(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光と第２の光を、光ファイバ中を対向して伝搬させ、
前記第１の光と前記第２の光の周波数差Δfを、光ファイバのブリルアン周波数シフトの近傍で変化させ、
ブリルアン光増幅の効果により変化した、前記第２の光のパワーを、前記周波数差Δfの関数として測定する光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法において、
光ファイバの自然ブリルアンスペクトル幅をΔｆｂ、第１のパルス光のパルス幅をＴ、第２のパルス光のパルス幅をΔＴ、前記第１のパルス光の立ち下りから前記第２のパルス光の立ち上がりまでの遅延時間をτとし、
第１のパルス光と第２のパルス光から構成され、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満たす第１の光信号、および前記第１の光信号と同じ第１のパルス光と前記第１の光信号と異なる第２のパルス光の組み合わせから構成され、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満たす第２の光信号を、前記第１の光として生成する光信号ステップと、
前記第１の光信号に対する前記第２の光のパワーの測定結果と前記第２の光信号に対する前記第２の光のパワーの測定結果との差分または重み付き差分を求める信号処理ステップと
を有する光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法であって、
前記光信号ステップで生成する第２の光信号の第２のパルス光の振幅が０、もしくは第１の光信号の第２のパルス光の振幅が０である
ことを特徴とする光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項３】
請求項１記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法であって、
前記光信号ステップで生成する第１の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが同相であり、
第２の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが逆相である、
または、前記光信号ステップで生成する第１の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが逆相であり、第２の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが同相である
ことを特徴とする光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項４】
請求項１記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法であって、
前記光信号ステップで生成する第１の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相と−π／２異なり、
第２の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相とπ／２異なる、
または、前記光信号ステップで生成する第１の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相とπ／２異なり、第２の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相と−π／２異なる
ことを特徴とする光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法であって、
前記光信号ステップで、
前記第１の光信号を相関符号Ｃの＋１に割り当て、前記第２の光信号を相関符号Ｃの−１に割り当て、
または、前記第１の光信号を相関符号Ｃの−１に割り当て、前記第２の光信号を相関符号Ｃの＋１に割り当て、
ビットごとの間隔τｄが、τｄ≧１／Δｆｂを満たす相関符号Ｃとビットを反転した符号Ｃ＾とを用いて前記第１の光を送出する
ことを特徴とする光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項６】
請求項５記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法であって、
前記光信号ステップで、２種類の相関符号を用いる
ことを特徴とする光ファイバのブリルアンスペクトル測定方法。
【請求項７】
光ファイバ中を対向して伝搬させる第１の光および第２の光を出力する光源部と、
前記第１の光と前記第２の光の周波数差Δfを光ファイバのブリルアン周波数シフトの近傍で変化させるために、前記第１の光もしくは前記第２の光の光周波数を変換する光周波数変換部、または光源部を制御する光周波数制御部と、
ブリルアン光増幅の効果により変化した、前記第２の光のパワーを、前記周波数差Δfの関数として測定する光検出部と
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置において、
光ファイバの自然ブリルアンスペクトル幅をΔｆｂ、第１のパルス光のパルス幅をＴ、第２のパルス光のパルス幅をΔＴ、前記第１のパルス光の立ち下りから前記第２のパルス光の立ち上がりまでの遅延時間をτとし、
第１のパルス光と第２のパルス光から構成され、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満たす第１の光信号、および前記第１の光信号と同じ第１のパルス光と前記第１の光信号と異なる第２のパルス光の組み合わせから構成され、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満たす第２の光信号を、前記第１の光として生成するパルス信号発生部と
前記第１の光信号に対する前記第２の光のパワーの測定結果と前記第２の光信号に対する前記第２の光のパワーの測定結果との差分または重み付き差分を求める信号処理部と
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置であって、
第２のパルス光の振幅が０の第２の光信号、もしくは第２のパルス光の振幅が０の第１の光信号を生成する前記パルス信号発生部
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【請求項９】
請求項７記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置であって、
第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが同相の第１の光信号と、第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが逆相の第２の光信号とを生成する
または、第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが逆相の第１の光信号と、第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とが同相の第２の光信号とを生成する前記パルス信号発生部
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【請求項１０】
請求項７記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置であって、
第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相と−π／２異なる第１の光信号と、第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相とπ／２異なる第２の光信号とを生成する
または、第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相とπ／２異なる第１の光信号と、第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相と−π／２異なる第２の光信号とを生成する前記パルス信号発生部
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれかに記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置であって、
前記第１の光信号を相関符号Ｃの＋１に割り当て、前記第２の光信号を相関符号Ｃの−１に割り当て、
または、前記第１の光信号を相関符号Ｃの−１に割り当て、前記第２の光信号を相関符号Ｃの＋１に割り当て、
ビットごとの間隔τｄが、τｄ≧１／Δｆｂを満たす相関符号Ｃとビットを反転した符号Ｃ＾とを、第1の光として生成する前記パルス信号発生部
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置であって、
２種類の相関符号とそれらのビットを反転した符号を生成する前記パルス信号発生部
を備える光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバのブリルアンスペクトルあるいはその中心周波数であるブリルアン周波数シフトとその空間的分布を測定する技術に関する。特に、距離分解能の特性を向上させる測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒質にコヒーレントな単色光を入射したとき、音波との非線形相互作用により周波数がシフトした後方散乱光が観測される。これをブリルアン散乱と呼ぶ。また、この散乱光のスペクトルは、次式に示すように、ローレンツ型の形状を示す。
S(Δf, fb) = S0(Δfb)2/ { 4(Δf−fb)2 + (Δfb)2 }   （１）
ここで、Δｆは入射光とブリルアン散乱光の周波数差、ｆｂは散乱光のスペクトル強度が最大となり、そのスペクトルの中心でもある周波数差（ブリルアン周波数シフトと呼ぶ。）、また、Δｆｂはブリルアン散乱光のスペクトルの半値全幅（自然ブリルアンスペクトル幅と呼ぶ。）である。媒質が、代表的な光ファイバである石英系光ファイバであり、入射光の波長が１．５５μｍの場合、ｆｂ〜１１ＧＨｚ、Δｆｂ〜２０ＭＨｚ、である。S０は比例係数である。なお、式（１）のS(Δｆ, ｆｂ)は、Δｆをポンプ光とプローブ光の周波数差とみなしたとき、後述するブリルアン光増幅の利得の周波数特性を示すブリルアン利得スペクトルと同一のプロファイルであるため、ここでは、以後、両者ともブリルアンスペクトルと呼ぶこととする。
【０００３】
このブリルアンスペクトルは、光ファイバに加わった応力による歪みや、光ファイバの置かれた環境の温度により変化することが知られている。例えば石英ガラスを材料とした光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂは、歪みに対して、約５００ＭＨｚ  ／  ％、また温度に対して、約１ＭＨｚ  ／ ℃、の依存性を示す。したがって、これらの空間的な変化（光ファイバの長さに沿ったブリルアンスペクトル、あるいは、ブリルアン周波数シフトの変化）を検出することにより、光ファイバをセンサとした、歪み・温度分布測定が実現されている。
【０００４】
