(57)【要約】      （修正有）【課題】後方ブリルアン散乱光を用いた光ファイバ歪測定装置、その測定方法を提供する。【解決手段】光ファイバ歪測定装置１００は、被測定光ファイバ１４０、プローブ光生成部１１０、光分離部１２０、受光検波部１３０、信号処理部１５０、出力部１５１、判定部１６０及びキャリブレーション部１６１で構成されることを特徴とする。光ファイバ歪測定装置１００によれば、別途測定装置を用いることなく、光ファイバ歪測定装置１００だけで被測定光ファイバ１４０の長さ計測と、計測した被測定光ファイバ１４０の長さに適したプローブ光の周波数や光パワーなどのパラメータ較正を含むキャリブレーション作業を実行できる。【選択図】図１
2019174360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光ファイバと、
プローブ光の生成条件であるパラメータを設定するパラメータ設定手段を備え、当該パラメータ設定手段で設定されたパラメータで前記プローブ光を生成するプローブ光生成部と、
前記プローブ光を前記被測定光ファイバに入射するとともに、前記プローブ光により前記被測定光ファイバで発生する後方散乱光を分離抽出する光分離部と、
前記光分離部で分離抽出された前記後方散乱光を受光して受光パワーデータを生成するとともに、受光した前記後方散乱光を検波して計測データを生成する受光検波部と、
前記受光検波部が生成した前記計測データの経時変化を観測する所定の処理を施して前記被測定光ファイバの歪データを含む測定結果データを生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成した前記測定結果データを出力する出力部と、
前記受光検波部が生成した前記受光パワーデータを取得して当該受光パワーデータのレベルを判定し、当該判定結果を判定信号として生成する判定部と、
前記パラメータ設定手段のパラメータを較正するパラメータ較正手段を備え、前記判定部が生成した前記判定信号を取得すると、前記信号処理部が生成した前記測定結果データを取得して、取得した前記測定結果データから前記パラメータ較正手段が前記パラメータ設定手段のパラメータを較正するパラメータ較正データを生成し、前記パラメータ設定手段のパラメータ制御を行うキャリブレーション部と、で構成される
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記判定部は、
前記プローブ光生成部の前記パラメータ設定手段から前記プローブ光の周波数情報を取得する周波数情報取得手段をさらに備え、
当該周波数情報取得手段により取得した前記プローブ光の周波数が、前記パラメータ設定手段によって当該光ファイバ歪測定装置が歪を測定するために設定される歪測定周波数である場合に前記受光パワーデータのレベル判定を行い、
前記受光パワーデータのレベル判定の結果、所定のレベル範囲内の場合には第１判定信号を前記受光検波部に出力し、所定のレベル範囲外の場合には第２判定信号を前記キャリブレーション部に出力し、
前記プローブ光の周波数が前記歪測定周波数と異なる場合には第３判定信号を前記受光検波部及び前記キャリブレーション部に出力し、
前記受光検波部は、
前記判定部から前記第１判定信号を取得すると第１計測データを、前記判定部から前記第３判定信号を取得すると第２計測データを生成し、前記第１または第２計測データを前記信号処理部に出力し、
前記信号処理部は、
前記受光検波部から前記第１計測データを取得すると前記被測定光ファイバの歪データを含む第１測定結果データを生成し、前記第２計測データを取得すると前記被測定光ファイバの長さを含む第２測定結果データを生成し、
前記キャリブレーション部は、
前記判定部から前記第２判定信号を取得すると前記パラメータ較正データとして第１パラメータ較正データを生成し、前記判定部から前記第３判定信号を取得すると前記パラメータ較正データとして第２パラメータ較正データを生成する
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記光分離部は、前記後方散乱光の分離抽出手段として、通過帯域中心周波数が前記歪測定周波数とは異なる光帯域通過フィルタを備える
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記プローブ光の周波数が前記歪測定周波数であると、
前記光帯域通過フィルタは、
前記歪測定周波数とは異なる周波数、且つ、前記光帯域通過フィルタの前記通過帯域中心周波数を含む周波数で発生する自然ブリルアン散乱光を分離抽出する
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記プローブ光の周波数が前記キャリブレーション部からの前記第１パラメータ較正データで制御された前記通過帯域中心周波数であると、
前記光帯域通過フィルタは、
前記通過帯域中心周波数と等しい周波数で発生するレイリー散乱光を分離抽出する
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２の何れかに記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記受光検波部は、
自己遅延ヘテロダイン干渉計を含んで構成され、
前記自己遅延ヘテロダイン干渉計は、
前記光分離部で分離抽出された前記後方散乱光を２分岐し、一方を第１光路、他方を第２光路として出力する光分岐器と、
前記第１光路を伝搬する光に遅延を与えて第１伝搬光として出力する光遅延器と、
前記第２光路を伝搬する光に周波数シフトを与えて第２伝搬光として出力する光周波数シフタと、
前記第１伝搬光と前記第２伝搬光を合波して合波光を生成する合波器と、
前記合波光をヘテロダイン検波して前記第１伝搬光と前記第２伝搬光との間の周波数差に基づくビート信号を生成するバランス型フォトダイオードと、
前記光周波数シフタが前記第２伝搬光に与える周波数シフト量を定める電気信号を生成する局発電気信号源と、
で構成される
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４の何れかに記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記判定部は、
前記受光パワーデータの取得履歴を記録する記録手段と、
前記受光パワーデータの取得からの経過期間を計測する計測手段と、をさらに備え、
前記記録手段によって記録された前記受光パワーデータの取得履歴と、前記計測手段によって計測された前記受光パワーデータの取得からの経過期間によって、
前記受光パワーデータのレベル判定が実行される
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項８】
請求項２に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記キャリブレーション部で生成される前記第１パラメータ較正データは、
前記プローブ光の周波数及び光パワーの設定に関する情報を含み、
前記キャリブレーション部で生成される前記第２パラメータ較正データは、
前記プローブ光の周波数、パルス周波数及び光パワーの設定に関する情報を含む
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項９】
請求項２に記載の光ファイバ歪測定装置であって、
前記光分離部で分離抽出された前記後方散乱光が入力され、入力された当該後方散乱光を前記受光検波部に出力するとともに、当該後方散乱光の受光パワーを計測して計測した受光パワーデータを生成する光パワーメータをさらに備え、
前記判定部における前記レベル判定の対象は、前記光パワーメータから取得した前記受光パワーデータであり、
前記受光検波部で生成される前記第２計測データは、前記光パワーメータから取得した前記受光パワーデータから生成される
ことを特徴とする光ファイバ歪測定装置。
【請求項１０】
プローブ光の生成条件であるパラメータを設定するパラメータ設定手段で設定されたパラメータで前記プローブ光を生成するプローブ光生成過程と、
前記プローブ光によって被測定光ファイバで発生する後方散乱光を分離抽出する分離抽出過程と、
分離抽出された前記後方散乱光を受光し、受光パワーデータを生成する受光過程と、
前記プローブ光の周波数を取得し、取得した前記プローブ光の周波数が前記パラメータ設定手段によって当該光ファイバ歪測定装置が歪を測定するために設定される歪測定周波数であるか否かを判定するプローブ光周波数判定過程と、
