(57)【要約】【課題】  光ファイバの曲げ変形に対しても計測が可能な光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定方法等を提供する。【解決手段】  光ファイバが曲げ変形しても、入射光とブリルアン散乱光とでは、周波数シフトはほとんどない。しかし、基準波形に対して、測定波形は、ピークが低くなりやや周波数が広がる傾向にある。したがって、本発明では、基準波形と測定波形の形状自体を比較する。例えば、基準波形のピーク強度Ｉ０に対する測定波形のピーク強度Ｉ１を測定する。または、基準波形の半値幅Ｗ０に対する測定波形の半値幅Ｗ１を測定する。同一のモードの光であれば、波形の変化量と光ファイバの曲げ変形量には相関がある。したがって、この相関をあらかじめ測定または算出しておくことで、波形の変化量から、光ファイバの曲げ量を検出することができる。【選択図】図３
2016020863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定方法であって、
光ファイバに入射光を導入し、
前記光ファイバからブリルアン散乱光を検出し、
検出された前記ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定し、
前記光ファイバに曲げがない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形と、前記測定波形とを比較し、
前記測定波形と、前記基準波形との波形の違いから、前記光ファイバの曲げを検出することを特徴とする光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項２】
前記測定波形と、前記基準波形との波形の違いは、各波形の半値幅および／または各波形のピーク強度によって判断することを特徴とする請求項１記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項３】
前記光ファイバは、マルチモードファイバであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項４】
前記光ファイバは、グレーテッドインデックスファイバであることを特徴とする請求項３記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項５】
前記入射光は、全モード励振した光であることを特徴とする請求項４記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項６】
前記入射光は、基底モード以外を選択的に励振した光であることを特徴とする請求項４記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項７】
前記入射光には、少なくともＬＰ１１モードが含まれることを特徴とする請求項３記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項８】
前記光ファイバは、少なくともＬＰ１１モードを選択的に伝送可能なヒューモードファイバであることを特徴とする請求項７記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項９】
前記光ファイバは、ＬＰ１１モードのみを選択的に伝送可能な光ファイバであることを特徴とする請求項７記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項１０】
前記入射光は、少なくともＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとを含み、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードを分離して、それぞれの前記ブリルアン散乱光を検出することを特徴とする請求項７記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項１１】
ＬＰ０１モードによって周波数シフトを検出することで、前記光ファイバの伸びを測定し、ＬＰ１１モードによって波形の変化を検出することで、前記光ファイバの曲りを測定することを特徴とする請求項１０記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項１２】
前記ブリルアン散乱光は、ポンプ光およびプローブ光を用いた誘導ブリルアン散乱であり、
前記入射光は、ポンプ光またはプローブ光の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光ファイバを用いた曲げ測定方法。
