(57)【要約】【課題】  ブリルアン散乱光に基づく光ファイバの歪の測定のS/N比および空間分解能を共に良くする。【解決手段】  ブリルアン光生成装置１は、光ファイバ２にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源１０と、励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源２２と、側波帯スペクトル生成用光と、励起光とを結合して被測定物に与える方向性結合器２４と、側波帯スペクトル生成用光を強い状態（ＯＮ）および弱い状態（ＯＦＦ）の二つの状態に変化させる光スイッチ３０とを備える。側波帯スペクトル生成用光を弱い状態（ＯＦＦ）にする時間を短くすれば空間分解能を良くすることができ、S/N比も悪くならない。【選択図】  図１
2007064885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、
前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段と、
前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化手段と、
を備えたブリルアン散乱光生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記側波帯光生成手段が、
前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、
前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを結合して前記被測定物に与える結合器と、
を有し、
前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる、
ブリルアン散乱光生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記側波帯光生成手段が、
前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源を有し、
前記被測定物が光ファイバであり、
前記光ファイバの一端から前記励起光が入射され、
前記光ファイバの他端から前記側波帯スペクトル生成用光が入射され、
前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる、
ブリルアン散乱光生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記側波帯光生成手段が、
前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、
前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを受けて、前記側波帯光を生成する側波帯光生成部と、
を有し、
前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる、
ブリルアン散乱光生成装置。
【請求項５】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、
前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段と、
前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化手段と、
を備えたブリルアン散乱光生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記側波帯光生成手段が、
側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、
前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを受けて、前記側波帯光を生成する側波帯光生成部と、
を有する、
ブリルアン散乱光生成装置。
【請求項７】
請求項４または６に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記側波帯光生成部が、
前記側波帯スペクトル生成用光と前記励起光とを受けて合波する合波器と、
前記合波器の出力を受けて非線形に増幅する光半導体増幅器と、
を有するブリルアン散乱光生成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のブリルアン散乱光生成装置であって、
前記励起光が連続光である、
ブリルアン散乱光生成装置。
【請求項９】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光生成工程と、
前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成工程と、
前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化工程と、
を備えたブリルアン散乱光生成方法。
【請求項１０】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光生成工程と、
前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成工程と、
前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化工程と、
を備えたブリルアン散乱光生成方法。
