(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた、ビート周波数の周波数シフトを与える光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２ビート信号を生成する電気信号生成部と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力するミキサー部と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る減算回路と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。
【請求項２】
プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路に設けられた、第１周波数の周波数シフトを与える第１光周波数シフタ部と、
前記第２光路に設けられた、第２周波数の周波数シフトを与える第２光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する電気信号生成部と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力するミキサー部と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る減算回路と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。
【請求項３】
プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をホモダイン検波して差周波を位相差信号として出力するコヒーレント検波部と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る減算回路と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。
【請求項４】
プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた、ビート周波数の周波数シフトを与える光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する第１光カプラと、
前記合波光を局発光と合波して再合波光を生成する第２光カプラと、
前記再合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する電気信号生成部と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力するミキサー部と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る減算回路と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。
【請求項５】
プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路に設けられた、第１周波数の周波数シフトを与える第１光周波数シフタ部と、
前記第２光路に設けられた、第２周波数の周波数シフトを与える第２光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する第１光カプラと、
前記合波光を局発光と合波して再合波光を生成する第２光カプラと、
前記再合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する電気信号生成部と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力するミキサー部と
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る減算回路と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。
【請求項６】
前記合波部の出力が２分岐され、２分岐されたそれぞれに、光バンドパスフィルタと前記コヒーレント検波部が設けられていて、一方の光バンドパスフィルタは後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光を透過させ、他方の光バンドパスフィルタは後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光を透過させる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ歪み測定装置。
【請求項７】
前記第２光カプラの出力が２分岐され、２分岐されたそれぞれに、光バンドパスフィルタと前記コヒーレント検波部が設けられていて、一方の光バンドパスフィルタは後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光を透過させ、他方の光バンドパスフィルタは後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光を透過させる
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光ファイバ歪み測定装置。
【請求項８】
前記光源部と、前記分岐部の間に、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光及びＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光を、交互に透過させる可変光フィルタを
備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバ歪み測定装置。
【請求項９】
プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方を伝播する光に、ビート周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に遅延を与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する過程と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する過程と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する過程と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力する過程と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１０】
プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する過程と、
前記第１光路を伝播する光に、第１周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第２光路を伝播する光に、第２周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に遅延を与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する過程と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する過程と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する過程と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力する過程と
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１１】
プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に遅延を与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する過程と、
前記合波光をホモダイン検波して差周波を電気信号として出力する過程と、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１２】
プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方を伝播する光に、ビート周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に遅延を与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する過程と、
前記合波光を局発光と合波して再合波光を生成する過程と、
前記再合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する過程と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する過程と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１３】
プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する過程と、
前記第１光路を伝播する光に、第１周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第２光路を伝播する光に、第２周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に遅延を与える過程と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する過程と、
前記合波光を局発光と合波して再合波光を生成する過程と、
前記再合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する過程と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する過程と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１４】
前記合波光を２分岐して、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号を同時に取得する
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１５】
前記再合波光を２分岐して、
後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号を同時に取得する
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光ファイバ歪み測定方法。
【請求項１６】
後方ブリルアン散乱光を２分岐する前の過程において、
Ｓｔｏｋｅｓ光及びＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光を、一定時間ごとに交互に透過させる
ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の光ファイバ歪み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブリルアン散乱光を用いた、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の発展とともに、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を入射し、光ファイバ中で後方散乱された光を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  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が代表的である。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。この中で自然ブリルアン散乱を測定するものはＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  ＯＴＤＲ）と呼ばれる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ブリルアン散乱は、光ファイバに入射される光パルス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ＧＨｚ程度周波数シフトした位置に観測され、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光パルスの波長によって異なる。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、ブリルアンシフトが約１１ＧＨｚとなり、ブリルアン線幅が約３０ＭＨｚとなることが報告されている。
【０００４】
ブリルアンシフトは、光ファイバの歪みに対して５００ＭＨｚ／％程度の割合で線形に変化することが知られている。これを引っ張り歪み及び温度に換算すると、それぞれ、０．０５８ＭＨｚ／με、１．１８ＭＨｚ／℃に対応する。
【０００５】
このように、ＢＯＴＤＲでは、光ファイバの長手方向に対する歪みや温度分布を測定することが可能である。このため、ＢＯＴＤＲは、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。
