(57)【要約】本発明の光ファイバセンシング装置は、光ファイバ内を伝播する第１の光を発生する手段と、第１の光とは逆方向に伝播し第１の光より周波数の低い第２の光を発生する手段と、第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する手段と、第３の光と第３の光の散乱光とを変調周波数ごとに比較する手段とを備える。これにより、測定精度を低下させずに測定時間を短縮することができる。
2014091755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ内を伝播する第１の光を発生する第１の発生手段と、
前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光を発生する第２の発生手段と、
前記光ファイバ内を伝播する前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する第３の発生手段と、
前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較を行う比較手段と、を備えた、光ファイバセンシング装置。
【請求項２】
前記第３の光は前記第２の光と同じ方向に伝播する、請求項１に記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項３】
前記第３の光は前記第２の光よりも周波数が低い、請求項１または２に記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項４】
前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数の差が、第１の光の周波数と前記第２の光の周波数の差の略２．５倍である、請求項１から３の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項５】
前記第３の光は前記第１の光と同じ方向に伝播し、かつ前記第１の光と前記第３の光は前記光ファイバ入射時の偏光状態が互いに略直交する、請求項１に記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項６】
前記光ファイバは偏光保持型光ファイバである、請求項５に記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項７】
前記第１の光の周波数と前記第２の光の周波数との差、および、前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数との差を変化させ、前記差ごとに前記第３の光と前記第３の光の前記散乱光とを比較する、請求項１から６の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
【請求項８】
光ファイバ内を伝播する第１の光と、前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光と、前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光とを有し、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較する、光ファイバセンシング方法。
【請求項９】
前記第３の光は前記第２の光と同じ方向に伝播し、前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数の差が、前記第１の光の周波数と前記第２の光の周波数の差の略２．５倍である、請求項８記載の光ファイバセンシング方法。
【請求項１０】
前記第３の光は前記第１の光と同じ方向に伝播し、かつ前記第１の光と前記第３の光は前記光ファイバ入射時の偏光状態が互いに略直交する、請求項８に記載の光ファイバセンシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの長手方向における温度分布や歪分布などを測定する光ファイバセンシング装置および光ファイバセンシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバセンシングは、連続光またはパルス光を光ファイバに入射させ、光ファイバ内において生ずる散乱光または反射光を受光することにより、光ファイバの長手方向における温度や歪の分布などの特性を測定するものである。【０００３】
ＢＯＦＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）は、そのような光ファイバセンシングの一方式であり、特許文献１に開示されている。これは光ファイバの一方の端から連続光を、他方の端から正弦波により強度変調された変調光を入射し、この変調光が誘導ブリルアン散乱によって散乱される光を測定するものである。正弦波変調の周波数を掃引して、変調光とその散乱光の間の伝達関数を求め、その伝達関数の逆フーリエ変換から、光ファイバ内の誘導ブリルアン散乱の分布が得られる。連続光と変調光の周波数の差を掃引して、上記の測定を繰り返すことにより、光ファイバ内でのブリルアンゲインスペクトル分布が得られ、そのピーク位置から歪や温度の分布を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７５１５２７３号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｎ．Ｎｏｔｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，”Ａ  ｎｏｖｅｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ｔｏ  ｅｎｈａｎｃｅ  ｓｐａｔｉａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  ｓｅｎｓｉｎｇ”，ＳＰＩＥ  ７５０３  ７５０３２Ｆ−１−Ｆ−４（２００９）．