【請求項１１】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリルアン散乱光に基づく光ファイバの歪分布の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバにパルス光を与え、光ファイバからブリルアン散乱光を得て、光ファイバにおける歪を測定することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、歪の位置を、パルス光を入射してからブリルアン散乱光を得るまでにかかった時間tに基づき測定する。歪の位置z=(ct)/(2n)である。ただし、cは真空中の光速、nは光ファイバの光が通る部分の屈折率である。
【０００３】
ここで、パルス光の幅が広い、すなわちパルス光がONになっている時間が長いと、パルス光の周波数帯域が狭くなる。すると、ブリルアン散乱光の周波数帯域も狭くなり、光強度は高くなる。ブリルアン散乱光の光強度が高いので、歪測定の際のS/N比が高くなる。
【０００４】
一方、歪測定の際の空間分解能Δzは、Δz=(cW)/(2n)である。ただし、Wはパルス光の幅（ONになっている時間）である。空間分解能Δzが小さい程、歪の位置をより細かく測定できる。パルス光の幅が広いと、空間分解能が大きくなってしまうので、歪の位置を細かく測定できなくなってしまう。
【０００５】
ここで、パルス光の幅が狭い、すなわちパルス光がONになっている時間が短いと、空間分解能が小さくなるので、歪の位置を細かく測定できる。しかし、パルス光の周波数帯域が広くなるため、ブリルアン散乱光の周波数帯域も広くなり、光強度は低くなる。ブリルアン散乱光の光強度が低いので、歪測定の際のS/N比が低くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来技術によれば、光ファイバの歪の測定におけるS/N比および空間分解能を共に良くすることが困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、ブリルアン散乱光に基づく光ファイバの歪の測定のS/N比および空間分解能を共に良くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段と、前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化手段とを備えるように構成される。
【００１０】
上記のように構成されたブリルアン散乱光生成装置によれば、励起光源が、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する。側波帯光生成手段が、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する。光強度変化手段が、前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる。
【００１１】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記側波帯光生成手段が、前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを結合して前記被測定物に与える結合器と、を有し、前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させるようにしてもよい。
【００１２】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記側波帯光生成手段が、前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源を有し、前記被測定物が光ファイバであり、前記光ファイバの一端から前記励起光が入射され、前記光ファイバの他端から前記側波帯スペクトル生成用光が入射され、前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させるようにしてもよい。
【００１３】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記側波帯光生成手段が、前記励起光の周波数とは異なる周波数の側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを受けて、前記側波帯光を生成する側波帯光生成部と、を有し、前記光強度変化手段が、前記側波帯スペクトル生成用光を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させるようにしてもよい。
【００１４】
本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段と、前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化手段とを備えるように構成される。
【００１５】
上記のように構成されたブリルアン散乱光生成装置によれば、励起光源が、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する。側波帯光生成手段が、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する。光周波数変化手段が、前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる。
【００１６】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記側波帯光生成手段が、側波帯スペクトル生成用光を生成する側波帯スペクトル生成用光源と、前記側波帯スペクトル生成用光と、前記励起光とを受けて、前記側波帯光を生成する側波帯光生成部とを有するようにしてもよい。
