(57)【要約】【課題】光信号の種々のスペクトル成分を効率的に検出する。【解決手段】本発明は、刺激信号(S1)に応答して試験対象デバイス(DUT 12)から受信した応答信号(S2)のそれぞれのスペクトル成分を検出することに関する。このための装置は、応答信号(S2)を受信して、応答信号(S2)から第１の部分信号(S21)と第２の部分信号(S22)を波長に依存して分離する第１のスプリッタ(201)と、第２の部分信号(S22)を受信して、それから第３の部分信号(S23)を波長に依存して分離する第２のスプリッタ(202)と、第１の部分信号(S21)と第３の部分信号(S23)を受信して、対応する光パワーを決定するための光検出器(104)と、第１の部分信号(S21)と第３の部分信号(S23)の一方が光検出器(204)を通過し、または、それから遮られるようにするために移動するよう構成された光シャッタ(203)を備える。【選択図】図２
2006343333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（１１）から受け取った刺激信号（Ｓ１）に応答して被測定デバイス（ＤＵＴ）（１２）から戻された応答信号（Ｓ２）を受け取るように構成された光学装置（１０、２０、３０）であって、
前記応答信号（Ｓ２）を受け取り、前記応答信号（Ｓ２）を波長に依存して第１の部分信号（Ｓ２１）と第２の部分信号（Ｓ２２）に分割するように構成された第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）と、
前記第２の部分信号（Ｓ２２）を受け取り、前記第２の部分信号（Ｓ２２）から、波長に依存して、第３のスペクトル成分を有する第３の部分信号（Ｓ２３）を分離するように構成された第２のスプリッタ（１０２、２０２）と、
前記第１の部分信号（Ｓ２１）と前記第３の部分信号（Ｓ２３）を受け取り、この受け取った信号の光パワーを検出するように構成された光検出器（１０４）と、
前記第１の部分信号（Ｓ２１）と前記第３の部分信号（Ｓ２３）の一方を前記光検出器（１０４）に通すか、または、前記光検出器（１０４）から遮断するために移動するように構成された光シャッタ（１０３）
を備える、光学装置（１０、２０、３０）。
【請求項２】
前記光シャッタ（１０３）を制御し、前記光検出器（１０４）から前記光シャッタ（１０３）の第１の位置と関連した第１のパワー情報と、前記光シャッタ（１０３）の第２の位置と関連した第２のパワー情報とを受け取り、前記ＤＵＴ（１２）の光学特性を前記第１のパワー情報と前記第２のパワー情報の関数として決定するように構成された処理装置（１０５）をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記応答信号（Ｓ２）を前記ＤＵＴ（１２）から前記第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）に導くように構成された第１の光路と、
前記第２の部分信号（Ｓ２２）経路を前記第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）から前記第２のスプリッタ（１０２、２０２）に導くように構成された第２の光路と、
前記第３の部分信号（Ｓ２３）を前記第２のスプリッタ（１０２、２０２）から前記光シャッタ（１０３）を介して前記第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）に導くように構成された第３の光路と、
前記第１の部分信号（Ｓ２１）と前記第３の部分信号（Ｓ２３）を前記光検出器（１０４）に導くように構成された第４の光路
を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のスプリッタ（２０１、２０１’）と前記第２のスプリッタ（２０２、２０３）が自由空間光学要素であり、前記光信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）が自由空間光ビームである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のスプリッタ（２０１、２０１’）が、前記第１の光路から第１の面で前記応答信号（Ｓ２）を受け取り、前記第１の部分信号（Ｓ２１）を前記第１の光路から前記第４の光路に通し、前記第２の部分信号（Ｓ２２）を前記第１の光路から前記第２の光路に反射し、前記第３の部分信号（Ｓ２３）を前記第１の面と反対側の第２の面で前記第３の光路から受け取り、この第３の部分信号（Ｓ２３）を前記第４の光路に反射するように構成され、