前記プローブ光周波数判定過程で前記プローブ光の周波数が前記歪測定周波数であると判定された場合に、前記受光過程で生成した前記後方散乱光の前記受光パワーデータのレベルを判定するレベル判定過程と、
前記レベル判定過程で所定のレベル範囲内であると判定された場合に前記後方散乱光を検波して第１計測データを生成する第１計測データ生成過程と、
前記レベル判定過程で所定のレベル範囲外であると判定された場合に前記プローブ光の第１パラメータ較正データを生成して前記パラメータ設定手段に送出する第１パラメータ較正過程と、
前記プローブ光周波数判定過程で前記プローブ光の周波数が歪測定周波数と異なると判定された場合に、前記受光過程で生成した前記後方散乱光の受光パワーデータ及び前記後方散乱光の受光タイミングデータを第２計測データとして生成する第２計測データ生成過程と、
前記第１計測データ生成過程で生成された前記第１計測データを取得した場合に、取得した前記第１計測データに所定の処理を施して第１測定結果データを生成する第１信号処理過程と、前記第２計測データ生成過程で生成された前記第２計測データを取得した場合に、取得した前記第２計測データに所定の処理を施して第２測定結果データを生成する第２信号処理過程と、
前記第１信号処理過程で生成された前記第１測定結果データを取得した場合に、取得した前記第１測定結果データを出力表示する出力表示過程と、
前記プローブ光周波数判定過程で前記プローブ光の周波数が歪測定周波数と異なると判定された場合に、前記第２信号処理過程で生成された前記第２測定結果データから前記プローブ光の第２パラメータ較正データを生成して前記パラメータ設定手段に送出する第２パラメータ較正過程と、を備える
ことを特徴とする光ファイバ歪の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後方ブリルアン散乱光を用いた光ファイバ歪測定装置、その測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の進展とともに、光ファイバ自体をセンシング媒体とする分布型光ファイバセンシングが盛んに研究されている。分布型光ファイバセンシングでは、光ファイバの片端から光パルス（プローブ光）を入射し、光ファイバ中で後方散乱された光をプローブ光入射からの経過時間に対して測定する時間領域リフレクトメトリ（ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｒｙ）が代表的である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
光ファイバ中の後方散乱には、レイリー散乱、ブリルアン散乱及びラマン散乱がある。ＯＴＤＲの測定対象として自然ブリルアン散乱を用いるものは、ブリルアンＯＴＤＲ（ＢＯＴＤＲ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  ＯＴＤＲ）と呼ばれる（例えば、非特許文献２参照）。  なお、以後の説明において、特に明言しない限り、自然ブリルアン散乱を単にブリルアン散乱と表記する。
【０００４】
ブリルアン散乱は、光ファイバに入射されるプローブ光の中心周波数に対して、ストークス側及び反ストークス側に数ＧＨｚ程度周波数シフトした周波数に観測され、そのスペクトルはブリルアン利得スペクトルと呼ばれる。ブリルアン利得スペクトルの周波数シフト量及びスペクトル線幅は、それぞれブリルアンシフト及びブリルアン線幅と呼ばれ、光ファイバの材質及び光ファイバに入射されるプローブ光の波長（周波数）によって異なる。例えば、石英系のシングルモード光ファイバに波長１．５５μｍの光パルスを入射した場合、ブリルアンシフトは約１１ＧＨｚ、ブリルアン線幅は約３０ＭＨｚとなる。
【０００５】
ブリルアンシフトは、光ファイバの歪に対して５００ＭＨｚ／％程度の割合で線形に変化することが知られている。これを引っ張り歪及び温度に換算すると、それぞれ０．０５８ＭＨｚ／με、１．１８ＭＨｚ／℃に相当する。
【０００６】
このようにＢＯＴＤＲでは、光ファイバの長手方向に対する歪や温度分布を測定することが可能であり、橋梁やトンネルなど大型建造物のモニタリング技術として注目されている。
【０００７】
ＢＯＴＤＲは、光ファイバ中で発生するブリルアン散乱光のスペクトル波形を測定するため、別途用意した参照光とのヘテロダイン検波を行うのが一般的である。ブリルアン散乱光の強度は、一般的なＯＴＤＲで用いるレイリー散乱光の強度に比べて２〜３桁程度小さい。このため、ヘテロダイン検波は、最小受光感度を向上させる上でも有用となる。
【０００８】
ＢＯＴＤＲは、光ファイバの長手方向に対する周波数スペクトル分布の情報を扱うため、時間、振幅及び周波数の３次元の情報を取得する必要がある。ここで、ブリルアン散乱光は、上記の通り非常に微弱なため、ヘテロダイン検波を適用しても十分な信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保できない。その結果、Ｓ／Ｎ改善のための平均化処理が必要となる。この平均化処理と上記の３次元情報取得のため、従来のＢＯＴＤＲ装置では測定時間の短縮が難しい。
【０００９】
ＢＯＴＤＲ装置における測定時間を短縮させる方法として、自己遅延干渉計を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、光の周波数変化を、上記した自己遅延干渉計で後方散乱光をコヒーレント検波して得られるビート信号の位相差として測定することにより、時間及び位相の２次元の情報を取得するので、上記した３次元の情報の取得が必要な従来のＢＯＴＤＲ装置に比べて測定時間が短縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許文献１：特開２０１６−１９１６５９号公報
【非特許文献】
【００１１】
非特許文献１：横河技報、Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．２  第５６〜５８頁
非特許文献２：Ｔ．  Ｋｕｒａｓｈｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｒｙ”，ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ＶＯＬ．  Ｅ７６−Ｂ，  ＮＯ．４，  ｐｐ．３８２−３９０（１９９３）
非特許文献３：Ｇ．Ｐ．アグラワール  “非線形ファイバー光学  原書第２版”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したＳ／Ｎの改善策としては、上記した自己遅延干渉計を用いることの他に、プローブ光の入射光パワーを強くすることが考えられる。しかしながら、ＢＯＴＤＲ装置による測定では、被測定光ファイバ長に対して被測定光ファイバへの入射光パワーが強すぎると誘導ブリルアン散乱と呼ばれる現象が発生し、自然ブリルアン散乱の測定が困難になることが知られている（例えば、非特許文献３参照）。従って、ＢＯＴＤＲ装置では、誘導ブリルアン散乱を発生させないために、被測定光ファイバ長に応じてプローブ光の光パワーを適切に設定する必要がある。
【００１３】
また、上記した平均化処理に要する時間を短縮するには、プローブ光のパルス周波数を高くすることが望ましい。しかしながら、被測定光ファイバに入射した任意のプローブ光のパルスによって生じる後方散乱光を正確に識別するには、プローブ光のパルス入射間隔（時間）は、プローブ光のパルスが被測定光ファイバを往復するのに要する時間より長くする必要があるため、プローブ光のパルス周波数は被測定光ファイバ長によって最大値が制限される。
【００１４】
このように、ＢＯＴＤＲ装置における歪測定を正確かつ高精度に行うためには、プローブ光の入射光パワー及びパルス周波数を適切に設定する必要があり、そのために被測定光ファイバの長さを把握することが必要不可欠である。特に、誤ったファイバ長の情報に基づいて装置の出力光パワー及びパルス周波数を設定すると、クラス１レーザの規格を超えるエネルギーとなる可能性もあり、光ファイバ或いはコネクタ等において焼損が生じたり、ファイバヒューズを引き起こしたりするなど、安全性の観点においても問題となる。
【００１５】