【００１７】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記側波帯光生成部が、前記側波帯スペクトル生成用光と前記励起光とを受けて合波する合波器と、前記合波器の出力を受けて非線形に増幅する光半導体増幅器とを有するようにしてもよい。
【００１８】
なお、本発明にかかるブリルアン散乱光生成装置は、前記励起光が連続光であるようにしてもよい。
【００１９】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光生成工程と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成工程と、前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化工程とを備えたブリルアン散乱光生成方法である。
【００２０】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光生成工程と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成工程と、前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化工程とを備えたブリルアン散乱光生成方法である。
【００２１】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２２】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２３】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に、前記励起光を前記被測定物に与えて得られる前記ブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い側波帯域を有する側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記側波帯光の光強度を強い状態および弱い状態の二つの状態に変化させる光強度変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【００２４】
本発明は、被測定物にブリルアン散乱光を発生させるための励起光を生成する励起光源と、前記励起光の周波数帯域の近傍に側波帯光を生成する側波帯光生成手段とを有するブリルアン散乱光生成装置における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および前記第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる光周波数変化処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
第一の実施形態
図１は、第一の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。ブリルアン散乱光生成装置１は、光ファイバ（被測定物）２に接続されている。また、ブリルアン光生成装置１は、測定装置４の一部である。測定装置４は、ブリルアン光生成装置１、光検出器５２、歪測定器５４を備える。
【００２７】
ブリルアン光生成装置１は、励起光源１０、側波帯スペクトル生成用光源２２、方向性結合器２４、光スイッチ３０、方向性結合器４０を備える。
【００２８】
図２は、励起光源１０の出力する励起光の光強度と時間との関係を示す図（図２（ａ））、光スイッチ３０の出力する光の光強度と時間との関係を示す図（図２（ｂ））である。
【００２９】
図３は、励起光源１０の出力する励起光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ａ））、光スイッチ３０がＯＮになっている状態における光スイッチ３０の出力する光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ｂ））、光スイッチ３０のＯＦＦになっている状態における光スイッチ３０の出力する光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ｃ））である。
【００３０】
励起光源１０は、方向性結合器２４に所定の周波数帯域の励起光（例えば、ＣＷ（Continuous Wave）光、すなわち連続光）を与える。光源１０は、例えば、DFB-LD(Distributed Feedback Laser Diode)である。励起光源１０の出力する励起光は、光ファイバ２にブリルアン散乱光を発生させるための光である。
【００３１】
図２（ａ）を参照して、励起光の光強度は、時間０からＴまで、所定の強度以上の強度を保っている。すなわち、励起光の光強度はOFFになることがない。図３（ａ）を参照して、励起光の周波数帯域の中心値（以下、単に「周波数」ということがある）はｆ１である。なお、励起光が所定の強度以上の強度を保っているため（ONになっている時間の長いパルス光と同様に）、励起光の周波数帯域の幅は狭く、数MHz程度に過ぎない。
【００３２】
なお、パルス光を光ファイバ２に与えた場合と比較して、励起光を光ファイバ２に与えた場合に得られるブリルアン散乱光について説明する。
【００３３】
図６は、ONになっている時間が短いパルス光（図６（ａ）参照）を光ファイバ２に与えた場合に、光ファイバ２に入射する光（パルス光）および光ファイバ２から得られるブリルアン散乱光の周波数帯域および光強度（図６（ｂ）参照）を示す図である。
【００３４】