これまで、光ファイバのブリルアンスペクトルの空間的分布を測定可能な技術として、非特許文献１に示すＢＯＴＤＲまたはＢＯＴＤＡが実現されている。ＢＯＴＤＲは、コヒーレントな単色光の光パルスを光ファイバに入射し、その光パルスによって発生する後方ブリルアン散乱光のスペクトルを、時間の関数として分光測定する技術である。光パルスを入射後、後方ブリルアン散乱光が再び入射ファイバ端に戻ってくるまでの遅延時間は、そのファイバ端から、後方ブリルアン散乱光が発生した光ファイバ中の位置までの距離に比例するため、光ファイバの長さ方向に沿った、ブリルアン散乱光のスペクトル分布、すなわちブリルアン周波数シフト分布が測定可能となる。また、ＢＯＴＤＡも同様に、コヒーレントな単色光の光パルスを光ファイバに入射する。ＢＯＴＤＡの場合は、ポンプ光として入射した光パルスによって発生したブリルアン利得を利用してブリルアンスペクトルを測定する。ブリルアン利得は、入射光パルスよりも、ブリルアン周波数シフトと呼ばれる量、すなわちｆｂだけ、周波数がシフトした周波数の近傍のみで発生し、その利得のスペクトル形状は、上記ＢＯＴＤＲで測定する後方ブリルアン散乱光のスペクトルと同一であることが知られている。実際、式（１）のΔfをポンプ光とプローブ光の周波数差とみなしたものが、ブリルアン利得スペクトルを与える。そのため、光ファイバの他の端から、光パルスとの周波数差がほぼｆｂのプローブ光を入射させると、プローブ光は対向して伝搬する前記光パルスによって光増幅される。したがって、この光増幅により増加したプローブ光のパワー変化を、光パルスとプローブ光の周波数差を変えて測定することにより、ブリルアンスペクトルが測定される。光増幅されたプローブ光が、光パルス入射ファイバ端で測定されるまでの遅延時間は、プローブ光が光パルスとで出会い、光増幅される光ファイバ中の位置までの距離に比例するため、プローブ光の光増幅によるパワー変化を、前記ＢＯＴＤＲのときと同様に、時間の関数として測定することにより、光ファイバの長さ方向に沿った、ブリルアンスペクトルの分布が測定可能となる。
【０００５】
一方、ＢＯＴＤＲまたはＢＯＴＤＡの距離分解能Δｚは、両者ともに、光パルス幅ΔＴで制限され、Δｚ＝ｖΔＴ／２、で与えられる。ここでｖは、光ファイバ中の光速であり、約２ｘ１０8ｍ／ｓである。たとえば、ΔＴ＝１μｓのとき、Δz  ＝１００ｍとなる。これよりも距離分解能を良くするためには、光パルス幅ΔＴをさらに細くし、また光信号の受信系の帯域Ｂをおよそ１／ΔＴ以上に広げる必要があるが、このとき、ＢＯＴＤＲまたはＢＯＴＤＡで検出する光信号強度は、ΔＴに比例して減少し、さらに、受信系の雑音が帯域Ｂの拡大とともに増加するため、信号パワーと雑音パワーの比であるＳ／Ｎが劣化する。加えて、測定されるブリルアンスペクトルは、光ファイバに入射する光パルスのスペクトルと式（１）のスペクトルとの重ね合わせ積分となるため、その半値全幅は、およそ、Δｆｂ+（１／ΔＴ） に広がる。例えば、前述のように、Δｆｂ=２０ＭＨｚとすると、Δz ＝１００ｍ，１ｍのとき、それぞれ、Δｆｂ＋（１／ΔＴ）＝２１ＭＨｚ，１２０ＭＨｚ、となる。すなわち、距離分解能を１００ｍから１ｍに向上させたとき、測定されるブリルアンスペクトルの半値全幅は５倍広がり、その中心周波数であるブリルアン周波数シフトを精度良く測定することが困難となる。このような理由から、これまでのＢＯＴＤＲおよびＢＯＴＤＡの距離分解能は、実効上、１ｍ程度が限界であった。
【０００６】
図１は、ＢＯＴＤＡの基本構成を示したものである。光源１の出力光から、光強度変調器１０を用いて第１の光であるパルス光を発生させる。また、光源２は、第２の光である連続（ＣＷ）光を出力する。第１の光と第２の光は、被測定光ファイバ４の中を対向して伝搬させる。したがって、図１のＢＯＴＤＡの光源部は光源１と光源２から構成されている。第１の光であるパルス光の周波数をｆ１とし、第２の光であるCW光の周波数をｆ２とすると、それらの周波数差Δｆ＝ｆ１−ｆ２が、被測定光ファイバ４のブリルアン周波数シフトｆｂとほぼ等しいとき、第２の光は第１の光であるパルス光によりブリルアン光増幅される。今、そのブリルアン光増幅が、第１の光が入射されたファイバ端ＦＡから距離がｚだけ離れた位置で起き、また、そのブリルアン光増幅により変化した第２の光のパワーを、ファイバ端ＦＡ側の光検出器８で測定する場合を考える。このとき、第１の光が入射した時刻から数えて、第２の光のパワー変化をファイバ端FA側で測定するまでの遅延時間ｔと、ブリルアン光増幅が起きた位置ｚとの関係は、
z = vt/2                                                     （２）
で与えられる。ここで、ｖは光ファイバ中での光速である。したがって、第２の光のパワー変化を、周波数差Δｆと遅延時間ｔの関数、Ｐ（Δｆ，ｔ）、として測定することにより、位置ｚでのブリルアンスペクトル、Ｐ（Δｆ，２ｚ／ｖ）、が得られる。また、位置ｚごとに、ブリルアンスペクトルのピーク周波数、あるいは、ブリルアンスペクトルの中心周波数を求めることにより、ブリルアン周波数シフトの分布、ｆｂ （ｚ）を得ることができる。ただし、測定に使用した第１の光であるパルス光のパルス幅がΔＴであるとき、ブリルアン増幅が起きた位置ｚは、
Δz = vΔT /2                                                （３）
の範囲にある。すなわち、このときの位置分解能は、式（３）で与えられる。
【０００７】
また、第１の光がＣＷ光ではなく、パルス光であることを考慮したときのブリルアン利得スペクトルは、次式で与えられる。
S(Δf, fb) = S0(Δfb)(Δfb+ΔfL) / { 4(Δf−fb)2 + (Δfb+ΔfL)2}（４）
ここで、ΔｆＬは、パルス光が占める帯域であり、パルス光が矩形パルスであるとき、次式で近似される。
ΔfL=1/ΔT                （５）
図２にＢＯＴＤＡの機能構成図を示す。図２の機能構成は、図１に示した基本構成を具現化したものである。図２では、１つの光源からの光を分割し、一方を第１の光、他方を光周波数変換して第２の光としている。具体的な構成は以下のとおりである。図２のＢＯＴＤＡは、光源部１００と、第１の光の光信号を生成する光信号発生部８００と、光信号発生部８００の出力光を被測定光ファイバ４の方向へ導くための光分岐器６と、光分岐器６により被測定光ファイバ４の方向へ導かれた第１の光であるパルス光を、被測定光ファイバ４の片方の端から入射させるための接続器４１と、第２の光を生成する光周波数変換部３００と、光周波数変換部３００の出力光である第２の光を被測定光ファイバ４の他方の端から入射させるための接続器４２と、ブリルアン光増幅効果によりパワーが変化した第２の光だけを取り出すための光フィルタ７と、光フィルタ７の出力光を電気信号に変換させ、時間分解測定可能な光検出部８と、光検出器８から出力される電気信号を処理するための信号処理部９００から構成されている。また、光源部１００は、コヒーレントな連続発振光を出力する光源である光源１と、第１の光と第２の光を準備するために光源１からの出力光を分岐する光分岐器５とから構成される。光信号発生部８００は、光源部１００の光分岐器５で分岐された一方の光を強度変調して、第１の光である光信号を発生させるための光強度変調器１０と、光強度変調器１０の電気入力信号であるパルス信号を発生させるためのパルス信号発生器１２とで構成される。光周波数変換部３００は、光源部１００の光分岐器５で分岐されたもう一方の光を高周波信号で強度変調して、第１の光の周波数ｆ１からおよそブリルアン周波数シフトｆｂだけシフトした周波数を有する光を第２の光として発生させるための光強度変調器３２と、光強度変調器３２の電気入力信号である高周波信号を発生させるための高周波発生器３３とから構成される。
【０００８】
前記光源１には、コヒーレントな光が出力可能な、ＤＦＢ（distributed feedback）型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、ＤＢＲ（distributed Bragg reflector）型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）、半導体レーザ励起による固体レーザ、ガスレーザなどが使用できる。光分岐器５には、ファイバ溶融型カップラ、Planar-Lightwave-Circuits（ＰＬＣ）などに代表される光導波路型カップラなどが使用できる。光分岐器６には、ファイバ溶融型カップラ、ＰＬＣなどに代表される光導波路型カップラ、光サーキュレータなどが使用できる。光強度変調器１０には、パルス変調が可能な、リチウムニオベート結晶などを使用した電界効果型光変調器や、音響光学的光変調器などが使用できる。光強度変調器３２には、光ファイバのブリルアン周波数シフトに相当する１１ＧＨｚ程度の高周波信号で変調可能な、リチウムニオベート結晶などを使用した電界効果型光変調器が使用できる。接続器４１、４２には、光コネクタや、光学レンズなどを使用した光結合系が使用できる。光フィルタ７には、ファブリー・ペロー型光フィルタ、回折格子、ファイバ回折格子（ＦＢＧ）フィルタ、アレイ導波路型（ＡＷＧ）フィルタ、多層膜誘電体フィルタ、などが使用可能である。光検出器８には、高速光信号が受光可能なフォトダイオード（ＰＤ）や、アバレンシフォトダイオード（ＡＰＤ）が使用できる。信号処理装置９００には、増幅器、Ａ／Ｄ変喚器、平均化処理装置などの電子回路や、種々のデータ処理・演算が可能なコンピュータなどが使用できる。
【０００９】
本技術は、光ファイバの物性とその空間的分布を測定可能であるばかりでなく、光ファイバに加わった応力による歪みや、光ファイバの置かれた環境における温度などの空間的分布、すなわち光ファイバの長さに沿った分布を測定することが可能となるため、分布センサへの応用も可能である。
【非特許文献１】T. Horiguchi et al., “Development of a distributed sensing technique using Brillouin scattering”, J. Lightwave Technol., vol.13, no.7, pp.1296-1302, July 1995.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
式（３）からわかるように、従来のＢＯＴＤＡでは、距離分解能を高めるためには、パルス幅ΔＴを狭くしなければならない。しかし、このとき、式（４）、（５）からわかるように、次の２つの問題が生じる。
（１）ΔＴを狭めた結果、ΔｆＬが自然ブリルアンスペクトル幅Δｆｂと同等あるいはそれ以上となるときには、ブリルアン利得が低下し、ＢＯＴＤＡで得られる信号が低下する。
（２）ブリルアン利得スペクトルの半値全幅が、ΔｆｂからΔｆｂ+ΔｆＬに広がり、その結果、その中心周波数であるブリルアン周波数シフトの測定精度が劣化する。
【００１１】
このように、ＢＯＴＤＲまたはＢＯＴＤＡの距離分解能を高めるために短パルスを使用した場合、信号強度が低下し、また、測定されるブリルアンスペクトルがパルス幅に反比例して広がり、ブリルアン周波数シフトの測定精度が劣化してしまう。その結果、従来のＢＯＴＤＲおよびＢＯＴＤＡともに、その距離分解能は１ｍ程度が限界であった。
本発明の目的は、距離分解能を高めたブリルアン周波数シフト分布の測定でも、信号強度の極端な低下を起こすことなく、また、ブリルアンスペクトルの幅を広げることなく、高精度なブリルアン周波数シフトの測定を可能とすることである。また、これにより、ブリルアンスペクトルの温度あるいは歪み依存性を利用した、光ファイバの長さ方向に沿った温度あるいは歪み分布の、高距離分解能かつ高精度な測定が可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、第１のパルス光（パルス幅Ｔ）と第２のパルス光（パルス幅ΔＴ）から構成され、Ｔ ＞ΔＴを満足し、かつ第１のパルス光の立ち下りから前記第２のパルス光の立ち上がりまでの遅延時間τが、０≦τ≦１／Δｆｂを満足する第１の光信号、および前記第１の光信号と同じ第１のパルス光と前記第１の光信号と振幅または位相が異なる第２のパルス光の組み合わせから構成され、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満たす第２の光信号を、第１の光として用いる。第１の光信号と第２の光信号に対する第２の光（第１の光と対向して測定対象の光ファイバ中を伝搬させる光であって、第１の光とほぼｆｂだけ光周波数が異なる。）のパワーを測定し、第１の光信号に対する第２の光のパワーの測定結果と前記第２の光信号に対する第２の光のパワーの測定結果との差分を求める。この差分から、あるいは必要に応じて重み付き差分から、パルス幅ΔTで決定される距離分解能で、ブリルアン利得スペクトル、あるいは、ブリルアン損失スペクトルの分布を得る。
【００１３】
ここで、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂとするのは、以下の理由からである。τをこの程度短くすれば、第１のパルス光（パルス幅Ｔ）によって生じた非線形効果が残存している。第２のパルス光（パルス幅ΔＴ）単独で測定を行う場合には、ブリルアンスペクトルの半値全幅の広がりは、上述のようにΔｆｂ+（１／ΔＴ）になる。しかし、第１のパルス光の立下りからτ≦１／Δｆｂの間に第２のパルス光を送れば、第１のパルス光によって生じた非線形効果によって、第２のパルス光のパルス幅ΔＴを小さくしても、ブリルアンスペクトルの半値全幅の広がりをΔｆｂ程度にできる。したがって、パルス幅の狭いパルス光での測定が可能となり、距離分解能の向上が図れる。