【０００６】
ＢＯＴＤＲは、光ファイバ中で発生する自然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。自然ブリルアン散乱光の強度はレイリー散乱光の強度に比べて２〜３桁小さい。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。
【０００７】
図１１を参照して、従来のＢＯＴＤＲについて説明する（例えば、特許文献１参照）。図１１は、従来の光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【０００８】
光源１１２から出射された連続光は、光カプラ１４２によって、２分岐される。２分岐された一方は、参照光として用いられ、他方は、光周波数シフタ１４３によってブリルアン周波数に相当する周波数シフトを受けた後、光パルス発生器１１４により、パルス状のプローブ光となる。
【０００９】
このプローブ光は、光カプラ１２０を経て測定対象となる光ファイバ（被測定光ファイバ）１００に入射される。被測定光ファイバ１００からの後方ブリルアン散乱光は、光カプラ１５０において参照光と合波された後、バランス型フォトダイオード（ＰＤ）１６２及びＦＥＴ増幅器１６４からなるレシーバ１６０によってヘテロダイン検波される。
【００１０】
ここで、プローブ光は、光周波数シフタ１４３によってブリルアン周波数程度の周波数シフトが施されているため、ヘテロダイン検波されて生成されるビート信号の周波数は低くなる。ビート信号をミキサー１７０、電気フィルタ１７８により周波数をダウンシフトさせた後、検波回路１７２により２乗検波もしくは包絡線検波することにより得られるＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｃｙ）信号のパワーや振幅を測定する。この結果は、信号処理装置１７４に送られる。
【００１１】
ここで、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。図１２を参照してＢＯＴＤＲにおいて、時間、振幅及び周波数の３次元の情報の取得方法について説明する。図１１は、従来の光ファイバ歪み測定装置における時間、振幅及び周波数の３次元の情報の取得方法を説明するための模式図である。上述の特許文献１に開示の技術では、ブリルアン周波数スペクトル全体を測定するには、時間ｔ及び振幅Ｉの２次元情報を、局発電気信号源１８３の周波数ｆを掃引して取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１６５８０８号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｔ．Ｋｕｒａｓｈｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ−ｆｉｂｅｒ  ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ“，ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．Ｅ７６−Ｂ，  ｎｏ．４，  ｐｐ．３８２−３９０  （１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、自然ブリルアン散乱光は非常に微弱なため、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述の３次元情報の取得のため、従来の光歪み測定装置では、測定時間の短縮が難しい。
【００１５】
この発明の発明者は、上述の問題点に鑑みて、光の周波数変化をコヒーレント検波により与え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、自然ブリルアン散乱光を用いた、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法を検討し、その検討結果の一部を特許出願（特願２０１５−０７２５４６号：以後、「先の出願」という。）している。
【００１６】
この先の出願の光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法によれば、光の周波数変化をコヒーレント検波により与え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。このため、３次元の情報の取得が必要な従来技術に比べて、測定時間が短縮される。
【００１７】
しかし、上述の光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法で得られるビート信号の振幅は、被測定光ファイバ中での伝送損失や、受信部で使用するエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）による過渡応答が原因となり、振幅値は、測定開始時刻から減少していく。また、干渉計における位相揺らぎも振幅揺らぎの要因となる。これらは、測定結果に対してオフセット成分を重畳させるため、測定結果の劣化要因となる。
【００１８】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、ヘテロダイン検波された信号に対して、ストークス側の光（Ｓｔｏｋｅｓ光）と反ストークス側の光（Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光）の成分を引き算することで、オフセット成分の除去を可能にする、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した目的を達成するために、この発明の光ファイバ歪み測定装置は、光源部と、分岐部と、光周波数シフタ部と、遅延部と、合波部と、コヒーレント検波部と、電気信号生成部と、ミキサー部と、減算回路を備えて構成される。
【００２０】
光源部は、プローブ光を生成する。プローブ光は、被測定光ファイバに入射される。分岐部は、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する。光周波数シフタ部は、第１光路及び第２光路のいずれか一方に設けられていて、ビート周波数の周波数シフトを与える。遅延部は、第１光路及び第２光路のいずれか一方に設けられており、第１光路及び第２光路を伝播する光の間に遅延時間差を与える。合波部は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。コヒーレント検波部は、合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する。電気信号生成部は、第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する。ミキサー部は、第１電気信号と第２電気信号を、ホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力する。この第１電気信号は、いわゆるビート信号である。減算回路は、後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る。