図６を参照して、パルス光の周波数帯域は、パルス光のONになっている時間が短い程、広いという特性がある。また、ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が広い程、光強度が低くかつ周波数帯域が広いという特性がある。
【００３５】
図７は、ONになっている時間が長いパルス光（図７（ａ）参照）を光ファイバ２に与えた場合に、光ファイバ２に入射する光（パルス光）および光ファイバ２から得られるブリルアン散乱光の周波数帯域および光強度（図７（ｂ）参照）を示す図である。
【００３６】
図７を参照して、パルス光の周波数帯域は、パルス光のONになっている時間が長い程、狭いという特性がある。また、ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が狭い程、光強度が高くかつ周波数帯域が狭いという特性がある。
【００３７】
ここで、励起光を光ファイバ２に与えた場合、励起光の周波数帯域の幅は狭く（図３（ａ）参照）、図６（ｂ）の入射光の周波数帯域のようには広くならず、図７（ｂ）の入射光の周波数帯域と同程度に狭い。そこで、励起光を光ファイバ２に与えた場合に得られるブリルアン散乱光の光強度は、図６（ｂ）のように低くならず、図７（ｂ）のように高くなる。
【００３８】
側波帯スペクトル生成用光源２２は、励起光の周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２（幅は数MHz程度に過ぎない）の側波帯スペクトル生成用光を生成する。なお、周波数ｆ１と周波数ｆ２との差は、数kHz〜数十kHzとする。
【００３９】
方向性結合器２４は、光スイッチ３０がＯＮのときは、光スイッチ３０から与えられる側波帯スペクトル生成用光と、励起光とを結合して、方向性結合器４０を介して、光ファイバ２に与える。ただし、光スイッチ３０がＯＦＦのときは、励起光を、方向性結合器４０を介して、光ファイバ２に与える。
【００４０】
側波帯スペクトル生成用光源２２および方向性結合器２４は、励起光の周波数ｆ１の帯域の近傍に、側波帯光を生成するためのものである。具体的には、周波数ｆ１および周波数ｆ２の光を光ファイバ２に与えると、４光波混合現象が生じるため、複数のストークス光およびアンチストークス光が生じて、側波帯光となる。
【００４１】
なお、側波帯光の帯域（以下、「側波帯域」という）は、励起光（側波帯光を含まない）を光ファイバ２に与えたときに得られるブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い。
【００４２】
光スイッチ３０は、側波帯スペクトル生成用光を受け、側波帯スペクトル生成用光を強い状態（ＯＮ）および弱い状態（ＯＦＦ）の二つの状態に変化させて出力する。なお、側波帯スペクトル生成用光がＯＦＦの状態になっている時間は、図６（ａ）に示すパルス光がＯＮになっている時間と同じ長さである。なお、光スイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦは図示省略した制御手段により制御できる。例えば、ＯＮ／ＯＦＦの状態を示す電気信号を、制御手段から光スイッチ３０に与えればよい。
【００４３】
図２（ｂ）を参照して、光スイッチ３０の出力はON→OFF→ONと変化する。光スイッチ３０の出力がＯＦＦになっている時間帯の近傍で、励起光の光強度が強くなっている。図３（ｂ）を参照して、光スイッチ３０の出力がＯＮになっているときは、周波数ｆ２の光が光スイッチ３０から方向性結合器２４に与えられる。図３（ｃ）を参照して、光スイッチ３０の出力がＯＦＦならば何も出力されない。
【００４４】
光スイッチ３０の出力がＯＮになっているときは、先に説明したように、４光波混合現象により側波帯光が生じる。すなわち、側波帯光が強い。一方、光スイッチ３０の出力がＯＦＦになっているときは、先に説明したように、励起光だけが光ファイバ２に与えられるだけであり側波帯光が生じない。すなわち、側波帯光が弱い。よって、光スイッチ３０は、側波帯光の光強度を強い状態（ＯＮ）および弱い状態（ＯＦＦ）の二つの状態に変化させるためのものといえる。
【００４５】
方向性結合器４０は、方向性結合器２４から入射光を受けて、光ファイバ２に与える。光ファイバ２に歪んでいる部分があると、その部分からブリルアン散乱光が生成され、方向性結合器４０に戻ってくる。方向性結合器４０は、ブリルアン散乱光を光検出器５２に与える。
【００４６】
光検出器５２は、光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光を検出する。歪測定器５４は、光検出器５２の検出結果に基づき、光ファイバ２の特性である歪の位置を測定する。例えば、入射光が入射される側の光ファイバ２の端部（入射端）から距離zにおいて、歪が発生したとすると、z=(ct)/(2n)である。ただし、cは真空中の光速、tは入射光を入射してからブリルアン散乱光が入射端に到達するまでの時間、nは光ファイバ２の光が通る部分の屈折率である。よって、tを測定すれば光ファイバ２における歪の位置を測定できる。
【００４７】
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
【００４８】
図２を参照して、光スイッチ３０がＯＮの状態における動作およびＯＦＦの状態における動作を説明していく。
（１）光スイッチ３０がＯＮの状態における動作
励起光源１０が生成する励起光（周波数ｆ１、図３（ａ）参照）と、側波帯スペクトル生成用光源２２の生成する側波帯スペクトル生成用光（周波数ｆ２、図３（ｂ）参照）とが方向性結合器２４で合波される。合波された光は、方向性結合器４０を介して、光ファイバ２に入射される。