【非特許文献２】Ｋ．Ｙ．Ｓｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３３，ｎｏ．９，ｐ．９２６（２００８）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般にＢＯＦＤＡ法では、正弦波変調の周波数を掃引する必要があるため、測定に時間がかかった。これに対し、正弦波の代わりに複数の周波数成分を含む変調信号を用い、散乱光の受信後に周波数分離を行えば、測定時間を短縮する可能性がある。一方、ＢＯＦＤＡ法では測定されるブリルアンゲインスペクトルに不要な成分が重畳するため、ピーク位置の検出精度が低下し、その結果歪や温度の測定精度が低下する。【０００７】
これに対し、非特許文献１には、ブリルアンゲインスペクトルの測定値に適切な信号補正処理を施すことにより、上記の不要な成分を除去し、ピーク位置の検出精度を向上させる方法が示されている。しかしながら、この方法は変調周波数が単一である場合には可能であるが、上述のように複数の周波数成分を含む変調信号を用いると適用できなくなる。したがって、上述の方法で測定時間を短縮すると、歪や温度の測定精度が低下することとなり、両者はトレードオフの関係にあった。【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ＢＯＦＤＡ法において、歪や温度の測定精度を低下させることなく、測定時間を短縮する、光ファイバセンシング装置および光ファイバセンシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光ファイバセンシング装置は、光ファイバ内を伝播する第１の光を発生する第１の発生手段と、前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光を発生する第２の発生手段と、前記光ファイバ内を伝播する前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する第３の発生手段と、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを、前記複数の変調周波数ごとに比較を行う比較手段と、を備えている。【００１０】
本発明の光ファイバセンシング方法は、光ファイバ内を伝播する第１の光と、前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光と、前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光とを有し、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＢＯＦＤＡ法において、歪や温度の測定精度を低下させることなく、測定時間を短縮する、光ファイバセンシング装置および光ファイバセンシング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を参照しながら、本発明の最良の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバセンシング装置は、光ファイバ１４内を伝播する第１の光を発生する第１の発生手段１０と、前記光ファイバ１４内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光を発生する第２の発生手段１１とを備える。さらに、前記光ファイバ１４内を伝播する前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する第３の発生手段１２と、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較を行う比較手段１３とを備える。【００１４】
本実施形態によれば、ＢＯＦＤＡ法において、歪や温度の測定精度を低下させることなく、測定時間を短縮する、光ファイバセンシング装置を提供することができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第２の実施形態における光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。【００１５】
本実施形態の光ファイバセンシング装置は、光ファイバ１１３内を伝播する第１の光を発生する第１の発生手段１０と、光ファイバ１１３内を第１の光とは逆方向に伝播し第１の光より周波数の低い第２の光を発生する第２の発生手段１１と、光ファイバ１１３内を伝播する第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する第３の発生手段１２と、第３の光と第３の光の散乱光とを、複数の変調周波数ごとに比較を行う比較手段１３とを備える。【００１６】