前記第２のスプリッタ（２０２）が、前記第２の部分信号（Ｓ２２）を前記第２の光路から受け取り、前記第３の部分信号（Ｓ２３）を前記第２の光路から前記第３の光路に通すように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第３の光路が、第１と第２のレトロリフレクタ（２１０、２１１、３１０、３１１）を介して導かれ、それにより前記第２の光路と前記第３の光路が平行四辺形をなす、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光シャッタ（２０３、３０３）が、貫通穴を含む回転可能な不透光シリンダとして実現される、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記刺激信号（Ｓ１）を前記第２のスプリッタ（１０２、２０２）において受け取り、この信号を前記第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）を介して、前記第２の部分信号（Ｓ２２）及び前記応答信号（Ｓ２）と反対方向に前記ＤＵＴ（１２）に導くようにさらに構成される、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ＤＵＴ（１２）が、所定の長さの光ファイバであり、前記応答信号（Ｓ２）が、前記ＤＵＴ（１２）を通る前記刺激信号（Ｓ１）の移動時間に対応する時間期間にわたって後方散乱された光を含み、前記第１のパワー情報と前記第２のパワー情報が時間の関数であり、前記処理装置（１０５）が、前記第１のパワー情報、前記第２のパワー情報、および前記ＤＵＴ（１２）内の光の速度に基づいて前記ＤＵＴ１２の長さにわたる物理特性を決定するように構成される、請求項２に記載の機構。
【請求項１０】
前記処理装置（１０５）は、前記刺激信号（Ｓ１）が一連の光パルスを含むように前記光源（１１）を制御し、前記一連の光パルスと前記第１のパワー情報との相関をとることにより第１の相関関数（ＩＲ１）を決定し、前記一連の光パルスと前記第２の光パワー情報との相関をとることによって第２の相関関数を決定し、前記第１の相関関数と前記第２の相関関数に基づいて前記分散物理特性（ＴＤ）を決定するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の部分信号（Ｓ２１）が、第１の応答波長（λＲ１）において中心波長を有するアンチストークス信号と、第２の応答波長（λＲ２）において中心波長を有するストークス信号の一方であり、前記第３の部分信号（Ｓ２３）が、前記ストークス信号の他方または前記アンチストークス信号であり、前記分散物理特性（ＴＤ）が、前記ＤＵＴの少なくとも一部分に沿った温度プロファイルである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
刺激信号（Ｓ１）に応答して被測定デバイス（ＤＵＴ）（１２）から受け取った応答信号（Ｓ２）のそれぞれのスペクトル成分を検出する方法であって、
前記応答信号（Ｓ２）を第１のスプリッタ（１０１、２０１、２０１’）において受け取り、前記応答信号（Ｓ２）を波長に依存して第１の部分信号（Ｓ２１）と第２の部分信号（Ｓ２２）に分割するステップと、
前記第２の部分信号（Ｓ２２）を第２のスプリッタ（１０２、２０２）で受け取り、前記第２の部分信号（Ｓ２２）から第３の部分信号（Ｓ２３）を分割するステップと、
光検出器（１０４）で前記第１の部分信号（Ｓ２１）と前記第３の部分信号（Ｓ２３）を受け取り、対応する光パワーを決定するステップと、
前記第１の部分信号（Ｓ２１）と前記第３の部分信号（Ｓ２３）の一方を光検出器（１０４、２０４）に通すか、または遮断するように光シャッタ（１０３）を動かすステップ