【００４９】
すると、周波数ｆ１と周波数ｆ２との差が数kHz〜数十kHzに過ぎないため、光ファイバ２において４光波混合現象が生じる。これにより、複数のストークス光およびアンチストークス光が生じる。
【００５０】
図４は、光スイッチ３０がＯＮの状態における入射光（光ファイバ２に入射される光）およびブルリアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。複数のストークス光およびアンチストークス光が側波帯光となるため、なお、側波帯域は、励起光（側波帯光を含まない）を光ファイバ２に与えたときに得られるブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い。また、ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が広い程、光強度が低くかつ周波数帯域が広いという特性がある。よって、光スイッチ３０がＯＮの状態におけるブルリアン散乱光は、光強度が低くかつ周波数帯域が広い。
【００５１】
光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光は、方向性結合器４０を介して、光検出器５２に与えられる。光検出器５２は、光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光を受けるものの、ブリルアン散乱光の光強度は低く（図４参照）、ブリルアン散乱光を検出しない。
（２）光スイッチ３０がＯＦＦの状態における動作
励起光源１０の生成する励起光のみが、方向性結合器４０を介して、光ファイバ２に入射する。
【００５２】
図５は、光スイッチ３０がＯＦＦの状態における入射光（光ファイバ２に入射される光）およびブルリアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。入射光の帯域は、図３（ａ）に示すように狭い。また、ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が狭い程、光強度が高くかつ周波数帯域が狭いという特性がある。よって、光スイッチ３０がＯＦＦの状態におけるブルリアン散乱光は、光強度が高くかつ周波数帯域が狭い。これは、図７（ｂ）と同様である。
【００５３】
光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光は、方向性結合器４０を介して、光検出器５２に与えられる。光検出器５２は、光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光を検出する。歪測定器５４は、光検出器５２の検出結果に基づき、光ファイバ２の特性である歪の位置を測定する。
【００５４】
第一の実施形態によれば、ブリルアン散乱光に基づく光ファイバの歪の測定のS/N比および空間分解能を共に良くすることができる。
【００５５】
まず、S/N比について説明する。光スイッチ３０がＯＦＦの状態における入射光により生じるブリルアン散乱光の光強度は高い（図５参照）。一方、光スイッチ３０がＯＮの状態における入射光により生じるブリルアン散乱光の光強度は低い（図４参照）。光ファイバ２の歪の位置の測定の際は、光スイッチ３０がＯＦＦの状態における入射光により生じるブリルアン散乱光（光強度：高）を検出する必要があり、光スイッチ３０がＯＮの状態における入射光により生じるブリルアン散乱光（光強度：低）はノイズとなる。よって、シグナルに比べてノイズが低いため、S/N比が高い。
【００５６】
次に、空間分解能について説明する。入射光が入射される側の光ファイバ２の端部（入射端）から距離zにおいて、歪が発生したとすると、z=(ct)/(2n)である。ただし、cは真空中の光速、tは入射光を入射してからブリルアン散乱光が入射端に到達するまでの時間、nは光ファイバ２の光が通る部分の屈折率である。よって、tを測定すれば光ファイバ２における歪の位置を測定できる。ここで、歪測定の際の空間分解能Δzは、Δz=(cWoff)/(2n)である。ただし、Woffは光スイッチ３０がＯＦＦになっている時間である。光スイッチ３０がＯＦＦになっている時間は、図６（ａ）に示すパルス光がＯＮになっている時間と同じ長さである。図６（ａ）に示すパルス光がＯＮになっている時間は短いため、Woffも小さくなり、空間分解能も小さくなる。よって、歪の位置を細かく測定できる。
【００５７】
なお、ＯＮになっている時間の短いパルス光を使用しても（図６（ａ）参照）、空間分解能を小さくでき、歪の位置を細かく測定できる。しかし、ＯＮになっている時間の短いパルス光を使用した場合は、図６（ｂ）に示すように、ブリルアン散乱光の光強度が低くなってしまうので、S/N比が小さくなってしまう。しかし、第一の実施形態によれば、光スイッチ３０がＯＦＦになっている時間が図６（ａ）と同様に短くても、ブリルアン散乱光の光強度が高いため、S/N比が高い。しかも、先に説明したように、空間分解能を小さくでき、歪の位置を細かく測定できる。
【００５８】
第二の実施形態
第二の実施形態は、第一の実施形態における側波帯スペクトル生成用光源２２および光スイッチ３０を、励起光源１０から見て光ファイバ２の反対側に配置したものである。
【００５９】
図８は、第二の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１ａ、１ｂの構成を示す図である。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００６０】
