JP2007240287A - Apparatus for measurement of optical fiber distortion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象である光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光（ブリルアン増幅を受けた後方散乱光）を用いて光ファイバの歪を測定する光ファイバ歪測定装置に関し、特に歪を精度良く測定可能で高分解能化が可能である光ファイバ歪測定装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber strain measuring apparatus for measuring strain of an optical fiber using Brillouin scattered light (backscattered light subjected to Brillouin amplification) generated in an optical fiber to be measured, and particularly to accurately measure strain. The present invention relates to an optical fiber strain measuring apparatus capable of achieving high resolution.
光ファイバ中を伝播する光の一部は、ガラスの構造分子の運動エネルギーとして吸収される。吸収されたエネルギーは一定値を超えたときに音響フォノンとして放出される。そして、ブリルアン散乱とは、放出された音響フォノンと透過光との相互干渉により、音響フォノンの周波数分だけシフト（ブリルアン周波数シフト）したストークス光が発生する現象である。 Part of the light propagating in the optical fiber is absorbed as the kinetic energy of the glass structural molecules. The absorbed energy is released as an acoustic phonon when it exceeds a certain value. Brillouin scattering is a phenomenon in which Stokes light that is shifted by the frequency of the acoustic phonon (Brillouin frequency shift) is generated due to the mutual interference between the emitted acoustic phonon and the transmitted light.
従来の被測定対象である光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光を用いて光ファイバの歪を測定する光ファイバ歪測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。 Prior art documents related to an optical fiber strain measuring apparatus for measuring strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured are as follows.
図５はこのような従来の（Brillouin Optical Time Domain Analysis：ＢＯＴＤＡ）の光ファイバ歪測定装置の一例を示す構成ブロック図である。図５において、１はレーザ光を出射する半導体レーザ光源等の光源、２及び５は光を分岐する光分岐手段、３は入射光を強度変調する光変調器、４は光スイッチ等の入射光をパルス光にして出射させると共に光周波数シフトを可変できる光パルス変調器、６は歪の測定対象である光ファイバ、７はフォトダイオード等の光検出器である。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of such a conventional (Brillouin Optical Time Domain Analysis: BOTDA) optical fiber strain measuring apparatus. In FIG. 5, 1 is a light source such as a semiconductor laser light source that emits laser light, 2 and 5 are optical branching means that split light, 3 is an optical modulator that modulates the intensity of incident light, and 4 is incident light such as an optical switch. Is an optical pulse modulator that can emit light in the form of pulsed light and can change the optical frequency shift, 6 is an optical fiber that is a distortion measurement target, and 7 is a photodetector such as a photodiode.
光源１からの出射光は光分岐手段２に入射され、一方の分岐光は光変調器３の入射端に入射され、他方の分岐光は光パルス変調器４の入射端に入射される。光変調器３の出力光はプローブ光として光ファイバ６の一端に入射され、光パルス変調器４の出力パルス光はポンプ光として光分岐手段５を介して光ファイバ６の他端に入射される。 Light emitted from the light source 1 is incident on the light branching means 2, one branched light is incident on the incident end of the optical modulator 3, and the other branched light is incident on the incident end of the optical pulse modulator 4. The output light of the optical modulator 3 is incident on one end of the optical fiber 6 as probe light, and the output pulse light of the optical pulse modulator 4 is incident on the other end of the optical fiber 6 via the optical branching means 5 as pump light. .
一方、光ファイバ６からのブリルアン散乱光は光ファイバ６の他端から出射され、光分岐手段５で分岐され光検出器７に入射される。 On the other hand, the Brillouin scattered light from the optical fiber 6 is emitted from the other end of the optical fiber 6, branched by the light branching means 5, and incident on the photodetector 7.
ここで、図５に示す従来例の動作を図６及び図７を用いて説明ずる。図６はプローブ光、パルス光及びブリルアン散乱光の関係を説明する説明図、図７は光検出器７で検出される光強度の一例を示す特性曲線図である。 Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the relationship between probe light, pulsed light, and Brillouin scattered light, and FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing an example of light intensity detected by the photodetector 7.
図６中”ＴＭ０１”に示す光ファイバ６の一端に入射されるプローブ光の光周波数を”ｆ０”、図６中”ＴＭ０２”に示す光ファイバ６の他端から入射されるポンプ光の光周波数は光パルス変調器４で”Δｆ”だけ光周波数シフトされた”ｆ０＋Δｆ”であるとする。 The optical frequency of the probe light incident on one end of the optical fiber 6 indicated by “TM01” in FIG. 6 is “f0”, and the optical frequency of the pump light incident from the other end of the optical fiber 6 indicated by “TM02” in FIG. Is assumed to be “f0 + Δf” shifted by the optical frequency by the optical pulse modulator 4 by “Δf”.
光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致しなければ、ブリルアン散乱は発生せず、図６中”ＴＭ０２”に示す光ファイバ６の他端からは光ファイバ６を伝播してきたプローブ光が出射される。 If the optical frequency shift “Δf” does not coincide with the Brillouin frequency shift “fB”, Brillouin scattering does not occur, and the optical fiber 6 propagates from the other end of the optical fiber 6 indicated by “TM02” in FIG. Probe light is emitted.
例えば、光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致しなければ、図７中”ＣＨ１１”に示す光強度の特性曲線が光検出器７で測定される。言いかえれば、図７中”ＣＨ１１”に示すようにプローブ光の光強度に相当する光強度が時間経過と共に測定される。 For example, if the optical frequency shift “Δf” does not coincide with the Brillouin frequency shift “fB”, the light intensity characteristic curve indicated by “CH11” in FIG. In other words, the light intensity corresponding to the light intensity of the probe light is measured over time as indicated by “CH11” in FIG.