このような問題を解決するには、ＢＯＴＤＲ装置設置時に、ＢＯＴＤＲ装置に接続される被測定光ファイバの長さを計測し、計測した被測定光ファイバ長に対して適切なプローブ光の光パワーやパルス周波数となるように調整するキャリブレーション作業が必要となる。このようなキャリブレーション作業では、被測定光ファイバの長さを計測するために、ＢＯＴＤＲ装置とは別に、例えばＯＴＤＲ装置などの新たな測定装置が必要となることが課題である。さらに、前記のようなキャリブレーション作業を経たＢＯＴＤＲ装置での通常測定時に、何らかの原因によって被測定光ファイバの破断や局所的な屈曲が生じると、破断面での反射戻り光によってＢＯＴＤＲ装置が測定対象とする自然ブリルアン散乱光が検出できなくなったり、屈曲点での減衰によって屈曲点以遠の測定が不可能となったりすることも課題である。また、ＯＴＤＲ装置での被測定光ファイバ長の計測では、上記のように測定精度向上のための平均化処理が必要となるため、キャリブレーション作業に時間を要することなどが課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光ファイバ歪測定装置は、被測定光ファイバと、プローブ光の生成条件であるパラメータを設定するパラメータ設定手段を備え、当該パラメータ設定手段で設定されたパラメータでプローブ光を生成するプローブ光生成部と、プローブ光を被測定光ファイバに入射するとともに、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方散乱光を分離抽出する光分離部と、光分離部で分離抽出された後方散乱光を受光して受光パワーデータを生成するとともに、受光した前記後方散乱光を検波して計測データを生成する受光検波部と、受光検波部が生成した計測データの経時変化を観測する所定の処理を施して被測定光ファイバの歪データを含む測定結果データを生成する信号処理部と、信号処理部が生成した測定結果データを出力する出力部と、受光検波部が生成した受光パワーデータを取得して当該受光パワーデータのレベルを判定し、当該判定結果を判定信号として生成する判定部と、パラメータ設定手段のパラメータを較正するパラメータ較正手段を備え、判定部が生成した前記判定信号を取得すると、信号処理部が生成した測定結果データを取得して、取得した測定結果データから前記パラメータ較正手段がパラメータ設定手段のパラメータを較正するパラメータ較正データを生成し、パラメータ設定手段のパラメータ制御を行うキャリブレーション部と、で構成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光ファイバ歪測定装置における判定部は、プローブ光生成部のパラメータ設定手段からプローブ光の周波数情報を取得する周波数情報取得手段をさらに備え、当該周波数情報取得手段により取得したプローブ光の周波数が、パラメータ設定手段によって当該光ファイバ歪測定装置が歪を測定するために設定される歪測定周波数である場合に受光パワーデータのレベル判定を行い、受光パワーデータのレベル判定の結果、所定のレベル範囲内の場合には第１判定信号を受光検波部に出力し、所定のレベル範囲外の場合には第２判定信号をキャリブレーション部に出力し、プローブ光の周波数が歪測定周波数と異なる場合には第３判定信号を受光検波部及び前記キャリブレーション部に出力する。本発明の光ファイバ歪測定装置における受光検波部は、判定部から第１判定信号を取得すると第１計測データを、判定部から第３判定信号を取得すると第２計測データを生成し、第１または第２計測データを信号処理部に出力する。本発明の光ファイバ歪測定装置における信号処理部は、受光検波部から第１計測データを取得すると光ファイバの歪データを含む第１測定結果データを生成し、第２計測データを取得すると被測定光ファイバの長さを含む第２測定結果データを生成する。本発明の光ファイバ歪測定装置におけるキャリブレーション部は、判定部から第２判定信号を取得するとパラメータ較正データとして第１パラメータ較正データを生成し、判定部から第３判定信号を取得するとパラメータ較正データとして第２パラメータ較正データを生成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の光ファイバ歪測定装置において、光分離部は後方散乱光の分離抽出手段として、通過帯域中心周波数がプローブ光の歪測定周波数とは異なる光帯域通過フィルタを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光ファイバ歪測定装置は、プローブ光の周波数が歪測定周波数であると、光帯域通過フィルタは、歪測定周波数とは異なる周波数、且つ、光帯域通過フィルタの通過帯域中心周波数を含む周波数で発生する自然ブリルアン散乱光を分離抽出することを特徴とする。
【００２０】
本発明の光ファイバ歪測定装置は、プローブ光の周波数がキャリブレーション部からの第１パラメータ較正データで制御された通過帯域中心周波数であると、光帯域通過フィルタは、通過帯域中心周波数と等しい周波数で発生するレイリー散乱光を分離抽出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の光ファイバ歪測定装置における受光検波部は、自己遅延ヘテロダイン干渉計を含んで構成され、自己遅延ヘテロダイン干渉計は、光分離部で分離抽出された後方散乱光を２分岐し、一方を第１光路、他方を第２光路として出力する光分岐器と、第１光路を伝搬する光に遅延を与えて第１伝搬光として出力する光遅延器と、第２光路を伝搬する光に周波数シフトを与えて第２伝搬光として出力する光周波数シフタと、第１伝搬光と第２伝搬光を合波して合波光を生成する合波器と、合波光をヘテロダイン検波して第１伝搬光と第２伝搬光との間の周波数差に基づくビート信号を生成するバランス型フォトダイオードと、光周波数シフタが第２伝搬光に与える周波数シフト量を定める電気信号を生成する局発電気信号源と、で構成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光ファイバ歪の測定方法は、プローブ光の生成条件であるパラメータを設定するパラメータ設定手段で設定されたパラメータでプローブ光を生成するプローブ光生成過程と、プローブ光によって被測定光ファイバで発生する後方散乱光を分離抽出する分離抽出過程と、分離抽出された後方散乱光を受光し、受光パワーデータを生成する受光過程と、プローブ光の周波数を取得し、取得したプローブ光の周波数がパラメータ設定手段によって当該光ファイバ歪測定装置が歪を測定するために設定される歪測定周波数であるか否かを判定するプローブ光周波数判定過程と、プローブ光周波数判定過程でプローブ光の周波数が歪測定周波数であると判定された場合に、受光過程で生成した後方散乱光の受光パワーデータのレベルを判定するレベル判定過程と、レベル判定過程で所定のレベル範囲内であると判定された場合に後方散乱光を検波して第１計測データを生成する第１計測データ生成過程と、レベル判定過程で所定のレベル範囲外であると判定された場合にプローブ光の第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段に送出する第１パラメータ較正過程と、プローブ光周波数判定過程でプローブ光の周波数が歪測定周波数と異なると判定された場合に、受光過程で生成した後方散乱光の受光パワーデータ及び後方散乱光の受光タイミングデータを第２計測データとして生成する第２計測データ生成過程と、第１計測データ生成過程で生成された第１計測データを取得した場合に、取得した第１計測データに所定の処理を施して第１測定結果データを生成する第１信号処理過程と、第２計測データ生成過程で生成された第２計測データを取得した場合に、取得した第２計測データに所定の処理を施して第２測定結果データを生成する第２信号処理過程と、第１信号処理過程で生成された第１測定結果データを取得した場合に、取得した第１測定結果データを出力表示する出力表示過程と、プローブ光周波数判定過程でプローブ光の周波数が歪測定周波数と異なると判定された場合に、第２信号処理過程で生成された第２測定結果データからプローブ光の第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段に送出する第２パラメータ較正過程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光ファイバ歪測定装置と、光ファイバ歪測定装置の測定方法によれば、装置設置時に被測定光ファイバ長の計測のために別途測定装置を用いることなく、本発明の光ファイバ歪測定装置だけで被測定光ファイバの長さ計測と、計測した被測定光ファイバの長さに適したプローブ光の周波数や光パワーなどのパラメータ較正を含むキャリブレーション作業を実行できる。