第１の発生手段１０は、第１の光を次のように発生する。光源１０１から出た周波数ｆ１の光は、光分岐器１０２によって分岐される。分岐器１０２によって分岐された光の一方は、さらに、光分岐器１０５によって２つに分岐され、その一方はＥＤＦＡ１０６により増幅され第１の光となる。【００１７】
第２の発生手段１１は、第２の光を次のように発生する。光源１０１から出た周波数ｆ１の光は、光分岐器１０２によって分岐される。分岐した光の一方は光変調器１０３によって低周波側へ周波数がｆ２にシフトされた後、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１０４によって増幅される。さらに、偏光コントローラ１１４（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＣ）を通って第２の光となる。ここで、光変調器１０３はマイクロ波発生器１０３ａとＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ  ：単側波帯）変調器１０３ｂからなり、入射光の周波数に対し、マイクロ波発生器１０３ａで発生したマイクロ波の周波数分に等しい周波数差を有する単側波帯波を発生させる。これを出力光とすることにより、光の周波数をシフトすることができる。【００１８】
第３の発生手段１２は、第３の光を次のように発生する。光源１０１から出た周波数ｆ１の光は、光分岐器１０２によって分岐される。分岐した光の一方は、さらに、光分岐器１０５によって２つに分岐され、その一方は、光変調器１０７により強度変調される。光変調器１０７には信号発生器１０８より方形波が供給されており、その信号によって光が変調される。光変調器１０７から出力された光はＥＤＦＡ１０９で増幅されて、第３の光となる。【００１９】
第３の光は、光分岐器１１０によって分岐される。分岐された光の片方は偏光ビームスプリッタ１１１（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＰＢＳ）に入射する。また、ＥＤＦＡ１０６で増幅された第１の光もＰＢＳ１１１に入射する。【００２０】
ここで、光源１０１からＰＢＳ１１１に至る光路は全て偏光保持型光ファイバで結合されている。また、ＥＤＦＡ１０６とＥＤＦＡ１０９も偏光保持型を用いることが望ましい。第１の光と第３の光の偏光は直交するようにＰＢＳ１１１に入射され、ここで２つの偏光が結合される。その後、偏光無依存の光サーキュレータ１１２を通じて光ファイバ１１３に入射される。【００２１】
一方、光ファイバ１１３の逆の端からは、ＥＤＦＡ１０４で増幅された第２の光が入射される。ここでＥＤＦＡ１０４と光ファイバ１１３の間には、偏光コントローラ１１４（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＣ）が挿入されている。ここで光源１０１から出射された光の周波数ｆ１、光変調器１０３で周波数シフトされた後の光の周波数ｆ２は、ｆ１−ｆ２＝Δｆ＞０とする。ＰＢＳ１１１からは周波数ｆ１の光、ＰＣ１１４からは周波数ｆ２の光が光ファイバ１１３に入射する。【００２２】
ＰＢＳ１１１から出射される光は、ＥＤＦＡ１０６から出射される連続光ｆ１と（第１の光）と、光分岐器１１０から出射される変調光（第３の光）とを含む。この連続光と変調光とは周波数は同じだが、偏光は互いに直交している。周波数ｆ１の連続光（第１の光）と、周波数ｆ２の連続光（第２の光）の偏光が極力一致するようにＰＣ１１４により偏光を調整する。これにより、周波数ｆ１とｆ２の連続光により誘導ブリルアン散乱が生じ、それによって生成される音響フォノンによって、周波数ｆ１の連続光（第１の光）と変調光（第３の光）とがともに散乱される。散乱された光は光サーキュレータ１１２を通り、比較手段１３に備えられた受光器１１５に入射する。一方、光分岐器１１０で分岐された光の片方は、比較手段１３に備えられた受光器１１６に直接入射する。【００２３】
受光器１１５と受光器１１６からの出力は、それぞれ、アナログ・デジタル・コンバータ１１７（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）とアナログ・デジタル・コンバータ１１８を通じて、比較手段１３に備えられたコンピュータ１１９に取り込まれる。それぞれのデータをフーリエ変換し、各周波数における値を比較することにより、変調光の伝達関数Ｈ（ω）が得られる。これを逆フーリエ変換すれば、光ファイバのパルス応答関数ｈ（ｔ）を得ることができる。【００２４】
光ファイバの屈折率をｎ、高速をｃ、光ファイバ内の位置をｚで表すとすれば、ｔ＝２ｎｚ／ｃを代入することにより、Δｆに対するブリルアン利得の光ファイバ内の位置依存性が得られる。Δｆを変えて上記の測定を繰り返すことにより、光ファイバ内の歪や温度の分布情報を得ることが可能である。【００２５】
本実施形態では、周波数ｆ２の第２の光の連続光の偏光は、周波数ｆ１の第１の光の連続光の偏光と極力一致し、第３の光の変調光とは直交するように調整される。したがって、変調光による誘導ブリルアン散乱は抑制され、ブリルアンゲインスペクトルには、不要な成分が重畳するのを防止できる。【００２６】