【００２１】
また、光ファイバ歪み測定装置の他の好適実施形態によれば、光周波数シフタ部に換えて、第１光周波数シフタ部と、第２光周波数シフタ部を備えて構成される。
【００２２】
第１光周波数シフタ部は、第１光路に設けられ、第１周波数の周波数シフトを与える。第２光周波数シフタ部は、第２光路に設けられ、第２周波数の周波数シフトを与える。この場合、第２電気信号は、第１周波数と第２周波数の差周波として生成されるので、いわゆるビート信号となる。
【００２３】
上述した光ファイバ歪み測定装置のさらに他の好適実施形態によれば、光ファイバ歪み測定装置は、光源部と、分岐部と、遅延部と、合波部と、コヒーレント検波部と、減算回路とを備えて構成される。
【００２４】
光源部は、プローブ光を生成する。プローブ光は、測定対象となる光ファイバ（被測定光ファイバ）に入射される。分岐部は、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する。遅延部は、第１光路及び第２光路のいずれか一方に設けられており、第１光路及び第２光路を伝播する光の間に遅延時間差を与える。合波部は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。コヒーレント検波部は、合波光をホモダイン検波して差周波を位相差信号として出力する。この位相差信号は、いわゆるビート信号である。減算回路は、後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る。
【００２５】
また、この発明の光ファイバ歪み測定方法は、以下の過程を備えて構成される。先ず、プローブ光を生成する。プローブ光は、被測定光ファイバに入射される。次に、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する。第１光路及び第２光路のいずれか一方を伝播する光に対して、ビート周波数の周波数シフトを与える。次に、第１光路及び第２光路を伝播する光の間に遅延時間差を与える。次に、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。次に、合波光をヘテロダイン検波して第１電気信号を生成する。次に、第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する。次に、第１電気信号と第２電気信号を、ホモダイン検波して、差周波数を位相差信号として出力する。次に、後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る。
【００２６】
また、光ファイバ歪み測定方法の他の好適実施形態によれば、第１光路を伝播する光に対して、第１周波数の周波数シフトを与え、及び、第２光路を伝播する光に対して、第２周波数の周波数シフトを与える。
【００２７】
上述した光ファイバ歪み測定方法のさらに他の好適実施形態によれば、以下の過程を備えて構成される。
【００２８】
先ず、プローブ光を生成する。プローブ光は、被測定光ファイバに入射される。次に、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する。次に、第１光路及び第２光路を伝播する光の間に遅延時間差を与える。次に、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。次に、合波光をホモダイン検波して差周波を位相差信号として出力する。次に、後方ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号と、後方ブリルアン散乱のＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光から得られた位相差信号の差分を取る。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法によれば、光の周波数変化をコヒーレント検波により与え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。このため、３次元の情報の取得が必要な従来技術に比べて、測定時間が短縮される。また、ヘテロダイン検波された信号に対して、Ｓｔｏｋｅｓ光とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光の成分を引き算することで、オフセット成分の除去が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】光ファイバ歪み測定装置の基本構成の模式的なブロック図である。
【図２】ブリルアンシフトとビート信号の位相変化を示す模式図である。
【図３】第１光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図４】第１光ファイバ歪み測定装置での測定結果を示す模式図である。
【図５】第２光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図６】第３光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図７】第４光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図８】第５光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図９】第１光ファイバ歪み測定装置の第１変形例の模式的なブロック図である。
【図１０】第１光ファイバ歪み測定装置の第２変形例の模式的なブロック図である。
【図１１】従来の光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【図１２】従来の光ファイバ歪み測定装置における時間、振幅及び周波数の３次元の情報の取得方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この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。
【００３２】
（基本構成）
この発明の理解に資するため、図１を参照して、光の周波数変化をコヒーレント検波により与えられるビート信号の位相差として測定する、光ファイバ歪み測定装置の基本構成について説明する。図１は、光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