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２の各ステップを制御するために、制御ユニット（１０５）のデータキャリアに記憶されることが好ましいソフトウェアプログラムまたはソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、光信号のスペクトル成分の検出に関する。
【０００２】
光信号の一部または成分を選択するために、光信号を複数のスペクトル成分に分割する波長選択スプリッタ／カプラが知られている。そのようなフィルタは、いわゆる波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ（例えば、４ポートＷＤＭカプラ）またはマルチコートガラス要素から構成することができる。
【０００３】
被測定光学素子（ＤＵＴ）（例えば、光ファイバ）の光学特性を測定するために、いわゆる光学時間領域の反射率測定（ＯＴＤＲ）を利用することが知られている。そのために、短い光パルスがＤＵＴ内に結合され、ＤＵＴに沿って進み始め、ＤＵＴのわずかな不均質性（例えば、光ファイバに沿ったシリカ（ケイ酸）構造の不均質性）により部分的に散乱される。散乱した光の一部はＤＵＴ入力に戻る。この戻る光のパワー（電力）が測定され、経過時間と関係付けられる。
【０００４】
さらに、光ファイバの分散物理特性を求めるために、光ファイバからの後方散乱光の様々なスペクトル成分を分離し、それらの成分を関係付けることが知られている。光ファイバに沿った温度分布を測定するためのそのような構成は、たとえば、米国特許第５，６１８，１０８号に記載されている。
【特許文献１】米国特許第５，６１８，１０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、光信号の様々な成分の改善された検出を可能にすることである。この目的は、独立請求項によって解決される。さらに他の実施形態は、従属請求項によって示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１実施形態によれば、第１の波長選択カプラ、第２の波長選択カプラ、光シャッタ、および光検出器を含む光学装置が提供される。この装置は、光源から放射された刺激信号に応答して被測定素子（ＤＵＴ）から応答信号を受け取る。第１の波長選択カプラは、応答信号を受け取り、その応答信号を第１のスペクトル部分と第２のスペクトル部分に分割する。第２の波長選択カプラは、第２のスペクトル部分を受け取り、この部分から第３のスペクトル部分を分割する。光シャッタの位置または状態により、光検出器は、第１のスペクトル部分と第３のスペクトル部分の両方または第１のスペクトル部分と第３のスペクトル部分の一方を受け取る。したがって、光シャッタは、第１のスペクトル部分と第３のスペクトル部分のいずれかを光検出器に通すか、または光検出器から遮断するために第１の位置と第２の位置の間で動くことができるように構成される。
【０００７】
この装置は、さらに、光シャッタを制御し、光検出器から、光シャッタの第１の位置に関連した第１の電力情報と、光シャッタの第２の位置に関連した第２の電力情報とを受け取り、ＤＵＴの光学特性を第１の電力情報と第２の電力情報の関数として決定する処理装置を含むことができる。
【０００８】
他の実施形態では、第３の部分信号は、第２の波長選択カプラから光シャッタを介して第１の波長選択カプラに導かれ、第１の波長選択カプラは、光シャッタが開いている場合に第１の部分信号と第３の部分信号の両方を組み合わせ、この組み合わせた信号を光検出器に提供し、シャッタが閉じている場合に第１の部分信号だけを提供する。
【０００９】
さらに他の実施形態では、第１の波長選択カプラと第２の波長選択カプラは、自由空間光学要素であり、すべての光信号は自由空間光ビームである。第１の波長選択カプラは、ＤＵＴからの応答信号を第１の面で受け取り、第１の部分信号を検出器に通し、第２の部分信号を第２の波長選択カプラへと反射させる。第２の波長選択カプラは、第３の部分信号を通し、残りの信号を反射させる。第３の部分信号は、上記第１の面に対向する第１の波長選択カプラの第２の面に戻される。この面は、この第３の部分信号を、検出器へと、第１の部分信号と同一直線上において反射するように構成される。
