向の各点で後方ブリルアン散乱が発生する。基準光ファイバ線路９に入射される試験光はパルス変調されていないので、基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光は、基準光ファイバ線路９の各点で発生した後方ブリルアン散乱光が重なった連続光となる。この基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光は、光サーキュレータ８を通り、光カプラ６に送られる。
【００２１】
この光カプラ６は、被測定光ファイバ線路３からの後方ブリルアン散乱光と基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光とを合波するもので、この合波光は両散乱光の波長差から一定のビート光が生じている。このようにして得られた合波光は受光部４の受光面に照射される。この受光部４は、２つの後方ブリルアン散乱光の合波光（ビート光）を受光してヘテロダイン検波し、基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光と被測定光ファイバ線路３からの後方ブリルアン散乱光とのビート信号を測定して信号処理部１０へ入力する。
【００２２】
この信号処理部１０では、入力されたビート信号から、被測定光ファイバ線路３からの後方ブリルアン散乱光の周波数と基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、受光部４で受光して検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の被測定光ファイバ線路３内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定し、さらにこの周波数スペクトル分布から歪み分布及び温度分布を測定する。
【００２３】
ここで、上記信号処理部１０において、基準光ファイバ線路９で得られる後方ブリルアン散乱光を歪み分布、温度分布の基準として用いるために、基準光ファイバ線路９の環境を把握する必要がある。そこで、本実施形態では、基準光ファイバ線路９を容器１１に収容し、この容器１１に温度計１２を配置して容器１１内の温度を測定し、その測定結果を信号処理部１０に送る。信号処理部１０では、温度計１２の温度測定値に基づいて後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布の測定結果を補正する機能を備える。
【００２４】
上記構成において、以下に本発明の特徴となる構成とその処理動作を説明する。
まず、受光された時刻によって、被測定光ファイバ線路３内のブリルアン周波数シフト分布を測定する。このとき、被測定光ファイバ線路３内のある点で、温度もしくは歪みの異常があると、ブリルアン周波数シフトが変化し、測定されるスペクトルが変化する。この変化を利用すると、受光されるビート信号の周波数は、基準光ファイバ線路９からの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトと被測定光ファイバ線路３からの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトの差の大きさになる。この構成は非特許文献１の構成と同一である。
【００２５】
そこで、上記の構成において、図２に示すように、基準光ファイバ線路９を１つのボビンではなく、滑車など２点間で巻く構成にして、その２点間距離を調節することで基準光ファイバ線路９に歪みを加える。この基準光ファイバ線路９からの基準ブリルアン周波数シフトは歪みの量で決まる。このため、任意の種類の基準光ファイバ線路９を用いて、基準となる後方ブリルアン周波数シフトを所望の値に設定することができるようになり、物品の選択、構成が容易になる。また、歪みによって基準ブリルアン周波数シフトを設定できるため、上記のように被測定ブリルアン周波数シフトとのビート信号も簡単に調節できるようになり、測定する歪みや温度の範囲、使用する受光系の帯域などに柔軟に対応することができる。
【００２６】
一般的に、非特許文献２で述べられているように、ファイバの温度変化によるブリルアン周波数シフトの変化は約1MHz/℃、歪みによるブリルアン周波数シフトの変化は、500MHz/％ε程度である。現実的な環境変化で最大の温度変化として、数十℃の温度変化、光ファイバ破断限界に近い0.2〜0.4％程度の歪みを考慮すると、温度や歪みによるブリルアン周波数の変化量は、最大でも100〜200MHz程度と見積もられる。したがって、例えば、基準光ファイバ線路９と被測定光ファイバ線路３のブリルアン周波数シフトの差を200MHz以上とすれば、1GHz以下の帯域で十分にブリルアン散乱周波数シフトを測定することができ、歪み、温度分布を測定することができる。ここで、同一のファイバで被測定光ファイバ線路３と基準光ファイバ線路９を構成した場合には、基準光ファイバ線路９に印加する歪みは、0.4％程度となる。
【００２７】
上記の方法において、被測定光ファイバ線路３からのブリルアン周波数シフトをνt 、基準光ファイバ線路９のブリルアン周波数シフトをνrとすると、これらは、それらの光ファイバ線路の温度Ｔt ,Ｔrと歪みεt ，εrの関数になる。また、同一の光ファイバである被測定光ファイバ線路３と基準光ファイバ線路９からのブリルアン周波数シフトの、ある基準温度(Ｔ0)、歪みなしでの値をν0 、温度変化に対する周波数シフトの変化の係数をＣt 、歪みに対する係数をＣεとすると、次の式のように表わされる。
【００２８】
νt −ν0 ＝Ｃt (Ｔt −Ｔ0 )＋Ｃεεt     …(1)  
νr −ν0 ＝Ｃr (Ｔr −Ｔ0 )＋Ｃεεr     …(2)  
測定される周波数シフトはこの２つの周波数シフトの信号のビート信号となるので、  
νt −νr＝Ｃt (Ｔt −Ｔr )＋Ｃe (εt −εr )    …(3)  
となる。ここで、基準光ファイバ線路９の温度は固定されているのでＴrは０とできる。また、式(3)の左辺は、測定されるスペクトルから得られる量であり、それをΔνmとする。また、測定したい被測定光ファイバ線路３のブリルアン周波数シフトの真の変化量は、Δνt とすると  
Δνt ＝Ｃt (Ｔt −Ｔ0 )＋Ｃεεt     …(4)  
である。これらのことから、  
Δνm ＝Δνt−Ｃεεr     …(5)  
となる。Ｃεを予め測定して求めておけば、この(5)式から、基準光ファイバ線路９に加える歪みを設置する２点間の距離で調節することで、被測定光ファイバ線路３のブリルアン周波数シフトの真の変化量Δνtを得ることができる。また、歪の量εr を変えることで測定するビート周波数Δνmを調節することができる。
【００２９】
尚、基準光ファイバ線路９への歪みは、装置を使用するときに自動的に距離を調節することで、使用していないときの歪みの印加による劣化を防ぐことができる。
以上説明したように、本発明の測定技術を用いれば、ブリルアン散乱光を10GHz帯などの高帯域な受光・電気処理を行わずに、1GHz以下の低帯域なもので測定することができ、基準光ファイバ線路９に被測定ファイバ線路３と同一のファイバを利用することもできる。また、基準ブリルアン周波数シフトに歪を加えることで容易に設定することができる。しかも、測定に必要な物品は、光カプラや基準光ファイバなど、受動的で、低価なもので構成することができ、受光部の高帯域性のため、高価で複雑であったブリルアン散乱光測定を、非常に廉価で簡易に行うことができ、また測定装置を廉価で簡易に構成することができる。このため、温度や歪み測定などのブリルアン散乱光測定の応用技術をより容易に行うことができる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、被測定光ファイバ線路に入射する試験光をパルス変調することで後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定するようにしたが、周波数スペクトルそのものを測定する場合には、上記試験光のパルス変調は不要である。
この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…光源（レーザ光発生器）
２…光変調器
３…被測定光ファイバ線路
４…受光部
５…光カプラ
６…光カプラ
７…光サーキュレータ
８…光サーキュレータ
９…基準光ファイバ
１０…信号処理系
１１…容器
１２…温度計
【図１】
2010217029.tif 000003
【図２】
2010217029.tif 000004