【００３３】
第１光ファイバ歪み測定装置は、光源部１０、サーキュレータ２０、光増幅器３０、光バンドパスフィルタ３２、自己遅延ヘテロダイン干渉計４１及びタイミング制御器９０を備えて構成される。
【００３４】
光源部１０は、プローブ光を生成する。光源部１０は、連続光を生成する光源１２と、連続光から光パルスを生成する光パルス発生器１４を備えて構成される。
【００３５】
ここで、基本構成の光ファイバ歪み測定装置は、周波数変化に応じた位相差を測定する。このため、光源１２の周波数揺らぎ及び周波数スペクトル線幅（以下、単に線幅とも称する。）は、ブリルアンシフトよりも十分に小さくなければならない。そこで、光源１２として周波数安定化狭線幅光源が用いられる。例えば、測定対象となる光ファイバ（以下、被測定光ファイバとも称する。）１００の歪みを０．００８％としたとき、ブリルアンシフトは４ＭＨｚに相当する。このため、０．００８％程度の歪みを測定するには、光源１２の周波数揺らぎ及び線幅は４ＭＨｚより十分に小さく、数１０ｋＨｚ以下であることが望ましい。なお、周波数揺らぎ及び線幅が１０ｋＨｚ程度若しくはそれ以下の狭線幅レーザが、既製品として一般に入手可能である。
【００３６】
光パルス発生器１４は、任意好適な従来周知の、音響光学（ＡＯ：Ａｃｏｕｓｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器又は電気光学（ＥＯ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器を用いて構成される。光パルス発生器１４は、タイミング制御器９０で生成された電気パルスに応じて、連続光から光パルスを生成する。この光パルスの繰り返し周期は、被測定光ファイバ１００を光パルスが往復するのに要する時間よりも長く設定される。この光パルスが、プローブ光として、光源部１０から出力される。
【００３７】
この光源部１０から出力されたプローブ光は、サーキュレータ２０を経て、被測定光ファイバ１００に入射される。なお、サーキュレータ２０に換えて、光カプラを用いても良い。
【００３８】
被測定光ファイバ１００からの後方散乱光は、サーキュレータ２０を経て、例えば、ＥＤＦＡなどで構成される光増幅器３０に送られる。光増幅器３０で増幅された後方散乱光は、光バンドパスフィルタ３２に送られる。光バンドパスフィルタ３２は、１０ＧＨｚ程度の透過帯域を有しており、自然ブリルアン散乱光のみを透過する。この自然ブリルアン散乱光は、自己遅延ヘテロダイン干渉計４１に送られる。この光バンドパスフィルタ３２から出射される自然ブリルアン散乱光の時刻ｔにおける信号Ｅ０（ｔ）は、以下の式（１）で表される。
【００３９】
Ｅ０（ｔ）＝Ａ０ｅｘｐ｛ｊ（２πｆＢ（ｔ）ｔ＋φ０）｝ （１）
ここで、Ａ０は振幅、ｆＢ（ｔ）は自然ブリルアン散乱光の光周波数、φ０は初期位相を示している。
【００４０】
自己遅延ヘテロダイン干渉計４１は、分岐部４２、光周波数シフタ部４３、遅延部４８、合波部５０、コヒーレント検波部６０、電気信号生成部８０及び信号処理装置７４を備えて構成される。
【００４１】
電気信号生成部８０の局発電気信号源８３は、周波数ｆＡＯＭの電気信号を生成する。
【００４２】
分岐部４２は、プローブ光により被測定光ファイバ１００で発生する後方ブリルアン散乱光を、光バンドパスフィルタ３２を経て受け取り、第１光路及び第２光路に２分岐する。
【００４３】
光周波数シフタ部４３は、第１光路に設けられている。光周波数シフタ部４３は、局発電気信号源８３で生成された周波数ｆＡＯＭの電気信号を用いて、第１光路を伝播する光に対して、周波数ｆＡＯＭの周波数シフトを与える。
【００４４】
従来の例えば特許文献１に開示されている測定装置では、ブリルアンシフトに対応する数十ＧＨｚ程度の周波数シフトを与える。これに対し、この光ファイバ歪み測定装置では、周波数ｆＡＯＭは、数十ＭＨｚ程度である。このため、従来の測定装置に比べて周波数シフタとして小型でかつ安価なものを用いることができる。
【００４５】
また、この構成例では、第２光路に遅延部４８が設けられている。遅延部４８は、第２光路を伝播する光に時間τの遅延を与える。
【００４６】
合波部５０は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。合波部５０に入射される、第１光路を伝播する光信号Ｅ１（ｔ）、第２光路を伝播する光信号Ｅ２（ｔ−τ）は、それぞれ、以下の式（２）（３）で表される。
【００４７】
Ｅ１（ｔ）＝Ａ１ｅｘｐ｛ｊ（２πｆＢ（ｔ）ｔ＋２πｆＡＯＭｔ＋φ1）｝   （２）
Ｅ２（ｔ―τ）＝Ａ２ｅｘｐ［ｊ｛２πｆＢ（ｔ）（ｔ―τ）＋φ2｝］（３）
ここで、Ａ１及びＡ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の振幅であり、φ１及びφ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の初期位相である。
【００４８】
コヒーレント検波部６０は、合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成する。コヒーレント検波部６０は、例えば、バランス型フォトダイオード（ＰＤ）６２とＦＥＴ増幅器６４を備えて構成される。ヘテロダイン検波により与えられるビート信号Ｉは、以下の式（４）で表される。
【００４９】
Ｉ１２＝２Ａ１Ａ２ｃｏｓ｛２π（ｆＡＯＭｔ＋ｆＢ（ｔ）τ）＋φ1−φ2｝  （４）
コヒーレント検波部６０で生成されたビート信号は第１電気信号として信号処理装置７４に送られる。また、局発電気信号源８３で生成された電気信号は第２電気信号として信号処理装置７４に送られる。
【００５０】
信号処理装置７４は、ミキサー部７０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７２を備える。ミキサー部７０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する。局発電気信号源８３で生成された電気信号ＩＡＯＭを以下の式（５）で表す。
【００５１】
ＩＡＯＭ＝ＡＡＯＭｃｏｓ２π（ｆＡＯＭｔ＋φＡＯＭ）  （５）
ミキサー部７０で生成されたホモダイン信号は、式(４)及び式（５）を乗算して得られる、以下の式（６）で表される。
【００５２】
Ｉ１２×ＩＡＯＭ＝Ａ１Ａ２ＡＡＯＭｃｏｓ｛２π（ｆＡＯＭｔ＋ｆＢ（ｔ）τ）＋φ1−φ2＋φＡＯＭ｝＋Ａ１Ａ２ＡＡＯＭｃｏｓ｛２πｆＢ（ｔ）τ＋φ1−φ2−φＡＯＭ｝（６）
式（６）中の和周波成分をＬＰＦ７２で除去すると、最終的に出力される信号は、以下の式（７）となる。
【００５３】
Ｉ１２×ＩＡＯＭ＝Ａ１Ａ２ＡＡＯＭｃｏｓ｛２πｆＢ（ｔ）τ＋φ1−φ2−φＡＯＭ｝（７）