【００１０】
第３の部分信号は、この信号の経路と第２の部分信号の経路が平行四辺形を形成するように、第１の波長選択カプラから第３の波長選択カプラに戻るように誘導されるのが好ましい。
【００１１】
他の実施形態では、光シャッタは、貫通穴を含む回転可能な不透光シリンダとして実現される。
【００１２】
さらに他の実施形態では、刺激信号は、第２の波長選択カプラと第１の波長選択カプラを介して第２の部分信号および応答信号と反対方向にＤＵＴに導かれる。
【００１３】
さらに他の実施形態では、ＤＵＴは、既定の長さの光ファイバであり、応答信号は、ＤＵＴを通過する第１の信号の伝搬時間に対応する時間期間にわたって後方散乱される光を含み、第１の電力情報と第２の電力情報は、時間の関数である。処理装置は、第１の電力情報、第２の電力情報、およびＤＵＴ内の光の速度に基づいて、ＤＵＴの長さ全体にわたる分散物理特性を決定する。
【００１４】
さらに他の実施形態では、処理装置は、刺激信号が一連の光パルスを含むように光源を制御する。処理装置は、さらに、その一連の光パルスを第１の電力情報と相関させることによって第１の相関関数を決定し、その一連の光パルスを第２の光学的電力情報と相関させることによって第２の相関関数を決定し、第１の相関関数と第２の相関関数に基づいて分散物理特性を決定する。
【００１５】
さらに他の実施形態では、第１の部分信号は、第１の応答波長において中心波長を有するアンチストークス信号であり、第３の部分信号は、第２の応答波長において中心波長を有するストークス信号であり、あるいはその逆である。分散物理特性は、ＤＵＴの少なくとも一部分に沿った温度プロファイルである。
【００１６】
本発明は、１つまたは複数の適切なソフトウェアプログラムによって部分的にまたは完全に実施、またはサポートすることができ、このソフトウェアプログラムは、任意の種類のデータキャリアに記憶されるか、またはそのデータキャリアによって提供されてもよく、前述の方法を実行する光学時間領域反射率計のデータ処理ユニットにおいてまたはこのデータ処理ユニットによって実行することができる。
【実施例】
【００１７】
本発明の他の目的および実施形態の多くの付随する利点は、添付図面と共に以下の好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって容易に評価され、またよく理解されるであろう。実質的または機能的に等しいかまたは類似した特徴部には、同じ参照符号を付している。
【００１８】
図１は、光源１１、装置１０および被測定素子（ＤＵＴ）１２からなる光ファイバ測定システムの１実施形態を示す。装置１０は、第１のカプラ１０１とも呼ばれる第１の波長選択カプラ１０１、第２のカプラ１０２とも呼ばれる第２の波長選択選択カプラ１０２、光シャッタ１０３、光検出器１０４、および処理装置１０５からなる。ＤＵＴ１２は、第１の光ファイバを介して第１のカプラ１０１の第３のポートに接続されている（これが第１の光路を構成する）。第２の光ファイバが、カプラ１０１の第１のポートと第２のカプラ１０２の第３のポートの間に接続されている（これが第２の光路を構成する）。第３の光ファイバが、光シャッタ１０３を介して第２のカプラ１０２の第２のポートと第１のカプラ１０１の第４のポートの間に接続されている（これが第３の光路を構成する）。第４の光ファイバが、第１のカプラ１０１の第２のポートと光検出器１０４の間に接続されている（これが第４の光路を構成する）。第５の光ファイバが、光源１１と第２のカプラ１０２の第１のポートの間に接続されている（これが第５の光路を構成する）。
【００１９】
カプラ１０１と１０２は、例えば、いわゆる波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）カプラ／フィルタとして実現され、その第１のカプラは、第３のポートで受け取った信号Ｓ２の高スペクトル部分をその第２のポートに選択的に送り、信号Ｓ２の残りを第１のポートに選択的に送ることができる４ポートカプラである。これと逆に、第４のポートで受け取った信号の高スペクトル部分は第１のポートに提供され、信号の残りの部分は第２のポートに提供される。第２のカプラ１０２は、第３のポートで受け取った信号Ｓ２２の低スペクトル部分を第２のポートに選択的に送り、信号Ｓ２２の残りを第１のポートに選択的に送ることができる３ポートカプラである。代替として、カプラ１０１と１０２を、光サーキュレータと適切なファイバブラッググレーティング（fiber bragg grating）から構成することができる。