【請求項１３】
光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定装置であって、
光ファイバと、
前記光ファイバへ入射光を導入する光源と、
前記光ファイバからのブリルアン散乱光を検出する検出器と、
前記ブリルアン散乱光から前記光ファイバの曲りを算出する曲り算出部と、
を具備し、
前記曲り算出部は、
検出された前記ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定する測定波形同定部と、
前記光ファイバに曲げがない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形を記憶する記憶部と、
前記基準波形と前記測定波形とを比較し、前記光ファイバの曲りを算出する算出部と、
を具備することを特徴とする光ファイバを用いた曲げ測定装置。
【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散乱を用いて、対象物の曲げを測定することが可能な光ファイバを用いた曲げ測定方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの歪とその位置を測定する技術として、光ファイバの非線形効果の一つであるブリルアン散乱を用いた測定方法が開発されている。これは、光ファイバに光を入射することで、ブリルアン散乱という現象によって、反射光の周波数が、歪や温度に比例したシフト量で変化することを用いたものである。
【０００３】
例えば、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）方式は、光パルスを光ファイバに入射して、ブリルアン散乱による反射光が戻ってくるまでの時間と、反射光の周波数のシフト量から、光ファイバの歪量とその位置等を特定することができる。
【０００４】
また、ＢＯＴＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）方式は、ポンプ光となるパルス光に対して、周波数変調したプローブ光を光ファイバの逆方向から入射させることで、誘導ブリルアン散乱（ブリルアン散乱の増幅）を発生させる方法である。
【０００５】
また、ＢＯＣＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｏｍａｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉs）方式は、光ファイバに連続光であるポンプ光とプローブ光を対向伝搬させ、入射光の発振周波数を変調することで、光ファイバの所定の場所でのみ、誘導ブリルアン散乱を局在的に発生させる方法である。
【０００６】
ＢＯＣＤＡでは、局在位置は周波数変調で掃引することが可能であり、分布センシングが可能となる。このように、周波数変調した誘導ブリルアン散乱光をコヒーレント検波する事により、短距離での高精度な歪み量とその位置を検出することができる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７は、ブリルアン散乱を用いた歪測定方法を示す概念図である。図７に示すように、光ファイバ１００のコア１０１に光を入射すると（図中Ｕ）、ブリルアン散乱光Ｗを得ることができる。この際、光ファイバ１００に張力Ｔが付与されていると、光ファイバ１００には、＋σ（＋を引張応力とする）の応力による歪が生じる。
【０００９】
図８は、この際の入射光と反射光の周波数シフトを示す概念図である。前述した様に、光ファイバ１００に歪が生じると、歪が生じていない場合の反射光のピーク周波数Ｘに対して、歪が生じている場合の反射光のピーク周波数Ｙは、Δｆだけシフトする。この周波数シフト量Δｆは、歪量に対して線形であるため、Δｆから歪量を知ることができる。
【００１０】
一方、図９に示すように、光ファイバ１００に曲げ力Ｖが付与されると、光ファイバ１００は曲げ変形する。この際の光ファイバ１００の応力状態は、光ファイバ１００の中心軸に対して曲げの外周側は引張応力が付与され、曲げの内周側には圧縮応力が付与される。すなわち、光ファイバ１００の中心軸は、中立軸となり、応力が０となる。したがって、光ファイバ１００の中心軸は、理論上、歪が生じない。
【００１１】