ブリルアン散乱光生成装置１ａは、励起光源１０、方向性結合器４０を備える。測定装置４は、ブリルアン光生成装置１ａ、光検出器５２、歪測定器５４を備える。励起光源１０、光検出器５２および歪測定器５４は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。方向性結合器４０は、励起光源１０から励起光を受けて、光ファイバ２の一端２ａに与える。光ファイバ２に歪んでいる部分があると、その部分からブリルアン散乱光が生成され、方向性結合器４０に戻ってくる。方向性結合器４０は、ブリルアン散乱光を光検出器５２に与える。
【００６１】
ブリルアン散乱光生成装置１ｂは、側波帯スペクトル生成用光源２２、光スイッチ３０を備える。側波帯スペクトル生成用光源２２および光スイッチ３０は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、光スイッチ３０の出力は光ファイバ２の他端２ｂに与えられる。
【００６２】
第二の実施形態の動作は第一の実施形態と同様である。
【００６３】
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
【００６４】
第三の実施形態
第三の実施形態は、４光波混合現象によらず、光半導体増幅器(SOA : Semiconductor Optical Amplifier)２６ｂを使用して側波帯光を生成することが、第一の実施形態と異なる。
【００６５】
図９は、第三の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。ブリルアン光生成装置１は、励起光源１０、側波帯スペクトル生成用光源２２、方向性結合器（合波器）２６ａ、光半導体増幅器２６ｂ、光スイッチ３０、方向性結合器４０を備える。測定装置４は、ブリルアン光生成装置１、光検出器５２、歪測定器５４を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００６６】
励起光源１０、側波帯スペクトル生成用光源２２、光スイッチ３０、光検出器５２および歪測定器５４は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
【００６７】
方向性結合器（合波器）２６ａは、光スイッチ３０がＯＮのときは、光スイッチ３０から与えられる側波帯スペクトル生成用光と、励起光とを合波して、光半導体増幅器２６ｂに与える。ただし、光スイッチ３０がＯＦＦのときは、励起光を、光半導体増幅器２６ｂに与える。
【００６８】
光半導体増幅器２６ｂは、方向性結合器２６ａの出力を受けて非線形に増幅する。非線形に増幅するため、側波帯スペクトル生成用光（周波数ｆ２）と、励起光（周波数ｆ１）とを合波した光を増幅した場合は、側波帯光が生成される。なお、側波帯域は、励起光（側波帯光を含まない）を光ファイバ２に与えたときに得られるブリルアン散乱光の周波数帯域よりも広い。ただし、励起光を増幅した場合は、側波帯光が生成されない。
【００６９】
よって、方向性結合器２６ａおよび光半導体増幅器２６ｂは、側波帯スペクトル生成用光と、励起光とを受けて、側波帯光を生成するためのものであるといえる。
【００７０】
方向性結合器４０は、光半導体増幅器２６ｂから入射光を受けて、光ファイバ２に与える。光ファイバ２に歪んでいる部分があると、その部分からブリルアン散乱光が生成され、方向性結合器４０に戻ってくる。方向性結合器４０は、ブリルアン散乱光を光検出器５２に与える。
【００７１】
第三の実施形態の動作は、第一の実施形態と同様である。すなわち、光スイッチ３０がＯＮの状態においては、側波帯光が生ずるため、ブルリアン散乱光の光強度が低くかつ周波数帯域が広い（図４参照）。光スイッチ３０がＯＦＦの状態においては、側波帯光が生じないため、ブルリアン散乱光の光強度が高くかつ周波数帯域が狭い（図５参照）。
【００７２】
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
【００７３】
なお、側波帯スペクトル生成用光源２２に、出力をＯＮまたはＯＦＦに切り換える機能を持たせれば、光スイッチ３０を省略することができる。
【００７４】
第四の実施形態
第四の実施形態は、光半導体増幅器２６ｂの出力する側波帯光の周波数帯域を光周波数制御部（光周波数変化手段）３２により制御することが、第三の実施形態と異なる。
【００７５】
図１０は、第四の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。ブリルアン光生成装置１は、励起光源１０、側波帯スペクトル生成用光源２２、方向性結合器２６ａ、光半導体増幅器２６ｂ、光周波数制御部（光周波数変化手段）３２、方向性結合器４０を備える。測定装置４は、ブリルアン光生成装置１、光検出器５２、歪測定器５４を備える。以下、第三の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００７６】
励起光源１０、側波帯スペクトル生成用光源２２、光半導体増幅器２６ｂ、方向性結合器４０、光検出器５２および歪測定器５４は第三の実施形態と同様であり説明を省略する。
【００７７】
方向性結合器２６ａは、側波帯スペクトル生成用光源２２から与えられる側波帯スペクトル生成用光と、励起光源１０から与えられる励起光とを合波して、光半導体増幅器２６ｂに与える。
【００７８】
光周波数制御部（光周波数変化手段）３２は、光半導体増幅器２６ｂが生成する側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔および第一の間隔よりも狭い第二の間隔に変化させる。なお、ここでいう側波帯光の光周波数の間隔とは、側波帯光の二つの光周波数成分（f1max，f1min）の差分f1max−f1min（ただし、f1max＞f1min）である。