【００２０】
光源１１は、ＤＵＴ１２によって受け取られる刺激信号Ｓ１を放射する。ここで説明する例では、刺激信号Ｓ１は、第５の光路、第２のカプラ１０２、第２の光路、第１のカプラ１０１、および第１の光路を介して導かれる。ＤＵＴは、第１のカプラ１０１からの信号に対する応答信号Ｓ２を第１の光路において逆方向に（すなわち、第１のカプラ１０１に向けて）放射する。第１のカプラ１０１は、この信号Ｓ２を２つのスペクトル部分に分割し、第２のポートにおいて第１の部分信号Ｓ２１を提供し、第１のポートにおいて第２の部分信号Ｓ２２を提供する。第１の部分信号Ｓ２１は、第４の光路を介して検出器１０４に導かれる。第２の部分信号Ｓ２２は、第２の光路を介して（刺激信号Ｓ１と逆方向に）第２のカプラ１０２に導かれる。第２のカプラは、この信号Ｓ２２のさらに他のスペクトル部分を選択し、その第２のポートにおいて第３の部分信号Ｓ２３を提供する。この信号は、第３の光路を介して第１のカプラ１０１の第４のポートに導かれる。第１と第２のカプラは両方とも互いに相補的であり、第１のカプラ１０１は、第２の部分信号Ｓ２２として提供される応答信号Ｓ２の高スペクトル部分をフィルタリングし、第２のカプラ１０２は、第３の部分信号Ｓ２３として提供される第２の部分信号Ｓ２２の低スペクトル部分をフィルタリングするので、第１のカプラは、シャッタ１０３が閉じられない限りこの信号の全スペクトルを検出器１０４に導く。
【００２１】
光シャッタ１０３は、図２の双方向矢印によって記号化された２つの位置の間で動くように構成されている。シャッタは、第１の位置、つまり通過位置では、光信号に影響を及ぼさず、すなわちスペクトル部分を表す第３の部分信号は影響を受けないで通過する。第２の位置、つまり遮断位置では、シャッタは光信号を遮り、すなわち第３のスペクトル部分が検出器１０４に入射するのが阻止される。シャッタは、光ビーム内に移動または回転することができる光遮断装置として実現されてもよい。光信号を第１のポートと第２のポートのいずれかに導く光スイッチとは異なり、そのようなシャッタはほぼ理想的なものとして実現することができる。すなわち、第１の位置では全く減衰を行わず、第２の位置ではほぼ全て減衰させる（例えば、＞５０ｄＢ）ようなものとして実現することができる。さらに、シャッタは、ほぼ理想的な再現性を示す。機械的に作動する装置の代替として、光シャッタを電気吸収型光変調器（ＥＡＭ。または、電界吸収型変調器）として実現することができる。
【００２２】
検出器１０４は、入射光を電気信号に変換し、それらの電気信号を制御ユニット１０５に送る。電気信号は、入射光の電力に比例した電圧または電流を示す。制御ユニット１０５は、シャッタ１０３が開いている場合に第１のスペクトル部分Ｓ２１と第３のスペクトル部分Ｓ２３の合計電力に比例する第１の電気信号Ｅ１を受け取り、シャッタ１０３が閉じている場合に第１のスペクトル部分Ｓ２１の電力に比例する第２の電気信号Ｅ２を受け取る。
【００２３】
処理装置１０５は、第１の電気信号Ｅ１と第２の電気信号Ｅ２の両方を受け取り、第１のスペクトル部分Ｓ２１と第３のスペクトル部分Ｓ２３の光パワー（光電力）の関係を計算する。ＤＵＴ１２の光学特性は、この関係の関数として求められる。
【００２４】
図２は、図１の装置を自由空間構成２０で置き換えたバルク型すなわち自由空間光測定システムの１実施形態を示す。図１の第１と第２の光ファイバカプラ１０１および１０２は、自由空間光学フィルタ要素２０１および２０２で置き換えられている。さらに第１のレトロリフレクタ（retro reflector。または、逆反射体。以下同じ）２１０と第２のレトロリフレクタ２１１が設けられている。光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、自由空間光ビームである。
【００２５】