式（７）のφ1−φ2−φＡＯＭと、遅延時間τは一定であるため、ブリルアン周波数の変化ｆＢ（ｔ）のみが出力強度の差として出力される。
【００５４】
ブリルアン周波数ｆＢ（ｔ）は、光源１２の発振周波数の揺らぎと被測定光ファイバ１００の歪みの２つの要因によって変化する。しかし、光源１２として周波数安定化狭線幅光源を用いることで、被測定光ファイバ１００の歪みによる影響が支配的となる。
【００５５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、ブリルアンシフトとビート信号の位相変化を示す模式図である。図２（Ａ）は、横軸に時間ｔを取って示し、縦軸に周波数を取って示している。また、図２（Ｂ）は、横軸に時間ｔを取って示し、縦軸に、電圧を取って示している。
【００５６】
この横軸の時間は、ブリルアン散乱が起こった場所を示している。すなわち、プローブ光が出射された時間に対して、時間ｔ経過後に後方ブリルアン散乱光が入射された場合、被測定光ファイバ内の光の伝播速度をｖとすると、被測定光ファイバの入射端からｖｔ／２の位置で後方ブリルアン散乱が生じたことになる。
【００５７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）では、時刻ｔ１からｔ２までの時間Ｔに対応する区間において、周波数シフトが生じた例を示している。このとき、自己遅延ヘテロダイン干渉計で遅延時間τが与えられているため、位相変化はｔ１からｔ１＋τまでの間に変化し、時刻ｔ２からｔ２＋τまでの間に元の状態に戻る。すなわち、光ファイバ歪み測定装置で位相差を測定するには、Ｔ≧τの関係を満たす必要があり、測定可能な時間分解能（すなわち、空間分解能）がτによって定まる。さらに測定可能な周波数変化もτの大きさで定まる。すなわち、τが大きくなると、測定可能な周波数範囲が小さくなるが、空間分解能は大きくなる。一方、τが小さくなると、空間分解能は小さくなるが、測定可能な周波数範囲が大きくなる。このように、遅延時間と測定可能な周波数の間にトレードオフの関係がある。
【００５８】
（第１実施形態）
図３を参照して、第１実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、第１光ファイバ歪み測定装置とも称する。）について説明する。図３は、第１光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。なお、以下の説明において、光ファイバ歪み測定装置の基本構成と重複する説明を省略することがある。
【００５９】
第１光ファイバ歪み測定装置では、光バンドパスフィルタ３３が、可変光フィルタである。また、第１光ファイバ歪み測定装置は、信号処理装置７５に、減算回路７６を備えている。
【００６０】
可変光フィルタ３３は、タイミング制御器９０からの信号に応答して、一定時間ごとに、自然ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光と、Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光を交互に透過させる。可変光フィルタを透過した後のホモダイン検波を行う構成は、基本構成と同様である。
【００６１】
減算回路７６は、所定のバッファ等の記憶手段に記録された、Ｓｔｏｋｅｓ光の測定結果とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光の測定結果を読出し、これらの差を取った後、２で除算する。
【００６２】
図４を参照して、第１光ファイバ歪み測定装置での測定結果について説明する。図４（Ａ）は、光ファイバ歪み測定装置の基本構成において、ＥＤＦＡによる過渡応答や干渉計内の揺らぎの影響などにより振幅揺らぎが生じた場合の測定結果を示し、図４（Ｂ）は、第１光ファイバ歪み測定装置での測定結果を示している。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、横軸に時間（単位：秒）を取り、縦軸に、ブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ）を取って示している。
【００６３】
図４（Ａ）に示されるように、光ファイバ歪み測定装置の基本構成では、ＥＤＦＡによる過渡応答や干渉計内の揺らぎの影響などにより振幅揺らぎが生じた場合、参照信号とホモダイン検波すると位相変化として変換されてしまう。このため、測定結果は理想的な測定結果（図中、ＩＩで示す。）に比べて、オフセット成分が重畳された波形（図中、Ｉで示す。）となる。
【００６４】
一方、第１光ファイバ歪み測定装置では、図４（Ｂ）に示されるように、Ｓｔｏｋｅｓ光（図中、ＩＩＩで示す。）とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光の測定結果（図中、ＩＶで示す。）の差を取得する。
【００６５】
被測定光ファイバ後のＥＤＦＡに起因するオフセット成分は、Ｓｔｏｋｅｓ光とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光による測定結果は、同符号かつ同等の強度になる。一方、ブリルアン散乱のＳｔｏｋｅｓ光とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光は、入射光の周波数を中心に対称に発生する。歪みや温度に対するＢＦＳの符号は反対になる。
【００６６】
従って、両者の測定結果を引き算した後に、２で除算すると、オフセット成分が除去される。
【００６７】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、第２光ファイバ歪み測定装置とも称する。）について説明する。図５は、第２光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。なお、以下の説明において、光ファイバ歪み測定装置の基本構成及び第１光ファイバ歪み測定装置と重複する説明を省略することがある。
【００６８】
第２光ファイバ歪み測定装置では、合波部５０の出力が２分岐され、それぞれに光バンドパスフィルタ６１ａ及び６１ｂとコヒーレント検波部６０ａ及び６０ｂが設けられている。
【００６９】
一方の光バンドパスフィルタ６１ａでは、Ｓｔｏｋｅｓ光が透過され、これに接続されたコヒーレント検波部６０ａにおいて、Ｓｔｏｋｅｓ光についてのヘテロダイン検波がなされる。他方の光バンドパスフィルタ６１ｂでは、Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光が透過され、これに接続されたコヒーレント検波部６０ｂにおいて、Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光についてのヘテロダイン検波がなされる。