通常、光ファイバ１００のコア１０１は、光ファイバ１００の中心軸に配置されているため、入射光および反射光の光路は、光ファイバ１００の中心軸近傍となる。このため、光ファイバ１００が曲げ変形した場合には、入射光と反射光の周波数シフトは実質的に０となる。すなわち、従来の周波数シフト量を測定する方法では、光ファイバ１００の曲げを正確に測定することができなかった。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、光ファイバの曲げ変形に対しても計測が可能な光ファイバのブリルアン散乱を用いた応力およびその位置の測定方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定方法であって、光ファイバに入射光を導入し、前記光ファイバからブリルアン散乱光を検出し、検出された前記ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定し、前記光ファイバに曲げがない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形と、前記測定波形とを比較し、前記測定波形と、前記基準波形との波形の違いから、前記光ファイバの曲げを検出することを特徴とする光ファイバを用いた曲げ測定方法である。
【００１４】
なお、ここでいう「曲げ」とは、曲げの発生、曲げ量、曲げ位置のいずれか、またはそれらの組合せを指す。
【００１５】
前記測定波形と、前記基準波形との波形の違いは、各波形の半値幅および／または各波形のピーク強度によって判断してもよい。
【００１６】
前記光ファイバは、マルチモードファイバであることが望ましい。この場合、前記光ファイバは、グレーテッドインデックスファイバであることが望ましい。
【００１７】
前記入射光は、全モード励振した光であってもよい。
【００１８】
前記入射光は、基底モード以外を選択的に励振した光であってもよい。
【００１９】
前記入射光には、少なくともＬＰ１１モードが含まれることが望ましい。この場合、前記光ファイバは、少なくともＬＰ１１モードを選択的に伝送可能なヒューモードファイバであってもよく、または、前記光ファイバは、ＬＰ１１モードのみを選択的に伝送可能な光ファイバであってもよい。
【００２０】
前記入射光は、少なくともＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとを含み、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードを分離して、それぞれの前記ブリルアン散乱光を検出してもよい。この場合、ＬＰ０１モードによって周波数シフトを検出することで、前記光ファイバの伸びを測定し、ＬＰ１１モードによって波形の変化を検出することで、前記光ファイバの曲りを測定してもよい。
【００２１】
前記ブリルアン散乱光は、ポンプ光およびプローブ光を用いた誘導ブリルアン散乱であり、前記入射光は、ポンプ光またはプローブ光の少なくとも一方であってもよい。
【００２２】
第１の発明によれば、従来のブリルアン散乱を用いた歪測定のように、周波数シフトを測定するのではなく、入射光とブリルアン散乱光の波形自体を比較するため、光ファイバの曲げ変形についても、測定することができる。
【００２３】
波形の代表として半値幅やピーク強度を用いることで、波形を数値化することができる。このようにして数値化された波形の特性値をもとに、曲げ半径などを定量化することも可能である。
【００２４】
また、光ファイバの曲げ時の歪量は、光ファイバの中心から外周側に行くにつれて大きくなる。このため、光ファイバの中心からずれた位置を通過する光の方が、波形変化を正確に検出することができる。このため、光ファイバがマルチモードファイバであれば、光ファイバの中心以外を通過するモードの光が増えるため、より精度の高い測定を行うことができる。
【００２５】
特に、光ファイバがグレーテッドインデックスファイバであれば、例えばステップインデックスファイバと比較しても、光のモード分散が小さいため望ましい。
【００２６】
また、入射光が全モード励振であれば、より高次のモードの光を含むため、光ファイバの中心を通過する基底モード以外の光が増えるため、より精度の高い測定を行うことができる。
【００２７】
また、このような、高次のモードの光を入射光とする場合には、全モード励振でなくても、基底モード（中心を通過するモード）以外の光を選択的に励振した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００２８】
特に、ＬＰ１１モードが含まれれば、光のプロファイルが中心を除くドーナツ型であるため、中心からずれた位置の光を増やすことができる。この場合には、例えば、ＬＰ１１モードを含むモードを選択的に伝送可能な光ファイバを用いれば、確実に光ファイバにＬＰ１１モードの光を入射させることができる。
【００２９】