第１の波長選択カプラまたは光学フィルタ２０１は、第１の光路から第１の面で応答信号Ｓ２を受け取り、第１の光路から第４の光路に第１の部分信号Ｓ２１を通し、第１の光路から第２の光路に第２の部分信号Ｓ２２を反射し、第１の面と反対側の第２の面で第３の光路から第３の部分信号Ｓ２３を受け取り、この第３の部分信号Ｓ２３を第４の光路に反射する。
【００２６】
第２の波長選択カプラまたは光学フィルタ２０２は、第２の光路から第２の部分信号Ｓ２２を受け取り、第２の光路から第３の光路に第３の部分信号Ｓ２３を通す。
【００２７】
第３の光路は、第１と第２のレトロリフレクタ２１０、２１１を介して導かれ、それにより第２の光路と第３の光路が平行四辺形をなす。この経路によって描かれる平面は、第１、第２、および第４の光路によって示された平面に対して旋回されることが好ましく、その場合、高密度に配置された構成では特に、レトロリフレクタを配置するスペースが十分になる。
【００２８】
光シャッタ２０３は、所与の位置で対応する光ビームを通す貫通穴を有する回転可能な不透光性シリンダとして実現することができ、貫通穴は光ビームと同一直線上にある。
【００２９】
他の代替構成では、刺激信号Ｓ１は、第２の波長選択カプラ２０２と第１の波長選択カプラ２０１を介して、第２の部分信号Ｓ２２および応答信号Ｓ２と反対方向にＤＵＴ１２に送られる。
【００３０】
装置２０との間で光ビームを収束させるために複数のコリメーティングレンズを設けることが好ましい。例えば、光源１１、ＤＵＴ１２および検出器１０４の前にそれぞれ３つのコリメーティングレンズ２２０、２２１および２２２が設けられる。
【００３１】
波長選択カプラは、平行な光学面または（多重反射を防ぐために）わずかに傾斜した面を有するガラス要素であることが好ましい。それらのガラス要素は、好ましくは、刺激ビームＳ１と第２の部分ビームＳ２２の方に向けられた、多層誘電体薄膜コーティングが施される（すなわち、これらのガラス要素の面は互いに向かい合う）。他の表面には、反射防止コーティングが施されているのが好ましい。
【００３２】
図３は、図２の実施形態の変形を示す。この変形例は、原理的に同じ順序で配列された同じ光学要素を含む。しかしながら、この変形例と図２の例の違いは、第１の波長選択カプラ２０１’が図２の波長選択カプラ２０１に対して旋回されていることである。したがって、ＤＵＴ１２と光検出器１０４（両方とも図示していない）は別様に配置される。それにより、第１の波長選択カプラは、第１の光路と第５の光路が平行になるように旋回される。
【００３３】
刺激信号Ｓ１は、単一光パルスを含む連続的な光信号または信号でよい。単一パルス光の代わりに、刺激信号は複数の光パルスを含み、その場合、光パルスは、特定の所定のディジタルシーケンスに従って位置決めされる。この場合、応答信号Ｓ２は、ＤＵＴからの複数の対応するシフトされたインパルス応答の重なりで構成される。インパルス応答を決定するために、制御ユニット１０５は、これらの信号の各々と所定の順序の対応するプロービング信号との相関をとることができる。これらの相関付けの結果、時間に対する光パワー関数が得られる。
【００３４】
プロービング信号のシーケンスとして、ディジタル疑似ランダムコードを使用することができる。ディジタル疑似ランダムコードの自己相関関数は、ゼロシフトと残留サイドローブで最大値を示す。したがって、サイドローブを無視すると、プロービング信号Ｓ１とＤＵＴ１０５からの応答信号との相関は、ＤＵＴ１０５のインパルス応答を表す。代替として、いわゆるゴレイコード（Golay code）のような相補的コードを使用することができる。そのようなコードは、サイドローブを相殺するという利点がある。ＯＴＤＲ用途においてインパルスシーケンスを適用するさらに詳しい情報は、本出願と同じ出願人の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２６７０に記載されている。
【００３５】