【００２４】
また、本発明の光ファイバ歪測定装置での通常測定中に、何らかの原因によって被測定光ファイバの破断や局所的な屈曲が生じた場合にも、本発明の光ファイバ歪測定装置では、別途測定装置を用いることもなく被測定光ファイバ長の長さを計測できるので、被測定光ファイバの破断や局所的な屈曲の発生箇所を特定することができる。または、破断や局所的な屈曲の発生箇所よりも手前側の範囲だけでの測定を可能とするように、プローブ光の周波数や光パワーなどのパラメータ較正を含むキャリブレーション作業を実行することができる。
【００２５】
本発明の光ファイバ歪測定装置におけるキャリブレーション作業は、被測定光ファイバ長の計測と、計測した被測定光ファイバ長に基づくプローブ光の光パワーやパルス周波数の調整とを、短時間で実行する。よって、キャリブレーション作業に時間を要することはない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００の模式的ブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００におけるプローブ光生成部１１０の模式的ブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００における光分離部１２０の模式的ブロック図
【図４】本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００における受光検波部１３０の模式的ブロック図
【図５】本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００における測定フロー
【図６】本発明の第２の実施形態である光ファイバ歪測定装置２００の模式的ブロック図
【図７】本発明の第２の実施形態である光ファイバ歪測定装置２００における測定フロー
【図８】本発明の第３の実施形態である光ファイバ歪測定装置３００の模式的ブロック図
【図９】本発明の第３の実施形態である光ファイバ歪測定装置３００における測定フロー
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、各図において、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係については、本発明を十分に理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎない。また、以下、本発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の数値的条件などは、単なる好適例に過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではなく、本発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。また、各構成要素については、以下説明する機能を実現する任意好適な公知の素子等を用いることができる。さらに、各図において共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００について説明する。図１は、光ファイバ歪測定装置１００の模式的なブロック図である。
光ファイバ歪測定装置１００は、プローブ光生成部１１０、光分離部１２０、受光検波部１３０、被測定光ファイバ１４０、信号処理部１５０、出力部１５１、判定部１６０及びキャリブレーション部１６１を備えて構成される。
【００２９】
プローブ光生成部１１０は、プローブ光の生成条件であるパラメータを設定するパラメータ設定手段１１０１を備え、このパラメータ設定手段１１０１で設定されたパラメータでプローブ光を生成する。パラメータ設定手段１１０１で設定可能なパラメータとしては、プローブ光の周波数、光パワー及びパルス周波数などが含まれる。
【００３０】
光分離部１２０は、プローブ光生成部１１０で生成されたプローブ光を被測定光ファイバ１４０に入射し、入射されたプローブ光によって被測定光ファイバで発生した後方散乱光を分離抽出し、受光検波部１３０に入力する。
【００３１】
受光検波部１３０は、光分離部１２０から入力された後方散乱光を受光して受光パワーデータを生成するとともに、受光した後方散乱光を検波して計測データを生成する。
さらに受光検波部１３０は、後述する判定部１６０で生成される第１判定信号を取得した場合に後方散乱光を検波して得られる後方散乱光の位相差信号を含む第１計測データを生成し、後述する判定部１６０で生成される第３判定信号を取得した場合に後方散乱光の受光パワーデータ及び後方散乱光の受光タイミングデータを含む第２計測データを生成する。
【００３２】
信号処理部１５０は、受光検波部１３０から第１計測データを取得した場合に被測定光ファイバ１４０の歪データを含む測定結果を第１測定結果データとして生成し、受光検波部１３０から第２計測データを取得した場合に被測定光ファイバ１４０の長さを含む測定結果を第２測定結果データとして生成する。
【００３３】
信号処理部１５０における第１計測データへの所定の処理例としては、第１計測データの経時変化を観測し、プローブ光の入射から歪検出までの経過時間ｔと被測定光ファイバ１４０内のプローブ光伝搬速度ｖから、被測定光ファイバ１４０の光入力端からの歪発生距離ｖｔ／２を算定することなどが挙げられる。
【００３４】
信号処理部１５０における第２計測データへの所定の処理例としては、入射したプローブ光と受光パワーの差から得られる減衰量と被測定光ファイバの単位長あたりの光減衰量とを比較して光ファイバの長さを算出することなどが挙げられ、その他に、例えば非特許文献１に示されるような既知の技術に基づく処理もある。
【００３５】
出力部１５１は、信号処理部１５０で第１計測データから生成した第１測定結果データを出力する。出力部１５１における第１測定結果データの出力形態は特に限定するものではなく、例えばディスプレイ等の表示装置への出力（表示）、記録媒体への出力（保存）、及びアラーム等の警報手段への出力などとすることができる。出力部１５１は、このような出力形態に対応する例えばディスプレイ等の機能部を必ずしも備える必要はなく、それぞれの出力形態に合わせた出力端子を備えていれば良い。
【００３６】
判定部１６０は、プローブ光生成部１１０のパラメータ設定手段１１０１からプローブ光の周波数情報を取得する周波数情報取得手段１６０１を備え、取得したプローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０であるか否かを判定する。なお、歪測定周波数ｆ０は、本実施形態である光ファイバ歪測定装置１００で歪を測定するために設定される周波数である。歪測定周波数ｆ０であると判定された場合に、受光検波部１３０から取得した受光パワーデータのレベルを判定する。
【００３７】
受光パワーデータのレベルが所定のレベル範囲内であると判定された場合に、第１判定信号を生成して受光検波部１３０に送出する。受光パワーデータのレベルが所定のレベル範囲外であると判定された場合に、第２判定信号を生成してキャリブレーション部１６１に送出する。
【００３８】
また、プローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０ではないと判定された場合、第３判定信号を生成し、受光検波部１３０及びキャリブレーション部１６１に送出する。
キャリブレーション部１６１は、プローブ光生成部１１０のパラメータ設定手段１１０１のパラメータを較正するパラメータ較正手段１６１１を備える。キャリブレーション部１６１は、判定部１６０から第２判定信号を取得した場合に第１パラメータ較正データを生成し、第１パラメータ較正データの値となるようにパラメータ較正手段１６１１によりパラメータ設定手段１１０１のパラメータ制御を行う。
【００３９】
キャリブレーション部１６１は、判定部１６０から第３判定信号を取得した場合に、信号処理部１５０から取得した第２測定結果データに含まれる被測定光ファイバ１４０の長さに基づいて第２パラメータ較正データを生成し、第２パラメータ較正データの値となるようにパラメータ較正手段１６１１によりパラメータ設定手段１１０１のパラメータ制御を行う。
