(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの試験光を２分岐した一方をパルス変調して被測定光ファイバに入射し、
前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバに入射し、
前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、
前記検波されたビート信号を測定し、
前記ビート信号から、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差を求めることにより、前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する方法であって、
前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、
前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、
前記設置空間の内部の温度を測定し、
前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、
前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項２】
さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項３】
光源からの試験光を２分岐した一方を被測定光ファイバに入射し、
前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバに入射し、
前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、
前記検波されたビート信号を測定し、
前記ビート信号から、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差を求めることにより、前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する方法であって、
前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、
前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、
前記設置空間の内部の温度を測定し、
前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、
前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項４】
さらに、前記補正された周波数スペクトルから前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み及び温度を測定することを特徴とする請求項３記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法。
【請求項５】
被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の特性を、基準光ファイバを用いて測定する光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置において、
試験光を発生する光源と、
前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された一方の試験光をパルス変調するパルス変調器と、
前記パルス変調された試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、
前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、
前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、
前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、
前記受光部で検波されたビート信号から、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差を求めることにより、前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する信号処理部と、
前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、その設置空間を密閉させる容器と、
前記容器の内部温度を測定する温度計と
を具備し、
前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする請求項５記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項７】
被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の特性を、基準光ファイバを用いて測定する光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置において、
試験光を発生する光源と、
前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された一方の試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、
前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、
前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、
前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、
前記受光部で検波されたビート信号から、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差を求めることにより、前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する信号処理部と、
前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、その設置空間を密閉させる容器と、
前記容器の内部温度を測定する温度計と
を具備し、
前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトルから前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み及び温度を測定することを特徴とする請求項７記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号を検波・処理することにより、被測定光ファイバ内における後方ブリルアン散乱光の特性を測定する光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ線路において、歪や温度の異常を検出する測定方法として、ＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectoctometry）の方法があり、特許文献１に示されている。