【００１４】
特に、第１の光信号と第２のパルス光と第２の光信号の第２のパルス光とを異なるものとする方法として、以下の３つの方法がある。１つ目の方法は、第２の光信号の第２のパルス光の振幅が０、もしくは第１の光信号の第２のパルス光の振幅が０とする方法である。つまり、一方の光信号には第２のパルス光があるが、他方の光パルスには第２のパルス光がない。２つ目の方法は、第１の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とを同相もしくは逆相とし、第２の光信号の第１のパルス光の光波の位相と第２のパルス光の光波の位相とを逆相もしくは同相とする方法である。つまり、それぞれの第２のパルス光の位相は、第１のパルス光に対する光波の位相がπ異なる。３つ目の方法は、第１の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相と−π／２もしくはπ／２異なるものとし、第２の光信号の第２のパルス光の光波の位相が、第１のパルス光の光波の位相とπ／２もしくは−π／２異なるものとする方法である。この方法も２つ目の方法と同様に、それぞれの第２のパルス光の位相は、第１のパルス光に対する光波の位相差がπ異なる。
【００１５】
さらに、第１の光信号を相関符号Ｃの＋１もしくは−１に割り当て、前記第２の光信号を相関符号Ｃの−１もしくは＋１に割り当て、ビットごとの間隔τｄが、τｄ≧１／Δｆｂを満たす相関符号Ｃとビットを反転した符号Ｃ＾とを第１の光として用いる。また、２種類の相関符号Ａ，Ｂとそれらのビットを反転した符号Ａ＾，Ｂ＾を用いる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、高距離分解能測定を行うためのパルス幅ΔＴのパルス光とは別に、ΔＴよりも長いパルス幅Ｔを有するパルス光を使用する。そして、パルス幅Ｔのパルス光によって励起された音響波（屈折率変調型回折格子）で、パルス幅ΔＴのパルス光も後方に散乱する。このようにして後方に散乱されたパルス幅ΔＴのパルス光は、ブリルアンスペクトルの半値全幅の広がりをΔｆｂ程度にできる。したがって、本発明によれば、従来のＢＯＴＤＡで問題となっていた、パルス幅の狭窄化によって生じる、
（１）ブリルアン利得の低下
（２）ブリルアンスペクトル幅の増加による、ブリルアン周波数シフト測定精度の劣化
を、回避できる。
【００１７】
また、本発明によれば、先行するパルス幅Ｔのパルス光の光波と、それに続くパルス幅ΔＴのパルス光の光波との位相差をπだけずらすことにより、負のブリルアン利得が実現可能である。そこで、正のブリルアン利得と負のブリルアン利得との差分を取ることにより、ブリルアンスペクトル分布を効率良く測定できる。
さらに、本発明よれば、先行するパルス幅Ｔのパルス光の光波と、それに続くパルス幅ΔＴのパルス光の光波との位相差を−π／２およびπ／２だけずらすことにより、ブリルアン周波数シフトの周波数で利得がゼロとなり、かつ、その周波数の近傍で信号の大きさが急激に変化するブリルアンスペクトルを得ることが可能となった。その結果、ブリルアン周波数シフトの測定精度が向上できる。
【００１８】
したがって、本発明によれば、従来のＢＯＴＤＡでは実現が困難であった１ｍ以下の距離分解能でのブリルアンスペクトル分布やブリルアン周波数シフト分布の測定が、高効率かつ高精度に可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、説明の重複を避けるため同じ機能を有する構成部には同一の番号を付与し、説明を省略する。
本発明の実施形態の説明の前に、本発明の原理について詳しく説明する。本発明では、第１の光としてパルス幅の広いパルス光を含んだ２種類の光信号を使用する。本発明で使用する２種類の光信号の一例を図３に示す。図３（ａ）は、第２の光信号ｏｂ２の第２のパルス光の振幅ｏｐ２２が０（無信号光）の例である。図３（ｂ）は、第１の光信号ｏｂ１の第１のパルス光ｏｐ１１の光波の位相と第２のパルス光ｏｐ１２の光波の位相とを同相とし、第２の光信号ｏｂ２の第１のパルス光ｏｐ２１の光波の位相と第２のパルス光ｏｐ２２の光波の位相とを逆相とする例である。図３（ｃ）は、第１の光信号ｏｂ１の第２のパルス光ｏｐ１２の光波の位相が、第１のパルス光ｏｐ１１の光波の位相と−π／２異なるものとし、第２の光信号ｏｂ２の第２のパルス光ｏｐ２２の光波の位相が、第１のパルス光ｏｐ２１の光波の位相とπ／２異なるものとする例である。以下に、例ごとの原理を説明する。
［原理１］
図３（ａ）の例では、本発明の第１の測定手順で使用する光信号を、パルス幅Ｔのパルス光ｏｐ１１とパルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ１２で構成する光信号ｏｂ１とする。パルス光ｏｐ１１の立ち下がりエッジから、パルス光ｏｐ１２の立ち上がりエッジまでの遅延時間をτとする。また、第２の測定手順で使用する光信号を、パルス幅Ｔのパルス光ｏｐ２１と無信号光（ｏｐ２２）で構成する光信号ｏｂ２とする。パルス光ｏｐ２１は、パルス光ｏｐ１１と同一である。
【００２０】
ここで、第１のパルス光ｏｐ１１と第２のパルス光ｏｐ１２とは、Ｔ ＞ΔＴかつ０≦τ≦１／Δｆｂを満足する。τ≦１／Δｆｂとするのは、τをこの程度短くすれば、第１のパルス光ｏｐ１１（パルス幅Ｔ）によって生じた非線形効果が残存しているからである。第２のパルス光ｏｐ１２（パルス幅ΔＴ）単独で測定を行う場合には、ブリルアンスペクトルの半値全幅の広がりは、上述のようにΔｆｂ+（１／ΔＴ）になる。しかし、第１のパルス光ｏｐ１１の立下りからτ≦１／Δｆｂの間に第２のパルス光ｏｐ１２を送れば、第１のパルス光ｏｐ１１によって生じた非線形効果によって、第２のパルス光ｏｐ１２のブリルアンスペクトルの半値全幅の広がりは、Δｆｂ程度にできる。そして、第１の測定手段での結果と第２の測定手段の結果の差を求めることで、両者の差分であるパルス光ｏｐ１２による測定結果が得られる。したがって、パルス幅の狭いパルス光での測定が可能となり、距離分解能の向上が図れる。
【００２１】
第１の測定手順では、第１の光として、光信号ｏｂ１を使用する。そして、ブリルアンスペクトルを、第１の光が光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数Ｐ１（Δｆ，ｔ）、として測定する。第２の測定手順では、第１の光として、光信号ｏｂ２を使用する。そして、ブリルアンスペクトルを、第１の光が光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数、Ｐ２（Δｆ，ｔ）、として測定する。そして、
ΔP12(Δf,t) =  P1(Δf,t) - P2(Δf,t)    （６）
を求める。
【００２２】
式（６）左辺は、第１の測定手順によるブリルアンスペクトル分布測定結果から第２の測定手順によるブリルアンスペクトル分布測定結果を差し引いたものである。この引き算により、両測定結果に共通に含まれる、パルス幅Ｔのパルス光によるブリルアンスペクトル分布測定結果は差し引かれて無くなることから、式（６）左辺のΔＰ１２（Δｆ，ｔ）は、第１の光信号ｏｂ１の後半部に位置し、パルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ１２により測定された、光ファイバのブリルアンスペクトル分布を表している。
実際、第２の光の電界強度をＥＣＷ、第１のパルス光ｏｐ１１によってブリルアン光増幅された第２の光の電界強度の変化分をｅ１、第２のパルス光ｏｐ１２によってブリルアン光増幅された第２の光の電界強度の変化分をｅ２とすると、第１の測定手順および第２の測定手順において測定されるそれぞれの第２の光のパワーの変化分、Ｐ１（Δｆ，ｔ）および Ｐ２（Δｆ，ｔ）と、その差分は、次式で与えられる。ただし、このとき、電界強度の絶対値の自乗が光パワーとなるように、電界強度の振幅を規格化してあるものとした。また、|Ecw|>>|e1|, |e2| とした。
【００２３】
P1(Δf,t)=|Ecw+e1+e2|2-|Ecw|2=2Re{Ecwe1*+Ecwe2*}+|e2|2       （７）
P2(Δf,t)=|Ecw+e2|2-|Ecw|2=2Re{Ecwe1*}+|e2|2          （８）
ΔP12(Δf,t)= P1(Δf,t) - P2(Δf,t)=2Re{Ecwe2*}        （９）
ここで、Re{ }は実部を示す。また、*は複素共役を示す。2Re{Ecwe2*}が、パルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ１２による測定すべき信号パワーであるので、確かに、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）から、光ファイバのブリルアンスペクトル分布が測定されることが分かる。
また、そのときの距離分解能Δｚは、従来のＢＯＴＤＡの場合から分かるように、
Δz =vΔT/2        （１０）
となる。ここで、ｖは光ファイバ中の光速である。
【００２４】
以上の測定原理を、図４に示したブリルアン周波数シフト分布を使用して、より具体的に説明する。被測定光ファイバのブリルアン周波数シフトが、区間Ｄ１とＤ２ではｆｂ０であり、［ｚ, ｚ＋Δｚ］の局所的な区間Ｄｍではｆｂｍ（＞ｆｂ０）に増加しているとする。ここで、区間Ｄｍの長さΔｚは、式（１０）で与えられる本発明の距離分解能に一致しているとする。また、前記第１の測定手順で使用する、パルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ１２が、前記区間Ｄｍで第２の光（ＣＷ光）をブリルアン光増幅するタイミングを考える。このとき、パルス幅がＴのパルス光ｏｐ１１は、区間Ｄ２で第２の光（ＣＷ光）をブリルアン光増幅する。また、ブリルアン光増幅されたこれらの第２の光を検出するときの遅延時間をｔｍとすると、第１の光と第２の光の周波数差Δｆを変化させながら、第１の測定手順で測定されるブリルアンスペクトルは、前出の関数を使用してＰ１（Δｆ，ｔｍ）で与えられる。これを模式的に表したものを図５（ａ）に示す。光信号ｏｂ１は、区間Ｄｍと区間Ｄ２の両方でブリルアン光増幅するため、ブリルアンスペクトルは周波数ｆｂｍとｆｂ０の２箇所でピークを有するものとなる。
【００２５】
次に、第２の測定手順で、第１の測定手順と同一のタイミングｔ＝ｔｍで測定されるブリルアンスペクトルについて考える。このとき、第２の測定手順で使用するパルス幅Ｔのパルス光ｏｐ２１は、すべて、区間Ｄ２での第２の光（ＣＷ光）をブリルアン光増幅する。したがって、第２の測定手順で測定されるブリルアンスペクトルは、前出の関数を使用してＰ２（Δｆ，ｔｍ）で与えられ、図５（ｂ）に示したように、周波数ｆｂ０でのみピークを示す。
以上の第１の測定手順の測定結果から第２の測定手順の測定結果を引いたものは、
ΔP12(Δf,tm) =  P1(Δf,tm) - P2(Δf,tm)        （１１）
となり、図５（ｃ）に示したように、区間Ｄｍのブリルアンスペクトルを与える。すなわち、このような２つの測定手順を踏むことにより、光信号ｏｂ１に含まれるパルス光ｏｐ１２のパルス幅ΔＴで決まる距離分解能で、ブリルアンスペクトルが測定可能となる。
【００２６】
なお、上述の説明において、遅延時間ｔｍは、第１の光である光信号ｏｂ１に含まれるパルス光ｏｐ１２が光ファイバに入射したときを基点として計測することにより、式（６）における遅延時間ｔと、測定されるブリルアンスペクトルの位置ｚの関係は、次式で与えられる。
z = vt/2    （１２）
したがって、位置ｚにおけるブリルアンスペクトルは、式（６）のΔＰ１２を使用して表すと、
ΔP12(Δf, 2z/v)   （１３）
となる。
【００２７】
次に、本発明により測定されるブリルアンスペクトルの大きさとスペクトル幅について説明する。ブリルアン光増幅は、次の２つの過程に分解して考えることができる。
（１）ポンプ光とプローブ光の非線形相互作用により、音響波が発生する。
（２）その音響波によって形成された回折格子によりポンプ光が後方に反射される。