１実施形態では、ＤＵＴ１２は光ファイバである。応答信号Ｓ２は、送信波長λＴの刺激信号Ｓ１に応答してＤＵＴ１２から後方散乱される。後方散乱光の入射光と異なる波長を有する一部分（いわゆる、ラマンアンチストークス光：Raman Anti Stokes light）は、ＤＵＴの温度の影響を受ける。このため、応答信号Ｓ２を解析することによってＤＵＴに沿った温度プロファイルを決定することができる。かかる技術は、例えば、前述の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２６７０に記載されている。
【００３６】
光学時間領域反射率測定検出方式（ＯＴＤＲ）を使用する代わりに、光学周波数領域反射率測定方式（ＯＦＤＲ）を使用することができ、これにより、最終的にＤＵＴに関する同じ情報が得られる。
【００３７】
図４は、応答信号Ｓ２の波長λに対する光パワー（光電力）Ｐの例示的な概略図を示す。対応する３つのスペクトル成分を表す３つのピークＰ１、Ｐ２およびＰ３をそれぞれ中心波長λＲ１、λＲ２およびλＴで示している。光ファイバから後方散乱する応答信号Ｓ２にはこれら３つのピークがある。
【００３８】
例えば、第３のピークＰ３は、いわゆるレーリー後方散乱成分を表し、第１のピークＰ１は、いわゆるラマンアンチストークス後方散乱成分を表し、第２のピークＰ２は、いわゆるラマンストークス後方散乱成分を表す。レーリー後方散乱スペクトル信号部分はプローブまたは刺激信号と同じ波長λＴ（＝λＲ３）で戻るが、他の後方散乱スペクトル信号部分は、プローブ信号の波長λＴと異なる波長λＲ１、λＲ２で戻る。第１の波長λＴに対応する第３のピークＰ３は比較的高く幅が狭い（すなわちシャープな形状をしている）が、第１と第２の中心波長λＲ１とλＲ２にそれぞれ対応する第１と第２のピークＰ１とＰ２は、第３のピークＰ３よりも低く幅が広い。
【００３９】
可能な実現例において、送信波長λＴは約１０００ｎｍである。第３のピークＰ３の幅は約１０ｎｍである。第１と第２のピークＰ１とＰ２の適切な範囲はそれぞれ、９００〜９８０ｎｍと１０２０〜１１００ｎｍの範囲である。
【００４０】
前述の波長選択カプラは、第１の部分信号Ｓ２１が第１のピークＰ１に対応し、第３の部分信号Ｓ２３が第３のピークＰ３に対応する（あるいは、第３の部分信号Ｓ２３が第２のピークＰ２に対応する）ような波長選択特性を有する。
【００４１】
以下の図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、光ファイバに沿った温度プロファイルの決定について説明する。
【００４２】
図５（ａ）は、時間または位置に対する第１の部分信号Ｓ２１または第１のインパルス応答信号ＩＲ１と、第３の部分信号Ｓ２３または第２のインパルス応答信号ＩＲ２の例示的な図である。第１のインパルス応答信号ＩＲ１と第２のインパルス応答信号ＩＲ２は、ファイバの長さｌにわたり対数（ｄＢ）で示された信号電力を表す。アンチストークス信号とも呼ばれる第１のインパルス応答信号ＩＲ１は、アンチストークス後方散乱信号の電力を表し、ストークス信号とも呼ばれる第２のインパルス応答信号１Ｒ２は、ストーク後方散乱信号の電力を表す。例えば、アンチストークス信号の減衰は、ストークス信号の減衰よりも大きい。光ファイバ中の両方の信号のそれぞれの減衰は、信号の波長にそれぞれ依存し、主に光ファイバの材料（例えば、ガラス）に固有である。光ファイバは、均質な材料と幾何学形状のものである。図示の例では、スプライスは長さｌ１のところに配置される。
【００４３】
例えば、光ファイバの周囲温度は、局所的温度上昇が想定される第２の位置１２を除いて一定であると想定される。周囲ファイバ温度による影響は主にアンチストークス信号ＩＲ１が受けるので、ストークス信号ＩＲ２はこの位置でほとんど直線を維持するが、アンチストークス信号はこの位置でピークｆを示す。
【００４４】
戻り信号が到着するタイミングを調整することによって、光パワーまたは一般に物理特性を、換算係数としてＤＵＴ１２内の光の速さを使って距離目盛で描くことができる。
【００４５】
図５（ｂ）では、図５（ａ）のインパルス応答信号がそれぞれ、各応答波長λＲ１とλＲ２におけるファイバ減衰量に従って正規化されている。すなわち、第１の正規化インパルス応答信号ＩＲ１’が、長さｌにわたって第１の一次関数が掛けられた第１のインパルス応答信号ＩＲ１に対応し、その勾配が、第１の応答波長λＲ１における減衰に対応し、第２の正規化インパルス応答信号１Ｒ２’が、長さｌにわたる第２の一次関数が掛けられた第２のインパルス応答信号ＩＲ２に対応し、その勾配が第２の応答波長λＲ２における減衰に対応する。