【００７０】
信号処理装置７５ａは、２系統のミキサー７０ａ及び７０ｂ及びバンドパスフィルタ７２ａ及び７２ｂを備えている。各系統のミキサー及びバンドパスフィルタにおいて、それぞれ、Ｓｔｏｋｅｓ光に対するホモダイン検波と、Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光に対するホモダイン検波が行われる。
【００７１】
ここで、合波部５０の２分岐された２つの出力には、π／２の位相差がある。従って、電気信号生成部８１に、位相シフタを設け、ホモダイン検波に用いられる電気信号については、一方にπ／２の位相シフトを与えている。
【００７２】
減算回路７６は、Ｓｔｏｋｅｓ光の測定結果とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光の測定結果の差を取った後、２で除算する。
【００７３】
第１光ファイバ歪み測定装置と第２光ファイバ歪み測定装置を比較すると、第２光ファイバ歪み測定装置は、Ｓｔｏｋｅｓ光とＡｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ光の測定を同時に行うため、リアルタイムな測定が可能になる。その一方、第２光ファイバ歪み測定装置では、合波部の出力が２分岐され、それぞれに光バンドパスフィルタとコヒーレント検波部が設けられている。このため、コヒーレント検波部が１つでよい第１光ファイバ歪み測定装置のほうが、低コスト、コンパクト化の観点では優れている。
【００７４】
（第３実施形態）
図６を参照して、第３実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、第３光ファイバ歪み測定装置とも称する。）について説明する。図６は、第３光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。なお、以下の説明において、第１及び第２光ファイバ歪み測定装置と重複する説明を省略することがある。
【００７５】
第３光ファイバ歪み測定装置は、合波部として機能する第１光カプラ５４と、コヒーレント検波部６０の間に第２光カプラ５６を備え、局発光源５２として周波数安定化狭線幅光源を備える点が、第１光ファイバ歪み測定装置と異なっている。
【００７６】
第３光ファイバ歪み測定装置では、第１光カプラ５４から出力される自己ヘテロダイン干渉後のブリルアン散乱光が、第２光カプラ５６に入力され、局発光源５２の出力である局発光と、再度合波された後、コヒーレント検波部６０に送られヘテロダイン検波がなされる。
【００７７】
局発光の電界ＥＬＯは、以下の式（８）で表される。
【００７８】
ＥＬＯ＝ＡＬＯｅｘｐ｛ｊ（２πｆＬＯｔ＋φＬＯ）｝   （８）
ここで、ＡＬＯ及びφＬＯは、それぞれＥＬＯの振幅及び初期位相であり、ｆＬＯは、局発光の周波数である。この局発光の周波数ｆＬＯは、ブリルアン周波数近傍に設定される。２つの光カプラにおいて、第１光路を伝播する光信号Ｅ１（ｔ）、第２光路を伝播する光信号Ｅ２（ｔ−τ）が第１光カプラ５４でヘテロダイン検波された後、第２光カプラ５６で局発光とヘテロダイン検波される。このため、第２光カプラ５６の出力には、以下の式（９）〜（１１）で表される３つの周波数成分によるビート信号が観測される。
【００７９】
Ｉ１２＝Ａ１Ａ２ｃｏｓ｛２π（ｆＡＯＭｔ＋ｆｂ（ｔ）τ）＋φ1−φ2｝  （９）
Ｉ１ＬＯ＝２／√２・Ａ１ＡＬＯｃｏｓ｛２π（ｆｂ（ｔ）＋ｆＡＯＭ−ｆＬＯ）ｔ＋φ1-φＬＯ｝  （１０）
Ｉ２ＬＯ＝２／√２・Ａ１Ａ２ｃｏｓ｛２π（ｆｂ（ｔ）−ｆＬＯ）ｔ−２πｆｂ（ｔ）τ）＋φ２−φＬＯ｝  （１１）
ここで、式（９）は、上記の式（４）と同じく、第１光路を伝播する光信号Ｅ１（ｔ）、第２光路を伝播する光信号Ｅ２（ｔ−τ）とのビート信号である。しかし、第３光ファイバ歪み測定装置では、第１光カプラ及び第２光カプラの２台の３ｄＢカプラを通過する。このため、１台の３ｄＢカプラを通過する光ファイバ歪み測定装置の基本構成でのビート信号を示す式（４）と比較すると、振幅が１／２である。
【００８０】
式（１０）及び式（１１）は、それぞれ  第１光路を伝播する光信号Ｅ１（ｔ）、及び第２光路を伝播する光信号Ｅ２（ｔ−τ）と局発光とのビート信号を表している。
【００８１】
信号処理装置７５では、Ｉ１ＬＯ成分と、Ｉ２ＬＯ成分をバンドパスフィルタでそれぞれ抽出する。このＩ１ＬＯ成分とＩ２ＬＯ成分の２つの信号を乗算する。Ｉ１ＬＯ成分とＩ２ＬＯ成分を乗算すると、以下の式（１２）が得られる。
【００８２】
Ｉ１ＬＯ×Ｉ２ＬＯ＝Ａ１Ａ２ＡＬＯ２ｃｏｓ｛２π（２ｆＢ（ｔ）＋ｆＡＯＭ−ｆＬＯ）ｔ−２ｆＢ（ｔ）τ＋φ1＋φ２−φＬＯ｝＋Ａ１Ａ２ＡＬＯ２ｃｏｓ｛２π（ｆＡＯＭｔ＋ｆＢ（ｔ）τ）＋φ1−φ２｝  （１２）
上の式（１２）に示されるように、Ｉ１ＬＯ成分とＩ２ＬＯ成分を乗算すると、和周波成分と差周波成分とが得られる。
【００８３】
式（１２）の第２項は、式（４）のＡＬＯ２／２倍になっている。この式（１２）の第２項をフィルタで抽出し、局発電気信号源８３で生成された電気信号と再度乗算する。その結果は、以下の式（１３）で与えられる。
【００８４】
１／２・Ａ１Ａ２ＡＬＯ２ＡＡＯＭｃｏｓ｛２πｆｂ（ｔ）τ＋φ1−φ２−φＡＯＭ｝  （１３）
この結果、光ファイバ歪み測定装置の基本構成に比べて、ＡＬＯ２／２倍の高感度化、すなわち、測定時間の短縮が実現されることが分かる。
【００８５】
（第４実施形態）
図７を参照して、第４実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、第４光ファイバ歪み測定装置とも称する。）について説明する。図７は、第４光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。なお、以下の説明において、第１光ファイバ歪み測定装置と重複する説明を省略することがある。
【００８６】
第４光ファイバ歪み測定装置は、光源部１０の光源１２と、光パルス発生器１４の間に光カプラ１６を備えている。また、光源部１０の光カプラ１６と、第２光カプラ５６の間に局発光用光周波数シフタ部５７を備えている。
【００８７】
光源１２の出力は光カプラ１６で２分岐され、一方が光パルス発生器１４に送られ、他方が局発光用光周波数シフタ部５７に送られる。
【００８８】
局発光用光周波数シフタ部５７は、光源部１０の出力に対し、ブリルアン周波数シフトと同程度、約１０ＧＨｚ程度の周波数シフトを与える。この周波数シフトされた連続光は、局発光として第２光カプラ５６に送られる。局発光用光周波数シフタ部５７として、例えばＳＳＢ変調器を用いることが望ましい。また、局発光用光周波数シフタ部５７を駆動させるために、局発電気信号源５８が設けられる。
【００８９】