通常、上記の２つの過程では、同一のポンプ光が関与する。しかし、本発明で使用するポンプ光である光信号ｏｂ１は、２つのパルス光、ｏｐ１１とｏｐ１２、から構成されているので、パルス光ｏｐ１１によって発生した音響波（すなわち回折格子）によって、パルス光ｏｐ１２が後方に散乱されると解される。実際、音響波の速度は光に比べると大変遅いので、パルス光ｏｐ１１が通過した後も、音響波が減衰する時間である、およそ、１／Δｆｂの間、パルス光ｏｐ１１による音響波は、ほぼその場所にとどまっているといえる。本発明では、パルス光ｏｐ１１の立ち下りエッジから、パルス光ｏｐ１２の立ち上がりエッジまでの遅延時間τを、０≦τ≦１／Δｆｂとしているので、パルス光ｏｐ１２がそこに到来したときにもまだパルス光ｏｐ１１による回折格子ｇ１が存在しており、パルス光ｏｐ１２は回折格子ｇ１によって後方に散乱される。もちろん、パルス光ｏｐ１２は、それ自身によって形成された回折格子ｇ２によっても後方に散乱される。しかしながら、本発明では、Ｔ＞ΔＴとしているため、回折格子ｇ１の方が回折格子ｇ２よりも屈折率変調度が大きく、散乱効率も高い。すなわち、本発明におけるパルス光ｏｐ１２の散乱によるブリルアン光増幅の特性は、パルス幅Ｔのパルス光ｏｐ１１によって主に決定され、そのブリルアンスペクトルは、式（４）にΔｆＬ＝１／Ｔを代入した次式となる。
【００２８】
S(Δf, fb) = S0(Δfb)(Δfb+(1/T)) / { 4(Δf−fb)2 + (Δfb+(1/T))2 }  （１４）
したがって、Δｆ＝ｆｂのときブリルアン利得は最大値をとり、その値は、
S0(Δfb)/ (Δfb+(1/T))となる。この値は、従来のＢＯＴＤＡで狭いパルス幅ΔＴのパルス光のみを使用して測定したときのブリルアン利得のピーク値、S0(Δfb)/ (Δfb+(1/ΔT))、と比べて、(Δfb+(1/ΔT)) / (Δfb+(1/T))倍に改善されている。
また、式（１４）から分かるように、本発明で測定されるブリルアンスペクトル幅は、      Δfb+(1/T)となる。この値は、従来のＢＯＴＤＡで狭いパルス幅ΔTのパルス光のみを使用して測定したときのブリルアンスペクトル幅、Δfb+(1/ΔT)、と比べて狭い。
【００２９】
したがって、従来のＢＯＴＤＡで問題となっていた、高距離分解能測定を行う際の特性劣化、すなわち、
（１）ブリルアン利得の低下
（２）ブリルアンスペクトル幅の増加による、ブリルアン周波数シフト測定精度の劣化
を、本発明により回避することが可能となる。なお、式（１４）から分かるように、
1/T << Δfb         （１５）
とすることにより、ブリルアン利得のピーク値は、第１の光にＣＷ光を使用したときと同じく大きな値Ｓ０となり、また、ブリルアンスペクトル幅も、第１の光にＣＷ光を使用したときと同じく狭い値Δｆｂとなるので、Ｔは長いほど良い。しかし、Ｔを長くすることにより、式（６）の右辺で差し引くパワー成分、Ｐ２（Δｆ，ｔ）、が、本来の測定に必要なパワー成分ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）、に比べて非常に大きくなってしまう。また、Ｔを１／Δｆｂ程度以上長くしても、上述の音響波の減衰のため、音響波の成長は顕著でなくなる。そこで、実際には、測定系のダイナミックレンジを考慮し、Ｔは、１／Δｆｂ程度が好ましい。
［原理２］
図３（ｂ）の例では、本発明の第１の測定手順で使用する光信号を、パルス幅Ｔのパルス光ｏｐ１１とパルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ１２で構成する光信号ｏｂ１とする。パルス光ｏｐ１１の立ち下がりエッジから、パルス光ｏｐ１２の立ち上がりエッジまでの遅延時間をτとする。ただし、パルス光ｏｐ１１の光波と、パルス光ｏｐ１２の光波との位相は同相とする。また、第２の測定手順で使用する光信号を、パルス幅Ｔのパルス光ｏｐ２１とパルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ２２で構成する光信号ｏｂ２とする。パルス光ｏｐ１１の立ち下がりエッジから、パルス光ｏｐ１２の立ち上がりエッジまでの遅延時間も、第１の測定手順のときと同一のτとする。また、Ｔ＞ΔＴであるとする。ただし、パルス光ｏｐ２１の光波と、パルス光ｏｐ２２の光波との位相は、図３（ｂ）に示すようにπだけ異なるものとする。すなわち逆相関係になるようにする。
【００３０】
そして、第１の測定手順では、ブリルアンスペクトルを、光信号ｏｂ１が被測定光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数、Ｐ１（Δｆ，ｔ）、として測定する。
また、第２の測定手順では、ブリルアンスペクトルを、パルス光ｏｂ２が被測定光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数、Ｐ２（Δｆ，ｔ）、として測定する。
さらに、
ΔP12(Δf,t) =  P1(Δf,t) - P2(Δf,t)    （１６）
を求める。
【００３１】
以上の説明から分かるように、先の図３（ａ）に示した光信号の組み合わせを使用したときと同様に、光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２では、前半部のパルス光、すなわちパルス光ｏｐ１１とパルス光ｏｐ２１は同一なので、式（１６）に示した引き算により、この部分によるブリルアンスペクトル分布は差し引かれて無くなる。よって、式（１６）のΔＰ１２（Δｆ，ｔ）は、パルス光ｏｐ１２により測定された光ファイバのブリルアンスペクトル分布から、パルス光ｏｐ２２により測定された光ファイバのブリルアンスペクトル分布を差し引いたものとなる。
【００３２】
実際、第２の光の電界強度をＥｃｗ、パルス光ｏｐ１１、ｏｐ１２、ｏｐ２１、ｏｐ２２によってブリルアン光増幅された第２の光の電界強度の変化分を、それぞれ、ｅ１、ｅ２、ｅ３＝ｅ１、ｅ４＝−ｅ２、とすると、第１の測定手順および第２の測定手順において測定されるそれぞれの第２の光のパワーの変化分、Ｐ１（Δｆ，ｔ）および Ｐ２（Δｆ，ｔ）とその差分は、次式で与えられる。ただし、このとき、第１の実施例の説明のときと同じ仮定と近似を使用した。
P1(Δf,t)=|Ecw+e1+e2|2-|Ecw|2=2Re{Ecwe1*+Ecwe2*}+|e2|2       （１７）
P2(Δf,t)=|Ecw-e1+e2|2-|Ecw|2=2Re{Ecwe1*-Ecwe2*}+|e2|2       （１８）
ΔP12(Δf,t)= P1(Δf,t) - P2(Δf,t)=4Re{Ecwe2*}        （１９）
式（１７）と式（１８）のｅ２の符号が逆転しているが、この理由はのちほど詳細に説明する。4Re{Ecwe2*}が、パルス幅ΔＴのパルス光、ｏｐ１２とｏｐ２２、による測定すべき信号パワーであるので、確かに、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）から、光ファイバのブリルアンスペクトル分布が測定されることが分かる。
【００３３】
そのときの、距離分解能Δｚは、図３（ａ）に示したパルス光を使用したときと同様に考えて、式（１０）で与えられる。また、遅延時間も、パルス幅ΔＴのパルス光、ｏｐ１２とｏｐ２２、が被測定光ファイバに入射した時刻を基準とすることにより、位置ｚでのブリルアンスペクトルは、式（１６）のΔＰ１２を使用して、
ΔP12(Δf, 2z/v)                 （２０）
と表せる。
パルス光ｏｐ１２により測定された、光ファイバのブリルアンスペクトルは、先の図３（ａ）に示したパルス光を使用したときと同じであることから、式（１４）で与えられる。一方、パルス光ｏｐ２２により測定された、光ファイバのブリルアンスペクトルは、式（１４）の極性を反転したものとなる。すなわち、負の利得となる。これを模式的に、図６（ａ）に示す。図６（ａ）の破線が、パルス光ｏｐ１２により測定される正のブリルアン利得スペクトルを示し、一点鎖線が、パルス光ｏｐ２２により測定される負のブリルアン利得スペクトルを示す。このように、本発明で、負のブリルアン利得を実現可能な理由は次の通りである。
【００３４】
パルス光ｏｐ２２によるブリルアン利得は、先に説明したように、主に、パルス光ｏｐ２１とＣＷ光である第２の光との非線形相互作用により形成された屈折率変調型回折格子（これをｇ１とする）により、パルス光ｏｐ２２が後方に散乱され、その散乱光が、第２の光（ＣＷ光）と位相を揃えて重なることによって発生していると考えられる。この、屈折率変調型回折格子ｇ１は、およそ１／Δｆｂの時間だけ、近似的にその場所に持続して存在するため、パルス光ｏｐ２２は、パルス光ｏｐ１１よりも遅れて伝搬するにもかかわらず、上記屈折率変調型回折格子ｇ１により後方に散乱される。ここで、パルス光ｏｐ２２の光波の位相は、パルス光ｏｐ２１の光波の位相に比べてπだけずれているため、パルス光ｏｐ２２が、パルス光ｏｐ２１による上記の屈折率変調型回折格子ｇ１により後方に散乱された光は、第２の光であるＣＷ光と逆極性で重なることになる。すなわち、パルス光ｏｐ２２に対して、負のブリルアン利得が発生する。また、パルス光ｏｐ２２とＣＷ光である第２の光との非線形相互作用により、屈折率変調型回折格子（これをｇ２とする）も形成される。この回折格子ｇ２により、パルス光ｏｐ２２自身が後方に散乱された光は、第２の光と位相を揃えて重なる。したがって、この場合は正の利得が発生する。
【００３５】
図６（ｂ）に、回折格子ｇ１による負の利得を破線で、回折格子ｇ２による正の利得を一点鎖線で表す。また、これらの二つの利得を合わせたものを実線で示す。Ｔ  ＞ ΔＴとすることにより、回折格子ｇ２の屈折率変化幅は、回折格子ｇ１のそれよりも小さくなる。すなわち、散乱量は屈折率変化幅に比例することから、上記正の利得の絶対値は、上記負の利得の絶対値よりも小さくすることができる。また、好ましくは、Ｔ  ＞＞ΔＴとすることにより、この正の利得は実質上無視することができる。
したがって、図３（ｂ）の光信号を使用した場合、式（１６）で得られるブリルアン利得スペクトルは、図６（ａ）の実線で示したように、図３（ａ）のパルス光を使用した場合の２倍の値が得られる。その結果、より高精度、高速な測定が可能となる。
【００３６】
図７は、図３（ｂ）の光信号を使用し、図４に示した被測定光ファイバを上述のタイミングｔ＝ｔｍで測定したときの、ブリルアンスペクトルを示したものである。第１の測定手順および第２の測定手順におけるスペクトルが、それぞれ、図７（ａ）および図７（ｂ）に示してある。また、それらの差分を図７（ｃ）に示してある。図３（ａ）の光信号を使用した場合（図５）とくらべ、区間Ｄｍにおけるブリルアンスペクトルが２倍の大きさで測定されることがわかる。
［原理３］
図３（ｃ）の例で使用する光信号の光強度波形は、前述した図３（ｂ）のものとそれぞれ全く同一である。両者の違いは、パルス幅ΔＴの第２のパルス光、ｏｐ１２とｏｐ２２の位相にある。図３（ｃ）の場合、第１の測定手順で使用する光信号に含まれるパルス光ｏｐ１２の光波の位相は、パルス光ｏｐ１１の光波の位相とくらべ、−π／２ だけシフトしている。また、第２の測定手順で使用する光信号に含まれるパルス光ｏｐ２２の光波の位相は、パルス光ｏｐ２１の光波の位相とくらべ、π／２ だけシフトしている。
【００３７】
第１の測定手順では、ブリルアンスペクトルを、パルス光ｏｐ１２が被測定光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数、Ｐ１（Δｆ，ｔ）、として測定する。
第２の測定手順では、ブリルアンスペクトルを、パルス光ｏｐ２２が被測定光ファイバに入射してからの遅延時間ｔの関数、Ｐ２（Δｆ，ｔ）、として測定する。
さらに、
ΔP12(Δf,t) =  P1(Δf,t) - P2(Δf,t)    （２１）
を求める。
【００３８】
以上の説明から分かるように、先の図３（ｂ）に示した光信号の組み合わせを使用したときと同様に、光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２において、前半部のパルス光、すなわちパルス光ｏｐ１１とパルス光ｏｐ２１は同一であるので、式（２１）に示した引き算により、この部分によるブリルアンスペクトル分布は差し引かれて無くなる。よって、式（２１）のΔＰ１２（Δｆ，ｔ）は、パルス光ｏｐ１２により測定された、光ファイバのブリルアンスペクトル分布から、パルス光ｏｐ２２により測定された、光ファイバのブリルアンスペクトル分布を差し引いたものとなる。