また、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードを少なくとも含む入射光を用い、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードを分離して検出することで、例えば、ＬＰ０１モードによって周波数シフトを検出して、光ファイバの伸びを測定するとともに、ＬＰ１１モードによって波形の変化を検出し、光ファイバの曲りを測定することができる。すなわち、曲げと引張（圧縮）を同時に測定することができる。
【００３０】
また、ブリルアン散乱光は、ポンプ光およびプローブ光を用いた誘導ブリルアン散乱であれば、より精度よく反射光を検出することができる。この際、前述した様な入射光は、ポンプ光またはプローブ光の少なくとも一方であればよい。ポンプ光とプローブ光の共通するモードの光によって、反射光を効率よく検出することができる。
【００３１】
第２の発明は、光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定装置であって、光ファイバと、前記光ファイバへ入射光を導入する光源と、前記光ファイバからのブリルアン散乱光を検出する検出器と、前記ブリルアン散乱光から光ファイバの曲りを算出する曲り算出部と、を具備し、前記曲り算出部は、検出された前記ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定する測定波形同定部と、前記光ファイバに曲げがない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形を記憶する記憶部と、前記基準波形と前記測定波形とを比較し、前記光ファイバの曲りを算出する算出部と、を具備することを特徴とする光ファイバを用いた曲げ測定装置である。
【００３２】
第２の発明によれば、光ファイバの曲げ変形を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光ファイバの曲げ変形に対しても計測が可能な光ファイバのブリルアン散乱を用いた曲げ測定方法等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】曲げ測定装置１を示すブロック図。
【図２】反射光の波形を示す概念図。
【図３】反射光の波形変化を示す概念図。
【図４】光の各モードを示す概念図。
【図５】（ａ）は、ＬＰ０１モード光の反射光の波形変化を示す概念図、（ｂ）は、ＬＰ１１モード光の反射光の波形変化を示す概念図。
【図６】（ａ）は光ファイバ１３ａを示す図、（ｂ）は光ファイバ１３ｂを示す図。
【図７】光ファイバ１００に張力を付与した際の応力を示す概念図。
【図８】周波数シフトを示す概念図。
【図９】光ファイバ１００を曲げ変形させた際の応力を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態にかかる光ファイバの曲げ測定方法について説明する。図１は、曲げ測定装置１の一例を示すブロック図である。曲げ測定装置１は、主に、光源１０、分岐部１１、周波数変換器１２、１４、光ファイバ１３、モード変換器１５、検出器１６、制御部１７等が、光ファイバまたはケーブル等で接続される。なお、本発明における曲げ測定装置１は、図示した例には限られない。
【００３６】
光源１０は、入射光の光源である。光源１０は、例えばＬＥＤやレーザ発振器などを用いることができる。光源１０の光は、光ファイバ等によって分岐部１１に送られる。分岐部１１は、ポンプ光とプローブ光とに光を分岐する。したがって、ＢＯＴＤＲにおいては、分岐部１１は不要である。
【００３７】
分岐部で分岐した光は、周波数変換器１２、１４に送られる。周波数変換器１２、１４は、入射光（ポンプ光とプローブ光）の周波数を変換する。すなわち、入射光は、所定範囲の周波数の光に変換される。また、ＢＯＣＤＡにおいては、ポンプ光とプローブ光との周波数変調によって、ブリルアン散乱光をコヒーレント検波することができる。
【００３８】
モード変換器１５は、入射光のモードを変換する。例えば、モード変換器１５として、所定長のステップインデックスファイバを用いることができる。この場合、光を全モード励振させることができる。また、モード変換器１５として、所定長のグレーテッドインデックスファイバを通過させることで、グレーテッドインデックスファイバを通過可能なモードに励振させることができる。また、モード変換器１５として、所定のモードの光のみを通過する光電素子や光ファイバを適用することで、所定のモードの光をポンプ光またはプローブ光として利用することができる。
【００３９】