【００４０】
キャリブレーション部１６１が生成するプローブ光の第１及び第２のパラメータ較正データは、プローブ光生成部１１０のパラメータ設定手段１１０１にて設定可能なプローブ光の周波数、光パワー及びパルス周波数を含む。
【００４１】
判定部１６０には、受光検波部１３０から送られる後方散乱光の受光パワーデータの取得履歴を記録する記録手段と、受光パワーデータ取得からの経過期間を計測する計測手段とを備えることもできる。これらの手段をさらに備えることで、受光パワーデータのレベル判定の実行を、毎測定時ではなく任意のタイミングで実行することができ、効率よく測定することができる。
【００４２】
図２を参照して本実施形態の光ファイバ歪測定装置１００におけるプローブ光生成部１１０の構成例について説明する。
【００４３】
プローブ光生成部１１０は、波長可変光源１１１、光パルス発生器１１２、第１の光増幅器１１３、及びタイミング制御器１１４で構成される。
波長可変光源１１１は従来周知のレーザダイオード（ＬＤ）等の連続光光源が適用できる。後述する光帯域通過フィルタ１２３の通過帯域中心波長への変更を可能とさせるため、その波長可変幅は数十ｎｍ程度よりも大きいことが望ましい。
【００４４】
光パルス発生器１１２は、任意好適な音響光学変調器（ＡＯＭ：Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）又は電気光学変調器（ＥＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）等が適用できる。
【００４５】
光パルス発生器１１２は、タイミング制御器１１４で生成された周波数ｆＯＰの電気パルスに基づいて、波長可変光源１１１で生成された周波数ｆＬＤの連続光から光パルスを生成する。この光パルスは、第１の光増幅器１１３で光パワーが調整され、プローブ光としてプローブ光生成部１１０より出力される。波長可変光源１１１の周波数ｆＬＤの初期設定値は、上記した歪測定周波数ｆ０である。
【００４６】
波長可変光源１１１の周波数ｆＬＤ、第１の光増幅器１１３の増幅率及びタイミング制御器１１４で生成される電気パルスの周波数ｆＯＰは、後述するキャリブレーション部１６１で制御される。
【００４７】
図３を参照して光分離部１２０の構成例について説明する。
光分離部１２０は、光サーキュレータ１２１、第２の光増幅器１２２、光帯域通過フィルタ（ＯＢＰＦ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１２３で構成される。
【００４８】
光サーキュレータ１２１は、従来周知の３ポート型光サーキュレータが適用できる。
ＯＢＰＦ１２３の通過帯域幅は１０ＧＨｚ程度であることが望ましい。
【００４９】
光サーキュレータ１２１は、プローブ光生成部１１０から出力されたプローブ光を被測定光ファイバ１４０に入射するとともに、被測定光ファイバ１４０で発生した後方散乱光を第２の光増幅器１２２に入力する。
【００５０】
第２の光増幅器１２２は、後方散乱光の光パワーを増幅し、ＯＢＰＦ１２３に入力する。
【００５１】
ＯＢＰＦ１２３は、入力された後方散乱光から自然ブリルアン散乱光の一方（本実施形態では、低周波数側＝長波長側のストークス光を例とする）のみを分離抽出して通過させ、受光検波部１３０に入力する。なお、自然ブリルアン散乱光の他方（本実施形態では、高周波数側＝短波長側の反ストークス光）は利用しない。
【００５２】
上記の通り、ブリルアン散乱光の周波数は、被測定光ファイバ１４０に入射されたプローブ光の周波数ｆＬＤとは異なることが知られている。被測定光ファイバ１４０として一般的なシングルモードファイバを用い、波長可変光源１１１の周波数ｆＬＤが１９３．４ＴＨｚ（波長１．５５μｍ相当）とすると、波長可変光源１１１の周波数ｆＬＤとＯＢＰＦ１２３の通過帯域中心周波数ｆＢＰＦとの差は約１１ＧＨｚである。即ち、本実施形態では、ＯＢＰＦ１２３の通過帯域中心周波数ｆＢＰＦは波長可変光源１１１の周波数ｆＬＤ（＝ｆ０）より１１ＧＨｚ低く設定されている。
【００５３】
一方、他の後方散乱光であるレイリー散乱光の周波数は、プローブ光の周波数ｆＬＤと略等しいことが知られている。本発明の光ファイバ歪測定装置１００において、レイリー散乱光は測定の阻害要因となる。上記の通り、レイリー散乱光とブリルアン散乱光との周波数差は約１１ＧＨｚであるため、レイリー散乱光を除去するため、ＯＢＰＦ１２３は、前記の通り通過帯域幅が１０ＧＨＺ程度であることに加え、通過帯域の立ち上がり（立ち下り）が急峻であることが望ましい。
【００５４】
図４を参照して受光検波部１３０の構成例について説明する。
【００５５】
受光検波部１３０は、光分岐器１３１、光遅延器１３２、光周波数シフタ１３３、局発電気信号源１３４、合波器１３５、バランス型フォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）１３６、増幅器１３７、ミキサー１３８、及びローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１３９で構成される。特に、光分岐器１３１、光遅延器１３２、光周波数シフタ１３３、局発電気信号源１３４、合波器１３５、バランス型ＰＤ１３６は、自己遅延ヘテロダイン干渉計１３０１を構成する。
【００５６】
光分岐器１３１は、ＯＢＰＦ１２３で分離抽出された自然ブリルアン散乱光を２分岐して第１光路及び第２光路に出力する。第１光路には、第１光路を伝搬する第１伝搬光に時間τの遅延を与える光遅延器１３２を備える。第２光路には、第２光路を伝搬する第２伝搬光に周波数シフトを与える光周波数シフタ１３３を備える。
【００５７】
光周波数シフタ１３３は、任意好適なＡＯＭが適用できる。光周波数シフタ１３３が第２伝搬光に与える周波数シフトは、局発電気信号源１３４で生成される周波数ｆＬＯの電気信号に基づく。光周波数シフタ１３３は、局発電気信号源１３４がＯＦＦ、即ち周波数ｆＬＯ＝０Ｈｚの条件を満たすとその出力がＯＦＦとなることが望ましい。
局発電気信号源１３４は、上記の通り周波数ｆＬＯの電気信号を生成する。生成した電気信号は２分岐され、一方は上記の通り光周波数シフタ１３３に出力され、他方は後述するミキサー１３８に出力される。
【００５８】
合波器１３５は光遅延器１３２で遅延を与えられた第１伝搬光及び光周波数シフタ１３３で周波数シフトを与えられた第２伝搬光を合波して合波光を生成し、バランス型ＰＤ１３６に出力する。
【００５９】
バランス型ＰＤ１３６は、入力された合波光の受光パワーデータを上記の通り判定部１６０に出力する。判定部１６０での受光パワーレベル判定により、所定のレベル範囲内であると判定された場合に、バランス型ＰＤ１３６に入力された合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成し、増幅器１３７に出力する。
増幅器１３７は、入力されたビート信号を増幅し、第１電気信号としてミキサー１３８に出力する。
【００６０】
ミキサー１３８は、第１電気信号が増幅器１３７を経て入力されるとともに、上記したように局発電気信号源１３４で生成された周波数ｆＬＯの電気信号が第２電気信号として入力される。ミキサー１３８は、第１電気信号と第２電気信号とをホモダイン検波してホモダイン信号を生成し、ＬＰＦ１３９に出力する。
【００６１】
ＬＰＦ１３９は、入力されたホモダイン信号から第１電気信号と第２電気信号との和周波成分を除去し、和周波成分が除去されたホモダイン信号の位相差を電圧として出力する位相差信号を生成し、第１計測データとして信号処理部１５０に送る。
【００６２】
（第１の実施形態における測定方法）
本実施形態である光ファイバ歪測定装置１００による光ファイバ歪の測定方法について、図１〜４並びに図５を参照して測定方法の処理フローについて説明する。
プローブ光生成部１１０は、プローブ光生成部１１０が備えるパラメータ設定手段１１０１で任意に設定されたパラメータでプローブ光を生成する（Ｓ１０１）。
光分離部１２０は、プローブ光生成部１１０で生成されたプローブ光を被測定光ファイバに入射するとともに、プローブ光によって被測定光ファイバ１４０で発生する後方散乱光を分離抽出する（Ｓ１０２）。
【００６３】
受光検波部１３０は、分離抽出された後方散乱光を受光し、受光パワーデータを生成して判定部１６０に送る（Ｓ１０３）。
【００６４】