【００４６】
正規化インパルス応答信号の信号電力の比率は、次のように書くことできる。
【００４７】
【数１】
2006343333.tif 000003
【００４８】
ｈはプランク定数であり、
【００４９】
【数２】
2006343333.tif 000004
【００５０】
であり、ここでｃは光速、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度である。
【００５１】
両辺の自然対数をとると、次の結果が得られる。
【００５２】
【数３】
2006343333.tif 000005
【００５３】
したがって、第１の正規化インパルス応答信号ＩＲ１’と第２の正規化インパルス応答信号ＩＲ２’の対数差ｄ（ｌ）は、場所ｌにおける温度の逆数（〜１／Ｔ（ｌ））に比例する。ファイバの減衰量は、波長全体にわたるファイバ減衰量を示すデータシートから求めることもでき、または、直接測定することもでき、または、図５（ａ）のグラフから求めることもできる。
【００５４】
図５（ｃ）は、温度分布曲線ＴＤを、図５（ｂ）からファイバ長ｌにわたる温度Ｔの関数として求めたグラフを示す。図５（ｂ）において、正規化インパルス応答信号間の差分ｄ（ｌ）が温度の逆数に比例するので、図示の曲線ＴＤは差分ｄ（ｌ）の逆数の関数である。
【００５５】
これにより、光ファイバを温度検知要素として使用することができる。光ファイバを温度に対してきわめて頑強にすることがきるので、光ファイバを検知要素として使用することは、厳しい環境条件下で特に魅力的である。さらに、検知ファイバによって課される温度分布に対する固有の空間的制限はない。
【００５６】
代替として、物理特性は、歪み、圧力、または、ＤＵＴ１０５の周囲の湿度とすることができる。
【００５７】
本発明は、刺激信号(S1)に応答して試験対象デバイス(DUT 12)から受信した応答信号(S2)のそれぞれのスペクトル成分を検出することに関する。このための装置は、応答信号(S2)を受信して、応答信号(S2)から第１の部分信号(S21)と第２の部分信号(S22)を波長に依存して分離する第１のスプリッタ(201)と、第２の部分信号(S22)を受信して、それから第３の部分信号(S23)を波長に依存して分離する第２のスプリッタ(202)と、第１の部分信号(S21)と第３の部分信号(S23)を受信して、対応する光パワーを決定するための光検出器(104)と、第１の部分信号(S21)と第３の部分信号(S23)の一方が光検出器(204)を通過し、または、それから遮られるようにするために移動するよう構成された光シャッタ(203)を備える。上記のように、実施例におけるカプラ(101,201,201'）はスプリッタとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による例示的な測定システムのブロック図である。
【図２】本発明による例示的な測定システムの代替構成の例示的な概要図である。
【図３】本発明による例示的な測定システムのさらに他の代替構成の例示的な概略図である。
【図４】プロービング信号と応答信号の例示的なスペクトル分布の図である。
【図５】（ａ）は、時間または位置に対する例示的な応答信号の図であり、（ｂ）は、（ａ）の正規化された応答信号の図であり、（ｃ）は、（ｂ）から得た温度分布の図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、２０、３０  光学装置
１１  光源
１２  試験対象デバイス（ＤＵＴ）
１０１、２０１、２０１’  第１のスプリッタ
１０２、２０２  第２のスプリッタ
１０３  光シャッタ
１０４  光検出器
Ｓ１  刺激信号
Ｓ２  応答信号
Ｓ２１  第１の部分信号
Ｓ２２  第２の部分信号
Ｓ２３  第３の部分信号
【図１】
2006343333.tif 000006
【図２】
2006343333.tif 000007
【図３】
2006343333.tif 000008
【図４】
2006343333.tif 000009
【図５】
2006343333.tif 000010