以上、本実施形態の構成では、変調速度が遅い、望ましくは非変調の連続光である第１および第２の光により誘導ブリルアン散乱が生じ、音響フォノンが生成される。この音響フォノンはほとんど変調を受けず、ほぼ単一の周波数を有すると見なすことができる。これにより第３の光である変調光が散乱されるが、この場合には不要な成分が生じない。したがって、測定後の信号補正処理をせずともブリルアンスペクトルのピーク位置は明瞭となる。測定後の信号補正処理が不要であるので、変調信号が多数の周波数成分を含んでいても、歪や温度の測定精度が下がることはない。一方、多数の周波数成分を含む変調信号を用いることにより、変調周波数の掃引を行う必要がなくなるため、測定時間を大幅に短縮することができる。すなわち、ＢＯＦＤＡ法の課題であった測定時間と精度のトレードオフを解消する光ファイバセンシングが可能となる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。図３は本発明の第３の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。本構成は第２の実施形態の構成図である図２と多くの部分で共通しているので、共通部分は図２で用いたものと同じ符号で表すものとし、説明も省略する。【００２７】
光源１０１から出た周波数ｆ１の光を光分岐器１０２で分岐し、その一方の分岐光をＥＤＦＡ１０６で増幅し第１の光とする。もう一方の分岐光からＳＳＢ変調器１０３を用いて周波数ｆ２の光を生成した後、ＥＤＦＡ１０４により増幅し第２の光とする。以上は第２の実施形態と同じである。【００２８】
第３の光である変調光は、第２の実施形態では光源１０１からの分岐光が変調されることにより生成されたが、本実施形態では、別の光源である光源２０１から出射される周波数ｆ３の光が変調され、ＥＤＦＡ１０９により増幅されて生成される。【００２９】
ＥＤＦＡ１０６を出た第１の光である周波数ｆ１の連続光と、第３の光である中心周波数ｆ３の変調光は、ＰＢＳ１１１で合波され、偏光無依存光サーキュレータ１１２を通ってセンサ部分である光ファイバ２０２に入射する。光ファイバ２０２の逆端からはＥＤＦＡ１０４を出た第２の光である周波数ｆ２の連続光が入射される。ここで光ファイバ２０２は偏光保持型光ファイバであり、速軸と遅軸を有する。周波数ｆ１とｆ２の連続光が共に偏光が速軸、または共に偏光が遅軸と平行になるように入射させる。この時、中心周波数がｆ３の変調光は、これらの連続光とは異なる軸に偏光が平行となるように入射することになる。【００３０】
ここで、光源１０１および光源２０１から偏光保持型光ファイバ２０２に至る光路は全て偏光保持ファイバで結合されている。偏光保持型光ファイバ２０２で散乱された変調光は受光器１１５で受光され、光分岐器１１０で分岐された光は直接受光器１１６で受光される。受光器１１５と１１６の信号を第１の実施形態と同様の方法で処理することにより、偏光保持型光ファイバ２０２内の歪や温度の分布を得ることができる。【００３１】
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、周波数ｆ１とｆ２の連続光により誘導ブリルアン散乱が生じ、それによって生成される音響フォノンによって、変調光と周波数ｆ１の連続光がともに散乱される。ただし、第２の実施形態ではセンサ部は通常の光ファイバ１１３であるため、変調光の周波数はｆ１とすれば良いのに対し、本実施形態ではセンサ部が偏光保持型光ファイバ２０２であり、複屈折性を持つため、変調光の周波数は連続光と異なるものにする必要がある。これについては非特許文献２に記載があり、連続光の偏光方向をｘ、変調光の偏光方向をｙとし、それぞれの方向に対する偏光保持型光ファイバの屈折率をｎｘ、ｎｙとすれば、ｎｘ・ｆ１＝ｎｙ・ｆ３を満たすようにｆ３を調整する必要がある。【００３２】
第２の実施形態では、周波数ｆ１とｆ２の連続光の偏光が極力一致するようにＰＣ１１４により偏光を調整している。理想的には両者の偏光は一致し、変調光の偏光はこれらと直交する。しかし、センサ部である光ファイバ１１３内で偏光が乱れることが起こりうる。このため周波数ｆ２の光の一部と変調光が同じ偏光になることがあり、その場合にはブリルアンスペクトルに不要な成分が重畳することとなる。これに対し、本実施形態では偏光保持型光ファイバ２０２を用いているため、連続光と変調光の偏光は互いに直交した状態に保たれる。したがって、より安定した測定が可能となる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。図４は本発明の第４の実施形態の光ファイバセンシング装置の構成を示す図である。本構成も、第２の実施形態の構成図である図２と多くの部分で共通しているので、共通部分は図２で用いたものと同じ符号で表すものとし、説明も省略する。【００３３】
光源１０１から出た光は光分岐器１０２で分岐される。一方の分岐光は、光変調器１０３によって周波数がシフトされた後、ＥＤＦＡ１０４で増幅され、ＰＣ１１４により偏光を調整されて第１の光となる。第１および第２の実施形態では、光変調器１０３によって低周波側に周波数をシフトしていたが、本実施形態では高周波側に周波数をシフトする。本実施形態では、光源から出た光の周波数をｆ２、光変調器１０３でシフトされた光の周波数をｆ１とする。また、ｆ１−ｆ２＝Δｆ＞０とする。【００３４】
光分岐器１０２のもう片方の分岐光は、後続の光分岐器１０５でさらに２分岐される。その一方はＥＤＦＡ１０６で増幅され、第２の光となる。もう一方は光変調器１２０に入射する。ここで、光変調器１２０はマイクロ波発生器１２０ａとＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ  ：単側波帯）変調器１２０ｂからなり、入射光の周波数に対し、マイクロ波発生器１２０ａで発生したマイクロ波の周波数分に等しい周波数差を有する単側波帯波を発生させる。これを出力光とすることにより、光の周波数をシフトすることができる。【００３５】