このＢＯＴＤＲによる方法では、光パルスを光カプラで被測定光ファイバへ入射する試験光と参照光に分岐し、試験光を光ファイバ線路に入射して発生した後方ブリルアン散乱光と先の分岐した参照光と合波し、この合波光を受光素子で受光することでビート信号を得る。このビート信号は、ローカル光と散乱光との周波数差として、１０ＧＨｚほどの周波数を有しており、ブリルアン周波数シフトを示す。このため、光パルスの入射から受光までの時間により、光ファイバ線路内の各点でのブリルアン周波数シフトを測定することができる。このブリルアン周波数シフトは、歪、温度分布により変化するので、ブリルアン周波数シフトを測定することで、光ファイバ中の歪、温度分布を測定できる。
【０００３】
ところで、上記のようにブリルアン周波数シフトを受光するためには、受光部に１０ＧＨｚ以上の周波数帯域幅が必要である。また、受光部からの電気信号をスペクトル表示するための電気的な信号処理系においても、同程度の周波数帯域を持ったものが必要となる。
【０００４】
上記の事情から、一般的に、後方ブリルアン散乱光を測定するための測定方法や測定機器は、複雑で高価な機器によって構成される。また、この広帯域受光・処理系を避けるためには、精密に周波数制御させた２つの光源や、１０ＧＨｚもの周波数シフタが必要で、いずれにしても、非常に高価で複雑な測定系となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２０４３７号公報
【０００６】
【特許文献２】特願２００７−２５０２１１
【０００７】
【非特許文献１】“Development of a Distributed Sensing Technique Using Brillouin Scattering,” T. Horiguchi, K． Shimizu, T. Kurashima, M. Tateda, Y. Koyamada, Journal of Lightwave Technology, vol. 13, No. 7, 1995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の事情を鑑み、後方ブリルアン散乱光の受光帯域幅の狭帯域化を実現し、これによって安価で簡易な測定にもかかわらず、後方ブリルアン散乱光の特性測定精度を向上させることのできる光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバの後方ブルリアン散乱光測定方法は、以下の特徴を有する。
（１）光源からの試験光を２分岐した一方をパルス変調して被測定光ファイバに入射し、前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバに入射し、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する方法であって、前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、前記設置空間の内部の温度を測定し、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とするものである。
【００１０】
（２）（１）において、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする。
（３）光源からの試験光を２分岐した一方を被測定光ファイバに入射し、前記光源からの試験光を２分岐した他方を基準光ファイバに入射し、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を合波してビート信号をヘテロダイン検波し、前記検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する方法であって、前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、前記基準光ファイバの設置空間を密閉させ、前記設置空間の内部の温度を測定し、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする。
【００１１】
（４）（３）の構成において、さらに、前記補正された周波数スペクトルから前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み及び温度を測定することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバの後方ブルリアン散乱光測定装置は、以下の特徴を有する。
【００１２】
（５）被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の特性を、基準光ファイバを用いて測定する光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置において、試験光を発生する光源と、前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の試験光をパルス変調するパルス変調器と、前記パルス変調された試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定する信号処理部と、前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、その設置空間を密閉させる容器と、前記容器の内部温度を測定する温度計とを具備し、前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトル分布を補正することを特徴とする。
【００１３】
（６）（５）において、前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトル分布から前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み分布及び温度分布を測定することを特徴とする。
（７）被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の特性を、基準光ファイバを用いて測定する光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置において、試験光を発生する光源と、前記光源からの試験光を２分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の試験光を前記被測定光ファイバに入射させ、当該被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記光分岐器で分岐された他方の試験光を前記基準光ファイバに入射し、当該基準光ファイバの後方ブリルアン散乱光を取り出す第２のサーキュレータと、前記第１及び第２のサーキュレータによって取り出される前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光とを合波する光合波器と、前記光合波器の合波光を受光してビート信号をヘテロダイン検波する受光部と、前記受光部で検波されたビート信号から、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバからの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、前記光源の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数差であるブリルアン周波数シフトの大きさから、前記基準光ファイバと前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数差の大きさに低減させて光ファイバの後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを測定する信号処理部と、前記基準光ファイバを歪みがかからないように固定し、その設置空間を密閉させる容器と、前記容器の内部温度を測定する温度計とを具備し、前記信号処理部は、前記測定温度により前記基準光ファイバのブリルアン散乱光の周波数の変動を計算し、前記変動の計算結果に基づいて前記被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光について測定された周波数スペクトルを補正することを特徴とする。
