(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する第１のステップと、
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する第２のステップと、
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検波する第３のステップと、
前記第３のステップで検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、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第４のステップと
を有し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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】
光源からの試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射し、他方を基準光ファイバに入射する第１のステップと、
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検波する第２のステップと、
前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する第３のステップと
を有し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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３】
光源からの試験光を直列接続された基準光ファイバ及び被測定光ファイバに入射する第１のステップと、
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とが合波されたビート光を受光し検波する第２のステップと、
前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する第３のステップと
を有し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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】
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する第１のステップと、
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する第２のステップと、
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検波する第３のステップと、
前記第３のステップで検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの長手方向の歪分布もしくは温度分布を測定する第４のステップと
を有し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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５】
光源からの試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射し、他方を基準光ファイバに入射する第１のステップと、
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検波する第２のステップと、
前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの歪もしくは温度を測定する第３のステップと
を有し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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６】
前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、
前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに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７】
試験光を２分岐し、一方を光変調器でパルス変調して被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、
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する光カプラと、
前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、
前記受光部で検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、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信号処理系と
を具備し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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】
試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、
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する光カプラと、
前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、
前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する信号処理系と
を具備し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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９】
試験光を直列接続された基準光ファイバ及び被測定光ファイバに入射する光源と、
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とが合波されたビート光を受光し検波する受光部と、
前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する信号処理系と
を具備し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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１０】
試験光を２分岐し、一方を光変調器でパルス変調して被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、
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する光カプラと、
前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、
前記受光部で検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの長手方向の歪分布もしくは温度分布を測定する信号処理系と
を具備し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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１１】
試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、
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する光カプラと、
前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、
前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの歪もしくは温度を測定する信号処理系と
を具備し、
前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いる
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１２】
前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、
前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いる
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに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、被測定光ファイバの後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する方法及び装置に関するものである。
【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  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の方法があり、特許文献１に示されている。
【０００３】
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て、試験光を光ファイバ線路に入射し、発生した後方ブリルアン散乱光を、先の分岐した参照光と合波し、受光素子でビート信号を受光する。
【０００４】
ビート信号は、１０ＧＨｚほどの参照光と後方ブリルアン散乱光の周波数の差であるブリルアン周波数シフトを示す。
【０００５】
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できる。このブリルアン周波数シフトは、歪分布、温度分布により変化するため、ブリルアン周波数シフトを測定することで、光ファイバ中の歪分布、温度分布を測定できる。
【０００６】
現在、通常用いられている後方ブリルアン散乱光測定においては、直接光源からの参照光と、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している。
【０００７】
このため、ビート信号を検波するのに必要な受光部、信号処理系の周波数帯域幅は、参照光の周波数と後方ブリルアン散乱光の周波数の差程度になるため、被測定光ファイバのブリルアン周波数シフトと同程度の周波数帯域幅が必要になる。通常のシングルモード光ファイバで、ブリルアン周波数シフトは約１０．８ＧＨｚと広い周波数帯域幅になっている。
【０００８】
前記ブリルアン周波数シフトを受光するため、受光部に必要な周波数帯域幅は１０ＧＨｚ以上必要であり、また、受光部からの電気信号を後方ブリルアン散乱光周波数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、受光部と同程度の周波数帯域幅を持ったものが必要となる。
【０００９】
上記の事情から、一般的に、後方ブリルアン散乱光測定を行うための測定方法や測定機は、複雑で高価な機器によって構成される。
【００１０】
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る。
【００１１】
【特許文献１】特開平３-１２０４３７号公報
【特許文献２】特許第３３８６９４８号公報
【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】