一方、光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致した場合に、図６中”ＴＭ０２”に示す光ファイバ６の他端から光周波数が”ｆ０＋ｆＢ”であるブリルアン散乱光（パルス光）が、光ファイバ６を伝播してきたプローブ光と共に出射される。 On the other hand, when the optical frequency shift “Δf” coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, the Brillouin scattered light whose optical frequency is “f0 + fB” from the other end of the optical fiber 6 indicated by “TM02” in FIG. Pulse light) is emitted together with the probe light propagating through the optical fiber 6.
例えば、光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致した場合には、図７中”ＣＨ１２”に示す光強度の特性曲線が光検出器７で測定される。言いかえれば、図７中”ＣＨ１２”に示すように図７中”ＰＳ１１”に示すある時刻にパルス状の光強度変化（ブリルアン散乱光（パルス光））を伴う特性が時間経過と共に測定される。 For example, when the optical frequency shift “Δf” coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, the light intensity characteristic curve indicated by “CH12” in FIG. In other words, as indicated by “CH12” in FIG. 7, a characteristic accompanied with a pulsed light intensity change (Brillouin scattered light (pulsed light)) is measured with time at a certain time indicated by “PS11” in FIG. 7. .
すなわち、光ファイバ６中で歪が発生している部分のブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と光周波数のシフト分”Δｆ”が一致すれば、当該歪が発生している部分からブリルアン散乱光（パルス光）が戻ってくることになる。 That is, if the Brillouin frequency shift “fB” of the portion where the distortion occurs in the optical fiber 6 matches the shift amount ΔΔ of the optical frequency, the Brillouin scattered light (pulse light) from the portion where the distortion occurs. ) Will come back.
ここで、図７に示す特性曲線図の横軸の時間は、光ファイバ６内の光の伝播速度を勘案すれば光ファイバの位置（或いは、光ファイバの他端からの距離）に相当するので、図７中”ＰＳ１１”に示すある時刻に相当する位置を特定することにより、光ファイバ６内で発生している歪の位置を得ることが可能になる。 Here, the time on the horizontal axis of the characteristic curve diagram shown in FIG. 7 corresponds to the position of the optical fiber (or the distance from the other end of the optical fiber) if the propagation speed of light in the optical fiber 6 is taken into consideration. By specifying the position corresponding to a certain time indicated by “PS11” in FIG. 7, it is possible to obtain the position of the distortion occurring in the optical fiber 6.
また、ブリルアン周波数シフトは歪の大きさに依存する性質を有する、言い換えれば、歪の大きさによってブリルアン周波数シフトが変化することになるので、光パルス変調器４で光周波数シフト”Δｆ”を走査することにより、光ファイバ６中の大きさの異なる歪が発生している部分からブリルアン散乱光（パルス光）が順次戻ってくることになる。 Further, the Brillouin frequency shift has a property that depends on the magnitude of the distortion. In other words, since the Brillouin frequency shift changes depending on the magnitude of the distortion, the optical pulse modulator 4 scans the optical frequency shift “Δf”. By doing so, Brillouin scattered light (pulsed light) sequentially returns from the portion in the optical fiber 6 where distortions of different sizes are generated.
この結果、光ファイバ６の一端からプローブ光（光周波数”ｆ０”）を入射し、光ファイバ６の他端から光周波数をシフトさせたパルス光（光周波数”ｆ０＋Δｆ”）を入射させ、光ファイバ６の他端から出射される光を光検出器で測定すると共に光周波数シフトを走査することにより、光ファイバ６内で発生している様々な大きさの歪の位置を測定することが可能になる。 As a result, probe light (optical frequency “f0”) is incident from one end of the optical fiber 6, and pulsed light (optical frequency “f0 + Δf”) having a shifted optical frequency is incident from the other end of the optical fiber 6. By measuring the light emitted from the other end of the optical fiber 6 with a photodetector and scanning the optical frequency shift, it becomes possible to measure the position of various magnitudes of distortion generated in the optical fiber 6. Become.
しかし、従来の光ファイバ歪測定装置では高分解能化を実現するためには、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くする必要性があるものの、パルス幅（時間）を狭くすると、ポンプ光（パルス光）のスペクトラム幅が広がってしまい純度が低下する。 However, in order to realize high resolution in the conventional optical fiber strain measuring device, it is necessary to narrow the pulse width (time) of the pump light (pulse light), but if the pulse width (time) is narrowed, The spectrum width of pump light (pulse light) widens and the purity decreases.
図８はポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）とスペクトラム幅との関係を示す説明図、図９はスペクトラム幅が広がった場合のブリルアン散乱光（パルス光）の関係を示す説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the pulse width (time) of pump light (pulse light) and the spectrum width, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship of Brillouin scattered light (pulse light) when the spectrum width is widened. is there.
ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）が十分であれば、図８中”ＳＰ２１”に示すようにスペクトラム幅は狭くなるが、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くすると、図８中”ＳＰ２２”に示すようにスペクトラム幅が広がってしまう。 If the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is sufficient, the spectrum width is narrowed as shown by “SP21” in FIG. 8, but if the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, As shown in “SP22” in FIG. 8, the spectrum width is widened.
この時、ポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”と、ブリルアン周波数シフト”ｆＢ”とが少しずれていてもブリルアン散乱光（パルス光）が発生して戻り光として光検出器７で検出されてしまう。 At this time, even if the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light and the Brillouin frequency shift “fB” are slightly shifted, Brillouin scattered light (pulse light) is generated and detected by the photodetector 7 as return light. End up.
例えば、図９中”ＣＦ３１”に示す中心周波数がポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”であったとしても、スペクトラム幅が広がっている場合、図９中”ＦＢ３１”に示すブリルアン周波数シフト”ｆＢ”まで広がっているので、多少のブリルアン散乱光（パルス光）が発生して戻り光として光検出器７で検出されてしまう。 For example, even if the center frequency indicated by “CF31” in FIG. 9 is the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light, the Brillouin frequency shift “fB” indicated by “FB31” in FIG. Therefore, some Brillouin scattered light (pulse light) is generated and detected as return light by the photodetector 7.