なお、モード変換器１５は、必要に応じて用いられればよく、プローブ光側またはポンプ光側の少なくとも一方に配置すればよい。すなわち、プローブ光またはポンプ光の少なくとも一方に対して、全モード励振を行うか、または、特定のモード（例えば基底モード以外のモード）のみを選択すればよい。なお、光のモードについては詳細を後述する。
【００４０】
光ファイバ１３は、曲げを測定する光ファイバである。周波数変換器１２を通過したプローブ光が光ファイバ１３の一方から入射し（図中Ａ）、周波数変換器１４を通過したポンプ光が光ファイバ１３の他方から入射する（図中Ｂ）。
【００４１】
光ファイバ１３は、一般的な光ファイバを使用することができるが、マルチモードファイバであることが望ましい。従来のＢＯＴＤＲ等では、より長い距離にわたって、歪（引張または圧縮）を精度よく測定するため、シングルモード光ファイバが用いられる。しかし、本発明では、少しでも光ファイバの中心からずれた位置を通過する光を利用するため、基底モード以外の光を利用することが望ましい。このため、光ファイバ１３としては、より高次のモードの光を伝送可能なマルチモードファイバを用いることが望ましい。
【００４２】
また、光ファイバ１３は、グレーテッドインデックスファイバであることが望ましい。グレーテッドインデックスファイバは、例えばステップインデックスファイバと比較しても、光のモード分散が小さい。このため、より測定精度を高めることができる。
【００４３】
光ファイバ１３の反射光（ブリルアン散乱光）は、検出器１６に入射して（図中Ｇ）、検出器１６で検出される。制御部１７は、例えばコンピュータである。制御部１７は、周波数変換器１２、１４の周波数の変調を制御したり、入射光と反射光の波形を取得したり、それらの波形を比較して、曲げの算出を行うことができる。
【００４４】
すなわち、制御部１７は、光ファイバの曲り算出部としても機能し、曲り算出部には、検出器１６で検出されたブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定する測定波形同定部と、光ファイバ１３に曲げがない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形を記憶する記憶部と、基準波形と測定波形とを比較し、光ファイバ１３の曲りを算出する算出部とを含む。制御部１７の動作については詳細を後述する。
【００４５】
次に、曲げの測定方法の詳細について説明する。図２は、ブリルアン散乱光の測定波形を示す概念図である。波形は、周波数と光強度との関係で検出される。この検出される波形を時間軸上に取ることで、光ファイバの曲げ発生位置と歪（曲がり量）とを知ることができる。
【００４６】
なお、歪の無い状態（曲げの無い状態であって基準状態とする）の光ファイバ１３のブリルアン散乱光（基準ブリルアン散乱光）をあらかじめ測定しておくことで、基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形を得ることができる。図２の例においては、Ｃ位置の測定波形が、基準波形とほぼ一致するとし、Ｄ位置において、測定波形に変化が見られた状態を示す。
【００４７】
図３は、Ｃ位置の波形（図中Ｃ）と、Ｄ位置の波形（図中Ｄ）の波形を重ねた図である。前述した様に、光ファイバが曲げ変形しても、入射光とブリルアン散乱光とでは、ピーク周波数シフトはほとんどない。しかし、基準波形に対して、測定波形は、ピークが低くなりやや周波数が広がる傾向にある。したがって、本発明では、基準波形と測定波形の形状自体を比較する。例えば、基準波形のピーク強度Ｉ０に対する測定波形のピーク強度Ｉ１を測定する。または、基準波形の半値幅Ｗ０に対する測定波形の半値幅Ｗ１を測定する。
【００４８】
同一のモードの光であれば、波形の変化量と光ファイバの曲げ変形量には相関がある。したがって、この相関をあらかじめ測定または算出しておくことで、波形の変化量から、光ファイバの曲げ量を検出することができる。
【００４９】
このような測定を装置によって行うためには、例えば以下のようにして行うことができる。ます、制御部１７（コンピュータ）によって、入射光の周波数を制御する。例えば、周波数変換器１２、１４を制御して、入射光の周波数帯を特定の周波数帯と変換し、さらにＢＯＣＤＡ方式の場合には、入射光の周波数を連続的に変化させる。
【００５０】
また、制御部１７は、検出器で検出されたブリルアン散乱光を取得し、得られたブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である測定波形を同定する。すなわち、制御部１７が測定波形同定部として機能する。
【００５１】