判定部１６０は、周波数情報取得手段１６０１によってパラメータ設定手段１１０１からプローブ光の周波数情報を取得し、取得したプローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００６５】
判定部１６０は、プローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０の場合に、受光検波部１３０から送られた後方散乱光の受光パワーデータのレベルを判定し、受光パワーデータが所定のレベル範囲内であると第１判定信号を生成して受光検波部１３０に出力し、受光パワーが所定のレベル範囲外であると第２判定信号を生成してキャリブレーション部１６１に出力し、プローブ光の周波数が歪測定周波数と異なる場合に第３判定信号を生成して受光検波部１３０及びキャリブレーション部１６１に出力する（Ｓ１０５）。
受光検波部１３０は、判定部１６０から第１判定信号を取得した場合に、受光した後方散乱光を検波して第１計測データを生成する（Ｓ１０６）。
【００６６】
キャリブレーション部１６１は、判定部１６０から第２判定信号を取得した場合に、プローブ光の周波数及び光パワーに関するパラメータ設定情報を含む第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段１１０１に送出する（Ｓ１０７）。
受光検波部１３０は、判定部１６０から第３判定信号を取得した場合に、後方散乱光の受光パワーデータ及び後方散乱光の受光タイミングデータを第２計測データとして生成する（Ｓ１０８）。
【００６７】
信号処理部１５０は、受光検波部１３０から第１計測データを取得した場合に取得した第１計測データに所定の処理を施して第１測定結果データを生成し（Ｓ１０９ａ）、受光検波部１３０から第２計測データを取得した場合に取得した第２計測データに所定の処理を施して第２測定結果データを生成する（Ｓ１０９ｂ）。
【００６８】
出力部１５１は、信号処理部１５０から第１測定結果データを取得した場合に、取得した第１測定結果データを出力する（Ｓ１１０）。
【００６９】
キャリブレーション部１６１は、判定部１６０から第３判定信号を取得した場合に信号処理部１５０から取得した第２測定結果データに含まれる被測定光ファイバ１４０の長さから第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段１１０１に送出する（Ｓ１１１）。
【００７０】
本実施形態におけるキャリブレーション計測は、即ち、キャリブレーション部１６１で第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段１１０１に送出する過程（Ｓ１０７）を経て、再度、プローブ光生成部１１０でプローブ光を生成する過程（Ｓ１０１）からプローブ光の周波数を判定する過程（Ｓ１０４）までを実行し、受光検波部１３０で第２計測データを生成する過程（Ｓ１０８）、信号処理部１５０で第２計測データから第２測定結果データを生成する過程（Ｓ１０９ｂ）及びキャリブレーション部１６１で第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段１１０１に送出する過程（Ｓ１１１）の順に実行することである。
【００７１】
キャリブレーション計測は、上記の通り後方散乱光の受光パワーレベルが急激に増加又は減少することで所定のレベル範囲外となることに起因して実行される。このような受光パワーレベルの急激な増加又は減少は、被測定光ファイバ１４０の破断や局所的な屈曲に起因すると考えられる。特に被測定光ファイバ１４０が破断すると、破断面での反射戻り光や破断部近傍で誘導ブリルアン散乱光が生じるため、戻り光のパワーがＪＩＳ−Ｃ−６８０２「レーザ製品の安全基準」に規定されるクラス１レーザの基準を大幅に上回るパワーとなり、装置故障の原因となったり、測定者等が危険にさらされたりすることになる。従って、キャリブレーション計測時のプローブ光の光パワーは十分に小さくする必要がある。プローブ光の光パワー設定は、上記したＪＩＳ規格に従い、クラス１レーザの基準を満たすようにすれば良い。
【００７２】
（第１の実施形態の効果）
本実施形態の光ファイバ歪測定装置１００によれば、装置設置時に必要となる被測定光ファイバ１４０の長さ計測を、別途装置を用意することなく実行することができるので、設置時の初期化工程に必要となる装置コストを低減することができる。さらに、通常測定時に何らかの原因で発生する被測定光ファイバ１４０の破断や局所的な屈曲などの異常をすぐに検知できるだけでなく、発生した異常に対応する設定変更についても別途装置を用意することなく実行することができるので、測定継続への影響を少なくすることができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明の第２の実施形態である光ファイバ歪測定装置２００について説明する。図６は、光ファイバ歪測定装置２００の模式的なブロック図である。
光ファイバ歪測定装置２００は、プローブ光生成部２１０、光分離部２２０、受光検波部２３０、被測定光ファイバ２４０、信号処理部２５０、出力部２５１、判定部２６０、キャリブレーション部２６１及び光パワーメータ２８０を備えて構成される。
プローブ光生成部２１０、光分離部２２０、受光検波部２３０、被測定光ファイバ２４０、信号処理部２５０、出力部２５１及びキャリブレーション部２６１は、第１の実施形態の光ファイバ歪測定装置１００と構成要素が同様であるため、詳細な部分の説明は省略する。
【００７４】
光パワーメータ２８０は、光分離部２２０で分離抽出された後方散乱光が入力され、入力された後方散乱光を受光検波部２３０に出力するとともに、後方散乱光の受光パワーを計測し、計測した受光パワーデータを受光検波部２３０及び判定部２６０に送る。
光パワーメータ２８０は、従来公知の受光素子による光パワーメータが適用できるが、挿入損失の低減や構成の容易さの観点から、タップ型のパワーメータではなく、インライン型の光パワーメータとすることが望ましい。
【００７５】
判定部２６０は、プローブ光生成部２１０のパラメータ設定手段２１０１からプローブ光の周波数情報を取得する周波数情報取得手段２６０１を備え、取得したプローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０でないか判定する。歪測定周波数ｆ０であると判定された場合に、光パワーメータ２８０から送られた受光パワーデータのレベルを判定する。
受光パワーデータのレベルが所定のレベル範囲内であると判定されると、第１判定信号を生成して受光検波部２３０に送出する。受光パワーデータのレベルが所定のレベル範囲外であると判定されると、第２判定信号を生成してキャリブレーション部２６１に送出する。
【００７６】
また、プローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０と異なると判定された場合、第３判定信号を生成し、受光検波部２３０に送出する。
【００７７】
受光検波部２３０は、光パワーメータ２８０を経て入力された後方散乱光を受光して受光した後方散乱光を検波して計測データを生成する。
【００７８】
さらに受光検波部２３０は、判定部２６０で生成される第１判定信号を取得すると、後方散乱光を検波して得られる後方散乱光の位相差信号を含む第１計測データを生成する。判定部２６０で生成される第３判定信号を取得すると、光パワーメータ２８０から送られた受光パワーデータ及び光パワーメータ２８０での後方散乱光の受光タイミングデータを含む第２計測データを生成する。
【００７９】
このように本実施形態における光ファイバ歪測定装置２００では、判定部２６０でレベル判定する受光パワーデータが光パワーメータ２８０から送られた受光パワーデータである点、及び、受光検波部２３０で生成する第２計測データが光パワーメータ２８０から送られた受光パワーデータ及び光パワーメータ２８０での後方散乱光の受光タイミングデータである点が、第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００との相違点であり、その他の構成は、第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００と同様である。
【００８０】
（第２の実施形態における測定方法）
第２の実施形態である光ファイバ歪測定装置２００による光ファイバ歪の測定方法について、図６及び図７を参照して測定方法の処理フローについて説明する。