すなわち、中心周波数がポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”であったとしても、異なるブリルアン周波数シフト”ｆＢ”、言い換えれば、大きさの異なる歪が発生している部分からのブリルアン散乱光（パルス光）が検出されてしまい歪を精度良く測定することができないと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、歪を精度良く測定可能で高分解能化が可能である光ファイバ歪測定装置を実現することにある。
That is, even if the center frequency is the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light, the Brillouin scattered light (pulses) from different Brillouin frequency shifts “fB”, in other words, from portions where distortions having different magnitudes are generated. There was a problem that the distortion could not be measured with high accuracy.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize an optical fiber strain measuring apparatus capable of measuring strain with high accuracy and increasing the resolution.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
測定対象である光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光を用いて光ファイバの歪を測定する光ファイバ歪測定装置において、
出力光の光周波数を変化させることが可能な可変波長光源と、この可変波長光源の出力光を２つに分岐する第１の光分岐手段と、一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光ファイバの一端に入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する第２の光分岐手段と、出力光をプローブ光として前記光ファイバの他端に入射する光源と、前記第１の光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記第２の光分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A variable wavelength light source capable of changing the optical frequency of the output light, a first light branching means for branching the output light of the variable wavelength light source into two, and emitting one of the branched lights as narrow pulse light An optical pulse modulator; a second optical branching unit that makes the output light of the optical pulse modulator enter the one end of the optical fiber as pump light and branches the outgoing light from the one end of the optical fiber; A light source that enters the other end of the optical fiber as probe light, and a photodetector that heterodyne-detects the branched light of the second optical branching means using the other branched light of the first optical branching means. By obtaining the exact frequency shift of the Brillouin scattered light by the pump light from the frequency difference obtained by heterodyne detection, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion is accurate with high resolution. It is possible to measure.
請求項２記載の発明は、
測定対象である光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光を用いて光ファイバの歪を測定する光ファイバ歪測定装置において、
出力光の光周波数を変化させることが可能な可変波長光源と、この可変波長光源の出力光を２つに分岐する光分岐手段と、一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、光源と、前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光源の出力光をプローブ光として前記光ファイバの一端にそれぞれ入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する光合分岐手段と、前記光ファイバの他端に設けられた反射端と、前記光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記光合分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。また、入射光を合波し分岐させる光合分岐手段によってポンプ光とプローブ光を光ファイバの同一端から入射することにより、光ファイバの両端からそれぞれの光を入射する必要がなくなる。
The invention according to claim 2
In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A variable wavelength light source capable of changing the optical frequency of the output light, an optical branching means for branching the output light of this variable wavelength light source into two, and an optical pulse modulation for emitting one of the branched lights as narrow pulse light A light source, a light source, and an optical beam that splits the light emitted from one end of the optical fiber and is incident on one end of the optical fiber as pump light and output light from the light source as probe light. A heterodyne detector comprising: a branching unit; a reflection end provided at the other end of the optical fiber; and a photodetector for heterodyne detection of the branched light of the optical coupling unit using the other branched light of the optical branching unit. By calculating the exact frequency shift of the Brillouin scattered light by the pump light from the frequency difference obtained in this way, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, with high resolution. It is possible to accurately measure. In addition, since the pump light and the probe light are incident from the same end of the optical fiber by the optical combining / branching means for combining and branching the incident light, it is not necessary to enter each light from both ends of the optical fiber.
請求項３記載の発明は、
測定対象である光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光を用いて光ファイバの歪を測定する光ファイバ歪測定装置において、
光源と、この光源の一方の出力光の光周波数をシフトさせる光周波数シフタと、この光周波数シフタの出力光を２つに分岐する光分岐手段と、一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光源の他方の出力光をプローブ光として前記光ファイバの一端にそれぞれ入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する光合分岐手段と、前記光ファイバの他端に設けられた反射端と、前記光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記光合分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。また、プローブ光を出射する光源の出力を光周波数シフトさせてポンプ光用の光を生成しているので、光源が１つで良くなり、構成が簡単になる。
The invention described in claim 3
In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A light source, an optical frequency shifter for shifting the optical frequency of one output light of the light source, an optical branching means for branching the output light of the optical frequency shifter into two, and one split light is emitted as narrow pulse light An optical pulse modulator that emits light that is incident on one end of the optical fiber as pump light using the output light of the optical pulse modulator as a pump light, and is emitted from one end of the optical fiber as probe light An optical coupling / branching unit for branching; a reflection end provided at the other end of the optical fiber; and a photodetector for heterodyne detection of the branched light of the optical coupling / branching unit using the other branched light of the optical branching unit. It is possible to obtain an accurate Brillouin frequency shift by obtaining an accurate frequency shift of the Brillouin scattered light by the pump light from the frequency difference obtained by heterodyne detection. Come, it becomes possible to accurately measure the strain with high resolution. Further, since the light for pumping light is generated by shifting the output of the light source that emits the probe light, the number of light sources is one, and the configuration is simplified.
請求項４記載の発明は、
請求項２若しくは請求項３記載の発明である光ファイバ歪測定装置において、
前記反射端が、
パルス光に対して低反射率であることにより、ポンプ光（パルス光）の折り返しを防止し、発生するブリルアン散乱光（パルス光）との混在を低減することができる。
The invention according to claim 4
In the optical fiber strain measuring device according to claim 2 or claim 3,
The reflection end is
By having a low reflectance with respect to the pulsed light, it is possible to prevent the pump light (pulsed light) from turning back and to reduce mixing with the generated Brillouin scattered light (pulsed light).