また、制御部１７には、記憶部が含まれる。記憶部には、光ファイバに曲げのない基準状態における基準ブリルアン散乱光の周波数と強度との関係である基準波形が格納される。制御部１７は、記憶部から基準波形を読み出し、測定波形と比較する。例えば、それぞれの波形のピーク強度や半値幅を取得する。
【００５２】
また、記憶部には、ピーク強度の変化量または半値幅の変化量と、曲げ半径との相関があらかじめ格納されている。制御部１７は、記憶部から、ピーク強度の変化量または半値幅の変化量と、曲げ半径との相関を読み出し、得られたピーク強度や半値幅の変化量から曲げ半径を算出する。すなわち、制御部１７が曲げの算出部として機能する。以上により、光ファイバの各部における曲げを測定することができる。
【００５３】
次に、入射光のモードについて説明する。図４（ａ）は、基底モードであるＬＰ０１モードの光の分布（光プロファイル２５ａ）を示す概念図である（なお、図中点線が光プロファイル２５ａの形状を示し、点線で囲まれた白い部分が光部分を表す。以下同様。）。ＬＰ０１モードは光ファイバの中心軸に光が集中する。
【００５４】
これに対し、図４（ｂ）は、ＬＰ１１モードの光の分布（光プロファイル２５ｂ）を示す概念図であり、図４（ｃ）は、ＬＰ２１モードの光の分布（光プロファイル２５ｃ）を示す概念図である。ＬＰ１１モードやＬＰ２１モードの光は、中心が欠如したドーナツ型となる。このように、高次のモードによれば、ＬＰ０１モードよりも、中心から離れた位置の光が強くなる。すなわち、同一の径のコアに入射光を導入した場合でも、ＬＰ０１モードは、コアの中心を主に進み、ＬＰ１１モードやＬＰ２１モードの光は、中心よりもコアの外周部近傍を主に進む。
【００５５】
図５（ａ）は、ＬＰ０１モードの光を用いた、光ファイバの曲げによる波形変化を示す概念図であり、図５（ｂ）は、ＬＰ１１モードの光を用いた、光ファイバの曲げによる波形変化を示す概念図である。同一の曲げ変形であっても、コアの中心を主に通過するＬＰ０１モードは、光ファイバの曲げによる歪の影響をほとんど受けないため、基準波形（Ｉ０またはＷ０）に対する測定波形（Ｉ２またはＷ２）の変化量が小さい。
【００５６】
これに対し、コアの中心の除く、コア外周部近傍を主に通過するＬＰ１１モードは、光ファイバの曲げによる歪の影響が、中心部と比較して大きいため、基準波形（Ｉ０またはＷ０）に対する測定波形（Ｉ３またはＷ３）の変化量が、相対的に大きくなる。したがって、このような高次のモードを積極的に用いることで、光ファイバの曲げをより精度よく測定することができる。
【００５７】
例えば、ＬＰ１１のみを入射してもよい。また、ＬＰ０１とＬＰ１１のみを入射してもよい。また、ＬＰ１１とＬＰ２１のみを入射してもよい。このように、本発明では、ＬＰ１１モードの光を少なくとも入射光として利用することが望ましい。
【００５８】
なお、光のモードとしては、光軸を回転軸とした螺旋状の波面を持つ伝搬光であるラゲールガウスモード光を用いてもよい。ラゲールガウスモード光は、中心部では光がキャンセルされるため、ＬＰ１１等と同様に、中心からずれた位置を主に通過する。
【００５９】
なお、このようなモードの光を選択的に使用するためには、前述したモード変換器１５（図１）によって、光を選択的に変換することができる。したがって、例えば、モード変換器１５として、例えばＬＰ０１モードをＬＰ１１モードに変換する素子を用いることで、入射光としてＬＰ１１を用いることができる。このように、少なくともＬＰ１１モードを含む光を入射させることで、効率よく光ファイバの曲げを測定することができる。
【００６０】
また、光ファイバ１３として、特定のモードの光のみを通過させるものを利用してもよい。例えば、いわゆるＦＭＦ（Ｆｅｗ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）を用いてもよい。ＦＭＦとは、特定の例えば２〜３モードの光のみを伝搬する光ファイバである。ＦＭＦを用いれば、少なくともＬＰ１１を含む、数モードの光のみが伝搬するため、精度よく光ファイバの曲げを測定することができる。あまり高次のモードの光が混ざると、波形がなまってしまうため、却って波形変化が見えにくくなる恐れがあるためである。
【００６１】
また、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの光を少なくとも入射させ、ブリルアン散乱光を、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとに分波器等で分波させてもよい。この場合、曲げ変形については、ＬＰ１１モードの光のみを用いればよい。
【００６２】
