JP2010217029A - 後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基準光ファイバ線路9からの試験光の後方ブリルアン散乱光と被測定光ファイバ線路3からのパルス変調された試験光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、各線路3,9からの散乱光の周波数差を測定し、被測定光ファイバ線路3からの散乱光を測定するのに必要な周波数帯域を、光源の周波数と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、測定被測定光ファイバ線路3内における散乱光の周波数スペクトル分布を測定する場合に、基準光ファイバ線路9に任意の歪みを加えてブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて被測定光ファイバ線路3の散乱光の周波数スペクトルを測定する。
【選択図】 図1
Description
(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線路に入射し、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線路に入射し、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする。
(4)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線路に入射し、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線路に入射し、前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする。
(6)被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を、基準光ファイバ線路を用いて測定する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線路に入射させ、当該被測定光ファイバ線路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線路に入射し、当該基準光ファイバ線路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線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加える歪み生成手段とを具備し、前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする。
(9)被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを、基準光ファイバ線路を用いて測定する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線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路に任意の歪みを加える歪み生成手段とを具備し、前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする。
図1は本発明に係る後方ブリルアン散乱光測定方法を利用した測定装置の一実施形態を示すブロック図である。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線路、4は受光部、5,6は光カプラ、7,8は光サーキュレータである。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線路、10は電気的な信号処理部、11は基準光ファイバ線路9を密封して収容する容器、12は密封された容器11内の温度を測定する温度計である。
まず、受光された時刻によって、被測定光ファイバ線路3内のブリルアン周波数シフト分布を測定する。このとき、被測定光ファイバ線路3内のある点で、温度もしくは歪みの異常があると、ブリルアン周波数シフトが変化し、測定されるスペクトルが変化する。この変化を利用すると、受光されるビート信号の周波数は、基準光ファイバ線路9からの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトと被測定光ファイバ線路3からの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトの差の大きさになる。この構成は非特許文献1の構成と同一である。
νr −ν0 =Cr (Tr −T0 )+Cεεr …(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、
νt −νr=Ct (Tt −Tr )+Ce (εt −εr ) …(3)
となる。ここで、基準光ファイバ線路9の温度は固定されているのでTrは0とできる。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Δνmとする。また、測定したい被測定光ファイバ線路3のブリルアン周波数シフトの真の変化量は、Δνt とすると
Δνt =Ct (Tt −T0 )+Cεεt …(4)
である。これらのことから、
Δνm =Δνt−Cεεr …(5)
となる。Cεを予め測定して求めておけば、この(5)式から、基準光ファイバ線路9に加える歪みを設置する2点間の距離で調節することで、被測定光ファイバ線路3のブリルアン周波数シフトの真の変化量Δνtを得ることができる。また、歪の量εr を変えることで測定するビート周波数Δνmを調節することができる。
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帯などの高帯域な受光・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でき、基準光ファイバ線路9に被測定ファイバ線路3と同一のファイバを利用することもできる。また、基準ブリルアン周波数シフトに歪を加えることで容易に設定することができる。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、受光部の高帯域性のため、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、また測定装置を廉価で簡易に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。
この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わせにより、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を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
2…光変調器
3…被測定光ファイバ線路
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
11…容器
12…温度計
Claims (10)
- 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線路に入射し、
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線路に入射し、
前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定方法。 - さらに、
前記基準光ファイバ線路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線路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線路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請求項1記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。 - 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線路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記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。
- 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線路に入射し、
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線路に入射し、
前記基準光ファイバ線路からの後方ブリルアン散乱光と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定方法。 - さらに、
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請求項4記載の後方ブリルアン散乱光測定方法。 - 被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル分布を、基準光ファイバ線路を用いて測定する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線路に入射させ、当該被測定光ファイバ線路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線路に入射し、当該基準光ファイバ線路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線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路に任意の歪みを加える歪み生成手段と
を具備し、
前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定装置。 - 前記基準光ファイバ線路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、
をさらに具備し、
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線路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線路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請求項6記載の後方ブリルアン散乱光測定装置。 - 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6記載の光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定装置。
- 被測定光ファイバ線路の後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルを、基準光ファイバ線路を用いて測定する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線路からの後方ブリルアン散乱光と前記基準光ファイバ線路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線路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線路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線路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線路と前記被測定光ファイバ線路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線路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線路に任意の歪みを加える歪み生成手段と
を具備し、
前記信号処理部は、前記歪み生成手段によって前記基準光ファイバ線路に任意の歪みを加えて前記ブリルアン周波数シフトの基準値を設定し、当該基準値に基づいて前記被測定光ファイバ線路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ことを特徴とする後方ブリルアン散乱光測定装置。 - 前記基準光ファイバ線路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、
をさらに具備し、
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請求項9記載の後方ブリルアン散乱光測定装置。
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