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、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幅を狭くでき、受光・処理系の周波数帯域幅を狭くできる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測定方法及び装置、並びに光ファイバの歪分布及び温度分布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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、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する第１のステップと、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する第２のステップと、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検波する第３のステップと、前記第３のステップで検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、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第４のステップとを有し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とする。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１４】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、光源からの試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射し、他方を基準光ファイバに入射する第１のステップと、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検波する第２のステップと、前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する第３のステップとを有し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とする。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１５】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、光源からの試験光を直列接続された基準光ファイバ及び被測定光ファイバに入射する第１のステップと、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とが合波されたビート光を受光し検波する第２のステップと、前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する第３のステップとを有し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とする。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１６】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、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する第１のステップと、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する第２のステップと、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検波する第３のステップと、前記第３のステップで検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの長手方向の歪分布もしくは温度分布を測定する第４のステップとを有し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とする。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１７】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、光源からの試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射し、他方を基準光ファイバに入射する第１のステップと、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検波する第２のステップと、前記第２のステップで検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの歪もしくは温度を測定する第３のステップとを有し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とする。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１８】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置は、試験光を２分岐し、一方を光変調器でパルス変調して被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、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する光カプラと、前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、前記受光部で検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、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信号処理系とを具備し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とするものである。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００１９】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置は、試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、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する光カプラと、前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する信号処理系とを具備し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とするものである。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００２０】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置は、試験光を直列接続された基準光ファイバ及び被測定光ファイバに入射する光源と、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とが合波されたビート光を受光し検波する受光部と、前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する信号処理系とを具備し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とするものである。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００２１】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置は、試験光を２分岐し、一方を光変調器でパルス変調して被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、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する光カプラと、前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、前記受光部で検波された時間によって後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された位置を特定して、後方ブリルアン散乱光周波数スペクトル分布を測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの長手方向の歪分布もしくは温度分布を測定する信号処理系とを具備し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とするものである。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【００２２】
また、本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置は、試験光を２分岐し、一方を被測定光ファイバに入射すると共に他方を基準光ファイバに入射する光源と、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する光カプラと、前記光カプラで合波したビート信号を検波する受光部と、前記受光部で検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定し、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の変化によって前記被測定光ファイバの歪もしくは温度を測定する信号処理系とを具備し、前記基準光ファイバとして、コア中に添加されている物質の種類もしくは濃度が、前記被測定光ファイバのコア中に添加されている物質の種類もしくは濃度と異なる光ファイバを用いることを特徴とするものである。
例えば、前記被測定光ファイバとして、シングルモード光ファイバを用い、前記基準光ファイバとして、コア中に何も添加していない光ファイバを用いればよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法は、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幅を、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に狭くでき、受光・処理系の周波数帯域幅を狭くできるため、例えば１ＧＨｚ以下の狭い周波数帯域幅の受光・処理系で測定することができる。
【００２４】
しかも、測定に必要な物品は、例えば光カプラや基準光ファイバなど、受動的で、低価格の物品で構成することができるため、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。
【００２５】
このため、光ファイバ線路の歪分布及び温度分布の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。
【００２６】
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のその他のブリルアン散乱光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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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は本発明の第１の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手段等の光源、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系である。