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明である光ファイバ歪測定装置において、
前記第１の光分岐手段の他方の分岐光、若しくは、前記光分岐手段の他方の分岐光の周波数を一定周波数シフトさせることにより、その後の信号処理が容易になる。
The invention according to claim 5
In the optical fiber strain measuring device according to any one of claims 1 to 3,
Subsequent signal processing is facilitated by shifting the frequency of the other branched light of the first optical branching means or the other branched light of the optical branching means by a constant frequency.
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１の発明によれば、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光による正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。
The present invention has the following effects.
According to the first aspect of the present invention, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, the frequency difference is obtained by heterodyne detection of the light having the same frequency as the pump light and the Brillouin scattered light, and the pump light Therefore, accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion can be measured with high resolution and high accuracy.
また、請求項２の発明によれば、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光による正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。また、入射光を合波し分岐させる光合分岐手段によってポンプ光とプローブ光を光ファイバの同一端から入射することにより、光ファイバの両端からそれぞれの光を入射する必要がなくなる。 Further, according to the invention of claim 2, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, the frequency difference is obtained by heterodyne detection of the light having the same frequency as the pump light and the Brillouin scattered light, An accurate Brillouin frequency shift by pump light can be obtained, and distortion can be measured with high resolution and high accuracy. In addition, since the pump light and the probe light are incident from the same end of the optical fiber by the optical combining / branching means for combining and branching the incident light, it is not necessary to enter each light from both ends of the optical fiber.
また、請求項３の発明によれば、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光の光周波数シフトを補償することにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。また、プローブ光を出射する光源の出力を光周波数シフトさせてポンプ光用の光を生成しているので、光源が１つで良くなり、構成が簡単になる。 According to the invention of claim 3, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, the frequency difference is obtained by heterodyne detection of the light having the same frequency as the pump light and the Brillouin scattered light, By compensating for the optical frequency shift of the pump light, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion can be accurately measured with high resolution. Further, since the light for pumping light is generated by shifting the output of the light source that emits the probe light, the number of light sources is one, and the configuration is simplified.
また、請求項４の発明によれば、反射端がパルス光に対して低反射率であることにより、ポンプ光（パルス光）の折り返しを防止し、発生するブリルアン散乱光（パルス光）との混在を低減することができる。 According to the invention of claim 4, since the reflection end has a low reflectance with respect to the pulsed light, the pump light (pulsed light) is prevented from turning back, and the generated Brillouin scattered light (pulsed light) Mixing can be reduced.
また、請求項５の発明によれば、ポンプ光に用いる光の分岐光の周波数を一定周波数シフトさせることにより、その後の信号処理が容易になる。 According to the invention of claim 5, the signal processing thereafter is facilitated by shifting the frequency of the branched light of the light used for the pump light by a constant frequency.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る光ファイバ歪測定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an optical fiber strain measuring apparatus according to the present invention.
図１において、８は出力光の光周波数（光波長）を変化させることが可能な可変波長光源、９及び１１は光を分岐する光分岐手段、１０は光スイッチ等の入射光をパルス光にして出射させる光パルス変調器、１２は歪の測定対象である光ファイバ、１３は連続光であるプローブ光を出射する光源、１４はヘテロダイン検波型の光検出器である。
In FIG. 1, 8 is a variable wavelength light source capable of changing the optical frequency (optical wavelength) of output light, 9 and 11 are optical branching means for branching light, and 10 is a pulse light for incident light such as an optical switch. An
可変波長光源８の出力光は光分岐手段９に入射され、一方の分岐光は光パルス変調器１０の入射端に入射され、他方の分岐光は光検出器１４の一方の入射端に入射される。 The output light of the variable wavelength light source 8 is incident on the optical branching unit 9, one branched light is incident on the incident end of the optical pulse modulator 10, and the other branched light is incident on one incident end of the photodetector 14. The
光パルス変調器１０の出力光は光分岐手段１１を介して光ファイバ１２の一端に入射される。一方、光源１３の出力光は光ファイバ１２の他端に入射され、光ファイバ１２の一端からの出射光は光分岐手段１１で分岐され光検出器１４の他方の入射端に入射される。
The output light of the optical pulse modulator 10 is incident on one end of the
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２は各種光の伝播経路を説明する説明図である。光源１３の出力光は図２中”ＬＧ４１”に示すようにプローブ光として光ファイバ１２の他端から入射される。
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating propagation paths of various lights. The output light of the light source 13 enters from the other end of the
一方、可変波長光源８の出力光は光分岐手段９で分岐され、一方の分岐光は光パルス変調器１０によってパルス光となり、光分岐手段１１を介して図２中”ＬＧ４２”に示すようにポンプ光として光ファイバ１２の一端に入射される。
On the other hand, the output light of the variable wavelength light source 8 is branched by the optical branching means 9, and one of the branched lights is converted into pulsed light by the optical pulse modulator 10, and as indicated by "LG42" in FIG. The light is incident on one end of the
図２中”ＬＧ４１”に示すプローブ光の光周波数を”ｆ０”、図２中”ＬＧ４２”に示すポンプ光の光周波数を光周波数が”Δｆ”シフトした”ｆ０＋Δｆ”であるとする。 Assume that the optical frequency of the probe light indicated by “LG41” in FIG. 2 is “f0”, and the optical frequency of the pump light indicated by “LG42” in FIG. 2 is “f0 + Δf” obtained by shifting the optical frequency by “Δf”.