【００７９】
図１１は、側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔にしたときの入射光およびブリルアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。側波帯光の光周波数の間隔f1max−f1minは、入射光の光周波数成分が、光周波数f0の成分だけであるとみなすことができる程、充分に大きいものである。ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が狭い程、光強度が高くかつ周波数帯域が狭いという特性がある。よって、側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔にしたときの、ブルリアン散乱光は、光強度が高くかつ周波数帯域が狭い。
【００８０】
図１２は、側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔よりも狭い第二の間隔にしたときの入射光およびブリルアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。側波帯光の光周波数の間隔f1max−f1minは、入射光の光周波数成分が、光周波数f0の成分だけであるとみなすことができる程には大きくなく、光周波数f1minからf1maxまでの光周波数成分を有する光とみることができる程に小さい。ブリルアン散乱光は、入射光の周波数帯域が狭い程、光強度が低くかつ周波数帯域が広いという特性がある。よって、側波帯光の光周波数の間隔を、第二の間隔にしたときの、ブルリアン散乱光は、光強度が低くかつ周波数帯域が広い。
【００８１】
なお、f1max−f1minをほぼ０にすれば、側波帯光の光周波数（f1min、f1max）が励起光の光周波数（f0）とほぼ等しくなるため、励起光だけが入射している場合と同じく、ブルリアン散乱光の光強度が高くかつ周波数帯域が狭くなることが考えられる。しかし、第四の実施形態においては、第二の間隔は、ほぼ０というよりは広いものであるとする。
【００８２】
なお、光周波数制御部３２は、側波帯光の光周波数の間隔を第二の間隔にした状態の時間を長くし（第一の実施形態における光スイッチ３０がＯＮの状態である時間と同じ）、側波帯光の光周波数の間隔を第一の間隔にした状態の時間を短くする（第一の実施形態における光スイッチ３０がＯＦＦの状態である時間と同じ）。
【００８３】
次に、第四の実施形態の動作を説明する。
（１）側波帯光の光周波数の間隔を第一の間隔にしたときにおける動作（図１１参照）
励起光源１０が生成する励起光（周波数ｆ１、図３（ａ）参照）と、側波帯スペクトル生成用光源２２の生成する側波帯スペクトル生成用光（周波数ｆ２、図３（ｂ）参照）とが方向性結合器２６ａで合波される。合波された光は、光半導体増幅器２６ｂに入射される。光半導体増幅器２６ｂは、側波帯光を生成する。
【００８４】
図１１に示すように、側波帯光の光周波数の間隔は、第一の間隔であるため、先に説明したように、ブルリアン散乱光は、光強度が高くかつ周波数帯域が狭い。
【００８５】
光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光は、方向性結合器４０を介して、光検出器５２に与えられる。光検出器５２は、光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光を検出する。歪測定器５４は、光検出器５２の検出結果に基づき、光ファイバ２の特性である歪の位置を測定する。
（２）側波帯光の光周波数の間隔を第二の間隔にしたときにおける動作（図１２参照）
励起光源１０が生成する励起光（周波数ｆ１、図３（ａ）参照）と、側波帯スペクトル生成用光源２２の生成する側波帯スペクトル生成用光（周波数ｆ２、図３（ｂ）参照）とが方向性結合器２６ａで合波される。合波された光は、光半導体増幅器２６ｂに入射される。光半導体増幅器２６ｂは、側波帯光を生成する。
【００８６】
図１２に示すように、側波帯光の光周波数の間隔は、第二の間隔であるため、先に説明したように、ブルリアン散乱光は、光強度が低くかつ周波数帯域が広い。
【００８７】
光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光は、方向性結合器４０を介して、光検出器５２に与えられる。光検出器５２は、光ファイバ２から出射されたブリルアン散乱光を受けるものの、ブリルアン散乱光の光強度は低く（図１２参照）、ブリルアン散乱光を検出しない。
【００８８】
第四の実施形態によれば、ブリルアン散乱光に基づく光ファイバの歪の測定のS/N比および空間分解能を共に良くすることができる。
【００８９】
まず、S/N比について説明する。側波帯光の光周波数の間隔を、第二の間隔にした状態における入射光により生じるブリルアン散乱光の光強度は低い（図１２参照）。一方、側波帯光の光周波数の間隔を、ブリルアン散乱光の第一の間隔にした状態における入射光により生じるブリルアン散乱光の光強度は高い（図１１参照）。光ファイバ２の歪の位置の測定の際は、側波帯光の光周波数の間隔を、ブリルアン散乱光の第一の間隔にした状態における入射光により生じるブリルアン散乱光（光強度：高）を検出する必要があり、側波帯光の光周波数の間隔を、ブリルアン散乱光の第二の間隔にした状態における入射光により生じるブリルアン散乱光（光強度：低）はノイズとなる。よって、シグナルに比べてノイズが低いため、S/N比が高い。
【００９０】