光変調器１２０では、低周波側に周波数がシフトされる。シフト後の光の周波数をｆ３とすると、ｆ２−ｆ３＝１．５Δｆ（すなわち、ｆ１−ｆ３＝２．５Δｆ）となるように周波数シフト量を調整している。ＥＤＦＡ３０１で増幅された後、変調器１０７で強度変調され、ＥＤＦＡ１０９で再度増幅されて、第３の光となる。【００３６】
その後、光分岐器１１０によって分岐された後、光合波器３０２でＥＤＦＡ１０６からの周波数ｆ２の第２の光と合波され、光サーキュレータ１１２を通って、センサ部である光ファイバ１１３に入射される。光ファイバ１１３の他端からは、ＥＤＦＡ１０４で増幅された周波数ｆ１の光がＰＣ１１４を通った後に入射される。周波数ｆ１およびｆ２の連続光の偏光が極力一致するようにＰＣ１１４を調整する。【００３７】
光ファイバ内で散乱された第３の光である変調光は、光サーキュレータ１１２を通って受光器１１５で受光される。また、光分岐器１１０で分岐された変調光の片方は受光器１１６で受光される。受光器１１５と１１６の信号を第１の実施形態と同様の方法で処理することにより、光ファイバ１１３内の歪や温度の分布を得ることができる。ただし、マイクロ波発生器１０３ａの周波数を変えてΔｆを掃引する際、ｆ２−ｆ３が１．５Δｆ（すなわち、ｆ１−ｆ３が２．５Δｆ）となるようにマイクロ波発生器１２０ａも同時に調整する。【００３８】
本実施形態では、第２の実施形態と異なり、第３の光である変調光の伝播方向が、周波数が低い方の第２の光である連続光、すなわち周波数ｆ２の光と同じとなっている。この場合、周波数ｆ１およびｆ２の連続光、すなわち、第１の光と第２の光で形成される音響フォノンで、第３の光である変調光が散乱されるためには、変調光の中心周波数はｆ１ではなく、上記に示したｆ３である必要がある。【００３９】
発明者は、ｆ１−ｆ２＝Δｆ＞０である周波数ｆ１、ｆ２の光で形成された音響フォノンによって、ｆ２と同じ方向に進むｆ３の光が反射されるためには、ｆ１−ｆ３がほぼ２．５Δｆに等しいことが必要となることを計算により見出した。このため、ｆ１−ｆ２＝Δｆに対し、ｆ１−ｆ３＝２．５Δｆとなるように調整している。【００４０】
なお、上記のように測定時には、第１と第２の周波数の差であるΔｆを掃引することとなるが、その周波数掃引の範囲は測定する温度や歪の範囲によって決まる。第３の光の周波数ｆ３は第２の光の周波数ｆ２と大きく離れているので、仮に石英製の光ファイバが破断もしくは軟化するほどの歪や温度範囲まで測定範囲を広げたとしても、第１と第３の光の周波数差が誘導ブリルアン散乱を生じる範囲に入ることはない。【００４１】
本実施形態では、第３の光の変調光とそれに対向して伝播する第１の光の連続光の偏光は必ずしも直交しないが、上記の理由により、変調光の偏光状態に関わらず変調光と連続光の間で誘導ブリルアン散乱は発生しない。したがって、センサ部に偏光保持型光ファイバではない通常の光ファイバを用いても、ブリルアンスペクトルに不要な成分が重畳することなく、安定した測定が可能となる。【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能である。【００４３】
例えば、上記の実施形態では、変調周波数として方形波を例に挙げたが、広い周波数スペクトルを有していれば波形は他のものでも良く、例えば三角波などであっても良い。また、第３の実施形態では、周波数ｆ１の連続光と、周波数ｆ３の変調光をＰＢＳ１１１で合波した後、偏光無依存光サーキュレータ１１２を通してセンサ部となる偏光保持ファイバ２０２に入射させたが、それぞれの光を偏光保持型の光サーキュレータを通した後にＰＢＳで合波し、光ファイバに入射するという構成にしても良い。また、上記の実施形態では周波数ｆ１およびｆ２の連続光により誘導ブリルアン散乱を生じさせる構成としたが、これらは必ずしも完全な連続光、すなわち完全な非変調光である必要はなく、僅かな変動があっても良い。【００４４】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。【００４５】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。【００４６】
付記
（付記１）
光ファイバ内を伝播する第１の光を発生する第１の発生手段と、前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光を発生する第２の発生手段と、前記光ファイバ内を伝播する前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光を発生する第３の発生手段と、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較を行う比較手段と、を備えた、光ファイバセンシング装置。
（付記２）
前記第３の光は前記第２の光と同じ方向に伝播する、付記１に記載の光ファイバセンシング装置。
（付記３）
前記第３の光は前記第２の光よりも周波数が低い、付記１または２に記載の光ファイバセンシング装置。
（付記４）
前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数の差が、第１の光の周波数と前記第２の光の周波数の差の略２．５倍である、付記１から３の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