光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致しなければ、ブリルアン散乱は発生せず、光ファイバ１２の一端からは光ファイバ１２を伝播してきたプローブ光が出射される。
If the optical frequency shift “Δf” does not coincide with the Brillouin frequency shift “fB”, Brillouin scattering does not occur, and the probe light propagating through the
一方、光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致した場合に、図２中”ＬＧ４３”に示すように光周波数が”ｆ０＋ｆＢ”であるブリルアン散乱光（パルス光）が、光ファイバ１２を伝播してきたプローブ光と共に出射される。
On the other hand, when the optical frequency shift “Δf” coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, the Brillouin scattered light (pulse light) having the optical frequency “f0 + fB” as shown by “LG43” in FIG. It is emitted together with the probe light that has propagated through the
そして、このようなブリルアン散乱光（光周波数：”ｆ０＋ｆＢ”）はヘテロダイン検波型の光検出器１４に入射され、図２中”ＬＧ４４”に示す光分岐手段９で分岐された連続光である分岐光（光周波数：”ｆ０＋Δｆ”）との周波数差の信号として検波される。 Then, such Brillouin scattered light (optical frequency: “f0 + fB”) is incident on the heterodyne detection type photodetector 14, and is branched as continuous light branched by the light branching means 9 indicated by “LG44” in FIG. Detection is performed as a signal having a frequency difference from light (optical frequency: “f0 + Δf”).
この時、
Δｆ＝ｆＢ
であるので、周波数差は”０”になり、可変波長光源８で与えた光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と同一であることが確認される。
At this time,
Δf = fB
Therefore, the frequency difference becomes “0”, and it is confirmed that the shift amount “Δf” of the optical frequency given by the variable wavelength light source 8 is the same as the Brillouin frequency shift “fB”.
一方、高分解能化を実現するために、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くした場合、前述のように、ポンプ光（パルス光）のスペクトラム幅が広がってしまい純度が低下する。 On the other hand, when the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed to achieve high resolution, the spectrum width of the pump light (pulse light) is widened as described above, and the purity is lowered. .
ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）が十分であれば、図８中”ＳＰ２１”に示すようにスペクトラム幅は狭くなるが、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くすると、図８中”ＳＰ２２”に示すようにスペクトラム幅が広がってしまう。 If the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is sufficient, the spectrum width is narrowed as shown by “SP21” in FIG. 8, but if the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, As shown in “SP22” in FIG. 8, the spectrum width is widened.
そして、例えば、ポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”から少しずれた場合、図９中”ＣＦ３１”に示す中心周波数がポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”であったとしても、スペクトラム幅が広がっている場合、図９中”ＦＢ３１”に示すブリルアン周波数シフト”ｆＢ”まで広がっているので、多少のブリルアン散乱光（パルス光）が発生して戻り光として戻ってくる。 For example, when the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light is slightly shifted from the Brillouin frequency shift “fB”, the center frequency indicated by “CF31” in FIG. 9 is the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light. Even if the spectrum width is widened, it spreads up to the Brillouin frequency shift “fB” indicated by “FB31” in FIG. 9, so that some Brillouin scattered light (pulse light) is generated and returned as return light. come.
但し、図１に示す実施例ではヘテロダイン検波型の光検出器１４でヘテロダイン検波を行っているので、
ΔＦ＝ｆＢ−Δｆ’≠０
なる周波数差”ΔＦ”の信号として検波される。
However, in the embodiment shown in FIG. 1, since heterodyne detection is performed by the heterodyne detection type photodetector 14,
ΔF = fB−Δf ′ ≠ 0
Is detected as a signal having a frequency difference “ΔF”.
したがって、正確なブリルアン周波数シフト”ｆＢ”は、
ｆＢ＝Δｆ’＋ΔＦ
となる。
Therefore, the exact Brillouin frequency shift “fB” is
fB = Δf ′ + ΔF
It becomes.
ここで、中心周波数がポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”であったとしても、ヘテロダイン検波によって得られた周波数差”ΔＦ”により、正確なブリルアン周波数シフト”ｆＢ”、言い換えれば、歪を精度良く測定することが可能になる。 Here, even if the center frequency is the optical frequency shift “Δf ′” of the pump light, the accurate Brillouin frequency shift “fB”, in other words, the distortion is accurate due to the frequency difference “ΔF” obtained by heterodyne detection. It becomes possible to measure well.
この結果、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光の光周波数シフトを補償することにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。 As a result, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, and the frequency difference is obtained by heterodyne detection of light having the same frequency as the pump light and Brillouin scattered light to compensate for the optical frequency shift of the pump light. By doing so, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion can be accurately measured with high resolution.
また、図３は本発明に係る光ファイバ歪測定装置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the optical fiber strain measuring apparatus according to the present invention.
図３において、１５は連続光であるプローブ光を出射する光源、１６は入射光を合波し分岐させる光合分岐手段、１７は歪の測定対象である光ファイバ、１８は光ファイバの他端に設けられた反射端、１９は出力光の光周波数（光波長）を変化させることが可能な可変波長光源、２０は光を分岐する光分岐手段、２１は光スイッチ等の入射光をパルス光にして出射させる光パルス変調器、２２はヘテロダイン検波型の光検出器である。 In FIG. 3, 15 is a light source that emits probe light that is continuous light, 16 is an optical combining / branching unit that combines and branches incident light, 17 is an optical fiber that is a strain measurement target, and 18 is the other end of the optical fiber. The reflection end provided, 19 is a variable wavelength light source capable of changing the optical frequency (optical wavelength) of the output light, 20 is a light branching means for branching the light, and 21 is a pulse light for the incident light from an optical switch or the like. An optical pulse modulator 22 to be emitted is a heterodyne detection type photodetector.
光源１５の出力光は光合分岐手段１６を介して光ファイバ１７の一端にプローブ光として入射される。一方、可変波長光源１９の出力光は光分岐手段２０に入射され、一方の分岐光は光パルス変調器２１の入射端に入射され、他方の分岐光は光検出器２２の一方の入射端に入射される。 The output light of the light source 15 is incident as one probe light on one end of the optical fiber 17 via the optical coupling / branching means 16. On the other hand, the output light of the variable wavelength light source 19 is incident on the optical branching unit 20, one branched light is incident on the incident end of the optical pulse modulator 21, and the other branched light is incident on one incident end of the photodetector 22. Incident.