一方、ＬＰ０１モードの光は、曲げの測定には向かないものの、従来のような一軸上の引張変形（圧縮変形）の測定には有効である。すなわち、分波したＬＰ０１モードについては、周波数シフト量による全体伸び（圧縮）のみを測定し、ＬＰ１１モードについては、前述した波形変化による曲げ変形のみを測定することもできる。
【００６３】
また、例えば、Ｓ.Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ
ｅｔらによる  「Ａｕｇｕｓｔ  １５,  ２００９/Ｖｏｌ.３４,  Ｎｏ.１６/ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ｐｐ.２５２５-２５２７  “Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒａｄｉａｌｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｂｅａｍｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ”」に示されるように、ＬＰ１１モードの光のみを選択的に通過させる特殊な光ファイバを用いてもよい。
【００６４】
また、光ファイバとしては、図６（ａ）に示すように、中心部に孔２３を有する光ファイバ１３ａを用いてもよい。クラッド２１の屈折率は、コア１９の屈折率よりも低い。このため、光は、コア１９に閉じ込められる。このようにすることで、光ファイバ１３ａの中心を通過する光を物理的に低減して、中心からずれた位置に光を集めることができる。
【００６５】
同様に、図６（ｂ）に示すように、コア１９の中心部に、コア１９よりも屈折率の低い低屈折率部２２を持つ光ファイバ１３ｂを用いてもよい。クラッド２１の屈折率は、コア１９の屈折率よりも低い。このため、光は、コア１９に閉じ込められる。このようにしても、光ファイバ１３ａの中心を通過する光を低減して、中心からずれた位置に光を集めることができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ブリルアン散乱光の測定波形と基準波形とを比較して、基準波の形状と測定波の形状の変化によって曲げを測定するため、従来測定が困難であった光ファイバの曲げ測定を行うことができる。この際、測定波形と、基準波形との形状の違いを、各波形の半値幅や各波形のピーク強度によって判断することで、波形を数値化して、曲げの定量的な評価を行うことができる。
【００６７】
また、光ファイバ１３としてマルチモードファイバを用いることで、コア中の光が、光ファイバ１３の中心からずれた位置を通過しやすく、より精度よく曲げを測定することができる。この際、グレーテッドインデックスファイバを用いることで、ステップインデックスファイバと比較して精度よく測定を行うことができる。
【００６８】
また、入射光のモードを、ＬＰ０１モードのみではなく、より高次のＬＰ１１モード等を用いることで、光が、光ファイバ１３の中心からずれた位置を通過しやすく、より精度よく曲げを測定することができる。
【００６９】
例えば、全モード励振や、特定のモード（例えばＬＰ１１モード）を選択的に励振することで、このような高次のモードの光を入射光として用いることができる。
【００７０】
また、光ファイバ１３として、特定のモード（例えばＬＰ１１モード）の光を選択的に伝送可能なＦＭＦや、特殊な光ファイバを用いることで、特定のモードの光を有効に利用することができる。
【００７１】
なお、本発明は、入射光として、マルチモード光や高次のモードの光を用いるため、伝送距離が比較的短い。このため、本発明は、短距離の計測にも適用可能なＢＯＣＤＡ方式に特に有効である。また、光ファイバを構造体(橋梁、航空機等）に貼り付けあるいは一体化させる事により、本測定方法を用いた構造物の伸びを測定することができる。
【００７２】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７３】
１………曲げ測定装置
１０………光源
１１………分岐部
１２………周波数変換器
１３、１３ａ、１３ｂ………光ファイバ
１４………周波数変換器
１５………モード変換器
１６………検出器
１７………制御部
１９………コア
２１………クラッド
２２………低屈折率部
２３………孔
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ………光プロファイル
１００………光ファイバ
１０１………コア
【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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