【００３９】
そのときの、距離分解能Δｚもこれまでの例と同様に、遅延時間を、パルス幅ΔＴのパルス光、ｏｐ１２とｏｐ２２、が被測定光ファイバに入射した時刻を基準として計算する。位置ｚにおけるブリルアンスペクトルは、式（２１）のΔＰ１２を使用して、
ΔP12(Δf, 2z/v)                 （２２）
と表せる。
パルス光ｏｐ１２（ｏｐ２２）の位相は、パルス光ｏｐ１１（ｏｐ２１）にくらべ、−π／２（π／２）だけシフトしている。そのため、パルス光ｏｐ１２（ｏｐ２２）によって励起された音響波のうち、パルス光ｏｐ１１（ｏｐ２１）の位相より、同じく−π／２（π／２）だけ位相がシフトしている音響波成分とパルス光ｏｐ１２（ｏｐ２２）は位相整合がとれ、後方に散乱される。この散乱光のスペクトルを解析したところ、近似的に次式で与えられることが分かった。
【００４０】
S(Δf, fb) = S0Δfb(Δf-fb) / { 4(Δf−fb)2 + (Δfb+(1/T))2}    （２３）
同様にして第２の測定手順での測定では、式（２３）の極性を反転したスペクトルが得られることが導かれる。図８にこれらのスペクトルを、それぞれ、破線（ｏｐ１２に対応）と一点鎖線（ｏｐ２２に対応）で示す。また、式（２１）で表わされるそれらの差分のスペクトルを実線で示す。式（２３）および図８から、これら３つのスペクトルのいずれかと、ゼロレベルとの交点の周波数を求めることにより、ブリルアン周波数シフトｆｂを測定可能であることが分かる。またその交点付近のスペクトル曲線の傾きは大きいことから、ブリルアン周波数シフトを精度良く求めることが可能となる。
【００４１】
以上の説明は、パルス光ｏｐ１１（またはｏｐ２１）によって励起された音響波によるパルス光ｏｐ１２（またはｏｐ２２）の後方散乱に関するものであった。もちろん、パルス光ｏｐ１２やｏｐ２２と、ＣＷ光である第２の光との非線形相互作用により励起された音響波による後方散乱光も発生する。しかしこれは、第１の測定手順のときも、第２の測定手順のときも同じ正の利得による散乱となるため、両者は式（２１）の引き算によりキャンセルされ、最終的な測定値、ΔＰ１２には含まれない。さらに、パルス光ｏｐ１１自身が後方に散乱されることによるブリルアン光増幅信号も、第１の測定手順のときも、第２の測定手順のときも同じ正の信号となる。したがって、図９に示したように、これまでの例と同様、式（２１）の引き算により、パルス光ｏｐ１１自身とパルス光ｏｐ２１自身が後方に散乱されることによるブリルアン光増幅信号もキャンセルされる。以上の説明から分かるように、図３(c)の信号光を使用することにより、誤差信号はすべて式（２１）の引き算によりキャンセルされるため、パルス幅ΔＴで決まる距離分解能で、ブリルアン周波数シフト分布を、非常に高精度に測定可能となる。
【００４２】
図９は、図３（ｃ）の光信号を使用し、図４に示した被測定光ファイバを上述のタイミングｔ＝ｔｍで測定したときの、ブリルアンスペクトルを示したものである。第１の測定手順および第２の測定手順におけるスペクトルが、それぞれ、図９（ａ）および図９（ｂ）に示す。また、それらの差分を図９（ｃ）に示す。これまでの本発明の例と同様に、式（２１）による引き算により、誤差信号はすべてキャンセルされ、着目した区間Ｄｍのスペクトルのみが測定される様子が分かる。
なお、図３（ｃ）の信号光を使用したときに得られるスペクトルの信号強度の、最大値と最小値の差は、前述の、図３（ｂ）の信号光を使用した場合の最大信号強度と変わらない。また、最大値と最小値をとるときの周波数差は、Ｔ≧１／Δｆｂのときには、ブリルアンスペクトル幅Δｆｂとほぼ一致する。したがって、従来のＢＯＴＤＡで問題となっていた、高距離分解能測定を行う際の特性劣化、すなわち、
（１）ブリルアン利得の低下
（２）ブリルアンスペクトル幅の増加による、ブリルアン周波数シフト測定精度の劣化
を、本発明により回避することが可能となる。
［第１実施形態］
図１０に本発明の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の機能構成を示す。図２に示した従来のＢＯＴＤＡとの違いは、光信号発生部２００と信号処理部９である。信号処理部２００のパルス信号発生器１２０は、図３（ａ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２を生成する光信号生成手段１２１を有している。この光信号生成手段１２１を有している点が、図３の従来のＢＯＴＤＡの光信号発生部８００のパルス信号発生器１２と異なる点である。なお、パルス信号発生器１２０の光信号生成手段１２１以外の構成手段は、記載を省略しているが、従来技術と同じであり、図２のパルス信号発生器１２と同じである。信号処理部９は、原理１で示した第１の測定手順と第２の測定手順の測定結果Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）（光信号ｏｂ１とｏｂ２に対する第２の光のパワーの測定結果）を記録しておく検出光記録手段９１と、検出光記録手段９１に記録された第１の測定手順と第２の測定手順の測定結果Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）の差分演算Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を行う差分演算手段９２を有している。検出光記録手段９１と差分演算手段９２を信号処理部９が有していることが、図２の信号処理部９００との違いである。なお、図１０の信号処理部９では、差分演算の結果から、光ファイバの物性とその空間的分布に関する情報を出力する処理や、光ファイバに加わった応力による歪みや、光ファイバの置かれた環境における温度などの空間的分布などに関する情報を出力する処理を行う構成手段は省略しているが、従来の技術と同じであり、図２の信号処理部９００と同じ構成手段を有している。
【００４３】
図１１に、本発明のＢＯＴＤＡの処理フローを示す。
ステップＳ１００（光生成ステップ）
光源１は、周波数がｆ１の光を出力する（Ｓ１）。光分岐器５は、第１の光と第２の光を得るために分岐する（Ｓ５）。この光生成ステップは、従来のＢＯＴＤＡと同じである。
ステップＳ２００（光信号ステップ）
パルス信号発生器１２０の光信号生成手段１２１は、図３(a)に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２に対応した信号を生成する（Ｓ１２１）。パルス信号発生器１２０は、光信号生成手段１２１からの信号から、光強度変調器１０を制御するパルス信号を生成し、出力する（Ｓ１２２）。ステップＳ５で分岐された一方の光は、第１の光用として、光強度変調器１０に入力される。光強度変調器１０は、パルス信号発生器１２０からのパルス信号にしたがって光分岐器５からの光を変調し、光信号ｏｂ１とｏｂ２を得る（Ｓ１０）。光信号ｏｂ１は、前述のようにパルス幅Ｔのパルス光ｏｐ１１と、パルス幅ΔＴ（＜Ｔ）のパルス光ｏｐ１２から構成される。また、光信号ｏｂ２は、パルス光ｏｐ１１と同一のパルス幅Ｔを有するパルス光ｏｐ２１と無信号光（図３（ａ）では破線で示した）で構成される。パルス光ｏｐ１１の立ち下がりエッジから、パルス光ｏｐ１２の立ち上がりエッジまでの遅延時間τは、０≦τ≦１／Δｆｂである。この光信号ｏｂ１またはｏｂ２は、光分岐器６と接続器４１を介して、被測定光ファイバ４に、周波数がｆ１の第１の光として入射される。
【００４４】
ステップＳ３００（光シフトステップ）
高周波発生器３３では、第２の光の周波数をｆｍ変化させるための高周波信号を生成する（Ｓ３３）。なお、周波数をｆｍは被測定光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂ程度の周波数である。光強度変調器３２へは、高周波発生器３３で発生した高周波信号と光分岐器５によって分岐された光が入力される。光強度変調器３２は、光の周波数をｆｍ変化させる（Ｓ３２）。被測定光ファイバ４が石英ガラスファイバで、光の波長が１．５５μｍの場合には、ｆｂの値はおよそ１１ＧＨｚであるので、光強度変調器３２には、高周波変調特性に優れた性能が求められる。これらの処理は、従来のＢＯＴＤＡと同じである。
【００４５】
光強度変調器３２の出力光のスペクトルは、図１２（ａ）に示すように、中央のキャリア成分とその両側に周波数がｆｍだけ離れた側帯波とからなるが、第２の光として有効な成分は、低周波側の側帯波（ｆ２＝ｆ１−ｆｍ）である。この第２の光を、接続器４２を介して被測定光ファイバ４に、他のファイバ端から入射する。このようにして、前記第１の光と前記第２の光は、被測定光ファイバ４中で対向して伝搬する。第２の光は、第１の光が入射されたファイバ端方向に伝搬し、被測定光ファイバ４を出射したのち、光分岐器６により光フィルタ７の方向に導かれる。光フィルタ７は、周波数がｆ２＝ｆ１−ｆｍである第２の光以外の周波数の成分を遮断し、第２の光を出力する。
【００４６】
高周波発生器３３の出力信号の周波数、すなわち、光強度変調器３２に入力される光の変調周波数ｆｍを変化させ、第１の光と第２の光の周波数差Δｆ＝ｆ１−ｆ２＝ ｆ１−（ｆ１−ｆｍ）＝ｆｍが被測定光ファイバ４のブリルアン周波数シフトｆｂに一致したとする。このとき、第２の光は第１の光である光信号によりブリルアン光増幅される。
ステップＳ８（光検出ステップ）
光フィルタ７から出力された第２の光は光検出器８により電気信号に変換され、その電気信号は、信号処理装置９に導かれる（Ｓ８）。この処理は従来のＢＯＴＤＡと同じである。
【００４７】
ステップＳ９（信号処理ステップ）
信号処理装置９では、信号の増幅、Ａ／Ｄ変換、第１の光であるパルス光と同期をとった信号のＳ／Ｎを改善するための平均化処理などを行い、光信号ｏｂ１とｏｂ２とに対する第２の光のパワーＰ１（ｆｍ，ｔ）とＰ２（ｆｍ，ｔ）を測定する。測定された結果は、いったん検出光記録手段９１に記録される（Ｓ９１）。ステップＳ１からステップＳ９１までの処理を以下のように繰り返すことで、Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）を得る。すなわち、光周波数変換部３００が、第１の光と第２の光の周波数差Δｆを、まず被測定光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂに近い値であるΔｆＳ１に設定する。光信号発生部２００は、第１の測定手順で、図３（ａ）に示した光信号ｏｂ１を発生させる。光検出部８と信号処理部９とは、ブリルアン利得の時間波形Ｐ１（ΔｆＳ１，ｔ）を測定する。また、光信号発生部２００は、第２の測定手順で、光強度変調器１０により、図３（ａ）に示した光信号ｏｂ２を発生させ、光検出部８と信号処理部９とは、ブリルアン利得の時間波形Ｐ２（ΔｆＳ１，ｔ）を測定する。この測定を、ΔｆをΔｆＳ１から少しずつΔｆＳ２、ΔｆＳ３、ΔｆＳ４、・・・のように変化させて行うことにより、ブリルアンスペクトル分布Ｐ１（Δｆ，ｔ）およびＰ２（Δｆ，ｔ）を得る。
【００４８】
信号処理装置９の差分演算手段９２は、この２つのブリルアンスペクトル分布Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）から、最終的なブリルアンスペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を得る（Ｓ９２）。ひずみや温度の分布測定に必要なブリルアン周波数シフトは、測定したブリルアンスペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）のピーク周波数、または、中心周波数の分布として、信号処理装置９を使用して求める。このようにして、前述した本発明の測定原理により、ブリルアンスペクトル分布、または、ブリルアン周波数シフト分布を、距離分解能Δｚ＝ｖΔＴ／２、で測定できる。
【００４９】
なお、上記のブリルアン利得の時間波形Ｐ１（ΔｆＳｋ，ｔ）とＰ２（ΔｆＳｋ，ｔ）、（ｋ＝１，２，３，・・・）の測定をそれぞれ１回行うだけでは、通常、十分良好なＳ／Ｎが得られないため、それぞれ多数回の測定を繰り返し、平均化処理をして、Ｐ１（ΔｆＳｋ，ｔ）とＰ２（ΔｆＳｋ，ｔ）、（ｋ＝１，２，３，・・・）を求めることが好ましい。また、その平均化処理を行うにあたり、前述したように、Ｐ１（ΔｆＳｋ，ｔ）とＰ２（ΔｆＳｋ，ｔ）には共通に含まれるスペクトルパワー成分が多いため、それらを差し引いた、ΔＰ１２（ΔｆＳｋ，ｔ） =  Ｐ１（ΔｆＳｋ，ｔ）−Ｐ２（ΔｆＳｋ，ｔ）、（ｋ＝１，２，３，・・・）の平均化処理を行う方が、信号処理装置９のダイナミックレンジの観点から好ましい。