【００１４】
（８）（７）において、前記信号処理部は、さらに、前記補正された周波数スペクトルから前記被測定光ファイバの長手方向における後方ブリルアン散乱光の歪み及び温度を測定することを特徴とする。
ものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の測定方法を用いれば、ブリルアン散乱光を１０ＧＨｚ帯などの広帯域な受光・電気処理を行わずに、１ＧＨｚ以下の低帯域なもので測定することが可能となり、基準光ファイバの温度変化を補正して精度を上げることができる。しかも、測定に必要な物品は、光カプラや基準光ファイバなど、受動的で、安価なもので構成することができる。このことから、受光部の広帯域性のため、高価で複雑であったブリルアン散乱光測定を、非常に廉価で簡易に行うことができ、また測定器を構成することができる。このため、温度や歪み測定などのブリルアン散乱光測定の応用技術をより容易に行うことができる。
【００１６】
要するに本発明の構成によれば、後方ブリルアン散乱光の受光帯域幅の狭帯域化を実現し、これによって安価で簡易な測定にもかかわらず、後方ブリルアン散乱光の特性測定精度を向上させることのできる光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
図１は本発明の一実施形態を示す構成説明図である。図１において、１は例えばレーザ光発生器等の光源、２は光変調器、３は被測定光ファイバ、４は受光部、５，６は光カプラ、７，８は光サーキュレータ、９は基準後方ブリルアン散乱光を発生させる基準光ファイバ、１０は電気的な信号処理部、１１は基準光ファイバを密封して収容する容器、１２は密封容器１１内の温度を測定する温度計である。
【００１８】
図１に示すように、光源１から発せられた試験光は光カプラ５で２方向に分岐され、一方の試験光は光変調器２でパルス変調されてパルス化され、光サーキュレータ７を通して被測定光ファイバ３に入射される。この被測定光ファイバ３では、試験光を入射すると、長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生する。この後方ブリルアン散乱光は光サーキュレータ７を通り、光カプラ６に送られる。
【００１９】
上記光カプラ５で２分岐された他方の試験光は、光サーキュレータ８を通して基準光ファイバ９に入射される。この基準光ファイバ９では、被測定光ファイバ３と同様に、試験光を入射すると、長手方向の各点で後方ブリルアン散乱が発生される。但し、基準光ファイバ９に入射される試験光はパルス変調されていないので、基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光は、基準光ファイバ９の各点で発生した後方ブリルアン散乱光が重なった連続光となる。この基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光は、光サーキュレータ８を通り、光カプラ６に送られる。
【００２０】
この光カプラ６は、被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光と基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光とを合波するもので、この合波光は両散乱光の波長差から一定のビート光が生じている。このようにして得られた合波光は受光部４の受光面に照射される。この受光部４は、２つの後方ブリルアン散乱光の合波光を受光してヘテロダイン検波し、基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光と被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光とのビート信号を測定して信号処理部１０へ入力する。
【００２１】
この信号処理部１０では、入力されたビート信号から、被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光の周波数と基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、受光部４で受光して検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の被測定光ファイバ３内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を測定し、さらにこの周波数スペクトル分布から歪み分布及び温度分布を測定する。
【００２２】
ここで、上記信号処理部１０において、基準光ファイバ９で得られる後方ブリルアン散乱光を歪み分布、温度分布の基準として用いるために、基準光ファイバ９の環境を把握する必要がある。そこで、本実施形態では、基準光ファイバ９を容器１１に収容し、この容器１１に温度計１２を配置して容器１１内の温度を測定し、その測定結果を信号処理部１０に送る。信号処理部１０では、温度計１２の温度測定値に基づいて後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布の測定結果を補正する機能を備える。
【００２３】
上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
図２は上記実施形態に係る被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を示す特性図である。図２に示すように、被測定光ファイバ３内のある点で歪みあるいは温度の異常があると、後方ブリルアン散乱光の周波数が変化し、測定される後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布が図示矢印方向に変化する。したがって、被測定光ファイバ３の後方ブリルアン散乱光の周波数の変化によって、被測定光ファイバ３の長手方向の歪分布及び温度分布を測定することができる。
【００２４】
すなわち、本実施形態で受光して検波すべきビート信号の周波数帯域幅は、基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光の周波数（光源周波数−基準光ファイバのブリルアン周波数シフト）と、被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光の周波数（光源周波数−被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフト）の差、つまり、基準光ファイバ９と被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフト差（基準光ファイバ９のブリルアン周波数シフト−被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフト）程度となる。
【００２５】
そこで、本実施形態では、基準光ファイバ９の歪みと温度が変化して基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光の周波数が変化しないように、容器１１で基準光ファイバ９を密封し、基準光ファイバ９のブリルアン周波数シフトと被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフトの差を所定の値に設計する。これにより、従来の測定法よりもはるかに受光部４、信号処理部１０の周波数帯域幅を狭くすることができる。