次に、空間分解能について説明する。入射光が入射される側の光ファイバ２の端部（入射端）から距離zにおいて、歪が発生したとすると、z=(ct)/(2n)である。ただし、cは真空中の光速、tは入射光を入射してからブリルアン散乱光が入射端に到達するまでの時間、nは光ファイバ２の光が通る部分の屈折率である。よって、tを測定すれば光ファイバ２における歪の位置を測定できる。ここで、歪測定の際の空間分解能Δzは、Δz=(cW1)/(2n)である。ただし、W1は側波帯光の周波数帯域の幅をブリルアン散乱光の本来の幅よりも狭くした状態の時間である。W1は短いため、空間分解能も小さくなる。よって、歪の位置を細かく測定できる。
【００９１】
なお、ＯＮになっている時間の短いパルス光を使用しても（図６（ａ）参照）、空間分解能を小さくでき、歪の位置を細かく測定できる。しかし、ＯＮになっている時間の短いパルス光を使用した場合は、図６（ｂ）に示すように、ブリルアン散乱光の光強度が低くなってしまうので、S/N比が小さくなってしまう。しかし、第四の実施形態によれば、W1が図６（ａ）と同様に短くても、ブリルアン散乱光の光強度が高いため、S/N比が高い。しかも、先に説明したように、空間分解能を小さくでき、歪の位置を細かく測定できる。
【００９２】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分（例えば、光スイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦを制御するための制御手段、光周波数制御部３２）を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の実施形態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第一の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。
【図２】励起光源１０の出力する励起光の光強度と時間との関係を示す図（図２（ａ））、光スイッチ３０の出力する光の光強度と時間との関係を示す図（図２（ｂ））である。
【図３】励起光源１０の出力する励起光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ａ））、光スイッチ３０がＯＮになっている状態における光スイッチ３０の出力する光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ｂ））、光スイッチ３０のＯＦＦになっている状態における光スイッチ３０の出力する光の光強度と光周波数との関係を示す図（図３（ｃ））である。
【図４】光スイッチ３０がＯＮの状態における入射光（光ファイバ２に入射される光）およびブルリアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。
【図５】光スイッチ３０がＯＦＦの状態における入射光（光ファイバ２に入射される光）およびブルリアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。
【図６】ONになっている時間が短いパルス光（図６（ａ）参照）を光ファイバ２に与えた場合に、光ファイバ２に入射する光（パルス光）および光ファイバ２から得られるブリルアン散乱光の周波数帯域および光強度（図６（ｂ）参照）を示す図である。
【図７】ONになっている時間が長いパルス光（図７（ａ）参照）を光ファイバ２に与えた場合に、光ファイバ２に入射する光（パルス光）および光ファイバ２から得られるブリルアン散乱光の周波数帯域および光強度（図７（ｂ）参照）を示す図である。
【図８】第二の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１ａ、１ｂの構成を示す図である。
【図９】第三の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。
【図１０】第四の実施形態にかかるブリルアン散乱光生成装置１の構成を示す図である。
【図１１】側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔にしたときの入射光およびブリルアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。
【図１２】側波帯光の光周波数の間隔を、第一の間隔よりも狭い第二の間隔にしたときの入射光およびブリルアン散乱光の光強度と光周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  ブリルアン光生成装置
１ａ、１ｂ  ブリルアン散乱光生成装置
２  光ファイバ（被測定物）
１０  励起光源
２２  側波帯スペクトル生成用光源
２４  方向性結合器
２６ａ  方向性結合器（合波器）
２６ｂ  光半導体増幅器
３０  光スイッチ
３２  光周波数制御部（光周波数変化手段）
【図１】
2007064885.tif 000003
【図２】
2007064885.tif 000004
【図３】
2007064885.tif 000005
【図４】
2007064885.tif 000006
【図５】
2007064885.tif 000007
【図６】
2007064885.tif 000008
【図７】
2007064885.tif 000009
【図８】
2007064885.tif 000010
【図９】
2007064885.tif 000011
【図１０】
2007064885.tif 000012
【図１１】
2007064885.tif 000013
【図１２】
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