光パルス変調器２１の出力光は光合分岐手段１６を介して光ファイバ１７の一端にポンプ光として入射される。また、光ファイバ１７の一端からの出射光は光合分岐手段１６で分岐され光検出器２２の他方の入射端に入射される。 The output light of the optical pulse modulator 21 is incident on one end of the optical fiber 17 as pump light via the optical coupling / branching means 16. Further, light emitted from one end of the optical fiber 17 is branched by the optical coupling / branching means 16 and is incident on the other incident end of the photodetector 22.
ここで、図３に示す実施例の動作を説明する。但し、図１に示す実施例と同様の動作に関しては説明を省略する。 Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 3 will be described. However, description of operations similar to those in the embodiment shown in FIG. 1 is omitted.
光源１５の出力光は光合分岐手段１６を介して光ファイバ１７の一端に入射され、光ファイバ１７の他端に設けられた反射端１８において反射され折り返し、プローブ光として光ファイバ１７内を伝播する。 The output light of the light source 15 is incident on one end of the optical fiber 17 via the optical coupling / branching means 16, reflected at the reflection end 18 provided at the other end of the optical fiber 17, and propagated through the optical fiber 17 as probe light. .
一方、可変波長光源１９の出力光は光パルス変調器２１でパルス光に変換され、光ファイバ１７の一端からポンプ光として入射され、折り返してくるプローブ光と対向して光ファイバ１７内を伝播する。 On the other hand, the output light of the variable wavelength light source 19 is converted into pulsed light by the optical pulse modulator 21, is incident as pump light from one end of the optical fiber 17, and propagates in the optical fiber 17 so as to face the returning probe light. .
このような状態で、ポンプ光の光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致すれば、ブリルアン散乱光（パルス光）発生して、光ファイバ１７の一端から出射され、ヘテロダイン検波型の光検出器２２において光分岐手段２０で分岐された連続光である分岐光（光周波数：”ｆ０＋Δｆ”）との周波数差の信号として検波される。 In this state, if the optical frequency shift “Δf” of the pump light coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, Brillouin scattered light (pulsed light) is generated and emitted from one end of the optical fiber 17 to be heterodyne. Detection is performed as a signal of a frequency difference from the branched light (optical frequency: “f0 + Δf”) which is continuous light branched by the optical branching means 20 in the detection type photodetector 22.
ここで、高分解能化を実現するために、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光（パルス光）のスペクトラム幅が広がってしまい純度が低下した状態で、ポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”から少しずれた場合であっても、ヘテロダイン検波によって得られた周波数差”ΔＦ”により、正確なブリルアン周波数シフト”ｆＢ”、言い換えれば、歪を精度良く測定することが可能になる。 Here, in order to realize high resolution, the pump light (pulse light) is narrowed in the pulse width (time), the spectrum width of the pump light (pulse light) is widened, and the purity is lowered. Even if the optical frequency shift “Δf ′” of FIG. 2 is slightly deviated from the Brillouin frequency shift “fB”, the accurate Brillouin frequency shift “fB”, in other words, by the frequency difference “ΔF” obtained by the heterodyne detection, Distortion can be measured with high accuracy.
この結果、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光の光周波数シフトを補償することにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。 As a result, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, and the frequency difference is obtained by heterodyne detection of light having the same frequency as the pump light and Brillouin scattered light to compensate for the optical frequency shift of the pump light. By doing so, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion can be accurately measured with high resolution.
また、入射光を合波し分岐させる光合分岐手段によってポンプ光とプローブ光を光ファイバの同一端から入射することにより、光ファイバの両端からそれぞれの光を入射する必要がなくなる。 In addition, since the pump light and the probe light are incident from the same end of the optical fiber by the optical combining / branching means for combining and branching the incident light, it is not necessary to enter each light from both ends of the optical fiber.
また、図４は本発明に係る光ファイバ歪測定装置の第３の実施例を示す構成ブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the optical fiber strain measuring apparatus according to the present invention.
図４において、２３は連続光であるプローブ光を出射する光源、２４は入射光を合波し分岐させる光合分岐手段、２５は歪の測定対象である光ファイバ、２６は光ファイバの他端に設けられた反射端、２７は光周波数をシフトさせる光周波数シフタ、２８は光を分岐する光分岐手段、２９は光スイッチ等の入射光をパルス光にして出射させる光パルス変調器、３０はヘテロダイン検波型の光検出器である。 In FIG. 4, 23 is a light source that emits probe light, which is continuous light, 24 is an optical combining / branching unit that combines and branches incident light, 25 is an optical fiber that is a strain measurement target, and 26 is the other end of the optical fiber. Provided reflection end, 27 is an optical frequency shifter that shifts the optical frequency, 28 is an optical branching unit that splits light, 29 is an optical pulse modulator that emits incident light such as an optical switch as pulsed light, and 30 is a heterodyne This is a detection type photodetector.
光源２３の一方の出力光は光合分岐手段２４を介して光ファイバ２５の一端にプローブ光として入射される。光源２３の他方の出力光は光周波数シフタ２７に入射される。 One output light of the light source 23 is incident as one probe light on one end of the optical fiber 25 through the optical coupling / branching means 24. The other output light of the light source 23 is incident on the optical frequency shifter 27.