［変形例１］
本変形例は、図３（ｂ）に示した光信号を用いる場合である。図１３に第１実施形態の変形例である光ファイバのブリルアン周波数シフトの測定装置を示す。図１３と図１０に示したＢＯＴＤＡとの違いは、光信号発生部２００’に光位相変調器１１を追加し、それを光強度変調器１０と組み合わせて制御するようにパルス信号発生器１３０を変更した点である。その他の構成は、本発明の第１の実施形態と同じである。光位相変調器１１には、リチウムニオベート結晶などを使用した電界効果型光変調器が適している。
【００５０】
本変形例の動作は、第１実施形態とほぼ同じであり、その違いは、第２の測定手順で使用する光信号ｏｂ２の発生方法にある。光信号生成手段１３１は、図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成するための信号を生成する（Ｓ１３１）。パルス信号発生器１３０は、光強度変調器１０と光位相変調器１１とを連携して制御するためのパルス信号を生成する（Ｓ１３２）。変形例では、第１の測定手順のときだけでなく、第２の測定手順でも、光強度変調器１０によってパルス幅Ｔのパルス光ｏｐ２１と、パルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ２２を得る（Ｓ１０）。パルス光ｏｐ２１は、第１の測定手順で使用するパルス光ｏｐ１１と、そのパワーやパルス幅で同一である。パルス光ｏｐ２２は、第１の測定手順で使用するパルス光ｏｐ１２と、そのパワーやパルス幅で同一である。さらに、パルス光ｏｐ２１と、パルス光ｏｐ２２の時間的相対位置は、パルス光ｏｐ１１と、パルス光ｏｐ１２のそれと同一である。ただし、第１の測定手順では、光強度変調器１０の出力光の位相を変調することなく、光位相変調器１１を通過させ、光信号ｏｂ１を得る。一方、第２の測定手順では、光強度変調器１０とタイミングをとった光位相変調器１１によって、光信号ｏｂ２の後半部に位置するパルス幅ΔＴのパルス光ｏｐ２２の位相をπだけシフトさせ、光信号ｏｂ２を得る（Ｓ１１）。このようにして、図３（ｂ）に示す第１の光である２種類の光信号ｏｂ１とｏｂ２を発生させる。図１１中に示したステップＳ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１１が第１実施形態の処理フローと異なる点である。
【００５１】
光信号ｏｂ１を使用して、ブリルアンスペクトル分布Ｐ１（Δｆ，ｔ）を測定し、また、光信号ｏｂ２を使用して、ブリルアンスペクトル分布Ｐ２（Δｆ，ｔ）を測定する。以下、第１実施形態と全く同様に、最終的なブリルアン利得スペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を得る。その際に、第１実施形態のときと同様に、必要に応じて平均化処理を実施する。また、ひずみや温度の分布測定に必要なブリルアン周波数シフトは、求めたブリルアン利得スペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）のピーク周波数、または、中心周波数の分布として、信号処理装置９を使用して求める。このようにして、ブリルアン利得スペクトル分布、または、ブリルアン周波数シフト分布を、距離分解能、Δｚ＝ｖΔＴ／２で測定できる。
【００５２】
なお、前述の説明では、まず光強度変調器１０によりパルス光を得、そのパルス光を光位相変調器１１により位相変調するとした。しかし、この順番は逆であってもよく、まず光位相変調器１１により位相変調し、そのＣＷ出力光を光強度変調器１０によりパルス状に切り出しても良い。
［変形例２］
本変形例は、図３（ｃ）に示した光信号を用いる場合である。本変形例も、変形例１と同様に、図１３を使用して説明できる。変形例１との違いは、光位相変調器１１の制御方法であり、そのためにパルス信号発生器１４０が異なる。光信号生成手段１４１は、図３（ｃ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成するための信号を生成する（Ｓ１４１）。パルス信号発生器１４０は、光強度変調器１０と光位相変調器１１とを連携して制御するためのパルス信号を生成する（Ｓ１４２）。本変形例は、第１の測定手順で、光強度変調器１０と光位相変調器１１を使用して、図３（ｃ）に示す光信号ｏｂ１（第２のパルス光ｏｐ１２の位相が−π／２シフトした光信号）を得る（Ｓ１２）。また、第２の測定手順では、光強度変調器１０および光位相変調器１１を使用して、図３（ｃ）に示す光信号ｏｂ２（第２のパルス光ｏｐ１２の位相がπ／２シフトした光信号）を得る（Ｓ１２）。このようにして、図３（ｃ）に示す第１の光である２種類の光信号ｏｂ１とｏｂ２を発生させる。図１１中に示したステップＳ１４１、Ｓ１４２、Ｓ１２が変形例１の処理フローと異なる点である。
【００５３】
以下、変形例１と同様に、スペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）を得る。さらに、前述した本発明の測定原理に基づき、信号処理装置９を使用して、スペクトル分布ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）が表すスペクトル曲線とゼロレベルを表す基線との交点から、ブリルアン周波数シフト分布を求める。このときの距離分解能は、Δｚ＝ｖΔＴ／２となる。
なお、前述の説明では、まず光強度変調器１０によりパルス光を得、そのパルス光を光位相変調器１１により位相変調するとした。しかし、この順番は逆であってもよく、まず光位相変調器１１により位相変調し、そのＣＷ出力光を光強度変調器１０によりパルス状に切り出しても良い。
［変形例３］
本変形例を含め、以下の変形例（変形例３〜１０）は、第１実施形態、変形例１、変形例２の変形や補足的な説明である。
【００５４】
本変形例では、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）の計算方法について補足的に説明する。上述の説明では、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）は、Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）の差分から求めていた。これは、第１の測定手順で使用する光信号に含まれるパルス光ｏｐ１１と第２の測定手順で使用する光信号に含まれるパルス光ｏｐ２１のパワーが等しいという仮定のもとに導かれた式であった。しかし、実際の測定では、パワーの差が生じることが考えられる。そこで、そのパワー差を補正するために、ａ１とａ２を変更可能な重み付き係数として、
ΔP12(Δf,t) = a1 x P1(Δf,t) - a2 x P2(Δf,t)       （２４）
から、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）を計算することが好ましい。パワーの差がないときには、当然のことながら、ａ１＝ａ２≠０である。
［変形例４］
本変形例では、第１の光として使用する光信号ｏｂ１およびｏｂ２を構成する２つのパルス光の遅延時間τについて説明する。遅延時間τが大きいほど、後続のパルス光が出会う、先行するパルス光による音響波の強度が小さくなる。その結果、後続のパルス光を後方に散乱させる効率が低下する。すなわち音響波の有効利用の観点からは、遅延時間τは小さいほど良く、好ましくは、τ＝０である。しかしながら、τ＝０のとき、図３（ｂ）の光信号ｏｂ２では、パルス光ｏｐ２１とｏｐ２２の境界では、位相が過渡的に変化する時間領域が発生する。また、図３（ｃ）の光信号ｏｂ１およびｏｂ２では、パルス光ｏｐ１１とｏｐ１２の境界、およびパルス光ｏｐ２１とｏｐ２２の境界で、位相が過渡的に変化する時間領域が発生する。これはチャーピングと呼ばれる現象であり、このチャーピングが発生する領域では、新たなスペクトルが発生する。またこのスペクトルは、Ｐ１（Δｆ，ｔ）とＰ２（Δｆ，ｔ）の引き算ではキャンセルされないため、測定誤差の原因となる。したがって、光変調器の変調速度が十分でない場合には、このチャーピング領域の光信号の出力パワーをゼロとすることが好ましい。すなわち、若干の遅延時間τを設けることが好ましい。
［変形例５］
本変形例では、２種類の第１の光の光信号を発生させる方法について補足説明する。本発明の図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す２種類の第１の光の光信号ｏｂ１およびｏｂ２を発生させるために、上述の本発明の実施形態では、光強度変調器１０と光位相変調器１１の両方を使用した。しかし、光強度変調器の一種である、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器は、位相変調器の組み合わせで構成されていることから、光強度変調器１０に、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を使用し、なおかつ、それに加える変調信号を工夫することによって、光位相変調器１１を使用せずに、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す光信号ｏｂ１およびｏｂ２を発生させることも可能である。
【００５５】
図１４にマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の構成例を示す。使用するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の２つのアームに、それぞれ、独立の電極が取り付けられているとする。またその電極に、変調のための駆動信号の電圧Ｖ１、Ｖ２がそれぞれ加えられるとする。そのとき、入力光と出力光の電界強度、ＥｉｎとＥｏｕｔは次式で与えられる。
Eout=(Ein/2){exp(jπV1/Vπ)+ exp(jπV２/Vπ)}       （２５）
ここでｊは虚数を示す。また、Ｖπは、マッハツェンダ干渉計の両アームを伝搬する光の位相をπだけ変化させるために必要な電圧である。図３（ｂ）に示す２種類の第１の光の光信号を発生させる電圧の組み合わせ（Ｖ1／Ｖπ、Ｖ２／Ｖπ）は種々あるが、その１つの例を示すと次の通りである。光信号ｏｂ１を発生させるには、（Ｖ1／Ｖπ、Ｖ２／Ｖπ）＝ （１／２，−１／２）→（０，０）→（１／２，−１／２）→（０，０）→（１／２，−１／２）、と変化させればよい。このとき、出力光の電界強度は、Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ＝０→１→０→１→０、となる。一方、光信号ｏｂ２を発生させるには、（Ｖ1／Ｖπ、Ｖ２／Ｖπ）＝（１／２，−１／２）→（０，０）→（１／２，−１／２）→（１，−１）→（１／２，−１／２）、と変化させればよい。実際、このとき、出力光の電界強度は、Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ＝０→１→０→−１→０、となる。
【００５６】
同様に、図３（ｃ）に示す光信号ｏｂ１を発生させるには、（Ｖ1／Ｖπ、Ｖ２／Ｖπ）＝ （１／２，−１／２）→（１／２，１／２）→（１／２，−１／２）→（０，０）→（１／２，−１／２）、と変化させればよい。実際、このとき、出力光の電界強度は、Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ＝０→ｅｘｐ（ｊπ／２）→０→１→０、となる。一方、光信号ｏｂ２を発生させるには、（Ｖ1／Ｖπ、Ｖ２／Ｖπ）＝（１／２，−１／２）→（１／２，１／２）→（１／２，−１／２）→（１，１） →（１／２，−１／２）、と変化させればよい。実際、このとき、出力光の電界強度は、Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ＝０→ｅｘｐ（ｊπ／２）→０→ｅｘｐ（ｊπ）→０、となる。
［変形例６］