（付記５）
前記第３の光は前記第１の光と同じ方向に伝播し、かつ前記第１の光と前記第３の光は前記光ファイバ入射時の偏光状態が互いに略直交する、付記１に記載の光ファイバセンシング装置。
（付記６）
前記光ファイバは偏光保持型光ファイバである、付記５に記載の光ファイバセンシング装置。
（付記７）
前記第１の光の周波数と前記第２の光の周波数との差、および、前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数との差を変化させ、前記差ごとに前記第３の光と前記第３の光の前記散乱光とを比較する、付記１から６の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
（付記８）
前記第１の光と前記第２の光とで生じる誘導ブリルアン散乱によって発生する音響波によって、前記第３の光が散乱される、付記１から７の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
（付記９）
前記比較を行うことで、前記光ファイバの長手方向における温度や歪の分布情報を得る、付記１から８の内の１項記載の光ファイバセンシング装置。
（付記１０）
光ファイバ内を伝播する第１の光と、前記光ファイバ内を前記第１の光とは逆方向に伝播し前記第１の光より周波数の低い第２の光と、前記第１および第２の光よりも変調速度が速い複数の変調周波数を有する第３の光とを有し、前記第３の光と前記第３の光の散乱光とを前記複数の変調周波数ごとに比較する、光ファイバセンシング方法。
（付記１１）
前記第３の光は前記第２の光と同じ方向に伝播する、付記１０に記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１２）
前記第３の光は前記第２の光よりも周波数が低い、付記１０または１１に記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１３）
前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数の差が、前記第１の光の周波数と前記第２の光の周波数の差の略２．５倍である、付記１０から１２の内の１項記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１４）
前記第３の光は前記第１の光と同じ方向に伝播し、かつ前記第１の光と前記第３の光は前記光ファイバ入射時の偏光状態が互いに略直交する、付記１０に記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１５）
前記光ファイバは偏光保持型光ファイバである、付記１４に記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１６）
前記第１の光の周波数と前記第２の光の周波数との差、および、前記第１の光の周波数と前記第３の光の周波数との差を変化させ、前記差ごとに前記第３の光と前記第３の光の前記散乱光とを比較する、付記１０から１５の内の１項記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１７）
前記第１の光と前記第２の光とで生じる誘導ブリルアン散乱によって発生する音響波によって、前記第３の光が散乱される、付記１０から１６の内の１項記載の光ファイバセンシング方法。
（付記１８）
前記比較を行うことで、前記光ファイバの長手方向における温度や歪の分布情報を得る、付記１０から１７の内の１項記載の光ファイバセンシング方法。【００４７】
この出願は、２０１２年１２月１２日に出願された日本出願特願２０１２−２７１４２４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、光ファイバの長手方向における温度分布や歪分布などを測定する光ファイバセンシング装置および光ファイバセンシング方法に関し、光通信システムへの利用が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    第１の発生手段
１１    第２の発生手段
１２    第３の発生手段
１３    比較手段
１４    光ファイバ
１０１    光源
１０２    光分岐器
１０３    光変調器
１０３ａ    マイクロ波発生器
１０３ｂ    ＳＳＢ変調器
１０４    ＥＤＦＡ
１０５    光分岐器
１０６    ＥＤＦＡ
１０７    光変調器
１０８    信号発生器
１０９    ＥＤＦＡ
１１０    光分岐器
１１１    偏光ビームスプリッタ
１１２    偏光無依存光サーキュレータ
１１３    光ファイバ
１１４    偏光コントローラ
１１５、１１６    受光器
１１７、１１８    アナログ・デジタル・コンバータ
１１９    コンピュータ
１２０    光変調器
１２０ａ    マイクロ波発生器
１２０ｂ    ＳＳＢ変調器
２０１    光源
２０２    偏光保持ファイバ
３０１    ＥＤＦＡ
３０２    光合波器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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