【００２６】
一般的に、非特許文献１に示されているように、光ファイバの温度変化によるブリルアン周波数シフトの変化は約１ＭＨｚ／℃、歪によるブリルアン周波数シフトの変化は１００ＭＨｚ／％程度であるので、現実的な環境変化で最大の温度変化として数十℃の温度変化、光ファイバ破断限界に近い０．２〜０．４％程度の歪を考慮すると、歪みや温度による光ファイバのブリルアン周波数シフトの変化量は、最大でも１００〜２００ＭＨｚ程度と見積もられる。
【００２７】
以上のことから、基本的には、基準光ファイバ９と被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフトの差を２００ＭＨｚ以上とすれば、１ＧＨｚ以下の周波数帯域幅で十分に後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を測定することができ、歪分布、温度分布を測定することができる。
【００２８】
ここで、基準光ファイバ９の一例を説明すると、光ファイバのブリルアン周波数シフトは一般的にコア中に添加されている物質の種類と濃度に依存する。通常使われる光ファイバでは、コアに何も添加せず、クラッドにフッ素を添加した光ファイバが最も大きいブリルアン周波数シフトを示す（約１１．１ＧＨｚ）ので、このような光ファイバを基準光ファイバ９に用いれば、最も測定される頻度が高い、シングルモード光ファイバ（ブリルアン周波数シフトが約１０．８ＧＨｚ）との差が約３００ＭＨｚであり、およそ５００ＭＨｚ以下の周波数帯域幅で測定することができる。
【００２９】
但し、上記の測定を実現するためには、基準光ファイバ９の動作環境を加味し、基準光ファイバ９のブリルアン周波数シフトが変動せず、常に一定にする必要があるため、結果的に非常に高価で複雑な測定系となってしまう。そこで、上記実施形態の構成では、基準光ファイバ９を容器１１内に密封し、且つ歪みがないように設置する一方で、容器１１内に温度計１１を設置して、容器１１内に収容した基準光ファイバ９の温度を温度計１２によって測定し、信号処理部１０でに送り、測定温度からブリルアン周波数シフトの算出結果について補正を行う。
【００３０】
以下、上記補正について説明する。上記の測定において、被測定光ファイバ３からのブリルアン周波数シフトをｖt 、基準光ファイバ９のブリルアン周波数シフトをｖr とすると、これらは被測定光ファイバ３の温度Ｔt と歪みεt 、基準光ファイバ９の温度Ｔr と歪みεr の関数になる。また、被測定光ファイバ３からのブリルアン周波数シフトの、ある基準温度（Ｔ0 ）、歪みなしでの値をｖt0、温度変化に対する周波数シフトの変化の係数をＣtt、歪みに対する係数をＣεt，基準光ファイバ９からのブリルアン周波数シフトの、ある基準温度（Ｔ0 ）、歪みなしでの値をｖr0、温度係数をＣtr、歪係数をＣεrとすると、次の式のように表わされる。
【００３１】
ｖt −ｖt0＝Ｃtt（Ｔt −Ｔ0 ）＋Ｃεt εt       (1)  
ｖr −ｖr0＝Ｃtr（Ｔr −Ｔ0 ）＋Ｃεr εr       (2)  
測定される周波数シフトはこの２つの周波数シフトの信号のビート信号となるので、  
ｖt −ｖr −（ｖt0−ｖr0）
＝Ｃtt（Ｔt −Ｔ0 ）＋Ｃεt εt ＋Ｃtr（Ｔr −Ｔ0 ）＋Ｃεr εr       (3)
となる。ここで、基準光ファイバ９は固定されているので、歪みεr は０とみなせる。
【００３２】
また、式(3)の左辺は測定されるスペクトルから得られる量であり、それをΔｖm とする。また、測定したい被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフトの真の変化量は、Δｖt とすると  
Δｖt ＝Ｃtt（Ｔt −Ｔ0 ）＋Ｃεtεt           (4)
である。これらのことから、
Δｖm ＝Δｖt ＋Ｃtr（Ｔr −Ｔ0 ）             (5)
となる。温度係数Ｃtrを予め測定して知っていれば、この（５）式から、基準光ファイバ９が設置してある場所の温度Ｔr を温度計１２によって求め、被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフトの真の変化量Δｖt を得ることができる。すなわち、温度計１２の測定温度から基準光ファイバ９のブリルアン周波数シフト変動量を計算し、被測定光ファイバ３のブリルアン周波数シフトの変化量を補正することにより、そのブリルアン周波数シフト変化量の正確な値を求めることができる。
【００３３】
また、上記の測定において、信号処理部１０でブリルアン散乱光の周波数スペクトルを表示させれば、そのスペクトル分布を測定することができる。このとき、上記の手法を採用することにより、スペクトル分布の周波数軸全体を補正できるので、高精度なスペクトル分布測定が可能となる。
【００３４】
また、光変調器２でパルス化されているため、信号処理系１０で、一定時間ごとに測定をすることで各光ファイバ中の位置でのブリルアン散乱光のスペクトルを測定できるので（特許文献１にあるような、いわゆるＢＯＴＤＲ測定）、上記処理を行うことで、光ファイバ中のブリルアン散乱光スペクトル分布、温度分布、歪み分布を測定することができる。また、上記処理は、温度計１２からの出力を信号処理部１０へ入力することで、信号処理部１０で実行することができる。したがって、信号処理部１０を時間領域と周波数領域で同時処理できる、いわゆるＢＯＴＤＲの信号処理系のものにすれば、ブリルアン散乱光スペクトル分布、温度分布、歪み分布いずれもが高精度に測定できる装置を実現することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の測定技術を用いれば、ブリルアン散乱光を１０ＧＨｚ帯などの広帯域な受光・電気処理を行わずに、１ＧＨｚ以下の狭帯域なもので測定することが可能となり、基準光ファイバ９の温度変化を補正して精度を上げることができる。しかも、測定に必要な物品は、光カプラや基準光ファイバなど、受動的で、低価なもので構成することができるので、受光部４の広帯域性確保のために高価で且つ複雑であったブリルアン散乱光測定を、非常に安価で簡易な測定器で行うことができる。このため、温度や歪み測定などのブリルアン散乱光測定の応用技術をより容易に行うことができる。
【００３６】
特に、本発明は、ブリルアンスペクトル分布測定においての受光帯域を低下させ、且つブリルアン周波数の精度を向上させる測定技術を提供するものであって、光ファイバ線路内の温度分布や歪分布を簡易に測定可能とするものとして応用が可能である。また、ブリルアン周波数シフトを用いた光ファイバ線路保守試験など、その他のブリルアン散乱測定の応用に対しても利便性の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、光変調器２で試験光に変調をかけて被試験光ファイバ３に入射するようにしたが、光変調器２のない簡易型測定装置の場合でも同様に実施可能である。
その他、本発明は上記実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を示す特性図。
【符号の説明】
【００３９】
１  光源
２  光変調器
３  被測定光ファイバ
４  受光部
５  光カプラ
６  光カプラ
７  光サーキュレータ
８  光サーキュレータ
９  基準光ファイバ
１０  信号処理部
１１  密閉容器
１２  温度計
【図１】
0005053120.tif 000002
【図２】
0005053120.tif 000003