本変形例では、第１の光の周波数ｆ１と第２の光の周波数ｆ２の大小関係について説明する。上述した実施形態では、第１の光の周波数ｆ１を第２の光の周波数ｆ２よりも大きくし、ブリルアンスペクトルの測定にブリルアン利得を使用するとして説明した。しかし、その逆に第２の光の周波数ｆ２を、第１の光の周波数ｆ１よりも大きくし、ｆ２−ｆ１を被測定光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂの近くで変化させて測定を行っても良い。ただし、このときには、第２の光のパワーの増加として観測されるブリルアン利得ではなく、第２の光のパワーの減少として観測されるブリルアン損失が測定される。また、このとき、本発明の第２の実施形態などで説明した負のブリルアン利得は、負のブリルアン損失となる。「負のブリルアン損失」とは、損失の極性を反転したものであるから、第２の光のパワーの増加として観測される。このように、ｆ２−ｆ１＞０の場合は、全て、ブリルアン利得をブリルアン損失に置き換えて考えることにより、これまで説明してきた方法および装置により、ブリルアン周波数シフト分布を測定することが可能である。
［変形例７］
本変形例では、図１０および図１３に示した、光強度変調器３２について説明する。光強度変調器には、種々のタイプがあり、これまでに説明した光強度変調器は、図１２（ａ）に示したような、キャリアとその両サイドに変調成分を有する変調光を出力するタイプである。それ以外に、キャリアを抑圧した変調光を出力するタイプ（図１２（ｂ））、単一側波帯出力のタイプ（図１２（ｃ））や、キャリア抑圧・単一側波帯出力のタイプ（図１２（ｄ））などがある。これらの何れのタイプの光強度変調器も本発明に使用可能である。さらに、光位相変調器も側波帯を発生させることから、光位相変調器を光強度変調器３２の代わりに使用することも可能である。
［変形例８］
本変形例では、図１０および図１３に示した、光強度変調器３２と高周波発生器３３とから構成される光周波数変換器３００の配置について説明する。図１０および図１３では、光周波数変換器３００は、第２の光を発生させる光路に配置した。しかし、光周波数変換器３の目的は、第１の光と第２の光の周波数に差を発生させ、その差を光ファイバのブリルアン周波数シフトの近傍で変化させることであるので、光周波数変換器３を第１の光を発生させる光路に配置しても構わない。さらに、第１の光を発生させる光路と、第２の光を発生させる光路の両方に配置しても構わない。
［変形例９］
本変形例では、第１の光と第２の光の発生方法について説明する。上述した実施形態では、光源１の出力光を分岐し、分岐した一方の光から第１の光を、分岐した他方の光から第２の光を得た。しかし、図１に示したＢＯＴＤＡの構成と同様に、光源部１９０が光源１の他に光源２を備え、光源１から第１の光を、光源２から第２の光を得ても構わない。このときには、光周波数変換部３００は不要となる。その代わりに、光源部１９０の両光源１、２の出力光の周波数の差をモニタするなどして、周波数の制御を行う光周波数制御部３９０（図１）を備えることが好ましい。
［変形例１０］
本変形例では、第１の光と第２の光を被測定光ファイバ中で対向伝搬させる方法について説明する。上述の実施形態では、第１の光を被測定光ファイバ４の一方の端から入射し、第２の光を被測定光ファイバ４の他方の端から入射することにより、両光を被測定光ファイバ中で対向伝搬させた。しかし、これは、たとえば、第１の光と第２の光を被測定光ファイバ４の同じ端から入射し、被測定光ファイバ４の他の端に反射器を取り付けることにより実現しても構わない。また、第１の光と第２の光を被測定光ファイバ４の同じ端から入射し、被測定光ファイバ４中で、第２の光が後方レイリー散乱されることを利用して実現しても構わない。
［第２実施形態］
本実施形態では、光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２を元とした相関符号を第１の光として使用する。ます、この方法の測定原理について説明する。
【００５７】
原理
時間領域反射計測において単一パルスの代わりに相関符号（これは、擬似ランダム信号、スペクトラム拡散符号などとも呼ばれる）を使用することにより、測定距離の延長、測定時間の短縮などが図れることは、音響工学、無線工学、光工学の分野で広く知られている。この原理は、単一パルスを使用する場合に比較し、相関符号で変調された信号を使用したほうが、同一の時間で多くのエネルギーを送出可能なことから理解できる。本発明でも、第１の光として、相関符号を使用し、測定距離の延長、測定時間の短縮などを図ることが可能である。
【００５８】
相関符号には、Ｍ系列符号、Ｇｏｌｄ系列符号、Ｇｏｌａｙ符号などがある。いずれの符号も、その元を−１と＋１とすると、その自己相関関数ＣＦ（ｘ）の値は、シフトビットｘがｘ＝０のとき、符号の長さに相当した大きな値をとり、ｘ≠０のときは、非常に小さな値あるいはゼロとなる。したがって、相関符号の反射信号と、元の相関符号との相関をとることにより、反射信号の分布を得ることが可能である。
そこで、本発明では、相関符号Ｃの元＋１を光信号ｏｂ１に割り当て、元−１を光信号ｏｂ２に割り当て、第１の測定手順で使用する第１の光である光信号列ｏｓ１を構成する。さらに、相関符号のビットを反転した符号Ｃ＾に対しても、その元＋１を光信号ｏｂ１に割り当て、元−１を光信号ｏｂ２に割り当て、第２の測定手順で使用する第１の光である光信号列ｏｓ２を構成する。
【００５９】
まず、図３（ａ）に示した光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２を元とした相関符号を使用する場合について説明する。Ｃ＝（１  −１  −１  １ ・・・・・）とした場合、第１の光である光信号列ｏｓ１は、図１５（ａ）に示したようになる。また、Ｃ＾＝（−１  １  １  −１ ・・・・・）に対応した、第１の光である光信号列ｏｓ２は、図１５（ｂ）に示したようになる。これらの光信号列ｏｓ１とｏｓ２を第１の光として測定した信号をそれぞれＰ１（Δｆ，ｔ）およびＰ２（Δｆ，ｔ）とすると、これまで説明した本発明の原理から、第１の光と第２の光の周波数差Δｆをブリルアン周波数シフトｆｂとしたとき、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）は、図１５（ｃ）に示したようになり、相関符号Ｃに対応した信号になる。したがって、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定することが可能となる。
【００６０】
実施形態
本実施形態のＢＯＴＤＡの機能構成例を、図１６に示す。図１０のＢＯＴＤＡとの違いは、相関符号生成手段１２５を備えたことである。その他は図１０と同じである。また、本実施形態のＢＯＴＤＡの処理フローを図１７に示す。図１１の処理フローとの違いは、相関符号生成（Ｓ１２５）が追加されたことである。本実施形態は、第１の測定手順で、パルス信号発生器１２０’の相関符号生成手段１２５によって＋１と−１を元とした相関符号Ｃにしたがった符号を生成する（Ｓ１２５）。また、この符号の＋１にｏｂ１を割り当て、−１にｏｂ２を割り当てる。光信号生成手段１２１は、生成された相関符号Ｃにしたがって、図３（ａ）に示した光信号ｏｂ１およびｏｂ２を作るための信号を生成する（Ｓ１２１）。その後は第１実施形態と同じであり、パルス信号発生器１２０が光強度変調器１０を制御するパルス信号を発生し（Ｓ１２２）、光強度変調器１０が図３（ａ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成する（Ｓ１０）。このようにして、図１５（ａ）に示したような光信号列ｏｓ１を得る。この光信号列ｏｓ１を第１の光として第１実施形態と同様に測定を行い、光検出器８で測定した信号をＰ１（Δｆ，ｔ）とする。また、第２の測定手順では、光信号生成手段１２１、パルス信号発生器１２０および光強度変調器１０は、相関符号Ｃの元を反転させた符号Ｃ＾にしたがって、図１５（ｂ）に示した光信号列ｏｓ２を得る。この光信号列ｏｓ２を第１の光として測定した信号をＰ２（Δｆ，ｔ）とする。そして、信号処理装置９の差分演算手段９２は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）=Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を求める。さらに、信号処理装置９は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定する。このスペクトルをもとに、信号処理装置９を使用してブリルアン周波数シフト分布を求める。
【００６１】
なお、隣り合う光信号間の時間差τｄは、ゼロ以上の任意の値で良い。τｄが短いほど、一定時間内に長い符号を送ることが可能となるため、測定の効率が向上する。しかし、先行する光信号（ｏｂ１またはｏｂ２）により励起された音響波が後続の光信号のブリルアン散乱効率に影響することを避けるためには、τｄは、１／Δｆｂ以上とする必要がある。よって、τｄは、１／Δｆｂ以上の小さい値とすることが好ましい。
［変形例１］
原理
本変形例は、図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２を元とした相関符号を使用する場合である。Ｃ＝（１  −１  −１  １  ・・・・・）とした場合、第１の光である光信号列ｏｓ１は、図１８（ａ）に示したようになる。また、Ｃ＾＝（−１  １  １  −１  ・・・・・）に対応した、第１の光である光信号列ｏｓ２は、図１８（ｂ）に示したようになる。これらの光信号列ｏｓ１とｏｓ２を第１の光として測定した信号をそれぞれＰ１（Δｆ，ｔ）およびＰ２（Δｆ，ｔ）とすると、これまで説明した本発明の原理から、第１の光と第２の光の周波数差Δfをブリルアン周波数シフトｆｂとしたとき、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）は、図１８（ｃ）に示したようになり、相関符号Ｃに対応した信号になる。したがって、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定することが可能となる。ここで、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）の信号が、図３（ａ）の光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２を使用したときのＰ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）の信号の大きさｙに対して、２倍の大きさ２ｙになっている。これは、上述のように、本発明により負のブリルアン利得が実現されているからである。この結果、図３（ｂ）に示した光信号を使用する場合は、図３（ａ）に示した光信号を使用する場合にくらべ、２倍の速度で同一性能の測定が可能となる（半分の平均化処理で、同じＳ／Ｎを得ることができる）。
【００６２】
実施形態
本変形例のＢＯＴＤＡの機能構成例を図１９に示す。また、本変形例のＢＯＴＤＡの処理フローを、図１７を用いて説明する。本変形例は、第１の測定手順で、パルス信号発生器１３０’の相関符号生成手段１２５によって＋１と−１を元とした相関符号Ｃにしたがった符号を生成する（Ｓ１２５）。また、この符号の＋１にｏｂ１を割り当て、−１にｏｂ２を割り当てる。光信号生成手段１３１は、生成された相関符号Ｃにしたがって、図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１およびｏｂ２を作るための信号を生成する（Ｓ１３１）。その後は第１実施形態の変形例１と同じであり、パルス信号発生器１３０’が光強度変調器１０と光位相変調器１１とを制御するパルス信号を発生し（Ｓ１３２）、光強度変調器１０と光位相変調器１１とが図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成する（Ｓ１０，Ｓ１１）。このようにして、図１８（ａ）に示したような光信号列ｏｓ１を得る。この光信号列ｏｓ１を第１の光として第１実施形態と同様に測定を行い、光検出器８で測定した信号をＰ１（Δｆ，ｔ）とする。また、第２の測定手順では、光信号生成手段１３１、パルス信号発生器１３０’、光強度変調器１０および光位相変調器１１は、相関符号Ｃの元を反転させた符号Ｃ＾にしたがって、図１８（ｂ）に示した光信号列ｏｓ２を得る。この光信号列ｏｓ２を第１の光として測定した信号をＰ２（Δｆ，ｔ）とする。そして、信号処理装置９の差分演算手段９２は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）=Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を求める。さらに、信号処理装置９は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定する。このスペクトルをもとに、信号処理装置９を使用してブリルアン周波数シフト分布を求める。