光周波数シフタ２７の出力光は光分岐手段２８に入射され、一方の分岐光は光パルス変調器２９の入射端に入射され、他方の分岐光は光検出器３０の一方の入射端に入射される。 The output light of the optical frequency shifter 27 is incident on the optical branching unit 28, one branched light is incident on the incident end of the optical pulse modulator 29, and the other branched light is incident on one incident end of the photodetector 30. The
光パルス変調器２９の出力光は光合分岐手段２４を介して光ファイバ１７の一端にポンプ光として入射される。また、光ファイバ１７の一端からの出射光は光合分岐手段２４で分岐され光検出器３０の他方の入射端に入射される。 The output light of the optical pulse modulator 29 is incident on one end of the optical fiber 17 via the optical coupling / branching means 24 as pump light. Further, light emitted from one end of the optical fiber 17 is branched by the optical coupling / branching means 24 and is incident on the other incident end of the photodetector 30.
ここで、図３に示す実施例の動作を説明する。但し、図１に示す実施例と同様の動作に関しては説明を省略する。 Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 3 will be described. However, description of operations similar to those in the embodiment shown in FIG. 1 is omitted.
光源２３の一方の出力光は光合分岐手段２４を介して光ファイバ２５の一端に入射され、光ファイバ２５の他端に設けられた反射端２６において反射され折り返し、プローブ光として光ファイバ２５内を伝播する。 One output light of the light source 23 is incident on one end of the optical fiber 25 via the optical coupling / branching means 24, is reflected at the reflection end 26 provided at the other end of the optical fiber 25, and returns as probe light in the optical fiber 25. Propagate.
一方、光源２３の他方の出力光は光周波数シフタ２７で光周波数がシフト”Δｆ”され、光パルス変調器２９でパルス光に変換され、光ファイバ２５の一端からポンプ光として入射され、折り返してくるプローブ光と対向して光ファイバ２５内を伝播する。 On the other hand, the other output light of the light source 23 is shifted in optical frequency by the optical frequency shifter 27 “Δf”, converted into pulsed light by the optical pulse modulator 29, incident as pump light from one end of the optical fiber 25, and turned back. It propagates in the optical fiber 25 facing the coming probe light.
このような状態で、ポンプ光の光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致すれば、ブリルアン散乱光（パルス光）が発生して、光ファイバ１７の一端から出射され、ヘテロダイン検波型の光検出器３０において光分岐手段２０で分岐された連続光である分岐光（光周波数：”ｆ０＋Δｆ”）との周波数差の信号として検波される。 In this state, if the optical frequency shift “Δf” of the pump light coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, Brillouin scattered light (pulse light) is generated and emitted from one end of the optical fiber 17. The heterodyne detection type photodetector 30 detects the signal as a signal having a frequency difference from the branched light (optical frequency: “f0 + Δf”) that is continuous light branched by the optical branching means 20.
ここで、高分解能化を実現するために、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光（パルス光）のスペクトラム幅が広がってしまい純度が低下した状態で、ポンプ光の光周波数シフト”Δｆ’”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”から少しずれた場合であっても、ヘテロダイン検波によって得られた周波数差”ΔＦ”により補償することにより、正確なブリルアン周波数シフト”ｆＢ”、言い換えれば、歪を精度良く測定することが可能になる。 Here, in order to realize high resolution, the pump light (pulse light) is narrowed in the pulse width (time), the spectrum width of the pump light (pulse light) is widened, and the purity is lowered. Even when the optical frequency shift “Δf ′” of FIG. 2 is slightly deviated from the Brillouin frequency shift “fB”, the accurate Brillouin frequency shift “fB” is compensated by the frequency difference “ΔF” obtained by the heterodyne detection. In other words, the distortion can be measured with high accuracy.
この結果、ポンプ光（パルス光）のパルス幅（時間）を狭くし、ポンプ光と同一周波数の光とブリルアン散乱光とをヘテロダイン検波して周波数差を求めて、ポンプ光の光周波数シフトを補償することにより、正確なブリルアン周波数シフトを得ることができ、高分解能で歪を精度良く測定することが可能になる。 As a result, the pulse width (time) of the pump light (pulse light) is narrowed, and the frequency difference is obtained by heterodyne detection of light having the same frequency as the pump light and Brillouin scattered light to compensate for the optical frequency shift of the pump light. By doing so, an accurate Brillouin frequency shift can be obtained, and distortion can be accurately measured with high resolution.
また、プローブ光を出射する光源の出力を光周波数シフトさせてポンプ光用の光を生成しているので、光源が１つで良くなり、構成が簡単になる。 Further, since the light for pumping light is generated by shifting the output of the light source that emits the probe light, the number of light sources is one, and the configuration is simplified.
なお、図３及び図４に示す実施例では、反射端をパルス光に対して低反射率にすることにより、ポンプ光（パルス光）の折り返しを防止し、発生するブリルアン散乱光（パルス光）との混在を低減することができる。 In the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 4, the reflection end is set to have a low reflectivity with respect to the pulsed light, so that the pump light (pulsed light) is prevented from turning back and the generated Brillouin scattered light (pulsed light) is generated. Can be reduced.
また、ヘテロダイン検波型の光検出器に入射するポンプ光に用いる光の分岐光の光周波数を、検波後の信号処理に適した周波数になるように、一定周波数シフト（例えば、〜１００ＭＨｚ程度）させても構わない。 Further, the optical frequency of the branched light of the light used for the pump light incident on the heterodyne detection type photodetector is shifted by a certain frequency (for example, about ~ 100 MHz) so as to be a frequency suitable for signal processing after detection. It doesn't matter.
例えば、光周波数のシフト分”Δｆ”がブリルアン周波数シフト”ｆＢ”と一致した場合、ヘテロダイン検波によって得られる周波数差は”０”になり、実際にはその後の信号処理が難しい。このため、ポンプ光に用いる光の分岐光の光周波数を一定周波数シフト（例えば、〜１００ＭＨｚ程度）させることにより、ヘテロダイン検波によって得られる周波数差は”０”にならず、その後の信号処理が容易になる。 For example, when the optical frequency shift “Δf” coincides with the Brillouin frequency shift “fB”, the frequency difference obtained by heterodyne detection becomes “0”, and the subsequent signal processing is actually difficult. For this reason, the frequency difference obtained by heterodyne detection does not become “0” by shifting the optical frequency of the branched light of the light used for the pump light by a certain frequency (for example, about 100 MHz), and subsequent signal processing is easy. become.