第３光ファイバ歪み測定装置では、局発光を生成するために、光源部が備える周波数安定化狭線幅光源とは別に、局発光用の周波数安定化狭線幅光源を備えている。これに対し、第４光ファイバ歪み測定装置では、局発光を、光源部が備える周波数安定化狭線幅光源の出力を周波数シフトすることで生成している。この局発光の生成以外の構成については、第３光ファイバ歪み測定装置と同様である。
【００９０】
第３光ファイバ歪み測定装置では、２つの周波数安定化狭線幅光源の周波数揺らぎを同じにするために、例えばＰＬＬによる周波数制御が必要になる。これに対し、第４光ファイバ歪み測定装置では、１台の周波数安定化狭線幅光源を用いるため、ＰＬＬなどによる周波数制御が不要となるなど、制御が簡単になる。ただし、１０ＧＨｚ程度の光周波数シフタと局発電気信号源が必要となるため、大型化、高コスト化の傾向がある。
【００９１】
（第５実施形態）
図８を参照して、第５実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、第５光ファイバ歪み測定装置とも称する。）について説明する。図８は、第５光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。なお、以下の説明において、第４光ファイバ歪み測定装置と重複する説明を省略することがある。
【００９２】
第５光ファイバ歪み測定装置は、光源部１０が２波長出力周波数安定化狭線幅光源を備え、２波長出力周波数安定化狭線幅光源（以下、２波長光源）１３と、光パルス発生器１４の間に光カプラ１６とバンドパスフィルタ１８を備えている。また、光源部１０の光カプラ１６と、第２光カプラ５６の間に局発光用バンドパスフィルタ１９を備えている。
【００９３】
２波長光源１３は、周波数間隔が１０ＧＨｚ程度離れた２つの波長の連続光を出力する。２波長光源１３の出力は光カプラ１６で２分岐され、一方がバンドパスフィルタ１８を経て光パルス発生器１４に送られ、他方が局発光用バンドパスフィルタ１９に送られる。光源部１０が備えるバンドパスフィルタ１６が、２波長光源１３が出力する２波長の一方を抽出して参照光とし、局発光用バンドパスフィルタ１９が、２波長光源１３が出力する２波長の他方を抽出して局発光とする。
【００９４】
第４光ファイバ歪み測定装置では、局発光を、光源部が備える周波数安定化狭線幅光源の出力を周波数シフトすることで生成している。これに対し、第５光ファイバ歪み測定装置では、光源で２波長を生成し、一方を参照光、他方を局発光として用いるので、第２光ファイバ歪み測定装置が備える局発光用光周波数シフタ部が不要となる。このため、コンパクト化、低コスト化が得られる。
【００９５】
（変形例）
上述した第１〜第５光ファイバ歪み測定装置では、第１光路に光周波数シフタ部が設けられ、第２光路に遅延部４８が設けられている例を説明したが、この発明はこれに限定されない。
【００９６】
図９を参照して、第１光ファイバ歪み測定装置の変形例について説明する。この変形例では、第１光路に第１光周波数シフタ部が設けられている。また、第２光路に第２光周波数シフタ部と遅延部４８が設けられている。
【００９７】
電気信号生成部８１は第１局発電気信号源８２、第２局発電気信号源８４、ミキサー部８６及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）８８を備えて構成される。なお、第１局発電気信号源８２、第２局発電気信号源８４は電気信号生成部８１の外部に在っても良い。第１局発電気信号源８２は、第１周波数ｆ１の電気信号を生成する。第２局発電気信号源８４は、第２周波数ｆ２の電気信号を生成する。ミキサー部８６は、第１周波数ｆ１の電気信号と、第２周波数ｆ２の電気信号から、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２の和周波数成分と差周波数成分を生成する。ＬＰＦ８８はミキサー部８６で生成される信号から差周波数成分ｆＡＯＭ（＝ｆ１−ｆ２）のビート信号を出力する。
【００９８】
第１光周波数シフタ部４４は、第１光路に設けられている。第１光周波数シフタ部４４は、第１局発電気信号源８２で生成された第１周波数ｆ１の電気信号を用いて、第１光路を伝播する光に対して、第１周波数ｆ１の周波数シフトを与える。
【００９９】
第２光周波数シフタ部４６は、第２光路に設けられている。第２光周波数シフタ部４６は、第２局発電気信号源８４で生成された第２周波数ｆ２の電気信号を用いて、第２光路を伝播する光に対して、第２周波数ｆ２の周波数シフトを与える。
【０１００】
図１０を参照して、第２変形例について説明する。図１０は、第２変形例のブロック図である。
【０１０１】
第２変形例では、第１光路に光周波数シフタ部を備えない点が第１〜第３光ファイバ歪み測定装置と異なっている。
【０１０２】
この場合、コヒーレント検波部６０は、ホモダイン検波してビート信号を生成する。このビート信号がそのまま、位相差信号に対応するため、電気信号生成部、信号処理装置７５ｄのミキサー部、ＬＰＦが不要となる。
【０１０３】
上述した第３〜第５光ファイバ歪み測定装置は、第１光ファイバ歪み測定装置に、ヘテロダイン検波された信号に対して、別途用意した局発光とのヘテロダイン検波を行う構成を付加しているが、第２光ファイバ歪み測定装置についても同様に付加することができる。
【０１０４】
また、第１変形例は、第１光ファイバ歪み測定装置だけでなく、第２〜第５光ファイバ歪み測定装置にも適用可能である。また、第２変形例は、第１光ファイバ歪み測定装置だけでなく第２光ファイバ歪み測定装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    光源部
２０    サーキュレータ
３０    光増幅器
３２    光バンドパスフィルタ
３３    可変光フィルタ
４０、４１    自己遅延ヘテロダイン干渉計
４２    分岐部
４３    光周波数シフタ部
４４    第１光周波数シフタ部
４６    第２光周波数シフタ部
４８    遅延部
５０    合波部
５２    局発光原
５４    第１光カプラ
５６    第２光カプラ
６０    コヒーレント検波部
６２    バランス型ＰＤ
６４    ＦＥＴ増幅器
７０、８６    ミキサー部
７２、８８    ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７４    信号処理装置
７６    減算回路
８０、８１    電気信号生成部
８２    第１局発電気信号源
８３    局発電気信号源
８４    第２局発電気信号源
９０    タイミング制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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