【００２８】
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。前記被測定光ファイバ３は長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生し、該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を通過する。
【００２９】
前記光カプラ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、後方ブリルアン散乱を起こす。前記基準光ファイバ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。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を通過する。
【００３０】
前記光カプラ６では、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が合波され、受光部４で２つ後方ブリルアン散乱光のビート光として受光されると共にヘテロダイン検波され、前記基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光のビート信号を測定して信号処理系１０へ入力する。
【００３１】
前記信号処理系１０では、前記ビート信号から、前記被測定光ファイバ３からの後方ブリルアン散乱光の周波数と、前記基準光ファイバ９からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記受光部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前記被測定光ファイバ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周波数スペクトル分布を測定する。
【００３２】
図２は本発明の第１の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、温度もしくは歪の異常があると、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矢印方向に変化する。
【００３３】
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。
【００３４】
すなわち、本発明の第１の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。
【００３５】
したがって、基準光ファイバ９の温度と歪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れば、従来の測定法よりもはるかに受光部４、信号処理系１０の周波数帯域幅を狭くすることができる。
【００３６】
一般的に、非特許文献１より、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、温度や歪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。
【００３７】
したがって、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、温度分布を測定できる。
【００３８】
基準光ファイバ９の一例を説明すると、特許文献２に示されているように、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。
【００３９】
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。
【００４０】
図３は本発明の第２の実施形態を示す構成説明図である。図３において、２１は例えばレーザ光発生手段等の光源、２２は光カプラ、２３は被測定光ファイバ、２４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、２５は受光部、２６は電気的な信号処理系である。
【００４１】
図３に示すように、光源２１から発せられた試験光は光カプラ２２で２方向に分岐され、一方の試験光は被測定光ファイバ２３に入射される。前記被測定光ファイバ２３は長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生し、該後方ブリルアン散乱光は光カプラ２２を通過する。
【００４２】
前記光カプラ２２で２分岐された他方の試験光は、基準光ファイバ２４に入射され、後方ブリルアン散乱を起こす。基準光ファイバ２４からの後方ブリルアン散乱光は、光カプラ２２を通過する。
【００４３】
前記光カプラ２２では、被測定光ファイバ２３からの後方ブリルアン散乱光と基準光ファイバ２４からの後方ブリルアン散乱光が合波され、受光部２５で２つ後方ブリルアン散乱光のビート光として受光されると共にヘテロダイン検波され、前記基準光ファイバ２４からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ２３からの後方ブリルアン散乱光のビート信号を測定して信号処理系２６へ入力する。
【００４４】
前記信号処理系２６では、前記ビート信号から、前記被測定光ファイバ２３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２４からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記受光部２５で受光して検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ２３内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する。
【００４５】
前記被測定光ファイバ２３で、温度もしくは歪の異常があると、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が変化する。
【００４６】
したがって、被測定光ファイバ２３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２３の歪及び温度を測定することができる。
【００４７】
すなわち、本発明の第２の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２４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２３からの後方ブリルアン散乱光の周波数（光源周波数−被測定光ファイバのブリルアン周波数シフト）の差、つまり、基準光ファイバ２４と被測定光ファイバ２３のブリルアン周波数シフト差（基準光ファイバ２４のブリルアン周波数シフト−被測定光ファイバ２３のブリルアン周波数シフト）程度となる。
【００４８】
したがって、基準光ファイバ２４の温度と歪が変化して基準光ファイバ２４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密封し、基準光ファイバ２４のブリルアン周波数シフトと被測定光ファイバ２３のブリルアン周波数シフトの差を所定の値に設計すれば、従来の測定法よりもはるかに受光部２５、信号処理系２６の周波数帯域幅を狭くすることができる。
【００４９】
図４は本発明の第３の実施形態を示す構成説明図である。図４において、３１は例えばレーザ光発生手段等の光源、３２は光カプラ、３３は被測定光ファイバ、３４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、３５は受光部、３６は電気的な信号処理系である。前記被測定光ファイバ３３と前記基準光ファイバ３４は直列に接続される。
【００５０】
図４に示すように、光源３１から発せられた試験光は光カプラ３２を通して後、直列接続された基準光ファイバ３４及び被測定光ファイバ３３に入射される。前記被測定光ファイバ３３は長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生し、該後方ブリルアン散乱光は光カプラ３２を通過すると共に、前記基準光ファイバ３４は長手方向の各点で後方ブリルアン散乱光が発生し、該後方ブリルアン散乱光は光カプラ３２を通過する。
【００５１】
前記光カプラ３２では、被測定光ファイバ３３からの後方ブリルアン散乱光と基準光ファイバ３４からの後方ブリルアン散乱光が合波され、受光部３５で２つ後方ブリルアン散乱光のビート光として受光されると共にヘテロダイン検波され、前記基準光ファイバ３４からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ３３からの後方ブリルアン散乱光のビート信号を測定して信号処理系３６へ入力する。
【００５２】
前記信号処理系３６では、前記ビート信号から、前記被測定光ファイバ３３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３４からの後方ブリルアン散乱光の周波数の差を測定し、前記受光部３５で受光して検波された後方ブリルアン散乱光の前記被測定光ファイバ３３内で散乱された後方ブリルアン散乱光周波数スペクトルを測定する。
【００５３】
前記被測定光ファイバ３３内のある点で、温度もしくは歪の異常があると、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が変化する。
【００５４】
したがって、被測定光ファイバ３３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３３の歪及び温度を測定することができる。
【００５５】
すなわち、本発明の第３の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３４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３３からの後方ブリルアン散乱光の周波数（光源周波数−被測定光ファイバのブリルアン周波数シフト）の差、つまり、基準光ファイバ３４と被測定光ファイバ３３のブリルアン周波数シフト差（基準光ファイバ２４のブリルアン周波数シフト−被測定光ファイバ２３のブリルアン周波数シフト）程度となる。
【００５６】
したがって、基準光ファイバ３４の温度と歪が変化して基準光ファイバ３４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密封し、基準光ファイバ３４のブリルアン周波数シフトと被測定光ファイバ３３のブリルアン周波数シフトの差を所定の値に設計すれば、従来の測定法よりもはるかに受光部３５、信号処理系３６の周波数帯域幅を狭くすることができる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態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み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す構成説明図である。
【図２】本発明の第１の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３】本発明の第２の実施形態を示す構成説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
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…信号処理系。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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