また、必要に応じて光増幅器を適宜用いても構わないし、入射させるパルス光を広スペクトラム化（或いは、フラットトップ）して、ヘテロダイン検波後にブリルアン散乱光の波長（周波数）を検出しても構わない。 Further, if necessary, an optical amplifier may be used as appropriate, or the wavelength (frequency) of the Brillouin scattered light may be detected after heterodyne detection by broadening the incident pulse light (or flat top). Absent.
１，１３，１５，２３ 光源
２，５，９，１１，２０，２８ 光分岐手段
３，１０ 光変調器
４，２１，２９ 光パルス変調器
６，１２，１７，２５ 光ファイバ
７，１４，２２，３０ 光検出器
８，１９ 可変波長光源
１６，２４ 光合分岐手段
１８，２６ 反射端
２７ 光周波数シフタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,13,15,23 Light source 2,5,9,11,20,28 Optical branching means 3,10 Optical modulator 4,21,29
Claims (5)
出力光の光周波数を変化させることが可能な可変波長光源と、
この可変波長光源の出力光を２つに分岐する第１の光分岐手段と、
一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、
前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光ファイバの一端に入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する第２の光分岐手段と、
出力光をプローブ光として前記光ファイバの他端に入射する光源と、
前記第１の光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記第２の光分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、
ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることを特徴とする光ファイバ歪測定装置。 In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A variable wavelength light source capable of changing the optical frequency of the output light; and
First light branching means for branching the output light of the variable wavelength light source into two;
An optical pulse modulator for emitting one branched light as a narrow pulse light; and
Second light branching means for making the output light of the optical pulse modulator incident on one end of the optical fiber as pump light and branching the outgoing light from one end of the optical fiber;
A light source incident on the other end of the optical fiber as output light as probe light;
A photodetector for heterodyne detection of the branched light of the second optical branching means using the other branched light of the first optical branching means,
An optical fiber strain measuring apparatus for obtaining an accurate frequency shift of Brillouin scattered light by the pump light from a frequency difference obtained by heterodyne detection.
出力光の光周波数を変化させることが可能な可変波長光源と、
この可変波長光源の出力光を２つに分岐する光分岐手段と、
一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、
光源と、
前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光源の出力光をプローブ光として前記光ファイバの一端にそれぞれ入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する光合分岐手段と、
前記光ファイバの他端に設けられた反射端と、
前記光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記光合分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、
ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることを特徴とする光ファイバ歪測定装置。 In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A variable wavelength light source capable of changing the optical frequency of the output light; and
A light branching means for branching the output light of the variable wavelength light source into two;
An optical pulse modulator for emitting one branched light as a narrow pulse light; and
A light source;
An optical coupling / branching means for branching the outgoing light from one end of the optical fiber and entering the one end of the optical fiber as output light from the light source as pump light and output light from the light source as probe light, respectively;
A reflection end provided at the other end of the optical fiber;
A photodetector for heterodyne detection of the branched light of the optical combining and branching means using the other branched light of the optical branching means,
An optical fiber strain measuring apparatus for obtaining an accurate frequency shift of Brillouin scattered light by the pump light from a frequency difference obtained by heterodyne detection.
光源と、
この光源の一方の出力光の光周波数をシフトさせる光周波数シフタと、
この光周波数シフタの出力光を２つに分岐する光分岐手段と、
一方の分岐光を狭パルス光にして出射させる光パルス変調器と、
前記光パルス変調器の出力光をポンプ光として前記光源の他方の出力光をプローブ光として前記光ファイバの一端にそれぞれ入射すると共に前記光ファイバの一端からの出射光を分岐する光合分岐手段と、
前記光ファイバの他端に設けられた反射端と、
前記光分岐手段の他方の分岐光を用いて前記光合分岐手段の分岐光をヘテロダイン検波する光検出器とを備え、
ヘテロダイン検波して得られた周波数差から前記ポンプ光によるブリルアン散乱光の正確な周波数シフトを求めることを特徴とする光ファイバ歪測定装置。 In an optical fiber strain measuring apparatus that measures strain of an optical fiber using Brillouin scattered light generated in an optical fiber to be measured,
A light source;
An optical frequency shifter for shifting the optical frequency of one output light of the light source;
Optical branching means for branching the output light of the optical frequency shifter into two;
An optical pulse modulator for emitting one branched light as a narrow pulse light; and
An optical coupling / branching means for branching the outgoing light from one end of the optical fiber and entering the optical fiber at one end of the optical fiber as pump light with the output light of the optical pulse modulator as the other output light of the light source as probe light;
A reflection end provided at the other end of the optical fiber;
A photodetector for heterodyne detection of the branched light of the optical combining and branching means using the other branched light of the optical branching means,
An optical fiber strain measuring apparatus for obtaining an accurate frequency shift of Brillouin scattered light by the pump light from a frequency difference obtained by heterodyne detection.
パルス光に対して低反射率であることを特徴とする
請求項２若しくは請求項３記載の光ファイバ歪測定装置。 The reflection end is
4. The optical fiber strain measuring device according to claim 2, wherein the optical fiber strain measuring device has a low reflectance with respect to pulsed light.
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ファイバ歪測定装置。
The light according to any one of claims 1 to 3, wherein the frequency of the other branched light of the first optical branching unit or the other branched light of the optical branching unit is shifted by a certain frequency. Fiber strain measurement device.
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Cited By (9)
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