プローブ光生成部２１０は、パラメータ設定手段２１０１で任意に設定されたパラメータでプローブ光を生成する（Ｓ２０１）。
【００８１】
光分離部２２０は、プローブ光生成部２１０で生成されたプローブ光を被測定光ファイバに入射するとともに、入射されたプローブ光によって被測定光ファイバ２４０で発生する後方散乱光を分離抽出する（Ｓ２０２）。
【００８２】
光パワーメータ２８０は、光分離部２２０から入力された後方散乱光を受光検波部２３０に出力するとともに、後方散乱光の受光パワーデータを生成して受光検波部２３０及び判定部２６０に送る（Ｓ２０３）。
【００８３】
判定部２６０は、周波数情報取得手段２６０１によってパラメータ設定手段２１０１からプローブ光の周波数情報を取得し、取得したプローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０あるか否かを判定する（Ｓ２０４）。
【００８４】
判定部２６０は、プローブ光の周波数が歪測定周波数ｆ０の場合に、光パワーメータ２８０から送られた後方散乱光の受光パワーデータのレベルを判定し、受光パワーデータが所定のレベル範囲内であると第１判定信号を、受光パワーデータが所定のレベル範囲外であると第２判定信号を、プローブ光の周波数が歪測定周波数と異なる場合に第３判定信号を生成する（Ｓ２０５）。
【００８５】
受光検波部２３０は、判定部２６０から第１判定信号を取得すると、後方散乱光を検波して第１計測データを生成する（Ｓ２０６）。
【００８６】
キャリブレーション部２６１は、判定部２６０から第２判定信号を取得すると、プローブ光の周波数及び光パワーに関するパラメータ設定情報を含む第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段２１０１に送出する（Ｓ２０７）。
【００８７】
受光検波部２３０は、判定部２６０から第３判定信号を取得すると、光パワーメータ２８０から送られた受光パワーデータ及び光パワーメータ２８０での後方散乱光の受光タイミングデータを含む第２計測データを生成する（Ｓ２０８）。
【００８８】
信号処理部２５０は、受光検波部２３０が生成した第１計測データを取得すると、取得した第１計測データに所定の処理を施して第１測定結果データを生成し（Ｓ２０９ａ）、受光検波部２３０が生成した第２計測データを取得すると、取得した第２計測データに所定の処理を施して第２測定結果データを生成する。（Ｓ２０９ｂ）
出力部２５１は、信号処理部２５０から第１測定結果データを取得した場合に、取得した第１測定結果データを出力する（Ｓ２１０）。
【００８９】
キャリブレーション部２６１は、判定部２６０から第３判定信号を取得すると信号処理部２５０から取得した第２測定結果データに含まれる被測定光ファイバ２４０の長さから第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段２１０１に送出する（Ｓ２１１）。
【００９０】
（第２の実施形態の効果）
本実施形態である光ファイバ歪測定装置２００は、第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００と比べて、光パワーメータ２８０の追加により構成要素が増えるが、第２計測データの生成がより容易になるメリットを享受できる。
【００９１】
（第３の実施形態）
図８を参照して、本発明の第３の実施形態である光ファイバ歪測定装置３００について説明する。図８は、光ファイバ歪測定装置３００の模式的なブロック図である。
光ファイバ歪測定装置３００は、プローブ光生成部３１０、光分離部３２０、受光検波部３３０、被測定光ファイバ３４０、信号処理部３５０、出力部３５１、判定部３６０及びキャリブレーション部３６１を備えて構成される。
【００９２】
プローブ光生成部３１０は、パラメータ設定手段３１０１を備え、パラメータ設定手段３１０１で設定されたパラメータでプローブ光を生成する。
【００９３】
光分離部３２０は、プローブ光生成部３１０が生成したプローブ光を被測定光ファイバ３４０に入射し、入射したプローブ光によって被測定光ファイバ３４０で発生する後方散乱光を分離抽出し、受光検波部３３０に出力する。
【００９４】
受光検波部３３０は、自己遅延ヘテロダイン干渉計３３０１を備え、光分離部３２０から入力された後方散乱光を受光して、受光パワーを生成して判定部３６０に送る。自己遅延ヘテロダイン干渉計３３０１は、第１の実施形態である光ファイバ歪測定装置１００の受光検波部１３０が備える自己遅延ヘテロダイン干渉計１３０１と同様の構成である。
判定部３６０は、キャリブレーション部３６１からキャリブレーション実行信号を取得し、キャリブレーション計測中でないか判定する。キャリブレーション部３６１からキャリブレーション実行信号を取得しない場合、判定部３６０は受光検波部３３０から送られた受光パワーデータのレベルを判定する。
【００９５】
判定部３６０は、受光パワーデータのレベル判定により所定のレベル範囲内であると判定された場合に、第１判定信号を生成し、所定のレベル範囲外であると判定された場合に、第２判定信号を生成する。また、キャリブレーション実行信号を取得している場合、第３判定信号を生成する。
【００９６】
受光検波部３３０は、判定部３６０から第１判定信号を取得した場合又は第３判定信号を取得した場合に計測データを生成する。
【００９７】
信号処理部３５０は、受光検波部３３０から計測データを取得した場合に、取得した計測データに所定の処理を施して被測定光ファイバ３４０の歪データを含む測定結果データを生成する。
【００９８】
キャリブレーション部３６１は、判定部３６０から第２判定信号を取得した場合にキャリブレーション実行信号を生成する。
【００９９】
キャリブレーション部３６１は、パラメータ較正手段３６１１によりプローブ光の光パワーを最大にする第１パラメータ較正データを生成してプローブ光生成部３１０のパラメータ設定手段３１０１に送出する。
【０１００】
キャリブレーション部３６１は、信号処理部３５０から測定結果データを取得した場合に、取得した測定結果データにおいて誘導ブリルアン散乱光が発生しているか否か判定する。誘導ブリルアン散乱光が発生していると判定された場合、キャリブレーション部３６１は、プローブ光の光パワーを現在の設定よりも弱くする第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段３１０１に送出し、改めてキャリブレーション計測を実行する。
【０１０１】
信号処理部３５０は、誘導ブリルアン散乱光が発生していないと判断したプローブ光の光パワーを、最大光パワーとしてキャリブレーション部３６１に送る。
キャリブレーション部３６１は、信号処理部３５０から送られた最大光パワーから、プローブ光の第３パラメータ較正データを生成し、パラメータ設定手段３１０１のパラメータ設定制御を行う。
【０１０２】
出力部３５１は、キャリブレーション計測が実行されていない場合に信号処理部３５０で生成された測定結果を出力する。出力部３５１における測定データの出力形態は特に限定するものではなく、例えばディスプレイ等の表示装置への出力（表示）、記録媒体への出力（保存）、及びアラーム等の警報手段への出力などとすることができる。出力部３５１は、このような出力形態に対応する例えばディスプレイ等の機能部を必ずしも備える必要はなく、それぞれの出力形態に合わせた出力端子を備えていれば良い。
【０１０３】
（第３の実施形態における測定方法）
第３の実施形態である光ファイバ歪測定装置３００による光ファイバ歪の測定方法について、図８及び図９を参照して測定方法の処理フローについて説明する。
プローブ光生成部３１０は、プローブ光生成部３１０が備えるパラメータ設定手段３１０１で設定されたパラメータでプローブ光を生成する（Ｓ３０１）。
【０１０４】
光分離部３２０は、プローブ光生成部３１０で生成されたプローブ光を被測定光ファイバに入射するとともに、入射したプローブ光によって被測定光ファイバ３４０で発生する後方散乱光を分離抽出する（Ｓ３０２）。
【０１０５】
受光検波部３３０は、分離抽出された後方散乱光を受光し、受光パワーを判定部３６０に送る（Ｓ３０３）。
【０１０６】
判定部３６０は、後述するキャリブレーション部３６１が生成するキャリブレーション実行信号を取得し、キャリブレーション計測が実行中であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。