［変形例２］
原理
本変形例は、図３（ｃ）に示した光信号ｏｂ１と光信号ｏｂ２を元とした相関符号を使用する場合である。Ｃ=(1 -1 -1 1 ・・・・・)とした場合、第１の光である光信号列ｏｓ１は、図２０（ａ）に示したようになる。また、Ｃ＾＝（−１  １  １  −１  ・・・・・）に対応した、第１の光である光信号列ｏｓ２は、図２０（ｂ）に示したようになる。これらの光信号列ｏｓ１とｏｓ２を第１の光として測定した信号をそれぞれＰ１（Δｆ，ｔ）、Ｐ２（Δｆ，ｔ）とすると、これまで説明した本発明の原理から、第１の光と第２の光の周波数差Δｆをおよそｆｂ＋（Δｆｂ／２）としたとき、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）は、図２０（ｃ）に示したようになり、相関符号Ｃに対応した信号になる。したがって、Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアン利得係数の位相に対応したスペクトルの分布を測定することが可能となる。
【００６３】
実施形態
本変形例の機能構成は、第１実施形態の変形例２と同様に、図１９を用いて説明する。また、本変形例のＢＯＴＤＡの処理フローを、図１７を用いて説明する。本変形例の第１の測定手順では、パルス信号発生器１４０’の相関符号生成手段１２５によって＋１と−１を元とした相関符号Ｃにしたがった符号を生成する（Ｓ１２５）。また、この符号の＋１にｏｂ１を割り当て、−１にｏｂ２を割り当てる。光信号生成手段１４１は、生成された相関符号Ｃにしたがって、図３（ｃ）に示した光信号ｏｂ１およびｏｂ２を作るための信号を生成する（Ｓ１４１）。その後は第１実施形態の変形例２と同じであり、パルス信号発生器１４０’が光強度変調器１０と光位相変調器１１とを制御するパルス信号を発生し（Ｓ１４２）、光強度変調器１０と光位相変調器１１とが図３（ｃ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成する（Ｓ１０，Ｓ１２）。このようにして、図２０（ａ）に示したような光信号列ｏｓ１を得る。この光信号列ｏｓ１を第１の光として第１実施形態と同様に測定を行い、光検出器８で測定した信号をＰ１（Δｆ，ｔ）とする。また、第２の測定手順では、光信号生成手段１４１、パルス信号発生器１４０’、光強度変調器１０および光位相変調器１１は、相関符号Ｃの元を反転させた符号Ｃ＾にしたがって、図２０（ｂ）に示した光信号列ｏｓ２を得る。この光信号列ｏｓ２を第１の光として測定した信号をＰ２（Δｆ，ｔ）とする。そして、信号処理装置９の差分演算手段９２は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）=Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を求める。さらに、信号処理装置９は、ΔＰ１２（Δｆ，ｔ）の信号と、符号Ｃとの相関を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定する。このスペクトルをもとに、信号処理装置９を使用してブリルアン周波数シフト分布を求める。
［変形例３］
原理
第２実施形態、変形例１、変形例２は、Ｍ系列符号やＧｏｌｄ系列符号のような１系列符号を相関符号に使用した場合であった。一方、相関関数のサイドローブの値を完全にゼロとすることが可能な相関符号として有名なＧｏｌａｙ符号を使うことができる。Ｇｏｌａｙ符号は、＋１および−１を元としたＡおよびＢの２系列の符号を使用する。符号Ａの自己相関関数と符号Ｂの自己相関関数の和をとると、そのサイドローブの値は完全にゼロになることが知られている。そこでＧｏｌａｙ符号を相関符号として使用する場合は、相関符号の元＋１を光信号ｏｂ１に割り当て、元−１を光信号ｏｂ２に割り当て、符号Ａとその元を反転させた符号Ａ＾を構成する。光信号ｏｂ１およびｏｂ２に、図３（ｂ）の光信号を使用したときの様子を図２１（ａ）と（ｂ）に示す。なお、図３（ａ）の光信号または図３（ｃ）の光信号を使用したときも同様である。そして、符号Ａと符号Ａ＾をそれぞれ光信号列ｏｓ１、光信号列ｏｓ２として、スペクトルの差分Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を測定する。これは、符号Ａを使用して測定した結果であるので、ＰＡ（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）とする。同様にして、符号Ｂとその元を反転させた符号Ｂ＾を構成する。図２１（ｃ）と（ｄ）に符号ＢとＢ＾による光信号列を示す。そして、符号Ｂと符号Ｂ＾による光信号列をそれぞれ光信号列ｏｓ１および光信号列ｏｓ２として、スペクトルの差分Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を測定する。これは、符号Ｂを使用して測定した結果であるので、ＰＢ（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）とする。測定結果ＰＡ（Δｆ，ｔ）と符号Ａとの相関、および、測定結果ＰＢ（Δｆ，ｔ）と符号Ｂとの相関を計算処理し、それらの和をとることにより、Ｇｏｌａｙ符号の特性から、ブリルアンスペクトルの分布を得ることができる。
【００６４】
実施形態
本変形例の機能構成を、変形例１や変形例２と同様に、図１９を用いて説明する。また、本変形例のＢＯＴＤＡの処理フローを、図１７を用いて説明する。本変形例のＢＯＴＤＡでは、図２１に示したＧｏｌａｙ符号（符号Ａと符号Ｂの組み合わせ）生成するための相関符号生成手段１２６を、パルス信号発生器１５０に備えている。また２つの相関符号を用いた測定結果を処理するための相関和演算手段９３が、信号処理部９’に備えられている。
【００６５】
本変形例の第１の測定手順では、パルス信号発生器１５０の相関符号生成手段１２６によって＋１と−１を元とした相関符号Ａにしたがった符号を生成する（Ｓ１２６）。また、この符号の＋１にｏｂ１を割り当て、−１にｏｂ２を割り当てる。光信号生成手段１３１は、生成された相関符号Ｃにしたがって、図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１およびｏｂ２を作るための信号を生成する（Ｓ１３１）。その後は第１実施形態の変形例１と同じであり、パルス信号発生器１５０’が光強度変調器１０と光位相変調器１１とを制御するパルス信号を発生し（Ｓ１３２）、光強度変調器１０と光位相変調器１１とが図３（ｂ）に示した光信号ｏｂ１とｏｂ２とを生成する（Ｓ１０，Ｓ１１）。このようにして、図２１（ａ）に示したような光信号列ｏｓ１を得る。この光信号列ｏｓ１を第１の光として第２実施形態の変形例１と同様にして測定を行い、光検出器８で測定した信号をＰ１（Δｆ，ｔ）とし（Ｓ８）、検出光記録手段９１に記録する（Ｓ９１）。また、第２の測定手順において、符号Ａの元を反転させた符号Ａ＾に対応させて相関符号生成手段１２６、光信号生成手段１３１、パルス信号発生器１５０、光強度変調器１０および光位相変調器１１を使用して、図２１（ｂ）に示した光信号列ｏｓ２を得る。この光信号列ｏｓ２を第１の光として測定した信号をＰ２（Δｆ，ｔ）とする。そして、信号処理装置９’を使用してＰ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を得る（Ｓ９２）。以上の測定は符号Ａを使用して行ったものであるので、ＰＡ（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）と表す。
【００６６】
次に、Ｇｏｌａｙ符号を構成するもう一つの符号Ｂを使用して、符号Ａを使用したときと同様の測定を行う。すなわち、図２１（ｃ）および図１８（ｄ）の光信号列ｏｓ１とｏｓ２を発生させ、ＰＢ（Δｆ，ｔ）＝Ｐ１（Δｆ，ｔ）−Ｐ２（Δｆ，ｔ）を得る。
信号処理装置９’は、測定したＰＡ（Δｆ，ｔ）と符号Ａとの相関と、ＰＢ（Δｆ，ｔ）と符号Ｂとの相関の和を計算処理することにより、ブリルアンスペクトルの分布を測定する（Ｓ９３）。このスペクトルをもとに、信号処理装置９’を使用してブリルアン周波数シフト分布を求めることが可能となる。
【００６７】
以上のＧｏｌａｙ符号を使用した本発明の実施例では、光信号ｏｂ１およびｏｂ２として、図３（ｂ）に示した光信号を使用したが、図３（ａ）および 図３（ｃ）に示した光信号を使用しても、同じように実施可能である。
このように測定することで、相関関数のサイドローブの値を完全にゼロとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ＢＯＴＤＡの基本原理を説明する図。
【図２】従来のＢＯＴＤＡの機能構成例を示す図。
【図３】本発明の光信号の構成を示す図。
【図４】ブリルアン周波数シフトが分布した被測定光ファイバのモデルを示す図。
【図５】本発明で測定されるブリルアンスペクトルを説明する図。
【図６】負のブリルアン利得を説明する図。
【図７】図３（ｂ）の光信号での原理を説明する図。
【図８】図３（ｃ）の光パルス光ｏｐ１２とｏｐ２２で測定されるブリルアンスペクトルを説明する図。
【図９】図３（ｃ）の光信号での原理を説明する図。
【図１０】第１実施形態の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の機能構成を示す図。
【図１１】第１実施形態および変形例１、変形例２の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の処理フローを示す図。
【図１２】光強度変調器３２の出力光のスペクトルを示す図。
【図１３】第１実施形態の変形例１、変形例２の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の機能構成を示す図。
【図１４】マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の構成例を示す図。
【図１５】第２実施形態の相関符号により生成する光信号列の例を示す図。
【図１６】第２実施形態の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の機能構成を示す図。
【図１７】第２実施形態および変形例１、変形例２、変形例３の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の処理フローを示す図。
【図１８】第２実施形態の変形例１の相関符号により生成する光信号列の例を示す図。
【図１９】第２実施形態の変形例１、変形例２、変形例３の光ファイバのブリルアンスペクトル測定装置（ＢＯＴＤＡ）の機能構成を示す図。
【図２０】第２実施形態の変形例２の相関符号により生成する光信号列の例を示す図。
【図２１】第２実施形態の変形例３の相関符号により生成する光信号列の例を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１：  光源
２：  光源
３：  光周波数変換器
４：  被測定光ファイバ
５、６：  光分岐器
７：  光フィルタ
８：  光検出器
９、９’、９００：  信号処理装置
１０：  光強度変調器
１１：  光位相変調器
１２、１２０、１２０’、１３０、１３０’、１４０、１４０’、１５０：  パルス信号発生器
３２：  光強度変調器
３３：  高周波発生器
４１、４２：  接続器
９１：  検出光記録手段
９２：  差分演算手段
９３：  相関和演算手段
１００：  光源部
１２１、１３１、１４１：  光信号生成手段
１２５、１２６：相関符号生成手段
２００、２００’、２００”、２００’’’、２００’’’’：  光信号発生部
３００：  光周波数変換部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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