【０１０７】
判定部３６０は、キャリブレーション部３６１からキャリブレーション信号を取得しない場合に、受光検波部３３０から送られた後方散乱光の受光パワーデータのレベルを判定し、受光パワーデータが所定のレベル範囲内である場合に第１判定信号を、受光パワーデータが所定のレベル範囲外である場合に第２判定信号を生成する。また、キャリブレーション部３６１からキャリブレーション信号を取得している場合に第３判定信号を生成する（Ｓ３０５）。
【０１０８】
受光検波部３３０は、判定部３６０から第１判定信号を取得した場合又は第３判定信号を取得した場合に、後方散乱光を検波して計測データを生成する（Ｓ３０６）。
キャリブレーション部３６１は、判定部３６０から第２判定信号を取得した場合に、キャリブレーション実行信号を生成して判定部３６０に送出するとともに、パラメータ較正手段３６１１によりプローブ光の光パワーを最大にする第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段３１０１に送出する（Ｓ３０７）。
【０１０９】
信号処理部３５０は、受光検波部３３０から計測データを取得し、取得した計測データに所定の処理を施して測定結果データを生成する（Ｓ３０８）。
【０１１０】
キャリブレーション部３６１は、信号処理部３５０から測定結果データを取得した場合に、取得した測定結果データにおけるブリルアン周波数シフトの最大値と最小値との差分（ΔＢＦＳ）が、予め定めたしきい値を超える場合、誘導ブリルアン散乱が発生していると判定する（Ｓ３０９）。誘導ブリルアン散乱光が発生していると判定された場合、キャリブレーション部３６１は、プローブ光の光パワーを現在の設定よりも弱くする第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段３１０１に送出し、改めてキャリブレーション計測を実行する（Ｓ３１０）。
【０１１１】
キャリブレーション部３６１は、信号処理部３５０で誘導ブリルアン散乱光が発生していないと判断されたプローブ光の光パワーを最大光パワーとして取得し、取得した最大光パワーからプローブ光の第３パラメータ較正データを生成し、パラメータ設定手段３１０１のパラメータ設定制御を行う（Ｓ３１１）。
【０１１２】
出力部３５１は、キャリブレーション計測が実行されていない場合に信号処理部３５０で生成された測定結果を出力する（Ｓ３１２）。
【０１１３】
キャリブレーション部３６１で生成する第１及び第２パラメータ較正データによるプローブ光の光パワーの変更は、プローブ光生成部３１０における光増幅器３１３の増幅率を変えることが最も容易、且つ、光パワーの変更可能範囲が大きい。例えば、第１パラメータ較正データによって、最大増幅率（説明のため、ａとする）に設定する（Ｓ３０７）。キャリブレーション部３６１で誘導ブリルアン散乱光の発生を判定する過程（Ｓ３０９）にて誘導ブリルアン散乱光の発生が確認された場合、第２パラメータ較正データによって、増幅率ａを小さく（例えばａ×０．９）して（Ｓ３１０）、プローブ光生成部３１０でプローブ光を生成する過程（Ｓ３０１）から、判定部３６０でキャリブレーション計測の実行を判定する過程（Ｓ３０４）及び受光検波部３３０で計測データを計測する過程（Ｓ３０６）、信号処理部３５０で計測データから測定結果データを生成する過程（Ｓ３０８）を実行する。キャリブレーション部３６１で誘導ブリルアン散乱光の発生を判定する過程（Ｓ３０９）において誘導ブリルアン散乱光の発生が確認されなくなるまで同様の過程を繰り返せばよい。
【０１１４】
本実施形態におけるキャリブレーション計測は、即ち、キャリブレーション部３６１で第１パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段３１０１に送出する過程（Ｓ３０７）を経て、再度、プローブ光生成部３１０でプローブ光を生成する過程（Ｓ３０１）から判定部３６０でキャリブレーション計測の実行を判定する過程（Ｓ３０４）及び受光検波部３３０で計測データを生成する過程（Ｓ３０６）、信号処理部３５０で計測データから測定結果データを生成する過程（Ｓ３０８）及びキャリブレーション部３６１で第２パラメータ較正データを生成してパラメータ設定手段３１０１に送出する過程（Ｓ３１０）を、キャリブレーション部３６１で誘導ブリルアン散乱光の発生を判定する過程（Ｓ３０９）において誘導ブリルアン散乱光の発生が確認されなくなるまで繰り返すことである。
【０１１５】
（第３の実施形態の効果）
本実施形態における測定方法のキャリブレーション計測は、第１及び第２実施形態である光ファイバ歪測定装置１００又は２００におけるキャリブレーション計測のように被測定光ファイバ３４０の長さを実測するわけではないが、接続されている被測定光ファイバ３４０の長さにおいて、誘導ブリルアン散乱を発生させないプローブ光の最大光パワーを設定することができる。誘導ブリルアン散乱を発生させないプローブ光の最大光パワーと被測定光ファイバ３４０の長さとの関係を、参照値として予め求めておけば簡易的にプローブ光のパルス周波数を定めることもできる。
【０１１６】
キャリブレーション部３６１で誘導ブリルアン散乱光の発生を判定する過程（Ｓ３０９）における誘導ブリルアン散乱発生の判定条件として、上記したΔＢＦＳが予め定めたしきい値を超えるか否かに加えて、特定ポイントにおける時間経過に伴うブリルアン周波数の変動量が、予め定めた値を超えていることを採用することもできる。ブリルアン周波数の変動量を判定条件として追加することで、被測定光ファイバ３４０の温度変化と誘導ブリルアン散乱の発生との誤認識を防ぐことができる。
【利用形態の説明】
【０１１７】
以上説明した第１及び第２実施形態における測定方法と第３実施形態における測定方法とは、何れか一方を選択して適用することもできるが、双方を補完的に適用することも可能である。例えば、第３の実施形態におけるキャリブレーション計測にて決定したプローブ光の光パワーで、第１又は第２実施形態のキャリブレーション計測を実行する、或いは、第１又は第２実施形態のキャリブレーション計測にて決定したプローブ光の光パワーにおいて、第３の実施形態における測定方法で誘導ブリルアン散乱が発生しないことを検証する、というように利用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１１０、２１０、３１０    プローブ光生成部
１１０１、２１０１、３１０１                      パラメータ設定手段
１１１、２１１、３１１    波長可変光源
１１２、２１２、３１２    光パルス発生器
１１３、２１３、３１３    第１の光増幅器
１１４、２１４、３１４    タイミング制御器
１２０、２２０、３２０    光分離部
１２１、２２１、３２１    光サーキュレータ
１２２、２２２、３２２    第２の光増幅器
１２３、２２３、３２３    光帯域通過フィルタ（ＯＢＰＦ）
１３０、２３０、３３０    受光検波部
１３０１、２３０１、３３０１              自己遅延ヘテロダイン干渉計
１３１、２３１、３３１    光分岐器
１３２、２３２、３３２    光遅延器
１３３、２３３、３３３    光周波数シフタ
１３４、２３４、３３４    局発電気信号源
１３５、２３５、３３５    合波器
１３６、２３６、３３６    バランス型フォトダイオード（ＰＤ）
１３７、２３７、３３７    増幅器
１３８、２３８、３３８    ミキサー
１３９、２３９、３３９    ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１４０、２４０、３４０    被測定光ファイバ
１５０、２５０、３５０    信号処理部
１５１、２５１、３５１    出力部
１６０、２６０、３６０    判定部
１６０１、２６０１        周波数情報取得手段
１６１、２６１、３６１    キャリブレーション部
１６１１、２６１１、３６１１              パラメータ較正手段
２８０                    光パワーメータ
１００、２００、３００    光ファイバ歪測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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